自来水厂设计指导

给水处理构筑物选择
给水处理构筑物的类型较多，应根据水源水水质、用水水质要求、水厂规模、水厂可用地 面积和地形条件等，通过技术经济比较后选用。
1 不同水源水质处理构筑物选择 作为自来水厂的水源应首先满足
水。 水源水质的变化 水源水中所含杂质的性质
水源标准
按照去除浊度为主的工艺能够处理完全符合饮用水标准的自来
5) 布置紧凑，道路顺直 在满足各构筑物功能前提下，各构筑物应紧 凑布置，尽量减少各构筑物间连接管渠长度。自来水厂的道路布置 是平面布置的重要内容。
水厂的滤池、加药间、加氯间、一二级泵房附近必须有道路到 达，大型水厂可设置双车道或环形道路，所有道路尽量顺直，进出 车辆方便行驶，避免水厂布置零散多占土地，增加道路。 目前各大中型自来水厂平面设计，基本上采用了以生产构筑物为 主的分区布置形式。
降低水的浊度 至关重要
杀灭致病微生物 适用于未受污染或污染极其轻微的水源 目前，去除水的浊度方法有很多，但自来水厂典型的工艺 流程为：
混凝剂选用 设计常规处理工艺 混合絮凝方法 沉淀（澄清）过滤类型
消毒剂种类
根据不同水源水质，便出现了优化设计问题 （1） 原水常年浊度较低（一般在25NTU 以下） 水质变化不大 水源未受污染 不孳生藻类 接触过滤 微絮凝过滤
• 附图数量应按工程具体情况决定，但至少应包括： 取水工程布置图，流程图，水厂总平面图，电气 设计系统图以及主要处理构筑物简图等。 • 施工图设计： • 扩初设计经审批后方可进行施工图设计。设计全 部完成后，应向施工单位作施工交底，介绍设计 意图和提出施工要求。
设计注意事项
• 1、水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂 自用水量（5~10%）进行设计，并以原水水质最不利情 况进行校核。 • 2、水厂应按近期设计，考虑远期发展。 • 3、应考虑可靠供水，主要设备应有备用，处理水量应留 有余地。 • 4、按实际生产要求逐步提高水厂机械化和自动化程度。 • 5、设计中必须遵守设计规范的规定。如规范尚未列入的 新技术、新工艺、新设备、新材料，则必须通过论证行 之有效后，方可采用。
自来水厂设计指导
水厂设计步骤
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（可行性研究）→扩大初步设计→施工图设计 可行性研究： 提出工程建设的科学依据，其主要内容包括： （1）城市概况和供水现状分析；（2）工程目标； （3）工程方案和评价；（4）投资估算和资金筹 措；（5）工程效益等 • 还应提供环境影响评价以及可能出现的问题。
自来水厂水处理构筑物远期大多采用逐步分组扩建，而加 药间、二级泵房、加氯间则不希望分组过多，所以常常按照510 年后的规模建设(远期)，其中设备仪表则按近期规模设置。
功能分区
生产管理建筑物和生活设施可组合为生活区，设置在进门附近， 与生产区分开、互不干扰。采暖地区锅炉房布置在水厂最小频率风 向的上风向。
水厂平面布置原则
水厂平 面布置 的主要 内容 各构筑物建筑物的平面定位 相互连接管渠布置 生活污水排水布置 道路、围墙、绿化、喷水池景观布置 一座自来水厂构筑物很多，各种管线交错，通常按照以下原则进 行布置
确保水处理构筑物功能要求
根据水源或原水进水井位置依次布置取水泵房或提升泵房，混凝， 沉淀，过滤，深度处理，清水池等构筑物。以这些构筑物为主线，力 求水流通畅，顺直，避免迂回，然后布置有关生产辅助构筑物，建筑 物。
4) 自来水厂的建设常常统一规划，分期实施，因此应考虑远期发展 用地条件及废水处理排放、污泥处置的条件。 5) 当取水水源距离用水区较近时，处理构筑物一般设置在取水构筑 物附近。 有的处理构筑物设置在取水 点附近 当取水水源远离用水区时 处理构筑物设在用水区 究竟选择何种形式，不仅要考虑技术经济条件，还应考虑水质 变化因素。 长距离输送自来水时，自来水在管中停留时间较长，水质会有 所下降。
混凝剂加药间以及混凝剂储存间应设置在投加点附近 滤池反冲洗水泵房或高位冲洗水箱和鼓风机房一般紧靠滤池 二级泵房及吸水井应紧靠清水池 排泥水处理构筑物应设置在排水方便处，且便于泥饼外运
统一规划分期实施
一般自来水厂近期设计年限为5-10 年，远期规划设计年 限10-20 年，故应考虑近远期结合，以近期为主的原则。
不同规模处理构筑物选择
各自来水厂处理构筑物去除水中浊度、微污染物的原理相同 考虑到构筑物种悬浮颗粒碰撞聚结方式及分离形式，不同处理构 筑物有不同选择。
竖流折板、直 板絮凝池 原水 机械搅拌澄清 池 竖流折板、直 板絮凝池 平流式沉 淀池 气水反冲洗 滤池 斜管沉淀 池 气水反冲洗 滤池 消毒 消毒 消毒
此外，水厂的机修仓库、车库等组成的附属设施区，有时堆物 杂乱、加工制作杨尘，也应和生产区分开。
土方平衡
充分利用地形、土方平衡降低能耗 建设在有一定地形高差的水厂，应充分利用地形，把沉淀、 澄清构筑物建造在地形较高处，清水池建造在地形较低处。这 不仅使水流顺畅，而且减少了土方开挖及填补土方量。 水厂排泥水调节池设置在水厂排水口低洼处。
受污染水源水预处理
生物化学氧化法 化学氧化法 粉末活性炭吸附
氨氮、藻类和部分 有机物
难以生物降解的有机物
粉末活性炭是一种应用很广的吸附剂。具有吸附水中微量有 机物及其产生的异味、色度的能力。当水源水质突发变化或季 节性变化时，在混凝剂投加之前投加粉末活性炭，经沉淀、过 滤截留在排泥水中。
上述给水处理的预处理工艺是根据水源水质来确定的。一 般说来，微污染水源水中氨氮含量常年大于1mg/L，应首先考 虑采用生物预处理工艺。 对于藻类经常繁殖的水源水，预氧化杀藻后，可配合活性 炭吸附，降低藻毒素含量。 含有溶解性铁锰或少量藻类的水源水，预加高锰酸钾氧化 具有较好效果 水中土腥味和霉烂味，多由土味素和2-甲基异冰片引起， 投加高锰酸钾预氧化和粉末活性炭吸附联用能够很好去除异臭 异味。
构筑物布置
生产构筑物为主线
水厂布置方式 生产建筑物靠近生产构筑物 辅助建筑物另设分区 在充分利用地形条件下，力求简捷 同时还注意的是应和朝向、风向适应 露天滤池进出水水流南北方向，可避免冬天北边滤池表层结水 现象 沉淀池进出水流南北方向，可避免南面墙体受日照水温上升形 成环向流
需要散发热量的泵房，其朝向应和水厂夏天最大频率风向一致， 有利于自然通风散热。
有的自来水厂中一条生产线采用反渗透工艺，去除了水中部 分离子，另一条生产线采用常规处理工艺，出水混合后水质优良。
预处理—常规处理—深度处理工艺
当微污染水源水中氨氮含量常年大于1mg/L，高锰酸盐 指数（CODMn）大于5mg/L 时，大多在常规处理前后分别增 加生物预处理和深度处理工艺，如下图。
为了减少活性炭吸附滤池出水中的悬浮颗粒，有的水厂把活 性炭吸附滤池设计成上向流滤池，放置在石英砂滤料滤池之前。
设计阶段
在可行性研究基础上进行。 •（1）进一步分析调查和核实已有资料。所需主 要资料包括：地形、地质、水文、水质、地震、 气象，编制工程概预算所需材料、设备、管配件 的价格和施工定额，材料、设备供应情况，供电 情况，交通运输情况、水厂排污问题以及当地管 理人员技术水平等问题。 •（2）提出几种设计方案进行技术经济比较。
水厂厂址选择是城市规划，给水专项规划中的内容。不仅 涉及到取水水源评价，城市防洪，还涉及到城市发展，工业区 布局，重要交通道路的建设等。一般考虑以下几个方面：
1) 水厂应设置在城市河流上游，不宜受洪水威胁的地方 2) 水厂应尽量设置在交通方便，靠近电源的地方 3) 考虑到水质安全要求，自来水厂周围应有良好的卫生环境， 并便于设立防护地带。
常规处理—深度处理工艺
当水源污染比较严重，经混凝、沉淀、过滤处理后某些 有机物质含量或色、臭、味等感官指标仍不能满足出水质要 求时，可在常规处理之后或者穿插在常规处理工艺之中增加 深度处理单元。 颗粒活性炭吸附法 深度处理方法 臭氧—活性炭法
臭氧—活性炭进行深度处理的工艺流程
近年来，纳滤、反渗透等膜处理工艺开始应用于生活饮用水 深度处理。 超滤工艺能使出水浊度降至0.1NTU 以下。 纳滤可去除水中某些溶解性有机物和无机物 超滤和纳滤合用称双膜处理。下图为采用超滤纳滤进行深 度处理的工艺流程。
1） 直线型布置 这是最为常见的布置形式，从进水到出水，全流程呈直线形。 2） 折角型布置 生产线呈“L”状。转折点常放在清水池或吸水井，也有的从 滤池出水开始转折。这种形式常常把清水池、二级泵房、加药间 设置在中间，两侧布置混和絮凝、沉淀构筑物，如图所示：
1—机械加速澄清池；2—滤池；3—清水池；4—吸水井；5—二级泵房；6—加氯加药间
气水反冲洗 滤池
竖流折板、直板絮凝池可以设计成较高G，有利于颗粒碰撞 机械加速澄清池变化回流比，能适应水量、水质、水温的变化，科 学运行 上述处理工艺适用于5×104m3/d以上大、中型规模水厂
当处理水量小于3×104m3/d以下时
（1）因絮凝池体积偏小，近壁紊流型的絮凝池廊道宽度不足 0.5m，施工不便，一般采用机械搅拌絮凝 （2）同时考虑平流式沉淀池水平流速不宜太低，致使长宽比很 大，以及机械刮泥设备长度偏小，故选用斜管沉淀池、水力循环澄 清池、机械搅拌澄清池的较多 （3）过滤构筑物选用重力式无阀滤池，也有水厂选用气水反冲 洗滤池、普通快滤池，根据地形条件、管理水平、供水方式允许有 多种选择
给水处理工艺系统
城市给水处理 含有不同杂质的原水 地下水 GB/T14848 地表水 GB3838-2002 Ⅲ 类以上 符合使用要求的自来水
如果就近无法找到合适水源，或因投资过大，不能长距离引水 时，可对不完全符合水源标准的原水加强水质预处理或深度处 理。
常规处理工艺
对于地面水源水 常规处理
浊度
3) 回转型布置
• `
小桥
综 合 楼 警 卫 仓室 库 机 修 二 泵
车 库 喷 水 池
水厂平面布置示例
北
砂场 药剂库
公
排
路
水
取 水 干 渠
清
滤
沉淀池 絮凝池
渠 配Baidu Nhomakorabea电 室
清 池
沉淀池
一 泵
10万吨/日，分两期建，流程直线布置，生产区与生活区分 开，占地25333m2(38亩)。
（2） 水源水常年浊度很高，含沙量很大 高浊度水二级沉淀（或澄清）工艺
受污染水源处理工艺
大多数受污染水源水中
氨氮 CODMn 超过水源标准。 铁锰 藻类含量
常规处理工艺往往不能有效去除。为此，需在常规处理的基 础上增加预处理或深度处理。 设在常规 处理之前 设在常规 处理之后
预处理—常规处理工艺
有研究指出，当取水地点距城市用水区15km 以上时，自来水厂 建设在集中用水区是适宜的。
水厂平面设计
设计一座自来水厂，无论规模大小 处理构筑物 生产构筑物 清水池
平面尺寸按照相应的设 计参数确定
取水构筑物
混凝剂、消毒剂调配投加间 生产建筑物
存放间
二级泵房
建筑面积根据水厂规模，选 用设备情况确定
同时还要设置化验室、机修间、材料仓库、车库、配电间以及办 公室、食堂宿舍 生产辅助建筑物和生活辅助建筑物 面积根据水厂规模，管理体制和功能确定
选择处理构筑物的 主要依据
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组合： 1机澄——— ———5移动罩滤池 2平沉——— ———6普通快滤池 3斜沉——— ———7虹吸滤池 多采用：2、6； 3、6； 1、5； 1、7 等组合。 从水厂规模来讲，＜1万 m3/d的水厂，平沉和 移动无需考虑。＞10万 m3/d的水厂，水力循 环澄清池和无阀滤池也无需考虑。
当处理工艺确定之后，处理构筑物型式选择，仍存在一个优化设 计的问题。 过滤面积减少 沉淀池停留时 间取高限值 出水浊度较低，后续 过滤负荷降低 或冲洗周期增长 冲洗耗水量减少 但沉淀池造价提高 故设计参数选用时需要优化组合。目前，构筑物型式组合和设 计参数的选用优化，主要凭设计者经验。
水厂厂址选择
• （3）确定水厂位置、工艺流程、处理构筑物型式 和初步尺寸以及生产辅助设施等，并初步确定水厂 总平面布置和高层布置。扩初设计的最后成果一般 包括设计说明书一份和若干附图等。 • 设计说明书的主要内容一般包括： • 工程项目和设计要求概述，方案比较情况，各构筑 物及建筑物的形式、尺寸和结构形式，工程概算， 主要材料（钢材、水泥、木材），管道及设备等规 格、尺寸和数量，工程进度要求，人员编制以及设 计中尚存在的问题等。