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1课程设计课程设计题目：给水厂课程设计类型:（设计说明书）宿舍号：326人员：顾杨.陈玉章.杨辉.蔡俊鹏.姜右龙.周飞飞专业班级：给排水091班学院名称：环境工程系指导老师：殷玉忠21.1总体设计1.1.1工程规模水厂建设总规模为3.6万m3/d，水厂自用水量按7%考虑，并考虑远期发展的需要，预留远期生产用地。给水处理厂的主要构筑物拟分为2组，每组1.8万3m/d。1.1.2设计出水水质水厂设计出水水质达到国家现行《生活饮用水卫生标准》（5749GH-85）。1.1.3水处理工艺流程方案拟定1.水处理工艺流程的拟定为使出厂水符合《国家生活饮用水卫生标准》，按照技术合理、经济合算、运行可靠的指导思想，设计水处理工艺流程。水厂采用的处理工艺流程为：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↑投加混凝剂水厂处理工艺流程2.主要处理构筑物的选择（1）混合工艺混合是原水与混凝剂或助凝剂进行充分混合的工艺过程，是进行絮凝和沉淀的重要前提。混合是将药剂充分、均匀地扩散于水体的工艺过程，对于取得良好的混凝效果具有重要作用。混合问题的实质就是药剂水解产物在水中的扩散问3题。混合的方式有很多种，常用的有水泵混合、管式混合、机械混合。①水泵混合水泵混合是将药剂投加在取水泵吸水管或吸水喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转以达到快速混合的目的。它适用于一级泵站距处理构筑物较近（120m以内），优点是设备简单；混合充分，效果较好；不另消耗动能。缺点是安装管理较复杂；配合加药自动控制较难。②管式混合目前广泛采用的管式混合器是静态管式混合器，是利用水厂进水管的水流，通过管道或管道零件产生局部阻力，使水流发生涡旋，从而使水体和药剂混合。管式混合的优点是设备简单；不占地；在设计流量范围，混合效果好。缺点是当流量过小时效果下降。但从总体经济效果而言还是具有优势的。③机械混合机械混合是依靠外部机械供给能量，使水流产生紊流。它的优点是水头损失较小，适应各种流量变化，能使药剂迅速而均匀的分布在原水胶体颗粒上，同时使胶体颗粒脱稳，具有节约投药量等特点。缺点是增加相应的机械设备，需消耗电能，同时也增加了机械设备的维修及保养工作，管理维修比较复杂。本设计推荐使用管式静态混合器。（2）絮凝工艺絮凝过程是将投加混凝剂并充分混合的原水，在水流作用下使絮凝粒相互接触碰撞，以形成更大的絮粒，以适应沉淀分离的要求。为了达到完善的絮凝效果，必须具备两个主要条件：一是混凝剂水解后产生的高分子络合物形成较强的吸附架桥连接能力，这是由混凝剂的性质决定；二是保证颗粒获得适当的碰撞接触而又不致破坏的水力条件，这是由设备的动力学条件决定。所以絮凝池形式的选择，应根据水质、水量、沉淀池形式、水厂高程布置以及维修条件等因素来确定。絮凝的方式有很多种，可分为机械和水力两大类，常用的有机械絮凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、网格（栅条）絮凝池等。①机械絮凝池机械絮凝池絮凝效果好，水头损失小，反应时间12～15分钟，可适应水质、4水量的变化，但机械设备维护量大，管理比较复杂，在国内尚未普及。②隔板絮凝池隔板絮凝池的优点是构造简单，管理方便，当水量变化不大时，絮凝效果好。缺点是絮凝时间较长（15～24分钟），絮凝池容积大，且当水量变化大时，絮凝效果不稳定。它适用于水量大于30000m3/d的水厂。③折板絮凝池折板絮凝池利用在池中加设一些扰流单元以达到絮凝所要求的紊流状态，使能量损失得到充分利用，能耗与药耗有所降低，停留时间缩短。折板絮凝池的优点为絮凝时间短，絮凝效果好，容积较小。缺点是构造较复杂，水量变化影响絮凝效果。它适用于水量变化不大的水厂。④网格（栅条）絮凝池网格（栅条）絮凝池是应用紊流理论的絮凝池。絮凝池分成许多面积相等的方格，进水水流顺序从一格流向下一格，上下交错流动，直至出口。在全池三分之二的分格内，水平放置网格或栅条。通过网格或栅条的孔隙时，水流收缩，过网孔后水流扩大，形成良好絮凝条件。它具有絮凝时间短、效果较好、构造简单等优点。缺点是当水量发生变化时将影响絮凝效果；安装维修比较麻烦；絮凝池末端的竖井底部容易产生积泥现象。另外少数水厂还发现在网格上滋生藻类，堵塞网眼的现象。由于机械絮凝在我国尚未普及，本设计仍考虑采用水力絮凝形式。在多种水力絮凝形式中，根据上述描述，本设计采用折板絮凝池。（3）沉淀和澄清工艺①沉淀工艺给水处理中的沉淀工艺是指在重力的作用下，悬浮固体从水中分离出来的过程。它担负着去除80～99%以上的悬浮固体，其设备的运行状况直接影响着出水水质。目前国内最为广泛采用的沉淀池是平流沉淀池和斜管沉淀池。a）平流沉淀池平流沉淀池应用最早，可谓是经久不衰。平流沉淀池设计的关键在于均匀布水、均匀集水和排泥彻底与方便。平流沉淀池的进水来自絮凝池，经过穿孔花墙，以达到在整个池断面内均匀布水；平流沉淀池出口段一般采用堰口布置，或采用5淹没式出水孔口，以使沉淀后的水尽量在出水区均匀流出；至于及时排泥，国内采用的桁架式吸泥机是一种很好的排泥方式。平流沉淀池的优点是对水质、水量的变化适应性强，潜力大，处理效果稳定；构造简单，池深较浅，造价较低；操作管理方便，施工较简单；采用机械排泥效果好。缺点是占地面积大；需维护机械排泥设备。b）斜管沉淀池斜管沉淀池是设置斜管的沉淀池，依靠斜管的高效沉淀性能使得水中的大颗粒絮凝体分离出来，然后沿斜管滑落至池底部，而后采用穿孔管、污泥斗、刮泥机或吸泥机排至池外。斜管沉淀池具有占地面积小、停留时间短、沉淀效率高、出水水质好等优点。缺点是斜管耗用较多材料，老化后尚需要更换，费用较高；对原水浊度适应性较平流池的差；斜管沉淀池的停留时间短，要求配套的絮凝池有良好的絮凝效果；斜管内易滋生藻类和积泥，要经常停池冲刷。②澄清工艺澄清池是在竖流沉淀池基础上发展起来的一种集混合、絮凝、沉淀于一体的水处理构筑物，它是利用池中积聚的泥渣与原水中的杂质颗粒相互接触、吸附，以达到清水较快分离的净水构筑物，可充分发挥混凝剂的作用和提高澄清效率。目前国内应用最多且运行管理经验较成熟的澄清池是机械搅拌澄清池。机械搅拌澄清池是利用机械搅拌的提升作用来完成泥渣回流和接触反应。加药混合后的原水进入第一反应室，与几倍于原水的循环泥渣在叶片的搅动下进行接触反应，然后叶轮提升至第二反应室继续反应，以结成较大的絮粒，再通过导流室进入分离室进行沉淀分离。国内给排水工程师普遍认为，机械搅拌澄清池是一种比较好的池型。其优点是处理效率高，单位面积产水量较大；对水质、水量的变化适应性强，出水水质好；水头损失小，能适应大、中型水厂。缺点是增加了一套机械搅拌设备，使维修工作量增加。本设计采用沉淀工艺，使用平流沉淀池。（4）过滤工艺过滤是净水厂最关键的处理工艺部分。它一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水得到澄清的工艺过程。它不仅将水的浊度降低到1度以下，而且可以去除水中的部分有机物等，还使水中的细菌、病毒裸露出来，6因此，过滤工艺的好坏直接决定净水厂的最终水质。国内目前全部采用的是快滤，主要池型有普通快滤池、双阀滤池、无阀滤池、移动罩滤池、虹吸滤池和V型滤池等。①普通快滤池以石英砂作为滤料的普通快滤池使用历史最久，是国内水厂普遍采用的一种滤池。它的优点是有成熟的运转经验，运行稳定可靠，出水水质好；采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，能保证反冲洗时配水均匀，因而单池面积可做得较大。缺点是阀门较多，管理较为不便，造价略微偏高。②双阀滤池目前采用的双阀滤池有鸭舌阀式双阀滤池和虹吸管式双阀滤池。前者是以鸭舌阀取代进水阀、虹吸管取代排水阀；后者以虹吸管取代进水、排水阀。双阀滤池其实跟普通快滤池差不多，只是减少了两个阀门，以降低工程造价。③无阀滤池无阀滤池是一种没有任何阀门的滤池，它的优点是构造简单，价格低廉，且能自动进行反冲洗。缺点是清砂、换砂不方便，且因采用小阻力配水系统，当单个滤池面积大时，反冲洗配水不均匀。它适用于小型水厂一般在1万m3/d以下，单池面积一般不大于25m2。④移动罩滤池移动罩滤池由于设备维修量较大，对设备的要求较高，难于控制，目前国内已很少使用。⑤虹吸滤池虹吸滤池是中型水厂常用的滤池形式，其主要特点是采用中、小阻力配水系统；用真空系统控制进水和排水虹吸管，以代替进水、排水阀门；利用滤池本身的出水及其水头进行冲洗，以代替高位冲洗水箱或水泵。它的主要缺点是占地面积大、池较深、处理效果不稳定、滤料冲洗频率大、耗能高等。⑥V型滤池V型滤池是法国开发研制的均质深层截污过滤技术。V型滤池采用均质深层滤料，不均匀系数很小。此举能大大提高滤料层的孔隙率，使滤速得以提高，过滤周期延长（比一般滤池长2～3倍），滤料层利用率高，且滤后水质好。另外V7型滤池采用先气冲，后气水混合洗，表面扫洗的独特形式，具有同时可节省冲洗水量和电耗，是一种高效节能型的过滤设施。具有高度自动化程序控制，可减少运行管理人员。单池面积可达150m2以上。该滤池的缺点是造价高，对管理技术水平需求高，维护费用高且难度大。本设计采用V型滤池。1.2水处理构筑物1.2.1配水井配水井设计规模为1500m3/h，配水井是为了改善进水泵池来水的水流条件，均匀分配原水至各组处理构筑物，确保运行的稳定性。配水井同时作为滤池上清液的接纳点。配水井水停留时间采用2.5min，配水井有效容积为3167.19m。配水井外径为6m，内径为4m，井内有效水深05.9Hm，配水井总高度为6.2m。配水井进水管采用DN550mm钢管，配水管管径DN400mm钢管。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）8清水池↓吸水井↓二级泵站水厂处理工艺流程框图（构筑物）1.2.2絮凝沉淀池处理规模设计规模为1500m3/h，絮凝沉淀池共分为2组，每组处理水量为750m3/h。1.混合混合采用玻璃钢管式静态混合器，近期采用2个。每组混合器处理水量为0.208m3/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DN400钢管。管式静态混合器，规格DN400，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。水流经过管式静态混合器的水头损失为0.3m。2.絮凝反应（絮凝）工艺采用折板絮凝池。采用2座，每座絮凝池分为并联的两组，每组设计水量为30.2785/qms。絮凝池与沉淀池合建，絮凝池尺寸：17.2517.204.10LBHmmm，有效水深为3.80m。分三段絮凝，第一段采用相对折板，第二段采用平行折板，第三段采用平行直板。每段絮凝区分为串联运行的两格。各絮凝段的主要指标如下表所示。9各絮凝段主要指标絮凝段絮凝时间（min）水头损失(m)G(s-1)GT值第一絮凝段4.390.2658992.61×104第二絮凝段6.280.114454.32.05×104第三絮凝段8.160.018419.110.94×104合计18.830.398658.556.62×104折板布置采用单通道，折板板宽采用500mm，夹角90°，板厚60mm。各絮凝区之间进水孔尺寸如下：①第一絮凝区进口流速3v取0.3/ms，进水孔宽取0.90m，高取1.03m；②第二絮凝区进口流速3v取0.2/ms，进水孔宽取1.20m，高取1.16m；③第三絮凝区进口流速3v取0.1/ms，进水孔宽取1.50m，高取1.86m。絮凝池采用穿孔排泥管排泥，在每格池下部设排泥斗，设置一根排泥管（应尽量布置得使各泥斗排泥均匀），采用手动杠杆式快开阀门，每根排泥管管端设一个。排泥管采用DN200管，排泥槽宽取1.0m。3.沉淀沉淀采用平流沉淀池，近期采用2座。单座沉淀池的设计水量为Q=750m3/h=0.208m3/s。沉淀池采用钢筋砼结构，其设计参数如下：尺寸：65143.8LBHmmm有效水深：3.3Hm停留时间：1.5Th池内平均水平流速：12/vmms弗劳德数：51.110Fr（在510～410范围内）雷诺数：Re1