给水处理厂课程设计

1、中原工学院课程设计说明书能源与环境学院给水排水工程 专业设计题目莫市莫给水厂设计学生姓名：班级：学号：起止日期：_指导教师：系主任：目录第一章设计背景基础资料 1.1 工程设计背景1.2 设计规模1.3 基础资料及处理要求 1.3.1 原水水质1.3.2 地址条件1.3.4 处理要求第二章给水处理厂方案设计 2.1 水厂设计规模概况2.2 工艺设计流程2.3 配水井的设计计算 2.3.1 设计参数2.3.2 设计计算2.4 混凝设施2.4.1 加药2.4.2 混凝剂的投加量2.4.3 混凝剂的投加2.4.4 溶液池容积W与规格2.4.5 溶解池容积 W2与规格2.4.6 投加系统构成和药控制系

2、统选型 2.4.7 加药间及药库布置 2.5 混合设施2.5.1 设计流量2.5.2 设计流量2.5.3 混合单元数2.5.4 混合时间2.5.5 水头损失2.5.6投药管流量2.6 折板反应池2.6.1 设计参数2.6.2 设计计算2.7 斜管沉淀池2.7.1 已知条件2.7.2 设计计算2.8 V型滤池2.8.1 池体设计2.8.2 反冲洗管渠系统2.8.3 滤池管渠布置2.8.4 冲洗水的供给选用冲洗水箱供水 2.8.5 反洗空气的供给2.9 加氯间的设计与平面布置 2.9.1 已知条件2.9.2 设计计算2.9.3 加氯设备的选择2.9.4 厂区布置2.9.5 加氯间和氯库2.10 清

3、水池的设计计算 2.10.1 设计参数：2.10.2 设计计算：2.11相关管路设计2.11.1 沉淀池与滤池之间 型滤池与清水池之间 第三章 净水厂的总体布置设计计算 3.1 工艺流程布置设计3.2 平面布置设计 3.3 水厂管线设计3.3.1 给水管线3.3.2 厂内排水3.3.3 加药管线3.3.4 自用水管线第四章高程布置设计计算 4.1 水处理构筑物的高程布置设计计算 4.1.1 水头损失计算 4.1.2 处理构筑物水头损失 4.2 处理构筑物高程确定 4.2.1 处理构筑物水头损失 4.2.2 管渠水力计算4.2.3 给水处理构筑物高程计算 第五章参考文献第一章设计背景基础资料1.

4、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（10+M）X10 4m/d （M为学生学号的个位数字）。征地面积约40000m21.3 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表1。原水水质资料序号项目单位数值序号项目单位数值1浑浊度度54.213镒mg/L0.072细菌总数个/mL28014铜mg/L0.013总大肠菌群个/L920015锌mg/L<0.054色度2016BODmg/L1.965嗅

5、和味-17阴离子合 成剂mg/L-6肉眼可见 物微粒18溶解性总 固体mg/L1077PH7.3719氨氮mg/L3.148总硬度（CaCO）mg/L4220亚硝酸盐氮mg/L0.0559总碱度mg/L47.521硝酸盐氮mg/L1.1510氯化物mg/L15.222耗氧量mg/L2.4911硫酸盐mg/L13.323溶解氧mg/L6.9712总铁mg/L0.171.3.2 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

6、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25CM桩彳全为400毫米，桩孔距为1M,按梅花形布置。1.3.3 气象条件项目所在地，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 C,最热月平均气温 （7月份）27.1 C,最冷月平均气温 （1月份）-0.5C,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

7、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）的相关要求第二章给水处理厂方案设计2.1 水厂设计规模概况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。该厂设 计规模为150000立方米/天。工程主要分为三大部分：取水工程输水工程净水厂工程2.2 工艺设计流程PAC氯消毒原水T静态混合器折板反应池管

8、沉淀?& I v型滤池 I 清水池2.3 配水井的设计计算配水井的设计计算2.3.1 设计参数配水井设计规模为 Q=150000x1.05 m 3/d=157500 m 3/d=6562.5m/h2.3.2 设计计算(i)配水井有效容积配水井水停留时间取 T=30s,则配水井有效设为容积：V=QT= 157500 x30 54,6875m324x3600配水井设计为矩形：设配水井有效设为水深H=5m,安全高度设计为 0.4m,则实际高度为 5.4m宽 B=3.2m 长 L=3.5m则配水井应设计尺寸为V=HBL=5 X 3,2 X 3,5=56m 3 > 55 m3 ,符合要求(

9、2)进水管径D1配水井进水管的设计流量为Q=6562,5 m3/h,查水力计算表知，当进水管管径D=1600mm时，4Qv=2= 0,906m/s (在小于 1.0m/s也围内)。-D(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q=6562.5/2=3281.25m 3 / h。因单个出水溢流堰的流量为q=6562.5/2=3281.25m3 ,/ h =911.46L/s , 一般大于100L/s米用矩形堰,小于100L/S采用三角堰，所以，本设计采用矩形堰。矩形堰的流量：q = m0bH . 2gH式中：q 一单个出水溢流

10、堰的流量m0 一流量系数，0.3b堰宽，取 1.0mH=0.9112(4)配水管管径由前面计算可知,2m2b2gD22x0.32x12x9.8 ,= 0.78m每个后续处理构筑物的分配流量为q=0.911m3/s,查水力计算表可知，当配水管管径D2=1200mm时，v=0.805m/s (在小于1.0m/s范围内)2.4 混凝设施2.4.1 加药根据对原水水质等方面水温和PH等值的分析，选用的混凝剂为聚合氯化铝，混凝剂的投加浓度为10%。优点：净化效率高、用药量少、出水浊度低、色度小，过滤性能好，温度适应性高，PH值适用范围宽(PH=59)。操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本较低。采用计量泵

11、湿式投加，不需要加助凝剂。2.4.2 混凝剂的投加量混凝剂的投加量 a=20mg/L ,日处理水量 Q=150000m3/d。日投药量T =aQ 20x15000010001000x1.05 =3150 kg/d2.4.3 混凝剂的投加混凝剂投加方法有干投和湿投，干投应用较少，本设计采用湿投。2.4.4 溶液池容积W与规格日处理水量 Q=(150000x1.05)m3/d=6562.5m3/h，调配次数 n=3,混凝剂投加量 a=20mg/L。aQ 20x6562.5W1 = = =10.5 m3417cn417x10x3溶液池采用混凝土结构，取有效水深H=1.4m,总深H=H i+H 2+H

12、 3 =1.4+0.2+0.2=1.8m ( H 2为保护高，取0.2m, H3为贮渣深度，取 0.2m)溶液池采用矩形，单池尺寸为长（ L） x宽（B） x高（H） =3.0x2.5x1.8=13.5m3。溶液池有效容积为 3.0x2.5x1.4=10.5 ,符合要求。溶液池的数量设置为两个，以便交替使用。池旁设工作台，宽 1.01.5m,池底坡度为0.02。底部设置 DN100mm放空管，采用硬聚氯乙烯塑 料管，池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿地面接入药剂稀释用给水管DN80mm 一条，于两池分设放水阀门，按1h放满考虑。2.4.5 溶解池容积 W2与规格W2 =0.3xW 1 =0.3x

13、10.5=3.15m3溶解池一般采用正方形，其有效水深为1m,总深H=H 1+H 2+H 3=1.0+0.2+0.2=1.4m （ H 2为保护高，取0.2m, H3为沉渣高，取 0.2m）3>3.15,符合要求。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DN100mm排渣管，采用硬聚氯乙烯管。给水管管径DN80mm ,按10min放慢溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管溶解池搅拌装置采用机械搅拌；以电动机驱动桨板搅动溶液。2.4.6 投加系统构成和药控制系统选型固体药剂的湿式投加系统包括：药剂的搬运、调制、提升、储液、计量和投加。此外还需要考虑 排渣等设施

14、。药剂的调制主要是进行稀释，以满足要求的浓度。湿投分为重力投加和压力投加两种类型。重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加。压力 投加方式有水射器投加和计量泵投加。常用的计量设备有计量泵、转子流量计、孔口、浮杯。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投 加。2.4.7 加药间及药库布置A加药间加药间应与药剂仓库毗连，并且靠近投药点。各种管线布置在管沟内，。为便于冲洗水集流，地 坪坡度大于0.005,并坡向集水坑。B药库布置储存一月的药量则有总药量aQ20x150000 ,G=x30 =x1.05x 30 = 94500kg = 94.5t100010003 相对密度为 1.3,贝I V=94.5/

15、1.3=72.7m药剂堆放高度为两米，则 A=72.7/2=36.35m 2 m2,长宽为8.5x6。内设电动单量悬挂起重机一台。2.5 混合设施混合的主要作用，是让药剂迅速而均匀地扩散到水中，使其水解产物与原水中的胶体微粒充分作 用完成胶体脱稳，以便进一步去除。按现代观点，脱稳过程需时很短，理论上只有数秒钟，在实际设 计中，一般不超过 2min。对混合的基本要求是快速与均匀。“快速”是因混凝剂在原水中的水解及发生聚合絮凝的速度很 快，需尽量造成急速的扰动，以形成大量氢氧化物胶体，而避免生成较大的绒粒。“均匀”是为了使 混凝剂在较短的时间内与原水混合均匀，以充分发挥每一粒药剂的作用，并使水中的

16、全部悬浮杂质微 粒都能受到药剂的作用。混合设备种类很多，但基本类型主要有机械和水力两种。本设计主要采用管式静态混合器。管式静态混合器的处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备：具有高效混合、 节约用药、设备小等特点，它是有两个一组的混合单原件组成，在不需要外力的情况下，水流通过混 合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达 90-95%。2.5.1 设计流量本设计采用两条进水管每个进水管的流量= 0.911m3/s150000x1.05Q i =24x3600x22.5.2 设计流量静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.0m/s,则管径为C 4x0.911一D

17、=/=1000mm ,米用钢管,3.14x1.0DN1000 ,则实际流速为V=1.16m/s2.5.3混合单元数按下式计算 N _2.36v-0.5D-0.3 =鬻=2.191.16 x1取N=3 ,则混合器的混合长度为:L=1.1ND=1.1x3x1=3.3m2.5.4混合时间2.5.5水头损失LT 二一V3.3=2.84s1.16H=2 v -N 2g-21.43 V07 x 一D0.4 2g1.4310.4 x爪 x3 =0.295m2x9.82.5.6投药管流量Wix3x100024x3600x2=0.18L/s2.6 折板反应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

18、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。絮凝池的类型及特点表类型特点适用条件板 式 絮 凝 池往复 隔 式优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便；缺点：容积较大，水头损 失较大，转折处钗花易破碎水量大于30000m/d的水厂；水量变动小者回转式优点：絮凝效果好，水头 损失小，构造简单，管理方 便；缺点：出水流量不宜分配 均匀，出口处宜积泥水量大于30000m/d的水 厂；水量变动小者；改建和扩 建旧池时更适用旋流式絮 凝池优点：容积小，水头损失 较小；缺点：池子较深，地

19、下水 位高处施工较难，絮凝效果较 差一般用于中小型水厂折板式絮凝池优点：絮凝效果好，絮凝 时间短，容积较小；缺点：构造较隔板絮凝池 复杂，造价高流量变化较小的中小型水 厂网格 絮凝池优点：絮凝效果好，水头 损失小，絮凝时间短；缺点：末端池底易积泥本设计采用折板絮凝池。2.6.1 设计参数单池设计水量水厂总设计规模为 150000m3/d,折板絮凝池分为两个系列，每个系列设计水量为:Q=150000x1.0524x2=3281.25m3/h = 0.911m3/s折板絮凝池每个系列设计成 4组。折板絮凝池与斜管沉淀池合建，沉淀池也为两个。一个沉淀池宽 24m。用三道墙将絮凝池分成四组。墙厚 20

20、0mm, 一个絮凝池宽 5850mm。有效水深3.4m。设3T=18min。所以一个系列谷积 V=QT=0.911x18x60=983.89m一个系列池长 L=983.89/ (3.4x24) =12.05mH=3.4+0.3+0.5=4.2m (0.3 为超高，0.5 为泥斗深度).、一 、0 911m3 /s每组设计流量速度为q= 9 m 0 0.228 m3/s每组絮凝池分三个阶段，第一个阶段采用相对折板，第二个阶段采用平行折板，第三个哥阶段采 用平行直板。折板布置采用单通道。每个阶段分为串联的两格。折半采用如图所示，折宽采用500mm,夹角为90° ,板厚60mm。2.6.2

21、 设计计算(1)第一段絮凝区设通道宽为1.4m,设计峰速为 0.34m3/s,则峰距b1 = 0.228 = 0.48m0.34x1.4谷距 b2 = b1 2c = 0.48 0.355x2 = 1.19m侧边峰距b3 =3侧边谷距 b4 = b3 c =0.9775 0.355 =1.3325m中间部分谷速v2 = 0.228 = 0.137m/s 1.19x1.4侧边峰速 v1 =色228= 0.167m/s 0.9775x1.4侧边谷速 v2 =0.228一= 0.122m/s 1.3325x1.4水头损失计算：中间部分渐放段损失h122V1 -V22g0.342 -0.1372= 0

22、.5x: 0.0025m2x9.8渐缩段损失:每格各有12格渐缩和渐放，所以每格的水头损失:侧边部分渐放段损失:渐缩段损失h2每格共有6个渐放与渐缩，所以进口及转弯损失，共有一个进口、2个上转弯和3个下转弯。上转弯水深 H4为0.7m,下转弯处水H 3 为 1.2m进口流速：v3取0.2m/s上转弯流速:v 4= 0.288 = 0.232m / s 0.7x1.4下转弯流速：v” 0.288 = 0.135m/s51.2x1.4上转弯。取1.8,下转弯及进口取3.0,则每格进口转变损失总损失c 02 h, =3x 2g2_ 220.1350.232一 3x3x 2x1.8x =0.0244m

23、2g2g第一絮凝区总损失H1=2x 三 h =2x0.12718 =0.25436m丁 5.85x1.4x2x3.4第一絮凝区停留时间T 1 = = 4.07min0.228x60第一絮凝区平均Gi =1000x0.254366060x1.029x10x4.07=100.61s-11.8m,中间流速为 0.15m/s(2)第二絮凝区第二絮凝区采用平行折板，通道宽为 则平行间距b1 = 0.228 = 0.844m0.15x1.8每格有两个上转弯和三个下转弯，上转弯水深H1为0.7m,下转弯水深 H2为1.2m上转弯速度 v1 = 0.228 = 0.181m/s 0.7x1.8下转弯速度 v2

24、= 0.228 0.106m/s1.2x1.8转弯损失 h=1.8x 0181x2 0106x3x3 =0.01118m2g 2g 2_ 2v20 192每个弯道水头损失 h2= v- =0.6x 上旦 =0.0011m2g2x9.8每格有24格弯道所以每格弯道总损失h总= 24xh2 +h1 =0.03758m第二絮凝区总损失H=2h 币=2x0.03758=0.07514m第二絮凝区总耗时T=1x5J85x34x2=5.23min0.228x60第二絮凝区平均1000x0.07516,，60x1.029x10-4x5.23=48.24s(3)第三絮凝区采用平行直板，平均流速取 v=0.11

25、m/s,通道宽为2.30m水头损失：共1个进口及5个转变，流速采用 0.11m/s, J =3.0,则单格损失为H=2h=0.0222mh = 3.Ox0x6=0.O111m 总水头损失 2g2.3x5.85x3.4x2停留时间t3 =6.69min0.228x60速度梯度G3 =-1=22.83sH _1000x0.022260叮60x1.029x10-4x6.69(4)各絮凝段主要指标如下表絮凝段絮凝时间(min)水头损失(m)G (s-1 )GT值第一絮凝区4.070.25436100.6142.46x10第二絮凝区4.230.0375848.2441.22x10第三絮凝区6.690.0

26、22222.8340.92x10合计14.990.3141457.2344.6x102.7斜管沉淀池采用上向流斜管沉淀池，水从斜管底部流入，沿管壁向上流动，上部出水，泥渣由底部滑出。斜管材料采用厚0.4mm蜂窝六边形塑料板，板的内切圆直径d=25mm。斜管倾角0 =60%斜管区由六边形截面的蜂窝状斜管组件组成，斜管与水平面成60。角，放置于沉淀池中。原水经过絮凝池转入斜管沉淀池下部。水流自下向上流动，清水在池顶用穿孔集水管收集；污泥则在池底也 用穿孔排泥管收集，排入下水道。2.7.1已知条件斜管沉淀池也设置两组，每组设计流量Q=0.911m3/s。液面上升流速 v=3.5mm/s ,颗粒沉降速

27、度U0=0.4mm/s。沉淀池有效系数 0 0 0.95。2.7.2设计计算Q 0 9112(1)清水区净面积 A = =260.29 m2v 0.0035(2)斜管部分面积 A= A- = 260.29 = 273.99m20.95为了配水均匀，斜管部分平面尺寸( BxL ) =11.5x24 ,使进水区沿24m长一边布置。该边长度与絮 凝池宽度相同。v 3.53.5(3)管内流速 v0:v0 = =丁 =4.04mm/ssin71 sin60 0.866考虑到水量波动，米用v0=5mm/s(4)管长l有效管长l根据 u0和 v0值，按图的 l/d=32,贝IJ l=32d=32x25=80

28、0mm过渡段长度l'米用l '=200mm。斜管总长 L= l '+1=200+800=1000mm(5)池宽调整池宽 B=B，+Lcos 日=11.5+1x0.5=12m钢管支承系统采用钢筋混凝土柱、小梁及角钢架设。(6)复核雷诺数Re根据管内流速 v0=5mm/s和管径d=25mm ,查表的雷诺数 Re=31。(7)管内沉淀时间tt=L/ v 0=1000/5=200s=3.33min(8)池高H 1斜板区高度 H 1 =Lsin 8 =1x0.866=0.9m ;超高采用0.3m；清水区高度采用 1.0m；配水区高度(按泥槽顶记)采用 1.5m；排泥槽高度为0.8

29、m；有效池深 H =1.5+0.9+1.0=3.4m总高 H= H +0.8+0.3=3.4+0.8+0.3=4.5m(9)进口配水进口采用穿孔墙配水，穿孔流速0.1m/s。(10)集水系统采用淹没孔集水槽，共8个，集水槽中距为1.1 m。(11)排泥系统采用穿孔排泥管，V形槽边与水平角成45=角，共设8个槽，槽高80cm,排泥管上装快开闸门。(12)其他有关进水穿孔墙、集水系统及排泥管的计算，与一般平流式沉淀池或澄清池相同2.8V型滤池V型滤池是快滤池的一种形式，因为其进水槽形状呈V字型而得名，也叫军博滤料滤池(其滤料采用均质滤料，即均粒径滤料)、六阀滤池(各种管路上有六个主要阀门)。V型滤

30、池构造简图主要参数如下：设计流量 Q=150000x1.05=157500m 3/d,滤速 v=10m/h。冲洗强度L/（s .m2）冲洗时间（min）第一步（气冲）153第二步（气水同时冲 洗）空气154水4第三步（水冲）55总冲洗时间12min,即0.2h；反冲横少强度1.8L/（s .m2）；冲洗周期T=48h o2.8.1池体设计（1）滤池工作时间t2424t =24-t24 -0.2x =24 -0,1 23.9 hT48（式中未考虑排放初滤水）（2）滤池面积F滤池总面积 F=-Q = 157500 =659.00m2vT 10x23.9（3）滤池的分格查表，为节省占地，选双格型滤池

31、，池底板用混凝土，单格宽 B单=3,5m,长L单=12,00m ,面积42m 2 ,分为并列2组，每组4座，一共8座。每座面积 84m 2。总面积672m 2。（4）校核强制滤速满足要求（5）滤池高度的确定滤池超高H 5 =0,3m滤层上的水深 H4=1.5m滤料厚度H3=1,0m滤板厚度H2=0.13m滤板下布水区高度H1=0.9m则滤池总高度 H=0.9+0.13+1.0+1.5+0.3=3.83m（6）水封井的设计滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径0.951.35 mm,不均匀系数 1,21.6。均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算： H清水流通过清洁滤料层的水头损失,cm；2 .一2 .

32、V水的运动黏度， cm /s, 20c时为0.0101 cm /s;g重力加速度，981cm/s;m 0滤料孔隙率；取0.5;d0 与滤料体积相同的球体直径，cm,根据厂家提供数据为0.1 cm10 滤层厚度， cm, l0=100cm；v滤速，cm /s, v=10m/h=0.28cm./s;滤料粒径球度系数，天然砂粒为0.750.8,取0.8.所以2.2皿 0.01011-0.5(1、H =180xx 1-x I x100x0.28=16.22cm9810.533.8x0.1j根据经验，滤速为 810m/h时，清洁滤料层的水头损失一般为3040cm。计算值比经验值低，取经验值的底限30cm

33、为清洁滤层的过滤水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失Ah W 0.22cm。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，水封井的出水堰顶标高与滤料层高相同。设计水封井的平面尺寸为2mx2m ,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 = 2.33m因为每座滤池的过滤水量_ _3_ _ _3 .q单=vf =10x84= 840m /h=0.23m /s所以水封井出水堰堰上的水头由出矩形堰的流量公式Q=1.84bh 3 2计算得：h水封=Q单 /(1

34、.84b堰)2 3 = 10.23/(1.84x2 P 3=0.16m则反冲洗完毕，清洁滤池层过滤时，滤层液面比滤料层高0.16+0.52=0.68m2.8.2反冲洗管渠系统(1)反冲洗用水流量 Q反的计算反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算。单独水洗时反冲洗强度最大，为5 L /(s m2q反水=4水 f =5x84 =420L / s = 0.42m3 /s = 1512m3 /hV型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量Q 表水=q 表水 f =0.0018x84 = 0.15m3 / s(2)反冲洗配水系统的断面计算0.42T52=0.28m2配水干管进口流速应为1.5m/s左右，配水干

35、管的截面积Q反水A水干二v水干反冲洗配水干管用钢管，DN600,流速1.49m/so反冲洗水由反洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠低侧的布水方孔配水到滤池底部布水区。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11.5m/s左右，取v水支=1m/s,则配水支管的截面积2A方孔=Q反水/ v水支=0.42 /1 = 0.42m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，共 40个。孔中心间距0.6m,每个孔口面积A 小= 0.42/40 = 0.0105m 2每个孔口尺寸取 0.1m x 0.1m。反冲洗过孔流速：v =0.42/(2x2

36、0x0.1x0.1) =1.05m/s 满足要求(3)反冲洗用气量Q气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 /(m2 / s)Q 反气=4气£ =15x84 =1260L/s = 1.26m3/s(4).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2A气干=Q反气/v气干=1.26/ 5 = 0.25m反冲洗配气干管用钢管，DN600,流速4.3 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

37、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：2A 气支=Q 反气 /v气支=1.26 /10 = 0.13m每个布气小孔面积A 气支=A 气支 / 40 = 0.13/40 = 0.00325m2孔口直径为d 气孔=(4x0.00325/3.14)12 =0.06m每孔配气量为(5)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气水同时反冲洗时反冲洗用

38、空气的流量Q 反气=4气£ =15x84 =1260L/s = 1.26m3/s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2.8.3滤池管渠布置(1)反冲洗管渠a.气水分配渠气水分配渠起端宽取 0.4m,高取1.5m,末端宽取0.4m,高取1.0m。则起端截面积 0.6m2,末端截面积0.4m 2 o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2 2末端所需最小截面积为0.48/40=0.012 m末端截面积0.4m ,满足要求。b.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

39、 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。排水集水槽末端高式中1.0m为气水分配渠末端高度。底坡 i =(1.53 -1.03)/l =0.5/12 =0.0417c.排水集水槽排水能力校核集水槽超高0.3m,则槽内水位高h排卞f =1.030.3=0.73m ,槽宽b拍基= 0.4m。湿周 X =b 2h =0.4 2x0.73-1.86m水流段面积A排集=bh =0.4x0.73 -0.292m2水力半径 r= A 排集 /X =0.292/1.86 =0.157m水流速度v=

40、R 2 3i1 2/n = 0.1572 3x0.04171 2 /0.013 = 4.57m /s过流能力Q排集=A排集v =0.292x4.57= 1.33m3/s3头际过水重Q反=Q反水+ Q表水=0.42+0.15 = 0.57m /s<Q排集，满足要求(2)进水管渠 a.进水总渠8座滤池分成独立的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计，流速0.81.2 m/s,则强制过滤流量为：3 . . 一一. 3 .Q 强=( 157500/7) x2=45000m /d=0.521m /s进水总渠水流断面积为：2F= Q 强/v=0.521/1=0.521m进水总渠宽 0.8m,水

41、面高 0.66m。b.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 J2gh计算。其总面积按滤池强制过滤水量计，孔口两侧水位差取0.1 m ,则孔口总面积A 孔=Q强 /(0.64$茄)=0.521/(0.64x、2x9.8x0.1 )= 0.581m2中间孔口面积按表面扫洗水量设计：A中孔=A孔x(Q表水 /Q强)=0.58仅(0.15/0.521)=

42、 0.167m2孔口宽b中孔=0.4m,高H中孔=0.34m两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积为：A 侧=(A孔一A中孔 /2 =(0.581 0.167 )/2 =0.21m2孔口宽b侧孔=0.53m,高H侧孔=0.4mc.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 展顶=5m,宽顶堰与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距 _2/3 .0.5m。堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh 得：h宽顶 Q强 /(1.84b宽顶声 3=b.521/(1.84x5)F 3=0.147md

43、.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配渠=0.5m,渠高1m,渠总长等于滤池总宽，则渠长L配渠=7m。当渠内水深为 恒已渠=0.6m时，末端流速为(进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强/2):满足滤池进水管渠流速的要求。e.配水渠过水能力校核配水渠的水力半径r配渠=b配渠 h配渠 /(2h配渠 +b配渠)=0.5x0.6/(2x0.6+0.5)=0.18m水力坡降渠内水面降落量因为，配水渠最高水位为h配渠+ Ah渠=0.6 +0.0046 = 0.605m 渠高im故配水渠的过水能力满足要求。(3)

44、 V型槽的设计V型槽槽底设表扫水出水孔，直径取dv孔=0.025m ,间隔0.15m,间隔0.15m,每槽共计80个。则单侧V型槽表扫水出水孔总面积A 表孔=(3.14x0.0252 / 4X80 = 0.04m2取V型槽底部的高度低于表扫水出水孔0.15m o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 = 1.84bh2/3求得，其中b为集水槽长，b=L排槽=12m, Q为单个滤池反冲洗流量3.Q反单=Q反 / 2 = 0.57/2 = 0.285m /s所以：h

45、排槽=Q反单 /(1.84b)卜 3 = 0.285/(1.84x12)】2 3 = 0.06mV型槽倾角45° ,垂直高度 1m,壁厚0.05m。反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面的高度为：1-0.15- h排槽=1 一 0.15 - 0.06 = 0.79 m反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面的高度为：1-0.15- h排槽hv液=1 0.15 0.06 0.44 =0.35m3.4.4 洗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Ah1反冲洗配水干管用钢管，DN600 ,管内流速1.44m/s, 1000i=4.21 ,布置管长总计 60m。则反冲洗总管的沿程

46、水头损失为：反冲洗配水干管主要配件及局部损失系数之值见下表配件名称数量/个局部阻力系数090°弯头44x0.6=2.4DN600闸阀88x0.06=0.48等径三通44x1.5=6水箱出口44x0.5=210.88则冲洗水塔到滤池配水系统的管路损失(2)滤池配水系统的水头损失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。气水同时反冲洗时 Q反气水=0.34m3 / S :则气水分配渠内水面高为水力半径为R反水水力坡降为：渠内水头损失为：b.气水分配干渠底部配水方孔的水头损失 h反孔气水分配

47、干渠底部配水方孔水头损失按淹没出流公式Q=0.64，2gh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=0.4m2。则c.反冲洗经过滤头的水头损失为Ah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Ah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：通过滤头时增加的水头损失为：则滤池配水系统的水头损失为&h2 :(3)砂滤层水头损失 Ah

48、3滤料为石英砂，容重4 = 2.65t / m3,水的容重¥ = 1t / m3,石英砂滤料层膨胀前的孔隙率m0 =0.41 ,滤料层膨胀前的厚度H3 =1.0m。则滤料层水头损失为：(4)富裕水头占九取1.5m,则反冲洗水箱底高出排水槽顶的高度H 水塔=Ah1 + &h2 +Ah3 +Ah4 =1.40 +0.437 +0.97 +1.5 = 4.307m水塔容积按一座滤池冲洗水量1.5倍计算3.4.5 反洗空气的供给(1)长柄滤头的气压损失 Ap滤头气水同时反冲洗时气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量为：3.Q反气=1.26m /s长柄滤头采取网状布置，约 55个/m2。则

49、每座滤池共计安装长柄滤头：n=55 X84=4620 个每个滤头的通气量为：1.26x1000/4620=0.27L/s在该气体流量下的压力损失最大为：(2)气水分配渠配气小孔的气压损失Ap气孔反冲洗时气体通过配气小孔的流速为：压力损失按孔口出流公式Q =3600NaJ2g苧 计算。式中,N为孔口流量系数，取 0.6； A为孔口面积，m2； Ap为压力损失，mm水柱；g为重力加速度，g取9.8m2/s； Q为气水流量，m3 / s ； ?为水的相对密度，1 = 1则气水分配渠配气小孔的气压损失(3)配气管道的总压力损失Ap管a.配气管道沿程压力损失13反冲洗仝气流重计 1.26m /S,配气干

50、管用钢管，DN500 ,流速7m/s。反冲洗空气管总厂60m,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：式中：p气压一一空气压力，kPa；H气压 长柄滤头距反冲洗水面的高度，m, H气压=1.5m。则反冲洗时空气管内的气体压力空气温度按30忆考虑，查表，此时的空气管道的摩阻为9.8kPa/1000m则配气管道的局部压力损失.p =9.8x60/1000 =0.59kPab.配气管道的局部压力损失；甲2主要管件及局部阻力系数t见下表表3-3配件名称数量/个局部阻力系数自90 °弯头55 27=3.5闸阀33X0.25=0.75等径三通22X1.33=2.666.91当量长度

51、的换算公式：lo u55.5KD1.2式中：lo 管道当量长度，m；K长度换算系数；D管径，m。空气管配件换算长度为则局部压力损失为：配气管道的总压力损失(4)气水冲洗室中的冲洗水水压p水压=(4.307-1.40-0.06-0.09)=27.05kPa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式中p管为输气管道的压力总损失，KPa； p气为配气系统的压力损失， KPa,p气=Ap滤头十Ap气孔；p气压为气水冲洗室中的冲洗水水压，KPa , p富为富余压力，4.9 KPa所以要求鼓风机或储气罐调压阀出口静压p 出口 =p管 +

52、 p气 + p 水压 + p 富=2.33+3+0.13+27.05+4.9=37.41kPa(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LG40风机。风量40m3/min ,风压49 KPa,电动机功率 60kW ,再用一备，正常工作鼓风量共计3380m /min >1.1Q反气=79m /min2.9 加氯间的设计与平面布置2.9.1 已知条件处理水量 Q=150000x1.05=157500m 3/d=6562.5 m 3/h,清水池最大投加量为1.0mg/L。2.9.2 设计计算(1)清水池加氯量QL =0.001aQ =0.001x1.0x6562.5 =6.5625kg /h(2)每天储氯量G =QLx24 =157.5kg /d(3)氯瓶的数量采用容量为500kg的氯瓶，氯瓶外形尺寸为：外径 600mm瓶高1800mm氯瓶自重146kg,公称压 力2MPa氯瓶采用2组，每组10个，1组使用，1组备用，每组使用周期约为24d。2.9.3 加氯设备的选择(1)加氯设备包括自动加氯机、氯瓶和自动检测与控制装置等。选用ZJ- n型转子真空加氯机 2台，1用1