1、给水处理厂毕业设计给水处理厂的设计1.1 厂址的选择厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通过技术经济比较确定，本设计在选择厂址时考虑了以下几个方面：1.厂址选择在工程地质条件较好的地方，以降低工程造价，以便施工。2.取水地点在河流的上游，距离用水区较近，因此将水厂设置在取水构筑物附近，且处于城市边缘。3.水厂建在城市的边缘，处于常年主导风向的下风向，且不占良田、并留有发展的余地，厂区周围卫生条件较好，符合生活饮用水水质标准4.水厂离市区较近，交通方便，有利于施工管理和降低输电线路的造价。5.水厂所在的位置地形有适意的自然坡度，有利于高程布置，做到土方平衡，同时理和到较近，有利
2、于沉淀池排泥及滤池冲洗水排出。6.水厂所在地势较高，不受洪水威胁。1.2 给水水源水质的分析有所给原水水质资料知，原水最高浊度1100mg/l,平均浊度160mg/l,超过了生活饮用水水质标准中的规定，故需去除浊度。细菌总数5600个/ml,大肠菌群257个/l,大大超过了生活饮用水水质标准中的规定，故需进行消毒灭菌。水源PH值为7.5，符合生活饮用水水质标准中的规定，故不需处理和调整，总硬度为458mg/lCaCO3 ,稍稍超过了生活饮用水水质标准的规定，在经过沉淀、过滤等常规处理，即可达到要求，故不需进行特殊处理。1.3 水厂设计水量水厂设计水量按最高日平均时流量加上5的水厂自用水量计算，
3、则水厂设计水量为：Q=81443.71.05=85515.885m3/d=3563.16m3/h=0.99m3/s 1.4 净水工艺流程的选择合理的净水工艺是水厂保证供水水质的关键，给水处理方法和工艺流程，应根据原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究，必要的试验，并参考相似条件下处理构筑物的运行条件，经技术经济比较够确定。本设计采用的井水工艺流程如下： 混凝剂 消毒剂 原水 混合絮凝沉淀过滤清水池 二级泵房管网1.5 稳压配水井的设计配水井具有消能作用，使原水均匀稳定的进入净水系统，避免受取水泵站富余，水头的影响，同时又具有排气的作用，使溶解在水中的部分气体溢出，以利于后续处理。根据同类水
4、厂运行经验，本设计采用配水井停留时间1.5min，最小H/D=10/9稳压井容积V=QT=0.99601.5=89.1m3有效水深采用H=6m,则稳压井直径D为4.79m,取5.0m则H/D=1.210/9，稳压井超高取0.5m1.6 投药系统的设计1 药剂的选择 根据原水水质，药剂的来源情况及类似水质条件的水厂的运行经验，确定混凝剂采用碱式氯化铝其特点是：（1）净化效率高，好药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好，远水高浊度尤其显著。（2）温度适宜性高，PH值使用范围宽，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，成本较低。 由于城市位于东北地区，
5、冬季长而寒冷，此时原水呈低温低浊状态，采用铝盐混凝时，形成的絮粒往往细小松散，不易沉淀，即使加大投药量，也达不到理想的效果。因此，投入少量活化硅酸做主凝剂，是絮凝体的尺寸和密度增大，使沉淀加速，它适用于铝盐混凝剂，可缩短混凝时间，节省混凝剂用量，并可提高滤池滤速，在源水混浊度低，悬浮物含量少及水温较低时使用效果更为显著。2 药剂投加量 由于缺少试验资料，参考相似水源有关水厂的首剂投加资料估计投药量。 碱式氯化铝平均投加量：50mg/l,最高投加70mg/l,活化硅酸投加量2-3mg/l3 药剂的调剂剂投加 常用的药剂投加方法有干投法和试投法两种，湿投法是将混凝剂溶解后再配成一定浓度的溶解定量投
6、加；干投法是将固体药剂破碎成粉末后惊醒定量投加，由于试投法在实际中用较多，药剂易于原水充分混合，不易堵塞入口，计量管理方便，且投量少，易于调节，因此本设计采用湿投法投药过程如下：药剂溶解池溶解液转子流量计水射器投加管道1 溶液池溶积（W2） W2=Qu/bn=253563.16/417152=7.12 m3 W2溶解池容积 u混凝剂最大的投加量mg/l 取25mg/l Q-处理的水量m3/h b-溶液浓度，取15 n每日调制次数取2为了便于检修时停换使用，将分为两个池子。N=2，则每个池子容积W2=3.75 m3单池尺寸12.01.9 m32 溶解池容积（W2）取溶液池的20，设置两池，交替使
7、用 W1=W20.2=0.27.5=1.5 m3单池尺寸=0.51.01.5m（超高取0.3m ）为了便于投加药剂，溶解池高程一般以设置在地下为宜，池顶高出地面0.2米；溶药池底坡不小于0.02，池底应有排渣管，池壁须设超高防止搅拌溶液时溶液溢出。采用钢筋混凝土池体，内壁涂衬环氧玻璃钢、辉绿岩、耐酸胶混贴瓷砖或聚氯乙烯板等。4 投加方式：本设计采用高位溶液池重力投加。5计量设备：采用隔膜式加药计量泵。6采用药库和药间合建加药间与药剂仓库建在一起，设在投药点附近，药库储存量按最大投药量的30天用量计算。7. 混合方式：本设计采用管式静态混合器混合。此方式设备简单，维护管理方便，不需土建筑物，混合
8、效果好，不需外加动力设备。.设计要点：混合速度要快，药剂应在水中流造句裂纹懂得条件下投入，一般混合时间（1020s）本设计采用一点连续投药混合设备里后备处理构筑物越近越好，尽可能与构筑物相连接。.混合方式根据各水厂运行经验，本设计采用水利混合，采用静态混合器。静态混合器的特点，适用条件。特点：投资省，在管道上安装容易，维修工作量小。 能快速混合，效果良好。 产生一定的水头损失。使用条件：适用于水量变化小的水厂。 混合器内采用1-4个分流单元.将静态混合器仿如絮凝赤金水管即可，可适应投产适合今后流量的变化，应有曾见混合数的可能投药点应靠近水流方向的第一节混合数，投药管插入管内径的1/3处，管内径
9、较大时，采用多孔投药，使药液均匀分布。.静态混合器的水头损失 h=0.1184Q2/ d4.4n式中Q流量 d进水管径 d=1000mm n混合器单体数 n=3 h=0.1184(0.992/14.4)3=0.35m1.7 絮凝池的设计经过与药剂充分混合后的原水，进入絮凝池进入絮凝，絮凝池设计要点：.流速一般按由大到小进行设计，在较大流速下使水中的胶体颗粒发生充分的碰撞吸附；在较小流速下，使较小颗粒能结成较大的絮凝，以便在沉淀池内去除。.为了确保沉淀效果，要有足够的反应时间，并控制反应速度，使其平均速度梯度G达10-75秒-1，以保证反应过程的充分与完善。本设计采用往复式隔板絮凝池，它具有絮凝
10、效果较好，结构简单，施工方便的等优点。絮凝时间为2030min,色度高、难于沉淀的细粒较多时宜采用高值；池内流速应按变速设计，进口流速一般为0.50.6m/s,出口流速一般为0.20.3 m/s，通常用改变隔板的间距以达到改变流速的要求；隔板间净距大于0.5 m，小型池子当采用活动隔板时可适当减小。进水管中应设挡水措施，避免水流直冲隔板；絮凝池超高一般采用0.3 m；隔板转弯处的过水断面面积应为廊道断面面积的1.21.5倍；池底坡向排泥口的坡度，一般为2%3%，排泥管直径不应小于150 mm；絮凝效果宜可用速度梯度G和反映时间T来控制，当原水浊度低，平均G值较小或处理要求较高时，可适当延长絮凝
11、时间，以提高GT值，改善絮凝效果。本设计采用两座隔板絮凝池。1. 设计流量 Q=81443.71.05=85515.885 m3/d=3563.16 m3/h2. 采用数据： . 廊道内流速采用v1=0.5m/s,v2=0.4m/s,v3=0.35m/s,v4=0.3m/s,v5=0.25m/s，v6=0.2m/s. 絮凝时间：T=20min . 池内平均水深：H1=2.4m . 超高：H2=0.3m . 池数：n=23. 絮凝池容积W=QT/60=3563.1620/60=1187.72m3 分为两池，每池净平面面积：F=W/Nh1=1187.72/(22.4)=247.44 m2 池子宽度
12、B=20.4m 池子宽度（隔板间净距之和）：L=247.44/20.4=12.13m 隔板间距按廊道内流速不同分成6档： A1=Q/(3600nv1 H1)=3563.16/（360020.52.4）=0.41 m 取A1=0.45m, v1=0.45m/s A2=0.55m, v2=0.37m/s A3=0.6m, v3=0.34m/s A4=0.7m, v4 =0.29m/s A5=0.85m, v5 =0.24m/s A6=1.05m, v6 =0.20m/s 每一种间隔采取3条，则廊道总数为18条，水流转弯次数为17次，则池子长度：L=3(A1+ A2+ A3+A4+A5+A6)=3(
13、0.45+0.55+0.6+0.7+0.85+1.05) =12.6m 隔板厚按0.2m计，则池子总长：L=12.6+0.2（18-1）=16m 按廊道内流速分成6段，分别计算水头损失。 第一段水利半径：R1=a1H1/ a1+H1=0.452.4/0.45+22.4=0.21m. 槽壁粗糙系数n=0.013,流速系数Cn=1/nRny1, y1=0.15 故C1= R1 y1/n=60.87 第一段廊道长度：L1=3B=320.4=61.2 m 第一段水流转弯次数：S1=3 则絮凝池第一段水头损失为h1=SnV02/2g+V12/C12R1=0.081m各段水头损失计算结果如下表：段数Snl
14、nRnV0vnCnhn1361.20.210.3750.4560.870.0812361.20.250.310.3762.480.0763361.20.260.280.3462.850.0454361.20.310.240.2964.530.0335361.20.360.200.2465.990.0236240.80.430.170.2067.780.020 h=h=0.278mGT计算（t=20） G=(rh/60ut)1/2=45S-1 GT=604520=54000(104105)池底坡度i=h/l=0.278/16=1.7%1.8 沉淀池的设计固体颗粒在重力作用下从水中分离出来的过程即
15、为沉淀。有絮凝作用而形成的具有良好沉降性能的大颗粒絮凝体。从絮凝池通过整流段和穿孔墙进入沉淀池后在沉淀池内沉淀下来，是水得到澄清，沉淀淤泥由排泥设施排出。清水有集水系统收集后进入后续处理构筑物滤池进行过滤处理，为了保证滤池的正常进行，沉淀池出水浊度一般在15度以下。本设计采用斜管沉淀池，斜管沉淀池是有浅池理论房展而来的，它在池内安装了许多直径较小的平行倾斜管，从而缩小了水利半径，改善了水利条件，使雷诺数大为降低，而老德数大为提高，满足了水流的稳定性和层流要求，斜管沉淀池的特点是沉淀效率高，池子容积小及占地面积小。本设计采用两座斜管沉淀池，具体计算如下：1. 已知条件：1 进水量：Q=85515
16、.885 m3/d=3563.16 m3/h=0.99m/s2 颗粒沉降速度：u=0.35 mm/s2. 设计采用数据：1 清水区上升流速：V=2.5 m/s2 采用蜂窝六角形管，其管厚=0.4mm，边距d=30mm, 水平倾角=603. 清水区面积 A=Q/v=0.99/0.0025=396 m2,其中斜管结构占用面积按3%计，则清水区实际需要面积： A=3961.03=407.88 m2 408 m2 为了运行和管理方便，采用2座沉淀池，n=2 则单池面积A= A/n=408/2=204 m2 为了配水均匀，采用斜管区平面尺寸为10m20.4m,使进水区沿20.4米长一边布置4. 斜管长度
17、：1 管内流速：V0=V/Sin=2.5/Sin60=2.89 mm/s2 斜管长度：l=(1.33 V0-u Sin)/uCosd=606.98=607mm3 考虑端紊流，积泥等因素，过滤区采用300mm4 斜管长度：l,=300+607=907mm,按1000mm计5. 池子总高： 采用保护高度0.3米 清水区：1.2米3 布水区：1.6米4 穿孔排泥斗槽高：0.8米5 斜管高度：h=l,Sin=1Sin60=0.87m6 池子总高：H=0.3+1.2+1.6+0.8+0.87=4.77m6. 沉淀池进口采用穿孔墙，排泥采用穿孔管，集水系统采用穿孔管。 穿孔墙洞口流速Vk=0.1m/s,孔
18、洞面积：w=Q/Vk =0.99/0.1=9.9m2 每个孔口尺寸定位15cm8cm则空口数为9.9/（0.150.08）=825个 7集水系统采用两侧淹没孔口集水槽集水。(1) 孔口计算所需孔口总面积为：f=QB/u2gh1/2u流量系数 取0.62 h孔口上的水头，取0.05Q沉淀池流量 B超载系数，取1.21.5所以f=2.10 m3孔口直径采用30 mm，单孔面积S=3.14/4d2=0.0007056 m2则孔口数为：n=f/S=2.1/0.0007056=2973个设5个集水槽，则每个集水槽孔眼个数为n/52=298个采用双边进水，则每边孔眼数为149个(2) 集水槽的宽度和高度的
19、计算假设穿孔集水槽的起端水流截面为正方形，也即宽度等于水深 B=0.9Q0.4Q穿孔集水槽流量 B穿孔集水槽宽度 每个集水槽的流量q=Q/n=0.99/2/5=0.099 m3/s Q=q1.3=0.1287 m3/s所以B=0.90.12870.4=0.396 m 为了施工方便B=0.40 m槽中水深 起点槽中水深H1=0.75B=0.750.4=0.3 m 终点槽中水深H2=1.25B=1.250.4=0.5 m 为了施工方便。槽中水深统一按0.5 m计槽高H3集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度去0.05 m，跌落高度取0.07 m，槽超高取0.3 m，则集水槽高度H3=H2+0.05+
20、0.07+0.3=0.5+0.05+0.07+0.3=0.92 m(4) 集水干槽的计算：Q=Q/2=0.99/2=0.495 m3/ s考虑到池子超载系数为1.3，则Q=0.4951.3=0.6474 m3/ s槽宽：B=0.9Q0.4=0.90.64740.4=0.7563 m 取B=0.8 m干槽起端水深：H1=0.75B=0.6 m干槽终端水深：H2=1.25B=1 m取H=1 m超高取0.075 m，故H=1+0.075=1.075 m8排泥系统 积泥槽深1.0 m，坡角为56.98度，采用等距布孔排泥管排泥，穿孔管中心间距1.7 m，孔眼朝下与垂直成45度，孔眼交错分布(1) 排泥
21、周期每日沉淀泥渣的干泥量G=Q（S1-S2）86400/106式中：Q单池设计水量S1沉淀池进水悬浮物含量平均值S1=500mg/lS2-沉淀池出水悬浮物含量平均值S1=10mg/l故G=20.96吨每日沉淀泥渣的泥浆体积V0V0=100G/r(100-p2)R泥浆容重为1.1t/ m3P2泥浆含水率97V0=635.15 m3排泥槽贮泥部分体积V1V1=NFBB沉淀池宽度为10mN排泥槽个数为7个F排泥槽断面面积F=1/2h(a1+ a1) a1=2.0 m, a2=0.3 m,h=0.8 m,F=0.92 m2V1=70.9210=64.4 m3平均排泥周期为T= V1/ V0=0.101
22、天=2.43小时(2) 等距布孔穿孔管计算 kw=w0/w=0.72 孔口直径采用30 mm，孔口面积f=706.5mm2 孔口间距S=0.5 m（0.30.8），孔口数目为m=l/s-1=10/0.5-1=19个3 孔口总面积为w0=19706.8610-6=0.0134 m24 穿孔管断面积为w=0.0186 m25 穿孔管直径为D0=(4w/3.14)1/2=0.154m,取D0=175 mm9核算（1）雷诺数水利半径为0.75 cm当水温为15时，谁的运动粘度为0.01 cm2/ s管内流速V=Q/Fsin=0.99/2/1.60.87=0.356cm/sRe=RV/r=0.750.3
23、56/0.01=26.7（2）斜管中的沉淀时间T=L/V=1000/3.56=281S=4.68min(4-8min)计算合格1.9 滤池的设计在水处理过程中，过滤一般指以适应沙等颗粒层截留水中悬浮物杂质，从而使水中获得澄清的工艺过程。过滤的功效，不仅仅在于进一步降解水得浊度，而且水中有机物，细菌，乃至病毒等随浊度的降低而被去除。至于残留于滤后水中的细菌，病菌等在失去浊物的保护或依附时，在滤后消毒过程中也容易被杀灭。此工艺步骤是保护生活饮用水卫生安全的重要措施。本设计采用普通快滤池普通快滤池有成熟的运能经验，运行稳妥可靠，采用砂滤料，材料易得，采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大。一 特点1
24、 下向流，砂滤料的四阀式滤池2 采用砂滤料，材料易得，价格便宜3 采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，深度适中4 可采用降速过滤，水质好，单池面积不宜大于100二设计要点1 当要求水质为饮用水时，设计滤速一般取810m/h2 滤料可采用石英砂、无烟煤，含杂质少，有足够的机械强度，并有 适当的孔隙，滤层厚度不少于700mm3 滤层上面水深一般采用1.52.0m4 滤层工作周期可采用1224h，冲洗前水头损失一般为2.02.5m5 普通快滤池配水系统一般为大阻力配水系统，配水孔眼总面积与滤 池面积之比为0.250.36 冲洗强度一般为1215L/S.三. 普通快滤池设计计算1. 原始数据设计流
25、量Q=1.0581443.7=85515.8853/d 滤速采用10/h 冲洗强度q=15L/S. 冲洗时间6min2. 滤池面积及尺寸滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h，滤池实际工作时间T=24-0.12412=23.8h滤池总面积：F=85515.885/（1023.8）=359.3m2 采用8个滤池，布置成对称双行排列，单池面积为f=359.3/8=44.9m245 m2采用滤池长宽比L：B=3左右， 则单池有效尺寸L=11.8m B=3.8m校核强制流速V=NV/N-1=810/7=11.43m/h3. 滤池高度支承层高度H1采用0.45m，滤料层高度H2采用0.7m，砂面上水深H
26、3采用1.7m，超高H4采用0.3m 故滤池总高H=H1+H2+H3+H4=0.45+0.7+1.7+0.3=3.15m4. 配水系统 （每只滤池）1 干管： 干管流量：qg=fq=4515=675L/S采用管径dg=900 （干管应埋入池底，顶部设滤头或开孔布置）干管始端流速Vg=1.07m/s2 支管：支管中心间距 aj=0.25m每池支管数；nj=2L/a=211.80.25=94.495根每根支管入口流量：qj=qg/ nj=67595=7.11L/S采用管径dj=75mm 支管始端流速：vj=1.67m/s3 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=
27、0.2545=0.1125=112500mm采用孔眼直径：dk=9mm每个孔眼面积：fk=（/4） dk=0.7859=63.585mm孔眼总数：Nk= Fk/fk=11250063.585=1769.31770个每根支管孔眼数：nk= Nk/ nj=177095=18.619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=1/2（B-dg）=1/2（3.8-0.9）=1.45m每排孔眼中心距：ak=lj（1/2）nk =1.450.519=0.153m4 孔眼水头损失 支管壁厚采用：=5mm 流量系数； =0.68水头损失：hk=1/2g（q/10k）=129.8（15
28、100.680.25）=3.97m5 复算配水系统支管长度与直径之比不大于60，则lj/dj=1.45/0.075=19.360孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5则：Fk/ njfj=0.1125950.7850.075=0.2680.5干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为1.752.0，则fg/ njfj=0.7850.9950.7850.075=1.521.75孔眼中心距应小于0.2，则ak=0.1530.25. 洗砂排水槽：洗砂排水槽中心距，采用a。=2.0m排水槽根数：n。=3.82.0=1.92根排水槽长度：l。=L=11.8m每槽排水量：q。=ql。a。=1511.82=
29、354L/S采用三角形标准断面。槽中流速采用V。=0.6m/s 槽断面尺寸：x=1/2（q。1000V。）=0.5（35410000.6）=0.384m，采用0.38m排水槽底厚度，采用=0.05m砂层最大膨胀率；e=45砂层厚度：H2=0.7m洗砂排水槽顶距砂面高度：He=eH2+2.5x+0.075=0.450.7+2.50.38+0.05+0.075=1.39m洗砂排水槽总平面面积：F。=2l。n。=20.2511.82=11.8复算： 排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于25，则F。/f=11.8/45=26256. 滤池各种管渠计算：进水总流量： Q1=85515.885 3/d=0.993/s 采用进水渠断面： 渠宽B1=0.75m ，水深为0.6m ，渠中流速v1=0.9m/s整个滤池进水管流量：Q2=0.998=0.1243/s 采用进水管直径：D2=400mm 管中流速：v2=0.96m/s2 冲洗水冲洗水总流量：Q3=qf=1545=0.6753/s采用管径：D3=600 mm 管中流速：v3=2.37m/s3 清水清水总流量：
