给水处理厂设计.doc

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：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水的嗅和味级类水体浑浊度3度色度15度总硬度450毫克升PH值6.58.5碱度度溶解性固体毫克升水的温度：最高温度43度 最低温度0度细菌总数100个毫升大肠菌群3个升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： 第四章 给水处理厂水量计算城市自来水厂规模为12.6万m3/d，即5250.00 m3/h, 1.45833 m3/s。当原水浊度不超过10002000mg/L时，设计流量为：Q=Qd（1+）=5250.00 m3/h（1+0.06）=5565m3/h=1545.83 L/s式中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1545.83 L/s，流速为1.21.6m/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772.92 L/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=59）。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。 (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=0.3 W2=0.328=9 m3溶解池尺寸为LBH=2.5m2.5m1.7m,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= W160t=91000(6010)=15 L/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/（Sm2），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=50mg/L，溶液浓度c=12%，每天调制次数n=2，则溶液池容积为：W2=Q/417cn=505565/(417122)=28 m3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LBH=3.5m3.5m2.5m,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）投药管每池设一根投药管，投药管流量：q=W221000/86400=0.65 L/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-20120，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 0.5m0.5m0.2m。投药量为50mg /L，水厂设计水量为5565m3/h。药剂堆放高度1.5 m，药剂储存期为28天。2）设计计算 聚合氯化铁（PFC）的袋数 N=(Q24)ut/(1000w)=( 5565245028)(100050)=3740（袋） 堆放面积A=NV/H（1-e）=（37400.50.50.2）1.5（1-0.2）=155.83m2仓库平面尺寸BL=10 m20 m=200 m2（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BL=15m20m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，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=QT/60=556520/60=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/（nh1）=1855/(22.8)=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：1=Q/(3600nV1h1）=5565/(360020.572.8)=0.484m，取1=0.49m，则实际流速V1=0.563 m/s；2=Q/(3600nV2h1）=5565/(360020.462.8)=0.600m，取2=0.60m，则实际流速V1=0.460m/s；按上法计算得：3=0.77m， V3=0.358m/s4=1.10m， V4=0.251m/s每一种间隔采取6条，则廊道总数为46=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=1h1/(1+2h1)=0.23m槽壁粗糙度系数n=0.013,流速系数Cn=1/nRny，=2.50.114-0.13-0.750.480(0.114-0.1)=0.15故C1=R1y/n=0.230.15/0.013=61.7第一段廊道长度l1=6B=616.8=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），10000.118/(601.02910-426)=27.1GT=27.12060=32535（在104105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=0.7729 m3/ s2设计数据的选用表面负荷Q/A=50m3/（m2d）=2.083 m3/（m2h），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=3.6151.5=81m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=2782.51.5/（16.881）=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/(36000.2)=3.86m2。每个孔口尺寸定为15cm8cm，则孔口数为3.86/(0.150.08)=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=8.43.07=25.79m水流湿周=8.4+23.07=14.54m水力半径R=25.79/14.54=1.77m弗劳德数Fr=v2/Rg=1.52/(177981)=1.3010-5雷诺数Re=vR/=1.5177/0.01=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,0.729 m3/s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7m7m的池子,面积为49 m2(忽略池壁厚度),总面积294 m2.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=1448.61=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=3.140.82/4=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=563.140.0752/4=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=41.6760,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=14/100.62(81.352+102.832) 1/2=0.23%孔眼总面积:f孔总=0.002348.61=0.11180(m2)孔眼直径采用10mm,每个孔眼面积为:F单孔=3.140.012/4=0.0000785(m2)孔眼总数为:n总 =0.11180/0.0000785=1425(个)支管、干管总长L总=728+7=203(m)则孔眼中心距为:S=l/n总=203/1425=0.1424(m)通过孔眼的流速为:V=Q/1000f孔总=680.54/10000.11180=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 =0.2500.28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2.33 m/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/(0.50.8)=1.70(m/s)r=V集2/(gh)=1.702/(9.80.5)=0.59h集起=h集终(2r+1) 1/2=0.5(20.59+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=0.421.1+2.50.27+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H 2=1.1(m)滤层上水深H3=1.8(m) （1.52.0）保护高度H4=0.30(m)H=H1+H 2+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=1.50.681760=429.03m3水箱内水深采用3.5m,则圆形水箱直径为:(4429.03/（3.143.5)） 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2.33 m/s,1000i=11.032.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20.6=1.2DN600闸阀3个,阻力系数为30.06=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31.5=4.5总计0.5+1.2+0.18+1+4.5=7.38则h1=0.0110370+7.382.332/(29.8)=2.82(mH2o)配水系统水头损失h2:h2=8V2滤干/(2g)+10V2滤支/(2g) =81.352/(29.8)+102.832/(29.8)=4.83(mH2o)承托层的水头损失h3:h3=0.022H滤承q冲洗=0.0220.614=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)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=0.0012.05565=11.13kg/h储氯量G:G=202411.13=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：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=1260000.15=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=2523600/1000=180 (m3)生产自用水量取设计水量的6% ,W3为:W3=1040000.06=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=25320/25=2532(m3)，采用边长60m45m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。