給水廠課程設(shè)計說明書模板

年4月19日給水廠課程設(shè)計說明書文檔僅供參考設(shè)計總說明該課程設(shè)計針對某城市給水處理廠處理工藝進行設(shè)計，經(jīng)過了解基本資料，確定處理工藝和處理構(gòu)筑物，然后對給水處理構(gòu)筑物的工藝尺寸進行了計算，最后綜合各方面因素確定了給水廠的平面布置和高程布置,并繪制平面布置圖、高程布置圖、混凝沉淀池單體圖。關(guān)鍵詞：給水處理廠；給水處理構(gòu)筑物；隔板絮凝池；平流沉淀池；V型濾池目錄TOC\o"1-3"\h\u18863一、設(shè)計概要 586131.1設(shè)計題目 5168051.2設(shè)計任務(wù) 5178361.3原始資料 5149641.3.1工程設(shè)計背景 547881.3.2設(shè)計規(guī)模 6313811.3.3基礎(chǔ)資料及處理要求 629632二、總體設(shè)計 8117212.1設(shè)計原則 8100522.2廠址選擇 8152302.3水廠工藝流程選擇 9221442.4水處理工藝的選擇 10126332.4.1混凝 10175032.4.2沉淀 14274052.4.3過濾 16144502.4.4消毒 1710725三、凈水構(gòu)筑物的設(shè)計計算 19119853.1設(shè)計規(guī)模 1986243.2配水井設(shè)計計算 19235173.2.1配水井設(shè)置 19281373.2.2配水井有效體積 19192583.2.3配水井尺寸確定 19146803.3加藥間設(shè)計計算 20234223.3.1混凝劑劑量 20295653.3.2混凝劑的投加 2093133.3.3加藥間及藥庫的設(shè)計 2226863.4混合設(shè)備設(shè)計 248913.5反應(yīng)池設(shè)計 2854973.5.1設(shè)計水量 28112113.5.2反應(yīng)池形式及設(shè)計參數(shù)的確定 28313323.5.3池體的設(shè)計 29139813.5.4水頭損失的計算 31132763.5.5GT值的確定 32267653.6沉淀池設(shè)計 33160293.6.1設(shè)計參數(shù)的選擇 33132413.6.2池體尺寸計算 33131673.6.3進水穿孔墻 3421423.6.4沉淀池出口布置 35311833.6.5沉淀池放空管 37203353.6.6排泥系統(tǒng)設(shè)計 3783573.7濾池設(shè)計 3917763.7.1設(shè)計參數(shù) 3955603.7.2池體設(shè)計 40302313.7.3反沖洗管渠系統(tǒng) 43311743.7.4濾池管渠設(shè)計 45244493.8消毒設(shè)施的設(shè)計與計算 54323673.8.1加氯量與儲氯量 5425533.8.2加氯設(shè)備選取與設(shè)計 54256763.8.3加氯間尺寸計算與確定 54319173.9清水池的設(shè)計與計算 5689403.9.1清水池的有效容積 56291163.9.2平面尺寸的確定 56208783.9.3清水池的管道系統(tǒng) 56231743.9.4清水池其余設(shè)施計算 5824267四、高程布置 59274264.1管渠水力計算 59221714.1.1清水池 5938144.1.2清水池至出水泵站 59126214.1.3濾池至清水池 60301944.1.3平流沉淀池至濾池 60152094.1.4.配水井至混合池 60112684.2給水處理構(gòu)筑物高程計算 6026016五、心得體會 6227445六、參考文獻 63一、設(shè)計概要1.1設(shè)計題目城市給水處理廠方案設(shè)計(工藝)1.2設(shè)計任務(wù) 主要任務(wù)：完成城市給水處理廠方案設(shè)計。設(shè)計規(guī)模為190000m3/d。原水水質(zhì)資料、地形地址、氣象條件等參數(shù)見附《城市給水處理廠課程設(shè)計基礎(chǔ)資料》設(shè)計要求：完成水源水質(zhì)評價，設(shè)計包括工藝確定、主體處理構(gòu)筑物初步設(shè)計計算、廠區(qū)平面、系統(tǒng)高程和主要管網(wǎng)布置等。設(shè)計成果：設(shè)計說明及計算書1份，包括：目錄、原始資料、系統(tǒng)選擇、處理工藝設(shè)計計算、平面及高程等內(nèi)容。圖紙要求：給水處理廠平面圖（1：500）；處理系統(tǒng)高程圖（1：100）；重要構(gòu)筑物(混凝沉淀池/濾池)工藝設(shè)計的三視圖1~2張；1.3原始資料1.3.1工程設(shè)計背景某市位于廣東省中南部，北接廣州，南連深圳，是近年來珠江三角洲經(jīng)濟發(fā)展和城市化進程較快的地區(qū)。近年來，由于經(jīng)濟的發(fā)展、城市化進程的加快和城市人民生活水平的提高，用水的需求不斷增長，原有水處理廠的生產(chǎn)能力已不能滿足要求，對經(jīng)濟發(fā)展和人民生活造成了嚴重影響，為緩解這一矛盾，經(jīng)市政府部門研究并上報請上級主管部門批準，決定在東江南支流南岸、鰲峙塘新建一座給水處理廠。1.3.2設(shè)計規(guī)模該凈水廠總設(shè)計規(guī)模為190000m3/d。征地面積約40000m2，地形圖見附圖。1.3.3基礎(chǔ)資料及處理要求（1）原水水質(zhì)表1-1東江原水水質(zhì)資料序號項目單位數(shù)值序號項目單位數(shù)值1渾濁度度54.213錳mg/L0.072細菌總數(shù)個/mL28014銅mg/L0.013總大腸菌群個/L920015鋅mg/L<0.054色度色度單位2016BOD5mg/L1.965嗅和味-17陰離子合成劑mg/L-6肉眼可見物微粒18溶解性總固體mg/L1077pH7.3719氨氮mg/L0.148總硬度(CaCO3)mg/L4220亞硝酸鹽氮mg/L0.0559總堿度mg/L47.521硝酸鹽氮mg/L0.1510氯化物mg/L15.222耗氧量mg/L2.4911硫酸鹽mg/L13.323溶解氧mg/L6.9712總鐵mg/L0.17（2）地址條件根據(jù)巖土工程勘察報告，水廠廠區(qū)現(xiàn)場地表層分布較厚的素填土層，并夾雜大量的塊石，平均厚度為5米左右，最大層厚達9.4米，該土層結(jié)構(gòu)松散，工程地質(zhì)性質(zhì)差，未經(jīng)處理不能作為構(gòu)筑物的持力層，為提高地基承載力及減少構(gòu)筑物的沉降變形，本工程采用振動沉管碎石樁對填土層進行加固處理.樁體填充物為碎石，碎石粒徑為2~5CM，樁徑為400毫米，樁孔距為1M，按梅花形布置。（3）氣象條件項目所在地屬于亞熱帶海洋性氣候，陽光充分，雨量充沛，多年平均氣溫22℃，絕對最高溫度38.2℃(94.7.2)，絕對最低溫度－0.5℃(57.2.11)，年平均霜凍日3.6天，最多10天。年平均日照時數(shù)1932小時，年平均降雨量1788.6mm，日最大降雨量367.8mm(81.7.1)，年平均相對濕度79％。主導(dǎo)風向東北。（4）處理要求出廠水水質(zhì)指標滿足《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749—）的相關(guān)要求。二、總體設(shè)計2.1設(shè)計原則(1)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，并按原水水質(zhì)最不利情況進行校核。水廠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%，必要時可經(jīng)過計算確定。(2)水廠應(yīng)按近期設(shè)計，并考慮遠期發(fā)展。根據(jù)使用要求及技術(shù)經(jīng)濟合理性等因素，對近期工程亦可做分期建設(shè)的可能安排。對于擴建、改建工程，應(yīng)從實際出發(fā)，充分發(fā)揮原有設(shè)施的效能，并應(yīng)考慮與原有構(gòu)筑物的合理配合。(3)水廠設(shè)計中應(yīng)考慮各構(gòu)筑物或設(shè)備進行檢修、清洗及部分停止工作時，仍能滿足用水要求、主要設(shè)備應(yīng)有備用量；處理構(gòu)筑物一般不設(shè)備用量，但可經(jīng)過適當?shù)募夹g(shù)措施，在設(shè)計允許范圍內(nèi)提高運行負荷。(4)水廠自動化程度，應(yīng)本著提供水水質(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(shù)經(jīng)濟合理性和設(shè)備供應(yīng)情況，妥善確定。(5)設(shè)計中必須遵守設(shè)計規(guī)范的規(guī)定。如果采用現(xiàn)行規(guī)范中尚未列入的新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料，則必須經(jīng)過科學論證，確證行之有效，方可付諸工程實際。但對與確實行之有效、經(jīng)濟效益高、技術(shù)先進的新工藝、新設(shè)備和新材料，應(yīng)積極采用，不必受現(xiàn)行設(shè)計規(guī)范的約束。2.2廠址選擇在選擇廠址時，一般應(yīng)考慮以下幾個問題：(1)廠址應(yīng)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。(2)水廠盡可能選擇在不受洪水威脅的地方，否則應(yīng)考慮防洪措施。(3)水廠應(yīng)盡量設(shè)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。(4)當取水地點距離用水區(qū)較遠時，水廠一般設(shè)置在取水構(gòu)筑物附近，一般與取水構(gòu)筑物建在一起，當取水地點距離用水區(qū)較近時，廠址選擇有兩種方案，一是將水廠設(shè)置在取水構(gòu)筑物附近；另一是將水廠設(shè)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）的輸水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(shè)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，再由配水廠送入管網(wǎng)，這樣也增加了給水系統(tǒng)的設(shè)施和管理工作。后一種方案優(yōu)缺點與前者正相反。對于高濁度水源，也可將預(yù)沉構(gòu)筑物與取水構(gòu)筑物建在一起，水廠其余部分設(shè)置在主要用水區(qū)附近。以上不同方案應(yīng)綜合考慮各種因素并結(jié)合其它具體情況，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。本設(shè)計按照上述原則并結(jié)合該市具體情況，水廠設(shè)于靠近水源地的地方，具體位置見平面圖。2.3水廠工藝流程選擇給水處理方法和工藝流程的選擇，應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)及設(shè)計生產(chǎn)能力等因素，經(jīng)過調(diào)查研究、必要的實驗并參考相似條件下處理構(gòu)筑物的運行經(jīng)驗，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。結(jié)合各水質(zhì)特點，對部分水處理工藝流程進行對比選擇。部分水處理工藝流程的對比見下表。凈水工藝流程適用條件Ⅰ原水→簡單處理（如用篩網(wǎng)過濾）水質(zhì)要求不高，如某些工業(yè)冷卻用水，Ⅱ原水→混凝沉淀或澄清→過濾→消毒一般進水濁度不大于~3000NTU，短時間內(nèi)可達5000~10000NTUⅢ原水→接觸過濾→消毒進水濁度一般不大于25NTU，水質(zhì)較穩(wěn)定且無藻內(nèi)繁殖Ⅳ原水→混凝沉淀→過濾→消毒（洪水期）山溪河流。水質(zhì)經(jīng)常清晰，洪水時含泥沙量較高Ⅴ原水→混凝→氣浮→過濾→消毒經(jīng)常濁度較低，短時間不超過100NTUⅥ原水→（調(diào)蓄預(yù)沉或自然預(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）工藝，適用于含沙量大、砂峰持續(xù)時間較長的原水處理Ⅶ原水→混凝→氣?。ǔ恋恚^濾→消毒經(jīng)常濁度較低，采用氣浮澄清；洪水期濁度較高，則采用沉淀工藝表2-1部分水工藝流程對比根據(jù)本市水質(zhì)特點，選擇流程：原水→混凝沉淀→過濾→消毒。2.4水處理工藝的選擇由水源水質(zhì)分析結(jié)果可知，該市水源地水質(zhì)較好，滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838—）中集中式生活飲用水地表水源地水質(zhì)標準。凈水流程中各主要工藝方案設(shè)計如下；2.4.1混凝2.4.1.1混凝劑的選擇與投加1)混凝劑的選擇混凝劑優(yōu)缺點精制硫酸鋁Al3(SO4)2·18H2O制造工藝復(fù)雜，水解作用緩慢；含無水硫酸鋁50%—52%；適用于水溫為20到40℃。當PH=4-7時，主要去除有機物；PH=5.7—7.8時，主要去除懸浮物；PH=6.4—7.8時，處理濁度高，色度低（小于30度）的水。粗制硫酸鋁Al3(SO4)2·18H2O制造工藝簡單，價格低；設(shè)計時，含無水硫酸鋁一般可采用20%—25%；含有20%—30%不溶物，其它同精制硫酸鋁硫酸亞鐵FeSO4·7H2O絮體形成較快，沉淀時間短；使用于堿度高、濁度高，PH=8.1-9.6，混凝作用好，但原水色度較高時不宜采用；當PH較低時，常見氯氧化物使鐵氧化成三價，腐蝕性較高。三氯化鐵FeCl3·6H2O不受水溫影響，絮體大，沉淀速度快，效果好。易溶解，易混合，殘渣少。對金屬（特別對鐵）腐蝕性大，對混凝土亦腐蝕，對塑料會因發(fā)熱而引起變形。原水PH=6.0—8.4之間為宜，當原水堿度不足時應(yīng)加適量石灰；處理低濁水時效果不顯著聚合氯化鋁PAC凈化效率高，用藥量少，出水濁度低，色度小，過濾性能好，原水濁度高時尤為顯著。溫度適應(yīng)性高，PH值使用范圍寬（PH=5—9），因而可調(diào)PH值。操作方便，腐蝕性小，勞動條件好，成本低。聚丙烯酰胺PAM處理高濁度水池效果顯著，既可保證水質(zhì)，又可減少混凝劑用量和沉淀池容積，當前被認為是處理高濁水最有效的絮凝劑之一，適當水解后，效果提高，常與其它混凝劑配合使用或作助凝劑，其單體丙烯酰胺有毒，用于飲用水凈化應(yīng)控制用量。表2-2各混凝劑的對比綜上所述，選擇投加混凝劑聚合氯化鋁?；炷齽┩都臃绞竭x擇表2-3投加方式的對比混凝劑投加方式優(yōu)缺點水泵投加采用計量泵投加，不需另設(shè)計量設(shè)備。水射器投加設(shè)備簡單，使用方便，但水射器效率較低，且易磨損。重力投加將溶液池架高，利用重力將藥液投入水泵壓水管或混合設(shè)施入口處，這種投加方式安全可靠，但溶液池位置較高。綜上所述，本設(shè)計采用計量泵投加混凝劑。2.4.1.2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?；旌鲜侨〉昧己眯跄Ч闹匾疤幔绊懟旌闲Ч囊蛩睾芏?，如藥劑的品種、濃度、原水溫度、水中顆粒的性質(zhì)、大小等?；炷巹┩度朐?，應(yīng)快速、均勻的分散于水中?；旌戏绞接兴没旌?、管道混合、靜態(tài)混合器、機械攪拌混合、擴散混合器、跌水混合器等。表2-4各混合方式的特點方式優(yōu)缺點適用條件水泵混合優(yōu)點：設(shè)備簡單混合充分，效果較好。不另消耗動能。缺點：吸水管較多時，投藥設(shè)備要增加，安裝、管理較麻煩。配合加藥自動控制較困難。G值相對較低。適用于一級泵房離處理構(gòu)筑物120m以內(nèi)的水廠。靜態(tài)混合器優(yōu)點：設(shè)備簡單，維護管理方便。不需土建構(gòu)筑物。在設(shè)計流量范圍，混合效果較好。缺點：運行水量變化影響效果。水頭損失較大?；旌掀鳂?gòu)造太復(fù)雜。適用于水量變化不大的各種規(guī)模的水廠。擴散混合器優(yōu)點：不需外加動力設(shè)備.不需土建構(gòu)筑物。不占地。缺點：混合效果受水量變化有一定的影響。適用于中等規(guī)模的水廠。方式優(yōu)缺點適用條件跌水混合優(yōu)點：利用水頭的跌落擴散藥劑。受水量變化影響較小不需外加動力設(shè)備。缺點：藥劑的擴散不易完全均勻。需建混合池。容易夾帶氣泡。適用于各種規(guī)模的水廠，特別當重力流進水水頭有富余時。機械混合優(yōu)點：混合效果較好。水頭損失較小。混合效果基本上不受水量的變化影響。缺點：需耗動能。管理維護較復(fù)雜。需建混合池。適用于各種規(guī)模的水廠。綜上所述，為使運行簡單且取得較好的混合效果本設(shè)計采用機械混合器。2.4.1.3絮凝設(shè)備絮凝池形式的選擇和絮凝時間的采用，應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)情況和相似條件下的運行經(jīng)驗或經(jīng)過試驗確定。(1)隔板式絮凝池①往復(fù)式隔板絮凝池優(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)折處礬花易破碎。適用條件：水量大于30000m3/d的水廠，水量變動小者。②回轉(zhuǎn)式隔板絮凝池優(yōu)點：絮凝效果好，水頭損失小，構(gòu)造簡單，管理方便。缺點：出水流量不易分配均勻，出口處易積泥。適用條件：水量大于30000m3/d的水廠，水量變動小者，改建和擴建舊池時適用。(2)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困難，絮凝效果較差。適用條件：一般用于中小型水廠。(3)折板絮凝池優(yōu)點：絮凝效果好，絮凝時間短，容積較小。缺點：構(gòu)造較隔板絮凝池復(fù)雜，造價較高。適用條件：流量變化較小的中小型水廠。(4)渦流式絮凝池優(yōu)點：絮凝時間短，容積小，造價較低。缺點：池子較深，錐底施工較困難，絮凝效果較差。適用條件：水量小于30000m3/d的水廠。(5)網(wǎng)格、柵條絮凝池優(yōu)點：絮凝池效果好，水頭損失小，凝聚時間短。缺點：末端池底易積泥。(6)機械絮凝池優(yōu)點：絮凝效果好，水頭損失小，可適應(yīng)水質(zhì)、水量變化。缺點：需機械設(shè)備和經(jīng)常維修。適用條件：大小水量均適用，并能適應(yīng)水量變動較大者。(7)懸浮絮凝池加隔板絮凝池優(yōu)點：絮凝效果好，水頭損失較小，造價較低。缺點：斜擋板在結(jié)構(gòu)上處理較困難，重顆粒泥砂易堵塞在斜擋板底部。綜上所述，由于水廠水量變化不大，故采用隔板式絮凝池。2.4.2沉淀選擇沉淀池類型時，應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、設(shè)計生產(chǎn)能力、處理后水質(zhì)要求，并考慮原水水濕變化、處理水量均勻程度以及是否連續(xù)運轉(zhuǎn)等因素，結(jié)合當?shù)貤l件經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較確定沉淀池的個數(shù)或能夠單獨排空的分格數(shù)不宜少于2個。經(jīng)過混凝沉淀的水，在進入濾池前的渾濁度一般不宜超過10度，遇高濁度原水或低濕低濁度原水時，不宜超過15度。設(shè)計沉淀池時需要考慮均勻配水和均勻集水，沉淀池積泥區(qū)的容積，應(yīng)根據(jù)進出水的懸浮物含量、處理水量、排泥周期和濃度等因素經(jīng)過計算確定。當沉淀池排泥次數(shù)較多時，宜采用機械化或自動化排泥裝置，應(yīng)設(shè)取樣裝置。(1)平流式沉淀池優(yōu)點：造價較低，操作管理方便，施工較簡單；對原水濁度適應(yīng)性強，處理效果穩(wěn)定，采用機械排泥設(shè)施時，排泥效果好。缺點：采用機械排泥設(shè)施時，需要維護機械排泥設(shè)備；占地面積大，水力排泥時，排泥困難。適用條件：一般適用于大中型水廠。(2)斜管（板）沉淀池優(yōu)點：沉淀效率高，池體小，占地小。缺點：斜管（板）耗材多，對原水濁度適應(yīng)性較平流池差；不設(shè)排泥裝置時，排泥困難，設(shè)排泥裝置時，維護管理麻煩。適用條件：特別適用于沉淀池改造擴建和挖潛。(3)豎流式沉淀池優(yōu)點：排泥較方便，占地面積小。缺點：上升流速受顆粒下沉速度所限，出水量小，一般沉淀效果較差，施工較平流式困難。適用條件：一般用于小型凈水廠，常見于地下水位較低時。(4)輻流式沉淀池優(yōu)點：沉淀效果好。缺點：基建投資大，費用高，刮泥機維護管理較復(fù)雜，金屬耗量大，施工較困難適用條件：一般用于大中型凈水廠，在高濁度水地區(qū)，作預(yù)沉淀池。綜上所述，結(jié)合以上優(yōu)缺點，本設(shè)計采用平流式沉淀池。平流式沉淀池是沉淀池的一種類型。池體平面為矩形，進口和出口分設(shè)在池長的兩端。池的長寬比不小于4，有效水深一般不超過3m，池子的前部的污泥設(shè)計。平流式沉淀池沉淀效果好，使用較廣泛，但占地面積大。常見于處理水量大于15000立方米/天的污水處理廠。2.4.3過濾供生活飲用水的濾池出水水質(zhì)經(jīng)消毒后應(yīng)符合現(xiàn)行《生活飲用水衛(wèi)生標準》的要求；供生產(chǎn)用水的過濾池出水水質(zhì)，應(yīng)符合生產(chǎn)工藝要求；濾池形式的選擇，應(yīng)根據(jù)設(shè)計生產(chǎn)能力、原水水質(zhì)和工藝流程的高程布置等因素，結(jié)合當?shù)貤l件，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。(1)普通快濾池①單層砂濾料優(yōu)點：材料易得，價格低；大阻力配水系統(tǒng)，單池面積較大，可采用減速過濾，水質(zhì)好；缺點：閥門多，價格高，易損壞，需設(shè)有全套沖洗設(shè)備；適用條件：一般用于大中水廠，單池面積不宜大于100m2。②無煙煤石英砂雙層濾料優(yōu)點：含污能力大，可采用較大濾速；可采用減速過濾，水質(zhì)好，沖洗用水少；缺點：濾料價格高，易流失；沖洗困難，易積泥球；適用條件：使用于大中型水廠，宜采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積不宜大于100m2，需要采用助沖設(shè)施。③砂煤重質(zhì)礦石三層濾料優(yōu)點：含污能力大，可采用較大濾速；可采用減速過濾，水質(zhì)好，沖洗用水少；缺點：濾料價格高，易流失；沖洗困難，易積泥球；適用條件：使用于中型水廠，宜采用中阻力配水系統(tǒng)，單池面積不宜大于50-60m2，需要采用助沖設(shè)施。(2)V型濾池優(yōu)點：采用氣水反沖洗，有表面橫向掃洗作用，沖洗效果好，節(jié)水；配水系統(tǒng)一般采用長柄濾頭沖洗過程自動控制；缺點：采用均質(zhì)濾料，濾層較厚，濾料較粗，過濾周期長；適用條件：適用于大中型水廠。(3)虹吸濾池優(yōu)點：不需大型閥門，易于自動化操作，管理方便；缺點：土建結(jié)構(gòu)復(fù)雜，池深大單池面積小，沖洗水量大；等速過濾，水質(zhì)不如變速過濾；適用條件：適用于中型水廠，單池面積不宜大于25-30m2(4)雙閥濾池(單層砂濾料)優(yōu)點：材料易得，價格低，大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可大，可采用減速過濾，水質(zhì)好，減少兩只閥門；缺點：必須有全套沖洗設(shè)備，增加形成虹吸的抽氣設(shè)備；適用條件：適用于中型水廠，單池面積不宜大于25-30m2。(5)移動罩濾池(單層砂濾料)優(yōu)點：造價低，不需要大型閥門設(shè)備，池深淺，結(jié)構(gòu)簡單；自動連續(xù)運行，不需沖洗設(shè)備；占地少，節(jié)能；綜上所述，結(jié)合以上優(yōu)缺點，本設(shè)計采用V型濾池。2.4.4消毒水的消毒方法很多，包括氯及氯化物消毒、臭氧消毒、紫外線消毒等。(1)液氯消毒優(yōu)點：經(jīng)濟有效，使用方便，PH值越低消毒作用越強，在管網(wǎng)內(nèi)有持續(xù)消毒殺菌作用；缺點：氯和有機物反映可生成對健康有害的物質(zhì)。(2)漂白粉消毒優(yōu)點：持續(xù)消毒殺菌；缺點：漂白粉不穩(wěn)定，有效氯的含量只有其20%—25%。(3)二氧化氯消毒優(yōu)點：對細菌、病毒等有很強的滅活能力，能有效地去除或降低水的色、嗅及鐵、錳、酚等物質(zhì)；缺點：ClO2本身和副產(chǎn)物ClO2-對人體血紅細胞有損害。(4)臭氧消毒優(yōu)點：殺菌能力很高，消毒速度快，效率高，不影響水的物理性質(zhì)和化學成分，操作簡單，管理方便；缺點：不能解決管網(wǎng)再污染的問題，成本高；綜合上述優(yōu)缺點，鑒于液氯消毒當前使用最為廣泛，經(jīng)濟有效，使用方便，因此本設(shè)計采用液氯消毒。綜上所述，本設(shè)計取水水源為水量充沛，水質(zhì)良好的水源，故此所選凈水工藝流程為：原水原水機械混合池隔板反應(yīng)池平流沉淀池V型濾池清水池PAC氯消毒圖2-1凈水工藝流程圖三、凈水構(gòu)筑物的設(shè)計計算3.1設(shè)計規(guī)模給水處理廠的設(shè)計水量以最高日平均時流量計。設(shè)計處理水量190000m3/d，水廠自用水量占5％，故設(shè)計總進水量為Q=190000×1.05=199500m3/d=8312.50m3/h=2.31m3/s。根據(jù)處理水量，水廠擬分為2個系列，平行布置。3.2配水井設(shè)計計算3.2.1配水井設(shè)置一般按照設(shè)計規(guī)模一次建成，停留時間取30s。3.2.2配水井有效體積3.2.3配水井尺寸確定設(shè)進廠原水管道經(jīng)濟流速為2.0m/s，則水廠進水管管徑D進水=1213mm，實際取D進水=1200mm，對應(yīng)流速為2.04m/s。設(shè)計其高為H=2m，其中包括0.5m超高。則配水井底面積為；，取D=8.0m。池子的有效容積為，滿足要求。綜上所述，配水井平面尺寸為D=8.0的圓，高為2m3.3加藥間設(shè)計計算3.3.1混凝劑劑量根據(jù)2.4節(jié)分析，混凝劑采用聚合氯化鋁。根據(jù)該區(qū)水廠的水質(zhì)情況，確定最大投加量為50mg/L,平均投加量為20mg/L。則混凝劑最大用量為：混凝劑平均用量為：式中：T——混凝劑用量，Kg/d；a——混凝劑的投加量；Q——設(shè)計處理的水量，199500m3/d；原水堿度47.5mg/L，且PAC的pH適應(yīng)范圍較寬，因此不用投加堿。3.3.2混凝劑的投加3.3.2.1溶液池容積式中：a——混凝劑的最大投加量，本設(shè)計取50mg/L（查設(shè)計手冊得）；Q——設(shè)計處理的水量，8312.50m3/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10%；n——每日調(diào)制次數(shù)，一般不超過3次，本設(shè)計取3次。溶液池采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)兩個，以便交替使用，保證連續(xù)投藥。單池尺寸為L×B×H=4.2×4.0×2.5，高度中包括超高0.5m，則有效高度2.0m，置于室內(nèi)地面上，有效容積為33.6。滿足要求。池旁設(shè)工作臺，寬1.2m，底部設(shè)DN150放空管，材質(zhì)為聚氯乙烯塑料，池溶液池底坡度為0.02，坡向放空管，池內(nèi)壁用環(huán)氧樹脂進行防腐處理，沿地面接DN150給水管，采用應(yīng)聚氯乙烯塑料管，于兩池分設(shè)放水閥門，按1h放滿考慮。3.3.2.2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0.2。溶解池設(shè)兩個，一用一備，單個溶解池尺寸：L×B×H=2.5×2.0×1.8，高度中包括超高0.3m，則有效高度1.5m，有效容積為7.5。滿足要求。溶解池的放水時間采用t＝10min，則放水流量為：查水力計算表得取放水管DN150，相應(yīng)流速v=0.71m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。池底坡度采用0.02，坡向排渣管。溶解池底部設(shè)DN100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。攪拌設(shè)備采用機械攪拌，中心固定式槳板攪拌機，槳葉直徑750mm，槳板深度1200mm，攪拌機重200kg。3.3.2.3投藥管投藥管流量為：查水力計算表得投藥管管徑d＝40mm，相應(yīng)流速為0.61m/s。3.3.2.4計量投加設(shè)備本設(shè)計采用計量泵投加混凝劑。計量泵每小時投加藥量為：選用JZ1250/0.8型柱塞計量泵共3個，兩用一備。JZ1250/0.8型柱塞計量泵主要性能參數(shù)：額定流量1250L/h，最大壓力0.8Mpa，泵速102次/min，電機功率1.5kW，進口出口管徑DN40。3.3.3加藥間及藥庫的設(shè)計3.3.3.1加藥間設(shè)計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。為便于沖洗水集流，地坪坡度為0.005，并坡向集水坑。加藥間布置如下：加藥間與藥庫合并布置；加藥間位置應(yīng)盡量靠近投加點，加藥間布置應(yīng)兼顧電器、儀表、自控等專業(yè)的要求；本設(shè)計加藥間布置成一字型；攪拌池邊設(shè)置排水溝，四周地面坡向排水溝；加藥間管材采用硬聚氯乙烯管；加藥間內(nèi)保持良好通風。3.3.3.2藥庫的設(shè)計1)藥劑倉庫與加藥間宜連接在一起，存儲量一般按最大投加量期的1個月用量計算。2)倉庫除確定的有效面積外，還要考慮放置泵稱的地方，并盡可能考慮汽車運輸方便，留有1.5米寬的過道。3)應(yīng)有良好的通風條件，并組織受潮，同時倉庫的地坪和墻壁應(yīng)有相應(yīng)的防腐措施。倉庫容積考慮存放15天的混凝劑用量計算藥劑體積。則PAC的用量為：已知PAC的相對密度按1.15計，藥品堆放高度按2.0m計，則貯存藥劑所需面積為：。因藥劑的存放需要考慮意外情況，故考慮藥劑的運輸、搬運和磅秤等所占面積，這部分面積按藥品占有面積的30﹪計，則藥庫所需面積為：，設(shè)計中取90m2藥庫平面尺寸取：9.0m×10.0m。綜上所述，加藥間平面尺寸取25m×30m。3.4混合設(shè)備設(shè)計本設(shè)計分兩個系列，采用槳板式機械混合槽，在機械混合池內(nèi)安裝攪拌裝置，用電動機驅(qū)動攪拌器。混合池采用方形。具體示意圖如下：圖3-1機械混合池（1）械攪拌池的參數(shù)確定：表3-1攪拌器的有關(guān)參數(shù)選用混合池時間取60s，混合池流量Q=2.31，本設(shè)計有兩個系列，故每個混合池流量為1.155。則混合池有效容積為：為便于施工，取混合池為方形池，設(shè)其長寬為4.8×4.8m,則其有效水深為3.0m,取超高0.3m,則總高為3.3米。即混合池尺寸為4.8×4.8×3.3。則混合池的當量直徑為：。式中：——攪拌池長度，m；——攪拌池寬度，m；又因為H（有效水深）/D（當量直徑）=0.69＜1.2，故攪拌器設(shè)一層?；旌铣乇谠O(shè)四塊擋板，采用帶四頁的攪拌器。根據(jù)表3-1初選，則攪拌器的尺寸如下表所示：表3-2攪拌器的尺寸項目符號數(shù)據(jù)攪拌器外緣線速度v4.5m/s攪拌器槳板直徑2.54m攪拌器距混合池底高度H1.91m攪拌器的寬度b0.56m槳葉與旋轉(zhuǎn)平面所成角度45°（2）攪拌機轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)角速度和軸功率計算。1）攪拌機轉(zhuǎn)速式中：——攪拌機垂直軸轉(zhuǎn)速，r/min；——攪拌機直徑，m；V——漿板外緣線速度，m/s；2）攪拌機旋轉(zhuǎn)角速度式中：——攪拌機垂直軸轉(zhuǎn)速，r/min；——攪拌機旋轉(zhuǎn)角速度，rad/s；3）槳板轉(zhuǎn)動時消耗功率式中：——攪拌機垂直軸轉(zhuǎn)速，kW；C——阻力系數(shù),取0.5；——水的密度,1000kg/m3；——攪拌機旋轉(zhuǎn)角速度，3.3rad/s；Z——攪拌器葉數(shù)，取4；e——攪拌器層數(shù)，取1層；b——攪拌器寬度，0.51m；R——攪拌器的半徑，1.27m；——槳葉與旋轉(zhuǎn)平面所成角度，45°；g——重力加速度；4）混合所需要軸功率式中：——攪拌混合所需要軸功率，r/min；——水的動力粘度，查手冊知，22℃時為0.9691×10-3；Q——混合池流量,1.155；t——混合池時間，取60s；G——設(shè)計速度梯度，取600s-1；根據(jù)計算結(jié)果，基本等于，故滿足要求。5）電動機功率式中：N——電動機功率，kW；——攪拌機垂直軸轉(zhuǎn)速，kW；——槳板轉(zhuǎn)動時機械總功率，取0.75；——傳動機械效率，0.6-0.95，取0.85；綜上所述，混合池尺寸為4.8×4.8×3.3。3.5反應(yīng)池設(shè)計3.5.1設(shè)計水量已知水廠水量。本設(shè)計共設(shè)兩組絮凝池，每組絮凝池一個池體，單池流量為：3.5.2反應(yīng)池形式及設(shè)計參數(shù)的確定本設(shè)計采用往復(fù)式隔板絮凝池，具體示意圖如下圖所示。圖3-2往復(fù)式隔板絮凝池示意圖采用的數(shù)據(jù)有：廊道內(nèi)隔板流速共分為六個檔：；；；；；。2）絮凝時間取t=20min；3）池內(nèi)平均水深為H=3m，超高為h=0.3m；4）池寬按沉淀池池寬取，取B=18m；3.5.3池體的設(shè)計1）有效容積為：水池池長的確定：已知水池平均水深為3m，水池寬度為18m，則水池池長為：廊道寬度與流速計算廊道寬度，按廊道內(nèi)流速不同分為6擋：將的計算值和采用值以及由此得到的廊道內(nèi)實際流速為：將計算結(jié)果列入下表中：表3-3廊道寬度與流速計算表隔板編號n設(shè)計流速（m/s）廊道寬度（m）實際流速（m/s）計算值采用值10.500.770.800.48120.400.961.000.38530.351.101.100.35040.301.281.300.29650.251.541.600.24160.201.931.900.203水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)及水池尺寸計算池內(nèi)前四檔隔板每三條為一組，后兩檔隔板每四條為一組,共分6段，則廊道總數(shù)為20條，隔板數(shù)為19條，即水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)為19次。則池子長度（未計入隔板厚度）為：隔板厚按0.2m計，則池子總長為：則實際絮凝時間為:，基本滿足需求。則絮凝池有效水深為3.0m，取超高為0.5m，得池的總高度為：H=3.0+0.5=3.5m3.5.4水頭損失的計算按廊道內(nèi)的不同流速分成6段進行計算。各段水頭損失按下式計算：式中：——流段隔板轉(zhuǎn)彎處的平均流速，m/s.Sn——該段廊道內(nèi)水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)，Rn——廊道斷面的水力半徑，m；Cn——流速系數(shù)，的計算公式為：其中n為墻壁的粗糙系數(shù)，此處取0.013；——隔板轉(zhuǎn)彎處的局部阻力系數(shù)，往復(fù)式隔板取3.0；Ln——該段廊道的長度之和。絮凝池前四段內(nèi)水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)均為Sn=3；則第五段轉(zhuǎn)彎次數(shù)為4次；第六段轉(zhuǎn)彎次數(shù)為3次。即絮凝池前四段反應(yīng)區(qū)內(nèi)隔板數(shù)均為3個；第五段反應(yīng)區(qū)隔板數(shù)為4個；第六段反應(yīng)區(qū)隔板數(shù)為3個。每段隔板轉(zhuǎn)彎處的平均流速為：（式中隔板轉(zhuǎn)彎處廊道寬度在本設(shè)計中取1.2倍廊道寬度）則相關(guān)計算數(shù)據(jù)如下表所示：表3-4各段水頭損失計算表段130.8054.00.4010.4810.3530.14965.8800.082231.0054.00.3210.3850.4290.14867.8480.051331.1054.00.2920.3500.4650.14868.6830.042431.3054.00.2470.2960.5340.14770.1350.030541.6072.00.2010.2410.6320.14771.9090.026631.9054.00.1690.2030.7220.14673.3410.014合計3.5.5GT值的確定水溫為20℃查表得則：，在1×104～1×105的范圍內(nèi)，符合設(shè)計要求。綜上所述，隔板絮凝池的尺寸為30.4m×18m×3.3m3.6沉淀池設(shè)計3.6.1設(shè)計參數(shù)的選擇本設(shè)計采用平流沉淀池，具體示意圖如下圖所示。圖3-3平流沉淀池示意圖已知水廠水量。本設(shè)計共設(shè)兩組沉淀池，每組沉淀池一個池體，由隔墻分為兩格，單池流量為：沉淀時間采用t=1h；沉淀池內(nèi)平均水流流速取v=22mm/s；有效水深取3.0m，超高取0.3m；3.6.2池體尺寸計算單池容積W2）池長L,取80m。池寬B沉淀池的有效水深取H=3m，則池寬為：，采用18m。每個尺子中間設(shè)一導(dǎo)流墻，則每個寬度為：4）水力條件校核沉淀池長寬比為,大于4，滿足要求。沉淀池長深比為,大于10，滿足要求。水力半徑弗勞德數(shù)，在到范圍內(nèi)，滿足要求。雷諾數(shù),為紊流狀態(tài)。符合設(shè)計要求。3.6.3進水穿孔墻1）沉淀池進口處用磚砌穿孔墻布水，墻長18m，墻高3.3m（有效水深3m，超高為0.3m）。穿孔墻在池底積泥面以上0.3到0.5米處至池底部分不設(shè)孔眼，以免沖動沉泥。2）穿孔墻孔洞總面積為：式中：A——孔口總面積，m2；v——孔口流速，m/s，一般取值不大于0.15～0.2m/s設(shè)計中取為0.1m/s。3）孔洞個數(shù)孔口形狀采用矩形，每個孔口尺寸定為15cm×18cm，則孔口數(shù)為4）進口水頭損失：式中：h1——進口水頭損失，m；ξ——孔洞阻力系數(shù)，此處取為2；v——孔口流速，m/s；3.6.4沉淀池出口布置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，當前采用的辦法多為采用指形槽出水。指形槽的長度為：式中：Q——沉淀池處理水量，m3/d；q——設(shè)計單位堰寬負荷，此處取為200m3/m·d；B——池寬，m；2）指形槽的個數(shù)：本設(shè)計沿池長9m的邊布置N=5條長12m的集水槽，指形槽的中心距：3）指形槽中的流量：此處考慮到池子的超載系數(shù)為20％。4）指形槽的尺寸：槽寬，取0.4m則堰上負荷為：<500，符合。起點槽中水深：終點槽中水深：5）槽的高度：集水方法采用鋸齒形三角堰自由出流方式，槽的超高取0.12m,跌落高度取0.10m。則指形槽的總高度：該高度為三角堰底到槽底的距離。6）三角堰的計算：采用鋼板焊制的直角三角堰集水槽，取堰高為0.1225m，堰寬為0.245m。a.每個三角堰的流量：堰上水頭取0.05m，則b．三角堰的個數(shù)：池子總集水堰長為120m，則三角堰的中心距：120/848=0.14m7）集水總槽的設(shè)計：集水槽的槽寬，為便于施工，取0.8m。起點槽中水深：終點槽中水深：為便于施工，槽中水深統(tǒng)一取0.80m。自由跌水高度取0.10m，槽的超高取0.20m,。則集水槽的總高度為：為便于與后續(xù)構(gòu)筑物的連接，采用出水斗出水。出水斗底板取低于排水槽底0.5m.,出水斗的平面尺寸取為1.5m×1.5m。8）沉淀池的出水管管徑管徑初定為DN1100，此時管內(nèi)流速為3.6.5沉淀池放空管沉淀池放空時間按3h計，則放空管直徑為：，即采用放空管DN4503.6.6排泥系統(tǒng)設(shè)計為了取得較好排泥效果，可采用機械排泥，在沉淀池底部設(shè)集水坑，經(jīng)過排泥管定時開啟閥門，靠重力排泥。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。則沉淀池總高度為：式中：H總——沉淀池總高度，m；h3——沉淀池超高，m，一般采用0.3～0.5m，設(shè)計中取為0.3m；h4——泥斗高度，m。綜上所述，隔板絮凝池的尺寸為80m×18m×3.8m3.7濾池設(shè)計本設(shè)計才用V型濾池，具體構(gòu)造如下圖所示：圖3-4V型濾池具體結(jié)構(gòu)示意圖3.7.1設(shè)計參數(shù)濾池分兩組，每組濾池設(shè)計水量Q=99750m3/d,設(shè)計濾速ν=10m/h；強制濾速要求小于12m/h即可。2）濾層水頭損失：沖洗前的濾層水頭損失取1.8m；3）沖洗工況：第一步：單獨氣洗，沖洗強度q氣1=15L/（s·m2），氣沖時間t1=3min；第二步：氣-水同時反沖，空氣強度q氣2=15L/（s·m2），水強度q水1=4L/（s·m2），氣水反沖時間t2=4min；第三步：水沖，沖洗強度q水2=5L/（s·m2），單獨水反沖時間t3=5min；沖洗時間共計t=12min=0.2h；反沖洗周期T=48h；反沖橫掃強度1.8L/（s·m2）。4）濾料：濾料采用均粒石英砂，其有效粒徑一般為0.9~1.2mm，不均勻系數(shù)為，濾速取12m/h，則濾層厚度取1.2m；濾池濾帽頂至濾料層之間承托層厚度取0.1m。3.7.2池體設(shè)計1）池體工作時間t′（式中未考慮排放初濾水）2）濾池面積F濾池每天過濾時間為23.9h，則一組濾池面積為：，則濾池總面積834㎡。3）濾池的分格表3-5濾池數(shù)目的選擇濾池總過濾面積（㎡）濾池個數(shù)濾池總過濾面積（㎡）濾池個數(shù)＜802250-3504-580-1502-3350-5005-6150-2504500-8005-8為了節(jié)省占地，本設(shè)計選雙格V型濾池，池底板用混凝土。根據(jù)上表，每組濾池個數(shù)為N=6座，則單池面積為：按規(guī)定查雙格濾池組合尺寸，采用單格寬B=3.5m，長L=10m，則單格面積35m2，雙格面積70m2，每組濾池總面積為420m2。4）校核強制濾速正常過濾時實際濾速為：則一座沖洗其它濾池其它濾池工作時強制濾速為：5）濾池高度的確定：設(shè)計?。簽V池超高H5=0.3m濾層上的水深H4=1.5m濾料層厚H3=1.0m濾板厚H2=0.13m濾板下布水區(qū)高度H1=0.9m則濾池總高為：H=H1+H2+H3+H4+H5=0.9+0.13+1.0+1.5+0.3=3.83m6）水封井的設(shè)計濾池采用單層加厚均粒濾料，粒徑0.95～1.35mm，不均勻系數(shù)1.2～1.6均粒濾料層的水頭損失按下式計算：式中：——水流經(jīng)過清潔濾料層的水頭損失，cm；v——水的運動黏度，cm2/s，22℃時為0.009691㎝2/s；g——重力加速度，取為9.81；——濾料孔隙率，取為0.5；——與濾料體積相同的球體直徑，取為0.1cm；——濾層厚度，cm，取為100cm；V——濾速，9.94m/h=0.276cm/s；φ——濾料顆粒球度系數(shù)，取為0.8。則：根據(jù)經(jīng)驗，濾速為8～12m/h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)驗值的下限30㎝為清潔濾料層的過濾水頭損失。正常過濾時，經(jīng)過長柄濾頭的水頭損失≤0.22m，忽略其它水頭損失，則每次反沖洗后剛開始過濾時的水頭損失為為保證濾池正常過濾時池內(nèi)的液面高出濾料層，水封井出水堰頂標高與濾料層相同。設(shè)計水封井平面尺寸2m×2m，堰底板比濾池底板低0.3m，水封井出水堰總高為：每座濾池過濾水量為：因此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為：3.7.3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）洗用水量的計算反沖洗用水流量按水洗強度最大時計算，已知在單獨水洗時反洗強度最大為。則：V型濾池反沖洗時，表面掃洗同時進行，已知反沖橫掃強度1.8L/（s·m2）則其流量為：2）反沖洗配水系統(tǒng)反沖洗用水量為：取反沖洗供水管管徑DN450mm，則其流速為：，流速符合設(shè)計要點的要求。反沖洗水由反沖洗配水干管輸送至氣水分配渠，由氣水分配渠底側(cè)的布水方孔配水到濾池底部的布水區(qū)。反沖洗水經(jīng)過布水方孔的流速按反沖洗配水支管的流速取值。配水支管流速或孔口流速取1.0m/s，則配水支管（渠）的截面積為：此即配水方孔總面積。沿渠長方向兩側(cè)各均勻布置20個配水方孔，共40個，孔中心間距0.6m，每個孔口面積：即：每個孔口尺寸取0.1m×0.1m。則修正為0.01㎡，實際配水支管流速或孔口流速修正為：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。這時氣沖的強度為15L/（s·m2），則反沖洗用氣量為：4）配氣系統(tǒng)的斷面計算反沖洗供氣管管徑DN350mm，其流速，流速符合設(shè)計要點的要求。反沖洗用氣由反沖洗配氣干管輸送至氣水分配渠，由氣水分配渠底側(cè)的布氣小孔配氣到濾池底部的布水區(qū)。布氣小孔緊貼濾板下緣，間距與布水方孔相同，共計40個。反沖洗用空氣經(jīng)過布氣小孔的流速按反沖洗配氣支管的流速取值。反沖洗用配氣支管流速或孔口流速為10m/s左右，則配氣支管（渠）的截面積為：每個布氣小孔面積為：孔口直徑為：每孔配氣量為：Q氣孔=Q反氣/40=1.05/40=0.026m3/s=94.5m3/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。則氣水同時反沖洗時反沖洗水的流量為：Q氣水反=q水1f=4×70=280L/s=0.28m3/s氣水同時反沖洗時反沖洗用空氣的流量為：Q氣=q氣f=15×70=1050L/s=1.05m3/s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。此時??；，則取水分配干渠的截面積為：3.7.4濾池管渠設(shè)計1）反沖洗管渠（1）氣水分配渠氣水分配渠起端寬取0.4m，高取1.5m，末端寬取0.4m，高取1.0m。則起端截面積0.6㎡，末端截面積0.4㎡。兩側(cè)沿程各布置20個配水方孔和20個配氣小孔，孔間距0.6m，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為0.40/40=0.01㎡<末端截面積0.4㎡，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為：H起=H1+H2+H3+0.5-1.5=0.9+0.13+1.0+0.5-1.5=1.03m（式中H1、H2、H3同前，1.5m為氣水分配渠起端高度）排水集水槽末端高為：H末=H1+H2+H3+0.5-1.0=0.9+0.13+1.0+0.5-1.0=1.53m（式中H1、H2、H3同前，1.0m為氣水分配渠末端高度）排水集水槽底坡為：i=（1.53-1.03）/L=0.5/12.5=0.04（3）排水集水槽排水能力校核集水槽超高0.3m，已知槽寬b=0.4m，則槽內(nèi)水位高：h1=H起-0.3=0.73m水流斷面積為：ω=bh=0.4×0.73=0.292m2；水流濕周為：χ=b+2h=0.4+0.73×2=1.86m；水力半徑為：R=ω/χ=0.292/1.86=0.157m；水流速度為：v=R2/3i1/2/n=（0.1572/3×0.041/2）/0.013=4.47m/s；過流能力為：Q排集=ωv=0.292×4.37=1.27m3/s；實際過水量為Q水=Q反水+Q表=0.350+0.126=0.476m3/s<Q排集=1.27m3/s；2）進水管渠(1)進水總渠進水總渠流速取0.9m/s，則水流斷面積A進總=Q/v進總=1.155/0.9=1.28m2進水總渠寬取1.3m，水深取1m，超高取0.3米。(2)每座濾池的進水孔單格濾池強制濾速時的進水量Q強為：Q強=v強f=11.93×70=835.1（m3/h）=0.232（m3/s）每座濾池由進水側(cè)壁開三個進水孔，進水總渠的渾水經(jīng)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)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。孔口總面積按濾池強制過水量設(shè)計，孔口兩側(cè)水位差取0.1m，則孔口總面積為：中間孔口面積按表面掃洗水量設(shè)計：A中孔=A孔（Q表水/Q強）=0.293×（0.126/0.232）=0.16m2孔口寬B中孔和高H中孔均取0.40m。兩個側(cè)孔口設(shè)閥門，采用橡膠囊充氣閥，每個側(cè)孔面積為：A側(cè)=（A孔-A中孔）/2=（0.293-0.16）/2=0.067m2孔口寬B孔和高H側(cè)孔=均取0.26m，則實際單個側(cè)孔面積為0.0676㎡。（3）每座濾池內(nèi)設(shè)的寬頂堰為保證進水穩(wěn)定性，進水總渠引來的渾水經(jīng)過寬頂堰進入每座濾池內(nèi)的配水渠，再經(jīng)濾池內(nèi)的配水渠分配到兩側(cè)的V型槽。寬頂堰堰寬取b寬頂=5m，寬頂堰與進水總渠平行設(shè)置，與進水總渠側(cè)壁相距0.5m。堰上水頭為：h寬頂=[Q強/(1.84b寬頂)]2/3=[0.232/(1.84×5)]2/3=0.086m(4)每座濾池的配水渠進入每座濾池的渾水經(jīng)過寬頂堰流至配水渠，由配水渠兩側(cè)的進水孔進入濾池內(nèi)的V型槽。取濾池配水渠寬b配渠=0.5m，渠高h=1m，渠長等于單個濾池總寬，則渠長L配渠=7m。當渠內(nèi)水深為h配渠=0.6m時，流速末端流速（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/2）：v配渠=Q強/（2b配渠h配渠）=0.232/（2×0.5×0.6）=0.387m/s（5）配水渠過水能力校核水力半徑：R配渠=b配渠h配渠/（2h配渠+b配渠）=0.18m；水力坡降：i配渠=(nv配渠/R配渠2/3)2=(0.013×0.387/0.182/3)2=0.000249；渠內(nèi)水面降落量：Δh配渠=i配渠L配渠/2=0.000249×7/2=0.000872m；因為配水渠最高水位：h配渠+Δh配渠=0.6+0.000872=0.6009m<渠高1m；故配水渠的過水能力滿足要求。3）V型槽的設(shè)計V型槽槽底設(shè)表掃水出水孔，直徑取d孔=0.025m，每槽共計80個。則單側(cè)V型槽表掃水出水孔總面積為：A表孔=（3.14×0.0252/4）×80=0.04m2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Q=，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：hV液=[Q表/（2×0.8A表孔）]2/(2g)=[0.126/（2×0.8×0.04）]2/(2×9.81)=0.20m反沖洗時排水集水槽的堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=求得，其中b為集水槽長取12m，則反沖洗時排水集水槽的堰上水頭為：h排槽=[Q反/(1.84b)]2/3=[0.476/(2×1.84×12)]2/3=0.05m式中：Q反——濾池反沖洗流量，為0.476m3/s；b——集水槽長，為12m。取V型槽傾角45°，垂直高度1m，壁厚0.05m，則反沖洗時V型槽頂高出濾池內(nèi)液面的高度為：1-0.15-h排槽=1-0.15-0.05=0.80m反沖洗時V型槽頂高出槽內(nèi)液面的高度為：1-0.15-h排槽-hV液=1-0.15-0.05-0.20=0.60m4）沖洗水的供給選用沖洗水泵供水。（1）反沖洗水池最低水位與排水槽頂?shù)母卟頗0按5m計。（2）沖洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失Δh1反沖洗配水干管用鋼管DN450，流速v水干為2.99m/s，布置管長總計80m。則反沖洗總管的沿程水頭損失為：主要配件及局部阻力系數(shù)見下表：表3-6主要配件及局部阻力系數(shù)配件名稱數(shù)量/個局部阻力系數(shù)ξ90°彎頭66×0.6=3.6DN600閘閥33×0.06=0.18等徑三通22×1.5=3∑ξ6.78則沖洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失為：（3）濾池配水系統(tǒng)的水頭損失Δh2a）氣水分配干渠內(nèi)的水頭損失Δh反水。氣水分配干渠的水頭損失按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。則氣水分配渠內(nèi)的水面高為：h反水=Q氣水反/(v水干b氣水)=0.28/(1.5×0.4)=0.47m水力半徑為：R反水=b氣水h反水/（2h水反+b氣水）=0.4×0.47/（2×0.47+0.4）=0.14m水力坡降為：i反渠=(nv渠/R渠2/3)2=(0.013×1.5/0.142/3)2=0.0052渠內(nèi)水頭損失為：Δh反水=i反渠×l反渠=0.0052×12=0.0624mb）氣水分配干渠底部配水方孔的水頭損失Δh方孔。由反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計算部分內(nèi)容可知，配水方孔的實際總面積為：A方孔=40A小孔=40×0.01=0.4m2Δh方孔=[Q氣水反/（0.8A方孔）]2/(2g)=[0.28/（0.8×0.4）]2/(2×9.81)=0.04mC）反沖洗經(jīng)過濾頭的水頭損失為Δh濾≤0.22md）氣水同時經(jīng)過濾頭時增加的水頭損失Δh增氣水同時反沖洗時氣水比為n=15/4=3.75，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大約為1.25%，則長柄濾頭中的水流速度為：v柄=Q氣水反/(1.25﹪f)=0.28/(1.25﹪×70)=0.32m/s經(jīng)過濾頭時增加的水頭損失為：Δh增=9810n(0.01-0.01v柄+0.12v2柄)=9810×3.75(0.01-0.01×0.32+0.12×0.322)=702.2Pa=0.072mH2O則濾池配水系統(tǒng)的水頭損失為：Δh2=Δh反水+Δh方孔+Δh濾+Δh增=0.062+0.04+0.22+0.072=0.394m(4)砂濾層水頭損失Δh3濾料為石英砂，容重γ1=2.65t/m3，水的容重γ=1t/m3，石英砂濾料層膨脹前的孔隙率m0=0.41，濾料層膨脹前的厚度H3=1.0m。則濾料層水頭損失為：Δh3=(γ1/γ-1)(1-m0)H3=(2.65-1)(1-0.41)×1.0=0.97m富裕水頭Δh4取1.5m。則反沖洗水泵的最小揚程為：H水泵=H0+Δh1+Δh2+Δh3+Δh4=5+5.25+0.39+0.97+1.5=13.11m選四臺250S14單級雙吸離心泵，三用一備，揚程14m，流量為485m3/h。5）反洗空氣的供給(1)長柄濾頭的氣壓損失Δp濾頭氣水同時反沖洗時氣水同時反沖洗時反沖洗用空氣的流量Q氣=1.05m3/s。長柄濾頭采取網(wǎng)狀布置，約49個/m2。則每座濾池共計安裝長柄濾頭：N=49×70=3430個則每個濾頭的通氣量為：q濾頭=1.05×1000/3430=0.306L/s已知在該氣體流量下的壓力損失最大為Δp濾頭=3000Pa(2)氣水分配渠配氣小孔的氣壓損失Δp氣孔配氣孔直徑d氣孔為0.06m，則每個配氣孔面積為：A氣孔=πd2氣孔/4=3.14×0.062/4=0.0028m2反沖洗時氣體經(jīng)過配氣小孔的流速為：v氣孔=Q氣孔/A氣孔=0.026/0.0028=9.38m/s孔口流量系數(shù)μ=0.6，則氣水分配渠配氣小孔的氣壓損失為：Δp氣孔=981v2氣孔/(2gμ2)=981×9.382/(2×9.8×0.62)=1.223kPa(3)配氣管道的總壓力損失Δp管a）配氣管道沿程壓力損失Δp1反沖洗空氣管總長l氣為60m，管徑d氣干為0.35m，管內(nèi)空氣流速v氣干為10.91m/s。氣水分配渠內(nèi)的壓力損失不計。查《給水排水設(shè)計手冊》第5冊，空氣管道的比摩阻i氣為3.82Pa/m，空氣溫度30℃時濁度修正系數(shù)α30℃為0.98。配氣管道沿程壓力損失為：Δp1=α30℃i氣l氣=0.98×3.82×60=225Pa=0.225kPab）配氣管道的局部壓力損失Δp2表3-7主要管件及長度換算系數(shù)K配件名稱數(shù)量/個長度換算系數(shù)K90°彎頭55×0.7=3.5閘閥33×0.25=0.75等徑三通22×1.33=2.66∑K6.91當量長度的換算公式：l0=55.5KD1.2式中：l0——管道當量長度，m；K——長度換算系數(shù)；D——管徑，m。則空氣管配件換算長度為：l0=55.5KD1.2=55.5×6.91×0.351.2=108.8m則局部壓力損失為：Δp2=α30℃i氣l0=0.98×3.82×108.8=0.41kPa配氣管道的總壓力損失為：Δp管=Δp1+Δp2=0.225+0.41=0.635kPa(4)氣水沖洗室中的沖洗水水壓Δp水壓反洗時沖洗室水壓等于：排水槽堰上水頭（0.05m），加上排水槽頂?shù)綖V板高度（1.5m），加濾板厚度（0.13m），加濾層水頭損失（Δh3），加濾頭損失（Δh濾+Δh增）。即：Δp水壓=（0.05+1.5+0.13+Δh3+Δh濾+Δh增）×9.81=（0.05+1.5+0.13+0.97+0.22+0.072）×9.81=28.86kPa（5）空氣管入口壓力p入口p入口=Δp濾頭+Δp氣孔+Δp管+Δp水壓+p富=3+1.223+0.635+28.86+4.9=38.62kPa(6)設(shè)備選擇根據(jù)氣水同時反沖洗時反沖洗系統(tǒng)對空氣壓力、風量要求選三臺LG40風機。風量40m3/min，風壓49kPa，電機功率55kW，兩用一備。正常工作鼓風機風量共計80m3/min＞1.1Q反氣=1.1×1.05×60=69.3m3/min。綜上所述，V型濾池采用雙格，共兩組，每組六座，單格尺寸3.5m×10m，濾池總高3.83m。3.8消毒設(shè)施的設(shè)計與計算已知設(shè)計水量Q=19500m3/d，本設(shè)計消毒采用液氯消毒。3.8.1加氯量與儲氯量設(shè)計加氯量應(yīng)根據(jù)試驗或相似條件下水廠的運行經(jīng)驗，按最大用量確定，并應(yīng)使余氯量符合生活飲用水衛(wèi)生規(guī)定的要求。氯與水的接觸時間不小于30分鐘。1)加氯量為：式中：Q——設(shè)計水量，m3/d；q——每天的投氯量，g/d；b——加氯量，g/m3，本設(shè)計采用1.0g/m3。2)儲氯量為：儲氯量按15天考慮3.8.2加氯設(shè)備選取與設(shè)計1）本設(shè)計采用ZJ-Ⅱ型加氯機兩臺，一用一備，交替使用，每臺加氯機加氯量為0.5～9.0kg/h。加氯機外形尺寸為：高×寬=330mm×370mm。加氯機安裝在墻上，安裝高度在地面以上1.5m，兩臺加氯機之間凈距為0.8m。2）采用容量為500kg的氯瓶，氯瓶外形尺寸為外徑600mm，瓶高1800mm。氯瓶自重146kg，公稱壓力2MPa。氯瓶采用兩組，每組6個，一組使用，一組備用，每組使用周期約15d。3.8.3加氯間尺寸計算與確定在加氯間低處設(shè)排風扇一個，換氣量每小時8～12次，并安裝漏氣探測器，其位置在室內(nèi)地面以上20cm。設(shè)置漏氣報警儀，當檢測的漏氣量達到2～3mg/kg時即報警，切換有關(guān)閥門，切斷氯源，同時排風扇動作。綜上所述，加氯間平面尺寸：長3.0m，寬9.0m；氯庫平面尺寸為：長12.0m，寬9.0m。3.9清水池的設(shè)計與計算3.9.1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量的調(diào)節(jié)量。清水池的總有效容積：式中：V——清水池的總有效容積，m3；k——經(jīng)驗系數(shù)，一般為10﹪～20﹪取為10﹪。Q——設(shè)計供水量，m3/d，為199500m3/d。清水池設(shè)4座，則每座清水池的有效容積V1為：V1=V/4=19950/4=4988m33.9.2平面尺寸的確定每座清水池的面積A=V1/h=4988/4=1247m2式中：A——每座清水池的面積，m2；