水处理流程选择

水处理厂主要为造纸生产用水，对浊度、色度、Fe2+的处理结果要求较高。设计选用了常规的前加氯（预氧化、消毒及除色）、混凝、沉淀、过滤的处理工艺。除经常能取得高水质以外，还具有更强的应变能力。在流程上还考虑到设备和构筑物检修和故障条件

下保证正常供水的措施，设置必要的超越、溢流、排空，备用设备和集散型的监控设备，能及时发现问题及时解决，保证纸浆厂供水安全。水处理厂的设计处理水量规模为120’000m3/d。

一、加氯 加药

    给水处理系统中加氯其目的是为了抑制给水中的微生物、菌类、藻类的生长与繁殖。

水处理厂的加氯系统的氯源由化工厂的碱氯课供给。水厂内加氯点设置一处，采用前加氯，加在混合器前起杀藻及氧化助凝作用，考虑到原水藻类含量较高，大加氯量取

4mg/L；24小时连续工作，每日加氯量为528Kg/d。加氯机采用两台真空加氯机（一用一备），为闭环自动控制，控制系数为滤后水量和余氯量。加氯间至加氯点采用DN50的ABS工程塑料管。

   同时给水处理中还采用加NaOH 、PAC、助凝剂，目的分别是为了调节水的pH度，以及给水中的不可见的悬浮物的凝集，去除。

二、 混凝

    用自然沉降不能*去除不纯物，尤其水温低的时候，溶存的盐类极少，含有色度的浮游物十分安定，不能通过砂滤去除。浮游物通常带阴电荷。若加入阳电荷的物质，则杂质容易形成较大粒子而容易沉淀！此方式即为混凝现象。

处理中的混凝现象比较复杂，不同的混凝剂以及不同的水质条件，混凝机理都有所不同。常见的有以下四种水混凝现象：压缩双电层作用机理、吸附—电性中和作用机理、吸附架桥作用机理和沉淀物网捕或卷扫机理。

(1)压缩双电层：当向溶液中投加电解质时，溶液中反离子浓度增高，根据浓度扩散和异号电荷相吸的作用。这些离子与胶粒吸附的反离子发生交换。挤入扩散层，使扩散厚度缩小，进而更多地挤入滑动面与吸附层，使胶粒带电荷数减少，ξ电位降底，从而达到混凝效果。

(2) 吸附—电性中和作用机理: 胶粒表面对异号离子、异号胶粒或链状分子带异号电荷的部位有强烈的吸附作用而中和了其他的部分电荷，减少了静电压力，因而容易与其他颗粒接近而互相吸附。

(3) 吸附架桥作用机理：高分子物质与胶粒的吸附与桥连。当高分子链的一端吸附了某一胶粒后，一端又吸附了另一胶粒形成胶粒—高分子—胶粒的絮凝体。

(4) 沉淀物网捕或卷扫机理：当铝盐、铁盐、混凝剂的投加量很大而形成大量氢氧化物沉淀时，可以网捕、卷扫水中的胶粒，以致产生沉淀分离。

   PAC的混凝特性是同过投加铝盐后，发生金属离子的水解和聚合反应过程，其产物兼有凝聚和絮凝作用的特性。

1、混凝作用的影响因素：

胶质系的凝集主要的是微粒子表面的物理化学性质。因为水中的微粒子的凝集去除，其对象是浊度及色度，水的粘度，水的粘性支配条件为水温、PH、碱度、硬度、游离碳酸等的溶解，所以微粒子之离子交换能力不得不考虑。

A、水温： 水温是凝集反应、floc形状、凝集剂使用、floc的沉降分离的重要支配因素。通常水温低的时候，要形成floc的时间长，而且要使用较多的凝集剂。

B、系统的PH值:  系统的ph值，会影响凝集剂生成氢氧化物的溶解度，folc生成所用的时间，以及胶质粒子的电荷给予能力。

C、浊度粒子的离子交换能力。

D、水中共存物的影响。

E、其他因素：如凝集助剂、搅拌混合等。

2、药品投加方式：

a. 凝集注入設备：

药品的注入有湿式、及干式两种。选择适当的药品注入方式是有必要的．药品的注入有以下几个要点:

⑴注入速度,注入的高低量

⑵制御方式(自动、手动控制)

⑶动力的使用（pump、搅拌装置的使用）

⑷药品的储留槽、仓库、及搬运等

⑸注入量的准确度

Ⅰ.干式注入方式：

药品（粉末状固体）的注入一般用于较小规模，注入装置不必担心腐蚀，但原水浊度急剧上升，容易使注入量增加，
干式药品的注入装置

Ⅱ.湿式注入：

对于任何凝集剂均可使用，注入药剂量较少时，也容易调节注入量。但需得注意装置的腐蚀。浊度急剧上升时，注入量有可能不足，故需有溶液储留槽。
  重力下滴式湿式注入装置

  在我们水环制程中，混凝剂按三种药剂设计，考虑干、湿并储，以湿储为主。液体药剂的输送以容积计量。隔膜计量泵投加量稳定、准确。以投加PAC为主，助凝剂和碱液，备用多级加药,提高了加药系统的灵活性。

b. 凝集剂的混合搅拌：

  为了药剂在水中的溶解，凝集剂在水中急速扩散、与水中的杂质相互接触而形成floc. 在制程中往往加以混合搅拌。常用的混合方式有管式静态混合器、混合池混合及机械混合等。一般使用的混合池有矩形池和圆形槽，搅拌器的种类依需要而定，通常使用低速搅拌。螺旋式搅拌器是我们水环药剂溶解搅拌器的使用形式。

管式静态混合器---混合效果较好、设备简单，不需单建构筑物，但水头损失大，当流量变化大时，影响混合效果；混合池混合---混合效果较好，占地面积大。某些进水方式要带进

大量气体，流量变化较大时，混合效果不稳定；机械混合----混合效果好，适应流量变化，水头损失小，缺点是消耗电能，管理维护复杂。设计考虑原水水头有富余，且供水流量均匀稳定，因此，混合选用管式静态混合器方式。拟采用管式微涡静态混合器。

c. 絮凝反应:

  絮凝反应方式一般分为水力和机械两大类。前者结构简单，但适应流量变化性差，后者可进行调节，能适应各种流量的变化，但需有一定的机械维修量，能耗大。为节省投资和运行费用，充分利用有效富余水头，本工程采用水力反应方式。拟在工艺中采用小孔眼网格絮凝反应池，该工艺应用“涡漩混凝低脉动沉淀给水处理技术”（国家技术、获国家发明奖）。对混凝过程进行强化与完善，使得该工艺对原水中色度的去除较常规工艺有明显的效果。

三、沉淀

沉淀是在重力作用下，使悬浮液中密度大于水的悬浮固体下沉，从而与水分离的水处理方法。水中的大部分杂质因为其比重比水大，固可利用重力而沉降，在沉降工段去除水中的浮游物及floc.以减轻过滤池的负担，是沉降池的主要目的。影响沉淀的事项有:

原水水质(包括粘性、比重、PH、碱度、水温等)

悬浮物的性质（大小、比重、凝集性）

气候条件（温度、风雨等等）

沉淀池的构造（形状、沉淀时间、池内流速、水深、长宽比、整流设备）

沉淀池分为平流式、竖流式、辐流式及斜管（斜板）式沉淀池等形式。平流式沉淀池沉淀效果好；对充击负荷和温度变化的适应能力较强；施工简易，造价较底。竖流式沉淀池排泥方便，管理简单；占地面积较小。辐流式沉淀池运行较好，管理较简单；排泥设备已趋定型。

普通沉淀池：

沉淀池的形状有长方形即圆形等，理论上沉淀效果亦水流面积大且浅较好，但实际上太浅物堆积，有效水深为3~4米，长宽比一般为3：1~8：1；圆形时，其直径及深度之比为6:1~12:1左右较佳。

药品沉淀池

⑴容量及平均流速：依原水的水质而加以适当的凝集剂，良好的floc形需要3~5小时的沉淀。沉淀池的容量为计划静水量3~5小时的总额

⑵整流设备：池内水流的状态受流入管、整流壁的设置、温度、及流出侧设置影响

⑶排泥装置：连续式排泥通常设有sludge的刮除装置，有走行式、回转式，及ring belt式等等。

⑷管理：药品沉淀池的管理与普通池有很多相似，但sludge较多是其特点.

           Ring belt 式平流沉淀池

辐流式沉淀池污泥靠池中水静压排

出池外，浮渣通过排渣管排出。

          Dor 式圆形沉淀池(辐流式)

对于大型水厂,平流沉淀池和斜管沉淀池较为合理。而由于场地面积有限，设计只能考虑采用斜管沉淀池，它具有停留时间短、占地小、沉淀效率高等优点。沉淀工艺我们采用逆向流斜管沉淀设备，表面负荷 2.5mm/s，该沉淀池排泥采用穿孔管排泥，运行管理时积泥必须及时得到排放，发挥斜管沉淀池的大效率，克服沉淀池因排泥不及时出现的“跑矾花”现象。每个沉淀池设有一台超声波泥位计，当泥位超出预定值时及时报警，并参与控制排泥阀的运行。    

四、过滤

过滤是指液体通过适当的多孔物质层，将液体中的浮游物及其他物质去除的方法。

    给水处理所使用的过滤法有：重力式过滤法、急速砂滤净水及压力式过滤法。其滤材一般使用沙，在其他特殊滤过目的时，又或使用其他特殊滤材。

A.重力式滤池的净水机理

   在持续过滤时，慢慢的在沙层的表面会形成堆积物，这种堆积物是由有机与无机质构成的一种胶质膜。又成为过滤膜，过滤膜有抑制细菌及浮游物质使其留下的作用，此中作用不仅是机械作用，又有物理化学及生物作用，这种作用无法有物质的本态来判定，而得考虑过滤膜内胶质、细菌、生物等等，其作用不至十表面过滤作用，亦需考虑其下沙层的作用。

    沙粒子的表面带有负电荷，对有相同电荷的细菌及浮游物质（有机物、无机物）的微粒子无法吸着。而表面胶质膜在沙面形成时带有正电荷，胶质的组成由不*分解的有机物附带铁、锰、铝及无水硅酸等，此状态在初将吸着水中带有负电荷的微细物质。其次，经过数日至数周，表层的无机盐或磷酸盐增加，当阳光照射时称为植物繁殖的好场所，后形成藻类的薄膜，在藻类的薄膜中有（1）浮游物微粒子（2）因碳酸的同化效果，放出的氧气荣誉水中，帮助浮游物质的氧化。 在藻类的薄膜之下有无数的细菌层生存，有机物受到细菌的分解而成为有机物。而使有害的物质转化成为无害物质。

B.急速砂滤净水装置：

沙粒子的表面在水中带有负电荷而能被带有正电荷的铁、铝、锰、硅酸等的氧化物所吸着，带正电的膜又吸着带有负电的杂志微粒子。而急速过滤是以较高的过滤速度滤过，接触时间短，这样的变化是不能达到的，单单利用沙粒来抑留浮游物质，固急速砂滤主要是依靠机械作用及物理的吸着作用来去除杂质，而没有生物学的无机化作用。

砂滤池构造：

沙层 ；（2）砂砾层 ；（3）下部集水装置  ：

下部集水装置是均等过滤和有效洗净的重要决定因素，其形式有：

a.Strainer (滤过网)
    b.oilier (给油器型) 
    c. 多孔管  d 多孔性滤板

洗净装置

a .机械搅拌式 b 汽水反冲式 c 水逆流洗净式 d 表面洗净式

排水装置 

    排水沟的配置

配管

a原水流入管 b.滤过水流出管 c.洗净管d 洗净排水管e空气管

滤池形式有虹吸滤池、无阀滤池、普快滤池、均质滤料滤池和新引进的瑞士翻板滤池等。翻板滤池具有许多特殊的优点：施工简单、周期短，投资比单层滤料滤池低，运行费用减少，操作简单易管理，但由于该滤池的布气技术的技术费用太高，经综合比较采用均质滤料滤池。均质滤料滤池于70年代初已在欧洲开始使用，经过不断完善，广泛沿用至今。采用的均质滤料、不均匀系数K60很小。它大大提高了滤料层的孔隙率，使滤速提高、过滤周期延长，且水质好，节水节能等优点。缺点是控制系统复杂，造价较高。但经过我国给排水设计人员和设备制造商的不断探索和努力，均质滤料滤池现已基本国产化，并被广泛应用，已达到了比较的水平。

    滤池设计我们采用深层截污的、气水反冲、恒水头滤速过滤的均质滤料滤池。主要设计参数如下：

水质：滤池出水浊度≤1NTU

设计滤速：8.89m/h；强制滤速10.67m/h；

冲洗强度：·气冲强度：15L/s.m2, 3min

·气、水同时反冲强度---气冲强度：15L/s.m2 、4min

   ---水冲强度：3-4L/s.m2 、4min

·水冲强度：5L/s.m2 、4min

·表面扫洗强度：2.1L/s.m2 

滤料： 采用均粒石英砂滤料，砂粒径0.95～1.25mm；滤床厚度1.3m。

气水分配系统由气水分配槽、滤板和长柄滤头组成。滤池采用长柄滤头配气、配水系统，保证布水、布气的均匀。滤头和滤板为中国定型产品，采用成品的钢筋混凝土滤板每块滤板平面尺寸为975mmx975mm，其上装624 个F—4型滤头。

滤池进水端与沉淀池出水管相连，并与低浊时可以直接过滤的超越管连通。每个滤池的进口设有可调节的进水堰板，通过堰板的调节和跌落配水，使各滤池的进水流量均匀一致；为减少工程投资，提高滤池操作的可靠性，所有滤池参与控制操作的闸板阀、阀门均采用气动；气源由动力厂直接供给，并应确保气源的不间断供应，气源进气量为2.0 m3/ h，压力为0.07MPa。滤池所有气动控制闸板阀（橡胶气囊）、阀门均采用国外引进设备，出水蝶阀采用电-气动定位器（恒水位控制阀），根据滤池水位进行调节，保持水位稳定。

    各格滤池内均设置压力变送器，过滤、反冲洗均由计算机自动操作。

滤池冲洗状态：当滤池出现下列三项中任意一项现象时，即准备反冲洗：

过滤周期达到36-48h（可由计算机设定）；

滤层水头损失达150cm；

清水管出水浊度≥1NTU。

滤池除常规的过滤、反冲洗实现自动控制以外，其出水浊度巡检采用在线检测的方法。在滤池管廊的南侧安装两台取样泵（一用一备），两台取样泵分别与浊度仪和六格滤池及滤后水的取样管上的电池阀相通，每隔一定的时间检测一次，每个检测数据都在计算机及PLC上显示，反映的数据准确、完整，每个滤池的出水浊度直观。两台取样泵设在滤池管廊的南端，取样后送至顶层化验室在线检测。

另外，设计还考虑在滤池反冲洗排水出口处设置两个自动控制阀门，其中通向厂区排水管道的是常闭阀，通向回收管道的是常开阀。通过切换阀门，使前几分钟的反冲洗高浊水排入厂区排水管道；后阶段的反冲洗低浊水排入回收水池，经提升后再进入反应池进口，回收水泵由水池水位信号通过中心控制室的PLC自动控制开停

五、清水池

清水池按照技术规范要求，清水池的储存量需按供水规模4小时的水量设计。目的是为了储存经过絮凝、沉淀、过滤后的得到的处理水。

六、水质化验 

厂级化验分为早、中、晚，对原水、沉淀池出水、滤后水、出厂水等所要求的指标进行检测。