一种处理高含沙水源水的水处理系统及处理方法与流程

1.本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种处理高含沙水源水的水处理系统及处理方法。


背景技术：

2.水利水电工程大多地处深山峡谷，交通运输不便，人烟稀少，施工条件差，大型设施难以布置。同时，水利水电工程具有施工工期长、工作面广、施工人数多、施工期生产用水和生活用水量大的特点。施工期用水均需自设供水系统，水源大多就近取自河水，河水需经过水处理，满足水质、水量等要求后，用于施工生产、生活使用。
3.随着黄河生态保护和高质量发展战略的逐步推进，一批中大型的黄河沿岸水利设施建设工程应运而生。黄河水泥沙含量大，高含沙量河流的水利工程建设的施工用水必须解决原水泥沙含量高的问题。当原水的泥沙含量较高时，一般需设置预沉构筑物，去除大部分泥沙。通常情况下，原水经过预沉淀初次沉沙后，再经过高密度沉淀池的二级沉淀就可以满足施工生产用水的要求。施工人员的生活用水需经水厂的再处理，以达到《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2006)的要求。
4.河流的含沙量在时间上呈不均匀分布，汛期的含沙量往往比全年平均高得多。例如，黄河龙门水文站多年平均含沙量为33.8kg/m3，汛期多年年平均含沙量为65.1kg/m3；黄河支流泾河多年平均含沙量为145kg/m3，汛期多年年平均含沙量为212kg/m3。如果按照多年平均含沙量设计水处理系统，会造成汛期系统处理能力严重不足的问题，无法保证供水。而如果按照汛期多年平均含沙量设计水处理系统，往往又会造成处理系统能力的严重过剩。
5.因此，对于在高含沙量河流上取水作为水源的水处理设施，需寻找一种更经济、保证率更高的水处理系统及方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种处理高含沙水源水的水处理系统及处理方法，通过设置调蓄水池，以能够在按照原水多年平均含沙量设计水处理系统的前提下，提高供水保证率。
7.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
8.一种处理高含沙水源水的水处理系统，所述水处理系统的处理能力按照原水多年平均含沙量进行设计；所述水处理系统包括沉淀部件、调蓄水池和深度处理部件；所述沉淀部件分别连接所述调蓄水池和所述深度处理部件；
9.所述沉淀部件用于对待处理原水进行沉淀处理，并将沉淀后的水输送至所述深度处理部件、所述调蓄水池和施工生产线；
10.所述深度处理部件用于对所述沉淀后的水进行深度处理，得到施工生活用水；
11.所述调蓄水池用于存储所述沉淀后的水，并在输送至所述施工生产线的沉淀后的水不足以满足生产用水需求时，将其存储的所述沉淀后的水输送至所述施工生产线。
12.一种处理高含沙水源水的水处理方法，所述水处理方法包括如下步骤：
13.按照用水需求从高含沙水源中抽取待处理原水；
14.利用沉淀部件对所述待处理原水进行沉淀处理，得到沉淀后的水；
15.按照生活用水需求将部分所述沉淀后的水输送至深度处理部件；利用所述深度处理部件对部分所述沉淀后的水进行深度处理，得到施工生活用水；
16.判断除部分所述沉淀后的水之外的其他所述沉淀后的水是否能够满足生产用水需求；
17.若能够满足生产用水需求，则按照所述生产用水需求将其他所述沉淀后的水中的一部分水输送至施工生产线，将剩余的水输送至调蓄水池；
18.若不能满足生产用水需求，则将其他所述沉淀后的水全部输送至施工生产线，并从所述调蓄水池中抽取部分水输送至所述施工生产线，以满足生产用水需求。
19.根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
20.本发明用于提供一种处理高含沙水源水的水处理系统及处理方法，其处理能力按照原水多年平均含沙量进行设计，包括沉淀部件、调蓄水池和深度处理部件。沉淀部件用于对待处理原水进行沉淀处理，并将沉淀后的水输送至深度处理部件、调蓄水池和施工生产线，深度处理部件用于对沉淀后的水进行深度处理，得到施工生活用水，调蓄水池用于存储沉淀后的水，并在输送至施工生产线的沉淀后的水不足以满足生产用水需求时，将其存储的沉淀后的水输送至施工生产线，进而通过设置调蓄水池，以利用该调蓄水池在正常工况下储存一定的沉淀后的水，在汛期时以调蓄水池中的沉淀后的水作为补充水源供施工生产使用，满足施工生产需求，以达到在不增大水处理设施能力的前提下，正常供施工生产用水，提高汛期供水保证率，解决河流汛期期间系统处理能力不足的难题，并也可增强该系统其他时段的供水保证率。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例1所提供的水处理系统的结构示意图；
23.图2为本发明实施例2所提供的运行工况一的流程示意图；
24.图3为本发明实施例2所提供的运行工况二的流程示意图；
25.图4为本发明实施例2所提供的运行工况三的流程示意图。
26.符号说明：
27.1-辐流式沉淀池；2-高密度沉淀池；3-气水冲洗滤池；4-超滤处理组件；5-反渗透处理组件；6-清水池；7-调蓄水池；8-加压泵房。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
29.本发明的目的是提供一种处理高含沙水源水的水处理系统及处理方法，通过设置调蓄水池，以能够在按照原水多年平均含沙量设计水处理系统的前提下，提高供水保证率。
30.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
31.实施例1：
32.本实施例用于提供一种处理高含沙水源水的水处理系统，所述水处理系统的处理能力按照原水多年平均含沙量进行设计，如图1所示，该水处理系统包括沉淀部件、调蓄水池7和深度处理部件，沉淀部件分别连接调蓄水池7和深度处理部件。
33.沉淀部件用于对待处理原水进行沉淀处理，并将沉淀后的水输送至深度处理部件、调蓄水池7和施工生产线。深度处理部件用于对沉淀后的水进行深度处理，得到施工生活用水。调蓄水池7用于存储沉淀后的水，并在输送至施工生产线的沉淀后的水不足以满足生产用水需求时，将其存储的沉淀后的水输送至施工生产线。
34.本实施例所述水处理系统的运行方式主要分为以下两种工况：
35.(1)正常工况，即待处理原水的含沙量小于或等于原水多年平均含沙量时，此时沉淀部件生产出的沉淀后的水足以同时满足生活用水需求和生产用水需求，先按照生活用水需求，将部分沉淀后的水输送至深度处理部件，以生产出施工生活用水；再按照生产用水需求，将部分沉淀后的水输送至施工生产线，以作为施工生产用水供施工生产使用；最后将剩余的沉淀后的水输送至调蓄水池7进行储存。
36.(2)汛期，即待处理原水的含沙量大于原水多年平均含沙量时，此时沉淀部件生产出的沉淀后的水不足以同时满足生活用水需求和生产用水需求，先按照生活用水需求，将部分沉淀后的水输送至深度处理部件，以生产出施工生活用水；再将剩余的沉淀后的水全部输送至施工生产线，以作为施工生产用水供施工生产使用，并从调蓄水池7中抽取部分沉淀后的水输送至施工生产线，以满足生产用水需求。
37.本实施例所提供的水处理系统按照河流原水多年平均含沙量设计，通过增加设置调蓄水池7，以利用该调蓄水池7在正常工况下储存一定的沉淀后的水，在汛期时以调蓄水池7中的沉淀后的水作为补充水源供施工生产使用，满足施工生产需求，以达到在不增大水处理设施能力的前提下，正常供施工生产用水，提高汛期供水保证率，通过设置调蓄水池7可用来解决河流汛期期间系统处理能力不足的难题，并也可增强该系统其他时段的供水保证率。
38.本实施例的沉淀部件包括辐流式沉淀池1和高密度沉淀池2，辐流式沉淀池1与高密度沉淀池2相连接。
39.具体的，辐流式沉淀池1为一种池深较浅的圆形构筑物，辐流式沉淀池1用于对待处理原水进行预沉淀，并将预沉淀后的水输送至高密度沉淀池2。更为具体的，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，得到预沉淀后的水，并通过周边集水装置自流或者加压后将预沉淀后的水供应给高密度沉淀池2。沉降在池底部的泥沙，采用机械方法排除。水处理系统的构筑物，即辐流式沉淀池1按照原水多年平均含沙量作为处理能力设计。
40.高密度沉淀池2是一种新型沉淀池，主要作用为加入混凝剂使絮凝颗粒聚结，获得
较大的絮体，达到快速沉淀的目的。高密度沉淀池2用于对预沉淀后的水进行再次沉淀，得到沉淀后的水。
41.更为具体的，高密度沉淀池2分为混合区、反应池和沉淀浓缩区，混合区和沉淀浓缩区均与反应池相连接。
42.混合区内设置有搅拌机，该搅拌机用于将投加至混合区内的混凝剂快速分散，使投加的混凝剂与池内预沉淀后的水充分混合均匀，形成小的絮体，得到预混凝后的水，即预混凝后的水包括小絮体，并将预混凝后的水输送至反应池。搅拌机可为快速搅拌机。混凝剂一般为氯化铁，其主要作用是使悬浮颗粒脱稳。
43.反应池用于将预混凝后的水、回流污泥和助凝剂混合均匀，具体为预混凝后的水流至反应池内圆形导流筒的底部，并经由导流筒内的搅拌桨将预混凝后的水、回流污泥和助凝剂由下至上混合均匀，获得较大的絮体，得到助凝后的水，即助凝后的水包括较大的絮体，并将助凝后的水输送至沉淀浓缩区。
44.沉淀浓缩区用于对助凝后的水进行沉淀，得到浓缩污泥和沉淀后的水，并将部分浓缩污泥作为回流污泥输送至反应池。在沉淀浓缩区中，絮凝矾花在沉淀池下部汇集成污泥并浓缩，得到浓缩污泥。部分浓缩污泥在沉淀浓缩区内由污泥循环泵送至反应池入口，以作为回流污泥发挥作用，剩余的浓缩污泥由污泥泵抽出，送至污泥脱水间或进行其他处理。沉淀浓缩区中清水层中的清水(即沉淀后的水)通过周边集水装置自流或者加压后向深度处理部件、调蓄水池7和施工生产线供应。
45.作为一种可选的实施方式，还可以在辐流式沉淀池1和高密度沉淀池2中投放pam，pam即为聚丙烯酰胺，聚丙烯酰胺是一种线状的有机高分子聚合物，同时也是一种高分子水处理絮凝剂产品，可以吸附水中的悬浮颗粒，在颗粒之间起链接架桥作用，使细颗粒形成比较大的絮团，并且加快了沉淀的速度。这一过程即称之为絮凝，因其良好的絮凝效果，pam作为水处理的絮凝剂被广泛用于污水处理过程。
46.本实施例的深度处理部件包括依次连接的气水冲洗滤池3、反渗透处理组件5和清水池6。
47.气水冲洗滤池3用于滤除沉淀后的水中的悬浮物，以获得浊度更低的水，即得到滤除后的水，并将滤除后的水输送至反渗透处理组件5。
48.反渗透处理组件5用于去除滤除后的水的嗅味、色度、消毒副产物前体物、有机物和微生物，得到清水，并将清水输送至清水池6。
49.清水池6用于储存清水，该清水即为施工生活用水。施工生活用水通过清水池6进行调蓄，正常供施工生活使用。清水池6内投放有消毒剂，以保证水在清水池6的安全，避免滋生微生物，减轻后期管网维护工作量。消毒剂可为次氯酸钠等。
50.作为一种可选的实施方式，本实施例的深度处理部件还包括超滤处理组件4，该超滤处理组件4安装于气水冲洗滤池3和反渗透处理组件5之间。超滤处理组件4的过滤精度为0.01纳米，其用于去除滤除后的水中的粒径在0.01纳米以上的铁锈、泥沙、细菌、病毒、有机物和漂白粉，得到预处理后的水，并将预处理后的水输送至反渗透处理组件5。反渗透处理组件5的过滤精度可达到0.0001纳米，除上述物质外，还可滤除预处理后的水中的金属离子、水溶盐类，滤出的水近乎纯水，可以直接饮用。利用超滤处理组件4做为反渗透处理组件5的预处理措施，可大大降低反渗透处理组件5中反渗透膜的污染，延长反渗透膜的清洗周
期。
51.本实施例的水处理系统还包括两个加压泵房8，一加压泵房8与调蓄水池7相连接，另一加压泵房8与清水池6相连接。加压泵房8为自管网或蓄水池中抽水以提高水压的泵房，其用于提升管内水压力，满足某供水地段或建筑物要求的水压。
52.本实施例的水处理系统制造施工生产用水和施工生活用水的流程如下：
53.1.施工生产用水
54.待处理原水经二级沉淀处理，一级沉淀采用辐流式沉淀池1，二级沉淀采用高密度沉淀池2，通过两级混凝沉淀处理后进入调蓄水池7，其水质可满足施工生产用水要求。工艺流程为：原水
→
取水泵站
→
辐流式沉淀池1
→
高密度沉淀池2
→
调蓄水池7
→
加压泵房8
→
用水点。
55.2.施工生活用水
56.为给生产单位提供水质优良的生活饮用水，采用“超滤+反渗透”双膜法处理工艺，待处理原水经二级沉淀后，进入气水冲洗滤池3过滤，最后经过“超滤+反渗透”双膜处理，出水可满足《生活饮用水卫生标准》(gb5749-2006)的要求。工艺流程为：原水
→
加压泵站
→
辐流式沉淀池1
→
高密度沉淀池2
→
气水冲洗滤池3
→
超滤处理组件4
→
反渗透处理组件5
→
清水池6
→
加压泵房8
→
用水点。
57.本实施例通过设置辐流式沉淀池1、高密度沉淀池2、气水冲洗滤池3、超滤处理组件4、反渗透处理组件5、清水池6、调蓄水池7、加压泵房8等设施，其施工生产供水通过辐流式沉淀池1
→
高密度沉淀池2处理后，供应至施工工作面；施工生活供水通过辐流式沉淀池1
→
高密度沉淀池2
→
气水冲洗滤池3
→
超滤处理组件4
→
反渗透处理组件5
→
清水池6
→
加压泵房8处理后，供应至施工生活用户，以将施工生产供水与施工生活供水分开处理，节省水处理成本，此种水处理方式既可满足施工期间生产、生活的用水水质需求，又可减小后续膜处理设备的费用，经济可靠。
58.本实施例用于提供一种对高含沙水源水进行处理的水处理系统，对黄河汛期施工供水的水处理系统进行改进，既可满足常规工况下的施工生产供水与施工生活供水，又可利用调蓄水池7，在不加大水处理系统中水处理设备规模的前提下作为汛期施工生产供水的应急水源，经济可靠。本实施例的水处理系统既可节省工程投资，降低水处理设备的费用，又能保证汛期时的正常施工供水，使工程建设正常进行。
59.本实施例的水处理系统按照原水多年平均含沙量的处理能力设计，减小了土建工程量；施工生产供水与施工生活供水分开处理，减小水处理设施规模，减少投药量；汛期水含沙量超过水处理系统能力时，需求不足部分由调蓄水池7供应，施工生产生活用水得到保证；非汛期也利用调蓄水池7的供水调控能力，可减小取水泵站设备规模，降低泵站装机负荷和运行费用，减小输水管道直径，降低造价，提高了用水保证率。
60.实施例2：
61.本实施例用于提供一种处理高含沙水源水的水处理方法，基于实施例1所述的水处理系统进行工作，所述水处理方法包括如下步骤：
62.按照用水需求从高含沙水源中抽取待处理原水；
63.利用沉淀部件对待处理原水进行沉淀处理，得到沉淀后的水；
64.按照生活用水需求将部分沉淀后的水输送至深度处理部件；利用深度处理部件对
部分沉淀后的水进行深度处理，得到施工生活用水；
65.判断除部分沉淀后的水之外的其他沉淀后的水是否能够满足生产用水需求；
66.若能够满足生产用水需求，则按照生产用水需求将其他沉淀后的水中的一部分水输送至施工生产线，将剩余的水输送至调蓄水池7；
67.若不能满足生产用水需求，则将其他沉淀后的水全部输送至施工生产线，并从调蓄水池7中抽取部分水输送至施工生产线，以满足生产用水需求。
68.其中，本实施例的水处理方法还可包括：向沉淀部件的辐流式沉淀池1和高密度沉淀池2中中投加pam，pam即为聚丙烯酰胺。
69.利用沉淀部件对待处理原水进行沉淀处理，得到沉淀后的水可以包括：判断待处理原水的含沙量是否小于第一预设值，第一预设值小于原水多年平均含沙量；若是，则仅利用沉淀部件中的高密度沉淀池2对待处理原水进行沉淀处理；若否，则同时利用沉淀部件中的辐流式沉淀池1和高密度沉淀池2对待处理原水进行沉淀处理。
70.为了使本领域技术人员更加清楚的了解本实施例的水处理方法，以下对水处理过程中的多种运行工况进行说明：
71.运行工况一：当待处理原水的含沙量小于5kg/m3，5kg/m3即为第一预设值，此时，待处理原水不经过辐流式沉淀池1，而是直接进入高密度沉淀池2进行沉淀处理，处理后得到的沉淀后的水一部分进入深度处理部件，以提供施工生活用水，一部分直接供至施工生产线，其他沉淀后的水则进入调蓄水池7，将调蓄水池7蓄满，以应对汛期含沙量高的工况。此运行工况工艺流程示意图参见图2。
72.运行工况二：当待处理原水的含沙量为5kg/m3～河流原水多年平均含沙量，此时，待处理原水首先进入辐流式沉淀池1，通过加药(pam)混凝沉淀后得到预沉淀后的水，预沉淀后的水进入高密度沉淀池2，得到沉淀后的水，沉淀后的水一部分进入深度处理部件，以生产施工生活用水，一部分直接供至施工生产线，剩余的沉淀后的水则进入调蓄水池7，将调蓄水池7蓄满，以应对汛期含沙量高的工况。此运行工况工艺流程示意图参见图3。
73.运行工况三：在汛期，尤其是洪峰期，待处理原水的含沙量大于河流原水多年平均含沙量，此时，降低进水量，增大投药(pam)量，辐流式沉淀池1以最大固体处理能力运行，此时处理能力不能满足正常生产生活使用。根据生活用水需求通过调流调压阀调节该支路流量优先保证其供给，其他的沉淀后的水则输送至施工生产线，生产用水不足部分，由调蓄水池7供给，调蓄水池7水位逐渐下降。离线调蓄水池7的有效容积需满足此时段内的施工生产供水量。此运行工况工艺流程示意图参见图4。
74.当汛期经过之后，待处理原水的含沙量降低至河流原水多年平均含沙量以下时，辐流式沉淀池1按设计能力工作，保证供水的同时，继续补充调蓄水池7水量，调蓄水池7水位逐渐升高至正常水位，如此反复。
75.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
76.本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。