給水處理廠凈水構(gòu)筑物設(shè)計計算示例

1、給水處理廠凈水構(gòu)筑物的設(shè)計計算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175000m3/d，水廠自用水量占5，故設(shè)計總進水量為Q=175000×1.05=183750m3/d=7656.26 m3/h=2.12 m3/s。根據(jù)處理水量，水廠擬分為2個系列，平行布置。2 配水井設(shè)計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。2.2配水井有效體積V=Qt=2.12×30=63.6m=64m2.3 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=1161mm，實際取D進水=1100mm，對應(yīng)流速為2.23 m

2、/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=7.5m。池子的有效容積為，滿足要求。4.3藥劑投配設(shè)備設(shè)計4.3.1 溶液池容積W1 = =30.60m32m3 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，7656.26m3/h； c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。設(shè)計容積取32m3，溶液池采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置2個，以便交替使用，保證連續(xù)投藥。單池尺寸為L×B×H=4.0×4.0×2.5，高度中

3、包括超高0.5m，有效高度2.0m，置于室內(nèi)地面上。溶液池實際有效容積： L×B×H=4.0×4.0×2.0=32m，滿足要求。池旁設(shè)工作臺，寬1.0-1.5m，池底坡度為0.02。池內(nèi)壁用環(huán)氧樹脂進行防腐處理。4.3.2 溶解池容積W2 W2=（0.20.3）W1=0.2 ×32=6.4m3 式中： 溶解池容積（m3 ），一般采用（0.2-0.3）；本設(shè)計取0.2。溶解池分1個，單個溶解池尺寸：L×B×H=2.1×2.0×1.8，高度中包括超高0.3m，有效高度1.5m，池底坡度采用0.02。 溶解池實

4、際有效容積：W2 = L×B×H=2.1×2.0×1.5=6.3 m 溶解池的放水時間采用t10min，則放水流量：q0=W2/（60t）=6.3×1000/（60×10）=10.5L/s。查水力計算表得放水管管徑150mm，相應(yīng)流速v=0.59m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部設(shè)管徑d100mm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。4.3.3投藥管投藥管流量q=0.74L/s查水力計算表得投藥管管徑d40mm，相應(yīng)流速為0.59m/s。4.3.4. 計量投加設(shè)備本設(shè)計采

5、用計量泵投加混凝劑。計量泵每小時投加藥量:q=2.67 m/h式中：溶液池容積，m3。計量泵型號為，選用兩臺，一備一用。4.3.5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。倉庫靠近加藥間。每日混凝劑用量為50×183750/106=9.19t藥劑通道系數(shù)采用15%，則面積為115%藥品堆放高度按2.0m計，則所需面積為（9.1

6、9×15×1.15）/3=52.84m2取54，平面尺寸為9×6。4.3.6需用空氣量（1）溶液池所需空氣量Q=nFq=2×（3×2.7）×8=129.6L/s式中： Q溶液池所需空氣量； F藥池平面面積，m2；q空氣供給強度，L/（s.m2），取8 L/（s.m2）； n每日調(diào)制次數(shù)，一般不超過3次，本設(shè)計取3次。（2）溶解池所需空氣量Q=nFq=2×（2.1×1.0）×5=21L/s式中： Q溶液池所需空氣量； F藥池平面面積，m2；q空氣供給強度，L/（s.m2）,取5 L/（s.m2）； n每日調(diào)

7、制次數(shù)，一般不超過3次，本設(shè)計取3次。4.4混合設(shè)備的設(shè)計本設(shè)計分兩個系列，采用機械混合池，在機械混合池內(nèi)安裝攪拌裝置，用電動機驅(qū)動攪拌器?；旌铣夭捎梅叫??；旌铣貢r間取60s，G值為6001000s-1，混合池池深和池寬之比為1:13:1。4.4.1混合時間T=60s4.4.2混合池流量Q=2.12m3/s4.4.3混合池有效容積及尺寸W=QT=2.12×60=63.6m³混合池深取4.3m，故混合池尺寸為6.1×4.8×4.3m3。4.4.4攪拌機轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)角速度和軸功率（1）攪拌機轉(zhuǎn)速n0=60vD0=60×3/（×2.3）=24

8、.91（r/min）n0攪拌機垂直軸轉(zhuǎn)速； v漿板外緣線速度，15m/s，本設(shè)計取3m/s；D0攪拌機直徑（1/32/3）D，其中D為矩形混合池等效為圓形的直徑為4.6m，本設(shè)計中D0取2.3m；（2）攪拌機旋轉(zhuǎn)角速度w=v/r=5/1.15=4.35(rad/s)w攪拌機旋轉(zhuǎn)角速度； v漿板外緣線速度，5m/s；r攪拌機半徑，r=D0/2=1.15m；（3）軸功率a.計算軸功率N2=C3ZeBR04408g=0.51000×4.353×2×2×0.29×1.154408×9.81=22.86（kw）N2計算軸功率；w攪拌機旋轉(zhuǎn)角速度

9、,4.35rad/s； C阻力系數(shù)，0.20.5,取0.5；水的容重,1000kg/m3；Z攪拌器葉數(shù)，取2； e攪拌器層數(shù)，取2層；B攪拌器寬度，B=（0.10.125）D0，本設(shè)計中B=0.125×2.3=0.29m；R0攪拌器的半徑，1.15m；b.需要軸功率N1=WG21000=0.9691×10-363.6×60021000=22.19（kw）N1需要軸功率；水的動力粘度，查手冊知，22時為0.9691×10-3； W混合池容積，63.6m³；G設(shè)計速度梯度，取600s-1；N1N2，故滿足要求。c.電動機功率N3=N2n=22.86

10、0.85=26.89（kw）N3電動機軸功率；n傳動機械效率，一般取0.85； N2計算軸功率；4.5絮凝設(shè)施的設(shè)計本設(shè)計絮凝反應(yīng)池采用隔板往復(fù)式絮凝池4.5.1 設(shè)計參數(shù)絮凝池設(shè)計n=2組，每組設(shè)1池，每池設(shè)計流量為 Q=7656.26/2=3818.13m3/h=1.06m³/s，絮凝時間T=20min。4.5.2設(shè)計計算1. 絮凝池有效容積 絮凝池平均水深取2.5m，池寬平流沉淀池池寬相等，取B=15.0m。2. 絮凝池有效長度式中： H平均水深(m);本設(shè)計取超高0.5m，H=2.5m；3. 隔板間距絮凝池起端流速取，末端流速取。首先根據(jù)起，末端流速和平均水深算出起末端廊道寬

11、度，然后按流速遞減原則，決定廊道分段數(shù)和各段廊道寬度。起端廊道寬度： 末端廊道寬度： 廊道寬度分成4段。各段廊道寬度和流速見表2-1。應(yīng)注意，表中所求廊道內(nèi)流速均按平均水深計算，故只是廊道真實流速的近似值，因為，廊道水深是遞減的。四段廊道寬度之和取隔板厚度=0.20m，共26塊隔板，則絮凝池總長度L為：4.水頭損失計算式中： vi第i段廊道內(nèi)水流速度（m/s）； 第i段廊道內(nèi)轉(zhuǎn)彎處水流速度（m/s）； mi第i段廊道內(nèi)水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)；隔板轉(zhuǎn)彎處局部阻力系數(shù)。往復(fù)式隔板（1800轉(zhuǎn)彎）=3；第i段廊道總長度(m)；-第i段廊道過水斷面水力半徑（m）；流速系數(shù)，隨水力半徑Ri和池底及池壁粗糙系數(shù)n而

12、定，通常按曼寧公式計算。=0.28 m，絮凝池采用鋼筋混凝土及磚組合結(jié)構(gòu)，外用水泥砂漿抹面，粗糙系數(shù)為n=0.013。其他段計算結(jié)果得： 廊道轉(zhuǎn)彎處的過水斷面面積為廊道斷面積的1.2-1.5倍，本設(shè)計取1.4倍，則第一段轉(zhuǎn)彎處流速： m/s式中：第i段轉(zhuǎn)彎處的流速（m/s）； 單池處理水量（m3/h）； 第i段轉(zhuǎn)彎處斷面間距，一般采用廊道的1.2-1.5倍； 池內(nèi)水深（m）。其他3段轉(zhuǎn)彎處的流速為： 各廊道長度為：各段轉(zhuǎn)彎處的寬度分別為0.84m；1.12m；1.4m；2.1m（1.4倍的廊道寬度）；第1段水頭損失為：m5.GT值計算(t=20時)與核算<60,符合設(shè)計要求；（在104-

13、105范圍之內(nèi)）絮凝池與沉淀池合建，中間過渡段寬度為1.5m。4.6沉淀池的設(shè)計與計算本設(shè)計采用平流沉淀池。4.6.1 設(shè)計流量本設(shè)計采用兩組池子，每組設(shè)計流量為Q=7656.26/2=3828.13 m3/h=1.06 m3/s4.6.2 平面尺寸計算1.單池容積為：V=QT=3828.13×1.0=3828.13m3式中：V沉淀池的有效容積，m3； T停留時間，h，一般采用1.03.0h，設(shè)計中取為1.0h。2.沉淀池長為：L=3.6vT=3.6×20×1=72m。式中：L沉淀池長度，m； v水平流速，mm/s，一般采用1025 mm/s設(shè)計中取為20 mm/

14、s。3.沉淀池寬為：B=V/LH=3828/（72×3.5）=15.0m，取為15m式中：B沉淀池寬度，m； H沉淀池有效深度，m，一般采用3.03.5 m,設(shè)計中取為3.5m。4.6.3 校核a.長寬比沉淀池長寬比為L/B=72/15=4.8>4，滿足要求。b長深比沉淀池長深比為L/h=72/3.5=20.6>10，滿足要求。c弗羅徳數(shù)水力半徑R=BH/(2H+B)=15×3.5/(2×3.5+15)=2.39m=239cm弗勞德數(shù)Fr=v2/Rg=（20×10-1）2/（239×981）=1.7×10-5（在1

15、5;10-41×10-5之間），滿足要求Fr弗勞德數(shù)；v水平流速，cm/s； R水力半徑，cm；g重力加速度，cm/s2；d雷諾數(shù)雷諾數(shù)Re=vR/=20×239/0.9691=4932（在400015000之間）,為紊流狀態(tài)，符合設(shè)計要求。Re雷諾數(shù)；v水平流速，cm/s； R水力半徑，cm；水的運動粘度，22下為0.9691。4.6.4 進水穿孔墻1.沉淀池進口處用磚砌穿孔墻布水，墻長15m，墻高3.5m（有效水深3.2m，用機械刮泥裝置排泥，其積泥厚度0.1m，超高0.2m。2.穿孔墻孔洞總面積絮凝池與沉淀池之間采用穿孔花墻配水?？卓诳偯娣e為A=Q/v=1.06/0.

16、2=5.3m2.式中：A孔口總面積，m2； v孔口流速，m/s，一般取值不大于0.150.2 m/s設(shè)計中取為0.2m/s 。3.孔洞個數(shù)每個孔口尺寸定為15cm×8cm，則孔口數(shù)為5.3/（0.15×0.08）=442個。4.進口水頭損失：h1=v12/2g=0.004m式中： h1進口水頭損失，m； 孔洞阻力系數(shù)，此處取為2。4.6.5 出水系統(tǒng)1.出水堰深度采用薄壁堰出水，堰口應(yīng)保證水平。出水堰的堰口標高能通過螺栓上下調(diào)節(jié)，以適應(yīng)水位變化。出水堰起端水深為：h2=1.73=1.73=0.8m式中：h2 出水渠起端水深，m； B渠道寬度，取為1.0m。為了保證自由溢水，

17、出水渠的超高規(guī)定為0.1m，則渠道深度為0.9m。2.渠道內(nèi)水流速度：v2=Q/(bh2)=1.06/(1.0×0.8)=1.33m/s3.沉淀池的出水管管徑管徑初定為DN1000，此時管內(nèi)流速為v3=4Q/(D2)=4×1.06/(×1×1)=1.35m/s4.6.6 沉淀池的放空管沉淀池放空時間按3h計，則放空管直徑為d=0.362m采用DN=400mm。T放空時間，此處按3h計；H池內(nèi)平均水深，此處為3.5m；4.6.7 排泥設(shè)施選擇沉淀池底部設(shè)泥斗，污泥斗深0.6m。采用機械排泥。4.6.8 沉淀池的總高度H總=h3+h4+H=0.5+0.6+3

18、.5=4.6m式中：H總沉淀池總高度，m； h3 沉淀池超高，m，一般采用0.30.5m，設(shè)計中取為0.5m； h4 泥斗高度，m。圖3-3 平流沉淀池簡圖4.7過濾設(shè)施的設(shè)計與計算本設(shè)計采用V型濾池，其設(shè)計計算過程如下：4.7.1 設(shè)計參數(shù)濾池分兩組，每組濾池設(shè)計水量Q=91875m³/d,設(shè)計濾速=12m/h，過濾周期48h；濾層水頭損失：沖洗前的濾層水頭損失采用1.8m第一步氣沖沖洗強度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

19、=4min；第三步水沖強度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1.8 L/（s·m2）。4.7.2 池體設(shè)計與計算1.池體工作時間tt=24-t=24-0.1=23.9h（式中未考慮排放初濾水）2.濾池面積F每組濾池面積為：F=320m2濾池總面積640。3.濾池的分格為節(jié)省占地選雙格V型濾池，池底板用混凝土，單格寬B=4m，長L=10m，面積40m2。每組濾池設(shè)置N=4座，每座濾池面積f=80m2，一組濾池總面積320 m2，兩兩合建共2組，故濾池總面積640。4.校核強制濾速v

20、=16 m/h<17 m/h，滿足要求。5.濾池高度的確定濾池超高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0.951.35mm，不均勻系數(shù)1.21.6均粒濾料層的水頭損失按下式計算：H1=180l0v式中： H1水流通過清潔濾料層的水頭損失，cm； V水的運動黏度，cm2/s，22時為0.009691²/s； g重力加速度，取為981 cm/s2；m0濾

21、料孔隙率，取為0.5；d0 與濾料體積相同的球體直徑，取為0.1cm；l0濾層厚度，cm,取為100cm；v濾速，12m/h=0.33cm/s；濾料顆粒球度系數(shù)，取為0.8。故H1=180× ×=18.34 根據(jù)經(jīng)驗，濾速為812 m/h時，清潔濾料層的水頭損失一般為3050，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，通過長柄濾頭的水頭損失0.22m，忽略其他水頭損失，則每次反沖洗后剛開始過濾時的水頭損失為H2=0.3+0.22=0.52m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

22、15;2m，堰底板比濾池底板低0.3m，水封井出水堰總高H水封=0.3+ H1+ H2+ H3=0.3+0.9+0.13+1.0=2.33m每座濾池過濾水量：Q單=vf=12×80=960m3/h=0.27 m3/s所以水封井出水堰堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=計算得：=0.175m則反沖洗結(jié)完畢，清潔濾料層過濾時，濾池液面比濾料層高0.175+0.52=0.695m。4.7.3反沖洗管渠系統(tǒng)設(shè)計本設(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

23、量的計算反沖洗用水流量按水洗強度最大時計算，單獨水洗時反洗強度最大為5L/( m².s)Q反= q水2f=5×80=400（L/s）=0.4（m³/s）=（440m³/h）V型濾池反沖洗時表面掃洗同時進行，其流量為：Q表= q表f=0.0018×80=0.14（m³/s）2.反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計算配水干管（渠）進口流速應(yīng)為1.5m/s左右，配水干管（渠）的截面積A= Q反/v進=0.40/1.5=0.27m2反沖洗配水干管用鋼管，DN600，流速1.41m/s。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

24、到濾池底部的布水區(qū)。反沖洗水通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為11.5m/s左右，取v支=1.0m/s，則配水支管（渠）的截面積為：A支= Q反/v支=0.40/1.0=0.40m2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：A孔=0.40/40=0.01m2每個孔口尺寸取0.1m×0.1m。3.反沖洗用氣量的計算Q氣= q氣f=15×80=1200L/s=1.20 m3/s4.配氣系統(tǒng)的斷面計算配氣干管（渠）進口流速應(yīng)為5m/s左右，則配氣干管（渠）的截面積A氣1= Q氣/v氣

25、進=1.20/5=0.24m2反沖洗配氣干管用鋼管，DN600，流速4.2m/s。反沖洗用空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。反沖洗用空氣通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：A氣2= Q反氣/v氣支=1.20/10=0.12m2每個布氣小孔面積A布=0.12/40=0.003m2孔口直徑為=0.06m，取60mm。每孔配氣量為Q氣孔= Q反氣/40=1.20/40=0.03m3/s=108m3/h5.氣水

26、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。氣水同時反沖洗時反沖洗水的流量Q氣水反= q水1f=4×80=320L/s=0.32 m3/s氣水同時反沖洗時反沖洗用空氣的流量Q氣= q氣f=15×80=1200L/s=1.20 m3/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。則氣水分配干渠的截面積A氣水= Q氣水反/v進+ Q反氣/v氣進=0.32/1.5+1.20/5=0.45m24.7.4濾池管渠設(shè)計與計算1.反沖洗管渠（1）

27、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0.6m2，末端截面積0.4m2。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0.45/40=0.011 m2<末端截面積0.4 m2，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H末= H1+ H2+

28、 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。底坡i=（1.53-1.03）/L=0.5/13=0.0385（3）排水集水槽排水能力校核集水槽超高0.3m，則槽內(nèi)水位高h1=0.73m，槽寬b槽=0.4m，n=0.013水流截面積=bh=0.4×0.73=0.292m2水流濕周=b+2h=0.4+0.73×2=1.86m水力半徑R=A/=0.292/1.86=0.157m水流速度v=R2/3i1/2/n= （0.1572/3×0.03851/2）/0.013=4.37m/s過

29、流能力Q排集=v=0.292×4.37=1.27m3/s實際過水量Q水= Q反+ Q表=0.40+0.14=0.54 m3/s<過流能力Q排集=1.27m3/s2.進水管渠(1)進水總渠四個濾池分成獨立的兩組，每組進水總渠過水流量按強制過濾流量設(shè)計，流速0.81.2 m/s，則強制過濾流量為：Q強=（91875/3）×2=61250m3/d=0.709 m3/s進水總渠水流斷面積為：A進總= Q強/ v進總=0.709/1.0=0.709m2進水總渠寬1.0m，水面高0.8m。(2)每座濾池的進水孔每座濾池由進水側(cè)壁開三個進水孔，進水總渠的渾水通過這三個進水孔進入濾池

30、。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?？卓诳偯娣e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：A孔= Q強/（0.8）=0.709/（0.8）=0.63 m2中間孔口面積按表面掃洗水量設(shè)計：A中孔=A孔（Q表/ Q強）=0.63×（0.14/0.709）=0.12 m2孔口寬B中孔=0.12m,高H中孔=0.1m。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=（0.63-0.12）/2=0.26 m2孔口寬B孔=0

31、.52m，高H側(cè)孔=0.1m。（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=0.709/(1.84×5)2/3=0.18m(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。濾池配水渠寬b配渠=0.5m,渠高1m，渠長等于濾池總寬，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

32、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）=0.709/（2×0.5×0.6）=1.18 m/s滿足滿足濾池進水管渠流速在0.81.2m/s的范圍內(nèi)的要求。（5）配水渠過水能力校核水力半徑R配渠= b配渠h配渠/（2 h配渠+b配渠）=0.5×0.6/（2×0.6+0.5）=0.18m水力坡降i配渠=(nv配渠/R配渠2/3)2=(0.013×1.18/0.182/3)2=0.002渠內(nèi)水面降落量h配渠=i配渠L配渠/2=0.002×7/2=0.007m因為配水渠最高水位為h配渠+h配渠=0.6+0.00

33、7=0.607m<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，間隔0.16m,每槽共計80個。則單側(cè)V型槽表掃水出水孔總面積A表孔=（3.14×0.0252/4）×80=0.04（m2）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/（2×0.8 A表孔）2/(2g)= 0.14/（2×0.8×0.04）2/(2×9.8)

34、=0.24m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12m，Q為單格反沖洗流量=/2=0.4/2=0.2m3/s反沖洗時排水集水槽的堰上水頭為：h排槽= Q水單/(1.84b)2/3=0.2/(1.84×12)2/3=0.04m式中：Q水單單格濾池反沖洗流量，Q水單=Q水/2=0.2 m3/s； b集水槽長，12m。V型槽傾角45°，垂直高度1m，壁厚0.05m。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=1-0.15-0.04=0.81m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

35、-0.02-0.24=0.59m4.沖洗水的供給選用沖洗水泵供水。（1）沖洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失h1反沖洗配水干管用鋼管，DN600，流速1.41m/s，1000i=4.27，布置管長總計60m。則反沖洗總管的沿程水頭損失為：hf=il=0.00427×60=0.26m主要配件及局部阻力系數(shù)見下表：表3-2配件名稱數(shù)量/個局部阻力系數(shù)90°彎頭66×0.6=3.6DN600閘閥33×0.06=0.18等徑三通22×1.5=36.78hj=v2/(2g)=6.78×1.412/(2×9.8)=0.69mh1=hf+

36、hj=0.26+0.69=0.95m (3)濾池配水系統(tǒng)的水頭損失h2a.氣水分配干渠內(nèi)的水頭損失h反水氣水同時反沖洗時：Q氣水反= q水1f=4×80=320L/s=0.32 m3/s則氣水分配渠內(nèi)的水面高為：h水反= Q氣水反/( v進b氣水)=0.32/(1.5×0.4)=0.53m水力半徑為：R水反= b氣水h水反/（2 h水反+b氣水）=0.4×0.53/（2×0.53+0.4）=0.15m水力坡降為：i反渠=(nv渠/R渠2/3)2=(0.013×1.5/0.152/3)2=0.005渠內(nèi)水頭損失為：h反水= i反渠×l反

37、渠=0.005×12=0.06mb.氣水分配干渠底部配水方孔的水頭損失h方孔h方孔= Q氣水反/（0.8 A方孔）2/(2g)= 0.32/（0.8×0.4）2/(2×9.8)=0.05mc.反沖洗經(jīng)過濾頭的水頭損失為h濾0.22md.氣水同時通過濾頭時增加的水頭損失h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/(1.25f)=0.32/(1.25×80)=0.32m/s通過濾頭時增加的水頭損失為：h增=9810n(0.01-0.01v+

38、0.12v2) =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：h2=h反水+h方孔+h濾+h增=0.06+0.05+0.22+0.072=0.40m(3)砂濾層水頭損失h3濾料為石英砂，容重1=2.65噸/m3，水的容重=1噸/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：h3=(1/-1)(1-m0) H3=(2.65-1)(1-0.41) ×1.0=0.97m(4)富裕水頭h4取1.5m。清水池最低水位與

39、排水槽堰頂?shù)母卟頗0=5mH水塔=h1+h2+h3+h4=0.95+0.40+0.97+1.5=3.82m則反沖洗水泵的最小揚程為：H水泵=H0+h1+h2+h3+h4=5+0.95+0.40+0.97+1.5=8.82m選四臺250S14單級雙吸離心泵，三用一備，揚程11m時，每臺泵的流量為576m³/h。5.反洗空氣的供給(1)長柄濾頭的氣壓損失p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為：Q氣= q氣f=15×80=1200L/s=1.20 m3/s長柄濾頭采取網(wǎng)狀布置，約55個/m3。則每座濾池共計安裝長柄濾頭：n=55×80=4400個每個

40、濾頭的通氣量為：1.20×1000/4400=0.27 L/s在該氣體流量下的壓力損失最大為：p濾頭=3000Pa(2)氣水分配渠配氣小孔的氣壓損失p氣孔反沖洗時氣體通過配氣小孔的流速為：v氣孔= Q氣孔/A布=0.03/0.003=10m/s孔口流量系數(shù)=0.6，則氣水分配渠配氣小孔的氣壓損失為：p氣孔=( Q氣孔2)/(2×360022 A布2g) =(1082×1)/(2×36002×0.62 ×0.0032×9.8) =14mmH2O=138Pa=0.138kPa(3)配氣管道的總壓力損失p管a.配氣管道沿程壓力損失

41、p1反沖洗空氣流量計1.20 m3/s，配氣干管用鋼管，DN600，流速4.24m/s。反沖洗空氣管總廠60m，氣水分配渠內(nèi)的壓力損失不計。反沖洗管道內(nèi)的空氣氣壓為：p氣壓=(1.5+H氣壓) ×9.8=(1.5+1.5) ×9.8=29.4 kPa式中：p氣壓空氣壓力，kPa； H氣壓長柄濾頭距反沖洗水面的高度，m，H氣壓=1.5m。此時空氣管道的摩擦阻力為9.8 kPa/1000m。則.配氣管道沿程壓力損失為：p1=9.8×60/1000=0.59 kPab.配氣管道的局部壓力損失p2主要管件及長度換算系數(shù)K見下表表3-3配件名稱數(shù)量/個長度換算系數(shù)K90&#

42、176;彎頭55×0.7=3.5閘閥33×0.25=0.75等徑三通22×1.33=2.66K6.91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?？諝夤芘浼Q算長度為l0=55.5KD1.2=55.5×6.91×0.61.2=207.8 m則局部壓力損失為：p2=9.8×207.8/1000=2.04 kPa配氣管道的總壓力損失為：p管=p1+p2=0.59+2.04=2.63 kPa(4)氣水沖洗室中的沖洗水水壓p水壓p水壓=(H水塔-h1-h反水-h方孔) ×

43、9.81=(3.82-1-0.06-0.05) ×9.81=26.59 kPa則要求鼓風機出口的靜壓為p出口=p管+ p氣+ p水壓+ p富=2.63+0.138+3+26.59+4.9=37.26 kPa式中： p管輸氣管道的壓力損失，kPa，即p管； p氣配氣系統(tǒng)的壓力損失，kPa，即p氣孔+p濾頭； p水壓氣水沖洗室中的沖洗水水壓kPa即p水壓，； p富富余壓力，取為4.9 kPa。(5)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

44、;/min1.1Q反氣=1.1×1.2×60=79.2m³/min。V型濾池的簡圖如下：圖4-1 V型濾池簡圖4.8消毒設(shè)施的設(shè)計與計算已知設(shè)計水量Q=183750m3/d，本設(shè)計消毒采用液氯消毒。4.8.1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：q=bQ式中： Q總設(shè)計水量，m3/d；q每天的投氯量，g/d； b加氯量， g/ m3，一般取0.51.0 g/ m3，本設(shè)計采用0.5 g/ m3。q=bQ=0.5×183750

45、=91875g/d=91.88kg/d2.儲氯量儲氯量按一個月考慮G=30q=30×91.88=2756.3 kg/月4.8.2加氯設(shè)備選取與設(shè)計1.本設(shè)計采用ZJ-型加氯機兩臺，交替使用，每臺加氯機加氯量為0.59.0 kg/ 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7個，一組使用，一組備用，每組使用周期約33d。4.8.3加氯間尺寸計算與

46、確定在加氯間低處設(shè)排風扇一個，換氣量每小時812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23mg/kg時即報警，切換有關(guān)閥門，切斷氯源，同時排風扇動作。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。4.9清水池的設(shè)計與計算4.9.1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：V=kQ式中： V清水池的總有效容積，m3；k 經(jīng)驗系數(shù)，一般為1020取為10。Q設(shè)計供水量，m3/d，為183750m3/d。V=0.1×183750=18375 m3清水

47、池設(shè)4座，則每座清水池的有效容積V1為：V1=V/4=18375/4=4594m34.9.2平面尺寸的確定每座清水池的面積A= V1/h式中： A每座清水池的面積，m2；h 清水池的有效水深，m。設(shè)計中取h=4.0mA=4594/4=1148.5 m2取清水池寬度B為30m，則清水池長度L為：L= A/B=1148.5/30=38.29m，設(shè)計中取為39m則清水池實際有效容積為39×30×4=4680m3清水池超高h1取為0.5m，清水池總高H為:H=h1+h=0.5+4.0=4.5m4.9.2清水池的管道系統(tǒng)1.清水池的進水管D1=Q/(4×0.785v)1/2式中：D1清水池進水管管徑，m；v進水管管內(nèi)流速，m/s，一般采用0.71.0 m/s設(shè)計中取v=0.9 m/sD1=2.13/(4×0.785×0.9) 1/2=0.87m設(shè)計中取進水管管經(jīng)為DN900，進水管內(nèi)實際流速為0.84m/s。2.清水池的出水管由于用戶的用水量時時變化，清水池的出水管應(yīng)按出水最大流量計：Q1=KQ/24式中：Q1最大流量，m3/h；K時變化系數(shù)，一般取1.32.5，本設(shè)計取為1.5；Q設(shè)計水量，m3/d。Q1=1.5×183750/24=11484.38m3/h=3.19m3/s出水管管徑D2=Q/(4