给水厂课程设计说明书

第 1 页 设计总说明设计总说明 该课程设计针对某城市给水处理厂处理工艺进行设计 通过了解基本资料 确定处理工艺和处理构筑物 然后对给水处理构筑物的工艺尺寸进行了计算 最后综合各方面因素确定了给水厂的平面布置和高程布置 并绘制平面布置图 高程布置图 混凝沉淀池单体图 关键词关键词 给水处理厂 给水处理构筑物 隔板絮凝池 平流沉淀池 V 型滤池 第 2 页 目目 录录 一 设计概要一 设计概要 5 1 1 设计题目 5 1 2 设计任务 5 1 3 原始资料 5 1 3 1 工程设计背景 5 1 3 2 设计规模 6 1 3 3 基础资料及处理要求 6 二 总体设计二 总体设计 8 2 1 设计原则 8 2 2 厂址选择 8 2 3 水厂工艺流程选择 9 2 4 水处理工艺的选择 10 2 4 1 混凝 10 2 4 2 沉淀 14 2 4 3 过滤 16 2 4 4 消毒 17 三 净水构筑物的设计计算三 净水构筑物的设计计算 19 3 1 设计规模 19 3 2 配水井设计计算 19 3 2 1 配水井设置 19 3 2 2 配水井有效体积 19 3 2 3 配水井尺寸确定 19 3 3 加药间设计计算 20 3 3 1 混凝剂剂量 20 3 3 2 混凝剂的投加 20 3 3 3 加药间及药库的设计 22 第 3 页 3 4 混合设备设计 24 3 5 反应池设计 28 3 5 1 设计水量 28 3 5 2 反应池形式及设计参数的确定 28 3 5 3 池体的设计 29 3 5 4 水头损失的计算 31 3 5 5 GT 值的确定 32 3 6 沉淀池设计 33 3 6 1 设计参数的选择 33 3 6 2 池体尺寸计算 33 3 6 3 进水穿孔墙 34 3 6 4 沉淀池出口布置 35 3 6 5 沉淀池放空管 37 3 6 6 排泥系统设计 37 3 7 滤池设计 39 3 7 1 设计参数 39 3 7 2 池体设计 40 3 7 3 反冲洗管渠系统 43 3 7 4 滤池管渠设计 45 3 8 消毒设施的设计与计算 54 3 8 1 加氯量与储氯量 54 3 8 2 加氯设备选取与设计 54 3 8 3 加氯间尺寸计算与确定 54 3 9 清水池的设计与计算 56 3 9 1 清水池的有效容积 56 3 9 2 平面尺寸的确定 56 3 9 3 清水池的管道系统 56 3 9 4 清水池其余设施计算 58 第 4 页 四 高程布置四 高程布置 59 4 1 管渠水力计算 59 4 1 1 清水池 59 4 1 2 清水池至出水泵站 59 4 1 3 滤池至清水池 60 4 1 3 平流沉淀池至滤池 60 4 1 4 配水井至混合池 60 4 2 给水处理构筑物高程计算 60 五 心得体会五 心得体会 62 六 参考文献六 参考文献 63 第 5 页 一 设计概要一 设计概要 1 1 设计题目设计题目 城市给水处理厂方案设计 工艺 1 2 设计设计任务任务 1 主要任务 完成城市给水处理厂方案设计 设计规模为 190000m3 d 原水水质资料 地形地址 气象条件等参数见附 城市给水处理厂课程设计基础资料 2 设计要求 完成水源水质评价 设计包括工艺确定 主体处理构筑物初 步设计计算 厂区平面 系统高程和主要管网布置等 3 设计成果 设计说明及计算书 1 份 包括 目录 原始资料 系统选择 处理工艺设计计算 平面及高程等内容 4 图纸要求 给水处理厂平面图 1 500 处理系统高程图 1 100 重要构筑物 混凝沉淀池 滤池 工艺设计的三视图 1 2 张 1 3 原始资料原始资料 1 3 11 3 1 工程设计背景工程设计背景 某市位于广东省中南部 北接广州 南连深圳 是近年来珠江三角洲 经济发展和城市化进程较快的地区 近年来 由于经济的发展 城市化进 程的加快和城市人民生活水平的提高 用水的需求不断增长 原有水处理 厂的生产能力已不能满足要求 对经济发展和人民生活造成了严重影响 为缓解这一矛盾 经市政府部门研究并上报请上级主管部门批准 决定在 第 6 页 东江南支流南岸 鳌峙塘新建一座给水处理厂 1 3 21 3 2 设计规模设计规模 该净水厂总设计规模为 190000m3 d 征地面积约 40000m2 地形图见附 图 1 3 31 3 3 基础资料及处理要求基础资料及处理要求 1 原水水质 表 1 1 东江原水水质资料 序号项目单位数值序号项目单位数值 1 浑浊度度 54 213 锰 mg L0 07 2 细菌总数个 mL 28014 铜 mg L0 01 3 总大肠菌群个 L 920015 锌 mg L 0 05 4 色度色度单位 2016BOD5mg L1 96 5 嗅和味 17 阴离子合成剂 mg L 6 肉眼可见物微粒 18 溶解性总固体 mg L107 7pH7 3719 氨氮 mg L0 14 8 总硬度 CaCO3 mg L4220 亚硝酸盐氮 mg L0 055 9 总碱度 mg L47 521 硝酸盐氮 mg L0 15 10 氯化物 mg L15 222 耗氧量 mg L2 49 11 硫酸盐 mg L13 323 溶解氧 mg L6 97 12 总铁 mg L0 17 2 地址条件 根据岩土工程勘察报告 水厂厂区现场地表层分布较厚的素填土层 并夹杂大量的块石 平均厚度为 5 米左右 最大层厚达 9 4 米 该土层结 构松散 工程地质性质差 未经处理不能作为构筑物的持力层 为提高地 基承载力及减少构筑物的沉降变形 本工程采用振动沉管碎石桩对填土层 进行加固处理 桩体填充物为碎石 碎石粒径为 2 5CM 桩径为 400 毫米 桩孔距为 1M 按梅花形布置 第 7 页 3 气象条件 项目所在地属于亚热带海洋性气候 阳光充足 雨量充沛 多年平均 气温 22 绝对最高温度 38 2 94 7 2 绝对最低温度 0 5 57 2 11 年平均霜冻日 3 6 天 最多 10 天 年平均日照时数 1932 小时 年平均降雨量 1788 6mm 日最大降雨量 367 8mm 81 7 1 年平均相对湿 度 79 主导风向东北 4 处理要求 出厂水水质指标满足 生活饮用水卫生标准 GB5749 2006 的相 关要求 第 8 页 二 二 总体设计总体设计 2 12 1 设计原则设计原则 1 水处理构筑物的生产能力 应以最高日供水量加水厂自用水量进行设 计 并按原水水质最不利情况进行校核 水厂自用水量取决于所采用的处理方 法 构筑物类型及原水水质等因素 城镇水厂自用水量一般采用供水量的 5 10 必要时可通过计算确定 2 水厂应按近期设计 并考虑远期发展 根据使用要求及技术经济合理 性等因素 对近期工程亦可做分期建设的可能安排 对于扩建 改建工程 应 从实际出发 充分发挥原有设施的效能 并应考虑与原有构筑物的合理配合 3 水厂设计中应考虑各构筑物或设备进行检修 清洗及部分停止工作时 仍能满足用水要求 主要设备应有备用量 处理构筑物一般不设备用量 但可 通过适当的技术措施 在设计允许范围内提高运行负荷 4 水厂自动化程度 应本着提供水水质和供水可靠性 降低能耗 药耗 提高科学管理水平和增加经济效益的原则 根据实际生产要求 技术经济合理 性和设备供应情况 妥善确定 5 设计中必须遵守设计规范的规定 如果采用现行规范中尚未列入的新 技术 新工艺 新设备和新材料 则必须通过科学论证 确证行之有效 方可 付诸工程实际 但对与确实行之有效 经济效益高 技术先进的新工艺 新设 备和新材料 应积极采用 不必受现行设计规范的约束 2 22 2 厂址选择厂址选择 在选择厂址时 一般应考虑以下几个问题 1 厂址应选择在工程地质条件较好的地方 一般选在地下水位低 承载 力较大 湿陷性等级不高 岩石较少的地层 以降低工程造价和便于施工 2 水厂尽可能选择在不受洪水威胁的地方 否则应考虑防洪措施 第 9 页 3 水厂应尽量设置在交通方便 靠近电源的地方 以利于施工管理和降 低输电线路的造价 并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除方便 4 当取水地点距离用水区较远时 水厂一般设置在取水构筑物附近 通 常与取水构筑物建在一起 当取水地点距离用水区较近时 厂址选择有两种方 案 一是将水厂设置在取水构筑物附近 另一是将水厂设置在离用水区较近的 地方 前一种方案主要优点是 水厂和取水构筑物可集中管理 节省水厂自用 水 如滤池冲洗和沉淀池排泥 的输水费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排 除 特别对浊度较高的水源而言 但从水厂至主要用水区的输水管道口径要增 大 管道承压较高 从而增加了输水管道的造价 特别是当城市用水量逐时变 化系数较大及输水管道较长时 或者需在主要用水区增设配水厂 消毒 调节 和加压 净化后的水由水厂送至配水厂 再由配水厂送入管网 这样也增加 了给水系统的设施和管理工作 后一种方案优缺点与前者正相反 对于高浊度 水源 也可将预沉构筑物与取水构筑物建在一起 水厂其余部分设置在主要用 水区附近 以上不同方案应综合考虑各种因素并结合其他具体情况 通过技术 经济比较确定 本设计按照上述原则并结合该市具体情况 水厂设于靠近水源地的地方 本设计按照上述原则并结合该市具体情况 水厂设于靠近水源地的地方 具体位置见平面图 具体位置见平面图 2 32 3 水厂工艺流程选择水厂工艺流程选择 给水处理方法和工艺流程的选择 应根据原水水质及设计生产能力等因素 通过调查研究 必要的实验并参考相似条件下处理构筑物的运行经验 经技术 经济比较后确定 结合各水质特点 对部分水处理工艺流程进行对比选择 部分水处理工艺 流程的对比见下表 第 10 页 表表 2 12 1 部分水工艺流程对比部分水工艺流程对比 根据本市水质特点 选择流程 根据本市水质特点 选择流程 原水原水 混凝沉淀混凝沉淀 过滤过滤 消毒 消毒 2 42 4 水处理工艺的选择水处理工艺的选择 由水源水质分析结果可知 该市水源地水质较好 满足 地表水环境质 量标准 GB3838 2002 中集中式生活饮用水地表水源地水质标准 净水流程中各主要工艺方案设计如下 2 4 12 4 1 混凝混凝 2 4 1 12 4 1 1 混凝剂的选择与投加混凝剂的选择与投加 1 混凝剂的选择 净水工艺流程适用条件 原水 简单处理 如用筛网过滤 水质要求不高 如某些工业冷却用 水 原水 混凝沉淀或澄清 过滤 消毒 一般进水浊度不大于 2000 3000NTU 短时间内可达 5000 10000NTU 原水 接触过滤 消毒 进水浊度一般不大于 25NTU 水质 较稳定且无藻内繁殖 原水 混凝沉淀 过滤 消毒 洪水期 山溪河流 水质经常清晰 洪水时 含泥沙量较高 原水 混凝 气浮 过滤 消毒 经常浊度较低 短时间不超过 100NTU 原水 调蓄预沉或自然预沉或混凝预沉 混凝沉淀或澄清 过滤 消毒 高浊度水二级沉淀 澄清 工艺 适用于含沙量大 砂峰持续时间较 长的原水处理 原水 混凝 气浮 沉淀 过滤 消毒 经常浊度较低 采用气浮澄清 洪 水期浊度较高 则采用沉淀工艺 第 11 页 表表 2 22 2 各混凝剂的对比各混凝剂的对比 综上所述 选择投加混凝剂聚合氯化铝 综上所述 选择投加混凝剂聚合氯化铝 混凝剂优缺点 精制硫酸铝 Al3 SO4 2 18H2 O 制造工艺复杂 水解作用缓慢 含无水硫酸铝 50 52 适用 于水温为 20 到 40 当 PH 4 7 时 主要去除有机物 PH 5 7 7 8 时 主要去除悬 浮物 PH 6 4 7 8 时 处理浊度高 色度低 小于 30 度 的水 粗制硫酸铝 Al3 SO4 2 18H2 O 制造工艺简单 价格低 设计时 含无水硫酸铝一般可采用 20 25 含有 20 30 不溶物 其他同精制硫酸铝 硫酸亚铁 FeSO4 7H2O 絮体形成较快 沉淀时间短 使用于碱度高 浊度高 PH 8 1 9 6 混凝作用好 但原水色度较高时不宜采用 当 PH 较 低时 常用氯氧化物使铁氧化成三价 腐蚀性较高 三氯化铁 FeCl3 6H2O 不受水温影响 絮体大 沉淀速度快 效果好 易溶解 易混 合 残渣少 对金属 尤其对铁 腐蚀性大 对混凝土亦腐蚀 对塑料会因发热而引起变形 原水 PH 6 0 8 4 之间为宜 当原水 碱度不足时应加适量石灰 处理低浊水时效果不显著 聚合氯化铝 PAC 净化效率高 用药量少 出水浊度低 色度小 过滤性能好 原水浊度高时尤为显著 温度适应性高 PH 值使用范围宽 PH 5 9 因而可调 PH 值 操作方便 腐蚀性小 劳动条件好 成本低 聚丙烯酰胺 PAM 处理高浊度水池效果显著 既可保证水质 又可减少混凝剂用 量和沉淀池容积 目前被认为是处理高浊水最有效的絮凝剂之一 适当水解后 效果提高 常与其他混凝剂配合使用或作助凝剂 其 单体丙烯酰胺有毒 用于饮用水净化应控制用量 第 12 页 2 混凝剂投加方式选择 表表 2 32 3 投加方式的对比投加方式的对比 混凝剂投加方式优缺点 水泵投加采用计量泵投加 不需另设计量设备 水射器投加设备简单 使用方便 但水射器效率较低 且易磨损 重力投加 将溶液池架高 利用重力将药液投入水泵压水管或混合设施入口 处 这种投加方式安全可靠 但溶液池位置较高 综上所述 本设计采用计量泵投加混凝剂 综上所述 本设计采用计量泵投加混凝剂 2 4 1 22 4 1 2 混合设备混合设备 在给排水处理过程中原水与混凝剂 助凝剂等药剂的充分混合是使反应完 善 从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件 混合是取得良好絮凝效 果的重要前提 影响混合效果的因素很多 如药剂的品种 浓度 原水温度 水中颗粒的性质 大小等 混凝药剂投入原水后 应快速 均匀的分散于水中 混合方式有水泵混合 管道混合 静态混合器 机械搅拌混合 扩散混合器 跌水混合器等 表表 2 42 4 各混合方式的特点各混合方式的特点 方式优缺点适用条件 水泵混合 优点 设备简单混合充分 效果较好 不另消耗动能 缺点 吸水管较多时 投药设备要增加 安装 管理 较 麻烦 配合加药自动控制较困难 G 值相对较 低 适用于一级泵房 离处理构筑物 120m 以内的水厂 第 13 页 静态混合器 优点 设备简单 维护管理方便 不需土建构筑物 在设计流量范围 混合效果较好 缺点 运行水量变化影响效果 水头损失较大 混 合器构造太复杂 适用于水量变化 不大的各种规模 的水厂 扩散混合器 优点 不需外加动力设备 不需土建构筑物 不占 地 缺点 混合效果受水量变化有一定的影响 适用于中等规模 的水厂 方式优缺点适用条件 跌水混合 优点 利用水头的跌落扩散药剂 受水量变化影响 较小不需外加动力设备 缺点 药剂的扩散不易完全均匀 需建混合池 容 易夹带气泡 适用于各种规模 的水厂 特别当 重力流进水水头 有富余时 机械混合 优点 混合效果较好 水头损失较小 混合效果基 本上不受水量的变化影响 缺点 需耗动能 管理维护较复杂 需建混合池 适用于各种规模 的水厂 综上所述 为使运行简单且取得较好的混合效果本设计采用机械混合器 综上所述 为使运行简单且取得较好的混合效果本设计采用机械混合器 2 4 1 32 4 1 3 絮凝设备絮凝设备 絮凝池形式的选择和絮凝时间的采用 应根据原水水质情况和相似条件下 的运行经验或通过试验确定 1 隔板式絮凝池 往复式隔板絮凝池 优点 絮凝效果好 构造简单 施工方便 缺点 容积较大 水头损失较大 转折处矾花易破碎 适用条件 水量大于 30000m3 d 的水厂 水量变动小者 回转式隔板絮凝池 优点 絮凝效果好 水头损失小 构造简单 管理方便 缺点 出水流量不易分配均匀 出口处易积泥 适用条件 水量大于 30000m3 d 的水厂 水量变动小者 改建和扩建旧 第 14 页 池时适用 2 旋流式絮凝池 优点 容积小 水头损失较小 缺点 池子较深 地下水位高处施工较困难 絮凝效果较差 适用条件 一般用于中小型水厂 3 折板絮凝池 优点 絮凝效果好 絮凝时间短 容积较小 缺点 构造较隔板絮凝池复杂 造价较高 适用条件 流量变化较小的中小型水厂 4 涡流式絮凝池 优点 絮凝时间短 容积小 造价较低 缺点 池子较深 锥底施工较困难 絮凝效果较差 适用条件 水量小于 30000m3 d 的水厂 5 网格 栅条絮凝池 优点 絮凝池效果好 水头损失小 凝聚时间短 缺点 末端池底易积泥 6 机械絮凝池 优点 絮凝效果好 水头损失小 可适应水质 水量变化 缺点 需机械设备和经常维修 适用条件 大小水量均适用 并能适应水量变动较大者 7 悬浮絮凝池加隔板絮凝池 优点 絮凝效果好 水头损失较小 造价较低 缺点 斜挡板在结构上处理较困难 重颗粒泥砂易堵塞在斜挡板底部 综上所述 由于水厂水量变化不大 故采用隔板式絮凝池 综上所述 由于水厂水量变化不大 故采用隔板式絮凝池 2 4 22 4 2 沉淀沉淀 第 15 页 选择沉淀池类型时 应根据原水水质 设计生产能力 处理后水质要求 并考虑原水水湿变化 处理水量均匀程度以及是否连续运转等因素 结合当地 条件通过技术经济比较确定沉淀池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于 2 个 经过混凝沉淀的水 在进入滤池前的浑浊度一般不宜超过 10 度 遇高浊 度原水或低湿低浊度原水时 不宜超过 15 度 设计沉淀池时需要考虑均匀配水和均匀集水 沉淀池积泥区的容积 应根 据进出水的悬浮物含量 处理水量 排泥周期和浓度等因素通过计算确定 当 沉淀池排泥次数较多时 宜采用机械化或自动化排泥装置 应设取样装置 1 平流式沉淀池 优点 造价较低 操作管理方便 施工较简单 对原水浊度适应性强 处 理效果稳定 采用机械排泥设施时 排泥效果好 缺点 采用机械排泥设施时 需要维护机械排泥设备 占地面积大 水力 排泥时 排泥困难 适用条件 一般适用于大中型水厂 2 斜管 板 沉淀池 优点 沉淀效率高 池体小 占地小 缺点 斜管 板 耗材多 对原水浊度适应性较平流池差 不设排泥装置 时 排泥困难 设排泥装置时 维护管理麻烦 适用条件 尤其适用于沉淀池改造扩建和挖潜 3 竖流式沉淀池 优点 排泥较方便 占地面积小 缺点 上升流速受颗粒下沉速度所限 出水量小 一般沉淀效果较差 施 工较平流式困难 适用条件 一般用于小型净水厂 常用于地下水位较低时 4 辐流式沉淀池 第 16 页 优点 沉淀效果好 缺点 基建投资大 费用高 刮泥机维护管理较复杂 金属耗量大 施工 较困难 适用条件 一般用于大中型净水厂 在高浊度水地区 作预沉淀池 综上所述 结合以上优缺点 本设计采用平流式沉淀池 综上所述 结合以上优缺点 本设计采用平流式沉淀池 平流式沉淀池是沉淀池的一种类型 池体平面为矩形 进口和出口分设在 池长的两端 池的长宽比不小于 4 有效水深一般不超过 3m 池子的前部的污 泥设计 平流式沉淀池沉淀效果好 使用较广泛 但占地面积大 常用于处理 水量大于 15000 立方米 天的污水处理厂 2 4 32 4 3 过滤过滤 供生活饮用水的滤池出水水质经消毒后应符合现行 生活饮用水卫生标准 的要求 供生产用水的过滤池出水水质 应符合生产工艺要求 滤池形式的选 择 应根据设计生产能力 原水水质和工艺流程的高程布置等因素 结合当地 条件 通过技术经济比较确定 1 普通快滤池 单层砂滤料 优点 材料易得 价格低 大阻力配水系统 单池面积较大 可采用 减 速过滤 水质好 缺点 阀门多 价格高 易损坏 需设有全套冲洗设备 适用条件 一般用于大中水厂 单池面积不宜大于 100m2 无烟煤石英砂双层滤料 优点 含污能力大 可采用较大滤速 可采用减速过滤 水质好 冲 洗 用水少 第 17 页 缺点 滤料价格高 易流失 冲洗困难 易积泥球 适用条件 使用于大中型水厂 宜采用大阻力配水系统 单池面积不 宜 大于 100m2 需要采用助冲设施 砂煤重质矿石三层滤料 优点 含污能力大 可采用较大滤速 可采用减速过滤 水质好 冲 洗 用水少 缺点 滤料价格高 易流失 冲洗困难 易积泥球 适用条件 使用于中型水厂 宜采用中阻力配水系统 单池面积不宜 大 于 50 60m2 需要采用助冲设施 2 V 型滤池 优点 采用气水反冲洗 有表面横向扫洗作用 冲洗效果好 节水 配 水 系统一般采用长柄滤头冲洗过程自动控制 缺点 采用均质滤料 滤层较厚 滤料较粗 过滤周期长 适用条件 适用于大中型水厂 3 虹吸滤池 优点 不需大型阀门 易于自动化操作 管理方便 缺点 土建结构复杂 池深大单池面积小 冲洗水量大 等速过滤 水 质 不如变速过滤 适用条件 适用于中型水厂 单池面积不宜大于 25 30m2 4 双阀滤池 单层砂滤料 优点 材料易得 价格低 大阻力配水系统 单池面积可大 可采用减 第 18 页 速 过滤 水质好 减少两只阀门 缺点 必须有全套冲洗设备 增加形成虹吸的抽气设备 适用条件 适用于中型水厂 单池面积不宜大于 25 30m2 5 移动罩滤池 单层砂滤料 优点 造价低 不需要大型阀门设备 池深浅 结构简单 自动连续运 行 不需冲洗设备 占地少 节能 综上所述 结合以上优缺点 本设计采用综上所述 结合以上优缺点 本设计采用 V V 型滤池 型滤池 2 4 42 4 4 消毒消毒 水的消毒方法很多 包括氯及氯化物消毒 臭氧消毒 紫外线消毒等 1 液氯消毒 优点 经济有效 使用方便 PH 值越低消毒作用越强 在管网内有持续 消 毒杀菌作用 缺点 氯和有机物反映可生成对健康有害的物质 2 漂白粉消毒 优点 持续消毒杀菌 缺点 漂白粉不稳定 有效氯的含量只有其 20 25 3 二氧化氯消毒 优点 对细菌 病毒等有很强的灭活能力 能有效地去除或降低水的色 嗅及铁 锰 酚等物质 缺点 ClO2本身和副产物 ClO2 对人体血红细胞有损害 4 臭氧消毒 优点 杀菌能力很高 消毒速度快 效率高 不影响水的物理性质和化 第 19 页 学 成分 操作简单 管理方便 缺点 不能解决管网再污染的问题 成本高 综合上述优缺点 鉴于液氯消毒目前使用最为广泛 经济有效 使用方便 综合上述优缺点 鉴于液氯消毒目前使用最为广泛 经济有效 使用方便 所以本设计采用液氯消毒 所以本设计采用液氯消毒 综上所述 本设计取水水源为综上所述 本设计取水水源为水量充沛 水质良好的水源 水量充沛 水质良好的水源 故此所选净水故此所选净水 工艺流程为 工艺流程为 图图 2 12 1 净水工艺流程图净水工艺流程图 三 三 净水构筑物的设计计算净水构筑物的设计计算 3 13 1 设计规模设计规模 给水处理厂的设计水量以最高日平均时流量计 设计处理水量 190000m3 d 水厂自用水量占 5 故设计总进水量为 Q 190000 1 05 199500m3 d 8312 50 m3 h 2 31m3 s 根据处理水量 水厂拟 分为 2 个系列 平行布置 3 23 2 配水井设计计算配水井设计计算 3 2 13 2 1 配水井设置配水井设置 一般按照设计规模一次建成 停留时间取 30s 原水机械混合池隔板反应池平流沉淀池V 型滤池清水池 PAC氯消毒 第 20 页 3 2 23 2 2 配水井有效体积配水井有效体积 33 703 693031 2 mmtQV 3 2 33 2 3 配水井尺寸确定配水井尺寸确定 设进厂原水管道经济流速为 2 0m s 则水厂进水管管径D进水 1213mm 实 际取D进水 1200mm 对应流速为 2 04 m s 设计其高为H 2m 其中包括 0 5m 超高 则配水井底面积为 2 47 5 1 m V S 取 D 8 0m m S D7 7 14 3 474 14 3 4 池子的有效容积为 满足要求 33 2 0 70755 1 2 14 3mm D V 综上所述 配水井平面尺寸为综上所述 配水井平面尺寸为 D 8 0D 8 0 的圆 高为的圆 高为 2m2m 3 3 3 3 加药间设计计算加药间设计计算 3 3 13 3 1 混凝剂剂量混凝剂剂量 根据 2 4 节分析 混凝剂采用聚合氯化铝 根据该区水厂的水质情况 确 定最大投加量为 50mg L 平均投加量为 20mg L 则混凝剂最大用量为 dKg aQ T9975 1000 19950050 1000 max 混凝剂平均用量为 dKg aQ Tave3990 1000 19950020 1000 式中 T 混凝剂用量 Kg d a 混凝剂的投加量 第 21 页 Q 设计处理的水量 199500m3 d 原水碱度 47 5mg L 且 PAC 的 pH 适应范围较宽 因此不用投加碱 3 3 23 3 2 混凝剂的投加混凝剂的投加 3 3 2 13 3 2 1 溶液池容积溶液池容积 1 W 3 1 22 33 310417 50 831250 417 m nb Qa W 式中 a 混凝剂的最大投加量 本设计取 50mg L 查设计手册得 Q 设计处理的水量 8312 50m3 h b 溶液浓度 按商品固体重量计 一般采用 5 20 本设计取 10 n 每日调制次数 一般不超过 3 次 本设计取 3 次 溶液池采用矩形钢筋混凝土结构 设两个 以便交替使用 保证连续投药 单池尺寸为L B H 4 2 4 0 2 5 高度中包括超高 0 5m 则有效高度 2 0m 置于室内地面上 有效容积为 33 6 满足要求 3 m 池旁设工作台 宽 1 2m 底部设 DN150 放空管 材质为聚氯乙烯塑料 池 溶液池底坡度为 0 02 坡向放空管 池内壁用环氧树脂进行防腐处理 沿地 面接 DN150 给水管 采用应聚氯乙烯塑料管 于两池分设放水阀门 按 1h 放 满考虑 3 3 2 23 3 2 2 溶解池容积溶解池容积 2 W 3 12 65 6 22 332 0 3 0 2 0 mWW 式中 溶解池容积 m3 一般采用 0 2 0 3 本设计取 2 W 1 W 0 2 1 W 溶解池设两个 一用一备 单个溶解池尺寸 L B H 2 5 2 0 1 8 高度中包括超高 0 3m 则有效高度 1 5m 有效容积为 7 5 满足要求 3 m 第 22 页 溶解池的放水时间采用t 10min 则放水流量为 sL t W q 5 12 1060 10005 7 60 2 0 查水力计算表得取放水管 DN150 相应流速v 0 71m s 管材采用硬聚氯 乙烯管 池底坡度采用 0 02 坡向排渣管 溶解池底部设 DN100 的排渣管一根 采用硬聚氯乙烯管 溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构 内壁用环氧树脂 进行防腐处理 搅拌设备采用机械搅拌 中心固定式桨板搅拌机 桨叶直径 750mm 桨板 深度 1200mm 搅拌机重 200kg 3 3 2 33 3 2 3 投药管投药管 投药管流量为 sL W q77 0 606024 1000222 33 606024 10002 1 查水力计算表得投药管管径d 40mm 相应流速为 0 61m s 3 3 2 43 3 2 4 计量投加设备计量投加设备 本设计采用计量泵投加混凝剂 计量泵每小时投加药量为 hm W q 3 1 77 2 12 22 33 12 选用 JZ1250 0 8 型柱塞计量泵共 3 个 两用一备 JZ1250 0 8 型柱塞计 量泵主要性能参数 额定流量 1250L h 最大压力 0 8Mpa 泵速 102 次 min 电机功率 1 5kW 进口出口管径 DN40 3 3 33 3 3 加药间及药库的设计加药间及药库的设计 3 3 3 13 3 3 1 加药间设计加药间设计 各种管线布置在管沟内 给水管采用镀锌钢管 加药管采用塑料管 排渣 管为塑料管 加药间内设两处冲洗地坪用水龙头 为便于冲洗水集流 地坪坡 度为 0 005 并坡向集水坑 第 23 页 加药间布置如下 1 加药间与药库合并布置 2 加药间位置应尽量靠近投加点 加药间布置应兼顾电器 仪表 自控 等专业的要求 3 本设计加药间布置成一字型 4 搅拌池边设置排水沟 四周地面坡向排水沟 5 加药间管材采用硬聚氯乙烯管 6 加药间内保持良好通风 3 3 3 23 3 3 2 药库的设计药库的设计 1 药剂仓库与加药间宜连接在一起 存储量一般按最大投加量期的 1 个月 用量计算 2 仓库除确定的有效面积外 还要考虑放置泵称的地方 并尽可能考虑汽 车运输方便 留有 1 5 米宽的过道 3 应有良好的通风条件 并组织受潮 同时仓库的地坪和墙壁应有相应的 防腐措施 仓库容积考虑存放 15 天的混凝剂用量计算药剂体积 则 PAC 的用量为 tKg aQ T631000 19950050 15 1000 15 已知 PAC 的相对密度按 1 15 计 药品堆放高度按 2 0m 计 则贮存药剂所 需面积为 2 06 65 215 1 63 149 m 因药剂的存放需要考虑意外情况 故考虑药剂的运输 搬运和磅秤等所占 面积 这部分面积按药品占有面积的 30 计 则药库所需面积为 设计中取 90m2 2 58 843 106 65m 药库平面尺寸取 9 0m 10 0m 综上所述 加药间平面尺寸取综上所述 加药间平面尺寸取 25m 30m25m 30m 第 24 页 3 4 混合设备设计混合设备设计 本设计分两个系列 采用桨板式机械混合槽 在机械混合池内安装搅拌装 置 用电动机驱动搅拌器 混合池采用方形 具体示意图如下 图图 3 13 1 机械混合池机械混合池 1 械搅拌池的参数确定 第 25 页 表表 3 13 1 搅拌器的有关参数选用搅拌器的有关参数选用 混合池时间取 60s 混合池流量 Q 2 31 本设计有两个系列 故每sm3 个混合池流量为 1 155 则混合池有效容积为 sm3 3 3 6960155 1 mQtW 为便于施工 取混合池为方形池 设其长宽为 4 8 4 8m 则其有效水深为 3 0m 取超高 0 3m 则总高为 3 3 米 即混合池尺寸为 4 8 4 8 3 3 则混合 池的当量直径为 m l D42 5 14 3 8 48 444 式中 搅拌池长度 m l 搅拌池宽度 m 又因为 H 有效水深 D 当量直径 0 69 1 2 故搅拌器设一层 混 合池壁设四块挡板 采用带四页的搅拌器 根据表 3 1 初选 则搅拌器的尺寸如下表所示 第 26 页 表表 3 23 2 搅拌器的尺寸搅拌器的尺寸 项目符号数据 搅拌器外缘线速度 v4 5 m s 搅拌器桨板直径 0 D 2 54 m 搅拌器距混合池底高度 H1 91 m 搅拌器的宽度 b0 56 m 桨叶与旋转平面所成角度 45 2 搅拌机转速 旋转角速度和轴功率计算 1 搅拌机转速 min3485 33 54 2 14 3 5 46060 0 0 r D v n 式中 搅拌机垂直轴转速 r min 0 n 搅拌机直径 m 0 D V 浆板外缘线速度 m s 2 搅拌机旋转角速度 srad n 6 3 30 3414 3 30 0 式中 搅拌机垂直轴转速 r min 0 n 搅拌机旋转角速度 rad s 3 桨板转动时消耗功率 kW g ZebR CN02 24 81 9 408 45sin27 156 0 46 31000 5 0 408 sin 4343 0 式中 搅拌机垂直轴转速 kW 0 N C 阻力系数 取 0 5 第 27 页 水的密度 1000kg m3 搅拌机旋转角速度 3 3rad s Z 搅拌器叶数 取 4 e 搅拌器层数 取 1 层 b 搅拌器宽度 0 51m R 搅拌器的半径 1 27m 桨叶与旋转平面所成角度 45 g 重力加速度 4 混合所需要轴功率 kW QtG N18 24 1000 60060155 1 109691 0 1000 232 1 式中 搅拌混合所需要轴功率 r min 1 N 水的动力粘度 查手册知 22 时为 0 9691 10 3 Q 混合池流量 1 155 sm3 t 混合池时间 取 60s G 设计速度梯度 取 600s 1 根据计算结果 根据计算结果 基本等于基本等于 故满足要求 故满足要求 0 N 1 N 5 电动机功率 kW N N68 37 85 0 75 0 02 24 21 0 式中 N 电动机功率 kW 搅拌机垂直轴转速 kW 0 N 第 28 页 桨板转动时机械总功率 取 0 75 1 传动机械效率 0 6 0 95 取 0 85 2 综上所述 混合池尺寸为综上所述 混合池尺寸为 4 8 4 8 3 34 8 4 8 3 3 3 5 反应池设计反应池设计 3 5 13 5 1 设计水量设计水量 已知水厂水量 本设计共设两组絮凝池 每组絮凝池一hmQ 3 0 50 8312 个池体 单池流量为 smhm Q Q 33 0 16 125 4156 2 50 8312 2 3 5 23 5 2 反应池形式及设计参数的确定反应池形式及设计参数的确定 本设计采用往复式隔板絮凝池 具体示意图如下图所示 第 29 页 图图 3 23 2 往复式隔板絮凝池示意图往复式隔板絮凝池示意图 采用的数据有 1 廊道内隔板流速共分为六个档 smv 5 0 1 smv 4 0 2 smv 35 0 3 smv 3 0 4 smv 25 0 5 smv 2 0 6 2 絮凝时间取 t 20min 3 池内平均水深为 H 3m 超高为 h 0 3m 4 池宽按沉淀池池宽取 取 B 18m 3 5 33 5 3 池体的设计池体的设计 1 有效容积为 第 30 页 3 42 1385 60 2025 4156 60 m Qt W 2 水池池长的确定 已知水池平均水深为 3m 水池宽度为 18m 则水池池长为 mm HB W L2666 25 183 42 1385 取 3 廊道宽度与流速计算 廊道宽度 按廊道内流速不同分为 6 挡 n a 385 0 33600 25 4156 3600 m vvHv Q a nnn n 将的计算值和采用值以及由此得到的廊道内实际流速为 n a n a 385 0 m a v n n 将计算结果列入下表中 表表 3 33 3 廊道宽度与流速计算表廊道宽度与流速计算表 廊道宽度 m n a 隔板编号 n 设计流速 m s n v 计算值采用值 实际流速 m s n v 10 500 770 800 481 20 400 961 000 385 30 351 101 100 350 40 301 281 300 296 50 251 541 600 241 60 201 931 900 203 第 31 页 4 水流转弯次数及水池尺寸计算 池内前四档隔板每三条为一组 后两档隔板每四条为一组 共分 6 段 则廊 道总数为 20 条 隔板数为 19 条 即水流转弯次数为 19 次 则池子长度 未计入隔板厚度 为 6 26 9 16 1 4 3 11 118 0 3 4 3 654321 m aaaaaaL 隔板厚按 0 2m 计 则池子总长为 4 30192 06 26mL 则实际絮凝时间为 基本满足需求 min 4 20 25 4156 6 261836060 Q W t 则絮凝池有效水深为 3 0m 取超高为 0 5m 得池的总高度为 H 3 0 0 5 3 5m 3 5 43 5 4 水头损失的计算水头损失的计算 按廊道内的不同流速分成 6 段进行计算 各段水头损失按下式计算 1 22 2 2 on nnn n VV hSL gC R 式中 o V 流段隔板转弯处的平均流速 m s Sn 该段廊道内水流转弯次数 Rn 廊道断面的水力半径 m 2 n aH R aH Cn 流速系数 1 1 y nn CR n 的计算公式为 1 y 1 2 50 130 75 0 10 n ynRn 第 32 页 其中 n 为墙壁的粗糙系数 此处取 0 013 隔板转弯处的局部阻力系数 往复式隔板取 3 0 Ln 该段廊道的长度之和 BSL nn 絮凝池前四段内水流转弯次数均为 Sn 3 则第五段转弯次数为 4 次 第六 段转弯次数为 3 次 即絮凝池前四段反应区内隔板数均为 3 个 第五段反应区隔板数为 4 个 第六段反应区隔板数为 3 个 每段隔板转弯处的平均流速为 nn aa Q V 321 0 32 13600 25 4156 3600 0 0 式中隔板转弯处廊道宽度在本设计中取 1 2 倍廊道宽度 则相关计算数据如下表所示 表表 3 43 4 各段水头损失计算表各段水头损失计算表 段 n S n a n L o V n V n R n y n C n h 130 8054 00 4010 4810 3530 14965 8800 082 231 0054 00 3210 3850 4290 14867 8480 051 331 1054 00 2920 3500 4650 14868 6830 042 431 3054 00 2470 2960 5340 14770 1350 030 541 6072 00 2010 2410 6320 14771 9090 026 631 9054 00 1690 2030 7220 14673 3410 014 合计kPaOmHhh nf 4010 2245 0 2 第 33 页 3 5 53 5 5 GTGT 值的确定值的确定 水温为 20 查表得则 sPa 3 100091 1 1 34 3 4 53 44 20100091 1 106 10401 2 1000 106 s T h G f 在 1 104 1 105的范围内 符合设计要求 53436602053 44 GT 综上所述 隔板絮凝池的尺寸为综上所述 隔板絮凝池的尺寸为 30 4m 18m 3 3m30 4m 18m 3 3m 3 6 沉淀池设计沉淀池设计 3 6 13 6 1 设计参数的选择设计参数的选择 本设计采用平流沉淀池 具体示意图如下图所示 第 34 页 图图 3 33 3 平流沉淀池示意图平流沉淀池示意图 已知水厂水量 本设计共设两组沉淀池 每组沉淀池一hmQ 3 0 50 8312 个池体 由隔墙分为两格 单池流量为 hm Q Q 3 0 25 4156 2 50 8312 2 沉淀时间采用 t 1h 沉淀池内平均水流流速取 v 22mm s 有效水深取 3 0m 超高取 0 3m 3 6 23 6 2 池体尺寸计算池体尺寸计算 1 单池容积 W 3 25 4156mQtW 2 池长 L 取 80m mvtL 2 791226 36 3 第 35 页 3 池宽 B 沉淀池的有效水深取 H 3m 则池宽为 采用 18m m LH W B32 17 380 25 4156 每个尺子中间设一导流墙 则每个宽度为 m B b9 2 18 2 4 水力条件校核 沉淀池长宽比为 大于 4 满足要求 44 4 18 80 B L 沉淀池长深比为 大于 10 满足要求 7 26 3 80 H L 水力半径m BH BH R25 2 1832 318 2 弗劳德数 在到范围内 满足要 5 22 1019 2 981225 2 2 Rg v Fr 4 10 5 10 求 雷诺数 为紊流状态 符合设计要求 5108 9691 0 22522 Re vR 3 6 33 6 3 进水穿孔墙进水穿孔墙 1 沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水 墙长 18m 墙高 3 3m 有效水深 3m 超高为 0 3m 穿孔墙在池底积泥面以上 0 3 到 0 5 米处至池底部分不设 孔眼 以免冲动沉泥 2 穿孔墙孔洞总面积为 2 6 11 1 0 231 2 m v Q A 式中 A 孔口总面积 m2 v 孔口流速 m s 一般取值不大于 0 15 0 2 m s 设计中 取为 0 1m s 第 36 页 3 孔洞个数 孔口形状采用矩形 每个孔口尺寸定为 15cm 18cm 则孔口数为 个430 18 0 15 0 6 11 18 0 15 0 A N 4 进口水头损失 m g v h 3 22 1 1002 1 81 9 2 1 0 2 2 式中 h1 进口水头损失 m 孔洞阻力系数 此处取为 2 v 孔口流速 m s 3 6 43 6 4 沉淀池出口布置沉淀池出口布置 沉淀池的出口布置要求在池宽方向上均匀集水 并尽量滗取上层澄清水 减小下层沉淀水的卷起 目前采用的办法多为采用指形槽出水 1 指形槽的长度为 mB q Q L69 11518 200 2 99750 5 05 0 式中 Q 沉淀池处理水量 m d q 设计单位堰宽负荷 此处取为 200m m d B 池宽 m 2 指形槽的个数 本设计沿池长 9 m 的边布置 N 5 条长 12 m 的集水槽 指形槽的中心距 m N B a5 1 6 9 3 指形槽中的流量 sm N Q q 116 0 6 2 158 0 3 0 第 37 页 此处考虑到池子的超载系数为 20 4 指形槽的尺寸 槽宽 取 0 4mmqb38 0 116 0 9 09 0 4 0 4 0 0 则堰上负荷为 500 符合 416 1252 2 99750 L Q q负荷 3 m dmA 起点槽中水深 mbH3 04 075 0 75 0 1 终点槽中水深 mbH5 04 025 1 25 1 2 5 槽的高度 集水方法采用锯齿形三角堰自由出流方式 槽的超高取 0 12m 跌落高度取 0 10m 则指形槽的总高度 mHH72 0 10 0 12 0 23 该高度为三角堰底到槽底的距离 6 三角堰的计算 采用钢板焊制的直角三角堰集水槽 取堰高为 0 1225m 堰宽为 0 245m a 每个三角堰的流量 1 q 堰上水头取 0 05 m 则 smHq 000821 0 343 1 3 47 2 11 b 三角堰的个数 个848 000821 0 2 158 0 1 q Q n 池子总集水堰长为 120m 则三角堰的中心距 120 848 0 14m 7 集水总槽的设计 集水槽的槽宽 为便于施工 取mQb78 0 2 158 0 9 09 0 4 04 0 0 8m 第 38 页 起点槽中水深 mbH6 08 075 0 75 0 1 终点槽中水深 mbH0 18 025 1 25 1 2 为便于施工 槽中水深统一取 0 80m 自由跌水高度取 0 10m 槽的超高 取 0 20m 则集水槽的总高度为 0 200 100 801 10Hm 为便于与后续构筑物的连接 采用出水斗出水 出水斗底板取低于排水槽底 0 5m 出水斗的平面尺寸取为 1 5m 1 5m 8 沉淀池的出水管管径 管径初定为 DN1100 此时管内流速为 sm D Q v 21 1 1 11 114 3 155 1 44 2 3 3 6 53 6 5 沉淀池放空管沉淀池放空管 沉淀池放空时间按 3h 计 则放空管直径为 即采用放空管 DN450m T BLH d405 0 36003 380187 07 0 5 05 0 3 6 63 6 6 排泥系统设计排泥系统设计 为了取得较好排泥效果 可采用机械排泥 在沉淀池底部设集水坑 通过 排泥管定时开启阀门 靠重力排泥 池内存泥区高度为 0 1m 池底有 1 5 的 坡度