河水特性分析

原水来源于河水，河水的物理性质主要指水温、颜色、透明度、嗅和味。化学性质由溶解和分散于河流水中的气体、离子、分子，胶体物质及悬浮固体、微生物及这些物质的含量所决定。?

影响河水水质的主要因素是河水的补给来源，水文气候因素，河流区域内的岩石、土壤、植被条件和人类活动等。

湿润多雨区，地表化学元素长期遭到雨水淋溶，尤其是迁移能力强的元素残存甚微或被淋溶殆尽致使河水矿化度低，在这种地区河水的离子组成中HCO和Ca占绝对优势，pH值低，水呈酸性。?

干旱少雨区，蒸发强，地表盐分累积，河水矿化度增加，这种地区河水的离子组成中SO、Cl、Na含量较高，河水多呈碱性，pH值偏高。?

???河水由于在年内不同时期补给类型的更迭和气象因素的作用，河水矿化度呈现季节性变化。在地表水补给时期，河水矿化度低，并随水量增大矿化度降低。全年以雨水补给为主的，矿化度变化幅度不大。在枯水期转为由地下水补给的河流，枯水期河水矿化度增高。?水中溶解的气体和某些生物原生质，因水温、光合作用的四季变化和日夜交替而呈现季节性特征和昼夜的差异。高温季节水中溶解氧显著降低。

设计编制原则

1 认真执行国家经济建设方针、政策和国家现行技术标准、行业规范，遵守国家法律、法规；

2 贯彻上级部门、有关单位对工程的批示、意见和要求；

3 根据建设方实际情况，研究提出合理的工艺路线，在设计时力求投资省、管理方便、操作运行费用低和避免二次污染的发生；

4 保证设计符合生产的要求，并充分考虑运行管理方便；

5 以设备设计合理性、先进性为前提，综合考虑设备的实用性。

设计范围

我公司设计范围主要包括净水工艺的选择、参数的设计、净水设备选型、净水工程内管道连接、设备基础设计及相关辅助材料选择等。不包含净水以外的管路水泵等电气自动控制、设备安装基础外的排污管道及反冲给水管道设计。

处理工艺的选择和处理流程的确定

该供水工程属于自来水供水工程，要求工程周期短，净水工程占地面积少，管理方便，操作简便，出水水质要求达到自来水的标准。

我公司根据多年的净水工程实践经验，结合该供水工程的实际情况，认为应该采用一体化净水工艺，具体工艺图如下：

原水为河水，原水经水泵提升流入一体化净水设备进行处理，净化后清水利用原有的压力自流流入清水池，供水可以采用二级泵提升清水池清水进行供水，净水工艺部分一体化设计，全重力自流，既节约运行成本，又便于管理。

工艺流程解释：

1 进水

原水经自流至一体化净水设备进水口，进水水压保持在高于净水设备基础6~8m即可满足供水条件,进水的流量选择为500吨，由于净水设备为全重力自流，水流的流量可能随着河水的水位变化而发生流量改变，为了使净水设备运行稳定，达到最佳的处理效果，在使用过程中应注意对净水设备进水总阀的流量调整，确保净水设备的总进水量在要求的范围内。

2 混凝

在设备进水口处投加混凝剂，通过HC型一体化净水设备内置静态管道混合器充分混合，为混凝反应提高较好的条件。投加絮凝剂的种类一般为铝盐或者铁盐，我公司在河水净化工程中多采用聚合氯化铝（又称碱式氯化铝，简称PAC），此次根据水样进行混凝剂最佳投加量试验，确定投加混凝剂的用量为5~15g/m3，河水受降雨影响时应根据实际情况进行调节絮凝剂投加量。絮凝剂配置为5~10%的溶液，搅拌机搅拌均匀后，通过计量泵投加至进水管道，计量泵采用电磁隔膜计量泵精确投加至管道，计量泵投加流量可以通过流量调解阀进行调节，充分保证混凝反应效果并节约混凝剂用量。

我公司设计的HC型重力式净水设备采用先进的三段式絮凝反应工艺：填料隔板反应工艺段、网格反应工艺段、折板反应工艺段，第一段为填料隔板反应工艺段，反应时间为1~2min，利用在隔板间装填的空心球填料迅速剧烈的搅拌絮凝剂与水的混合液，形成很好的搅拌效果；第二阶段为网格反应工艺段为整个絮凝反应工艺的核心部分，反应时间为6min，利用水平布置的双层网格来改变水流的流速，形成紊流状态，提高反应效果；第三工艺段为折板反应工艺段，设置一组平行设置的折板，随着水流的逐渐上升，折板的截面积逐渐减少，提高絮凝体之间的碰撞吸附机率，以形成易于沉降的大颗粒絮凝体，反应时间为6min，水流经过折板反应工艺段进入一组均匀分布在沉淀池底的布水导流装置，后均匀的流入沉淀池。

混凝剂与原水的混合液经过混凝反应区进行反应，混凝反应就是在外力作用下具有絮凝性能的微絮凝粒相互碰撞，从而形成更大的稳定的絮凝体，以适应沉降分离的要求，克服水中胶体难以沉降去除的特点。为了达到完善的絮凝效果，在絮凝过程中要给水流适当的能量，增加碰撞的机会，并且不使已经形成的絮凝体破坏。絮凝过程需要足够的反应时间，我公司通过在混凝反应区增设异向穿孔隔板反应件及反应填料，控制水流在异向波纹板之间缩放流动，提高了颗粒碰撞的絮凝效果，缩短了絮凝时间，一般絮凝时间控制在12~14min。在絮凝反应后期，水中已经形成沉降性能比较好的絮凝体，使水流在上升过程中，逐渐减少水流截面积，增加絮凝体之间的碰撞，并辅助形成絮凝污泥层，通过污泥层对水中悬浮物、胶体及分散的絮凝体进行吸附，提高对水的净化效果。

3 斜管沉淀

根据“浅层理论”增加池的表面积可提高沉淀效果，我公司采用六角形蜂窝斜管组件，安装在沉淀池内，形成无数个浅层池，极大地增加了沉淀池的表面积，提高了沉淀效果。经过沉淀工艺主要去除水中的絮凝体颗粒，达到固（悬浮颗粒、胶体等）液（净水）分离的目的，为过滤工艺减轻负担。

混凝反应后期，水流向上流动，我公司在混凝装置水流上升段均匀设置一系列布水系统，通过布水系统，水流均匀的分布在沉淀池，充分保证沉淀效果。斜管组件为1000mm长，采用60°角安装，既保证排泥畅通，又能保证沉淀面积大。我公司净水设备沉淀表面负荷控制在7.1m3/m2·h，即沉淀区上升流速为2.0mm/s。

我公司在原有普通式斜管沉淀工艺的基础上改进设计，增加了一层底层辅助斜管，采用双层斜管沉淀工艺，可大大提高沉淀效果。底层斜管与上层斜管都采用60°角安装，但两层斜管安装的方向相反。底层斜管可辅助形成污泥絮凝层，有效提高对水中的固体悬浮物及絮凝体的吸附作用，从而提高去除效果，而且，底层斜管可辅助增加絮凝体的密实度，提高其沉降性能，更利于其在上层斜管的沉淀效果。上层斜管主要作用为进一步提高沉淀出水水质，为一体化净水设备过滤池减轻工作负担。

沉淀池出水采用均匀分布的淹没式出水槽集水，汇流至总出水渠，并通过出水渠均匀的进入六个布水斗中，六个布水斗分别连接六格滤池，沉淀后的清水经布水弯管均匀的分布至各个过滤池。为了提高设备的使用寿命及使用过程中的美观程度，出水槽采用我公司设计的不锈钢淹没出水槽及可调不锈钢出水挡板，可有效防止原有碳钢水槽的环氧树脂脱落及腐蚀的情况。

沉淀污泥收集在污泥斗中，污泥在污泥斗中进一步浓缩排水，提高污泥浓度，减少水耗。污泥通过穿孔管排至排污沟中，排泥采用控制排泥阀进行手动排泥，中小型水厂的污泥一般不进行另外的处理，可直接排放至城市污水管网。

4 过滤

待处理水经沉淀后，已经去除了易于沉降的悬浮颗粒及胶体等杂质，为进一步提高水质，去除水中体积较小，沉降性能也较差的颗粒物。

过滤装置内装填有均质石英砂滤料，包含有0.6~1.2mm的石英砂层及砾石承托层，过滤滤速控制在8.5m/h。滤料层可对水中的絮凝体及胶体进行初步过滤，并将絮凝体吸附在孔隙中，形成吸附层，可提高对絮凝体的去除率，减少石英砂滤料的工作负担，防止滤料板结。

我公司生产的一体化净水设备采用重力式无阀过滤工艺，能利用水力虹吸原理达到自动控制滤层反冲，且不增加反冲泵等设备，既能够达到自动控制，又能节约投资成本及运行费用。

滤池为一个全封闭的方形容器，内部设置石英砂滤料层，进水通过内置的布水弯管进入滤池，出水通过均匀分布在滤板上的滤水帽收集至滤池上面的清水池内，清水池采用溢流槽控制出水水位。滤池与虹吸上升管连通，虹吸下降管深入反冲排水槽的液面以下，避免空气进入滤池内部，以便形成一定的真空度，进行虹吸反冲。

随着滤料截流颗粒的增加，滤料的水头损失也逐渐增大，与滤池连通的虹吸上升管水位上升，当虹吸管水位上升至虹吸辅助管管口时，水从虹吸辅助管流出，由于落差较高，在水力的抽吸作用下，虹吸管中的空气随水流带出，即形成一定的真空度，滤池内部的水由虹吸管排出设备外，滤池内部水位及压力降低，则滤池顶部的清水池清水回流至滤池，自下而上的流入滤料层，石英砂滤料在水流作用下，滤料层膨胀，形成一定的流态，滤料相互碰撞，水力撞击，被滤料吸附的颗粒则脱离滤料表面，随反冲水排出设备外，流入排污沟中，达到滤料净化的目的，滤料经反冲洗后，可重新恢复净化功能。随着反冲的进行，清水池内水位逐渐降低，当水流降低至虹吸破坏管管口时，空气进入虹吸管内，虹吸停止，待处理水继续自上而下的经过滤料层，进入清水池，虹吸反冲完成。

常规的一体化净水设备虹吸装置中的虹吸破坏装置都采用虹吸破坏斗，其中滤池采用两格相互连通为一组，组与组并联形成一套一体化净水设备。由于一体化净水设备体积小，清水箱容积有限，采用两格滤池相互连通，其中一格反冲时，清水箱水位变化大，另一格的补充水量明显不足，反冲强度不足，造成反冲效果不稳定，滤砂容易板结。我公司在设计一体化净水设备的过程中都采用5-6格滤池相互连通，其中一格反冲时，其余数格清水箱的清水及净化后的清水作为补充水，反冲水位变化小，水量充足，可减少反冲时间，提高净水设备工作效率。

我公司生产的一体化净水设备虹吸破坏装置采用自动控制系统控制，可以根据自身情况通过控制柜调节反冲时间，一般常规反冲时间一般为4~7min，其余参数如反冲周期为水力自动，不需要调节，操作简单方便，反冲控制效果稳定。

净水设备中加入了虹吸反冲自动控制装置，用户可根据实际运行情况对滤池反冲过程的反冲时间进行调节，既降低了反冲洗水耗，节约了水资源，又方便用户对净水设备运行管理。

我公司一直以来都非常注重技术的改进与发展，我公司根据客户单位反馈的信息及使用经验进行改进，在滤池底层增加了滤池观察和检修的检修口，可方便的清除滤板底部的淤砂，保证设备在更换石英砂后，一些细小的累积的滤板底部的石英砂可以方便的清除，不影响设备运行及操作。

5 出水

一体化净水设备可自流流入清水池（清水池进水口不高于设备基础2m一上皆可满足自流条件），净化后清水经消毒后投入清水池，消毒采用二氧化氯发生器（用户可自选品牌），为防止二氧化氯泄露引发安全事故，二氧化氯加药间单独设置在清水池周围，面积要求20m2以上，清水池水经提升泵二次提升压力管道，由压力管向企业循环设备内供水。