新水厂净水厂总体布置设计计算方案.doc

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1、新水厂净水厂总体布置设计计算方案净水厂总体布置主要是将水厂内各项构筑物进行合理的组合和布置，以满足工艺流程、操作联系、生产管理和物料运输等方面的要求。布置的原则是流程合理、管理方便、节约土地、美化环境，并考虑日后留有发展的可能。本设计水厂总体布置由生产构筑物布置、辅助及附属构筑物布置、各类管道布置和其他设施（厂区道路、绿化布置、围墙及大门等）布置四部分组成。1.1 工艺流程布置设计净水厂工艺流程布置时必须考虑下列主要原则：（1）流程力求最短，避免迂回重复，使净水过程中的水头损失最小。构筑物应尽量靠近，即沉淀池应尽量紧靠滤池，二级泵站尽量靠近清水池，但各构筑物之间应留出必要的施工和检修间距。（2

2、）构筑物布置应注意朝向和风向。净水构筑物一般无朝向要求，但滤池的操作廊、二级泵站、加药间、化验室、检修间、办公楼等则有朝向要求，尤其散发大量热量的二级泵房对朝向和通风的要求更应注意，布置时应使符合当地最佳方位，尽量接近南北向布置。（3）考虑近远期协调。本设计水厂采用分期建设，在流程布置时既要有近期的完整性，又要求有分期的协调性，布置时应避免近期占地过早过大。沉淀池和清水池其布置方法有两种：一是将沉淀池建在清水池顶部，叠合组建，其优点是构筑物占地面积小，有利于增加厂内绿化面积，改善厂内景观，其缺点是土建费用大，有一定的施工难度，增加水头跌落损失；二是将沉淀池与清水池顺流程分开布置，其优点是土建结

3、构简单，易于施工，土建费用小，缺点是占地面积大。经比较两种布置形式，决定选用第二种布置形式，即沉淀池与清水池顺流程分开布置的形式。根据以上原则，决定本设计水厂常规处理构筑物的流程布置采用常见的直线型布置，依次为配水井、管式静态混合器、折板絮凝斜管沉淀池、V型滤池、提升泵站、臭氧接触池、清水池。由于处理线路较长，水损较大，需设置中间提升泵站，详见净水厂平面布置图所示。从进水到出水整个流程呈直线，这种布置具有生产管线短、管理方便、有利于日后逐组扩建等优点。1.2 平面布置设计当水厂的主要构筑物的流程布置确定以后，即可进行整个水厂的总平面设计，将各项生产和辅助设施进行组合布置。本设计本着按照功能分区

4、集中，因地制宜，节约用地的原则，同时考虑物料运输、施工要求以及远期扩建等因素来进行水厂的总平面设计。平面布置具体如下：首先，将综合楼、食堂、浴室、职工宿舍、传达室等建筑物组合为一区，称为生活区。生活区设置在进门附近，便于外来人员的联系，使生产系统少受外来干扰。其次，将机修间、水表间、泥木工间、电修间、配电间、管配件堆场、车库及仓库等合理地布置，以充分利用空地。最后，将常规处理构筑物与厂排泥水处理构筑物分开。这样便于管理。关于远期预留地，近期设计时，远期预留地作为绿化用地，当扩建时再进行二期工程建设。水厂平面布置示意详见净水厂平面布置图。1.3 水厂管线设计厂区管线一般包括：给水管线、排水（泥）

5、管线、加药和厂内自用水管线、动力电缆、控制电缆等。后两者不属于本设计的设计范畴。1. 给水管线给水管线包括原水管线、沉淀水管线、清水管线和超越管线。给水管道采用钢管，布置方式为埋地式。2. 厂内排水厂内生活污水与雨水采用分流制，雨水就近排入水体；污水排入城市下水道。生产废水（沉淀池排泥水及滤池反冲洗水）出路：沉淀池排泥水经排泥槽汇集排入排泥池进行泥处理，具体在排泥水处理部分进行详述；V型滤池反冲洗水先排入排泥池，上清液排入厂区下水道，底部沉泥进入浓缩池处理；活性炭滤池的反冲洗水直接排入厂区下水道。3. 加药管线加药、加氯管线做成浅沟敷设，上做盖板。加药管采用硬聚氯乙烯管；氯气管采用无缝钢管。1

6、. 自用水管线厂内自用水是指水厂生活用水、泵房、药间等冲洗溶解用水以及清洗水池用水。厂内自用水均单独成为管系，自二级泵房出水管接出。1.4 高程布置设计计算1.1.1水处理构筑物的高程布置设计计算1.水头损失计算在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面高差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身、连接管道、计量设备等水头损失在内。水头损失应通过计算确定，并留有余地，由于增加深度处理，使整个流程很长，故在适当的地点进行提升。（1）处理构筑物水头损失处理构筑物中的水头损失与构筑物的型式和构造有关，具体根据设计手册第3册表15-13（P868）进行估算，估算结果如表1.1所示。表1

7、.1净水构筑物水头损失估算值构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）配水井0.20V型滤池3.0管式静态混合器0.33臭氧接触池0.1折板絮凝池0.55生物活性炭滤池0.6沉 淀 池0.37（2）连接管线水头损失连接管线水头损失（包括沿程和局部）应通过水力计算确定，计算常用的公式为：式中沿程水头损失，；局部水头损失，；单位管长的水头损失；连通管段长度，；局部阻力系数；连通管中流速，；重力加速度，。 配水井至絮凝池连接管线水头损失a）沿程水头损失配水井至絮凝池连接管采用钢管，管长。考虑浑水的因素，按查设计手册第1册水力计算表得，换算成相当于时的：浑水管长23m算得沿程损失为：b）局部水头

8、损失管路中，进口1个，局部阻力系数；弯头2个，局部阻力系数；蝶阀1个，；等径丁字管1个，局部阻力系数；出口1个，局部阻力系数，则局部阻力系数总计为：管内流速，则管路局部水头损失为：c）总水头损失 絮凝池至沉淀池絮凝池与沉淀池合建，其损失取0.1m。沉淀池至V型滤池连接管线水头损失a）沿程水头损失沉淀池至V型滤池连接管采用钢管，管长。考虑浑水的因素，按查设计手册第1册水力计算表得1000，换算成相当于时的：浑水管长41m算得沿程损失为：b）局部水头损失管路中，进口1个，局部阻力系数；弯头3个，局部阻力系数；蝶阀2个，；等径丁字管1个，局部阻力系数；出口1个，局部阻力系数，则局部阻力系数总计为：管

9、内流速，则管路局部水头损失为：c）总水头损失 V型滤池至中间提升泵站连接管线水头损失a）沿程水头损失V型滤池至中间提升泵站连接管采用钢管，管长，按查设计手册第1册水力计算表得，则V型滤池至中间提升泵站连接管沿程损失为：b）局部水头损失管路中，进口1个，局部阻力系数；蝶阀1个，；90弯头2个，；等径丁字管（三通直流）1个，局部阻力系数出口1个，局部阻力系数，则局部阻力系数总计为：管内流速，则管路局部水头损失为：c）总水头损失 中间提升泵站至臭氧接触池连接管线水头损失a）沿程水头损失中间提升泵站至臭氧接触池连接管采用钢管，管长（按最不利情况计算），按查设计手册第1册水力计算表得，则清水池至吸水井连

10、接管沿程损失为：b）局部水头损失管路中，进口1个，局部阻力系数；蝶阀1个，；90弯头2个，；等径丁字管（三通直流）1个，局部阻力系数出口1个，局部阻力系数，则局部阻力系数总计为：管内流速，则管路局部水头损失为：c）总水头损失 臭氧接触池至生物活性炭滤池连接管线水头损失a）沿程水头损失配水井至臭氧接触池连接管采用钢管，管长，按查设计手册第1册水力计算表得，则配水井至臭氧接触池连接管沿程损失为：b）局部水头损失管路中，进口1个，局部阻力系数；弯头3个，局部阻力系数；蝶阀2个，；等径丁字管（三通转弯）1个，局部阻力系数；出口1个，局部阻力系数，则局部阻力系数总计为：管内流速，则管路局部水头损失为：c

11、）总水头损失 生物活性炭滤池至清水池连接管线水头损失a）沿程水头损失生物活性炭滤池至清水池连接管采用钢管，管长（按最不利情况计算），按查设计手册第1册水力计算表得,则生物活性炭滤池至清水池连接管沿程损失为：b）局部水头损失管路中，进口1个，局部阻力系数；弯头2个，局部阻力系数；蝶阀2，；三通转弯；出口1个，局部阻力系数，则局部阻力系数总计为：管内流速，则管路局部水头损失为：c）总水头损失清水池至吸水井连接管线水头损失 a）沿程水头损失清水池至二级泵站吸水井连接管管径按最高日最高时用水量计算，采用DN700钢管，v=1.13m/s,，管长（按最不利情况计算）。则沿程损失为：b）局部水头损失：管路

12、中，进口1个，局部阻力系数；弯头3个，；等径三通直流1个，；蝶阀2个，；出口1个，局部阻力系数，则局部阻力系数之和为：管内流速，则管路局部水头损失为：c）总水头损失2. 处理构筑物高程确定当各项水头损失确定以后，便可进行构筑物的高程布置。净水构筑的高程布置采用目前常用的高架式布置形式，因为高架式布置时，主要净水构筑物池底埋设地面下较浅，构筑物大部分高出地面，从而造价较低。新水厂地面标高为156.50m，各净水构筑物水位标高由计算确定，计算结果如表1.2所示。表1.2 净水构筑物水位标高计算名 称水 头 损 失 （m）水位标高（m）连接管段构筑物沿程及局部构筑物配水井0.20161.39配水井至

13、絮凝池0.38管式混合器0.33絮凝池0.55160.48絮凝池沉淀池0.13沉淀池0.37159.80沉淀池至V型滤池0.15V型滤池3159.28V型滤池至中间提升泵站0.16中间提升泵站提升2.01m158.13中间提升泵站至臭氧接触池0.15臭氧接触池0.20157.98臭氧接触池至生物活性炭滤池0.42生物活性炭滤池0.6157.36生物活性炭滤池至清水池至清水池0.26清水池0.1156.50清水池至吸水井0.39吸水井156.01二水厂（新水厂）的高程布置示意详见净水厂高程布置图。1.1.2排泥水处理构筑物的高程布置设计计算1水头损失计算 （1）处理构筑物水头损失处理构筑物中的水

14、头损失与构筑物的型式和构造有关，具体根据设计手册第3册表15-13（P868）进行估算，估算结果如表1.3所示。表1.3净水构筑物水头损失估算值构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）浓缩池0.5排泥池0.30平衡池0.20集配水井015 （2）连接管线水头损失本设计污泥处理流程为： 排泥池 集配水井浓缩池沉淀池滤池来泥 泵脱水机房污泥平衡池 首先确定各构筑物的排泥量，考虑沉淀池每次排泥时间为4h,每日排泥一次，故单座排泥流量为，滤池单次水洗流量为絮凝池、沉淀池和V型滤池通过排泥沟排至排泥池，排泥坡度采用0.2%，下游的沟合用，由于V型滤池排水总渠渠底较低，单次排泥水量比较大，故由V型

15、滤池排水渠底端算起标高。由前面单体计算得知V型滤池起端排水渠底端标高为151.18m，滤池排水渠宽为1.15m，絮凝沉淀池渠宽为0.8m由按明渠均匀流公式进行计算，明渠均匀流需满足以下公式： ，湿周，水流断面水力半径: ，水流速度: 由以上四式联立，确定渠宽，通过试算，得到滤池排水渠水深h=0.335m，絮凝沉淀池排水渠水深为h=0.072m构筑物b（m)h(m)A(m2)inXRQ(m3/s)V(m/s)絮凝沉淀池0.80.0720.05760.0020.010.9440.0610170.0285170.495094V型滤池1.150.3350.385250.0020.011.820.211

16、6760.4370961.134578由以上分析知污泥处理流程的高程计算从滤池开始： 已知V型滤池起端排水渠底端标高为151.18m，则排泥沟始端的水位标高为，絮凝沉淀池排泥沟按坡度倒推过去定排泥沟起端标高。由排泥沟始端至排泥池连接管线的水头损失：排泥沟总长为90m,据明渠均匀流公式得知 排泥池至集配水井连接管线水头损失：a）沿程水头损失排泥池到集配水井连接管设计流量为，排泥池静沉时间取11h,排泥时间为1h, 2个排泥池交替使用（每6小时接受一次滤池排水，一天V型滤池共排水4次），单个排泥池一天排2次泥，故单次排泥流量为，选用DN300，设计流速为1.08m/s，管长为51.5m，则沿程损失

17、为：式中， 输泥管沿程水头损失，m；输泥管长度，m；D输泥管管径，m；污泥流速，m/s。哈森威廉姆斯系数，取92（对应排泥浓度0.78%）。代入得，b）局部水头损失管路中，三通1个，；90弯头3个，；闸阀一个，；进口1个，局部阻力系数；出口1个，局部阻力系数则c）总水头损失 集配水井至浓缩池连接管线水头损失a）沿程水头损失集配水井的水均分至2个浓缩池，故集配水井到浓缩池连接管设计流量为，选用DN250，设计流速为0.79m/s，长度为20m，则沿程损失为： b）局部水头损失管路中， 90弯头2个，,闸阀一个，；进口1个，局部阻力系数；出口1个，局部阻力系数则c）总水头损失浓缩池至集配水井连接管

18、线（即浓缩池的出水管）的水头损失：a）沿程水头损失考虑连续排泥，总的浓缩池排泥量，单池设计流量为，选用DN100钢管，设计流速为0.20m/s。长度为20.0m，取71。沿程损失为： b）局部水头损失（此时污泥浓度较大达到3%，局部阻力系数采用污泥管道输送的局部阻力系数见排水工程337页）管路中， 90弯头2个，；闸阀一个，；进口1个，局部阻力系数；出口1个，局部阻力系数则 c）总水头损失集配水井至平衡池连接管线的水头损失：a. 沿程水头损失设计流量为，选用DN100钢管，设计流速为0.39m/s。长度为27m，根据出水污泥浓度，取71。沿程损失为： b. 局部水头损失 管路中，90弯头2个，

19、；进口1个，局部阻力系数；出口1个，局部阻力系数则 c. 总水头损失 污泥平衡池至脱水机房连接管线水头损失 a. 沿程水头损失设计流量为选用DN100，流速为。长度考虑15m，含固率为3%，取71。沿程损失为： b.局部水头损失 管路中，进口一个，出口一个 ，弯头两个，蝶阀一个，则局部阻力系数总计为： 管内流速，则管路局部水头损失为： c. 总水头损失2. 处理构筑物高程确定 当各项水头损失确定以后，便可进行构筑物的高程布置。净水构筑的高程布置采用目前常用的高架式布置形式，主要构筑物池底埋设地面下较浅，构筑物大部分高出地面，从而造价较低。新水厂地面标高为156.50m，各构筑物泥面标高由计算确定，计算结果如表1.4所示。 表1.4排泥水处理构筑物水位标高计算名 称水 头 损 失 （m）泥面标高（m）连接管段构筑物沿程及局部构筑物排水沟151.54排泥沟至排泥池0.18排泥池0.3151.36提升泵提升1.00m排泥池至集配水井0.64集配水井0.15157.42集配水井至浓缩池0.21浓缩池0.5157.06浓缩池至集配水井0.05集配水井0.15156.51提升泵提升2.82m集配水井至平衡池0.20平衡池0.2 158.98平衡池至脱水间0.28脱水间 158.5