解析常见净水厂处理工艺设计

摘要：净水厂的处理工艺是保证水厂经济、高效、节能和合格运行的保障。本文就根据实际工程介绍了净水厂处理工艺的设计，并系统阐述了其工艺的调试方法以及净水厂工艺调试中应注意的一些问题及相应的建议，对便对以后净水厂工艺运行提供一些借鉴。

关键词：净水厂；处理工艺；设计

中图分类号：S611文献标识码： A

引言

为解决因人口增长带来的水资源供需矛盾，本文针对唐山市自来水公司净水厂二期工艺设计进行了分析，在分析该市供水缺口、水源水质及地形特征的基础上，决定改进新建水厂的工艺设计。经比选研究，在2007年进行的工艺改造中中选用“V”型滤池可减少反冲洗水量，降低水厂运行成本;在优化排泥水处理工艺上，将排泥水与反冲洗排水排入同一收集系统，可有效减少泥沙排放影响，对保护当地水资源具有积极意义。

一、净水厂工艺设计

某净水厂工艺设计的内容主要包括净水工艺设计和排泥水处理工艺设计。

1、净水工艺

其水源为陡河水库，水质基本符合《地表水环境质量标准》(GB3838－2002)的基本项目标准值II类水体和《生活饮用水水源水质标准》(CJ3020－93)一级标准的要求。原水有机污染物较少，净水厂主要去除对象为原水中的悬浮物(浊度)，因此净水工艺采用目前较为常用的成熟工艺(详见图1)。

图1净水处理工艺流程

由图1可知，净水处理工艺包括水力混合、网格絮凝、斜管沉淀、均质过滤和液氯消毒等。其中，滤池采用新型重力式快滤池―――“V”型滤池。“V”型滤池为恒水位等速过滤，采用均粒径石英砂滤料，滤料厚度比普通快滤池厚，截污量也比普通快滤池大，故滤速较高，过滤周期长，出水效果好。滤池冲洗兼有待滤水的表面扫洗、气垫分布空气和专用的长柄滤头气水分配等工艺，其具有反冲洗彻底、易实现全自动控制、高效节能、出水水质稳定等优点。“V”型滤池池体结构比较复杂，尤其是沿池长方向布置的“V”型进水槽(冲洗时兼作表面扫洗布水槽)，壁薄、跨度大且布水孔多，施工难度大。国内已建的许多该类型滤池都存在布水孔不均匀、水槽高低不等、滤料表面出现砂坑等问题，严重影响了滤池的表洗效果和配水的均匀性。

2、排泥水处理工艺

净水厂的排泥水在目前大多数水厂运行过程中都被作为废水直接排放。而在新的《室外给水设计规范》(GB50013－2006)中，增加了净水厂排泥水处理的要求，并将其纳入水厂的设计范畴。净水厂的排泥水主要是指絮凝沉淀池(或澄清池)排泥水和滤池反冲洗排水。该工程设计中，根据排泥水的特点，以目前普遍采用的处理工艺(下称方案1)为基础，通过研究排泥水与水厂净水处理工艺之间的关系，优化了排泥水处理工艺(下称方案2)。

（1）传统处理工艺

将排泥水与反冲洗排水分别排入各自的收集处理系统。其主要特点有。

第一，反冲洗排水在排水调节池中均化后，用水泵直接加压至絮凝池前与原水配比使用。第二，排泥水经浓缩池处理后，排放上清液，对浓缩液进行脱水处理。

第三，上清液不回收，直接排入厂区的雨水管网，排放水质应符合现行《污水综合排放标准》。

（2）优化处理工艺

将排泥水与反冲洗排水排入同一收集处理系统，利用一套处理系统分别处理回收(工艺流程见图2)。

图2排泥处理工艺流程(方案2)

经比选研究，设计中采取以下优化措施。

(1)调整排泥时段

主要包括：第一，将集中反冲洗改为分散反冲洗，两格滤池的反冲洗时间间隔控制在1h以上，降低瞬时排水量，减少调节水池的容积。第二，将絮凝沉淀的排泥与滤池反冲洗排水时段错开，即使使用1套排水收集系统，两种不同的排水液也不会混合。

(2)优化构筑物布置

排水调节池的容积按1格的反冲洗水量考虑。为防止排泥水在池内淤积，池中设一道隔墙，将排水调节容积分为145m3(排水调节池容积)和100m3(污水提升泵井容积)。排水调节池底部设排泥阀，隔墙上设溢流孔。当滤池反冲洗排水时，一部分水可通过溢流直接进入提升泵井。污水提升泵井内安装3台流量为110m3/h、扬程15m的潜污泵。采用辐流式浓缩池，当处理反冲洗排水时，设计处理水量为220m3/h(占净水厂平均小时处理量的10%)，表面负荷为1．47m3/m2・h;当处理排泥水时，设计处理水量为110m3/h(占净水厂平均小时处理量的5%)，水量控制通过水泵组合实现。

(3)优化搅拌设备

将排水调节池通常设置的潜水推进式搅拌器，改为垂直的推进式搅拌器，将电机安装在水面以上，减少设备维护和管理的工作量。

二、净水厂工艺流程布置

1、净水处理工艺流程

将配水井、混合池与絮凝沉淀池集中布置，减少各构筑物之间的连接管道，可节约占地面积。将清水池与送水泵房相应于主要处理构筑物平台降低2m布置，既减少了清水池的开挖工程量，又降低了送水泵房地下部分的深度，运行管理方便。采用直线型和台阶式布置，使管道布置顺畅，埋深更合理。

2、排泥水处理工艺流程

将排水调节池和污水提升泵井布置在低平台，而浓缩池布置在相对高2m的平台，利用高差使浓缩池的上清液通过管道可自流回收至配水井。脱水车间布置在低平台，因与浓缩池的池底有2m的高差，减少了进泥泵的泵坑开挖量。

三、对净水厂工艺进行调试

水厂建成后首先要进行工艺调试，才能使水厂在实际中合理运行，达到预期的设计目标。工艺调试是净水厂投产前的一项重要工作，

1、净水厂工艺调试重要性表现

（1）发现并解决设备、设施、控制、工艺等方面的问题，使水厂正常投入运行。

（2）实现工艺设计目标，即出水各项指标达到规范及设计要求。

（3）确定符合实际进水水量和水质的各项控制参数，在出水水质达标的前提下，尽可能的降低运行成本。

2、工艺调试的目的

根据设计单位的净水厂工艺流程及处理原理，对各个构筑物、设备、检测仪器及其运行效果进行在线检测，根据测试数据与设计参数进行对比，对偏差实时修正。根据各种工况下的运行记录，总结出比较稳定、安全、经济的运行模式。净水厂处理工艺流程各构筑物单元、设备按照设计正常运行，使处理后水达到设计的水量、水质要求。将运行调试的各环节参数确定下来，存储在系统自动控制运行软件中，保证净水厂按照已定的模式自动运行，达到设计的自动化程度。

3、工艺调试前应具备的条件

（1）按照设计文件内容，各构筑物、建筑物已施工完成，经检验可以投入使用。

（2）各构、建筑物内的设备安装完成，经设备供应商调试后可以安全稳定运行

（3）仪表、自控等安装完成。仪表数据能准确上传，可实现点动、联动操作，自动控制模式能够满足净水厂设备自动投入工作状态需要。

（4）水厂的检验、化验设备经供应商安装调试可以正常使用。

（5）厂区电器防护、消防、防雷设施安装完成并能有效地工作。

（6）水处理药剂、化学试剂、玻璃器皿等准备就绪。

四、工艺调试步骤

净水厂的基本操作流程是水厂建设的首要重点，在具体的工作和操作中要切实贯彻，做到流程的科学有效。因此工艺调试也须按流程步骤逐步调试，先将各处理单元依次从进水端至出水端调试完成，再整合在整个工艺流程的系统调试中，各单体调试合格，方可保证系统联合调试。分部分项工作及其工艺调试内容如下。

1、总进水

（1）流量计

水厂的进水量数据是净水厂运行参考的基础数据，这一数据影响到水厂一切数据的运算，流量计的精准计量室工艺调试的前提条件。使设备供货商精准的调整流量计的计量，核对沉淀池的有效容积与流量计的读数是否匹配，使其计量的数据能有效的指导加药量。

（2）调流调压阀

总进水流量控制阀是净水厂的关键控制设施之一，净水厂需进多少水量，调流阀经过调整开启度必须能满足要求。流量计与调流阀互动，使净水厂处理水量满足供水量的需求。

2、加药、加氯间

（1）根据采购的絮凝剂、助凝剂的具体情况，实验、总结药物的制备批次、浓度，指导水厂工作人员制备药剂。

（2）参照原水的样检结果，确定初步药物投加量，复核加药机自动投加药物的稳定性、准确性。

（3）前加氯，在产品厂家专业人员的指导下，与水厂专业人员、自控人员一起，使加氯机能按进水量的变化自动按一定比例投加氯气。从反应池、沉淀池、滤池、清水池各点测试水中氯的含量，最终确定出经济、合理的前加氯量。

3、混合反应池

水进入混合反应池前投加絮凝剂、助凝剂。絮凝剂与助凝剂是由主管道送来向各投加点分配的，计算出总投加量后，在此处调整各分支投加点的阀门，使各分支投加点的投加量与进水量匹配。确定反应池排泥时间及排泥周期。

4、沉淀池

观察、检测沉淀池出水的水质情况、沉淀效果，确定絮凝剂、助凝剂的最佳投放量。根据观察、检测确定不同产水量时沉淀池的刮吸泥机的工作周期。

5、滤池

滤池是净水厂重要的水处理单元，在调试中主要控制滤池的滤速，在满足产水量的情况下滤速小处理水效果好。滤池出水阀门开启度、开启速率对水质影响较大。经多次检测、调试后，确定不同产水量出水阀门的开启度和开闭速率。运行确定不同产水量时单个滤池反冲洗的周期，周期内各环节运行的持续时间、强度。在滤池反冲洗时，气量、气水量、水量及各工况运行的时间由小、短到大、长逐步运行调整，归纳出有效、经济的运行模式。在满负荷运行时，高峰供水时段和底峰供水时段的交替过程中，清水池的水位有时会很高或很低。设置调整进水量的清水池水位高度数据。在对进水量的控制操作中兼顾沉淀池、滤池的抗冲击运行，特别是滤池在增加水量时水位增高，容易引发反冲洗操作。在增加水量的运行中延迟反冲洗操作，在滤池达到极限反冲洗条件时启动反冲洗。

结束语

综上所述，我国地域比较广泛。各地区根据其各种的水质情况，就会使净水厂在设计上各有不同。本文中就主要的分析了两种水处理工艺的设计，内容还存在着很多的不足希望有关学者进行进一步补充。

参考文献

[1]刘家慧,吕爱民.解析常见净水厂处理工艺设计[J].《资源节约与环保》,2014,(3).

[2]谭晓君.净水厂水处理工艺中的相关问题研究[J].《房地产导刊》,2013,(14).

[3]刘伟华,王洪奎.常规处理工艺净水厂提质改造设计方案研究[J].《漯河职业技术学院学报》,2014,(5).