某城市自來水廠的設計課程設計

1、水質(zhì)工程學（一）課程設計某城市自來水廠的設計緒論本設計是關于某城市自來水廠的設計，該設計包括水廠規(guī)模的確定，水廠規(guī)模的設計，水廠工藝方案的確定，水廠的平面布置，以及水廠的高程布置等。水廠規(guī)模根據(jù)設計人口的人均最高日用水量標準計算城市生活用水量，并根據(jù)一般工業(yè)用水占用的比例，計算一般工業(yè)用水量，根據(jù)三產(chǎn)用水比例，確定三產(chǎn)用水量，大型工廠按所提供的資料作為集中流量。根據(jù)所確定的水廠規(guī)模和原始資料及生活飲用水衛(wèi)生標準，選擇了三種方案進行技術比較，確定最佳方案。根據(jù)所選方案，對單體構(gòu)筑物進行計算，確定平面尺寸，高程尺寸，各細部尺寸。確定單體構(gòu)筑物尺寸后，按照盡量以直線方式放置的原則放置構(gòu)筑物，并且根據(jù)

2、水廠規(guī)模確定附屬構(gòu)筑物的尺寸，合理規(guī)劃生活區(qū)，并使水廠達到一定的綠化面積。第一章 水廠設計基礎要求1.1 水廠設計要求a. 確定水廠的設計規(guī)模，進行廠址確定及方案論證。b. 確定水廠的設計工藝方案二到三個，進行方案技術經(jīng)濟比較，并進行初步可行性研究，根據(jù)原水水質(zhì)和處理達到的飲用水水質(zhì)標準，選擇最佳設計方案。c. 根據(jù)確定的工藝，進行單體構(gòu)筑物的設計計算及附草圖。d. 進行水廠平面布置和高程布置，水廠平面布置包括處理構(gòu)筑物及附屬構(gòu)筑物的位置大小，主要生產(chǎn)管線及控制閥門，其他管線布置，廠區(qū)道路，構(gòu)筑物之間道路，綠化等也要相應確定。高程圖要根據(jù)地形特點，確定水廠地面標高，并進行土方平衡，一般清水池的

3、水面標高在地面上00.5m，依此確定水廠高程。而合建式清水池則不按此方式確定。高程圖要標明構(gòu)筑物名稱，管徑，池頂標高，各水面標高。水廠平面圖要列表表明各工藝名稱，數(shù)量，尺寸，構(gòu)筑物位置一般采用坐標標明其位置。e. 進行個單體構(gòu)筑物的平面圖、剖面圖及大樣圖的繪制。1.2 水廠設計步驟水廠設計和其他工程設計一樣，一般分兩階段進行：擴大初步設計和施工圖設計。對于大型的或復雜的工程，再擴初設計之前，往往還需要進行工程可行性研究或所需特定的實驗研究?？尚行匝芯拷?jīng)有關專家評估并得到主管部門批準后，方可進行下一步工作初步設計。以上提到的可行性研究內(nèi)容僅就一般情況而言，不同工程項目，研究內(nèi)容和要求也往往不同。

4、大型工程或復雜工程所涉及到的問題很多，每一個問題（當然不是細節(jié)問題）均需在可行性研究中得到解答。簡單的小工程，可行性研究比較簡單，甚至可直接進行擴初設計。擴初設計是在可行性研究基礎上進行的，內(nèi)容和要求比可行性研究更具體一些。在擴初設計階段，首先要進一步分析研究調(diào)查和核實已有資料。所需主要資料包括：地形、地質(zhì)、水文、水質(zhì)、地震、氣象、編制工程概算所需資料、設備、管配件的價格和施工定額，材料、設備供應狀況，供電情況，交通運輸狀況，水廠排污問題等。需要時，還應參觀了解類似水廠的設計、施工和運行經(jīng)驗。在此基礎上，可提出幾種設計方案進行技術經(jīng)濟比較。這里所提的方案比較是在可行性研究 所提大方案下的具體方

5、案比較。最后確定水廠位置、工藝流程、處理構(gòu)筑物型式和初步尺寸及其他生產(chǎn)和輔助設施等，并初步確定水廠總平面圖布置和高程布置。在水廠設計中，通常還包括取水工程設計。因此，水源選擇、取水構(gòu)筑物位置和型式的選擇以及輸水管新等，都需經(jīng)過設計方案比較予以確定。初步設計的最后成果一般包括設計說明書一份和若干附圖等。設計說明書的主要內(nèi)容一般包括：設計要求概述，方案比較情況，各構(gòu)筑物及建筑物的形式、尺寸和結(jié)構(gòu)形式等。有關設計資料也應附在說明書內(nèi)。附圖數(shù)量應按工程具體情況決定，但至少應包括：水廠總平面布置圖，高程布置圖及主要處理構(gòu)筑物簡圖等。1.3水廠設計原則有關水廠設計原則，在設計規(guī)范中已作了全面規(guī)定。重點提出

6、以下幾點：a. 水處理構(gòu)筑物的生產(chǎn)能力，應以最高日供水量加水廠自用水量進行設計，并以原水水質(zhì)最不利情況進行校核。水廠自用水量主要用于濾池沖洗及沉淀池或澄清池排泥等方面。自用水量取決于所采用的處理方法、構(gòu)筑物類型及原水水質(zhì)等因素。城鎮(zhèn)水廠自用水量一般采用供水量的 5%10%，必要時應通過計算確定。b. 水廠應按照近期設計，考慮遠期發(fā)展。根據(jù)使用要求和技術經(jīng)濟合理等因素，對近期工程既可做分期建造的安排。對于擴建、改建工程，應從實際出發(fā)，充分發(fā)揮原有設施的效能，兵營考慮與原有構(gòu)筑物的合理配合。c. 水廠設計中應考慮各構(gòu)筑物或設備進行檢修、清洗及部分停止工作時，仍能滿足用水要求。例如，主要設備（如水泵

7、機組）應有備用量。城鎮(zhèn)水廠內(nèi)處理構(gòu)筑物一般雖不設備用量，但通過適當?shù)募夹g措施，可在涉及允許范圍內(nèi)提高運行負荷。d. 水廠自動化程度，應本著提高供水水質(zhì)和供水可靠性，降低能耗、藥耗，提高科學管理水平和增加經(jīng)濟效益的原則，根據(jù)實際生產(chǎn)要求，技術經(jīng)濟合理性和設備供應情況，妥善確定。e. 設計中必須遵守設計規(guī)范的規(guī)定。如果采用現(xiàn)行規(guī)范中尚為列入的新技術、新工藝、新設備，則必須通過科學論證，確證行之有效，方可付諸工程實際。但對于確行之有效、經(jīng)濟效益高、技術先進的新工藝、新設備和新材料，應積極采用，不必受先行設計規(guī)范的約束。1.4水廠選址廠址選擇應在整個給水系統(tǒng)設計方案中全面規(guī)劃，綜合考慮，通過技術經(jīng)濟比

8、較確定。在選擇廠址時，一般應考慮以下幾個問題：a. 廠址應選擇在工程地質(zhì)條件較好的地方。一般選在地下水位低、承載力較大、濕陷性等級不高、巖石較少的地層，以降低工程造價和便于施工。b.水廠應盡可能選擇在不受洪水威脅的地方。否則應考慮防洪措施。c. 水廠應盡可能設置在交通方便、靠近電源的地方，以利于施工管理和降低輸電線路的造價。并考慮沉淀池排泥及濾池沖洗水排除方便。d. 當取水地點距離用水區(qū)較近時，水廠一般設置在取水構(gòu)筑物附近，通常與取水構(gòu)筑物建在一起；當取水地點距離用水區(qū)較遠時，廠址選擇有兩個方案，一是將水廠設置在取水構(gòu)筑物附近；另一是將水廠設置在離用水區(qū)較近的地方。前一種方案主要優(yōu)點是：水廠和

9、取水構(gòu)筑物可集中管理，節(jié)省水廠自用水（如濾池沖洗和沉淀池排泥）的費用并便于沉淀池排泥和濾池沖洗水排除，特別對濁度較高的水源而言。但從水廠至主要用水區(qū)的輸水管道口徑要增大，管道承壓較高，從而增加了輸水管道的造價，特別是當城市用水量逐時變化系數(shù)較大及輸水管道較長時；或者需在主要用水區(qū)增設配水廠（消毒、調(diào)節(jié)和加壓）,凈化后的水由水廠送至配水廠，再由配水廠送至管網(wǎng)，這樣也增加了給水系統(tǒng)的設施和管理工作。后一種方案優(yōu)缺點于前者正好相反。對于高濁度水源，也可將預沉構(gòu)筑物與取水購筑物建在一起，水廠其余部分設置在主要用水區(qū)附近。以上不同方案應綜合考慮各種因素并結(jié)合其它具體情況，通過技術經(jīng)濟比較確定。第二章 設

10、計基本資料及任務要求2.1設計基本資料設計人口14.6萬人均用水量標準（最高日）240ss最高/(mg/l)580ss平均/(mg/l)380最大日時變化系數(shù)1.20工廠a（萬m/d）0.3工廠b（萬m/d）0.9工廠c（萬m/d）1.7工廠d（萬m/d）0.6一般工業(yè)用水占生活用水180第三產(chǎn)業(yè)用水占生活用水80未預見用水及漏水系數(shù)取%水廠自用水系數(shù)取%15102.2原水水質(zhì)及水文地質(zhì)資料原水水質(zhì)情況序號名稱最高數(shù)平均數(shù)備注1色度40152ph值7.57.03do溶解氧9.66.384bod1.50.75cod3.21.66其余均符合國家地面水水源i級標準水文地質(zhì)及氣象資料1、河流水文特征

11、最高水位5.20m，最低水位1.10m，常年水位3.50m2、氣象資料歷年平均氣溫：16，年最高平均氣溫：32，年最低平均氣溫：0。年平均降水量：1056mm，年最高降水量：1765mm，年最低降水量：870mm。常年風向：東南風，頻率：12.8 。歷年最大凍土深度：20cm。3、地質(zhì)資料第一層：回填、松土層，承載力8kg/cm，深11.5m；第二層：粘土層，承載力10kg/cm，深34m；第三層：粉土層，承載力8kg/cm，深34m；地下水位平均在粘土層下 0.5m。4、平均地面標高：7.0m2.3設計任務1.確定水廠建設規(guī)模、位置；2.水廠方案確定及方案比較；3.水廠工藝設計計算

12、,完成水廠平面布置圖、高程圖(完成設計圖2 張以上,其中手工圖1張以上)；4.設計計算說明書1份.第三章 水廠設計規(guī)模確定1.近期規(guī)模已知:該地區(qū)現(xiàn)有人口14.6萬,人均用水量標準(最高日)為240l/capd工廠a：0.3萬m/d；工廠b：0.9萬m/d工廠c：1.7萬m/d；工廠d：0.6萬m/d一般工業(yè)用水量占生活用水量的180%第三產(chǎn)業(yè)用水量占生活用水量的80 %最大日時變化系數(shù)為1.20可得:q生活 = 14.6×240l/capd= 3.504(萬m/d)q集中 = 0.3 + 0.9 + 1.7+ 0.6 = 3.500(萬m/d)q生產(chǎn) = q生活×180%

13、 = 3.504×180 % = 6.307(萬m/d)q三產(chǎn) = q生活×90 % = 3.504×80 % = 2.803 (萬m/d)q生活 + q生產(chǎn) + q三產(chǎn) + q集中 = 16.114(萬m/d)考慮管網(wǎng)漏失水量和未預計水量(系數(shù)1.151.25)考慮水廠自用水量(系數(shù)1.051.10)9.875×1.15×1.10 = 20.384(萬m/d)近期水廠用水約為21.000(萬m/d)2.水廠設計規(guī)模為:近期規(guī)模21.000萬 m3 /d.水處理構(gòu)筑物按照近期處理規(guī)模進行設計.水廠的主要構(gòu)筑物分為3組，每組構(gòu)筑物類型相同。每組處

14、理規(guī)模為7萬m3 /d.近期建造3組。第四章 水廠工藝方案的確定水處理構(gòu)筑物類型的選擇，應根據(jù)原水水質(zhì)，處理后水質(zhì)要求、水廠規(guī)模、水廠用地面積和地形條件等，通過技術經(jīng)濟比較確定.初步選定三套方案如下:方案一:取水一級泵站管式靜態(tài)混合器往復隔板絮凝池平流沉淀池普通快濾池清水池二級泵房用戶 消毒劑方案二:取水一級泵站管式擴散混合器折板絮凝池平流沉淀池v型濾池清水池二級泵房用戶消毒劑 方案三:取水一級泵站機械攪拌澄清池普通快濾池清水池二級泵房用戶 消毒劑 方案一方案二方案三類別管式靜態(tài)混合器管式擴散混合器機械攪拌澄清池優(yōu)點構(gòu)造簡單，安裝方便 ?；旌峡焖倬鶆蚬苁娇装寤旌掀髑凹友b一個錐形帽，水

15、流合藥劑對沖錐形帽后擴散形成劇烈紊流，使藥劑和水達到迅速混合。不需外加動力設備，不需土建構(gòu)筑物，不占用地處理效率高，力度大。對原水濁度的適應性強，處理效果較穩(wěn)定。將混合，絮凝和沉淀分離工藝放在一個構(gòu)筑物中進行，節(jié)約占地及建造費用。缺點混合效果受水量變化有一定影響1.水頭損失稍大2.管中流量過小時，混合不充分需要有一套機械攪拌設備，耗電，費用大。三合一的池子，維護比較麻煩。絮凝區(qū)較小，絮凝過程不完善，藥耗較高。適用條件適用于水量變化不大的各種規(guī)模水廠適合于中等規(guī)模只適用于中、小型水廠。類別往復隔板絮凝池折板絮凝池優(yōu)點1. 絮凝效果較好2. 構(gòu)造簡單,施工方便1. 絮凝時間短2. 絮凝效果好缺點1

16、. 絮凝時間較長2. 水頭損失較大3. 轉(zhuǎn)折處絮粒易破碎4. 出水流量不易分配均勻1.構(gòu)造較復雜2.水量變化影響絮凝效果適用條件1. 水量大于30000 m3 /d水廠2. 水量變動小水量變化不大的水廠類別平流沉淀池平流沉淀池優(yōu)點1.造價較低2.操作管理方便，施工較簡單；3.對原水濁度適應性強，潛力大，處理效果穩(wěn)定4.帶有機械排泥設備時，排泥效果好1.造價較低2.操作管理方便，施工較簡單；3.對原水濁度適應性強，潛力大，處理效果穩(wěn)定4.帶有機械排泥設備時，排泥效果好缺點1.占地面積較大2.不采用機械排泥裝置時，排泥較困難3.需維護機械排泥設備1.占地面積較大2.不采用機械排泥裝置時，

17、排泥較困難3.需維護機械排泥設備適用條件1. 可用于各種規(guī)模水廠2.宜用于老沉淀池的改建,擴建和挖潛3. 適用于需保溫的低濕地區(qū)4. 單池處理水量不宜過大1. 可用于各種規(guī)模水廠2. 宜用于老沉淀池的改建,擴建和挖潛3. 適用于需保溫的低濕地區(qū)4. 單池處理水量不宜過大類別普通快濾池v型濾池普通快濾池優(yōu)點1.可采用降速過濾，過濾效果較好2.構(gòu)造簡單，造價低3.運行穩(wěn)定可靠4.采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可做得較大，池深較淺1.運行穩(wěn)妥可靠2.采用較粗濾料，材料易得 3.濾床含污量大，周期長，濾速高，水質(zhì)好；不會發(fā)生水力分級現(xiàn)象，使濾層含污能力提高4.具有氣水反沖洗和水表面掃洗，沖洗效果好。使洗

18、水量大大減少1.可采用降速過濾，過濾效果較好2.構(gòu)造簡單，造價低3.運行穩(wěn)定可靠4.采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可做得較大，池深較淺缺點1.閥門多2.單池面積大3.抗沖擊負荷能力差4.必須設有全套沖洗設備1.配套設備多，如鼓風機等2.土建較復雜，池深比普通快濾池深1.閥門多2.單池面積大3.抗沖擊負荷能力差4.必須設有全套沖洗設備 適用條件1.進水濁度小于102.可適用于大中型水廠3.單池面積一般不宜大于1004.有條件時盡量采用表面沖洗或空氣助洗設備1.進水濁度小于102.適用于大中型水廠3.單池面積可達150以上1.進水濁度小于102.可適用于大中型水廠3.單池面積一般不宜大于1004.有

19、條件時盡量采用表面沖洗或空氣助洗設備根據(jù)技術性能比較,初步確定選擇方案一,即:取水一級泵站管式靜態(tài)混合器往復隔板絮凝池平流沉淀池普通快濾池清水池二級泵房用戶 消毒劑第五章 水廠各個構(gòu)筑物的設計計算配水井的設計已知：設計總進水量：q =210000/d= 8750/h， 流量充滿配水井的時間為t=6min=0.1h，則： 配水井容量v= qt=8750×0.1=875 設配水井水深h=10m，寬為b=8m，長為l=11m。則：配水井設計尺寸應為v=hbl= 10×8×11=8805.1混凝劑的選擇和投加 為了達到混凝作用所投加的各種藥劑統(tǒng)稱為混凝劑。按混凝劑在混凝過

20、程中所起的作用可分為凝聚劑、絮凝劑和助凝劑。習慣上也常把凝聚劑稱作混凝劑。 凝聚劑通常指在混凝過程中主要起脫穩(wěn)作用而投加的藥劑；絮凝劑主要指通過架橋作用把顆粒連接起來所投加的藥劑；助凝劑則是指為改善混凝效果而投加的各種輔助藥劑。 助凝劑按所起作用又可分為三類：用于調(diào)整水的ph值和堿度的酸堿類；為破壞水中有機物，改善混凝效果的氧化劑；和為改善某些特殊水質(zhì)的絮凝性能而投加的助凝劑。表5-1-1水廠單組構(gòu)筑物設計流量q=70000m3/d根據(jù)原水水質(zhì)及水溫，參考有關水廠的運行經(jīng)驗，選精致硫酸鋁為混凝劑。最大投加量為30mg/l，精致硫酸鋁投加濃度為10%。采用泵前重力投加。 采用泵前重力投加： 圖5

21、-1-1設計原則:溶液池的底坡不小于0.02，池底應有直徑不小于100mm的排渣管。池壁需設超高，防止攪拌溶液時溢出。設計藥劑溶解池時，為便于投置藥劑，溶解池的設計高度一般以在地平面以上或半地下為宜，池頂宜高出地面1.0m左右，以減輕勞動強度，改善操作條件。溶解池一般采用鋼筋混凝土池體來防腐。計算過程:1. 溶液池容積w1w1=uq/(417bn)式中：u混凝劑（堿式氯化鋁）的最大投加量，16mg/l; q處理的水量，8750m3/h; b溶液濃度（按商品固體重量計），10%； n每日調(diào)制次數(shù)，3次。所以: w1=16×8750/(417×10×3)=11.191

22、 m3 溶液池采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設置3座。單池的容積為3.74m3 。單池尺寸為l×b×h=1.6m×1.6m×1.7m，高度中包括超高0.2m，置于室內(nèi)地面上。溶液池實際有效容積：= l×b×h=1.6×1.6×1.5=3.840m>3.33m3，滿足要求。置于室內(nèi)地面上，池底坡度采用3。溶液池旁有寬度為2.0m工作臺，以便操作管理，底部設放空管。2. 溶解池(攪拌池)容積w2w2=0.3w1=0.3×11.191=3.357 m3 取 w2=3.400m3 溶解池也設置為3池，單池容積為w

23、2'=1.14m3。溶解池放水時間t=10 minq =w2'/t= 1.14/10 = 1.14/600s = 1140l/600s = 1.90l/s池底設管徑為100mm的排渣管。單池尺寸：l×b×h=1.05×1.05×1.25，高度中包括超高0.2m，池底坡度采用3。則溶解池實際有效容積：= l×b×h=1.05×1.05×1.05=1.16 m ，滿足要求。由于藥液具有腐蝕性，所以盛放藥液的池子和管道以及配件都采用防腐措施。溶液池和溶解池材料采用鋼筋混凝土材料，內(nèi)壁涂襯以聚乙烯板。3.投

24、藥管投藥管流量：q=0.26l/s 查水力計算表得投藥管管徑d25mm，相應流速為0.697m/s。4. 溶解池攪拌設備為增加溶解速度及保持均勻的濃度，采用機械攪拌設備。使用中心固定式平槳板式攪拌機。5.計量投加設備 本設計采用耐酸泵和轉(zhuǎn)子流量計配合投加。計量泵每小時投加藥量:q=0.933m/h 式中：溶液池容積（m3）耐酸泵型號25fys-20選用3臺，兩備一用.6.加藥間和藥庫加藥間和藥庫合并布置，布置原則為:藥劑輸送投加流程順暢,方便操作與管理,力求車間清潔衛(wèi)生,符合勞動安全要求,高程布置符合投加工藝及設備條件.儲存量一般按最大投藥量的期間的15-30天的用量計算。 混凝劑聚合氯化鋁（

25、pac）所占體積： t=×q×15=×210000×15=94500=94.5t 式中：t藥劑按最大投藥量的15d用量儲存 a氯化鋁投加量（mg/l），本設計取30mg/l q處理水量（m/d）。 聚合氯化鋁的相對密度為1.19，則算占體積v=藥品放置高度按3.0m計，則所需面積為26.47m考慮到藥品的運輸、搬運和磅秤算占體積，不同藥品間留有間隔等，這部分面積按藥品占有面積的30計，則藥庫所需面積：，則藥庫平面尺寸取l×b=7.0m×5.0m 5.2管式靜態(tài)混合器圖5-2-1計算過程： 1.設計流量每組混合器處理水量為:70000m

26、/d=2916.67m/h=0.81 m/s水流速度和管徑 q=a×v = 1.45 =0.785d2*v查水力計算表得:v=1.27m/s,管徑900 mm，1000i= 1.992.混合單元數(shù)n=3 混合器混合長度 l=2.5m 混合時間 t=l/v=2.5/1.27=1.97s水頭損失 h=0.8m校核gt值 g= s-1 gt=1863.03×1.97=3670.17 () 滿足要求。5.3往復式隔板絮凝池設計計算 圖5-3-1圖5-3-2設計原則:1.池數(shù)為2 個,絮凝時間2030分鐘,色度高,難于沉淀的細顆粒較多時宜采用高值.2.進口流速一般為0.50.6m/s

27、,出口流速一般為0.20.3m/s.3.隔板間凈距應大于0.5m,進水口設擋水措施,避免水流直沖隔板.4.絮凝池超高一般采用0.3m.5.隔板轉(zhuǎn)彎處過水斷面面積,應為廊道斷面面積的1.21.5倍.6.池底坡向排泥口的坡度,一般為2%3%,排泥管直徑不小于150mm.7.絮凝效果可用速度梯度g和反應時間t值來控制.設計計算:(1)已知條件:設計水量(包括自耗水量)q = 210000 m/d = 8750m/h(2)采用數(shù)據(jù):廊道內(nèi)流速采用6檔: v=0.5m/s，v=0.4m/s，v=0.35m/s，v=0.3m/s，v=0.25m/s，v6=0.2m/s。絮凝時間:t=25 min池內(nèi)平均水

28、深:h1=2.5 m超高:h2=0.3 m池數(shù):n=3(3)數(shù)據(jù)計算計算總?cè)莘e:w = qt/60 = 8750×25/60 = 3648 m3分為三池，每池凈平面面積:f= w/(nh) = 2170/(3×2.5) = 486.4 m2池子寬度b:按沉淀池寬采用16.1m池子長度（隔板間凈距之和）:l= 486.4/16.1 = 30.21m隔板間距按廊道內(nèi)流速不同分成6檔:取=1.0 m，則實際流速= 0.486 m/s取=1.2 m，則實際流速= 0.405 m/s取=1.4 m，則實際流速= 0.347m/s取=1.6 m，則實際流速= 0.304 m/s取=1.

29、95 m，則實際流速= 0.249 m/s取=2.4 m，則實際流速= = 0.203 m/s每一種間隔采取3條,則廊道總數(shù)為18條,水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)為17次.則池子長度(隔板間凈距之和):l=3()=3(1.0+1.2+1.4+1.6+1.95+2.4)= 28.65m隔板厚度按0.2m計，則絮凝池的總長l為:l = 28.65 + 0.2×(18-1) = 32.05m按廊道內(nèi)的不同流速分成6段，分別計算水頭損失:第一段:水力半徑：槽壁粗糙系數(shù)n=0.013，流速系數(shù)c 故 第一段廊道長度：l1=3b=3×16.1=48.3m第一段水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)：s=3故: h=s /(2g

30、) + /（) 各段水頭損失計算結(jié)果見下表： 各段水頭損失計算段數(shù)slrvvch1348.30.4170.4020.48667.580.0812348.30.4840.3440.40567.600.0583348.30.5470.3020.34767.640.0454348.30.6060.2420.30467.650.0295348.30.7010.2080.24967.690.0216232.20.8110.1670.20367.730.013h = 0.081 + 0.058 + 0.045 + 0.029 + 0.021+0.013= 0.247mgt值計算（t=20）：s-1gt =

31、 40×25×60 =60000(此gt值在104105的范圍內(nèi))池底坡度: i = h/l = 0.247/32.05= 0.775.4平流沉淀池設計計算 圖5-4-1設計計算:(1)已知條件:設計進水量: q=210000 m/d = 8750m/h = 2.43m/s平行布置三個沉淀池：q'=2916.67 m/h =0.81m/s(2)設計采用數(shù)據(jù):沉淀時間t1=1.5h沉淀池水平流速v=20m/s(3)沉淀池長： (4)沉淀池容積： (5)沉淀池寬：，其中h1為沉淀池有效水深，采用3.5m。超高采用0.3m，排泥采用0.5m，則池深為4.3m。采用吸泥車輪

32、距為2.2m的hjx型桁架式吸泥機，每池設置一部。（6）考慮到池內(nèi)設有導流墻，導流墻采用磚砌，導流墻寬為240mm，則沉淀池每隔寬度：b=（16.1-0.24）/2=7.93m 校核池子尺寸比例長寬比l/b=78/7.93=9.84 符合要求；長深比l/h=78/3.5=22.310符合要求；沉淀池水平流速v=l/t=78×1000/1.5×3600=14.5mm/s符合要求。（7）進水采用穿孔墻布水沉淀池進口處用磚砌穿孔墻布水，墻長5m，墻高3.8m，有效水深3.5m，用虹吸式機械吸泥機排泥，其積泥厚度為0.1m，超高0.2m。穿孔墻孔眼形式采用矩形的半磚孔洞，其尺寸為1

33、5cm×8cm?？锥刺幜魉俨捎胿0=0.2m/s,則穿孔墻孔洞總面積： 孔洞個數(shù)： 個(8)出水渠 采用薄壁堰出水，堰口保證水平 出水渠寬度采用1m，則渠內(nèi)水深 （m） 為保證堰口自由溢水，出水渠的超高為0.1m，則渠道深度為0.35m。(9)排泥設施為了取得較好的排泥效果，可采用機械排泥。即在池末端設集水坑，通過排泥管定時開啟閥門，靠重力排泥。由于平流沉淀池的池底沉泥主要集中在近絮凝池的前端1/3左右沉淀池池長范圍，因此沉淀池后端2/3池長范圍排出的泥水往往含固率很低，導致水廠平流沉淀池的排泥水量消耗較多，實施水廠排泥水處理時就會相應增加排泥水處理成本。為了減少不必要的排泥水量消耗

34、，必須通過合理排泥來提高沉淀池排泥水的整體含固率。池內(nèi)存泥區(qū)高度為0.1m，池底有1.5的坡度，坡向末端積泥坑（每池一個），坑的尺寸為50cm×50cm×50cm. 排泥管兼沉淀池放空管，其管徑d應按下式計算： 采用410mm 式中：h0池內(nèi)平均水深，m，此處為3.8+0.1=3.9m； t放空時間，s，此處按3h計。(10)沉淀池水力條件復核 1、水流截面積 2、水流濕周 3、水力半徑 r 4、雷諾數(shù) re 符合要求5、弗勞德數(shù) fr （在規(guī)定范圍1×10-510-4內(nèi)）5.5普通快濾池圖5-5-1圖5-5-2設計要點:1.濾池清水池應設短管或留有堵板,管徑一般

35、采用75200mm,以便濾池翻修后排放初濾水.2.濾池底部應設有排空管,其入口出設柵罩,池底坡度約0.005,坡向排空管.3.配水系統(tǒng)干管的末端一般裝排氣管,當濾池面積小于25時,管徑為40mm,濾池面積為25100時,管徑為50mm.排氣管伸出濾池頂處應加截止閥.4.每個濾池上應裝有水頭損失計或水位尺以及取樣設備等.設計計算:濾池因為要進行反沖洗，所以計其5%的濾池自用水量。q=70000×1.05=73500m3/d沖洗時間：t=6min濾速：v=10m/h反沖洗強度q=14l/(s· m2)(1)濾池面積及尺寸:濾池工作時間為24h，沖洗周期為12h，濾池實際工作時間

36、為: t= 24 - 0.1×24/12= 23.8h 濾池面積為:f=q/(vt)=73500/（10×23.8）=308.8 m2309.0 m2 設三座濾池，每組濾池單格數(shù)為n=6，布置成對稱雙行排列. 每個濾池面積為: f= f/n= 308.8/6= 51.5 m2 由于單池面積f=51.5 m2 40 m2，取長寬比為l/b=3 采用濾池設計尺寸為: l= 12.40m, b= 4.15m。 表5-5-1 校核強制濾速v為: v= nv/(n-1)= 6×10/(6-1)= 12m/h(2)濾池高度 承托層厚度h1 采用0.4 m 濾料層厚度h2 采用

37、0.7 m 砂面上水深h3 采用1.8m 保護層高度h4 采用0.3 m濾池總高度h 為: h= 0.4+ 0.7 + 1.8 + 0.3 = 3.2 m(3)配水系統(tǒng)(每只濾池)干管:干管流量: qg = fq = 51.5×14 = 721 l/s采用管徑: dg = 900mm干管始端流速: vg = 1.13 m/s（符合1.01.5 m/s）支管支管中心間距:采用aj = 0.3 m每池支管數(shù): nj = 2×l/aj = 2×12.40/0.3 = 83 根每根支管入口流量: qj = qg /nj = 721/83 = 8.69 l/s采用管徑: d

38、j = 80 mm 支管始端流速: vj = 1.73m/s(符合1.52.0m/s)孔眼布置：支管孔眼總面積與濾池面積之比k采用0.25% 孔眼總面積: fk = kf=0.25%×51.5 = 0.12875 = 128750mm²采用孔眼直徑: dk = 10 mm 每個孔眼面積: fk = dk²/4 = 0.785×10×10 = 78.5 mm孔眼總數(shù): nk = fk/ fk =1641個每根支管孔眼數(shù): nk = nk / nj = 20個支管孔眼布置設二排，與垂線成450夾角向下交錯排列.每根支管長度: lj = 0.5

39、15;(b-dg)= 0.5×(4.15-0.9)= 1.625m每排孔眼中心距: ak = lj /(nk/ 2)= 0.1625m孔眼水頭損失：支管壁厚采用: = 5mm 流量系數(shù): µ = 0.68 水頭損失: 復算配水系統(tǒng)：支管長度與直徑之比不大于60，則lj/dj = 1.625/0.08= 20.3 < 60孔眼總面積與支管總橫截面積之比小于0.5，則:fk/(njfj)=0.12875/(83×0.785×0.08×0.08)= 0.31 < 0.5干管橫截面積與支管總橫截面積之比，一般為1.752.0，則:fg/(n

40、jfj)=0.785×900×900/(83×0.785×80×80)= 1.531.75基本滿足孔眼中心距應小于0.2，則ak = 0.1625 < 0.2m圖5-5-3洗砂排水槽 洗砂排水槽中心距,采用a0= 2.1 m排水槽根數(shù): n0 = 4.15/2.1 = 2根排水槽長度: l0 = l = 12.40 m每槽排水量為： q0= ql0a0= 14×12.40×1.7 = 295.12 l/s 采用三角形標準斷面，槽中流速采用。排水槽斷面尺寸為：m,采用0.35m排水槽底厚度,采用=0.05m 砂層最大膨脹

41、率:e=45%砂層厚度h2 = 0.7 m 洗砂排水槽頂距砂面高度:he = eh2 + 2.5x + + 0.075 =0.45×0.7+2.5×0.35 +0.05+0.075 =1.315m 洗砂排水槽總面積為: 復算:排水槽總平面面積與濾池面積之比,一般小于25%,則，考慮誤差符合要求(5)濾池的各種管渠計算水管的流量為0.3，渠中流速為0.81進水支管進水總流量: q1 =70000m3/d= 0.810m3/s采用進水渠寬750，水深為600；各個濾池進水管流量為，渠中流速。則各進水支管的管徑為：管中流速 （0.81.0m/s）沖洗水管沖洗水總流量:q3 =qf

42、 =14×51.5= 0.721 m3/s采用管徑 ，管中流速（2.02.5m/s）清水清水總流量:q4 = q1=0.810 m3/s清水渠斷面:同進水渠斷面每個濾池清水管的流量:q5 = q2 = 0.135m3/s采用管徑d5 =400mm管中流速:v5 = 1.08 m/s。（0.81.2m/s）排水排水流量:q6 = q3 =0.721 m3/s排水渠斷面:寬度b6 =0.9 m,渠中水深0.63 m.渠中流速:v6 =1.27m/s（1.01.5m/s）采用排水管的管徑為850mm。沖洗水箱（或水泵） 圖5-5-4 沖洗時間:t=6 min沖洗水箱容積：w=1.5qft=

43、1.5×14×51.5×6×60= 389.34m3390 m3水箱底至濾池配水管間的沿途及局部損失之和:h1=1.0 m配水系統(tǒng)水頭損失:h2 = hk = 3.5m承托層水頭損失:h3 = 0.022h1q=0.022×0.5×14= 0.154m濾料層水頭損失:h4 =(r1/r - 1)(1- m0)h2= 0.59m安全富余水頭:h5= 1.5m沖洗水箱底應高于洗砂排水槽面: h= h1+ h2+ h3+ h4+ h5 =1.0+3.5+0.154+0.59+1.5 =6.744m(6)配氣系統(tǒng)設置 供氣方式采用空壓機通過中

44、間儲氣罐向濾池送氣.5.6加氯間（1）已知條件 計算水量q=210000 m3/d =8750 m3/h，清水池最大投加量為1.0 mg/l.（2）設計計算清水池加氯量qc=0.001aq=0.001×1×8750=8.750 kg/h二泵站加氯量自行調(diào)節(jié)為保證氯清毒時的安全和計量正確，采用轉(zhuǎn)自加氯機加氯，并設校核氯量的計量設備ls80-3轉(zhuǎn)子真空加氯機3臺，2用1備。（3）液氯倉庫貯存量按三十天計算：m=24×30×8.750 =6300 kg ，選用1000kg的焊接液氯鋼瓶6個， 350kg的焊接液氯鋼瓶1個 （4）加氯間布置1)加氯間靠近濾池和清

45、水池。因與反應池的距離較遠，所以無法與加藥間合建。位置在地面以上20cm，2)加氯間的氯瓶和加氯機應該分開放置。同時必須與其他工作間隔開，并且設有直接通向外部且向外開的門和可以觀察室內(nèi)情況的觀察控。3)在加氯間出入處，應設有工具箱，搶修用品箱及防毒面具等。照明和通風設備的開關設在室外。4)加氯間的管線不宜露出地面，應敷設在溝槽里。5)稱量氯瓶質(zhì)量的液壓磅稱在磅稱坑內(nèi)，磅稱面和地面齊平，使氯瓶上下搬運方便。并設置報警器，達余氯下限時報警。6)加氯間及氯瓶間設置每小時換氣12次的通風設備，通風管材料應考慮放氯腐蝕。因為氯氣比空氣重，通風孔應設在低處。7)加氯設備應保證不間斷工作，并設置備用材料不少

46、于2套。8)通向加氯間的壓力水管道應保證不間斷供水，并盡量保持管道內(nèi)水壓的穩(wěn)定。加氯間的平面尺寸為15m×10m5.7清水池已知設計水量q=210000 m3/d =8750m3/h，清水池的有效容積為：w=w1+w2+w3+w4w1-調(diào)節(jié)容積清水池調(diào)節(jié)容積取設計水量的10%則調(diào)節(jié)容量w1=161140×10%=16114m3w2- 消防貯水量，按2h火災延續(xù)時間計算 消防水量：按兩處火災計算，出水量為35l/sw2=35*2*2*3600/1000=504 m3w3-水廠自用水量，按最高日用水量8%計算w3=5%q=8%×161140= 8057 m3w4-安全

47、儲量w4=10%(w1+w2+w3)=10%(16114+504+8057)=2467.5 m3清水池有效容積：w=w1+w2+w3+w4 =27142.5m3清水池設6個，有效水深取h=4.5m，則單池面積f=27142.5/(6×4.5)=1005.28 m2取l ×b=35×30=1050 m2，清水池超出地面為0.3m，則清水池凈高度4.8m。確定每座清水池的容積為w'=4725 m3 。5.8二級泵站（1）設計流量二泵站設計流量為:210000×1.35=283500m3/d =11812.5 m3/h =3.281m3/s(2)吸水井

48、吸水井尺寸應滿足安裝水泵吸水管進口喇叭口的要求.吸水井最高水位標高=清水池最高水位標高-0.2吸水井最低水位標高=清水池池底標高-連接管道中的水損=1.0-0.11=0.89m吸水井長度20m,吸水井寬度8m.吸水井高度為6.5m.(3)泵房高度二泵房室內(nèi)低坪標高為 5.000m,泵房所在的室外地坪標高為7.000m，二泵房室內(nèi)地面低于室外2m.泵房為半地下室.選用lh5t電動葫蘆雙梁橋式起重機，泵房地面上高度為:h1=a2+c2+d+e+h+n,其中:a2為行車梁高度，c2為行車梁底至其重鉤中心的距離；d為其重鉤的垂直長度， e為最大一臺機組的高度， h為吊起物底部與泵房進口處平臺的距離泵房

49、地下高度h2=2.000m,則泵房高度h= h1 + h2= 7.500 + 2.000= 9.500m5.9附屬構(gòu)筑物附屬構(gòu)筑物包括生產(chǎn)輔助建筑物和生活附屬建筑物.1.生產(chǎn)輔助建筑物:主要有機修車間、配電房、藥庫、氯庫和化驗間等.2.生活附屬建筑物:生活附屬建筑物包括水廠的辦公樓、車庫、值班宿舍、控制室、食堂、值班室等.水廠內(nèi)綠化面積為總面積的50%.廠內(nèi)道路多數(shù)為6米，包括人行道4米.所有道路的轉(zhuǎn)彎半徑均為6米.綠地由草地、綠籬、花壇、樹木配合構(gòu)成，面積大的可以在中間設建筑小品和人行走道形成小型花園.在建筑物的前坪，道路交出口的附近都設綠地.在建筑物或構(gòu)筑物與道路之間的帶狀空地進行綠化布置

50、，形成綠帶.在需要圍護的地方設綠籬，既起到隔離的作用，又可以達到美化的效果.水廠四周設置高2.50米的防護圍墻，采用磚砌圍墻.第六章 水廠平面布置1.水廠的基本組成分為兩部分：a生產(chǎn)構(gòu)筑物和建筑物，包括處理構(gòu)筑物和清水池、二級泵房、藥劑間等；b輔助構(gòu)筑物，其中又分生產(chǎn)輔助構(gòu)筑物和生活輔助構(gòu)筑物兩種。前者包括輔助用房、倉庫等，后者包括綜合樓、食堂等。2. 平面布置注意事項a. 布置緊湊，以減少水廠占地和連接管渠的長度，但是各構(gòu)筑之間應留出必要的施工和檢修空間和管道位置。b. 充分利用地形，力求挖填方平衡以減少施工量。c. 各構(gòu)筑物之間連接管應簡單、短捷，盡量避免立體交叉，并考慮施工、檢修方便。d

51、. 建筑物布置應注意朝向和風向。e. 有條件時最好把生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)分開。f. 應考慮水廠擴建可能。3. 分區(qū)布局水廠平面布置是在水廠場地內(nèi)將各項構(gòu)筑物進行合理安排和布置，以便于生產(chǎn)管理和物料運輸，并留出今后的發(fā)展余地。對于水廠的布置，主要考慮的是流程合理，管理方便，布置緊湊，考慮到水廠的安全生產(chǎn)，避免干擾，管理集中以及環(huán)境上的整潔安靜，水廠總平面布置按功能分區(qū)。根據(jù)水廠的平面形狀，將生產(chǎn)流程布置成直線型，生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)之間用車道隔開。生活區(qū)包括綜合樓、值班宿舍、食堂等；生產(chǎn)區(qū)包括各種凈水構(gòu)筑物和附屬設施等；水廠外圍設置綠化帶。4. 水廠構(gòu)筑物的尺寸構(gòu)筑物名稱尺寸：l*b（m)管式靜態(tài)混合器dn

52、=900mm往復式隔板絮凝池30.21*16.10平流沉淀池78.00*16.10普通快濾池12.45*12.40（雙排布置）清水池35*30吸水井20*8二級泵站35*20加藥間15*10加氯間15*10堆沙場15*10管配件堆場20*10倉庫30*10機修間20*10化驗室20*10綜合辦公樓50*30食堂30*30車庫40*8傳達室5*5宿舍10*20配電間15*10反沖洗水箱12*105. 廠區(qū)綠化及布置a廠區(qū)綠化1主廠道布置由廠外道路與廠內(nèi)辦公樓連接的道路采用主廠道，道寬6.0m，并植樹綠化。2車行道布置廠區(qū)內(nèi)各主要構(gòu)筑物間布置車行道，道寬為4m，呈環(huán)狀布置，以便車輛回程。3步行道布置加藥間、加氯間、藥庫與絮凝沉淀池間，設步行道聯(lián)系。b廠區(qū)綠化布置1綠地在廠區(qū)附近、辦公樓、宿舍食堂、濾池、泵房的門前空地預留擴建場地，修建草坪。2花壇在正對廠門內(nèi)布置花壇。