水厂设计计算说明书2500t

1、 姓名：* 班级：* 学号：*目 录第一章 前 言11.1 研究或设计的目的和意义1.1.1 总体目标1.1.2 具体目标第二章 本 论 2.1用水量计算2.2 水处理构筑物设计2.2.1 反应设备（絮凝池）的计算2.2.2 沉淀（澄清池）设备的设计 2.2.3 曝气装置的设计与计算2.2.4 滤池工艺设计与计算2.2.5 反冲洗泵房工艺设计与计算2.2.6 加药间及药库2.2.7 清水池工艺设计与计算2.2.8 配水井布置2.2.9 送水泵站工艺设计与计算2.3 水厂平面布置2.3.1 一般要求2.3.2 布置原则2.3.3 水厂的平面布置2.3.4 水厂高程布置第三章 结论参 考 文 献第

2、一章 前 言1.1.1 总体目标按照工程实际的具体要求完成设计规模为2500m3/d的乡村给水处理厂的工艺设计，包括工艺计算和图纸绘制两部分工作，计算成果达到扩大初步设计要求。工艺选择和设计要能满足现行国家规范和标准的要求，经构筑物处理后的水即要保证城市用水量要求，又要满足出厂水达到生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）的具体标准值。1.1.2 具体目标1 完成设计说明书1份 内容完整、方案合理、格式规范、论证合理、章节设置合理、层次分明、计算正确、文字通顺、图表清晰； 2完成工艺专业图2份图纸深度基本上达到初步设计要求、图面整洁、表达正确、布局合理、线条分明、尺寸标注规范；3意义通过对

3、水厂的设计，能在学习理论知识的同时，有效的将理论知识与生产实际相结合，在对水厂处理工艺和处理流程进行计算设计的同时，进一步掌握并熟练运用城镇给水处理厂工艺设计的相关理论知识和设计方法、程序、技巧等，并学会充分利用现今发达的网络资源进行辅助设计和资料查询，为今后走上工作岗位，能够胜任工作打下基础。第二章 本 论2.1. 用水量计算城市用水量包括居民生活用水、工业企业生产用水和生活用水、消防用水、浇洒道路和绿化用水、未预见水量、管网漏失水量。根据设计要求，本次水厂的设计规模为2500m3/d，水厂自用水量为设计水量的5%10%，则取5%，最后总设计水量为2625m3/d。2.2 水处理构筑物设计2

4、.2.1 反应设备（絮凝池）的计算由于处理水量为2500m3/d，自用水量为处理水量的5%-10%，共2625m3/d，用水量较小，故采用垂直轴式等径叶轮机械搅拌絮凝池。设计参数设计流量Q=109.38m3/h，池数n=2座，单池设计流量Q=54.68m3/h，絮凝时间t=15min，搅拌器的排数Z=3排。1、絮凝池尺寸设计计算 絮凝池的有效容积W=Q't=54.68×1/4=13.67m3 为了配合沉淀池尺寸，絮凝池分成3格，每格尺寸1.8×1.8m，则絮凝池池深： 絮凝池超高取0.3m，总高度为1.7m。 絮凝池分格隔墙上过水孔道上下交错布置，每格设一台搅拌设备

5、，为加强搅拌效果，于池子周壁设四块固定挡板。2、 搅拌设备（1）叶轮直径取池宽的80%，采用D=1.5m。叶轮桨板中心点线速度采用：V1=0.5m/s，V2=0.35m/s，V3=0.2m/s。桨板长度取1.1m（桨板长度与叶轮直径之比l/D=1.1/1.5=0.73）桨板宽度取b=0.1m每根轴上桨板数4块。旋转桨板面积与絮凝池过水断面积之比为 四块固定挡板宽×高为0.08×0.5m。其面积与与絮凝池过水断面积之比为 桨板总面积占过水断面积为，小于25%的要求。（2） 叶轮桨板中心点旋转直径D0为 叶轮转速分别为 桨板宽长比b/l=0.1/1.1<1，查表得 桨板旋

6、转时克服水的阻力所耗功率： 第一格外侧桨板： 第一格内侧桨板： 第一格搅拌轴功率： 以同样的方法，可求得第二、三格的搅拌轴功率分别为0.021kw、0.003kw（3） 设三台搅拌机合用一台电动机，则絮凝池所消耗的功率为 电动机功率（取1=0.75，2=0.7）： 3、 速度梯度G及GT值（按水温20°C计，=102×10-6 kg·s/m2） 第一格： 第二格： 第三格： 絮凝池平均速度梯度： 经核算，G值和GT值均较合适。2.2.2 沉淀(澄清池)设备的设计所选用的沉淀设备为水力循环澄清池，采用数据：总进水量：回流比取4；设计循环水流量：喷嘴流速：喉管流速：第

7、一反应室出水流速：第二反应室进水流速：清水池（分离池）上升流速：喉管混合时间：第一反应室反应时间：第二反应室反应时间：分离时间：计算：（1）水力提升器计算：1） 喷嘴：，取设进水管流速：则进水管直径：。取设喷嘴收缩角为，则斜壁高为，取150mm喷嘴直段长度去70mm，则喷嘴实际流速要求净作用水头：2） 喉管：，取则实际流速为令，则，取1560mm3） 喉管喇叭口：取，则，则采用连接喇叭口大端圆筒部分高：4） 喷嘴与喉管的间距（并设调整装置）（2）第一反应室计算：，取1.7m则实际出口流速为，锥形筒夹角取，则，取2.7m（3） 第二反应室计算：，取2.6m实际断面积：实际进口流速： ，取2.4m

8、，取0.25m，则，出口流速：（4）澄清池各部尺寸计算：，故，取7m实际上升流速：澄清池高度H：1） 澄清池内第二反应室要求的水深：，h为喷嘴底法兰至池底距离，取0.15m，则2） 澄清池总高：式中为反应室保护高度取=0.15m，故：3） 锥体部分高度：设池底部直径：，锥角，则：4）（5）各部容积及停留时间计算：1）喉管混合时间：2）第一反应室停留时间：第一反应室容积：3）第二反应室停留时间：第二反应室容积4） 分离室停留时间：5） 净水历时：6） 澄清池总容积W及停留时间T：总停留时间：2.2.3 曝气装置的设计计算 曝气水箱的尺寸：1.5m×1m×1m2.2.4 滤池工

9、艺设计与计算1、设计数据（1）设计水量净产水量为2500m3/d，设水厂自用水量为总水量的5%，需用水量为2625 m3/d=109.38 m3/h.滤池分为2格，每格水量为54.69m3/h，滤池自身冲洗水量考虑为净产水量的4%，故:设计水量=54.69×104%=56.88m3/h=15.80L/s（2）设计数据设计滤速采用8.0m/h；（单层粗砂滤料滤速8-10.考虑到总设计流量较小，故采用8）平均冲洗强度采用15L/(s·m2);冲洗历时采用5min；期终容许水头损失采用1.7m；排水井堰口标高采用-0.7m（设计地面标高0.00m）；滤池地板埋深采用0.5m。2主

10、要计算（1）滤池面积过滤面积f1=56.88/8=7.11m2；连通渠考虑采用边长为0.40m等腰直角三角形，其面积 f2=0.5×0.4×0.4=0.08m2并考虑连通渠斜边部分混凝土壁厚为80mm，则每边长=0.40+×0.08=0.51m，面积为： f2=0.5×0.51×0.51=0.13 m2故要求滤池面积f= f1+ f2=7.11+4×0.13=7.63 m2滤池为正方形，每边长L=2.76m，为了便于施工取用2.8m；滤池实际面积F=2.8×2.8=7.84 m2实际过滤面积F=7.84-4×0.1

11、3=7.32 m2（2）滤池高度底部集水区高度采用0.40m；滤板高度采用0.10m；支撑层高度采用0.20m；滤料层高度采用0.70m；净空高度采用0.40m；顶盖高度采用0.40m；冲洗水箱高度： =2.10mH 冲冲洗水箱高度（m）； F滤池净面积（m2）； q 冲洗强度L/(s·m2)； t 冲洗历时（s）； F冲洗水箱净面积（m2）； f2 连通渠及斜边壁厚面积（m2）。水箱高度定为2.10m超高采用0.15m池顶板厚度0.10m故滤池总高度为：0.4+0.1+0.2+0.7+0.4+0.4+2.10+0.15+0.10=4.55m。（3）进水管滤池进水管由沉淀池总出水渠接

12、出，进水管流量Q=15.80L/s，选用DN200管道，流速vj=0.51m/s，（进水管流速0.5-0.7）水力坡度降ij=2.59，管长lj=15m（待设置）；进水管水头损失：h=il+考虑局部阻力，包括管道进口，90°弯头3个的损失，则 hj= 0.00259×15+（0.5+3×0.5） =0.063m（4）几个控制标高滤池出水口（即冲洗水箱水位）高程=滤池总高度-滤池底板入土埋深-超高=4.55-0.50-0.25=+3.80m。虹吸辅助管管口高程=滤池出水口高程+期终容许水头损失值=3.80+1.70=5.50m。（5）虹吸管管径反冲洗流量Qch=qF

13、=15×7.32=109.80L/s因冲洗时不停止进水Qj=15.80 L/s故虹吸管流量Qh=109.80+15.80=125.60 L/s假定：虹吸上升管管径为DN300，查水力计算表得：流速vhs=1.71m/s，水力坡度降ihs=14.7；Q=109.80L/s时，vhs=1.50m/s虹吸下降管管径为DN250，查得：流速vha=2.51m/s，水力坡度降iha=39.9；三角形连通管内流速vl=0.34m/s水力坡降il=5在冲洗流量下的水头损失：从水箱至排水井1） 沿程水头损失 h1= illl+ ihslhs+ ihalha =0.005×1.6+0.014

14、7×6.0+0.0399×6.0 =0.008+0.0882+0.2394=0.34m2） 局部水头损失 h2= hl+ hd+ hh+ hha式中局部阻力包括：三角形连通渠进水口、出水口；挡水板水头损失；虹吸上升管进口、60°弯头、120°弯头；虹吸下降管缩管及出口等。则局部水头损失h2=（0.5+1.0）+0.05+（0.5+0.5+2.0）×+（0.23+1.0）×=0.90m3）小阻力配水系统及滤层损失：小阻力配水采用ABS短柄滤头，其水头损失采用15cm。滤料层及支撑层损失为：h=（-1）（1-m0）H2=（-1）（1-0.

15、41）×0.8=0.80m式中： h4 滤料层水头损失（m）； 滤料的相对密度； 水的相对密度； m0 滤料膨胀前的孔隙率（石英砂为0.41 ）； H2 滤层膨胀前厚度（m）。总计水头损失=0.34+0.90+0.15+0.80=2.19m冲洗水箱平均水位高程为+4.20m虹吸水位差H2=冲洗水箱平均水位高层-排水井堰口标高=4.20-0.70=3.50>2.19m通过核算可知，虹吸水位差大于反冲洗水量时的总水头损失，故冲洗是有保证的，且冲洗强度将大于设计强度，可用冲洗强度调节器加以调整。 （6）排水管径排水流量Qha=125.60L/s，采用管径DN400，该时流速vp=0.

16、96m/s，水力坡度降ip=3.33，充满度=0.65。2.2.5 取水泵房工艺设计与计算 1） 设计计算1水泵选择 三台单级单吸吸离心泵XA80/2型，两用一备。2 机组布置和基础计算：1） 机组布置：采用单行顺列布置，便于吸压水官路直进直出，减少水力损失，同时也可简化起吊设备。2）表2.7 水泵性能表水泵型号流量（L/s）扬程（m）转速（r/min）轴功率（kW）电机功率（kW）效率（%）允许吸上真空高度（m）XA80/216.11-31.1120-2314508.221160-4723泵房平面尺寸确定1） 泵房横向排列平面尺寸确定有以下要求 水泵突出部分到墙壁的净距A=最大设备宽度+1m

17、，但不得小于2m； 出水侧水泵基础与墙壁的净距B应按水管配件安装的需要确定，但考虑到崩出水侧是管理操作的主要通道，不宜<3m； 进水侧水泵基础与墙壁的净距D也应根据管道配件的要求确定，但不小于1m； 水泵基础之间的净距E与C要求相同； 为了减小泵房跨度，也可考虑将吸水阀门设置在泵房的外面。水泵泵房尺寸确定8m×5.5m。2.2.6 加药消毒间及药库药库的设计(1)药剂仓库与加药间宜连接在一起，存储量一般按最大投加量期的1个月用量计算。(2)仓库除确定的有效面积外，还要考虑放置泵称的地方，并尽可能考虑汽车运输方便，留有1.5米宽的过道。(3)应有良好的通风条件，并组织受潮，同时仓

18、库的地坪和墙壁应有相应的防腐措施。三氯化铁所占体积T30=30aQ/1000=30×30×2500/1000=2250kg=2.25t三氯化铁相对密度为1.42，则三氯化铁所占体积为：2.25/1.42=1.58m3二氧化氯体积锰的浓度：12mg/L锰的总量:12×3500×1000/1000=42000g=42kg用2单位二氧化氯可以氧化5单位锰离子30d二氧化氯的总量为30× 42×0.4=504kg二氧化氯的密度为3.09g/L二氧化氯体积为0.504/3.09=244660L=0.163m3液氯体积设计水量Q=2500/d=1

19、04.16/h；最大投氯量为a=3.0mg/L2）设计计算采用滤后消毒，加氯量氯= 0.001aQ =0.0013.0×104.16=0.3125kg/h。3）液氯体积仓库储备量按15d最大用量计算，则储备量M=24×0.3125×15=112.5kg，氯瓶采用两组，每组选用500kg的氯瓶1个，一组使用，一组备用，另设一个中间氯瓶。氯瓶外形尺寸为：外径600mm，瓶高1800mm，氯瓶自重146kg，公称压力2MPa。液氯体积：2×3.14×0.3×0.3×1.8=1.02 m3总体积:1.02+1.58+0.163=2.

20、763m3药品堆放高度按2.0m计，则所需面积为2.763/2=1.38m2考虑药剂的运输、搬运和磅秤等所占面积，这部分面积按药品占有面积的30计，则药库所需面积为：1.38×1.3=1.796m2，设计中取1.8m2另外,留有1.5米宽的过道,长度取1米总面积:1.8+1.5=3.3 m2药库平面尺寸取：1.5m×2.2m4）加氯间加氯间是安置加氯设备的操作间，采用加氯间于药库合建的方式，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5m，宽3m。2.2.7 清水池工艺设计与计算1平面尺寸计算：清水池有效容积，包括调节容积、消防储水量和水厂自用水的调节量。清

21、水池的总有效容积 V=kQ (2.12)式中：V为清水池的总有效容积（m3）；k为经验系数，一般采用10%20%；Q为设计供水量（m3/d）。设计中取k=20%，则 Q=0.0305 m3/s V=109.83×0.5=54.915清水池的面积： A=V1/h (2.13)式中：A为清水池的面积（m2）；h为清水池的有效水深（m）。设计中取h=1m，A=54.915/2.2=24.96m2，取清水池的宽度B=3m，L=A/B=24.96/3=8.32m，取10m。清水池超高h1取0.5m，则总高H=h1+h=1+0.3=1.5m2管道计算1）清水池的进水管 (2.14)式中：为清水池

22、进水管管径（m）；v为进水管管内流速（m/s），一般采用0.61.0m/s）；设计中取v=0.7m/s。则 设计中取进水管管径为DN250，进水管内实际流速为0.63m/s。2）清水池的出水管由于用户用水量的变化，清水池的出水管应按最大流量设计 (2.15)式中：为最大流量（/d）；K为时变化系数，一般1.32.5，本设计中取1.5；Q为设计水量（）。则有 出水管管径： 式中：为出水管管径（m）为出水管管内流速（m/s），一般为0.71.0m/s，本设计中取1.0m/s，所以 本设计中取出水管管径DN250，出水管内实际流速0.94m/s。3）清水池的溢流管溢流管的直径与进水管的直径相同，取为

23、DN250。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。 4）清水池的布置 通气管 ：为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设置通气孔，通气孔共设置20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。覆土厚度：在清水池顶部覆盖0.5m厚的覆土，并加以绿化，美化环境。2.2.8 配水井布置1. 设计参数配水井设计规模为2500m3/h。 2. 设计计算（1）配水井有效容积配水井水停留时间采用23，取，则配水井有效容积为：（2）进水管管径 配水井进水管的设计流量为，查水力计算表知，当进水管管径时，（在1.01.2范围内）。（3）矩形薄壁

24、堰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座后续处理构筑物。每个后续处理构筑物的分配水量为。配水采用矩形薄壁溢流堰至配水管。 堰上水头因单个出水溢流堰的流量为，一般大于100采用矩形堰，小于100采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高取）。矩形堰的流量公式为：式中矩形堰的流量，；流量系数，初步设计时采用；堰宽，取堰宽；堰上水头，。已知，代入下式，有： 堰顶宽度根据有关试验资料，当时，属于矩形薄壁堰。取，这时（在00.67范围内），所以，该堰属于矩形薄壁堰。（4）配水管管径由前面计算可知，每个后续处理构筑物的分配流量为，查水力计算表可知，当配水管管径时，（在0.81.0范围内

25、）。（5）配水井设计配水井外径为6m，内径为4m，井内有效水深，考虑堰上水头和一定的保护高度，取配水井总高度为6.2m。2.2.9 送水泵站工艺设计与计算1已知条件二泵从吸水井吸水，然后输送至城市配水管网 1）城市最高日最高时用水量为=109.375m3/h 2）泵站设计扬程2.0+1.0+40+1.0=44.0m2设计计算：1）水泵选择a设计流量 最高时为Q=109.375m3/h（包括5%的水厂自用水量）b设计扬程 H=+2 (2.17)式中： H为泵站扬程（m）； 为控制点地面高程与吸水井最低水位高程差（m）； 为给水管网中所要求的最小自由水头（本设计为28m）； 为安全水头（12m）。

26、所以，扬程Hmax=65.5m2）型号选择为了在城市用水量减少时进行灵活调配，并且节能，选择几台水泵并联工作来满足最高时用水量和扬程需要；而在用水量减少时，减少并联水泵台数或单泵供水，并保持工作水泵在其高效段工作。根据Q=109.375m3/h，H=52m，可选用三台（两用一备）XA80/32A型串联；当Q=16.11L/s（型谱图最小流量），泵站和管网中水头损失共计为2.0m，则相应的扬程=37.6m3） 电机配置 采用水泵厂家指定的配套电机，见表2.9。表2.8 水泵性能水泵型号流量（L/s）扬程（m）转速（r/min）轴功率（kW）电机功率（kW）效率（%）允许吸上真空高度（m）XA80

27、/32A15.97-31.8127-32.4145011.991547602表2.9 电机配置水泵型号轴功率（kW）转速（r/min）电机型号电机功率（kW）XA80/32A11.991450152.3 水厂平面布置 2.3.1 一般要求水厂布置是根据确定的净水工艺，将水处理构筑物和辅助构筑物进行合理的组合，以达到净水厂整体功能的总体设计。水厂布置的主要内容包括水厂的平面布置、高程布置以及各种管线案的设计。水厂布置的基本原则是流程合理、管理方便、节约用地、环境优美、并能与今后发展合理结合。由于影响水厂布置的因素众多，例如，拟建场地的地形、地貌、地质条件，选用的水处理构筑物的形式，当地的气候特征

28、，场地周边的环境条件，今后扩展的要求以及操作管理的经验等，都将影响水厂的布置，而且各项目拟建厂址的条件又各不相同，因此，在进行水厂的布置时，应因地制宜进行多方案比较，从中择优选用。一般水厂的布置由以下四部分组成：1水处理构筑物：水处理构筑物中，如絮凝池、沉淀（澄清、气浮）池、滤池、清水池、二级泵房、加药间、滤池冲洗设施，以及排水泵房等是水厂的主体；2辅助建筑物：为水处理构筑物服务的建筑物，如变配电室、化验间、机修间、仓库、食堂、值班宿舍、办公室、门卫室等；3连接管道（渠）：水处理构筑物之间的连接管（渠）以及加药管、排泥管、厂区用水管、雨水管、污水管、电缆沟（槽）和相应得仪表、阀门等；4道路及其

29、他：交通运输道路、厂区绿化布置、照明设施、围墙等。2.3.2 布置原则 水厂布置是根据确定的净水工艺，将水处理构筑物和辅助构筑物进行合理的组合，以达到净水厂整体功能的总体设计。 2.3.3 水厂高程布置在水处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面高差为流程中的循序流速水头损失，包括构筑物本身、连接管道、计量设备等水头损失在内。水头损失通过计算确定，并留有余地。确定各项水头损失后，便可确定构筑物高程，为避免前述构筑物在地面上架空太高，本设计采用清水池的最高水位与地面标高相同，依据设计资料，水厂所在区域地势平坦，地面标高为0.00m，各构筑物间的水头损失取0.50m，内部水头损

30、失见各构筑物计算。第三章 结 论3.1 设计的情况和价值本设计选用了对于2500吨的水厂来说最经济、最实用的水处理工艺，该工艺是最适合本设计水量、水质的工艺。混凝剂为混凝效果好、价格低廉的三氯化铁；反应池为技术较为成熟的机械搅拌絮凝池和水力循环澄清池；滤池选择了重力式无阀滤池，该滤池对于该村的水质能够较好的适应，出水效果较佳；消毒选择了目前国内常用的液氯消毒。3.2 优点和特点本设计的优点在于切合当地实际、工艺合理先进、运营方便、管理简单。而采用斜管沉淀池和V型滤池相结合为本设计的一大特点，从而降低了整个工艺的占地。本设计中投药加氯间采用合建的方式，管理方便。 3.3 存在的问题和改进方向本设计采用的机械搅拌絮凝池，水力循环澄清池，重力式无阀滤池，加压泵房以及在加药加氯间中均有大量用点设备，故营运成本较高，维护成本也较高；消毒问题上存在缺点：杀菌速度比臭氧慢，对灭菌效果有一定要求，在此过程中会残生别的有