一体化净水设备在河北献县南水北调水厂中的应用

汤晓红   白志超

（ 河北九易庄宸工程设计有限公司   河北 石家庄   050031）

摘要：传统净水厂的混合、反应、沉淀、过滤等重要处理环节一般都采用钢筋混凝土现浇池，占地面积大，建设时间长，施工精度要求高。一体化净水设备是集混合、反应、沉淀、过滤于一体的模块化设备，具有布置紧凑、构造合理、体积小、建设工期短、操作管理简单、运输安装方便等优点。献县净水厂中采用一体化净水设备，效果良好。

关键词：一体化净水设备；南水北调；设计；技术

 

中图分类号：TU991.2  文献标识：B  文章编号：

 

 

1 净水厂建设背景

南水北调工程是我国水资源优化配置，解决北方地区缺水的问题的一项战略性基础设施工程，它关系到我国黄淮海地区经济社会和生态环境可持续发展的长远利益。献县位于河北省沧州市，受地域环境的影响，水资源较为匮乏，属于华北地区典型的资源型缺水城市。为了缓解城市水资源紧张的局面，献县被列入了南水北调工程的受水区。

南水北调中线总干渠工程目前已建成通水。为实现配套工程同步建成生效的总体目标，必须抓紧配套水厂及配水管网的设计、建设工作。

2 工程设计

2.1一体化净水设备设计工艺流程

净水厂采用混合→絮凝→沉淀→过滤→消毒→二次加压的净水工艺方案。

进入水厂的原水首先进行预加氯处理，达到降低水中THM（三氯甲烷）含量并节省氯剂的目的，然后通过管道混合器投加絮凝剂，充分混合进入净水设备。净水设备包括絮凝反应、沉淀和过滤工艺单元，处理水经过絮凝反应形成絮体通过斜管沉淀去除水中悬浮物，沉淀器的出水进入过滤器，经过滤进一步去除水中的杂质，使出水浊度达到标准，净化后的水进入清水池，投加二氧化氯消毒达到用水要求后，通过变频调速水泵供用户使用。在预加氯与投加混凝剂之间增设投加粉末活性炭点，以保证原水水质季节性变化时净水厂运行的稳定。

2.2. 一体化净水设备净水处理原理

一体化给水净水设备是把传统净水厂的三大池（絮凝池、沉淀池、滤池）集中制作在一个容器内，完成水处理全过程的一种工厂化生产的净水设备。该净水设备采用穿孔旋流絮凝池形成絮凝，异向流斜管沉淀，石英砂过滤的水处理方式。原水从设备上部进入絮凝区，在絮凝药剂的作用下，水中细小微粒形成絮体矾花，随后进入斜管沉淀区，水流经过斜管时，矾花在斜管表面聚成薄泥层，依靠重力作用滑至污泥浓缩区，上清液则沿斜管逐渐上升至集水槽，完成固液分离。由集水槽收集的水流从过滤器进水口进入并流经石英砂过滤层，水中的悬浮杂质被过滤层所截留，滤后的水从滤帽流向出水口，由出水管至清水池。

3 设计要点

3.1设计规模

该净水厂近期送水规模为3.0万m³/d，考虑自用水量5%，选用6台单元净水模块并联运行，每台设计进水流量为5250m³/d。

3.2絮凝

单元净水模块中絮凝池的总体高度，是兼顾后续沉淀池和滤池的正常运行所需高度和材料规格的要求，选定模块化净水设备。絮凝池共12格，外形尺寸为长度L=4.28m，宽度B=4.0m，高度H=5.1m，有效水深h=4.7m，絮凝时间为22min。

3.3沉淀

本工程单元净水模块采用异向流斜管沉淀池。沉淀区进水采用穿孔墙整流布水，使水流均匀分配，斜管与池壁间隙处也设有阻流挡板，防止水流短路。

沉淀区的外形尺寸为长度L=8.18m，宽度B=4.0m，高度H=5.11m，配水区高度为1.5m，清水区高度约为1.2m，斜管沉淀区内选用六角形蜂窝斜管，边距采用35mm 长度为1000mm，与水平面成60°安装。

池底设集泥区，高度约为0.98m，采用DN150穿孔管重力排泥。

内部有效尺寸为长度L=7.55m，宽度B=3.70m，有效水深h=4.5m。则沉淀区有效面积为S=7.55×3.7≈27.94（m²）。沉淀负荷：q=Q/S=210/27.94≈7.52(m³/(m²·h))，符合《室外给水设计规范》(GB50013-2006)沉淀负荷为5.0～9.0 m³/(m²·h)的要求。

3.4过滤

进水槽和排水槽分设于滤池的两侧，可沿着长度方向发展，布水均匀，滤池滤速V=8.5m/h。过滤区砂滤料厚度1.2m，采用石英砂有效粒径d10=0.9mm，k80=1.4，下设50mm承托层，承托层粒径d=2～4mm，清水区高度约为1.5～1.8m。总体高度为5.1m。

反冲洗时：首先单独气洗，气洗强度15L/m²·s，时间2s；然后气水同时冲洗，气洗强度15L/m²·s，水洗强度3.5L/m²·s，时间4分钟；最后单独水洗，水洗强度7L/m²·s，时间6s。冲洗周期T=24-36h。

4 技术优势

4.1节约投资 

本工程如采用传统钢筋混凝土反应沉淀池、滤池及两池外保温维护结构，总投资约930万元；一体化设备及厂房投资约860万元。后者较传统做法节约70万元。

4.2节省工期 

本工程如采用传统钢筋混凝土反应沉淀池、滤池，土建及设备安装总工期约7.5个月；采用一体化净水设备，厂房建筑及设备安装总工期约6个月。后者较传统做法节省工期约1.5个月。

4.3方便调试

由于配套市政管网建设滞后及自备井很难短时间内全部关停等原因，水厂建设之

 

初，处理水量很难达到设计规模。传统钢筋混凝土反应沉淀池、滤池一般为两组设置，只能靠阀门调节减少进水流量，造成反应池和滤池等水流速度大大降低，反而容易引起藻类滋生难以处理等很多问题。而一体化净水设备一个单元处理水量为5000 m³/d，完全可以根据处理水量设置设备的运行数量，运行调试起来方便快捷。

5 结论

一体化给水净水设备集传统的给水处理工艺：混合、反应、沉淀、过滤于一体,在献县净水厂实际建设过程中，减少了占地面积，缩短了建设工期，节省了工程投资。并且设备管理方便，易于调试，是净水厂中重要的工艺处理单元，它是净水厂安全、可靠、稳定运行的保障之一。

 

参考文献：

[1] 吕仕友.小型供水一体化净水设备在设计及工程应用中的问题[J]. 环保科技， 2012，（01）.

[2] 李桂新,韦朝强.小型一体化净水器在村镇供水中的应用[J].中国农村水利水电，2003，（12）.

[3] 谢薇.一体化净水器在工业废水处理中的应用[J].有色冶金节能，2007，（03）.