凈水廠設(shè)計計算說明書secret

1、目錄1總論21.1設(shè)計任務(wù)及要求21.2設(shè)計原始資料22 總體設(shè)計32.1工藝流程的確定32.2處理構(gòu)筑物及設(shè)備選擇33 混凝沉淀33.1藥劑投配構(gòu)筑物、設(shè)備設(shè)計3溶液調(diào)配池容積計算3溶解池容積計算4投加設(shè)備43.2混凝構(gòu)筑物、設(shè)備設(shè)計4混合設(shè)備4絮凝池設(shè)計計算43.3沉淀池設(shè)計計算84 過濾104.1濾池形式的選擇104.2設(shè)計計算105 消毒及其設(shè)備設(shè)計計算146 其他構(gòu)筑物設(shè)計146.1配水井設(shè)計計算146.2清水池設(shè)計計算146.3二級泵房設(shè)計157 水廠總體設(shè)計157.1水廠的平面布置157.2水廠高程設(shè)計16凈水廠設(shè)計計算說明書1總論1.1設(shè)計任務(wù)及要求 根據(jù)所給原始資料，設(shè)計內(nèi)容

2、包括：（1）確定水廠的處理工藝流程及凈水構(gòu)筑，設(shè)備的類型和數(shù)量。（2）進(jìn)行凈水構(gòu)筑物及設(shè)備的工藝設(shè)計計算。（3）進(jìn)行水廠各構(gòu)筑物、建筑物以及各種管渠等總體設(shè)計。需完成的任務(wù)包括：（1）設(shè)計計算說明書一份。（2）設(shè)計圖紙2-3張（其中，包括：水廠平面布置圖、水廠高程布置圖、濾池或絮凝沉淀構(gòu)筑物的工藝布置圖。）1.2設(shè)計原始資料華北B城自來水廠設(shè)計：(1)水廠產(chǎn)水量：50000m3/d(2)水源為水庫水，原水水質(zhì)如下：項(xiàng)目數(shù)量項(xiàng)目數(shù)量渾濁度23150mmg/l總硬度90度色度1度碳酸鹽硬度4度水溫020氯根21mg/lPH值7.3硫酸根32mg/l細(xì)菌總數(shù)12000個/ml硝酸根0.05 mg/l

3、大腸菌數(shù)3000個/ml鐵0.8mg/l臭和味略有亞硝酸根0.003mg/l耗氧量2.69ml/l堿度6度(3)廠區(qū)地形平坦，地面標(biāo)高為黃海高程140.0m,水廠占地約2.7公頃(180150m)(4)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料：風(fēng)向：東北氣溫：（月平均）：最高28，最低-1.9。(5)廠區(qū)地下水位高：-5m（水廠相對地面標(biāo)高為0.00m）。(6)水源取水口位于水廠西北方向180m,水廠位于城市北面2km處。2 總體設(shè)計2.1工藝流程的確定給水處理方法和工藝流程的選擇應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)以及設(shè)計生產(chǎn)能力等因素通過調(diào)查研究，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較后確定。本設(shè)計工藝流程如下：原水一級泵站配水井投加混凝劑混合絮凝池沉淀池濾池

4、加氯消毒清水池二級泵站市政管網(wǎng)。2.2處理構(gòu)筑物及設(shè)備選擇綜合考慮水廠的占地面積與進(jìn)水水質(zhì)要求，主要處理構(gòu)筑物的選擇為：格柵絮凝池平流沉淀池V型濾池。3 混凝沉淀3.1藥劑投配構(gòu)筑物、設(shè)備設(shè)計本水廠工藝設(shè)計，處理規(guī)模：50000 m3/d，自用水量系數(shù)取5%，總處理量為Q=500001.05=52500m3/d=2187.5 m3/h。根據(jù)原水水質(zhì)及水溫，參考有關(guān)凈水廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，選用PAC(聚合氯化鋁)為混凝劑。最大投加量采用25mg/l,藥劑濃度為10%，每天調(diào)制次數(shù)n=3。采用泵前投加，不需加助凝劑。溶液調(diào)配池容積計算 溶液池設(shè)兩個，以便交替使用，保證連續(xù)投藥。單池流量以1/2Q計。按下

5、式帶入數(shù)據(jù)得： 取有效水深1.5m，形狀采用矩形，尺寸為：長寬深=2.51.52=7.5m3,共一座，兩格連接在一起，單格有效容積2.4m3, 四周外墻取0.3m,內(nèi)墻取0.2m，超高0.5m。溶解池容積計算溶解池設(shè)置兩個，單池體積為：W1=0.3W2=0.32.4=0.72m3。設(shè)計單池尺寸為：長寬深=0.800.82=1.28m3,共一座，兩格連在一起，超高0.5m，單格有效容積為0.96m3。每池安裝機(jī)械攪拌機(jī)1臺，每臺單獨(dú)開啟運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速970r/min，溶解后溶液由耐腐蝕泵提升到溶液調(diào)配池，調(diào)配至10%濃度。投加設(shè)備投藥管，取d=15mm，v=0.288m/s。溶解池攪拌設(shè)備采用中心固

6、定式平槳式攪拌機(jī)。溶液池、溶解池都采用鋼筋混凝土，內(nèi)壁襯以聚乙烯板。選用BS-1500PS雙頭計量泵3臺，兩用一備。配用電機(jī)A02-8021,功率N=1.1kw，電壓380V。每臺計量泵進(jìn)出水管上安裝ABS材質(zhì)耐腐蝕閥門。3.2混凝構(gòu)筑物、設(shè)備設(shè)計混合設(shè)備管式靜態(tài)混合器的選擇計算：,要求流速V1.4m/s，所以，計算得：D622.3。取直徑為600mm，流速V=1.1m/s1.4m/s，取3節(jié)單體，所以，計算符合要求。3.2.2絮凝池設(shè)計計算絮凝池分為機(jī)械絮凝池及水力絮凝池，水力絮凝池中的柵條絮凝池具有速度梯度分布均勻、絮凝時間較短的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計選用柵條絮凝池。其設(shè)計計算過程如下：(1)已知條

7、件設(shè)計水量5105m3/d，自用水量系數(shù)取5%，絮凝池設(shè)置兩組，取絮凝時間一般為1015min，取12min。為配合沉淀池建設(shè)，絮凝池寬為7m，水深3.10m。絮凝池分為三段。前段放密柵條，過柵流速V1柵=0.25m/s，豎井平均流速V1井=0.12m/s;中段放疏柵條，過柵流速V2柵=0.22m/s,豎井平均流速V2井=0.12m/s;末段不放柵條，豎井平均流速V3井=0.12m/s。前段豎井過孔流速（豎井間孔洞流速）0.300.20m/s,中段0.200.15m/s,末段0.100.14m/s(2)絮凝池的設(shè)計流量Q(3)絮凝池容積W絮凝池沉淀池配合，池有效水深H=3.10m，則絮凝池平面

8、積A為：(4)單格豎井面積 ，取豎井的長l=1.6m，寬b=1.6m，單個豎井的實(shí)際面積f實(shí)=1.61.6=2.56(5)豎井的個數(shù)n ，取n=28，絮凝池實(shí)際面積f=2.5628=71.68。(6)豎井內(nèi)柵條布置選用柵條材料為鋼筋混凝土，斷面為矩形，厚度為50mm，寬度為50mm，預(yù)置拼裝。前段放置密柵條后：豎井過水面積為豎井中柵條面積為A柵=f實(shí)-A1水=1.34單柵過水?dāng)嗝婷娣e：a1柵=1.60.05=0.08所需柵條數(shù)為M1=A柵/ a1柵=16.75根，取M1=17根兩邊靠池壁各放置柵條1根，中間排列放置15根，過水縫隙數(shù)為16個平均過水縫寬 實(shí)際過柵流速中段設(shè)置疏柵條后：豎井面積為

9、豎井中柵條面積為A2柵= f實(shí)- A2水=2.56-1.38=1.18單柵過水?dāng)嗝娣e a2柵=1.60.05=0.08所需柵條數(shù)為， 取M2=15根兩邊靠池壁放置柵條各一根，中間排列放置13根，過水縫隙為14個。平均過水縫寬實(shí)際過柵流速(7)絮凝池的總高H絮凝池有效水深3.10m，取超高0.3m池底設(shè)泥斗及快開徘泥閥徘泥，泥斗深度0.60m。池的總高H：H=3.10+0.30+0.60=4.0m(8)絮凝池的長、寬絮凝池布置如圖示，圖中各格上下表示豎井隔墻開孔位置。上孔上緣在最高水位以下，下孔下緣與徘泥槽齊平，表示每個豎井中的網(wǎng)格層數(shù)，豎井的池壁厚為200mm。經(jīng)統(tǒng)計得絮凝池的長L=12800

10、mm（12.8m） 寬B=7400mm（包括結(jié)構(gòu)尺寸）。(9)豎井隔墻孔洞尺寸為豎井隔墻孔洞過水面積=如1號豎井的孔洞面積=1.013，取孔的寬為1.56m，高為0.65m。第一段取過孔流速0.30m/s.孔洞面積=1.1013，取寬高=1.560.65第二段取取過孔流速0.15m/s，孔洞面積=2.025，取寬高=1.401.40第三段取過孔流速0.10m/s，孔洞面積=3.0383，取寬高=1.741.74(10)水頭損失hH=h1-h2=1v12/2g+2v22/2g第一段計算數(shù)據(jù)如下：豎井?dāng)?shù)9個，單個豎井柵條層數(shù)2層，共計18層。1=1.0過柵流速v1柵=0.252m/s。豎井隔墻9個

11、孔洞2=3.0過孔流速Q(mào)1孔=Q2孔=v9孔=0.30m/sh=h1+h2=0.058+0.124=0.182m第二段 計算數(shù)據(jù)如下：豎井9個，每個豎井內(nèi)設(shè)置1層?xùn)艞l，共計9層。1=0.9過柵流速v2柵=0.222m/s豎井隔墻9個孔洞2=3.0過孔流速Q(mào)1孔=Q2孔=v10孔=0.155h=h1+h2=0.020+0.033=0.053m第三段計算數(shù)據(jù)如下：水流通過與孔數(shù)為8個過孔流速v1孔=v5孔=0.102=3.0h=h2=2v22/2g=0.012m絮凝總水頭損失h=h1+h2+h3=0.247m。(11)各段的停留時間第一段：=3.9m第二段：=3.9m第三段：=4.35m(12)G

12、值當(dāng)T=20，u=110-3pas第一段 =87.14 s-1第二段=47.0 s-1第三段=21.22 s-1 均滿足水力條件要求。3.3沉淀池設(shè)計計算本設(shè)計選用平流式沉淀池。在設(shè)計平流式沉淀池時，通常把表面負(fù)荷和停留時間作為重要的控制指標(biāo)，同時考慮水平流速。最佳設(shè)計參數(shù)可根據(jù)沉淀試驗(yàn)和類似水質(zhì)的沉淀池運(yùn)行情況確定，其設(shè)計過程如下：(1)采用兩組，每組沉淀流量Q=0.52187.5 m3/h =1093.75m3/h=0.3038m3/s。(2)設(shè)計數(shù)據(jù)選用取截留沉速=0.6mm/s 沉淀時間T=1.5h，水平流速v=14mm/s。(3)設(shè)計與計算沉淀池主要工藝參數(shù)單格沉淀面積：=506.3

13、m2沉淀池長度：L=3.6vT=3.6141.5=75.6m 取L=76m沉淀池寬度：=6.66m ，取B=7m實(shí)際沉淀池面積A=767=532m2實(shí)際截留沉速：=0.571mm/s沉淀池有效水深=3.08m.取有效水深3.10m，取超高0.3m，則池深3.40m。實(shí)際停留時間=1.508h實(shí)際水平流速=14.0 mm/s進(jìn)水穿孔花墻絮凝池與沉淀池之間采用穿孔墻布水。過孔流速取0.2m/s，則孔口總面積為=1.519m2,孔口尺寸取0.150.08=0.012m2，孔口個數(shù)為=127個，為便于施工，沿水深方向開5排孔，每排開26孔，共130孔。沿水面以下30cm，池底以上30cm均勻布置。放空

14、管沉淀池放空時間按3h計，則埋放一根放空管，其管徑按變水頭放空容器公式計算：，取d1=DN250mm。指形集水槽設(shè)計取指形集水槽長等于池長的=8m，間距1.4m，共5條，每條流量 =0.061 m3/s。槽內(nèi)起端水深等于槽寬，則B=0.9q0.4=0.29，取0.3m。槽兩側(cè)開d=35mm圓孔，孔口淹沒深度0.07m,則每孔流量為： =6.9910-4 m3/s集水槽每邊開孔數(shù)=43.6，按每邊開孔64個計算，間距為125mm設(shè)計。集水槽收集水流入出水渠后，從出水渠中間設(shè)置的出水管流入濾池，池寬按1m計算，則出水渠起端水深：=0.23m為保證出水均勻，集水槽出水應(yīng)自由跌落，則出水渠渠底應(yīng)低于沉

15、淀池水面的高度=出水渠水深+集水槽水深+集水槽孔口跌落高度+集水槽孔口淹沒高度,即0.23+0.29+0.05+0.07=0.64m,取出水渠寬1m深1m，(4)水力條件校核沉淀池寬7m,縱向分隔過水?dāng)嗝婷娣e=73.1=21.7 m2水流濕周=7+23.1=13.2m,水力半徑=1.64m弗勞德數(shù)=1.2181010-5雷諾數(shù)=22960沉淀池中的弗勞德數(shù)和雷諾數(shù)是平流沉淀池設(shè)計的重要控制參數(shù)，當(dāng)縱向（平行水流方向）分隔，因增大濕周而降低水力半徑，能夠有效增大弗勞德數(shù)，同時降低雷諾數(shù)，從而改善了水力條件。4 過濾4.1濾池形式的選擇濾池形式多種多樣，以石英砂為濾料的普通快濾池使用歷史最久。為了

16、充分發(fā)揮濾層截污能力，在改進(jìn)濾料級配組成、提高濾速及延長過濾周期方面進(jìn)行了研究，研究出濾料粒徑循水流方向減小或不變的過濾層，如雙層、多層及均質(zhì)濾料濾池。均質(zhì)濾料濾池是一種濾料粒徑較為均勻的重力式快濾型濾池。基本形式是V型濾池。由于截污量大，過濾周期長，而采用了氣的水反沖洗方式。近年來，在我國應(yīng)用廣泛，適用于大、中型水廠。本設(shè)計采用V型濾池。設(shè)計計算過程如下： 4.2設(shè)計計算(1)單池格數(shù)和平面尺寸Q=500001.05=52500m3/d=2187.5m3/h=0.6076 m3/s假設(shè)該座快濾池分為n格，出水閥門自動調(diào)節(jié)，保持等水頭等速過濾運(yùn)行，當(dāng)1格檢修1格反沖洗時，該兩格濾池原來過濾的水

17、量扣除表面掃洗水量后平均分配到其他各格濾池，增加進(jìn)水量的濾池濾速應(yīng)10m/s，則有：,得n7.3設(shè)計一組分為8格雙單元濾池，對稱雙排布置，中間為管廊。單池流量：=273.4 m3/h=0.076 m3/s設(shè)計濾速v=8m/h，則單池過濾面積: =34.175 m2。取單池平面尺寸為LB=5(3.5+3.5),實(shí)際過濾面積f=35 m2。正常過濾濾速,當(dāng)一格檢修一格沖洗時，其他幾格的強(qiáng)制濾速為：。(2)濾池反沖洗系統(tǒng)反沖洗時，8格單池中只有一格處于沖洗狀態(tài)，所以水沖洗系統(tǒng)和氣沖洗系統(tǒng)均按單層粗砂級配濾池表面掃洗時單池沖洗所需的水量、氣量計算。沖洗強(qiáng)度和沖洗歷時a.單獨(dú)氣沖洗：氣沖強(qiáng)度qq=15L

18、/(sm2)即0.9 m3/( m2min)，歷時t0=2minb.氣水同時反沖洗：氣沖強(qiáng)度qq=15L/(sm2)，水沖強(qiáng)度qs=4 L/(sm2)，即14.4 m3/( m2h)，歷時t1=4min。c.單獨(dú)水沖洗：水沖強(qiáng)度qs=4 L/(sm2)，即14.4 m3/( m2h)，歷時t1=4min。d.表面掃洗：表面掃洗強(qiáng)度qb=1.5L/(sm2) 即5.4m3/( m2h)，歷時t0=10min。沖洗流量空氣流量Qq=qqf=0.935=31.5 m3/min反沖洗水流量Qs=qsf=14.435=504 m3/h=0.14 m3/s表面掃洗水從單格濾池兩單元的V型掃洗槽中進(jìn)入，每條

19、V型槽掃洗水流量=沖洗設(shè)備沖洗水泵選用兩臺250TLW-400I，設(shè)于管廊之內(nèi)，從中央出水渠中取水，沖洗水泵參數(shù)如下：Q=850 m3/h,H=13m，N=45KW，=80%。鼓風(fēng)機(jī)選用BE250兩臺，一用一備。風(fēng)機(jī)出口壓力0.039MPa，流量52.6 m3/min，轉(zhuǎn)速1300r/min，軸功率48.6Kw。在建有生物預(yù)處理構(gòu)筑物的水廠，濾池沖洗供氣鼓風(fēng)機(jī)可以和預(yù)處理工藝的股風(fēng)機(jī)合用，另從公用鼓風(fēng)機(jī)房引出管道連接濾池輸氣管。沖洗管道供氣管道管徑DN300mm，流速沖洗水管管徑DN400mm，流速清水出水管管徑DN400mm，強(qiáng)制過濾時出水流速為v=1.29m/s。(3)進(jìn)水系統(tǒng)：在濾池兩端

20、分別各設(shè)置一條進(jìn)水渠道，該進(jìn)水渠不設(shè)溢流堰、溢流管。進(jìn)水渠流量進(jìn)水總渠寬取1.20m，有效水深1.30m。則起端流速從進(jìn)水渠正常進(jìn)入單格濾池進(jìn)水流量強(qiáng)制過濾時，進(jìn)入單格濾池進(jìn)水流量:q=9.5135=v強(qiáng)制f=332.85 m3/h=0.092 m3/s。進(jìn)水管流速取1.2 m/s，從進(jìn)水渠通過主要進(jìn)水孔進(jìn)入每格濾池的短管、閥門直徑取d1=350mm。如采用方形氣動進(jìn)水閘板，取過孔流速等于1.0m/s，則閘板面積-0.092/1.0=0.092m2。取閘板孔400400mm方孔一個。表面掃洗流量。進(jìn)水管流速取1.2m/s,通過次要進(jìn)水孔進(jìn)入每格濾池的短管、手動閥門一臺。(4)V型槽取掃洗孔的平

21、均斷面上的過孔流速v=2.0m/s。沖洗時V型槽內(nèi)水深為u孔口流量系數(shù)，設(shè)計中取0.97.取0.22m槽高b=h+0.10=0.32m槽寬x=btan40+0.12=0.388m，取x=0.40m取掃洗孔內(nèi)徑d=30mm單孔流量設(shè)掃洗孔間距為a，沿長度方向共開個掃流孔，根據(jù)掃洗強(qiáng)度1.5L/(sm2)計算：1.53.50L=0.91，則掃洗孔間距取掃洗孔d30mm170mm。在反沖洗時，濾池內(nèi)水面高于中央排水渠渠頂h1值，按照薄壁堰流計算，單寬流量Q=0.42（2g）h11.5=1.86 h11.5，其中Q為反沖洗流量與表面掃洗流量之和。 Q取V型槽掃洗孔低于沖洗濾池內(nèi)最高水位100mm，則V

22、型槽槽底標(biāo)高=V型槽中央排水渠渠頂標(biāo)高+ h1=2.0+0.058-0.10-0.015=1.943m(5)配水配氣系統(tǒng)濾頭：長柄濾頭，1 m2范圍內(nèi)每行5個，每列7個，共35個/ m2配水配氣總渠：反沖洗時，配水配氣干渠的水流量QS=0.14 m3/s 設(shè)計干渠寬度等于0.8m，高1.40m，氣水同時進(jìn)入配水配氣渠時，空氣處于壓縮狀態(tài)，配水渠進(jìn)口沖洗水流量1.5m/s 。配水渠方形配水孔出口流速取1.20 m/s，配水孔出口面積F1=0.2 m2，方孔尺寸（長寬）0.10m0.10m，則方孔個數(shù)為NK=0.24/（0.100.10)=20個。配水配氣干渠每面取10個，中心間距5000/10=

23、500mm。 按照100mm100mm400mm設(shè)置配水孔配氣孔置于配水孔上方，配水配氣干渠每側(cè)取16個，共32個，中心間距312.5mm，取配水孔直徑d=50mm，則配水孔空氣流速 (6)排水系統(tǒng)：排水渠寬0.80m，配水配氣干渠流量QP=QS+Qb Qp=0.14+0.0262=0.192 m3/s起端水深為使過堰水流自由墜落，堰頂至排水渠，堰頂至排水渠內(nèi)最高水面落差為0.2m。根據(jù)排水渠頂端高出濾料層面0.50m，要求：排水渠起端深1.20m，滿足過堰水流自由墜落。排水采用氣動閘門，閘板尺寸500mm500mm，過孔流速0.768m/s(7)濾層和承托層濾料粒徑0.92-1.2mm，厚1

24、200mm，不平均系數(shù)K80=1.31.4，正常過濾時，砂上水深1.60m，承托層粒徑24mm，厚10cm。(8)濾池高度配水、配氣及集水室高度 H1=0.9m濾板高度 H2=0.13m粗砂承托層厚度 H3=0.10m濾料層厚度 H4=1.20m砂面水深 H5=1.60m超高 H6=0.50m則濾池總高度 H=4.43m(9)清水總渠濾后清水流量Q=0.6076 m3/s，清水總渠寬1.2m，水深h=1.20m，則清水渠內(nèi)流速 通向清水池的一根總出水管，取消水管內(nèi)流速v=1.0m/s，直徑d=0.880選用DN900mm輸水管，管內(nèi)實(shí)際流速。本濾池平面布置圖及主要剖面圖見附圖。5 消毒及其設(shè)備

25、設(shè)計計算水廠采用氯消毒，預(yù)氯化最大投氯量取1.5mg/s，清水池最大投加量為1mg/s。則預(yù)氯化加氯量為：Qa=0.001aQ1=0.0011.552500=78.75kg/d清水池加氯量Qa=0.001aQ1=0.0011.052500=52.5 kg/d。儲氯量為（按一個月考慮）為：M=30 Qa=30131.25=3937.5kg。為保證氯消毒時的安全和計量正確，采用加氯機(jī)投加，并設(shè)校核氯量的計量設(shè)備，選用手動調(diào)節(jié)式真空加氯機(jī)40120kg/d六臺，一臺備用?？紤]活動空間，加氯間長取5m，寬為4m，占地面積為20m2。選用容量為1000kg/瓶的瓶裝氯，每瓶的直徑D=800mm，長度為L

26、=2020mm。每個月需氯量為7952.4kg，所以需要氯的瓶數(shù)為：N,取N=4。則至少占地面積為：。考慮搬運(yùn)等活動空間，取氯庫的長為4m，寬為5m,占地面積為20m26 其他構(gòu)筑物設(shè)計6.1配水井設(shè)計計算 設(shè)計流量Q=500001.05=52500m3/d=2187.5m3/h。取停留時間取10s, 則：V=QT=2187.510/3600=6.07m3配水井?dāng)嗝婷娣e取1m/s配水井面積6.2清水池設(shè)計計算清水池用于調(diào)節(jié)泵站的供水量用水量之間的流量差值，采用兩座矩形池。W=W1+W2+ W3+ W4W1:調(diào)節(jié)容積取用水量的10%，W1=5000010%=5000 m3W2:消防用水量，此處取W=0W3：水廠沖洗濾池，沉淀池排泥用水，不予考慮。W4：安全儲備用水，不予考慮。W=W1+W2+ W3+ W4=5000 m3取兩座清水池，有效水深4.5m。則單池平面積為。