给水处理厂毕业设计.docx

给水处理厂毕业设计.docx

《给水处理厂毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《给水处理厂毕业设计.docx（27页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

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，则水厂设计水量为：

Q=81443.7×1.05=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=0.99×60×1.5=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=1.2﹥10/9，稳压井超高取0.5m

1.6

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，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/l

3．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=25×3563.16/417×15×2=7.12m3

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’=3.75m3

单池尺寸1×2.0×1.9m3

2溶解池容积（W2）

取溶液池的20％，设置两池，交替使用

W1=W2×0.2=0.2×7.5=1.5m3

单池尺寸=0.5×1.0×1.5m（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，混合效果好，不需外加动力设备。

⑴.设计要点：

①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（10～20s）

②本设计采用一点连续投药

③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。

⑵.混合方式

ⅰ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。

ⅱ静态混合器的特点，适用条件。

特点：

①投资省，在管道上安装容易，维修工作量小。

②能快速混合，效果良好。

③产生一定的水头损失。

使用条件：

①适用于水量变化小的水厂。

②混合器内采用1-4个分流单元

⑶.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，管内径较大时，采用多孔投药，使药液均匀分布。

⑷.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=1000mmn－混合器单体数n=3h=0.1184×（0.992/14.4）×3=0.35m

1.7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：

⑴.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。

⑵.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，它具有絮凝效果较好，结构简单，施工方便的等优点。

絮凝时间为20—30min,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0.5—0.6m/s,出口流速一般为0.2—0.3m/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0.5m，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0.3m；隔板转弯处的过水断面面积应为廊道断面面积的1.2—1.5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150mm；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=81443.7×1.05=85515.885m3/d=3563.16m3/h

2.采用数据：

⑴.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

⑵.絮凝时间：

T=20min⑶.池内平均水深：

H1=2.4m⑷.超高：

H2=0.3m

⑸.池数：

n=2

3.絮凝池容积W=QT/60=3563.16×20/60=1187.72m3

分为两池，每池净平面面积：

F’=W/Nh1=1187.72/（2×2.4）=247.44m2

池子宽度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/（3600nv1H1）=3563.16/（3600×2×0.5×2.4）=0.41m

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（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=0.45×2.4/0.45+2×2.4=0.21m

.槽壁粗糙系数n=0.013,流速系数Cn=1/nRny1,y1=0.15

故C1=R1y1/n=60.87

第一段廊道长度：

L1=3B=3×20.4=61.2m

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

Sn

ln

Rn

V0

vn

Cn

hn

1

3

61.2

0.21

0.375

0.45

60.87

0.081

2

3

61.2

0.25

0.31

0.37

62.48

0.076

3

3

61.2

0.26

0.28

0.34

62.85

0.045

4

3

61.2

0.31

0.24

0.29

64.53

0.033

5

3

61.2

0.36

0.20

0.24

65.99

0.023

6

2

40.8

0.43

0.17

0.20

67.78

0.020

h=∑h=0.278m

GT计算（t=20℃）

G=（rh/60ut）1/2=45S-1

GT=60×45×20=54000（104～105）

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=85515.885m3/d=3563.16m3/h=0.99m/s

2颗粒沉降速度：

u=0.35mm/s

2.设计采用数据：

1清水区上升流速：

V=2.5m/s

2采用蜂窝六角形管，其管厚=0.4mm，边距d=30mm,

水平倾角＠=60°

3.清水区面积

A=Q/v=0.99/0.0025=396m2,其中斜管结构占用面积按3%计，则清水区实际需要面积：

A’=396×1.03=407.88m2≈408m2

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=204m2

为了配水均匀，采用斜管区平面尺寸为10m×20.4m,使进水区沿20.4米长一边布置

4.斜管长度：

1管内流速：

V0=V/Sin＠=2.5/Sin60°=2.89mm/s

2斜管长度：

l=〔（1.33V0-uSin＠）/uCos＠〕d=606.98=607mm

3考虑端紊流，积泥等因素，过滤区采用300mm

4斜管长度：

l,=300+607=907mm,按1000mm计

5.池子总高：

①采用保护高度0.3米

②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＠=1×Sin60°=0.87m

6池子总高：

H=0.3+1.2+1.6+0.8+0.87=4.77m

6.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,孔洞面积：

w=Q/Vk=0.99/0.1=9.9m2

每个孔口尺寸定位15cm×8cm

则空口数为9.9/（0.15×0.08）=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/u2gh1/2

u—流量系数取0.62h—孔口上的水头，取0.05

Q—沉淀池流量B—超载系数，取1.2～1.5

所以∑f=2.10m3

孔口直径采用30mm，单孔面积S=3.14/4×d2=0.0007056m2

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/5×2=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计算

①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=0.9Q’0.4

Q’—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=0.099m3/sQ’=q×1.3=0.1287m3/s

所以B=0.9×0.12870.4=0.396m为了施工方便B=0.40m

②槽中水深

起点槽中水深H1=0.75B=0.75×0.4=0.3m

终点槽中水深H2=1.25B=1.25×0.4=0.5m

为了施工方便。

槽中水深统一按0.5m计

③槽高H3

集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度去0.05m，跌落高度取0.07m，槽超高取0.3m，则集水槽高度

H3=H2+0.05+0.07+0.3=0.5+0.05+0.07+0.3=0.92m

（4）集水干槽的计算：

Q’=Q/2=0.99/2=0.495m3/s

考虑到池子超载系数为1.3，则Q’’=0.495×1.3=0.6474m3/s

槽宽：

B=0.9×Q’’0.4=0.9×0.64740.4=0.7563m

取B=0.8m

干槽起端水深：

H1=0.75B=0.6m

干槽终端水深：

H2=1.25B=1m

取H=1m

超高取0.075m，故H’=1+0.075=1.075m

8．排泥系统

积泥槽深1.0m，坡角为56.98度，采用等距布孔排泥管排泥，穿孔管中心间距1.7m，孔眼朝下与垂直成45度，孔眼交错分布

（1）排泥周期

①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/l

S2--沉淀池出水悬浮物含量平均值S1=10mg/l

故G=20.96吨

②每日沉淀泥渣的泥浆体积V0

V0=100G/r（100-p2）

R—泥浆容重为1.1t/m3

P2—泥浆含水率97％

V0=635.15m3

③排泥槽贮泥部分体积V1

V1=NFB

B－沉淀池宽度为10m

N－排泥槽个数为7个

F－排泥槽断面面积

F=1/2h（a1+a1）a1=2.0m,a2=0.3m,h=0.8m,F=0.92m2

V1=7×0.92×10=64.4m3

④平均排泥周期为T=V1/V0=0.101天=2.43小时

（2）等距布孔穿孔管计算

①kw=∑w0/w’=0.72

②孔口直径采用30mm，孔口面积f=706.5mm2

孔口间距S=0.5m（0.3～0.8），

孔口数目为m=l/s-1=10/0.5-1=19个

3孔口总面积为∑w0=19×706.86×10-6=0.0134m2

4穿孔管断面积为w=0.0186m2

5穿孔管直径为D0=（4w/3.14）1/2=0.154m,取D0=175mm

9．核算

（1）雷诺数

水利半径为0.75cm

当水温为15°时，谁的运动粘度为0.01cm2/s

管内流速V=Q/Fsin＠=0.99/2/1.6×0.87=0.356cm/s

Re=RV/r=0.75×0.356/0.01=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8～10m/h

2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700mm

3滤层上面水深一般采用1.5～2.0m

4滤层工作周期可采用12～24h，冲洗前水头损失一般为2.0～2.5m

5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0.25﹪～0.3﹪

6冲洗强度一般为12～15L/S.㎡

三.普通快滤池设计计算

1.原始数据

设计流量Q=1.05×81443.7=85515.885ｍ3/d

滤速采用10ｍ/h冲洗强度q=15L/S.㎡冲洗时间6min

2.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=24-0.1×24÷12=23.8h

滤池总面积：

F=85515.885/（10×23.8）=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=44.9m2≈45m2

采用滤池长宽比L：

B=3左右，则单池有效尺寸L=11.8mB=3.8m

校核强制流速V´=NV/N-1=8×10/7=11.43m/h

3.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H3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=3.15m

4.配水系统（每只滤池）

1干管：

干管流量：

qg=f×q=45×15=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/s

2

支管：

支管中心间距aj=0.25m

每池支管数；nj=2×L/a=2×11.8÷0.25=94.4≈95根

每根支管入口流量：

qj=qg/nj=675÷95=7.11L/S

采用管径dj=75mm支管始端流速：

vj=1.67m/s

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=K×f=0.25﹪×45=0.1125㎡=112500mm²

采用孔眼直径：

dk=9mm

每个孔眼面积：

fk=（∏/4）×dk²=0.785×9²=63.585mm²

孔眼总数：

Nk=Fk/fk=112500÷63.585=1769.3≈1770个

每根支管孔眼数：

nk=Nk/nj=1770÷95=18.6≈19个

支管孔眼布置设二排，与垂线成45º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=1.45÷0.5÷19=0.153m

4孔眼水头损失

支管壁厚采用：

＆=5mm流量系数；μ=0.68

水头损失：

hk=1/2g（q/10μk）²=1÷2÷9.8×（15÷10÷0.68÷0.25）²=3.97m

5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=19.3<60

孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5则：

Fk/njfj=0.1125÷95÷0.785÷0.075²=0.268＜0.5

干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为1.75～2.0，则

fg/njfj=0.785×0.9²÷95÷0.785÷0.075²=1.52≈1.75

孔眼中心距应小于0.2，则ak=0.153＜0.2

5.洗砂排水槽：

洗砂排水槽中心距，采用a。

=2.0m

排水槽根数：

n。

=3.8÷2.0=1.9≈2根

排水槽长度：

l。

=L=11.8m

每槽排水量：

q。

=q×l。

×a。

=15×11.8×2=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。

÷1000÷V。

）½=0.5×（354÷1000÷0.6）½=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=0.45×0.7+2.5×0.38+0.05+0.075=1.39m

洗砂排水槽总平面面积：

F。

=2×l。

×n。

=2×0.25×11.8×2=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=26﹪≈25﹪

6.滤池各种管渠计算：

①进水总流量：

Q1=85515.885ｍ3/d=0.99ｍ3/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=0.99÷8=0.124ｍ3/s

采用进水管直径：

D2=400mm管中流速：

v2=0.96m/s

2冲洗水

冲洗水总流量：

Q3=qf=15×45=0.675ｍ3/s

采用管径：

D3=600mm管中流速：

v3=2.37m/s

3清水

清水总流量：