水厂工艺流程设计(课程设计)[1](2)

4.4 往复式隔板絮凝池

设计原则

:

1. 池数为2 个,絮凝时间20～30分钟,色度高,难于沉淀的细颗粒较多时宜采用高值.

2. 进口流速一般为0.5～0.6m/s,出口流速一般为0.2～0.3m/s. 3. 隔板间净距应大于0.5m,进水口设挡水措施,避免水流直冲隔板.

4. 絮凝池超高一般采用0.3m.

5. 隔板转弯处过水断面面积,应为廊道断面面积的1.2～1.5倍. 6. 池底坡向排泥口的坡度,一般为2%～3%,排泥管直径不小于150mm.

7. 絮凝效果可用速度梯度G和反应时间T值来控制. 设计计算: (1)已知条件:

设计水量(包括自耗水量)Q = 80000 m3/d = 3333.3 m3/h (2)采用数据:

廊道内流速采用6档: v1=0.5m/s，v2=0.4m/s，v3=0.35m/s，

v4=0.3m/s，v5=0.25m/s，v6=0.2m/s。

絮凝时间:T=20 min 池内平均水深:H1=2.5 m 超高:H2=0.3 m 池数:n=2 (3)数据计算 计算总容积:

W = QT/60 = 3333.3×20/60 = 1111.1 m3

分为两池，每池净平面面积:

F’= W/(nH1) = 1111.1/(2×2.5) = 222.2 m2

池子宽度B:按沉淀池宽采用16 m 池子长度（隔板间净距之和）:

L’= 222.2/16 = 13.89 m

隔板间距按廊道内流速不同分成6档:

a1=Q/(3600nv1H1)= 3333.3/(3600×2×0.5×2.5)= 0.37m 取a1=0.4 m，则实际流速v1’= 0.463 m/s

a2=Q/(3600nv2H2)= 3333.3/(3600×2×0.4×2.5)= 0.46m 取a2=0.5 m，则实际流速v2’= 0.37 m/s

a3=Q/(3600nv3H3)= 3333.3/(3600×2×0.35×2.5)= 0.53m 取a3=0.6 m，则实际流速v3’= 0.309m/s

a4=Q/(3600nv4H4)= 3333.3/(3600×2×0.3×2.5)= 0.62m 取a4=0.7 m，则实际流速v4’= 0.264 m/s

a5=Q/(3600nv5H5)= 3333.3/(3600×2×0.25×2.5)= 0.741m 取a5=0.8 m，则实际流速v5’= 0.231 m/s

a6=Q/(3600nv6H6)= 3333.3/(3600×2×0.20×2.5)= 0.926m 取a6=1.0 m，则实际流速v6’= 0.185 m/s

每一种间隔采取3条,则廊道总数为18条,水流转弯次数为17次.则池子长度(隔板间净距之和):

L’=3(a1+a2+a3+a4+a5+a6)=3(0.4+0.5+0.6+0.7+0.8+1.0)= 12m

隔板厚度按0.2m计，则絮凝池的总长L为:

L = 12 + 0.2×(18-1) = 15.4m

按廊道内的不同流速分成6段，分别计算水头损失: 第一段:

水力半径：R1=a1H1/(a1+2H1)=0.4×2.5/(0.4+2×2.5)= 0.185 m 槽壁粗糙系数n=0.013，流速系数Cn y1=2.5 -0.10)

=2.5× -0.13-0.75× 故: C1= R1 y1 /n = 0.185 0.15 /0.013= 59.72 第一段廊道长度: l1= 3B = 3×16 = 48m 第一段水流转弯次数：S1=3

取隔板转弯处的过水断面面积为廊道断面面积的1.4倍，则第一段转弯处v01= v1/1.4= 0.463/1.4= 0.331m/s 则絮凝池第一段的水头损失为:

h1=ξS1v02 /(2g) + v12 l1/(C12 R1)=3×3×0.331×0.331 /(2×9.81)+0.463×0.463×48/(59.72 ×59.72×0.185)= 0.066 m 各段水头损失计算结果见下表：

各段水头损失计算

∑h = 0.066 + 0.040 + 0.027 + 0.026 + 0.026 + 0.009 = 0.194 m GT值计算（t=20℃）：

G = rh/(60µT)= 1000×0.194/(60×1.029×0.0001×20)= 40s-1 GT = 40×20×60 = 48000 (此GT值在104～105的范围内) 池底坡度: i = h/L = 0.194/15.4= 1.26％

4.5 斜管沉淀池

设计要点:

1.斜管断面一般采用蜂窝六角形或山形(较少采用矩形或正方形),其内径或边距d一般采用25～35mm.

2.斜管长度一般为800～1000mm左右,可根据水力计算结合斜管材料决定.

3.斜管的水平倾角常采用60°. 4.斜管上部清水区高度不宜小于1.0m. 5.斜管下部布水区高度不宜小于1.5m.

设计计算: (1)已知条件:

①单组构筑物进水量: Q=40000 m3/d = 1666.7 m3/h = 0.46 m3/s ②颗粒沉降速度: µ = 0.35 mm/s (2)设计采用数据:

①清水区上升流速: v = 2.5 mm/s

②采用塑料片热压六边形蜂窝管,管厚为0.4mm,边距d=30mm,水平倾角θ= 60 °

(3)清水区面积: A=Q/v=0.46/0.0025=184㎡,其中斜管结构占用面积按3 %计,则实际清水区需要面积:

A’=184×1.03=189.5㎡

为了配水均匀,采用斜管区平面尺寸12.7m×15m,使进水区沿15m长一边布置. (4)斜管长度l:

①管内流速:v0 = v/sinθ= 2.5/sin60°= 2.5/0.866= 2.89mm/s ②斜管长度:l=(1.33 v0 -µsinθ)d/(µcosθ)=(1.33×2.89-0.35

×0.866) ×30/(0.35×0.5)= 607mm

③考虑管端紊流,积泥等因素,过渡区采用250mm ④斜管总长: l’= 250+607= 857mm,按1000mm计 (5)池子高度:

①采用保护高度:0.3m ②清水区:1.2m

③布水区:1.5m ④穿孔排泥斗槽高:0.8m

⑤斜管高度: h=l’sinθ=1×sin60°=0.87m

⑥池子总高: H= 0.3 + 1.2 + 1.5 + 0.8 + 0.87= 4.67m (6)沉淀池进口采用穿孔墙,排泥采用穿孔管,集水系统采用穿孔管. (7)复算管雷诺数及沉淀时间

Re=Rv0/ν

式中水力半径:R= d/4= 30/4= 7.5mm= 0.75cm 管内流速:v0= 0.289 cm/s

运动黏度: ν=0.01cm /s(当t=20℃时),

Re= 0.75×0.289/0.01= 21.7

沉淀时间: T= l’/ v0= 1000/2.89= 5.77min

4.6 普通快滤池

设计要点:

1.滤池清水池应设短管或留有堵板,管径一般采用75～200mm,以便滤池翻修后排放初滤水.

2.滤池底部应设有排空管,其入口出设栅罩,池底坡度约0.005,坡向排空管.

3.配水系统干管的末端一般装排气管,当滤池面积小于25㎡时,管径为40mm,滤池面积为25～100㎡时,管径为50mm.排气管伸出滤池顶处应加截止阀.

4.每个滤池上应装有水头损失计或水位尺以及取样设备等. 设计计算:

设计2组滤池，每组滤池设计水量为：Q=40000 m3/d 滤速：

v=10m/h

反冲洗强度q=14L/(s· m2)

(1)滤池面积及尺寸:滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h，滤池实际工作时间为: T= 24 - 0.1×24/12= 23.8h 滤池面积为:F=Q/(vT)=40000/（10×23.8）=168.1 m2 每组滤池单格数为N=6，布置成对称双行排列. 每个滤池面积为: f= F/N= 168.1/6= 28.1 m2 采用滤池设计尺寸为: L= 6m, B= 5m。

校核强制滤速v’为: v’= Nv/(N-1)= 6×10/(6-1)= 12m/h (2)滤池高度

承托层厚度H1 采用0.5 m 滤料层厚度H2 采用0.6 m 砂面上水深H3 采用1.8 m 保护层高度H4 采用0.3 m

滤池总高度H 为: H= 0.5 + 0.6 + 1.8 + 0.3 = 3.2 m (3)配水系统(每只滤池) ①干管:

干管流量: qg = fq = 28.1×14 = 393.4 L/s 采用管径: dg = 700mm 干管始端流速: vg = 1.02 m/s ②支管

支管中心间距:采用aj = 0.25 m

每池支管数: nj = 2×L/aj = 2×6/0.25 = 48 根