给水处理厂课程设计计算书.doc

1、 1 1.1 工艺流程方案 水厂采用如图 1所示的工艺流程。通过对主要处理构筑物的分析比较，从中制定出 水厂处理工艺流程如图 2所示。 投加消毒剂 一级泵站 配水井 絮凝 沉淀 过滤 清水池 二级泵站 投加混凝剂 图 1 水厂处理工艺流程 一级泵站 配水井 管式静态混合器 投加混凝剂（硫酸铝） 折板絮凝池 平流沉淀池 V 型滤池 投加消毒剂（液氯） 清水池 吸水井 2 二级泵站 图 2 水厂处理工艺流程框图（构筑物） 1.2水处理构筑物计算 1.2.1 配水井设计计算 1. 设计参数 配水井设计规模为 4101.7m3/h。 2. 设计计算 （ 1）配水井有效容积 配水井水停留时间采用 2 3

2、min ，取 2.5minT ，则配水井有效容积为： W=QT=4101.7*2.5/60=170.9m （ 2）进水管管径 1D 配水井进水管的设计流量为 Q=4101.7m3/h=1.1m3/s，查水力计算表知，当进水管管径 1 1100D mm 时， 1.179 /v m s （在 1.0 1.2 /ms范围 内）。 （ 3）矩形薄壁堰 进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入 2 个水斗再由管道接入 2座后续处理构筑物。每个后续处理构筑物的分配水量为q=4010.7/2=2050.85m3/h=0.557m3/s。配水采用矩形薄壁溢流堰至配水管。 堰上水头 H 因单个出水溢流堰的流量为

3、30 .5 5 7 / 5 5 7 /q m s L s，一般大于 100 /Ls采用矩形堰，小于 100 /Ls采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高 h 取 0.5m ）。 矩形堰的流量公式为： 3 / 22q mb gH 式中 q 矩形堰的流量， 3/ms； m 流量系数，初步设计时采用 0.42m ； b 堰宽， m ，取堰宽 6.28bm ； H 堰上水头， m 。 3 已知 30.557 /q m s ， 0.42m ， 5.71bm ，代入下式，有： 2 / 3 2 / 30 . 5 5 7( ) ( ) 0 . 1 42 0 . 4 2 6 . 2 8 2 9 . 8qHmm

4、b g 堰顶宽度 B 根据有关试验资料，当 0.67BH 时，属于矩形薄壁堰。取 0.05Bm ，这时0.36BH （在 0 0.67 范围内），所以，该堰属于矩形薄壁堰。 （ 4）配水管管径 2D 由前面计算可知，每个后续处理构筑物的分配流量为 30.557 /q m s ，查水力计算表可知，当配水管管径 2 800D mm 时， 1.11 /v m s （在 0.8 1.0 /ms范围内）。 （ 5）配水井设计 配水井外径为 6m，内径为 4m，井内有效水深 0 5.9Hm ，考虑堰上水头和一定的保护高度，取配水井总高度为 6.2m。 1.2.2 混合 工艺设计计算 考虑设絮凝池 2 座

5、,混合采用管式混合。设水厂进水管投药口至絮凝池的距离为 50 米。进水管采用两条 , 设计流量为 Q=98440/24/2=0.557 3/ms。 进水管 采用钢管 ,直径为 DN800,查设计手册 1 册 ,设计流速为 1.11m/s，1000i=1.8m，混合管段的水头损失 5 0 1 .8 0 .0 91000h iL m 。小于管式混合水头损失要求为 0.3-0.4m。这说明仅靠进水管内流速不能达到充分混合的要求。故需在进水管内装设管道混合器 ,本设计推荐采用管式静态混合器，管式静态混合器示意图见图 1.3。 1. 设计参数： 采用玻璃钢管式静态混合器 2 个。 每组混合器处理水量为

6、0.557m3/s，水厂进水管投药口至絮凝池的距离为10m，进水管采用两条 DN800 钢管 。 2. 设计计算： 4 （ 1）进水管流速 v： 据 1 800d mm ， 30.557 /Q m s ，查水力计算表可知， 1.11 /v m s （手册：0.8 1.0m/s；厂家： 0.9 1.2 m/s，基本均在上述范围内）。 （ 2） 混和器的计算 : 混合单元数取 N=3,则混合器长度为 1 . 1 1 . 1 0 . 8 3 2 . 6 4L D N 混合时间 2 .6 4 2 .3 8 /1 .1 1LT m sv 水头损失 : 2 2 24 . 4 4 . 40 . 5 5 70

7、 . 1 1 8 4 0 . 1 1 8 4 3 0 . 2 9 42 0 . 8vQh N N mgD 校核 G： 159 8 0 0 0 . 2 9 4 1 0 4 9 . 11 . 1 1 0 2 . 3 8hGsT 1 0 4 9 . 1 2 . 3 8 2 4 9 6 . 8 2 0 0 0GT 。水力条件符合。 （ 3）混合器选择： 静态混合器采用 3 节，静态混合器总长 4100mm，管外径为 820mm，质量1249kg，投药口直径 65mm。 原水管道药剂混合单元体静态混合器管道管式静态混合器 1.2.3 投药工艺及投药间的设计计算 1. 设计参数 本设计选用硫酸铝为混凝剂，

8、最大 投加量为 32mg/L，平均为 25mg/L。 （ 1）溶液池 : 5 溶液池的容积： W1=uQ/417bn=(32*4101.7)/(417*15*4)=5.24m 式中 u 混凝剂最大投加量， 32 /mg L Q 设计流量，为 4101.7m3/h b 混凝剂的投加浓度，取 15。 n 每日的投加次数，取 4次。 溶液池按两个设计，一次使用一个池子，两 个池子交替使用。溶液池的平面形状采用正方形，有效水深取 1.3m，则边长为 2.0m。考虑超高为 0.5m。则溶液池尺寸为 L B H 2.0m 2.0m 1.8m。 溶液池池底设 DN200 的排渣管一根，溶液池采用钢筋混凝土池

9、体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。 （ 2）溶解池： 容积 W2=0.3W1=0.3*5.24=1.57m3 溶解池建两座，一用一备，交替使用 ,每日调制两次。取有效水深为1.0m，平面为正方形形状，边长为 1.5m。考 虑超高 0.5m，则池体尺寸 L B H 1.5m 1.5m 1.5m。 溶解池的放水时间采用 10mint ，则放水流量为： q0=w2/60t=1.57/(60*10)=2.61L/s 查水力计算表：放水管管径采用 DN70，相应流速为 1.34m/s。 溶解池底部设管径 DN200 的排渣管一根，溶解池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。 投药管的流量为： q=(

10、w1*4*103)/(24*3600)=(5.24*4*1000)/(24*3600)=0.29L/s 查水力计算表得，投药管直径为 DN32，相应流速为 0.6m/s。 溶解池的搅拌装置： 每池设搅拌机一台。选用 ZJ-700 型折桨式搅拌机，功率为 4KW,转速为6 85r/min。 （ 3）计量泵 加药采用计量泵湿式投加，总流量为： W1/12=5.24/6=0.873m3/h=873L/s 安装 3 台，两用一备。计量泵型号为 J-Z400/2.5，单台的设计流量为436.5L/s。 （ 4）药剂仓库计算： 药剂仓库与加药间应连在一起，储存量一般按最大投药期间 1 2 个月用量计算。仓

11、库内应设有磅秤，并留有 1.5m 的过道 ，尽可能考虑汽车运输的方便。 混凝剂选用精制硫酸铝，每袋质量是 40kg,每袋的体积为 0.5 4 0.2m3,药剂储存期为 30d，药剂的堆放高度取 2.0m。 硫酸铝的袋数： 公式为： 24 0 .0 2 41000Q u t Q u tN WW 式中， Q 水厂设计水量， 3/mh； u 混凝剂最大投加量， /mgL ； t 药剂的最大储存期， d ； W 每袋药剂的质量， kg ； 将相关数据代入上式得， N=0.024*(4101.6*32*30)/40)=2362 袋。 有效堆放面积 A： 公式为： 1NVA He 式中， H 药剂得堆放高

12、度， m ； V 每袋药剂得体积， 3m ； e 堆放孔隙率，袋堆时 20%e 代入数据得： A=(2362*0.5*0.4*0.2)/(2*(1-0.2)=59m2 7 1.2.4 反应（絮凝）工艺 : 折板絮凝池的设计计算： 1. 设计参数 设计 两座 ,每座设 2 组 ,每组设计水量为 0.2785m3/s。两组之间的隔墙厚取200mm，采用三段式，总絮凝时间 18min，第一段为相对折板 ,第二段为平行折板 ,第三段为平行直板。絮凝池布置如 下图 。 速度梯度 G 要求由 90s-1减至 20 s-1左右，絮凝池总 GT值大于 2 104。絮凝池与沉淀池合建，为配合沉淀池，单座絮凝池实

13、际宽采用 14m；絮凝池有效水深H0采用 3.8m。 2. 设计计算： （ 1）第一絮凝区 : 设通道宽为 1.4m,设计峰速为 0.34m/s,则峰距 1b : 1 0 .2 7 8 5 0 .5 8 50 .3 4 1 .4bm,取 0.6m。 实际峰速为：1 0 .2 7 8 5 0 .3 3 2 /0 .6 1 .4v m s。 谷距 2b : 21 2 0 . 6 2 0 . 3 5 5 1 . 3 1b b c m 。 折板布置如 草图 ，板宽采用 500mm，夹角 90，板厚 60mm。 第一絮凝区布置草图： 8 侧边峰距 3b :3 4 1 5 ( ) 6 . 9 4 0 .

14、6 5 (0 . 3 5 5 0 . 0 4 ) 1 . 2 6 322B b t cbm 侧边谷距 : 43 1 . 2 6 3 0 . 3 5 5 1 . 6 1 8b b c m 中间部分谷 速 2v : 2 0 .2 7 8 5 0 .1 5 2 /1 .4 1 .3 1v m s侧边峰速 1v : 1 0 .2 7 8 5 0 .1 5 8 /1 .4 1 .2 6 3v m s 侧边谷速 2v : 2 0 .2 7 8 5 0 .1 2 3 /1 .4 1 .6 1 8v m s 水头损失计算 : 中间部分 : 渐放段损失 : 22 221 1 2 0 . 3 3 2 0 . 1

15、5 21 0 . 5 0 . 0 0 2 22 2 9 . 8vvhg m 渐缩段损失 : 2 2 2212 1 0 . 6 0 . 3 3 22 1 1 0 . 1 0 . 0 0 52 2 1 . 3 1 2 9 . 8vFh Fg m 按图布置 ,每格设 有 12 个渐 缩和渐放 ,故每 格水头损 失 :h=12(0.0022+0.005)=0.0864m。 侧边部分 : 渐放段损失 : 22 22121 0 . 1 5 8 0 . 1 2 31 0 . 5 0 . 0 0 0 2 52 2 9 . 8vvh g m。 渐缩段损失 : 2 22212 1 1 . 2 6 3 0 . 1

16、5 82 1 1 0 . 1 0 . 0 0 0 6 2 52 2 1 . 6 1 8 2 9 . 8vFh Fg m 每格共 6个渐缩和渐放 ,故 h =6 (0.00025+0.000625)=0.0053m。 进口及转弯损失 : 共 1个进口 ,2个上转弯 ,3个下转弯 ,上转弯处水深 H4 为 0.7米 ,下转弯处水深为 H3=1.2 米 ,进口流速取 0.3m/s。进口尺寸为 0.9m 1.0m。 9 上转弯流速为 : 4 0 .2 7 8 5 0 .2 8 4 /1 .4v m s, 下转弯流速 : 5 0 .2 7 8 5 0 .1 6 6 /1 .2 1 .4v m s上转弯取

17、 1.8,下转弯及进口取 3.0,则每格进口及转弯损失之和 h 为 : 2 2 20 . 2 8 4 0 . 1 6 6 0 . 3 0 . 2 9 0 4 0 . 2 4 8 0 . 2 7 1 . 8 2 3 3 3 0 . 0 4 1 22 9 . 8 2 9 . 8 2 9 . 8 2 9 . 8h m 总损失 : 每格总损失 : 0 . 0 8 6 4 0 . 0 0 5 3 0 . 0 4 1 2 0 . 1 3 2 9h h h h m 第一絮凝区总损失 : 1 2 2 0 . 1 3 2 9 0 . 2 6 5 8H h m 第一絮凝区停留时间 : 1 2 1 . 4 6 .

18、9 3 . 8 4 . 3 9 m i n0 . 2 7 8 5 6 0T 第一絮凝区平均 G 值 : 111 41 1 0 0 0 0 .2 6 5 8 996 0 6 0 1 .0 2 9 1 0 4 .3 9rHGST （ 2）第二絮凝区 : 采用平行折板 ,折板间距等于第一区的中间部分峰距即 0.6米。通道宽取 2.0米。布置形式如下图 : 10 中间部分流速为 : 0.2785 0.232 /2 0.6 ms , 可以 . 侧边峰距 b3:b3=6.9-6 0.6-7 0.04=3.02m. 由图可知 ,b3+b3+c=3.02m,故 3 .0 2 0 .3 5 53 1 .3 3

19、2 52bm 侧边谷距 b4=b3+c=0.335+1.3325=1.6675m. 侧边峰速 1 0 .2 7 8 5 0 .1 0 5 /2 .0 1 .3 3 2 5v m s侧边谷速 2 0 .2 7 8 5 0 .0 8 4 /2 .0 1 .6 6 7 5v m s水头损失计算 : 中间部分 : 一个 90弯头的水头损失 221 0 . 2 3 20 . 6 0 . 0 0 1 6 52 2 9 . 8vhmg 按图布置 ,共有18个 /每格 ,则每格水头损失 1 8 0 .0 0 1 6 5 0 .0 2 9 7 . 侧边部分 渐放段损失 : 2 2 22 1211 0 . 1 0

20、 3 0 . 0 8 40 . 5 0 . 0 0 0 12 2 9 . 8vvhmg 渐 缩短损失 : 2 2 2 2 1122 21 . 3 3 2 5 0 . 1 0 51 1 0 . 1 0 . 0 0 0 2 62 1 . 6 6 7 5 2 9 . 8FvFg 每格共有 6 个渐缩和渐放 ,故 h =6 (0.0001+0.00026)=0.00216m。 进口及转弯损失 : 共有 1个进口 ,3个上转弯 ,4个下转弯 ,上转弯处水深 H4 为 0.7米 ,下转弯处水深为 1.2 米 ,进口流速 3v 取定为 0.2m/s,进口尺寸为 0.8m 1.75m,上转弯处流速为4 0 .2 7 8 5 0 .1 9 9 /2 .0 0 .7v m s,下转弯处流速为 : 5 0 .2 7 8 5 0 .1 1 6 /2 1 .2v m s。上转弯 取 1.8,进口及下转弯取 3.0,则每格进口及转弯损失 h 为 : 2 2 2 0 . 2 0 . 1 9 9 0 . 1 1 6 0 . 1 2 0 . 2 1 4 0 . 1 6 13 1 . 8 3 3 . 0 4 0 . 0 2 5 32 2 2 2 9 . 8hmg g g