畢業(yè)設(shè)計(jì)--100萬(wàn)人口的給水處理廠工藝設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p>　　100萬(wàn)人口的城市給水處理廠</p><p><b>　　工藝設(shè)計(jì)</b></p><p>　　學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： </p><p>　　學(xué) 院：

2、 </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　2009年06月</b></p><p>　　100萬(wàn)人口的給水處理廠工藝

3、設(shè)計(jì)</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　給水處理的主要任務(wù)和目的就是通過(guò)必要的處理方法去除水中的雜質(zhì)，以價(jià)格合理、水質(zhì)優(yōu)良安全的水供給人們使用。供水系統(tǒng)是城市不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施，供水的質(zhì)量與價(jià)格關(guān)系到國(guó)計(jì)民生。本次設(shè)計(jì)為100萬(wàn)人口的給水處理廠工藝設(shè)計(jì)。</p><p>　　結(jié)合設(shè)計(jì)原水的水質(zhì)狀況以及處理后的出水要求

4、，確定合適的水處理工藝，即預(yù)處理、混合、絮凝、沉淀、過(guò)濾、消毒和深度處理；此外還對(duì)各個(gè)構(gòu)筑物進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。通過(guò)設(shè)計(jì)使原水中的pH值由8.3降到7.5；COD由3mg/L降到0.9mg/L；濁度由30NTU將至0.6NTU。各項(xiàng)指標(biāo)均滿足飲用水的水質(zhì)要求，從而達(dá)到了設(shè)計(jì)的目的。</p><p>　　由于設(shè)計(jì)出水是要供100萬(wàn)人使用的生活用水，所以本設(shè)計(jì)中對(duì)消毒和深度處理的設(shè)計(jì)為主要環(huán)節(jié)。</p>

5、<p>　　關(guān)鍵詞：給水處理，工藝設(shè)計(jì)，消毒，深度處理</p><p>　　Technological design for the population of one million </p><p>　　water treatment plant </p><p><b>　　Abstract</b></p><

6、;p>　　The main tasks and the aim of water treatment is to remove impurities by the necessary water treatment, to a reasonable price, good water quality in the safety of the use of water supply. Water supply system is a

7、n essential infrastructure in the city,and the water quality and price relations to the people's livelihood. The design is technological design for the population of one million water treatment plant. </p><

8、;p>　　Define the appropriate water treatment process by combined with the design of raw water quality conditions and water after handling the request to, namely pre-processing, mixing, flocculation, sedimentation, filt

9、ration, disinfection and depth of processing; addition to the various structures are designed and calculated. Through the design so that the pH value of raw water from 8.3 down to 7.5; COD from 3mg / L down to 0.9mg / L;

10、 turbidity from 30NTU down to 0.6NTU. Various indicators of water qu</p><p>　　As the design for the water to one million people use, so the major aspects of the design is the disinfection and depth to deal w

11、ith.</p><p>　　Key words: water treatment, process design, disinfection, advanced treatment</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p>

12、;　　1.1 設(shè)計(jì)背景1</p><p>　　1.2 飲用水處理工藝技術(shù)的研究進(jìn)展2</p><p>　　1.2.1 混凝2</p><p>　　1.2.2 沉淀2</p><p>　　1.2.3 過(guò)濾2</p><p>　　1.2.4 消毒3</p><p>　　1.2

13、.5 深度處理工藝4</p><p>　　1.3 國(guó)外給水處理技術(shù)5</p><p>　　1.3.1 反應(yīng)沉淀池6</p><p>　　1.3.2 濾池技術(shù)參數(shù)6</p><p>　　1.3.3 加藥和消毒工藝6</p><p>　　1.3.4 對(duì)我國(guó)的啟示7</p><p&

14、gt;　　1.4 本課題研究的意義7</p><p>　　2 設(shè)計(jì)方案的確定8</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)所要解決的問(wèn)題8</p><p>　　2.2設(shè)計(jì)水量的計(jì)算和處理流程的初步選擇8</p><p>　　2.2.1給水處理廠的設(shè)計(jì)水量8</p><p>　　2.2.2確定給水處理的工藝流

15、程8</p><p>　　3 預(yù)處理設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.1預(yù)沉池平面尺寸設(shè)計(jì)10</p><p>　　3.2 進(jìn)水系統(tǒng)10</p><p>　　4 投藥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.1 穩(wěn)壓配水井的設(shè)計(jì)12</p><p>　　4.2 藥劑的選擇和投

16、加量12</p><p>　　4.2.1 混凝劑的選用12</p><p>　　4.2.2 混凝劑的投加量12</p><p>　　4.3 混凝劑的配置和投加12</p><p>　　4.3.1 混凝劑的溶解和溶液的配置12</p><p>　　4.3.2 投加方式13</p>&l

17、t;p>　　4.3.3 藥劑倉(cāng)庫(kù)13</p><p>　　4.4 混合方式14</p><p>　　5 絮凝池的設(shè)計(jì)15</p><p>　　5.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)15</p><p>　　5.2 機(jī)械絮凝池的設(shè)計(jì)計(jì)算15</p><p>　　5.2.1 反應(yīng)池尺寸15</p>&

18、lt;p>　　5.2.2 攪拌裝置16</p><p>　　6 沉淀池的設(shè)計(jì)19</p><p>　　6.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)19</p><p>　　6.2 池體設(shè)計(jì)19</p><p>　　6.2.1 設(shè)計(jì)采用的數(shù)據(jù)19</p><p>　　6.2.2 清水區(qū)面積A20</p>

19、<p>　　6.2.3 斜管長(zhǎng)度20</p><p>　　6.2.3 沉淀池高度20</p><p>　　6.2.4 沉淀池進(jìn)口穿孔花墻21</p><p>　　6.2.5 集水系統(tǒng)21</p><p>　　6.2.6 排泥系統(tǒng)23</p><p>　　6.2.7 核算24</p

20、><p>　　7 過(guò)濾設(shè)備的設(shè)計(jì)25</p><p>　　7.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)25</p><p>　　7.2 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定26</p><p>　　7.3 設(shè)計(jì)計(jì)算26</p><p>　　7.3.1 池體設(shè)計(jì)26</p><p>　　7.3.2 反沖洗管渠系統(tǒng)28</

21、p><p>　　7.3.3 濾池管渠的布置30</p><p>　　7.3.4 V型槽的設(shè)計(jì)32</p><p>　　8 消毒和深度處理34</p><p>　　8.1 活性炭濾池設(shè)計(jì)34</p><p>　　8.1.1 設(shè)計(jì)概述34</p><p>　　8.1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算

22、34</p><p>　　8.2 加氯間和氯庫(kù)36</p><p>　　8.2.1 加氯量計(jì)算36</p><p>　　8.2.2 加氯設(shè)備的選擇36</p><p>　　8.2.3 加氯間和氯庫(kù)布置37</p><p><b>　　9 清水池38</b></p>

23、<p>　　9.1 平面尺寸計(jì)算38</p><p>　　9.1.1 清水池的有效容積38</p><p>　　9.1.2 清水池的平面尺寸38</p><p>　　9.2 管道系統(tǒng)38</p><p>　　9.2.1 清水池的進(jìn)水管38</p><p>　　9.2.2 清水池的出水管

24、39</p><p>　　9.2.3 清水池的溢流管39</p><p>　　9.2.4 清水池的排水管39</p><p>　　9.3 清水池的布置40</p><p>　　9.3.1 導(dǎo)流墻40</p><p>　　9.3.2 檢查孔40</p><p>　　9.3.3

25、 通氣管40</p><p>　　9.3.4 覆土厚度40</p><p>　　10 泵的選擇41</p><p><b>　　11 結(jié)論42</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)43</b></p><p><b>　　致謝45<

26、/b></p><p><b>　　附圖</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1 設(shè)計(jì)背景</b></p><p>　　給水系統(tǒng)是保證城市、工礦企業(yè)等用水的各項(xiàng)構(gòu)筑物和輸配水管網(wǎng)組成的系統(tǒng)，常由取水構(gòu)筑物、水處理構(gòu)筑物

27、、泵站、輸水管渠和管網(wǎng)，以及調(diào)節(jié)構(gòu)筑物組成。</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人民生活水平不斷提高，人們的保健意識(shí)不斷增強(qiáng)，對(duì)生活飲用水水質(zhì)的要求也有所提高；隨著我國(guó)加入WTO，面臨與國(guó)際接軌和對(duì)外開放的進(jìn)一步擴(kuò)大，城鎮(zhèn)供水與人民生活及城市發(fā)展息息相關(guān)。我國(guó)目前的給水處理技術(shù)從總體上、宏觀上講還停留在常規(guī)處理工藝階段，但具體看已有很大的變化；同樣一個(gè)沉淀或過(guò)濾工藝已衍生出許多種形式和新技術(shù)，

28、這些新技術(shù)逐步改變了水處理工藝的面貌[1]。</p><p>　　給水處理的主要任務(wù)和目的就是通過(guò)必要的處理方法去除水中的雜質(zhì)，以價(jià)格合理、水質(zhì)優(yōu)良安全的水供給人們使用。在20世紀(jì)70和80年代，給水工程技術(shù)人員面臨的主要問(wèn)題是工程的投資效益，即如何以最低的工程總投資來(lái)完成簡(jiǎn)單的處理目標(biāo)。因此，在這段時(shí)期里，研究出了許多比較經(jīng)濟(jì)的凈水技術(shù)和工藝，這些研究包括改進(jìn)沉淀池設(shè)計(jì)，出現(xiàn)了斜管沉淀池、斜板沉淀池和氣浮池等快

29、速澄清工藝，還有快速過(guò)濾工藝和將絮凝、沉淀和過(guò)濾工藝組合在一起的專用集成設(shè)備。然而，到了20世紀(jì)80和90年代，新的問(wèn)題出現(xiàn)了，即飲用水中存在的微量有機(jī)物對(duì)人體健康具有長(zhǎng)期潛在的危害。因此，出現(xiàn)了新的水質(zhì)污染指標(biāo)和規(guī)定，例如，總?cè)u甲烷、揮發(fā)性有機(jī)物和最大污染物濃度等。為了對(duì)待這些新情況，滿足凈水處理要求，工程技術(shù)人員和研究人員已經(jīng)成功地設(shè)計(jì)出去除水中有機(jī)污染物的方法。這些方法，如化學(xué)氧化、活性炭吸附和強(qiáng)化混凝處理等，在過(guò)去的十多年里一

30、直是主要的研究方向。</p><p>　　根據(jù)我國(guó)現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件，在優(yōu)先考慮強(qiáng)化常規(guī)工藝的前提下，增加預(yù)處理和深度處理將是今后我國(guó)水廠進(jìn)行改造的主要方向。在預(yù)處理中，生物預(yù)處理發(fā)展前景廣闊。在深度處理中，活性炭或者生物活性炭（即臭氧—活性炭聯(lián)用）將是主要的發(fā)展趨勢(shì)[2]。</p><p>　　1.2 飲用水處理工藝技術(shù)的研究進(jìn)展</p><p>　　飲用水水質(zhì)

31、標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高以及市政給水水源日益被污染，這對(duì)常規(guī)給水處理技術(shù)提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，許多水廠的出水水質(zhì)達(dá)不到飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的要求，面對(duì)這樣的情況，不得不對(duì)常規(guī)水處理進(jìn)行技術(shù)改造或技術(shù)革新[3]。目前改善飲用水水質(zhì)有兩條途徑：一是控制污水的排放量及提高污水處理率，以保護(hù)飲用水源；二是強(qiáng)化處理工藝對(duì)受污染水源進(jìn)行深度處理[4]。</p><p><b>　　1.2.1 混凝</b></p>

32、;<p>　　混凝工藝主要去除水中的懸浮顆粒、濁度和消毒副產(chǎn)物（DBPS）的前驅(qū)物質(zhì)—天然有機(jī)物（NOM）。其效果與混凝藥劑品種、投加量、pH值、攪拌程度、混凝劑和助凝劑投加順序、原水特性等因素有關(guān)?？焖賱×业幕旌?，利于混凝藥劑擴(kuò)散和水中膠體的脫穩(wěn)。混凝工藝主要去除水中的懸浮顆粒、濁度和消毒副產(chǎn)物（DBPS）的前驅(qū)物質(zhì)—天然有機(jī)物（NOM）。其效果與混凝藥劑品種、投加量、pH值、攪拌程度、混凝劑和助凝劑投加順序、原水特性等

33、因素有關(guān)?？焖賱×业幕旌希诨炷巹U(kuò)散和水中膠體的脫穩(wěn)。進(jìn)入80年代，加強(qiáng)混合才成為給水界的共識(shí)，現(xiàn)常用的混合設(shè)備有：水力隔板混合、水泵混合、機(jī)械混合、靜態(tài)混合器、混合池、槽等。</p><p><b>　　1.2.2 沉淀</b></p><p>　　沉砂池去除污水中泥砂等粗大顆粒，有平流沉砂池和曝氣沉砂池；沉淀池除去有機(jī)和無(wú)機(jī)可沉懸浮物和膠體混凝物。可分為平

34、流沉淀池和斜管沉淀池，一般以斜管沉淀池性能為佳。</p><p>　　美國(guó)平流沉淀池使用較多，法國(guó)常采用脈沖澄清池或斜板脈沖澄清池，而在英國(guó)許多水廠采用氣浮沉淀池，這是因?yàn)橛?guó)多利用水庫(kù)水源，而水庫(kù)水源存在藻類問(wèn)題，氣浮沉淀池對(duì)含藻多的水源是比較適宜的。不同國(guó)家選用不同的池型，主要是根據(jù)這些國(guó)家的不同水源條件所選擇的。</p><p><b>　　1.2.3 過(guò)濾</b&

35、gt;</p><p>　　集常規(guī)過(guò)濾、顆?；钚蕴课脚c生物膜氧化技術(shù)于一體的生物過(guò)濾[5]，可有效去除水中氨氮、鐵錳、有機(jī)物及濁度，改善和提高了飲用水的生物穩(wěn)定性和安全性，且運(yùn)行可靠、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低。但尚需解決：（1）控制進(jìn)入輸配水管網(wǎng)的最大可生物降解有機(jī)物質(zhì)（BOM）的濃度；（2）生物過(guò)濾的最佳反沖洗標(biāo)準(zhǔn)；（3）非生物顆粒對(duì)生物膜性能可能產(chǎn)生的影響；（4）慢速生物降解有機(jī)物的去除機(jī)理與條件；（5）水中有機(jī)

36、物與氨氮共存的情況下，氨氮對(duì)有機(jī)物降解的影響；鐵、錳共存的情況下，鐵的存在對(duì)除錳的影響。生物過(guò)濾替換傳統(tǒng)過(guò)濾，是減少飲用水有機(jī)污染、提高飲用水的安全性與生物穩(wěn)定性的客觀需要。</p><p>　　我國(guó)目前新建水廠較多采用的是“V”型濾池，其他型式的濾池如移動(dòng)罩濾池等連續(xù)過(guò)濾型式的濾池在小的水廠也有所應(yīng)用。另外，在水源條件允許的情況下，直接過(guò)濾濾池也有應(yīng)用的實(shí)例。在濾料使用方面，雙層濾料仍在廣泛應(yīng)用，使用均質(zhì)濾料的

37、型式也在逐漸增多，特別是在“V”型濾池[6]。</p><p><b>　　1.2.4 消毒</b></p><p>　　在城市供水系統(tǒng)中，消毒是最基本的水處理工藝，它是保證用戶安全用水必不可少的措施之一。但自20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)氯消毒產(chǎn)生/三致物質(zhì)以后，人們開始重新審視消毒問(wèn)題，并進(jìn)行了大量的研究工作。由于氯消毒產(chǎn)生/三致物質(zhì)，并且不能有效殺滅隱孢子蟲及其孢囊，因

38、此消毒技術(shù)不斷被研究開發(fā)出來(lái)，如二氧化氯、臭氧、光催化消毒、紫外線及相關(guān)復(fù)合技術(shù)等[7]。</p><p>　?、?氯氣消毒法除不能盡除水中有機(jī)物，易生成“三致”氯代物外，其出水的味覺(jué)與嗅覺(jué)的不佳；由于長(zhǎng)期使用，細(xì)菌產(chǎn)生了抗藥性，使氯氣的用量逐年增加。</p><p>　?、?二氧化氯消毒技術(shù)：相對(duì)于臭氧和氯消毒，殺菌能力更強(qiáng)，剩余量更穩(wěn)定，作用更持久，消毒后不產(chǎn)生有毒的三氯甲烷等氯化

39、有機(jī)物，并能有效地控制出水的色度、嗅味，還可沉淀水中的鐵、錳等，因此用量少、作用快、殺菌率高。但成本較氯高；不易壓縮儲(chǔ)存，只能在使用現(xiàn)場(chǎng)制造。常用于代替預(yù)氯處理或（混凝沉淀）前加氯，即作為第一次消毒及氧化。</p><p>　　⑶ 臭氧氧化技術(shù)：臭氧的消毒機(jī)理包括直接氧化和產(chǎn)生自由基的間接氧化，與氯和二氧化氯一樣，通過(guò)氧化破壞微生物的結(jié)構(gòu)，達(dá)到消毒的目的。其優(yōu)點(diǎn)是殺菌效果好，用量少，作用快，能同時(shí)控制水中鐵、錳

40、、色、味、嗅?？蓪⑶杌铩⒎拥扔卸居泻ξ镔|(zhì)氧化為無(wú)害物質(zhì)；可氧化嗅味和致色物質(zhì)，從而減少嗅味，降低色度；可氧化溶解性鐵、錳，形成不溶性沉淀，通過(guò)過(guò)濾去除；可將生物難分解的大分子有機(jī)物氧化分解為易于生物降解的小分子有機(jī)物[8]。</p><p>　　通過(guò)臭氧與其它消毒劑比較研究后得出以下結(jié)論：從消毒效果看，臭氧＞二氧化氯＞氯＞氯胺。而從消毒后水的致突變性看則氯＞氯胺＞二氧化氯＞臭氧。由此可顯示出臭氧消毒的優(yōu)點(diǎn)。國(guó)際

41、上已普遍應(yīng)用，特別是法國(guó)普及率很高。但由于臭氧對(duì)細(xì)菌有顯著的后增長(zhǎng)效果，因此近來(lái)人們注意將臭氧與其它凈水技術(shù)結(jié)合使用：如臭氧—氯、臭氧—紫外線消毒、臭氧與生物活性炭（O3·BAC）[9]（Kim[10]等人發(fā)現(xiàn)經(jīng)臭氧氧化處理后，水中可生物降解性有機(jī)物增加30%，再經(jīng)過(guò)生物活性炭處理后，可生化部分有機(jī)物得到有效去除。但臭氧對(duì)一些農(nóng)藥類物質(zhì)、有機(jī)鹵代物的分解效率很低，當(dāng)原水中溴離子含量較高時(shí)，在一定條件下會(huì)形成溴酸鹽，還使腐殖質(zhì)產(chǎn)

42、生甲醛，兩者都有致突變性，這將是O3—BAC技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中值得高度關(guān)注的重要問(wèn)題[10]）等，能獲得滿意的殺菌效果[11]。</p><p>　　其他新型消毒技術(shù)還有光氧化技術(shù)、光催化氧化技術(shù)、超臨界水氧化、超聲氧化法（UltrasonicIrradiation，UI）、微波消毒、高錳酸鉀氧化、高鐵酸鉀氧化、磁化消毒、表面接觸消毒技術(shù)、膜消毒技術(shù)、Fenton反應(yīng)、電化學(xué)氧化（ElectrochemicalOxi

43、dation）、凝效果、生物活性碳技術(shù)等。各種新技術(shù)的問(wèn)世，給人們帶來(lái)了新的希望，可是由于價(jià)格、性能或產(chǎn)品水生物穩(wěn)定性等方面的制約，這些新技術(shù)還不能替代氯消毒[12]。</p><p>　　1.2.5 深度處理工藝</p><p>　　我國(guó)近年來(lái)水源水質(zhì)日益惡化且短期內(nèi)難以根本好轉(zhuǎn)，而我國(guó)飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)又越來(lái)越嚴(yán)，公眾對(duì)水質(zhì)的要求也越來(lái)越高，因此為了解決飲用水水質(zhì)現(xiàn)狀與目標(biāo)的矛盾，合理選

44、擇給水深度處理工藝已經(jīng)成為給水處理的重要任務(wù)和面臨的挑戰(zhàn)。隨著試驗(yàn)研究的發(fā)展及對(duì)已有工程的認(rèn)真總結(jié)，加上國(guó)外技術(shù)的引進(jìn)，應(yīng)該相信給水深度處理技術(shù)在我國(guó)將得到大力發(fā)展和廣泛應(yīng)用[13]。常見深度處理技術(shù)還有：化學(xué)氧化、空氣攪拌、生物法、膜技術(shù)[14]及新型合成吸附劑等。原水水質(zhì)是選擇飲用水深度處理工藝的依據(jù)[15]?；钚蕴课竭M(jìn)行深度處理。</p><p>　　活性炭技術(shù)是20世紀(jì)60年代從國(guó)外引進(jìn)的深度處理技術(shù)，

45、不僅是最成熟有效的方法，而且是具有潛力的技術(shù)。活性炭是一種多孔性物質(zhì)，內(nèi)部具有發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)和巨大的比表面積，活性炭的空隙分為大孔、過(guò)渡孔和微孔，大孔主要分布在活性炭表面，對(duì)有機(jī)物的吸附甚微，過(guò)渡孔是水中大分子有機(jī)物的吸附場(chǎng)所和小分子有機(jī)物進(jìn)入微孔的通道，而微孔則是活性炭吸附有機(jī)物的主要區(qū)域，微孔構(gòu)成的比面積占總面積的95%，活性炭對(duì)有機(jī)物的去除受有機(jī)物特性的影響，主要是有機(jī)物的極性和分子大小的影響，同樣大小的有機(jī)物，溶解度愈大，親水性

46、愈強(qiáng)，活性炭對(duì)其吸附性愈差。活性炭對(duì)水中氯化產(chǎn)生的“三致”物質(zhì)不能有效去除，特別是對(duì)鹵代烴前驅(qū)物和分子量大于3000的物質(zhì)去除效果更差。當(dāng)進(jìn)水濁度高時(shí)，活性炭微孔極易被阻塞，導(dǎo)致活性炭的吸附性能下降，雖然再生能使活性炭恢復(fù)吸附能力，但隨著活性炭使用年限的增加，孔隙率及比表面積將不斷降低，吸附容量也必然降低。</p><p>　　臭氧（O3）是一種很強(qiáng)的氧化劑和消毒劑，其氧化還原電位為+2.07V，它可使水中大分子

47、的有機(jī)物分解為小分子狀態(tài)，改變水中成分達(dá)到凈水的目的。但O3與有機(jī)物的反應(yīng)具有較強(qiáng)的選擇性，還可導(dǎo)致水中可生物降解物質(zhì)的增多，使出水廠的生物穩(wěn)定性降低，容易引起細(xì)菌繁殖。臭氧的強(qiáng)氧化性也造成它在水中不穩(wěn)定，容易失效，在管網(wǎng)中殺菌效果不能持久，因此臭氧很少在水深度處理工藝中單獨(dú)使用，在此基礎(chǔ)上發(fā)展了臭氧與活性炭聯(lián)用技術(shù)。臭氧—生物活性炭技術(shù)是目前國(guó)際上最先進(jìn)的水處理工藝，在日、歐、美廣泛應(yīng)用。在日本，越來(lái)越多的給水廠采用O3—BAC；在歐

48、洲被認(rèn)為是處理污染源水、減少飲用水中有機(jī)物最有效的技術(shù)，如德國(guó)的繆爾海姆水廠、法國(guó)的梅里蘇瓦茲水廠。我國(guó)一些大城市也有應(yīng)用實(shí)例，如上海周家渡水廠、杭州的南星橋水廠，都收到了良好效果。目前國(guó)外普遍采用的工藝流程如圖1.1[16、17]。</p><p>　　圖1.1 臭氧—生物活性炭工藝流程</p><p>　　1.3 國(guó)外給水處理技術(shù)</p><p>　　隨著經(jīng)

49、濟(jì)的迅猛發(fā)展，大量未經(jīng)處理的工業(yè)廢水和生活污水排入水體，造成水體嚴(yán)重污染。如作為歐洲一些國(guó)家主要供水水源的萊茵河，氨氮、硝酸鹽、硫酸鹽、氯化物以及化學(xué)耗氧量等指標(biāo)不斷惡化，河水中有致癌危險(xiǎn)的有機(jī)物大量增加，破壞了可利用的水資源。現(xiàn)在地表水中已檢出2221種有機(jī)物，其中765種存在于飲用水中，20種為確認(rèn)致癌物、23種可疑致癌物、18種促癌物、56種致突變物，這無(wú)疑對(duì)人體健康造成極大的危害[18、19]。為此，國(guó)外城市給水處理技術(shù)采取了一

50、系列有效措施，確保了供水水質(zhì)的安全。</p><p>　　1.3.1 反應(yīng)沉淀池</p><p>　　歐洲常采用高密度澄清池，其特點(diǎn)是將污泥進(jìn)行回流，增強(qiáng)絮凝體的活性和沉淀效果，處理效率高，節(jié)省絮凝劑30%左右。剩余污泥濃度高（可達(dá)20~30g/L）脫水容易，出水水質(zhì)好，適應(yīng)處理高濁度且濁度變化較大的原水。</p><p>　　美國(guó)基本采用機(jī)械反應(yīng)池和平流沉淀池。

51、其平流沉淀池短而寬，對(duì)出水設(shè)計(jì)要求不高，多用指形槽、溢流堰、淹沒(méi)孔口等形式。排（刮）泥設(shè)備好，采用不銹鋼鏈條式刮泥機(jī)，先把污泥刮到池中的污泥槽內(nèi)適當(dāng)濃縮再用螺旋泵抽出，這樣污泥的含水率低，水量損失少，排泥水量?jī)H占水廠產(chǎn)水量的1%左右。</p><p>　　國(guó)外一些水廠反應(yīng)沉淀構(gòu)筑物技術(shù)參數(shù)見表1.1。</p><p>　　表1.1 國(guó)外一些水廠反應(yīng)沉淀構(gòu)筑物技術(shù)參數(shù)</p>

52、<p>　　1.3.2 濾池技術(shù)參數(shù)</p><p>　　歐洲現(xiàn)階段濾池以氣水反沖濾池為主。濾料多為2～3層，美國(guó)多為表面輔助沖洗多層濾池。濾料仍以石英砂、無(wú)煙煤為主。</p><p>　　1.3.3 加藥和消毒工藝</p><p>　　與我國(guó)相比，助凝劑在國(guó)外水廠得到了廣泛應(yīng)用，并且混凝劑、助凝劑、消毒劑的品種多，投加工藝先進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化、液體化

53、、罐裝化。液體藥劑廣泛應(yīng)用使得成本低，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，解決了藥劑溶解和沉渣處理的困難[20]。</p><p>　　給水處理的任務(wù)是通過(guò)必要的處理方法去除水中雜質(zhì)，使之符合生活引用或工業(yè)使用所要求的水質(zhì)。水處理方法應(yīng)根據(jù)水源水質(zhì)和用水對(duì)象對(duì)水質(zhì)的要求確定。在給水處理中，有的處理方法除了具有某一特定的處理效果外，往往也直接或間接地兼收其他處理效果。為了達(dá)到某一目的，往往幾種方法結(jié)合使用[21]。</p>

54、<p>　　長(zhǎng)期以來(lái)，給水工藝仍然是混合、絮凝、沉淀、過(guò)濾和消毒幾個(gè)階段，宏觀上理論上尚無(wú)重大突破，然而在微觀上，凈化工藝卻不斷地改進(jìn)，對(duì)給水處理的認(rèn)識(shí)也不斷地更新。理論的繼續(xù)深化、促進(jìn)了給水工藝水平的提高[22]。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人民生活水平的提高以及環(huán)保問(wèn)題的日益突出，給水處理正成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，在原有基礎(chǔ)上對(duì)給水處理工藝進(jìn)行強(qiáng)化、深化、優(yōu)化將是一項(xiàng)刻不容緩的任務(wù)[23]。</p><p>　

55、　1.3.4 對(duì)我國(guó)的啟示</p><p>　　根據(jù)我國(guó)自身的水處理現(xiàn)狀，以及我國(guó)對(duì)水處理水質(zhì)的要求，對(duì)國(guó)外先進(jìn)的水處理技術(shù)應(yīng)保持學(xué)習(xí)的態(tài)度。對(duì)于不同的地區(qū)和水質(zhì)應(yīng)具體分析，不能盲目照抄照搬國(guó)外工藝。因此，需進(jìn)行以下改良。</p><p>　　⑴ 采用科學(xué)合理適用的工藝流程，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力應(yīng)與實(shí)際產(chǎn)水量相適應(yīng)，絕不超負(fù)荷運(yùn)行。</p><p>　?、?按需投加絮

56、凝劑、助凝劑和消毒劑，重視混凝工藝，在低溫低濁度季節(jié)應(yīng)壓縮產(chǎn)水量。對(duì)于原水水質(zhì)較差的水廠，不能采取預(yù)氯化工藝，同時(shí)推廣新型的消毒劑。</p><p>　?、?對(duì)于污染較為嚴(yán)重的水源，季節(jié)性有臭和味的水源可采取投加粉末活性炭的辦法；對(duì)于一些老水廠改造，可借鑒美國(guó)水廠的經(jīng)驗(yàn)，將普通濾池改造為炭砂雙層濾料濾池，可充分利用現(xiàn)有的工藝設(shè)施，取得較好的出水效果。在經(jīng)濟(jì)條件較好的地區(qū)，可采用O3/GAC聯(lián)用技術(shù)[24]。&l

57、t;/p><p>　　1.4 本課題研究的意義</p><p>　　鑒于中國(guó)人均水資源量少、社會(huì)用水需求量大、水環(huán)境污染嚴(yán)重的基本水情和國(guó)情，中國(guó)水資源可持續(xù)開發(fā)利用必須建立“節(jié)流為先，治污為本，多渠道開源”的新戰(zhàn)略，并以此指導(dǎo)城市水管理政策、規(guī)劃和方案的制定。</p><p>　　供水系統(tǒng)是城市不可缺少的基礎(chǔ)設(shè)施，供水的質(zhì)量與價(jià)格關(guān)系到國(guó)計(jì)民生。采取技術(shù)措施，保證供

58、水質(zhì)量、降低供水價(jià)格是十分必要的。作為供水系統(tǒng)的重要組成部分，給水處理工藝設(shè)施是決定水質(zhì)與水價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)其工況進(jìn)行合理調(diào)節(jié)，從而在滿足用戶水質(zhì)要求的同時(shí)最大限度地降低水處理成本，很有意義。這是涉及給水處理系統(tǒng)優(yōu)化的問(wèn)題。為此，本設(shè)計(jì)對(duì)給水處理廠的工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)，并就實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)進(jìn)行探討。</p><p>　　2 設(shè)計(jì)方案的確定</p><p>　　2.1 設(shè)計(jì)所要解決的問(wèn)題</

59、p><p>　　結(jié)合任務(wù)書的要求，提出給水廠水處理工藝的合理方案，滿足100萬(wàn)人口的城市供水要求。</p><p>　　設(shè)計(jì)水量的計(jì)算和處理流程的初步選擇</p><p>　　給水處理廠的設(shè)計(jì)水量</p><p>　　通過(guò)查閱《給水工程》附表，確定居民生活用水定額q取200L/cap.d，規(guī)劃人口為100萬(wàn)，自來(lái)水普及率f為100%，水廠自用水量

60、為10%，則設(shè)計(jì)用水量：</p><p>　　確定給水處理的工藝流程</p><p>　　通過(guò)分析水質(zhì)資料，本工程的水源為黃河水，長(zhǎng)途輸送至汾河水庫(kù)，再經(jīng)取水塔，由隧洞和管道重力輸送至水廠。</p><p>　　原水水質(zhì)濁度為正常小于30NTU，洪汛時(shí)小于300NTU，最高小于1000NTU，并達(dá)到《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)；黃河水含砂量為5～20kg/

61、m3。其水質(zhì)狀況見表2.1。</p><p>　　表2.1 黃河流域重點(diǎn)斷面水質(zhì)狀況表</p><p>　　國(guó)家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749—2006）中規(guī)定的相關(guān)參數(shù)指標(biāo)見表2.2。</p><p>　　表2.2 生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)中給水廠水源為黃河水，原水濁度高，含沙量較大，為了達(dá)到預(yù)期的混凝沉淀（

62、或澄清）效果，減少混凝劑用量，應(yīng)在常規(guī)處理基礎(chǔ)上增設(shè)初沉池進(jìn)行預(yù)處理。具體工藝流程見圖2.1。</p><p><b>　　`</b></p><p>　　圖2.1 水處理工藝流程圖</p><p><b>　　3 預(yù)處理設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　預(yù)沉池平面尺寸設(shè)計(jì)&l

63、t;/b></p><p>　　采用兩座平流式沉砂池，每座流量。 </p><p>　?、?沉砂池有效容積V</p><p><b>　　（3—1）</b></p><p>　　設(shè)計(jì)中取停留時(shí)間T=30min=1800s，則：</p><p><b>　?、?沉砂池長(zhǎng)度L<

64、;/b></p><p><b>　　（3—2）</b></p><p>　　設(shè)計(jì)中取水平流速v=0.02m/s，則： </p><p><b>　　⑶ 沉砂池寬度B</b></p><p><b>　?。?—3）</b></p><p>　　設(shè)

65、計(jì)中取沉砂池的有效水深H=4m，則：</p><p><b>　　3.2 進(jìn)水系統(tǒng)</b></p><p>　?、?沉砂池進(jìn)水部分設(shè)計(jì)</p><p>　　原水到沉砂池之間的連接管管徑為DN1500，即沉砂池進(jìn)水管管徑為1500mm。</p><p>　　⑵ 沉砂池出水部分設(shè)計(jì)</p><p&g

66、t;　　沉砂池出水采用薄壁溢流堰，渠道斷面采用矩形。溢流堰總長(zhǎng)為：</p><p><b>　　（3—4）</b></p><p>　　設(shè)計(jì)中溢流堰上負(fù)荷q=900m3/m·d，則：</p><p>　　沉砂池出水管管徑初定為DN1500，此時(shí)管道內(nèi)的流速V0為：</p><p><b>　?。?—5

67、）</b></p><p>　?、?沉砂池的放空管管徑d</p><p><b>　?。?—6）</b></p><p>　　設(shè)計(jì)中取放空時(shí)間t=1h，則：</p><p>　　設(shè)計(jì)中放空管管徑為DN500。</p><p>　　⑷ 排泥設(shè)備的選擇</p><p

68、>　　沉砂池底部設(shè)污泥斗，每組沉砂池設(shè)20個(gè)污泥斗。污泥斗頂寬4m，底寬0.5m，污泥斗深h1=0.8，采用HX8-14型車式吸泥機(jī)。</p><p>　?、?沉砂池總高度H</p><p><b>　?。?—7）</b></p><p>　　式中h2為超高，設(shè)計(jì)中取0.5m，則：</p><p>　　平流沉砂池

69、計(jì)算草圖見圖3.1，詳細(xì)的平面示意圖見附圖1。</p><p>　　圖3.1 平流沉砂池示意圖</p><p>　　4 投藥系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 穩(wěn)壓配水井的設(shè)計(jì)</p><p>　　配水井具有消能作用，使原水均勻穩(wěn)定的凈如凈水系統(tǒng)，避免受取水泵站富余，水頭的影響，同時(shí)又具有排氣的作用，使溶解在水中的部分氣體溢出，以利于后

70、續(xù)處理。</p><p>　　4.2 藥劑的選擇和投加量</p><p>　　4.2.1 混凝劑的選用</p><p>　　混凝劑選用：堿式氯化鋁[Aln(OH)mCL3n-m]簡(jiǎn)寫PAC。堿式氯化鋁在我國(guó)從七十年代初開始研制應(yīng)用，因效果顯著，發(fā)展較快，目前應(yīng)用較普遍，具用使膠粒吸附電性中和和吸附架橋的作用。其特點(diǎn)為：</p><p>　

71、?、?凈化效率高，耗要量少，除水濁度低，色度小、過(guò)濾性能好，原水高濁度時(shí)尤為顯著；</p><p>　　⑵ 溫度適應(yīng)性高，PH值適用范圍寬（在pH=5～9的范圍內(nèi)，而不投加堿劑）；</p><p>　　⑶ 使用時(shí)操作方便，腐蝕性小，勞動(dòng)條件好；</p><p>　　⑷ 設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便、成本較三氯化鐵低；</p><p>　?、?

72、無(wú)機(jī)高分子化合物。</p><p>　　4.2.2 混凝劑的投加量</p><p>　　由于缺少試驗(yàn)資料，參考相似水源有關(guān)水廠的首劑投加資料估計(jì)投藥量。堿式氯化鋁平均投加量30mg/l，最高投加50mg/l。</p><p>　　4.3 混凝劑的配置和投加</p><p>　　4.3.1 混凝劑的溶解和溶液的配置</p>

73、<p>　　常用的藥劑投加方法有干投法和濕投法兩種，濕投法是將混凝劑溶解后再配成一定濃度的溶解定量投加；干投法是將固體藥劑破碎成粉末后驚醒定量投加，由于試投法在實(shí)際中用較多，藥劑易于原水充分混合，不易堵塞入口，計(jì)量管理方便，且投量少，易于調(diào)節(jié)，因此本設(shè)計(jì)采用濕投法投藥。</p><p>　?、?溶液池容積W的計(jì)算</p><p><b>　　（4—1）</b&

74、gt;</p><p>　　式中：Q——近期設(shè)計(jì)流量，Q=220000m3/d=9167m3/h；</p><p>　　u——最大藥劑投加量，取50mg/L；</p><p>　　b——溶液濃度，一般為5%～20%，設(shè)計(jì)中取15%；</p><p>　　n——每天調(diào)制次數(shù)，取2。</p><p><b>　　

75、代入數(shù)據(jù)，得：</b></p><p>　　溶液池設(shè)兩座（一備一用），則每個(gè)容積為W/2=18.3m3。溶液池有效高度取2.0m，超高0.3m，溶液池形狀采用矩形，尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=4m×4m×2.3m。</p><p>　?、?溶解池的容積W1的計(jì)算</p><p><b>　?。?—2）</

76、b></p><p>　　設(shè)計(jì)中取W1=11m3。</p><p>　　溶解池設(shè)兩座，則每座容積為W1/2=5.5m3。有效高度取1.0m，超高0.3m，池的形狀采用矩形，尺寸為：長(zhǎng)×寬×高=2.5m×2m×1.3m。池底坡度采用2.5‰。</p><p>　　溶解池?cái)嚢柙O(shè)備采用中心固定式平槳板攪拌機(jī)，兩池材料都采用鋼筋

77、混凝土，內(nèi)壁涂襯聚乙烯板。</p><p>　　4.3.2 投加方式</p><p>　　混凝劑投加采用液體投加，投加方式選用計(jì)量泵投加，在藥液池內(nèi)直接吸取藥液，加入壓力水管內(nèi)，如圖4.1所示。</p><p>　　圖4.1 計(jì)量泵投加示意圖</p><p>　　4.3.3 藥劑倉(cāng)庫(kù)</p><p>　　藥劑倉(cāng)庫(kù)設(shè)

78、計(jì)參數(shù)9m²/（104m3.d）。面積為11×9=99 m²。室內(nèi)高4.5m，用人力推車投藥，藥庫(kù)面積設(shè)計(jì)尺寸：10m×10m。</p><p><b>　　4.4 混合方式</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)采用管式靜態(tài)混合器混合。此方式設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)管理方便，不需土建筑物，混合效果好，不需外加動(dòng)力設(shè)備。</p>

79、<p>　　管式靜態(tài)混合氣直徑D混合：</p><p><b>　?。?—3）</b></p><p>　　式中：D——靜態(tài)混合器直徑，；</p><p>　　Q——設(shè)計(jì)水量，m3/s；</p><p>　　v——水流速度，一般為1.0m/s左右，設(shè)計(jì)中取1.2m/s。</p><p&g

80、t;<b>　　代入數(shù)據(jù)，得：</b></p><p>　　水流經(jīng)過(guò)靜態(tài)混合器的水頭損失h為：</p><p><b>　?。?—4）</b></p><p>　　式中：h——水流經(jīng)過(guò)靜態(tài)混合器的水頭損失，m；</p><p>　　n——混合器單體數(shù)，取n=3。</p><p&g

81、t;<b>　　代入數(shù)據(jù)，得：</b></p><p>　　管式靜態(tài)混合器草圖見圖4.2。</p><p>　　圖4.2 管式靜態(tài)混合器</p><p><b>　　5 絮凝池的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　機(jī)械絮凝池的主要優(yōu)點(diǎn)是可以適應(yīng)水量變化，以及水頭損失較小。本設(shè)計(jì)即采用垂直軸式機(jī)械絮凝

82、池。</p><p><b>　　5.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)</b></p><p>　?、?池?cái)?shù)一般不少于2個(gè)；</p><p>　?、?葉輪半徑中心點(diǎn)的線速度進(jìn)口處采用0.5～0.6m/s，出口處0.2～0.3m/s，其值一般均采取逐漸減小的變速，第一排攪拌器轉(zhuǎn)速最大，其他各排逐漸減小；</p><p>　?、?攪拌器

83、排數(shù)為3~4排，攪拌軸應(yīng)設(shè)于池中水深1/2處；</p><p>　　⑷ 葉輪直徑應(yīng)比反應(yīng)池水深小0.3m，葉輪盡端與池子側(cè)壁間距不大于0.5m；</p><p>　?、?同一攪拌器兩相鄰葉輪應(yīng)相互垂直設(shè)置；</p><p>　?、?每根攪拌軸上槳板總面積宜為水流截面積的10~20%，不宜超過(guò)25%，每塊槳板的寬度一般采用10~30cm；</p>

84、<p>　?、?絮凝池深度按照水廠標(biāo)高系統(tǒng)布置確定，一般為3~4m；</p><p>　　⑻ 全部攪拌軸及葉輪等機(jī)械設(shè)備，如系木料，則均涂以防腐漆，如系鋼鐵材料，則均應(yīng)涂鋅防腐；</p><p>　?、?軸承和軸架宜設(shè)于池外，以避免其在池中容易進(jìn)入泥砂，致使軸承的嚴(yán)重磨損和軸桿的折斷。</p><p>　　5.2 機(jī)械絮凝池的設(shè)計(jì)計(jì)算</p&

85、gt;<p>　　經(jīng)過(guò)與藥劑充分混合后的原水，進(jìn)入機(jī)械絮凝池進(jìn)行反應(yīng)，設(shè)計(jì)流量Q=22萬(wàn)m3/d，采用兩個(gè)池子，則每池的設(shè)計(jì)流量為Q/2=110000m3/d=4583.3m3/h。</p><p>　　5.2.1 反應(yīng)池尺寸</p><p>　　反應(yīng)時(shí)間取T=20min，則反應(yīng)池有效容積W為：</p><p><b>　?。?—1）<

86、;/b></p><p>　　為配合沉淀池尺寸，反應(yīng)池分為五組，每組分成三格，則每組池的有效容積W’為：</p><p><b>　　（5—2）</b></p><p>　　設(shè)計(jì)中取每格的尺寸為：長(zhǎng)×寬=4.6m×4.6m，即每格的面積A=21.16m2。則反應(yīng)池的水深H為：</p><p>&

87、lt;b>　　（5—3）</b></p><p>　　反應(yīng)池的超高取0.3m，則總高度為H總為5.1m。反應(yīng)池分格隔墻撒謊那個(gè)過(guò)水孔道上下交錯(cuò)布置，每格設(shè)一臺(tái)攪拌裝置，為加強(qiáng)攪拌效果，在池子周壁設(shè)四塊固定擋板。</p><p>　　5.2.2 攪拌裝置</p><p>　　葉輪半徑d應(yīng)比池內(nèi)水深少0.3m，即取d=4.5m，葉輪槳板中心點(diǎn)線速度采

88、用v1=0.5m/s，v2=0.35m/s，v3=0.2m/s。槳板長(zhǎng)度取l=3m（l/d=3/4.5=0.67<0.75，故符合要求）。槳板寬度取b=0.14m，每根軸上槳板數(shù)為8塊，內(nèi)外各4塊。旋轉(zhuǎn)槳板面積與反應(yīng)池過(guò)水?dāng)嗝婷娣e之比為：8lb/A斷面=8lb/Hd=8×3×0.14/(4.8×4.5)=15.6%，該比值符合在10~20%之間的要求。</p><p>　　4塊

89、固定擋板取寬×高=0.14m×1.5m，其面積與絮凝池過(guò)水?dāng)嗝婷娣e之比為：</p><p>　　槳板總面積占過(guò)水?dāng)嗝婷娣e百分比為：15.6%+3.8%=19.4<25%，也符合要求。</p><p>　　槳板中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)直徑D0為：</p><p><b>　?。?—4）</b></p><p>

90、<b>　　葉輪轉(zhuǎn)速分別為：</b></p><p><b>　?。?—5）</b></p><p><b>　　（5—6）</b></p><p><b>　　同理可得：</b></p><p><b>　　，；</b></p

91、><p><b>　　，。</b></p><p>　　槳板旋轉(zhuǎn)時(shí)克服水的阻力所消耗的功率為：</p><p><b>　?。?—7）</b></p><p>　　式中：N0——槳板旋轉(zhuǎn)時(shí)克服水的阻力消耗的功率，kg·m/s；</p><p>　　y——每個(gè)葉輪上的槳板

92、數(shù)目，y=4個(gè)；</p><p><b>　　k——系數(shù)， ； </b></p><p>　　l——槳板長(zhǎng)度，l=3m；</p><p>　　w——葉輪旋轉(zhuǎn)的角速度，rad/s；</p><p>　　r1——葉輪半徑，r1=D/2=2.25m；</p><p>　　r2——葉輪半徑與槳板寬度之差

93、，r2=r2-b=2.25-0.14=2.11m；</p><p><b>　?。?—8）</b></p><p>　　式中：ψ——阻力系數(shù)，根據(jù)槳板寬度與長(zhǎng)度之比確定。因?yàn)闃鍖掗L(zhǎng)比b/l=0.14/3<1，查表得：ψ=1.10；</p><p>　　ρ——水的密度，ρ=1000kg/m3；</p><p>&l

94、t;b>　　代入數(shù)據(jù)，得：</b></p><p>　　將數(shù)據(jù)代入公式5—7，得：</p><p><b>　　對(duì)第一格槳板：</b></p><p><b>　　對(duì)第二格槳板：</b></p><p><b>　　對(duì)第三格槳板：</b></p>

95、<p>　　轉(zhuǎn)動(dòng)每個(gè)葉輪所需要的電動(dòng)機(jī)功率N：</p><p><b>　?。?—9）</b></p><p>　　式中：N——轉(zhuǎn)動(dòng)每個(gè)葉輪所需要的電動(dòng)機(jī)功率，kw；</p><p>　　η1——攪拌器機(jī)械總效率，取0.75；</p><p>　　η2——傳動(dòng)效率，一般為0.6~0.95，設(shè)計(jì)中取0.8。&

96、lt;/p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，得：</b></p><p>　　設(shè)三臺(tái)攪拌設(shè)備合用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)，則絮凝池一組所消耗總功率為：</p><p><b>　?。?—10）</b></p><p>　　所需電動(dòng)機(jī)功率N電（取η1=0.75，η2=0.7）：</p><p>&

97、lt;b>　　（5—11）</b></p><p>　　圖5.1為機(jī)械絮凝池草圖，詳細(xì)的平面示意圖見附圖2。</p><p>　　圖5.1 機(jī)械絮凝池平面示意圖</p><p><b>　　6 沉淀池的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　固體顆粒在重力作用下從水中分離出來(lái)的過(guò)程即為沉淀。本設(shè)計(jì)采用斜管沉

98、淀池，斜管沉淀池是有淺池理論房展而來(lái)的，它在池內(nèi)安裝了許多直徑較小的平行傾斜管，從而縮小了水利半徑，改善了水利條件，使雷諾數(shù)大為降低，滿足了水流的穩(wěn)定性和層流要求，斜管沉淀池的特點(diǎn)是沉淀效率高，池子容積及占地面積小。</p><p>　　采用兩座斜管沉淀池，每座設(shè)計(jì)流量Q1為：</p><p>　　斜管沉淀池與反應(yīng)池合建，池有效寬度B=15m，顆粒沉降速度u0=0.35mm/s。</

99、p><p><b>　　6.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)</b></p><p>　?、?斜管斷面一般采用蜂窩正六邊形，亦可采用矩形或正方形，其內(nèi)徑或邊距一般取25~40mm；</p><p>　?、?斜管長(zhǎng)度一般為80~100cm左右，可根據(jù)斜管材料和水力計(jì)算決定；</p><p>　?、?斜管的水平傾角常采用60°；&

100、lt;/p><p>　?、?斜管上部的清水區(qū)高度一般在0.8~1.0m以上，較高的清水區(qū)有助于出水均勻和減少日照影響和藻類繁殖；</p><p>　?、?斜管下部的布水區(qū)高度一般采用1.2m左右，為使布水均勻，在沉淀池進(jìn)口處應(yīng)設(shè)穿孔墻或格柵等整流措施；</p><p>　　⑹ 積泥區(qū)高度應(yīng)根據(jù)沉泥量，沉泥濃縮程度和排泥方式等確定；</p><p

101、>　　⑺ 斜管沉淀池采用側(cè)面進(jìn)水時(shí)，斜管傾斜以反向進(jìn)水為宜；</p><p>　　⑻ 為了防止水流短路，應(yīng)在池壁和池管的空隙間安裝阻流墻等；</p><p>　?、?斜管沉淀池的出水系統(tǒng)應(yīng)與一般澄清池相同，可采用穿孔管或穿孔集水槽集水。</p><p><b>　　6.2 池體設(shè)計(jì)</b></p><p>

102、　　6.2.1 設(shè)計(jì)采用的數(shù)據(jù)</p><p>　　清水區(qū)上升流速：v=4.0mm/s，采用塑料片熱壓六邊形蜂窩管，管厚0.4mm，邊距d=25mm，水平傾角θ=60°。</p><p>　　6.2.2 清水區(qū)面積A</p><p>　　根據(jù)以上設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)，得：</p><p><b>　?。?—1）</b>

103、;</p><p>　　其中斜管結(jié)構(gòu)占用面積按3%計(jì)，則實(shí)際清水區(qū)面積A’為：</p><p><b>　?。?—2）</b></p><p>　　為了使配水均勻，采用清水區(qū)平面尺寸長(zhǎng)（L）×寬（B）=22m×15m，使進(jìn)水區(qū)沿22m長(zhǎng)一邊布置。</p><p>　　6.2.3 斜管長(zhǎng)度</p

104、><p>　　斜管內(nèi)水流速度v0為：</p><p><b>　?。?—3）</b></p><p><b>　　斜管長(zhǎng)度l為：</b></p><p><b>　　（6—4）</b></p><p>　　式中：l——斜管長(zhǎng)度，m；</p>&

105、lt;p>　　v0——斜管內(nèi)的水流速度，v0=4.0mm/s；</p><p>　　u0——設(shè)計(jì)采用的顆粒沉降速度，u0=0.35mm/s；</p><p>　　θ——斜管的水平傾角，60°；</p><p>　　d——斜管的內(nèi)徑或邊距，d=25mm。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，得：</b>

106、</p><p>　　考慮到管端紊流，積泥等因素，過(guò)渡區(qū)長(zhǎng)度l’采用150mm，則斜管總長(zhǎng)度l總為l+l’，即l總=830+150=980mm，按照1000mm計(jì)。</p><p>　　6.2.3 沉淀池高度</p><p>　?、?采用超高：0.3m</p><p>　?、?清水區(qū)高：1.3m</p><p>

107、　?、?布水區(qū)高：1.5m</p><p>　?、?穿孔排泥槽斗高：1.0m</p><p><b>　?、?斜管高度h：</b></p><p><b>　?。?—5）</b></p><p>　　則沉淀池總高度H為：</p><p><b>　?。?—6）

108、</b></p><p>　　設(shè)計(jì)中取H=5.0m。</p><p>　　6.2.4 沉淀池進(jìn)口穿孔花墻</p><p>　　穿孔墻的洞口流速采用：v1=0.4m/s，則洞口面積A1為：</p><p><b>　?。?—7）</b></p><p>　　設(shè)計(jì)中每個(gè)洞口的尺寸定為：1

109、5cm×8cm；則洞口數(shù)n為：</p><p><b>　　（6—8） </b></p><p>　　穿孔墻布于布水區(qū)1.5m范圍內(nèi)，孔共分5層，每層54個(gè)。</p><p>　　6.2.5 集水系統(tǒng)</p><p>　　采用兩側(cè)淹沒(méi)孔口集水槽集水。</p><p><b>

110、　?、?孔口計(jì)算</b></p><p><b>　　所需孔口總面積為：</b></p><p><b>　　（6—9）</b></p><p>　　式中：∑f——所需孔口總面積，m2；</p><p>　　β——超載系數(shù)，取1.3；</p><p>　　μ——

111、流量系數(shù)，取0.62；</p><p>　　h0——孔口上的水頭，取0.05。</p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，得：</b></p><p>　　孔口采用直徑d0=25mm的圓孔，單孔面積f0為：</p><p><b>　?。?—10）</b></p><p><

112、;b>　　則孔口數(shù)n為：</b></p><p><b>　　（6—11）</b></p><p>　　設(shè)共有15個(gè)集水槽，則每個(gè)集水槽孔眼個(gè)數(shù)m1=m/15=5500/(15×2)=184個(gè)。因采用雙邊進(jìn)水，故每邊孔眼個(gè)數(shù)為m0=m1/2=92個(gè)。</p><p>　?、?集水槽的寬度和高度計(jì)算</p>

113、;<p>　?、?假設(shè)穿孔集水槽的起端水流截面為正方形，也即寬度等于水深，則：</p><p><b>　?。?—12）</b></p><p>　　式中：B2——穿孔集水槽的寬度，m；</p><p>　　Q2——穿孔集水槽的流量，m3/s。</p><p><b>　　孔口流速v2為：<

114、;/b></p><p><b>　　（6—13）</b></p><p>　　每個(gè)集水槽的計(jì)算流量Q2為：</p><p><b>　?。?—14）</b></p><p>　　將以上數(shù)據(jù)代入公式（6—12），得：</p><p>　　為了施工方便，設(shè)計(jì)中取B=0.3

115、m。</p><p><b>　?、?槽高H2</b></p><p>　　槽起端水深取0.2m，終端水深取0.4m，為了施工方便，統(tǒng)一取0.4m。跌落、淹沒(méi)深度取0.05m，跌落高度取0.07m，起高取0.3m。則集水槽高度H2為：</p><p><b>　　（6—15）</b></p><p&g

116、t;　?、?集水干槽的計(jì)算</p><p>　　集水干槽流量為Q1/2，考慮到超載系數(shù)為1.3，則集水干槽實(shí)際流量Q3為：</p><p><b>　?。?—16）</b></p><p>　　由此可進(jìn)行以下計(jì)算：</p><p>　?、?槽寬B3： （6—17）</p>&l

117、t;p>　?、?干槽起端水深h起： （6—18）</p><p>　?、?干槽終端水深h終： （6—19）</p><p>　　設(shè)計(jì)中取B3=0.86m，h起=0.65m，h終=1.07m。</p><p>　　④ 集水干槽高度H3：槽中水深h3取1.0m超高h(yuǎn)’3取0.1m，則：</p><p><

118、;b>　?。?—20）</b></p><p>　　6.2.6 排泥系統(tǒng)</p><p>　　采用穿孔管排泥，穿孔管橫向布置，沿與水流垂直方向，共設(shè)8根，雙側(cè)排泥至集泥渠。集泥渠長(zhǎng)15m，寬×高=0.3m×0.3m?？籽鄄扇〉染嗖贾茫┛坠荛L(zhǎng)l4為16.50m，首末端積泥比為0.5。</p><p>　　取孔徑d4=25mm，

119、則孔口面積f4為：</p><p><b>　　（6—21）</b></p><p>　　取孔距s=0.4m，則孔眼數(shù)目N為：</p><p><b>　?。?—21）</b></p><p>　　孔眼總面積∑f4為：</p><p><b>　?。?—22）<

120、;/b></p><p>　　查表得kw=0.72，則穿孔管斷面面積w為：</p><p><b>　　（6—23）</b></p><p><b>　　穿孔管直徑D4為：</b></p><p><b>　?。?—24）</b></p><p>

121、　　取直徑D4=160mm，孔眼向下，與中垂線成45°角，并排排列，采用氣動(dòng)快開式排泥閥。出水管管徑D5為：</p><p><b>　?。?—25）</b></p><p>　　設(shè)計(jì)中取D5為DN1200mm。</p><p><b>　　6.2.7 核算</b></p><p>　　

122、⑴ 雷諾數(shù)（Re）核算</p><p><b>　?。?—26）</b></p><p>　　式中：R——水力半徑，cm；</p><p>　　v’ ——管內(nèi)水流速度，cm/s；</p><p>　　γ——水的運(yùn)動(dòng)粘度，當(dāng)水溫為20°時(shí)，γ=0.01cm2/s。</p><p><

123、;b>　　水力半徑R為：</b></p><p><b>　?。?—27）</b></p><p><b>　　管內(nèi)流速v‘為：</b></p><p><b>　?。?—28）</b></p><p>　　數(shù)據(jù)代入公式（6—25），得：</p>