水厂设计说明与计算书给水课程设计

水 厂 设 计 说 明 与 计 算 书39第1章 设计水质水量与工艺流程的确定1.1 设计水质水量1.1.1 设计水质本设计给水处理工程设计水质满足国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2006），处理的目的是去除原水中悬浮物质，胶体物质、细菌、病毒以及其他有害万分，使净化后水质满足生活饮用水的要求。生活饮用水水质应符合下列基本要求：（1） 水中不得含有病原微生物。（2） 水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。（3） 水的感官性状良好。基础资料：1厂区地形平坦无高差。2原水水质分析表原水水质分析表项 目单 位数 据项 目单 位数 据色度度10CO2Mg/L14.26嗅味/无Na+K+Mg/L8.46进水含沙量Kg/m360SO42-Mg/L17.2pH/7.2溶解固体Mg/L139.0总硬度Mg/LCaCO3400挥发酚Mg/L0.002Fe+2+Fe+3Mg/L0.3有机磷Mg/L0.09ClMg/L15.51砷Mg/L0.01HCO3Mg/L119.6高锰酸盐指数Mg/L3Ca2+Mg/L32.46氮氨Mg/L0.2Mg2+Mg/L3.05细菌总数个/mL38000NO2Mg/L2.75大肠杆菌个/L13003滤砂筛分资料（请改组成所需d10=0.5mm,K80=1.8的滤料）。筛孔孔径（mm）1.31.21.11.00.90.80.70.60.50.40.3通过砂量（%）10096928480756040281204该水厂所在地区常年主导风向为东风。1.1.2 设计水量水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并以水质最不利情况进行校核。Qd=Qa*Kd=600001.5=90000m3/d水厂自用水量主要用于滤池冲洗和澄清池排泥等方面。城镇水厂只用水量一般采用供水量的5%10%，本设计取8%，则设计处理量为：Q=（1+a）Qd =1.0890000=97200m3/d式中 Q水厂日处理量；a水厂自用水量系数，一般采用供水量的5%10%，本设计取8%；Qa平均日设计供水量（m3/d），为6万m3/d；Qd最高日设计供水量（m3/d）；Kd供水量日变化系数，取15。1. 2 给水处理流程确定1.2.1 给水处理工艺流程的选择给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有关。一般来讲，地下水只需要经消毒处理即可，对含有铁、锰、氟的地下水，则需采用除铁、除锰、除氟的处理工艺。地表水为水源时，生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。如果是微污染原水，则需要进行特殊处理。一般净水工艺流程选择：1. 原水简单处理（如用筛网隔虑）适用条件：水质要求不高，如某些工业冷却用水，只要求去除粗大杂质时2. 原水混凝、沉淀或澄清适用条件：一般进水悬浮物含量应小于2000-3000mg/L，短时间内允许到5000-10000mg/L，出水浊度约为10-20度，一般用于水质要求不高的工业用水。3. 原水混凝沉淀或澄清过滤消毒一般地表水广泛采用的常规流程，进水悬浮物允许含量同上，出水浊度小于2NTU。4. 原水接触过滤消毒1) 一般可用于浊度和色度低的湖泊水或水库水处理。2) 进水悬浮物含量一般小于100mg/L，水质稳定、变化较小且无藻类繁殖。5. 原水调蓄预沉、自然预沉或混凝预沉混凝沉淀或澄清过滤消毒高浊度水二级沉淀（澄清），适用于含砂量大，砂峰持续时间较长时，预沉后原水含砂量可降低到1000mg/L以下。由于此水质样本中的含沙量大，故本设计采用预处理后跟一般常规的净水处理工艺， 其净水工艺流程如下：原水混合沉淀池市政管网絮凝池滤池二级泵房清水池混凝剂消毒剂自然预沉第2章 给水处理构筑物与设备型式选择2.1 加药间2.1.1 药剂溶解池设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜，池顶宜高出地面0.20m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm的排渣管，池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。由于药液一般都具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。2.1.2 混凝剂药剂的选用与投加(1). 混凝剂药剂的选用混凝剂选用:碱式氯化铝Aln(OH)mCL3n-m简写PAC. 碱式氯化铝在我国从七十年代初开始研制应用，因效果显著，发展较快，目前应用较普遍，具用使胶粒吸附电性中和和吸附架桥的作用。本设计水厂混凝剂最大投药量为30mg/l。其特点为：1）净化效率高，耗药量少除水浊度低，色度小、过滤性能好，原水高浊度时尤为显著。2）温度适应性高：PH值适用范围宽（可在PH=59的范围内，而不投加碱剂）3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。4）设备简单、操作方便、成本较三氯化铁低。5）无机高分子化合物。(2). 混凝剂的投加混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;压力投加方式有水射投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用。2.1.3 加氯间1、靠近加氯点，以缩短加氯管线的长度。水和氯应充分混合，接触时间不少于30min。为管理方便，和氯库合建。加氯间和氯库应布置在水厂的下风向。2、加氯间的氯水管线应敷设在地沟内，直通加氯点，地沟应有排水设施以防积水。氯气管用紫铜管或无缝钢管，氯水管用橡胶管或塑料管，给水管用镀锌钢管，加氨管不能用铜管。3、加氯间和其他工作间隔开，加氯间应有直接通向外部、且向外开的门，加氯间和值班室之间应有观察窗，以便在加氯间外观察工作情况。4、加氯机的间距约0.7m，一般高于地面1.5m左右，以便于操作，加氯机（包括管道）不少于两套，以保证连续工作。称量氯瓶重量的地磅秤，放在磅秤坑内，磅秤面和地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。有每小时换气8-12次的通风设备。加氯间的给水管应保证不断水，并且保持水压稳定。加氯间外应有防毒面具、抢救材料和工具箱。防毒面具应防止失效，照明和通风设备应有室外开关。设计加氯间时，均按以上要求进行设计。2.2 混合设备在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件。混合是取得良好絮凝效果的重要前提，影响混合效果的因素很多，如药剂的品种、浓度、原水温度、水中颗粒的性质、大小等。混合设备的基本要求是药剂与水的混合快速均匀。同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行成本。混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。由于水力混合难以适应水量和水温等条件变化，且占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦；机械混合耗能大，维护管理复杂；相比之下，管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备,管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。它是有二个一组的混合单元件组成，在不需外动力情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达90-95%，本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。2.3 絮凝池絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝体。目前国内使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝、栅条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。表2-1 絮凝池的类型及特点表类 型特点适用条件隔板式絮凝池往复式优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便；缺点：容积较大，水头损失较大，转折处钒花易破碎水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者回转式优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便；缺点：出水流量不宜分配均匀，出口处宜积泥水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者；改建和扩建旧池时更适用旋流式絮凝池优点：容积小，水头损失较小；缺点：池子较深，地下水位高处施工较难，絮凝效果较差一般用于中小型水厂折板式絮凝池优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小；缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价高流量变化较小的中小型水厂网格絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短；缺点：末端池底易积泥根据以上各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用往复式隔板絮凝池。2.4 沉淀池 常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件见如下的各种形式沉淀池性能特点和适用条件。表2-2 各种形式沉淀池性能特点和适用条件表型式性能特点适用条件平流式优点： 1、可就地取材，造价低；2、操作管理方便，施工较简单；3、适应性强，潜力大，处理效果稳定； 4、带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点： 1、不采用机械排泥装置，排泥较困难2、机械排泥设备，维护复杂；3、占地面积较大1、 一般用于大中型净水厂；2、原水含砂量大时作预沉池竖流式优点： 1、排泥较方便2、一般与絮凝池合建，不需建絮凝池；3、占地面积较小缺点： 1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差；2、施工较平流式困难1、一般用于小型净水厂；2、常用于地下水位较低时辐流式优点： 1、沉淀效果好；2、有机械排泥装置时，排泥效果好；缺点： 1、基建投资及费用大；2、刮泥机维护管理复杂，金属耗量大；3、施工较平流式困难1、 一般用于大中型净水厂；2、在高浊度水地区作预沉淀池斜管（板）式优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少缺点：1、斜管（板）耗用材料多，且价格较高；2、排泥较困难1、 宜用于大中型厂 2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来以完成澄清的作用。设计采用斜管沉淀池。相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大。而且斜管沉淀池因采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好。2.5 滤池（1）、多层滤料滤池：优点是含污能力大，可采用较大的流速，能节约反冲洗用水，降速过滤水质较好，但只有三层滤料、双层滤料适用大中型水厂；缺点是滤料不易获得且昂贵管理麻烦，滤料易流逝且冲洗困难易积泥球，需采用助冲设备；（2）、虹吸滤池：适用于中型水厂（水量210万吨/日），土建结构较复杂，池深大，反洗时要浪费一部分水量，变水头等速过滤水质也不如降速过滤：（3）、无阀滤池、压力滤罐、微滤机等日处理小，适用于小型水厂；（4）、移动罩滤池：需设移动洗砂设备机械加工量较大，起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不宜过高，罩体合隔墙间的密封要求较高，单格面积不宜过大（小于10m2 ）；（5）、普通快滤池：是向下流、砂滤料的回阀式滤池，适用大中型水厂，单池面积一般不宜大于100m2 。优点有成熟的运行经验运行可靠，采用的砂滤料，材料易得价格便宜，采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深适中，采用降速过滤，水质较好；（6）、双阀滤池：是下向流、砂滤料得双阀式滤池，优缺点与普通快滤池基本相同且减少了2只阀门，相应得降低了造价和检修工作量，但必须增加形成虹吸得抽气设备。（7）、V型滤池：从实际运行状况，V型滤池来看采用气水反冲洗技术与单纯水反冲洗方式相比，主要有以下优点：1）、较好地消除了滤料表层、内层泥球，具有截污能力强，滤池过滤周期长，反冲洗水量小特点。可节省反冲洗水量4060%，降低水厂自用水量，降低生产运行成本。2）、不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了滤料使用寿命，减少了滤池补砂、换砂费用。 3）、采用粗粒、均质单层石英砂滤料，保证滤池冲洗效果和充分利用滤料排污容量，使滤后水水质好。根据设计资料，综合比较选用目前较广泛使用的V型滤池。2.6 消毒方法水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序，其目的在于杀灭水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致传染病的危害。其方法分化学法与物理法两大类，前者系水中投家药剂，如氯、臭氧、重金属、其他氧化剂等；后者在水中不加药剂，而进行加热消毒、紫外线消毒等。经比较，采用液氯消毒。氯是目前国内外应用最广的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。加氯操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。原水水质较好时，一般为滤后消毒，虽然二氧化氯，消毒能力较氯强而且能在管网中保持很长时间，但是由于二氧化氯价格昂贵，且其主要原料亚氯酸钠易爆炸，国内目前在净水处理方面应用尚不多。第3章 水厂平面布置3.1 布置说明水厂占地面积24000m，因地制宜并考虑到远期发展，工艺采用水厂现行布置，流程力求简短，适当增加绿地，使水厂里面丰满。当各构筑物和建筑物的个数和面积确定之后，根据工艺流程和构筑物的功能要求，结合地质和地形条件，进行平面布置，布置时应考虑以下几点：（1）布置紧凑，以减少水厂占地面积和连接管渠的长度，并便于操作管理。但各构筑物之间应留处必要的施工和检修间距和管道地位；（2）充分利用地形，力求挖填土方平衡以减少填、挖土方量和施工费用；（3）各构筑物之间连接管应简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。此外，有时也需要设置必要的超越管道，以便某一构筑物停产检修时，为保证必须供应的水量采取应急措施；（4）建筑物布置应注意朝向和风向；（5）有条件时最好把生产区和生活区分开，尽量避免非生产人员在生产区通行和逗留，以确保生产安全；（6）对分期建造的工程，既要考虑近期的完整性，又要考虑远期工程建成后整体布局的合理性。还应该考虑分期施工方便。3.2 生产管线设计水厂工艺流程中的主要管线有生产管线、超越管线、加药管线、（ABS塑料管）、加氯管线、自用水管线、排水管线；具体布置详见总平面布置图。第4章 给水处理厂工艺计算4.1 加药间设计计算4.1.1. 设计参数 已知计算水量Q=97200m3/d=4050m3/h。根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选碱式氯化铝为混凝剂，混凝剂的最大投药量a=30mg/L，药容积的浓度b=15%，混凝剂每日配制次数n=2次。4.1.2. 设计计算 1 溶液池容积W1 W1=9.71,取10m3 式中：a混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L），本设计取30mg/L; Q设计处理的水量，4050m3/h; B溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%，本设计取15%； n每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。 溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2个，每个容积为W1（一备一用），以便交替使用，保证连续投药。单池尺寸为L*B*H=2.5*2.0*2.3，高度中包括超高0.3m，置于室内地面上. 溶液池实际有效容积：W=2.5*2.0*2=10 m3满足要求。池旁设工作台，宽1.0-1.5m，池底坡度为0.02。底部设置DN100mm放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管。池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿池面接入药剂稀释采用给水管DN60mm，按1h放满考虑。 2 溶解池容积 W2=0.3 W1=0.3*10=3 m3 式中： 溶解池容积（m3 ），一般采用（0.2-0.3）；本设计取0.3溶解池也设置为2池，单池尺寸：L*B*H=2.0*1.0*1.8，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。 溶解池实际有效容积：W=2.6*1.0*1.5=3m3满足要求。 溶解池的放水时间采用t10min，则放水流量：qo= W2/60t=5L/s查水力计算表得放水管管径75mm，相应流速v0=1.3m/s管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径d100mm的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构 3 投药管投药管流量q=查水力计算表得投药管管径d20mm，相应流速为1.24m/s。4 溶解池搅拌设备 溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机。5 计量投加设备 混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;压力投加方式有水射投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用离心泵和转子流量计配合投加。计量泵每小时投加药量:q= 式中：溶液池容积（m3）离心泵型号25FYS-20选用2台，一用一备。 6 药剂仓库 考虑到远期发展，面积为150m2，仓库与混凝剂室之间采用人力手推车投药,药剂仓库平面设计尺寸为10.0m15.0m。4.2 混合设备设计计算4.2.1设计参数设计总进水量为Q=97200m3/d，水厂进水管投药口靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布，进水管采用三条，流速v=1.0m/s。计算草图如图2-1。图4-1 管式静态混合器计算草图4.2.2 设计计算1.设计管径静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量q=Q/n=97200/2=48600 m3/d =0.56m3/s；则静态混合器管径为： D=0.85m，本设计采用D=900mm； 2.混合单元数按下式计算N2.36V-0.5D-0.3=2.36*1-0.5*0.9-0.3=2.69，本设计取N=3；则混合器的混合长度为：L=1.1DN=1.1*0.9*3=2.97m3.混合时间 T=L/V=2.97/1.0=2.97s4.水头损失h=0.5m,符合设计要求。5.校核GT值 G=s-1，在700-1000之间，符合设计要求 GT=7721.8*2.97=2143.82000，水力条件符合设计要求。4.3 往复式隔板絮凝池设计计算4.3.1 设计参数絮凝池设计n=2组，每组设1池，每池设计流量为 Q1=,絮凝时间T=20min。4.3.2设计计算 1. 絮凝池有效容积 V=Q1T=675 m3 考虑与斜管沉淀池合建，絮凝池平均水深取2m，池宽取B=15.0m。2. 絮凝池有效长度L=式中： H平均水深(m);本设计取超高0.5m，H=2.0m； 3. 隔板间距絮凝池起端流速取，末端流速取。首先根据起，末端流速和平均水深算出起末端廊道宽度，然后按流速递减原则，决定廊道分段数和各段廊道宽度。起端廊道宽度： 末端廊道宽度：廊道宽度分成4段。各段廊道宽度和流速见表2-1。应注意，表中所求廊道内流速均按平均水深计算，故只是廊道真实流速的近似值，因为，廊道水深是递减的。表2-1 廊道宽度和流速计算表廊道分段号1234各段廊道宽度（m）0.560.670.901.4各段廊道流速（m/s）0.50.420.310.20各段廊道数6667各段廊道总净宽（m）3.364.025.49.8 四段廊道宽度之和取隔板厚度=0.20m，共25块隔板，则絮凝池总长度L为：4.水头损失计算式中： vi第i段廊道内水流速度（m/s）； 第i段廊道内转弯处水流速度（m/s）； mi第i段廊道内水流转弯次数；隔板转弯处局部阻力系数。往复式隔板（1800转弯）=3；第i段廊道总长度(m)；-第i段廊道过水断面水力半径（m）；流速系数，随水力半径Ri和池底及池壁粗糙系数n而定，通常按曼宁公式计算。=0.56*2/(0.56+2*2)=0.25 mC1=1/n*R1/6=1/0.013*0.251/6=61.05, C12=3727.58絮凝池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥砂浆抹面，粗糙系数为n=0.013。其他段计算结果得：R2=0.29, C2=62.47, C22=3902.80R3=0.37, C3=65.10, C32=4237.78R4=0.52, C4=68.95, C42=4753.73廊道转弯处的过水断面面积为廊道断面积的1.2-1.5倍，本设计取1.4倍，则第一段转弯处流速： v1t=式中：第i段转弯处的流速（m/s）； 单池处理水量（m3/h）,2025（m3/h）； 第i段转弯处断面间距，一般采用廊道的1.2-1.5倍； 池内水深（m）,2m。其他3段转弯处的流速为：v2t=0.300m/s v3t=0.223 m/s v4t=0.143m/s 各廊道长度为：l1=n*B=6*15=90ml2=n*B=6*15=90ml3=n*B=6*15=90ml4=n*B=6*15=90m则各段水头损失为： h2=0.0966m h3=0.0512m h4= 0.0203m 表2-2 各段水头损失表段数miliRivitviCiCi2hi16900.250.3590.561.053727.580.14226900.290.3000.4262.473902.800.096636900.370.2230.3165.104237.780.051247900.520.1430.2068.954753.730.0203合计hi=0.31015.GT值计算(t=20时) =50.1160,符合设计要求； GT=50.11*20*60=60126 （在104-105范围之内）絮凝池与沉淀池合建，中间过渡段宽度为1.5m。 4.4 沉淀池设计计算平流沉淀池设计计算1.分为两个预沉池，每个预沉池分两格，则每格沉淀池流量为：Q1=1/4*Q/24=0.25*97200/24=1012.5m3/h=0.28m3/s1. 设计数据选用截留速度u0=0.60mm/s；沉淀时间T=1.5h；水平流速v=14mm/s。2. 计算与设计1 沉淀面积A=Q/3.6u0=1012.5/3.6/0.6=468.75m2沉淀池长度L=3.6vT=3.6*14*1.5=75.6m取L=76m沉淀池宽度B= A/L=468.75/76=6.17m,取B=6 m则实际沉淀面积A=456m2，实际截流速度u0=0.62mm/s沉淀池有效水深H=Q*T/B/L=1012.5*1.5/6/76=3.33m,取有效水深3.4m，超高0.3m实际停留时间T=B*L*H/Q=6*76*3.4/1012.5=1.53h实际水平流速v=L/T/3.6= 76/1.53/3.6=13.80mm/s2 沉淀池放空时间按3h计，则埋设一根放空管直径d为d=(0.7*B*L*H0.5/T)1/2=(0.7*6*76*3.40.5/3/3600)1/2=0.233m取d=DN250mm3 取指形集水槽长等于池长的1/108.0m，间距2m，共7条，每条流量q=Q/n=0.28/7=0.04m3/s取槽内起端水深等于槽宽，则H=B=0.9q0.4=0.9*0.04 0.4=0.25m两侧开d=35mm圆孔，孔口淹没深度0.07m则每孔流量为：q/=0.62*/4*d2*(2g*0.07)0.5=0.62*3.14/4*0.0352*(2*9.8*0.07)0.5=6.98*10-4m3/s集水槽每边开孔个数为q/2q=0.04/2/(6.98*10-4)=29个，按孔口间距=100mm集水槽积水流入出水渠后，从出水渠中间设置出水管流入混合器，渠宽按1.0m计，则出水渠起端水深H=30.5*(Q/2)2/g/1.02)1/3=30.5*(0.28/2)2/9.81/1.02)1/3=0.218mm为保证出水均匀，集水槽出水应自由跌落，则出水渠渠底应低于沉淀池水面的高度等于出水渠水深+集水槽水深+集水槽孔口跌落高度（采用0.05m）+集水槽孔口淹没高度，即为0.218+0.25+0.05+0.07=0.588m，取出水渠宽1.0m，深1.0m。4.水利条件校核沉淀池宽6m，可考虑沿纵向设置隔墙两道，沿底部开300*300mm间距=5000mm导流孔，则沉淀池过水断面积=3*3.4=10.2m2湿周=3+2*3.4=9.8m水力半径R=10.2/9.8=1.04m弗劳德数Fr=v2/Rg= 0.013802/1.04/9.81=1.87*10-5（1*10-4-1*10-5），符合要求。雷诺数Re=v*R/=1.380*104/0.01=14352（水温200C，=0.01cm2/s） 斜管沉淀池设计计算斜管沉淀池是浅池理论在实际中的具体应用，按照斜管中的水流方向，分为异向流、同向流、和侧向流三种形式。斜管沉淀池具有停留时间短、沉淀效率高、节省占地等优点。本设计沉淀池采用异向斜管沉淀池，设计2组4.4.1设计参数设计流量为Q=2025 m3/h，斜管沉淀池与絮凝池合建，池宽为15m，表面负荷q=10m3/ m2h斜管材料采用厚0.4mm，塑料板热压成成六角形蜂窝管，内切圆直径d=25mm，长1000mm，水平倾角=60，斜管沉淀池计算草图见图4-2. 4.4.2 设计计算4.4.2.1平面尺寸计算1.沉淀池清水区面积A=Q/q=2025/10=202.5m2式中 q表面负荷，一般采用9.0-11.0，本设计取102. 沉淀池的长度L=A/B=202.5/15=13.5m则沉淀尺寸为LB=13.515=202.5m2，为配水均匀，进水区布置在15m长的一侧。在13.5m的长度中扣除无效长度1000*cos60o=0.5m，并考虑斜管结构系数1.03，因此进出口面积为：A1=式中： k1斜管结构系数，取1.033 沉淀池总高度式中 h1保护高度（m），一般采用0.3-0.5m，本设计取0.3m； h2清水区高度（m），一般采用1.0-1.5m，本设计取1.2m； h3斜管区高度（m），斜管长度为1.0m，安装倾角600，则； h4配水区高度（m），一般不小于1.0-1.5m，本设计取1.5m； h5排泥槽高度（m），本设计取0.8m。4.4.2.2.进出水系统1. 沉淀池进水设计沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：A2=Q/v=0.56/0.2=2.8m2式中 v孔口速度（m/s），一般取值不大于0.15-0.20m/s。本设计取0.2m/s。每个孔口的尺寸定为15cm8cm，则孔口数N= A2/15/8=28000/15/8=234个。进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。2.沉淀池出水设计沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速v1=0.6m/s，则穿孔总面积： A3=Q/v1=0.5/0.6=0.93m2设每个孔口的直径为4cm，则孔口的个数 N= A3/F=0.93/0.001256=741式中 F每个孔口的面积(m2),F=设沿池长方向布置8条穿孔集水槽，中间为1条集水渠，为施工方便槽底平坡，集水槽中心距为：L=12/8=1.5m。，每条集水槽长L=(15-1)/2=7m， 每条集水量为：q=0.56/2/8=0.035m3/s，考虑池子的超载系数为20%，故槽中流量为：q=1.2q=1.2*0.035=0.042 m3/s 槽宽：=0.9=0.90.042=0.90.28=0.25m。起点槽中水深 H1=0.75b=0.750.25=0.19m，终点槽中水深H2=1.25b=1.250.25=0.32m 为了便于施工，槽中水深统一按H2=0.32m计。集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取0.05m，跌落高度取0.07m，槽的超高取0.15m。则集水槽总高度:H=H2+0.05+0.07+0.15=0.32+0.05+0.07+0.15=0.59m 集水槽双侧开孔，孔径为DN=25mm，每侧孔数为50个，孔间距为15cm 8条集水槽汇水至出水渠，集水渠的流量按0.56m3/s，假定集水渠起端的水流截面为正方形，则出水渠宽度为b=0.9Q0.4=0.9*0.560.4=0.714m，为施工方便采用0.72m，起端水深0.59m，考虑到集水槽水流进入集水渠时应自由跌落高度取0.05m，即集水槽应高于集水渠起端水面0.05，同时考虑到集水槽顶相平，则集水渠总高度为：=0.05+0.72+0.59=1.36m 出水的水头损失包括孔口损失和集水槽速度内损失。孔口损失：式中：进口阻力系数，本设计取=2.集水槽内水深为0.32m，槽内水力坡度按i=0.01计，槽内水头损失为： h2=iL=0.01*7=0.07m出水总水头损失 h =h1+h2=0.037+0.07=0.107m4.4.2.3. 沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力排泥，穿孔管横向布置，沿与水流垂直方向共设8根，双侧排泥至集泥渠。集泥渠长12m，BH=0.3m0.3m，孔眼采用等距布置，穿孔管长7.5m，首末端集泥比为0.5 ，查得=0.72。取孔径=25mm，孔口面积=0.00049m，取孔距=0.4m，孔眼总面积为：m2孔眼总面积为：孔眼总面积为：m2 穿孔管断面积为：=0.0123 m2 穿孔管直径为： =0.125m 取直径为150mm，孔眼向下，与中垂线成角，并排排列，采用气动快开式排泥阀。4. 4.3 核算（1） 雷诺数Re水力半径=mm=0.625cm 当水温=20时，水的运动粘度=0.01cm2/s斜管内水流速速为=0.56/189.32/0.866=0.0034m/s=0.34cm/s =0.625*0.25/0.01=15.625500，符合设计要求 式中 斜管安装倾角，一般采用600-750，本设计取600 ， （2）弗劳德系数 =1.8910-4 介于0.001-0.0001之间，满足设计要求。 （3）斜管中的沉淀时间=294s=4.9min ，满足设计要求（一般在25min之间）式中 斜管长度（m），本设计取1.0m 4.5 V型滤池设计计算4.5.1设计参数设计2组滤池，每组滤池设计水量Q=2025m/d,设计滤速=10m/h，过滤周期48h滤层水头损失：冲洗前的滤层水头损失采用1.8m第一步 气冲冲洗强度=15L/(s. m)，气冲时间=2min第二步 气、水同时反冲=15L/(s. m)，=4L/(s. m)，=4min第三步 水冲强度=5L/(s. m)，=4min冲洗时间t=10min；冲洗周期T=48h反冲横扫强度1.8L/(s. m) ，滤池采用单层加厚均质石英砂滤料，粒径0.96-1.35mm，不均匀系数1.2-1.6。图4-3 V型滤池剖面示意图2.4.2 设计计算1. 平面尺寸计算1.1 滤池工作时间 =24t=24 0.167=23.9h 1.2 滤池总面积F=406.69m 1.3 滤池的分格为了节省占地，选双格V型滤池，池底板用混凝土，单格宽=4m,单格长=14m,（一般规定V型滤池的长宽比为2 ：14 ：1，滤池长度一般不宜小于11m；滤池中央气，水分配槽将滤池宽度分成两半，每一半的宽度不宜超过4m）面积56m，共4座，每座面积112 m，总面积448m。1.4 校核强制滤速 =13.3m/h, 满足v17m/h的要求。1.5 滤池高度的确定H=0.80.11.21.40.40.30.1=4.3m式中：气水室高度，0.70.9m，取0.8m滤板厚度m，取0.1m滤料层厚度m，取1.2m滤层上水深m，取1.4m进水系统跌差m，取0.4m进水总渠超高m，取0.3m滤板承托层厚度m，取0.1m1.6 水封井设计滤层采用单层均质滤料，粒径0.961.35mm，不均匀系数为1.21.6，均质滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算 =180 =180 =19.43 式中： 水流通过滤料层的水头损失,；水的运动黏度, /s,20时为0.0101/s；g重力加速度，981/s；滤料孔隙率，取0.5；与滤料体积相同的球体直径，根据厂家提供数据，取为0.1滤层厚度，120v滤速，v=10m/h=0.28m/s滤料颗粒球度系数，天然沙粒0.750.80，取0.8根据经验，滤速为812 m/s时，清洁滤料层的水头损失一般为3050，计算值比经验值低，取经验值的底限30位清洁滤料层的过滤水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失0.22m，忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为=0.3+0.22=0.52m,为保证正常过滤时池内液面高出滤料层，水封井出水堰顶高与滤料层相同，设水封井平面尺寸22m。堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰总高为：=0.3+=0.3+0.8+0.1+1.2+0.1=2.5m 因为每座滤池过滤水量：=vf=10112=1120m/h=0.31 m/s 所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式Q=计算得：=m 则反冲洗完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.192+0.52=0.712m2 反冲洗管渠系统本设计采用长柄滤头配水配气系统,冲洗水采用冲洗水泵供应,为适应不同冲洗阶段对冲洗水量的要求,冲洗水泵采用两用一备的组合,水泵宜于滤池合建,且冲洗水泵的安装应符合泵房的有关设计规定。2.1 反冲洗用水流量的计算反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算，单独水洗时反洗强度最大为5L/( m.s)=f=5112=560 L/s=0.56m3/s=2016m3/h 参考相似资料水泵采用14sh-28型水泵,其性能参数为:H=12.319.3m,Q=270400l/s。V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量： =f=0.0018112=0.20 m/s 2.2 反冲洗配水系统的断面计算配水干管进口流速应为1.5m/s左右，配水干管的截面积=/=0.56/1.5=0.37m 反冲洗配水干管采用钢管，DN700，流速1.27m/s，反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底两侧的布水方孔配水到滤池底部布水区，反冲洗水通过布水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值，配水支管流速为1.01.5m/s,取=1.0m/s,则配水支管的截面积=/=0.56/1.0=0.56m，此为配水方孔总面积，沿渠长方向两侧各均匀布置20个配水方孔，共计40个，孔中心间距0.6m，每个孔口面积：=0.56/40=0.014 m每个孔口尺寸取0.10.1m。反冲洗水过孔流速v=0.56/2200.10.1=1.4m/s满足要求。2.3 反冲洗用气量计算采用鼓风机直接充气，采用两组,一用一备。反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算，这是气冲强度为15L/( m.s)=f=15112=1680L/s=1.68m3/s 2.4 配气系统的断面计算 配气干管进口流速应为5m/s左右，则配气干管的截面积=0.336 m 反冲洗配气干管采用钢管，DN250,流速9.87m/s，反冲洗用空气由反冲洗配气干管输送至气水分配渠，尤其水分配渠两侧的布气小孔配气到滤池底部布水区。布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同共计40个，反冲洗用空气通过布气小孔的流速按反冲洗配气支管的流速取值。反冲洗配气支管流速为10m/s左右，配气支管的截面积=/=1.68/10=0.168m0.17m2每个布气小孔面积:=/40=0.17/40=0.00425 m，孔口直径 =0.0735m，取80mm。每孔配气量:=/40=1.68/40=0.042m/s=151.2m/h2.5 气水分配渠的断面设计对气水分配渠断面面积要求的最不利条件发生在气水同时反冲洗时，亦即气水同时反冲洗时要求气水分配渠断面面积最大。因此气水分配渠的断面设计按气水同时反冲洗的情况设计。气水同时反冲洗时反冲洗水的流量=f=4112=448L/s0.448m/s 气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量=f=15112=1680 L/s=1.68m/s 气水分配渠的气水流速均按相应的配水配气干管流速取值，则气水分配干渠的断面积：=/+/=0.45/1.5+1.68/5=0.3+0.3360.636m2 3.滤池管渠的布置3.1 反冲洗管渠（1）气水分配渠气水分配渠起端宽取1.2m,高取1.5m，末端宽取1.2m，高取1.0m，则起端截面积为1.8m，末端截面积1.2m，两侧沿程各布置20个配水小孔和20个配气小孔，孔间距0.6m，共40个配水小孔和 40个配气小孔，气水分配渠末端所需最小截面积为0.554/40=0.014末端截面积1.2 m，满足要求。（2）排水集水槽 排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m,则排水集水槽起端槽高=+0.5-1.5=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.5=1.2m, 式中，H1，H2，H3同前， 1.5为气水分配渠起端高度。排水集水槽末端槽高=+0.5-1.0=0.8+0.1+1.2+0.1+0.5-1.0=1.7m, 其中1.0为气水分配渠末端高度坡底i=0.02,符合设计要求。（3）排水集水槽排水能力校核由矩形断面暗沟（非满流，n=0.013）计算公式校核集水槽排水能力。设集水槽超高0.3m，则槽内水位高=1.2-0.3=0.9m，槽宽=1.0m，湿周X=b+2h=1.0 +20.9=2.8m 水流断面=1.00.9=0.9m2 水力半径R=/X=0.9/2.8=0.32m 水流速度v=6.80m/s 过流能力=v=0.906.80=6.12 m/s 实际过水量=+=0.56+0.20=0.76m/s6.12 m/s，符合设计要求。3.2. 排水渠和进水管渠（1）排水渠内水深H=1.48m 取跌落高差为0.3m,则排水渠高为1.48+0.3+(4.3-1.0-0.2)=4.88m,取4.9m.（2）进水管渠：4座滤池分成独立的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计，流速要求0.81.2m/s,采用1.0m/s则过滤流量 =97200/2=2025m3/h=0.5 6m/s 过水断面 =0.56m2，进水总渠宽1.0m，水面高0.56m。（3）单池进水孔：每座滤池在进水侧壁开三个进水孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池，两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭，中间进水孔孔口设手动调节闸板，在反冲洗时不关闭，供给反洗表扫用水。调节闸板的开启度，使其在反冲洗时的进水量等于表面扫洗用水量，孔口面积按孔口淹没出流公式Q=计算，其总面积按滤池强制过滤水量计，强制过滤水量 强孔口两侧水位差取0.1m，则孔口总面积=m2 0.63m2 中间孔面积按表面扫洗水量设计：=0.63=0.23m2 孔口宽=1.0 m,孔口高=0.23m两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积A侧=m2孔口宽=0.6m，孔口高=0.33m（4）宽顶堰： 为保证进水稳定性，进水总渠引来的待滤水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，在经配水渠分配到两侧的V型槽。宽顶堰堰宽取=4.5m，宽顶堰与进水总渠平行布置，与进水总渠侧壁相距0.5m。堰上水头由矩形堰的流量公式Q=计算得 ： =0.17m （5）滤池配水渠：进入每座滤池的待滤水经过宽顶堰溢流至配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽，滤池配水渠宽取b配水=0.5m，渠高为1.0m，渠总长等于滤池总宽，则渠长=8.0m，当渠内水深=0.5m时，末端流速（进来的待滤水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去，每侧流量/2）=1.12m/s，满足滤池进水管渠流速在0.81.2m/s的范围内的要求。（6）配水渠过水能力校核：配水渠水力半径=0.167m0.17m 配水渠水力坡降=1.1=97 m3/min。5.2反冲洗水泵选型