水厂设计计算说明书5万吨

姓名：李国率班级：应化0902学号：2009040901目 录第一章 前 言11.1 研究或设计的目的和意义11.1.1 总体目标11.1.2 具体目标1第二章 本 论22.1.2 用水量计算22.2 水处理构筑物设计42.2.1 反应设备的计算42.2.2 沉淀设备的设计82.2.3 滤池工艺设计与计算132.2.4 反冲洗泵房工艺设计与计算252.2.5 加药间及药库282.2.6 清水池工艺设计与计算302.2.7 吸水井布置342.2.8 送水泵站工艺设计与计算342.3 水厂平面布置352.3.1 一般要求352.3.2 布置原则362.3.3 水厂的平面布置362.3.4 水厂高程布置36第三章.37参 考 文 献37第一章前言1.1.1 总体目标按照工程实际的具体要求完成*设计规模为1.0105m3/d的城镇给水处理厂的工艺设计，包括工艺计算和图纸绘制两部分工作，计算成果达到扩大初步设计要求。工艺选择和设计要能满足现行国家规范和标准的要求，经构筑物处理后的水即要保证城市用水量要求，又要满足出厂水达到生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）的具体标准值。1.1.2 具体目标1 完成设计说明书1份 内容完整、方案合理、格式规范、论证合理、章节设置合理、层次分明、计算正确、文字通顺、图表清晰； 2完成工艺专业图1套图纸深度基本上达到初步设计要求、图面整洁、表达正确、布局合理、线条分明、尺寸标注规范；3意义通过对水厂的设计，能在学习理论知识的同时，有效的将理论知识与生产实际相结合，在对水厂处理工艺和处理流程进行计算设计的同时，进一步掌握并熟练运用城镇给水处理厂工艺设计的相关理论知识和设计方法、程序、技巧等，并学会充分利用现今发达的网络资源进行辅助设计和资料查询，为今后走上工作岗位，能够胜任工作打下基础。第二章 本 论2.1.1 用水量计算城市用水量包括居民生活用水、工业企业生产用水和生活用水、消防用水、浇洒道路和绿化用水、未预见水量、管网漏失水量。根据定兴县县城总体规划（修编）（20032020）及室外给水设计规范（GB50013-2006）以及县自来水公司提供的供水数据，目前定兴县城人均最高日生活用水量约为160 L/cap.d，考虑到定兴县城社会经济发展， 2015年定兴县城人均最高综合生活用水量确定为180L/cap.d；工业用水量按最高日综合生活用水量的10计；道路广场浇洒按1.0L/(m2d)计；绿化用水按1.0L/(m2d)计；管网漏损按上述水量之和的10计；未预见水量按上述五项水量之和的8计；水厂自用水量按最高日上述五项水量之和的6计。定兴县城2015、2020年用水量测算如表2.1所示。2.1.2建设规模确定根据定兴县城用水量测算表，2015年定兴县城最高日总需水量为9.26万m3/d，2020年最高日需水量为12.28万m3/d。定兴县城现有水厂设计总规模为2.30万m3/d，为解决目前定兴县城喝水难的问题，充分发挥现有水厂的产水能力，本工程按照近期日输水规模10.00万m3/d设计，因此在定兴南关新建水厂一座，规模为10.00万m3/d，并配套建设取水、输水工程，以满足远期县城的用水需求。本工程的配水管网按照远期2020年最高日供水12.28万m3/d设计，并视县城的发展在2020年前逐步完善。2.1.3设计方案的选定 综合上述比较，考虑到该城市的经济现状，结合本工程实际情况，选用“栅条絮凝池斜管沉淀池V型滤池液氯消毒”的主体工艺。 序号项目单位2015用水量2020用水量1服务人口104cap43.2046.522综合生活用水量标注L/capd180.00200.003供水普及率%90.0095.004综合生活用水量104m3/d7.008.845工业用水量104m3/d0.700.886规划道路广场面积104m280.20100.257浇洒道路广场用水指标L/(m2d)1.001.008浇洒道路广场用水量104m3/d0.080.109规划公用绿地面积104m260.9568.3710浇洒绿地用水指标L/(m2d)1.001.0011浇洒绿地用水量104m3/d0.060.0712管网漏损用量104m3/d0.791.0413未预见水量104m3/d0.690.9214最高日用水量104m3/d9.2612.28表2.1 定兴县城2015、2020年用水量测算表2.2 水处理构筑物设计2.2.1 反应设备的计算在絮凝池内水平放置栅条形成栅条絮凝池，栅条絮凝池布置成多个竖井回流式，各竖井之间的隔墙上，上下交错开孔，当水流通过竖井内安装的若干层栅条或栅条时，产生缩放作用，形成漩涡，造成颗粒碰撞。栅条絮凝池的设计分为三段，流速及流速梯度G值逐段降低。相应各段采用的构件，前段放密栅条，中段放疏栅条，末段不安装栅条。1.设计参数本设计采用栅条絮凝池，设计水量Q0=1.06105m3/d=1.23m3/s。絮凝池分为2组,每组1个池子，每组设计流量 Q=1.23/2=0.62m3/s。絮凝时间：，有效水深H0=4.5m（与后续沉淀池水深相配合），超高0.3m，池底设泥斗及快开排泥阀排泥，泥斗高0.6m，故絮凝池总高H=4.5+0.3+0.6=5.4m；絮凝池分为三段：前段放密栅条，过栅流速v1栅=0.25m/s，竖井平均流速v1井=0.12m/s；中段放疏栅条，过栅流速v2栅=0.20m/s,竖井平均流速v2井=0.12m/s；末段不放栅条, 竖井平均流速v井=0.12 m/s。前段竖井的过孔流速0.30-0.20m/s ，中段0.20-0.15m/s ，末段0.14-0.10m/s。2.池体平面尺寸计算每组池子容积V=QT=0.62720=446.4m2竖井的平面面积A=V/H0=446.4/4.5=99.2m2絮凝池单个竖井的平面面积f=Q/v井=0.62/0.12=5.17m2取竖井尺寸采用2.27m2.27m，则竖井实际尺寸为f=2.272.27=5.15m2那么竖井的个数n=A/f=99.2/5.15=19.26个取n=20个，布置成5行4列，见图2.1。 图中各格右上角的数字为水流依次流过竖井的编号，顺序(如箭头所示)。“上” 、“下”表示竖井隔墙的开孔位置，上孔上缘在最高水位以下，下孔下缘与排泥槽齐平，、 表示每个竖井的网格层数。竖井内墙厚度取0.25m，外墙厚度取0.4m每组池子总长L=52.27+40.25+20.4=13.15m 宽B=42.27+30.25+20.4=10.63m 3.竖井内栅条的设计选用栅条材料为钢筋混凝土，断面为矩形，厚度为50mm，宽度为50mm，预制拼装。1）前段放置密栅条后：竖井过水断面面积为：A1水=Q/v1栅=0.62/0.25=2.48m2竖井中栅条面积为：A1栅=5.15-2.48=2.67m2单栅过水断面面积为：1栅=2.270.05=0.114m2所需栅条数为：M1=A1栅/1栅=2.67/0.114=23.4（根），取M1=24根。两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置22根，过水缝隙数为23个。 平均过水缝宽S1=(2270-2450)/23=47mm实际过栅流速v1栅=2）中段放置疏栅条后： 图2.1 絮凝池布置图 竖井过水断面面积为：A2水=Q/v2栅=0.62/0.2=3.1m2竖井中栅条面积为：A2栅=5.15-3.1=2.05m2单栅过水断面面积为：2栅=2.270.05=0.114m2所需栅条数为：M2=A2栅/2栅=2.05/0.114=17.98（根），取M1=18根。两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置16根，过水缝隙数为17个。平均过水缝宽S1=(2270-1850)/17=80.6mm实际过栅流速v1栅=4.竖井隔墙孔洞尺寸竖井隔墙孔洞的过水面积=，如0-1竖井的孔洞面积为： = 孔洞高度h=0.91m即，取孔的宽为2.27m，高为 0.46m。其余各竖井的孔洞的计算尺寸见。表2.2：5.各段水头损失 (2.1)式中 h为各段总水头损失，m； h1为每层栅条的水头损失，m； h2为每个孔洞的水头损失，m； 为栅条阻力系数，前段取1.0，中段取0.9； 为孔洞阻力系数，取3.0； 为竖井过栅流速，m/s； 为各段孔洞流速，m/s 中段放置疏栅条后（1）第一段计算数据如下：竖井数7个，单个竖井栅条层数3层，共计21层；过栅流速=0.253m/s；竖井隔墙7个孔洞，过孔流速分别为则 H2o（2） 第二段计算数据如下：竖井数6个，前面4个竖井每个设置栅条板2层，后2个设置栅条板1层，总共栅条板层数=42+21=10层；过栅流速；竖井隔墙6个孔洞，过孔流速分别为，则 H2O（3）第三段计算数据如下：水流通过的孔洞数为7，过孔流速为， ，。则 H2O（4）总水头损失H2O6.水力校核实际絮凝时间为 t=fH20/Q =2.272.274.520/0.62 =748.00s=12.47 min G= T=20C时, u=1.02910-4Pas，G=GT=56.64748.0=42367 G介于20-70S-1范围之内，GT介于1104-1105范围之内，满足要求。2.2.2 沉淀设备的设计采用上向流斜管沉淀池，水从斜管底部流入，沿管壁向上流动，上部出水，泥渣由底部滑出。斜管材料采用厚0.4mm蜂窝六边形塑料板，管的内切圆直径d=30mm，长l=1000mm，斜管倾角=。如图2.2所示，斜管区由六角形截面的蜂窝状斜管组件组成。斜管与水平面成角，放置于沉淀池中。原水经过絮凝池转入斜管沉淀池下部。水流自下向上流动，清水在池顶用穿孔集水管收集；污泥则在池底也用穿孔排泥管收集，排入下水道。 1.设计水量（1） 水厂自用水量6%。（2） 和絮凝池一样，斜管沉淀池也设置两组，每组设计流量 Q=0.62m3/s2.沉淀池面积 （3） 淀池清水区面积 （4） (2.2)式中 为斜管沉淀池的表面积， 为表面负荷，一般采用设计中取 清水区有效面积A= （5） 沉淀池初拟面积A斜管结构占用面积按5计，则A=初拟平面尺寸为 图2.2 斜管沉淀池剖面图 （3）沉淀池建筑面积A建斜管安装长度 考虑到安装间隙，长加0.07m，宽加0.1m沉淀池长度为方便施工取长度沉淀池宽度 沉淀池建筑面积A建= （4）池体高度保护高 =0.5m；斜管高度 =0.87m；配水区高度 =1.5m；清水区高度 =1.2m； 池底穿孔排泥槽高 =0.75m。（6） 则池体总高为（7） 3.复核管内雷诺数及沉淀时间（1）管内流速 =（2）斜管水力半径 （3）雷诺数 满足要求（4）管内沉淀时间t 4.沉淀池进口穿孔花墙 絮凝池与沉淀池之间的配水渠宽度为2.0m，总长度为12.35m，深度同絮凝池为5.4m。沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积 (2.3)式中 为孔口总面积 为孔口流速m/s，一般取值不大于絮凝池的末端流速，设计中取0.08m/s. A2=Q/V=0.62/0.08=7.75m2 每个洞口尺寸定为h b=30cm30cm，则洞口数为： （个）孔进水孔位置应该在斜管以下、沉泥区以上部位，进水孔排列成3排。 5. 集水系统（1） 集水槽沿池长方向布置11条穿孔集水槽，为了施工方便槽底为平坡，集水槽中心距为： d=L/n=22.0/(11+1)=1.833m. 每槽集水量为： q=0.62/11=0.056m3/s考虑池子的超载系数为20%，故槽中流量为： q0=1.2q=1.20.056=0.0672 m3/s对于矩形槽,其最佳过流断面的宽深比为2,即b=2h.再由临界水深的计算公式可得槽宽为： b=0.9q00.4=0.90.06720.4=0.306m为了便于施工取b=0.30m,槽内水流速度为v=0.8m/s。集水槽终点水深为h=q/(vb)=0.056/(0.30.8)=0.233m.为了便于施工，槽中水深统一按H2=0.25m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0.05m，槽的超高取0.15m。则集水槽总高度:H=H2+0.05+0.05+0.15=0.50m（2) 孔眼计算集水槽两侧开有圆孔以收集清水。a. 所需孔眼总面积由 得 式中 集水槽流量，； 流量系数，取0.62；孔口淹没水深，取0.05m；所以 b. 单孔面积0孔眼直径采用d=30mm，则单孔面积： 0 孔眼个数n 集水槽每边孔眼个数n = 孔眼实际个数为78个,孔眼从中心向两边排列。 图2.3集水槽断面（3）出水管及出水总渠a. 11条集水槽汇入出水支渠，渠内流量为0.62m3/s。按最佳过流断面计算渠宽为：b=0.9q0.4=0.90.620.4=0.74m为方便施工此处取0.8m出水总渠的终点水深为：h=q/(vb)=0.62/(0.80.8)=0.969m为了便于施工设计中取出水渠的水深为1.0m。b. 两条出水支渠汇入出水总渠，渠内流量为1.23m3/s按最佳过流断面计算渠宽为：b=0.9q0.4=0.91.230.4=0.97m为方便施工此处取1.0m出水总渠的终点水深为：h=q/(vb)=1.23/(0.81.0)=1.538m为了便于施工设计中取出水渠的水深为1.6m。出水管流速为0.6-1.0m/s取DN1300mm,v=0.93m/s。出水总渠起端水深取0.3m，考虑到集水槽水流进入出水总渠时应自由跌落高度取0.05m，即集水槽应高于出水渠起端水面0.05，则集水渠总高度为： H=0.15+0.50+0.05+1.0=1.6（m） c. 出水的水头损失包括孔口损失、集水槽内的损失及集水槽出水的水头损失和出水渠内的水头损失。由于集水槽出水和出水渠出水的水头损失过小忽略不计。孔口损失为h1=v12/2g,设计取=2.0v1= u(2gh)0.5=0.62(29.810.05)0.5=0.61m/s.h1=V12/2g=0.612/(29.81)2=0.038m.集水槽内的损失为h2=il=0.0112=0.12m故出水的总水头损失为h=0.038+0.12=0.158m,设计取0.160m.6.排泥采用穿孔排泥管，沿池宽（B=22m）横向铺设6条V形槽，两边槽宽3.8m，中间四条槽各宽3.6，槽壁倾角50o，槽壁斜高0.75m，排泥管上装快开闸门。2.2.3 滤池工艺设计与计算1 设计数据：1）设计水量Q=1000001.06=106000（水厂自用水量占6%），滤速V=14m/h。2）滤池冲洗时间见表2.3。3）总冲洗时间12min，冲洗周期T=48h，反冲横扫强度1.8L/(sm2)一般为1.42.0 L/(sm2)。2设计计算1）池体设计 a滤池工作时间T T=24t24/T=240.224/48 = 240.1 = 23.9 h 式中未考虑排初滤水。表2.3 滤池冲洗时间冲洗强度（L/sm2）冲洗时间（min）第一步（气冲）153第二步（气水同时冲洗）空气154水4第三步（水冲）45b滤池面积F 滤池总面积 c滤池的分格 为节省占地，选双格V型滤池，池底板用混凝土，单格宽=3.5m，长=8.0m，单格面积28m2，共分6座，左右对称布置,每座面积f=56 m2，总面积336m2。 d校核强制滤速v 满足7m/hV20 m/h的要求。e滤池高度的确定 滤池超高=0.3m； 滤池口水深=1.5m； 滤层厚度=1.0m(0.951.5m)； 滤板厚=0.13m； 滤板下布水区高度 =0.9m(0.70.9m)； 其中冲洗时形成的气垫层厚度为(0.10.15m)。 滤池总高度： H = + + + + =0.9+0.13+1.0+1.5+0.3 =3.83mf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，均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算 (2.4)式中： 为水流通过清洁滤料层的水头损失，cm； 为水的运动黏度(/s)；20时为0.0101/s； g为重力加速度，981cm/； 为滤料孔隙率，取0.5； 为与滤料体积相同的球体直径(cm)，根据厂家提供数据为0.1cm； 为滤层厚度，=100cm；为滤速，v=14m/h=0.39cm/s； 为滤料粒径球度系数，天然砂粒为0.750.8，取0.8。 所以 =1800.0101/981(1-0.5)/0.5(1/0.80.1)1000.39=22.59cm 根据经验,滤速为812m/h时，清洁滤料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池内的液面高出滤料层,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： = 0.3 + + + =0.3+0.9+0.13+1.0=2.63m因为每座滤料过滤水量： = vf=1456=784m /h=0.22 m /s所以，水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式为 Q=1.84bh 计算得：=/(1.84 ) =0.22/(1.842=0.15m2）反冲洗管渠系统：6=0.1008 m/s图2.4 滤头大样图c.反冲洗配水系统的断面计算 配水干管进口流速为1.5 m/s左右，配水干管的截面积 =反水/ = 0.28/1.5 = 0.19m2反冲洗配水干管用钢管DN500，流速v=1.43m/s。反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底侧的布水方孔配水至滤池底部布水区，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，本设计中取=1 m/s，则配水支管(渠)的截面积：=/=0.28/1=0.28m2此即配水方孔总面积。沿渠长方向两侧各均匀布置21个配水方孔，共42个，孔中心间距0.4m，每个孔口面积= 0.28/42=0.007m2，每个孔口尺寸取0.084m0.084m。d.反冲洗用气量的计算： 反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算。这时气冲的强度为 15 L/(sm2) =f=1556=840L/s=0.84/ se. 配气系统的断面计算 配水干管(渠)进口流速应为5m/s左右，则配水干管的截面积 =/= 0.84 / 5 = 0.168m2反冲洗配气干管用钢管DN500，流速4.28m/s。反冲洗用空气有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42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为10m/s左右，则配气支管的截面积： =/= 0.84/10 = 0.084m2每个布气小孔面积： =/ 42= 0.084/42 = 0.002m2孔口直径： 每孔配气量： =/ 42=0.84/42=0.02 m3 /s=72/ hf. 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=456=224 L/s=0.224/ s气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量： =f = 1556 =840 L/s = 0.84/ s气水分配区的气水流速均按相应的配气、配水干管流速取值。则气水分配干管的断面积为 =/+/=0.224 / 1.5 + 0.84 / 5= 0.317m24）滤池管渠的布置a反冲洗管渠 气水分配渠 气水分配渠起端宽0.4m，高取1.5m，末端宽取0.4m，高取1.0m，则起端截面积0.6m2，末端截面积0.4m2，两侧沿程各布置21个配水小孔和21个布水方孔，孔间距0.4m，共42个配气小孔和42个配水方孔，气水分配渠末端所需最小截面积0.317/42=0.007末端截面积0.4m2，满足要求。 图2.5 池内排水槽、气水分配渠 排水集水槽 排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m，则排水集水槽高为=+ 0.5-1.5=0.9+0.13+1.0+0.5-1.5=1.03m式中：、同前池体造型设计部分滤池高度确定的内容，1.5m为气水分配渠起端高度。排水集水槽末端高：=+ 0.5-1.0 = 0.9 + 0.13 + 1.0 + 0.5-1.0=1.53m式中： 、同前池体造型设计部分滤池高度确定的内容，1.0m为气水分配渠末端高度，底坡I=(1.531.03)/L=0.5/8.0=0.0625。 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=0.73米，槽宽，=0.4m。 湿周X=b+2h=0.4 +20.73=1.86m2水流断面= bh=0.40.73=0.292m2水力半径R=/X=0.292/1.86=0.157m水流速度 过流能力 3=v=0.2925.60=1.635/ s实际过水量： =+=0.28+0.1008=0.3808/ s过流能力=1.635/ sb进水管渠 进水总渠 滤池分为独立的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计，流速 取1.0m/s（一般0.81.2m/s），则强制过滤流量： Q强=（106000/3）2=70666.68 m3/d =0.82 m3/s进水总渠水流端面积：=/v=0.82/1.0=0.82m2取进水总渠宽1.0m，水面高0.82m。 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，供给反冲洗表扫用水，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 =/（）=0.73m2中间面积按表面扫水量设计：孔口宽=0.09m，高=1.0m。 两侧孔口设闸门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积=()/2=(0.73-0.09)/2=0.32m2孔口宽0.32m，高=1.0m。 每座滤池内设的宽顶堰 为了保证进水稳定性，进水总渠引来的浑水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，在经滤池内的配水渠分配到两侧的V形槽，宽顶堰宽5m，宽顶堰与进水渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5m，堰上水头由矩形堰的流量公式得 /（1.84）0.82/（1.845）0.20m 每座滤池的配水渠 进入每座滤池的混水经过宽顶堰溢流进配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V形槽。滤池配水渠宽b配渠=0.6m。渠高1.0m。渠总长等于滤池总宽。则渠长L配渠=7m。当渠内水深=0.60m时，流速（进来的浑水由分配渠中段向渠两侧进水孔流出，每侧流量为/ 2）为 /（）0.82/（20.60.6）1.14m/s满足滤池进水管渠流速0.81.2m/s。 配水渠的水力半径： =(0.60.6)/（0.6+20.6）0.2m/s=渠内水面降落量 =0.00196/2=0.0057m因为配水渠最高水位为 =0.6+0.0057=0.6507m渠高1.0m所以配水渠的过水能力满足要求。 cV形槽的设计 V形槽槽底设表扫水出水孔直径取=0.025m，间隔0.15m.每槽共计54个，则单侧V形槽表扫水出水孔出水总面积=(0.0252/4)54=0.03m2，表扫水出水孔低于排水集水槽堰顶0.15m，即V形槽槽底的高度低于集水槽堰顶0.15m； 据潜孔出流公式 Q=0.8A (2.5)式中：Q为单格滤池的表扫水量。图2.6 V型槽计算示意则表面扫洗时V形槽内水位高出滤池反冲洗时滤面高度为=0.22m反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式 式中：b为集水槽长，b=8.0m；Q为单格滤池反冲洗流量，=/2=0.33808/2=0.1904/s。所以=0.055mV形槽倾角45度，垂直高度1m，壁厚0.05m。反冲洗时V形槽顶高出V形槽内液面的高度为 1-0.15-排槽-=1-0.15-0.055-0.22=0.58m5）冲洗水的供给： 本设计选用泵冲洗供水 a 冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失，反冲洗配水干管用钢管DN600，管内流速1.49m/s，i=4.51，取布置管长总计80m，则=iL=0.0045180=0.36m主要配件及局部阻力系数见表2.4。表2.4主要配件及局部阻力系数表配件名称数量/个长度换算系数90弯头660.6=3.6闸阀330.06=0.18等径三通221.5=3K 6.78h=（）/2g=6.781.432/（29.8）=0.71m则冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失 =+h=0.36+0.71=1.07m清水区最低水位与排水槽堰顶的高度差=5.0m b滤池配水系统的水头损失 气水分配干渠的水头损失 气水分配干渠的水头损失按最不利条件，即气水同时反冲洗时计算。此时渠上部是空气,渠下部是反冲洗水，按矩形管(非满流，n=0.013)近似计算。前述计算可知 =0.224/s则气水分配渠内水面高为=/()=0.224/（1.50.4）=0.37m水力半径=0.12m水力坡度 =0.006渠内水头损失 =0.0068.0=0.048m气水分配干渠底部配水方孔水头损失 据气水分配干渠底部配水方孔水头损失按孔口淹没出流公式Q=0.8A计算。其中Q为；A为配水方孔总面积；由反冲洗配水系统的断面计算部分可知，配水方孔的实际总面积为0.28m2（方孔总面积），则 0.051m 查手册，反冲洗经过滤头的水头损失0.22m 气水同时通过滤头时增加的水头损失，h增0.22m 气水同时反冲洗时,气水流量比为15/4=3.75。长柄滤头配气系统的滤帽缝隙总面积与滤池过滤面之比约为1.25。则长柄滤头中的水流速度：=/(1.25f）=0.224/(0.012556)=0.32m/s通过滤头时增加的水头损失 =9810n(0.010.01+0.12)=98103.75(0.010.010.32+0.12)=702Pa=0.0702m则滤池配水系统的水头损失 =0.048+ 0.051+ 0.22 + 0.0702=0.389mc砂滤层水头损失 滤料为石英砂，容重=2.65t /，水的容重=1 t /，石英砂滤料膨胀前的孔隙=0.41。滤料层膨胀前的厚度=1.4m，则滤料层水头损失：=(/1)(1)=(2.65/11)(10.41)1.4=1.36md富余水头取1.5m，则反冲洗水水泵的最小扬程为： =5.0+1.07+0.389+1.36+1.5 =9.319m=0.28m3/ s=1008m3/ h2.2.4 反冲洗泵房工艺设计与计算 1） 设计计算1水泵和风机选择 两台单级双吸离心泵S350-16A型，一用一备；两台罗茨鼓风机SD3646-60/1100型，一用一备。2 机组布置和基础计算：1） 机组布置：采用单行顺列布置，便于吸压水官路直进直出，减少水力损失，同时也可简化起吊设备。基础尺寸确定：查给水排水设计手册11确定泵及风机各部分尺寸。表2.6 鼓风机性能表型号流量（/min）扬程（m）电机型号电机功率（kW）SD3646-60/11006011JS-116-41552）基础高度按式H=3W/（LB） (2.9)计算，式中：H为基础高（m）；W为机组总重量，W=+（kg），其中水泵重（风机重）和电机重量由设计手册11查出基础材料密度，如混凝土=2400kg/。计算结果见表2.8。表2.7 水泵性能表水泵型号流量（L/s）扬程（m）转速（r/min）轴功率（kW）电机功率（kW）效率（%）允许吸上真空高度（m）S350-16A31412.0145045.655814.5表2.8 基础计算水泵配套电机W/kgL/mB/mH/m型号/kg型号/kgS350-16A800JR-127-459213922.11.20.70风机配套电机W/kgL/mB/mH/m型号/kg型号/kgSD3646-60/1100796JR-127-4108018762.50.751.2表2.9 吸压水管路管径计算水泵型号流量（L/s）吸水管管径流速i（）压水管管径流速i（）mmm/smmm/s14sh-9B3145001.594.514501.9713.8风机型号流量（/min）出气管管径流速i（）mmm/sSD3646-60/1100604504.629.83泵房平面尺寸确定1） 泵房横向排列平面尺寸确定有以下要求 水泵突出部分到墙壁的净距A=最大设备宽度+1m，但不得小于2m； 出水侧水泵基础与墙壁的净距B应按水管配件安装的需要确定，但考虑到崩出水侧是管理操作的主要通道，不宜3m； 进水侧水泵基础与墙壁的净距D也应根据管道配件的要求确定，但不小于1m； 水泵基础之间的净距E与C要求相同； 为了减小泵房跨度，也可考虑将吸水阀门设置在泵房的外面。水泵泵房尺寸确定18.5m8.5m。2.2.3 混合、反应1混凝剂的选择和投加1）溶液池计算 溶液池容积W1=uQ/(417Bn) (2.10)式中：Q为处理水量（m3/h），取106000m3/d；U为混凝剂最大投量（mg/L），一般2030，取30mg/L；B为溶液浓度（），一般520，取10； n为每日调制次数，一般不宜超过3次，取n=3次。W1=30106000/（41710324）10.60（m3）溶液池设为两格，容积都为=10.60 m3，以便交替使用，保证连续投药。取有效水深H11.2m，总深HH1+H2+H3（式中H2为保护高，取0.2m；H3为贮渣深度，取0.1m）1.2+0.2+0.11.5m。溶液池形状采用矩形，尺寸为长宽高4m2m1.5m。实际有效容积：W1=421.5=12 m32） 溶解池计算 溶解池容积为： W2=0.3W1=0.312=3.6m3 溶解池一般取正方形，有效水深H11.0m，则：面积FW1/H1 ，溶解池边长aF1/21.9m；溶解池深度HH1+H2+H3 （式中H2为保护高，取0.2m；H3为贮渣深度，取0.1m）1.0+0.2+0.11.3m溶解池尺寸为长宽高1.9m1.9m1.3m。和溶液池一样，溶解池设置2个，一用一备。溶解池放水时间采用t=10min，则放水量查水力计算表得放水管管径100mm，相应流速0.78m/s。溶解池底部设管径d100mm的排渣管一根。溶解池搅拌装置采用机械搅拌：以电动机驱动浆板或涡轮搅动溶液。3）投药管计算投药管流量 采用D1=25mm投药管，相应流速为v1=1.53m/s。 图2.8 管式静态混合器 4) 混合混合设备采用热锓镀锌管式静态混合器一个。 混合器处理水量为1.23m3/s,水流速度为（1.0-1.5）m/s,静态混合器设2节混合组件，即n=2。混合器距离絮凝池10m，混合时间（10-60）s，设计取15s.混合设备到絮凝池的管径取DN500mm,V=1.25m/s,1000i=4.10.故静态混合器直径取DN500mm.水流过静态混合器的水头损失为：h=0.1184nQ/D4.4=0.118420.2432/0.54.4=0.2950.5m 2.2.5 加药消毒间及药库1加药间和药库设计原则:1）加药间应设在加注点附近，一般靠近一级泵房或絮凝池，并和药剂仓库毗邻。2）高度在4m以上，应有可供运输工具出入的大门。3）在大、中型水厂多数采用单轨和手动或电动葫芦。4）产生臭味或粉尘的凝聚剂，应在通风良好的单独房间内配制溶液，需要时应安装通风设备。5）水管用镀锌钢管，加药管用塑料管或橡皮管，排渣管用塑料管或陶土管。2加药间和药库设计1）加药间各种管线布置在管沟内：给水管采用镀锌钢管、加药管采用塑料管、排渣管为塑料管。加药间内设两处冲洗地坪用水龙头DN25mm。为便于冲洗水集流，地坪坡度0.005，并坡向集水坑。加药消毒间尺寸：LBH=10m16m5.3m。图2.9 投药间示意图2）药库药剂按最大投加量的30d用量储存。PAC所占体积 (2.11)式中：为30天PAC用量（t）； 为PAC投加量（mg/L），取20mg/L；Q为处理水量（m3/d）。那么 碱式氯化铝的袋数N：N=w-每袋药剂质量，25Kg。有效堆放面积A：A=NV/H(1-e) 式中， H为药剂堆放高度，1.5m； V为每袋药剂体积，0.50.40.2=0.04 m3 ； e为堆放孔隙率，堆放时e=20%。 A=25440.04/1.5(1-0.2)=84.8m2此处取90m2，药库尺寸LBH=1855 m3 。3加氯间1）已知条件设计水量Q=106000/d=4417/h；最大投氯量为a=3.0mg/L2）设计计算采用滤后消毒，加氯量氯= 0.001aQ =0.0013.04417=13.25kg/h。3）液氯仓库仓库储备量按15d最大用量计算，则储备量M=2413.2515=4770kg，氯瓶采用两组，每组选用500kg的氯瓶10个，一组使用，一组备用，另设一个中间氯瓶。氯瓶外形尺寸为：外径600mm，瓶高1800mm，氯瓶自重146kg，公称压力2MPa。4）加氯间和氯库加氯间是安置加氯设备的操作间，氯库是储备氯瓶的仓库。采用加氯间于氯库合建的方式，中间用墙分隔开，但应留有供人通行的小门，加氯间平面尺寸为：长3.0m，宽5.0m；氯库的平面尺寸为：长15.0m，宽5.0m。图2.10 加氯间示意图2.2.6 清水池工艺设计与计算1平面尺寸计算：清水池有效容积，包括调节容积、消防储水量和水厂自用水的调节量。清水池的总有效容积V=kQ (2.12)式中：V为清水池的总有效容积（m3）；k为经验系数，一般采用10%20%；Q为设计供水量（m3/d）。设计中取k=20%，则Q=1000001.06=106000m3/dV=0.20106000=21200m3清水池设两座，则每座清水池的有效容积V1=V/2=10600m3，每座清水池的面积A=V1/h (2.13)式中：A为每座清水池的面积（m2）；h为清水池的有效水深（m）。设计中取h=4.0m，A=10600/4=2650m2，取清水池的宽度B=50m，则清水池长度L=A/B=2650/50=53m。清水池超高h1取0.5m，则总高H=h1+h=4+0.5=4.5m2管道计算1）清水池的进水管(2条，1条/座) (2.14)式中：为清水池进水管管径（m）；v为进水管管内流速（m/s），一般采用0.71.0m/s）；设计中取v=1.0m/s。则=0.89m设计中取进水管管径为DN900，进水管内实际流速为0.97m/s。2）清水池的出水管由于用户用水量的变化，清水池的出水管应按最大流量设计 (2.15)式中：为最大流量（/d）；K为时变化系数，一般1.32.5，本设计中取1.5；Q为设计水量（）。则有=3312.5/h=0.92/s出水管管径： 式中：为出水管管径（m）为出水管管内流速（m/s），一般为0.71.0m/s，本设计中取1.0m/s，出水管设两根，所以=0.778m本设计中取出水管管径DN800，出水管内实际流速0.92m/s。3）清水池的溢流管溢流管的直径与进水管的直径相同，取为DN900。在溢流管管端设喇叭口，管上不阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。4）清水池的放空管清水池内设置导流墙，需要放空，因此应设置放空管。排水管的管径按2h放空时计算。放空管内流速按1.2m/s估计，则排水管管径为 式中： 为放空管管径（m）； t为放空时间（h），本设计中取t=2h； v2为放空管内水流速度（m/s）。所以=1.25m设计中取DN1600mm。5） 清水池的布置 3.导流墙 ：在清水池内设置导流墙以防止池内出现死角，保证氯与水的接触时间不小于30min。每座清水池内导流墙设置1条，间距6.25m，将清水池分成8格。在导流墙底部每隔1.0m设置0.1m0.1m的过水方孔，使清水池清洗时，排水方便。检修孔：在清水池顶部设置圆形检查孔两个，直径为1600mm。图2.11 清水池计算简图通气管 ：为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设置通气孔，通气孔共设置20个，通气管的管径为200mm，通气管伸出地面的高度高低错落，便于空气流通。覆土厚度：在清水池顶部覆盖0.5m厚的覆土，并加以绿化，美化环境。2.2.7 吸水井布置吸水井的应高出地面30cm，吸水井深为5.7m，宽为4.0m，长度21.6m。2.2.8 送水泵站工艺设计与计算1已知条件二泵从吸水井吸水，然后输送至城市配水管网 1）城市最高日最高时用水量为=159000m3/d=6625m3/h=1.84m3/s; 2）吸水井最低工作水位清水池最低水位-清水池到吸水井间的管路水头损失-5.7-0.1-5.8m泵站出口阀门的相对标高为-3.80m,则净扬程为2.0m。初步假定泵站内管路水头损失为1.0m，服务水头为40m，安全水头取为1.0m，则泵站设计扬程2.0+1.0+40+1.0=44.0m2设计计算：1）水泵选择a设计流量 最高时为Q=6625m3/h（包括6%的水厂自用水量）b设计扬程 H=+2 (2.17)式中： H为泵站扬程（m）； 为控制点地面高程与吸水井最低水位高程差（m）； 为给水管网中所要求的最小自由水头（本设计为28m）； 为安全水头（12m）。所以，扬程=（32-28.5）+28+15+1.5+2=50.0m2）型号选择为了在城市用水量减少时进行灵活调配，并且节能，选择几台水泵并联工作来满足最高时用水量和扬程需要；而在用水量减少时，减少并联水泵台数或单泵供水，并保持工作水泵在其高效段工作。根据Q=6625m3/h，H=50m，可选用四台（三用一备）600S-47型并联；当Q=30 L/s（型谱图最小流量），泵站和管网中水头损失共计为3.0m，则相应的扬程=（32-28.5）+28+3+1.5+2=38m3） 电机配置 采用水泵厂家指定的配套电机，见表2.9。表2.8 水泵性能水泵型号流量（L/s）扬程（m）转速（r/min）轴功率（kW）电机功率（kW）效率（%）允许吸上真空高度（m）600S-47216036005640970412456.366080896.5表2.9 电机配置水泵型号轴功率（kW）转速（r/min）电机型号电机功率（kW）600S-47412456.3970Y4503-656032.3 水厂平面布置 2.3.1 一般要求水厂布置是根据确定的净水工艺，将水处理构筑物和辅助构筑物进行合理的组合，以达到净水厂整体功能的总体设计。水厂布置的主要内容包括水厂的平面布置、高程布置以