一種自來水廠水凈化工藝及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種自來水廠水凈化處理的工藝及裝備。特別適用于處理能力為1-10萬噸每天的中小規(guī)模的城鎮(zhèn)的水凈化處理。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城鄉(xiāng)供水需求日益增加。隨著地下水資源形勢日益嚴(yán)峻，大力發(fā)展及利用地上水的水處理技術(shù)，保證水量、水質(zhì)，滿足安全飲水需求成為亟待解決的問題。然而地上及地下水資源水質(zhì)惡化與人們對健康飲水要求提高之間的矛盾日益擴(kuò)大，在國家的農(nóng)村及城鎮(zhèn)飲水安全的政策及環(huán)境之下，新建及改造適合農(nóng)村及城鎮(zhèn)的，節(jié)能、安全、投資及運(yùn)營成本較低的中心型自來水廠對于整個(gè)行業(yè)是機(jī)遇，又是挑戰(zhàn)。
[0003]近百年來，飲用水處理主要采用混凝沉淀及過濾，然后消毒的方法，對水質(zhì)好的地下水甚至僅石英砂過濾再消毒即可?；炷恋硭璺磻?yīng)時(shí)間較長，設(shè)備容積大，占地面積大，造價(jià)高，而占地小的機(jī)械攪拌式的混凝沉淀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)力消耗大，設(shè)備故障率高。經(jīng)濟(jì)發(fā)展、水資源惡化，單純的石英砂過濾和消毒已經(jīng)無法滿足人們對水質(zhì)的要求，增加高效的生物活性炭過濾非常必要。開發(fā)出適合中小型自來水廠的，工藝先進(jìn)可靠、占地小、造價(jià)低、能耗和運(yùn)行成本低、自動(dòng)化程度高的水處理工藝及裝置顯得極為迫切。
[0004]為解決上述問題，適應(yīng)市場的需要，為了能更好的適應(yīng)于中、小型水廠，進(jìn)行模塊化、組合式建設(shè)，節(jié)約占地面積，降低能耗；在現(xiàn)有的水凈化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展成了一種自來水廠水凈化工藝及裝備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種自來水廠水凈化工藝及裝置本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案:
1.凈水工藝
水庫等地上或地下水源經(jīng)取水泵房中的加壓泵沿經(jīng)過防腐處理的管道送至配水樓，分配水之后經(jīng)添加絮凝劑等藥物之后進(jìn)入旋流式高效澄清池中完成預(yù)沉淀、絮凝沉降、斜管沉淀等凈化過程，再自流進(jìn)入石英砂濾池過濾，之后自流進(jìn)入下進(jìn)式活性炭濾池深度過濾，凈水經(jīng)加藥消毒之后自流進(jìn)入清水池，供水泵將潔凈水送至用戶。
[0006]2.自動(dòng)控制
整個(gè)水凈化過程采用PLC控制，取水泵和供水泵均為變頻可調(diào)，取水泵由清水池液位控制，保證清水池液位在一定范圍內(nèi)；供水泵由輸往用戶的管網(wǎng)壓力控制，實(shí)現(xiàn)恒壓供水，特別是保證用水高峰期的水壓。
[0007]3.配水樓
取水泵房中的泵加壓后送至配水樓上的配水池中，特別適用于一座配水樓為多座澄清池等后續(xù)水處理設(shè)備供水，可均勻分配水量，又不會(huì)產(chǎn)生沖擊負(fù)荷。水泵將水加壓送至配水樓上的配水池中，揚(yáng)灑式進(jìn)水起到瀑氣的作用，為水充氧而去除一定的腥臭味，又利用水力條件由進(jìn)水時(shí)形成的夾氣，在配水池內(nèi)形成“小氣浮”，將水中小體積的藻類、雜質(zhì)、油污等托起，通過浮渣槽收集先期分離。同時(shí)配水池暫存一定量的水，對系統(tǒng)有一定緩沖作用。
[0008]4.旋流式高效澄清池
圓筒形的澄清池包括同心布置的內(nèi)筒(6)、中間筒(9)和外筒(10)。外筒為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒和中間筒為塑料或不銹鋼材質(zhì)。內(nèi)筒內(nèi)部設(shè)多層孔板擾流件(7)，內(nèi)筒內(nèi)部為一次絮凝區(qū)(II)，內(nèi)筒底部為預(yù)兩端錐形的預(yù)混合室(I)，預(yù)混合室底部為旋流進(jìn)水裝置(4)。中間筒內(nèi)部為二次絮凝區(qū)(III)設(shè)多層孔板擾流件(8)，中間筒底部為活性泥渣懸浮區(qū)(IV)，泥渣懸浮區(qū)與沉淀區(qū)(V)相通，沉淀區(qū)上部設(shè)斜管，斜管上的清水區(qū)(VI)設(shè)出水渠(14)，出水渠與外筒外側(cè)的出水槽(13)連通。泥渣懸浮區(qū)底部均設(shè)多個(gè)虹吸排泥管(3)，部分污泥用污泥泵(16)送至進(jìn)水管(I)回用。進(jìn)水管內(nèi)部設(shè)有螺旋混合裝置(2)。澄清池上方有構(gòu)筑物(12)。
[0009]取水泵將水送入進(jìn)水管(I )，與自動(dòng)投加的絮凝劑及回用污泥一起在進(jìn)水管(I)內(nèi)部的螺旋混合裝置(2)作用下預(yù)混合，然后從澄清池底部進(jìn)入旋流進(jìn)水裝置(4)，水流形成旋流，向上進(jìn)入內(nèi)筒(6)，內(nèi)筒的水流在多層孔板擾流件(7)的擾動(dòng)作用下，粒子間的碰撞幾率大大增加，強(qiáng)化了外界擾動(dòng)，利于絮凝團(tuán)的形成。水流從內(nèi)體內(nèi)上方溢流進(jìn)入中間筒
[9]上端，勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，在中間筒內(nèi)的多層孔板擾流件(8)擾動(dòng)下深度絮凝，之后進(jìn)入底部的活性泥渣懸浮區(qū)(IV)，筒截面積顯著增加，水流速度快速降低，形成的絮凝團(tuán)得以較完全的沉降，完成固液分離。之后水流改變方向向上進(jìn)入沉淀區(qū)沉淀區(qū)(V)，在上部的斜管
(11)中，起到穩(wěn)定懸浮泥渣層的上升膨脹以及促進(jìn)和加強(qiáng)懸浮泥渣層的接觸絮凝作用斜管原理進(jìn)行進(jìn)一步的沉淀，清水溢流進(jìn)入輻射狀分布的多個(gè)集水渠(14)中，并匯集進(jìn)入出水槽(13)，排出澄清池。泥渣懸浮區(qū)(IV)底部為錐形，污泥在水靜壓力下沿周向輻射狀分布的多根虹吸排泥管(3)排出澄清池，匯集進(jìn)入泥槽。部分污泥被污泥泵(16)送入進(jìn)水管(I)回用。其余污泥排入污泥槽內(nèi)收集做后續(xù)處理。
[0010]多層孔板擾流件(7)為5-10層，開孔直徑為25-35mm，開孔率為10_20%，多層孔板擾流件⑶為5-10層，開孔直徑為35-50mm，開孔率為15_25%，即水流在孔板處瞬間加速4-10倍。各層孔板沿水流方向開孔率逐漸增大，開孔尺寸逐漸增大，孔板流速逐漸降低，而且各層開孔交錯(cuò)布置。水流處于不斷的加速減速過程中，粒子間的碰撞頻次顯著提高，相互吸附形成絮凝團(tuán)，且絮凝團(tuán)不斷增大，完成絮凝過程。
[0011]5.石英砂濾池
石英砂濾池選用自主研發(fā)的帶網(wǎng)格式集水槽的石英砂濾池，濾池包括濾池本體(23)、進(jìn)水集水槽(24)、配水空間(21)、V形槽(26)、石英砂濾料(28)、承托層(29)、支撐孔板
(22)、進(jìn)水管及閥門(25)、出水管及閥門(30)、反沖洗進(jìn)水管及閥門(31)、反沖洗出水管及閥門(27)、濾池上方構(gòu)筑物(32)等。方形濾池本體(23)由鋼筋混凝土澆筑而成，濾池上方有構(gòu)筑物(32)，濾池本體(23)上部外側(cè)設(shè)相互連通的一圈進(jìn)水集水槽(24)，V形槽(26)與進(jìn)水集水槽(24)連通，兩者形成網(wǎng)格形集水槽。進(jìn)水集水槽(24)上設(shè)進(jìn)水管及閥門25)、反沖洗出水管及閥門(27)，進(jìn)水集水槽(24)上沿和V形槽(26)高度相同且高于濾池本體(23 )上沿，濾池本體上沿兼有溢流堰功能，濾池內(nèi)設(shè)有一定高度的石英砂濾料(28 )，底部為承托層(29)，濾池本體底部為配水空間(21)，其上設(shè)有出水管及閥門(30)，反沖洗進(jìn)水管及閥(31)。配水空間(21)為常規(guī)結(jié)構(gòu)。
[0012]經(jīng)澄清池過濾后的較潔凈水(濁度約為5NTU)沿管道自流經(jīng)進(jìn)水管及閥門(25 )進(jìn)水集水槽，當(dāng)水沒過濾池本體(23)上沿和V形槽(26)上沿時(shí)，水流溢流進(jìn)入濾池內(nèi)部，流速低于單面或雙側(cè)進(jìn)水的結(jié)構(gòu)，均勻性得以提高，水流以8m/h的流速穿過石英砂濾料(28)，承托層(29)及孔板(22)，進(jìn)入配水空間(21)，潔凈水流沿出水管及閥門(30)流出濾池進(jìn)入下一工序。反沖洗時(shí)，進(jìn)水閥(25)關(guān)閉，出水閥(30)關(guān)閉，反沖洗進(jìn)水閥門(31)打開，反沖洗出水閥(27)打開，反沖洗水進(jìn)入配水空間(21)，從濾池底部依次穿過支撐孔板(22)、承托(29 )、并以設(shè)定流速均勻穿過石英砂濾料(28 )，當(dāng)沒過濾池本體上沿及V形槽(26 )上沿時(shí)，反沖洗水進(jìn)入V形槽(26)和進(jìn)水集水槽(24)內(nèi)，從反沖洗出水閥(27)排出。進(jìn)水閥(25 )和出水閥(30 )之間連鎖控制，根據(jù)液位調(diào)整進(jìn)水閥(25 )和出水閥(30 )的開度，保證液位在理想高度。
石英砂濾料粒徑為0.8-1.2mm,不均勻系數(shù)K80為1.0-1.3，濾料孔隙率為50%，濾料高度為1.2-2m，承托層選用鵝卵石，承托層高度為0.25m。
[0013]6.下進(jìn)式活性炭濾池
生物活性炭工藝對于原水中的天然有機(jī)物和氨氮有較佳的去除率而成為各類城市自來水廠緩解有機(jī)物去除壓力的優(yōu)選深度處理工藝，但目前國內(nèi)外自來水廠多采用下向流生物活性炭濾池，在運(yùn)行過程中會(huì)形成豐富的微生物群落，出水中細(xì)菌增加，并多與細(xì)小的活性炭顆粒一起流出，特別是在南方河網(wǎng)水體的高溫季節(jié)，出水細(xì)菌數(shù)上升明顯，微生物滋生嚴(yán)重，生物安全性低，迫使后續(xù)的氯消毒用藥量加大，同時(shí)影響出廠水的嗅味。此外，由于下向流生物活性炭濾池的水頭損失在1.5m左右，一般在水廠內(nèi)需設(shè)置中間提升泵房后方可實(shí)施，增大了水廠的運(yùn)行能耗，而且增大了反沖洗的頻次。下進(jìn)水下曝氣上出水的生物活性炭濾池能較好解決常規(guī)下向流濾池的各種弊端。
[0014]活性炭濾料層是將普通的顆?；钚蕴孔鳛橐环N填料，利用活性炭巨大的比表面積，為水中微生物提供賴以生存的載體，使微生物在活性炭表面生長、繁殖，組成的一種活性炭與微生物的組合體?；钚蕴繛V池對分子量小于1000的小分子有機(jī)物予以吸附降解，同時(shí)生物作用去除氨氮。
[0015]活性炭濾池選用自主研發(fā)的帶網(wǎng)格式集水槽的下進(jìn)式活性炭濾池。方形濾池本體(42)由鋼筋混凝土澆筑而成，濾池上方有構(gòu)筑物(48)，濾池本體(42)上部外側(cè)設(shè)相互連通的一圈低位集水槽(43)，低位V形槽(46)與低位集水槽(43)連通，兩者形成網(wǎng)格形集水槽。低位集水槽(43)上設(shè)反沖洗出水管及閥(49)，低位集水槽(43)外側(cè)上方設(shè)一圈相互連通的高位集水槽(44)，高位V形槽(47)與高位集水槽(44)連通，兩者形成網(wǎng)格形集水槽，高位集水槽(44)上設(shè)出水管及閥門(45)。濾池內(nèi)設(shè)有一定高度的活性炭濾料(50)，底部為承托層(52)，濾池本體底部為配水空間(40)，其上設(shè)有進(jìn)水管及閥門(54)，反沖洗進(jìn)水管及閥門(55 )。LI為反沖洗液位，L2為正常排水液位?；钚蕴繛V料(50 )與承托層(52 )之間設(shè)布?xì)庋b置(51)，布?xì)庋b置和配水空間(40)為常規(guī)結(jié)構(gòu)。
[0016]經(jīng)石英砂濾池過濾后的較潔凈水沿進(jìn)水管及閥門(54)自流進(jìn)入配水空間(40)，水流自下而上依次穿過支撐孔板(41)、承托層(52)、活性炭濾料(50)，同時(shí)布?xì)庋b置(51)通入空氣，使濾料處于膨脹狀態(tài)；此時(shí)濾料與水及空氣充分混合，提高濾料的掛膜效果。當(dāng)水到達(dá)液位LI時(shí)，水流溢流進(jìn)入高位集水槽(44)和高位V形槽(47)，匯集之后，潔凈水流沿出水管及閥門(45)流出濾池進(jìn)入下一工序。反沖洗時(shí)，進(jìn)水閥(53)關(guān)閉，出水閥(45)關(guān)閉，反沖洗進(jìn)水閥門(54)打開，反沖洗出水閥(49)打開，反沖洗水進(jìn)入配水空間(40)，從濾池底部依次穿過支撐孔板(41)、承托層(42)、并以設(shè)定流速均勻穿過活性炭濾料(50)，當(dāng)?shù)竭_(dá)液位L2時(shí)，反沖洗水進(jìn)入低位V形槽(46)和低位集水槽(43)內(nèi)，并匯集之后從反沖洗出水閥(49)排出。
正常濾速9.0m/h，活性炭床厚度為1.2-2m，空床停留時(shí)間為10_12min。
[0017]7.清水池
方形鋼筋混凝土清水池位于地下或半