给水处理厂毕业设计 - secret 

给水处理厂的设计

1.1 厂址的选择

厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通过技术经济比较确定，本设计在选择厂址时考虑了以下几个方面：

1.厂址选择在工程地质条件较好的地方，以降低工程造价，以便施工。

2.取水地点在河流的上游，距离用水区较近，因此将水厂设置在取水构筑物附近，且处于城市边缘。

3.水厂建在城市的边缘，处于常年主导风向的下风向，且不占良田、并留有发展的余地，厂区周围卫生条件较好，符合《生活饮用水水质标准》

4.水厂离市区较近，交通方便，有利于施工管理和降低输电线路的造价。

5.水厂所在的位置地形有适意的自然坡度，有利于高程布置，做到土方平衡，同时理和到较近，有

利于沉淀池排泥及滤池冲洗水排出。 6.水厂所在地势较高，不受洪水威胁。 1.2 给水水源水质的分析 有所给原水水质资料知，原水最高浊度1100mg/l,平均浊度160mg/l,超过了《生活饮用水水质标准》中的规定，故需去除浊度。

细菌总数5600个/ml,大肠菌群257个/l,大大超过了《生活饮用水水质标准》中的规定，故需进行消毒灭菌。

水源PH值为7.5，符合《生活饮用水水质标准》中的规定，故不需处理和调整，总硬度为458mg/lCaCO3 ,稍稍超过了生活饮用水水质标准的规定，在经过沉淀、过滤等常规处理，即可达到要求，故不需进行特殊处理。 1.3 水厂设计水量

水厂设计水量按最高日平均时流量加上5％的水厂自用水量计算，则水厂设计水量为： Q=81443.7×1.05=85515.885m3/d=3563.16m3/h=0.99m3/s 1.4 净水工艺流程的选择

合理的净水工艺是水厂保证供水水质的关键，给水处理方法和工艺流程，应根据原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究，必要的试验，并参考相似条件下处理构筑物的运行条件，经技术经济比较够确定。

本设计采用的井水工艺流程如下：

混凝剂

消毒剂

原水 ——→混合→絮凝→沉淀→过滤→清水池 ——→二级泵房→管网

配水井具有消能作用，使原水均匀稳定的净如净水系统，避免受取水泵站富余，水头的影响，同时又具有排气的作用，使溶解在水中的部分气体溢出，以利于后续处理。 根据同类水厂运行经验，本设计采用配水井停留时间1.5min，最小H/D=10/9 稳压井容积V=QT=0.99×60×1.5=89.1m3

有效水深采用H=6m,则稳压井直径D为4.79m,取5.0m 则H/D=1.2﹥10/9，稳压井超高取0.5m

1.5 稳压配水井的设计

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1.6 投药系统的设计

1． 药剂的选择

根据原水水质，药剂的来源情况及类似水质条件的水厂的运行经验，确定混凝剂采用碱式氯化铝 其特点是：

（1）净化效率高，好药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好，远水高浊度尤其显著。 （2）温度适宜性高，PH值使用范围宽，因而可不投加碱剂。 （3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。 （4）设备简单，操作方便，成本较低。

由于城市位于东北地区，冬季长而寒冷，此时原水呈低温低浊状态，采用铝盐混凝时，形成的絮粒往往细小松散，不易沉淀，即使加大投药量，也达不到理想的效果。因此，投入少量活化硅酸做主凝剂，是絮凝体的尺寸和密度增大，使沉淀加速，它适用于铝盐混凝剂，可缩短混凝时间，节省混凝剂用量，并可提高滤池滤速，在源水混浊度低，悬浮物含量少及水温较低时使用效果更为显著。 2． 药剂投加量

由于缺少试验资料，参考相似水源有关水厂的首剂投加资料估计投药量。 碱式氯化铝平均投加量：50mg/l,最高投加70mg/l,活化硅酸投加量2-3mg/l 3． 药剂的调剂剂投加

常用的药剂投加方法有干投法和试投法两种，湿投法是将混凝剂溶解后再配成一定浓度的溶解定量投加；干投法是将固体药剂破碎成粉末后惊醒定量投加，由于试投法在实际中用较多，药剂易于原水充分混合，不易堵塞入口，计量管理方便，且投量少，易于调节，因此本设计采用湿投法投药过程如下：

药剂→溶解池→溶解液→转子流量计→水射器投加→管道 ① 溶液池溶积（W2）

W2=Qu/bn=25×3563.16/417×15×2=7.12 m3

W2—溶解池容积

u—混凝剂最大的投加量mg/l 取25mg/l

Q---处理的水量m3/h b---溶液浓度，取15％ n—每日调制次数取2

为了便于检修时停换使用，将分为两个池子。N=2， 则每个池子容积W2’=3.75 m3 单池尺寸1×2.0×1.9 m3 ② 溶解池容积（W2）

取溶液池的20％，设置两池，交替使用

W1=W2×0.2=0.2×7.5=1.5 m3

单池尺寸=0.5×1.0×1.5m（超高取0.3m ）

为了便于投加药剂，溶解池高程一般以设置在地下为宜，池顶高出地面0.2米；溶药池底坡不小于0.02，池底应有排渣管，池壁须设超高防止搅拌溶液时溶液溢出。采用钢筋混凝土池体，内壁涂衬环氧玻璃钢、辉绿岩、耐酸胶混贴瓷砖或聚氯乙烯板等。

4． 投加方式：

本设计采用高位溶液池重力投加。 5．计量设备：

采用隔膜式加药计量泵。 6．采用药库和药间合建

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加药间与药剂仓库建在一起，设在投药点附近，药库储存量按最大投药量的30天用量计算。 7. 混合方式：

本设计采用管式静态混合器混合。此方式设备简单，维护管理方便，不需土建筑物，混合效果好，不需外加动力设备。

⑴.设计要点：

①混合速度要快，药剂应在水中流造句裂纹懂得条件下投入，一般混合时间（10～20s） ②本设计采用一点连续投药

③混合设备里后备处理构筑物越近越好，尽可能与构筑物相连接。 ⑵.混合方式

ⅰ根据各水厂运行经验，本设计采用水利混合，采用静态混合器。 ⅱ静态混合器的特点，适用条件。特点： ①投资省，在管道上安装容易，维修工作量小。

②能快速混合，效果良好。 ③产生一定的水头损失。

使用条件：①适用于水量变化小的水厂。 ②混合器内采用1-4个分流单元

⑶.将静态混合器仿如絮凝赤金水管即可，可适应投产适合今后流量的变化，应有曾见混合数的可能投药点应靠近水流方向的第一节混合数，投药管插入管内径的1/3处，管内径较大时，采用多孔投药，使药液均匀分布。

⑷.静态混合器的水头损失 h=0.1184Q2/ d4.4n

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式中Q－流量 d－进水管径 d=1000mm n－混合器单体数 n=3 h=0.1184×(0.99/14.4)×3=0.35m

1.7 絮凝池的设计

经过与药剂充分混合后的原水，进入絮凝池进入絮凝，絮凝池设计要点：

⑴.流速一般按由大到小进行设计，在较大流速下使水中的胶体颗粒发生充分的碰撞吸附；在较小流速下，使较小颗粒能结成较大的絮凝，以便在沉淀池内去除。

⑵.为了确保沉淀效果，要有足够的反应时间，并控制反应速度，使其平均速度梯度G达10-75秒-1，以保证反应过程的充分与完善。

本设计采用往复式隔板絮凝池，它具有絮凝效果较好，结构简单，施工方便的等优点。

絮凝时间为20—30min,色度高、难于沉淀的细粒较多时宜采用高值；池内流速应按变速设计，进口流速一般为0.5—0.6m/s,出口流速一般为0.2—0.3 m/s，通常用改变隔板的间距以达到改变流速的要求；隔板间净距大于0.5 m，小型池子当采用活动隔板时可适当减小。进水管中应设挡水措施，避免水流直冲隔板；絮凝池超高一般采用0.3 m；隔板转弯处的过水断面面积应为廊道断面面积的1.2—1.5倍；池底坡向排泥口的坡度，一般为2%—3%，排泥管直径不应小于150 mm；絮凝效果宜可用速度梯度G和反映时间T来控制，当原水浊度低，平均G值较小或处理要求较高时，可适当延长絮凝时间，以提高GT值，改善絮凝效果。 本设计采用两座隔板絮凝池。

1. 设计流量 Q=81443.7×1.05=85515.885 m3/d=3563.16 m3/h 2. 采用数据：

⑴ . 廊道内流速采用v1=0.5m/s,v2=0.4m/s,v3=0.35m/s,v4=0.3m/s,v5=0.25m/s，v6=0.2m/s

⑵. 絮凝时间：T=20min ⑶. 池内平均水深：H1=2.4m ⑷. 超高：H2=0.3m ⑸. 池数：n=2

3. 絮凝池容积W=QT/60=3563.16×20/60=1187.72m3

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分为两池，每池净平面面积：F’=W/Nh1=1187.72/(2×2.4)=247.44 m2

池子宽度B=20.4m

池子宽度（隔板间净距之和）：L’=247.44/20.4=12.13m 隔板间距按廊道内流速不同分成6档：

A1=Q/(3600nv1 H1)=3563.16/（3600×2×0.5×2.4）=0.41 m

取A1=0.45m, v1’=0.45m/s A2=0.55m, v2’=0.37m/s A3=0.6m, v3’=0.34m/s A4=0.7m, v4’ =0.29m/s A5=0.85m, v5’ =0.24m/s A6=1.05m, v6’ =0.20m/s

每一种间隔采取3条，则廊道总数为18条，水流转弯次数为17次，则池子长度：L’=3(A1+

A2+ A3+A4+A5+A6)

=3(0.45+0.55+0.6+0.7+0.85+1.05) =12.6m

隔板厚按0.2m计，则池子总长：L=12.6+0.2×（18-1）=16m 按廊道内流速分成6段，分别计算水头损失。

第一段水利半径：R1=a1H1/ a1+H1=0.45×2.4/0.45+2×2.4=0.21m . 槽壁粗糙系数n=0.013,流速系数Cn=1/nRny1, y1=0.15

故C1= R1 y1/n=60.87

第一段廊道长度：L1=3B=3×20.4=61.2 m 第一段水流转弯次数：S1=3

则絮凝池第一段水头损失为h1=￡SnV02/2g+V12/C12R1=0.081m 各段水头损失计算结果如下表： 段数 1 2 3 4 5 6 Sn 3 3 3 3 3 2 ln 61.2 61.2 61.2 61.2 61.2 40.8 Rn 0.21 0.25 0.26 0.31 0.36 0.43 V0 0.375 0.31 0.28 0.24 0.20 0.17 vn 0.45 0.37 0.34 0.29 0.24 0.20 Cn 60.87 62.48 62.85 64.53 65.99 67.78 hn 0.081 0.076 0.045 0.033 0.023 0.020 h=∑h=0.278m GT计算（t=20℃） G=(rh/60ut)1/2=45S-1

GT=60×45×20=54000(104～105) 池底坡度i=h/l=0.278/16=1.7% 1.8 沉淀池的设计

固体颗粒在重力作用下从水中分离出来的过程即为沉淀。有絮凝作用而形成的具有良好沉降性能的大颗粒絮凝体。从絮凝池通过整流段和穿孔墙进入沉淀池后在沉淀池内沉淀下来，是水得到澄清，沉淀淤泥由排泥设施排出。清水有集水系统收集后进入后续处理构筑物——滤池进行过滤处理，为了保证滤池的正常进行，沉淀池出水浊度一般在15度以下。

本设计采用斜管沉淀池，斜管沉淀池是有浅池理论房展而来的，它在池内安装了许多直径较小的

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平行倾斜管，从而缩小了水利半径，改善了水利条件，使雷诺数大为降低，而老德数大为提高，满足了水流的稳定性和层流要求，斜管沉淀池的特点是沉淀效率高，池子容积小及占地面积小。 本设计采用两座斜管沉淀池，具体计算如下： 1. 已知条件：

① 进水量：Q=85515.885 m3/d=3563.16 m3/h=0.99m/s ② 颗粒沉降速度：u=0.35 mm/s 2. 设计采用数据：

① 清水区上升流速：V=2.5 m/s

② 采用蜂窝六角形管，其管厚=0.4mm，边距d=30mm, 水平倾角＠=60°

3. 清水区面积

A=Q/v=0.99/0.0025=396 m2,其中斜管结构占用面积按3%计，则清水区实际需要面积：

A’=396×1.03=407.88 m2 ≈ 408 m2

为了运行和管理方便，采用2座沉淀池，n=2

则单池面积A= A’/n=408/2=204 m2

为了配水均匀，采用斜管区平面尺寸为10m×20.4m,使进水区沿20.4米长一边布置 4. 斜管长度：

①管内流速：V0=V/Sin＠=2.5/Sin60°=2.89 mm/s

②斜管长度：l=〔(1.33 V0-u Sin＠)/uCos＠〕d=606.98=607mm ③考虑端紊流，积泥等因素，过滤区采用300mm ④斜管长度：l,=300+607=907mm,按1000mm计 5. 池子总高：

① 采用保护高度0.3米 ② 清水区：1.2米 ③ 布水区：1.6米

④ 穿孔排泥斗槽高：0.8米

⑤ 斜管高度：h=l,Sin＠=1×Sin60°=0.87m ⑥ 池子总高：H=0.3+1.2+1.6+0.8+0.87=4.77m

6. 沉淀池进口采用穿孔墙，排泥采用穿孔管，集水系统采用穿孔管。 穿孔墙洞口流速Vk=0.1m/s,孔洞面积：w=Q/Vk =0.99/0.1=9.9m2

每个孔口尺寸定位15cm×8cm

则空口数为9.9/（0.15×0.08）=825个 7．集水系统

采用两侧淹没孔口集水槽集水。 (1) 孔口计算

所需孔口总面积为：∑f=QB/u2gh1/2

u—流量系数 取0.62 h—孔口上的水头，取0.05 Q—沉淀池流量 B—超载系数，取1.2～1.5 所以∑f=2.10 m3

孔口直径采用30 mm，单孔面积S=3.14/4×d2=0.0007056 m2 则孔口数为：n=∑f/S=2.1/0.0007056=2973个

设5个集水槽，则每个集水槽孔眼个数为n/5×2=298个 采用双边进水，则每边孔眼数为149个 (2) 集水槽的宽度和高度的计算

①假设穿孔集水槽的起端水流截面为正方形，也即宽度等于水深 B=0.9Q’0.4

Q’—穿孔集水槽流量 B—穿孔集水槽宽度

每个集水槽的流量q=Q/n=0.99/2/5=0.099 m3/s Q’=q×1.3=0.1287 m3/s 所以B=0.9×0.12870.4=0.396 m 为了施工方便B=0.40 m

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