第二十三章 典型给水处理系统
水厂的厂址选择
给水处理厂工艺流程与主要构筑物的选择
水厂的平面及高程布置
水厂的生产过程监控与自动控制
给水处理工艺系统设计计算实例
23.1水厂的厂址选择厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划,综合考虑,通过技术经济比较确定。在选择厂址时,一般应考虑以下几个问题:
( 1)厂址应选择在工程地址条件较好的地方。
( 2)水厂应尽可能选择在不受洪水威胁的地方。
( 3) 水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方,以利于施工管理和降低输电线路的造价。
( 4)当取水地点距离用水区较近时,水厂一般设置在取水构筑物附近,通常与取水构筑物建在一起;当取水地点距离用水区较远时,厂址选择有两种方案:一是将水厂设置在取水构筑物附近;二是将水厂设置在离用水区较近的地方。
23.2给水处理厂工艺流程与主要构筑物的选择
23.2.1生活饮用水处理工艺由于水源不同,水质 各异,饮用水处理系统的组成和工艺流程由多种多样。以地表水作为水源时,处理工艺流程中通常包括混合、絮凝、沉淀或澄清、过滤及消毒。工艺流程见图 23- 1。
原水 混合 絮疑沉淀池澄清池滤池消毒剂清水池 二级泵房 用户图23 -1 地 表水常规处理工艺流程
当原水浊度较低(一般在 50度以下)、不受工业废水污染且水质变化不大者,可省略混凝沉淀(或沉淀)构筑物,原水采用双层滤料或多层滤料滤池直接过滤,也可在过滤前设一微絮凝池,称为微絮凝过滤。
工艺流程见图 23- 2。
原水 混合 直接过滤池 清水池 二级泵房混合剂 高分子助滤剂消毒剂用户图23- 2 地表 水一次净化工艺流程
当原水浊度高,含沙量大时,为了达到预期的混凝沉淀(或澄清)效果,减少混凝剂用量,应增设预沉池,工艺流程见图 23
- 3。
原水 混合 絮疑沉淀池澄清池滤池消毒剂清水池 二级泵房 用户图23- 3 高 浊度水处理工艺流程混凝剂预沉池或沉沙池
23.2.2工业用水处理工艺
若水源受到较严重的污染,按目前行之有效的方法,
可在砂滤池后再加设臭氧 /活性炭处理,如图 23- 4。
原水 混合图23-4 受污染水源处理工艺(Ⅰ)
澄清池 砂滤池 臭氧接触池用户 活性碳滤池二级泵房 砂滤池混凝剂 O
3
CL
2
受污染水源还有其他处理工艺。例如有的在常规处理工艺前增加生物预处理;有的在常规处理工艺中投加粉末活性炭等。图
23- 5为增加生物预处理工艺图。
原水 生物处理 絮疑沉淀 过滤消毒剂清水池 二级泵房 用户图23-5 受污染水源处理工艺(Ⅱ)
混合混凝剂
23.2.3生活污水回用工艺回用水处理工艺流程
1.优质杂排水水和杂排水为回用水水源的水处理工艺流程
( 1)物理化学处理原水 格栅 调节池 絮凝沉淀或气浮 过滤 消毒 中水混凝剂 消毒剂污泥
( 2)生物处理与物理化学处理
2,生活排水为回用水水源的水处理工艺流程
( 1)二段生物处理原水 格栅 调节池 生物处理 过滤 消毒 中水消毒剂污泥原水 格栅 调节池 一段生物处理过滤 消毒 中水污泥二段生物处理 沉淀池沉淀池
( 2)生物处理与物化处理结合原水 格栅 调节池 生物处理消毒 中水混凝剂混凝沉淀或气浮过滤污泥消毒剂
23.3水厂的平面及高程布置
1.水厂的平面布置水厂的基本组成分为两部分:( 1)生产构筑物和建筑物,包括处理构筑物、清水池、二级泵站、
药剂间等;( 2)辅助建筑物。其中又分生产辅助建筑物和生活辅助建筑物两种。前者包括化验间、修理部门、仓库、车库及值班宿舍等;后者包括办公楼、食堂、浴室、职工宿舍等。
作水厂平面布置时,应考虑下述几点要求:
( 1)布置紧凑,以减少水厂占地面积和连接管
(渠)的长度,并便于操作管理。
( 2)充分利用地形,力求挖填土方平衡以减少填、挖土方量和施工费用。
( 3)各构筑物之间连接管(渠)应简单、短捷,尽量避免立体交叉,并考虑施工、检修方便。
( 4)建筑物布置应注意朝向和风向。
( 5)又条件时(尤其是大水厂)最好把生产区和生活区分开,尽量避免非生产人员在生产去通行和逗留,以确保生产安全。
( 6)对分歧建造的工程,既要考虑近期的完整性,又要考虑远期工程建成后整体布局的合理性。
水厂平面布置一般均需提出几个方案进行比较,以便确定在技术经济上较为合理的方案。图 23- 6为水厂平面布置一例。
二级泵房加氯加药间北排水泵小桥公路图23- 6 水 厂平面布置
159.5m
56.3m
92.3m
69.7m
163.7m
二级泵房机修车库综合楼喷水池警卫室仓库配电室吸水井清水池快滤池清水池快滤池翻砂场平流沉淀池平流沉淀池隔板絮凝池药剂库吸水井取水干渠
2.高程布置在处理工艺流程中,各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面高差即为流程中的水头损失,包括构筑物本身,连接管道、计量设备等水头损失在内。水头损失应通过计算确定,并留有余地。
图 23- 7为图 23- 6中构筑物高程布置图。各构筑物之间水面高差由计算确定。
最高水位9,12
最低水位7,56
取水干渠
5.78
10.4 0
9.20
17.0 0
13.7 0
10.0 0
7.85
12.8 0
8.15
6.50
10.3 0
10.6 0
5.10
8.20
8.60
10.0 0
17.7 0
二级泵房 吸水井 清水池 快滤池 絮凝沉淀池一级泵房 吸水井设计地面标高图23-7 水厂高程布置
23.4水厂的生产过程监控与自动控制
水厂内检测仪表的设置
水厂自动化设计要求
23.5给水处理工艺系统设计计算实例
23.5.1 水厂工艺流程选择根据源水水质情况和该市自来水公司现有水厂的生产运转经验,决定近期和二期仍采用常规处理工艺,远期考虑增加生物预处理和深度处理工艺。同时,为了节约投药量,提高水厂自动化水平,决定采用已较成熟的自动加矾、加氯技术。在常规处理工艺中,注意选择适合水源水质、水厂规模和地形特点,并有利于提高出厂水水质的处理构筑物。这些构筑物主要包括:隔板、折板组合式絮凝地、新型平流式沉淀池和 V型滤池。此外,为了保护湘江水源,沉淀池排泥水和滤池反冲洗水均进入回收水池浓缩,上清液回收,下部沉泥用来回填水厂及其周围洼地 。
23.5.2 水厂主要构筑物设计
1,混合
2,絮凝与沉淀池图 23-8 絮凝沉淀池平面图
36
25
28
00
96 00
排泥管
28 0028 001800
500
DN300
28 00
28
00
28
00
28
00
28
00
配水花墙
2700010000
20 00
27000 1000027000
15 00
泥机吸排式虹
35
00
36
25
35
00
DN300
穿孔排泥管上
28
00
28
00
31
00
33560
28
00
28
00
下下下上下上 上上上
28
00
排至污水回收泵房下 下下上排水管吸
35
00
机泥排式 导流墙
36
25
20
00
37
60
35
00

26000
集水槽 36
25
3,滤池及反冲洗系统
图 23-9 V型滤池剖面图
0.0 0
2.3 5
3.8 0
1400
3.2 0
3.3 5
150
-0,63 ~-0,8 0
0.8 0
2.1 0
3.4 0
150
1000
3.1 0
2-2
300
1001 0
0,7 2
图 4- 21 V 型滤池剖面图
-2,0 0
1.7 0
3.4 0
300
-0,3 0
5,4 0
300
0.2 8
1001 0
0.8 5
1.9 0
300
1400
0.0 5
150
0.8 0
2.1 0
3.5 4
150
4,清水池清水池有效容积按设计规模的 10%计算,
近期设 10000 m3清水池 1座,采用钢筋砼结构,有效水深取 4.2m。
5,送水泵房土建设计规模为 30万 m3/d,近期设备安装按 10万 m3/d考虑。时变化系数取 1.36,出厂压力取 20.0~ 28.0m,一期安装卧式离心泵机组 3套,1大 2小,其中 1台为调速水泵。
6,加矾、加氯系统
23.5.3 水厂总体布置
1 构筑物布置图 23-10 四水厂平面布置图吸水井配水泵房机修车间清 水 池孔 室折板絮凝池平流沉淀池综合办公楼加药间砂场回收 水池远期污泥处理及深度处理预留用地露天堆场
V
型滤池配电间食堂浴室回收泵房大门图 23-11 四水厂高程布置图
45.50
36.00

44.05(P=1%)
21.50
27.93(P=97%)
部水 头取 取
60.3242.00
64.00
24.00
房泵絮 凝折室孔 板 池 沉平 流 池淀 滤型V 池
59.90

59.50
池水清水送
57.40
水吸 井 房
69.09
68.30
氯预 加
64.00
67.95
加 矾
64.50
67.80
67.50
63.69
66.79
63.30
64.00
63.70
67.48
加 氯
63.70
63.00
2 厂内排水
厂内生活污水与雨水采用分流制,雨水就近排入水体,污水近期排入化粪池,溢流水进入农灌系统。待城市下水道形成以后改道排入城市下水道。
生产废水 (滤池反冲洗水及沉淀池排泥水 )排入回收水池,其上清液回收,下部沉泥用来回填洼地。
23.5.4自控系统设计
1、控制系统的组成全厂设中控室及取水泵房、加矾加氯、回收泵房与反应沉淀池,V型滤池和送水泵房等 5个 PLC
(可编程逻辑控制器)子站,考虑到系统尽可能分散的原则,在滤池单池设有 PLC控制台。
各 PLC站均由一块电源模块,一块 CPU(中央处理器)模块,一块通讯模块以及若干块输入输出
( I/O)模块组成。
中控室由 2台分别用于生产管理与监控的 Pentiumi II 400
计算机及 2台 Epson彩色打印机组成。
2 控制原则
1) 依据 PLCI/O模块,涉及 PLC自控的设备,均可通过在机旁控制箱手 /自动转换开关、在 PLC站操作面板 XBT上
Local/Remote设置来实现机旁控制箱,PLC站 XBT、中控室监 控计算机三地控制。
2) PLC站 XBT上均能够显示与设置该站现场操作所涉及到的所有自控设备、仪表等运行参数上下限报警值,同时这些参数均可通过网络线传输到中控室监控计算机,由它来进行控制。
3) 每个 PLC站均设置 2个复们按钮(警铃复位、故障复位),1个警铃,1个故障指示灯。任何自控设备故障由该
PLC站的警铃、故障指示灯报警。在故障解除后,方可通过
PLC站 XBT、中控室监控计算机复位,若未复位故障报警
,该设备不能运行。
3 中控室计算机监控系统中控室监控计算机采用 Windows NT 操作系统,与各
PLC站之间通过 ETHERWAY通讯联络实现资源共享,各
PLC站之间通过 FIPWAY联络除了对本站设备进行操作显示外,还可了解其他站的情况。所用监控软件为 INTOUCH,
该软件人机界面好,能根据需要画链接,比较直观。中控室监控计算机设有取水泵房、加矾间、加氯间、反应沉淀池、
回收泵房,V型滤池、公共冲洗泵房、送水泵房、自动化总览,10kV一次系统,660V一次系统、低压系统等窗口。另外 INTOUCH软件还具有实时、历史趋势功能,能够了解生产参数的动态情况,便于生产调度管理。此外在中控室设有打印机,用于实时报警打印及生产报表打印。
23.5.5运行结果与设计特点
1、运行结果水厂运行已几年,取水泵房、回收泵房、送水泵房水泵机组能完全按程序自动开 /停; V型滤池的各项控制指标均能达到技术要求,当滤池进水浊度在 10NTU以下时,可保证滤后水浊度在 0.7NTU以下,同时反冲洗配水、配气均匀;加矾、加氯系统能在不同水质、水量情况下正常工作,实现自动化控制,出厂水浊度、余氯等卫生指标均能按要求控制系统运行良好,实现全厂工艺自动化,车间无值守,保证了优质、低耗、安全供水。
2 设计特点
1) 主要仪器设备从国外引进
2) 采用先进合理的工艺流程
3) 水厂自动化程度高
4) 采用潜水泵站取代离心泵站
5) 对生产废水进行回收处理