《水质工程学1》(给水处理)课程设计计算说明书

1、2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程1工程概述该工程为某市净水厂工艺初步设计，包括根据原水水质及水厂规模选择处理工艺，每个工艺构筑物各部分尺寸的详细计算，整个水厂的规划布局以及各构筑物间高程的确定。该水厂的设计规模为940000m7d,水源水质分析结果如下：水的臭和味：无最低温度：0C最高温度：38C浊度(NTU)：103000色度：1030度pH值:6.57.5碱度：48度高镭酸盐指数：5.57.5mg/L溶解氧：8mg/L细菌总数：2807300个/mL大肠菌群：7409600个/mL根据

2、原水资料，设置地表水常规水处理工艺流程，主要包括混凝反应，沉淀、过滤，消毒等工艺单元。再对整个水厂的平面布置做出规划，然后具体计算每个工艺所需构筑物的个数、详细尺寸等，计算各构筑物内以及构筑之间的水头损失,确定各构筑物之间的高差以及水泵的扬程，最后绘制水厂总平面图以及水厂高程布置图。2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程2工艺流程2.1方案比较混合池在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件。混合是取得良好絮凝效果的重要前提，影响

3、混合效果的因素很多，如药剂的品种、浓度、原水温度、水中颗粒的性质、大小等。混合设备的基本要求是药剂与水的混合快速均匀。同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行成本。混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。由于水力混合难以适应水量和水温等条件变化，且占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦；机械混合耗能大，维护管理复杂。由于本水厂产水量较大,釆用机械混合才能使药剂与原水达到充分混合，故本设计釆用机械混合。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

4、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。往复式隔板絮凝池絮凝效果好，构造简单，施工方便，但容积较大,水头损失较大，转折处矶花易破碎，适用于水量大于30000m7d且用水量变动小的水厂。根据实际情况进行比较，本设计选用往复式隔板絮凝池。沉淀池原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质己形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中分离出來以完成澄清的作用。常用的沉淀池有平流式、竖流式、辐流式和斜管（板）式等。平流式沉淀池可就地取材，造价低，操作管理方便，施工较简单,适应性强，潜力大，处理效果稳定，带有机械排泥设备时，排泥效果好，但不采用机械排泥装置，排泥较困难；

5、机械排泥设备，维护复杂，占地面积较大，一般用于大中型净水厂。根据实际情况，本设计釆用平流式沉淀池。滤池多层滤料滤池：优点是含污能力大，可采用较大的流速，能节约反冲洗用水,降速过滤水质较好，但只有三层滤料、双层滤料适用大中型水厂，缺点是滤料不易获得且昂贵管理麻烦，滤料易流逝且冲洗困难易积泥球，需采用助冲设备。虹吸滤池：适用于中型水厂（水量2-10万吨/日），土建结构较复杂，池深大，反洗时要浪费一部分水量，变水头等速过滤水质也不如降速过滤。无阀滤池、压力滤罐、微滤机等日处理小，适用于小型水厂。移动罩滤池：需设移动洗砂设备机械加工量较大，起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不宜过高，罩体合隔墙间的密封

6、要求较高，单格面积不宜过大（小于10m2）。普通快滤池：是向下流、砂滤料的回阀式滤池，适用大中型水厂，单池面积一般不宜大于100m2,优点有成熟的运行经验运行可靠，釆用的砂滤料，材料易得价格便宜，采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深适中，釆用降速过滤，水质较好。双阀滤池：是下向流、砂滤料得双阀式滤池，优缺点与普通快滤池基本相同且减少了2只阀门，相应得降低了造价和检修工作量，但必须增加形成虹吸得抽气设备。V型滤池：从实际运行状况，V型滤池來看釆用气水反冲洗技术与单纯水反冲洗方式相比，主要有以下优点：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

7、冲洗水量4060%,降低水厂自用水量，降低生产运行成本；不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了滤料使用寿命，减少了滤池补砂、换砂费用；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。消毒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（病原菌、病毒等），防止水致传染病的危害。其方法分化学法与物理法两大类，前者系水中投家药剂，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，采用液氯消毒。氯是目前国内外应用最广的消毒剂，除消

8、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。原水水质较好时，一般为滤后消毒，虽然二氧化氯，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。2.2工艺选择根据原水水质及水厂的规模确定的该水厂的工艺流程如下：3设计水量该水厂的设计水量为940000m3/d,水厂的自用水量取日产水量的5%,故该水厂总产水量为940000X1.05-987000m7do4取水构筑物4.1取水构筑物形式本设计采用岸边合建式取水构筑物，即取水构筑物是进水间与泵房合建在一起，设在岸边。河水经过进水孔进入进水间的进水

9、室，在经过格网进入吸水室，然后由水泵抽送至混合池。在进水孔上设有格栅，用以拦截水中粗大的漂浮物。设在进水间中的格网用以拦截水中细小的漂浮物。4.2进水孔面积和格栅尺寸进水间横向分为六格，进水孔分上、下两层，但设计时，按河流最低水位计算下层进水孔面积，上层可与下层相同。进水孔设计流速取Vo=O.4m/s,栅条采用扁钢，厚度s二10mm,栅条净距釆用b二50mm,格栅阻塞系数采用K：=0.75,栅条引起的面积减少系数为Fo=Q/(KxKcVo)11.420.75X0.833X0.4=17.31m2,b50%+s一50+105进水孔总面积为每个进水口面积f=Fo/617-31=2.885m2,b设计

10、中取进水口尺寸BH.OmXl.5m,格栅尺寸采用BXH二2200mmX1600mm。4.3格网尺寸采用平板格网，过网流速釆用V1=0.3m/s,网眼尺寸采用5X5mm,网丝直径d二2mm。网格面积减少系数为：Kx=b7(b+d)2=57(5+2)冬0.51,网格阻塞系数采用K-0.5,水流收缩系数采用二0.8,平板格网所需面积为/、11.42已弋/毎山&vx)-0.51X0.5X0.8X0.3=186-60m设置6个格网，每个格网需要的面积为31.10m,设计中釆用进水部分尺寸为B：XH：二5.lmX6.Im,平板格网尺寸选用BXH二5200mmX6300mm。5取水泵站5.1水泵选择根据取水

11、流量及所需要的扬程，选用800S24A型单级双吸离心泵8台，6用2备,该水泵的流量为6624m7h,扬程为21.5m，配套Y500468型电动机，转速为730r/min,功率为500kW,效率为88%。2泵房布置泵房内设置7台水泵，根据水泵的外形尺寸及安装要求，加上配电室、值班室等辅助设施，最终确定泵房的平面尺寸为55mX15m,吸水管中心间距为6.Im。6混凝药剂1混凝药剂的选择用于生活饮用水厂的混凝药剂首先应满足以下要求:对人体健康无害；混凝效果好;货源充足、运输方便。原水水质不同，其使用的混凝药剂和最佳用量也不同。当同一水源有建成水厂时，混凝药剂和投量可参照己建水厂的资料，对水质相似的己

12、建水厂的资料，亦可参照。但在参照时，应对照混凝条件的差别（如混合、反应、投药点等），进行适当调整。6.2混凝剂投量计算式中T一一日混凝剂投量（kg/d）;a一一单位混凝剂最大投量（mg/L）；Q日处理水量（m/d）。设计中取Q二987000n?/d,采用精致硫酸铝，根据原水水质，最大投量取a=8.Omg/L,平均取a=5.Omg/L,当a取8.Omg/L时8.0T石而X987000=7896kg/d,当a取5.Omg/L时5.0，八T石而X987000=4935kg/do由于原水的碱度较大，故不需要投加石灰石。7混凝剂的配置和投加7.1混凝剂投加方式本设计采用湿投方法。7.2溶液池容积aQ41

13、7bn2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程式中Wx一一溶液池容积（n?）；Q一设计处理水量（n?/h）；a混凝剂最大投加量（mg/L）；b一混凝剂的浓度，一般采用5%20%；n一一每日调制次数，一般不超过3次。设计中取b二15%,n二2次，a=8.Omg/L,Q=4U25m7h8.0X41125417X15X2=26.30m,溶液池采用钢混结构，但池尺寸为LX

14、BXH二5.5X3.5X2.0m,高度中包括超高0.30m,沉渣高度0.30mo釆用两个溶液池，一用一备。溶液池实际有效容积W；=5.5X3.5X1.4=26.95m$,满足要求。池旁设工作台,宽1.01.5m,池底坡度为0.02o底部设置DNIOOmm放空管,采用应聚氯乙烯塑料管，池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿池面接入药剂稀释用给水管DN80mm-条，于两池分设放水阀门，按lh放满考虑。7.3溶解池容积W:=（0.20.3）式中W：一一溶解池容积（n?）；Wx一一溶液池容积（m）。设计中取WpO.28WxW:=0.28X26.30=7.36m3,溶解池尺寸LXBXH二2.2X2.2X2.I

15、m,高度中含超高0.3m,底部沉渣高0.2m。为操作方便，池顶高出地面0.8m。采用两个溶解池，一用一备。溶解池实际有效容积W；=2.2X2.2X2.1=7.74m3,满足要求。溶解池采用钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理，池底设0.02坡度，设DNIOOmm排渣管，采用硬聚氯乙烯管。给水管管径DNSOmm,按10min放满溶解池考虑，管材釆用硬聚氯乙烯管。7.4溶解池搅拌设备采用压缩空气搅拌，溶液池空气供给强度为5L/（s-m2）,溶解池空气供给强度为10L/（snf）,空气管流速15m/s,孔眼直径4mm,支管间距500mm。7.5投加方式本设计采用计量泵投加。7.6计量设备本设计

16、采用耐酸泵和转子流量计配合投加。计量泵每小时投加药量Q=Wx/12式中q一计量泵每小时投加药量（n?/h）;Wx一一溶液池容积（m）。设计中取也二26.30m26.30=2.19m7h,2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程耐酸泵型号25F-25选用两台，一用一备。25F25型耐酸泵参数：流量为1.983.96m3/h,扬程为26.824.4m,转数为2960

17、转/分，配套电机功率1.5kWo7加药间各种管线布置在管沟内：给水管采用镀锌钢管，加药管釆用塑料管，排渣管为塑料管。加药间内设两处冲洗地坪用水龙头DN25mmo为便于冲洗水集流，地坪坡度20.005,并坡向集水坑。8药库药剂按最大投加量的30d用量储存。硫酸铝所占体积1000XQX302009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程式中T3030天硫酸铝用量（t）；a硫

18、酸铝投加量（mg/L）；Q处理水量（m/d）。设计中a二8.Omg/L%冷牯X987000X30二236880kg二236.88t,硫酸铝相对密度为1.62,则硫酸铝所占体积236.884-1.62=146.2m药品对方高度按2.0m计（采用吊装设备），则所占面积为73.lmo考虑药剂的运输、搬运和磅秤所占面积，药品间留有间隔等，这部分面积按药品占有面积的30%计，则药库所需面积73.1X1.3=95.03m2,设计中取95m2药库平面尺寸取9.5X10.0mo库内设电动单梁悬挂起重机一台，型号为DXO.51020o机械混合池2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰

19、州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程8.1有效容积2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程式中W有效容积（mJQ处理水量（m/h）；T混合时间（min）；n池数。设计中取Q=41125m7h,T

20、=0.5min,n二6个41125X0.5W60X6=57.12m3,2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程机械混合池尺寸及有关参数选定：直径D二3.8m,水深Hl5.0m,池总高H=Hi+O.45（超高）=5.45m,搅拌器外缘速度v=3.Om./s（一般采用1.53.Om./s,设计中取3.Om/s）,2搅拌器直径D。电D二2.53m,设计中取2.5m,搅拌

21、器宽度B=0.ID二0.38m,设计中取0.4m,搅拌器层数，因H：D21.21.3,设计中取2层,搅拌器叶数Z=4,搅拌器距池底高度0.5D0=1.25mo8.2搅拌器转速n0=60v/（兀Do）式中n0搅拌器转速（r/min）；v一一搅拌器外缘速度（m/s）；Do一一搅拌器直径（m）o设计中取v=3.0m/s,D0=2.3m60X3.0n尸3.14X2.5=229r/mino8.3搅拌器角速度=2.4rad/s4轴功率N2=cPwsZBRo7（408g）式中N:一轴功率（kW）；c一一阻力系数，0.20.5；P水的密度（kg/m3）；3一搅拌器角速度（rad/s）;Z一搅拌器叶数；B一搅拌

22、器层数；Ro一一搅拌器半径（m）;g重力加速度（m/s）。设计中取c二0.4,Z=4,B二2层，Ro=l.25mN2=0.4X1000X2.4sX4X2X1.257（408X9.81）=26.82kWo8.5所需轴功率Nx=PWG7102式中Nx所需轴功率（kW）；U一一水的动力黏度（Pa-s）；W一一混合池容积（m）；G一一速度梯度（s_1）,一般采用5001000s_1o设计中G二730s_1Nx=l.029X10-1X57.12X7307102=30.71kW,满足要求。8.6电动机功率N讦n2/snn式中n3一电动机功率（kW）；N：一设计轴功率（kW）；工一一传动机械效率。设计中取工

23、nD=0.8526.820.85二31.55kWo2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程机械混合池进、出水管径为DN1400mm,计算各部分尺寸示意图如图1所示。9往复式隔板絮凝池9.1设计水量2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程2009年7月10日水质工程？

24、1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程式中Qi一一单池设计水量（m/h）；Q水厂处理水量（m/d）；n池数（个）。设计中取Q=987000m7d,n二6个987000=6854.2m/h二1.904m7so2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程2009年7月10日水质工程？1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程9.2絮凝池有效容积2009年7月10口水质工程

25、啓1课程设计计算说明书第 页共27页2009年7月10日水质工程啓1课程设计计算说明朽第11页共27页兰州理工大啓土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程V二QT式中V一絮凝池有效容积（m）；Q一设计处理水量（n?/h）；T一一絮凝时间（min）o设计中取T二20min6854.260X20=2284.7ms2285m考虑与平流沉淀池合建，絮凝池有效水深取2.8m,池宽取24.3mo9.3絮凝池长度L二V/（HB）式中L一一絮凝池有效长度（in）；H一一有效水深（m）；B与沉淀池同宽（m）。设计中取超高0.3m,H*=2.8m,B=24.3m22852.8X24.3=33.

26、6mo9.4隔板间距流速分4段：vi=0.5m/s,v：=0.4m/s,v3=0.3m/s,vlO.2m/s。aQ：/(3600V1H)式中ax第一段隔板间距(m)；Qi单池处理水量(n?/h)；Vi第一段内流速(m/s)；H池内水深(m)。设计中取vi=0.5m/s,H=2.8m6854.2_ai=3600X0.5X2.8=L36m，设计中：ax=l.3m,实际流速Vi=0.523m/s；&2=17m,买际流速v?=0.400m/s；a3=2.3m,实际流速v3=0.296m/s；ai=3.4m,实际流速w=0.200m/so各段隔板条数分别为4、4、5和3,则池子长度L=4a1+4a2+5

27、a3+3at=4Xl.3+4X1.7+5X2.3+3X3.4=33.7m,隔板后按0.2m计，则池子总长L二33.7+0.2(16-1)二36.7m。9.5水头损失计算hx=4mxVxt2/(2g)+vi2l1/(CJRJ式中一第i段廊道内水流速度(m/s)；vlt一一第i段廊道内转弯处水流速度（m/s）；m.一一第i段廊道内水流转弯次数；E一隔板转弯处局部阻力系数。往复式隔板（180。转弯）二3；1.一一第i段廊道总长度（m）；&一一第i段廊道过水断面水力半径（m）；G一流速系数，随水力半径&和池底及池壁粗糙系数n而定，通常按曼宁公式G丄计算或直接查水力计算表。n1QV9QRH/(aH)-k

28、3+2；Z80.53,絮凝池为钢混结构，水泥砂浆抹面，粗糙系数n=0.013,其它段计算结果得:R：=0.65,C2=71.6,Cf二5125.7；&二0.82,C3=74.4,C32=5538.4；R,=l.06,C4=77.7,Cf二6033.2。廊道转弯处的过水断面面积为廊道断面积的1.21.5倍，取1.4倍，则各段转弯处流速vxt=Q/（1.4a,H3600）式中vlt一一第i段转弯处流速（m/s）；Q单池处理水量（m/h）;1.4a,一一第i段转弯处断面间距；H池内水深（m）。=0.374(m/s),6854.21.4X1.3X2.8X3600其它3段转弯处流速：v：t=0.286m

29、/s；v3t=0.211m/s；vit=0.143m/so各段廊道长度为：各段转弯处的宽度分别为1.82m、2.38m、3.22m和4.76m。1F4X（24.3-1.82）=89.92m,其余各段廊道长度为：2=8768m；ls=105.4m；14=58.62mo各段水头损失计算如表1所示。表1：各段水头损失计算表段数m：LR：VitVxC：crh.1489.920.530.3740.52369.24788.60.0952487.680.650.2860.40071.65125.70.05435105.40.820.2110.29674.45538.40.0294358.621.060.14

30、30.20077.76033.20.013合计m二0.191m9.6GT值计算（t=20C时）G二Vph/60uT式中P水的密度（kg/m）；h一一总水头损失（m）；U水的动力黏度（kg/ms）。G刃1000X0.191/（60X0.0001029X20）=39s_1,GT=39X20X60=47195（在1010范围内）。7往复隔板絮凝池布置絮凝池与沉淀池设过渡阶段，宽2.0m,过渡段设DN200mm排泥管，每条隔墙底面设200X200mm排泥孔两个。絮凝池进水管DN1400mmo往复隔板絮凝池布置如图2所示。10平流式沉淀池1设计流量Q二Q：/（24n）式中Q一单池设计水量（n?/h）；Q

31、i日处理水量（m/d）；n一一沉淀池个数，一般釆用不少于两个。设计中取Q1=987000m7d,n=6个9870003/13/Q二厂二6854.2m7h=l.904m/s。24Xb10.2沉淀池有效容积V二QT式中V一沉淀池的有效容积（Y）；T一一停留时间（h）,一般采用1.03.Oho设计中取T二2.OhV=6854.2X2=13708.4m。10.3沉淀池长度L=3600vT般采用0.010.025m/so式中L一一沉淀池长度（m）；v一一水平流速（m/s）,设计中取v=0.023m/s2009年7月10日水质工程巻1课程设计计算说明书第 #页共27页2009年7月10日水质工程巻1课程设

32、计计算说明书第 页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程L二3600X0.023X2=165.6m,取166m。10.4沉淀池宽度2009年7月10日水质工程巻1课程设计计算说明书第 #页共27页2009年7月10日水质工程巻1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程2009年7月10日水质工程巻1课程设计计算说明书第 页共27页2009年7月10日水质工程巻1课程设计计算说明书第 页共27页兰州理工大学土木工程学院给水排水工程兰州理工大学土木工程学院给水排水工程式中B一一沉淀池宽度(m

33、)；h沉淀池有效池深(m),一般采用3.03.5m。设计中取3.4m10*7004B-166X34=24.28m,取24.3m,由于宽度较大，沿纵向设置两道隔墙，分成三格，每隔宽度为24.34-3=8.Imo10.5复核沉淀池中水流的稳定性(计算弗劳德数)Fr=v2/(Rg)式中Fr弗劳徳数;3R一水力半径(m),其值为R=；P3水流断面积(mJ；P湿周(m)；g重力加速度(m/s2)o设计中,门7气、水分配渠（按反冲洗水流量计算）0.2751.0X0.4二0.68m。Q5=fQi/lOOOH2XB2=Q5/v5式中q5反冲洗水流量（m/s）；Qi反冲洗水强度L/（sm）,-般采用46L/(s

34、m)；V5气、水分配渠中水的流速（m/s）,般未用l01.5m/s；H:-一气、水分配渠内水深（m）；Bl气、水分配渠宽度（m）o设计中取qi=5L/(s#m2),v5=l.Om/s,B：二0.4m55X5尸1000二0.275m/s,2009年7月10日水质工程巻1课程设计计算说明书第 #页共27页2009年7月10日水质工程巻1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大啓土木工程学院给水排水工程兰州理工大啓土木工程学院给水排水工程2009年7月10日水质工程巻1课程设计计算说明书第 页共27页2009年7月10日水质工程巻1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大啓土木工程学院给水排

35、水工程兰州理工大啓土木工程学院给水排水工程门8配水方孔面积和间距Fi二Q5/v6ns=Fi/fi式中Fi配水方孔总面积（mJ；v6配水方孔流速（m/s）,般采用V6二0.5m/sfx一一单个方孔的面积（m）；n3一一方孔个数（个）。设计中取V6二0.5m/s,行二0.10X0.10m0.2750.5二0.55nf,0.55人在气、水分配渠两侧分别布置28个配水方孔，孔口间距0.4m。11.9布气圆孔的间距和面积布气圆孔的数目及间距和配水方孔相同，采用直径为60mm的圆孔，其单孔面积为3.14X0.03=0.0028m2,所有圆孔的面积之和为56X0.0028=0.157m2o11.10空气反冲

36、洗时所需空气流量Q气二q气/1000式中Q气空气反冲洗时所需空气流量(n?/s)；q气空气冲洗强度L/(s*m2),般釆用1317L/(sn?)。设计中取q气二15L/(sm2)15X551000二0.825m3/s,2009年7月10日水质工程巻1课程设计计算说明书第 #页共27页2009年7月10日水质工程巻1课程设计计算说明书第 #页共27页兰州理工大啓土木工程学院给水排水工程兰州理工大啓土木工程学院给水排水工程2009年7月10日水质工程巻1课程设计计算说明书第 页共27页2009年7月10日水质工程巻1课程设计计算说明书第 页共27页兰州理工大啓土木工程学院给水排水工程兰州理工大啓土

37、木工程学院给水排水工程空气通过圆孔的流速为罟|=5.25m/so0.15711.11底部配水系统底部配水系统釆用QS型长柄滤头，材质为ABS工程塑料，数量为55只加,滤头安装在混凝土滤板上，滤板搁置在梁上。滤头长28.5cm；滤帽上有缝隙36条；滤柄上部有2mm气孔，下部有长65mm、宽1mm条缝。滤板、滤梁均为钢筋混凝土预制件。滤板制成矩形或正方形，但边长最好不要超过1.2m。滤梁的宽度为10cm,高度和长度根据实际情况决定。为了确保反冲洗时滤板下面任何一点的压力均等，并使滤板下压入的空气可以尽快形成一个气垫层，滤板与池底之间应有一个高度适当的空间。一般來讲，滤板下面清水区的高度为0.850

38、.95m,该高度足以使空气通过滤头的孔和缝得到充分混合并均匀分布在整个滤池面积之上，从而保证了滤池的正常过滤和反冲洗效果。设计中取滤板下清水区的高度禺为0.88m。11.12过滤系统滤料选用石英砂，粒径0.951.35mm,不均匀系数心二1.01.3,滤层厚度一般采用1.21.5m,设计中取滤层厚度H&为1.2mo滤层上水深一般采用1.21.3m,设计中取滤层上水深H：为1.2mo11.13排水渠终点水深H3=(Q.+Qs)/(Bz)式中H3排水渠终点水深(m)；vT排水渠流速(m/s),般釆用v；l.5m/so设计中取排水渠和气水分配渠等宽，即B2=0.4m,取v7=l.5m/s0.099+

39、0.2750.4X1.5二0.62m。门14排水渠起端水深H.=7-(2hk7H2+H2-i*l/3)-2il/3亦旷(Q+Q5)2/(gB)式中H,一一排水渠起端水深(m)；h排水渠临界水深(m)；i一一排水渠底坡；1一一排水渠长度(m)o设计中取排水渠长度等于滤池长度，即1二11m,排水渠底坡1=8.2%hF旷(0.099+0.275)7(9.8X0.42)=0.45m,HfJ(2X0.4570.68+0.68-0.082-11/3)-2X0.082-11/3=0.20m,按照要求，排水槽堰顶应高出石英砂滤料0.5m,则中间渠总高为滤板下清水区的高度+滤板后+滤料层厚+0.5,即0.85+

40、0.10+1.2+0.5=2.65m。11.15滤池总高度H=H5+H6+H7+Hs+H9式中H滤池总高度(m)；H5一一滤板下清水区的高度(m)；比滤层厚度(m)；H7滤层上水深(m)；比一一滤板厚度(m)；Hg超高(m)o设计中取H$二0.12m,H9=0.3mH=0.88+1.2+1.2+0.12+0.3=3.70m。V型滤池的平面和高程布置如图4所示。16反冲洗泵房考虑同时反冲洗4组滤池，根据反冲洗水量以及扬程要求，选用500S13型单级双吸离心泵3台，2用1备，该水泵的流量为2020m3/h,扬程为13m,配套Y315S6型电动机，转速为970r/min,功率为110kW,效率为79

41、%。根据反冲洗用气量，选用L83WD型罗茨鼓风机2台，1用1备，进口流量为213m7min,配套Y280S6电动机，转速为980r/min,功率为45kWo泵房内设置5台水泵,3台鼓风机根据水泵和鼓风机的外形尺寸及安装要求,加上配电室、值班室等辅助设施，最终确定泵房的平面尺寸为20mX12m,吸水管中心间距为3.8m。从一座清水池吸水。12消毒处理12.1加氯量计算q二Qb式中q一每天投氯量（g/d）;Q一设计水量（n?/d）;b加氯量（g/m3）,一般采用0.51.Og/n?。q=l.0X987000=987000g/d=987kg/do12.2自动加氯机选择选用ZJ-II型转子真空加氯机8

42、台，6用2备，每台加氯机加氯量为0.59kg/ho加氯机的外形尺寸为宽X高=330X370mmo加氯机安装在墙上，安装高度在地面以上1.5m,两台加氯机之间的净距为0.8m。12.3氯瓶采用容量为500血的氯瓶，氯瓶外形尺寸为外径600mm,瓶高1800mm。滤瓶自重146kg,公称压力2MPa。氯瓶采用8组，每组10个，6组使用，2组备用，每组使用周期30d。4加氯控制根据余氯值，采用计算机进行自动控制投氯量。控制方式如图5所示。12.5加氯间和氯库加氯间是安置加氯设备的操作间，氯库是贮备氯瓶的仓库。采用加氯间与氯库合建的方式，中间用墙分隔开，但应留有供人通行的小门。加氯间平面尺寸为长3m,

43、宽36.6m；氯库平面尺寸为长14.6m,宽36.6m。加氯间与氯库的平面布置如图6所示。加氯间在设计时应注意：氯瓶中的氯气气化时，会吸收热量，一般采用自来水喷淋在氯瓶上，以供给热量。设计中在氯库内设置DN25mm的自來水管，位于氯瓶上方，帮助液氯气化。在氯库和加氯间内安装排风扇，设在墙的下方。同时安装测定氯气浓度的仪表和报警设施。为了使氯与水混合均匀，再加氯点后安装静态管道混合器。13清水池13.1清水池的有效容积清水池的有效容积，包括调节容积、消防贮水量和自來水自用水量的调节。清水池的总有效容积V=kQ式中V一清水池的总有效容积（n?）；k经验系数，一般采用10%20%；Q一一设计供水量（

44、m/d）。考虑到该水厂规模较大，设计中取k=3.8%,Q=940000m7dV=0.038X940000二35720m,清水池共设16座，则每座清水池的有效容积为357206=5953m2o13.2清水池的平面尺寸每座清水池的面积A二Vx/h式中A每座清水池的面积(m)；h清水池的有效水深(m)o设计中取h二6.0m5953、A二二99217nf,取清水池宽度B为25m,则清水池长度L为A99217Lp二J二39.69m,设计中取40m,dzb则清水池实际有效容积为40X25X6=6000m3,清水池超高hi取为0.5m,清水池总高H=hi+h=6.0+0.5=6.5m。13.3清水池的进水管

45、每座清水池设两条进水管Dx/Q/(12X0.785Xv)式中Dx一一清水池进水管管径(m);v二进水管管内流速(m/s),般采用0.71.0m/s。设计中取v=l.Om/sDll.42/(12X0.785X1.0)=1.10m,设计中取进水管管径DN1100mm,进水管内实际流速为1.0m/s。13.4清水池的出水管由于用户的用水量时时变化，清水池的出水管应按出水最大流量计，每座清水池设两条排水管式中Qi最大流量(m/h)；K时变化系数，一般釆用1.32.5；Q设计水量(n?/d)。设计中取时变化系数K二1.51.3X9870003/13/Qi=53462.5m7h=14.85m7s,出水管管

46、径D2=7-Qi/(12X0.785Xvi)式中D：出水管管径(m)；Vi出水管管内流速(m/s),一般釆用0.71.Om/s。设计中取Vi二1.Om/sD：=14.85/(12X0.785X1.0)=1.25m,设计中取出水管管径为DN1300mm,则流量最大时出水管内的流速为0.93m/so5溢流管溢流管的直径与进水管管径相同，取为DNllOOmmo在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。13.6清水池的排水管清水池内的水在检修时需要放空，因此应设排水管。排水管的管径按3h内将池水放空计算。排水管内流速按1.2m/s估计，则排水管的管径D3=7-V/(tX360

47、0X0.785Xv2)式中D3派水管管径(m)；t一一放空时间(h)；v：一一排水管内水流速度(m/s)。设计中取t二3hD3=/5875/(3X3600X0.785X1.2)二0.760m,设计中取排水管管径为DNSOOmmo清水池的放空也可采用潜水泵排水，在清水池低水位时进行。7清水池布置在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，保证氯与水的接触时间不小于30mino每座清水池内导流墙设置4条，间距为5.0m,将清水池分成5格。在导流墙底部每隔1.0m设0.1X0.Im的过水方孔，使清水池清洗时排水方便。在清水池顶部设圆形检修孔2个，直径为1200mm。为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜

48、，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200mm,通气管伸出地面的高度高低错落，便于空气流通。清水池顶部应有0.51.0m的覆土厚度，并加以绿化，美化环境。此处取覆土厚度0.5mo清水池的平面及剖面如图7所示。14二级泵站1水泵选择根据取水流量及所需要的扬程，选用800S48型单级双吸离心泵11台，8用3备,该水泵的流量为5070m7h,扬程为48.5m,配套Y100010/1430型电动机,转速为595r/min,功率为lOOOkW,效率为89%。14.2泵房布置2009年7月10日水质工程巻1课程设计计算说明书第 页共27页2009年7月10日水质工程巻1课程

49、设计计算说明书第 页共27页兰州理工大啓土木工程学院给水排水工程兰州理工大啓土木工程学院给水排水工程2009年7月10口水质工程学1课程设计计算说明书第24页共27页兰州理工大啓土木工程学院给水排水工程共设两座泵房，每座泵房内设置5台水泵，根据水泵的外形尺寸及安装要求,加上配电室、值班室等辅助设施，最终确定泵房的平面尺寸为50mX15m,吸水管中心间距为7.Imo15高程布置15.1管渠水力计算清水池清水池最高水位标高250.00m池面超高0.5m,则池顶面标咼为250.70m(包括顶盖厚200mm),有效水深6.00m,则水池底部标高为244.00m。吸水井清水池到吸水井的管线长20m,管径

50、DN1300mm,最大时流量952L/s,水力坡度0.15%,v=0.93m/s,管线设有两个闸阀，进口和出口，局部z阻力系数分别为0.06、1.0、1.0,则管线中的水头损失为Ah=il+S2/(2g)式中Ah吸水井到清水池管线的水头损失(m)；i一水力坡度(%);1一一管线长度(m)；工一一管线上局部阻力系数之和(m)v一流速(m/s)；g重力加速度(m/s-)。设计中取v二0.93m/s,i=0.15%h二0.0015X20+(0.06+0.06+1.0+1.0)0.937(2X9.8)=0.12m,因此，吸水井水面标高为249.88m,加上超高0.3m,吸水井顶面标高为250.18m。

51、滤池滤池配水渠到清水池之间的管线长为50m,管径为DN1100mm,流量为952L/s,v=1.0m/s,1=0.19沿线有两个闸阀，进口和出口局部阻力系数分别是0.06、1.0、1.0,则水头损失h二0.0019X50+(0.06+0.06+1.0+1.0)1.02/(2X9.8)=0.20m,滤池到配水渠之间的管线长为10m,管径为DN900mm，流量为714L/s,v=l.12m/s,i=0.21沿线有两个闸阀，进口和出口局部阻力系数分别是0.06、1.0、1.0,则水头损失h二0.0021X10+(0.06+0.06+1.0+1.0)1.127(2X9.8)=0.16m,滤池的最大作用

52、水头为2.02.5m,设计中取2.3m。反应沉淀池配水井到滤池之间的管线长为20m,管径为DN900mm，流量为714L/s,v=l.12m/s,i=0.21沿线有两个闸阀，进口和出口局部阻力系数分别是0.06、1.0、1.0,则水头损失h二0.0021X20+(0.06+0.06+1.0+1.0)1.07(2X9.8)=0.18m,沉淀池到配水井之间的管线长为30m,管径为DN1600mm,流量为1904L/s,v=0.95m/s,i=0.17沿线有两个闸阀，进口和出口局部阻力系数分别是0.06、1.0、1.0,则水头损失h二0.0017X30+(0.06+0.06+1.0+1.0)0.95

53、7(2X9.8)=0.15m。混合池混合池到反应沉淀池之间的管线长为20m,管径为DN1400mm,流量为1904L/S,v二1.20m/s,i=0.17沿线有两个闸阀，进口和出口局部阻力系数分别是0.06、1.0、1.0,则水头损失h二0.0017X20+(0.06+0.06+1.0+1.0)1.207(2X9.8)二0.13m。2构筑物高程计算清水池最高水位二清水池所在地面标高=250.00m。滤池配水渠水面标高二清水池最高水位+清水池到滤池配水渠的水头损失=250.00+0.16=250.16m-滤池水面标高二滤池配水渠水面标高+滤池到配水渠的水头损失+滤池的最大作用水头=250.16+0.2+2.3=252.66m。配水井水面标高二滤池水面标高+配水井到滤池的水头损失=252.66+0.18=252.84m沉淀池水面标高二配水井水面标高+沉淀池到配水井的水头损失+沉淀池出水渠的水头损失二252.84+0.15+0.15=253.14mo反应池与沉淀池连接渠水面标高二沉淀池水面标高