兴城县日产5万吨供水工程初步设计(编辑修改稿)

兴城县日产5万吨供水工程初步设计(编辑修改稿)内容摘要：

它既具备了斜管沉淀池、机械搅拌澄清池的优点 ,表面负荷高，缺点是结构复杂，设备多。 综上所述 ，对于采用平流沉淀池还是高密度沉淀池将在下面章节中结合水厂用地，运行成本及投资综合考虑。 兴城县日产 5 万吨供水工程初步设计 21 过滤 给水处理中的过滤一般是指通过过滤介质的表面或滤层截留水体中悬浮固体和其他杂质的过程。 对于大多数地面水处理来说，过滤是消毒工艺前的关键性处理手段，对保证出水水质具有重要的作用。 在常规水处理过程中 ,过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。 滤池有多种形式，其中普快滤池使用历史最久。 为了充分发挥滤料截留杂质的能力 ,冲洗更干净，节省冲洗水量，普快滤池逐渐被新出现的气水反冲 的单、双层滤料滤池所取代。 大中型水厂采用最多的是能确保出水水质的气水反冲洗滤池──“ V”型滤池。 另一种新型滤池── CTE 翻板滤池近年开始引入国内。 ⑴ “ V”型滤池 “ V”型滤池是法国得利满公司设计的一种快滤池，进水为“ V”型槽，采用气水反冲洗，适用于大、中型水厂。 “ V”型滤池的主要特点是：可采用较粗较厚滤层以增加过滤周期，由于反冲时滤层不膨胀，故整个滤层在深度方向的粒径分布基本均匀，不发生水力分级现象，即所谓“均质滤料”，使滤层含污能力提高。 一般采用均粒砂滤料，有效粒径 d10=~，不 均匀系数 K60=, 滤层厚约~。 气、水反冲再加始终存在的横向表面扫洗，冲洗效果好，冲洗水量大大减少。 ⑵ CTE 翻板型滤池 CTE 翻板型滤池是瑞土苏尔寿公司下属技术工程部（现称瑞士兴城县日产 5 万吨供水工程初步设计 22 CTE 公司）的研究成果。 所谓“翻板”是因为该型滤池反冲洗排水舌阀（板）工作过程中是从 0176。 ~90176。 范围内来回翻转而得名。 ① 翻板滤池的工作原理 该型滤池工作原理与其它类型气水反冲滤池相似，沉淀出水通过进水渠经溢流堰均匀流入滤池，水以重力渗透穿过滤料层，并以恒水头过滤后汇入集水室。 滤池反冲洗时，先关进水阀门， 然后按气冲、气水冲、水冲三个阶段开关相应的阀门，一般重复两次后关闭排水舌阀（板），开进水阀门，恢复到正常过滤工况。 ② 翻板滤池的主要特点 苏尔寿公司经过长期对滤池技术研究与推广应用，使翻板滤池不断改进完善。 它在反冲洗系统、排水系统与滤料选择方面有新的技术性突破，从而使该型滤池具有出水水质明显提高、反冲洗水量少、反冲洗时间短、反冲周期长、基建投资省、运行费用低以及施工简单、工期短等特点，主要体现在以下几个方面： * 滤料、滤层可多样化选择 根据滤池进水水质与对出水水质要求的不同，可选择单层均质滤料或双层滤料 ，亦可更改滤层中的滤料。 一般单层均质滤料是采用石英砂（或陶粒）；双层滤料为无烟煤与石英砂（或陶粒与石英砂）。 当滤池进水水质差（如原水受到微污染，含 TOC 较高时），可用颗粒活性炭置换无烟煤等滤料。 * 滤料流失率低 翻板滤池下有级配的砾石承托层，滤料一般不会从滤池底部流兴城县日产 5 万吨供水工程初步设计 23 失。 反冲洗时反冲洗水的强度高（ 15~16L/m2178。 s）、滤料的膨胀率较大（ 20%左右），若对一般滤池比重较轻的颗粒活性炭、陶粒等滤料易于从排水槽流失。 但对于翻板滤池由于它具有： （板）的内侧底高于滤料层 ~； 阀（板）是在反冲洗结束，滤料沉降 20 秒后再逐步开启，从而保证轻质滤料不致于通过排水舌阀（板）流失。 反冲泥水一般在 60~80 秒内排完。 此时，滤池中的微细污泥颗粒仍呈悬浮状态，不会发生沉淀，截留在滤料表面。 * 过滤周期长、纳污能力较强 根据水流剪切与水的粘滞系数及速度梯度成正比，即水冲段，其强度达 15~16 L/m2178。 s，使滤料膨胀成浮动状态，从而冲刷和带走前两阶段（气冲段、气水冲段）洗擦下来的截留污物和附在滤料上的小气泡。 一般经两次反冲洗过程，滤料中截污物遗留量少于。 这样一来使翻板滤池的运行 周期延长 —— 反冲洗周期达 40~70 小时（相应水头损失 水柱左右）。 当 2m 容污水头时，滤料的容污能力达 kg/m3。 *翻板滤池出水水质较好 这主要由于反冲洗强度较高，滤料中截污物遗留量少、滤料净度好，使初滤水水质得到保证。 根据昆明市自来水总公司第五水厂的翻板滤池（模型）试验结果表明，同样进水水质下，翻板滤池出水水质显著提高。 当进水滤池的浊度＜ 5NTU 时， CTE 双层滤料滤池的出水水质可达 (95%)、＜ (100%)。 * 反冲洗水耗低、水头损失小 兴城县日产 5 万吨供水工程初步设计 24 翻板滤池的水冲强度（ 15~16 L/m2178。 s）、滤料膨胀率（可高达 40%）与普通快滤池相近，但它的水冲时间短（约 2 分钟），反冲洗周期长（进水浊度 5NTU 时，反冲洗周期 40~70 小时），故反冲洗水耗量少，一般约为 3~，相应的反冲泵耗电量也较小。 据运行表明：滤层厚 ，滤速为 9m/h 时，滤料层产生的水头损失约为 ~。 * 双层气垫层，保证布水、布气均匀 CTE 滤池在底板上、下形成 2 个均匀的气垫层，从而保证布水、布气均匀，避免气水分配出现脉冲现象，影响反冲洗的效果。 *气水反冲系统结构简单，施工进度快 翻 板滤池的反冲洗系统具有综合普通快滤池与 V 型滤池的设计特点，但对滤池底板施工要求的平整度不是特别严格，即每格滤池中间安装布气布水管部分的池底，对水平误差的要求仅为≤ 10mm，较明显地减少施工费用。 该型滤池的布气布水立管一般采用不锈钢管，配水配气横管采用PE 塑料制作。 配水、配气横管的水平度在施工中容易调整，使滤池的整个滤料层能均匀地进行反冲洗，去污效果好，避免了局部滤料结污结块现象，滤池的使用寿命长，减少维护工作与运行费用。 综上所述，对于采用 V 型气水反冲洗滤池还是翻板滤池将在下面结合水厂用地，运行成本及投资 综合考虑。 常规处理构筑物的选型确定 兴城县日产 5 万吨供水工程初步设计 25 本工程建设规模为近期 万 m3/d，远期为 10 万 m3/d，厂区用地总面积为 公顷，长 x 宽 =360x170m，在进行净水部分工艺设计时，从厂区用地的实际情况出发，考虑了两个可行方案，一个是前面介绍的近年来由国外引入、国内逐渐采纳的新工艺即高密度沉淀池 +翻板滤池工艺 +清水池（方案一）；另一个是常规的竖流折板絮凝、平流沉淀池、气水反冲洗滤池工艺（方案二）。 见下列净水工艺流程图。 净 水工艺流程图（方案一） 净水工艺流程图（方案二） 兴城县日产 5 万吨供水工程初步设计 26 两个方案都能很好的满足业主对净水厂各项功能的要求，厂区平面布置功能分区明确、构筑物布置紧凑、节约了用地，绿化面积大，并留有充分的发展余地，同时，工艺流程顺畅、管道迂回少、水头损失小。 生产区分为两大区域，净水处理、排泥水处理两个系统相对独立，特别是排泥水处理系统位于厂区东北角，处理后的干泥饼可直接就近由侧门运出，可保持厂区环境卫生整洁。 两方案技术上的优缺点比较见表 31。 兴城县日产 5 万吨供水工程初步设计 27 两方案技术优缺点比较 表 31 优 点 缺 点 方案一 高密度沉淀池和翻板滤池均为国内净水处理较新工艺，总体方案占地面积小。 高密度沉淀池 集良好的机械混合、絮凝、澄清和高效混合于一体，分离效率高、排泥水量低、占地面积小，出水浊度低 ， 抗冲击负荷能力远高于常规的混凝沉淀处理设施。 翻板滤池有效过滤面积大，可加厚 滤料，滤料含污能力强 ； 由于反冲洗时关闭排泥水阀，高速反洗，反冲洗效果好，耗水量少（按反冲洗周期 24 小时计，反冲洗 水量仅占产水量 ％） ，比气水反冲洗滤池更节水省电；反冲洗时不会出现滤料流失现象 ； 土建结构简单，投资较省，施工方便 ； 运行自动化程度高。 高密度沉淀池、翻板滤池设备较多， 一些电气自控装置及仪表要用进口产品。 新的工艺对运行管理人员要求较高。 方案二 竖流折板絮凝、平流沉淀为常规处理工艺，工艺成熟可靠，与清水池叠层后占地面积小，但较方案一略大。 竖流折板絮凝集泥少。 平流沉淀池水力条件好，适应性强，操作管理简单。 气水反冲洗滤池 采用气水反冲洗加表面扫洗，反冲洗效果好 ； 采用 V 型槽进水（包括表扫进水），布水均匀 ； 运行自动化程度高，管理方便。 平流沉淀池 池子长度大， 占地面积大。 气水反冲洗滤池 设备费用 及 运行电耗 高；土建施工技术要求高 ； 反冲洗水量较大（占产水量 ％，其中待滤水占 ％，滤后水占 ％）。 兴城县日产 5 万吨供水工程初步设计 28 两方案经济比较 表 32 工程费用（万元） 总投资（万元） 方案一 16491 19521 方案二 16029 18957 通过对两个方案进行的技术经济比较，本方案设计推荐方案二。 排泥水处理 方案论证 排泥水处理的必要性 原水中的污染物在净水过程中被浓缩，浓度较原来高出数倍甚至数十倍。 排泥水如不经处理直接排放，势必会对水体造成一定程度的污染，不利于水环境的保护，不符合环境保护的规划要求。 同时，占水厂供水量 2%～ 4%左右的排泥水若能回收利用，还可在一定程度上节约水资源。 当冬季原水浊度较低时，排泥水回收利用，还可在一定程度上改善絮凝条件，节省矾耗。 因此应考虑水厂排泥水的处理和回收利用。 滤池在反冲洗后，滤层中残存的冲洗水和滤层以上的水较为浑浊，因此，在冲洗完成开始过滤时的初滤水水质较差、浊 度较高，尤其存在致病原生物如贾第鞭毛虫和隐孢子虫的几率较高，因此，从提高滤后水卫生安全性角度考虑，将初滤水排入污泥池进行处理。 排泥水处理工艺选择 水厂排泥水处理工艺及系统组成各有不同，但根本区别在于将沉兴城县日产 5 万吨供水工程初步设计 29 淀池排泥水和滤池反冲洗废水合并处理还是分别处理，其工艺流程一般如下图 3 32 所示。 水厂沉淀池排泥水的悬浮杂质含固率一般为 %～ %，浓度高出滤池冲洗废水的含固率二、三十倍，但水量较小；滤池反冲洗废水量很大，但水中悬浮杂质含量低，因此，若将沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水按如图 31 所 示的合并处理工艺一起进入调节池，虽可比图 32 所示的分别处理工艺省掉了废水调节池，减少了该部分的基建投资和占地，但沉淀池排泥水却被滤池冲洗废水极度稀释，非常不利于其后的浓缩设施的污泥浓缩效果，浓缩设施也因处理水量增大，需增加基建投资和占地，致使污泥处理工程的总投资反而增大。 因此本工程推荐采用沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水分别处理工艺。 图 31 合并处理工艺流程示意图 兴城县日产 5 万吨供水工程初步设计 30 图 32 分别处理工艺 流程示意图 图 32回收水池中收集的滤池反冲洗废水上清液考虑用潜水泵提升至水处理系统前端作原水使用。 污泥脱水滤液回到排泥池，浓缩池上清液则考虑直接排入城区污水管，以免污染物富集影响出水水质。 排泥水处理构筑物、设备和药剂选型 ⑴ 污泥浓缩、脱水方式选择 自来水厂沉淀池的排泥水含固率一般仅为 ～ %，需经浓缩后缩小污泥体积，再将浓缩后的污泥送往后续工艺进行污泥脱水。 通常要求浓缩污泥的含固率达到 2～ 3%左右，满足污泥脱水机械高效率地进行污泥脱水的需要。 常用的污泥浓缩、脱水方式有重力浓缩、机 械脱水和机械浓缩、机械脱水两种。 重力浓缩其本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。 浓缩前由于污泥浓度较高，颗粒之间彼此接触支撑。 浓缩开始后，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的水被挤出界面，颗粒之间相互拥挤得更加紧密。 通过这种拥挤和压缩过程，污泥浓度进一步提高，从而实现污泥浓缩。 重力浓缩、机械脱水方式的优点是浓缩池大大减少了需脱水污泥的体积，有效减少脱水机数量，设备投资大大节省，降低电耗，脱水污泥浓度较均匀，使脱水机运行稳定；其缺点是需建浓缩池，土建费用稍高。 而机械浓缩、机械脱水方式可取消浓缩池，节省占地面 积，减少土建费用，但由于需脱水污泥量大，浓度低且不均匀，致使浓缩脱水设备处理能力下降，数量增多，因而设备费用大大提高，电耗增大，且泥饼含固率不稳定。 兴城县日产 5 万吨供水工程初步设计 31 综上所述，重力浓缩、机械脱水方式技术上优于机械浓缩、机械脱水方式，重力浓缩、机械脱水方式的土建费用较高，但设备费用较低，总费用低于机械浓缩、机械脱水方式，虽然重力浓缩增大了占地面积，但本工程用地为利用净水工程剩余的空地，并不需要额外征地。 因此本工程拟采用重力浓缩、机械脱水方式。 ⑵ 污泥浓缩池形式 常用的重力式浓缩池为幅流式浓缩池，浓缩效果好，运行稳妥可靠，有 成熟的运行管理经验，维护管理简便，工程投资省。 因此，本工程推荐采用幅流式重力浓缩池。 ⑶ 污泥脱水设备的基本构造及特点 自来水厂污泥脱水机械 ,目前主要采用的有带式压滤机，板框压滤机和离心脱水。