5万立方米净水厂设计计算书.docx
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5万立方米净水厂设计计算书
第一章：
设计原始资料
一、地理条件：
地形平坦，稍向西倾斜，地势平均标高22m（河岸边建有防
洪大堤）。
二、水厂位置占地面积：
水厂位置距离河岸200m，占地面积充分。
三、水文资料：
河流年径流量3.76—14.82亿立方米，河流主流量靠近西岸。
取水点附近水位：
五十年一遇洪水位：
21.84m；百年一遇洪水位：
23.50m；河流平常水位：
15.80m；
河底标咼：
10m
四、气象资料及厂区地址条件：
全年盛行风向：
西北；全年雨量：
平均63mm冰冻最大深度1m厂区地基：
上层为中、轻砂质粘土，其下为粉细沙，再下为中砂。
地基允许承载力：
10—12t/m2。
厂区地下水位埋深：
3—4m地震烈度位8度。
五、水质资料：
浊度：
年平均68NTU最高达3000NTUpH值：
7.4—6.8；水温:
4.5—21.5C；色度：
年平均为11—13度；臭味：
土腥味；总硬度:
123.35mg/LCaCO溶解氧：
年平均10.81mg/L；Fe：
年平均0.435mg/L，最大为0.68mg/L；大肠菌群：
最大723800个/mL,最小为24600个/mL细菌总数：
最大2800个/mL，最小140个/mL。
六、水质、水量及其水压的要求：
设计水量：
根据资料统计，目前在原地下水源继续供水的情况下，每天还需
5万立方米。
水质：
满足现行生活饮用水水质标准。
水压：
二级泵站扬程按50米考虑。
第二章：
用水量的计算
设计给水工程首先耍确定设计水量，通常将设计用水量作为设计水量。
设计用水量是根据设计年限用水单位数、用水定额和用水变化情况所预测的用户日用水总量。
设计用水量包括下列用水：
综合生活用水量Q1，包括居民生活用水量
和公共建筑及设施用水；工业用水量Q2;浇洒道路和绿地用水量Q3;未预见水量及管网漏失量Q4。
本设计为日供水量为50000m3/d，城镇水厂自用水量一般采用供水量的5%-10%本设计取7%,时变化系数Kh取1.5。
1、最高日用水量：
Qdq（17%）500001.0753500呀
2、最高时用水量：
Qh%5350%4m%2229m%
式中Kh取1.5，即时变化系数。
第三章给水处理构筑物与设备型式选择
第一节加药间
一、药剂溶解池
设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜，池顶宜高出地面0.20m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。
溶解池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm勺排渣管，池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。
由于药液一般都具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。
溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。
二、混凝剂的选用与投加
1、混凝剂的选用
混凝剂选用:
碱式氯化铝[Aln（OH）mCl3n-m]，最大投药量为30mg/L。
2、混凝剂的投加
本设计采用自动投药设备JZM630/1.6，一用一备。
三、加氯间设计加氯间时，须按以下要求进行设计：
（1）加氯间靠近滤池和清水池，以缩短加氯管线的长度。
水和氯应充分混合，接触时间不少于30min。
为管理方便，和氯库合建。
（2）加氯间和氯库应布置在水厂的下风向。
该水厂所在地主导风向为西北风，加氯间应设在水厂的东南部。
（3）加氯间的氯水管线应敷设在地沟，直通加氯点，地沟应有排水设施以防积水。
输送氯气的管使用无缝钢管,输送配制成一定浓度的氯水管使用橡胶管,给水管使用镀锌管。
（4）加氯间和其他工作间隔开，加氯间应有直接通向外部、且向外开的门，加氯间和值班室之间应有观察窗，以便在加氯间外观察工作情况。
（5）加氯机的间距约0.7m，—般高于地面1.5m左右，以便于操作，加氯机（包括管道）不少于两套，以保证连续工作。
称量氯瓶重量的地磅秤，放在磅秤坑，磅秤面和地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。
有每小时换气8-12次的通风设备。
加氯间的给水管应保证不断水，并且保持水压稳定。
加氯间外应有防毒面具、抢救材料和工具箱。
防毒面具应防止失效，照明和通风设备应有室外开关。
第二节配水井
配水井体积为320m3平面尺寸为10mx4m=40m2水力停留时间T=4min,有效水深8m。
第三节混合设备
为提高混合效果，采用管式静态混合器，加药点设在混和器进口处，并增加药液扩散器，使混凝剂在管道很好的扩散，形成均匀混合。
管式静态混合器具有投资较低，无需额外提供能源，易于安装，无需经常维修，混合效果好的显著优点。
第四节絮凝池
絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝体。
目前国使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝、栅条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝等。
根据各种絮凝池的特点以及实际情况进行比较，本设计选择往复式隔板絮凝池。
第五节沉淀池
本设计采用斜管沉淀池。
相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大。
而且斜管沉淀池因采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好。
第六节滤池从实际运行状况来看，V型滤池由于采用气水反冲洗技术，它与单纯水反冲洗方式相比，主要有以下优点：
1、较好地消除了滤料表层、层泥球，具有截污能力强，滤池过滤周期长，反冲洗水量小特点。
可节省反冲洗水量40〜60%降低水厂自用水量，降低生产运行成本。
2、不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了滤料使用寿命，减少了滤池补砂、换砂费用。
3、采用粗粒、均质单层石英砂滤料，保证滤池冲洗效果和充分利用滤料排污容量，使滤后水水质好。
根据设计资料，综合比较选用目前较广泛使用的V型滤池。
第七节消毒方法水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序，其目的在于杀灭水中的有害病原微生物，防止水致传染病的危害。
其方法分化学法与物理法两大类，前者往水中投加药剂，如氯、臭氧、重金属、其他氧化剂等；后者在水中不加药剂，而进行加热消毒、紫外线消毒等。
经比较，本设计采用液氯作为消毒剂，滤后消毒。
氯是目前国外应用最广的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。
加氯操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。
虽然二氧化氯消毒能力较氯强而且能在管网中保持很长时间，但是由于二氧化氯价格昂贵，且其主要原料亚氯酸钠易爆炸，国目前在净水处理方面应用尚不多。
第四章：
净水厂工艺计算
第一节加药间设计计算
一、设计参数
根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选碱式氯化铝为混凝剂，混凝剂的最大投药量a=30mg/L,药的容积的浓度按b=15%考虑，混凝剂每日配制次数n=3次。
二、设计计算
1、溶液池容积
W1aQ417cn252229417152停3
式中：
a—混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L），本设计取25mg/L;Q—设计处理的水量，2229nVh;
b—溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%本设计取
16%
n—每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。
溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2个，一备一用，交替使用，保证连续投药。
有效高采用1m,则单池尺寸为LBH1.5m1.5m1.3m，高度中包括超高0.3m，置于室地面上。
溶液池实际有效容积：
W1.51.512.25m3,满足要求。
2、溶药池
容积：
W40.3W10.34.21.26m3
式中：
W――溶解池容积（m），一般采用（0.2-0.3）W;本设计取0.3W。
采用2个池子（一备一用），每个池子容积为0.63m3。
有效高采用0.7m,超高0.5m,总高1.2m，池底坡度采用0.02，平面尺寸1X0.9m，面积0.9m2，则实际总体积为Wp0.63m3，满足要求。
3、药剂仓库
药库与加药间合建在一起，药库储备按最大投药量的30天用量
MaQ/（10001000）5350025/（10001000）1.61t
堆高取1.5m,通道系数采用1+15%=1.15则仓库面积为：
1.61301.152
m
1.25
4、计量设备
22
44.4m,取44m
投药管流量：
q4.2210000.0972L/S
243600
查表得投药管管径：
d15mm,相应流速为0.55m/s。
第二节配水井设计计算
一、设计参数
设计流量：
Q5.35104m3/d0.62m3/s37.15m3/min
水力停留时间：
T5.0min
二、设计计算
配水井体积：
VQT37.155.0185.8m3；
配水井平面尺寸：
10m4m40m2；
有效水深：
H^^m4.6m。
超高取0.4m,则井深为5.0m。
40
配水井出水处设溢流堰，采用渠道与絮凝池连接，渠道宽b=1.0m,流速取
v=1.0m/s，则有效水深为
H'-°^m0.62m，取0.7m
bv1.01.0
超高取0.3m，渠道深H'（0.70.3）m1.0m。
配水井设DN=1200m的溢流
管，溢流水位10.0m,放空管直径DN=800mm
第三节混合设备设计计算
一、设计参数
设计总进水量为Q=53500n/d，水厂进水管投药口靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布，进水管采用5条，流速v=1.0m/s。
计算草图如图4-1。
跖剂
瓏水
静在混合器殛8D0
图4-1管式静态混合器计算草图
设计计算
1、设计管径
静态混合器设在絮凝池进水管中,
则静态混合器管径为：
设计流量qQ邑50010700叹0.12m3d；
n5
40.12
3.141.0
0.39m，本设计采用D=400m；
2、混合单元数
按下式计算N2.36v0.5D0.32.360.760.50.40.33.56，本设计取
N=4;
则混合器的混合长度为：
L1.1DN1.10.441.76m
3、混合时间
1.76
s
0.76
2.32s
4、水头损失
hi
2
0.1184斧
0.1184
0.122
0.44.4
0.38m<0.5m,符合设计要求。
第四节往复式隔板絮凝池设计计算
设计参数
设计进水量Q5.35104m3/d2229m3/h=0.62m3/s
絮凝时间：
T=20min
池平均水深：
H=1.8m
超高：
H2=0.3m
池数：
n=2
隔板转弯处的过水断面面积取廊道断面面积的1.2-1.5倍
、设计计算
1、计算总容积
QT
60
2229203
m
743m3
2、每池净平面面积
分为两池，每池净平面面积:
V7432
mnHi21.8
206m2
3、池子宽度B
按絮凝池宽取B=10m
4、池长
池长（隔板间净距之和）L=206=20.6m,取21m
10
5、隔板间距
絮凝池起端流速取v0.5m/s，末端流速取v0.2m/s。
首先根据起、末端流速和平均水深算出起、末端隔板间距，然后按流速递减原则，决定隔板分档数和各档隔板间距。
起端廊道宽度：
Q10.62…
a10.34m
nvH20.51.8
末端廊道宽度：
Q10.62
a-0.86m
nvH20.21.8
隔板间距按廊道流速不同分为6档：
v1=0.5m/s,v2=0.4m/s,v3=0.35m/s,v4=0.3m/s,v5=0.25m/s,v6=0.2m/s
取a10.3m，则实际流速w'0.57ms，按上法计算得：
a20.4m,v2'0.43ms
a30.5m,v3'0.34ms
a40.6m,v4'0.29ms
a50.8m,v5'0.22ms
每一种间隔采取4条，则廊道总数为v24条•,19水流转弯次数为23次。
贝U池子长度（隔板间净距之和）：
L'4（a1a2a3a4a5a6）4（0.30.40.50.60.80.9）14m
取隔板厚度0.2m，则池总长L140.22318.6m
5、水头损失
按廊道的不同流速分成6段后进行计算。
各段水头损失按下式计算
22
hiS生」V—L
2gG2R
式中：
v第i段廊道水流速度（m/s）；
v。
——第i段廊道转弯处水流速度（m/s）；
Si——第i段廊道水流转弯次数；
——隔板转弯处局部阻力系数。
往复式隔板（180。
转弯）=3；
Li――第i段廊道总长度（m）；
r----第i段廊道过水断面水力半径（m；
Ci——流速系数，随水力半径Ri和池底及池壁粗糙系数n而定,
1
通常按曼宁公式计算，Ci丄Ri6o
n
第一段水力半径：
科0.31.8…
Ri--m0.14m
a12H10.321.8
絮凝池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥沙浆抹面，粗糙系数
n0.013，
流速系数G
1R1/6
n
1
0.141/6
55.43
，C12
3072.48
0.013
其他各段计算结果得：
R2
0.18
C2
57.80
c；
3340.84
R3
0.22
C3
59.77
C3
3572.45
R4
0.26
C4
61.45
C：
3776.10
R5
0.33
C5
63.95
C52
4089.60
R6
0.36
C
64.88
C62
4209.41
隔板转弯处的过水断面面积取廊道断面面积的1.5倍，则第一段转弯处流
速:
Qi
voi
1.5naiH
其他各段转弯处的流速：
0.38m/s
1.520.31.8
V02
0.29m/sv03
0.23m/s
V04
0.19m/s
V05
0.14m/s
V06
0.13m/s
第-
」段廊道长度：
L14B
41040m
第
」段廊道水流转弯次数：
S4
则絮凝池第一段的水头损失率
2222
VoVi0.380.57
hiSi—2—L,34400.107m
2gG2R29.813072.480.14
将各段水头损失计算结果列表如表4-1所示
段数
S
Ln
R
V0
Vn
G
hn
1
4
40
0.14
0.38
0.57
55.43
0.107
2
4
40
0.18
0.29
0.43
57.80
0.0656
3
4
40
0.22
0.23
0.34
59.77
0.0324
4
4
40
0.26
0.19
0.29
61.45
0.0260
5
4
40
0.33
0.14
0.22
63.95
0.0136
6
3
30
0.36
0.13
0.19
64.88
0.0112
刀hi
0.272m
表4-1各管段水头损失计算
hh0.272m
6、GT值计算
水温T200c，1.029104（kggs/m2）
G
10000.2721
601.02910420S
46.9s
GT值在1C4
7、池底坡度
GT46.920
16围，说明设计合理。
6056280
吨1.5%
18.6
.h
i
L
、设计参数
设计水量:
510
m3/d,分设2池，水厂自用水量为6%则每组设计水量
表面负荷：
沉淀时间：
絮凝时间：
500001.0733
=1114.5m3/h=0.31m3/s
24
32
Q/A=38.4m/（m/d）
T1=2h
T2=20min
沉淀池水平流速:
、设计计算
1、沉淀池表面积
v=0.010m/s
A空Um2=697m2
38.4
2、沉淀池长
L=3600vT1=36000.0102=72m
3、沉淀池宽
羽等说血，取10m
4、沉淀池有效水深
H二01=1114.52m=3.2m采用3.5m（包括保护高）BL9.672
5、放空管直径
沉淀池放空时间按5h计，则放空管直径：
」0.7BLH0.50.79.6723.20'5
d=「f=0.22m，采用DN=250nm。
耳TY53600
&出水渠深度
第五节平流式沉淀池设计计算
出水渠断面宽度采用0.6m，出水渠起端水深
J0372
H=1.733+0.2m=0.69m
V9.810.6
为保证堰口自由落水，出水堰保护高采用0.11m，则出水渠深度为0.8m。
7、水力条件校核
沉淀池长度L与宽度B之比：
LB72.9.67.54，满足要求；
沉淀池长度L与深度h之比：
Lh723.222.510,满足要求；
水流截面积9.63.2m230.72m2
水流湿周=9.6+23.2=16m
水力半径r=30^m=1.92m
16
22
弗劳德数Fr=—=0.010=5.3110-6
Rg1.929.81
絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙。
穿孔墙上的孔口流速采用0.15m/s，
则孔口总面积为0.37心15=2.47m2。
每个孔口尺寸定为15cm8cm，则孔口数为2.47/0.150.08=206个。
第六节V型滤池设计计算
一、设计参数
设计处理水量：
Q51041.075.35104m3/d2229m3/h0.62m3/s滤速：
v12m/h；
强制滤速：
m/h；
第一步气冲冲洗强度q气115L/（m2s）；
第二步气水同时反冲，空气强度q气2=15L/（m2s）水强度q水1=4L/（m2s）；第三步水冲洗强度q水2=5L/（m2s）；
第一步气冲时间t气=3min，第二步气水同时反应时间t气水=4min;单独水冲洗时间t水=5min;冲洗时间共计t=12min=0.2h;冲洗周期T=48h;反冲横扫强度1.8L/（m2s）。
、设计计算
1、池体尺寸计算
（1）滤池实际工作时间
24
（2）滤池过滤面积
图4-2V型滤池剖面示意图
t24
24
0.224
48
240.1
23.9h
vT/
535002
m
1223.9
186.5m2
（3）滤池的分格
为节省占地选双格型滤池，池底板用混凝土，单格宽B=3m长L=10m面积30吊。
分为并列的两组，每组2座，共4座，每座面积f=60m2，总面积240吊。
（4）校核强制滤速
Nv
v
N1
412
16m/h满足v
20m/h的要求。
4
1
（5）滤池高度的确定
HH1H2
H3
H4
H50.90.1
1.21.40.33.9m
式中：
H——滤板下布水区高，取0.9m
H2滤板厚度m取0.1m
H3――滤料层厚度m取1.2m
（6）水封井的设计
滤池采用单层加厚均质滤料，粒径0.951.35mm，不均质系数1.6。
均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算
式中:
2
1.loVdo
H清=180—叫
gm。
H清——水流通过滤料层的水头损失，cm；
——水的运动黏度,cm2/s,20C时为0.0101cm2/s;
重力加速度，981cm2/s;
m。
一一滤料孔隙率，取0.5;
d°与滤料体积相同的球体直径，取为0.1cm；
i0——滤层厚度，100cm；
滤速，v12m/h0.33cm/s
——滤料颗粒球度系数，天然沙粒
0.75〜0.80,取0.8
2
1000.3319.11cm
s
1.84bh3/2计算得
h水封-^―
1.842
2/3
0.2
1.842
2/3
=0.14m
所以,
0.0101（10.5）21
H清=180討
9810.530.80.1
当滤速为8〜10m/h时，清洁滤料层的水头损失一般为30〜40cm，计算值比经验值低，取经验值得最低限值VH清0.30m为清洁滤层的过滤水头损失。
正常过滤时通过长柄滤头的水头损失Vh0.22m。
忽略其他水头损失，贝U每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为：
VH开始0.30.22m0.52m。
为保证滤池正常过滤时池的液面高出滤料层，水封井出水堰顶标高与滤料相同。
设计水封井平面尺寸2m2m，堰底板比滤池底板底0.3m，水封井出水堰总高：
H了水封井0.3H1+H2+H30.30.90.11.22.5m
因每座滤池过滤水量Q单=vf1260720m3/h0.2m3/
所以水封井出水堰上水头由矩形堰流量公式Q
冲洗完毕清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.520.140.66m
2、反冲洗管渠系统
采用气水反冲洗的长柄滤头配气配水系统。
（1）反冲洗用水流量Q反的计算
反冲洗用水流量按水洗强度最大的计算，单独水洗时最大反洗强度
q8L/（sm）。
Q反qf8L/（sm2）600.30m3/s
V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量
Q表水qf0.0018L/（sm2）600.11m3/s
（2）反冲洗配水系统得断面计算
配水干管（渠）进口流速为V水干1.5m/s左右。
配水干管（渠）的截面积A水干=Q反水/V水干竺0.20m2
1.5
反冲洗配水干管用钢管,直径DN500mm,流速1.53m/s。
反冲洗水又反洗配水干管输送至气水分配渠，又气水分配渠底侧的布水方孔配水到滤池底部布水区。
反冲洗水通过配水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。
配水支管流速
为V水支1m/s。
则配水支管的截面积A水干=Q反水/V水支兰0.3m2，此即
1
配水方孔总面积，沿渠长方向两侧各均匀布置15个配水方孔，共30个，孔中心间距0.6m,
每个孔口面积:
A小0.3/300.01m2，每个孔口尺寸取0.1X0.1m2,
反冲洗水过孔流速:
V孔=A方孔/2150.10.10.3300.01m/s1m/s1.0m/s（满足要求）。
（3）反冲洗用气量Q反气的计算
采用鼓风机直接充气，采用两组，一用一备。
反冲洗用气量按气冲强度最大时的空气流量计算。
这时的气冲强度为15L
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