虹吸滤池工艺给水工程设计

1、虹吸滤池工艺给水设计虹吸滤池工艺给水设计 xxxxxx （师范大学环境工程学院 xx 级 xxx 班) 指导教师:xx（xxxxxxxxxxxx） 摘要摘要: : 本次设计为虹吸滤池工艺给水工程设计，设计内容主要包括三部分，即给水处理工艺流 程设计（包括虹吸滤池）、个单体构筑物的工艺设计和泵站、泵房工艺设计。根据设计资料， 本次设计取水水源为地表河流水，该河流水质较好，符合类水源水的水质指标。本次设计所 采用的净水工艺流程为：原水混凝沉淀过滤消毒。混凝包括混合和絮凝两部分。 混合是在静态混合器中投加聚合氯化铝，絮凝设备选用回转式隔板絮凝池，选用平流沉淀池进 行沉淀，过滤设备采用虹吸滤池，最后投

2、加液氯进行消毒。水泵和泵房的设计中，给水泵选用 离心泵，采用排水泵排水。水厂总占地面积，因地制宜并考虑到远期发展，水厂的工艺流程采 用 L 型布置，流程力求简短，适当增加绿地，使水厂立面丰满。最后进行各项工艺的详细计 算，并达到设计所需各项要求。 关键词关键词 : :水厂；水质模拟；虹吸滤池；平流沉淀池；处理工艺 Siphon Filter Process Water Supply System Zhang Qiannan （Class181 Grade07 in College of Environmental Engineering，Jilin Normal University，Jili

3、nSiping） Directive teacher: Chi He(xxx) ABSTRACT : :The filter is designed to siphon water supply engineering design process, design mainly includes three parts, namely, water treatment process design (including Siphon Filter), a single process design structures and pumping stations, pumping station

4、s, process design.According to design information, design of water in this river water to the surface water, the river water quality is good, in line with Class water quality source water.The design used in water purification process: raw water - coagulation - filtration - disinfection.Coagulation a

5、nd flocculation including mixed two parts.Mixed in static mixer in the PAC dosing, flocculation equipment selection rotary separator flocculation, sedimentation tanks used for advection precipitation, filtration equipment used to siphon filter, and finally adding liquid chlorine for disinfection.The

6、 design of pumps and pumping stations, to the selection of centrifugal pumps, the use of drainage pump drainage.The total area of water, according to local conditions and taking into account long-term development, process water treatment plant by L- type layout, the process be short, due to increase

7、 green space, the water elevation of fullness.Finally, the detailed calculation of the process and the requirements to meet the design requirements. Keywords: :Water; water quality simulation; Siphon Filter; advection sedimentation tanks; treatment process. 目目 录录 1 引言 .1 2 设计任务及设计资料 .2 2.1 概述 .2 2.1

8、.1 城市自然条件.2 3 设计说明书 .4 3.1 水力计算 .4 3.2 水厂的设计 .5 3.2.1 设计原则 .5 3.2.2 净水工艺流程 .5 3.2.3 混凝 .5 3.2.4 混合 .8 3.2.5 反应沉淀池的设计 .8 3.2.6 过滤 .11 3.2.7 消毒 .12 3.2.8 水泵及泵房 .13 4 设计计算书 .14 4.1 设计流量确定.17 4.2 给水处理厂工艺计算.17 4.2.1 投药工艺计算.17 4.2.2 混合工艺计算 .18 4.2.3 反应池工艺计算 .18 4.2.4 沉淀池工艺计算 .20 4.2.5 滤池工艺计算 .21 4.2.6 消毒

9、.24 4.3 泵站设计计算.25 4.3.1 水泵的选择 .25 4.3.2 水泵吸水管计算 .25 4.3.3 水泵压水管计算 .26 4.3.4 泵房高度计算 .27 4.3.5 泵房内设备布置 .27 4.3.6 真空泵排水泵选择 .27 4.3.7 吸水井 .28 4.4 水厂部分 .28 4.4.1 清水池调节容积.28 4.4.2 厂内配水井 .28 4.4.3 水厂总体设计 .28 5 结论 .31 致谢 .32 参考文献 .33 1 引言引言 随着我国经济的高速发展，人民生活水平的显著提高，如何解决水资源的匮乏、 安全问题一直是困扰水处理工作者的一个难题。 水是动植物体内和人

10、的身体中不可缺少的物质，可以说，没有水就没有生命的 存在。另外，人类生活中的衣食住行都离不开水。工农业生产中也不能离开水，水 是工农业生产的重要原料。在农业生产中消耗的淡水量占人类消耗淡水总量的60% 80%，工业上也要用大量的水进行生产。另外，水在内河与海洋运输上也起着重要 作用。在自然界中淡水量不到水总量的1%。据21世纪城市水资源国际学术研讨会透 露，联合国已经把我国列为世界上13个最缺水的国家之一，目前我国人均用水量是 世界人均用水量的30%左右。人类现在用水量越来越大，且污染也越来越严重，这 就要求我们要保护水资源。 饮用水的安全问题也很重要，人们对源水进行一系列处理后饮用。在 20

11、 世纪初， 饮用水净化技术已基本上形成了现在被人们普遍称之为常规处理工艺的处理方法， 即：混凝、沉淀或澄清、过滤和消毒。这种常规的处理工艺至今仍被世界大多数国 家所采用，是目前饮用水处理的主要工艺。本设计中根据水源水质分析，采用常规 处理工艺，出水即可达到饮用标准。 本次设计需要根据城市原始资料，采用虹吸滤池工艺完成城市给水工程设计。 本计算说明书主要说明水厂采用虹吸滤池处理构筑物的选型、选择依据、优缺点、 应用条件以及具体构筑物尺寸的计算及；水厂构筑物的平面布置和高程布置，并完 成工程图。 2 设计任务及设计资料设计任务及设计资料 2.1 概述概述 2.1.1 城市自然条件 （1）自然情况：

12、 土壤性质 粘土；表土厚度 1.25.0m；冰冻深度 1.0m；河水位 高水位 56.5m，低水位 54.8m，均水位 55.2m；地下水位 8m。 城市年最高气温 35；年最低气温 -26；年平均气温 10；温度在-10以 下的天数 75 天。 城市月平均最高气温 30；月平均最低气温 -8；月平均气温 11；温度在 0 以下的天数 105 天。 （2）主导风向： 夏季主导风向为西南风；冬季主导风向为西南风。 （3）城市居民用水量逐时变化情况（%） 表表 2.12.1 城市综合生活每小时用水量占最高日用水量百分比城市综合生活每小时用水量占最高日用水量百分比 Table2.1 The amou

13、nt of water per hour, the citys comprehensive life percentage of the maximum daily water consumption 时间 用水量 时间 用水量 时间 用水量 01 1.72 89 6.38 1617 5.67 12 1.78 910 5.27 1718 6.23 23 1.69 1011 4.62 1819 5.41 34 1.52 1112 4.54 1920 4.96 45 2.25 1213 5.10 2021 4.23 56 4.33 1314 5.03 2122 3.90 67 5.54 1415

14、4.50 2223 2.54 78 6.35 1516 4.90 2324 1 .43 （4）城市人口及集中用水量情况 人口数量 48.5 万人；居民用水定额 200L/d*p。 表表 2.2 集中用水量情况集中用水量情况 Table 2.2 The case focused on water 工厂名称 用水量/（m3/d） 用水时间/h 甲厂 5000 0-24 乙厂 3000 8-17 丙厂 2400 0-24 3 设计设计说明书说明书 3.1 水力计算水力计算 1.水源水的水质模拟 由于水源水取为地表河流水，该河流水质较好，符合类水源水的水质指标,故 可模拟为 嗅和味:无；浑浊度：820

15、；色度：无。 2.设计水量 城市总用水量计算，包括设计年限内该给水系统所供应的全部用水：居民用水； 工厂企业用水；市政绿地等用水。 （1） 居民用水量 =qNf （3- 1 Q 1） （2） 工厂企业用水量 (根据任务书中给定) （3- 2 Q 2） （3）市政绿地等用水量 =2%(+) （3- 3 Q 1 Q 2 Q 43 QQ 3） （4）未预见水量 =7%（ ） 4 Q 321 QQQ （5） 设计年限内城市最高日用水量 d= + Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 3.2 水厂的设计水厂的设计 3.2.1 设计原则 水厂的设计注意了以下原则 （1） 水处理构筑物的生产能力以最高日用水量

16、加水厂自用水量进行设计，并 以原水水质最不利情况进行校核。 （2） 水厂按近期设计，并考虑远期发展。 （3） 水厂设计中应考虑各构筑物或设备进行检修、清洗及部分停止工作时仍 能满足供水要求。 （4） 水厂机械化和自动化程度本着提高科学管理水平和增加经济效益的原则， 根据实际生产要求，技术经济合理性和设备供应情况，妥善确定，逐步提高。 （5） 设计中遵守设计规范的规定。 3.2.2 净水工艺流程 净水工艺流程应根据原水的水质和用户对水质的要求确定。 本次设计所采用的净水工艺流程为：原水混凝沉淀过滤消毒，下 面分别对其进行说明。 3.2.3 混凝 1.选择混凝剂的依据 混凝效果好，对人体健康无害，

17、施用方便，货源充足，价格低廉。根据设计任 务书中给定的城市水源浊度和温度,选择聚合氯化铝作为混凝剂。混凝剂的最大投加 量 50mg/l【1】,投加浓度 15%【1】。 碱式氯化铝Aln(OH)mCl3n-m优点：净化效率高，耗药量少，出水浊度低，色度 小，过滤性能好，原水高浊度时尤为显著。温度适应性高，PH 适用范围宽 （PH=59） ，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，成本较低。是无机高分子化合物。 2.投药方法 常用药剂投加方法有干投法和湿投法。设计采用湿投法。 湿投法优点：容易与原水充分混合，不易阻塞入口，管理方便，投量易于调节。 3.投药方式

18、 计量泵压力投加，水射器压力投加，重力投加。这三种是常用的投药方式。本 设计采用水射器压力投加。水射器投加是利用高压水通过喷嘴和喉管时的抽吸作用, 吸入药液到压力水管中。优点是设备简单;水射器适用于大、中、小规模的水厂。 4.溶液池容积的确定 溶液池至少分成 2 格,可轮流使用,其容积为: W1=aQ/417bn (m3) （3- 10） 式中 Q:处理的水量,m3/d; a:混凝剂的最大投加量,mg/l; b:溶液浓度,%(按固体重量计); n:每日调制次数,小水厂为 1 次,大、中水厂不超过 3 次。 5.溶解池容积的确定 溶解池容积 W2=0.3W11 溶液池分 2 格1，每格有效容积

19、3.5。 3 m 6.加药间及仓库 （1） 药剂选择与投药量 混凝剂和助凝剂品种的选择及其用量,应根据相似条件下的水厂运行经验或原水 凝聚沉淀实验资料,结合当地药剂供应情况,通过技术经济比较确定。可参考有关设 计手册。常用混凝剂有精致硫酸铝、粗制硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁、聚合氯化 铝、聚丙烯酰胺。常用的助凝剂有液氯、石灰、活化硅酸。 （2） 药剂溶解与溶液配置 混凝剂的投配方式可采用湿投或干投。当湿投时，混凝剂的溶解应按用药量大 小、混凝剂性质，选用水力、机械或压缩空气等搅拌方式。 湿投混凝剂时，溶解次数应根据混凝剂用量和配置条件等因素确定，一般每日 不宜超过三次。混凝剂用量较大时，溶解池宜

20、设在地下；混凝剂用量较小时，溶解 池可兼作投药池。 （3）投药与计量设备 7.投加与提升设备 （1） 水泵投加，采用计量泵投加，不需另设计量设备。采用耐酸泵加转子流 量计投加，一般用于投药量较大时。 （2） 水射器投加，采用水射器投加，设备简单，使用方便，但水射器效率较 低，且易磨损。 （3） 重力投加，将溶液池架高，利用重力将药液投入水泵压水管或混合设施 入口处。这种投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。 8.计量设备 投药计量方式主要有孔口计量、定量投药箱、转子计量和计量泵计量，一般新 建水厂多采用计量泵自动投加计量。孔口计量也是一种常用的计量方式。 9.加药间及药库布置 加药间应与药剂仓库

21、毗连，并宜靠近投药点。溶液池边应设工作台，工作台以 11.5m1为宜。与混凝剂接触的池内壁、设备、管道和地坪，应根据混凝剂性质采 取相应的防腐措施。各种管线应设在地沟内。加药间必须有保障工作人员卫生安全 的劳动保护措施。当采用发生异臭或粉尘的混凝剂时，应在通风良好的单独房间内 制备，必要时应设置通风设备；冬季使用聚丙烯酰胺的室内温度不低于 2；室内 应有冲洗设施。视具体情况应设置机械搬运设备。加药间的地坪应有不小于 5的 排水坡度。 10.药库 药剂仓库应根据具体情况设置计量工具和搬运设备。药剂仓库的固定储备量， 应按当地供应、运输等条件确定，一般可按最大药量的 1530d8用量计算。其周 转

22、储备量应根据当地具体条件确定。计算固体混凝剂和石灰储藏仓库的面积时，其 堆放高度，当采用混凝剂时一般可为 1.52.0m8；当采用石灰时可为 1.5m9。当 采用机械搬运设备时，堆放高度可适当增加。应有良好的通风条件，并应防止受潮。 地坪与墙壁应根据药剂情况采取防腐措施。 3.2.4 混合 混合速度要快，药剂应在水流造成剧烈紊动条件下投入，混合时间 1030 秒。 混合设备离后继处理构筑物越近越好，尽可能与构筑物有相连接，如必须用管道连 接时，管道内停留时间不能超过两分钟。 混合方式选用，选用管式混合，它适用与流量变化不大的水厂。优点为：设备 简单不占地。 本设计采用最简单的管内跌水混合，管内

23、流速取 1.5 m/s，投药后管内水头损失 不小于 0.30.4 m1。 3.2.5 反应沉淀池的设计 絮凝设备的基本要求是，原水与药剂混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见的 大的密实絮凝体。絮凝池的形式较多，概括起来分成两大类，水力搅拌式和机械搅 拌式。 本次设计采用回转絮凝池。一般和平流沉淀池或斜管沉淀池合建。设计要点： 1.数一般不少于 2 个，反应时间为 2030 分钟1，色度高、难于沉淀的细颗粒 较多时宜采用高值。 2.池内流速应按变速设计，进口流速一般为 0.50.6 9，出口流速一般为 sm/ 0.20.3 9。通常用改变隔板的间距以达到改变流速的要求。 sm/ 3.隔板间净距应大

24、于 0.5 9，小型池子当采用活动隔板时可适当减小。进水管 m 口应设挡水措施，避免水流直冲隔板。 4.反应池超高一般采用 0.3 1。 m 5.隔板转弯处的过水断面面积，应为廊道断面面积的 1.21.5 倍1。 6.池底坡向排泥口的坡度，一般为 23%，排泥管直径不应小于 150。mm 7.反应效果亦可用速度梯度（G）和反应时间（T）来控制，当原水浊度低，平 均 G 值较小或处理要求较高时，可适当延长反应时间，以提高 GT 值，改善反应效 果。 本回转式隔板絮凝池，设计两池，每池设计水量为 2650， 反应池净hm / 3 15.38，宽同沉淀池为 23.44，池内平均水深为 2.5。絮凝池

25、进水采用直径为mmm 1200的铸铁管，出水采用穿孔墙，孔口尺寸为，絮凝池中间设隔板，mcmcm815 隔板厚 200，隔板间距分别为：0.48，0.6，0.7，0.81，1.2。mmmmmmm 沉淀工艺采用平流沉淀池，它的进水来自絮凝池，经过穿孔花墙，在整个池断面 内均匀分布水。絮体约在池前端 1/3 池长度内沉淀最多，下沉污泥由排泥管或刮泥 机械排除。清水经出水槽流出。平流沉淀池常与絮凝池和建，图为与回流隔板絮凝 池和建的平流沉淀池。平流沉淀池宜采用长、狭、浅的池型，可减少短流，保持稳 定运行。结合高程上的配合，有时在平流沉淀池下建造清水池，同时可节约用地的 作用。 平流沉淀池对水质、水量

26、变化的适应性强，处理效果稳定，构造简单，池深度 较浅，造价较低，管理方便，采用机械排泥效果也好，因此是一种常见的沉淀池形 式。 设计要求 1. 可与隔板、折板、网格等絮凝池和建，两者中间用穿孔花墙分隔。因絮凝池 出口流速较低，因此穿孔墙的孔口流速应相适应。孔口布置在沉淀池水位以下、积 泥面以上的范围内。 2. 需不间断供水的水厂，池数或分格数不少于 2 组。 3. 沉淀时间一般为 1.03.0h1；当原水浊度适中，水温较高，可采用 1.01.5h；当处理低温低浊水和高浊水时，须适当延长沉淀时间。 4. 水平流速可采用 1025mm/s,池内水流应顺直，宜采用长条式，尽量不用转 折式布置。 5.

27、 有效水深一般为 3.03.5m1，有机械排泥时，有效水深一般为 3.0m1，超 高为 0.3m 左右。 6. 池的长宽比不小于 4。池宽可处理水量约为 25005000m /d。 3 7. 分格宽度一般为 38m，最大不超过 15m。采用机械排泥时，还应按标准跨 度 8，10，12，14，16，18，20m8确定分格宽度。 8. 长深比不小于 101。机械排泥时可采用平池底。斗底或穿孔管排泥时，池底 须有坡向排泥斗的坡度。 9. 出水堰的负荷率一般不大于 21 m /h*m，但由于水平流速提高后，流量增大， 3 如只在沉淀池末端沿池宽设出水堰，已无法满足上述负荷要求，因此常设指形槽， 以延长

28、出水堰长度，指形堰间的净距应不妨碍吸泥机的来往操作。出水堰可做成薄 壁堰、锯齿形三角堰或淹没孔口。为适应水深变化和构筑物可能的沉陷，堰口标高 最好能上下调节。 10. 排泥管直径应大于 100150mm9。 3.2.6 过滤 过滤的功效，不仅在于进一步降低水的浊度，而且水中有机物、细菌乃至病毒 等将随水的浊度降低而被部分去除. 本次设计采用虹吸滤池。 1. 虹吸滤池特点 （1） 虹吸滤池采用真空系统控制进，排水虹吸管，以代替进，排水阀门。 （2） 每座滤池有若干格组成，采用小阻力配水系统；利用滤池本身的出水及 其水头进行冲洗，以代替高位冲洗水箱或水泵。 （3） 滤池的总进水量能自动均衡地分配到

29、各单格，当进水量不变时均为恒速 过滤。 （4） 滤过水位高于滤层，滤料内部不会胜负水头现象。 （5） 虹吸滤池平面布置有圆形和矩形两种，也可做成其他形式。在北方寒冷 地区虹吸滤池需加设保温层；在南方非保温地区，为了排水方便，也有将进，排水 虹吸管布置在虹吸滤池外侧。 2.设计要点 （1） 虹吸滤池适用于水量范围一般为 15000 m/d1。单格面积过小，施工 困难，且不经济；单格面积过大，小阻力配水系统冲洗不易均匀。 （2） 选择池形时一般以矩形为好。 （3） 滤池的分格分组应根据生产规模及运行维护条件，通过技术经济比较确 定。通常每座滤池分为 69 格，各格清水区均匀隔开，并在连通总清水渠的

30、通路上 考虑可临时装设盖阀或阀板的措施，以备单个停水检修时使用。 （4） 虹吸滤池为小阻力配水系统。为达到配水均匀，水头损失一般控制在 0.2-0.3 米，配水系统应有足够的强度，亦称大滤料或过滤水头的荷载，且便于施工 和安装。 （5） 真空系统：一般均利用滤池内部的水位差通过辅助虹吸管形成真空，代 替真空泵抽除进，排水虹吸管内的空气形成真空，形成时间一般控制在 1-3 分钟1。 虹吸形成与破坏的操作均可利用水力实现自动控制。 3.2.7 消毒 1.消毒方法的选择 采用滤前消毒可延长氯的接触时间,有利于杀死水中的微生物,防止藻类生长,清 洁滤砂和降低水的色度,但氯消耗将有所增加,且当水中有机物

31、含量高时,还将使出水 的三卤烷增加.因此,设计采用滤后消毒。 消毒方法选用液氯消毒。优点:具有余氯的持续消毒作用，价值成本较低，操 作简单,投量准确，不需要庞大的设备。 2.液氯投加设计要点: 投加氯气必须注意安全,不允许水体与氯瓶直接相连,必须设置加氯机。液氯气 化成氯气的过程需要吸热,采用淋水管喷淋。氯瓶内液氯气化及用量需监测,方法是 将氯瓶放置在磅秤上。 3.加氯量计算 滤后水加氯为 0.5-1.0 毫克/升8.氯气与水接触时间不小于 30 分钟8.加氯量 Q=0.001aQ1 (Kg/h)。 式中 a: 最大投氯量 (mg/l)Q1： 需消毒的是水量 4.加氯机选择 加氯机选择转子加氯

32、机,优点：加氯量稳定,控制较准，水源中断时能自动破坏 真空,防止压力水倒流入氯瓶内腐蚀部件。加氯间的设计要点：加氯间一般设在靠近 投加地点的地方；加氯量大的加氯间,氯瓶和加氯机应分隔,加氯间必须与其他工作 间隔开,并应有下列安全措施：直接通向外部且向外开的门。可以观察室内情况的观 察孔。在加氯间出口处,设有工具箱,抢修用品及防毒面具。 5.加氯间的管线应敷设在沟槽内。设有磅秤校核设备,磅秤面与地面相平加氯间 及氯瓶间设通风设备,氯气比空气重,排气孔设在低处。加氯设备应保证不间断工作, 并不少于两套。通向加氯间的压力管道应保证不间断供水。加氯间需采暖时宜用暖 气。 6.液氯仓库：液氯库建筑应防止

33、强烈光线照射。液氯储量按最大用量的 60 天计 算液氯仓库设在水厂主导风向的下风向.仓库外设有检查漏气的观察孔.应有强制通 风设备.加氯间和氯库根据具体情况设机械搬运设备. 3.2.8 水泵及泵房 2.二泵站设计说明 （1） 水泵的选择 给水泵选离心泵,流量和扬程的适用范围广,结构简单,体型轻便,效率较高。 （2） 设计流量 二泵站的流量按最高日最高时设计 Qh=KhQd/T （3-13） （3） 设计扬程 Hp=Zc+Hc+hs+hc+hn （3-14） 式中 Zc: 管网控制点的地面标高和吸水井最低水位的高程差, m Hc: 控制点所需的最小服务水头, m hs: 吸水管中的水头损失, m

34、 hc,hn: 输水管和管网中的水头损失, m 3.选泵原则 选泵首先要满足最高时供水工况的流量和扬程要求,并使所选水泵特性曲线的高 效范围应尽量平缓，尽可能选用同型号水泵。应考虑远近期结合。泵应在高效段运 行，应尽可能选用允许吸上真空高度值大或必需汽蚀余量值小的泵,以提高水泵安装 高度,减少泵房埋深,降低造价。备用泵台数取决于泵房供水的重要性,一般城市供水 泵房内,设一台备用泵。尽量减少水泵台数,选用效率较高的大泵。水泵选择必须考 虑节约能源。 4.水泵工况的确定 水泵实际工作的运行工况,即要满足管路特性曲线的需要,又要符合水泵的特性曲 线。管路特性曲线与水泵特性曲线的交点,即为水泵的工况点

35、。 5.二泵房的排水 给水泵房的排水考虑下列三种情况：随时排除水泵运行时的轴承冷却水,闸阀漏 水,以及大型电动机的轴套冷却排水。停泵检修时,排除放空水泵和管路内剩水。发生 裂管事故等特殊情况下的大量泻水。 设计采用排水泵排水。 6.二泵房的通风与采暖 城市年最高气温 35；年最低气温 -26；年平均气温 10，考虑采暖，通 风采用自然通风。 7.二泵房机组的布置 本次设计中机组布置采用直线单行布置。 基础宽+0.5m 但1.5m 电机轴长+0.3m 但低压 1.0-2.0 电机轴长+0.3m但 低压 1.5m 高压2.0m 1.0m 高压 1.5m 1.0m 图图 3-1 二泵房机组的布置二泵

36、房机组的布置 8.离心泵吸水井布置 多台水泵吸水管共用一井时,将吸水井分成两格,中间隔墙上设连接管和闸阀。 （1）吸水喇叭口直径 D D=(1.3-1.5)d （3-15） 式中 d: 吸水管直径 （2） 吸水喇叭口最小悬空高度 h1=(0.6-0.8)D （3- 16） （3） 喇叭口间净距 a 和喇叭口与井壁间的净距 a=(1.5-2.0)D （3-17） （4） 吸水喇叭口的最小淹没水深 h2 h2=0.5-1.0 米 （3- 18） 9.水锤的产生与防护 （1） 产生原因:启泵,停泵,用启闭阀门或改变水泵转速,叶片角度调节流量时; 尤其在迅速操作,使水流速度发生急剧变化的情况下。事故停

37、泵,即运行中的水泵动 力突然中断时停泵。 （2） 水锤防护:关(开)阀水锤: 防止办法易延长关(开)阀时间,以避免发生直接水锤。 对于不停泵关闭水泵出口阀门。 4 4 设计计算书设计计算书 4.1 设计流量的确定设计流量的确定 1.设计流量计算: 综合生活用水 1 Q =qnf=200 x48.5x104x1x10-5=97000m3/d 1 Q q: 最高时生活用水定额 l/d.p n: 设计年限内计划人口数 人 f: 自来水普及率 1 工业企业生产用水量 Q2 =Q=5000+3000+2400=10400m3/d 2 Q 浇洒绿地及道路用水 Q3 =( +Q2)（2+1%）=3222m3

38、/d 3 Q 1 Q 未预见及管道漏泻量 =7744m3/d 4 Q d= + =m3/d Q 1 Q 2 Q 3 Q 4 Q 平均时用水量: 平=d /24=/24=6140m3/h QQ 4.2 给水处理厂工艺计算给水处理厂工艺计算 4.2.1 投药工艺计算 选择碱式氯化铝为混凝剂，最大投加量 50.mg/l1，投加 为 15%，采用计量泵 湿式投加。 1.计算 (1) 溶液池容积 根据上述数据, W1= aQ/(417bn)9 =506140/(417152) =24.54 m3 溶液池分两格，每格的有效容积为 11m3,有效高度 1.6m，超高 0.5m，实际尺寸 为 2.6m2.6m

39、2.1m。置于室内地面上。 (2) 溶解池容积 W2=0.3W19 溶解池分两格，每格容积 3.5m3，高度为 1.6m,超高 0.2m9，设计尺寸为 1.5m1.5m1.8m。池底坡度采用 2.5%1。溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨 板式搅拌机。桨直径为 700mm9，桨板深度为 1100mm9，质量 150kg。溶解 池置于地下，池顶高出地面 0.5m。溶解池和溶液池的材料都采用钢筋混凝土， 内壁衬以聚乙烯板。 (3) 药剂仓库 设计参数为 9m2/（104m3d）1，考虑到远期发展，面积为 113.4m2，室内高 4.5m， 用人力手推车投药，药库平面设计尺寸为 11m11m。 (4)

40、 设 3 台活塞式隔膜计量泵（2 用 1 备） ，单台投加量 600L/h 4.2.2 混合工艺计算 选管道内跌水混合，管内流速取 1.5 m/s，投药后管内水头损失不小于 0.30.4 m。 4.2.3 反应池工艺计算 选择回转式隔板反应池。 已知：设计水量Q6140m3/h。分设2池10，每池Q3070m3/h=0.853m3/s 采用数据：反应时间T=20min9,反应池流速 V1=0.5m/s,V2=0.4m/s,V3=0.35m/s1,V4=0.3m/s,V5=0.2m/s，反应池平均水深 H=2.5m1，超高C=0.3m，计算反应池容积W=QT/60=307020/60=1023m

41、3，反应池 宽B为23.44m，反应池长L=W/HB=17.46m.即隔板间净距长17.46m，蓄凝池进水管直 径：Q/V=A D=1200mm。 反应池回流墙各圈断面计算如下 表表4.1 各回圈的断面计算各回圈的断面计算 Table 4.1 each loop section calculation 计算廊道宽度 实际廊道宽度 实际流速 V转弯 0.486 0.48 0.506 0.422 0.608 0.6 0.405 0.338 0.694 0.7 0.347 0.289 0.81 0.81 0.300 0.250 1.215 1.2 0.203 0.169 经计算：采取3个0.48m,

42、4个0.6m,5个0.7m,4个0.81m,4个1.2m. Vn廊道内流速m/s Hn水深 an廊道宽度 又因为： ).10,10(4680060*20*39 )60,30(3920*10*029 . 1 *60189 . 0 *1000 60 189 . 0 */* 3 . 61013 . 0 / 149 . 0 ) 1 . 0013 . 0 (75 . 0 13 . 0 013 . 0 5 . 2 22 . 0 )2/(* 54 2 1 2 11 2 1 2 01 1 11 11111 GT T rh G RClVVSh Rc Ry HaHaR y 表表4.2 各段水头损失计算结果各段水头

43、损失计算结果 Table 4.2 The results of the head loss 廊道 n S n L n R 0 V n V n C n H 1 5 9.828 0.22 0.422 0.506 61.3 0.049 2 8 30.048 0.27 0.338 0.405 63.2 0.051 3 10 70.06 0.31 0.289 0.347 64.6 0.049 4 8 85.748 0.36 0.25 0.30 66.1 0.03 5 6 121.28 0.5 0.169 0.203 69.4 0.01 4.2.4 沉淀池工艺计算 沉淀池采用平流沉淀池。近期设两座，与絮凝

44、池合建。 1. 设计参数 每池处理水量：Q1=Q/2 =0.853m3/s。沉淀时间：T=2h1；沉淀池水平流速： v=12/s1。 2.设计计算 （1） 沉淀池长：L1=3.6vT=3.6122=86.4m； （2）沉淀池容积:W=Q1T=30702=6140m3 （3）沉淀池有效水深：取H1=3m1，超高C=0.3m 3. 设计尺寸 （1）沉淀池与絮凝池合建，为方便施工，沉淀池的设计尺寸应配合絮凝池尺寸。 采用吸泥机轨距为 10.52m7，每池设两部。 沉淀池分两格，每格净宽： B2=(10.522+1.0-0.2-0.122)/2=10.82m 故沉淀池宽采用 23.44m. 池长： L

45、2=80m 沉淀池实际水平流速： v2=L2/3.6T=80/7.2=11.11mm/s 校核： L2/B24 ， L2/H110 1， 符合要求 每格中设置一条厚为 0.1m 的导流墙。 （2）絮凝池与沉淀池之间设置穿孔布水墙，墙厚 200mm1；穿孔流速采用 0.18m/s，孔口总面积为：S=0.853/0.18=4.74。每个孔口尺寸定为 158。则孔 口数为：4.74/0.012=395 个 （3）出水渠断面宽度采用：B3=1.0m，渠道起端水深 H=1.73(Q1/g*B3)1/3=0.65m 为保证堰口自由落水，出水堰保护高度采用 0.1m1。 （4）为降低堰口的流量负荷，采用指形

46、堰。表面负荷采用：q=300m3/(md)1 则堰长为： L=0.5(Q1/q-B)=0.5（85300/300-23.44）=130m 选用 12 条指形堰，每条 堰长 10.833m，堰宽 0.4m 考虑到沉淀池分两格，故每格设 6 条指形堰，各堰中心间 距 2.0m。 （5）平流沉淀池的放空排泥管直径： D=(0.7BLH0.5/T)0.5=0.53m， 采用 DN=530mm （6）水力校核： 考虑到设有导流墙， W=2344/2*300=c ,X=2344/2+300*2=1772cm ,R= W / X=198.4cm ， Fr=v2/ Rg=1.51.5/(198.4981)=4

47、.3810-5(在 110-4110-5 范围内1) 4.2.5 滤池工艺计算 1.设计参数 采用两组滤池，滤池的设计流量：Q=0.853m3/S 设计滤速 10m/h1，冲击强度 14L/Sm 1 ，冲洗时间 6min，膨胀率 45%1 2 2.设计计算（按每日工作 23h 计1） （1） 滤池面积：F=Q/V24/23=3070/1024/23=320.3 m 2 （2） 单个面积 F =F/N=320.3/8=40.04m ，取单池宽 B 为 5m，长为 7m。单 2 格实际面积为 f=BL=57=35 m ，实际流速 V =Q/（Nf）24/23=11.44m3/h，校核 2 强制滤速

48、 V=24/23=13.08m3/h 35) 1(N Q （3） 进水虹吸管 虹吸管进水量 Q 进=3070/3600(8-1)=0.122 m3/s （注：当一格冲洗 ) 1(3600N Q 时） 事故冲洗时进水量 Q 事=3070/3600(8-2)=0.142 m3/s )2(3600N Q 采用矩形断面，断面面积 W 进=Q 进/V 进=0.244m （ V 进 取 0.5m/s1 ） 2 采用断面 W 进=BL=0.40.52=0.21 m 2 进水虹吸管局部水头损失 h 局=1.2 g V 2 2进事 V 进事=0.142/0.244=0.58m/s 进 进事 W Q =进+290

49、 弯头+出口=0.5+1.928+1.0=3.42 h 局=3.420.58x0.58/2*9.81x1.2=0.07m f 进口虹吸管沿程水头损失 h 沿=L，水力半径 R=0.14m RC V 2 2进 X W进 谢才系数 C=1/nR =1/0.013(0.14) =55.39（满流 n 取 0.0134） 6 1 6 1 h 沿=0.001m，h =0.072+0.001=0.073 取 h=0.1m ff （4）进水槽及配水槽 进水虹吸管至槽底 h 取 0.2m1，进水虹吸管淹没深度 h 取 0.2m1，配水槽 12 堰宽 b 取 1.2m，配水堰上水头：h =() =0.13m 进

50、水堰超高取 0.15m9 13 1 84 . 1 b Q进 3 2 H 进= h + h + h + h + C=0.2+0.2+0.13+0.1+0.15=0.78m, 取 0.8m 123f （5）清水堰上水头 选堰宽 b =6m 则堰上水头 H 堰=0.11m 2 （6）滤板水头损失 开孔比：上层 1.32%1 下层为 1.0%,孔口流量系数 取 0.71 开孔面积：上层 W 上=351.32%=0.42m，下层 W 下=351.0%=0.35m 冲流时孔眼内流速：V 上=q=0.01435/0.42=1.17m/s W f V 下= q=0.01435/0.35=1.4m/s W f

51、滤板内水头损失：h 上=0.143m g V 2 2 2 上 81 . 9 27 . 0 17 . 1 2 2 h 下=0.203m，h 板= h 上+ h 下=0.346, 取 0.35m g V 2 2 2 下 81 . 9 27 . 0 4 . 1 2 2 （7）排水虹吸管 冲洗排水量 Q 排=qf=0.01435=0.49m3/s 查水力计算表 当 Dg=700mm 时，V 排=1.27m/S，1000i=2.88 排水虹管长为 L=10m h 局=（0.5+1.92+1.0）=0.28m f g V 2 2排 81 . 9 2 27 . 1 2 h 沿=LI=102.8/1000=0

52、.028m，h = h 局+ h 沿=0.28+0.028=0.308m fff （8）洗砂排水槽 采用槽底为三角形断面的排水槽， 洗砂排水量：Q=qLa=145.0 1.75=122.5L/S，洗砂排水槽中心间距 a 为 1.75 m，每个滤池 4 条排水槽，槽的长度 L 等于滤池宽 B：5.0 m，槽中流速为 0.6m/s 槽底为三角形断面时尺寸：X=350 . 9225 . 0 6 . 01000 5 . 122 2 1 10002 1 m v qLa 槽高度为：2.5X=0.56m,槽宽度为 2X=0.45m,所以洗砂槽顶至砂面高度：H=e +2.5X+=45%0.7+0.56+0.0

53、6+0.07=1.01 m 2 H05 . 0 075 . 0 复算洗砂排水槽：洗砂排水槽总面积：F0=20.2255.04=9.0 m 2 =25.7% 25%1 符合要求350 . 9 （9）滤池高度 H=H +H +H+H +H +H +H +H +H +H +H=0.3+0.2+0.2+0.7+0.315+0.69 01 2 345678910 +0.1+1.0+0.15+1.5+0.3=5.66m 其中 H 滤池高度（m） ，取 5-5.5 m9 H0 集水室高度（m） ，取 0.3-0.4 m H1 滤板厚度（m） ， 取 0.1-0.2 m H2 承拖层高度（m） ，取 0.1

54、m9 H3 滤料厚度（m） ，取 0.8 m9 H4 洗砂排水槽底至砂面距离 m H5 洗砂排水槽高度 m H6 洗砂排水槽堰上水头（m）0.1 m9 H7 冲洗水头（m） ，取 1.2 m H8 清水堰上水头（m） ，取 0.1 m9 H9 过滤水头（m） ，取 1.5 m H10 滤池超高（m） ，取 0.15-0.2 m9 （10）虹吸滤池管径 进水管管径：600 mm 取流速为 0.7 m/s，进水渠断面：700mm700mm，清 水管管径：700 mm 取流速为 1.0 m/s，排水管管径：900 mm 取流速为 1.2 m/s 4.2.6 消毒 向滤后水加液氯消毒。 加氯管取 1.

55、0mg/l8，总加氯量为 Q1=0.001Q=0.00116140=6.14kg/h。 选用三台 2J-2 型9转子真空加氯机，2 用一备，液氯的储备量按照最大用量的 20d1计，存于三个氯瓶中，氯瓶长 L=2020mm，直径 D=800mm。 4.3 泵站设计计算泵站设计计算 4.3.1 水泵的选择 二泵分两级工作，一级工作时流量为 2.77%Qd;二级工作时流量为 5.35%Qd。经 计算最高时所需扬程为 36.313m。根据流量和扬程,选定水泵型号为 500 S359五用 一备，电机型号为 Y400-39-6 9,每台泵设计工作流量为 1701.3/h。 3 m 水泵型号及资料见下表。

56、表表 4.34.3 水泵一览表水泵一览表 Table 4.3 List of the pump 流量 l/s 扬程 m 电压 V Hs m 转速 n/min 吸入口径 mm 吐出口径 mm 450-650 28-40 3000 4.09 970 500 350 4.3.2 水泵吸水管计算 吸水管长 8m，吸水管管径 DN1=600mm， =1.6m/s8，1000i=3.2m；压水管长 1 v 5.5m,压水管管径 DN2=600mm, =1.8m/s8,1000i=7.36m。吸水管局部水头损失计 2 v 算资料见下表。 表表 4.4 吸水管水头损失吸水管水头损失 Table 4.4 hea

57、d losses in water 名称 喇叭口 90o弯头 闸阀（945T-10） 渐缩管 水泵进口 DN/mm 900 6001 600 600350 350 数量 1 1 1 1 1 局部阻力系数 0.3 0.7 0.06 0.21 1.0 流速/(m/s) 1.16 1.16 1.16 2.69 2.69 水泵吸水管的水头损失为： =（0.3+0.7+0.06）1.162/19.6+1.212.692/19.6+2.828/1000=0.54m 1 h 水泵的安装高度为HS-v12/2g-h1=4.2-1.162/19.6-0.54=3.591m 考虑到安全取 S Z 3.5m。水泵轴

58、心标高为 Z= + =94.8+3.5=98.3，其中为吸水井最低水位标高 1 Z S Z 1 Z /m。 二泵房室内地面标高为 98.3-0.1-0.62=97.58m，其中，0.1 为水泵基础高出室内 地面高度；0.62 为水泵底座至轴心高度。 泵房所在的室外地面标高为 101m，二泵房室内低于室外 3.42m，二泵房为半地 下式泵房。 4.3.3 水泵压水管计算 水泵压水管的沿程水头损失 h2，为 0.0405，水泵压水管的局部水头损失 h2， ，为 h2， ，=（1.325.492+0.051.22+7.861.82）/19.6=3.333m，压水管的水头损失为 h2=0.0405+3

59、.333=3.373m。 压水管水头损失见下表 表表 4.5 压水管水头损失压水管水头损失 Table 4.5 Pressure head loss in pipes 名称 渐扩管 闸阀（945T-10） 闸阀（945T-10） 止回阀（HH44Z-10） 三通 水泵吐口 DN/mm 250600 1000 600 600 异径 250 数量 1 1 1 1 2 1 局部阻力系数 0.32 0.05 0.06 1.8 3.0 1.0 流速 5.49 1.2 1.8 1.8 1.8 5.49 4.3.4 泵房高度计算 选用 LH5t7电动葫芦双桥梁式起重机，泵房地面上高度为： H1=a2+c2+

60、d+e+h+n=1400+11201.2+1270+100+200=4314mm=4.314m 式中，a2为行车梁高度，mm；c2为行车梁底至其重钩中心的距离， ；d 为起重 钩的垂直长度，电机宽 1120mm；e 为最大一台机组的高度，1270mm；h 为吊起物 底部与泵房进口处平台的距离，200mm；n 为 100mm。 则泵房高度为 H=H1=4.314m 4.3.5 泵房内设备布置 水泵房内设备有五台工作泵，一台备用泵，水泵基础大小相同；电动机宽 610m,水 泵电动机总长 2846.5m。水泵房内设有一值班室，高低压配电间，变电间。有两台 真空泵，一用一备，一条排水沟，一集水坑，一台