某城市给水厂给水处理工艺初步设计计算书可编辑.docx
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某城市给水厂给水处理工艺初步设计计算书可编辑
某城市给水厂给水处理工艺初步设计_计算书
设计说明与计算书
一、设计项目
某城市给水厂给水处理工艺初步设计
给水处理工艺流程
混凝剂消毒剂
原水混凝池沉淀池滤池清水池二级泵房用户污泥浓缩池脱水机房污泥处理
三、设计水量
水处理构筑物的生产能力,应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计,并以水质最不利情况进行校核。
水厂自用水量主要用于滤池冲洗和澄清池排泥等方面。
城镇水厂只用水量一般采用供水量的5%?
10%,本设计取8%,则设计处理量为;
式中Q?
?
水厂日处理量;
a?
?
水厂自用水量系数,一般采用供水量的5%?
10%,本设计取8%;
Qd?
?
设计供水量（m3/d）,为115668m3/d.
给水处理厂工艺计算
1、加药间设计计算已知计算水量Q122472m3/d5103m3/h。
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a51.4mg/L,药容积的浓度b15%,混凝剂每日配制次数n2次。
4.1.2.设计计算
1溶液池容积,取21m3式中:
a?
混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L）,本设计取30mg/L;Q?
设计处理的水量,3600m3/h;B?
溶液浓度（按商品固体重量计）,一般采用5%-20%,本设计取15%;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,每个容积为W1（一备一用）,以便交替使用,保证连续投药。
单池尺寸为高度中包括超高0.3m,置于室内地面上溶液池实际有效容积:
满足要求。
池旁设工作台,宽1.0-1.5m,池底坡度为0.02。
底部设置DN100mm放空管,采用硬聚氯乙烯塑料管。
池内壁用环氧树脂进行防腐处理。
沿池面接入药剂稀释采用给水管DN60mm,按1h放满考虑。
2溶解池容积
式中:
?
?
溶解池容积（m3）,一般采用（0.2-0.3）;本设计取0.3
溶解池也设置为2池,单池尺寸:
高度中包括超高0.2m,底部沉渣高度0.2m,池底坡度采用0.02。
溶解池实际有效容积:
溶解池的放水时间采用t=10min,则放水流量:
查水力计算表得放水管管径=100mm,相应流速d1.16m/s,管材采用硬聚氯乙烯管。
溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根,采用硬聚氯乙烯管。
溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构,内壁用环氧树脂进行防腐处理
3投药管
投药管流量
查水力计算表得投药管管径d=25mm,相应流速为1.17m/s。
4溶解池搅拌设备溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机。
5计量投加设备混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;压力投加方式有水射投加和计量泵投加。
计量设备有孔口计量,浮杯计量,定量投药箱和转子流量计。
本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。
计量泵每小时投加药量:
式中:
?
?
溶液池容积（m3）
耐酸泵型号J-D1600/2.0选用2台,一备一用6药剂仓库考虑到远期发展,面积为150m2,仓库与混凝剂室之间采用人力手推车投药,药剂仓库平面设计尺寸为10.0m×15.0m。
4.2混合设备设计计算
4.2.1设计参数
设计总进水量为Q86400m3/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,进水管采用两条,流速v1.0m/s。
计算草图如图2-1。
图4-1管式静态混合器计算草图
4.2.2设计计算
1.设计管径
静态混合器设在絮凝池进水管中,设计流量
则静态混合器管径为:
本设计采用D800mm;
2.混合单元数
按下式计算
本设计取N3;
则混合器的混合长度为:
3.混合时间
T
4.水头损失
符合设计要求。
5.校核GT值,在700-1000之间,符合设计要求
水力条件符合设计要求。
4.3机械搅拌絮凝池工艺设计
设计参数
设计流量Q122472m3/d5103m3/h,池数n2座,单池设计流量Q’2552m3/s,絮凝时间t20min.
1、絮凝池尺寸设计计算絮凝池的有效容积:
根据水厂系统布置,水深H取4.5m,采用三排搅拌器,则水池长度:
L池子宽度:
搅拌器尺寸每排上三个搅拌器,每个搅拌器长:
式中0.2?
?
搅拌器间的净距和其离壁的距离为0.2m搅拌器外缘直径:
D4.5?
20.154.2m式中0.15?
?
为搅拌器上缘离水面及下缘离池底的距离0.15m
每个搅拌器上装有4块叶片,叶片宽度采用0.2m,每根轴上桨板总面积为,占水流截面积的21%,小于25%的要求。
每个搅拌器旋转时克服水阻力所消耗的功率:
各排叶轮桨板中心点线速度采用:
。
叶轮桨板中心点旋转直径:
4.20.24m。
叶轮转数及角速度分别为:
第一排:
第二排
第三排
桨板宽长比b/l0.20/3.20.061,查表得
第一排每个叶轮所耗功率:
用同样的方法,可求得第二、第三排每个叶轮所消耗功率分别为0.024kw、0.005kw.
4、电动机功率:
第一排所需功率为
第二排所需功率为
第三排所需功率为
设三排搅拌器合用一台电动机带动,则絮凝池所耗总功率为为
电动机功率（取）:
5、核算平均速度梯度G及GT值（按水温20°C计,μ102×10-6kg?
s/m2）第一排:
第二排:
第三排:
絮凝池平均速度梯度:
经核算,G值和GT值均较合适。
4.4斜板沉淀池设计计算
采用异向流斜板沉淀池
设计所采用的数据
由于斜板沉淀池在絮凝池之后,经过加药处理,故负荷较高,取q3.0mm/s
斜板有效系数η取0。
75,η0.6~0.8
斜板水平倾角θ60°
斜板斜长L1.5m
斜板净板距P0.1mP一般取50~150mm
颗粒沉降速度μ0.4mm/s0.0004m/s
沉淀池面积式中Q?
?
进水流量,m3/sq?
?
容积负荷,mm/s
3.斜板面积
需要斜板实际总面积为
4.斜板高度
5.沉淀池长宽
设斜板间隔数为N130个
则斜板部分长度为
斜板部分位于沉淀池中间,斜板底部左边距池边距离l20.1m,斜板底部右边距池边距离l30.8m,则池长L7.5+0.1+0.88.4m
池宽
6.斜板组合全长计算
斜板间隔数
斜板组合全长
斜板沉淀池布置示意图
沉淀池长度12m
沉淀池高度
复核颗粒需要长度颗粒沉降需要时间
颗粒沉降需要长度现采用长度12m8.06m,可满足颗粒沉降的要求长度4.5滤池工艺计算
1.设计参数
采用两组滤池,滤池的设计流量:
Q1.3m3/S
设计滤速10m/h[1],冲击强度14L/S?
m[1],冲洗时间6min,膨胀率45%[1]
2.设计计算（按每日工作23h计[1]）
滤池面积:
FQ/V×24/235103/10×24/23532.5m
单个面积FF/N532.5/688.75m,取单池宽B为8m,长为10m。
单格实际面积为fB×L8×1080m,实际流速VQ/（N?
f）?
24/2311.09m3/h,校核强制滤速V×24/2313.3m3/h
进水虹吸管
虹吸管进水量Q进5103/36006-10.28m3/s（注:
当一格冲洗时）
事故冲洗时进水量Q事5103/36006-20.47m3/s
采用矩形断面,断面面积W进Q进/V进0.256m（V进取0.5m/s[1]）
采用断面W进B×L0.6×0.910.21m
进水虹吸管局部水头损失h局1.2∑
V进事0.47/0.560.84m/s
∑进+290弯头+出口0.5+1.92[8]+1.03.42
h局3.42×0.84x0.84/2*9.81x1.20.14m
进口虹吸管沿程水头损失h沿L,水力半径R0.33m
谢才系数C1/nR1/0.0130.3392.53（满流n取0.013[4]）
h沿0.001m,h0.072+0.0010.073取h0.1m（4）进水槽及配水槽
进水虹吸管至槽底h取0.2m[1],进水虹吸管淹没深度h取0.2m[1],配水槽堰宽b取1.2m,配水堰上水头:
h0.25m进水堰超高取0.3m[9]
H进h+h+h+h+C0.2+0.2+0.3+0.1+0.140.94m,取10m
（5）清水堰上水头
选堰宽b6m则堰上水头H堰0.11m
（6）滤板水头损失
开孔比:
上层1.32%[1]下层为1.0%,孔口流量系数μ取0.7[1]
开孔面积:
上层W上80×1.32%1.05m,下层W下80×1.0%0.8m
冲流时孔眼内流速:
V上q0.014×801.051.07m/s
V下q0.014×80/0.81.4m/s
滤板内水头损失:
h上h下h板h上+h下0?
313,取0.35m
（7）排水虹吸管
冲洗排水量Q排qf0.014×800.1.12m3/s
查水力计算表当Dg900mm时,V排1.27m/S,1000i2.8[8]排水虹管长为L10m
h局∑（0.5+1.92+1.0）0.44m
h沿L×I10×4.4/10000.028m,hh局+h沿0.44+0.0440.484m
（8）洗砂排水槽
采用槽底为三角形断面的排水槽,洗砂排水量:
La14×8.0
1.75196L/S,洗砂排水槽中心间距a为1.75m,每个滤池4条排水槽,槽的长度L等于滤池宽B:
5.0m,槽中流速为0.6m/s
槽底为三角形断面时尺寸:
槽高度为:
2.5X0.56m,槽宽度为2X0.45m,所以洗砂槽顶至砂面高度:
He+2.5X+45%×0.7+0.56+0.06+0.071.01m
复算洗砂排水槽:
洗砂排水槽总面积:
F02×0.286×8.0×418.3m
符合要求
（9）滤池高度
HH+H+H+H+H+H+H+H+H+H+H0.3+0.2+0.2+0.7+0.484+0.69+0.1+1.0+0.15+1.5+0.36.35m
其中H?
?
滤池高度（m）,取5-5.5m[9]H0?
?
集水室高度（m）,取0.3-0.4m
H1?
?
滤板厚度（m）,取0.1-0.2m
H2?
?
承拖层高度（m）,取0.1m[9]
H3?
?
滤料厚度（m）,取0.8m[9]
H4?
?
洗砂排水槽底至砂面距离m
H5?
?
洗砂排水槽高度mH6?
?
洗砂排水槽堰上水头（m）0.1m[9]
H7?
?
冲洗水头（m）,取1.2m
H8?
?
清水堰上水头（m）,取0.1m[9]
H9?
?
过滤水头（m）,取1.5m
H10?
?
滤池超高（m）,取0.15-0.2m[9]
（10）虹吸滤池管径
进水管管径:
600mm取流速为0.7m/s,进水渠断面:
700mm×700mm,清水管管径:
700mm取流速为1.0m/s,排水管管径:
900mm取流速为1.2m/s
4.6消毒和清水池设计计算
4.6.1设计参数
已知设计水量Q122473m3/d5103m3/h,本设计消毒采用液氯消毒,预氯化最大投加量为1.7mg/L,清水池最大投加量为1.0mg/L。
4.6.2设计计算
1加氯量计算预加氯量为
清水池加氯量为二泵站加氯量自行调节,在此不做计算,则总加氯量为
为了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2台ZJ?
2转子加氯机,选用宽高为:
330mm×370mm,一用一备.
储氯量（按20天考虑）为:
液氯的储备于4个1吨氯瓶（H×D2020mm×800mm）和1个0.5吨氯瓶（H×D600mm×1800mm）。
2清水池平面尺寸的计算
（1）清水池的有效容积
清水池的有效容积,包括调节容积,消防贮水量和水厂自用水的调节量。
清水池的调节容积:
kQ0.1×11340011340m3式中:
k?
?
经验系数一般采用10%-20%;本设计k10%;
Q?
?
设计供水量Q113400m3/d;
消防用水量按同时发生两次火灾,一次火灾用水量取25L/s,连续灭火时间为2h,则消防容积:
根据本水厂选用的构筑物特点,不考虑水厂自用水储备。
则清水池总有效容积为:
清水池共设2座,有效水深取H4.5m,则每座清水池的面积为:
取22×501100m2,超高取0.5m,则清水池净高度取.5m。
（2）管道系统
1）清水池的进水管:
（设计中取进水管流速为0.8m/s）
设计中取进水管管径为DN800mm,进水管内实际流速为:
1.00/s
2）清水池的出水管
由于用户的用水量时时变化,清水池的出水管应按出水量最大流量设计,设计中取
时变化系数1.5,所以:
3
出水管管径:
（设计中取出水管流速为0.8m/s）
设计中取出水管管径为DN1100mm,则流量最大时出水管内流速为:
0.79m/s
3）清水池的溢流管
溢流管的管径与进水管相同,取为DN800mm。
在溢流管管端设喇叭口,管上不设阀门。
出口设置网罩,防止虫类进入池内。
4）清水池的排水管
清水池内的水在检修时需要放空,需要设排水管。
排水管径按2h内将水放空计算。
排水管流速按1.2m/s估计,则排水管的管径为:
设计中取排水管径为DN800mm
（3）、清水池的布置
1）导流墙
在清水池内设置导流墙,以防止池内出现死角,保证氯与水的接触时间30min。
每座清水池内导流墙设置3条,间距为15m将清水池分成4格。
导流墙底部每隔5m设0.1m×0.1m的过水方孔。
检修孔
在清水池的顶部设圆形检修孔2个,直径为1000mm。
通气管
为了使清水池内空气流通,保证水质新鲜,在清水池顶部设通气孔,通气孔共设4个通气管,通气管管径为200mm其伸出地面高度高低错落,便于空气流通
覆土厚度
取覆土厚度为0.7m。
5）清水池剖面示意图图4-4
4.7泵房设计
4.7.1一泵房的设计
1.一泵房吸水间设计
水厂地面标高68.0m,河流洪水位标高为42.50米,枯水位标高为38.7米,本设计一泵站吸水井底标高为10.65米,进水管标高为12.00米,一泵站吸水井底标高为24.5米,宽为6m,长度20m,分为两格。
2.一泵房设计
水泵选择:
一泵房中水泵型号选择:
2用1备,选用24SA-10B,水泵参数为:
流量473L/s,扬程为57.8m,轴功率为533KW,电机功率为600KW,效率90%,
一泵房底标高为40.5米,圆形钢筋混凝土尺寸为:
R12m,H6.2m。
4.7.2吸水井的设计
地面标高68.00m,清水池有效深度为4m,吸水井的低于清水池地面1.5m,吸水井标高为45m,宽为6m,长度15m,分为两格。
4.7.3二泵房的设计
1.水泵选择
二泵房中泵型号的选择:
3用1备
查给《排水设计手11册-常用设备》选泵。
选用型,水泵的参数如下:
型号流量
（）扬程m转数r/min功率（KW配电动机功率KW效率（%）真空度（m）
500S59A150057970315400746
187********21703932072
泵房的尺寸:
40m×20m,长度为控制间4m,泵轴之间的间距为4.0m,靠近控制间的泵与靠近吊装间的泵距离墙的距离也为4.0m,另外设4.0m做为吊装机械电葫芦用,共计40m。
2、水泵吸水管路
吸水管路长10m,Q5103/31701m3/h,管径DN500mm,v11.27,1000i4.3。
吸水管路局部水头损失计算资料见表4:
表4吸水管路局部水头损失计算表
名称喇叭口90°弯管闸阀渐缩阀水泵进口
DN/mm700500500500-350350
数量11111
局部阻力系数0.30.80.060.21.0
流速/m/s1.271.271.272.602.60
水泵吸水管的水头损失:
泵房所在室外地坪为50.5m,二泵房室内地面低于地面3m.。
二泵房为半地下式泵房。
3、泵房高度
选用LH5t电动葫双梁乔式起重机,泵房地面上高度为:
式中,a2为行车梁高度,mm;c2为行车梁底至其重钩中心的距离,a2+c21400mm;d为起重机钩的垂直高度,电机宽1120mm;e为最大机组的高度,810mm;h为吊起物底部与泵房进口平台的距离,200mm;n为100mm泵房高度地面下高度为H’1.2m,则泵房高度为:
第5章水厂高程布置计算
构筑物高程布置与厂区地形,地质条件及所采用的构筑物形成有关,而水厂应避免反应沉淀池在地面上架空太高,本设计采用清水池的最高水位与地面标高相同。
本设计规定清水池的最高水位为±0.00m。
5.1、管渠的水力计算
（1）清水池
清水池最高水位标高为±0.00m,池面超高为0.5m,则池顶标高为0.5m,有效水深4.0m,则池底标高为-4.0m。
（2）吸水井
清水池到吸水井的管线最长为83.66m,管径为DN1100,最大时流量Q0.75m3/s,查水力计算表:
水力坡度为i0.6‰,流速v0.79m/s,沿线设有3个闸阀,进口和出口,3个90o弯头.一个等径丁字管,局部阻力系数分别为0.06,1.0,1.0,1.05,1.05,则管中水头损失为:
因此,吸水井水面标高为-0.25m,加上超高0.5m,顶面标高为0.25m。
（3）滤池
滤池到清水池之间的管长为:
23.56m,设2根管,每根管流量为0.5m3/s,管径为DN800,查水力计算表:
流速v1.0m/s,坡度i1.5‰,沿线设有两个闸阀,一个等径丁字管,进口和出口,阻力系数分别为:
0.06,1.05,1.0,1.0,则管中水头损失为:
滤池的最大作用水头为2.0~2.5m,设计中取为2.3m。
（4）反应沉淀池
沉淀池到滤池管长为L20.48m,设2根管,每根管流量为0.5m3/s,管径为DN800,查水力计算表:
流速v1.0m/s,坡度i1.5‰,沿线设有两个闸阀,一个等径丁字管,进口和出口,局部阻力系数分别为0.06,1.05,1.0,1.0,则管中水头损失为:
絮凝池最大作用水头为:
0.4~0.5m,设计中取0.45m。
沉淀池最大作用水头为0.2~0.30m,设计中取0.25m。
（5）管式混合器
混合池到沉淀池之间的管线长为17.07m,设两根管,每根管流量为0.5l/s,管径为DN800,查水力计算表:
流速v1m/s,坡度i1.5‰,沿线有两个闸阀,一个等径丁字管,进口,出口的阻力系数分别是:
0.06,1.05,1.0,1.0,则水头损失为:
管式混合器水头为0.05m。
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