净水厂课程设计.doc

第一章：用水量的计算设计给水工程首先要确定设计水量,通常将设计用水量作为设计水量。设计用水量是根据设计年限内用水单位数、用水定额和用水变化情况所预测的用户日用水总量。本设计为日供水量为40000 m3/d，设施自耗水系数为0.10。1、最高日用水量：=q(1+0.10)=40000(1+0.10)=44000（m3/d）=0.51（/s）2、最高时用水量： 44000/24=1833.3（m3/h）第二章：给水处理厂工艺设计1、给水处理厂工艺流程的选择根据源水水质特征，参照国内相似水厂运行经验，采用“混凝沉淀过滤消毒”的常规处理工艺即可源水经处理后达到国家生活饮用水的卫生标准，因此，本次设计采用常规的处理工艺，经过筛选组合，有以下两个技术可行的净水工艺方案进行比较。方案一：管式静态混合器+隔板反应池+平流沉淀池+普通快滤池+消毒方案二：水泵投加+折板反应池+斜管沉淀池+虹吸滤池+消毒两个工艺方案中混凝、投加、消毒工艺相同，两方案中其他工艺的特点如下：1.1、 方案 一：1.隔板反应池：（1） 使用条件：适用于流量大于30000m3/d的水厂。（2） 优点：反映效果好；结构简单，施工方便。（3） 缺点：容积较大；水头损失大。2.平流沉淀池：（1） 使用范围：使用与大、中型水厂。（2） 优点：(a)对水质、水量变化的适应性强；(b)处理效果稳定；(c)池深度较浅，构造简单，造价较低。（3） 缺点：占地面积大，在水厂用地紧张时无法使用。3.普通快滤池：（1） 使用条件：(a)一般用于大中型水厂；(b)单池面积不宜大于100m2。（2） 优点：(a)含污能力大，可采用较大滤池；(b)可采用减速过滤，水质好；(c)冲洗用水少。（3） 缺点：冲洗困难，易积排泥。1.2、 方案 二：1.折板反应池：（1）使用范围：使用与水量变化较小的水厂。（2）优点：水力停留时间短，絮凝效果好。（3）缺点：(a)板距小，安装维修困难；(b)折板费用较高。2.斜管沉淀池：（1） 使用条件：(a)使用与大、中、小型水厂；(b)使用与新建、改建和扩建；(c)受到场地限制，不宜用平流沉淀池时。（2） 优点：(a)水力条件好，沉淀效率高；(b)池体面积小，占地省；(c)沉淀时间短。（3） 缺点：斜管费用较高。3.虹吸滤池：（1） 使用范围：每池的使用水量为0.5-5万米3/日（2） 优点：(a)无需大型阀门及专用冲洗设备；(b)操作管理方便，易于自动控制；(c)滤池出水口高于滤料层，不会出现负水头现象。（3） 缺点：池较深，冲洗效果欠佳。由于方案一具有水处理效果稳定、水力条件好、占地面积小、设备少、造价低、操作管理方便等优点，经过综合比较本设计采用给水处理的工艺流程为：原水配水井管式静态混合器往复式隔板絮凝池平流沉淀池普通快滤池清水池二级泵房城区管网2、给水处理构筑物设计2.1、混凝剂配置和投加1、混凝剂的选用混凝剂种类很多，按化学成分可分为无机和有机两大类。根据水源水质情况，本次设计选用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂，聚合氯化铝对水的PH值变化适应性较强，投加量较少，混凝效果好，对人体健康无害，使用方便，价格适中。冬季低温季节，源水浊度低时，可投加少量活化硅酸作为助凝剂，使得絮凝体的尺寸和密度加大，沉速加快。2.设计计算（1） 溶液池容积 设计流量按最高日平均时算即Q= 1833.3m3/h；最大投加量a=20mg/L，溶液浓度c=15%;1天调制次数n=2，溶液池分为2格。溶液池调节溶积为：W1=aQ/417cna处理水量Q最大投加量C溶液浓度n调制次数，不超过3次，本设计取2次。所以 ：W1=aQ/417cn=201833.3/417152=2.93 m.取3.6 m，溶液池分成2格，每格的容积为1.8m。有效高度为1.0m，超高0.2m,每格实际尺寸为1.51.01.2m，置于室内地面上。（2）溶解池容积：=（0.20.3）W1=0.2 W1=0.72 m3溶解池分成2格，每格的容积为0.36 m3，有效高度为0.4m，超高0.2m,每格实际尺寸为0.80.80.6m。池底坡度采用3%，池底设排渣管。溶解池搅拌设备采用中心固定式平浆板式搅拌机。浆板直径0.6m，浆板深度为0.5mm，溶解池置于地下，池顶高出室内地面0.5m。（3）药剂仓库： 设计投药量：每天投药量=a=4400020=880kg/d每月投加量=88030=26.4t详细参照加药间设计图例2.2、混合1、加药混合设备：（1）加药间：（1） 加药设备：用于生活饮用水的混凝剂或助援剂，不能使处理后的水质对人体健康产生有害的影响用于工业企业生产用水的处理药剂，不能含有对生产有害的成分。（2）药剂选择与投药量：混凝剂和助凝剂品种的选择及其用量，应根据相似条件下的水厂运行经验或原水凝聚沉淀试验资料，结合当地药剂供应情况，通过技术经济比较确定。（3）药剂溶解与溶液配置：混凝剂的投配方式可采用湿投或干投。当湿投时，混凝刑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湿投棍凝刑时，溶解次数应根据混凝剂用量和配制条件等因素确定，一般每日不宜超过3次。混凝剂用量较大时，溶解池宜设在地下；混凝剂用量较小时溶解池可兼作投药他。（2）投药与计量设备：1、投加与提升设备（1）水泵投加 采用计量泵投加或采用耐酸水泵加转子流量计投加一般用于投药量较大时。（2）水射器投加 采用水射器投加，设备简单，使用方便，但水射器效率较低，且易磨损。水射器的设计与计算详见结水排水设计手册专用机械分册。（3）重力投加 将溶液他架高，利用重力将药液投入水泵压水管或混合设施人口处。这种投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。2、计量设备：投药计量方式主要有孔口计量、定量投药箱采用计量泵自动投加计量。孔口计量也是常用的转子计量和计量泵计量方式。3、加药间：加药间应与药剂仓库毗连，并宜靠近投药点。15m为宜。 与泥凝剂接触的他内壁、设备、管道和地坪，各种管线应设在地沟内。溶液池边应设工作台，工作台宽度以1应根据混凝剂性质采取相应的防腐措施加药间必须有保障工作人员卫生安全的劳动保护措施。当采用发牛异奥或粉尘的泥凝剂时，应在通风良好的单独房间内制备，必要时应设置通风设备；冬季使用聚丙烯酰胺的室内温度不低于2；室内应有冲洗设施。 视具体情况应设置机械披运设备。加药间的地坪应有不小于5%的排水坡度。混合设备的选择为降低药耗并提供良好的絮凝条件，必须使药剂与水充分、剧烈、均匀地混合。目前混合设施有四类：水泵混合；管式混合；水力混合；机械混合。水力混合池在我国应用不多，现将其他三类设施比较如下：（1）水泵混合1） 使用条件：(a)投药点离絮凝池较近（一般100米之内）；(b)混凝剂可加在一级泵房吸入口前；(c)大、中、小水厂均可使用。2）优点：(a)设备简单，无需专门的混合构筑物；(b)节省动力，运行费用省。3）缺点：(a)使用腐蚀性强的时会腐蚀水泵叶轮；(b)水泵和吸水管较多时需增加投药设备，管理操作麻烦；(c)需设水封箱，以防空气进入水泵吸水管；(d)取水泵房距离水处理构筑物远时，不宜采用；(e)管道内流速低时，絮凝体会沉积在管中。（2）管道混合目前广泛采用的管式混合器是“管式静态混合器”。1） 使用条件： 使用流量变化较小的水厂。2） 优点：(a)无活动部件，构造简单；(b)投资省，造价低；(c)安装方便，维修工作量小；(d)混合快速均匀，效果良好。3） 缺点：(a)水头损失较大；(b)当过水流量小时效果下降。（3）机械混合1） 使用条件：使用与各种规模水厂。2） 优点：(a)混合效果好，水头损失小；(b)不受水量变化影响。 3） 缺点：(a)增加机械设备，其管理与维修较复杂；(b)需消耗电能，运行费用高。 混合设备的选用不仅满足是药剂与水快速均匀混合，而且应兼顾投资、安装及使用维护，从上述比较可知：管式静态混合器从总体经济效益而言比其他两种设施具有优势，因此本设计采用热浸镀锌管式静态混合器，采用两个。设计计算：每组混合器处理水量为0.51m3s，水流速度取11ms：。静态混合器设3节混合元即n2，混合器距离絮凝池30m，混合时间为13s。静态混合器直径为： D800mm2.3、絮凝设备：1、常用絮凝池及设计要点：絮凝池形式的选择和絮凝时间的采用，应根据原水水质情况和相似条件下的运行经验或通过试验确定。2、凝池流速按由大逐渐变小进行设计。3、反应时间为10一30min，平均G值20一70，GT值10000100000，以保证絮过程的充分和完善。4、絮凝池宜与沉淀池合建。池数一般不少于2个。隔板絮凝池和机械搅拌絮凝池的设计要点、特点及使用条件见下表：方式设计要点特点及使用条件隔板絮凝池往复式总水头损失一般在0.30.5m，絮凝时间为2030分种。反映效果好；结构简单，施工方便；容积较大；水头损失大；适用于大于30000m3/d；回转式总水头损失比往复式还要小的多反映效果好；水头损失小；出水流量不易分配均匀；机械搅拌絮凝池絮凝时间一般为1520分钟；池内一般设34档搅拌机，搅拌机的转速应根据桨板边缘处线速度计算确定；池内宜设防止水体短流的 设施反应效果好，节省药剂；水头损失小；适应水质水量的变形；需机械设备和经常维修；经过以上比较优缺点本设计选择往复式隔板絮凝池。2、设计参数与设计计算：絮凝池设计两组，既两个池子，每组设计流量为Q=0.51 。设计絮凝时间为T=20min，设计平均水深取h=3m，絮凝池的宽长比Z=B/L=1.3；.1、絮凝池的有效容积V： V=Qt=0.512060=611.1 取有效容积620絮凝池的有效面积A： A=300絮凝池的净长度： =16（m）所以，池宽B为 B=ZL=1.218=19（m）2、廊道宽度设计：絮凝池起段流速取v=0.55m/s,末段流速取v=0.25m/s，首先根据起、末段流速和平均水深算出起末段廊道宽度，然后按流速递减原则，决定廊道分段数和各廊道宽度。起端廊道宽度 b=0.57m末端廊道宽度 b=1.3m3、廊道宽度的分配： 廊道的宽度分配可分为四段，每段均应考虑流速及廊道数的变化，其各段廊道宽度a分别为0.57、1.0、1.2、1.14m, 各廊道宽度和流速见下表：廊道分段号1234各段廊道宽度（m）0.571.01.21.14各段廊道流速（m/s）0.550.410.320 .25各段廊道数5444各廊道总净宽（m）2.854.04.84.56由上可知，四段廊道宽度之和=2.85+4.0+4.8+4.56=17（m）取隔板厚度l=0.1m，共16块隔板，则絮凝池的总长度L为：L=17+160.1=18.6m 4、池底坡度 根据池内平均水深3.45m，最前端水深取3.2m，最深端水深取3.6m，2.4、沉淀池：1、选择沉淀设备的设计原则：（1）池或澄清池类型时，选择沉淀应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求，并考虑原水水温变化、处理水量均匀程度以及是否连续运转等因素，结合当地条件通过技术经济比较确定。沉淀池和澄清他的个数或能够单独徘空的分格数不宜少于2个。（2）经过混凝沉淀或澄清处理的水，在进入滤池前的浑浊度一般不宜超过10度度原水或低温低浊度原水时，不宜超过15度。（3）（4）沉淀他积泥区和澄清池沉泥浓缩室(斗)的容积，应根据进出水的悬浮物含量理水量、排泥周期和浓度等因素通过计算确定。（5）当沉淀池和澄清池排泥次数较多时，宜采用机械化或自动化排泥装置。2、沉淀池类型和特点：根据水在池中流动的方向，沉淀池分为平流式、辐流式和斜管(板)沉淀池。幅流式沉淀池仅用于处理高浊度水。平流沉淀池和斜管沉淀池的设计要点、特点及使用条件如下表：方式设计要点特点及适用条件平流式沉淀池池数和分格数一般不少于2座；沉淀时间应根据水质情况确定，一般为13h，处理低温低浊水或高浊度水时，应社当延长沉淀时间；有效水深一般为3.04.0h；池的长深比应不小于4：1，每格宽度或导流墙间距应为39m；池的长深比应不小10：1，采用吸泥机排泥时，池底为平破；泻空时间一般不超过6h；造价较低；造作管理方便，施工较简单；对原水浊度适应性较强，处理效果稳定，采用机械排泥设施时，排泥效果好，但需维护机械排泥设备；占地面积大；水力排泥时，排泥困难；一般适用于大中型水厂斜管沉淀池斜管断面一般采用蜂窝六边形；斜管水平倾角常采用60度；清水区高度不宜小于1.0m；布水区高度不宜小于1.5m，为使布水均匀，出水应设整流措施；积泥区高度应根据沉淀于污泥量，浓缩程度和排泥方式等确定；出水集水系统可采用穿孔管或集水槽沉淀效果高；池底小，占地小；斜管耗材多；对原水浊度适应性较平流池差；不舍排泥设置时，排泥困难；社排泥设备时，维护管理麻烦；尤其适用于沉淀池改造扩建和挖潜 由上表可知选择上向平流式沉淀池。3.设计参数与设计计算：设计平流式沉淀池的主要控制指标是表面负荷或停留时间，从理论上说，采用前者较为合理，但是以停留时间作为指标所积累的经验较多，设计时应该采用两者兼顾。沉淀池的停留时间和表面负荷的使用，应根据原水水质，沉淀水的水质要求，水温等设计资料，并考虑相似条件下已有的沉淀池运行经验确定，停留时间一般采用13h，低温低浊水源停留时间往往超过2h，计算方法如下：1.设计用水量Q=0.51 m3s2.设计数据的选用表面负荷Q/A=0.6mm/s沉淀池的停留时间T=1.5h沉淀池水平流速v=14mm/s3.计算沉淀池表面积A=1833.324/850 m3沉淀池长L=3.6VT=3.6141.5=75.6m，采用76m。沉淀池宽B=850/76=11.18m，采用11.2m。由于宽度较大，沿纵向设置一道墙，分成两格，每格宽度11.2/2=6.7m.沉淀池有效水深H=QT/BL=3.23m，采用3.5m（包括保护高）絮凝池与沉淀池之间采用穿孔排水墙，穿孔墙上的孔口流速采用0.3 m/s，则孔口总面积为0.51/0.2=2.55 m3 沉淀池的放空时间按3h计，则放空时管直径按公式: d=0.314m 采用DN=350mm出水断面宽度采用1.0m，出水渠起端按公式H=1.73=0.65m4.水利条件校核水流截面面积：5.63.23=18.09m水流湿周 x=5.6+23.53=12.06水力半径R=18.09/12.06=1.5m弗劳德数Fr=1.3310-510-5符合要求。雷诺数Re=21000(按水温20C计算)5.进口配水：进口采用穿孔墙配水，穿孔流速0.1m/s；6.集水系统：采用淹没穿孔槽，共14个，集水槽中距为1.2m。7.排泥系统：沉淀池排泥关系到沉淀池净水效果和日常操作管理，若排泥不畅泥渣淤积过多，将严重影响沉淀池出水水质。沉淀池排泥方式有斗形底排泥、穿孔管排泥和机械排泥。若采用斗形底排泥或穿孔管排泥，则需要存泥区。目前，平流式沉淀池基本采用机械排泥装置，池底水平面略有坡度以便放空。方法特点适用条件穿孔管排泥机械设备较少；耗水量少；池底架构简单；孔眼易堵赛，排泥效果不好；检修不便；原水浊度较高时，排泥效果差；原水浊度适应范围较广；穿孔管长度不能太长；新建和扩建的水厂；机械排泥排泥效果好；可持续排泥；池地结构较简单；劳动强度小，操作方便，可配合自动化；耗用金属材料较多；设备和维修工作量较大原水浊度较高；排泥次数较多；地下水位较高；一般用于大中型水厂2.5、普通快滤池 普通快滤池图示1、设计原则：2、供生活饮用水的滤池出水水质经消毒后应符合现行生活饮用水卫生标准的规范。3、滤池形式的选择，应根据设计生产能力、原水水质和工艺流高程布置等结合当地条件，通过技术经济比较确定。4、滤料应只有足够的机械强度和抗蚀性能，并不得含有有害成分，一般可采用无烟煤和重质矿石等。5、快滤池、无阀滤池和压力滤他的个数及单个滤池面积，应根据生产规模和运行等条件通过技术经济比较确定，但个数不得少于2个。6、滤池应按正常情况下的滤速设计，并以检修情况下的强制滤速校核。正常情况水厂全部滤池进行工作，检修情况系指全部滤池中的一个或两个停产进行检修、翻砂。7、滤他的工作周期，宜采用1224H。8、滤他的滤速及滤料组成，宜按规范采用。9、滤他的滤速及滤料组成，宜按规范采用。10、快滤池宜采用大阻力或中阻力配水系统。大阻力配水系统孔眼总面积与滤池i比为020一0.28；中阻力配水系统孔眼总面积与滤池面积之比为0. 6一08。池型虑料 特点 适用条件普通快滤池单层砂滤池材料易得，价格底；大阻力配水系统，单池面积可大；阀门多，价格高，易损坏；需设全套冲洗设备一般用于大中型水厂；单池面积不宜大于100m3双层砂滤池含污能力大，可采用较大滤池；可采用减速过滤，水质好；冲洗用水少；冲洗困难，易积排泥适用于大中型水厂；宜采用大阻力配水系统；单池面积不应大于100m2；需采用助冲设施V型水厂单层砂虑池采用汽水反冲洗，有表面横向扫洗作用，冲洗效果好，节水；配水系统一般采用长柄虑池；采用均质虑料；冲洗过程自动控制适用于大中型水厂2、普通快滤池的设计要求1、快滤池冲洗阀的水头损失，宜采用207. 0m。每个滤池应装设水头损失计。2、滤层表面以上的水深，宜采用1520m。2.5.2.3、当快滤池采用大阻力配水系统时，其承托层宜按规范采用。4、大阻力配水系统府按冲洗流量设计，并根据下列数据通过计算确定：配水干管(渠)进口处的流速为101.5ms站配水文管进口处的流速为15m/s，孔眼流速为56ms。干管(渠)上宜装通气管5、洗砂排水槽的平面面积，不应大于滤他面积的25，洗砂槽底到滤料表面的距离等于滤层冲洗时的膨胀高度。6、滤他冲洗水的供给方式可采用冲洗水泵或高值水箱。当采用冲洗水泵时，水泵的能力应按冲洗单格滤池考虑，并应有备用机组；当采用冲洗水箱时，水箱有效容积应按单格滤池冲洗水量的15倍计算。7、快滤池应有下列管：进水管0812ms；15ms。其断面宜根据下列流速通过计算确定：出水管1015ms；即冲洗水管20一25ms；排水管101.5。3.、设计参数与设计计算设计过滤池的设计水量为Q=44000（），设计采用水反冲洗，水冲6min，冲洗周期12小时。 1、滤他面积及尺寸 滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h。滤池实际工作时间为： T24-0.12412238h 滤池面积为：=184.9 m2 每组滤池的单格数为N=4个，布置成对称双行排列。每个滤池的面积为： F=181.2/4=46.2m2 采用滤池宽长比为2，则考虑滤池设计尺寸为4.8m10.2m，实际滤速为=1030mh，校合强制滤速为：N(N一1)810.30(81)11.8（ mh）。2、滤池高度：承托层高：采用铺设粒径12mm，厚100mm的粗砂；滤料层厚：采用双层滤料，厚h=800mm，其中无烟煤厚360mm，石英砂厚440mm；滤层上最大水深1900mm；滤板厚120mm。滤头固定板下的气水室高度为800mm；超高300m；滤池高度H为： H=1000十800十1900十120十800十300=4020mm；3、每个滤他的配水系统 ： 采用ABS长柄滤头，L250mm，20mm，每平方米设滤头49个，每个滤池铺设滤头数为2215个。4、洗砂排水槽：洗砂排水槽中心距采用a11.252.24m，排水槽设5根。排水槽总长=5.6m，每槽排水量为： 105.62.24125.44Ls采用三角形标准断面，槽中流速采用V006ms。排水槽断面尺寸为： z05(q。1000)0.50.5(125.4410000.6)0.5=0.23m排水槽底厚度采用0.0 5m，砂层最大膨胀率e45；5、滤池的各种管渠计算 a总进水管 ： 设一条，进水管的流量为0.51m3s，管中流速为12ms，则进水管直径为 (40.5112)0.5800mm 每条进水渠宽800mm，水深470m，每个滤池进水管流量为0.18m3s，管中流速为090ms，则各进水支管的管径为： =500mm b反冲洗水管 ： 流量为627.2Ls，管中流速为209ms，则管径为：(40.627209)0.5500 mm反冲洗水进水渠宽为800mm，水深为270mm，渠内水为压力流。c、清水管: 清水总渠流量为1.423m3s，渠中流速为12ms，渠宽为800mm，水深为950mm，渠内水为压力流。每个滤他清水管的流量为0.178m3s，流速采用12ms，则清水支管的管径为(4017812)0.5450mm滤后水总管直径为1300mm。d、反冲洗水排水 排水流量为0.627m3s，管中流速为25ms，反冲洗排水管的直径为：=600mm；反冲洗排水渠宽800mm，高700mm。6、反冲洗高位水箱： 反冲洗高位水箔的容积为： V15fqt=1.562.7210660=339m2；水深为2.5m，直径为13m，超高0.3m。水箱高度：取水箱底至滤池配水管网的沿程及局部损失之和1.0m；配水系统水头损失为1.5m；承托层水头损失为 0.0220.110=0.022m；滤料层水头损失为 （2.65-1）（1-0.41）0.8=0.8m；安全富余水头15m。则得出冲洗水箱底高出洗砂排水槽高为： Ho=1.0+1.5+0.022+0.8+1.5=4.822m，取49m。2.6、消毒：1、设计要求：1、生活饮用水必须消毒，消毒后水的卫生学指标应满足生活饮用水卫生标准(；H574985)或生活饮用水卫生规范。给水处理中最常用的是氯消毒法。氯消毒价格低、经济有效、操作简单，且在管网中有持续杀菌消毒的作用。因此本次设计仍采用液氯消毒。2、择加氯点时，应根据原水水质、工艺流程和净化要求，可单独在滤后加氯，或同时在滤前加氯和滤后加氯。3、氯的设计用量，应根据相似条件下的运行经验，按最大用量确定。4、和氯应充分混合，其接触时间不应小于30min。5、加液氯时应设加氯机。加氯机至少具备指示瞬时投加量的仪表和防止水倒溜氯瓶的措施。加氯间宜设校核氯量的磅秤。6、氯(氨)间应尽量靠近投加点。2的澄清溶液再通过计量设备注入水中7、(氨)加药间的集中采暖设备宜用暖气。如采用火炉时，火口宜设在室外。热片或火炉应离开氯(氨)瓶和加注机。2、加氯量计算： 设计加氯量应根据试验或