3万立方米d给水处理厂设计

山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 1 页 2017东建筑工程学院 毕业设计说明书 题 目： 3 万 m3/d 给水处理厂 院 、 系：市政与环境工程学院 专 业： 给水排水专业 班 级： 学生姓名： 指导教师： 完成日期： 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 2 页 2017录 摘要及关键词 2 第 1章 设计任务及要求 5 第 2章 总体设计 6 处理流程的确定 6 处理构筑物及设备形式选择 6 第 3章 加药系统设计及混合方式 8 第 4章 预沉设备设计 9 第 5章 絮凝设备设计 11 第 6章 沉淀设备设计 15 第 7章 过滤设备设计 18 第 8章 消毒设计 29 第 9章 其他设计 30 泵房设计 30 附属构筑物、建筑物的设计确定 30 第 10章 给水处理厂的总体布置 31 给水处理厂的平面布置 31 给水 处理厂的高程布置 31 参考书目 32 结束语 32 感谢 33 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 3 页 2017要 设计任务要求设计某城市给水处理厂，原水为高浊度河流水，处理水量为30000m3/d 。设计工艺流程为： 原水 一级泵房 预沉池 絮凝池 沉淀池 滤池 清水池 二级泵房 为达 到生活饮用水卫生标准要求，必须对原水中的泥沙进行处理，所以该设计中有初次沉淀池。其形式为辐流式沉淀池，分为两池，每池半径为 16m，机械排泥。为使泥沙迅速沉淀，在原水进入初沉池时，须加入絮凝剂。该絮凝剂选用碱式氯化铝（ 原水与药水混合经过静态混合器进入初沉池。 原水从初沉池流出后，再次加药，也选用碱式氯化铝（ 经过静态混合器后，进入栅条絮凝池，絮凝池分两池，每池有 20 格。由于是高浊度水，在进入絮凝池前加过一次药。所以在絮凝池底部设有穿孔排泥管，以便排走在这里沉淀的污泥。 絮凝池和沉淀池是合 建的，连者中间有过渡区，从絮凝池出来的水经过穿孔墙进入沉淀池。沉淀池是斜管沉淀池，分两池，水从长边进从而利于配水。穿孔集水槽集水，穿孔排泥管排泥。初沉池、絮凝池和沉淀池所排污泥都要经过相应处理然后运出厂外。 从斜管沉淀池出来的水，经配水渠进入 V 型滤池。滤池设三座合建，每座都为单格，平面尺寸为 11m 4m，滤料为砂滤料，便于取材。反冲洗为气水反冲洗，在滤池旁设有反冲洗泵房。 滤后水加氯后，进入清水池。消毒所用药品为液氯。由于该水厂设计水量很小，清水池按处理水量的 20%计算，即 6000为两池，每池容积 3000 厂区很小，清水池与初沉池之间的距离不大。所以加药和加氯间合建。溶解池和溶液池都为 4个，分别向初沉池和絮凝池加药。 关键词 城镇给水厂、 3 万 m3/d 高浊度水、碱式氯化铝、液氯、砂滤料 辐流式沉淀池、栅条絮凝池、斜管沉淀池、 态混合器、气水反冲洗 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 4 页 2017he to of is of of 0000m3/d. in in to of , in so in of of 6m, In to of he to of 0 in it is of in of is it is it in in to in to a to be a to is it to in to is it to do a a is in of to is it to to is it to in to is of 1m *4m, it is to is of of by 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 5 页 2017 to of of is is 0% 000is 000of So , to to in of 0,000m3/d, of in of V 东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 6 页 2017 1 章 设计任务及要求 一、设计题目 某城市给水处理厂设计 二、设计原始资料 1、 自然条件 厂区所在地常年主导风向为东南风，月平均气温最高为 C28 ， 。厂区地形平坦，（厂区相对地面标高为 ）。 2、水源情况 原水为高浊度水，水质如下（河流水水质） ： 项目 数量 项目 数量 浑浊度 100 500硬度 4度（德国度） 色度 1度 氯根 21 水温 0 20酸根 32 体残渣 22 细菌总数 12000个 /毫升 硝酸根 大肠菌群 3000个 /升 铁 臭和味 略有 碱度 4度 3、城市用水要求 城市设计用水量为 3万 3 。城市给水处理厂出水应满足生活饮用水水质卫生规范（ 2001年）要求。 三、 设计内容 1、确定水厂的处理工艺 流程及净水构筑物或设备的类型和数量。 2、进行净水构筑物及设备的工艺设计计算。 3、进行水厂各构筑物、建筑物以及各种管渠等总体布置。 四、设计成果 1、设计说明与计算书一份 2、设计图纸最少 7张，具体包括： 给水处理厂总平面布置图 （ 1： 200 1： 500） 给水处理厂的处理工艺高程布置图 （纵向 1： 50 1： 100； 横向 1： 501： 100） 给水处理厂主要处理构筑物工艺设计图 （平面及剖面 1： 50 1： 200） 取水泵站或二级泵站工艺图 2 3张 （平面及剖面 1： 50 1： 200） 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 7 页 2017 2 章 总体设计 一、处理流程的确定 1、因为水源为地表水，选择常规处理工艺。但由于原水是高浊度水，所以应有预沉池。则处理流程为： 原水 一级泵房 预沉池 絮凝池 沉淀池 滤池 清水池 二级泵房 2、适用条件：一般进水浊度悬浮物含量 500时间内允许3000为源水浊度为 100选用该工艺。 3、工艺特点：初沉是去除水中较大颗粒，如砂粒等，混凝、沉淀、过滤的处理对象主要是水中的悬浮物和胶体杂质。原水加药后， 经混凝使水中的悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体，而后通过沉淀池进行重力分离，滤池是利用粒状滤料截留水中的杂质的构筑物，常置于混凝和沉淀构筑物之后。用以进一步降低水的浊度，完善而有效的混凝、沉淀、过滤，不仅能有效的降低水的浊度，对水中的某些有机物、细菌及病毒等的去除也是有一定效果的。消毒是灭水中的治病微生物，通常在过滤以后进行。 二、处理构筑物及设备形式选择 本设计为给水处理厂，处理能力为 30000 3 ，在水厂中算小型水厂，而原水是高浊度水，对构筑物处理能力要求较高。所以 ，在选择构筑物形式时，主要考虑以下几点： 1. 对处理能力要求高，效率要高； 2. 尽量用占地小的构筑物，对经费限制不高； 形式 优缺点 选择理由 辐流式沉淀池 优点： 1 管理方便，工作可靠 2 便于机械刮泥 3 如投加絮凝剂，净化效率较高 缺点： 1 占地面积大 2 投资大，施工较平流式困难 3 导流和配水条件较差 原水是高浊度水，含沙量为 30 Kg/大。为使预沉池出水效果提高，选择该形式预沉池，并在原水进入预沉池之前加入碱式氯化铝（ 絮凝剂，从而使出水效果提高。 栅条絮凝池 优点： 1 絮凝时间短 2 絮凝效果好 3 构造简单 缺点： 水量变化影响絮凝效果 主要考虑到栅条絮凝池根斜管沉淀池合建，而且絮凝效果好，当原水含沙量、浊度很大时，可以在预沉池出水后，进一步降低浊度。 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 8 页 2017管式沉淀池 优点： 1 沉淀效率高 2 池体小、占地少 缺点： 1 斜管耗用较多材料，老化后尚需更换，费用较高 2 对原水浊度适应性较平流池差 3 不设机械排泥装置时，排泥较困难 ;设机械排泥时，维护管理较平流池麻烦 因为该水厂处理能力较小，所以应尽量使用简单，占地小的处理构筑物，所以在选择沉淀池时，选择斜管式沉淀池 V 型滤池（均粒滤料滤池） 优点： 1 运行稳妥可靠 2 采用砂滤料，材料易得 3 滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好 4 具有气水反洗和水表面扫洗，冲洗效果好 缺点： 1 配套设备多，如鼓风机等 2 土建较复杂，池深比普通快滤池深 考虑其含污量大，出水效果好。并且反冲洗效果也好。该滤池为异向流。 三、设计水量 任务要求水厂供水量为 30000 3 ，因为水量较小，选择水厂自用水量为供水量的 %10 ，即原水进水量为 Q 30000 3 （ 1+ %10 ） = 33000 3 = 1375 = 水厂自用水量主要用于滤池冲洗、沉淀池排泥等方面。 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 9 页 2017 3 章 加药系统设计及混合方式 一、加药系统 混凝剂选用碱式氯化铝（ 其最大投加量取为 20 ，药溶液的浓度 %15b （按商品质量计），混凝剂每日配制次数 2n 次。投药位置在初沉池和絮凝池的进水管处。 溶液池容积 31 3752041710001000 10024 Q 处理水量 (m3/h)； u 混凝剂最大投加量，按无水产品计 (mg/l)； b 溶液浓度 (%)，混凝剂溶液一般采用 5商品固体混凝剂 重量计算 )，或采用 除结晶水计算 ),石灰乳液采用 2纯 n 每日调制次数，一般不超过三次。 溶液池设置四个，每个容积为 1W 。其中两个向初沉池加药，两个向絮凝池加药。每组的两个溶液池轮流向初沉池或絮凝池加药。 溶液池的形状采用矩形，尺寸为：长宽高 = ，其中包括超高 溶解池容积 312 溶解池设置四个，每个容积为 2W 。溶解池的形状采用矩形，尺寸为：长宽高 = 11 ，其中包括超高 溶解池的放水时间采用 t ，则放水流量 0 查水力计算表得放水管管径 25相应流速 溶解池底部设管径 100排渣管一根。 投药管流量 00021 查水力计算表得投药管管径 10相应流速 二、投加方式： 采用水射器投加，作用原理：利用高压水在水射器喷嘴处形成的负压将药液山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 10 页 2017入并将药液射入压力水管。优点：设备简单，使用方便，不受药液池高程所限。缺点：效率较低，如药液浓度不当，可能 引起堵塞。 三、混合 在初沉池和絮凝池前都要加混合器。所以混合器需要四个。 混合采用管式静态混合器。水流速度取 静态混合器设 3节混合元件，即 3n 。混合器距离絮凝池 ，混合时间 。 静态混合器直径为： 水流过静态混合器的水头损失为： 8 1 8 第 4 章 初沉设备设计 采用辐流式初沉池，原水自池中心进入，沿径向以逐 渐变小的速度流向周边，在池内完成沉淀过程后，通过周边集水装置流出。沉降在池底部的泥砂，采用机械方法排除。 设计计算： 一、沉淀池面积 20 系数，为动水沉降与静水沉降速度的比值，采用 1.3 q 沉淀池设计水量（ ） u 静止沉淀时的浑液面沉降速度（ ），取 0.3 n 沉淀池个数，取 2个 0f 每池进水竖管周围的股流区面积，根据配水的均匀程度而定，每只辐流池的00 2m 二、沉淀池半径 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 11 页 2017 0 7 ，取 6 三、沉淀池高 0H 沉淀池周边水深（ m ），取 1H 沉淀池圆锥台部分高度（ m ） 2H 沉淀池超高（ m ），取 01161 r 沉淀池底部积泥坑半径（ m ），取 i 池底平均坡度，由于池半径较小，所以统一取 10% 四、沉淀池容积 30 6 1 0W 单池有效容积（ 3m ） 2202 3 %22 m W 单池总容积（ 3m ） 五、总停留时间 0 0 8 8 6 73 6 0 010 1 1q 沉淀池单池出水量（ ） 六、泥渣浓缩时间 每小时的积泥体积 3112413 0 303 6 0 03 6 0 0 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 12 页 2017C 原水设计最大含砂量 3/为 3/30 2C 要求达到的排泥浓度 3/取 3/300 4C 出水设计含砂量 3/取 3/0 积泥区体积 222 3 322 01161116163 m 第 5 章 栅条絮凝池设计 设计计算： 絮凝池分为三段： 前段放密栅条，过栅流速 栅1= m/s，竖井平均流速 井1= m/s； 中段放疏栅条，过栅流速 栅2= m/s, 竖井平均流速 井2= m/s； 末端不放栅条，竖井平均流速 m/s。 前段竖井的过孔流速 m/s，中段 m/s，末端 m/s。 1、絮凝池分 2池 每池流量为 q = m3/s 2、絮凝池的容积 V 设絮凝时间 t = 10絮凝池的有效容积为 V = 10 60 = 、絮凝池的平面面积 A 设平均水深 H = 池的面积为 A = 、絮凝池单个竖井的平面面积 f 竖井流速取 v 井 = s，得单格面积为 f =井 东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 13 页 2017每格为方形，因为 f =所以边长采用 因此每格面积为 f = 、竖井的个数 n n =配合沉淀池尺寸，采用 20格 6、实际絮凝时间 t t =606s = 、竖井内栅条的布置 选用栅条材料为钢筋混凝土，断面为矩形，厚度为 50宽度为 50 预制拼装。 前段放置密栅条后 竖井过水面积为： = 栅1= = 井中栅条面积为： = 栅过水断面面积为： = 需栅条数为： 栅栅11= = ，取 12 根 两边靠池壁各放置栅条 1根，中间排列放置 10根，过水缝隙数为 11 个 平均过水缝宽： 11 50121200 = 际过栅流速： v 1 栅 = = m/s 中段社置疏栅条后 竖井过水面积为： = 栅2= = 井中栅条面积为： = 栅过水断面面积为： = 需栅条数为： 栅栅22= = ，取 10 根 两边靠池壁各放置栅条 1根，中间排列放置 8根，过水缝隙数为 9 个 平均过水缝宽： 9 50101200 = 际过栅流速： v 2 栅 = = 、絮凝池的总高 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 14 页 2017凝池有效水深为 4.0 m，取超高 0.3 m，池底设泥斗及快 开排泥阀排泥，泥斗深度 m，池的总高 H H = 4.9 m 9、絮凝池的长、宽 絮凝池的布置如图所示，图中各格右上角的数字为水流依次流过竖井的编号，顺序（如箭头所示）。“上”、“下”表示竖井隔墙的开孔位置，上孔上缘在最高水位以下，下孔下缘与排泥槽齐平。、表示每个竖井中的网格层数。单竖井的池壁厚为 300 絮凝池的长为 6000 为 7800 包括结构尺寸）。 10、竖井隔墙孔洞尺 寸 竖井编号 1 2 3 4 5 （孔洞高宽） m 1 1 1 1 1 过孔流速 m/s 7 8 9 10 11 12 1 1 1 1 1 1 1 1 3 14 15 16 17 1 1 1 1 1 1、水头损失 h h = 21 （ m） 式中 h 总水头损失， m 1h 每层栅条的水头损失， m 2h 每个孔洞的水头损失， m 1 栅 条阻力系数，前端取 段取 2 孔洞阻力系数，可取 1 竖井过栅流速， m/s 2 各段孔洞流速， m/s 第一段计算数据如下： 竖井数 6个，单个竖井栅条层数 3层，共计 18层 1 = 过栅流速 栅1= m/s 竖井隔墙 6个孔洞 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 15 页 2017 2 = 过孔流速 见表 h = 21 = 2222222 6 = m 第二段计算数据如下： 竖井数 6个， 4个竖井内设 2层栅条， 2个竖井内设 1层栅条，共计 10层 1 = 过栅流速 栅2= m/s 竖井隔墙 6个孔洞 2 = 过孔流速 见表 h = 21 = 2222222 4 = m 第三段计算数据如下： 水流通过的孔数为 5 过孔流速 见表 2 = 3.0 h = 2h= = 22222 = m 12、各段的停留时间 第一段 = = s = 第二段 = = s = 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 16 页 2017三段 = = s = 停留时间 m T 第 6 章 斜管沉淀池 从絮凝池出来的水进入斜管沉淀池。沉淀池的布置要尽量做到在进水断面上水流均匀分布，并避免已形成絮体的破碎，本工艺采用穿孔墙布置。沉淀池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，减少下层沉淀水卷起。采用淹没孔口集水槽。 设计计算： 一、沉淀池分为 2 池，并与絮凝池合建。 总流量为 ，则每池流量为： q = 二、设计采用数据： 1颗粒沉降速度： 2清 水区上升流速： 3采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚 0.4 距 30 平倾角 60 。 三、清水区面积： 其中斜管结构占用面积按 3计，则实际清水区需要面积： 7 为了配水均 匀，采用斜管区平面尺寸为 ,因为分 2 池，所以单池平面尺寸为 ，使进水区沿 一边布置。 四、斜管长度 l ： 1管内流速： 2斜管长度： 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 17 页 2017 ss i 3考虑到管端紊流、积泥等因素，过度区采用 4斜管总长： 889639250 l ，按 五、池子高度 : 1采用保护高度 : 2清水区 : 3布水区 : 4穿孔排泥斗槽高 : 5斜管高度 : lh m 6池子总高 : H m 六、沉淀池进口采用穿孔花墙，穿孔墙的洞口流速采用 ，洞口总面积为： 9.0 每个洞口尺寸定为 15 8 则洞口总数为 n，取 160个孔。 布水区高 m，孔分为 4层，每层 40个。 七、排泥采用穿孔管 穿孔管沿水流方向共设 9根，单侧排泥至集水渠。集泥渠长 B 。孔眼采取等距布置，穿孔管长 首末段积泥比为 查得72.0取孔径 5 ，孔口面积 200049.0 , 取孔距 ，孔眼数目为： 1814 20 穿孔管断面积为： 20 0 1 22 88 w 穿孔管直径为： 取直径为 孔眼向下，与中垂线成角，并列排列，采用气动快开式排泥阀。 八、集水系统： 沿长 7.3 条穿孔集水槽，为方便施工槽底为平坡，集水山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 18 页 2017中心间距为 1.5 m，靠近池壁的两条集水槽中心距池壁距离为 与集水槽垂直方向每池设置一条集水渠，即共两条集水渠，为方便施工槽底为平坡，每条集水渠流量为 ，假定集水渠起端的水流截面为正方形，则渠宽度为 ，为施工方便采用 0.5 m，起端水深 m。 则每条集水槽长为 ，每槽集水量为 1 ，查表得槽宽为 m 槽高为 m 集水槽双侧开孔，孔径 = 25 数为63个，取孔数为 64 个。集水槽每边开孔 32264个，孔间距 S m 考虑到集水槽流进集水渠时应自由跌水，跌落高度取 m，即集水槽底高于集水渠起端水面 m，同时考虑到集水槽顶与渠顶相平，集水渠总高 九、复算管内雷诺数及沉淀时间： 式中水力半径： R = 4d= 430= 7.5 内流速： 0v= cm/s 运动黏度： = s （当 t = 20 = 沉淀时间： T = 之间一般在沉淀时间 8 mi n4 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 19 页 2017 7 章 过滤设备设计 设计计算： 1、设计参数 滤速 11 ； 第一步 气冲冲洗强度 21 /15 气；第二步气 气强度 22 /15 气 ，水强度 21 /4 水 ；第三步水冲强度 22 /5 水 ； 第一步气冲时间 t；第二步气 水t；单独水冲时间 t；冲洗时间共计 ； 冲洗周期 8 反冲洗横扫强度 2/8.1 。 2、池体设计 滤池工作时间 t 滤池面积 F 滤池总面积 3000 滤池的分格 查表得，为节省占地，选单格 V 型滤池，池底板用混凝土，单格宽 单， 长 1单，共 3 座，每座面积 244 ，总面积 2132m 。 校核强制滤速 v 131 满足 17 的要求 滤池高度的确定 滤池超高 层上的水深 滤料层厚 板厚 取 山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 20 页 2017板下布水区高度 取 则滤池总高 54321 水封井的设计 滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径 均匀系数 均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算 1180 清式中 清H 水流通过清洁滤料层的水头损失， V 水的运动黏度， ， C20 时为 ； g 重力加速度， 981 2/ 0m 滤料孔隙率，取 0d 与滤料体积相同的球体直径， 0l 滤层厚度， 000 ； v 滤速， ， 2 ； 滤料颗球度系数，天然沙粒为 所以 32 清 根据经验，滤速为 8 10 时 ，清洁滤料层的水头损失一般为 3040。计算值比经验值低，去经验值的底限 30清洁滤料层的过滤水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失 。忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时水头损失为： 5 2 开始H 为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层，水封井出水堰顶标高与滤料层相同。设计水封井平面尺寸 ，堰底板比滤池底板低 0.3 m，水封井出水堰总高 21 水封 因为每座滤池过滤水量 844411 33 单山东建筑工程学院毕业 设计说明书 第 21 页 2017以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式 2/384.1 计算得 3/2 3/2 堰单水封 则 反 冲 洗 完 毕 ， 清 洁 滤 料 层 过 滤 时 ， 滤 池 液 面 比 滤 料 层 高