兖州市某区给水工程工艺设计

天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计1目 录第一章 净水构筑物的设计计算11.1 设计供水量11.2 药剂溶解池与溶液池的计算11.3 混合设备21.4 絮凝设备21.5 沉淀设备131.6 过滤设备161.7 消毒设备331.8 清水池34第二章 水厂平面高程布置372.1 平面布置372.2 高程布置37第三章 二级泵房403.1 水泵机组的选择403.2 机组的布置和基础设计413.3 吸水管和压水管路设计413.4 泵房机器间布置423.5 吸水井设计423.6 水泵安装高度验算433.7 复核水泵与电机44天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计23.8 各工艺标高设计45参考文献48外文资料中文译文致谢天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计3第一章 净水构筑物的设计计算1.1 设计供水量根据原始资料最高日供水量 Q=119000d/m。自用水系数为 1.05。设计水量 Q=1250000d/m。1.2 药剂溶解池和溶液池计算1.2.1 溶液池溶液池容积 W1：设计流量为 Q=5208.33（ m3 /h），混凝剂味硫酸亚铁，助凝剂为液态氯（亚铁氯化法）。混凝剂最大投加量为 =20（mg/l）（按 FeSO4 计），药溶液浓度为 15（按商品质量计），每天调制次数为 n=2，溶液池调节容积为：W1Q/（417bn）=205208.33/（417152）8.325（m）。设计取 9（m 3），溶液池分三格，一格备用。每格的有效容积为 9(m)，有效高度为 1.5(m)，超高取 0.5(m)，则每格实际尺寸为：BLH=1.5 m3m2m。1.2.2 溶解池容积W20.3 W10.392.73(m)。 （1-1）有效高度取 1.0(m)，超高取 0.3(m)，则溶解池实际尺寸为：BLH=11m2m1.3m=2.863m。溶解池的放水时间采用 t=10min，则放水流量q=W2/60t=31000/6010=5L/s （1-2）查水力计算表的投药管管径 d=40mm，相应流速为 v=258m/s溶解池底部设管径 d=100mm 的排渣管一根。（1）投药管投药管流量 q=W121000/246060=0.208L/s 查水力计算表的投药管管径d=10mm，相应流速为 v=1.58m/s，溶解池底部设管径 d=100mm 的排渣管一根。（2）亚铁氯化的加氯量CL=u/8+(1.52)=4.5mg/L （1-天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计43）（3）计量泵压力投加如简图：图 1 计量泵投加图1- 溶解池 2- 输药管 3- 溶液池4- 计量泵 5- 管式静态混合器1.3 混合设备1.3.1 混合设备管式静态混合器，采用 2 条。1.3.2 设计计算由于絮凝池进水管的流速要求 v1.0m/s，故取 v=1.2m/s。则每组混合器处理水量为：1.447/2=0.724 。sm/3则静态混合器直径 D：D= = =0.88m，取为 900mm （1-5.04）（ VQ5.02174）（ 4）水流过静态混合器的水头损失：静态混合器设 3 节混合元件，即 n=3h=0.1184n mDQ30.9.724318.04.2 原 水 管 道 药 剂 混 合 单 元 体静 态 混 合 器图 2 管式静态混合器天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计51.4 絮凝设备 (折板絮凝池)设计参数：折板絮凝池第一段的流速大致为 0.12-0.18m/s，絮凝时间为2.5-3.5min；第二段的流速大致为 0.10-0.15m/s，絮凝时间为 2.5-3.5min；第三段的流速大致为 0.08-0.12m/s，絮凝时间为 2.5-3.5min。折板夹角可采用 90 度，折板宽度 b 采用 0.5m，折板长度为 0.8-1.0m；折板絮凝池要设排泥措施。1.4.1 絮凝设计参数确定1 絮凝池组数 n=1，组絮凝池由 2 个絮凝池组成。2. 絮凝时间取 10min。3. 絮凝池进口流速为 0.4m/s，凝池出口流速为 0.05m/s，过渡区流速为0.04m/s。1.4.2 设计计算1. 设一组絮凝池由两个絮凝池组成， 则单池设计流量为：=0.723864025Qsm/32. 絮凝池所需容积及絮凝池总体尺寸确定絮凝池所需净容积为：V=2QT=20.7231060=867.6 （1-35）絮凝池的隔墙，折板所占容积按 30%计算，则絮凝池的实际体积为1.3V=1127.88 。3m为了与沉淀池配合，现取折板絮凝池池长 22.0m，池高为 5.0m，池内平均水深为 4.5m，则折板絮凝池的宽为 B=1.3V/LH=10m，取 B=10.00m。3. 进水管计算设两条进水管，其设计流量为 0.732 ，取流速 V=1.2m/s，直径sm/3D= = =0.88m，取为 900mm （1-6）5.04）（ VQ5.02173）（ 兩条进水管承担两个絮凝池。4. 折板翻腾絮凝部分（1）分室分格折板絮凝池分为 5 个絮凝室，每个絮凝室分为若干格。第絮凝室：分为 5 格，每格净宽为 1.216m(未计折板厚所占体积) ，该室的水流速度为 0.40m/s，则每格长为 ，mBVQL40.126.0731取 1.40m。天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计6第絮凝室：分为 4 格，每格净宽为 1.522m，该室的水流速度为0.30m/s，则每格长为 ，取 1.60m。mBVQL60.152.30722 第絮凝室：分为 3 格，每格净宽为 2.131m，该室的水流速度为0.20m/s，则每格长为 ，取 1.7m。71.3.203第絮凝室：分为 3 格，每格净宽为 2.131m，该室的水流速度为0.10m/s，则每格长为 ，取 3.50m。mBVQL43.1.20744 第絮凝室：分为 2 格，每格净宽为 3.270m，该室的水流速度为0.05m/s，则每格长为 ，取 4.50m。47.20.355(2) 折板设计折板的通道拐弯处的过水断面面积为通道过水断面的 1.2-1.5 倍，按此原则对折板进行凑整计算。第室内：第一块折板上部的水深为： mLVQH2.1540.7311第三格折板上部孔口水深与其相同折板部分总高为：5.0-1.22-0.30=3.48m(0.3m 为超高)。第二块折板下部孔口高为： 37.160.4212第四格折板下部孔口高与其相同则折板的总高为：5.0-1.37=3.63m 。第室至第室隔墙上部孔口的水深(取孔口宽为 0.80m)为：mBVQH23.1/)0.4.(7132221 第室内：第一格折板及第三格折板下部孔口高为： LV83.10.37212.321 天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计7则折板部分的总高为：5.0-1.83=3.17m 。 第二格折板上部的水深为： mLVQH54.160.372122 则折板部分总高为：5.0-1.54-0.30=3.16m(0.30m 为超高)。第室至第室隔墙上部孔口的水深(取孔口宽 1.00m)为：BVQH46.12/)0.3.(0.173232 第室内：第一格折板下部孔口高为： mLVQH59.270.13.331则折板的总高为：5.0-2.59=2.41m 。第二格折板上部孔口的水深为： 16.270.3332则折板部分总高为：5.0-2.16-0.30=2.54m。第室至第室隔墙下部孔口高度为：mBVQH16.2/)0.2.(0.1732.4343 取孔口宽为 1.20m，安全系数为 1.2。第室内：第一格折板上的水深为： LVQH09.25.3107441则折板部分总高为：5.0-2.09-0.30=2.61m。第二格折板下部孔口高为： m9.250.3172.44则折板部分总高为：5.0-2.59=2.41m 。第室至第室隔墙上部孔口水深为：(孔口宽为 1.30m)。mBVQH75.32/)0.1.(3.75454 第室内：折板下部孔口高为： LVQH89.30.421.5则折板部分的总高为：5.0-3.89=1.11m 。第室到过渡区上部隔墙上孔口水深为：天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计8mBVQH32.4/)0.5.(.473212.15 表 1 折板规格及数量室别 lb 折板块数 70030025 60 70040030 27 75040030 15 150050040 11 200060040 3折 板 尺 寸 示 意lb相 对 折 板 单 元图 3 折板尺寸示意图5.折板絮凝池水头损失计算（1）几点说明板内的水头损失按明渠渐放渐缩计算。水流从折板一边流到另一边的流速为该室内的流速，从一室到另一室的天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计9流速为两室流速的平均值。峰宽值的确定B=2b ACOS2式中：A峰宽(m) B谷宽(m) b折板宽(m) 折板夹角设板长 L，根据流量不变得原则：Q=LAV 1 = LBV2。（1-7）21VbCOS当 =90时， B= Ab21Vb(2) 折板通道上的断面尺寸及流速的确定。表 2 折板通道上的断面尺寸及流速室别 每格长度(m)每格宽度(m)间距 (m) 面积(m 2) 扩大断面流速(m/s)缩小断面流速(m/s)1.50 1.824 1.40 1.2161.924 2.3040.313 0.4001.60 2.435 1.60 1.5222.166 3.2970.222 0.3001.70 3.623 1.70 2.1312.266 4.8290.152 0.2023.50 7.459 3.50 2.1314.207 8.9650.082 0.0984.50 14.715 4.50 3.274.348 17.4880.041 0.049（3）絮凝池流线上水头损失计算与絮凝池内水位标高的确定。第一室：有效水深为 4.70m，超高 0.30m，池深为 5.0m。第一室的入口处：V=0.40m/s，B=1.216m ，Q=0.732 sm/3入口孔口高为： =1.2Q/BV=1.20.732/(1.2160.4)=1.806m。入 口H入口的水头损失为：=(1.06+1.80) （1-8）gVh2）（ 转入 口入 口 021.8.924其中： 0.106.转入 口 ，天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计10 第一格：渐放断面水头损失： 。mh012.8.92340.5721 渐缩断面水头损失： 。8.4).1(2第一块折板上的板顶标高为：4.70-1.216=3.484m 。第二格(第三格与之相同)渐放断面水头损失： 。mh013.8.9240.5821 渐缩断面水头损失： 。28.4)3.1(722下部转弯孔口高度为 1.39m，则孔口的实际流速为： V=Q/HB=0.732/(1.391.216) =0.43m/s。孔口内水头损失为： 。mgVhi 019.8.2430.6.12( ）（）转孔 第三格内的水位标高为：4.70-0.012-0.028-0.013-0.028-0.019=4.600m。第三块折板的板顶标高为：4.60-1.16=3.440m 。第五格第四格水头损失计算同第三格。水流经过第四块折板下面的孔口流速为 0.33m/s，则孔口内水头损失为： mgVhi 019.8.2340.6.12( ）（）转孔 渐放断面水头损失： 。h3.5.221渐缩断面水头损失： 。m028.1.94)3.81(0722 第五格内的水位标高为：4.600-0.028-0.013-0.019-0.013-0.028=4.499m。水流从第室流入第室时，孔内水头损失为： gVhi 038.1.9240.6.12(2 ）（）转孔 孔内水深 1.16m，则过流孔的孔底标高为：4.499-1.16=3.339m。第絮凝室内总水头损失为： 。mh21.4.7第室：天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计11第一格：渐放断面水头损失： 。mh05.81.9230.521 渐缩断面水头损失： 。13.)7.4(2下部转弯孔口高度为 1.85m， 孔口内的实际流速为：V =Q/HB=0.732/(1.851.522) =0.25m/s孔口内水头损失为： 。mghi 01.8.92540.6.12( ）（）转孔 第三格内的水位标高为：4.499-0.038=4.461m 。第二格渐放断面水头损失： 。h05.81.9230.521 渐缩断面水头损失： 。m13.)7.4( 22该格内的水位标高为：4.461-(0.005+0.013) 2-0.011=4.414m。水流从第二格流入第三格的折板上水深为 1.54m，则该格折板板顶标高为：4.414-1.54=2.874m。 第三格水头损失计算同第二格；第三块折板下孔口高度及水头损失均同第一块折板。 第四格渐放断面水头损失： 。mh05.81.9230.521 渐缩断面水头损失： 。13.)7.4( 22第四格内的水位标高为：4.414-(0.005+0.013) 2-0.011=4.367m。第絮凝室的总水头损失：4.461-4.367=0.094m 。第室： 从第室流入第室的孔口在上面，其孔口高度为 1.296m。孔口内水头损失为： 。mgVhi 012.8.92540.6.12( ）（）转孔 孔口底标高为：4.367-1.296=3.071m 。天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计12 第一格：第一格内水位标高为：4.367-0.012=4.355m 。渐放断面水头损失： 。mh012.8.9250.5321 渐缩断面水头损失： 。.).463(22水流流过第一块折板下面的孔口高度为 2.590m。孔口内流速为：V=Q/BH=0.732/（2.592.131）=0.167m/s。则孔口内水头损失为：。mgVhi 049.81.26740.6.12( ）（）转孔 第二格渐放断面水头损失： 。h016.8.925.50421 渐缩断面水头损失： 。m3.).463(322第二格内水位标高为：4.355-0.0012-0.0020-0.0049-0.0016-0.0030=4.342m。第二块折板上的水深为 2.16m ，则折板顶标高为： 4.342-2.16=2.182m。 第三格渐放、渐缩断面的水头损失同第一格，分别为 0.012 及 0.020m。水流从第室流至第室的孔高为 2.16m。孔内流速为：V=Q/BH=0.732/（2.161.50）=0.10m/s。孔口水头损失为： 。mgVhi 018.9240.6.12( ）（）转孔 第室的水头损失为：4.355-4.342+0.0012+0.0020=0.0162m。第室： 第一格渐放断面水头损失： 。mh03.81.920.5321 渐缩断面水头损失： 。6.)6.47( 222天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计13该格内水位标高为：4.342-0.0012-0.0020-0.0018-0.0003-0.0006=4.336m。第一块折板上的水深为 2.16m ，则折板顶标高为： 4.336-2.16=2.176m。 第二格渐放断面水头损失： 。mh03.81.920.5321 渐缩断面水头损失： 。6.)6.47( 222水流流过第二块折板下面的孔口高度为 2.590m，孔口内流速为：V=Q/BH=0.732/（2.592.131）=0.083m/s则孔口内水头损失为：。mgVhi 012.8.92340.6.12( ）（）转孔 第三格渐放、渐缩断面的水头损失同第二格，分别为 0.0003 及 0.0006m。水位标高：4.336-2（0.0003+0.0006）-0.0012=4.333m。总水头损失：4.336-4.333=0.003m 。水流从第室流至第室的孔高为 3.32m，则孔口底标高为： 4.333-3.32=1.013m。第室： 第一格渐放断面水头损失： 。mh03.81.9240.512渐缩断面水头损失： 。1.9).75(. 222该格内水位标高为：4.333-0.00003-0.0001=4.332m。水流从第一格经折板下孔口流入第二格，折板下的孔口高为 3.89m，则孔口的实际流速为：V=Q/BH=0.732/（2.03.89）=0.042m/s。则孔口内水头损失为：。mgVhi 03.81.9240.6.12( ）（）转孔 第二格渐放断面水头损失： 。h03.4.5221天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计14渐缩断面水头损失： 。mh 01.8.924).1754(.02第二格内水位标高：4.332-（0.00003+0.0001）2-0.0003=4.331m。水流从第室流入过渡区上部孔口高为 4.32m，则孔口内的实际流速为：V=Q/BH=0.324/（4.323.27）=0.038m/s孔口内水头损失为： 。mgVhi 03.81.9240.6.12( ）（）转孔 过渡室水位标高为：4.331-0.0003=4.330m 。絮凝池总水头损失为： 。m57.3.90.46. G、GT 值校核R=1000 ，3/mkgh57.=0.0179 g/cms（0）1=0.0167 g/cms（2）2=0.0007 g/cms（36）3絮凝体总体积为：V=630 3m折板所占体积为：=0.70.30.02560+0.70.40.03027+0.750.400.0315+1.50.50.04Vx011+2.00.60.0403=1.32 3折板絮凝池的有效体积为：V 0=630-1.32=628.68 3m折板絮凝池的实际停留时间：T= V0/Q=628.68/（0.73260 ）=14.34min=860.40s） （1-36(7.04.8607.511sTrhG9）2(9.14.86017.5srh）0(.9. 1TG天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计15）36(24.8607.3GT）17991）(5.4.GT 值在（ - ）之间，满足要求。01.4.3 絮凝池布置图图 4 折板絮凝池平面图1.5 沉淀设备（平流沉淀池）1.5.1 设计要点（1） 混凝沉淀时，出水浊度一般低于 10 度，特殊情况下不超过 15 度。（2） 池数或分格数一般不少于 2 个。（3） 池内平均水平流速，混凝沉淀一般为 1025mm/s。（4） 沉淀时间应根据原水水质和沉淀后的水质要求，一般采用 1.03.0h。当处理低温、低浊度水时或高浊度水时，沉淀时间应适当增长。天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计16（5） 有效水深一般为 3.03.5m，超高一般为 0.30.5m。（6） 池的长宽比应不少于 4：1，每格宽度或导流墙间距一般采用 38m ，最大为 15m。（7） 池的长深比应不小于 10：1，采用吸泥机排泥时，池底为平坡。（8） 池子进水端用穿孔花墙配水时，在沉泥面以上 0.30.5m 处至池底部分的花墙不设孔眼。（9） 泄空时间一般不超过 6h。（10） 沉淀池的水力条件用弗劳德数 Fr 复核控制，一般 Fr 控制在之间。54101.5.2 设计计算设计参数：沉淀池个数采用 n=2，沉淀时间 T=1h，池内平均水平流速V=20mm/s。1. 设计用水量 Q Q=125000 /d=5208 /h3m32. 池体尺寸单池容积 W W=QT/n=52081/2=2604 。3池长 L L=3.6VT=3.6201=72m 采用 80m。池宽 B 池的有效水深采用 H=3m，则池宽 B=W/LH=2604/803=10.85m采用 11m。沉淀池尺寸为：LBH=80m11m3mL/B=80/11=7.274 符合要求。L/H=80/3=26.6710 符合要求。3.进水穿孔墙（1） 沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长 11m，墙高 3.3m（有效水深3m，用机械刮泥装置排泥，其积泥厚度 0.10m，超高 0.20m）。（2） 穿孔墙孔洞总面积 A孔洞处流速采 V0=0.5m/s，则 A=Q/3600nV0=5208/(360020.5)=1.30 。2m（3） 孔洞个数 N孔洞形状采用矩形，尺寸为 16cm14cm，则 N=A/A1=1.30/(0.160.14)=58.04 个，取 60 个。（4） 孔洞布置 孔洞布置成 6 排，每排孔眼数为 60/6=10 个。 水平方向孔洞间距取 600mm，则每排 10 个孔洞时，其所占的宽度为：10160+10600=7600mm。天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计17剩余宽度：B-7600=11000-7600=3400mm 均分在个灰缝中。 垂直方向孔洞净距取 250mm，最上一排孔眼的淹没水深为 250mm，则孔眼的分布高度为：H 0=250+6140+6250=2590mm2600mm。4.沉淀池水力条件复核（1） 水力半径 R R=W/=BH/B+2H=113/11+23=1.94m（2） 弗劳德数 Fr Fr=V2/Rg=0.0202/1.949.81=2.1010-5在规定范围 内，符合要求。54105.出水渠设计（1） 采用薄壁三角堰出水，堰口应保证水平，渠道断面采用矩形。（2） 出水堰的总长度 l=Q/q式中： l出水堰的总长，mq出水堰的堰上负荷， /( .d)，一般不大于 500 /( .d)3m3m设计时采用 280 /( .d)则 l=Q/q=28000/280=100m出水堰设计 5 条，每条出水堰长为 10m，双侧集水汇入出水总渠，出水支渠宽采用 0.40m。（3） 出水渠宽度采用 0.80m，则渠内水深 mgbnQgbh 75.08.19)236058(7.1)360(7.1. 2232 跌水高度 0.05m，则出水渠深度为 0.60m。6. 排泥措施为取得较好的排泥效果，可采用机械吸泥，在池子两边设置运行轨道，吸泥随即进入排泥管，排入指定位置。采用机械吸泥，可不设存泥区，池底为平坡，充分利用沉淀池容积，一般不需要放空定期放空清洗，减少劳动强度。沉淀池放空管，直径应按下式计算：（1-mtBLHd 341.036817.07.05.5.0 10）采用 DN350mm。式中：H 0池内平均水深 t放空时间(s)，此处按 3h 计7. 排泥设备的选择采用 SXH 型虹吸式吸泥机，跨度 16m，宽度 2.2m，高度 1.6m，车速 1 米/分，虹吸管 12 跟，驱动机构形式为两边同步。8. 缓冲区的设计 天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计18絮凝池与沉淀池一体合建时，中间设有缓冲配水渠，使其进水更为均匀，配水区长与沉淀池宽保持一致为 16m，底部与沉淀池底部齐平，宽为 0.5m。9. 出水管采用流速为 1.20m/s。，采用 DN900mm。mVQD8.02.17341.5.3 沉淀池布置图 图 5 平流沉淀池平面图1.6 过滤设备 (V 型滤池)1.6.1 设计要点（1） 滤速可达 720m/h，一般为 12.515.0m/h。（2） 采用单层加厚均粒滤料，粒径一般为 0.951.35mm，允许夸大到0.702.00mm，不均匀系数 1.21.6 或 1.8 之间。（3） 对于滤速在 720m/h 之间的滤池，其滤层厚度在 0.951.5 之间选用，对于更高的滤速还可相应增加。（4） 底部采用带长柄滤头底板的排水系统，不设砾石承托层。（5） 反冲洗一般采用气冲，气水同时反冲和水冲三个过程，大大节省反冲洗天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计19水量和电耗，气冲强度为 1316 L/s ，清水冲洗强度为 3.64.1 L/s ，表2m2m面扫洗用原水，一般为 1.42.2 L/s 。（6） 整个滤料层在深度方向的粒径分布基本均匀，在反冲洗过程中滤料层不膨胀，不发生水力分级现象，保证深层截污，滤层含污能力高。（7） 滤层以上的水深一般大于 1.2m，反冲洗时水位下降到排水槽顶，水深只有 0.5m。（8） V 型进水槽和排水槽分设于滤池的两侧，池子可沿着长的方向发展，布水均匀 V 型滤池是恒水位过滤，池内的超声波水位自动控制可调节出水清水阀，阀门可根据池内水位的高、低，自动调节开启程度，以保证池内的水位恒定。V 型滤池所选用的滤料的铺装厚度较大（约 1.40m），粒径也较粗（0.951.35mm）的石英砂均质滤料。当反冲洗滤层时，滤料呈微膨胀状态，不易跑砂。V 型滤池的另一特点是单池面积较大，过滤周期长，水质好，节省反冲洗水量。单池面积普遍设计为 7090 ，甚至可达 100 以上。由于滤料层较厚，载2m2m污量大，滤后水的出水浊度普遍小于 0.5NTU。V 型滤池的冲洗一般采用的工艺为气洗气水同时冲洗 水冲洗+表面扫洗。1.6.2 设计参数确定设计水量 Q=125000 /d。3m滤速V=10m/h 。表 3 其他冲洗参数冲洗强度(L/S. )2m冲洗时间 (min)第一步(气冲) 15 3第二步( 气水同时冲洗) 空气 15水 44第三步(水冲) 5 5总冲洗时间12min=0.2h 。冲洗周期T=48h。反冲横扫强度1.8L/(s )，一般为 1.42.0 L/(s )。2m2m1.6.3 设计计算(1)池体设计 滤池工作时间tt=24t24/T=240.224/28=240.1=23.9(h)(式中未考虑排放滤水 )。 滤池面积F滤池总面积F=Q/Vt=125000/1023.9=523.0 。2m天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计20 滤池的分格为节省占地，选双格V 型滤池，池底板用混凝土，查表得单格宽=3.0m，长 =10.5m，单格面积70 ，共分4 座，左右对称布置，每座面单B单L2m积f=139.5 ，总面积558.0 。2m2 校核强制滤速VV=NV/(N1)=410/4-1=13.3m/h 滤池高度的确定滤池超高 =0.30m5H滤池口水深 =1.50m4滤层厚度 =1.40m(0.951.50m)3滤板厚 =0.15m2滤板下布水区高度 =0.90m(0.700.90m)1H则滤池总高度 54321H=0.90+0.15+1.40+1.50+0.30=4.25m 水封井的设计滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径0.951.35 ，不均匀系数1.201.60均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算（1-11）vldmgvH0230)1(18式中： 水流通过清洁滤料层的水头损失，cm；V水的运动黏度， /s， 20时为0.0101 /s；2c2cmg重力加速度， 981 /s2；滤料孔隙率，取0.50；0m与滤料体积相同的球体直径，cm，取 =0.141cm；d 0d滤层厚度， =140 cm0l0lv滤速，cm/s=10m/h=0.28 cm/s；滤料粒径球度系数，天然砂粒为0.750.8，取0.75； =H cm9.128.04)1.075(.0)1(98.10232 天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计21当滤速为810m/h 时，清洁滤料层的水头损失一般为3040，计算值比经验值低，取经验值的低限30为清洁滤料层的过滤水头损失，正常过滤时通过长柄滤头的水头损失h=0.20m，忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时，水头损失为： =0.30+0.20=0.50mH为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层，水封井出水堰顶标高与滤料层相同。设计水封井平面尺寸1.50m1.50m，堰底板比滤池底板低0.30m 。水封井出水堰总高： =0.3+ =0.30+0.90+0.15+1.40=2.75m水 封H321H因为每座滤料过滤水量：=vf=1063=630 =0.175 单Qhm/3s/3所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84b （1-12）23h计算得： =水 封 mb16.0)5.841/(7.0)84.1/( 3232 堰单则反冲洗完毕时，滤池液面比滤料层高0.16+0.50=0.66m 。(2)反冲洗管渠系统设计参数：长柄滤头配水配气系统，水洗时滤料不膨胀。1)长柄滤头安装在混凝土滤板上，滤板固定在梁上，滤板用0.05m 后预制板，上浇0.10m 厚混凝土层，滤板下的长柄部分浸没于水中，长柄上端有小孔，下端有竖向条缝，气水同时反冲洗时，约有2/3 空气有上缘小孔进入， 1/3 空气由缝隙进入柄内，长炳下端浸没部分还有一个小孔，流进冲洗水，这部分气水在柄内混合后有长柄滤头顶部的条缝喷入滤层冲洗。2)长柄滤头固定板下的气水室高度为0.700.90，其中冲洗时形成的气垫层厚度为0.100.15m。3) 向长柄滤头固定板下气水室配气的出口应该紧贴滤头固定板的底面，由配水干管向气水室配水的支管出口应该紧贴池底。4)长柄滤头配气系统的滤帽缝隙与滤池过滤面积之比为1/80 ，每平方米的滤头数量为4964 个。5) 冲洗水和空气同时通过长柄滤头的水头损失按产品的实测资料确定。6) 向长柄滤头配水配气系统气水室配气的干管的进口流速为5m/s 左右；配气支管或孔口流速为10m/s 左右。配水干管进口流速为1.5m/s 左右；配水支管或孔口流速1-1.5m/s。天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计22反冲洗用水量 的计算：反Q反冲洗用水流量按水洗强度最小时计算.单独水洗时反冲洗强度最大，为5L/(s )2m= f=5139.5=697.5 L/s=0.698 /s=2512.8 /h反 水q3m3V 型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量= f=0.0018139.5=0.25 /s表 水Q表 水 3 反冲洗配水系统的断面计算1配水干管进口流速为1.50m/s 左右，配水干管的截面积= / =0.698/1.50=0.46水 干A反 水 水 干V2m反冲洗配水干管用钢管DN600，流速v=1.11m/s 。反冲洗水由反冲洗配水干管输至气水分配渠，由气水分配渠底侧的布水方孔配水的滤池底部布水区，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。2配水支管流速或孔口流速为1.0-1.5m/s 左右，取v 水支=1.0 m /s。则配水支管(渠) 的截面积= / =0.698/1.0=0.698 方 孔A反 水Q水 支V2此即配水方孔总面积.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0.70m，每个孔口面积：=0.698/30=0.0223 小A2m每个孔口尺寸取0.15m0.15m3反冲洗用气量的计算：反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算.这时气冲的强度为15L/(s )。2m= f=15139.5=2092.5 L/s=2.092 /s反 气Q气q3m4配气系统的断面计算.配水干管(渠)进口流速应为5.0m/s 左右，则配水干管的截面积= / =2.092/5.0=0.418气 干A反 气 气 干V2反冲洗配气干管用钢管，DN500，流速4.82m/s。反冲洗用空气有反冲洗配气干管输送至气水分配渠，由气水分配渠两侧的布气小孔配气到滤池底部布水区，布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同，共计40个，反冲洗用空气通过配气小孔的流速按反冲洗配气支管的流速取值。天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计23反冲洗配气支管流速或孔口流速为10m/s 左右，则配气支管的截面积：= / =2.092/10=0.2092气 支A反 气Q气 支V2m每个布气小孔面积：= /30=0.2092/30=0.00697 气 孔 气 支 2孔口直径： = （1-13）气 孔dmA09.67.4气 孔每孔配气量：= /30=2.092/30=0.0697 /s =251.4 /h气 孔Q反 气 335气水分配渠的断面设计：对气水分配渠端面面积要求的最不利条件发生的气水同时反冲洗时，亦即气水同时反冲洗时要求气水分配渠端面面积最大。因此，气水分配渠的断面设计按气水同时反冲洗的情况设计。气水同时反冲洗时反冲洗水的流量：= f=4139.5=558 L/s0.56 /s反 气 水Q水q3m气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量：= f=15139.5=2092.5 L/s2.09 /s反 气 气 3气水分配区的气水流速均按相应的配气，配水干管流速取值。则气水分配干管的断面积。= / + / =0.56/1.11+2.09/4.82=0.50+0.43=0.93气 水A反 气 水Q水 干V反 气 气 干 2m(3)滤池管渠的布置：1）反冲洗管渠气水分配渠气水分配渠起端宽0.40m，高取1.0m，末端宽取0.40m，高取0.70m，则起端截面积0.40 ，末端截面积0.28 ，两侧沿程各布置15个配水小孔和15个布水2m2m方孔，孔间距0.70m，共30个配气小孔和30个配水方孔，气水分配渠末端所需最小截面积0.39/40=0.013 末端截面积0.28 ，满足要求。22排水集水槽排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m，则排水集水槽高：= +0.50 1.00起H321=0.90+0.15+1.40+0.501.00=1.95m天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计24式中 同前池体设计部分滤池高度确定的内容，1.00m 为气水分配渠起321,H端高度。排水集水槽末端高：= +0.50 0.70=0.90+0.15+1.40+0.500.70=2.25m末 321式中 ，同前池体设计部分滤池高度确定的内容，0.70m 为气水分配渠,末端高度。底坡I=(2.25 1.95)/L=0.30/10.50=0.029。排水集水槽排水能力校核由矩形断面暗沟(非满流n=0.013). 计算公式校核集水槽排水能力。设集水槽超高0.30m，则槽内水位高 =1.65 米，槽宽 =0.40m排 集h排 集b湿周X=b+2h=0.40+21.65=3.70 水流断面： = bh=0.401.65=0.66排 集A2m水力半径：R= /X=0.66/3.70=0.18m排 集水流速度：v= =4.18m/s013./)7.320(1./)029.18.(/3213 niR过流能力 = v=0.664.18=2.76 /s排 集Q排 集A3实际过水量：= + =0.315+0.11=0.425 /s过流能力 。反 反 水 表 水 3m排 集Q2）进水管渠.进水总渠四座滤池分为独立的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计，流速0.81.2m/s ，则强制过滤流量=(125000/3)2=83333 /d =0.965 /s强Q3m3进水总渠水流端面积 = /v=0.965/1.0=0.965 进 总A强Q2m进水总渠宽1.20 m，水面高0.80m。每座滤池的进水孔：每座滤池由进水侧壁开三个进水孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池，两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭，中间进水孔孔口设手动调节闸板，在反冲洗时不关闭，供给反冲洗表扫用水，调节闸门的开启度，使其在反冲洗时的进水量等于表扫水用水量。孔口面积按口淹没出流公式：Q=0.8A 计算，其总面积按滤池强制过gh2天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计25滤水量计，孔口两侧水位差取0.10m，则孔口总面积= /（0.8A ）=0.965/0.8A孔A强Qgh289.012g2m中间面积按表面扫水量设计= ( / )=0.89(0.25/0.965)=0.23中 孔 孔 表 水 强 2孔口宽 =0.4m，高 =0.6m。中 孔B中 孔H两侧孔口设闸门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面孔：=( )/2=(0.890.23)/20.33侧A孔 中 孔 2m孔口宽 =0.40m，高 =0.80m。侧 孔 侧 孔每座滤池内设的宽顶堰.为了保证进水稳定性，进水总渠引来的浑水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，在经滤池内的配水渠分配到两侧的V 形槽，宽顶堰宽 5m，宽顶宽 顶b堰与进水渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5m，堰上水头由矩形堰的流量公式Q 得3284.1bh /（1.84 ） 0.965/（1.845 ） 0.13m宽 顶 强 宽 顶 32 32每座滤池的配水渠进入每座滤池的混水经过宽顶堰溢流进配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V 形槽滤池配水渠宽 0.50m，渠高1.50m ，渠总长等与滤池总宽，配 渠b则渠长 6.0m。配 渠L当渠内水深 =0.1m 时，流速（进来的混水由分配渠中段向渠两侧进水孔配 渠h流去，每侧流量为 /2）则 /（2 ）0.965/（210.5 ）强Q配 渠V强 配 渠b配 渠h0.965m/s满足滤池近水管渠流速0.81.2m/s。配水渠过水能力校核配水渠的水力半径：= /(2 + )=10. 5/(210.5)=0.2m配 渠R配 渠b配 渠h配 渠 配 渠b配水渠的水力坡降 01.2./86013./ 323 ）（）（ 渠渠渠 nvi渠内水面降落量 = /2=0.0016/2=0.003m渠h渠i配 渠l因为配水渠最高水位：天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计26+ =1.00+0.003=1.003m 渠高1.5m。配 渠h渠所以配水渠的过水能力满足要求.3）V 形槽的设计：V 形槽槽底设表扫水出水孔直径取d =0.025m，间隔0.15m，每槽共计70 孔V个，则单侧V 形槽表扫水出水孔出水总面积 =(3.140.0252/4)700.03 。表 孔A2m表扫水出水孔低于排水集水槽堰顶0.15m，即V 形槽槽底的高度低于集水槽堰顶0.15m。据潜孔出流公式Q=0.8A ，其中Q 为单格滤池的表扫水量。gh2则表面扫洗时V 形槽内水位高出滤池反冲洗时滤面： = /（20.8 ） 2/2g=0.25/（20.80.03） 2/（29.8）液vh表 水Q表 孔A=0.27m反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q 求得3284.1bh式中b为集水槽长，b= =10.50m排 槽LQ 为单格滤池反冲洗流量 = /2=0.425/2=0.213 /s反 单Q反 3m则 /（1.84 ） 0.213/（1.8410.50） 0.05m排 槽h反 单 b32 32V 形槽倾角45，垂直高度1m，壁厚0.05m。反冲洗时V 形槽顶高出滤池内液面的高度为：10.15 =1-0.15-0.05=0.80m排 槽h反冲洗时V 形槽顶高出槽内液面的高度为：10.15 =10.150.05 0.27=0.53m排 槽 液v4）清水渠 清水渠渠宽取为4m，渠中水流速度取1m/s，则渠内水深为0.432/41=0.108m，尺寸为BH=4.0m1.0m。（4）冲洗水的供给本设计选用冲洗水泵供水冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失 1h反冲洗配水干管用钢管DN600，管内流速1.11m/s， i=2.54布置管长总计100m =il=0.00254100=0.25mfh =0.2 =0.20.25=0.05mjf天津大学仁爱学院 2011 届本科生毕业设计27则冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失 = + =0.25+0.05=0.30m1hfjh清水区最低水位与排水槽堰顶的高度差H 0=5m.滤池配水系统的水头损失 21）气水分配干渠的水头损失 反 水h气水分配干渠的水头损失按最不利条件，即气水同时反冲洗时计算此时渠上部是空气，渠下部是反冲洗水，按矩形的管(非满流，n=0.013)近似计算：=0.25 /s，则气水分配渠内水面高为：反 气 水Q3m= /( )=0.25/（1.330.40）=0.47m