給水廠課程設計說明書

設計總說明該課程設計針對某城市給水解決廠解決工藝進行設計，通過了解基本資料，擬定解決工藝和解決構筑物，然后對給水解決構筑物的工藝尺寸進行了計算，最后綜合各方面因素擬定了給水廠的平面布置和高程布置,并繪制平面布置圖、高程布置圖、混凝沉淀池單體圖。關鍵詞：給水解決廠；給水解決構筑物；隔板絮凝池；平流沉淀池；V型濾池目錄TOC\o"1-3"\h\u18863一、設計概要 586131.1設計題目 5168051.2設計任務 5178361.3原始資料 5149641.3.1工程設計背景 547881.3.2設計規(guī)模 6313811.3.3基礎資料及解決規(guī)定 629632二、總體設計 8117212.1設計原則 8100522.2廠址選擇 8152302.3水廠工藝流程選擇 9221442.4水解決工藝的選擇 10126332.4.1混凝 10175032.4.2沉淀 14274052.4.3過濾 16144502.4.4消毒 1710725三、凈水構筑物的設計計算 19119853.1設計規(guī)模 1986243.2配水井設計計算 19235173.2.1配水井設立 19281373.2.2配水井有效體積 19192583.2.3配水井尺寸擬定 19146803.3加藥間設計計算 20234223.3.1混凝劑劑量 20295653.3.2混凝劑的投加 2093133.3.3加藥間及藥庫的設計 2226863.4混合設備設計 248913.5反映池設計 2854973.5.1設計水量 28112113.5.2反映池形式及設計參數(shù)的擬定 28313323.5.3池體的設計 29139813.5.4水頭損失的計算 31132763.5.5GT值的擬定 32267653.6沉淀池設計 33160293.6.1設計參數(shù)的選擇 33132413.6.2池體尺寸計算 33131673.6.3進水穿孔墻 3421423.6.4沉淀池出口布置 35311833.6.5沉淀池放空管 37203353.6.6排泥系統(tǒng)設計 3783573.7濾池設計 3917763.7.1設計參數(shù) 3955603.7.2池體設計 40302313.7.3反沖洗管渠系統(tǒng) 43311743.7.4濾池管渠設計 45244493.8消毒設施的設計與計算 54323673.8.1加氯量與儲氯量 5425533.8.2加氯設備選取與設計 54256763.8.3加氯間尺寸計算與擬定 54319173.9清水池的設計與計算 5689403.9.1清水池的有效容積 56291163.9.2平面尺寸的擬定 56208783.9.3清水池的管道系統(tǒng) 56231743.9.4清水池其余設施計算 5824267四、高程布置 59274264.1管渠水力計算 59221714.1.1清水池 5938144.1.2清水池至出水泵站 59126214.1.3濾池至清水池 60301944.1.3平流沉淀池至濾池 60152094.1.4.配水井至混合池 60112684.2給水解決構筑物高程計算 6026016五、心得體會 6227445六、參考文獻 63一、設計概要1.1設計題目城市給水解決廠方案設計(工藝)1.2設計任務 重要任務：完畢城市給水解決廠方案設計。設計規(guī)模為190000m3/d。原水水質資料、地形地址、氣象條件等參數(shù)見附《城市給水解決廠課程設計基礎資料》設計規(guī)定：完畢水源水質評價，設計涉及工藝擬定、主體解決構筑物初步設計計算、廠區(qū)平面、系統(tǒng)高程和重要管網(wǎng)布置等。設計成果：設計說明及計算書1份，涉及：目錄、原始資料、系統(tǒng)選擇、解決工藝設計計算、平面及高程等內(nèi)容。圖紙規(guī)定：給水解決廠平面圖（1：500）；解決系統(tǒng)高程圖（1：100）；重要構筑物(混凝沉淀池/濾池)工藝設計的三視圖1~2張；1.3原始資料1.3.1工程設計背景某市位于廣東省中南部，北接廣州，南連深圳，是近年來珠江三角洲經(jīng)濟發(fā)展和城市化進程較快的地區(qū)。近年來，由于經(jīng)濟的發(fā)展、城市化進程的加快和城市人民生活水平的提高，用水的需求不斷增長，原有水解決廠的生產(chǎn)能力已不能滿足規(guī)定，對經(jīng)濟發(fā)展和人民生活導致了嚴重影響，為緩解這一矛盾，經(jīng)市政府部門研究并上報請上級主管部門批準，決定在東江南支流南岸、鰲峙塘新建一座給水解決廠。1.3.2設計規(guī)模該凈水廠總設計規(guī)模為190000m3/d。征地面積約40000m2，地形圖見附圖。1.3.3基礎資料及解決規(guī)定（1）原水水質表1-1東江原水水質資料序號項目單位數(shù)值序號項目單位數(shù)值1渾濁度度54.213錳mg/L0.072細菌總數(shù)個/mL28014銅mg/L0.013總大腸菌群個/L920015鋅mg/L<0.054色度色度單位2016BOD5mg/L1.965嗅和味-17陰離子合成劑mg/L-6肉眼可見物微粒18溶解性總固體mg/L1077pH7.3719氨氮mg/L0.148總硬度(CaCO3)mg/L4220亞硝酸鹽氮mg/L0.0559總堿度mg/L47.521硝酸鹽氮mg/L0.1510氯化物mg/L15.222耗氧量mg/L2.4911硫酸鹽mg/L13.323溶解氧mg/L6.9712總鐵mg/L0.17（2）地址條件根據(jù)巖土工程勘察報告，水廠廠區(qū)現(xiàn)場地表層分布較厚的素填土層，并夾雜大量的塊石，平均厚度為5米左右，最大層厚達9.4米，該土層結構松散，工程地質性質差，未經(jīng)解決不能作為構筑物的持力層，為提高地基承載力及減少構筑物的沉降變形，本工程采用振動沉管碎石樁對填土層進行加固解決.樁體填充物為碎石，碎石粒徑為2~5CM，樁徑為400毫米，樁孔距為1M，按梅花形布置。（3）氣象條件項目所在地屬于亞熱帶海洋性氣候，陽光充足，雨量充沛，數(shù)年平均氣溫22℃，絕對最高溫度38.2℃(94.7.2)，絕對最低溫度－0.5℃(57.2.11)，年平均霜凍日3.6天，最多10天。年平均日照時數(shù)1932小時，年平均降雨量1788.6mm，日最大降雨量367.8mm(81.7.1)，年平均相對濕度79％。主導風向東北。（4）解決規(guī)定出廠水水質指標滿足《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749—2023）的相關規(guī)定。二、總體設計2.1設計原則(1)水解決構筑物的生產(chǎn)能力，應以最高日供水量加水廠自用水量進行設計，并按原水水質最不利情況進行校核。水廠自用水量取決于所采用的解決方法、構筑物類型及原水水質等因素，城鄉(xiāng)水廠自用水量一般采用供水量的5%—10%，必要時可通過計算擬定。(2)水廠應按近期設計，并考慮遠期發(fā)展。根據(jù)使用規(guī)定及技術經(jīng)濟合理性等因素，對近期工程亦可做分期建設的也許安排。對于擴建、改建工程，應從實際出發(fā)，充足發(fā)揮原有設施的效能，并應考慮與原有構筑物的合理配合。(3)水廠設計中應考慮各構筑物或設備進行檢修、清洗及部分停止工作時，仍能滿足用水規(guī)定、重要設備應有備用量；解決構筑物一般不設備用量，但可通過適當?shù)募夹g措施，在設計允許范圍內(nèi)提高運營負荷。(4)水廠自動化限度，應本著提供水水質和供水可靠性，減少能耗、藥耗，提高科學管理水平和增長經(jīng)濟效益的原則，根據(jù)實際生產(chǎn)規(guī)定，技術經(jīng)濟合理性和設備供應情況，妥善擬定。(5)設計中必須遵守設計規(guī)范的規(guī)定。假如采用現(xiàn)行規(guī)范中尚未列入的新技術、新工藝、新設備和新材料，則必須通過科學論證，確證行之有效，方可付諸工程實際。但對與的確行之有效、經(jīng)濟效益高、技術先進的新工藝、新設備和新材料，應積極采用，不必受現(xiàn)行設計規(guī)范的約束。2.2廠址選擇在選擇廠址時，一般應考慮以下幾個問題：(1)廠址應選擇在工程地質條件較好的地方，一般選在地下水位低，承載力較大，濕陷性等級不高，巖石較少的地層，以減少工程造價和便于施工。(2)水廠盡也許選擇在不受洪水威脅的地方，否則應考慮防洪措施。(3)水廠應盡量設立在交通方便、靠近電源的地方，以利于施工管理和減少輸電線路的造價，并考慮沉淀池排泥及濾池沖洗水排除方便。(4)當取水地點距離用水區(qū)較遠時，水廠一般設立在取水構筑物附近，通常與取水構筑物建在一起，當取水地點距離用水區(qū)較近時，廠址選擇有兩種方案，一是將水廠設立在取水構筑物附近；另一是將水廠設立在離用水區(qū)較近的地方。前一種方案重要優(yōu)點是：水廠和取水構筑物可集中管理，節(jié)省水廠自用水（如濾池沖洗和沉淀池排泥）的輸水費用并便于沉淀池排泥和濾池沖洗水排除，特別對濁度較高的水源而言。但從水廠至重要用水區(qū)的輸水管道口徑要增大，管道承壓較高，從而增長了輸水管道的造價，特別是當城市用水量逐時變化系數(shù)較大及輸水管道較長時；或者需在重要用水區(qū)增設配水廠（消毒、調節(jié)和加壓），凈化后的水由水廠送至配水廠，再由配水廠送入管網(wǎng)，這樣也增長了給水系統(tǒng)的設施和管理工作。后一種方案優(yōu)缺陷與前者正相反。對于高濁度水源，也可將預沉構筑物與取水構筑物建在一起，水廠其余部分設立在重要用水區(qū)附近。以上不同方案應綜合考慮各種因素并結合其他具體情況，通過技術經(jīng)濟比較擬定。本設計按照上述原則并結合該市具體情況，水廠設于靠近水源地的地方，具體位置見平面圖。2.3水廠工藝流程選擇給水解決方法和工藝流程的選擇，應根據(jù)原水水質及設計生產(chǎn)能力等因素，通過調查研究、必要的實驗并參考相似條件下解決構筑物的運營經(jīng)驗，經(jīng)技術經(jīng)濟比較后擬定。結合各水質特點，對部分水解決工藝流程進行對比選擇。部分水解決工藝流程的對比見下表。凈水工藝流程合用條件Ⅰ原水→簡樸解決（如用篩網(wǎng)過濾）水質規(guī)定不高，如某些工業(yè)冷卻用水，Ⅱ原水→混凝沉淀或澄清→過濾→消毒一般進水濁度不大于2023~3000NTU，短時間內(nèi)可達5000~10000NTUⅢ原水→接觸過濾→消毒進水濁度一般不大于25NTU，水質較穩(wěn)定且無藻內(nèi)繁殖Ⅳ原水→混凝沉淀→過濾→消毒（洪水期）山溪河流。水質經(jīng)常清楚，洪水時含泥沙量較高Ⅴ原水→混凝→氣浮→過濾→消毒經(jīng)常濁度較低，短時間不超過100NTUⅥ原水→（調蓄預沉或自然預沉或混凝預沉）→混凝沉淀或澄清→過濾→消毒高濁度水二級沉淀（澄清）工藝，合用于含沙量大、砂峰連續(xù)時間較長的原水解決Ⅶ原水→混凝→氣?。ǔ恋恚^濾→消毒經(jīng)常濁度較低，采用氣浮澄清；洪水期濁度較高，則采用沉淀工藝表2-1部分水工藝流程對比根據(jù)本市水質特點，選擇流程：原水→混凝沉淀→過濾→消毒。2.4水解決工藝的選擇由水源水質分析結果可知，該市水源地水質較好，滿足《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838—2023）中集中式生活飲用水地表水源地水質標準。凈水流程中各重要工藝方案設計如下；2.4.1混凝2.4.1.1混凝劑的選擇與投加1)混凝劑的選擇混凝劑優(yōu)缺陷精制硫酸鋁Al3(SO4)2·18H2O制造工藝復雜，水解作用緩慢；含無水硫酸鋁50%—52%；合用于水溫為20到40℃。當PH=4-7時，重要去除有機物；PH=5.7—7.8時，重要去除懸浮物；PH=6.4—7.8時，解決濁度高，色度低（小于30度）的水。粗制硫酸鋁Al3(SO4)2·18H2O制造工藝簡樸，價格低；設計時，含無水硫酸鋁一般可采用20%—25%；具有20%—30%不溶物，其他同精制硫酸鋁硫酸亞鐵FeSO4·7H2O絮體形成較快，沉淀時間短；使用于堿度高、濁度高，PH=8.1-9.6，混凝作用好，但原水色度較高時不宜采用；當PH較低時，常用氯氧化物使鐵氧化成三價，腐蝕性較高。三氯化鐵FeCl3·6H2O不受水溫影響，絮體大，沉淀速度快，效果好。易溶解，易混合，殘渣少。對金屬（特別對鐵）腐蝕性大，對混凝土亦腐蝕，對塑料會因發(fā)熱而引起變形。原水PH=6.0—8.4之間為宜，當原水堿度局限性時應加適量石灰；解決低濁水時效果不顯著聚合氯化鋁PAC凈化效率高，用藥量少，出水濁度低，色度小，過濾性能好，原水濁度高時尤為顯著。溫度適應性高，PH值使用范圍寬（PH=5—9），因而可調PH值。操作方便，腐蝕性小，勞動條件好，成本低。聚丙烯酰胺PAM解決高濁度水池效果顯著，既可保證水質，又可減少混凝劑用量和沉淀池容積，目前被認為是解決高濁水最有效的絮凝劑之一，適當水解后，效果提高，常與其他混凝劑配合使用或作助凝劑，其單體丙烯酰胺有毒，用于飲用水凈化應控制用量。表2-2各混凝劑的對比綜上所述，選擇投加混凝劑聚合氯化鋁?；炷齽┩都臃绞竭x擇表2-3投加方式的對比混凝劑投加方式優(yōu)缺陷水泵投加采用計量泵投加，不需另設計量設備。水射器投加設備簡樸，使用方便，但水射器效率較低，且易磨損。重力投加將溶液池架高，運用重力將藥液投入水泵壓水管或混合設施入口處，這種投加方式安全可靠，但溶液池位置較高。綜上所述，本設計采用計量泵投加混凝劑。2.4.1.2混合設備在給排水解決過程中原水與混凝劑，助凝劑等藥劑的充足混合是使反映完善，從而使得后解決流程取得良好效果的最基本條件?；旌鲜侨〉昧己眯跄Ч闹匾疤?，影響混合效果的因素很多，如藥劑的品種、濃度、原水溫度、水中顆粒的性質、大小等?；炷巹┩度朐?，應快速、均勻的分散于水中?；旌戏绞接兴没旌稀⒐艿阑旌?、靜態(tài)混合器、機械攪拌混合、擴散混合器、跌水混合器等。表2-4各混合方式的特點方式優(yōu)缺陷合用條件水泵混合優(yōu)點：設備簡樸混合充足，效果較好。不另消耗動能。缺陷：吸水管較多時，投藥設備要增長，安裝、管理較麻煩。配合加藥自動控制較困難。G值相對較低。合用于一級泵房離解決構筑物120m以內(nèi)的水廠。靜態(tài)混合器優(yōu)點：設備簡樸，維護管理方便。不需土建構筑物。在設計流量范圍，混合效果較好。缺陷：運營水量變化影響效果。水頭損失較大?；旌掀鳂嬙焯珡碗s。合用于水量變化不大的各種規(guī)模的水廠。擴散混合器優(yōu)點：不需外加動力設備.不需土建構筑物。不占地。缺陷：混合效果受水量變化有一定的影響。合用于中檔規(guī)模的水廠。方式優(yōu)缺陷合用條件跌水混合優(yōu)點：運用水頭的跌落擴散藥劑。受水量變化影響較小不需外加動力設備。缺陷：藥劑的擴散不易完全均勻。需建混合池。容易夾帶氣泡。合用于各種規(guī)模的水廠，特別當重力流進水水頭有富余時。機械混合優(yōu)點：混合效果較好。水頭損失較小?；旌闲Ч旧喜皇芩康淖兓绊?。缺陷：需耗動能。管理維護較復雜。需建混合池。合用于各種規(guī)模的水廠。綜上所述，為使運營簡樸且取得較好的混合效果本設計采用機械混合器。2.4.1.3絮凝設備絮凝池形式的選擇和絮凝時間的采用，應根據(jù)原水水質情況和相似條件下的運營經(jīng)驗或通過實驗擬定。(1)隔板式絮凝池①往復式隔板絮凝池優(yōu)點：絮凝效果好，構造簡樸，施工方便。缺陷：容積較大，水頭損失較大，轉折處礬花易破碎。合用條件：水量大于30000m3/d的水廠，水量變動小者。②回轉式隔板絮凝池優(yōu)點：絮凝效果好，水頭損失小，構造簡樸，管理方便。缺陷：出水流量不易分派均勻，出口處易積泥。合用條件：水量大于30000m3/d的水廠，水量變動小者，改建和擴建舊池時合用。(2)旋流式絮凝池優(yōu)點：容積小，水頭損失較小。缺陷：池子較深，地下水位高處施工較困難，絮凝效果較差。合用條件：一般用于中小型水廠。(3)折板絮凝池優(yōu)點：絮凝效果好，絮凝時間短，容積較小。缺陷：構造較隔板絮凝池復雜，造價較高。合用條件：流量變化較小的中小型水廠。(4)渦流式絮凝池優(yōu)點：絮凝時間短，容積小，造價較低。缺陷：池子較深，錐底施工較困難，絮凝效果較差。合用條件：水量小于30000m3/d的水廠。(5)網(wǎng)格、柵條絮凝池優(yōu)點：絮凝池效果好，水頭損失小，凝聚時間短。缺陷：末端池底易積泥。(6)機械絮凝池優(yōu)點：絮凝效果好，水頭損失小，可適應水質、水量變化。缺陷：需機械設備和經(jīng)常維修。合用條件：大小水量均合用，并能適應水量變動較大者。(7)懸浮絮凝池加隔板絮凝池優(yōu)點：絮凝效果好，水頭損失較小，造價較低。缺陷：斜擋板在結構上解決較困難，重顆粒泥砂易堵塞在斜擋板底部。綜上所述，由于水廠水量變化不大，故采用隔板式絮凝池。2.4.2沉淀選擇沉淀池類型時，應根據(jù)原水水質、設計生產(chǎn)能力、解決后水質規(guī)定，并考慮原水水濕變化、解決水量均勻限度以及是否連續(xù)運轉等因素，結合本地條件通過技術經(jīng)濟比較擬定沉淀池的個數(shù)或可以單獨排空的分格數(shù)不宜少于2個。通過混凝沉淀的水，在進入濾池前的渾濁度一般不宜超過10度，遇高濁度原水或低濕低濁度原水時，不宜超過15度。設計沉淀池時需要考慮均勻配水和均勻集水，沉淀池積泥區(qū)的容積，應根據(jù)進出水的懸浮物含量、解決水量、排泥周期和濃度等因素通過計算擬定。當沉淀池排泥次數(shù)較多時，宜采用機械化或自動化排泥裝置，應設取樣裝置。(1)平流式沉淀池優(yōu)點：造價較低，操作管理方便，施工較簡樸；對原水濁度適應性強，處理效果穩(wěn)定，采用機械排泥設施時，排泥效果好。缺陷：采用機械排泥設施時，需要維護機械排泥設備；占地面積大，水力排泥時，排泥困難。合用條件：一般合用于大中型水廠。(2)斜管（板）沉淀池優(yōu)點：沉淀效率高，池體小，占地小。缺陷：斜管（板）耗材多，對原水濁度適應性較平流池差；不設排泥裝置時，排泥困難，設排泥裝置時，維護管理麻煩。合用條件：特別合用于沉淀池改造擴建和挖潛。(3)豎流式沉淀池優(yōu)點：排泥較方便，占地面積小。缺陷：上升流速受顆粒下沉速度所限，出水量小，一般沉淀效果較差，施工較平流式困難。合用條件：一般用于小型凈水廠，常用于地下水位較低時。(4)輻流式沉淀池優(yōu)點：沉淀效果好。缺陷：基建投資大，費用高，刮泥機維護管理較復雜，金屬耗量大，施工較困難合用條件：一般用于大中型凈水廠，在高濁度水地區(qū)，作預沉淀池。綜上所述，結合以上優(yōu)缺陷，本設計采用平流式沉淀池。平流式沉淀池是沉淀池的一種類型。池體平面為矩形，進口和出口分設在池長的兩端。池的長寬比不小于4，有效水深一般不超過3m，池子的前部的污泥設計。平流式沉淀池沉淀效果好，使用較廣泛，但占地面積大。常用于解決水量大于15000立方米/天的污水解決廠。2.4.3過濾供生活飲用水的濾池出水水質經(jīng)消毒后應符合現(xiàn)行《生活飲用水衛(wèi)生標準》的規(guī)定；供生產(chǎn)用水的過濾池出水水質，應符合生產(chǎn)工藝規(guī)定；濾池形式的選擇，應根據(jù)設計生產(chǎn)能力、原水水質和工藝流程的高程布置等因素，結合本地條件，通過技術經(jīng)濟比較擬定。(1)普通快濾池①單層砂濾料優(yōu)點：材料易得，價格低；大阻力配水系統(tǒng)，單池面積較大，可采用減速過濾，水質好；缺陷：閥門多，價格高，易損壞，需設有全套沖洗設備；合用條件：一般用于大中水廠，單池面積不宜大于100m2。②無煙煤石英砂雙層濾料優(yōu)點：含污能力大，可采用較大濾速；可采用減速過濾，水質好，沖洗用水少；缺陷：濾料價格高，易流失；沖洗困難，易積泥球；合用條件：使用于大中型水廠，宜采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積不宜大于100m2，需要采用助沖設施。③砂煤重質礦石三層濾料優(yōu)點：含污能力大，可采用較大濾速；可采用減速過濾，水質好，沖洗用水少；缺陷：濾料價格高，易流失；沖洗困難，易積泥球；合用條件：使用于中型水廠，宜采用中阻力配水系統(tǒng)，單池面積不宜大于50-60m2，需要采用助沖設施。(2)V型濾池優(yōu)點：采用氣水反沖洗，有表面橫向掃洗作用，沖洗效果好，節(jié)水；配水系統(tǒng)一般采用長柄濾頭沖洗過程自動控制；缺陷：采用均質濾料，濾層較厚，濾料較粗，過濾周期長；合用條件：合用于大中型水廠。(3)虹吸濾池優(yōu)點：不需大型閥門，易于自動化操作，管理方便；缺陷：土建結構復雜，池深大單池面積小，沖洗水量大；等速過濾，水質不如變速過濾；合用條件：合用于中型水廠，單池面積不宜大于25-30m2(4)雙閥濾池(單層砂濾料)優(yōu)點：材料易得，價格低，大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可大，可采用減速過濾，水質好，減少兩只閥門；缺陷：必須有全套沖洗設備，增長形成虹吸的抽氣設備；合用條件：合用于中型水廠，單池面積不宜大于25-30m2。(5)移動罩濾池(單層砂濾料)優(yōu)點：造價低，不需要大型閥門設備，池深淺，結構簡樸；自動連續(xù)運營，不需沖洗設備；占地少，節(jié)能；綜上所述，結合以上優(yōu)缺陷，本設計采用V型濾池。2.4.4消毒水的消毒方法很多，涉及氯及氯化物消毒、臭氧消毒、紫外線消毒等。(1)液氯消毒優(yōu)點：經(jīng)濟有效，使用方便，PH值越低消毒作用越強，在管網(wǎng)內(nèi)有連續(xù)消毒殺菌作用；缺陷：氯和有機物反映可生成對健康有害的物質。(2)漂白粉消毒優(yōu)點：連續(xù)消毒殺菌；缺陷：漂白粉不穩(wěn)定，有效氯的含量只有其20%—25%。(3)二氧化氯消毒優(yōu)點：對細菌、病毒等有很強的滅活能力，能有效地去除或減少水的色、嗅及鐵、錳、酚等物質；缺陷：ClO2自身和副產(chǎn)物ClO2-對人體血紅細胞有損害。(4)臭氧消毒優(yōu)點：殺菌能力很高，消毒速度快，效率高，不影響水的物理性質和化學成分，操作簡樸，管理方便；缺陷：不能解決管網(wǎng)再污染的問題，成本高；綜合上述優(yōu)缺陷，鑒于液氯消毒目前使用最為廣泛，經(jīng)濟有效，使用方便，所以本設計采用液氯消毒。綜上所述，本設計取水水源為水量充沛，水質良好的水源，故此所選凈水工藝流程為：原水原水機械混合池隔板反映池平流沉淀池V型濾池清水池PAC氯消毒圖2-1凈水工藝流程圖三、凈水構筑物的設計計算3.1設計規(guī)模給水解決廠的設計水量以最高日平均時流量計。設計解決水量190000m3/d，水廠自用水量占5％，故設計總進水量為Q=190000×1.05=199500m3/d=8312.50m3/h=2.31m3/s。根據(jù)解決水量，水廠擬分為2個系列，平行布置。3.2配水井設計計算3.2.1配水井設立一般按照設計規(guī)模一次建成，停留時間取30s。3.2.2配水井有效體積3.2.3配水井尺寸擬定設進廠原水管道經(jīng)濟流速為2.0m/s，則水廠進水管管徑D進水=1213mm，實際取D進水=1200mm，相應流速為2.04m/s。設計其高為H=2m，其中涉及0.5m超高。則配水井底面積為；，取D=8.0m。池子的有效容積為，滿足規(guī)定。綜上所述，配水井平面尺寸為D=8.0的圓，高為2m3.3加藥間設計計算3.3.1混凝劑劑量根據(jù)2.4節(jié)分析，混凝劑采用聚合氯化鋁。根據(jù)該區(qū)水廠的水質情況，擬定最大投加量為50mg/L,平均投加量為20mg/L。則混凝劑最大用量為：混凝劑平均用量為：式中：T——混凝劑用量，Kg/d；a——混凝劑的投加量；Q——設計解決的水量，199500m3/d；原水堿度47.5mg/L，且PAC的pH適應范圍較寬，因此不用投加堿。3.3.2混凝劑的投加3.3.2.1溶液池容積式中：a——混凝劑的最大投加量，本設計取50mg/L（查設計手冊得）；Q——設計解決的水量，8312.50m3/h；b——溶液濃度（按商品固體重量計），一般采用5%-20%，本設計取10%；n——每日調制次數(shù)，一般不超過3次，本設計取3次。溶液池采用矩形鋼筋混凝土結構，設兩個，以便交替使用，保證連續(xù)投藥。單池尺寸為L×B×H=4.2×4.0×2.5，高度中涉及超高0.5m，則有效高度2.0m，置于室內(nèi)地面上，有效容積為33.6。滿足規(guī)定。池旁設工作臺，寬1.2m，底部設DN150放空管，材質為聚氯乙烯塑料，池溶液池底坡度為0.02，坡向放空管，池內(nèi)壁用環(huán)氧樹脂進行防腐解決，沿地面接DN150給水管，采用應聚氯乙烯塑料管，于兩池分設放水閥門，按1h放滿考慮。3.3.2.2溶解池容積式中：——溶解池容積（m3），一般采用（0.2-0.3）；本設計取0.2。溶解池設兩個，一用一備，單個溶解池尺寸：L×B×H=2.5×2.0×1.8，高度中涉及超高0.3m，則有效高度1.5m，有效容積為7.5。滿足規(guī)定。溶解池的放水時間采用t＝10min，則放水流量為：查水力計算表得取放水管DN150，相應流速v=0.71m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。池底坡度采用0.02，坡向排渣管。溶解池底部設DN100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構，內(nèi)壁用環(huán)氧樹脂進行防腐解決。攪拌設備采用機械攪拌，中心固定式槳板攪拌機，槳葉直徑750mm，槳板深度1200mm，攪拌機重200kg。3.3.2.3投藥管投藥管流量為：查水力計算表得投藥管管徑d＝40mm，相應流速為0.61m/s。3.3.2.4計量投加設備本設計采用計量泵投加混凝劑。計量泵每小時投加藥量為：選用JZ1250/0.8型柱塞計量泵共3個，兩用一備。JZ1250/0.8型柱塞計量泵重要性能參數(shù)：額定流量1250L/h，最大壓力0.8Mpa，泵速102次/min，電機功率1.5kW，進口出口管徑DN40。3.3.3加藥間及藥庫的設計3.3.3.1加藥間設計各種管線布置在管溝內(nèi)，給水管采用鍍鋅鋼管，加藥管采用塑料管，排渣管為塑料管。加藥間內(nèi)設兩處沖洗地坪用水龍頭。為便于沖洗水集流，地坪坡度為0.005，并坡向集水坑。加藥間布置如下：加藥間與藥庫合并布置；加藥間位置應盡量靠近投加點，加藥間布置應兼顧電器、儀表、自控等專業(yè)的規(guī)定；本設計加藥間布置成一字型；攪拌池邊設立排水溝，四周地面坡向排水溝；加藥間管材采用硬聚氯乙烯管；加藥間內(nèi)保持良好通風。3.3.3.2藥庫的設計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)倉庫除擬定的有效面積外，還要考慮放置泵稱的地方，并盡也許考慮汽車運送方便，留有1.5米寬的過道。3)應有良好的通風條件，并組織受潮，同時倉庫的地坪和墻壁應有相應的防腐措施。倉庫容積考慮存放15天的混凝劑用量計算藥劑體積。則PAC的用量為：已知PAC的相對密度按1.15計，藥品堆放高度按2.0m計，則貯存藥劑所需面積為：。因藥劑的存放需要考慮意外情況，故考慮藥劑的運送、搬運和磅秤等所占面積，這部分面積按藥品占有面積的30﹪計，則藥庫所需面積為：，設計中取90m2藥庫平面尺寸?。?.0m×10.0m。綜上所述，加藥間平面尺寸取25m×30m。3.4混合設備設計本設計分兩個系列，采用槳板式機械混合槽，在機械混合池內(nèi)安裝攪拌裝置，用電動機驅動攪拌器?；旌铣夭捎梅叫巍＞唧w示意圖如下：圖3-1機械混合池（1）械攪拌池的參數(shù)擬定：表3-1攪拌器的有關參數(shù)選用混合池時間取60s，混合池流量Q=2.31，本設計有兩個系列，故每個混合池流量為1.155。則混合池有效容積為：為便于施工，取混合池為方形池，設其長寬為4.8×4.8m,則其有效水深為3.0m,取超高0.3m,則總高為3.3米。即混合池尺寸為4.8×4.8×3.3。則混合池的當量直徑為：。式中：——攪拌池長度，m；——攪拌池寬度，m；又由于H（有效水深）/D（當量直徑）=0.69＜1.2，故攪拌器設一層?；旌铣乇谠O四塊擋板，采用帶四頁的攪拌器。根據(jù)表3-1初選，則攪拌器的尺寸如下表所示：表3-2攪拌器的尺寸項目符號數(shù)據(jù)攪拌器外緣線速度v4.5m/s攪拌器槳板直徑2.54m攪拌器距混合池底高度H1.91m攪拌器的寬度b0.56m槳葉與旋轉平面所成角度45°（2）攪拌機轉速，旋轉角速度和軸功率計算。1）攪拌機轉速式中：——攪拌機垂直軸轉速，r/min；——攪拌機直徑，m；V——漿板外緣線速度，m/s；2）攪拌機旋轉角速度式中：——攪拌機垂直軸轉速，r/min；——攪拌機旋轉角速度，rad/s；3）槳板轉動時消耗功率式中：——攪拌機垂直軸轉速，kW；C——阻力系數(shù),取0.5；——水的密度,1000kg/m3；——攪拌機旋轉角速度，3.3rad/s；Z——攪拌器葉數(shù)，取4；e——攪拌器層數(shù)，取1層；b——攪拌器寬度，0.51m；R——攪拌器的半徑，1.27m；——槳葉與旋轉平面所成角度，45°；g——重力加速度；4）混合所需要軸功率式中：——攪拌混合所需要軸功率，r/min；——水的動力粘度，查手冊知，22℃時為0.9691×10-3；Q——混合池流量,1.155；t——混合池時間，取60s；G——設計速度梯度，取600s-1；根據(jù)計算結果，基本等于，故滿足規(guī)定。5）電動機功率式中：N——電動機功率，kW；——攪拌機垂直軸轉速，kW；——槳板轉動時機械總功率，取0.75；——傳動機械效率，0.6-0.95，取0.85；綜上所述，混合池尺寸為4.8×4.8×3.3。3.5反映池設計3.5.1設計水量已知水廠水量。本設計共設兩組絮凝池，每組絮凝池一個池體，單池流量為：3.5.2反映池形式及設計參數(shù)的擬定本設計采用往復式隔板絮凝池，具體示意圖如下圖所示。圖3-2往復式隔板絮凝池示意圖采用的數(shù)據(jù)有：廊道內(nèi)隔板流速共分為六個檔：；；；；；。2）絮凝時間取t=20min；3）池內(nèi)平均水深為H=3m，超高為h=0.3m；4）池寬按沉淀池池寬取，取B=18m；3.5.3池體的設計1）有效容積為：水池池長的擬定：已知水池平均水深為3m，水池寬度為18m，則水池池長為：廊道寬度與流速計算廊道寬度，按廊道內(nèi)流速不同分為6擋：將的計算值和采用值以及由此得到的廊道內(nèi)實際流速為：將計算結果列入下表中：表3-3廊道寬度與流速計算表隔板編號n設計流速（m/s）廊道寬度（m）實際流速（m/s）計算值采用值10.500.770.800.48120.400.961.000.38530.351.101.100.35040.301.281.300.29650.251.541.600.24160.201.931.900.203水流轉彎次數(shù)及水池尺寸計算池內(nèi)前四檔隔板每三條為一組，后兩檔隔板每四條為一組,共分6段，則廊道總數(shù)為20條，隔板數(shù)為19條，即水流轉彎次數(shù)為19次。則池子長度（未計入隔板厚度）為：隔板厚按0.2m計，則池子總長為：則實際絮凝時間為:，基本滿足需求。則絮凝池有效水深為3.0m，取超高為0.5m，得池的總高度為：H=3.0+0.5=3.5m3.5.4水頭損失的計算按廊道內(nèi)的不同流速提成6段進行計算。各段水頭損失按下式計算：式中：——流段隔板轉彎處的平均流速，m/s.Sn——該段廊道內(nèi)水流轉彎次數(shù)，Rn——廊道斷面的水力半徑，m；Cn——流速系數(shù)，的計算公式為：其中n為墻壁的粗糙系數(shù)，此處取0.013；——隔板轉彎處的局部阻力系數(shù)，往復式隔板取3.0；Ln——該段廊道的長度之和。絮凝池前四段內(nèi)水流轉彎次數(shù)均為Sn=3；則第五段轉彎次數(shù)為4次；第六段轉彎次數(shù)為3次。即絮凝池前四段反映區(qū)內(nèi)隔板數(shù)均為3個；第五段反映區(qū)隔板數(shù)為4個；第六段反映區(qū)隔板數(shù)為3個。每段隔板轉彎處的平均流速為：（式中隔板轉彎處廊道寬度在本設計中取1.2倍廊道寬度）則相關計算數(shù)據(jù)如下表所示：表3-4各段水頭損失計算表段130.8054.00.4010.4810.3530.14965.8800.082231.0054.00.3210.3850.4290.14867.8480.051331.1054.00.2920.3500.4650.14868.6830.042431.3054.00.2470.2960.5340.14770.1350.030541.6072.00.2010.2410.6320.14771.9090.026631.9054.00.1690.2030.7220.14673.3410.014合計3.5.5GT值的擬定水溫為20℃查表得則：，在1×104～1×105的范圍內(nèi)，符合設計規(guī)定。綜上所述，隔板絮凝池的尺寸為30.4m×18m×3.3m3.6沉淀池設計3.6.1設計參數(shù)的選擇本設計采用平流沉淀池，具體示意圖如下圖所示。圖3-3平流沉淀池示意圖已知水廠水量。本設計共設兩組沉淀池，每組沉淀池一個池體，由隔墻分為兩格，單池流量為：沉淀時間采用t=1h；沉淀池內(nèi)平均水流流速取v=22mm/s；有效水深取3.0m，超高取0.3m；3.6.2池體尺寸計算單池容積W2）池長L,取80m。池寬B沉淀池的有效水深取H=3m，則池寬為：，采用18m。每個尺子中間設一導流墻，則每個寬度為：4）水力條件校核沉淀池長寬比為,大于4，滿足規(guī)定。沉淀池長深比為,大于10，滿足規(guī)定。水力半徑弗勞德數(shù)，在到范圍內(nèi)，滿足規(guī)定。雷諾數(shù),為紊流狀態(tài)。符合設計規(guī)定。3.6.3進水穿孔墻1）沉淀池進口處用磚砌穿孔墻布水，墻長18m，墻高3.3m（有效水深3m，超高為0.3m）。穿孔墻在池底積泥面以上0.3到0.5米處至池底部分不設孔眼，以免沖動沉泥。2）穿孔墻孔洞總面積為：式中：A——孔口總面積，m2；v——孔口流速，m/s，一般取值不大于0.15～0.2m/s設計中取為0.1m/s。3）孔洞個數(shù)孔口形狀采用矩形，每個孔口尺寸定為15cm×18cm，則孔口數(shù)為4）進口水頭損失：式中：h1——進口水頭損失，m；ξ——孔洞阻力系數(shù)，此處取為2；v——孔口流速，m/s；3.6.4沉淀池出口布置沉淀池的出口布置規(guī)定在池寬方向上均勻集水，并盡量潷取上層澄清水，減小下層沉淀水的卷起，目前采用的辦法多為采用指形槽出水。指形槽的長度為：式中：Q——沉淀池解決水量，m3/d；q——設計單位堰寬負荷，此處取為200m3/m·d；B——池寬，m；2）指形槽的個數(shù)：本設計沿池長9m的邊布置N=5條長12m的集水槽，指形槽的中心距：3）指形槽中的流量：此處考慮到池子的超載系數(shù)為20％。4）指形槽的尺寸：槽寬，取0.4m則堰上負荷為：<500，符合。起點槽中水深：終點槽中水深：5）槽的高度：集水方法采用鋸齒形三角堰自由出流方式，槽的超高取0.12m,跌落高度取0.10m。則指形槽的總高度：該高度為三角堰底到槽底的距離。6）三角堰的計算：采用鋼板焊制的直角三角堰集水槽，取堰高為0.1225m，堰寬為0.245m。a.每個三角堰的流量：堰上水頭取0.05m，則b．三角堰的個數(shù)：池子總集水堰長為120m，則三角堰的中心距：120/848=0.14m7）集水總槽的設計：集水槽的槽寬，為便于施工，取0.8m。起點槽中水深：終點槽中水深：為便于施工，槽中水深統(tǒng)一取0.80m。自由跌水高度取0.10m，槽的超高取0.20m,。則集水槽的總高度為：為便于與后續(xù)構筑物的連接，采用出水斗出水。出水斗底板取低于排水槽底0.5m.,出水斗的平面尺寸取為1.5m×1.5m。8）沉淀池的出水管管徑管徑初定為DN1100，此時管內(nèi)流速為3.6.5沉淀池放空管沉淀池放空時間按3h計，則放空管直徑為：，即采用放空管DN4503.6.6排泥系統(tǒng)設計為了取得較好排泥效果，可采用機械排泥，在沉淀池底部設集水坑，通過排泥管定期啟動閥門，靠重力排泥。池內(nèi)存泥區(qū)高度為0.1m，池底有1.5‰的坡度，坡向末端積泥坑（每池一個），坑的尺寸為50cm×50cm×50cm。則沉淀池總高度為：式中：H總——沉淀池總高度，m；h3——沉淀池超高，m，一般采用0.3～0.5m，設計中取為0.3m；h4——泥斗高度，m。綜上所述，隔板絮凝池的尺寸為80m×18m×3.8m3.7濾池設計本設計才用V型濾池，具體構造如下圖所示：圖3-4V型濾池具體結構示意圖3.7.1設計參數(shù)濾池分兩組，每組濾池設計水量Q=99750m3/d,設計濾速ν=10m/h；強制濾速規(guī)定小于12m/h即可。2）濾層水頭損失：沖洗前的濾層水頭損失取1.8m；3）沖洗工況：第一步：單獨氣洗，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=4min；第三步：水沖，沖洗強度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1.8L/（s·m2）。4）濾料：濾料采用均粒石英砂，其有效粒徑一般為0.9~1.2mm，不均勻系數(shù)為，濾速取12m/h，則濾層厚度取1.2m；濾池濾帽頂至濾料層之間承托層厚度取0.1m。3.7.2池體設計1）池體工作時間t′（式中未考慮排放初濾水）2）濾池面積F濾池天天過濾時間為23.9h，則一組濾池面積為：，則濾池總面積834㎡。3）濾池的分格表3-5濾池數(shù)目的選擇濾池總過濾面積（㎡）濾池個數(shù)濾池總過濾面積（㎡）濾池個數(shù)＜802250-3504-580-1502-3350-5005-6150-2504500-8005-8為了節(jié)省占地，本設計選雙格V型濾池，池底板用混凝土。根據(jù)上表，每組濾池個數(shù)為N=6座，則單池面積為：按規(guī)定查雙格濾池組合尺寸，采用單格寬B=3.5m，長L=10m，則單格面積35m2，雙格面積70m2，每組濾池總面積為420m2。4）校核強制濾速正常過濾時實際濾速為：則一座沖洗其他濾池其他濾池工作時強制濾速為：5）濾池高度的擬定：設計?。簽V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）水封井的設計濾池采用單層加厚均粒濾料，粒徑0.95～1.35mm，不均勻系數(shù)1.2～1.6均粒濾料層的水頭損失按下式計算：式中：——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0.009691㎝2/s；g——重力加速度，取為9.81；——濾料孔隙率，取為0.5；——與濾料體積相同的球體直徑，取為0.1cm；——濾層厚度，cm，取為100cm；V——濾速，9.94m/h=0.276cm/s；φ——濾料顆粒球度系數(shù)，取為0.8。則：根據(jù)經(jīng)驗，濾速為8～12m/h時，清潔濾料層的水頭損失一般為30～50㎝，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。設計水封井平面尺寸2m×2m，堰底板比濾池底板低0.3m，水封井出水堰總高為：每座濾池過濾水量為：所以水封井出水堰堰上水頭由矩形堰的流量公式計算得：則反沖洗完畢，清潔濾料層過濾時，濾池液面比濾料層高為：3.7.3反沖洗管渠系統(tǒng)本設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，為適應不同沖洗階段對沖洗水量的規(guī)定，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符合泵房的有關設計規(guī)定。1）洗用水量的計算反沖洗用水流量按水洗強度最大時計算，已知在單獨水洗時反洗強度最大為。則：V型濾池反沖洗時，表面掃洗同時進行，已知反沖橫掃強度1.8L/（s·m2）則其流量為：2）反沖洗配水系統(tǒng)反沖洗用水量為：取反沖洗供水管管徑DN450mm，則其流速為：，流速符合設計要點的規(guī)定。反沖洗水由反沖洗配水干管輸送至氣水分派渠，由氣水分派渠底側的布水方孔配水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取1.0m/s，則配水支管（渠）的截面積為：此即配水方孔總面積。沿渠長方向兩側各均勻布置20個配水方孔，共40個，孔中心間距0.6m，每個孔口面積：即：每個孔口尺寸取0.1m×0.1m。則修正為0.01㎡，實際配水支管流速或孔口流速修正為：3）反沖洗用氣量的計算反沖洗用氣流量按氣沖強度最大時的空氣流量計算。這時氣沖的強度為15L/（s·m2），則反沖洗用氣量為：4）配氣系統(tǒng)的斷面計算反沖洗供氣管管徑DN350mm，其流速，流速符合設計要點的規(guī)定。反沖洗用氣由反沖洗配氣干管輸送至氣水分派渠，由氣水分派渠底側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：每個布氣小孔面積為：孔口直徑為：每孔配氣量為：Q氣孔=Q反氣/40=1.05/40=0.026m3/s=94.5m3/h5）氣水分派渠的斷面設計對氣水分派渠斷面面積規(guī)定的最不利條件發(fā)生在氣水同時反沖洗時，亦即氣水同時反沖洗時規(guī)定氣水分派渠斷面面積最大。因此氣水分派渠的斷面設計按氣水同時反沖洗的情況設計。則氣水同時反沖洗時反沖洗水的流量為：Q氣水反=q水1f=4×70=280L/s=0.28m3/s氣水同時反沖洗時反沖洗用空氣的流量為：Q氣=q氣f=15×70=1050L/s=1.05m3/s氣水分派渠的氣、水流速均按相應的配水、配氣干管流速取值。此時??；，則取水分派干渠的截面積為：3.7.4濾池管渠設計1）反沖洗管渠（1）氣水分派渠氣水分派渠起端寬取0.4m，高取1.5m，末端寬取0.4m，高取1.0m。則起端截面積0.6㎡，末端截面積0.4㎡。兩側沿程各布置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，氣水分派渠末端所需最小截面積為0.40/40=0.01㎡<末端截面積0.4㎡，滿足規(guī)定。（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為：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為氣水分派渠起端高度）排水集水槽末端高為：H末=H1+H2+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為氣水分派渠末端高度）排水集水槽底坡為：i=（1.53-1.03）/L=0.5/12.5=0.04（3）排水集水槽排水能力校核集水槽超高0.3m，已知槽寬b=0.4m，則槽內(nèi)水位高：h1=H起-0.3=0.73m水流斷面積為：ω=bh=0.4×0.73=0.292m2；水流濕周為：χ=b+2h=0.4+0.73×2=1.86m；水力半徑為：R=ω/χ=0.292/1.86=0.157m；水流速度為：v=R2/3i1/2/n=（0.1572/3×0.041/2）/0.013=4.47m/s；過流能力為：Q排集=ωv=0.292×4.37=1.27m3/s；實際過水量為Q水=Q反水+Q表=0.350+0.126=0.476m3/s<Q排集=1.27m3/s；2）進水管渠(1)進水總渠進水總渠流速取0.9m/s，則水流斷面積A進總=Q/v進總=1.155/0.9=1.28m2進水總渠寬取1.3m，水深取1m，超高取0.3米。(2)每座濾池的進水孔單格濾池強制濾速時的進水量Q強為：Q強=v強f=11.93×70=835.1（m3/h）=0.232（m3/s）每座濾池由進水側壁開三個進水孔，進水總渠的渾水通過這三個進水孔進入濾池。兩側進水孔孔口在反沖洗時關閉，中間進水孔孔口設手動調節(jié)閘板，在反沖洗時不關閉，供應反洗表掃用水。調節(jié)閥門的啟動度，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計，孔口兩側水位差取0.1m，則孔口總面積為：中間孔口面積按表面掃洗水量設計：A中孔=A孔（Q表水/Q強）=0.293×（0.126/0.232）=0.16m2孔口寬B中孔和高H中孔均取0.40m。兩個側孔口設閥門，采用橡膠囊充氣閥，每個側孔面積為：A側=（A孔-A中孔）/2=（0.293-0.16）/2=0.067m2孔口寬B孔和高H側孔=均取0.26m，則實際單個側孔面積為0.0676㎡。（3）每座濾池內(nèi)設的寬頂堰為保證進水穩(wěn)定性，進水總渠引來的渾水通過寬頂堰進入每座濾池內(nèi)的配水渠，再經(jīng)濾池內(nèi)的配水渠分派到兩側的V型槽。寬頂堰堰寬取b寬頂=5m，寬頂堰與進水總渠平行設立，與進水總渠側壁相距0.5m。堰上水頭為：h寬頂=[Q強/(1.84b寬頂)]2/3=[0.232/(1.84×5)]2/3=0.086m(4)每座濾池的配水渠進入每座濾池的渾水通過寬頂堰流至配水渠，由配水渠兩側的進水孔進入濾池內(nèi)的V型槽。取濾池配水渠寬b配渠=0.5m，渠高h=1m，渠長等于單個濾池總寬，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（進來的待濾水由分派渠中段向渠兩側進水孔流去，每側流量/2）：v配渠=Q強/（2b配渠h配渠）=0.232/（2×0.5×0.6）=0.387m/s（5）配水渠過水能力校核水力半徑：R配渠=b配渠h配渠/（2h配渠+b配渠）=0.18m；水力坡降：i配渠=(nv配渠/R配渠2/3)2=(0.013×0.387/0.182/3)2=0.000249；渠內(nèi)水面降落量：Δh配渠=i配渠L配渠/2=0.000249×7/2=0.000872m；由于配水渠最高水位：h配渠+Δh配渠=0.6+0.000872=0.6009m<渠高1m；故配水渠的過水能力滿足規(guī)定。3）V型槽的設計V型槽槽底設表掃水出水孔，直徑取d孔=0.025m，每槽共計80個。則單側V型槽表掃水出水孔總面積為：A表孔=（3.14×0.0252/4）×80=0.04m2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/（2×0.8A表孔）]2/(2g)=[0.126/（2×0.8×0.04）]2/(2×9.81)=0.20m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為集水槽長取12m，則反沖洗時排水集水槽的堰上水頭為：h排槽=[Q反/(1.84b)]2/3=[0.476/(2×1.84×12)]2/3=0.05m式中：Q反——濾池反沖洗流量，為0.476m3/s；b——集水槽長，為12m。取V型槽傾角45°，垂直高度1m，壁厚0.05m，則反沖洗時V型槽頂高出濾池內(nèi)液面的高度為：1-0.15-h排槽=1-0.15-0.05=0.80m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=1-0.15-0.05-0.20=0.60m4）沖洗水的供應選用沖洗水泵供水。（1）反沖洗水池最低水位與排水槽頂?shù)母卟頗0按5m計。（2）沖洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失Δh1反沖洗配水干管用鋼管DN450，流速v水干為2.99m/s，布置管長總計80m。則反沖洗總管的沿程水頭損失為：重要配件及局部阻力系數(shù)見下表：表3-6重要配件及局部阻力系數(shù)配件名稱數(shù)量/個局部阻力系數(shù)ξ90°彎頭66×0.6=3.6DN600閘閥33×0.06=0.18等徑三通22×1.5=3∑ξ6.78則沖洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失為：（3）濾池配水系統(tǒng)的水頭損失Δh2a）氣水分派干渠內(nèi)的水頭損失Δh反水。氣水分派干渠的水頭損失按氣水同時反沖洗時計算。此時渠上部是空氣，下部是反沖洗水，按矩形暗管（非滿流，n=0.013）近似計算。則氣水分派渠內(nèi)的水面高為：h反水=Q氣水反/(v水干b氣水)=0.28/(1.5×0.4)=0.47m水力半徑為：R反水=b氣水h反水/（2h水反+b氣水）=0.4×0.47/（2×0.47+0.4）=0.14m水力坡降為：i反渠=(nv渠/R渠2/3)2=(0.013×1.5/0.142/3)2=0.0052渠內(nèi)水頭損失為：Δh反水=i反渠×l反渠=0.0052×12=0.0624mb）氣水分派干渠底部配水方孔的水頭損失Δh方孔。由反沖洗配水系統(tǒng)的斷面計算部分內(nèi)容可知，配水方孔的實際總面積為：A方孔=40A小孔=40×0.01=0.4m2Δh方孔=[Q氣水反/（0.8A方孔）]2/(2g)=[0.28/（0.8×0.4）]2/(2×9.81)=0.04mC）反沖洗通過濾頭的水頭損失為Δh濾≤0.22md）氣水同時通過濾頭時增長的水頭損失Δh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/(1.25﹪f)=0.28/(1.25﹪×70)=0.32m/s通過濾頭時增長的水頭損失為：Δh增=9810n(0.01-0.01v柄+0.12v2柄)=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：Δh2=Δh反水+Δh方孔+Δh濾+Δh增=0.062+0.04+0.22+0.072=0.394m(4)砂濾層水頭損失Δh3濾料為石英砂，容重γ1=2.65t/m3，水的容重γ=1t/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：Δh3=(γ1/γ-1)(1-m0)H3=(2.65-1)(1-0.41)×1.0=0.97m富裕水頭Δh4取1.5m。則反沖洗水泵的最小揚程為：H水泵=H0+Δh1+Δh2+Δh3+Δh4=5+5.25+0.39+0.97+1.5=13.11m選四臺250S14單級雙吸離心泵，三用一備，揚程14m，流量為485m3/h。5）反洗空氣的供應(1)長柄濾頭的氣壓損失Δp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Q氣=1.05m3/s。長柄濾頭采用網(wǎng)狀布置，約49個/m2。則每座濾池共計安裝長柄濾頭：N=49×70=3430個則每個濾頭的通氣量為：q濾頭=1.05×1000/3430=0.306L/s已知在該氣體流量下的壓力損失最大為Δp濾頭=3000Pa(2)氣水分派渠配氣小孔的氣壓損失Δp氣孔配氣孔直徑d氣孔為0.06m，則每個配氣孔面積為：A氣孔=πd2氣孔/4=3.14×0.062/4=0.0028m2反沖洗時氣體通過配氣小孔的流速為：v氣孔=Q氣孔/A氣孔=0.026/0.0028=9.38m/s孔口流量系數(shù)μ=0.6，則氣水分派渠配氣小孔的氣壓損失為：Δp氣孔=981v2氣孔/(2gμ2)=981×9.382/(2×9.8×0.62)=1.223kPa(3)配氣管道的總壓力損失Δp管a）配氣管道沿程壓力損失Δp1反沖洗空氣管總長l氣為60m，管徑d氣干為0.35m，管內(nèi)空氣流速v氣干為10.91m/s。氣水分派渠內(nèi)的壓力損失不計。查《給水排水設計手冊》第5冊，空氣管道的比摩阻i氣為3.82Pa/m，空氣溫度30℃時濁度修正系數(shù)α30℃為0.98。配氣管道沿程壓力損失為：Δp1=α30℃i氣l氣=0.98×3.82×60=225Pa=0.225kPab）配氣管道的局部壓力損失Δp2表3-7重要管件及長度換算系數(shù)K配件名稱數(shù)量/個長度換算系數(shù)K90°彎頭55×0.7=3.5閘閥33×0.25=0.75等徑三通22×1.33=2.66∑K6.91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。則空氣管配件換算長度為：l0=55.5KD1.2=55.5×6.91×0.351.2=108.8m則局部壓力損失為：Δp2=α30℃i氣l0=0.98×3.82×108.8=0.41kPa配氣管道的總壓力損失為：Δp管=Δp1+Δp2=0.225+0.41=0.635kPa(4)氣水沖洗室中的沖洗水水壓Δp水壓反洗時沖洗室水壓等于：排水槽堰上水頭（0.05m），加上排水槽頂?shù)綖V板高度（1.5m），加濾板厚度（0.13m），加濾層水頭損失（Δh3），加濾頭損失（Δh濾+Δh增）。即：Δp水壓=（0.05+1.5+0.13+Δh3+Δh濾+Δh增）×9.81=（0.05+1.5+0.13+0.97+0.22+0.072）×9.81=28.86kPa（5）空氣管入口壓力p入口p入口=Δp濾頭+Δp氣孔+Δp管+Δp水壓+p富=3+1.223+0.635+28.86+4.9=38.62kPa(6)設備選擇根據(jù)氣水同時反沖洗時反沖洗系統(tǒng)對空氣壓力、風量規(guī)定選三臺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/min＞1.1Q反氣=1.1×1.05×60=69.3m3/min。綜上所述，V型濾池采用雙格，共兩組，每組六座，單格尺寸3.5m×10m，濾池總高3.83m。3.8消毒設施的設計與計算已知設計水量Q=19500m3/d，本設計消毒采用液氯消毒。3.8.1加氯量與儲氯量設計加氯量應根據(jù)實驗或相似條件下水廠的運營經(jīng)驗，按最大用量擬定，并應使余氯量符合生活飲用水衛(wèi)生規(guī)定的規(guī)定。氯與水的接觸時間不小于30分鐘。1)加氯量為：式中：Q——設計水量，m3/d；q——天天的投氯量，g/d；b——加氯量，g/m3，本設計采用1.0g/m3。2)儲氯量為：儲氯量按15天考慮3.8.2加氯設備選取與設計1）本設計采用ZJ-Ⅱ型加氯機兩臺，一用一備，交替使用，每臺加氯機加氯量為0.5～9.0kg/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6個，一組使用，一組備用，每組使用周期約15d。3.8.3加氯間尺寸計算與擬定在加氯間低處設排風扇一個，換氣量每小時8～12次，并安裝漏氣探測器，其位置在室內(nèi)地面以上20cm。設立漏氣報警儀，當檢測的漏氣量達成2～3mg/kg時即報警，切換有關閥門，切斷氯源，同時排風扇動作。綜上所述，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。3.9清水池的設計與計算3.9.1清水池的有效容積清水池的有效容積涉及調節(jié)容積、消防貯水量和水廠自用水量的調節(jié)量。清水池的總有效容積：式中：V——清水池的總有效容積，m3；k——經(jīng)驗系數(shù)，一般為10﹪～20﹪取為10﹪。Q——設計供水量，m3/d，為199500m3/d。清水池設4座，則每座清水池的有效容積V1為：V1=V/4=19950/4=4988m33.9.2平面尺寸的擬定每座清水池的面積A=V1/h=4988/4=1247m2式中：A——每座清水池的面積，m2；h——清水池的有效水深，m，設計中取h=4.0m取清水池寬度B為30m，則清水池長度L為：L=A/B=1247/30=41.6m，設計中取為42m則清水池實際有效容積為30×42×4=5040m3清水池超高h1取為0.5m，清水池總高H為:H=h1+h=0.5+4.0=4.5m3.9.3清水池的管道系統(tǒng)1）清水池的進水管D1=[Q/(3.14v)]1/2=[2.31/(3.14×1.0)]1/2=0.858m式中：D1——清水池進水管管徑，m；v——進水管管內(nèi)流速，m/s，設計中取v=1.0m/s則設計中取進水管管經(jīng)為DN900，進水管內(nèi)實際流速為0.91m/s。2）清水池的出水管由于用戶的用水量時時變化，清水池的出水管應按一般日最高日最高時水量計算：Q1=KQ/24=1.3×199500/24=10806.25m3/h=3.00m3/s式中：Q1——一般日最高日最高時水量，m3/h；K——時變化系數(shù)，本設計取為1.3；Q——設計水量，m3/d。出水管管徑D2=[Q/(3.14v1)]1/2=[3.00/(3.14×1.0)]1/2=0.98m式中：D2——清水池出水管管徑，m;v1——出水管管內(nèi)流速