【文章內(nèi)容簡介】 它既具備了斜管沉淀池、機械攪拌澄清池的優(yōu)點 ,表面負(fù)荷高，缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備多。 綜上所述 ，對于采用平流沉淀池還是高密度沉淀池將在下面章節(jié)中結(jié)合水廠用地，運行成本及投資綜合考慮。 興城縣日產(chǎn) 5 萬噸供水工程初步設(shè)計 21 過濾 給水處理中的過濾一般是指通過過濾介質(zhì)的表面或濾層截留水體中懸浮固體和其他雜質(zhì)的過程。對于大多數(shù)地面水處理來說，過濾是消毒工藝前的關(guān)鍵性處理手段，對保證出水水質(zhì)具有重要的作用。 在常規(guī)水處理過程中 ,過濾一般是指以石英砂等粒狀濾料層截留水中懸浮雜質(zhì)，從而使水獲得澄清的工藝過程。濾池有多種形式，其中普快濾池使用歷史最久。為了充分發(fā)揮濾料截留雜質(zhì)的能力 ,沖洗更干凈，節(jié)省沖洗水量，普快濾池逐漸被新出現(xiàn)的氣水反沖 的單、雙層濾料濾池所取代。大中型水廠采用最多的是能確保出水水質(zhì)的氣水反沖洗濾池──“ V”型濾池。另一種新型濾池── CTE 翻板濾池近年開始引入國內(nèi)。 ⑴ “ V”型濾池 “ V”型濾池是法國得利滿公司設(shè)計的一種快濾池，進水為“ V”型槽，采用氣水反沖洗，適用于大、中型水廠。“ V”型濾池的主要特點是：可采用較粗較厚濾層以增加過濾周期，由于反沖時濾層不膨脹，故整個濾層在深度方向的粒徑分布基本均勻，不發(fā)生水力分級現(xiàn)象，即所謂“均質(zhì)濾料”，使濾層含污能力提高。一般采用均粒砂濾料，有效粒徑 d10=~，不 均勻系數(shù) K60=, 濾層厚約~。氣、水反沖再加始終存在的橫向表面掃洗，沖洗效果好，沖洗水量大大減少。 ⑵ CTE 翻板型濾池 CTE 翻板型濾池是瑞土蘇爾壽公司下屬技術(shù)工程部（現(xiàn)稱瑞士興城縣日產(chǎn) 5 萬噸供水工程初步設(shè)計 22 CTE 公司）的研究成果。所謂“翻板”是因為該型濾池反沖洗排水舌閥（板）工作過程中是從 0176。 ~90176。范圍內(nèi)來回翻轉(zhuǎn)而得名。 ① 翻板濾池的工作原理 該型濾池工作原理與其它類型氣水反沖濾池相似，沉淀出水通過進水渠經(jīng)溢流堰均勻流入濾池，水以重力滲透穿過濾料層，并以恒水頭過濾后匯入集水室。濾池反沖洗時，先關(guān)進水閥門， 然后按氣沖、氣水沖、水沖三個階段開關(guān)相應(yīng)的閥門，一般重復(fù)兩次后關(guān)閉排水舌閥（板），開進水閥門，恢復(fù)到正常過濾工況。 ② 翻板濾池的主要特點 蘇爾壽公司經(jīng)過長期對濾池技術(shù)研究與推廣應(yīng)用，使翻板濾池不斷改進完善。它在反沖洗系統(tǒng)、排水系統(tǒng)與濾料選擇方面有新的技術(shù)性突破，從而使該型濾池具有出水水質(zhì)明顯提高、反沖洗水量少、反沖洗時間短、反沖周期長、基建投資省、運行費用低以及施工簡單、工期短等特點，主要體現(xiàn)在以下幾個方面： * 濾料、濾層可多樣化選擇 根據(jù)濾池進水水質(zhì)與對出水水質(zhì)要求的不同，可選擇單層均質(zhì)濾料或雙層濾料 ，亦可更改濾層中的濾料。一般單層均質(zhì)濾料是采用石英砂（或陶粒）；雙層濾料為無煙煤與石英砂（或陶粒與石英砂）。當(dāng)濾池進水水質(zhì)差（如原水受到微污染，含 TOC 較高時），可用顆粒活性炭置換無煙煤等濾料。 * 濾料流失率低 翻板濾池下有級配的礫石承托層，濾料一般不會從濾池底部流興城縣日產(chǎn) 5 萬噸供水工程初步設(shè)計 23 失。反沖洗時反沖洗水的強度高（ 15~16L/m2178。 s）、濾料的膨脹率較大（ 20%左右），若對一般濾池比重較輕的顆?；钚蕴?、陶粒等濾料易于從排水槽流失。但對于翻板濾池由于它具有： （板）的內(nèi)側(cè)底高于濾料層 ~； 閥（板）是在反沖洗結(jié)束，濾料沉降 20 秒后再逐步開啟，從而保證輕質(zhì)濾料不致于通過排水舌閥（板）流失。反沖泥水一般在 60~80 秒內(nèi)排完。此時，濾池中的微細污泥顆粒仍呈懸浮狀態(tài)，不會發(fā)生沉淀，截留在濾料表面。 * 過濾周期長、納污能力較強 根據(jù)水流剪切與水的粘滯系數(shù)及速度梯度成正比，即水沖段，其強度達 15~16 L/m2178。 s，使濾料膨脹成浮動狀態(tài)，從而沖刷和帶走前兩階段（氣沖段、氣水沖段）洗擦下來的截留污物和附在濾料上的小氣泡。一般經(jīng)兩次反沖洗過程，濾料中截污物遺留量少于 。這樣一來使翻板濾池的運行 周期延長 —— 反沖洗周期達 40~70 小時（相應(yīng)水頭損失 水柱左右）。當(dāng) 2m 容污水頭時，濾料的容污能力達 kg/m3。 *翻板濾池出水水質(zhì)較好 這主要由于反沖洗強度較高，濾料中截污物遺留量少、濾料凈度好，使初濾水水質(zhì)得到保證。根據(jù)昆明市自來水總公司第五水廠的翻板濾池（模型）試驗結(jié)果表明，同樣進水水質(zhì)下，翻板濾池出水水質(zhì)顯著提高。當(dāng)進水濾池的濁度＜ 5NTU 時， CTE 雙層濾料濾池的出水水質(zhì)可達 (95%)、＜ (100%)。 * 反沖洗水耗低、水頭損失小 興城縣日產(chǎn) 5 萬噸供水工程初步設(shè)計 24 翻板濾池的水沖強度（ 15~16 L/m2178。 s）、濾料膨脹率（可高達 40%）與普通快濾池相近，但它的水沖時間短（約 2 分鐘），反沖洗周期長（進水濁度 5NTU 時，反沖洗周期 40~70 小時），故反沖洗水耗量少，一般約為 3~，相應(yīng)的反沖泵耗電量也較小。據(jù)運行表明：濾層厚 ，濾速為 9m/h 時，濾料層產(chǎn)生的水頭損失約為 ~。 * 雙層氣墊層，保證布水、布氣均勻 CTE 濾池在底板上、下形成 2 個均勻的氣墊層，從而保證布水、布氣均勻，避免氣水分配出現(xiàn)脈沖現(xiàn)象，影響反沖洗的效果。 *氣水反沖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，施工進度快 翻 板濾池的反沖洗系統(tǒng)具有綜合普通快濾池與 V 型濾池的設(shè)計特點，但對濾池底板施工要求的平整度不是特別嚴(yán)格，即每格濾池中間安裝布氣布水管部分的池底，對水平誤差的要求僅為≤ 10mm，較明顯地減少施工費用。 該型濾池的布氣布水立管一般采用不銹鋼管，配水配氣橫管采用PE 塑料制作。配水、配氣橫管的水平度在施工中容易調(diào)整，使濾池的整個濾料層能均勻地進行反沖洗，去污效果好，避免了局部濾料結(jié)污結(jié)塊現(xiàn)象，濾池的使用壽命長，減少維護工作與運行費用。 綜上所述，對于采用 V 型氣水反沖洗濾池還是翻板濾池將在下面結(jié)合水廠用地，運行成本及投資 綜合考慮。 常規(guī)處理構(gòu)筑物的選型確定 興城縣日產(chǎn) 5 萬噸供水工程初步設(shè)計 25 本工程建設(shè)規(guī)模為近期 萬 m3/d，遠期為 10 萬 m3/d，廠區(qū)用地總面積為 公頃，長 x 寬 =360x170m，在進行凈水部分工藝設(shè)計時，從廠區(qū)用地的實際情況出發(fā)，考慮了兩個可行方案，一個是前面介紹的近年來由國外引入、國內(nèi)逐漸采納的新工藝即高密度沉淀池 +翻板濾池工藝 +清水池（方案一）；另一個是常規(guī)的豎流折板絮凝、平流沉淀池、氣水反沖洗濾池工藝（方案二）。見下列凈水工藝流程圖。 凈 水工藝流程圖（方案一） 凈水工藝流程圖（方案二） 興城縣日產(chǎn) 5 萬噸供水工程初步設(shè)計 26 兩個方案都能很好的滿足業(yè)主對凈水廠各項功能的要求，廠區(qū)平面布置功能分區(qū)明確、構(gòu)筑物布置緊湊、節(jié)約了用地，綠化面積大，并留有充分的發(fā)展余地，同時，工藝流程順暢、管道迂回少、水頭損失小。 生產(chǎn)區(qū)分為兩大區(qū)域，凈水處理、排泥水處理兩個系統(tǒng)相對獨立，特別是排泥水處理系統(tǒng)位于廠區(qū)東北角，處理后的干泥餅可直接就近由側(cè)門運出，可保持廠區(qū)環(huán)境衛(wèi)生整潔。兩方案技術(shù)上的優(yōu)缺點比較見表 31。 興城縣日產(chǎn) 5 萬噸供水工程初步設(shè)計 27 兩方案技術(shù)優(yōu)缺點比較 表 31 優(yōu) 點 缺 點 方案一 高密度沉淀池和翻板濾池均為國內(nèi)凈水處理較新工藝，總體方案占地面積小。 高密度沉淀池 集良好的機械混合、絮凝、澄清和高效混合于一體，分離效率高、排泥水量低、占地面積小，出水濁度低 ， 抗沖擊負(fù)荷能力遠高于常規(guī)的混凝沉淀處理設(shè)施。 翻板濾池有效過濾面積大，可加厚 濾料，濾料含污能力強 ； 由于反沖洗時關(guān)閉排泥水閥，高速反洗，反沖洗效果好，耗水量少（按反沖洗周期 24 小時計，反沖洗 水量僅占產(chǎn)水量 ％） ，比氣水反沖洗濾池更節(jié)水省電；反沖洗時不會出現(xiàn)濾料流失現(xiàn)象 ； 土建結(jié)構(gòu)簡單，投資較省，施工方便 ； 運行自動化程度高 。 高密度沉淀池、翻板濾池設(shè)備較多， 一些電氣自控裝置及儀表要用進口產(chǎn)品 。 新的工藝對運行管理人員要求較高。 方案二 豎流折板絮凝、平流沉淀為常規(guī)處理工藝，工藝成熟可靠，與清水池疊層后占地面積小，但較方案一略大。 豎流折板絮凝集泥少。 平流沉淀池水力條件好，適應(yīng)性強，操作管理簡單 。 氣水反沖洗濾池 采用氣水反沖洗加表面掃洗，反沖洗效果好 ； 采用 V 型槽進水（包括表掃進水），布水均勻 ； 運行自動化程度高，管理方便。 平流沉淀池 池子長度大， 占地面積大 。 氣水反沖洗濾池 設(shè)備費用 及 運行電耗 高；土建施工技術(shù)要求高 ； 反沖洗水量較大（占產(chǎn)水量 ％，其中待濾水占 ％，濾后水占 ％）。 興城縣日產(chǎn) 5 萬噸供水工程初步設(shè)計 28 兩方案經(jīng)濟比較 表 32 工程費用（萬元） 總投資（萬元） 方案一 16491 19521 方案二 16029 18957 通過對兩個方案進行的技術(shù)經(jīng)濟比較，本方案設(shè)計推薦方案二。 排泥水處理 方案論證 排泥水處理的必要性 原水中的污染物在凈水過程中被濃縮，濃度較原來高出數(shù)倍甚至數(shù)十倍。排泥水如不經(jīng)處理直接排放，勢必會對水體造成一定程度的污染，不利于水環(huán)境的保護，不符合環(huán)境保護的規(guī)劃要求。同時，占水廠供水量 2%～ 4%左右的排泥水若能回收利用，還可在一定程度上節(jié)約水資源。當(dāng)冬季原水濁度較低時，排泥水回收利用，還可在一定程度上改善絮凝條件，節(jié)省礬耗。因此應(yīng)考慮水廠排泥水的處理和回收利用。 濾池在反沖洗后，濾層中殘存的沖洗水和濾層以上的水較為渾濁，因此，在沖洗完成開始過濾時的初濾水水質(zhì)較差、濁 度較高，尤其存在致病原生物如賈第鞭毛蟲和隱孢子蟲的幾率較高，因此，從提高濾后水衛(wèi)生安全性角度考慮，將初濾水排入污泥池進行處理。 排泥水處理工藝選擇 水廠排泥水處理工藝及系統(tǒng)組成各有不同，但根本區(qū)別在于將沉興城縣日產(chǎn) 5 萬噸供水工程初步設(shè)計 29 淀池排泥水和濾池反沖洗廢水合并處理還是分別處理，其工藝流程一般如下圖 3 32 所示。 水廠沉淀池排泥水的懸浮雜質(zhì)含固率一般為 %～ %，濃度高出濾池沖洗廢水的含固率二、三十倍，但水量較?。粸V池反沖洗廢水量很大，但水中懸浮雜質(zhì)含量低，因此，若將沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水按如圖 31 所 示的合并處理工藝一起進入調(diào)節(jié)池，雖可比圖 32 所示的分別處理工藝省掉了廢水調(diào)節(jié)池，減少了該部分的基建投資和占地，但沉淀池排泥水卻被濾池沖洗廢水極度稀釋，非常不利于其后的濃縮設(shè)施的污泥濃縮效果，濃縮設(shè)施也因處理水量增大，需增加基建投資和占地，致使污泥處理工程的總投資反而增大。因此本工程推薦采用沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水分別處理工藝。 圖 31 合并處理工藝流程示意圖 興城縣日產(chǎn) 5 萬噸供水工程初步設(shè)計 30 圖 32 分別處理工藝 流程示意圖 圖 32回收水池中收集的濾池反沖洗廢水上清液考慮用潛水泵提升至水處理系統(tǒng)前端作原水使用。污泥脫水濾液回到排泥池，濃縮池上清液則考慮直接排入城區(qū)污水管，以免污染物富集影響出水水質(zhì)。 排泥水處理構(gòu)筑物、設(shè)備和藥劑選型 ⑴ 污泥濃縮、脫水方式選擇 自來水廠沉淀池的排泥水含固率一般僅為 ～ %，需經(jīng)濃縮后縮小污泥體積，再將濃縮后的污泥送往后續(xù)工藝進行污泥脫水。通常要求濃縮污泥的含固率達到 2～ 3%左右，滿足污泥脫水機械高效率地進行污泥脫水的需要。 常用的污泥濃縮、脫水方式有重力濃縮、機 械脫水和機械濃縮、機械脫水兩種。重力濃縮其本質(zhì)上是一種沉淀工藝，屬于壓縮沉淀。濃縮前由于污泥濃度較高，顆粒之間彼此接觸支撐。濃縮開始后，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙中的水被擠出界面，顆粒之間相互擁擠得更加緊密。通過這種擁擠和壓縮過程，污泥濃度進一步提高，從而實現(xiàn)污泥濃縮。重力濃縮、機械脫水方式的優(yōu)點是濃縮池大大減少了需脫水污泥的體積，有效減少脫水機數(shù)量，設(shè)備投資大大節(jié)省，降低電耗，脫水污泥濃度較均勻，使脫水機運行穩(wěn)定；其缺點是需建濃縮池，土建費用稍高。而機械濃縮、機械脫水方式可取消濃縮池，節(jié)省占地面 積，減少土建費用，但由于需脫水污泥量大，濃度低且不均勻，致使?jié)饪s脫水設(shè)備處理能力下降，數(shù)量增多，因而設(shè)備費用大大提高，電耗增大，且泥餅含固率不穩(wěn)定。 興城縣日產(chǎn) 5 萬噸供水工程初步設(shè)計 31 綜上所述，重力濃縮、機械脫水方式技術(shù)上優(yōu)于機械濃縮、機械脫水方式，重力濃縮、機械脫水方式的土建費用較高，但設(shè)備費用較低，總費用低于機械濃縮、機械脫水方式，雖然重力濃縮增大了占地面積，但本工程用地為利用凈水工程剩余的空地，并不需要額外征地。因此本工程擬采用重力濃縮、機械脫水方式。 ⑵ 污泥濃縮池形式 常用的重力式濃縮池為幅流式濃縮池，濃縮效果好，運行穩(wěn)妥可靠，有 成熟的運行管理經(jīng)驗，維護管理簡便，工程投資省。 因此，本工程推薦采用幅流式重力濃縮池。 ⑶ 污泥脫水設(shè)備的基本構(gòu)造及特點 自來水廠污泥脫水機械 ,目前主要采用的有帶式壓濾機，板框壓濾機和離心脫水