从某镇水厂的设计谈村镇小规模水厂设计

从某镇水厂的设计谈村镇小规模水厂设计

王思思

南京万通城市建设设计咨询有限公司南京210023

【摘要】村镇的小规模水厂在设计中存在与大中型水厂不同的特点。首先由于水量小，为满足常规工艺的各项参数，小规模水厂的各构筑物、构筑物的各个尺寸等，都存在尺寸过小而无法满足施工安装要求的问题；要求在设计工作中既要考虑工艺参数满足规范的要求，又要符合实际施工安装的需求。其次，小规模水厂在实际运行中的运营费用比大中型水厂高，同时基于运营管理人员的实际操作水平，就要求在进行小规模水厂设计时选择经济实用的工艺，并且便于操作和管理。

【关键词】小规模水厂；故障率；逐时水量

1引言

依据国家各有关部门的要求，县、及村镇的水务部门对农村饮水安全现状调查，明确了具体的工作目标和措施，将饮水安全工作提上重要议事日程，以切实改变当前农村饮水安全隐患，减少疾病，提高群众的健康水平。

在实施的过程中，出现了与城镇给水供水工程截然不同的实际问题，如用水点分散，用水量小，用水时间分散，水厂规模小，水源水质不稳定等，给项目的实施带来了难题。本文以某镇水厂设计中遇到的问题，谈小规模水厂设计的思路。

2项目区供水现状及存在的问题

某镇目前供水体系在设备和供水能力方面均存在问题，水厂扩建迫在眉睫。

某镇自来水厂建于1984年，于1986年建成投产，生产规模为1000m3/d。因供不应求，1990、1993年两次扩建改造，现供水能力为4000m3／d，2007年日供水量达到5000m3，供水设备处于超负荷运行。

目前存在的问题：

一、现水厂建设年代久，虽经1990年、1993年改造，但承用了过去大部分的设施，供水管径小，工艺落后，部分制水设施严重老化，超负荷运行，管道使用年限较长，管道结垢、锈损，阻力增大，难以保证安全供水。

二、现有自来水厂的规模、水质均不适应人民生活质量提高的需求，迫切要求改善。

3供水规模

本次设计供水总规模为10000m3/d，人均综合用水量为100.08L/（人·d）。

4工艺方案比较与设计

经当地卫生局的检测，水厂水源水质除了个别水质指标(如大肠菌群)超标外，均符合《生活饮用水源水质标准》（CJ3020-93）二级标准。根据取水口的取水条件、水源水质情况，在陡河段下游段长江水源水质均较好，达到《地面水环境质量标准》(GB3838-2002)II类水体。通过数据显示和分析，经过常规净化处理，即絮凝沉淀+过滤+消毒后，就能达到《生活饮用水水质卫生规范》要求。

4.1混合工艺

实践证明，因混合剂的化学反应是瞬时完成的，停留时间一般不会有什么问题，多数问题出于混合设施不理想，使药剂不能及时地分散到原水中，混合效果的好坏，直接影响处理效果及对后续处理工艺影响较大。

混合方式种类很多，常用的混合方式有三类：水泵混合；管式混合；机械混合。

水泵混合方式对于本次设计显然不适合，因为一级泵站离水厂距离有7.2km；而对小水厂而言，机械混合的方式显然是不经济的；考虑到费用和管理方便，且管式静态混合器不占用土地，不需要外加动力，具有切割分流、反向回流、漩涡混流等三重作用，混合效率达到90％以上，效果好且造价低，目前已广泛使用，故本工程采用管式静态混合器。

4.2絮凝工艺

在这一工序中，极细的悬浮颗粒相互碰撞而附聚成较大、较重的颗粒或絮体，以便在沉淀池中沉淀下来。造成水与颗粒产生相对运动的最好措施就是改变水流速度及方向。

由于折板絮凝池构造较复杂、机械絮凝池需机械设备和经常维修，并且对于小水量的水厂而言都不适用；为降低成本和便于施工，且网格絮凝池是当前技术较为先进和相对成熟的净水构筑物，具有絮凝效果好、实用性强、结构简单、管理方便等优点，故本次设计采用网格絮凝池。

设计新建网格絮凝反应池1座，产水规模1万m3／d，设计流量Q=0.12m3/s。

絮凝反应池采用网格絮凝池，水力反应形式，钢筋混凝土结构，单池平面净尺寸：L×B=6.65m×9.9m，有效水深4.8m，底部积泥区1.00m，池深5.1m。

主要设计参数：

单池设计流量Q=0.12m3/s

反应时间T＝15min

单池竖井平面尺寸：1.3m×1.3m，共20个

竖井孔口流速分为3档：第一档V=0.30m/s，第二档V=0.20m/s，

第三档V=0.10m/s

网格网口流速分三段，前段0.3m/s，中段0.25m/s，后段0.15m/s

絮凝池排泥采用角式，选用DE200穿孔排泥管。

4.3沉淀工艺

在给水处理中，设置沉淀或澄清工艺是为了去除包括矾花在内的悬浮固体颗粒，以保证后续滤池的合理工作周期和滤后水的质量。

沉淀池去除絮凝后的颗粒，称为混凝沉淀池，沉淀池常用的类型有平流沉淀池、斜管（斜板）沉淀池水力或机械加速澄清池和气浮池等。

本工程设计规模为1万m3/d，为小规模水厂，如果采用平流沉淀池，池子长度过长，占地面积太大，斜管沉淀池是目前技术较为先进和相对成熟的净水构筑物，具有絮凝效果好、适应性强、结构简单、管理方便、沉淀池容积小及占地面积少等优点，本工程经比较确定选用斜管沉淀池。

设计新建沉淀池1座，产水规模1万m3/d，设计流量Q=0.12m3/s。

沉淀池采用斜管沉淀池，结构型式为钢筋混凝土结构，池平面尺寸为：

L×B=8.7m×9.9m，有效水深4.5m，底部积泥区1.18m。

主要设计参数：

单池设计流量：Q=0.12m3/s

上升流速：V=2.2mm/s

沉淀池进水采用配水花墙的形式。沉淀池出水采用穿孔集水管，集水管采用UPVC材质。沉淀池设DE300事故放空管一条。

排泥设备，采用DE200穿孔排泥管及角式排泥阀。

4.4过滤工艺

过滤使原水（沉淀水）通过颗粒介质（如无烟煤、石英砂、硅藻土等，总称滤料）以去除水中悬浮杂质使水澄清的过程。滤池进水的絮凝沉淀后剩余颗粒，在电性中和、吸附、架桥等作用下会黏附在滤料的表面上。当杂质黏附造成滤池水头损失达到极限值或出水水质不合格时，过滤过程即行结束，滤料层需要进行冲洗，以恢复过滤能力。

在小型水厂过滤形式主要有快滤池、虹吸滤池、无阀滤池等，尽管在构造上有所不同，但过滤原理、滤速、滤料、配水系统、冲洗方法等并无太大的差别。均是采用单层、双层或三层滤料，可采用较高或较低的滤速，基本用水冲洗，个别会设计成气——水冲洗，滤池出水均可满足农村饮用水水质要求。

参照上表各滤池的适用条件，因为本次设计水厂规模为1万m3/d，因而不考虑虹吸滤池。而对于普通快滤池和双阀滤池，由于双阀滤池相比普通快滤池少了两只阀门，减少了造价和检修工作量。因此本次设计采用双阀滤池。

产水规模为1万m3/d，滤站内包括滤池、电动阀门控制柜等部分。

滤池共4组单池，单池平面尺寸为3.70m×3.70m，单池过滤面积13.8m2。滤池有效深度3.90m，其中集水区0.70m，滤板厚0.10m，滤料层厚0.80m，承托层厚0.20m，滤层上水深1.80m，保护高度0.3m。

5结论

村镇的小规模水厂在设计中存在与大中型水厂不同的特点。首先由于水量小，为满足常规工艺的各项参数，小规模水厂的各构筑物、构筑物的各个尺寸等，都存在尺寸过小而无法满足施工安装要求的问题；要求在设计工作中既要考虑工艺参数满足规范的要求，又要符合实际施工安装的需求。其次，小规模水厂在实际运行中的运营费用比大中型水厂高，同时基于运营管理人员的实际操作水平，就要求在进行小规模水厂设计时选择经济实用的工艺，并且便于操作和管理。

参考文献：

[1]给水排水设计手册，第三册城镇给水，第二版.中国建筑工业出版社.

[2]严煦世，范瑾初.给水工程.中国建筑工业出版社，1999.

[3]《室外给水设计规范》（GB50013-2006）