给水处理课程设计计算说明书-蔡东龙

1、环境工程2011级本科生课程设计设计计算说明书一、 水厂规模及水量确定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，并以水质最不利情况进行校核。水厂自用水量主要用于滤池冲洗和澄清池排泥等方面。城镇水厂自用水量一般采用供水量的5%10%，本设计取10%，则设计处理量为：式中 Q 水厂日处理量；a 水厂自用水量系数，一般采用供水量的5%10%，本设计取10%；Q设设计供水量（m3/d），为20534m3/d.二、 水厂工艺方案确定根据水源水质和生活饮用水卫生标准（GB574985）及生活饮用水卫生规范（卫生部，2001年6月），根据设计的相关原始资料如水厂所在地区的气候情况、设计

2、水量规模、原水水质和水文条件等因素，通过调查研究，参考相似水厂的设计运行经验，经技术经济比较确定采用地表水净化工艺：原水混凝沉淀过滤消毒清水池二级泵房用户给水处理厂工艺流程方案的确定原水 一泵房 静态混合器 水平轴式等径叶轮机械絮凝池 斜管沉淀池 普通快滤池 清水池 二泵房 用户三、 给水单体构筑物设计计算（一） 混凝剂配制和投加1. 设计参数根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选三氯化铁为混凝剂。最大投加量为6.93mg/L，最低为0.72 mg/L，平均为2.2 mg/L。助凝剂种类为骨胶，最大投加量为1.02 mg/L，最小为0.15 mg/L，平均为0.38 mg/L。2.

3、设计计算1) 溶液池容积W1Q=20534m3/d=856m3/h 式中：a混凝剂（三氯化铁）的最大投加量，6.93 mg/L; Q处理的水量，856 m3/h; c溶液浓度（按商品固体重量计），10%； n每日调制次数，3次 。溶液池容积为0.5m3 ,有效容积为0.47 m3超高为0.2m。溶液池的形状采用矩形，长×宽×高=1×0.6×1m.置于室内地面上，池底坡度采用0.003.。溶解池旁边设有宽度为1m的工作台，以便于操作和管理，底部设有放空管。2) 溶解池(搅拌池)容积W2W1=0.3W2=0.3×0.5=0.15m3 取0.2m3溶

4、解池的放水时间为10min，则放水流量采用矩形，长×宽×高=0.8×0.4×0.8，其中包括超高0.2m。池底坡地采用0.003.溶解池胶片设备采用中心固定是平桨式搅拌机。投药量溶解池底部设有100mm排渣管一根。溶解池为地下式，池顶高出地面0.2m，以减轻劳动强度和改善工作条件，溶解池池壁设超高，以防止搅拌溶液时溢出。由于药液具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道以及配件都采用了防腐措施。溶液池和溶解池材料采用钢筋混凝土，内壁衬以聚乙烯板。3) 加药间和药库加药间和药库合并布置，布置原则为:药剂输送投加流程顺畅,方便操作与管理,力求车间清洁卫生,符合劳动

5、安全要求,高程布置符合投加工艺及设备条件.储存量一般按最大投药量的期间的15-30天的用量计算。堆放高度为1.5米。混凝剂为三氯化铁，每袋的质量为50kg，储存2个月，每袋的体积为0.5×0.4×0.2 m3，投药量为6.93mg/L ，水厂设计水量为856m3/h。 三氯化铁袋数有效堆放面积考虑到远期发展，面积为150m2，仓库与混凝剂室之间采用人力手推车投药,药剂仓库平面设计尺寸为10.0m×15.0m。（二） 静态混合器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，同时只有原水与药剂的充分混合

6、，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行成本。管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备：具有高效混合、节约用药、设备小等特点，它是有二个一组的混合单元件组成，在不需外动力情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达90-95%，构造如图所示。1. 设计流量Q=20534 m3/d=0.24 m3/s2. 设计流速静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.0m/s，计算管径为553 mm,则管径为600 mm。3. 混合单元数N=3混合器的混合长度L=2.5m 混合时间T=L/V=2.94S4. 水头损失 5. 校核GT值 G

7、=1465.9 1/s GT=1465.9×2.94=4104.8 均符合要求（三） 水平轴式等径叶轮机械絮凝池1. 已知条件：每排搅拌叶轮上的桨板总面积为水流断面积的1020，不宜超过25.桨板长度不大于叶轮直径的。叶轮直径应比絮凝池水深小0.3m，叶轮边缘与池子侧壁间距不大于0.25m。Q=856m3/h2. 设计计算:1) 池体尺寸A. 单池容积 池数为2个，絮凝时间t=20min，则 B. 池长L 池内平均水深采用H=3.7m，搅拌器的排水采用z为3.则取16m，a取1.4.C. 池宽 为配合絮凝池的宽度采用7.5m。2) 搅拌设备A. 叶轮直径D 叶轮旋转式，应不露出水面，

8、也不触及池底，去叶轮边缘与水面及池底净空 。 B. 叶轮的桨板尺寸桨板长度去l=1.5m（）桨板宽度去b=0.20mC. 每格叶轮上设置桨板数，y为4块。D. 每个搅拌轴上装设叶轮数第一排轴装2个叶轮，共8块桨板。第二排装1个叶轴，共4块桨板。第二排装2个叶轴，共8块桨板。E. 每格搅拌器上桨板总面积话语絮凝池过水断面积之比F. 搅拌机转速n0。第一排叶轮 v1=0.6m/s 第二排叶轮 v2=0.4m/s 第三排叶轮 v3=0.3m/s D0叶轮上桨板中心点的旋转直径m第一排搅拌器的转速 第二排搅拌器的转速第三排搅拌器的转速则各排叶轮半径中心点的实际线速度为G. 每个叶轮旋转时克服水的阻力所

9、消耗的功率 y每个叶轮上桨板数目，个，这里是4。l为桨板长度，m，这里为1.5m。r2叶轮半径 r1叶轮半径为桨板宽度之差，m H. 各排轴上每个叶轮的功率N0第一排 第二排 第三排 I. 转动每个叶轮所需电动机的功率N 第一排 第二排 第三排 J. 每排搅拌轴所需电动机功率 N第一排 第二排 第三排 3) GT值 絮凝池的平均流速 U-水的绝对黏度，pa·s ，T=15 则u=1.1395×10-3pa·s 在104105之间（4） 上向流斜管沉淀池1. 设计概述1) 颗粒沉淀速度，混凝处理后的颗粒沉淀速度一般为0.30.5m/s。2) 上升流速。要求出水浊度在

10、10度左右，上升可用23mm/s；当斜管倾角为60度时，为2.53.5mm/s，水在斜管内停留时间为47min。3) 管径一般为2535mm。4) 斜管过滤段长度家2025mm过滤板长度。5) 斜管长度一般为1m。6) 塑料也纸质六边形蜂窝些管7) 缝隙各条整流，缝隙前窄厚宽，穿缝流速可为0.13m/s。8) 穿孔墙整流，穿孔流速可为0.050.10m/s。9) 配水区高度，应当采用v型槽穿孔管或者排泥斗时，斜管底到v型槽顶的高度不小于1.21.5m。10) 清水区和集水系统，清水区深度一般为0.81.0m，穿孔墙集水管（上面开孔）和溢流槽。穿孔管的进水管径一般为25，孔距1002500mm，

11、管中距在1.11.5m之间，溢流槽有堰口集水槽和淹没口集水槽空口上淹没深度为510cm。设计集水槽时出水量按设计流量的1.5倍。11) 雷诺数Re和弗劳德数Fr。斜管沉淀池的雷诺数往往在200以下，甚至低于100.一般只进行雷诺数Re的复核。12) 正六边形断面斜管，当其内切圆直径d=2.55.0cm，管内一般采用911。2. 设计参数1)2) 液面上升流速；颗粒沉降速度；采用蜂窝六边形塑料斜管。3) 管的内切圆直径；倾角为；沉淀池的有效系数=0.954) 板厚0.4mm 。3. 设计计算1) 清水区净面积式中：2) 斜管部分的面积斜管部分平面尺寸（宽×长）采用3) 进水方式沉淀池进

12、水由边长的一侧流入，该边长度与絮凝池宽度相同。4) 管内流速考虑到水量波动，采用5) 管长A. 有效管长l根据，得，则B. 过渡段长度采用C. 斜管总长L6) 池宽调整池宽。斜管支承系统采用钢筋混凝土柱、小梁及钢筋架设。7) 复核雷诺数Re根据管内流速，查表得，8) 管内沉淀时间t9) 池高A. 斜板区高度B. 超高采用0.3 mC. 清水区高度采用0.8 m，配水区高度采用1.2 m（按泥槽顶计）；排泥槽高度采用0.8 m。D. 有效池深E. 池子总高度10) 进口配水进口采用穿孔墙配水，穿孔流速为11) 集水系统采用淹没孔集水槽，共8个，集水槽中距为1.5m。12) 排泥系统采用穿孔管排泥

13、，V形槽边与水平成角，共设8个槽，槽高80cm，排泥管上装快开阀门。（5） 普通快滤池1. 设计概述1) 滤池清水池应设短管或留有堵板,管径一般采用75200mm,以便滤池翻修后排放初滤水.2) 滤池底部应设有排空管,其入口出设栅罩,池底坡度约0.005,坡向排空管.3) 配水系统干管的末端一般装排气管,当滤池面积小于25时,管径为40mm,滤池面积为25100时,管径为50mm.排气管伸出滤池顶处应加截止阀.4) 每个滤池上应装有水头损失计或水位尺以及取样设备等.2. 设计参数1) 进水总流量2) 滤速；冲洗强度；冲洗时间3) 冲洗周期。3. 设计计算1) 滤池面积及尺寸滤池工作时间为24h

14、，冲洗周期为12h，实际工作时间T=滤池面积为，采用4个池子，单行行排列每个滤池面积为采用池长宽比 L/B=1左右，则采用尺寸L=5m。B=5m校核强制滤速2) 滤池高度承托层高度： H1=0.45m滤料层高度： H2=0.7m砂面上水深： H3=2.0m保护高度： H4=0.3m总高度： H=3.45m3) 配水系统A. 配水干渠干渠始端流速采用；干渠始端流量干渠断面积，采用干渠断面尺寸采用干渠壁厚采用；干渠面顶面应开设孔眼。B. 配水支管支管中心距离：采用每池支管数：支管流量支管长度；核算。C. 孔眼布置支管孔眼总面积占滤池总面积的0.25%则孔眼总面积： 采用孔眼直径每格孔眼面积： 孔眼

15、总数每根支管空眼数： 支管孔眼布置成两排，与垂线成45度夹角向下交错排列。每排孔眼中心数距： 孔眼平均流速D. 冲洗水箱容量水箱内水深采用；圆形水箱直径设置高度水箱底至冲洗水箱的高差由下列几部分组成1) 水箱与滤池将冲洗管道的水头损失2) 配水系统水头损为3) 承托层水头损失4) 滤料层水头损失5) 备用水头取则高差为E. 滤池各种管渠计算1) 进水进水总流量:采用进水渠断面：宽为0.65m，水深0.4m ，流速v1=1.02m/s各个滤池进水管流量： 采用进水管管径：D2=300mm，管中流速2) 冲洗水3) 清水4) 排水5) 滤池各水渠尺寸浑水进水渠b×h=2.0×1

16、.65清水进水渠b×h=1.0×0.64冲洗进水渠b×h=1.0×0.64废水排水渠b×h=2.0×1.65（6） 消毒设施液氯消毒1. 设计参数1) 进水总流量:2) 采用滤前和滤后加氯消毒；最大投滤量为3) 仓库储量按30天计算；加氯点在清水池前。2. 设计计算1) 加氯量2) 储氯量3) 氯瓶数量采用容量为500kg的焊接液氯钢瓶，其外形尺寸，共3只。另设中间氯瓶一只，以沉淀氯气中的杂质，还可防止水流进入氯瓶。4) 加氯机数量采用加氯机2台，交替使用。5) 加氯间、氯库因与反应池距离较远，无法与加药间合建。（6） 清水池1. 设

17、计参数1) 进水总流量:2. 设计计算1) 清水池有效容量当缺乏制水曲线和供水曲线资料时，对于配水管网无调节构筑物的清水池有效容量时，可按最高日用水量的考虑。2) 水厂内建2座矩形清水池，容量为3) 池内有效水深取3.0 m，超高0.3 m，则清水池的平面尺寸为23 m×24 m。四、 水厂高程布置（1） 高程布置综述在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间的水面高差即为流程中的允许流速水头损失，包括构筑物本身、连接管道、计量设备等水头损失在内。水头损失通过计算确定，并留有余地。当各项水头损失确定之后，便可进行构筑物高程布置。构筑物高程布置与厂区地形、地质条件及所采

18、用的构筑物型式有关。本设计所给地形有自然坡度，有利于高程布置，应充分利用。（2） 本设计高程布置处理构筑物中的水头损失与构筑物和构造有关，本设计通过查阅给排水设计规范估算（其中普通快滤池的水头损失由计算得出）：水头损失估算表名称水头损失/m名称水头损失/m水平轴式等径叶轮机械絮凝池0.45 絮凝池至沉淀池0.15上向流斜管沉淀池0.25 沉淀池至滤池0.40 滤池至清水池0.40 本水厂的高程布置表构筑物水位标高/m池底标高/m池顶标高/m地面标高/m清水池39.50 36.50 39.80 40.49 滤池42.79 39.64 43.09 沉淀池43.44 39.74 43.74 絮凝池44.04 40.34 44.34 五、 设计总结通过本次课程设计，我加深了对给水工程（上）理论课程教学内容的理解，进一步复习和消化了课程讲授的内容，培养了理论联系实际的综合素质，巩固了学习成果。在本次设计过程中，