1万吨给水处理厂方案设计_水质工程学课程设计(编辑修改稿)

1万吨给水处理厂方案设计_水质工程学课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

1 絮凝池的类型及特点表 类 型 特 点 适用条件 隔板絮凝池 往复式 优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便； 缺点：容积较大，水头损失较大，转折处钒花易破碎 水量大于 30000m3/d 的水厂；水量变动小者 回转式 优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便； 缺点：出水流量不宜分配均匀，出口处宜 积泥 水量大于 30000m3/d 的水厂；水量变动小者；改建和扩建旧 池时 更适用 折板絮凝池 优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小； 缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价高 流量变化较小的中小型水 厂 机械絮凝池 优点：絮凝效果好，节省与 药剂；水头损失小 缺 点：机械维修量大 适 用于小中型水厂 网格絮凝池 优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短； 缺点：末端池底易积泥 对水质水量变化适用性强 续表 旋流式絮凝池 优点：容积小，水头损失较小； 缺点：池子较深，地下水位高处施工较难，絮凝效果较差 一般用于中小型水厂 已知水厂的设计水量为 1 万 m3/d，根据以上各种絮凝池的特点及实际情况，选用折板絮凝池。 沉淀池 沉淀池是使悬浮颗粒从水中分离的构筑物。 常 见 沉淀池有竖流式、平流式、辐流式以及斜管斜板式。 现将 各种形式沉淀池的性能特点 以 及适用条件 汇总 如下表 2。 表 2 沉淀池类型及特点 型式 性能特点 适用条件 平流式 优点： 可就地取材，造价低； 操作管理方便，施工较简单； 适应性强，潜力大，处理效果稳定； 带有机械排泥设备时，排泥效果好 缺点： 不采用机械排泥装置，排泥较困难 机械排泥设备，维护复杂； 占地面积较大 一般用于大中型净水厂； 原水含砂量大时作预 沉池 竖 流式 优点： 排泥较方便 一般与絮凝池合建，不需建絮凝池； 占地面积较小 缺点： 上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差； 施工较平流式困难 一般用于小型净水厂； 常用于地下水位较低时 辐流式 优点： 沉淀效果好； 有机械排泥装置时，排泥效果好； 缺点： 基建投资及费用大； 刮泥机维护管理复杂，金属耗量大； 施工较平流式困难 一般用于大中型净水厂； 在高浊度水地区作预沉淀池 斜管沉淀 优点： 沉淀效果高； 池体小，占地少 缺点： 斜管（板） 耗用材料多，且价格较高； 排泥较困难 适用于大中型水厂 宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽 原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来以完成澄清的作用。 设计采用斜管沉淀池。 斜管沉淀池因采 用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好 过滤池 表 3 过滤池的比较 过滤池 V型滤池 普通快滤池 优点 运行稳妥可靠； 采用砂滤料，材料易得； 虑床含污量大、周期长、滤速高、水质好； 冲洗效果好； 有成熟的运转经验，运行稳妥可靠； 采用砂滤料，材料易 得，价格便宜； 采用大阻力配水系统，单池面积大，池身较浅； 可采用降速过滤，水质较好； 缺点 配套设备多； 土建复杂，池身比普通快滤池 阀门多； 必须有全套冲洗设备。 本设计为小型水厂，选用普通快滤池，运行可靠，占地面积小。 工艺的确定 通过上述构筑物的选择，确定工艺流程如下： 图 1 水处理工艺流程图 3 配水井 （ 1） 配水井容积 设计一座圆形配水井，设水力停留时间为 ，设计流量为：取水厂自用水系数为 10%，设计流量 smQ / 6 0 024 0 0 0 0 3 。 则配水井有效容积为： mV  （ 2） 进水管管径 D1 根据配水井进水管的设计流量，取经济流速为。 由 Q=AV得 D1=332mm,取 D1= v=4 混凝剂药剂的选择与投加 混凝剂的选用 已知有硫酸铝、三氯化铁、碱式氯化铝三种混凝剂。 由混凝剂投加参考值可知，当浊度一定时，混凝剂投加量与药剂的选择相关。 考虑经济最优原则，选定水厂混凝剂为 硫酸铝。 硫酸铝 因效果显著，发展较快，目前应用较普 遍，絮凝效果较好。 混凝剂的投加 混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型 ,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加；压力投加方式有水射投加和计量泵投加。 计量设备有苗嘴，电磁流量计，计量泵和转子流量计。 综合比较，本设计采用计量投加。 混凝剂投配 的 设计 在药剂湿投法系统中，首先把固体药剂置入溶解池中，并注水溶化。 为增加溶解速度及保持均匀的浓度，一般采用水力、机械及压缩空气等方法搅拌，本设计采用机械搅拌。 混凝剂用量计算 混凝剂用量按下式计算： 1000QT  式中， T— 混凝剂用量， kg/d； a— 硫酸铝投加量， mg/L，本设计最大投加量为 30mg/L； Q— 水厂处理水量， m3/d，本设计为 11000m3/d。 则硫酸铝药剂用量为 dkgT /3 3 01 0 0 01 1 0 0 030  溶液池容积 W1 溶液池一般 以高架式设置 ，以便能依靠重力投加药剂。 池周围应有工作台，底部应设置放空管 ， 必要时设溢流装置。 31 mncQaW  式中： a— 混凝剂（硫酸铝）的最大投加量，取 30 mg/L； Q— 处理的水量， ； c— 溶液浓度 ,一般采用 5%～ 20%， 本设计取 10%； n— 每日调制次数， 2 次。 溶液池设在地面上，采用矩形钢筋混凝土结构，内壁衬以聚乙烯板，设置 1个，容积为 W1，溶液池的尺寸为  HBL ，其中包括超高。 溶液池旁边设有宽度为 的工作台，以应操作管理，地步设有排空管。 溶解池容积 W2 设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜，以减轻劳动强度，改善操作条件。 溶解池的底坡不小于 ，池底应有直径不小于 100mm 的排渣管，池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。 由于药液一般都具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。 溶解池一般采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。 溶解池的容积一般为溶液池的 ~ 倍，本设计中取。 312 mWW  取 3 溶解池设置一个，容积为 m3 ， 溶解池的形状为矩形，尺寸为  HBL （包括超高 ），池底坡度为 3‰，采用地下式，池顶高出地面 ，以减轻劳动强度和改善工作条件。 本设计采用计量投药泵进行投药。 溶解池池底设有管道，以便溶解的药液重力流入溶液池。 采用钢筋混凝土池体，内壁用环氧树脂进行防腐处理。 池的一角设有隔板，隔板上设有直径为 1cm的小孔，拦截药渣，并在隔板底部设有排 渣管，采用硬聚氯乙烯管。 溶解池的放水时间采用 t=10min，则放水流 sLtWq / 20  查水力计算表得放水管管径 d＝ 30mm，相应流速 v=。 放空管兼做排渣管。 氯投配的设计 通过对原水水质的分析可知，原水中铁、锰含量均超标，考虑工艺的简单合理性，通过技术经济比较，采用氯气氧化法即可较好的去除水质的铁。 因铁、锰的化学性质相近，且铁的氧化还原电位低于锰、易被 O2 氧化，相同 pH 时， Fe3+比 Mn2+的氧化速率快，故高锰酸钾的用量应综合考虑铁、锰离子的消耗。 加过氯气后，原水经过沉淀池、滤池，除去水中的铁，再经过曝气过滤除去锰。 铁与氯的反应式为： 2Fe2++Cl2→2Fe 3++2Cl 按以上式计算，每氧化 1mg/L Fe2+理论上需要。 按上述所说，耗氯量为 dkgq / 0 0 01 1 0 0 4   加药间 及药库布置 加药间 加药间应尽量靠近投药点，宜与药库合并布置。 溶液池边应设工作台，工作台宽度以 1～ 为宜。 与药剂接触的池内壁、设备、管道和地坪，应根据药剂的性质采取相应的防腐措施。 各种管线应设在地沟内。 加药间必须有保障工作人员卫生安全的劳动保护措施。 当采用发生异臭或粉尘的药剂时，应在通风良好的单独房间内制备，必要时应设置通风设备。 冬季使用聚丙烯酰胺的室内温度不低于 2℃。 室内应设有冲洗设施，视具体情况应设置机械搬运设备。 加药间的地坪应有不小于 5‰ 的排水坡度，室内应具有良好的采光效果并设有值班室。 本设计设置一条投药管路，采用硬聚氯乙烯管，并分别在加药间内和投加点处设置切换闸门。 药剂仓库 药 剂仓库储存量一般按最大投药量的 15～ 30d 用量计算，药剂堆放高度一般采用 ～ ，仓库内应设有磅秤，并留有 的通道，尽可能考虑汽车运输的方便，并保证良好的通风。 本设计混凝剂选用硫酸铝，采用氯去除铁、锰。 每袋药剂的质量是 40kg，每袋规格为。 药剂堆放高度为 m，药剂储存期为 20d。 则总药剂用量为 WTtN max 式中， N— 药剂袋数，袋； Tmax— 药剂最大投量， kg/d； W— 每袋药剂的质量， kg； t— 药剂的最大储存期， d。 则硫酸铝用量为 1 6 5403 3 020 N 袋。 选用氯瓶最大充氯量为 350kg，储存量按 20 天 储存量为 kgq  氯瓶量  ，取 5 为取药及卸药方便，同时要预留相应的操作空间，仓库平面尺寸为： LB=8m5m。 在混合阶段，水中杂质颗粒较小，要求混合速度快，剧烈搅拌的目的并非为了造成颗粒的剧烈碰撞，而是使药剂迅速而均匀的扩散于水中，以利于混凝剂快速水解和聚合颗粒脱稳，并借助于布朗运动进行异向絮凝。 由于混凝剂在水中化学反应，颗粒脱稳和异向絮凝速度都相当快。 因此混合要快速剧烈，在 10~30s至多不超过 2min 中完成。 管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备：具有 高效混合、节约用药、设备小等特点，它是有二个一组的混合单元件组成，在不需外动力情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达 9095%，构造如图所示。 图 2 管式静态混合器的构造图 （ 1） 设计流量 smhmQ / （ 2） 设计流速 设在絮凝池进水管中，流速 v 一般取 ～ ，这里取 v＝ ，则  QD 取 D＝ 400mm,则 v＝ （ 3） 混合单元数 混合单元数 n 一般取为 1～ 4 节，本设计取为 3 节。 （ 4） 混合器的长度 mnDL  （ 5） 混合时间 svLT  （ 6） 水头损失 mnDQh 1 2 1 8 1 8 22  （ 7） 校核 G： 11668   sThG  GT ， 水利条件符合。 故本设计选用管径为 400mm 的管式静态混合器，规格 DN400，静态混合器采用 3 节，总长 1320m。 投加混凝药剂并经充分混合后的原水在水流作用下使微小絮粒相互接触碰撞，以形成更大絮粒的过程称作絮凝，完成絮凝过程的构筑物为絮凝池。 设计要点及絮凝形式选择 设计要点 （ 1） 絮凝 池形式的选择和设计参数的采用，应根据原水水质情况和相似条件下的运行经验或通过试验确定； （ 2） 絮凝池设计应使颗粒有充分接触碰撞的机率，又不致使已形成的较大絮粒破碎，因此在絮凝过程中速度梯度 G 或絮凝流速应逐渐由大到小； （ 3） 絮凝池要有足够的絮凝时间，根据絮凝形式的不同，絮凝时间也有区别，一般宜在 10～ 30min 之间，低浊、低温水宜采用较大值； （ 4） 絮凝池的平均流速梯度 G 一般在 30～ 60s1 之间， GT 值达 104～ 105，以保证絮凝过程的充分与完整； （ 5） 絮凝池应尽量与沉淀池合并建造，避免用管渠连接； （ 6） 为避免已形成絮粒的破碎 ，絮凝池出水穿孔墙的过孔流速宜小于； （ 7） 应避免絮粒在絮凝池中沉淀。 絮凝池形式选择 絮凝设备与混凝设备一样，可分为两大类：水力和机械。 本设计采用折板。