給水處理廠設(shè)計(jì)

1、 水處理工程（一）課程設(shè)計(jì) 第一章 設(shè)計(jì)原則水廠的設(shè)計(jì)原則： （1）水處理構(gòu)筑物的處理能力，應(yīng)以最高日用水量加水廠自用水量來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并以原水水質(zhì)最不利情況進(jìn)行校核。 （2）水廠應(yīng)按近期設(shè)計(jì)，考慮遠(yuǎn)期發(fā)展。根據(jù)使用要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性等因素對(duì)近期工程亦作分期建造的安排。對(duì)于擴(kuò)建、改建工程，應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，充分發(fā)揮原有設(shè)施的效能，并應(yīng)考慮與原有構(gòu)筑物的合理配合。 （3）水廠設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮個(gè)構(gòu)筑物或設(shè)備進(jìn)行檢修、清洗及部分停止工作時(shí)，仍能滿足用水要求。 （4）水廠機(jī)械化和自動(dòng)化程度，應(yīng)本著提高科學(xué)管理水平和增加效益的原則，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求，技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理性和設(shè)備供應(yīng)情況，妥善確定，逐部提高。 （5）設(shè)計(jì)

2、中必須遵循設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。第二章 總體設(shè)計(jì)一.給水處理廠設(shè)計(jì)水量的確定 水處理構(gòu)筑物的生產(chǎn)能力應(yīng)以最高日供水量加水廠自用水量進(jìn)行設(shè)計(jì)，水廠自用水量主要用于濾池沖洗及絮凝池排泥等方面，一般采用供水量的5%-10%，本工藝采用5%，故給水廠的設(shè)計(jì)處理量是： Q=Qd（1+5%）=140000×（1+5%）=147000m3/d=6125m3/h 給水處理廠工藝流程的確定：凈化工藝流程的選擇取決于原水水質(zhì)和用戶對(duì)水質(zhì)的要求。根據(jù)地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB383802），原水水質(zhì)符合地面水類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，除濁度、菌落總數(shù)、大腸菌數(shù)偏高外，其余參數(shù)均符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB57492006）的規(guī)

3、定。 本設(shè)計(jì)的水源是地表水（河水），但由于引水工程中采用了混凝預(yù)沉構(gòu)筑物，因此除汛期外凈水廠原水濁度變化不會(huì)很大。由于該供水廠供水規(guī)模較大，供水質(zhì)量要求較高，結(jié)合我國(guó)城市供水對(duì)供水水質(zhì)要求有所提高的情況，通過(guò)對(duì)各種工藝的比較及目前技術(shù)方面的要求，采用基本處理流程如下圖：圖1-1 凈水廠工藝流程圖二. 水處理構(gòu)筑物選型及工藝設(shè)計(jì)計(jì)算1.配水井： 凈水廠內(nèi)反應(yīng)沉淀處理工藝共分為四組。每組設(shè)計(jì)2座處理構(gòu)筑物，設(shè)計(jì)一座配水井。1. 1 設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)流量Q'=Q/4=25.52m3/min，水力停留時(shí)間T=4.0min。1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算 配水井體積：V=QT=25.52×4=102.

4、1m3 配水井平面尺寸：A=L×B=7×3=21m2 有效水深：H=V/A=4.86m，取5m，超高0.5m，則井深5.5m 配水井出水處設(shè)溢流堰，采用渠道和混合池連接，渠道的寬b=1.5m,流速取 v=1.2m/s,則有效水深為h=Q'/bv=0.945m,取1m。超高取0.3m，渠道深H'=1.3m。配水井設(shè)DN=1200mm溢流管。2. 加藥間：混凝劑配制與投加1. 設(shè)計(jì)參數(shù) Q=140000m3/d=1.63m3/s 根據(jù)原水水質(zhì)及水溫，參考有關(guān)水廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，選擇的絮凝劑為堿式氯化鋁，采用計(jì)量泵濕式投加，堿式氯化鋁含量wb=10%，最大投加量a=3

5、0mg/L,每天投加次數(shù)n=1。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 溶液池容積 V1=aQ/417bn=41.96m3,取V1=42m3 溶液池分三個(gè)格，二用一備，交替使用。每格有效容積為21m3，有效高度為2.3m，超高0.2m，所以實(shí)際尺寸為L(zhǎng)×B×H=3×3×2.5。置于室內(nèi)地面上。(2) 溶解池容積 V2=0.3V1=12.6m3 格數(shù)和溶液池相同，二用一備，交替使用。單格有效容積6.3m3，有效高度取1.6m，超高0.2m。實(shí)際尺寸為2×2×1.8，池底坡度采用2.0%。（3） 藥劑倉(cāng)庫(kù) 藥庫(kù)和加藥間合建在一起，儲(chǔ)備量按最大投藥量的30d

6、用量計(jì)算，每天需藥量為M=140000×103×10-6×30=4200kg/d=4.2t/d，堆高1.5m，通道系數(shù)采用1+15%=1.15，則倉(cāng)庫(kù)面積為=（4.2×30×1.15）/1.5=96.6m2。在倉(cāng)庫(kù)內(nèi)設(shè)有地磅，并留有1.5m寬的過(guò)道，藥庫(kù)與加藥間合建，平面尺寸為23×22。（4） 混凝劑投加 混凝劑投加采用復(fù)合循環(huán)控制。運(yùn)行時(shí)，投藥泵PLC先根據(jù)進(jìn)水流量計(jì)的信號(hào)控制投藥泵自動(dòng)進(jìn)行比例投加，然后根據(jù)游動(dòng)電流檢測(cè)儀反饋的信號(hào)進(jìn)行負(fù)反饋控制，調(diào)整投藥泵的投藥量，從而實(shí)現(xiàn)投藥的復(fù)合循環(huán)控制。圖2.2加藥間平面布置圖3. 機(jī)械混

7、合池 混合池設(shè)計(jì)2組，一期工程和二期工程各1組，每組兩個(gè)池。與絮凝池合建在室內(nèi)。1. 設(shè)計(jì)參數(shù) 池?cái)?shù)n=4,單池設(shè)計(jì)流量Q1=Q/4=1.63/4=0.41m3/s,混合時(shí)間T=60s。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算1） 單池容積 V=Q1T=0.41×60=24.6m3，每座混合池分兩格，每格容積為12.3m3，單格平面尺寸L×B=2m×2m，有效水深h=3.2m，超高0.3m,則池總高度H=3.5m。2） 機(jī)械混合池的槳板尺寸。 槳板外緣直徑1.2m，槳板寬度0.2m，長(zhǎng)度0.4m，攪拌器離池底距離h'=0.5×1.2=0.6m，H/B=3.2/2=1.61

8、.2圖2-3 機(jī)械混合池平剖面圖4. 絮凝池1.適用條件（1）原水水溫為4.0-34.0，濁度為25-2500NTU（2）單池處理的水量以1-2.5萬(wàn)m3/d較適合，以免因單池面積過(guò)大影響效果。 水廠產(chǎn)水量大時(shí)，可采用兩組或多組池 并聯(lián)運(yùn)行。（3）適用于新建也可用于水廠改造。2、設(shè)計(jì)要求（1）絮凝時(shí)間，一般為10-5min。（2）絮凝池分格大小，按豎向流速確定。（3）絮凝池分格數(shù)按絮凝時(shí)間計(jì)算，多分成8-18格；可大致按分格數(shù)均分成3段，其中前段為3-5min，中段為3-5min，末段4-5min。（4）網(wǎng)格數(shù)前段較多，中段較少，末段可不放。但前段總數(shù)宜在16層以上，中段在8層以上，上下兩層間

9、距為60-70cm。（5）每格的豎向流速，前段和中段0.12-0.14m/s，中段0.22-0.25m/s。（6）網(wǎng)格的外框尺寸加安裝間隙等于每格池的凈尺寸。前段柵條縫隙為50mm，或網(wǎng)格孔眼為80mm×80mm，中段分別為80mm和100mm×100mm。（7）各段之間的過(guò)水孔洞應(yīng)上下交錯(cuò)，孔洞計(jì)算流速：前段0.3-0.2m/s，中段0.2-0.15m/s，末段0.14-0.1m/s，各過(guò)水孔面積從前段向末端逐步增大，所有過(guò)水孔須經(jīng)常處于淹沒狀態(tài)，因此上部孔洞標(biāo)高應(yīng)考慮沉淀池水位變化時(shí)不會(huì)露出水面。（8）網(wǎng)孔流速，前段0.25-0.33m/s，中段0.22-0.25m/s

10、.（9)一般排泥可用長(zhǎng)度小于5m，直徑150200mm的穿孔排泥管或單斗底排泥，采用快開排泥閥。（10）網(wǎng)格材料可用木料、扁鋼、塑料、鋼絲網(wǎng)水泥或鋼筋混凝土預(yù)制件等。木板條20-25mm，鋼筋混凝土預(yù)制件厚度30-70mm。3.設(shè)計(jì)參數(shù)水廠絮凝池總體設(shè)計(jì)2組，每組兩池。每池設(shè)計(jì)流量為： Q140000 /4（m/d）=0.41m/s。絮凝池的有效容積絮凝時(shí)間t10 min 水深4m有效容積VQt0.41×10×60246 m絮凝池的有效面積：AV/h246/461.5 m水流經(jīng)過(guò)每個(gè)的豎井流速v取0.12 m/s，由此得單格面積： fQ/ v0.41/0.123.42 m2

11、設(shè)計(jì)單格為正方形，邊長(zhǎng)采用1.90m，因此實(shí)際每格面積為3.61 m2，由此得到分格數(shù)為n61.5/3.61=17.04 采用18格 實(shí)際絮凝時(shí)間為：t = =633.95s10.57min 絮凝池得平均水深為4.0m，取超高為0.3m，得到池得總高度為： H4.0+0.34.3 m， 從絮凝池到沉淀池的過(guò)渡段凈寬1.5 米。取絮凝池的格墻寬為200mm，即0.2m，單組絮凝池：長(zhǎng)：1.9×50.2×610.7 m 寬：1.9×50.2×610.7 m進(jìn)水管管徑的確定：Q=0.410m/s，取流速為v=1.2m/s,管徑D=0.656m，采用DN700鑄

12、鐵管。 為避免反應(yīng)池底部集泥，影響水處理效果，在每個(gè)反應(yīng)池底各設(shè)DN200mm穿孔排泥管。采用坡度1%的滿流管。 過(guò)孔洞流速v按照進(jìn)口流速0.30m/s遞減到0.10 m/s，上孔上緣在最高水位以下，下孔下緣與池底平齊，、表示每格網(wǎng)格層數(shù)，單豎井的池壁厚為200mm。表一：格編號(hào) 1 2 3 4 5 6孔洞高×寬0.72×1.90.72×1.90.72×1.90.94×1.90.94×1.90.94×1.9 流速 0.3 0.3 0.3 0.23 0.23 0.23格編號(hào) 7 8 9 10 11 12孔洞高×寬1.

13、11×1.91.11×1.91.11×1.91.2×1.91.2×1.91.27×1.6 流速 0.195 0.195 0.195 0.18 0.18 0.17格編號(hào) 13 14 15 16 1718孔洞高×寬1.27×1.91.35×1.91.35×1.91.54×1.91.8×1.92.16×1.9 流速0.170.160.160.140.120.104 .內(nèi)部水頭損失計(jì)算16格為前段，其豎井之間孔洞流速為0.200.30m/s，水過(guò)網(wǎng)孔流速為：0.250.30

14、m/s；715格為中段，豎井之間孔洞流速為：0.200.15 m/s，水過(guò)網(wǎng)孔流速為：0.220.25m/s；（1）前段網(wǎng)格的孔眼尺寸80mm×80mm，取0.27 m/s，凈空斷面0.410/0.271.52m2；每個(gè)網(wǎng)格的孔眼數(shù)為1.52/0.08238（個(gè)）。前段共設(shè)網(wǎng)格15塊，前段網(wǎng)格水頭損失為：n/2g其中n取15，為網(wǎng)格阻力系數(shù)，在此處取1.0，則：n/2g15×1.0×0.27/19.60.0558m；前段孔洞水頭損失為：/2g其中為孔洞阻力系數(shù)，取3.0，則：/2g3.0×（0.3×3+0.23×3）/19.60.06

15、56m（2）中段 網(wǎng)格的孔眼尺寸為100mm×100mm，取0.24m/s，凈空斷面： 0.41/0.241.708 m2； 每個(gè)網(wǎng)格的孔眼數(shù)為：1.708/0.12171個(gè)。中段共設(shè)網(wǎng)格10個(gè)，則中段網(wǎng)格水頭損失為：10×1.0×0.24/19.60.029m。中段孔洞水頭損失：/2g3.0（0.195×3+0.18×2+0.17×2+0.16×2）/19.60.0441m；（3）后段不設(shè)網(wǎng)格，孔洞水頭損失為：3.0×（0.14×5+0.12+0.10×4）/19.60.0233m；絮凝池總水

16、頭損失為：h+0.0558+0.0656+0.029+0.0441+0.02330.2184m，取0.22m。5 .核算絮凝池總停留時(shí)間T（1）前段 h0.0558+0.06560.1214m停留時(shí)間t144.30s水溫20G90.42（2）中段h0.029+0.04410.0731m停留時(shí)間t217.94sG57.10（3）后段h0.0233mtTt1t2243.17sG30.52（4）總 G59.21GT59.21×605.4135846.3，符合設(shè)計(jì)要求。5. 平流沉淀池 采用平流沉淀池，設(shè)計(jì)2組，每組2座。1. 設(shè)計(jì)參數(shù) 單池設(shè)計(jì)流量Q1=0.41m3/s，沉淀時(shí)間t=2h，

17、水平流速v=13.0mm/s，有效水深3.2m。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算(1） 池體尺寸1）池容積V=Q1t=0.41×2×3600=2953m32）池長(zhǎng)L=3.6vt=3.6×13×2=93.6m，取L=94m3）池寬B=V/Lh=2953/（94×3.2）=9.82m，取B=10m。 每池中間設(shè)一導(dǎo)流墻，導(dǎo)流墻采用磚砌，導(dǎo)流墻寬為240mm,則沉淀池每格寬度b=4） 尺子尺寸校核 長(zhǎng)寬比L/B=9.44（符合設(shè)計(jì)要求） 長(zhǎng)深比L/h=29.410（符合設(shè)計(jì)要求） 沉淀池水平流速v=L/t=13.06mm/s(符合要求）（2) 進(jìn)水穿孔墻 為使水流均勻

18、地分布在整個(gè)進(jìn)水截面上，并盡量減少擾動(dòng)，在沉淀池進(jìn)口處用磚砌穿孔墻布水1) 穿孔墻孔洞總面積 孔洞處流速為防止絮凝體破碎，孔口流速不宜大于0.15-0.2m/s，采用0.2m/s=0.41/0.2=2.05m22） 孔洞個(gè)數(shù)N 孔洞形狀采用半磚矩形孔眼，尺寸為15mm×8mmN=170.8個(gè)，取170個(gè)3） 孔眼的實(shí)際流速V0=0.2m/s4） 孔眼布置 水平方向孔眼凈間距取200mm,控?zé)煵贾贸?0排，每排孔眼數(shù)為17個(gè)，其所占的寬度為（17×0.15+27×0.20）=7.95m，剩余寬度為：B-7.95=2.05m，均分在各灰縫中。垂直方向孔眼凈距取150m

19、m，最后一排的淹沒水深為0.25m，則孔眼的分布高度為H0=（0.25+0.08×10+0.15×10）=2.55m。池子進(jìn)水端的花墻距進(jìn)水池壁的距離為1m，至池底部分的花墻不設(shè)孔眼。（3） 集水系統(tǒng) 為保證沉淀池出水均勻流，采用指形槽收集出水后匯入集水渠。1） 集水槽延池長(zhǎng)方向布置5條穿孔集水槽中心距：a=B/5=2m槽中流量：q1'=0.41/5=0.082m3/s 考慮到池子的超載系數(shù)為20%，故每個(gè)槽中流量q1=1.2q1'=0.0984m3/s 每條槽的寬度b=0.36m。為便于施工取0.4m，槽底為平底。為保證自由出流，堰口位于槽內(nèi)水面以上0.0

20、5m，槽起端高取0.15m。采用雙側(cè)布水孔，指形槽進(jìn)水孔孔徑為25mm，則單孔面積w=0.00049m2，堰口上的水頭h=0.05m，重力加速度g=9.81m/s2 單個(gè)孔口流量q2=0.0002m3/s 每個(gè)槽上開的孔數(shù)為=492個(gè)，每側(cè)各開246個(gè)，設(shè)開孔中心間距e=0.1m， 則每條槽的長(zhǎng)度為l=0.1×246=24.6m 孔口流速v=0.68m/s 集水槽有效水深h"=0.36m,取0.4m 集水槽的總高度H1=0.05+0.15+0.4+0.05=0.65m2） 集水渠 假定集水渠起端水流截面為正方形，則渠的寬度b"=0.63m，為便于施工取0.7m。

21、起點(diǎn)水深H1'=0.75b"=0.525m, 終點(diǎn)渠中水深H2'=1.25b"=0.875m 為了便于施工，渠中水深統(tǒng)一取1.0m，自由落水高度為0.07m，即集水槽底應(yīng)高于集水渠起端水面0.07m，同時(shí)考慮到集水槽頂與集水渠頂相平。集水渠總高度H2=H1+0.07+1=1.72m。出水管流速取1.0m/s，則直徑D=0.723m，取800mm。(4） 排泥系統(tǒng) 機(jī)械排泥裝置可充分發(fā)揮沉淀池的容積利用率，且排泥可靠，故采用虹吸式機(jī)械吸泥機(jī)排泥，柵車行走速度v=1.0m/min。1) 干污泥量Q干=(1000-10)10-6=27.72m3/d2） 污泥量 設(shè)

22、污泥含水率98%，則Q=1386m3/d=57.75m3/h3） 吸泥機(jī)往返一次所需時(shí)間t=188min4） 設(shè)虹吸管排列數(shù)為z=10根，管內(nèi)流速v1=1.5m/s，單側(cè)排泥最長(zhǎng)虹吸管長(zhǎng)l'=20m,采用連續(xù)排泥，虹吸管管徑為d'=103=37mm,選用DN40mm的水煤氣管，流速v=1.24m/s5） 吸口的斷面確定 吸口的斷面與管口斷面積相等。 已知吸管的斷面積A=3.14d'2/4=0.001m2，設(shè)吸水口長(zhǎng)l"=0.1m，則吸口寬度b”=A/l"=0.1m。6） 吸泥管路水頭損失計(jì)算。進(jìn)口§1=0.1，出口§2=1,90度

23、彎頭§3=1.975*2則局部水頭損失hi=（0.1+1+3.95）=0.58m，管道部分水頭損失hg=l'v12/d'2g=1.49m，總水頭損失h1=hi+hg=2.07m考慮管道使用年久等因素，實(shí)際水頭損失H1=1.3h1=2.69m7) 排泥放空管直徑d=式中d-放空管直徑（m）B-池寬 (m)L-池長(zhǎng)（m）h-池的有效水深（m）T-泄空時(shí)間（s),此處按4h計(jì)，則d=0.372m,取400mm（5） 沉淀池水利條件校核水力半徑R=bh/(2h+b)=158.6cm弗勞德數(shù)Fr=v2/Rg=0.5710-5小于1.010-5滿足條件絮凝池沉淀池合建在室內(nèi)。6.

24、 V形濾池的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用V形濾池，V形濾池是快濾池的一種形式，因其進(jìn)水采用形狀呈V字形而得名，也叫均質(zhì)濾料濾池。主要特點(diǎn)是：反沖洗時(shí)濾料不膨脹，故使濾層含污能力提高。氣-水反沖洗再加始終存在的橫向表面掃洗，沖洗效果好，使沖洗水量大大較少，濾池建在室內(nèi)。1. 設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)流量Q=140000m3/d=1.63m3/s，設(shè)計(jì)一組濾池，濾速v=12m/h，強(qiáng)制濾速17m/h；采用先用空氣反沖，然后用氣-水同時(shí)反沖，最后再用水反沖的操作方式。第一步氣沖沖洗強(qiáng)度q氣1=15L/s.m²第二步氣-水同時(shí)反沖洗強(qiáng)度q氣1=15L/s.m²，q水1=4L/s.m²；第三步單

25、獨(dú)水沖強(qiáng)度q水2=5L/s.m²；表面掃洗用原水，沖洗強(qiáng)度q表水=2.0L/s.m²；沖洗時(shí)間t=0.2h；第一步氣沖時(shí)間t氣=3min，第二步氣水同時(shí)反沖洗t氣水=4min，第三步單獨(dú)水沖洗t水=5min。沖洗周期T=48h。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 池體尺寸1） 濾池工作時(shí)間t'=24-24t/T=23.9h（未考慮排放初濾水）2） 濾池面積F=Q/vt'=488.15m²,取F=488m²選雙格型濾池，濾池底板用混凝土，單格寬B=4m，長(zhǎng)L=14m，單格面積56m²，共四個(gè)濾池，每座面積f=112m²，總面積448m

26、²。實(shí)際流速v1=11.78m/h。3） 濾池強(qiáng)制濾速V'=15.7117滿足要求4） 濾池高度的確定 根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范和實(shí)際情況，取濾池濾板下布水區(qū)高度H1=0.9m,濾板厚H2=0.10m,濾料層厚H3=1.0m，濾層上的水深H4=1.5m，濾池超高0.5m，則總高度 H=H1+H2+H3+H4+0.5=4.0m5) 水封井的設(shè)計(jì) 濾池采用單層加厚均質(zhì)濾料，粒徑0.90-1.35mm，不均勻系數(shù)1.2-1.6，均質(zhì)濾料清潔濾料層的水頭損失按下式計(jì)算 H清=180- 式中 H清-清水通過(guò)清潔濾料的水頭損失 -水的運(yùn)動(dòng)粘度，20時(shí)=0.0101cm²/s m0-濾料孔隙

27、率，取 m0=0.5 d0-與濾料體積相同的球體直徑取0.1cm l0-濾層厚度，l0=100cm v-濾速，v=12m/h=0.33cm/s -濾料顆粒球體系數(shù)，天然砂粒為0.75-0.8，取=0.8所以 H清=19.11cm 當(dāng)濾速為8-10m/h時(shí)，清潔濾料層的水頭損失一般為30-40cm，計(jì)算值比經(jīng)驗(yàn)值低，取經(jīng)驗(yàn)值的最低限值H清=30cm為清潔濾層的過(guò)濾水頭損失。正常過(guò)濾時(shí)通過(guò)長(zhǎng)柄濾頭的水頭損失h0.22m。忽略其他水頭損失，則每次反沖洗后剛開始過(guò)濾時(shí)水頭損失為H開始=0.52m。 為了保證濾池正常過(guò)濾時(shí)池內(nèi)的液面高出濾料層，水封井出水堰頂標(biāo)高與濾料層相同。設(shè)計(jì)水封井平面尺寸2m

28、15;2m，堰底板比濾池底板低0.3m，水封井出水堰總高 H水封井=0.3+H1+H2+H3=2.3m 因每座濾池過(guò)濾水量Q單=12.0m/h×112m²=1344m³/h=0.37m³/s所以，水封井出水堰上水頭由矩形堰流量公式Q=1.84bh2/3計(jì)算得h=0.22m 沖洗完畢清潔濾料層過(guò)濾時(shí)，濾池液面比濾料層高（0.52+0.22）=0.74m(2) 反沖洗管渠系統(tǒng)采用氣水反沖洗的長(zhǎng)柄濾頭配氣配水系統(tǒng)1） 反沖洗用水流量Q反的計(jì)算 反沖洗用水流量按水洗強(qiáng)度最大時(shí)計(jì)算，單獨(dú)水洗時(shí)最大反洗強(qiáng)度為q水=5L/s.m²Q反=q水f=560L/s=

29、0.56m³/sV形濾池反沖洗時(shí)，表面掃洗同時(shí)進(jìn)行，其流量Q表水=q表水f=224L/s=0.224m³/s2) 反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計(jì)算配水干管進(jìn)水流速v=1.5m/s左右配水干渠的截面積A水干=0.56/1.5=0.37m²配水支管流速為v=1.0-1.5m/s，取1.0m/s配水支管的截面積A方孔=0.56/1.0=0.56m² 此即配水方孔總面積，沿渠長(zhǎng)方向兩側(cè)各均勻布置25個(gè)配水方孔，共50個(gè)，孔中心間距0.4m，每個(gè)孔口面積A小=0.56/50=0.0112m²，每個(gè)孔口尺寸為0.1m×0.1m。反沖洗過(guò)孔流速v孔=A方孔

30、/(2×25×0.1×0.1）=1.121.0滿足要求3）反沖洗用氣量Q反氣的計(jì)算 反沖洗用氣量按氣沖洗強(qiáng)度最大時(shí)的空氣流量計(jì)算。氣沖的強(qiáng)度為15L/s.m²Q反氣=q氣f=1.68m³/s4) 配氣系統(tǒng)的斷面積算配氣干管進(jìn)口流速為5m/s左右，則配氣干管的截面A氣干=1.68/5=0.336m²反沖洗配氣支管或孔口流速取v氣支=10m/s，則配氣支管的截面積A氣支=1.68/10=0.168m²每個(gè)布?xì)庑】酌娣e為A氣孔=A氣支/50=0.0034m²空口直徑d氣孔=0.066m每孔配氣量Q氣孔=1.68/50=0

31、.0336m³/s5） 氣水分配渠的斷面設(shè)計(jì) 對(duì)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(shí)反沖洗時(shí)，亦即要求氣水同時(shí)反沖洗時(shí)的氣水分配渠斷面面積最大。因此，氣水分配渠的斷面設(shè)計(jì)按氣水反沖洗時(shí)的情況設(shè)計(jì)。氣水同時(shí)反沖洗時(shí)的反沖洗水流量 Q反氣水=4×112/1000=0.448m³/s氣水同時(shí)反沖洗時(shí)空氣流量 Q反氣=15×112/1000=1.68m³/s氣水分配渠的氣、水流速均按相應(yīng)的配氣、配水干管取值，則氣水分配干渠的總面積 A氣水=0.635m²6） V形槽的設(shè)計(jì) V形槽的槽底設(shè)表掃水出水孔，直徑取d=0.025m，間隔0

32、.15m，每槽共計(jì)100個(gè)孔，則單側(cè)V形槽表掃水出水孔總面積 A表孔=0.049m² 表面掃洗水出水孔低于排水集水槽堰頂0.15m，即v形槽槽底的高度低于集水槽堰頂0.15m。 根據(jù)潛孔出流公式Q=0.64A(式中Q為單格濾池的表掃水流量），表面掃洗時(shí)V形槽內(nèi)水位高出濾池反沖洗時(shí)的液面高度為 hv液=0.65m 反沖洗時(shí)排水集水槽的堰上水頭由矩形堰的流量公式Q=1.84bh3/2計(jì)算得單格濾池反沖洗流量Q反集=0.392m³/s所以h排槽=0.05m V形槽傾角45°，垂直高度1.3m，壁厚0.05m。反沖洗時(shí)V形槽高出濾池內(nèi)液面的高度為1.6-0.15-0.05

33、=1.4m，反沖洗時(shí)V形槽頂高出槽內(nèi)液面的高度為：1.6-0.15-0.05-0.65=0.75m。（3） 反沖洗水的供給（選用沖洗水箱供水的計(jì)算）1） 沖洗水箱到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失H1.反沖洗配水干管用鋼管DN900，流速v=1.49m/s，布置管長(zhǎng)總廠50m，1000i=2.40，則反沖洗總管的水頭損失hy=il=2.40×50/1000=0.12m反沖洗配水干管主要配件及局部阻力系數(shù)見下表局部水頭損失為hj=v²/2g=0.82m 表1 反沖洗管配件及阻力系數(shù)配件名稱數(shù)量/個(gè)阻力系數(shù)90°彎頭60.60*3=1.8DN900閘閥33*0.06=0.1

34、8等徑三通22*1.5=3水箱出口10.5 7.28則沖洗水塔到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失為h1=hy+hj=0.94m2） 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。氣水分配干渠內(nèi)的水頭損失按最不利條件，即氣水同時(shí)反沖洗時(shí)計(jì)算。此時(shí)渠上都是空氣，下部是反沖洗水，按矩形暗管近似計(jì)算。已知?dú)馑瑫r(shí)反沖洗時(shí)流量Q=0.448m³/s，則氣水分配渠內(nèi)水面高為h反水=Q/vb=0.30m水力半徑R反水=0.1875m水力坡度i反水=0.0036渠內(nèi)水頭損失h反水=il=0.0036×20=0.072mB.氣水分配干管底部配水方孔水頭損失。按孔口淹沒出流公式Q=

35、0.64A計(jì)算，其中Q為Q反氣水，A為配水方孔總面積。由反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計(jì)算部分內(nèi)容可知，配水方孔的實(shí)際總面積為A方孔=0.56m²，則h方孔=(Q反氣水/0.8A方孔)21/2g=0.05mC.反沖洗水經(jīng)過(guò)濾頭的水頭損失（查給排水快速設(shè)計(jì)手冊(cè)）為h濾0.22mD.氣水同時(shí)通過(guò)濾頭時(shí)增加的水頭損失h增氣水同時(shí)反沖洗時(shí)氣水比15/4=3.75，長(zhǎng)柄濾頭配氣系統(tǒng)的濾帽縫隙總面積與濾池過(guò)濾總面積之比約為1.25%，則長(zhǎng)柄濾頭中的水流速度為v柄=Q反氣水/1.25%f=0.448/(1.25%×112)=0.32m/s通過(guò)濾頭時(shí)增加的水頭損失h增=9810n（0.01-0.01

36、v+0.12v²)=9810×3.75×（0.01-0.01×0.32+0.12×0.32²）=702.1998Pa=0.07mH2o則濾池配水系統(tǒng)的水頭損失h2h2=h反水+h方孔+h濾+h增 =0.072+0.05+0.22+0.07 =0.412m3）砂濾層水頭損失h3 濾料為石英砂，質(zhì)量密度r¹=2.65t/m³,水質(zhì)量密度r=1t/m³,石英砂濾料膨脹前的孔隙率m0=0.41，濾料層膨脹前的厚度H3=1.0m，則濾料層水頭h3=（r¹/r-1）(1-m0)H3=0.97m4） 取富余水

37、頭h4=1.5m，則反沖洗水箱底高出排水槽頂?shù)母叨菻水塔=h1+h2+h3+h4= 0.94+0.412+0.97+1.5=3.822m水塔容積按一座濾池沖洗水量的1.5倍計(jì)算，則V=1.5（Q反水t水+Q氣水t氣水）=413.28m³（4） 反沖空氣的供給1） 長(zhǎng)柄濾頭的氣壓損失p濾頭 氣水同時(shí)反沖洗時(shí)空氣流量Q反氣=1.68m³/s，長(zhǎng)柄濾頭采用網(wǎng)狀布置，約60個(gè)/m²,每座濾池共計(jì)安裝長(zhǎng)柄濾頭n=60×112=6720個(gè)，每個(gè)濾池的的通氣量：1.68×1000/6720=0.25L/s。 根據(jù)廠家提供數(shù)據(jù)，該氣體流量下的壓力損失為p濾頭=

38、3.0kpa2） 氣水分配渠配氣小孔的氣壓損失p氣孔。反沖洗時(shí)氣體通過(guò)配氣小孔的流速v氣孔=10.0m/s壓力損失按孔口出流公式計(jì)算Q=3600A式中-孔口流量系數(shù)，取0.6A-孔口面積(m²) p-壓力損失(mmH2o) -水的相對(duì)密度，=1氣水分配渠配氣方孔的氣壓損失p氣孔= =0.12kpa3) 配氣管道的總壓力損失p管a. 配氣管道的沿程壓力損失為p1。 反沖洗時(shí)空氣流量1.68m³/s，配氣干管用DN900鋼管，流速3.50m/s，反沖洗空氣管長(zhǎng)50m，氣水分配渠內(nèi)的壓力損失不計(jì)。反沖洗管道內(nèi)的空氣氣壓計(jì)算用下式 p氣壓=(1.5+H氣壓）9.8式中p氣壓-空氣壓

39、力（kpa）H氣壓-長(zhǎng)柄濾頭距反沖洗水面的高度（m），取1.5m則 p氣壓=(1.5+1.5)×9.8 =29.4kpa空氣溫度按30考慮時(shí)，空氣管道的摩阻為9.8kpa/1000m，則配氣管道沿程壓力損失p1=0.49kpab.配氣管道的局部壓力損失p2。主要管道及長(zhǎng)度換算系數(shù)K，見下表 表2 反沖洗空氣管配件及長(zhǎng)度換算計(jì)算 配件名稱 數(shù)量/個(gè) 長(zhǎng)度換算系數(shù)K 90°彎頭 50.7×5=3.5 閘閥 30.25×3=0.75 等徑三通 21.33×2=2.66 K6.91當(dāng)量長(zhǎng)度的換算公式l0=55.5KD1.2空氣管配件換算長(zhǎng)度l0=55.

40、5×6.91×0.91.2=337.96m局部壓力系數(shù)p2=l0g/1000=337.96×9.81/1000=3.32kpa配氣管道的總壓力損失p=p1+p2=3.81kpa4) 氣水沖洗室中的沖洗水壓p水壓p水壓=（H水塔-h1-h反水-h小孔）9.81 =(3.822-0.94-0.072-0.05)9.81 =27.08kpa 本系統(tǒng)采用氣水反沖洗對(duì)氣壓最不利情況發(fā)生在同時(shí)反沖洗時(shí)，此時(shí)要求鼓風(fēng)機(jī)調(diào)壓閥出口的靜壓為 P出口=p管+p氣+p水壓+p富式中 P出口-鼓風(fēng)機(jī)出口的靜壓(kpa) p管-輸氣管道的壓力損失（kpa） p氣-配氣系統(tǒng)的壓力損失（kpa

41、)， p氣=p濾頭+h氣孔 p水壓-氣水沖洗室內(nèi)的沖洗水壓（kpa) p富-富余水壓，取4.9kpa所以 P出口=p管+p氣+p水壓+p富 =3.81+3.14+27.08+4.9 =38.93kpa5） 設(shè)備選型 根據(jù)氣水同時(shí)反沖洗反沖洗系統(tǒng)對(duì)空氣的壓力和風(fēng)量。要求選用4臺(tái)LG50風(fēng)機(jī)，風(fēng)量50.0m³/min，風(fēng)壓49kpa，電動(dòng)機(jī)功率60KW，三用一備。正常工作鼓風(fēng)量200.0m³/min1.1Q反氣7. 加氯間水的消毒處理是生活飲用水處理工藝中的最后一道工序，其目的在于殺滅水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致傳染病的危害。采用被廣泛應(yīng)用的氯及氯化物消毒，

42、氯消毒的加氯過(guò)程操作簡(jiǎn)單，價(jià)格較低，且在管網(wǎng)中有持續(xù)消毒殺菌作用。雖然二氧化氯，消毒能力較氯強(qiáng)而且能在管網(wǎng)中保持很長(zhǎng)時(shí)間，但是由于二氧化氯價(jià)格昂貴，且其主要原料亞氯酸鈉易爆炸，國(guó)內(nèi)目前在凈水處理方面應(yīng)用尚不多。消毒一般多在過(guò)濾以后進(jìn)行，氯常加在濾池至清水池之間的輸水管上，借水在清水池內(nèi)的停留時(shí)間進(jìn)行充分接觸?？紤]到安全，加氯設(shè)備應(yīng)放在單獨(dú)的房間內(nèi)。房間應(yīng)有良好的通風(fēng)設(shè)備和直接至室外的出口，面積應(yīng)根據(jù)設(shè)備形式和數(shù)量決定，一般為2×4米。加氯間與加氯點(diǎn)之間的距離一般為10-20米。采用液氯消毒的方法，加氯點(diǎn)設(shè)在濾池-清水池的進(jìn)水管上。1. 設(shè)計(jì)概況1） 氯氣是黃綠色氣體，有毒，具刺激性，

43、質(zhì)量為空氣的2.5倍。工程使用時(shí)將其壓縮成相對(duì)密度為1.5的液態(tài)形式，裝在壓力為0.6-0.8Mpa的鋼瓶中供應(yīng)。1kg液氯可氯化成0.31m³的氯氣，氯瓶的出氯量不穩(wěn)定,隨季節(jié)氣溫滿瓶和空瓶等因素而變化。2） 為了避免氯瓶進(jìn)水后氯氣受潮腐蝕鋼瓶,瓶?jī)?nèi)需保持0.05-0.1Mpa的余壓。3） 氯氣消毒主要是氯氣水解生成的次氯酸的作用，當(dāng)PH低時(shí)，它的含量高，消毒效果好。4） 如果水中含有氨氮，加氯時(shí)就會(huì)生成一氯胺和二氯胺，消毒作用比較緩慢，消毒效果差，而且需要較長(zhǎng)的接觸時(shí)間。5） 氨氣不能直接用管道加到水中，必須由加氯機(jī)投加。加氯點(diǎn)可安裝靜態(tài)混合器，促使氯和水均勻混合。6） 為保證穩(wěn)

44、定的出氯量，一般用自來(lái)水噴淋于氯瓶上，供給液氯氣化所吸收的熱量，不得用明火烘烤以防爆炸。7） 投氯時(shí)，可將氯瓶放置于磅秤上核對(duì)鋼瓶?jī)?nèi)的剩余量，以防止用空，加氯機(jī)中的水不得倒灌入瓶。稱量氯瓶質(zhì)量的地磅秤放在磅秤坑內(nèi)，磅秤面和地面齊平，以便于氯瓶上下搬運(yùn)。8） 因?yàn)槁葰獾拿芏缺瓤諝獯螅瑧?yīng)在加氯間低處設(shè)排風(fēng)扇，換氣量每小時(shí)8-12次。氯庫(kù)、加氯間內(nèi)要安裝漏氣探測(cè)器，探測(cè)器位置不宜高于室內(nèi)地面35cm。氯庫(kù)、加氯間內(nèi)宜設(shè)置漏氣報(bào)警儀，以預(yù)防和處理事故，有條件時(shí)可采用氯氣中和裝置。9） 氯氣的設(shè)計(jì)用量，應(yīng)根據(jù)相似條件下的水廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，按最大容量確定。余氯量應(yīng)符合生活生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，出廠水的游離余氯不

45、低于0.3mg/L,管網(wǎng)末端水不低于0.05mg/L。一般水源的濾前加氯量為1.0-2.0mg/L,濾后水或地下水的加氯量為0.5-1.0mg/L。加氯量 Q=0.001aQ1式中 a-最大需氯量，mg/L Q1-需消毒的水量，m³/h污染水源的氨氮和色度偏高，可采用原水折點(diǎn)加氯法。加氯量隨水源污染程度而變化，有時(shí)可達(dá)20-30mg/L或更高。過(guò)量加氯可降低水的pH值，還會(huì)腐蝕金屬管道，加重氯的氣味，影響用戶使用，應(yīng)同時(shí)加堿調(diào)節(jié)。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，折點(diǎn)加氯量C為：C-a+10N（mg/L）式中 a-需氯量，一般為1-2mg/L，污染嚴(yán)重時(shí)可達(dá)6-7mg/L N-水中氨氮含量，mg/L10

46、） 水和氯應(yīng)充分混合，接觸時(shí)間不小于30min，殺菌作用隨氯和水的接觸時(shí)間增加而增加，如接觸時(shí)間短，就應(yīng)增加投氯量。11） 為控制加氯量，宜采用余氯連續(xù)測(cè)定儀檢測(cè)水中的余氯量，儀器安裝在加氯點(diǎn)之后的適當(dāng)部位。當(dāng)水中為游離性余氯且pH值穩(wěn)定時(shí)，用無(wú)機(jī)劑型余氯連續(xù)測(cè)定儀，當(dāng)水中同時(shí)有游離性和結(jié)合性余氯且pH值變化很大時(shí)，可用試劑型余氯測(cè)定儀。12） 加氯間與氯庫(kù)可單獨(dú)建造，亦可與加藥間合建，便于管理，但均應(yīng)有獨(dú)立向外開的門，以便運(yùn)輸藥劑。加氯間應(yīng)和其他工作間隔開，加氯間和值班室之間應(yīng)有觀察窗，以便在加氯間外觀察工作狀況。2. 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)水量為Q=6125m³/h（包括水廠自用水量），設(shè)

47、計(jì)投加氯量a=2.0mg/L，補(bǔ)氯量按a1=1.0mg/L，倉(cāng)庫(kù)儲(chǔ)氯量按30d計(jì)算3. 設(shè)計(jì)計(jì)算最大加氯量Q'=0.001aQ=0.001×2.0×6125=12.25kg/h最大補(bǔ)氯量Q"=0.001a1Q=0.001×1.0×6125=6.125kg/h總加氯量Q=Q'+Q"=12.25+6.125=18.375kg/h儲(chǔ)氯量 G=30×24Q=30×24×18.375=13230kg 采用容量為1000kg的液氯鋼瓶，共14只。另設(shè)中間氯瓶一只，以沉淀氯氣中的雜質(zhì)和防止水流進(jìn)氯瓶。加

48、氯間設(shè)4只氯瓶，根據(jù)壓力自動(dòng)切換交替使用，氯瓶庫(kù)儲(chǔ)存10只。 采用0-10kg/h的復(fù)合循環(huán)全真空加氯機(jī)4臺(tái)（3用1備）。加氯機(jī)采用復(fù)合循環(huán)自動(dòng)控制，在濾池出水管上設(shè)有流量計(jì)，并由抽樣泵從清水池內(nèi)取樣監(jiān)測(cè)余氯。加氯間為單層建筑，控制室和值班室設(shè)在加氯間的一端，平面尺寸為15m×6m。 圖 2-7 加氯間平面布置圖8. 清水池: 已知設(shè)計(jì)水量Q=14000m³/d，水廠清水池有效容積V=V調(diào)節(jié)+V安全儲(chǔ)量+V消防儲(chǔ)量。 當(dāng)缺少制水曲線和供水曲線資料時(shí)，對(duì)于配水管網(wǎng)中無(wú)調(diào)節(jié)構(gòu)筑物的清水池，有效容積Wc可按最高日用水量的10%-20%，鑒于實(shí)際情況去15%Q，則Vc=0.15&#

49、215;140000=21000m³。設(shè)三座矩形清水池，每座容積V=7000m³，每座平面尺寸50m×35m，有效水深4.0m，超高0.5m，池深4.5m，其管路包括進(jìn)水管、出水管、溢流管和放空管。進(jìn)水管流速v1=1.0m/s，直徑D1=1.14m，取進(jìn)水管直徑DN1200mm。出水管流速v2=0.8m/s，直徑D2=1.27m，取出水管直徑DN1300mm。 為保證清水池1-2放空，按經(jīng)驗(yàn)取放空管直徑D4=1600mm；溢流管和進(jìn)水管直徑相同，D3=1200mm。 清水池設(shè)兩個(gè)檢修孔，檢修孔直徑800mm；池頂設(shè)九個(gè)通氣管，設(shè)在池的兩側(cè)，通氣管直徑200mm；池

50、頂覆土厚度為1.0m。清水池的結(jié)構(gòu)為地下式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)水位和地面相同，清水池溢流水經(jīng)廠區(qū)雨水管道進(jìn)入排水泵房。圖 2-8 清水池平面圖9. 送水泵房 送水泵房設(shè)計(jì)規(guī)模為140000m³/d，泵房?jī)?nèi)設(shè)有一組水泵，向城市管網(wǎng)供水，根據(jù)市區(qū)配水管網(wǎng)平差結(jié)果，接管點(diǎn)水壓要求為23.0m。設(shè)計(jì)流量Q=140000m³/d，變化系數(shù)為Kh=1.10，計(jì)算流量Q計(jì)=1.10×140000=154000m³/d 。選用型號(hào)24SH-13雙吸臥式離心泵4臺(tái)，三用一備。水泵的性能見下表：表3 水泵性能參數(shù)型號(hào)流量（m³/h）揚(yáng)程（m）轉(zhuǎn)速（r/min）軸功

51、率(kw)電動(dòng)機(jī)功率（kw）效率（%）24SH-13雙吸臥式離心泵25003797046052088 送水泵房為半地下式，泵房?jī)?nèi)底為地下-3.5m。當(dāng)清水池為低水位時(shí)，水泵采用吸真空起動(dòng)，故泵房?jī)?nèi)設(shè)有水環(huán)式真空泵2臺(tái)，一用一備。另外，泵房?jī)?nèi)還設(shè)有起吊和排水設(shè)備。送水泵房平面尺寸為80m×10m，泵房一側(cè)設(shè)有控制室和變電配間。第三章 水廠總圖設(shè)計(jì) 根據(jù)凈水廠已征用的用地范圍，廠區(qū)內(nèi)占地面積259200m²，南北寬480m，東西長(zhǎng)寬540m。凈水廠廠區(qū)布置具有以下特點(diǎn)：1） 在首先滿足工藝流程簡(jiǎn)捷和順暢的前提下，整個(gè)廠區(qū)按功能分為生產(chǎn)區(qū)，廠前區(qū)和預(yù)留污泥處理區(qū)，其間道路及綠化帶

52、相隔。凈水廠大門設(shè)在廠區(qū)的南面。2） 生產(chǎn)區(qū)布置主要滿足工藝流程要求，工藝總體布置流暢合理。凈水廠的處理構(gòu)筑物從西到東順序流經(jīng)混合池、反應(yīng)池、沉淀池、濾池、清水池、送水泵房，而后通過(guò)輸水管道送到市區(qū)的管網(wǎng)中。3） 凈水廠前區(qū)布置有辦公樓、食堂、職工宿舍、車庫(kù)、籃球場(chǎng)等輔助性建筑。辦公樓前設(shè)有一個(gè)圓形的噴泉，在凈水廠的其余空地上種植了很多樹，以及大面積的綠化帶，創(chuàng)造了一個(gè)清新、寧?kù)o、賞心悅目的環(huán)境。第4章 水廠高程的布置 凈水廠廠區(qū)地面較為平整，地形標(biāo)高為150.0m。凈水廠配水井設(shè)計(jì)標(biāo)高為154.4m，清水池設(shè)計(jì)水位標(biāo)高為151.00m，廠區(qū)處理構(gòu)筑物消耗水頭為7.8m。各處理構(gòu)筑物的高程，是

53、由各處理構(gòu)筑物的水頭損失和管道水頭損失組成。1. 水頭損失計(jì)算（1） 處理構(gòu)筑物中的水頭損失 與構(gòu)筑物的形式和構(gòu)造有關(guān)，參考下表數(shù)據(jù)估算，各處理構(gòu)筑物水頭損失見下表，該水頭損失包括構(gòu)筑物內(nèi)集水槽等水頭跌落損失。表4 各處理構(gòu)筑物的水頭損失構(gòu)筑物名稱水頭損失/m構(gòu)筑物名稱水頭損失/m網(wǎng)格絮凝池0.5沉淀池0.3V形濾池2.6混合池0.3（2） 連接管道水頭損失 分為沿程水頭損失和局部水頭損失。1） 清水池到濾池的水頭損失h1四個(gè)濾池，每個(gè)濾池由一根DN1600mm的出水管通過(guò)一根DN1600三通橫管通過(guò)三個(gè)DN1800支管送水至三座清水池。管徑D=1.6m；每組流量Q=1.63m³/s，L=47m。管道沿程水頭損失h1f=式中C-系數(shù)，鋼管C=120所以h1f=0.04m