《某地區(qū)輸配水工程的凈水構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)與計(jì)算案例》9100字

某地區(qū)輸配水工程的凈水構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)與計(jì)算案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u22214某地區(qū)輸配水工程的凈水構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)與計(jì)算案例綜述 117967一、混凝 125157（一）加藥間 19219（二）機(jī)械混合池 424061（三）機(jī)械絮凝池 712002二、沉淀 92665（一）設(shè)計(jì)要點(diǎn) 927934（二）設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算 101362（三）穿孔墻，集水系統(tǒng)和排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1223346三、過濾 128140（一）設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1223103（二）設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算 1316719四、深度處理 2031571（一）臭氧接觸池 2010335（二）活性炭濾池 2221984表3.2失效炭指標(biāo) 277581五、消毒 2719225（一）設(shè)計(jì)與計(jì)算 275177（二）加氯設(shè)備 2825872（三）自動(dòng)真空加氯系統(tǒng) 2819227（四）漏氯吸收系統(tǒng) 2914267（五）加氯間和氯庫(kù) 29一、混凝（一）加藥間1.混凝劑的投加表3.1藥劑投加方式比較投加方式優(yōu)缺點(diǎn)適用情況重力投加便于操作、可靠性高。但是需要建造高位藥液池。不適用于輸液管線很長(zhǎng)的情況。壓力投加水射器效率與加藥泵相比偏低，而且穩(wěn)定性不高，可能會(huì)發(fā)生一些故障。適用范圍較廣。加藥泵不會(huì)受到壓力管的壓力限制。但是設(shè)備不便于維護(hù)。不適用于過小的水廠。因本凈水廠屬于大、中型水廠，不適用重力投加，應(yīng)采用壓力投加。其中，水射器投加可能會(huì)出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，因此采用更為穩(wěn)定的加藥泵，可以做到定量投加。加藥間和藥庫(kù)設(shè)計(jì)(1)溶液池設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)[4]：（1）常采用高架式。（2）若投藥量較少，可考慮與溶解池合建；考慮沉渣深度。容積計(jì)算公式如下： （3.1）式中，W1——溶液池容積（m3）；Q——處理的水量（m3/h），為4583.3m3/h；u——混凝劑最大投加量（mg/L），取10mg/L；b——溶液濃度，一般為5~20%，取10%；n——每日調(diào)制次數(shù)，取3次。溶液池容積結(jié)果為： （3.2）設(shè)有效水深H1=1.0m，則： = （3.3）溶液池分為兩格，每格長(zhǎng)和寬分別取1.53m和1.2m，超高取H2=0.2m。池底坡度設(shè)為0.02，并設(shè)排空管。貯渣高度取H3=0.1m?？偵疃龋? （3.4）溶液池為矩形，溶液池體積=1.53×1.2×1.3×2=4.7736m3。(2)溶解池設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求如下：（1）池底設(shè)排渣管（池底坡度≥0.02）。（2）常采用鋼筋混凝土池底，并對(duì)內(nèi)壁進(jìn)行防腐處理。容積計(jì)算公式如下： （3.5）式中，W1——溶解池體積（m3）；W2——溶液池體積（m3）；取系數(shù)為0.3。容積計(jì)算結(jié)果為： （3.6）設(shè)有效水深H1=1.0m，則面積為： （3.7）溶解池分為兩格，每格長(zhǎng)和寬分別為1.1m和0.5m。超高取H2=0.2m。貯渣高度取H3=0.1m。溶解池深度： （3.8）溶解池為矩形，溶液池體積=1.1×0.5×1.3×2=1.43m3。（3）藥庫(kù)設(shè)計(jì)提前保存一個(gè)月用量，投藥量按最大投藥量即10mg/L計(jì)算。因此藥劑總質(zhì)量： （3.9）已知氯化鐵密度：p=2.90g/cm3=2.90×103kg/m3則體積為： （3.10）計(jì)劃堆放高度為2米，堆放時(shí)孔隙率為50%，則堆放所需占地面積為： （3.11）考慮到卸貨所需位置，通道位置，將藥庫(kù)的面積取20m2。將藥庫(kù)與溶解池、溶液池、加藥泵設(shè)在一起，總面積設(shè)為40m2，平面尺寸設(shè)為8×5m。選3臺(tái)加藥泵，兩用一備。則總流量為： （3.12）單泵流量: （3.13）（二）機(jī)械混合池本自來水廠計(jì)劃建設(shè)兩座機(jī)械混合池，采用船舶型推進(jìn)式攪拌器，與槳式攪拌器相比，雖然制造較復(fù)雜，但是效能較高。機(jī)械混合池設(shè)計(jì)計(jì)算容積計(jì)算式為： （3.14）每個(gè)混合池有效容積取12m3。式中，t——混合時(shí)間（s），一般選用10~30s，取18s；n——池?cái)?shù)（個(gè)），池?cái)?shù)選用2個(gè)。攪拌池有效水深設(shè)為H=2.0m，保護(hù)高為0.5m，池高為2.5m?；旌铣夭贾脼閳A形，當(dāng)量直徑為： （3.15）D取2.77m。攪拌速度梯度，G值常取500~1000s-1，本設(shè)計(jì)中取1000s-1，可知混合功率為： （3.16）式中，μ——水的粘度（Pa·s），常溫下（25℃）為1.0050×10-3Pa·s；Q——混合攪拌池流量（m3/s）。攪拌器有關(guān)參數(shù)選用推進(jìn)式攪拌器邊緣線速度范圍為3~15m/s，本設(shè)計(jì)中為： （3.17）攪拌器直徑為： （3.18）無導(dǎo)流筒時(shí)，攪拌器距池底高度為： （3.19）攪拌器槳葉數(shù)為： （3.20）攪拌器螺距為： （3.21）由于H/d=2.0/1.385=1.44≤4，攪拌器層數(shù)為： （3.22）攪拌器層間距為（系數(shù)取1.0）： （3.23）轉(zhuǎn)速及功率計(jì)算轉(zhuǎn)速為： （3.24）攪拌器排液量為： （3.25）其中，Kq——流動(dòng)準(zhǔn)數(shù)，推進(jìn)式攪拌器取0.50；n——攪拌器轉(zhuǎn)速（r/s）；d——攪拌器直徑（m）。體積循環(huán)次數(shù)為： （3.26）其中，Q’——攪拌器排液量（m3/s）；t——混合時(shí)間（s），本設(shè)計(jì)中取18s；V——混合池有效容積（m3）。攪拌功率為： （3.27）其中，Np——功率準(zhǔn)數(shù)，為0.32；——水密度（kg/m3），取1000kg/m3；g——重力加速度（m/s2），g=9.81m/s2；電動(dòng)機(jī)功率為： （3.28）其中，Kg——工況系數(shù)，為1.2；——機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)總效率，取80%。核定攪拌功率N＜NQ，因此適用于推進(jìn)式攪拌器。（三）機(jī)械絮凝池本設(shè)計(jì)設(shè)兩組機(jī)械絮凝池，每組分為三格。總設(shè)計(jì)流量為4583.3m3/h，每組為2292m3/h。尺寸設(shè)計(jì)每組絮凝池有效容積為（共兩組，一組內(nèi)設(shè)一座）： （3.29）其中，T——絮凝時(shí)間（min），常為15~20min，取20min；n——池?cái)?shù)，本設(shè)計(jì)中n=1。每座絮凝池有效容積取764m3，每座絮凝池分為三格，每格尺寸設(shè)為8.0×8.0m。絮凝池平均水深為： （3.30）超高取0.3m，因此絮凝池總高度為4.3m。絮凝池每格配備一臺(tái)攪拌器，共三排，攪拌器采用垂直軸式。在四周設(shè)四塊固定擋板。攪拌器及其他參數(shù)葉輪直徑D取池寬的80%，采用6.4m。葉輪槳板中心點(diǎn)線速度v1=0.5m/s，v2=0.35m/s，v3=0.2m/s。槳板長(zhǎng)度l=3.2m（l/D=0.5≤0.75）。槳板寬度為b=0.24m（b/l=0.075≤0.10）。每根軸設(shè)8塊槳板，內(nèi)側(cè)4塊，外側(cè)4塊。 （3.31）四塊固定擋板的寬為0.2m，高為1.0m。 （3.32）19.2%+2.5%=21.7%＜25%。葉輪槳板中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)直徑D0為： （3.33）r1=2960mm，r2=3200mm。葉輪轉(zhuǎn)速分別為： （3.34） （3.35） （3.36） （3.37） （3.38） （3.39）槳板寬長(zhǎng)比b/l=0.24/3.2＜1，查表可得： （3.40）槳板旋轉(zhuǎn)的過程中克服水的阻力導(dǎo)致的功率消耗如下：第一格外側(cè)槳板： （3.41）第一格內(nèi)側(cè)槳板： （3.42）第一格攪拌軸功率： （3.43）用一樣的方法可以求出第二、第三格攪拌軸功率為0.217kW和0.033kW。消耗的總功率為： （3.44）采用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率為（取，）： （3.45）核算G值及GT值（按水溫20℃計(jì)，）：第一格： （3.46）第二格： （3.47）第三格： （3.48）平均速度梯度： （3.49） （3.50）經(jīng)過核算，G值在30~60s-1范圍內(nèi)，GT值在104~105范圍內(nèi)，均符合要求。二、沉淀斜管沉淀池與斜板沉淀池原理基本相同，但水利條件更為優(yōu)越，因此選用斜管沉淀池。（一）設(shè)計(jì)要點(diǎn)1.斜管的水平傾角θ常采用60°；2.根據(jù)沉泥量和排泥方式等因素確定積泥區(qū)高度，排泥設(shè)備可選用穿孔管排泥或機(jī)械排泥等；3.目前國(guó)內(nèi)主要選用的斜管材料為聚氯乙烯塑料片、聚丙烯塑料片、玻璃鋼斜管和不銹鋼。（二）設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算1）設(shè)計(jì)采用數(shù)據(jù)本設(shè)計(jì)中采用異向流式斜管沉淀池。根據(jù)《給水工程》（第四版）中的規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算[5]。設(shè)2個(gè)沉淀池，每個(gè)池子設(shè)計(jì)流量Q=2291.65m3/h。斜管材料采用塑料板熱壓為正六邊形蜂窩管，內(nèi)切圓直徑d=30mm，水平傾角θ=60°，管厚=0.4mm。清水區(qū)上升流速v=2.5mm/s，顆粒沉降速度=0.35mm/s。2）清水池面積清水區(qū)面積為： （3.51）式中，q——表面負(fù)荷，斜管沉淀池的表面負(fù)荷一般為9~11m3/（m2·h），本設(shè)計(jì)取表面負(fù)荷q=10m3/（m2·h）。實(shí)際清水區(qū)需要面積： （斜管結(jié)構(gòu)占用面積按3%計(jì)） （3.52）斜管區(qū)平面尺寸為11.8m×20m。3）斜管長(zhǎng)度管內(nèi)流速為：

（3.53）斜管長(zhǎng)度為： （3.54）過渡區(qū)長(zhǎng)度為250mm。斜管總長(zhǎng)：

（按1000計(jì)，即取l’=1000mm）（3.55）4）池子高度采用保護(hù)高度：0.3m；穿孔排泥槽高：0.8m；清水區(qū)高度：1.2m；布水區(qū)高度：1.5m；斜管高度為：

（3.56）池子總高度為： （3.57）5）進(jìn)口設(shè)置穿孔墻，使用穿孔管進(jìn)行排泥和集水。6）復(fù)算水力半徑為： （3.58）雷諾數(shù)Re為： （3.59）式中，——當(dāng)t=20℃時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度=0.01cm2/s。沉淀時(shí)間為： （3.60）弗勞德數(shù)Fr為： （3.61）斜管中的沉淀時(shí)間為： （3.62）規(guī)定一般在4~8min之間，滿足要求。（三）穿孔墻，集水系統(tǒng)和排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.進(jìn)水穿孔墻沉淀池進(jìn)口采用穿孔墻布置，設(shè)2個(gè)沉淀池，每個(gè)沉淀池流量Q=2291.65m3/h=0.637m/s，穿孔流速v1=0.15m/s，則孔眼總面積為： （3.63）每個(gè)孔眼尺寸定為20cm×20cm，面積s為0.09m2，孔眼個(gè)數(shù)為： 個(gè)，取108個(gè) （3.64）分6行，每行18個(gè)布置在厚度為1米的穿孔墻上。為防止沖動(dòng)積泥，在積泥面以上0.3~0.5米處再設(shè)置孔眼。2.集水系統(tǒng)設(shè)計(jì)沿著池長(zhǎng)的方向設(shè)置10條穿孔集水槽，中間設(shè)2條集水渠。集水槽的中心距為： （3.65）取槽寬0.2m，槽高為0.5m。排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)本水廠選用SXH型虹吸式吸泥機(jī)進(jìn)行機(jī)械排泥，在底部設(shè)集泥坑。泥漿應(yīng)采用重力流的方式就近排放。三、過濾（一）設(shè)計(jì)要點(diǎn)配水系統(tǒng)方案選擇配水系統(tǒng)選用管式大阻力系統(tǒng)。2.沖洗方式選擇為了保證沖洗效果和降低成本，本設(shè)計(jì)采用氣水反沖洗。3.濾料選擇濾料分為單層、雙層和三層。為取得較高的含污能力，本水廠采用無煙煤（上層）－石英砂（下層）的雙層濾料。（二）設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算濾池表面積、個(gè)數(shù)和單池尺寸個(gè)數(shù)：共16個(gè)，分兩組，每組8個(gè)，呈對(duì)稱雙排布置。濾速v：12m/h（雙層濾料濾速通常為10~14m/h）；沖洗強(qiáng)度q：14L/（s·m2）（常為12~15L/（s·m2））.濾池實(shí)際工作時(shí)間為： （3.66）式中，T——每日實(shí)際工作時(shí)間（h）；24——濾池工作時(shí)間（h）；12——沖洗周期（h）；0.1——單次沖洗時(shí)間（h）。每組設(shè)計(jì)流量為： （3.67）每組濾池面積為： （3.68）單池尺寸為： （3.69）取f=25m2。當(dāng)單個(gè)濾池面積≤30m2時(shí)，長(zhǎng)：寬=1.5~2，本設(shè)計(jì)中取濾池尺寸為長(zhǎng)L=6.25m，寬B=4m，長(zhǎng)：寬=1.56，在規(guī)定范圍內(nèi)。校核強(qiáng)制濾速： （3.70）滿足《給水工程》（第四版）中對(duì)于沖洗濾速的要求。2）濾池高度支承層高度：H1=0.5m濾料層高度：H2=0.8m砂面上水深：H3=1.8m保護(hù)高度：H4=0.3m故濾池總高： H=H1+H2+H3+H4=0.5+0.8+1.8+0.3=3.4m （3.71）3）配水系統(tǒng)（每只濾池）1.干管干管流量為： （3.72）管徑：dg=650mm。干管始端流速為： （3.73）干管橫截面積為： （3.74）支管支管中心間距：aj=0.25m。每個(gè)池子的支管數(shù)目為： ，每側(cè)25根。 （3.75）每根支管進(jìn)口流量為： （3.76）支管管徑：dj=70mm。支管始端流速為： （3.77）孔眼布置孔眼總面積為： （3.78）式中，K——支管上孔眼面積與濾池面積之比，取0.25%孔眼直徑：dk=10mm單個(gè)面積為： （3.79）每個(gè)池中所有支管上孔眼總數(shù)為： （3.80）每根支管的孔眼數(shù)為： （3.81）將其布置為兩排，每個(gè)孔眼與垂線成45度角向下交錯(cuò)排列。每根支管長(zhǎng)度為： （3.82）孔眼前后中心距為： （3.83）孔眼水頭損失水頭損失為： （3.84）其中，——流量系數(shù)，常為0.65；k——孔口總面積與濾池面積之比，取0.25%。復(fù)算配水系統(tǒng)支管長(zhǎng)度與支管直徑之比為： （3.85）孔眼總面積與支管總橫截面積之比為： （3.86）干管、支管橫截面積之比為： （3.87）在1.75~2.0的規(guī)定范圍內(nèi)。每排孔眼中心距為：滿足孔眼中心距小于0.2m的要求。4）洗砂排水槽洗砂排水槽中心距設(shè)為a0=2.0m（常取1.5~2.1m）。排水槽根數(shù)為： （3.88）排水槽長(zhǎng)度為： （3.89）每槽排水量為： （3.90）排水槽使用三角形標(biāo)準(zhǔn)斷面，流速v0=0.5m/s。槽斷面尺寸為： （3.91）排水槽底厚度：濾層最大膨脹度：（一般取30%~50%）。砂層厚度：洗砂排水槽頂距砂面高度為： （3.92）洗砂排水槽總平面面積為： （3.93）復(fù)核： （3.94）基本滿足要求。5）濾池管渠計(jì)算1.進(jìn)水進(jìn)水總流量： （3.95）進(jìn)水渠斷面進(jìn)水，渠寬B1=1.6m，水深為1.0m。每組渠中流速： （3.96）渠中流速滿足在0.8到1.0之間的規(guī)定。共16個(gè)濾池，則各個(gè)濾池進(jìn)水管流量： （3.97）進(jìn)水管直徑采用D2=350mm管中流速為： （3.98）管中流速滿足在0.8到1.0之間的要求。2.沖洗水沖洗水總流量： （3.99）沖洗水管徑采用：D3=420mm沖洗水管中流速： （3.100）渠中流速滿足在2.0到2.5之間的規(guī)定。3.清水清水總流量： （3.101）清水渠斷面：清水渠斷面的尺寸與進(jìn)水渠斷面相同，寬1.6米，深1.0米。每個(gè)濾池清水管流量： （3.102）采用清水支管直徑D5=300mm。清水支管中流速： （3.103）各清水支管連接至直徑為DN1200的清水總管。清水總管中流速為： （3.104）渠中流速滿足在0.8到1.2之間的規(guī)定。4.排水排水流量為： （3.105）沿著池壁布置排水渠，每行濾池各布置一條。排水渠斷面寬度B6=0.6m，渠中水深H6=0.5m。采用排水豎管管徑D6=600mm。渠中流速為： （3.106）管中流速為： （3.107）6）沖洗水的供給采用沖洗水箱來供給沖洗水。沖洗時(shí)間：t=6min沖洗水箱的容積： （3.108）水箱中水流至配水管局部和沿程損失之和：?配水系統(tǒng)水頭損失：h2=hk=2.80m承托層水頭損失： （3.109）濾料層水頭損失： （3.110）式中，——濾料比重，石英砂為2.65；——水的相對(duì)密度，1；m0——濾料孔隙率（膨脹前），石英砂為0.41；H2——濾層厚度（膨脹前）（m）。安全富余水頭：取1.5m沖洗水箱底需要高出洗砂排水槽面H0： （3.111）四、深度處理（一）臭氧接觸池不同的投加位置可以帶來不同的處理效果。本水廠在活性炭過濾前投加臭氧，能殺菌消毒和氧化有機(jī)物，并且與活性炭過濾聯(lián)用，可促進(jìn)活性炭吸附，延長(zhǎng)活性炭再生周期[6,7]。1.臭氧發(fā)生器氣源系統(tǒng)臭氧發(fā)生器氣源可為干燥純凈壓縮空氣（CDA）、液態(tài)純氧（LOX）和現(xiàn)場(chǎng)制氧氣（V-GOX）。干燥純凈壓縮空氣的空氣源易獲得，但能耗高，考慮到經(jīng)濟(jì)效益，為節(jié)約運(yùn)行成本，本凈水廠不采用此種氣源；現(xiàn)場(chǎng)制氧氣適用于大中型水廠。本自來水廠的設(shè)計(jì)規(guī)模為10萬m3/d，因此采用現(xiàn)場(chǎng)制氧氣作為氣源。當(dāng)采用現(xiàn)場(chǎng)制氧氣時(shí)，發(fā)生器的臭氧濃度（重量比）約為1%~2%，電耗約為15~25kW·h/kgO3。現(xiàn)場(chǎng)制取氧氣的方法包括兩種：l）低溫精餾：將空氣液化，改變壓力將液化空氣的氧和氮分離，采用精塔完成。每產(chǎn)生lt氧耗電260~340kW·h，產(chǎn)出的氧氣純度>99.5%。低溫精餾設(shè)備可靠性高，運(yùn)行成本低，但投資較大。2）吸附分離方法：空氣通過吸附床，優(yōu)先吸附氮?dú)鈴亩迫⊙鯕狻１驹O(shè)計(jì)中氧氣用量較大，采用運(yùn)行成本較低的低溫精餾法制取氧氣。2.臭氧發(fā)生系統(tǒng)臭氧發(fā)生系統(tǒng)包括電氣控制、臭氧發(fā)生器和量測(cè)設(shè)備等設(shè)備。(1)臭氧發(fā)生器本自來水廠采用常用的高壓無聲放電法制取低濃度的臭氧化空氣，形式選取常見的臥管式。3.臭氧接觸反應(yīng)系統(tǒng)(1)接觸反應(yīng)裝置的形式選擇本水廠投加臭氧的目的是殺菌消毒、滅活細(xì)菌、除COD和將微量污染物氧化。本設(shè)計(jì)中后續(xù)消毒工藝可以實(shí)現(xiàn)殺菌和滅活病毒，臭氧的主要目的為除COD和微量有機(jī)污染物，因此按化學(xué)反應(yīng)速度控制的要求來進(jìn)行裝置的選擇。本自來水廠采用微氣泡擴(kuò)散器作為臭氧接觸反應(yīng)裝置。微氣泡擴(kuò)散器是目前水廠中較為常見的類型，其接觸反應(yīng)池內(nèi)處理水流從池子下部進(jìn)入池中，呈現(xiàn)出向下降流和向上升流，折向流動(dòng)，池子底部的布?xì)鈹U(kuò)散管將臭氧擴(kuò)散成氣泡與水流逆向接觸，發(fā)生氧化反應(yīng)。其處理效果較好，適用于大液體容積的系統(tǒng)。(2)接觸反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)本工藝流程具有殺菌消毒與氧化水中的有機(jī)物和生物難降解有機(jī)物的要求。當(dāng)處理要求為滅菌及滅活病毒時(shí)，臭氧投加量為1~3mgO3/L水，去除效率>90~99%，接觸時(shí)間數(shù)秒至10~15min，按所用裝置類型所定；當(dāng)處理要求為去除COD時(shí)，臭氧投加量為1~3mgO3/L水，去除效率為40%，接觸時(shí)間>5min；當(dāng)處理要求為除有機(jī)物時(shí)，臭氧投加量為1.5~2.5mgO3/L水，去除效率為60~100%，接觸時(shí)間>27min。結(jié)合上述規(guī)定，本設(shè)計(jì)取臭氧投加量為2mgO3/L水。(3)接觸反應(yīng)裝置的設(shè)計(jì)計(jì)算本自來水廠中接觸反應(yīng)池連續(xù)處理，按照連續(xù)處理的公式進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。池體尺寸計(jì)算與鼓泡塔相比，微氣泡接觸反應(yīng)池適用于水量更大的水廠，因此選用微氣泡接觸反應(yīng)池。本自來水廠設(shè)計(jì)三座微氣泡接觸反應(yīng)池。微氣泡接觸反應(yīng)池單室的運(yùn)行效果較差，通常設(shè)2~3室串聯(lián)運(yùn)行，本設(shè)計(jì)采用雙室串聯(lián)運(yùn)行的模式，兩室皆投加臭氧，總臭氧的60%加在前室，總臭氧的40%加在后室。每座池體尺寸為： （3.112）式中，V——池體體積（m3）；t——水體停留時(shí)間（min），微氣泡接觸反應(yīng)中，一般水力停留時(shí)間大于5~10min，本設(shè)計(jì)取12min；Q水——水流量（m3/h）。每座池面積： ，取61.2m2。 （3.113）式中，HB——擴(kuò)散器以上水深，m，常為5~7m，取5m。池長(zhǎng)度L取10.2m，池寬度B取6m，水池超高取0.3m。接觸反應(yīng)室的停留時(shí)間滿足以下公式： （3.114）式中，t1——前室停留時(shí)間，min，本設(shè)計(jì)中為8min；t2——后室停留時(shí)間，min，一般≥4min，本設(shè)計(jì)中取4min。臭氧化氣布?xì)庀到y(tǒng)計(jì)算每小時(shí)投配的總臭氧量： （3.115）式中，C——每小時(shí)投配的總臭氧量，kgO3/h；C0——水中所需臭氧投加量，gO3/m3水，本設(shè)計(jì)中為2gO3/m3水。臭氧化氣流量的投加量為： （3.116）式中，Q氣——需要投加的臭氧化氣流量，標(biāo)準(zhǔn)Nm3/h；Y1——發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧氣濃度，gO3/m3，常為10~20g/m3，取12g/m3。工作狀態(tài)下的需要投加的反應(yīng)器臭氧化氣流量為： （3.117）（二）活性炭濾池顆粒活性炭濾池(1)濾床型式的選擇顆?；钚蕴繛V床各種型式的特點(diǎn)如下：固定床可以循環(huán)利用再生后的活性炭；流動(dòng)床的炭床占地面積較小，但需要保證炭粒均勻。目前使用最廣泛的是固定床，本設(shè)計(jì)中采用固定床。普通快濾池閥門較多，而虹吸濾池不需要大型閥門和沖洗水泵，且水量和面積都與本設(shè)計(jì)的條件相匹配，所以炭濾池按照虹吸濾池的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。(2)固定床設(shè)計(jì)要點(diǎn)固定床吸附裝置通水方式包括降流和升流。降升流都包括串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式。由于進(jìn)入活性炭濾池前已經(jīng)經(jīng)過了多步的有機(jī)物去除處理，應(yīng)該不會(huì)產(chǎn)生粘液堵塞炭層，無需采用升流式，因此本設(shè)計(jì)活性炭濾池的通水方式采用降流式通水。因?yàn)榻盗魇降牟⒙?lián)適用于被吸附物濃度較低而處理水量較大的情況，與本設(shè)計(jì)中原水條件較匹配，所以采用并聯(lián)的排列方式。顆?；钚蕴康倪x擇：根據(jù)《顆粒活性炭吸附池水處理設(shè)計(jì)規(guī)程》（CECS124:2001），顆粒活性炭的柱徑為1.5mm，柱長(zhǎng)度為1.0mm~2.5mm[8]。炭濾池進(jìn)水濁度：要求在3NTU以下。炭濾池的使用周期：本設(shè)計(jì)中，炭濾池進(jìn)水已經(jīng)經(jīng)過臭氧化處理，進(jìn)水有機(jī)物具備可生物降解性，活性炭使用周期可達(dá)到2~3年及以上。(3)設(shè)計(jì)參數(shù)主要設(shè)計(jì)參數(shù)：接觸時(shí)間：選擇合適的接觸時(shí)間十分重要。接觸時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行費(fèi)用過高；接觸時(shí)間過短，活性炭的吸附效果不好。一般情況下，空床接觸時(shí)間不小于7.5min，采用10~15min。濾速：采用固定床，空床流速常為8~20m/h，取v=10m/h。濾層厚度：本設(shè)計(jì)中采用固定床，濾層厚度一般為1.0~2.5m，本設(shè)計(jì)中取1.5m。承托層厚度：采用分層級(jí)配，共5層，粒徑級(jí)配從上到下為：8~16mm，厚度為50mm；4~8mm，厚度為50mm；2~4mm，厚度為50mm；4~8mm，厚度為50mm；8~16mm，厚度為50mm。炭濾池面積和個(gè)數(shù)參考北京某水廠活性炭濾池進(jìn)行設(shè)計(jì)，采用矩形炭濾池。個(gè)數(shù)：分2組，每組8格，共16格，呈對(duì)稱雙排布置。設(shè)計(jì)流量為： （3.118）濾池工作時(shí)間為23h/天，每組濾池面積為： ，取240m2 （3.119）單格面積為： （3.120）滿足＜50m2的要求取單格寬度B=4m，單格長(zhǎng)度L=7.5m炭濾池總高度：炭濾池總高度計(jì)算式如下： H總==6.00m 式中，H總——吸附濾池的總高度，m；H0——集水室高度，m，一般為0.3~0.4m，取0.3m；H1——濾板厚度，m，一般為0.1~0.2m，本設(shè)計(jì)取0.1m；H2——承托層厚度，取0.25m；H3——炭濾層厚度，取1.5m；H4——洗砂排水槽底至炭濾層高度，取0.25m；H5——洗砂排水槽高度，取0.6m；H6——洗砂排水槽堰上水頭，一般取0.05~0.10m，本設(shè)計(jì)中取0.1m；H7——沖洗水頭，一般取1.0~1.2m，本設(shè)計(jì)中取1.0m；H8——清水堰上水頭，一般取0.1~0.2m，本設(shè)計(jì)中取0.1m；H9——過濾水頭，取1.5m；H10——濾池超高，取0.3m。配水系統(tǒng)本水廠選用小阻力配水系統(tǒng)。配水孔眼面積與炭吸附池面積之比取1%，單池配水孔眼面積為0.2407m2。虹吸系統(tǒng)由于虹吸管進(jìn)水量（一格沖洗）數(shù)值不大，本設(shè)計(jì)中虹吸管采用圓形斷面鑄鐵管。虹吸管進(jìn)出口水封（淹沒深度需要足夠大）。進(jìn)水虹吸管：虹吸管進(jìn)水量Q2（當(dāng)一格沖洗時(shí)）計(jì)算式如下： Q2=斷面面積ω1計(jì)算式如下： ω1=式中，v1——進(jìn)水流速，一般為0.4~0.6m/s，本設(shè)計(jì)中取0.5m/s；進(jìn)水虹吸管直徑D1為： D1=4以Q2=Q ω1= v1=流速在0.4~0.6m/s的范圍內(nèi)，符合要求。2）排水虹吸管斷面面積ω3計(jì)算式如下： ω3=式中，q——沖洗強(qiáng)度，取14L/（s·m2）；v4——排水虹吸管流速，常為1.4~1.6m/s，取1.5m/s。排水虹吸管直徑D3為： D3=4進(jìn)行校核： ω3= v4=流速在1.4~1.6m/s的范圍內(nèi)，符合要求。真空系統(tǒng)：水力自動(dòng)控制虹吸的形成與破壞，虹吸的形成時(shí)間在1~3min內(nèi)。炭濾池的沖洗與沖洗排水槽高度炭濾池的沖洗本設(shè)計(jì)中炭濾池進(jìn)水濁度不高，采用水反沖洗即可，沖洗時(shí)使用濾后水（濁度＜3NTU）。沖洗周期：當(dāng)進(jìn)水濁度＜2NTU時(shí)，反沖洗周期一般取7~10天，本設(shè)計(jì)取7天，即168h。單次沖洗：取沖洗時(shí)間為10min，即1/6h。膨脹率：e=23%。沖洗排水槽排水槽頂面至活性炭層表面的距離計(jì)算式如下： h=eH3+0.5=0.23×1.5+0.5=0.845m，取0.85m。 （3.131） 排水槽底至炭濾層高度H4為0.25m，排水槽高度H5為0.6m，滿足H4+H5=h=0.85m。洗砂排水槽中心距a0=2.0m。排水槽根數(shù)為： （3.132）排水槽長(zhǎng)度為： （3.133）每槽排水量為： （3.134）選用三角形標(biāo)準(zhǔn)斷面，流速v0=0.5m/s。槽斷面尺寸為： （3.135）排水槽底厚度：。防腐炭和鐵的電位差較大，因此濕炭和鐵的接觸處容易發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致嚴(yán)重的腐蝕。本設(shè)計(jì)中對(duì)炭濾池進(jìn)行了防腐處理：用鋼筋混凝土構(gòu)件代替鋼制的支撐件；鋼和鑄鐵配件內(nèi)外部涂抹兩道“飲水容器內(nèi)壁環(huán)氧涂料”?；钚蕴康脑偕?dāng)顆?；钚蕴康奈侥芰χ饾u消失之后，需要對(duì)其進(jìn)行再生處理以循環(huán)使用（失效炭及再生炭的吸附性能指標(biāo)如表3.2和表3.3所示）。為簡(jiǎn)化水廠的運(yùn)行管理，不另建活性炭再生系統(tǒng)，并且參考?xì)W美等發(fā)達(dá)國(guó)家的運(yùn)行管理模式，每年定期定量再生活性炭。這種模式不僅可以使活性炭吸附池內(nèi)常有新炭，從而保證了水處理效果[9]。表3.2失效炭指標(biāo)測(cè)定項(xiàng)目表層（mg/g）中層（mg/g）底層（mg/g）碘吸附值（mg/g）≤600≤610≤620亞甲蘭吸附值（mg/g）≤85—≤90表3.3再生炭指標(biāo)吸附性能碘值（mg/g）亞甲蘭（mg/g）強(qiáng)度（%）水分（%）≥750≥100＞80＜5五、消毒（一）設(shè)計(jì)與計(jì)算加