一、工程概况
北大荒纸业地处兴凯湖畔，供水水质取自兴凯湖，极少部分水源为地下水，冬季水温较低、浊度也低。但平时浊度较高，并有异味、藻类，其含铁量较高，且溶解氧比较低，水质不能满足文化用纸生产的需要，业主拟建一净水工程，经处理后满足文化用纸生产用水标准，根据业主提供的水质情况及处理后的要求，以及我公司多年的实践经验，采用目前国内先进的净水除铁技术进行方案设计。
二、设计依据
1、处理水量：
业主要求Q=48000m3/d，本方案按24小时连续工作设计，设计额定处理水量为2000m3/h。考虑净水器的反冲自耗水，设计曝气塔处理水量为2200m3/h。
2、原水水质
| 夏季（2003年6月）
| 冬季（2004年5月）
| 溶解氧
| 6.3
| 0.56
| COD
| 9.3
| 14.4
| 总硬度
| 4.0
| 4.3
| 总碱度
| 3.9
| 4.8
| 总铁
| 0.1
| 8.4
| 固型物
| 133
| 2.35
| PH值
| 7.2
| 6.9
| 重碳酸根
| 109.8
| 292.9
| 碳酸根
| 无
| 无
| 钙硬度
| 44.1
| 42.1
| 镁硬度
| 36.1
| 44.1
| 氯根
| 12
| 16
| 游离CO2
| 3.5
| 8.8
| 溶解固型物
| 101
| 184
| 灼烧减少固型物
| 71
| 71
| 硫酸盐
| 13.8
| 20.8
| 悬浮物
| 3.6
| 73.2
| 氢氧根
| 无
| 无
|
3、经净化处理后的出水水质：业主未提供文化用纸生产用水的具体要求，本方案按符合国家饮用水标准设计。
4、JB2932-86《水处理设备制造技术条件》。
5、设备油漆、包装按ZBJ98003-87《水处理设备油漆、包装技术条件》执行。
6、材质符合《水处理设备入厂检验》标准。
7、《环境噪声标准》GB5096-93；
8、《建筑给排水设计规范》（GBJ15-88）；
9、我公司所完成同类工程所取得的实际经验和实际工程参数；
10、通用电器设备配电设计规范（GB50055-93）。
三、设计原则
1. 本设计力求一次性投资小、运行费用低、操作简便。
2. 本工艺出水水质好，且可连续供水。
3. 本工艺设计范围包括工艺方案、设计计算、经济技术指标及工艺流程图、设备平面布置图。
四、工艺流程
1、净水工艺
鼓风机 PAC 杀菌剂
↓ ↓ ↓
湖水、地下水 → 提升泵 → 曝气塔 → 中间水池 → 中间水泵 → 全自动高效净水器 → 净水池 → 供水泵 → 生产用水
2、污泥处理
PAM
↓
全自动高效净水器排泥 → 污泥浓缩池 → 螺杆泵 → 板框压滤机 → 泥饼外运
五、工艺说明
夏季湖水浊度73.2mg/l，而且有藻类和异味，含铁量也高度8.4mg/l，水内含重碳酸根高达292.9mg/l，根据该水质特点，处理工艺首先采用鼓风曝气除铁工艺，通过鼓风曝气不但能使空气中的氧溶入水中，提高水的含氧量，而且能去除水中一定的异味。去除浊度和藻类，采用目前国内先进的高效全自动净水器，并在净水器前投加絮凝剂和消毒剂，通过加药不但能进一步提高净水器的净水效果，而且能杀灭过滤去除水中的藻类。
为了减小一次性投资，根据我公司的多年实践经验，除铁装置采用鼓风曝气塔加净水过滤联合处理，除藻去浊采用成熟可靠的高效全自动净水器。
1、除铁曝气塔
因原水中铁含量在一般季节不超标，而冬季总铁含量高达8.4mg/L，水中的重碳酸含量高达292.9 mg/L，所以水中的铁一般以重碳酸铁 Fe（HCO3）2的形式存在，在机械通风曝气塔中与空气接触曝气时，重碳酸铁易分解成氢化亚铁和二氧化碳。
Fe（HCO3）2 + 2H2O
Fe（OH）2 + 2H2O + CO2↑
水中的二氧化碳完全除尽则重碳酸盐是主分解，氢氧化亚铁与空气中氧化合成为胶体的氢氧化铁 Fe（OH）3，在PH=6.8 — 7.2时，Fe（OH）3呈胶体凝聚沉淀。
4Fe（OH）2 + O2 + 2H2O = 4 Fe（OH）3↓
本工艺采用鼓风机鼓风曝气塔曝气，除铁效果更为显著。
2、高效能全自动除铁净水器
全自动净水器集絮凝、沉淀、排污、反冲、集水、过滤等工艺中的精华之大成，无需人员操作而能达到单体全自动运行的净水处理装置。本装置不仅适用范围广，处理效果好、出水水质优良；而且自耗水量少，动力消耗省。占地面积小，节水、节电、节人工的新型节能产品。高效全自动净水器设备材质采用Q235A钢板，池内涂氯磺化聚乙烯漆两遍，外涂除腐漆两遍，调和漆两道，面漆两道。
2.1设备构造
1）
絮凝反应区：原水投药后经管道混合器充分混合完成水解絮凝，吸附等过程，再流至装置的絮凝反应区。水流态为升流式由下经上流，同时进一步促进絮凝反应，能使废水中的杂质颗粒，在其间得到充分的碰撞接触，吸附的机率。
2）
沉淀区：通过絮凝反应以后，絮凝污泥逐渐沉降，但仍有一部分颗粒细小的污泥比重较小而随水流进入沉淀区。沉淀区内设计聚丙烯六角蜂窝斜管填料，斜管设计斜长L=1000mm，孔径φ50mm，安装角度60度。采用蜂窝填料可提高层流状态，且颗粒沉降不受絮流干扰。
3）
泥渣浓缩区：设置结构独特的泥渣浓缩区及配上可调式自动排泥，能保证多余的泥渣及时排除，从而保证稳定的杂质颗粒去除率。
4）滤池：原水经斜管澄清后，通过新颖独创的集水系统流至过滤区，被挡板分散进入浑水区，再从浑水区经过滤料层，承托层进入集水区。水中的悬浮物等被截留和吸附在滤层的表面及滤料层之中，进入集水区的水为滤后清水，过滤池滤料采用用石英砂。
5）
高效净水器装填经特殊加工的天然石英砂去除悬浮物的同时，去除湖水中的铁离子，通过实践证明，石英砂除铁效果良好，该装置除铁机理主要有两点：①石英砂初次使用时，可用特殊的方法，使石英砂颗粒表面形成类似锰砂一样的一层包裹层，能与水中的Fe2+起反应而形成Fe3+絮状而被过滤去除，同时石英砂在经过含铁水长期运行。自然而然表面也会形成具有除铁功能的包裹层。当水流经过滤层过滤时，水中二价铁被滤料吸附进而氧化水解，逐渐生成具有催化作用的铁质“滤膜”，在“滤膜”的催化作用下，铁的氧化速度大大加快，进而被滤料除去。处理生成的“滤膜”即为铁细菌复合物，它是由：发式纤毛细菌，赫式纤毛菌，含铁嘉氏柄杆菌，多孢铁细菌等组成。经过接触氧化法处理后，其铁之去除率在90%。
2.2主要特点
2.2.1除了对加药系统的管理外，净水装置本身从反应、絮凝、沉淀、集泥、排泥、集水、配水、过滤、反冲、排污等一系列运行程序，达到了自动运行的要求，值班人员只要定时作水质监视工作外，无需对净水装置操作管理。
2.2.2高浓度的絮凝层，能使原水中的杂质颗粒，在其间得到充分的碰撞接触，吸附的机率，因而能适应各种原水的水温和浊度，杂质颗粒去除率高。在一定使用条件时，还具有除藻功能。
2.2.3迅捷的泥渣浓缩定及可调式自动排泥系统，能保证多余的泥渣杂质及时排除，从而保证稳定的杂质颗粒去除率。
2.2.4高效的絮凝及沉淀效果，使沉淀出水水质一直保持良好状态。
2.2.5新颖独创的集水系统及最低的集水水头，使集水更均匀有效，不仅提高了体积利用系数，因其集水水头极小，累积的省电效果可观。
2.2.6净水系统自动化，既保证了净水系统的高效过滤器，（在原水浊度小于1000mg/L时，滤后水浊度可保持在5mg/L以下）又能自动反冲洗，无需另设反冲洗水泵或空压机等电器设备，可节省大量的基建投资及日常运行、维修、保养费用。
2.2.7自耗水率低约在＜5%左右，对节省有限的水资源起着积极的作用。
2.2.8占地面积小，与一般净水构筑物相比，可节省占地50%以上，室内外均可安置。
2.2.9便于扩建、改造、再用，便于搬迁或易地再生。
2.2.10设备基本封闭运行，不受周围环境影响。
3、加药装置
净水器配备加药装置，主要用于投加混凝剂聚合氯化铝，通过投加混凝剂使水中难以去除的有机杂质形成片状矾花，使净水器内的斜管沉淀效果更为理想。
4、二氧化氯发生器
夏季湖水易产生藻类，不但影响了工业用水的质量，而且藻类易堵塞净水器内斜管及输水管道，所以采用加氯方式进行消毒灭藻。加氯采用目前国内先进的化学法二氧化氯发生器，化学法二氧化氯发生器是目前国内消毒效果好，造价低廉的先进消毒设备。化学法发生所产的以ClO2为主，混有Cl2、O2、H2O2等多种强氧化剂，具有广泛的氧化和杀菌能力，能杀灭水中各种芽孢病毒。并具有较强的灭藻能力。
5、污泥浓缩池
污泥浓缩池为钢砼结构，采用半埋式，能使污泥浓缩后的上清液顺利排放，浓缩池投加PAM，经过搅拌絮凝，使浓缩效果更为显著，并使压滤机压出的泥饼含水率降低。
浓缩机用于分离浓缩污泥中的自由水份，以减少污泥的体积，提高污泥浓度。它一般安装开户外，其结构型式为中心传动，悬挂式，带撇渣，带栅条。它由工作桥、导流筒、撇渣器、提耙装置、刮泥板、水下轴、驱动装置及操作控制柜等组成。
6、板框压滤机
该压滤机以能分离固液悬浮物而著称，是固液分离的专用设备。其工作原理是污泥由螺杆泵输入压滤机每个滤室，在压力作用下，以过滤方式通过滤布达到过滤渗透目的。
采用该压滤机进行压干脱水，具有滤饼含水率底，操作维修方便等优点。
7、污泥处理
经净水器的污泥经浓缩池的浓缩机浓缩后由螺杆泵打至压滤机进行固液分离，压滤排出的泥饼定期外运。
六、设备选型及主要技术参数
1、取水泵
数量：8台（6台2备）
型号：IS200-150-315
流量：400m3/h
总流量：2400m3/h
扬程：32m
功率：55kw
2、曝气塔
数量：6台
单套产水量：367m3/h
总产水量：2202m3/h
淋水密度：60m3/m2.h
外形尺寸：φ2800×6872mm
设备材质：Q235A防腐
填料：φ50多面空心球（也可采用陶瓷保尔环）
填料材质：PP
填料装填高度：3700mm
配套风机一台
型号：BF-4-72-11No5A
风量：6610—14820m3/h
全风压：3010-1240Pa
转速；2900r/min
电机功率：N=11KW
3、中间水池
数量：1座
外形尺寸：20000×15000×4500mm
有效容积：1200m3
结构：钢砼玻璃钢防腐
4、中间水泵
数量：8台（6用2台）
型号：IS200-150-250
流量：400m3/h
总流量：2400m3/h
扬程：22m
功率：37kw
5、全自动净水器
数量：10台
型号：ZJS-200
处理水量：200m3/h
进水浊度(NTU)：50mg/L（最大1000mg/L）
出水浊度(NTU)：≤3mg/L
沉淀区设计表面负荷：7-8m3/m2.h
沉淀区内装填料：聚丙烯六角蜂窝斜管填料
斜管设计斜长：L=1000mm
孔径：φ50mm
安装角度：60度。
过滤区设计滤速：8-10m/h
滤料：经特殊处理的石英砂、卵石垫层
反冲配水：ABS水帽
滤池冲洗强度：14-16L/S.M2
冲洗历时：4-6min
总停留时间：T总=40-50min
进水压力：0.06-0.10Mpa
设备外形尺寸：5300×13800×4150mm
设备材质：Q235A防腐
内防腐：涂氯磺化聚乙烯沥青漆两遍
外防腐：除腐漆两遍，调和漆两道，面漆两道
6、化学法二氧化氯发生器
数量：1台
型号：HB-5000
发生量：5000g/h
工作温度：5~40℃
外形尺寸：900×700×1800mm
功率：1.5kw
材质：外壳PVC
7、污泥浓缩池
数量：2座
规格：φ9000×3500mm
结构：钢砼
8、污泥浓缩机
数量：2台
规格：φ9000
线速度：3m/min
配驱动装置：
型号：BWD120-187-1.5
电机功率：1.5kw
配提升装置：电机功率：0.75kw
型号：BLD10-11-0.75
电机功率：0.75kw
材质：水下部分不锈钢
9、净水池
数量：1座
外形尺寸：40000×15000×4500mm
有效水深：4m
有效水深：2400m3
结构：钢砼
10、净水泵
数量：7台（5用2备）
型号：IS200-150-315
流量：400m3/h
总流量：2000m3/h
扬程：32m
功率：55kw
11、加药装置
型号：JY-0.6/1.44B-1
数量：2套
外形尺寸：3100×4200×2600mm
搅拌机：2台
搅拌机功率：0.75kw×2
计量泵：2台
计量泵功率：1.5kw×2
材质：Q235A防腐
12、PAM加药装置
数量：1台
型号：JY-I
外形尺寸：1450×1450×2000mm
药剂投加方式：计量泵
搅拌机功率：0.37kw
计量泵功率：0.37kw
搅拌槽容积：500L
溶液槽容积：600L
材质：Q235防腐
13、板框压滤机
数量：1台
型号：BAY50/870-UK-1
过滤面积：50m2
外框尺寸：870×870
滤饼厚度：30mm
外形尺寸：5110×1320×1415mm
功率：1.5kw
14、螺杆泵
数量：2台
型号：G70-1
流量：45m3/h
扬程：60m
功率：11kw
七、操作及电气控制
1、所有水泵系统的控制由一只集中控制柜进行控制，并有过载缺相保护和报警功能。
2、净水池内设液位控制器，供水泵低位启动、高位停止。
3、动力线采用厚壁焊接钢管，管子连接必须焊跨接，良好接地。所有配出线用BV塑铜线，信号线用KVV型电缆。
4、各类电器设备均设置电路短路和过载保护装置。
八、设备运行费用
1、电费
序号
| 设备名称
| 型号
| 数量
| 功
率
| 1
| 原水泵
| IS200-150-315
| 8台
| N=55KW×8
| 2
| 风机
| BF-4-72-11No5A
| 6台
| N=15KW×6
| 3
| 中间水泵
| IS200-150-250
| 8台
| N=37KW×8
| 4
| 二氧化氯发生器
| HB-5000
| 1台
| N=1.5kw
| 5
| 净水泵
| IS200-150-315
|
| 
