给水厂混凝沉淀过滤消毒设计计算书

1第二章：总体设计2.1水厂规模的确定水厂的设计生产量Q包括以下两项：供应用户的出厂量Q1和水厂的自用水量Q2，一般Q2只占Q1的5-10%，所以水厂设计生产量可按下式计算：Q=KQ1(式中K=1.05-1.10)水厂设计计算水量Q1=50000m3/d即Q=KQ1=500001.0552500m3/d=2187.5m3/h=0.61m3/s根据水厂设计水量2万m3/d以下为小型水厂，2万～10万m3/d为中型水厂，10万m3/d以上为大型水厂的标准可知水厂为中型水厂。2.2净水工艺流程的确定玉川集聚区是以工业项目为主，从目前情况看用户对水质的要求不高，完全可以靠供给原水满足企业需求。但从长远来看，一方面不同的企业对水质的要求不同，尤其是夏季的洪水季节，当源水水质发生较大的变化时，可能会因为水质的变化影响企业的生产。所以水厂以地表水作为水源，且水量充沛水质较好，则主要以取出水中的悬浮物和杀灭致病细菌为目标，经过比较后采用地面水的常规处理工艺系统。工艺流程如图1所示。原水混合絮凝沉淀池滤池混凝剂消毒剂清水池二级泵房用户图1水处理工艺流程2.3处理构筑物及设备型式选择（1）药剂溶解池设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜，池顶宜高出地面0.20m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。2溶解池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm的排渣管，池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。由于药液一般都具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。投药设备采用计量泵投加的方式。采用计量泵（柱塞泵或隔膜泵），不必另备计量设备，泵上有计量标志，可通过改变计量泵行程或变频调速改变药液投量，最适合用于混凝剂自动控制系统。（2）混合设备根据快速混合的原理，实际生产中设计开发了各种各样的混合设施，主要可以分为以下四类：水力混合、水泵混合、管式混合和机械混合。在本次设计采用管式混合器对药剂与水进行混合。管式混合是利用原水泵后到絮凝反映设施之间的这一段压水管使药剂和原水混合的一种混合设施。主要原理是在管道中增加一些各种结构的能改变水流水力条件的附件，从而产生不同的效果。在混合方式上，由于混合池占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦，机械搅拌混合耗能大，管理复杂，相比之下，管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。管式混合器采用管式静态混合器。（3）反应池反应作用在于使凝聚微粒通过絮凝形成具有良好沉淀性能的大的絮凝体。目前国内使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有栅条(网格)絮凝、折板絮凝和波纹板絮凝。这三种形式的絮凝池在大、中型水厂中均有使用，都具有絮凝效果好、水头损失小、絮凝时间短、投资小、便于管理等优点，并且都能达到良好的絮凝条件，从工程造价来说，栅条造价为折板的1/2，为波纹板的1/3，因此采用栅条（网格）絮凝。（4）沉淀池原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀3池中分离出来以完成澄清的作用。设计采用斜管沉淀池，沉淀效率高、占地少。相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大。而且斜管沉淀池因采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好，因此采用斜管沉淀池。（5）滤池滤池的类型很多，应根据水厂规模和运行管理要求等情况进行比较选择。V型滤池是一种重力式快滤池其主要特点有：1)恒水位等速过滤。滤池出水阀随水位变化不断调节开启度使池内水位在整个过滤周期内保持不变滤层不出现负压。2)采用均粒石英砂滤料，滤层厚度比普通快滤池厚，截污量也比普通快滤池大，故滤速较高，过滤周期长，出水效果好。3)V型进水槽（冲洗时兼做表面扫洗布水槽）和排水槽沿池长方向布置，单吃面积较大时，有利于布水均匀，因此更适用于大、中型水厂。4)冲洗采用空气、水反冲和表面扫洗，提高了冲洗效果并节约了冲洗用水。5)冲洗时，滤层保持微膨胀状态，避免出现跑砂现象。因此采用v型滤池。（6）消毒方法消毒方法有物理法和化学法两类。目前我国主要采用氯消毒法。加氯量的多少，应根据水中有机物及细菌数量而定。出水厂的余氯量为0.3—0.5毫克/升，管网末端剩余氯量不少于0.05毫克/升。因此，投氯量应根据实验求得。我国各水厂的投氯量一般为0.5—2毫克/升，接触时间须在30分钟以上。消毒一般多在过滤以后进行，氯常加在滤池至清水池之间的输水管上，借水在清水池内的停留时间进行充分接触。考虑到安全，加氯设备应放在单独的房间内。房间应有良好的通风设备和直接至室外的出口，面积应根据设备形式和数量决定，一般为2×4米。加氯间与加氯点之间的距离一般为10-20米。4第三章混凝沉淀3.1混凝剂投配设备的设计水质的混凝处理，是向水中加入混凝剂（或絮凝剂），通过混凝剂水解产物压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶粒脱稳而相互聚结；或者通过混凝剂的水解和缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附架桥作用，使胶粒被吸附粘结。混凝剂的投加分为干投法和湿投法两种，干投法指混凝剂为粉末固体直接投加，湿投法是将混凝剂配制成一定浓度溶液投加。我国多采用后者，采用湿投法时，混凝处理工艺流程如图2所示。图2湿投法混凝处理工艺流程本应根据原水水质分析资料，用不同的药剂作混凝试验，并根据货源供应等条件，确定合理的混凝剂品种及投药量。聚合铝，包括聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铝（PAS）等，具有混凝效果好、对人体健康无害、使用方便、货源充足和价格低廉等优点，因而使用聚合铝作为水处理的混凝剂。取混凝剂平均投加量为10mg/L，最大投药量取a=20mg/L。/100020.052500/10001050/TaQkgd(1)溶液池溶液池一般以高架式设置，以便能依靠重力投加药剂。池周围应有工作台，5底部应设置放空管。必要时设溢流装置。溶液池容积按下式计算：1417aQWcn式中1W－溶液池容积，m3Q－处理水量，3/mh；a－混凝剂最大投加量，mg/L；c－溶液浓度，取10%；n－每日调制次数，取n＝2。代入数据得：31202187.55.25417417210aQWmbn（考虑水厂的自用水量5%）溶液池设置两个，以便交替使用，保证连续投药。每个容积为2.73m，形状采用矩形，尺寸为)15.03.025.1(2.18.1HLB高度中包括超高0.3m，沉渣高度0.15m。溶液池实际有效容积31'7.225.12.18.1mW池旁设工作台，宽1.0~1.5m，池底坡度为0.02。底部设置DN100mm放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管，池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿地面接入药剂稀释用给水管DN80mm一条，于两池分设放水阀门，按1h放满考虑(2)溶解池溶解池容积3210.30.32.70.81WWm溶解池一般取正方形，有效水深H1＝1.0m，则：面积F＝W2/H1→边长a＝F1/2＝0.9m；溶解池深度H＝H1+H2+H3（式中H2为保护高，取0.2m；H3为贮渣深度，取0.1m）＝1.0+0.2+0.1＝1.3m溶解池实际有效容积32'81.09.09.00.1mW和溶液池一样，溶解池设置2个，一用一备。溶解池的放水时间采用t＝15min，则放水流量6SLtWq/3601510007.260100020查水力计算表得放水管管径0d＝70mm，相应流速00.7/vms。溶解池底部设管径d＝100mm的排渣管一根。溶解池搅拌装置采用机械搅拌：以电动机驱动浆板或涡轮搅动溶液。(3)投药管投药管流量：110005.25210000.122/246060246060WnqLS查水力计算表得投药管管径d＝20mm，相应流速为0v0.32m/s。(4)加药间及药库加药间各种管线布置在管沟内：给水管采用镀锌钢管、加药管采用塑料管、排渣管为塑料管。加药管内设两处冲洗地坪用水龙头DN25mm。为便于冲洗水集流，地坪坡度≥0.005，并坡向集水坑。药库药剂按最大投量30d用量储存，每袋质量是50kg，每袋规格为，0.50.40.25mmm，投药量为u=20mg/L,水厂设计水量为Q=3352500/2187.5/mdmh，药剂堆放高度为H=1.5m。聚合氯化铝的袋数N=242187.520300.024630100050QutW袋有效堆放面积A=26300.50.40.25211.5NVmH考虑药库的运输，搬运和磅秤所占面积，不同药品间留有间隔等，这部分面积按药品占有面积的30%计，则药库所需面积为2211.327.3m，药库平面尺寸取：23056mm73.2混合设备的设计在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件，同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行成本。管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备：具有高效混合、节约用药、设备小等特点，它是有二个一组的混合单元件组成，在不需外动力情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达90-95%，构造如图3所示。图3管式静态混合器1)设计流量Q=525000.61243600sm/32)设计流速静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.0m/s，则管径为：40.610.883.141.0Dm采用D=900mm，则实际流速0.96m/s.3)混合单元数按下式计算0.50.30.50.32.362.360.960.92.49ND取N=3，则混合器的混合长度为：8L=1.1ND=1.10.932.97m4)混合时间T=2.973.090.96Lsv5)水头损失2220.40.41.431.430.96()()30.21220.929.8vvhNNmgDg6)校核GT值11398000.21955.843(600~1000)1.14102.07hGssT955.8433.092953.554(2000GT，水力条件符合要求）3.3反应设备的设计在絮凝池内水平放置栅条形成栅条絮凝池，栅条絮凝池布置成多个竖井回流式，各竖井之间的隔墙上，上下交错开孔，当水流通过竖井内安装的若干层栅条或栅条时，产生缩放作用，形成漩涡，造成颗粒碰撞。栅条絮凝池的设计分为三段，流速及流速梯度G值逐段降低。相应各段采用的构件，前段为密网，中段为疏网，末段不安装栅条。水厂设计水量为50000dm/3，水厂自用水量为5%，分成四池，每辆池为一组，则每池流量为333/452500/413125/547/0.152/Qmdmhms(1)平面布置设计参数选取：絮凝时间：T=15min=900s，有效水深04.5Hm絮凝池分为三段：前段放密栅条，过栅流速10.25/vms栅，竖井平均流速10.12/vms井；中段放疏栅条，过栅流速20.22/vms栅，竖井平均流速20.12/vms井；9末段不放栅条，竖井平均流速0.12/ms。前段竖井的过孔流速为0.300.2/~ms，中段0.20~0.15/ms，末段0.1~0.14/ms。(2)平面设计计算1)絮凝池的有效容积TQV1则TQV1547×1560=1333m设计中取1353m2)絮凝池面积HQA1，则135304.5Am23)单格面积11vQf，则20.1521.270.12fm，则实际面积取1.3配合沉淀池尺寸，设每格为矩形，长边取1.30m，短边取1.00m，每格实际面积为1.302m，实际流速为0.117sm/有此得分格数为：3023.081.30n为配合沉淀池尺寸，采用25格，每行分5格，每组布置5格。实际絮凝时间为：QHbat2