某污水处理厂及配套净水厂毕业设计

总论1.1设计任务及要求1．设计任务确定水厂的处理工艺流程及净水构筑物的类型和数量；水厂各构筑物的工艺设计计算；水厂各构筑物、建筑物以及各种管渠等的总体布置。2．对设计要求通过毕业设计，熟悉并掌握给水工程的设计内容、设计原理、方法和步骤，学会根据设计原始资料正确地选定设计方案，正确计算,具备设计大、中型水厂的初步能力。要求对总体布置的设计思想，从工艺流程、操作联系、生产管理以及物料运输等各方面考虑，而进行合理的组合布置设计。掌握设计说明书、计算书的编写内容和编制方法，并绘制工程。图纸应清晰美观。1.2设计原始资料1．城市地理位置及自然概况该城市位于华北地区，当地主导风向：南风，最高气温为36oC，最低气温为-10oC。水厂所在地地下水位-7m（水厂相对地面标高定为0.000m），土壤类型为亚粘土。厂区地形起伏不大，设计时考虑在同一平面上布置。2．城市人口数及居住房屋的卫生设备情况第一区：40万人，有室内给排水设施且有热水供应，房屋平均层数7层。第二区：60万人，有室内给排水设施，无热水供应，房屋平均层数6层。该城市有下列工业企业：A厂：日生产总用水量3000T/d，工人总数1800人，分三班工作，热车间人数占30%。每班人数均为600人，使用淋浴者占70%，其中热车间人数占50%。B厂：日生产总用水量5100T/d，工人总数3000人，分三班工作，热车间人数占30%。每班人数均为1000人，使用淋浴者占40%，其中热车间人数占30%。3．原水水质分析结果编号名称单位分析结果1水的臭和味级02浑浊度毫克/升70-5003色度度104总硬度度605PH值7.36碱度毫克/升0.087溶解性固体毫克/升5008水的温度度30—19细菌总数枚/毫升700010大肠菌群枚/毫升150原水水质符合生活饮用水取水水质标准，经常规处理后可达到生活饮用水水质标准。设计水量计算2.1最高日用水量计算2.1.1.设计用水量由下列各项组成：1、综合生活用水量，Q1包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。前者指城市中居民的饮用、烹调、洗涤、冲侧、洗澡等日常生活用水；公共建筑及设施用水包括娱乐场所、宾馆浴室、商业、学校和机关办公楼等用水，但不包括城市浇洒道路、绿化和市政等用水；2、工业企业生产用水量和工作人员生活用水量，Q23、消防用水量，Q34、未预计水量及管网漏失量，Q4城市总用水量计算时，应包括设计年限内该给水系统所供应的全部用水；居住区综合生活用水，工业企业生产用水和职工生活用水。消防用水，浇洒道路和绿地用水以及未预见水量和管网漏失量，但不包括工业自备水源所需的水量.2.1.2.各项用水量计算综合生活用水量工业企业生产用水量未预见水量和管网漏失水量消防用水量2.1.3.最高日用水量一般最高日用水量中不计入消防用水量，这是由于消防用水时偶然发生的，其数量占总用水量比例较小，但是对于较小规模的给水工程，消防用水量占总用水量比例较大时，应该将消防用水量计入最高日用水量。本工程最高日设计水量约为30万吨，属于较大规模的给水工程。故最高日用水量不计入消防用水量。2.2.设计规模确定根据以上计算确定水厂设计规模为30万吨/日。2.3.设计流量确定最高日平均时用水量净水厂的设计流量为了供水的安全可靠，净水厂的设计水量应该按照最高日平均时设计，并计入自用水量如下:299022×1.05m3/d＝313973.1m3/d＝13082.2m3/h=3.64m3/s总体设计3.1.净水工艺的确定净水厂工艺流程的确定必须遵循以下几个原则：（1）根据原水的水质，本着出厂水水质必须达到《生活饮用水水质卫生规范》水质标准，必须充分考虑工艺成熟、先进，运行安全、可靠，节省能耗、降低药耗，管理方便，投资省等因素。（2）根据本工程长距离引水的特点，必须选择生产自用水量较少的工艺，以降低运行费用。（3）在满足工艺布置流畅的前提下，充分考虑水厂的建筑效果，并十分注重一期的分期效果和二期的总体效果的有机结合。（4）水厂生产实现自动化，并对水厂、城市管网实现三遥控制。（5）必须充分重视环境保护和工业卫生、安全生产。水厂布局必须与周围环境相协调。根据水厂原水水质和净化后的出厂水水质标准，可供选择的净水工艺流程有三种，即：工艺I——微絮凝过滤处理工艺，见图3-1。工艺II——常规处理工艺，见图3-2。工艺III——除藻、除嗅加常规处理工艺，见图3-3。工艺I——微絮凝过滤处理工艺加氯加矾加氯输配水管网过滤微絮凝清水池输水管道取水构筑物原水输配水管网过滤微絮凝清水池输水管道取水构筑物原水净水厂部分净水厂部分净水厂部分图3-1工艺II——常规处理工艺加氯加矾加氯过滤清水池沉淀输配水管网絮凝输水管道取水构筑物原水过滤清水池沉淀输配水管网絮凝输水管道取水构筑物原水图3-2工艺III——除藻、除嗅加常规处理工艺加氯加矾加氯过滤清水池输配水管网除嗅沉淀絮凝除藻输水管道取水构筑物原水过滤清水池输配水管网除嗅沉淀絮凝除藻输水管道取水构筑物原水图3-3在上个世纪八十年代以前建造的水厂对于水库水源采用工艺I的较多，其出水水质基本能满足我国当时的饮用水水质标准。但是此工艺具有不稳定性。首先，采微絮凝过滤工艺对原水的水质要求较高，其具体表现为：（1）原水浊度与色度均小于25mg/l；（2）浊度低而色度不大于100度；（3）色度低而浊度不大于200mg/l；（4）藻类不大于每毫升1000面积标准单位；（5）纸纤维含量不高；（6）PH=6.0～6.5。一种工艺流程对原水的限制条件越多，其处理的效果就越不稳定，处理后的水质达不到标准的机率就越高。其次，根据目前采用微絮凝过滤工艺处理水库水的出水水质情况，其水质的浊度均在2～5NTU之间，较好的在2NTU之内。但当暴雨进库水量较大时，很容易发生紊池现象，原水浊度上升，其水质变化幅度虽没有山区河流这么大，但对出水水质仍会造成一定的影响，直接过滤工艺可能难以保证出水水质的优良。特别是在水厂出厂水水质标准不断提高的情况下。第三，微絮凝过滤工艺对混凝剂的投加点要求较高，投加点的位置与原水水质有密切关系，目前尚无成熟的经验可利用，须通过实践得出，这对微絮凝过滤工艺的处理效果又会带来一定的影响。接触过滤可节省基建投资和日常开支，节约能源，尽可能简化和省略絮凝池和沉淀池，降低混凝剂加注量。直接过滤虽适用于低浊度原水（＜30NTU，但在实际运转中浊度高峰持续一周以上的只能用于浊度低于15NTU的原水。接触过滤对于有藻类繁殖的原水控制很难，须加氯预处理，否则滤池内藻类繁殖生长且发生臭味。由此可见，微絮凝过滤工艺的运行、管理水平要高于常规工艺的管理水平，稍有失误，就会影响水质。一些对水质要求较高的国家和地区，都规定不得使用接触过滤工艺来处理作为生活饮用水的水。鉴于上述原因，本工程不宜采用微絮凝过滤工艺。对于本设计水质，采用工艺II是完全能够达到出水水质标准。但是有一个不可忽略的问题是藻类和嗅的问题，从国内水库水或者河道水都存在不同程度的富营养问题,藻类问题也时常存在,虽然引供水工程的水源目前虽尚未发现藻类，但在工艺流程选择中应该要考虑藻类问题。而工艺流程II虽对除藻有一定的效果，但实践表明，当藻类大量暴发时则效果不够理想。为了保证水厂出厂水达标，还是应有除藻、除嗅工艺，即宜采用工艺流程III为好。但是目前按工艺流程III建设，不但投资大，运行成本高，而且也没有必要，因为只要水源保护工作落实到实处，在相当长的一段时期内是不会发生藻类问题的。所以本次设计采用工艺流程II，但在总体规划中，宜在水厂周围预留用地，以适应今后水厂规模的变更和增加除藻除嗅的处理构筑物。由此，确定水厂的工艺流程为：加Cl加Al加Cl加Al净水厂部分（本次设计部分）滤池絮凝、沉淀池输配水管网清水池净水厂部分（本次设计部分）滤池絮凝、沉淀池输配水管网清水池原水取水构筑物输水管道原水取水构筑物输水管道沉淀池排泥水滤池反冲洗废水沉淀池排泥水滤池反冲洗废水处理后回用污泥处理处理后回用污泥处理图3-43.2.净水构筑物选型净水处理构筑物应适合净水厂的水量规模，适应原水的水质条件，具有技术先进、运行安全稳定、投资经济合理的特点。．混合技术：混合是絮凝的基础，使投入原水的混凝剂迅速扩散于水体，使水中的胶体脱稳，提高絮凝的效果，目前国内外使用混合方式较多的是各种外加能量的机械混合和管式静态合器。外加能量的机械混合处理效果好，受水量变化的影响小，但要增加机械装置的维修工作量。管式静态混合器不需外加动能，且不占用土地。它具有切割分流、反向回流、旋涡混流等三种混合作用，造成二种不同介质在瞬间内达到充分的混合，因此它完全达到了混合的要求——迅速、充分，其混合效率可达94%以上。但是如此良好的混合效果是建立在达到设计规模的基础之上，因为水力混合的效果是与流量的1.5～2.0次方呈直线关系，水量有所变化，处理效果也有变化。近年来静态混合器的种类日见增多，国内水厂对管道混合器的使用也日益广泛，效果明显。较已往的有所改进和提高，因此本工程采用管式静态混合器来完成混合工作。．絮凝反应：絮凝池的处理效果除了取决于池子的型式外，在很大程度上还受原水水质条件的控制。对于本工程原水，其原水浊度较低，这无论对凝聚还是絮凝都是较困难的。颗粒浓度低，必将减少颗粒的接触机会，而难以完成完善的絮凝。为弥补这一缺陷，就需选用能产生较大速度梯度和达到较长絮凝时间的絮凝形式。按此思路及工程规模，可供选择的絮凝有折板、网格和机械反应。絮凝池中理想的速度梯度要有较大的G值变化范围，但又必须是一种渐变式的，即开始时的速度梯度值最大（150～200S-1），随着时间增加，速度梯度值逐渐减少，至出口处为最小（5S-1左右），其变化保持连续而无突变现象。以前，由于在材料使用上受到限制，再加上机械加工水平较低，机械絮凝设备质量较差，维修工作量很大。水厂经一段时间使用后，都纷纷改用水力絮凝池。但近几年来，由于使用优质的材料及加工技术的不断提高，我国的机械絮凝设备已基本过关。机械絮凝的最大优点是能适应水量、水质和药剂品种的变化，但这是有条件的，即宜采用调速传动装置。从我国为数不多的几家使用机械絮凝的水厂情况来看，大多数都没有调速装置，或者没有充分使用调速功能，在水量、水质变化时，机械设备还是以一个恒定的转速运行，因此机械絮凝的优势并没有充分发挥出来。而水力絮凝池通过合理的构筑物分格，也可使运行中构筑物的处理水量变化极其有限，基本能处于最佳设计状态的。从水质上，由于是水库水水质相对较为稳定，因此调速运行意义也不大。鉴于上述理由，在本工程设计中还是选用较为常用的水力絮凝池。网格（栅条）絮凝池在絮凝机理上完全同折板絮凝池。但实际上该池的处理效果不甚理想，主要是网格（栅条）比较薄，当水流穿越时所产生的收缩、扩大现象远不如折板絮凝池明显，因此水头损失（即絮凝强度）不大。另外，由于该池的絮凝效果与网格尺寸、格板间距等因素有关，目前尚无明确参数。为了稳妥起见，不宜采用网格絮凝池，而是采用效果好，又成熟的折板絮凝池。折板絮凝池在隔板絮凝池基础上发展起来的,折板絮凝池通常采用竖流式,折板的形式一般有同波、异波、平板及波纹板。折板絮凝池的布置形式有单通道、单廊道和多通道、多廊道两种，本次设计采用多通道形式，絮凝过程分四段，前两段采用异波折板，第三段采用同波折板，第四段采用平板折板。．沉淀池：根据沉淀原理、使用效果及工程规模，我们认为适合本工程的沉淀池有平流式沉淀池和斜管（板）沉淀池。平流沉淀池是给水行业最古老的一种池型，大型水厂应用较多，我国与国外技术水平相差无几，所不同的是，国外停留的时间较长，一般为2～4小时，我国停留时间多为1～2小时。选择较长的停留时间可以节约药剂，提高沉淀后的水质，并有足够的调节余地，抗冲击负荷能力较强。停留时间短可以节省基建投资，减少占地面积。具体设计停留时间多长为好，这需要根据国家发达程度、沉淀后水质指标要求，并进行经济技术比较后确定，根据我国水质标准和国情，采用1.5～2.0小时停留时间为好。平流式沉淀池的最大优点是对原水变化的适应性强，沉淀效果好而稳定，操作管理方便，造价也较低，大型水厂应用较多。而斜管沉淀池相对于平流式沉淀池最大的特点是占地少，这在本工程中显得有一定的意义。由于本地区用地比较紧张，因此采用斜管沉淀池是有一定的优势。但是斜管沉淀池也有不足之处，首先它对水质的适应性差，一旦原水浊度升高，便会产生“跑矾花”现象，其次斜管需3～5年更换一次，日常维护费用大。如采用平流式沉淀池与清水池迭加的形式，则斜管沉淀池也就失去了占地少的优势，所以斜管沉淀池一般只用于挖潜改造。．过滤：从规模及处理效果上来考虑，有普通快滤池（含双阀滤池）、移动罩滤池、气水反冲的普通快滤池（下简称气水反冲洗滤池）、V型匀质滤池。下面，将通过对V型滤池的认识来分析这四种池子的优缺点。近年来，V型滤池及与其相似的匀质滤池在我国日趋见多，其特点我们认为可归纳为：匀质滤料、恒速过滤、气水反冲，推流式表扫和不膨胀冲洗。（1）匀质滤料滤池对水中悬浮颗粒的过滤作用主要表现为筛滤作用、迁移作用和吸附作用。普通快滤池、移动罩滤池和气水反冲洗滤池均以筛滤作用为主，即水中粒径大于砂料间孔隙尺寸的杂质首先被阻留下来，随着孔隙逐渐被堵缩小，后续的一些细小悬浮物也相继被截留下来。由于这三种滤池采用的均为不均匀滤料，上细下粗，筛滤作用主要发生在滤料的表层，使其表面产生一层滤膜，局部水头损失很大，因此当要进行反冲洗时，下面部分的滤料往往还没有充分发挥作用，整个滤层的含污率小。V型滤池采用的是匀质滤料，由于整个滤层的滤料粒径基本相同，表面的筛滤作用就受到削弱，增强了迁移、吸附作用，使其成为主要的过滤作用，这样一方面增加了杂质的穿透深度，提高了滤层有效厚度内的截污能力，实现深层截污。另一方面，过滤的水头损失增加速度趋缓，过滤周期延长，提高了产水量，减少了自用水量。所以在滤料的选用上V型滤池要明显优于其他三种滤池。（2）恒速过滤普通快滤池和气水反冲滤池属变水位的降速过滤，由于人为地调整、控制阀门开启度比较困难，因此在整个过滤过程中出水阀的开启度不变，这就造成了过滤初期由于滤层比较清洁，通过滤层的水头损失小，滤速较快，出水水质较差。随着过滤水头损失的增加，滤速减慢出水水质有所提高，但出水水量变小。对移动罩滤池，就整个池子而言属常水位的恒速过滤，但就每一格的工况来看属常水位的降速过滤，其特征同普通快滤池基本相同，只是由于移动罩滤池分格较多，水质较为好些。V型滤池采用的是常水位下的恒速过滤，它是由不断调节出水阀门的开启度来控制滤速恒定。由于选用的是匀质滤料，水中杂质除一部分被截留下于砂层表面外，由于迁移使用使相当一部分杂质在砂层的深处截留。同样随着过滤的时展，就孔隙而言其孔隙流速在不断增加，当增加到一定程度后，杂质被剪切、脱落转入深层。由于滤料粒径相同，孔隙大小也相同，因此脱落的杂质就被再次截留、吸附，这样就保证了过滤水质不会恶化，实现深层截污。而不均匀滤料由于下面孔隙大，就难以保证杂质的再次截留，水质出现恶化。因此，相比较V型滤池的出水水质要比其它三种滤池来的好，它在整个过程中始终是优质的、稳定的。（3）气水反冲目前滤池采用的反冲洗方式大致为二种，即高速的水反冲（一般为q=15L/s·m2）和低速的气水反冲（q气=16L/s·m2、q水=4L/s·m2）。普通快滤和移动罩滤池为水反冲，其它二种为气水反冲。据有关资料介绍，单纯水洗在q水=15L/s·m2强度下G值为350S-1左右，能量利用率为45%，而气水反冲在q水=4L/s·m2，q气=16L/s·m2强度下G值可达400S-1左右（其中G水=140S-1、G气=260S-1），能量利用率可提高到65%左右。可见气水反冲在去污能力和能量利用率上都明显优于水反冲。本工程的原水是长距离输送来的，成本高，因此节约生产自用水十分重要。可以认为，在滤池的选择上，反冲洗方式的因素应放在首位。（4）不膨胀冲洗和表扫传统的滤池均采用膨胀冲洗，膨胀率为45%左右。而V型滤池则采用不膨胀冲洗（严格说是微膨胀冲洗），它主要的优点是滤层不会产生水力自然分级，保持了滤层的稳定，不会产生表面易于堵塞现象。同时砂粒之间由于间隙较小，会产生较大的磨擦作用，有利于砂层冲洗干净。另外，由于不膨胀冲洗可省去膨胀高度，使砂面距排水槽的距离可减少，一般仅为0.5米，而传统的滤池则要1.0米左右。在反冲洗结束过滤开始时，这部分空间内的含污反冲洗废水将作为待滤水而被过滤，可见这部分水越少越好。推流式表扫是一种表面辅助冲洗。以往常见的固定式和旋转式表洗装置，其主要作用是在反冲洗开始前对滤池表面所形成的滤膜产生冲刷作用，使滤层表面生产松动，便于反冲洗。而V型滤池的推流式表面扫洗则不同。表扫水通过V型进水槽底部淹没式小孔进入池内后，会在液面上产生水平方向的推力，将剥落下来并上浮至液面的污物全部扫入排水槽内，因此反冲洗效果好。值得一提的是最初进入滤池的待滤水也是通过淹没式小孔入池的，由于进水为淹没式，且距砂层表面的高差较小，故进水不会造成对滤层表面的冲刷作用，使整个滤层表面较为平整。而传统滤池的排水槽槽顶要高出砂层1米左右，进水产生跌水现象，对砂面产生很大的冲刷作用，往往形成砂坑，造成滤层厚薄不匀，影响过滤效果。（5）配水系统V型滤池属中、小阻力配水系统，它同移动罩、虹吸滤池相同，不同于普通快滤池的大阻力配水系统。大阻力配水系统虽然配水均匀性好，但耗电大，不经济，近几年有向中、小阻力方向发展。V型滤池在配水系统的设计上更注意了均匀性问题，使其的配水均匀性达到99.97%左右，而虹吸滤池只有达到99.7%。由于采用中、小阻力配水系统，反冲洗的电耗就大为降低，据测算，V型滤池比普通快滤池节省70～80%。基于对V型滤池的认识，本工程应优先考虑采用V型滤池。原因有：（1）普通快滤池和移动罩滤池无论从过滤及反冲洗都远远不及V型滤池效果好。在设备相同、操作方式相同的条件下，V型滤池的造价与普通快滤池的造价几乎相同，但在电耗、水耗上V型滤池只是普通快滤池30%，特别是水耗的大小对本工程影响较大。（2）气水反冲洗滤池虽然在反冲洗上有了改进，但由于在过滤上没有改进，处理效果仍不理想。而要取得优质的滤后水，过滤、反冲洗二个环节缺一不可。何况这二种滤池在工程造价、日常运行费用上都相差不大，因此气水反冲洗滤池也不如V型滤池。但是V型滤池适合处理规模较大的水厂，它的单格处理能力达到1万吨/日时比较经济，否则不够经济。、3.2.5.絮凝剂给水处理中，在絮凝药剂投加控制和絮凝剂的使用方面，我国还处于一般水平。主要反应在絮凝剂的品种少、质量低。在国外，特别是作为原水调质而采用的助凝剂较为普遍。我国这方面差距较大。在药剂自动投加方面，大部分水厂正处于起步阶段。对于国外先进的自动控制工艺，我国已开始致力于引进和研究。1、絮凝剂和助凝剂的使用情况目前国内外大部分净水厂采用的絮凝剂仍铝盐和铁盐最为普遍。我公司主要使用铁盐絮凝剂，如三氯化铁、硫酸亚铁、氯化硫酸亚铁。近几年来，国外正研制和开发应用新型高效絮凝剂方面进展很快。引人注意的是两类絮凝剂。一类是无机聚合物絮凝剂；另一类为有机高分子聚合物絮凝剂。无机聚合物絮凝剂有：碱式聚合氯化铝(PAC)，聚合硫酸铝(PAS)，聚合硫氯化铝(PACS)以及聚合硫酸铁(PFS)等。其中最有代表性的PAC和PAS具有对原水水质变化适应性广，混凝净化效果好，药剂成本低等特点。日本在给水处理中使用PAC的普遍程度已超过了硫酸铝。据有关资料介绍我国也有部分水厂应用。从八十年代开始，各国对有机高分子絮凝剂的研究与应用非常重视。目前应用最多的是聚丙烯酰胺类。一般根据其作用不同分为阴离子型、阳离子型与非离子型。有机高分子絮凝剂具有用量少、絮体大、污泥少等优点。因而发展迅速。但对其毒性，各国学者看法不一，在饮用水中使用需慎重。日本对之的应用也只是在硫酸铝处理效果不理想时作为辅助方法。英、美国家对高分子絮凝剂的使用做了最大用量的规定。美国对硫酸铝和阳离子聚合物的组合使用越来越广泛，因为这不仅减少药剂用量，降低泥量，而且还增加絮体的物理强度，这对高速过滤是必需的。阴离子型和非离子型聚合物也常用作助凝剂和助滤剂。有机高分子絮凝剂在我国的应用目前仅限于高浊度水的局部地区。我国目前采用的主要助凝剂是无机活化硅酸，其作用是增加絮凝剂的骨架强度，改善絮体结构。尤其是对低温低浊水的处理较为有效。我国使用该种助凝剂已有四十多年的历史和经验。其次是氯作为助凝剂，其作用是采用预氯化法破坏起干扰混凝作用的有机物，改善混凝效果。同时用氯将硫酸亚铁氧化为高价铁，提高混凝剂的净化效果。但对受污染的原水，易生成以三卤甲烷为代表的卤代有机化合物。该类物质具有致突变活性，因此有待于深入分析和研究。3.2.6.消毒杀菌技术和水的深度处理消毒杀菌技术已成为给水处理中不可缺少的处理手段之一。随着工农业的发展，自80年代起，由于部分地区的地面水源水质逐渐变差和饮用水水质要求的提高，水厂的处理工艺在常规处理基础上向深度处理的趋势发展。1、消毒杀菌技术很长一个时期以来，传统的消毒杀菌剂主要是采用氯及其化合物。该方法操作技术简单、价格低、杀菌效果好。在国外至今仍为主要杀菌方法之一，我国应用更为普遍。使用氯气消毒我国与国外的主要差距在于投加的控制手段上，目前一般采用容量分析比色法测量投氯后的余氯值，依据其余氯值采用浮子加氯机或真空加氯机调节投加量，靠人工操作。该方法不能提供准确的投加量，只是靠经验控制，检验投加效果又具有滞后性。而国外则采用自动余氯检测仪检测，根据余氯量反馈给自动加氯机自动调节投加量。这套设施由于国内的余氯检测仪以及氯氨加注自动化设施有待提高，目前尚不普及。作为新的消毒剂二氧化氯和臭氧是具有发展前途的。二氧化氯用于给水处理消毒，近年来受到广泛的注意，主要是由于它不会与水中的腐殖质反应产生卤代烃。一般二氧化氯在水中主要起氧化作用，而不是氯化作用，因此不容易产生潜在的致突变物--有机氯化合物。针对我国大多数水厂采用加氯消毒系统，改用二氧化氯在原系统基础上加以改造是简易可行的。但由于气态二氧化氯在超过四个大气压的压力时会发生爆炸，因而不易压缩储存，只能在使用现场制造，因此安全问题应引起注意。二氧化氯最普遍的使用方法是用它来代替预氯处理或（混凝沉淀）前加氯。即作为第一次消毒及氧化，滤后水中加氯，保持管网余氯可有效地降低三卤甲烷的生成和保证杀菌效果。臭氧消毒被认为是在水处理过程中替代加氯的一种行之有效的消毒方法。因为臭氧首先是具有很强的杀菌力，其次是氧化分解有机物的速度快，使消毒后水的致突变性降为最低。经臭氧消毒的水中病毒可在瞬间失去活性，细菌和病原菌也会被消灭，游动的壳体幼虫在很短时间内也会被彻底消除。因此国际上已普遍应用，特别是法国普及率很高。近年来，臭氧还作为深度处理的方法在国外被采用。但是臭氧的发生和应用是一个高能耗技术，目前国外每产生1公斤臭氧约需4000美元。而电耗高达22度电／每公斤臭氧。这使广泛应用受到限制，并且臭氧对细菌有显著的后增长效果。因此近来人们注意将臭氧与其它净水技术结合使用。如臭氧一氯，臭氧-紫外线消毒。不仅能获得满意的杀菌效果，还能有效地去除饮用水中挥发性有机物。据有关资料介绍，通过臭氧与其它消毒剂比较研究后得出以下结论：从消毒效果后，臭氧化>二氧化氯>氯>氯胺。而从消毒后水的致突变性看则氯>氯胺>二氧化氯>臭氧。由此可显示出采用臭氧消毒的优点。2、水的深度处理水的深度处理主要在于去除原水中的微量有机污染物，国外采用深化处理较为普遍，我国在水的深化处理方面还处于起步阶段，大部分老水厂均未采用深度处理，只是部分新水厂采用了活性炭吸附处理。目前水的深度处理主要包括：活性炭吸附、臭氧氧化、臭氧和活性炭联用和生物活性炭。由于活性炭具有良好的吸附和过滤性能，所以被广泛用于水的深度处理。活性炭的品种除粉末状和颗粒状外，近几年又发展了球状活性炭，浸透型活性炭和高分子涂层活性炭等新的品种。粉末活性炭多用于预处理，粒状、球状等活性炭多用于生物活性炭滤池起深度处理作用。活性炭对水中的致癌物与致突变物及其含酚化合物均有良好的去除效果。但由于活性炭的再生问题使制水成本大幅度增高，在我国的使用受到一定的限制。除利用臭氧的增氯化能力与活性炭滤池联用外，目前国外还致力于用臭氧与生物活性炭(O3·BAC)对水做深度净化处理的研究。它是当前去除水中有机物质的较为有效的一种深度处理方法，在日本引起极大的重视。试验和生产实践表明，该技术具有如下特点：①能去除水中溶解性有机物；②能降低TOC，COC及氨；③能降低进水中三卤甲烷母体；④对色度、铁、锰酚都有去除效果；⑤能使Ames试验为阳性的水成阴性。但由于该技术耗电量较大，使用尚不普及。近年来，国内外还开展了光化学氧化法去除水中优先污染物的研究。1987年同济大学进行了紫外线--臭氧(UV--O3)进行深度处理的研究获得令人满意的效果，与此同时还进行了采用低压汞灯为光源，以二氧化钛为催化剂的光催化氧化处理有机优先污染物的试验，获得良好的效果。但这些研究目前还未达到应用于生产的阶段。混凝设施水的混凝是指水中杂质微粒和混凝剂进行混合，絮凝形成较大絮凝体（即矾花、绒粒或絮状物）的过程。它是近代水质净化处理的首要环节。4.1.药剂选择：根据原水的水质水温和PH值的情况，选用混凝剂为聚合氯化铝，投加浓度为15％，最大投加量为51.4（mg/l），最低6.7（mg/l），平均14.3（mg/l）。优点：净化效率高、用药量少、出水浊度低、色度小，过滤性能好，温度适应性高，PH值使用范围宽（PH=5~9）。操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本较低。采用计量泵湿式投加，不需要加助凝剂。4.2.药剂配制及投加方式的选择：混凝剂的投加分干投与湿投法两种。本设计采用后者。其混凝处理的工艺流程如下图所示4.3.药剂溶解与溶液配制⑴溶液池容积W1：设计流量为Q=113082..2（m3/h），最大大投加量为μ=51.44（mg/l）,溶液浓度为为15％，每天调制制次数为n==2，溶液池池调节容积为为：W1＝μQ/417bn==51.4××130822.2/4117×15×2＝53.755(m3)设计取54(m33)，溶液池分分三格，一格格备用。每格格的有效容积积为27(m3)，有效高度度为1.7(m),超高取取0.5(mm),则每格实际尺寸为：：B×L×H=4m×4m×2.2m⑵溶解池容积W2：：W2＝0.3W1＝0..3×54＝16.2(m3)有效高度取1.44(m)，超高取取0.3(mm)，则溶解池实际尺寸为为：B×L×H=3.5m×3.5m×1.7m溶解池搅拌设备采采用中心固定定式平板将式式搅拌机，浆浆直径：R==1100（㎜㎜），浆板深深度：1200（㎜），池池顶高出地面面0.5米，池池底坡度采用用2.5％。溶溶解池和溶液液池的材料都都采用钢筋混混泥土，内壁壁衬以取乙烯烯板。4.4.鼓风机1、溶液池鼓风强度度：15l//s·m3＝0.9m3／min则溶液池鼓风量：：0.9×533.75×22＝96.755m3／min2、溶解池鼓风强度度：18l//s·m3＝1.08mm3／min则溶液池鼓风量：：1.08×116.2×22＝34.999m3／min鼓风总量为：1331.74mm3／min选三台罗茨鼓风机机，风量为70m3／min,风压9.8KKPa,功率15KW。4.5.投药泵采用计量泵投加，选选用三台BKK2－2.5／10型计量泵泵，一台备用用。性能如下下：流量：6立方米／／小时；扬程程9米。4.6.药剂仓库库仓库容积考虑存放放30天的混凝凝剂用量。仓仓库靠近加药药间。每日混凝剂用量为为：W＝（51.4×22990222）/106＝15.37吨。药剂通道系数采用用15％，则面面积为1155％。药剂堆积高度为22.5米，则药药库面积：（15.37×300×1.15）／2.5＝265.113m2平面尺寸采用：220000×133500㎡4.7.混合器进水管流速，根据据综合池的分分格，q=3.664/4x22=0.4555m3/s，查水力计计算表，取d1=700mmm，v=1.118m/s。选择管式静态混合合器，规格DN700，静态混合合器采用三节节。综合池由于目前用地比较较紧张，故将将絮凝、沉淀淀、清水池建建于一体，称称之综合池，池池上部为絮凝凝区和沉淀区区，下部为清清水区。以15.0万m3/d为一组，建建两组，一组组建两池，每每池规模为7.5万m3/d。为适应水量量变化和清理理检修，上部絮凝区区和沉淀区每每池分两格，每每格可单独运运行，每格规规模为3.75万m3/d；下部清水水区不分格，规规模为7.5万m3/d。5.1.絮凝池已知条件总设计水量Q=3113973..1m3/d，单池设计水量为QQ=784993.25mm3/d=32270.555m3/h=0..91m3/s5.1.2.设计计参数反应采用折板絮凝凝池，絮凝区区设在沉淀池池的端部。取絮凝时间t=118min，水深H=3.33m折板采用不锈钢板板，板宽采用用420mm，折板夹角角采用90o，折板厚度度采用30mm。设计计算=1\*GB3①每池的容积W=QQt=0.991*18**60=9882.8m33=2\*GB3②每池的面积f=WW/H=9882.8/33.3=2997.8m22为与沉淀池配合，取取絮凝池净长长度：L’=9.6xx2m(将池分成两两格)，则净宽:B’=f/L’=297..8/2X99.6=155.5m=3\*GB3③取净宽B=16mm，并将每格格反应池分成成8格，每格净净宽为2m。反应分成成四段，第一一、二段(1~4格)折板均采用用相对折板，第第三段(5~6格)折板采用平平行折板，第第四段(7~8格)折板采用直直折板，波峰峰流速分别为为0.35mm/s，0.30mm/s，0.20mm/s和0.12mm/s。=4\*GB3④考虑墙厚（采用钢钢筋混凝土墙墙），外墙厚厚采用400mm，内墙采用250mm。则絮凝池池的实际长宽宽如下B=9.6+0..4*2=110.4mL=16+7*00.25+22*0.4==18.555=5\*GB3⑤各段絮凝区折板间间距及实际流流速：已知流量Q1=33270.555/2=11635m33/h(单格计)第一段絮凝区：取b1=0.65mm则实际流速:第二段絮凝区：取b2=0.75mm则实际流速:第三段絮凝区：取b3=1.15mm则实际流速:第四段絮凝区：取b1=1.90mm=6\*GB3⑥水头损失计算：=1\*ALPHABETICA．第一段絮凝区为为异波折板=1\*alphabetica．第一段絮凝区第第一格通道数数为12，单通道的的缩放组合个个数为3个，n=3*112=36个=2\*alphabeticb．ξ1=0.5，ξ2==0.1，上转变ξ3=1.8，下转变成成孔洞ξ3=3.0，c．v1=0.35m/ss，v2=0.1668m/s，d．F1=0.65B（mm2），F2=(0.665+2x00.3)B==1.25BB（m2）e．上转弯、下转弯弯各为6次，取转弯弯高度0.8m，f．渐放段损失：g．渐缩段损失：h．转弯或孔洞的水水头损失如图布置每格有336个渐缩和渐渐放，故每格格水头损失：：h=36×(h11+h2)+hi=36×((2.41××10-3+5.228×10--3)+0..12=0..40m第一段絮凝区第二二格的计算同同第一格，水水头损失为0.40m。B．第二段絮凝区为为异波折板=1\*alphabetica．第二段絮凝区第第一格通道数数为10，单通道的的缩放组合个个数为3个，n=3*110=30个=2\*alphabeticb．ξ1=0.5，ξ2==0.1，上转变ξ3=1.8，下转变成成孔洞ξ3=3.0，c．v1=0.3m/s，v2=0.1557m/s，d．F1=0.75B（mm2），F2=(0.775+2x00.3)B==1.35BB（m2）e．上转弯、下转弯弯各为5次，取转弯弯高度0.8m，f．渐放段损失：g．渐缩段损失：h．转弯或孔洞的水水头损失如图布置每格有330个渐缩和渐渐放，故每格格水头损失：：h=30×(h11+h2)+hi=30×((1.66××10-3+3.663×10--3)+0..10=0..26m第二段絮凝区第二二格的计算同同第一格，水水头损失为0.26m。C．第三段絮凝区为为同波折板=1\*alphabetica．第三段絮凝区第第一格通道数数为7，单通道转转弯个数为5个，n=7*5=355个=2\*alphabeticb．折角90o，ξξ=0.6c．v=0.2m/ss，则：第三段絮凝区第二二格的计算同同第一格，水水头损失为0.14m。D．第四段絮凝区为为同波折板=1\*alphabetica．第三段絮凝区第第一格通道数数为5，四块直板180o，转弯个数数为5个，进口出出口孔洞2个n=7*5=355个=2\*alphabeticb．180o转弯，ξξ=3.0，进出口孔ξ=1.066c．v=0.12m//s，则：第四段絮凝区第二二格的计算同同第一格，水水头损失为0.0155m。则总水头损失：HH总=2×（0.4+00.26+00.14+00.015）=1.633m=7\*GB3⑦絮凝池各区段停留留时间：第一絮凝区停留时时间：第二、三絮凝区停停留时间均为为T2=T3=271..19minn第四絮凝区停留时时间：=8\*GB3⑧絮凝池各区段G值值：水温T=20oC，μμ=1x1003，第一絮凝区第二絮凝区第三絮凝区第四絮凝区絮凝池总水头损失失H总=1.633m,絮凝总时间T=10888.38ss=18.114min计算简图如下:5.2沉淀池5.2.1.设计计参数采用平流式沉淀池池，指形槽出出水，虹吸桥桥式吸泥机。总设计流量为3113973..1m3/d＝130822.2m3/h=3.664m3/s,单池设计流流量为0.91m3/s沉淀时间T=1000min沉淀池平均流速vv＝16.0mmm/s有效水深H1=33.0m，超高取0.5m，池深3.5m。5.2.2.长宽宽设计①沉淀池容积：W11＝QT=0..91×100×60＝5460m3②沉淀池与絮凝池合合建，池宽：：B=9.66m(每格，一池池设两格)则池长L=W/BBH=54660/(9..6*2*33.0)=994.80mm③校核池子的尺寸比比例：长宽比：L/B==94.8//9.6=99.88>44，可长深比：L/H==94.8//3.0=331.6>110，可沉淀池水平流速vv=l/t==94.8**1000//100*660=15..8mm/ss，可5.2.3.进水水穿孔墙布水水①墙长9.6m，墙高33.3m，有效水深3.0m，用机械刮刮泥装置排泥泥，其积泥厚厚度0.1m，超高0.2m，②穿孔孔墙孔洞总面面积Ω孔洞处流速采用vv0＝0.25mmm/sΩ＝Q/3600v00=16355/36000×0.25＝1.82m2③孔洞个数N孔洞形状采用矩形形，尺寸为15cm×18cmN=Ω/0.15×0..18=1..82/0..15×0.18==67.411，取68个。5.2.4.出水水渠采用薄壁堰出水，堰堰口应保证水水平出水渠(宽度采用用1m，则渠内深深度h=1.73(qq2/gb2)1/3=1..73x(116352/360002x9.811x12)1/3=0..48m为保证证自由溢水水，出水渠的的超高定为0.1m，则渠道深深度为0.58m。5.2.5.排泥泥设施为取得有效的排泥泥效果，采用用虹吸式机械械吸泥机排泥泥，①干泥量，设污水含含水量为98%，②则湿污泥量：③吸泥机往返一次的的时间：（栅车行进速度vv=1m/min）④虹吸管计算：设吸泥管排列数为为50根，管内流流速为1.5m//s，单侧排泥泥管最长虹吸吸管长l=22..5m采用连续式排泥，管管径选用DN150水煤气气管，v=1.226⑤吸口的断面确定吸吸口的断面与与管口断面积积相等，已知知吸管的断面面积A=π0.152/4=0..0177mm2设吸水口长l=00.2m，则吸口宽宽度b=0.00177/00.2=0..088m⑥吸泥管路水头损失失计算进口ξξ1=0.1，出出口ξ2=1，90o弯头ξ3=1.9775x2，则则局部水头损损失hi=(0.1+1++1.9755x2)1..262/2x9..81=0..41m管道水头损失：含含水率98%。一般为紊紊流状态。总水头损失：考虑管道使用年久久等因素，实实际H=1.33h=1.33*0.733=0.955排泥管总长取700m，槽宽取0.8m，深取1m。引流泵选用型潜水水泵。沉淀池放空管直径径其中，H0为池内内平均水深，此此处为3+0.11=3.1mm，t为放空时间间，按3h计。管径采用350mmm5.2.6.沉淀淀池水力条件件校核水力半径弗劳德数5.2.7.集水水系统采用两两侧孔口自由由出流式集水水槽集水。集水水槽个数N==5集水槽的中心距槽中流量考虑致电池子的超超载系数为20%，帮槽中的的流量qo=1.2qo’==1.2x00.091==0.1099m3/s槽的尺寸槽宽取槽长L=10mm，则堰上负负荷为起点槽中水深H11=0.755b=0.775x0.44=0.3mm终点槽中水深H22=1.255b=1.225x0.44=0.5mm为了便于施工，槽槽中水深统一一取H2=0.5m计。槽的高度H3，集集水方法采用用孔口自由出出流，孔口深深度取0.07m，跌落高度度取0.05m，槽起高取0.15m，则集水槽槽总高度H3=H2+0.077+0.055+0.155=0.777m孔眼计算a.所需孔眼总面积ωωb.单孔面积孔眼直径采用d==10mm，则单孔面面积c.孔眼个数nd.集水槽每边孔眼个个数n’=19111/(5x22)=1911.1个,取192个。e.5.2.8.配水水槽计算起点槽中水深H11=0.755b’=0.755x0.8==0.6m终点槽中水深H22=1.255b’=1.255x0.8==1m为了便于施工，槽槽中水深统一一取H2=1m计。自由跌跌水高度取0.07m，则排水槽槽总高度为：：0.77++0.07++1.0=11.84m出水斗底板取低于于排水槽底0.5m，自由跌落落高度为0.07m，出水斗平平面尺寸1.6mxx1.6m，平流沉淀淀池计算简图图如下：V型滤池本设计采用V型滤滤池V型滤池，全称为AQUUAZURVV型滤池，是是由法国得利利满水处理有有限公司首创创的专利技术术。六十年代代末期在巴黎黎奥利水厂首首先采用，七七十年代逐渐渐在欧洲广泛泛使用，受到到各国好评，逐逐步在国际上上得到推广。八八十年代以来来，我国也认认识到国外革革新后的气水水反冲洗技术术的独特冲洗洗效果，陆续续引进国外先先进的气水反反冲洗工艺，用用于新扩建水水厂中。我国国第一座V型滤池19990年7月在南京投投产。近年来来，设计常规规处理水厂工工程时，规模模在10万m3/d以上上（包括100万m3/d）的的水厂，在工工艺流程的构构筑物选型中中，多设计了了V型滤池，以以改善制水工工艺，提高水水厂自动化程程度和生产管管理水平。V型滤池是恒水位过过滤，池内的的超声波水位位自动控制可可调节出水清清水阀，阀门门可根据池内内水位的高、低低，自动调节节开启程度，以以保证池内的的水位恒定。V型滤池所选用的滤料的铺装厚度较大（约1.40m），粒径也较粗（0.95—1.35mm）的石英砂均质滤料。当反冲洗滤层时，滤料呈微膨胀状态，不易跑砂。V型滤池的另一特点是单池面积较大，过滤周期长，水质好，节省反冲洗水量。单池面积普遍设计为70—90m2，甚至可达100m2以上。由于滤料层较厚，载污量大，滤后水的出水浊度普遍小于0.5NTU。V型滤池的冲洗一般般采用的工艺艺为气洗→气水同时冲冲洗→水冲洗+表面扫洗。水冲洗强度设计为为5l/s·m2,比双阀滤池池的水冲洗强强度15l//s.m2,要节约反冲冲洗用水量22/3，若以以一个15万m3/d水厂厂为例，全年年可节省反冲冲洗水量约为为60万m3，若以0.44元/m3水价计算，年年节省反冲洗洗水量费用达达24万元之多多，可见其经经济效益之显显著。但实践践表明，此种种滤池对施工工的精度和操操作管理水平平要求甚严，否否则，势必影影响正常运行行，达不到设设计的效果。当当前，在部分分水厂V型滤池生产产运行中常遇遇到的一些问问题，主要表表现在反冲洗洗不均匀，有有较严重的短短流现象发生生；跑砂；滤滤板接缝不平平、滤头套管管处密封不严严，滤头堵塞塞甚至发生开开裂；阀门启启闭不畅等现现象时有发生生。6.1.设计数据据设计水量Q=3113973..1m3/d滤速V=12m//h滤池冲洗确定(见见下表)冲洗强度(L/ssm2)冲洗时间（minn）第一步（气冲）153第二步（气-水同时冲洗洗）空气154水4第三步（水冲）55总冲洗时间12mmin冲洗周期T=488h反冲横扫强度1..8L/(ss·㎡)【一般为1..4～2.0L//(s·㎡)】6.2.设计计算算(1)池体设计滤池工作时间T’’T’=24－t×244/T=244－0.2×24/288=24－0.1=223.9(hh)(式中未未考虑排放滤滤水)滤池面积F滤池总面积F=QQ/V·T=3139973.1//12×23.99=10944.74㎡设两座滤池，每池池面积F’=547..37㎡滤池的分格为节省占地,选双双格V型滤池,池底板用混混凝土,单格宽B单=3.5mm,长L单=10.011m,单格面积35㎡,共分8座,左右对称布布置,每座面积f=70㎡,总面积f=560㎡。校核强制滤速V’’V’=NV/(N－11)=16××10/(16-1))=10.677m/h,满足V≦13.7mm/h的要求求.滤池高度的确定滤池超高H5=00.3m滤池口水深H4==1.5m滤层厚度H3=11.4m(00.95～1.5m))滤板厚H2=0..13m滤板下布水区高度度H1=0.9mm(0.7～～0.9m))其中冲洗时形成的的气势层厚度度为(0.1～0.15mm)滤池总高度:H=H1+H2++H3+H4+H5=0.9++0.13++1.2+1.5++0.3=44.03m水封井的设计滤池采用单层加厚厚均粒滤料,,粒径0.955～1.35㎜,不均匀系数数1.2～1.6,均粒滤料清清洁滤料层的的水头损失按按下式计算:式中:△H清—水流通过清洁滤料料层的水头损损失,㎝;V—水的运动黏度,cc㎡/s;200℃时为0.01101c㎡/s;g—重力加速度,9881㎝/s2;m0—滤料孔隙率;取00.5;d0—与滤料体积相同的的球体直径,,㎝,根据厂家提提供数据为00.1㎝L0—滤层厚度,L0==120㎝v—滤速,㎝/s,vv=10m//h=0.228㎝/s;μ—滤料粒径球度系数数,天然砂粒为为0.75～0.8,取0.8;根据经验,滤速为为8～10m/hh时,清洁滤料层层的水头损失失一般为300～40㎝,计算值比经经验值低,取经验值的的低限30㎝为清洁洁滤料层的过过滤水头损失失,正常过滤时时通过长柄滤滤头的水头损损失△h≦0.22mm,忽略其他他水头损失,,则每次反冲冲洗后刚开始始过滤时,水头损失为:△H开始=0.3+00.22=00.52m为为保证滤池正正常过滤时池池内的液面高高出滤料层,,水封井出水水堰顶标高与与滤料层相同同.设计水封井平面尺尺寸2m×2m,堰底板板比滤池底板板低0.3mm.水封井出水堰总高高:△H水封=0.3+HH1+H2++H3=0..3+0.99+0.133+1.2=2.53m因为每座滤料过滤滤水量:Q单=v·f=12××84=10008m3/h=0..28m3/s所以水封井出水堰堰上水头由矩矩形堰的流量量公式Q=11.84bhh3/2计算得得:H水封=[Q单/((1.84bb堰)]2/3=[0.28/(1.884×2)]2/3≈0.18m则反冲洗完毕，清清洁滤料层过过滤时，滤池池液面比滤料料层高0.18++0.52==0.7m(2)反冲洗管渠系系统A、长柄滤头配水配配气系统长柄滤头安装在混混凝土滤板上上,滤板固定在在梁上,滤板用0.005m后预制制板上浇注00.08m后后混凝土层,,滤板下的长长柄部分浸没没于水中,长柄上端有有小孔,下端有竖向向条缝,气水同时反反冲洗时,约有2/3空气有有上缘小孔进进入,1/33空气由缝隙隙进入柄内,,长炳下端浸浸没部分还有有一个小孔,,流进冲洗水水,这部分气水水在柄内混合合后有长柄滤滤头顶部的条条缝喷入滤层层冲洗.长柄滤头固定板下下的气水室高高度为0.77～0.9m,,其中冲洗时时形成的气垫垫层厚度为00.1～0.15mm.向长柄滤头固定板板下气水室配配气的出口应应该紧贴滤头头固定板的底底面，由配水水干管向气水水室配水的支支管出口应该该紧贴池底。长柄滤头配气系统统的滤帽缝隙隙与滤池过滤滤面积之比为为1/80，每每平方米的滤滤头数量为449~64个个。冲洗水和空气同时时通过长柄滤滤头的水头损损失按产品的的实测资料确确定。向长柄滤头配水配配气系统气水水室配气的干干管的进口流流速为5m//s左右；配配气支管或孔孔口流速为110m/s左左右。配水干干管进口流速速为1.5mm/s左右；；配水支管或或孔口流速为为1~1.55m/s.长柄滤头结构如下下图所示：B、反冲洗用水量QQ反的计算:反冲洗用水流量按按水洗强度最最小时计算..单独水洗时时反冲洗强度度最大,为5L/(ss·㎡)Q反=q水·f=5××70=350L/ss=0.355m3/sV型滤池反冲洗时,,表面扫洗同同时进行,其流量:Q表水=q表水·ff=0.00018×70=0.1266m3/sC、反冲洗配水系统统的断面计算算.配水干管进口流速速为1.5mm/s左右,配水干管的的截面积A水干=Q反水/vv水干=0.35/1.55=0.233㎡反冲洗配水干管用用钢管DN6600,流速速v=1.2m/s反冲洗洗水由反冲洗洗配水干管输输至气水分配配渠,由气水分配配渠底侧的布布水方孔配水水的滤池底部部布水区,反冲洗水通通过配水方孔孔的流速按反反冲洗配水支支管的流速取取值,配水支管流流速或孔口流流速为1～1.5m//s左右,取v水支=1m//s则配水支管(渠))的截面积:A方孔=Q反水/vv水支=0.35/1=00.35㎡此即配水方孔总面面积.沿渠长方向向两侧各均匀匀布置20个配水方孔孔.共36个,孔中心间距距0.6m,,每个孔口面面积:A小=0.35/366=0.0100㎡每个孔口尺寸取00.1m×0.1mD、反冲洗用气量的的计算:反冲洗用气流量按按气冲强度最最大时的空气气流量计算..这时气冲的的强度为155L/(s··㎡)Q反气=q气·f==15×70=1050L//s=1.005m3/sE、配气系统的端面面计算.配水干管(渠)进进口流速应为为5m/s左右右,则配水干管管的截面积A气干=Q反气/vv水干=1.05/5=00.21㎡反冲洗配气干管用用钢管.DNN500,流速4.3m/s.反冲冲洗用空气有有反冲洗配气气干管输送至至气水分配渠渠,由气水分配配渠两侧的布布气小孔配气气到滤池底部部布水区,布气小孔紧紧贴滤板下缘缘,间距与布水水方孔相同,,共计40个,反冲洗用空空气通过配气气小孔的流速速按反冲洗配配气支管的流流速取值.反冲洗配气气支管流速或或孔口流速为为10m/ss左右,则配气支管管的截面积::A气支=Q反气/vv水支=1.05/10==0.1055㎡每个布气小孔面积积:A气孔=A气支/440=0.1105/36=0.000292㎡孔口直径:d气孔=(4×A气气孔/Π)1/2=(44×0.002992/3.14)1/22=0.066m每孔配气量:Q气孔=Q反气/440=1.005/36=0.00292m3/s=1055.12m3/hF、气水分配渠的断断面设计:对气水分配渠端面面面积要求的的最不利条件件发生的气水水同时反冲洗洗时,亦即气水同同时反冲洗时时要求气水分分配渠端面面面积最大。因因此,气水分配渠渠的断面设计计按气水同时时反冲洗的情情况设计,气水同时反反冲洗时反冲冲洗水的流量量:Q反气水=q水·ff=4×70=280L/ss=0.288m3/s气水同时反冲洗时时反冲洗用空空气的流量::Q反气=q气·f==15×70=1050L/ss=1.055m3/s气水分配区的气水水流速均按相相应的配气,,配水干管流流速取值.则气水分配干管的的断面积.A气水=Q反气水//v水干+Q反气/v气干=0.28/1..5+1.005/5=00.40㎡(4)滤池管渠的布布置:反冲洗管渠.A、气水分配渠.气水分配渠起端宽宽0.45mm,高取1.5mm,末端宽取取0.45mm,高取1m,则起端端截面积0..675㎡,末端截面积积0.45㎡,两侧沿程各各布置18个配水小小孔和18个布水方方孔,孔间距0.66m,共36个配气小小孔和36个配水方方孔,气水分配渠渠末端所需最最小截面积00.48/440=0.0012㎡﹤末端截面积积0.45㎡,满足要求.B、排水集水槽:排水集水槽顶端高高出滤料层顶顶面0.5mm,则排水集集水槽高:H起=H1+H2+HH3+0.5－1.5=00.9+0..13+1..2+0.5－1.5=1.23m式中H1,H2,,H3,同前池体造造型设计部分分滤池高度确确定的内容,,1.5m为为气水分配渠渠起端高度..排水集水槽末端高高:H末=H1+H2+HH3+0.5－1.0=00.9+0..13+1..2+0.5－1.0=11.73m式中H1,H2,,H3,同前池体造造型设计部分分滤池高度确确定的内容,,1.0m为为气水分配渠渠末端高度..底坡I=(1.773－1.23)/L==0.5/112=0.0042C、排水集水槽排水水能力校核..由矩形断面暗沟((非满流n=00.013)).计算公式式校核集水槽槽排水能力..设集水槽超高0..3m.则槽槽内水位高hh排集=0.93mm,槽宽,b排集=0.445m.湿周X=b+2hh=0.455+2×0.93=2.31㎡水流断面:A排集集=b×h=0.445×0.993=0.42㎡水力半径:R=AA排集/X=00.42/2.31=0.1182m水流速度:v=((R2/3·I1/2)/n=(0.18222/3·0..0421//2)/0.0133=5.066m/s过流能力Q排集==A排集·v=A排集v=0.42×55.06=22.15m3/s实际过水量:Q反=Q反水+Q表水水=0.422+0.155=0.577m3/s﹤过流能力Q排集。进水管渠.A、进水总渠.滤池分为独立的两两组,每组进水流量量为Q=3133973/22=1569986每组进进水总渠过水水流量按强制制过滤流量设设计,流速0.8～1.2m//s,则强制制过滤流量Q强=(1569866/3)×2=1046657.677m3/d=1..21m3/s进水总渠水流端面面积A总=Q强/v=1.221/1.22=1.0㎡进水总渠宽1.22m,水面高0.85mB、每座滤池的进水水孔:每座滤池由进水侧侧壁开三个进进水孔,进水总渠的的浑水通过这这三个进水孔孔进入滤池,,两侧进水孔孔孔口在反冲冲洗时关闭,,中间进水孔孔孔口设手动动调节闸板,,在反冲洗时时不关闭,供给反冲洗洗表扫用水,,调节闸门的的开启度,使其在反冲冲洗时的进水水量等于表扫扫水用水量,,孔口面积按按口淹没出流流公式:计算,其总面积按按滤池强制过过滤水量计,,孔口两侧水水位差取0..1m,则孔口总面面积中间面积按表面扫扫水量设计..A中孔=A孔×(QQ表水/Q强)=1.008×(0.15//1.21)=0..13㎡孔口宽B中孔=00.13m..高H中孔=0.11m两侧孔口设闸门..采用橡胶囊囊充气阀,每个侧孔面面孔;A侧=(A孔－A中孔孔)/2=((1.08－0.13))/2=0..475㎡孔口宽B侧孔=00.48m,高H侧孔=0.11mC、每座滤池内设的的宽顶堰.为了保证进水稳定定性,进水总渠引引来的浑水经经过宽顶堰进进入每座滤池池内的配水渠渠，在经滤池池内的配水渠渠分配到两侧侧的V形槽，宽顶顶堰宽b宽堰＝5m,宽顶堰堰与进水渠平平行设置，与与进水总渠侧侧壁相距0..5m，堰上上水头由矩形形堰的流量公公式Q＝1.84bbh3/2得，h宽堰＝[Q强/（1.84bb宽顶）]2/3＝[1.211/（1.84×5）]2/3＝0.26mD、每座滤池的配水水渠；进入每座滤池的混混水经过宽顶顶堰溢流进配配水渠，由配配水渠两侧的的进水孔进入入滤池内的VV形槽。滤池配水渠宽b配配＝0.7m。渠高1m。渠总长长等与滤池总总宽。则渠长长L配渠＝7m。当渠内水深0.775m时，流流速（进来的的混水由分配配渠中段向渠渠两侧进水孔孔流去，每侧侧流量为Q强/2）V配渠＝Q强/（22b配渠h配渠）＝1.21/（2×0.7×0.755）＝1.15m/s满足滤池近水管渠渠流速0.88～1.2m//sE、配水渠的水力半半径：R配渠=b配渠h配配渠/(2hh配渠+b配渠)=0..7×0.755/(2×0.75＋0.7)=0.224mI渠=(nv渠/R深深2/3)2=(0.0013×1.15/0.2242/3)2=0.00115渠内水面降落量△h渠=I渠l配渠/22=0.00015×7/22=0.0005m因为配水渠最高水水位:h配渠+△h渠=00.75+00.005=0.7555m﹤渠高1m所以配水渠的过水水能力满足要要求.(3)V形槽的设计计:V形槽槽底设表扫水水出水孔直径径取dv孔=0.0225m,间隔隔0.15mm.每槽共计计75个,则单侧V形槽表扫水水出水孔出水水总面积A表孔=(3.144×0.02552/4)×75=0..04㎡表扫水出水孔低于于排水集税槽槽堰顶0.115m,即V形槽槽底的的高度低于集集水槽堰顶00.15m据潜孔出流公式,其中Q为单格滤池池的表扫水量量.则表面扫洗洗时V形槽内水位位高出滤池反反冲洗时滤面面hv滤=[Q表水水/2×0.8A表孔孔]2/2g=[0.15//2×0.8×0.04]2/2×9.8=00.28反冲洗时排水集水水槽的堰上水水头由矩形堰堰的流量公式式Q=1.84bhh3/2式中b—集水槽长长b=L排槽=122m,Q为单单格滤池反冲冲洗流量Q反单=Q反/2==0.57112/2=00.286mm3/s所以,h排水=[[Q反单/(1..84b)]]2/3=0..06mV形槽倾角45度,,垂直高度1mm,壁厚0.055m.反冲洗洗时V形槽顶高出出槽内液面的的高度为:1－0.15－h排槽槽－hv液=1－0.15－0.0066－0.28==0.53mm(4)冲洗水的供给本设计选用冲洗供供水冲洗水泵到滤池配配水系统的管管路水头损失失△h1反冲洗配水干管用用钢管DN6600,管内内流速1.449m/s,,i‰=4.511布置管长总计1000m△hf=il=0.00045×100=00.451mm主要配件及局部阻阻力系数,见下表:△hi=ξv2/2g=6.666×1.49//2×9.81=0.755m则冲洗水泵到滤池池配水系统的的管路水头损损失△h1=△hf+△hi=0.458+00.75=11.2m清水区最低水位与与排水槽堰顶顶的高度差HH0=6m.滤池配水系统的水水头损失△h2A、气水分配干渠的水水头损失△h反水气水分配干渠的水水头损失按最最不利条件,,即气水同时时反冲洗时计计算此时渠上上部是空气,,渠下部是反反冲洗水.按矩形的管管(非满流,n==0.0133)近似计算算:前述计算可知:Q反水=0.34mm3/s,则气水水分配渠内水水面高为:H反水=Q反气水//(v水干·b气水)=0..34/1..5×0.45==0.5m水力半径:R反水水=b气水·h反水/(2hh反水+b气水)=0.45×0..5/(2××0.5+00.45)==0.16mm水力坡度:I反渠渠=(nv渠/R渠2/3)2=0.00043渠内水头损失:△h反水=I反水×LL反水=0.00043×12=0..05mB、气水分配干渠底部部配水方孔水水头损失△h方孔:气水分配干渠底部部配水方孔水水头损失按孔孔口淹没出流流公式QA计算,其中..Q为Q反气水,A为配水方方孔总面积..由反冲洗配配水系统的断断面计算部分可知。配水方孔孔的实际总面面积为A方孔＝0.4㎡，则则△h方孔＝[Q反气水水/0.8AA方孔]2/2g＝[0.34/（0..8×0.4）]2/2×9.8＝0.058mC、查手册，反冲洗经经过滤头的水水头损失△hi滤头﹤0.22mmD、气水同时通过滤头头时增加的水水头损失,△h增≦0.22mm气水同时反冲洗时时,气水流量比比为15/44=3.755.长柄滤头头配气系统的的滤帽缝隙总总面积与滤池池过滤面之比比约为1.225﹪.则长柄滤头头中的水流速速度:V柄=Q反气水/1..25﹪f=0.334/0.00125×84=0..3m/s通过滤头时增家的的水头损失::△h增=9810×n××(0.01－0.01×0.3+00.12×0.32))=655Pa=00.067mmH20则滤池配水系统的的水头损失△h2=△h反水+△h方孔++△h滤+△h增=0.05+0..058+00.22+00.067==0.41mm砂滤层水头损失△△h3滤料为石英砂,容容重r1=2.655吨/m3,水的容重r==1吨/m3,石英砂滤料料膨胀前的孔孔隙率mo=0.41.滤料料层膨胀前的的厚度H3=1.4mm,则滤料层层水头损失::△h3=(r1/ro－－1)(1－mo)H3=1.366m富余水头△h4取取1.5m..则反冲洗水水泵的的最小扬程为为:H水泵=HO+△hh1+△h2+△h3+△h4=6+1.2+00.41+11.36+11.5=10.47mQ反水=0.42mm3/s选三台300S112A型单级级双吸离心泵泵,两用一备,扬程12m时,水泵流量7990m3/h(5)反洗空气的供给：：长柄滤头的气压损损失△P滤头：气水同时反冲洗时时反冲洗用空空气流量Q反气＝1.26mm3/s。长柄滤滤头采用网状状布置，约555个/㎡，则每座座滤池共计安安装长柄滤头头：n＝55×84＝46620个每个滤头的通气量量1.26×1000//4620＝＝0.27LL/s根据厂家提供数据据，在该气体体流量下的压压力损失量最最大为：△P滤头＝3000PPa=3kPPa气水分配渠配齐小小孔的其压损损失△P气孔反冲洗时空气通过过配气小孔的的流速：V气孔＝Q气孔/AA气孔＝0.03115/0.000315＝＝10m/ss压力损失按孔口出出流方式：式中：u—孔口流流量系数。uu=0.6A—孔口面积，㎡△P—压力损失g—重力加速度，g==9.8m22/sQ—气体流量，m3//sr—水的形对密度,rr=1则气水分配渠配气气小孔的压力力损失△P气孔=Q气孔2rr/(2×36002u2A2气水g)=113.42//(2×36002×0.62×0.0033152×9.8)=13mmH2oo=127PPa=0.1127Kpaa配气管道的总压力力损失△P总:A、配气管道的沿程压压力损失△P1反冲洗空气流量00.26m33/s,配气干干管用DN5500钢管,流速6.422m/s,满满足配气干管管流速为5mm/s左右的的条件,反冲洗空气气管总长800m,气水分分配区内的压压力损失忽略略不计.反冲洗管道内的空空气其压计算算公式;P气压=(1.5++H气压)×9.8式中:P气压—空气压力..KpaH气压—长柄滤头距距反冲洗水面面的高度m,,H气压=1.99m,则反冲冲洗时空气管管内的气体压压力.P空气=(1.5++H气压)×9.8=((1.5+11.9)×9.8=333.32KKPa空气温度按30℃℃考虑,查表空气管管道的摩阻为为9.8KPPa/10000m则配气管道沿程压压力损失:△P1=9.8×60//1000==0.59KKPaB、配气管道的局部压压力损失△P2主要配件及长度换换算系数ξ,见表:当量长度的换算公公式:L0—管道当量长度,mmD—管径,mK—长度换算系数空气管配件换算长长度L0L0=55.5KD11.2=555.5×6.91×0.51..2=1666.9m则局部压力损失::△P2=166.9×99.8/10000=1..64KPaa配气管道的总压损损失△P管=△P1+△P2=0.59+1..6K=2..33KPaa气水冲洗室中的冲冲洗水压P水压:P水压=(H水泵－－△h1－△h反水－△h小孔)×9.81=(10.47－－1.2－0.05－0.0588)×9.81=89.88KPPa本系统采用气水同同时反冲洗,,对气压要求求是不利情况况发生在气水水同时反冲洗洗时，此时要要求鼓风机或或贮气罐调节节阀出口的静静压为:P出口=P管+P气气+P水压+P富式中:P管—输出管道的压力总总损失,KPPaP气—配气系统的压力损损失,KPaa.本设计P气=△P滤头+△P气孔P水压—气水冲洗室室中的冲洗水水水压,KPPaP富—富余压力.4.99KPa所以,鼓风机或储储气罐调节阀阀出口的静压压力为:P出口=P管+P气气+P水压+P富=2.33+3..12+899.88+44.9=755.6m3/min设备造型:根据气水同时反冲冲洗时反冲洗洗系统对空气气的压力风量量要求,选三台SD366×35－40/111000风机机，两用一备,风量40m3/min风压11mH2OO=107KKPa,电机机功率1355KW,型号号JS1155-4正常工工作风量:880m3/min﹥1.1Q反气气=79m3/min..滤池出口设设置浊度、余余氯控制点，由由在线浊度仪仪、余氯仪进进行连续检测测清水池清水池有效容积Wc=W1+W22+W3+WW4(m3)式中：W1——调节容量（m3）W2——水厂自用水量，按按最高日用水水量的5%计算W3——安全储量W4——消防储量，按火灾灾延续两小时时计算W4=TTQx=2××468=9926m33T——消防历时，2h；Qx——消防用水量量，468m3/h。W1=299022×220%×0..5=299902.2m3W2=299022×55%×0.55=74755.55m33W3=299022×00.5%=11495.111m3W4=2×468=9936m33则清水池设设计容积为：：Wc=299022.2+74475.555+14955.11+9936=399808.886m3二、清水池尺寸的的确定清水池与反应池沉沉淀池合建，分分四池，采用用池有效水深深3.0m，超高0.3m每座清水池池设计尺寸为为B×L××H=19..6m×1220.15mm×3.0m有效容积为19.66m×1200.15m××3.5m=66411.46mm3总容积V=4×66641.446=265655.84mm3则还须另设一座清清水池：V’=39808.886-265565.844=132443.02m3有效水深采用h==4m，则F=132243.022/4=33310.755m2则尺寸采用70xx50=35500m2三、管道布置1、进水管每池配置一根进水水管，每池流流量为910L/ss采用DN10000铸铁管2、出水管每池配置一根出水水管，每池流流量为910L/ss采用DN12000铸铁管3、溢水管溢水管是保证清水水池安全运行行的措施，当当水池蓄满而而进水流量大大于出水流量量时，多余的的流量由溢水水管泻出，以以防止顶板承承受力。为了了确保水流的的畅通，取与与进水管相同同的直径即DDN1000铸铁管管。4、通风管根据《给水排水快快速设计手册册》，取通风风管的直径为为DN4000,每