自来水厂设计考点精析及强化训练

2023-08-30 理论教育版权反馈

【摘要】：12）水厂应设置大门和围墙。水厂设计时，应考虑任一构筑物或设备进行检修、清洗而停运时仍能满足生产需求。预沉池的设计数据应通过原水沉淀试验或参照类似水厂的运行经验确定，预沉池一般可按沙峰持续时间内原水日平均含砂量设计。当原水含沙量超过设计值期间，应考虑有调整凝聚剂投加或采取其他措施的可能。采用臭氧预氧化时，应符合本章4.2.7中臭氧净水的相关规定。

1.厂址选择

水厂厂址的选择，应符合城镇总体规划和相关专项规划，并根据下列要求综合确定：

1）给水系统布局合理。

2）不受洪水威胁。

3）有较好的废水排除条件。

4）有良好的工程地质条件。

5）有便于远期发展控制用地的条件。

6）有良好的卫生环境，并便于设立防护地带。

7）少拆迁，不占或少占良田。

8）施工、运行和维护方便，有沉沙特殊处理要求的水厂宜设在水源附近。

2.水厂总体布置及设计要求

水厂总体布置应结合工程目标和建设条件，在确定的工艺组成和处理构筑物形式的基础上进行。平面布置和竖向设计应满足各建（构）筑物的功能和流程要求；水厂附属建筑和附属设施应根据水厂规模、生产和管理体制结合当地实际情况确定。

水厂生产构筑物的布置应符合下列要求：

1）高程布置应充分利用原有地形条件，力求流程通畅、能耗降低、土方平衡。

2）在满足各构筑物和管线施工要求的前提下，水厂各构筑物应紧凑布置。寒冷地区生产构筑物应尽量集中布置。

3）生产构筑物间连接管道的布置，宜水流顺直、避免迂回。

附属生产建筑物（机修间、电修间、仓库等）应结合生产要求布置。生产管理建筑物和生活设施宜集中布置，力求位置和朝向合理，并与生产构筑物分开布置。采暖地区锅炉房应布置在水厂最小频率风向的上风向。水厂的防洪标准不应低于城市防洪标准，并应留有适当的安全裕度。

依据《室外给水设计规范》（GB 50013—2006），给水厂的总体设计的基本原则是：

1）一、二类城市主要水厂的供电应采用一级负荷。一类、二类城市非主要水厂及三类城市的水厂可采用二级负荷。当不能满足时，应设置备用动力设施。

2）生产构筑物应配置必要的在线水质检测和计量设施，并设置与之相适应的控制和调度系统。必要时，水厂可设置电视监控系统等安全保护设施。

3）并联运行的净水构筑物间应配水均匀。构筑物之间宜根据工艺要求设置连通管或超越管。

4）水厂的主要生产构（建）筑物及构筑物之间应通行方便，并设置必要的栏杆、防滑梯等安全措施。

5）水厂内应根据需要，在适当的地点设置滤料、管配件等露天堆放场地。

6）水厂建筑物的造型宜简洁美观，材料选择适当，并考虑建筑的群体效果及与周围环境的协调。

7）寒冷地区的净水构筑物宜建在室内或采取加盖措施，以保证净水构筑物正常运行。

8）水厂生产和附属生产及生活等建筑物的防火设计应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》（GB 50016—2006）的要求。

9）水厂内应设置通向各构筑物和附属建筑物的道路，可按下列要求设计：①水厂宜设置环行道路。②大型水厂可设双车道，中、小型水厂可设单车道。③主要车行道的宽度：单车道为3.5m，双车道为6m，支道和车间引道不小于3m。④车行道尽头处和材料装卸处应根据需要设置回车道。⑤车行道转弯半径为6～10m。⑥人行道路的宽度为1.5～2.0m。

10）水厂排水宜采用重力流排放，必要时可设排水泵站。厂区雨水管道设计的降雨重现期宜选用1～3a。

11）水厂排泥水排入河道、沟渠等天然水体时，其悬浮物质不应对河道、沟渠造成淤塞，必要时应对排泥水进行处理，对所产生的脱水泥渣妥善处置。

12）水厂应设置大门和围墙。围墙高度不宜小于2.5m。有排泥水处理的水厂宜设置脱水泥渣专用通道及出入口。

13）水厂应进行绿化。

3.水厂工艺设计要求

水处理工艺流程的选用及主要构筑物的组成，应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求，经过调查研究以及不同工艺组合的试验或参照相似条件下已有水厂的运行经验，结合当地操作管理条件，通过技术经济比较综合研究确定。

（1）设计水量水处理构筑物的设计水量，应按最高日供水量加水厂自用水量确定。水厂自用水率应根据原水水质、所采用的处理工艺和构筑物类型等因素通过计算确定，一般可采用设计水量的5%～10%。当滤池反冲洗水采取回用时，自用水率可适当减小。

（2）设计参数及要求水处理构筑物的设计参数必要时应按原水水质最不利情况（如沙峰、低温、低浊等）下所需最大供水量进行校核。水厂设计时，应考虑任一构筑物或设备进行检修、清洗而停运时仍能满足生产需求。净水构筑物应根据需要设置排泥管、排空管、溢流管或压力冲洗设施等。当滤池反冲洗水回用时，应尽可能均匀回流，并避免有害物质和病原微生物等积聚的影响，必要时可采取适当处理后回用。

1）原水的含砂量或色度、有机物、致突变前体物等含量较高、臭味明显或为改善凝聚效果，可在常规处理前增设预处理。当原水含沙量高时，宜采取预沉措施。在有天然地形可以利用时，也可采取蓄水措施，以供沙峰期间取用。

2）预沉方式的选择，应根据原水含沙量及其粒径组成、沙峰持续时间、排泥要求、处理水量和水质要求等因素，结合地形条件采用沉沙、自然沉淀或凝聚沉淀。预沉池的设计数据应通过原水沉淀试验或参照类似水厂的运行经验确定，预沉池一般可按沙峰持续时间内原水日平均含砂量设计。当原水含沙量超过设计值期间，应考虑有调整凝聚剂投加或采取其他措施的可能。预沉池应采用机械排泥方式。

3）生活饮用水源水的氨氮、嗅阈值、有机微污染物、藻含量较高时，可采用生物预处理。生物预处理池的设计应以原水试验的资料为依据。进入生物预处理池的原水应具有较好的可生物降解性，水温宜高于5℃。

4）人工填料生物预处理池宜设置曝气装置。人工填料生物接触氧化池的水力停留时间宜为1～2h，曝气气水比宜为2∶1～0.8∶1。颗粒填料生物滤池可为下向流或上向流。填料粒径宜为2～5mm，填料厚度宜为2m，滤速宜为4～7m/h，曝气的气水比宜为1.5∶1～0.5∶1。下向流滤池气水反冲洗强度宜为：水10～15L/（m²·s），气10～20L/（m²·s）。

5）采用氯预氧化处理工艺时，加氯点和加氯量应合理确定，尽量减少消毒副产物的产生。采用臭氧预氧化时，应符合本章4.2.7中臭氧净水的相关规定。采用高锰酸钾预氧化时，应符合下列规定：①高锰酸钾宜在水厂取水口加入；当在水处理流程中投加时，先于其他水处理药剂投加的时间不宜少于3min。②经过高锰酸钾预氧化的水必须通过滤池过滤。③高锰酸钾预氧化的药剂用量应通过试验确定并应精确控制，用于去除有机微污染物、藻和控制臭味的高锰酸钾投加量可为0.5～2.5mg/L。④高锰酸钾的用量在12kg/d以上时宜采用干投。湿投溶液含量可为4%。

6）原水在短时间内含较高浓度溶解性有机物、具有异臭异味时，可采用粉末活性炭吸附。采用粉末活性炭吸附应符合下列规定：①粉末活性炭投加点宜根据水处理工艺流程综合考虑确定。并宜加于原水中，经过与水充分混合、接触后，再投加混凝剂或氯。②粉末活性炭的用量根据试验确定，宜为5～30mg/L。③湿投的粉末活性炭炭浆含量可采用5%～10%（按质量计）。④粉末活性炭的贮藏、输送和投加车间，应有防尘、集尘和防火设施。

4.水厂生产过程中的检测和自动控制

（1）水厂生产过程中各工艺参数水厂生产过程中各工艺参数的连续检测有利于生产监视和合理调度，有利于各种运行数据的积累分析，更为水厂自动化创造条件。水厂要实现生产过程自动控制，自动化仪表是必备前提。

1）检测参数：为了保证工艺过程的正常运行，在水厂的生产过程中需检测各项运行参数，以确保运行安全，保证出水水质，降低药耗和能耗，实行科学管理。

水厂检测参数包括：流量、水质、液位、压力、水温、机电设备温度和电气系统等。以上项目的检测点根据需要设于取水构筑物、各主要处理构筑物、清水池、二泵站，及其机电设备处等，并设置状态显示与报警系统、数据处理和记录系统等。

2）过程检测和控制仪表：为了提高水厂的监测和控制水平，应考虑设置必要的过程检测和控制仪表，包括：压力计、液位计、流量计、温度计、水质在线检测仪、变速器与显示仪表等。

对于水质在线检测仪，最常用的有：浊度仪、余氯仪、pH计、电导仪等。

地表水厂自动检测仪表的基本配置为：地表水取水口水位、水泵吸水井水位；水厂出厂水、进水的流量计；水厂出厂水的压力计；配水管网水压测定与数据传输；清水池水位指示，并带有上、下限报警；滤池水头损失，带上限报警；冲洗水塔（箱）水位；原水、絮凝池进水的pH计；原水、沉淀水、滤后水、出厂水的浊度连续测定仪；滤后水、出厂水的余氯连续测定仪；水温；溶液池液位与混凝剂加量；其他水质在线检测仪等。

（2）水厂自动控制水厂生产过程自动控制不仅是为了节省人力，更主要的是加强各自生产过程的合理运行，保证出水水质、水量和水压及生产安全，节省能耗和药耗，实行科学管理。

水厂的自动控制目前多采用分级控制的方式，即分散控制，集中监测。此方式是对各处理构筑物和工序[如取水泵房、加药间、混凝池、沉淀池（控制沉淀池排泥）、滤池、加氯间、二泵房等]分别进行现场自控控制（用PLC），在全厂的总调度室只进行数据的显示、记录、处理、打印等。

（3）集中检测、集中控制一些自动化水平较高的水厂或小型水厂则采用集中监测、集中控制的方式，可在中央控制室直接对各设备进行遥控。

自来水厂设计考点精析及强化训练

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