非洲某給水廠工藝的初步設(shè)計(jì)

1、非洲某給水廠工藝的初步設(shè)計(jì)目 錄第一章 總論11.1羅安達(dá)市概況及供水現(xiàn)狀11.1.1羅安達(dá)市概況11.1.2羅安達(dá)市供水現(xiàn)狀11.2項(xiàng)目建設(shè)的必要性21.3項(xiàng)目的主要研究?jī)?nèi)容及設(shè)計(jì)原則21.3.1工程設(shè)計(jì)內(nèi)容21.3.2設(shè)計(jì)原則2第二章 給水廠發(fā)展?fàn)顩r32.1水源水質(zhì)現(xiàn)狀分析32.2 給水廠工藝發(fā)展3第三章 給水廠總體設(shè)計(jì)53.1設(shè)計(jì)規(guī)模53.2取水水源及水質(zhì)分析53.2.1供水水質(zhì)分析53.2.2水處理目標(biāo)及出水水質(zhì)73.3給水處理工藝的確定10第四章 給水廠設(shè)計(jì)說(shuō)明124.1混合方式124.2絮凝方式124.3沉淀形式134.4過(guò)濾形式134.5消毒13第五章 給水廠設(shè)計(jì)計(jì)算145.1混

2、合反應(yīng)145.1.1混凝劑的選擇145.1.2投藥系統(tǒng)計(jì)算145.1.3加藥間及藥庫(kù)155.1.4混合設(shè)施155.2波折板反應(yīng)池165.2.1設(shè)計(jì)參數(shù)165.2.2平面計(jì)算165.2.3水頭損失計(jì)算185.2.4 G、GT值215.3斜管沉淀池215.3.1設(shè)計(jì)參數(shù)215.3.2平面計(jì)算225.3.3進(jìn)出水系統(tǒng)235.4 V型濾池245.4.1設(shè)計(jì)參數(shù)245.4.2平面尺寸計(jì)算255.4.3進(jìn)水系統(tǒng)265.4.4反沖洗系統(tǒng)285.4.5過(guò)濾系統(tǒng)295.4.6排水系統(tǒng)305.4.7濾池總高度305.5消毒315.5.1設(shè)計(jì)參數(shù)315.5.2加氯量及氯瓶的確定315.5.3加氯機(jī)及漏氯處理325.

3、5.4加氯間及氯庫(kù)設(shè)計(jì)計(jì)算325.6清水池325.6.1清水池設(shè)計(jì)作用及特點(diǎn)325.6.2設(shè)計(jì)參數(shù)335.6.3清水池有容積335.6.4清水池的平面尺寸33第六章 水廠平面及高程布置356.1水廠的平面布置356.1.1選址原則356.1.2廠址位置356.2水廠高程布置35第七章 設(shè)計(jì)總結(jié)37參考文獻(xiàn)38致 謝39第1章 總論1.1羅安達(dá)市概況及供水現(xiàn)狀羅安達(dá)市概況羅安達(dá)位于非洲大陸西海岸，是安哥拉共和國(guó)的首都。面積5696平方公里，東經(jīng)1330，南緯850，西臨大西洋本戈灣，南依安哥拉國(guó)內(nèi)最大的寬扎河河口，人口400多萬(wàn)，是撒哈拉以南歐洲殖民者興建的最古老的城市之一。羅安達(dá)平均海拔不到2

4、00米，地形較為平坦，平原上間有低丘。市內(nèi)的地形標(biāo)高在7080米左右，沿海區(qū)域較低，市區(qū)外的地形較高，基本在100130米之間。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的給水廠所在位置為Candelabro高地,其最高處標(biāo)高為107.7米。羅安達(dá)地處熱帶地區(qū)，但由于地勢(shì)較高，依山傍水，加之受本格拉寒流的影響，氣候溫和并不炎熱，年平均氣溫24，素有“熱帶春城”的美稱。羅安達(dá)從12月中旬至一月底，通常會(huì)有一個(gè)雨量較少的約3周的時(shí)間?？諝獾臐穸热於己艽?，年平均在79%左右。羅安達(dá)市的主要水源地為Bengo河和Kuanza河。Bengo河位于羅安達(dá)市北部，源于Kuanza Norte省的Quiculungo附近，向西經(jīng)羅安達(dá)入海

5、，流域面積10016平方公里，多年平均流量37.82m3/s。Kuanza河位于羅安達(dá)市南部，由東向西流入大西洋，是安哥拉主要的河道之一。Kuanza河長(zhǎng)960公里，流域面積15.6萬(wàn)平方公里，多年平均流量836m3/s。羅安達(dá)新建給水廠最大勘察深度為12.00米，場(chǎng)地地表普遍分布有一層坡積土，厚約1.00米左右。坡積土以下以粘土為主，并含有泥灰?guī)r夾層。在勘察深度范圍內(nèi)揭示有兩層泥灰?guī)r地層，第一層普遍揭示，厚度在5060厘米左右；第二層局部缺失，厚度在2050厘米左右；該兩層泥灰?guī)r地層埋深深淺不一，大體上與山坡坡面呈同一傾向；堅(jiān)硬，致密，含礦物結(jié)晶，巖芯呈柱狀，平均抗壓強(qiáng)度在18.7MPa左右

6、。羅安達(dá)市供水現(xiàn)狀羅安達(dá)目前共有三個(gè)給水系統(tǒng)，它們分別是1號(hào)系統(tǒng)Marcal給水廠、2號(hào)系統(tǒng)Kifangondo給水廠、3號(hào)系統(tǒng)Kikuxi給水廠。1號(hào)和2號(hào)系統(tǒng)均以Bengo河為水源，負(fù)責(zé)城市北部地區(qū)的供水；3號(hào)系統(tǒng)以Kuanza河為水源，擔(dān)負(fù)城市南部地區(qū)的供水。羅安達(dá)市供水設(shè)施除Kifangondo（2號(hào)系統(tǒng)）給水廠等少數(shù)構(gòu)筑物外，大多建于葡萄牙殖民地時(shí)期的1950年前后，現(xiàn)已運(yùn)行50多年，很多供水管道、構(gòu)筑物出現(xiàn)不同程度的老化、損壞，管道經(jīng)常爆管，供水能力嚴(yán)重不足。羅安達(dá)市現(xiàn)有凈水廠三座，總設(shè)計(jì)規(guī)模約35萬(wàn)噸/日，但由于管道、供水構(gòu)筑物的老化、損壞，實(shí)際供水量已不足20萬(wàn)噸/日，致使城區(qū)

7、用水量嚴(yán)重不足，居民用水大多靠供水車、供水管道集中取水。羅安達(dá)市1號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)模為60000噸/日，從Bengo河取水，取水口位于Kifangondo凈水廠內(nèi)。1號(hào)系統(tǒng)現(xiàn)取水口處泥砂淤積嚴(yán)重，構(gòu)筑物嚴(yán)重?fù)p壞、老化，輸水量嚴(yán)重不足。本項(xiàng)目主要是對(duì)準(zhǔn)備新建的6萬(wàn)噸Marcal給水廠進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。 1.2項(xiàng)目建設(shè)的必要性水是生命的源泉，沒(méi)有水人類就不能生存。正常的供水系統(tǒng)是一個(gè)現(xiàn)代化城市不可或缺的基礎(chǔ)設(shè)施，是城市生命線工程的重要組成部分,沒(méi)有完善的供水系統(tǒng)的城市根本就談不上發(fā)展，更不用說(shuō)現(xiàn)代化了。給水廠是供水系統(tǒng)的核心部分,它是控制水質(zhì)凈化水質(zhì)的主要環(huán)節(jié)1-2。因此對(duì)于一個(gè)城市的建設(shè)和發(fā)展來(lái)說(shuō)，給水

8、廠的設(shè)計(jì)和研究顯得尤為重要。羅安達(dá)市是安哥拉的首都，是政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心。羅安達(dá)所需水量總設(shè)計(jì)規(guī)模約為35萬(wàn)噸/日，但實(shí)際供水量已不足20萬(wàn)噸/日。城區(qū)用水量嚴(yán)重不足，居民用水大多靠供水車、供水管道集中取水。另外，羅安達(dá)市尚有一些地方為供水空白區(qū)，近80%用戶沒(méi)有實(shí)現(xiàn)供水到戶，而采用小區(qū)域集中取水的方式?？梢钥闯?，羅安達(dá)市目前的飲用水系統(tǒng)根本滿足不了該城市居民生活的需要，更滿足不了該市發(fā)展對(duì)水資源的需要。羅安達(dá)市要持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，對(duì)其給水廠進(jìn)行全面改造新建勢(shì)在必行。1.3項(xiàng)目的主要研究?jī)?nèi)容及設(shè)計(jì)原則工程設(shè)計(jì)內(nèi)容本項(xiàng)目主要是對(duì)準(zhǔn)備新建的6萬(wàn)噸Marcal給水廠進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。Marcal給水廠的初

9、步設(shè)計(jì)共包括如下內(nèi)容：1 確定給水處理工藝流程；2 確定處理構(gòu)筑物（或設(shè)備）的類型和數(shù)量；3 進(jìn)行各構(gòu)筑物單體的設(shè)計(jì)計(jì)算；4 進(jìn)行主體構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)，繪制主體構(gòu)筑物的平面圖、剖面圖等。設(shè)計(jì)原則1 本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)均采用我國(guó)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。2 本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)在考慮當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)特點(diǎn)，在保證安全可靠的基礎(chǔ)上，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，盡量降低工程投資。3 貫徹節(jié)約能源的方針，力求取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。4 積極穩(wěn)妥地引進(jìn)、采用先進(jìn)節(jié)能的新工藝、新技術(shù)；工藝流程先進(jìn)、簡(jiǎn)潔、可靠，便于操作管理。第2章 給水廠發(fā)展?fàn)顩r2.1水源水質(zhì)現(xiàn)狀分析飲用水水源共分兩類:地表水與地下水。地表水又分為江河水與水庫(kù)水。另有些海島等利

10、用海水做飲用水，但需經(jīng)過(guò)淡化處理。地下水水質(zhì)清澈，水質(zhì)、水溫較穩(wěn)定。但由于地下水流經(jīng)巖層時(shí)會(huì)溶解各種礦物質(zhì)，故地下水常鐵錳超標(biāo)；同時(shí)由于滲透量有限，往往徑流量較小，取水量受限5。江河水受上游排放影響，易受污染，常使細(xì)菌、有機(jī)物增加。在汛期時(shí)，水量增大，濁度變差。水庫(kù)水水質(zhì)與江河水類似，但由于水庫(kù)存水量大，水流動(dòng)性小，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間沉淀后，往往濁度較低。當(dāng)暴雨季節(jié)時(shí)，由于庫(kù)底沉渣泛起，會(huì)引起水質(zhì)突變。2.2 給水廠工藝發(fā)展供水工程是國(guó)家基礎(chǔ)設(shè)施之一，近年來(lái)得到很大發(fā)展。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，對(duì)供水需求逐年大幅增長(zhǎng)，作為供水工程核心水廠能否保證安全供水、供優(yōu)質(zhì)水，設(shè)計(jì)、施工和管理都對(duì)其有

11、重要的影響3-4。給水廠的設(shè)計(jì)包括水廠的總體布局及位置選擇，水處理工藝，構(gòu)建物及沖洗等，其中合理選擇水處理工藝是首要問(wèn)題，合理的凈水工藝是保證供水水質(zhì)的關(guān)鍵。給水處理的方法應(yīng)根據(jù)水源水質(zhì)和用水對(duì)象對(duì)水質(zhì)的要求而確定。二十世紀(jì)初，飲用水凈化技術(shù)已基本形成現(xiàn)在被人們普遍稱之為常規(guī)處理工藝的處理方法，即混凝、沉淀或澄清、過(guò)濾和消毒6。這種常規(guī)處理工藝至今仍被世界上大多數(shù)國(guó)家所采用，成為目前飲用水處理的主要工藝。在常規(guī)處理工藝之前通常還進(jìn)行預(yù)處理，針對(duì)水源水的污染特性，增設(shè)必要的預(yù)處理設(shè)施。預(yù)處理技術(shù)包括投加化學(xué)氧化劑， 如臭氧、高錳酸鉀； 投加吸附劑， 包括粉末活性炭和活化粘土； 以及生物氧化技術(shù)等

12、。飲用水常規(guī)工藝的主要目的是去除水源水中的懸浮物、膠體雜質(zhì)和細(xì)菌。混凝是向原水中投加混凝劑，使水中難以自然沉淀分離的懸浮物和膠體顆?；ハ嗑酆?，形成大顆粒的絮體。沉淀是將混凝后形成的大顆粒絮體通過(guò)重力分離。過(guò)濾則是利用顆粒狀濾料（石英砂等）截留經(jīng)沉淀后出水中殘留的顆粒物，進(jìn)一步去除水中雜質(zhì)，降低水中的混濁度。過(guò)濾之后采用消毒方法來(lái)滅活水中致病微生物，從而保證飲用水的衛(wèi)生安全性。二十世紀(jì)七十至八十年代,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)7。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

13、沉淀池和氣浮池等快速澄清工藝,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。二十世紀(jì)八十至九十年代,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8。因此僅對(duì)水源水以傳統(tǒng)水處理工藝進(jìn)行處理難以滿足要求,必需對(duì)其進(jìn)行深度處理。深度處理技術(shù)能較好地去除水中溶解性有機(jī)物，特別是對(duì)致癌、致畸、致突變等物質(zhì)的去除，滿足了人們對(duì)生活用水水質(zhì)的要求9。各種深度處理方法的基本作用原理，一般認(rèn)為是吸附、氧化、生物降解和膜濾等，即利用吸附劑的吸附能力可去除水中溶解性有機(jī)物；利用氧化劑的強(qiáng)氧化能力可分解水中有機(jī)物；利用生物氧化法降解水中有機(jī)物；利用濾膜的篩分作用濾除有機(jī)物

14、。有時(shí)兩種作用又能同時(shí)發(fā)揮，共同去除有機(jī)物，臭氧活性炭聯(lián)用技術(shù)發(fā)揮了氧化和吸附兩種作用10。深度處理技術(shù)能在很大程度上提高水質(zhì)，各地水廠可以根據(jù)自身的水源特點(diǎn)，合理選擇深度處理工藝。進(jìn)入二十一世紀(jì)，水處理工藝采用自動(dòng)控制技術(shù)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程已成為一種趨勢(shì),當(dāng)前發(fā)達(dá)國(guó)家給水程序中的自動(dòng)監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到較高水平。第3章 給水廠總體設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)規(guī)模羅安達(dá)市1號(hào)供水系統(tǒng)現(xiàn)狀規(guī)模為60000m3/d，自Bengo河取水，經(jīng)取水口、送水泵房、高位水池、輸水管道至Marcal凈水廠，經(jīng)處理后通過(guò)配水管網(wǎng)至用戶。 根據(jù)羅安達(dá)市供水系統(tǒng)改造工程合同內(nèi)容，需在Candelabro處新建一座給水廠，根據(jù)羅安達(dá)市供水

15、規(guī)劃，該凈水廠分四期建設(shè)，每期建設(shè)規(guī)模均為60000m3/d，最終規(guī)模為240000m3/d。本次工程設(shè)計(jì)規(guī)模為60000m3/d，水廠內(nèi)自用水量約占5%，管道漏損量4%，取水量約為65400m3/d。3.2取水水源及水質(zhì)分析羅安達(dá)屬于草原性氣候，只有旱季和雨季兩季，全年雨量充沛，沒(méi)有冰凍期，本工程從Bengo河取水。Bengo河是流經(jīng)羅安達(dá)市的主要河流之一，河道寬度在30米至40米之間，水流平緩，流速在0.40.6m/s之間。供水水質(zhì)分析依據(jù)安哥拉政府部門提供的Bengo河的水質(zhì)資料，可以對(duì)其水質(zhì)做出相應(yīng)的評(píng)價(jià)。表3.1 Bengo河水質(zhì)資料Table 3. 1 Water quality

16、material of Bengo River水質(zhì)指標(biāo)數(shù)值單位月份1月2月3月4月5月6月色度151515151515Pt/Co濁度8.08.55.86.097.446.85NTU溫度27.928.228.528.026.224.3pH7.57.377.317.167.217.24傳導(dǎo)率182183184175153148S/cm硬度62.065.566.952.336.935.1mg/L CaCO3溶解氧5.205.205.086.306.556.85mg/L O2鋁mg/L Al氨氮0.080.050.190.05mg/L N鐵0.260.310.43mg/L Fe硝酸鹽mg/L N亞硝酸

17、鹽mg/L N總氯mg/L Cl2余氯mg/L Cl2鈣離子28.429.324.342.323.621.5mg/L Ca2+鎂離子7.73.44.319.64.95.8mg/L Mg2+鈉離子mg/L Na+鉀3.83.03.93.53.2mg/L K含碳量75.680.581.663.845.042.8mg/L HCO3-氯化物32.324.632.220.6mg/L Cl-硫酸鹽7.36.35.2mg/L SO42-水質(zhì)指標(biāo)數(shù)值單位月份7月8月9月10月11月12月色度151515151515Pt/Co濁度2.048.807.80NTU溫度22.421.222.424.026.727.4

18、pH7.37.277.337.407.527.5傳導(dǎo)率191189187188186189S/cm硬度70.971.067.359.550.160.2mg/L CaCO3溶解氧2.702.962.763.605.404.14mg/L O2鋁mg/L Al氨氮0.140.05mg/L N鐵0.22mg/L Fe硝酸鹽mg/L N亞硝酸鹽mg/L N總氯mg/L Cl2余氯mg/L Cl2鈣離子27.226.526.322.826.126.4mg/L Ca2+鎂離子7.67.66.068.35.55.6mg/L Mg2+鈉離子mg/L Na+鉀2.32.3mg/L K含碳量85.986.982.1

19、72.675.373.4mg/L HCO3-氯化物25.033.524.2mg/L Cl-硫酸鹽10.49.010.710.011.011.0mg/L SO42-從上表可以看出，Bengo河水質(zhì)符合我國(guó)的生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的“生活飲用水水源水質(zhì)”的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，屬于受輕度污染的水源。水處理目標(biāo)及出水水質(zhì)根據(jù)水源情況，依據(jù)表3.3生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-1985,參考表3.2世界衛(wèi)生組織飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),綜合確定出水的水質(zhì)，如下表3.4出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)所示。表3.2 世界衛(wèi)生組織飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)Table 3.2 Quality standard of the WHO in drinkin

20、g water項(xiàng)目可能導(dǎo)致用戶不滿的值舊標(biāo)準(zhǔn)用戶不滿的原因物理參數(shù)色度15TCU15TCU外觀嗅和味-沒(méi)有不快感覺(jué)應(yīng)當(dāng)可能接受水溫-應(yīng)當(dāng)可以接受濁度5NTUc5NTU外觀；為了最終的消毒效果，平均濁度1NTU，單個(gè)水樣5NTU。無(wú)機(jī)組分鋁0.2mg/L0.2mg/L沉淀，脫色氨1.5mg/L味和嗅氯化物250mg/L250mg/L味道，腐蝕銅1mg/L1.0mg/L洗衣房和衛(wèi)生間器具生銹（健康基準(zhǔn)臨時(shí)指標(biāo)值為2mg/L）硬度-500mgCaCO3/L高硬度：水垢沉淀，形成浮渣硫化氫0.05mg/L不得檢出嗅和味鐵0.3mg/L0.3mg/L洗衣房和衛(wèi)生間器具生銹錳0.1mg/L0.1mg/L洗

21、衣房和衛(wèi)生間器具生銹（健康基準(zhǔn)臨時(shí)指標(biāo)值為0.5mg/L）溶解氧-間接影響pH-6.58.5低pH：具腐蝕性高pH：味道，滑膩感用氯進(jìn)行有效消毒時(shí)最好pH8.0鈉200mg/L200mg/L味道硫酸鹽250mg/L400mg/L味道，腐蝕總?cè)芙夤腆w1000mg/L1000mg/L味道鋅3mg/L5.0mg/L外觀，味道有機(jī)組分甲苯24170g/l嗅和味（健康基準(zhǔn)指標(biāo)值為700g/l)二甲苯201800g/l嗅和味（健康基準(zhǔn)指標(biāo)值為500g/l)乙苯2200g/l嗅和味（健康基準(zhǔn)指標(biāo)值為300g/l)苯乙烯42600g/l嗅和味（健康基準(zhǔn)指標(biāo)值為20g/l)氯苯10120g/l嗅和味（健康基準(zhǔn)指

22、標(biāo)值為300g/l)1，2-二氯苯110g/l嗅和味（健康基準(zhǔn)指標(biāo)值為1000g/l)1，4-二氯苯0.330g/l嗅和味（健康基準(zhǔn)指標(biāo)值為300g/l)三氯苯（總）550g/l嗅和味（健康基準(zhǔn)指標(biāo)值為20g/l)合成洗滌劑-泡沫，味道，嗅味消毒劑及消毒副產(chǎn)物氯6001000g/l嗅和味（健康基準(zhǔn)指標(biāo)值為5mg/L)氯酚類2-氯酚0.110g/l嗅和味2，4-二氯酚0.340g/l嗅和味2，4，6-三氯酚2300g/l嗅和味（健康基準(zhǔn)指標(biāo)值為200g/l）表3.3生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-1985Table 3.3 Sanitary standard of drinking water

23、GB5749-1985 項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)色色度不超過(guò)15度，并不得呈現(xiàn)其他異色渾濁度不超過(guò)3度，特殊情況不超過(guò)5度臭和味不得有異臭、異味肉眼可見(jiàn)物不得含有pH6.58.5總硬度(以碳酸鈣計(jì))450 mg/L鐵0.3 mg/L錳0.1 mg/L銅1.0 mg/L鋅1.0 mg/L揮發(fā)酚類(以苯酚計(jì))0.002 mg/L陰離子合成洗滌劑0.3 mg/L硫酸鹽250 mg/L氯化物250 mg/L溶解性總固體1000 mg/L毒理學(xué)指標(biāo)氟化物1.0 mg/L氰化物0.05 mg/L砷0.05 mg/L硒0.01 mg/L汞0.001 mg/L鎘0.01 mg/L鉻(六價(jià))0.05 mg

24、/L鉛0.05 mg/L銀0.05 mg/L硝酸鹽(以氮計(jì))20 mg/L氯仿60 ug/L四氯化碳3 ug/L苯并(a)芘0.01 ug/L滴滴涕1 ug/L六六六5 ug/L細(xì)菌學(xué)指標(biāo)細(xì)菌總數(shù)100 個(gè)/mL總大腸菌群3 個(gè)/L游離余氯在與水接觸30min后應(yīng)不低于0.3mg/L。集中式給水除出廠水符合上述要求外，管網(wǎng)末梢水不應(yīng)低于0.05mg/L放射性指標(biāo)總放射性0.1Bq/L總放射性1 Bq/L根據(jù)安哥拉政府當(dāng)?shù)仄渌畯S的出水水質(zhì)，參考國(guó)內(nèi)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，最終確定出水水質(zhì)如：表3.4 出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)Table 3.4 Quality standard of effluent water 項(xiàng)目標(biāo)

25、準(zhǔn)感官性狀和一般化學(xué)指標(biāo)色色度不超過(guò)15度，并不得呈現(xiàn)其他異色渾濁度不超過(guò)2度，特殊情況不超過(guò)4度臭和味不得有異臭、異味肉眼可見(jiàn)物不得含有pH6.58.5總硬度(以碳酸鈣計(jì))450 mg/L鐵0.3 mg/L錳0.1 mg/L銅1.0 mg/L鋅1.0 mg/L揮發(fā)酚類(以苯酚計(jì))0.002 mg/L陰離子合成洗滌劑0.3 mg/L硫酸鹽250 mg/L氯化物250 mg/L溶解性總固體1000 mg/L毒理學(xué)指標(biāo)氟化物1.0 mg/L氰化物0.05 mg/L砷0.05 mg/L硒0.01 mg/L汞0.001 mg/L鎘0.01 mg/L鉻(六價(jià))0.05 mg/L鉛0.05 mg/L銀0.

26、05 mg/L硝酸鹽(以氮計(jì))20 mg/L氯仿60 ug/L四氯化碳3 ug/L苯并(a)芘0.01 ug/L滴滴涕1 ug/L六六六5 ug/L細(xì)菌學(xué)指標(biāo)細(xì)菌總數(shù)100 個(gè)/mL總大腸菌群3 個(gè)/L游離余氯在與水接觸30min后應(yīng)不低于0.3mg/L。集中式給水除出廠水符合上述要求外，管網(wǎng)末梢水不應(yīng)低于0.05mg/L放射性指標(biāo)總放射性0.1Bq/L總放射性1 Bq/L3.3給水處理工藝的確定給水處理工藝流程的選擇與原水水質(zhì)和處理后的水質(zhì)要求有關(guān)。一般來(lái)講，地下水只需要經(jīng)過(guò)消毒處理即可，對(duì)含有鐵、錳、氟的地下水，則需采用除鐵、除錳、除氟的處理工藝。地表水為水源時(shí)，生活飲用水通常采用混合、絮

27、凝、沉淀、過(guò)濾、消毒的處理工藝。如果是微污染源水，則需要進(jìn)行特殊處理。羅安達(dá)新建給水廠水源屬于受輕度污染的水源，取水口上游和下游500米內(nèi)均沒(méi)有污水排入。根據(jù)設(shè)計(jì)要求及表3.3生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-1985和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，Bengo河水可以通過(guò)常規(guī)的凈化處理達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定。選擇原水混合絮凝沉淀過(guò)濾消毒二級(jí)泵房城市管網(wǎng)的處理工藝。根據(jù)水質(zhì)的情況和特點(diǎn)，參考國(guó)內(nèi)相同規(guī)模的水廠的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，最終確定的處理工藝流程為：前加氯管式靜態(tài)混合器器進(jìn)水波折板反應(yīng)池及斜管沉淀池V型濾池氣反沖洗濾池操作間水反沖洗后加氯清水池二泵站城市管網(wǎng)加藥圖3.1給水廠工藝流程圖Fig3.1 Art

28、 flow diagram of waterworks process上述處理流程有如下特點(diǎn)：1.處理流程運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)用廣泛、管理經(jīng)驗(yàn)豐富；2.運(yùn)營(yíng)成本低，出水水質(zhì)好；3.由于原水濁度較低，反應(yīng)部分采用了適應(yīng)低濁度水的波折板反應(yīng)池；4.采用了模塊式的氣水反沖洗濾池，方便快捷。 第4章 給水廠設(shè)計(jì)說(shuō)明4.1混合方式混合是使投加的混凝劑迅速擴(kuò)散于水體并使膠體脫穩(wěn)的重要措施，良好的混合對(duì)降低藥耗，提高絮凝效果作用極大。一般有效的混合有水泵混合、機(jī)械混合和管式靜態(tài)混合器等。由于本工程取水泵房距離水廠遠(yuǎn)，不宜采用水泵混合；機(jī)械混合有不受水量、水溫、濁度等因素變化的影響，能耗也較低，但機(jī)械混合需設(shè)混合池并

29、增加機(jī)械設(shè)備；管道靜態(tài)混合不占地，不需外加動(dòng)力，具有正反切割水流、雙向回流、旋渦混流等三個(gè)作用，混合效率達(dá)94%以上，已在很多工程中采用，效果明顯。本工程選用管道靜態(tài)混合器。通過(guò)管道靜態(tài)混合器，將所加藥液與原水混合充分，管道靜態(tài)混合器使藥劑投加后，水流產(chǎn)生劇烈紊動(dòng)，短時(shí)間內(nèi)使藥劑均勻地?cái)U(kuò)散到整個(gè)水體。該混合器是在管道內(nèi)設(shè)置多節(jié)固定葉片，使水流成對(duì)分流，同時(shí)產(chǎn)生渦旋反向旋轉(zhuǎn)及交叉流動(dòng)，從而獲得混合效果。4.2絮凝方式國(guó)內(nèi)采用的絮凝形式較多，可分為機(jī)械和水力兩大類。水力絮凝又有隔板、折板、柵條、網(wǎng)格等多種形式。機(jī)械絮凝雖然效果較好，而且其絮凝過(guò)程的速度梯度可不受進(jìn)水流量變化影響，能耗也較低，但增加

30、了機(jī)械設(shè)備，維修工作量大，因而機(jī)械絮凝尚未在我國(guó)普及，國(guó)外機(jī)械絮凝雖應(yīng)用較多，但近年來(lái)已有改用水力絮凝的傾向。折板絮凝池是水力攪拌式高效絮凝裝置的一種，能較好適應(yīng)原水濁度變化和低溫低濁的條件11。折板絮凝池在我國(guó)的多項(xiàng)工程中早有應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)證明它具有節(jié)約能耗，絮凝時(shí)間短，排泥方便的優(yōu)點(diǎn)。本工程原水屬低濁度水，基于折板絮凝池的上述優(yōu)點(diǎn)及對(duì)低濁度水的處理具有良好效果的特點(diǎn)，因此推薦采用。本工程選用波折板絮凝池，分成兩組，每組將其設(shè)計(jì)成三個(gè)連續(xù)絮凝池，形成三級(jí)絮凝。在各絮凝室中等距離地平行安裝波形板，形成幾何尺寸完全相同，相互并聯(lián)的水流通道，各通道水力阻抗特性完全相同，使流量在各通道間均勻分配。在同一

31、級(jí)絮凝室中，各通道的能量分配相同，這種能量分布的均勻性使能量得到充分利用，同時(shí)為絮粒提供了適宜的水利條件。 4.3沉淀形式本工程可選擇的沉淀池型有平流式沉淀池、斜管沉淀池、機(jī)械攪拌加速澄清池等。從經(jīng)濟(jì)因素考慮，機(jī)械攪拌加速澄清池單池處理能力不宜過(guò)大，當(dāng)水廠有一定規(guī)模時(shí)，使用池?cái)?shù)較多，帶來(lái)管理不便，同時(shí)圓型池?cái)?shù)過(guò)多也帶來(lái)布置上占地面積增加12。另外，當(dāng)原水濁度過(guò)低時(shí)，處理效果較差，故本工程不宜采用。平流沉淀池、斜管沉淀池是目前國(guó)內(nèi)采用最多的兩種沉淀形式。斜管沉淀池是一種在沉淀池內(nèi)裝置許多間隔較小的平行傾斜板或直徑較小的平行傾斜管的沉淀池。斜管沉淀對(duì)水質(zhì)、水溫、水量變化的適應(yīng)性較強(qiáng)，有沉淀效率高、

32、池子容積小和占地面積少及耐沖擊負(fù)荷等特點(diǎn)，故本工程選用斜管沉淀池。4.4過(guò)濾形式凈水廠中濾池的過(guò)濾主要由薄膜過(guò)濾、滲透過(guò)濾和接觸混凝三個(gè)過(guò)程組成，每個(gè)過(guò)程都對(duì)水的凈化起到一定的作用13-14。本工程采用的氣水反沖濾池中的V型濾池，V型濾池是國(guó)外研制的濾池專利技術(shù)，現(xiàn)已推廣至世界各國(guó)，我國(guó)目前已有多座濾池建成投入運(yùn)行15。它是目前世界上大型水廠運(yùn)行最多、處理效率最高、最易于自動(dòng)控制及運(yùn)行費(fèi)用較低的濾池。該濾池主要是通過(guò)截留和吸附進(jìn)一步去除水中的懸浮物，使出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)。V型濾池的特點(diǎn)是過(guò)濾時(shí)由V型布水槽布水，反沖洗時(shí)由中間排水槽排水，濾層為深層均勻顆粒石英砂濾料，深層截污，恒位恒載運(yùn)行，池下部為長(zhǎng)

33、柄濾頭配水系統(tǒng)。反沖洗方式為首先氣洗，再氣水聯(lián)合沖洗，最后濾后水漂洗，在整個(gè)沖洗過(guò)程中伴以用濾前水表面掃洗的獨(dú)特方式，由于其濾層表面和底部都采用幾乎同樣有效粒徑和均勻度的砂粒，每次反沖洗時(shí)均不使濾床膨脹，也就是說(shuō)每次沖洗周期后，在濾床整個(gè)深度方向粒徑均勻，不發(fā)生水力分級(jí)，因而它具有濾料截污能力強(qiáng)、過(guò)濾周期長(zhǎng)、反沖洗強(qiáng)度小、濾后水質(zhì)好、運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)，與其它常規(guī)濾池相比，它可減少反沖洗水量，耗電較少且自動(dòng)化程度高，運(yùn)行穩(wěn)妥可靠，可減少運(yùn)行管理人員，在加藥、混凝、沉淀等處理構(gòu)筑物的配合下可保證出水濁度在1.0度以下。4.5消毒本工程采用液氯消毒，氯是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣的消毒劑，除消毒外還起氧化作

34、用，加氯消毒操作簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，且在管網(wǎng)中有持續(xù)消毒殺菌作用。氯消毒會(huì)產(chǎn)生三鹵甲烷、鹵乙酸等副產(chǎn)物，因此水廠設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)考慮改善對(duì)自來(lái)水中的三鹵甲烷、鹵乙酸濃度的控制16-17。第5章 給水廠設(shè)計(jì)計(jì)算5.1混合反應(yīng)混凝劑的選擇 本設(shè)計(jì)中采用PAC，即堿性氯化鋁，通式為。PAC是無(wú)機(jī)高分子化合物，具有如下特點(diǎn)：1. 凈化效率高，耗藥量小，出濁度低、色度小、過(guò)濾性能良好，原水高濁度時(shí)尤為顯著；2. 溫度適應(yīng)高，pH適應(yīng)范圍寬（59），因而可不投加堿劑；3. 使用時(shí)操作方便，腐蝕性小，勞動(dòng)條件好；4. 設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，成本較三氯化鐵低。 藥劑的投加量參照以往經(jīng)驗(yàn)，再加上設(shè)計(jì)手冊(cè)所提供的工程資料，確

35、定最高投加量為65.2，最低34.7,平均48.8。投藥系統(tǒng)計(jì)算1. 混凝劑的投加方法混凝劑的投加方法有濕投和干投，干投應(yīng)用較少，本設(shè)計(jì)采用濕投方法。2.混凝劑的調(diào)制方法混凝劑采用濕投時(shí)，其調(diào)制方法有水力、機(jī)械攪拌方法，水力方法一般用于中小型水廠，機(jī)械方法可用于大、中型水廠。本設(shè)計(jì)采用機(jī)械方法調(diào)制混凝劑。3.溶液池容 (5.1) 式中:處理水量（ ）； 混凝劑最大投量（），取65.2； 溶液濃度（），一般取520，取10； 每日調(diào)制次數(shù)，一般不宜超過(guò)3次，取2次。 則 溶液池分三池，每池容積7.2。設(shè)計(jì)尺寸：LBH=2m2m2m。4.溶藥池容積 (5.2)0.221.54.3（），取4.5。設(shè)

36、計(jì)尺寸：LBH=1.5m1.5m2m。5. 調(diào)制設(shè)備采用機(jī)械攪拌，以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)漿板或渦輪攪拌溶液。加藥間及藥庫(kù)1.加藥間各種管線布置在管溝內(nèi)：給水管采用鍍鋅鋼管、加藥管采用塑料管、排渣管為塑料管。加藥間內(nèi)設(shè)兩處沖洗地坪用水龍頭DN25mm。為便于沖洗水集流，地坪坡度0.005，并坡向集水坑。加藥間尺寸：LBH=23.5m12.5m10m。2.藥庫(kù)藥劑儲(chǔ)量以15d用量計(jì)PAC所占體積： (5.3) 式中:15天PAC用量（t）； PAC投加量（） 取65.2； 處理水量（）。則PAC的相對(duì)密度：則儲(chǔ)存藥體積：64548/1.62=39.84。設(shè)堆放高度為：2m 占地面積：39.84/2=19.9

37、2。藥庫(kù)設(shè)計(jì)尺寸：LBH=5m5m2m?；旌显O(shè)施采用管道靜態(tài)混合1 該混合器是利用在管道內(nèi)設(shè)置多節(jié)固定式分流板使水流成對(duì)分流，同時(shí)又有交叉及旋渦反向旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到混合效果；2 該設(shè)備水頭損失與設(shè)置分流板的數(shù)量和角度有關(guān)，目前處在試驗(yàn)階段，尚無(wú)定型的計(jì)算公式。在給水處理中，分流板的級(jí)數(shù)一般可采取3級(jí)。這種混合方式設(shè)備簡(jiǎn)單，不占地，從而方便管理，節(jié)省占地，故考慮采用之。5.2波折板反應(yīng)池設(shè)計(jì)參數(shù)1 設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)水量為60000，自用水取5% 。2 采用A型(相對(duì))波折板絮凝裝置組塊(填料),波峰寬度0.28m、波谷寬度0.56m、波長(zhǎng)0.68m。A型(平行)波折板絮凝裝置組塊(填料)，平行板間距0.

38、28m、每一彎道為兩個(gè)145組成。3 波折板絮凝池分成兩組,每組單獨(dú)反應(yīng)。每組分成三段,第一段采用相對(duì)波折板，第二段采用平行波折板，第三段采用相對(duì)波折板。4 設(shè)計(jì)停留時(shí)間比為，取。平面計(jì)算1.第一段第一段分四個(gè)室，設(shè)第一段絮凝池總有效容積 (5.4)式中：第一段絮凝池有效容積（）； 每組設(shè)計(jì)處理水量（）； 第一段絮凝時(shí)間。設(shè)計(jì)中取，則 =式中:為第一段第一室有效容積； 為第一段第二室有效容積； 為第一段第三室有效容積； 為第一段第四室有效容積。取=2.0m =1.1m,則=5.47/(2.01.1)=2.49m,取3.06m（4.5個(gè)波長(zhǎng)）。取h=0.6m,則室內(nèi)有效水深為=3.06+0.6+

39、0.6=4.26m,取4.3m實(shí)際水力停留時(shí)間: (5.5)式中:第一段有效容積。=4=37.8437.84/0.3645=103.81s=1.73min。2.第二段第二段分四個(gè)室，設(shè)=2.0 min。第二段絮凝池總有效容積 (5.6)式中：第二段絮凝池有效容積（）； 每組設(shè)計(jì)處理水量（）； 第二段絮凝時(shí)間。設(shè)計(jì)中取=2.0min，則 =式中：為第二段第一室有效容積； 為第二段第二室有效容積； 為第二段第三室有效容積； 為第二段第四室有效容積。取=2.0m =2.4m,則=10.94/(2.02.4)=2.28m,取3.06m（4.5個(gè)波長(zhǎng)）取h=0.6m,則室內(nèi)有效水深為:=3.06+0.6

40、+0.6=4.26m,取4.3m實(shí)際水力停留時(shí)間: (5.7)式中：第二段有效容積；=4=82.56m382.560.3645 =226.5s =3.775min。3.第三段第三段分三個(gè)室，設(shè)=3.0min。第三段絮凝池總有效容積 (5.8)式中: 第三段絮凝池有效容積（）； 每組設(shè)計(jì)處理水量（）； 第三段絮凝時(shí)間。設(shè)計(jì)中=3.0min ，則 =式中：為第三段第一室有效容積； 為第三段第二室有效容積； 為第三段第三室有效容積；取=2.0m =4.9m,則=21.87/(2.04.9)=2.23m,取3.06m（4.5個(gè)波長(zhǎng)）取h=0.6m,則室內(nèi)有效水深為:=3.06+0.6+0.6=4.26

41、m,取4.3m實(shí)際水力停留時(shí)間: (5.9)式中：第三段有效容積；=3=126.42126.420.3645 =346.8s=5.78min。水頭損失計(jì)算1.A型相對(duì)波折板漸放段水頭損失： （5.10)式中 :折板 漸放段水頭損失()； 峰處流速（）； 谷處流速（）。漸縮段水頭損失： （5.11)式中:漸縮段水頭損失()； 相對(duì)峰的斷面積()； 相對(duì)谷的斷面積()。A型相對(duì)波折板波長(zhǎng)0.68m，故有漸放和漸縮的個(gè)數(shù)為：。則相對(duì)波折板水頭損失:。2.A型平行波折板 （5.12)式中:折板水頭損失()； 板間流速（）。A型平行波折板波長(zhǎng)0.68m，故有漸放和漸縮的個(gè)數(shù)為：。 平行波折板水頭損失3.

42、 堰頂水頭損失 (上轉(zhuǎn)彎時(shí)) （5.13)(下轉(zhuǎn)彎時(shí)) （5.14)；。4.各段水頭損失計(jì)算(1)第一段第一段為相對(duì)波折板 波折板水頭損失:設(shè)計(jì)中??； ； 。則；堰頂總水頭損失： 第一段總水頭損失：第一段總水頭損失=波折板水頭損失+堰頂水頭損失。(2)第二段第二段為平行波折板波折板水頭損失:設(shè)計(jì)中取 則， 堰頂總水頭損失第二段總水頭損失：第二段總水頭損失=波折板水頭損失+堰頂水頭損失 (3)第三段第三段為相對(duì)波折板 波折板水頭損失:設(shè)計(jì)中取則 堰頂總水頭損失 第三段總水頭損失：第三段總水頭損失=波折板水頭損失+堰頂水頭損失3.總水頭損失波折板絮凝池水頭損失：波折板絮凝池實(shí)際水力停留時(shí)間: G、

43、GT值 （5.15)式中:速度梯度（）； 總水頭損失（）； 水的動(dòng)力黏度（）； 水的密度（）； 總的反應(yīng)時(shí)間（）。則 （一般）。5.3斜管沉淀池設(shè)計(jì)參數(shù)1 設(shè)計(jì)流量設(shè)計(jì)水量為60000，自用水取5% 。2 采用兩個(gè)斜管沉淀池，每個(gè)沉淀池設(shè)計(jì)流量為=0.729/2=0.3645m3/s。3 采用塑料斜管，斜管斷面為正六邊形，內(nèi)切圓直徑d30mm,斜管長(zhǎng)L1m，傾角60，斜管高度Lsin600.87m，斜管板厚0.4mm。4 超高=0.5m； 布水區(qū)高度=2.4m； 清水區(qū)高度=1.2m。5 清水區(qū)上升流速q2.5mm/s9m/h,顆粒沉淀速度u0.4mm/s。平面計(jì)算1.清水區(qū)有效面積 （5.1

44、6)式中：A斜管沉淀池的表面積（）； 表面負(fù)荷,一般可采用9.011.0， 設(shè)計(jì)中取為9。則沉淀池采用兩座,則每座清水區(qū)面積沉淀池初擬面積，斜管結(jié)構(gòu)占用面積按5計(jì)2.沉淀池長(zhǎng)度和寬度設(shè)計(jì)中取L=18m,則每個(gè)沉淀池寬度 （5.17)式中：B沉淀池寬度(m)。,取9m。3.沉淀池總高度 （5.18)式中：沉淀池總高度(m)； 超高,取0.5m； 布水區(qū)高度, 取2.4m； 斜管高度(m)；清水區(qū)高度, 取1.2m穿孔排泥斗槽高, 取0.5m。則=0.5+2.4+0.87+1.2+0.5=5.77m。進(jìn)出水系統(tǒng)1.沉淀池進(jìn)水設(shè)計(jì) 沉淀池進(jìn)水采用穿孔花墻,則孔口總面積 （5.19)式中：孔口總面積(

45、)； 孔口流速(),一般取值不大于0.150.20,取0.14 ；則每個(gè)孔口孔徑采用d150，則0.0177所需孔數(shù)個(gè)設(shè)五排，每排數(shù)量148/529個(gè)排距300，高50.31.50孔間距8.8/290.3，取300。2.沉淀池出水設(shè)計(jì)A.沉淀池的出水采用兩側(cè)淹沒(méi)孔口集水槽,集水方式采用淹沒(méi)式自由跌落，淹沒(méi)深度取5cm，跌落高度5cm，槽的超高取0.10。設(shè)集水槽個(gè)數(shù)N N=12集水槽中心距 aL/N18/121.5每個(gè)集水槽流量q q/N0.3645/120.03考慮池子的超載系數(shù)為20%，故每個(gè)集水槽流量0.031.20.036 。B.每個(gè)集水槽所需孔眼總面積 （5.20)式中:集水槽流量（）； 流量系數(shù)，取0.50 ； 孔口淹沒(méi)深度（）； 孔眼總面積（）。C.單孔面積A0 孔眼直徑采用d25，則單孔面積A0/4d20.00049 每個(gè)集水槽孔眼個(gè)數(shù)n0.061/0.00049125.5個(gè)，取126個(gè)。D.每個(gè)集水槽有兩邊,則每邊孔眼個(gè)數(shù)為 n/2125/263個(gè)。E.孔眼中心距 S0B/63=9/63=0.14,孔眼從中心向兩側(cè)排列。3.沉淀池排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)沉淀池底部設(shè)泥斗,每個(gè)沉淀池設(shè)45個(gè)存泥斗,每個(gè)存泥斗上口長(zhǎng)寬為2m1.76m，下口長(zhǎng)寬為0.4m0.4m，高0.8m.采用HX8-14型行車式虹吸泥機(jī),驅(qū)動(dòng)功率為0.372KW,行車速度為1.0m/m