水厂计算书讲解.docx

1、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（NTU3色度度4总硬度毫克/升5PH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）0.30.40.50.60.751.01.21.5通过砂量所占的百分比（3045566273818893d3.厂区地形图（1: 500）1卩a=130m b=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

2、.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.O5 X 87000=91350 M/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J J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23min,3取 T=2.5min 取，则配水井有效容积为 W=QT=3806.23 2.5/60=

3、168.6m 。2.进水管管径D=1100mm v=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=0.53m 3/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= mb2gH 3/2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

4、，m，取堰宽b=6.28m；H堰上水头，m则有：H=0.1m4.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00.67范围内），所以，该堰属于矩形薄壁堰。5.配水管管径D=900mm v=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=91350 m1/d=1.06m3/s，进水管采用两

5、条钢管，每条钢管流量为 1903m/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=50 x 0.899/1000=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10m1.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d2d2/d 1=0.75di=900mm d2=0.75 x 900=675mm3.孔板处流速 v =vx (d 1/d 2)

6、=0.83 x (900/675) =1.48m/s符合设计要求1.0-1.5m/s4.孔板水头损失 h丸 v 7(2g)=2.66 x 1.48 2/(2 x 9.81)=0.3mH2。式中E为孔板阻力系数，当d2/d 1=0.75时，E =2.665.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=1.1 x Dx N=1.1x 0.9 x 2=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

7、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：3806=9.13m3417 10 3取 10m3XA/ uQ 汉 2400 uQW :bn 1000 1000 417bn溶液池设置两个，每个容积为 W=5m形状采用矩形，尺寸为 BX LX H=2.0X 2.0 X（ 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 0.3 5 = 1.5m3溶解池池体尺寸为BX LX H=1.0X 1.5 X（ 1.0+0.2 ） m （池顶高出地

8、面 0.2m）溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流量q。W260t1.5 100060 10= 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：W 3 100024 60 6010 3 100024 60 60= 0.347L/s查表得投药管管径d=20mm相应流速为0.31m/s2.4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=0.15m

9、mol/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/LX 16%=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=3 X 0.055-0.15+0.385=0.4mmol/L。CaO分子量为56,则市售石灰投量为 0.4 X 56/0.5=44.8mg/L3.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0.5mx 0.4mx 0.2m, 投药量为30mg/L,水厂设计水量为3806.25用。药剂堆放高

10、度为1.5m,药 剂储存期为30d。3.2设计计算硫酸铝的袋数：Q x 24ut QutN 0.024 -1000W W有效堆放面积：0.0243806.25 30 3040二 2056(袋)NVH(1 -e)2二 69m2056 0.5 0.4 0.21.5 (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=87000X 1.05=91350m/d=3806.25m/h=1.06m /s 预氯化最大投加量为

11、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 = 0.001 1 4375 = 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=3806.25 n/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 (6.5625 4.375) 3937.

12、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/s2、计算2.12.22.3絮凝池平面面积A每个絮凝池的设计水量： Q=837.5 m3/d=951.56m3/h264 m3/s絮凝池容积：w=Qt/60=951.56 X 12/60=190.312 m 3絮凝池池深取4.

13、3m空竺二 44.26m2A W AH 4.32.4絮凝池单个竖井的平面面积Q 0262.2m2v 0.12取竖井长=1.5m,宽B=1.5mA 44.26 n =f 2.25-19.67 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 Q264 06m2W 栅 0.25竖井中栅条面积： A1栅=2.25-1.06=1.19 m单栅过水断面面积：a1栅=1.5 X 0.05=0.075 m2所需栅条数为：M A1栅1.19= 15.87 根a1 栅 O.。75取M

14、1=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 S1 J500 -16 50 = 46.67mm151.5 15 0.047实际过栅流速v二 0264 二0.249m/s2.7.2中段设置疏栅后:竖井过水面积：A2水Q-也=1.20m2V2栅0.22竖井中栅条面积： A2栅=2.25-1.20=1.05 m2单栅过水断面面积：32栅=1.5 X 0.05=0.075 m2所需栅条数为：M2 10 =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S2 1500 -14 50 61.54mm13

15、实际过栅流速v 0264 0.22m/s1.503X0.06152.8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=5.2m2.9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200mm2.10水头损失h2v1 、1g2h 总水头损失，mn每层栅条的水头损失，mh2每个孔洞的水头损失，mE 1 栅条阻力系数，前段取1

16、.0，中段取0.9 ;E 2 孔洞阻力系数，取3.0 ；v 1 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)1P0.300.881.42 X 0.6220.300.881.42 X 0.6230.270.981.42 X 0.6940.241.11.42 X 0.7750.221.21.42 X 0.8560.201.321.42 X 0.9370.191.391.42 X 0.9880.191.391.42 X 0.9890.181.471.42 X 1.04100.171.551.42 X 1.09110.

17、161.651.42 X 1.16120.151.761.42 X 1.24130.141.891.42 X 1.33140.132.031.42 X 1.43150.122.21.42 X 1.55160.112.41.42 X 1.69170.102.640.66 X 4.0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)E 1=1.0c)过过栅流速V1栅=0.25m/sd)竖井隔墙6个孔洞h =為 h h2 =18 1 -025 3 (0.32 0.32 0.272 0.242 0.222 0.22) =0.118m2 況 9.81 2 汇 9.81第二段数据如下：a

18、)竖井数6个，单个竖井栅条层数2层，共计12层b)E 1=0.9c)过过栅流速V2栅=0.22m/sd)竖井隔墙6个孔洞 0.22 3 2 2 2 2 2 2h 八 m h2 =12 0.9 (0.192 0.192 0.182 0.172 0.162 0.152) = 0.055m2x9.81 29.81第三段计算数据如下：水流通过的孔数为53 2 2 2 2 2h h2 (0.14 0.13 0.12 0.11 0.1 ) =0.011m9.812.11各段停留时间第一段 t=vQ=1.52x 4.3 x 6/0.264=219.886s=3.66min第二段 t=v 2/Q=1.52x

19、4.3 x 6/0.264=219.886s=3.66min第三段 t=v 3/Q=1.52X 4.3 x 8/0.264=293.182s=4.89min2.12 G值gh uT当 T=20C 时，u=1 x 10-3Pa s第一段G1000 9.81 0.118 172.5s1 10 219.886第三段G第二段G. 1 10 219.886=49.5s90 = 1000 9.81 0.011 .UT3 一 1 10 293.182-19.2sJ平均速度梯度1000 9.81 0.184，1 10 732.954=49.6s，,在 20-70s-1 之间，符合水力计算GT -49.6 73

20、2.954 =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1 1 1 1 1 I 1清水区I斜管区配水区穿孔排泥管积泥区1.设计参数3 3 3设计用两组斜管沉淀池，每组流量 Q=Q/2=45675m/d=1903.125m/h=0.529 m /s 斜管材料采用厚0.4mm塑料板热压成正六角型管，内切圆

21、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6O02.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 9.3mx 19m=176.7rfi2.2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 =8.8 x 19/1.03=162.3 m2.4 池高 H斜管高度 h=1x s

22、in60 =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=4.27m2.5 核算水力半径 R=d/4=25/4=6.25mm=0.625cm当水温t=20 C时，水的运动粘度v=0.01cm7s，则管内流速V=Q/(Asin60 )=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/v 0=1000/3.8=263.16s=4.4

23、min 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12m孔口总面积 A=0.529/0.2=2.65m 2每个孔口尺寸定为 3 =15cmX 8cm=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/s2.7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=0.529/1 6=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.

24、9x 0.0400.4=0.25m起点槽中水深 H1=0.75b=0.75x 0.25=0.19m终点槽中水深 H2=1.25b=1.25x 0.25=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/su 流量系数，取0.62h 孔口淹没水深，取0.05m2 2所以 3 =0.033/(0.62 X (2 X 9.8 X 0.

25、05) )=0.055m2)单孔面积3 0孔眼直径采用d=30mm则单孔面积2 2 23 0=n d/4=3.14 X 0.03 /4=0.00071m3)孔眼个数 n=3 / 3 0=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=0.518m6)落水斗：出水管直径 d=200mm出水管的喇叭口直径 d=300mm2.8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

26、，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、w 17m/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

27、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20 l/(s m)。2.设计计算:2.1池体设计：滤池工作时间t24 24t =24-t 24 -0.2 23.9h (式中未考虑排放初滤水)。T 48滤池总面积FF=Q/vt =91350/ (12 X 23.9 ) =318.53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:Nv 4 12v

28、 16m/h 满足v - 17m/h的要求N -1 4-15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=4.03m6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y2loV21 - m

29、t=180 3g mt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,20C时为0.0101 cm2 / s;2 2g -重力加速度,981 cm /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，l 0 = 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=18020.0101 1-0.53 -981 0.5x0.8 0.1100 0.33 19.11cm根据经验,滤速为9-10m/h时,清洁滤料