水厂设计说明书

PAGE17- 某师净水厂设计设计原始资料净产水量：5000m3水源为河水，建胜河（1）最高浑浊度为2000NTU（2）碱度为5mg/L（3）总硬度：月平均最高368mg/L,月平均最低156mg/L（4）PH值：6.9—7.6（5）色度：12度（6）大肠菌群数：1800CFU/100ml（7）水温：月平均最高27.7℃月平均最低4．净化出水要求：达到《国家生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）要求。5．净水厂地形图：比例尺1：2006．地形资料：拟建水厂厂址地形平坦，地质为砂质粘土，地基承载力特征值fa=600kPa,无地下水7．各种材料均可供应。二．设计计算（一）．确定净水厂的设计水量根据GB50013—2006规定：水处理构筑物的设计水量，应按最高日供水量加水厂自用水量确定。水厂自用水率应根据原水水质、所采用的处理工艺和构筑物类型等因素通过计算确定，一般可采用设计水量的5％～10％。当滤池反冲洗水采取回用时，自用水率可适当减小。考虑滤池反冲洗水采取回用及用水安全，自用水率取8%则设计水量Q=5000×(1+0.08)=54（二）确定净水厂工艺流程和净化构筑物的型式1．混凝剂的投配及加药间尺寸确定根据最高浊度，此河水水质与长江水类似，则混凝剂采用硫酸铝（含三氧化二铝16%），投加量最高为28.7mg/L,最低为15.6mg/L，平均24.8mg/L，无需助凝剂。每天工作时间为16h。（1）确定石灰（纯度50%）投加量：硫酸铝投加量计算时取28mg/L，折合成三氧化二铝为28mg/L×16%=4.48mg/L。三氧化二铝分子量为102，故投加量相当于4.48/102=0.044mmol/L.剩余碱度取0.37mmol/L，则得﹝CaO﹞=3×0.044-0.125+0.37=0.377mmol/LCaO分子量为56，则石灰投加量为0.377×56/0.5=42mg/L（2）药库尺寸计算ⅰ设计参数：水量Q=5400/16=337.5m³/h；最大加药量a=28mg/L；仓库储量按7-15d计算，这里取7d。ⅱ设计计算加药量g=28×10-3×5400=151.2kg/d，7天的用量：7×151.2=1058.4kg固体按90%计算：则7天需1058.4/90%=1176kg，固体每袋重25kg1176/25=47.4袋，取50袋，每袋尺寸为0.5×0.4×0.2m³，则每袋体积为0.04m³，50袋体积为2m³，取堆放尺寸为1.2×1.2×1.5m³(3)溶解池W1和溶液池W2的确定W2=（8×100aQ）/（1000×1000cn）=（8×100×28×5400）/(1000×1000×10×2)=6.048a混凝剂最大投加量；Q处理水量；n液体投加混凝剂时，溶解次数应根据混凝剂投加量和配制条件等因素确定，每日不宜超过3次，这里取2次；c混凝剂投配的溶液浓度，可采用5%—20%（按固体重量计算），取10%计算；W1=(0.2-0.3)W2取0.3，则W1=0.3W2=1.81（4）加药间W2尺寸为2m×2m×1.7m，超高取为0.2m；W1尺寸1.5m×1m×1.5m，超高取0.25m；则加药间尺寸为4m×4m。（5）投加方式的确定采用计量泵投加，不必另设计量设备，泵有计量标志，可通过改变计量泵行程改变药液投量，适用于絮凝剂自动控制系统。2．絮凝池的确定目前我国正在推广应用穿孔旋流絮凝池，所以本设计采用穿孔旋流絮凝池。一般分格数不少于6格，起点孔口流速宜取1.0-1.5m/s,末端孔口流速宜取0.05-0.1m/s，絮凝时间10-20min,其优点构造简单，施工方便，造价低，可用于中小型水厂，所以选择穿孔旋流絮凝池，分1（1）絮凝池设计流量Q=5400/（16×3600）=0.094则絮凝池体积W=0.094×16×60=90（2）设平均水深为3m,则絮凝池面积为S=90/3=30每格面积s=30/8=3.75则每格边长a=1.9（3）孔口流速起点孔口流速V0取1.1m/s,末端孔口流速V8取0.08m/s其它孔口流速按照公式Vi=V0+V8-V8求得：V1=0.78m/s;V2=0.63m/s;V3=0.50m/s;V4=V5=0.3m/s;V6=0.23m/s;V7=0.15（4）孔口水头损失计算式为hi=1.06求得h0=0.075m，h1=0.033m，h2=0.021m，h3=0.014m，h4=0.009m，h5=0.005m,h6=0.003m,h7=0.001m,h8=(5)孔口尺寸及位置出口孔口尺寸的长取边长a，高l=Q/(v8×a)=0.094/(0.08×1.94)=0.6m;其其它孔口尺寸按长高比3：2计算（进口孔口除外），li=，计算其孔口高度依次为0.28m,0.32m,0.35m,0.40m,0.45m,0.52m,0.65m。孔口上边缘宜在水面下至少10cm，孔口下边缘宜在泥斗上20-30cm。（6）泥斗泥斗倾角取45。，上边长为2m，泥斗下孔口为正方形，边长取0.30m。泥斗高为0.85m。（7）总高度保护高0.30m，平均水深3.00m，泥斗高度取0.82m。则总高为0.30+3.00+0.82=4.123．沉淀设备的确定本设计采用斜管式沉淀池，具体参数如下：（1）设计流量Q=0.094m3/s（2）表面负荷为5-9m3/(m2.h)，取q=9m3/(m2（3）颗粒沉降速度μ0：0.4mm/s；（4）采用蜂窝形斜管，D30，L1000，θ60。（5）沉淀区的平面尺寸沉淀池的沉淀区表面积F＝m2，其中斜管结构占用面积按3%计，则实际清水区需要面积：F’=37.6×1.03=38.73m为了配水均匀，采用清水区平面尺寸8×5m，使进水区沿8每个沉淀池实际沉淀面积8×5＝40m沉淀池清水区实际上升流速为：V上＝沉淀池的无效长度为0.5m，则其无效面积为0.5×5=2.5（6）沉淀池的总高度超高0.30m，清水区高度1.20m，配水区高度1.50m，泥斗高度1.00m,斜管高度h=l×sinθ=1H＝0.30＋1.20＋1.50＋0.87＋1.00＝4.87（7）穿孔集水槽计算一个沉淀池设有5个集水槽，集水槽间距1.50m，则两边集水槽距离池壁为1m，每个集水槽流量q＝；集水槽宽b＝0.9（βq）0.4（β一般取1.2~1.5）＝0.9（1.2×0.0188）0.4＝0.198m，取集水槽水深：h1＝0.75b；h2=1.25b为了施工方便，采用平底集水槽，集水槽水深h＝0.2集水槽深H＝h+h3+h4+h5=0.20+0.07+0.05+0.07=0.h3跌水高度，70mm；h4孔口上水头，50mm；h5超高，70mm（8）孔眼计算孔径d取25mm每孔流量=0.0003985m3/s每根集水槽孔眼数个；两侧交错开孔，每侧开孔数分别为28个和29个；集水槽上孔距排泥斗斗底坡度经验算：斗底坡度为50~55°，排泥顺畅。（9）复算管内雷诺数及沉淀时间：Re=式中水力半径R=D/4=30/4=7.5mm=0.75cm;管内流速v0==0.31cm运动粘度υ=0.01cm2(当T=20℃Re==23.21沉淀时间T===322s=5.37min4.过滤设备的确定选用重力式无阀滤池,两个无阀滤池合用一个冲洗水箱。<1>设计数据净产水量为5000/16=312.5m3/h，滤池分为2格，每格水量为156.25m3/h=43.4L<2>主要计算（1）滤池面积过滤面积f1==156.25/8=19.5m2连通渠考虑采用边长为0.40m等腰直角三角形，其面积f′2=0.5×0.4×0.4=0.08m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=0.13m故要求滤池面积f=f1+f2=19.5+4×0.13=20.0滤池为正方形，每边长L==4.47m，为了便于施工取用4.5m滤池实际面积F=4.5×4.5=20实际过滤面积F′=20.25-4×0.13=19.73实际滤速v′=Q/F′=156.25/19.73=7.92m/h（2）滤池高度底部集水区高度采用H10.40m；滤板高度采用H20.10m；承托层高度采用H30.20m；滤料层高度采用H40.70m；净空高度采用H550%×0.70+0.10=0.45m顶盖高度采用H60.5×4.5×tan12。=0.48m冲洗水箱高度H7：为降低高度，采用两格共用一个冲洗水箱。（3）水箱容积：按冲洗一次所需水量，同时考虑在一个冲洗时，另一格滤池向水箱供水。所以：V=Ft（3.6q-v）/60式中:q冲洗强度,取15L/s·m2t冲洗历时,5minv滤速（m/h）,7.92m/hF滤池总面积,20.25m计算得V=77.76m水箱有效水深H=V/2F=1.92m（4）水箱连通管水头损失，取为0.05m冲洗水箱高度为H7=1.92+0.05=1.97超高H8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+0.45+0.48+1.97+0.15+0.10=4.55m(5)进水系统①进水分配槽面积f=Q/v=43.4/(0.04×1000)=1.085m2采用长方形分配槽，规格为1.2m×0.9m②进水管滤池进水管由沉淀池总出水渠接出，进水管流量Q=43.4L/s，沉淀池到滤池的允许流速0.8-1.2m/s，取流速0.8m/s,管径d==263mm，选用DN300管道，流速vj=0.61m/s，水力坡度降ij=2.66‰，管长lj=进水管水头损失：h=∑il+∑ξ考虑局部阻力，包括管道进口，90°弯头3个的损失，则hj=0.00266×14+（0.5+3×0.6）=0.08(6).配水系统小阻力，采用孔板或陶瓷滤板(7).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=4.55-0.50-0.15=+3.90m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=3.90+1.70=5.60m进水分配槽槽底标高一般与滤池出水口相同为3.90m进水分配槽堰顶标高=虹吸辅助管管口标高+进水管水头损失+安全高度（0.1~0.15m）=5.60+0.08134+0.15=5.83m进水分配槽槽顶标高=堰顶标高+堰上水头+安全高（后两项一起通常取0.2~0.3m）=5.83+0.4=6.23m。(8).虹吸管管径①连通渠的水头损失取hl=0.07m②配水系统的水头损失h2h2=q2/[2g(10μα)2]=15²/[2×9.81（10×0.75×1.1）²]=0.μ——流量系数，取0.75α——开孔比，取1.1%③承托层水头损失h3h3=0.022qH3H3——承托层厚度，0.20mh3=0.022×15×0.2=0.066m④滤料层水头损失h4h4=（-1）（1-m0）H4=(2.65/1-1)（1-0.4）×0.7=0.⑤挡水板的水头损失h5，取0.05m⑥虹吸管的沿程水头损失，假设冲洗时不停止进水，因冲洗时不停止进水Qj=43.4LQ=qA+Qj=15×19.73+43.4=339.35滤池水量为339.35L/s，假设虹吸管上升管D1=400mm，下降管D2=400mm，查水力计算表得,v1=v2=2.71m/s,i1=i2沿程水力损失：hy=i1l1+i2l1——上升管的长度，取1.8ml2——下降管的长度，取6m则hy=0.0258×1.8+0.0258×6=0.201局部水头损失：hj=δ进口v0²/2g+(δ三通°+δ60°+δ120°)v1²/2g+(δ缩小+δ出口)v2²/2g=[0.5×0.612+（0.1+0.5+2+0.17+1.0）×2.71²]/2×9.81=1.42h6=hy+hj=0.201+1.42=1.621m⑦∑h=0.07+0.168+0.066+0.693+0.05+1.621=2.668滤池出水口标高=滤池高度—超高=4.55—0.15=4.4冲洗水箱平均水位标高=出水口标高—H7/2=4.40-1.97/2=3.平均冲洗水头Ha=冲洗水箱平均水位标高—排水井堰顶标高=3.415—0.7=2.Ha>∑h虹吸水位差大于反冲洗水量时的总水头损失，可以保证冲洗。5、消毒①.加氯量已知条件:设计水量Q1=5400m3/d=清水池最大投加量a为1mg/L.预加氯量为0清水池加氯量Q=0.001aQ1=0.001×1×337.5=0.二泵站加氯量不做考虑②.加氯间仓库储备量按15d最大用量计算：M=0.3375×15×16=81选用350kg的氯瓶2个，一用一备。氯瓶长L=1335mm，直径D=350mm，氯甁自重350kg。加氯机选用LS80-4转子真空加氯机，安装2台，1用1备，加氯量为0.45kg/h，外型尺寸为B×H=610mm×260mm，两台加氯机的间距在0.8加氯间中将氯瓶和加氯机分隔布置.加氯间有直接通向外部的门,保持通风.加氯间外布置防毒面具、抢救材料和工具箱，照明和通风设备在室外设开关.按照GB50013-2006。加氯（氨）间及其仓库应设有每小时换气8～12次的通风系统。所以在加氯间、氯库低处各设排气扇一个，换气量每小时10次，并安装漏气探测器，其位置在室内地面以上30cm，设报警仪，当检测的漏气量达到2~3mg/kg自动报警。为搬运氯瓶方便，氯库内设CD11-606、清水池的设计设计规模，Q=5000m（1）清水池的容积取为最高日供水量的15%；则清水池的容积为V=5000×15%=750m选用矩形钢筋混凝土清水池，尺寸为：BHL=16.70×12.50×4.00m，有效水深：3.70m故其有效容积V=16.70×12.50×3.70=772m3（2）清水池各管管径的确定清水池进水管与出水管流速取1.2m/sQh=Kh×Qd/16=1.3×5000/16=406.25m3/h=112.85L式中：—时变化系数，取1.3进水管管径为：d1==0.359m，取35出水管管径为：d2==0.346m，取350mm溢流管与进水管直径相同取350mm，放空管管径可按2小时内将池中水泄空计算，取d3=300mm设两个检修孔，检修孔直径为650mm，检修孔靠近进水管和出水管。池顶设6个通气管，均匀布置，通气管直径为100mm，池顶的覆土厚度为0.7m。7、泵房的设计二级泵房水泵吸水管管径为DN200，喇叭口外形尺寸查标准图集S311-（32-27），DN200吸水管的喇叭口直径为300，泵房高为5m三、水厂内应设置通向各构筑物和附属建筑物的道路。可按下列要求设计：1水厂设置环行道路；

2主要车行道的宽度：单车道为3.5m，双车道为6m，支道和车间引道不小于3m；

3车行道转弯半径6～10m；

4人行道路的宽度为1.5～2.0m。四、水厂构筑物水头损失计算连接各构筑物的生产管线管内流速及水头损失1沿程水头损失计算表管径mm计算管长m流量m3/s流速m/s1000i沿程水损m原水—反应池40010.000.0940.711.960.019沉淀池—滤池3007.100.0871.197.140.051滤池—清水池35010.200.0870.873.250.0332局部水头损失计算表部件ζΣζVh原水—反应池进口1.05.260.9810.258出口0.36DN400蝶阀0.3DN40090°弯头4个0.90×4沉淀池—滤池进口1.06.580.6420.138DN300弯头6个0.87×6出口0.36滤池—清水池进口1.06.760.9810.332DN350三通转弯流1.5DN400蝶阀0.3DN35090°弯头4个0.90×4出口0.36清水池—泵房进口1.02.960.490.03645°急转弯管2个0.35×2DN35090°弯头1个0.90出口0.363构筑物间总水头损失计算表沿程m局部m总水头损失m原水—反应池0.0190.2580.277沉淀池—滤池0.0510.1380.189滤池—清水池0.0330.3320.554清水池—泵房0.0690.0360.1054构筑物自身水头损失表构筑物名称构筑物内水头损失m反应池0.4-0.5沉淀池0.2-0.3滤池1.5-2.0五、水厂高程计算高程布置（一）、清水池：清水池所在的地面标高为367.5m，取为基准标高±0.00m。池顶高出地面1.5m，所以池顶标高为1.5m，超高0.3m，清水池水面标高为1.2m，水深（二）、无阀滤池：从无阀滤池到清水池的水头损失为0.554m，滤池内水头损失为1.5m，所以滤池内平均水面标高为1.754m，超高为0.15m，滤池顶高为1.904m(三）、斜管沉淀池：从沉淀池到无阀滤池的水头损失为0.189m，沉淀池内水头损失为0.2