某自來水廠設(shè)計(jì)說明書

1、目錄第一章緒論1.1 工程概況第二章凈水廠工藝流程的選擇2.1 混凝劑藥劑的選用與投加2.2 消毒劑的選擇2.3 混合設(shè)備2.4 絮凝池2.5 沉淀池2.6 濾池第三章 凈水構(gòu)筑物的計(jì)算3.1 溶解池和溶液池3.2 混合設(shè)備3.3 絮凝池3.4 沉淀池3.5 濾池3.6 清水池第四章 水廠的平面布置與高程布置4.1 平面布置4.2 高程布置第一章緒論1.1 工程概述1.1.1 城市概述該開發(fā)區(qū)是1992年經(jīng)湖南省人民政府批準(zhǔn)的省級(jí)重點(diǎn)開發(fā)區(qū)，位于湖南省常 德市西北部，距離市中心約 25公里。經(jīng)過近十多年的艱苦創(chuàng)業(yè)，該開發(fā)區(qū)已經(jīng) 具備大規(guī)模開發(fā)建設(shè)的總體框架，形成了良性循環(huán)的軟硬投資環(huán)境，吸引了

2、近20個(gè)國家和地區(qū)的投資，目前該開發(fā)區(qū)已經(jīng)成為湖南省及常德市對(duì)外開放的戰(zhàn)略重心和新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。由于該區(qū)內(nèi)需水量較大，經(jīng)有關(guān)部門與水利、環(huán)保等部 門協(xié)商后，決定建一新水廠，從沅江取水。該區(qū)近期水廠設(shè)計(jì)規(guī)模3萬m3/d,遠(yuǎn)期5萬m3/do1.1.2 氣象水文地質(zhì)資料(1)地理位置 東徑108;北緯27°(2)地形地貌 城區(qū)地形平坦，其吳淞標(biāo)高為32.0米。(3)氣象資料氣溫：歷年最高氣溫39 °C;歷年最低氣溫-5 °C;常年平均氣溫18 °C 風(fēng)向：常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)冬季冰凍期：5天；土壤冰凍深度：0.1米(4) 土壤地質(zhì)資料土壤承載力：2.3 kg/

3、cm2 ；淺層地下水離地面 1.5米1.1.3水源狀況：(1)河流概述：水源水量豐富，水質(zhì)符合國家規(guī)定的飲用水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)， 因河道航運(yùn)繁忙，取水構(gòu)筑物不得影響航運(yùn)。(2)河流特征:水位水面標(biāo)圖m8M:m3/s流速m/s設(shè)計(jì)頻率%保證率%最高水位30.038003.02常水位28.030002.3最低水位25.022001.595(3)水質(zhì)資料編號(hào)項(xiàng)目單位分析結(jié)果備注最局最低月平均最局月平均最低1水溫C3032352臭和味少許3色度少許4渾濁度量克/升70030300405PH7.26.37.06.86細(xì)菌總數(shù)個(gè)/毫升320007大腸菌群個(gè)/升1508藻類個(gè)/升20009其他指標(biāo)合格1.1.4水

4、處理用材料與藥劑資料(1)混凝劑：硫酸鋁、三氯化鐵、堿式氯化鋁(2)混凝劑投加量參考值原水濁度<=1002003004006008001000混凝劑投加量(mg/L)硫酸鋁13.518.230.737.654.572.386.6三氯化鐵12.014.621.528.432.837.742.8堿式氯 化鋁10.012.817.422.026.828.532.1(3)當(dāng)?shù)厮a(chǎn)濾料：石英砂、無煙煤、鐵礦石等均有供應(yīng)(4)用于消毒的藥劑：液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等均有供應(yīng)，其他材料 可按設(shè)計(jì)要求采購。第二章凈水廠工藝流程的選擇根據(jù)地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB383888),原水水質(zhì)符合地面水 田

5、類 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，除菌落總數(shù)偏高外，其余參數(shù)均符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB574A85)的規(guī)定。水廠水以地表水作為水源，工藝流程如下：2.1 混凝劑藥劑的選用與投加2.1.1 混凝劑的選用已知有硫酸鋁、三氯化鐵、堿式氯化鋁三種混凝劑。由混凝劑投加參考值可 知，當(dāng)濁度一定時(shí)，混凝劑投加量與藥劑的選擇相關(guān)。考慮經(jīng)濟(jì)最優(yōu)原則，選定 水廠混凝劑為堿式氯化鋁。堿式氯化鋁在我國從七十年代初開始研制應(yīng)用，因效 果顯著，發(fā)展較快，目前應(yīng)用較普遍，具用使膠粒吸附電性中和和吸附架橋的作 用，因此絮凝效果較好。2.1.2 混凝劑的投加混凝劑的濕投方式分為重力投加和壓力投加兩種類型，重力投加方式有泵前 投加和高位溶液池重

6、力投加；壓力投加方式有水射投加和計(jì)量泵投加。計(jì)量設(shè)備 有苗嘴，電磁流量計(jì)，計(jì)量泵和轉(zhuǎn)子流量計(jì)。綜合比較，本設(shè)計(jì)采用耐腐蝕離心 泵和轉(zhuǎn)子流量計(jì)配合投加。2.2 消毒劑的選擇已知用于消毒的藥劑有液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等。按消毒效果強(qiáng)弱 可知臭氧二氧化氯液氯。雖然臭氧消毒效果最好，并且不會(huì)產(chǎn)生 THMs等副產(chǎn)物。但是臭氧在水中不穩(wěn)定，易分解，不能保證出廠管網(wǎng)的消毒效果。止匕外，臭氧消毒系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜,投資較大。故此設(shè)計(jì)中臭氧不用于水廠消毒劑。液氯是應(yīng)用最為廣泛的一種消毒劑， 它消毒效果較好，但是由于自由氯氧化性能力強(qiáng)，可能會(huì)與水中腐殖質(zhì)等一些有機(jī)物反應(yīng)生成三鹵甲烷THMs 和鹵乙酸HAAs 等具

7、有 “三致 ”作用的消毒副產(chǎn)物。考慮飲水安全性，選定二氧化氯為消毒劑。因?yàn)樗芎玫膹浹a(bǔ)了這一缺陷，此外二氧化氯消毒能力強(qiáng)于液氯，在相同條件下用量也比液氯少。但ClO2 極不穩(wěn)定，易發(fā)生爆炸，所以一般現(xiàn)場(chǎng)制備ClO2。2.3 混合設(shè)備在給排水處理過程中原水與混凝劑，助凝劑等藥劑的充分混合是使反應(yīng)完善， 從而使得后處理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(zhì)、大小等。 混合設(shè)備的基本要求是藥劑與水的混合快速均勻。同時(shí)只有原水與藥劑的充分混合，才能有效提高藥劑使用率，從而節(jié)約用藥量，降低運(yùn)行成本。混合的方式主

8、要有管式混合、水力混合、水泵混合以及機(jī)械混合等。由于水力混合難以適應(yīng)水量和水溫等條件變化，且占地大，基建投資高；水泵混合設(shè)備復(fù)雜，管理麻煩；機(jī)械混合耗能大，維護(hù)管理復(fù)雜；相比之下，管式靜態(tài)混合器是處理水與混凝劑、助凝劑、 消毒劑實(shí)行瞬間混合的理想設(shè)備，管式混合具有占地極小、 投資省、 設(shè)備簡(jiǎn)單、混合效果好和管理方便等優(yōu)點(diǎn)而具有較大的優(yōu)越性。本設(shè)計(jì)采用管式靜態(tài)混合器對(duì)藥劑與水進(jìn)行混合。2.4 絮凝池絮凝過程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接觸碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝體。目前國內(nèi)使用較多的是各種形式的水力絮凝及其各種組合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝、機(jī)械絮凝、柵條（

9、網(wǎng)格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。各種池型類型及特點(diǎn)匯總見下表2-1表2-1絮凝池的類型及特點(diǎn)表類型特點(diǎn)適用條件隔板式絮凝池往復(fù)式優(yōu)點(diǎn)：絮凝效果好，構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便；缺點(diǎn)：谷積較大，水頭損失較大，轉(zhuǎn)折處鈕花易破碎水量大于30000m3/d的水廠；水量變動(dòng)小者回轉(zhuǎn)式優(yōu)點(diǎn)：絮凝效果好，水頭損失小，構(gòu)造簡(jiǎn)單，管理方便；缺點(diǎn)：出水流量不宜分配均勻， 出口處宜積泥水量大于30000m3/d的水廠；水量變動(dòng)小者；改建和擴(kuò)建舊池時(shí)更適用折板式絮凝池優(yōu)點(diǎn)：絮凝效果好，絮凝時(shí)間短，容積較??；缺點(diǎn)：構(gòu)造較隔板絮凝池復(fù)雜，造價(jià)高流量變化較小的中小型水廠機(jī)械絮凝池優(yōu)點(diǎn)：絮凝效果好，節(jié)省與藥劑；水頭損失小缺點(diǎn)：機(jī)械維修量大

10、適用于大小水廠網(wǎng)格柵條絮凝池優(yōu)點(diǎn)：絮凝效果好，水頭損失小，絮凝時(shí)間短；缺點(diǎn)：末端池底易積泥對(duì)水質(zhì)水量變化適用性強(qiáng)旋流式絮凝池優(yōu)點(diǎn)：谷積小，水頭損失較?。蝗秉c(diǎn)：池子較深，地下水位局處施工較難，絮凝效果較差一般用于中小型水廠已知該區(qū)近期水廠設(shè)計(jì)規(guī)模 3萬m3/d,遠(yuǎn)期5萬m3/d。根據(jù)以上各種絮凝 池的特點(diǎn)以及實(shí)際情況并進(jìn)行比較，本設(shè)計(jì)選用往復(fù)式隔板絮凝池。2.5 沉淀池沉淀池是使懸浮顆粒從水中分離的構(gòu)筑物。常見沉淀池有豎流式、平流式、 輻流式以及斜管斜板式。現(xiàn)將各種形式沉淀池的性能特點(diǎn)以及適用條件匯總?cè)缦?表 2-2 02-2各種形式沉淀池性能特點(diǎn)和適用條件表型式性能特點(diǎn)適用條件平流式優(yōu)點(diǎn)：1、

11、可就地取材，造價(jià)低；2、操作管理方便，施工較簡(jiǎn)單；3、適應(yīng)性強(qiáng)，潛力大，處理效果穩(wěn)定；4、帶有機(jī)械排泥設(shè)備時(shí)，排泥效果好缺點(diǎn)：1、不采用機(jī)械排泥裝置，排泥較困難2、機(jī)械排泥設(shè)備，維護(hù)復(fù)雜；3、占地面積較大1、一般用于大中型凈水廠；2、原水含砂量大時(shí)作預(yù)沉池豎流式優(yōu)點(diǎn)：1、排泥較方便2、一般與絮凝池合建，不需建絮凝池；3、占地面積較小缺點(diǎn)：1、上升流速受顆粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果較差；2、施工較平流式困難1、一般用于小型凈水廠；2、常用于地下水位較低時(shí)輻流式優(yōu)點(diǎn)：1、沉淀效果好；2、有機(jī)械排泥裝置時(shí)，排泥效果好；缺點(diǎn)：1、基建投資及費(fèi)用大；2、刮泥機(jī)維護(hù)管理復(fù)雜，金屬耗量大；3、

12、施工較平流式困難1、一般用于大中型凈水廠；2、在舒濁度水地區(qū)作預(yù)沉淀池斜管（板）式優(yōu)點(diǎn)：1、沉淀效果圖；2、池體小，占地少缺點(diǎn)：1、斜管（板）耗用材料多，且價(jià)格較高；2、排泥較困難1、宜用于大中型廠2、宜用于舊沉淀池的擴(kuò)建、改建和挖槽原水經(jīng)投藥、混合與絮凝后，水中懸浮雜質(zhì)已形成粗大的絮凝體，要在沉淀 池中分離出來以完成澄清的作用。設(shè)計(jì)采用斜管沉淀池。相比之下，平流式沉淀池雖然具有適應(yīng)性強(qiáng)、 處理效 果穩(wěn)定和排泥效果好等特點(diǎn)，但是，平流式占地面積大。而且斜管沉淀池因采用 斜管組件，使沉淀效率大大提高，處理效果比平流沉淀池要好。2.6 濾池濾池形式多種多樣。有普通快濾池、虹吸濾池、重力無閥濾池以及

13、V 型濾池等。普通快濾池單層濾料的優(yōu)點(diǎn)有運(yùn)行管理可靠，有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)；池深較淺。缺點(diǎn)是閥門比較多；一般大阻力沖洗，需要設(shè)有沖洗設(shè)備；雙層濾料的優(yōu)點(diǎn)有濾速比單層的高；含污能力較大（約為單層濾料的1.52.0 倍 ），工作周期較長(zhǎng)；無煙煤做濾料易取得，成本低。缺點(diǎn)是濾料徑粒選擇較嚴(yán)格；沖洗時(shí)要求高，常因煤粒不符合規(guī)格發(fā)生跑煤現(xiàn)象；煤砂之間易積泥；虹吸濾池的優(yōu)點(diǎn)是不需要大型的閘閥及相應(yīng)的電動(dòng)或水力等控制設(shè)備，可以利用濾池本身的出水量、水頭進(jìn)行沖洗，不需要設(shè)置洗水塔或水泵；可以在一定范圍內(nèi)，根據(jù)來水量的變化自動(dòng)均衡地調(diào)節(jié)各單元濾池的濾速，不需要濾速控制裝置；濾過水位永遠(yuǎn)高于濾層，可保持正水頭過濾，不

14、至于發(fā)生負(fù)水頭現(xiàn)象；設(shè)備簡(jiǎn)單，管廊面積小，控制閘閥和管路可集中在濾池中央的真空罐周圍，操作管理方便，易于自動(dòng)化控制，減少生產(chǎn)管理人員，降低運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用；在投資上與同樣生產(chǎn)能力的普通快濾池相比能降低造價(jià) 2030%,且節(jié)約金屬材料3040%。 缺點(diǎn)與普通快濾池相比，池深較大（56米）；采用小阻力配水系統(tǒng)單元濾池的面 積不宜過大，因沖洗水頭受池深的限制，最大在1.3米左右，沒有富余的水頭調(diào)節(jié)，有時(shí)沖洗效果不理想。重力式無閥濾池的優(yōu)點(diǎn)是不需要大型的閥門及相應(yīng)的起閉控制設(shè)備，也無需管道， 也不需要真空設(shè)備，運(yùn)行可以完全靠水力自動(dòng)的控制濾池；管理維護(hù)較簡(jiǎn)單，能自動(dòng)沖洗。缺點(diǎn)是清砂較為不方便。綜上分析以及根據(jù)

15、實(shí)際情況考慮，本設(shè)計(jì)采用虹吸濾池。濾料選用雙層濾料，上層無煙煤，下層石英砂。第三章凈水構(gòu)筑物的計(jì)算已知該區(qū)近期水廠設(shè)計(jì)規(guī)模 3萬m3/d,遠(yuǎn)期5萬m3/d。則該水廠分兩期建 設(shè)。一級(jí)泵站、配水井、加藥問、藥庫、加氯間、氯庫、二級(jí)泵站、兩期土建工 程一次建成（即按供水量5萬m3/d設(shè)計(jì)），預(yù)留二期設(shè)備安裝位置，其他構(gòu)筑物 分期建設(shè)。3.1 溶解池和溶液池3.1.1 已知條件已知近期設(shè)計(jì)規(guī)模為30000 m3/d,設(shè)水廠自用水占全部水量的 5%。則計(jì)算 水量 Q=30000*1.05m3/d=31500 m3/d =1312.5 m3/h,原水渾濁度最高為 700 mg/L。 本設(shè)計(jì)選堿式氯化鋁為

16、混凝劑，由混凝劑投加量參考值可知：在這個(gè)濁度下，混 凝劑的最大投藥量a=28mg/L,藥溶液濃度c=10%,混凝劑每日配制次數(shù)n=2次。 3.1.2設(shè)計(jì)計(jì)算（1）溶液池容積W1aQ 28 1312.5417cn 417 2 104.40m3 ，取 4.40m3式中：W1一溶液池容積，m3;a混凝劑（堿式氯化鋁）的最大投加量（mg/L）,本設(shè)計(jì)取28mg/L;Q 設(shè)計(jì)處理的水量，1312.5m3/h;B溶液濃度（按商品固體重量計(jì)），一般采用5%-20%,本設(shè)計(jì)取10%; n-每日調(diào)制次數(shù)，一般不超過 3次，本設(shè)計(jì)取2次。溶液池采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁襯以聚乙烯板。設(shè)置2個(gè)，每個(gè)容積 為 W1

17、 （一備一用），以便交替使用，保證連續(xù)投藥。溶液池尺寸為 L B H 2.0m 1.5m 1.8m,高度中包括超高0.3m,置于室內(nèi)地面上。（2）溶解池實(shí)際有效容積W2溶解池的容積一般為溶液池的0.20.3倍，本設(shè)計(jì)中取0.3則 W2=0.3Wi=0.3*4.40 m3=1.32 m3溶解池也采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁襯以聚乙烯板溶解池尺寸L B H 1.5m 1.0m 1.5m。為便于操作，溶解池置于地下，池頂高出地面0.5米。3.2 混合設(shè)備本設(shè)計(jì)采用管式靜態(tài)混合器對(duì)藥劑與水進(jìn)行混合。設(shè)計(jì)總進(jìn)水量為Q=31500m3/d,水廠進(jìn)水管投藥口靠近水流方向的第一個(gè)混合單元，投藥管插入 管徑的1

18、/3處，且投藥管上多處開孔，使藥液均勻分布，進(jìn)水管采用兩條，管徑 為均 600mm,流速 v=1.2m/s。投加藥劑Tfr原水圖3-1管式靜態(tài)混合器圖1 .設(shè)計(jì)管徑靜態(tài)混合器設(shè)在絮凝池進(jìn)水管中，設(shè)計(jì)流量q Q 315°° 15750m3/d 0.18m3/s;n 2則靜態(tài)混合器管徑為：D J4q4 0.18o.47m ,本設(shè)計(jì)采用 D=500mm；，v . 3.14 1.22 .混合單元數(shù)混合單元數(shù)一般為24節(jié),本設(shè)計(jì)中取N=3節(jié)。則混合器的混合長(zhǎng)度為:L 1.1DN1.1 0.53 1.65m3 .混合時(shí)間T=L 1.65v 1.21.38s4 .水頭損失h 0.1184

19、Q24nd0.1184膏3。.27m<0.符合設(shè)計(jì)要求。因此，本設(shè)計(jì)選用管徑為500mm的管式靜態(tài)混合器，規(guī)格 DN500,靜態(tài)混合器采用3節(jié)，總長(zhǎng)為1650mm。3.3絮凝池3.3.1設(shè)計(jì)參數(shù)混凝池廊道流速分為 4段，各段流速分別為v1 =0.50 m/s , v2 =0.40m/ s ,V3 =0.30m/s , v4=0.22m/s。絮凝時(shí)間為 25min。3.3.2設(shè)計(jì)計(jì)算1.設(shè)計(jì)流量3Q 31500m3/d331312.5 m3/h 0.36m3/s2.絮凝池有效容積V QT 0.36*25*60540 m3 ,取 540 m33.絮凝池平面面積V 540F - 2270m式中

20、：HH 2.0-平均水深（m）；考慮與斜管沉淀池合建,絮凝池平均水深取2.0m,本設(shè)計(jì)取超高Hi =0.3mo池寬取B=12.0m。4 .絮凝池有效長(zhǎng)度F 270L22.5mB 125 .各檔流速廊道寬度混凝池廊道流速分為 4段，各段流速分別為v1 =0.50m/s , v2 =0.40m/s,v3=0.30m/s, v4=0.20m/s,轉(zhuǎn)彎處流速等于廊道流速的1/1.25,則各檔流速廊道寬度為:aia2a3a4Qv1HQV2 H Q v3HQ v4 H3150086400*0.5* 2.0315000.361m0.50m,取 q=0.45m,則 =0.42m0.465m86400*0.4*

21、 2.03150086400*0.3* 2.03150086400*0.2* 2.00.608m ,0.911m ,0.50m,取 a2=0.50m,則 v2=0.37mM a3=0.60m ,則 v3=0.30m/s;取 a4=0.90m,則 V4=0.20m/s;6 .廊道條數(shù)第一檔間隔采用6條，第二檔采用6條，第三檔采用7條，第四檔采用7條。水流轉(zhuǎn)彎 25 次。隔板厚 0.2m。廊道總長(zhǎng) l=6*0.45+6*0.5+7*0.6+7*0.9=16.2m ,池子總長(zhǎng)為L(zhǎng)=16.2+0.2*25=21.2m。往復(fù)式隔板絮凝池構(gòu)造如圖 3-2。第-柱第二修第三檔軸檔i1牌邪 群徵 曾鄲 用辭2

22、12 DO T圖3-2往復(fù)式隔板絮凝池7 .水頭損失的計(jì)算絮凝池采用鋼筋混凝土及磚組合結(jié)構(gòu)， 外用水泥漿抹面，粗糙系數(shù)n=0.013按照廊道內(nèi)分為4段計(jì)算，第一段:Ri =aHai 2H0.45* 2.00.45 2* 2.0=0.20;11c 11C1= -R1 6=0.2 6 =58.83n 0.013c2r2 V0 mi 2g20.42°2*8458.83 *0.223*6 034-=0.128m2*9.8（轉(zhuǎn)彎處流速等于廊道流速的1/1.25,則v0=1/1.25v1）式中V0第一段廊道內(nèi)水流速度，m/s;第一段廊道內(nèi)轉(zhuǎn)彎處水流速度， m / s ;Ci 流速系數(shù)，n池壁粗糙

23、系數(shù)；R第一段廊道過水?dāng)嗝嫠Π霃剑?m;Li 第一段廊道總長(zhǎng)度；L=SB, S為各段轉(zhuǎn)彎次數(shù)；mi第一段廊道內(nèi)水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)；隔板轉(zhuǎn)彎處局部阻力系數(shù)，180度轉(zhuǎn)彎為3, 90度為1絮凝池內(nèi)總水頭損失h hi, i表示每一段。1000*9.8* 0.3130.001* 25* 60其余各段依次進(jìn)行計(jì)算，其水頭損失見表 3-1 o表3-1段數(shù)SnLnRV0VnCnhn16840.200.340.4258.830.12826840.220.300.3759.770.09737980.260.240.3061.450.06246840.370.160.2065.180.026H= h=0.313m8.

24、 G以及GT值的計(jì)算=45.22S1;GT=45.22*25*60=67830絮凝階段，平均 G=2070s 1范圍內(nèi)，平均 GT=1X1041X105范圍內(nèi)。所以計(jì)算結(jié)果均在允許范圍內(nèi)，設(shè)計(jì)符合要求。9.池底坡度為方便排泥，池底一般有一個(gè)傾斜度，所以池底坡度 i=0.313/21.2=1.48%3.4沉淀池3.4.1 設(shè)計(jì)參數(shù)斜管沉淀池是淺池理論在實(shí)際中的具體應(yīng)用，按照斜管中的水流方向，分為異向流、同向流、和側(cè)向流三種形式。斜管沉淀池具有停留時(shí)間短、沉淀效率高、節(jié)省占地等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)沉淀池采用異向斜管沉淀池。設(shè)計(jì)流量為Q=1312.5m3/h,斜管沉淀池與絮凝池合建，池寬為 12m,表面 負(fù)

25、荷q=9 m3/ m2h,斜管材料采用厚0.4mm,塑料板熱壓成成六角形蜂窩管，內(nèi) 切圓直徑d=25mm,長(zhǎng)1000mm,水平傾角9 =60°排泥集水管穿孔排泥管清水區(qū)配水區(qū)積泥區(qū)圖3-2斜管沉淀池3.4.2 設(shè)計(jì)計(jì)算1 .沉淀池清水區(qū)面積145.83m2八 Q 1312.5A - q 9式中q表面負(fù)荷 m3 /(m2 h), 一般米用5.0-9.0m3/(m2 h),本設(shè)計(jì)取9 m3 /(m2 h),則清水區(qū)上升流速即為 v=0.0025mm/s。2 .沉淀池的長(zhǎng)度及寬度145.831212.2m則沉淀平面尺寸為L(zhǎng) B 12.2X2=146.4 m2 ,為配水均勻，進(jìn)水區(qū)布置在12

26、.2m長(zhǎng)邊的一側(cè)。在12m的長(zhǎng)度中扣除1000*cos60=0.5mm無效長(zhǎng)度，考慮斜管結(jié)構(gòu)系數(shù)1.03,因此進(jìn)出口面積(12 0.5) 12.221.031 136.21m斜管出口水流實(shí)際上升流速為：vs = 0.365=0.0025m/s=2.5mm/s；136.21斜管內(nèi)軸向流速為：v0 =2.5/sin60=2.89mm/s；3 .沉淀池總高度H h1b2 h3 h4 b5 0.3 1.2 0.87 1.5 0.80 4.67m式中h1超度（m）, 一般采用0.3-0.5m,本設(shè)計(jì)取0.3m；h2清水區(qū)高度（m）, 一般采用1.0-1.5m,本設(shè)計(jì)取1.2m；h3斜管區(qū)高度（m）,斜管

27、長(zhǎng)度為1.0m,安裝傾角60°,則 h3 sin600 0.87m ;h4配水區(qū)高度（m）, 一般不小于1.0-1.5m,本設(shè)計(jì)取1.5m；h5排泥槽高度（m）,本設(shè)計(jì)取0.8m。4 .沉淀池進(jìn)口穿孔花墻沉淀池進(jìn)水采用穿孔花墻，孔口總面積：A2 Q 036 2.4m2v 0.15式中v孔口速度（m/s）, 一般取值不大于0.15-0.20m/so本設(shè)計(jì)取0.15m/s。每個(gè)孔口的尺寸定為15cmx8cm,則孔口數(shù)N 旦 空00 200個(gè)。進(jìn)水孔15 815 8位置應(yīng)在斜管以下、沉泥區(qū)以上部位，即穿孔墻布于配水區(qū)1.5m范圍內(nèi)，孔共分為5層，每層50個(gè)。5 .集水系統(tǒng)設(shè)沿池長(zhǎng)方向布置8

28、條穿孔集水槽，中間為1條集水渠，為施工方便槽底平 坡，集水槽中心距為：L'=12/8=1.5m。，每條集水槽長(zhǎng) L= （12.2 1）/2 5.6 m, 每 條集水量為：q絲6 0.0225m3/s,考慮池子的超載系數(shù)為20%,故槽中流量為：2 83 - q 1.2q 1.2 0.0225 0.027m /s槽寬：b =0.9q 0.4=0.9 >0.0274=0.9 8.20=0.18m。起點(diǎn)槽中水深 H1=0.75b=0.75 0.18=0.15m； 終點(diǎn)槽中水深 H2=1.25b=1.25 (X18=0.23m。為了便于施工，槽中水深統(tǒng)一按 H2=0.25m計(jì)。集水方法采用

29、淹沒式自由跌 落，淹沒深度取0.05m,跌落高度取0.07m,槽的超高取0.15m。則集水槽總高 度：H H2 0.05 0.07 0.15 0.25 0.05 0.07 0.15 0.52m集水槽雙側(cè)開孔，孔徑為 DN=25mm,每側(cè)孔數(shù)為50個(gè)，孔間距為15cm8條集水槽匯水至出水渠，集水渠的流量按0.36m3/s,假定集水渠起端的水流截面為正方形，則出水渠寬度為b =0.9Q0.4 = 0.9 0.360.4 0.57 m,為施工方便采 用0.6m,起端水深0.57m?？紤]到集水槽水流進(jìn)入集水渠時(shí)應(yīng)自由跌落高度取 0.05m,即集水槽應(yīng)高于集水渠起端水面 0.05,同時(shí)考慮到集水槽頂相平

30、，則集 水渠總高度為：H =0.05+0.6+0.52=1.17m出水的水頭損失包括孔口損失和集水槽速度內(nèi)損失?？卓趽p失：v20.62幾 2 0.037m2g 2 9.8式中：進(jìn)口阻力系數(shù)，本設(shè)計(jì)取=2.集水槽內(nèi)水深為0.25m,槽內(nèi)水力坡度按i=0.01計(jì)，槽內(nèi)水頭損失為：h2 iL 0.01 5.6 0.056m出水總水頭損失 hh1h2 0.037 0.056 0.093m6.沉淀池排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用穿孔管進(jìn)行重力排泥，穿孔管橫向布置，沿與水流垂直方向共設(shè) 8根, 雙側(cè)排泥至集泥渠。集泥渠長(zhǎng)14m, BXH=0.3mx 0.3m,孔眼采用等距布置，穿孔管長(zhǎng)7.5m,首末端集泥比為0.5 ,

31、查得k =0.72。取孔徑d =25mm,孔口面積l75f =0.00049m2 取孔距 s=0.4m,孔眼數(shù)目為： m - 1 - 1 18s0.4孔眼總面積為：孔眼總面積為：W018 0.00049 0.00882 m2穿孔管斷面積為：w =0.00882=0.0123 m2kw0.72穿孔管直徑為：D = , 4-0.0123 =0.i25m取直徑為150mm,孔眼向下，與中垂線成45o角，并排排列，采用氣動(dòng)快開式排泥閥。3.5濾池過濾的功效，不僅在于進(jìn)一步降低水的濁度， 而且水中有機(jī)物、細(xì)菌乃至病 毒等將隨水的濁度降低而被部分去除。本設(shè)計(jì)采用虹吸濾池。1.濾池面積本設(shè)計(jì)中采用雙層濾料，

32、則正常濾速為 912m/h,本設(shè)計(jì)取10m/h,沖洗強(qiáng)210度為15L/(m .s)。濾池分為2組，每組6格。每組流量為Q1 2 Q =15750 m3/d。則每組濾池總面積為：l 24* Qi 24*157502F=一=68.48 m23 v濾池分為6格，單個(gè)面積為：,F 68.48f - N 623*10*2411.4m2取單格寬為3m,長(zhǎng)為4m,單格實(shí)際面積f'=12m2。實(shí)際濾速:24* Qi !23 24* N * f2415750*=9.51 m/h24*6*1223沖洗時(shí)濾速:24*Q123 24*( N 1)* f24* 15750 =11.41 m/h2324*5*1

33、22.進(jìn)水虹吸管虹吸管進(jìn)水量為：Q進(jìn)=3600*24( N 1)157503=0.036m /s 3600*24*5事故沖洗時(shí)進(jìn)水量為:3600*24( N 2)157503600*24*4_ _3 ,=0.046m /s進(jìn)水虹吸管流速一般采用0.6-1.0m/s,排水虹吸管流速一般采用1.4-1.6m/s。此設(shè)計(jì)中進(jìn)水管流速取0.60 m/s,事故時(shí)流速取0.72 m/s。則斷面面積為：w進(jìn)=、進(jìn) /v進(jìn)=0.036/0.62=0.06m2采用0.25*0.25的矩形斷面，用鋼板焊接。進(jìn)水虹吸管的長(zhǎng)度L=2m。R w進(jìn) /x =0.06/2*(0.25+0.25)=0.06m11/611/6

34、C=-R1/6 = -0.061/6 =48.13 (式中粗糙系數(shù) n=0.013) n0.013沿程水頭損失為ha y20.722*2248.132*0.06=0.007m局部水頭損失為：進(jìn)口+2彎頭+出口 =0.5+2*0.8+1.0=3.12V2hai=*1.2=3.1*1.2* 0.72 /19.6 =0.098m2g總水頭損失為：h進(jìn)=h進(jìn)i h 進(jìn)y=0.098+0.007=0.105m3 .進(jìn)水分配箱設(shè)進(jìn)水虹吸管高出配水箱底h1=0.2m,淹沒深度h2=0.2m,配水箱出水堰寬度設(shè)為1.2m,堰上水頭為：Q事 、2/3 ,0.046 .2/3h 3 () =() =0.075m=

35、0.08m1.84*b1.84*1.2進(jìn)水堰超高取0.2m, hf取0.08m。則進(jìn)水分配箱高度為：H=3 + h2 + h 3 +h f +0.2=0.2+0.2+0.08+0.08+0.2=0.76mo最后確定進(jìn)水分配水箱的高度為 0.8m4 .排水虹吸管2已知沖洗強(qiáng)度為15L/(m.s),則反沖洗排水量為:Q排=qf' =0.015*12=0.18m3/s虹吸管流速一般在1.4-1.6m/s范圍內(nèi)，查水力半徑表選直徑為 500mm的鋼 管，流速為1.65m/s,1000i=7.02,排水虹吸管的長(zhǎng)度設(shè)為 10m。則排水虹吸管的 總水頭損失為：.2 2hn產(chǎn)ilwe /2 g =0

36、.00702*10+3.1*1.652 /19.6=0.5m排水堰長(zhǎng)度設(shè)為4m。堰上水頭為:_Q）2/3 =（ _°）2/3 =0.084m1.84*b1.84*4排水虹吸管的集水槽水位和排水堰口的高差為：h=0.5+0.08=0.58m5 .清水渠出水堰堰上水頭選堰寬為 6mo 堰上水頭為：H 堰=(31500 /3600*24*1.84*6) 2/3 =0.1m6 .濾板水頭損失配水系統(tǒng)采用鋼筋混凝土孔板，開孔比為1%。開孔面積為:2A=12*1%=0.12 m2沖洗時(shí)孔眼內(nèi)的流速為:'qf / A 0.18/0.12=1.5m/s濾板內(nèi)水頭損失為:22v1.5 八2 2

37、0.199m2g 219.6*0.76 2考慮濾板的堵塞等因素，濾板內(nèi)水頭損失取 0.3m。7 .洗砂排水槽洗砂排水槽采用三角形斷面，每格池內(nèi)洗砂排水槽中心距采用a =3/3=1m,排水槽設(shè)3根。排水槽長(zhǎng)為l°=4m。每槽排水量為：q° ql0a =15*4*1=60L/s排水槽中流速米用Vo=0.6m/s。排水槽斷面尺寸為：22x=0.5(q0 /1000v0) =0.5(60 /1000*0.6) =0.158m排水槽底厚度采用=0.05m。 砂層最大膨脹率e=45%。 細(xì)沙排水槽頂距沙面高度He為：He he 2.5x0.075=45%*0.7+2.5*0.158+0

38、.05+0.075=0.84m式中 h 為砂層高度，本設(shè)計(jì)取h=0.7m。洗砂排水槽總面積為：F0 2x *3*4 =3.80 m28 . 濾池高度集水室高度為0.4m,濾板厚度為0.2m,承托層厚度取0.2m,濾料厚度為 0.7m,洗砂排水槽堰上水頭取 0.05m,清水堰上水頭取0.1m,沖洗水頭取1.2m, 過濾水頭取1.5m,濾池超高取0.15m。則濾池總高度(如圖3-3)為：H=0.4+0.2+0.2+0.7+0.84+0.05+1.2+0.1+1.5+0.15=5.34m。圖 3-3 虹吸濾池高度圖3.6 清水池3.6.1 清水池平面尺寸的計(jì)算清水池中除貯存調(diào)節(jié)用水以外，還存放消防用

39、水和水廠生產(chǎn)用水，因此清水池有效容積等于：W W1 W2 W3 W4 式中，Wi調(diào)節(jié)容積，m3; 一般按最高日用水量的10%20%估算。W2-消防貯水量，m3,消防用水量按同時(shí)發(fā)生兩次火災(zāi)，一次滅火用水 量取25L/s,連續(xù)滅火為2h。W3-水廠沖洗濾池和沉淀池排泥等生產(chǎn)用水，m3,等于最高日用水量的5%10%;W4安全貯量，m3。Wi=15%Q=4500m33W2 25 2 3600/1000 180mW3=5%Q=1500m3W4 取 500m3則 W 6680m3。清水池容積為6680m3,設(shè)計(jì)兩個(gè)，相互聯(lián)通。有效水深取 4.0m。則單個(gè)面積：F 6680 835m24 2采用近似正方形

40、平面，超高取 0.5m。單池的尺寸為 LXBXH: 65mx 60mx4.5m。第四章 水廠的平面布置與高程布置當(dāng)水廠內(nèi)各生產(chǎn)構(gòu)筑物的個(gè)數(shù)，尺寸確定以后，即可以根據(jù)水廠各部分的功 能要求，結(jié)合地形、地址條件，進(jìn)行水廠布置。水廠布置是對(duì)水廠內(nèi)各類生產(chǎn)構(gòu)筑物、輔助構(gòu)筑物、灌渠和其他設(shè)施的平面與空 間位置的確定，包括平面布置與高程布置兩個(gè)方面， 其核心內(nèi)容是生產(chǎn)工藝流程的布置4.1 平面布置當(dāng)水廠的主要構(gòu)筑物的流程布置確定以后，即可進(jìn)行整個(gè)水廠的總平面設(shè)計(jì)，將各項(xiàng)生產(chǎn)和輔助設(shè)施進(jìn)行組合布置。本設(shè)計(jì)本著按照功能分區(qū)集中，因地制宜，節(jié)約用地的原則，同時(shí)考慮物料 運(yùn)輸、施工要求以及遠(yuǎn)期擴(kuò)建等因素來進(jìn)行水廠

41、的總平面設(shè)計(jì)。 平面布置具體如 下：首先，將綜合樓辦公樓、控制室、傳達(dá)室等建筑物組合為一區(qū)，稱為生活區(qū)。 生活區(qū)設(shè)置在進(jìn)門附近，便于外來人員的聯(lián)系，使生產(chǎn)系統(tǒng)少受外來干擾。其次，將機(jī)修問、水表問、泥木工問、電修問、配電間、管配件堆場(chǎng)、車庫 及倉庫等，組合為一區(qū)，稱為維修區(qū)。由于維修區(qū)占用場(chǎng)地較大，堆放配件雜物 較亂，所以設(shè)計(jì)時(shí)與生產(chǎn)系統(tǒng)分開，成為一個(gè)獨(dú)立的區(qū)塊。最后，將常規(guī)處理構(gòu)筑物與深度處構(gòu)筑物、 水廠排泥水處理構(gòu)筑物分開。這 樣便于管理。遠(yuǎn)期預(yù)留地作為綠化用地。水廠平面布置示意詳見凈水廠平面。4.2 高程布置4.2.1 水頭損失計(jì)算在處理工藝流程中，各構(gòu)筑物之間水流應(yīng)為重力流。兩構(gòu)筑物之間

42、水面高差 即為流程中的水頭損失，包括構(gòu)筑物本身、連接管道、計(jì)量設(shè)備等水頭損失在內(nèi)。 水頭損失應(yīng)通過計(jì)算確定，并留有余地.4.3 處理構(gòu)筑物水頭損失處理構(gòu)筑物中的水頭損失與構(gòu)筑物的型式和構(gòu)造有關(guān)，構(gòu)筑物設(shè)計(jì)時(shí)已計(jì)算其水頭損失，現(xiàn)歸納如表4-1。表4-1凈水構(gòu)筑物水頭損失值構(gòu)筑物名稱水頭損失(m)構(gòu)筑物名稱水頭損失(m)配 水 井0.12沉淀池0.10管式靜態(tài)混合器0.27虹吸濾池2.30絮 凝 池0.31（2）連接管線水頭損失連接管線水頭損失（包括沿程和局部）應(yīng)通過水力計(jì)算確定，計(jì)算常用的公式為： 2vh 幾 h2il 2g式中hi 沿程水頭損失，m；h2局部水頭損失，m ;i單位管長(zhǎng)的水頭損失

43、；l 連通管段長(zhǎng)度，m；局部阻力系數(shù)；v連通管中流速，m/s;g重力加速度，m / s o配水井至絮凝池連接管線水頭損失a）沿程水頭損失配水井至絮凝池連接管采用 DN600鋼管，管長(zhǎng)l 15m?？紤]渾水的因素n 0.015,按n 0.013查設(shè)計(jì)手冊(cè)第1冊(cè)水力計(jì)算表得i 1.8%,換算成相當(dāng)于n 0.015時(shí)的i:0.0152i 0.00182 0.00240.0132渾水管長(zhǎng)15m算得沿程損失為：2.4hf iL 15 0.036m1000b）局部水頭損失管路中，進(jìn)口 1個(gè)，局部阻力系數(shù)10.50;急轉(zhuǎn)彎管1個(gè)，2 0.90;閘閥1個(gè)，3 0.06 ; 900彎頭1個(gè)，4 1.05 .出口 1個(gè)，局部阻力系數(shù)5 0.04,則局部阻力系數(shù)總計(jì)為：1234+ 5 0.50 0.90 0.06 1.05 0.04 2.55管內(nèi)流速v 1.11m/s,則管路局部水頭損失為：v21.112hi2.55-0.16m2g2 9.81c）總水頭損失h hf hl 0.04 0.16 0.20m絮凝池至沉淀池絮凝池與沉淀池合建，其損失取 0.1m。沉淀池至虹吸濾池連接管線水頭損失a）沿程水頭損失