萬噸給水處理廠方案設(shè)計水質(zhì)工程學課程設(shè)計44903874

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。萬噸給水處理廠方案設(shè)計水質(zhì)工程學課程設(shè)計44903874第一組：2.5104m3/d（II類水，五河縣地表水廠9.2.13）水質(zhì)工程學（一）課程設(shè)計任務(wù)書題目：1萬噸給水處理廠方案設(shè)計學 院：環(huán)境科學與工程學院目錄1.總論41.1設(shè)計任務(wù)及要求41.2 設(shè)計基本資料51.3 設(shè)計流量Q52.水處理工藝比較與確定52.1 混合設(shè)備52.2 絮凝池62.3 沉淀池62.4 過濾池72.5 工藝的確定73 配水井84混凝劑藥劑的選擇與投加84.1 混凝劑的選用84.2 混凝劑的投加84.3混凝劑投配的設(shè)計94

2、.3.1混凝劑用量計算94.3.2溶液池容積W194.3.2溶解池容積W294.4氯投配的設(shè)計104.5 加藥間及藥庫布置104.5.1加藥間104.5.2 藥劑倉庫115.管式靜態(tài)混合器116.折板絮凝池126.1設(shè)計要點及絮凝形式選擇136.1.1設(shè)計要點136.1.2絮凝池形式選擇136.2折板絮凝池的設(shè)計計算137.斜管沉淀池177.1沉淀池類型的選擇177.2斜管沉淀池的設(shè)計計算177.2.1已知條件177.2.2設(shè)計采用數(shù)據(jù)177.2.3清水區(qū)面積187.2.4斜管長度l187.2.5池子高度187.2.6復(fù)算管內(nèi)雷諾數(shù)及沉淀時間187.3沉淀池進出口形式及計算197.4穿孔墻設(shè)計

3、218.普通快濾池218.1普通快濾池面積和尺寸218.2濾池高度228.3每個濾池的配水系統(tǒng)228.4洗砂排水槽248.5濾池反沖洗259.除錳濾池269.1 除錳濾池前曝氣設(shè)備269.2除錳濾池的設(shè)計計算269.2.1設(shè)計參數(shù)269.2.2濾面積及尺寸269.2.3濾池高度279.2.4濾池的各種管渠計算289.2.5 反沖洗高位水箱289.2.6配氣系統(tǒng)設(shè)置2910. 消毒2910.1 液氯消毒原理2910.2 加氯量的計算2910.3加氯設(shè)備的選擇3010.4 氯瓶選擇3010.5氯庫及加氯間3010.5.1氯庫尺寸3010.5.2加氯間和氯庫布置3010.5.3輔助設(shè)備3110.6加

4、氯控制3110.7 漏氯吸收裝置3211. 清水池3211.1 平面尺寸計算3211.2管道系統(tǒng)3311.3 其他附屬設(shè)施3412.水廠總體布置3412.1水廠布置要求3412.2 水廠布置3512.2.1平面布置3512.2.2工藝流程布置3612.3水廠附屬建筑物布置3612.4水廠管線設(shè)計3712.4.1管道設(shè)計流速3712.4.2管線水頭損失3712.5水廠高程布置3712.5.1高程布置原則3712.5.2高程布置類型3812.5.3構(gòu)筑物的水頭損失3812.5.4構(gòu)筑物水位標高的確定3812.6水廠綠化及道路3912.6.1水廠綠化3912.6.2水廠道路3913 工程概預(yù)算401

5、3.1 工程總概算4013.1.1 凈水廠部分4013.1.2 輸配水部分4013.1.3 附屬構(gòu)筑物部分4013.2 制水成本計算4113.2.1 計算資料4113.2.2 制水成本計算41參考文獻：431.總論1.1設(shè)計任務(wù)及要求根據(jù)任務(wù)書給定的資料，綜合運用所學的專業(yè)知識，設(shè)計一個中小型給水處理廠，即在給出設(shè)計任務(wù)的基礎(chǔ)上，完成所給資料的分析、整理，確定水廠的規(guī)模和位置，對水廠工藝方案進行可行性研究，計算主要構(gòu)筑物的工藝尺寸，確定水廠的平面布置和高程布置，最后繪制水廠平面圖、高程布置圖和單體構(gòu)筑物的初步設(shè)計圖等，并寫出一份設(shè)計計算說明書。1.2 設(shè)計基本資料(1) 原水水質(zhì)資料浙江省某海

6、島小鎮(zhèn)需新建一座給水廠，設(shè)計規(guī)模為10000m3/d。水廠水源為新建水庫，原水水質(zhì)指標中，濁度平均為7.8NTU，鐵平均為12mg/L，錳為12mg/L，細菌總數(shù)為2000CFU/mL。(2) 城市主導(dǎo)風向為東南風，水廠水源所在地區(qū)為城市南部。(3) 百年一遇洪水位標高23.00m，97%枯水位標高17.16m。(4) 土質(zhì)為粘土，泵站為岸邊式取水構(gòu)筑物，距離給水廠1000m。(5) 進水管水頭損失約為0.90m，給水廠配水井地面標高41.61m。(6) 二級泵站供水揚程約為52m。1.3 設(shè)計流量Q包括水廠的自用水，取10%2.水處理工藝比較與確定2.1 混合設(shè)備在給排水處理過程中原水與混凝

7、劑，助凝劑等藥劑的充分混合是使反應(yīng)完善，從而使得后處理流程取得良好效果的最基本條件?；旌鲜侨〉昧己眯跄Ч闹匾疤?，影響混合效果的因素很多，如藥劑的品種、濃度、原水溫度、水中顆粒的性質(zhì)、大小等?；旌显O(shè)備的基本要求是藥劑與水的混合快速均勻。同時只有原水與藥劑的充分混合，才能有效提高藥劑使用率，從而節(jié)約用藥量，降低運行成本。混合的方式有水力混合、水泵混合、管式混合和機械混合。由于水力混合難以適應(yīng)水量和水溫等條件變化，且占地大，基建投資高；水泵混合設(shè)備復(fù)雜，管理麻煩；機械混合耗能大，維護管理復(fù)雜；相比之下，管式靜態(tài)混合器是處理水與混凝劑、助凝劑、消毒劑實行瞬間混合的理想設(shè)備，管式混合具有占地極小、

8、投資省、設(shè)備簡單、混合效果好和管理方便等優(yōu)點而具有較大的優(yōu)越性。本設(shè)計采用管式靜態(tài)混合器對藥劑與水進行混合。2.2 絮凝池絮凝過程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接觸碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝體。目前國內(nèi)使用較多的是各種形式的水力絮凝及其各種組合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝、機械絮凝、柵條（網(wǎng)格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。各種池類型及特點匯總見下表1表1 絮凝池的類型及特點表 類 型特點適用條件隔板絮凝池往復(fù)式優(yōu)點：絮凝效果好，構(gòu)造簡單，施工方便；缺點：容積較大，水頭損失較大，轉(zhuǎn)折處釩花易破碎水量大于30000m3/d的水廠；水量變動小者回轉(zhuǎn)式優(yōu)點：絮凝效果好，水頭損

9、失小，構(gòu)造簡單，管理方便；缺點：出水流量不宜分配均勻，出口處宜積泥水量大于30000m3/d的水廠；水量變動小者；改建和擴建舊池時更適用折板絮凝池優(yōu)點：絮凝效果好，絮凝時間短，容積較??；缺點：構(gòu)造較隔板絮凝池復(fù)雜，造價高流量變化較小的中小型水廠機械絮凝池優(yōu)點：絮凝效果好，節(jié)省與藥劑；水頭損失小缺點：機械維修量大適用于小中型水廠網(wǎng)格絮凝池優(yōu)點：絮凝效果好，水頭損失小，絮凝時間短；缺點：末端池底易積泥對水質(zhì)水量變化適用性強 續(xù)表旋流式絮凝池優(yōu)點：容積小，水頭損失較小；缺點：池子較深，地下水位高處施工較難，絮凝效果較差一般用于中小型水廠已知水廠的設(shè)計水量為1萬m3/d，根據(jù)以上各種絮凝池的特點及實際

10、情況，選用折板絮凝池。2.3 沉淀池沉淀池是使懸浮顆粒從水中分離的構(gòu)筑物。常見沉淀池有豎流式、平流式、輻流式以及斜管斜板式?，F(xiàn)將各種形式沉淀池的性能特點以及適用條件匯總?cè)缦卤?。表2 沉淀池類型及特點型式性能特點適用條件平流式優(yōu)點： 1、可就地取材，造價低；2、操作管理方便，施工較簡單；3、適應(yīng)性強，潛力大，處理效果穩(wěn)定； 4、帶有機械排泥設(shè)備時，排泥效果好缺點： 1、不采用機械排泥裝置，排泥較困難2、機械排泥設(shè)備，維護復(fù)雜；3、占地面積較大1、 一般用于大中型凈水廠；2、原水含砂量大時作預(yù)沉池豎流式優(yōu)點： 1、排泥較方便2、一般與絮凝池合建，不需建絮凝池；3、占地面積較小缺點： 1、上升流速

11、受顆粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果較差；2、施工較平流式困難1、一般用于小型凈水廠；2、常用于地下水位較低時輻流式優(yōu)點： 1、沉淀效果好；2、有機械排泥裝置時，排泥效果好；缺點： 1、基建投資及費用大；2、刮泥機維護管理復(fù)雜，金屬耗量大；3、施工較平流式困難1、 一般用于大中型凈水廠；2、在高濁度水地區(qū)作預(yù)沉淀池斜管沉淀優(yōu)點：1、沉淀效果高；2、池體小，占地少缺點：1、斜管（板）耗用材料多，且價格較高；2、排泥較困難1、 適用于大中型水廠 2、宜用于舊沉淀池的擴建、改建和挖槽原水經(jīng)投藥、混合與絮凝后，水中懸浮雜質(zhì)已形成粗大的絮凝體，要在沉淀池中分離出來以完成澄清的作用。設(shè)計采用斜管沉

12、淀池。斜管沉淀池因采用斜管組件，使沉淀效率大大提高，處理效果比平流沉淀池要好2.4 過濾池表3 過濾池的比較過濾池V型濾池普通快濾池優(yōu)點運行穩(wěn)妥可靠；采用砂濾料，材料易得；慮床含污量大、周期長、濾速高、水質(zhì)好；沖洗效果好；有成熟的運轉(zhuǎn)經(jīng)驗，運行穩(wěn)妥可靠；采用砂濾料，材料易得，價格便宜；采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積大，池身較淺；可采用降速過濾，水質(zhì)較好；缺點配套設(shè)備多；土建復(fù)雜，池身比普通快濾池閥門多；必須有全套沖洗設(shè)備。本設(shè)計為小型水廠，選用普通快濾池，運行可靠，占地面積小。 2.5 工藝的確定通過上述構(gòu)筑物的選擇，確定工藝流程如下：圖1 水處理工藝流程圖3 配水井（1） 配水井容積設(shè)計一座圓

13、形配水井，設(shè)水力停留時間為2.5min，設(shè)計流量為：取水廠自用水系數(shù)為10%，設(shè)計流量。則配水井有效容積為：（2） 進水管管徑D1根據(jù)配水井進水管的設(shè)計流量，取經(jīng)濟流速為1.5m/s。由Q=AV得D1=332mm,取D1=350mm.此時v=1.35m/s4混凝劑藥劑的選擇與投加4.1 混凝劑的選用已知有硫酸鋁、三氯化鐵、堿式氯化鋁三種混凝劑。由混凝劑投加參考值可知，當濁度一定時，混凝劑投加量與藥劑的選擇相關(guān)?？紤]經(jīng)濟最優(yōu)原則，選定水廠混凝劑為硫酸鋁。硫酸鋁因效果顯著，發(fā)展較快，目前應(yīng)用較普遍，絮凝效果較好。4.2 混凝劑的投加混凝劑的濕投方式分為重力投加和壓力投加兩種類型,重力投加方式有泵前

14、投加和高位溶液池重力投加；壓力投加方式有水射投加和計量泵投加。計量設(shè)備有苗嘴，電磁流量計，計量泵和轉(zhuǎn)子流量計。綜合比較，本設(shè)計采用計量投加。4.3混凝劑投配的設(shè)計在藥劑濕投法系統(tǒng)中，首先把固體藥劑置入溶解池中，并注水溶化。為增加溶解速度及保持均勻的濃度，一般采用水力、機械及壓縮空氣等方法攪拌，本設(shè)計采用機械攪拌。4.3.1混凝劑用量計算混凝劑用量按下式計算：式中，T混凝劑用量，kg/d； a硫酸鋁投加量，mg/L，本設(shè)計最大投加量為30mg/L； Q水廠處理水量，m3/d，本設(shè)計為11000m3/d。則硫酸鋁藥劑用量為4.3.2溶液池容積W1溶液池一般以高架式設(shè)置，以便能依靠重力投加藥劑。池周

15、圍應(yīng)有工作臺，底部應(yīng)設(shè)置放空管，必要時設(shè)溢流裝置。 式中：a混凝劑（硫酸鋁）的最大投加量，取30 mg/L； Q處理的水量，458.3m3/h； c溶液濃度,一般采用5%20%，本設(shè)計取10%； n每日調(diào)制次數(shù)，2次。溶液池設(shè)在地面上，采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁襯以聚乙烯板，設(shè)置1個，容積為W1，溶液池的尺寸為，其中包括超高0.2m。溶液池旁邊設(shè)有寬度為1.0m的工作臺，以應(yīng)操作管理，地步設(shè)有排空管。4.3.2溶解池容積W2設(shè)計藥劑溶解池時，為便于投置藥劑，溶解池的設(shè)計高度一般以在地平面以下或半地下為宜，以減輕勞動強度，改善操作條件。溶解池的底坡不小于0.02，池底應(yīng)有直徑不小于100mm的

16、排渣管，池壁需設(shè)超高，防止攪拌溶液時溢出。由于藥液一般都具有腐蝕性，所以盛放藥液的池子和管道及配件都應(yīng)采取防腐措施。溶解池一般采用鋼筋混凝土池體，內(nèi)壁襯以聚乙烯板，若其容量較小，可用耐酸陶土缸作溶解池。溶解池的容積一般為溶液池的0.20.3倍，本設(shè)計中取0.3。 取0.5m3溶解池設(shè)置一個，容積為0.5 m3，溶解池的形狀為矩形，尺寸為（包括超高0.2m），池底坡度為3，采用地下式，池頂高出地面0.2m，以減輕勞動強度和改善工作條件。本設(shè)計采用計量投藥泵進行投藥。溶解池池底設(shè)有管道，以便溶解的藥液重力流入溶液池。采用鋼筋混凝土池體，內(nèi)壁用環(huán)氧樹脂進行防腐處理。池的一角設(shè)有隔板，隔板上設(shè)有直徑為

17、1cm的小孔，攔截藥渣，并在隔板底部設(shè)有排渣管，采用硬聚氯乙烯管。溶解池的放水時間采用t=10min，則放水流 查水力計算表得放水管管徑d30mm，相應(yīng)流速v=1.16m/s。放空管兼做排渣管。4.4氯投配的設(shè)計通過對原水水質(zhì)的分析可知，原水中鐵、錳含量均超標，考慮工藝的簡單合理性，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，采用氯氣氧化法即可較好的去除水質(zhì)的鐵。因鐵、錳的化學性質(zhì)相近，且鐵的氧化還原電位低于錳、易被O2氧化，相同pH時，F(xiàn)e3+比Mn2+的氧化速率快，故高錳酸鉀的用量應(yīng)綜合考慮鐵、錳離子的消耗。加過氯氣后，原水經(jīng)過沉淀池、濾池，除去水中的鐵，再經(jīng)過曝氣過濾除去錳。鐵與氯的反應(yīng)式為：2Fe2+Cl22F

18、e3+2Cl-按以上式計算，每氧化1mg/L Fe2+理論上需要0.64mg/LCl。按上述所說，耗氯量為4.5 加藥間及藥庫布置4.5.1加藥間加藥間應(yīng)盡量靠近投藥點，宜與藥庫合并布置。溶液池邊應(yīng)設(shè)工作臺，工作臺寬度以11.5m為宜。與藥劑接觸的池內(nèi)壁、設(shè)備、管道和地坪，應(yīng)根據(jù)藥劑的性質(zhì)采取相應(yīng)的防腐措施。各種管線應(yīng)設(shè)在地溝內(nèi)。加藥間必須有保障工作人員衛(wèi)生安全的勞動保護措施。當采用發(fā)生異臭或粉塵的藥劑時，應(yīng)在通風良好的單獨房間內(nèi)制備，必要時應(yīng)設(shè)置通風設(shè)備。冬季使用聚丙烯酰胺的室內(nèi)溫度不低于2。室內(nèi)應(yīng)設(shè)有沖洗設(shè)施，視具體情況應(yīng)設(shè)置機械搬運設(shè)備。加藥間的地坪應(yīng)有不小于5的排水坡度，室內(nèi)應(yīng)具有良好

19、的采光效果并設(shè)有值班室。本設(shè)計設(shè)置一條投藥管路，采用硬聚氯乙烯管，并分別在加藥間內(nèi)和投加點處設(shè)置切換閘門。4.5.2 藥劑倉庫藥劑倉庫儲存量一般按最大投藥量的1530d用量計算，藥劑堆放高度一般采用1.52.0m，倉庫內(nèi)應(yīng)設(shè)有磅秤，并留有1.5m的通道，盡可能考慮汽車運輸?shù)姆奖?，并保證良好的通風。本設(shè)計混凝劑選用硫酸鋁，采用氯去除鐵、錳。每袋藥劑的質(zhì)量是40kg，每袋規(guī)格為0.5m0.4m0.2m。藥劑堆放高度為2.0 m，藥劑儲存期為20d 。則總藥劑用量為 式中，N藥劑袋數(shù)，袋； Tmax藥劑最大投量，kg/d； W每袋藥劑的質(zhì)量，kg； t藥劑的最大儲存期，d。則硫酸鋁用量為袋。選用氯瓶

20、最大充氯量為350kg，儲存量按20天儲存量為氯瓶量 ，取5為取藥及卸藥方便，同時要預(yù)留相應(yīng)的操作空間，倉庫平面尺寸為：LB=8m5m。5.管式靜態(tài)混合器在混合階段，水中雜質(zhì)顆粒較小，要求混合速度快，劇烈攪拌的目的并非為了造成顆粒的劇烈碰撞，而是使藥劑迅速而均勻的擴散于水中，以利于混凝劑快速水解和聚合顆粒脫穩(wěn)，并借助于布朗運動進行異向絮凝。由于混凝劑在水中化學反應(yīng)，顆粒脫穩(wěn)和異向絮凝速度都相當快。因此混合要快速劇烈，在1030s至多不超過2min中完成。管式靜態(tài)混合器是處理水與混凝劑、助凝劑、消毒劑實行瞬間混合的理想設(shè)備：具有高效混合、節(jié)約用藥、設(shè)備小等特點，它是有二個一組的混合單元件組成，在

21、不需外動力情況下，水流通過混合器產(chǎn)生對分流、交叉混合和反向旋流三個作用，混合效益達90-95%，構(gòu)造如圖所示。圖2 管式靜態(tài)混合器的構(gòu)造圖（1） 設(shè)計流量 （2） 設(shè)計流速 設(shè)在絮凝池進水管中，流速v一般取0.9m/s1.2m/s，這里取v1.2m/s ，則 取D400mm,則v1.03m/s（3） 混合單元數(shù) 混合單元數(shù)n一般取為14節(jié)，本設(shè)計取為3節(jié)。（4） 混合器的長度 （5） 混合時間 （6） 水頭損失 （7） 校核G： ，水利條件符合。故本設(shè)計選用管徑為400mm的管式靜態(tài)混合器，規(guī)格DN400，靜態(tài)混合器采用3節(jié)，總長1320m。6.折板絮凝池投加混凝藥劑并經(jīng)充分混合后的原水在水流

22、作用下使微小絮粒相互接觸碰撞，以形成更大絮粒的過程稱作絮凝，完成絮凝過程的構(gòu)筑物為絮凝池。6.1設(shè)計要點及絮凝形式選擇6.1.1設(shè)計要點（1） 絮凝池形式的選擇和設(shè)計參數(shù)的采用，應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)情況和相似條件下的運行經(jīng)驗或通過試驗確定；（2） 絮凝池設(shè)計應(yīng)使顆粒有充分接觸碰撞的機率，又不致使已形成的較大絮粒破碎，因此在絮凝過程中速度梯度G或絮凝流速應(yīng)逐漸由大到??；（3） 絮凝池要有足夠的絮凝時間，根據(jù)絮凝形式的不同，絮凝時間也有區(qū)別，一般宜在1030min之間，低濁、低溫水宜采用較大值；（4） 絮凝池的平均流速梯度G一般在3060s-1之間，GT值達104105，以保證絮凝過程的充分與完整；（5

23、） 絮凝池應(yīng)盡量與沉淀池合并建造，避免用管渠連接；（6） 為避免已形成絮粒的破碎，絮凝池出水穿孔墻的過孔流速宜小于0.10m/s；（7） 應(yīng)避免絮粒在絮凝池中沉淀。6.1.2絮凝池形式選擇絮凝設(shè)備與混凝設(shè)備一樣，可分為兩大類：水力和機械。本設(shè)計采用折板絮凝池，其優(yōu)點為：絮凝效果較好；構(gòu)造簡單，容積小。6.2折板絮凝池的設(shè)計計算1. 已知條件：單池設(shè)計水量（包括10%的水廠自用水量）：絮凝池與沉淀池合建，池寬5.5m，池長22.75m。2. 主要數(shù)據(jù)與布置：總絮凝時間16分鐘，分三段絮凝，第一、第二段采用相對折板，第三段采用平行直板，折板布置采用單通道。速度梯度G要求由90s-1逐漸減至20s-

24、1左右，絮凝池總GT值大于2104。絮凝池有效水深H0，采用3.1m。絮凝池布置見圖3。折板布置如下圖3，板寬采用500mm，夾角90，板厚60mm。圖3 絮凝池和折板布置圖3. 各段絮凝區(qū)計算如下：（1） 第一段絮凝區(qū)：設(shè)通道寬1.4m，設(shè)計峰v10.34m/s，則峰距，谷距，側(cè)邊峰距b3，由布置草圖為側(cè)邊谷距b4，中間部分谷速v2，側(cè)邊峰速v1，側(cè)邊谷速v2，水頭損失計算：中間部分：漸放段損失：漸縮段損失：由圖可知布置每格各有6個漸縮和漸放，故每格水頭損失：側(cè)邊部分：漸放段損失：減縮段損失：每格攻6個漸縮和漸放，故：進口及轉(zhuǎn)彎損失：共一個進口，一個上轉(zhuǎn)彎和兩個下轉(zhuǎn)彎。上轉(zhuǎn)彎水深H4為0.5

25、3m,下轉(zhuǎn)彎處水深H3為0.9m。進口流速：v3取0.3m/s上轉(zhuǎn)彎流速：下轉(zhuǎn)彎流速：上轉(zhuǎn)彎取1.8；下轉(zhuǎn)彎及進口取3.0，則每格進口及轉(zhuǎn)彎損失h“為總損失：每格損失：第一絮凝區(qū)總損失：第一絮凝區(qū)停留時間：第一絮凝區(qū)G1值：（2） 第二絮凝區(qū)：第二絮凝區(qū)布置形式與第一絮凝區(qū)基本相同，主要的數(shù)據(jù)以及計算結(jié)果如下：通道寬度：采用1.9m中間部分峰速：v10.253m/s，中間部分谷速：v2=0.094m/s 側(cè)邊部分峰速，側(cè)邊部分谷速v10.082m/s總水頭損失：H20.1326m，停留時間：T25.7min 平均速度梯度：G261.6s-1（3） 第三絮凝區(qū)：第三絮凝區(qū)采用平行直板布置，見圖4

26、主要的數(shù)據(jù)以及計算結(jié)果如下：平均流速：取0.10m/s通道寬度：為水頭損失：共一個進口以及3個轉(zhuǎn)彎，流速采用0.10m/s，3.0，則單格損失為總水頭損失：停留時間：速度梯度： （4） 經(jīng)檢查計算，G值完全符合設(shè)計要求圖4 第三絮凝區(qū)平行直板布置圖7.斜管沉淀池給水處理的沉淀工藝是指在重力作用下，懸浮固體從水中分離的過程。原水經(jīng)過投藥，混合與反應(yīng)過程，水中懸浮物存在形式變?yōu)檩^大的絮凝體，要在沉淀池中分離出來，以完成澄清的作用，混凝沉淀后出水濁度一般在10度以下。7.1沉淀池類型的選擇本設(shè)計采用斜管沉淀池進行沉淀處理。斜管沉淀池對原水水質(zhì)、水量變化的適應(yīng)性強，處理效果穩(wěn)定，構(gòu)造簡單，池深度較淺，

27、造價較低，操作管理方便，排泥效果好。7.2斜管沉淀池的設(shè)計計算7.2.1已知條件(1) 進水量Q=11000m3/d=0.127 m3/s(2) 顆粒沉降速度：u=0.35mm/s7.2.2設(shè)計采用數(shù)據(jù)(1) 清水區(qū)上升流速：v=2.5 mm/s(2) 采用塑料片熱壓六邊形蜂窩管，管厚=0.4mm,邊距d=30mm,水平傾角=60。7.2.3清水區(qū)面積，其中斜管結(jié)構(gòu)占用面積按3%記，則實際清水區(qū)面積：。為了配水均勻，采用斜管區(qū)面積尺寸為4.5m12m,是進水區(qū)沿著9.5m長一邊布置。7.2.4斜管長度l(1) 管內(nèi)流速(2) 斜管長度：考慮管端紊流、積泥等因素，過渡區(qū)采用250mm。.斜管總長

28、:l=607+250=857mm,按1000mm計。7.2.5池子高度(1) 采用保護高度0.3m；(2) 清水區(qū)：1.2m;(3) 布水區(qū):1.6m；(4) 穿孔排泥斗槽高：0.8m；(5) 斜管高度：h= l sin=1 sin60=0.87m；(6) 池子總高：H=0.3+1.2+1.6+0.8+0.87=4.77m沉淀池進口采用穿孔墻，排泥采用穿孔管，集水系統(tǒng)采用穿孔管，以上各項計算均同一般沉淀池或澄清池設(shè)計。7.2.6復(fù)算管內(nèi)雷諾數(shù)及沉淀時間試中水力半徑：.管內(nèi)流速：vo=0.289cm/s運動黏度=0.01cm2/s(當t=20時)，沉淀時間：（沉淀時間T一般在48min之間）。7

29、.3沉淀池進出口形式及計算沉淀池的進口布置要在進水斷面上水流分布均勻，并避免已形成絮體的破碎，一般采用穿孔墻布置，其穿孔流速小于0.080.10m/s。沉淀池的出口形式采用穿孔管（1） 沉淀池池長度方向布置一條集水槽，出水量超載系數(shù)為0.5，則所擔負的流量為0.1271.5=0.19m3/s,每側(cè)采用3條穿孔管，將水流引入集水槽，兩側(cè)穿孔管距池壁0.65m，每根穿孔管間距1.35m,每根穿孔管所需擔負的水量，采用直徑200mm的鑄鐵管，設(shè)孔口前水位高0.03m,則每根穿孔管所需孔眼面積：，流量系數(shù)取0.62?？讖讲捎?0mm，則每孔面積為：。穿孔管兩側(cè)開孔，則每側(cè)孔數(shù)為：，取n=26。穿孔管坡

30、度取0.01，并坡向集水槽。集水槽管集水槽起點水深集水槽終點水深設(shè)槽內(nèi)水面在穿孔墻0.1m以下，則槽高，其中0.3m為槽超高，0.1m為水頭損失。（2） 排泥穿孔管的設(shè)計排泥管每日沉渣量的干泥量G：式中： q設(shè)計流量 沉淀池進水懸浮物含量，取600mg/L(s12000) 沉淀池出水懸浮物含量，取20mg/L（s220）則每日沉淀泥渣的泥漿體積： 式中： r泥漿密度，取1170kg/m3 p泥漿含水率，取97%則排泥槽貯泥部分體積：式中： B沉淀池寬度； 槽的上下寬，分別取0.99m，0.19m； h排泥槽高度，取0.4m； F排水槽斷面積； n排泥槽個數(shù)，取n=4平均排泥周期：排泥直徑：選用

31、直徑為100mm的排泥放空管式中： d排泥管直徑； B沉淀池寬度； 沉淀池長度； H沉淀池總長度； T排泥時間。7.4穿孔墻設(shè)計沉淀池進口處用磚砌穿孔墻布水，盡量做到在進水斷面上水流的均勻分布，避免已形成的絮體破碎。用機械吸泥裝置排泥，水流通過穿孔花墻的水頭損失取0.1m。 （1） 穿孔墻孔洞總面積A穿孔墻上孔洞處流速采用v0=0.11m/s，則式中，Q單池流量，m3； v0穿孔墻上孔洞處流速，m/s ，v0=0.11m/s。（2） 代入數(shù)據(jù)得，孔洞總面積為。（3） 孔洞個數(shù)考慮施工方便，孔洞形狀采用圓形，直徑d=10cm，則孔洞個數(shù)為 （4） 孔洞布置為方便施工，采用150個孔洞，布置成6排

32、，每排孔洞數(shù)為25個，孔洞中心距為0.40m，孔洞中心與側(cè)壁間距為0.20m，上下各排孔洞中心距為0.50m。根據(jù)設(shè)計手冊，當進水端采用穿孔花墻配水時，穿孔墻在池底積泥面以上0.30.5m處至池底部分不設(shè)孔眼，以免沖動底泥，本設(shè)計中底排孔口中心與底板距離為0.60m，上排孔口與水面距離為0.50m，布于布水區(qū)3.0m的范圍內(nèi)。8.普通快濾池8.1普通快濾池面積和尺寸本設(shè)計采用濾池每日工作時間為24h，沖洗周期為12h，濾池每日沖洗后和停用時間和排放初濾水時間為0.5h，則濾池每日實際工作時間為：式中 0.1代表濾池反沖洗停留時間。該水廠引用新建水庫里面的水，其水濁度并不是很高，故該濾池采用石英

33、砂單層濾料，查給水排水設(shè)計手冊 第三冊 城鎮(zhèn)給水 當要求水質(zhì)為飲用水水質(zhì)時，單層砂濾料濾池的正常濾速為810m/h，本設(shè)計取v1=10m/h，則濾池面積為：根據(jù)給水排水設(shè)計手冊 第三冊 城鎮(zhèn)給水規(guī)范，濾池個數(shù)不能少于2個，即N2個，則本設(shè)計采用濾池個數(shù)為3個，其布置成單行排列。每個濾池面積為: 式中 f每個濾池面積為（m2）， N濾池個數(shù)N2個,取3個查給水排水設(shè)計手冊 第三冊 城鎮(zhèn)給水 濾池長寬比為1.5:12:1。故本設(shè)計中采用濾池尺寸為：L=5.5m，B=3m(濾池長寬比為1.8:1)，故濾池的實際面積為，則濾池的實際濾速，基本符合規(guī)范要求的正常濾速為810m/h。校核強制流速v2，當其

34、中一座濾池檢修或反沖洗或停用時，其余濾池的強制濾速為，符合規(guī)范要求的強制濾速一般為1014 m/h。8.2濾池高度支承高度：濾料層高：砂面上水深：超高：配水系統(tǒng)高：砂高：墻厚：查給水排水設(shè)計手冊 第三冊 城鎮(zhèn)給水 單層砂承托層高度為0.20.4m，濾料層厚度不少于700mm，本設(shè)計中濾池總高：8.3每個濾池的配水系統(tǒng) 查給水排水設(shè)計手冊 第三冊 城鎮(zhèn)給水 當無輔助沖洗系統(tǒng)是，反沖洗強度q采用1215L/(s/m2)，本設(shè)計中采用q=14L/(s/m2)。 反沖洗水流量干管始端流速 式中 D干管管徑（m)。本設(shè)計中取D取0.5m，符合給水排水設(shè)計手冊 第三冊 城鎮(zhèn)給水規(guī)范規(guī)定，干管始端流速一般采

35、用1.01.50m/s。 單池中支管根數(shù) 式中 -支管中心間距(m)，一般采用0.250.30m。 本設(shè)計中取= 0.30m，單池中支管根數(shù)根單根支管人口流量 支管入口流速 式中 Dj-支管管徑（m）。本設(shè)計中取Dj=65mm，支管入口流速符合給水排水設(shè)計手冊 第三冊 城鎮(zhèn)給水規(guī)范規(guī)定，支管入口流速一般采用1.502.0m/s。單根支管長度 式中 D-配水干管管徑（m）。本設(shè)計中取B=3m，D=0.40m；單根支管長度配水支管上孔口總面積 式中 k -配水支管上孔口總面積與濾池面積f之比，一般采用0.2%0.25%，設(shè)計中取k=0.25%。則查給水排水設(shè)計手冊 第三冊 城鎮(zhèn)給水 本設(shè)計采用單個

36、孔口直徑，孔口面積，則孔口總數(shù)每根支管上的孔口數(shù)，每根支管上孔口布置成二排，與垂線成450夾角向下交錯排列。 孔口中心距 孔口平均水頭損失 式中 -流量系數(shù)，與孔口直徑和壁厚的比值有關(guān)，一般采用0.65。 大阻力配水系統(tǒng)校核支管長度lj與直徑dj之比不大于60 配水支管上孔口總面積Fk與所有支管橫截面積之和的比值小于0.5干管截面積與支管總截面積之比1.83在1.752.0之間，符合要求?？籽壑行木?.14小于0.2，符合要求。8.4洗砂排水槽 查給水排水設(shè)計手冊 第三冊 城鎮(zhèn)給水 洗砂排水槽中心距=1.52.1，本設(shè)計中取。每條洗砂排水槽長度為式中：b中間排水渠寬度（m） 取b=0.8m。洗

37、砂槽每槽排水量洗砂排水槽采用三角形標準斷面，槽中流速采用0.6 ，如圖所示洗砂排水槽斷面模數(shù)：洗砂排水槽頂距砂面高度式中：He洗砂排水槽頂距砂面高度 e砂層最大膨脹率，石英濾料一般采用30%50%，取45% 排水槽底厚度 取0.05m H2濾料厚度 取0.7m c洗砂排水槽的超高，取0.075m洗砂排水槽總面積為：校核排水槽種面積與濾池面積之比： ，基本滿足要求8.5濾池反沖洗濾池反沖洗水可由高位水箱或?qū)ＴO(shè)沖洗水泵供給，本設(shè)計采用高位水箱供水反沖洗（1） 高位沖洗水箱的容積 （2） 水箱底到濾池配水間的沿途及局部損失之和：（3） 配水系統(tǒng)水頭損失為（4） 承托層的水頭損失（5） 沖洗時濾層的水

38、頭損失 式中 -濾料的密度（Kg/m3),石英砂密度一般采用2650Kg/m3; -水的密度（1000Kg/m3)； -濾料未膨脹前的孔隙率（石英砂為0.41）。（6） 沖刺水箱高度9.除錳濾池9.1 除錳濾池前曝氣設(shè)備除錳曝氣的主要目的是充分解除水中的二氧化碳，以提高水中的pH值。故采用葉輪表面曝氣裝置。要求曝氣后的pH=7.3，故曝氣后水的二氧化碳濃度 二氧化碳在水中的平衡濃度取0.7。 取，葉輪周邊線速度 v=4m/s。曝氣所需停留時間： 曝氣池的容積 ： 曝氣池采用圓柱形，池深H與池徑D相當，既H=D，則池直徑： ， 取4.2m， 葉輪直徑: d=4.15/6=0.69 , 取0.7m

39、。9.2除錳濾池的設(shè)計計算9.2.1設(shè)計參數(shù)擬采用2組濾池，每組分2座。則每組過濾池的設(shè)計水量為Q11000m3/s，設(shè)計濾速6m/s，本設(shè)采用氣水反沖洗，先氣沖3min，再水沖8min，水沖強度g為15L/ (sm2)，氣沖強度為20L/(sm2)。進水渠流速0.81.2m/s，進水虹吸管流速0.61.0m/s，排水虹吸管流速1.41.6m/s，沖洗水管流速2.02.5m/s，清水管流速1.01.5m/s，排水管流速1.01.5m/s。9.2.2濾面積及尺寸 濾池工作時間為24h，沖洗周期為20h。濾池實際工作時間為：采用濾池長寬比為2 :1；濾池面積：，布置成對稱雙行排列，每組濾池單格數(shù)為

40、2，每個濾池的面積為：，則考慮濾池設(shè)計尺寸為4.5m9m，實際濾速為v1=5.7m/h，校合強制濾速。9.2.3濾池高度承托層高：鋪設(shè)粒徑12mm，厚100mm的粗砂；濾料層厚：采用雙層濾料，厚h=800mm，濾料采用天然錳沙（湘潭錳沙）；濾層上最大水深1875mm；濾板厚130mm。濾頭固定板下的氣水室高度為800mm；超高300mm；濾池高度為：每個濾池的配水系統(tǒng) ： 采用ABS長柄濾頭，L250mm，20mm，每平方米設(shè)濾頭49個，每個濾池鋪設(shè)濾頭數(shù)為1984個。洗砂排水槽：洗砂排水槽中心距采用a9/51.8m，排水槽設(shè)2根。排水槽長4.5m，每槽排水量為：采用三角形標準斷面，槽中流速采

41、用v01.0m/s。排水槽斷面尺寸為：排水槽底厚度采用0.05m，砂層最大膨脹率e45；洗砂排水槽頂距砂面高度He為：洗砂排水槽總面積為： 校核：，符合要求。9.2.4濾池的各種管渠計算總進水管設(shè)一條，進水管的流量為0.13m3/s，管中流速為12m/s，則進水管直徑為 每條進水渠寬600mm，水深4.25m，各個濾池進水管流量為0.065m3s，管中流速為1.0ms，則各進水支管的管徑為： 反沖洗水管 流量為，管中流速為2.15m/s，則管徑為：反沖洗水進水渠寬為800mm，水深為260mm，渠內(nèi)水為壓力流。清水管 清水總渠流量為0.13m3/s，渠中流速為12m/s，渠寬為300mm，水深

42、為450mm，渠內(nèi)水為壓力流。濾后水總管直徑為450mm。每個濾他清水管的流量為0.065m3/s，流速采用1.0m/s，則清水支管的管徑為反沖洗水排水 排水流量為0.607m3/s，管中流速為1.5m/s，反沖洗排水管的直徑為： ，反沖洗排水渠寬1000mm，高900mm。9.2.5 反沖洗高位水箱 反沖洗高位水箔的容積為： ；水深為4m，直徑為12m，超高0.5m。水箱高度：取水箱底至濾池配水管網(wǎng)的沿程及局部損失之和1.0m；配水系統(tǒng)水頭損失為1.5m；承托層水頭損失為 0.022m；濾料層水頭損失為 0.79m；安全富余水頭15m；則得出沖洗水箱底高出洗砂排水槽為, 取4.8m。9.2.

43、6配氣系統(tǒng)設(shè)置 供氣方式采用空壓機通過中間儲氣罐向濾他送氣?？諌簷C容量為： 配氣管的直徑計算：氣沖強度為20L/(sm2)，單格面積為40.5 m2，則空氣流量為810L/s；2條配氣支管，管內(nèi)的空氣流速為10m/s；1條配氣干管，管內(nèi)的空氣流速為8m/s，則配氣支管直徑為 配氣干管的直徑為 每格濾池內(nèi)設(shè)一根直徑為25mm的排氣管。10. 消毒10.1 液氯消毒原理液氯加入水中即和水發(fā)生作用：Cl2+H2OHCl+HOCl其中有效成分為HOCl，HOCl 為中性分子，可擴散到細菌細胞中，且HOCl 有極強的氧化性，可在細菌細胞中破壞細菌的酶，導(dǎo)致細菌的死亡，從而達到消毒的作用。10.2 加氯量

44、的計算根據(jù)相似條件下水廠的運行經(jīng)驗及本設(shè)計水質(zhì)的特點，按最大用量確定，并應(yīng)使余氯量符合飲用水衛(wèi)生標準的要求。投加量一般取決于氯化的目的，并隨水中的氨氮比、pH 值、水溫和接觸時間等變化。一般水源的濾前投加量為1.01.2mg/L,濾后水或地下水的加氯量為0.51.0mg/L。本設(shè)計投氯量取0.8mg/L，管網(wǎng)末梢的余氯量0.05 mg/L，接觸時間不少于30min。則每小時的投氯量： 式中，最大投加量（mg/L），本設(shè)計取0.8mg/L； Q需要消毒的水量（m3/h）。 每日加氯量。10.3加氯設(shè)備的選擇為了保證液氯消毒時的安全和計量準確，該設(shè)計采用加氯機投加液氯，并配有校核氯量的設(shè)備。設(shè)計采

45、用兩組清水池，每組清水池分別加氯消毒，故每組清水池的加氯量為Q1=0.3572=0.179 kg/h，根據(jù)所需加氯量，采用ZJ-2型轉(zhuǎn)子真空加氯機兩組，每組兩臺，一用一備。每臺加氯機加氯量為210kg/h，加氯機安裝在墻上，安裝高度高出地坪1.5m，外形尺寸：長寬高=500330370（mm），兩臺加氯機之間的凈距為0.7m。10.4 氯瓶選擇氯瓶采用YL-350型焊接液氯鋼瓶，最大充氯量350kg，外形尺寸：外徑長度=350mm1335mm, 瓶自重 350kg，氯瓶總重700kg。存儲量按最大用量20天計算，則20天需氯量為.需氯瓶數(shù)為瓶，設(shè)中間氯瓶一個，共儲存2個氯瓶，每20天更換一次氯

46、瓶。10.5氯庫及加氯間10.5.1氯庫尺寸根據(jù)給排水設(shè)計手冊建議，單位水量的氯庫面積采用6.7m2/(m3d104)，本設(shè)計面積為6.71.1=7.169m2，則氯庫尺寸采用8m8m。10.5.2加氯間和氯庫布置加氯間是安置加氯設(shè)備的操作間，氯庫是儲備氯瓶的倉庫，氯庫的固定儲備量按當?shù)氐臈l件，采用加氯間與氯庫合建的方式，中間用墻分隔開，但應(yīng)留有供人通行的小門。水廠所在地主導(dǎo)風向為東南，加氯間靠近濾池和清水池，設(shè)在水廠的東南部。10.5.3輔助設(shè)備(1) 起重設(shè)備為搬運氯瓶方便，氯庫內(nèi)設(shè)單軌電動葫蘆一個，選用LDT1-S型電動單梁起重機，軌道在氯瓶正上方，軌道通到氯庫大門以外。(2) 稱量設(shè)備

47、稱量氯瓶質(zhì)量的液壓磅秤放在磅秤坑內(nèi)，磅秤面高出地面100mm，使氯瓶上下搬運方便。磅秤輸出20mADC信號到值班室，指示余氯量。并設(shè)置報警器，達余氯下限時報警。(3) 通風設(shè)備加氯間與氯庫內(nèi)設(shè)置通風設(shè)備，每小時換氣12次，進行機械通風。選用T35-11型軸流通風機，性能參數(shù)：流量8575m3/h,配電機型號Y112M-4，功率4kw。(4) 安全設(shè)施在加氯間、氯庫低處各設(shè)排風扇一個，換氣量每小時812次，并安裝漏氣探測器，其位置在室內(nèi)地面以上20cm。設(shè)置漏氣報警儀，當檢測的漏氣量達到23mg/kg時即報警，切換有關(guān)閥門，切斷氯源，同時排風扇動作。加氯間外布置防毒面具、搶救材料和工具箱，照明和

48、通風設(shè)備在室外設(shè)開關(guān)。加氯系統(tǒng)發(fā)生氯泄漏將造成嚴重的環(huán)境影響，故宜采用給水噴淋，使之發(fā)生反應(yīng)以吸收漏氯。在加氯間引入一根DN40的給水管，水壓大于20mH2O，供加氯機投藥用；在氯庫引入DN32的給水管，通向氯瓶上空，供噴淋用，水壓大于5 mH2O。10.6加氯控制根據(jù)余氯量，采用計算機進行自動控制投氯量，流程見圖5。圖5 自動控制加氯流程10.7 漏氯吸收裝置加氯系統(tǒng)發(fā)生率泄露將導(dǎo)致嚴重的環(huán)境影響,漏氯吸收裝置可以使加氯間內(nèi)因事故泄露的大量氯氣迅速吸收，是保證安全的一項措施。該裝置以對氯吸收較快而且最為經(jīng)濟的氫氧化鈉溶液作為與氯化合的藥劑。氯與氫氧化鈉化合后，生成較穩(wěn)定的次氯酸鈉、氯化鈉和水

49、，其化學反應(yīng)式如下：氯氣吸收裝置主要有噴射淋洗器、離心分離器、循環(huán)泵和堿液罐等組成。型式有Re型雙水射器式和LX型等。本設(shè)計選用LX1000型漏氯吸收裝置，其外形尺寸見表。表4 LX1000型漏氯吸收裝置外形尺寸型號槽長L槽寬B槽高H1塔高H2LX1000450020001500460011. 清水池11.1 平面尺寸計算 ( 1)清水池的有效容積 m3 k經(jīng)驗系數(shù)，一般采用10%20%，取10%； 采用2個清水池，由于圓形鋼筋清水池的受力條件較好，故選用圓形鋼筋清水池，則每個池子的容積為： (2)清水池的平面尺寸 h池內(nèi)有效水深（m），取4.0m取用圓形清水池，則平面尺寸為：11.2 管道系

50、統(tǒng)(1)進水管管徑（二條，1條/組）進水管徑，管徑按照最高日平均時計算： 取用DN300，管內(nèi)實際流速為0.87m/s。(2)出水管管徑出水管管徑按最高日最高時計算：K時變化系數(shù)，一般1.32.5，本設(shè)計中取1.6 取用DN300，管內(nèi)實際流速為0.71m/s。(3)溢流管管徑溢流管的直徑與進水管的直徑相同，取為DN300mm。在溢流管管端設(shè)喇叭口，管上不設(shè)閥門。出口設(shè)置網(wǎng)罩，防止蟲類進入池內(nèi)。(4)排水管管徑 清水池檢修時，需要放空，因此應(yīng)設(shè)置排水管。排水管的管徑按2h放空時間計算。排水管內(nèi)流速按1.0m/s估計，則排水管管徑為 故取DN600mm的排水管。 清水池防空時也常采用潛水泵排水，

51、在清水池低水位時進行。11.3 其他附屬設(shè)施(1)導(dǎo)流墻為了防止清水池里面出現(xiàn)死水現(xiàn)象及保證有充分的時間水與氯氣接觸（一般為30分鐘），在清水池里面應(yīng)設(shè)有導(dǎo)流墻。即將導(dǎo)流墻設(shè)在支柱之間。整個清水池設(shè)有4堵導(dǎo)流墻，將清水池分為5格。 (2)檢查孔 在清水池頂部設(shè)置檢修孔2個，直徑1000mm。 (3)通風管 為了使清水池內(nèi)部的空氣流通，保證水質(zhì)的新鮮，在清水池頂部設(shè)有通氣管，共有12個。通氣管管徑取DN200mm，通氣管伸出地面的高度高低錯落，便于空氣流通。 (4)液位控制儀為了實時監(jiān)控液位的變化，每個清水池都需要一個液位控制儀。12.水廠總體布置12.1水廠布置要求水廠布置是根據(jù)確定的凈水工藝

52、，將水處理構(gòu)筑物和輔助構(gòu)筑物進行合理的組合，以達到凈水廠整體功能的總體設(shè)計。水廠布置的主要內(nèi)容包括水廠的平面布置、高程布置以及各種管線的設(shè)計。水廠布置的基本原則是流程合理、管理方便、節(jié)約用地、環(huán)境優(yōu)美、并能與今后發(fā)展合理結(jié)合。由于影響水廠布置的因素眾多，例如，擬建場地的地形、地貌、地質(zhì)條件，選用的水處理構(gòu)筑物的形式，當?shù)氐臍夂蛱卣?，場地周邊的環(huán)境條件，今后擴展的要求以及操作管理的經(jīng)驗等，都將影響水廠的布置，而且各項目擬建廠址的條件又各不相同。因此，水廠總體布置應(yīng)結(jié)合工程目標和建設(shè)條件，在確定的工藝組成和處理構(gòu)筑物形式的基礎(chǔ)上，因地制宜進行多方案比較，從中擇優(yōu)選用。一般水廠的布置由以下四部分組成：（1） (1)水處理構(gòu)筑物 水處理構(gòu)筑物中，如絮凝池、沉淀（澄清、氣?。┏?、濾池、清水池、二級泵房、加藥間、濾池沖洗設(shè)施，以及排水泵房等是水廠的主體。(2)輔助建筑物 為水處理構(gòu)筑物服務(wù)的建筑物，如變配電室、化驗間、機修間、倉庫、食堂、值班宿舍、辦公室、門衛(wèi)室等。(3)連接管道（渠） 水處理構(gòu)筑物之間的連接管（