凈水廠機械攪拌澄清池v型濾池設計計算

本文格式為Word版，下載可任意編輯——凈水廠機械攪拌澄清池v型濾池設計計算第一篇凈水廠設計說明書

第一章總論

第一節(jié)設計任務及要求

一．設計目的

通過本次凈水廠的設計，培養(yǎng)和鍛煉應用理論知識解決工程實際問題的能力。

二．設計內容

（一）確定凈水廠的位置。凈水廠水處理工藝流程及凈水構筑物（或設備）的類

型和數量。要求作出最少兩套方案，進行技術經濟比較，推出最正確方案。（二）進行凈水廠構筑物及設備的工藝設計計算，并在計算書上繪制凈水工藝有

關的一系列草圖。

（三）進行水廠各構筑物，建筑物及各種管渠等總體布置。

三．設計成果

（一）設計說明書與計算書各一份。（二）設計圖紙4—6張包括：

1．凈水廠平面布置圖（1:100—1:500）。

2．凈水廠工藝流程高程布置圖（縱向1:50—1:100；橫向1:100—1:200）。3．濾池或其它凈水構筑物的工藝構造圖（平面及剖面1:50—1:100）。

四．設計說明書與計算書的要求

應說明水廠凈水工藝過程，以及選擇凈水構筑物形式的簡單理由，特別對水廠的總平面布置和高程系統(tǒng)及設計中的獨到之處作深入的闡述。

應詳細地計算出水廠的藥劑投配設備，混合池，反應池，沉淀池，澄清池，過濾池及清水池的全部主要尺寸。應用消毒等選用設備的選用理由及主要規(guī)格參數進行簡要說明。在計算中，應列出所應用的全部計算公式。同時應對所取的計算數據的選擇加以說明并注明其資料來源。所計算的構筑物及設備，皆應繪出相應的計算草圖。

根據水廠規(guī)模，列出水廠人員編制數目，初擬水廠附屬建筑物的占地面積等。其它：

1．設計在指導教師指導下應由每個學生獨立完成。

2．對設計內容及質量的要求。設計要點與步驟以及設計參考資料等參見城市凈水廠畢業(yè)設計指示書。

其次節(jié)設計資料

一．設計題目

R市凈水廠設計

二．基本資料

（一）設計水量

Q=5.2×(1+5%)萬=54600m3/d=2275m3/h=0.632m3/s（水廠的自用水量5%-10%，這里取5%）（二）水源水質資料

表2.1.1

項目濁度色度pH細菌總數大腸桿菌臭和味數量300—800度10度6.5—7.312000個/毫升8500個/升略有項目總硬度（以CaCO3計）氯化鈉硝酸鹽（以氮計）鐵溶解性固體耗氧量數量200毫克/升21毫克/升10毫克/升0.1毫克/升500毫克/升9.68毫克/升（三）對水質的基本要求（生活飲用水水質標準）1．無漂泊物，無令人作嘔的不愉快的臭和味；2．水的酸堿度達到pH=6.5—8.5；

3．色度不超過15度，并不得浮現(xiàn)出其他異色；4．渾濁度不超過1度，特別狀況下不超過5度；5．總硬度（以CaCO3計）為450mg/L;

6．氯化物250mg/L,溶解性總固體為1000mg/L;

7．耗氧量（以O2計）為3mg/L,特別狀況下不超過5mg/L;8．細菌總數100CFU/mL;

9．總大腸桿菌在每100mL中不得檢出。（四）廠區(qū)地形平坦（五）當地氣象資料：

氣溫（月平均）：最高30℃最低-6℃主導風向：西北（六）土壤冰凍深度：地面下0.8米。

（七）廠區(qū)地下水位標高：-5米（水廠相對地面標高定為0.00米）。（八）水源取水口位于城市西北方向5公里。

其次章總體設計

第一節(jié)處理流程的確定

水處理的任務主要是去除水中懸浮物、膠體、病毒、細菌及異臭、異味。屬于水的凈化和水的消毒處理。水的凈化主要采用自然沉淀、混凝沉淀（澄清）、浮升、過濾、吸附技術，水的消毒主要采用化學消毒法和物理消毒法。

根據水源水質資料可知，濁度、細菌總數、大腸桿菌、臭和味、耗氧量不符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-85）。而其他指標均處于正常范圍內。所以凈水廠設計的處理工藝可采用一般的水源凈水工藝流程。

一．具體流程

↓混凝劑↓消毒劑

原水→混凝沉淀或澄清→過濾→消毒→飲用水

二．工藝流程

方案Ⅰ：

↓PAC↓二氧化氯

原水→一泵房→機械攪拌澄清池→V型濾池→清水池→二級泵站→用戶方案Ⅱ：

↓PAC↓二氧化氯

原水→一泵房→機械絮凝池→平流沉淀池→普通快濾池→清水池→二泵站→用戶

其次節(jié)處理構筑物及設備形式的選擇

一．廠址的選擇

從廠址的選擇來看，有兩套方案：（一）將水廠設置在取水構筑物附近優(yōu)點：1．水廠和取水構筑物可集中管理

2．節(jié)省水廠自用水（如濾池沖洗和沉淀池排泥）的輸水費用并便于沉淀

池排泥和濾池沖洗水排除；

缺點：1．離城市管網較遠，用管道輸水會增加輸水工程造價，且輸水管道需按

最高日最高時水量確定管徑，所受壓力較大，從而提高了管道的造價。2．需在主要配水區(qū)增設配水廠，凈化后的水由水廠送至配水廠，再由配水廠送至城市管網，增加了給水系統(tǒng)的設施和管理工作。

（二）將水廠設在城市管網附近

優(yōu)點：無需增設配水廠，且從水廠到主要用水區(qū)的管道口徑要減小，管道

承壓要小，節(jié)省了一些輸水管道費用。缺點：1.增加了水廠的自用水輸送費用

2．不便于反沖洗水的排放。

根據以上對比，由于給水廠與人們的生活密切相關，為了便利管理，需要隨時監(jiān)控，并無須增設配水廠，降低造價，應選擇廠址設在城市管網附近。

二．處理構筑物及設備的選擇和確定

（一）凈水構筑物的選擇本著以下幾點原則：1．新建的水廠應采用具有潛力的構筑物。2．采用單位面積產水率高的構筑物。3．采用簡單可靠，效果好的設備。4．盡量考慮運行自動化。（二）具體選擇如下：1．混凝劑

常用混凝劑有AL2（SO4）3·18H2O、Fecl3.6H2O、FeSO4.7H2O、堿式氯化鋁、聚丙烯酰胺等，兩套設計方案均采用PAC作為混凝劑，它又名聚合氯化鋁。優(yōu)點：

（1）PAC的絮凝體致密且大，形成快，易于沉降，混凝效果好；

（2）在混凝過程中消耗堿度少，溫度適應性高，且適應的PH范圍較寬且穩(wěn)

定；

（3）使用時操作便利，腐蝕性小，勞動條件好（4）投藥量少，節(jié)省藥耗，降低制水成本（5）來源廣，價格較低廉2．混合方式

兩種設計方案均采用泵站混合，將藥劑加在吸水井喇叭口處，設備簡單，混合充分，效果好，不另外消耗動能，另外泵中的葉輪可以讓PAC與原水充分混合，從總體經濟效益而言具有一定優(yōu)勢。3．投藥方法及方式的確定（1）投藥方法

①濕式投法：易于混合，投量易于調理，不易堵塞出口，管理便利，但

占地面積大，易腐蝕，人工調理時工作繁重。

②干式投法：與濕式投法優(yōu)缺點相反，但勞動條件差，設備繁雜，混凝

劑用量小時不易調理。

本設計采用濕式投法。（2）投藥方式

①重力投加：需建造高位溶液池，利用重力作用將藥液投入水內，適用

于中小型水廠，輸液管線不長的狀況。

②水射器投加：設備簡單，使用便利，不受藥液池高程限制，但效率低，

若藥液濃度不當，易引起堵塞。

③計量泵投加：計量泵采用耐酸泵配以轉子流量計進行投加，可定量投

加，不受壓力管限制，適用于大中型水廠。

本設計采用重力投加方式。4．反應沉淀設備

方案Ⅰ用機械攪拌澄清池，它處理效率高，單位面積產水量大，適應性

較強，處理效果也較穩(wěn)定，并適用于大中型水廠，其主要缺點是需要機械攪拌設備，池徑大且原水濁度高時需設機械刮泥設備，維護管理較麻煩。

方案Ⅱ反應池采用機械絮凝池，沉淀池采用平流沉淀池。機械絮凝池絮凝效

果好，構造簡單，施工便利，但是絮凝時間長，占地面積較大；平流沉淀池，可用于各種規(guī)模水廠，沉淀效率高，但是池體大，占地面積大，對廠址選擇有要求。5．過濾設備

方案Ⅰ采用V型濾池：它可實現(xiàn)恒水位等速過濾，采用均質粗砂濾料且厚度較大，截污量較大，出水水質好；采用小阻力配水系統(tǒng)，承托層較?。粴馑?lián)合反沖洗加表面掃洗；水沖洗強度低，沖洗水耗省；采用砂濾料，材料易得，價格低廉。但是配套設備多，土建較繁雜。

方案Ⅱ采用普通快濾池：它造價低，有成熟的運轉經驗；采用砂濾料，材料易得，價格低廉；不需要大量閥門設備；采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可做的較大；池深較淺；可采用降速過濾，水質較好。但是，閥門多，必需設有全套沖洗設備。6．消毒方法

常用消毒劑優(yōu)缺點分析：①液氯：

優(yōu)點：成本低，設備簡單，操作便利，消毒效果穩(wěn)定，余氯保持時間長。缺點：當加氯量大時，可能導致水味不好。有機物含量較多時，采用液

氯將導致大量有機氯化物的產生，被懷疑對人體的健康有害。

②漂白粉：

優(yōu)點：適用于液氯供應不便利的地方，價格低，設備簡單。缺點：含氯量低，用量大，制備容積大，操作麻煩。③氯胺：

優(yōu)點：能延長管網中剩余氯的持續(xù)時間，能減輕由于加氯而產生的不良

水味。

缺點：氯胺消毒過程速度慢，要求接觸時間長，需增加加氨設備。④二氧化氯：

優(yōu)點：不會生成有機氯化物；較自由氯的殺菌效果好；具有猛烈的氧化

作用，可除臭、去色、氧化錳、鐵等物質；投加量少，接觸時間短，余氯保持時間長。

缺點：成本高；一般需現(xiàn)場隨時制?。恢迫≡O備較繁雜；需控制氯酸鹽

和亞氯酸鹽等副產物。

本設計兩方案均選用二氧化氯消毒。由于二氧化氯比其它消毒方式的殺菌效果好，余氯保持的時間長，可直接采用電解法二氧化氯消毒，利用新型復合二氧化氯發(fā)生器，只需加鹽，其余工作過程全部自動控制。

三．結論

通過以上對各水處理構筑物的比較，方案Ⅰ所選用的水處理構筑物無論從經濟因素，長遠利益或是運行效果，總的來說都較方案Ⅱ具有優(yōu)勢，故本設計選用方案Ⅰ。

注：方案Ⅰ中各構筑物的設計詳見設計計算書。

第三章混凝沉淀

第一節(jié)藥劑投配設備

一．藥劑投配的流程

水溶解池攪拌水溶液池耐酸泵溶液池攪拌流量計流量計投藥混合反應圖3.1.1藥劑投配流程圖

二．混凝劑

本設計采用PAC加藥量：30mg/L每日配置次數：3次采用重力投加方式

三．溶解池、溶液池

溶液池形狀采用矩形，采用兩個池子，交替使用。每個容積W1=2.42m3，尺寸為：長?寬?高=1m?1m?0.9m，其中包括超高0.2m，采用壓縮空氣攪拌。底部設置排空管，采用鋼筋混凝土池體。

溶解池形狀采用矩形，采用1個池子，容積為0.7m3，尺寸為：長?寬?高=1.4m?1.5m?1.2m，其中包括超高0.2m，采用壓縮空氣攪拌。底部設置排渣管，池體采用鋼筋混凝土池體，內壁進行防腐處理，涂襯環(huán)氧玻璃鋼。

其次節(jié)混合設備

本設計采用水泵混合，藥劑加在泵前吸水井喇叭口處，采用重力投加方式，泵站中葉輪可將PAC與原水充分攪拌混合，故無需再另外加設混合設備。

第三節(jié)反應設備

方案Ⅱ采用機械攪拌絮凝池

一．設計數據

設計進水量：Q=54600m3/d=2275m3/h=0.632m3/s絮凝池個數：n=2個池內平均水深：H1=2.0m，超高取0.3m絮凝時間：t=20min

廊道內流速采用6檔，即

v1=0.5m/s；v2=0.4m/s；v3=0.35m/s；v4=0.3m/s；v5=0.25m/s；v6=0.2m/s；

二．設計計算

（一）總容積：ω=957m3（二）單池平面面積：f=281.5m2（三）池長、寬：9.0×9.0m（四）GT值計算：水溫t=20°C

GT=40800（在104～105之間）

第四節(jié)沉淀設備的設計

方案Ⅱ采用平流沉淀池

一．設計參數

（一）設計水量：Q=54600m3/d=2275m3/h=0.632m3/s設2座，每座Q=0.316m3/s（二）水平流速：v=10mm/s

二．設計計算

（一）池長：L=54m（二）池寬：B=9m

（三）池深：H=3.8m（其中超高0.3m）

第五節(jié)澄清設備的設計

方案Ⅰ采用機械攪拌澄清池：它處理效率高，單位面積產水量大，適應性較強，處理效果穩(wěn)定，并且采用機械刮泥設備，對較高濁度水處理也具有一定的適應性。但是機械攪拌澄清池需要機械攪拌設備，并且維修較麻煩。

一．設計參數

（一）澄清池的設計流量Q=0.632m3/s(包括自耗水量)，該設計中采用2座澄清

池，則單座池設計流量為Q??Q2?0.316m3/s?1137.5m3/h（二）污泥回流量按4倍設計流量計；

其次反應室的提升流量Q??=(3~5)Q?=5×0.316=1.58m3/s（三）水的總停留時間T=(1.2~1.5)h，取T=1.5h

（四）其次反應室及導流室內流u1=(40~70)mm/s取50mm/s（五）其次反應室水的停留時間t1＝（0.5～1.0）min＝1min=60s（六）分開室上升流速u2＝(0.8~1.1)mm/s=1mm/s

二．設計計算

（一）其次反應室內徑D1=6.4m，外徑6.9m，其次反應室高度H1=3m（二）導流室導流筒直徑D2=9.4m，導流室外徑9.6m（三）澄清池直徑D=22.24m

（四）池超高H0=0.3m，池直壁高H4=2.3m，池圓臺高度H5=4.1m，池子圓臺斜

邊傾角為45o，圓臺底直徑DT=14.04m（五）球冠高H6=1.05m，球冠半球R球=23.99m（六）池總高H=7.75m

（七）配水槽直角邊長B1=0.83m，出水孔直徑d=0.1m，出水孔數n=90個

（八）第一反應室底板厚為0.15m，上端直徑D3=8.86m，高度H7=3.25m，傘形

板延長線交點處直徑D4=14.7m，傘形板下端圓柱直徑D5=14.07m，下檐圓柱體高度H8=0.63m，傘形板距池底高度H10=0.015m，錐部高度H9=2.305m（九）容積計算

1.第一反應室容積：V1=424.22m32.其次反應室容積：V2=235.41m33.分開室容積：V3=1314.44m3

4.池各室停留時間為：其次反應室：T1=9.81min，第一反應室：T2=17.66min，

分開室：T3=54.74min

第一反應室和其次反應室停留時間之和為9.81+17.66=27.47min(20～30min)

第四章過濾

第一節(jié)方案Ⅰ的V型濾池

本設計采用4座濾池，每池分2格

一.設計數據

（一）采用兩座濾池，每座處理水量為：Q=0.316m3/s（二）設計濾速：8m/h

（三）沖洗強度：q=14L/（s·m2）；（四）沖洗膨脹度：50%；（五）沖洗時間：6min；

（六）濾池工作24小時，沖洗周期12小時（七）采用單層濾料：石英砂：0.4m。

二.設計計算

（一）濾池實際工作時間：T=24-0.1=23.9h

（二）每個濾實際總面積：86.9m2（三）單格面積：37.4m2（四）單格有效尺寸采用L×B=11×3.4，實際單格面積為37.4m2。（五）濾池高度：4.7m

其次節(jié)方案Ⅱ的普通快濾池

本設計采用2座普通快濾池。

一．設計數據

每座濾池的設計水量為：Q=27300m3/d正常濾速：v=10m/s反沖洗強度：q=14L/(s·m2)濾料：單層濾料，石英砂0.7m

二．設計計算

（一）池總尺寸

每座濾池的面積115m2

對稱雙行排列，每排3格，每格面積19.2m2濾池總高度：H=3.15m

濾池尺寸：L=5.5m，B=3.5m（二）濾速

實際濾速：v=12m/h

（三）進水系統(tǒng)

進水管徑：D=600mm（四）排水系統(tǒng)

排水管管徑為：D=600mm（五）放空管系統(tǒng)

放空管管徑為：D=300mm

第五章消毒

本設計采用濾后二氧化氯消毒，這種消毒方式不會生成有機氯化物；較自由氯的殺菌效果好；具有猛烈的氧化作用，可除臭、去色、氧化錳、鐵等物質；投加量少，接觸時間短，余氯保持時間長。但是成本高；一般需現(xiàn)場隨時制??；制取設備較繁雜；需控制氯酸鹽和亞氯酸鹽等副產物。

一．投藥量

為了保證安全，產氣量為2mg/L，則每小時總產氣量Q=4.55kg/h

二．耗鹽量及儲鹽量

耗鹽量G=4258.8kg/月，食鹽儲量按1個月設計，每袋固體食鹽為50kg，

共約86袋

三．設備選型

選擇3臺YLD—3000型號的二氧化氯發(fā)生器，2用1備，主機外形尺為1200×950×1000，整流電源外形尺寸800×800×1200（單位：mm）

第六章其他設計

第一節(jié)清水池

清水池的總調理容量按水廠產水量的15%~20%估計，這里取15%。采用矩形鋼筋混凝土清水池2座，則W=15%×54600/2=4095m3，考慮到消防水量，取清水池的容積4100m3,采用矩形鋼筋混凝土標準圖。每座尺寸L×B=32×32m，

H=4.3m，有效水深為4m,超高0.3m。清水池進水管直徑為D=700mm，材質為球墨鑄鐵管管。

其次節(jié)二泵站

泵房面積144m2，尺寸為：L?B?6m?24m

第七章水廠總體布置

一．設計原則

（一）水處理構筑物的生產能力，應以最高日供水量加水廠自用水量進行設計，

并以原水水質最不利狀況進行校核。

（二）水廠應按近期設計，考慮遠期發(fā)展。

（三）水廠設計應考慮各構筑物或設備進行檢修，清洗及中止工作時仍滿足用水

要求。

（四）設計中必需遵守設計規(guī)范的規(guī)定。

二．平面布置

水廠的基本組成分兩部分：

（一）生產構筑物和建筑物，包括處理構筑物、清水池、二級泵房、加藥間等。（二）輔助建筑物，其中又分為生產輔助建筑物和生活輔助建筑物兩種，前者包括化驗室、修理部門、倉庫、車庫及值班宿舍等，后者包括辦公樓、食堂、浴室、職工宿舍。1．布置內容

各構筑物和建筑物的平面定位，各種輸水管道、閥門布置，排水管道（明渠）及窨井的布置，各種管道交織的布置，供電線路位置，道路綠化、圍墻及輔助構筑物布置等。

2．布置原則：（1）按功能分區(qū)，配置得當。

（2）功能明確，布置緊湊。（3）順序排列，流程簡捷。（4）充分利用地形

（5）力求重力排泥，避免加壓提升。

（6）留有適當余地，考慮擴建的和施工的可能。（7）建筑物布置應注意朝向和風向。

3．水廠其他輔助建筑面積一覽表及人員配置：

表7.1.1水廠其他輔助建筑面積一覽表及人員配置附屬建筑面積（m2）人員配置（人）辦公樓216（12×18）15化驗室108（9×12）6機修間162（9×18）8車庫108（9×12）1倉庫162（9×18）1食堂108（9×12）5傳達室27(4.5×6)2浴室、鍋爐房90（6×9+6×6）2電修間36（3×12）4堆場90（6×15）1職工宿舍108（9×12）2附屬建筑面積（m2）人員配置（人）總計118847注：辦公樓包括生產管理用房和行政辦公用房，其中生產管理用房包括技術室1人，技術資料室1人，勞動工資室2人，財務