D型滤池.doc
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5000吨/天D型滤池
方
案
设
计
浙江德安科技股份有限公司
二〇二三年五月
目录
第一章概述 1
1.1总则 1
1.2项目概况 1
第二章方案基础 2
2.1设计依据 2
2.2设计原则 2
2.3项目范围 2
2.4设计进水水量 3
2.5设计进、出水水质 3
2.5.1设计进水水质 3
2.5.2设计出水水质 3
第三章工艺设计 4
3.1处理方案选择 4
3.2工艺选择 4
3.2.1普通快滤池 4
3.2.2V型滤池 5
3.2.3D型滤池 5
3.2.4工艺比选 7
3.3原则流程 8
3.4工艺说明 8
第四章工艺单元设计 9
4.1主要工艺构（建）筑物、处理设备 9
4.1.1絮凝加药装置 9
4.1.2管道混合器 9
4.1.3D型滤池 9
4.2管材及防腐、防渗措施 12
4.2.1管材 12
4.2.2防腐措施 12
第五章电气设计 13
5.1设计依据 13
5.2设计范围 13
5.3电动装置控制要求 13
第六章自动化系统及仪表 14
6.1设计依据 14
6.2防雷、接地 14
6.3自控要求 14
第七章建筑结构设计 15
7.1设计依据 15
7.2建筑装修 15
7.3抗震等级 15
7.4耐火等级 15
7.5地基处理 15
第八章环境保护、节能与劳动卫生 16
8.1环境保护 16
8.2节能措施 16
8.3劳动安全卫生措施 16
第九章设备（构筑物）材料 17
第十章运行成本分析 18
第十一章质量及售后服务承诺 19
II
5000吨/天项目方案设计
第一章概述
1.1总则
德安人一贯奉行“一次做对、顾客满意”的质量方针，严格贯彻ISO9001质量管理体系和ISO14001环境管理体系，健全“顾客全程星级体系”，为顾客提供一流的服务。
卓越的品质，完美的服务，使得德安产品畅销全球。
我们坚持奉行“二十一世纪经营是以德安天下”的经营理念，服务于大众，服务于社会，共创二十一世纪的全球化环保集团。
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通过近20年的发展，德安已形成完善的研发平台和销售服务平台，可提供：
城乡给水处理、污水处理及中水回用、工业水处理及回用、水厂升级改造、污水厂升级改造、城乡垃圾资源化、河道湖泊治理等系列解决方案及设计、施工总承包服务。
还提供水处理设备的研发、制造、销售一条龙服务。
德安通过持续科研创新，建有科研中心和中试工厂，并与清华大学、浙江大学、武汉大学以及国际生态城市建设者协会等国内外科研机构开展了多方向、多层次的深度合作，联合成立了多家科研机构。
拥有300余项专利，并获得多个国家级奖项，继D型滤池广泛推广应用及编制行业标准，DA-EH污水处理工艺成功应用于国内外市政污水处理项目之后，又研制成功并向市场推出智慧型WTBOX多功能污水处理装置、循环冷却水协同处理装置、DE型滤池、DF滤池、DA新型滤布滤池、DA高效沉淀池、活动式螺杆污泥脱水机、DA螺旋式高效生物填料等多个领先技术，广泛应用于多个水处理领域工程。
近期还将隆重推出DA无污泥污水处理技术、DA高效全自动油水分离器、水平流鳍片式沉淀池和污泥资源化治地膜技术等，期待与您的合作。
1.2项目概况
该项目的处理水量为5000m3/d，根据业主提供资料，原水为常规生活污水，进水水质暂未提供，设计时暂定悬浮物≤20mg/L，经处理后，出水悬浮物≤10mg/L。
据此，浙江德安科技股份有限公司根据建设方提供的资料推荐以下处理方案
3
第二章方案基础
2.1设计依据
Ø《室外给水设计规范》（GB50013-2006）
Ø《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
Ø《彗星式纤维滤池工程技术规程》（CECS276-2010）
Ø《水处理设备技术条件》（JB/T2932-1999）
Ø《城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ41-91）
Ø《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
Ø《工业自动化仪表工程施工及验收规范》（GBT50093-2002）
Ø《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）
Ø建设方提供的原始水质、水量等基础资料
2.2设计原则
（1）本设计方案严格执行国家和地方有关环境保护的各项规定，水处理首先必须确保各项出水水质指标均符合投资方的标准要求；
（2）针对本工程的具体情况和特点，采用简单、成熟、稳定、实用、经济合理的处理工艺，以达到节省投资和运行管理费用的目的；
（3）平面布置应合理紧凑，减少占地面积；
（4）处理系统运行有一定的灵活性和调节余地，以适应水质水量的变化；
（5）管理、运行、维修方便，尽量考虑操作自动化，减少操作劳动强度。
设备选型采用通用产品，选购的产品在国内应是技术先进、质量保证、性能稳定可靠、工作效率高、管理方便、维修维护工作量少、价格适中及售后服务好的产品；
（6）在保证处理高效率的同时工程设计紧凑合理、节省工程费用、减少占地面积，尽量降低运行费用；
（7）设计美观、布局合理、降低噪声及合理处置固体废弃物。
2.3项目范围
（1）本技术方案设计范围包括滤池进水至滤池出水1米范围内的工艺、电气及设备等；
（2）不考虑地基的特殊处理；
（3）本项目提供系统成套设备的安装、调试及操作人员培训等服务。
2.4设计进水水量
根据提供的资料，本项目的建设规模为5000m3/d，每小时处理水量为208.33吨。
2.5设计进、出水水质
2.5.1设计进水水质
根据建设方提供的资料，原水为常规生活污水，进水水质暂未提供，设计时暂定进水达到一级B标悬浮物要求，SS≤20mg/L。
2.5.2设计出水水质
设计出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中规定的一级A标SS≤10mg/L。
第三章工艺设计
3.1处理方案选择
根据投资方提供的资料，同时结合投资方的出水水质要求进行对比分析，存在以下几项数据超标，具体如下：
A、悬浮物：
设计进水悬浮物为20mg/L，控制参数为10mg/L,要求去除率为50%。
根据以上水质分析，整个水处理工艺中必须针对以上水质进行工艺以及工艺参数的确定，以保证出水要求到达投资方的出水要求。
同时根据建设方的要求，我方只出过滤部分，因此本方案只考虑过滤工艺。
3.2工艺选择
3.2.1普通快滤池
普通快滤池是用了传统的石英砂滤料作为滤床进行过滤，这种滤层称为均质滤层，滤料则称为均质滤料，其特点是在整个滤层内，滤料的级配都是一样的，因此沿滤层厚度的每一点，滤料颗粒间所形成的空隙大小的分布也是一样的。
在沿均质滤层厚度的每一点具有容纳同样多的悬浮固体的能力，但是，当滤池进行反冲洗后，由于石英砂的刚度大，不可压缩和水力分级的作用，原来的均质滤料层就变成了分级滤料的滤层，即在沿滤层的厚度方向上，滤料是按从小到大的顺序排列的。
由于均质滤层的分级（也叫级配）作用在过滤时产生以下问题：
使滤料层在厚度方向上空隙大小是从滤层的顶部到底部是从小到大排列的，形成一个金字塔的构造，如图。
在孔隙最小的顶部滤层要容纳的悬浮固体数量最大，而孔隙最大的底部滤层却是容纳的悬浮固体量最小。
滤池由于滤层顶部迅速地被悬浮固体堵塞，水头损失迅速上升，在过滤的水头损失达到允许值的时候，整个滤层的截留悬浮固体能力未能发挥出来。
由于均质滤层的分级作用在过滤时产生以下问题：
（1）使滤料层在厚度方向上空隙大小是从滤层的顶部到底部是从小到大排列的；
（2）在孔隙最小的顶部滤层要容纳的悬浮固体数量最大，而孔隙最大的底部滤层却是容纳的悬浮固体量最小；
（3）滤池由于滤层顶部迅速地被悬浮固体堵塞，水头损失迅速上升，在过滤的水头损失达到允许值的时候，整个滤层的截留悬浮固体能力未能发挥出来；
由于上述原因导致均质砂滤存在以下问题：
Ø过滤时的阻力大，过滤速度低导致占地面积大；
Ø反冲洗时，反冲洗自耗水量大；
Ø滤层的纳污量小，出水水质随着时间的延长而逐渐变差；
Ø由于砂滤在反冲洗时受其膨胀率的影响，其反冲洗强度不能太大，所以反冲洗不彻底，这样必然影响过滤周期及出水质；
Ø反冲洗强度太大容易跑滤料，所以经常需要更换滤料；
Ø过滤过程不易控制，表面砂层容易积泥。
3.2.2V型滤池
V型滤池是又称均粒滤料滤池，其基本形式是由法国得利满（Degremont）开发的一种重力式快滤池。
V型滤池采用恒水位等速过滤。
滤池出水阀随水位变化不断调节开启度，使池内水位在整个过滤周期内保持不变，滤层不出现负压。
当某单格滤池冲洗时，待滤水继续进入该格滤池作为表面扫洗水，使其他各格滤池的进水量和滤速基本不变。
V型滤池采用均粒石英砂滤料，滤层厚度比普通快滤池厚，截污量也比普通快滤池大，故滤速较高，过滤周期长，出水效果好。
V型进水槽（冲洗时兼做表面扫洗布水槽）和排水槽沿池长方向布置，单池面积较大时，有利于布水均匀，因此更适应于大、中型水厂。
V型滤池的优点主要：
Ø采用的是均粒滤料，含污能力很高；
Ø反冲洗布气布水均匀，气水反洗、表面冲洗结合，反冲洗的效果比其它滤池的好；
Ø单个池子的面积很大，可适用于各种水厂，特别是大、中型的水厂。
缺点：
Ø池体的结构复杂，占地面积大；
Ø自控系统要求和投资较高；
Ø产水量大时，比同规模的普通快滤池基建投资造价要高。
3.2.3D型滤池
D型滤池是由德安公司自主设计的一种快滤池。
它采用DA863彗星式滤料，小阻力配水系统，气水反冲洗，变水位过滤方式。
D型滤池具备传统快滤池的主要优点，同时运用了DA863过滤技术，多方面性能优于传统快滤池，是一种实用、新型、高效的滤池。
D型滤池适用于新建、扩建和改造的城镇给水处理、工业冷却水处理、工业废水深度处理、城镇污水处理及升级改造再生利用、海水除浊处理等领域。
DA863自适应滤料（又称彗星式纤维滤料，DA863为研发代号）是一种将纤维滤料截污性能好的特征与颗粒滤料反冲洗效果好的特征相结合，形成一种全新的过滤材料。
颗粒过滤材料的重要特征是可以方便在滤池内完成清洗，但是采用纤维材料作为过滤材料的一个出发点是其比其他实体颗粒材料具有大得多的比表面积和空隙率，其孔隙度高达85~90%，对比之下，粒径1mm石英砂滤层孔隙度为45%，由此推断，由纤维材料构成的滤床具有比常规过滤材料大得多的纳污量。
纳污量为单位体积滤床每周期截留的悬浮颗粒物的质量，纳污量的提高对滤池效率的提高具有决定性的意义。
这也是在保证滤后水质合乎要求及合适过滤周期的前提之下，应用“彗星”式纤维滤料的滤池可以比常规砂滤料滤池滤速高2~3倍的高滤速运行。
该过滤材料的特点是其一端为松散的纤维丝束，又称“彗尾”，另一端纤维丝束固定在密度较大的“彗核”内。
其形状见下图：
过滤时，密度较大的“彗核”起到了对纤维丝束的压密作用，同时，又由于“彗核”的尺寸较小，对过滤断面空隙率分布的均匀性影响不大，从而提高了滤床的截污能力。
气水同时反冲洗时，由于彗星式纤维滤料处于自由状态，在反冲洗时，由于“彗核”和“彗尾”纤维丝束的密度差，处于降落伞的状态，“彗核”在下，“彗尾”在上，“彗尾”纤维丝束随反冲洗水流散开并摆，产生较强的甩曳力，过滤材料之间的相互碰撞也加剧了纤维在水中所受到的机械作用力，过滤材料的不规则形状使过滤材料在反冲洗水流作用下产生旋转，强化了纤维在水中所受到的机械作用力，上述几种力的共同作用结果使随着在纤维表面的固体杂质颗粒很容易脱落，从而提高了过滤材料的洗净度。
过滤时，在该滤床的横断面（水平）上空隙率分布均匀，确保了过滤时水流通道大小一致性，其直接效果是截污量均匀，水流短路现象得以避免。
同时彗星式纤维滤浸水后的密度和水接近，滤床上部的滤料受水的浮力作用，滤料的孔隙率大大增大，从而在纵断面（垂直）空隙率分布由上至下逐渐减少，空隙率沿滤床纵断面呈上大下小的梯度分布，如下图：
该结构十分有利于水中固体悬浮物的有效分离，即滤床上部脱附的颗粒很容易在下部窄通道的滤床中被捕获而截留。
因此可实现高速和高精度的过滤。
D型滤池具有以下特点：
Ø过滤精度高：
对水中粒径＞5um的悬浮物去除率可达95%以上，对大分子有机物、病毒、细菌、胶体、铁等杂质有一定的去除作用；
Ø过滤速度快：
设计滤速为15~20m/h，占地面积省；
Ø纳污量大：
一般为15~35kg/m3；
Ø反洗耗水率低：
反冲洗耗水量小于周期滤水量的1~2%；
Ø抗负荷冲击能力强：
能经受短时间内高浊度水的冲击，而仍然保证出水水质。
Ø加药量低，运行费用低：
由于滤床结构及滤料自身特点，絮凝剂投加量是常规技术的1/2~1/3。
周期产水量的提高，吨水运行费用也随之减少。
3.2.4工艺比选
工艺比选见下表：
滤池类型
普通快滤池
V型滤池
D型滤池
滤料
均质石英砂
均质石英砂
彗星式纤维滤料
设计滤速
8～10m
8～10m
15～20m
使用寿命
3～4年
3～4年
10年以上
反冲洗方式
水冲
气水联合冲洗
气水联合冲洗
水头损失
2.0～2.5m
2.0～2.5m
最大1.6m
过滤效果
较低
较高
高
反洗耗水率
较低
较高
低
综上所述，本项目推荐采用D型滤池。
3.3原则流程
反洗水泵
反洗风机
加药
管道混合器
反洗水池
D型滤池
排放
原水
5000t/d
排至厂区污泥处理系统
注：
流程图中虚线框内不在我方设计范围内
3.4工艺说明
原水（提升）自流进入管道混合器经混合絮凝后进入D型滤池进行过滤，去除水中的悬浮物，滤池出水进入反洗水池用于滤池的反洗，其余的水达标排放。
D型滤池的反洗废水送入污水厂污泥处理系统，本方案中不作考虑。
滤池采用气水联合反冲洗。
反洗空气由罗茨风机提供，反洗水来自反洗水池。
19
第四章工艺单元设计
4.1主要工艺构（建）筑物、处理设备
4.1.1絮凝加药装置
混凝剂的种类与进水的水质有较大关系，絮凝剂的具体种类由现场根据烧杯试验确定最佳的种类，药剂的投加量需要由现场具体水质通过试验确定。
根据我公司以往的工程实践经验，在本工程设计时参考投加量为10~20mg/L，投加浓度10%（重量比），采用湿式投加，药剂通过溶解池将药剂经过溶解、搅拌均匀后，配置成一定浓度的药液，通过隔膜式压力计量泵投加到原水进水管内。
注：
具体加药量和投加浓度由现场运转部门根据进水水质参数、水量及出水水质参数经实验确定。
配套设备参数：
溶液桶：
W1=500L
数量：
2个，循环使用，一天配置二次
搅拌机：
2台，功率：
0.25kw，碳钢防腐
加药计量泵：
流量：
42L/h
压力：
1.0MPa
配套电机功率：
0.06kW
数量：
2台（1用1备）
4.1.2管道混合器
规格：
DN300
流速：
V=0.82m/s
材质：
碳钢防腐
数量：
1台
4.1.3D型滤池
（1）D型滤池的工艺组成
D型滤池过滤系统由过滤、反冲洗、配电及自动控制等组成。
（2）D型滤池的结构组成
D型滤池是由配水渠、配水槽、表面扫洗孔、拦截网板、滤料、滤板、长柄滤头、人孔、配水布气孔、滤梁及反冲洗排水渠等组成。
（3）管廊
管廊是滤池布设水封池、滤后水出水管及气水反冲洗管道与阀门的场所。
（4）水封池
水封池建在管廊房内，其作用为保证滤池内滤料始终淹没在水中，避免滤池滤床被击穿。
（5）滤池工作过程
D型滤池的工作过程分为过滤过程和反冲洗过程。
在工作过程中，每格滤池有6个电动阀门它们分别是原水进水阀、出水阀、反冲洗排污阀、反冲洗进气阀、反冲洗进水阀和初滤阀。
①过滤过程
预处理后的水
D型滤池
清水池
在过滤过程中，只有原水进水阀和滤池出水阀是开启的，其余阀门都是处于关闭状态的。
②初滤过程
预处理后的水
的水
D型滤池
排污渠
此过程只有原水进水阀和初滤阀是打开的，其余的阀门都处于关闭状态。
此过程主要是因为开始过滤时的出水水质不合格，所以就把这部分水叫初滤水，当做废水排除。
一般1~3分钟。
初滤完后进入过滤过程。
③反冲洗过程
反冲洗分三个阶段：
分别是单独气冲、气水混冲和水漂洗，其工作过程如下：
Ⅰ、单独气冲：
气冲过程为：
罗茨鼓风机
D型滤池
反冲洗排污管
此时关闭常开电磁排气阀，打开反冲洗进气阀，开启风机，空气经布气圆孔进入滤池配水布气室再经长柄滤头喷出，将滤料托起、冲散，滤料上附着的杂质通过气泡与滤料之间的摩擦、滤料之间的碰撞以及水流的剪切力的作用清洗下来并悬浮于水中，被表面扫洗水冲入排污渠中。
此过程反冲洗进风气和反冲洗排污阀是打开的，原水进水阀处于半开状态，其余的阀门都处于关闭状态。
一般3~5分钟，气洗强度28~32L/（m2·s）。
Ⅱ、气水混冲过程：
罗茨鼓风机
D型滤池
反冲洗排污管
反冲洗水泵
在气冲的同时启动反冲洗泵，打开反冲洗进水阀，反冲洗水经配水孔进入配水布气室再经长柄滤头均匀进入滤池里。
此过程反冲洗进气阀、反冲洗进水阀和反冲排污阀是打开的，原水进水阀处于半开状态，其余的阀门都处于关闭状态。
一般8~10分钟，气洗强度28~32L/（m2·s），水洗强度5~6L/（m2·s）。
Ⅲ、水漂洗过程
反冲洗水泵
D型滤池
反冲洗排污管
此过程反冲洗进水阀和反冲排污阀是打开的，原水进水阀处于半开状态，其余的阀门都处于关闭状态。
此过程主要是通过干净水流对滤料进行漂洗，同时把滤料上的悬浮脏物排到排污管中。
一般3~5分钟，冲洗强度5~6L/（m2·s）。
整个过程伴随表面扫洗，表面扫洗强度为1.4~2.8L/（m2·s）。
（6）滤池工艺参数
处理水量（m3/h）
208.3
单池过滤面积（m2）
6
设计过滤速度（m/h）
17.36
滤池数量（格）
2
单格滤料松散填装重量（kg）
400
清水出口（mm）
DN200
进水口（mm）
DN200
反洗排水管（mm）
DN250
反洗进水口（mm）
DN200
排气口（mm）
DN40
反洗进气口（mm）
DN150
初滤水口（mm）
DN125
反冲洗水冲强度（L/m2·s）
5~6
反冲洗气冲强度（L/m2·s）
28~32
配套反洗设备：
反洗风机：
风量：
Q=11.26m3/min
升压：
△P=50kpa
配套电机功率：
N=18.5kW
数量：
2台（1用1备）
反洗水泵：
流量：
Q=143m3/h
扬程：
H=10m
配套电机功率：
N=7.5kW
数量：
2台（1用1备）
反洗设备间内设置潜水排污泵1台；电动葫芦1台。
4.2管材及防腐、防渗措施
4.2.1管材
工艺管道主要采用经防腐处理的焊接钢管，使用寿命长。
各种管道的管径根据工艺计算而定。
4.2.2防腐措施
（1）小口径管道（管径≤DN150mm）以下均采用焊接钢管；
（2）中口径管道（管径＞DN150mm）以上采用螺旋焊接钢管；
（3）大口径管道（管径≥DN500mm）以上采用钢板卷焊管；
（4）其他易腐蚀的材质采用涂二道环氧煤沥青以加强防腐。
第五章电气设计
5.1设计依据
Ø《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-2011）
Ø《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）
Ø《低压配电设计规范》（GB50054-2011）
Ø《10KV及以下变电所设计规范》（GB50053-94）
Ø《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）
Ø《建筑防雷设计规范》（GB50057-2010）
Ø《工业企业照明设计标准》（GB50034-2004）
Ø工艺提交的设备表、工艺流程及平面布置图
Ø甲方提供的相关资料
5.2设计范围
本工程电气设计包括以下内容：
Ø用电设备供电及控制系统设计；
Ø防雷和电气系统接地设计；
Ø电线电缆敷设设计。
5.3电动装置控制要求
（1）建设方提供一路380V（3P+N+PE）电源送至其MCC的电源进线开关端头，本系统无备用电源；
（2）电动蝶阀和电动球阀设有手动轮和电动开关两种操作装置；
（3）电动蝶阀的防护等级为IP54以上。
绝缘等级均为F级，并以B级温升考核。
第六章自动化系统及仪表
6.1设计依据
Ø《自动化仪表选型设计规定》（HGT20507-2000）
Ø《仪表配管、配线设计规定》（HGT20512-2000）
Ø《仪表系统接地设计规定》（HGT20513-2000）
Ø《控制室设计规定》（HGT20508-2000）
Ø《仪表供电设计规定》（HGT20509-2000）
Ø《分散型控制系统工程设计规定》（HG/T20573-2010）
6.2防雷、接地
各建筑物的屋面均设置避雷带，并引下与各自基础焊接。
再将所有基础用接地扁钢连为一体。
各电气设备应进行保护接地，接地电阻要求不大于4Ω。
6.3自控要求
过滤系统采用可编程控制装置（PLC）控制，运行人员通过所供控制盘及触摸屏对过滤系统内所有被控对象进行监控，包括启、停控制，设备状态和主要工艺参数监控，设备的就地/远程切换等。
工艺设备的联锁保护将由PLC完成。
第七章建筑结构设计
7.1设计依据
Ø《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）
Ø《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）
Ø《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）
Ø《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
7.2建筑装修
内外墙中等装修，门窗采用铝合金门窗。
7.3抗震等级
本工程所有建筑物抗震设防等级为七度，结构抗震等级为三级。
7.4耐火等级
本工程耐火等级为二级。
7.5地基处理
本工程地基设计承载力fak≥100Kpa，经地质勘察后，若地基承载力与设计要求有异，需经地基处理加固以满足设计要求。
第八章环境保护、节能与劳动卫生
8.1环境保护
水处理设施的运行对周围环境带来一些次生的影响，针对主要污染源和污染物，采取相应的措施。
（1）噪音污染
噪声主要来源为工作泵，采取以下降噪措施：
Ø声距减噪：
增大声源与临近建筑物的间距；
Ø隔音减噪：
对设备间的隔墙和门、窗进行隔音处理；
Ø减震减噪：
在设备与管路连接处加设减震垫或柔性接头；
Ø绿化减噪：
厂区绿化，密植林带。
（2）污泥，反洗废水
D型滤池反洗废水排入污水厂污泥处理系统，在此方案中不做考虑。
8.2节能措施
总体布置上，充分考虑工程选址，以降低管道的埋深和输送距离，降低水泵扬程，最大限度地节约能源。
选用高效节能水泵、风机。
8.3劳动安全卫生措施
（1）生产构筑物均设操作行走平台、走道板、安全护栏和扶梯；
（2）对室外变电所和厂区内较高的构筑物均设置防雷装置；
（3）动力电源，采用双路电源以保证安全用电；
（4）电器设备的布置留有足够的安全操作距离，做好接地保护；
（5）对不同电压等级的电气设备设置标准的安全标志和保护网；
（6）厂区加强
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