計(jì)算說明書 2017042385813

1、計(jì)算說明書水廠的設(shè)計(jì)水量Q設(shè)計(jì) 水廠自用水量的大小取決于給水處理方法、構(gòu)筑物型式以及原水水質(zhì)等因素，一般采用最高日用水量的5%10%，這里取5%。根據(jù)城市用水量狀況，為10萬噸/日的供水量，所以 Q供水=100000/d=4166.7/h=1157.4L/S而水廠的處理水量則要加上自用水量Q設(shè)計(jì)=Q供水*（1+0.05） =105000/d =4375/h =1215.3L/S =1.215/S混合工藝設(shè)計(jì)計(jì)算考慮設(shè)絮凝池2座,混合采用管式混合。設(shè)水廠進(jìn)水管投藥口至絮凝池的距離為50米。進(jìn)水管采用兩條, 設(shè)計(jì)流量為Q=96300/24/2=0.557 。進(jìn)水管采用鋼管,直徑為DN800,查設(shè)計(jì)

2、手冊(cè)1冊(cè),設(shè)計(jì)流速為1.11m/s，1000i=1.8m，混合管段的水頭損失。小于管式混合水頭損失要求為0.3-0.4m。這說明僅靠進(jìn)水管內(nèi)流速不能達(dá)到充分混合的要求。故需在進(jìn)水管內(nèi)裝設(shè)管道混合器,本設(shè)計(jì)推薦采用管式靜態(tài)混合器，管式靜態(tài)混合器示意圖見圖4.3。 1. 設(shè)計(jì)參數(shù)：采用玻璃鋼管式靜態(tài)混合器（如圖4.3），近期采用2個(gè)。每組混合器處理水量為0.608m3/s，水廠進(jìn)水管投藥口至絮凝池的距離為10m，進(jìn)水管采用兩條DN800鋼管。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算：管式靜態(tài)混合器的水頭損失一般小于0.5米，根據(jù)水頭損失計(jì)算公式 式中，h水頭損失（m） Q處理水量（m3/s） d管道直徑（m） n混合單元（

3、個(gè)）本次設(shè)計(jì)中，采用兩條鑄鐵輸水管道由水源地向給水廠輸水，其中原水流速不小于0.6m/s，在技術(shù)上最高流速限定在2.53.0m/s的范圍內(nèi)。此外還需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)條件，考慮管網(wǎng)造價(jià)和經(jīng)營管理費(fèi)用等因素，來選出合適的經(jīng)濟(jì)流速。本次設(shè)計(jì)中經(jīng)濟(jì)流速取1.251m/s，每條輸水管的輸水流量為0.608m3/s。則輸水管徑 d=0.787m。<0.5m，故設(shè)計(jì)中取d=0.8m，Q=0.608m3/s。=4.28水力條件符合。選DN800內(nèi)裝4個(gè)混合單元的靜態(tài)混合器。加藥點(diǎn)設(shè)于靠近水流方向的第一個(gè)混合單元，投藥管插入管徑的1/4處，且投藥管上多處開孔，使藥液均勻分布。（3）混合器選擇：查設(shè)備手冊(cè)選

4、用管式靜態(tài)混合器，規(guī)格DN800。靜態(tài)混合器采用4節(jié)，靜態(tài)混合器總長4100mm，管外徑為820mm，質(zhì)量1249kg，投藥口直徑65mm。圖4.3 管式靜態(tài)混合器管式靜態(tài)混合器是在管道內(nèi)設(shè)置多節(jié)固定葉片，使水流成對(duì)分流，同時(shí)產(chǎn)生渦旋反向旋轉(zhuǎn)及交叉流動(dòng)，從而獲得混合效果。這種混合器的總分流數(shù)將按單體的數(shù)量成幾何級(jí)數(shù)增加，這一作用稱為成對(duì)分流見圖4.4(a)。此外，因單體具有特殊的孔穴，可使水流產(chǎn)生撞擊而將混凝劑向各向擴(kuò)散，這稱為交流混合，見圖4.4(b)，它有助于增強(qiáng)成對(duì)分流的效果口在紊流狀態(tài)下，各個(gè)單體的兩端產(chǎn)生旋渦，這種旋渦反向旋流更增強(qiáng)了混合效果，見圖4.4(c)。因此這種混合器的每一單

5、體同時(shí)發(fā)生分流、交流和旋渦三種混合作用混合效果較好。圖4.4 管式靜態(tài)混合器工作原理圖折板絮凝池設(shè)計(jì)計(jì)算本設(shè)計(jì)共設(shè)置2座折板絮凝池（與平流式沉淀池合建），水流經(jīng)過管式靜態(tài)混合器后，兩根DN800的管直接接入折板絮凝池。每座絮凝池有一根DN800的進(jìn)水管接入。(1) 反應(yīng)池主要工藝參數(shù) 水廠的設(shè)計(jì)流量為1.215/s，設(shè)置2座絮凝池，則每座絮凝池的處理水量為0.608/s，每座分為2個(gè)獨(dú)立格進(jìn)水，每個(gè)獨(dú)立格分為前兩段同波折板、最后一段平行折板三段，故有6條廊道，三檔流速。設(shè)計(jì)平均水深為4.5m。單座絮凝池容積V：凈平面面積A：為了配合平流沉淀池，絮凝池寬度取B=10m。則每座絮凝池長度為：式中

6、L絮凝池長度（m）； H有效水深（m）； B 單座池寬（m）。設(shè)計(jì)中H=3.5m,B=10.0m。每座絮凝池分為獨(dú)立的2組，兩組之間隔墻厚度為300mm；長度方向上每個(gè)獨(dú)立格分為3段，3段之間隔墻厚度為300mm，則絮凝池總長度為：每段絮凝區(qū)分為串聯(lián)的三個(gè)格。(2) 異波折板通道設(shè)計(jì)(3) 同波折板通道設(shè)計(jì)(4) 平行折板通道設(shè)計(jì)沉淀池設(shè)計(jì)平流沉淀池對(duì)水質(zhì)、水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，構(gòu)造簡單，處理效果穩(wěn)定，是一種常用的沉淀池形式，一般用于大、中型水廠，單池處理水量一般在2 ×10m3/d以上。在小型水廠因池子較長布置困難，單位造價(jià)相對(duì)較高而采用較少。平流式沉淀池占地面積相對(duì)較大，只有

7、在水廠用地足夠大時(shí)才可采用。（1）設(shè)計(jì)水量 式中 Q單池設(shè)計(jì)水量(m3/h)； Q設(shè)設(shè)計(jì)日產(chǎn)水量(m3/d)； k水廠用水量占設(shè)計(jì)日用水量的百分比，一般采用5%一10%； n沉淀池個(gè)數(shù)，一般采用不少于2個(gè)。設(shè)計(jì)中取Q設(shè)=105000m3/d，k=5%，n=2=2296.875m3/h=0.638m3/s （2）平面尺寸計(jì)算1 沉淀池有效容積 V=QT 式中V沉淀池的有效容積(m3)； Q單池設(shè)計(jì)水量(m3/h)； T停留時(shí)間(h)，一般采用1.03.0h設(shè)計(jì)中取T=2hV=QT =2296.875×2=4593.75m32 沉淀池長度 L=3600vT 式中L沉淀池長度(m)； v水

8、平流速(m/s)，一般采用0. 010. 025m/s。設(shè)計(jì)中取v=0. 02m/s；T=2h。L=3600vT =3600×0.02×2=144m3 沉淀池寬度 式中B沉淀池寬度(m) ； V沉淀池的有效容積(m3)； h沉淀池有效池深(m)，一般采用3. 03. 5m。設(shè)計(jì)中取h= 3. 5m=9.115m設(shè)計(jì)中取10m沉淀池長度L與寬度B之比為：，滿足要求；長度與深度之比，滿足要求。復(fù)核沉淀池中水流的穩(wěn)定性，計(jì)算弗勞德數(shù) 式中Fr弗勞德數(shù)； R水力半徑(m)，其值為：R=/； 水流斷面積(m2)； 濕周(m)； v水平流速(m/s)； g重力加速度(m/s2) 。設(shè)計(jì)

9、中，=Bh=10×3.5=35m2, =B+2h=10+7=17m，v=0. 02m/s =0.0000198弗勞德數(shù)介于0. 00010. 00001之間滿足要求。沉淀池進(jìn)水部分設(shè)計(jì)沉淀池的配水，采用穿孔花墻進(jìn)水方式，則孔口總面積為： A=Q/v1 式中A孔口總面積（m2）；Q單池設(shè)計(jì)水量(m3/s);v1孔口流速（m/s）；一般取值不大于0.150.20m/s。設(shè)計(jì)中取v1=0.2m/s。A=Q/v1=0.700/0.2=3.5m2每個(gè)孔口的尺寸定為15cm×8cm,則孔口數(shù)個(gè)沉淀池出水部分設(shè)計(jì)沉淀池的出水采用薄壁溢流堰，渠道斷面采用矩形。溢流堰的總堰長 l=24Q/q

10、 式中 l溢流堰的總堰長（m）; Q單池設(shè)計(jì)水量(m3/h); q溢流堰的堰上負(fù)荷m3/(m·d),一般不大于500 m3/(m·d)。設(shè)計(jì)中取溢流堰的堰上負(fù)荷q=250 m3/(m·d)， 出水堰采用指形堰，共5條，雙側(cè)集水，匯入出水總渠。出水堰的堰口標(biāo)高能通過螺栓上下調(diào)節(jié)，以適應(yīng)水位變化。出水端水深 式中h2出水渠起端水深（m）；Q單池設(shè)計(jì)水量(m3/s);b渠道寬度（m）,設(shè)計(jì)中取0.8m。故 =0.645m為保證自由溢水，出水渠的超高定為0.1m，則渠道深度為0.74m。沉淀池放空管 式中d放空管管徑（m）；B沉淀池寬度(m)，設(shè)計(jì)中取12m；L沉淀池長度

11、(m)；t放空時(shí)間（s）,設(shè)計(jì)中取t=2h；h池內(nèi)平均水深3m+0.1m=3.1m=0.515m設(shè)計(jì)中取放空管管徑選擇為DN600mm沉淀池總高度 H=h3+ h4+h 式中H沉淀池總高度（m）；h3沉淀池超高（m），一般采用0.30.5m；h池內(nèi)平均水深3m+0.1m=3.1m；h4沉淀池污泥斗高度（m）。設(shè)計(jì)中取h3=0.4m，h4=0.4mH=0.4+0.4+3.6=4.4mV型濾池計(jì)算1. 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)水量為105000,不考慮處濾水排放。濾速v=9濾池采用單層石英砂均粒濾料，沖洗方式采用：先氣沖洗，再氣-水同時(shí)沖洗，最后再用水單獨(dú)沖洗。確定各步氣水沖洗強(qiáng)度和沖洗時(shí)間，參數(shù)具體如下：（

12、1）沖洗強(qiáng)度第一步:單獨(dú)氣洗,沖洗強(qiáng)度 ；第二步:氣-水同洗,氣洗強(qiáng)度,水洗強(qiáng)度；第三步:單獨(dú)水洗，水洗強(qiáng)度。反沖洗橫掃強(qiáng)度（2）沖洗時(shí)間沖洗時(shí)間共計(jì)t=12min=0.2h；單獨(dú)氣洗時(shí)間；氣水同洗時(shí)間;單獨(dú)水洗時(shí)間；沖洗時(shí)間T=48h。2. 設(shè)計(jì)計(jì)算1) 池體設(shè)計(jì)1 設(shè)計(jì)水量Q設(shè)計(jì)Q設(shè)計(jì)=Q供水*（1+0.05） =105000/d =4375/h =1215.3L/s =1.215/s2 濾池工作時(shí)間T3 濾池面積4 濾池的分格濾池分格數(shù)為N=6。采用雙床V型濾池，單床寬度m，m。每格濾池面積 濾池總面積 濾速修正為 校核強(qiáng)制濾速 5 濾池高度的確定濾池超高，濾層上水深,濾層層厚,濾板厚度

13、,濾板下布水區(qū)高度,則濾池總高6 水封井的設(shè)計(jì)濾池采用單層加厚均粒濾料，徑粒0.95-1.35mm，不均勻系數(shù)1.2-1.6.均粒濾料清潔濾料層的水頭損失在下式計(jì)算。式中: 20時(shí)為0.0101;根據(jù)經(jīng)驗(yàn),濾速為9-10m/h時(shí),清潔濾料層水頭損失一般為30-40cm,計(jì)算值比經(jīng)驗(yàn)值低,取經(jīng)驗(yàn)值的底限30cm為清潔濾料層的過濾水頭損失。正常過濾時(shí),通過長柄濾頭的水頭損失,忽略其他水頭損失,則每次反沖洗后剛開始過濾時(shí)的水頭損失為: 。為保證濾池正常過濾時(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×2m,堰底板比濾池底板低0.3m。水封井出水堰總高為:

14、因?yàn)槊孔鶠V池的過濾水量:所以水封井出水堰上水頭由矩形堰的流量公式計(jì)算得:。則反沖洗完畢,清潔濾料層過濾時(shí)濾池液面比濾料層高0.148+0.52=0.668m。2) 反沖洗管渠系統(tǒng)1 反沖洗用水流量反沖洗水量按水洗強(qiáng)度最大時(shí)計(jì)算。單獨(dú)水洗時(shí)反洗強(qiáng)度最大,此時(shí)反沖洗用水流量V型濾池反沖洗時(shí),表面掃洗同時(shí)進(jìn)行,其流量：反沖洗用水量2 反沖洗配水系統(tǒng)反沖洗供水管管徑DN450mm,其流速流速符合設(shè)計(jì)要點(diǎn)的要求。反沖洗水由反洗配水干管輸送到氣水分配渠,由氣水分配渠底側(cè)的布水方孔配水到濾池底部布水區(qū)。反沖洗水通過配水方孔的流速按反沖洗配水支管的流速取值。配水支管或孔口的流速為1-1.5m/s左右,取。則配

15、水支管(渠)的截面積:此即配水方孔總面積,沿渠長方向兩側(cè)各布置20個(gè)配水方孔,共40個(gè),孔中心間距0.6m。面積:，每個(gè)孔口尺寸取0.11m×0.11m,修正為0.0121。實(shí)際最大過孔流速修正為3 反沖洗用氣量的計(jì)算反沖洗用氣流量按氣沖強(qiáng)度最大時(shí)的空氣流量計(jì)算,，此時(shí)反沖洗用氣量4 配氣系統(tǒng)的斷面計(jì)算反沖洗供氣管管徑DN350mm,管內(nèi)空氣流速流速符合設(shè)計(jì)要點(diǎn)的要求。反沖洗用空氣,由反沖洗配氣干管輸送至氣水分配渠,由氣水分配渠兩側(cè)的布?xì)庑】椎綖V池底部布水區(qū),布?xì)庑】拙o貼濾板下緣,間距與布水方孔相同,共計(jì)40個(gè),反沖洗用空氣通過配氣小孔的流速按反沖洗配氣支管的流速取值。反沖洗配氣支管

16、流速或孔口流速應(yīng)為10m/s左右,則配氣支管(渠)的截面積為:每個(gè)布?xì)庑】酌娣e:孔口直徑：每孔配氣量:5 氣水分配的斷面設(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),亦即氣水同時(shí)反沖洗時(shí)要求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)按氣水同時(shí)反沖洗的情況設(shè)計(jì),氣水同時(shí)反沖洗時(shí)反沖洗水量為:氣水同時(shí)反沖洗時(shí),反沖洗時(shí)用空氣的流量:氣水分配渠的氣水流速均應(yīng)按相應(yīng)的配氣配水干管流速取值,則氣水分配干渠的斷面積:3) 濾池管渠1 反沖洗管渠a.氣水分配渠:氣水分配渠起端寬取1.0m,高取1.5m,末端寬取1.0m,高取1.0m,則起端截面積0.6m2,末端截面積0.4m2。兩側(cè)

17、沿程各布置20個(gè)配氣小孔和20個(gè)布水方孔,孔間距0.6m,共40個(gè)配氣小孔和40個(gè)配水方孔。氣水分配渠末端所需最小截面積,滿足要求。圖4.12 均粒濾料濾池剖面示意b.排水集水槽:排水集水槽頂端高出濾料層頂面0.5m,氣水分配起端高度1.5m，則排水集水槽起端槽深度式中,同前。氣水分配渠末端高度1.0m，排水集水槽末端高度為: 式中,集水槽底坡: c.排水集水槽排水能力校核。由矩形斷面暗溝(非滿流,n=0.013)計(jì)算公式校核集水槽排水能力。設(shè)集水槽超高為0.3m,槽寬。槽內(nèi)水深濕周水流斷面: 水力半徑: 水流速度: 過流能力: 實(shí)際過水量: ，故，滿足要求。圖4.13 排水系統(tǒng)布置示意2 進(jìn)

18、水管渠a.進(jìn)水總渠:進(jìn)水總渠水流斷面積: 進(jìn)水總渠寬1m,高0.6m，考慮超高0.3m。則進(jìn)水總渠高為0.9m，考慮到施工方便，進(jìn)水總渠高與配水渠高相同，故取1.0m。b.每座濾池的進(jìn)水孔:單格強(qiáng)制過濾流量每座濾池由進(jìn)水側(cè)壁開3個(gè)進(jìn)水孔,進(jìn)水總渠的渾水通過三個(gè)進(jìn)水孔進(jìn)入濾池。兩側(cè)進(jìn)水孔口在反沖洗時(shí)關(guān)閉.中間進(jìn)水孔孔口設(shè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閘板,在反沖洗時(shí)不關(guān)閉,供給反沖洗表掃用水。調(diào)節(jié)閥門的開啟度,使其在反沖洗時(shí)的進(jìn)水量等于表掃水用水量?？卓诿娣e按孔口淹沒出流公式計(jì)算.其總面積按濾池強(qiáng)制過濾水量計(jì),孔口兩側(cè)水位差取0.1m,則孔口總面積：中間孔面積及表面掃洗水量的計(jì)算:中間孔寬取0.5m，高度取0.4m,

19、實(shí)際耽擱中孔面積兩個(gè)側(cè)孔口設(shè)閘門,采用橡膠囊充氣閥,每個(gè)側(cè)孔面積:側(cè)孔口寬度和高度均取0.25m,實(shí)際單個(gè)側(cè)孔面積0.0625c.每座濾池內(nèi)設(shè)的寬頂堰:為保證進(jìn)水的穩(wěn)定性,進(jìn)水總渠引來的渾水經(jīng)過寬頂堰進(jìn)入每座濾池內(nèi)的配水渠,再經(jīng)濾池內(nèi)的配水渠分配到兩側(cè)的V型槽。寬頂堰堰寬,寬頂堰與進(jìn)水總渠平行設(shè)置,與進(jìn)水總渠側(cè)壁相距0.5m,堰上水頭由矩形堰的流量公式,得 d.每座濾池的配水渠:進(jìn)入每座濾池的渾水經(jīng)過寬頂堰溢流至配水渠,由配水渠兩側(cè)的進(jìn)水孔進(jìn)入濾池內(nèi)的V型槽.濾池配水渠寬,渠高為1.0m,渠總長等于濾池總寬.則渠長為7.5m.當(dāng)渠內(nèi)水深時(shí),流速(進(jìn)來的渾水由分配渠中段向渠兩側(cè)進(jìn)水孔流去,每側(cè)流

20、量為) ：e.配水渠過水能力校核:配水渠的水力半徑:配水渠的水力坡降:渠內(nèi)水面降落量:因?yàn)榕渌罡咚?lt;1m(渠高),所以配水渠的過水能力滿足要求。3 V型槽的設(shè)計(jì)V型槽的設(shè)計(jì)a. 掃洗水布水孔 V型槽底部開有水平布水孔，表面掃洗水經(jīng)此布水。布水孔沿槽長方向均勻布置，內(nèi)徑一般為2030，過孔流速為左右，本設(shè)計(jì)采用，每側(cè)槽共計(jì)80個(gè)。單側(cè)V型槽出水孔總面積為： 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。表面掃洗時(shí)V型槽內(nèi)水位高出濾池反沖洗時(shí)液面集水槽槽長b為12m,反沖洗時(shí)排水集水槽的堰上水頭V型槽傾角，垂直高度0.8m,反沖洗時(shí)V型槽頂高出濾

21、池內(nèi)液面的高度為反沖洗時(shí)V型槽頂高出槽內(nèi)液面的高度為4) 沖洗水泵揚(yáng)程1 反沖洗水池最低水位與排水槽頂?shù)母卟畎?m計(jì)。2 沖洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失。反洗配水干管用鋼管，管徑d為0.45m，管內(nèi)流速為2.26m/s,布置管長總計(jì)80m。反沖洗總管的沿程水頭損失沖洗管配件及局部阻力系數(shù)見下表配件名稱數(shù)量/個(gè)局部阻力系數(shù)90º彎頭6DN600閘閥3等徑三通26.78沖洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失3 濾池配水系統(tǒng)的水頭損失a. 氣水分配渠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(jì)算。氣水同時(shí)反沖洗時(shí)，則氣水分配渠內(nèi)的水面高為：s水力半徑水力坡降渠內(nèi)的水頭損失b. 氣水分配干渠底部配水方孔水頭損失氣水分配干渠底部配水方孔水頭損失按孔口淹沒出流公式，計(jì)算。其中為，A為配水方孔的總面積。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。則c. 查手冊(cè)，反洗水經(jīng)過濾頭的水頭損失d. 氣水同時(shí)通過濾頭時(shí)增加的水頭損失氣水同時(shí)反沖洗時(shí)氣水比，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約為1.25%，則長柄濾頭中的水流速度通過濾頭時(shí)增加的水頭損失則濾池配水系統(tǒng)的水頭損失 4 砂濾層水頭損失濾料為石英砂