《给水处理工艺》课程设计-设计水量3.0万m3d水厂设计.doc

给水处理工艺课程设计计算说明书全套图纸加扣3012250582 学 院： 环境科学与工程学院 专业班级： 给水排水1002 学生姓名： 学 号： 指导教师： 日 期： 给水处理工艺计算说明书一、设计原始资料1、自然资料：（1）气温：平均最高温度35，平均最低温度-6，平均温度15.（2）土壤：冻土深度0.8m。（3）全年主导风向：西北风，平均风速1.6m/s。2、地质资料：本地区为5级地震区，地下水位低于地面10m。3、水源位置：水源取水口位于水厂北方向5km处，水厂位于城市背面1km。4、水厂工作情况：昼夜均匀工作，厂区地势平坦。5、水源水质分析资料：名称单位分析结果色度度1015浊度度80500臭和味级略有PH7.07.5总硬度（以CaCO3计）mg/L250铁mg/L0.2锰mg/L0.1铜mg/L0.1细菌总数个/mL12000大肠杆菌个/L30006、水厂有效生产能力：设计水量3.0万m3/d（不包括水厂自用水量）二设计内容1 选择净水构筑物形式及其组成2进行构筑物与主要管道的水力计算并决定尺寸3水厂平面布置包括：各种生产性构（建）筑物。辅助生产构（建）筑物及附属生活构（建）筑物的平面定位；生产管线 阀门 排水管道 阀门井 检查井的布置定位。4水厂高程布置确定各生产构筑物的标高，水面标高，管线的埋深及标高。三设计成果1设计计算说明书一份2水厂平面布置图（比例为1:200或1:100）3水厂高程布置图（比例为1：100或1:50）四参考资料1 给水工程（第四版）严熙世，范瑾初主编，中国建筑工业出版社；2生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）；3给水排水设计手册（第1 3 10 11册），中国建筑工业出版社；4室外给水设计规范；5给水厂处理工艺设计计算（第二版）（崔玉川2012年），化学工业出版社；6净水厂设计知识（崔玉川 1986.7）；7给水处理（清华大学 许保玖编写）；8净水厂设计（上海市政设计院，钟淳吕编写）； 给水处理工艺计算说明书 设计计算部分1设计水量30000，厂自用水量为设计水量的5%10%,本设计取5%。混凝剂为碱式氯化铝，投加量为26.1，药溶液浓度为b=15%（按商品质量计），混凝剂每日配置的次数n=2次，由以上条件进行药剂溶解池和溶液池的计算。（1)溶液池 溶液池体积=2.738（）取2.8（注意：在带入上式计算时，b值为百分数的百分值）溶液池设置两个，每个容积为2.35，其中包括超高0.2m(2) 溶解池 溶解池容积=0.3=0.32.8=0.84（）溶解池的防水时间采用t=10min，则放水流量： 查水力计算表得放水管管径=25mm，相应流速=2.64溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。(3) 投药量 投药管流量查水力计算表得投药管管径d=10mm，相应流速为0.632 压缩空气搅拌调制药剂的计算1 已知条件药池平面尺寸：溶解池为2m0.7m；溶液池为2.35m2m空气供给强度：溶解池采用8溶液池采用5空气管的长度为20m，其上共有弯头7个。2设计计算（1） 需要空气量 Q（）=nFq式中：n-药池个数，一般溶解池应设两个 F-药池平面面积，； q-空气供给强度，溶解池需用空气量Q Q=（)溶液池需用空气量所以，总需用空气量Q=Q+Q=22.4+23.5=45.9（）=2.8（2） 选配机组 选用透浦式鼓风机CX-65两台（一台工作，一台备用）。其风量为2.9.风压（静压）为1176.47（120mm);配用电机功率0.2kw3 空气管流速v v式中 Q=供给空气量，P=鼓风机压力，pad-空气管管径，m，此处选用d=65mm=0.065m此值在空气管流速规定的范围内（1015)之内。4 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=60 -空气密度（见表2-2）， Q-空气供给量， -阻力系数，见表2-3 d-空气管管径，mm -局部损失阻力系数 v=空气管流速，当温度为 压力为时，由表2-2查知空气密度=1.27，则 据此查表得七个弯头的局部阻力系数故得空气管中总的压力损失为5 空气分配管的孔眼数N孔眼直径采用4mm单孔面积孔眼流速采用所需孔眼总数 （个）用压缩空气调制药液的溶解池见图2-23 投药水射器的计算1 已知条件：加药流量为0.0648；压力喷射水进水压力；水射器出口压力（考虑了管道等损失）要求；被抽提药液吸入口压力（考虑了管道等损失），为安全起见，以计；2 设计计算（1）计算压头比N 式中 -压力喷射水进水压力，m； -混合液送出压力（包括管道损失），m； -被抽提液体的抽吸压力(包括管道损失），m； 注意正负值（2） 据N值求截面比R及掺和系数M 式中 -喷嘴截面，； -喉管截面，； -喷嘴工作水流量，； -吸入水流量，；据N值，查图2-3得R=0.46，M=0.44（3 ）据M值计算喷嘴1 喷嘴工作水流量 2喷水断面式中 C-喷口出流系数，C=0.90.95，此处采用0.93 喷口直径采用=0.35cm，则相应喷口断面=0.0964喷口流速 5 喷嘴收缩段长度（cm） 式中 -喷射水的进水管直径，cm。一般按流速选用，此处采用；-喷嘴收缩段的收缩角，一般为，此处采用6喷嘴直线长度7喷嘴总长度（4） 据R值计算喉管1喉管断面2喉管直径3喉管长度4喉管进口扩散角5喉管流速（5） 计算扩散管 扩散管长度式中 -水射器混合水出水管径，cm，采用； -扩散管扩散角度，一般为，此处采用（6） 喷嘴和喉管进口的间距l 水射器简图见图2-4，采用水射器投药的工艺系统见图2-54 管道式混合的计算（1） 已知条件设计进水量Q=31500，水厂进水管投药口至絮凝池的距离为50m，进水管采用两条，直径=450mm；（2） 设计计算1 进水管流速v据=450mm，按，查水力计算表知混合管段的水头损失说明仅靠进水管内水流不能达到充分混合的要求，故需在进水管内装设管道混合器如装孔板（或文丘里管）混合器孔板的孔径取，所以孔板处流速孔板的水头损失式中孔板局部阻力系数，据查表得.表孔板局部阻力系数值如装设管式静态混合器，其规格为DN水平轴式等径叶轮机械絮凝池的计算（）已知条件设计水量Q.（）设计计算池体体积每池容积。池数个，絮凝时间，则池长L池内平均水深采用H.，搅拌器的排数采用，则，取式中系数，.池宽B，为配合后序沉淀池，取搅拌设备见图叶轮直径D，叶轮旋转时，应不漏出水面，也不触及池底，取叶轮边缘与水面及池底间净空H，则叶轮的浆板尺寸，浆板长度取.，浆板宽度取.每个叶轮上设置浆板数块每个搅拌轴上装设叶轮个数（见图）第一排轴装个叶轮，共块浆板，第二排轴装个叶轮，共四块浆板，第三排轴装个叶轮，共块浆板每排搅拌器上浆板总面积与絮凝池过水断面积之比搅拌器转数式中v叶轮边缘的线速度，；叶轮上浆板中心点的旋转直径，本设计采用：第一排叶轮.，第二排叶轮.，第三排叶轮.所以。第一排搅拌器的转数第二排搅拌器转数第三排搅拌器转数各排叶轮半径中心点的实际线速度分别为每个叶轮旋转时克服水的阻力所消耗的功率式中每个叶轮上的浆板个数，个；浆板长度，；叶轮半径，；叶轮旋转的角速度，；系数，；水的密度，；阻力系数，根据浆板宽度与长度之比确定，见下表阻力系数181.101.151.191.291.402.00在本设计中y=4个，l=1.5m，所以浆板宽长，故=1.10，所以各排轴上每个叶轮的功率分别为8转动每个叶轮所需电动机功率N(kw) 式中：-搅拌器机械总效率，采用0.75； -传动效率，为，采用0.8；各排轴上每个叶轮的功率分别为9每排搅拌轴所需电动机功率GT值 絮凝池的平均速度梯度G为 式中 P-单位面积 单位体积液体所消耗的功，即外加于水的输入功率，； -水的绝对黏度，Pas水温T=，于是有6 上向流沉淀池的计算1 已知条件设计水量，液面上升流速，颗粒沉降速度，采用蜂窝六边形塑料斜管，板厚0.4mm，管的内切圆直径d=25mm，斜管倾角，沉淀池的有效系数2设计计算1清水区的净面积 2斜管部分的面积A斜管部分平面尺寸：宽度取6.5m，长度取17米3进水的方式 沉淀池进水由边长一侧流入该边长度与絮凝池宽度相同4 管内流速考虑到水量波动设计采用5 管长l有效管长l根据和值，按图4-4得=32，则过滤段长度采用200mm斜管总长L 6池宽调整 斜管支撑系统采用钢筋混凝土柱 小梁及角钢架设7 复核雷诺数Re 根据管内流速和管径d=25mm，查表得雷诺数Re=318管内沉淀时间t9池高H 超高采用0.3m；清水区高度采用0.9m；斜板区高度 配水区高度（按泥槽预计）采用1.3m采用穿孔管排泥，V型槽边与水平成，共设8个槽，槽高0.8m，排泥管上装快开闸门，排泥槽高度为0.8m10进口配水 进口采用穿孔墙配水，穿孔流速为11集水系统 采用淹没孔集水槽，共8个，集水槽中距为1.1m上向流斜管沉淀池布置如图4-8所示7 矩形虹吸滤池的计算1 已知条件设计水量，自用水率5%，滤池过滤周期T=23.5h，冲洗强度2设计计算1滤池总面积F2滤池分格数 滤池分为2组，一组滤池中的某一格冲洗用水由其他格滤池的产出水供给。当其中一格冲洗时，其他格滤池按强制滤速的产水量应不小于冲洗流量，所以每一组滤池分格数： 单格滤池面积 f=单格滤池平面尺寸，每组滤池分为两列，每列3格2列连通，滤池布置见7-93 冲洗排水槽 冲洗水量进水渠各部深度如下：虹吸管底距渠底=0.15m，虹吸管出口距水堰顶高度，虹吸管出口后堰顶水头，虹吸管水头损失=0.054，所以进水渠最小水深 6 单池进水槽 根据上面的计算数据，单个池子进水槽深度可为0.3m，平面尺寸为650.65，出水竖管断面尺寸为0.250.25，用4mm厚钢板焊制后，固定在钢筋混凝土墙壁上7滤池高度 采用滤板小阻力配水系统，底部配水空间高度=0.3，滤板=0.12m，石英砂滤料层厚=0.70m，滤料膨胀50%的高度=0.35m，冲洗排水槽高度=0.75m，滤料层水头损失近似滤料层厚=0.70m，滤头水头损失=0.40m，排水槽堰上水头=0.05m，最大过滤水头=2m，池子超高=0.3m，所以滤池总高度为 8 排水虹吸管 排水虹吸管流速采用1.5，断面面积为 排水虹吸管采用矩形断面，尺寸0.280.40，过水断面为0.112，用4mm厚钢板焊制，管外壁尺寸为0.288m0.40m，粗糙系数n=0.01 排水虹吸管尺寸见图7-11，长度()为0.9m，进口端距池子进水渠底0.2m，与出口水封堰顶平，出口伸进排水渠0.1m，管顶下边缘工农滤池水面相平，管子出口端最小淹没深度0.4m排水虹吸管水力半径为 排水虹吸管沿程水头损失 虹吸管进水端的水面应高于出口水封堰0.5m9底部冲洗排水槽 底部冲洗排水渠高度为0.3m，宽度为0.65m，渠断面面积=，流速=，断面的水力半径为排水渠水力坡度为渠道总长为3格池子的宽度，约为10m，水头损失只有27m，这一数值很小，只要虹吸管出水略有压力，就足够保证渠道满流10排水管 采用直径500mm的排水管，为了在反冲洗虹吸管的出水端形成水封，在底部排水渠和直径500mm的排水管间设一道堰，堰高可以调节，最低时为0.6m可与排水管顶相平11 真空设备 反冲虹吸管的真空度为穿孔排泥管不等距布孔的计算1已知条件沉淀池宽度为7.0m，穿孔排泥管作用水头（有效水深为3m，积泥槽深大于1m），穿孔泥管沿沉淀池宽度布置，其有效长度为l=7.0m，输泥管长5m。2设计计算1穿孔管直径D 孔眼直径d取0.032m。穿孔管长度l取7m，则设计可采用DN150mm的铸铁管（壁厚10mm）2穿孔管起端孔眼处过孔水头损失（m)的计算公式为式中 3穿孔管末端流速，其计算公式为 7 第二区段孔数及孔距第二区段孔眼间距8 第三区段孔数及孔距1第二计算段末端的水流速度9 第四区段孔数及孔距1 第三计算段末端的水流速度 2第三计算段穿孔管沿程损失，第三计算管段长度L=6.25m，有6 第三区段孔眼间距穿孔排泥管各区段及各计算管段的主要参数，入下表所示： 项目 区 段 一 二 三 四管径D/mm 150 150 150 150管长/m 1.5 2 2 1.5孔径d/mm 32 32 32 32孔数n/个 8 9 8 5孔距L/mm 187.5 220 250 300 穿孔排泥管各区段主要参数 项目 区 段 一 二 三管径D/mm 150 150 150管长/m 2.5 4.5 6.25末端流速/m/s 1.19 2.38 3.57末端孔眼流量/ 0.0023 0.0027 0.0035沿程水头损失/m 0.14 220 250第一孔眼处水头损失/m 0.91 0.91 0.91总水头损失H/m 1.05 1.52 2.47 穿孔排泥管各计算管段主要参数 第二方案第二方案中不设絮凝池和沉淀池，直接设澄清池，其他设备与第一方案相同。1. 已知条件 设计水量30000m3/d，厂自用水量为设计水量的5%；进水悬浮物C进=300mg/L，出水悬浮物含量C出=10mg/L；清水区上升流速V=1.0mm/s；脉冲周期t=30s；真空箱充水时间t1=24s；真空箱放水时间t2=6s；真空箱充水时，66%水量进入真空箱，34%进入澄清池；真空箱放水时，配水支管孔处最小流速3.0m/s。2. 设计计算 （1）澄清池池体计算流量Q。采用两个澄清池，则计算流量为：清水区面积F。 其平面尺寸采用池深H。 各部分的高度采用：配水区0.5m，悬浮区1.7m，清水区1.5m，超高0.3m。 （2） 真空式脉冲设备 真空箱放水时澄清池的平均进水量Qcp。 真空箱（采用圆柱体形状） 需要容积 有效水深取=0.76m，则断面直径 抽气量Q气。抽气系数采用1.2，则（3） 配水系统 配水支管孔口总面积20（m2），按变水头孔口出流公式进行计算。 重新按假定Q=2.8Q进行计算Q=4.44QLn=lg=0.146所以W=0.51(1.146-)=0.30()复核最小流量：Q=0.570.303.0=0.513(/s)=513(L/s)=2.82Q=2.82Q,此值与假定接近=0.153采用W=0.30Q=4.44Q=808(L/s)Q=2.8Q=2.8182=510(L/s)配水支管，采用40根支管，支管中间距取0.6米每根支管流量q=12.8(L/s)支管直径采用d=150mm，相应流速为0.73m/s孔眼直径采用20mm,孔眼总数为（个)每根支管孔眼数=（个）支管长度为6m，孔眼中距=（m）（向下）配水渠，采用4条配水渠流量 q=(l/s)断面采用0.50.7=0.35（），则V=0.36(m/s)中央渠:流量q=510L/s,断面采用0.51.4=0.7（）则V=0.73(m/s)进水渠：流量q=182L/s,断面采用0.50.7=0.35（）则V=0.52(m/s)进水管：流量q=182L/s,管径采用d=500mm，则V=0.89(m/s)稳流板采用折角板，共40条缝隙，缝隙中距0.6m，则流量q=(l/s)缝隙宽0.1m,长6m,面积为0.6，缝隙中流速V=21.3(mm/s)集水系统穿孔集水支管，采用32根支管，支管中距1.5m流量q=(l/s)支管直径采用d=150mm，则V=0.33m/s支管孔口的出流水头取=0.1m（一般取0.050.1m）孔眼总面积（）孔径采用d=20mm，孔眼数为每支管24个支管长度为3.3m，孔眼间中距=（m）集水槽，每池采用2个集水槽流量(l/s)槽宽B=（m）取0.4m流速(m/s)槽断面尺寸采用0.4m0.5m排泥系统排泥系统排泥周期t周=2h，排泥历时=2mm=120s,排泥悬浮物含量kg/,非泥时有效水头=3m排泥穿孔管排泥流量排泥穿孔管孔眼总面积为 K=式中 K:泥浆出流时水头损失修正系数； K1;排泥水头损失修正系数，取1； ；泥浆密度，kg/L,取1.1 孔眼直径采用d=20mm，孔眼数为106排泥管长度=25.9=11.8m孔眼中距=11.8/106=0.111采用两根d=200mm排泥穿孔管，则流速v=2.02m/s2m/s(泥浆不淤流速)污泥浓缩时间t液，浓缩室容积为 W浓=25.9（21.7-0.90.75）=32.2m3 排泥耗水量 排泥耗水率d 6） 真空水箱最低水位真空水箱进入中央渠的水头损失，中央渠内流速采用v=0.73m/s,阻力系数取=0.5 则水头损失 中央渠进入配水渠的水头损失，配水渠内v=0.36m/s,=0.5,则 配水渠进入配水支管的水头损失，配水支管内v=0.73m/s,=0.5,h=0.014mH2O配水支管孔眼水头损失h2=0.53mH2O稳流板缝隙处水头损失h稳=0.1mH2O悬浮层水头损失，按每米悬浮层损失0.05mH2O计算，有 所以水头损失总和为 故真空水箱的最低水位与澄清池的水位差为0.8m7） 各区容积和停留时间配水区（混合絮凝池） 悬浮区 清水区 停留总时间 总容积 3） 各部流速总和如下表配水支管孔口的流速按下式计算 消毒采用氯气消毒,一般的地面水经混凝、沉淀和过滤后，加氯量可采用1.01.5mg/L，因此取预氯化最大投加量为1.5mg/L，清水池最大投加量为1.0mg/L。由于氯气是有毒气体，加氯间和氯库位置除了靠近加氯点外，还应位于主导风向下方，水厂所在地主导风向为东北风，加氯间靠近滤池和清水池，设在水厂的西南部，且需与经常有人值班的工作间隔开。在加氯间、氯库低处各设排风扇一个，换气量每小时812次，并安装漏气探测器，其位置在室内地面以上20cm。设置漏气报警仪，当检测的漏气量达到23mg/kg时即报警，切换有关阀门，切断氯源，同时排风扇动作。为搬运氯瓶方便，氯库内设单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶正上方，轨道通到氯库大门以外。加氯间外布置防毒面具、抢救材料和工具箱，照明和通风设备在室外设开关。在加氯间引入一根DN50的给水管，水压大于20mH2O，供加氯机投药用；在氯库引入DN32给水管，通向氯瓶上空，供喷淋用。加氯量为：预加氯量：Q1=0.001aQ=0.0011.51250/h=1.875kg/h清水池加氯量：Q2=0.001aQ=0.00111250/h=1.25kg/h总加氯量为 Q=Q1+Q2=3.125kg/h储氯量（按一个月考虑）为： G=3024Q=30243.125=2250kg式中 a根据投氯机确定的最大投氯量； Q1设计水量。清水池调节容积。调节系数取15%，调节容积为 吸水井的设计吸水井应高出地面20cm，吸水井深为3.6m，宽为2m，长度12m。 附属构筑物附属构筑物包括生产辅助建筑物和生活附属建筑物.1）生产辅助建筑物:主要有机修车间、配电房、药库、氯库和化验间等.2）生活附属建筑物:生活附属建筑物包括水厂的办公楼、车库、值班宿舍、控制室、食堂、值班室等.水厂内绿化面积为总面积的30%.厂内道路多数为8-12米，包括人行道1.5米.所有道路的转