計算說明書 2017042385813

1、精選文檔計算說明書水廠的設計水量Q設計 水廠自用水量的大小取決于給水處理方法、構筑物型式以及原水水質等因素，一般接受最高日用水量的5%10%，這里取5%。依據城市用水量狀況，為10萬噸/日的供水量，所以 Q供水=100000/d=4166.7/h=1157.4L/S而水廠的處理水量則要加上自用水量Q設計=Q供水*（1+0.05） =105000/d =4375/h =1215.3L/S =1.215/S混合工藝設計計算考慮設絮凝池2座,混合接受管式混合。設水廠進水管投藥口至絮凝池的距離為50米。進水管接受兩條, 設計流量為Q=96300/24/2=0.557 。進水管接受鋼管,直徑為DN800

2、,查設計手冊1冊,設計流速為1.11m/s，1000i=1.8m，混合管段的水頭損失。小于管式混合水頭損失要求為0.3-0.4m。這說明僅靠進水管內流速不能達到充分混合的要求。故需在進水管內裝設管道混合器,本設計推舉接受管式靜態(tài)混合器，管式靜態(tài)混合器示意圖見圖4.3。 1. 設計參數：接受玻璃鋼管式靜態(tài)混合器（如圖4.3），近期接受2個。每組混合器處理水量為0.608m3/s，水廠進水管投藥口至絮凝池的距離為10m，進水管接受兩條DN800鋼管。2. 設計計算：管式靜態(tài)混合器的水頭損失一般小于0.5米，依據水頭損失計算公式 式中，h水頭損失（m） Q處理水量（m3/s） d管道直徑（m） n混

3、合單元（個）本次設計中，接受兩條鑄鐵輸水管道由水源地向給水廠輸水，其中原水流速不小于0.6m/s，在技術上最高流速限定在2.53.0m/s的范圍內。此外還需要依據當地的經濟條件，考慮管網造價和經營管理費用等因素，來選出合適的經濟流速。本次設計中經濟流速取1.251m/s，每條輸水管的輸水流量為0.608m3/s。則輸水管徑 d=0.787m。<0.5m，故設計中取d=0.8m，Q=0.608m3/s。=4.28水力條件符合。選DN800內裝4個混合單元的靜態(tài)混合器。加藥點設于靠近水流方向的第一個混合單元，投藥管插入管徑的1/4處，且投藥管上多處開孔，使藥液均勻分布。（3）混合器選擇：查設

4、備手冊選用管式靜態(tài)混合器，規(guī)格DN800。靜態(tài)混合器接受4節(jié)，靜態(tài)混合器總長4100mm，管外徑為820mm，質量1249kg，投藥口直徑65mm。圖4.3 管式靜態(tài)混合器管式靜態(tài)混合器是在管道內設置多節(jié)固定葉片，使水流成對分流，同時產生渦旋反向旋轉及交叉流淌，從而獲得混合效果。這種混合器的總分流數將按單體的數量成幾何級數增加，這一作用稱為成對分流見圖4.4(a)。此外，因單體具有特殊的孔穴，可使水流產生撞擊而將混凝劑向各向集中，這稱為溝通混合，見圖4.4(b)，它有助于增加成對分流的效果口在紊流狀態(tài)下，各個單體的兩端產生旋渦，這種旋渦反向旋流更增加了混合效果，見圖4.4(c)。因此這種混合器

5、的每一單體同時發(fā)生分流、溝通和旋渦三種混合作用混合效果較好。圖4.4 管式靜態(tài)混合器工作原理圖折板絮凝池設計計算本設計共設置2座折板絮凝池（與平流式沉淀池合建），水流經過管式靜態(tài)混合器后，兩根DN800的管直接接入折板絮凝池。每座絮凝池有一根DN800的進水管接入。(1) 反應池主要工藝參數 水廠的設計流量為1.215/s，設置2座絮凝池，則每座絮凝池的處理水量為0.608/s，每座分為2個獨立格進水，每個獨立格分為前兩段同波折板、最終一段平行折板三段，故有6條廊道，三檔流速。設計平均水深為4.5m。單座絮凝池容積V：凈平面面積A：為了協作平流沉淀池，絮凝池寬度取B=10m。則每座絮凝池長度為

6、：式中 L絮凝池長度（m）； H有效水深（m）； B 單座池寬（m）。設計中H=3.5m,B=10.0m。每座絮凝池分為獨立的2組，兩組之間隔墻厚度為300mm；長度方向上每個獨立格分為3段，3段之間隔墻厚度為300mm，則絮凝池總長度為：每段絮凝區(qū)分為串聯的三個格。(2) 異波折板通道設計(3) 同波折板通道設計(4) 平行折板通道設計沉淀池設計平流沉淀池對水質、水量的變化有較強的適應性，構造簡潔，處理效果穩(wěn)定，是一種常用的沉淀池形式，一般用于大、中型水廠，單池處理水量一般在2 ×10m3/d以上。在小型水廠因池子較長布置困難，單位造價相對較高而接受較少。平流式沉淀池占地面積相對較

7、大，只有在水廠用地足夠大時才可接受。（1）設計水量 式中 Q單池設計水量(m3/h)； Q設設計日產水量(m3/d)； k水廠用水量占設計日用水量的百分比，一般接受5%一10%； n沉淀池個數，一般接受不少于2個。設計中取Q設=105000m3/d，k=5%，n=2=2296.875m3/h=0.638m3/s （2）平面尺寸計算1 沉淀池有效容積 V=QT 式中V沉淀池的有效容積(m3)； Q單池設計水量(m3/h)； T停留時間(h)，一般接受1.03.0h設計中取T=2hV=QT =2296.875×2=4593.75m32 沉淀池長度 L=3600vT 式中L沉淀池長度(m)

8、； v水平流速(m/s)，一般接受0. 010. 025m/s。設計中取v=0. 02m/s；T=2h。L=3600vT =3600×0.02×2=144m3 沉淀池寬度 式中B沉淀池寬度(m) ； V沉淀池的有效容積(m3)； h沉淀池有效池深(m)，一般接受3. 03. 5m。設計中取h= 3. 5m=9.115m設計中取10m沉淀池長度L與寬度B之比為：，滿足要求；長度與深度之比，滿足要求。復核沉淀池中水流的穩(wěn)定性，計算弗勞德數 式中Fr弗勞德數； R水力半徑(m)，其值為：R=/； 水流斷面積(m2)； 濕周(m)； v水平流速(m/s)； g重力加速度(m/s2)

9、 。設計中，=Bh=10×3.5=35m2, =B+2h=10+7=17m，v=0. 02m/s =0.0000198弗勞德數介于0. 00010. 00001之間滿足要求。沉淀池進水部分設計沉淀池的配水，接受穿孔花墻進水方式，則孔口總面積為： A=Q/v1 式中A孔口總面積（m2）；Q單池設計水量(m3/s);v1孔口流速（m/s）；一般取值不大于0.150.20m/s。設計中取v1=0.2m/s。A=Q/v1=0.700/0.2=3.5m2每個孔口的尺寸定為15cm×8cm,則孔口數個沉淀池出水部分設計沉淀池的出水接受薄壁溢流堰，渠道斷面接受矩形。溢流堰的總堰長 l=2

10、4Q/q 式中 l溢流堰的總堰長（m）; Q單池設計水量(m3/h); q溢流堰的堰上負荷m3/(m·d),一般不大于500 m3/(m·d)。設計中取溢流堰的堰上負荷q=250 m3/(m·d)， 出水堰接受指形堰，共5條，雙側集水，匯入出水總渠。出水堰的堰口標高能通過螺栓上下調整，以適應水位變化。出水端水深 式中h2出水渠起端水深（m）；Q單池設計水量(m3/s);b渠道寬度（m）,設計中取0.8m。故 =0.645m為保證自由溢水，出水渠的超高定為0.1m，則渠道深度為0.74m。沉淀池放空管 式中d放空管管徑（m）；B沉淀池寬度(m)，設計中取12m；L沉

11、淀池長度(m)；t放空時間（s）,設計中取t=2h；h池內平均水深3m+0.1m=3.1m=0.515m設計中取放空管管徑選擇為DN600mm沉淀池總高度 H=h3+ h4+h 式中H沉淀池總高度（m）；h3沉淀池超高（m），一般接受0.30.5m；h池內平均水深3m+0.1m=3.1m；h4沉淀池污泥斗高度（m）。設計中取h3=0.4m，h4=0.4mH=0.4+0.4+3.6=4.4mV型濾池計算1. 設計參數設計水量為105000,不考慮處濾水排放。濾速v=9濾池接受單層石英砂均粒濾料，沖洗方式接受：先氣沖洗，再氣-水同時沖洗，最終再用水單獨沖洗。確定各步氣水沖洗強度和沖洗時間，參數具體

12、如下：（1）沖洗強度第一步:單獨氣洗,沖洗強度 ；其次步:氣-水同洗,氣洗強度,水洗強度；第三步:單獨水洗，水洗強度。反沖洗橫掃強度（2）沖洗時間沖洗時間共計t=12min=0.2h；單獨氣洗時間；氣水同洗時間;單獨水洗時間；沖洗時間T=48h。2. 設計計算1) 池體設計1 設計水量Q設計Q設計=Q供水*（1+0.05） =105000/d =4375/h =1215.3L/s =1.215/s2 濾池工作時間T3 濾池面積4 濾池的分格濾池分格數為N=6。接受雙床V型濾池，單床寬度m，m。每格濾池面積 濾池總面積 濾速修正為 校核強制濾速 5 濾池高度的確定濾池超高，濾層上水深,濾層層厚,

13、濾板厚度,濾板下布水區(qū)高度,則濾池總高6 水封井的設計濾池接受單層加厚均粒濾料，徑粒0.95-1.35mm，不均勻系數1.2-1.6.均粒濾料清潔濾料層的水頭損失在下式計算。式中: 20時為0.0101;依據閱歷,濾速為9-10m/h時,清潔濾料層水頭損失一般為30-40cm,計算值比閱歷值低,取閱歷值的底限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,忽視其他水頭損失,則每次反沖洗后剛開頭過濾時的水頭損失為: 。為保證濾池正常過濾時池內的液面高出濾料層,水封井出水堰頂標高與濾料層相同,設計水封井平面尺寸2m×2m,堰底板比濾池底板低0.3m。水封井出水堰總

14、高為: 由于每座濾池的過濾水量:所以水封井出水堰上水頭由矩形堰的流量公式計算得:。則反沖洗完畢,清潔濾料層過濾時濾池液面比濾料層高0.148+0.52=0.668m。2) 反沖洗管渠系統(tǒng)1 反沖洗用水流量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,此時反沖洗用水流量V型濾池反沖洗時,表面掃洗同時進行,其流量：反沖洗用水量2 反沖洗配水系統(tǒng)反沖洗供水管管徑DN450mm,其流速流速符合設計要點的要求。反沖洗水由反洗配水干管輸送到氣水安排渠,由氣水安排渠底側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1-1.5m/s左右,

15、取。則配水支管(渠)的截面積:此即配水方孔總面積,沿渠長方向兩側各布置20個配水方孔,共40個,孔中心間距0.6m。面積:，每個孔口尺寸取0.11m×0.11m,修正為0.0121。實際最大過孔流速修正為3 反沖洗用氣量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,，此時反沖洗用氣量4 配氣系統(tǒng)的斷面計算反沖洗供氣管管徑DN350mm,管內空氣流速流速符合設計要點的要求。反沖洗用空氣,由反沖洗配氣干管輸送至氣水安排渠,由氣水安排渠兩側的布氣小孔到濾池底部布水區(qū),布氣小孔緊貼濾板下緣,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

16、配氣支管流速或孔口流速應為10m/s左右,則配氣支管(渠)的截面積為:每個布氣小孔面積:孔口直徑：每孔配氣量:5 氣水安排的斷面設計對氣水安排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安排渠斷面面積最大,因此氣水安排渠的斷面設計按氣水同時反沖洗的狀況設計,氣水同時反沖洗時反沖洗水量為:氣水同時反沖洗時,反沖洗時用空氣的流量:氣水安排渠的氣水流速均應按相應的配氣配水干管流速取值,則氣水安排干渠的斷面積:3) 濾池管渠1 反沖洗管渠a.氣水安排渠:氣水安排渠起端寬取1.0m,高取1.5m,末端寬取1.0m,高取1.0m,則起端截面積0.6m2,末端截面積0.4m

17、2。兩側沿程各布置20個配氣小孔和20個布水方孔,孔間距0.6m,共40個配氣小孔和40個配水方孔。氣水安排渠末端所需最小截面積,滿足要求。圖4.12 均粒濾料濾池剖面示意b.排水集水槽:排水集水槽頂端高出濾料層頂面0.5m,氣水安排起端高度1.5m，則排水集水槽起端槽深度式中,同前。氣水安排渠末端高度1.0m，排水集水槽末端高度為: 式中,集水槽底坡: c.排水集水槽排水力量校核。由矩形斷面暗溝(非滿流,n=0.013)計算公式校核集水槽排水力量。設集水槽超高為0.3m,槽寬。槽內水深濕周水流斷面: 水力半徑: 水流速度: 過流力量: 實際過水量: ，故，滿足要求。圖4.13 排水系統(tǒng)布置示

18、意2 進水管渠a.進水總渠:進水總渠水流斷面積: 進水總渠寬1m,高0.6m，考慮超高0.3m。則進水總渠高為0.9m，考慮到施工便利，進水總渠高與配水渠高相同，故取1.0m。b.每座濾池的進水孔:單格強制過濾流量每座濾池由進水側壁開3個進水孔,進水總渠的渾水通過三個進水孔進入濾池。兩側進水孔口在反沖洗時關閉.中間進水孔孔口設手動調整閘板,在反沖洗時不關閉,供應反沖洗表掃用水。調整閥門的開啟度,使其在反沖洗時的進水量等于表掃水用水量。孔口面積按孔口沉沒出流公式計算.其總面積按濾池強制過濾水量計,孔口兩側水位差取0.1m,則孔口總面積：中間孔面積及表面掃洗水量的計算:中間孔寬取0.5m，高度取0

19、.4m,實際耽擱中孔面積兩個側孔口設閘門,接受橡膠囊充氣閥,每個側孔面積:側孔口寬度和高度均取0.25m,實際單個側孔面積0.0625c.每座濾池內設的寬頂堰:為保證進水的穩(wěn)定性,進水總渠引來的渾水經過寬頂堰進入每座濾池內的配水渠,再經濾池內的配水渠安排到兩側的V型槽。寬頂堰堰寬,寬頂堰與進水總渠平行設置,與進水總渠側壁相距0.5m,堰上水頭由矩形堰的流量公式,得 d.每座濾池的配水渠:進入每座濾池的渾水經過寬頂堰溢流至配水渠,由配水渠兩側的進水孔進入濾池內的V型槽.濾池配水渠寬,渠高為1.0m,渠總長等于濾池總寬.則渠長為7.5m.當渠內水深時,流速(進來的渾水由安排渠中段向渠兩側進水孔流去

20、,每側流量為) ：e.配水渠過水力量校核:配水渠的水力半徑:配水渠的水力坡降:渠內水面降落量:由于配水渠最高水位<1m(渠高),所以配水渠的過水力量滿足要求。3 V型槽的設計V型槽的設計a. 掃洗水布水孔 V型槽底部開有水平布水孔，表面掃洗水經此布水。布水孔沿槽長方向均勻布置，內徑一般為2030，過孔流速為左右，本設計接受，每側槽共計80個。單側V型槽出水孔總面積為： 表掃水出水孔低于排水集水槽堰頂0.15m,即V型槽槽底的高度低于集水槽堰頂0.15m。表面掃洗時V型槽內水位高出濾池反沖洗時液面集水槽槽長b為12m,反沖洗時排水集水槽的堰上水頭V型槽傾角，垂直高度0.8m,反沖洗時V型槽

21、頂高出濾池內液面的高度為反沖洗時V型槽頂高出槽內液面的高度為4) 沖洗水泵揚程1 反沖洗水池最低水位與排水槽頂的高差按5m計。2 沖洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失。反洗配水干管用鋼管，管徑d為0.45m，管內流速為2.26m/s,布置管長總計80m。反沖洗總管的沿程水頭損失沖洗管配件及局部阻力系數見下表配件名稱數量/個局部阻力系數90º彎頭6DN600閘閥3等徑三通26.78沖洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失3 濾池配水系統(tǒng)的水頭損失a. 氣水安排渠的水頭損失按最不利條件，即氣水同時反沖洗時計算。此時渠上部是空氣，下部是反沖洗水，按矩形暗管（非滿流，n=0.013）近似計算。氣水同時反沖洗時，則氣水安排渠內的水面高為：s水力半徑水力坡降渠內的水頭損失b. 氣水安排干渠底部配水方孔水頭損失氣水安排干渠底部配水方孔水頭損失按孔口沉沒出流公式，計算。其中為，A為配水方孔的總面積。由反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計算部分內容可知，配水方孔的實際總面積為。則c. 查手冊，反洗水經過濾頭的水頭損失d. 氣水同時通過濾頭時增加的水頭損失氣水同時反沖洗時氣水比，長柄濾頭配氣系統(tǒng)的濾帽縫隙總面積與濾池過濾總面積之比約為1.25%，則長柄濾頭中的水流速度通過濾頭時增加的水頭損失則濾池配水系統(tǒng)的水頭損失 4 砂濾層水頭損失濾料為石英砂，容