【《S市开发区给水工程净水厂工艺设计计算案例》8000字】

S市开发区给水工程净水厂工艺设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u29800S市开发区给水工程净水厂工艺设计计算案例 -1-280631.1净水厂规模及流程 -2-91341.1.1净水厂的设计规模 -2-36711.1.2净水厂工艺流程 -2-46221.2药剂的选择和投加方式 -3-156831.2.1混凝剂 -3-215721.2.2消毒剂 -4-210761.3水处理构筑物的选择 -4-102641.3.1混合设施 -4-111071.3.2絮凝沉淀或澄清 -4-119321.3.3过滤 -4-129091.4机械搅拌澄清池 -5-310051.4.1第二反应室 -5-267091.4.2导流室 -5-255401.4.3分离室 -5-75201.4.4池深 -6-59571.4.5配水三角堰 -6-302351.4.6第一反应室 -6-291731.4.7机械搅拌澄清池的容积 -6-316201.4.8进水系统 -7-217461.4.9集水系统 -7-240721.4.10排泥及排水 -8-234421.4.11机械搅拌机 -8-199051.5V型滤池 -9-223331.1.1设计数据 -9-310731.1.2滤池尺寸 -10-315151.6清水池 -13-45191.6.1清水池平面尺寸 -13-159411.6.2清水池管道 -14-238941.6.3清水池的布置 -14-287541.7二级泵站 -15-25631.7.1二级泵站的设计条件 -15-70311.7.2吸水井 -15-21011.7.3二级泵站工艺设计要点 -16-267801.7.4吸压水管路 -16-301281.7.5水泵安装高度 -17-283821.7.6泵房平面尺寸的确定 -17-180891.7.7附属设备的选择 -18-104161.8反冲洗泵房工艺 -19-48181.9加药间的设计和计算 -20-323751.9.1药剂的选择和投加量 -20-279911.9.2药剂投加系统 -20-152271.10加氯间 -21-123361.10.1次氯酸钠消毒原理 -21-262091.10.2加氯量的计算 -21-1.1净水厂规模及流程1.1.1净水厂的设计规模按照最高日流量设计：50000m3/d1.1.2净水厂工艺流程本次设计选择常规地表水处理工艺可达到处理效果。1.2药剂的选择和投加方式1.2.1混凝剂1.混凝剂的选择：混凝剂选用的要求：制备简单，价格便宜，环境友好。本次设计选PAC作为混凝剂，可以符合国家饮用水卫生标准，适用条件较好，效率较高，用量很少。混凝剂投加量的确定设计原始资料中原水浊度最高值为200mg/L，参考设计原始资料中给出参考值，确定本次设计的投加量为13.7mg/L。混凝剂投加方式的选择参考规范和设计手册，本次设计采用计量泵，效果较好。图5-1计量泵投加图5-2药剂注入管道方式1.2.2消毒剂消毒可以通过加入药物使得水质符合饮用水卫生标准。结合靖江市水源水质条件较好，水体中有机物含量不高，选择次氯酸钠消毒作为本次设计的消毒剂，次氯酸钠在国内外应用广泛，价格合适，具有较强的消毒效果。1.3水处理构筑物的选择1.3.1混合设施图5-3管式静态混合器结合规范和设计手册采用选择管式静态混合器作为混合设施。1.3.2絮凝沉淀或澄清本次设计采用机械搅拌澄清池作为絮凝沉淀的水处理构筑物。1.3.3过滤过滤是水厂处理水最为关键的一步，水厂出水水质能否达标主要看过滤后的水质，因此选择一个科学合理的过滤水处理构筑物尤为关键。本次设计采用V型滤池作为过滤的水处理构筑物。1.4机械搅拌澄清池根据《给水排水设计手册GB50013-2018》，参照设计标准，本次设计采用不加斜板进行设计。1.4.1第二反应室第二反应室流量为2.156m3/s第二反应室的截面积为53.89㎡第二反应室内径为8.30m反应室壁厚0.25m则第反应室外径为8.79m停留时间t1为60s，则第二反应室高度为2.4m.1.4.2导流室导流室中导流板横截面积取为0.041㎡导流室面积为53.89㎡导流室内径为12.50m导流室壁厚0.1m，出水导流室外径为12.4m第二反应室出水窗高度为1.72m导流室出口流速为0.03m/s则导流室出口面积为52.90㎡出口断面宽为1.63m，取1.65m出口垂直高度为2.30m1.4.3分离室根据规范取分离室流速为0.002m/s，计算得出分离室面积为453㎡则澄清池总面积为553.70㎡澄清池直径为D=23.56m，取24.00m机械搅拌澄清池直径取为24.00m，半径取为12.00m。1.4.4池深得机械搅拌澄清池总容积2414.88m3取池子超高为0.30m池子直壁部分高度为1.80m池子直壁部分容积为996.78m3机械搅拌澄清池底部采用球壳式结构，取球冠高度为1.05m圆台容积为1536.40m3设计机械搅拌澄清池球冠半径为19.1m设计球冠容积64.56m3机械搅拌澄清池子实际有效容积2597.74m3实际总停留时间：T=1.61h池子总高度：H=6.85m1.4.5配水三角堰孔口实际流速为u3=0.84m/s。1.4.6第一反应室裙板厚度为0.06m，圆柱直径为17.08m伞形板下端圆柱体高度为0.71m伞形板离池体高度为0.535m伞形板锥部高度为1.71m1.4.7机械搅拌澄清池的容积第一絮凝室容积为451.78m3第二反应室容积为160.89m3分离式容积为1100.24m3实际各室容积之比为1：2.83：6.84各室停留时间为：第二反应室：9.2min第一反应室：26.8min分离室：64.10min1.4.8进水系统进水流速为V6=1.0m/s进水管管径D=600mm进水管管径为DN800，实际进水流速为1.02m/s出水管管径为800mm。1.4.9集水系统本次的设计，对于辐射环形集水槽的设计整个池子设计12根。1.辐流式集水槽：每根集水槽流量为q辐=0.036m3/s根据规范取辐射槽宽b1=0.24m槽临界水深为0.128m槽起点水深为0.444m槽起点断面高为0.52m槽终点断面高为0.62m计算每槽孔口总面积为0.0393㎡2.槽内终点水深为0.47m设计中的槽内临界水深为0.204m槽内起点水深为0.52m本次设计中环形槽内水深为0.82m，环形槽断面总高为1.23m。3.总出水槽本次的设计中取槽宽0.7m，设计中槽内水流速度为0.8m/s。槽内坡降设计为0.20m，设计槽长6.0m槽内重点水深为h6=0.52mA=0.36㎡R=0.21my=0.15C=60i=0.00082槽内起点水深为0.32m4.水中当流量增加1倍时计算校核设计总出水槽内流量为0.57m3/s槽宽b3=0.70m，槽内流速为0.90m/s，设计中槽内终点水深为0.92mA=0.64㎡R=0.25my=62.31i=0.00084起点水深：H5=0.725m1.4.10排泥及排水1.污泥浓缩室体积为17.00m3本次设计中分设4斗，则每斗容积为4.72m32.排泥周期：机械搅拌澄清池的排泥周期根据实际计算得出。机械搅拌澄清池的排泥历时：流量为0.02m3/s，历时为178.2s。3.机械搅拌澄清池的放空时间：机械搅拌澄清池的放空时间为3.07h。1.4.11机械搅拌机机械搅拌机的作用是使得第一反应室的水流转动形成絮凝体，并且满足加药混合的需求，而且可以使得第二反应室的水得到澄清以便出水。根据规范和手册选用合理的机械搅拌机。叶轮的外径：d=4.4m叶轮转速：n=8.56转/分叶轮的出水口宽度：B=0.42m桨叶搅拌机功率：N=N1+N2=2.06Kw，消耗功率：N2=0.80kW电动机功率为4.42kW搅拌机轴扭矩：Mn=2311.3N·m图5-4机械搅拌澄清池平面图1.5V型滤池V型滤池由国外引进，现在在国内各大水厂都有广泛用，主要优点为内部设置电动控制阀门，可以实现等水头等速过滤，水量得匀均匀，可以实现气水反冲洗，而且相比其他工艺具有表面扫洗功能，能很大很程度地少少水量的使用。相信不久的将来，使用会变得越来越广泛。1.1.1设计数据设计水量Q=46790m3/d计算水量Q=50000m3/d滤速V=10m/h本次设计V型滤池的总冲洗时间为t=11min,冲洗周期为T=46h,反冲洗横扫程度为1.7/（S·m2）1.1.2滤池尺寸1.滤池池体V型滤池工作时间24.0h滤池总面积F=1946㎡V型滤池的分格：本次设计采用合建式V型滤池，从双侧进水，B单=3.0m，L单=12.00m，单格面积S为26.00㎡，单座滤池面积f=42㎡滤池高度：滤池超高H5=0.3m滤池口水深H4=1.6m滤层厚度H3=1.5m(0.90～1.5m)滤板厚H3=0.14m滤板下布水区高度为0.7m(0.7～0.8m)V型滤池总高度为6.13m水封井出水堰总高为2.64m。2.反冲洗配水系统（1）长柄滤头配水配气系统根据规范和设计手册，应该满足相应的设计要求。长柄滤头的使用使得气水反冲洗效率大大的提高，长柄滤头最高处设置滤帽，可阻挡滤料的进入，长柄滤头的个数为60个/m2。反冲洗用水量Q反：根据规范和设计手册，本次设计的反冲洗用水量必须按照最大时的水洗强度Q=q水·f=0.26m3/sQ表水=q表水·f=0.089m3/s（3）配水系统：干管进口处流速为1.40m/s，干管的横截面积为0.16㎡。本次设计中管材和管径为：钢管DN450，流速v=1.58m/s，配水系统将水分配到配水渠，最后通过配水方孔进行反冲洗。本次设计中水流支管的速度取为1m/s。配水支管（渠）的截面积为0.24㎡。配水方孔的面积为0.24㎡，沿着气水分配渠两边均匀布置，保证不发生短流现象，本次设计中配水方孔设置30个，每个方孔的间距为0.5m，经过计算得出每个孔口的面积为0.0084㎡。设计中取每个孔口的直径为0.09×0.09m。3.反冲洗用气量：本次设计的反冲洗用气量按照气冲时的最大量设计，以便符合现实的需求，当反冲洗时最大气量为最大时，此时的气冲达到最大强度为15升每平方米每秒。配气系统：配水干管的截面面积为0.147㎡本次设计配水干管选用管材为钢管，管径为DN450，流速为4.60m/s。支管流速为10m/s，截面积为0.074㎡每个布气小孔面积为0.0025㎡孔口直径为0.06m气水分配渠：本次设计中对于气水分配区的面积要求根据规范和手册按照最不利条件设计，计算出气水分配渠的流量数据Q反气水=194L/s=0.194m3/s计算得空气流量为0.736m3/s根据设计和规范，气水分配渠道的水流流速均按照干管的流速设计，以便满足工时的最不利需求。干管的断面面积为0.30㎡4.V型滤池管渠的布置（1）反冲洗管渠的布置：根据设计规范和设计手册的要求，气水分配渠的起端宽度取为0.3m，末端宽度为0.58m，末端截面面积取为0.45m2。2.排水集水槽根据规范和设计手册的要求，排水槽的槽高度为1.44m排水槽集水槽的末端高度为1.86m进水渠的布置：根据设计手册和设计规范，本次设计取进水总渠的宽度为0.65米，水面的高度为0.65米。设置每座V型滤池的进水孔：根据规范和手册的要求，参考工程设计经验，两端进水壁开设两个进水口，对称布置，进水孔设置电动闸门，反冲洗时闸门关闭，并且设置手动阀门，用来调节开启度，保证等水头等速过滤，总面积为0.36㎡，其中的孔口面积为0.06㎡，孔口宽0.30m。设计中两侧孔口设有电动和手动闸门.采用橡胶阀门，每个侧孔面积为0.46㎡，孔口宽0.70m，高度为0.25m。（4）每座滤池的宽顶堰：宽顶堰的宽度取为5米，宽顶堰的布置必须和进水渠道平行布置，以满足良好的水利条件，宽顶堰和进水总渠侧壁相距0.5米，每座V型滤池配水渠的布置和设计：根据设计手册设计规范，经过机械搅拌澄清池处理后的浑水通过宽顶堰的溢流作用进入配水分配渠进行均匀配水，配水渠道两侧由进水口，水流进入V型槽，本次设计取滤池的配水渠道的宽度为0.4米，渠道的高度为0.8米。配水分配渠道的总长度为等于V型滤池的总宽度，设计的渠道长度为7米。当渠道内部的水深为0.50时，计算流速为1.17m/s，符合V型滤池的进水管设计流速。V型槽的设计：根据设计手册和设计规范，取水孔的直径D为0.02米，间距为0.16米，每槽设置总计56个，表面出水孔的总面积为0.03㎡，排水槽的高度H等于0.05米。根据计算，倾角为45度，高度为1米，壁厚为0.06米。反冲洗时V型槽顶部高出液面0.41米。1.反冲洗水的供给根据规范和手册，管内的流速根据规范选取为1.58米每秒，千米水损为0.456%，布置管长为120m。则水头损失为0.46m，渠道内的水头损失为0.0032m。配水方孔面积为0.25m2，水损为0.05m。滤池配水系统的水头损失为0.37m。砂滤层水头损失：根据原始资料进行比选，石英砂容重为2.70t/m3，水的容重取为1t/m3，滤料层的水头损失为1.34m。根据设计手册和设计规范，富余的水损取1.6m。由此得出反冲洗水泵的最小扬程为10米，气水反冲洗的流量为0.20立方米每秒。6.反冲洗空气供给的计算：（1）长柄滤头的气压损失：气体流量下的压力损失量最大为3Kpa。（2）配气小孔的气压损失：根据设计手册和规范，反冲洗时空气通过配气小孔时的流速计算为10米每秒，压力损失应该按照水力学孔口出流计算公式计算，由此得出气水分配渠道的配气小孔的压力损失为0.15千帕。（3）配气管道的总压力损失：1.水头损失：根据规范计算出反冲洗空气流量为0.75立方米每秒，本次设计中采用DN500的钢管，流速为1.0米每秒，满足设计手册中配水干管的流速为5米每秒左右的条件，在实际工程中此值大致仔，8左右，本次设计中取反冲洗的管长为100米。2.配气管道的局部压力损失：根据规范和手册查主要配件以及长度的换算系数，本次设计中取90度弯头的数量为5个，长度换算系数计算为3.5，闸阀取4个，长度换算系数为1.0，等径三通取为4个，长度换算系数为1.32，则计算得出局部损失为1.89千帕。配气管道的总压损失为2.66千帕。（4）对于气压的要求根据规范和手册的规定，调节阀或风机的静压为100.60Kpa。（5）风机：本次设计选用三台大型风机，风量50~90m3/min，风压为20KPa。图5-5V型滤池平面布置图1.6清水池1.6.1清水池平面尺寸由前述计算可知：本次设计清水池设置两座，每座的有效容积V为3064立方米。清水池的尺寸：B×L×H=50.00×30.00×（4.00+0.5）其中0.5为超高1.6.2清水池管道1.清水池的进水管：本次设计清水池的进水管道为两条，每座一条。进水管管径为DN600，实际流速为1.03m/s。2、清水池的出水管：出水管管径DN800，实际流速0.80m/s。3.清水池的溢流管：根据规范和计算手册，溢流管的直径取为DN900。4.清水池的排水管：根据规范和设计手册排水管管径为DN800。1.6.3清水池的布置1.根据规范和设计手册，导流墙的设置应该避免出现断流现象，保证每个导流墙的作用。本次设计导流墙的数量取为五条，间距为5米，则将清水池分成了6格。2.对称布置直径为1000mm的检修孔两个。3.通气管的布置：根据规范和设计手册，通气管可以使清水池内部空气清新，通气管的布置按照对称均匀布置，本次设计中采用不同高度的空气管，每个清水池设置两个，通气管的直径取为DN200，保证出水的水质。4.清水池覆土厚度的设计：根据规范和设计手册的要求，为了水厂美观和环境的要求，在清水池的表面覆盖0.7米的覆土，加以绿化，改善水厂的环境。图5-6清水池平面布置图1.7二级泵站1.7.1二级泵站的设计条件根据设计手册和《给水排水设计标准》，可知二级泵站从吸水井吸水，通过管道输送至城市配水系统，二级泵站在水厂的设计中起到重要作用。1.7.2吸水井吸水井的有效深度：吸水井的最低水位31.35米，喇叭口的高度为0.70米。吸水井池底标高为28.75米吸水井的有效水深为1.25米吸水井取超高为0.3米，吸水井深度为1.55米吸水井尺寸：吸水井面积为50.13立方米吸水井的长为27.0米吸水井的宽度为3.0米则吸水井的实际尺寸为：L×B×H＝27.00×3.00×1.70m1.7.3二级泵站工艺设计要点根据规范和设计手册，二级泵站的主体由配电室，机器间，水泵组成。因为二级泵房的结构特点，二级泵站通常采用半地下式结构，本次设计也采用半地下式结构，以便于形成良好的水力条件，吸压水路管道可以与室外管道平接，减少管路中的水头损失，二级泵站的布置应该紧靠吸水井，以减少水泵的能量消耗，二级泵站直接从吸水井吸水配送至城市管网。控制室，和值班室紧靠，与泵房紧靠，水泵的位置应摆设在最里端，避免噪声的影响，本次设计采用高压变压器引入，供给水泵的用电。1.根据设计手册和设计规范，本次设计的流量最高时流量为984L/s设计。2.水泵扬程为56.5米（取57米）3.型号选择：为了满足节能的要求，查得规范和设计手册应该选择并联水泵来达到供水需要，根据城市用水量24小时变化曲线来合理的搭配水泵的使用且必须保证水泵在高效断工作。本次设计选用三台12SH-9A型泵和两台12SH-9B泵搭配使用，三用两备。4.消防校核：1.电机搭配，为了符合水泵的运行条件，所选用的电机必须为厂家配套的电机。根据水泵的型号，查常用设备选型得出水泵电机型号为JS116-4.选择变频泵配套电机作为本次设计的电机使用。2.水泵基础的布置：（1）水泵基础的布置：根据规范和计算手册的规定，水泵必须单排平行布置，以便于吸水和压水的水力条件，减少输送水时的水力损失，水泵所使用的起吊设备应尽可能简单。（2）泵房基础尺寸的确定：根据手册和设计规范，本次设计所选用的水泵为不带底座。1.7.4吸压水管路（1）吸压水管路的布置：根据规范和设计手册，吸压水井管路的设计应该考虑当地的地形条件，包括气温和土壤冰冻线。本次设计考虑到地下水位深度较大，采用半地下式泵房设计，由此可以使吸水井管路和室外管道平接，减少了水头损失，由泵房内部的水泵个伸出一条吸水管进入吸水井，水输送到二级泵站后通过横向的联络管连接，保证出水的均匀性，最后在采用两条输水管线输水至城市市政管网。本次设计初定吸压水管高程为28.00米，由前述计算的吸水井最高水位为33.24米，本次设计无需设置引水设备，节省了泵站的投资，吸水井管路上需设计阀门井，以便维护和使用。（2）吸压水管径：根据设计手册和设计规范的要求，采用单泵运行来计算吸压水管路的管径。吸压水管路的流速应该符合设计要求，根据水泵型号所对应的流量计算吸压水管径，本次设计中为900L/s。千米水损为0.884%，管径采用DN600，按照单根输水管的最大流量计算，即总流量为675L/s，管径取DN800，流速为1.6m/s。管路附件的选配：本次设计的二级泵站需选用DN450喇叭口两个，90度弯头DN450两个，DN450蝶阀两个，DN450×DN300偏心减缩管两个，DN200×DN350渐扩管两个，DN350止回阀两个。1.7.5水泵安装高度（1）根据前述计算，水泵的初始洗水管高程为28.00米，吸水井的最低水位为28.75米，为保证管路平接，泵房地面与地面标高一致，由于水泵允许吸上真空高度为1.2米＜1.7米，故按1.7米进行校核。（2）水泵的进口参数：根据设计手册中查看该水泵的型号得出12SH水泵的进口直径为DN350，进口流速为3.5m/s，允许吸上真空高度为1.2米，流量为360L/s。（3）本次设计地面海拔高度为34.00，允许吸上真空高度1.7米。（4）水泵实际使用的允许吸上真空高度的计算：估算管件和阀门的水头损失，吸水管管长近似取7.6米，则水泵实际使用吸上真空高度切4.64米＜1.7米，满足设计要求。1.7.6泵房平面尺寸的确定泵房的平面尺寸首先应符合规范中布置的合理要求。包括水泵到墙壁的净距，电机距离墙壁的净距等等。泵房平面尺寸的确定：基础总长度为13.0米，机器间的总长度为1.8米，机器间的宽度为1.8米。敷设管道：根据规范和设计手册的要求，结合本次设计，室内管道布置在泵房周围管沟内，方便与室外管线平接，管沟的顶部与室内地面平齐。1.7.7附属设备的选择起重设备与泵房高度的确定：电机设备的最大质量为1200kg，根据规范和设计手册的要求，安全起重量设置为两吨，型号为DG型，工字钢选取32A结构，设置手轨电车，其中高度为4~9米。风机的高度为1.6米，泵房机组的高度为1.2米。计算得泵房的高度为6.8米。真空泵的选型与计算：排气量Q=K（W1+W2）·H/T·（H3－H4）查规范和设计手册，取T=3min，K=1.12，H1=2.29米，H2=10.33，估计W3=0.20立方米，W4=0.80立方米，经计算得Q等于36立方米每小时，最大高度为180毫米水银柱高度。选择真空泵为SCC型环式真空泵，抽气量为30立方米每小时，真空值为500mm水银柱，电机的功率为330千瓦，选用两台，一用一备。排水泵的选择：根据设计手册和设计规范的要求，本次设计采用B16型号排水泵，转速为2700转每分，配套电机为JQ-24型电机，功率为1.6千瓦。图5-7二级泵站平面图1.8反冲洗泵房工艺根据规范和设计手册的要求，为避免管道的浪费和能量的损失，本次设计反冲洗的水直接取自清水池。反冲洗泵房设置在V型滤池附近，地面标高为34.00米，冰冻深度为0.1米。1.反冲洗水泵和风机的选择：根据前述V型滤池部分的计算，本次设计反冲洗泵房采用四台14SH-28A型离心泵和两台SD45型罗茨鼓风机。2.反冲洗泵房机组（1）反冲洗泵房机组的布置，根据规范和设计手册的要求，为了创造良好的水利条件，本次设计的水泵和风机采用单排并列布置，创造出最有利的水利条件，也使得起吊设备得以简化。（2）基础尺寸的确定：根据规范和设计手册的要求，确定水泵和风机的具体尺寸。3.反冲洗泵房平面尺寸的确定：反冲洗泵房平面尺寸确