净水厂工艺方案比选

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摘要：通过经济技术比较分析净水厂工艺各个水处理构筑物的优缺点，结合工程的具体情况，选择合适的水处理构筑物，提出净水厂工艺方案。

关键词：净水厂；水处理构筑物；工艺方案比较

中图分类号：TV文献标识码： A

前言

水厂常规处理工艺的选择主要根据当前给水技术的发展和当地的实际情况而定。为保证供水完全、稳定、可靠为前提，根据国内现有水厂的运行经验，新建水厂净水工艺采用安全、可靠、稳妥的长流程和全天候的净水构筑物。

下面以某市水厂工艺方案选择为例。该水厂远期考虑日处理水量为15万m3/d。根据该市源水的水质情况，水质净化主要考虑降低浊度和大肠杆菌。因此可采用常规净化工艺，原水进入水厂后，经过混合、絮凝、沉 淀、过滤、消毒后依靠水泵提升进入市区管网。针对原水水质浊度变化大，雨季低温低浊的特点，设计考虑灵活方式运行，雨季时加强混合絮凝，适当延长絮凝反应时间；大肠杆菌菌群超标可以通过加氯消毒后达标。综合考虑以上情况，对水处理构筑物比较，并根据该水厂的具体情况做出科学合理的构筑物与处理工艺方案的选择。

一．混合器的选择

混合是絮凝中最主要的环节之一。混凝剂的水解产物迅速混合到水体的每一个细部，并使水中胶体颗粒脱稳，同时产生凝聚是取得好的絮凝效果的先决条件，也是节省投药量的关键。混合问题的实质是混合剂水解产物在水中扩散问题。混合是絮凝中最主要的环节之一。混凝剂的水解产物迅速混合到水体的每一个细部，并使水中胶体颗粒脱稳，同时产生凝聚是取得好的絮凝效果的先决条件，也是节省投药量的关键。混合问题的实质是混合剂水解产物在水中扩散问题。目前采用的混合形式一般分四种，管式混合，隔板混合，水泵混合及机械搅拌混合。

1）管式混合。主要包括静态混合器和扩散混合器，其优点是混合快速，安装、维护简单，造价低，运行费用低；缺点是混合效果一般，不适合流量变化，流量减少时，混合效果下降，并在管中易产生沉淀。

2）隔板混合。主要依靠水流本身消耗能量来产生大的紊流，以达到混合目的。虽然此种混合形式不需机械设备，但对流量变化适应性差，能耗大，增大了后续构筑物的埋深。

3）水泵混合。适应于一级泵站距净化构筑物较近的情况，一般用在水量较小的工程上，它的缺点是：药品易腐蚀水泵，造价高，运行费用高。

4) 机械搅拌混合。依靠外部机械供给能量，使水流产生的絮流，它的优点是水头损失小，适应各种流量变化，能使药剂迅速而均匀的分布在源水胶体颗粒上，具有节约投药量等特点；缺点是增加相应的机械设备，需消耗电能，也就相应增加了机械设备的维修及保养工作。

5立管串联式微涡混合器，优点是混合快速，混合效果好，安装、维护简单，节省投药量，运行费用低；缺点是造价比静态混合器和扩散混合器略高。当处理高浊水时，由于混凝剂水解产物向极邻近部位扩散的速度慢，而高浊水中的胶体数量非常多，因此，没等混凝剂水解产物向极邻近部位扩散，就被更邻近它的胶体颗粒接触捕捉，造成混凝剂水解产物的局部集中；而有些地方根本没有。集中的地方矾花迅速长大结构松散，当遇到强剪切力，吸附架桥被剪切破坏，出现局部过反应现象；而没有药剂的地方胶体颗粒尚未脱稳，势必造成不良反应。这一方面是因为它们跟不上已脱稳的胶体颗粒的速度；另一方面是因为药剂集中的地方矾花不合理长大，使未脱稳的胶体颗粒失去了碰撞反应条件。这样，导致了高浊时期污泥沉淀性能很差，水厂出水水质不能保证。 按传统工艺建造的水厂，在特大高浊时，需大幅度降低处理能力，以保证出水水质。因此，传统的混合设备无能为力解决高浊时混合不均问题。造成药剂的严重浪费和出水 PH 值过低。 立管串联式微涡混合器，是利用高比例高强度微涡旋的离心惯性效应和水流的撞击来克服传质阻力，增大传质速率。生产使用证明高浊时混合效果好，不仅比传统的混合器大幅度增加处理能力也大大地节省了投药量。

根据上述比较，并依据水厂的具体情况，采用先进的立管串联式微涡混合器和管道混合器作为备选方案。

二．反应池的选择

反应是给水处理的最重要的工艺环节，絮凝长大过程是微小颗粒接触碰撞的过程。絮凝效果的好坏取决下面的两个因素：一是混凝剂水解后产生的高分子络合物形成吸附架桥的连接能力，这是由混凝剂的性质决定的；二是微小颗粒接触碰撞的机率和如何控制它们进行合理的有效碰撞，这是由设备的动力学条件决定的。

要想使水体中颗粒相互碰撞，就必须使其与水流产生相对运动，这样水流就会对颗粒运动产生水力阻力。由于不同尺度颗粒所受水力阻力不同，所以不同尺度之间就产生了速度差。这一速度差为相邻不同尺度颗粒的碰撞提供了条件。如何让水中颗粒与水流产生相对运动呢？最好办法是改变水流的速度。改变速度方法有两种：一是改变水流时平均速度大小。二是改变水流方向。

由此，如果能在絮凝池中大幅度的增加湍流微涡旋的比例，就可以大幅度的增加颗粒碰撞次数，有效的改善絮凝效果。这可以在絮凝池的流动通道上增设高效反应设备的办法来实现。由于水流的惯性作用，使通过设备的水流的大涡旋变成小涡旋，小涡旋变成更小涡旋，有效的增加了颗粒碰撞次数，同时矾花变得更密实。

一般常规的反应型有：穿孔旋流反应池、涡流反应池、折板反应池、孔室反应池、机械反应池、隔板反应池、网格反应池。

1）穿孔旋流反应池、涡流反应池、孔室反应池，优点是结构简单，造价低，施工方便；缺点是不适合水量的变化，反应效果比较差，占地面积较大，大型水厂一般不宜采用。

2）折板反应池、隔板反应池虽然反应效果好，所需反应时间也相对较短，但对大水量，且存在低温、低浊期情况的不宜采用且结构较复杂，造价高。

3）机械反应池反应效果好，水头损失小，但机械设备维护管理比较复杂。

4）目前用得较普通的是网格栅条反应池，由于在垂直水量分向上放置网格或栅条，水流通过网格或栅条，水流通过网格或栅条的孔隙时，水流收缩，过孔后水流扩大，形成良好的絮凝条件，因此反应效果较好，反应时间较短，构造简单，施工方便，对源水水量和水质变化的适应性较强，絮凝效果较稳定。

5) 高效微涡反应池，是通过反应池中垂直水流方向设置的高效反应设备使水流产生高频微涡，从而使得药剂与水中的颗粒充分接触，产生密实的矾花，因此反应效果好，反应时间短，构造简单，施工方便，对源水水量和水质变化的适应性较强，比其它反应池型节约药剂，絮凝效果稳定。

结合水厂的具体情况本工程设计方案采用高效微涡絮凝反应池和竖流折板反应池作为备选方案。

三．沉淀池的选择

沉淀设备是水处理工艺中有机物与水分离的最重要环节，其设备运行状况直接影响了出水水质。

沉淀池型式有：平流式沉淀池、斜管沉淀池，斜板沉淀池，侧向流斜板沉淀池。

1）平流沉淀池：施工方便，水力条件好，适应性强，操作管理简单等优点。但有占地面积大，北方地区排泥国难等缺点。

2）斜管沉淀池：占地面积小，沉淀效率高，一般应用较多。排泥不好是由于斜管的结构形式造成的，因为其排泥面积只占其沉淀面积的一半，在特殊时期，如高浊期、低温低浊期，加药失误期，污泥沉降性能、特别是排泥性能明显变坏，在斜管排泥面的缘处由于沉积数量与由斜面上滑落下来的污泥的数量大于排走数量，造成了污泥堆积，这样就使斜管过水断面减少，上升流速增加，增加了污泥下滑的顶托力，进一步增加污泥堆积。