某小區(qū)給水工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)完整版.doc

1 緒 論1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與原始資料1.1.1原始資料h小區(qū)地處沿海地區(qū)，經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)，該小區(qū)常住人口約20000人。取水源為小區(qū)附近（如圖1.1所示）的湖泊（水質(zhì)如表1.1所示）。湖泊水深較淺，水位隨季節(jié)變化不大，最高水位位于地平面以下0.3米，最低水位位于地平面以下0.6米；岸邊地勢(shì)較緩，地基條件較好。由于工業(yè)的發(fā)展，水源遭到一定程度的污染，水質(zhì)指標(biāo)總體基本符合地面水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中類(lèi)水的標(biāo)準(zhǔn)，但氨氮（-）含量超標(biāo)，aoc（可同化有機(jī)碳）和的含量也較高，水廠(chǎng)常規(guī)處理工藝已經(jīng)無(wú)法使出水符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（gb5749-85）和衛(wèi)生部頒布的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。表1.1 原水水質(zhì)一覽表項(xiàng)目 濁度色度dophmg/lg/lmg/lmg/lntu度mg/l最高8.238002.100.802501811.208.36最低3.252200.500.0520104.017.49平均5.224601.220.2058148.087.941.1.2設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)的任務(wù)是針對(duì)題設(shè)要求和條件，設(shè)計(jì)出適合h小區(qū)的給水處理工程。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括：（1）取水構(gòu)筑物及泵站設(shè)計(jì)；（2）針對(duì)原水水質(zhì)，選擇適宜的給水處理工藝流程，其中應(yīng)當(dāng)包括（或部分包括）：預(yù)處理工藝；常規(guī)處理工藝；深度處理工藝。（3）水廠(chǎng)處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)、設(shè)備的選型及運(yùn)行參數(shù)確定。（4）繪制工藝的平面布置圖和高程布置圖。（5）繪制主要構(gòu)筑物的加工/施工/工藝圖。圖1.1 h小區(qū)地形圖1.1.3設(shè)計(jì)的具體要求（1）學(xué)會(huì)收集與整理設(shè)計(jì)資料；運(yùn)用已學(xué)過(guò)的理論知識(shí)，合理規(guī)劃，設(shè)計(jì)小型給水處理系統(tǒng)；通過(guò)設(shè)計(jì)，熟悉有關(guān)技術(shù)規(guī)定和設(shè)計(jì)規(guī)范。（2）根據(jù)任務(wù)書(shū)的要求，合理安排和規(guī)劃時(shí)間，按期獨(dú)立完成設(shè)計(jì)任務(wù)；設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)具有一定的實(shí)用價(jià)值。1.1.4需要提交的設(shè)計(jì)成果（1）畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明和計(jì)算書(shū)一本（合訂）。（2）h小區(qū)給水工藝設(shè)計(jì)圖紙一套，其中應(yīng)包括：a、h小區(qū)給水系統(tǒng)平面布置圖和高程布置圖（2張）；b、取水構(gòu)筑物剖面圖（1張）；c、給水廠(chǎng)主要處理構(gòu)筑物的加工/施工/工藝圖（58張）。1.2工藝流程選擇近年來(lái)，隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，城市化建設(shè)加快，城市人口膨脹，引起了城市工業(yè)生活用水量大大增加；同時(shí)，相應(yīng)的污染排放量也逐年增加。導(dǎo)致了飲用水水源普遍受到污染，飲用水水質(zhì)惡化。常規(guī)的工藝已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足處理水有較好水質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)外也紛紛在常規(guī)工藝基礎(chǔ)上增設(shè)預(yù)處理、深度處理，處理后的水質(zhì)較好，使用安全，經(jīng)濟(jì)上也可運(yùn)行。針對(duì)本次設(shè)計(jì)，因?yàn)槭墙?jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，水質(zhì)污染主要超標(biāo)項(xiàng)目：可同化有機(jī)碳（有機(jī)物）和氨氮。擬采用生物預(yù)處理+常規(guī)工藝+深度處理。常規(guī)處理中可以選擇混凝沉淀也可以選擇澄清工藝將二者合為一個(gè)工藝。通過(guò)對(duì)原水水質(zhì)的分析，現(xiàn)擬定以下工藝流程：原水-生物預(yù)處理絮凝沉淀過(guò)濾-深度處理消毒。2 取水裝置及泵站設(shè)計(jì)21 水量確定根據(jù)所給資料，沿海經(jīng)濟(jì)較發(fā)達(dá)地區(qū)。查給排水工程快速設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-3，h小區(qū)地處東南沿海地區(qū)，屬于第三區(qū)，即：上海浙江的全部 江西安徽 江蘇的大部 福建北部 湖南湖北的東部和河南南部。給水設(shè)備類(lèi)型：室內(nèi)有給水排水衛(wèi)生設(shè)備并有淋浴設(shè)備和集中熱水供應(yīng)。表 2.1 生活用水量定額用水情況一二三四五最高（l/人d）170200180210185215190220180210平均日（l/人d）130170140180145185150290140180時(shí)變化系數(shù)1.51.31.51.31.51.31.51.31.51.3所以最高日生活用水量定額 200 l/人.d k=1.4 用水普及率f=98%（1）城市或居住區(qū)的最高日生活用水量q1q1 =qfn= 200（l/人.d）2000人98%=3920m（2）澆灑道路和大面積綠化需用水q2澆灑道路每平方米路面 每次11.5l大面積綠化用水1.52.0l/(d.)。若按面積計(jì)算，綠化及澆灑道路用水量生活用水量，不合理。所以據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)占3%，只負(fù)責(zé)預(yù)留地及生活區(qū)的用水量。各個(gè)工廠(chǎng)可自己打井供綠化澆灑道路，也不計(jì)入用水量計(jì)算。 （3）q2=3%q1 =3%3920=117.6約=118. m（4）再增加相當(dāng)于最高日用水量15%25%的未預(yù)見(jiàn)用水量和管網(wǎng)漏水量。（5）設(shè)計(jì)年限內(nèi)最高日用水量 qd=1.25(q1+q2) =1.25(3920+118)=5047.5 m/d （6）再加水廠(chǎng)自用水量：取設(shè)計(jì)用水量的則qd=1.05qd=1.055047.5 m/d=5299.875 m/d （7）最高日平均時(shí)用水量 qh=0.06 m （8）最高時(shí)設(shè)計(jì)用水量qh=1.4220.8m=309.12 m=0.086 m 2.2 取水裝置2.2.1取水點(diǎn)取水點(diǎn)因?yàn)槭呛慈∷慈∷幕疽笫牵海?）遠(yuǎn)離湖岸蘆葦?shù)容^多的地方，這些湖區(qū)有機(jī)物豐富，水生物較多，水質(zhì)較差，易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。（2）取水點(diǎn)應(yīng)該避免選擇在夏季主風(fēng)向的向風(fēng)面的凹岸處，因?yàn)檫@些地方大量浮游生物集聚并死亡，使水質(zhì)惡化，水的色度增加，且產(chǎn)生臭味。（3）取水頭部應(yīng)該遠(yuǎn)離支流的匯入點(diǎn)，選擇水深較大，濁度較小的地點(diǎn)。（4）取水頭部應(yīng)該建在穩(wěn)定的湖岸，選擇岸坡坡度較小，岸高不大的地方。所以取水口應(yīng)選在近湖泊出口處，離開(kāi)支流匯入口，且須避開(kāi)藻類(lèi)集中滋生區(qū)。考慮到實(shí)際地區(qū)情況，無(wú)法滿(mǎn)足取水口在主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)向這個(gè)條件，所以取離預(yù)留空地最近的湖泊邊的一點(diǎn)，但取水頭部可以取遠(yuǎn)點(diǎn) 。伸入湖泊78.8m.2.2.2取水方式從湖泊取水，應(yīng)考慮風(fēng)浪對(duì)淹沒(méi)深度的影響。（1）岸邊式取水構(gòu)筑物適用于湖泊岸邊較陡，主流近岸，岸邊有足夠水深，水質(zhì)和地質(zhì)條件較好的情況。（2）河床式取水構(gòu)筑物在湖岸平坦，岸邊水深不夠或水質(zhì)不好時(shí)采用。本設(shè)計(jì)從湖泊中取水，水深較小，岸邊地質(zhì)條件較好，水質(zhì)比較均勻，可分建或合建取水構(gòu)筑物?？紤]造價(jià)問(wèn)題，泵房不宜挖太深，所以選擇河床分建式取水構(gòu)筑物。圖2.1 取水構(gòu)筑物示意圖河床式取水構(gòu)筑物按照進(jìn)水管形式的不同，河床式取水構(gòu)筑物的主要類(lèi)型有自流管取水，虹吸管取水，水泵直接吸水，橋墩式取水等。（1）自流管取水：自流管淹沒(méi)于水中，湖水靠重力自留，工作較可靠，但敷設(shè)自流管時(shí)，開(kāi)挖土石方量較大，適用于自流管埋深不大時(shí)。(2)虹吸管取水：虹吸管比自流管提高了賣(mài)官的高程，可以減少水下土石方量，縮短工期，節(jié)約投資。但虹吸管對(duì)管材及施工質(zhì)量要求較高，運(yùn)行管理要求嚴(yán)格，并須保證嚴(yán)密不漏氣，需要真空裝置，工作可靠性不如自流管。(3)水泵直接吸水：適用于水中漂浮物不多，吸水管不長(zhǎng)的中小型泵房。(4)橋墩式取水：造價(jià)高，適合在大河中，岸邊無(wú)建泵房條件下使用。水廠(chǎng)規(guī)模較小，湖泊岸邊地質(zhì)條件較好，地勢(shì)平坦，水質(zhì)穩(wěn)定，水位落差不大，所以可以選擇自流管取水方式，既可以減少工程造價(jià)，與虹吸管相比又可以保證供水安全，并與取水量要求相適宜。2.2.3取水頭部常見(jiàn)的河床式取水構(gòu)筑物的取水頭部主要有喇叭口取水頭部、蘑菇頭式取水頭部、魚(yú)形罩取水頭部、箱式取水頭部、斜板取水頭部等。（1）喇叭口取水頭部：是設(shè)有隔柵的金屬喇叭口，用樁架或支墩固定在河床上，這種頭部構(gòu)造簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，施工方便，但取出漂浮污效果較差。（2）蘑菇頭式取水頭部：是一個(gè)向上的喇叭口，其上再加一金屬帽蓋。河水由帽蓋底部流入，帶入的泥沙及漂浮物較少。缺點(diǎn)是頭部高度較大，有求水深較大。（3）魚(yú)形罩取水頭部：是一個(gè)兩端帶圓錐頭部的圓筒，在圓筒表面和背水圓錐面上開(kāi)設(shè)圓形進(jìn)水孔。其外形區(qū)域流線(xiàn)型，水流阻力小，而且進(jìn)水面積大，進(jìn)水孔流速小，漂浮物難于吸附在罩上，所以能減輕水草堵塞。（4）箱式取水頭部：進(jìn)水孔總面積較大，能減少冰凌和泥沙進(jìn)入量，適于在水深較小的情況下使用。（5）斜板取水頭部：適用于粗顆粒泥沙較多的情況。綜合各種取水頭部的優(yōu)缺點(diǎn)與適用范圍，選用箱式取水頭部較為合適，能滿(mǎn)足淺水取水的條件限制，又能節(jié)省造價(jià)，施工也不太復(fù)雜。 2.2.4取水頭部的進(jìn)水孔與格柵面積取水頭部進(jìn)水孔的上緣在設(shè)計(jì)最低水位以下的浸沒(méi)深度，側(cè)面進(jìn)水時(shí)不小于0.3m.進(jìn)水孔一般布置在取水頭部的側(cè)面和下游方向。取水頭部至少分成兩格或分設(shè)兩個(gè)，以便清洗和維修。如圖，取水頭部的平面尺寸為3.61.8m2。圖2.2 取水頭部平面圖進(jìn)水孔流速無(wú)冰絮時(shí)為0.20.6m/s,本設(shè)計(jì)取0.4 m/s， 柵條直接固定在進(jìn)水孔上，柵條采用扁鋼，厚度s=10mm,柵條凈距采用b=50mm,格柵阻塞系數(shù)k1=0.75, 柵條引起的面積減少系數(shù)k2=0.833,進(jìn)水孔總面積，fo= =0.24 每個(gè)進(jìn)水孔面積 f=fo/4=24/4=0.06水流通過(guò)格柵的水頭損失0.050.1m 取1.0m進(jìn)水孔尺寸用b1h1=0.2m0.3m,格柵尺寸因?yàn)樘。瑹o(wú)法用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)尺寸，自己制的尺寸為0.22m0.32m。 圖2.3 格柵2.2.5平板格網(wǎng)設(shè)在進(jìn)水間內(nèi)，用于攔截水中細(xì)小的漂浮物。過(guò)網(wǎng)流速采用v1=0.3m/s.網(wǎng)眼尺寸采用5mm5mm，網(wǎng)絲直徑d=2mm,網(wǎng)格面積減少系數(shù) k1= = =0.51格網(wǎng)阻塞系數(shù)采用k2=0.5，水流收縮系數(shù)采用a=0.8，平板網(wǎng)格所需面積f1= =0.98設(shè)兩個(gè)格網(wǎng)，每個(gè)格網(wǎng)面積為0.245，進(jìn)水部分尺寸為b1h1=0.490.5,同樣沒(méi)有這么小的標(biāo)準(zhǔn)格網(wǎng)，自制的尺寸為0.54m0.55m。圖2.4 平板格網(wǎng)水頭損失約，取0.20。2.2.6進(jìn)水管自流管采用鋼筋混凝土，出于安全性考慮，不少于兩根管。管徑按正常供水時(shí)的設(shè)計(jì)水量和流速?zèng)Q定。進(jìn)水管設(shè)計(jì)流速不小于0.6 m/s，本設(shè)計(jì)取0.8 m/s，水量為0.06m/s，自流管一般埋設(shè)在河床下0.51.0m,減少其對(duì)江河水流的影響和免受沖擊。如需要鋪設(shè)在河床上，須用塊石或支墩固定。坡度和坡向河心。a=0.0375.d=0.218m=218mm取250mm.從取水頭部到集水間的長(zhǎng)度為45m,集水間到一級(jí)泵房12.5m,一級(jí)泵房到水廠(chǎng)內(nèi)處理構(gòu)筑物預(yù)處理的長(zhǎng)度為12.5m。2.2.7集水間集水間的平面尺寸為2.83.6，吸水間中最高水面標(biāo)高為53.7-0.5=53.2m,最低水面標(biāo)高為53.4-0.5m.=52.9 m。圖2.5集水間平面圖2.3 一級(jí)提升泵站計(jì)算2.3.1設(shè)計(jì)揚(yáng)程小水廠(chǎng)的一級(jí)泵站考慮一半或兩班制運(yùn)轉(zhuǎn)。按最高日的平均時(shí)流量計(jì)算。q=220.8m設(shè)計(jì)揚(yáng)程粗估 a 靜揚(yáng)程通過(guò)取水計(jì)算已知在最不利情況下一條自流管檢修，另一條自流管通過(guò)75%的設(shè)計(jì)流量時(shí)，從取水頭部到泵房吸水間的全部水頭損失為0.5m,則吸水間中最高水面標(biāo)高為53.7-0.5=53.2m,最低水面標(biāo)高為53.4-0.5m.=52.9 m水泵所需靜揚(yáng)程 洪水位時(shí) 58.75-53.2=5.55 m 枯水位時(shí)58.75-52.9=5.85mb吸水管路水頭損失為0.2m,c輸水管路中的水頭損失：設(shè)計(jì)輸水管為鋼管，兩根各長(zhǎng)為21.25m，管徑為250mm，則水頭損失為。d泵站內(nèi)管路的水頭損失 0.5 m則水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程為 設(shè)計(jì)枯水位時(shí) hmax=5.85+0.2+0.3+0.5+0.5=7.35m 設(shè)計(jì)供水位時(shí) hmin=5.55+0.2+0.3+0.5+0.5=7.05 m據(jù)此，參考相關(guān)規(guī)范，選is100-80-125 型水泵， 3臺(tái)，兩用一備，q=34.7l/s，揚(yáng)程18m，轉(zhuǎn)速2000r/min,配電動(dòng)機(jī)型號(hào)y160m1-2，功率11千瓦，葉輪直徑125mm,重量42公斤，效率吸程5.8m。2.3.2水泵安裝高度 水泵安裝高度其中， 為標(biāo)準(zhǔn)狀況下，水泵的最大允許吸上真空高度， 為水泵吸入口流速，為 為吸水管的沿程和局部水頭損失之和，從而有 ，即水泵最大安裝高度為，取水泵的安裝高度為2。水泵的布置高度- z=z1+zs，z=52.9+2=54.9m。水泵在地面上0.9m。其中z1是吸水間最低水位標(biāo)高。2.3.3水泵機(jī)組布置及泵房平面尺寸 經(jīng)參考規(guī)范，設(shè)計(jì)采用平行單排方式的機(jī)組布置，其優(yōu)點(diǎn)為：使得懸臂式水泵的吸水管可以處于順直狀態(tài)，布置緊湊，泵房建筑面積小，電動(dòng)機(jī)軸抽出方便。大致布置情況可用圖2.6表示：圖2.6 水泵平面布置圖取水泵到墻的距離為，水泵間的間距為，水泵機(jī)組到配電設(shè)備的距離為，出水方向上距離墻的距離為，水泵機(jī)組占用寬度取為，占用長(zhǎng)度為，配電設(shè)備寬為，墻寬，從而可知泵房的設(shè)計(jì)平面布置尺寸為：lb=176（）2.3.4泵房高度經(jīng)查閱相關(guān)規(guī)范，知is100-80-125型水泵的相關(guān)安裝尺寸為：泵的安裝總長(zhǎng)度為l=1185 總寬度為b=490,高530mm,軸心離地面高230mm.因?yàn)椴椴坏統(tǒng)160m1-2型號(hào)電動(dòng)機(jī)的相關(guān)尺寸，改選符合要求的jzt61-4型電動(dòng)機(jī)。功率13kw，重380公斤。高522mm,寬508mm,長(zhǎng)940mm.由于水泵重量不大，泵房采用單軌吊車(chē)，從而泵房的計(jì)算高度為： 為吊車(chē)梁高度，取為滑車(chē)高度，為起重葫蘆在鋼絲繩吊緊情況下的長(zhǎng)度，取為起重繩的垂直長(zhǎng)度，水泵為，電動(dòng)機(jī)為，為起重部件寬度，為0.850.49，取0.42。為最大一臺(tái)水泵或電動(dòng)機(jī)的高度，取0.53。為吊起物底部和最高一臺(tái)機(jī)組頂部的距離，一般應(yīng)大于，取0.6。為最高一臺(tái)水泵或電動(dòng)機(jī)至室內(nèi)地坪的高度，取0.53+0.2=0.73 其中0.2為基礎(chǔ)厚。經(jīng)查閱給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè) 第十一冊(cè)常用設(shè)備，選用型單軌小車(chē)，其起重高度為310米，起重量為1噸，高300，寬400。泵房的計(jì)算高度：h =a+b+c+d+e+f+g=0.2+0.4+1.5+0.42+0.53+0.6+0.73m=4.38m泵房高度草圖大致圖2.7： 圖2.7 泵房高度示意圖3預(yù)處理3.1概述化學(xué)氧化法處理水的毒理學(xué)安全性下降，致突變活性提高，吸附法作為預(yù)處理手段也有費(fèi)用高，增加排泥量等缺點(diǎn)。而生物預(yù)處理能獲得生物穩(wěn)定的水，使整個(gè)處理工藝出水更安全可靠，具有經(jīng)濟(jì)、有效、簡(jiǎn)單易行的特點(diǎn)。微污染水源水時(shí)一個(gè)貧營(yíng)養(yǎng)的生態(tài)環(huán)境，在其中生長(zhǎng)的微生物群落與在污，廢水生物處理中的微生物群落不同。需要一個(gè)由適應(yīng)貧營(yíng)養(yǎng)的異養(yǎng)除碳菌，硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌，藻類(lèi)，原生動(dòng)物和微型后生動(dòng)物組成的生態(tài)系。生物膜法能截留微生物和有機(jī)物，保證處理系統(tǒng)中有足夠的高效降解有機(jī)物和去除氨氮能力的微生物群落。而活性污泥難保持，所以生物預(yù)處理技術(shù)都采用生物膜法。生物接觸氧化法也叫浸沒(méi)式生物膜法，即在池內(nèi)設(shè)置人工合成填料，經(jīng)過(guò)充氧的水以一定的速度流經(jīng)填料，使填料上長(zhǎng)滿(mǎn)生物膜，水與生物膜接觸過(guò)程中，通過(guò)生物凈化作用使水中污染物質(zhì)得到降解與去除，這種工藝是介于活性污泥法和生物濾池之間的處理方法，具有它們的共同特點(diǎn)。生物接觸氧化法的主要優(yōu)點(diǎn)是：處理能力大，對(duì)沖擊負(fù)荷有較強(qiáng)的適應(yīng)性，污泥生成量小，能保證出水水質(zhì)，易于管理。我國(guó)目前針對(duì)微污染水源水預(yù)處理工藝較多采用生物接觸氧化法。由于微污染水源水生物預(yù)處理技術(shù)仍在研究、發(fā)展階段，對(duì)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)沒(méi)有明確的規(guī)范規(guī)定，設(shè)計(jì)參數(shù)由實(shí)驗(yàn)確定。這里根據(jù)有關(guān)課題成果所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。3.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)、適用條件采用人工合成填料(ydt)生物接觸氧化池適合處理微污染水源水中有機(jī)物含量高，特別是可生物降解有機(jī)物含量高的飲用水處理。進(jìn)水濁度不得高于40度水溫太低不利于微生物生長(zhǎng)，當(dāng)原水水溫低于5時(shí)，構(gòu)筑物應(yīng)設(shè)在室內(nèi)。填料單位在填料支架上懸掛式安裝，使用時(shí)填料和填料支架一起置入接觸氧化池空床停留時(shí)間一般為1小時(shí)左右，氣水比為1:1左右（20 1.01310pa）（6）為保證布水布?xì)饩鶆颍砍孛娣e一般應(yīng)在25以?xún)?nèi)，填料層高度一般為3m左右。為充分利用生物反應(yīng)池的空間，填料的填充率應(yīng)大于70%。池?cái)?shù)一般應(yīng)不少于23.1.2設(shè)計(jì)計(jì)算水力停留時(shí)間t=1.5h 曝氣水比 1:1生物接觸氧化池填料的容積w=qt=5299.8751.524=336m生物接觸氧化池總高 取超高h(yuǎn)1=0.3m 填料層上部集水區(qū)h2=0.5m.填料層高度取h3=3m,則填料池總高h(yuǎn)=h1+h2+h3+h4=0.3+0.5+0.5+3=4.3 m生物接觸氧化池平面布置 總面積為f= =112,每座池面積f=16.平面尺寸為2m8m，池子的座數(shù)n=7曝氣量q氣 因?yàn)闅馑葹?：1，所以q氣=q=5299.875m /d=220.8 m /h 每池曝氣量q氣=31.5 m /h布?xì)庀到y(tǒng) 布水干，支管始端流速均采用10m/s，則各池干管管徑dn=50mm,支管管徑dn15mm,布水采用球冠形可張微孔曝氣器，尺寸為7355，曝氣器布置在填料層下緣。曝氣間隔0.2m，0.4m，共136個(gè)。圖3.1 曝氣系統(tǒng)圖（6）排泥系統(tǒng) 為保證生物接觸氧化池內(nèi)沉積的生物膜及時(shí)排除，在池底設(shè)2條斗式排泥槽，每槽內(nèi)設(shè)一條穿孔排泥管，排泥管上裝閥門(mén)。由設(shè)在池內(nèi)的超聲波污泥濃度計(jì)輸出（信號(hào)控制）電動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)啟。圖3.2 剖面圖具體詳圖見(jiàn)附圖024 加藥混合查資料，部分水廠(chǎng)的投藥量，廈門(mén) 精制硫酸鋁 1028mg/l 懸浮物100200 ss=bt b取0.72.2 濁度20300度，水溫5354.1 溶液池溶液池容積w1= =0.706m,取0.7 m，溶液池設(shè)兩個(gè)，每個(gè)3.5 m，尺寸0.80.81.2，超高0.2m。 4.2溶解池計(jì)算水量q=220.8m/h 混凝劑為精制硫酸鋁?；炷齽┳畲笸都恿縰=20mg/l.藥溶液濃度b=15%。一般有兩個(gè)溶解池交替使用。（1）溶解池體積w2=0.3w1=0.30.7=0.21 m 尺寸0.60.60.8（超高0.2）(2)溶解池放水時(shí)間t=10min,放水流量qo=0.35l/s 查水力計(jì)算表 放水管徑do=32mm,v=0.37m/s (3)溶解池底部設(shè)管徑d=100mm的排渣管一根 溶解池一般為地下式，通常設(shè)在加藥間的底層。池頂高出地面0.2m，一般采用機(jī)械攪拌裝置以加速溶解。小水廠(chǎng)的攪拌裝置可用掛壁式。4.3 投藥和混合投藥管流量q=w121000/246060=0.721000/246060=0.016本設(shè)計(jì)采用計(jì)量泵投加方式 （三臺(tái)，兩用一備）圖4.1 計(jì)量泵投加方式1-溶液池 2-計(jì)量泵 3-原水進(jìn)水管4-絮凝池混合方式，本設(shè)計(jì)采用管式靜態(tài)混合器，特點(diǎn)如下： 投資省，在管道上安裝容易，維修工作量少； 能快速混合，效果良好； 產(chǎn)生一定的水頭損失，為減少能耗，管內(nèi)流速一般采用左右。v=1m/s 分級(jí)數(shù)三級(jí) d=0.276m=276mm,取300mmh=0.1184=0.1184=0.085m/s。靜態(tài)混合器內(nèi)的投藥點(diǎn)應(yīng)靠近水流方向的第一節(jié)混合元件，投藥管插入管內(nèi)徑的處，管內(nèi)徑較大時(shí)，可在投藥管上開(kāi)孔，多孔投藥，使藥液均勻分布。圖4.2 管式靜態(tài)混合器4.4加藥間布置平面布置圖4.3圖4.3 加藥間平面布置1-溶解池 2-提升泵 3-溶液池 4-攪拌機(jī) 5-計(jì)量泵 6-值班室 7-倉(cāng)庫(kù)5 絮凝沉淀5.1網(wǎng)格絮凝5.1.1概述網(wǎng)格絮凝池是我國(guó)近年來(lái)應(yīng)用紊流理論發(fā)展起來(lái)的新型池，現(xiàn)已在近百項(xiàng)工程中應(yīng)用，。它可以和斜管沉淀池合建。網(wǎng)格絮凝池的平面布置和穿孔旋流絮凝池相類(lèi)似，由多格豎井串聯(lián)而成。絮凝池分成許多面積相等的方格，進(jìn)水水流順序從一格流到下一格，上下對(duì)角交錯(cuò)流動(dòng)，直到出口。在全池約2/3的分格呢，垂直水流方向放置網(wǎng)格或柵條。通過(guò)網(wǎng)格或柵條的孔隙時(shí)，水流收縮，過(guò)網(wǎng)孔后水流擴(kuò)大，形成良好絮凝條件，因而可降低絮凝劑量并縮短絮凝時(shí)間。網(wǎng)格絮凝池的優(yōu)點(diǎn)：反應(yīng)絮凝的效果較好，采用了微渦旋理論；單位面積負(fù)荷大，效率較高；水頭損失較小，能耗較小。5.1.2設(shè)計(jì)計(jì)算絮凝池設(shè)2個(gè)池子，每池設(shè)計(jì)流量q=0.03m/s。絮凝池時(shí)間t=10min,平均有效水深3m.絮凝池有效容積 v=qt=0.031060 m/s絮凝池有效面積 ad=13/3=6水流經(jīng)每格豎井的流速v1取0.12m/s單格面積=0.25設(shè)計(jì)每格為正方形，邊長(zhǎng)采用0.5m.因此分格數(shù)為n=24,采用25個(gè)超高0.3m，池的總高度為h=3+0.3=3.3m過(guò)水洞流速 v2按照進(jìn)口速0.3 m/s遞減到0.1 m/s，上孔上緣在最高水位以下，下孔下緣與池底平齊。，代表每格的網(wǎng)格層數(shù)。內(nèi)部水頭損失16格為前段，水過(guò)網(wǎng)孔的流速v3前=0.250.3m/s，715格為中段，水過(guò)網(wǎng)孔v3中=0.220.25 m/s。a 前段 網(wǎng)格的孔眼尺寸為80mm80mm,取v3前=0.27 m/s,凈空斷面a2=0.11，每個(gè)網(wǎng)格的孔眼數(shù) =17個(gè)前段設(shè)網(wǎng)格16個(gè)，,n=16, 1=網(wǎng)格阻力系數(shù)取1.0水損h1前=n1 v3/2g =161.00.270.27/19.6=0.0595m,前段孔洞水頭損失 2=3.0,是孔洞阻力系數(shù)h2前=2v2/2g =3.0（0.30.33+0.230.233）/19.6=0.0656mb 中段 網(wǎng)格孔眼尺寸100mm100mm.取v中=0.24m/s,凈空斷面a3=0.125每個(gè)網(wǎng)格的孔眼數(shù)0.25/0.10.1=12.5 取13個(gè)，中段共設(shè)網(wǎng)格9個(gè)中段網(wǎng)格的水損 h1中=91.00.240.24/19.6=0.026m中段孔洞水損 h2中=3.0（0.1950.1953+0.180.182+0.170.172+0.160.162）/19.6=0.0441mc 后段 不設(shè)網(wǎng)格，孔洞水頭損失 h2后=3.0（0.140.145+0.120.12+0.10.14）/19.6=0.0233 md 絮凝池內(nèi)水頭損失h=0.0595+0.026+0.0441+0.0233=0.2185m(4)絮凝池的格墻寬0.2m絮凝池的總寬3.6m,長(zhǎng)7.2m.從絮凝池到沉淀池的過(guò)渡段凈寬1.5m.表5.1 絮凝池過(guò)水孔洞尺寸格編號(hào)1 23456孔洞高*寬/m0.20.50.20.50.20.50.260.50.260.50.260.5流速/（m/s）0.30.30.30.230.230.23格編號(hào)7891011 12孔洞高*寬/m0.310.50.310.50.310.50330.50330.50350.5流速/（m/s）0.1950.1950.1950.180.180.17格編號(hào)131415161718孔洞高*寬/m0350.50.3750.50.3750.50430.50430.50430.5流速/（m/s）0.170.160.160.140.140.14格編號(hào)19202122孔洞高*寬/m0430.50430.50.50.50.60.5流速/（m/s）0.140.140.120.10 5.2斜管沉淀池5.2.1設(shè)計(jì)要點(diǎn)斜管沉淀池的計(jì)算主要用于確定池體尺寸，計(jì)算斜管裝置，校核運(yùn)行參數(shù)（停留時(shí)間、上升流速、雷諾數(shù)等），確定排泥的設(shè)備和進(jìn)水與出水系統(tǒng)。參考給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè) 第三冊(cè)城市給水，斜管沉淀池的設(shè)計(jì)要求主要有：（1）顆粒沉淀速度 一般為；（2）上升流速 斜管傾角為時(shí)，流速約為，水在斜管內(nèi)停留時(shí)間一般取為；（3）斜管傾角 采用后傾式利于均勻配水，為方便排泥，傾角為；（4）斜管長(zhǎng)度 斜管長(zhǎng)度一般為，考慮池子不宜過(guò)深，以及安裝支承方便起見(jiàn)，斜管區(qū)不宜過(guò)高；(5)管徑 管徑指圓形斜管的內(nèi)徑，正方形的邊長(zhǎng)，六邊形的內(nèi)切圓直徑，一般為；(6)斜管過(guò)渡段長(zhǎng)度 考慮水流由斜管進(jìn)口端的紊流過(guò)渡到層流的影響，斜管計(jì)算可另加的過(guò)渡段長(zhǎng)度，作為斜管總長(zhǎng)度；(7)有效系數(shù) 指斜管區(qū)中有效過(guò)水面積（總面積扣除斜管的結(jié)構(gòu)面積）與總面積之比。由于材料厚度和性狀不同而異。塑料與紙質(zhì)六邊形蜂窩斜管，石棉水泥板；(8)整流設(shè)施 使水流能均勻地由絮凝池進(jìn)入斜管下部配水區(qū)、縫隙隔條整流，縫隙前窄后寬，穿縫流速可為、穿孔墻整流，穿孔流速可為(9)配水區(qū)高度 采用v型槽穿孔管或排泥斗時(shí)，斜管底到v型槽頂?shù)母叨炔恍∮?，?dāng)采用機(jī)械刮泥時(shí)，斜管到池底的高度不小于以便檢修，另外為便于檢修，在斜管區(qū)或池壁邊設(shè)置人孔或檢修廊；(10)清水區(qū)和集水系統(tǒng) 清水區(qū)深度為，集水系統(tǒng)包括穿孔集水管（上面開(kāi)孔）和溢流槽。穿孔管的進(jìn)水直徑一般為，孔距，管中距在之間，溢流槽有堰口集水槽和淹沒(méi)孔集水槽，孔口上淹沒(méi)深度一般為。設(shè)計(jì)集水槽時(shí)，應(yīng)考慮池子超載，按20%計(jì)；(11)斜管沉淀區(qū)液面負(fù)荷一般可采用。12）清水區(qū)高度1.01.5m,配水區(qū)布小于1.01.5m，斜管中水流的re 數(shù)小于500，fr為1010。5.2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)采用異向斜管沉淀池。處理水量q=0.06 m/s，斜管沉淀池與絮凝池合建。池有效寬6.8m,顆粒沉降速度uo=0.4mm/s.清水區(qū)上升流速v=3.0mm/s.采用塑料片熱壓六邊形蜂窩管，管壓0.4mm,邊距d=30mm,水平傾角60。(1)清水區(qū)面積 a=0.060.003=20其中斜管結(jié)構(gòu)占用面積按照3%計(jì)算，則實(shí)際清水區(qū)需要面積a1=201.03=20.6，為了配水均勻，采用清水區(qū)平面尺寸6.83.0 斜管長(zhǎng)度l 斜管內(nèi)水流速度v2=3.46mm/s=3.5mm/sl=(1.33v2-u0 sin60)d/ u0cos60=(1.333.5-0.40.866)30/0.40.5=646.29m考慮到管端紊流，積泥等因素。過(guò)渡區(qū)采用200mm,斜管總長(zhǎng)846mm.取1m沉淀區(qū)高度 清水區(qū)高1.2m,布水區(qū)1.5m,斜管高1000 sin60=0.87m穿孔排泥斗槽高0.8m,超高0.3m，池子總高h(yuǎn)=0.3+1.2+1.5+0.87=4.7m沉淀池進(jìn)口穿孔墻 穿孔墻上的洞口流速采用v3=0.15 m/s（不宜大于0.15-0.2）洞口總面積為a2=0.06/0.15=0.4每個(gè)洞口尺寸定為10cm10cm,則洞口數(shù)0.4/0.10.1=40個(gè)（在布水區(qū)1.5m范圍內(nèi)）圖5.1 斜管沉淀池剖面圖 集水系統(tǒng) 沿池長(zhǎng)方向布置2條穿孔集水槽，中間為1條集水渠，為施工方便槽底平坡。集水槽中心距為l=3/2=1.5m每條集水槽長(zhǎng)=3.255m每集水量 q=0.015 m/s查給排水計(jì)算手冊(cè)得槽寬為0.17m,槽高0.51 m,集水槽雙側(cè)開(kāi)孔，孔徑d=25mm,孔數(shù)為50個(gè)。集水渠每條集水渠的流量 q=0.02 m/s假定集水渠起端的水流截面為正方形，則渠寬為b=0.9(0.06)=0.292m為施工方便采用0.29m,起端水深0.292m。考慮到集水槽水流入到集水渠時(shí)應(yīng)自由跌水，跌落高度取0.08m,即集水槽底應(yīng)高于集水渠起端水面0.08m。同時(shí)考慮到集水槽與集水渠頂相平，則集水渠總高度為h1=0.22+0.08+0.51 =0.882 m出水管流速v4=1.2 m/s，則直徑為d=0.25m排泥系統(tǒng)采用穿孔管排泥。穿孔管橫向布置，沿與水流垂直方向共設(shè)2根，雙側(cè)排泥至集泥槽。集泥渠長(zhǎng)1.8 m，bh 為0.3 m0.3 m。孔眼采取等距布置。穿孔管長(zhǎng)3.88 m，首末端積泥比為0.5，查得kw =0.72。取孔徑d=25mm,孔口面積f=0.00049。取孔距s=0.4m,孔眼數(shù)目為m=l/s-1=3.4/0.4-1=7.孔眼總面積為wo =70.00049=0.00343,穿孔管斷面積為w=wo/kw =0.00343/0.72=0.00476。穿孔管直徑為do=0.078 m，取直徑80mm.孔眼向下和中垂線(xiàn)成45角，并排排列。采用氣動(dòng)快開(kāi)式排泥閥。核算a雷諾數(shù)re 水力半徑 r=25/4=6.25mm=0.625cm,當(dāng)水溫t=20 時(shí)，水的運(yùn)動(dòng)粘度=0.01cm/s管內(nèi)流速v=0.0036m/s=0.36cm/sre=22.5 支管長(zhǎng)度與其直徑之比不60。d45mm,d取50mm.。支管截面積為0.0019625。查水力計(jì)算表 得支管始端流速va=2.4m/s 孔口流速采用6 m/s（56），孔口總面積f=17300m配水系統(tǒng)開(kāi)孔比為=0.233=（0.2%0.28%）孔眼直徑采用dk=9mm,每個(gè)孔口面積fk=3.5 m， 孔眼數(shù)nk=272.44273個(gè) （考慮干管頂開(kāi)2排孔，每排11個(gè)孔），孔口中心距2.73/11=0.248 每根支管孔眼數(shù) nk=10個(gè) =11.412個(gè) 支管孔眼布置設(shè)二排，與垂線(xiàn)成45夾角向下交錯(cuò)排列，每排6個(gè)，孔口中心距=0.1775m m 配水系統(tǒng)校核 孔眼總面積與支管總橫截面積之比0.5 0.0173/220.253.14(0.060.06)=0.40.5 孔眼中心距應(yīng)0.2 這里0.17750.2 干管橫截面積與支管總截面積之比0.30.3/220.7850.050.05=2.08 實(shí)際孔口數(shù)m=1222+22=286 實(shí)際孔口總面積f=28663.510 =0.018 實(shí)際孔口流速 v=5.78m/s ()+()=(0.018/0.30.3)+(0.018/221.962510)=0.04+0.174=0.2140.29 符合配水均勻性達(dá)到95%以上的要求孔眼水頭損失 支管壁厚采用5，流量系數(shù)采用u=0.62 水頭損失hv=(14/100.620.62)/2g=3.68m 洗砂排水槽f=7.43 濾層厚h2=70,沖洗強(qiáng)度14l/(s.m.m)濾層膨脹度e=40% 每個(gè)濾池設(shè)2條沖洗排水槽，槽長(zhǎng)2.73m.兩槽中心距采用2.0m 每槽排水量q=0.5qf=0.5147.43=52.01l/s=0.052m/s圖6.1 沖洗槽斷面求斷面尺寸模數(shù)x=0.45q=0.450.052=0.138 槽內(nèi)流速一般采用0.6 m/s沖洗排水槽底厚0.05m,保護(hù)高0.07m,則槽頂距砂面高度h=eh2+2.5x+0.05（壁厚）+0.07=40%0.7+2.50.138+0.05+0.07=0.745m校核：沖洗排水槽總面積與單個(gè)濾池面積之比=22.7320.138/7.43=0.20.25圖6.2 排水槽布置 排水渠沿池壁一邊布置，為矩形斷面，渠寬0.4m 渠始端水深hq=0.81=0.33m 排水渠底低于排水槽底的高度hm=hq+0.2=0.33+0.2=0.53m表6.1 各管道直徑尺寸確定管渠名稱(chēng)流量（m/s流速（m/s）管渠截面積管徑dmm流速要求渾水進(jìn)水管0.061.00.063000.8-1.2清水出水管0.061.20.052501.0-1.5沖洗進(jìn)水管0.1042.50.042502.0-2.5廢水排水渠0.1041.20.0873006.3沖洗水箱容積 v=56.17 m=56.2 m，水箱內(nèi)水深3 m 圓形水箱直徑d=4.88m=4.9m水箱底至沖洗排水槽的高差h,由下列幾部分組成a水箱與濾池間沖洗管道的水頭損失h1=1.0m,b 配水系統(tǒng)水頭損失 h2=1.5mc 承托層水頭損失 ， 承托層厚度采取ho=0.45mh3=0.022hoq=0.0220.4514=0.1386mh2od 濾料層水頭損失 h4=(=(2.65/1-1)(1-0.41)0.7=0.68mh2o-濾料的密度 石英砂2.65t/ m-水的密度 l0-濾料層厚度mmo-濾料層膨脹前的孔隙率（石英砂0.41）e備用水頭取1.5m h=h1+h2+h3+h4+h5=1.0+1.5+0.1386+0.48+1.5=4.6398m.詳圖見(jiàn)附圖047 深度處理根據(jù)水質(zhì)情況，以及工藝流程，國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)，本設(shè)計(jì)采用臭氧-生物活性炭聯(lián)合處理微污染水源水。作為深度處理，臭氧投加量為0.51.5mg/l,取1.0 mg/l=0.001kg/m.接觸反應(yīng)裝置內(nèi)的水力停留時(shí)間t=5min,活性炭濾池濾速vl=10m/h時(shí)，活性炭濾池層厚hn=2.5m,顆?；钚蕴康牧綖?.81.7mm，有機(jī)物的平均去除率為39%（其中臭氧單元去除28%，生物活性炭單元去除剩余有機(jī)物的15.3%）7.1臭氧投加7.1.1所需臭氧量d=1.06aq=1.06aq=1.060.001220.8=0.234(kgo3/h)考慮到設(shè)備制造及操作管理水平較低等因素（臭氧的有效利用率只有60%80%），確定選用臭氧發(fā)生器的產(chǎn)率可按500g/h計(jì)。7.1.2設(shè)備選型因?yàn)閺S(chǎng)內(nèi)沒(méi)有氧氣源，故選用某廠(chǎng)生產(chǎn)的空氣源臭氧發(fā)生器，產(chǎn)品型號(hào)為yckgc-00500，發(fā)生器直徑為0.68，高1.58m，放電面積78，環(huán)境溫度040，相對(duì)深度要求小于85%rh，進(jìn)氣壓力露點(diǎn)=-40,噪聲65db,工作壓力為0.2mpa,冷卻水流量1 m/h，冷卻水溫度30.電源為380v。50hz。臭氧產(chǎn)量調(diào)節(jié)范圍0%100%，耗電量27kw.h/kgo3,臭氧化氣濃度y=18g/ m.7.1.3接觸裝置（采用鼓泡塔）鼓泡塔體積v塔v塔=18.4 m塔截面積f塔 塔內(nèi)水深ha取4m,則f塔= =220.85/604=4.6塔高h(yuǎn)塔h塔=1.3ha=5.2m塔徑設(shè)兩座鼓泡塔，每座面積f塔=f塔/2=4.6/2=2.3每座塔直徑d塔=1.7 m圖7.1 鼓泡塔示意圖7.1.4臭氧化氣流量 q氣=10000.234/18=13 m/h折算成發(fā)生器工作狀態(tài)下的臭氧化氣流量 q氣=0.614 q氣=7.982 m/h微孔擴(kuò)散板的個(gè)數(shù)n根據(jù)產(chǎn)品樣本提供的資料，所選用微孔擴(kuò)散板的直徑d=0.2m,則每個(gè)擴(kuò)散板的面積f=3.140.20.2/4=0.0314，使用微孔鈦板，微孔孔徑為r=40m,系數(shù)a=0.19，b=0.066,氣泡直徑取d氣=2mm,則氣體擴(kuò)散速度=(2-0.1940)/0.066=20.5m/h,微孔擴(kuò)散板的個(gè)數(shù)n= q/(f)=13/20.50.0314=20.19521個(gè)。圖7.2 微孔板圖所需臭氧發(fā)生器的工作壓力hya塔內(nèi)水柱高h(yuǎn)1=4mh2ob 布水元件水頭損失h2=0.2kpa0.02mh2oc臭氧化氣輸送管道水頭損失 臭氧化氣選用dn15管道輸送，總長(zhǎng)30m,氣體流量較小，輸送管道的沿程及局部水頭損失按h3=0.5mh2o考慮。 臭氧發(fā)生器的工作壓力hy=h1+h2+h3=4+0.02+0.5=4.52mh2o尾氣處理 余臭氧消除器采用壁掛式活性炭余臭氧消除器吸附催化剩余臭氧。7.2活性炭濾池 由于生物活性炭是在貧營(yíng)養(yǎng)的環(huán)境下降解有機(jī)物，氧氣需要量不大，原水中含有一定的溶解氧，原水在進(jìn)入活性炭濾池之前經(jīng)過(guò)了落差為0.5m的跌水曝氣供氧，同時(shí)臭氧分解產(chǎn)生的氧氣也增加了水中溶解氧的含量，所以在活性炭濾池內(nèi)水的溶解氧量足夠，不需要設(shè)置曝氣系統(tǒng)。7.2.1相關(guān)計(jì)算活性炭面積f=q/vl=22.8/10=22濾池個(gè)數(shù)采用3池并聯(lián)運(yùn)行，nl=3，沒(méi)池面積7.43，平面尺寸2.732.73，另外備用一格活性炭濾池，共4個(gè)。接觸時(shí)間tl=hn/vl=2.5/7.430.34h活性炭填充體積vv=fhn=7.432.5=18.575每池填充活性炭的質(zhì)量g活性炭填充密度=0.5t/ m,則g=vr=18.60.5=9.3t(6)活性炭工作時(shí)間tl吸附型活性炭模型實(shí)驗(yàn)結(jié)果為濾速為10m/h時(shí)，k=0.7 m/(kg.h) ho=0.5qo=71kg/ m,進(jìn)水co=4.32mg/l.出水ce=3.66 mg/l，則吸附型活性炭的工作時(shí)間tx= =3132.9(h)由于活性炭表面生長(zhǎng)的生物膜降解了一部分有機(jī)物。延長(zhǎng)了活性炭的工作周期。據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，工作周期延長(zhǎng)了3倍tl=3tx=9398,7h.活性炭每年更換次數(shù)nn=36524/tl=0.73 取1次活性炭層利用率=80%活性炭濾池的高度hl活性炭層高h(yuǎn)n=2.5m 顆?；钚蕴苛?.81.7mm承托層ho層=0.55m 活性炭層以上的水深h1=1.7m活性炭濾池的超高h(yuǎn)2=0.3mhl=2.5+0.55+1.7+0.3=5.05m7.2.2排水槽,排水渠，反沖洗配水系統(tǒng)，反沖洗水箱的設(shè)計(jì)和普通快濾池一樣單池反沖洗流量q沖 =374.4m/h反沖洗排水槽圖7.3 反沖洗排水槽斷面a斷面尺寸 每池設(shè)一個(gè)排水槽，槽長(zhǎng)2.73m,槽內(nèi)流速采用0.6m/s.排水槽采用三角形槽底斷面形式