目录
1 概述 (1)
1.1 方案内容 (1)
1.2 工程概况 (1)
2 工艺选择的原则 (1)
2.1 原始资料 (1)
2.2 经济条件 (1)
2.3 布置合理性 (1)
3 工艺比较 (1)
3.1 混合 (1)
3.2 絮凝 (2)
3.3 沉淀 (3)
4 “微水澄清给水处理工艺技术”简介 (3)
5 工艺流程 (4)
6 工艺内容 (5)
6.1 混合絮凝沉淀池 (5)
6.2污泥处理系统 (6)
6.3 加药、杀藻系统 (6)
6.4 控制系统 (7)
7 “微水澄清给水处理工艺技术”的优点 (7)
1 概述
1.1 方案内容
水处理工程中的混合、絮凝、沉淀、加药、杀藻、污泥处理工艺。
1.2 工程概况
工程规模：总处理水量20000m3/d。
原水水质报告
设计出水水质：原水经混合絮凝沉淀工艺处理后出水浊度≤3NTU。
2 工艺选择的原则
针对原水水质的特点，以最低的投资和运行费用，达到要求的出水水质。
在进行给水处理工艺选择时，充分考虑以下因素：
2.1 原始资料
水处理系统工艺设计前，充分掌握和认真研究各项原始资料，按照工程的使用要求，全面分析各种因素，针对本工程的实际情况做出具体分析，设计时遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。
2.2 经济条件
水处理系统工艺设计必须符合经济要求。
考虑到现实的经济和技术条件以及当地的具体情况，以最少的经济投资来换取最大的经济效益和使用效果，同时保障最大限度的满足生产和使用的需要，在日常运行费用较低的情况下，提供符合长期生产所要求的水量和水质。
2.3 布置合理性
在保证水处理工程的系统工艺设计中各个处理构筑物以及附属物的合理化布局，减少占地面积，根据不同时期的经济技术要求做出合理安排，并从实际出发充分考虑所有设施的功能，以及厂区整体的美观和绿化。
3 工艺比较
3.1 混合
混合是原水与混凝剂进行充分混合的工艺过程，是进行絮凝和沉淀的重要前提，混合是混凝剂的水解产物迅速混合到水体的每一个细部，并使水中胶体颗粒脱稳的过程。
混合的方式有很多种，常见的有管式静态混合器混合、机械混合和直列式混合器混合。
①管式静态混合器混合：利用净水厂进水管的水流，通过管道或管道零件产生局部阻力，使水流发生湍流，从而使水体和药剂混合。
管式静态混合器混合的优点是设备简单，不占地；缺点是当流量减小时，可能在管中絮凝沉淀，一般的管式静态混合器混合效果较差。
②机械混合：依靠外部机械供给能量，使水流产生紊流，机械水头损失较小，适应各种流量变化，能使药剂均匀的扩散至水体中，节约投药量等特点；但是增加很多机械设备，电能消耗很大，同时也增加大量的机械设备维修及保养工作，管理维修复杂。
③直列式混合器混合：直列式混合器混合是利用水流通过列管产生高频漩涡，使数种物料充分混合。
它具有混合效果好，构造简单，制作安装方便，水头损失小等特点，与常规混合器相比可节约药剂20％～30％，运行费用低。
3.2 絮凝
絮凝过程是使具有絮凝性能的微絮粒相互碰撞，从而形成较大的絮粒，以适应沉淀分离的要求。
为了达到理想的絮凝效果，必须具备两个主要条件，一是具有充分絮凝能力的颗粒；二是保证颗粒获得适当的碰撞接触而又不致破坏的水力条件。
絮凝池的形式根据水质、水量、净水工艺高程布置、沉淀池形式及维修条件等因素确定，其形式有：折板絮凝池、网格絮凝池、机械絮凝池和星形絮凝池等。
①折板絮凝池：折板具有多种形式，常用的有多通道和单通道的平折板、波纹板等。
折板絮凝池可布置成竖流式或平流式，目前多采用竖流式。
折板絮凝池的优点是絮凝时间较短，容积较小，絮凝效果较好；其缺点为折板絮凝池的构造复杂，造价高，絮凝不充分，形成矾花颗粒较小、细碎、比重小、沉淀性能差，同时药剂消耗量大，且水量变化影响絮凝效果，仅适用于水量变化不大的水厂。
②网格絮凝池：网格絮凝池是应用紊流理论的絮凝池。
絮凝池分成许多面积相等的方格，水流上下交错流动，直至出口，在全池约三分之二的分格内，垂直水流方向放置网格或栅条，在水流通过时，形成了较好的絮凝效果。
但当水量发生变化时影响絮凝效果，根据已建的网格和栅条絮凝池的运行经验，还存在末端池底积泥现象，少数水厂发现网格上滋生藻类、堵塞网眼现象。
③机械絮凝池：机械絮凝池絮凝效果较好，水头损失较小，絮凝时间约为12～15分钟。
由于增加了机械设备，通过调整搅拌桨转速可适应不同的水量和水质，但对机械设备质量要求较高，机械设备维护量大，管理比较复杂，机械设备投资高，运行费用大。
④星形絮凝池：星形絮凝设备主要原理是利用边界层脱离理论和颗粒碰撞的惯性效应，
在絮凝池中顺水流方向布置隔板，垂直水流方向设置翼片，使水流产生高频漩涡，为药剂和水中颗粒的充分接触提供了微水动力学条件，并产生密实的矾花。
设计时可通过水力分级和流态的控制得到理想的絮凝效果。
星形絮凝池的优点是：絮凝时间短，构造简单，施工方便，管理维修简单，对原水水量和水质的变化适应性强，絮凝效果稳定。
3.3 沉淀
水处理工艺中的沉淀工艺是指在重力作用下悬浮固体从水中分离的过程，它担负着去除80～99％以上悬浮固体的作用，是主要的净水构筑物之一。
沉淀池的常用形式有很多：平流沉淀池、斜管沉淀池、V形沉淀池等。
①平流沉淀池：平流沉淀池的优点为构造简单，操作管理较方便，施工较简单；它的缺点为平面面积大，排泥困难，投资高，沉淀效果差。
②斜管沉淀池：它占地面积较小、沉淀效率较高，但需要耗用较多的斜管材料、老化后需定期更换、增加运行费用、对原水水质变化的适应性较差，排泥效果较差。
③V形沉淀池：根据浅池理论，在沉淀池中设置V形沉淀设备。
本设备利用设备截面差，造成沿重力方向的速度差，从而在上向水流的顶托作用下，斜板沉淀单元内部形成一定厚度的具有自我更新能力的絮体粒子动态悬浮泥渣层。
利用接触絮凝和沉淀原理提高沉淀去除率及沉淀负荷。
本设备具有外形美观、表面光滑、利于排泥、表面负荷高、设备使用年限长、沉淀效果好等优点
4 “微水澄清给水处理工艺技术”简介
本方案中混凝沉淀工艺采用“微水澄清给水处理工艺技术”。
本技术是传统絮凝沉淀技术的发展与创新，根据微水动力学原理、胶体物理化学理论，融合流体边界层及边界层分离、澄清池接触絮凝理论，提出的絮凝沉淀机理，并形成了“微水澄清给水处理工艺技术”，本项技术已成功应用于多项水处理工程中，并获得了很好的处理效果。
在“微水澄清给水处理工艺技术”的基础上，我们研制开发了如下工艺设备：直列式混合器、星形絮凝设备和V形沉淀设备。
★直列式混合器：直列式混合器在设计中引入了流体微水动力学原理来控制混合微观过程和宏观过程，在相同的水头损失下，大大提高了直列式混合器混合效果。
研究结果表明：直列式混合器比一般混合器能够提升混合效率和混合效果一倍以上。
它的主要原理是使水流通过列管时，在边界层的作用下，产生系列涡旋，并在其后的空间衰减，产生高频涡流，从而使混凝剂复杂的水解产物与原水中的胶体颗粒得到充分混合。
直列式混合器材质选用不锈钢，具有耐腐蚀性能好，强度高，外型美观，安装方便、混合快速高效、低能
耗等特点。
★星形絮凝设备：主要原理是利用边界层脱离理论和颗粒碰撞的惯性效应，改变隔板的结构形式，同时改变翼片的形式，改变水流流经翼片附近的流态，更加增强了翼片控制能力，在不同的水流空间，当水流流经翼片后，在周围短时间会形成准均匀各向同性紊流，紊流中夹带了大量尺寸、强度一定的微小涡旋，在不断的流动过程中，茹可夫斯基升力的作用导致涡旋离开原位置并进行彼此碰撞，加大了颗粒的有效碰撞次数，有效地提高了絮凝效果。
絮体颗粒碰撞、吸附，絮体本身产生强烈变形，使絮体中吸附能级低的部分由于变形揉动作用从而达到更高的吸附能级，并在通过设备后絮体变得更加密实，提高絮凝效果，缩短絮凝时间。
由于絮凝过程的可控程度提高，在水质难处理期，仍可达到理想的絮凝效果。
星形絮凝设备导流机构截面为星形，设置1～3片翼片，设备采用改性PVC，连接件一次成型，组合后成组放入絮凝池中，无螺丝等紧固件。
具有耐腐蚀性能好，强度高、外形美观、安装方便、絮凝效果好、低能耗、絮凝时间短等特点。
★V形沉淀设备：V形沉淀设备主要原理是综合利用沉淀机理和接触絮凝机理完成沉淀池中颗粒的分离过程。
本设备在充分利用沉淀机理的基础上，在设备内设置涡旋强度控制区域，减弱沉淀池中沉淀设备下部一定位置水流中的大涡旋强度，减少沉淀区水流的脉动。
当水流在进入设备后，这种结构的特殊性能进一步控制接触絮凝的过程，在不断改变流速流态的过程中，提高矾花颗粒在设备内接触碰撞的几率，彼此吸附连接，只有尺度和密度足以克服水流顶托力等相关因素的矾花颗粒，才能沉落。
在不断下沉的过程中，不断吸附微小粒径的矾花颗粒，直至脱离沉淀设备。
当矾花重力同水流顶托力及相关作用力维持动态平衡时，更增强了接触絮凝沉淀作用，在设备内一定位置形成密实的、抗冲击能力强、可自动更新且更新周期短的动态悬浮泥渣层，这样使悬浮泥渣层时刻保持很强的过滤、吸附、纳污能力，沉淀效果更好。
本沉淀设备材质采用乙丙共聚，具有耐腐蚀性能好，外形美观、表面光滑利于排泥、上升流速大、表面负荷高、沉淀效果好、安装方便等特点。
5 工艺流程
根据以上工艺选择原则、工艺比较以及该厂要求达到的出水水量及水质，确定采用以下工艺流程：
原水经过混合絮凝沉淀池处理后，送至清水池，混合絮凝沉淀池排泥直接进入污泥浓缩池处理，后经螺杆泵提升至带式压滤机，处理后泥饼外运，上清液回流至原水进水总管，混凝剂投加在直列式混合器前端加药口处。
6 工艺内容
本工程处理水量为20000m3/d，主要处理工艺包括混合、絮凝、沉淀、污泥处理辅助工艺有加药、杀藻。
6.1 混合絮凝沉淀池
混合絮凝沉淀池建2组，单组池体尺寸：12.79×7.00×5.20m，下面对单组混合絮凝沉淀池进行简单论述。
A.混合：
混合采用1台DN400 L=3000mm直列式混合器，混合时间3.0s，水头损失不大于0.5m。
混合器采用不锈钢材质，法兰连接，安装在进水管上，混凝剂投加在混合器前端投药口处。
B.絮凝池/过渡段：
絮凝池：采用竖向流翻腾式絮凝池，竖向流道内设置星形絮凝设备，水力分级为3级：一级设计流速0.12m/s，二级设计流速0.09m/s，三级设计流速0.06m/s，共分15格；絮凝时间10分钟；絮凝池平面尺寸3.89×7.00×5.20m。
过渡段：絮凝池后设置过渡段，过渡段的尺寸为 1.90×7.00×5.20m。
采用配水花墙配水，配水花墙开DN150孔，过孔流速为0.06m/s，以保证均匀配水。
C.沉淀：
沉淀池采用异向流V形沉淀池，池中设置V形沉淀设备，安装倾角60度，上升流速2.5mm/s，沉淀池平面尺寸为7.00×7.00×5.20m。
采用钢制穿孔集水槽集水，以保证出水均匀,再汇集到总出水渠中。
D.排泥：
排泥采用重力斗式排泥，采用DN200排泥总管，池壁外管端设置手动蝶阀、电动蝶阀快开排泥。
6.2污泥处理系统
根据混合絮凝沉淀池进出水水质指标设计，每天产生干污泥量约为 1.12t，污泥含水率为99-99.5％，每天泥浆体积约为235m3。
A．污泥浓缩池
污泥浓缩池设置2座，浓缩时间12h。
池体尺寸为φ4.50×4.30m，有效水深3.70m，采用半地下式结构，浓缩后泥浆通过污泥输送泵提升至带式压滤机，污泥输送泵性能参数为：Q=4m3/h，H=30m。
B．污泥脱水
污泥脱水采用1台带式压滤机，每天连续运行。
带式压滤机处理为2.5m3/h，处理后泥饼用电动开斗收集，汽车外运。
C．上清液回流池
污泥浓缩池上清液以及带式压滤机的挤出液均回收至上清液回流池，建一座上清液回流池，池体平面尺寸为 6.00×5.00×4.50m，收集回来的上清液用管道泵回流至混合絮凝沉淀池进水总管，管道泵参数Q=10m3/h，H=15m。
6.3 加药、杀藻系统
加药、杀藻间与控制值班室合建，总平面尺寸为：16.50×4.50m。
加药系统包括混凝剂投加、脱水絮凝剂投加。
A.混凝剂：选用固体聚合氯化铝（PAC），混凝剂设计投加量15～20mg/L，配置浓度为10％，每日配制2次。
溶液池：混凝剂溶液池共建2座，交替使用，单池尺寸1.30×1.30×1.60m。
溶液池采用机械搅拌机进行搅拌。
计量泵：采用3台机械隔膜计量泵（2用1备）投加混凝剂，计量泵主要参数：Q=87L/h，P=0.3MPa。
投加点：混凝剂投加在直列式混合器前端加药口处。
B.脱水絮凝剂：选用固体聚丙烯酰胺，设计投加量为2-3kg/吨干泥，配置浓度1‰。
溶液池：脱水絮凝剂溶液池共建2座交替使用，单池尺寸1.00×1.00×1.00m。
溶液池采用机械搅拌机进行搅拌。
计量泵：采用2台机械隔膜计量泵（1用1备）投加脱水絮凝剂，计量泵主要参数：
Q=95L/h，P=0.5MPa。
C.杀藻：采用二氧化氯，化学制取，具有强烈的氧化作用，余氯保持时间长，投加量少,接触时间短，杀藻效果非常显著，使用安全可靠等特点。
参数：二氧化氯设计最大投加量按 2.0mg/l考虑，二氧化氯发生器的有效氯产量为1750g/h，共设置2台（1用1备）。
投加点：二氧化氯投加在进水总管上。
6.4 控制系统
6.4.1 排泥控制：
混合絮凝沉淀池排泥根据进水流量、进水浊度进行自动排泥控制。
6.4.2 加药控制：
混凝剂投加系统控制：根据进出水浊度、流量、进水温度、PH值控制混凝剂的投加量，多元加药自动控制具有自动、手动两种控制方式，手动状态下可人工干预设置、修正加药量。
在自动控制程序下，只需选择在线仪表的量程及是否参与控制，控制器就能按程序自动运行，自动确定加药量,从而提高了药效，做到经济合理投加，降低了运行成本。
可实现溶液池的切换、计量泵的切换及启停、搅拌机的切换及启停、溶液池高低液位报警等自动控制功能。
7 “微水澄清给水处理工艺技术”的优点
7.1出水水质好、节省运行及维护费用
“微水澄清给水处理工艺技术”是利用湍流涡旋控制原理和边界层理论，使得混合效率高，药剂利用充分，絮凝形成的矾花粒度好，尺度合适，密度大，沉淀既利用了浅池沉淀原理，又增加和强化了接触絮凝及过滤网捕作用，小颗粒泄漏少，沉后水浊度低，混合絮凝沉淀后出水浊度≤3NTU。
提高滤速，降低滤池负荷等优点。
7.2处理效率高、占地面积小
由于“微水澄清给水处理工艺技术”中的絮凝、沉淀部分都相应的采用了高效的处理设备，使整体技术与传统工艺技术相比具有絮凝时间短等特点。
沉淀池上升流速大，这样就缩短了水在处理构筑物中的停留时间，使处理效率提高，节省占地，大大降低混合絮凝沉淀池的土建投资，较其它常规水处理工艺节省占地近40～50％,同时节省基建投资30%以上。
沉后水浊度低，提高滤速，使滤池占地面积小。
7.3抗冲击负荷能力强、适用水质广泛
由于絮凝效果好及絮凝池、沉淀池均利用接触絮凝过滤网捕作用，因此本技术抗冲击
负荷能力强。
当水量、水质有些变化时，“微水澄清给水处理工艺技术”中的V形沉淀设备加强了接触絮凝作用，使得沉淀池按2.5mm/s的上升流速设计时尚有很大潜力，此时沉淀设备斜板区的絮体粒子动态悬浮区充分发挥作用达到去除水中粒子的目的。
所以“微水澄清给水处理工艺技术”抗冲击负荷能力强。
且此项工艺设备对处理低温低浊水、高浊水、微污染水来说都是非常有效的。
7.4制水成本低、经济效益显著
由于采用先进的混合、絮凝、沉淀设备，比常规工艺节省投药量；由于主体设备采用优质材料加工而成，因此使用年限长，降低投资折旧率；节省大量电费；本工艺操作简单，可减少管理人员，降低运行管理费；设备整体水头损失小，取水泵的运转扬程降低，降低了水泵的经常运行费用。
7.5运行启动方便、操作简单
本工艺设备运行初期不需复杂的启动调试，工艺设备安装完毕后，投药正常，1小时即可得到理想的出水水质。
采用电动蝶阀快开排泥，使操作管理更简单、方便。
7.6施工简便、设备使用年限长
混合絮凝沉淀池采用矩形池体更便于施工，由于主要设备采用优良的材质，使得设备使用年限较长。
总之，此项水处理技术具有占地面积小、处理效率高，出水水质好、投资省、制水成本低等特点。
