某市自來水廠工藝設(shè)計

給水課程設(shè)計成績給水處理課程設(shè)計某市自來水廠工藝設(shè)計姓名班級學(xué)號學(xué)院名稱專業(yè)名稱指導(dǎo)教師目錄TOC\o"1-1"\h\z\u\t"標題5,2,標題6,3"第1章設(shè)計水質(zhì)水量與工藝流程的確定 11.1設(shè)計水質(zhì)水量 11.1.1設(shè)計水質(zhì) 11.1.2設(shè)計水量 21.2給水處理流程確定 31.2.1給水處理工藝流程的選擇 3第2章給水處理構(gòu)筑物與設(shè)備型式選擇 42.1加藥間 42.1.1藥劑溶解池 42.1.2混凝劑藥劑的選用與投加 42.1.3加氯間 52.2混合設(shè)備 62.3絮凝池 62.4沉淀池 72.5濾池 102.6消毒方法 11第3章水廠平面布置 113.1布置說明 113.2生產(chǎn)管線設(shè)計 12第4章給水處理廠工藝計算 124.1加藥間設(shè)計計算 124.1.1.設(shè)計參數(shù) 124.1.2.設(shè)計計算 124.2混合設(shè)備設(shè)計計算 144.2.1設(shè)計參數(shù) 144.2.2設(shè)計計算 144.3往復(fù)式隔板絮凝池設(shè)計計算 154.3.1設(shè)計參數(shù) 154.3.2設(shè)計計算 164.4斜管沉淀池設(shè)計計算 194.4.1設(shè)計參數(shù) 194.4.2設(shè)計計算 204.4.3核算 234.5V型濾池設(shè)計計算 244.5.1設(shè)計參數(shù) 244.5.2設(shè)計計算 244.6消毒和清水池設(shè)計計算 334.6.1設(shè)計參數(shù) 334.6.2設(shè)計計算 34第5章水廠高程布置計算 365.1管渠的水力計算 375.1.1清水池 375.1.2吸水井 375.1.3濾池 375.1.4反應(yīng)沉淀池 385.1.5管式混合器 38參考文獻 39辭謝 39第1章設(shè)計水質(zhì)水量與工藝流程的確定1.1設(shè)計水質(zhì)水量1.1.1設(shè)計水質(zhì)本設(shè)計給水處理工程設(shè)計水質(zhì)滿足國家生活飲用水衛(wèi)生標準（GB5749-2006），處理的目的是去除原水中懸浮物質(zhì)，膠體物質(zhì)、細菌、病毒以及其他有害萬分，使凈化后水質(zhì)滿足生活飲用水的要求。生活飲用水水質(zhì)應(yīng)符合下列基本要求：1、水中不得含有病原微生物。2、水中所含化學(xué)物質(zhì)及放射性物質(zhì)不得危害人體健康。3、水的感官性狀良好。原始資料：A城市地處東北地區(qū)，是一座新型、中等城市，該市實施10年規(guī)劃，規(guī)劃擬建一座給水處理廠，采用統(tǒng)一供水方式供給該市的工業(yè)企業(yè)及居民用水。（設(shè)計供水量10萬m3/d）（1）、自然狀況城市土壤種類為砂質(zhì)黏土，地下水位10.00m，冰凍線深度2.00m，年降水量1000mm，最高溫度30.0℃，最低溫度－4.0℃，年平均溫度（2）、水源（1）地下水源該市地下水含水層5.00m，大多屬于淺層滯水?？傆捕冗_1000mg/L。（2）地面水源一條河流貫穿該市南北，其中最大流量900.00m3/s，最小流量200.00m3/s。最大流速3m/s。最高水位100.00m；常水位95.00m；最低水位（97%）90.00m名稱單位檢測結(jié)果渾濁度NTU10－60色度度40總硬度mg/L(以CaCO3計)450（mg/L）左右PH值7最高水溫0C20最低水溫0C0.5溶解性固體mg/L800細菌總數(shù)個/mL40000大腸菌群個/L2901.1.2設(shè)計水量水處理構(gòu)筑物的生產(chǎn)能力，應(yīng)以最高日供水量加水廠自用水量進行設(shè)計，并以水質(zhì)最不利情況進行校核。水廠自用水量主要用于濾池沖洗和澄清池排泥等方面。城鎮(zhèn)水廠只用水量一般采用供水量的5%—10%，本設(shè)計取5%，則設(shè)計處理量為：式中Q——水廠日處理量；a——水廠自用水量系數(shù)，一般采用供水量的5%—10%，本設(shè)計取5%；Qd——設(shè)計供水量（m3/d），為10萬m3/d.1.2給水處理流程確定1.2.1給水處理工藝流程的選擇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)。一般來講，地下水只需要經(jīng)消毒處理即可，對含有鐵、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，生活飲用水通常采用混合、絮凝、沉淀、過濾、消毒的處理工藝。如果是微污染原水，則需要進行特殊處理。一般凈水工藝流程選擇：1、原水→簡單處理（如用篩網(wǎng)隔慮）適用條件：水質(zhì)要求不高，如某些工業(yè)冷卻用水，只要求去除粗大雜質(zhì)時2、原水→混凝、沉淀或澄清適用條件：一般進水懸浮物含量應(yīng)小于2000-3000mg/L，短時間內(nèi)允許到5000-10000mg/L，出水濁度約為10-20度，一般用于水質(zhì)要求不高的工業(yè)用水。3、原水→混凝沉淀或澄清→過濾→消毒一般地表水廣泛采用的常規(guī)流程，進水懸浮物允許含量同上，出水濁度小于2NTU。原水→接觸過濾→消毒（1）一般可用于濁度和色度低的湖泊水或水庫水處理。（2）進水懸浮物含量一般小于100mg/L，水質(zhì)穩(wěn)定、變化較小且無藻類繁殖。5、原水→調(diào)蓄預(yù)沉、自然預(yù)沉或混凝預(yù)沉→混凝沉淀或澄清→過濾→消毒高濁度水二級沉淀（澄清），適用于含砂量大，砂峰持續(xù)時間較長時，預(yù)沉后原水含砂量可降低到1000mg/L以下。本設(shè)計采用一般常規(guī)的凈水處理工藝，其凈水工藝流程如下：第2章給水處理構(gòu)筑物與設(shè)備型式選擇2.1加藥間2.1.1藥劑溶解池設(shè)計藥劑溶解池時，為便于投置藥劑，溶解池的設(shè)計高度一般以在地平面以下或半地下為宜，池頂宜高出地面0.20m左右，以減輕勞動強度，改善操作條件。溶解池的底坡不小于0.02，池底應(yīng)有直徑不小于100mm的排渣管，池壁需設(shè)超高，防止攪拌溶液時溢出。由于藥液一般都具有腐蝕性，所以盛放藥液的池子和管道及配件都應(yīng)采取防腐措施。溶解池一般采用鋼筋混凝土池體，若其容量較小，可用耐酸陶土缸作溶解池。2.1.2混凝劑藥劑的選用與投加(1).混凝劑藥劑的選用混凝劑選用:堿式氯化鋁[Aln(OH)mCl3n-m]簡寫PAC.堿式氯化鋁在我國從七十年代初開始研制應(yīng)用，因效果顯著，發(fā)展較快，目前應(yīng)用較普遍，具用使膠粒吸附電性中和和吸附架橋的作用。本設(shè)計水廠混凝劑最大投藥量為30mg/L。其特點為：1）凈化效率高，耗藥量少除水濁度低，色度小、過濾性能好，原水高濁度時尤為顯著。2）溫度適應(yīng)性高：PH值適用范圍寬（可在PH=5～9的范圍內(nèi)，而不投加堿劑）3）使用時操作方便，腐蝕性小，勞動條件好。4）設(shè)備簡單、操作方便、成本較三氯化鐵低。5）無機高分子化合物。(2).混凝劑的投加混凝劑的濕投方式分為重力投加和壓力投加兩種類型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;壓力投加方式有水射投加和計量泵投加。計量設(shè)備有孔口計量，浮杯計量，定量投藥箱和轉(zhuǎn)子流量計。本設(shè)計采用耐酸泵和轉(zhuǎn)子流量計配合投加。耐酸泵型號25FYS-20選用2臺，一備一用。2.1.3加氯間1、靠近加氯點，以縮短加氯管線的長度。水和氯應(yīng)充分混合，接觸時間不少于30min。為管理方便，和氯庫合建。加氯間和氯庫應(yīng)布置在水廠的下風(fēng)向。2、加氯間的氯水管線應(yīng)敷設(shè)在地溝內(nèi)，直通加氯點，地溝應(yīng)有排水設(shè)施以防積水。氯氣管用紫銅管或無縫鋼管，氯水管用橡膠管或塑料管，給水管用鍍鋅鋼管，加氨管不能用銅管。3、加氯間和其他工作間隔開，加氯間應(yīng)有直接通向外部、且向外開的門，加氯間和值班室之間應(yīng)有觀察窗，以便在加氯間外觀察工作情況。4、加氯機的間距約0.7m，一般高于地面1.5m左右，以便于操作，加氯機（包括管道）不少于兩套，以保證連續(xù)工作。稱量氯瓶重量的地磅秤，放在磅秤坑內(nèi)，磅秤面和地面齊平，使氯瓶上下搬運方便。有每小時換氣8-12次的通風(fēng)設(shè)備。加氯間的給水管應(yīng)保證不斷水，并且保持水壓穩(wěn)定。加氯間外應(yīng)有防毒面具、搶救材料和工具箱。防毒面具應(yīng)防止失效，照明和通風(fēng)設(shè)備應(yīng)有室外開關(guān)。設(shè)計加氯間時，均按以上要求進行設(shè)計。2.2混合設(shè)備在給排水處理過程中原水與混凝劑，助凝劑等藥劑的充分混合是使反應(yīng)完善，從而使得后處理流程取得良好效果的最基本條件。混合是取得良好絮凝效果的重要前提，影響混合效果的因素很多，如藥劑的品種、濃度、原水溫度、水中顆粒的性質(zhì)、大小等?；旌显O(shè)備的基本要求是藥劑與水的混合快速均勻。同時只有原水與藥劑的充分混合，才能有效提高藥劑使用率，從而節(jié)約用藥量，降低運行成本?；旌系姆绞街饕泄苁交旌?、水力混合、水泵混合以及機械混合等。由于水力混合難以適應(yīng)水量和水溫等條件變化，且占地大，基建投資高；水泵混合設(shè)備復(fù)雜，管理麻煩；機械混合耗能大，維護管理復(fù)雜；相比之下，管式靜態(tài)混合器是處理水與混凝劑、助凝劑、消毒劑實行瞬間混合的理想設(shè)備,管式混合具有占地極小、投資省、設(shè)備簡單、混合效果好和管理方便等優(yōu)點而具有較大的優(yōu)越性。它是有二個一組的混合單元件組成，在不需外動力情況下，水流通過混合器產(chǎn)生對分流、交叉混合和反向旋流三個作用，混合效益達90-95%，本設(shè)計采用管式靜態(tài)混合器對藥劑與水進行混合。2.3絮凝池絮凝過程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接觸碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝體。目前國內(nèi)使用較多的是各種形式的水力絮凝及其各種組合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝、柵條（網(wǎng)格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。表2-1絮凝池的類型及特點表類型特點適用條件折板式絮凝池優(yōu)點：絮凝效果好，絮凝時間短，容積較?。蝗秉c：構(gòu)造較隔板絮凝池復(fù)雜，造價高流量變化較小的中小型水廠網(wǎng)格絮凝池優(yōu)點：絮凝效果好，水頭損失小，絮凝時間短；缺點：末端池底易積泥續(xù)表2-1類型特點適用條件旋流式絮凝池優(yōu)點：容積小，水頭損失較小；缺點：池子較深，地下水位高處施工較難，絮凝效果較差一般用于中小型水廠回轉(zhuǎn)式優(yōu)點：絮凝效果好，水頭損失小，構(gòu)造簡單，管理方便；缺點：出水流量不宜分配均勻，出口處宜積泥水量大于30000m3/d的水廠；水量變動小者；改建和擴建舊池時往復(fù)式優(yōu)點：絮凝效果好，構(gòu)造簡單，施工方便；缺點：容積較大，水頭損失較大，轉(zhuǎn)折處釩花易破碎水量大于30000m3根據(jù)以上各種絮凝池的特點以及本次設(shè)計要求，本設(shè)計選用往復(fù)式隔板絮凝池。2.4沉淀池常見各種形式沉淀池的性能特點及適用條件見如下的各種形式沉淀池性能特點和適用條件。表2-2各種形式沉淀池性能特點和適用條件表型式性能特點適用條件豎流式優(yōu)點：1、排泥較方便2、一般與絮凝池合建，不需建絮凝池；3、占地面積較小缺點：1、上升流速受顆粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果較差；2、施工較平流式困難占地面積較大1、一般用于大中型凈水廠；2、原水含砂量大時作預(yù)沉池續(xù)表2-2形式性能特點適用條件平流式優(yōu)點：1、可就地取材，造價低；2、操作管理方便，施工較簡單；3、適應(yīng)性強，潛力大，處理效果穩(wěn)定；4、帶有機械排泥設(shè)備時，排泥效果好缺點：1、不采用機械排泥裝置，排泥較困難2、機械排泥設(shè)備，維護復(fù)雜；3、占地面積較大1、一般用于大中型凈水廠；2、原水含砂量大時作預(yù)沉池輻流式優(yōu)點：1、沉淀效果好；2、有機械排泥裝置時，排泥效果好；缺點：1、基建投資及費用大；2、刮泥機維護管理復(fù)雜，金屬耗量大；3、施工較平流式困難1、一般用于大中型凈水廠；2、在高濁度水地區(qū)作預(yù)沉淀池斜管（板）式優(yōu)點：1、沉淀效果高；2、池體小，占地少缺點：1、斜管（板）耗用材料多，且價格較高；2、排泥較困難宜用于大中型廠2、宜用于舊沉淀池的擴建、改建和挖槽原水經(jīng)投藥、混合與絮凝后，水中懸浮雜質(zhì)已形成粗大的絮凝體，要在沉淀池中分離出來以完成澄清的作用。設(shè)計要求采用斜管沉淀池。相比之下，平流式沉淀池雖然具有適應(yīng)性強、處理效果穩(wěn)定和排泥效果好等特點，但是，平流式占地面積大。而且斜管沉淀池因采用斜管組件，使沉淀效率大大提高，處理效果比平流沉淀池要好。2.5濾池（1）、多層濾料濾池：優(yōu)點是含污能力大，可采用較大的流速，能節(jié)約反沖洗用水，降速過濾水質(zhì)較好，但只有三層濾料、雙層濾料適用大中型水廠；缺點是濾料不易獲得且昂貴管理麻煩，濾料易流逝且沖洗困難易積泥球，需采用助沖設(shè)備；（2）、虹吸濾池：適用于中型水廠（水量2—10萬噸/日），土建結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，池深大，反洗時要浪費一部分水量，變水頭等速過濾水質(zhì)也不如降速過濾：（3）、無閥濾池、壓力濾罐、微濾機等日處理小，適用于小型水廠；（4）、移動罩濾池：需設(shè)移動洗砂設(shè)備機械加工量較大，起始濾速較高，因而濾池平均設(shè)計濾速不宜過高，罩體合隔墻間的密封要求較高，單格面積不宜過大（小于10m2（5）、普通快濾池：是向下流、砂濾料的回閥式濾池，適用大中型水廠，單池面積一般不宜大于100m2。優(yōu)點有成熟的運行經(jīng)驗運行可靠，采用的砂濾料，材料易得價格便宜，采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可做得較大，池深適中，采用降速過濾，水質(zhì)較好（6）、雙閥濾池：是下向流、砂濾料得雙閥式濾池，優(yōu)缺點與普通快濾池基本相同且減少了2只閥門，相應(yīng)得降低了造價和檢修工作量，但必須增加形成虹吸得抽氣設(shè)備。（7）、V型濾池：從實際運行狀況，V型濾池來看采用氣水反沖洗技術(shù)與單純水反沖洗方式相比，主要有以下優(yōu)點：1）、較好地消除了濾料表層、內(nèi)層泥球，具有截污能力強，濾池過濾周期長，反沖洗水量小特點?？晒?jié)省反沖洗水量40～60%，降低水廠自用水量，降低生產(chǎn)運行成本。2）、不易產(chǎn)生濾料流失現(xiàn)象，濾層僅為微膨脹，提高了濾料使用壽命，減少了濾池補砂、換砂費用。3）、采用粗粒、均質(zhì)單層石英砂濾料，保證濾池沖洗效果和充分利用濾料排污容量，使濾后水水質(zhì)好。根據(jù)設(shè)計要求，選用目前較廣泛使用的V型濾池。2.6消毒方法水的消毒處理是生活飲用水處理工藝中的最后一道工序，其目的在于殺滅水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致傳染病的危害。其方法分化學(xué)法與物理法兩大類，前者系水中投家藥劑，如氯、臭氧、重金屬、其他氧化劑等；后者在水中不加藥劑，而進行加熱消毒、紫外線消毒等。經(jīng)比較，采用液氯消毒。氯是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣的消毒劑，除消毒外還起氧化作用。加氯操作簡單，價格較低，且在管網(wǎng)中有持續(xù)消毒殺菌作用。原水水質(zhì)較好時，一般為濾后消毒，雖然二氧化氯，消毒能力較氯強而且能在管網(wǎng)中保持很長時間，但是由于二氧化氯價格昂貴，且其主要原料亞氯酸鈉易爆炸，國內(nèi)目前在凈水處理方面應(yīng)用尚不多。第3章水廠平面布置3.1布置說明水廠占地面積52479.6m2，因地制宜并考慮到遠期發(fā)展，工藝流程力求簡短，適當(dāng)增加綠地，使水廠里面豐滿。當(dāng)各構(gòu)筑物和建筑物的個數(shù)和面積確定之后，根據(jù)工藝流程和構(gòu)筑物的功能要求，結(jié)合地質(zhì)和地形條件，進行平面布置，布置時應(yīng)考慮以下幾點：（1）布置緊湊，以減少水廠占地面積和連接管渠的長度，并便于操作管理。但各構(gòu)筑物之間應(yīng)留處必要的施工和檢修間距和管道地位；（2）充分利用地形，力求挖填土方平衡以減少填、挖土方量和施工費用；（3）各構(gòu)筑物之間連接管應(yīng)簡單、短捷，盡量避免立體交叉，并考慮施工、檢修方便。此外，有時也需要設(shè)置必要的超越管道，以便某一構(gòu)筑物停產(chǎn)檢修時，為保證必須供應(yīng)的水量采取應(yīng)急措施；（4）建筑物布置應(yīng)注意朝向和風(fēng)向；（5）有條件時最好把生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)分開，盡量避免非生產(chǎn)人員在生產(chǎn)區(qū)通行和逗留，以確保生產(chǎn)安全；（6）對分期建造的工程，既要考慮近期的完整性，又要考慮遠期工程建成后整體布局的合理性，還應(yīng)該考慮分期施工方便。3.2生產(chǎn)管線設(shè)計水廠工藝流程中的主要管線有生產(chǎn)管線、加藥管線、（ABS塑料管）、加氯管線、自用水管線、排水管線；具體布置詳見總平面布置圖。第4章給水處理廠工藝計算4.1加藥間設(shè)計計算4.1.1.設(shè)計參數(shù)已知計算水量Q=105000m3/d=4375m3/h。根據(jù)原水水質(zhì)及水溫，參考有關(guān)凈水廠的運行經(jīng)驗，選堿式氯化鋁為混凝劑，混凝劑的最大投藥量a=30mg/L，藥容積的濃度b=15%，混凝劑每日配制次數(shù)n=2次。4.1.2.設(shè)計計算1、溶液池容積，取11m3式中：a—混凝劑（堿式氯化鋁）的最大投加量（mg/L），本設(shè)計取30mg/L;Q—設(shè)計處理的水量，4375m3/h;B—溶液濃度（按商品固體重量計），一般采用5%-20%，本設(shè)計取15%；n—每日調(diào)制次數(shù)，一般不超過3次，本設(shè)計取2次。溶液池采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置2個，每個容積為W1（一備一用），以便交替使用，保證連續(xù)投藥。單池尺寸為，高度中包括超高0.36m，置于室內(nèi)地面上。溶液池實際有效容積：,滿足要求。池旁設(shè)工作臺，寬1.0-1.5m，池底坡度為0.02。底部設(shè)置DN100mm放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管。池內(nèi)壁用環(huán)氧樹脂進行防腐處理。沿池面接入藥劑稀釋采用給水管DN60mm，按1h放滿考慮。2、溶解池容積式中：——溶解池容積（m3），一般采用（0.2-0.3）；本設(shè)計取0.3溶解池也設(shè)置為2池，單池尺寸：，高度中包括超高0.2m，底部沉渣高度0.2m，池底坡度采用0.02。溶解池實際有效容積：溶解池的放水時間采用t＝10min，則放水流量：，查水力計算表得放水管管徑DN75mm，相應(yīng)流速v0=1.429m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部設(shè)管徑DN100mm的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。溶解池的形狀采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁用環(huán)氧樹脂進行防腐處理3、投藥管投藥管流量查水力計算表得投藥管管徑DN20mm，相應(yīng)流速為v0=1.268m/s。4、溶解池攪拌設(shè)備溶解池攪拌設(shè)備采用中心固定式平槳板式攪拌機。5、計量投加設(shè)備混凝劑的濕投方式分為重力投加和壓力投加兩種類型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;壓力投加方式有水射投加和計量泵投加。計量設(shè)備有孔口計量，浮杯計量，定量投藥箱和轉(zhuǎn)子流量計。本設(shè)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:式中：——溶液池容積（m3）耐酸泵型號25FYS-20選用2臺，一備一用.6、藥劑倉庫考慮到遠期發(fā)展，面積為200m2，倉庫與混凝劑室之間采用人力手推車投藥,藥劑倉庫平面設(shè)計尺寸為10.0m×20.0m。4.2混合設(shè)備設(shè)計計算4.2.1設(shè)計參數(shù)設(shè)計總進水量為Q=105000m3/d，水廠進水管投藥口靠近水流方向的第一個混合單元，投藥管插入管徑的1/3處，且投藥管上多處開孔，使藥液均勻分布，進水管采用兩條，流速v=1.0m/s。計算草圖如圖4-1。圖4-1管式靜態(tài)混合器計算草圖4.2.2設(shè)計計算1、設(shè)計管徑靜態(tài)混合器設(shè)在絮凝池進水管中，設(shè)計流量：則靜態(tài)混合器管徑為（設(shè)計進水管流速v=1.0m/s）：，本設(shè)計采用D=900mm；2、混合單元數(shù)按下式計算，本設(shè)計取N=3；則混合器的混合長度為：3、混合時間：4、水頭損失<0.5m,符合設(shè)計要求。5、校核GT值，在700-1000之間，符合設(shè)計要求，水力條件符合設(shè)計要求。4.3往復(fù)式隔板絮凝池設(shè)計計算4.3.1設(shè)計參數(shù)絮凝池設(shè)計n=2組，每組設(shè)1池，每池設(shè)計流量為：，絮凝時間T=20min。4.3.2設(shè)計計算1、絮凝池有效容積：，本設(shè)計取730m2考慮與斜管沉淀池合建，絮凝池平均水深取2.0m，池寬取B=15.0m。2、絮凝池有效長度：式中：H——平均水深(m);本設(shè)計取超高0.5m，H=2.0m；3、隔板間距絮凝池起端流速取v起=0.6m/s，末端流速取v末=0.2m/s。首先根據(jù)起，末端流速和平均水深算出起末端廊道寬度，然后按流速遞減原則，決定廊道分段數(shù)和各段廊道寬度。起端廊道寬度：末端廊道寬度：廊道按寬度分成6段。各段廊道寬度和流速見表4-1。應(yīng)注意，表中所求廊道內(nèi)流速均按平均水深計算，故只是廊道真實流速的近似值，因為，廊道水深是遞減的。表4-1廊道寬度和流速計算表廊道分段號123456各段廊道寬度（m）0.50.60.750.91.01.5各段廊道流速（m/s）0.610.510.410.340.310.2各段廊道數(shù)456563各段廊道總凈寬（m）234.54.564.5四段廊道寬度之和：取隔板厚度=0.20m，共28塊隔板，則絮凝池總長度L為：4、水頭損失計算式中：vi——第i段廊道內(nèi)水流速度（m/s）；——第i段廊道內(nèi)轉(zhuǎn)彎處水流速度（m/s）；mi——第i段廊道內(nèi)水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)；——隔板轉(zhuǎn)彎處局部阻力系數(shù)。往復(fù)式隔板（1800轉(zhuǎn)彎）=3；——第i段廊道總長度(m)；第i段廊道過水?dāng)嗝嫠Π霃剑╩）；——流速系數(shù)，隨水力半徑Ri和池底及池壁粗糙系數(shù)n而定，本設(shè)計取n=0.013，通常按曼寧公式計算。，絮凝池采用鋼筋混凝土及磚組合結(jié)構(gòu)，外用水泥砂漿抹面，粗糙系數(shù)為n=0.013。其他段計算結(jié)果得：廊道轉(zhuǎn)彎處的過水?dāng)嗝婷娣e為廊道斷面積的1.2-1.5倍，本設(shè)計取1.5倍，則第一段轉(zhuǎn)彎處流速：式中：——第i段轉(zhuǎn)彎處的流速（m/s）；——單池處理水量（m3/h）；——第i段轉(zhuǎn)彎處斷面間距，一般采用廊道的1.2~1.5倍，本設(shè)計取1.5倍；——池內(nèi)水深（m）。其他5段轉(zhuǎn)彎處的流速為：各廊道長度為：各段轉(zhuǎn)彎處的寬度分別為0.75m；0.9m；1.125m；1.35m；；1.5m；2.25m；第1段水頭損失為：m廊號段數(shù)miliRivitviCiCi2hi14570.220.410.6159.773572.450.2782570.50.260.340.5161.453776.100.1073683.250.320.270.4163.624047.500.0784568.250.370.230.3465.184248.430.04556810.40.210.3166.034359.960.0456338.250.550.130.2069.634848.340.0084合計h=hi=0.5614m5.GT值計算(t=20時)<60，符合設(shè)計要求；，（在104-105范圍之內(nèi)）絮凝池與沉淀池合建，中間過渡段寬度為1.5m。4.4斜管沉淀池設(shè)計計算斜管沉淀池是淺池理論在實際中的具體應(yīng)用，按照斜管中的水流方向，分為異向流、同向流、和側(cè)向流三種形式。斜管沉淀池具有停留時間短、沉淀效率高、節(jié)省占地等優(yōu)點。本設(shè)計沉淀池采用異向斜管沉淀池，設(shè)計2組4.4.1設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量為Q=2178.5m3/h，斜管沉淀池與絮凝池合建，池寬為15m，表面負荷q=10m3/m2·h斜管材料采用厚0.4mm，塑料板熱壓成成六角形蜂窩管，內(nèi)切圓直徑d=25mm，長900mm，水平傾角θ=60°4.4.2設(shè)計計算4.4.2.1平面尺寸計算1、沉淀池清水區(qū)面積：式中q——表面負荷，一般采用9.0-11.0，本設(shè)計取102.、沉淀池的長度及寬度：則沉淀尺寸為14.58×15=218.7m2，為配水均勻，進水區(qū)布置在15m長的一側(cè)。在14.58m的長度中扣除無效長度0.5m，因此進出口面積(考慮斜管結(jié)構(gòu)系數(shù)1.03)：式中：k1——斜管結(jié)構(gòu)系數(shù)，取1.033、沉淀池總高度：式中h1——保護高度（m），一般采用0.3-0.5m，本設(shè)計取0.3m；h2——清水區(qū)高度（m），一般采用1.0-1.5m，本設(shè)計取1.2m；h3——斜管區(qū)高度（m），斜管長度為0.9m，安裝傾角600，則；h4——配水區(qū)高度（m），一般不小于1.0-1.5m，本設(shè)計取1.5m；h5——排泥槽高度（m），本設(shè)計取0.8m。4.4.2.2.進出水系統(tǒng)1、沉淀池進水設(shè)計沉淀池進水采用穿孔花墻，孔口總面積：式中v——孔口速度（m/s），一般取值不大于0.15-0.20m/s。本設(shè)計取0.2m/s。每個孔口的尺寸定為15cm×8cm，則孔口數(shù)個。進水孔位置應(yīng)在斜管以下、沉泥區(qū)以上部位。2、沉淀池出水設(shè)計沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速v1=0.6m/s，則穿孔總面積：設(shè)每個孔口的直徑為25mm，則孔口的個數(shù)：，本設(shè)計取2000個式中F——每個孔口的面積(m2)：.設(shè)沿池長方向布置10條穿孔集水槽，中間為1條集水渠，為施工方便槽底平坡，集水槽中心距為：L'=15/10=1.5m。，每條集水槽長L=m，每條集水量為：，考慮池子的超載系數(shù)為20%，故槽中流量為：槽寬：=0.9=0.9×0.0366=0.24m起點槽中水深：H1=0.75b=0.75×0.24=0.18m終點槽中水深：H2=1.25b=1.25×0.24=0.30m為了便于施工，槽中水深統(tǒng)一按H2=0.30m計。集水方法采用淹沒式自由跌落，淹沒深度取0.05m，跌落高度取0.07m，槽的超高取0.15m。則集水槽總高度：集水槽雙側(cè)開孔，孔徑DN=25mm，每側(cè)孔數(shù)為50個，孔間距為15cm，10條集水槽匯水至出水渠，集水渠的流量按，假定集水渠起端的水流截面為正方形，則出水渠寬度為，本設(shè)計取0.8m，起端水深0.57m，考慮到集水槽水流進入集水渠時應(yīng)自由跌落高度取0.05m，即集水槽應(yīng)高于集水渠起端水面0.05，同時考慮到集水槽頂相平，則集水渠總高度為：=0.05+0.8+0.57=1.42m出水的水頭損失包括孔口損失和集水槽速度內(nèi)損失，孔口損失：式中：——進口阻力系數(shù)，本設(shè)計取=2.集水槽內(nèi)水深為0.3m，槽內(nèi)水力坡度按i=0.01計，槽內(nèi)水頭損失為：出水總水頭損失：4.4.2.3.沉淀池排泥系統(tǒng)設(shè)計采用穿孔管進行重力排泥，穿孔管橫向布置，沿與水流垂直方向共設(shè)10根，雙側(cè)排泥至集泥渠。集泥渠長15m，B×H=0.3m×0.3m，孔眼采用等距布置，穿孔管長7.5m，首末端集泥比為ms=0.5，查得=0.72。取孔徑=25mm，孔口面積=0.00049m2，取孔距=0.4m，孔眼總面積為：孔眼總面積為：穿孔管斷面積為：穿孔管直徑為：，本設(shè)計取150mm取直徑為150mm，孔眼向下，與中垂線成450角，并排排列，采用氣動快開式排泥閥。4.4.3核算（1）雷諾數(shù)Re水力半徑當(dāng)水溫=10℃時，水的運動粘度斜管內(nèi)水流速速為<500，符合設(shè)計要求式中——斜管安裝傾角，一般采用600-750，本設(shè)計取600，（2）弗勞德系數(shù)，介于0.001-0.0001之間，滿足設(shè)計要求。（3）斜管中的沉淀時間，滿足設(shè)計要求（一般在2～5min之間）式中——斜管長度（m），本設(shè)計取900mm4.5V型濾池設(shè)計計算4.5.1設(shè)計參數(shù)濾池設(shè)計水量Q=105000m3/d,設(shè)計濾速ν=10m/h，過濾周期48h濾層水頭損失：沖洗前的濾層水頭損失采用1.8m第一步氣沖沖洗強度，氣沖時間；第二步氣、水同時反沖，，；第三步水沖強度，沖洗時間t=10min；沖洗周期T=48h反沖橫掃強度1.8L/(s.m2)，濾池采用單層加厚均質(zhì)石英砂濾料，粒徑0.96-1.35mm，不均勻系數(shù)1.2-1.6。4.5.2設(shè)計計算4.5.2.1平面尺寸計算1、濾池工作時間：2、濾池總面積：3、濾池的分格為了節(jié)省占地，選雙格V型濾池，池底板用混凝土，單格寬=3.5m,單格長=10.5m,（一般規(guī)定V型濾池的長寬比為2：1—4：1，濾池中央氣，水分配槽將濾池寬度分成兩半，每一半的寬度不宜超過4m）共6座，每座面積73.5m2，總面積441m2。4、校核強制濾速，滿足v≤17m/h的要求。5、濾池高度的確定式中：H1——氣水室高度，0.7～0.9m，取H2——濾板厚度m，取0.1mH3——承托層厚度，采用0.05～0.1m，取0.1mH4——濾料層厚度，一般為1.1～1.2m，取1.2mH5——濾層上面水深，采用1.2～1.5m，取1.5mH6——進水系統(tǒng)跌差（包括進水槽孔洞水頭損失及過水堰跌差），一般為0.3～0.5m，取0.5mH7——進水總渠超高m，取0.3m6、水封井設(shè)計濾層采用單層均質(zhì)濾料，粒徑0.96～1.35mm，不均勻系數(shù)為1.2～1.6，均質(zhì)濾料清潔濾料層的水頭損失按下式計算 式中——水流通過濾料層的水頭損失,㎝；——水的運動黏度,㎝2/s,10℃時為0.013㎝2/s；g——重力加速度，981㎝2/s；——濾料孔隙率，取0.5；——與濾料體積相同的球體直徑，㎝，取為0.1㎝——濾層厚度，120㎝v——濾速，v=10m/h=0.28m/s——濾料顆粒球度系數(shù)，天然沙粒0.75～0.80，取0.8根據(jù)經(jīng)驗，濾速為8～12m/s時，清潔濾料層的水頭損失一般為30～50㎝，計算值比經(jīng)驗值低，取經(jīng)驗值的底限30㎝位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≤0.22m，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=0.3+0.22=0.52m,為保證正常過濾時池內(nèi)液面高出濾料層，水封井出水堰頂高與濾料層相同，設(shè)水封井平面尺寸2×2m2。堰底板比濾池底板低0.3m，水封井出水堰總高為：因為每座濾池過濾水量：Q單=vf=10×73.5=735m3/h=0.204m3/s所以水封井出水堰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0.145+0.52=0.665m4.5.2.2反沖洗管渠系統(tǒng)本設(shè)計采用長柄濾頭配水配氣系統(tǒng),沖洗水采用沖洗水泵供應(yīng),為適應(yīng)不同沖洗階段對沖洗水量的要求,沖洗水泵采用兩用一備的組合,水泵宜于濾池合建,且沖洗水泵的安裝應(yīng)符合泵房的有關(guān)設(shè)計規(guī)定。1、反沖洗用水流量的計算反沖洗用水流量按水洗強度最大時計算，單獨水洗時反洗強度最大為5L/(m2.s)Q反水=q水f=5×73.5=367.5L/s=1323m3/h參考相似資料水泵采用14sh-28型水泵,其性能參數(shù)為:H=12.3～19.3m,Q=270～400L/s。V型濾池反沖洗時，表面掃洗同時進行，其流量：Q表水=q表水f=0.0018×73.5=0.1323m3/s2、反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計算配水干管進口流速應(yīng)為1.5m/s左右，配水干管的截面積A水干=Q反水/V水干=0.3675/1.5=0.245m2反沖洗配水干管采用鋼管，DN600，流速1.257m/s，反沖洗水由反沖洗配水干管輸送至氣水分配渠，由氣水分配渠底兩側(cè)的布水方孔配水到濾池底部布水區(qū)，反沖洗水通過布水方孔的流速按反沖洗配水支管的流速取值，配水支管流速為1.0～1.5m/s,取=1.0m/s，則配水支管的截面積：A方孔=Q反水/V水支=0.3675/1.0=0.3675m2，此為配水方孔總面積，沿渠長方向兩側(cè)各均勻布置15個配水方孔，共計30個，孔中心間距0.6m，每個孔口面積：A小=0.3675/30=0.01225m2每個孔口尺寸取0.1×0.1m2。反沖洗水過孔流速：v=0.3675/2×15×0.1×0.1=1.225m/s，滿足要求。3、反沖洗用氣量計算采用鼓風(fēng)機直接充氣，采用兩組,一用一備。反沖洗用氣流量按氣沖強度最大時的空氣流量計算，這是氣沖強度為15L/(m2.s)Q反氣=q氣f=15×73.5=1102.5L/s=1.1025m3/s4、配氣系統(tǒng)的斷面計算配氣干管進口流速應(yīng)為5m/s左右，則配氣干管的截面積：反沖洗配氣干管采用鋼管，DN350,流速11.5m/s（在10~15m/s之間），反沖洗用空氣由反沖洗配氣干管輸送至氣水分配渠，尤其水分配渠兩側(cè)的布氣小孔配氣到濾池底部布水區(qū)。布氣小孔緊貼濾板下緣，間距與布水方孔相同共計30個，反沖洗用空氣通過布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為10m/s左右，配氣支管的截面積：A氣支=Q反氣/V氣支=1.1025/10=0.11025m2每個布氣小孔面積：A氣孔=A氣支/30=0.11025/30=0.003675m2，孔口直徑，取70mm。每孔配氣量：Q氣孔=Q反氣/30=1.1025/30=0.03675m3/s=132.3m3/h5、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的流量：氣水同時反沖洗時反沖洗空氣的流量：氣水分配渠的氣水流速均按相應(yīng)的配水配氣干管流速取值，則氣水分配干渠的斷面積：4.5.2.3濾池管渠的布置1、反沖洗管渠（1）氣水分配渠氣水分配渠起端寬取1.2m,高取1.5m，末端寬取1.2m，高取1.0m，則起端截面積為1.8m2，末端截面積1.2m2，兩側(cè)沿程各布置15個配水小孔和15個配氣小孔，孔間距0.6m，共30個配水小孔和30個配氣小孔，氣水分配渠末端所需最小截面積為0.4165/30=0.0139﹤末端截面積1.2m2，滿足要求。（2）排水集水槽排水集水槽頂端高出濾料層頂面0.5m,則排水集水槽起端槽高：式中，H1，H2，H3同前，1.5為氣水分配渠起端高度。排水集水槽末端槽高：其中1.0為氣水分配渠末端高度﹥0.02,符合設(shè)計要求。（3）排水集水槽排水能力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能力。設(shè)集水槽超高0.3m，則槽內(nèi)水位高，槽寬，濕周X=b+2h=1.0+2×0.9=2.8m水流斷面水力半徑水流速度過流能力實際過水量﹤7.065m3/s，符合設(shè)計要求。2、排水渠和進水管渠（1）排水渠內(nèi)水深取跌落高差為0.3m,則排水渠高為1.55+0.3+(4.3-1.0-0.2)=5.15m,取5.0m。（2）進水管渠：6座濾池分成獨立的兩組，每組進水總渠過水流量按強制過濾流量設(shè)計，流速要求0.8～1.2m/s,采用1.0mQ=105000/2=52500m3/d=0.60m3/s過水?dāng)嗝妫M水總渠寬1.0m，水面高0.6m。（3）單池進水孔：每座濾池在進水側(cè)壁開三個進水孔，進水總渠的渾水通過這三個進水孔進入濾池，兩側(cè)進水孔孔口在反沖洗時關(guān)閉，中間進水孔孔口設(shè)手動調(diào)節(jié)閘板，在反沖洗時不關(guān)閉，供給反洗表掃用水。調(diào)節(jié)閘板的開啟度，使其在反沖洗時的進水量等于表面掃洗用水量，孔口面積按孔口淹沒出流公式計算，其總面積按濾池強制過濾水量計，強制過濾水量孔口兩側(cè)水位差取0.1m，則孔口總面積：中間孔面積按表面掃洗水量設(shè)計：孔口寬，孔口高兩個側(cè)孔口設(shè)閥門，采用橡膠囊充氣閥，每個側(cè)孔面積：孔口寬，孔口高（4）寬頂堰：為保證進水穩(wěn)定性，進水總渠引來的待濾水經(jīng)過寬頂堰進入每座濾池內(nèi)的配水渠，在經(jīng)配水渠分配到兩側(cè)的V型槽。寬頂堰堰寬取，寬頂堰與進水總渠平行布置，與進水總渠側(cè)壁相距0.5m。堰上水頭由矩形堰的流量公式，計算得：（5）濾池配水渠：進入每座濾池的待濾水經(jīng)過寬頂堰溢流至配水渠，由配水渠兩側(cè)的進水孔進入濾池內(nèi)的V型槽，濾池配水渠寬取，渠高為1.0m，渠總長等于濾池總寬，則渠長，當(dāng)渠內(nèi)水深時，末端流速（進來的待濾水由分配渠中段向渠兩側(cè)進水孔流去，每側(cè)流量），滿足濾池進水管渠流速在0.8～1.2m（6）配水渠過水能力校核：配水渠水力半徑配水渠水力坡降渠內(nèi)水面降落因為配水渠最高水位﹤渠高1.0m,所以配水渠的過水能力滿足要求。4.5.2.4V型槽的設(shè)計V型槽槽底射表掃水出水孔，直徑取0.025m，間隔0.15m，每槽共計70個，則單側(cè)V型槽表掃水出水孔總面積為：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。據(jù)潛孔出流公式，其中Q應(yīng)為單個濾池的表掃水流量，則表面掃洗時V型槽內(nèi)水位高出濾池反沖洗時液面：反沖洗時排水集水槽的堰上水頭由矩形堰的流量公式求得，其中b為集水槽長10.5m，Q為單格反沖洗流量：所以V型槽傾角45°，垂直高度1.0m，壁厚0.05m。反沖洗時V型槽頂高出濾池內(nèi)液面高度為：反沖洗時V型槽頂高出槽內(nèi)液面高度為：沖洗水塔容積按一座濾池沖洗水量的1.5倍計算：沖洗水箱底到濾池配水間的沿途及局部損失之和為：，配水系統(tǒng)水頭損失為，濾料層水頭損失：式中：——濾料石英砂的密度，=2.65t/m3；——水的密度，=1t/m3；m0——濾料膨脹前的空隙率，m0=0.41；H3——濾料層膨脹前的厚度，H3=1.2m。安全富余水頭：h4=1.5m，沖洗水箱底應(yīng)高于洗砂排水槽面：4.5.2.5設(shè)備選型1、風(fēng)機選型根據(jù)氣水同時反沖洗時反沖洗系統(tǒng)對空氣的壓力，風(fēng)量要求選3臺LG50風(fēng)機。風(fēng)量50m3/min，風(fēng)壓49kpa，電機功率60kw，兩用一備，正常工作鼓風(fēng)量共計100m3/min>1.1=73m32、反沖洗水泵選型選用12Sh-28型泵，3臺（2用一備），性能參數(shù)：流量612-900m3/h，揚程10-14.5m，軸功率30.3-33.0KW，電機功率40KW，允許吸上的真空高度為4.5m4.6消毒和清水池設(shè)計計算4.6.1設(shè)計參數(shù)已知設(shè)計水量Q=105000m3/d=4375m3/h，本設(shè)計消毒采用液氯消毒，預(yù)氯化最大投加量為1.5mg/L，清水池最大投加量為1.0mg/L。4.6.2設(shè)計計算1、加氯量計算預(yù)加氯量為：清水池加氯量為：二泵站加氯量自行調(diào)節(jié)，在此不做計算，則總加氯量為為了保證氯消毒時的安全和計量正確，采用加氯機投氯，并設(shè)校核氯量的計量設(shè)備。選用2臺ZJ—2轉(zhuǎn)子加氯機，選用寬高為：330mm×370mm，一用一備.儲氯量（按20天考慮）為：液氯的儲備于5個1噸氯瓶（H×D=2020mm×800mm）和1個0.5噸氯瓶（H×D=600mm×1800mm）。2、清水池平面尺寸的計算（1）清水池的有效容積清水池的有效容積，包括調(diào)節(jié)容積，消防貯水量和水廠自用水的調(diào)節(jié)量。清水池的調(diào)節(jié)容積：式中：k——經(jīng)驗系數(shù)一般采用10%-20%；本設(shè)計k=10%；Q——設(shè)計供水量Q=100000m3/d；消防用水量按同時發(fā)生兩次火災(zāi)，一次火災(zāi)用水量取25L/s，連續(xù)滅火時間為2h，則消防容積：根據(jù)本水廠選用的構(gòu)筑物特點，不考慮水廠自用水儲備。則清水池總有效容積為：清水池共設(shè)2座，有效水深取H=4.0m，則每座清水池的面積為：取=26×50=1300m2，超高取0.5m，則清水池凈高度取4.5m。（2）管道系統(tǒng)1）清水池的進水管：（設(shè)計中取進水管流速為=0.8m/s）設(shè)計中取進水管管徑為DN900mm，進水管內(nèi)實際流速為：0.9m/s2）清水池的出水管由于用戶的用水量時時變化，清水池的出水管應(yīng)按出水量最大流量設(shè)計，設(shè)計中取時變化系數(shù)=1.5，所以：出水管管徑：（設(shè)計中取出水管流速為=0.8m/s）設(shè)計中取出水管管徑為DN1200mm，則流量最大