【導(dǎo)讀】水質(zhì)工程學(xué)（一）課程設(shè)計任務(wù)書。題目：1萬噸給水處理廠方案設(shè)計

　　

【正文】 單池中支管根數(shù) aLnj ??2 式中 a支管中心間距 (m)，一般采用 ～ 。 本設(shè)計中取 a = ，單池中支管根數(shù) ????? aLnj根 單根支管人口流量 sLnqq jgj / 35 ??? 支管入口流速 jj qV ??423.410jjj DqV???? 式中 Dj支管管徑（ m）。 本設(shè)計中取 Dj=65mm，支管入口流速 smVj / 23 ?? ??? ?? 符合《給水排水設(shè)計手冊 第三冊 城鎮(zhèn)給水》規(guī)范規(guī)定，支管入口流速一般采用 ～。 單根支管長度 )( DBl j ?? 式中 D配水 干管管徑（ m）。 本設(shè)計中取 B=3m， D=；單根支管長度 ml j )( ??? 配水支管上孔口總面積 fkFk ?? 式中 k 配水支管上孔口總面積與濾池面積 f之比，一般采用 %~%，設(shè)計中取 k=%。 則 % mF k ??? 查《給水排水設(shè)計手冊 第三冊 城鎮(zhèn)給水》 本設(shè)計采用單個孔口直徑mmdk 9? ，孔口面積 mmd f ? ，則孔口總數(shù) 個。6 6 2 0 0 0 ??kN 每根支管上的孔口數(shù) 個18386 61 ??? jkk nNn， 每根支管上孔口布置成二排，與垂線成 450 夾角向下交錯排列。 孔口中心距 mn lakjk 2???? 孔口平均水頭損失 ??????????? 2102 1 kqgh k ? 1 2 ??????? ??? 式中 μ 流量系數(shù)，與孔口直徑和壁厚 ? 的比值有關(guān)，一般采用 。 大阻力配水系統(tǒng)校核 支管長度 lj與直徑 dj之比不大于 60 6020 ???jjdl 配水支管上孔口總面積 Fk與所有支管橫截面積之和的比值小于 2 ???? ?? ?jj kfn F 干管截面積與支管總截面積之比 在 ~ 之間，符合要求。 孔眼中心距 小于 ，符合要求。 洗砂排水槽 查《給水排水設(shè)計手冊 第三冊 城鎮(zhèn)給水》 洗砂排 水槽中心距 0a =~，本設(shè)計中取 ?a 。每條洗砂排水槽長度為 mbBl 0 ????? 式中： b— 中間排水渠寬度（ m） 取 b=。 洗 砂 槽 每 槽 排 水 量slaqlq ????? 洗砂排水槽采用三角形標(biāo)準(zhǔn)斷面，槽中流速采用 sm ，如圖所示 洗砂排水槽斷 面模數(shù)： mvqx 0 0 0 0 0 ??????? ?????????????? 洗砂排水槽頂距砂面高度 mcxeHH e 9 6 7 % ??????????? ? 式中： He— 洗砂排水槽頂距砂面高度 e— 砂層最大膨脹率，石英濾料一般采用 30%~50%，取 45% δ— 排水槽底厚度 取 H2— 濾料厚度 取 c— 洗砂排水槽的超高，取 洗砂排水槽總面積為： 200 mbLnlxF ?????????? 校核排水槽種面積與濾池面積之比： %25%11 ???fF ? ，基本滿足要求 濾池反沖洗 濾池反沖洗水可由高位水箱或?qū)ＴO(shè)沖洗水泵供給，本設(shè)計采用 高位水箱 供水反沖洗 （ 1） 高位沖洗水箱的容積 31 .. mtfqWW ???????? （ 2） 水箱底到濾池配水間的沿途及局部損失之和： mh ? （ 3） 配水系統(tǒng)水頭損失為 mhh k ?? （ 4） 承托層的水頭損失 mqHh 1 2 2 2 13 ????? （ 5） 沖洗時濾層的水頭損失 ? ? mHmrrh 2020 ?????????? ?? 式中 砂? 濾料的密度（ Kg/m3),石英砂密度一般采用 2650Kg/m3。 水? 水的密度（ 1000Kg/m3)； 0m 濾料未膨脹前的孔隙率 （石英砂為 ）。 （ 6） 沖刺水箱高度 mhhhhhH ?????? 除錳濾池前曝氣設(shè)備 除錳曝氣的主要目的是充分解除水中的二氧化碳，以提高水中的 pH 值。故采用葉輪表面曝氣裝置。 要求曝氣后的 pH=，故曝氣后水的二氧化碳濃度 ? ? ? ? )/( 1 lmgCO uPHk ??? ??堿 二氧化碳在水中的平衡濃度取 /mgl 。 取 /6Dd???，葉輪周邊線速度 v=4m/s。 曝氣所需停留時間： 200lgpt???????????????????????? ?TV aaccccd曝 t204 ????????????????? ?V曝 曝氣池的容積 ： ??? TQW 曝氣池采用圓柱形，池深 H 與池徑 D 相當(dāng)，既 H=D，則池直徑：mWD ?? ? ， 取 ， 葉輪直徑 : d=, 取 。 除錳濾池的設(shè)計計算 設(shè)計參數(shù) 擬采用 2 組濾池，每組分 2 座。則每組過濾池的設(shè)計水量為 Q＝ 11000m3/s，設(shè)計濾速 6m/s，本設(shè)采用氣水反沖洗，先氣沖 3min，再水沖 8min，水沖強(qiáng)度 g為 15L/ (sm2)，氣沖強(qiáng)度為 20L/(sm2)。進(jìn)水渠流速 ～ ，進(jìn)水虹吸管流速 ～ ，排水虹吸管流速 ～ ，沖洗水管流速 ～ ，清 水管流速 ～ ，排水管流速 ～ 。 濾面積及尺寸 濾池工作時間為 24h，沖洗周期為 20h。濾池實際工作時間為： hT ???? 采用濾池長寬比為 2 :1； 濾池面積： 21 mTvQF ?? ， 布置成對稱雙行排列，每組濾池單格數(shù)為 2，每個濾池的面積為： mNFf ??? ， 則考慮濾池設(shè)計尺寸為 9m，實際濾 速為 v1=， 校合強(qiáng)制濾速 hmv / 2 ???。 濾池高度 承托層高：鋪設(shè)粒徑 1～ 2mm，厚 100mm 的粗砂； 濾料層厚：采用雙層濾料，厚 h=800mm，濾料采用天然錳沙（湘潭錳沙）； 濾層上最大水深 1875mm； 濾板厚 130mm。 濾頭固定板下的氣水室高度為 800mm； 超高 300mm； 濾池高度為： mmH 5 0 0 53 0 08 0 01 3 01 8 7 58 0 01 0 0 ??????? 每個濾池的配水系統(tǒng) ： 采用 ABS 長柄濾頭， L＝ 250mm， Φ＝ 20mm， 每平方米設(shè)濾頭 49 個，每個濾池鋪設(shè)濾頭數(shù)為 1984 個。 洗砂排水槽：洗砂排水槽中心距采用 a＝ 9/5＝ ，排水槽設(shè) 2 根。 排水槽長 ，每槽排水量為： sLalqq / ??????? 采用三角形標(biāo)準(zhǔn)斷面，槽中流速采用 v0＝ 。 排水槽斷面尺寸為： mvqz 00 ?????? 排水槽底厚度采用 δ＝ ， 砂層最大膨脹率 e＝ 45％； 洗砂排水槽頂距砂面高度 He 為： 7 5 %450 7 ???????????? ?zHeHe 洗砂排水槽總面積為： 20 mzF ????? 校核： %25%???fF ， 符合要求。 濾池的各種管渠計算 總進(jìn)水管 設(shè)一條，進(jìn)水管的流量為 ，管中流速為 1． 2m/s，則進(jìn)水管直徑為 mmQD 40 0 41 ???? ?? 每條進(jìn)水渠寬 600mm，水深 ， 各個濾 池進(jìn)水管流量為 ／ s，管中流速為 ／ s，則各進(jìn)水支管的管徑為： mmQD 30 044 ?? ? 反沖洗水管 流量為 sLqFf q /??? ，管中流速為 ，則管徑為： mmQD 60 43 ??? ?? 反沖洗水進(jìn)水渠寬為 800mm，水深為 260mm，渠內(nèi)水為壓力流。 清水管 清水總渠流量為 ，渠中流速為 1． 2m/s，渠寬為 300mm，水深為450mm，渠內(nèi)水為壓力流。濾后水總管直徑為 450mm。 每個濾 他清水管的流量為 ，流速采用 ，則清水支管的管徑為 mmQD 40 0 41 ???? ?? 反沖洗水排水 排水流量為 ，管中流速為 ，反沖洗排水管的直徑為： mmQD ?? ? ， 反沖洗排水渠寬 1000mm，高 900mm。 反沖洗高位水箱 反沖洗高位水箔的容積為： 34 mtqfV ???? ；水深為 4m，直徑為12m，超高 。 水箱高度：取水 箱底至濾池配水管網(wǎng)的沿程及局部損失之和 ；配水系統(tǒng)水頭損失為 ； 承托層水頭損失為 ； 濾料層水頭損失為 ； 安全富余水頭 1． 5m； 則得出沖洗水箱底高出洗砂排水槽為 mH 2 ?????? , 取 。 配氣系統(tǒng)設(shè)置 供氣方式采用空壓機(jī)通過中間儲氣罐向濾他送氣?？諌簷C(jī)容量為： m i n/?????? 配氣管的直徑計算：氣沖強(qiáng)度為 20L/(sm2)，單格面積為 m2，則空氣流量為 810L/s； 2 條配氣支管，管內(nèi)的空氣流速為 10m/s； 1 條配氣干管，管內(nèi)的空氣流速為 8m/s，則 配氣支管直徑為 mmD 300100 010 81046 ??? ?? ? 配氣干管的直徑為 mmD 50 010 008 281 047 ??? ??? ? 每格濾池內(nèi)設(shè)一根直徑為 25mm 的排氣管。 10. 消毒 液氯消毒原理 液氯加入水中即和水發(fā)生作用： Cl2+H2O→HCl+HOCl 其中有效成分為 HOCl， HOCl 為中性分子，可擴(kuò)散到細(xì)菌細(xì)胞中，且 HOCl 有極強(qiáng)的氧化性，可在細(xì)菌細(xì)胞中破壞細(xì)菌的酶，導(dǎo)致細(xì)菌的死亡，從而達(dá)到消 毒的作用。 加氯量 的 計算 根據(jù)相似條件下水廠的運(yùn)行經(jīng)驗及本設(shè)計水質(zhì)的特點，按最大用量確定，并應(yīng)使余氯量符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。投加量一般取決于氯化的目的，并隨水中的氨氮比、 pH 值、水溫和接觸時間等變化。一般水源的濾前投加量為 ～,濾后水或地下水的加氯量為 ～ 。 本設(shè)計投氯量取 ，管網(wǎng)末梢的余氯量 mg/L，接觸時間不少于30min。 則每小時的投氯量： 39。 0 . 0 0 1 ( / )Q a Q k g h? 式中， α— 最大投加量（ mg/L），本設(shè)計取 ； Q— 需要消毒的水量（ m3/h）。 )/(3 5 2 0 39。 hkgQ ???? 每日加氯量 kgQ d ??? 。 加氯設(shè)備的選擇 為 了保證液氯消 毒時的安全和計量準(zhǔn)確，該設(shè)計采用加氯機(jī)投加液氯，并配有校核氯量的設(shè)備。 設(shè)計采用兩組清水池，每組清水池分別加氯消毒，故每組清水池的加氯量為Q1=247。2= kg/h，根據(jù)所需加氯量，采用 ZJ2 型轉(zhuǎn)子真空加氯機(jī)兩組，每組兩臺，一用一備。每臺加氯機(jī)加氯量為 2～ 10kg/h，加氯機(jī)安裝在墻上，安裝高度高出地坪 ，外形尺寸：長 寬 高 =500330370（ mm） ，兩臺加氯機(jī)之間的凈距為 。 氯瓶選擇 氯瓶采用 YL350 型焊接液氯鋼瓶，最大充氯量 350kg，外形尺寸：外徑 長度 =350mm1335mm, 瓶自重 350kg，氯瓶總重 700kg。 存儲量按最大用量 20 天計算，則 20 天需氯量為 kgQ ??? . 需氯瓶數(shù)為 ??? Qn 瓶，設(shè)中間氯瓶一個，共儲存 2 個氯瓶，每 20 天更換一次氯瓶。 氯庫及加氯間 氯庫尺寸 根據(jù) 《給排水設(shè)計手冊》 建議，單位水量的氯庫面積采用 (m3d104)，本設(shè)計面積為 =，則氯庫尺寸采用 8m8m。 加氯間和氯庫布置 加氯間是安置加氯設(shè)備的操作間，氯庫是儲備氯瓶的倉庫，氯庫的固定儲備量按當(dāng)?shù)氐臈l件，采用加氯間與氯庫合建的方式，中間用墻分隔開，但應(yīng)留有供人通行的小門。 水廠所在地主導(dǎo)風(fēng)向為東南，加氯間靠近濾池和清水池，設(shè)在水廠的東南部。 輔助設(shè)備 (1) 起重設(shè)備 為搬運(yùn)氯瓶方便，氯庫內(nèi)設(shè)單軌電動葫蘆一個，選用 LDT1S 型電動單梁起重機(jī)，軌道在氯瓶正上方，軌道通到氯庫大門以外。 (2) 稱量設(shè)備 稱量氯瓶質(zhì)量的液壓磅秤放在磅秤坑內(nèi)，磅秤面高出地 面 100mm，使氯瓶上下搬運(yùn)方便。磅秤輸出 20mADC 信號到值班室，指示余氯量。并設(shè)置報警器，達(dá)余氯下限時報警。 (3) 通風(fēng)設(shè)備 加氯間與氯庫內(nèi)設(shè)置通風(fēng)設(shè)備，每小時換氣 12 次，進(jìn)行機(jī)械通風(fēng)。選用T3511 型軸流通風(fēng)機(jī)，性能參數(shù)：流量 8575m3/h,配電機(jī)型號 Y