太原市呼延水厂净水工艺设计介绍.docx

李震声提要太原市呼延水厂是“引黄入并”工程的重点配套项目 ,也是太原市第一个大型地面水处理厂 ,工程总设计规模为 190 万 m3 / d ,其中近期规模为 80 万 m3 / d 。简要介绍了水厂的净水工艺流程 、 水质目标 、各净水构筑物的主要设计参数 、设备配置以及各种药剂的投加系统 、控制方式等内容 ,还 分析了该水厂工艺设计和设备配置的一些特点 。关键词净水工艺净水构筑物设计参数设计特点1 工程概况太原市呼延水厂位于太原市北郊汾河西岸的呼 延村西南侧 ,距太原市中心约 30 km ,是“引黄入并”工程的重点配套项目 。工程总规模为 190 万 m3 / d ,其中近期规模 80 万 m3 / d 。近期工程又分 两 期 建 设 ,每期 40 万 m3 / d 。净水厂近期占地面积 27126hm2 ( 408183 亩) ,第一部分工程费用为 7161 亿元 ,工程 动 态 总 投 资 23155 亿 元 ( 包 括 配 水 和 附 属 工 程) 。现正在进行工程施工 ,预计 2001 年底基本完 成土建工程 ,2002 年建成投产 。呼延水厂是太原市第一个大型地面水处理厂 , 也是全国少有的大型地面水处理厂之一 。该厂以长 距离输送到汾河水库的黄河水为水源 ,采用机械混 合 、竖流式孔室絮凝 、斜板沉淀 、带表冲虹吸过滤和 氯氨消毒的净水工艺流程 ,并对滤池反冲洗废水沉 淀池排泥水进行了回收与处理 。2设计基本条件及要求211水源及原水水质本工程水源为黄河水 ,长途输送至汾河水库 ,再 经取水塔 ,由隧洞和管道重力输送至呼延水厂 。原水水质指标浊度为正常时小于 30 n tu , 洪 汛时小于 300 n tu ,最高小于 1 000 n tu ; 并达到地面水环境质量标准( gb3838 - 88) 中 类水质 标准 。212出水水质 、水压与自用水量 出厂水水质要达到城市供水行业 2000 年技术进步发展规划中的第一类水司要求 ,出厂水浊度不 大于 1 n tu 。水压在工程服务范围内 60 %的地区不低 于 0128 m pa 。水 厂 自 用 水 量 按 设 计 规 模 的6 %计 。3净水厂总体设计311厂址日污水量达到 7 万 m3 ; 而其他季节则为旅游淡季 ,日 处理污水量明显减少 ,因此单位处理成本的变化 也较大 。试运行期间的单位处理成本见表 2 。表 2 试运行期间污水处理费用4环保设施竣工验收情况2000 年 9 月河北省环保局环境监测中心站对 北戴河西部污水处理厂工程进行了全面调查与监 测 ,同年 12 月正式通过了河北省环保局组织的“北 戴河西部污水处理厂环保设施竣工验收”。认定北 戴河西部污水处理厂处理后的排水水质达到环评报告书结论中的要求标准 ,同时也达到了 gb897896中的一级标准 ,为达标排放 。作者通讯处 :066000 秦皇岛市城建局转东污厂电话 : ( 0335) 8072475 ( 0)稿日期 :20016254给水排水 vol128 no11 2002月份职工工资/ 万元电费/ 万元其它费用/ 万元处理污水量/ 万 m3单位处理成本/ 元/ m37891011123142516361414160619261602616023199221821716517142151006162313651143113610813140106193149115105156521444015250100013401220133014801750170水厂厂址选在太原市北郊汾河西岸呼延村西南侧 ,从汾河水库能重力输水至净水厂 ,并可满足重力 输配水的水压要求 ,使整个工程基本成为完全重力式给水工程 。312净水工艺流程 根据本工程的原水水质条件及出厂水质要求 ,经多方研究 ,最后确定的工艺流程见图 1 。调节蝶阀 ,由配水井水位信号控制阀门开启度 。该管路上还设置安装了 d n 1 800电磁流量仪 2 台 ,以 对进厂原水进行计量 。412配水井配水井按近期规模 80 万 m3 / d 设计 ,共 1 座 ,分 独立 2 格 ,停留时间 2 min ,采用自由式溢流堰配水 。 为使配水均匀 ,配水井设有稳流区 ;底部积泥采用小 斗并设池底阀排除 。为清除来水中的漂浮物 ,共设有 4 台折板式旋转滤网 ,宽度 b = 210 m ,孔眼尺寸为 4 mm 4 mm 。413混合池混合池每组按 20 万 m3 / d 规模设计 ,每座净水 车间内设两组 ,停留时间 2 min 。采用垂直轴机械搅 拌混合 ,一组设 2 台搅拌机 。414絮凝池絮凝池采用竖流式孔室絮凝 ,每组按 10 万 m3/ d 规模设计 ,共 8 组 ,分设在两座净水车间内 ,停留时 间 t = 40 min 。絮凝池分格逐级放大 ; 进口端流速015017 m/ s ,出口端流速 01100115 m/ s ; g = 30图 1 呼延水厂工艺流程313水厂平面及竖向布置设计 水厂总平面按功能不同 ,分为生产区和厂前区 。生产 区 分 两 期 建 设 , 首 期 40 万 m3 / d , 近 期 80 万m3 / d 。征地按近期用地一次征用 ,单位产水量占地 指标为 0134 hm2 / 万 m3 ( 5111 亩/ 万 m3 ) 。为预防 水源污染加剧影响出水水质 ,在近期工程中预留了 深度处理设施的平面位置及相应水头 。结合太原地区的气候条件 ,为了便于操作管理 , 将配水井置于车间内 ,且与加药间 、加氯加氨间合成 一幢建筑 辅助车间 ,近期共 1 座 ;将主体构筑物沉淀池 、滤池 ,以及排泥 、回收 、表冲等系统集中布置在净水车间内 ,按近期规模 80 万 m3/ d 分建 2 座 。 按工艺流程由西向东 、由高到低 ,将整个水厂分成辅助车间区 、净水车间区 、清水池区及厂前区 4 个 不同高程的台地 。由于该场地处于湿陷性黄土地区 ,局部还靠近断裂带 ,故在水厂设计中采取了一些 适用于湿陷性黄土地区的特殊处理措施 。4 净水构筑物设计411 原水进水管原水经一根 d n 3 000总管由厂外连接井进入厂 区 ,由三通分为两支 ,一支 d n 3 000 接远期 ,一支以 d n 2 600 进 入 近 期 厂 内 管 廊 , 然 后 分 为 两 支 d n 1 800钢管进入配水井 。为了控制进水流量和压力 ,在两根进水管上各设置了一个 d n 1 800 的电动- 14560 s , g t = 10 10 。由于季节变化 ,原水水质差异较大 ,为使絮凝池 能适应原水水质的变化 ,特设闸板控制超越渠 ,使水 流在池内能以 20 min ,30 min ,40 min 3 种停留时间 运行 。为防止积泥 ,絮凝池底部布置有穿孔排泥管 ,管 道末端设置新型排泥角阀 ,所有排泥阀分为两大组 分别排队依次排泥 ,排泥周期可根据原水水质变化 情况灵活设定 。415 沉淀池沉淀池为侧向流斜板沉淀池 ,每组按 10 万 m3/ d规模设计 ,共 8 组 ,分设在 2 座净水车间内 。 沉淀池停留时间 60 min ,水平流速 16 mm/ s ,斜板长度为 112 m ,斜板倾角 60,板间间距 100 mm 。 每组沉淀池分配水 区 、稳 流 区 、沉 淀 区 和 出 水区 。各区池宽相同 ,长度不同 。配水区设有配水花 墙 ,使水流沿宽度均分 ; 稳流区设刮泥机 2 台 ; 斜板 沉淀区上部设悬挂式斜板 ,下部设 4 台直径 15 m 刮 泥机 ; 出水区分设 18 根集水支槽和 1 根总槽 ,水流 经出水花墙进入集水支槽 ,再汇入总槽 。所用刮泥机为中心传动式 ,排泥方式为重力强制排泥 。5给水排水 vol128 no11 2002416 虹吸滤池滤池为带表冲虹吸滤池 ,每组按 20 万 m3 / d 规 模设计 ,共 4 组 ,每座净水车间设 2 组 。每组滤池分为 8 格 ,单格滤池面积为 14818 m2 。8 格滤池采用 双排布置 ,中间为集水渠 、出水渠等 ,两侧为排水系统 。滤池设计滤速 715 m/ h ,最大过滤水头 210 m 。 进水采用虹吸管和溢流堰 ,反冲排水采用虹吸管 、排水支槽和排水总槽 。滤料采用双层滤料 : 石 英 砂 滤 料 , 有 效 粒 径 为016 mm ,厚度 600 mm ; 无烟煤滤料 , 有效粒径 112 mm ,厚 度 200 mm 。承 托 层 粒 径 2 20 mm , 厚 度200 mm 。滤池反冲配水系统采用双层滤砖 ,反冲水强度 为 1215 l / ( m2 s) ,反冲时间为 7 min 。每格滤池内设有固定式表面冲洗系统 ,用喷嘴 布水 ,每个喷嘴服务面积为 01320136 m2 。表冲水由专用水泵供给 ,表冲水强度为 215310 l/ (m2s) ,表 冲时间为 4 min 。417 表冲洗泵房表冲洗泵房设于净水车间设备层内 ,为地面式 泵房 ,每 40 万 m3 / d 规模设 1 座 ,选用 2 台离心泵 ,1 用 1 备 , 单 台 水 泵 性 能 为 q = 1 350 m3 / h , h =32 m , n = 160 k w 。滤 池 反 冲 洗 指 令 控 制 水 泵 的 开停 ,水泵为自灌启动 。418 回收水池每 40 万 m3 / d 规模设回收水池 1 座 ,分独立 2 格 ,按 1 格滤池 1 次反冲洗的排水量设计 ,接纳滤池 反冲洗排水 ,并回收至配水井 。每格池子进水管上设手动蝶阀 ,池内设 2 台潜污泵 ,单台性能为 q = 400 m3 / h , h = 20 m , n = 45 k w ,并设水位计 1 台 ,输出 4 20 ma 信号控制水 泵的开停 。419 排泥池每 40 万 m3 / d 规模设排泥池 1 座 ,分为 2 格 ,接 纳沉淀池排泥水 ,并通过潜污泵送至厂内沉泥处理系统 。每格池子进水管上设手动蝶阀 ,池内设 2 台潜 污泵 ,单台性能为 q = 60 m3 / h , h = 23 m , n = 11 k w ,并设水位计 1 台 ,输出 4 20 ma 信号控制水泵工作 :当池中水位升至中水位时 , 开启第一台水泵 ;若此时水位开始下降 ,则抽至低水位时停泵 ; 若水位继续上升 ,至高水位时开启第二台水泵 ,抽至低 水位时停泵 。4110 清水池清水池调节容积按设计规模的 15 %设计 ,近期 分 2 座 ,每座容积为 610 万 m3 。为方便运行 ,便于 清洗 ,每座分独立共壁的两格 。清水池进水管为 d n 2 000 钢管 。因滤池与清 水池之间留有深度处理场地 ,且预留了 310 m 水头 ,为了避免出现清水池低水位时进水管空管 ,特在清 水池进水端设水封堰 ,堰顶高于进水管顶 1120 m , 以保证进水管处于常满管状态 。溢流管为 d n 1 600 钢管 。溢流堰口设在特制 的溢流槽壁上 ,溢流槽设在清水池一角 ,溢流堰口高出清水池最高水位 0105 m 。为防老鼠 、昆虫等动物 进入清水池内 ,在溢流槽中设有水封 ,并在溢流管起 端管口设有格网 。4111 加药间加药间按近期规模 80 万 m3 / d 一次设计 ,土建 一次建成 ,设备分期安装 。混凝剂主要采用液态碱式氯化铝 ,最大投加量40 mg/ l (按液体商品用量计) ,投加药剂浓度 10 % , 贮量按 30 d 最大用量计 。采用固体精制硫酸铝为 备用混凝剂 ,最大投加量 30 mg/ l (按固体商品用量计) 投加药剂浓度 10 % ,贮量按 15 d 最大用量计 。 药剂配制设固体药剂溶解池 3 个 ,每池有效容积 1115 m3 ;药剂稀释池 2 个 ,每池有效容积 23 m3 ; 混凝剂投配池 3 个 ,每池有效容积 38 m3 ; 每池均设 搅拌机 1 台 ,超声波液位计和浓度计各 1 只 。液体碱式氯化铝储藏池设于室外 ,地埋式 ,贮量 按 30 d 最大用量计 , 总库容 1 050 m3 , 分为独立 2 格 ,每格设液下搅拌机 1 台 ,超声波液位计和浓度计 各 1 只 ,液下药剂提升泵各 1 台 。提升泵性能参数 为 q = 66 m3 / h , h = 15 m 。设 6 台混凝剂投加计量泵 ,4 用 2 备 ,单台投加 能力 3 600 l / h ,工作压力 0135 m pa ,投加量由原水 流量 、药液浓度及 scm 控制 。4112 加氯 、加氨间加氯加氨间按近期规模 80 万 m3 / d 设计 ,土建 一次建成 ,设备分期安装 。主要设计参数为 :最大加6给水排水 vol128 no11 2002氯量 610 mg/ l ,其中前 (中) 加氯量 410 mg/ l ,后加氯量 210 mg/ l ; 最大加氨量 015 mg/ l 。加氯分前(中) 加氯和后加氯两个系统 ,前加氯和中加氯不同 时进行 ,根据原水水质情况二者只取其一 。前加氯 点在沉淀池进水管 ,中加氯点在滤池进水渠 ,后加氯 点在清水池进水管 。加氨点也在清水池进水管 ,在 后加氯点之后 。加氯机室内设 12 台全自动真空加氯机 ,其中 6台为前 ( 中) 加氯机 ,采用流量比例控制 , 4 用 2 备 ,单台投加能力 40 kg/ h ; 另 6 台为后加氯机 ,采用复 合环控制 ,4 用 2 备 ,单台投加能力 20 kg/ h 。设液 氯蒸发器 3 台 ,2 用 1 备 ,单台能力 150 kg/ h 。氯库 内设 2 组工作氯瓶 , 1 用 1 备 , 每组 6 个吨级氯瓶 , 每 23 d 更换一次 。氯库内贮氯量为 15 d , 共 78 只吨级氯瓶 。加氨系统设 6 台全自动控制加氨机 ,4 用 2 备 , 由后加氯投加量信号比例控制 , 单台投加能力 510 kg/ h 。氨库内设 2 组工作氨瓶 ,1 用 1 备 ,每组 6 瓶 半吨级氨瓶 ,每 67 d 更换一次 。在氯库 、蒸发器室内均设有漏氯自动报警器 ,并 设有通风机若干 ,还专设有漏氯酸雾处理器一套 ,设 专用 吸 收 地 沟 至 氯 库 和 蒸 发 器 室 。当 漏 氯 量 达418 mg/ m3时 ,启动通风机进行扩散处理 ; 当漏氯量 达 916 mg/ m3 时 , 自 动 启 动 酸 雾 处 理 系 统 进 行 处理 ,同时声光报警 。氨库内设漏氨报警器 1 套 、水喷淋系统 1 套及 通风机若干 。当漏氨量达 30 mg/ m3 时 , 开启通风 机进行扩散处理 ;当漏氨量达 50 mg/ m3 时 ,自动启 动水喷淋系统进行处理 ,同时声光报警 。4113自用水泵房和水塔 为解决全厂的生产及生活用水 ,设自用水泵房一座 ,内设 is 型离心泵 3 台 ,2 用 1 备 ,每台泵 q =315 m3 / h , h = 50 m , n = 75 k w 。 为调节高峰水量和稳定水压 ,在厂内设 1 座水塔 ,容积为 500 m3 ,塔高 30 m ,布置在厂区西侧辅助 车间区台地上 。4114水质检测 水质检测有在线连续检测和中心化验室化验两套系统 。在线连续检测的项目有 : 原水流量 , 浊度 ,p h ,温度和碱度 ;投药后原水的流动电流 ;沉后水的 p h ,浊度和余氯 ;每格滤池滤后水的 p h ,浊度 ;清水池进 口的余氯 ;出厂水总管的 p h ,浊度和余氯等 。上述项目的在线检测仪表基本设置在现场 ,检测结果引 至相应的 pcs 现场工作站或 pl c 控制站 ,并远传至 中心控制室 。水厂中心化验室设在水厂综合楼内 ,配置全套 水质化验设备和仪器 ,由各取样点的取样泵及取样 管送至化验室检测仪表 。5 水厂工艺设计特点(1) 根据原水水质条件及出厂水质要求 ,在确定 工艺流程 、工艺参数 、设备配置 、仪器仪表等方面 ,都作了充分考虑 。按照安全 、可靠 、高效 、实用 、先进的原则 ,参考类似水厂的设计及运行经验 ,采用机械混 合 、竖流式孔室絮凝 、斜板沉淀 、带表冲虹吸过滤和 氯氨消毒的净水工艺流程 ,并对滤池反冲洗废水进 行了回收 ,还对沉淀池排泥进行了处理 。(2) 由于该场地处于湿陷性黄土地区 ,局部还靠 近断裂带 ,故在水厂总平面设计中采取了一些适用于湿陷性黄土地区的特殊处理措施 , 如设置管廊 ;构 、建筑物防护范围内设置检漏井 、检漏沟 ; 管道穿 池壁采用柔性套管等 。(3) 由于季节变化 ,原水水质差异较大 ,为使絮 凝池能适应水质的变化 ,采用了新颖实用的方式 ,特 设闸板控制超越渠 ,使水流在池内的停留时间可以20 min ,30 min ,40 min 3 种工况运行 ,增强了絮凝池 的工艺灵活性和水质适应性 。(4) 本工程采用的虹吸滤池 ,由于采用了表面冲 洗措施 ,使单格滤池面积接近 150 m2 , 从而节省了一定的建设投资 。(5) 加氯点采用前 、中互换的方式 ,二者只取其 一 ,以适应原水水质的变化情况 。笔者在本文的撰写过程中 ,得到了吴济华总工 程师 、冉启藻高级工程师 、陈远久高级工程师等的大力支持和帮助 ,在此谨致以诚挚的谢意 。作者通讯处 :610081 四川省成都市星辉中路 11 号中国市政工程西南设计研究院 电话 : ( 028) 3310950email : do ngyin mail . sc1cninfo1net收稿日期 :20017267给水排水 vol128 no11 2002water & wastewater engi neeri ng vol128 no11 j anuary 2002abstractsdesign and operation of west waste water treatment plant in beida ihe l i u ku n et al ( 1 )abstract : the sedimentatio n tank is discrete to t he biological o xidatio n ditch at t he west wastewater treat ment plant ( wit h capacit y of 70 000 m3 / d) in beidai he summer resort , hebei province. at t his w tp , t he undigested sludge is dewatered by belt p ress. the co nfiguratio n and design parameters of individual t reat ment st ruct ures and t he t rial run of t his w tp are p resented in t his paper .design of huyan water works in ta iyuan city l i zhens heng ( 4 )abstract : huyan waterwor ks , t he biggest waterwor ks receiving surface water in taiyuan city , shanxi province wit h ultimate design capacit y of 119 ( near term of 018) millio n m3 / d is o ne of main p roject s of t he yellow river water diverting engineering to taiyuan. the main figure of t his p roject including t he water p urificatio n p rocess , expected qualit y of outp ut water , design parameters of water p urificatio n st ruct ures , equip ment allocatio n , chemical dosage system and auto matic co nt rol are p resented in detail in t his paper . also so me particularities in p rocess design and equip2 ment co nfiguratio n are discussed.research on ne w coagulant cpf improving the precipitation of sludge water of sedimentation tanks hi zhou et al (29)abstract : new polymer cpf was adop ted to imp rove t he p recipitatio n of sludge water of sedimentatio n tank , it is bet ter t han t he pam and aluminum sulfate. when t he dosage is 117 。of t he dry sludge , t he p recipitatio n increased51 % t han no coagulant . in case of t he same dosages , t he p recipitatio ns increased 23 % and 015 % for using pam and aluminum sulfate respectively. the t urbidity of t he outp ut water is lower t han 4 n tu under t he co nditio n of experi2 ment . high speed and st ro ng agitatio n and higher temperat ure t han normal are favorable to enhance t he p recipitatio n of using cpf.research on hydraul ic optimization of suction system of waste water pumping station with horizontal assembl ieshu a m i ng et al (33)abstract : experiment of hydraulic model was co nducted at xisitang p umping statio n to fo nd t he way o n op timiza2 tio n of t he suctio n system of horizo ntal shaf t type sewerage p umping assemblies. in t his research t he hydraulically op ti2 mum co mbinatio n of intake and inlet passage , and t he well flow pat tern in t he suctio n pipe are acquired. and t he dep t h of submergence at intake is reduced. the analysis and co mpariso ns of flow characteristics are carried out for t he different co mbinatio n of intake and inlet passage.micro2polluted ra w water purif ication by composite zeol ite2gac process y an zich u n et al (36)abstract : a new co mposite p rocess of zeolite and granular activated carbo n ( gac) has been developed aiming toimp rove t he qualit y of tap water . zeolite can remove not o nly t urbidit y but also ammo nia2n and partial organic pollutant s in micro2polluted raw water . because t he adsorp tive performances of zeolite and gac are co mplementary and synergic , high removal of pollutant s could be obtained by t he zeolite2gac co mposite p rocess. the experimental result s showed t hat zeolite could remove about 10 % of cod and over 60 % of t urbidity , 95 % of n h3 - n , 40 % of chloroform f ro mwater . the removal ratios of p henol , anio n detergent and chloroform by t his p rocess could exceed 60 % , 89 % and 99 %respectively.appl ication of vortex coagulation2lo w pulsating sedimentation process in ha igang water workshe j u n g uo et al (42)abstract : the chemical mixer and reactor of t he inclined t ubular and horizo ntal sedimentatio n tanks in haigang waterwor ks in qinhuangdao cit y are reco nst ructed o n t he basis of inertia effect s to enhance t he water p urificatio n. satisf ying result s have been obtained. the reactio n time of t ubular tank decreased to 815 min form former 25 min ; t he loading of sedimentatio n tank increased over 3 . 5 mm/ s ; t he outp ut increased to 100 000 m3 / d , and t his is double of designed 50 000 m3 /