给水处理厂课程设计说明书.pdf
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1、1.1 总体设计 工程规模(1)设计规模 水厂建设总规模为3/d,水厂自用水量按 7%考虑,并考虑远期发展需要,预留远期生产用地。净水厂出水水压为 4055m。给水处理厂主要构筑物拟分为 2 组,每组 5 万3m/d。(2)原始资料 1、自然条件 1.1 地理位置:位于中国西南地区,规划厂区为一平地,黄海高程79.7m。1.2 气象资料 风向:绘出风玫瑰图 气温:最冷月平均为:4.8;最热月平均为:32.1,最低5.5 土壤冰冻深度:1.2m 1.3 工程地质及地震资料:地质钻探资料 表土 砂质粘土 细砂 中砂 粗砂 粗砂、砾石 粘土 砂岩石层 1m 1m 2m 1m 2m 地震计算强度为:1
2、KPa 地震烈度为:8 度以下。地下水质对各类水泥均无侵蚀作用。1.4 河流水质资料 项 目 化 验 结 果 最 大 最 小 平 均 水 温oC 35.6 25.5 色 度 (度)/8.5 浊 度 900 100 260 PH/总硬度 mg/l(CaO)83 铁 mg/l 8 锰 mg/l 2 铜 mg/l 0.2 锌 mg/l 0.1 氟化物 mg/l 1 氰化物 mg/l 无 砷 mg/l 无 汞 mg/l 无 1.1.2 设计出水水质 水 厂 设 计 出 水 水 质 达 到 国 家 现 行 生 活 饮 用 水 卫 生 标 准(5749GH-85)。1.1.3 水处理工艺流程方案拟定 为使
3、出厂水符合国家生活饮用水卫生标准,按照技术合理、经济合算、运行可靠指导思想,设计水处理工艺流程。水厂采用处理工艺流程为: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 镉 mg/l 无 铬(六价)mg/l 2 铅 mg/l 1 氨 氮 mg/l 五日生化需氧量mg/l 2.5 耗氧量 mg/l 11 大肠菌群 个/l 3460 细菌总数 个/ml 1480 投加混凝剂 水厂处理工艺流程 2.主要处理构筑物选择(1)混合工艺 混合是原水及混凝剂或助凝剂进行充分混合工艺过程,是进行絮凝和沉淀重要前提。混合是将药剂充分、均匀地扩散于水体工艺过程,对于取得良好混凝效果具有重要作用。混合问题实质就
4、是药剂水解产物在水中扩散问题。混合方式有很多种,常用有水泵混合、管式混合、机械混合。水泵混合 水泵混合是将药剂投加在取水泵吸水管或吸水喇叭口处,利用水泵叶轮高速旋转以达到快速混合目。它适用于一级泵站距处理构筑物较近(120m 以内),优点是设备简单;混合充分,效果较好;不另消耗动能。缺点是安装管理较复杂;配合加药自动控制较难。管式混合 目前广泛采用管式混合器是静态管式混合器,是利用水厂进水管水流,通过管道或管道零件产生局部阻力,使水流发生涡旋,从而使水体和药剂混合。管式混合优点是设备简单;不占地;在设计流量范围,混合效果好。缺点是当流量过小时效果下降。但从总体经济效果而言还是具有优势。机械混合
5、 机械混合是依靠外部机械供给能量,使水流产生紊流。它优点是水头损失较小,适应各种流量变化,能使药剂迅速而均匀分布在原水胶体颗粒上,同时使胶体颗粒脱稳,具有节约投药量等特点。缺点是增加相应机械设备,需消耗电能,同时也增加了机械设备维修及保养工作,管理维修比较复杂。本设计推荐使用管式静态混合器。(2)絮凝工艺 絮凝过程是将投加混凝剂并充分混合原水,在水流作用下使絮凝粒相互接触碰撞,以形成更大絮粒,以适应沉淀分离要求。为了达到完善絮凝效果,必须具备两个主要条件:一是混凝剂水解后产生高分子络合物形成较强吸附架桥连接能力,这是由混凝剂性质决定;二是保证颗粒获得适当碰撞接触而又不致破坏水力条件,这是由设备
6、动力学条件决定。所以絮凝池形式选择,应根据水质、水量、沉淀池形式、水厂高程布置以及维修条件等因素来确定。絮凝方式有很多种,可分为机械和水力两大类,常用有机械絮凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、网格(栅条)絮凝池等。机械絮凝池 机械絮凝池絮凝效果好,水头损失小,反应时间 1215 分钟,可适应水质、水量变化,但机械设备维护量大,管理比较复杂,在国内尚未普及。隔板絮凝池 隔板絮凝池优点是构造简单,管理方便,当水量变化不大时,絮凝效果好。缺点是絮凝时间较长(1524 分钟),絮凝池容积大,且当水量变化大时,絮凝效果不稳定。它适用于水量大于 30000m3/d 水厂。折板絮凝池 折板絮凝池利用在池中加设一
7、些扰流单元以达到絮凝所要求紊流状态,使能量损失得到充分利用,能耗及药耗有所降低,停留时间缩短。折板絮凝池优点为絮凝时间短,絮凝效果好,容积较小。缺点是构造较复杂,水量变化影响絮凝效果。它适用于水量变化不大水厂。网格(栅条)絮凝池 网格(栅条)絮凝池是应用紊流理论絮凝池。絮凝池分成许多面积相等方格,进水水流顺序从一格流向下一格,上下交错流动,直至出口。在全池三分之二分格内,水平放置网格或栅条。通过网格或栅条孔隙时,水流收缩,过网孔后水流扩大,形成良好絮凝条件。它具有絮凝时间短、效果较好、构造简单等优点。缺点是当水量发生变化时将影响絮凝效果;安装维修比较麻烦;絮凝池末端竖井底部容易产生积泥现象。另
8、外少数水厂还发现在网格上滋生藻类,堵塞网眼现象。由于机械絮凝在我国尚未普及,本设计仍考虑采用水力絮凝形式。在多种水力絮凝形式中,根据上述描述,本设计采用折板絮凝池。(3)沉淀和澄清工艺 沉淀工艺 给水处理中沉淀工艺是指在重力作用下,悬浮固体从水中分离出来过程。它担负着去除 8099%以上悬浮固体,其设备运行状况直接影响着出水水质。目前国内最为广泛采用沉淀池是平流沉淀池和斜管沉淀池。a)平流沉淀池 平流沉淀池应用最早,可谓是经久不衰。平流沉淀池设计关键在于均匀布水、均匀集水和排泥彻底及方便。平流沉淀池进水来自絮凝池,经过穿孔花墙,以达到在整个池断面内均匀布水;平流沉淀池出口段一般采用堰口布置,或
9、采用淹没式出水孔口,以使沉淀后水尽量在出水区均匀流出;至于及时排泥,国内采用桁架式吸泥机是一种很好排泥方式。平流沉淀池优点是对水质、水量变化适应性强,潜力大,处理效果稳定;构造简单,池深较浅,造价较低;操作管理方便,施工较简单;采用机械排泥效果好。缺点是占地面积大;需维护机械排泥设备。b)斜管沉淀池 斜管沉淀池是设置斜管沉淀池,依靠斜管高效沉淀性能使得水中大颗粒絮凝体分离出来,然后沿斜管滑落至池底部,而后采用穿孔管、污泥斗、刮泥机或吸泥机排至池外。斜管沉淀池具有占地面积小、停留时间短、沉淀效率高、出水水质好等优点。缺点是斜管耗用较多材料,老化后尚需要更换,费用较高;对原水浊度适应性较平流池差;
10、斜管沉淀池停留时间短,要求配套絮凝池有良好絮凝效果;斜管内易滋生藻类和积泥,要经常停池冲刷。澄清工艺 澄清池是在竖流沉淀池基础上发展起来一种集混合、絮凝、沉淀于一体水处理构筑物,它是利用池中积聚泥渣及原水中杂质颗粒相互接触、吸附,以达到清水较快分离净水构筑物,可充分发挥混凝剂作用和提高澄清效率。目前国内应用最多且运行管理经验较成熟澄清池是机械搅拌澄清池。机械搅拌澄清池是利用机械搅拌提升作用来完成泥渣回流和接触反应。加药混合后原水进入第一反应室,及几倍于原水循环泥渣在叶片搅动下进行接触反应,然后叶轮提升至第二反应室继续反应,以结成较大絮粒,再通过导流室进入分离室进行沉淀分离。国内给排水工程师普遍
11、认为,机械搅拌澄清池是一种比较好池型。其优点是处理效率高,单位面积产水量较大;对水质、水量变化适应性强,出水水质好;水头损失小,能适应大、中型水厂。缺点是增加了一套机械搅拌设备,使维修工作量增加。本设计采用沉淀工艺,使用平流沉淀池。(4)过滤工艺 过滤是净水厂最关键处理工艺部分。它一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质,从而使水得到澄清工艺过程。它不仅将水浊度降低到 1 度以下,而且可以去除水中部分有机物等,还使水中细菌、病毒裸露出来,因此,过滤工艺好坏直接决定净水厂最终水质。国内目前全部采用是快滤,主要池型有普通快滤池、双阀滤池、无阀滤池、移动罩滤池、虹吸滤池和 V 型滤池等。普通快滤
12、池 以石英砂作为滤料普通快滤池使用历史最久,是国内水厂普遍采用一种滤池。它优点是有成熟运转经验,运行稳定可靠,出水水质好;采用砂滤料,材料易得,价格便宜;采用大阻力配水系统,能保证反冲洗时配水均匀,因而单池面积可做得较大。缺点是阀门较多,管理较为不便,造价略微偏高。双阀滤池 目前采用双阀滤池有鸭舌阀式双阀滤池和虹吸管式双阀滤池。前者是以鸭舌阀取代进水阀、虹吸管取代排水阀;后者以虹吸管取代进水、排水阀。双阀滤池其实跟普通快滤池差不多,只是减少了两个阀门,以降低工程造价。无阀滤池 无阀滤池是一种没有任何阀门滤池,它优点是构造简单,价格低廉,且能自动进行反冲洗。缺点是清砂、换砂不方便,且因采用小阻力
13、配水系统,当单个滤池面积大时,反冲洗配水不均匀。它适用于小型水厂一般在1 万 m3/d 以下,单池面积一般不大于 25 m2。移动罩滤池 移动罩滤池由于设备维修量较大,对设备要求较高,难于控制,目前国内已很少使用。虹吸滤池 虹吸滤池是中型水厂常用滤池形式,其主要特点是采用中、小阻力配水系统;用真空系统控制进水和排水虹吸管,以代替进水、排水阀门;利用滤池本身出水及其水头进行冲洗,以代替高位冲洗水箱或水泵。它主要缺点是占地面积大、池较深、处理效果不稳定、滤料冲洗频率大、耗能高等。V 型滤池 V 型滤池是法国开发研制均质深层截污过滤技术。V 型滤池采用均质深层滤料,不均匀系数很小。此举能大大提高滤料
14、层孔隙率,使滤速得以提高,过滤周期延长(比一般滤池长 23 倍),滤料层利用率高,且滤后水质好。另外 V 型滤池采用先气冲,后气水混合洗,表面扫洗独特形式,具有同时可节省冲洗水量和电耗,是一种高效节能型过滤设施。具有高度自动化程序控制,可减少运行管理人员。单池面积可达 150m2以上。该滤池缺点是造价高,对管理技术水平需求高,维护费用高且难度大。本设计采用 V 型滤池。1.2 水处理构筑物 1 配水井 配水井设计规模为3/h,min,配水井有效容积为3167.19m。配水井外径为 6m,内径为 4m,井内有效水深05.9Hm,配水井总高度为。配水井进水管采用1100DNmm钢管,配水管管径80
15、0DNmm钢管。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 水厂处理工艺流程框图(构筑物)1 絮凝沉淀池 处理规模设计规模为3/h,絮凝沉淀池共分为 2 组,每组处理水量为2006.25 m3/h。1.混合 混合采用玻璃钢管式静态混合器,近期采用 2 个。每组混合器处理水量为3/s,水厂进水管投药口至絮凝池距离为 10m,进水管采用两条 DN800 钢管。管式静态混合器,规格 DN800,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。水
16、流经过管式静态混合器水头损失为。2.絮凝 反应(絮凝)工艺采用折板絮凝池。采用 2 座,每座絮凝池分为并联两组,每组设计水量为30.2785/qms。絮凝池及沉淀池合建,絮凝池尺寸:17.2517.204.10LBHmmm,有效水深为。分三段絮凝,第一段采用相对折板,第二段采用平行折板,第三段采用平行直板。每段絮凝区分为串联运行两格。各絮凝段主要指标如下表所示。各絮凝段主要指标 絮凝段 絮凝时间水头损失G(s-1)GT 值 第一絮凝段 99 104 第二絮凝段 104 第三絮凝段 104 合 计 104 折板布置采用单通道,折板板宽采用 500mm,夹角 90,板厚 60mm。各絮凝区之间进水
17、孔尺寸如下:第一絮凝区进口流速3v取0.3/m s,进水孔宽取,高取;第二絮凝区进口流速3v取0.2/m s,进水孔宽取,高取;第三絮凝区进口流速3v取0.1/m s,进水孔宽取,高取。絮凝池采用穿孔排泥管排泥,在每格池下部设排泥斗,设置一根排泥管(应尽量布置得使各泥斗排泥均匀),采用手动杠杆式快开阀门,每根排泥管管端设一个。排泥管采用 DN200 管,排泥槽宽取。3.沉淀 沉淀采用平流沉淀池,近期采用 2 座。单座沉淀池设计水量为332006.25/0.557/Qmhms。沉淀池采用钢筋砼结构,其设计参数如下:尺寸:65143.8LBHmmm 有效水深:3.3Hm 停留时间:1.5Th 池内
18、平均水平流速:12/vmm s 弗劳德数:51.1 10Fr(在510410范围内)雷诺数:Re15903(一般为 400015000)平流沉淀池设有导流墙,以减少水力半径,降低雷诺数,以稳定水流。导流墙采用砖砌,导流墙宽为 250mm。沉淀池进水区作用是使水流均匀地分布在整个进水截面上,并尽量减少扰动。沉淀池进水区采用穿孔配水墙配水,孔眼尺寸考虑施工方便取为,单座沉淀池开孔率为 12.1%。穿孔墙在池底积泥面以上范围内不设孔眼,以免冲动沉泥。沉淀池出口布置要求在池宽方向均匀集水,并尽量滗取上层澄清水,减少下层沉淀水卷起。采用指形槽出水。每座沉淀池指形槽个数6N,指形槽中心距2.3am。每条指
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