某给水水厂毕业设计

设计计算说明书一.设计规模和工艺流程设计规模某水厂总设计能力为15.3万m3/d，水厂自用水量按供水量的10%计算。一级泵站、配水井、加药间、药库、加氯间、氯库、二级泵站等土建工程同时兴建。工艺流程根据设计资料，本水厂的水源水质达到国家Ⅱ类水质标准，故选择工艺流程如图1所示：图1工艺流程二.水处理构筑物设计计算管式静态混合器的设计（1）已知条件设计供水水量为Q=15.3万m3/d，自用水量取总水量的10%，则总进水量为Q’=16.83万m3/d。水厂进水管投药口至絮凝池的距离为60m，进水管采用两条铸铁管DN1000。时用水量Qh=aQd/T=7012.5m3/h（2）设计计算1）进水管流速v椐d1=1000mm,q=168300/(3600×24×2)=0.974m3/s，查水利计算表知v=1.24m/s，i=1.646,则水头损失H=2iL=2×1.646×60/1000=0.2m。2）混合器选择选用管式静态混合器，规格铸铁管DN1000，如图2。图2静态混合器2.折板絮凝池的设计（1）已知条件设计水量Q=168300m3/d.(2)设计计算絮凝池设两组，取絮凝时间t=10min,水深H=3.4m。则每组絮凝池流量Q=168300/2=84150（m3/d）=3506.25（m3/h）=0.974m3/s每组絮凝池容积W=Qt/60=3506.25×10/60=584.38m3每组池子面积f=W/H=1168.75/3.4=171.875m2每组池子净宽：絮凝池净长度取L’=18m则净宽B’=f/L’=171.875/18=9.55m将絮凝池垂直水流方向分9格，每格净宽2.0m，平行水流方向分9格，每格长1.05m，共81格，单格面积2m×1.05m。絮凝过程分三段，第Ⅰ絮凝段采用多通道同波折板，V1=0.3m/s,第Ⅱ絮凝段采用多通道同波折板，V2=0.2m/s,第Ⅲ絮凝段采用直板，V3=0.1m/s。折板采用钢丝水泥板，折板宽0.5m，厚0.035m，折角90度，折板净长1.05m，见图3。考虑到墙厚，外墙厚采用300mm，内墙采用250mm，则絮凝池实际长度为18+0.3×2+0.25×8=20.6m实际宽为9.55+0.3+0.25×8+1.05=12.9m各格折板的间距及实际流速第Ⅰ絮凝段折板间距取0.34m第Ⅱ絮凝段折板间距取0.34m第Ⅲ絮凝段折板间距取0.40mV1实=Q/A1=3506.25/3600/（2×1.05—0.035/sin45。×3×1.05）=0.50m/sV2实=Q/A2=0.5×3506.25/3600/（2×1.05—0.035/sin45。×3×1.05）=0.25m/sV3实=Q/A3=0.25×3506.25/3600/（2×1.05—0.035×5×1.05）=0.0.124m/s水头损失h∑h=nh+hi=nε1V2/2g+hi式中，∑h为总水头损失，m；h为折板间一个转弯的水头损失，m；hi为折板区上、下部转弯或过流孔洞的水头损失，m；n为折板间个数；V0为转弯或孔洞处流速，m/s；ε1为折板间一次转弯的阻力系数；ε2为折板区上、下部转弯的阻力系数；ε3为过流孔洞的阻力系数。数据计算如下：第Ⅰ絮凝段为多通道同波折板，分9格，每格安装三块折板，折角90o，ε=0.6。折板区上、下部90o转弯处ε2=1.0，过流孔洞进出口ε3=1.08。90o转弯3×9=27次，进出口次数3×9=27次，取转弯高1m，孔洞高度1m。转弯流速V0=3506.25÷（3600×3×1）=0.32m/s孔洞流速v0’=3506.25÷（3600×3×1）=0.32m/s转弯和进出口的水头损失hi=27×（ε2+ε3）×v02/2g=27×(1+1.05)×［0.322÷（2×9.81）］=0.30m∑h=nh+hi=nε1V2/2g+hi=27×0.6×［0.502÷（2×9.81）］+0.30=0.51m第Ⅱ絮凝段为多通道同波折板，分9格，折板区上、下部90o转弯数3×9=27次，过流孔洞进出口次数为3×9=27个，折板角90o，ε=0.6，V=0.17m/s。转弯流速V0=3506.25÷2÷（3600×3×0.8）=0.20m/s（取转弯高0.8m）hil=27×ε2v02/2g=27×1.0×［0.202÷（2×9.81）］=0.056m孔洞流速v0’=3506.25÷（3600×3×0.6）=0.192m/s（取转弯高0.6m）hi2=27×ε3v0’2/2g=27×1.05×［0.1922÷（2×9.81）］+0.06=0.116mhi=hil+hi2=0.056+0.116=0.172m∑h=nh+hi=nε1V2/2g+hi=27×0.6×［0.252÷（2×9.81）］+0.134=0.185m第Ⅲ絮凝段为多通道直板，分格数为9，5块直板180o,直板区上下部90o转弯数次数3×9=27，过流孔洞进出口次数为27次。转弯流速V0=3506.25÷（4×3600×3×0.8）=0.10m/s孔洞流速v0’=0.56÷4=0.14m/s转弯处的水头损失hil=27×ε2v02/2g=27×1.0×［0.102÷（2×9.81）］=0.0135m孔洞的水头损失hi2=27×ε3v0’2/2g=27×1.08×［0.142÷（2×9.81）］=0.0285m∑h=hil+hi2=0.0135+0.0285=0.042m絮凝池各段的停留时间第Ⅰ絮凝段水流停留时间t1=9×(v1-vb)/Q=9×(2×1.05××0.5×1.05×3×4)÷0.974=63.94s第Ⅱ絮凝段水流停留时间t2=9×(2×1.05××0.5×1×3×4)÷(0.974÷2)=127.86s第Ⅲ絮凝段水流停留时间t3=9×(2×1.05××0.5×1×3×4)÷(0.974÷4)=255.75s絮凝池总停留时间T=t1+t2+t3=63.94+127.86+255.75=447.55s=7.46min絮凝池各段的G值G=(gh1/t)1/2当水温在月平均最高T=28.1OC时，×10-3Pa.s第Ⅰ段G1=［1000×9.81×0.51÷（×10-3×63.94）］1/2=305.94s-1第Ⅱ段G2=［1000×9.81×0.185÷（×10-3×127.86）］1/2=130.30s-1第Ⅲ段G3=［1000×9.81×0.042÷（×10-3×255.75）］1/2=43.90s-1絮凝总水头损失∑h=0.51+0.185+0.042=0.737mGT=t［(g∑h)/t］1/2=447.55×［1000×9.81×0.737÷(0.836×10-3×447.55)］1/2=62213.68>2×104当水温在月平均最低T=6.9OC时，×10-3Pa.s第Ⅰ段G1=［1000×9.81×0.51÷（×10-3×63.94）］1/2=233.11s-1第Ⅱ段G2=［1000×9.81×0.185÷（×10-3×127.86）］1/2=99.28s-1第Ⅲ段G3=［1000×9.81×0.042÷（×10-3×255.75）］1/2=33.45s-1絮凝总水头损失∑h=0.51+0.185+0.042=0.737mGT=t［(g∑h)/t］1/2=447.55×［1000×9.81×0.737÷(1×10-3×447.55)］1/2=56883.86>2×104折板絮凝池计算简图如图4所示：图4折板絮凝池计算简图3.平流沉淀池的设计已知水厂设计流量Q=168300m3/d,沉淀池采用n=2,沉淀时间t=1.0h，池内平均水平流v=12mm/s.(1)设计水量Q=168300m3/d=7012.5m3/h；单池处理水量Q1=Q/2=84150m3/d=3506.25m3/h=0.974m3/s(2)池体尺寸1）单池容积W=Qt/n=7012.5×1÷2=3506.25m32）与絮凝池配合取池净宽B=20.6m，有效水深采用H=3m，则池长L=W/BH=3506.25÷(20.6×3)=58.44m3)每组池中间设一导流槽，导流槽采用砖砌，导流槽宽为240mm，则沉淀池每格宽度b=(20-0.24)/2=9.88m4)校核池子尺寸比例长宽比L/b=58.44÷9.88=5.91>4符合要求长深比L/h2=58÷3=19.3>10符合要求沉淀池水平流速v=L/t=58.44×1000÷(1×3600)=16.23mm/s符合要求进水穿孔墙5）沉淀池进出口处用转砌穿孔墙布水，墙长20m，墙高3.3m，有效水深3m，用虹吸式机械吸泥机排泥，其泥厚度0.1m，超高0.2m。6）穿孔墙孔眼形式采用矩形的半砖孔洞，其尺寸为0.125m×0.126m，开孔率为0.125×0.126÷（0.125×0.126×3）=33.3%（3）排泥设施为取得较好的排泥效果，采用虹吸式机械吸泥机排泥。1）干泥量Q干=84150×（1000-10）×10-6=75.735m3/d。设含水率为97%。2）则污泥量QS=Q干/（1-97%）=2524.5m3/d=105.19m3/h。3）吸泥机往返一次所需时间t=2L/v=2×58.44÷1=116.88min(栅车行进速度v=1m/min)。4）虹吸管计算设吸泥管排列数为12根，管内流速为1.6m/s，单侧排泥最长虹吸管长L=24m。采用连续式排泥，管径D=（4QS/vz）1/2=［4×105.19×109÷3600÷(3.14×1600×12)］1/2=44.03mm选用DN50水煤气管V=1.42m/s5）吸口的断面确定吸口的断面与管口断面面积相等。已知吸管的断面积A=r2=3.14×(0.052÷4)=0.0019m2设吸水口长为L=0.19m，则吸口宽度b=A/L=0.0019÷0.19=0.01m6)吸泥管路水头损失计算进口ξ1=0.1，出口ξ2=1.0，90o弯头ξ1=1.925×2，则局部水头损失hi=(0.1+1+1.925×2)×1.62÷(2×9.81)=0.646m管道部分损失：含水率97%。一般为紊流状态。h管=Lv2/(Do2g)=0.026×24÷0.045×1.62÷(2×9.81)=1.81m总水头损失h=hi+h管=0.646+1.81=2.46m考虑管道使用年久等因素，实际H=1.25h=1.25×2.46=3.08m排泥槽总长取70m，槽宽取1m，深取1m。引流泵选用YQX-5型潜水泵。沉淀池放空管直径d=［(0.7BLHo0.5)/t］1/2=［0.7×(20-0.24)×60×3.10.5÷(3×3600)］1/2=0.368m其中，Ho为平均水深m，此处3+0.1=3.1m；为放空时间，按3h计。管径采用350mm。沉淀池水力条件校核水力半径R=ω/ρ=BH/（2H+B）=［(20-0.24)÷2］×3÷［2×3+(20-0.24)］=1.151m弗劳得数Fr=v2/(Rg)=0.016232÷(1.151×9.81)=2.33×10-5该Fr值在规定范围1×10-5~1×10-4内（4）集水系统采用两侧孔口自由出流式集水槽集水。1）集水槽个数N=102）集水槽的中心距a=B/N=9.88÷5=1.98m槽中流量q0’=Q/N=0.974÷10=0.0974m3/s考虑到池子的超载系数为20%，故槽中流量qo=1.2q0’=1.2×0.0974=0.117m3/s槽的尺寸槽宽b=0.99q00.4=0.9×00.11700.4=00.382mm，为了施工工方便取b==0.4m。槽长L=841150÷（500×100×2）=8.422m［［堰上负荷小小于500m3/(m2d)］取槽长L=100m，则堰上负荷荷为841150÷（10×10××2）=420..75m33/(m2d)，符合要求求。起点槽中水深 H1=0.755b=0.775×0.44=0.3mm终点槽中水深 H2=1.255b=1.225×0.44=0.5mm为了便于施工，槽槽中水深统一一取H2=0.5m计。5）槽的高度H3集水方法采采用孔口自由由出流，孔口口深度取0.08m，跌落高度度取0.05mm，槽起高度度取0.2m，则集水水槽总高度H3=H2+0.088+0.055+0.2==0.83m孔眼计算所需孔眼总面积ωω由q0=μω（2gh）1/2得得ω=q0/［μ（22gh）1/2］=0.1177÷0.622÷（2×9.881×0.008）1/2=0..151m2单孔面积ωo孔眼直径采用dd=10mmm，则单孔面面积ωo=πd2/44=3.144÷4×0..012=7.855×10-55m2孔眼个数nn=ω/ωo=0.151÷÷(7.855×10-5)=19223.6，取1924个集水槽每边孔眼个个数n0=19244÷（10×2）=96个孔眼中心距离Soo=10×11000÷((96+1))=103mmm配水槽计算配水槽宽b’==0.9Q00.4=00.9×0..9740..4=0.8891m，为了施工工方便取0.9m。起点槽中水深H1=0.75×b’=0.755×0.9==0.6755m中点槽中水深H2=1.25×b’=1.255×0.9==1.1255m为了便于施工，槽槽中水深统一一取1.15mm计。自由跌跌水高度取0.08mm，则排水总高度为0.83++0.08++1.15==2.06m出水斗斗底板取低于于排水槽底0.5m，自由跌跌落高度为0.08mm，出水斗平平面尺寸1.6m×1.66m，折板絮絮凝平流沉淀淀池计算简图图5所示：图5板絮凝平流流沉淀池计算算简图4.普通快滤池的计算算已知：设计供水量量Q=1533000mm3/d，水厂自用用水按10%计算，计算算水量：Q’=11.1Q=11683000m3/d。拟用大阻阻力配水系统统，单独水反反冲洗。（11）滤池面积及及尺寸滤滤池工作时间间为24h，冲洗周期期为12h。滤池实际际工作时间为为：T==24-0..1×24//12=233.8h滤滤速V1=8m/h。滤池面积积为F=Q/V1T’’=1683300÷（8×23..8）=883..93m22每每组滤池单格格数为N=16，布置成对对称双行排列列。每个滤池池面积为：f==F/N=8883.933/16=555.26m2采用滤池长宽比为为1.5/1，滤池设计计尺寸为9m×66m，实际滤速速为8.12m/h。校校核强制滤速速V’V’=NV/（N-1）=4×100÷（4-1）=13.333m/hh满满足强制滤速速V’不大于14m//h的要求。单格滤池计算简图图6如下：图6单格滤池计计算简图（22）滤池高度的的确定承承托层高：450mm。滤料层厚厚：采用双层层滤料，厚=800mm，其中无烟烟煤厚350mmm，石英砂厚450mmm，滤层上最最大水深1800mm。超高300mmm。滤池高度H为HH=450++800+3350+4550+18000+3000=33500mm((3)每个滤池的的配水系统11）大阻力配配水系统的干干管水冲强度q=15LL/(m2·s)，冲洗时间间为5min。干管流量量为：qgg=fq=63××15=9445L/s干干管的起端流流速为1.2m//s，采用管径DN10000。2）支管支管的的中心距离采采用aj=0.2m。每池的支支管数为：njj=2L/aj=2×6//0.2=660每每根支管的进进口流量为：：qjj=qg/nj=945//60=155.75(LL/s)支支管的起端流流速为2.05m/s，支管直径径为DN100。33）孔眼布置支管孔眼总总面积与滤池池面积之比K采用0.25%。孔眼总面面积为：FKK=Kf=00.25%××54=1335000（mm2）采采用孔眼直径径为10mm，每个孔眼眼面积为78.5mm2，孔眼总总数为：NK=FK/fk==1350000/78..5=17220个每每根支管孔眼眼数为：nkk=Nk/nj=17200/60=229个每每根支管孔眼眼布置成两排排，与垂线成成450夹角向下交交错排列。每每根支管长度度为：lj=0.5×（9-1）=4m每每排孔眼中心心距：ak=4/(00.5×299)=0.228m44）配水系统校校核支管长度与与直径之比为为40<60。干管横截截面积与支管管总横截面积积之比为：（0.7855×12）/（60×0..785×00.12）=1.6667（符合要求求）5）孔眼水头损损失支管壁厚采采用5mm，孔眼直径径与壁厚之比比为2，流量系数μ=0.67。孔眼的水水头损失为：：［［1/（2×9.8）］×［q/(10μk)］2=（1/19..6）×［15/(110×0.667×0.225)］2=4.099m（44）洗砂排水槽槽洗洗砂排水槽中中心距采用a=9/55=1.8mm,排水槽设5根，排水槽槽总长5m。每槽排水量为：qo=qloa=15××5×1.88=135LL/s采采用三角形标标准断面，如如图7所示。槽中中流速采用VO=0.6mm/s，排水槽断面尺寸为为：χ=0.5（qo/10000vo）0.5=0..5×(1335/10000×0.66)0.5=0..237m排排水槽底厚采采用δ=0.055m，砂层最大大膨胀率e=40%。洗砂排水槽顶距砂面高高度He为He=eh++2.5χ+δ+0.0075=400%×0.88+2.5××0.2377+0.055+0.0775=1.004m洗洗砂排水总面面积为：F0=2χ×5×5==15.6m2F0/f=11.8//54=211.94%<<25%（符合要求求）（55）滤池的各种种管渠计算进进水管的流量量为1.95mm3/s，渠中流速速为1.2mm/s。11）进水支管采用进水渠渠宽1400mmm，水深1160mm；各个滤池池进水管流量量为0.15008m3/s，管中中流速为0.95mm/s，则各各进水管的管管径为：D1=（4×0.11508/00.95π）0.5=4550mm22）反冲洗水管流量为fq=945L/s,管中流速为2.4m//s。则管径径为：D2=（4×0.9945/2..4π）0.5=7000mm反反冲洗水进水水渠宽7500mm，水深600mmm；渠内流速速为2.1m/ss。33）清水管清水总渠流流量为1.95mm3/s，渠中流速速为1.2mm/s，渠宽1400mmm，水深1160mm，渠内为压压力流。每个个滤池清水管管的流量为0.15008m3/s，流速速为0.95mm/s，则清清水支管的管管径为：D3=（4×0.11508/00.95π）0.5=4550mm44）反冲洗水排排水排水流量为0.9455m3/s，管中中流速为1.2m/sD4=（4×0.945//1.2π）0.5=9000mm反反冲洗排水管管渠宽900mmm，高900mmm。（66）反冲洗高位位水箱反冲洗高位水箱的的容积为：V=1.55fqt=11.5×544×15×55×60=33645000L=3644.5m3水水深为2.3m，直径为13m，超高0.3m。水水箱底至滤池池配水管间的的沿程及局部部损失之和为为1.0m。配水系系统水头损失失为由经验公公式计算：h=8V干干2/（2g）+10V支2/（2g）=8×1..22/19.662+10××2.42/19.662=3.552m。承托层水头头损失为：0.0222×0.4××15=0..132m滤滤料层水头损损失为：（2.65//1-1）×（1-0.441）×0.8==0.78m安安全富余水头头取1.5m，冲洗水水箱底高出洗洗砂排水槽为为：H0=1.0++3.52++0.1322+0.788+1.5==6.9322m为为方便施工，H0取7m。5.清水池的计算已知设计用水量QQ=1530000m3/d=63375m3/h。设计计算过程如下下：清水池调节容积取取设计水量的的10%，则调节溶溶积V1=1530000×100%=153300m33消防用水量按同时时发生两次火火灾，一次灭灭火用水量取取45L/s，连续灭火火时间为2h,则消防容积积V2=45×2×36600÷10000=3224m3根据本水厂选用的的构筑物特点点,水厂自用水水储备容积为为V3=0.则清水池总总容积为V=V1+VV2+V3=153300+3224+0=115624m3清水池设两个,有有效水深取H=5m,则单池面积积为A=VV/2H=115624÷÷2÷5=11526.44m2取B×L=30×52==1560m2。超高取0.5m，则清水池池高度取5.5m。6.加药间的设计计算算已知计算水量Q==1683000m3/d=70012.5mm3/h。混凝剂选选择聚合氯化化铝（PAC），混凝剂剂最大投药量量u=35mmg/L,药溶液的浓浓度b=10%%，混凝剂每每日配制次数数n=3次。设计计算过程如下下：（1）溶液池溶液池体体积WW1=uQ/((417bnn)=35××7012..5÷（417×100×3）=19.662m3。取20m3溶液池设设两个，每个个容积为W1‘=10mm3。形状采用用矩形，尺寸寸为BB×L×H==2.5mm×2.5m×（1.5+00.3）m=111.25mm3。超高0.3m。（2）溶解池溶解池体积W22=0.3WW1‘=0.3××10=3m3。溶解池池体尺寸为为B×L×H=2mm×1m××（1.2+00.3）m溶解池的放水时间间采用t=155min，则放水流流量qo=W2/60t==3000÷÷(60×115)=33.33L//s放水水管采用水煤煤气管，查水水力计算表得得管径do=50mmm,相应流速vo=1.577m/s溶解池底部设管径径d=1000mm的排渣管一一根。（3）投药管投药管管流量q=(W1×3×11000)÷÷(24×660×60))=(200×3×10000)÷((24×600×60)==0.6944L/s查水力计算表得投投药管管径d=32mmm,相应流速v=0.773m/s溶解池池底部设管径径d=1000mm的排渣管一一根。（4）投药计量设备采用本溪水水泵厂生产的的计量加药泵泵，泵型号JZ10000/16，选用三台台，二用一备备，参考价格格为13000元/台。加药间的平平面尺寸为B×L=115m×200m7.药剂仓库库的计算（1）已知条件混混凝剂为聚合合氯化铝（PAC），每袋质质量是50Kg,每袋规格为0.5mm×0.5mm×0.2mm。投药量为40mgg/L，水厂设计计水量为7012..5m3/h。药剂堆放放高度1.5m，药剂储储存期为20天。（2）设计计算聚合氯化铝铝（PAC）的袋数N==(Q×244)ut/((1000ww)=(70012.5××24×400×20)÷÷(10000×50)==2692..8（袋）取2695袋。堆放放面积A=NNV/［H（1-e）］=（2695××0.5×00.5×0..2）÷［1.5×（1-0.2）］=112..34m2仓库平面尺寸B××L=12m×15m=1800m28.加氯间的的设计计算（1）已知条件计计算水量Q=70112.5m33/h。查表取预氯化最大大投加量为1.5mg//L，清水池池最大投加量量1.0mg//L。（2）设设计计算预加加氯量为QL=0.0001αQ=0.0001×1.55×70122.5=100.519KKg/h清水水池加氯量QL=0.001αQQ=0.0001×1×66375=66.375KKg/h二泵泵站加氯量自自行调节，在在这里不做计计算。为保保证氯消毒时时的安全和计计量正确，采采用加氯机投投氯，并设校校核氯量的计计量设备。选选用ZJ-1型转子加氯氯机3台，2用1备。9.液氯仓库库（1）已知条件计计算水量Q=70112.5m33/h。查表取预氯化最大大投加量为1.5mg//L，清水池池最大投加量量1.0mg//L。（2）设设计计算仓库储备量量按15天最大用量量计算，则储储备量为M==24×（10.5119+6.3375）×15=66081.884Kg选用用1t的氯瓶6个，0.5t的氯瓶1个。三、给水处理工程程高程布置计计算1.给水处理构筑筑物水头损失失计算（1）.清水池地面标高为65..4m,清水池最高高水位标高65.4mm,池面超高0.5m，则则池顶面标高高为65.9m，（包括顶盖盖厚200mm），有效水水深5m，则水池底底标高为60.4mm。（2）.吸水井清水池到吸水井的的管线长63.9mm(两根)，管径DN10000，最大时流流量974L//s,水力坡i=1.6646×100-3，v=1.224m/s，沿线设有4个闸阀，中中间设根连通通管，管长34.222m，沿线设有1个闸阀，进进口、出口、局局部阻力系数数分别为0.06、1.0、1.0，则管线中中的水头损失失为h=iL+∑ξvv2/(2g))=1.6646×100-3×1622.02+（4+5×00.06）×1.2442/（2×9.881）=0.588m因此，吸水井水面面标高为65.9--0.58==65.322m，加上超高0.5m，吸水井顶面面标高为65.688m。（3）．滤池滤池到清水池之间间的管线长为为42.5m，设两根管管，每根流量量为0.974，管径按允允许流速选择择DN10000，查水力计计算表，v=1.224m/s,,i=1.6646×100-3，沿线有3个闸阀，进进出口，局部部阻力系数为为0.06,,1.0,11.0,则水头损失失为h=i