给水课程设计梁聪文Word下载.docx
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/
7.3
2
色度
度
10
3
浊度
NTU
100~600
4
总溶解性总固体
mg/l
500
5
总硬度
mg/L,CaCO3
200
6
氯化物
mg/L
21
7
总溶固物
8
铁
0.1
9
细菌总数
个/mL
11300
大肠杆菌
个/L
3600
11
臭和味
略有
12
耗氧量
9.68
三、厂区地形:
地势平坦
四、当地气象资料
1、主导风向:
西北风
2、月平均气温:
最高28℃,最低:
-3℃
五、厂区地下水位标高:
-6m(水厂的相对地面标高确定为±
0.000)
六、水源:
取水口位于城市正北方向5公里,水源位于水源地,与取水泵站合建在一起。
第二章总体设计
第一节工艺流程确定
通过分析所给原水水质资料,结合实际情况,为了达到生活饮用水的水质标准,采用以下工艺流程:
PAC液氯
↓↓
原水→混合→反应池→沉淀池→滤池→清水池→二泵
第二节处理构筑物及设备形式选择
一、混凝药剂的种类
由于原水水质pH=7.3,浊度不太高,选用聚合氯化铝。
二、投加方式
混凝剂的投加采用泵前投加。
因为水厂位于水源地,故采用泵前投加,药液投加在水泵吸水管处。
三、混合设备
采用泵前混合,药液投加在水泵吸水管或吸水喇叭口处,利用水泵叶轮的高速旋转以达到快速混合的目的。
水泵混合效果好,不需要另建混合设备,节省动力。
四、反应池的选择
此阶段的任务是创造良好的水力条件,使脱稳胶体互相聚集形成大絮凝体,使沉淀分离。
由于该水厂的规模属于大型,可以采用往水平式机械絮凝池,它具有反应效果好,水头损失小的优点。
五、沉淀池的选择
选择沉淀池需考虑:
水厂规模,进水水质条件,出水水质要求,后续过滤采用的形式、地形、地质条件,占地面积,造价费用等。
上升流斜管沉淀池适用于大水厂,停留时间或表面负荷的选用,应根据原水水质、水温等设计资料,停留时间一般采用1-3h。
低温低浊水源停留时间往往超过2h。
六、滤池的选择
在饮用水净水工艺中,过滤必不可缺,它是保证饮用水卫生安全重要措施。
选型的首要出发点是保证出水水质,还要考虑工艺流程的高程布置、技术性、济性等因素。
在该步中选择普通快滤池。
七、消毒方法的选择
为了有效地消灭或灭活致病细菌、病毒及其他致病微生物,在此采用消毒效果稳定,余氯保持时间较长的液氯消毒。
八、工艺流程
原水→水泵混合→絮凝沉淀池→普通快滤池→清水池→二泵→出水
第一节药剂投配设备设计
一、设计数据
1、设计水量(水量自用水量按5%产水量计算)
Q设=(1+5%)Q净=1.05×
90000m3/d=94500m3/d=3937.5m3/h=1.094m3/s
2、加药量:
投加药量20mg/l,溶液浓度按10%计.
3、每日调配次数(一般不超过三次):
3次一次/8时
二、设计计算
1、溶液池:
容积:
式中:
Q—处理的水量m3/h
a—混凝剂的最大投加量mg/l
c—溶液浓度百分值一般取10%
n—每日调制次数
(1)采用两个池子,单池容积6.29/2=3.145m3
(2)有效高采用1.0m,保护高度采取0.2m,实高采用1.2m
(3)平面尺寸采用1.78×
1.78m,面积3.1684m2,共设3池两用一备。
2、溶解池:
容积:
W1=0.2W2=0.2×
6.29=1.258m3
采用一个池子,有效高度1.0m,保护高度0.2m,实高采用1.2m
平面尺寸采用1.2×
1.2m,面积1.44m2,采用混凝土池。
3、压缩空气搅拌:
溶液池空气供给强度3-5L/s·
m2取4L/s·
m2;
溶解池空气供给强度8-10L/s·
m2取8L/s·
溶液池需用空气量:
Q1=nFq=2×
3.1684×
4L/s=25.35L/s
溶解池需用空气量:
Q2=nFq=1×
1.44×
8L/s=11.52L/s
式中:
n—药池个数;
F—药池平面面积m2;
q—空气供给强度L/s·
m2。
总需空气量Q总=Q1+Q2=25.35+11.52=36.87L/s=2.21m3/min
选用两台鼓风机,风量3m3/min。
4、耐酸泵
为安全起见,在溶解池前应设一耐腐蚀提升泵。
5、仓库:
(1)仓库考虑存15d的混凝剂用量,按固体含PAC95%计。
每日投混凝剂的用量为:
Qw/(1000×
1000)=94500×
20/(95%×
1000×
1000)=1.99t
(2)PAC采用桶装,每桶重40kg,桶直径D=0.4m,高0.5m。
需桶数量为:
1.99×
15×
1000/40=746.3取747只
(3)库中堆高为3桶,每桶占地面积
0.42×
3.14/4=0.1256m3
总占地面积747/3×
0.1256+0.1256=31.40m2
通道系数采用30%,则仓库面积为:
31.40×
(1+30%)=40.82m2
仓库面积应适当扩大,利于扩建,取50m2
6、混凝剂投加:
本着投量准确、随时间调节、设备简单、工作可靠的要求。
采用泵前投加,药液投加在水泵吸水管或吸水喇叭口处。
其水封箱是为防止空气进入而设计的。
具体流程图如下:
图2湿投法混凝处理工艺流程
一.设计要求
a.混合速度要快,药剂在水流造成剧烈紊动的条件下投入,一般混合时间为10到30秒,取30s。
b.投药方式为一点连续投药。
c.混合设备离后续处理构造物越近越好,尽可能与构筑物相连接。
二.混合设备的选择
可选用水泵混合,药液投加在水泵吸水管或吸水喇叭口处。
利用水泵叶轮高速旋转以达到快速混合的目的。
转速=200—400转/分。
水泵混合需注意以下几点:
(1)将药剂溶液加于每一水泵的吸水管中,越靠近水泵效果越好,通过水泵叶轮的转动达到混合的效果。
(2)为了防止空气进入水泵吸水管,需加设一个装有浮球阀的水封箱。
(3)对于投加腐蚀性强的药剂,应注意避免腐蚀水泵叶轮及管道。
(4)一级泵房距离净水构筑物的距离不宜过长。
采用水平轴式机械絮凝池
一、设计参数
1.池数一般不小于两个。
2.搅拌器排数一般为3-4排,水平搅拌轴设于池中水深1/2处。
3.叶轮机桨板中心处的线速度,第一排采用0.4-0.5m/s,最后一排采用0.2m/s,各排线速度逐渐减小。
4.水平轴式叶轮直径应比絮凝池水深小0.3m,叶轮尽端与池子侧壁间距不大于0.2m。
5.水平轴式絮凝池每只叶轮的桨板数目不大于4-6块,桨板长度不大于(75%)叶轮直径。
6.同一搅拌器的两相邻叶轮应互相垂直设置。
7.每根桨板轴上桨板总面积为(10%--20%)水流截面积,不宜超过25%,每块桨板宽为桨板长的1/10—1/15,一般采用10—30cm。
8.必须注意不要产生水流短路。
9.为了适应水量、水质和药剂品种的变化,宜采用无极变速的传动装置。
10.絮凝池深度一般为3—4m。
11.全部搅拌轴及叶轮等机械设备,均应考虑防腐。
12.水平轴式的轴承与轴架宜设于池外,以避免设在池内容易进入泥砂,致使轴承的严重磨损和轴杆的折断。
二设计计算
采用2个池子进行反应,则每池的设计水量为Q=3938/2=1969m3/h。
1.絮凝池尺寸
絮凝时间取T=20min,絮凝池有效容积为:
水池深取3.6米,采用三排搅拌器,则水尺长度
L
ZH=1.4×
3×
3.6=15.1m
B=
2.搅拌器尺寸
每排采用三个搅拌器,每个搅拌器长:
l=(12.1-4×
0.2)/3=3.8m
0.2——搅拌器间的净距和其离壁的距离为0.2m。
搅拌器外缘直径:
D=3.6-2×
0.15=3.3m
0.15——搅拌器上缘离水面及下缘离池底的距离0.15m。
每个搅拌器上装有四个叶片,叶片宽度采用0.2m,每根轴上桨板总面积为3.8×
0.2×
4×
3=9.12m2,占水流截面积12.1×
3.6=43.56m2的21%。
3.每个搅拌器旋转时克服水阻力所消耗的功率:
各排叶轮桨板中心点线速度采用v1=0.5m/s;
v2=0.35m/s;
v3=0.2m/s。
叶轮桨板中心旋转直径:
D0=3.3-0.2=3.1m。
叶轮转数及角速度分别为:
第一排:
第二排:
第三排:
桨板宽长比b/l=0.2/5.1=0.04<
1,查表7-27得
=1.10
每一排每个叶轮所消耗功率:
y--每个叶轮上的桨板数目,个
K--系数
L--桨板长度,m
W--叶轮旋转的角速度,rad/s
r1--叶轮半径与桨板宽度之差,m
r2--叶轮半径,m
每二排每个叶轮所消耗功率:
每三排每个叶轮所消耗功率:
4.电动机功率:
第一排所需功率
设三排搅拌机合用一台电动机带动,则絮凝池所消耗总功率
为
=0.735+0.252+0.048=1.035kW
电动机功率(取
):
5.推算平均速度梯度G值及GT值(按水温200C计,μ=102×
106
)
反应池平均速度梯度:
经核算,G值和GT值较合适
采用上升流斜管沉淀池
一设计采用数据
1、设计水量(包括水厂自用水量5%)
Q=94500m3/d=3937.5m3/h=1.094m3/s
2、斜管:
采用聚乙烯斜管,斜管断面为正六边形,内切圆直径30mm,斜管长L=1m,斜管倾角
=60°
斜管高度h3=1×
sin
=0.87m,斜管材料采用厚1.2mm。
3、池内液面上升流速在2~3mm/s,取2.8mm/s;
4、清水区高度h4取1.3m;
5、布水区高度h2取1.5m;
6、超高h1取0.3m;
1、沉淀池面积(采用2个池子)
(1)清水区有效面积
(2)沉淀区初拟面积F
斜管结构占用面积按5%计,孔所占面积为1m2,则
F=F1×
105%+1=195.36×
105%+1=206.13m2
初拟平面尺寸为L1×
B1=14.8×
14
(3)沉淀池建设面积F建
a.斜管安装长度L2=Lcos
=1×
cos60°
0.5=0.5m;
b.沉淀池建筑面积F建考虑到安装间隙,长加0.07m,宽加0.01m;
L=L1+L2+0.07=14.8+0.5+0.07=15.37m;
B=B1+01=14+0.01=14.01m;
F建=L×
B=15.37×
14.01=215.33m2
沉淀池进口采用穿孔墙,排泥采用穿孔管,集水系统采用穿孔槽;
2、池体高度H
池底存泥斗深度采用H0=1.13m,则池体总高:
H=h1+h2+h3+h4+H0=0.3+1.5+0.87+1.3+1.13=5.1m;
3、复核管内雷诺数及沉淀时间
(1)管内流速vo=
=3.22mm/s
(2)斜管水力半径R=
=7.5mm=0.75cm
(3)当水温t=20℃时,水的运动粘度v=0.01cm2/s,
所以雷诺数Re=
=24.15<
500,符合要求;
(4)管内沉淀时间t=
=311s=5.18min
(5)弗劳德数
符合条件
4、集水系统(采用两侧淹没孔口集水槽集水)
(1)集水槽个数N=4
(2)集水槽的中心距a=B/5=14.01/5=2.80m;
(3)槽中流量q0=
=0.14m3/s;
考虑池子的超载系数为20%,故管中流量q=1.2q0=1.2×
0.14m3/s=0.168m3/s
(4)槽中水深H
槽宽b=0.9q0.4=0.9×
0.1680.4=0.441m,取0.5m;
起点槽中水深H1=0.75b=0.75×
0.5=0.375m;
终点槽中水深H2=1.25b=1.25×
0.5=0.625m;
为便于施工,槽中水深统一按H2=0.625m计;
(5)槽的高度H3
集中方法曹勇淹没式自由跌落,淹没深度取5cm,跌落高度取5cm,槽的高度0.15m,则集水槽的高度:
H3=H2+0.05+0.05+0.15=0.625+0.05+0.05+0.15=0.875m;
(6)孔眼计算
a)所需孔眼总面积w
由
得
式中qo—集水管流量,m3/s
μ—流量系数,取0.62
h—孔口淹没水深,m。
此处为0.05m
w—孔眼总面积,m2
所以,
b)单孔面积wo
孔眼直径采用d=25mm,则单孔面积
C)孔眼个数n=w/wo=0.059/0.00049=120.4,取120个,管两侧各取60个。
d)孔眼中心距离s0=B/n=14.01m/60=0.234m,孔眼从中心向两边排列。
水的过滤是水澄清处理的最终工序,也是水质净化工艺所不可缺少的处理过程。
滤池选用普通快滤池,其运行管理可靠,池深较浅,适用范围广。
主要由滤池本体、管廊、冲洗设施、控制室组成。
设计内容包括池体个数、平面尺寸、高度、集水系统、配水系统冲洗水箱及廊道等。
一、设计数据:
1、设计水量:
Q=94500m3/d=3938m3/h=1.094m3/s
2、滤池滤速为v=10m/h;
3、冲洗强度为q=14L/(s·
m2);
4、冲洗时间为t=6min=0.1h
二、设计计算
采用两组普通快滤池。
滤池面积及尺寸
滤池工作时间为24小时,冲洗周期为T=12h。
滤池实际工作时间为Tˊ=24-0.1×
24/12=23.8h
滤池总面积:
每组采用滤池数N=6,宜用双行排列,管廊位于两排滤池中间。
每个滤池面积f=F/N=198.5/6=33.09(m2)
每池长宽比采用L/B=1.5左右,采用滤池尺寸L=7.1m,B=4.7m
校核强制滤速v′
v′=Nv/(N-1)=6×
10/(6-1)=12m/h(10~14)满足
滤池高度H
采用:
承托层厚度H1=0.45m
滤料层厚度H2=0.70m
砂面上水深H3=1.70m
滤池超高H4=0.30m
所以,滤池总高度为:
H=H1+H2+H3+H4
=0.45+0.70+1.70+0.30=3.15(m)
单池配水系统(每只滤池)
(1)配水干管
干管流量qg=q冲=fq=33.09×
14=463.26L/s
采用管径dg=850mm
干管始端流速vg=1.09m/s(1.0~1.5)
(2)配水支管
支管中心间距,采用aj=0.25m
每池支管数nj=2L/aj=2×
7.1/0.25≈57(根)
每根支管入口流量qj=qg/nj=463.26/57=8.13L/s
采用管径dj=80mm
支管始端流速vj=1.92m/s(1.5~2.0)
(3)孔眼布置
支管孔眼总面积与滤池面积之比,K采用0.25%,
孔眼总面积Fk=Kf=0.25%×
33.09=0.0827m2=82700mm2
采用孔眼直径dk=9mm
每个孔眼面积fk=πdk2/4=63.5mm2
孔眼总数Nk=Fk/fk=82700/63.5≈1303(个)
每根支管孔眼数nk=Nk/nj=1303/57≈23(个)
支管孔眼布置设二排,与垂线成45°
夹角向下交错排列。
每根支管长度lj=(B-dg)/2=(4.7-0.85)/2=1.925m
每排孔眼中心距ak=2lj/nk=2×
1.925/23≈0.1674m
(4)孔眼水头损失
支管壁厚采用δ=5mm
流量系数μ=0.68
水头损失
(5)复算配水系统
支管长度与直径之比不大于60:
lj/dj=1.925/0.08=24<
60
孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5:
干管横截面积与支管总横截面积之比为1.75~2.0:
1.75~2.0
<
0.2
孔眼中心距应小于0.2则ak=0.1674m<0.2m
沉砂排水槽
沉砂排水槽中心距,采用a0=1.5m
排水槽根数:
n0=4.7/1.5=3根
排水槽长度:
l0=L=7.1m
每槽排水量:
q0=ql0a0=14×
7.1×
1.5=149L/s
采用三角形标准断面。
槽中流速,采用v0=0.6m/s
槽断面尺寸:
排水槽底厚度,采用δ=0.05m
砂层最大膨胀率e=45%
砂层厚度H2=0.7m
沉砂排水槽顶距砂面高度He=eH2+2.5x+δ+0.075=0.45×
0.7+2.5×
0.25+0.05+0.075=1.065m
沉砂排水槽总平面面积
复算:
排水槽总平面面积与滤池面积之比,一般小于25%,则
滤池各种管渠设计
(1)进水
进水总流量Q1=47250m3/d=0.547m3/s
采用进水渠断面:
渠宽B1=0.75m,水深为0.6m
渠中流速v1=0.547/(0.75×
0.6)m/s=1.22m/s
各个滤池进水管流量Q2=0.547/6=0.091m3/s
采用进水管直径D2=400mm
管中流速v2=0.73m/s
(2)冲洗水
冲洗水总流量Q3=qf=14×
33.09=0.463m3/s
采用管径D3=650mm
管中流速v3=1.40m/s
(3)清水
清水总流量:
Q4=Q1=0.547m3/s
清水渠断面:
同进水渠断面(便于布置)。
每个滤池清水管流量:
Q5=Q2=0.091m3/s
采用管径D5=350mm
管中流速v5=0.95m/s
(4)排水
排水流量:
Q6=Q3=0.463m3/s
排水渠断面:
B6=0.6m,渠中水深0.5m。
渠中流速:
v6=1.54m/s(为便于布置可采用同进水渠断面)
冲洗水箱
冲洗时间:
t=6min
冲洗水箱容积
W=1.5qft=1.5×
14×
33.09×
6×
60/1000=250m3
水箱底至滤池配水管间的沿途及局部损失之和h1=1.0m
配水系统水头损失h2=hk=3.5m
承托层水头损失:
h3=0.002H1q=0.002×
0.45×
14=0.14(m)
滤料层水头损失:
h4=
式中
——滤料的密度,t/m3,石英沙为2.65t/m3;
——水的密度,t/m3;
m0——滤料层厚度前的孔隙率(石英砂为0.41);
安全富余水头,采用h5=1.5m
冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面H0=h1+h2+h3+h4+h5=1.0+3.5+0.14+0.68+1.5=6.8(m)
水的消毒处理一般是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序。
消毒的目的在于杀灭水中的有害病原微生物,防止水致传染病的危害。
其方法分化学法与物理法两大类,前者是在水中投加化学药剂,如氯、臭氧、重金属、其他氧化剂等;
后者在水中不加药剂,而进行加热消毒、紫外线消毒等。
消毒剂选用液氯,液氯的加氯操作过程简单,价格较低,且在管网中有持续消毒杀菌作用,是目前国内外应用最广的消毒剂。
一、加氯量的确定
采用滤后加氯消毒,投氯量a=0.6mg/l
每日投氯量Q=0.001aQ设=0.001×
0.6×
94500=56.7Kg/d
氯与水接触时间不小于30min。
二、储氯量G按30d计
G=56.7Kg/d×
30d=1701Kg/月
三、加氯机的选择
选用转子真空加氯机,采用两台,其中一台备用。
外形尺寸为670×
203×
880mm,加氯量0.4-2.7kg/h。
四、氯瓶
氯瓶的容量为500Kg,每月需要用
≈3.40瓶,选用4瓶。
五、接触时间的计算
液氯加在水厂第二级泵站吸水管上,其压水管选用两条直径d=600mm。
到达城市管网,长度l=2km,查水力计算表Q=0.25m3/s时,V=0.88m/s。
t=2000/(6×
0.88)=37.88min>
30min
六、加氯间的布置
1、加氯间的门朝外开,在加氯间门口,应设有防毒面具及一些防事故发生的器具。
2、氯瓶上方设置喷淋装置。
3、加氯间的管线铺设在沟槽里。
4、设置1台1000Kg磅秤,秤面与地面相平。
5、在地面下设置轴流排风扇。
七、液氯仓库
设在水厂主导风向的下风向,防止强烈光线照射,占地6.0×
4.0=24m2
第七章清水池及泵站设计
一、清水池的设计计算
清水池的容积,按设计流量的18%计,设两座清水池
每座清水池的容积w=
×
18%=8505m3
考虑到消防水量,取清水池容积9105m3
设平面45.5×
45.5m,水深4.4m,超高0.3m
二、泵站的设计计算
水厂规模为9万m3/d,最高时供水Q按3938m3/h。
选用3台泵,一台备用。
泵房面积为8×
12=96m2
水平轴式机械反应池0.3m
上升流斜管沉淀池0.2m
普通快滤池1.4m
第九章
参考资料
1、给水工程(3版)
2、给排水设计手册(第1、3册)
3、室外给水设计规范
4、生活饮用水卫生标准(GB5749—85)
5、水处理工艺设计计算(崔玉川1987.7)
6、净水厂设计知识(崔玉川1986.7)
7、给水处理(许保玖1979)
8、净水厂设计(钟淳昌1986.7)
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