5万立方米净水厂设计计算书.docx

1、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；河底标高： 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： 1012t/m

2、2。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 3000NTU；pH 值： 7.4 6.8 ；水温：4.5 21.5 ；色度：年平均为 1113 度；臭味：土腥味；总硬度：123.35mg/LCaCO3；溶解氧：年平均 10.81 mg/L；Fe：年平均 0.435 mg/L，最大为 0.68 mg/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

3、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内用水单位数、 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 50000 m3/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 K h 取 1.5 。1、最高日用水量：Qq（17%

4、） 500001.07 m3d 53500 m3dd2、最高时用水量：QhQd53500m3 d2229 m 3 d2424式中 K h 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的排渣管，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

5、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 J ZM 630/1.6 ，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内，直通加氯点，地沟应有排水设施以防积水。输送氯气

6、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，一般高于地面 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， 放在磅秤坑内，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

7、水井体积为 320m3，平面尺寸为 10m4m=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， 使混凝剂在管道内很好的扩散， 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。 目前国内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

8、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、内层泥球，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 4060%，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

9、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。氯是目前国内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

10、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， 国内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W1aQ25 22294171524.2m3417cn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;3Q 设计处理的水量， 2229m/h;b溶液浓度（按商品

11、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 L B H 1.5m 1.5m 1.3m ，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： W 1.5 1.5 1 2.25m3 , 满足要求。2、溶药池容积： W20.3W1 0.3 4.2 1.26m3式中： W23），一般采用（ 0.2-0.3） W1；本设计取 0.3溶解池容积（ mW1。采用 2 个池子（一备一用），每个池子容积为 0.63 m3 。有

12、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 1 0.9m，面积 0.9 m2 ，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M aQ / (10001000) 53500 25 / (1000 1000) 1.61t堆高取 1.5m , 通道系数采用 1+15%=1.15，则仓库面积为：. . .1.61 30 1.15m 244.4m2 , 取 44m21.254、计量设备4.221000投药管流量： q0.0972 L / s243600查表得投药管管径： d15mm, 相应

13、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： Q 5.35104 m3/ d0.62 m3/ s 37.15 m3 / min水力停留时间： T5.0min二、设计计算配水井体积：VQT37.15 5.0185.8m3 ；配水井平面尺寸： 10m4m40m2 ；有效水深： H185.8 m 4.6m 。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 Q0.62 m0.62m ，取 0.7mbv1.01.0超高取 0.3m，渠道深 H (0.70.3)m1.0m 。

14、配水井设 DN=1200mm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3设计总进水量为 Q=53500m/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 。. . .图 4-1 管式静态混合器计算草图二、 设计计算1、设计管径Q5350030.12 m3静态混合器设在絮凝池进水管中， 设计流量 q510700 m dd ；n则静态混合器管径为：4q40.12D0.39 m ，本设计采用 D=400mm；

15、v3.14 1.02、混合单元数按下式计算 N 2.36 v 0.5 D 0.3 2.36 0.76 0.5 0.4 0.3 3.56 ，本设计取N=4；则混合器的混合长度为：L 1.1DN 1.1 0.4 4 1.76m3、混合时间L1.76 s 2.32sv0.764、水头损失22hi 0.1184qn 0.11840.124 0.38m 0.5m, 符合设计要求。4.44.4d0.4第四节 往复式隔板絮凝池设计计算一、 设计参数设计进水量 Q 5.35 10 4 m3 / d 2229m3 / h=0.62 m3 / s絮凝时间： T=20min池内平均水深： H1=1.8m超高： H2

16、=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。二、设计计算1、计算总容积VQT2229 20 m 3743m 36060. . .2、每池净平面面积F V743 m2206m2分为两池，每池净平面面积：nH 12 1.83、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）206, 取 21m。L=20.6m105、隔板间距絮凝池起端流速取 v 0.5m / s，末端流速取 v 0.2m / 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：末端廊道宽度：Q1

17、0.62a10.34mnvH2 0.5 1.8Q10.62a0.86mnvH2 0.2 1.8隔板间距按廊道内流速不同分为 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 a1 0.3m ，则实际流速 v1 0.57 m s ，按上法计算得：a2 0.4m,v2 0.43m sa3 0.5m,v3 0.34 m sa4 0.6m,v4 0.29m sa5 0.8m,v5 0.22 m sa 0.9m, v 0.19 m s每一种间隔采取 4 条，则廊道6总数为 624 条，水流转弯次数为

18、23 次。则池子长度（隔板间净距之和） ：L 4( a1 a2 a3 a4 a5 a6)4(0.30.40.5 0.6 0.8 0.9) 14m取隔板厚度 0.2m，则池总长 L140.22318.6m. . .5、水头损失按廊道内的不同流速分成 6 段后进行计算。各段水头损失按下式计算hiSiv02vi2Li2 g Ci2 Ri式中： vi第 i 段廊道内水流速度（ m/s）；v0 第 i 段廊道内转弯处水流速度（ m/s）；Si 第 i 段廊道内水流转弯次数；隔板转弯处局部阻力系数。 往复式隔板（1800 转弯）=3；Li 第 i 段廊道总长度 (m) ；Ri- 第 i 段廊道过水断面水力

19、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 Ri1通常按曼宁公式计算， Ci6。n第一段水力半径：R1a1 H 10.31.82H 10.32m 0.14ma11.8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 n 0.013 ，流速系数 C11 R1/610.141/655.43 ， C123072.48n0.013其他各段计算结果得：R20.18C257.80C223340.84R30.22C359.77C323572.45R40.26C461.45C423776.10R50.33C563.95C524089.60R60.36C66

20、4.88C624209.41. . .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：Q10.62v010.38m / s1.5na1 H1.5 2 0.3 1.8其他各段转弯处的流速：v02，v030.23m/ s0.29m / sv04，v050.14m/ s0.19m / sv060.13m / s第一段廊道长度： L1 4B 4 10 40m第一段廊道内水流转弯次数：S1 4则絮凝池第一段的水头损失率hSv02v12L1340.3820.5720.14400.107m2gC12 R12 9.81 3072.4811将各段水头损失计算结果列表如表4-1 所示表

21、4-1各管段水头损失计算段数SLRv0vnChnnnnn14400.140.380.5755.430.10724400.180.290.4357.800.065634400.220.230.3459.770.032444400.260.190.2961.450.026054400.330.140.2263.950.013663300.360.130.1964.880.0112hi0.272mhhi 0.272m6、 GT值计算水温 T 20 0 c ， 1.029 10 4 (kg gs / m 2 )Gh10000.272s 146.9s 10T60 1.02910 420. . .GT 4

22、6.9 20 60 56280GT值在 104 105 范围内，说明设计合理。7、池底坡度h0.272i1.5%L18.6第五节平流式沉淀池设计计算一、设计参数设计水量： Q15 10 4 m 3 /d , 分设 2 池, 水厂自用水量为 6%。则每组设计水量11500001.07=1114.5m3/h=0.31m3/sQ =224表面负荷： Q/A=38.4m 3 /(m 2 /d)沉淀时间： T1 =2h絮凝时间： T2 =20 min沉淀池水平流速： v=0.010m/s二、设计计算1、沉淀池表面积A1114.5 24 m 2 =697m 238.42、沉淀池长L=3600 vT1 =3

23、600 0.010 2=72m3、沉淀池宽697B= m=9.6m ，取 10m。4、沉淀池有效水深H= QT = 1114.5 2 m=3.2m 采用 3.5m（包括保护高）BL 9.6 725、放空管直径沉淀池放空时间按 5 h 计，则放空管直径：0.7BLH0.50.7 9.672 3.20.5mm。d=53600=0.22m ，采用 DN=250T6、出水渠深度. . .出水渠断面宽度采用 0.6 m ，出水渠起端水深0.372H=1.733 +0.2m=0.69m9.81 0.6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

24、与宽度 B 之比： L B72 9.67.54 ，满足要求；沉淀池长度 L 与深度 h 之比： L h72 3.222.510 , 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= 30.72 m=1.92m16弗劳德数 Fr =v2=0.0102=5.3110-6Rg1.92 9.81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0.15 m/s ，则孔口总面积为 0.37/0.15=2.47m 2 。每个孔口尺寸定为 15cm 8cm ，则孔口数为 2.47/0.15 0.08=206个。第六节 V 型滤池设计计算一、设计参数设计

25、处理水量： Q 5 1041.07 5.35 104 m3 / d2229m3 / h 0.62m3 / s滤速： v 12m/ h ；强制滤速：m / h ；第一步气冲冲洗强度 q气115L /( m2 s) ；第二步气水同时反冲，空气强度 q气 2 =15L/(m 2 s)水强度 q水1 =4L/(m 2s) ；第三步水冲洗强度 q水 2 =5L/(m 2 s) ；，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/(m 2 s) 。. . .图 4-2 V 型滤池剖面示意图二、