17萬噸日凈水廠設計計算書-水質工程學課程設計-

水質工程學——凈水廠設計計算書(第二部分)1.混合設備的設計與計算 21.1確定輸水管管徑 21.2藥劑投加方法 21.3溶液池容積計算 21.4加藥管設計 22.絮凝設備的設計與計算 32.1已知條件 32.2采用數(shù)據(jù) 32.3數(shù)據(jù)計算 33.沉淀池的設計與計算 43.1已知條件 43.2采用數(shù)據(jù) 43.3數(shù)據(jù)計算 54.過濾的設計與計算 54.1已知條件 54.2采用數(shù)據(jù) 54.3數(shù)據(jù)計算 65.投藥系統(tǒng)及消毒系統(tǒng)的設計 141.1消毒劑的選擇 145.2加氯管的管徑設計 156.3加氯量及加氯間面積計算 156.清水池的設計與計算 157.管材的選擇及管徑的設計 167.1管材的選擇原則 167.2幾種常見管材的對比 167.3.管材的確定 177.4.管徑的選取 178.凈水廠平面布置及高程布置： 178.1清水池： 178.2V型濾池： 188.3平流沉淀池： 188.4往復式隔板絮凝池 188.5加氯間及氯庫 188.6藥劑倉庫 188.7吸水井 188.8加藥間、溶解池和溶液池： 18httpsitemtaobaocomitemhtmidspm0.08.9選泵..................................................................18進水管；近期水量：0斤期=170000xl.05÷24÷2=3718.75m3∕h,根據(jù)設計規(guī)范一級泵0~1.2m∕s,因此選擇管徑為IlOOmm,流速為1.087,IOOOi為管式靜態(tài)混合器。大樣圖如下：≈≈1062.IsL稍大于IooOS-I仍能符合，因此符合混合階段的取值。常用的投加方法有固體投加和液體投加兩種，本設計中采用國內常用的液體投加法。計量泵行程或變頻調速改變藥液投量。1.3溶液池容積計算根據(jù)公式叱=a加量，取25mg∕L;Q為處理水量，取3718.75m3∕h;C為溶液濃本設計中設置兩個溶液池，以便交替使用，保證連續(xù)投藥。溶解池的容積為(0.2~0.3)W2,本設計中取0.3,因此溶解池的容積Wl為3.3m3,取投藥管流量q=嗎義100°=0.06L/S，投藥管采用硬聚氯乙烯管(塑料管)，24×60×60×2dmmm∕s,IOOOi為ILl0。本設計中選用往復隔板絮凝池。計算流程如下：Q×1.05/24=7437.5m3/h2.2采用數(shù)據(jù)：sVmSo凝時間:20min2.3數(shù)據(jù)計算：6060分為兩個池子，因此每個池子的凈平面面積：F'=——=——-≈413.2m2B：按沉淀池寬采用7池子長度(隔板間凈距之和)：L'=--=23.0m分為6檔：Q7437.5C—nvH3.011Q7437.5Czz-----=-------------------------------=Q8677ZZ23600nvH3600×2×0.4×3.0'22法，得：每一種間隔采取3條，則廊道總數(shù)為18條，水流轉彎17次。則池子長度(隔板間凈距之和按照廊道內的不同流速分成6段，分別計算水頭損失。第一段:水利半徑K=U?0.70x3.0=0.3Im由于轉彎處過水斷面面積應為廊道的1.2~1.5倍，在此處選1.3倍，則第一段轉彎處過水根據(jù)公式，則第一段的水頭損失為：%=d2+4∕∣3x3x0.3820.4922gCfR各段水頭損失計算結果看下表:hL]23456VnhL]23456Vnnnn072.GTGTt=20°C):G _G一V60∕∕T^V60×1.029×10^×20≈35s^1計算設計水量Q=7437.5m3∕h,分設兩池，每池Q'=3718.75m3∕h=1.03m3∕s°3.2采用數(shù)據(jù)：4.絮凝池采用變流速：Vn=O.2~0.5m∕s°1.沉淀池長：L=3.6v7]=3.6×19.1×l=68.9mlll泥機，每池設置兩部，考慮到走道寬度及隔墻尺寸，每格凈寬為9.25mo5.絮凝與沉淀池之間采用穿孔布水墻：孔口流速采用0.2m∕s(0.15~0.2m∕s)hEJOBLHOO68.9×305Cyl則放空管直徑為：d=J-----------=J-----------------------------=0.4m因此放空管管徑為400mr∏o8.出水斷面寬度采用1.0m,出水渠起端水按公式計算：PIXIO-4~iχιo-5范圍內) V0.0152=1.02x10-5(在Fr=——二2.25x9.8Rg條件：設計水量(包括自用水量5%)Q=178500m7d=7437.5m7h=2.07m3∕s4.2采用數(shù)據(jù)：mhn整個過程一直保持橫向表面掃洗，掃洗強度為1.4~2.0L∕(s-m2),這里取1.5L∕(s?m2)mm4.3數(shù)據(jù)計算：濾池大樣圖如下003.每格濾池單元面積f：為了節(jié)省占地，且單池過濾面積較大，因此選擇雙格V型濾池，池底板用混凝土。一N022Ff2m204.實際流速：V實際178500=11.85m∕hFT632x23.83N—18—1過濾工況沖洗工況過濾工況一承托層—濾板濾板梁濾」空氣平衡4配水孔配氣配與孔配水渠22G.進水系統(tǒng)跌差(m)(包括進水槽、孔洞水頭損失及過水堰跌差)，一般為因此，根據(jù)以上數(shù)據(jù)，得出濾池高度：Ahrnr(_L)2jvgm0do徑，根據(jù)相關資料取0.1cm；s因此，根據(jù)以上資料計算得清潔濾層水頭損失為：0.530.8×0.1~40cm,由于計算值低于經(jīng)驗值，因此按照30Cm計算。B.正常過濾時，通過長柄濾頭的水頭損失Ah<°?22m,取Δh=0.22m,忽略其他部位的水頭損失，則每次反沖洗后剛開始過濾時的水頭損失為：C.為了保證濾池正常過濾時池內的液面高出濾層，出水堰標高取濾料層上表面標高以上0.2mo所以水封井出水堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=I.84bh初計算得:QjTQ26j1.84源封1.84x2.5=0.0bn,則濾池總水頭損失為:8.沖洗系統(tǒng)的設計與計算采用帶表面掃洗的氣、水同時反沖方式B.沖洗歷時和沖洗強度：整個過程一直保持橫向表面掃洗，掃洗強度為1.4~2.0L∕(s?m2),這里取1.5L∕(s?m2)C.表面a.表面掃洗采用“不停止進水”方式，即用過濾池進水進行表面掃洗；b.沖洗單元一個過濾單元排水量：會單=q表單Xf=I.5χ5χ7.9=59.25L/s=0.059m3/SC.表面掃洗水從V型槽底孔口進入池子(樣圖如下)①取孔口流速V孔=2.5m∕s;②每個濾池單元孔口總面積：鳥=&曼==0.024m2V孔2.5③每個過濾單元孔數(shù)、孔距、孔徑計算：xY3.14%=0.017m,取20mm。V3.14×106D.水反沖洗的設計與計算：a.反沖洗水由沖洗水箱從濾池操作室屋頂上向下供給，配水用氣、水反沖專用帶濾帽的長。b.反沖洗一個過濾單元反沖洗水量：。反單=q水?f=4x5x7.9=158L/s=0.158m3/SC.反沖洗供水管：(一個濾池一根供水管)。反=0.316m3∕s=316L∕sod.沖洗水箱容積按照單個濾池沖洗水量的1.5倍計算，因此容積為W=I.5。反t水=1.5χ0.316χ6χ60=170.64m3取175m3；其長寬高定為B×L×H=沖洗水箱高度E.氣反沖洗的設計與計算：a.反沖洗所用到的氣由空氣站離心鼓風機供給，配氣用氣水反沖專用長柄濾頭。b.反沖一個過濾單元氣流量：QfeC單=q氣單?f=15x5x7.9=592.5L/s=0.593m3/Sd.反沖洗供氣管：(一個濾池一根供氣管；供氣流速為15m∕s)會單一?rV0.785x4VF.反沖洗配水、配氣系統(tǒng)：a.反沖洗氣、水均由安裝在濾板上氣水反沖專用長柄濾頭配給(見下圖)-φ--;*__IIK_—._________,-固定鐵塊濾板濾頭布置示意圖1面積為S總=1580χ63?62xl0"=0?lOm，S邙010aqxlxl合規(guī)范要求，滿足均勻配水)f39.59.沖洗排水系統(tǒng)洗排水量:B.該排水渠為沿線流量逐漸匯入的非均勻流矩形明渠，單位長度上匯集流量C.取渠終點流速為LOm/s,則渠終點水深為:P2=°單排=-0217=O434M'取0?5m2B,v0.5×1.02ΔP=7.9×8%=0.40mE.取動能修正系數(shù)Q=LO,則渠臨界水深為:00.52x0.403G.為使堰過流暢通，渠堰頂至排水渠水面落差為0.5OmiLTA.渠首流量每個進水總渠配給兩個過濾單元，一共八個濾池，因此：Q=178500/8=22312.5m3/d=0.258m3/SB.渠首流速V=Cl.3m∕sv.15)=0.30m∕sa.沿程損失：進水總渠長度與濾池寬度相等，因此Li=IOm;流量Ql為58m3∕s;v=0.3m∕s;n=0.013所以,hfl=iL1=^L1=8.3×10-4m側進水孔一個，按異徑丁字管計，ξ=0.350.6×0.95隊—XU)所以第一段水頭損失hι=1.77×10-3m第二段水頭損失，采用與第一段相同的尺寸。b.局部損失側進水孔一個，按異徑丁字管計，ξ=0.35,v=0.23m∕s,90拐D.單元進水槽及V型進水槽a.從單元進水堰來水進入單元進水槽，再配入濾池兩側V型進水槽，然后進入每個過濾單元，進行過濾。2)槽內流速v=aL=0.26‰√s內水頭損失hf4=7.36×10^hf4=7.36×10^4m②局部水頭損失按一個側進口計,ζ=l.5,1.5×0.1292,c=,c3部水頭損失h=h+hj=2X107(忽略不計)cV型進水槽：D布設按“表面掃洗有關參數(shù)”計算定2)水頭損失可以忽略不計II.出水系統(tǒng)進入每個過濾單元水經(jīng)慮床過濾，通過慮頭縫隙進入底部配水、配氣空間，經(jīng)中間集水渠至單元出水管，流入單元出水堰室，從出水堰流下，進入總出水渠，最后由總出水管輸A.濾池期終水頭損失指從慮床到單元出水堰室前總水頭損失，取為2.OmB.單元出水管(1)在單元出水管上裝設氣動調節(jié)閥，以補償初期水頭損失，從而達到等水頭等速過濾運行方式，減慢啟動速度，防止初期濾速過大而產(chǎn)生濾料穿透現(xiàn)象，從而保證水C.總出水渠(1)總出水渠設在單元出水堰室底下，以使單元出水堰出水便快捷匯入總渠，順利進入總出水管，輸入清水池。為0.3m∕s則總出水渠斷面積為絲羽=086病1)第一段水頭損失hi①沿程損失?ιL=7.5mV=°'29=o.i47m∕Shfl42)第二段水頭損失hz,7.5×0.0132×0.292 ,八”hf2= j--------=4.67×104m按一個直流匯合和一個直角入口，ζ=0.35+0.4=0.75③第二段總水頭損失h2i3)總水頭損失hh=hι+h2=5.12×10'im(可以忽略不計)氯是一種黃綠色窒息性氣體，有劇毒。在常壓下的液化點為-33.6℃,在壓力大于3.66大氣壓時轉化為液體。時每升液氯的重量為1468.4克，同樣重量的液氯，其體積僅為氣態(tài)氯的1/457。在I(TC以下時,在氯的飽和溶液中會析出氯的水化結晶物,這種現(xiàn)象會造成加氯設備故障。C12+H2O^→HC1+HOC1HOCl——H++0CΓ根據(jù)相似條件下水廠的運行經(jīng)驗，按最大用量確定，并應使余氯量符合飲用水衛(wèi)生標準的要求。投加量一般取決于濾化的目的，并隨水中的氨氮比、PH值、水溫和接觸時間等變化.一般水源的濾前投加量為LO-1.2mg∕L,濾后水或地下水的加氯量為0.5~1.0mg∕Lo投量取2mg∕L,管網(wǎng)末端含量0.05mg∕L,接觸時間不少于30min0大型真空加氯機由于結構復雜，零部件、儀表容易損壞，維修困難等原因，國內水廠目前已少采用。本設計采用ZJ型轉子加氯機。ZJ型轉子加氯機是由旋流分離器、彈簧膜閥、控制閥、轉子流量計、中轉玻璃罩，平設置加氯間，要注意風向，加氯間應設在水廠或增壓站等構筑物的主導風向下游。加氯、加氯間應盡量靠近投加點。加氯機至少應分為兩組，即加氯機至少設置兩臺，分別有兩根加氯管通到加氯點，互作備用。加氯機按最大投氯量來選用，原則上以一臺加氯機對接一只氯瓶進行布置。加氯機臺數(shù)按最大投氯量計算，并考慮10-20%備用臺，但備用臺數(shù)不得少于1臺。管的管徑設計：6.3加氯量及加氯間面積計算：q=Q?b=178500x1000×0.8=142800000mg∕d=142800g∕d=142.8kg∕d量：mm共10只。另設中間氯瓶一只，已沉淀氯氣中的雜質，還可防止水流進入氯瓶。.加氯間和氯庫：Lmm07m,與大門間距為2.5m,則氯庫的規(guī)格LXBXH=I5.54mX10.lmX5m,氯庫旁邊設置值班室等，故加氯間LXBXH=9.OmX5mX5m,加氯間外布置防毒面具、搶救材料和工具箱，照明和通風設備，在室外設開關。在加氯間引入一根DN50的給水管,氯庫引入DN32給水管，通向氯瓶上空,6.清水池的設計與計算設計流量為i70000m3∕d=7083.3m3∕hm消防儲水量按同時發(fā)生兩次火災，一次滅火用水量為25L∕s,連續(xù)滅火時間為2h,由于本設計中采用水箱沖洗，因此清水池不需儲備沖洗水，故清水池總容積為:水廠設置兩個清水池，有效水深取5.0m,則單池面積為：7.1管材的選擇原則：凈水廠供水工程中選用供水管管材，按照以下標準選擇：(1)管材性能可靠，抗震、防震、防爆裂性能好，輸水水質好，能承受要求的內壓和(2)來源可靠，管配件齊全，貨源有保障，運輸條件好；(3)施工方便，工程進度快；(4)使用年限長，壽命250年，維修工作量小；(5)輸水能力好，在相同條件下，輸水能力長期保持不變；(6)工程造價低，技術經(jīng)濟指標合理。目前可采用的管材主要有：鋼筋混凝土(PRC)管、鑄鐵管、玻璃鋼(PMP)管、衛(wèi)生級聚氯乙烯(UPVC)管、聚乙烯(PE)管等。A.預應力鋼筋混凝土(PRC)管抗震性能好，管壁光滑，水力條件好，耐蝕性良好，爆管率低，工作壓力可以達到管材自身重量大，不便于運輸和安裝、檢修，綜合造價低。8.鑄鐵管鑄鐵管分為灰口鑄鐵管和球墨鑄鐵管。a灰口鑄鐵管有較強的耐腐蝕性，但材質較脆，抗沖擊和抗震能力較差，自重較大，承壓低，且經(jīng)常發(fā)生接口漏水，水管斷裂和爆管事故，對管網(wǎng)水質有影響，使用壽命W50年,采用標準配件連接，管道需要做砂墊層基礎，安裝不方便，勞動強度大，綜合造價略低。b.球墨鑄鐵管①抗耐腐蝕性能遠高于鋼管；②性能較灰口鑄鐵管有較大的提高，是灰口鑄鐵管的多倍；③適應地基變形能力及抗震效果好；④重量輕，承壓高，發(fā)生漏水、滲水、爆管事故現(xiàn)象很少，從而減少了管道的漏損⑤用壽命長，一般大于50年，采用標準配件連接；⑥裝方便，勞動強度小，管道不需要作砂墊層基礎。⑦綜合造價略高。C.夾砂玻璃鋼(PMP)管度高，粗糙系數(shù)小。與同管徑的預應力鋼筋混凝土管和鑄鐵管相比，過流量要大30%,重量只有鋼管的1/4左右，是預應力鋼筋混凝土管的1/51/10,因此便于運輸和施工，采用玻璃鋼標準配件連接，管道基礎要采用砂墊層，綜合造價低。D.聚氯乙烯(UPV)管可適應較大水量，有一定強度、表面光滑、不結垢、水頭損失小、耐腐蝕、重量輕、加工方便，抗震和水密性較好、不易漏水，可以提高施工效率，降低施工費用。但管材的強度較低，膨脹系數(shù)較大，用在長距離管道時，需考慮溫度補償措施。采用標準配件連接，管道基礎要采用砂墊層，綜合造價低。PE①良好的衛(wèi)生性能，不結垢、不滋生細菌；②長久的使用壽命，對高低溫適應能力強，在額定的溫度、壓力下可安全使用50年以上，對于受地形限制發(fā)展規(guī)模受限的鎮(zhèn)區(qū)，使用年限長是較為有利的?？沙浞职l(fā)揮管材的作用；的連接性能；④良好的施工性