高濁度水凈水廠水處理工程設計★

陳興奎 王曉麗 尚方方

(1.彰武縣自來水公司，遼寧 阜新 123200；2.內蒙古北方重工業集團有限公司,內蒙古 包頭 014033； 3.遼寧工程技術大學建筑工程學院，遼寧 阜新 123000)

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高濁度水凈水廠水處理工程設計★

陳興奎1王曉麗2尚方方3

(1.彰武縣自來水公司，遼寧 阜新 123200；2.內蒙古北方重工業集團有限公司,內蒙古 包頭 014033； 3.遼寧工程技術大學建筑工程學院，遼寧 阜新 123000)

針對內蒙古磴口高濁度水凈水廠水處理的問題進行了討論，根據實際情況，提出在選擇常規處理工藝的同時，采用輻流式預沉池降低原水的濁度，使水廠出水滿足了GB 5749—2006生活飲用水衛生標準，為高濁度水水廠建設和改造提供了參考依據。

凈水廠，高濁度水，輻流式預沉池，V型濾池

1 工程概況

高濁度水是指水中含有高濃度泥沙和細顆粒的水體[1]。目前，我國對高濁度水采用強化常規工藝、預處理工藝、深度處理工藝三種[2]。從凈化機理上，常用物理吸附法、生物分解法、化學氧化法和膜分離法等[3]。其中，沉淀預處理+常規工藝(混凝、沉淀、過濾、消毒)是應用的重點[4]。本次設計的是內蒙古磴口高濁度水凈水廠，濁度比較大，處理困難。因此這次設計的目的也不單單是為了處理磴口高濁度水，更重要的是總結國內外先進的處理高濁水的技術，為今后類似凈水廠建設發展提供參考。

2 設計進、出水水質及水量

2.1 設計進、出水水質

根據規劃，凈水廠處理后的水供城市用水，因此水廠出水應滿足GB 5749—2006生活飲用水衛生標準。設計進水水質見表1。

2.2 設計水量

磴口縣位于內蒙古西部河套平原源頭，總面積4 167 km2，地區服務人口為30萬人，用水普及率100%，服務水壓為45 m水柱。凈化后的飲用水供給磴口縣的居民用水和周邊的食品廠、毛紡廠、棉紡廠、肉食廠、制革廠等工業企業。通過計算，凈水廠的設計水量Qd=76 000 m3/d。

表1 設計進水水質

3 工藝方案的比選及確定

根據實際的水質水量情況，為使處理出水水質達到標準并考慮到技術可行性和經濟承受能力，進行工藝比較，選擇一套最佳方案。方案一：原水→平流式預沉池→靜態混合器→機械攪拌澄清池→V型濾池→消毒→清水池→用戶。方案二：原水→輻流式預沉池→靜態混合器→水力循環澄清池→V型濾池→消毒→清水池→用戶。方案三：原水→輻流式預沉池→靜態混合器→機械攪拌澄清池→V型濾池→消毒→清水池→用戶。

方案比選分析：磴口縣以黃河水為水源，典型的高濁度水，輻流式預沉池可以處理高濁度水，對水進行初步的處理，減小以后工藝的處理負擔，水力循環澄清池適用于中小水廠，處理進水濁度小于2 000度，符合此次設計要求，此次設計水源沒有受到污染，故不必做深度處理，V型濾池采用氣水混合反沖和表面沖洗，沖洗效果好，自動化程度高。預沉池的建造首先考慮利用現有的低洼地，湖泊，河道等加以改造，出水后送水廠進行常規處理，根據方案比選分析，選用方案二，工藝合理，造價適中，符合中國國情。處理工藝流程圖見圖1。

4 主要構筑物設計[5]

4.1 輻流式預沉池

輻流式預沉池總面積為710 m2，其半徑為11 m，池高3.2 m，預沉池容積878 m3，總停留時間為0.49 h，泥渣濃縮時間為10.6 h，每池設計進水量為0.14 m3/s，原水中含砂量的重量百分數為78%，矩形周邊集水槽的計算長度為11.5 m。

4.2 水力循環澄清池

水力循環澄清池共有8個,分兩套系統,每套系統采用一組雙鋼絲牽引刮泥機,橫向刮泥。水射器的噴嘴直徑為0.13 m，凈作用水頭為4.86 m，噴嘴斷面積0.013 m2，喉管直徑0.55 m，喉管高度1.4 m，喇叭口直徑1.1 m，喇叭口斜壁高度0.275 m，噴嘴與喉管間距260 mm。第一反應室出口斷面積6.15 m2，第一反應室高度4.2 m。第二反應室上口斷面積9.6 m2，第二反應室上口直徑4.5 m，實際斷面積9.75 m2，第二反應室出口至第一反應室上口高度0.5 m，第二反應室高度5.5 m。澄清池各部分尺寸：分離室面積120 m2，澄清池直徑13 m，池內水深7.26 m，池總高度7.4 m，池錐體部分高度4.8 m，池直壁高度2.6 m。各部分容積及停留時間：喉管混合時間0.7 s，第一反應室容積及停留時間22 s，第二反應室容積及停留時間166 s，分離室停留時間91 min，凈水歷時T′=94.2 min，澄清池總容積及停留時間分別為517 m3和1.2 h。

4.3 V型濾池

1)池體設計。濾池工作時間23.9 h，濾池總面積279 m2，濾池分格選雙格V型濾池，池底板用混凝土，單格寬B單=3.5 m，長單=10 m，面積35 m2，共4座，每座面積70 m2，總面積280 m2。濾池高度3.83 m，濾頭個數1 393個。

2)反沖洗管渠系統。反沖洗用水量1 260 m3/h，反沖洗配水系統干管截面積為0.23 m2，反沖洗配水干管用鋼管，DN600，流速1.44 m/s。反沖洗用氣量1 050 L/s，反沖洗配氣系統干管斷面面積0.21 m2，反沖洗配氣干管用鋼管，DN600，流速v=4.3 m/s。氣水同時反沖洗時反沖洗水的流量0.28 m3/s，氣水同時反沖洗時反沖洗空氣的流量1.05 m3/s，氣水分配渠干管的斷面積0.40 m2。

3)濾池的管渠布置。

a.反沖洗管渠：氣水分配渠起端寬取0.4 m，高取1.5 m，末端寬取0.4 m，高取1 m。則起端面積0.6 m2，末端截面積0.4 m2，兩側沿程各布置20個配氣小孔和20個布水方孔，孔間距0.6 m，共40個配氣小孔和40個配水方孔。排水集水槽起端槽高為1.03 m，排水集水槽末端高為1.53 m。

b.進水管渠：4座濾池分成獨立的兩組，每座濾池由進水側壁開3個進水孔，每組進水總渠過水流量按強制過濾流量設計，流速0.8 m/s～1.2 m/s，強制過濾流量為0.62 m3/s，進水總渠水流斷面積0.62 m2，進水總渠寬1 m，水面高0.8 m。兩側進水孔孔口在反沖洗時關閉，中間進水孔孔口設手動調節閘板，在反沖洗時不關閉，供給反洗表掃用水。出口總面積0.55 m2，中間孔面積0.1 m2。

4)V型槽設計。V型槽底設表掃水出水孔，直徑取0.025 m，間隔0.15 m，每槽共計80個，則單側V型槽表掃水出水孔總面積0.04 m2。表掃水出水孔低于排水集水槽堰頂0.15 m，即V型槽槽底的高度低于集水槽堰頂0.15 m。V型槽傾角45°，垂直高度1 m，壁厚0.05 m。反沖洗時，V型槽頂高出濾池內流面的高度為0.79 m。反沖洗時，V型槽頂高出槽內液面的高度為0.53 m。反沖洗配水干管用鋼管，DN600，管內流速1.44 m/s，1 000i=4.21，布置管長總計60 m。反沖洗總管的沿程水頭損失0.25 m，反沖洗配水干管主要配件及局部阻力0.77 m，沖洗水塔到濾池配水系統的水頭損失1.02 m，沖洗水箱高度4.54 m。

4.4 消毒

消毒方式采用單獨濾后消毒，消毒方法采用氯消毒。加氯量為3.325 kg/h。加氯機選用一臺LS80-3轉子真空加氯機，相鄰兩臺加氯機距離采用1 m,安裝高度采用高出地坪1.5 m。氯氣管采用紫銅管。其儲備量為2 394 kg，氯庫和加氯間采用合建的辦法。

4.5 清水池

清水池容積為7 600 m3/d，清水池的各部分尺寸：擬建2個池子，池子有效水深取hu=4.5 m，超高取0.3 m，安全儲量水深為0.5 m，清水池總高5.3 m。設計2個清水池，清水池形狀取為矩形。其單池面積791 m2，清水池平面尺寸設計為800 m2。進水管采用700 mm的管徑，管內流速為0.821 m/s。最高日最高時水量為4 117 m3/h，采用管徑為1 000 mm，管內流速為1.16 m/s。溢水管管徑和進水管管徑相同。

5 結語

隨著經濟的快速發展引發了環境污染問題，水質不斷惡化，水資源嚴重短缺，高濁度水作為重要的水資源，按照其實際情況，完全可以作為城市供水水源。此次設計為內蒙磴口凈水廠，設計規模7.6萬m3/d，針對進水濁度高的情況，凈水工藝采用輻流式預沉池降低原水的濁度，減小后續處理構筑物負荷，使水廠出水滿足GB 5749—2006生活飲用水衛生標準。

[1] CJJ 40—2011，高濁度水給水設計規范[S].

[2] 李喜林,劉 玲,周新華,等.高錳酸鉀與沸石聯用處理低溫低濁微污染水源水實驗研究[J].非金屬礦，2013,36(3):66-68.

[3] 戴之荷.受污染高濁度水凈化新技術[J].給水排水，2001,27(3):1-7.

[4] 李喜林，劉 玲，江 富，等.高錳酸鉀和混凝劑聯用處理微污染水源水試驗[J].遼寧工程技術大學學報(自然科學版)，2013,32(3):349-352.

[5] 上海市政工程設計院.給排水設計手冊(第3冊) 城鎮給水[M].第2版.北京:中國建筑工業出版社，2004.

Engineering design of high turbidity water treatment plant★

Chen Xingkui1Wang Xiaoli2Shang Fangfang3

(1.ZhangwuWaterSupplyCompany,Fuxin123200,China; 2.InnerMongaliaNorthHeavyIndustriesGroupCorp.Ltd,Baotou014033,China； 3.CollegeofArchitecturalandEngineering,LiaoningTechnicalUniversity,Fuxin123000,China)

The thesis discusses the high turbidity water purifying plant water treatment problems in Dengkou of Mengolia, suggests to apply radical sedimentation basis for reducing original water turbidity while selecting common processing technologies, so as to make the water meet DrinkingWaterHealthCriteria(GB 5749—2006), which has provided some guiding basis for high turbidity water plant construction and transformation.

water purifying plant, high turbidity water, radical sedimentation basin, V-style filter

2015-01-04★：國家自然科學基金項目(項目編號:51304106)

陳興奎(1971- )，男，工程師； 王曉麗(1979- )，女，工程師； 尚方方(1991- )，男，在讀碩士

1009-6825(2015)08-0139-03

X703.1

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