《地表水净水厂设计案例综述》6200字

地表水净水厂设计案例综述1.1加药间设计1.1.1混凝剂投量计算确定最大投加量取为40mg/L，平均投加量设为20mg/L。混凝剂用量为 1.1.2混凝剂的投加1.1.2.1溶液池设计溶液池容积为 设计中取b=10%，n=2次，a=40mg/L，Q=5190m³/h单池尺寸为L×B×H=4.0m×2.5m×2.5m，超高0.3m，沉渣高度0.2m，有效水深2.0m，实际有效容积W1’=25m³。1.1.2.2溶解池设计 式中W2——溶解池容积（m³）；W1——溶液池容积（m³）。设计中取W2=0.30W1W2=0.30×24.89=7.467m³单池尺寸为L×B×H=2.0m×2.0m×2.5m，超高0.3m，沉渣高度0.2m，实际有效容积W2’=2.0×2.0×2.0=8.00m³搅拌设备参数见表5-1。表5-1搅拌设备参数表1.1.2.3投药和计量设备计量泵每小时加药量 1.1.3药库的设计药剂体积 聚合氯化铝密度按1.15g/cm³计，药品堆放高度按1.5m计。储存药剂所需面积为则药库所需面积为86.68×1.3=112.684㎡，设计取120㎡。确定药库尺寸为L×B=12.0m×10.0m。1.1.4混合设备本设计拟采用静态混合器，水头损失一般小于0.5m，根据水头损失计算公式可得，取D=1.0m，Q=1.44/4m³/s=360L/s，当h为0.4m时，需要3.2个混合单元，当h为0.5m时，需要3.6个混合单元，选DN1000内装4个混合单元的静态混合器。加药点设于靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的三分之一处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布。1.2反应池设计1.2.1设计水量网格絮凝池分为2个系列，每个系列分为2组。一组絮凝池设计水量为 式中设计中取T=24h。1.2.2反应池形式及设计参数的确定反应池可以分成机械和水力两大类，本设计选用水力网格絮凝池，该类型絮凝反应效果好，反应时间短，构造简单，管理方便。a）竖井内前段和中段流速为0.12～0.14m/s，末段流速为0.1～0.14m/s。设计中取0.12m/s。b）隔板反应池间距共分三档。反应池絮凝时间为t=10min。c）为使单格面积不至过大，采用4座絮凝池，每2座为1组，则每座絮凝池设计水量。根据《给水排水设计手册》，混合池至絮凝池连接管中设计流速为1.0～1.5m/s。每座絮凝池进水管径取DN500，v=1.42m/s，1000i=1.89。d）反应池平均水深取H=4.0m，超高0.40m。1.2.3池体的设计1.2.3.1有效容积 式中设计中取T=10min1.2.3.2絮凝池面积 式中m1.2.3.3单格面积 式中网格设为矩形，取L=1.8m，B=1.7m，单格实际面积3.06㎡。分格数为每行分6格，每池布置3行。1.2.3.4絮凝时间实际絮凝时间为 式中1.2.3.5池高的确定池的平均有效水深为4.0m，超高0.4m，泥斗深度1.0m，得到池总高度为H=4.0+0.40+1.0=1.4m1.2.3.6池长和池宽的确定壁厚取0.2m。对于一个系列的絮凝池有池长L=12×1.8+13×0.2=24.2m池宽B=3×1.7+4×0.2=1.9m1.2.4水头损失的计算1.2.4.1网格水头损失 式中前段1~6格，v1=0.3m/s,中段7~12格，v1=0.2m/s，末段13~18格，v1=0.1m/s，不设网格。第一档每层网格水头损失：第一档通过网格总水头损失：；同上述计算方法第二档每层水头损失：1.84×10-3m；总水头损失：3.30×10-2m；故总水头损失。1.2.4.2孔洞水头损失 式中第一档一格孔洞水头损失：第一档各格孔洞总水头损失：；同上述计算方法第二档总水头损失：0.037m；第三档总水头损失：9.174×10-3m；所以，通过网格的总水头损失。通过絮凝池的总水头损失1.2.5GT值计算水温20℃时，水的动力粘滞系数可近似取为则速度梯度G为符合要求采用穿孔排泥管排泥，DN200mm，安装快开排泥阀。1.3沉淀池设计平流式沉淀池对水质、水量的变化有较强的适应性，构造简单，处理效果稳定，是一种常见的沉淀池形式，一般用于大、中型水厂，单池处理水量一般在20000m³/d以上，设计中取4座。1.3.1单池设计流量式中1.3.2平面尺寸计算1.3.2.1沉淀池有效容积 式中1.3.2.2沉淀池长度和宽度 式中L=3600×0.02×2=144m式中设计中取6m沉淀池长度L与宽度B之比为：L/B=144/6=24＞4，满足要求；长度与深度之比L/h=144/3=48＞10，满足要求。复核沉淀池中水流的稳定性式中；设计中，=Bh=6×3=18㎡，=6+6=12m介于0.0001与0.00001之间，符合要求。1.3.3进出水系统1.3.3.1沉淀池的进水部分设计沉淀池配水，采用穿孔花墙进水方式，则孔口总面积为：式中每个孔口的尺寸定为16cm×16cm，则孔口数量为72个。进口水头损失为：式中1.3.3.2沉淀池的出水部分设计沉淀池的出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形。溢流堰的总堰长式中。，设计中取125m出水堰采用指型堰，共5条，双侧集水，汇入总出水渠。出水堰的堰口标高能通过螺栓上下调节，以适应水位变化。出水渠起端水深式中出水渠道总深设为1.0m，则跌水高度0.58m。渠道内的水流速度式中沉淀池的出水管管径初定为DN700mm，此时管道内的流速为式中1.3.3.3沉淀池的放空管式中设计中取放空管管径为DN400mm。1.3.3.4排泥设备选择在每组沉淀池下方设置6个污泥斗，其污泥斗规格为：顶宽2m、底宽1m、斗深1m。搭配使用行车式虹吸泥机：型号HX9-14型、功率为0.37×2000W，速度为1.0m/min。1.3.3.5沉淀池总高度式中1.4滤池设计V型滤池是一种处理效果好，处理速度较快，并且相对经济的滤池，其反冲洗采方式同时结合了水冲洗，气冲洗和表面扫洗共同工作。表面反冲洗所使用的水是未经过滤的水，所以对于V型滤池本身，其负担不会过多加重。并且消耗的冲洗用水量较少，在反冲洗的用水量方面有良好的表现。经过经济以及未来发展方面的比较，最后选定使用V型滤池。1.4.1设计参数1.4.1.1平面尺寸计算 式中设计中取，（a）单格滤池面积 式中设计中取（b）单格滤池的实际面积 式中取，1.4.1.2强制校核滤速正常过滤时实际滤速 式中一格冲洗时其他滤格的滤速 式中——一格冲洗时其他滤格的滤速（m/h），一般采用10~14m³/h。，符合要求。1.4.2进水系统1.4.2.1进水总渠 式中设计中取，1.4.2.2气动隔膜阀的阀口面积 式中；；；设计中取气动隔膜阀阀口处的水头损失 式中设计中取1.4.2.3进水堰堰上水头 式中；。设计中取，1.4.2.4V型进水槽 式中设计中每格滤池设两个V型进水槽，则，取v3=0.8m/s，α=50°1.4.2.5V型槽扫洗小孔 式中设计中取q2=1.8L/（s·㎡），μ=0.62，取每个V型槽上扫洗小孔数目28个，则n2=56个验算小孔流速v4＞1.0m/s，符合要求。1.4.3反冲洗系统1.4.3.1气、水分配渠（按反冲洗水流量计算） 式中。设计中取q1=5L/（s·㎡），v5=1.0m/s，B2=0.4m，取0.42m。1.4.3.2配水方孔面积和间距 式中设计中取v6=0.5m/s，f1=0.10×0.10㎡在气水分配渠两侧分别布置17个配水方孔，孔口间距0.517m。1.4.3.3布气圆孔的间距和面积布气圆孔的数目及间距和配水方孔相同，采用直径60mm的圆孔，其单孔面积为，所有圆孔的面积之和为34×0.0028=0.095㎡。1.4.3.4空气反冲洗时所需空气流量 式中设计中取q2=15L/（s·㎡）空气通过圆孔的流速为1.4.3.5底部配水系统底部配水系统中，本设计中决定采用34只，材料为ABS的工程类塑料制成的长柄滤头，型号为QS型，滤头安装位置在混凝土制成的滤板上，滤头部分总长度在28.5cm左右，一共有36条缝隙在其滤帽上，并且在滤柄上设有直径为2.0mm的通气孔。并且为了保证滤池中能够保持有较好的过滤效果和反冲洗效果，在设计中通常控制滤板下方的清水区部分大概在0.850~0.950m之间，从而使其反冲洗时能够充分接触，在此次设计中，滤板下方的清水区部分高度设置在0.880m。1.4.4过滤系统使用粒径在0.95～1.35mm左右的石英砂作为滤池中的主要滤料，其中查表可知其不均匀系数K80=1.0～1.3左右，通常情况下设置1.2~1.5m厚的滤层。设计中取滤料高度H6为1.2m。滤层以上水深一般采用1.2～1.3m，设计中取滤层上水深H7为1.2m。1.4.5排水系统1.4.1.1排水渠终点水深 设计中取排水渠和气水分配渠等宽，即B2=0.4m，取v7=1.5m/s1.4.1.2排水渠起端水深 设计中取排水渠长度等于滤池长度，即l=11m，排水渠底坡i=8.2%按照要求，排水槽堰顶应高出石英砂滤料0.5m，则中间渠总高为滤板下清水区的高度+滤板厚+滤料层厚+0.5，即0.88+0.10+1.2+0.5=2.68m。1.4.6滤池总高度 设计中取H8=0.10m，H9=0.3mH=0.88+1.2+1.2+0.10+0.3=3.68m1.5臭氧接触池难以分解的有机物、病毒等难以处理的物质在如今的水处理工艺中往往利用臭氧的氧化功能在解决。臭氧接触池一般有两种布置方式，第一种是布置在滤池前，对原水进行预处理，第二种则是布置在滤池以后，进行深度处理。本设计将臭氧接触池与活性炭吸附池一起设置在V型滤池环节的后面，对原水进行深度处理。1.1.1臭氧投加量臭氧接触池由两格组成，查资料可知第一格的投加量大约在0.4g/m3~0.6g/m3，接触反应的时间在4~6min；第二格的投加量要大于0.4g/m3，接触反应的时间在4min左右，有效水深与布气区宽度之比宜大于4:1，设计中取布气区宽度为1m，有效水深为5m。在设计中第一格臭氧投加量定为0.6g/m3，接触反应时间为4min；第二格臭氧投加量定为0.4g/m3，接触反应时间为6min，则：总的臭氧投加量D=Q(0.6+0.4)=124600×1=124.6kg/d=1.19kg/h因为臭氧发生器总需氧量D=1.19kg/h，所以选择两台CF-G-2-4KG型号的臭氧发生器，一用一备。1.1.2臭氧接触池尺寸设计 将臭氧接触池的有效水深设为6.0m，超高取0.3m，则该臭氧接触池的有效面积为 接触时间为10min，池体宽度取12m，则池体长度取15米，实际池体面积为180㎡。共设有两个接触反应室，则I室接触时间为4min即I接触室的长度为6mII室接触时间为6min即II接触室的长度为9m1.1.3臭氧尾气处理臭氧虽然可以帮助人们进行深度处理但是也存在有害的一面，从接触池排出的尾气中仍然含有一定量的剩余臭氧所以必须对尾气进行处理后再排放，通常使用高温加热分解法，臭氧30℃时已经开始分解，达到230℃时1min就可以分解95％，当温度高于300℃时，2s就可完全分解。因为这个方法的高效性，所以在现代水厂中得到了广泛的应用。1.6活性炭滤池颗粒活性炭吸附工艺可适用于降低水中的有机物、有毒物质含量或者改变色、臭、味等感官指标，由于本设计采取后置活性炭吸附滤池，采取下向颗粒活性炭吸附池，处理水与活性炭层的空床接触时间宜采取6min~20min，炭床厚度层宜为1.0m~2.5m，空床流速宜为8m/h~20m/h。炭床最终水头损失根据活性炭的粒径，炭层厚度和空床流速确定。1.6.1滤池平面尺寸1.6.1.1滤池总面积 T=24-2×0.1=23.8h设计中选用单层滤料活性炭滤池，取v=10m/h。1.6.1.2单池面积 设计中取L=13m，B=10m，滤池的实际面积为13m×10m=130㎡，实际滤速当一座滤池检修时，其余滤池的强制滤速 式中——当一座滤池检修时其余滤池的强制滤速（m/h），一般采用10~14m/h。，符合要求。1.6.1.3滤池高度 设计中取H1=0.70m，H2=2m，H3=2m，H4=0.3m。1.6.2滤池参数设计1.6.2.1滤池接触时间 1.6.2.2活性炭填充体积V=F×H2=1056m³1.6.3配水系统1.6.3.1最大粒径滤料的最小流化态流速 设计中取d=0.0015m，=0.90，m0=0.35，水温20℃时，=0.01(N•s)/㎡1.6.3.2反冲洗强度 1.6.3.3反冲洗水量 1.6.3.4干管始端流速 ；。设计中取D=1m。1.6.3.5配水支管根数 设计中取a=0.26m1.6.3.6单根支管入口流量 1.6.3.7单根支管入口流速 设计中取Dj=0.12m1.6.3.8单根支管长度 1.6.3.9配水支管上孔口总面积 式中设计中取K=0.25%1.6.3.10配水支管上孔口流速 1.6.3.11单个孔口面积 设计中取dk=10mm1.6.3.12孔口总数 1.6.3.13每根支管上的孔口数 1.6.3.14孔口中心距 1.6.3.15孔口平均水头损失 1.6.3.16配水系统校核对于大阻力配水系统，要求其配水支管长度lj与直径Dj之比不大于60。＜60，符合要求。对于大阻力配水系统，要求配水支管上孔口总面积Fk与所有支管横截面积之比小于0.5 ，满足要求。1.6.4洗砂排水槽1.6.4.1洗砂排水槽中心距 查规范可知，为了确保洗砂排水槽的使用效果，每条洗砂排水槽的长度需控制在6m以内，故在设计中将排水渠设置在每座滤池中间，洗砂排水槽对称均匀的设置在排水渠道的两侧，每侧设置4条，即洗砂排水槽总数n2=8条1.6.4.2每条洗砂排水槽长度 设计中取b=0.8m1.6.4.3每条洗砂排水槽的排水量 设计中n2=81.6.4.4洗砂排水槽断面模数洗砂排水槽采用三角形标准断面，洗砂排水槽断面模数 1.6.4.5洗砂排水槽顶距砂面高度 设计中取e=30%，=0.05m，H2=2m，c=0.1m1.6.4.6排水槽总平面面积 校核排水槽总平面面积与滤池总面积之比，满足要求。1.6.4.7中间排水渠中间排水渠选用矩形断面，渠底距洗砂排水槽底部的高度 1.6.5滤池反冲洗高位水箱或者专门设置其冲洗水泵是滤池反冲洗系统中两大主要选择，本设计中采取冲洗水泵作为反冲洗的主要设备。1.6.1.1单格滤池的反冲洗用水量 设计中取t=8min=480s，q=14L/s1.6.1.2水泵反冲洗（1）水泵流量 （2）水泵扬程 ；设计中取=7m，=2.0m，=hk=3.6m，=2.16m，=0.7m，=1.5m经过计算所得的流量与扬程，决定选用三台20sh-28A型水泵，其单泵的扬程为10.5~11.3m，流量为650~950L/s左右。并选择JSG-17-6作为泵的配套电机。1.6.6进出水系统1.6.6.1进水总渠根据本次设计中进入滤池总流量Q=124600m3/d=5190m3/h=1.44m3/s,确定进水总渠的渠宽B1=1.5m，水深为1.0m，渠中流速v1=0.96m/s。单个滤池进水管流量Q2=1.44/4=0.36m³/s，采用进水管管径DN800mm，管中流速v2=0.72m/s。1.6.6.2反冲洗进水管冲洗水量qg=1820L/s，采用管径D3=1000mm，管中流速v3=2,32m/s。1.6.6.3清水管清水总流量Q=1.44m3/s，为了便于布置，清水渠断面采用和进水渠断面相同尺寸。单个滤池清水管流量Q2=0.1.44/4=0.36m³/s，采用清水管管径DN800mm，管中流速v2=0.72m/s。1.6.6.4排水渠排水流量qg=1820L/s，排水渠断面宽度B2=1.5m，渠中水深1m，渠中流速v6=1.213m/s。1.7消毒处理目前，加氯消毒是大多数净水厂采用的消毒措施，不仅可以对水中微生物等物质进行相对彻底的消毒，而且加氯消毒的操作比较简单，无需耗费过多人力资源，所以经过比较，本次设计中选取液氯的方式进行最后的消毒。1.7.1加氯量计算 1.7.2储氯量为保证液氯的质量，储氯量以15天考虑，即每次储氯量为5605kg。1.7.3氯瓶与加氯机数量采用容量为500kg的焊接液氯钢瓶，其外形尺寸600mm，H=1800mm，共12只，另设一中间氯瓶以沉淀氯气中的杂质，还可以防止水流进入。1.7.4氯库与加氯间平面尺寸为了方便后续操作，本次设计将加氯间与氯库合建，采取机械控制装置，自动投加，每两个氯瓶之间间隔1.5m，其平面尺寸定为18m×10m=180㎡。1.8清水池清水池的作用不仅是贮存已经过各构筑物处理后的水，还有着使处理后的水与液氯之间的充分接触，以达到更佳的消毒效果。还可以调节城区内各管网中的供水量。1.8.1平面尺寸计算1.8.1.1清水池的有效容积 设计中取k=10%，Q=124600m³/d清水池共设有4座，则每座清水池的有效容积V1为：1.8.1.2清水池的平面尺寸每座平面池的面积 设计中取h=1.0m取清水池的宽度B为18m，则清水池的长度L为：，取L=35m则单格清水池的实际有效容积为35×18×5=3150m³。清水池超高h1取为0.5m，清水池总高H：1.8.2管道系统1.8.2.1清水池的进水管 设计中取v=0.7m/s进水管内实际流速为0.72m/s。1.8.2.2清水池的出水管 设计中取时变化系数K=1.5出水管管径 设计中取v1=0.7m/s设计中取出水管管径为DN1000mm，则流量最大时出水管内的流速为0.69m/s。1.8.2.3清水池的溢流管清水池在布设管道时需考虑溢流管，且溢流管规格的选择应注意其直径可与进水管管径相同，所以取为DN900mm。溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门。为了防止昆虫和污染物等物体进入池内，溢流管的出口位置需设有网罩。1.8.2.4清水池的排水管为了便于清水池的后期维护及检修，在清水池检修时需在两个小时内将池子中的水全部排空，因此需要在清水池中设置排水管，管道中水流速设置在1.2m/s，可得排水管管径D3如下： 设计中取t=2h设计中取排水管管径为DN700mm。清水池的放空也常采用潜水泵排水，在清水池低水位时进行。1.8.3清水池布置1.8.3.1导流墙为了使进入清水池的水可以与消毒所用的液氯接触三十分钟以上。所以需要在每个清水池内设置两堵间距为6m墙的导流墙。为了后续对清水池的定期清洗与维护是能够及时排出污水，在导流墙的底部设置了边长为0.1m的方孔。1.8.3.2检修孔为了后期清水池的检修工作，留有2个直径为1200mm的检修孔在清水池顶部。1.8.3.3通气管由于清水池是相对密闭的空间，为了经过处理后的水在清水池中不会因为密闭环境而造成水质变质的二次污染，在清水池顶部设有高