净水工艺及水厂课件

1、 净净 水水 工工 程程水源水质及用户对水质要求净净 水水 工工 程程给 水 处 理 基 本 方 法工 艺 流 程 及 选 择水 厂 厂 址 选 择 及 布 置 第一节第一节 水源水质及用户对水质要求水源水质及用户对水质要求一、原水水质 地面水和地下水均含有各种不同杂质。杂质来源自然过程人为因素地层矿物质溶解水中微生物繁殖水流对地表冲刷工 业 废 水生 活 污 水 第一节第一节 水源水质及用户对水质要求水源水质及用户对水质要求一、原水水质杂质分类悬浮物质溶解物质泥砂，粘土、水草，藻类、原生动物、细菌和病原菌等颗粒大小存在形态胶 体硅酸胶体、腐植质胶体等钙、镁盐和其他盐类，氧、二氧化碳等溶解气体

2、以及其他溶解有机物等表表5 51 1 第一节第一节 水源水质及用户对水质要求水源水质及用户对水质要求一、原水水质杂质分类无机物微生物杂质性质有机物 为了鉴别水源中杂质成分、含量及其变化规律，必须进行水的物理，化学及细菌分析，有时还须进行水生物分析。 水的物理分析包括：水温、浑浊度、悬浮固体，色度，嗅和味等。 水的化学分析包括：pH值、碱度、硬度、硫酸盐、氯化物、氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、耗氧量、溶解氧、铁和锰以及铅、汞、氰化物、酚类化合物等各种有害或有 毒 物 质 ， 必 要 时 还 应 测 定 水 中 放 射 性 物 质 。 水的细菌分析包括：细菌总数和大肠菌群检验。二、水源的水质特点 1地下

3、水 u水质清澈，水质、水温较稳定u地下水含盐量通常高于地表水u地下水含铁、锰量超过生活饮用水卫生标准时，需经过除铁除锰处理后才可使用 2江河水u浑浊度高，随季节变化大；例如，黄河最高含砂量达300Kg m3，是世界上著名的高浑浊度水，长江最高浑浊度为23000毫克升u色度低，含盐量及硬度不大u细菌含量较多u水温变幅较大。此外，河流易受污染而含有各种有害物质。3湖泊及水库水u水浑浊度较低u藻类较多，使水产生色、臭、味u易受废水污染u含盐量比河水高。按含盐量分，有淡水湖、微咸水湖和咸水湖三种。这与湖的形成历史、水的补给来源及气候条件有关。咸水湖的水不宜生活饮用。我国大的淡水湖主要集中在雨水丰富的东

4、南地区。 4海水 海水含盐量高，而且所含各种盐类或离子的重量比例基本一定，这是与其它天然水源所不同的一个显著特点。 海水一般需经淡化处理才可作为居民生活用水。三、水质标准 水质标准是指用户所要求的各项水质参数应达到的指标。 水质标准随着“饮用水与健康”科学研究的深入，工业工艺过程的发展所引起的水质新要求，以及水质检验技术的进步而不断修改。 生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006） 四、用户对水质的要求 (一)生活饮用水水质标准 生活饮用水水质应无色、无臭，无味、不浑浊、无有害物质，特别是不含传染病菌。供给城市、城镇的生活饮用水水质必须符合现行生活饮用水水质标准（GB5749-2006）规

5、定。 (二)生产用水水质要求 各种工业企业对水质有不同要求。 在确定生产用水的水质标准时，应进行调查研究，按生产实际情况加以确定。 第二节第二节 给水处理基本方法给水处理基本方法 城市给水处理的目的是去除原水中悬浮物质、胶体、病菌以及水中其他有害人体身体健康和影响工业生产的有害杂质，使处理后水质满足现行生活饮用水质标准和工业生产用水水质的要求。一、给水处理方法 水处理方法应根据水源水质和用水对象对水质的要求确定。 1）当生活饮用水采用地面水时，需要进行混凝、沉淀(或澄清)、过滤、消毒等处理工艺过程。 2）如果采用没有受到污染的地下水源，当水质清澈透明时，只要经过消毒，便可符合生活饮用水水质要求

6、。 3）当要求的水质较高时，则需作进一步的专门净化处理，如除铁、除锰、软化、淡化以及其它方面的特殊处理。l混凝、沉淀和过滤的主要目的是去除水中的悬浮物和胶体杂质l消毒通常在过滤以后进行，对于某些未被去除的致病微生物， 必须用消毒方法将其杀死l当溶解于地下水中的铁、锰含量超过生活饮用水卫生标准时， 需采用除铁、除锰措施l如果水中钙、镁离子含量较高，则需要进行软化处理l对于高含盐量的水如海水及“苦咸水”则要进行淡化处理二、城镇常用水处理构筑物 常常规的净水工艺包括规的净水工艺包括混凝混凝、沉淀沉淀、过滤过滤、消毒消毒等，每种方法可用多种不同形式的净水等，每种方法可用多种不同形式的净水构筑物。因此，

7、为了选择切合城镇实际情况、投资少、运行费用低、管理简单的工艺流程，构筑物。因此，为了选择切合城镇实际情况、投资少、运行费用低、管理简单的工艺流程，必须对各种净水方法有所了解。必须对各种净水方法有所了解。 由于本次设计要求的原因，由于本次设计要求的原因，采用以下工艺流程：采用以下工艺流程： 加矾 源水 配水井 静态混合器 网格絮凝池平流式沉淀池 加氯 虹吸滤池清水池 二级泵站 城市管网（一）混凝 1、混凝概述 微粒变成絮粒并由小变大的物理化学反应过程就是混凝过程。 混凝过程由投药、混合、絮凝几个阶段完成。 混凝效果的好坏，即生成的矾花是否结实粗大，对沉淀、过滤等后续处理影响很大。因此，应根据原水

8、水质，选用好的凝聚剂和最佳投量，则是保证良好混凝效果的关键。2、混凝剂和助凝剂 （1）混凝剂 应用于水质净化中的混凝剂应符合以下基本要求：混凝效果良好；对人体健康无害；使用方便；货源充足；价格低廉。 混凝剂种类较多，归纳起来有两大类，即金属盐类混凝剂和高分子混凝剂。 1)硫酸铝Al2(SO4)318H20：此产品有精制和粗制两种。 明矾是硫酸铝和硫酸钾的复盐Al2(SO4)3K2SO424H20，为无色或白色结晶体，属天然矿物。 2)三氯化铁Fecl36H2O：三氯化铁通常是具有金属光泽的褐色结晶体。处理低温水效果较铝盐好。它具有不受温度的影响，易溶解、易混合的优点，但同时也有易潮、腐蚀性强、

9、不易保管等缺点。 3)硫酸亚铁FeSO47H2O：是废硫酸和废铁屑加工制成的半透明绿色结晶体，俗称“绿矾”。硫酸亚铁的适用条件同三氯化铁，但使用时pH值在8.19.6为宜。 4)聚合氯化铝Al2(OH)nCl6-nm：也称聚氯化铝，是一种高效无机高分子混凝剂。聚合氯化铝一般对各种水质以及水的pH值适应性较强；絮凝体形成较快，且颗粒大而重；投量比硫酸铝要低，目前应用比较广泛。 在选用混凝剂时要因地制宜，一般情况下可选用硫酸铝；低温时可选用铁盐混凝剂；在货源和质量有保证的条件下，应尽可能地选用聚合氯化铝。（2）混凝剂的配制和投加 1）配制 城镇小水厂中通常采用溶解缸和溶液缸进行配制。 2）投加 根

10、据投药点的不同而决定，一般分为重力投加和压力 投加两种。 重力投加是依靠重力作用把混凝剂加入原水中的投加方法。当投加点选择在水泵的吸水管或吸水管喇叭口时，称为泵前投加。如图51所示。泵前重力投加是利用水泵叶轮的高速转动使混凝剂迅速地分散到原水中。这种方法安全可靠，节省混凝剂，一般适用于取水泵距水厂较近者。但这种投加方式对水泵叶轮有一定的腐蚀作用，尤其是采用铁盐作混凝剂时。 重力投加当取水泵房距水厂较远时，如有地形可以利用或有条件建造高架溶液池，则可利用药液重力投入水泵压水管上，见图52。图图5 52 2 压力投加采用水射器在水泵出水管上用压力投药的方式，见图53。水射器效率较低，易磨损，但设备

11、简单，使用方便，溶液池高度不受太大的限制。图图5 53 3（3）助凝剂 当单独使用混凝剂不能取得良好的效果时，则需要投加某些辅助药剂以提高或改善混凝效果，这种辅助药剂称为助凝剂。 目前，城镇水厂常用的助凝剂有：生石灰、氯气、活化水玻璃及高分子化合物等。 3、混合和絮凝 混合：凝聚剂与原水进行充分混合的过程。 絮凝：当药剂与原水充分混合后，水中胶体和悬浮物质发生凝聚产生细小矾花。这些细小矾花还需要通过絮凝池进一步形成沉淀性能良好、粗大而密实的矾花，以便在沉淀池中去除。管式静态混合器 管式静态混合器具有快速高效混合、结构简单，节约能耗、体积小巧等特点，在不需外动力情况下，水流通过管道混合器会产生分

12、流、交叉混合和反向旋流三个作用，使加入的药剂迅速、均匀地扩散到整个水体中，达到瞬间混合的目的，混合效率高达9095%，可节省药剂用量约2030%，对提高水处理效果，节约能源具有重大意义。 絮凝池： 絮凝中必须控制一定的流速，创造适宜的水力条件。 絮凝池的种类较多，常用的有隔板絮凝池、旋流式絮凝池等。考虑到设计需要，在城镇水厂中可采用网格网格絮凝池絮凝池。网格絮凝池：是应用紊流理论的絮凝池。絮凝池分成许多面积相等的方格，水流网格絮凝池：是应用紊流理论的絮凝池。絮凝池分成许多面积相等的方格，水流上下交错流动，直至出口，在全池约三分之二的分格内，垂直水流方向放置网格上下交错流动，直至出口，在全池约三

13、分之二的分格内，垂直水流方向放置网格或栅条，在水流通过时，形成了良好的絮凝效果。或栅条，在水流通过时，形成了良好的絮凝效果。（二）沉淀与澄清 沉淀就是水中的悬浮颗粒依靠重力作用从水中分离出来的过程。完成沉淀过程的构筑物称为沉淀池。 目前中小城镇水厂常用的沉淀池有两种，即平流式沉淀池和斜板斜管沉淀池。1.平流式沉淀池 平流式沉淀池是应用较早，比较简单的一种沉淀池。它是用砖石或钢筋混凝土建造的矩形水池。既可用于自然沉淀，也可用于混凝沉淀。图图5 55 52.斜板斜管沉淀池 在沉淀池有效容积一定的条件下，增加沉淀面积，可使去除率提高。 斜板沉淀池实际上是把多层沉淀池底板做成一定倾斜度，以利排泥。斜板

14、与水平面成600角，放置于沉淀池中，水从下向上流动(或从上向下、或水平方向流动)，颗粒则沉于斜板底部。当颗粒累积到一定程度时，便自动滑下。 斜管沉淀池实际上是把斜板沉淀池再进行横向分隔，形成管状(矩形或六角形)。 斜板斜管沉淀池之所以能提高生产能力，主要是因为增加了沉淀面积和改善了水力条件。根据浅层理论：当流量和颗粒的沉降速度一定时，沉降效率与沉降面积成正比，与池深和池的容积无关。即沉淀面积越大，沉降效率越高。在沉降池中加设了斜板，增加了沉淀面积，同时使颗粒沉降距离大大缩短，另外，过水断面的水力半径因湿周的增大而减小，从而改善了水力条件，有利于提高沉淀效率。 斜板斜管沉淀池按水流的流向，一般可

15、分为上向流、侧向流和下向流三种，如图56所示。上向流的水流方向与沉泥滑动的方向相反，通常称为异向流。斜管沉淀池均属异向流。 下向流的水流方向则与沉泥的滑动方向相同，通常称为同向流。与异向流相比，同向流构造复杂，容易堵塞。图图5 56 6(1)机械搅拌澄清池。 机械搅拌澄清池的结构，主要由进水管、配水槽、絮凝室、分离区、集水区、污泥浓缩室、搅拌设备等组成，见图58。图图5 58 8(2)水力循环澄清池 图59为水力循环澄清池。 它主要由以下四部分组成： 进出水系统：进水管、出水槽、出水管。 混凝系统：喷嘴、喉管、喇叭口、第一絮凝室、第二絮凝室。 分离系统：分离室。 排泥系统：浓缩室、排泥管、放空

16、管。图图5 59 9（三）过滤 经过混凝沉淀或澄清后，原水中颗粒较大而易于下沉的杂质已被截流于沉淀池或澄清池中。但仍有细小杂质及细菌留在水中，还需要进一步用过滤的方法进行处理。 滤池通常置于沉淀池或澄清池之后，滤出水浊度必须达到生活饮用水水质标准。 水的过滤处理是让原水通过具有孔隙的粒状滤料层，利用滤料与杂质间吸附、筛滤、沉淀等作用，截留水中的细微杂质，使水得到澄清。 当原水浊度较低(一般在150度以下)，且水质较好时，也可采用原水直接过滤。过滤的作用，不仅能进一步降低水的浊度，而且水中有机物、细菌乃至病毒等将随浊度的降低而被去除。残留于滤后水中的细菌、病毒等在失去浑浊物的保护或依附时，在滤后

17、消毒过程中也将容易被杀灭，这就为滤后消毒创造了良好条件。 在生活饮用水的净化工艺中，有时沉淀池或澄清池可以省略，但过滤是不可缺少的，它是保证生活饮用水卫生安全的重要措施。 滤料层能截留杂质使水变清的主要原因是： 1)机械筛滤作用。滤料层一般由砂粒组成，砂粒之间的孔隙能截留比孔隙尺寸大的杂质，当孔隙因截留杂质变小后，较小的杂质也随着被截留下来。 2)接触凝聚作用。经沉淀或澄清处理后的水，在通过滤层与砂粒接触时，由于分子引力的作用，水中细微杂质被表面积较大的砂粒所吸附，使水澄清。 滤池按滤速的大小可分为快滤池和慢滤池两种。慢滤池由于生产率低已较少使用。随着过滤技术的发展、快滤池型式日益增多，可分为

18、普通快滤池、无阀滤池、虹吸滤池、移动冲洗罩滤池等。1.虹吸滤池虹吸滤池一般由虹吸滤池一般由68格滤池组成一个整体，平面形状可为圆形、格滤池组成一个整体，平面形状可为圆形、矩形或多边形，而以矩形为多。其主要优点有：无需大型阀门矩形或多边形，而以矩形为多。其主要优点有：无需大型阀门及相应的开、闭控制设备；无需冲洗水池、箱或冲洗水泵；不及相应的开、闭控制设备；无需冲洗水池、箱或冲洗水泵；不会出现负水头。主要缺点是：池深较大，一般在会出现负水头。主要缺点是：池深较大，一般在5m左右；冲左右；冲洗强度受其余几格滤池的过滤水量影响，冲洗效果不如普通快洗强度受其余几格滤池的过滤水量影响，冲洗效果不如普通快滤

19、池稳定。滤池稳定。（四）消毒 消毒就是为消灭水中的致病微生物所采取的措施。 我国“生活饮用水卫生标准”规定：集中式给水，除应根据需要具备必要的净化处理设备外，不论其水源是地面水或地下水，均应有消毒设施。 消毒方法很多，但对城镇的中、小水厂一般采用液氯、漂白粉消毒方法。其设备简单，货源充足，价格低廉。1.氯消毒 在常温常压下，氯是一种有强烈刺激性的黄绿色气体。当温度低于33.6时，或在常温下将氯加压到68个大气压时，就成为深黄色的液体，俗称液氯。 1)氯消毒原理。氯消毒主要通过次氯酸H0Cl起作用。由于次氯酸是很小的中性分子，只有它才能扩散到带负电的细菌表面，并通过细菌的细胞壁穿透到细菌内部。当

20、次氯酸分子到达细菌内部时，能起氧化作用破坏细菌的起新陈代谢催化作用的酶系统，从而达到杀菌消毒的目的。 2)加氯量。水中加氯量可分为两部分：需氯量和余氯。 需氯量是指用于杀死细菌、氧化有机物及还原性物质等所消耗的部分；余氯是为了抑制水中残存细菌的再度繁殖，防止输水管网中水再污染而在管网内维持的少量剩余量。 我国生活饮用水卫生标准中规定出厂水游离性余氯在接触30分钟后应不低于0.3mgL，在管网末梢又不低于0.05mgL。 3)加氯点。分为滤后加氯、滤前加氯、二次加氯和出厂加氯等方式。 滤后加氯适宜一般水质的水源。加氯的作用只是杀灭残存细菌和病原微生物，所以加氯量很少。 滤前加氯适宜水中有机物较多

21、、色度较高、有藻类滋生的水源。滤前加氯既可杀菌，又可增加混凝的效果,加氯量较大。 二次加氯是将加氯点分别放在滤前和滤后。滤前投加的作用是杀菌，提高混凝效果；滤后投加的作用是保证出厂水中的剩余氯。 出厂加氯是将投氯点选在清水池之后，二级泵站之前。适宜净化水在清水池停留时间过长，不能保证出厂水中余氯量的情况。 4)加氯设备。主要是氯瓶和加氯机。 氯气液化后灌入钢瓶内就有利于贮藏和运输。 加氯机是将氯瓶流出的氯气先配制成氯溶液，然后用水射器加入水中。2.漂白粉消毒 漂白粉是一种白色粉末状物质。它是由氯气和石灰加工而成。主要成分是CaCl。漂白粉有氯的气味，易受光、热和潮气作用而分解，有效氯随之降低，

22、因此需放在阴凉、干燥和通风良好之处。 漂白粉消毒和氯气消毒原理是相同的、主要也是加入水后产生次氯酸杀灭细菌。三、水的其它处理方法 1.除臭、除味 除臭、除味的方法取决于水中臭和味的来源。 对于水中有机物所产生的臭和味，可用活性炭吸附或氧化剂氧化法去除； 对于溶解性气体或挥发性有机物所产生的臭和味，可采用曝气法去除； 因藻类繁殖而产生的臭和味，可在水中投加硫酸铜除藻； 因溶解盐类所产生的臭和味可采用适当的除盐措施等。 2.除铁、除锰 最常用的除铁、锰方法是：氧化法和接触氧化法。 氧化法通常设置曝气装置、氧化反应池和砂滤池； 接触氧化法通常设置曝气装置和接触氧化滤池。 工艺系统的选择应根据是否单纯

23、除铁还是同时除铁除锰、原水铁、锰含量及其有关水质特点确定。还可以采用药剂氧化、生物氧化法及离子交换法等。四、综合处理设备 综合处理设备也称净水器和一元化净水构筑物,是将混凝、澄清、过滤三道净水工艺有机地组合在一个构筑物内。如果再配以加混凝剂、消毒设备和进、出水泵，即可成为一座小型净水厂。净水器的形式、种类较多，在选择时应主要考虑以下几点： 1)适用范围广、出水水质好。在不同原水条件下，能保证水质各项指标达到国家规定的生活饮用水卫生标准。 2)工作稳定可靠，不会出现水质、水量经常变化的现象。 3)操作简单，管理方便，运行可靠，投药量少，体积小，价格低。 第三节第三节 给水处理工艺流程的选择给水处

24、理工艺流程的选择 一、净水工艺的选择 城市、城镇给水处理工艺流程的选择，应根据天然水源水质和我国颁布的现行生活饮用水卫生标准或生产用水水质要求标准来进行。 在对天然水源水质进行充分调查研究的基础上，可单独或联合使用不同给水处理方法，组成不同的给水处理工艺流程，进行水质处理，以满足用户对水质的要求。表表53表表53二、净水工艺流程的布置 在设计水厂时，净水方案确定后，对净水方案要进行具体布置。 水厂内净水工艺流程的布置，是水厂布置的基本内容。 由于厂址地形和进水管方向不同，工艺流程布置有多种方案，但总的布置应考虑以下几项原则：1、顺流排列，流程简捷 工艺流程的方向应按水源到用户的流向布置。净水建

25、筑物尽量按照流程布置，避免与供水方向相反。构筑物布置紧凑，各构筑物间连接管道力求简短、平直，减少水头损失。2、适应厂址地形，减少土石方量，节省工程投资 若有条件，可将厂址设在地势较高处，充分利用地形设置高位清水池，节省泵房投资，同时也有利于积水放空、排泥及冲洗污水的排除等。3、构筑物布置注意朝向和风向 对泵房、化验室及办公室应注意朝向及迎风采光；加氯间考虑放在常年主导风向的下风向。4、留有余地，考虑扩建的可能 近远期结合，统筹兼顾。 第四节第四节 水厂厂址选择及布置水厂厂址选择及布置一、水厂的组成 以地下水为水源的水厂，由于水质较好，一般不作处理或只作简单处理，因此厂内无需大量生产构筑物。 本

26、节主要介绍以地表水为水源的水厂。 根据水厂的功能，通常由下列部分组成： 1、生产构筑物 指原水经净化处理而达到符合饮用水卫生标准所必不可少的设施（包括净化过程中使用的各种设备与装置）。一般有絮凝池、沉淀池或澄清池、过滤池、清水池冲洗水设施、泵房、变配电室、加药间及加氯间等。 2、水厂附属建筑物 指保证生产构筑物正常运转的辅助设施。包括：办公室、值班室、化验室、仓库、检修间、车库、车棚、堆沙场、食堂及浴室等。 3、各类管道 包括净水构筑物间的生产管道、加药管道、水厂自用水管、排污管道、雨水管道及电缆沟等。 4、其他设施 有厂区道路、绿化区、喷泉、照明设施、围墙及大门等。二、厂址选择 水厂是城镇的

27、重要公共设施，因此，在进行城镇总体规划时应合理确定其位置。 水厂厂址选择，应结合城镇建设规划，根据整个供水工程规划布局的合理性，考虑地形，地质、卫生、交通、供电、环保、用地以及安全性等因素，经过技术经济比较确定。1. 1. 工作步骤和内容工作步骤和内容 一般分为一般分为准备工作准备工作、现场工作现场工作和和报告编制报告编制三个阶段。三个阶段。 （1 1）准备工作）准备工作 1 1）拟定厂址选择指标）拟定厂址选择指标 建厂规模、进水水质与处理要求；基本工艺流程；水建厂规模、进水水质与处理要求；基本工艺流程；水厂组成的主要项目；水源情况、取水方式、输配水线路走向等；厂组成的主要项目；水源情况、取水方式、输配水线路走向等；水电、运输等公用系统的耗量、参数和来源；职工人数及生活设施水电、运输等公用系统的耗量、参数和来源；职工人数及生活设