净水厂机械搅拌澄清池v型滤池设计计算.docx

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净水厂机械搅拌澄清池v型滤池设计计算

净水厂机械搅拌澄清池、v型滤池设计计算

第一篇净水厂设计说明书

第一章总论

第一节设计任务及要求

一．设计目的

通过本次净水厂的设计，培养和锻炼应用理论知识解决工程实际问题的能力。

二．设计内容

（一）确定净水厂的位置。

净水厂水处理工艺流程及净水构筑物（或设备）的类

型和数量。

要求作出最少两套方案，进行技术经济比较，推出最佳方案。

（二）进行净水厂构筑物及设备的工艺设计计算，并在计算书上绘制净水工艺有

关的一系列草图。

（三）进行水厂各构筑物，建筑物及各种管渠等总体布置。

三．设计成果

（一）设计说明书与计算书各一份。

（二）设计图纸4—6张包括：

1．净水厂平面布置图（1:

100—1:

500）。

2．净水厂工艺流程高程布置图（纵向1:

50—1:

100；横向1:

100—1:

200）。

3．滤池或其它净水构筑物的工艺构造图（平面及剖面1:

50—1:

100）。

四．设计说明书与计算书的要求

应说明水厂净水工艺过程，以及选择净水构筑物形式的简单理由，尤其对水厂的总平面布置和高程系统及设计中的独到之处作深入的阐述。

应详细地计算出水厂的药剂投配设备，混合池，反应池，沉淀池，澄清池，过滤池及清水池的全部主要尺寸。

应用消毒等选用设备的选用理由及主要规格参数进行简要说明。

在计算中，应列出所应用的全部计算公式。

同时应对所取的计算数据的选择加以说明并注明其资料来源。

所计算的构筑物及设备，皆应绘出相应的计算草图。

根据水厂规模，列出水厂人员编制数目，初拟水厂附属建筑物的占地面积等。

其它：

1．设计在指导教师指导下应由每个学生独立完成。

2．对设计内容及质量的要求。

设计要点与步骤以及设计参考资料等参见城市净水厂毕业设计指示书。

第二节设计资料

一．设计题目

R市净水厂设计

二．基本资料

（一）设计水量

Q=5.2×（1+5%）万=54600m3/d=2275m3/h=0.632m3/s（水厂的自用水量5%-10%，这里取5%）

（二）水源水质资料

表2.1.1

项目浊度色度pH细菌总数大肠杆菌臭和味数量300—800度10度6.5—7.312000个/毫升8500个/升略有项目总硬度（以CaCO3计）氯化钠硝酸盐（以氮计）铁溶解性固体耗氧量数量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）对水质的基本要求（生活饮用水水质标准）1．无漂浮物，无令人作呕的不愉快的臭和味；2．水的酸碱度达到pH=6.5—8.5；

3．色度不超过15度，并不得呈现出其他异色；4．浑浊度不超过1度，特殊情况下不超过5度；5．总硬度（以CaCO3计）为450mg/L;

6．氯化物250mg/L,溶解性总固体为1000mg/L;

7．耗氧量（以O2计）为3mg/L,特殊情况下不超过5mg/L;8．细菌总数100CFU/mL;

9．总大肠杆菌在每100mL中不得检出。

（四）厂区地形平坦（五）当地气象资料：

气温（月平均）：

最高30℃最低-6℃主导风向：

西北（六）土壤冰冻深度：

地面下0.8米。

（七）厂区地下水位标高：

-5米（水厂相对地面标高定为0.00米）。

（八）水源取水口位于城市西北方向5公里。

第二章总体设计

第一节处理流程的确定

水处理的任务主要是去除水中悬浮物、胶体、病毒、细菌及异臭、异味。

属于水的净化和水的消毒处理。

水的净化主要采用自然沉淀、混凝沉淀（澄清）、浮升、过滤、吸附技术，水的消毒主要采用化学消毒法和物理消毒法。

根据水源水质资料可知，浊度、细菌总数、大肠杆菌、臭和味、耗氧量不符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）。

而其他指标均处于正常范围内。

所以净水厂设计的处理工艺可采用一般的水源净水工艺流程。

一．具体流程

↓混凝剂↓消毒剂

原水→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒→饮用水

二．工艺流程

方案Ⅰ：

↓PAC↓二氧化氯

原水→一泵房→机械搅拌澄清池→V型滤池→清水池→二级泵站→用户方案Ⅱ：

↓PAC↓二氧化氯

原水→一泵房→机械絮凝池→平流沉淀池→普通快滤池→清水池→二泵站→用户

第二节处理构筑物及设备形式的选择

一．厂址的选择

从厂址的选择来看，有两套方案：

（一）将水厂设置在取水构筑物附近优点：

1．水厂和取水构筑物可集中管理

2．节省水厂自用水（如滤池冲洗和沉淀池排泥）的输水费用并便于沉淀

池排泥和滤池冲洗水排除；

缺点：

1．离城市管网较远，用管道输水会增加输水工程造价，且输水管道需按

最高日最高时水量确定管径，所受压力较大，从而提高了管道的造价。

2．需在主要配水区增设配水厂，净化后的水由水厂送至配水厂，再由配水厂送至城市管网，增加了给水系统的设施和管理工作。

（二）将水厂设在城市管网附近

优点：

无需增设配水厂，且从水厂到主要用水区的管道口径要减小，管道

承压要小，节省了一些输水管道费用。

缺点：

1.增加了水厂的自用水输送费用

2．不便于反冲洗水的排放。

根据以上对比，由于给水厂与人们的生活密切相关，为了方便管理，需要随时监控，并无须增设配水厂，降低造价，故选择厂址设在城市管网附近。

二．处理构筑物及设备的选择和确定

（一）净水构筑物的选择本着以下几点原则：

1．新建的水厂应采用具有潜力的构筑物。

2．采用单位面积产水率高的构筑物。

3．采用简单可靠，效果好的设备。

4．尽量考虑运行自动化。

（二）具体选择如下：

1．混凝剂

常用混凝剂有AL2（SO4）3·18H2O、Fecl3.6H2O、FeSO4.7H2O、碱式氯化铝、聚丙烯酰胺等，两套设计方案均采用PAC作为混凝剂，它又名聚合氯化铝。

优点：

（1）PAC的絮凝体致密且大，形成快，易于沉降，混凝效果好；

（2）在混凝过程中消耗碱度少，温度适应性高，且适应的PH范围较宽且稳

定；

（3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好（4）投药量少，节省药耗，降低制水成本（5）来源广，价格较便宜2．混合方式

两种设计方案均采用泵站混合，将药剂加在吸水井喇叭口处，设备简单，混合充分，效果好，不另外消耗动能，另外泵中的叶轮可以让PAC与原水充分混合，从总体经济效益而言具有一定优势。

3．投药方法及方式的确定

（1）投药方法

①湿式投法：

易于混合，投量易于调节，不易堵塞出口，管理方便，但

占地面积大，易腐蚀，人工调节时工作繁重。

②干式投法：

与湿式投法优缺点相反，但劳动条件差，设备复杂，混凝

剂用量小时不易调节。

本设计采用湿式投法。

（2）投药方式

①重力投加：

需建造高位溶液池，利用重力作用将药液投入水内，适用

于中小型水厂，输液管线不长的情况。

②水射器投加：

设备简单，使用方便，不受药液池高程限制，但效率低，

若药液浓度不当，易引起堵塞。

③计量泵投加：

计量泵采用耐酸泵配以转子流量计进行投加，可定量投

加，不受压力管限制，适用于大中型水厂。

本设计采用重力投加方式。

4．反应沉淀设备

方案Ⅰ用机械搅拌澄清池，它处理效率高，单位面积产水量大，适应性

较强，处理效果也较稳定，并适用于大中型水厂，其主要缺点是需要机械搅拌设备，池径大且原水浊度高时需设机械刮泥设备，维护管理较麻烦。

方案Ⅱ反应池采用机械絮凝池，沉淀池采用平流沉淀池。

机械絮凝池絮凝效

果好，构造简单，施工方便，但是絮凝时间长，占地面积较大；平流沉淀池，可用于各种规模水厂，沉淀效率高，但是池体大，占地面积大，对厂址选择有要求。

5．过滤设备

方案Ⅰ采用V型滤池：

它可实现恒水位等速过滤，采用均质粗砂滤料且厚度较大，截污量较大，出水水质好；采用小阻力配水系统，承托层较薄；气水联合反冲洗加表面扫洗；水冲洗强度低，冲洗水耗省；采用砂滤料，材料易得，价格便宜。

但是配套设备多，土建较复杂。

方案Ⅱ采用普通快滤池：

它造价低，有成熟的运转经验；采用砂滤料，材料易得，价格便宜；不需要大量阀门设备；采用大阻力配水系统，单池面积可做的较大；池深较浅；可采用降速过滤，水质较好。

但是，阀门多，必须设有全套冲洗设备。

6．消毒方法

常用消毒剂优缺点分析：

①液氯：

优点：

成本低，设备简单，操作方便，消毒效果稳定，余氯保持时间长。

缺点：

当加氯量大时，可能导致水味不好。

有机物含量较多时，采用液

氯将导致许多有机氯化物的产生，被怀疑对人体的健康有害。

②漂白粉：

优点：

适用于液氯供应不方便的地方，价格低，设备简单。

缺点：

含氯量低，用量大，制备容积大，操作麻烦。

③氯胺：

优点：

能延长管网中剩余氯的持续时间，能减轻由于加氯而产生的不良

水味。

缺点：

氯胺消毒过程速度慢，要求接触时间长，需增加加氨设备。

④二氧化氯：

优点：

不会生成有机氯化物；较自由氯的杀菌效果好；具有强烈的氧化

作用，可除臭、去色、氧化锰、铁等物质；投加量少，接触时间短，余氯保持时间长。

缺点：

成本高；一般需现场随时制取；制取设备较复杂；需控制氯酸盐

和亚氯酸盐等副产物。

本设计两方案均选用二氧化氯消毒。

因为二氧化氯比其它消毒方式的杀菌效果好，余氯保持的时间长，可直接采用电解法二氧化氯消毒，利用新型复合二氧化氯发生器，只需加盐，其余工作过程全部自动控制。

三．结论

通过以上对各水处理构筑物的比较，方案Ⅰ所选用的水处理构筑物无论从经济因素，长远利益或是运行效果，总的来说都较方案Ⅱ具有优势，故本设计选用方案Ⅰ。

注：

方案Ⅰ中各构筑物的设计详见设计计算书。

第三章混凝沉淀

第一节药剂投配设备

一．药剂投配的流程

水溶解池搅拌水溶液池耐酸泵溶液池搅拌流量计流量计投药混合反应图3.1.1药剂投配流程图

二．混凝剂

本设计采用PAC加药量：

30mg/L每日配置次数：

3次采用重力投加方式

三．溶解池、溶液池

溶液池形状采用矩形，采用两个池子，交替使用。

每个容积W1=2.42m3，尺寸为：

长?

宽?

高=1m?

1m?

0.9m，其中包括超高0.2m，采用压缩空气搅拌。

底部设置排空管，采用钢筋混凝土池体。

溶解池形状采用矩形，采用1个池子，容积为0.7m3，尺寸为：

长?

宽?

高=1.4m?

1.5m?

1.2m，其中包括超高0.2m，采用压缩空气搅拌。

底部设置排渣管，池体采用钢筋混凝土池体，内壁进行防腐处理，涂衬环氧玻璃钢。

第二节混合设备

本设计采用水泵混合，药剂加在泵前吸水井喇叭口处，采用重力投加方式，泵站中叶轮可将PAC与原水充分搅拌混合，故无需再另外加设混合设备。

第三节反应设备

方案Ⅱ采用机械搅拌絮凝池

一．设计数据

设计进水量：

Q=54600m3/d=2275m3/h=0.632m3/s絮凝池个数：

n=2个池内平均水深：

H1=2.0m，超高取0.3m絮凝时间：

t=20min

廊道内流速采用6档，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．设计计算

（一）总容积：

ω=957m3

（二）单池平面面积：

f=281.5m2（三）池长、宽：

9.0×9.0m（四）GT值计算：

水温t=20°C

GT=40800（在104～105之间）

第四节沉淀设备的设计

方案Ⅱ采用平流沉淀池

一．设计参数

（一）设计水量：

Q=54600m3/d=2275m3/h=0.632m3/s设2座，每座Q=0.316m3/s

（二）水平流速：

v=10mm/s

二．设计计算

（一）池长：

L=54m

（二）池宽：

B=9m

（三）池深：

H=3.8m（其中超高0.3m）

第五节澄清设备的设计

方案Ⅰ采用机械搅拌澄清池：

它处理效率高，单位面积产水量大，适应性较强，处理效果稳定，并且采用机械刮泥设备，对较高浊度水处理也具有一定的适应性。

但是机械搅拌澄清池需要机械搅拌设备，并且维修较麻烦。

一．设计参数

（一）澄清池的设计流量Q=0.632m3/s（包括自耗水量），该设计中采用2座澄清

池，则单座池设计流量为Q?

?

Q2?

0.316m3/s?

1137.5m3/h

（二）污泥回流量按4倍设计流量计；

第二反应室的提升流量Q?

?

=（3~5）Q?

=5×0.316=1.58m3/s（三）水的总停留时间T=（1.2~1.5）h，取T=1.5h

（四）第二反应室及导流室内流u1=（40~70）mm/s取50mm/s（五）第二反应室水的停留时间t1＝（0.5～1.0）min＝1min=60s（六）分离室上升流速u2＝（0.8~1.1）mm/s=1mm/s

二．设计计算

（一）第二反应室内径D1=6.4m，外径6.9m，第二反应室高度H1=3m

（二）导流室导流筒直径D2=9.4m，导流室外径9.6m（三）澄清池直径D=22.24m

（四）池超高H0=0.3m，池直壁高H4=2.3m，池圆台高度H5=4.1m，池子圆台斜

边倾角为45o，圆台底直径DT=14.04m（五）球冠高H6=1.05m，球冠半球R球=23.99m（六）池总高H=7.75m

（七）配水槽直角边长B1=0.83m，出水孔直径d=0.1m，出水孔数n=90个

（八）第一反应室底板厚为0.15m，上端直径D3=8.86m，高度H7=3.25m，伞形

板延长线交点处直径D4=14.7m，伞形板下端圆柱直径D5=14.07m，下檐圆柱体高度H8=0.63m，伞形板距池底高度H10=0.015m，锥部高度H9=2.305m（九）容积计算

1.第一反应室容积：

V1=424.22m32.第二反应室容积：

V2=235.41m33.分离室容积：

V3=1314.44m3

4.池各室停留时间为：

第二反应室：

T1=9.81min，第一反应室：

T2=17.66min，

分离室：

T3=54.74min

第一反应室和第二反应室停留时间之和为9.81+17.66=27.47min（20～30min）

第四章过滤

第一节方案Ⅰ的V型滤池

本设计采用4座滤池，每池分2格

一.设计数据

（一）采用两座滤池，每座处理水量为：

Q=0.316m3/s

（二）设计滤速：

8m/h

（三）冲洗强度：

q=14L/（s·m2）；（四）冲洗膨胀度：

50%；（五）冲洗时间：

6min；

（六）滤池工作24小时，冲洗周期12小时（七）采用单层滤料：

石英砂：

0.4m。

二.设计计算

（一）滤池实际工作时间：

T=24-0.1=23.9h

（二）每个滤实际总面积：

86.9m2（三）单格面积：

37.4m2（四）单格有效尺寸采用L×B=11×3.4，实际单格面积为37.4m2。

（五）滤池高度：

4.7m

第二节方案Ⅱ的普通快滤池

本设计采用2座普通快滤池。

一．设计数据

每座滤池的设计水量为：

Q=27300m3/d正常滤速：

v=10m/s反冲洗强度：

q=14L/（s·m2）滤料：

单层滤料，石英砂0.7m

二．设计计算

（一）池总尺寸

每座滤池的面积115m2

对称双行排列，每排3格，每格面积19.2m2滤池总高度：

H=3.15m

滤池尺寸：

L=5.5m，B=3.5m

（二）滤速

实际滤速：

v=12m/h

（三）进水系统

进水管径：

D=600mm（四）排水系统

排水管管径为：

D=600mm（五）放空管系统

放空管管径为：

D=300mm

第五章消毒

本设计采用滤后二氧化氯消毒，这种消毒方式不会生成有机氯化物；较自由氯的杀菌效果好；具有强烈的氧化作用，可除臭、去色、氧化锰、铁等物质；投加量少，接触时间短，余氯保持时间长。

但是成本高；一般需现场随时制取；制取设备较复杂；需控制氯酸盐和亚氯酸盐等副产物。

一．投药量

为了保证安全，产气量为2mg/L，则每小时总产气量Q=4.55kg/h

二．耗盐量及储盐量

耗盐量G=4258.8kg/月，食盐储量按1个月设计，每袋固体食盐为50kg，

共约86袋

三．设备选型

选择3台YLD—3000型号的二氧化氯发生器，2用1备，主机外形尺为1200×950×1000，整流电源外形尺寸800×800×1200（单位：

mm）

第六章其他设计

第一节清水池

清水池的总调节容量按水厂产水量的15%~20%估计，这里取15%。

采用矩形钢筋混凝土清水池2座，则W=15%×54600/2=4095m3，考虑到消防水量，取清水池的容积4100m3,采用矩形钢筋混凝土标准图。

每座尺寸L×B=32×32m，

H=4.3m，有效水深为4m,超高0.3m。

清水池进水管直径为D=700mm，材质为球墨铸铁管管。

第二节二泵站

泵房面积144m2，尺寸为：

L?

B?

6m?

24m

第七章水厂总体布置

一．设计原则

（一）水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，

并以原水水质最不利情况进行校核。

（二）水厂应按近期设计，考虑远期发展。

（三）水厂设计应考虑各构筑物或设备进行检修，清洗及停止工作时仍满足用水

要求。

（四）设计中必须遵守设计规范的规定。

二．平面布置

水厂的基本组成分两部分：

（一）生产构筑物和建筑物，包括处理构筑物、清水池、二级泵房、加药间等。

（二）辅助建筑物，其中又分为生产辅助建筑物和生活辅助建筑物两种，前者包括化验室、修理部门、仓库、车库及值班宿舍等，后者包括办公楼、食堂、浴室、职工宿舍。

1．布置内容

各构筑物和建筑物的平面定位，各种输水管道、阀门布置，排水管道（明渠）及窨井的布置，各种管道交叉的布置，供电线路位置，道路绿化、围墙及辅助构筑物布置等。

2．布置原则：

（1）按功能分区，配置得当。

（2）功能明确，布置紧凑。

（3）顺序排列，流程简捷。

（4）充分利用地形

（5）力求重力排泥，避免加压提升。

（6）留有适当余地，考虑扩建的和施工的可能。

（7）建筑物布置应注意朝向和风向。

3．水厂其他辅助建筑面积一览表及人员配置：

表7.1.1水厂其他辅助建筑面积一览表及人员配置附属建筑面积（m2）人员配置（人）办公楼216（12×18）15化验室108（9×12）6机修间162（9×18）8车库108（9×12）1仓库162（9×18）1食堂108（9×12）5传达室27（4.5×6）2浴室、锅炉房90（6×9+6×6）2电修间36（3×12）4堆场90（6×15）1职工宿舍108（9×12）2附属建筑面积（m2）人员配置（人）总计118847注：

办公楼包括生产管理用房和行政办公用房，其中生产管理用房包括技术室1人，技术资料室1人，劳动工资室2人，财务室2人，会议室1人，调度室2人；另外行政办公用房包括办公室2人（厂长1人，副厂长1人），打字室2人，资料室1人，接待室1人。

总计办公楼15人。

三．水厂高程布置

本设计中厂区平坦，布置时充分利用重力流。

原水只经一次提升就可以通过各构筑物，中间不需要再设加压提升装置。

沉淀（澄清）池的排泥和放空，滤池的冲洗水的排除均靠重力进行，且水厂的填挖量趋于平衡。

处理构筑物的水头损失及构筑物间的沿程损失按《净水厂设计知识》中所提供的估算数据进行估算。

各项水头损失确定后，便可进行构筑物高程布置。

构筑物高程布置与厂区地形、地质条件及采用的构筑物形式有关。

当地形有自然坡降时，有利于高程布置，当地形平坦时，高程布置中既要避免清水池埋入地下太深，又要避免絮凝池，沉淀池或滤池在地上抬高而造价增大，尤其在当地地质条件差，地下水位高时。

第二篇净水厂设计计算书

第一章方案Ⅰ的设计计算

第一节混凝

一．计算数据

（一）计算水量Q=5.2×（1+5%）万=54600m3/d=2275m3/h=0.632m3/s

（水厂的自用水量5%-10%，这里取5%）

（二）药剂种类：

聚合氯化铝（PAC）（三）加药量：

20mg/L

（四）每日和药次数n=3次，每班1次

（五）药液浓度b=15%（按固体质量计，范围5%～15%）（六）储药量：

半月用量

二．工艺流程

水水溶液池溶解池搅拌耐酸泵溶液池搅拌流量计流量计投药混合反应

图1.1.1工艺流程图

三．设计计算

（一）溶液池

uQ?

24?

100uQ20?

2275?

?

?

2.42（m3）

bn?

100?

100417bn417?

15?

3式中：

Q—处理水量，m3/h

u—混凝剂最大投加量，20mg/L

c―溶液浓度，百分值5―15，取15n―每日调制次数，取3

溶液池设置两个,以便交替使用，保证连续投药。

单池容积W1为2.42m3

容积：

W1?