净水厂构筑物设计分析

净水厂构筑物设计分析郭 成（中国市政工程东北设计研究总院有限公司，吉林󰀃长春󰀃130021）

摘 要：随着经济的迅速发展、城乡一体化进程的推进，供水需求快速增加，而各流域水体普遍遭受不同程度的污染。为了解决这一供需矛盾，必须加强自来水厂净水处理，使之能成为生活饮用水的水源，以克服清洁水源短缺的困扰。笔者阐述了水处理工艺和污泥处理工艺中的各个构筑物设计，并根据各个构筑物的单池尺寸和其他相关参数进行净水厂的平面布置设计，为完成净水厂整体设计方案奠定基础。关键词：净水厂；构筑物；设计方案中图分类号：TU991.2󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃1 净水厂工艺设计概况

净水厂近期设计规模为40万m3/d，远期设计规模为80万m3/d。考虑5%的水厂自用水量，近、远期设计流量分别为42万m3/d和84万m3/d。净水厂处理构筑物按近期40万m3/d规模设计，其余构筑物按远期80万m3/d规模进行土建设计。

2 净水构筑物的设计

（1）预处理车间。为保证净水厂出水达到安全标准，防止突发事件的发生，在净水厂内设置预处理车间，主要投加粉末活性炭、高锰酸钾等。①粉末活性炭的投加：最大投量按50mg/L考虑，设置干粉投加装置2套，单台能力450kg/h。②高锰酸钾投加：最大投量按2mg/L考虑，调制成3%的浓度投加泵3套（2用1备），单套流量600L/h，扬程20m。

（2）配水井。配水井兼有稳压、配水、溢流作用，设计流量：Q=42万m3/d；停留时间：t=5.0min；尺寸：18.75m×10.9m×7.5m；进水水位：81.30m；进水管：DN1800钢管2根；出水管：DN1200钢管4根。

（3）机械混合池。混合采用机械混合池，即在混合池内安装搅拌装置，以电动机驱动搅拌器使水和药剂在短时间内快速混合。其设计流量42万m3/d，设8座，每座池内安装立轴搅拌器1台，单座尺寸3.9m×3.9m×5.0m。

（4）小网格反应池。其设计流量Q=42万m3/d，停留时间t=25.3min，设8座，单座流量q=0.608m3/s，单座尺寸22.1m×17.5m×5.6m，每座格数10×8=80个，每格内装乙丙共聚网格箱1套：单格平面尺寸2.0m×1.6m，30个；2.2m×1.6m，30个；2.5m×1.6m，20个。全程分三段，其流速：第一段V=0.10m/s，第二段V=0.09m/s，第三段V=0.08m/s。根据原水水质低温低浊的特点，对各段的GT值做合理的设定。池底设DN200穿孔管，定期排泥。

（5）平流沉淀池。其设计流量Q=42万m3/d，停留时间t=3.0h，水平流速V=10mm/s，设4座（分两格），单格流量q=0.608m3/s，单池尺寸108.0m×17.5m×4.1m，有效水深h=3.5m。池顶端与小网格反应池连接，穿孔花墙配水，过孔流速v=0.08m/s，池末端采用指型集水槽集水。

（6）V型滤池。滤池形式：V型滤池；设计流

作者简介：郭成（1974—），女，本科，高级工程师，研究方向：市政给排水。

󰀃󰀃文章编号：2096-2789（2019）07-0180-02

量：Q=17，500m3/h；滤速：V=6.94m/h；总过滤面积：F=2520m2；池数：n=20；单池过滤面积：f=9×14=126m2；单池平面尺寸：10.6m×14m；有效水深：h=3.6m。滤池采用气水反冲加扫洗的反冲洗方式，气冲强度55m3/hm2，水冲强度15m3/hm2，扫洗强度7m3/hm2。滤池采用均质石英砂滤料，有效粒径0.9±0.03mm，d60/d10=1.2～1.4。其滤料层厚1.4m，承托层厚0.1m，采用滤板-滤头反冲洗配水系统。单池进水、出水端设置堰板，进水与反冲洗排水采用电动闸板阀，其余管道采用电动蝶阀，出水采用电动调节蝶阀。滤池中间底层，布置反冲洗机房和配电闸，上层布置中心控制室。反冲洗机房，内设反冲洗水泵3台，2用、1备；罗茨鼓风机设为2用、1备，共3台。反冲洗水泵采用双吸离心泵，单台性能：Q=980m3/h，H=10m，N=45kW；罗茨鼓风机单台性能：Q=54m3/min，H=4m，N=60kW。滤站尺寸：172m×50m。

（7）清水池。近期工程建2座清水池，单座清水池容积：V=100×87.5×6=52500m3；总有效容积约为105000m3，占总规模的25%，清水池设计高水位75.0m。

（8）送水泵房及变配电间。本工程送水主要向P新区、J开发区和B区送水，P新区送水量为25万m3/d，J开发区为5万m3/d，B区为10万m3/d。根据当地地形条件和厂区标高，P新区送水采用重力配水方式；J开发区和B区采用加压供水方式，时变化系数为1.5。①向J开发区送水设置卧式离心泵3套（2用1备），单台流量1560m3/h，扬程暂定60m，单套电机功率330kW。②向B区送水设置卧式离心泵3套（2用1备），单台流量3125m3/h，扬程暂定60m，单套电机功率640kW，泵房平面尺寸48m×12m+40m×40m。

（9）加药间。其设计流量近期为Q=42万m3/d，并安装絮凝剂、助凝剂、助滤剂的调制和投加设备。前絮凝药剂采用液态碱式氯化铝（PAC），最大投加量50mg/L。前助凝药剂采用聚丙烯酰胺（PAM），最大投加量1mg/L。后絮凝（助滤）药剂采用液态碱式氯化铝（PAC），最大投加量12.5mg/L。液态碱式氯化铝贮池容积按净水厂近期设计流量42万m3/d平均投药量下15天用量设计，贮药池共设5座，单池尺寸10m×2.4m×4.5m（有效深度），单池有效容积108m3/d。溶液池调制浓度10%，每日调制3次，溶液池采用φ2900m×1.6m（有效水深）高密度聚乙烯搅拌罐4套。PAC前投加点共8个，后投加点共2个，前投加设隔膜计量泵12套

2019年第7期（8用4备），单台性能Q=500～1200L/h、H=40m、N=2.0kW，后投加设隔膜计量泵3套（2用1备），单台性能Q=1200L/h、H=40m、N=2.0kW。PAM调制浓度3‰，按干粉调制能力17.5kg/h，选用自动调制设备。PAM投加点共8个，设置偏心螺杆泵12台（8用4备），单台性能Q=600～800L/h、H=40m、N=3.0kW，并设稀释装置一套。其投加控制方式：自动流量比例投加。药库按15d贮量计，设置1台单梁桥式起重机，起重量1t，LK=14m。加药间平面尺寸18m×72m，加药间与加氯间之间，设置配电控制间，平面尺寸18m×12m。

（10）加氯间。其设计流量Q=42万m3/d，加氯系统中氯源按设计流量42万m3/d选用设备，两处投加，最大加氯量前加氯3mg/L、后补氯1mg/L。前加氯设1个投加点，选用20kg/h流量比例真空加氯机3用1备，共4台。后补氯设2个投加点，选用20kg/h复合环加氯机2用1备，共3台。氯源系统日最大供氯量1680kg/d。加氯间选用1用1备两个汇流排，每个汇流排有6个氯瓶；设190kg/h压力自动切换器1套；设液氯蒸发器2台，1用1备，单台能力190kg/h；设漏氯检测报警装置一套。氯库一端设有漏氯吸收间，内设漏氯中和塔1套。氯库按15d贮量计，设单梁悬挂起重机1台，起重量3t，包括漏氯吸收间氯库平面尺寸48m×12m，蒸发器间平面尺寸12m×6m，加氯间平面尺寸18m×6m。

（11）回流调节池。滤池反冲洗排水和污泥浓缩池的上清液回流至调节池，通过泵提升至配水井。滤池单格一次冲洗排水量630m3，浓缩池上清液流量约440m3/h，同时考虑到2个池子同时反冲洗的情况，调节池有效容积：V=21×15×4（有效水深）=1260m3。池内设回流泵2用1备，共3台，采用潜水泵，单台性能：Q=630m3/h，H=17m，N=55kW。为防止池底积泥，设2台潜水搅拌器，单台功率N=7.5kW。

3 污泥处理工艺构筑物设计

污泥处理构筑物按近期流量42万m3/d设计。污泥量计算参考英国水处理中心《污泥处理研究指南》中提供的污泥量计算公式：

Ds=SS+0.2B+1.53C （1）式中：Ds为排泥水中干泥含量（mg/L）；SS为水中悬浮固体去除量（mg/L）；B为水中色度去除量；C为投药量，以Al2O3计。

本工程按该市净水厂污泥处理设计中原水浊度的统计分析结果：90%保证率的原水浊度为35NTU，沉淀池出水设计为4NTU，悬浮物和浊度的折算系数按1考虑。

本工程排泥水中干泥含量Ds=35-4+1.53×50×0.11=39.42mg/L，取40mg/L。

本工程干泥量q=420000×0.04=16800kg·Ds/d=16.8TDs/d沉淀池排泥浓度按3g/L计，则湿污泥量为5333m3/d。

（1）污泥调节池。沉淀池排泥进污泥调节池，再由泵提升至污泥浓缩池。按沉淀池每次排泥量666m3考虑，两个沉淀池同时排泥，污泥调节池容积：V=21×19×3.5（有效水深）=1396.5m3。池内设置污泥泵2用1备，共3台，采用潜水泵，单台性能：Q=230m3/h，H=20m，N=22kW。为防止池内沉淀，设潜水搅拌器2台，单机功率7.5kW。

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（2）污泥浓缩间。污泥浓缩间内设污泥浓缩池和排泥泵。污泥浓缩池主要设计参数：干污泥量为16.0TDs/d，湿污泥进泥量为5333m3/d（含水率99.7%），湿污泥出泥量为640m3/d（含水率97.5%），固体负荷为23kg/（m2·d），数量为2个，直径为D=22m，池深为h=4.0m，停留时间为t=12h，每座池上设桥式栅耙浓缩机1台。

排泥泵2用1备共3台，采用偏心螺杆泵，单台性能：Q=70m3/h，H=20m，N=8kW。污泥浓缩间平面尺寸：30m×63m。

（3）污泥后贮池。其主要有贮存、均质功能。单池有效容积V=Φ15×3=450m3，内设搅拌器一台，功率N=4.0kW。

（4）污泥脱水间。设计流量Q=42万m3/d，脱水选用板框脱水机，安装板框脱水设备2套，1用1备。脱水机单台能力70m3/h，按此能力配置进泥泵（扬程H=20m）和污泥切割机。脱水机出泥含水率60%，用螺旋输送机2台输送到泥棚，料仓装车外运。PAM絮凝剂制备、投加按污泥浓缩池投加量0.25g/kg·Ds，污泥脱水投加量4g/kg·Ds计。PAM絮凝剂调制设备能力5kg/h，调制浓度3‰。设置絮凝剂稀释装置1套，进液浓度为3‰，出液浓度为1‰。投加泵采用偏心螺杆泵，污泥浓缩池投加泵2用1备，共3台，单台性能：Q=40～80L/h，H=20m，N=1.1kW；污泥脱水机的投加泵2用1备，共3台，单台性能：Q=600L/h，H=20m，N=1.1kW。脱水间内设单梁悬挂起重机1台，起重量5t，Lk=13.5m。污泥脱水间包括：机房、絮凝剂制备间、配电间、控制间、值班室等，平面尺寸42m×15m，泥棚平面尺寸24m×15m。

4 工艺平面布置和竖向设计

（1）工艺平面布置：净水厂厂址东西长约550m，南北宽约350m，总占地面积约20.52万m2。厂内西部靠近202国道侧地形最低高程约53.7m，厂区东侧最高处高程约170.7m。结合地形现状，由于原水进水由厂区东侧来水，地形标高和工艺流程一致，节省了厂区平整的费用。（2）竖向设计。根据工艺流程的水力计算进行了净水厂竖向设计，清水池高水位为75.0m，推算进水配水井水位为81.3m。厂区生活、生产、消防用水均由厂区给水管道供给，由清水池安装的潜水泵供给，在厂区呈环状布置。厂区雨水、污水经管道收集后排入P新区雨水管道、污水管道。

5 结束语

根据净水厂的近期和远期的设计规模，对水处理工艺构筑物和污泥处理工艺构筑物中各个单元进行设计，确定各个参数，同时计算各个构筑物的尺寸，在此基础上完善该市净水处理厂的设计。

参考文献：

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