集成式一体化水处理设备在中小型水厂中的应用

朱士圣

（南京国能环保工程有限公司，南京 210000）

1 中小型厂工艺设计和选择

随着社会经济的发展，中小型水厂处理工艺不断更新，逐渐形成稳定、规范的工艺流程，如：混合→絮凝→沉淀→过滤→消毒→二次加压。其工艺的运行原理为：在原水中添加适量的混凝剂，并利用混合器将两者进行有效的融合，然后输送到絮凝池中将水里的杂质不断凝结成较大颗粒，最后通过沉淀池、过滤池的处理将较大颗粒的杂质清除[1]。

1.1 混合工艺选择

在管式静态混合器的管道内设置合理的导流装置，促使原水通过导流装置形成高速运转的状态，从而实现有效的混合。混合工艺的主要优势为：成本少、工艺简便、维护容易、效果明显；其劣势主要有：易被外力干扰，流速要求较高，当产水量低于设计流量时，管内流速减小，也影响后续的处理环节。

1.2 絮凝工艺选择

网格絮凝池是在过去的穿孔旋流反应池革新而成的，在原来反应池的结构上对各个竖井横截面进行合理的缩减，并增设网格设备来减少反应时间，提升絮凝工艺技术的效果。此工艺技术的主要优势为：反应池结构简单、施工流程较为快捷、工艺设备精良、运行管理简便、适应性较强。

1.3 沉淀工艺选择

斜管（板）沉淀池的主要优势为：沉淀流程所需时间少，沉淀效率较高，占地面积较少、处理后的水质高。由于斜管沉淀池相比于斜板沉淀池的水力半径更大，所以斜管沉淀池的水力条件好于斜板沉淀池。当前，我国中小型水厂普遍应用的就是斜管沉淀池。

1.4 过滤工艺选择

过滤工艺是确保出水质量的关键，其工艺技术的主要优势为：过滤周期较长、滤料效果较好、滤后水质较高、清洗耗水较少、占地面积较小，能够按照滤池水位的变化对出水阀门进行合理的调整，从而实现恒水位稳定过滤的效果。其工艺技术的劣势为：工艺操作较为规范，反冲洗设备较多，成本投入较大。

图1 一体化水处理设备结构

2 集成式一体化水处理设备技术特点

2.1 自动化程度高

传统的钢筋混凝土结构水处理设备管理难度较大。而集成式一体化水处理设备应用了先进的自动化技术，不仅操作便捷，而且管理方便。它能够减少工艺改造所需的时间，便于扩大艺规模。集成式一体化水处理设备属于自动化操作设备，减少了人工带来的不便性，能够对其进行高效的控制[2]。

2.2 系统模块化

集成式一体化水处理设备的处理效率为：1 200 m3/d、2 400 m3/d、3 600 m3/d、5 000 m3/d、10 000 m3/d等，其可按照中小型规模的情况对处理水量进行设计，将有效的工艺设备进行合理的组合来应用。此外，居民的用水量呈逐年上升趋势，集成式一体化水处理设备可依照居民用水量对运行模块进行调整。

2.3 工艺运行成本低

工艺运行成本是衡量中小型水厂能否高效运行的关键标准。集成式一体化水处理设备在工艺设计中很大程度上缩减了动力投入的成本，减少药剂投入的量，在整个工艺操作流程中完全通过自动化技术进行控制，不仅减少了人力资源的投入，还减少了工艺运行的成本投入。

2.4 工艺占地面积少

中小型水厂所采用的传统水处理设备的结构较为复杂，且水处理设备结构庞大，占地面积较大。近年来，国家高度重视土地资源紧张问题，鼓励企业采用新技术来高效利用土地资源。中小型水厂应用集成式一体化水处理设备，能够将有限的空间进行高效的应用，极大地节省了工艺的占地面积。

2.5 成本投资较小

中小型水厂应用的传统水处理设备多为钢混结构，其属于一项庞大的工程，需要较长的施工周期及养护周期，且施工过程复杂、繁琐，需要大量的人工、施工材料及施工设备，此过程需要投入大量成本。而集成式一体化水处理设备主要应用的是钢结构，采购成本较低且构建速度较快，极大地减少了成本投入。

3 集成式一体化水处理设备设计参数

集成式一体化水处理设备将传统水处理设备中的絮凝池、沉淀池和过滤池集合于钢结构设备中，其工艺处理技术主要应用的是：网格絮凝池、斜管沉淀池、均质滤料滤池。就5 000 m3/d一体化水处理设备而言，其设备结构的长度为18.6 m、宽度为4 m、深度为5.1 m。

3.1 絮凝池

集成式一体化水处理设备的絮凝池的长度为4.05 m、宽度为3.7 m、深度为4. 9m、容积为73.426 5 m3。絮凝反应所需的时间为21 min，符合相关规定的标准。絮凝池穿孔旋流分格数为12格，起点孔口流速为90～100 cm/s，末端孔口流速为10～20 cm/s。

3.2 沉淀池

集成式一体化水处理设备的沉淀池的长度为8.025 m、宽度为3.7 m、深度为4.65 m。斜管沉淀池中应用的是六角形蜂窝斜管，边距为0.35 m，长度为1 m，组装时与水平面成60°角，设计表面负荷为7.5 m3/(m2·h)。进水应用穿孔墙整流布水技术，从而确保水流能够合理分配，斜管与池壁间隙位置应增设阻流挡板，避免水流出现中断的现象。排泥管应用穿孔管结构，能够将污泥完全清除。工艺操作时间为1 min，排泥周期为12 h。

3.3 过滤池

集成式一体化水处理设备的过滤池的长度为6 m、宽度为3.7 m、深度为4.4 m，均质粗砂滤料滤床厚度为1.2 m，粒径0.9～1.2 mm，砾石承托层厚度为0.1 m，粒径2～4 mm，过滤速度为8.8 m/h。反冲洗时可进行单独气洗，气洗强度为15 L/m2·s，清洗时间为2 min；然后再进行联合冲洗，气洗强度为15 L/m2·s，水洗强度为3.5 L/m2·s，清洗时间为4 min；最后再进行单独水洗，水洗强度为7 L/m2·s，时间为6 min。

图2 集成式一体化水处理流程

4 结语

现阶段，集成式一体化水处理设备在中小型水厂中发挥了重要的作用。由于单组模块水处理能力存在一定的差异，中小型水厂可按照自身的实际规模，应用合理的模块组合。集成式一体化水处理设备将混合工艺技术、反应工艺技术、沉淀工艺技术、过滤工艺技术集于一体，在水处理能力为3万m3/d的中小型水厂的水处理效率最高，值得大力推广和应用。

1 王明智，谢丽清，谢金星.集成式一体化水处理设备在中小型水厂中的应用[J].河北水利，2017，（2）：41.

2 汤晓红，白志超.一体化净水设备在河北献县南水北调水厂中的应用[J].科技经济导刊，2015，22（1）：78-79.