给水工程课程设计任务书范本.doc

吉林化工学院给水排水专业给水工程课程设计给水工程课程设计任务书一、 给水处理厂课程设计的目的：使学生更好地熟悉和掌握专业主干课给水工程基本理论和净水处理工艺主要方法及工艺计算，重点在于：1. 给水处理厂处理工艺流程的选择确定与工艺设计； 2. 给水处理常规构筑物如絮凝池、沉淀池、过滤池、清水池、加氯间等的工艺计算；3. 对处理厂进行平面布置和高程布置。二、设计原始资料：1、地理条件：地形平坦，稍向西倾斜，地势平均标高19m（河岸边建有防洪大堤）。2、厂位置占地面积：水厂位置距离河岸220m，占地面积充分。3、水文资料：河流年径流量4.6815.82亿立方米，河流主流量靠近西岸。取水点附近水位：五十年一遇洪水位：21.34m； 百年一遇洪水位：23.70m 河流平常水位：15.80m； 河底标高：12m。4、气象资料及厂区地质条件：全年盛行风向：西南；全年雨量：平均50mm；冰冻最大深度2m。厂区地基：上层为中、轻砂质粘土，其下为粉细砂，再下为中砂。地基允许承载力：1215t/m2。厂区地下水位埋深：34m。地震烈度为8度。5、水质资料：表1 某河流的原水水质分析结果项 目化 验 结 果最 大最 小平 均水 温oC28.03.018.8色 度 （度）/3.0浊 度200010150PH/7.5总硬度mg/l（CaO）80铁 mg/l0.07锰 mg/l0.05铜 mg/l0.5锌 mg/l0.3氟化物 mg/l0.04氰化物 mg/l无砷 mg/l无汞 mg/l无镉 mg/l无铬（六价）mg/l0.02铅 mg/l0.03氨 氮 mg/l10亚硝酸盐 mg/l0.08五日生化需氧量mg/l4.8耗氧量 mg/l15大肠菌群 个/l800细菌总数 个/ml50三、净水厂设计水量与设计水压1、净水厂水量为计算表2城市基本资料数据表分项区号人数（万）房屋层数卫生设备情况用水普及率（%）近期远期近期远期近期远期近期远期I172567无有淋浴100100II122047无有淋浴100100（3）火车站位于I区，用水量为1800m3/d（4）工业企业用水情况I区：甲厂、乙厂甲厂：工人2400人，分三班制工作，每班800人。热车间每班人数为400人，一般车间下班后有400人淋浴，生产用水量6000 m3/d。乙厂：工人2100人，分三班制工作，每班700人。热车间每班人数为500人，一般车间下班后有80%的人淋浴，生产用水量2400 m3/d。II区：丙厂、丁厂丙厂：每班用水量3600m3。24小时均匀使用。丁厂：每班700人，均在一般车间工作，下班后有60%的人淋浴，年产值3650万元。万元产值用水量为100 m3，重复利用率10%。（5）浇洒道路和绿地每区每日两次： 910、1415点每次每区100 m3。 备注：职工上班时间为412点、1220点、204点。（6）该城市逐时（0-24）用水量如下（百分数表示）：0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-1220520521522522034548059065575059052012-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-2449455455435420420470485455390320205 注：公共建筑用水量中的小型公共建筑是指用水量较小的机关、学校等单位的用水量，工业企业用水量中的其他工业用户系指用水量较小的工业企业,无具体名称,其水量均匀分布在管网上. 2、 净水厂出水水压为47m。四、水质、其水压的要求：水质：满足现行生活饮用水水质标准。水压：二级泵站扬程按50米考虑。五、设计计算主要内容1. 根据河流的原水水质与水厂设计水量确定净水厂的工艺流程；2. 主要设计参数的选择确定；3. 单体构筑物类型的选择与工艺计算（包括絮凝沉淀池、滤池、清水池、配水井（池）、投药工艺及加药间的计算、消毒工艺计算）；4. 水厂的平面布置和高程布置.5、净水厂人员编制及辅助建筑物使用面积计算6、各种检测仪表（液位仪、压力表、流量计、温度计、余氯计、浊度计、PH值计）7、设计计算书一份（包括各个构筑物计算见图，高程图）；水厂的工艺流程一般采用：一泵房混合絮凝池沉淀池过滤池清水池，在混合之前投加絮凝剂；在清水池之前投加消毒剂如氯气等；混合一般采用静态管道，絮凝池可用隔板、折板絮凝池、网格絮凝池、机械絮凝池等；沉淀池一般采用斜板（管）絮凝池、平流式沉淀池等；过滤池一般采用普通快滤池、移动冲洗罩、V型滤池、双阀滤池等。六、设计成果1、课程设计计算书一份，2、设计图纸3张（前两张均为1#图,第三张为2#图），3、设计图纸分别为：(1)带控制点工艺流程图(2)滤池剖面图(3)高程图七、设计要求： 1、为该城市设计给水处理系统。 2、交设计图纸两张。3、交课程设计计算书一份。4、要求CAD绘图，要求按时提交图纸和设计计算书。 5、时间两周。6、基本要求基本要求：要求学生对所设计的内容必须概念准确，参数选择合理，符合设计手册与设计规范要求，计算正确，计算书书写工整、清晰，文笔流畅。计算草图符合要求。图纸应符合给水排水制图标准，设计合理，文字线条优美。八、设计参考资料：1、给水工程（第四版）；2、室外给水设计规范（GBJ13-86）；3、给排水设计手册（第1-12册）。目 录第1章 绪论11.1 设计任务、要求及成果11.1.1 设计任务11.1.2 设计要求11.1.3 设计成果21.2 设计资料21.2.1 设计原始资料：2第2章水厂工艺的确定52.1 水厂规模52.1.1 水厂设计水量计算52.1.2 水厂规模的确定62.2 厂址的选择及工艺的确定72.2.1 厂址选择的原则72.2.2 工艺流程的确定7第3章 水厂各处理构筑物的确定103.1 取水泵站与配水井103.1.1 取水泵站103.1.2 配水井113.2 混合工艺123.2.1 混凝剂的选择123.2.2 混凝剂投加量的确定133.2.3 混凝剂的配制和投加133.2.4 混合设备153.3絮凝工艺173.3.1 絮凝设备173.3.2 絮凝池设计计算183.4沉淀工艺253.4.1 沉淀设备253.4.2 斜板沉淀池设计计算253.5 过滤工艺293.5.1 过滤设备293.5.2 V型滤池设计计算303.6消毒工艺363.6.1 消毒方式的选择363.6.2 加氯量计算363.7 清水池计算373.7.1 清水池容积计算373.7.2 配水管计算383.7.3 其他附属构筑物计算383.8 送水泵站计算393.8.1离心泵的选取393.8.2 泵房设计393.9 高程布置设计计算393.9.1 水处理构筑物的高程布置设计计算393.9.2 处理构筑物高程确定43第4章 制水成本444.1 水资源费444.2 动力费444.3 药剂费444.4 工资福利费454.5 基本折旧费454.6 检修维护费454.7 其他费用454.8 年运行成本454.9 年经营成本454.10 单位制水量成本46结束语47参考文献4849给水排水专业给水工程课程设计第1章 绪论1.1 设计任务、要求及成果1.1.1 设计任务1. 根据河流的原水水质与水厂设计水量确定净水厂的工艺流程；2. 主要设计参数的选择确定；3. 单体构筑物类型的选择与工艺计算（包括絮凝沉淀池、滤池、清水池、配水井（池）、投药工艺及加药间的计算、消毒工艺计算）；4. 附属构筑物的确定；5. 确定水厂的平面布置和高程布置；6净水厂人员编制及辅助建筑物使用面积计算；7各种检测仪表（液位仪、压力表、流量计、温度计、余氯计、浊度计、PH值计）8 编制设计计算书；1.1.2 设计要求1为该城市设计给水处理系统；2交设计图纸两张；3交课程设计计算书一份；4要求CAD绘图，要求按时提交图纸和设计计算书；5时间两周；6基本要求：要求学生对所设计的内容必须概念准确，参数选择合理，符合设计手册与设计规范要求，计算正确，计算书书写工整、清晰，文笔流畅。计算草图符合要求。图纸应符合给水排水制图标准，设计合理，文字线条优美。1.1.3 设计成果1、课程设计计算书一份；2、设计图纸3张（前两张均为1#图,第三张为2#图）；3、设计图纸分别为：带控制点工艺流程图、滤池剖面图、高程图；1.2 设计资料1.2.1 设计原始资料：1地理条件：地形平坦，稍向西倾斜，地势平均标高19m（河岸边建有防洪大堤）。2、厂位置占地面积：水厂位置距离河岸220m，占地面积充分。3、水文资料：河流年径流量4.6815.82亿立方米，河流主流量靠近西岸。取水点附近水位：五十年一遇洪水位：21.34m； 百年一遇洪水位：23.70m 河流平常水位：15.80m； 河底标高：12m。4、气象资料及厂区地质条件：全年盛行风向：西南；全年雨量：平均50mm；冰冻最大深度2m。厂区地基：上层为中、轻砂质粘土，其下为粉细砂，再下为中砂。地基允许承载力：1215t/m2。厂区地下水位埋深：34m。地震烈度为8度。5、水质资料：（详见任务书）6.净水厂设计水量与设计水压1.净水厂水量计算(1)城市基本资料表2城市基本资料数据表分项区号人数（万）房屋层数卫生设备情况用水普及率（%）近期远期近期远期近期远期近期远期I172567无有淋浴100100II122047无有淋浴100100（2）火车站位于I区，用水量为1800m3/d（3）工业企业用水情况I区：甲厂、乙厂甲厂：工人2400人，分三班制工作，每班800人。热车间每班人数为400人，一般车间下班后有400人淋浴，生产用水量6000 m3/d。乙厂：工人2100人，分三班制工作，每班700人。热车间每班人数为500人，一般车间下班后有80%的人淋浴，生产用水量2400 m3/d。II区：丙厂、丁厂丙厂：每班用水量3600m3。24小时均匀使用。丁厂：每班700人，均在一般车间工作，下班后有60%的人淋浴，年产值3650万元。万元产值用水量为100 m3，重复利用率10%。（4）浇洒道路和绿地每区每日两次：910、1415点每次每区100 m3。 备注：职工上班时间为412点、1220点、204点。（5）该城市逐时（0-24）用水量如下（百分数表示）：0-11-22-33-44-55-66-77-88-99-1010-1111-1220520521522522034548059065575059052012-1313-1414-1515-1616-1717-1818-1919-2020-2121-2222-2323-2449455455435420420470485455390320205 注：公共建筑用水量中的小型公共建筑是指用水量较小的机关、学校等单位的用水量，工业企业用水量中的其他工业用户系指用水量较小的工业企业,无具体名称,其水量均匀分布在管网上.2净水厂出水水压为47m。7. 水质、其水压的要求：水质：满足现行生活饮用水水质标准。水压：二级泵站扬程按50米考虑。第2章 水厂工艺的确定2.1 水厂规模2.1.1 水厂设计水量计算1综合生活用水量：（1）近期：（2）远期式中：q 最高日综合生活用水定额200 L/（cap d）； N 计划人口数； 给水普及率；2工厂、企业总用水量：当班职工生活用水：一般车间：25 L/（cap d），热车间：35 L/（cap d）；职工淋浴用水：一般车间：40 L/（cap d），热车间：60 L/（cap d）；（1）甲厂：生产用水：职工生活用水： 淋浴用水：（2）乙厂：生产用水：职工生活用水： 淋浴用水：（3）丙厂： （4）丁厂： 生产用水：职工生活用水： 淋浴用水：工业总用水量： 火车站用水量：浇洒道路及绿地用水量：最高日总用水量为：近期 远期 3.水厂设计水量水厂的设计水量：注：取水厂自用水量占总水量的5% 。2.1.2 水厂规模的确定表21 净水厂设计水量表 时 期水厂规模近期远期水厂设计水量（104 m3/d）10.1614.20综合考虑各种因素的影响，取净水厂的规模为：表22 净水厂近远期生产规模 时 期水厂规模近期远期水厂生产规模（104 m3/d）11152.2 厂址的选择及工艺的确定2.2.1 厂址选择的原则净水厂厂址选择应在整个给水系统方案中全面规划、综合考虑。一般应注意以下问题： 厂址应选择在工程地质条件较好的地方。一般应选择在地下水位较低、承载力较大、湿陷性等级不高、岩石较少的地层，以降低工程造价和便于施工。 水厂应尽可能选择在不受洪水威胁的地方。否则应考虑防洪措施。 水厂应少占或者不占农田，并留有适当的发展余地。要考虑周围卫生 水厂应设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价，并考虑沉淀池排泥和滤池冲洗水排除方便。（5）当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近，通常与取水构筑物建在一起；当取水地点距离用水区较远时，厂址选择有两种方案，一是将水厂设置在取水构筑物附近；另一是将水厂设置在离用水区较近的地方。以上不同方案应综合考虑各种因素并结合其他具体情况，通过技术经济比较确定。2.2.2 工艺流程的确定给水处方法和工艺流程的选择，应根据原水水质、水厂所在地区的气候情况、设计水量、设计规模等因素，通过调查研究，必要的试验并参考相似条件下处理构筑物的运行经验，经过技术经济比较后确定。以下介绍几种比较典型的给水处理工艺1。由于水源的不同，水质各异，饮用水处理系统的组成和工艺流程有多种多样。以地表水作为水源时，处理工艺流程中通常包括混凝、絮凝，沉淀或澄清，过滤及消毒。工艺流程如下图21。当原水浊度较低（一般在50度以下）、不受工业废水污染且水质变化不大者，可省略混凝沉淀（或澄清）构筑物，原水采用双层滤料或多层滤料滤池直接过滤，也可以在过滤前设一微絮凝池，称微絮凝过滤。工艺流程如下图22。 当原水浊度高，含沙量大时，为了达到预期的混凝沉淀（或澄清）效果，减少混凝剂用量，应增设预沉淀池或沉砂池，工艺流程如下图23。若水源受到较严重的污染，按目前行之有效的方法，可在砂滤池后再加设臭氧/活性炭处理，如图24。受污染水源还有其他处理工艺。例如有的常规处理工艺前增加生物预处理（包括预氧化、粉末活性炭吸附、生物处理等）；有的在常规工艺中投加粉末活性炭等。下图25为增加生物预处理工艺图。由1.2节设计资料中表1数据，参照生活饮用水卫生标准GB574985及生活饮用水卫生规范知，本地表水水体水质较好，仅浊度（150NTU）和大肠杆菌（800个/L）超标，其他指标均合格，故本设计采用地表水常规处理工艺即可。第3章 水厂各处理构筑物的确定3.1 取水泵站与配水井3.1.1 取水泵站3.1.1.1 离心泵的选取设计流量为11104 m3/d，水面标高为15.8m，地面标高为19m，故可大致取一泵站扬程为20m。根据离心泵性能特性曲线，本设计选四台20SA22单级双吸式离心泵，三用一备，并联使用。3.1.1.2 泵房设计水泵机组采用单排横向排列形式布置泵房右端设一进出设备的大门，控制室、配电室、值班室设在泵房左侧地上一层。水泵间距：L=2200mm水泵与配电设备间距：L=2200mm水泵距大门间距：L=3000mm 水泵距吸水管侧墙的距离：L=2000mm泵房长:L21000mm泵房宽：L=11000mm泵房净高：L6000mm吸水井长：L=20000mm吸水井宽：L=2500mm吸水井高：L6000mm注：泵房采用半地下式，地下3m，地上3m。3.1.2 配水井3.1.2.1 设计参数本设计流量为4.2m3/s,双管进水，单管流量为2.1 m3/s。3.1.2.2 设计计算（1）配水井有效容积配水井水停留时间采用23min，取T=2min，则配水井有效容积为：W=QT=4.2m3/s260=504m3（2）进水管管径D1配水井进水管的设计流量为Q=2.1m3/s=7560m3/h，查水力计算表知，当进水管管径D1=1400mm时，v=1.351m/s（在1.21.6m/s范围内）。（3）矩形薄壁堰进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再由管道接入2座后续处理构筑物。每个后续处理构筑物的分配水量为q=1.05m2/s。配水采用矩形薄壁溢流堰至配水管。 堰上水头H因单个出水溢流堰的流量为q=1.05L/s，一般大于100L/s采用矩形堰，小于100L/s采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高h取0.5m）。矩形堰的流量公式为：式中 q矩形堰的流量，m2/s； m流量系数，初步设计时采用m=0.42； b堰宽，m，取堰宽b=6.28m； H堰上水头，m已知q=1.05m2/s，m=0.42，b=6.28m，代入下式，有： 堰顶宽度根据有关试验资料，当B/H0.67时，属于矩形薄壁堰。取B=0.05m，这时B/H=0.026（在00.67范围内），所以，该堰属于矩形薄壁堰。（4）配水管管径D2由前面计算可知，每个后续处理构筑物的分配流量为q=1.05m3/s，查水力计算表可知，配水管管径D2=1400mm时，v=0.974m/s（在0.81.0m/s范围内）。（5）配水井设计由配水井有效容积，设计配水井尺寸为8.4m4.2m4.5m3.2 混合工艺混凝阶段主要是去除水中悬浮颗粒和胶体物质。水中的悬浮物质和胶体颗粒很难在处理构筑物中通过物理沉降过程将其从水体中分离出去。因此，我们需要采取化学方法，向水中投加化学药剂使水中的胶体物质及微小的悬浮物质脱稳并聚集，我们把这样的过程称做混凝，投加的化学药剂称做混凝剂。混凝作用机理为：压缩双电层、吸附架桥、吸附电中和、卷扫网捕。这四种机理，在水处理中常不是单独孤立存在的，只是在一定情况下以某种现象为主而已。3.2.1 混凝剂的选择表31 常用混凝剂2名称一般简介硫酸铝Al2（SO4）18H2O（1）适用于水温为2040；（2）当pH=47时，主要去除水中有机物；pH=5.77.8时，主要去除水中悬浮物；pH=6.47.8时，处理浊度高，色度低（小于30度）的水；硫酸亚铁（绿矾）FeSO47H2O（1）腐蚀性较高；（2）矾花形成较快，较稳定，沉淀时间短；（3）适用于碱度高，浊度，pH=8.19.6的水不论在冬季或夏季使用都很稳定，混凝作用良好，但原水的色度较高时不宜采用。当pH值较低时，常使用氯来氧化，使二价铁氧化成三价铁；三氯化铁FeCl36H2O（1）对金属（尤其对铁器）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料管也会因发热而变形；（2）不受温度影响，矾花结的大，沉淀速度快，效果较好；（3）易溶解，以混合，渣滓少；（4）原水pH=6.08.4之间为宜，当原水碱度不足时，应加一定量的石灰；（5）在处理高浊度水时，三氯化铁用量一般要比明矾少；（6）处理低浊度水时，效果不显著；碱式氯化铝Aln（OH）mCl3n-m（通式）简写PAC（1）净化效率高。耗药量少，出水浊度低、色度小、过滤性能好，原水高浊度时尤为显著；（2）温度适应性高；pH适用范围宽（可在pH=59的范围内），因而可不投加碱剂；（3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好；（4）设备简单，操作方便，成比较三氯化铁低；（5）是无机高分子化合物；相对于硫酸铝而言，聚合氯化铝混凝效果随温度变化较小，形成絮体的速度较快，絮体颗粒和相对密度都较大，沉淀性能好，投加量较小。聚合氯化铝适宜的PH值范围在5-9之间，过量投加一般不会出现胶体的再稳定现象。长期的实践证明，作为絮凝剂，聚合氯化铝优于硫酸铝，很多净水场的硫酸铝已经逐步被聚合氯化铝所替代。聚合氯化铝水溶液呈弱酸性，PH值在5.5-6.0，对设备的腐蚀性很小。根据上述混凝剂的使用条件及处理效果，并结合本工艺的具体水质，选择PAC作为混凝剂较合适。故本工艺选择聚合氯化铝作为混凝剂。3.2.2 混凝剂投加量的确定参照设计手册3中各地投加药剂参考数据，由于本水体水质较好，仅浊度和大肠杆菌不达标，而浊度比较接近兰州黄河浊度，故选择该地区PAC投加量为指标。选定本设计PAC平均投加量为10mg/L（按平均浊度选取，当降雨或特殊情况而引起的浊度增大时，应结合实际情况而增大药品投加量），最大投加量为76mg/L，沉淀或澄清时间为1.33h，沉淀池或澄清池出水悬浮物含量为812mg/L。3.2.3 混凝剂的配制和投加3.2.3.1 混凝剂的溶解和溶液的配制混凝剂投加分固体和液体投加两种方式。固体投加是把粉末混凝剂直接投入水中，适用于投加大量药品，消石灰、硫酸铝、硫酸铁或硫酸亚铁等药剂均可使用。它的优点是占地小，但存在加药设备易堵塞、劳动强度大等缺点，不适用于容易吸潮的药品。液体投加需要先将药品溶解，包括混凝剂的溶解、配置、投加等设备。由于液体投加能降低劳动强度，且混凝效果较好，不易堵塞加药设备，故本设计采用液体投加方式。溶解池一般建于地面以下便于操作，池顶一般高出地面约0.2m左右。溶解池体积W1按下下式计算：W1=（0.20.3）W2 式中：W2为溶液池的容积。溶液池是配制一定浓度溶液设施。通常用耐腐蚀泵或射流泵将溶液池内的浓药液送入溶解池，同时用自来水稀释到所需浓度以备投加。溶液池容积按下式计算：式中：W2 溶液池容积，m3； Q 处理的水量，m3/h； a 混凝剂最大投加量，mg/L； c 溶液浓度，一般取5% 20%（按商品固体重量计）； n 每日调制次数，一般不超过3次。 （1）溶液池和溶解池的设计计算溶液池体积为：溶解池体积为：W1=（0.20.3）W2 =（0.20.3）41.77=8.3512.53（m3）设计2个溶解池，尺寸为2m2m(1.3+0.2)m，超高为0.2m；设计2个溶液池，尺寸为3m3m（2.3+0.2）m，超高为0.2m。溶解池底部设置排渣管一根，管径d=100mm 。（2）投药量的设计计算故加药间尺寸可设计为：长：22+32+2=12m宽：22+32+2=12m高：1.52.51=5m （其中地下1.3m，地上3.7m）加药间设计为：12125 m33.2.3.2 混凝剂的投加混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等。（1）计量设备 药液投入原水中必须有计量或定量设备，并能随时调节。计量设备有：转子流量计；电磁流量计；苗嘴；计量泵等。采用苗嘴计量仅适用人工控制，其他计量设备既可人工控制，也可自动控制。（2）投加方式 投加方式可分为泵前投加、高位溶液池重力投加、水射器投加、泵投加等方式。本设计采用计量泵投加，计量泵投加示意图如下图31。图31 计量泵投加3.2.4 混合设备混合设备基本要求是，药剂与水的混合必须快速均匀。混合设备较多，我国常用的混合方式可分三类：水泵混合；管式混合；机械混合。以上三种混合方式的优缺点和适用条件参见下表32。表32 混合方式比较2方式优 缺 点适用条件管式静态混合器优点：1.设备简单，维护管理方便；2.不需要土建构筑物；3.在设计流量范围，混合效果较好；4.不需要外加动力设备；缺点：1.运行水量变化影响效果；2.水头损失较大；适用于水量变化不大的各种规模的水厂水泵混合优点：1.设备简单；2混合充分，效果较好；3.不另消耗动能缺点：1.吸水管较多时，投药设备要增加，安装、管理较麻烦；2.配合加药自动较困难；3.G值相对较低；适用于一级泵房离处理构筑物120m以内的水厂方式优 缺 点适用条件机械混合优点：1.混合效果好；2.水头损失较小；3.混合效果基本不变，不受水量变化影响缺点：1.需耗动能；2.管理维护叫复杂；3.需建混合池；适用于各种规模的水厂 静态管式混合器构造简单，无活动部位，安装方便，混合快速而均匀。尽管这种混合器水头损失稍大，但是混合效果好，且不消耗动力，从经济效益以及处理效果角度比较可知，选择管式静态混合器作为本设计的混合设备较合理。下图32为管式静态混合器示意图。图32 静态管式混合器管式静态混合器工作原理： 混合器内安装若干混合单元，每一混合单元有若干固定叶片按一定角度交叉组成。水流和药剂通过混合器时，将被单元体多次分割，改向并形成涡流，达到混合目的。管式静态混合器的口径与输水管道相配合。本设计流量为1.1105m3/d,采用两个管式静态混合器。由经济流速可确定输水管径为800mm，所以单个管式静态混合器的管径为800mm，混合时间为23s。3.3絮凝工艺3.3.1 絮凝设备絮凝设备的基本要求是，原水与药剂经混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实的絮体。絮凝池形式较多，概括起来可分两大类：水力搅拌式和机械搅拌式。常见的絮凝池有隔板絮凝池，折板絮凝池，机械絮凝池，网格、栅条絮凝等。表33 不同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.絮凝效果较好；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.转折处絮凝粒易破碎4.出水流量不易分配均匀1.水量大于30000m3/d的水量2.水量变动小回转式优点：1.絮凝池效果较好2.水头损失较小3.构造简单，管理方便缺点：出水水量不易分配均匀1.水量大于30000m3/d的水量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.絮凝时间较短2.絮凝效果好缺点：1.构造较复杂2.水量变化影响絮凝效果水量变化不大的水厂网格（栅条）絮凝池优点：1.絮凝时间短2.絮凝效果较好3.构造简单缺点：水量变化影响絮凝效果1.水量变化不大的水厂2.单池能力以1.02.5万m3/d为宜机械絮凝池优点：1.絮凝效果好；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折板絮凝池接近推流型反应器。与隔板絮凝池相比，水流条件大大改善，亦即在总的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，所需絮凝时间可以缩短，池子体积减小。折板絮凝池絮凝时间在1015min为宜。但因折板絮凝池因板距小，安装维修较困难，折板费用较高。但与其他絮凝池相比，折板絮凝池比较适合本工艺。3.3.2 絮凝池设计计算3.3.2.1 设计参数设计絮凝池两座,每座设2组,每组设计水量为0.64m3/s。两组之间的隔墙厚取200mm，采用三段式，总絮凝时间15min，第一段为相对折板,第二段为平行折板,第三段为平行直板。絮凝池布置如下图33。速度梯度G要求由80s-1减至25 s-1左右，絮凝池总GT值大于2104。絮凝池与沉淀池合建，为配合沉淀池，单座絮凝池实际宽采用12.2m；絮凝池有效水深H0采用4.4m。图33 折板絮凝池平面布置图3.3.2.2 设计计算：（1）第一段絮凝区:第一段絮凝区布置图：图34 第一段絮凝区折板示意图设通道宽为1.4m,设计峰速为0.34m/s,则峰距: ，取0.7m。实际峰速为：。谷距:。折板布置如草图，板宽采用500mm，夹角90，板厚60mm。侧边峰距:侧边谷距: 中间部分谷速: 侧边峰速: 侧边谷速: 水头损失计算:（1）中间部分:渐放段损失:渐缩段损失:按图布置,每格设有12个渐缩和渐放,故每格水头损失:h=12(0.0038+0.005)=0.11m。侧边部分:渐放段损失: 。渐缩段损失: 每格共6个渐缩和渐放,故h=6(0.0003+0.0009)=0.0072m。进口及转弯损失:共1个进口,2个上转弯,2个下转弯,上转弯处水深H4为0.7m,下转弯处水深为H3为1.0米,进口流速取0.3m/s。上转弯流速为:下转弯流速: 上转弯取1.8,下转弯及进口取3.0,则每格进口及转弯损失之和为:总损失:每格总损失: 第一絮凝区总损失: 第一絮凝区停留时间: 第一絮凝区平均G值:（2）第二絮凝区:采用平行折板,折板间距等于第一区的中间部分峰距即0.7米。通道宽取2.0米。布置形式如下图: 图34 第二段絮凝区折板示意图中间部分流速为:侧边峰距b3: b3=侧边谷距:b4=b3+c=1.00+0.355=1.36m侧边峰速:侧边谷速:水头损失计算:中间部分:一个折板90折弯处的水头损失按图34布置,共有15个/每格,则每格水头损失侧边部分渐放段损失: 渐缩短损失: 每格共有6个渐缩和渐放,故h=6(0.00029+0.00073)=0.0061m。进口及转弯损失:共有1个进口,3个上转弯,3个下转弯, 上转弯处水深H4为0.7m,下转弯处水深为H3为1.0m,进口流速取定为0.2m/s,进口尺寸为0.8m1.75m。上转弯处流速为：下转弯处流速为: 上转弯取1.8,进口及下转弯取3.0,则每格进口及转弯损失为:每格总损失为: 第二絮凝区总损失为: 第二絮凝区的停留时间: 第二絮凝区平均速度梯度G值: （3）第三絮凝区:本区采用平行直板板间距为1m,板厚为84mm,具体布置见下图:图34 第三段絮凝区折板示意图平均流速取0.1m/s,通道宽度为:，取3m水头损失:共1个进口及5个转弯,流速采用0.1m/s, =3.0,则单格损失为:。总水头损失为：第三絮凝区总水头损失第三絮凝区的停留时间为:第三絮凝区的平均速度梯度G值为: 3.4 沉淀工艺（4）各絮凝段主要指标表34 絮凝池各段主要指标絮凝段絮凝时间(min)水头损失(m)G(s-1)GT值第一絮凝段3.910.32441092.56104第二絮凝段5.590.125571.91104第三絮凝段8.390.0184180.91104合计17.890.46781845.38104（5）各絮凝区进水孔 第一絮凝区进口流速取，则第一絮凝区进水孔所需面积为：进水孔宽取1.0m，高取1.06m。 第二絮凝区进口流速取，则第二絮凝区进水孔所需面积为：进水孔宽取1.23m，高取1.30m。 第三絮凝区进口流速取，则第三絮凝区进水孔所需面积为：进水孔宽取1.6m，高取2m。（6）排泥设施:排泥采用DN200mm穿孔排泥管。3.4沉淀工艺3.4.1 沉淀设备常见的沉淀设备见下表35。表35 沉淀池形式比较型式性能特点适用条件平流式优点：1.造价较低；2.操作管理方便，施工较简单；3.对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果好；4.带有机械排泥设备时，排泥效果好；缺点：1.占地面积较大；2.不采用机械排泥装置时，排泥较困难；3.机械排泥设备，维护复杂；一般用于大中型净水厂；斜管（板）式优点：1.沉淀效果高；2.池体小，占地少；缺点：1.斜管（板）耗用材料多，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；机械排泥时，维护管理较平流池麻烦1.可用于各种规模水厂；2.宜用于老沉淀池的改建、扩建和挖潜；3.适用于需要保温的低温地区；4.单池处理水量不宜过大；本设计采用侧向流斜板沉淀池。斜板沉淀池是把与水平面成一定角度(一般60左右）的众多斜板放置于沉淀池中构成。水从下向上流动（也有从上向下、或水平方向流动），颗粒则沉降于斜板底部。当颗粒累积到一定程度时，便会自动滑下。3.4.2 斜板沉淀池设计计算沉淀池与絮凝池合建，故沉淀池建两座，单池流量Q为5.5104m3/d。3.4.2.1 设计参数颗粒沉降速度有效系数斜板水平倾角取；斜板板长；板间距p=50150mm,取p=100mm;沉淀池水平流速3.4.2.2 设计计算1.斜板沉淀池设计计算（1）斜板面积计算 需要斜板实际总面积：（2）斜板高度 （3）沉淀池宽 取25m（4）斜板组合全长 斜板组合全长：故取沉淀池长11.4m（5）取池高4.0m（6）复核颗粒沉降需要长度 可满足颗粒沉降时的要求长度。侧向流斜板沉淀池安装示意图如下图35。图35 侧向流斜板沉淀池2.沉淀进水设计本设计采用穿孔墙进水，尽量做到在进水断面上水流的均匀分布，避免已形成的絮体破碎。图35 穿孔墙示意图穿孔墙孔眼计算公式： 式中：（1） 单个孔眼的面积：孔眼尺寸考虑施工方便，采用尺寸：15cm8cm，则。 （2）孔眼个数， ，取534个；孔眼实际流速为：。穿孔墙布于斜管区分6排，每排89个。水流经穿孔墙的水头损失为：式中：水流经孔口的局部阻力系数，取1.06； V水流经孔口的流速，0.1m/s； 3.沉淀池出水和排泥设计沉淀池出口布置要求在池宽方向均匀集水，并尽量滗取上层清水，减小下层沉淀水的卷起，本设计采用出水三角堰出水。沉淀池排泥系统采用多斗穿孔管排泥，穿孔管管径为DN200；3.5 过滤工艺3.5.1 过滤设备在水处理工艺中，过滤是指以石英砂等颗粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。滤后水浊度达到生活饮用水标准。过滤的功效不仅在于进一步降低水的浊度，而且水中有机物、细菌乃至病毒等将随浊度的降低而被去处。至于残留于水中的细菌、病毒等在失去混浊物的保护或依附后，在滤后消毒中将很容易被杀死，这就为滤后消毒创造了条件。事实上，在生活饮用水净化过程中，有时沉淀或澄清可以省略，但过滤是不可缺少的，它是保证生活饮用水卫生安全的重要措施。参考下表36中各种滤池的优缺点以及适用条件，本设计采用V型滤池。V型滤池全称为AQUAZUR V型滤池，是由法国得利满水处理有限公司首创的专利技术。近年来，设计常 规处理水厂工程时，规模在10万以上（包括10万）的水厂，在工艺 程的构筑物选型中，大多设计了V型滤池，以改善制水工艺，提高水厂自动化程度和生产管理水平。 V型滤池是恒水位过滤，池内的超声波水位自动控制可调节出水清水阀，阀门可根据池内水位的高、低，自动调节开启程度，以保证池内的水位恒定。V型滤池所选用的滤料的铺装厚度较大（约1.40m），粒径也较粗（0.951.35mm）的石英砂均质滤料。当反冲洗滤层时，滤料呈微膨胀状态，不易跑砂。V型滤池的另一特点是单池面积较大，过滤周期长，水质好，节省反冲洗水量。单池面积普遍设计为7090，甚至可达100以上。由于滤料层较厚，载污量大，滤后水的出水浊度普遍小于0.5NTU。 V型滤池的冲洗一般采用的工艺为气洗气水同时冲洗水冲洗+表面扫洗。水冲洗强度设计为5L/（sm）,比双阀滤池的水冲洗强度15 L/（sm）,能节约反冲洗用水量。若以一个15万水厂为例，全年可节省反冲洗水量约为60万，若以0.4元/ 水价计算，年节省反冲洗水量费用达24万元之多，可见其经济效益之显著。但实践表明，此种滤池对施工的精度和操作管理水平要求甚严，否则，势必影响正常运行，达不到设计的效果。常见的过滤设备有一下几类：表36 各种滤池的优缺点和使用条件形式滤池特点优缺点适用条件进水浊度规模和其他普通快滤池下向流、砂滤料的四阀式滤池优点：1.有成熟的运转经验，运行稳妥可靠；2.采用砂滤料，材料易得价格便宜；3.采用大阻力配水系统，单池面积可做的较大，池深较浅；4.可采用降速过滤，水质较好；缺点：1.阀门多；2.必须设有全套冲洗设备；小于10NTU1.可适用于大、中、小型水厂；2.单池面积一般不宜大于100m2；3.有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备；双阀双虹吸滤池下向流、砂滤料的双阀式滤池优点：1.同普通快滤池的（1）（2）（3）（4）；2.减少一半阀门，相应降低了造价和检修工作量；缺点：1.必须设有全套冲洗设备；2.增加形成虹吸的抽气设备；均质滤料滤池（V型滤池）下向流均粒砂滤料、带表面扫洗的气水反冲洗滤池优点：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.具有气水反冲洗和水面表面扫洗、冲洗效果好；缺点：1.配套设备多、加鼓风机等；2.土建较复杂，池深比普通快滤池深；1.适用于大、中型水厂；2.单池面积可达150m2以上；虹吸滤池下向流、砂滤料、低水头互洗式无阀滤池优点：1.不需大型阀门；2.不需冲洗水泵或冲洗水箱；易于自动化操作；缺点：1.土建结构复杂；2.池深大，单池面积不能过大，反洗时要浪费一部分水量，冲洗效果不易控制；3.变水位等速过滤水质不如降速过滤；1.适用于小型水厂，一般在1万m3/d以下；2.单池面积不过大；3.每组滤池数不小于6池；移动罩滤池下向流、砂滤料低水头反洗连续过滤滤池优点：1.造价低，不需大量阀门设备；2.池深浅，结构简单；3.能自动连续运行，不需冲洗水塔或水泵；4.节约用地，节约电耗；降速过滤；缺点：1.需设移动冲洗设备，对机械加工、材质要求高；2.起始滤速较高，因而滤池平均设计流速不易过高；3.罩体与隔绝墙间的密封要求较高；1.适用于大、中型水厂；2.单格面积不宜过大（例如小于10m2）；3.5.2 V型滤池设计计算3.5.2.1 设计参数滤速：可采用较高的滤速，根据待滤水的浊度的大小，滤速一般为814m/h,本设计滤速选13m/h，即为0.0036m/s。过滤周期：过滤周期较长，可达到48h，甚至更长，考虑到保持滤层较好状态，目前国内水厂一般采用2448h进行冲洗，本设计过滤周期采用36h。滤层水头损失：冲洗前的滤层水头损失一般采用