2.2　单元构筑物及主要设备

2.2.1　取水工程

地下水取水构筑物形式主要有管井、大口井、渗渠等，应根据含水层岩性构造、厚度、埋深及变化规律、施工条件等确定。

地表水取水构筑物主要包括岸边取水构筑物（设在岸边，一般由进水间和泵房组成）和河床取水构筑物（利用进水管将取水头部伸入江河湖泊中，一般由取水头部和泵房组成）。

2.2.1.1　取水头部

取水头部是河床式取水构筑物的进水部分，主要设备有格栅、格网、螺旋输送机、吊车、闸门等。

（1）格栅　格栅设在取水头部或集水井的进水孔处，用来拦截河流中较大的漂浮物及杂质，起到净化水质、保护水泵的作用。格栅由金属框架和栅条组成，外形和进水孔尺寸相同。栅条断面有矩形、圆形等。栅条厚度或直径一般采用10mm。栅条净距视河中漂流物情况而定，通常采用30～120mm。栅条可以固定在进水孔上，或者放在进水孔外侧的格栅槽中并可拆卸，以便于上下移动清洗和检修。

格栅面积按下式计算：

式中，F0为进水孔或格栅的面积，m2；Q为进水孔的设计流量，m3/s；v0为进水孔设计流速，当江水有冰絮时采用0.2～0.6m/s，无冰絮时采用0.4～1.0m/s，当取水量较小、江河水流速度较小、泥砂和漂浮物较多时可取较小值，反之可取较大值；K1为栅条引起的面积减少系数；b为栅条净距，一般采用30～120mm；s为栅条厚度（或直径），一般采用10mm；K2为格栅阻塞系数，采用0.75。

水流通过格栅的水头损失一般采用0.05～0.1m。

（2）格网　格网设在进水间内用以拦截水中细小的漂浮物。格网分为平板格网和旋转格网两种。

平板格网一般由槽钢或角钢框架及金属网构成。金属格网一般设一层；面积较大时设两层，一层是工作网，起拦截水中漂浮物的作用，另一层是支撑网，用以增加工作网的强度。工作网的孔眼尺寸应根据水中漂浮物情况和水质要求确定。金属网宜用耐腐蚀材料，如铜丝、镀锌钢丝或不透钢丝等。平板格网放置在槽钢或钢轨制成的倒槽或导轨内。

格网堵塞时需要及时冲洗，以免格网前后水位差过大，使网破裂。最好能设置测量格网两侧水位差的标尺或水位继电器，以便根据信号及时冲洗格网。

冲洗格网时，应先用起吊设备放下备用网，然后提起工作网至操作平台，用196～490kPa（2～5kg/cm2）的高压水通过穿孔管或喷嘴进行冲洗。

平板格网的优点是构造简单，占地较小，可以缩小进水间尺寸。在中小水量、漂浮物不多时采用较广。其缺点是冲洗麻烦；网眼不能太小，因而不能拦截较细的漂浮物；每当提起格网冲洗时，一部分杂质会进入吸入室。

平板格网的面积可按下式计算：

式中，F1为平板格网的面积，m2；Q为通过格网的流量，m3/s；v1为通过格网的流速，一般采用0.2～0.4m/s；K1为网丝引起的面积减少系数；b为网眼尺寸，mm；d为金属丝直径，mm；K2为格网阻塞后面积减少系数，一般采用0.5；ε为水流收缩系数，一般采用0.64～0.80。

通过平板格网的水头损失一般采用0.1～0.2m。

旋转格网由绕在上下两个旋转轮上的连续网板组成，用电动机带动。网板由金属框架及金属网组成。一般网眼尺寸为（4mm×4mm）～（10mm×10mm），视水中漂浮物数量和大小而定，网丝直径为0.8～1.0mm。

旋转格网构造复杂，所占面积较大，但冲洗较方便，拦污效果较好，可以拦截细小的杂质，故宜用在水中漂浮物较多、取水量较大的取水构筑物。

旋转格网的进水方式有直流进水、网外进水和网内进水三种，前两种采用较多。直流进水的优点是水力条件较好，滤网上水流分配均匀；水经过两次过滤，拦污效果较好；格网所占面积小。其缺点是格网工作面积只利用一面；网上未冲净的污物有可能进入吸入室。网外进水的优点是格网工作面积得到充分利用；滤网上未冲净的污物不会带入吸水室；污物拦截在网外，容易清除和检查。其缺点是水流方向与网面平行，水力条件较差，沿宽度方向格网负荷不均匀；占地面积较大。网内进水的优缺点与网外进水基本相同，但是被截留的污物在网内，不易清除和检查，故采用较少。

旋转格网是定型产品，它是连续冲洗的，其转动速度视水中漂浮物的多少而定，一般为2.4～6.0m/min，可以是连续转动，也可以是间歇转动。旋转格网的冲洗一般采用196～392kPa（2～4kg/cm2）的压力水通过穿孔管或喷嘴来进行。冲洗后的污水沿排水槽排出。

旋转格网有效过水面积（即水面以下的格网面积）可按下式计算：

式中，F2为旋转格网有效过水面积，m2；v2为过网流速，m/g，一般采用0.7～1.0m/s；K2为格网阻塞系数，采用0.75；K3为由框架引起的面积减少系数，采用0.75；其余符号的意义同上。

旋转格网在水下的深度，当为网外或网内双面进水时，可按下式计算；

式中，H为旋转格网在水下的深度，m；B为旋转格网宽度，m；F2为旋转格网有效过水面积，m2；R为旋转格网下部弯曲半径，目前使用的标准滤网的R值为0.7m。

（3）开启设备　在进水间的进水孔、格网和横向隔墙的连通孔上需设置闸阀、闸板等启闭设备，以便在进水间冲洗和设备检修时使用。这类闸阀或闸板尺寸较大，为了减小所占空间，常用平板闸门、滑阀及蝶阀等。

（4）起吊设备　起吊设备设在进水间的操作平台上，用以起吊格栅、格网、闸板和其他设备。常用的起吊设备有电动卷扬机、电动和手动单轨吊车等，其中以电动吊车采用较多。当泵房较深，平板格网冲洗次数频繁时，采用电动卷扬机起吊，使用较方便，效果较好。大型取水泵站中进水间的设备较重时，可采用电动桥式吊车。

2.2.1.2　取水泵房

根据所确定的取水位置，综合其水深、水位及其变化幅度，岸坡，河床的形状，河水含砂量分布，冰冻与漂浮物，取水量及安全度等因素确定选用取水构筑物形式和取水水泵形式。

取水泵房内集水井和泵房可以采取合建或分建的方式。

集水井和泵房合建的布置形式，参见图1-2-10。

在泥砂含量高的河流中取水时，为防止吸水管堵塞，尽量缩短吸水管长度，常将集水井伸入泵房中间，置于泵房底部的集水井布置一般适用于深井泵房或小型泵房。

集水井和取水泵房按分建的布置形式可分为岸边分建和河床分建两种方式（见图1-2-11、图1-2-12）。

集水井和取水泵房分建时集水井的平面形状一般有圆形、矩形、椭圆形等。圆形集水井结构合理，便于沉井施工，但不便于布置设备；矩形形式对安装滤网、吸水管和分格较为方便，但造价较高；椭圆形兼有两者的优点，但施工较复杂。

集水井下部分可分为进水室、格网和吸水室，集水井顶面设操作平台。

主要设备有水泵机组、蝶阀、止回阀、检修闸阀、吊车、排水泵等。取水泵有多种形式。

2.2.2　配水溢流井

为保证多个系列配水均匀和水厂事故时的溢流，在净水厂设置配水溢流井。

主要设备有检修堰闸和电动可调节堰闸。

2.2.3　混合

混合的作用是使投加的药剂迅速均匀地扩散到被处理的水中，为反应创造良好的条件，使胶体失去稳定性并使脱稳胶体相互聚集。主要有水力混合和机械混合。

2.2.3.1　水力混合

水力混合：水体消耗自身能量，通过流态变化达到混合的目的。水力混合主要有借助流程中的水泵混合和管式静态混合器混合两种。

（1）借助流程中的水泵混合　将药剂溶液投加到每一水泵吸水管中，通过水泵叶轮的高速转动达到混合效果。投加越靠近水泵混合效果越好。为了防止空气进入水泵吸水管内，一般加设一个装有浮球阀的水封箱。对于投加腐蚀性强的药剂，应注意避免腐蚀水泵叶轮及管道。

借助流程中的水泵混合主要设备为浮球阀。

（2）管式静态混合器混合　管式静态混合器的形式很多，一般是在管道内设置多节固定叶片，使水流成对分流，同时产生涡旋反向旋转及交叉流动，从而获得混合效果。管式静态混合器的水头损失与管道流速、混合器内部结构等有关，一般当管道流速为1.0～1.5m/s时，水头损失为0.5～0.8m。该混合主要设备为管式静态混合器。

2.2.3.2　机械混合

机械混合是通过机械提供能量，改变水体流态，以达到混合目的。机械混合有多种形式，如桨式、推进式、涡流式等，采用较多的为桨式。桨式结构简单，加工制造容易。

主要设备为桨式搅拌器，相关参数见表1-2-1、图1-2-13。

2.2.4　絮凝

絮凝是使胶体在外力扰动下相互碰撞集聚，并形成较大颗粒的过程。絮凝池的作用是提供有利于矾花成长的水力条件，增大絮凝体的碰撞概率，使矾花颗粒逐渐增大，提高絮凝效率从而改善沉淀效果，提高沉淀池的出水水质并可延长滤池的过滤周期。絮凝与混合一样分为水力絮凝和机械絮凝两大类。

2.2.4.1　水力絮凝

水力絮凝简单，但适应水量水质的变化能力差。水力絮凝主要有隔板絮凝池、折板絮凝池、侧向流波形板絮凝池、网格（栅条）絮凝池、穿孔旋流絮凝池。

主要设备为快开排泥阀。

（1）网格（栅条）絮凝池　网格絮凝池是应用紊流理论的絮凝池，其平面由多格竖井串联而成，絮凝池分成许多面积相等的方格，进水水流顺序从一格流向下一格，上下交错流动，当水流通过网格或栅条的孔隙时，水流收缩，过网孔后水流扩大，形成良好絮凝条件，通过能量消耗完成絮凝过程。由于池高适当，多与平流沉淀池或斜管沉淀池合建。

设计要点：a.池数一般不少于2个，絮凝时间一般为10～15min；b.絮凝池分格数按絮凝时间计算，多分为8～18格，可大致按分格数均分成3段，其中前段为3～5min、中段3～5min、末段4～5min；c.网格或栅条数前段较多、中段较少、末段可不放，但前段总数宜在16层以上，中段在8层以上，上下两层间距为60～70cm；d.每格的竖向流速，前段和中段为0.12～0.14m/s，末段为0.1～0.14m/s；e.网格或栅条的外框尺寸加安装间隙等于每格池的净尺寸，前段栅条缝隙为50mm，或网格孔眼为80mm×80mm，中段分别为80mm和100mm×100mm；f.各格之间的过水孔洞应上下交错布置，孔洞计算流速，前段0.3～0.2m/s、中段0.2～0.15m/s、末段0.14～0.1m/s，各过水孔必面积从前段向末段逐步增大，所有过水孔必须经常处于淹没状态，因此上部孔洞标高应考虑沉淀池水位变化时不会露出水面；g.网孔或栅孔流速，前段0.25～0.3m/s、中段0.22～0.25m/s；h.一般可用长度小于5m、直径150～200mm的穿孔排泥管单斗底排泥，采用快开排泥阀。

（2）隔板絮凝池　水流以一定流速在隔板之间通过完成絮凝过程。隔板絮凝池主要有往复式和回转式两种。

设计要点：a.池数一般不少于2个，絮凝时间为20～30min，色度高、难于沉淀的细颗粒较多时宜采用高值；b.池内流速应按变速设计，进口流速一般为0.5～0.6m/s，出口流速一般为0.2～0.3m/s。通常用改变隔板的间距以达到改变流速的要求；c.隔板间距应大于0.5m，小型池子当采用活动隔板时可适当减小，进水口应设挡水措施，避免水流直冲隔板；d.絮凝池超高一般采用0.3m；e.隔板转弯处的过水断面面积，应为廊道断面面积的1.2～1.5倍；f.池底坡向排泥口的坡度，一般为2%～3%，排泥管直径不应小于150mm；g.絮凝效果亦可用速度梯度G和反应时间来控制，当原水浊度低，平均G值较小或处理要求较高时，可适当延长絮凝时间，以提高GT值，改善絮凝效果。

（3）折板絮凝池　折板絮凝工艺是国内20世纪80年代初开始广泛应用的高效絮凝工艺，运用折板缩放或转弯造成的边界层分离现象所产生的附壁紊流耗能方式，利用扰流机构形成的水力喷射、微涡旋紊动、角隅涡流综合效应和竖向流形成的絮粒网捕作用，在絮凝池内沿程保持横向均匀、纵向分散地输入微量而足够的能量，有效提高输入能量的利用率、絮凝效率和混凝沉淀设备的容积利用率，增加液流相对运动，以缩短絮凝时间，提高絮凝体沉降性能。

折板絮凝池运用折板絮凝技术，是以水头为能源的水力式反应池，采用多级分段反应，形成输入能量的逐级递减。具有较高的容积利用率和较小的扩散系数，有利于矾花的形成，是一种高效、节能的反应池型。池中折板可用钢丝网水泥板、不锈钢板、塑料板拼装而成。

折板具有多种形式，常用的有平折板和波纹板等。折板絮凝池可布置成竖流式或平流式，要设排泥设施。

设计要点如下。

① 池数一般不少于2个，絮凝时间为6～20min。

② 平折板絮凝池一般分为三段，流速分别为0.25～0.35m/s、0.15～0.25m/s、0.10～0.15m/s，三段中的折板布置可分别采用相对折板、平行折板及平行直板。

③ 各段的G和T值可参考下列数据：

第一段（相对折板）G=80s-1，t≥120s；第二段（平行折板）G=50s-1，t≥120s；第三段（平行直板）G=25s-1，t≥120s；GT值≥1×104。

④ 折板夹角可采用90°～120°。

⑤ 折板宽度可采用0.5m左右；折板长度可采用0.8～1.5m。

⑥ 第二段中平行折板的间距等于第一段相对折板的峰距。

（4）波形板絮凝池　波形板絮凝池类似于多通道折板絮凝池，是以波形板为填料的絮凝形式。在各絮凝室中等间距地平行装设波形板，形成几何尺寸完全相同、相互并联的水流通道，因此各通道的水力阻抗特性完全相同。能量的输入在两波形板间形成的连续扩大腔、缩颈处完成（主要是在扩大腔部分完成）。由于所有扩大腔和所有缩颈的几何尺寸相同，因而某阶段絮凝所需要的能量是按扩大腔（或缩颈）的数量等量多次地输入。这种能量分布的均匀性使能量得到充分利用，同时为絮粒结大提供了适宜的水力条件。

设计要点如下。

① 波形板可采用波长500mm、波高100mm，小规模装置化净水器可采用波长200mm、波高50mm。

② 絮凝池设计成3个连续絮凝室，形成三级絮凝。三级的容积（停留时间）为逐级成倍递增：V1∶V2∶V3=t1∶t2∶t3=1∶2∶4。平均流速成倍递减：v1∶v2∶v3=4∶2∶1。

③ 每个絮凝室波形板流程为8～10m，波形板部分总流程为24～30m。

④ 常用的波形板竖流式絮凝池设计参数如下：第一室，平均流速0.2m/s，絮凝时间35s，G=251s-1；第二室，平均流速0.1m/s，絮凝时间70s，G=75s-1；第三室，平均流速0.05m/s，絮凝时间140s，G=20s-1；GT值=1.78×104。

⑤ 絮凝室的总水头损失为30～35cm。

2.2.4.2　机械絮凝

机械絮凝是通过机械带动叶片而使液体搅动从而完成絮凝过程。机械絮凝可进行调节，可以适应水量变化及水头损失小，如配上无级变速传动装置，则更易使絮凝达到最佳效果。但机械维修工作量大。

机械絮凝主要有桨式机械絮凝，根据搅拌轴的安放位置，可分为水平轴式和垂直轴式。

主要设备为桨式搅拌器和快开排泥阀。

设计要点：a.池数一般不少于2个，絮凝时间为15～20min；b.搅拌器排数一般为3～4排（不应少于3排），水平搅拌轴应设于池中水深1/2处，垂直搅拌轴则设于池中间；c.叶轮桨板中心处的线速度，第一排采用0.4～0.5m/s，最后一排采用0.2 m/s，各排线速度应逐渐减少；d.水平轴式叶轮直径应比絮凝池水深小0.3m，叶片末端与池子侧壁间距不大于0.2m，垂直轴式的上桨板顶端应设于池子水面下0.3m处，下桨板底端，设于距池底0.3～0.5m处，桨板外缘与池子侧壁间距不大于0.25m；e.水平轴式絮凝池每只叶轮的桨板数目一般为4～26块，桨板长度不大于叶轮直径的75%；f.同一搅拌器两相邻叶轮应相互垂直设置；g.每根搅拌轴上桨板总面积宜为水流截面积的10%～20%，不宜超过25%，每块桨板的宽度为桨板长的1/15～1/10，一般采用10～30cm；h.必须注意不要产生水流短路，垂直轴式的应设置固定挡板；i.为了适应水量、水质和药剂品种的变化，宜采用无级变速的传动装置；j.絮凝池深度按照水厂标高系统布置确定，一般为3～4m；k.全部搅拌轴及叶轮等机械设备，均应考虑防腐。

2.2.4.3　絮凝池比较

不同形式絮凝池比较如表1-2-2所列。

絮凝池的选择应考虑：a.絮凝池形式的选择和设计参数的采用，应根据净水厂工艺平面及竖向布置、原水水量水质情况、出水水质要求和相似条件下的运行经验或通过试验确定；b.在絮凝过程中速度梯度G或絮凝流速应逐渐由大到小，絮凝池的平均速度梯度G一般在30～60s-1，GT值达104～105，以保证絮凝过程的充分与完善；c.絮凝池要有足够的絮凝时间，一般在5～30min；d.絮凝池应尽量与沉淀池合并建造，避免用管渠连接，如确需用管渠连接时，管渠中的流速应小于0.15m/s，并避免流速突然升高或水头跌落；e.为避免已形成絮体的破碎，絮凝池出水穿孔墙的过孔流速宜小于0.1m/s；f.应避免絮体在絮凝池中沉淀，必要时采取相应的排泥措施。

2.2.5　沉淀

（1）工艺主要功能　沉淀是将混凝形成的絮体利用重力沉降作用从水中去除的过程，沉淀是水处理工艺中泥水分离的重要环节，其运行状况直接影响滤池的过滤效果，影响出水水质指标。

沉淀可分为一般沉淀和浅层沉淀。沉淀池主要有平流沉淀池、斜管（斜板）沉淀池和辐流式沉淀池。

（2）工艺主要类型　沉淀池形式按水流方向一般分平流式、竖流式和辐流式。每种沉淀池均包含五个区，即进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区。

竖流式沉淀池的优点有排泥方便，管理简单，占地面积较小；但池子深度大，施工困难；对冲击负荷和温度变化的适应能力较差；池径不宜过大，否则布水不匀。适用于小型污水处理厂。直径与有效水深的比值应不大于3.0，池直径不宜大于8m，目前最大的比值达10m，中心管内流速应不大于30mm/s，中心管下口应设喇叭口及反射板，板底面距泥斗内泥面不小于0.3m，运行时利用水位差进行定期排泥，排泥管下端距池底不大于0.2m，管上端超出水面不小于0.4m。

辐流式沉淀池多为机械排泥，运行可靠，管理较简单；排泥设备已定型化。机械排泥设备复杂，对施工质量要求高。适用于大、中型污水处理厂。辐流式沉淀池通常使用周边进水、周边出水的形式，目前也有较少采用周边进水、中心出水的形式。直径与有效水深的比值宜为6～12，刮泥机的刮泥板其外缘的线速度不宜大于3m/min。通常采用矩形池桁车刮泥机和圆形池周边转动刮泥机。

2.2.5.1　平流沉淀池

平流沉淀池是水沿水平方向流动的狭长形沉淀池，具有沉淀效果好、对冲击负荷和温度变化的适应能力较强、施工简易、平面布置紧凑、排泥设备已趋定型等优点。与此同时，也有配水不易均匀；采用多斗排泥时，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作量大；采用机械排泥时，设备复杂，对施工质量要求高等不足。适用于大、中、小型净水厂。

其主要设计参数为水平流速、沉淀时间、池深、池宽、长宽比、长深比等。平流沉淀池的长度仅取决于停留时间和水平流速，而与处理规模无关，当水量增大时，仅需增加池宽即可。

（1）设计要点

① 池数一般不少于2个，沉淀时间一般为1.5～3.0h。

② 沉淀池内平均水平流速一般为10～25mm/s，水流应避免过多转折。

③ 表面水力负荷为1.5～3.0m3/（m2·h）。

④ 有效水深一般为3.0～3.5m，超高一般为0.3～0.5m。

⑤ 池的长宽比应不小于4∶1，每格宽度或导流墙间距一般采用3～8m，最大为15m。当采用虹吸式或泵吸式桁车机械排泥时，池子分格宽度还应结合机械桁车的宽度。

⑥ 池的长深比应不小于10∶1，采用吸泥机排泥时池底为平坡。

⑦ 泄空时间一般超过6h。

⑧ 采用机械刮泥，刮泥机的行走速度为0.6～0.9m/min。

⑨ 出水堰的最大负荷不宜大于2.9L/（m·s）。

（2）计算公式

池长：

L=3.6vT

池平面积：

池宽：

弗劳德数计算：

雷诺数：

式中，v为池内平均水平流速，mm/s；T为沉淀时间，h；Q为设计水量，m3/h；H为有效水深，m；β为池长宽比；R为水力半径，m3/h；ω为水流断面积，cm2；ρ为湿周，cm；g为重力加速度，cm/s2；ν为水的运动黏度。

（3）常用设备功能类型　主要设备为穿孔管结合快开排泥阀、虹吸式吸泥机和泵吸式桁车机械排泥机。

2.2.5.2　斜管（板）沉淀池

根据沉淀原理，在一定流量Q和一定颗粒沉降速度Uo的条件下，沉淀效率E与池子的平面面积A成正比，即E=UoA/Q。将池子在高度上分成N个间隔，使池子平面面积加大，沉淀时间缩短，提高沉淀效率。

结合排泥的需要，斜板沉淀池在池子中加入斜板，加大了水池过水面积和湿周，同时减少了水力半径，在同样的水平流速条件下降低了雷诺数，减少了水的紊动，沉淀效果好。

斜管沉淀池是在沉淀池内安装许多间隔较小的平行倾斜管的沉淀池，斜管沉淀池与斜板沉淀池的沉淀原理相同，在水力条件上，斜管比斜板水力半径小，因而雷诺数更低，沉淀效果更显著。斜管沉淀池池容小，节省占地面积，被国内外众多水厂采用并积累了大量的运行和管理经验。其问题是维护管理较复杂，斜管斜板需要定期清理和更换。斜板和斜管沉淀池因沉淀时间短，故在运转中遇到水量、水质变化时应加强注意和管理。采用此类沉淀池还应注意絮凝的完善和排泥的合理布置等。

（1）斜板沉淀池设计要点

① 斜板沉淀池水流方向主要有上向流、侧向流及下向流（同向流）三种。

② 斜板沉淀池设计颗粒沉降速度μ，液面负荷宜通过试验或参照相似条件下的水厂运行经验确定，设计颗粒沉降速度可采用0.16～0.3mm/s，液面负荷可采用6.0～12m3/（m2·h），低温低浊水宜采用下限值。

③ 倾角θ：根据斜板材料和颗粒情况而异，一般为了排泥方便常用倾角60°。

④ 板距P：即两块斜板间的间距，侧向流斜板P一般采用80～100mm；单层斜板板长不宜大于1.0m。

⑤ 板内流速v：上向流时根据表面负荷计算；侧向流时可参考相当于平流式沉淀池的水平流速，一般为10～20mm/s；下向流时，可根据下向表面负荷计算。

⑥ 在侧向流斜板的池内，为了防止水流不经斜板部分通过，应设置阻流墙，斜板顶部应高出水面。

⑦ 为了使水流均匀分配和收集，侧向流斜板沉淀池的进、出口应设置整流墙。进口处整流墙的开孔率应使过孔流速不大于絮凝池出口流速，以免絮体破碎。

⑧ 排泥设备一般采用穿孔管或机械排泥，穿孔管排泥的设计与一般沉淀池的穿孔管排泥相同。

（2）斜管工艺设计要点

① 斜管断面一般采用蜂窝六角形，其内径一般采用25～35mm。

② 斜管管径为30～40mm，斜管长度一般为1000mm左右，水平倾角θ常采用60°。

③ 斜管上部的清水区高度不宜小于1.0m，较高的清水区有助于出水均匀和减少日照影响及藻类繁殖。

④ 斜管下部的布水区高度不宜小于1.5m。为使布水均匀，在沉淀池进口处应设穿孔墙或格栅等整流措置。

⑤ 积泥区高度应根据沉泥量、沉泥浓缩程度和排泥方式等确定。排泥设备同平流沉淀池，可采用穿孔排泥或机械排泥等。

⑥ 斜管沉淀池的出水系统应使池子的出水均匀，可采用穿孔管或穿孔集水槽等集水。

⑦ 斜管沉淀区液面负荷应按相似条件下的运行经验确定，可采用5.0～9.0m3/（m2·h）。

（3）主要计算公式

式中，Af为斜板水平投影面积的总和，m2；Q为进入沉淀池的水量，m3/s；η为有效系数；μ为颗粒沉降速度，m/s。

式中，A'f为斜板实际总面积，m2；θ为斜板倾斜角度，（°）。

式中，l为斜板斜长，m；h为斜板安装高度，m；B为池宽，m；v为板内流速，m/s。

式中，P为水平板距，m；N为斜板间隔数；L为斜板组合全长（相当于池长），m。

H=h1+h2+h+h3

式中，h1为积泥高度（泥斗高度），m；h2为配水渠高度，m；H为沉淀池总高度，m；h3为保护高度，m。

复核：

式中，t为颗粒沉降需要时间，s；L'为颗粒沉降需要长度，m。

（4）常用设备功能类型　主要设备有排泥穿孔管结合快开排泥阀、潜水式刮泥机。

2.2.5.3　辐流式沉淀池

辐流式沉淀池是一种池深较浅的圆形构筑物。原水自池中心进入，沿径向以逐渐变小的速度流向周边，在池内完成沉淀过程后，通过周边集水装置流出。沉降在池底部的污泥采用机械装置排除。为提高沉淀效率，可在池内加装斜管，多用于浊度高、含砂量较大的预沉处理。

主要设备主要有虹吸式中心转动悬挂式刮泥机和排泥阀。

2.2.5.4　沉淀池选择

不同形式沉淀池比较如表1-2-3所列。

选择沉淀池形式应从设计规模、进水水质、区域环境条件、维护管理水平、占地面积，以及净水厂的厂平面和高程关系考虑，从技术、经济、维护、管理多方面综合，确定最适合的沉淀池池型。

2.2.6　澄清

澄清池集污泥循环接触絮凝和斜管分离为一体，是综合絮凝和泥水分离过程为一体的净水构筑物，具有生产能力高、处理效果好等优点。它利用高浓度泥渣与原水中的杂质颗粒相互接触、吸附、聚合，然后形成絮粒与水分离，使原水得到澄清。澄清池综合了混凝和固液分离作用，在一个池内完成混合、絮凝、悬浮物分离等过程的净水构筑物。

传统的澄清池按泥渣的情况，一般分为泥渣循环和泥渣悬浮等形式。主要有水力循环澄清池、机械搅拌澄清池、脉冲澄清池、悬浮澄清池等。此外，由国外水处理公司开发应用的沉淀池形式还有：DENSADEG高密度沉淀池（澄清）、ACTIFLO微砂循环沉淀池、上向流澄清池等，旨在强化混凝沉淀，为后续处理单元减轻负担，确保水厂出厂水质达标。

2.2.6.1　水力循环澄清池

水力循环澄清池利用水力作用将水提升，促使泥渣循环，并使原水中的固体杂质与已形成的泥渣层接触絮凝而分离沉淀的水池。

（1）设计要点

① 水力循环澄清池的设计可分为水力提升器、第一反应室、第二反应室、分离室、进出水系统及污泥浓缩斗等部分。

② 水力澄清池适用于中、小型水厂，进水悬浮物含量一般小于1000mg/L，短时间内允许达到2000mg/L。

③ 喷嘴直径与喉管直径之比一般采用（1∶3）～（1∶4），喉管截面积与喷嘴截面积的比值在12～13之间。

④ 喷嘴流速采用6～9m/s，喷嘴的水头损失一般为2～5m。

⑤ 喉管流速为2.0～3.0 m/s，喉管瞬间混合时间一般为0.5～0.7s。

⑥ 第一反应室出口流速一般采用50～80mm/s，第二反应室进口流速低于第一反应室出口流速，一般采用40～50mm/s。

⑦ 清水区上升流速一般采用0.7～1.0mm/s，当原水属低温低浊时，上升流速可酌减，清水区高度一般为2～3m，超高为0.3m。

⑧ 总停留时间为1～1.5h，反应室停留时间宜取用较大，以保证反应的完善，一般采用停留时间：第一反应室为15～30s，第二反应室为80～100s（按循环总回流量计）。

⑨ 池的斜壁与水平的夹角一般为45°。

⑩ 为避免池底积泥，提高回流泥渣浓度，喷嘴顶离池底的距离一般不大于0.6m。

⑪ 为适应原水水质的变化，池中心应设有可调节喷嘴与喉管进口处间距的措施，但必须注意第一反应筒下口与喉管重合调节部分的间隙不宜过小，否则易被污泥所堵塞，使调节困难。

⑫ 排泥装置同机械搅拌澄清池排泥装置，耗水量一般为5%左右；排泥量大者可考虑自动控制，池子底部应设放空管。

⑬ 在分离室内设置斜板，可提高澄清效果、增加出水量和减少药耗。在大型池内反应筒下部设置伞形罩，可避免第二反应室的出水短路和加强泥渣回流。

⑭ 水力循环澄清池清水区的液面负荷应按相似条件下的运行经验确定，可采用2.5～3.2m3/（m2·h）。

⑮水力循环澄清池导流筒的有效高度可采用3～4m。

⑯水力循环澄清池的回流水量可为进水流量的2～4倍。

（2）计算公式　水力循环澄清池计算公式如下。

① 水射器：

q1=nq

h1=v1t1

d5=2d1

S=2d0

式中，d0为喷嘴直径，m；q为进水量，m3/s；v0为喷嘴流量，m3/s；hp为净作用水头，m；ω0为喷嘴断面积，m2；d1为喉管直径，m；q1为设计水量（包括回流泥渣量），m3/s；n为回流比，一般为2～4；v1为喉管流速，m/s；h1为喉管高度，m；t1为喉管混合时间，s；d5为喇叭口直径，m；h″5为喇叭口斜壁高度，m；α0为喇叭口角度，（°）；S为喷嘴与喉管间距，mm。

② 第一反应室

式中，ω2为第一反应室出口断面积，m2；d2为第一反应室出口直径，m；v2为第一反应室出口流速，m/s；h2为第一反应室高度，m；α为第一反应室锥形筒夹角，（°）。

③ 第二反应室：

h3=h6+h4

式中，ω3为第一反应室上口断面积，m2；v3为第二反应室上口流速，m/s；h6为第二反应室出口至第一反应室上口高度，m；t3为第二反应室反应时间，s；h3为第二反应室高度，m；h4为第一反应室上口水深，m；ω1为第二反应室出口断面，m2；d'2为第二反应室出口处到第一反应室上口处的锥形筒直径，m；d3为第二反应室上口直径，m。

④ 澄清池各部尺寸：

H3=h+h0+h1+S+h2+h4

H=H3+H4

H2=H-H1

式中，ω4为分离室面积，m2；v4为分离室上升流速，m/s；D为澄清池直径，m；H3为池内水深，m；h为喷嘴法兰与池底的距离，m；h0为喷嘴高度，m；H为池总高度，m；H4为第一反应室上口超高，m；H1为池锥体部分高度，m；D0为池底部直径，m；β为池斜壁与水平线夹角，（°）；H2为池直壁高度，m。

⑤ 各部容积及停留时间：

式中，t1为喉管混合时间，s；W1为第一反应室容积，m3；W2为第二反应室容积，m3；W为澄清池总容积，m3；H0为超高，m；T为池总停留时间，h。

⑥ 排泥系统：

式中，V为泥渣浓缩室容积，m3；C为浓缩后泥渣浓度，mg/L；t'为浓缩时间，h；S1为进水悬浮物含量，mg/L；S4为出水悬浮物含量，mg/L。

（3）主要设备　排泥阀等。

2.2.6.2　机械搅拌澄清池

机械搅拌澄清池是泥渣回流型的澄清池，污泥由池内完成循环和接触絮凝与斜管沉淀的组合。其工作原理是利用原水中的颗粒和池中积聚的沉淀泥渣相互碰撞接触、吸附、聚合，然后形成絮粒与水分离，使原水得到澄清的过程。其特点是利用机械搅拌的提升作用来完成泥渣回流和接触反应。加药混合后的原水进入第一反应室，与几倍于原水的循环泥渣在叶片的搅动下进行接触反应，然后经叶轮提升至第二反应室继续反应，以结成较大的絮粒，再通过导流室进入分离室进行沉淀分离。

清水区设计上升流速一般采用1～2mm/s，总停留时间1.0～1.5h。重力排泥：泥渣浓度20kg/m3，含水率98%；机械排泥：泥渣浓度50kg/m3，含水率可达95%。适合于原水SS小于1000mg/L，适应水量水质变化能力较强。

优点：处理效率高，适应水量、浊度变化能力性强，除藻效果较好，处理效果稳定，采用机械刮泥设备，对较高浊度水具有一定的适应性。

局限性：机械搅拌澄清池利用机械搅拌的提升作用来完成泥渣回流，无法有效控制回流污泥浓度和回流量，搅拌设备维修难，原水藻类较高时处理能力有限。

应用案例：机械搅拌澄清池在国内曾得到广泛利用，北京第九水厂、田村山水厂和门城水厂采用此种池型，取得了较好的处理效果，对水量水质的变化有较好的适应性。

（1）设计要点

① 第二反应室计算流量（考虑回流因素在内）一般为出水量的3～5倍。

② 清水区上升流速一般采用0.8～1.1mm/s。

③ 水在池中的总停留时间一般为1.2～1.5h；第一反应室和第二反应室的停留时间一般控制在30min左右。第二反应室按计算流量计的停留时间为0.5～1min。

④ 为使进水分配均匀，可采用三角配水槽缝隙或孔口出流以及穿孔管配水等；为防止堵塞，也可以采用底部进水方式。

⑤ 加药点一般设于池外，在池外完成快速混合。第一反应室可设辅助加药管以备投加助凝剂。投加石灰时，投加点应在第一反应室，以防止堵塞进水管道。

⑥ 第二反应室应设导流板，其宽度一般为其直径的1/10左右。

⑦ 清水区高度为1.5～2.0m。

⑧ 底部锥体坡度一般在45°左右。当有刮泥设备时亦可做成平底。

⑨ 集水方式可选用淹没孔集水槽或三角堰集水槽，过孔流速为0.6m/s左右。池径较小时，采用环形集水槽；池径较大时，采用辐射集水槽及环形集水槽。集水槽中流速0.4～0.6m/s，出水管流速为1.0m/s左右。考虑水池超负荷运行或留有加装斜板（管）的可能，集水槽和进水管的校核流量宜适当增大。

⑩ 池径小于24m时，可采用污泥浓缩斗排泥和底部排泥相结合的形式。根据池子大小设置1～3个污泥斗，污泥斗的容积一般为池容积的1%～4%，小型水池也可只用底部排泥。池径大于24m时应设机械排泥装置。

⑪ 污泥斗和底部排泥宜用自动定时的电磁排泥阀、电磁排泥虹吸装置或橡皮斗阀，也可使用手动快开阀人工排泥。

⑫ 在进水管、第一反应室、第二反应室、分离区、出水槽等处，可视具体要求设取样管。

⑬ 机械搅拌澄清池的搅拌机由驱动装置、提升叶轮、搅拌桨叶和调流装置组成。驱动装置一般采用无级变速电动机，以便根据水质和水量变化调整回流比和搅拌强度；提升叶轮用以将第一反应室水提升至第二反应室，并形成澄清区泥渣回流至第一反应室，搅拌桨叶用以搅拌第二反应室水体，促使颗粒接触絮凝；调流装置用于调节回流量。

⑭ 搅拌桨叶外径一般为叶轮直径的0.8～0.9，高度为第一反应室高度的（1/3）～（1/2），宽度为高度的1/3。某些水厂的实践运行经验表明，加长叶片长度、加宽叶片，使叶片总面积增加，搅拌强度增大，有助于改进澄清池处理效果，减少池底排泥。

（2）主要计算公式　主要计算公式如下所示。

① 第二反应室：

式中，ω1为第二反应室截面积，m2；Q'为第二反应室计算流量，m3/s；Q为净产水能力，m3/s；u1为第二反应室及导流室内流速，m/s，u1=0.04～0.07；D1为第二反应室内径，m；A1为第二反应室中导流板截面积，m2；H1为第二反应室高度，m；t1为第二反应室内停留时间，s，一般取30～60s（按第二反应室计算水量计）。

② 导流室：

ω2=ω1

式中，ω2为导流室截面积，m2；D'1为第二反应室外径（内径加结构厚），m；A2为导流室中导流板截面积，m2；D2为导流室内径，m；H2为第二反应室出水窗高度，m。

③ 分离室：

式中，ω3为分离室截面积，m2；u2为分离室上升流速，m/s，一般取0.0008～0.0011m/s；ω为池子总面积，m2；D'2为导流室外径（内径加结构厚），m；D为池内径，m。

④ 池深：

V'=3600QT

V=V'+V0

DT=D-2H5cotα

H=H4+H5+H6+H0

式中，V'为池净容积，m3；T为水在池中停留时间，h，一般取1.0～1.5；V为池子计算容积，m3；V0为考虑池内结构部分所占容积，m3；W1为池圆柱部分容积，m3；H4为池直壁高度，m；W2为池圆台容积，m3；H5为圆台高度，m；α为圆台斜度倾角，（°）；DT为圆台底直径，m；W3为池底球冠或圆锥容积，m3；H6为池底球冠或圆锥高度，m；R为球冠半径，m；H为池总高，m；H0为池超高，m。

⑤ 配水三角槽：

式中，B1为三角槽直角边长，m；u3为槽中流速，m/s，一般取0.5～1.0；1.10为考虑池排泥耗水量10%。

⑥ 第一反应室：

D3=D'1+2B1+2δ3

H7=H4+H5-H1-δ3

H8=D4-D5

H9=H7-H8-H10

V3=V'-（V1+V2）

式中，D3为第一反应室上端直径，m；δ3见图1-2-14；H7为第一反应室高，m；D4为伞形板延长线与池壁交点处直径，m；ω6为回流缝面积，m2；Q″为泥渣回流量，m3/s；u4为泥渣回流缝流速，m/s，一般取0.10～0.20m/s；B2为回流缝宽，m；δ4见图1-2-14；D5为伞形板下端圆柱直径，m；H8为伞形板下檐圆柱体高度，m；H10为伞形板离池底高度，m；H9为伞形板锥部高度，m；V1为第一反应室容积，m3；V2为第二反应室加导流室容积，m3；V3为分离室容积，m3。

⑦ 集水槽：

式中，h2为槽终点水深，m；q为槽内流量，m3/s；u5为槽内流速，m/s，一般取0.4～0.6m/s；b为槽宽，m；h1为槽起点水深，m；hk为槽临界水深，m；i为槽底坡；l为槽长度，m。

⑧ 排泥及排水：

V4=0.01V'

式中，V4为污泥浓缩室总容积，m3；T0为排泥周期，s；P为浓缩泥渣含水率， %，一般取98%左右；ρ为浓缩泥渣密度，t/m3；S1为进水悬浮物含量，g/m3；S4为出水悬浮物含量，g/m3；q1为排泥流量，m3/s；ω0为排泥管断面积，m2；μ为流量系数；h为排泥水头，m；d为排泥管直径，m；ξ为局部阻力系数；λ为摩阻系数，可取排泥管λ=0.03；t0为排泥历时，s；V5为单个污泥浓缩室容积，m3。

穿孔集水槽的计算方法如下。

① 孔口总面积：

孔口总数：

② 穿孔集水槽的宽度：

B=0.9Q0.4

③ 穿孔集水槽的高度：穿孔集水槽的总高度除了上述起端水深外，还应加上槽壁孔口出水的自由跌落高度（可取7～8cm）以及集水槽的槽壁外孔口以上应有的水深和保护高。

（3）主要设备　搅拌机和各类排泥装置，如电磁排泥快开阀、电磁排泥虹吸装置或橡皮斗阀、刮泥机、排泥泵等。

2.2.6.3　改进型机械搅拌澄清池

（1）传统机械搅拌澄清池问题　如前章所述，传统机械搅拌澄清池处理效果好，适应水量、原水浊度和藻类变化能力强，处理效果稳定。其设备较少、电耗低、投资较低，在国内得到广泛应用。目前北京第九水厂、田村山水厂、门城水厂、北京郭公庄水厂、北京第十水厂等均采用了此种澄清池池型，取得了较好的处理效果，为应对原水水质变化，促进净水厂工艺处理全过程的高效、经济、安全、优质运行，保证净水厂出水水质稳定达标起到至关重要的作用。

经过多年的设计和运行经验，总结传统的机械搅拌澄清池存在的主要问题如下：a.回流污泥浓度低，搅拌机叶轮提升效果不理想；b.利用机械搅拌的提升作用来完成泥渣回流，回流污泥浓度和回流量无法有效控制；c.锅形底，造成污泥接触区的容积小，接触时间短，影响处理效果；d.传统的搅拌机和刮泥机为不同轴式，水下传动装置故障率高，维修难度大；e.土建结构为锅形底且具有伞形板，施工难度大。

针对传统机加池存在的问题，近年来机械加速澄清池工艺有所改进，池体结构和设备不断优化，与传统池型相比，大大降低了维护检修和土建施工难度，提高了处理效率。改进型池型也逐渐得到应用，在水线和泥线工艺系统中均起到重要作用。

（2）改进型机械搅拌澄清池及特点　改进后的新型机械搅拌澄清池由钢制第一反应室、钢制第二反应室、搅拌机、刮泥机、进出水管及排泥管等组成。

如图1-2-15所示，第一反应室位于第二反应室的中部，在钢制第一反应室的底部或中部，或上部，设有对原水与循环污泥进行搅拌和提升的搅拌机叶轮；钢制第二反应室的形状为圆筒状或喇叭形，澄清池的第二反应室外侧与澄清池侧壁之间为污泥分离区；在第二反应室的下部为污泥接触区且设有刮泥机，周侧为分离室，周侧上部设有分支状钢制集水槽或环形集水槽，出水管与钢制环形集水槽连通；刮泥机与搅拌机的转动轴为同轴的套轴式结构，转轴分别被不同转速的传动装置驱动，驱动装置采用变频调速装置。

加药混合后的原水经进水管入钢制第一反应室，与3～10倍于原水的循环泥渣在叶轮搅拌下接触反应。搅拌机采用调速电机，通过搅拌机调速控制提升水量，污泥回流水量为提升水量减去进水量。然后经叶轮提升至钢制第二反应室继续反应，絮凝成较大的絮体通过污泥接触区。在污泥接触区设有刮泥机，刮泥机为与圆锥形底部相同的直线形。泥水进入分离室，清水进入钢制集水槽，使水得到净化，最后从出水管注入下一级构筑物；定期通过底部排泥管排出剩余污泥。

改进后的新型机械搅拌澄清池具有如下特点。

① 改变池子原有结构，将原来的锅形底改为直底。去掉原来的伞形板，改为直壁。将第一反应室、第二反应室、出水槽等均改为钢制，工厂加工，现场安装。该调整大幅降低了土建施工难度。

② 新型的池结构可以充分利用池内下部空间，增加污泥接触区的容积，增加接触时间。

③ 可以很好地将池底部高浓度污泥通过叶轮提升并与原水充分混合，提升处理效果。

④ 原来的搅拌机和刮泥机为不同轴式，改为套轴式，降低设备的维修难度。

（3）主要设计参数和池型计算　改进型是对传统型机械搅拌澄清池的外池型、第一和第二反应室结构、搅拌机型式及安装位置的改进，促使整体处理效率提高，传统型、改进型机械搅拌澄清池与固体接触澄清池设计运行参数对比见表1-2-4。

改进型机械搅拌澄清池计算过程与传统型机械搅拌澄清池计算过程基本一致，计算公式均可参考传统型机械搅拌澄清池计算方法，结合调整后的主要设计参数取值范围，进行计算设计。

2.2.6.4　脉冲澄清池

处于悬浮状态的泥渣层不断产生周期性的压缩和膨胀，促使原水中的杂质颗粒与已形成的泥渣进行接触凝聚和分离沉淀。它通过在脉冲澄清池中部的悬浮泥渣层中设置带有导流片的斜板组件来增加水与泥渣的接触，提高絮凝效果，形成良好的矾花，并使澄清水从浓密的泥渣悬浮层中分离出来，从而获得更高的上升流速、更低的停留时间和高效的净水能力，有利于提高水质和降低基建投资。

（1）设计要点

① 脉冲澄清池进水悬浮物含量一般小于1000mg/L。

② 脉冲澄清池视具体情况可选用真空式、钟罩虹吸式等发生器。

③ 脉冲澄清池一般采用穿孔管配水，上设人字形稳流板，其主要设计数据如下：

a.配水管最大孔口流速为2.5～3.0m/s；b.配水管管底距池底高度为0.2～0.3m；c.配水管中心距为0.4～1.0m；d.稳流板缝隙流速为50～80mm/s；e.稳流板夹角一般采用60°～90°。

④ 池中总停留时间一般为1.0～1.3h。

⑤ 清水区的平均上升流速一般采用0.7～1.0mm/s。

⑥ 脉冲澄清池总高度一般为4～5m；悬浮层高度为1.5～2.0m（从稳流板顶算起）；清水区高度为1.5～2.0m。

⑦ 在原水浊度较高，排泥频繁时，宜采用自动排泥装置。排泥周期及历时可根据原水水质、水量变化、悬浮层泥渣沉降等情况随时调整。

⑧ 脉冲澄清池清水区的液面负荷应按相似条件下的运行经验确定，可采用2.5～3.2m3/（m2·h）。

⑨ 脉冲周期可采用30～40s，充放时间比为（3∶1）～（4∶1）。

⑩ 脉冲澄清池的悬浮层高度和清水区高度可分别采用1.5～2.0m。

⑪ 脉冲澄清池应采用穿孔管配水，上设人字形稳流板。

⑫ 虹吸式脉冲澄清池的配水总管应设排气装置。

（2）计算公式

① 脉冲平均流量Qm：

式中，Q为脉冲澄清池设计水量，m3/s；a为悬浮水量/设计水量；t2为冲水时间，s；t1为放水时间，s。

② 放水时间t1：

式中，α为峰值系数，钟罩式为1.23～1.28，真空式为1.50～1.80；ΔH为脉冲时进水室高位水位差，m，一般取0.6～0.8m；A为进水室有效面积，m2；∑ω为配水管孔眼面积，m2；为孔眼面积比，钟罩式为15～18，真空式为6～8；μ为流量系数，一般采用0.5～0.55。

③ 脉冲过程中相当于最大流量时，配水管孔口处的自由水头Δhmax：

Δhi=hi1+hi2+hi3+hi4（m）

式中，h为进水室最高水位与澄清池出水水位之差，m；C为水位修正系数（考虑最大发生脉冲流量时的水位与最高脉冲水位两者不一致），钟罩式为1.10～1.20，真空式为1.0；Δhmax为最大自由水头，m，钟罩式为0.35～0.50m；∑hi为发生器和池体总的水头损失，m；hi1为发生器局部损失，m；hi2为发生器沿程损失，m，一般很小可忽略不计；hi3、hi4分别为池体局部、沿程损失，m，按澄清池的构造分别计算水头损失，见图1-2-16。

④ 钟罩式脉冲发生器及进水室

中央虹吸管直径：

式中，v01为中央管脉冲平均流速，m/s，取2～4m/s。

钟罩直径D：

D=2d（m）

根据经验，钟罩直径为中央虹吸管直径的2倍。

进水室面积：

式中，Δt为发生脉冲前瞬时溢流时间折算为计算流量的当量时间，s，一般取1～3s。

钟罩顶面距中央虹吸管管顶的高度：

中央虹吸管高度：

式中，h1为中央虹吸管水封深度，cm，一般取5～15cm；hi1为发生器局部损失；v02为钟罩脉冲平均流速，m/s；v03为钟罩脉冲和中央虹吸管间隙脉冲平均流速，m/s；ξ1为中央虹吸管局部主阻力系数（包括出口），一般ξ1=1.0+0.7=1.7；ξ2为钟罩局部阻力系数，一般ξ2=1.0；ξ3为钟罩和中央虹吸管间隙局部阻力系数，一般ξ3=1.0。

钟罩高度：

式中，h4为中央管管顶与钟罩顶之间的高度，m；h3为虹吸破坏管总高度，cm，一般取5～10cm；h2为钟罩底边保护高度，m。

进水室高度：

H1=∑hi+ΔH+h5-δ（m）

式中，h5为进水室超高，m，一般取0.3～0.5m，以便调整周期，增加产水量；δ为进水室底板厚度，m。

（3）主要设备　虹吸式机械设备、各种排泥阀等。

2.2.6.5　悬浮澄清池

悬浮澄清池的特点是泥渣浓缩室（即泥渣室）设于悬浮层下部，在中心排渣筒下部设有深部排渣孔，在处理高浊度水期间可以开启，以调节悬浮层的浓度，排除多余泥渣，保持悬浮层内部的泥渣平衡，处理高浊度水时常用悬浮澄清池。在处理一般浊度水期间，也可以定期开启排渣孔，以排除悬浮层底部逐渐积聚的砂粒，提高澄清效果。

（1）设计要点

① 处理含砂量为3.5～4kg/m3的原水，一定要设置底部和深部排渣。底部排渣孔的开启面积应根据原水中含砂量而定。

② 排渣孔的孔口应有调节开启度的设施，排渣孔的总面积一般为排渣筒总面积的50%，排渣孔的流速一般为0.05m/s。

③ 对于含砂量较高的原水，为了提高除砂效率，可在原水进水管上加设一条比进水管小一号的排砂管，作为定期排砂，也可作为澄清池放空之用。

④ 当原水悬浮物含量超过3000mg/L，原水与混凝剂溶液混合至进入配水系统之前的时间不得超过3min。

⑤ 悬浮澄清池的平面可做成圆形或矩形，如采用圆形，宜采用喷射配水；如采用矩形，则可采用穿孔管配水。

⑥ 采用穿孔管配水时，孔口流速一般为1.5～2.0m/s，采用喷射配水时，喷嘴流速一般为1.25～1.75m/s。

⑦ 悬浮层高度一般为2m，停留时间不小于20min，每米悬浮层的水头损失为7～8cm。

⑧ 清水区高度一般为1.5～2.0m，当以聚丙烯酰胺作絮凝剂时上升流速可参照相似悬浮澄清池运行资料确定。根据原水悬浮物含量，一般清水区上升流速采用0.5～0.8mm/s；泥渣浓缩室上升流速采用0.4～0.6mm/s。

⑨ 泥渣室的有效高度不得少于1.5m。泥渣浓缩的计算时间和相应的泥渣浓度应根据试验的泥渣浓度曲线确定。

⑩ 强制出水量一般为出水量的30%～40%。

⑪ 澄清池的排泥周期与进水含砂量有关（高浊度时应连续排泥），一般为4～8h，排出的泥渣含水率与投药量有关，一般情况下为87%～93%。当采用穿孔排泥管排泥时，必须在池底加设压力冲洗管。

⑫ 澄清池排泥管的管径不小于150mm，排泥孔眼直径不小于20mm，孔口的流速不小于2.5m/s，排泥时间为10～20min。

⑬ 泥渣室内的压力冲洗管，一般水压为0.3～0.4MPa，在冲洗管段设置与垂直线成45°向下交错排列的孔眼（孔径为15～20mm）。反冲洗时间一般为2～3min。

（2）计算公式　如下式所示。

① 设计流量：

Q0=Q（1+βn）

式中，Cn为平均排泥浓度，kg/m3；CB为进入泥渣室的泥渣浓度，kg/m3；Cy为浓缩后的泥渣浓度，kg/m3；βn为排泥耗水率；S1为设计原水悬浮物含量，kg/m3；Q0为澄清池设计流量，m3/h；Q为澄清池有效出水量，m3/h。

② 清水区出水量、强制出水量：

Q2=Q0（1-K）

Q1=Q0-Q2=KQ0

式中，Q2为泥渣室中强制出水量，m3/h；Q1为清水区出水量，m3/h；K为澄清室与泥渣室内出水水量分配系数；v1为清水区上升流速，mm/s；v2为泥渣浓缩室内的强制出水量折合成清水区上升流速，mm/s，一般取0.4～0.6mm/s；ω1为清水区面积，m2。

③ 澄清池面积：

式中，Ω为单层式澄清池面积，m2；ω2为泥渣室上部面积，m2；Ω'为双层式澄清池面积，m2；ω3为排渣筒（管）进口面积，m2；v3为排渣筒进口及筒内流速，m/h，v3=200m/h。

④ 排渣孔面积：

式中，ω'3为排渣孔总面积，m2；v'3为排渣孔进口流速，m/h，一般取20～40m/h。

⑤ 穿孔集水槽：

b=0.9q0.4

h1=0.75b

h2=1.25b

式中，b为槽宽，m；q为每槽担负流量，m3/s；h1为槽起点水深，m；h2为槽终点水深，m，孔口出流，孔口前淹没水深5cm，孔口后水位跌落7cm，集水槽超高15～20cm。

⑥ 排泥：

式中，D为穿孔排泥管直径，mm，D≥150mm；d为孔眼直径，mm，d=25～30mm；qn为穿孔管末端流量，m3/s；vn为穿孔管末端流速，m/s，参阅排泥管计算，一般为1.8～2.5m/s；W为泥渣室有效容积（排泥周期内泥渣体积），m3；T为泥渣浓缩时间（排泥周期），h；S4为出水悬浮物含量，kg/m3；T0为排泥历时，s；W'为每根穿孔管在排泥周期内排流量，m3；n为穿孔排泥管数量。

（3）主要设备　气水分离设备、各种排泥阀等。

2.2.6.6　高密度沉淀池

高密度沉淀池为污泥体外循环接触絮凝与斜管沉淀的组合，其集絮凝、沉淀、污泥浓缩功能为一体，采用体外泥渣回流系统，在同一构筑物中完成深层阻碍沉淀和浅层斜管沉淀。

高密度沉淀池由絮凝区、斜管区、沉淀区、浓缩区、泥渣回流系统、剩余泥渣排放系统组成。运行过程为：原水加注混凝剂后经快速混合进入絮凝池，并与沉淀池浓缩区的部分沉淀泥渣混合，在絮凝区加入PAM并利用螺旋桨搅拌器完成絮凝反应。经搅拌后的水以推流方式进入沉淀区。在沉淀区中泥渣下沉，澄清水通过斜管区分离后由集水槽收集出水。沉降的泥渣在沉淀池底部浓缩，浓缩泥渣一部分通过螺杆泵回流与原水混合，多余部分由螺杆泵排出。加注混凝剂的原水经快速混合后进入絮凝池，并与沉淀池浓缩区的部分沉淀泥渣混合，在絮凝区中加入絮凝剂并完成絮凝反应。反应采用螺旋桨搅拌器。经搅拌反应后的水以推流方式进入沉淀区。在沉淀区中泥渣下沉，澄清水进一步经斜管分离后由集水槽收集出水。沉降的泥渣在沉淀池下部浓缩，浓缩泥渣的上层用螺杆泵回流与原水混合，以维持最佳的固体浓度，底部多余的泥渣由螺杆泵排出。

（1）主要特点

① 特殊的絮凝反应器设计。该单元是为有利于污泥循环的快速絮凝，又是为有利于矾花增长的慢速絮凝而设计的，兼具物理和化学反应。应用有机高分子絮凝剂结合投加聚合物，可以形成均质絮凝体及高密度矾花。

② 从絮凝区至沉淀区采用推流过渡。反应池分为两个部分，具有不同的絮凝能量，中心区域配有一个轴流叶轮，使流量在反应池内快速絮凝和循环，产生的流量约10倍于处理流量：在周边区域，主要是推流使絮凝以较慢的速度进行，并分散低能量以确保絮凝物增大致密。

③ 从沉淀区至絮凝区采用可控的外部泥渣回流。部分污泥在反应池内循环，通过全面控制的外部污泥循环来维持均匀絮凝所需的较高污泥浓度，适应性增强。

④ 采用斜管沉淀布置。将剩余矾花从该单元内去除，最终产生优质的水。

⑤ 具有污泥浓缩功能，无需额外的浓缩装置。

高密度沉淀池为污泥体外循环接触絮凝与斜管沉淀的组合，其集絮凝、沉淀、污泥浓缩功能为一体，池深较大、池子总高6.7m。负荷在15～40mm3/（m2·h）（4～11mm/s）之间，采用体外污泥回流有较好的可控性，污泥含水率97%。藻类的去除率可达90%，抗水量水质冲击能力强。

（2）设计要点　为了达到良好的处理效果，设计时应考虑以下几点。

① 在高密度澄清池上游设一混合池，在混合池内安装一个快速搅拌器对混凝剂进行快速搅拌或直接通过静态混合器进行混凝剂的在线投加。

② 加入混凝剂及循环污泥的原水进入反应池的底部，絮凝剂加入搅拌器的下部，反应池的搅拌系统需要高流速（大约比处理流速高10倍）以均匀地分散能量并在相对高速的情况下运行且不会破坏通过搅拌系统的矾花。

③ 贮泥斗上部的污泥通过容积式循环泵打到原水进水管用于保证反应池内的污泥一直处于最佳浓度，在不考虑原水浓度和流量的情况下，确保污泥的完整性及在澄清池内相对稳定的固体负荷。

④ 采用可靠的投加聚合电解质方式，控制稀释水量、聚合电解质的投加量。

⑤ 污泥层标高由1个或2个探测器控制及一系列的取样点进行检测。

⑥ 贮泥斗下部的浓缩污泥应及时排走，以免发酵，并使污泥层标高保持相对稳定。采用有效的刮泥机，澄清池底部设为斜坡，使底坡符合排泥要求。

⑦ 贮泥斗内污泥无需再浓缩，已满足污泥脱水的要求，可将排泥斗下部的污泥直接排到脱水机内进行脱水。

⑧ 高效斜管沉淀区选用高质量的斜管，斜管安装与水平成60°角。

⑨ 采用清水收集槽下侧的纵向板对斜管区进行水力分布，这样可以改善配水情况，而且避免水流短路。

⑩ 采用自动化来控制高密度澄清池的启动及停运；根据原水流量、污泥层高度和刮泥机过转矩控制排泥；进行原水流量与投加药剂量间的线性控制；监控运行情况。

（3）设计参数　如表1-2-5所列。

（4）主要设备　螺旋桨搅拌器，刮泥机，污泥螺杆泵（回流和排泥）等；稳流板，快速搅拌器，偏心螺旋泵，刮泥机，污泥位变送器，斜管及支撑，浊度计，pH计。

2.2.6.7　微砂循环沉淀池

微砂循环沉淀池（ACTIFLO）为OTV公司于1988年开发应用的一种沉淀池，主要特点是微砂加重絮凝技术和斜管沉淀技术的结合。以细砂作为絮凝的核心物质，通过重力絮凝使悬浮物附着在微砂上，在高分子助凝剂的作用下聚合成易于沉淀的絮凝物。斜管沉淀技术大大提高了水的循环速度，减少了沉淀池底部的面积，从而缩短了絮凝时间，加快了沉淀过程。通过调节微砂和污泥的回流率应对水质水量的变化。对高浊、低温、高色、藻类暴发等难处理的原水处理效果明显，适应能力强。

ACTIFLO沉淀池主要由混凝池、微砂投加池、絮凝熟化池及斜管沉淀池组成。

（1）混凝池　原水进入ACTIFLO池前投加混凝剂，进入混凝池进行快速混合、搅拌，使胶体颗粒脱稳。高分子助凝剂聚丙烯酰胺（PAM）应用于处理工艺中，通过有机高分子絮凝剂的黏结架桥作用，使形成的絮粒粗大、密实，具有较好的沉降性能，有利于在沉淀构筑物内沉降分离。

（2）微砂投加池　混凝池出水进入投加池中，加入细砂（粒径0.08～0.5mm）。投加细砂提高了絮凝沉淀效果。细砂在该工艺中起到了重要的作用：细砂作为絮体的“凝核”，加强了絮体颗粒的形成；带有细砂的浆液混合可以机械破坏或打断藻类细胞；细砂增加了絮体的密度，加快了絮体在后续沉淀单元的沉降。

（3）絮凝熟化池　微砂投加池出水进入絮凝熟化池，搅拌强度进一步降低，熟化池投加聚合物（聚丙烯酰胺，PAM），其吸附架桥作用使絮体、悬浮固体和细砂之间聚结，形成更大、更重、更密实的絮体，有利于后面的沉淀。

（4）斜管沉淀池　絮凝熟化池出水进入斜管沉淀池沉淀，含砂絮体密度大因此沉速高。沉淀池底的泥在刮泥机的带动下汇集到中心，由砂循环泵抽入砂循环系统进行泥、砂分离，砂回用。沉淀出水进入后续原有过滤工艺。

（5）微砂循环　含有细砂的沉降污泥由砂循环泵连续泵入系统上方的水力旋流器，在水力旋流器里借助离心力，泥浆和细砂很好地分离，泥浆从旋流器的上部流出进入排泥水处理系统，泥浆占回流总量的80%～90%；分离好的细砂由旋流器的下部流出被注入絮凝池中循环使用，细砂占回流总量的10%～20%。污泥和微砂回流一般控制在3%～6%处理水量。

（6）主要设计参数　混凝池混凝时间3min；投加池混凝时间3min；熟化室絮凝时间8min；斜管沉淀池的表面上升流速40～60m/h（11～16mm/s）；细砂粒经0.08～0.5mm；污泥和微砂回流一般控制在3%～6%处理水量。

（7）主要设备　搅拌器、水力旋流泥砂分离器、回流泵、排泥阀等。

2.2.6.8　上向流炭吸附反应澄清池

上向流炭吸附反应澄清池（PULSAZUR􀅺）是法国得利满公司开发研究的一种炭和泥渣悬浮型的澄清池。是脉冲澄清池的改进型，其利用脉冲配水方法，自动调节炭和悬浮层泥渣浓度的分布，进水按一定周期充水和放水，使悬浮层的炭和泥渣交替地膨胀和收缩，增加原水颗粒与泥渣的碰撞接触机会，从而提高澄清效果。适合进水SS浓度小于1000mg/L，水体受到微污染、夏季高温高藻和冬季低温低浊的源水水质特点（如水库水）。

上向流炭吸附反应澄清池由以下4个系统组成：a.脉冲发生器系统；b.配水稳流系统，包括中央充放水渠、配水干渠、多孔配水支管和稳流板；c.澄清系统，包括悬浮层、清水层、多孔集水管和集水槽；d.排泥系统，包括泥渣浓缩室和排泥管。

（1）工作原理　加入絮凝剂和粉末活性炭的原水经机械混合后，进入真空室，在真空室加入高分子助凝剂，从配水干渠经配水支管的孔口以全断面均匀通过泥渣悬浮层高速喷出，在稳流板下以极短的时间进行充分混合和初步反应。然后通过稳流板整流，以缓慢速度垂直上升，在“脉冲”水流的作用下悬浮层有规律地上下运动，时而膨胀，时而压缩沉淀，促进絮凝体颗粒的进一步碰撞、接触和凝聚，原水颗粒通过泥、炭悬浮层的碰撞和吸附，有机物被吸附，再经斜管组件进一步实现固液分离，从而使原水得到澄清。澄清水由集水槽引出，过剩泥渣则流入浓缩室，经穿孔排泥管定时排出。

（2）运行过程　通过鼓风机吸口的不断抽气，加药后的原水进入真空室。当水位上升到高水位时，立即由脉冲自动控制系统自动将进气阀打开，破坏真空，在大气压作用下，真空室内的水位迅速下降，进入配水系统，当降至低水位时，进气阀又关闭，使真空室再次造成真空，水位又逐渐上升，如此周而复始地运行。

（3）主要特点包括：a.混合快速均匀，泥、炭悬浮层吸附充分，兼具物理和化学反应，沉淀作用间歇、静止交替进行；b.通过调节充放比和排泥频率可以适应来水浊度较大的变化范围；c.与其他澄清池相比，池深较浅，池底为平底，构造较简单；d.无水下机械设备，机械维修工作少；e.采用穿孔管实现全断面均匀配水；f.采用斜管组件，实现高效沉淀，清水区上升流速一般采用3～6m/h，最高可达8m/h；g.重力排泥，泥渣含水率97%～98%。

（4）主要设计参数　脉冲周期一般为40s，充放比为3∶1；斜管池清水区上升流速一般采用3～6m/h，最高可达8m/h；斜管斜长0.75m，倾斜角度60°，水力直径50mm；池深较浅约5m；重力排泥，泥渣含水率97%～98%；其他与上述脉冲澄清池同。

（5）主要设备　真空系统、鼓风机、蝶阀、闸阀、放空阀等。

2.2.6.9　澄清池形式的选择

主要应根据原水水量及水质、出水水质要求、生产规模、水厂厂地条件、管理水平等进行技术经济比较后确定。不同形式澄清池比较见表1-2-6。

2.2.7　气浮

重力作用下的固液分离，按照悬浮物在液体中的悬浮颗粒密度大于或小于液体密度分为两类：悬浮物在液体中的悬浮颗粒密度大于液体密度时为沉降分离；悬浮物在液体中的悬浮颗粒密度小于液体密度时为气浮分离。

气浮与絮粒重力自然沉降的沉淀、澄清工艺不同，它运用絮凝和浮选原理使杂质分离上浮从而去除。气浮依靠微气泡，使其黏附于絮粒上，实现絮粒强制性上浮，由于气泡的重度远小于水，浮力很大，因此，能促进絮粒迅速上浮，因而提高了固、液分离速度。

气浮工艺一般适于处理低浊（浊度<50NTU）、低密度悬浮物、高藻、低温、低溶解氧、臭味、腐殖质含量较高、高色度、含溶解性有机物的水库水。气浮对原水中隐孢子虫卵囊的去除有效。

气浮池形式主要有平流式气浮池、竖流式气浮池、与沉淀池相结合的气浮池、与过滤相结合的浮滤池。

气浮类型主要包括部分回流压力溶气气浮法、全部溶气压力溶气气浮法、分散空气气浮法、电解凝聚气浮法、全自动内循环射流气浮法等，目前使用较为普遍的是部分回流压力溶气气浮法。

部分回流压力溶气气浮法将回流循环10%的气浮池出水通过一个气/水饱和系统形成高压溶气水，喷射到气浮池中，与原水混合，调节减压阀使循环水的压力骤然减小，由于压力的变化产生大量微小气泡，气泡附着在絮凝颗粒上，并快速上浮至水面，形成稳定的悬浮污泥，当泥位到一定高度，开启气动快开阀，将浮渣排出。

局限性：需要一套供气、溶气、释放系统，设备多，维护量大，日常电费较高；在来水水质恶劣时可能带来的环境问题；对于高浊水（>100NTU）处理效果差，应在其前面增加预沉池。

2.2.7.1　平流式气浮池

平流式气浮池的特点是池深浅（有效水深约2m），造价低，管理方便。但占地面积大，与后续滤池在高度上不易匹配。

2.2.7.2　竖立式气浮池

竖立式气浮池只有一个进水口。在内圆筒混凝捕捉区的外部有一个环形滤床，滤床内可装有各种活性填料，并有反冲增氧装置。被处理的水质经混凝分离后，净化水从混凝捕捉区溢流通过滤床排放，悬浮固体物则从澄清分离区上方自动溢流，由一个环状月牙形斜形槽排出。

2.2.7.3　浮沉池

浮沉池池体分为上下两层，上层设有混合区、絮凝区、气浮区和沉淀出水区，絮凝区设在混合区的一侧；下层设有下层沉淀区。浮沉池能够有效处理水质大幅变化的原水，根据水质不同，采用先沉淀后气浮的工艺或是单沉淀的工艺。采用双层组合布置，将混合、絮凝、沉淀、气浮工艺全部结合，节省了厂区用地以及各工艺之间管渠连通的水头损失，同时也便于统一管理。

2.2.7.4　浮滤池

浮滤池有砂滤料浮滤池和活性炭深床滤料浮滤池两种。

砂滤料浮滤池具有气浮过滤双重功能，运行灵活，节约占地。

活性炭深床滤料浮滤池是一种新型的给水组合处理工艺，它具有气浮过滤一体化、活性炭深床过滤、常规处理和深度处理一体化、节约占地面积、运行方式灵活等优点。在原水水质较好时以直接过滤的形式运行，在原水水质较差时则以正常形式运行。由于气浮工艺启动快、允许间歇运行，因此比较容易实现两工艺的切换。该池对高藻原水中有机物的去除效果较好，对UV254的去除率为54.3%，对CODMn的去除率为63.6%，对DOC的去除率为29.6%，对BDOC的去除率为42.6%，对AOC的去除率为72.2%。在显著提高出水水质的同时省掉了砂滤池，运行方式灵活。

（1）设计要点

① 根据试验选择合适的溶气压力及回流比（指溶气水量与待处理水量的比值）。通常溶气压力采用0.2～0.4MPa，回流比取5%～10%。

② 根据试验确定絮凝形式、絮凝时间及絮凝剂的种类和投加量。通常絮凝时间取10～20min。絮凝剂采用聚合氯化铝时，投药量为20～30mg/L。

③ 为避免打碎絮粒，絮凝池宜与气浮池连建。进入气浮接触室的水流尽可能分布均匀，流速一般控制在0.1m/s左右。

④ 接触室应对气泡与絮粒提供良好的接触条件，其宽度还应考虑安装和检修的要求。水流上升流速一般取10～20mm/s，水流在室内的停留时间不宜小于60s。

⑤ 接触室内的溶气释放器需根据回流水量、溶气压力等确定合适的型号与数量，并力求布置均匀。

⑥ 气浮分离室应根据带气絮粒上浮分离的难易程度确定水流流速，一般取1.5～2.0mm/s，即分离室表面负荷取5.4～7.2m3/（m2·h）。

⑦ 气浮池的有效水深一般取2.0～3.0m，池中水流停留时间一般为15～30min。

⑧ 气浮池的长宽比无严格要求，一般以单格宽度不超过10m，池长不超过15m为宜。

⑨ 气浮池排渣一般采用刮渣机定期排除。集渣槽可设置在池的一端、两端或径向。刮渣机的行车速度宜控制在5m/min以内。

⑩ 气浮池集水应力求均匀，一般采用穿孔集水管，集水管内的最大流速宜控制在0.5m/s左右。

⑪ 压力溶气罐的总高度可采用3.0m，罐内需装填料，其高度为1.0～1.5m，罐的截面水力负荷可采用100～150m3/（m2·h）。

（2）计算公式

① 加压溶气

水量Qp：

Qp=R'Q

式中，Q为气浮池设计产水量，m3/h；R'为选定溶气力下的回流比， %。

② 气浮所需空气量Qg：

Qg=Qpαϕ　（L/h）

式中，α为选定溶气压力下的释气量，L/m3；ϕ为水温校正系数，取1.1～1.3（生产中最低水温与试验时水温相差大者取高值）。

③ 空压机所需额定气量Q'g：

式中，ψ为安全与空压机效率系数，一般取1.2～1.5。

④ 接触室平面面积Ac：

式中，v0为选定的接触室水流上升平均速度，m/s。

⑤ 分离室平面面积As：

式中，vs为选定的分离室水流上升平均速度，m/s。

⑥ 池水深H：

H=vst　（m）

式中，t为分离室中水流停留时间，s。

⑦ 压力溶气罐直径D：

式中，I为单位罐截面积的过流能力，m3/（m2·h），对填料罐一般选用100～200m2/（m2·h）

⑧ 压力溶气罐高度Z：

Z=2Z1+Z2+Z3+Z4　（m）

式中，Z1为罐顶、底的封头高度，m；Z2为布水区高度，m，一般取0.2～0.3m；Z3为贮水区高度，m，一般取1.2～1.4m；Z4为填料层高度，m，当采用阶梯循环时取1.0～1.3m。

⑨ 容器释放器个数n：

式中，q为选定溶气压力下，单个释放器的出流量，m3/h。

（3）主要设备　空压机，容器罐，刮渣机，阀门等；溶气释放器，压力溶气罐，空气压缩机，刮渣机。

2.2.8　过滤

过滤是借助粒状材料或多孔介质去除水中杂质的过程，是分离不溶性固体与液体的一种方法。过滤单元主要有深床过滤和表面过滤。深床过滤是依靠筛除、吸附、沉淀、接触絮凝等复杂的作用将水中悬浮物截留其中，由于其过滤效率高，出水水质好且稳定，在给水工程中被广泛应用。表面过滤中微滤、超滤等将在本篇第5章中介绍。

深床过滤滤池主要有V形滤池、虹吸滤池、移动罩滤池、普通快滤池、重力式无阀滤池等，目前采用较多的是气水联合冲洗的V形滤池。设计滤池时，滤料应保证具有足够的机械强度和抗蚀性能，可采用石英砂、无烟煤和重质矿石等。滤池形式的选择应根据设计生产能力、运行管理要求、进出水水质和净水构筑物高程布置等因素，结合厂址地形条件，通过技术经济比较确定。滤池的分格数应根据滤池形式、生产规模、操作运行和维护检修等条件通过技术经济比较确定，除无阀滤池和虹吸滤池外不得少于4格。滤池的单格面积应根据滤池形式、生产规模、操作运行、滤后水收集及冲洗水分配的均匀性，通过技术经济比较确定。滤料层厚度（L）与有效粒径（d10）之比（L/d10值）：细砂及双层滤料过滤应大于1000；粗砂及三层滤料过滤应大于1250，除滤池构造和运行时无法设置初滤水排放设施的滤池外，滤池宜设有初滤水排放设施。

新型过滤工艺还包括生物滤池、炭砂过滤、浮滤池、翻板滤池等。过滤是水流通过粒状材料或多孔介质，以去除水中杂质的过程。

2.2.8.1　V形滤池

V形滤池全称为AQUAZUR V形滤池，采用粒径较粗且较均匀的滤料，并在各滤池两侧设有V形进水槽，冲洗采用气水微膨胀兼有表面扫洗的冲洗方式，冲洗排泥水通过中央排水槽排出池外。

（1）原理及特点　V形滤池是恒水位过滤，池内的超声波水位自动控制可调节出水清水阀，阀门可根据池内水位的高低自动调节开启程度，以保证池内的水位恒定。V形滤池选用铺装厚度较大（约1.40m），粒径较粗（0.95～1.35mm）的石英砂均质滤料。当反冲洗滤层时，滤料呈微膨胀状态，不易跑砂。V形滤池的另一特点是单池面积较大，过滤周期长，水质好，节省反冲洗水量。由于滤料层较厚，载污量大，滤后水的出水浊度普遍小于0.5NTU。

V形滤池的冲洗一般采用气洗→气水同时冲洗→水冲洗+表面扫洗的冲洗过程。V形滤池对施工的精度和操作管理水平要求较严。

（2）过滤过程　待过滤水由进水总渠经进水阀和两个过水窗（主要用于表面漂洗）后，溢过堰口再经侧孔进入V形槽，分别经槽底均布配水孔和V形槽堰顶进入滤池。被滤层过滤后的洁净水经滤头流入滤池底部，由配水窗汇入气水分配管渠，再经管廊中的水封井、出水堰、清水渠流入清水池。滤速可达7～20m/h，一般可选10m/h。

（3）反冲洗过程　关闭进水阀，进水阀两侧的两个过水窗依然处于常开状态，通过V形槽底部的配水孔，形成表面漂洗。然后开启排水阀将池面水从排水槽中排出直至滤池水面与V形槽顶相平，开始进行反洗操作。

（4）气冲　打开进气阀，开启供气设备，空气经气水分配总渠的上部小孔均匀进入滤池滤板底部，由长柄滤头喷入滤层，将滤料表面杂质擦洗下来并悬浮于水中，再由表面漂洗水冲入排水槽。

（5）气水同时反冲洗　在气冲的同时启动冲洗水泵，打开冲洗水阀门，反冲洗水也进入气水主分配渠，经下部配水窗流入滤池底部配水区，与反洗空气同时经长柄滤头均匀进入滤池，滤料得到进一步冲洗，表面漂洗依然继续进行。

（6）水冲　停止气冲，单独水冲，表面漂洗依然进行，最后水中、滤层中的杂质彻底被冲入排水槽，待滤料下沉后打开排水阀将上部反洗水排走。

滤池反冲洗时，应注意冲洗强度及时间，选用范围参考：a.气冲强度12～16L/（s·m2），时间3～4min；b.气水同时反冲洗强度，气冲强度10～12L/（s·m2），水冲强度2～3L/（s·m2），时间3～5min；c.水冲强度4～8L/（s·m2），时间6～8min。

（7）设计要点

① V形滤池冲洗前的水头损失可采用2.0m。

② 滤层表面以上水深不应小于1.2m。

③ V形滤池宜采用长柄滤头配气、配水系统。

④ V形滤池冲洗水的供应宜用水泵。水泵的能力应按单格滤池冲洗水量设计，并设置备用机组。

⑤ V形滤池冲洗气源的供应应设置备用机组。

⑥ V形滤池两侧进水槽的槽底配水孔口至中央排水槽边缘的水平距离宜在3.5m以内，最大不得超过5m。表面扫洗配水孔的预埋管纵向轴线应保持水平。

⑦ V形进水槽断面应按非均匀流满足配水均匀性要求计算确定，其斜面与池壁的倾斜度宜采用45°～50°。

⑧ 反冲洗空气总管的管底应高于滤池的最高水位。

⑨ V形滤池的进水系统应设置进水总渠，每格滤池进水应设可调整高度的堰板。

⑩ V形滤池长柄滤头配气配水系统的设计，应采取有效措施，控制同格滤池所有滤头滤帽或滤柄顶表面在同一水平高程，其误差不得大于±5mm。

⑪ V形滤池的冲洗排水槽顶面宜高出滤料层表面500mm。

（8）计算公式

① 总过滤面积：

T=T0-t0

② 单池滤头个数：

每平方米滤头个数：

③ 滤池高度：

H=H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7

④ 冲洗水泵扬程：

Hp=9810H0+（h1+h2+h3+h4+h5）

⑤ 冲洗水箱高度：

⑥ 冲洗用鼓风机出口压力：

a.采用大阻力或长柄滤头先气洗后水冲洗时

P=P1+P2+KP3+P4

b.采用长柄滤头同时气水冲洗时

P=P1+P2+P4+P5

（9）主要设备　阀门、蝶阀、止回阀、排气阀、水泵、鼓风机、空压机等。

2.2.8.2　虹吸滤池

虹吸滤池是以虹吸管代替进水和排水阀门的快滤池形式之一。滤池各格出水互相连通，反冲洗水由其他滤格的滤后水供给。过滤方式为等滤速变水位运行。

虹吸滤池是快滤池的一种形式，它的特点是利用虹吸原理进水和排走洗砂水，因此节省了两个闸门。此外，它利用小阻力配水系统和池子本身的水位来进行反冲洗，不需另设冲洗水箱或水泵，较易利用水力自动控制池子的运行。

① 虹吸滤池是由6～8个单元滤池组成的一个整体。滤池的形状主要是矩形。滤池的中心部分相当于普通快滤池的管廊，滤池的进水和冲洗水的排除由虹吸管完成。管廊上部设有真空控制系统。

② 滤池在过滤过程中滤层的含污量不断增加，水头损失不断增长，当滤池内水位上升到预定的高度时，水头损失达到了最大允许值（一般采用1.5～2.0m），滤层就需要进行冲洗。

③ 虹吸滤池在过滤时，由于滤后水位永远高于滤层，保持正水头过滤，所以不会发生负水头现象。每个单元滤池内的水位由于通过滤层的水头损失不同而不同。

④ 滤池的配水系统采用小阻力配水系统。

⑤ 适用条件。虹吸滤池适用于中、小型给水处理厂。虹吸滤池进水浑浊度的要求与普通滤池一样，一般希望在10mg/L以下，滤池可以采用砂滤料，也可以采用双层滤料。虹吸滤池冲洗水头不高，所以滤料颗粒不可选得太粗，否则将引起冲洗水头不足，膨胀率很小，冲洗不净的后患。

（1）设计要点　虹吸滤池的进水浊度、设计滤速、强制滤速、滤料、工作周期、冲洗强度、膨胀率等均参见普通快滤池的有关章节。此外，在设计虹吸滤池时还应考虑以下几点。

① 虹吸滤池适用的水量范围一般为15000～100000m3/d。单格面积过小，施工困难，且不经济；单格面积过大，小阻力配水系统冲洗不易均匀。目前国内已建虹吸滤池单格最大面积达54m2。

② 选择池形时一般以矩形较好。

③ 滤池的分格分组应根据生产规模及运行维护条件，通过技术经济比较确定。通常每座滤池分为6～8格，各格清水渠均应隔开，并在连通总清水渠的通路上考虑可临时装设盖阀或阀板的措施以备单格停水检修时使用。

④ 虹吸滤池为小阻力配水系统。为达到配水均匀，水头损失一般控制在0.2～0.3m，配水系统应有足够的强度，以承担滤料和过滤水头的荷载，且便于施工及安装。

⑤ 真空系统。一般均利用滤池内部的水位差通过辅助虹吸管形成真空，代替真空泵抽除进排水虹吸管内的空气形成虹吸，形成时间一般控制在1～3min。虹吸形成与破坏的操作均可利用水力实现自动控制。

⑥ 虹吸管按通过的流量确定断面。一般多采用矩形断面，也可用圆形断面。水量较小时可用铸铁管，水量较大时宜采用钢板焊制。虹吸管的进出口应采用水封，并有足够的淹没深度，以保证虹吸管正常工作。

⑦ 进水渠两端应适当加高，使进水渠能向池内溢流。各格间隔墙应较滤池外周壁适当降低，以便于向邻格溢流。

⑧ 进行虹吸滤池设计时应考虑各部分的排空措施；在布置抽气管时可与走道板栏杆结合；为防止排水虹吸管进口端进气，影响排水虹吸管正常工作，可在该管进口端上部设置防涡栅；清水出水堰及排水出水堰应设置活动堰板以调节冲洗水头。

⑨ 在虹吸滤池的最少分格数，应按滤池在低负荷运行时，仍能满足一格滤池冲洗水量的要求确定。

⑩ 虹吸滤池冲洗前的水头损失，可采用1.5m。

⑪ 虹吸滤池冲洗水头应通过计算确定，宜采用1.0～1.2m。

进水管0.6～1.0m/s；排水管1.4～1.6m/s。

（2）计算公式

① 滤池面积：

滤池工作按每日23小时计：

Q处=1.05Q净

（5%为自用水量）

f=BL

式中，F为滤池总面积，m2；Q处为滤池处理水量，m3/h；Q净为净产水量，m3/h；v为设计滤速，m/h，一般取8～12m/h；f为单格面积，m2，一般取<50m2；N为格数，个，一般取6～8个；B为单格宽度，m；L为单格长度，m。

② 进水虹吸管：

hf=hf局+hf沿

（1.2为矩形系数）

式中，Q进为虹吸管进水量（当一格冲洗时），m3/h；ω进为断面面积，m2；v进为进水流速，m/s，一般取0.4～0.6m/s；hf为进水虹吸管水头损失，m；hf局为进水虹吸管局部水头损失，m；hf沿为进水虹吸管沿程水头损失，m；Σξ为局部阻力系数和；v进事为事故进水流速，m/s；C为谢才系数；R为水力半径，m；L为虹吸管长度，m。

以上计算应以进行校核。

③ 滤板水头损失：

式中，v板为滤板孔眼流速，m/s；ω板为滤板孔眼面积，m2；q为冲洗强度，L/（m2·s），一般取13～15L/（m2·s），15～20L/（m2·s）（双层滤料）；α为开孔比， %；h板为滤板水头损失，m，取0.2～0.3m；μ为孔口流量系数，一般取0.65～0.79。

④ 排水虹吸管：

式中，ω排为断面面积，m2；v排为排水虹吸管流速，m/s，一般取1.4～1.6m/s。

⑤ 滤池高度：

H=H0+H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7+H8+H9+H10

式中，H为滤池高度，m，一般取5～5.5m；H0为集水室高度，m，一般取0.3～0.4m；H1为滤板厚度，m，一般取0.1～0.2m；H2为承托层厚度，m，一般取0.2m；H3为滤料厚度，m，一般取0.7～0.8m；H4为洗砂排水槽底至砂面距离，m；H5为洗砂排水槽高度，m；H6为洗砂排水槽堰上水头，m，一般取0.05m；H7为冲洗水头，m，一般取1.0～1.2m；H8为清水堰上水头，m，一般取0.1～0.2m；H9为过滤水头，m，一般取1.2～1.5m；H10为滤池超高，m，一般取0.15～0.2m。

（3）主要设备　真空系统，包括真空罐、真空泵。

2.2.8.3　移动罩滤池

移动罩滤池是上部设有可移位的冲洗罩，对各滤格按序依次进行冲洗的滤池。它由若干小滤格组成，并具有统一的进水和出水系统。

（1）设计要点

1）滤池分格数与分格面积

① 移动罩滤池的分格数应根据过滤总水量、反冲洗形式、地形条件和检修的可能性，经过技术经济比较后选定。如检修时不得中断出水，移动罩滤池至少应分成能独立工作的两组。

② 最多的滤格数n应不大于（T为总过滤周期；t为各滤格冲洗时间；S为移动罩体在两滤格之间运行及移动的时间，min）。

③ 滤格面积：a.泵吸式移动罩滤池的滤格面积受到水泵流量与扬程的限制，一般不能太大，仅1m2左右；b.虹吸式移动罩滤池的滤格面积可稍大，目前我国最大的滤格面积为9.6m2（3m×3.2m）。

2）进水布置。进水布置应尽量避免水流转弯造成的紊流和冲刷砂层。

在大、中型水厂中，为了检修及运转调度方便，移动罩滤池均分成两组以上，因而在设计上必须考虑各组水量的均匀分配。由于水厂的出水量随着季节的变化而变化，所以在设计时也应考虑小水量时的进、出水位的相应变化。

一般进水布置有下列几种。

① 堰板出流。最简单的均分流量的方法，但不适用于进水总流量变化较大的移动罩滤池。

② 淹没孔式进水形式。淹没孔的进水流速应小于0.5m/s。这种形式较简单也容易布置，但容易冲击进水端的滤料层造成水质恶化。

③ 中央渠进水。在滤池上部设置中央进水渠，均匀地将进水量分配到各滤格上，目前设计的大型移动罩滤池均采用这种形式。

3）滤水系统

① 滤料层。粒径与厚度可参照普通快滤池。

② 支承层。粒径与厚度可参照重力式无阀滤池。

③ 配水系统。一般采用钢板或钢筋混凝土穿孔板的小阻力配水系统。孔板的开孔比控制在1.0%～1.2%，孔板上设30目/英寸（1英寸=2.54cm，下同）及40目/英寸的尼龙网两层，这种配水系统的缺点是尼龙网遇含氧量高的水容易老化。

④ 集水区。集水区高度按每滤格的大小、水流方向经过计算确定，一般采用40～70cm；滤格面积小，采用小值；滤格面积大，采用大值。

4）出水布置

① 出水虹吸管中的水流速度采用1.0～1.5m/s。

② 出水堰口标高、按滤池总水头损失及虹吸管中的阻力损失计算确定，一般采用滤池水位与出水堰口高程差Hf=1.2～1.5m设计是安全的。

③ 出水虹吸管管顶高程是影响滤池稳定工作的一个控制因素，必须严格控制。如果太低，当水位达到L1时，发生溢流，失去虹吸作用；如太高，高出滤池水位L0时，则滤池投产时难以形成虹吸。高程G应控制在L0和L1之间，一般可低于L0约10cm。

④ 出水虹吸管。为了保持滤池水位稳定，在出水虹吸管顶（上口）需装设水位稳定器。

5）滤池冲洗周期及自控系统

① 移动罩滤池各滤格的冲洗程序应采用等时间间隔冲洗。

② 自控冲洗系统。移动罩滤池反洗设备应配以自动控制系统，达到运行自动化。目前，采用的自控系统有：a.PMOS集成电路的程序控制系统，可采用CHK—2型程控器，作为控制元件；b.采用时间继电器，作为移动罩动作的指令原件，但时间继电器容易损坏，需经常检修与调换。

（2）主要计算公式

① 滤池总面积：

（考虑5%冲洗水量）

式中，F为滤池总面积，m2；Q为净产水量，m3/h；v平为平均设计滤速，m/h，按《室外给水设计规范》采用。

② 每滤格净面积：

式中，f为滤格面积，m2；F为滤池总面积，m2；n为滤格数。

③ 反冲洗流量：

q=fI

式中，q为反冲洗流量，L/s；I为反冲洗强度，L/（s·m2），一般取15L/（s·m2）。

④ 滤池内水位与出水槽堰板顶高差Ht。Ht取1.2～1.5m。

⑤ 堰板顶高程与排水井水位差Hb。Hb通过排水虹吸管计算确定。

⑥ 出水虹吸管流速v1。v1一般采用0.9～1.3m/s。

⑦ 反冲虹吸管流速v2。v2一般采用0.7～1.0m/s。

以下计算从略：有关滤池计算见普通快滤池；有关虹吸管计算见无阀滤池。

主要设备有冲洗罩行车等。

2.2.8.4　普通快滤池

滤料一般为单层细砂级配滤料或煤、砂双层滤料，水头损失一般在2.0～2.5m，滤速一般在7～12m/h。

当采用三层滤料时水头损失在2.0～3.0m，滤速在9～12m/h。

冲洗采用单独水洗，可以采用水泵或高位水箱水塔。

（1）设计要点

① 滤池清水管应设短管或留有堵板，管径一般采用75～200mm，以便滤池翻修后排放初滤水。

② 滤池底部宜设有排空管，其入口处设栅罩，池底坡度约0.005，坡向排空管。

③ 配水系统干管的末端一般装排气管，当滤池面积小于25m2时，管径为40mm，滤池面积为25～100m2时，管径为50mm。排气管伸出滤池顶处应加截止阀。

④ 每个滤池上应装有水头损失计或水位尺以及取样设备等。

⑤ 滤池数目较少，且直径小于400mm的阀门，可采用手动，但冲洗阀门一般采用电动或液动。

⑥ 各种密封渠道上应有1～2个人孔。

⑦ 管廊门及通道应允许最大配件通过，并考虑检修方便。

⑧ 滤池池壁与砂层接触处抹面应拉毛，避免短流。

⑨ 滤池管廊内应有良好的防水、排水措施和适当的通风、照明等设施。

（2）计算公式　滤池总面积、个数及单池尺寸按下列方式计算。

① 滤池总面积：

个数应根据技术经济比较确定，但不得少于2个。无资料时，可参见表1-2-7。

② 单池尺寸。单个滤池面积按下式计算：

（3）主要设备　水泵、闸阀等。

2.2.8.5　重力式无阀滤池

重力式无阀滤池为不设阀门的快滤池，每个滤池具有单独的进水系统，水头损失约1.5m。在运行过程中出水水位保持恒定，进水水位随滤层水头损失增加而不断在虹吸管内上升，当水位上升到虹吸管管顶并形成虹吸时，即自动开始滤层反冲洗。一般水量小于4000t/d，可采用重力式无阀滤池。

（1）主要设计参数

1）滤速：10m/h。

2）平均冲洗强度15L/（s·m2），冲洗历时5min。

3）期终水头损失值采用1.70m。

4）进水管流速控制在0.5～0.7m/s之间。

5）滤料

① 单层滤料石英砂：粒径0.5～1.0mm，厚度700mm。

② 双层滤料上层无烟煤：粒径1.2～1.6mm，厚度300mm。

③ 下层石英砂：粒径0.5～1.0mm，厚度400mm。

（2）设计要点

① 无阀滤池的分格数，宜采用2～3格。

② 每格无阀滤池应设单独的进水系统，进水系统应有防止空气进入滤池的措施。

③ 无阀滤池冲洗前的水头损失可采用1.5m。

④ 过滤室内滤料表面以上的直壁高度应等于冲洗时滤料的最大膨胀高度再加保护高度。

⑤ 无阀滤池的反冲洗应设有辅助虹吸设施，并设调节冲洗强度和强制冲洗的装置。

（3）无阀滤池计算公式

① 滤池净面积：

（考虑冲洗水量4%）

式中，F为滤池净面积，m2；Q为设计水量，m3/h；v为滤速，m/h，按《室外给水设计规范》采用。

② 集水区高度：

式中，H为集水区高度，m；M为滤池长度，m；α为流量系数；β为开孔比（配水孔眼总面积/过滤面积）， %；Δv为孔口平均水流速度差，m/s；v'为孔口平均水流速度，m/s。

③ 冲洗水箱高度（双格组合时）：

F'=F+f2

式中，H冲为冲洗水箱高度，m；q为冲洗强度，采用15L/（m2·s）；t为冲洗历时，采用5min；F'为冲洗水箱净面积，m2；f2为连通渠及斜边壁厚面积，m2。

（4）主要设备　水泵、闸阀等。

2.2.8.6　翻板阀滤池

翻板阀滤池是瑞士苏尔寿公司研发的一种冲洗与排水非同步进行的滤池，由位于滤池一端的反冲洗翻板阀工作过程中在0°～90°范围内来回翻转而得名。翻板阀滤池具有截污量大、过滤效果好、节约反冲洗水、反冲洗后滤料洁净度高等诸多优点，并且滤池结构简单、投资省，因此近年来在国内逐渐得以推广应用。

（1）过滤原理　翻板阀滤池来水通过进水（溢流）堰均匀进入滤池，再以重力渗透穿透过滤层，并以恒水头过滤后汇入集水室。翻板阀滤池结构如图1-2-17所示。

（2）配水配气　翻板阀滤池的配水系统属于小阻力配水，由横向配水配气管、竖向配水配气管组成的配水配气系统构成了配水配气总渠和多条横向配水配气管（面包管）内的双层配水配气层。由于滤池内各配水配气管是独立分开的，使翻板阀滤池配水配气理论上具有较好的均匀性。图1-2-18为翻板阀滤池剖面图。

横向配水配气管又称面包管，材质为HDPE，面包管横断面为上圆下方，上部半圆形为配气空间，下部方形部分为配水空间。面包管底部按设计开孔比要求设置配水孔，配气孔设在面包管两侧，面包管顶部设置放气孔。图1-2-19为翻板阀滤池配水配气管图，图1-2-20为面包管大样图。

竖向配水管和竖向配气管材质为不锈钢，面包管上设有进水孔、进气孔。竖向配水管和配气管安装时确保配水配气管顶部底部标高一致。

（3）反冲洗过程　翻板阀滤池的冲洗方式与其他气水反冲滤池不同，翻板阀滤池采用闭阀的冲洗方式，冲洗和排水过程是分开的，滤池冲洗过程分气冲+气水联冲+水冲、单独水冲两大阶段，无论水冲、气冲都不向外排水，一个冲洗阶段结束后，静止20～40s后再排水，因此翻板阀滤池几乎不会出现滤料流失现象。

冲洗周期为24～72h，采用气水联合反冲，冲洗强度见表1-2-8。

（4）主要特点

① 可以选择多种滤料滤层。如由石英砂、陶粒、无烟煤、活性炭等组成的单层滤料或双层滤料。

② 滤料流失率低。冲洗时不排水，冲洗后20～40s后排水；翻板阀先开启50%开度，再开到100%。翻板阀内底比滤料层高出0.2m，因此保证轻质滤料流失率低。

③ 反冲洗耗水量小。冲洗时不排水，冲洗用水量较小。

④ 滤速较高，占地面积较小。

⑤ 过滤周期较长，工程投资和运行成本较低。

⑥ 结构简单，不需要反冲洗排水槽，过滤面积大。

⑦ 施工简单，工期短。

（5）设计要点

① 翻板阀滤池冲洗前的水头损失可采用2.0～2.5m。

② 滤层表面以上水深可取1.8～2.0m。

③ 翻板阀滤池冲洗水的供应宜用水泵。水泵的能力应按单格滤池冲洗考虑，并设备用机组。

④ 翻板阀滤池冲洗气源的供应宜采用鼓风机，鼓风机的能力按单格滤池冲洗考虑，并设置备用机组。

⑤ 反冲洗空气总管的管底应高于滤池的最高水位。

⑥ 翻板阀滤池出水宜设单格滤池出水堰。

⑦ 翻板阀滤池的翻板阀内底宜高于滤料0.2m。

⑧ 翻板阀滤池底部配水配气渠顶板宜安装竖向配水配气管后二次浇注。

（6）主要设备　翻板阀、阀门、蝶阀、止回阀、排气阀、水泵、鼓风机、空压机等。

2.2.8.7　高效炭砂滤地

（1）定义及原理　高效炭砂滤池是将粒状材料和多孔介质有机结合，有效去除水中无机和有机物的高效处理单元，是将传统滤池中的单层石英砂滤料部分替换为活性炭，成为活性炭和石英砂双层滤料滤池。

高效炭砂滤池既不同于传统砂滤池，也不同于在炭层下加300mm砂层用于防止生物泄漏的炭吸附池。它保留了砂滤池对颗粒物的去除截留作用，同时增加了活性炭对有机物的吸附作用和强化过滤层中微生物对污染物的生物降解作用，提高了对有机物和氨氮的去除效果，是集过滤、吸附、生物处理三大功能于一体的深度处理技术。由于高效炭砂滤池将常规净水工艺中的石英砂滤池和炭吸附池结合，因此在工程上的实现不需要在水厂增加新的处理构筑物，相对于砂过滤和臭氧-生物活性炭工艺而言流程较短，因此可以称之为短流程深度处理技术，特别适用于水厂用地紧张和升级改造的项目。

（2）特点

① 高效炭砂滤池通过滤层截留、活性炭吸附与生物降解的共同作用，能够有效提高有机物的去除效果，改善出水水质。

② 高效炭砂滤池可作为微絮凝直接过滤工艺处理低温低浊水。

③ 高效炭砂滤池对于有机物去除的缓冲能力较强，对滤速、反冲洗以及水力波动的适应能力强。

④ 高效炭砂滤池是现况水厂应对原水有机微污染的一种可行的升级改造方式，将普通砂滤池改造为高效炭砂滤池，可在不增加水厂用地的前提下，有效提高水厂对有机物的去除效果。

⑤ 高效炭砂滤池短流程深度处理技术基本建设费用和运行费用较低，管理难度小，占地面积小。

（3）设计要点

① 高效炭砂滤池型式可根据规模、运行管理要求和经验、进出水水质和净水构筑物高程布置等因素，结合厂址地形条件，通过技术经济比较确定。一般可采用普通快滤池、V形滤池和翻板阀滤池等形式，可采用降流式或升流式。

② 为防止炭床堵塞影响吸附效果、缩短吸附周期，高效炭砂滤池进水浊度宜小于1NTU。

③ 高效炭砂滤池中的微生物丰富，为防止生物泄漏、 提高供水的生物稳定性，应加强对滤后水的消毒灭菌工作。

④ 高效炭砂滤池运行受原水温度、溶解氧、水中絮体和颗粒、微生物营养物质等影响，应根据实际原水情况合理选择滤料种类及层厚、反冲洗程序及周期。

⑤ 高效炭砂滤池冲洗水的供应宜用水泵。水泵的能力应按单格滤池冲洗考虑，并设备用机组。

⑥ 高效炭砂滤池冲洗气源的供应宜采用鼓风机，鼓风机的能力按单格滤池冲洗考虑，并设置备用机组。

⑦ 反冲洗空气总管的管底应高于滤池的最高水位。

⑧ 高效炭砂滤池的进水系统应设置进水总渠，每格滤池进水应设可调节高度的堰板。

⑨ 高效炭砂滤池长柄滤头配气配水系统的设计应采取有效措施，控制同格滤池所有滤头滤帽或滤柄顶表面在同一水平高程，其误差不得大于±5mm。

⑩ 高效炭砂滤池的冲洗排水槽顶面高出滤料层表面的距离应等于排水槽高度加冲洗时滤层的膨胀高度。

⑪ 高效炭砂滤池活性炭和石英砂的选择应综合考虑滤料成本、纳污能力、粒径、强度、反冲洗膨胀等因素。

⑫ 高效炭砂滤池的钢筋混凝土池壁与炭接触部位应采取防电化学腐蚀措施。

⑬ 高效炭砂滤池出水宜设单格滤池出水堰。

⑭ 其他设计要点可根据所选池型，参照相应滤池设计要点。

（4）设计参数

① 活性炭可采用8目×30目破碎活性炭，d=1.2～1.5mm、h=2.0～3.0mm的颗粒活性炭。

② 石英砂可采用d10=0.6～1.2mm，k80≤1.4粒径的石英砂。

③ 滤速宜采用7～9m/h，强制滤速宜为9～12m/h。

④ 水与炭床的空床接触时间不宜少于6min。

⑤ 宜采用气水反冲洗，冲洗强度和冲洗时间可按表1-2-9考虑。

⑥ 炭层和砂层的厚度应根据水质进行合理配比，炭层厚度可为0.6～1.2m，砂层厚度可为0.6～1.2m。

⑦ 冲洗前的水头损失可取2.0～2.5m。

⑧ 炭层表面以上水深可取1.8～2.2m。

⑨ 宜考虑初滤池排放设施，初滤水排放时间宜取15～30min。

高效炭砂滤池用普通快滤池形式时宜采用长柄滤头配气配水系统，用翻板阀滤池形式时宜采用面包管配水配气系统。配水配气系统应按冲洗气量、水量，按根据下列数据通过计算确定：a.气干管进口端流速为10～15m/s；b.配水干管进口端流速为1.0～1.5m/s；配水（气）渠顶上宜设排气管，排出口需在滤池水位以上。

⑩ 冲洗周期宜为24～48h。

（5）计算公式

① 滤池总面积：

式中，F为滤池总面积，m2；Q为总流量，m3/h；v为滤速，m/h。

② 单池面积：

式中，f为单池面积，m2；n为滤池格数。

③ 排水槽断面模数：

X≈0.45Q0.4

式中，X为排水槽断面模数，m；Q为冲洗排水槽排水量，m3/s；L0为冲洗排水槽长度，m；a0为两条冲洗排水槽中心距，m，一般取1.5～2.0m。

④ 槽顶距滤料层砂面的高度：

He=eH2+2.5x+δ+0.07

式中，He为冲洗排水槽槽顶距滤料面高度，m；H2为滤料层厚度，m；e为冲洗时滤料层膨胀率；δ为冲洗排水槽槽底厚度，m，一般取0.05m；0.07（m）为冲洗排水槽超高。

⑤ 反冲洗水泵参数计算：

Q水=qf/1000n1

式中，Q水为反冲水泵流量，m3/s；q为滤池冲洗强度，L/（m2·s）；f为单格滤池面积，m2；n1为反洗用泵台数。

H=H0+h1+h2+h3+h4+h5

式中，H为反洗水泵扬程，m；H0为滤池冲洗排水槽顶与吸水池最低水位的高差，m；h1为吸水池到滤池之间最长冲洗管道的局部水头损失、沿程水头损失之和，m；h2为滤池配水系统水头损失，m；h3为承托层水头损失，m；h4为滤料层水头损失；h5为富余水头，m，一般取1～1.5m。

⑥ 反洗鼓风机参数计算：

Q气=qf/1000n2

式中，Q气为反洗鼓风机流量，m3/s；q为滤池冲洗强度，L/（m2·s）；f为单格滤池面积，m2；n2为反洗用鼓风机台数。

HA=h1+h2+9810kh3+h4

式中，HA为鼓风机出口处静压力，Pa；h1为输气管道压力总损失，Pa；h2为配气系统的压力损失，Pa；h3为配气系统出口至空气溢出面的水深，m，采用长柄滤头时一般取2.5×9810=24525Pa；h4为富余压力，一般取0.5×9810=24905Pa。

（6）主要设备　高效炭砂滤池的主要设备包括板闸、翻板阀、蝶阀、电动调节蝶阀、止回阀、水泵、鼓风机、起重机等。具体安装位置见表1-2-10。

2.2.8.8　滤池选用及适用条件

见表1-2-11。

2.2.9　消毒

生活饮用水必须消毒，滤后消毒的目的主要是杀菌和保持持续消毒能力。消毒方法、消毒剂、投加点、剂量的选择应根据原水水质、出水水质要求、消毒剂来源、消毒副产物形成的可能、净水处理工艺等，通过技术经济比较确定。

消毒剂的投加点应根据原水水质、工艺流程和消毒方法等，并适当考虑水质变化的可能确定，可在过滤后单独投加，也可在工艺流程中多点投加。

消毒剂的设计投加量宜通过试验或根据相似条件水厂运行经验按最大用量确定。出厂水消毒剂残留浓度和消毒副产物应符合现行生活饮用水卫生标准要求。

消毒剂与水要充分混合接触。接触时间应根据消毒剂种类和消毒目标以满足CT值的要求确定。各种消毒方法采用的消毒剂以及消毒系统的设计应符合国家有关规范、标准的规定。

消毒工艺主要有液氯消毒、氯胺消毒、二氧化氯消毒、次氯酸钠消毒、紫外消毒、臭氧消毒等，也可采用上述方法的组合，可以提高消毒效率（针对新型致病微生物：贾第鞭毛虫、隐孢子虫、冠状病毒）、减少消毒副产物产生（三卤甲烷、卤乙酸、卤代腈等）、提高管网水质生物稳定性（水中有机营养机质支持异养菌生长的能力）、保证饮水安全。

常规的化学消毒技术在降低了饮用水微生物风险的同时，由于消毒副产物的形成却增加了饮用水的化学物风险，而消毒剂本身对饮用水的安全性也有一定的影响。

为了进一步保障饮用水的安全，近年来多级屏障概念得到水处理工作者的广泛认同和推崇，多级屏障策略（multiple barrier strategy），就是从原水到自来水的处理过程中，为了确保水质的安全性，应设置多级保护屏障，使有害健康的成分无法进入自来水中。

单一地应用一个水处理工艺将难以保障饮用水的安全。水处理环节中，消毒成为保障饮用水安全的重要单元，安全消毒工艺的实现使得多级屏障的功能更得以保证。

由于每种消毒方式都有一定的局限性，于是组合消毒工艺的消毒方式被广泛关注，根据原水水质、出水水质要求、消毒剂来源、消毒副产物形成的可能、净水处理工艺等，采用两种以上的消毒手段组合使用，并通过技术经济比较确定所采用的消毒剂的组合方式，目前研究较多的是将臭氧或紫外光作为第一步的消毒工艺，有效地杀灭水中的各种病原微生物，其中利用紫外消毒可以有效地灭活水中的贾第鞭毛虫和隐孢子虫等原生动物，然后再投加二氧化氯、液氯或氯胺等不易分解的消毒剂来维持持续消毒效果，通过不同阶段各种消毒剂的相互协同作用，取长补短，扩大微生物控制的覆盖面，可以取得较好的消毒效果；同时可以大大减少消毒副产物形成，达到安全消毒的效果。

2.2.9.1　消毒方法比较

消毒方法比较如表1-2-12所列。

2.2.9.2　各种消毒工艺主要设计参数

（1）液氯消毒　由于投资和运行成本较低，目前国内大部分净水厂多采用液氯消毒工艺。

1）投加设计要点：a.投加氯气装置必须注意安全，不允许水体与氯瓶直接相连，必须设加氯机；b.液氯气化成氯气的过程需要吸热，可采用淋水管喷淋；c.氯瓶内液氯的气化及用量需要监测，除采用自动计量外，较为简便的办法是将氯瓶放置在磅秤上。

2）加氯量计算

① 一般加氯量计算

Ⅰ.设计加氯量应根据试验或相似条件下水厂的运行经验，按最大用量确定，并应使余氯量符合“生活饮用水卫生规程”的要求。投加氯量取决于氯化的目的，并随水中氯氨比、pH值、水温和接触时间等变化。一般水源的滤前加氯为1.0～2.0mg/L，地下水加氯为0.5～1.0mg/L。

Ⅱ.氯与水接触时间不小于30min。

Ⅲ.加氯量Q计算：

Q=0.001aQ1（kg/h）

式中，a为最大投氯量mg/L；Q1为需消毒水量，m3/h。

② 折点加氯。饮用水氯化的首要目的是消毒，但氯具有较强的氧化能力，能与水中氨、氨基酸、蛋白质、含碳物质、亚硝酸盐、铁、锰、硫化氢及氰化物等起氧化作用，消耗水中氯量而影响到水的氯化消毒。有时亦利用氯的氧化作用来控制嗅味、除藻、除铁、除锰及脱色等。当水中氨氮等含量较高时，可采用折点投加。

Ⅰ.当水中含有无机氮时，pH=7～8，氯与氨重量比随着加氯量的不断增加，氯、氨质量比>15∶1后，水中自有氯越来越高。

Ⅱ.当水中含有有机氮时，水中氯化反应极为复杂，将生成各种有机氯化物，而使余氯值稳定需要很长时间，并取决于水中有机氮的复杂程度和其浓度。

3）氯气消毒设备。加氯设备包括加氯机、液氯蒸发器和氯气吸收装置。

① 为保证液氯消毒时的安全和计量正确，需使用加氯机投加液氯。

② 为了提高氯瓶出氯量，并保证加氯系统均衡投加需使用液氯蒸发器。

③ 为了保证加氯间内发生重大事故时，泄漏氯气可以被迅速吸收保证安全操作而需要设置氯气吸收装置。

（2）氯胺消毒　氯胺又称化合性有效氯（CAC），在水处理中通常按一定比例投加氯气和氨气合成氯胺。氯胺消毒较氯消毒可减少三卤甲烷的生成量，减轻氯酚味；并可增加余氯在供水管网中的持续时间，抑制管网中细菌生成。故氯胺消毒常用于原水中有机物较多和清水输水管道长、供水区域大的净水厂。

1）设计要点

① 用氯胺消毒必须保持正确的氨与氯比例。氨与氯的重量比应通过试验确定一般为（1∶3）～（1∶6）（按纯氨和纯氯计）。

② 在消毒方式上有“先氯后氨”或“先氨后氯”两种。一般认为“先氯后氨”杀菌效果稍好一些，但需较长的接触时间，以稳定杀菌后的剩余氯，当水中含有酚时，宜先加氨，可使氯主要与氨作用，避免生成氯酚臭。第二种药剂在前种药剂与水充分混合后再加入。

③ 采用氯胺消毒时与水接触时间不少于2h。

2）主要设备。氯胺消毒设备主要有投加和调制设备。

（3）漂白粉消毒　漂白粉消毒作用同液氯。市售漂白粉含有效氯25%～30%，但由于漂白粉较不稳定，在光线和空气中碳酸气影响下易发生水解，使有效氯减少，故设计时有效氯一般按20%～25%计算。漂白粉消毒通常用于小水厂或临时性给水。

1）设计要点

① 加氯量和接触时间与液氯消毒相同。

② 溶液池和溶药池一般采用两个，以便轮换使用，并应注意防腐蚀措施。

③ 溶药池与溶液池的底坡不小于2%，室内地坪坡度不小于5%，小型的漂白粉设备如果设置在泵房内，必须有墙隔开。

④ 漂白粉应根据用量大小，先制成浓度为1%～2%的澄清液（以有效氯计为0.2%～0.5%）再通过计量设备注入水中。每日配制次数不大于3次。

⑤ 漂白粉溶液池底部，应考虑15%容积作为沉渣部分，池子顶部应有大于0.10～0.15m的超高。

⑥ 漂白粉（漂粉精）仓库宜与加注室相互隔离。药剂储备量按供应和运输等条件确定，一般按最大日用量的15～30天计算。同时还应根据具体情况，设置机械搬运设备。

⑦ 仓库应保持阴凉、干燥，且通风良好，勿使药剂受潮水解，失效。

⑧ 加漂白粉（漂粉精）时一般采用自然通风。

⑨ 滤后水投加漂白粉，漂白粉溶液必须经过4～24h澄清，以免杂质进入清水中。

2）计算公式

① 漂白粉用量：

式中，Q1为设计水量，m3/d；a为最大加氯量，mg/L；C为漂白粉有效含氯量， %，一般采用C=20%～25%。

② 溶液池容积：

式中，n为每日调制次数；b为漂白粉溶液百分浓度， %，一般采用b=1%～2%。

③ 溶药池容积：

W2=（0.3～0.5）W1　（m3）

④ 调制漂白粉所用水量：

式中，t为每次调制漂白粉的放水时间，s。

⑤ 给水管流量：

q1=1.2q2+q3=1.2q2+（5～6）q4

式中，q2为冲洗池子所用水量，L/s；q3为水射器耗水量，L/s，q3=（5～6）q4；q4为漂白粉溶液的投加量，L/s，。

3）主要设备

① 重力投加。利用重力将漂白粉溶液投加于水泵吸水管或净水池中。漂白粉重力投加系统与混凝剂的重力投加系统相同。

② 压力管道投加。压力管道压力不高时，可采用水射器投加；压力管道压力较高时，可采用带胶皮胆的密封溶液器和差压装置投加；氯片消毒器投加。

（4）次氯酸钠消毒　次氯酸钠（NaClO）是一种强氧化剂，在溶液中生成次氯酸离子，通过水解反应生成次氯酸，具有与其他氯的衍生物相同的氧化和消毒作用，但其效果不如Cl2强。

因为氯酸钠所含的有效氯易受日光、温度的影响而分解，故一般采用次氯酸钠发生器现场制取，就地投加，不经贮运，操作简单，比投加液氯方便、安全。

采用次氯酸钠消毒时，应先制成浓度为1%～2%的澄清溶液，再通过计量设备注入水中。每日配制次数不宜大于3次。加氯系统的设计可根据净水厂的工艺要求采用压力投加或真空投加方式。压力投加设备的出口压力应小于0.1MPa；真空投加时，为防止投加口堵塞，水射器进水要用软化水或偏酸性水，并应有定期对投加点和管路进行酸洗的措施。

主要设备：a.次氯酸钠发生器（板式电极连续电解次氯酸钠发生器HTS、HL型和管式电极连续电解次氯酸钠发生器WSB、ST型）；b.次氯酸钠重力投配设备，包括电解槽、贮液箱、液位箱、阀门、流量调节阀、投配箱、电磁阀、水泵；c.次氯酸钠压力投配设备——水射器。

（5）二氧化氯消毒　二氧化氯消毒系统包括原料调制供应、二氧化氯发生、投加的成套设备，并必须有相应有效的各种安全设施。

二氧化氯与水充分混合，有效接触时间不应少于30min。

二氧化氯制备、贮备、投加设备及管道、管配件必须有良好的密封性和耐腐蚀性；其操作台、操作梯及地面均应有耐腐蚀的表层处理。其设备间内应有每小时换气8～12次的通风设施，并应配备二氧化氯泄漏的检测仪和报警设施及稀释泄漏溶液的快速水冲洗设施。

二氧化氯的原材料库房贮存量可按不大于最大用量10d计算。二氧化氯消毒系统的设计应执行相关规范的防毒、防火、防爆要求。

1）设计要点

① 二氧化氯投加：a.二氧化氯的投加量与原水水质和投加用途有关，为0.1～1.5mg/L，需通过试验确定；b.当仅作为消毒时，一般投加0.1～1.3mg/L；c.当兼用作除嗅时，一般投加0.6～1.3mg/L；d.当兼用作于前处理、氧化有机物和锰、铁时，投加量为1～1.5mg/L；e.投加量必须保证管阀末端能有0.05mg/L的剩余氯。

② 投加浓度必须控制在防爆浓度以下，二氧化氯水溶液浓度可采用6～8mg/L。

③ 必须设置安全防爆措施：a.制取设备要能自动地校正氯水溶液的适当pH值，使二氧化氯产量最大，而氯和亚氯酸离子的残留量最小；b.制取设备需能调节产量的变化，适应供水量的变化和投加量的改变；c.凡与氧化剂接触处应使用惰性材料；d.对每种药剂应设置单独的房间，在房间内设置监测和警报装置，并要有排除和容纳溢流或渗漏药剂的措施；e.要求有ClO2制取过程中析出气体的收集和中和的措施；f.在工作区内要有通风装置和空气的传感、警报装置；g.在药剂贮藏室的门外应设置防护用具；h.要有冲洗药剂贮存池和混合的措施，如药库、贮存池设有水位传送器，溢流时即发出报警，避免液体溢流，贮存池设在地下，采用能承受爆炸的混凝土结构物，贮存池周围不设地面排水沟，溢流液体用耐腐蚀泵抽出等；i.为了观察反应作用，必须在反应器上设置透明的玻璃窗口；j.在进出管线上设置流量监测设备；k.要用软化后的水，以免钙积聚在设备上；l.要经常检测药剂溶液的浓度，要有现场测试设备；m.要定期地停止运转，并仔细地检查系统中各部件；n.避免制成的ClO2溶液与空气接触，以防在空气中达到爆炸浓度。

2）二氧化氯消毒设备。化学法二氧化氯消毒设备：国内主要以亚氯酸钠和氯酸钠为原料，故设备主要分为二氧化氯消毒剂发生器和二氧化氯复合消毒剂发生器两种。二氧化氯消毒剂发生器主要有HTSC-Y、HSB型等；二氧化氯负荷消毒发生器有HTSC、华特908、华特909、F、CPF型等。

电解法二氧化氯消毒设备：主要有电解法二氧化氯复合消毒剂发生器。LZ、BTT、TQ、BTT-W型等。

（6）臭氧消毒　臭氧可杀菌消毒的作用主要与它的高氧化电位和容易通过微生物细胞膜扩散有关。臭氧能氧化微生物细胞的有机物或破坏有机体链状结构而导致细胞死亡。因此，臭氧对顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力。此外，臭氧在杀死微生物的同时，还能氧化水中各种有机物，去除水中的色、嗅、味和酚等。

主要设备：气源设备，臭氧发生设备，接触反应设备和尾气处理设备。

（7）紫外消毒　近年来，研究人员发现在这些传统的化学药剂消毒过程中会产生一些有害的消毒副产物。由于紫外光消毒不需要往水中投加任何化学物质，并且可以灭活一些传统化学药剂不能杀死的顽固的有害微生物，如隐性孢子菌（Cryptosporidium）和蓝氏贾第鞭毛虫（Giardia lamblia）等，改善管网生物稳定性，因此紫外光消毒受到了特别的重视。随着紫外光消毒硬件设施生产技术的发展，主要体现在紫外灯、镇流器、紫外感应器（UV sensor）、清洗装置、监测与控制等技术领域的发展，降低了紫外消毒的投资和运行成本，提高了运行的稳定性，大大推动了该技术的应用。

1）紫外线的消毒机理。波长254nm及其附近波长区域能够高效破坏生物体的DNA结构，使其不能再繁殖，从而达到杀菌效果。其杀菌能力强，不残留有害物质。消毒优先次序为原虫>细菌>病毒，饮用水中UV消毒标准常规剂量为40mJ/cm2。

2）紫外线消毒的优点。包括：a.对致病微生物有广谱消毒效果、消毒效率高；b.对隐孢子虫卵囊有特效消毒作用；c.不产生有毒、有害副产物；d.不增加AOC、BDOC等损害管网水质生物稳定性的副产物；e.能降低嗅、味和降解微量有机污染物；f.占地面积小、消毒效果受水温、pH影响小。

3）紫外光消毒的缺点及限制因素。包括：a.紫外的优势在于瞬间杀除细菌和病毒，但没有持续消毒效果、对病毒的灭活作用弱，被杀灭的细菌有可能复活，需与氯、氯胺配合使用；b.消毒效果受进水、SS和温度影响，水质不稳定会缩短其工作周期和使用寿命，管壁易结垢、老化，降低消毒效果；c.照射剂量的优化调节与控制关系难确定；d.耗能高，紫外灯管寿命通常在8000h左右，运行成本高；e.国内使用经验较小，对于大型水厂，紫外投资所占总投资比例小，但成本所占比例高。

4）紫外消毒设计原则

① 在给水工程消毒工艺确定过程中，应根据水源特征、进水水质、水处理工艺特点、出水水质的要求及配水管网条件，确定紫外线消毒工艺的必要性、可行性及经济合理性。

② 由于紫外线消毒不具有持续消毒效果，为保障管网水质生物安全性，应考虑紫外线消毒与其他消毒工艺联用。

③ 应根据处理流量、用地和供电条件，以经济合理、管理便利为原则，合理确定紫外灯管类型。

④ 紫外线消毒系统设计时，应根据水量、水力条件、水流流态等情况优化紫外灯管的布置，合理确定紫外线消毒反应器的数量和备用关系。优化消毒系统，减小水头损失。

⑤ 紫外线消毒设备应具有相关专业机构的饮用水紫外标准的认证，包括生物定剂量验证报告、水头损失认证、灯管老化系数认证、灯管套管结垢系数认证。

⑥ 管式紫外线消毒设备应提供独立的第三方认证报告，第三方检测方法参照《紫外线水消毒设备剂量测试方法》（GB/T 32091）。

⑦ 紫外线消毒设备涉水部分包括材料和清洗剂等，应按照卫生行政管理部门要求办理饮用水相关的卫生许可文件，获得省部级及以上卫生部门颁发的涉水产品卫生许可批件。

5）紫外消毒设计要点

① 给水厂中应选用密闭的压力管道式紫外线消毒设备；

② 紫外线消毒设备套数不应少于2套，宜考虑备用；

③ 紫外剂量（40mJ/cm2）；

④ 紫外消毒间通常设置在滤池和清水池之间；

⑤ 紫外反应器前后应留有一定的直管段长度，以保证反应器内部水流的均衡稳定，一般为前5D后3D（D为直管直径）；

⑥ 紫外消毒反应器水头损失包括紫外设备、中直管段及阀门等水头损失，控制在0.5m以下为宜；

⑦ 管道参考设计流速：1.0～1.8m/s；

⑧ 紫外线设备需安装在工艺管线的低位点，使紫外设备内达到满管流状态，以避免设备内积气，紫外设备需设置水位传感器；

⑨ 紫外消毒应与氯、氯胺等具有持续性消毒效果的消毒剂联合使用；

⑩ 紫外线设备使用环境温度应为5～40℃，湿度不应高于85%，控制室需要做防尘、降温、除湿、通风处理，宜将配电控制柜隔离在空调房进行保护；

⑪ 设计水温宜在1～35℃，pH值宜在6.5～8.5之间；

⑫ 设计进水浊度宜小于1NTU；

⑬ 对于使用常规处理工艺的地表水厂，UVT（紫外穿透率）取值宜不高于93%。对于以无污染的地下水为水源的水厂或使用超滤膜的水厂， UVT取值以不高于95%为宜。

6）工艺组合要求

① 常规处理+紫外线消毒+加氯+清水池+补氯

② 预处理+常规处理+紫外线消毒+加氯+清水池+补氯

③ 预处理+常规处理+深度处理+紫外线消毒+加氯+清水池+补氯

应根据原水水质情况选择经济合理的前处理工艺。

7）紫外消毒系统。包括紫外线消毒器（紫外灯、石英套管、紫外线强度传感器等）、在线自动清洗系统、紫外线剂量在线监测系统、配电控制系统和自动化监控系统（包括PLC及相关硬件和软件、人机界面等）。

8）紫外消毒反应器的选型。目前饮用水紫外消毒系统中常用的紫外灯管为低压灯（LP）、低压高输出灯（LPHO，又可称作低压高强灯）和中压灯（MP）。这些灯管的主要特点见表1-2-13，紫外消毒反应器技术参数见表1-2-14。

2.2.9.3　消毒主要设备

（1）加氯消毒设备　加氯消毒设备（加氯设备一般由氯的贮存、采集、计量和投加等组成）主要包括有氯气消毒设备、二氧化氯消毒设备和次氯酸钠发生设备。具体又包括有氯发生设备、氯投加设备、氯吸收设备等。

① 真空加氯机。氯投加设备加氯机主要由氯压表、流量计、过滤器、调节阀、水射器等组成。加氯机使用于城镇给水、污水处理厂以及其他水处理工程中各加液氯点。加氯机类型主要有J型、JK型、REGAL型、Advance型、SBD型加氯机以及ZJL-1型真空加氯机；ZJ型转子加氯机；MJL型加氯机等。

② 液体蒸发器。

③ 自动切换器。

④ 真空投加器。

⑤ 液压秤。

⑥ 二氧化氯消毒设备。主要包括化学法二氧化氯消毒设备和电解法二氧化氯复合消毒剂发生器。具体型号主要有：华特908型二氧化氯水消毒剂发生器；HSB型二氧化氯发生器；KW型二氧化氯混合消毒剂发生器；二氧化氯协同发生器；二氧化氯混合消毒剂发生器；TS-Ⅲ型二氧化氯复合消毒剂发生器；TK型二氧化氯发生器；EYL型二氧化氯混合气体发生器；PLM型纯二氧化氯发生器，CD型二氧化氯发生器；SYL型二氧化氯混合消毒机发生器；SX98型二氧化氯发生器。

⑦ 二氧化氯发生器/加氯机二合一机：HS系列二氧化氯发生器/加氯二合一机。

⑧ 次氯酸钠消毒设备。次氯酸钠消毒设备主要包括次氯酸钠发生器和次氯酸钠投配设备。

次氯酸钠发生器为现场电解低浓度氯化钠溶液，生产次氯酸钠消毒剂的设备。适用于医院含菌污水的消毒杀菌处理。主要由溶液箱、电解槽、贮液箱、冷却水系统和电控系统等组成。按其运行方式大致可以分为连续式运行和间歇式运行两大类。具体型号主要有：HTS型、HL型、WSB型、ST型、JYW型次氯酸钠发生器；ZWX型次氯酸钠发生器；XFC型次氯酸钠发生器；MG型次氯酸钠发生器；LFQ型次氯酸钠发生器和CLF型次氯酸钠发生器。

次氯酸钠投配设备主要分有重力投配设备和压力投配设备，其中重力投配设备主要包括电解槽、贮液箱、液位箱、阀门、流量调节阀、投配箱、电磁阀和水泵。压力投配设备主要是用水射器投加。

⑨ 自动加氨机。

⑩ 风机。

（2）氯气吸收装置　氯气吸收装置可以使加氯间内因事故泄漏的大量氯气迅速被吸收，是保证安全操作的一项措施，主要由喷射淋洗器、离心分离器、循环泵、碱液罐等组成。氯气吸收装置有Re型双水射器式和LX型等形式。

（3）臭氧消毒设备　臭氧消毒设备主要由臭氧发生器和臭氧氧化接触塔组成。

臭氧发生器类型大体有工频、中频和高频三种类型。具体型号主要有SHF98型臭氧发生器、LF-20-200型臭氧发生器、ZP-98型臭氧发生器、XG型臭氧发生器、TKFC型臭氧发生器、KX-G型臭氧发生器等。

臭氧氧化接触塔是一种水与臭氧的混合装置，保证臭氧化空气能够有效地扩散到水中。主要有YH型臭氧氧化塔、YHT型臭氧接触氧化处理设备。

常用臭氧消毒设备有：a.离子体臭氧发生器；b.气源系统；c.臭氧扩散系统；d.尾气处理设备。

（4）光催化消毒设备　光催化氧化消毒是近20年来出现的一种新的水处理技术，主要是指在紫外光的照射下，半导体催化剂如TiO2满带上的电子被激发，由此引发一系列自由基反应并产生·OH、等强氧化剂，可迅速降低水中有机污染物，并可杀死大部分细菌，通过破坏病原体的基本生理功能单元而达到使病原体灭活的一种光催化技术。其主要设备包括紫外光杀菌灯以及紫外光消毒器。

① 紫外光杀菌灯。紫外光消毒装置的关键部件是能产生紫外光的各种灯管。紫外光灯是一种低压汞灯，中心辐射波长在253.7nm的紫外光杀菌能力最强，能令微生物致命。另一种波长为185nm的紫外光灯。紫外光杀菌灯管所发出的紫外光波长约95%为253.7nm。紫外光灯管是由以天然水晶为材料的纯石英玻璃管所制成。其类型主要有T-6HOA紫外光杀菌灯、细长型灯管杀菌灯、冷阴极杀菌灯、热阴极杀菌灯、预热型杀菌灯、U形细管紫外光杀菌灯等。

② 紫外光消毒器。紫外消毒器可分为紫外光饮水消毒器和淹没式紫外光消毒器。紫外光消毒器型号主要有TKZS型紫外光杀菌器、FZS型紫外光杀菌消毒器、NLC型紫外水消毒系统；FC型紫外光杀菌器。

（5）超声波消毒设备　超声波是一种特殊的声波，也是由震动在弹性媒质中的传播形成的，超声波的消毒作用主要源于其空化作用和热作用、机械作用等。超声波的频率、强度、照射时间、细菌浓度及病原微生物个体的大小等均影响超声波的效果，一般认为，低频率超声波的消毒效果较差。

超声波消毒设备主要就是超声波发生器，常用的超声波发生器有机械型、磁致伸缩型和压电式三种。

2.2.10　加药间

主要设备：隔膜加药泵、搅拌器、闸阀等。

2.2.11　配水泵房

向配水管网配水的重要环节。

主要设备有水泵、闸阀、止回阀、引水设备如真空系统、吊车、通风机、排水设备等。

2.2.11.1　配水泵的选型

应根据工艺流程和配水要求，从5个方面加以考虑，即液体输送量、装置扬程、液体性质、管路布置以及操作运转条件等。

2.2.11.2　附属设施

（1）引水设备　水泵启动前泵体必须充满水，其充水方式有正进水（自灌式）和负进水（吸入式）两种。当水泵安装在吸水水位以下时，可利用水位自流充满水泵即自灌式；反之则需要使泵体形成负压，将水引入泵体，可以采用真空泵直接引水的形式。

（2）起重设备　为便于水泵、电动机或阀门等设备的安装、检修和更换，泵房设置起重设备。

（3）通风设备　一般地面泵房宜采用自然通风，但当泵房为半地下式时，为保证良好的工作环境，并改善电动机的工作条件和使室内最高温度不超过35℃，宜采用机械通风。机械通风分抽风式和排风式，泵房通风要求的风压不大，风机可采用低压风机。

（4）排水设备　主要是排除水泵运行时轴承冷却水，填料和压力水管上闸阀的漏水，停泵检修时排空放水以及发生事故等特殊情况的大量泄水。排水方式有自流式排入室外下水道，水射器或手摇泵排水和用电动水泵自动排水等形式。

2.2.12　污泥处理系统

污泥处理系统构筑物主要包括排水池、排泥池、浓缩池、脱水机房等。调节、浓缩、脱水及泥饼处置各工序的工艺流程选择（包括前处理方式）应根据总体工艺流程及各水厂的具体条件确定。当水厂排泥水送往厂外处理时，水厂内应设调节工序，将排泥水均质均量送出。排泥水处理系统产生的废水，经技术经济比较可考虑回用或部分回用，但排泥水不应影响净水厂出水水质，回流水量尽可能均匀，回流到混合设备前要与原水及药剂充分混合。

当调节池对入流流量进行匀质、匀量时，池内应设扰流设备，当只进行量的调节时，池内应分别设沉泥和上清液取出设施。沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水宜采用重力流入调节池。调节池应设置溢流口，并宜设置放空管。

2.2.12.1　排水池（回流水池）

排水池主要接纳滤池反冲洗水，一般按照滤池最大一次反冲洗水量确定容积。

（1）排水池的设计要点

① 由排水池收集的水主要是滤池的反冲洗废水以及浓缩池的上清液。因而排水池设计需与滤池冲洗方式相适应。

② 排水池容量应大于滤池一格冲洗时的排水量，当滤池格数较多，需考虑同时冲洗两格时，排水池容量则应相应放大，当有浓缩池上清液排入时其水量需一并考虑。

③ 为考虑排水池的清扫和维修，排水池应设计成独立的两格。

④ 排水池有效水深一般为2～4m，当排水池不考虑作为预浓缩时，池内宜设水下搅拌机，以防止污泥沉积。

⑤ 排水池底部应设计有一定的坡度，以便清洗排空。

⑥ 当考虑排水池兼作预浓缩池时，排水池应设有上清液的引出装置及沉泥的排出装置。

⑦ 当考虑滤池冲洗废水回用时，排水泵容量的选择应注意对净水构筑物的冲击负荷不宜过大，一般宜控制在净水规模的5%左右。

⑧ 当滤池冲洗废水直接排放时，选择排水泵的容量要考虑一格滤池冲洗的废水量在下一格滤池冲洗前排完。如两个滤池冲洗间隔很短，也可考虑在反冲洗水流入排水池后即开泵排水，以延长水泵开启时间，减小水泵流量。

⑨ 当排水池只调节滤池反冲洗废水时，调节容积宜按大于滤池最大一次反冲洗水量确定。

⑩ 当排水池除调节滤池反冲洗废水外，还接纳和调节浓缩池上清液时，其容积还应包括接纳上清液所需调节容积。

⑪ 当排水池废水用水泵排出时，排水泵的容量应根据反冲洗废水和浓缩池上清液等的排放情况，按最不利工况确定；当排水泵出水回流至水厂时，其流量应尽可能连续、均匀；此外，排水泵的台数不宜少于2台，并设置备用泵。

（2）主要设备　排泥阀和水泵。

2.2.12.2　排泥池

排泥池间断接受沉淀池（澄清池）的排泥或排水池的底泥，以便对后续浓缩池进行量和质的调整。

（1）排泥池的设计要点

① 排泥池的容量不能小于沉淀池最大一次排泥量，或不小于全天排泥总量，排泥池容量中还需包括来自脱水工段的分离液和设备冲洗水量。当考虑高浊期间部分泥水在排泥池做临时贮存时，还应包括所需要的贮存容积。

② 为考虑排泥池的清扫和维修，排泥池应设计成独立的两格。

③ 排泥池的有效水深一般为2～4m。

④ 排泥池内应设液下搅拌装置，以防止污泥沉积。

⑤ 排泥池进水管和污泥引出管管径应大于DN150mm，以免管道堵塞。

⑥ 提升泵容量可按浓缩池连续运行条件配置。

⑦ 当排泥池出流不具备重力流条件时，应考虑设置浓缩池的主流程排泥泵；当需考虑超量泥水从排泥池排出时，应设置超量泥水排出泵。此外，还应考虑设置备用泵。

（2）主要设备　搅拌器、排泥阀和污泥泵。

2.2.12.3　污泥平衡池

污泥平衡池作为平衡浓缩池连续运行和脱水机间断运行而设置，同时可作为高浊度时污泥的贮存。

平衡池设计要点如下：a.池容积根据脱水机房工作情况和高浊度时增加的污泥贮存量而定；b.池有效深度一般为2～4m；c.池内应设液下搅拌机，以防止污泥沉积和平衡污泥浓度；d.污泥提升泵容量和所需压力，应根据采用脱水机类型和工况决定；e.污泥平衡池进泥管和出泥管管径应大于DN150mm，以免管道堵塞。

2.2.12.4　浓缩池

浓缩池是污泥处理系统中的关键性构筑物之一。浓缩效果直接影响到后续污泥脱水效果。浓缩池有重力浓缩和机械浓缩。

（1）重力浓缩法　有沉淀浓缩法和气浮浓缩法两种。

沉淀浓缩法是污泥处理中最常用的方法，耗能少，在高浊度时有一定的缓冲能力。气浮浓缩法一般用于高有机质活性污泥和相对密度较小的亲水性无机污泥，其能耗较大，浓缩后泥渣浓度较低（2～3g/L）。污泥含水率在98%以下。

（2）机械浓缩法　有离心法和螺压式浓缩等方法。机械浓缩法的优点是设备紧凑、用地省，但能耗大，并需投加一定的高分子聚合物，在国内净水厂中使用较少。

常用的重力浓缩池有圆形辐流式浓缩池、上向流斜板或斜管浓缩池、泥渣接触型高效浓缩池等。

排泥水浓缩宜采用重力浓缩，当采用气浮浓缩和离心浓缩时，应通过技术经济比较确定。浓缩后的泥水含固率应满足选用脱水机械的进机浓度的要求，且不低于2%。重力浓缩当受占地面积限制时，通过技术经济比较，可采用斜板（管）浓缩池。当浓缩池为辐流式浓缩池时，宜采用机械排泥，当池子直径较小时，也可以采用多斗排泥。刮泥机上宜设置浓缩栅条，外缘线速度不宜大于2m/min。且浓缩泥水排出管管径不宜小于150mm。当重力浓缩池为间歇进水和间歇出泥时，可采用浮动槽收集上清液提高浓缩效果。

主要设备有刮泥机、排泥阀、浓缩栅条等。

2.2.12.5　污泥脱水

污泥脱水是污泥处理的最后环节，通过脱水，泥饼含固率提高到20%以上，体积大大缩小，便于运输和最后处置。脱水机械的选型应根据浓缩后泥水的性质、最终处置对脱水泥饼的要求，经技术经济比较后选用，可采用板框压滤机、离心脱水机，对于一些易于脱水的泥水也可采用带式压滤机。脱水机的台数应根据所处理的干泥量、脱水机的产率及设定的运行时间确定，但不宜少于2台。脱水机前应设平衡池，池中应有扰流设备，脱水机的容积应根据脱水机工况及排泥水浓缩方式确定。机械脱水间的布置除考虑脱水机机械及附属设备外，还应考虑泥饼运输设施和通道。另外，机械脱水间还应考虑通风和噪声消除设施。脱水机间宜设置滤液回收井，经调节后，均匀排出。

针对板框压滤机选用时还应注意，进入板框压滤机前的含固率不宜小于2%，脱水后的泥饼含固率不应小于30%。板框压滤机宜配置高压滤布清洗系统；板框压滤机投料泵配置时可选用容积式泵和自灌式启动泵。

离心脱水机选型则应根据浓缩泥水性状，泥量多少，运行方式确定，宜选用卧式离心沉降脱水机。离心脱水机应设冲洗设施，分离液排出管宜设空气排出装置。

污泥脱水可分为自然干化和机械脱水两大类。

（1）自然干化　利用露天干化厂将污泥自然干化，是污泥脱水最经济的方法，但由于自然干化脱水受地理、环境等条件的限制，仅适用于气候干燥，相对地域面积较大且用地方便、环境条件许可及处理规模较小的地区。

自然干化是将污泥排放到沙场上，利用太阳的热能和风的作用使污泥中的水分得到自然蒸发，同时部分水通过沙层排走。

（2）机械脱水　常用的几种污泥脱水设备有板框式压滤机、带式压滤机、离心式脱水机和集浓缩、脱水于一体的脱水机。辅助设备有加药设备、通风设备、污泥输送设备、冲洗水系统、真空系统等。

脱水设备：自然干化的主要设备为污泥干化床；常用的几种机械脱水设备有板框式压滤机，带式压滤机，离心式脱水机和集浓缩、脱水于一体的脱水机。各脱水机性能比较见表1-2-15。