给水处理厂课程设计计算书doc.docx

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给水处理厂课程设计计算书doc

给水处理厂课程设计计算书

1.1工艺流程方案

水厂采用如图1所示的工艺流程。

通过对主要处理构筑物的分析比较，从中制定出水厂处理工艺流程如图2所示。

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

图1水厂处理工艺流程

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）

清水池

↓

吸水井

↓

二级泵站

图2水厂处理工艺流程框图（构筑物）

1.2水处理构筑物计算

1.2.1配水井设计计算

1.设计参数

配水井设计规模为4012.5m3/h。

2.设计计算

（1）配水井有效容积

配水井水停留时间采用2～3，取，则配水井有效容积为：

（2）进水管管径

配水井进水管的设计流量为，查水力计算表知，当进水管管径时，（在1.0～1.2范围内）。

（3）矩形薄壁堰

进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再由管道接入2座后续处理构筑物。

每个后续处理构筑物的分配水量为。

配水采用矩形薄壁溢流堰至配水管。

①堰上水头

因单个出水溢流堰的流量为，一般大于100采用矩形堰，小于100采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高取）。

矩形堰的流量公式为：

式中——矩形堰的流量，；

——流量系数，初步设计时采用；

——堰宽，，取堰宽；

——堰上水头，。

已知，，，代入下式，有：

②堰顶宽度

根据有关试验资料，当时，属于矩形薄壁堰。

取，这时（在0～0.67范围内），所以，该堰属于矩形薄壁堰。

（4）配水管管径

由前面计算可知，每个后续处理构筑物的分配流量为，查水力计算表可知，当配水管管径时，（在0.8～1.0范围内）。

（5）配水井设计

配水井外径为6m，内径为4m，井内有效水深，考虑堰上水头和一定的保护高度，取配水井总高度为6.2m。

1.2.2混合工艺设计计算

考虑设絮凝池2座,混合采用管式混合。

设水厂进水管投药口至絮凝池的距离为50米。

进水管采用两条,设计流量为Q=96300/24/2=0.557。

进水管采用钢管,直径为DN800,查设计手册1册,设计流速为1.11m/s，1000i=1.8m，混合管段的水头损失。

小于管式混合水头损失要求为0.3-0.4m。

这说明仅靠进水管内流速不能达到充分混合的要求。

故需在进水管内装设管道混合器,本设计推荐采用管式静态混合器，管式静态混合器示意图见图1.3。

1.设计参数：

采用玻璃钢管式静态混合器2个。

每组混合器处理水量为0.557m3/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DN800钢管。

2.设计计算：

（1）进水管流速v：

据，，查水力计算表可知，（手册：

0.8～1.0m/s；厂家：

0.9～1.2m/s，基本均在上述范围内）。

（2）混和器的计算:

混合单元数取N=3,则混合器长度为

混合时间

水头损失:

校核G：

。

水力条件符合。

（3）混合器选择：

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。

管式静态混合器

1.2.3投药工艺及投药间的设计计算

1.设计参数

本设计选用硫酸铝为混凝剂，最大投加量为32mg/L，平均为25mg/L。

（1）溶液池:

溶液池的容积：

式中

－混凝剂最大投加量，

－设计流量，为

－混凝剂的投加浓度，取15％。

－每日的投加次数，取4次。

溶液池按两个设计，一次使用一个池子，两个池子交替使用。

溶液池的平面形状采用正方形，有效水深取1.3m，则边长为2.0m。

考虑超高为0.5m。

则溶液池尺寸为L×B×H＝2.0m×2.0m×1.8m。

溶液池池底设DN200的排渣管一根，溶液池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。

（2）溶解池：

容积

溶解池建两座，一用一备，交替使用,每日调制两次。

取有效水深为1.0m，平面为正方形形状，边长为1.5m。

考虑超高0.5m，则池体尺寸L×B×H＝1.5m×1.5m×1.5m。

溶解池的放水时间采用，则放水流量为：

查水力计算表：

放水管管径采用DN70，相应流速为1.34m/s。

溶解池底部设管径DN200的排渣管一根，溶解池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。

投药管的流量为：

查水力计算表得，投药管直径为DN32，相应流速为0.6m/s。

溶解池的搅拌装置：

每池设搅拌机一台。

选用ZJ-700型折桨式搅拌机，功率为4KW,转速为85r/min。

（3）计量泵

加药采用计量泵湿式投加，总流量为：

安装3台，两用一备。

计量泵型号为J-Z400/2.5，单台的设计流量为427.5L/s。

（4）药剂仓库计算：

药剂仓库与加药间应连在一起，储存量一般按最大投药期间1－2个月用量计算。

仓库内应设有磅秤，并留有1.5m的过道，尽可能考虑汽车运输的方便。

混凝剂选用精制硫酸铝，每袋质量是40kg,每袋的体积为0.5×4×0.2m3,药剂储存期为30d，药剂的堆放高度取2.0m。

1硫酸铝的袋数：

公式为：

式中，水厂设计水量，；

混凝剂最大投加量，；

药剂的最大储存期，；

每袋药剂的质量，；

将相关数据代入上式得，袋。

2有效堆放面积A：

公式为：

式中，药剂得堆放高度，；

每袋药剂得体积，；

堆放孔隙率，袋堆时

代入数据得：

1.2.4反应（絮凝）工艺:

折板絮凝池的设计计算：

1.设计参数

设计两座,每座设2组,每组设计水量为0.2785m3/s。

两组之间的隔墙厚取200mm，采用三段式，总絮凝时间18min，第一段为相对折板,第二段为平行折板,第三段为平行直板。

絮凝池布置如下图。

速度梯度G要求由90s-1减至20s-1左右，絮凝池总GT值大于2×104。

絮凝池与沉淀池合建，为配合沉淀池，单座絮凝池实际宽采用14m；絮凝池有效水深H0采用3.8m。

折板絮凝池布置图

2.设计计算：

（1）第一絮凝区:

设通道宽为1.4m,设计峰速为0.34m/s,则峰距:

取0.6m。

实际峰速为：

。

谷距:

。

折板布置如草图，板宽采用500mm，夹角90°，板厚60mm。

第一絮凝区布置草图：

侧边峰距:

侧边谷距:

中间部分谷速:

侧边峰速:

侧边谷速:

水头损失计算:

1中间部分:

渐放段损失:

m

渐缩段损失:

m

按图布置,每格设有12个渐缩和渐放,故每格水头损失:

h=12×（0.0022+0.005）=0.0864m。

2侧边部分:

渐放段损失:

m。

渐缩段损失:

m

每格共6个渐缩和渐放,故h’=6×（0.00025+0.000625）=0.0053m。

3进口及转弯损失:

共1个进口,2个上转弯,3个下转弯,上转弯处水深H4为0.7米,下转弯处水深为H3=1.2米,进口流速取0.3m/s。

进口尺寸为0.9m×1.0m。

上转弯流速为:

下转弯流速:

上转弯δ取1.8,下转弯及进口取3.0,则每格进口及转弯损失之和为:

m

4总损失:

每格总损失:

第一絮凝区总损失:

第一絮凝区停留时间:

第一絮凝区平均G值:

（2）第二絮凝区:

采用平行折板,折板间距等于第一区的中间部分峰距即0.6米。

通道宽取2.0米。

布置形式如下图:

中间部分流速为:

可以.

侧边峰距b3:

b3=6.9-6×0.6-7×0.04=3.02m.

由图可知,b3+b3+c=3.02m,故

侧边谷距b4=b3+c=0.335+1.3325=1.6675m.

侧边峰速

侧边谷速

水头损失计算:

1中间部分:

一个90º弯头的水头损失按图布置,共有18个/每格,则每格水头损失.

2侧边部分

渐放段损失:

渐缩短损失:

每格共有6个渐缩和渐放,故h’=6×（0.0001+0.00026）=0.00216m。

3进口及转弯损失:

共有1个进口,3个上转弯,4个下转弯,上转弯处水深H4为0.7米,下转弯处水深为1.2米,进口流速取定为0.2m/s,进口尺寸为0.8m×1.75m,上转弯处流速为,下转弯处流速为:

。

上转弯取1.8,进口及下转弯取3.0,则每格进口及转弯损失为:

每格总损失为:

.

第二絮凝区总损失为:

第二絮凝区的停留时间:

平均速度梯度G值:

（3）第三絮凝区:

本区采用平行直板,板厚为84mm,具体布置见下图:

平均流速取0.1m/s,通道宽度为:

取2.6米。

水头损失:

共1个进口及5个转弯,流速采用0.1m/s,=3.0,则单格损失为:

。

总水头损失为：

停留时间为:

平均G值为:

（4）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

4.39

0.2658

99

2.61×104

第二絮凝段

6.28

0.1144

54.3

2.05×104

第三絮凝段

8.16

0.0184

19.11

0.94×104

合计

18.83

0.3986

58.55

6.62×104

（5）各絮凝区进水孔

①第一絮凝区进口流速取，则第一絮凝区进水孔所需面积为：

进水孔宽取0.90m，高取1.03m。

②第二絮凝区进口流速取，则第二絮凝区进水孔所需面积为：

进水孔宽取1.2m，高取1.16m。

③第三絮凝区进口流速取，则第三絮凝区进水孔所需面积为：

进水孔宽取1.5m，高取1.86m。

（6）排泥设施:

排泥采用DN200mm穿孔排泥管。

1.2.5沉淀工艺设计计算

1．设计参数：

絮凝池设独立的两座，故沉淀池与之相对应，设2座。

采用平流沉淀池,每座设计流量为0.557m3/s。

按沉淀时间和水平流速计算方法计算。

沉淀时间取1.5h,水平流速取12mm/s。

2．设计计算：

（1）池体设计计算：

池长L＝3.6vT=3.6×12×1.5=64.8m,取65m。

池平面面积F＝

池宽，取14m。

实际有效水深为：

取超高0.49m。

则池深为3.8m。

校核:

L/B=65/14=4.6>4,L/H=65/3.31=19.6>10。

中间设两道250mm的隔墙将沉淀池分成三格，每格宽为4.5m。

则，

水力半径：

弗劳德数：

（Fr在之间）

雷诺数：

（一般为4000－15000）

可见均满足要求。

沉淀池示意见下图。

沉淀池示意图

（2）沉淀池的进水设计：

进水采用穿孔墙布置，尽量做到在进水断面上水流的均匀分布，避免已形成的絮体破碎。

单座池墙长14m，墙高3.8m，有效水深3.31m，布水墙如下图。

砖砌穿孔布水墙

根据设计手册：

当进水端用穿孔配水墙时，穿孔墙在池底积泥面以上0.3～0.5m处至池底部分不设孔眼，以免冲动沉泥。

本设计采用0.5m。

1单个孔眼的面积：

孔眼尺寸考虑施工方便，采用尺寸：

15cm×8cm。

2孔眼总面积:

孔眼流速采用，

③孔眼总数：

个，取465个。

孔眼实际流速为：

3孔眼布置：

孔眼布置成8排，每排孔眼数为个。

水平方向孔眼的间距取160mm，则计算的水平长度为：

。

竖直方向的间距为150mm,最上一排孔眼的淹没深度假定为0.5m，最下一排孔眼距池底为0.5m，则竖向的计算高度为：

，可以。

（3）沉淀池的集水系统：

沉淀池的出口布置要求在池宽方向上均匀集水，并尽量滗取上层澄清水，减小下层沉淀水的卷