某小区给水工艺毕业设计完整版.doc

1 绪 论1.1 设计任务与原始资料1.1.1原始资料h小区地处沿海地区，经济较发达，该小区常住人口约20000人。取水源为小区附近（如图1.1所示）的湖泊（水质如表1.1所示）。湖泊水深较浅，水位随季节变化不大，最高水位位于地平面以下0.3米，最低水位位于地平面以下0.6米；岸边地势较缓，地基条件较好。由于工业的发展，水源遭到一定程度的污染，水质指标总体基本符合地面水质标准中类水的标准，但氨氮（-）含量超标，aoc（可同化有机碳）和的含量也较高，水厂常规处理工艺已经无法使出水符合生活饮用水卫生标准（gb5749-85）和卫生部颁布的生活饮用水卫生标准。表1.1 原水水质一览表项目 浊度色度dophmg/lg/lmg/lmg/lntu度mg/l最高8.238002.100.802501811.208.36最低3.252200.500.0520104.017.49平均5.224601.220.2058148.087.941.1.2设计的主要内容本设计的任务是针对题设要求和条件，设计出适合h小区的给水处理工程。本设计的内容包括：（1）取水构筑物及泵站设计；（2）针对原水水质，选择适宜的给水处理工艺流程，其中应当包括（或部分包括）：预处理工艺；常规处理工艺；深度处理工艺。（3）水厂处理构筑物设计、设备的选型及运行参数确定。（4）绘制工艺的平面布置图和高程布置图。（5）绘制主要构筑物的加工/施工/工艺图。图1.1 h小区地形图1.1.3设计的具体要求（1）学会收集与整理设计资料；运用已学过的理论知识，合理规划，设计小型给水处理系统；通过设计，熟悉有关技术规定和设计规范。（2）根据任务书的要求，合理安排和规划时间，按期独立完成设计任务；设计结果应具有一定的实用价值。1.1.4需要提交的设计成果（1）毕业设计说明和计算书一本（合订）。（2）h小区给水工艺设计图纸一套，其中应包括：a、h小区给水系统平面布置图和高程布置图（2张）；b、取水构筑物剖面图（1张）；c、给水厂主要处理构筑物的加工/施工/工艺图（58张）。1.2工艺流程选择近年来，随着工农业的迅速发展，城市化建设加快，城市人口膨胀，引起了城市工业生活用水量大大增加；同时，相应的污染排放量也逐年增加。导致了饮用水水源普遍受到污染，饮用水水质恶化。常规的工艺已经无法满足处理水有较好水质的标准。国外也纷纷在常规工艺基础上增设预处理、深度处理，处理后的水质较好，使用安全，经济上也可运行。针对本次设计，因为是经济发达地区，水质污染主要超标项目：可同化有机碳（有机物）和氨氮。拟采用生物预处理+常规工艺+深度处理。常规处理中可以选择混凝沉淀也可以选择澄清工艺将二者合为一个工艺。通过对原水水质的分析，现拟定以下工艺流程：原水-生物预处理絮凝沉淀过滤-深度处理消毒。2 取水装置及泵站设计21 水量确定根据所给资料，沿海经济较发达地区。查给排水工程快速设计手册表1-3，h小区地处东南沿海地区，属于第三区，即：上海浙江的全部 江西安徽 江苏的大部 福建北部 湖南湖北的东部和河南南部。给水设备类型：室内有给水排水卫生设备并有淋浴设备和集中热水供应。表 2.1 生活用水量定额用水情况一二三四五最高（l/人d）170200180210185215190220180210平均日（l/人d）130170140180145185150290140180时变化系数1.51.31.51.31.51.31.51.31.51.3所以最高日生活用水量定额 200 l/人.d k=1.4 用水普及率f=98%（1）城市或居住区的最高日生活用水量q1q1 =qfn= 200（l/人.d）2000人98%=3920m（2）浇洒道路和大面积绿化需用水q2浇洒道路每平方米路面 每次11.5l大面积绿化用水1.52.0l/(d.)。若按面积计算，绿化及浇洒道路用水量生活用水量，不合理。所以据经验估计占3%，只负责预留地及生活区的用水量。各个工厂可自己打井供绿化浇洒道路，也不计入用水量计算。 （3）q2=3%q1 =3%3920=117.6约=118. m（4）再增加相当于最高日用水量15%25%的未预见用水量和管网漏水量。（5）设计年限内最高日用水量 qd=1.25(q1+q2) =1.25(3920+118)=5047.5 m/d （6）再加水厂自用水量：取设计用水量的则qd=1.05qd=1.055047.5 m/d=5299.875 m/d （7）最高日平均时用水量 qh=0.06 m （8）最高时设计用水量qh=1.4220.8m=309.12 m=0.086 m 2.2 取水装置2.2.1取水点取水点因为是湖泊取水，湖泊取水的基本要求是：（1）远离湖岸芦苇等较多的地方，这些湖区有机物丰富，水生物较多，水质较差，易发生堵塞现象。（2）取水点应该避免选择在夏季主风向的向风面的凹岸处，因为这些地方大量浮游生物集聚并死亡，使水质恶化，水的色度增加，且产生臭味。（3）取水头部应该远离支流的汇入点，选择水深较大，浊度较小的地点。（4）取水头部应该建在稳定的湖岸，选择岸坡坡度较小，岸高不大的地方。所以取水口应选在近湖泊出口处，离开支流汇入口，且须避开藻类集中滋生区。考虑到实际地区情况，无法满足取水口在主导风向上风向这个条件，所以取离预留空地最近的湖泊边的一点，但取水头部可以取远点 。伸入湖泊78.8m.2.2.2取水方式从湖泊取水，应考虑风浪对淹没深度的影响。（1）岸边式取水构筑物适用于湖泊岸边较陡，主流近岸，岸边有足够水深，水质和地质条件较好的情况。（2）河床式取水构筑物在湖岸平坦，岸边水深不够或水质不好时采用。本设计从湖泊中取水，水深较小，岸边地质条件较好，水质比较均匀，可分建或合建取水构筑物。考虑造价问题，泵房不宜挖太深，所以选择河床分建式取水构筑物。图2.1 取水构筑物示意图河床式取水构筑物按照进水管形式的不同，河床式取水构筑物的主要类型有自流管取水，虹吸管取水，水泵直接吸水，桥墩式取水等。（1）自流管取水：自流管淹没于水中，湖水靠重力自留，工作较可靠，但敷设自流管时，开挖土石方量较大，适用于自流管埋深不大时。(2)虹吸管取水：虹吸管比自流管提高了卖官的高程，可以减少水下土石方量，缩短工期，节约投资。但虹吸管对管材及施工质量要求较高，运行管理要求严格，并须保证严密不漏气，需要真空装置，工作可靠性不如自流管。(3)水泵直接吸水：适用于水中漂浮物不多，吸水管不长的中小型泵房。(4)桥墩式取水：造价高，适合在大河中，岸边无建泵房条件下使用。水厂规模较小，湖泊岸边地质条件较好，地势平坦，水质稳定，水位落差不大，所以可以选择自流管取水方式，既可以减少工程造价，与虹吸管相比又可以保证供水安全，并与取水量要求相适宜。2.2.3取水头部常见的河床式取水构筑物的取水头部主要有喇叭口取水头部、蘑菇头式取水头部、鱼形罩取水头部、箱式取水头部、斜板取水头部等。（1）喇叭口取水头部：是设有隔栅的金属喇叭口，用桩架或支墩固定在河床上，这种头部构造简单，造价较低，施工方便，但取出漂浮污效果较差。（2）蘑菇头式取水头部：是一个向上的喇叭口，其上再加一金属帽盖。河水由帽盖底部流入，带入的泥沙及漂浮物较少。缺点是头部高度较大，有求水深较大。（3）鱼形罩取水头部：是一个两端带圆锥头部的圆筒，在圆筒表面和背水圆锥面上开设圆形进水孔。其外形区域流线型，水流阻力小，而且进水面积大，进水孔流速小，漂浮物难于吸附在罩上，所以能减轻水草堵塞。（4）箱式取水头部：进水孔总面积较大，能减少冰凌和泥沙进入量，适于在水深较小的情况下使用。（5）斜板取水头部：适用于粗颗粒泥沙较多的情况。综合各种取水头部的优缺点与适用范围，选用箱式取水头部较为合适，能满足浅水取水的条件限制，又能节省造价，施工也不太复杂。 2.2.4取水头部的进水孔与格栅面积取水头部进水孔的上缘在设计最低水位以下的浸没深度，侧面进水时不小于0.3m.进水孔一般布置在取水头部的侧面和下游方向。取水头部至少分成两格或分设两个，以便清洗和维修。如图，取水头部的平面尺寸为3.61.8m2。图2.2 取水头部平面图进水孔流速无冰絮时为0.20.6m/s,本设计取0.4 m/s， 栅条直接固定在进水孔上，栅条采用扁钢，厚度s=10mm,栅条净距采用b=50mm,格栅阻塞系数k1=0.75, 栅条引起的面积减少系数k2=0.833,进水孔总面积，fo= =0.24 每个进水孔面积 f=fo/4=24/4=0.06水流通过格栅的水头损失0.050.1m 取1.0m进水孔尺寸用b1h1=0.2m0.3m,格栅尺寸因为太小，无法用现有的标准尺寸，自己制的尺寸为0.22m0.32m。 图2.3 格栅2.2.5平板格网设在进水间内，用于拦截水中细小的漂浮物。过网流速采用v1=0.3m/s.网眼尺寸采用5mm5mm，网丝直径d=2mm,网格面积减少系数 k1= = =0.51格网阻塞系数采用k2=0.5，水流收缩系数采用a=0.8，平板网格所需面积f1= =0.98设两个格网，每个格网面积为0.245，进水部分尺寸为b1h1=0.490.5,同样没有这么小的标准格网，自制的尺寸为0.54m0.55m。图2.4 平板格网水头损失约，取0.20。2.2.6进水管自流管采用钢筋混凝土，出于安全性考虑，不少于两根管。管径按正常供水时的设计水量和流速决定。进水管设计流速不小于0.6 m/s，本设计取0.8 m/s，水量为0.06m/s，自流管一般埋设在河床下0.51.0m,减少其对江河水流的影响和免受冲击。如需要铺设在河床上，须用块石或支墩固定。坡度和坡向河心。a=0.0375.d=0.218m=218mm取250mm.从取水头部到集水间的长度为45m,集水间到一级泵房12.5m,一级泵房到水厂内处理构筑物预处理的长度为12.5m。2.2.7集水间集水间的平面尺寸为2.83.6，吸水间中最高水面标高为53.7-0.5=53.2m,最低水面标高为53.4-0.5m.=52.9 m。图2.5集水间平面图2.3 一级提升泵站计算2.3.1设计扬程小水厂的一级泵站考虑一半或两班制运转。按最高日的平均时流量计算。q=220.8m设计扬程粗估 a 静扬程通过取水计算已知在最不利情况下一条自流管检修，另一条自流管通过75%的设计流量时，从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为0.5m,则吸水间中最高水面标高为53.7-0.5=53.2m,最低水面标高为53.4-0.5m.=52.9 m水泵所需静扬程 洪水位时 58.75-53.2=5.55 m 枯水位时58.75-52.9=5.85mb吸水管路水头损失为0.2m,c输水管路中的水头损失：设计输水管为钢管，两根各长为21.25m，管径为250mm，则水头损失为。d泵站内管路的水头损失 0.5 m则水泵设计扬程为 设计枯水位时 hmax=5.85+0.2+0.3+0.5+0.5=7.35m 设计供水位时 hmin=5.55+0.2+0.3+0.5+0.5=7.05 m据此，参考相关规范，选is100-80-125 型水泵， 3台，两用一备，q=34.7l/s，扬程18m，转速2000r/min,配电动机型号y160m1-2，功率11千瓦，叶轮直径125mm,重量42公斤，效率吸程5.8m。2.3.2水泵安装高度 水泵安装高度其中， 为标准状况下，水泵的最大允许吸上真空高度， 为水泵吸入口流速，为 为吸水管的沿程和局部水头损失之和，从而有 ，即水泵最大安装高度为，取水泵的安装高度为2。水泵的布置高度- z=z1+zs，z=52.9+2=54.9m。水泵在地面上0.9m。其中z1是吸水间最低水位标高。2.3.3水泵机组布置及泵房平面尺寸 经参考规范，设计采用平行单排方式的机组布置，其优点为：使得悬臂式水泵的吸水管可以处于顺直状态，布置紧凑，泵房建筑面积小，电动机轴抽出方便。大致布置情况可用图2.6表示：图2.6 水泵平面布置图取水泵到墙的距离为，水泵间的间距为，水泵机组到配电设备的距离为，出水方向上距离墙的距离为，水泵机组占用宽度取为，占用长度为，配电设备宽为，墙宽，从而可知泵房的设计平面布置尺寸为：lb=176（）2.3.4泵房高度经查阅相关规范，知is100-80-125型水泵的相关安装尺寸为：泵的安装总长度为l=1185 总宽度为b=490,高530mm,轴心离地面高230mm.因为查不到y160m1-2型号电动机的相关尺寸，改选符合要求的jzt61-4型电动机。功率13kw，重380公斤。高522mm,宽508mm,长940mm.由于水泵重量不大，泵房采用单轨吊车，从而泵房的计算高度为： 为吊车梁高度，取为滑车高度，为起重葫芦在钢丝绳吊紧情况下的长度，取为起重绳的垂直长度，水泵为，电动机为，为起重部件宽度，为0.850.49，取0.42。为最大一台水泵或电动机的高度，取0.53。为吊起物底部和最高一台机组顶部的距离，一般应大于，取0.6。为最高一台水泵或电动机至室内地坪的高度，取0.53+0.2=0.73 其中0.2为基础厚。经查阅给水排水设计手册 第十一册常用设备，选用型单轨小车，其起重高度为310米，起重量为1吨，高300，宽400。泵房的计算高度：h =a+b+c+d+e+f+g=0.2+0.4+1.5+0.42+0.53+0.6+0.73m=4.38m泵房高度草图大致图2.7： 图2.7 泵房高度示意图3预处理3.1概述化学氧化法处理水的毒理学安全性下降，致突变活性提高，吸附法作为预处理手段也有费用高，增加排泥量等缺点。而生物预处理能获得生物稳定的水，使整个处理工艺出水更安全可靠，具有经济、有效、简单易行的特点。微污染水源水时一个贫营养的生态环境，在其中生长的微生物群落与在污，废水生物处理中的微生物群落不同。需要一个由适应贫营养的异养除碳菌，硝化细菌和反硝化细菌，藻类，原生动物和微型后生动物组成的生态系。生物膜法能截留微生物和有机物，保证处理系统中有足够的高效降解有机物和去除氨氮能力的微生物群落。而活性污泥难保持，所以生物预处理技术都采用生物膜法。生物接触氧化法也叫浸没式生物膜法，即在池内设置人工合成填料，经过充氧的水以一定的速度流经填料，使填料上长满生物膜，水与生物膜接触过程中，通过生物净化作用使水中污染物质得到降解与去除，这种工艺是介于活性污泥法和生物滤池之间的处理方法，具有它们的共同特点。生物接触氧化法的主要优点是：处理能力大，对冲击负荷有较强的适应性，污泥生成量小，能保证出水水质，易于管理。我国目前针对微污染水源水预处理工艺较多采用生物接触氧化法。由于微污染水源水生物预处理技术仍在研究、发展阶段，对设计数据没有明确的规范规定，设计参数由实验确定。这里根据有关课题成果所得的数据进行计算。3.1.1设计参数、适用条件采用人工合成填料(ydt)生物接触氧化池适合处理微污染水源水中有机物含量高，特别是可生物降解有机物含量高的饮用水处理。进水浊度不得高于40度水温太低不利于微生物生长，当原水水温低于5时，构筑物应设在室内。填料单位在填料支架上悬挂式安装，使用时填料和填料支架一起置入接触氧化池空床停留时间一般为1小时左右，气水比为1:1左右（20 1.01310pa）（6）为保证布水布气均匀，每池面积一般应在25以内，填料层高度一般为3m左右。为充分利用生物反应池的空间，填料的填充率应大于70%。池数一般应不少于23.1.2设计计算水力停留时间t=1.5h 曝气水比 1:1生物接触氧化池填料的容积w=qt=5299.8751.524=336m生物接触氧化池总高 取超高h1=0.3m 填料层上部集水区h2=0.5m.填料层高度取h3=3m,则填料池总高h=h1+h2+h3+h4=0.3+0.5+0.5+3=4.3 m生物接触氧化池平面布置 总面积为f= =112,每座池面积f=16.平面尺寸为2m8m，池子的座数n=7曝气量q气 因为气水比为1：1，所以q气=q=5299.875m /d=220.8 m /h 每池曝气量q气=31.5 m /h布气系统 布水干，支管始端流速均采用10m/s，则各池干管管径dn=50mm,支管管径dn15mm,布水采用球冠形可张微孔曝气器，尺寸为7355，曝气器布置在填料层下缘。曝气间隔0.2m，0.4m，共136个。图3.1 曝气系统图（6）排泥系统 为保证生物接触氧化池内沉积的生物膜及时排除，在池底设2条斗式排泥槽，每槽内设一条穿孔排泥管，排泥管上装阀门。由设在池内的超声波污泥浓度计输出（信号控制）电动阀门的开启。图3.2 剖面图具体详图见附图024 加药混合查资料，部分水厂的投药量，厦门 精制硫酸铝 1028mg/l 悬浮物100200 ss=bt b取0.72.2 浊度20300度，水温5354.1 溶液池溶液池容积w1= =0.706m,取0.7 m，溶液池设两个，每个3.5 m，尺寸0.80.81.2，超高0.2m。 4.2溶解池计算水量q=220.8m/h 混凝剂为精制硫酸铝。混凝剂最大投加量u=20mg/l.药溶液浓度b=15%。一般有两个溶解池交替使用。（1）溶解池体积w2=0.3w1=0.30.7=0.21 m 尺寸0.60.60.8（超高0.2）(2)溶解池放水时间t=10min,放水流量qo=0.35l/s 查水力计算表 放水管径do=32mm,v=0.37m/s (3)溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根 溶解池一般为地下式，通常设在加药间的底层。池顶高出地面0.2m，一般采用机械搅拌装置以加速溶解。小水厂的搅拌装置可用挂壁式。4.3 投药和混合投药管流量q=w121000/246060=0.721000/246060=0.016本设计采用计量泵投加方式 （三台，两用一备）图4.1 计量泵投加方式1-溶液池 2-计量泵 3-原水进水管4-絮凝池混合方式，本设计采用管式静态混合器，特点如下： 投资省，在管道上安装容易，维修工作量少； 能快速混合，效果良好； 产生一定的水头损失，为减少能耗，管内流速一般采用左右。v=1m/s 分级数三级 d=0.276m=276mm,取300mmh=0.1184=0.1184=0.085m/s。静态混合器内的投药点应靠近水流方向的第一节混合元件，投药管插入管内径的处，管内径较大时，可在投药管上开孔，多孔投药，使药液均匀分布。图4.2 管式静态混合器4.4加药间布置平面布置图4.3图4.3 加药间平面布置1-溶解池 2-提升泵 3-溶液池 4-搅拌机 5-计量泵 6-值班室 7-仓库5 絮凝沉淀5.1网格絮凝5.1.1概述网格絮凝池是我国近年来应用紊流理论发展起来的新型池，现已在近百项工程中应用，。它可以和斜管沉淀池合建。网格絮凝池的平面布置和穿孔旋流絮凝池相类似，由多格竖井串联而成。絮凝池分成许多面积相等的方格，进水水流顺序从一格流到下一格，上下对角交错流动，直到出口。在全池约2/3的分格呢，垂直水流方向放置网格或栅条。通过网格或栅条的孔隙时，水流收缩，过网孔后水流扩大，形成良好絮凝条件，因而可降低絮凝剂量并缩短絮凝时间。网格絮凝池的优点：反应絮凝的效果较好，采用了微涡旋理论；单位面积负荷大，效率较高；水头损失较小，能耗较小。5.1.2设计计算絮凝池设2个池子，每池设计流量q=0.03m/s。絮凝池时间t=10min,平均有效水深3m.絮凝池有效容积 v=qt=0.031060 m/s絮凝池有效面积 ad=13/3=6水流经每格竖井的流速v1取0.12m/s单格面积=0.25设计每格为正方形，边长采用0.5m.因此分格数为n=24,采用25个超高0.3m，池的总高度为h=3+0.3=3.3m过水洞流速 v2按照进口速0.3 m/s递减到0.1 m/s，上孔上缘在最高水位以下，下孔下缘与池底平齐。，代表每格的网格层数。内部水头损失16格为前段，水过网孔的流速v3前=0.250.3m/s，715格为中段，水过网孔v3中=0.220.25 m/s。a 前段 网格的孔眼尺寸为80mm80mm,取v3前=0.27 m/s,净空断面a2=0.11，每个网格的孔眼数 =17个前段设网格16个，,n=16, 1=网格阻力系数取1.0水损h1前=n1 v3/2g =161.00.270.27/19.6=0.0595m,前段孔洞水头损失 2=3.0,是孔洞阻力系数h2前=2v2/2g =3.0（0.30.33+0.230.233）/19.6=0.0656mb 中段 网格孔眼尺寸100mm100mm.取v中=0.24m/s,净空断面a3=0.125每个网格的孔眼数0.25/0.10.1=12.5 取13个，中段共设网格9个中段网格的水损 h1中=91.00.240.24/19.6=0.026m中段孔洞水损 h2中=3.0（0.1950.1953+0.180.182+0.170.172+0.160.162）/19.6=0.0441mc 后段 不设网格，孔洞水头损失 h2后=3.0（0.140.145+0.120.12+0.10.14）/19.6=0.0233 md 絮凝池内水头损失h=0.0595+0.026+0.0441+0.0233=0.2185m(4)絮凝池的格墙宽0.2m絮凝池的总宽3.6m,长7.2m.从絮凝池到沉淀池的过渡段净宽1.5m.表5.1 絮凝池过水孔洞尺寸格编号1 23456孔洞高*宽/m0.20.50.20.50.20.50.260.50.260.50.260.5流速/（m/s）0.30.30.30.230.230.23格编号7891011 12孔洞高*宽/m0.310.50.310.50.310.50330.50330.50350.5流速/（m/s）0.1950.1950.1950.180.180.17格编号131415161718孔洞高*宽/m0350.50.3750.50.3750.50430.50430.50430.5流速/（m/s）0.170.160.160.140.140.14格编号19202122孔洞高*宽/m0430.50430.50.50.50.60.5流速/（m/s）0.140.140.120.10 5.2斜管沉淀池5.2.1设计要点斜管沉淀池的计算主要用于确定池体尺寸，计算斜管装置，校核运行参数（停留时间、上升流速、雷诺数等），确定排泥的设备和进水与出水系统。参考给水排水设计手册 第三册城市给水，斜管沉淀池的设计要求主要有：（1）颗粒沉淀速度 一般为；（2）上升流速 斜管倾角为时，流速约为，水在斜管内停留时间一般取为；（3）斜管倾角 采用后倾式利于均匀配水，为方便排泥，倾角为；（4）斜管长度 斜管长度一般为，考虑池子不宜过深，以及安装支承方便起见，斜管区不宜过高；(5)管径 管径指圆形斜管的内径，正方形的边长，六边形的内切圆直径，一般为；(6)斜管过渡段长度 考虑水流由斜管进口端的紊流过渡到层流的影响，斜管计算可另加的过渡段长度，作为斜管总长度；(7)有效系数 指斜管区中有效过水面积（总面积扣除斜管的结构面积）与总面积之比。由于材料厚度和性状不同而异。塑料与纸质六边形蜂窝斜管，石棉水泥板；(8)整流设施 使水流能均匀地由絮凝池进入斜管下部配水区、缝隙隔条整流，缝隙前窄后宽，穿缝流速可为、穿孔墙整流，穿孔流速可为(9)配水区高度 采用v型槽穿孔管或排泥斗时，斜管底到v型槽顶的高度不小于，当采用机械刮泥时，斜管到池底的高度不小于以便检修，另外为便于检修，在斜管区或池壁边设置人孔或检修廊；(10)清水区和集水系统 清水区深度为，集水系统包括穿孔集水管（上面开孔）和溢流槽。穿孔管的进水直径一般为，孔距，管中距在之间，溢流槽有堰口集水槽和淹没孔集水槽，孔口上淹没深度一般为。设计集水槽时，应考虑池子超载，按20%计；(11)斜管沉淀区液面负荷一般可采用。12）清水区高度1.01.5m,配水区布小于1.01.5m，斜管中水流的re 数小于500，fr为1010。5.2.2 设计计算本设计采用异向斜管沉淀池。处理水量q=0.06 m/s，斜管沉淀池与絮凝池合建。池有效宽6.8m,颗粒沉降速度uo=0.4mm/s.清水区上升流速v=3.0mm/s.采用塑料片热压六边形蜂窝管，管压0.4mm,边距d=30mm,水平倾角60。(1)清水区面积 a=0.060.003=20其中斜管结构占用面积按照3%计算，则实际清水区需要面积a1=201.03=20.6，为了配水均匀，采用清水区平面尺寸6.83.0 斜管长度l 斜管内水流速度v2=3.46mm/s=3.5mm/sl=(1.33v2-u0 sin60)d/ u0cos60=(1.333.5-0.40.866)30/0.40.5=646.29m考虑到管端紊流，积泥等因素。过渡区采用200mm,斜管总长846mm.取1m沉淀区高度 清水区高1.2m,布水区1.5m,斜管高1000 sin60=0.87m穿孔排泥斗槽高0.8m,超高0.3m，池子总高h=0.3+1.2+1.5+0.87=4.7m沉淀池进口穿孔墙 穿孔墙上的洞口流速采用v3=0.15 m/s（不宜大于0.15-0.2）洞口总面积为a2=0.06/0.15=0.4每个洞口尺寸定为10cm10cm,则洞口数0.4/0.10.1=40个（在布水区1.5m范围内）图5.1 斜管沉淀池剖面图 集水系统 沿池长方向布置2条穿孔集水槽，中间为1条集水渠，为施工方便槽底平坡。集水槽中心距为l=3/2=1.5m每条集水槽长=3.255m每集水量 q=0.015 m/s查给排水计算手册得槽宽为0.17m,槽高0.51 m,集水槽双侧开孔，孔径d=25mm,孔数为50个。集水渠每条集水渠的流量 q=0.02 m/s假定集水渠起端的水流截面为正方形，则渠宽为b=0.9(0.06)=0.292m为施工方便采用0.29m,起端水深0.292m。考虑到集水槽水流入到集水渠时应自由跌水，跌落高度取0.08m,即集水槽底应高于集水渠起端水面0.08m。同时考虑到集水槽与集水渠顶相平，则集水渠总高度为h1=0.22+0.08+0.51 =0.882 m出水管流速v4=1.2 m/s，则直径为d=0.25m排泥系统采用穿孔管排泥。穿孔管横向布置，沿与水流垂直方向共设2根，双侧排泥至集泥槽。集泥渠长1.8 m，bh 为0.3 m0.3 m。孔眼采取等距布置。穿孔管长3.88 m，首末端积泥比为0.5，查得kw =0.72。取孔径d=25mm,孔口面积f=0.00049。取孔距s=0.4m,孔眼数目为m=l/s-1=3.4/0.4-1=7.孔眼总面积为wo =70.00049=0.00343,穿孔管断面积为w=wo/kw =0.00343/0.72=0.00476。穿孔管直径为do=0.078 m，取直径80mm.孔眼向下和中垂线成45角，并排排列。采用气动快开式排泥阀。核算a雷诺数re 水力半径 r=25/4=6.25mm=0.625cm,当水温t=20 时，水的运动粘度=0.01cm/s管内流速v=0.0036m/s=0.36cm/sre=22.5 支管长度与其直径之比不60。d45mm,d取50mm.。支管截面积为0.0019625。查水力计算表 得支管始端流速va=2.4m/s 孔口流速采用6 m/s（56），孔口总面积f=17300m配水系统开孔比为=0.233=（0.2%0.28%）孔眼直径采用dk=9mm,每个孔口面积fk=3.5 m， 孔眼数nk=272.44273个 （考虑干管顶开2排孔，每排11个孔），孔口中心距2.73/11=0.248 每根支管孔眼数 nk=10个 =11.412个 支管孔眼布置设二排，与垂线成45夹角向下交错排列，每排6个，孔口中心距=0.1775m m 配水系统校核 孔眼总面积与支管总横截面积之比0.5 0.0173/220.253.14(0.060.06)=0.40.5 孔眼中心距应0.2 这里0.17750.2 干管横截面积与支管总截面积之比0.30.3/220.7850.050.05=2.08 实际孔口数m=1222+22=286 实际孔口总面积f=28663.510 =0.018 实际孔口流速 v=5.78m/s ()+()=(0.018/0.30.3)+(0.018/221.962510)=0.04+0.174=0.2140.29 符合配水均匀性达到95%以上的要求孔眼水头损失 支管壁厚采用5，流量系数采用u=0.62 水头损失hv=(14/100.620.62)/2g=3.68m 洗砂排水槽f=7.43 滤层厚h2=70,冲洗强度14l/(s.m.m)滤层膨胀度e=40% 每个滤池设2条冲洗排水槽，槽长2.73m.两槽中心距采用2.0m 每槽排水量q=0.5qf=0.5147.43=52.01l/s=0.052m/s图6.1 冲洗槽断面求断面尺寸模数x=0.45q=0.450.052=0.138 槽内流速一般采用0.6 m/s冲洗排水槽底厚0.05m,保护高0.07m,则槽顶距砂面高度h=eh2+2.5x+0.05（壁厚）+0.07=40%0.7+2.50.138+0.05+0.07=0.745m校核：冲洗排水槽总面积与单个滤池面积之比=22.7320.138/7.43=0.20.25图6.2 排水槽布置 排水渠沿池壁一边布置，为矩形断面，渠宽0.4m 渠始端水深hq=0.81=0.33m 排水渠底低于排水槽底的高度hm=hq+0.2=0.33+0.2=0.53m表6.1 各管道直径尺寸确定管渠名称流量（m/s流速（m/s）管渠截面积管径dmm流速要求浑水进水管0.061.00.063000.8-1.2清水出水管0.061.20.052501.0-1.5冲洗进水管0.1042.50.042502.0-2.5废水排水渠0.1041.20.0873006.3冲洗水箱容积 v=56.17 m=56.2 m，水箱内水深3 m 圆形水箱直径d=4.88m=4.9m水箱底至冲洗排水槽的高差h,由下列几部分组成a水箱与滤池间冲洗管道的水头损失h1=1.0m,b 配水系统水头损失 h2=1.5mc 承托层水头损失 ， 承托层厚度采取ho=0.45mh3=0.022hoq=0.0220.4514=0.1386mh2od 滤料层水头损失 h4=(=(2.65/1-1)(1-0.41)0.7=0.68mh2o-滤料的密度 石英砂2.65t/ m-水的密度 l0-滤料层厚度mmo-滤料层膨胀前的孔隙率（石英砂0.41）e备用水头取1.5m h=h1+h2+h3+h4+h5=1.0+1.5+0.1386+0.48+1.5=4.6398m.详图见附图047 深度处理根据水质情况，以及工艺流程，国外先进的技术，本设计采用臭氧-生物活性炭联合处理微污染水源水。作为深度处理，臭氧投加量为0.51.5mg/l,取1.0 mg/l=0.001kg/m.接触反应装置内的水力停留时间t=5min,活性炭滤池滤速vl=10m/h时，活性炭滤池层厚hn=2.5m,颗粒活性炭的粒径为0.81.7mm，有机物的平均去除率为39%（其中臭氧单元去除28%，生物活性炭单元去除剩余有机物的15.3%）7.1臭氧投加7.1.1所需臭氧量d=1.06aq=1.06aq=1.060.001220.8=0.234(kgo3/h)考虑到设备制造及操作管理水平较低等因素（臭氧的有效利用率只有60%80%），确定选用臭氧发生器的产率可按500g/h计。7.1.2设备选型因为厂内没有氧气源，故选用某厂生产的空气源臭氧发生器，产品型号为yckgc-00500，发生器直径为0.68，高1.58m，放电面积78，环境温度040，相对深度要求小于85%rh，进气压力露点=-40,噪声65db,工作压力为0.2mpa,冷却水流量1 m/h，冷却水温度30.电源为380v。50hz。臭氧产量调节范围0%100%，耗电量27kw.h/kgo3,臭氧化气浓度y=18g/ m.7.1.3接触装置（采用鼓泡塔）鼓泡塔体积v塔v塔=18.4 m塔截面积f塔 塔内水深ha取4m,则f塔= =220.85/604=4.6塔高h塔h塔=1.3ha=5.2m塔径设两座鼓泡塔，每座面积f塔=f塔/2=4.6/2=2.3每座塔直径d塔=1.7 m图7.1 鼓泡塔示意图7.1.4臭氧化气流量 q气=10000.234/18=13 m/h折算成发生器工作状态下的臭氧化气流量 q气=0.614 q气=7.982 m/h微孔扩散板的个数n根据产品样本提供的资料，所选用微孔扩散板的直径d=0.2m,则每个扩散板的面积f=3.140.20.2/4=0.0314，使用微孔钛板，微孔孔径为r=40m,系数a=0.19，b=0.066,气泡直径取d气=2mm,则气体扩散速度=(2-0.1940)/0.066=20.5m/h,微孔扩散板的个数n= q/(f)=13/20.50.0314=20.19521个。图7.2 微孔板图所需臭氧发生器的工作压力hya塔内水柱高h1=4mh2ob 布水元件水头损失h2=0.2kpa0.02mh2oc臭氧化气输送管道水头损失 臭氧化气选用dn15管道输送，总长30m,气体流量较小，输送管道的沿程及局部水头损失按h3=0.5mh2o考虑。 臭氧发生器的工作压力hy=h1+h2+h3=4+0.02+0.5=4.52mh2o尾气处理 余臭氧消除器采用壁挂式活性炭余臭氧消除器吸附催化剩余臭氧。7.2活性炭滤池 由于生物活性炭是在贫营养的环境下降解有机物，氧气需要量不大，原水中含有一定的溶解氧，原水在进入活性炭滤池之前经过了落差为0.5m的跌水曝气供氧，同时臭氧分解产生的氧气也增加了水中溶解氧的含量，所以在活性炭滤池内水的溶解氧量足够，不需要设置曝气系统。7.2.1相关计算活性炭面积f=q/vl=22.8/10=22滤池个数采用3池并联运行，nl=3，没池面积7.43，平面尺寸2.732.73，另外备用一格活性炭滤池，共4个。接触时间tl=hn/vl=2.5/7.430.34h活性炭填充体积vv=fhn=7.432.5=18.575每池填充活性炭的质量g活性炭填充密度=0.5t/ m,则g=vr=18.60.5=9.3t(6)活性炭工作时间tl吸附型活性炭模型实验结果为滤速为10m/h时，k=0.7 m/(kg.h) ho=0.5qo=71kg/ m,进水co=4.32mg/l.出水ce=3.66 mg/l，则吸附型活性炭的工作时间tx= =3132.9(h)由于活性炭表面生长的生物膜降解了一部分有机物。延长了活性炭的工作周期。据实验结果，工作周期延长了3倍tl=3tx=9398,7h.活性炭每年更换次数nn=36524/tl=0.73 取1次活性炭层利用率=80%活性炭滤池的高度hl活性炭层高hn=2.5m 颗粒活性炭粒径0.81.7mm承托层ho层=0.55m 活性炭层以上的水深h1=1.7m活性炭滤池的超高h2=0.3mhl=2.5+0.55+1.7+0.3=5.05m7.2.2排水槽,排水渠，反冲洗配水系统，反冲洗水箱的设计和普通快滤池一样单池反冲洗流量q冲 =374.4m/h反冲洗排水槽图7.3 反冲洗排水槽断面a断面尺寸 每池设一个排水槽，槽长2.73m,槽内流速采用0.6m/s.排水槽采用三角形槽底断面形式