万吨污水厂设计计算.docx
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万吨污水厂设计计算
给水工程课程设计计算书
一、工艺流程选择
工艺流程:
原水→一泵房→静态混淆器→来去式隔板絮凝池→平流积淀池→一般快滤池→清水池→二泵房→用户
二、设计水量与取水工艺计算
依据资料,水厂净水产量20万m3/d,考虑到水厂自用水和水量的损失,确立安全系数。
这总办理水量×20=21.2万m3/d=8833.33m3/h,取为8850m3/h。
为中型水厂规模
三、净水工艺计算
1.混凝剂配制和投加
依据原水水质及水温,参照有关水厂的运行经验,选雅致硫酸铝为混凝剂。
最大投加量为20mg/L,雅致硫酸铝投加浓度为10%。
采纳计量投药泵投加。
2.溶液池设计及计算
溶液池一般以高架式设置,以便能依赖重力投加药剂。
池四周应有工作台,底部应设置放空管。
必需时设溢流装置。
溶液池容积按下式计算:
aQ
W2
417bn
式中
3
W2-溶液池容积,m;
3
3
Q-办理水量,m/h;本设计Q=8850m/h
a-混凝剂最大投加量,20mg/L;
b-溶液浓度(5%-20%),取10%;
n-每天调制次数,取n=3。
33
代入数据得:
W2,取
取有效水深H1=,总深H=H1+H2+H3(式中H2为保护高,取;H3为贮渣深度,
取)==。
溶液池形状采纳矩形,尺寸为长×宽×高=××。
溶液池设置两个,每个
容积为W2,以便交替使用,保证连续投药。
3.溶解池容积计算:
溶解池容积W123
溶解池一般取正方形,有效水深H1=,则:
面积F=W1/H1,有边长a=F1/2=;取边长为。
溶解池深度H=H1+H2+H3(式中H2为保护高,取;H3为贮渣深度,取
)
H==
和溶液池同样,溶解池设置
2个,一用一备。
溶解池的放水时间采纳t=10min,则放水流量
W2
5000
q0
60
8.3L/s
60t
10
查水力计算表得放水管管径
d0=100mm,溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根(钢
管或铸铁管)。
溶解池搅拌装置采纳机械搅拌:
以电动机驱动浆板或涡轮搅动溶液。
投药管:
投药管流量
W22100014.152000
q
3600
24
0.33Ls/
24
3600
查水力计算表得投药管管径d=20mm,相应流速为。
4.混淆设备的设计
在给排水办理过程中原水与混凝剂,助凝剂等药剂的充足混淆是使反响完美,进而使得后办理流程获得优秀成效的最基本条件,同时只有原水与药剂的充足混淆,才能有效提升药剂使用率,进而节俭用药量,降低运行成本。
管式静态混淆器是办理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂推行瞬时混淆的理想设备:
拥有高效混淆、节俭用药、设备小等特色,它是有二个一组的混淆单元件构成,在不需外动力状况
下,水流经过混淆器产生对分流、交织混淆和反向旋流三个作用,混淆效益达90-95%,结构以下图。
管式静态混淆器
设计流量:
3
3
3
/s
Q=21.2万m/d取
依据《水办理工程设计计算》(韩洪军、杜茂安主编,中国建筑工业第一版社)中
P62页混
合设备静态混淆器计算:
2/d
静态混淆器水头损失h=0.1184nQ
设计中,d=1.5m,Q=2.46m3/s,则n=1.29,取n=2个,即设
2个混淆单元,长度
L=1.1ND=1.1*1.5*2=3.3m,实质流速v=1.39m/s,选DN1500内装2个混淆单元的静态混淆器。
5.反响设备的设计
依据常用絮凝池的特色、本设计有关资料和近似水厂的工艺特色,以下表:
方式
设计重点
特色及使用条件
隔
来去式
总水头损
1.廊道流速,起端,
1.
反响成效好
板
隔板絮
失一般在
尾端,一般宜分
2.
结构简单,施工方便
絮
凝池
2.
4~6段;
3.
容积较大
凝
为减少水流转弯处的水头损
4.
水头损失大
池
失,该处过水断面应为廊道流
5.
折转处絮粒易破裂
速的1.2~1.5倍;
6.
出水流量不易分派均匀
展转式
总水头损
4.
3.絮凝时间20~30min;
1.
反响成效好
隔板净间距一般不宜小于
隔板絮
失比来去
2.
水头损失小
,池底应有2%~3%坡度,
凝池
式约<40%
3.
结构简单,施工方便
并设不小于D150的排泥管
4.
出水流量不易分派均匀
经综合比较,采纳展转式隔板絮凝池较适合。
展转式隔板絮凝池计算:
设计水量:
Q1=Q/24n
设计中取n=4个,
Q1
212000
3/h
4
24
絮凝池有效容积:
V=Q1T
设计中T=20min
V
20
3。
取V=740m3
60
V
絮凝池长度:
L'
H'B
设计中取H’=2.5m,B=25m,则
L'
740
25
隔板间距:
ai
Q
3600nviH'
式中ai
-----第i档廊道内隔板间距(m)
第一档流速取0.5m/s,池内水深
则第一档隔板间距:
a1
3600
1
取a1
0.47m,则按上式计算得,实质流速
v'10.493m;
a2
,实质流速v'2
0.386m;
a3
0.8m,实质流速v'3
0.289m;a4
,实质流速v'40.193m。
絮凝池总长度:
隔板厚度0.1m,隔板总合19道,则长度:
L=L'+190.1=11.2+19
水头损失计算:
絮凝池为钢混结构,水泥沙浆抹面,粗拙系数
n=0.013。
第一段
、
、
2
、
计算
C1
R1
C1
v1t
结果为:
R1
2
1
C
1
6
1
2
C1
v1t
2
2
0.304m/s
其余三段Ri
、Ci
2
、vit
、Ci
分别为:
R2
0.268、C2
2
3814.97、v2t
、C2
0.2316m/s
R3
、C3
2
4150.05、v3t
、C3
0.1603m/s
R4
、
、
2
4645.81、
v4t
0.484C4
68.160C4
最后隔板水流分两股回流,考虑水量均衡,流量分派为
45%和55%,廊道间距近端一股为
。
此外一股为。
各段水头损失计算
段数
mi
li
Ri
v1t
vi
Ci
2
hi
Ci
1
10
2
12
3
11
4
4
合计
h
hi
展转式隔板絮凝池部署见下列图
GT值校核
水温t在20℃时GT值校核:
设计中取,,=60*1.029*10^(-4)Pa*s
G
h
39.6s1(在30~60s
1内)
60
T
601.029104
GT=39.6*20.65*60=49064.4(在10^4—10^5范围内)
在隔板墙底部设排泥孔,外圈每道隔墙设两个,内圈设一个,尺寸为200mm*200mm。
在配水廊道设DN200排泥管。
6.积淀池计算
采纳4组池子平行部署
1:
每组设计流量
Q=3/h
2:
设计数据的采纳
3/(m2
表面负荷
积淀池逗留时间T1
积淀池中水的流速v=20mm/s
3:
平流积淀池的计算
积淀池表面积
3
A=Q/q=1109m
积淀池长度
×20×1.5=108m取用110m
积淀池宽度
B=絮凝池宽度=25m
积淀池深度
絮凝池与平流池之间的隔墙采纳孔墙。
穿孔墙孔的洞口流速采纳洞口总
面积为
2
每个洞口采纳拥有
150发散角的矩形孔。
平面尺寸采纳16cm×7cm,
则,洞口数为2.4/(0.16*0.07)=214
孔
积淀池水力条件复核以下:
2
水力截面积
ω=10×
水流湿周
χ=10+2×3=16m
水力半径
弗劳德数
Fr2
×10-5,(在1×10-4~1×10-5范围
之间)
积淀池放空排泥管按放空时间3h
d=
采纳直径DN=150mm,采纳机械排泥装置
积淀池出水堰的断面宽度采纳1m,出水堰起端深度
保证薄壁堰自由落水,出水堰的保持超高定为0.10m,出水堰水深为0.80m,出水堰高度
取
出水堰的流量负荷为:
q=(
3
2
·d<500m
3
2
·d
)/3.20=432m/m
/m
7.滤池
滤池由进水系统,滤料、承托层,清水(集水)系统,冲刷、配水系统,排水系统等组
成。
依据《给排水迅速设计手册—给水工程》P278,对照常有的滤池种类和参照近似水厂,
采纳一般快滤池。
一般快滤池是当前水办理工程中常有的滤池形式之一。
其每一个池上装有
浑水进水阀、清水出水阀、反冲刷进水阀、反冲刷排水阀共4个阀门。
一般快滤池运行安妥,
出水水质较好;合用于各样规模水厂,单池面积不宜大于100平方米,免得冲刷不均匀,在有条件时尽量采纳表面冲刷或空气助冲设备。
考虑到技术成效和经济要素,所以滤料选择:
无烟煤石英砂双层滤料。
滤速与要求的滤过水水质和工作周期有关,依据相像条件的运行经验或许实验资料确立。
本设计依据正常滤速设计。
一般双层滤料快滤池
(1)平面尺寸计算
滤池总面积:
F
Q
;T
T0
nt0
nt1
vT
设计中取n=2次,t1
0.1h,不考虑排放初滤水时间,即取t0=0
T
24
设计采纳无烟煤石英砂双层滤料,滤速参照近似水厂运行资料,取v=12m/h
212000
2
F
10
m
单池面积:
f
设计中取N=12,部署成对称双行摆列
F
N
F
2
f
N
12
m(小于100
平方米)
设计中取L=10.0m,B=7.0m,滤池的实质面积为
10.0*7.0=70平方米,实质滤速
v
212000
10.00m/h
12
70
当一座滤池检修时,其余滤池的强迫滤速:
v'
Nv
12
N1
10.9m/h
121
滤池高度:
设计中取H10.40m,H20.70m,H31.80m,H4
(2)反冲刷强度:
03册城镇给水》P641页,冲刷强度可采纳13
2
依据《给水排水设计手册
16L/(sm),
为防备反冲刷时煤粒流失,在整年不一样水温时,应使滤层的膨胀率基真同样。
所以一年内,起码在高水平和低水温时应采纳两种冲刷强度。
本设计取用高水温时反冲洗强度q0
2
15L/(sm),低水温时反冲洗强度为
q0
'13L/(sm
2
)。
则相应的反冲刷水流量依据:
qg=f*q
f为单滤池实质面积。
(3)配水系统依据水温较高时的反冲刷强度来配置。
水温较高时:
qgfq70151050L/s
干管始端流速:
设计中取D=1m
vg
4
3.141
配水支管根数:
设计中取
10
n280根,
j
单格滤池的配水系统以下列图所示:
单根支管进口流量:
qg
1050
qjnj
13.125L/s
80
支管进口流速:
设计中取Dj,
4
vj
1.67m/s
单根支管长度:
设计中取B=7m,
lj
1
1.0)
2
配水支管上孔口总面积:
设计中取K=0.25%
2
2
Fkm
175000mm
配水支管上孔口流速
Vk=qg/Fk
此中Vk一般取5~6m/s
有
vk
6.0m/s
单个孔口面积:
设计中取d10mm
k
2
fk1010mm
孔口总数:
Nk
175000
个
2229
每根支管上的孔口数:
nk
2229
27个
80
支管上孔口部署成二排,与垂线成45°夹角向下交织摆列,如图右所示。
孔口中心距:
设计中取lj
m,nk
27个
a
k
27/2
孔口均匀水头损失:
设计中取5mm,K0.25%;则孔口直径与壁厚之比dk2,按课本表6-3,
采纳流量系数μ,则:
hk
1
15
2
0.25%
配水系统校核:
对大阻力配水系统,要求其支管长度
lj
与直径dj
之比不大于60
lj/dj3060
对大阻力配水系统,要求配水支管上孔口总面积Fk与全部支管横截面积之和的比值小于
Fk
0.280.5,知足要求。
njfj
803.14
4
(4)洗砂排水槽
依据《给排水设计手册第三册城镇给水》P641页对于一般快滤池双层滤料的滤池,洗砂排水槽顶距滤层表面高度H:
设计中取e145%,e255%,
,e2
55%,e2
55%,砂层和无烟煤的厚度和
最大粒径依据课本表
9-24选用:
选择H1400mm
,H2
400mm
0.4m,
计算x:
a.洗砂排水槽中心距:
因洗砂排水槽长度不宜大于
6m,故在设计中将每座滤池中间设置排沟渠,
在排沟渠双侧
对称部署洗砂排水槽,每侧洗砂排水槽数n1
4条,池中洗砂排水槽总数n2
8条,L=10m
a0
10
4
b.每条洗砂排水槽长度:
设计中取,B=7m
7
l0
2
c.每条洗砂排水槽的排水量:
设计中取n2
8条,
q0
1050
131.25L/s
8
d.洗砂排水槽断面模数:
洗砂排水槽采纳三角形标准断面,如右图所示。
洗砂排水槽断面模数
设计中取v0
则计算出x:
x
1
131.250.2m3
2
综上计算出:
洗砂排水槽顶距滤层表面高度
H
H
排水槽总平面面积:
F020.233.180.810
校核排水槽总平面面积与滤池面积之比,
F0
19.41100%
27.7%
25%,基本知足要求。
f
70
(5)中间排沟渠:
H30.8)0.97m
e
单格滤池的反冲刷排水系统部署以下列图所示:
(6)滤池反冲刷方式:
滤池反冲刷水可由高位水箱或专设的冲刷水泵供应。
设计中按水泵供水反冲刷方式进行
计算
单个滤池的反冲刷用水总量:
W=q·f·t/1000
式中W—单个滤池的反冲刷用水量(M3)
t—单个滤池的反冲刷历时(S)
设计中取t=7min=420s,q=15L/(s*m2)
15
70
420
3
W
1000
441m
水泵反冲刷:
依据《给水排水工程迅速设计手册—给水工程》P274,水泵流量:
Q'70151050L/s
水泵扬程:
hw2----配水系统水头损失,m,设计中为大阻力系统,取hw2;
hw3----承托层水头损失,m,设计中取hw3;
hw4----砂滤层和煤滤层水头损失,m,设计中取hw4;
设计中取H7m,h2.0m,h1.5m:
015
H724
依据水泵流量进行选泵,最后确立水泵型号为20sh-28A,泵的扬程为,流量为650~950L/s。
配套电机采纳JS-117-6;共选两台泵,一用一备。
水泵吸水管采纳钢管,吸水管直径1000mm,管中流速v=1.33m/s,切合要求。
水泵压水管也采纳钢管,压水管直径800mm,管中流速,基本切合要求。
(7)出入水系统进水总渠:
依据《给排水设计手册第1册常用资料》P872,进水总渠采纳梯形明渠(),设计
中取进水总渠渠宽1200mm,滤池的总进水量为
B1
秒,水深为,渠中水流速为。
单个滤池进水管:
Q=20万立方米/每天
立方米/每
单个滤池进水管流量Q2
3
/12
0.193m/s,依据《给排水设计手册第
1册
常用资料》P362采纳进水管直径D2
600mm,管中流速v2。
反冲刷进水管:
冲刷水流量qg
1050L/s,采纳管径D3
800mm,管中流速v32.09m/s。
清水管:
3
清水总流量Q
m/s,为了便于部署,清沟渠断面采纳和进沟渠断面同样尺寸。
单个滤池清水管流量Q2
3
0.193m/s,采用管径D5600mm,管中流速
v5
0.66m2s/。
排沟渠:
排水流量qg
1050L/s,排沟渠断面宽度
B21.0m,渠中水深,渠中流速
v6
1.23m/s。
8.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,加氯消毒操作简单,价钱廉价,且在管网中有连续消毒杀菌作用。
(1)加药量确实定:
水厂设计20万m3/d=8333m3/h
依据相像条件下的运行经验,最大投氯量为
a=1mg/L,氯与水接触时间不小于
30分钟。
加氯量为:
Q1
取Q1
储氯量(按一个月考虑)为:
月
可取6000kg即6吨
(2)加氯机
WT系列真空加氯机,详细的设备安装由设
参照经验,采纳自动加氯的方式,采纳美国
备厂家供应服务。
(3)加氯间的部署
设水厂所在地主导风向为西寒风,加氯间凑近滤池和清水池,设在水厂的东南部。
在加氯间、氯库低处各设排电扇一个,换肚量每小时8~12次,并安装漏气探测器,其地点在室内陆面以上20cm。
设置漏气报警仪,当检测的漏肚量达到2~3mg/kg时即报警,切换有关阀门,切断氯源,同时排电扇动作。
为搬运氯
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