给排水专业知识

一 管式静态混合器一 管式静态混合器 1 1 设计参数设计参数 设计总进水量为 Q 200000m3 d 水厂进水管投药口靠近水流方向的第一个混合单元 投药管插入管径的 1 3 处 且投药管上多处开孔 使药液均匀分布 进水管采用两条 流 速 v 1 5m s 计算草图如图 4 2 图图 4 24 2 管式静态混合器计算草图管式静态混合器计算草图 2 2 设计计算设计计算 2 1 设计管径 静态混合器设在絮凝池进水管中 设计流量 s m d m n Q q 33 15 1 100000 2 200000 则静态混合器管径为 本设计采用 D 500mm m v q D45 0 5 114 3 15 1 4 4 2 2 混合单元数 按下式计算 本设计取 N 3 27 2 45 0 5 136 2 36 2 3 05 03 05 0 DvN 则混合器的混合长度为 mDNL65 1 35 01 11 1 2 3 混合时间 T s v L 1 1 5 1 65 1 2 4 水头损失 0 5m 符合设计要求 mn d q h143 0 3 5 0 15 1 1184 0 1184 0 4 4 2 4 4 2 2 5 校核 GT 值 在 500 1000之间 符合设计要求 1 3 06 695 64 2 101 1 143 09800 s Tv hg G 1 s 95 183464 2 06 695 GT 二 机械搅拌器二 机械搅拌器 已知已知 Q 20 万万 m 3 d 设 设 k 1 05 n 7 t 20min 则则 W QT 60n 200000 1 05 20 24 60 7 417m 3 三 三 沉淀澄清设备的设计沉淀澄清设备的设计 斜管沉淀池是浅池理论在实际中的具体应用 按照斜管中的水流方向 分 为异向流 同向流 和侧向流三种形式 斜管沉淀池具有停留时间短 沉淀效 率高 节省占地等优点 本设计沉淀池采用斜管沉淀池 设计 7 组 1 沉淀池分为七组 每组的设计流量为 smhmQ 33 33 048 1190 724 200000 2 沉淀池平面尺寸 2 1 沉淀池清水区面积 qQA 式中 斜管沉淀池的表面积 A 2 m 表面负荷 一般采用q 23 hmm 011 09 23 hmm 设计中取 9 23 hmmq 2 132 27948 1190mA 2 2 沉淀池长度及宽度 设计中取池宽度 则沉淀池的长度 为便于施工 mB3 8 mL15 93 832 271 本设计取 L 16m 为了配水均匀 进水区布置在 16m 长度方向的一侧 在的宽度中扣m3 8 除无效长度 则净出口面积m5 0 2 11 121 1603 1 16 5 0 3 8 5 0 mkLBA 式中 斜管结构系数 本设计取 1 k 1 k03 1 2 3 沉淀池总高度 54321 hhhhhH 式中 沉淀池总高度 Hm 保护高度 本设计取 0 3 1 hm 1 hm 清水区高度 本设计取 1 2 2 hm 2 hm 斜管区高度 取斜管长度 安装倾角 60 3 hmlm0 1 则 mlh87 060sin 3 配水区高度 本设计取 1 5 4 hm 4 hm 排泥槽高度 本设计取 0 83 5 hm 5 hm 则沉淀池总高度H mH7 483 0 5 187 0 2 13 0 3 进出水系统 3 1 沉淀池进水设计 沉淀池进水采用穿孔花墙 孔口总面积 vQA 2 式中 孔口总面积 2 A 2 m 孔口流速 一般在 0 15一下 本设计中取vsmsmsm1 0 2 2 3 3 10 33 0 mA 每个孔口的尺寸定为 则孔口数为 245 个 进水孔位置应该在cmcm 1020 斜管以下 沉泥区以上部位 3 2 沉淀池出水设计 沉淀池的出水采用穿孔集水槽 出水孔口流速 v1 0 6m s 则穿孔总面积 A 3 1 v Q 式中 A 出水孔口总面积 3 2 m A 0 55 3 1 v Q 6 0 33 0 2 m 设每个孔的直径为 4cm 则孔口的个数 N 438 个 F A3 2 04 0 4 14 3 55 0 设每条集水槽的宽度为 0 4m 间距 1 5m 共设 10 条集水槽 每条集水槽一 侧开孔数 为 40 个 孔间距为 20cm 10 条集水槽汇水至出水总渠 出水总渠宽度 0 8m 深度 1 0m 出水的水头损失包括孔口损失和集水槽内损失 孔口损失 h h 1 g v 2 2 1 式中 h 孔口水头损失 m 进口阻力系数 设计中取 2 h 2 0 037m g v 2 2 1 8 92 6 0 2 集水槽内水深取为 0 4m 槽内水流速度为 0 32m s 槽内水力坡度按 0 01 计 槽内水头损失 h iL 式中 h 集水槽内水头损失 m i 水力坡度 L 集水槽长度 m 设计中取 i 0 01 L 8 3m h iL 0 01 8 3 0 083m 出水总水头损失 h h h 0 037 0 083 0 12m 设计中取为 0 15m 3 3 沉淀池斜管的选择 斜管长度一般为 0 8 1 0m 设计中取为 1 0m 斜管管径一般为 25 35mm 设计中取为 30mm 斜管为聚丙烯材料 厚度为 0 4 0 5mm 3 4 沉淀池排泥系统设计 采用穿孔管进行重力排泥 每天排泥一次 穿孔管管径为 200mm 管上开 孔孔径为 5mm 孔间距为 15mm 沉淀池底部为排泥槽 共 12 条 排泥槽顶宽为 2 0m 底宽为 0 5m 斜面与水平夹角约为 45 排泥槽斗高为 0 83m 3 5 斜管沉淀池计算草图 根据上面计算结果 绘制斜管沉淀池示意图 如图 4 5 所示 区区区区区 区区区 区区区 区区区 区区区 区区区 斜管沉淀池计算示意图 4 核算 4 1 雷诺数 Re 斜管内的水流速度为 2 v sin 1 A Q 式中 v 斜管内水流速度 m s 斜管安装倾角 一般采用 60 75 设计中取 60 0 0031m s 0 31cm s 2 v sin 1 A Q 60sin21 161 33 0 Re v Rv2 式中 R 水力半径 cm 本设计取 R 0 75cm 水的运动黏度 cm s v 设计中当水温 t 20 时 水的运动黏度 v 0 01cm s Re 23 3 500 满足设计要求 v Rv2 01 0 31 0 75 0 4 2 弗劳德数 F r F 1 31 10 r Rg v 2 2 81 9 75 0 31 0 2 4 F 介于 0 001 0 0001 之间 满足设计要求 r 4 3 斜管中的沉淀时间 T T 2 1 v L 式中 斜管长度 m 设计中取 1 0m 1 L 1 L T 322 6s 4 9min 2 1 v L 0031 0 0 1 基本上满足要求 一般在 2 5min 之间 四 过滤处理四 过滤处理 1 滤池总面积 F vT Q F 滤池总面积 m2 Q 设计水量 m3 d v 设计滤速 m h 石英 砂单层滤料一般采用 8 10 双层滤料一般采用 10 14m h T T0 nt0 nt1 T 滤池每日的实际工作时间 h T0 滤池每日的工作时间 h t0 滤池每日的冲洗后停用和排放初滤水时间 h t1 滤池每日冲洗时间 h n 滤池每日冲洗次数普通快滤池是目前水处理工程中常用的滤池形式之一 普通快滤池每一池上装有混水进水阀 清水出水阀 反冲洗进水阀 反冲洗排 水阀 共四个阀门 普通快滤池运行稳定 出水水质较好 其缺点是阀门数量 多 阀门易损坏 还必须有全套的冲洗设备 普通快滤池适于大中型水厂 单池面积不大于 100m2 以免冲洗不均匀 在有 条件时尽量采用表面冲洗或空气助冲设备 2 12 1 普通快滤池平面尺寸计算普通快滤池平面尺寸计算 设计中取 n 2 次 t1 0 1 不考虑排放初滤水时间 即 t0 0 T 24 2 0 1 23 8h 设计中选用双层滤料石英无烟煤砂滤池取 v 12 m h F 646 4 m2 vT Q 8 2313 200000 2 单池面积 f 92 34 m2 N F 7 4 646 设计中取 N 7 单排布置 L 12 0m B 8 0m 滤池的实际面积为 12 0 8 0 96 m2 实际流速 v 12 5 m h 8 23967 200000 当一座滤池检修时 其余滤池的冲洗强度 v 1 N Nv 一般采用 10 14 m h v 14 m h 17 5 127 2 22 2 滤池高度滤池高度 H H1 H2 H3 H4 H 滤池高度 m 一般采用 3 20 3 60m H1 承托层高度 m 一般可按表 6 1 确定 H2 滤料层厚度 m 一般可按表 6 2 确定 H3 滤层上水深 m 一般取 1 5 2 0m H4 超高 一般采用 0 3m 设计中取 H1 0 6 H2 0 40 H3 1 80 H4 0 30 H H1 H2 H3 H4 0 6 0 40 1 80 0 30 3 1m 表 6 1 普通快滤池承托层的粒径和厚度 层数 自上而下 尺寸 mm 厚度 mm 12 4100 24 8100 38 16100 416 32150 表 6 2 普通快滤池的滤料层厚度 滤料组成 类别粒径 mm 不均匀系数 K80厚度 mm Dmax 1 2 单层石英砂滤料 Dmin 0 5 2 0700 0 无烟煤 Dmax 1 8 Dmin 0 5 2 0300 400 石英砂 双层滤料 Dmax 1 2 Dmin 0 5 2 0400 三层滤料 无烟煤 1 7450 Dmax 1 6 Dmin 0 8 石英砂 Dmax 1 2 Dmin 0 5 1 5230 重矿石 Dmax 0 5 Dmin 0 25 1 770 2 32 3 配水系统配水系统 1 最大粒径滤料的最小流态化流速 vmf 12 26 54 0 31 1 001 0 d 54 0 0 31 2 0 1 m m 12 26 1 08cm s 54 0 31 1 001 0 98 0 012 0 54 0 31 2 0 38 0 1 38 0 m 设计中去粗取 d 0 0012m 0 98 m 0 38 水温 20 时 0 01 N s m2 2 反冲洗强度 q 10kvmf 10 1 3 1 08 14L s m2 k 安全系数 一般采用 1 1 1 3 设计中取 k 1 3 3 反冲洗流量 qg fg 96 14 1344L s 4 干管始端流速 vg 2 69m s 设计中取 D 0 8m 2 3 104 D qg 2 3 8 014 3 10344 1 4 5 配水只管根数 nj 2 2 12 0 0 3 80 根 a L nj 单池中支管根数 根 L 滤池长度 m 支管中心间距 m 一般采用 0 25 0 30m 设计中取 0 3m 6 单根支管入口流量 qj qg nj 1344 80 16 8L s 7 支管入口流速 vi 2 64m s 设计中 Dj 0 09m 90mm 2 3 4 10 j j D q 092 0 14 3 10 8 164 3 8 单根支管长度 Lj 0 5 B D 0 5 8 0 8 3 6m 9 配水支管上孔口总面积 FK Kf 0 25 96 0 24 240000mm2 K 配水支管上孔口总面积与滤池面积之比一般采用 0 2 0 25 设计中取 0 25 10 配水支管上孔口流速 vK qg Fk 1 344 0 24 5 6m s 11 单个孔口面积 fK d 3 14 4 92 63 5mm 4 2 K 12 孔口总数 NK 3779 个 K K f F 5 63 240000 13 单根支管上孔口数 nK NK nj 3779 80 47 个 支关上孔口布置二排 与垂直 成 45 夹角向下交错排列 14 孔口中心距 aK 0 15m 2 K j n L 2 47 6 3 45 孔口示意图 单个滤池的配水系统 800 270270 接冲洗水管配水干管DN800 12000 36003600 15 孔口平均水头损失 hK 1 2g 2 3 5m 25 0 68 0 10 14 表 6 3 流量系数值 孔口直径与壁厚之比 1 251 52 03 0 流量系数 0 760 710 670 62 16 配水系统校核 对大阻力配水系统 要求其支管长度与直径之比不大于 60 40 60 j j d L 09 0 6 3 对大阻力配水系统 需按下式校核 29 0 22 0 a nw f w f 即29 0 143 0 06 0 083 0 80080014 3 4240000 9014 3 50 4240000 22 2 42 4 冲洗排水槽冲洗排水槽 1 冲洗排水槽中心距 a0 1 n L 因冲洗排水槽长度不宜大于 6 米 故在设计中将每座滤池中间设置排水渠 在 排水渠两侧对称布置冲洗排水槽 每侧排水槽数为 3 条 池中冲洗排水槽总数为 6 条 a0 4m 1 n L 3 12 2 每条冲洗排水槽长 l0 3 7m 2 bB 2 6 08 b 中间排水槽宽度 取 0 6m 3 每条冲洗排水槽的排水量 q0 224L s 0 224m3 s 2 n qg 6 1344 4 冲洗排水槽断面模数 冲洗排水槽采用三角形标准断面 其断面模数为 x 0 45 q 0 45 0 0820 4 0 165m 4 0 0 2x 701 5x x 冲洗排水槽断面计算图 5 冲洗排水槽距砂面高度 He eH2 2 5x 8 c 0 4 0 7 2 5 0 165 0 05 0 01 0 81m 6 排水槽总平面面积 F0 2xl0N2 bL 2 0 165 3 7 6 0 6 12 14 526m2 校核排水槽总平面面积与滤池面积之比 15 13 25 满足要求 f F0 96 526 14 7 中间排水渠 采用矩形断面 渠底距冲洗排水槽底部的高度 Hc 1 73 0 2 1 73 0 2 1 025m 3 2 2 gB qg 3 2 2 6 08 9 344 1 单格滤池的反冲洗排水系统布置如图 12000 430430430 37006003700 冲洗排水渠 中间排水渠 至排水渠 1500150038553855 2 52 5 滤池反冲洗滤池反冲洗 1 单个滤池的反冲洗用水量 W qft 1000 13 96 360 1000 449 28m3 t 单个滤池的反冲洗历时 s 可根据下表确定 设计中取 t 6min q 13L s m2 滤层冲洗强度 L s m2 膨胀度 冲洗时间 min 石英砂滤料 12 15457 5 双层滤料 13 16508 6 三层滤料 16 17557 5 2 高位水箱冲洗 1 高位水箱冲洗容积 W1