广东地区某给水处理厂设计.docx

给水处理课程设计广 州 大 学给水处理课 程 设 计 说 明 书 设计题目： 广东地区某给水处理厂设计 学 院： 土木工程 班 级： 09级给水排水（2）班 学生姓名： 潘雪贤 学 号： 0917040011 指导教师： 石明岩 目 录1 设计资料32 设计计算32.1工艺流程和处理构筑物选择 5 2.2设计计算 6 2.2.1网格絮凝池 62.2.2加药间 102.2.3药剂仓库 112.2.4斜管沉淀池 12 2.2.5 普通快滤池14 2.2.6 加氯间19 2.2.7 清水池203、附属面积214、给水处理工程高程布置215、参考文献231.设计资料一、设计任务根据任务书所给定的资料，综合运用所学的基础、专业基础和专业知识，设计一个中小型给水处理厂。该水厂所在地区为 广东 地区。设计题目：广东地区某给水处理厂设计二、城市自来水厂规模为 9.2 万m3/d。三、设计原始资料1、源水水质资料编号名称单位分析结果水的嗅和味级二类水体浑浊度度（ntu）色度度总硬度毫克升ph值碱度毫克升溶解性固体毫克升水的温度：最高温度度最低温度度细菌总数个毫升大肠菌群个升2、厂区地形图（1：500）3、水厂所在地区为 粘土 地区，厂区地下水位深度 4.49 米，主导风向 南 风。 厂区地面标高 158.4 m。4、厂区地形示意图：a=80 m, b=120 m, c=80 m, d=70 m从图中可以看进出水方向。5.石英砂筛分曲线：筛孔直径（毫米）0.30.40.50.60.751.01.21.5通过砂量所占百分比（%）3043556075808994从筛分曲线上，求得d80=1.00，d101.31）颗粒约筛除8%，小粒径(d0.49)颗粒约筛除54%，共筛除约62%。2.设计计算2.1工艺流程和处理构筑物选择1、工艺流程水厂源水水质为二类水体，水质良好，故采用常规处理方法即可： 2、混凝剂的选择常用混凝剂有固体硫酸铝、液体硫酸铝、明矾、硫酸亚铁（绿矾）、三氯化铁、碱式氯化铝等。本设计的水质为二类水体，选用碱式氯化铝（pac）作为混凝剂。其优点有：碱式氯化铝的絮凝体致密且大，形成快，易于沉降，混凝效果好。 铝成分高，投药量少，节省药耗，降低制水成本。温度适应性高，适应范围宽（可在的范围内），因而可不投加碱剂。使用时操作方便，腐蚀性小。设备简单，操作方便，成本较三氯化铁低。3、投药方法的选定：采用湿投法 投加方式：重力投加4、消毒方法的选择消毒工艺根据远水水质和处理要求，采用滤前及滤后二次消毒，也可仅采用滤前或滤后消毒。水厂源水水质为二类水体，水质良好，仅采用滤后消毒。消毒方法选用液氯，其具有以下优点：具有余氯的持续消毒作用；价值成本较低；操作简单，投量准确；不需要庞大的设备。2.2设计计算2.2.1网格絮凝池絮凝池的选择：不同形式絮凝池比较形式优缺点适用条件隔 板絮凝池往复式优点：1. 絮凝效果最好 2. 构造简单、施工方便缺点：1. 絮凝时间较长 2. 水头损失较大 3. 转折处絮粒易破碎 4. 出水流量不易分配均匀1. 水量大于30000m/d的水厂2. 水量变动小回转式优点：1. 凝絮效果较好 2. 水头损失较小 3. 构造简单、管理方便缺点：出水流量不易分配均匀1. 水量大于30000m/d的水厂2. 水量变动小3. 适用于旧池改建和扩建折板絮凝池优点：1. 凝絮时间较短 2. 凝絮效果好缺点：1. 构造较复杂 2. 水量变化影响凝絮效果水量变化不大的水厂网格（栅条）絮凝池优点：1. 凝絮时间短 2. 凝絮效果较好 3. 构造简单缺点：水量变化影响凝絮效果1. 水量变化不大的水厂2. 单池能力以1.0 2.5万m/d为宜机械絮凝池优点：1. 凝絮时间短 2. 水头损失小 3. 可适应水质、水量的变化缺点：需机械设备和经常维修大小水量均适用，并适应水量变动较大的水厂根据水厂设计规模，综合个种絮凝的优缺点与使用条件选用网格絮凝池，原因是：絮凝效果好，絮凝时间短，构造简单。1、设计日产水量q0为9.2万m3/d，水厂自用水占5%，则设计流量：q=q01.05=9.21.05=96600m3/d=1.118 m3/s采用两组池子并联运行，每两池为一组，则每池流量q=q4=1.1184=0.280m3/s2、设絮凝时间为t=14min，得絮凝池的有效容积为v=qt=0.2801460=235 m33、设平均水深为h=4.2m，得池的面积为a=2354.2=56 m24、竖井流速取为，得单格面积为f=0.2800.12=2.3 m25、设每格为方形，边长采用1.52m，因此每格面积为2.3 m2，得分格数为：n=562.3=24.3为配合沉淀池尺寸，采用25格。6、实际絮凝时间为：t=1.521.524.2250.280=866s=14.4min7、池的总高度：池的平均有效水深h=4.2m，取超高0.3m，泥斗深度为0.6m，得池的总高度为h=4.2+0.3+0.6=5.1m8、过水洞流速按进口递减到出口计算，得各过水孔洞的尺寸如下分格编号12345孔洞高宽（m）0.611.520.641.520.661.520.681.520.711.52分格编号678910孔洞高宽（m）0.741.520.771.520.801.520.841.520.881.52分格编号1112131415孔洞高宽（m）0.921.520.971.521.021.521.081.521.151.52分格编号1617181920孔洞高宽（m）1.231.521.321.521.421.521.541.521.671.52分格编号2122孔洞高宽（m）0.921.520.461.52絮凝池布置图吐下，途中以表示从进口到出口各格的水流方向，上孔上缘在最高水位以下，下孔下缘与排泥槽口齐平。、表示每格的网格层数。分格尺寸：1.75m1.75m已包括结构尺寸在内。9.内部水头损失计算 16格为前段，水过网孔的流速v3前=0.253.0m/s；715格为中段，水过网孔的流速v3中=0.220.25m/s。前段：网格的孔眼尺寸为80mm80mm,取v3前=0.27m/s。净空断面：a2=0.280.27=1.04m2每个网格的孔眼数为：1.040.082=163前段共设网格15块，n=15,；1为网格主力系数，取1.0。则前段网格的水头损失为：h1前=n1v322g=151.00.27219.6=0.0558m2为孔洞阻力系数，取3.0。则前段孔洞水头损失为：h2前=2v222g=3.0（0.32+0.292+0.282+0.272+0.262+0.252）19.6=0.0697m中段：网格的孔眼尺寸为100mm100mm,取v3中=0.24m/s。净空断面：a2=0.280.24=1.17m2每个网格的孔眼数为：1.170.12=117，中段共设网格7块，则：h1中=n1v322g=71.00.24219.6=0.0206m中段孔洞水头损失为h2中=2v222g =3.00.242+0.232+0.222+0.212+0.202+0.192+0.182+0.172+0.16219.6=0.056m后段：不设网格。孔洞水头损失h2后=2v222g =3.00.152+0.142+0.132+0.122+0.112+50.10219.6=0.0207m絮凝池内总水头损失为： h=h1+h2=0.0764+0.1464=0.2228m絮凝池的格墙宽0.2m。一组絮凝池总宽为为20m(包括结构尺寸)，长10m。从絮凝池到沉淀池的过渡段净宽1.5m。10.各段的停留时间第一段 t1=v1q=1.751.754.260.28=275.6s第二段 t2=v2q=1.751.754.290.28=413.4s第三段 t1=v1q=1.751.754.2100.28=459.4s11.水力校核当t=200c时，=110-3pa*s第一段 g=pgh1t1=10009.80.1255110-3275.6=66.8s-1 第二段 g=pgh2t2=10009.80.0766110-3413.4=42.6s-1第三段 g=pgh3t3=10009.80.0207110-3459.4=21.0s-1 g=pght=10009.80.2228110-31148.4=43.6s-1gt=43.61148.4=5104（满足）采用穿孔排泥管排泥，dn150mm，安装快开排泥阀。2.2.2加药间已知设计水量设计流量：q=q01.05=9.21.05=96600m3/d=4025m3/h，混凝剂为碱式氯化铝，混凝剂最大投药量= 50 mg/l，药溶液的浓度 b=10%,混凝剂每日配制次数n=3次。设计计算过程如下。1、溶液池：溶液池容积：w1=uq417bn=504025417103=16m3 溶液池分两格，每格容积为。形状采用正方形，尺寸为：blh=2m2m2.3m，其中0.2m为保护高，贮渣深度0.1m。设计两个，交替使用，以保证连续投药。池边设工作台，宽度采用1.2m，池底坡度0.02，底部设置dn100mm放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管，池体采用钢筋混凝土，内壁衬以聚乙烯板。沿池面接入药剂稀释用给水管dn80mm一条，于两池分设放水阀门，按1h放满考虑。2、溶解池：和溶液池一样，设计两个，交替使用，以保证连续投药。则每个溶解池容积：w2=0.25w1=0.2516=4m3溶解池分两格，每格容积为w2=2m3。形状采用正方形，尺寸为：lbh=2.0m1.0m0.3m，其中0.2m为保护高，贮渣深度0.1m。溶解池采用钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理，池底设0.02坡度，设dn100mm排渣管，采用硬聚氯乙烯管，给水管径dn=80mm,按10min放空溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管。3、投药管：投药管流量：q=w131000243600=1631000243600=0.56l/s查表得投药管管径d=25mm,相应流速为1.05m/s。溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。4、投药计量设备：采用计量加药泵，泵型号j-z1000/1.0，选用3台，两用1备。加药间的平面尺寸取为bl=7m6m2.2.3药剂仓库1、已知条件：所选用的混凝剂为碱式氯化铝，每袋质量是40kg,每袋规格为0.6m0.4m0.25m。投药量为50mg/l，水厂设计水量为4025m3/h。药剂堆放高度为2m，药剂储存期为30d。2、设计计算药剂按最大投加量的30d用量储存。硫酸铝所占体积：m30=aq100030=5096600100030=144.9t式中： m30-30天硫酸铝用量；a-最大投加量q-日处理水量（m3/d）硫酸铝相对密度为p=1.62103kg/m3，则硫酸铝所占体积为：v=144.91.62=89.44m3,取90m3药品堆放高度按2.0m计（采用吊装设备），则所需面积为：90 / 2=45m2考虑药剂的运输，搬运和磅称所占面积，不同药品间留有间隔等，这部分面积按药品占有面积的30%计，则药库所需面积：451.3=58.5m2，设计中取60m2。取面积尺寸为lb=610=60 m22.2.4斜管沉淀池1、沉淀池的选择本设计采用上向流斜管沉淀池，水从斜管底部流入，沿管壁向上流动，上部出水，泥渣由底部滑出。斜管材料采用厚0.45mm蜂窝六边形塑料板，管的内切圆直径d=30mm，长l=1000mm，斜管倾角=。沉淀池的计算2、池体计算包括水厂自用水量5%，和絮凝池一样，斜管沉淀池也设置两组，每组设计流量q=0.559 m3 /s，表面负荷取q=9m3/(m2/h)=2.5mm/s=2.510-3m/s5.2.2 沉淀池面积 （1）清水区有效面积：a=qv=0.5592.510-3=223.6m2（2)沉淀池初拟面积f：斜管结构占用面积按3计，则a= 1.03a=1.03223.6=230.3（3）沉淀池建筑面积：设计中，为配合絮凝池，取宽度为b=20 -0.4m=19.6m，则沉淀池长度l=230.3/19.6=11.75m，取l=11.8m。为了配水均匀，进水区布置在19.6m长度方向一侧。（4）斜管长度l： 管内流速v0：v0=2.5sin60=2.89mm/s满足（）斜管长度l：l=1.33v0-sincosd=1.332.89-0.350.8660.350.530=607mm考虑关端湍流、积泥等过渡区采用250mm斜管总长l=250+607=857,按1000mm计设计温度=20c，水的运动粘度v=0.01cm2/s。（5）池体高度：h=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+1.2+0.87+1.5+0.8=4.67m式中h-沉淀池总高度(m) ；h1-保护高度（m）,一般采用0.3-0.5m；设计取0.3m；h2-清水区高度（m）一般采用1.0-1.5m；设计中取1.2m；h3-斜管区高度（m）,斜管长度为1.0m , =60，则h3=sin60=0.87m；h4-配水区高度（m）,一般不小于1.5m；设计中取1.5m；h5-排泥槽高度，设计取0.83m。（6）复核管内雷诺数及沉淀时间：则雷诺数 re=rv0=30.28940.01=21.6830m2,取l：b=2.5:1，采用滤池尺寸：l=12.6，b=5.0滤池的实际面积为12.65=63，实际滤速v=9660086323.8=8.0m/h校核强制滤速：v=nvn-1=888-1=9.1，在范围之间，符合要求。（2）滤池高度：承托层高度 h1采用0.4m 滤料层高度 h2采用0.7m 滤层上水深 h3采用1.6m 超高 h4采用0.3m 故滤池总高h=h1+h2+h3+h4=0.4+0.7+1.6+0.3=3m（3）每个滤池的配水系统1）反冲洗水干管：反冲洗干管流量：qg=fq=6314=882l/s干管始端流速vg=1.12m/s，符合规范1.01.5m/s要求。采用管径为1000mm。2）配水支管：支管中心间距采用j=0.3m (支管长度与其直径之比小于60)每池支管数nj=2bj=250.3=32每根支管入口流量qj=qgnj=88232=27.56l/s支管始端流速vg=2.25m/s，符合规范1.52.5m/s要求。采用管径为125mm。单根支管长度：lj=12.6-1.02=5.8m3）孔眼布置：支管孔眼总面积与滤池面积之比，k采用0.25%。（取值范围0.20.25%）孔眼总面积：fk=kf=0.25%63=0.1575m2=157500mm2采用孔眼直径：dk=10mm 每个孔眼面积：fk=d24=3.141024=78.5mm2孔眼总数：nk=fkfk=15750078.5=2006.3，取2007每根支管孔眼数：nk=nknj=200784=23.8，取24支管孔眼布置设二排，与垂线成450夹角向下交错排列。每排孔眼中心距：k=2ljnk=25.824=0.48m4）孔眼水头损失：支管壁厚度采用=5mm孔眼直径与壁厚之比： dk=105=2流量系数=0.67孔眼水头损失：hk=12g(q10k)2=129.8(14100.670.25)2=3.56m配水系统校核：支管长度与直径之比不大于60：ljdj=20.075=2660孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5：fknjf=0.1575843.1440.0752=0.4250.5（4）洗砂排水槽：洗砂排水槽中心距采用0=2.0m（参考取值范围1.52.1m）排水槽根数：n0=l0=12.62.0=6排水槽长度l0=b=5m每槽排水量：q0=ql00=1452.0=140l/s采用三角形标准断面，槽中流速采用v0=0.6m/s，槽断面尺寸：x=12ql001000v=1214010000.6=0.24m洗砂排水槽顶距砂面高度：he=eh2+2.5x+c=0.450.7+2.50.24+0.05+0.075=1.04m排水槽底厚度采用=0.05m砂层最大膨胀率e=45%砂层厚度h2=0.7m洗砂排水槽的超高c=0.075m洗砂排水槽总平面面积：f0=2xl0n0=20.2456=144.4m2复算：排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于25%f0f=14.463=23%25%符合要求。集水渠（进水渠）集水渠选用矩形断面，宽取1.0m。（1）渠始端水深hqhq=0.81(fq1000b)2/3=0.81(631410001.0)2/3=0.75（2）集水渠底低于排水槽底的高度hqhm=hq+0.2=0.75+0.2=0.95m0.2保证冲洗排水槽排水畅通而使排水渠起端水面低于冲洗排水槽底的高度。滤池反冲洗采用水箱供水方式（5）滤池各种管渠计算冲洗水箱冲洗时间：t=6min冲洗水箱容积：w=1.5qft1000=1.514636601000=476.28m3水箱底至滤池配水管间的沿途及局部损失之和h1=1.0m配水系统水头损失：h2=hk=3.56m承水系统水头损失：h3=0.022h1q=0.0220.414=0.13m滤料层水头损失：h4=1-11-m0h2=2.651-11-0.410.7=0.68m式中，1滤料的相对密度（石英砂为2.65）； 水的相对密度； m0滤料未膨胀前的孔隙率，取0.41 h2滤料未膨胀前的厚度。安全富余水头：h3=1.5m冲洗水箱底应高出洗砂排水槽水面：h0=h1+h2+h3+h4+h5=1.0+3.56+0.13+0.68+1.5=6.87m进出水系统1）进水：进水总流量q1=q01.05=9.21.05=96600m3/d=1.118 m3/s进水总管d1=1000mm, v1=1.18m/s采用进水渠断面，渠宽b1=1.0m，水深为0.75m，渠中流速v1=1.5m/s各个滤池进水管流量q2=1.1188=0.14m3/s采用进水管直径d2=500mm，管中流速v2=0.8m/s，(满足0.81.2 m/s)2）冲洗水冲洗水总流量q3=qf=1463=882l/s采用管径d3=700mm，管中流速v3=2.5m/s，(满足2.02.5 m/s)3）清水清水总流量q4=q1=1.118m3/s采用进水渠断面，渠宽b1=1.0m，水深为0.75m，渠中流速v1=1.5m/s每个滤池清水管流量q5=q2=0.14m3/s采用管径d5=400mm，管中流速v5=1.24m/s，(满足1.01.5 m/s)4）排水排水流量q6=q3=882l/s采用进水渠断面 渠宽b6=1.0m，水深为1.0m，渠中流速v6=1.12m/s，(满足1.01.5 m/s)6）滤头：采用长柄滤头，单池滤头个数为：n=ff1=1.8%630.0004=2835每平方米滤板滤头个数：n1=nf=2835663=452.2.6加氯间的设计计算1、加氯量计算：q=0.01q1=0.00114025=4.025kg/hq 每天的投氯量（kg/h）q1设计水量（m3/h） 加氯量（mg/l），一般采用0.51.0mg/l仓库储备量按15d最大用量计算，则储备量为：4.0252415=1449kg2、.加氯设备的选择（1）自动加氯机选择选用zj-ii型转子真空加氯机2台，1用1备，每台加氯机加氯量在0.59kg/h。加氯机外形尺寸为：宽高=330mm370mm。加氯机安装在墙上，安装高度在地面以上1.5m,两台加氯机之间的净距为0.8m。（2）氯瓶采用容量为500kg的氯瓶，氯瓶尺寸为：外径600mm，瓶高1800mm。瓶自重146kg，公称压力2mpa。氯瓶采用两组，每组6个，1组使用，1组备用，每组使用周期约为36d。（3） 加氯控制根据余氯值，采用计算机进行自动控制投氯量。（4）加氯间和氯库加氯间是安置加氯设备的操作间，氯库是储备氯瓶的仓库。采用加氯间与氯库合建的方式，中间用墙分隔开，但应留有供人通行的小门。加氯间平面尺寸：长3.0m，宽9.0m。氯库平面尺寸：长10.0m，宽9.0m。（5）加氯间在设计时应注意：1）氯瓶中的氯气气化时，会吸收热量，一般采用自来水喷淋在氯瓶上，供给热量。设计中在氯库内设置dn25mm的自来水管，位于氯瓶上方，帮助液氯气化。2）在氯库和加氯间奶安装排风扇，设在墙的下方，同时安装测定氯气浓度的仪表和报警设施。为了使氯与水混合均匀，在加氯点后安装静态管道混合器。2.2.7清水池的设计已知:设计水量q=q01.05=9.21.05=96600m3/d=1.118 m3/s设计计算过程如下：1、清水池的有效容积：清水池的有效容积包括调节容积、消防贮水量和水厂自用水的调节量。取k=15%，共设两座，则调节容积：v=966000.152=7245m32、清水池的平面尺寸：有效水深取h=4.2m，则单池面积为：a=vh=72454.2=1725m 取单池尺寸为：57.5m30m，超高取0.3m，则清水池净高度取4.5m。3、清水池管道系统：（1）清水池的进水管：取进水管管径为dn800mm，进水管内流速为1.11（2）清水池的出水管：时变化系数k取1.5，则清水池的出水管流量：q1=kq24=1.59660024=6037.5m3/h=1.68m3/s取出水管管径为dn1000mm，则流量最大时出水管内的流速为2.14m/s（3）清水池的溢流管溢流管的直径与进水管管径相同，取为dn800mm。在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。（4）清水池的排水管：清水池内的水在检修时需要放空，因此应设排水管。排水管的管径按2.5h内将池水放空计算。排水管内流速按v2=1.5m/s估计，则排水管的管径：d3=vt36000.785v2=72452.536000.7851.5=0.827m取排水管管径为dn800mm（5）清水池上均设有人孔。3、附属建筑面积氯库10m9m加氯间3m9m吸水井30m5m变、配电间10m10m二泵站32m10m员工宿舍20m10m药库7m6m综合楼30m20m加药间10m6m 保安室5m5m244、给水处理工程高程布置在处理工艺流程中，各处理构筑物之间水流为重力流，包括构筑物本身，连接管道计量设备等水头损失在内。当各项水头损失确定之后，便可以进行构筑物的高程布置。构筑物高程布置与厂区地形，地质条件及所采用的构筑物形式有关，而水厂应避免反应池在地面架空太高，考虑到土方平衡，本设计采用清水池的最高水位与清水池所在地面标高相同。9.1 管渠水力计算（1）清水池清水池最高水位标高158.4m，超高0.3m，则池顶面标高为158.9m，（包括顶盖加厚200mm，）有效水深4.2m，则水池底部标高为154.2m。（2）吸水井清水池到吸水井的管线长5