重力式一体化净水设备技术说明
一、主要设计参数
运行方式：全重力自流，自动反洗无需用电；
产水浊度：≤1NTU；
反应时间：10-15min；
沉淀表面负荷：5.0-7.0m3/m2·h；
过滤滤速：8.0~8.5m/h；
自动虹吸反洗强度：12-16L/m2*s；
原水适应性：适用于原水浊度小于2000NTU（短时间不超过4000NTU）的各类水库水、山塘水等；
二、工艺说明
一体化净水设备是指将加药、混合、混凝反应、复合斜管沉淀、自动反洗无阀滤池、消毒、反洗等一系列净水工艺，其中主要工艺简介如下：
加药工艺：自动投药系统，主要投加聚合氯化铝（PAC）、助凝剂（高锰酸钾或其他助凝剂）；
混合：采用微阻管道混合器混合工艺；
混凝反应：采用微涡旋网格反应工艺；
斜管沉淀：采用复合斜管沉淀工艺；
过滤：采用自动反洗无阀滤池；
消毒：采用次氯酸钠消毒工艺；
三、工艺详解
重力式一体化净水设备
1、混凝剂及助凝剂投加
在设备进水口处投加混凝剂，通过HC型一体化净水设备内置静态管道混合器充分混合，为混凝反应提高较好的条件。投加絮凝剂的种类一般为铝盐或者铁盐，在水库水净化工程中多采用聚合氯化铝（又称碱式氯化铝，简称PAC），此次根据水样进行混凝剂最佳投加量试验，确定投加混凝剂的用量为5~15g/m3，水库水受降雨影响时应根据实际情况进行调节絮凝剂投加量。絮凝剂配置为5~10%的溶液，搅拌机搅拌均匀后，通过计量泵投加至进水管道，计量泵采用电磁隔膜计量泵精确投加至管道，计量泵投加流量可以通过流量调解阀进行调节，充分保证混凝反应效果并节约混凝剂用量。
混凝剂采用新型农村饮水安全工程集成模块式控制系统，采用控制柜+电磁隔膜计量泵组合，可根据原水进水情况进行启动和停止加药，操作人员可轻触计量泵按键调整计量泵工作工作，尤其确保浑水期间，絮凝剂投加能够有效处理高浑浊度水，低浊度期间可以有效降低絮凝剂用量，更增加了计量泵自动轮换工作，从而确保计量泵使用寿命。
加药点设计：加药点设计在总管道2个，各设备进水点各2个，方便设备进行调节。
为确保重力式一体化净水设备正常运行，考虑前消毒和助凝作用，考虑投加高锰酸钾（或石灰等）助凝剂，辅助絮凝，当水质需要时，手动启动投加；高锰酸钾等助凝剂可提高原水和混凝剂（PAC或者聚合铁等）的反应效果，辅助破坏水体内的胶体稳定状态，促进矾花形成，可提高混凝反应效果。
混合工艺采用微阻管道混合器快速混合，混合器流速为0.9~1.0m/s，管道混合器长度一般为2m，管道混合器为微阻型管道混合器，和常规管道混合器多组混合元件为全混合元件不同，设计的微阻型管道混合器为全混合元件和半混合元件搭配使用，通过导流板和中心导管的设计组合，使部分水流高速涡旋通过中心导管，而导流板只对中心导管外的部分水流进行混合搅拌，形成了半混合元件。在管道混合器设备设置全混合元件-半混合元件-中心导管逐渐加大的半混合元件，这样既可以充分混合搅拌，同时利用高速水体自身涡旋的紊流效果，减少对水体的全混合搅拌，降低能耗，减少水头损失。
2、混凝反应
HC型重力式净水设备采用先进的微涡旋絮凝反应工艺，利用微涡旋网格来改变水流的流速和流向，使水流在网格间垂直流动时产生水平微涡旋的动力，形成微涡旋紊流状态，提高反应效果；水流通过网格区域，水流在网格内上下垂直流动的同时，受到网格进水口的切向推动力和涡旋隔板影响，形成水平微涡旋，使水流产生了一个水平的旋转作用。水流和絮凝药剂的水解产物经过良好的搅拌，逐渐形成微絮体，同一网格的微絮体随着水流逐渐旋转过程中，吸附微小颗粒物以及其他微絮体，形成体积较大的絮凝体，由于水平涡旋的影响，微絮体在同一网格内停留的时间延长，完全超过了水力计算的停留时间，多个网格的存在，保证了微絮体有足够的成长时间，可以形成体积较大、密实度较高的矾花。
混凝剂与原水的混合液经过混凝反应区进行反应，混凝反应就是在外力作用下具有絮凝性能的微絮凝粒相互碰撞，从而形成更大的稳定的絮凝体，以适应沉降分离的要求，克服水中胶体难以沉降去除的特点。为了达到完善的絮凝效果，在絮凝过程中要给水流适当的能量，增加碰撞的机会，并且不使已经形成的絮凝体破坏。絮凝过程需要足够的反应时间，通过新型涡旋网格反应技术的创新，使反应工艺获得了良好的效果，形成了体积大、密实度高、沉降性能好的矾花，为后续沉淀工艺的良好泥水分离起到了决定性作用。
3、复合斜管沉淀池
根据“浅层理论”增加池的表面积可提高沉淀效果，重力式一体化净水设备采用六角形蜂窝斜管组件，安装在沉淀池内，形成无数个浅层池，极大地增加了沉淀池的表面积，提高了沉淀效果。经过沉淀工艺主要去除水中的絮凝体颗粒，达到固（悬浮颗粒、胶体等）液（净水）分离的目的，为过滤工艺减轻负担。
混凝反应后期，水流水平流动，混凝装置布水段均匀设置一系列穿孔布水系统，通过布水系统，水流均匀的分布在沉淀池，充分保证沉淀效果。斜管组件为1000mm长，采用平流式模块化安装，清水通道为水平流，泥通道为90°,既保证排泥畅通，又能保证沉淀面积大。净水设备斜管区表面负荷控制在7m3/m2·h，即斜管区水流流速为1.95mm/s。
沉淀池出水采用均匀分布的布水隔板上，直接隔板后直接进入膜池，有效分布在滤池竖截面。
沉淀污泥收集在污泥斗中，污泥在污泥斗中进一步浓缩排水，提高污泥浓度，减少水耗。污泥通过穿孔管排至排污沟中，排泥采用控制排泥阀进行自动排泥，小型水厂的污泥一般不进行另外的处理，可直接排放至城市泥水管网。若广场周边周边水厂项目有绿化项目，可采用DN100-200的泥水管首先将排放至污泥池进行绿化浇灌回用。
4、过滤
待处理水经沉淀后，已经去除了易于沉降的悬浮颗粒及胶体等杂质，为进一步提高水质，去除水中体积较小，沉降性能也较差的颗粒物。
重力式一体化净水设备内装填有均质石英砂滤料，包含有0.6~1.2mm的石英砂层及砾石承托层，过滤滤速控制在8.0~8.5m/h。滤料层可对水中的絮凝体及胶体进行初步过滤，并将絮凝体吸附在孔隙中，形成吸附层，可提高对絮凝体的去除率，减少石英砂滤料的工作负担，防止滤料板结。
随着滤料截流颗粒的增加，滤料的水头损失也逐渐增大，与滤池连通的虹吸上升管水位上升，当虹吸管水位上升至虹吸辅助管管口时，水从虹吸辅助管流出，由于落差较高，在水力的抽吸作用下，虹吸管中的空气随水流带出，即形成一定的真空度，滤池内部的水由虹吸管排出设备外，滤池内部水位及压力降低，则滤池顶部的清水池清水回流至滤池，自下而上的流入滤料层，石英砂滤料在水流作用下，滤料层膨胀，形成一定的流态，滤料相互碰撞，水力撞击，被滤料吸附的颗粒则脱离滤料表面，随反冲水排出设备外，流入排污沟中，达到滤料净化的目的，滤料经反冲洗后，可重新恢复净化功能。随着反冲的进行，清水池内水位逐渐降低，当水流降低至虹吸破坏管管口时，空气进入虹吸管内，虹吸停止，待处理水继续自上而下的经过滤料层，进入清水池，虹吸反冲完成。
过滤装置虹吸破坏装置采用破坏斗自动控制系统控制，可以根据自身情况通过破坏斗调节反冲时间，常规单个滤池反冲时间一般为4~7min，其余参数如反冲周期为水力自动，不需要调节，操作简单方便，反冲控制效果稳定。
滤池装置采用了气洗活化装置，可以定期对滤池进行气水活化，气水同时反洗滤池，可以彻底去除滤砂内得杂质，使滤砂净化，延长滤砂使用寿命。石英砂表面凹凸不平，截留了大量的杂质，单独水反洗难以清洗彻底，长期累积会缩短设备试用寿命，气洗活化原理是在滤池底部曝气，通过空气搅动、冲击，使黏附在石英砂表面的杂质脱离出来，并随着水流排走，彻底清洗滤砂，完成滤砂活化。
无阀滤池可以通过自身运行水力条件形成虹吸反洗，随着滤料工作时间延长，到达工作周期的时候，开始通过辅助管抽吸虹吸管内的
空气，形成一定负压，虹吸反洗自动形成；强制反洗系统集成于虹吸装置上，当反洗周期过长或者需要手动清洗时，打开阀门即可形成虹吸反洗，强制反洗是自动虹吸反洗的补充。
5、出水及消毒
重力式一体化净水设备净化后的清水进入经消毒后清水池，利用设备出水落差将水输送至清水池，一般净水设备需安装基础面不得低于清水池最高液位基础平面1.5m。
消毒采用次氯酸钠进行消毒，将消毒液投加进清水池进水管，水流混合消毒液再流入清水池。
6、废水的排放及处置
设备运行产生的废水主要有加药消毒系统产生的废液、沉淀排泥废水、反洗废水，其中加药、消毒、化学清洗系统产生的废液属于化学废液必须经专业机构收集处理，不得随意处置，经废水池收集集中处理。
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