水厂计算书讲解.docx
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水厂计算书讲解
一、设计原始资料
1.源水水质资料：
编号
名称
单位
分析结果
1
水的嗅和味
级
类
水
体
2
浑浊度
度（NTU
3
色度
度
4
总硬度
毫克/升
5
PH值
6
碱度
15毫克/升
7
溶解性固体
毫克/升
8
水的温度：
最高温度
度
最低温度
度
9
细菌总数
个/毫升
10
大肠困群
个/升
2.石英砂筛分曲线:
筛孔直径（毫米）
0.3
0.4
0.5
0.6
0.75
1.0
1.2
1.5
通过砂量所占的百分比（％
30
45
56
62
73
81
88
93
d
3.厂区地形图（1:
500）
1卩
a=130mb=170m水厂所在地区为粘土地区，厂区地下水位深度4.41米,
地面标高175.3m,主导风向西南风。
城市自来水厂规模为8.8万nVd。
、设计规模与工艺流程
1.设计规模
城市自来水厂规模为8.7万m/d，水厂的自用水量按日用水量的5%算，则
水厂设计水量为：
Q0=1.O5Qd=1.O5X87000=91350M/d
一级泵站、配水井、加药间、药库、加氯间、氯库、二级泵站、土建工程均一次建成。
2.水厂处理工艺流程框图（构筑物）：
一级泵站
配水井
管式静态混合器*投加混凝剂（硫酸铝）栅条絮凝池
斜管沉淀池
V型滤池
JJ投加消毒剂（液氯）
清水池
吸水井
二级泵站
三、配水井设计计算
1.配水井设计规模为3806.25m3/h=1.06m3/s。
配水井水停留时间采用2〜3min,
3
取T=2.5min取，则配水井有效容积为W=QT=3806.232.5/60=168.6m。
2.进水管管径D=1100mmv=1.13m/s，在1.0m/s-1.2m/s范围内。
进水从配水
井底中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再由管道接入2座后续处理构筑物。
每个后续处理构筑物的分配水量为q=1.06/2=0.53m3/s。
配水采用矩形薄壁溢流堰至配水管。
3.堰上水头H:
因单个出水溢流堰的流量为q=0.53m{/s=530L/s,—般大于100L/s采用矩形堰，小于100L/s采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高h取0.5m）。
矩形堰的流量公式为：
q=mb「2gH3/2
式中q――矩形堰的流量，nVs；
m流量系数，初步设计时采用m=0.42；
b堰宽，m，取堰宽b=6.28m；
H——堰上水头，m
则有：
H=0.1m
4.堰顶宽度B
根据有关试验资料，当B/HV0.67时，属于矩形薄壁堰。
取B=0.05m这时B/H=0.5（在0〜0.67范围内），所以，该堰属于矩形薄壁堰。
5.配水管管径D=900mmv=0.84m/s，在0.8m/s-1.0m/s范围内。
配水井外径
为6m,内径为4m，井内有效水深Fb=5.9m，考虑堰上水头和一定的保护高度，取配水井总高度为6.2m。
四、混合工艺设计及计算
1.混合器设计：
混合采用管式混合，设水厂进水管投药口至絮凝池的距离为50m设计流量
为Q=1.05Qd=91350m1/d=1.06m3/s，进水管采用两条钢管，每条钢管流量为1903
m/h，直径DN900设计流速为0.83m/s,1000i=0.899m，混合管段水头损失h=iL=50x0.899/1000=0.045m，小于管道内水头损失要求0.3-0.4m，故在进水
管内安装管道混合器，本设计采用管式静态混合器。
采用玻璃钢管式静态混合器2个，每个混合器处理水量为0.53m3/s，水厂进水管投药口至絮凝池的距离为10m
1.进水管流速v=0.83m/s，满足设计要求0.8-1.0m/s。
2.孔板孔径d2
d2/d1=0.75
di=900mmd2=0.75x900=675mm
3.孔板处流速v=vx（d1/d2）=0.83x（900/675）=1.48m/s
符合设计要求1.0-1.5m/s
4.孔板水头损失h'丸v'7（2g）=2.66x1.482/（2x9.81）=0.3mH2。
式中E为孔板阻力系数，当d2/d1=0.75时，E=2.66
5.混合时间
静态混合器采用2节，混合单元数取N=2,则混合器长度：
L=1.1xDxN=1.1x0.9x2=1.98m
混合时间：
T=L/v=1.98/0.83=2.39s
静态混合器
2.加药间的设计计算
3
已知计算水量Q=91350=3806.25m/h混凝剂采用精制硫酸铝，混凝剂最大投药量u=30mg/L,药溶液的浓度b=10%混凝剂每日配制次数n=3次。
设计计算过程如下：
2.1溶液池
溶液池容积：
3^^806^=9.13m3
417103
取10m3
XA/uQ汉24"00uQ
W:
bn10001000417bn
溶液池设置两个，每个容积为W=5m
形状采用矩形，尺寸为BXLXH=2.0X2.0X（1.25+0.3）m，超高0.3m溶液池池底设DN200的排渣管一根，溶液池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）
2.2溶解池
溶解池容积:
W2二（0.2〜0.3）W厂0.3W^0.35=1.5m3
溶解池池体尺寸为
BXLXH=1.0X1.5X（1.0+0.2）m（池顶高出地面0.2m）
溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流量
q。
W2
60t
1.51000
6010
=2.5L/s
查水力计算表得放水管管径d0=5Omm相应流速V0=1.34m/s
溶解池底部设管径d=100mn排渣管一根
每池设搅拌机一台，选用ZJ-700型折桨式搅拌机，功率为4KW转速为
85r/min。
2.3投药管
投药管流量：
W31000
246060
1031000
246060
=0.347L/s
查表得投药管管径d=20mm相应流速为0.31m/s
2.4投药计量设备
采用计量加药泵，泵型号JZ-800/10，选用3台，两用一备
2.5石灰投量
1）碱度为15mg/L=0.15mmol/L,市售精制硫酸铝含AbQ约16%投量35mg/L,石灰市售纯度为50%
2）投药量折合AI2Q为35mg/LX16%=5.6mg/L，AI2Q分子量为102,投药量相当于5.6/102=0.055mmol/L，剩余碱度取0.385mmol/L，贝U[CaO]=3X0.055-0.15+0.385=0.4mmol/L。
CaO分子量为56,则市售石灰投量为0.4X56/0.5=44.8mg/L
3.药剂仓库的计算
3.1混凝剂为精制硫酸铝，每袋质量是40Kg，每袋规格为0.5mx0.4mx0.2m,投药量为30mg/L,水厂设计水量为3806.25用。
药剂堆放高度为1.5m,药剂储存期为30d。
3.2设计计算
硫酸铝的袋数：
Qx24utQut
N0.024-
1000WW
有效堆放面积：
0.024
3806.253030
40
二2056（袋）
NV
H（1-e）
2
二69m
20560.50.40.2
1.5（1-0.2）
药剂仓库与加药间应连在一起，储存量一般按最大投药期间1-2个月用量
计算。
仓库内应设有磅秤，并留有1.5m的过道，尽可能考虑汽车运输的方便，应有良好通风条件，并防止受潮。
4.加氯间的设计计算
4.1已知参数
计算水量Q=87000X1.05=91350m/d=3806.25m/h=1.06m/s预氯化最大投加
量为1.5mg/L，清水池最大投加量为1mg/L。
4.2设计计算
预加氯量为.Ql=0.001aQ=0.00仔1.5X4375=6.5625kg/L
清水池加氯量：
Ql=0.001aQ=0.00114375=4.375kg/L
为保证氯消毒时的安全和计量正确，采用加氯机投氯，并设校核氯量的计量设备。
选用LS80-3转子真空加氯机5台，3用2备。
5.液氯仓库
5.1已知参数
水量Q=3806.25n{/h,预氯化最大投加量为1.5mg/L，清水池最大投加量为
1mg/L。
5.2设计计算
仓库储备量按15d最大用量计算，则储备量为
M-24（6.56254.375）3937.5kg
选用1t的氯瓶4个。
五、絮凝工艺：
栅条絮凝池的设计与计算
1、设计参数
絮凝池分两组，每组2个，则每个池的设计水量为22837.5m3/d
絮凝时间：
t=12min
絮凝池分三段：
前段放密栅条，过栅流速vi栅=0.25m/s，竖井平均流速Vi井=0.12m/s中段放疏栅条，过栅流速▼2栅=2m/s，竖井平均流速V2井.=12m/s末端不放栅条，竖井平均流速v井=12m/s
2、
计算
2.1
2.2
2.3
絮凝池平面面积A
每个絮凝池的设计水量：
Q=837.5m3/d=951.56m3/h264m3/s
絮凝池容积：
w=Qt/60=951.56X12/60=190.312m3
絮凝池池深取4.3m
空竺二44.26m2
AWA
H4.3
2.4
絮凝池单个竖井的平面面积
Q026<2.2m2
v0.12
取竖井长=1.5m,宽B=1.5m
A44.26n=
f2.25
-19.67个
取n=20个
2.6选用栅条
选用栅条材料为钢筋混凝土，断面为矩形，厚度为50mm宽度为50mm预
制拼装。
2.7竖井内栅条的布置
2.7.1.前段设置密栅后:
竖井过水面积：
A水二Q』264"06m2
W栅0.25
竖井中栅条面积：
A1栅=2.25-1.06=1.19m
单栅过水断面面积：
a1栅=1.5X0.05=0.075m2
所需栅条数为：
MA1栅1.19
=15.87根
a1栅O.。
75
取M1=16根
两边靠池壁各放置栅条1根，中间放置14根,
过水缝缝隙数为15个
平均过水缝宽S1J500-1650=46.67mm
15
1.5150.047
实际过栅流速v二——0264——二0.249m/s
2.7.2中段设置疏栅后:
竖井过水面积：
A2水
Q-也=1.20m2
V2栅
0.22
竖井中栅条面积：
A2栅=2.25-1.20=1.05m2
单栅过水断面面积：
32栅=1.5X0.05=0.075m2
所需栅条数为：
M210'=14根取“^14根
a2栅0.075
两边靠池壁各放置栅条1根，中间放置12根，过水缝缝隙数为13个
平均过水缝宽S21500-145061.54mm
13
实际过栅流速v02640.22m/s
1.503X0.0615
2.8絮凝池总高和排泥
絮凝池有效水深为4.3m，取超高0.3m，池底设泥斗及快开排泥阀排泥，泥斗深度0.60m,池总高H:
H=4.3+0.3+0.60=5.2m
2.9絮凝池长、宽
絮凝池布置如图所示，图中各个格左下角数字为水流依次流过竖井的编号顺序，“上”“下”表水竖井隔墙的开孔位置，上孔上缘在最高水位以下，下孔下缘与排泥槽齐平，1、、表示每个竖井中的栅条数，单竖井池壁厚为200mm
2.10水头损失h
2
v1、
1
g
2
h—总水头损失，m
n—每层栅条的水头损失，m
h2—每个孔洞的水头损失，m
E1—栅条阻力系数，前段取1.0，中段取0.9;
E2—孔洞阻力系数，取3.0；
v1—竖井过栅流速，m/s;
V2—各段孔洞流速，m/s
竖井隔墙孔洞尺寸
竖井编号
过孔流速v（m/s）
孔洞面积h（m）
孔洞尺寸（宽X咼）
1
P0.30
0.88
1.42X0.62
2
0.30
0.88
1.42X0.62
3
0.27
0.98
1.42X0.69
4
0.24
1.1
1.42X0.77
5
0.22
1.2
1.42X0.85
6
0.20
1.32
1.42X0.93
7
0.19
1.39
1.42X0.98
8
0.19
1.39
1.42X0.98
9
0.18
1.47
1.42X1.04
10
0.17
1.55
1.42X1.09
11
0.16
1.65
1.42X1.16
12
0.15
1.76
1.42X1.24
13
0.14
1.89
1.42X1.33
14
0.13
2.03
1.42X1.43
15
0.12
2.2
1.42X1.55
16
0.11
2.4
1.42X1.69
17
0.10
2.64
0.66X4.0
第一段数据如下：
a）竖井数6个，单个竖井栅条层数3层，共计18层
b）E1=1.0
c）过过栅流速V1栅=0.25m/s
d）竖井隔墙6个孔洞
h=為h「'h2=181-0253（0.320.320.2720.2420.2220.22）=0.118m
2況9.812汇9.81
第二段数据如下：
a）竖井数6个，单个竖井栅条层数2层，共计12层
b）E1=0.9
c）过过栅流速V2栅=0.22m/s
d）竖井隔墙6个孔洞
——0.223222222
h八m\h2=120.9（0.1920.1920.1820.1720.1620.152）=0.055m
2x9.812^9.81
第三段计算数据如下：
水流通过的孔数为5
^322222
hh2（0.140.130.120.110.1）=0.011m
9.81
2.11各段停留时间
第一段t=v〃Q=1.52x4.3x6/0.264=219.886s=3.66min
第二段t=v2/Q=1.52x4.3x6/0.264=219.886s=3.66min
第三段t=v3/Q=1.52X4.3x8/0.264=293.182s=4.89min
2.12G值
ghuT
当T=20°C时，u=1x10-3Pa・s
第一段G
10009.810.1181
72.5s
110‘219.886
第三段G
第二段
G
■.110’219.886
=49.5s‘
90=10009.810.011.UT3一’110°293.182
-19.2sJ
平均速度梯度
10009.810.184
，110’732.954
=49.6s，,
在20-70s-1之
间，符合水力计算
GT-49.6732.954=36354.52
在10000-100000之间，符合水力要求。
六、沉淀工艺：
斜管沉淀池的设计与计算
斜管沉淀池采用上向流式，水流从下向上流，颗粒则聚沉于众多斜管底部，而后自动滑下。
原水经过絮凝池转入斜管沉淀池下部。
水流自下向上流动，清水在池顶用穿孔集水管收集；污泥则在池底也用穿孔排泥管收集，排入下水道。
其构造如下图所示：
排泥集水管
11111I1
清水区
■I
斜管区
配水区
穿孔排泥管
积泥区
1.设计参数
333
设计用两组斜管沉淀池，每组流量Q=Q/2=45675m/d=1903.125m/h=0.529m/s斜管材料采用厚0.4mm塑料板热压成正六角型管，内切圆直径d=25mm长L=1m液面上升速度v=3mm/s
颗粒沉降速度uo=O.4mm/s
斜管水平倾角为6O0
2.设计计算
2.1清水区面积：
A=Q/v=0.529/0.003=176.3m
采取沉淀池尺寸为9.3mx19m=176.7rfi
2.2进水方式
为使配水均匀，沉淀池进水由边长L=19m的一侧流入，该边长度与絮凝池相同。
2.3清水区净出口面积
在9.3m的长度中扣去无效长度后得B=9.3-1cos60°=8.8m
斜管支承系统采用钢筋混凝土柱、小梁及角钢架设斜管结构系数1.03
'2
则清水区净出口面积A=8.8x19/1.03=162.3m
2.4池高H
斜管高度h=1xsin60°=0.87m
采用保护高0.3m,清水区高度采用1.0m,配水区高度采用1.3m,穿孔排泥槽高采用0.80m。
有效池深H'=0.87+1.0+1.3=3.17m
池子总高H=H'+0.8+0.3=4.27m
2.5核算
水力半径R=d/4=25/4=6.25mm=0.625cm
当水温t=20C时，水的运动粘度v=0.01cm7s，则管内流速
V=Q/（A'sin60°）=0.529/（162.3sin60°）=0.0038m/s=0.38cm/s雷诺数Re=RV/v=0.625x0.38/0.01=23.75
斜管中沉淀时间T=l/v0=1000/3.8=263.16s=4.4min均符合设计要求
2.6进口配水
絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙，墙距进水端池壁的距离不少于1〜2m
孔口总面积A=0.529/0.2=2.65m2
每个孔口尺寸定为3=15cmX8cm=120cn2=0.012m2
孔口数n=2.65/0.012=221个
实际穿孔流速V=0.529/（221x0.012）=0.2m/s
2.7集水系统
集水槽个数N=16个
集水槽中心距a=B/N=19/16=1.19m
槽中流量q0=Q/N=0.529/16=0.033m3/s
考虑池子的超载系数为20%,则槽中流量实为1.2q0=0.040m3/s
槽中水深H：
槽宽b=0.9q00.4=0.9x0.0400.4=0.25m
起点槽中水深H1=0.75b=0.75x0.25=0.19m
终点槽中水深H2=1.25b=1.25x0.25=0.31m
为便于施工，槽中水深统一按H=0.31m计
槽的高度f:
集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取5cm,跌落高度取
5cm,槽的超高取0.15m,贝U集水槽总高度为
H3=H2+0.05+0.05+0.15=0.56m
孔眼计算：
1）所需孔眼总面积3
由q。
m：
“$2gh得—_qo_
式中：
q。
一集水槽流量，m/s
u—流量系数，取0.62
h—孔口淹没水深，取0.05m
22
所以3=0.033/（0.62X（2X9.8X0.05））=0.055m
2）单孔面积30
孔眼直径采用d=30mm则单孔面积
222
30=nd/4=3.14X0.03/4=0.00071m
3）孔眼个数n=3/30=0.055/0.0007仁77.5个，取78个
4）集水槽每边孔眼个数n=n/2=78/2=39个
5）孔眼中心距离S0=L沉/n'=20.2/39=0.518m
6）落水斗：
出水管直径d=200mm出水管的喇叭口直径d=300mm
2.8排泥系统
采用穿孔排泥，V型槽边与水平成45°,沿池宽19m横向铺设，共设8个槽,槽高80cm排泥管上装快开闸门。
七、过滤工艺：
V型滤池的设计与计算
本设计采用V型滤池，V型滤池在反冲洗时滤层不膨胀，在整个滤层在深度方向粒径分布基本均匀，不发生水力分级现象，滤层含污能力提高，气水反冲再加上横向表面扫洗，冲洗效果好，冲洗水量大大减少。
1.设计参数：
设计水量（包括5%水厂自用水量）为：
Q=91350n3/d=1.057m3/s
滤速采用v=12m/h，强制滤速v、w17m/h
滤池采用单层石英砂均粒滤料，冲洗方式采用：
先气冲洗，再气-水同时冲
洗，最后再用水单独冲洗。
1.1冲洗强度：
第一步气冲冲洗强度15L/（s•m）；
第二步气-水同时反冲洗,空气强度15L/（s•m）,水冲洗强度4L/（s•m）；
第三步水冲洗强度5L/（s•m）。
1.2冲洗时间：
第一步气冲洗时间t气=3min第二步气-水同时反冲洗时间t气水=4min单独水冲时间t水=5min,冲洗时间共计为:
t=12min=0.2h;冲洗周期T=48h,反冲洗横扫强度为20l/（s•m）。
2.
设计计算:
2.1
池体设计：
滤池工作时间t'
2424
t=24-t24-0.223.9h（式中未考虑排放初滤水）。
T48
滤池总面积F
F=Q/vt'=91350/（12X23.9）=318.5
3滤池分格：
为节省用地，选双格V型滤池，池底板用混凝土，单格宽B单=3.5m,长L单=11.5m,面积40m,共四座,每座面积F=80rh,总面积320ni.
4校核强制滤速v':
Nv412
v16m/h满足v-17m/h的要求
N-14-1
5滤池的高度确定：
滤池超高Hs=0.3m
滤层上水深H5=1.5m
承托层厚度H4=0.1m
滤层厚度Hs=1.1m
滤板厚参考滤板用0.05m厚预制板，上浇0.08m混凝土层，故取H=0.13m滤板下布水区高度取H=0.9m
滤池的总高度为H:
H=H+H+H+H+H5+H=0.9+0.13+0.1+1.1+1.5+0.3=4.03m
6水圭寸井的设计：
滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径0.95-1.35mm,不均匀系数1.2-1.6。
取
d10=0.9，不均匀系数K60=1.2
滤料筛选曲线
均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算
y2
loV
2
1-mt
=1803—
gmt
式中：
AH清-水流通过清洁滤料层的水头损失,cm;
空-水的运动黏度，cm2/s,20°C时为0.0101cm2/s;
22
g-重力加速度,981cm/s;
-滤料孔隙率；取0.5;
d。
-与滤料体积相同的球体直径，cm,根据厂家提供的数据0.1cm.
I。
-滤层厚度，cm，l0=100cm;
v-滤速，cm/s,v=12m/h=0.33cm/s;
「-滤料颗粒球度系数，天然砂粒为0.75-0.8,取0.8.
所以「旧清=180
2
0.01011-0.5
3-
9810.5
x
0.80.1
1000.3319.11cm
根据经验,滤速为9-10m/h时,清洁滤料
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