自来水厂设计说明书

第一章第一章 设计基本资料和设计任务设计基本资料和设计任务 1 11 1 设计基本资料设计基本资料 近期规模 1 万 m3 d 水处理构筑物按照近期处理规模进行设计 水厂的主要构筑物分为 1 组 第二章第二章 水厂工艺方案的确定水厂工艺方案的确定 2 12 1 设计基本资料设计基本资料 水处理构筑物类型的选择 应根据原水水质 处理后水质要求 水厂规模 水厂用地面积和地形条件等 通过技术经济比较确定 初步选定方案如下 取水 一级泵站 管式静态混合器 竖井式絮凝池 斜管沉淀池 重力无阀滤池 清水池 二级泵房 用户 消毒剂 第三章第三章 水厂各个构筑物的设计计算水厂各个构筑物的设计计算 3 13 1 一级泵站一级泵站 1 一泵房吸水井 水厂地面标高 0 000m 河流洪水位标高为 1 000m 枯水位标 高为 6 000m 设计一泵站吸水井底标高为 8 000m 进水管标高为 7 000m 一泵站吸水井顶标高为 0 500 米 宽为 6m 长度 20m 分 为两格 2 一泵房 一泵房底标高为 9 000m 一泵房顶标高为 6 500m 3 23 2 混凝剂的选择和投加混凝剂的选择和投加 设计原则设计原则 溶液池的底坡不小于 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 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上或半地下为 宜 池顶宜高出地面 1 0m 左右 以减轻劳动强度 改善操作条件 溶解池一般采用钢筋混凝土池体来防腐 已知条件已知条件 水厂构筑物设计流量 Q 10000m3 d 根据原水水质及水温 参考 有关水厂的运行经验 选精致硫酸铝为混凝剂 最大投加量为 30mg L 精致硫酸铝投加浓度为 10 采用计量投药泵投加 计算过程计算过程 1 溶液池容积 W1 W1 uQ 417bn 式中 u 混凝剂 精致硫酸铝 的最大投加量 30mg L Q 处理的水量 416 67m3 h b 溶液浓度 按商品固体重量计 10 n 每日调制次数 2 次 所以 W1 30 416 67 417 10 2 1 5 m3 溶液池容积为 2 m3 有效容积为 1 5 m3 有效高度为 1m 超高 为 0 3m 溶液池的形状采用矩形 长 宽 高 1 5 1 0 1 3m 置 于室内地面上 池底坡度采用 0 03 溶液池旁有宽度为 1 5m 工作台 以便操作管理 底部设放空管 2 溶解池 搅拌池 容积 W2 W2 0 3W1 0 3 1 5 0 45 m3 其有效高度为 0 5m 超高为 0 3m 设计尺寸为 1 0 1 0 0 8m 池底坡度为 3 溶解池池壁设超高 以防止搅拌溶液时溢出 溶解 池为地下式 池顶高出地面 0 5m 以减轻劳动强度和改善工作条件 由于药液具有腐蚀性 所以盛放药液的池子和管道以及配件都 采用防腐措施 溶液池和溶解池材料采用钢筋混凝土材料 内壁涂 衬以聚乙烯板 为增加溶解速度及保持均匀的浓度 采用机械搅拌设备 使用 中心固定式平桨板式搅拌机 3 加药间和药库 加药间和药库合并布置 布置原则为 药剂输送投加流程顺畅 方便操作与管理 力求车间清洁卫生 符合劳动安全要求 高程布置符 合投加工艺及设备条件 储存量一般按最大投药量的期间的 15 30 天 的用量计算 混凝剂为精制硫酸铝 每袋的质量为 40kg 每袋的体积为 0 5 0 4 0 2 m3 投药量为 30g m3 水厂设计水量为 416 67m3 h 药剂堆放高度为 1 5m 药剂贮存期为 30d 硫酸铝袋数 N 24Qut 1000W 24 416 67 30 30 1000 40 225 袋 有效堆放面积 A NV 1 5 1 e 225 0 5 0 4 0 2 1 5 0 8 7 5 3 33 3 管式静态混合器管式静态混合器 计算过程计算过程 1 设计流量 每组混合器处理水量为 10000 m d 416 7m h 0 116 m s 333 2 水流速度和管径 由流量为 416 7 m h 查水力计算表得 v 1 21m s 管径 350 3 mm 1000i 6 09 3 43 4 栅格絮凝池栅格絮凝池 3 4 1 反应设备的设计 在絮凝池内水平放置栅条形成栅条絮凝池 栅条絮凝池布置成 多个竖井回流式 各竖井之间的隔墙上 上下交错开孔 当水流通 过竖井内安装的若干层栅条或栅条时 产生缩放作用 形成漩涡 造成颗粒碰撞 栅条絮凝池的设计分为三段 流速及流速梯度 G 值逐段降低 相应各段采用的构件 前段为密网 中段为疏网 末段不安装栅条 3 4 2 平面布置及尺寸确定 水厂设计流量为 Q 10000m3 d 0 116m3 s 设絮凝时间为 12min 得絮凝池的有效容积为 V 0 116 12 60 83 52m3 设平均水深取 4 5m 得池的面积为 A 18 56m2 5 4 52 83 竖井流速取 0 12m s 得单格面积为 f 0 93m2 取 0 93m2 12 0 116 0 设每格宽 0 93m 边长采用 1 0m 则每格面积为 0 93m2 由此得分格数为 n 20 93 0 56 18 为配合沉淀池尺寸 采用 23 格 实际絮凝时间为 t 848s 14 1min 116 0 235 493 0 0 1 池的平均有效水深为 4 5m 取超高 0 45m 泥斗深度 0 65 得池总高度为 H 4 5 0 45 0 65 5 6m 平面布置形式 采用 23 格 如下图 1 所示 图 1 栅条絮凝池平面示意图 竖井尺寸采用 1 0m 0 93 内墙用木板厚度取 0 03m 外墙厚 度取 0 2m 池子总长 L 0 93 6 0 03 5 0 2 2 6 13m 取 6 0m 宽 B 1 0 4 0 03 3 0 2 2 4 5m 絮凝池分为三段 前段放密栅条 过栅流速 竖井平均流速 1 0 25 vm s 栅 1 0 12 vm s 井 中段放疏栅条 过栅流速 竖井平均流速 2 0 22 vm s 栅 2 0 12 vm s 井 末段不放栅条 竖井平均流速 0 12 m s 前段竖井的过孔流速为 0 3 0 20m s 中段 0 2 0 15m s 末段 0 1 0 14m s 过栅流速 前段 0 30 0 25m s 中段 0 25 0 22m s 3 4 3 栅条设计 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 前段放置密栅条后 竖井过水断面面积为 A1 0 464m2 1V Q 25 0 116 0 竖井中栅条面积为 A1 栅 0 93 0 464 0 466m2 单栅过水断面面积为 a1 1 0 0 05 0 05m2 所需栅条数为 n 0 466 0 05 9 32 取 10 根 1 1 a A 两边靠池壁各放置栅条 1 根 中间排列放置 8 根 过水缝隙数为 9 个 平均过水缝宽 S1 930 10 50 9 0 048m2 实际过栅流速 V 0 116 9 0 048 1 0 0 27m s 1 中段放置疏栅条后 竖井过水断面面积为 A2 0 53m2 2V Q 22 0 116 0 竖井中栅条面积为 A2 0 93 0 53 0 4m2 单栅过水断面面积为 a2 1 0 0 05 0 05m2 所需栅条数为 n 0 4 0 05 8 0 取 8 根 2 2 a A 两边靠池壁各放置栅条 1 根 中间排列放置 6 过水缝隙数为 7 平均过水缝宽S1 930 8 50 7 0 076m2 实际过栅流速 v2 0 116 7 0 076 1 0 0 22m s 3 4 4 竖井隔墙孔洞尺寸 竖井隔墙孔洞的过水面积 流速 流量 孔洞高度 h 宽 面积 过水洞流速按进口 0 3m s 递减到出口 0 1m s 计算 得各过水洞的尺寸流速如下表 分格编 号 1234567 孔洞高 宽 0 39x1 00 41x1 00 44x1 00 48x1 00 52x1 00 55x1 00 57x1 0 第 一 段 流速 m s 0 30 280 260 240 220 210 20 分格编 号 891011121314 孔洞高 宽 0 57x1 00 60 x1 00 64x1 00 68x1 00 73x1 00 75x1 00 77x1 0 第 二 段 流速 m s 0 200 190 180 170 160 150 15 分格编 号 15161718192021 孔洞高 宽 0 83x1 00 83x1 00 89x1 00 89x1 00 97x1 00 97x1 01 05x1 0 流速 m s 0 140 140 130 130 120 120 11 分格编 号 22 孔洞高 宽 1 16x1 0 第 三 段 流速 m s 0 10 3 4 5 各段水头损失 22 12 1212 22 vv hhhm gg 式中 h 各段总水头损失 m h1 每层栅条的水头损失 m h2 每个孔洞的水头损失 m 栅条阻力系数 前段取 1 0 中段取 0 9 1 孔洞阻力系数 取 3 0 2 竖井过栅流速 m s 1 v 各段孔洞流速 m s 2 v 中段放置疏栅条后 1 第一段计算数据如下 竖井数 7 个 单个竖井栅条层数 3 层 共计 21 层 过栅流速 0 258m s 1 v 栅 竖井隔墙 7 个孔洞 过孔流速分别为v1 孔 0 30m s v2 孔 0 28m s v3 孔 0 26m s v4 孔 0 24m s v5 孔 0 22m s v6 孔 0 21m s v7 孔 0 20m s 则 22 12 1212 22 vv hhh gg 21 1 0 3 0 7 8 92 258 0 2 8 92 2 021 0 22 0 24 0 26 0 28 0 3 0 2222222 0 53m 第二段计算数据如下 竖井数 7 个 每个设置栅条板 2 层 总共栅条板层数 14 过栅流速 0 23m s v2栅 竖井隔墙 7 个孔洞 过孔流速分别为v1 孔 0 20m s v2 孔 0 19m s v3 孔 0 18m s v4 孔 0 17m s v5 孔 0 16m s v6 孔 0 15m s v7 孔 0 15m s 则 22 12 1212 22 vv hhh gg 14 0 9 3 0 7 8 92 23 0 2 8 92 15 0 15 0 16 0 17 0 18 0 19 0 2 0 2222222 0 25m 2 第三段计算数据如下 水流通过的孔洞数为 8 过孔流速为v1 孔 0 14m s v2 孔 0 14m s v3 孔 0 13m s v4 孔 0 13m s v5 孔 0 12m s v6 孔 0 12m s v7 孔 0 11m s v8 孔 0 10m s 则 2 2 22 2 v hh g 3 0 5 8 92 10 0 11 0 12 0 12 0 13 0 13 0 14 0 14 0 22222222 0 09m 3 4 6 各段停留时间 第一段 t1 253s 4 2min Q V1 116 0 75 493 0 0 1 第二段 t2 253s 4 2min Q V2 116 0 75 493 0 0 1 和第三段 t3 288s 4 8min Q V3 116 0 85 493 0 0 1 3 4 7 水力校核 G h T 当 T 20 C 时 3 1 10 Pa s A 表 4 水力校核表 段号停留时间 s 水头损失 m G S 1 12530 5382 7 22530 2556 8 32880 0932 7940 8759 8 GT 59 8 794 4 75 104在 10000 100000 之间 符合水力要求 3 53 5 斜管沉淀池斜管沉淀池 区区区区区 区区区 区区区 区区区 区区区 区区区区区 3 5 13 5 1 池体设计计算池体设计计算 1 已知条件 单组构筑物进水量 Q 10000 m d 416 7m h 0 116 33 m s 3 颗粒沉降速度 0 35 mm s 2 设计采用数据 清水区上升流速 v 2 5 mm s 采用塑料片热压六边形蜂窝管 管厚为 0 4mm 边距 d 30mm 水 平倾角 60 3 清水区面积 A Q v 0 116 0 0025 46 4 其中斜管结构占用面 积按 3 计 则实际清水区需要面积 A 46 4 1 03 47 8 为了配水均匀 采用斜管区平面尺寸 6m 8m 使进水区沿 6m 短一 边布置 4 斜管长度 l 管内流速 v0 v sin 2 5 sin60 2 5 0 866 2 89mm s 斜管长度 l 1 33 v0 sin d cos 1 33 2 89 0 35 0 866 30 0 35 0 5 607mm 考虑管端紊流 积泥等因素 过渡区采用 250mm 斜管总长 l 250 607 857mm 按 1000mm 计 5 池子高度 采用保护高度 0 3m 清水区 1 2m 布水区 1 5m 穿孔排泥斗槽高 0 8m 斜管高度 h l sin 1 sin60 0 87m 池子总高 H 0 3 1 2 1 5 0 8 0 87 4 67m 6 沉淀池进口采用穿孔墙 排泥采用穿孔管 集水系统采用穿孔管 7 复算管雷诺数及沉淀时间 Re Rv0 式中水力半径 R d 4 30 4 7 5mm 0 75cm 管内流速 v0 0 289 cm s 运动黏度 v 0 01cm s 当 t 20 时 Re 0 75 0 289 0 01 21 7 沉淀时间 T l v0 1000 2 89 5 8min 沉淀时间 T 一般 4 8min 3 5 2 配水槽 配水槽宽 b 1