给水工程课程设计(5)

给水排水专业给水工程课程设计

q1.05H?()3?()3?1.97m mb2g0.42?6.28?2?9.8122 ② 堰顶宽度B

根据有关试验资料，当B/H<0.67时，属于矩形薄壁堰。取B=0.05m，这时B/H=0.026（在0～0.67范围内），所以，该堰属于矩形薄壁堰。 （4）配水管管径D2

由前面计算可知，每个后续处理构筑物的分配流量为q=1.05m3/s，查水力计算表可知，配水管管径D2=1400mm时，v=0.974m/s（在0.8～1.0m/s范围内）。 （5）配水井设计

由配水井有效容积，设计配水井尺寸为8.4m×4.2m×4.5m

3.2 混合工艺

混凝阶段主要是去除水中悬浮颗粒和胶体物质。水中的悬浮物质和胶体颗粒很难在处理构筑物中通过物理沉降过程将其从水体中分离出去。因此，我们需要采取化学方法，向水中投加化学药剂使水中的胶体物质及微小的悬浮物质脱稳并聚集，我们把这样的过程称做混凝，投加的化学药剂称做混凝剂。

混凝作用机理为：压缩双电层、吸附架桥、吸附电中和、卷扫网捕。这四种机理，在水处理中常不是单独孤立存在的，只是在一定情况下以某种现象为主而已。

3.2.1 混凝剂的选择

表3—1 常用混凝剂[2]

名称 硫酸铝 Al2（SO4）·18H2O 一般简介 （1）适用于水温为20~40℃； （2）当pH=4～7时，主要去除水中有机物； pH=5.7～7.8时，主要去除水中悬浮物； pH=6.4～7.8时，处理浊度高，色度低（小于30度）的水； （1）腐蚀性较高； （2）矾花形成较快，较稳定，沉淀时间短； （3）适用于碱度高，浊度，pH=8.1～9.6的水不论在冬季或夏季使用12

硫酸亚铁（绿矾） FeSO4·7H2O 给水排水专业给水工程课程设计

都很稳定，混凝作用良好，但原水的色度较高时不宜采用。当pH值较低时，常使用氯来氧化，使二价铁氧化成三价铁； （1）对金属（尤其对铁器）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料管也会因发热而变形； （2）不受温度影响，矾花结的大，沉淀速度快，效果较好； （3）易溶解，以混合，渣滓少； （4）原水pH=6.0～8.4之间为宜，当原水碱度不足时，应加一定量的石灰； （5）在处理高浊度水时，三氯化铁用量一般要比明矾少； （6）处理低浊度水时，效果不显著； （1）净化效率高。耗药量少，出水浊度低、色度小、过滤性能好，原水高浊度时尤为显著； （2）温度适应性高；pH适用范围宽（可在pH=5～9的范围内），因而可不投加碱剂； （3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好； （4）设备简单，操作方便，成比较三氯化铁低； （5）是无机高分子化合物； 三氯化铁 FeCl3·6H2O 碱式氯化铝 Aln（OH）mCl3n-m （通式）简写PAC 相对于硫酸铝而言，聚合氯化铝混凝效果随温度变化较小，形成絮体的速度较快，絮体颗粒和相对密度都较大，沉淀性能好，投加量较小。聚合氯化铝适宜的PH值范围在5-9之间，过量投加一般不会出现胶体的再稳定现象。长期的实践证明，作为絮凝剂，聚合氯化铝优于硫酸铝，很多净水场的硫酸铝已经逐步被聚合氯化铝所替代。聚合氯化铝水溶液呈弱酸性，PH值在5.5-6.0，对设备的腐蚀性很小。根据上述混凝剂的使用条件及处理效果，并结合本工艺的具体水质，选择PAC作为混凝剂较合适。故本工艺选择聚合氯化铝作为混凝剂。

3.2.2 混凝剂投加量的确定

参照设计手册3中各地投加药剂参考数据，由于本水体水质较好，仅浊度和大肠杆菌不达标，而浊度比较接近兰州黄河浊度，故选择该地区PAC投加量为指标。选定本设计PAC平均投加量为10mg/L（按平均浊度选取，当降雨或特殊情况而引起的浊度增大时，应结合实际情况而增大药品投加量），最大投加量为76mg/L，沉淀或澄清时间为1.33h，沉淀池或澄清池出水悬浮物含量为8~12mg/L。

3.2.3 混凝剂的配制和投加

3.2.3.1 混凝剂的溶解和溶液的配制

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混凝剂投加分固体和液体投加两种方式。固体投加是把粉末混凝剂直接投入水中，适用于投加大量药品，消石灰、硫酸铝、硫酸铁或硫酸亚铁等药剂均可使用。它的优点是占地小，但存在加药设备易堵塞、劳动强度大等缺点，不适用于容易吸潮的药品。

液体投加需要先将药品溶解，包括混凝剂的溶解、配置、投加等设备。由于液体投加能降低劳动强度，且混凝效果较好，不易堵塞加药设备，故本设计采用液体投加方式。

溶解池一般建于地面以下便于操作，池顶一般高出地面约0.2m左右。溶解池体积W1按下下式计算：

W1=（0.2~0.3）W2 式中：W2为溶液池的容积。

溶液池是配制一定浓度溶液设施。通常用耐腐蚀泵或射流泵将溶液池内的浓药液送入溶解池，同时用自来水稀释到所需浓度以备投加。溶液池容积按下式计算：

24?100aQaQ?

1000?1000cn417cnW2?式中：W2 — 溶液池容积，m3； Q — 处理的水量，m3/h； a — 混凝剂最大投加量，mg/L；

c — 溶液浓度，一般取5% ~ 20%（按商品固体重量计）； n — 每日调制次数，一般不超过3次。 （1）溶液池和溶解池的设计计算 溶液池体积为：

W2?24?100aQaQ76?110000?24???41.77(m3)

1000?1000cn417cn417?10?2溶解池体积为：W1=（0.2~0.3）W2 =（0.2~0.3）×41.77=8.35~12.53（m3） 设计2个溶解池，尺寸为2m×2m×(1.3+0.2)m，超高为0.2m； 设计2个溶液池，尺寸为3m×3m×（2.3+0.2）m，超高为0.2m。 溶解池底部设置排渣管一根，管径d=100mm 。 （2）投药量的设计计算

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Q投?W241.77??1.74m3/h?0.48L/s 2424故加药间尺寸可设计为：

长：2×2+3×2+2=12m 宽：2×2+3×2+2=12m

高：1.5＋2.5＋1=5m （其中地下1.3m，地上3.7m）

加药间设计为：12×12×5 m3 3.2.3.2 混凝剂的投加

混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等。

（1）计量设备 药液投入原水中必须有计量或定量设备，并能随时调节。计量设备有：转子流量计；电磁流量计；苗嘴；计量泵等。采用苗嘴计量仅适用人工控制，其他计量设备既可人工控制，也可自动控制。

（2）投加方式 投加方式可分为泵前投加、高位溶液池重力投加、水射器投加、泵投加等方式。

本设计采用计量泵投加，计量泵投加示意图如下图3—1。

计量泵水流方向溶液池压水管

图3—1 计量泵投加

3.2.4 混合设备

混合设备基本要求是，药剂与水的混合必须快速均匀。混合设备较多，我国常

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用的混合方式可分三类：水泵混合；管式混合；机械混合。以上三种混合方式的优缺点和适用条件参见下表3—2。

表3—2 混合方式比较[2]

方式 优 缺 点 优点：1.设备简单，维护管理方便； 2.不需要土建构筑物； 管式静态混合器 3.在设计流量范围，混合效果较好； 4.不需要外加动力设备； 缺点：1.运行水量变化影响效果； 2.水头损失较大； 优点：1.设备简单； 2．混合充分，效果较好； 水泵混合 3.不另消耗动能 缺点：1.吸水管较多时，投药设备要增加，安装、管理较麻烦； 2.配合加药自动较困难； 3.G值相对较低； 方式 优 缺 点 优点：1.混合效果好； 2.水头损失较小； 机械混合 3.混合效果基本不变，不受水量变化影响 缺点：1.需耗动能； 2.管理维护叫复杂； 3.需建混合池； 适用于各种规模的水厂 适用条件 适用于一级泵房离处理构筑物120m以内的水厂 适用于水量变化不大的各种规模的水厂 适用条件 静态管式混合器构造简单，无活动部位，安装方便，混合快速而均匀。尽管这种混合器水头损失稍大，但是混合效果好，且不消耗动力，从经济效益以及处理效果角度比较可知，选择管式静态混合器作为本设计的混合设备较合理。下图3—2为管式静态混合器示意图。

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