河水特性分析
原水來源于河水，河水的物理性質主要指水溫、顏色、透明度、嗅和味?；瘜W性質由溶解和分散于河流水中的氣體、離子、分子，膠體物質及懸浮固體、微生物及這些物質的含量所決定。?
影響河水水質的主要因素是河水的補給來源，水文氣候因素，河流區(qū)域內的巖石、土壤、植被條件和人類活動等。
濕潤多雨區(qū)，地表化學元素長期遭到雨水淋溶，尤其是遷移能力強的元素殘存甚微或被淋溶殆盡致使河水礦化度低，在這種地區(qū)河水的離子組成中HCO和Ca占絕對優(yōu)勢，pH值低，水呈酸性。?
干旱少雨區(qū)，蒸發(fā)強，地表鹽分累積，河水礦化度增加，這種地區(qū)河水的離子組成中SO、Cl、Na含量較高，河水多呈堿性，pH值偏高。?
???河水由于在年內不同時期補給類型的更迭和氣象因素的作用，河水礦化度呈現季節(jié)性變化。在地表水補給時期，河水礦化度低，并隨水量增大礦化度降低。全年以雨水補給為主的，礦化度變化幅度不大。在枯水期轉為由地下水補給的河流，枯水期河水礦化度增高。?水中溶解的氣體和某些生物原生質，因水溫、光合作用的四季變化和日夜交替而呈現季節(jié)性特征和晝夜的差異。高溫季節(jié)水中溶解氧顯著降低。
設計編制原則
1 認真執(zhí)行國家經濟建設方針、政策和國家現行技術標準、行業(yè)規(guī)范，遵守國家法律、法規(guī)；
2 貫徹上級部門、有關單位對工程的批示、意見和要求；
3 根據建設方實際情況，研究提出合理的工藝路線，在設計時力求投資省、管理方便、操作運行費用低和避免二次污染的發(fā)生；
4 保證設計符合生產的要求，并充分考慮運行管理方便；
5 以設備設計合理性、先進性為前提，綜合考慮設備的實用性。
設計范圍
我公司設計范圍主要包括凈水工藝的選擇、參數的設計、凈水設備選型、凈水工程內管道連接、設備基礎設計及相關輔助材料選擇等。不包含凈水以外的管路水泵等電氣自動控制、設備安裝基礎外的排污管道及反沖給水管道設計。
處理工藝的選擇和處理流程的確定
該供水工程屬于自來水供水工程，要求工程周期短，凈水工程占地面積少，管理方便，操作簡便，出水水質要求達到自來水的標準。
我公司根據多年的凈水工程實踐經驗，結合該供水工程的實際情況，認為應該采用一體化凈水工藝，具體工藝圖如下：
原水為河水，原水經水泵提升流入一體化凈水設備進行處理，凈化后清水利用原有的壓力自流流入清水池，供水可以采用二級泵提升清水池清水進行供水，凈水工藝部分一體化設計，全重力自流，既節(jié)約運行成本，又便于管理。
工藝流程解釋：
1 進水
原水經自流至一體化凈水設備進水口，進水水壓保持在高于凈水設備基礎6~8m即可滿足供水條件,進水的流量選擇為500噸，由于凈水設備為全重力自流，水流的流量可能隨著河水的水位變化而發(fā)生流量改變，為了使凈水設備運行穩(wěn)定，達到最佳的處理效果，在使用過程中應注意對凈水設備進水總閥的流量調整，確保凈水設備的總進水量在要求的范圍內。
2 混凝
在設備進水口處投加混凝劑，通過HC型一體化凈水設備內置靜態(tài)管道混合器充分混合，為混凝反應提高較好的條件。投加絮凝劑的種類一般為鋁鹽或者鐵鹽，我公司在河水凈化工程中多采用聚合氯化鋁（又稱堿式氯化鋁，簡稱PAC），此次根據水樣進行混凝劑最佳投加量試驗，確定投加混凝劑的用量為5~15g/m3，河水受降雨影響時應根據實際情況進行調節(jié)絮凝劑投加量。絮凝劑配置為5~10%的溶液，攪拌機攪拌均勻后，通過計量泵投加至進水管道，計量泵采用電磁隔膜計量泵精確投加至管道，計量泵投加流量可以通過流量調解閥進行調節(jié)，充分保證混凝反應效果并節(jié)約混凝劑用量。
我公司設計的HC型重力式凈水設備采用先進的三段式絮凝反應工藝：填料隔板反應工藝段、網格反應工藝段、折板反應工藝段，第一段為填料隔板反應工藝段，反應時間為1~2min，利用在隔板間裝填的空心球填料迅速劇烈的攪拌絮凝劑與水的混合液，形成很好的攪拌效果；第二階段為網格反應工藝段為整個絮凝反應工藝的核心部分，反應時間為6min，利用水平布置的雙層網格來改變水流的流速，形成紊流狀態(tài)，提高反應效果；第三工藝段為折板反應工藝段，設置一組平行設置的折板，隨著水流的逐漸上升，折板的截面積逐漸減少，提高絮凝體之間的碰撞吸附機率，以形成易于沉降的大顆粒絮凝體，反應時間為6min，水流經過折板反應工藝段進入一組均勻分布在沉淀池底的布水導流裝置，后均勻的流入沉淀池。
混凝劑與原水的混合液經過混凝反應區(qū)進行反應，混凝反應就是在外力作用下具有絮凝性能的微絮凝粒相互碰撞，從而形成更大的穩(wěn)定的絮凝體，以適應沉降分離的要求，克服水中膠體難以沉降去除的特點。為了達到完善的絮凝效果，在絮凝過程中要給水流適當的能量，增加碰撞的機會，并且不使已經形成的絮凝體破壞。絮凝過程需要足夠的反應時間，我公司通過在混凝反應區(qū)增設異向穿孔隔板反應件及反應填料，控制水流在異向波紋板之間縮放流動，提高了顆粒碰撞的絮凝效果，縮短了絮凝時間，一般絮凝時間控制在12~14min。在絮凝反應后期，水中已經形成沉降性能比較好的絮凝體，使水流在上升過程中，逐漸減少水流截面積，增加絮凝體之間的碰撞，并輔助形成絮凝污泥層，通過污泥層對水中懸浮物、膠體及分散的絮凝體進行吸附，提高對水的凈化效果。
3 斜管沉淀
根據“淺層理論”增加池的表面積可提高沉淀效果，我公司采用六角形蜂窩斜管組件，安裝在沉淀池內，形成無數個淺層池，極大地增加了沉淀池的表面積，提高了沉淀效果。經過沉淀工藝主要去除水中的絮凝體顆粒，達到固（懸浮顆粒、膠體等）液（凈水）分離的目的，為過濾工藝減輕負擔。
混凝反應后期，水流向上流動，我公司在混凝裝置水流上升段均勻設置一系列布水系統(tǒng)，通過布水系統(tǒng)，水流均勻的分布在沉淀池，充分保證沉淀效果。斜管組件為1000mm長，采用60°角安裝，既保證排泥暢通，又能保證沉淀面積大。我公司凈水設備沉淀表面負荷控制在7.1m3/m2·h，即沉淀區(qū)上升流速為2.0mm/s。
我公司在原有普通式斜管沉淀工藝的基礎上改進設計，增加了一層底層輔助斜管，采用雙層斜管沉淀工藝，可大大提高沉淀效果。底層斜管與上層斜管都采用60°角安裝，但兩層斜管安裝的方向相反。底層斜管可輔助形成污泥絮凝層，有效提高對水中的固體懸浮物及絮凝體的吸附作用，從而提高去除效果，而且，底層斜管可輔助增加絮凝體的密實度，提高其沉降性能，更利于其在上層斜管的沉淀效果。上層斜管主要作用為進一步提高沉淀出水水質，為一體化凈水設備過濾池減輕工作負擔。
沉淀池出水采用均勻分布的淹沒式出水槽集水，匯流至總出水渠，并通過出水渠均勻的進入六個布水斗中，六個布水斗分別連接六格濾池，沉淀后的清水經布水彎管均勻的分布至各個過濾池。為了提高設備的使用壽命及使用過程中的美觀程度，出水槽采用我公司設計的不銹鋼淹沒出水槽及可調不銹鋼出水擋板，可有效防止原有碳鋼水槽的環(huán)氧樹脂脫落及腐蝕的情況。
沉淀污泥收集在污泥斗中，污泥在污泥斗中進一步濃縮排水，提高污泥濃度，減少水耗。污泥通過穿孔管排至排污溝中，排泥采用控制排泥閥進行手動排泥，中小型水廠的污泥一般不進行另外的處理，可直接排放至城市污水管網。
4 過濾
待處理水經沉淀后，已經去除了易于沉降的懸浮顆粒及膠體等雜質，為進一步提高水質，去除水中體積較小，沉降性能也較差的顆粒物。
過濾裝置內裝填有均質石英砂濾料，包含有0.6~1.2mm的石英砂層及礫石承托層，過濾濾速控制在8.5m/h。濾料層可對水中的絮凝體及膠體進行初步過濾，并將絮凝體吸附在孔隙中，形成吸附層，可提高對絮凝體的去除率，減少石英砂濾料的工作負擔，防止濾料板結。
我公司生產的一體化凈水設備采用重力式無閥過濾工藝，能利用水力虹吸原理達到自動控制濾層反沖，且不增加反沖泵等設備，既能夠達到自動控制，又能節(jié)約投資成本及運行費用。
濾池為一個全封閉的方形容器，內部設置石英砂濾料層，進水通過內置的布水彎管進入濾池，出水通過均勻分布在濾板上的濾水帽收集至濾池上面的清水池內，清水池采用溢流槽控制出水水位。濾池與虹吸上升管連通，虹吸下降管深入反沖排水槽的液面以下，避免空氣進入濾池內部，以便形成一定的真空度，進行虹吸反沖。
隨著濾料截流顆粒的增加，濾料的水頭損失也逐漸增大，與濾池連通的虹吸上升管水位上升，當虹吸管水位上升至虹吸輔助管管口時，水從虹吸輔助管流出，由于落差較高，在水力的抽吸作用下，虹吸管中的空氣隨水流帶出，即形成一定的真空度，濾池內部的水由虹吸管排出設備外，濾池內部水位及壓力降低，則濾池頂部的清水池清水回流至濾池，自下而上的流入濾料層，石英砂濾料在水流作用下，濾料層膨脹，形成一定的流態(tài)，濾料相互碰撞，水力撞擊，被濾料吸附的顆粒則脫離濾料表面，隨反沖水排出設備外，流入排污溝中，達到濾料凈化的目的，濾料經反沖洗后，可重新恢復凈化功能。隨著反沖的進行，清水池內水位逐漸降低，當水流降低至虹吸破壞管管口時，空氣進入虹吸管內，虹吸停止，待處理水繼續(xù)自上而下的經過濾料層，進入清水池，虹吸反沖完成。
常規(guī)的一體化凈水設備虹吸裝置中的虹吸破壞裝置都采用虹吸破壞斗，其中濾池采用兩格相互連通為一組，組與組并聯形成一套一體化凈水設備。由于一體化凈水設備體積小，清水箱容積有限，采用兩格濾池相互連通，其中一格反沖時，清水箱水位變化大，另一格的補充水量明顯不足，反沖強度不足，造成反沖效果不穩(wěn)定，濾砂容易板結。我公司在設計一體化凈水設備的過程中都采用5-6格濾池相互連通，其中一格反沖時，其余數格清水箱的清水及凈化后的清水作為補充水，反沖水位變化小，水量充足，可減少反沖時間，提高凈水設備工作效率。
我公司生產的一體化凈水設備虹吸破壞裝置采用自動控制系統(tǒng)控制，可以根據自身情況通過控制柜調節(jié)反沖時間，一般常規(guī)反沖時間一般為4~7min，其余參數如反沖周期為水力自動，不需要調節(jié)，操作簡單方便，反沖控制效果穩(wěn)定。
凈水設備中加入了虹吸反沖自動控制裝置，用戶可根據實際運行情況對濾池反沖過程的反沖時間進行調節(jié)，既降低了反沖洗水耗，節(jié)約了水資源，又方便用戶對凈水設備運行管理。
我公司一直以來都非常注重技術的改進與發(fā)展，我公司根據客戶單位反饋的信息及使用經驗進行改進，在濾池底層增加了濾池觀察和檢修的檢修口，可方便的清除濾板底部的淤砂，保證設備在更換石英砂后，一些細小的累積的濾板底部的石英砂可以方便的清除，不影響設備運行及操作。
5 出水
一體化凈水設備可自流流入清水池（清水池進水口不高于設備基礎2m一上皆可滿足自流條件），凈化后清水經消毒后投入清水池，消毒采用二氧化氯發(fā)生器（用戶可自選品牌），為防止二氧化氯泄露引發(fā)安全事故，二氧化氯加藥間單獨設置在清水池周圍，面積要求20m2以上，清水池水經提升泵二次提升壓力管道，由壓力管向企業(yè)循環(huán)設備內供水。
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