第18章水廠設計水廠設計要求和原則

水廠廠址選擇給水處理廠工藝流程與主要構筑物的選擇水廠的平面及高程布置水廠的生產過程監控與自動控制給水處理工藝系統設計計算實例18.1水廠設計要求和原則

水廠設計要求：

(1)基本建設程序

(2)各設計階段要求（可行性研究、初步設計、施工圖設計）

設計原則：

(1)水處理構筑物的生產能力；

(2)按近期設計，考慮遠期發展；

(3)檢修或事故時仍能滿足用水要求（主要設備備用、處理構筑物可在設計允許范圍內提高運行負荷）；

(4)妥善確定水廠自動化程度（保證供水水質、降低藥耗和能耗）；

(5)合理設置排泥管、放空管、溢流管、壓力沖洗設備等；

(6)考慮安全、防凍等問題。

廠址選擇應通過方案比較，即

技術上：供水安全、管理方便經濟上：造價與管理費用最低一般應考慮以下幾點:(1)最好有自然坡度，這樣有利于構筑物高程布置。18.2水廠廠址選擇清水池二泵房反應沉淀池過濾(2)有良好的地基，承載能力大，地下水位低。這樣可以降低工程造價和便于施工。(3)安全：不受洪水威脅，以戰備角度看，不要設在目標顯著的地方（如大橋附近）。(4)衛生條件好：為防止污染，一般建在城市上游，并位于工業區主導風的上方。(5)排污方便。為此水廠應設在地勢較高并靠近河道的地方。(6)交通方便；靠近電源，以利于施工管理和降低輸電費用。(7)不占良田或少占良田。(8)有發展余地。(9)布置合理1）當水源離用戶較近時，水廠設在水源附近；2）當水源和用戶相距較遠時，有三種布置：

①水廠靠近水源優點：便于管理；節約水廠自用水源的輸水費用；排泥方便。缺點：水廠至用戶管徑較大（因按最大日最大時計算），承受的壓力較高，從而使管道造價高。適用于：輸水管不太長的情況。

②水廠靠近用戶，其優缺點與①相反。適用于：輸水管較長的情況。

③水廠位于中途。當地形可以利用時，可采用此種情況。18.3給水處理廠工藝流程與主要構筑物的選擇選擇依據用水對水質的要求；設計規模；自然條件：地形、地質；供應與施工條件;運行經驗與管理水平。18.3.1生活飲用水處理工藝由于水源不同，水質各異，飲用水處理系統的組成和工藝流程由多種多樣。以地表水作為水源時，處理工藝流程中通常包括混合、絮凝、沉淀或澄清、過濾及消毒。工藝流程見圖18－1。原水混凝劑混合絮凝沉淀池濾池消毒劑清水池二級泵房用戶澄清池圖18－1地表水常規處理工藝流程當原水濁度較低（一般在50度以下）、不受工業廢水污染且水質變化不大者，可省略混凝沉淀（或沉淀）構筑物，原水采用雙層濾料或多層濾料濾池直接過濾，也可在過濾前設一微絮凝池，稱為微絮凝過濾。工藝流程見圖18－2。當原水濁度高，含沙量大時，為了達到預期的混凝沉淀（或澄清）效果，減少混凝劑用量，應增設預沉池，工藝流程見圖18－3。18.3.2受污染水源處理工藝若水源受到較嚴重的污染，按目前行之有效的方法，可在砂濾池后再加設臭氧/活性炭處理，如圖18－4。受污染水源還有其他處理工藝。例如有的在常規處理工藝前增加生物預處理；有的在常規處理工藝中投加粉末活性炭等。圖18－5為增加生物預處理工藝圖。18.3.3生活污水回用工藝

回用水處理工藝流程

1.優質雜排水水和雜排水為回用水水源的水處理工藝流程（1）物理化學處理

（2）生物處理與物理化學處理

2.生活排水為回用水水源的水處理工藝流程（1）二段生物處理（2）生物處理與物化處理結合

18.3.4構筑物選型1.小型水廠（3萬m3/d以下）斜管沉淀池→普通快濾池（或雙閥濾池）水力循環澄清池→無閥濾池2.中型水廠（3～10萬m3/d）機械攪拌澄清池或脈沖澄清池斜管沉淀池→普快濾池（雙閥濾池）虹吸濾池3.大型水廠（10萬m3/d以上）

平流沉淀池→

脈沖澄清池→虹吸濾池普快濾池（雙閥濾池）V型濾池移動罩濾池18.4.1平面布置（一）內容：1.構筑物、建筑物定位：(1)生產性構筑物和建筑物，包括處理構筑物（反應、沉淀或澄清、過濾池），清水池，二泵房、加氯間等。(2)輔助建筑物生產性：包括化驗室、修理間、倉庫、車庫等。生活性：包括辦公樓、食堂、浴室、職工宿舍等。18.4水廠的平面及高程布置2.管線定位：連接線——構筑物之間的連接線給水管——水廠本身用水管排水管——水廠本身排水管雨水管加礬、加氯管3.道路、圍墻、綠化、供電線路布置（二）布置要求1.布置緊湊、便利管理（1）按流程順序排列，而且流程與供水方向一致；（2）有關構筑物或建筑物組合或靠近，歸納為“三個組合”，“兩個靠近”即：絮凝池沉淀池組合加礬間礬庫組合加氯間氯庫組合二泵房清水池靠近沉淀池過濾池靠近2.充分利用地形，這樣可以減少挖填方及施工費用。如：沉淀池應布置在高處，清水池應布置在低處3.各構筑物連接管（渠）應簡捷、順直，同時也要考慮到檢修、施工方便。此外，還要設置必要的超越管，以利安全生產。4.廠內排污力爭重力排除（如條件不允許，也可采用排污泵排除）。5.生產區與生活區應分開，以便安全生產。6.建筑物布置應注意朝向、風向。7.應考慮露天堆放場，堆砂場，堆煤場8.留有擴建余地9.廠內交通方便通往倉庫、修理間、堆砂場、泵房等應設車行道，寬3.5～4m，轉彎半徑6m。通過一般建筑物，應設人行道，寬1.5～2m。10.廠容美觀，充分綠化。水廠平面布置一般均需提出幾個方案進行比較，以便確定在技術經濟上較為合理的方案。圖18－6為水廠平面布置一例。（一）內容水面高程池頂高程池底高程給水管以管中為準排水管以管底為準設計地面高程管線高程18.4.2高程布置在處理工藝流程中，各構筑物之間水流應為重力流。兩構筑物之間水面高差即為流程中的水頭損失，包括構筑物本身，連接管道、計量設備等水頭損失在內。水頭損失應通過計算確定，并留有余地。（二）依據1.地形標高→設計底面高程2.構筑物及連接管路水頭損失（1）構筑物水頭損失，與其形式構造有關，查表（2）連接管水頭損失，應通過水力計算求得

估算可查表。

（三）確定高程有了以上各項水頭損失，就可以確定高程。各構筑物水面高程→各構筑物各部分高程。一般從絮凝池水面開始（也可從清水池水面開始）→其他構筑物水面高程，然后由超高→池頂高程；由有效水深→池底高程。圖23－7為圖23－6中構筑物高程布置圖。各構筑物之間水面高差由計算確定。18.5水廠的生產過程監控與自動控制水廠內檢測儀表的設置水廠自動化設計要求18.6給水處理工藝系統設計計算實例

18.6.1水廠工藝流程選擇根據水源水質情況和該市自來水公司現有水廠的生產運轉經驗，決定近期和二期仍采用常規處理工藝，遠期考慮增加生物預處理和深度處理工藝。同時，為了節約投藥量，提高水廠自動化水平，決定采用已較成熟的自動加礬、加氯技術。在常規處理工藝中，注意選擇適合水源水質、水廠規模和地形特點，并有利于提高出廠水水質的處理構