凈水廠工藝選擇與計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u9344凈水廠工藝選擇與計算案例 1256361.1設(shè)計水廠情況 233951.1.1供水規(guī)模 2178461.1.2水源選擇 2320241.1.3水廠位置 3461.2凈水處理工藝的確定 3227611.2.1初定方案 3204011.2.2方案比較 3132141.2.3方案選擇 434501.3水廠各構(gòu)筑物設(shè)計計算 450401.3.1一級泵站 460431.3.2配水井 547071.3.3混凝劑的選擇與投加 6286401.3.4溶液池設(shè)計計算W1 624621.3.5溶解池設(shè)計計算W2 747871.3.6投藥管設(shè)計 8280941.3.7加藥間藥庫設(shè)計 8200131.3.8管式靜態(tài)混合器設(shè)計 968781.3.9機械攪拌澄清池 10252811.3.10V型濾池設(shè)計 12228791.3.11消毒設(shè)計 12169301.4清水池設(shè)計 14152881.4.1清水池容積設(shè)計 1497971.4.2清水池尺寸設(shè)計 14184001.4.3清水池配管設(shè)計 15188791.4.4人孔及通氣孔設(shè)計 15124811.4.5集水坑設(shè)計 1550691.5二級泵站揚程設(shè)計 16185891.5.1最不利點 16240011.5.2二級泵站設(shè)計 16233751.6凈水廠附屬構(gòu)筑物 17設(shè)計水廠情況供水規(guī)模水廠制水能力為10398.75m3/h，其中包含7%水廠自用水量，所以本次設(shè)計凈水廠處理規(guī)模為10398.75m3/h，取10400.00m3/h，設(shè)計水廠凈水構(gòu)筑物分16組，每組構(gòu)筑物組成相同，每組構(gòu)筑物處理規(guī)模為650.00m3/h。水源選擇本次設(shè)計區(qū)域，東陽江貫穿其中，東陽江設(shè)計江段水質(zhì)標準符合地表水Ⅲ類水質(zhì)標準：表STYLEREF1\s1SEQ表\*ARABIC\s11水質(zhì)分析編號名稱單位分析結(jié)果1水的臭閾值級弱2混濁度mg/L300~12003總硬度mg/L3234碳酸鹽硬度mg/L2115非碳酸鹽硬度mg/L1006鈣硬度mg/L2007鎂硬度mg/L1008PH值—6.5~7.39堿度mg/L25010溶解性固體mg/L450在水量和水質(zhì)方面均有保障，且距離市中心及用水用戶較近。減少了輸水距離，節(jié)省水廠建設(shè)的投資成本和維護費用。所以選擇東陽江上游為水源地。水廠位置本次設(shè)計規(guī)劃一座水廠為金東區(qū)供水，考慮設(shè)計范圍內(nèi)工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)、居民區(qū)位置以及地形西高東低，同時充分考慮工程建設(shè)的經(jīng)濟性與可靠性，本次設(shè)計水廠選址在設(shè)計區(qū)西邊，東陽江上游處。凈水處理工藝的確定初定方案水處理構(gòu)筑物類型選擇，應(yīng)該根據(jù)原水水質(zhì)、處理后水質(zhì)要求、水廠規(guī)模、水廠占地面積與地形條件再結(jié)合技術(shù)與經(jīng)濟比較確定最終方案，現(xiàn)初步擬定三種方案如下：方案一：原水→一級泵站→管式靜態(tài)混合器（添加混凝劑）→機械攪拌澄清池→普通快濾池→消毒→清水池→二級泵站→管網(wǎng)→用戶。方案二：原水→一級泵站→管式靜態(tài)混合器（添加混凝劑）→機械攪拌澄清池→V型濾池→消毒→清水池→二級泵站→管網(wǎng)→用戶。方案三：原水→一級泵站→機械混合（添加混凝劑）→機械攪拌澄清池→V型濾池→消毒→清水池→二級泵站→管網(wǎng)→用戶。方案比較三個方案都有著設(shè)備簡單，維護管理方便，不需要大型土建構(gòu)筑物的優(yōu)點，結(jié)合原水處理要求，均符合設(shè)計經(jīng)濟使用權(quán)的宗旨，且在設(shè)計流量范圍內(nèi)混合效果較好，不需要外加動力設(shè)備。方案一中設(shè)計存在大量閥門，單池占地面積大，抗沖擊負荷能力相對較弱，且必須要有全套沖洗設(shè)備，綜上所述，方案一整體的繁雜性要比方案二高且經(jīng)濟性較低。方案二中V型濾池在工作中不僅濾料粗大容易獲取，且運行可靠，濾床含污量大，運行周期長，濾速高，處理后出水水質(zhì)好，不會發(fā)生水力分級現(xiàn)象，濾層含污能力好，具有氣水反沖洗和表面掃洗，沖洗效果好，使得洗水用水量大大減少，經(jīng)濟效益好，處理高效且穩(wěn)定。適用于單池面積150m2以上的大中型水廠。方案三中混合方式與方案二不同，機械混合雖然產(chǎn)生的水頭較小，但是需要為其單獨設(shè)立電力線路與相關(guān)電力附屬設(shè)備，結(jié)合經(jīng)濟與處理效果，管式靜態(tài)混合器綜合性價比要高于機械混合。方案選擇結(jié)合方案比較與水廠規(guī)模等實際情況，本次凈水處理方案最終選取方案二：最終方案：原水→一級泵站→管式靜態(tài)混合器（添加混凝劑）→機械攪拌澄清池→V型濾池→消毒→清水池→二級泵站→管網(wǎng)→用戶。水廠各構(gòu)筑物設(shè)計計算一級泵站考慮0.5m吸水水頭損失，吸水間最低動水位標高為49m，為保證吸水管正常吸水，取吸水管中心標高為47.5m，吸水管上緣淹沒深度為：49-47.5-式中：49——吸水間最低動水位標高m；47.5——吸水管中心標高m；D——吸水管管徑，取1000mm。本次設(shè)計吸水管下緣距吸水間底板為2m，則吸水間底板標高為：47.5-D/2-2=45m（式中：47.5——吸水管中心標高m；D——吸水管管徑，取1000mm。最高水位為63m，考慮1.5m浪高，則本次設(shè)計操作平臺標高為：63+1.5=64.5m（式中：63——設(shè)計區(qū)域最高水位m；1.5——設(shè)計浪高m。結(jié)合吸水間底板標高和操作平臺高度，本次泵房筒體設(shè)計高度為：64.5-45=19.5m（式中：64.5——設(shè)計操作平臺標高m；45——吸水間底板標高m。操作平臺以上建筑高度，根據(jù)起重設(shè)備安裝及起吊高度，電梯井機房高度，采光及通風(fēng)要求，吊車梁底板到操作平臺樓板距離為5m，從平臺樓板到房頂?shù)装鍍舾邽?.5m。綜上，一級泵房總體高為：19.5+5+1.5=26m（式中：19.5——泵房筒體設(shè)計高度m；5——吊車梁底板到操作平臺樓板距離m；1.5——平臺樓板到房頂?shù)装鍍舾適。配水井 考慮到供水量與處理水的可靠性，本次設(shè)計4座配水井，每個配水井設(shè)計規(guī)模為650m3/h。配水井是為了改善進水水流條件，均勻分配原水至各組處理構(gòu)筑物，以確保運行的穩(wěn)定性，同時本次設(shè)計配水井作為濾池上清液接納點。本次設(shè)計配水井水力停留時間為2min，設(shè)計配水井有效容積為87m3，結(jié)合處理效果與構(gòu)造經(jīng)濟考慮，配水井設(shè)計為圓柱體，每座配水井內(nèi)徑6.5m外徑7m，高3m，有效水深2.6m，超高0.4m。配水井進水管采用DN1000鋼管（v=2.93,1000i=9.18），配水井出水管采用圖STYLEREF1\s圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s11配水井示意圖混凝劑的選擇與投加4.3.3.1設(shè)計原則溶液池設(shè)計底坡不宜小于0.02池底應(yīng)設(shè)有直徑不小于100mm的排渣管，池壁需設(shè)超高，防止攪拌時溶液溢出。為便于投放藥劑，溶解池的設(shè)計高度以地上形式或半地下為宜，池頂高出地面1m左右，以減輕勞動強度，改善工作條件。且本次設(shè)計溶解池采用鋼筋混凝土材質(zhì)用來防腐。4.3.3.2設(shè)計藥劑本次設(shè)計凈水廠16組水處理構(gòu)筑物，每組構(gòu)筑物設(shè)計處理規(guī)模為650m3/h，溶液池設(shè)計4座，每座提供4組構(gòu)筑物混凝劑，為2600m3/h。根據(jù)本次設(shè)計原水水質(zhì)及水溫，以及各混凝劑性能，本次設(shè)計采用精致硫酸鋁為混凝劑，最大投加量為30mg/L，精致硫酸鋁投加濃度為15%，投加設(shè)備為計量投藥泵。溶液池設(shè)計計算W1本次設(shè)計溶液池容積為W1：W式中：W1——設(shè)計溶液池容積m3；a——混凝劑最大投加量，30mg/L；Q——單座溶液池處理規(guī)模，2600m3/h；c——投加藥劑濃度，15%；n——每日調(diào)劑次數(shù),3次。W溶液池計算容積為4.16m3，取4.2m3，本次設(shè)計溶液池為長方體：L×B×H=2m×1.5m×2m，設(shè)計容積為6m3，有效容積為4.2m3，超高0.6m，在室內(nèi)地面上，池底坡度為0.03。溶液池旁設(shè)有工作臺，便于人工操作管理，底部設(shè)放空管。溶解池設(shè)計計算W2本次設(shè)計溶解池容積為W2：W式中：W1——溶液池有效容積m3；W2——溶解池有效容積m3。本次設(shè)計溶解池有效容積為1.26m3，取1.3m3，設(shè)計為長方體構(gòu)筑物，尺寸為L×B×H=1.5m×1m×1.2m，設(shè)計容積為1.5m3，有效容積1.3m3，超高0.33m，池底坡度為0.03，超高是為了防止攪拌溶液時溢出。溶解池為地下式，池頂高出地面0.5m，用來減輕勞動強度與改善工作條件。溶解池放水時間設(shè)計為t=10min，則放水流量為：q=式中：q——溶解池放水流量L/s；W2——溶解池有效容積m3。t——溶解池放水時間min。q=差水力計算表得放水管管徑為DN100mm，對應(yīng)流速為0.38m/s，采用鋼管，此外溶解池底部設(shè)管徑DN100mm的排渣管一根。投藥管設(shè)計某些水工藝處理藥液帶有一定腐蝕性，所以本次設(shè)計盛放藥液的池體以及管道和相關(guān)配件均采用一定防腐措施（采用塑料管道，金屬管外涂抹防腐漆等）。投藥管設(shè)計流量為：q=式中：q——投藥管設(shè)計流量L/s；W1——溶液池有效容積m3。q=4.16×2×1000/（24×3600）=0.10L/s查水力計算表得：本次設(shè)計投藥管采用DN20mm鋼管，v=0.31m/s，1000i=20.8.溶液池與溶解池均采用防腐材料鋼筋混凝土，內(nèi)壁涂襯聚乙烯板，為增加溶解速度以及保持內(nèi)壁涂襯均勻濃度，本次設(shè)計采用機械攪拌設(shè)備。加藥間藥庫設(shè)計為提高操作效率，保障操作流程，本次設(shè)計加藥間藥庫合并布置，并遵循藥劑輸送投加流程順暢、便于操作管理、高程布置符合投加設(shè)備工藝條件、儲存量按最大投藥量30天計算的原則，確保投藥的可靠性。經(jīng)過綜合比較，本次選擇的混凝劑為精致硫酸鋁，每袋質(zhì)量為40kg，每袋體積約為L×B×H=0.5m×0.4m×0.2m=0.04m3，本次設(shè)計投藥量為30g/m3，藥劑堆放高度為1.5m，藥劑存放期為30d，設(shè)計水量為10400m3/h。硫酸鋁藥劑貯存袋數(shù)為：N=24Qut/（1000w）（式中：N——藥劑貯存袋數(shù)，袋；Q——設(shè)計水量，m3/h；u——設(shè)計投藥量，g/m3；t——藥劑貯存期，d；w——每沒袋藥劑質(zhì)量，kg。N=24×10400×30×30/（1000×40）=5616袋藥劑有效堆放面積為：A=NV/(1.5×(1-e))(式中：A——藥劑堆放面積，m2；N——藥劑貯存袋數(shù)，袋；V——每袋藥劑體積，m3；e——藥劑堆放孔隙率，20%。A=5616×0.04÷1.5÷0.8=187.2管式靜態(tài)混合器設(shè)計管式靜態(tài)混合器原理為在管道內(nèi)設(shè)置多節(jié)按一定角度交叉固定的葉片，使水流經(jīng)過多次分流，同時產(chǎn)生反向渦旋旋轉(zhuǎn)以及水流交叉流動，以此達到使液體混合目的，混合的同時產(chǎn)生分流、交流、渦流三種混合作用，混合效果好，構(gòu)造簡單，維護方便，無附屬部件，安裝方便故本次設(shè)計選擇管式靜態(tài)混合器。圖STYLEREF1\s圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s12管式靜態(tài)混合器示意圖機械攪拌澄清池本次設(shè)計機械攪拌澄清池構(gòu)造由池中第一絮凝區(qū)、第二絮凝區(qū)、泥水分離區(qū)、泥渣濃縮室?guī)撞糠纸M成。轉(zhuǎn)動的葉輪與漿板位于第一絮凝區(qū)中上部，其作用是攪動液體，可對流入池體的水進行攪拌。原水加藥后，通過進水管流入池中三角形配水槽，配水槽與第一絮凝區(qū)由配水槽周邊孔眼連接，在漿板的高速攪拌下與絮凝區(qū)內(nèi)泥渣混合接觸進行絮凝作用。本次設(shè)計每組機械攪拌澄清池設(shè)計流量為650m3/h=180.56L/s，設(shè)計泥渣回流量為4倍設(shè)計流量。第二反應(yīng)室提升流量為五倍設(shè)計流量：Q'=5Q(式中：Q’——第二反應(yīng)室提升流量，L/s；Q——機械攪拌澄清池設(shè)計流量，L/s。Q'=5×180.56=902.78L/s本次設(shè)計總水力停留時間為1.6h，第二反應(yīng)室上升流速及導(dǎo)流室下降流速為70mm/s=0.07m/s，第二反應(yīng)室水力停留時間為0.6min=36s，分離室上升流速為2mm/s。設(shè)計第二反應(yīng)室內(nèi)導(dǎo)流板截面面積為0.04m2，則池面面積為：A=Q'÷v（式中：A——池面面積為，m2；Q’——第二反應(yīng)室提升流量，m3/s；v——導(dǎo)流室下降流速，m/s。A=0.90278÷0.07=12.90設(shè)計池面為圓形則池面直徑為：D=式中：D——池面直徑，m；A——池面面積為，m2；A’——第二反應(yīng)室內(nèi)導(dǎo)流板截面面積，m2。D=圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s13機械攪拌澄清池示意圖V型濾池設(shè)計本次設(shè)計濾池為V型濾池，池中心設(shè)雙層渠道，平面為矩形，廢水從渠道上層排除，渠道下層用以分配反沖洗水和壓縮空氣。本次設(shè)計濾池渠道兩側(cè)為粗濾料層濾層濾料采用石英砂。長柄濾頭配水系統(tǒng)位于濾層下部，溢流堰位于濾層上部，以便于反沖洗廢水均勻排入排水渠道。濾池兩旁設(shè)有孔眼，進水經(jīng)其流入V型渠道，渠道下部是水平配水孔，進水一方面經(jīng)配水孔流入池內(nèi)，另一部分經(jīng)渠道上部流入。濾池清水池設(shè)有堵板或者短管，防止濾池翻修后排放初濾水入清水池，濾池底部設(shè)有排空管，入口設(shè)置柵罩，池底坡度設(shè)計為0.005，坡向排空管。配水系統(tǒng)干管末端裝排氣管，排氣管位于濾池頂部的部位加截止閥，每個濾池上裝有水頭損失計和水位尺以及相關(guān)取樣設(shè)備。結(jié)合本次設(shè)計水廠處理規(guī)模，本次設(shè)計4組V型濾池，每組濾池設(shè)計處理水量為Q=15600m3/d，濾速v=m/h，反沖洗強度q=12L/（s·m2），保護層高為0.5m，則每個濾池配水系統(tǒng)干管流量為：11.04×12=132.48L/s（式中：12——反沖洗強度，L/（s·m2）。圖STYLEREF1\s圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s14V型濾池示意圖消毒設(shè)計4.3.11.1加氯量本次設(shè)計分四組構(gòu)筑物集中加氯，每組構(gòu)筑物設(shè)計水量為Q1=2600m3/h，設(shè)計清水池最大投加濃度a=1mg/L，則加氯量為：Q=0.001a式中：Q——加氯量，kg/h；a——最大投加濃度，mg/L；Q1——每組構(gòu)筑物設(shè)計水量，m3/h。Q=0.001×1×2600=2.6kg/h4.3.11.2加氯間本次設(shè)計倉庫儲備量按照30d最大用量計算，則總用氯量為：M=Q×30×24（式中：M——總用氯量，kg；Q——加氯量，kg/h。M=2.6×30×24=1872kg根據(jù)計算結(jié)果，本次設(shè)計采用1t氯瓶2個，氯瓶長為2020mm，直徑為800mm，公稱壓力2.2Mpa。加氯間內(nèi)氯瓶與加氯機分隔布置，屋外設(shè)有防毒面具以及相關(guān)安全規(guī)范，搶救器材以及相關(guān)工具箱，照明設(shè)備與通風(fēng)設(shè)備開關(guān)也設(shè)計在室外確保工作環(huán)境安全。圖圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s15加氯系統(tǒng)清水池設(shè)計清水池容積設(shè)計本次設(shè)計清水池主要起水量調(diào)節(jié)作用與為消毒反應(yīng)提供場所的作用，清水池容積的大小需根據(jù)水廠處理規(guī)模、消防用水量、水廠自用水量等決定，本次設(shè)計清水池總有效容積如下：W=式中：W——清水總有效容積m3；W1——清水池調(diào)節(jié)容積，本次設(shè)計取10000m3；W2——凈水構(gòu)筑物沖洗及其他水廠用水量，本次設(shè)計取6000m3；W3——安全儲水量和消防儲水量，本次設(shè)計取2500m3。所以，清水池總有效容積為：W=10000+6000+2500=18500清水池尺寸設(shè)計本次設(shè)計采用矩形清水池兩個，每個清水池容積為10000m3，其尺寸為：L×W×H=50×50×4=10000m3，其中有效水深3.7m，安全超高0.3m。每個清水池設(shè)有四道導(dǎo)流墻，導(dǎo)流墻底部開設(shè)流水孔，孔與孔之間間隔8.8m，尺寸為120mm×120mm。柱子尺寸為300mm×300mm。清水池配管設(shè)計每座清水池配有一根進水管，進水管設(shè)計管徑為DN=1000mm，流速V=0.8m/s，每座清水池配有出水管一根，出水管設(shè)計管徑為DN=1200mm，流速V=0.8m/s，同時為保證清水池調(diào)節(jié)的可靠性與安全性，每座清水池配有溢流管一根，溢流管管徑為DN=1000mm。人孔及通氣孔設(shè)計為保證通氣孔的正常運營，氣孔上裝有防護網(wǎng)，防止蛇蟲等小動物誤入，通氣孔設(shè)計高于覆土面1m，同時要保證能阻隔雨水的進入，其設(shè)計管徑為DN=200mm；人孔設(shè)計高出清水池覆土面400mm，防止污水、雨水流入，一座清水池的對角分別各設(shè)計一個圓形人孔，設(shè)計管徑為DN=1000mm。集水坑設(shè)計集水坑作為清水池出口集水部分，本次設(shè)計其底部高程比清水池池底深1.5m，尺寸為L×W×H=3m×3m×1.5m。圖圖STYLEREF1\s4SEQ圖\*ARABIC\s16清水池高程布置二級泵站揚程設(shè)計最不利點通過對管網(wǎng)的水力計算，可知本次設(shè)計最不利點13節(jié)點，該點距離二級泵站較遠，且處于工業(yè)集中區(qū)，所需流量較大，該點設(shè)計自由水壓為24m，地面標高14.91m，節(jié)點水頭38.91m。二級泵站設(shè)計3.4.2.1二級泵站揚程計算為滿足管網(wǎng)中各個節(jié)點供水壓力，保證最不利點自由水頭達到24m，現(xiàn)進行二泵站揚程計算：H式中：Hp——二級泵站設(shè)計揚程m；Hc——最不利點自由水頭，24m；∑h——管網(wǎng)中最不利管路水頭損失，本次設(shè)計最不利管路水頭損失為6.31m；hs——泵站內(nèi)部水頭損失，4m；hc——輸水管