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给水水质工程说明书培训资料

69
2020年4月19日
文档仅供参考
成绩:

土木工程学院 ～ 年第 1 学期

课 程 设 计 报 告

课程名称: 给水水质工程学
任课教师: 王政华 张鹏
专业班级: 给排水科学与工程2班
学生姓名: 鲁 倩
学 号:
时 间: 年 12 月 21 日

评 语:

任课老师签名:
年 月 日

目 录
第一章 设计任务书 1
一、 设计原始资料 1
二、 设计任务及要求 1
三、 注意事项 2
第二章 设计水量及工艺流程的确定 3
一、 设计水质水量 3
1、设计水质 3
2、水质分析 3
3、设计水量 3
二、 工艺流程的初步确定 3
三、 混凝剂的选择及投加 4
1、混凝剂的选择 4
2、投药方式 5
四、 消毒剂的选择及投加 5
五、 混合设备的选择 7
六、 絮凝池的选择 8
七、 沉淀池的选择 8
八、 滤池的选择 9
九、 给水工艺流程的最终方案 11
第三章 给水处理构筑物设计与计算 12
一、加药间的设计与计算 12
1.1 设计参数 12
1.2 设计计算 12
二、管式混合设备的设计与计算 14
2.1设计参数 14
2.2 设计计算 15
2.2.1设计管径 15
2.2.2混合单元数 15
2.2.3混合时间及水头损失 15
2.2.4校核G值、GT值 15

三、折板絮凝池的设计与计算 16
3.1 絮凝区的设计计算 16
3.2排泥设备与进水渠 21
四、平流式沉淀池的设计与计算 21
五、V型滤池的设计与计算 25
5.1 滤池设计参数及池体计算 25
5.2反冲洗管渠系统 27
5.3滤池管渠的布置 28
5.4冲洗水的供给(采用冲洗水箱供水) 31
5.5设备选型 32
六、加氯间和氯库的设计与计算 32
6.1 加氯量的计算 32
七、清水池的设计与计算 34
7.1 清水池平面尺寸的计算 34
7.2清水池的管道系统 35
7.3清水池的布置 36
八、附属构筑物 36
第四章 给水处理工程布置 38
一、 给水处理工程平面布置 38
1.1 总体布置及原则 38
1.2 水厂管线布置 39
二、 给水处理工程高程布置 39
2.1 管渠的水力计算 39

第一章 设计任务书
一、 设计原始资料
1、 净水厂规模
一班:水厂近期处理规模,学号1号为2.5万m3/d,学号每增大3号,水量增加7000m3/d,水厂自用水量为5%。
二班:水厂近期处理规模,学号1号为2.8万m3/d,学号每增大3号,水量增加5000m3/d),水厂自用水量为5%。
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
NTU
30
20
40
55
400
750
670
520
300
150
200
25
2、 水源为河水,河水的水质符合二类水源水的水质指标,水温最高为24oC,最低为5 oC,水的浊度见下表,细菌总数为3000个/L。
3、 处理后的水符合国家的<生活饮用水卫生标准(GB5749- )>。
4、 水厂用地面积参照规范确定,能够为正方形或长方形。
5、 平面布置的建筑物有净水构筑物,综合楼(生产管理用房、行政办公房、化验室、值班室、仓库、机修间、食堂、传达室、浴室、锅炉房等)。
二、 设计任务及要求
1、 设计计算
（1） 给水处理工艺流程确定
（2） 净水构筑物设计参数的确定
（3） 净水构筑物几何尺寸的确定
（4） 净水构筑物的水量校核计算
2、 编制设计计算说明书一份
设计说明书内容包括:设计的原始资料和设计任务,各项设计与设计过程中的体会等。说明要求计算正确,说明清楚,简明扼要,文字通顺。
3、 绘制下列设计图纸各一张
(1) 水厂总平面图
(2) 净水构筑物高程布置图
(3) 主要净水构筑物平、剖面图(滤池、反应沉淀池)

三、 注意事项
1、 水处理高程:反应处理工艺流程中各构筑物高程的相关关系,图中应标出地面高程,各处理构筑物的顶面、底面、水面高程,以及连接管渠的底面或中心高程。
2、 字体和图线:手工绘图时图纸上所有字体均采用工程字,书写端正,排列整齐,笔划清晰,采用国家公布实施的简化字体。计算机绘图时应该符合计算机绘图标准,所有图线、图例及尺寸标注方法均应符合国家绘图标准(绘制图纸时要注意布图美观,整个图面只允许出现3~4种大小的字体)。

第二章 设计水量及工艺流程的确定
一、 设计水质水量
1、设计水质
本设计给水处理工程设计水质为河水水质满足国家生活饮用水卫生标准(GB5749- ),处理的目的是去除原水中悬浮物质、胶体物质、细菌、病毒以及其它有害成分,使净化后水质满足生活饮用水的要求。
生活饮用水水质应符合下列基本要求:
(1)水中不得含有病原微生物。
(2)水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。
(3)水的感官性状良好。
2、水质分析
本设计中,采用地表水源,水质符合二类水源水的水质指标,水温最高24℃,最低为5 ℃。地表水源的水质浊度、臭味等需处理。
3、设计水量
水处理构筑物的生产能力,应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计,并以水质最不利情况进行校核。水厂自用水量主要用于滤池冲洗、澄清池排泥、水厂日常使用等方面。城镇水厂自用水量采用供水量的5%,则设计处理量为:

式中: Q——水厂日处理量;
a——水厂自用水量系数,采用供水量的5%;
Qd——设计供水量(m3/d),为6.8万m3/d。
二、 工艺流程的初步确定
给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有关,并与各种给水处理构筑物所使用的工程规模有关,要同时兼顾出水水质的保障性和工艺流程的经济性。地表水为水源时,生活饮用水一般采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。如果是微污染原水,则需要进行特殊处理。
综合分析后得出初步的工艺流程为:
原水→混和→絮凝→沉淀→过滤→消毒→市政管网
框图表示为:

混合池

水源

絮凝池

沉淀池

滤 池

清水池

二级泵站

市政管网
液氯

图2.1 初步的工艺流程图
三、 混凝剂的选择及投加
1、混凝剂的选择
常见的混凝剂的种类分为无机和有机两大类,根据水厂的运行经验和实际情况的考虑,常见的有固体硫酸铝、液体硫酸铝、三氯化铁、碱式氯化铝(PAC),各自的优缺点归纳见下表所示:
表2.1 常见混凝剂比较
名称
分子式
一般介绍

固体硫酸铝

Al2(SO4)3•18H2O
1.制造工艺复杂,水解作用缓慢;
2.含无水硫酸铝50%～52%,含Al2O3约15%;
3.适用水温为20～40℃;
4.当pH=4～7时,主要去除水中有机物;pH=5.7～7.8时,主要去除水中悬浮物;pH=6.4～7.8时,处理浊度高,色度低(小于30度)的水。

三氯化铁

FeCl3•6H2O
1.对金属(特别对铁器)腐蚀性大,对混凝土亦腐蚀,对塑料管也会因发热而引起变形
2.不受温度影响,絮体较大,沉淀快,效果较好;
3.易溶解,易混合,渣滓少;
4.原水pH=6.0～8.4之间为宜,当原水碱度不足时,应加一定量的石灰;
5.处理高浊度水时,三氯化铁用量一般比硫酸铝少;
6.处理低浊度水时,效果不显著。

碱式氯化铝

PAC
1.净水效率高,耗药量少,出水浊度低,色度小,过滤性能好,原水浊度高时尤为显著;
2.温度适应性高;pH适应范围宽(可在pH=5～9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,成本较三氯化铁低;
5.是无机高分子化合物。
经过综合比较,以及参考一些自来水厂的运行经验,在本设计中采用碱式氯化铝(PAC)作为混凝剂。
2、投药方式
常见的药剂投加方法有干投跟湿投,可是水厂的药剂,除石灰外,一般多采用湿投法,故本设计中采用湿投法。

四、 消毒剂的选择及投加
消毒是保证出厂水水质的一个重要环节,<室外给水设计规范>规定,生活饮用水必须消毒。下表是各种常见消毒方法的比较:
表2.2 常见消毒方法
消毒药剂
优缺点
适用条件

液氯
优点:1.具有余氯的持续消毒作用
2.价值成本较低
3.操作方便,投量准确
4.不需要庞大的设备
缺点:1.原水有机物高时会产生有机氯化物
2.原水含有酚时产生氯酚味
3.氯气有毒,使用时应注意安全,防止泄漏

液氯供应方便的地点

二氧化氯
优点:
1.不会生成有机氯化物;
2. 较自由氯的杀菌效果好;
3. 具有强烈的氧化作用,可除臭、去色、氧化锰、铁等物质;
4.投加量少,接触时间短,余氯保持时间长
缺点:
1.成本较高;
2. 一般需现场随时制取使用,制取设备较复杂;
4.需控制氯酸盐和亚氯酸盐等副产物

适用有机污染严重时

紫外线
消毒
优点:
1.杀菌率高,需要的接触时间短;
2.不改变水的物理、化学性质,不会生产有机氯化物和氯酚味;
3.已具有成套设备,操作方便
缺点:1.没有持续的消毒作用,易受重复污染;
2.电耗较高,灯管寿命还有待提高

适用于工矿企业,集中用户用水不适用管路过长的供水

臭氧消毒
优点:
1.具有强氧化能力,为最活泼的氧化剂之一,对微生物、病毒、芽孢等均具有杀伤力,消毒效果好,接触时间短;
2.能除臭、去色,及去铁、锰等物质;
3.能除酚,无氯酚味,不会生成有机氯化物
缺点:
1.基建投资大,经常耗电高;
2.O3在水中不稳定,易挥发,无持续消毒作用;
3.设备复杂、管理麻烦,制水成本高

适用于有机污染严重、供电方便处
可结合氧化用作预处理或与活性炭联用
经比较,采用液氯消毒。氯是当前国内外应用最广的消毒剂,除消毒外还起氧化作用。加氯操作简单,价格较低,且在管网中有持续消毒杀菌作用。原水水质较好时,一般为滤后消毒,虽然二氧化氯,消毒能力较氯强而且能在管网中保持很长时间,可是由于二氧化氯价格昂贵,且其主要原料亚氯酸钠易爆炸,国内当前在净水处理方面应用尚不多。由于原水中细菌较多,为了杀死水中微生物以及防止藻类生长,采用滤前加氯跟滤后加氯的消毒方式。
五、 混合设备的选择
混合的基本要求:
(1) 混合设施应使药剂投加后水流产生剧烈紊动,在很短的时间内使药剂均匀的扩散到整个水体,也即采用快速混合方式;
(2) 混合时间一般为10～60s;
(3) 当采用高分子絮凝剂时,混合不宜过分急剧;
(4) 混合设施与后续处理构筑物的距离越近越好,近可能采用直接连接方式。最长距离不宜超过120m;
(5) 混合设施与后续处理构筑物连接管道的流速可采用0.8～1.0m/s。
当前,混合方式基本分两大类:水力和机械。前者简单,但不能适应流量的变化;后者可进行调节,能适应各种流量的变化,但需有一定的机械维修量。具体采用何种形式应根据净水工艺的布置、水量、水质、投加药剂品种及数量以及维修条件等因素确定。下表是各种混合方式的比较:

表2.3 常见混合方式比较
混合方式
优缺点
适用条件

水泵混合
优点:1.设备简单
2.混合充分,效果较好
3.不另消耗动力
缺点:1.吸水管较多时,投药设备要增加,安装、管理较麻烦
2.配合加药自动控制较困难
3.G值相对较低

适用于一级水泵房离处理构筑物120m以内的水厂

管式静态混合器
优点:1.设备简单,维护管理方便
2.不需土建构筑物
3.在设计流量范围内,混合效果较好
4.不需外加动力设备
缺点:1.运行水量变化影响效果
2.水头损失比较大3.混合器构造较麻烦

适用于水量变化不大的各种规模的水厂

机械混合
优点:1.混合效果好
2.水头损失较小
3.混合效果基本不受水量变化影响
缺点:1.需耗动能
2.管理维护较复杂
3.需建混合池

适用于各种规模的水厂
经过对比,拟在本工程中采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。
六、 絮凝池的选择
絮凝过程就是在外力作用下,使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞,而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝体。当前,絮凝池主要分为两大类:水力和机械,前者构造简单,但不能适用流量的变化;后者能进行调节,适用流量变化,但机械维修工作量较大。絮凝池形式的选择和设计参数的采用,应根据原水水质情况和相似条件下的运行经验或经过实验确定,国内使用较多的主要有隔板絮凝、折板絮凝、栅条(网格)絮凝、和穿孔旋流絮凝。
表2.4 絮凝池的类型及特点
类 型
特点
适用条件
隔板式絮凝池
往复式
优点:絮凝效果好,构造简单,施工方便;
缺点:水头损失较大,转折处钒花易破碎
水量大于30000m3/d的水厂;水量变动小者
回转式
优点:絮凝效果好,水头损失小,构造简单,管理方便;
缺点:出水流量不宜分配均匀,出口宜积泥
水量大于30000m3/d水厂;水量变动小者;改建和扩建旧池时更适用
旋流式絮凝池
优点:容积小,水头损失较小;
缺点:池子较深,地下水位高处施工较难,絮凝效果较差
一般用于中小型水厂
折板式絮凝池
优点:絮凝效果好,絮凝时间短,容积较小;
缺点:构造较隔板絮凝池复杂,造价高
流量变化较小的中小型水厂
网格絮凝池
优点:絮凝效果好水头损失小,絮凝时间短;
缺点:末端池底易积泥

根据各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较,参照经验,本设计选用折板絮凝池。
七、 沉淀池的选择
常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件见如下的各种形式沉淀池性能特点和适用条件。

表2.5 各种形式沉淀池性能特点和适用条件
型式
性能特点
适用条件
平流式
优点:1、可就地取材,造价低;
2、操作管理方便,施工较简单;
3、适应性强,潜力大,处理效果稳定;
4、带有机械排泥设备时,排泥效果好
缺点:1、不采用机械排泥装置,排泥较困难
2、机械排泥设备,维护复杂;
3、占地面积较大

1、 一般用于大中型净水厂;
2、 原水含砂量大时作预沉池
竖流式
优点:1、排泥较方便
2、一般与絮凝池合建,不需建絮凝池;
3、占地面积较小
缺点:1、上升流速受颗粒下沉速度所限,出水流量小,一般沉淀效果较差;
2、施工较平流式困难

1、 一般用于小型净水厂;
2、 常见于地下水位较低时
辐流式
优点:1、沉淀效果好;
2、有机械排泥装置时,排泥效果好;
缺点:1、基建投资及费用大;
2、刮泥机维护管理复杂,金属耗量大;
3、施工较平流式困难
1、 一般用于大中型净水厂;
2、 在高浊度水地区作预沉淀池
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,且价格较高;
2、排泥较困难
1、 宜用于大中型厂
2、 宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽
原水经投药、混合与絮凝后,水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体,要在沉淀池中分离出来以完成澄清的作用。
经过综合比较,同时借鉴其它水厂的经验,设计采用平流式沉淀池。
八、 滤池的选择
滤池是对沉淀池的出水进行过滤,降低水的浊度值,使之达到生活饮用水的标准。当前,国内常见的滤池形式有普通快滤池、双阀滤池、V型滤池、虹吸滤池等,这几种滤池的优缺点和适用条件见下表:
表2.6 常见滤池的优缺点及适用条件
滤池形式
滤池特点
优缺点
使用条件

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,单池面积能够做得较大,池深较浅
4.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
1.可适用于大、中型水厂
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

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,可节省反冲洗水量40～60%
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表面扫洗,冲洗效果好
缺点:
1.配套设备多
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
3.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.适用于中型水厂(水量2~10万m3/d)
2.单池面积不宜过大
3.每组滤池数不小于6池

经过以上比较,V型滤池运行稳妥可靠、采用砂滤料,材料易得、滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好,当前,V型滤池在国内运用的比较广泛,又具又表面横向扫洗功能,冲洗效果好,节水。现在正在国内逐渐推广应用,技术也日趋成熟完善。适应社会发展,从节水、过滤效果考虑,设计中采用V型滤池。

九、 给水工艺流程的最终方案
综合以上各步骤构筑物的选择,得出最终给水工艺流程:

图2.2 最终工艺流程图

第三章 给水处理构筑物设计与计算
一、加药间的设计与计算
1.1 设计参数
已知计算水量,设计时取。根据原水水质,参照水厂设计标准及运行经验,选碱式氯化铝(PAC)为混凝剂,据原水水质浊度判断,混凝剂的最大投药量a=30mg/L,药剂的浓度b=15%,混凝剂每日配制次数n=2次。
1.2 设计计算
1.2.1 溶液池容积
(公式3.1.1)
式中:a—混凝剂(碱式氯化铝)的最大投加量(mg/L),本设计取30mg/L;
Q—设计处理的水量,3000m3/h;
B—溶液浓度(按商品固体重量计),一般用5%-20%,本设计取15%;
n—每日调制次数,一般不超过3次,本设计取2次。
溶液池采用矩形钢筋混凝土结构,设置2个,单池容积为3.6m³,保证自来水厂的正常运行及供水安全。单池尺寸为,高度中包括超高0.3m,置于室内地面上。
溶液池实际有效容积:m3满足要求。
池旁设工作台,宽1.0～1.5m,池底坡度为0.02。底部设置DN100mm放空管,采用硬聚氯乙烯塑料管,池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿池面接入药剂稀释采用给水管DN60mm,按1h放满考虑。
1.2.2 溶解池容积

式中: ——溶解池容积(m3 ),一般采用(0.2～0.3);本设计取0.3
溶解池也设置为2池,单池容积为1.08m³,单池尺寸:,高度中包括超高0.2m,底部沉渣高度0.2m,池底坡度采用0.02。
溶解池实际有效容积:m3
溶解池的放水时间采用t=10min,则放水流量
(公式3.1.2)
查水力计算表得放水管管径＝50mm,相应流速0.92m/s,管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径d＝100mm的排渣管一根,采用硬聚氯乙烯管。
溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构,内壁用环氧树脂进行防腐处理。
1.2.3 投药管
投药管流量
(公式3.1.3)
查水力计算表得投药管管径d＝50mm,相应流速为1.02m/s。
1.2.4 溶解池搅拌设备
溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机。
1.2.5 计量投加设备
混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;压力投加方式有水射投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量,浮杯计量,定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。
计量泵每小时投加药量:

式中:——溶液池容积(m3)
耐酸泵型号25FYS-20选用2台,一备一用。
1.2.6 加药间及药库布置
加药间应尽量设置在投药点的附近;加药间及药库通风良好,加药间与仓库合建,为了搬运方便以及减轻劳动强度,药库设置一台电动葫芦,药库储量按最大投药量的30d计算。
本设计中采用袋装聚合氯化铝,每袋体积约为0.5×0.4×0.2=0.04m2,内装40kg,堆高按2m考虑。
聚合氯化铝的袋数为: (公式3.1.4)
式中 Q——设计水量m3/d;
u——混凝剂的投加量,mg/L;
T——储存天数,d;
W——每袋聚合氯化铝的质量,kg。
故
因此混凝剂的堆放面积为:
(公式3.1.5)
式中 N——混凝剂的袋数;
V——每袋混凝剂的体积,m3;
H——堆高,m;
P——堆放时空隙率,取30%。
故
考虑到运输通道以及卸货位置,而且要求留有1.5m的通道,则该水厂的混凝剂存放间设计成B×L=8m×10m,加药间附建在隔壁,其尺寸为B×L=5m×8m。

二、管式混合设备的设计与计算
2.1设计参数
设计总进水量为Q=3000m3/h,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,拟在本工程中采用管式静态混合器,共设置1个,流速v=1m/s。计算草图如下:

图3.1管式静态混合器计算草图
2.2 设计计算
2.2.1设计管径
静态混合器设在絮凝池进水管中,设计流量:

则静态混合器管径为:
(公式3.2.1)
本设计采用D=1000mm,则返算流速 v=1.05m/s
2.2.2混合单元数
按下式计算:
(公式3.2.2)
本设计取N=3;则混合器的混合长度为:

2.2.3混合时间及水头损失

(公式3.2.3)
符合设计要求
(公式3.2.4)
2.2.4校核G值、GT值
(公式3.2.5)
在700-1000之间,符合设计要求。
,水力条件符合设计要求。
三、折板絮凝池的设计与计算
3.1 絮凝区的设计计算
设计水量Q=71400m3/d=2975m3/h=0.826m3/s,设置2座,采用单通道竖向流。根据设计规范,絮凝时间一般取6～15min,本设计絮凝时间取12min。第一段为异波折板,流速取v=0.3m/s,第二段为同波折板,流速取v=0.2m/s,第三段为平行折板,流速取v=0.1m/s。絮凝池的速度梯度G一般在100～15s-1之间,且,以保证絮凝过程的充分与完善。絮凝池与沉淀池合建,=8.0m,有效水深H取4.0m。
每组絮凝池的流量:

停留时间:

池净长:

絮凝池沿池长方向分成6小格,隔墙取150mm厚,因此池总长为10.04m,取11m(包括穿孔花墙前的廊道)。絮凝池前2格为第一段絮凝区,每格净宽1.0m,中间2格为第二段絮凝区,每格净宽1.2m,最后2格为第三段絮凝区,每格净宽1.1m,折板的布置形式采用单通道,每段絮凝区的2格串联运行,每格里面设置3块折板。
折板布置图见下图,板宽采用500mm,夹角90°,板厚60mm。
3.1.1第一段絮凝区
通道宽为0.6m,设计峰速采用v1=0.30m/s,计算示意图如下:

图3.2相对折板计算示意图
峰距: (公式3.3.1)
谷距:
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,渐放段阻力系数,渐缩段阻力系数;
中间部分
渐放段损失: (公式3.3.2)
渐缩段损失: (公式3.3.3)
每格各有6个渐缩和渐放,每格水头损失为:

侧边部分:
渐放段损失:
渐缩段损失:
每格各有6个渐缩和渐放,每格水头损失为:

进口及转弯损失:共一个进口、一个上转弯和两个下转弯。上转弯处水深H1=1.5m,下转弯处水深H2=1.0m。
进口流速:v3取0.3m/s,进口尺寸为B×H=1.0m×0.5m;
上转弯流速:m/s
下转弯流速:m/s
上转弯ξ取1.8,下转弯及进口ξ取3.0,则每格进口及转弯损失为:
m
总损失
每格絮凝池的总水头损失为:

第一絮凝区总损失:
第一絮凝区停留时间:
第一絮凝区平均G1值:
第一絮凝区平均G1T1值G1T1=68.25×60×2.58=10565.1
3.1.2第二絮凝区
通道宽取1.2m,流速为=0.2m/s,计算示意图如下:

图3.3平行折板计算示意图
则中间两折板之间的间距为:
侧边峰距:
侧边谷距:
侧边峰速:
侧边谷速:
水头损失计算:
中间部分
90°转弯的水头损失:
每格中共有9个90°转弯,故每格水头损失:
侧边部分
渐放段损失:
渐缩段损失:
每格各有5个渐缩和渐放,每格水头损失为:

进口及转弯损失:共一个进口、一个上转弯和两个下转弯。上转弯处水深H1=1.0m,下转弯处水深H2=2.0m。
进口流速:v3取0.2m/s,进口尺寸为B×H=1m×0.8m;
上转弯流速:
下转弯流速:
上转弯ξ取1.8;下转弯及进口ξ取3.0,则每格进口及转弯损失为:

总损失
每格絮凝池的总水头损失为:

第二絮凝区总损失:
第二絮凝区停留时间:
第二絮凝区平均G1值:
第二絮凝区平均G2T2值G2T2 =31.77×60×3.10=5896.2
3.1.3 第三段絮凝区
通道宽取1.1m,流速为=0.1m/s,进口尺寸为B×H=1.1m×1m,计算示意图如下:
图3.4平行直板计算示意图
两平板之间的距离:
水头损失:一共三个转弯及一个进口,阻力系数为3,因此单格水头损失为:

第三絮凝区总损失:
第三絮凝区停留时间:
第三絮凝区平均G1值:
第三絮凝区平均G3T3值G3T3 =9.71×60×2.84=1654.58
对于三个絮凝区:
总水头损失:H=0.822+0.214+0.0183=1.054m
总絮凝时间:T=T1+T2+T3=2.58+3.10+2.84=8.52min

GT =42.53×60×8.52=21741.34
3.2排泥设备与进水渠
3.2.1排泥设备
由于絮凝池内,水在折板间上下翻滚,絮凝颗粒容易沉降到池底,故需要设置排泥装置。本设计中,拟采用穿孔排泥管排泥,穿孔排泥管采用DN200钢管,长7m,孔径30mm,前面2格每格设置1根,后面每格设置两根。穿孔管上的孔眼采用不等间距布置,泥斗沿排泥管方向大于1m时设置三个孔眼,均匀布置,小于1m的设置2个孔眼,均匀布置,缓冲区设置2根穿孔排泥管,孔间距0.5m,孔眼向下与垂线成45度角交叉排列。穿孔管上设置膜片式快开排泥阀,每4h开启一次。由于穿孔管较长,为了防止堵塞,故在排泥管末端连接压力水管,定期进行清洗。
3.2.2进水渠
渠道内的流速取v=1.0m/s,则渠道的过水断面面积为A=0.42m2,渠道宽取0.4m渠高取0.6m,考虑0.2m超高,则渠高0.8m。设置一进水斗,平面尺寸为B×L=1.8m×1.8m。

四、平流式沉淀池的设计与计算
在设计平流式沉淀池时,一般把表面负荷率和停留时间作为重要控制指标,同时考虑水平流速。当确定沉淀池表面负荷率【Q/A】之后,即可确定沉淀面积,根据停留时间和水平流速便可求出沉淀池容积及平面尺寸。当前,中国大多数平流式沉淀池设计的表面负荷率【Q/A】=1～2.3m3/(m2·h),停留时间T=1.0～3.0h,水平流速v=0.01～0.025m/s
设计相关资料,水厂近期处理规模为6.8万m3/d,水厂自用水量为5%
4.1按截留沉速计算沉淀池尺寸
4.1.1采用两格沉淀池,则每格沉淀池流量为:
Q==1487.5m3/h=0.413m3/s
4.1.2设计参数:
取表面负荷率【Q/A】=2.2m3/(m2·h),停留时间T=1.5h,水平流速v=15mm/s。
4.1.2尺寸设计与计算:
a.沉淀池面积A:
v0=Q/A=2.2m3/(m2·h)=2.2×1000/3600=0.61mm/s=0.00061m/s

式中 A—沉淀池面积,m2
v0—截留沉速,m/s
Q—设计水量,m3/h
b.沉淀池长度:L=3600vT
v=15mm/s,T=1.5h
∴ L=3600×0.015×1.5=81m
式中 L—沉淀池长度,m
v—水平流速,m/s
T—水流停留时间,h
c.沉淀池宽度:B===8.4m
取B=8m,则实际沉淀面积为A'=81×8=648m2
实际截留沉速为
d.沉淀池有效水深:

取有效水深3.5m,超高0.5m
式中 H—沉淀池有效水深,m
∴实际停留时间为
实际水平流速为
4.2按停留时间T计算沉淀池尺寸
4.2.1采用两格沉淀池,则每格沉淀池流量为:
Q==1487.5m3/h=0.413m3/s
4.2.2设计参数:
取表面负荷率【Q/A】=2.2m3/(m2·h),停留时间T=1.5h,水平流速v=15mm/s。
4.2.3尺寸设计与计算:
a.沉淀池容积V:V=QT=1487.5×1.5=2231.25m3
式中 V—沉淀池容积,m3;
Q—设计水量,m3/h;
T—水流停留时间,h。
b.沉淀池面积A:
式中 A—沉淀池面积,m2;
H—沉淀池有效水深,一般取3.0-3.5m。
c.沉淀池长度L:L=3.6vT=3.6×15×1.5=81m
d.沉淀池宽度B:
沉淀池每格宽度(或导流墙间距)宜为3-8m, 最大不超过15m。
B===7.87m,取为8m
式中 B—沉淀池宽度,m;其它符号同上。
4.3校核长宽比、长深比
长宽比:L/B=81/8=10.125>4,符合条件;
长深比:L/H=81/3.5=23.14>10,符合条件。
4.4校核弗劳德数Fr
Fr= (公式3.4.1)
其中R===1.87m (公式3.4.2)
∴ Fr==1.23×10-5
该值在1×10-5—1×10-4之间,符合条件。
4.5出水集水槽与放空管尺寸
4.5.1基本参数
絮凝池与沉淀池之间采用穿孔墙布水,过孔流速取0.2m/s,孔口总面积等于0.413/0.2=2.065m2,孔口尺寸取0.15×0.08=0.012m2,则孔口个数等于2.065/0.012=172个,为便于施工,沿水深方向开孔9排,每排开20个,共180孔。
4.5.2沉淀池放空管管径
沉淀池放空时间按3h计,则埋设一根放空管直径d为:
d===0.280m (公式3.4.3)