石家庄润石水厂8万m3d地下式清水池结构设计方案.docx

石家庄润石水厂8万m3/d地下式清水池结构设计方案第一章 工程概况第一节 城市概况石家庄是河北省的省会，全省的政治、经济、科技、金融、文化和信息中心，是中国国务院批准实行沿海开放政策和金融对外开放的城市，石家庄市地处华北平原腹地，北靠京津，东临渤海，西倚太行山，是首都北京的南大门，是京广铁路线上的重要城市之一。总面积15848平方千米，常住人口9175000人，其中市区面积455.8平方千米，市区人口2173000人。石家庄是一座年轻的城市，自从河北省省会迁入石家庄后，仅仅三十多年时间，市区人口从60万急速扩张到200多万。水厂厂址选择在市区东南角，距黄壁庄水库20km，地势平坦，水厂建成后直接供市区南部的生产及生活用水。第二节 自然条件1.2.1地理位置及地形石家庄地处河北省中南部，环渤海湾经济区。位于北纬37273847，东经1133011520之间，东与衡水接壤，南与邢台毗连，西与山西为邻，北与保定为界。南北最长处约148.018公里，东西最宽处约175.383公里，周边界长760公里。辖区总面积15848平方公里，其中市区面积307平方公里(含井陉矿区)，距北京283公里。北靠首都北京和港口城市天津，东临渤海和华北油田，西依巍巍太行山脉并与全国煤炭基地山西省毗邻，古称“京畿之地”，素有“南北通衢、燕晋咽喉”之称，地理位置十分优越。石家庄市域跨太行山地和华北平原两大地貌单元。西部地处太行山中段，包括井陉县、井陉矿区全部及平山、赞皇、行唐、灵寿、鹿泉、元氏六 县(市)的山区部分，面积约占全市总面积的50%。东部为滹沱河冲洪积平原，包括新乐、无极、深泽、辛集、晋州、藁城、高邑、赵县、栾城、正定、石家庄市区、郊区的全部及平山、赞皇、行唐、灵寿、鹿泉、元氏六县(市)的平原部分。西部平山到石家庄市区坡度为1/1400-1/1200，石家庄到东部辛集坡度为1/1200-1/1400。辖区内大地构造，属山西地台和渤海凹陷之间的接壤地带，地势东低西高差距大，地貌复杂。西部太行山地，海拔在1000米左右，山峦重叠，地势高耸，京广铁路以东为华北平原的一部分。地貌由西向东依次排列为中山、低山、丘陵、盆地、平原。地处平山的最高山峰驼梁海拔2281米，为河北省境内的第五峰，是石家庄的制高点。东部平原，按其成因属太行山山前冲洪积平原，海拔一般在30-100米，其中辛集市北庞村海拔28米，为辖区内的最低点。市区二环路内地势西北高，东南低，海拔高度西北角81.5米，东南角64.3米。1.2.2气象资料石家庄市地处中纬度欧亚大陆东缘，属于暖温带大陆性季风气候。太阳辐射的季节性变化显著，地面的高低气压活动频繁，四季分明，寒暑悬殊，雨量集中，干湿期明显，夏冬季长，春秋季短。春季长约55天，夏季长约105天，秋季长约60天，冬季长约145天。春季气候干燥，降水量少，常有5、6级偏北风或偏南风。4月份气温回 升快；夏季，受海洋温湿气流影响，6、7、8三个月降水占全年降水量的63%-70；秋季，受蒙古高压影响，晴朗少雨，温度适中，气候宜人，深秋多东北风，有寒潮天气发生；冬季，受西伯利亚冷高压的影响，盛行西北风，气候 寒冷干燥，天气晴朗少云，降水少。石家庄市属温带大陆性季风气候，一年四季分明，年平均气温14.2度，月平均气温以一月为最低，约-2.9度，七月为最高，约26.5度。年总日照时数为1916.4-2571.2小时，其中春夏日照充足，秋冬日照偏少。年平均日照时数近2200小时，全年无霜期240天。总降水量为401.1-752.0毫米，常年平均降水量570毫米。时空分布不均。其中西部山区雨量为628.4-752.0毫米；其它地区为401.1-595.9毫米。冬季降雪量偏多，总雪量为10.0-19.2毫米，其中，市区雪量为19.2毫米。春季降水偏少，季总雨量为11.0-41.7毫米。夏季雨量分布不均，季雨量为145.2-516.4毫米。1.2.3工程地质及地震资料地质结构主要为亚粘土层、粘土层、软塑亚粘土层。亚粘土层埋藏于地下0.5米以下，厚度0.511.5米，粘土层埋藏于地下0.50.8米，厚度0.50.8米，软塑亚粘土埋藏于地下2.58.0米，厚度1.45.0米。地震烈度按8度考虑。内摩擦角=30o，地基承载力设计值=160kN/m2，土容重可近似取18kN/m3。地震烈度按8度考虑。场地地基土均匀，无不良工程地质现象。1.2.4水文资料石家庄市辖区内河流分属海河流域大清河水系和子牙河水系。主要行洪河道6条，其中北部的沙河、磁河木刀沟属大清河系；中南部的滹沱河、洨河、槐河、羜河属子牙河系。总流域面积3.35万平方公里。 各河上游支流较多，植被覆盖率低，加之源短流急，均具有洪水陡涨陡落的特点。各河进入平原后，河槽宽浅而弯曲，故建国前改道频繁。建国后，在党和政府的领导下，各河上游相继修建了控制性骨干防洪工程，下游整修加固堤防500余公里，防洪抗灾能力显著提高。滹沱河上游干流建有岗南水库、黄壁庄水库两座大型水库，支流文都河、南甸河分别建有石板水库、下观水库两座中型水库。 黄壁庄水库总库容12.1亿m3，死水位111.5m，起调水位114m，正常蓄水位120m，设计洪水位125.84m，校核洪水位128m。1.2.5设计地下水位地下水位在地下32.0米左右。1.26.设计水量出水水质及水压的要求。 1设计水量设计供水量：8万m3/d。 2.出水水质 出水水质达到生活饮用水卫生标准。 3.水压管网最大水头损失按0.294 MPa考虑。水厂出厂水压应0.58MPa，以满足最不利点处服务水头0.28MPa的要求。城市用水逐日时变化如下表：城市用水变化情况时间时变化系数时间时变化系数时间时变化系数0-11.048-96.2116-174.521-20.959-105.6217-184.942-30.9510-115.2818-195.153-41.2011-125.2819-205.674-51.6512-134.9120-216.815-63.4113-144.8121-224.926-76.8414-154.1122-233.057-86.8415-164.1823-241.664.荷载池顶活荷载按qk=5.0kN/m2计算。第二章 设计方案的确定清水池结构形式的选择对于贮水池来说，其常用的平面形状为圆形或矩形，池体结构一般由池壁、顶盖和底板三部分组成。实践经验表明，当容量在3000M3以内时，一般圆形水池比容量相同的矩形水池具有更好的技术经济指标。圆形水池在池内水压力或池外土压力作用下，池壁在环向处于轴心受拉或轴心受压状态，在竖向则处于受弯状态，受力比较均匀明确。而矩形水池的池壁则以受弯为主的拉弯或压弯构件，当容量在200M3以上时，池壁的长高比将超过2，而主要靠竖向受弯来传递侧压力，因此，池壁厚度常比圆形水池大。贮水池的设计水深变化范围不大，一般为3.5-5.0M，故容量的增大主要是水池平面尺寸增大。当水池容量超过3000M3时，圆形水池的直径将超过30M，水压力将使池壁产生过大的环拉力，此时，除非对池壁施加环向预应力，否则将导致够厚的池壁而不经济。对于大容量的矩形水池来说，壁厚取决于水深，当水深一定时，水池平面尺寸的扩大不会影响池壁厚度。所以，容量大于3000M3的水池，矩形比圆形经济。经济分析还表明，就每立方米容量的造价、水泥用量和钢材用量等经济指标来说，当水池容量大约在3000M3以内时，不论圆池或矩形水池，上述各项经济指标都随容量增大而降低，当容量超过3000M3时，矩形池的各项经济指标基本趋于稳定。单纯竖向传力的矩形贮水池池壁，壁厚取决于水深，当水深一定时，水池的平面尺寸的扩大不会影响池壁厚度。所以，容量特大的水池采用矩形可能是经济的。就场地布置及施工来说，矩形水池对场地地形的适应性比较强。特别是在山区下场地带布置水池时，矩形水池常可节约用地或减少场地开挖的土方量。矩形水池还具有模板制作简单，模板损耗较少的点。地震地区的贮水池最好采用圆形，且容量不宜过大。当地震烈度为8度或9度时，每个贮水池的容量最好不要超过2000M3。贮水池的顶盖和底板大多采用平顶和平底。工程实践表明，对于有覆土的水池顶盖，整体式无梁顶盖的造价和材料用量都比一般梁板体系为低。当底板位于地下水位以下或地基较弱时，贮水池的底板通常做成整体式反无梁底板。当底板位于地下水位以上，且基土较坚实，持力层承载力标准值不低于100KN/M2时，底板和池壁支柱基础则可以分开考虑。此时，池壁、支柱基础按独立基础构件设计，底板的厚度和配筋均由构造确定，这种底板称为分离式底板。分离式底板可设置分离缝，也可以不设分离缝， 后者在外观上与整体式反无梁板无异，但计算时不考虑底板的作用，柱下基础及池壁基础均单独设计计算。有分离缝时分离缝处应有止水措施。根据设计任务的要求，每个清水池容量为3240M3，地基条件比较好，地基承载力设计值为160KN/M2，冬季最低气温为-2.9，设计地下水位在地下32.0M，因而，将清水池设计为矩形柱网结构，并且，池顶覆土取为0.30M，采用整体式反无梁顶盖，池壁等厚，底板设计为分离式底板。第三章 构筑物设计计算第一节 配水井设计流量考虑虹吸管事故时调节的时间虹吸管淹没与动水位以下的深度为配水井直径为第二节：管式静态混合器设计中选用管式静态混合器管式静态混合器直径式中：静态混合器直径（）设计水量（） 水流速度（），一般为左右设计中取 水流经过静态混合器的水头损失为计算草图如下：图3-1 静态混合器第三节 药剂混合加药间设计流量选用碱式氯化铝为混凝剂碱式氯化铝的优点：碱式氯化铝净化效率高，耗药量少，出水浊毒低，色度小，过滤性能好，原水高浊度时尤为显著。温度适应性强，pH适应范围宽（可在pH=5-9的范围内），因而可不投加碱剂。使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。设备简单，操作方便，成本低。设计计算3.3.1 溶液池的容积式中：溶液池容积（） 设计处理水量（） 混凝剂最大投加量（）设计中取 混凝剂的浓度，一般采用 设计中采用 每日制剂次数，一般不超过3次，设计中取溶液池分两格，一用一备。每格有效容积为，有效高度为，超高为，每格尺寸为3.3.2 溶解池容积计算溶解池为溶液池容积的0.3倍，即式中：溶液池容积溶解池容积 溶解池分两格，一用一备。每格容积为，有效高度取，超高为，每格尺寸为。溶解池搅拌设备采用中心固定平板浆式搅拌机，浆直径为R=1100mm，浆板深度为1100mm，池顶高出地面0.5米，池底坡度采用2.5%。溶解池和溶液池的材料均采用钢筋混凝土，内壁衬以聚乙烯板。投药设备的选择采用计量加药泵，型号为BK2-2.5/10，选用三台，其中一台备用。其性能为：流量6m3/h，扬程9m。加药间的平面尺寸为药剂仓库已知条件，混凝剂为碱式氯化铝，每袋质量是40kg，每袋规格是，投药量为，水厂设计水量，药剂堆放高度为，药剂储存期为30天设计计算碱式氯化铝袋数有效堆放面积为仓库面积尺寸为第四节 网格絮凝池水厂自用水量系数取，则总处理水量为800001.08=86400m3/d。设四组絮凝池，每组流量为Q=(86400/4) m3/d=10800 m3/d=450 m3/h=0.125 m3/s。网格絮凝池设计3.4.1.设计参数设计絮凝时间t=12min，竖井流速V井=0.10m/s，池有效水深H0=4.6m。3.4.2.设计计算1.絮凝池容积 。2.絮凝池平面面积。3.絮凝池单格竖井的平面面积。取每格竖井的长，宽，则实际面积。4.竖井的个数，取。5.竖井内网格的布置絮凝池分为4段，14格为第一段，放置密网格，净空尺寸为，网格层距0.6m；58格为第二段，放置较疏网格，净空尺寸为，网格层距0.8m；911格为第三段，放置两层疏网格，网格层距1.0m；1213段为第四段，不放置网格。网格用长30mm宽15mm的厚木板条拼装而成。每段竖井间的过孔流速与各段过网流速相对应。a. 第一段网格孔眼数，b. 过网孔流速 c. 取14格竖井连接孔流速为0.24m/s，则孔口面积。d. 孔洞宽取1.1m，则高为，e. 取0.5m，孔洞实际流速为0.23m/s。每格竖井的最大网格层数为，f. 设置5层网格，4格共计20层。g. 第二段网格孔眼数，取110个。h. 过网孔流速。i. 取48格竖井连接孔流速为0.17m/s，则孔口面积。孔洞宽取1.1m，则高为，取0.70m，孔洞实际流速为0.16m/s。每格竖井的最大网格层数为层，设置3层网格，4格共计12层。j. 第三段网格孔眼数，过网孔流速。取811格竖井连接孔流速为0.15m/s，则孔口面积。孔洞宽取1.1m，则高为，取0.8m，孔洞实际流速为0.14m/s。每格竖井的最大网格层数为，设置2层网格，4格共计6层。k. 取1113格（至配水渠）竖井连接孔流速为0.10m/s，则孔口面积。孔洞宽取1.1m，则高为,取0.6m，孔洞实际流速为0.095m/s。6.絮凝池总高絮凝池的有效水深为4.6m，超高取0.3m，池底用v型排泥槽，槽深度取0.5m，则池子的总高为。7.絮凝池的长和宽絮凝池的布置如平面图所示，图中水流流过竖井的顺序如数字所标。竖井隔墙的开孔位置见表，上孔上缘在池顶面高以下0.6m，下孔下缘与排泥槽齐平。絮凝池总长为6800mm,宽为3700mm（内隔墙厚为200mm，不含外墙厚）3.4.3 竖井开洞竖井隔墙孔洞尺寸如下表所示： 竖井编号12345孔洞宽高/m1.10.51.10.51.10.51.10.71.10.7孔洞位置上下上下上竖井编号56789孔洞宽高/m1.10.71.10.71.10.71.10.81.10.8孔洞位置上下上下上竖井编号910111213（12）过渡区孔洞宽高/m1.10.81.10.81.10.61.10.61.10.6孔洞位置上下上下上3.4.4 水头损失水头损失公式：式中：网格阻力系数，取=1.2 ：孔洞阻力系数，取=3.0第一段：第二段：第三段：第四段：总水头损失：3.4.5 各段的停留时间第一段：第二段：第三段：第四段：总停留时间：3.4.6 速度梯度 当T=20时， 3.4.7 排泥系统采用4根穿孔排泥管，单侧排泥至集泥渠。穿孔管池内部分长6.8米，孔眼采取等距布置，孔眼直径d=30mm，孔口面积f=0.00071，取孔距s=0.3m，孔眼数目。孔眼总面积穿孔管断面积穿孔管直径穿孔管直径取200mm，孔眼向下成45两侧交叉排列。第五节 沉淀池设计中采用平流式沉淀池，设2座3.5.1 设计流量的确定式中：单池设计水量（）3.5.2 平面尺寸计算1.沉淀池有效容积式中：沉淀池的有效容积（） 停留时间（），设计中取2.沉淀池尺寸 根据絮凝池的计算结果，取平流沉淀池宽度为13.9m，则由式中：沉淀池宽度（）沉淀池有效深度（），设计中取得3.验算沉淀池长度式中：沉淀池长度（） 水平流速（），设计中取则有 沉淀池长度L与宽度B之比为L/B=86.5/13.9=6.224，满足要求。长度与深度之比86.5/3.0=28.810，满足要求。4.复核沉淀池中水流的稳定性，计算弗劳德数。式中：弗劳德数 水力半径（），水流断面积（）湿周（）重力加速度（）设计中 弗劳德数介于0.000100.00001之间，满足要求。3.5.3 进出水系统1.沉淀池进水部分设计沉淀池的配水采用穿孔花墙进水方式，则孔口的总面积为式中：孔口总面积（）孔口流速（），设计中取每个孔口的尺寸定为，则孔口数为个，进口水头损失为式中：进口的水头损失（）局部阻力系数，设计中取 可见，计算得出的进水部分水头损失非常小，为了安全此处取为0.05m2.沉淀池出水部分设计沉淀池的出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形，溢流堰总长式中：溢流堰长度（） 溢流堰的堰上负荷，设计中取出水堰采用指形堰，共设5条，双侧集水，汇入出水总渠。出水渠的堰口标高能通过螺栓上下调节，以适应水位变化。出水渠起端水深式中：出水渠起点水深（）渠道宽度（），设计中取出水渠道的总深度为1.0m，跌水高度为0.21m，渠道内的水流速度为式中：渠内水流速度（）沉淀池的出水管管径初定为DN900，此时管内流速为式中：管道内水流速度（）D出水管管径（）3.沉淀池放空管式中：放空管管径（）放空时间（），设计中取设计中取放空管管径为DN5004.排泥系统设计选用型桁架式吸泥机，行走速度为，工作桥宽度为，吸泥车轮距为5.沉淀池总高度式中：沉淀池超高（）设计中取沉淀池污泥斗高度（）设计中取计算草图如下图3-2 沉淀池计算草图第六节 滤池设计中采用V型滤池四座3.6.1 设计要点1.滤速可达，一般为2.采用单层加厚均质滤料，粒径一般为，允许扩大到，不均匀系数为或之间。3.对于滤速在之间的滤池,其滤层厚度在之间选用,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，大大节省反冲洗水量和电耗，气冲强度为，清水冲洗强度为，表面扫洗用原水，一般为。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.滤层以上得水深一般大于，反冲洗时水位下降到排水槽顶，水深只有。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），粒径也较粗（）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型滤池的另一个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，甚至可达以上。由于滤料层较厚，载污量大，滤后水得出水浊度普遍小于。V型滤池得冲洗一般采用:气洗气水同时冲洗气冲洗+表面扫洗3.6.2 设计参数的确定设计水量为，滤速为滤池冲洗确定(见下表)表3-1 滤池冲洗强度一览表冲洗强度(L/S. )冲洗时间(min)第一步(气冲)153第二步(气水同时冲洗)空气 15水 44第三步(水冲)55总冲洗时间，冲洗周期反冲扫洗强度 一般取3.6.3 设计计算1.池体设计滤池工作时间（式中未考虑排放滤水）滤池面积设计中设置四座滤池则每座滤池的面积为。选用双格滤池，滤池底板采用混凝土，单格宽B=3.5m，长L=12m，面积。为了节省占地，选双格V型滤池，池底板用混凝土，单格宽度，单格面积为，共分八格，左右对称布置，每座面积，总面积为，实际滤速校核强制滤速滤池高度的确定滤池超高，滤池口水深，滤层厚度（），滤板厚，滤板下布水区高度（）则滤池总高度为水封井的设计滤池采用单层加厚均质滤料，粒径，不均匀系数为，均质滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算式中：水流通过清洁滤料层的水头损失 水得动力粘度（）；时为 重力加速度，设计中取 滤料孔隙率，设计中取 与滤料体积相同的球体直径，设计中取 滤层厚度，设计中取 滤速，设计中取 滤料粒径球度系数，天然沙粒为，设计中取当滤速为时，清洁滤料层的水头损失一般为，计算值比经验值低，取经验值的低限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为，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：，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与滤料层相同。设计水封井平面尺寸，堰底板比滤池底板底水封井出水堰总高：因为每格滤池过滤水量：,所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式：计算得：则反冲洗完毕时，滤池液面比滤料层高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板上，滤板固定在梁上，滤板用厚预制板，上浇混凝土层，滤板下的长柄部分浸没在水中，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,长炳下端浸没部分有一个小孔，流进冲洗水，这部分气水在柄内混合后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,其中冲洗时形成的气垫层厚度为（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。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 左右；配气支管或孔口流速为左右。配水干管进口流速为 左右；配水支管或孔口流速反冲洗用水量的计算：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，V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量为：3.反冲洗配水系统的断面计算配水干管进水口流速为左右，配水干管的截面积反冲洗配水干管用钢管，流速为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。配水支管流速或孔口流速为左右，取，则配水支管的截面积：，此即为配水方孔的总面积，沿渠长方向两侧各均匀布置14个配水方孔，共28个，孔中间距，每个孔口的面积为，每个孔口尺寸取4.反冲洗用气量的计算反冲洗用气量按气冲强度最大时的空气流量计算，这时气冲的强度为，5.配气系统的断面计算配水干管进口流速应为左右，则配水干管的截面积反冲洗配气干管用钢管，流速为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32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。反冲洗配气支管流速或孔口流速为左右，则配气支管的截面积每个布气小孔面积为：孔口直径：= 每孔配气量：=6.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45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流量气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量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：3.6.4 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，高取，末端宽度取，高度取，则起端截面积为，末端截面积为，两侧沿程各布置14个配水小孔和14个布气方孔，孔间距为，共28个配气小孔和28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1.0,满足要求。排水集水槽：排水集水槽顶端高出滤料层顶面，则排水集水槽高为式中,同前面池体设计部分滤池高度确定得尺寸，为气水分配渠起端高度，排水集水槽末端高为：式中,同前面池体设计部分滤池高度确定得尺寸，为气水分配渠末端高度。底坡排水集水槽排水能力校核由矩形断面暗沟（非满流），计算公式校核集水槽的排水能力设集水槽超高为，则槽内水位高为，槽宽为，湿周为，水流断面：，水力半径：水流速度： =7.02m/s过流能力实际过水量:=+=0.42+0.16=0.58 /s过流能力满足要求。2.进水管渠进水总渠：四格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，取 则强制过滤流进水总渠水流端面积进水总渠宽度为，水面高为。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: 计算,其总面积按滤池强制过滤水量计,孔口两侧水位差取,则孔口总面积中间面积按表面扫水量设计。=(/)=0.75(0.16/0.67)=0.18孔口宽 高两侧孔口设闸门.采用橡胶囊充气阀,每个侧孔面孔：=()/2=(0.750.18)/20.57孔口宽,高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,宽顶堰与进水渠平行设置，与进水总渠侧壁相距，堰上水头由矩形堰的流量公式得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，渠高，渠总长等与滤池总宽，则渠长。当渠内水深 时，流速（进来的混水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去，每侧流量为/2）为，满足滤池近水管渠流速。配水渠过水能力的校核配水渠的水力半径水力坡度渠内水面降落量因为，配水渠最高水位故配水渠的过水能力满足要求。3.6.5 V 形槽的设计V 形槽槽底设表扫水出水孔直径取,间隔,每槽共计75 个,则单侧V 形槽表扫水出水孔出水总面积=(3.140.0252/4)750.037表扫水出水孔低于排水集水槽堰顶,即V 形槽槽底的高度低于集水槽堰顶。据潜孔出流公式Q=0.64A,其中Q 为单格滤池的表扫水量.则表面扫洗时V 形槽内水位高出滤池反冲洗时滤面：=/（20.64）2/2g=0.16/（20.640.037）2/（29.8）=0.58m反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q求得式中b为集水槽长，b=Q 为单格滤池反冲洗流量则 V 形槽倾角,垂直高度,壁厚反冲洗时V 形槽顶高出滤池内液面的高度为：反冲洗时V 形槽顶高出槽内液面的高度为:清水渠清水渠渠宽取为，渠中水流速度取，则渠内水深为，尺寸为计算草图如下图2-4 V型滤池计算草图 图3-3 V型滤池计算草图第七节 清水池3.7.1平面尺寸计算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来水的调节量，则清水池的总有效容积为式中：清水池的总有效容积（） 经验系数，一般采用 设计供水量（）设计中取，清水池设四座，则每座清水池的有效容积为2.清水池的平面尺寸每座清水池的面积式中：每座清水池的面积（） 清水池有效水深（）设计中取 取清水池的宽为，则清水池的长度为 ,则清水池实际有效容积为清水池超高取为，则清水池的总高度为3.7.2管道系统1.清水池的进水管式中：清水池进水管直径（） 进水管管内流速（），一般采用设计中取设计中取进水管管径为，进水管内实际流速为2.清水池的出水管由于用户的用水量时时变化，清水池出水管应按出水最大流量计式中：最大流量（） 时变化系数，一般采用 设计水量（）设计中取时变化系数出水管管径式中：出水管管径（） 出水管管内流速（），一般采用设计中取设计中取出水管管径为，则流量最大时出水管内流速为3.清水池的溢流管溢流管的直径与进水管管径相同为，在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门，出口设网罩，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，排水管的管径应按内将池水放空计算，排水管内流速按估计，则排水管的管径为式中：排水管管径（） 放空时间（） 排水管内水流速度（）设计中取排水管的管径为3.7.3清水池布置1.导流墙在清水池中布置导流墙，以防止池内出现死角，每座清水池内导流墙设2条，间距，将清水池分成3格，在导流墙底部每设的过水方孔，使清水池清洗时排水方便2.检查孔在清水池顶设方形检查孔两个，尺寸为3.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20个，每格设4个，通气管的管径为，通气管伸出地面高度高低错落，便于空气流通。4.覆土厚度清水池顶部应有的覆土厚度，并加以绿化，此处取覆土厚度为计算草图入下：图3-3 清水池计算草图第八节 加氯间和氯库3.8.1 加氯量计算式中： 每天的投氯量（） 设计水量（） 加氯量（），一般采用设计中取 3.8.2 加氯设备的选择加氯设备包括自动加氯机、氯瓶和自动检测与控制装置1.自动加氯机的选择选用ZJ-II型转子真空加氯机三台，两用一备，每台加氯机得加氯量为，加氯机外形尺寸为，加氯机安装在墙上，安装高度在地面以上，三台加氯机之间的净间距为。2.氯瓶采用容量为的氯瓶，氯瓶外形尺寸为：外径，瓶高，氯瓶自重，公称压力，氯瓶采用两组，每组八个，一组使用，一组备用，每组使用周期为3.加氯控制根据余氯值采用计算机进行自动控制投氯量，控制图如下：图3-5 计算机控制原理图3.8.3加氯间和氯库布置加氯间是安置加氯设备的操作间，氯库是贮备氯瓶的仓库，采用加氯间和氯库合建的方式，中间用墙分开，但留有供人通行的小门，加氯间平面尺寸为长，宽，氯库平面尺寸为长，宽，布置图如下：图3-6 加氯间布置图第九节 二级泵房3.9.1泵的选择根据扬程 流量选择型离心清水泵三台，其中两用一备表2-3水泵参数表型号流量（）扬程（）转数（）长度（）宽度（）高度（）气蚀余量（）3420719602104130015809.1表2-4 电机参数表型号功率（）电压（）转数（）长度（）宽度（）高度（）85060009601907130012803.9.2 设计与计算单级双吸式离心清水泵采用横向排列较好，横向排列虽然增长泵房的长度，但跨度可减小管配件简单，进出水顺直水利条件好，检修场地宽畅。水泵突出部分与墙壁净距：电机突出部分与墙壁净距：出水侧水泵基础与墙壁的净距：进水侧水泵基础与墙壁的净距： 水泵之间的净距：因此，泵房长度为 设计中取泵房宽度为 设计中取3.9.3 起重设备的选择采用型电动葫芦，起升高度，起升速度，运行速度，主起升电机,功率,转速,运行电机，功率,转速,钢丝绳径,绳长度39.4 泵房高度计算式中：单轨吊车梁高度（） 滑车高度（） 起重葫芦在钢丝绳绕紧情况下的长度（）起重绳的垂直长度（）最大一台水泵或电机的高度（） 吊起物底部和最高一台机组顶的距离（） 最高一台水泵或电机至室内地坪高度（） 吊起物底部与泵房进口处室内平台的距离（）设计中： 设计中取泵房布置图如下:图3-7 泵房平面布置图第十节 泥处理构筑物设计3.10.1 设计条件1.水厂设计能力为，厂用水按计2.设计原水浊度（经测试该厂与比为）出水浊度，硫酸铝（按商品重量计）加注率3.沉淀池分两池，每日排泥一次，历时，排泥量为4.滤池一组分两格，共四组，冲洗周期为，每次冲洗水量，冲洗废水含水率（含固率），冲洗废水全部排放5.浓缩池连续运行，上清液排放6.脱水机按每日工作，脱水机进泥含固率为，脱水后泥饼含固率为3.10.2 各构筑物设计计算处理水量为，进水浊度为，投药量为，则每天应处理的干污泥量为。含泥水为沉淀池排泥和滤池反冲洗用水。因沉淀池的排泥和滤池反冲洗用水含水率高，不宜直接进入浓缩池浓缩。考虑节水操作，设排泥池一座，沉淀池排泥和滤池反冲洗水先进入排泥池预沉，底层泥进入浓缩池，上层上清液用泵抽至水厂前端配水井。为减小排泥池容积，滤池采用间隔冲洗的方式，每格冲洗间隔为，每次冲洗水量为，冲洗历时为。絮凝沉淀池间歇排泥，每天排6次，每次排泥，排泥量为，每次排泥体积。排泥水与反冲洗水同步进入排泥池。则排泥池容积至少为，取。排泥池底部污泥用潜污泵抽至浓缩池集配泥井，每日浓缩池进泥量为（99.5%为污泥含水率），流量为。1浓缩池的计算浓缩池面积，式中：Q入流污泥流量（）;C流入浓缩池的污泥浓度（）；G固体通量，一般取0.81.2，本设计取1。本设计，则。设两座浓缩池，每座面积为，池子半径为R=5.15m，取，池子直径为。2.浓缩池体积：V=QT，式中T为浓缩时间，介于1016h。则，有效水深为。污泥斗容积： ， ,式中：污泥斗的高度（m）；泥斗倾角，取；污泥斗上口半径，取1m；污泥斗下口半径，取0.5m，则， 。3.浓缩池高度，式中：超高，取0.3m；有效水深，取3.2m；缓冲高度，介于0.30.5m，取0.3m；池底倾斜高度，池底设1%坡度， ；泥斗高度，取0.714m，则。4.浓缩后污泥量： ，式中：P浓缩前污泥含水率，取99.5%；P0浓缩后污泥含水率，取97%，则。浓缩后分离污水量： ，式中：q浓缩后分离污水量（m3/s）；Q进入浓缩池的污泥量（m3/s）；P浓缩前污泥含水率；P0浓缩后污泥含水率，则。浓缩池上清液返回排泥池，则排泥池每日回流上清液为，流量为。浓缩池溢流出水经溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排出。出水槽流量，设出水槽宽0.7m，水深0.11m，则水流流速为0.2m/s。溢流堰周长，式中：C溢流堰周长（m）；D浓缩池直径（m）；b出水槽宽（m），则，溢流堰采用单侧三角形出水堰。刮泥装置：浓缩池采用中心驱动刮泥机，刮泥机底部设有刮泥板，将污泥刮入污泥斗。排泥管：污泥量h，泥量很小，采用污泥管道最小管径DN200，间歇将泥排出。5.脱水机房选用带式压滤机带式压滤机所需总带宽式中：所需带宽（） 进泥量（） 污泥浓缩的含固率（） 滤布过滤能力 根据污泥特性及设备性能由试验确定设计中 选择型带式压滤机三台，其中两用一备，选用型潜污泵六台，其中四用两备。则脱水机房的尺寸为型带式压滤机参数如下表表2-5 带式压滤机参数一览表型号滤带宽度压滤面积重滤面积电动机功率冲洗水压力第十一节 厂区附属构筑物设计综合楼面积为共三层，尺寸为化验室面积为，尺寸为宿舍面积为，尺寸为食堂和浴室面积为，尺寸为仓库面积为，尺寸为机修间面积为，尺寸为堆场面积为，尺寸为电修间面积为，尺寸为配电室面积为，尺寸为传达室面积为，尺寸为第四章 构筑物高程计算第一节 水处理构筑物高程计算4.1.1 管渠水力计算1.清水池清水池的最高水位标高为，池面超高，则池顶面标高为（不包括顶盖厚），有效水深为，则水池底部标高为。2.吸水井清水池到吸水井的管线长度为，管径为，最大时流量为，每条清水池出水管,水力坡度为，沿线设两个闸阀，进口和出口局部阻力系数分别为，则管线中水头损失为式中：吸水井到清水池管线的水头损失（） 水力坡度（） 管线长度（） 管线上局部阻力系数之和 流速（） 重力加速度（）设计中取 因此，吸水井水面标高为，加上超高，吸水井顶面标高为。3.滤池滤池到清水池之间管线长为，管径选为，管中流速为，查水力计算表的，,沿线有两个闸阀，进口和出口局部阻力系数分别为，则水头损失为式中：吸水井到清水池管线的水头损失（） 水力坡度（） 管线长度（） 管线上局部阻力系数之和 流速（） 重力加速度（）设计中取 滤池的最大作用水头为设计中取4.反应沉淀池沉淀池到滤池管线长为， 局部阻力有两个闸阀，进口和出口阻力系数分别为 式中： 吸水井到清水池管线的水头损失（） 水力坡度（） 管线长度（） 管线上局部阻力系数之和 流速（） 重力加速度（）设计中取 设计中取5.配水井反应池到配水井的管长为， ，局部阻力有三个闸阀，进口和出口阻力系数分别为 ，还有静态混合器，损失为4.1.2 给水处理构筑物高程计算1.清水池最高水位=清水池所在地面标高=2.滤池水面标高=清水池最高水位+清水池到滤池出水连接管渠的水头损失+滤池最大作用水头=3.沉淀池水面标高=滤池水面标高+滤池进水管到沉淀池出水管网的水头损失+沉淀池出水渠的水头损失=4.反应池与沉底池连接渠水面标高=沉淀池水面标高+配水穿孔墙的水头损失=5.反应池水面标高=沉淀池与反应池连接渠水面标高+反应池的水头损失=6.配水井水面标高=反应池水面标高+反应池到配水井的水头损失第二节 泥处理构筑物高程计算4.2.1 沉淀池到排泥池选定管径为，查水力计算表得 ，管长为，局部损失有两个闸阀，进出口的局部阻力系数分别为，则这段的水头损失为所以排泥池液面标高为4.2.2 排泥池到污泥浓缩池选定管径为，查水力计算表得 ，管长为，局部损失有两个闸阀，进出口的局部阻力系数分别为，则这段的水头损失为所以浓缩池液面标高为4.2.3 污泥浓缩池到平衡池选定管径为，查水力计算表得 ，管长为，局部损失有两个闸阀，进出口的局部阻力系数分别为，则这段的水头损失为所以平衡池液面标高为第五章 清水池的结构设计第一节 清水池基本尺寸的确定 根据要求及水工艺计算结果，结构方案及主要尺寸如图所示。池顶覆土厚300mm，地下水位在地面以下32.0m以下，地基土壤为亚粘土层、粘土层、软塑亚粘土层，内摩擦角30，地基承载力设