南京某热电厂循环供水系统设计.doc

本科毕业论文南京某热电厂循环供水系统设计姓名： 学号： 专业：土木工程指导教师： 目录摘要3前言41 概述51.1 工程概况51.2 设计任务与设计条件51.2.1 设计任务51.2.2 设计条件61.2.3 设计自然条件62 净水厂工艺选择与设计计算82.1 混凝设施92.1.1 药剂配制投加设备92.1.2 混和设备142.1.3 絮凝设备162.2 沉淀池232.2.1 沉淀池型式的选择242.2.2 设计概述252.2.3 设计计算252.3 过滤设备302.3.1 滤池的选用302.3.2 设计概述312.3.3 设计计算312.4 消毒设施422.4.1 已知条件432.4.2 设计计算432.5 清水池计算442.5.1 平面尺寸计算442.5.2 管道系统452.5.3 清水池的布置453 净水站平面和高程布置463.1 平面布置463.2 高程布置474 结 论47致 谢48参考文献49 摘要 本设计选题取自实际生产中，为南京某燃机发电有限责任公司2450mw机组二次循环供水系统。全厂供水系统为带有冷却塔的二次循环供水系统。电厂的净水站位于厂区东侧。全厂用水均为来自经过净水站处理的长江水，其中循环水系统的补充水为来自净水站的澄清水，化学水补充水则为来自净水站的澄清、过滤水。整个工程包括取水工程，净水工程和输配水工程三部分。本设计选取了混凝、沉淀、过滤、消毒的常规水处理工艺，使经处理后的清水符合工业用水的标准，其中澄清水水质为ss10mg/l、浊度10ntu；过滤水水质为ss3mg/l、浊度3ntu。 本工程净水站水处理设备的设计出力1500m3/h。通过比较，选取了最符合本设计要求的水处理构筑物，经过设计计算，得出了各个水处理构筑物的尺寸以及输配水管道的管径，并选取了所需设备的型号、数量。关键词： 水处理 混凝 沉淀 过滤 消毒 abstract this design comes from practice. it is a recycling water-supply system of 2450mw generating units in a coal power co. ltd. in nanjing. the water-supply system in the plant is a recycling water-supply system with a cooling tower. the water-purifying station is in the east of the plant. the water used in the plant is purified water from the yangtze river. the supplementary water in the water cycling system is the settled water from the purifying station. the chemical supplementary water is the settled, filtered water from the purifying station. the project includes three parts, that is, getting water, purifying water and sending water. the normal water treatment technology such as coagulation, sedimentation, filteration and sterilization is used in the design so that the treated water reaches the standard of water used in industry. the quality of settled water is: ss10mg/l, turbidity10ntu; the quality of filtered water is: ss3mg/l, turbidity3ntu.the designed output of the water treatment equipment in the station is 1500m3/h. by comparison, the most suitable building is designed. the suitable size of the building and the calibres of the pipes are decided on by calaulating. types and quantities of the equipment are also chosen.keywords: water treatment, coagulation, sedimentation, filteration, sterilization 前言 近年来，我国的水资源日益匮乏，工业用水量也在日益增加，而冷却用水更是占了工业总用水量的70%左右。工业用水循环将会大大节约水资源，作为电力部门，设置循环供水系统工业取水，量下降，就可以将省下来的水提供城市公共用水与居民生活用水，创造节约型社会，更有利于社会的稳定。 本设计为南京某燃机发电有限责任公司机组循环供水系统设计。本工程净水站水处理设备的设计出力为1500m3/h，水处理设备为室外露天布置。电厂的循环冷却水直接采用长江水，本期工程净水站处理的原水就直接来自循环水系统。从循环水压力管道上引水至本期工程的净水站，通过原水升压泵提升后进入水处理设备。在原水升压泵泵后与水处理设备之间的管道上设置管道混合器，在混合器前投加混凝剂（或助凝剂，根据需要设置）。水处理设备应采用混合、反应、沉淀、过滤工艺，处理后的清水进入清水池，经清水泵提升后送至电厂各用户。 通过整个设计，我系统了解国内外水处理工艺流程及设备，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。通过比较选择符合流体力学性质，沉淀效果好，沉淀表面光滑，不易积泥，使用寿命长，抗冲击负荷能力强的水处理设备。能够独立进行整个工艺过程所涉及的所有设备及材料（包括混合、反应设备、沉淀设备、过滤设备、管道混合器、阀门、管道以及相应的电控设备等）的设计，把所学理论知识结合到生产实践中。1 概述1.1 工程概况南京某某燃机发电有限责任公司2450mw机组采用二次循环供水系统。电厂的净水站位于厂区东侧。本工程净水站水处理设备的设计出力为1500m3/h，水处理设备为室外露天布置。净水站水处理工艺流程：循环冷却水直接采用长江水，本期工程净水站处理的原水就直接来自循环水系统。从循环水压力管道上引水至本期工程的净水站，通过原水升压泵提升后进入水处理设备。在原水升压泵泵后与水处理设备之间的管道上设置管道混合器，在混合器前投加混凝剂（或助凝剂，根据需要设置）。水处理设备应采用混合、反应、沉淀、过滤工艺，处理后的清水进入清水池，经清水泵提升后送至电厂各用户。1.2 设计任务与设计条件1.2.1 设计任务（1）给水系统选择和给水方案比较，确定净水厂厂址与净水工艺，提出可行的给水系统进行方案比较；（2）净水厂设计；（3）净水厂的平面布置和高程布置1.2.2 设计条件本期工程全厂供水系统为带有冷却塔的二次循环供水系统。全厂用水均为来自经过净水站处理的长江水，其中循环水系统的补充水为来自净水站的澄清水，化学水补充水则为来自净水站的澄清、过滤水。本工程净水站水处理设备的设计出力1500m3/h，净水站水处理设备的设置应考虑任一构筑物或设备进行检修、清洗或停止工作时仍能满足出力要求。经处理后的清水应符合工艺用水的标准。其中澄清水水质为ss10mg/l、浊度10ntu；过滤水水质为ss3mg/l、浊度3ntu。设计应提供上述整个工艺过程所涉及的所有设备及材料（包括混合、反应设备、沉淀设备、过滤设备、管道混合器、阀门、管道以及相应的电控设备等）。需提供水处理设备的工艺设计（不包括结构设计，设备的基础部分）。水处理设备的维护结构可采用混凝土结构，水处理设备的工艺设计符合流体力学性质，沉淀效果好，沉淀表面光滑，不易积泥，使用寿命长，抗冲击负荷能力强。水处理设备的排泥系统采用可编程控制器（简称为plc，供方提供）来实现自动控制。提供的水处理设备、管道阀门的配置应能满足系统运行自动化控制的需要。排泥系统的控制方式应包括自动、半自动、手动3种控制方式。当自控系统故障时，可通过控制箱上的控制按钮实现电动控制，当电动阀门检修时可通过排泥管上的手动阀门实现排泥。1.2.3 设计自然条件（1）水文状况南京内主要地面水来源为长江，主要水系属感潮河段，每日涨落潮各两次，涨、落平均延时 3 小时 25 分。 水位及潮差历年最高水位10.22米历年最低水位1.54米年平均水位5.31米（吴淞零点为基准）平均洪水位： 5.20 m 平均枯水位： 0.06 m 历年最大潮差： 2.10 m 历年最低潮差： 0.01 m 历年平均潮位： 0.96 m 流速 最大流速： 2.00m/s （洪水期）最小流速： 0.50m/s （枯水期） 平均流速： 1.00m/s （水位中等） 流量最大洪峰： 92600m3/s （ 1954 年8月 1日）最大平均流量： 43100 m3/s (1954年) 多年平均流量： 28600 m3/s 最小平均流量： 21400 m3/s 最小枯水流量： 4620 m3/s 年均径流量： 8933 亿 m3（2）气候南京位于中纬地区，属北亚热带季风气候，太阳高度角比较大，日照充足，无霜期 238 天，日照时数 2057.2 小时，气温温和湿润，四季分明，雨量丰沛。 湿度 历年平均相对湿度： 76% 历年最小相对湿度： 0% （1968 年 1 月 15 日） 室外平均相对湿度: 77% 风向常年主导风向为东风和 ene （东北偏东），其次为 ese （东南偏东）夏季主导风向： ese （东南偏东） 冬季主导风向：静风和 ene （东北偏东） 历年平均风速： 3.1m/s 历年最大风速： 23.0m/s,1959 年 8 月 31 日 ne （东北）风 气压 历年平均气压： 1014.0 百帕 降雨历年平均降水量： 1070.0 毫米 历年一日最大降水量： 262.5 毫米（ 1972 年 7 月 3 日） 日降水量大于 10 毫米的天数： 32.4 天 雨季：镇江新区无明显雨季 雷暴年雷暴日数： 28.2 天 雾年平均降雾日： 26.1 天 冰冻1951 年至 2000 年最低气温不高于 0 日数： 43.4 天 积雪 年最大积雪厚度： 34 厘米（1984 年 1 月 19 日） 地震 地震强度、频度：建筑物按 7 级设防，但历史上未发生过 5.5 级以上的地震。地震烈度：7度 气温 历年平均气温： 15.5 室外气温变幅： -14.040.7（3）处理水水质处理水进水温度变幅： 4.035处理水水质类型 ： 长江水江水水质指标见表1-1 表1-1 江水水质指标项目项目外观清混浊cod(p.p.m.o2)120温度435pss(p.p.m)1000ph6.58.5含沙量0.0223.24kg/m3 2 净水厂工艺选择与设计计算由于地表水水源水位变化不大，原水的浊度、色度有季节性的变化。所以选择以下处理工艺：2.1 混凝设施水的混凝是指水中胶体粒子以及微小悬浮物的聚集过程。它是近代水质净化处理的首要环节。它主要由药剂配制与投加、混合、反应三部分组成。2.1.1 药剂配制投加设备（1）药剂选择本设计采用聚合氯化铝pac为混凝剂，以聚丙烯酰胺pam为助凝剂。固体时，助凝剂为混凝剂的3%5%。配成液体时，混合凝剂的浓度控制在10%（按商品质量算）。一般水质情况下，干重最大投加量约为30mg/l，最低6.7mg/l，平均14.3mg/l。pac特性：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59。操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本较低。pam特性：处理高浊度水时效果显著，既可保证水质，又可减少混凝剂用量和沉淀池容积；适当水解后，效果提高；常与其他混凝剂配合使用或作助凝剂；其单体丙烯酰胺有毒，用于饮用水净化应控制用量。（2）投加方式选择混凝剂的投配方式可采用湿投或干投。本设计采用湿投法。在药剂湿投法系统中，首先把固体药剂置入溶解池中并注水溶化。当湿投时，混凝剂的溶解应按用药量大小、混凝剂性质，选用水力、机械或压缩空气等搅拌方式。（3）药剂溶解与溶液配制设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜，池顶宜高于地面1m，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm的排查管，池壁需摄超高，防止搅拌溶液时溢出。由于药液一般都具有腐蚀性，所以陈放药液的池子和管道及配水井都应具有防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体。溶液池一般以高架式设置，以便能依靠重力投加药剂。池周围应有工作台，底部应设置放空管，必要时采用溢流装置。 溶液池容积w1； 设计流量为q=1575m3 /h，最大投加量为=30mg/l, 溶液浓度为10，每天调制次数为n=2，溶液池调节容积为： 设计取6m3 ，溶液池分三格，一格备用。每格的有效容积为3m3 ，有效高度为1.0m,超高取0.2m,则每格实际尺寸为：blh=2 m1.5m1.2m 溶解池w2 溶解池容积为： 有效高度取1.2m,超高取0.3m。 溶解池实际尺寸为：blh=1.5m1m1.5m 溶解池的放水时间采用t=10min,则放水流量 查水力计算表得放水管管径d0=40mm,相应流速v0=2.82m/s。 溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。 投药管投药管流量查水力计算表得投药管管径d=20mm,相应流速为0.63m/s。（4）压缩空气搅拌调制药液的计算 用压缩空气搅拌调制药剂时，在靠近溶解池底部处设置格栅，用以放置块状药剂。格栅下部空间设穿孔空气管，加药时可通入压缩空气进行搅拌，以加速药剂的溶解。穿孔空气管应能防腐，可采用塑料管或橡胶软管等。 溶解池的空气供给强度为810l/(s.m2),溶液池则为35 l/(s.m2)。空气管内空气流速为1015 m/s，孔眼处空气流速为2030 m/s。穿孔管孔眼直径一般为34mm,支管间距为400500mm. 已知条件 药池平面尺寸：溶解池为1.5m1m；溶液池为2 m1.5m。 空气供给强度：溶解池采用8 l/(s.m2)；溶液池采用5 l/(s.m2)。空气管长度为20m,其上共有900弯头七个。 设计计算a. 需要空气量q 式中： n药池个数，一般溶解池应设两个； f药池平面面积，m2； q空气供给强度，l/(s.m2)溶解池需要空气量q1: 溶液池需要空气量q2: 所以，总需用空气量q:b. 选配机组选用rb-65型诺茨鼓风机两台（一台工作，一台备用），其风量为3.33m3/min,风压为49.0kpa，所需轴功率为5.0kw，所配电机功率为7.5kw，转数为2500r/min。c. 空气管流速v: 式中： q供给空气量，m3/min; p鼓风机压力，pa; d空气管管径，m,此处选用d=100mm.则空气管流速为： d. 空气管的压力损失h沿程压力损失： 局部压力损失： 式中：l空气管长度，m； g管内空气质量流量，g=60q（kg/h）; 空气密度（见表3-1），kg/m3; q空气供给量，m3/min; 阻力系数，见表3-2； d空气管直径，mm; 局部损失阻力系数； v空气管流速，m/s. 表3-1 空气密度（干空气密度以kg/m3计）压力/pa密度kg/m3温度-30-20-100+10+20+30+409.8061041.4061.3501.2991.2511.2071.1661.1281.0581.9611042.8122.7012.5892.5832.4142.3322.5552.1153.9221045.6245.4025.1965.0064.8294.6064.5104.2325.8831048.4368.1027.7947.4097.2446.9966.7656.3467.84510411.3510.8010.3910.019.6589.3289.0208.4649.80610414.0613.5012.9912.5112.0711.6611.2810.58表3-2 根据g值确定的阻力系数g/（kg.h-1）g/（kg.h-1）102.034001.18151.926501.10251.7810001.03401.6815000.97651.5425000.901001.4540000.841501.3665000.782501.26当温度为0、压力为9.8104+4.9104=1.47105（pa)时，由表3-1查知得空气密度=1.92，则： 据此查表3-2，得=1.19，则 7个900弯头的局部阻力系数 故得空气管中总的压力损失为 e. 空气分配管的孔眼数n孔眼直径采用 d0=4mm;单孔面积为: 空眼流速采用 v0=20m/s;所需孔眼总数: 用压缩空气调制药液的溶解池见图1-1(5) 药剂仓库的计算药剂仓库与加药间应连在一起，储存量一般按最大投剂量期间1-2月的用量计算，并应根据药剂供应情况和运输条件等因素适当增减。药剂堆放高度一般为1.5m,有吊运条件时可适当增加。仓库内应有磅秤，尽可能考虑汽车运输方便，并留有1.5m宽的过道。应有良好的通风条件，并应防止受潮。1 已知条件混凝剂为聚合氯化铝，每袋的质量为40kg，每袋体积为0.50.40.2（m3),投药量为30mg/l,水厂设计流量为1575m3/h,药剂堆放高度为1.5m，药剂有效期为30d.2 设计计算a. 聚合氯化铝袋数n 式中 ： q水厂设计流量，m3/h; u投药量，mg/l; t药剂储存期，d; w每袋药剂质量，kg. b. 有效堆放面积a式中： h药剂堆放高度，m; v每袋药剂体积，m3; e堆放孔隙率，袋堆时e=20%。2.1.2 混和设备 混合的主要作用，是让药剂迅速而均匀地扩散到水中，使其水解产物与原水中的胶体微粒充分作用完成胶体脱稳，以便进一步去除。脱稳过程一般不超过2min。对混合的基本要求是快速与均匀。“快速”是因混凝剂在原水中的水解及发生聚合絮凝的速度很快，需尽量造成急速的扰动，以形成大量氢氧化物胶体，而避免生成较大的绒粒。均匀时为了使混凝剂在尽量短的时间里与原水混和均匀，以充分发挥每一粒药剂的作用，并使水中的全部杂置微粒都得到药剂的作用。（1）混合设备的选择 混合设备的种类很多，但基本类型主要是机械和水力作用两种，表3-3列出了混合设备的类型及特点。我国常采用的混合方式为水泵混合、管式静态混合、机械混合。表3-3 混合设备的类型及特点类型性能比较适用条件水 泵 混 合 优点：1、设备简单2、混合充分，效果较好3、节省动力缺点：1、距离太长不宜用 2、吸水管较多时，安装管理较复杂适用于各种水量的水厂，一级泵房据絮凝池应小于120m管 式 混 合管道混合优点：1、设备简单，占地少 2、水头损失较小缺点：1、当流量较小时，可能在管中产生沉淀 2、效果较差 适用于流量变化不大的管道及各种水量的水厂。投药点至末端出口应不小于50倍管径 管式混合器优点：1、混合均匀，快速，效果好 2、构造简单，安装方便缺点：1、水头损失较大， 2、当流量较小时混合效果下降混 合 池 混 合多孔隔板混合槽优点：混合效果较好缺点：1、水头损失较大 2、当流量较大时，影响混凝效果适用于中小型水厂分流隔板混合槽优点：混合效果较好缺点：1、水头损失较大 2、占地面积较大适用于大中型水厂浆板式机械混合槽优点：1、混合效果较好，受水量变化影响较小 2、水头损失较小缺点：1、需耗动能管理，一般每立方米设备容量需要 0.175kw 2、维护较复杂适用于各种水量的水厂结合本设计的实际情况，以及经济考虑，选择管式静态混合器。（2）设计计算 采用管式混合，药剂加入水厂进水管中，投药管道内的沿程与局部水头损失之和不应小于0.30.4m，否则应装设孔板或文氏管式混合器。通过混合器的局部水头损失不小于0.30.4m，管道内流速为0.81.0m/s,采用孔板d2/d1=0.70.8(d1为装孔板的进水管直径，d2为孔板的直径）。为了提高混合效果，可采用目前广泛使用的“管式静态混合器”。管式静态混合器是按要求在混合器内设置若干固定混合单元，每一混合单元有若干叶片按一定角度交叉组成。当加入药剂的水通过混合器时。将被单元分割多次，同时发生分流、交流和蜗旋，以达到混合效果。 设计计算。设计进水量q=1575m3/h,水厂进水管投药口至絮凝池的距离为20m，进水管采用两条，直径d1=350mm.a. 进水管的流速v 据d1=350mm,q=1575/2=788m3/h,查水力计算表知v12.269m/s，1000i21.311 混合管段的水头损失h： 孔板的直径d2 因为 d2/d1=0.75所以 孔板处的流速v2 ： 孔板处的水头损失herror! reference source not found.式中： 孔板局部阻力系数，见表3-4表3-4 孔板局部阻力系数值d2/d10.600.650.700.750.8011.307.354.372.661.55 选用管式静态混合器，其规格为dn350。2.1.3 絮凝设备（1）絮凝设备的选择絮凝阶段得主要任务是，创造适当的水力条件，使药剂与水混合后和产生微絮凝体，在一段时间内凝聚成具有良好物理性能的絮凝体它应有足够大的粒度、密度、和强度（不易破碎）；并为杂质颗粒在澄清阶段迅速沉降分离创造良好的条件。絮凝效果可用gt值来表示，g为絮凝池内水流的速度梯度 式中 ： -水的绝对粘滞系数，见表3-5； -水的密度； h-絮凝池的总的水头损失； t-絮凝时间，一般为1030min;表3-5 水的绝对粘滞系数水温t（0c）（pa.s）水温t/0c（pa.s）01.778710-3151.139510-351.519010-3201.009110-3101.309210-3300.808910-3 根据生产经验，t=1030min,流速采用0.20.6m/s时，g值在2060s-1之间，gt值应在104105之间为宜（t的单位为秒）。絮凝池应与沉淀池连接起来建造，可节省造价。如果采用管渠连接，不仅增加造价，而且由于管道流速大而易使已接大的絮凝体破碎率。 絮凝池的一般类型及特点见下表 类型 特点适用条件隔板絮凝池往复式优点：絮凝效果好，过构造简单，施工方便；缺点：容积较大，水头损失较大水量大于30000m3/d的水厂回转式优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便；缺点：出水流量不易分配均匀，出口处易积泥水量大30000m3/d水厂，水量变动小者；改建和扩建旧池更适用漩流式絮凝池优点：容积小，水头损失较小；缺点：池子较深，施工困难，絮凝效果较差 一般适用于中小型水厂折板絮凝池优点：溶剂小，水头损失较小缺点：构造复杂，造价高流量变化较小的中小型水厂涡流式絮凝池优点：絮凝时间短，容积小，造价抵；缺点：池子深，施工困难，絮凝效果差水量小于30000m3/d的水厂网格、栅条絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短缺点：末端池底易积泥机械絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短缺点：需机械设备和经常维修大小水量均适用，并能水量变动较大者悬浮絮凝池加隔板絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，造价较低缺点：斜档板在结构上处理较困难，重颗粒 泥沙易堵塞在斜挡板底部中小型水厂根据本设计的实际条件和实地检测，选用栅条絮凝池。絮凝池与沉淀池连接起来建造，这样可以减少占地面积。（2） 设计概述在絮凝池内水平放置栅条形成栅条絮凝池，一般布置成多个竖井回流式，各竖井之间的隔墙上，上下交错开孔，当水流通过竖井内安装的若干层栅条时，产生缩放作用，形成漩涡，造成颗粒碰撞。网格絮凝池的设计一般分成三段，流速及流速梯度g值逐渐降低。相应各段采用的构件，前段为密栅，中段为疏栅，末段不安装栅。主要设计参数如下： 1 絮凝时间一般为1015min,其中，前段35min,中段35min，末段45min.2 水流在竖井内的流速，前段和中段的0.120.14m/s,末段0.10.14m/s。3 絮凝池的分格数按絮凝时间计算，各竖井的大小，按流速确定。4 网格的层数，前段总数宜在16层以上，中段在8层以上，上下两层间距为6070cm，末段一般可以不放。5 过网格流速，前段0.250.3m/s，中段0.220.25m/s。6 栅条的过水缝隙，应根据过栅流速及栅条所占面积确定。一般栅条前段缝隙为50mm,中段缝隙为80mm.7 各竖井之间的过水空洞面积，以前段向末段逐渐增大。过孔洞流速，前段0.30.2m/s，中段0.20.15m/s，末段0.10.14m/s。所有过水孔经常处于淹没状态。8 栅条材料可用木材，扁钢，钢筋混凝土预制件等。板条宽度：80mm，板条厚度：木条2025mm，钢筋混凝土预制件3070mm。9 排泥：池底布置穿孔排泥管或单斗底。穿孔排泥管的直径150200mm，长度小于5mm,并采用快开排泥阀。10 速度梯度g值：前段70100s-1,中段4050s-1，末段1020s-1.（3）设计计算 已知条件：设计水量q=1500m3/h，絮凝池分为四组，絮凝时间t=12min，絮凝池分为三段：前段方密栅条，过栅流速v1栅=0.25m/s，竖井平均流速v1井=0.12m/s；中段方疏栅条，过栅流速v2栅=0.22m/s,竖井平均流速v2井=0.12m/s；末段不放置栅条，竖井平均流速v3井=0.12m/s。前段竖井的过孔流速0.30.2m/s，中段0.20.15m/s，末段0.10.14m/s.1 每组絮凝池的设计水量q 考虑水厂自身的用水系数5%，则：2 絮凝池的容积w 3 絮凝池的平面面积a为与沉淀池配合，絮凝池的池深为4.4m. 4 絮凝池单个竖井的平面面积f： 取竖井的长为l=1.0m,宽为b=1.0m,单个竖井的实际平面面积：5 竖井的个数n： ， 取n=18个6 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50mm,宽度为50mm，预制拼装。每组絮凝池分为3行，每行布置6个竖井，第一行为前段，每格安装3层栅条，第二行为中间段，每格安装2层栅条，第三行为末段，不放置栅条。a. 前段放置密栅条 竖井过水面积为： 竖井内栅条面积为： 单栅过水断面面积：所需栅条数为m1= a1栅/ a1栅=0.56/0.05=11.2根，取m1=12根，两边靠池壁各放置一根，中间布置10根，过水缝隙数为11个。平均过水缝宽为：实际过栅流速为：b. 中间设置疏栅条后竖井过水面积为：竖井内栅条面积为：单栅过水断面面积：所需栅条数为m2= a2栅/ a2栅=0.50/0.05=10(根)，两边靠池壁各放置一根，中间布置8根，过水缝隙数为9个。平均过水缝宽为：实际过栅流速为：7 絮凝池的总高絮凝池的有效水深为4.4m,取超高为0.3m，池底设泥斗及快开排泥阀排泥，泥斗深度0.60m，池的总高为： 8 絮凝池的长、宽絮凝池共分为4组，每组分为3行布置，每行分6个竖井，竖井的尺寸为10001000，相邻竖井之间的间距为200mm,靠两边各留100mm的结构部分，所以絮凝池的长为：l=10006+2005+1002=7200mm,絮凝池的宽为：b=10003+2002+1002=3600mm。（包括结构部分） 絮凝池的布置如图2所示。9 竖井隔墙孔洞尺寸 竖井隔墙孔洞的过水面积=流量/过孔流速，过水孔洞流速分为3档递减，每行取一个流速，前端取0.3m/s,中间段取0.2m/s，末端取0.1m/s。则：前段的孔洞面积为：，取孔洞的宽为0.8m,高为0.5m；中间段的孔洞面积：，取孔洞的宽为0.8m,高为0.75m；末段的孔洞面积：，取孔洞的宽为0.8m,高为1.5m。10 水头损失h 式中： h总水头损失，m; h1每层栅条的水头损失，m; h2每个孔洞的水头损失，m; 栅条的阻力系数，前段取1.0，中间段取0.9； 孔洞的阻力系数，可取3.0； v1竖井过栅流速，m/s; v2各段孔洞流速，m/s。a. 格栅的水头损失第一行每层格栅水头损失得：第一行内通过格栅总的水头损失:第二行每层格栅水头损失为：第二行内通过格栅总的水头损失:由于第三行没有布置格栅，所以第三行的格栅水头损失为零，故b. 孔洞水头损失第一行总的孔洞水头损失为：第二行总的孔洞水头损失为：第三行总的孔洞水头损失为：通过絮凝池的总的水头为： 各段的停留时间： 第一段 第二段 第三段 总的絮凝时间为34.0=12.0min。 gt值校核： 当t=20 0c时，=110-3pa.s g在2060s-1之间,满足要求。 满足要求。采用穿孔排泥管排泥，dn150，安装快开排泥阀。2.2 沉淀池密度大于水的悬浮物在重力作用下从水中分离出去的现象称为沉淀。根据水中杂质颗粒本身的性状及其所处外界条件的不同，沉淀分为如下几种:按水流状态，分为静水沉淀与动水沉淀。按投加混凝药剂与否，分为自然沉淀与动水沉淀。按颗粒受力状态及所处水力等边界条件，分为自由沉淀和拥挤沉淀。按颗粒本身的物理化学性状分为团聚稳定颗粒与团聚不稳定颗粒沉淀。另外，当水中悬浮颗粒细小，粒度较均匀，含量又很大（大于5000mg/l）时，将发生浓缩现象，即在沉淀过程中出现一个清水和浑水的交界面（浑液面），交界面的下降过程也就是沉淀的进行过程。所以，浓缩是沉淀的特殊形式，同时属于拥挤沉淀类型。2.2.1 沉淀池型式的选择 用于沉淀的构筑物称为沉淀池。按水流方向和线路，沉淀池可以分为平流式、竖流式、辐流式、斜流式等类型。沉淀池的选择，应根据水质、水量、水厂平面和高程布置的要求，并结合絮凝池结构形式等因数确定。常见各种形式沉淀池的性能特点及使用条件如下表:表3-7沉淀池形式比较形式性能特点适用条件平流式优点：1、可就地取材，造价低2、操作管理方便，施工较简单3、适应强，潜力大，处理效果稳定4、排泥效果好缺点：1、机械排泥设备，维护较复杂 2、占地面积大1、一般用于大中型水厂2、原水含沙量较大时，作预沉淀池竖流式优点：1、排泥较方便 2、一般与絮凝池合建 3、占地面积小缺点：1、一般沉淀效果较差 2、施工较平流式困难1、一般用于小型净水厂2、常用于地下水位较低时辐流式优点：1、沉淀效果好 2、有机械排泥时排泥效果好缺点：1、基建投资及费用大 2、维护管理较复杂 3、施工较平流式困难1、 一般用于大中型净水厂2、 在高浊度水地区，作预沉淀池斜管式优点：1、沉淀效率高 2、池体小，占地少缺点：1、斜管耗用材料多，且价格较高 2、排泥较困难1、 宜用于大中型水厂2、 宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖潜沉淀池池体由进口区、沉淀区、出口区及泥渣区四部分组成。根据上述表格中各种沉淀池的特点及性能比较，以及结合本设计的实际情况，选用斜管沉淀池。2.2.2 设计概述(1) 选用斜管沉淀池的原因水流的紊动性用雷诺数re判别。该值表示水流的惯性力与粘滞力两者之间的对比。，式中v表示水平流速，r表示水力半径。re越大，水流紊动性越大，越不利于沉淀，相反越有利于沉淀。水流稳定性用弗劳德数fr表示。该值反映了水流的惯性力与重力两者之间的比值。，式中v表示水平流速，r表示水力半径。fr越大，水流的稳定性越好，越有利于沉淀。所以在沉淀池中，要尽量减小re，而增加fr。这样做的有效措施就是减小水力半径r，斜管沉淀池能很好的达到上述目的。一般讲，斜管沉淀池中的水流基本上属于层流状态，其re多在200以下，甚至低于100。斜管沉淀池的fr数一般在10-310-4，甚至更大。因此，斜管沉淀池满足了水流的稳定性和层流的要求。(2) 斜管沉淀池的设计要求池底的底部配水区的高度不宜小于1.5m，以便均匀配水。为了使水流均匀地进入斜管下的配水区，絮凝池出口一般应考虑整流措施，可以采用缝隙栅条配水，缝隙前狭窄后宽，也可采用穿孔墙，整流配水孔的流速，一般要求不大于絮凝池出口流速，通常在0.15m/s0.2m/s.斜管倾角愈小，则沉淀面积越大，沉淀效率越高，但对排泥不利，根据生产实践，倾角宜为600。目前的斜管长度多采用1000mm。斜管管径（指多边形的内切圆的直径）通常采用25mm35mm。斜管断面形状会影响管中水流的雷诺数，但影响不大。生产上多采用正六角形断面。斜管的材料要求轻质、坚固、无毒、价廉，目前使用较多的是厚度约0.40.5mm的薄塑料板。一般在安装前将薄塑料板制成蜂窝状块体，块体尺寸通常不宜大于1m1m,以免安装时出现过大缝隙，造成浑水短路。2.2.3 设计计算(1) 设计数据1 设计水量：考虑到沉淀池与絮凝池合建，因此采用4组斜管沉淀池，考虑水厂自身的用水系数5%，则单组沉淀池的设计水量:2 表面负荷取q=10.0 m3/(m2.h)3 斜管材料采用厚度0.4mm塑料板热压成正六边形管，内切圆直径d=25mm,长度l=1000mm，水平倾角=600 。(2) 平面尺寸计算1 沉淀池清水区面积 式中: a单组斜管沉淀池的表面积（m2） q表面负荷m3/(m2.h),一般采用9.011.0 m3/(m2.h)。设计中取q=10.0 m3/(m2.h) 2 沉淀池长度及宽度 为了与絮凝池相配合，设计中取沉淀池长度l=7.8m,则沉淀池宽度： 设计中取为5.1m。为了配水均匀，进水区布置在7.8m长度的一侧。在5.1m的宽度中扣除0.5m，则净出口面积： 式中： a1 净出口面积k1斜管结构系数，设计中取k1=1.03 3 沉淀池的总高度 式中： h沉淀池的总高度（m); h1保护高度（m）,一般采用0.30.5m，设计中取h1=0.3m; h2清水区高度（m）,一般采用1.01.5，设计中取h2=1.2m; h3斜管区高度（m）,斜管长度为1.0m。安装倾角600，则h3=1.0sin600=0.87m; h4配水区高度（m）,一般不小于1.01.5m，设计中取h4=1.5m; h5排泥区高度（m），设计中取h5=1.25m 计算简图如图3所示（3）进出水系统1 沉淀池进水设计 沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积： 式中： a2孔口总面积(m2) v孔口流速（m/s）,一般取值不大于0.150.20 m/s设计中采用v=0.2m/s。每个孔口的尺寸定为15cm8cm,则孔口数为，进水孔位置应在斜管以下、沉淀区以上部位。2 沉淀池出水设计沉淀池出水采用两侧淹没孔口集水槽集水。集水槽布置在长度为7.8m一侧。在两边的集水槽离池壁留有相邻集水槽之间距离的一半距离。取集水槽个数n=4，集水槽的宽度取为0.4m，相邻集水槽之间距离a： 槽中流量q0：考虑到池子的超载系数为0.2，故槽中的流量为m3/s。槽中水深： 槽宽为b=0.4m起点槽中水深为：终点槽中水深为：为了便于施工，槽中水深统一按h2=0.5m 计。槽的高度h3：集水方法采用淹没式自由跌落。淹没深度取0.05m跌落高度取0.05m，槽的超高取0.15m，则集水槽总高度：孔眼计算a. 所需孔眼总面积由 得式中： q0集水槽流量； m流量系数，取0.62； h孔口淹没水深，此处为0.05m； 孔口总面积，m2.b. 单孔面积0孔眼直径采用d=40mm,则单孔面积为: c. 孔眼个数n ,取48个d. 集水槽每边孔眼个数n: e. 孔眼中心距离s0: 孔眼从中心向两边排立，在集水槽的两端各留有孔眼中心距离一般的距离。由于集水槽是在沉淀池较长的一侧布置，所以集水槽的长度等于沉淀池的宽度。 相邻孔眼之间的距离为0.213-0.04=0.173m.（4）沉淀池斜管的选择 斜管长度一般为0.8-1.0m，设计中取1.0m，斜管材料为聚乙烯材料，采用厚度0.4mm塑料板热压成正六边形管，内切圆直径d=25mm,长度l=1000mm，水平倾角=600。(5) 沉淀池的排泥系统设计采用排泥斗和穿孔排泥管进行排泥，每天排泥一次，排泥斗布置在沉淀池的5.1m的一侧，排泥斗采用棱台体，布置5组排泥斗，则排泥斗上口面的边长为5.1/5=1.02m，下口面的边长采用0.2m.排泥管布置在排泥斗以下0.25m.排泥管离地面以上0.2m,排泥区总高度为1.25m.1 单个排泥斗的容积v:2 排泥管 每个排泥斗有一个排泥管，所以一共有5条排泥管，排泥管直径取dn200，则其断面管上开孔孔径5mm，孔间距15mm.3 排泥流量q泥