海南省乐东县某镇级净水厂基于常规净水工艺设计应用

海南省乐东县某镇级净水厂基于常规净水工艺设计应用

郭伟

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摘要：海南省乐东县某净水厂续建工程一期规模为1.2×104m3/d，二期规模为2.0×104m3/d，工程从水库取原水，但原水浊度较高，净水工艺采用穿孔絮凝+斜管沉淀+重力无阀过滤+次氯酸钠消毒；絮凝采用穿孔絮凝池，沉淀采用斜管沉淀池，滤池采用重力无阀滤池。本文以该实例基于常规净水工艺，从工艺流程、构筑物、药剂基础上介绍工艺特点，以期于在此基础上总结工艺特点，用工程实例推广该工艺。

关键词：净水厂；重力无阀滤池；给水处理；穿孔絮凝池；

1、工程概况

本项目建设规模近期1.2万m3/d，远期2.0万m3/d，解决总计3.5万人的供水安全问题；亚热带气候，年平均气温26°；

2、工艺流程

3、工艺设计

3.1取水泵房

取水泵房位置位于现有水库大坝东侧，大坝下游，废弃水轮机发电站挡墙后约12米处，采用圆形岸边干式固定取水泵房（吸水井与水泵间合建），取水泵房直径为10m，泵房上层室内地坪标高为132.3m，泵房底水泵间标高为121m，泵房所在现状地面高程约为122.8～124.3m，泵房室内地坪以下高度H=11.3m。取水口标高为123.438mm，河床标高为121.275m，取水口距离河床2.163m，设有两根DN350引水管，取水头部采用蘑菇头取水头部。

经计算，设计单台水泵流量为305m3/h，出口净扬程为42m。通过与水泵特性曲线对比，选用水泵参数为Q=125～435m3/h、H=53.1～37.5m、P=55kw。

事故工况时复核：

本次事故工况按70%设计流量，拟采用单根DN300的输水管进行复核，单根DN300输水管道设计输水流量Q1=106.96L/s，管道长度L=0.15km，流速V=1.51m/s，千米损i=14.1，水头损失为2.53m；经复核总水损为H近42.5m，本次选用扬程46.0m满足要求。

取水泵采用卧式中开离心泵，设备安装按近期12000m3/d的布置，设计三台卧式中开离心水泵（2用1备）,预留远期泵位。

单台水泵设计流量计算：

近期取水量：Q=12000*1.1=13200m3/d=13200/24=550m3/h

水泵运行台数：n=2台，备用1台。

2台水泵并联运行取水量减少系数：K=0.9。

单台水泵设计流量为：Q近=Q/K/N=550/0.9/2=305m3/h,设计取值305m3/h；

水泵扬程计算：

水厂絮凝池水位H1=158.9m，水厂地面标高154.8m。

吸水井最低运行水位：H2=124.900m

输水管线为2根已建DN300的管道。

本工程水泵按近期安装，远期更换水泵。

3.2静态混合器

本工程采用GH-400型静态管式混合器1台，管径DN400，管内流速为0.78m/s，材质为玻璃钢。

3.3穿孔旋流絮凝斜管沉淀池

絮凝、沉淀合建为一体池，设计穿孔旋流絮凝斜管沉淀池一座,分为两组，两组并列布置，单组设计处理水量为3000m3/d，设计单组穿孔旋流絮凝池分6格布置，单格平面尺寸为1.5×1.5m，6格总面积为48.60m2，池高5.4m，其中超高0.30m，泥斗高0.80m，池内有效水深4.3m，总絮凝时间21.21min。

单组斜管沉淀池平面内空尺寸长为4.7m，宽为4.9m，有效沉淀面积为19.96m2，清水区上升流速为2.0mm/s，沉淀池表面负荷6.89m3/（h·m2），设计清水区上层集水槽采用不锈钢3条，长为4.7m，宽为0.20m。选用斜管孔径为35mm，壁厚为4mm，斜长为1m，安装倾角为60°。沉淀池设计超高0.25m，清水区高度1.28m，斜管垂直高度0.87m，斜管底至泥斗面高度2.0m，泥斗高度0.80m，池高H=0.25+1.28+0.87+2.0+0.80=5.2m。

3.4重力无阀滤池

本工程设计重力无阀滤池一座，平面内空尺寸为9.65×4.7m×4.8m，一座分为两格运行，单格设计处理水量为3000m3/d，自用水量按5％考虑。单格平面尺寸为4.7m×4.7m。采用石英砂均质滤料，粒径为0.5-1.2mm，d10=0.55mm，不均匀系数为K80＜2.0，滤池正常滤速为6.11m/h，反冲洗强度为13L/（m2·s），反冲洗时间5min。滤池设计分两层功能，下面为全封闭滤池，上层为清水箱，单格平面内空尺寸为长4.7m，宽4.7m，有效水深1.9m，水箱总容量为83.94m3，加上另一格5min中内进水量10.83m3，反冲洗强度采用14L/（m2·s），反冲洗历时5min，反冲洗水量为91.434m3＜94.775m3，保证反冲洗水量。重力无阀滤池池顶加盖，保证水质卫生。

3.5清水池

清水池两座，单座清水池的有效容积1000m3，停留时间，清水池为钢筋混凝土矩形池，单座清水池平面内空尺寸：22.8m×11.4m，两格并列布置中间池壁厚为0.25m，整座清水池平面内空尺寸：22.8m×23.05m，高度H＝4.0m，有效水深3.8m。

3.6送水泵房

已建送水泵房一座，送水泵房按12000m3/d供水规模设计，送水泵房设计为半地下式，自灌式启动设备，平面尺寸为20m×6.0m，设置吸水井，其尺寸为18m×2m。

根据近期水力计算结果，项目区低压区与高压区加压扬程一致，其中低压区供水规模为3553m3/d，高压区供水规模为6360m3/d，总共9913m3/d，设计4台双吸离心泵，3用1备（并联系数为0.85），单台泵设计参数：Q=280m3/h,H=44m,N=55KW。泵房内设计安装L×型电动单梁悬挂桥式起重机1台，配套电动葫芦，起重量为2.0吨，起吊高度为18m。远期用水发展后，低压区保留现状三台水泵，把备用泵及泵房预留的2个泵位调整为高压区供水泵。

3.7加药间

A预处理氧化剂

本设计采用次氯酸钠做为预处理除锰，次氯酸钠由加药间生成提供。次氯酸钠除锰可与清水消毒剂配套使用，根据类似水厂经验，投加量暂定为1mg/L。

B絮凝剂

絮凝剂选用碱式氯化铝，投加量暂定10mg/l，设置溶液池和溶解池各一个，设计调配浓度为6%，每日调配次数一次，求得池子容积约1.1m3，取池子尺寸A×B×H=1m×1m×1.4m，底层泥渣层0.1m，超高0.2m，溶解池常为溶液池容积的0.2-0.3，设计取值为0.3，计算出溶解池容积为0.33 m3，取池子尺寸A×B×H=1m×1m×0.8m，底层泥渣层0.1m，超高0.2m，

现场固体溶解制备，制备8%浓度PAC溶液，8%溶液浓度的PAC浓度含氧化铝含量为29%；密度1.21g/cm3，设计耐腐蚀液下泵1台，Q=3.5m3/h H=22m N=1.1KW，用于将溶解池液体提升至溶液池。加矾采用计量泵投加，设计选用三台隔膜计量泵，Q=50L/h H=35m N=0.25Kw，两用一备，各负责一条生产线。矾剂按一个月库存堆放设计，需4400kg。

C.消毒剂

消毒剂采用成品次氯酸钠溶液消毒，采用计量泵投加，设计选用3台隔膜计量泵，Q=5L/h H=40m N=0.25Kw，两用一备，一台负责前加氯，一台负责后加氯，前后加氯量暂均按1.0mg/L计，

按有效氯浓度8%成品液投加，总计有效氯投加量按2mg/L投加，分子量74.5，有效氯含量0.95，则投加有效氯浓度8%成品液浓度质量为12000×2/1000/8%=300kg/d，换算体积约为0.27m3/d，采用计量泵为一用一备，单台流量为11.25L/h。

具体加加氯可根据实际运行情况进行调整。前加氯投加在管式混合器之前的前加氯井，后加氯投加至清水池前的后加氯井中作杀菌消毒处理，接触时间不小于30分钟。

3.8回收水池

本次设计对滤池反冲洗水回收利用。反冲洗水收集到回收水池后，用泵提升至絮凝池第一格，进行重复利用。新建一座回收水池，按远期2.0万m3/d规模所产生的滤池反冲洗水进行设计。

水厂沉淀池的排泥水悬浮物杂质含固率一般为0.1%~1%，高出滤池冲洗水的含固率20-30倍，滤池冲洗瞬间水量较大，若合并处理，沉淀池排泥水被滤池冲洗水极大的稀释，不仅调节池大，更会影响后续污泥浓缩效果，且浓缩设施水量大，增加了建设费用，使总投资增加。若将两池的排泥水分别处理，将使污泥浓缩池泥水量小，污泥脱水量及加药量随之减小，节省常年运行电费、药费。因此，本工程水厂内沉淀池的排泥水与滤池反冲洗水分开处理。

回收水池分两格，为钢筋混凝土方形敞开式水池。回收水池长12m，宽8.23m，池高4.9m，有效水深2.0m。水池分两格，单格水池的进水管管径DN600mm。水池池底设计i=0.02排水坡，池一端设置集水坑，经潜水泵提升至絮凝池。潜水泵参数：Q=30m3/h、H=22m、N=7.5kw，回收管管径DN150。

3.9排泥池

排泥池收集絮凝沉淀池的排泥水，沉淀后其上清液排放至厂区外排水渠内，对沉淀后的污泥进行浓缩和脱水。

新建两座排泥池，为钢筋混凝土方形敞开式水池，排泥水量按远期排泥水量进行计算，排泥池长8.5m，宽4 m，池高4m，有效水深3.0m。水池池底设计i=0.02排水坡，池一端设置集水坑。经排泥池沉淀后，上清液排至厂区外排水渠。污泥经泵提升至浓缩池，潜污泵参数Q=6m3/h、H=12m、N=1.5kW。

3.10污泥浓缩池

设计圆形污泥浓缩池2座，直径6.2m，有效水深4.46m，池高4.80m，单座容积为144.8m3。采用潜水泵将排泥池中的泥水提升至污泥浓缩池，经浓缩后送往调理池。

3.11脱水机房

根据原水水质检测数据，脱水车间原水浊度按2.6NTU进行设计，经计算水厂污泥绝干量为0.93t/d。进压滤机含水率按97.5%计，湿污泥量37.33m3/d，脱水后污泥含水率要求达到60%。

脱水机按每天运行4个周期，每个周期运行时间为4h，每天工作时间为16h，每个周期处理的污泥绝干量为0.24t/d，设计选用高压隔膜压滤机进行脱水，污泥经压滤机脱水后外运至垃圾填埋场。脱水车间平面尺寸为L×B×H=15.3m×7.6m×7.0m。

4、运行效果及结语

该工程于2022年8月实现净水生产区主体水处理工程先试运行通水化验合格，并于2023年3月正式验收交付，至目前为各项出水指标均稳定达标，运行正常，出水浊度指数低于0.6NTU，运行状况良好稳定。项目建设完工后解决乐东县xx镇3.5万人镇区及农村居民的生活饮水安全问题，对该地区民生保障、对社会、经济的基础建设做了有力支撑，具有重要意义。

参考文献

［1］室外给水设计标准：GB 50013-2018[S]．中华人民共和国住房和城乡建设部，2018．

[2]生活饮用水卫生标准：GB 5794-2022[S]．国家市场监督管理总局，2022．

[3]城市给水工程规划规范：GB 50282-2016[S]．中华人民共和国住房和城乡建设部，2022．

[4]城市给水工程项目规范：GB 55026-2022[S]．中华人民共和国住房和城乡建设部，2022．