当前位置:首页 >> 电力/水利 >>

给水厂设计


第一章 水源水质现状分析 1.1 工程设计背景
某市位于河南省近年来,由于经济的发展、城市化进程的加快和城市 人民生活水平的提高,用水的需求不断增长,经市政府部门研究并上报请 上级主管部门批准,决定新建一座给水处理厂。

1.2 设计规模
该净水厂总设计规模为 16× 4m3/d(M 为学生学号的个位数字) 10 。征 地面积约 40000

m2。

1.3 基础资料及处理要求
1.3.1 原水水质 原水水质的主要参数见下表 序 号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 项目 浑浊度 细菌总数 总大肠菌群 色度 嗅和味 肉眼可见物 pH 总硬度(CaCO3) 总碱度 氯化物 硫酸盐 总铁 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 单位 度 个/mL 个/L 数值 54.2 280 9200 20 微粒 7.37 42 47.5 15.2 13.3 0.17 序号 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 项目 锰 铜 锌 BOD5 阴离子合成剂 溶解性总固体 氨氮 亚硝酸盐氮 硝酸盐氮 耗氧量 溶解氧 单位 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 数值 0.07 0.01 <0.05 1.96 107 3.14 0.055 1.15 2.49 6.97

1.3.2 地址条件 根据岩土工程勘察报告,水厂厂区现场地表层分布较厚的素填土层, 并夹杂大量的块石,平均厚度为 5 米左右,最大层厚达 9.4 米,该土层结 构松散,工程地质性质差,未经处理不能作为构筑物的持力层,为提高地 基承载力及减少构筑物的沉降变形,本工程采用振动沉管碎石桩对填土层 进行加固处理.桩体填充物为碎石,碎石粒径为 2~5CM,桩径为 400 毫米, 桩孔距为 1M,按梅花形布置。 1.3.3 气象条件
1

项目所在地,属暖温带、半湿润大陆季风气候,四季分明。春季干旱 风沙多,夏季炎热雨集中,秋季凉爽温差大,冬季寒冷雨雪少。盛行风向: 夏季南风,冬季东北风。 年平均气温 14.0℃,最热月平均气温(7 月份)27.1℃,最冷月平均气温 (1 月份)-0.5℃,平均日照时数 2267.6 小时,无霜期(年平均)214 天,年平 均降雨量 627.5mm,年最大降雨量 948.4mm,年最小降雨量 248.2mm,年 主导风向为 NNE 风和 SSW 风。最大风速 28m/秒,年平均风速 3.0m/秒, 最大冻土深度 2l0mm。 主导风向东北(01 班) 、西南(02 班) 、西北(03 班) 、东南(04 班) 。 1.3.4 处理要求 出厂水水质指标满足《生活饮用水卫生标准》 (GB5749—2006)的相 关要求。

2

第二章 给水厂工艺确定及设计计算 2.1 工艺流程选择
根据原水的水质特征和水厂的地形特点,选择的工艺流程如下: 氯消毒 折板反应池 斜管沉淀池 V 型滤池 清水池

PAC 原水 机械混合池

2.2 水处理构筑物计算 2.2.1 配水井
配水井的设计计算 1.设计参数 配水井设计流量为 16× 4m3/d 10 2.设计计算 (1)配水井有效容积 配水井水停留时间取 T=30s, 配水井有效设为容积 V=QT=
100 600 2 ?3 0 4 60 ?3 ?5 .6m 0 5
3

配水井设计为矩形: 设配水井有效设为水深 H=6m,安全高度设计为 0.3m,则实际高度 为 6.3m。 宽 B=3m 长 L=3.1m 则配水井应设计尺寸为 V=HBL=6.3×3×3.1=58.59m ﹥55.6 m .符 合要求 (2)进水管径 D
1
3 3

配水井进水管的设计流量为

查水力计算表 Q?6 6 .7 / s, 66 m
3

60 m ? . 2 / (在小于 1.0m/ s 范 9 知,当进水管管径 D ?1 0 m 时, v 0 2ms 1

围内) 。 (3)进水从配水井底中心进入,经等宽度堰流入 2 个水斗再由管道 接入 2 座后续构筑物,每格后续构筑物的分配水量应为
3

q66/ ? 3 5 / ) ? 6 233 ( h 6. 7 3. m 。 3
3

因单个出水溢流堰的流量为
q 6 2 3 ( / ? 9s ?6 ? . m 2L 6 7 3 3 h 5 / ,一般大于 100L/s 采 6 / 3 5 )9 ( ) . 3 .
3

用矩形堰,小于 100L/s 采用三角堰,所以,本设计采用矩形堰(堰高 h 取 0.5m) 。 矩形堰的流量 q ? m bH 2gH 0 (4) 配水管管径 D
2

由前面计算可知,每个后续处理构筑物的分配流量为
20 m q ?0 2 m / s ,查水力计算表可知,当配水管管径 D ?1 0 m 时, .9 6 2
3

。 v 0 1ms ? . 9 / (在小于 1.0m/ s 范围内) 8

2.2.2 溶液池和溶解池
溶液池的设计 溶液池一般以高架式设置,以便能依靠重力投加药剂。池周围 应有工作台,底部应设置放空管。必要时设溢流装置。混凝剂的投 加浓度一般采用 5%~15%。混凝剂每日调配次数不超过 3 次。 1.混凝剂投加量的计算 设计日处理量为 Q=16× 4m3/d:综合各种因素混凝剂选择 10 PAC。根据原水水质,结合客观一系列因素,平均取 a=20mg/L。 则日混凝剂投加量为 T=
aQ 1000

=

20 1000

×160000=3200kg/d

2.混凝剂的配制和投加 混凝剂的投加有干投和湿投两种, 干投使用较少, 本工艺采用湿投。 混凝剂采用湿投时,其配制方法有水力、机械搅拌方法,本设 计工艺采用机械搅拌方法来配制混凝剂 3.溶液池容积的设计与计算 设计中取混凝剂浓度为 c=10%, 每日调剂次数为 n=3, 混凝剂的 平均投加量为 a=20mg/L,设计处理水量为 Q 1 0 0 m / d ? 600
3

溶液池容积按下式计算: W1 =
aQ 417 cn
4

式中

W 1 -溶液池容积, m
3

3



Q-处理水量,m / h ; a-混凝剂最大投加量,mg/L; c-溶液浓度,取 10; n-每日调制次数,取 n=3。 代入数据得:W 1 =
aQ 417 cn

=

2 0 ? 6 6 6 6 .7 417 ? 10 ? 3

=10.66 m

3

溶液池设置两个,采用钢筋混凝土结构,每个容积为 W1,以便交 替使用,保证连续投药。 取有效水深 H 1 =1.3m,总深 H=H 1 +H 2 +H 3 (式中 H 2 为保护高,取 0.2m;H 3 为贮渣深度,取 0.1m)= 1.3.+0.2+0.1=1.6m。 溶液池形状采用矩形,尺寸为长×宽×高= 4m×2.05m×1.6m 。 则 溶 液 池 实 际 有 效 容 积 为 W=4 × 2.05 × 1.3=10.66m 。满足要求。 池 旁 设 工 作 台 , 宽 1.0-1.5m , 池 底 坡 度 为 0.02. 底 部 设 置 DN100mm 的放空管,池子内壁进行防腐处理。池地面接入药剂稀 释用给水管 DN80mm 一条。 4.溶解池的设计与计算 溶解池容积按溶液池容积的 0.2~0.3 倍计算设计中取 0.2.则: W 2 =0.2 W 1 =2.132 m
3 3

溶解池设置 2 个,采用钢筋混凝土结构,单池尺寸为 L×B×H=1.8 ×1.2×1.5(m)。高度包括安全高度 0.3m 和沉渣高度 0.2m。池底坡度 为 0.02.底部设置 DN100mm 的放空管,池子内壁进行防腐处理。池 地面接入药剂稀释用给水管 DN80mm 一条。 则溶液池实际有效容积为 W=1.8×1.2×1.0=2.16m 。满足要求 5.投加方式。 混凝剂的湿投分为重力投加和压力投加两种类型,重 力投加分为泵前投加和高位溶液池重力投加。压力投加分为水射器投加和 计量泵投加。 6.计量设备。本设计采用计量泵进行投加,计量泵每小时投加量为
3

5

q=

W 8

1

=1.3325 m /h。计量泵选用 2 台,一用一备。

3

7.加药间级药库布置 加药间:各种管线布置在管沟内,给水管采用镀锌钢管,加药 管采用塑料管,排渣管为塑料管。加药间内设置两处冲洗地坪用水 龙头 DN25mm,为便于冲洗水集流,地坪坡度≥0.25,并且坡向集 水坑 药库:药剂按照投加量的 15d 用量储存。则 PAC 的占地面积为 T 15 =
aQ 1000

× 15=

20 1000

× 150000 × 15=48t
3

PAC 的相对密度为 1.15,则 PAC 所占体积为:48/1.15=41.8 m 。 药品存放高度按照 2m 计算,则所需要面积为 20.9m2 考虑药剂的 运输、 搬运和磅秤所占地面积, 这部分面积按药品占地面积的 30% 计算,则药库所需面积为 20.9/0.3=69.7m2,设计过程中取 70m2. 药库平面尺寸取:10×7m 药库内设置电动单悬梁起重机一台。

2.2.3 混合设施的设计和计算
混合采用桨板式机械混合池 1.池体尺寸计算 Q=160000 m /d=6666.7 m /h 1.1 混合池容积 w 采用混合时间 t=30s 则 混合池采用圆柱形 D=2.7m, H′=
4W
2

3

3

池数 n=3
6666.7?0.5 60?3

W=

Q t 60n

?

=18.52m

3

则有效水深 H′

=3.24m 2 ? D 3 .1 4 ? 2 .7 超高△H=0.3m,则池总高度 H= H′+△H=3.24+0.3=3.54m 1.2 搅拌器设备计算

=

4 ? 1 8 .5 2

6

机械混合池搅拌器示意图 根据《给水排水设计手册》计算出搅拌器的各种参数: 搅拌器有关参数选用

选用桨式搅拌器, 取搅拌器外缘线速度 v=5.0m/s, 其他参数为: 桨 板 外 缘 直 径: d=1.50m 搅拌器距混合池底高度: Ho=1.50m 桨 叶 数: Z=2 桨叶与旋转平面所成的角度: 搅 桨 拌 器 层 叶 宽
? ? 45
?

数: e=1 度: b=0.4

? 搅拌器旋转角速度 w

2 25 v ? ? ? . 7a /s 6 rd 6 d 1 . 5

7

搅拌器转速

6 0 v 6? 05 n ? ? ?3 r m 67/ i . n ? ? 3410 d . ?5 1 .

1.3 搅拌轴功率:

N

=

C

4 ?? 3 ZeBR0 sin ?

408 g

式中:N-轴功率(kw) c–阻力系数,0.2~0.5,取 0.5 ρ –水的密度, 1.0 ? 10 (kg/m )
3

3

ω–搅拌器角速度(rad/s) Z–搅拌器叶数 B–搅拌器层数 R 0 –搅拌器半径 g–重力加速度(m/s ) N= 0 .? 5
1 ? 72? ? 5s 4 0 6 ? 1. 0 ? 5 0 . 0 6 ?0 . 4 7 i n ?4 6K . W 6 4? 1 09 8. 8
3 4 ?

2

所需轴功率

NQ ?

? vG

2

1000

式中 N

Q

? 所需轴功率(kw)

μ –水的动力黏度(Pa·s) W–混合池容积(m ) G–速度梯度 (s
? 3

3

?1

) ,一般采用 500~1000 s
2

?1

, 设计中 G=600

N1 = 要求。 )

1 ? 0 ? 8 2?6 0 .0 1 1 .5 0 10 00

= 6.67KW

( N 1 ≈N 2 ,满足

1.4 电动机功率

N3 =

K g ?N

?

8

式中 N 3 –电动机功率(kW) N–设计轴功率(kW) ? –传动机械效率 Kg-电动机工况系数,取 1.2 设 计 中 ? =0.80 , N
3

=

1 .2 ? 6 .6 7 0 .8 0

=10.005KW

2.2.4 折板絮凝池的设计与计算
1、絮凝池的计算 设计絮凝池的个数为 3,每一个絮凝池分为并联的三组,为满足速 度梯度逐渐减小的要求,每一组分为三段:异波折板絮凝段、同波折板絮 凝段、平直折板絮凝段,每一絮凝段再分为三小格。 总 设 计 流 量 Q?1 5 m / s , 则 每 个 絮 凝 池 的 流 量 为 .8 2
3

Q ? 0

Q 3

? 0.618 / s m
3

每 个 池 子 进 口 采 用 直 径 为 900mm 的 钢 管 , 则 进 口 流 速
v0 ? Q 0 A ? 0.972m/ s

取絮凝时间 t=15min,絮凝池的总有效容积为:

W6= 0 1 = . =总创 5 06 . m5 m Q0 6 3 5 3 t 1 8 6 2
单格中的流量为:

Q 01 3 .8 6 q= 0 = m s= . 6 3 s 0 0m 2 3 3
2、絮凝池的尺寸: 设计絮凝池的平均有效水深为 3.0m 则单个絮凝池的有效面积为:

W 562 2 5. A= = m = 8.m 154 2 30 30 . .
超高取 0.5m,底渣高度取 0.3m。 则絮凝池的实际深度 H=3.8m.

9

3、异波折板絮凝区: 该区分为三小格, 每一格所用折板长度都为 1.4m,折板宽度为 500mm, 折板厚度为 60mm,折板间的夹角为9 0 ? 。每一小段安装三排折板。 1. 中间设计峰速为v =03 .0ms 峰

则峰距为:

b = 1

q m = 0 4 0m .9 v ? 14 . 峰

谷距为:c =

0.355 m

b 2 = b1 + 2 c = 1 . 2 0 m
t = 0.006 ? cos 45 ?
侧边峰距 b
3

0.04m

b3 =

B - 2b1 - 3 + c) (t 2

= 0.868 m

b3c8 0 1 . 3 2 6 5 2 8 5 3 m m m 4b 0 . .
= = + + =
2.中间部分谷速为:v = 2

侧边谷距为:

Q 格 = 0 1 3ms .2 1 4? b . 2

10

侧边峰速为: v1 = 1.4b = 1.4 ? 0.868 m 3
= 0.170 m s

'

q

0.206

侧边谷速为: v 2 =

'

Q格 1 4b . 4

=

026 .0 ms 1 4? 1 2 3 . .2

= 0 1 0m s .2

3.水头损失的计算 a. 该区第一小段中间部分水头损失
h1 = ξ v1
1 2

- v2

2

2g 0.300
2

单个渐放段损失:

= 0.5

-

0.123

2

2 ? 9.8

m

= 0.0019 m

h2 = [ 1 + ξ

2

- (

F峰 F谷

) ]
2

2

v1

2

2g 0.30
2

单个渐缩段损失:

= [ 1 + 0.1 - ( = 0.0043 m

0.490 1.20

)]

2 ? 9.8

该小段渐放段和渐缩段各有 6 个,则该小段中间部分总水头损失为:
11

H=h h=0 m ( 2 .2 )07 3 中6 + 1
b.侧边部分: 该区第一小段侧边部分水头损失: 渐放段损失:
h
, 1 '2 '2

= ξ

v1
1

- v2

2g 0.170
2

= 0.5

-

0.120

2

2 ? 9.8

= 0.00037 m

渐缩段损失:
h, = [1 + ξ 2 - ( 2
= [1 + 0.1 - ( = 0.00088 m

F侧峰 F侧谷

)2 ]

v1'2 2g )2 ] 0.170 2 2 9.8

1.4 ? 0.868 1.4 创1.223

该小段侧边部分有渐放段和渐缩段格 6 个,则该小段侧边总水头损失为:

' , h 6,h=05 =h (1+2 00m ) .7
c.进口及转弯处 该区第一小段有 1 个进口,1 个上转弯,2 个下转弯。 此折板下转弯处通道的高度为: H3 ? 0.8m 为: H4 ? 0.5m 上转弯处流速为:v = 4 上转弯处通道的高度

q = 0 2 4m s .9 1 4H4 .

下转弯处流速为:v = 5

q = 0 1 4m s .8 1 4H3 .

上转弯处的阻力系数为 1.8,下转弯处的阻力系数为 3.0,进口处的阻力系数 为 3.0,出流则: 每格进口及转弯损失 h 为:
''

12

h ?3?
''

v 3

v v ?2?3? 5 ?1 ? 4 .8 2g 2g 2g

2

2

2

?0 3 1 .0 2 m

d.总水头损失
hh 0 0 0 0 ??. 2 7 3. m h h 3. 5 2 7 ? 0 0 .16 700 0 每格总损失:? ? ? ? ?8
' ' '

4.第一絮凝区 (异波折板絮凝区)絮凝时间为:

创 . 9 .i 3 m 43 0 n . n T 31 . 3 m = 9 i = 8 1 q6 ?0
第一絮凝区的总水头损失为:
H?06 00 ? h ?7 . 4 3 ? . 8 2m 3 0 ?3 1

第一絮凝区的速度梯度为:

G= 1

γH 1 μ?
-1

6T 01

=

90 ? 020 80 .34 10创 - 3 6 39 . 1 0 0 .8

=9. s 72
?

温度 2 0 C 时,水的动力粘度 4、同波折板絮凝区: 该段分为三小段,每一小段的长度为 1.8m,折板宽度为 500mm,折板厚度 为 60mm,折板间的夹角为9 0 折板。 中间设计流速为 1.各参数分别为:
?

。同波折板区通道宽度是一致的。安装三排

v= .0 s 02 m 。
v? 峰度m 波速,s / 1
b波 边 离 ?峰 缘 , 距距m

v? 谷度m 波速,s / 2 v中 折 速 ? 同 间 m 间 板 , 波 流 / s 4 v? 峰度m 波速,s / 1

13

c 折间, ? 板距m

由 v ? 2( ? . 5 ) b v b 0 5 3 1 可得 v 2 ?
v1b

b ? 0.355 q ? 2 v1 b v4 ? c q 21 2 ?v b 3 2 . 2 2 v ? v ?. ( 0 8 ) 2 1 3 c

取 v 1 =0.2m/s c=416mm,
v 4 =0.207m/s

b=300mm

则 可 以 求 得 : v 2 =0.092m/s,

2.水头损失计算
h h ? ??n ? h
i

h ? 0 .6

v

2

2g

a.

? ? ?6 通道数为 4,单通道转弯数 4, n 4 4 1
?

b. 折角 9 0 , ? ? 0 .6
?. 7 / 2 c. v 0 0ms 该区第一小段有 1 个进口,2 个上转弯,1 个下转弯。 上转弯处的阻力系数为 1.8,下转弯处的阻力系数为 3.0,进口处的阻力

系数为 3.0

此折板下转弯处通道的高度为: H 3 ? 0.3m 。上转弯处通道

的高度为: H4 ? 0.5m

14

上转弯处流速为:v = 4

q = 0 2 9ms .2 1 8H4 .
q = 0 3 1m s .8 1 8H3 .
h ?3? i v 3
2

下转弯处流速为:v = 5

转弯及孔洞的水头损失:

?3?

v 5

2

?1 ? .8

v 4

2

?2

2g

2g

2g

?0 2 m .0 3
0 0 .2 7 h h ? ?nh?? i ?16?0.6? 2g ?0.023?0.044m
2

3.

第二絮凝区(同波絮凝区)总水头损失为:
H 3?03 ?? h . 2 ?1 m 2

同波折板絮凝区絮凝时间为:

创 . . . 9 0i 5m 8 T 31 3 3 m = 1n = n .i 2 q6 ? 0
该区的速度梯度为:
γH 2 μ?
-1

G 2

=

6T 02

=

90 ? 012 80 .3 10创 - 3 6 51 . 1 0 0 .

=6. s 50

5、平直折板絮凝区: 1.该段分为三小段,每一小段的长度为 2.3m。折板宽度 500mm,折板厚 度 50mm,折板夹角9 0 设计流速为
?

。安装二排折板。

v= .0 s 01 m

折板间距即通道宽度为:

.6 =.7 2 b q = 00 m 09 = 8m 2v 2 ? 00 . 3 . . 3 1
15

侧边间距为:

B 05 2 - . 2 - b 2 05 . 0 3 b= =. 8 1 1m 4 1 2
侧边流速为:

v1 =

q 026 .0 = ms 231 .b 2 3? 1 4 8 . .1

= 0 0 3m s .6

上下转弯处的通道都设计为 0.873m,因此转弯出流速也为 0.10m/s。 2.水头损失 共有一个进口,三个转弯,取阻力系数为 3.0
.0 则单格水头损失为 h?4?3 ? 0 .1
2

?0 0 1 .0 6 m

2 g

? ? h0 8 ?0 3 3. 第三絮凝区(直板絮凝区)总水头损失为: H 3? . 1 m 3

第三絮凝区絮凝时间为:

创 . . . 9 0i 6 m 3 T 3 2 3 3 m =5 n = n .i 3 q6 ? 0
第三絮凝区的速度梯度为:

G= 3

γH 3 μ? 6T 03
-1

=

90 ? 008 80 .13 10创 - 3 6 65 . 1 0 0 .

=2. s 14

16

6、因此整个絮凝段的平均速度梯度为:

7 +5 +1 =1s . . . G 92 60 24 62 1 = . 3
-

絮凝区 1 2 3 合计

絮凝时间 3.98 5.1 6.5 15.58

水头损失 0.2304 0.132 0.0183 0.3807

G值 97.2 65.0 21.4 61.2

GT 值 23211 19890 8346 572090

平均速度梯度符合要求,GT 值也符合逐渐减小的要求

2.2.5 斜管沉淀池的设计和计算
斜管使用塑料材料 管径为六边形的内切圆直径,25~35mm,取 30mm 管内流速约为 3.0mm/s。 查正六边形断面斜管的雷诺数 Re=22.5 总进水量 Q 0 / ?6 / ? 2 s ? 0 d6 m 1 m 1 0 6 m 6. 0 6 7 h8 / . 5
3 3 3

设 置 3 个 斜 管 沉 淀 池
3 8 Q 1 5 ? . 1m/s ?. 2 0 7 6 1 3

则 单 个 沉 淀 池 净 水 量 为

1. 清水区净面积 A′

A ?
'

Q1 V

式中

Q 1 ——池进水量, m / s
V ——清水区上升流速, m / s ,取 V 2 mm ?. 5 /s

3

则 2. 斜管部分的面积 A
A ?

0 1 .6 7 2 A? ' ?2 6 m 4 .8 0 05 .0 2

A'

?

式中

? ——有效系数, 塑料六边形蜂窝斜管 ? ? 0.92 ~0.95, 0.94 取

17

A ——清水区净面积, m

'

2



A?

26 4 .8 0 5 .9

?2 1 m 6 .7

2

斜管部分平面尺寸(宽×长)采用 B′×L′=22m×12m。 考虑安装间隙,沉淀池边长加 0.1,则 L ?121 . m 1 3.进水方式 沉淀池进水由边长 L′为 12m 的一侧流入。 该边长度与絮凝池宽度相同。 4.管内流速
sin ? 其中, ? 为协管水平倾角,取 60 ? v0 ? V



25 . v ? ?289 /s . mm 0 sin ? 60

考虑到水量波动,采用 v 0 =3.0mm/s。 5.管长 L ① 有效管长 l 根据颗粒沉降速度 u 0 (取 0.40mm/s)和管内流速 v 0 值,按正六边 形断面斜管 l/d 为斜管边距, 30mm) (d 取 计算曲线得 l/d=20, l=20d=20 则 ×30=600mm ② 过渡段长度 l′,采用 l′=200mm。 ③ 斜管总长 L L=l+ l′=600+200=800mm 6.池宽调整 池宽 B=B′+Lcos ? =22+0.8cos60°=22.4m 斜管支撑系统采用钢筋混凝土柱、小梁及角钢架设。 7.复核雷诺数 Re
Re ? Rv
0

?
d 30 ? . mm . cm 7 5 ? 75 0 4 4

? ? 式中: 水力半径 R
. cm 管内流速 v ?03 /s 0

18

运动黏度 ? 取 0 01 / s . cm
2



075 03 . ?. Re ? ?22 . 5 001 .

8.管内沉淀时间 t
L 800 t? ? ? 266( )? . (min) . s 4 67 44 v 3 0

9.池高 H 斜板区高度 H sin?60 m ? L ? sin. 0 . 8 ?0 ; ? 69 1 超高采用 0.3m; 清水区高度采用 1.0m; 配水区高度(按泥槽顶计)采用 1.5m; 排泥槽高度采用 0.8m; 有效池深 H0 ? ? ?19 ?69 1 3 m . 1 . . 0 5 .
'

?

? ?80?29 . . . 池子总高 HH0?3 4 m
'

10.进口配水 进口采用穿孔墙配水,穿孔流速 0.1m/s 11.集水系统 ① 设集水槽个数 N=18 ② 集水槽的中心距 a ? ③ 槽中流量 q 0
Q 01 . 7 6 3 q 1? ? ? . 3( /s 0 4m ) 0 N 1 8

B0 ' . ? 1 2 ?. 20 1 ? ?. 3 1 m 2 N 1 8

考虑池子的超载系数为 20﹪,故槽中流量
q1 ??3 00 /) ?q . 04 . 8 s . 21 . ?4m 20 0( 0
3

④ 槽中水深 H

2

?9 . 0 0?038. m . . ? 243 0 槽宽 b 0q ? 90
0 . 4

0 .. 4

为了便于施工,取 b=0.3m
19

起点槽中水深 H0 b0 ? ?225 ?75. . ?75 0 m 0 . . 3 1 终点槽中水深 H1 b1 ? ?375 ? . ? 25 25 0 m . 0 . . 3 2 为了便于施工,槽中水深统一按 H ?0375 . m 2 ⑤ 槽的高度 H
3

集水方法采用淹没式自由跌落,淹没深度取 5cm,跌落高度取 5cm,槽 的超高取 0.15m 则集水槽总高度 HH0 ? ? ? m ?2 . ? 05 0 0 0 . 05 . 15 . 625 3 12.孔眼计算 ⅰ 所需孔眼总面积 ? 由 q0 ? ?? 2gh得 ? ?
q0

?

(m )

2

2 gh
3

式中

q 0 ——集水槽流量, m / s ;

?——流量系数,取 0.62;
h——孔口淹没水深,m,此处为 0.05m;

?——孔眼总面积, m
所以, ? ?
04 . 0 08

2

?. 6 m 0 6 05 0 2 29 ?. 5 . ? ?. 6 80 0
2

ⅱ 单孔面积 孔眼直径采用 d=25mm,则单孔面积

?2 3 . 14 2 ?? d ? ?. 2?. 0 025 00049 0 m 0
4 4



孔眼个数 n
n?

? 0 65 .0 6 ? ? 3 .7,取 136 个 15 ? 0 04 .0 0 9 0
'



集水槽每边孔眼个数 n

20

n ?
'

n 2

?

136 2

? 68 (个)



孔眼中心距离 S

0

L 1 .1 2 S ? 1? ?0 8 .1 m 0 6 8 6 8

孔眼从中心向两边排开 13. 存泥斗计算 ⅰ 存泥斗容积 V(棱台体)
H V ? 0( LB 1? 1? L1 2 ? LbBL 1 ) 2b 6

0 . 8 ? ( ?771 3 ? 3 0 ?1 2 0 ? 3 23 ? ? 77 ?. 3 ?? 4 0) . 3 . . 0 . 4 . . . 6 ?. m 3 47
3

ⅱ 排泥周期 T

0

T0 ?

10 V (1 ? P)?
6

(C1 ? C2 )Q

(s)

3 7 L7 =0

b1= 30

4 0 L0 1 =

存 泥 斗
式中 P——泥浆含水率,取 P=92﹪;
21

B= 310

? ——泥浆容重,取 1.1;
C 1 ——进水浊度,度,54.2 度; C 2 ——出水浊度,度,取 5 度;

Q——设计水量, m / s
1? 71 .2 . 0 3 ?? )1 . 4( 0 ? 9 1 所以, T ? ?0.( ?7h 15 s 2 () 09 ) .9 2 0 ( . ?? 1 5 4 )0 7 25 . 6
6

3

ⅲ 排泥历时 t 0 ① 排泥管 排泥管直径 d=200mm,则其断面
4 4

?2 3 . 14 2 ?? d? ?. 2?. ( 0 2 0 0314 m ) 泥


② 排泥流量 q

q ? 0 泥 2 ( /s ? ? gH m ) 泥
‘ 3

式中

H ——排泥管作用水头,m 取 3.79m;
'

? 0 ——流量系数

?0 ?
1?

1

?l
d

? ??

式中

?——沿程阻力系数, ? ? 0.03 ;
l ——排泥管长度,取 l =7m;

??

——局部阻力系数, 包括进口 (1.0) 闸门 、 (0.1) 、
90 ? 弯头(0.48) 、和出口(1.0) 。

所以, ? ? 0

1 0 ? . 037 1 ? ?1 0 ? . ? ) (?. 0 1 481 0 . 15

?. 0 45

22

q 0? ? . 0 ??? ? 45 . 03143 0 ( /) 2. . 9 79 8 . 1218 m s 0
3

③ 排泥历时 t 0
t0 ? V q 泥 ? ?28 s .5 ) ( 01218 . 347 .

14.沉淀池停留时间 ⑴ 沉淀池总容积 W


W. 21 0n ? 8 m ? ? .? i 0) 1 2 5. 6 1 4 2 ? 1 ( s ? ?. 8 9 9 总
3

⑵ 集水槽体积 V



槽壁厚度取 ? ? 0.06 ,则槽体积
V ? 1?b 2 ) H? . 5 2 ? ? L ( ? ?( 2 0 ? ? ) 2 0 槽 ? 2 ?0 ? ? . 6?0 7 ? . ? . 6 2 1. ( . 2 0 ) ( . 5 0 0 ? ) 1 3 0 3 1 0 ?.4 5 m 4
3

⑶ 斜管结构体积 V 管
V ? 1? ? . h L B 0 3 05 管
'

0 sin ?. 8 ? 693 ) ( h 3 ——斜管高度, h?. ? 600 m 3

V 1 ? ?0 0 39 ? . 2 0 ?6 ?2 2 2 .5 .9 . m 1 管
3

⑷ 沉淀池有效容积 W



W V 管 95 9 8 6 ?? V 4 . ??. m W? 8 ? ?. 94 . 3 42 5 2 效总 槽
3

⑸ 沉淀池停留时间 t 留
W 8 .6 32 5 效 t ? ? ?3 . () 2 m 1 3 s ?3 i ) 57 ( n 留 Q 01 . 7 6

23

斜管沉淀池剖

2.2.6 滤池的设计与参数
本设计采用 V 型滤池。 6.1 设计的主要参数如下 滤速 v=8m/h,强制滤速 ? 20m/ h 第 步 冲 洗 度 气 1 = m ?s ) 二 气 同 反 , 气 度 气 2 = m ? s ) 强 q 水 1 = m ?s ) 三 水 强 q 水 一气冲强 q 1 , 步 - 时 冲 空强 q 5 第 水 L / ( 1 , 度 4 , 步冲度 5 水 L / ( L 第 / (
2 2 2
2

= m ?s ) 5; L / (

2

第一步气冲时间 t 气 =3min,第二步气水反冲时间 t 气 反冲时间 t 水 =5min,冲洗时间共计 t=12min=0.2h; 反冲洗周期 T=48h; 反冲横扫强度 1.8 L/(m?s) 。
2



=4min,单独水

.61 m 9 .5 ,不均匀系数 滤池采用单层加厚均粒滤料,粒径 0 ?3 m 1 ?1 .2 .6

6.2 池体设计计算
?? 4 2 . 40 ? ? ? .h 2 2 . 40 3 12 9 1.池体工作时间 T 2 t ? ?
'

2 4 T

2 4

4 8

2.滤池总面积 F
F ? Q vT
'

=

16 ? 10

4

8 ? 2 3 .9

错误!未找到引用源。=836.8 m

2

24

3.滤池的分格 为节省占地选双格 V 型滤池,池底板用混凝土,单格宽 B=3.5m,长 L=14m,面积 49 m
2
2

。分为并列的三组,每组 3 座,共 9 座,每座面积
2

f ? 98 m ,总面积 882 m



4.校核强制滤速 v

'

N v 38 ? ' v? ? ? 2 /h 1m N 1 3 1 ? ? 满足 v?2 m h的要求 0 /

5.滤池高度的确定 滤池超高 H
5

=0.3m =1.5m

滤层上的水深 H 滤料层厚度 H 滤板厚 H

4

3

=1.0m

2

=0.13m =0.9m

滤板下布水区高度 H

1

则滤池总高为: H=H1+ H2+ H3+ H4+ H5=0.9+0.13+1.0+1.5+0.3=3.83m V 型滤池构造如图所示

25

V 型滤池构造图 1—进水气动隔膜阀;2—方孔;3—堰口;4—侧口;5—V 型槽;6—小孔; 7—排水槽;9—配水方孔;10—配气小孔;11—底部空间;12—水封井; 13—出水堰;14—清水渠;16—排水渠;17—进气阀;18—冲洗水阀 6.水封井的设计 滤池采用单层加厚均粒滤料,粒径 0.95~1.35mm,不均匀系数 1.2~ 1.6. 均粒滤料层的水头损失按下式计算:
?H


=180 错误!未找到引用源。

式中: ? H



——水流通过清洁滤料层的水头损失,cm;

26

? ——水的运动黏度, c m

2

/ s ; 2 0 C 是为 0.0101 c m
2

?

2

/s

g——重力加速度,取为 981 c m / s ;
m d
0

——滤料孔隙率,取为 0.5; ——与滤料体积相同的球体直径( c m ) ,根据厂家提供数

0

据取为 0.1cm;
l 0 ——滤层厚度(cm),取为 100cm;

v ——滤速( c m / s ) v 2 h . c s ; ? /? m 1 m0 3 3/

φ——滤料颗粒球度系数, 天然沙粒为 0 5 0 , . ? . 取为 0.8。 7 8 故 ?= H8 1 0 清
00 - ) .1 1 5 0 10 ( . 1 2 ( ) 0 ?1 ? ?3 9c 1 . 11 0 3 . m 0 2 9 8 0 1 . 5 00 .? 8. 1
2

一般情况下,滤速为 8 1mh ? 0 / 时,清洁滤料层的水头损失一般为 3 ? 0m 0 4c ,取经验值的 35 c m 为清洁滤料层的过滤水头损失。正常过滤 时,通常长柄滤头的水头损失 ? ? . 2 。忽略其他水头损失,则每次 h 02 m 反冲洗后刚开始过滤时水头损失为
?开=3?. 20 7 H 0 5 0 =5 . 2 . m 始

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 取滤料层上表面标高以上 0 . 2 m 。 设计水封井平面尺寸 2m×2m,堰底板比滤池底板低 0.3m,水封井出 水堰总高
H
水 封

=0.3+ H1+ H2+ H3==0.3+0.9+0.13+1.0+0.2=2.53m

因为每座滤池过滤水量:
Q


= v f =8×98= 7 mh 02 / 8 / ?. ms 4 2
3 3

所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式计算得:
? Q ? . 2 ? 02? 单 h封 ? = 0 m 1 ? = ? ? ?. 5 水 1 b? 8 1 ?? 8 ?.42 ? . 4堰
23 / 23 /

则滤池施工完毕,初次投入运行时,清洁滤料层过滤,滤料液面比滤 料层高 0.15+0.57+0.2=0.92m。
27

(2) 反冲洗管渠系统设计 反冲洗系统选用长柄滤头配水配气系统 1.反冲洗用水量 Q
Q
反 水

的计算
3

反 水

=q水f=5×98=490L/s=0.49 m

/ s = 1764m / h

3

V 型滤池反冲洗时,表面扫洗同时进行,其流量为:
Q q f 019 0m = ? 0?? 8 / . 88 . 0 1 s 表 表 水 水
3

2.反冲洗配水系统的断面计算 配水干管(渠)进口流速应为 1.5m/s 左右,配水干管(渠)的截面积
A = 水 水 0 / .= 3 Q / 干 .9 5 . m v = 41 0 3 水 干 反
2

反冲洗配水干管用钢管,DN700,流速 1.27m/s。反冲洗水由反冲洗配 水干管输送至气水分配渠,由气水分配渠底侧的布水方孔配水到滤池底部 的布水区。反冲洗水通过布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 1~1.5m/s 左右,取 v 水 支管(渠)的截面积为:
A = 水 水 09 = 9 Q/ 支 . / 0 m v = 41. 4 方 孔 反
2


=1.0m/s,则配水

此即配水方孔总面积。沿渠长方向两侧各均匀布置 20 个配水方孔, 0 /4=. 2m 4 0 共 40 个, 孔中心间距 0.6m, 每个孔口 A=. 9 0 0 13 2 小 面积: 每个孔口尺寸取 0.1m×0.1m。反冲洗过孔流速:
v. / ?0 . 1m ? ( 2. 0 . 5 满足要求 0 2? 12/ 4 9 0 ?? 1) 2 s

3.反冲洗用气量 Q



的计算

反冲洗用气量按气冲强度最大时的空气流量计算,这是气冲的强度为
15L / ?m / s?
2

Q 气 191 L 1m = ? 84 / ?7/ q f 5 ? 0s . ? 7 4 s 反 气
3

6.3 配气系统的断面计算 配气干管(渠)进口流速应为 5m/s 左右,则配气干管(渠)的截面积

28

A= 反气 1 / ?2 m Q/ 干.7 v = 50 4 4 .9 气 干 气
2

反冲洗配气干管用钢管,DN250,流速 9.87 m / s 。反冲洗用空气由反 冲洗配气干管输送至气水分配渠,由气水分配渠底侧的布气小孔配气到滤 池底部的布水区。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。 反冲洗用配气支管流速或孔口流速为 10m/s 左右,则配气支管(渠) 的截面积为:
A = 气 气 1 /00 m Q/ 支 . 7 ?1 v = 1 .5 4 气 支 反
2

每个布气小孔面积
A=支 0 .5 0 .0 5 A / = / = 3m 40 40 7 1 0 气 气 孔
2

孔口直径为
d =? 05 .4 ?0 , 70 m m 4 . 3/ 1 0 73 ? 0 m 0 .7 取 气 ? 孔
1 / 2

反洗空气过孔流速
v? 0.0368 3.1 4 ? 0.07
2

? 9.57m / s ,满足要求

每孔配气量为
Q反 =/ = 8 s 3m = / 1 4. 6 /?4 / Q 440 3 07 0 m18 h . 0 2 . 气 气 孔
3 3

6.4 气水分配渠的断面设计 对气水分配渠断面面积要求最不利条件发生气水同时反冲洗时,亦即 气水同时反冲洗时要求气水分配渠断面面积最大。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
Q q ?9 3 / ?9/ = f 48 9 s0m ? ?L . 2 3 s 反 气 水 水
3

气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量
Q 气 191 L 1m = ? 84 / ?7/ q f 5 ? 0s . ? 7 4 s 反 气
3

气水分配渠的气、水流速均按相应的配水、配气干管流速取值。则气 水分配干渠的截面积
A 气 ? v ./ ?5 ??m =/干 /干 140 . Q vQ = . 1=0 0 05 / . 3 . 9 7 2 95 6 45 2. 4 气 水 水 反 水气 反 水
2

29

滤池管渠布置 1.反冲洗管渠 (1)气水分配渠 气水分配渠起端宽取 1.2m,高取 1.5m,末端宽取 1.2m,高取 1.0m。 则起端截面积 1 . 8 m ,末端截面积 1 . 2 m 。两侧沿程各布置 20 个配水方孔 和 20 个配气小孔,孔间距 0.6 m ,共 40 个。气水分配渠末端所需最小截 面积为 0.554/40=0.014 m
2 2 2

<末端截面积 1 . 2 m ,满足要求。

2

(2)排水集水槽 排水集水槽顶端高出滤料层顶面 0.5m,则排水集水槽起端槽高 H 起= H1+ H2+ H3+0.5-1.5=0.9+0.13+1.0+0.5-1.5=1.03m 式中 H1、 H2、 H3 同前,1.5m 为气水分配渠起端高度。 排水集水槽末端高
H = 1? 2 ? 3+0.5-1.5=0.9+0.13+1.0+0.5-1.5=1.03m H H H 起

式中 H、 2、 3 同前,1.5m 为气水分配渠末端高度。 H H 1 排水集水槽末端高
H H 0 0 ? 1? .m = 2 3 . 1. 0 ? . 1 H H . 0.? 1 5 ? ? ? 1 0 03 ? 5 ? 93 . 5? 1 末

式中 1 . 0 m 为气水分配渠末端高度。
? 3.3 05 ? 1? / . 0l . 7 4 0 l m 底坡 i ?51? ? 3? 1?

(3)排水集水槽排水能力校核
= 0? . 0 m . 3 7 集 水 槽 超 高 0.3m , 则 槽 内 水 位 高 h槽1 3 0 =. 3 , 槽 宽 排

b排 槽 =1.2 m ,湿周

? ???0 ?6 ? 21 2. bh . 2 ?3 . m 72 6
2

b 1 ?7? 8 m h . . . 6 水流段面积 A = ?203 07 排 槽
? 槽 = 6 .6 . 9 A / 0 / 60 m 8 3 水力半径 R 排 ? .7 2 = 2

水流速度 v i/? 9 .1/06 / ? R n. (2 0 ).3 3 0 ? 70? s 3 0 4 1.m 9
2/ /1 3 2 2 / 3 1 / 2

= v0 6 .3 . m . ? 8 96 0 s 过流能力 QA ? 7 6 ? 7 / 排 排 槽 槽
3

30

= ? = 0=m 排 QQ 4 . 0 0 91. 7/ ? 满 实 际 过 水 量 Q 水表 . ?86 sQ 足 反 反 水 渠
3

要求 2.进水管渠 (1)进水总渠 9 座滤池分成独立的三组,每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设 计,流速 0.8~1.2 m/s,则强制过滤流量为:
Q 0 3 /?. / 0 / = / 5m 2 1 33 d 2 h 1 s 6 = 0 0 0 3 3 2 m .7 2 ?m 2 6
3 3 3

进水总渠水流断面积为:
FQ ?6 / . ?5 ? / 01 1 v . 7 201 . m
2

进水总渠宽 1.0m,水面高 0.6m。 (2)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,中间进水孔孔口设自动调 节闸板,在反冲洗时不关闭,供给反洗表扫用水。调节阀门的开启度,使 其在反冲洗时的进水量等于表扫水用水量。 孔口总面积按孔口淹没出流公式 Q ? 0.64A 2gh 计算。其总面积按 滤池强制过滤水量计。 强制过滤水量
Q .0 ?? 0 4 / = 8 1 .0 s 0 /3 ? 3m 6 = 强
3

孔口两侧水位差取 0.1 m ,则孔口总面积
A/ 6h3 .? . 0 .m = . 2 0 0 2 .? Q 0 g .44 91 4 4 ? /6 ? 0 8 0 ? 3 强 孔
2

?

?

?

?

中间孔口面积按表面扫洗水量设计:
A 孔 水?. ? /3 0 = Q强 41 0 . m A / = ? 8 42 /表 Q 0 00? 0 3. . = 中 孔 ?
2

孔口宽 B中 孔 ? 1m ,高 H 中孔 =0.2 m 两个侧孔口设阀门,采用橡胶囊充气阀,每个侧孔面积为:
A孔孔 ? 4 0 0 = A = ??= A / . 23. 27 2 0 ? ?? 0 0/ . m 侧 中
2

孔口宽 B侧孔 =0.35m ,高 H 侧孔 =0.2 m

31

(3)每座滤池内设的宽顶堰 为保证进水稳定性,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,再经滤池内的配水渠分配到两侧的 V 型槽。宽顶堰堰宽
b宽


=5m,宽顶堰与进水总渠平行设置,与进水总渠侧壁相距 0.5m。堰上
2/3

水头由矩形堰的流量公式 Q=1.84bh

得:
2 / 3

h = 强 . 4 顶 =1 Q 1 b ? 00 . m ? / 8宽 宽 ? 顶 ?

(4)每座滤池的配水渠 进入每座滤池的浑水经过宽顶堰流至配水渠,由配水渠两侧的进水孔 进入滤池内的 V 型槽。 滤池配水渠宽 b 配
L配
渠 渠

=0.5m,渠高 1m,渠总长等于滤池总宽,则渠长 =0.5m 时,末端流速为(进 : / 2 )

=3.5 ??. =. m 2 1 8 。当渠内水深为 h 配 2 2



来的浑水由分配渠中段向渠两侧进小孔流去,每侧流量为 Q



v 强渠 0? . 0. / = b ?3 ?. 0 s Q h . / 0 ?5 / 配= 2 61 2 渠 4 5= 0 ? m 配 ? 渠 配

满足滤池进水管渠流速的要求。 (5)配水渠过水能力校核 配水渠的水力半径
R hh 渠 0 0 ? 7 = / 配 ? ??5 m b ? ?0 / . 01 2b . . 2 . 0 = ? 6= 5 5 ?. 配 配渠 渠 渠 配 渠 配

水力坡降
i ?渠 ? ? 1 . / 1? 0 = / n vR? 36. 0? 0 . 00 17 ?1 . 0 0 渠
2 2 / 3 2 2 / 3

渠内水面降落量
? 渠/= 1./ 04 hiL2 0 8 = m = 0 ? 20 .0 2 .0 渠 渠 ? 0 0 4.0 h 5. = m = 0 5 因为配水渠最高水位为 h ?渠. ? 00 4<渠高 1m 配 渠

故配水渠的过水能力满足要求。 3.V 型槽的设计 V 型槽槽底设表扫水出水孔,直径取 d
v孔

=0.025m,间隔 0.15m,取 V

32

型槽底部的高度低于表扫水出水孔 0.15m。 根据潜孔出流公式 Q ? 0.64A 2gh ,其中 Q 应为单格滤池的表扫水 流量。则表面扫洗时 V 型槽内水位高出滤池反冲洗时液面
? h = 表( . 4 孔 / g Q / 20 A) ?6 表 ? 2 v 液? 水 ? = . 8 20404 / 29) 59 9 ?. 3 0 ( . . ) . ? 4 16 6 ? 1/ ?6?0 ? ( ?8 . / . 0 m
2 2

反冲洗时的排水集水槽大的堰上水头矩形堰的流量公式 Q=1.84bh
= 4 , 为单个滤池反冲洗流量 求得,其中 b 为集水槽长, b?L 槽 1 mQ 排

2/3

Q= / = 7 = 3 / 所以: Q2 . / 0 5 s 0 2. m 6 3 反 单 反
h ? 单 4 = 31? = m = /8 Q . b ? 5. 1 1? ? . 3? 4 ? 6 ? . 排 槽反 ? 0 ? ? 0 / 82 0
2 / 3 2 / 3

3

V 型槽倾角 45°,垂直高度 0.15+0.15+0.06+0.63+0.21=1.2m,壁厚 0.05m。 反冲洗时 V 型槽顶高出滤池内液面的高度为:
11 . ? ? m ? ? 0 0 0 0 . . 50 6 . 6 31 6

6.5 冲洗水的供给——选用冲洗水箱供水。 (1)冲洗水箱到滤池配水系统的管路水头损失 ? h 1 反冲洗配水干管用钢管,DN700,管内流速 1.26m/s,1000i=2.70,布 置管长总计 60m。 则反冲洗总管的沿程水头损失为:
???0 76 . 6 h i 00 ? ?1 l . 2 00 m f

反冲洗配水干管主要配 件及局部损失系数 ? 值见下表 配件名称 90° 弯头 DN700 闸阀 配件名称 90° 弯头 DN600 闸阀 水箱出门 数量/个 6 3 数量/个 6 3 1 局部阻力系数 ξ 6× 0.68=4.08 3× 0.06=0.18 局部阻力系数 ξ 6× 0.6=3.6 3× 0.06=0.18 0.5

33

?

?

7.76

v 16 . 2 ?j ? h ? ?.6 7 7 ?.3 0 m 6 2 g 29 ?. 8

2

2

则冲洗水塔到滤池配水系统的管路损失
? ? ? 0 ? 3 .9 (2)滤池配水系统的水 h h h .6 . ? m ? f? j? 10 0 6 7 1

头损失?h2 a.气水分配干渠内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,下部是反冲洗水,按矩形暗管(非满流,n=0.013) 计算。
0 9 气水同时反冲洗时 Q 气 = .3 m / s:则气水分配渠内水面高为 反 水
3

hQ?干 =( ) =水 b 0 11 0 / v 气 . / .. . 3 52 2 9 ? =m 2 反反 水 ? 水气 水

水力半径为:
R水 2b .2 ? 1 . = ( = . 22 = b /h气 ? ( 2 6 h + 1 2 0. 1 ) 2 / . ) 0 2 +0 m 反 反反 水 水水 气 水

水力坡降为:
i = /渠=1./ 1? 0 n vR ? 3 0 . 01 6 =4 5 . 0 0 ? ? 0? . 反 渠 渠
2 2 / 3 2 2 / 3

渠内水头损失为:
? = l水.0 10 5 h i水 = 4 4.0m 0 ? 06 0 = 反 反 水 反

b.气水分配干渠底部配水方孔的水头损失 ? h 方 孔 气水分配干渠底部配水方孔水头损失按淹没出流公式 Q=0.64 2 gh 计算,其中 Q 为 Q 反 气 水 , A 为配水方孔总面积。由反冲洗配水系统的断面 计算部分内容可知,配水方孔的实际总面积为 A方孔 =0.4m 。则
2

34

?Q ? .9 ? 3 ? 0 反 气 水 ?孔 h= 9 ?1 ?g ? ? ? ?8 .2 ?/2 ? ?/2 . ? 0 m 方 ? 0 A? .4 孔 6方 0 ? 60 4 ?.4 . ? ?
2

2

c.反冲洗经过滤头的水头损失为 ? h 滤 ≤0.22m(有厂家产品样本及相关 技术参数值决定) ,气水同时通过滤头时增加的水头损失 ? h 增 d.气水同时通过滤头时增加的水头损失 ? h 增 气水同时反冲洗时气水比为 n=15/4=3.75, 长柄滤头配气系统的滤帽缝 隙总面积与滤池过滤总面积之比大约为 1.25%,则长柄滤头中的水流速度 为:
Q气 09 . 3 反水 v= ? ? . ms 0 / 3 柄 15 f 15 9 . % 2 . % 2 8

通过滤头时增加的水头损失为:
?=1 ?.1 .1 0 v h 900 ? v .2? 8n 0 0 ? 0 1 增
2

? 1 3 ?.1 ..? ? 2 . ? 6P 0 7 90 .5 0 ? 1 . 0 ? ? 5 ?0m 8? 7 ?0 0 0 . 0 3 10 3 5 a .6
2

则滤池配水系统的水头损失为?h2:
? 水 ? ?5 2 ? 0 h反 孔? . ? 0 . = ?? ?增 0 . 0 . ? h h = .? 04 h 方 ? 滤 0 1 2 7m h 6 0 2 67 2

(3)砂滤层水头损失?h3 滤料为石英砂,容重 ?1 ? 2.65 / m ,水的容重 ? ? 1t / m ,石英砂滤 t
3

3

料层膨胀前的孔隙率 m 0 ? 0.41 ,滤料层膨胀前的厚度 H3 ? 1.0m 。则滤 料层水头损失为:
? ? ? ? ? 1 0H 2 ?1 .1 . ? 7 h 1 1 ? ? 3 ? 6 1 ? ?1 0 m ? 9 ? ? 4 0. ? m ?.5 ? 0 ? 3 ? ?

? ?

(4)富裕水头?h4取 1.5m,则反冲洗水箱底高出排水槽顶的高度
H ? ? 40001 .m = h 3 h7495 3 ?2 h ? . ? . 3 h ? ? 977 ? ? ? .? .? 7 1 水 塔

35

水塔容积按一座滤池冲洗水量 1.5 倍计算
V 反 气 14690. ? 水 水.? ? 0? 0 1 tQ 5 5 . 4 3 . 5水 气? ? ?= Q t? = 9 ? 6 9 . 3 ? m 6 ? ?水 0 0
2

6.6 .反洗空气的供给 (1)长柄滤头的气压损失 ? p 滤 头
1.47m / s 气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量为: Q 气= 反
3

长柄滤头采取网状布置, 55 个/ m 约

2

。 则每座滤池共计安装长柄滤头:

n=55× 99=5390 个 每个滤头的通气量为: 1 1/ 9 . L . ? 5? / 40 3 0 s 70 02 0 7 在该气体流量下的压力损失最大为:
? 头 30P?K p ?00a 3 P a 滤

(2)气水分配渠配气小孔的气压损失 ? p 气 孔 反 冲 洗 时 气 体 通 过 配 气 小 孔 的 流 速 为 :
v =孔 气0 0 1 s Q A ./ . ? / / 孔 1 1m = 气 气 孔

压力损失按孔口出流公式 Q ? 3600? A 2 g

?p

?

计算。

式中, ? 为孔口流量系数,取 0.6; A 为孔口面积, m
2

2

; ? p 为压力
3

损失, 水柱;g 为重力加速度,g取9.8m / s ;Q 为气水流量,m mm
? 为水的相对密度, ? ? 1

/ s ;

则气水分配渠配气小孔的气压损失
?p气孔 =(Q
2 气孔 2

? )/(2 ? 36002 ? 2A2气孔g)
2 2 2

=132.3 / (2 ? 3600 ? 0.6 ? 0.00375 ? 9.8) ? 14mmH2O ? 133Pa ? 0.133KPa

(3)配气管道的总压力损失 ? p



36

a.配气管道沿程压力损失 ? p 反冲洗空气流量计 1.47 m

1

3

/ s ,配气干管用钢管,DN250,流速

0.87m/s。反冲洗空气管总厂 50m,气水分配渠内的压力损失不计。反冲洗 管道内的空气气压为:
p压( +气 ?. = 15H压 98 . ) 气

式中: p 气
H



——空气压力,kPa; ——长柄滤头距反冲洗水面的高度,m, H =1.5m。

气 压

气 压

则反冲洗时空气管内的气体压力
p( ? ( ? 2 P = + 9 1. . . 1 气. . 5 8 4 . 压8 5 ) K 5 ) + 9 9a H = 1 = 气 压

空气温度按 3 0 C 考虑,查表,此时的空气管道的摩阻为
9 k a 10m . P / 00 8

?

b.配气管道的局部压力损失 ? p

2

主要管件及局部阻力系数 ? 见下表 表 3-3 配件名称 90° 弯头 闸阀 等径三通 ∑? 数量/个 5 3 2 局部阻力系数 ? 5× 0.7=3.5 3× 0.25=0.75 2× 1.33=2.66 6.91

5 D 当量长度的换算公式: l0 ?5 .5K

1 .2

式中:

l 0 ——管道当量长度,m;

37

K——长度换算系数; D——管径,m。 空气管配件换算长度为
l 5K?5 9 . ?7 ?5 5 D 5 6? . 5? 0 . . 12 2 57m . 0
1 . 2 2

则局部压力损失为:
? ? 0 ?1 .0 a p p .9 . ? K ? ? 50 1 P 7 3 2 1

(4)气水冲洗室中的冲洗水水压 p 水



p = 水 ?? - 小?8 (? 1 h ? H h 反 h) - 水 孔91 . 水 压 塔 = .-706.) =.P ( 09.-1?822a 33.-002 917k 7 .

本系统采用气水同时反冲洗,对气压要求最不利情况发生气水同时反 冲洗时。此时要求鼓风机或储气罐调压阀出口的静压力为
p = ?气 p ?富 p p ?水 p 出 口 管 压

式中

p



为输气管道的压力总损失, K P a ; p



为配气系统的压力

?滤 ? p 孔 损失, K P a , p = p 头 ?气 ; p 气 气
KPa ,p



为气水冲洗室中的冲洗水水压,



为富余压力,4.9 K P a

所以要求鼓风机或储气罐调压阀出口静压
p管 pp 00 7.3 P = ? 富? 3 ?6 a p ? 水 =3 ? 4 .K p 压 1 ? 2 93 ?. 3 . 1. 2= 5 出 口 气

(5)设备选择 根据气水同时反冲洗时反冲洗系统对空气压力、 风量要求选三台 LG50 风机。 风量 50m / min ,风压 4 9 K P a ,电动机功率 60 kW ,再用一备,正常工
0 / n1 反 9 0 m .Q=m n m 作鼓风量共计 1 m i ?1 气 7 / i
3 3
3

2.2.7 清水池的设计和计算
7.1 清水池的有效容积 清水池的有效容积包括调节池容积、消防贮水量和水厂自用水的调节
38

量。清水池的有效容积
Vk ?1 6 0 6 0 ? Q .?0 01 0 0 10 ? 0m
3

式中
k ?10%

k — — 经 验 系 数 , 一 般 采 用 1 % 2 %, 设 计 中 取 0 ~0

清 水 池 共 设

4

座 , 则 每 座 清 水 池 的 有 效 容 积 :

V 100 60 3 V? ? ? 00 40m 1 4 4

7.2 清水池的平面尺寸 每座清水池的面积 式中
V 40 00 2 A? 1 ? ?8 0 0m h 5 .0

h — — 清水池的有效水深 ( m ) ,设计中取 h ? 5.0m

清 水 池 设 置 成 长 方 体 形 。 取 清 水 池 的 宽 B ? 25m , 则 清 水 池 的 长 为
L? A B ? 800 25
H h? ? . m =1 h 55

? 32m

取清水池的超高 h1 ? 0.5 m ,清水池的总高为 7.3 管道系统 ⒈清水池的进水管
D ? 1

15 . 2 8 ? ?. 7 0 m 7 40 8 ?. 5 7v 40 8?0 ?. 51 7 .

Q

式中

v— 进水管内的流速 ( m / s ) ,一般采用 07~ . m s,设计 — . 10 /

中取 v? .0 / s 1 m 设计中取进水管管径为 DN800 ,进水管内的实际流速为 v?0 m s .9 / ⒉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:
k 1103 Q ?0 . 60 50 3 3 Q ? ? m 10 h. 8 s / ?0 / ? m h0m 2 0 7 / 7 1 2 4 2 4 式中的 K 为变化系数,取 1 . 5

出水管管径

D ? 2

27 . 8 7 ? ?. m 0 9 40 8 ?. 5 7v 40 8 . ? . 51 7? 0

Q 1

39

设计中取出水管管径为 DN1000 ,进水管内的实际流速为 v? .0 / s 1 m ⒊清水池的溢流管 溢流管的直径与进水管的直径相同,取为 DN800 ,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。 ⒋清水池的排水管 清水池的水在检修时需要放空,因此应设排水管。排水管的管径按 2 h 内 将池水放空计算。排水管内的流速按 1.5 m / s 估计,则排水管的管径
D ? 3 V 1 36000 785 tv ? . ? 2
t—— 放空时间 ( h )
v 2 — — 排水管内的流速 ( m / s )

式中

D ? 3

?. 9 0 m 6 30 ? . 8 ? ?. 60 0 5 2 1 7 5

40 00

设计中取排水管管径为 DN700 清水池的放空也常用潜水泵排水,在清水池低水位时进行 7.4 清水池的布置 ⒈导流墙。在清水池内设置导流墙,以防止内出现死角,保证氯水与 水的接触时间不小于 3 0 m in 。每座清水池内导流墙设置 4 条, ,间距为 5 . 0 m ,将水池分成 5 格。在导流墙底部每隔 1 . 0 m 设 0 ?0 m的过水方 .1 .1 孔,使清水池清洗时排水方便。 ⒉检修孔。在清水池顶部设圆形检修孔 2 个,直径为 1200mm ,孔顶 设防雨盖板。 ⒊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 200mm ,通 气管伸出地面的高度高低错落,便于空气流通。 .5~1 m的履土厚度,并加以绿化, .0 ⒋履土厚度。清水池顶部应有 0 美化环境。此处取履土厚度为 1 . 0 m 。

第三章

给水处理厂的布置

一.平面布置 水厂的平面布置应考虑以下几点要求:流程尽量简短,避免迂回 重复,尽量减小水头损失,构筑物尽量靠近,便于操作管理;尽量适用地 形,力求减少土石方量;注意构筑物、建筑物的朝向和间距,水厂建筑物
40

以接近南北向布置较为理想,构筑物、建筑物之间的间距应满足施工和管 线布置等的要求;连接管渠应简单、短捷,尽量避免立体交叉,并考虑施 工、检修方便;注意水厂内的功能分区,合理布置;考虑近远期的协调。 根据以上原则,水厂的平面布置分为以下四区: 1 生产区 由各项水处理设施组成,呈直线型分布 2 生活区 将办公楼、宿舍、食堂、锅炉房‘浴室等建筑物组合在 一个区内。为不使这些建筑物过于分散,将办公楼与化验室,食堂与宿舍、 于是与锅炉合建。这些建筑相对集中,这些建筑布置在水厂进门附近,便 于外来人员访问。 3 维修区 将机修间,水表修理间,电修间,仓库与车库合建,将 管配件厂,砂场组合在一个区内,靠近生产区,以便于设备的检修。为不 使维修区与生产区混为一体,用道路将两区分开,考虑扩建后生产工艺系 统的使用,维修区位置兼顾今后的发展。 4 加药区 加药间,加氯间设于絮凝沉淀池附近。 二. 厂区管线布置 (1)给水管线 给水管线分为原水管线, 水厂构筑物间的连接管线以及水厂生活自用 水管线。原水管线是从一级泵房到絮凝池采用一根钢管管线,埋入地下。 八座清水池之间也有一根钢管连接,埋入地下。厂区生活用水从二泵房接 出。 (2)排水管线 排水管线分为水厂内雨水管线, 厂内生产污水管线, 生活污水管线等。 这此污水接到厂外市政污水管线。 (3)消火栓系统布置 厂区内每隔 120.0m 间距设置一个室外消火栓。 (4)加药管和加氯管 为了防止管道腐蚀,加药管和加氯管采用塑料管,管道安装 在管沟内,上设活动盖板,以使管道赌赛时的管道清理。加药管 线以最短距离至投加点布置。 三. 厂区道路布置 水厂所有道路路面应尽量保证平整,主干道均采用水泥硬化,主干道 宽为 5m,其它的道路宽度一般为 3~~5 m。每个构筑物前的道路保证能 通行机动车辆。办公楼前的小型广场也采用水泥硬化。 四. 厂区绿化布置 道路两旁种小型乔木,水厂围墙内侧沿墙种大型乔木,其余空地种花 草果树等。
41

水厂的远期规划预留空地全部种草。 水厂的办公楼前修建一座喷泉,生产管理楼前修建一座花坛。 V 高程布置 为了节省水厂的费用,经一级泵站提升后,水在各构筑物之间的流动 均为重力流。水厂的水头损失包括构筑物的水头损失,构筑物间的管线, 结口,仪表及计量设备等的水头损失。水厂的标高采用相对标高。 五.管区的水力计算 (1) 清水池 清水池所在地面标高为 2.30m,则其顶面标高为 2.30m,池 面超高 0.5m,则最高水位标高为 1.80m,有效水深 5.0m,则 水池底部标高为-3.2m。 (2) 滤池 滤池到清水池之间的管线长 10m,设置一根管,根据资料可 知滤池到清水池的水头损失为 0.3m 滤池的最大作用水头为 2.0~2.5m,设计中去 2.3m (3) 沉淀池 沉淀池到滤池管长为 10m,根据所给资料可得从沉淀池到滤 池的水头损失为 0.3m。 (4) 絮凝池 絮凝池到沉淀池之间水头损失取 0.1m。 絮凝池内的水头损失取 0.4m。 (5) 混合池 混合池到絮凝池之间的管线长 10m,水头损失取 0.1m。 混合池内水头损失去 0.4m。 (6) 其它 泵站到混合池之间的水头损失取 0.5m。 进入配水井水头损失取 0.2m。

主要参考文献
(1)严熙世,范谨初. 给水工程(第四版).中国建筑工业出版社, 1999,北京 (2)崔玉川等. 给水厂处理设施设计计算.化学工业出版社,2003, 北京 (3) 《给水排水设计手册》 ,第三册,城镇给水,中国建筑工业出 版社:北京,2004.4 (4) 《给水排水设计手册》 ,第一册,常用资料,中国建筑工业出 版社:北京,1986.7
42

(5) 《给水排水设计手册》 ,第十一册,常用设备,中国建筑工业 出版社:北京,2004.6 (6) 《室外给水设计规范》 (GB50013-2006)

43


相关文章:
给水厂毕业设计
给水厂毕业设计_工学_高等教育_教育专区。华中科技大学毕业设计论文 摘 要 本次毕业设计来源于工程实例,系广东省韶关市曲江区小坑镇供水工程。 本设计的主要内容包...
某给水厂设计说明书
27 3 给水处理厂课程设计 XXX XXXXXXXX 给水处理厂设计第一部分 设计说明书 1.1.1.设计原始资料 1.1.1.设计水量 设计水厂总供水量: 近期 4 万吨/天, ...
给水厂设计
给水厂设计_电力/水利_工程科技_专业资料。给水厂设计计算 第一章 水源水质现状分析 1.1 工程设计背景某市位于河南省近年来,由于经济的发展、城市化进程的加快和...
给水厂设计——设计说明书
3 给水厂 1 万吨/d 设计水明书 给水厂设计 1 万吨/d 1 概述设计任务及依据 1.1 原水水质资料编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 项目 色度 浑浊度...
给水厂课程设计
给水厂课程设计_工学_高等教育_教育专区。给水厂课程设计 计算说明书学 专班学院: 业: 级: 号: 能源与环境学院 给水排水工程 102 班 201001154211 焦利刚 龚...
给水厂设计
某城镇给水厂 设计计算书 学班学 院: 级: 生: 指导教师: 时间: 第 1 章 给水处理厂设计资料 ... 3 1.1 设计题目 ......
给水厂设计书
-32- 第五章 主要参考文献资料 -34- 第 2 页共 34 页 第一章 1.1 设计任务及要求 1.1.1 设计任务 总论 给水工程课程设计题目是“某给水厂课程设计” ...
给水厂设计
给水厂设计_建筑/土木_工程科技_专业资料。目录 1 资料分析与整理 1.1 设计规模 1.2 原水水质特性分析 1.3 地质条件 1.4 气象条件 1.5 处理要求 2 水厂...
给水厂设计计算书
5) 年平均气压:101.38kPa 1.6 设计任务 根据所给的其它原始资料,设计给水处理厂,具体内容包括: 1、确定给水处理厂的工艺流程; 2、选择处理构筑物并通过计算...
给水厂设计最终
给水厂设计最终_电力/水利_工程科技_专业资料。给水厂设计计算书-1- 课程设计用纸 一.基础资料 1.1 工程设计背景某市位于广东省中南部,北接广州,南连深圳,是近年...
更多相关标签:
给水厂课程设计 | 给水厂设计规范 | 水厂设计规范 | 给排水设计兼职 | 工厂供水系统 | 水处理工程设计计算 | 给水厂工艺流程 | 给水厂设计流程 |