净水厂设计计算说明书-secret.doc

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date净水厂设计计算说明书-secret净水厂设计计算说明书目录1总论21.1设计任务及要求21.2设计原始资料22 总体设计32.1工艺流程的确定32.2处理构筑物及设备选择33 混凝沉淀33.1药剂投配构筑物、设备设计33.1.1溶液调配池容积计算33.1.2溶解池容积计算43.1.3投加设备43.2混凝构筑物、设备设计43.2.1混合设备43.2.2絮凝池设计计算43

2、.3沉淀池设计计算84 过滤104.1滤池形式的选择104.2设计计算105 消毒及其设备设计计算146 其他构筑物设计146.1配水井设计计算146.2清水池设计计算146.3二级泵房设计157 水厂总体设计157.1水厂的平面布置157.2水厂高程设计16净水厂设计计算说明书1总论1.1设计任务及要求 根据所给原始资料，设计内容包括：（1）确定水厂的处理工艺流程及净水构筑，设备的类型和数量。（2）进行净水构筑物及设备的工艺设计计算。（3）进行水厂各构筑物、建筑物以及各种管渠等总体设计。需完成的任务包括：（1）设计计算说明书一份。（2）设计图纸2-3张（其中，包括：水厂平面布置图、水厂高程布

3、置图、滤池或絮凝沉淀构筑物的工艺布置图。）1.2设计原始资料华北B城自来水厂设计：(1)水厂产水量：50000m3/d(2)水源为水库水，原水水质如下：项目数量项目数量浑浊度23150mmg/l总硬度90度色度1度碳酸盐硬度4度水温020氯根21mg/lPH值7.3硫酸根32mg/l细菌总数12000个/ml硝酸根0.05 mg/l大肠菌数3000个/ml铁0.8mg/l臭和味略有亚硝酸根0.003mg/l耗氧量2.69ml/l碱度6度(3)厂区地形平坦，地面标高为黄海高程140.0m,水厂占地约2.7公顷(180150m)(4)当地气象资料：风向：东北气温：（月平均）：最高28，最低-1.9

4、。(5)厂区地下水位高：-5m（水厂相对地面标高为0.00m）。(6)水源取水口位于水厂西北方向180m,水厂位于城市北面2km处。2 总体设计2.1工艺流程的确定给水处理方法和工艺流程的选择应根据原水水质以及设计生产能力等因素通过调查研究，进行经济技术比较后确定。本设计工艺流程如下：原水一级泵站配水井投加混凝剂混合絮凝池沉淀池滤池加氯消毒清水池二级泵站市政管网。2.2处理构筑物及设备选择综合考虑水厂的占地面积与进水水质要求，主要处理构筑物的选择为：格栅絮凝池平流沉淀池V型滤池。3 混凝沉淀3.1药剂投配构筑物、设备设计本水厂工艺设计，处理规模：50000 m3/d，自用水量系数取5%，总处理

5、量为Q=500001.05=52500m3/d=2187.5 m3/h。根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选用PAC(聚合氯化铝)为混凝剂。最大投加量采用25mg/l,药剂浓度为10%，每天调制次数n=3。采用泵前投加，不需加助凝剂。3.1.1溶液调配池容积计算 溶液池设两个，以便交替使用，保证连续投药。单池流量以1/2Q计。按下式带入数据得： 取有效水深1.5m，形状采用矩形，尺寸为：长宽深=2.51.52=7.5m3,共一座，两格连接在一起，单格有效容积2.4m3, 四周外墙取0.3m,内墙取0.2m，超高0.5m。3.1.2溶解池容积计算溶解池设置两个，单池体积为：W1=0.

6、3W2=0.32.4=0.72m3。设计单池尺寸为：长宽深=0.800.82=1.28m3,共一座，两格连在一起，超高0.5m，单格有效容积为0.96m3。每池安装机械搅拌机1台，每台单独开启运转，转速970r/min，溶解后溶液由耐腐蚀泵提升到溶液调配池，调配至10%浓度。3.1.3投加设备投药管，取d=15mm，v=0.288m/s。溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨式搅拌机。溶液池、溶解池都采用钢筋混凝土，内壁衬以聚乙烯板。选用BS-1500PS双头计量泵3台，两用一备。配用电机A02-8021,功率N=1.1kw，电压380V。每台计量泵进出水管上安装ABS材质耐腐蚀阀门。3.2混凝构筑

7、物、设备设计3.2.1混合设备管式静态混合器的选择计算：,要求流速V1.4m/s，所以，计算得：D622.3。取直径为600mm，流速V=1.1m/s1.4m/s，取3节单体，所以，计算符合要求。3.2.2絮凝池设计计算絮凝池分为机械絮凝池及水力絮凝池，水力絮凝池中的栅条絮凝池具有速度梯度分布均匀、絮凝时间较短的优点。本设计选用栅条絮凝池。其设计计算过程如下：(1)已知条件设计水量5105m3/d，自用水量系数取5%，絮凝池设置两组，取絮凝时间一般为1015min，取12min。为配合沉淀池建设，絮凝池宽为7m，水深3.10m。絮凝池分为三段。前段放密栅条，过栅流速V1栅=0.25m/s，竖井

8、平均流速V1井=0.12m/s;中段放疏栅条，过栅流速V2栅=0.22m/s,竖井平均流速V2井=0.12m/s;末段不放栅条，竖井平均流速V3井=0.12m/s。前段竖井过孔流速（竖井间孔洞流速）0.300.20m/s,中段0.200.15m/s,末段0.100.14m/s(2)絮凝池的设计流量Q(3)絮凝池容积W絮凝池沉淀池配合，池有效水深H=3.10m，则絮凝池平面积A为：(4)单格竖井面积 ，取竖井的长l=1.6m，宽b=1.6m，单个竖井的实际面积f实=1.61.6=2.56(5)竖井的个数n ，取n=28，絮凝池实际面积f=2.5628=71.68。(6)竖井内栅条布置选用栅条材料

9、为钢筋混凝土，断面为矩形，厚度为50mm，宽度为50mm，预置拼装。前段放置密栅条后：竖井过水面积为竖井中栅条面积为A栅=f实-A1水=1.34单栅过水断面面积：a1栅=1.60.05=0.08所需栅条数为M1=A栅/ a1栅=16.75根，取M1=17根两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置15根，过水缝隙数为16个平均过水缝宽 实际过栅流速中段设置疏栅条后：竖井面积为竖井中栅条面积为A2栅= f实- A2水=2.56-1.38=1.18单栅过水断面积 a2栅=1.60.05=0.08所需栅条数为， 取M2=15根两边靠池壁放置栅条各一根，中间排列放置13根，过水缝隙为14个。平均过水缝宽实

10、际过栅流速(7)絮凝池的总高H絮凝池有效水深3.10m，取超高0.3m池底设泥斗及快开徘泥阀徘泥，泥斗深度0.60m。池的总高H：H=3.10+0.30+0.60=4.0m(8)絮凝池的长、宽絮凝池布置如图示，图中各格上下表示竖井隔墙开孔位置。上孔上缘在最高水位以下，下孔下缘与徘泥槽齐平，表示每个竖井中的网格层数，竖井的池壁厚为200mm。经统计得絮凝池的长L=12800mm（12.8m） 宽B=7400mm（包括结构尺寸）。(9)竖井隔墙孔洞尺寸为竖井隔墙孔洞过水面积=如1号竖井的孔洞面积=1.013，取孔的宽为1.56m，高为0.65m。第一段取过孔流速0.30m/s.孔洞面积=1.101

11、3，取宽高=1.560.65第二段取取过孔流速0.15m/s，孔洞面积=2.025，取宽高=1.401.40第三段取过孔流速0.10m/s，孔洞面积=3.0383，取宽高=1.741.74(10)水头损失hH=h1-h2=1v12/2g+2v22/2g第一段计算数据如下：竖井数9个，单个竖井栅条层数2层，共计18层。1=1.0过栅流速v1栅=0.252m/s。竖井隔墙9个孔洞2=3.0过孔流速Q1孔=Q2孔=v9孔=0.30m/sh=h1+h2=0.058+0.124=0.182m第二段 计算数据如下：竖井9个，每个竖井内设置1层栅条，共计9层。1=0.9过栅流速v2栅=0.222m/s竖井隔

12、墙9个孔洞2=3.0过孔流速Q1孔=Q2孔=v10孔=0.155h=h1+h2=0.020+0.033=0.053m第三段计算数据如下：水流通过与孔数为8个过孔流速v1孔=v5孔=0.102=3.0h=h2=2v22/2g=0.012m絮凝总水头损失h=h1+h2+h3=0.247m。(11)各段的停留时间第一段：=3.9m第二段：=3.9m第三段：=4.35m(12)G值当T=20，u=110-3pas第一段 =87.14 s-1第二段=47.0 s-1第三段=21.22 s-1 均满足水力条件要求。3.3沉淀池设计计算本设计选用平流式沉淀池。在设计平流式沉淀池时，通常把表面负荷和停留时间作

13、为重要的控制指标，同时考虑水平流速。最佳设计参数可根据沉淀试验和类似水质的沉淀池运行情况确定，其设计过程如下：(1)采用两组，每组沉淀流量Q=0.52187.5 m3/h =1093.75m3/h=0.3038m3/s。(2)设计数据选用取截留沉速=0.6mm/s 沉淀时间T=1.5h，水平流速v=14mm/s。(3)设计与计算沉淀池主要工艺参数单格沉淀面积：=506.3m2沉淀池长度：L=3.6vT=3.6141.5=75.6m 取L=76m沉淀池宽度：=6.66m ，取B=7m实际沉淀池面积A=767=532m2实际截留沉速：=0.571mm/s沉淀池有效水深=3.08m.取有效水深3.1

14、0m，取超高0.3m，则池深3.40m。实际停留时间=1.508h实际水平流速=14.0 mm/s进水穿孔花墙絮凝池与沉淀池之间采用穿孔墙布水。过孔流速取0.2m/s，则孔口总面积为=1.519m2,孔口尺寸取0.150.08=0.012m2，孔口个数为=127个，为便于施工，沿水深方向开5排孔，每排开26孔，共130孔。沿水面以下30cm，池底以上30cm均匀布置。放空管沉淀池放空时间按3h计，则埋放一根放空管，其管径按变水头放空容器公式计算：，取d1=DN250mm。指形集水槽设计取指形集水槽长等于池长的=8m，间距1.4m，共5条，每条流量 =0.061 m3/s。槽内起端水深等于槽宽，

15、则B=0.9q0.4=0.29，取0.3m。槽两侧开d=35mm圆孔，孔口淹没深度0.07m,则每孔流量为： =6.9910-4 m3/s集水槽每边开孔数=43.6，按每边开孔64个计算，间距为125mm设计。集水槽收集水流入出水渠后，从出水渠中间设置的出水管流入滤池，池宽按1m计算，则出水渠起端水深：=0.23m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=出水渠水深+集水槽水深+集水槽孔口跌落高度+集水槽孔口淹没高度,即0.23+0.29+0.05+0.07=0.64m,取出水渠宽1m深1m，(4)水力条件校核沉淀池宽7m,纵向分隔过水断面面积=73.1=21.

16、7 m2水流湿周=7+23.1=13.2m,水力半径=1.64m弗劳德数=1.2181010-5雷诺数=22960沉淀池中的弗劳德数和雷诺数是平流沉淀池设计的重要控制参数，当纵向（平行水流方向）分隔，因增大湿周而降低水力半径，能够有效增大弗劳德数，同时降低雷诺数，从而改善了水力条件。4 过滤4.1滤池形式的选择滤池形式多种多样，以石英砂为滤料的普通快滤池使用历史最久。为了充分发挥滤层截污能力，在改进滤料级配组成、提高滤速及延长过滤周期方面进行了研究，研究出滤料粒径循水流方向减小或不变的过滤层，如双层、多层及均质滤料滤池。均质滤料滤池是一种滤料粒径较为均匀的重力式快滤型滤池。基本形式是V型滤池。

17、由于截污量大，过滤周期长，而采用了气的水反冲洗方式。近年来，在我国应用广泛，适用于大、中型水厂。本设计采用V型滤池。设计计算过程如下： 4.2设计计算(1)单池格数和平面尺寸Q=500001.05=52500m3/d=2187.5m3/h=0.6076 m3/s假设该座快滤池分为n格，出水阀门自动调节，保持等水头等速过滤运行，当1格检修1格反冲洗时，该两格滤池原来过滤的水量扣除表面扫洗水量后平均分配到其他各格滤池，增加进水量的滤池滤速应10m/s，则有：,得n7.3设计一组分为8格双单元滤池，对称双排布置，中间为管廊。单池流量：=273.4 m3/h=0.076 m3/s设计滤速v=8m/h，

18、则单池过滤面积: =34.175 m2。取单池平面尺寸为LB=5(3.5+3.5),实际过滤面积f=35 m2。正常过滤滤速,当一格检修一格冲洗时，其他几格的强制滤速为：。(2)滤池反冲洗系统反冲洗时，8格单池中只有一格处于冲洗状态，所以水冲洗系统和气冲洗系统均按单层粗砂级配滤池表面扫洗时单池冲洗所需的水量、气量计算。冲洗强度和冲洗历时a.单独气冲洗：气冲强度qq=15L/(sm2)即0.9 m3/( m2min)，历时t0=2minb.气水同时反冲洗：气冲强度qq=15L/(sm2)，水冲强度qs=4 L/(sm2)，即14.4 m3/( m2h)，历时t1=4min。c.单独水冲洗：水冲强

19、度qs=4 L/(sm2)，即14.4 m3/( m2h)，历时t1=4min。d.表面扫洗：表面扫洗强度qb=1.5L/(sm2) 即5.4m3/( m2h)，历时t0=10min。冲洗流量空气流量Qq=qqf=0.935=31.5 m3/min反冲洗水流量Qs=qsf=14.435=504 m3/h=0.14 m3/s表面扫洗水从单格滤池两单元的V型扫洗槽中进入，每条V型槽扫洗水流量=冲洗设备冲洗水泵选用两台250TLW-400I，设于管廊之内，从中央出水渠中取水，冲洗水泵参数如下：Q=850 m3/h,H=13m，N=45KW，=80%。鼓风机选用BE250两台，一用一备。风机出口压力0

20、.039MPa，流量52.6 m3/min，转速1300r/min，轴功率48.6Kw。在建有生物预处理构筑物的水厂，滤池冲洗供气鼓风机可以和预处理工艺的股风机合用，另从公用鼓风机房引出管道连接滤池输气管。冲洗管道供气管道管径DN300mm，流速冲洗水管管径DN400mm，流速清水出水管管径DN400mm，强制过滤时出水流速为v=1.29m/s。(3)进水系统：在滤池两端分别各设置一条进水渠道，该进水渠不设溢流堰、溢流管。进水渠流量进水总渠宽取1.20m，有效水深1.30m。则起端流速从进水渠正常进入单格滤池进水流量强制过滤时，进入单格滤池进水流量:q=9.5135=v强制f=332.85 m

21、3/h=0.092 m3/s。进水管流速取1.2 m/s，从进水渠通过主要进水孔进入每格滤池的短管、阀门直径取d1=350mm。如采用方形气动进水闸板，取过孔流速等于1.0m/s，则闸板面积-0.092/1.0=0.092m2。取闸板孔400400mm方孔一个。表面扫洗流量。进水管流速取1.2m/s,通过次要进水孔进入每格滤池的短管、手动阀门一台。(4)V型槽取扫洗孔的平均断面上的过孔流速v=2.0m/s。冲洗时V型槽内水深为u孔口流量系数，设计中取0.97.取0.22m槽高b=h+0.10=0.32m槽宽x=btan40+0.12=0.388m，取x=0.40m取扫洗孔内径d=30mm单孔流

22、量设扫洗孔间距为a，沿长度方向共开个扫流孔，根据扫洗强度1.5L/(sm2)计算：1.53.50L=0.91，则扫洗孔间距取扫洗孔d30mm170mm。在反冲洗时，滤池内水面高于中央排水渠渠顶h1值，按照薄壁堰流计算，单宽流量Q=0.42（2g）h11.5=1.86 h11.5，其中Q为反冲洗流量与表面扫洗流量之和。 Q取V型槽扫洗孔低于冲洗滤池内最高水位100mm，则V型槽槽底标高=V型槽中央排水渠渠顶标高+ h1-0.10-0.015=2.0+0.058-0.10-0.015=1.943m(5)配水配气系统滤头：长柄滤头，1 m2范围内每行5个，每列7个，共35个/ m2配水配气总渠：反冲

23、洗时，配水配气干渠的水流量QS=0.14 m3/s 设计干渠宽度等于0.8m，高1.40m，气水同时进入配水配气渠时，空气处于压缩状态，配水渠进口冲洗水流量1.5m/s 。配水渠方形配水孔出口流速取1.20 m/s，配水孔出口面积F1=0.2 m2，方孔尺寸（长宽）0.10m0.10m，则方孔个数为NK=0.24/（0.100.10)=20个。配水配气干渠每面取10个，中心间距5000/10=500mm。 按照100mm100mm400mm设置配水孔配气孔置于配水孔上方，配水配气干渠每侧取16个，共32个，中心间距312.5mm，取配水孔直径d=50mm，则配水孔空气流速 (6)排水系统：排水

24、渠宽0.80m，配水配气干渠流量QP=QS+Qb Qp=0.14+0.0262=0.192 m3/s起端水深为使过堰水流自由坠落，堰顶至排水渠，堰顶至排水渠内最高水面落差为0.2m。根据排水渠顶端高出滤料层面0.50m，要求：排水渠起端深1.20m，满足过堰水流自由坠落。排水采用气动闸门，闸板尺寸500mm500mm，过孔流速0.768m/s(7)滤层和承托层滤料粒径0.92-1.2mm，厚1200mm，不平均系数K80=1.31.4，正常过滤时，砂上水深1.60m，承托层粒径24mm，厚10cm。(8)滤池高度配水、配气及集水室高度 H1=0.9m滤板高度 H2=0.13m粗砂承托层厚度 H

25、3=0.10m滤料层厚度 H4=1.20m砂面水深 H5=1.60m超高 H6=0.50m则滤池总高度 H=4.43m(9)清水总渠滤后清水流量Q=0.6076 m3/s，清水总渠宽1.2m，水深h=1.20m，则清水渠内流速 通向清水池的一根总出水管，取消水管内流速v=1.0m/s，直径d=0.880选用DN900mm输水管，管内实际流速。本滤池平面布置图及主要剖面图见附图。5 消毒及其设备设计计算水厂采用氯消毒，预氯化最大投氯量取1.5mg/s，清水池最大投加量为1mg/s。则预氯化加氯量为：Qa=0.001aQ1=0.0011.552500=78.75kg/d清水池加氯量Qa=0.001

26、aQ1=0.0011.052500=52.5 kg/d。储氯量为（按一个月考虑）为：M=30 Qa=30131.25=3937.5kg。为保证氯消毒时的安全和计量正确，采用加氯机投加，并设校核氯量的计量设备，选用手动调节式真空加氯机40120kg/d六台，一台备用。考虑活动空间，加氯间长取5m，宽为4m，占地面积为20m2。选用容量为1000kg/瓶的瓶装氯，每瓶的直径D=800mm，长度为L=2020mm。每个月需氯量为7952.4kg，所以需要氯的瓶数为：N,取N=4。则至少占地面积为：。考虑搬运等活动空间，取氯库的长为4m，宽为5m,占地面积为20m26 其他构筑物设计6.1配水井设计计

27、算 设计流量Q=500001.05=52500m3/d=2187.5m3/h。取停留时间取10s, 则：V=QT=2187.510/3600=6.07m3配水井断面面积取1m/s配水井面积6.2清水池设计计算清水池用于调节泵站的供水量用水量之间的流量差值，采用两座矩形池。W=W1+W2+ W3+ W4W1:调节容积取用水量的10%，W1=5000010%=5000 m3W2:消防用水量，此处取W=0W3：水厂冲洗滤池，沉淀池排泥用水，不予考虑。W4：安全储备用水，不予考虑。W=W1+W2+ W3+ W4=5000 m3取两座清水池，有效水深4.5m。则单池平面积为。取长宽=2424m，取超高为

28、0.5m，则清水池净高度为5.0m。取排空时间为3h，。取一个排空管，查水力计算表 v=1.37 m3/s i=0.00481 DN500(钢管)。6.3二级泵房设计泵房为圆形，直径为D=22m，高为16m。选用六台8SA10B型水泵（Q48-80L/s，H3648m，N45kw，Hs2.6m），五台工作，一台备用。7 水厂总体设计7.1水厂的平面布置水厂平面布置的内容主要包括：各构筑物的平面定位，各种管道（处理工艺用的原水管，加药管，沉淀水管，清水管，反冲洗管，加氯管，排泥管，放空管，水厂自用水管，厂区排水管，雨水管，电缆线，通讯线路等），阀门及配件布置，厂区道路，围墙，绿化等。平面布置要求

29、如下：(1)构筑物间距宜紧凑，但应满足各构筑物和管线的施工要求。(2)构筑物布置应注意朝向和风向，如加氯间和氯库应尽量设置在水厂主导风向下风向，泵房及其他建筑物尽量布置成南北向。(3)生产构筑物间连接管道的布置应水流顺直和防止迂回。(4)生产构筑物与水厂生产附属建筑物应分开布置。(5)并联运行的净水构筑物间应保证配水均匀，必要时可设置配水井。(6)加药间、沉淀池和滤池相互间的布置，宜通行方便。(7)水厂排水一般宜采用重力流排放，必要时可设排水泵站。(8)新建水厂绿化占地面积不宜少于水厂总面积的20%。(9)水厂内根据需要，设置滤料、管配件等露天堆放场地。(10)水厂内应设置通向各构筑物和附属建筑物的道路，一般可按下列要求设计：a主要车行道的宽度：单车道为3.5m，双车道为6m，并应有回车道，人行道的宽度为1.52.0m，大型水厂一般可设双车道，中、小型水厂一般可设单行道。b车行道转弯半径不宜小于6m，7.2水厂高程设计处理构筑物及连接管中的水头损失构筑物或连接管名称水头损失范围取值或计算值絮凝池0.40.50.247沉淀池0.20.30.20V型滤池-3.20絮凝池至沉淀池0.10.1沉淀池至滤池0.30.50.3滤池至清水池0.30.50.4从絮凝池到清水池的水头损失总共为4.447m。高程布置图见附图。-