给水水质工程说明书

成绩： 土木工程学院 2016 2017 学年第 1 学期课 程 设 计 报 告课程名称： 给水水质工程学 任课教师： 王政华 张鹏 专业班级： 给排水科学与工程2班 学生姓名： 鲁 倩 学 号： 1402040225 时 间： 2016 年 12 月 21 日评 语： 任课老师签名： 年 月 日目 录第一章 设计任务书1一、 设计原始资料1二、 设计任务及要求1三、 注意事项2第二章 设计水量及工艺流程的确定3一、 设计水质水量31、设计水质32、水质分析33、设计水量3二、 工艺流程的初步确定3三、 混凝剂的选择及投加41、混凝剂的选择42、投药方式5四、 消毒剂的选择及投加5五、 混合设备的选择7六、 絮凝池的选择8七、 沉淀池的选择8八、 滤池的选择9九、 给水工艺流程的最终方案11第三章 给水处理构筑物设计与计算12一、加药间的设计与计算121.1 设计参数121.2 设计计算12二、管式混合设备的设计与计算142.1设计参数142.2 设计计算152.2.1设计管径152.2.2混合单元数152.2.3混合时间及水头损失152.2.4校核G值、GT值15三、折板絮凝池的设计与计算163.1 絮凝区的设计计算163.2排泥设备与进水渠21四、平流式沉淀池的设计与计算21五、V型滤池的设计与计算255.1 滤池设计参数及池体计算255.2反冲洗管渠系统275.3滤池管渠的布置285.4冲洗水的供给（采用冲洗水箱供水）315.5设备选型32六、加氯间和氯库的设计与计算326.1 加氯量的计算32七、清水池的设计与计算347.1 清水池平面尺寸的计算347.2清水池的管道系统357.3清水池的布置36八、附属构筑物36第四章 给水处理工程布置38一、 给水处理工程平面布置381.1 总体布置及原则381.2 水厂管线布置39二、 给水处理工程高程布置392.1 管渠的水力计算39第1章 设计任务书1、 设计原始资料1、 净水厂规模一班：水厂近期处理规模，学号1号为2.5万m3/d，学号每增大3号，水量增加7000m3/d，水厂自用水量为5%。二班：水厂近期处理规模，学号1号为2.8万m3/d，学号每增大3号，水量增加5000m3/d），水厂自用水量为5%。月份123456789101112NTU30204055400750670520300150200252、 水源为河水，河水的水质符合二类水源水的水质指标，水温最高为24oC，最低为5 oC，水的浊度见下表，细菌总数为3000个/L。3、 处理后的水符合国家的生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）。4、 水厂用地面积参照规范确定，可以为正方形或长方形。5、 平面布置的建筑物有净水构筑物，综合楼（生产管理用房、行政办公房、化验室、值班室、仓库、机修间、食堂、传达室、浴室、锅炉房等）。2、 设计任务及要求1、 设计计算（1） 给水处理工艺流程确定（2） 净水构筑物设计参数的确定（3） 净水构筑物几何尺寸的确定（4） 净水构筑物的水量校核计算2、 编制设计计算说明书一份设计说明书内容包括：设计的原始资料和设计任务，各项设计与设计过程中的体会等。说明要求计算正确，说明清楚，简明扼要，文字通顺。3、 绘制下列设计图纸各一张(1) 水厂总平面图(2) 净水构筑物高程布置图(3) 主要净水构筑物平、剖面图（滤池、反应沉淀池）3、 注意事项1、 水处理高程：反应处理工艺流程中各构筑物高程的相关关系，图中应标出地面高程，各处理构筑物的顶面、底面、水面高程，以及连接管渠的底面或中心高程。2、 字体和图线：手工绘图时图纸上所有字体均采用工程字，书写端正，排列整齐，笔划清晰，采用国家公布实施的简化字体。计算机绘图时应该符合计算机绘图标准，所有图线、图例及尺寸标注方法均应符合国家绘图标准（绘制图纸时要注意布图美观，整个图面只允许出现34种大小的字体）。第2章 设计水量及工艺流程的确定1、 设计水质水量1、设计水质 本设计给水处理工程设计水质为河水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、病毒以及其它有害成分，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。2、水质分析本设计中，采用地表水源，水质符合二类水源水的水质指标，水温最高24,最低为5 。地表水源的水质浊度、臭味等需处理。3、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。水厂自用水量主要用于滤池冲洗、澄清池排泥、水厂日常使用等方面。城镇水厂自用水量采用供水量的5%，则设计处理量为： 式中： Q水厂日处理量； a水厂自用水量系数，采用供水量的5%； Qd设计供水量（m3/d），为6.8万m3/d。2、 工艺流程的初步确定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,并与各种给水处理构筑物所使用的工程规模有关，要同时兼顾出水水质的保障性和工艺流程的经济性。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。 综合分析后得出初步的工艺流程为： 原水混和絮凝沉淀过滤消毒市政管网 框图表示为：图2.1 初步的工艺流程图3、 混凝剂的选择及投加1、混凝剂的选择 常用的混凝剂的种类分为无机和有机两大类，根据水厂的运行经验和实际情况的考虑，常用的有固体硫酸铝、液体硫酸铝、三氯化铁、碱式氯化铝（PAC)，各自的优缺点归纳见下表所示：表2.1 常用混凝剂比较名称分子式一般介绍固体硫酸铝Al2(SO4)318H2O1.制造工艺复杂，水解作用缓慢；2.含无水硫酸铝50%52%，含Al2O3约15%；3.适用水温为2040；4.当pH=47时，主要去除水中有机物；pH=5.77.8时，主要去除水中悬浮物；pH=6.47.8时，处理浊度高，色度低（小于30度）的水。三氯化铁FeCl36H2O1.对金属（尤其对铁器）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料管也会因发热而引起变形2.不受温度影响，絮体较大，沉淀快，效果较好；3.易溶解，易混合，渣滓少；4.原水pH=6.08.4之间为宜，当原水碱度不足时，应加一定量的石灰；5.处理高浊度水时，三氯化铁用量一般比硫酸铝少；6.处理低浊度水时，效果不显著。碱式氯化铝PAC1.净水效率高，耗药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好，原水浊度高时尤为显著；2.温度适应性高；pH适应范围宽（可在pH=59的范围内），因而可不投加碱剂；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.是无机高分子化合物。经过综合比较，以及参考一些自来水厂的运行经验，在本设计中采用碱式氯化铝（PAC）作为混凝剂。2、投药方式常用的药剂投加方法有干投跟湿投，但是水厂的药剂，除石灰外，一般多采用湿投法，故本设计中采用湿投法。4、 消毒剂的选择及投加消毒是保证出厂水水质的一个重要环节，室外给水设计规范规定，生活饮用水必须消毒。下表是各种常用消毒方法的比较： 表2.2 常用消毒方法消毒药剂优缺点适用条件 液氯优点：1.具有余氯的持续消毒作用2.价值成本较低3.操作方便，投量准确4.不需要庞大的设备缺点：1.原水有机物高时会产生有机氯化物2.原水含有酚时产生氯酚味 3.氯气有毒，使用时应注意安全，防止泄漏液氯供应方便的地点 二氧化氯优点：1.不会生成有机氯化物；2. 较自由氯的杀菌效果好；3. 具有强烈的氧化作用，可除臭、去色、氧化锰、铁等物质；4.投加量少，接触时间短，余氯保持时间长缺点：1.成本较高；2. 一般需现场随时制取使用，制取设备较复杂；4.需控制氯酸盐和亚氯酸盐等副产物适用有机污染严重时紫外线消毒优点：1.杀菌率高，需要的接触时间短；2.不改变水的物理、化学性质，不会生产有机氯化物和氯酚味；3.已具有成套设备，操作方便缺点：1.没有持续的消毒作用，易受重复污染； 2.电耗较高，灯管寿命还有待提高适用于工矿企业，集中用户用水不适用管路过长的供水 臭氧消毒优点：1.具有强氧化能力，为最活泼的氧化剂之一，对微生物、病毒、芽孢等均具有杀伤力，消毒效果好，接触时间短；2.能除臭、去色，及去铁、锰等物质；3.能除酚，无氯酚味，不会生成有机氯化物缺点：1.基建投资大，经常耗电高；2.O3在水中不稳定，易挥发，无持续消毒作用；3.设备复杂、管理麻烦，制水成本高适用于有机污染严重、供电方便处可结合氧化用作预处理或与活性炭联用经比较，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。由于原水中细菌较多，为了杀死水中微生物以及防止藻类生长，采用滤前加氯跟滤后加氯的消毒方式。5、 混合设备的选择混合的基本要求：(1) 混合设施应使药剂投加后水流产生剧烈紊动，在很短的时间内使药剂均匀的扩散到整个水体，也即采用快速混合方式；(2) 混合时间一般为1060s；(3) 当采用高分子絮凝剂时，混合不宜过分急剧；(4) 混合设施与后续处理构筑物的距离越近越好，近可能采用直接连接方式。最长距离不宜超过120m；(5) 混合设施与后续处理构筑物连接管道的流速可采用0.81.0m/s。目前，混合方式基本分两大类：水力和机械。前者简单，但不能适应流量的变化；后者可进行调节，能适应各种流量的变化，但需有一定的机械维修量。具体采用何种形式应根据净水工艺的布置、水量、水质、投加药剂品种及数量以及维修条件等因素确定。下表是各种混合方式的比较：表2.3 常用混合方式比较混合方式优缺点适用条件水泵混合优点：1.设备简单 2.混合充分，效果较好 3.不另消耗动力缺点：1.吸水管较多时，投药设备要增加，安装、管理较麻烦 2.配合加药自动控制较困难 3.G值相对较低适用于一级水泵房离处理构筑物120m以内的水厂管式静态混合器优点：1.设备简单，维护管理方便 2.不需土建构筑物 3.在设计流量范围内，混合效果较好 4.不需外加动力设备缺点：1.运行水量变化影响效果 2.水头损失比较大3.混合器构造较麻烦适用于水量变化不大的各种规模的水厂 机械混合优点：1.混合效果好 2.水头损失较小3.混合效果基本不受水量变化影响缺点：1.需耗动能 2.管理维护较复杂3.需建混合池适用于各种规模的水厂通过对比，拟在本工程中采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。6、 絮凝池的选择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，絮凝池主要分为两大类：水力和机械，前者构造简单，但不能适用流量的变化；后者能进行调节，适用流量变化，但机械维修工作量较大。絮凝池形式的选择和设计参数的采用，应根据原水水质情况和相似条件下的运行经验或通过实验确定，国内使用较多的主要有隔板絮凝、折板絮凝、栅条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。表2.4 絮凝池的类型及特点类 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：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，出口宜积泥水量大于30000m3/d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各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，参照经验，本设计选用折板絮凝池。7、 沉淀池的选择 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2.5 各种形式沉淀池性能特点和适用条件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。经过综合比较，同时借鉴其他水厂的经验，设计采用平流式沉淀池。8、 滤池的选择 滤池是对沉淀池的出水进行过滤，降低水的浊度值，使之达到生活饮用水的标准。目前，国内常用的滤池形式有普通快滤池、双阀滤池、V型滤池、虹吸滤池等，这几种滤池的优缺点和适用条件见下表:表2.6 常用滤池的优缺点及适用条件滤池形式滤池特点优缺点使用条件普通快滤池下向流、砂滤料的四阀式滤池优点：1.有成熟的运转经验，运行稳妥可靠2.采用砂滤料，材料易得，价格便宜3.采用大阻力配水系统，单池面积可以做得较大，池深较浅4.采用降速过滤，水质较好缺点：1.阀门多2.必须设有全套冲洗设备1.可适用于大、中型水厂2.单池面积一般不宜大于100m23.有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备V型滤池下向流均粒砂滤料，带表面扫洗的气水反冲洗滤池，可节省反冲洗水量4060%优点：1.运行稳妥可靠2.采用砂滤料，材料易得3.滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好4.具有气水反冲洗和水表面扫洗，冲洗效果好缺点：1.配套设备多2.土建较复杂，池深比普通快滤池深1.适用于大、中型水厂2.单池面积可达150m2以上虹吸滤池下向流、砂滤料、低水头互洗式无阀滤池优点：1.不需大型阀门2.不需冲洗水泵或冲洗水箱3.易于自动化操作缺点：1.土建结构复杂2.池深大，单池面积不能过大，反洗时要浪费一部分水量，冲洗效果不易控制3.变水位等速过滤，水质不如降速过滤1.适用于中型水厂（水量210万m3/d）2.单池面积不宜过大3.每组滤池数不小于6池经过以上比较，V型滤池运行稳妥可靠、采用砂滤料，材料易得、滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好，目前，V型滤池在国内运用的比较广泛，又具又表面横向扫洗功能，冲洗效果好，节水。现在正在国内逐渐推广应用，技术也日趋成熟完善。适应社会发展，从节水、过滤效果考虑，设计中采用V型滤池。9、 给水工艺流程的最终方案综合以上各步骤构筑物的选择，得出最终给水工艺流程： 图2.2 最终工艺流程图第3章 给水处理构筑物设计与计算一、加药间的设计与计算1.1 设计参数 已知计算水量,设计时取。根据原水水质，参照水厂设计标准及运行经验，选碱式氯化铝（PAC）为混凝剂，据原水水质浊度判断，混凝剂的最大投药量a=30mg/L，药剂的浓度b=15%，混凝剂每日配制次数n=2次。1.2 设计计算1.2.1 溶液池容积 （公式3.1.1） 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，3000m3/h; B溶液浓度（按商品固体重量计），一般用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，单池容积为3.6m，保证自来水厂的正常运行及供水安全。单池尺寸为，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：m3满足要求。池旁设工作台，宽1.01.5m，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。1.2.2 溶解池容积 式中： 溶解池容积（m3 ），一般采用（0.20.3）；本设计取0.3溶解池也设置为2池，单池容积为1.08m，单池尺寸：，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。 溶解池实际有效容积：m3 溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流量 （公式3.1.2）查水力计算表得放水管管径50mm，相应流速0.92m/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，内壁用环氧树脂进行防腐处理。1.2.3 投药管投药管流量 （公式3.1.3） 查水力计算表得投药管管径d50mm，相应流速为1.02m/s。1.2.4 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。1.2.5 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。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。计量泵每小时投加药量: 式中：溶液池容积（m3） 耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用。1.2.6 加药间及药库布置加药间应尽量设置在投药点的附近；加药间及药库通风良好，加药间与仓库合建，为了搬运方便以及减轻劳动强度，药库设置一台电动葫芦，药库储量按最大投药量的30d计算。本设计中采用袋装聚合氯化铝，每袋体积约为0.50.40.2=0.04m2，内装40kg，堆高按2m考虑。聚合氯化铝的袋数为： （公式3.1.4） 式中 Q设计水量m3/d； u混凝剂的投加量，mg/L； T储存天数，d； W每袋聚合氯化铝的质量，kg。 故 所以混凝剂的堆放面积为： （公式3.1.5） 式中 N混凝剂的袋数； V每袋混凝剂的体积，m3； H堆高，m； P堆放时空隙率，取30%。 故 考虑到运输通道以及卸货位置，而且要求留有1.5m的通道，则该水厂的混凝剂存放间设计成BL=8m10m，加药间附建在隔壁，其尺寸为BL=5m8m。二、管式混合设备的设计与计算2.1设计参数设计总进水量为Q=3000m3/h，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，进水管采用两条，拟在本工程中采用管式静态混合器，共设置1个，流速v=1m/s。计算草图如下： 图3.1管式静态混合器计算草图2.2 设计计算2.2.1设计管径静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量： 则静态混合器管径为： （公式3.2.1）本设计采用D=1000mm，则返算流速 v=1.05m/s2.2.2混合单元数按下式计算： （公式3.2.2）本设计取N=3；则混合器的混合长度为： 2.2.3混合时间及水头损失 （公式3.2.3）符合设计要求 （公式3.2.4）2.2.4校核G值、GT值 （公式3.2.5）在700-1000之间，符合设计要求。，水力条件符合设计要求。三、折板絮凝池的设计与计算3.1 絮凝区的设计计算设计水量Q=71400m3/d=2975m3/h=0.826m3/s，设置2座，采用单通道竖向流。根据设计规范，絮凝时间一般取615min，本设计絮凝时间取12min。第一段为异波折板，流速取v=0.3m/s，第二段为同波折板，流速取v=0.2m/s，第三段为平行折板，流速取v=0.1m/s。絮凝池的速度梯度G一般在10015s-1之间，且，以保证絮凝过程的充分与完善。絮凝池与沉淀池合建，=8.0m，有效水深H取4.0m。 每组絮凝池的流量： 停留时间： 池净长： 絮凝池沿池长方向分成6小格，隔墙取150mm厚，所以池总长为10.04m，取11m(包括穿孔花墙前的廊道)。絮凝池前2格为第一段絮凝区，每格净宽1.0m，中间2格为第二段絮凝区，每格净宽1.2m，最后2格为第三段絮凝区，每格净宽1.1m，折板的布置形式采用单通道，每段絮凝区的2格串联运行，每格里面设置3块折板。折板布置图见下图，板宽采用500mm，夹角90，板厚60mm。3.1.1第一段絮凝区通道宽为0.6m，设计峰速采用v1=0.30m/s，计算示意图如下： 图3.2相对折板计算示意图峰距： （公式3.3.1） 谷距： 侧边峰距： 侧边谷距： 中间部分谷速： 侧边峰速:侧边谷速: 水头损失计算，渐放段阻力系数，渐缩段阻力系数；中间部分渐放段损失： （公式3.3.2）渐缩段损失： （公式3.3.3） 每格各有6个渐缩和渐放，每格水头损失为： 侧边部分： 渐放段损失：渐缩段损失： 每格各有6个渐缩和渐放，每格水头损失为： 进口及转弯损失：共一个进口、一个上转弯和两个下转弯。上转弯处水深H1=1.5m，下转弯处水深H2=1.0m。进口流速：v3取0.3m/s，进口尺寸为BH=1.0m0.5m；上转弯流速：m/s下转弯流速：m/s上转弯取1.8，下转弯及进口取3.0，则每格进口及转弯损失为： m 总损失每格絮凝池的总水头损失为： 第一絮凝区总损失：第一絮凝区停留时间： 第一絮凝区平均G1值： 第一絮凝区平均G1T1值G1T1=68.25602.58=10565.13.1.2第二絮凝区通道宽取1.2m，流速为=0.2m/s，计算示意图如下： 图3.3平行折板计算示意图则中间两折板之间的间距为：侧边峰距：侧边谷距：侧边峰速：侧边谷速：水头损失计算：中间部分 90转弯的水头损失：每格中共有9个90转弯，故每格水头损失：侧边部分渐放段损失：渐缩段损失：每格各有5个渐缩和渐放，每格水头损失为： 进口及转弯损失：共一个进口、一个上转弯和两个下转弯。上转弯处水深H1=1.0m，下转弯处水深H2=2.0m。进口流速：v3取0.2m/s，进口尺寸为BH=1m0.8m；上转弯流速：下转弯流速：上转弯取1.8；下转弯及进口取3.0，则每格进口及转弯损失为： 总损失每格絮凝池的总水头损失为： 第二絮凝区总损失：第二絮凝区停留时间：第二絮凝区平均G1值：第二絮凝区平均G2T2值G2T2 =31.77603.10=5896.23.1.3 第三段絮凝区通道宽取1.1m，流速为=0.1m/s，进口尺寸为BH=1.1m1m，计算示意图如下：图3.4平行直板计算示意图两平板之间的距离：水头损失：一共三个转弯及一个进口，阻力系数为3，所以单格水头损失为： 第三絮凝区总损失：第三絮凝区停留时间：第三絮凝区平均G1值：第三絮凝区平均G3T3值G3T3 =9.71602.84=1654.58对于三个絮凝区：总水头损失：H=0.822+0.214+0.0183=1.054m总絮凝时间：T=T1+T2+T3=2.58+3.10+2.84=8.52min GT =42.53608.52=21741.343.2排泥设备与进水渠3.2.1排泥设备由于絮凝池内，水在折板间上下翻滚，絮凝颗粒容易沉降到池底，故需要设置排泥装置。本设计中，拟采用穿孔排泥管排泥，穿孔排泥管采用DN200钢管，长7m，孔径30mm，前面2格每格设置1根，后面每格设置两根。穿孔管上的孔眼采用不等间距布置，泥斗沿排泥管方向大于1m时设置三个孔眼，均匀布置，小于1m的设置2个孔眼，均匀布置，缓冲区设置2根穿孔排泥管，孔间距0.5m，孔眼向下与垂线成45度角交叉排列。穿孔管上设置膜片式快开排泥阀，每4h开启一次。由于穿孔管较长，为了防止堵塞，故在排泥管末端连接压力水管，定期进行清洗。3.2.2进水渠渠道内的流速取v=1.0m/s，则渠道的过水断面面积为A=0.42m2，渠道宽取0.4m渠高取0.6m，考虑0.2m超高，则渠高0.8m。设置一进水斗，平面尺寸为BL=1.8m1.8m。四、平流式沉淀池的设计与计算在设计平流式沉淀池时，通常把表面负荷率和停留时间作为重要控制指标，同时考虑水平流速。当确定沉淀池表面负荷率【Q/A】之后，即可确定沉淀面积，根据停留时间和水平流速便可求出沉淀池容积及平面尺寸。目前，我国大多数平流式沉淀池设计的表面负荷率【Q/A】=12.3m3/(m2h)，停留时间T=1.03.0h，水平流速v=0.010.025m/s设计相关资料，水厂近期处理规模为6.8万m3/d，水厂自用水量为5%4.1按截留沉速计算沉淀池尺寸4.1.1采用两格沉淀池，则每格沉淀池流量为： Q=1487.5m3/h=0.413m3/s4.1.2设计参数：取表面负荷率【Q/A】=2.2m3/(m2h)，停留时间T=1.5h，水平流速v=15mm/s。4.1.2尺寸设计与计算：a.沉淀池面积A： v0=Q/A=2.2m3/(m2h)=2.21000/3600=0.61mm/s=0.00061m/s 式中 A沉淀池面积，m2 v0截留沉速，m/s Q设计水量，m3/h b.沉淀池长度：L=3600vT v=15mm/s，T=1.5h L=36000.0151.5=81m 式中 L沉淀池长度，m v水平流速，m/s T水流停留时间，hc.沉淀池宽度：B=8.4m 取B=8m，则实际沉淀面积为A=818=648m2 实际截留沉速为d.沉淀池有效水深： 取有效水深3.5m，超高0.5m 式中 H沉淀池有效水深，m 实际停留时间为 实际水平流速为4.2按停留时间T计算沉淀池尺寸4.2.1采用两格沉淀池，则每格沉淀池流量为： Q=1487.5m3/h=0.413m3/s4.2.2设计参数：取表面负荷率【Q/A】=2.2m3/(m2h)，停留时间T=1.5h，水平流速v=15mm/s。4.2.3尺寸设计与计算：a.沉淀池容积V：V=QT=1487.51.5=2231.25m3 式中 V沉淀池容积，m3； Q设计水量，m3/h； T水流停留时间，h。b.沉淀池面积A： 式中 A沉淀池面积，m2； H沉淀池有效水深，一般取3.0-3.5m。c.沉淀池长度L：L=3.6vT=3.6151.5=81md.沉淀池宽度B：沉淀池每格宽度（或导流墙间距）宜为3-8m， 最大不超过15m。 B=7.87m，取为8m式中 B沉淀池宽度，m；其他符号同上。4.3校核长宽比、长深比长宽比：L/B=81/8=10.1254,符合条件；长深比：L/H=81/3.5=23.1410,符合条件。4.4校核弗劳德数Fr Fr= （公式3.4.1） 其中R=1.87m （公式3.4.2） Fr=1.2310-5该值在110-5110-4之间，符合条件。4.5出水集水槽与放空管尺寸 4.5.1基本参数 絮凝池与沉淀池之间采用穿孔墙布水，过孔流速取0.2m/s，孔口总面积等于0.413/0.2=2.065m2,孔口尺寸取0.150.08=0.012m2，则孔口个数等于2.065/0.012=172个，为便于施工，沿水深方向开孔9排，每排开20个，共180孔。4.5.2沉淀池放空管管径沉淀池放空时间按3h计，则埋设一根放空管直径d为： d=0.280m （公式3.4.3） 取d=300mm。4.5.3指型集水槽取指型集水槽长等于池长的1/108.0m，间距1.0m，共6条，每条流量为q=0.413/6=0.069m3/s。取槽内起端水深等于槽宽，则H=B=0.9q0.4=0.9（0.069）0.4=0.31m。两侧开d=35mm圆孔，孔口淹没深度0.07m，则每孔流量为： q=0.62（0.035）2=6.9910-4m3/s，集水槽每边开孔个数为=50个，按孔口间距为155mm设计，每边开孔50个集水槽集水流入出水渠后，从出水渠中间设置出水管流入 。滤池渠宽取为1.0m，则出水渠起端水深为： H=0.282m （公式3.4.4） 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：0.282+0.31+0.05+0.07=0.712m，取出水渠宽1.0m，深1.0m。五、V型滤池的设计与计算5.1 滤池设计参数及池体计算5.1.1滤池设计参数本水厂采用V型快滤池进行过滤，设计流量Q=2850m3/h，滤速取v=10m/h，根据用水量的情况，布置成对称双行排列。第一步气冲，冲洗强度q气1=15L/(sm2)；第二步气-水同时反冲，空气强度q气2=15L/(sm2)，水强度q水1=4L/(sm2)；第三步水冲，强度q水2=5L/(sm2)；第一步气冲时间t气=3min，第二步气-水同时反冲时间t气水=4min，单独水冲时间t水=5min，冲洗时间共计t=12min=0.2h。 滤池工作时间为24h，冲洗周期为24h，采用石英砂单层滤料。下图为V型滤池：图3.5 V型滤池剖面图5.1.2 滤池池体的计算 每个滤池的实际工作时间： 滤池的总面积： 滤池的分格：为节省占地，选双格V型滤池，池底板用混凝土，查双格V型滤池的组合尺寸表，单格宽B单=3.5m，长L单=11m，面积38.5m2，共四座，每座面积f=77m2，总面积308m2。 强制滤速校核： 当其中一格或几格滤池停止运行进行翻砂、反冲洗或者检修时，该池的水则需要其他滤池来承担，经验算该设计中可以满足2格滤池同时维修，能满足要求。 强制滤速 v= （公式3.5.1）确定滤池的高度： 滤池超高H1，采用0.3m 滤层上的水深H2，采用1.5m 滤料层厚H3，采用1.0m 滤板厚H4，采用0.12m 滤板下布水区高度H5，采用0.8m 每格滤池的总高度为H= 0.3+1.5+1.0+0.12+0.8=3.72m 水封井的设计： 滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径0.951.35mm，不均匀系数1.21.6. 均粒滤料清洁滤层水头损失计算公式如下： H清= （公式3.5.2） 式中 H清水流通过清洁滤层的水头损失，cm； V水的运动黏度，cm2/s,20时为0.0101cm2/s； g重力加速度，981cm2/s； m0滤料孔隙率，取0.5； d0与滤料体积相同的球体直径，cm，取为0.1cm； L0滤层厚度，cm，L0=100cm； v滤速，cm/s,v=10m/h=0.28cm/s; 滤料颗粒球度系数，天然砂砾为0.750.8，取为0.8. H清=16.22cm根据经验，滤速为810m/h时，清洁滤层的水头损失一般为3040cm。计算值比经验值低，取经验值的低限30cm为清洁滤层的过滤水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失h0.22m。忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时水头损失为：H开始=0.3+0.22=0.52m为保证滤池正常过滤时的液面高出滤料层，水封井出水堰顶标高与滤料层相同。设计水封井平面尺寸2m2m，堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰总高为： H水封=0.3+H3+H4+H5=0.3+1.0+0.12+0.8=2.22m因为每座滤池过滤水量：Q单=vf=1077=770(m3/h)=0.21m3/s所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh2/3计算得： h水封=【Q单/1.84b堰】2/3=0.21/(1.842)2/3 0.15m （公式3.5.3）则反冲洗完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料高0.15+0.52=0.67m5.2反冲洗管渠系统5.2.1反冲洗用水量的计算 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/(sm2) Q反水=q水f=577=385L/s=0.385m3/s=1386m3/h （公式3.5.4） V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量： Q表水=q表水f=0.001877=0.14m3/s 5.2.2反冲洗配水系统的断面设计 配水干管进口流速应为1.5m/s左右，配水干管的截面积为： A水干=Q反水/v水干=0.385/1.5=0.26m2输送至气水分配渠，由气水分配渠底侧的布水方孔配水到滤池底部配水区。反冲洗水通过配水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。配水支管流速或孔口流速为11.5m/s左右，取v水支=1m/s，则配水支管的截面积为： A方孔=Q反水/v水支=0.385/1=0.385m2此即配水方孔总面积，沿渠长方向两侧各均匀布置20个配水方孔，共40个，孔中心间距0.6m，每个孔口面积： A小=0.385/400.0096m2每个孔口尺寸取0.1m0.1m5.2.3反冲洗用气量Q气的计算 反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算。这种气冲的强度为15L/(sm2)。 Q反气=q气f=1577=1155L/s=1.155m3/s5.2.4配气系统的断面设计 配气干管进口流速应为5m/s左右，则配气干管的截面积为： A气干=Q反气/v气干=1.155/5=0.231m2反冲洗配气干管用钢管，DN600，流速4.09m/s。反冲洗用空气由反冲洗配气干管输送至气水分配渠，由气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。反冲洗用空气通过配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或孔口流速应为10m/s左右，则配气支管的截面积为： A气支=Q反气/v气支=1.155/10=0.12m2每个布气小孔面积 A气孔=A气支/40=0.12/40=0.003m2孔口直径 d气孔=(40.003/3.14)1/2=0.06m2每孔配气量 Q气孔=Q反气/40=1.155/50=0.0289m3/s=104.04m3/h5.2.5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 Q反气水=q水f=477=308L/s=0.308m3/s 气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量 Q反气=q气f=1577=1155L/s=1.155m3/s 气水分配渠的气、水流速均按相应的配气、配水干管流速取值。则气水分配干渠的断面积为 A气水=Q反气水/v水干+Q反气/v气干=0.308/1.5+1.155/50.44m25.3滤池管渠的布置5.3.1反冲洗管渠a. 气水分配渠气水分配渠起端宽取0.4m，高取1.5m，末端宽取0.4m，高取1m。则起端截面积为0.6m2，末端截面积0.4m2。两侧沿程各布置20个配气小孔和20个布水方孔，孔间距0.6m，共40个配气小孔和40个配水方孔，气水分配渠末端所需最小截面积0.44/40=0.011m2末端截面积0.4m2，满足要求。b. 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： H起=H3+H4+H5+0.5-1.5=1.0+0.12+0.8+0.5-1.5=0.92m 式中 H3、H4、H5同前，1.5m为气水分配渠起端高度 排水集水槽末端高 H末=H3+H4+H5+0.5-1.0=1.0+0.12+0.8+0.5-1.0=1.42m 式中 H3、H4、H5同前，1.0m为气水分配渠末端高度 底坡 i=（1.42-0.92）/12=0.0417c. 排水集水槽排水能力校核由矩形断面暗沟（非满流，n=0.013），校核集水槽排水能力。设集水槽超高0.3m，则槽内水位高h=0.92-0.3=0.62m，槽宽b=0.4m湿周：X=b+2h=0.4+20.62=1.64m （公式3.5.5）水流断面：A排集=bh=0.40.62=0.248m2 （公式3.5.6）水力半径：R=A排集/X=0.248/1.64=0.151m （公式3.5.7）水流速度：v=R2/3i1/2/n=0.1512/30.04171/2/0.013=4.45m/s （公式3.5.8）过流能力：Q排集=A排集v=0.2484.45=1.104m3/s 实际过水量：Q反=Q反水+Q表水=0.385+0.14=0.525m3/s 过流能力 Q排集5.3.2进水管渠a. 进水总渠 四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0.8-1.2m/s，则强制过滤流量为： Q强=（71400/3）2=47600m3/d0.551m3/s 进水总渠水流断面积： A进总=Q强/v=0.551/1=0.551m2 进水总渠宽1m，水面高0.6mb. 每座滤池的进水孔每座滤池由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。调节闸门的开启度，使其在反冲洗时的进水量等于表扫水用水量。 孔口面积按孔口淹没出流公式计算。其总面积按滤池强制过滤水量计。孔口两侧水位差取0.1m，则孔口总面积为： A孔=Q强/=0.551/(0.8)=0.49m2 （公式3.5.9）中间孔面积按表面扫洗水量设计： A中孔=A孔（Q表水/Q强）=0.49（0.14/0.551）=0.12m2 （公式3.5.10）孔口宽B中