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(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司,內(nèi)蒙古 包頭 014033； 3.遼寧工程技術(shù)大學(xué)建筑工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

·水·暖·電·

高濁度水凈水廠水處理工程設(shè)計(jì)★

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(nèi)蒙古北方重工業(yè)集團(tuán)有限公司,內(nèi)蒙古 包頭 014033； 3.遼寧工程技術(shù)大學(xué)建筑工程學(xué)院，遼寧 阜新 123000)

針對內(nèi)蒙古磴口高濁度水凈水廠水處理的問題進(jìn)行了討論，根據(jù)實(shí)際情況，提出在選擇常規(guī)處理工藝的同時(shí)，采用輻流式預(yù)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(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，為高濁度水水廠建設(shè)和改造提供了參考依據(jù)。

凈水廠，高濁度水，輻流式預(yù)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(xì)顆粒的水體[1]。目前，我國對高濁度水采用強(qiáng)化常規(guī)工藝、預(yù)處理工藝、深度處理工藝三種[2]。從凈化機(jī)理上，常用物理吸附法、生物分解法、化學(xué)氧化法和膜分離法等[3]。其中，沉淀預(yù)處理+常規(guī)工藝(混凝、沉淀、過濾、消毒)是應(yīng)用的重點(diǎn)[4]。本次設(shè)計(jì)的是內(nèi)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(shè)計(jì)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(jié)國內(nèi)外先進(jìn)的處理高濁水的技術(shù)，為今后類似凈水廠建設(shè)發(fā)展提供參考。

2 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)及水量

2.1 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

根據(jù)規(guī)劃，凈水廠處理后的水供城市用水，因此水廠出水應(yīng)滿足GB 5749—2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)見表1。

2.2 設(shè)計(jì)水量

磴口縣位于內(nèi)蒙古西部河套平原源頭，總面積4 167 km2，地區(qū)服務(wù)人口為30萬人，用水普及率100%，服務(wù)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(yè)企業(yè)。通過計(jì)算，凈水廠的設(shè)計(jì)水量Qd=76 000 m3/d。

表1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

3 工藝方案的比選及確定

根據(jù)實(shí)際的水質(zhì)水量情況，為使處理出水水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)并考慮到技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)承受能力，進(jìn)行工藝比較，選擇一套最佳方案。方案一：原水→平流式預(yù)沉池→靜態(tài)混合器→機(jī)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(yù)沉池→靜態(tài)混合器→水力循環(huán)澄清池→V型濾池→消毒→清水池→用戶。方案三：原水→輻流式預(yù)沉池→靜態(tài)混合器→機(jī)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(yù)沉池可以處理高濁度水，對水進(jìn)行初步的處理，減小以后工藝的處理負(fù)擔(dān)，水力循環(huán)澄清池適用于中小水廠，處理進(jìn)水濁度小于2 000度，符合此次設(shè)計(jì)要求，此次設(shè)計(jì)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(dòng)化程度高。預(yù)沉池的建造首先考慮利用現(xiàn)有的低洼地，湖泊，河道等加以改造，出水后送水廠進(jìn)行常規(guī)處理，根據(jù)方案比選分析，選用方案二，工藝合理，造價(jià)適中，符合中國國情。處理工藝流程圖見圖1。

4 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)[5]

4.1 輻流式預(yù)沉池

輻流式預(yù)沉池總面積為710 m2，其半徑為11 m，池高3.2 m，預(yù)沉池容積878 m3，總停留時(shí)間為0.49 h，泥渣濃縮時(shí)間為10.6 h，每池設(shè)計(jì)進(jìn)水量為0.14 m3/s，原水中含砂量的重量百分?jǐn)?shù)為78%，矩形周邊集水槽的計(jì)算長度為11.5 m。

4.2 水力循環(huán)澄清池

水力循環(huán)澄清池共有8個(gè),分兩套系統(tǒng),每套系統(tǒng)采用一組雙鋼絲牽引刮泥機(jī),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(yīng)室出口斷面積6.15 m2，第一反應(yīng)室高度4.2 m。第二反應(yīng)室上口斷面積9.6 m2，第二反應(yīng)室上口直徑4.5 m，實(shí)際斷面積9.75 m2，第二反應(yīng)室出口至第一反應(yīng)室上口高度0.5 m，第二反應(yīng)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(nèi)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(shí)間：喉管混合時(shí)間0.7 s，第一反應(yīng)室容積及停留時(shí)間22 s，第二反應(yīng)室容積及停留時(shí)間166 s，分離室停留時(shí)間91 min，凈水歷時(shí)T′=94.2 min，澄清池總?cè)莘e及停留時(shí)間分別為517 m3和1.2 h。

4.3 V型濾池

1)池體設(shè)計(jì)。濾池工作時(shí)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(gè)數(shù)1 393個(gè)。

2)反沖洗管渠系統(tǒng)。反沖洗用水量1 260 m3/h，反沖洗配水系統(tǒng)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(tǒng)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(shí)反沖洗時(shí)反沖洗水的流量0.28 m3/s，氣水同時(shí)反沖洗時(shí)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(cè)沿程各布置20個(gè)配氣小孔和20個(gè)布水方孔，孔間距0.6 m，共40個(gè)配氣小孔和40個(gè)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(jìn)水管渠：4座濾池分成獨(dú)立的兩組，每座濾池由進(jìn)水側(cè)壁開3個(gè)進(jìn)水孔，每組進(jìn)水總渠過水流量按強(qiáng)制過濾流量設(shè)計(jì)，流速0.8 m/s～1.2 m/s，強(qiáng)制過濾流量為0.62 m3/s，進(jìn)水總渠水流斷面積0.62 m2，進(jìn)水總渠寬1 m，水面高0.8 m。兩側(cè)進(jìn)水孔孔口在反沖洗時(shí)關(guān)閉，中間進(jìn)水孔孔口設(shè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閘板，在反沖洗時(shí)不關(guān)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(shè)計(jì)。V型槽底設(shè)表掃水出水孔，直徑取0.025 m，間隔0.15 m，每槽共計(jì)80個(gè)，則單側(cè)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(shí)，V型槽頂高出濾池內(nèi)流面的高度為0.79 m。反沖洗時(shí)，V型槽頂高出槽內(nèi)液面的高度為0.53 m。反沖洗配水干管用鋼管，DN600，管內(nèi)流速1.44 m/s，1 000i=4.21，布置管長總計(jì)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(tǒng)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(dú)濾后消毒，消毒方法采用氯消毒。加氯量為3.325 kg/h。加氯機(jī)選用一臺LS80-3轉(zhuǎn)子真空加氯機(jī)，相鄰兩臺加氯機(jī)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(gè)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(shè)計(jì)2個(gè)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(shè)計(jì)為800 m2。進(jìn)水管采用700 mm的管徑，管內(nèi)流速為0.821 m/s。最高日最高時(shí)水量為4 117 m3/h，采用管徑為1 000 mm，管內(nèi)流速為1.16 m/s。溢水管管徑和進(jìn)水管管徑相同。

5 結(jié)語

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展引發(fā)了環(huán)境污染問題，水質(zhì)不斷惡化，水資源嚴(yán)重短缺，高濁度水作為重要的水資源，按照其實(shí)際情況，完全可以作為城市供水水源。此次設(shè)計(jì)為內(nèi)蒙磴口凈水廠，設(shè)計(jì)規(guī)模7.6萬m3/d，針對進(jìn)水濁度高的情況，凈水工藝采用輻流式預(yù)沉池降低原水的濁度，減小后續(xù)處理構(gòu)筑物負(fù)荷，使水廠出水滿足GB 5749—2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。

[1] CJJ 40—2011，高濁度水給水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 李喜林,劉 玲,周新華,等.高錳酸鉀與沸石聯(lián)用處理低溫低濁微污染水源水實(shí)驗(yàn)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(shù)[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(lián)用處理微污染水源水試驗(yàn)[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013,32(3):349-352.

[5] 上海市政工程設(shè)計(jì)院.給排水設(shè)計(jì)手冊(第3冊) 城鎮(zhèn)給水[M].第2版.北京:中國建筑工業(yè)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(xué)基金項(xiàng)目(項(xiàng)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

A