水質(zhì)工程學(xué)課程設(shè)計_(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 分成三格，每格寬 。 水力半徑： R=ω/χ=(2+)= 弗勞德數(shù) ： Fr=v2/2g=(2)=105 (在 1105～ 1104 之間 ) 雷諾數(shù) ： Re=vR/γ=(106)=104 (在 4000～ 15000 之間 ) 沉淀池示意見 下圖： 17 圖 33 平流沉淀池示意圖 沉淀池的進(jìn)水設(shè)計 進(jìn)水采用穿孔墻布置，盡量做到在進(jìn)水?dāng)嗝嫔纤鞯木鶆蚍植迹苊庖研纬傻男躞w破碎。單座池墻長 ，墻高 ，有效水深 ； 根據(jù)設(shè)計手冊：當(dāng)進(jìn)水端用穿孔配水墻時，穿孔墻在池底積泥面以上 ～ 處至池底部分不設(shè)孔眼，以免沖動沉泥。本設(shè)計采用 ； 孔眼尺寸考慮施工方便，采用尺寸： 15cm8cm； 單個孔眼的面積 : 20 5 8 12wm? ? ? ； 孔眼流速采用： 1 /v m s? ； 孔眼總面積： 0? =q/v1=； 孔眼總數(shù)： 0n = 0? /ω0=，取 364 個； 孔眼實際流速： v=q/ 0n ω0=(364)= ； 孔眼布置成 7排，每排孔眼數(shù)為 364/7=52個。水平方向孔眼的間距取 100mm，則計算的水平長度為： 52+51=； 豎直方向的間距為 150mm,最上一排孔眼的淹沒深度假定為 ，最下一排孔眼距池底為 ，則豎向的計算高度為 7+6++=。 沉淀池的集水系統(tǒng)設(shè)計 沉淀池的出口布置要求在池寬方向上均勻集水，并盡量潷取上層澄清水，減小下層沉淀水的卷起，目前采用的辦法多為采用指形槽出水。 18 1．指形槽的個數(shù) ： N=7； 2．指形槽的中心距 ： a=B/N=≈； 3．指形槽中的流量： q0=Q/N=，考慮到池子的超載系數(shù) 20％ ，故槽中流量為： q=== m3/s； 4．指形槽的尺寸 指形槽的槽寬： b===，為便于施工，取? ； 取堰上負(fù)荷為 q0=250m3/，則指形槽長度： L=104(2502)= 7 個集水槽，雙側(cè)進(jìn)水。每根槽長： ，取 13m； 起點槽中水深： H1===； 終點槽中水深： H2===； 為便于施工，槽中水深統(tǒng)一取 H2=； 5．總出水槽寬： B===，采用 ，則出水渠起端水深： H= mgBQ 3 22322 ????； 為保證自由落水，跌落高度采用 ，溢流堰上淹沒水頭 ，沉淀池超高 ，則出水渠總深度為： H=＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＝ ； 集水方法采用鋸齒形三角堰自由出流方式，跌落高度取 ，槽的超高取 。則指形槽的總高度 H=++=（說明：該高度為三角堰底到槽底的距離）。 每個三角堰的流量： q1===； 三角堰的個數(shù)： n=Q/q1=； 每個 指形槽上有 ≈76個三角堰 ； 三角堰的中心距： d=132/76=。 沉淀池排泥 19 排泥是否順暢關(guān)系到沉淀池凈水效果，當(dāng)排泥不暢、泥渣淤積過多時，將嚴(yán)重影響出水水質(zhì)。排泥方法有多斗重力排泥、穿孔管排泥和機械排泥。機械排泥具有排泥效果好、可連續(xù)排泥、池底結(jié)構(gòu)簡單、勞動強度小、操作方便可以配合自動化等優(yōu)點。故本設(shè)計采用虹吸式機械排泥。 采用 SXH 型虹吸式吸泥機，軌距 l＝ 11000mm。 排泥管 采用 和放空管相同 的管徑 ： DN500mm。 四．過濾 設(shè)計參數(shù) 設(shè)計水量 為： Q=104=75260m3/d= m3/s； 設(shè)計濾速采用 v=，強制濾速 v? ≤ 20 /mh； 濾池采用單層石英砂均 質(zhì) 濾料，沖洗方式采用：先氣沖洗，再氣 水同時沖洗，最后再用水單獨沖洗。根據(jù)設(shè)計手冊第三冊 P612 表 98 確定各步氣水沖洗強度和沖洗時間，參數(shù)具體如下： 1． 沖洗強度 第一步氣沖沖洗強度 q 氣 1=16L/（ sm2） ；第二步氣 水同時反沖洗 ,空氣強度q 氣 2=16L/（ sm2） ,水沖洗強度 q 水 1=4L/（ sm2） ；第三步水沖洗強度 q 水 2=6L/（ sm2） 。反沖洗橫掃強度為 q 反 =2L/（ sm2） 。 2． 沖洗時間 第一步氣沖洗時間 t 氣 =3min,第二步氣 水同時反沖洗時間 t 氣水 =4min,單獨水沖時間 t 水 =5min；沖洗時間共計為 :t=12min=；沖洗周期 T=48h。 池體設(shè)計 1． 濾池工作時間 t? ： 20 t? =2424t/T= 24/48= (式中未考慮排放初濾水 )； 2. 濾池總面積 F: F=Q／ vt=75260／ ()=； 3. 濾池分格 選雙格 V 型濾池 ,池底板用混凝土 ,單格寬 B=,長 L=12m,面積 42m2,共四座 ,每座面積 284fm? ,總面積 336m2； 4. 校核強制濾速 39。v : 39。v =Nv／ (N1)=4／ 3=﹤ 20m/h 的要求 ； 5. 濾池的高度確定 濾池超 高 H6=， 濾層上水深 5 ? ,濾層厚度 H4=。承托層厚取H3=。濾板 采 用 H2= 厚預(yù)制板。濾板下布水區(qū)高度取 H1=； 濾池的總高度為 : H=H1+H2+H3+H4+H5+H6=+++++=； 圖 41 濾池高度計算簡圖 6. 水封井的設(shè)計 濾池采用單層加厚均粒濾料 ,粒徑 ,不均勻系數(shù) 。均粒濾料清潔濾料層的水頭損失按下式計算 : 21 ? ? 22003001 1180 mH l vg m d? ?? ??? ? ? ? ????清 式中 : H??清 水 流 通 過 清 潔 濾 料 層 的 水 頭 損 失 ,cm。 2, / ,c m s? ? 水 的 運 動 黏 度20℃時為 2/。cms 22, 981 /g c m s? 重 力 加 速 度 ； m0濾層空隙率，取 ； 0 , , .d c m c m? 與 濾 料 體 積 相 同 的 球 體 直 徑 根 據(jù) 廠 家 提 供 的 數(shù) 據(jù) l0濾層厚度， cm， l0=120cm； v慮速， cm/s， v=； ? ? 濾 料 顆 粒 球 度 系 數(shù) ， 天 然 砂 粒 為 , 取 . 所以： ? ? cmH 232清 ??????????? ?????? 根據(jù)經(jīng)驗 ,濾速為 910m/h 時 ,清潔濾料層水頭損失一般為 3040cm,計算值比經(jīng)驗值低 ,取經(jīng)驗值的底限 30cm 為清潔濾料層的過濾水頭損失。正常過濾時 ,通過長柄濾頭的水頭損失 ?? ,忽略其他水頭損失 ,則每次反沖洗后剛開始過濾時的水頭損失為 : 2 2Hm? ? ? ?開 始 。 為保證濾池正常過濾時池內(nèi)的液面高出濾料層 ,水封井出水堰頂標(biāo)高與濾料層相同 ,設(shè)計水封井平面尺寸 2m2m,堰底板比濾池底板低 。 水封井出水堰總高為 : H 水封 =+H1+H2+H3=+++=； 因為每座濾池的過濾水量 :Q 單 =vf=84=798m3/h=。所以水封井出水堰上水頭由矩形堰的流量公式 :Q=: 3232堰單水封 ???????????????????? Qh ； 則反沖洗完畢 ,清潔濾料層過濾時濾池液面比濾料層高 +=。 反沖洗管渠系統(tǒng) : 1. 反沖洗水量按水洗強度最大時計算。單獨水洗時反洗強度最大 ,為 6L/()，則： Q 反水 =q 水 2f=684=504L/s= m3/s； 22 V型濾池反沖洗時 ,表面掃洗同時進(jìn)行 ,其流量： Q 表水 =q 表水 f=284=168L/s=； Q 反 =Q 反水 +Q 表水 =+=； 2. 反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計算 配水干管進(jìn)口流量應(yīng)為 ,配水干管 (渠 )的截面積 : A 水干 =Q 反水 /v 水干 =； 反沖洗配水干管選用鋼管 DN700,流速為 ,反沖洗水由反洗配水干管輸送到氣水分配渠 ,由氣水分配渠底側(cè)的布水方孔配水到濾池底部布水區(qū)。反沖洗水通過配水方孔的流速按反沖洗配水支管的流速取值。配水支管或孔口的流速為 ,取 v 水支 =1m/s。 則配水支管 (渠 )的截面積 :A 方孔 =Q 反水 /v=； 此即配水方孔總面積 ,沿渠長方向兩側(cè)各布置 20 個配水方孔 ,共 40 個 ,孔中心間距 。 面積 :A 小孔 =，每個孔口尺寸取 。 3． 反沖洗用氣量 Q 氣 的計算 反沖洗用氣流量按氣沖強度最大時的空氣流量計算 ,這時氣沖的強度為? ?216 / .L sm ,Q 反氣 =q 氣 f=1684=1344L/s=； 4． 配氣系統(tǒng)的斷面計算 配氣干管 (渠 )進(jìn)口流速應(yīng)為 5m/s 左右 ,則配氣干管 (渠 )的截面積： A 氣干 =Q 反氣 ／ v 氣干 =； 反沖洗配氣干管用鋼管 DN600,流速為 ,反沖洗用空氣 ,由反沖洗配氣干管輸送至氣水分配渠 ,由氣水分配渠兩側(cè)的布?xì)庑】椎綖V池底部布水區(qū) ,布?xì)庑】拙o貼濾板下緣 ,間距與布水方孔相同 ,共計 40 個 ,反沖洗用空氣通過配氣小孔的流速按反沖洗配氣支管的流速取值。 反沖洗配氣支管流速或孔口流速應(yīng)為 10m/s 左右 ,則配氣支管 (渠 )的截面積為 : A 氣支 =Q 反氣 ／ v 氣支 =／ 10=； 每個布?xì)庑】酌娣e :A 氣孔 =／ 40=； 孔口直徑 : ? ? 124 0 . 0 0 3 6 0 . 0 6 5dm???氣 孔 ＝ ； 每孔配氣量 : q 氣孔 =Q 反氣 ／ 40=／ 40=； 23 5． 氣水分配渠的斷面設(shè)計 對氣水分配渠斷面面積要求的最不利條件發(fā)生在氣水同時反沖洗時 ,亦即氣水同時反沖洗時要求氣水分配渠斷面面積最大 ,因此氣水分配渠的斷面設(shè)計按氣水同時反沖洗的情況設(shè)計 ,氣水同時反沖洗時反沖洗水量為 : Q 反水 =q 水 f=484=336L/s=； 氣水同時反沖洗時 ,反沖洗時用空氣的流量 : Q 反氣 =q 氣 f=1684=1344L/s=； 氣水分配渠的氣水流速均應(yīng)按相應(yīng)的配氣配水干管流速取值 ,則氣水分配干渠的斷面積 : 2反氣反氣反水反水反氣水 mA ????? 濾池管渠的布置 反沖洗管渠 1． 氣水分配渠 氣水分配渠起端寬取 ,高取 ,末端寬取 ,高取 ,則起端截面積 ,末端截面積 。 兩側(cè)沿程各布置 20 個配氣小孔和 20 個布水方孔 ,孔間距 ,共 40 個配氣小孔和 40 個配水方孔。氣水分配渠末端所需最小截面積 ／ 40=﹤ 末端截面積 ,滿足要求。 2． 排水集水槽 排水集水槽頂端高出濾料層頂面 ，氣水分配槽起端高度為 ,則排水集水槽起端槽高 : H 起 =H1+H2+H3+H4+— =++++— =； 氣水分配槽末端高度為 ，則 排水槽末端高度為 : H 末 =H1+H2+H3+H4+— =++++— =； 底坡 :（ —） ／ 12≈0 3． 排水集水槽排水能力校核 由矩形斷面暗溝 (非滿流 ,n=)計算公式校核集水槽排水能力。 設(shè)集水槽超高為 ,則槽內(nèi)水位高： h=－ =, 槽寬： b===，取 b=； 濕周： χ=b+2h=+2=； 24 水流斷面： A=bh==； 水力半徑 ： R=A／ χ=／ =； 水流速度： smniRv / 0 4 1 21322132 ???? 過流能力 ： Q=Av== 實際過水量： Q 實際 =Q 反水 +Q 表水 =+=＜ Q=，滿足要求。 進(jìn)水系統(tǒng) 1．進(jìn)水 渠 四座濾池 進(jìn) 渠過水流量按強制過濾流量計 ,渠中流速 為 － ，取 v＝。 強制過濾流量 ： Q 強 =104／ 3=25087m3/d=（ 濾池工作時間 t? ＝）； 進(jìn)水支 渠水流斷面積 :A 支 =Q 強 ／ v=／ 1=； 進(jìn)水支 渠寬 ： b= 強 ==，取 b=，則 高 ： h=A 進(jìn) ／b=／ =， 取 h= 考慮超高 。 則進(jìn)水 渠高 為 ，考慮到施工方便，進(jìn)水 渠高與配水渠高相同，故取 。 四座濾池 公用一個進(jìn)水總渠，總渠流量： Q 總 =104=75260m3/d=（ 濾池工作時間 t? ＝ ）； 進(jìn)水總 渠水流斷面積 :A 總 =Q 總 ／ v=／ 1=； 進(jìn)水總 渠寬 ： B= 總 ==，取 b=， 高 ： H=A 總 ／B=／ =， 取 H= 考慮超高 。 則進(jìn)水總渠高 為 。 2． 每座濾池的進(jìn)水孔 每座濾池由進(jìn)水側(cè)壁開 3 個進(jìn)水孔。兩側(cè)進(jìn)水孔口在反沖洗時關(guān)閉 .中間進(jìn)水孔孔口設(shè)手動調(diào)節(jié)閘板 ,在反沖洗時不關(guān)閉 ,供給反沖洗表掃用水。孔口面積按孔口淹沒出流公式 2Q A gh? 計算 .其總面積按濾池強制過濾水量計 ,孔口兩側(cè)水位差取 , 2強總孔 mghQA ?????? ； 中間孔面積及表