第18章 水厂设计-13-14-2

1、第第18章章 水厂设计水厂设计水厂设计要求和原则水厂设计要求和原则 水厂厂址选择水厂厂址选择给水处理厂工艺流程与主要构筑物的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平面及高程布置水厂的生产过程监控与自动控制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给水处理工艺系统设计计算实例18.1 水厂设计要求和原则 水厂设计要求：水厂设计要求： (1) 基本建设程序 (2) 各设计阶段要求（可行性研究、初步设计、施工图设计） 设计原则：设计原则： (1) 水处理构筑物的生产能力； (2) 按近期设计，考虑远期发展； (3) 检修或事故时仍能满足用水要求（主要设备备用

2、、处理构筑物可在设计允许范围内提高运行负荷）； (4) 妥善确定水厂自动化程度（保证供水水质、降低药耗和能耗）； (5) 合理设置排泥管、放空管、溢流管、压力冲洗设备等； (6) 考虑安全、防冻等问题。 厂址选择应通过方案比较，即 技术上：供水安全、管理方便技术上：供水安全、管理方便 经济上：造价与管理费用最低经济上：造价与管理费用最低 一般应考虑以下几点:(1) 最好有自然坡度，这样有利于构筑物高程布置。18.2 水厂厂址选择清水池二泵房反应沉淀池过滤(2)有良好的地基，承载能力大，地下水位低。这样可以降低工程造价和便于施工。(3)安全：不受洪水威胁，以战备角度看，不要设在目标显著的地方（如

3、大桥附近）。(4)卫生条件好：为防止污染，一般建在城市上游，并位于工业区主导风的上方。(5)排污方便。为此水厂应设在地势较高并靠近河道的地方。(6)交通方便；靠近电源，以利于施工管理和降低输电费用。(7)不占良田或少占良田。(8)有发展余地。(9)布置合理1）当水源离用户较近时，水厂设在水源附近；2）当水源和用户相距较远时，有三种布置： 水厂靠近水源优点：便于管理；节约水厂自用水源的输水费用；排泥方便。缺点：水厂至用户管径较大（因按最大日最大时计算），承受的压力较高，从而使管道造价高。适用于：输水管不太长的情况。 水厂靠近用户，其优缺点与相反。适用于：输水管较长的情况。 水厂位于中途。当地形可

4、以利用时，可采用此种情况。 18.3 给水处理厂工艺流程与主要构筑物的选择选择依据 用水对水质的要求； 设计规模； 自然条件：地形、地质； 供应与施工条件; 运行经验与管理水平。18.3.1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181。原水混凝剂混合絮凝沉淀池滤池消毒剂清水池二级泵房用户澄清池图181 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

5、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182。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1 8 - 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183。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 户混 凝 剂预 沉 池 或 沉 沙 池图 1 8 - 3 高 浊 度 水 处 理 工 艺 流 程18.3.2受污染水源处理工艺 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184。CL2

6、O3混凝剂砂滤池二级泵房活性碳滤池用户臭氧接触池砂滤池澄清池混合原水图18-4 受污染水源处理工艺（） 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185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混合混凝剂图1 8 - 5 受污染水源处理工艺（）18.3.3 生活污水回用工艺 回用水处理工艺流程 1.优质杂排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

7、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18.3.4 构筑物选型1.小型水厂（3万m3/d以下）斜管沉淀池普通快滤池（或双阀滤池）水力循环澄清池无阀滤池 2.中型水厂（310万m3/d）机械搅拌澄清池或脉冲澄清池斜管沉淀池 普快滤池（双阀滤池）虹吸滤池3.大型水厂（10万m3/d以上） 平流沉淀池 脉冲澄清池虹吸滤池普快滤池（双阀滤池）V型滤池移动罩滤池18.4.1 平面布置（一

8、）内容：1.构筑物、建筑物定位：(1)生产性构筑物和建筑物，包括处理构筑物（反应、沉淀或澄清、过滤池），清水池，二泵房、加氯间等。(2)辅助建筑物 生产性：包括化验室、修理间、仓库、车库等。 生活性：包括办公楼、食堂、浴室、职工宿舍等。18.4 水厂的平面及高程布置2.管线定位： 连接线构筑物之间的连接线 给水管水厂本身用水管 排水管水厂本身排水管 雨水管 加矾、加氯管3.道路、围墙、绿化、供电线路布置（二）布置要求1.布置紧凑、便利管理（1）按流程顺序排列，而且流程与供水方向 一致；（2）有关构筑物或建筑物组合或靠近，归纳 为“三个组合”，“两个靠近”即：絮凝池沉淀池组合加矾间矾 库组合加氯

9、间氯 库组合二泵房清水池靠近沉淀池过滤池靠近2.充分利用地形，这样可以减少挖填方及施工费用。 如：沉淀池应布置在高处，清水池应布置在低处3.各构筑物连接管（渠）应简捷、顺直，同时也要考虑到检修、施工方便。此外，还要设置必要的超越管，以利安全生产。4.厂内排污力争重力排除（如条件不允许，也可采用排污泵排除）。5.生产区与生活区应分开，以便安全生产。6.建筑物布置应注意朝向、风向。7.应考虑露天堆放场，堆砂场，堆煤场8.留有扩建余地9.厂内交通方便 通往仓库、修理间、堆砂场、泵房等应设车行道，宽3.54m，转弯半径6m。通过一般建筑物，应设人行道，宽1.52m。10.厂容美观，充分绿化。 水厂平面

10、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186为水厂平面布置一例。56.3m92.3m69.7m163.7m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二 级 泵房加氯加药间北排水泵小桥公路159.5m图18-6 水厂平面布置（一）内容水面高程池顶高程池底高程 给水管以管中为准 排水管以管底为准设计地面高程管线高程18.4.2 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。

11、水头损失应通过计算确定，并留有余地。（二）依据1.地形标高设计底面高程2.构筑物及连接管路水头损失（1）构筑物水头损失，与其形式构造有关， 查表（2）连接管水头损失，应通过水力计算求得22ivhhg 估算可查表。 （三）确定高程 有了以上各项水头损失，就可以确定高程。各构筑物水面高程各构筑物各部分高程。一般从絮凝池水面开始（也可从清水池水面开始）其他构筑物水面高程，然后由超高池顶高程； 由有效水深池底高程。图237为图236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 . 1 2最 低 水 位 7 . 5 6取 水 干 渠5 . 7 81 0 . 4 09 . 2 0

12、1 7 . 0 01 3 . 7 01 0 . 0 07 . 8 51 2 . 8 08 . 1 56 . 5 01 0 . 3 01 0 . 6 05 . 1 08 . 2 08 . 6 01 0 . 0 01 7 . 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 2 3 - 7 水 厂 高 程 布 置18.5 水厂的生产过程监控与自动控制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18.6 给水处理工艺系统设计计算实例 18.6.1 水厂工艺流程选择 根据水源水质情况和该市自来水公司现有水厂的

13、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、折板组合式絮凝池、平流式沉淀池和V型滤池。此外，为了保护水源，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。18.6.2 水厂主要构筑物设计混合 2. 絮凝与沉淀池 图18-8 絮凝沉淀池平面图362528009600排 泥 管280028001800500DN30

14、028002800280028002800配 水 花 墙270001000020002700010000270001500泥机吸排式虹350036253500DN300穿 孔 排 泥 管上2800280031003356028002800下下下上下上上上上2800排 至 污 水 回 收 泵 房下下下上排 水 管吸3500机泥排式导 流 墙3625200037603500虹26000集 水 槽3625 3. 滤池及反冲洗系统 图18-9 V型滤池剖面图0.002.353.8014003.203.35150-0.63-0.800.802.103.4015010003.102-2300100100.

15、72图4-21 V型滤池剖面图-2.001.703.40300-0.305.403000.28100100.851.9030014000.051500.802.103.541504. 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20.028.0m，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 18.6.3 水厂总体布置1 构筑物布置图18-10 水厂平面布置图吸水井配水泵房机修

16、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18-11 水厂高程布置图45.5036.00水44.05(P=1%)21.5027.93(P=97%)部水头取取60.3242.0064.0024.00房泵絮凝折室孔板池沉平流池淀滤型V池59.90泵59.50池水清水送57.40水吸井房69.0968.30氯预加64.0067.95加矾64.5067.8067.5063.6966.7963.3064.0063.7067.48加氯63.7063.0

17、02 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。18.6.4自控系统设计自控系统设计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

18、监控的entiumi II 400计算机及2台Epson彩色打印机组成。 2 控制原则控制原则 1) 依据PLC I/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