给水厂处理设施设计计算(第二版)(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：崔玉川 主编

出版社：化学工业出版社

格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT

给水厂处理设施设计计算(第二版)试读：

前言

本书第一版于2003年2月出版后，受到有关工程技术人员和大专院校师生的普遍欢迎和关爱，特别是一些年轻的技术人员和院校的师生都将之当作工程设计、课程和毕业设计的抢手工具参考书。

2006年，我国颁布了新的《生活饮用水卫生标准》，对净水工艺和设施提出了更高的要求，此书中的内容需要进行相应加强。近些年来，新型水处理工艺技术和设施不断出现，也应在书中补充介绍。进入21世纪以来，我国城市化进程不断加快，各地给水厂的建设如火如荼，客观上也加大了对该书的需求。

该书第二版编写的原则仍是以水的净化处理为主（不包括废水和泥渣处理），保持原来的初衷和体例风格，内容上与时俱进，进行必要的增加、删减和整合。具体内容变化如下。（1）新增“生活饮用水处理方法概论”、“净水厂超滤膜过滤处理工艺设施”和“配水井和清水池”共3章。（2）删除了压力式孔板计量投药器、分流隔板式混合槽、单级旋流式絮凝池、人工排泥平流式沉淀池、辐流式沉淀池、同向流斜板沉淀池、悬浮澄清池、压力滤池和净水厂工艺设施系统设计计算实例等现在给水厂已较少采用或为重复性的处理构筑物计算内容。（3）整合强化了“特种水质处理设施（铁、锰、氟、藻的去除）”和“消毒设施（氯、紫外线、臭氧等法）”共2章。（4）对絮凝、沉淀、过滤部分增加了新的池型计算例题，如网格絮凝池、平流沉淀池移动式机械排泥、高密度沉淀池、流动床滤池和翻板滤池等。

另外，第二版对原书的框架章序也进行了调整和整合。

本书由崔玉川任主编并统稿，刘振江、何寿平和陈宏平任副主编。参加编写的人员还有员建、曹昉、张国宇和王艳芳。具体编写分工为：第一、八、九章为崔玉川、曹昉；第二、三、五、六章为员建、崔玉川、曹昉；第四章为员建、崔玉川、刘振江、曹昉；第七章为陈宏平、崔玉川、刘振江、曹昉；第十章为陈宏平、崔玉川、曹昉；第十一章为何寿平、张国宇、刘振江、王艳芳；第十二章为刘振江、曹昉。附录为崔玉川、刘振江、曹昉。

本书的宗旨是通过工程性设计计算例题的形式，主要对处理构筑物的设计计算内容、方法和要求进行具体介绍。其中的主要设计参数应随着新颁布的技术法规标准进行更新替代之。

本书系给水处理设计参考书，可供给水排水、环境工程及电厂化学等专业的工程技术人员和大专院校师生使用参考。鉴于我们的水平所限，书中难免有缺点和错误，敬请同仁批评指正。崔玉川2012年5月于太原

第一版前言

给水厂是城镇供水的生产工厂，按照水源不同，分地下水和地表水两类水厂。地下水水厂的处理工艺较简单，一般只经消毒处理即可。若地下水中所含铁、锰或氟超标时，还需进行除铁、除锰或除氟处理等。

地表水厂也叫净水厂，其常规处理工艺为：原水-混凝-沉淀（澄清或气浮）-过滤-消毒-饮用水。主要是利用物理-化学作用使浑水变清并去除致病菌，使水质达到生活饮用水水质标准。由于水源水质的千差万别，所以处理工艺可有多种组合和选择。但过滤和消毒是不可缺少的。

20世纪70年代以来，由于水源成分更为复杂，特别是有机物污染，采用常规处理工艺是不能去除的。为此，对常规工艺往往还应增加预处理或深度处理的工艺技术措施才行。

本书意在通过计算例题的形式，对给水厂工艺中的各类基本处理构筑物的设计计算内容、方法和要求进行具体深入介绍。以使读者仿照例题即可完成一般的设计计算工作。书中共有单元处理构筑物设计计算例题85个，内容包括水的混凝、沉淀、澄清、气浮、过滤、消毒、除铁、除锰、除氟，以及微污染水源水的生物预处理和活性炭吸附、膜分离等深度处理所需各种主要单元处理设施的设计计算。同时，对净水厂常规工艺的系统设计计算，还列出4种实例。这些例题，不少是在实际工程资料基础上加工整理而成的。

本书系给水处理设计参考书，亦是一本设计方法入门读物。可供给水排水、电厂化学和环境工程等专业的工程技术人员和大专院校师生使用参考。

本书由崔玉川主编。各章执笔人为：第一、二、三章为员建；第四、八、九章为陈宏平；第五、六、七章为崔玉川。全书由崔玉川统稿。

由于我们水平所限，书中错误和不妥之处，请读者批评指正。编者

第一章 生活饮用水处理概论

第一节 天然水源的水质

水因其自身的异常分子结构，使其具有很强的溶解性和反应能力。所以，世界上很难有化学意义上的纯水（HO）自然存在，不论2何种天然水，都会含有某些杂质。水体是水、溶解物质、悬浮物、底质和水生生物的总称。

水质是水及其所含杂质所共同表现出来的物理、化学及生物学的综合特性。水质亦指水的实际使用性质。凡是能反映水的使用性质的某一种量，即称为水质参数（包括替代参数或集体参数，如总溶解固体TDS、浊度、色度等）。某一水质特性可通过水质指标（参数）来表达，例如水的温度、pH值、各种溶解离子成分等。某种水的水质全貌，可用水质指标体系来反映，例如《生活饮用水卫生标准》等。

一、原水中的杂质

天然水源可分为地表水和地下水两大类。地表水按水体存在的方式有江河、湖泊、水库和海洋；地下水按水文地质条件可分为潜水（无压地下水）、自流水（承压地下水）和泉水。无论哪种水源，其原水中都可能含有不同形态、不同性质、不同密度和不同数量的各种杂质。水中的这些杂质，有的来源于自然过程的形成，例如地层矿物质在水中的溶解，水中微生物的繁殖及其死亡残骸，水流对地表及河床冲刷所带入的泥砂和腐殖质等；有的来源于人为因素的排放污染，其中数量最多的是人工合成的有机物，以农药、杀虫剂和有机溶剂为主。美国在水中检出700多种有机污染物，其中100多种为促癌、致癌、致畸和致突变物质。

天然水体中杂质的种类，按其粒径大小可分为溶解物、胶体颗粒和悬浮物三类（见表1-1）。各类杂质的组成和危害见图1-1。水体中各种杂质的粒径和性状见图1-2。表1-1 水中杂质的粒径及其水溶液的外观性状

二、未污染天然水源的水质特征

未受污染的各种水源的水质特点，见表1-2。图1-1 天然水体的杂质成分图1-2 天然水体中杂质的粒径和性状表1-2 未受污染的各种水源的水质特点

三、水源污染的情势

水源污染是当今世界发展中国家的普遍问题。河流、湖泊及地下水所遭受的污染，直接影响到饮用水源。

1.我国水污染状况

据2011年中国环境状况公报，在长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河、浙闽片河流、西南诸河和内陆诸河十大水系监测的469个国控断面中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为61.0%、25.3%和13.7%。说明39.0%的河段不适宜作饮用水水源。与河流相比，湖泊、水库的污染更加严重。在监测的26个国控重点湖泊（水库）中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质者所占的比例分别为42.3%、50.0%和7.7%。即57.7%的湖泊（水库）不宜作饮用水水源，7.7%的湖泊（水库）失去了使用功能。在全国200个城市共4727个地下水水质监测点中，优良、良好和较好水质者占45.0%，较差和极差水质者占55.0%。

2.水体的有机物污染

在水源污染物中，有机物污染更加严重。目前已知的有机化合物多达400万种，其中相当大一部分是通过人类活动进入水体，使水源中所含杂质的种类和数量不断增加，水质不断恶化。不少有机污染物对人体有急性或慢性、直接或间接的毒害作用，包括致癌、致畸和致突变作用，在给水水源中现已发现有2221种有机物，饮用水中有765种，并确认其中20种为致癌物，23种为可疑致癌物，18种为促癌物，56种为致突变物，总计117种有机物成为优先控制的污染物。

水源污染物给人类健康造成严重威胁。解决的办法一是保护饮用水源，控制污染物，二是强化饮用水处理工艺。

生活饮用水水源的水质好坏，不仅关系到人们的生命健康，也影响着饮水工程建设的投资造价，所以，国家制定了《生活饮用水水源水质标准》（CJ 3020—93）（见附录三）以规范生活饮用水水源的选择。

四、饮用水水源的水质分类

根据水源水质受到污染的情况或所含杂质的特点，可将饮用水水源分为普通水质水源、特种水质水源和微（轻度）污染水质水源三类。

普通（正常）水质水源指水质符合《生活饮用水水源水质标准》（CJ 3020—93）或《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中作为生活饮用水（见附录一）水质要求的水源，是具有使用功能的地表水或地下水水域。

特种水质水源指水中含有过量的某种杂质的水源，一般指含过量的铁、锰、氟、藻类等物质的水源。

微污染水质水源指水源水的物理、化学和生物学等指标，劣于《生活饮用水水源水质标准》或《地表水环境质量标准》中作为饮用水水质要求的水源。微污染水源水的单项指标如浊度、色度、嗅味、硫化物、氮氧化物、有毒有害物质、病原微生物等均有超标现象，同时多数情况下是以有机物微量污染为主。

近年来，我国微污染水源的水质特点为：有机物综合指标（BOD、COD、TOC）和氨氮浓度在升高，嗅味明显，致突变性的Ames试验结果呈阳性（水质良好水源呈阴性）。

从法规上说，微污染水源水是不能作为饮用水水源使用的。但由于社会和经济的发展，淡水资源紧缺（含水质型缺水）和水环境污染普遍的现象已经成了全球性的实际问题。因此，微污染水源水的净化处理已是客观存在的现实技术问题。

第二节 饮用水的水质要求

一、饮用水水质标准的意义

1.饮用水水质标准的时代性

生活饮用水泛指人们生活中的饮水和用水。饮用水水质的安全性对人体健康和生活使用至关重要。鉴于天然水源的水质成分十分复杂多变，不能直接供人们生活所用，故世界各国对制定饮用水的水质标准都极为关注。在不同的历史年代中，很多国家和地区都制定了不同的饮用水水质标准，其中最具代表性和权威性的是世界卫生组织（WHO）的水质准则，它是世界各国制定本国饮用水水质标准的基础和依据。另外，比较有影响的还有欧盟的《饮用水指令》和美国的《安全饮用水法案》。

我国的城市自来水事业，至今年已有130多年的历史，其饮用水水质标准的制定也是随着社会的发展和科学技术的进步，而不断与时俱进的（详见表1-3）。在20世纪初期，饮用水水质标准主要包括水的外观和预防水致传染病方面的项目；以后开始重视重金属离子的危害；80年代开始侧重于有机污染物的防治；90年代以来更加重视工业废水排放及农药使用的有机物污染，以及消毒副产物和某些致病微生物等方面的危害。

2.饮用水水质标准的制定原则

生活饮用水水质标准是关于生活饮用水水质卫生和安全的技术法规，由一系列的水质指标及相应的限值组成。生活饮用水水质标准的制定主要是从人们终生用水安全来考虑的，主要基于三个方面来保障饮用水的卫生和安全，即水中不得含有病原微生物，水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康，水的感官性状应良好。从上述要求出发，一般可将饮用水水质标准中的水质检测项目分为四大类指标：感官性状和一般化学指标、毒理学指标、细菌学指标、放射性指标。表1-3 我国不同时期关于饮用水水质标准的规定注：1992年建设部城建司组织中国城市供水协会编写了《城市供水行业2000年技术进步发展规43划》，对2000年的水质目标进行了规划，把自来水公司按供水规模［Q（×10m/d）］分为四max类，并提出了不同的质量要求。一类水司，Q>100，同时是直辖市、对外开放城市、重点旅游城市或国家一级企业的水司，水质max标准数为89项。二类水司，50二、我国现行的饮用水水质标准

我国现行的《生活饮用水卫生标准》（GB 5749—2006）（见附录四）是由卫生部、建设部、水利部、国土资源部和国家环保总局提出，在中国国家标准化管理委员会组织领导下制定的，由中国疾病预防控制中心环境所负责起草，由卫生部归口管理的国家标准，于2006年12月29日由国家标准委和卫生部联合发布，2007年7月1日在全国正式实施。

新标准对原有标准（GB 5749—85）做了重大修订，水质检验项目由35项增加至106项。其中对健康有影响的指标（如铅、砷、农药、微生物等）约占81%，感官指标和一般化学性指标（如色、嗅、浊度、硬度、COD等）约占19%。

1.新标准的特点和要求

新标准基本特点是符合我国国情，与国际先进水平接轨。具体体现在以下方面。（1）体现以人为本，保证安全，面向城乡全体居民采用统一标准。在现阶段，我国部分农村要严格执行该标准在经济和技术方面会有困难，这部分供水用“小型集中式”来表述。（2）对小型集中式供水，如实施该标准有困难的，在保证安全的基础上对感官指标性状指标以及少量毒理学指标可适当放宽。（3）尽可能与国际组织和经济发达国家同类标准接轨。主要是向世界卫生组织的《饮用水水质准则》接轨。（4）我国幅员辽阔，各地差异很大，要因地制宜。对水质要求不宜过高，检验样品不宜过多。（5）水质感官性状和一般理化指标以用户能接受为度，但仍按强制执行。（6）制定标准时考虑了洗澡、漱口时可能对人体健康产生影响的因素，也考虑了输配管道腐蚀的影响。符合该标准的饮用水，通过呼吸或皮肤接触而对人体健康的影响也是安全的。

2.标准修订的基本原则

3.适用范围

4.现行标准与原标准的比较

该标准中的水质指标由35项增加到106项，增加了71项，修订了8项。（1）微生物指标由2项增加到6项（增加了大肠埃希菌、耐热大肠菌群、贾第鞭毛虫和隐孢子虫），修订了总大肠菌群的限值。（2）饮用水消毒剂由1项增至4项（增加了一氯胺、臭氧、二氧化氯）。（3）毒理学指标由15项增至74项（无机化合物由10项增至21项，有机化合物由5项增至53项）。（4）感官性状和一般理化指标由15项增加到20项（增加了耗氧量、氨氮、硫化物、钠、铝），修订了浑浊度指标。（5）放射性指标2项无变化，但修订了总α指标。

5.与国际组织和几个国家的饮用水水质标准的比较

我国现行标准同世界卫生组织、欧共体及几个国家的饮用水水质标准的指标项目数的比较，见表1-4。表1-4 国际组织和几个国家的饮用水水质标准项目数的比较

该新标准属于强制性国家标准。其检验项目分为常规检验项目（42项）和非常规检验项目（64项）两类。前者反映水质的基本情况，后者是根据地区、时间或特殊情况需要确定的指标。但在对饮用水水质评价时，非常规检验项目具有同等作用，均属于强制执行的项目。国家标准委要求，对非常规指标的实施项目和日期由各省级人民政府根据实际情况确定，并报国家标准委、建设部和卫生部备案。自2008年起三个部门对各省非常规指标实施情况进行通报，全部指标最迟于2012年7月1日实施。

此外，新标准还删除了原标准中水源选择和水源卫生防护两部分，简化了供水部门的水质检测规定，并增加了资料性附录，供生活饮用水水质安全性评价时参考，是非强制性部分。

第三节 饮用水处理工艺技术

一、水处理的意义

1.水处理的类别

水处理是对水质成分的变革，即采用物理的、化学的、物理化学的或生物的工艺技术，将水中存在的某些物质减少或分离出去，使水质达到所要求程度的一种水质加工净化过程。显然，处理前的原料和处理后的产品都是水。

因此，当产品水是用于生活饮用或生产使用时，此种水质加工净化过程属于给水处理；当产品水是为了符合排入水体或其他处置方法的水质要求时，这样的水处理则属于废水处理。作为生活饮用水的原料水，一般应是水质较好的天然水源水。在进行水处理的同时还应对所产生的污泥和废渣进行处理处置。

2.水处理与水循环

从水质角度考虑，人类社会上的水大致可分为三大类，即天然水（地表水与地下水）、使用水（生活与生产用水）和污废水（生活与生产使用过的水）。水处理则是这三种水质类型转化的重要手段，从而构成了水的社会循环，这种关系如图1-3所示。图1-3 水的社会循环与水处理的关系

按照处理前原水水质性质类别的不同，过去通常把水处理分为“给水处理”和“污（废）水处理”两大类。近些年来由于天然水源水质不断污染以及污水资源化的实施，使原料水既包括天然水源水，也包括了用过的水（废水），这样就使原来两类水处理工艺技术的隶属关系逐渐模糊，从而使两类水处理技术的界限日渐淡化，这更能反映现代水处理技术的发展特点。

二、饮用水处理的目的和方法

天然水源的水质（尤其地表水源）一般都不能满足饮用水水质的要求。饮用水处理的目的就是通过必要的处理方法，使水源水达到饮用水水质标准，从而保证饮用水的卫生安全性。由于水源种类及其原水水质的不同，所用处理方法和工艺也各不相同。

地下水源水由于原水水质较好，处理方法比较简单，一般只需消毒处理即可。若原水中含铁、锰或氟超标时，还需先进行相应处理。

地表水源水的成分比较复杂。当原水水质较好时，通常只是浊度和细菌类水质参数不合格，一般采用常规（传统）处理方法即可，即澄清［混凝、沉淀（气浮）、过滤］和消毒。常规处理法仍是饮用水处理的主要方法，为多数国家所采用。

20世纪70年代以来，由于环境污染使水源污染的成分更加复杂，特别是有机物污染，仅采用常规处理方法是不能使之去除的。为此，在常规处理的基础上往往还应增加预处理或深度处理方法才行。

三、饮用水的常规处理

1.典型的常规处理工艺

饮用水的常规处理主要是采用物理化学作用，使浑水变清（主要去除对象是悬浮物和胶体杂质）并杀菌灭活，使水质达到饮用水水质标准。

水处理工艺流程是由若干处理单元设施优化组合成的水质净化流水线。水的常规处理法通常是在原水中加入适当的促凝药剂（絮凝剂、助凝剂），使杂质微粒互相凝聚而从水中分离出去，包括混凝（凝聚和絮凝）、沉淀（或气浮、澄清）、过滤、消毒等。一般地表水源饮用水的处理就是这种方法。其工艺流程如图1-4所示。这种制取饮用水的处理过程单元与原理等参见表1-5。图1-4 地表水制取饮用水的常规处理工艺表1-5 地表水制取饮用水的处理过程单元

2.一般水源净水工艺流程和净水构筑物的选择

饮用水处理工艺流程及单元处理构筑物的选择，主要决定于水源的原水水质情况，同时还与水厂规模，运行管理要求，地域气温等因素有关。

一般水源饮用水处理工艺流程的适用条件，可参考表1-6选择。表1-6 一般水源水净化工艺流程适用条件

主要净水构筑物的适用条件见表1-7。

下面介绍几种过滤方式。（1）接触过滤 即原水加促凝药剂只经瞬时搅拌混合后，不经絮凝和沉淀处理，就直接进入滤池底部沿着滤料层自下而上流动进行过滤的方式。另外，加药后的水也可从滤池上部进入而向下流动过滤，这种方式叫正向接触过滤。显然，接触过滤充分利用了滤料表面积大吸附能力强的“接触凝聚作用”。优点是进入滤池时水中絮粒较小（1～50μm以下），在滤层中同时进行絮凝与过滤截流，因而污泥透入滤层较深，更充分利用了全滤床层的含污能力。同时因在滤层中进行絮凝吸附所需的絮凝剂量远比混凝沉淀池中为少，因而可节省药耗量。（2）直接过滤 即上述的正向接触滤池的过滤方式。由于瞬时混合凝聚所产生的絮体很小，故直接过滤也叫微絮凝过滤或凝聚过滤、微絮体过滤。直接过滤最好采用多层滤料滤池（含污能力大）和阳离子型聚合物作主混凝剂或助凝剂（加强絮体的强度），以使悬浮固体进入滤层深处，并防止其造成泄漏。资料认为采用直接过滤的条件是：原水的浊度和色度都分别低于25NTU；当色度低时浊度不超过200NTU；当浊度低时，色度不超过100度；大肠菌群的最大值可达90个/100mL；硅藻或类似物质浓度不超过1000asu（标准面积单位）/mL。表1-7 主要净水构筑物的适用条件

四、饮用水的预处理和深度处理

对微污染饮用水源水的处理方法，除了要保留或强化传统的常规处理工艺之外，还应附加生化或特种物化处理工序。一般把附加在常规净化工艺之前的处理工序叫预处理；把附加在常规净化工艺之后的处理工序叫深度处理。

预处理和深度处理方法的基本原理，概括起来主要是吸附、氧化、生物降解、膜滤四种作用。即或者利用吸附剂的吸附能力去除水中有机物；或者利用氧化剂及光化学氧化法的强氧化能力分解有机物；或者利用生物氧化法降解有机物；或者以膜滤法滤除大分子有机物。有时几种作用也可同时发挥。因此，可根据水源水质，将预处理、常规处理、深度处理有机结合使用，以去除水中各种污染物质，保证饮用水水质。

几种微污染水源的饮用水净化工艺流程如下。（1）（2）（3）原水→混凝沉淀或澄清→过滤→活性炭吸附→消毒（4）原水→混凝沉淀或澄清→过滤→O接触氧化→活性炭吸附3→消毒（5）（6）原水→生物预处理→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒（7）原水→生物预处理→混凝沉淀或澄清→过滤→O接触氧化3→活性炭吸附→消毒

表1-8列出了微污染水源饮用水处理工艺对比，供参考。表1-8 微污染水源饮用水处理工艺对比

五、饮用水的特种水质处理

1.饮用水的除铁、除锰净水工艺

原水中的铁和锰一般指二价形态的铁和锰，它们在有氧条件下可氧化为三价的铁和四价的锰并形成溶解度极低的氢氧化铁和二氧化锰，使水变浑、发红、发黑影响水的感官指标性状等。

由于铁和锰的化学性质相近，在地下水中容易共存，而且因铁的氧化还原电位比锰低，二价铁对于高价锰（三价、四价）便成为还原剂，故二价铁的存在大大妨碍二价锰的氧化，只有水中二价铁较少的情况下，二价锰才能被氧化。所以在地下水铁锰共存时，应先除铁后除锰。

饮用水除铁除锰的净水工艺流程选择见表1-9。

2.饮用水的除氟工艺

氟是人体必需的微量元素，但含量过高或过低都会对人体健康造成危害。表1-10是饮用水除氟的净水工艺流程选择。表1-9 饮用水除铁除锰的净水工艺流程选择表1-10 饮用水除氟的净水工艺流程选择

3.饮用水的除藻工艺

湖泊和水库水，通常是浊度较低而含藻类物质较高，故在除浊度的同时还需进行除藻。其饮用水净水工艺流程可参见表1-11。表1-11 饮用水除藻工艺流程选择

六、膜技术和净水厂处理工艺的类型

水质处理的单元技术，从原理上还可分为水质分离、转化和控制三类技术。分离技术系利用污染物或介质在理化性质上的差别使之从水中分离，提高水的纯度；转化技术系利用化学或生物学反应，使杂质或污染物变为无害或易于分离的物质，从而使水得到净化；控制技术则是水污染控制的分支，系将污染物与环境隔离开，以保护水源水质为目的。如前所述，水处理工艺则是由数个处理单元串接而成的一个处理流程。

城镇净水厂的常规工艺（混凝—沉淀—过滤—消毒）是已沿用100年之久的以物理、化学原理为基础的传统型“分离技术”，其主要去除对象是水中的无机性造浑物质和细菌病原微生物。到20世纪70年代中后期，随着水环境的污染，水源水质受到常规工艺所无法去除的有机物、氨氮等溶解性污染物的轻度污染，于是广大水处理工作者的创造性劳动又使净化工艺与时俱进，便产生了以常规工艺为主体的增加了预处理和深度处理的长流程工艺，其去除对象除了造浑物质和细菌外主要是有机物、氨氮以及消毒附产物。这一工艺技术，兼有分离和转化两种功能的作用。

近年来，随着膜技术在水处理领域的广泛应用，在城镇净水厂处理工艺中也开始得到较为迅猛的研发应用。例如，对微污染水源水的双膜法（UF+RO）饮用水深度（精）处理工艺，对浊度较低以及低温低浊水源水的微絮凝超滤技术的短流程工艺（省去了沉淀和砂滤）。显然，膜法水处理工艺是以物理-化学作用为特征的分离技术型处理方法。膜法水处理工艺不仅去除的污染物范围广（胶体、色度、嗅味、有机物、细菌、微生物、消毒附产物前体物），且不需投加药剂，减少消毒剂用量，处理设备小占地少布置紧凑，易实现自动控制，管理集中方便。虽然它对原水预处理要求较严格，需定期进行化学清洗，所需投资和运行费用较高，还存在膜的堵塞和污染问题。但随着膜技术的发展、清洗方式的改进、膜堵塞与膜污染的改善以及膜造价成本的降低，膜处理技术在城镇净水厂中的应用前景将是十分广阔的。

近几年来，有学者把城镇净水厂相继出现的几种具有划时代意义的处理工艺流程进行了归纳总结命名，即把前述的常规（传统）工艺称为第一代工艺，长流程工艺称为第二代工艺，绿色环保型净水工艺（超滤是其核心技术）称为第三代工艺。这是对饮用水处理工艺类型的新颖归类划分。显然，它们各自都有适合其性能特点的应用条件。应当指出，常规工艺应是基础性工艺，其他两类应看作是对常规工艺的丰富和发展。如前所述，至今常规工艺仍是世界范围内用得最多的城镇净水厂处理工艺。

第二章 药剂投配和混合设施

第一节 概述

水的混凝是指水中杂质微粒和混凝剂进行混合、絮凝形成较大絮凝体（即矾花、绒粒或絮状物）的过程。它是近代水质净化处理的首要环节。

混凝剂的投加分干投法与湿投法两种，我国多采用后者，采用湿投法时，混凝处理的工艺流程如图2-1所示。图2-1 湿投法混凝处理工艺流程示意

混凝处理的工艺设计计算内容主要包括：确定混凝药剂的用量，计算药溶液配置设备、定量投加设备、混合设备及絮凝设备的工艺几何尺寸等。

第二节 药剂配制投加设备

关于药剂种类的选择及最佳投药量的确定，目前尚不能用统一的公式计算，这是由于各地区水源的水质情况不同，即使浑浊度相同的两个水样，也往往会因造浑物质的成分、性质及影响因素不同，而使混凝效果相差很大。因此，一般药剂的选用应通过试验确定，也可采用条件相似的已有水厂的运行数据。表2-1列出我国一些自来水厂的投药量数据，可供设计参考。表2-1 部分水厂的投药量

一、溶解池和溶液池

（一）设计概述

在药剂湿投法系统中，首先把固体（块状或粒状）药剂置入溶解池中，并注水溶化。为增加溶解速度及保持均匀的浓度，一般采用水力、机械及压缩空气等方法搅拌，投药量较小的水厂也有采用人工进行搅拌调制的。

设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地面以下或半地下为宜，池顶宜高出地面1m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm的排渣管，池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。由于药液一般都具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。当投药量较小时，亦可在溶液池上部设置淋溶斗以代替溶解池。

溶液池一般以高架式设置，以便能依靠重力投加药剂。池周围应有工作台，底部应设置放空管。必要时设溢流装置。混凝剂的投加量一般采用5%～15%（按商品固体质量计）。通常每日调制2～6次，人工调制时则不多于3次。溶液池的数量一般不少于两个，以便交替使用，保证连续投药。

溶解池的容积常按溶液池容积的0.2～0.3倍计算。

（二）计算例题

【例2-1】药剂溶解池和溶液池的计算

1.已知条件

计算水量Q=25000m/d=1042m/h。混凝剂为硫酸亚铁，助凝剂为液态氯（亚铁氯化法）。混凝剂的最大投加量u=20mg/L（按FeSO4计），药溶液的浓度b=15%（按商品质量计），混凝剂每日配制次数n=2次。

2.设计计算

取1.7m（注意：在代入上式计算时，b值为百分数的分数值。）

溶液池设置两个，每个容积为W。1

溶液池的形状采用矩形，尺寸为：长×宽×高=2m×1.5m×0.8m，其中包括超高0.2m。（2）溶解池 溶解池容积3

W=0.3W=0.3×1.7=0.51≈0.5（m）21

溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流量

查水力计算表得放水管管径d=20mm，相应流速v=2.58m/s。00

溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。（3）投药管 投药管流量

查水力计算表得投药管管径d=10mm，相应流速为0.38m/s。（4）亚铁氯化的加氯量［Cl］

二、压缩空气搅拌调制药剂

（一）设计概述

用压缩空气搅拌调制药剂时，在靠近溶解池底处应设置格栅，用以放置块状药剂。格栅下部空间装设穿孔空气管，加药时可通入压缩空气进行搅拌，以加速药剂的溶解。穿孔空气管应能防腐，可采用塑料管或加筋橡胶软管等。2

溶解池的空气供给强度为8～10L/（s·m），溶液池则为3～5L/2（s·m）。空气管内空气流速为10～15m/s，孔眼处空气流速为20～30m/s。穿孔管孔眼直径一般为3～4mm，支管间距为400～500mm。（二）计算例题

【例2-2】压缩空气搅拌调制药剂的计算

1.已知条件

药池平面尺寸：溶解池为2.29m×2.54m；溶液池为2.3m×5.2m。2

空气供给强度：溶解池采用8L/（s·m）；溶液池采用5L/（s·2m）。

空气管的长度为20m，其上共有90°弯头七个。2.设计计算（1）需用空气量Q

Q（L/s）=nFq

式中 n——药池个数，一般溶解池应设两个；2

F——药池平面面积，m；2

q——空气供给强度，L/（s·m）。

溶解池需用空气量Q′

Q′=2×（2.29×2.54）×8=93.1（L/s）

溶液池需用空气量Q″

Q″=2.3×5.2×5=59.8（L/s）

所以，总需用空气量Q3

Q=Q′+Q″=93.1+59.8=152.9（L/s）=9.2（m/min）（2）选配机组。选用D22×21-10/5000型鼓风机两台（一台工3作，一台备用），其风量为10m/min，风压（静压）为4.9032×410Pa（5000mmHO）；配用电机功率17kW，转数1460r/min。2（3）空气管流速v3

式中 Q——供给空气量，m/min；

p——鼓风机压力，Pa；

d——空气管管径，m，此处选用d=100mm=0.1m。

此值在空气管流速规定范围（10～15m/s）之内。（4）空气管的压力损失h

沿程压力损失2

局部压力损失 h（Pa）=6.1780×v∑ξ2

式中 l——空气管长度，m；

G——管内空气质量流量，kg/h，G=60ρQ；3

ρ——空气密度（见表2-2），kg/m；3

Q——供给空气量，m/min；

β——阻力系数，见表2-3；

d——空气管直径，mm；

ξ——局部损失阻力系数；

v——空气管流速，m/s。3表2-2 空气密度（干空气密度以kg/m计）表2-3 根据G值确定的阻力系数β445

当温度为0℃、压力为9.8×10+4.9×10=1.47×10（Pa）时，由表2-2查知空气密度ρ=1.92，则

G=60×1.92×10=1152（kg/h）

据此查表2-3得β=1.01

7个90°弯头的局部阻力系数 Σξ=7ξ=7×0.9=6.323

h=6.1780×14.15×6.3=7.793×10（Pa）2

故得空气管中总的压力损失为333

h=h+h=1.7115×10+7.793×10=9.505×10（Pa）12（5）空气分配管的孔眼数N

孔眼直径采用 d=4mm02

单孔面积×0.004=12.56×-6210（m）

孔眼流速采用 v=20m/s0

所需孔眼总数

用压缩空气调制药液的溶解池见图2-2。

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

下载完整电子书