给水处理厂设计 16页

给水处理厂设计给水处理厂设计计算说明书学院：土木工程学院专业：给水排水工程班级：学号：姓名：指导老师：\n给水处理厂设计目录第一章总论…………………………………………………1第二章设计任务……………………………………………1第三章设计原始资料………………………………………1第四章给水处理厂用水量计算……………………………1第五章取水泵站……………………………………………1第六章混凝以及沉淀………………………………………1第七章过滤…………………………………………………1第八章消毒…………………………………………………1第九章清水池………………………………………………1第十章给水处理厂总平面图……………………………1\n给水处理厂设计第一章总论本次课程设计主要是城市给水处理厂的常规处理工艺设计，主要涉及混凝沉淀、过滤、消毒等工艺的参数设计。第二章设计任务根据任务书所给定的资料，综合运用所学的基础、专业基础和专业知识，设计一个中小型给水处理厂。该水厂所在地区为广东地区。城市自来水厂规模为12.6万m3/d。第三章设计原始资料1、源水水质资料编　号名　　　　　称单　　位分　析　结　果１水的嗅和味级Ⅱ类水体２浑浊度<3度３色度<15度４总硬度450毫克／升５PH值6.5~8.5６碱度度７溶解性固体毫克／升８水的温度：最高温度43度最低温度0度９细菌总数100个／毫升１０大肠菌群3个／升\n给水处理厂设计2.石英砂筛分曲线：筛孔直径（毫米）0.30.40.50.60.751.01.21.5通过砂量所占的百分比（%）34415864758191973、厂区地形图（1：500）4、水厂所在地区为广东地区，厂区地下水位深度3.7米，主导风向南风。5、厂区地形示意图：\n给水处理厂设计第一章给水处理厂水量计算城市自来水厂规模为12.6万m3/d，即5250.00m3/h,1.45833m3/s。当原水浊度不超过1000～2000mg/L时，设计流量为：Q=Qd×（1+α）=5250.00m3/h×（1+0.06）=5565m3/h=1545.83L/s式中α为水厂自用水量系数，取值0.06。第五章处理流程的设计水源→泵站→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→吸水井→二泵站→用户混凝剂采用：FeCl3，管式静态混合器消毒剂采用：液氯消毒，滤后加氯，加氯机加氯第六章取水泵站城市给水处理系统，通过泵站取水，其中流量为1545.83L/s，流速为1.2~1.6m/s,为使水量得到保证，采用2根输水管同时向给水处理厂输水，即每根输水管的流量为772.92L/s，查水力计算表可得：每根输水管的管径为DN900，管内流速为1.21m/s,坡度为1.811%。。第七章混凝以及沉淀一、混凝(1)、混凝剂选择：根据原水的水质水温和PH值的情况，选用混凝剂为聚合氯化铁(PFC)，投加浓度为15％，最大投加量为40（mg/l）。优点：净化效率高、用药量少、出水浊度低、色度小，过滤性能好，温度适应性高，PH值使用范围宽（PH=5~9）。操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本较低。采用计量泵湿式投加，不需要加助凝剂。\n给水处理厂设计(2)、药剂配制及投加方式的选择：混凝剂的投加分干投与湿投法两种。本设计采用后者。采用计量泵投加。(3)、混合设备的设计本设计中采用管式静态混合器，故不单独设构筑物。(4)、混凝剂的溶解与调配药剂调配一般有水力、机械、压气、水泵等方法。本设计采用空气调制方法。(5)、溶解池容积W1因用的是聚合氯化铁，需设溶解池，溶解池容积按溶液池容积的30%计：W1=0.3W2=0.3×28=9m3溶解池尺寸为L×B×H=2.5m×2.5m×1.7m,其中H为实际高度，已包括超高0.2m。溶解池的放水时间采用t=10min,则放水流量：q0=W1÷60t=9×1000÷(60×10)=15L/s选择放水管管径DN=100mm,相应流速v0=1.95m/s。溶解池底部设管径D=100mm的排渣管一根。溶解池采用压缩空气搅拌，其中，空气供给强度设为10L/（S·m2），空气管流速设为13m/s,孔眼直径设为3mm，流速为26m/s,支管间距设为500mm。溶解池置于地下，池顶高出地面0.2m。溶解池和溶液池材料都采用钢筋混凝土，内壁衬以聚乙烯板。(6)、溶液池容积W2根据设计流量Q=5565m3/h，最大药剂投加量为α=50mg/L，溶液浓度c=12%，每天调制次数n=2，则溶液池容积为：W2=αQ/417cn=50×5565/(417×12×2)=28m3采用两个溶液池。每个池子的有效容积为W2，。溶液池的基本尺寸L×B×H=3.5m×3.5m×2.5m,其中H为实际高度，已包括超高0.2m。(7)、投加设备1）药液提升设备2）投药管\n给水处理厂设计每池设一根投药管，投药管流量：q=W2×2×1000/86400=0.65L/s选择投药管管径DN=50mm,相应流速为0.34m/s。(8)、计量设备拟采用LZB-40型转子流量计。LZB型玻璃转子流量计由一个垂直安装的锥形玻璃管与转子组成，可以从锥形管外壁的刻度上直接读出介质的流量值。锥体管长度430mm，工作环境-20～120℃，压力≦6kg/cm2。(9)、药剂仓库的计算1）已知条件混凝剂为聚合氯化铁(PFC)，每袋质量是50Kg,每袋规格为0.5m×0.5m×0.2m。投药量为50mg/L，水厂设计水量为5565m3/h。药剂堆放高度1.5m，药剂储存期为28天。2）设计计算聚合氯化铁（PFC）的袋数N=(Q×24)ut/(1000w)=(5565×24×50×28)÷(1000×50)=3740（袋）堆放面积A=NV/［H（1-e）］=（3740×0.5×0.5×0.2）÷［1.5×（1-0.2）］=155.83m2仓库平面尺寸B×L=10m×20m=200m2（10）、加药间的设计计算采用佛山水泵厂生产的计量加药泵，泵型号JZ1000/16，选用三台，二用一备，加药间的平面尺寸为B×L=15m×20m二、混合本设计采用管式静态混合器。三、絮凝反应池本设计采用往复式隔板絮凝反应池。1、设计参数：根据设计流量Q=5565m3/h，设2池。廊道内流速采用4段：V1=0.57m/s，\n给水处理厂设计V2=0.46m/s，V3=0.36m/s，V4=0.25m/s，絮凝时间T=20min,池内平均水深h1=2.8m，超高h2=0.3m。2、设计计算：（1）总容积的计算:W=Q×T/60=5565×20/60=1855m3（2）每池面积:分设2池，由于平均水深h1=2.8m则每池净平面面积：F=W/（n×h1）=1855/(2×2.8)=331.25m2池子宽度B，按沉淀池宽采用16.8m,池子长度（隔板间净距之和）：L’=331.25m2/16.8m=19.72m（3）廊道长度隔板间距按廊道内流速不同分成4档：α1=Q/(3600×n×V1×h1）=5565/(3600×2×0.57×2.8)=0.484m，取α1=0.49m，则实际流速V1=0.563m/s；α2=Q/(3600×n×V2×h1）=5565/(3600×2×0.46×2.8)=0.600m，取α2=0.60m，则实际流速V1=0.460m/s；按上法计算得：α3=0.77m，V3=0.358m/sα4=1.10m，V4=0.251m/s每一种间隔采取6条，则廊道总数为4×6=24条，水流转弯次数为23次。则池子长度（隔板间净距之和）：L’=6×(0.49+0.60+0.77+1.10)=17.76m隔板厚按0.1m计，则池子总长：L=17.76+0.1×（23-1）=19.96m（4）水头损失的计算按廊道内的不同流速分成4段分别计算水头损失。第一段：水力半径：R1=α1×h1/(α1+2h1)=0.23m槽壁粗糙度系数n=0.013,流速系数Cn=1/n×Rny，=2.5×0.114-0.13-0.75×0.480×(0.114-0.1)=0.15故C1=R1y/n=0.230.15/0.013=61.7\n给水处理厂设计第一段廊道长度l1=6×B=6×16.8=100.8m第一段水流转弯次数S1=6则絮凝池第一段的水头损失为：各段水头损失计算结果见下表：各段水头损失计算段数16100.80.230.4140.56361.70.04526100.80.290.3340.46063.890.03636100.80.360.2920.35865.990.02646100.80.480.1970.25168.900.011h=∑hn=0.118m（5）GT值计算（20℃时），1000×0.118/(60×1.029×10-4×26)=27.1GT=27.1×20×60=32535（在104~105范围内）（6）池底坡度：i=h/L=0.118/19.96=0.59%四、沉淀由于沉淀池占地面积比较大，而且与隔板絮凝池相连，所以本设计采用平流沉淀池。共有2座沉淀池。1．每组设计流量每个沉淀池的处理流量Q0=5565m3/h/2=2782.5m3/h=0.7729m3/s2．设计数据的选用表面负荷Q/A=50m3/（m2·d）=2.083m3/（m2·h），设计停留时间为1.5h,沉淀池的水平流速v=15mm/s3．计算沉淀池表面积A=1335.81m2。沉淀池长L=3.6vT=3.6×15×1.5=81m\n给水处理厂设计沉淀池宽B=A/L=1335.81/81=16.49m采用16.8m。由于宽度较大，沿纵向设置一道隔墙，分成两格，每格宽8.4m。沉淀池有效水深H=QT/BL=2782.5×1.5/（16.8×81）=3.07mm.采用3.4m(包括保护高)。絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙。穿孔墙上的孔口流速采用0.2m/s,则孔口总面积为2782.5/(3600×0.2)=3.86m2。每个孔口尺寸定为15cm×8cm，则孔口数为3.86/(0.15×0.08)=322个。沉淀池放空时间按3h计。则放空管直径为：d=0.412m,采用DN=450mm出水渠断面宽度采用1.0m,出水渠起端水深为:H=0.68m,为保证堰口自由落水,出水堰保护高采用0.1m,则出水深度为0.78m。4．水力条件校核水流截面积ω=8.4×3.07=25.79m水流湿周χ=8.4+2×3.07=14.54m水力半径R=25.79/14.54=1.77m弗劳德数Fr=v2/Rg=1.52/(177×981)=1.30×10-5雷诺数Re=vR/ν=1.5×177/0.01=26550(按水稳20度计算)第七章过滤九、滤池设计计算本设计采用普通快滤池。由于双层滤料过滤效果好,滤速高,因此采用双层滤料.如建成后选不到滤料可先装普通石英砂,按一般快滤池使用,无烟煤厚度为0.4m,石英砂厚度为0.7m,承托层厚度0.6m,设有水头损失计算计及流量自动控制器,全部闸阀采用水力启动.每一滤池设控制台一座.1.设计参数设计2个滤池，每个滤池设计水量为：Q=63000(m3/d),2625m3/h,0.729m3/s\n给水处理厂设计滤速：v1=9m/h滤池总面积:F=Q/V=2625/9=291.67(m2)采用6个滤池,则每个滤池面积为:291.67/6=48.61(m2),采用7m×7m的池子,面积为49m2(忽略池壁厚度),总面积294m2.冲洗强度及澎胀率:冲洗强度为q=14L/(s·m2),冲洗时间为7min,所以最大冲洗水量为:Q冲洗=14×48.61=680.54(L/s),膨胀率选用e=42%.过滤周期:24h2.配水系统:采用大阻力配水系统干管直径选用DN=800mm,流速V=1.35m/s,1000i=2.621,干管截面积:f干=3.14×0.82/4=0.50(m2)干管始端流速取支管中心间距0.25m,干管每侧支管数=7/0.25=28(根),共计56根.支管流量=680.54/56=12.15(L/S)选用支管管径DN=75mm,流速V=2.83m/s,1000i=252,支管总横截面积为:f支总=56×3.14×0.0752/4=0.25(m2)支管长度L支=(7-0.75)/2=3.13(m)支管长度与支管管径之比L/d=3.13/0.075=41.67<60,满足要求.管式大阻力配水系统水头损失按孔口平均水头损失计算公式:h=[q/(10uk)]2/(2g)孔眼总面积与滤池总面积之比:k=q/[10u(8v2滤干+10v2滤支)1/2]=14/[10×0.62(8×1.352+10×2.832)1/2]=0.23%孔眼总面积:f孔总=0.0023×48.61=0.11180(m2)孔眼直径采用10mm,每个孔眼面积为:F单孔=3.14×0.012/4=0.0000785(m2)孔眼总数为:n总=0.11180/0.0000785=1425(个)支管、干管总长L总=7×28+7=203(m)则孔眼中心距为:\n给水处理厂设计S=l/n总=203/1425=0.1424(m)通过孔眼的流速为:V=Q/1000f孔总=680.54/1000×0.11180=6.09(m/s)孔眼总面积与支管总横截面积之比为:f孔总/f支总=0.11180/0.25=0.4472校核干管截面积与支管截面积之比:(f孔总/f干)2+(f孔总/f支总)2=(0.11180/0.5)2+(0.4472)2=0.250<0.28所以满足要求.3.滤池的各种管渠计算:浑水进水渠:进水流量:Q=63000(m3/d)=2625m3/h=0.729(m3/s)设置一条进水管渠,渠中流速1.1m/s,进水渠断面宽0.75m,水深0.7m.进滤池支管流量为:Q=729/6=121.5(L/s),采用DN350mm的钢管,流速为1.21m/s,1000i=6.015清水出水渠:设置一条出水管渠,渠中流速1.3m/s,进水渠断面宽0.75m,水深0.7m.清水支管流量为:Q=729/6=121.5(L/s),采用DN350mm的钢管,流速为1.21m/s,1000i=6.015.冲洗进水管:反冲洗流量为680.54(L/s),采用DN600钢管,流速为2.33m/s,1000i=11.032.废水排水渠:冲洗流量:Q=0.681(m3/s)起点水深为:h集起=h集终(2r+1)1/2;h集终取0.5m,集水渠宽取B集=0.8m,渠内流速V集=Q滤冲/(h集终B集)=0.681/(0.5×0.8)=1.70(m/s)\n给水处理厂设计r=V集2/(gh)=1.702/(9.8×0.5)=0.59h集起=h集终(2r+1)1/2=0.5×(2×0.59+1)1/2=0.74冲洗排水槽:两冲洗排水槽中心间距取1.8m,则排水槽个数为7/2=3.5，取4.排水槽末端流量680.54/4=170.14(L/s),采用流速V=0.6m/s,则末端面积为0.17014/0.6=0.28357(m3),采用三角形标准断面,4a2=0.28357,a=0.266,采用0.27m,槽底厚0.01m.槽缘高出石英砂滤料面的高度为:h槽缘=eH滤料+2.5a+l槽底+0.07=0.42×1.1+2.5×0.27+0.01+0.07=1.217(m)滤池高度承托层厚度H1=0.6(m)滤料层厚度H2=1.1(m)滤层上水深H3=1.8(m)（1.5~2.0）保护高度H4=0.30(m)H=H1+H2+H3+H4=0.6+1.1+1.8+0.30=3.8(m)反冲洗高位水箱:冲洗水箱容积：V=1.5Q冲洗t=1.5×0.681×7×60=429.03m3水箱内水深采用3.5m,则圆形水箱直径为:(4×429.03/（3.14×3.5)）1/2=13m.设置高度:水箱底至冲洗水箱的的高差△H由下列几部分组成.1.水箱与滤池间冲洗管道的水头损失h1,管道冲洗流量为680.54(L/s),采用DN600钢管,流速为2.33m/s,1000i=11.032.\n给水处理厂设计管长取70m.管道上主要配件及其局部阻力系数为:水箱出口1个,阻力系数为0.5.90度弯头2个,阻力系数为2×0.6=1.2DN600闸阀3个,阻力系数为3×0.06=0.18流量计1个,阻力系数为1等径转弯三通3个,阻力系数为3×1.5=4.5总计0.5+1.2+0.18+1+4.5=7.38则h1=0.01103×70+7.38×2.332/(2×9.8)=2.82(mH2o)配水系统水头损失h2:h2=8V2滤干/(2g)+10V2滤支/(2g)=8×1.352/(2×9.8)+10×2.832/(2×9.8)=4.83(mH2o)承托层的水头损失h3:h3=0.022×H滤承q冲洗=0.022×0.6×14=0.198(mH2o)石英砂密度取2.65t/m3,滤料层膨胀前的孔隙率为0.4.无烟煤密度取1.8t/m3,滤料层膨胀前的孔隙率为0.45,滤料的水头损失h4:h4=(p煤/p水-1)(1-m煤)H煤+(p砂/p水-1)(1-m砂)H砂=(1.8/1-1)×(1-0.45)0.4+(2.65/1-1)×(1-0.4)0.7=0.85(mH2o)备用水头h5:取h5=1.5(mH2o)\n给水处理厂设计△H=h1+h2+h3+h4+h5=2.82+4.83+0.198+0.85+1.5=10.198(mH2o)十、消毒设计计算:已知条件水厂设计水量：Q=133560m3/d=5565m3/h采用滤后水加液氯消毒加氯量取2mg/L仓库储量按20d计算加氯点在清水池前设计计算加氯量Q:Q=0.001×2.0×5565=11.13kg/h储氯量G:G=20×24×11.13=5342.4kg/20天氯瓶数量:采用容量为600kg的焊接液氯钢瓶，其外形尺寸：直径600mm，H=1800mm，共9瓶,另采用中间氯瓶一只,以沉淀氯气中的杂质,还可防止水流进氯瓶.加氯机数量:采用加氯机2台，交替使用加氯间、氯库:加氯间靠近氯池和清水池.因与反应池距离较远，无法与加药间合建。设置在水厂的北部.十一、清水池设计计算:水厂内建两座清水池，每座有效容积为：\n给水处理厂设计W=W1+W2+W3+W4清水池调节容积取设计水量的15%，则调节容积为W1:W1=126000×0.15=18900(m3)消防用水量按同时发生两次火灾,一次灭火用水量取25L/s,灭火时间为2h,则消防容积W2为:W2=25×2×3600/1000=180(m3)生产自用水量取设计水量的6%,W3为:W3=104000×0.06=6240(m3)根据本水厂选用的构筑物特点，水厂自用水贮备容积W4为0.W=18900+180+6240+0=25320(m3)池深采用h=5m，采用矩形清水池，则每座清水池平面面积为A=25320/2×5=2532(m3)，采用边长60m×45m的正方形。超高0.3m，则清水池净高度为5.3m。进水管(钢管)DN=9000mm,出水管DN=900mm,流速=1.21m/s，益流管与进水管直径相同DN=900mm，排水管直径DN=600mm，清水池设2个检修孔DN=1000mm，池顶设6个通气管DN=200mm，池顶的覆土厚度为0.7m。十二、水厂平面布置与工艺在平面布置时，考虑到该地区的主导风向是南风，故把加药间设置在水厂的西北角。还有考虑到远期发展的需要，在水厂北部留有空地，现做为绿地处理。其他设施布置详见平面图。