浅析水厂工程设计

宋艳

摘 要：浅要分析水厂工程设计，对水厂水处理工艺选择和应用进行了研究，并对水厂整体布局、构筑物布置和废水处理设施设计进行了讨论。

关键词：水厂  工艺设计  构筑物设计

中图分类号：TU991 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）11（a）-0099-01

水厂是城市建设中最重要部分之一，关系着城市生产生活，水厂工程设计需要符合城市总体规划，合理布局，并尽量靠近用水中心地带和取水点，应该在城市上游选址，并且要有相对便利的输电线路，场地标高要高于50年一遇洪水水位，并要充分考虑水厂的经济效益和生态效益，只有这样，才能够获得最佳的水厂建设效果。

1 水处理工艺设计

1.1 常规水处理工艺

常规水处理工艺是指根据原水情况考虑加入助滤剂提高去除率，降低出水浑浊度，提高滤池的处理能力，如果水质不稳定，可投放水质稳定剂，使水质达到要求。

1.2 强化常规水处理

进一步降低原水浑浊度，一定程度清除原水中有机物。强化常规水处理工艺通过强化混凝和强化过滤措施降低浑浊度，强化有机物的处理能力。

1.3 预处理

（1）生物预处理。

主要用于微污染原水处理，微污染原水和废水生物可处理性相近。生物预处理方法主要有生物膜法和生物流化床等。常规水处理工艺能够保证饮用水水质，但是不能清除原水中的天然有机物和微量有机污染物，使用生物预处理能够清理常规处理无法清理的污染物，包括氨氮、有机物和溶解性生物可降解有机物等。

（2）化学预处理。

化学预处理在给水处理工艺前端投放化学氧化剂对处理效果进行强化，目前常用给水处理氧化剂主要有臭氧、过氧化氢、高锰酸钾等，由于氯气对人身危害很大，已经逐渐被淘汰。臭氧化学性质不稳定，有着强烈的氧化性，能够直接氧化水中有机物，破坏有机物不饱和键，增加有机物极性和可生化性，并能够生成一些副产物，包括有机酸、醛、酮等，可以有效氧化水中的铁离子、锰离子等氧化困难的离子，同样可以氧化水中硝酸盐，是良好的杀菌剂和除臭剂，但是臭氧会和溴化物生成有害副产物，溴离子浓度很高时不适用。过氧化氢是淡蓝色粘稠液体，在微污染原水中投放能够有效清除COD。

1.4 深度处理

深度处理主要使用活性炭、膜处理、光氧化等方案。

（1）活性炭吸附。

活性炭是一种处理常规工艺难以处理有机物问题的成熟技术。活性炭的吸附效果主要受到孔径特点和有机特征两方面的影响，活性炭大孔吸附能力微弱，微孔是吸附有机物的关键。有机物的极性以及分子尺寸、溶解度和亲水性同样会影响活性炭吸附效果。但是活性炭吸附对于三氯甲烷的吸附能力不理想。

（2）臭氧-生物活性炭技术。

在活性炭过滤之前投放臭氧，并在臭氧接触反应池中使用臭氧氧化降解水中有机物，坚减轻活性炭滤床有机负荷，提高低量活性炭处理平衡能力，并使用臭氧难降解大分子有机物，转化无法生物降解有机物为可生物降解有机物，并通过臭氧使活性炭滤床达到富氧状态，活性炭表面生成的生物群落提高了活性炭吸附有机物的能力，延长了使用寿命。臭氧活性炭联用有效提高了出水水质，活性炭再生周期得到了延长。

（3）膜法处理技术。

对比常规处理工艺，膜技术需要投入的化学药剂更少，占地面积更小，自动化程度更高，常见压力推动力膜分离及时主要包括微滤、超滤、纳滤和反渗透等方法。膜分离提供的水质稳定，但是目前膜分离技术不成熟，成本偏高，大规模应用还存在困难。

2 构筑物设计

2.1 输水管线

确定水厂输水量，设置主管道，并按照远期规模扩大增设管道，达到双管运行，保证供水稳定性。

管材选择。管材是水厂建设中大宗投入，需要综合考虑投资、水质、水压以及运行安全等，合理选择。选择管材通常情况下需要考虑内压、外部载荷、卫生情况、施工、维修、可靠性以及使用寿命等情况，埋地管材主要有钢管、球磨铸铁管、预应力钢筋混凝土管、给水塑料管和剥离钢砂管等，需要在选定材质之后进行综合技术经济性分析。

2.2 厂平面布置

布置厂平面需要使功能区尽可能靠近，功能区之间使用绿化带隔开，并使用道路连接，在保证绿化面积的前提下布置的尽量紧凑，并考虑近期远期结合和工程分期实施的可能，要求构筑物分布尽量顺畅，不要出现迂回，按照净水推荐工艺流程布置厂平面。

2.3 建筑总体布局

水厂主要有生产区和厂前区两大部分。生产区布置按照工艺流程进行，布置水泵、配电室、加药、污泥脱水、炭滤池、反冲洗泵房、清水池、取水泵等，并设置一定防护带、综合楼、车库等，机修仓库和大车库等原理生产区，厂前不设置围墙，使用绿化带，即完成了功能分区，又不完全阻断。布置厂前区需要考虑节能和朝向，南北向比较合理，要求交通组织方便又不互相干扰。

2.4 构筑物设计

（1）配水井。

要求配水井水力停留时间不少于2 min，钢筋混凝土结构。配水井内安装回转式固液分离机2台，设置溢流管以及放空管和原水浊度仪以及pH计，实现对原水水质的在线检测，并能够及时上传参数到中控制室。

（2）斜管道沉淀池。

斜管沉淀池需要配备一座混合池，混合池内停留50～60 s，使用机械方式混合，斜管沉淀池絮凝反应部分为了保证反应充分，使用网格反应，并且设置20 min的反应时间。

3 废水处理工程设计

3.1 滤池回收水池设计

主要用于收集炭滤池反冲洗水，在水池内设置回收水泵，上清液回流，沉淀污泥输送至废水调节池。按照回收规模，确定回收水池平面尺寸和有效水深以及单格砂滤池反冲洗排水要求，回收水池内设置回收水泵，选择潜水泵，一用一备方案，回收水池可以兼做调节池，保证水质稳定。

3.2 废水调节池

废水调节池主要收集预沉和沉淀池排泥水以及滤池反冲洗前段排水，调节水质，排泥水经潜污泵提升至浓缩池。设计调节池规模要求每次1台沉淀池吸刮泥机和排泥水滤池反冲洗前段排水，池内设置潜水泵，二用二备，考虑到絮凝池排水存在一定压力，泥污调节池容量要稍大，并在池内设置潜水搅拌器，防止池内污泥沉淀。废水调节池同样为钢筋砼结构，近期设一座，设置合理的有效水深和总深。

4 结语

水厂建设的重点在于水处理工艺流程的选择，水厂工程设计需要服从水处理工艺流程的需要，重视功能分区之间的隔离和交通协调，才能保证水厂工程设计合理。

参考文献

[1] 北京市市政工程设计研究总院.给水排水设计手册（第5册）[M].2版.北京：中国建筑工业出版社，2011.

[2] 梁汀，蒋岚岚，佘步存，等.前置生物预处理工艺的水厂工程设计[J].水处理技术，2012（9）.

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