自来水厂综合重点工程初步综合设计专业方案.doc
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1、XX自来水厂项目初步设计方案5万吨/天目 录一、总论41、项目概况42、工艺选择标准43、采取关键规范和标准5二、设计概述及出水指标71、供水工程规模72、水质情况7三、工艺设计81、关键处理工艺方案选比81.1、关键处理工艺备选方案81.2、混合原理81.3、反应原理91.4、沉淀原理101.5、过滤原理111.6、消毒原理121.7、方案比较132、工艺步骤示意图15四、所选方案优势描述161、涡街混凝沉淀给水工艺原理161.1、技术概述161.2、涡街混凝沉淀给水工艺步骤图161.3、混合设备工艺原理及特点171.4、絮凝设备工艺原理及特点171.5、沉淀设备工艺原理及特点182、涡街混
2、凝沉淀给水工艺及产品技术优异性183、V型滤池运行优势20五、设计参数211、涡街混凝沉淀给水工艺内容211.1、混合211.1、反应絮凝池/过渡段211.3、高密度斜板沉淀池211.4、排泥222、V型滤池223、加药间224、消毒间234.1、二氧化氯制备原理234.2、消毒其它设备245、清水池246、电气设计246.1、供电电源246.2、继电保护和控制246.3、防雷、接地246.4、自控系统247、汇总表257.1、关键设备材料表25六、环境保护、节能节水271、环境保护271.1、水源保护271.2、污水、污泥排放271.3、噪音272、节能273、节水28七、消防、安全和劳动保
3、护291、消防292、劳动保护292.1、安全生产方法292.2、卫生方法30八、工程进展、人员编制311、项目实施计划311.1、项目实施单位311.2、推行资质311.3、项目管理312、运行管理312.1、组织管理方法312.2、技术管理方法32十、企业业绩表33十一、企业介绍36一、总论1、项目概况1.1、项目名称:XX自来水厂工程初步设计方案。1.2、项目内容:供水厂内工艺设备及建、构筑物,包含高效涡街絮凝池、V型滤池、V型滤池反冲洗泵房、清水池、加药消毒间及电气自控及仪表。 1.3、工程规模:处理水量为50000m3/d(自用水量10%),即水厂总规模为55000m3/d。1.4、
4、设计出水水质:经混合絮凝沉淀池处理后出水浊度3NTU,经滤池处理后出水浊度1NTU。1.5、原水水质:水库水(引自黄河水)。2、工艺选择标准2.1、原始资料水处理工程系统工艺在进行设计前,应充足掌握和认真研究各项原始资料,根据工程使用要求,全方面分析多种原因,针对该工程实际情况做出具体分析,设计时遵守现行设计规范,确保必需安全系数。2.2、经济条件水处理工程系统工艺设计必需符合经济要求。考虑到现实经济和技术条件和当地具体情况,以最少经济投入来换取最大经济效益和使用效果,同时保障最大程度满足生产和使用需要,在日常运行费用较低情况下,提供符合长久生产、生活所要求水量和水质。2.3、技术条件水处理工
5、程系统工艺设计应符合原始资料要求,各项技术设计应以提升供水水质和供水可靠性、降低能耗、药耗、提升科学管理水平和增加经济效益为标准。依据目前和未来实际生产要求选择合理技术及设备,和在相同标准下选择设计规范中未要求、但已经经过多年科学实践论证、确证行之有效“涡街混凝低脉动沉淀给水工艺”。同时设计本着高科技标准,在经济合理条件下水处理工程在机械化、自动化和仪表化方面进行自动控制,降低复杂人员管理,提升水处理工程科技含量。2.4、部署合理性为确保本水处理工程系统工艺设计中处理构筑物和隶属物合理化布局,降低占地面积,依据不一样时期经济技术要求做出合理安排,并从实际出发充足考虑全部设施效能,和整体厂区美观
6、和绿化。2.5、操作人员经验和管理水平若使整个工艺过程能达成预期处理目标,操作管理人员也含有十分关键作用,在培养操作管理人员同时,尽可能选择易于操作管理处理工艺。3、采取关键规范和标准本项目标设计、施工和安装必需根据国家专业技术规范和标准实施。其规范和标准以下: 设计规范给水排水工程构筑物结构设计规范 (GB50069-)室外给水设计规范 (GB50013)生活饮用水水源水质标准 (CJ302093)生活饮用水卫生标准 (CJB5749-)室外排水设计规范 (GB50014)工业企业噪声控制设计规范 (GBJ8785)建筑结构可靠度设计统一标准 (GB50068)工业建筑防腐蚀设计规范 (GB
7、50046)建筑设计防火规范 (GB50016)给水排水工程结构设计规范 (GB50069)民用建筑电气设计技术规范 (JGJ16)动力机器基础设计规范 (GB5004096)建筑给水排水设计规范 (GB50015)地下工程防水技术规范 (GB50108) 土建施工规范给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规范(CECS138)钢结构工程施工质量验收规范 (GB50205)地下防水工程施工质量验收规范 (GB50208)钢筋焊接及验收规程 (JGJ18)防腐工程施工操作规程 (YSJ41189)地基和基础工程施工操作 (YSJ40289)钢筋混凝土工程施工操作规程 (YSJ40389)结构吊装、工
8、程施工操作规程 (YSJ40489)特种结构工程施工操作规程 (YSJ40589)砌筑工程施工操作规程 (YSJ40689)给水排水构筑物工程施工及验收规范 (GB50141) 设备安装规范自动化仪表工程施工及验收规范 (GB50093)电气装置施工及验收规范 (GBJ23282)建筑给水排水采暖和卫生工程施工质量验收规范(GB50242)机械设备安装工程施工及验收通用规范 (GB5023198)现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范 (GB5023698)二、设计概述及出水指标1、供水工程规模总处理水量为50000m3/d,即2083.3m3/h,自用水量10%,设计水量为2292 m3/
9、h。2、水质情况混合反应沉淀处理后沉后水浊度为正常时期小于3NTU,特殊时期小于5NTU,滤池处理后出水浊度1NTU。三、工艺设计该工程总处理水量为50000m3/d,关键处理工艺为加药、混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒。将关键工艺进行说明分析。1、关键处理工艺方案选比1.1、关键处理工艺备选方案依据水源水质情况和出水要求,XX自来水厂采取混合-絮凝-沉淀-过滤-消毒处理工艺。作为给水处理常规工艺,其混凝、沉淀、过滤处理过程均为相对独立工艺步骤,每个处理步骤全部有很多技术方案可供选择,不一样步骤技术方案又可组合成多条处理工艺路线可供选择。为了简化叙述,分别以各工艺步骤推荐方案组成方案A,以对比方案
10、组成方案B,进行比较分析。具体以下:方案A:加药原水可伸缩管式混合器 高效涡街絮凝池 高密度斜板沉淀池 V型滤池 清水池 泵房出水 二氧化氯消毒方案B:加药原水机械混合器网格反应池平流沉淀池 重力无阀滤池 清水池 泵房出水 液氯消毒1.2、混合原理混合是絮凝中最关键步骤之一。混凝剂水解产物快速混合到水体每一个细部,并使水中胶体颗粒脱稳同时产生凝聚,是取得好絮凝效果先决条件,也是节省投药关键。混合实质是混凝剂水解产物在水中扩散。现在采取混合形式通常分为隔板混合,水泵混合及机械搅拌混合、可伸缩管式混合器混合。1)可伸缩管式混合器,该混合器是利用水流经过混合器内特殊结构产生高频涡流,使数种物料得到充
11、足混合。混合效果不因水量改变而受到影响,混合器一端在安装及检修时可在一定尺寸范围内伸缩;优点是混合快速,水头损失小、混合效果好,安装、维护简单,节省投药量20%30%,运行费用低。2)隔板混合,是靠水流本身消耗能力来产生大紊流,以达成混合目标。即使此种池型不需机械设备,但对流量改变适应性较差,能耗大,增大了后续构筑物埋深。3)水泵混合,适应于一级泵站距净化构筑物较近情况,通常见在水量较小工程上,它缺点是:药品易腐蚀水泵,造价高,运行费用高。4)机械搅拌混合,是依靠外部机械供给能量,使水流产生絮流,它优点是水头损失小,适应多种流量改变,能使药剂快速而均匀分布在原水胶体颗粒上,含有节省投药量等特点
12、;缺点是增加对应机械设备,需消耗电能,也就对应增加了机械设备运行、维修费用及保养工作。1.3、反应原理反应是给水处理最关键工艺步骤,絮凝长大过程是微小颗粒接触碰撞过程。絮凝效果好坏取决下面两个原因:一是混凝剂水解后产生高分子络合物形成吸附架桥连接能力,这是由混凝剂性质决定;二是微小颗粒接触碰撞机率和怎样控制它们进行合理有效碰撞,这是由设备动力学条件决定。要想使水体中颗粒相互碰撞,就必需使其和水流产生相对运动,这么水流就会对颗粒运动产生水力阻力。因为不一样尺度颗粒所受水力阻力不一样,所以不一样尺度之间就产生了速度差。这一速度差为相邻不一样尺度颗粒碰撞提供了条件。怎样让水中颗粒和水流产生相对运动呢
13、?最好措施是改变水流速度。改变速度方法有两种:一是改变水流时平均速度大小。二是改变水流方向。由此,假如能在絮凝池中大幅度增加湍流涡旋百分比,就能够大幅度增加颗粒碰撞次数,有效改善絮凝效果。这能够在絮凝池流动通道上增设反应设备措施来实现。通常常规反应池型有:穿孔旋流反应池、涡流反应池、折板反应池、孔室反应池、机械反应池、隔板反应池、网格反应池、高效涡街絮凝池。1)穿孔旋流反应池、涡流反应池、孔室反应池,优点是结构简单,施工方便;缺点是不适合水量改变,水头损失大,反应效果比较差,占地面积较大,大型水厂通常不宜采取。2)折板反应池、隔板反应池即使反应效果好,所需反应时间也相对较短,但对大水量,且存在
14、低温、低浊期情况不宜采取且结构较复杂,造价高。3)机械反应池反应效果好,水头损失小,能够适应水量改变,但机械设备维护管理比较复杂。4)现在用得较普遍是网格栅条反应池,因为在垂直水量方向上放置网格或栅条,水流经过网格或栅条孔隙时,水流收缩,过孔后水流扩大,形成良好絮凝条件,所以反应效果很好,反应时间较短,结构简单,施工方便,对原水水量和水质改变适应性较强,絮凝效果较稳定。5)高效涡街絮凝池是折板反应、网格反应、栅条反应加强,在反应池中设置涡街反应装置,使水在和之发生撞击时水流产生高频谱涡旋,为药剂和水中颗粒充足接触提供微水动力学条件,产生密实矾花。设计根据反应要求进行分级和流态控制。所以可得到理
15、想反应效果,反应时间短,仅需1015分钟,施工简单,安装方便,对原水水量和水质改变适应性较强,可适应难处理期及微污染水质,絮凝效果稳定。1.4、沉淀原理沉淀设备是水处理工艺中絮凝颗粒和水分离最关键步骤,其设备运行情况直接影响了出水水质。沉淀池型式关键有:平流式沉淀池、辐流沉淀池,高密度斜板(管)沉淀池。1)平流沉淀池:施工方便,水力条件好,适应性强,操作管理简单等优点。但有占地面积大、短流等缺点,对于占地担心水厂,不宜采取。2)辐流沉淀池:多为机械排泥,管理简单,不过排泥复杂,对施工质量要求很高。其施工和工作情况决定更适合大型水厂或地下水位高地方。3)高密度斜板沉淀池在斜板沉淀池中,斜板区和涡
16、旋湍动控制段内形成絮体粒子动态悬浮区,当含有矾花水流流经此区时,产生了强烈沉淀卷吸作用,这么就吸附了小部分小颗粒胶体,而这部分胶体也是滤料所无法滤去胶体。高密度斜板抑制了斜板中水流脉动、降低了斜板中水流脉动强度,为小矾花颗粒沉降发明了条件沉,淀效果愈加好。设备材质采取乙丙共聚,含有美观,表面光滑利于排泥,上升流速大,表面负荷高,沉淀效果好等特点。提升了斜板沉淀池沉淀效率,沉后水达成3NTU以下。1.5、过滤原理过滤是水处理工艺中“固液”分离最终阶段,其运行情况直接决定出水水质。滤池型式关键有:一般快滤池、双阀滤池、气水反冲洗V型滤池、重力无阀滤池。1)重力无阀滤池 通常不用设置阀门,维护较简单
17、,能自动冲洗,配套设施少;操作简单,通常适适用于小规模水厂通常在1万m3/d以下;缺点是运行过程看不到滤层情况,清砂不便,冲洗效果较差,反洗时要浪费部分水量,变水位等速过滤,水质不如降速过滤。2)双阀滤池将一般滤池进水阀和冲洗废水排水阀用两个虹吸管替换,就成为双阀滤池。双阀比一般滤池阀门少,操作稍简单,其它同一般滤池特点相同,但需设一套真空系统。3)一般快滤池单层级配滤料,滤速较高,过滤效果很好;因为反冲洗采取单独水冲,所需水量大,适适用于规模较小水厂。4)V型滤池 为单层均质滤料,恒水位过滤,滤速高、过滤效果好;采取气水联合反冲洗,冲洗效果好,所需水量小,应用广泛,运行稳,有成熟运行管理经验
18、。适适用于多种规模水厂。1.6、消毒原理室外给水设计规范要求,生活饮用水必需消毒,消毒后水中细菌含量和余氯含量符合生活饮用水卫生规范,现在中国净水厂常见消毒方法有液氯、二氧化氯、臭氧、紫外线等。1)液氯消毒液氯消毒适适用于液氯供给较方便地方,采取液氯消毒,成本较低,但在使用液氯消毒后,往往会产生卤化有机物等消毒副产物,可能会对人体产生损害。2)臭氧消毒臭氧在水中不稳定,极易挥发,无连续消毒作用,设备复杂且电耗大,基建费用和运行成本均较高。3)紫外线消毒紫外线消毒没有连续消毒效果,水质易受二次污染,因为技术尚不成熟,故设备内部关键紫外灯管寿命不稳定,同时设备电耗较高,运行费用高。4)二氧化氯消毒
19、采取二氧化氯消毒,杀菌效果好且不会产生有机氯化物,杀菌效果好,含有强烈氧化作用,可除臭、去色、氧化锰、铁等,投加量较液氯要少,接触时间短,余氯保持时间长。1.7、方案比较方案A方案B混合混合快速,对水量改变适应性强,水头损失小、混合效果好,节省投药量,运行费用低,安装、维修管理方便。混合效果好,对水量改变适应性强,但增加对应机械设备,需消耗电能,也就对应增加了机械设备维修及保养工作。反应竖井池型设计池型靠近正方形,有效避免了水流短路带来负面影响,同时有利于土建施工,设备安装、检修。和方案A相同。反应设备絮凝快速、处理效果好,对原水水量和水质改变适应性较强,可适应难处理高浊水、低浊水及微污染水质
20、,絮凝效果稳定。涡街环在水力条件作用下可自行旋转,预防淤泥,抑制藻类滋生。涡街装置为中轴支撑式滑动结构,结构本身可有效消除应力,不易损坏,使用寿命长。外形美观,安装方便,施工和管理维护简单。絮凝时间短,处理效果很好。结构简单,制作方便,反应器为不锈钢材质,使用寿命较长。适适用于水量改变不大水厂,水量有较大改变时影响处理效果。当水质较差时,网格轻易淤积污泥,滋生藻类,影响处理效果,严重时可能出现网格反应器上出现象。 沉淀设备形成悬浮泥渣层,愈加好卷吸破碎细小矾花,沉淀效率高,出水水质好,使沉淀效力大幅提升。沉淀效果好,但占地面积大,当水厂占地面积限制不大时采取。过滤滤速较高,占地面积相对减小,采
21、取气水反冲,冲洗强度大,反洗水量较节省,滤池使用周期长,运行费用低。采取恒水位过滤,水质很好。滤速较低,占地面积相对较大,因为冲洗采取单独水冲,反冲洗水两较大滤池使用周期短,运行费用高;变水位等速过滤,水质不如等水位过滤。消毒杀菌效果好,是现在应用较为广泛消毒方法,基建费用较低,适合中、小型水厂杀菌效果很好,但产生卤代物可能会对人体造成危害,基建费用稍高,运费费用较低,适合大、中型水厂投资较低较高综合比较,方案A含有以下优点:a、处理效率高、处理效果好,运行稳定可靠。b、处理水质好,生产成本低。c、抗冲击能力强,适用水质广泛。d、运行开启方便,操作简单。所以,确定方案A为首选方案。2、工艺步骤
22、示意图四、所选方案优势描述1、涡街混凝沉淀给水工艺原理1.1、技术概述“涡街混凝沉淀给水处理技术”是传统絮凝沉淀技术发展和创新,依据微水动力学原理、胶体物理化学理论、涡街原理,融合流体边界层及边界层分离、接触絮凝理论,提出了新絮凝反应沉淀机理,在发觉并总结传统水处理技术及设备存在问题和缺点基础上研究开发水处理新技术。该技术把脉动水流传质分为宏观传质和亚微观传质,提出亚微观传质动力是惯性效应尤其是微涡旋离心惯性效应,指出亚微观传质是水处理反应工艺动力学关键问题。流体在经过扰阻物时,在其后部空间产生高频度衰减阵列式涡旋,形成涡街,其涡旋数量和尺度可测量,涡旋由杂乱无章提升到可控范围。涡街工艺大大提
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