CN100366549C - 一种高效节能净水工艺和装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种给水处理、污水处理或水质净化处理的工艺和装置。其净化工艺主要包括以下工序：一级潜水泵取水，通过自动投加混凝剂及混合反应装置，进入渐变流管道反应和带气浮功能的网孔容积絮凝系统进行絮凝反应，再进入导流配水泥渣接触絮凝层过滤和斜管沉淀，进入底部配水的均粒深床过滤，出水经杀菌装置进行消毒处理，再进入清水池存放，然后由二级潜水泵将水泵入供水管网。其中带气浮功能的絮凝系统、接触絮凝层、斜管沉淀等工序在高效澄清池内完成，均粒深床过滤及其布水装置在重力均粒滤池内实现。与传统工艺相比，本工艺占地面积少、投资省，出水水质好，可方便实现水厂的自控，维护费用较低。

Description

一种高效节能净水工艺和装置

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及一种给水处理、污水处理或水质净化处理的工艺和装置。本发明工艺充分应用流体的动力惯性效应，在絮凝过程中形成势、动能的转换，而形成高效反应、絮凝区，并以固体颗粒活化吸附粘着理论和浅池原理为指导，在系统内形成高效吸附区和固液分离区，经过絮凝澄清后的半成品水流入高效重力均粒滤池，经过深床过滤后，出水水质小于1NTU。

该工艺不仅对水中的浑浊度和色度起去除作用，而且对水中的有机物及藻类有较好的去除功能，适用于城镇饮用水、工业给水、中水回用以及废水回用深度处理等领域，特别适用于原水浊度10～3000mg/L，含沙量0.01～1.00kg/m3，以及富藻高色水质作为饮用水的中小、城镇净水处理。

背景技术

随着社会经济的高速发展，人民生活水平不断提高，城乡用水量逐渐增加。然而，由于工农业废水的大量排放而导致饮用水水源水质微污染状况日趋严重，影响饮用水的供水安全。针对上述情况，各国制定的饮用水水质标准也日趋严格。为了保证人民身体健康，建立和谐社会，我国对城乡供水水质亦提出了更高的要求。因而，进一步提高城乡供水水质、加强水质安全生产已经成为当今国内外水处理领域研究的重点和热点。

近一百多年来，水厂的处理工艺，基本上是混凝沉淀、过滤和消毒。但因给水理论的不断提高和发展，推动了工艺设计和处理构筑物形式的变化。水源水质的恶化与人们日益增长的用水量需求，客观上要求对传统的给水工艺进行革新改造，或者对原有的工艺进行深度处理，以满足人们对供水水质的要求。

地面水的取水工程，在城镇自来水厂，一直是投资大、可靠性难以保证的难题。随着江河湖泊的河岸变迁以及河床的冲淤，使得设计者往往因为水文及河川水文地质判断不明，造成投资的浪费。为此，多年来人们不得不在取水工程上投入大量的资金及物质，以保证安全可靠的供水。因此，有必要革新设计思路，在减少取水工程的投入的同时增强取水的安全性。

利用接触絮凝原理以去除水中悬浮物的澄清池，早在20世纪30年代就在国际上开始应用，至今已成为水厂设计中主要沉淀手段之一。我国自20世纪60年代初开始采用澄清池。由于澄清池构造简单，投资小，无需复杂的机电设备，因而在我国中小城镇水厂中使用广泛。但这种池型存在以下问题：反应室容积小，反应时间短，泥渣回流量难以控制，使得回流泥渣接触、絮凝作用发挥受到影响，加之沉淀效率低，因而处理效果差，处理水量有限，已经不能适应城镇需水量的增加以及水质标准提高的需要。

滤池是给水处理工艺中固一液分离，去除悬浮颗粒的决定性阶段，主要去除粒径1～2μm以内的杂质颗粒。虹吸滤池和无阀滤池采用的是变水头恒速过滤方式，因其结构简单，管理方便，工作稳定可靠，能自动运行，不需要专用的冲洗设备，过滤过程中滤层内不会出现负水头等优点，在我国的中小水厂内得到了广泛的应用。滤层是过滤工艺的核心，滤层构成是过滤效果优良与否的关键，上述滤池多采用单层石英砂滤料，存在滤料粒径偏细，均匀系数K₈₀偏大，滤池工作周期短，反冲洗易跑砂，滤池产水量低等缺点。采用双层滤料或多层滤料可以提高截污量和滤速，但存在反冲洗困难，容易混层等缺点。其中无阀滤池更在使用过程中存在进水系统复杂，进水过程易夹气而影响过滤和反冲洗等缺点。新型的V型滤池具有出水水质好，过滤周期长等特点，但存在着自动控制复杂，设备的维护费用高等缺点，因而难以在中小型水厂中推广应用。

给水工作者们针对上述情况，分别对虹吸滤池和重力式无阀滤池进行了改进，采用单层均粒石英砂滤料、改进小阻力配水系统以及气水分离装置(重力式无阀滤池)等措施，取得了较好地效果。但上述改进需要进一步改进滤层的特性，以提高滤池的出水量，改善滤池的出水水质。

水厂生产工艺的自动监测与控制，已列为国家“九五”重点攻关项目。一般地，水厂的自动控制系统，应包括净水工艺混凝剂投加量的优化控制，澄清池(沉淀池)的自动排泥控制，滤池的自动进水和反冲洗控制，二级泵的变频恒压供水控制以及水厂运行参数的收集和反馈系统等组成，但目前上述系统均比较复杂，且存在对构筑物运行参数的控制——需要电磁阀(或气动阀、水力阀)等阀门的开关动作，被控制终端事故发生率高，因而系统的维修保养费用较高，水厂的运行可靠性差，因而不能适应中小型城镇水厂自动化的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效节能净水工艺及其装置，以解决传统混凝沉淀(澄清)、过滤水处理工艺占地面积大，单位出水造价高，对有机物处理能力低以及自动控制复杂等问题。

本发明的技术方案并不是简化工艺流程，而是利用系统工程与价值工程对每个工序的系统优化和组合。

本发明提出的净水工艺，主要包括以下工序：一级潜水泵取水系统a取水，通过自动投加混凝剂及混合反应装置b，进入渐变流管道反应和带气浮功能的网孔容积絮凝系统c进行絮凝反应，再进入导流配水泥渣接触絮凝层d过滤和斜管e沉淀，进入底部配水的均粒深床f过滤，出水经杀菌灭病毒装置g进行消毒处理，再进入带消毒液混合器的清水池h存放，然后由二级潜水泵供水系统j将水泵入供水管网k；其中，带气浮功能的网孔高效容积絮凝系统c中的絮凝反应、高体积浓度泥渣的接触絮凝层d中的过滤、斜管e沉淀工序在专用设备高效澄清池M内完成，均粒深床f过滤及其布水装置在专用设备高效重力均粒滤池N内实现，如图1所示。

本发明的工艺流程是：由一级潜水泵取水，自动最佳量投加混凝剂后，进入高效澄清池M，经过网格絮凝反应，泥渣层过滤和斜管沉淀，将泥水浮沉分离，形成半成品水；然后进入高效重力均粒滤池N进行深床过滤；过滤后，出水经消毒处理(消毒采用高纯二氧化氯作为消毒剂)，水质浊度小于1NTU，注入清水库；再用二级潜水泵根据用户对水量的要求，将恒压变量水送入配水管网。构筑物的排渣适时适量地由自动控制系统启动虹吸系统自动排出池外而无需阀门动作。

对应于上述净水工艺，本发明的装置由下述部分组成：自动投加混凝剂和混合装置b、一级潜水泵取水系统a、高效澄清池M、高效重力均粒滤池N和二级潜水泵供水系统j依次由管路连接组成。系统运行采用一、二级潜水泵变频、清水池水位和出水管压力闭环联动方式，可减少清水池调节水量以及成品水在水厂中的停留时间。在高效澄清池及高效重力均粒滤池上部建造了封闭建筑，以减少外界污染物对处理后水质再污染的影响，并起防寒及防止太阳的光照辐射引起的藻类滋生等作用。

附图说明

图1是本发明的给水净化过程工艺流线图。

图2是一级泵与二级泵联动及各组成部分闭环自动控制示意图。

图3高效澄清池M示意图。

图4高效重力均粒滤池N示意图。

图中标号：a是一级潜水泵取水系统，b是自动投加混凝剂及混合装置，c是渐变流管道反应和带气浮功能的网孔容积絮凝系统，d是导流配水泥渣接触絮凝层，e是斜管，f是底部配水的均粒深床，g是杀菌灭病毒装置，h是带消毒液混合器的清水池，j是二级潜水泵供水系统，k是供水管网；r是管网压力计，p1是一级泵的变频控制系统，o是自动调节阀，p2是二级泵的变频系统，q是液位仪；1是容积絮凝室，2是网孔扰流装置，3是活性泥渣悬浮层，4是斜管(即e)，5是集水系统，6是底部排泥室，7是浓缩室，8是渐变管，9是排渣管，10是密封建筑，11是预沉室，12是容积絮凝室，13是排渣槽，14是强制出水管；15是进水虹吸管，16是竖井配水渠，17是十字形溢流堰集水渠，18是均粒滤料，19是承托层，20是小阻力配水系统，21是配水空间，22是清水箱，23是出水总渠，24是虹吸管，25是隔板，26、27是虹吸辅助管系统，28是连通渠，29是集水渠。

具体实施方式

下面参照附图对本发明作进一步具体说明。

1、取水系统和供水系统

取水系统和供水系统均采用潜水泵。潜水泵具有体积小，结构紧凑，效率高，节能效果显著，维修工厂化，启停无需阀门，能够多功能的自控，并备有自动保护装置，多泵使用可以互为备用自动切换，因而具有独特功效。

本工艺中，一级潜水泵取水系统a和二级潜水泵供水系统j运行时采用联合闭合自控方式，具体是这样实现的：如图2所示，二级泵的供水量通过测定管网压力r，将信号传送到二级泵的变频系统p2，对二级泵实现程序变频恒压变量供水，即管网压力r不变(可设定)，使级泵的供水水量与用户水量之间的拟和。二级泵供水量的变化导致带消毒液混合液的清水池h的水位发生变化，该变化通过清水池的液位仪q测出，把信号传送至一级泵的变频控制系统p1，由一级泵的变频与自动调节阀o协调进水量适时补充，从而调节净水厂内带消毒液混合器的清水池h的容量，增加供水的可靠性和安全性。

这种联动运行控制系统所达到的有益效果是：减少了净化水在水厂内的停留时间，增加了供水的可靠性和安全性。

2、高效澄清池

高效澄清池M由容积絮凝室1和12、网孔扰流装置2、活性泥渣悬浮层3、斜管4、集水系统5、底部排泥室6、浓缩室7、渐变管8、排渣管9、预沉室11、排渣槽13、虹吸管24和密封建筑10组成，如图3所示；其中容积絮凝室1和12位于澄清池地中间部位，网孔扰流装置2设置于容积絮凝室1和12中，网孔扰流装置2分为三段，每段为2～6层。容积絮凝室1下部为预沉室11；渐变管8设置在澄清池下侧，与预沉室11连通；活性泥渣悬浮层3在容积絮凝室外侧周围，排渣管9均匀设置在活性泥渣悬浮层3中，数量为4～12根；活性泥渣悬浮层3的上方设置斜管4，下方设置浓缩室7；在斜管4的上方为集水系统5；澄清池的底部为排泥室6，在澄清池外侧设置有虹吸管24，由管道与排泥室6连通；在容积絮凝室的上部周围设有排渣槽13。

当原水经投药加混凝剂后，在涡街混合器内高速混合均匀，进入渐变流水力状态完成胶体的脱稳，并经渐变管8从澄清池下部进入澄清池内的预沉室11，管内的水流流速由0.6～1.3m/s渐变控制为0.1～0.3m/s；在预沉室11内，大颗粒的泥沙发生沉降；水流经过缓冲后进入容积絮凝室1和12，上升水流经网孔扰流装置2后，因动势能转换的惯性效应而产生微涡漩，使粒子之间的碰撞几率增加，胶体脱稳后进一步形成的初始粒子发生容积絮凝，并经过多次触变而形成絮凝颗粒称之为次生粒子；而水中溶解气体以及一级泵气蚀作用产生的微气泡因减压而对水中的部分有机物和部分藻类产生气浮作用，使得轻于水比重的矾花、有机物和部分藻类等通过气浮去除；气浮产生的浮渣在辐射水流推动下由上部周边排渣槽13收集后适时排放。

在容积絮凝室1和12中的网孔绕流装置2分为三段，每段的网孔层根据初始粒子絮凝要求设置为不同的网孔及间距，网孔内水流速度控制为0.05~0.40m/s，容积絮凝室内的上升流速控制为0.02~0.15m/s，网孔内的流速与容积絮凝室内的流速之比控制为1∶2～1∶8之间；带有次生粒子的水体通过水力配流均匀地进入高体积浓度活性泥渣悬浮区3中，进一步发生接触絮凝，成长为一定粒度的絮体，一部分发生沉降浓缩，通过导流排渣管进入浓缩室；一部分随着水流在上升，其间与经斜管泥水分离后的下滑活性泥渣在上下循环回流的摩擦和挤压旋转作用下，形成致密化的活性结团絮凝球体，并不断吸附水中的部分有机物和微量有毒重金属元素，经斜管4的沉降区时，由于絮体的比重增加，泥水得到很好的分离，半成品清水进入集水区经集水系统5收集后由集水总渠排入滤池。而泥渣分三部分排除：a.容积絮凝室1底部泥砂斗泥沙预沉，适时排除；b.上部浮渣由排渣槽13适时排除；c.泥渣悬浮区3的上部多余的泥渣，在强制出水的作用下通过排渣管9进入浓缩室7沉淀，再由澄清池底部排泥区6由虹吸管排出池外，这三种泥渣的排除均由电脑巡检泥渣浓度界面控排仪控制适时适量自动排除；排渣管9均匀分布在活性泥渣悬浮层3中，数量为4～12根；浓缩室7的坡度与水平线的夹角范围在30~65度之间，以利于污泥的下滑沉降，其内装有强制出水管14可将浓缩室7内的上清水汇入集水系统增加系统的产水量。上述工序系统确保了澄清池出水水质，并实现了系统的全自动正常运行。

为减少外界天气因素对水质的影响，在澄清池上部建有封闭建筑10，以减少外界污染物对处理后水质再污染的影响，并起防寒及防止太阳的光照辐射引起的藻类滋生等作用。

与常规水利循环澄清池相比，本高效澄清池具有以下特点：

(1)在水的进出口处，水流沿着澄清池截面均匀分配；

(2)与原有的水力循环澄清池相比，采用了大口径管从澄清池下部直接进水，进水渐变管内的水流流速由0.6～1.3m/s渐变为0.1～0.3m/s，节约了喷射嘴5～7m的水头损失；

(3)水中溶解气体以及一级泵气蚀作用产生的微气泡因减压而对水中的部分有机物和部分藻类产生气浮作用，使得轻于水比重的矾花、有机物和部分藻类等通过气浮去除；

(4)接触介质的颗粒因为经过网孔絮凝而形成最佳的几何尺寸和密度，具有足够的沉降速度和伸展的表面积，防止了悬浮物细分散和胶溶；形成的泥渣层具有吸附性和粘附活性，可以有效地去除部分有机物和微量有毒重金属；

(5)设置了泥渣浓缩室，产生的泥渣得到最大限度地浓缩，过剩的悬浮物有效地沿着澄清池的截面均匀地排除，并能对它进行自动或手动调节；

(6)在高效澄清池上部建有封闭建筑10，以隔绝或降低外界环境对水处理过程的影响。

3、高效重力均粒滤池

高效重力均粒滤池是由配水系统、滤水系统、清水汇集系统组成的上、中、下三层组合构筑物，它具有虹吸滤池、无阀滤池、V型滤池等快滤池的特点和优点，同时，滤池的配水和构造独特。具体来说，高效重力均粒滤池由集水渠29、进水虹吸管15、竖井配水渠16、十字形溢流堰集水渠17、均粒滤料18、承托层19、小阻力配水系统20、配水空间21、清水箱22、出水总渠23、虹吸管24、隔板25和虹吸辅助管系统26、27组成。其结构如图4所示。其中隔板25为伞形，集水渠29在滤池上部区域，进水虹吸管15一端通入集水渠29，另一端通入竖井配水渠16；竖井配水渠16下端与隔板25的上端连为一体，十字形溢流堰集水渠17设于隔板25下，均粒滤料18集水渠17的下方，在承托层19的上方，承托层19的下方是小阻力配水系统20，小阻力配水系统20下方是配水空间21；清水箱22与配水空间21通过连通渠28连通，出水总渠23位于隔板25上方的清水箱22内，虹吸管24的一端通入隔板25内十字形溢流堰集水渠17的“十”字中心；虹吸辅助管系统26与进水虹吸管15相连，虹吸辅助管系统27与虹吸管24相连。其工作流程如下：原水通过高效澄清后，其水中的剩余浊度在10mg/L以下(一般在3～5NTU)，絮凝体的尺寸一般不大于40～60μm，由集水渠29通过进水虹吸管15进入滤池的竖井配水渠16；滤池池体中部由隔板25将池体分隔为上下两个部分，下部为滤水区，上部为清水区，上下部区域通过竖井配水渠16以及连通渠28相连；进水通过竖井配水渠16进入隔板25下部过滤区域，自上而下通过均粒滤料18，过滤水经过承托层19、小阻力配水系统20和配水空间21经连通渠28进入清水箱22，并经出水总渠23排至清水库。在隔板25下部设有十字形控制溢流的集水渠17。当处于反冲洗周期时，因过滤阻力增大而使得竖井配水渠16内水位升高，虹吸管24在虹吸辅助管系27的作用下形成大虹吸，对十字集水渠17产生抽吸作用；高位清水箱22内的清洁滤出水通过连通渠28经配水空间21、小阻力配水系统20以及承托层19进入均粒石英砂滤层进行反冲洗，使滤料呈悬浮状并擦洗砂粒，反冲洗强度设计保证其洗脱能力能去掉污泥而保留砂表面滤膜，反冲洗水不断流入十字形溢流集水渠17，由深入渠内的大虹吸管24排出池外。竖井配水渠16内的水位因大虹吸抽水而降低，进水虹吸管15在虹吸辅助管系统26的作用下停止进水，从而保证了洗砂效果，又节省了水资源，减少了废水的排放量。

过滤单元的组合根据实地可分为两格、四格或多格，形状可分为矩形或方形。每滤格形成独立的过滤和冲洗单元，冲洗时采用低水头自身供给滤后水。滤池的滤料18为均粒滤料，其粒径为0.8~1.2mm，不均匀系数K80为1.1~1.4，滤料空隙率为(50±1)％；滤料18高度为1.0~1.5m，配水系统20采用小阻力形式。各滤格过滤后的清水通过连通渠28进入隔板上的水箱22，水箱设在滤层上部(由板隔离)以保证足够的冲洗水头，其各格滤池的进水量由进水小虹吸及量水堰控制，反冲洗则由水箱中的计量计控制，全部为虹吸水力自控。为此滤池工作周期为：(1)进水过滤；(2)反冲洗开始停止进水过滤；(3)反冲洗停止，进水过滤。周期有序保持了连续工作。

高效重力均粒滤池具有以下优点：

(1)采用了竖井配水渠与隔板的上下部组成两部分，彻底改善了传统重力无阀滤池进水夹气的弊病，并具有良好的配水水力条件；

(2)进水和反冲洗均采用虹吸，两者通过水力程序功能控制，在反冲洗过程中停止进水，保证了反冲洗的有效作用又减少了废水的排放量，节省了水源；

(3)反洗废水通过十字堰流集水槽收集，使反洗平面强度均匀分配，反冲洗的效果得到充分保证；

(4)采用了深床均粒滤料，具有更大的空隙率和良好的过滤水力条件和含污能力；

(5)结构紧凑，造价低，单位产水量投入少，运行自身水力条件功能自控，方便简单。

4、消毒、清水池及二级潜水泵供水系统

(1)杀菌灭病毒设施

滤后水的物理化学指标已经达标，但水中仍存在细菌与病毒，需要进一步消毒。目前多以液氯作为消毒药剂，但产生较多的副产物，对人体健康不利，为此，本工艺采用高纯二氧化氯杀菌灭病毒，以提高饮水的微生物安全性和物化安全性。设备的组成主要由储药系统，供药计量系统，反应系统，混合吸收系统，自动化控制系统及安全防护系统组成，其投加点设于清水池，滤后水的入口处。

(2)清水池

主要起储存一定的用水和调节水量的作用，并满足消毒剂消毒所需要的停留时间。为此，本工艺采用一、二级潜水泵联动运行，水池的容积大为优化。在本工艺中，为满足消毒液消毒的要求，在投加点设置混合器，使得消毒液与滤后水充分混合，保证消毒液与滤后水有效地接触且不被挥发。

(3)二级潜水泵供水

二级潜水泵是将处理后合格的水以用户需要的压力和水量送入管网。为了适应水量的变化要求，采用变频调速运行，且与一级潜水泵实施联动。本工艺中二级潜水泵的变频范围控制在0.6～0.9之间，交流电机变频调速VVVF采用微机控制正弦波脉冲宽调制的计算机控制系统，采用数字化的PID调节器控制技术，使电机的寿命延长，增加了供水的可靠性。

本发明的特点是：

(1)本工艺与传统工艺相比，具有占地面积少、投资省的特点，占地面积和投资仅约为传统工艺的50％～70％左右；

(2)本工艺自耗水量仅相当于传统技术的50％，因而节省了水资源。

(3)本工艺的一级潜水泵与二级潜水泵的运行实现了闭环联动运行，减少了成品水在厂内的二次污染的概率。

(4)本工艺的装置采用水力功能自控实现了全自动运行，控制过程中的终端没阀门动作，因而可方便实现水厂的自控，维护费用较低；

(5)本工艺的构筑物上建有防护建筑，以减少外界污染物对处理后水质二次污染的影响，并起防止太阳的光照辐射引起构筑物内藻类滋生等作用。

实施例1将本工艺用于某自来水厂的改造，水厂原有的工艺为125吨/小时的水力循环澄清池与重力式无阀滤池串连为核心的水处理工艺，在进水浊度在0~60NTU的情况下，出水一般在3～5NTU左右，通过改造，对原有的澄清池加装了网孔絮凝装置、泥渣层过滤、斜管沉淀，增建了高效均粒滤床过滤系统，出水经过二氧化氯消毒后进入管网。设计中采用的参数如下：絮凝时间为5.8分钟，网孔为三段，采用的网孔尺寸分别为25×25mm，35×35mm和50×50mm，过滤滤速为20m/h。

经过上述改进后，在进水浊度在0~60NTU的情况下，出水浊度在0.5～1NTU以内，水力循环澄清池每小时的出水量从原来的125吨/小时增加到480吨/小时，节省了原先澄清池喷嘴5～7米的水头损失，降低了能耗；滤池的占地面积约为30平方，为传统工艺的50％，滤池的耗水率在1％以下，实现了水力自动运行。

实施例2

-新建自来水厂，规模为3万吨/日，采用本发明的给水工艺：采用潜水泵取水，经过泵前加药后，进入高效澄清池，高效重力均粒滤池，消毒后，采用潜水泵作为二级泵给管网供水，其主要设计参数如下：

进水管道内流速：0.3m/s

网孔绕流装置：三层，网孔内水流速度为0.18m/s，反应室内的上升流速为0.03m/s，网孔内的流速与容积絮凝室内的流速之比为1∶6

滤池：滤料为均粒石英砂滤料，其粒径为0.9~1.1mm，不均匀系数K80为1.2，滤料高度为1.2m。

在进水浊度为0～150NTU范围内时，出水在1.0NTU以下(一般为0.2～0.4NTU)，水厂净占地面积为2.0亩，运行全部水力自动，运行费用为0.35元/吨水(含人工，药剂，电费等，不含设备折旧)。

Claims (7)

1.一种高效节能净水工艺，其特征在于包括以下工序：一级潜水泵取水系统(a)取水，通过自动投加混凝剂及混合装置(b)，进入渐变流管道反应和带气浮功能的网孔容积絮凝系统(c)进行絮凝反应，再进入导流配水泥渣接触絮凝层(d)过滤和斜管(e)沉淀，进入底部配水的均粒深床(f)过滤，出水经杀菌灭病毒装置(g)进行消毒处理，再进入带消毒液混合器的清水池(h)存放，然后由二级潜水泵供水系统(j)将水泵入供水管网(k)；其中，带气浮功能的网孔高效容积絮凝系统(c)中的絮凝反应、高体积浓度泥渣的接触絮凝层(d)中的过滤、斜管(e)沉淀工序在专用设备高效澄清池(M)内完成，均粒深床(f)过滤及其布水装置在专用设备高效重力均粒滤池(N)内实现。

2.根据权利要求1所述的高效节能净水工艺，其特征在于一级潜水泵取水系统(a)和二级潜水泵供水系统(j)运行时采用联合闭合自控方式，具体是：二级泵的供水量通过测定管网压力(r)，将信号传送到二级泵的变频系统(p2)，对二级泵实现程序变频恒压变量供水，二级泵供水量的变化导致带消毒液混合器的清水池(h)的水位发生变化，该变化通过清水池的液位仪(q)测出，把信号传送至一级泵的变频控制系统(p1)，由一级泵的变频与自动调节阀(o)协调进水量适时补充，从而调节净水厂内带消毒液混合器的清水池(h)的容量，增加供水的可靠性和安全性。

3.根据权利要求1所述的高效节能净水工艺，其特征在于高效澄清池(M)由容积絮凝室(1)和(12)、网孔扰流装置(2)、活性泥渣悬浮层(3)、斜管(4)、集水系统(5)、底部排泥室(6)、浓缩室(7)、渐变管(8)、排渣管(9)、预沉室(11)、排渣槽(13)、虹吸管(24)和密封建筑(10)组成，其中容积絮凝室(1)和(12)位于澄清池地中间部位，网孔扰流装置(2)设置于容积絮凝室(1)和(12)中，网孔扰流装置(2)分为三段，每段为2～6层；容积絮凝室(1)下部为预沉室(11)；渐变管(8)设置在澄清池下侧，与预沉室(11)连通；活性泥渣悬浮层(3)在容积絮凝室外侧周围，排渣管(9)均匀设置在活性泥渣悬浮层(3)中，数量为4～12根；活性泥渣悬浮层(3)的上方设置斜管(4)，下方设置浓缩室(7)；在斜管(4)的上方为集水系统(5)；澄清池的底部为排泥室(6)，在澄清池外侧设置有虹吸管(24)，由管道与排泥室(6)连通；在容积絮凝室的上部周围设有排渣槽(13)。

4.根据权利要求1所述的高效节能净水工艺，其特征在于当原水经投药加混凝剂和混合反应后，经渐变管(8)从澄清池下部进入澄清池内的预沉室(11)，管内的水流流速由0.6～1.3M/s渐变控制为0.1～0.3M/s；在预沉室(11)内，大颗粒的泥沙发生沉降；水流经过缓冲后进入容积絮凝室(1)和(12)，上升水流经网孔扰流装置(2)；网孔内水流速度控制为0.05~0.40M/s，容积絮凝室内的上升流速控制为0.02~0.15M/s，网孔内的流速与容积絮凝室内的流速之比控制为1∶2～1∶8之间。

5.根据权利要求1所述的高效节能净水工艺，其特征在于高效重力均粒滤池由集水渠(29)、进水虹吸管(15)、竖井配水渠(16)、十字形溢流堰集水渠(17)、均粒滤料(18)、承托层(19)、小阻力配水系统(20)、配水空间(21)、清水箱(22)、出水总渠(23)、虹吸管(24)、隔板(25)和虹吸辅助管系统(26)、(27)组成，其中隔板(25)为伞形，集水渠(29)在滤池上部区域，进水虹吸管(15)一端通入集水渠(29)，另一端通入竖井配水渠(16)；竖井配水渠(16)下端与隔板(25)的上端连为一体，十字形溢流堰集水渠(17)设于隔板(25)下，均粒滤料(18)在集水渠(17)的下方，在承托层(19)的上方，承托层(19)的下方是小阻力配水系统(20)，小阻力配水系统(20)下方是配水空间(21)；清水箱(22)与配水空间(21)通过连通渠(28)连通，出水总渠(23)位于隔板(25)上方的清水箱(22)内，虹吸管(24)的一端通入隔板(25)内十字形溢流堰集水渠(17)的“十”字中心；虹吸辅助管系统(26)与进水虹吸管(15)相连，虹吸辅助管系统(27)与虹吸管(24)相连。

6.一种高效节能净水装置，其特征在于自动投加混凝剂及混合装置(b)、一级潜水泵取水系统(a)、高效澄清池(M)、高效重力均粒滤池(N)和二级潜水泵供水系统(j)依次由管路连接组成，其中高效澄清池(M)由容积絮凝室(1)和(12)、网孔扰流装置(2)、活性泥渣悬浮层(3)、斜管(4)、集水系统(5)、底部排泥室(6)、浓缩室(7)、渐变管(8)、排渣管(9)、预沉室(11)、排渣槽(13)、虹吸管(24)和密封建筑(10)组成，其中容积絮凝室(1)和(12)位于澄清池地中间部位，网孔扰流装置(2)设置于容积絮凝室(1)和(12)中，网孔扰流装置(2)分为三段，每段为2～6层；容积絮凝室(1)下部为预沉室(11)；渐变管(8)设置在澄清池下侧，与预沉室(11)连通；活性泥渣悬浮层(3)在容积絮凝室外侧周围，排渣管(9)均匀设置在活性泥渣悬浮层(3)中，数量为4～12根；活性泥渣悬浮层(3)的上方设置斜管(4)，下方设置浓缩室(7)；在斜管(4)的上方为集水系统(5)；澄清池的底部为排泥室(6)，在澄清池外侧设置有虹吸管(24)，由管道与排泥室(6)连通；在容积絮凝室的上部周围设有排渣槽(13)；高效重力均粒滤池由集水渠(29)、进水虹吸管(15)、竖井配水渠(16)、十字形溢流堰集水渠(17)、均粒滤料(18)、承托层(19)、小阻力配水系统(20)、配水空间(21)、清水箱(22)、出水总渠(23)、虹吸管(24)、隔板(25)和虹吸辅助管系统(26)、(27)组成，其中隔板(25)为伞形，集水渠(29)在滤池上部区域，进水虹吸管(15)一端通入集水渠(29)，另一端通入竖井配水渠(16)；竖井配水渠(16)下端与伞形隔板(25)的上端连为一体，十字形溢流堰集水渠(17)设于隔板(25)下，均粒滤料(18)在十字形溢流堰集水渠(17)的下方，在承托层(19)的上方，承托层(19)的下方是小阻力配水系统(20)，小阻力配水系统(20)下方是配水空间(21)；清水箱(22)与配水空间(21)通过连通渠(28)连通，出水总渠(23)位于隔板(25)上方的清水箱(22)内，虹吸管(24)的一端通入隔板(25)内十字形溢流堰集水渠(17)的“十”字中心；虹吸辅助管系统(26)与进水虹吸管(15)相连，虹吸辅助管系统(27)与虹吸管(24)相连。

7.根据权利要求1所述的节能净水装置，其特征在于所述均粒滤料径为0.8～1.2mm，不均匀系数K80为1.1～1.4，滤料空隙率为(50±1)％；滤料(18)高度为1.0～1.5m。

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