水厂设计(沉淀池、滤池)及计算公式(例)

净(制)构筑物根据人饮工程设计规模Q=6000m3/d，为自流引水处理，运行时间为24小时/天，日处理水量约6000m?,每小时水处理能力为250m3/h。水厂建两组净水建筑物，每组日处理水量约3000m?,每小时水处理能力为125m?/ho水厂建净水建筑物两组四座，单组净化能力Q=125m3/h。水源水质化验结果表明，浑浊度、大肠菌群、细菌总数三项指标超标。为保证人民生活饮水卫生达国标GB5749-85要求，拟定净水构筑物工艺流程为：进水一旋流孔室反应一斜管沉淀f重力式无阀滤池f清水池。现只计算一座(1500m')的净水结构：一．穿孔旋流孔室式反应池设计参数：反应池采用6格，反应时间20分钟，池高度拟定为3.7m，V进口=1.0m/s，V6=0.2(m/s)。反应池总容积W=QT/60=62.5X20/60=20.83(m')反应池面积F=W/H=20.83/2.5=8.332(m2)单格池面积f=F/n=8.332/6=1.389(mJ设计拟定为正8边形内切圆直径为1.3m的单个反应池的面积为1.4m2,满足设计要求。各单池进孔口流速Vn=V1+V2-V2V21Vn=V1+V2-V2V21+(右-1)2t—nT=1.0+0.2—0.2X；24tjl+ n=1.2-0.2 T第一格进口管径采用0.15mn"Ttn=n式中n——第n格序数n=6格t1=3.33(min)t2=6.67(min)t3=10(min)t4=13.33(min)15=16.67(min)16=20(min)Vl=1.2-0.2Xsqr1((1+24X3.33/20))=0.75(m/s)V2=1.2-0.2Xsqr1((1+24X6.67/20))=0.6(m/s)同理可求得：V3=0.48(m/s) V4=0.38(m/s)V5=0.28(m/s) V6=0.2(m/s)各格进口尺寸，1—6格拟定为正8边形由流量公式得：Q=62.5m3/h=0.01736m3/s据公式Fn=Q/Vn计算得：F1=0.01736/0.75=0.0231(mJ实际采用孔口尺寸：bXh=0.11X0.22=0.0242(m)F2=0.01736/0.6=0.0289(m)实际采用孔口尺寸：bXh=0.12X0.24=0.0288(m)同理得：F3=0.0363(m)实际采用孔口尺寸：bXh=0.14X0.27=0.0378(m)F4=0.0462(m)实际采用孔口尺寸：bXh=0.16X0.29=0.0464(m)F5=0.0613(m)实际采用孔口尺寸：bXh=0.18X0.34=0.0612(m)F6=0.0868(m)实际采用孔口尺寸：bXh=0.21X0.42=0.0882(m)GT值计算，要求梯度值GT在104—105之间:~rh~由公式G='60uT式中h=1.06V2n/2g为孔口水头损失经计算得：h=0.0045H=0.054 h=0.0045进口 1 2 3 4贝Jh=h+h+h h=0.111(m)进口1 2 5

:rh: 500x0.111G=*60uT邛60x^029x10-4x20=21.2(L/s)(G=20~60sT)GT=21.2X1500=31800~3.18X104在104—105之间，故能满足要求。拟定水池超高△h=0.3m单格平面尺寸：各个正八边形的边长为0.54m，排泥斗高度为0.6m，排污管径为©150mm具体设计见设计图(2)斜管沉淀池设计参数：Q=62.5m3/h=0.01736m3/s；颗粒沉淀速度V0=0.25mm/s，清水区上升流速V采用3.0mm/s，斜管倾角60°，斜管内切圆直径d=30mm清水区面积A=Q/V=0.01736/0.003=5.787(mJ考虑斜管结构占用面积3％，则：实际清水区需要面积：A，=3.473X1.03=5.96(m)斜管长度：V]sin6丿1.33V-VsinV]sin6丿 0 0 Vcos60=(1.33X2.1/sin(60)-0.25Xsin(60))/(0.25Xcos(60))X30=722(mm)考虑管端紊流、积泥等因素，则斜管总长为1000mm。池总高度H=H1+H2+H3+H4+H5式中H1—超高采用0.5米H2—清水区高度采用1.0米H3—斜管高度为LXsin(60)=1X0.866=0.87米H4—配水区高度采用1.63米H5—排泥区高度采用0.6米则H=0.5+1.0+0.87+1.63+0.6=4.6米为了增加沉降速度和沉淀数量，减少无阀滤池的负荷，增设置一个预沉池S=4.3X2.2=9.46m，拟定预沉池尺寸为L=4.3m，b=2.2m；拟定沉淀池尺寸为L=4.3m，b=3m。沉淀时间T=Ll/V0=1000/3=333秒=5.55分钟复核条件雷偌数Rr=RVO/r式中：水力半径R=d/4=3/4=0.75cmVO—斜管内流速0.35cm/sr—动力粘滞度(当t=20°C时，r=0.01cm?/s)故Rr二RV0/r=0.75X0.35/0.01=26.25V200满足要求弗劳德数Fr(10-3-10-4)Fr=V02/Rg=0.35X0.35/(0.75*981)=0.000166能满足要求，具体设计见设计图。二.3000T重力式无阀滤池设计参数，滤速8m/h，平均冲洗强度15L/s.m?，冲洗历时5min，允许水头损失1.5米，设计地坪标高为357.06米，滤池底入地坪深度0.6米。滤池面积f1=Q/V=62.5/8=7.813(mJ连通渠考虑采用腰长为0.3m的等腰直角三角形，，则面积：f2=0.32/2=0.045(m)故滤池总面积F=f1+4Xf2=7.813+4X0.045二7.9925(m)按照正方形设计，取边长为2.8m，F=2.8X2.8=7.84(m)o实际过滤面积F=7.84-4X0.045=7.66(m)滤池高度底部集水区高度0.3米，滤板高度0.1米，支承层高度0.2米，滤料层高度0.75米，净空高度0.35米，顶盖高度0.12米。冲洗水箱高度H冲=0.06qFt/nf=2.75(m)F 滤池面积，m?f——冲洗水箱面积，m?n 滤池个数；q——冲洗强度，L/s.m；t 冲洗时间，min；故：滤池总高度=0.3+0.1+0.2+0.75+0.35+0.12+2.75=4.57米。进水配水槽：面积A=1.442(mJ根据结构要求采用2.06X0.7米，高度1.83米进水管：Q=0.01736m3/s,采用管径DN=150mm,流速0.98m/s(0.5—1.0m/s),管长Lj=15mV2ZL+Z5t—进水管水头损失：h=i 2g阮一局部阻力系数h=0.00649X15+(0.5+3X0.6+1.5)X0.6622/(2X9.8)=0.182(m)出水管选用DN=150mm，流速为0.98m/s几个控制标高滤池出水口(即冲洗水箱水位)标高=滤池总高－滤池入土高度+地面标高=4.57-0.6+357.06=361.03(m)虹吸辅助管管口标高。=滤池出水口标高+期终允许水头损失值=361.03+1.72=362.75(m)进水分配水箱堰顶标高=虹吸辅助管标高C+进水管水头损失+安全高度=362.75+0.182+0.2=363.132(m)虹吸管管径拟定虹吸上升管和下降管均采用DN200mm，即可满足要求。为防止虹吸管工作时，因进水中带入空气而有可能产生“虹吸提前破坏”现象，在滤池将冲洗前，进水分配箱内保持一定的水层深度，考虑箱底与滤