水质工程学1课程设计计算书

T城自来水厂工程设计设计内容简介：本设计根据山东省某城市的设计资料，进行自来水厂设计，选择适宜的工艺流程，计算后得出平面布置和高程布置结果。具体步骤为分析研究水质资料，确定给水处理厂工艺流程，进行处理构筑物型式的选择，进行各单项处理构筑物的设计计算，确定水厂的附属构筑物和建筑物，进行水厂的平面布置，进行水头损失计算，确定水厂的高程布置。净水厂设计流量4.5万m3/d，水源为地表水源，根据地表水水质要求以及经济技术限制，选择方案工艺流程如下：原水→泵站→管式静态混合器→水平轴机械絮凝器→平流沉淀池→普通快滤池→臭氧接触池→生物活性炭滤池→清水池→二级泵站→用户关键词：工艺流程、构筑物计算、方案布置目录第1章设计水质水量与工艺流程确实定11.1设计水质水量1设计水质1设计水量21.2给水处理流程确定2给水处理工艺流程的选择2第2章给水处理构筑物与设备型式选择42.1加药间42.1.1药剂溶解池42.1.2混凝剂药剂的选用与投加42.1.3加氯间52.2混合设备62.3絮凝池62.4沉淀池72.5滤池92.6消毒方法10第3章水厂平面布置113.1布置说明113.2生产管线设计11第4章给水处理厂工艺计算114.1加药间设计计算114.1.1.设计参数124.2混合设备设计计算14设计参数144.2.2设计计算144.3机械絮凝池设计计算15设计参数154.4平流沉淀池设计计算18设计参数184.4.2设计计算184.4.3水力条件校核204.4.4排泥机选型计算214.5V型滤池设计计算22设计参数224.5.2设计计算234.6臭氧-活性炭联合处理设计计算284.6.1臭氧接触池的设计计算284.7消毒和清水池设计计算294.7.1设计参数29第5章水厂高程布置计算325.1管渠的水力计算325.1.1清水池325.1.3滤池33辞谢词35参考文献36附表37第1章设计水质水量与工艺流程确实定设计水质水量1.1.1设计水质本设计给水处理工程设计水质满足国家生活饮用水卫生标准〔GB5749-2006〕，处理的目的是去除原水中悬浮物质，胶体物质、细菌、病毒以及其他有害万分，使净化后水质满足生活饮用水的要求。生活饮用水水质应符合以下根本要求：1、水中不得含有病原微生物。2、水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。3、水的感官性状良好。原始资料：1、水厂产水量：45000m3/d。2、水源为水库水，原水水质如下：表1-1原水水质项目数量项目数量浑浊度色度水温PH值细菌总数大肠菌数臭和味耗氧量CODMn50~160mmg/L5度0~25℃

7.812000个/mL3000个/mL略有3.69ml/L6mg/L总硬度碳酸盐硬度氯根硫酸根硝酸根铁亚硝酸根碱度藻类70度4度21mg/L32mg/L0.05mg/L1mg/L0.003mg/L5度1043、厂区地形平坦，地面标高为黄海高程140.0m，水厂占地0.7m2/m3.d。4、当地气象资料：风向：东北；气温〔月平均〕：最高30℃，最低-1.9℃。5、厂区地下水位高：-5m〔水厂相对地面标高为0.00m〕。6、水源取水口位于水厂东北方向，水厂位于城市北面2km处。二级泵站扬程为0.45MPa。1.1.2设计水量水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并以水质最不利情况进行校核。水厂自用水量主要用于滤池冲洗和澄清池排泥等方面。城镇水厂只用水量一般采用供水量的5%—10%，本设计取5%，那么设计处理量为：式中Q——水厂日处理量；a——水厂自用水量系数，一般采用供水量的5%—10%，本设计取5%；Qd——设计供水量〔m3/d〕，为45000m3/d.1.2给水处理流程确定1.2.1给水处理工艺流程的选择给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有关。一般来讲，地下水只需要经消毒处理即可，对含有铁、锰、氟的地下水，那么需采用除铁、除锰、除氟的处理工艺。地表水为水源时，生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。如果是微污染原水，那么需要进行特殊处理。一般净水工艺流程选择：1、原水→简单处理〔如用筛网隔虑〕适用条件：水质要求不高，如某些工业冷却用水，只要求去除粗大杂质时2、原水→混凝、沉淀或澄清适用条件：一般进水悬浮物含量应小于2000-3000mg/L，短时间内允许到5000-10000mg/L，出水浊度约为10-20度，一般用于水质要求不高的工业用水。3、原水→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒一般地表水广泛采用的常规流程，进水悬浮物允许含量同上，出水浊度小于2NTU。原水→接触过滤→消毒〔1〕一般可用于浊度和色度低的湖泊水或水库水处理。〔2〕进水悬浮物含量一般小于100mg/L，水质稳定、变化较小且无藻类繁殖。4、原水→调蓄预沉、自然预沉或混凝预沉→混凝沉淀或澄清→过滤→臭氧接触→活性炭吸附→消毒高浊度水二级沉淀〔澄清〕，适用于含砂量大，砂峰持续时间较长时，预沉后原水含砂量可降低到1000mg/L以下。本设计采用一般常规的净水处理工艺，其净水工艺流程如下：图1.1工艺流程图第2章给水处理构筑物与设备型式选择2.1加药间2.1.1药剂溶解池设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜，池顶宜高出地面0.20m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm的排渣管，池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。由于药液一般都具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体，假设其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。2.1.2混凝剂药剂的选用与投加(1).混凝剂药剂的选用混凝剂选用聚合氯化铝[Aln(OH)mCl3n-m]简写PAC.聚合氯化铝在我国从七十年代初开始研制应用，因效果显著，开展较快，目前应用较普遍，具用使胶粒吸附电性中和和吸附架桥的作用。本设计水厂混凝剂最大投药量为20mg/L。其特点为：1〕净化效率高，耗药量少除水浊度低，色度小、过滤性能好，原水高浊度时尤为显著。2〕温度适应性高：PH值适用范围宽〔可在PH=5～9的范围内，而不投加碱剂〕3〕使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。4〕设备简单、操作方便、本钱较三氯化铁低。5〕无机高分子化合物。(2).混凝剂的投加混凝剂的湿投方式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投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用。2.1.3加氯间1、靠近加氯点，以缩短加氯管线的长度。水和氯应充分混合，接触时间不少于30min。为管理方便，和氯库合建。加氯间和氯库应布置在水厂的下风向。2、加氯间的氯水管线应敷设在地沟内，直通加氯点，地沟应有排水设施以防积水。氯气管用紫铜管或无缝钢管，氯水管用橡胶管或塑料管，给水管用镀锌钢管，加氨管不能用铜管。3、加氯间和其他工作间隔开，加氯间应有直接通向外部、且向外开的门，加氯间和值班室之间应有观察窗，以便在加氯间外观察工作情况。4、加氯机的间距约0.7m，一般高于地面1.5m左右，以便于操作，加氯机〔包括管道〕不少于两套，以保证连续工作。称量氯瓶重量的地磅秤，放在磅秤坑内，磅秤面和地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。有每小时换气8-12次的通风设备。加氯间的给水管应保证不断水，并且保持水压稳定。加氯间外应有防毒面具、抢救材料和工具箱。防毒面具应防止失效，照明和通风设备应有室外开关。设计加氯间时，均按以上要求进行设计。2.2混合设备在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反响完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最根本条件。混合是取得良好絮凝效果的重要前提，影响混合效果的因素很多，如药剂的品种、浓度、原水温度、水中颗粒的性质、大小等。混合设备的根本要求是药剂与水的混合快速均匀。同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行本钱。混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。由于水力混合难以适应水量和水温等条件变化，且占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦；机械混合耗能大，维护管理复杂；相比之下，管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备,管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。它是有二个一组的混合单元件组成，在不需外动力情况下，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%，本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。2.3絮凝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。表2-1絮凝池的类型及特点表类型特点适用条件折板式絮凝池优点：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：末端池底易积泥续表2-1类型特点适用条件机械絮凝池优点：絮凝效果好，可根据水质、水量的变化随时改变桨板的转速，水头损失少。缺点：增加机械维修工作适用于各种水质、水量的变化较大的原水旋流式絮凝池优点：容积小，水头损失较小；缺点：池子较深，地下水位高处施工较难，絮凝效果较差一般用于中小型水厂回转式优点：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30000m3/d的水厂；水量变动小者；改建和扩建旧池时更适用往复式优点：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，转折处钒花易破碎水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者根据以上各种絮凝池的特点以及本次设计要求，本设计选用水平轴式机械絮凝池。2.4沉淀池常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件见如下的各种形式沉淀池性能特点和适用条件。表2-2各种形式沉淀池性能特点和适用条件表型式性能特点适用条件竖流式优点：1、排泥较方便2、一般与絮凝池合建，不需建絮凝池；3、占地面积较小缺点：1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差；2、施工较平流式困难占地面积较大1、一般用于大中型净水厂；2、原水含砂量大时作预沉池续表2-2形式性能特点适用条件平流式优点：1、可就地取材，造价低；2、操作管理方便，施工较简单；3、适应性强，潜力大，处理效果稳定；4、带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点：1、不采用机械排泥装置，排泥较困难2、机械排泥设备，维护复杂；3、占地面积较大1、一般用于大中型净水厂；2、原水含砂量大时作预沉池辐流式优点：1、沉淀效果好；2、有机械排泥装置时，排泥效果好；缺点：1、基建投资及费用大；2、刮泥机维护管理复杂，金属耗量大；3、施工较平流式困难1、一般用于大中型净水厂；2、在高浊度水地区作预沉淀池斜管〔板〕式优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少缺点：1、斜管〔板〕耗用材料多，且价格较高；2、排泥较困难宜用于大中型厂2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中别离出来以完成澄清的作用。设计要求采用平流沉淀池。相比之下，平流式沉淀池具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点。2.5滤池〔1〕、多层滤料滤池：优点是含污能力大，可采用较大的流速，能节约反冲洗用水，降速过滤水质较好，但只有三层滤料、双层滤料适用大中型水厂；缺点是滤料不易获得且昂贵管理麻烦，滤料易流逝且冲洗困难易积泥球，需采用助冲设备；〔2〕、虹吸滤池：适用于中型水厂〔水量2—10万吨/日〕，土建结构较复杂，池深大，反洗时要浪费一局部水量，变水头等速过滤水质也不如降速过滤：〔3〕、无阀滤池、压力滤罐、微滤机等日处理小，适用于小型水厂；〔4〕、移动罩滤池：需设移动洗砂设备机械加工量较大，起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不宜过高，罩体合隔墙间的密封要求较高，单格面积不宜过大〔小于10m2〕；〔5〕、普通快滤池：是向下流、砂滤料的回阀式滤池，适用大中型水厂，单池面积一般不宜大于100m2。优点有成熟的运行经验运行可靠，采用的砂滤料，材料易得价格廉价，采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深适中，采用降速过滤，水质较好；〔6〕、双阀滤池：是下向流、砂滤料得双阀式滤池，优缺点与普通快滤池根本相同且减少了2只阀门，相应得降低了造价和检修工作量，但必须增加形成虹吸得抽气设备。〔7〕、V型滤池：从实际运行状况，V型滤池来看采用气水反冲洗技术与单纯水反冲洗方式相比，主要有以下优点：1〕、较好地消除了滤料表层、内层泥球，具有截污能力强，滤池过滤周期长，反冲洗水量小特点。可节省反冲洗水量40～60%，降低水厂自用水量，降低生产运行本钱。2〕、不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了滤料使用寿命，减少了滤池补砂、换砂费用。3〕、采用粗粒、均质单层石英砂滤料，保证滤池冲洗效果和充分利用滤料排污容量，使滤后水水质好。根据设计要求，选用目前较广泛使用的V型滤池。2.6消毒方法水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序，其目的在于杀灭水中的有害病原微生物〔病原菌、病毒等〕，防止水致传染病的危害。其方法分化学法与物理法两大类，前者系水中投家药剂，如氯、臭氧、重金属、其他氧化剂等；后者在水中不加药剂，而进行加热消毒、紫外线消毒等。经比拟，采用液氯消毒。氯是目前国内外应用最广的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。加氯操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。原水水质较好时，一般为滤后消毒，虽然二氧化氯，消毒能力较氯强而且能在管网中保持很长时间，但是由于二氧化氯价格昂贵，且其主要原料亚氯酸钠易爆炸，国内目前在净水处理方面应用尚不多。第3章水厂平面布置3.1布置说明因地制宜并考虑到远期开展，工艺流程力求简短，适当增加绿地，使水厂里面饱满。当各构筑物和建筑物的个数和面积确定之后，根据工艺流程和构筑物的功能要求，结合地质和地形条件，进行平面布置，布置时应考虑以下几点：〔1〕布置紧凑，以减少水厂占地面积和连接管渠的长度，并便于操作管理。但各构筑物之间应留处必要的施工和检修间距和管道地位；〔2〕充分利用地形，力求挖填土方平衡以减少填、挖土方量和施工费用；〔3〕各构筑物之间连接管应简单、短捷，尽量防止立体交叉，并考虑施工、检修方便。此外，有时也需要设置必要的超越管道，以便某一构筑物停产检修时，为保证必须供给的水量采取应急措施；〔4〕建筑物布置应注意朝向和风向；〔5〕有条件时最好把生产区和生活区分开，尽量防止非生产人员在生产区通行和逗留，以确保生产平安；〔6〕对分期建造的工程，既要考虑近期的完整性，又要考虑远期工程建成后整体布局的合理性，还应该考虑分期施工方便。3.2生产管线设计水厂工艺流程中的主要管线有生产管线、加药管线、〔ABS塑料管〕、加氯管线、自用水管线、排水管线；具体布置详见总平面布置图。第4章给水处理厂工艺计算4.1加药间设计计算.设计参数计算水量Q=45000m3/d=1968.75m3/h。根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选碱式氯化铝为混凝剂，混凝剂的最大投药量a=20mg/L，药容积的浓度b=15%，混凝剂每日配制次数n=2次。4.1.2.设计计算溶液池容积W22、取5m3式中：a—混凝剂〔碱式氯化铝〕的最大投加量〔mg/L〕，本设计取20mg/L;Q—设计处理的水量，1968.75m3/h;c—溶液浓度〔按商品固体重量计〕，一般采用5%-20%，本设计取15%；n—每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2个，每个容积为W1。单池尺寸为L×B×H=2×2×1.8，高度中包括超高0.3m，置于室内地面上。溶液池实际有效容积：L×B×H=2×2×1.5=6m3,满足要求。池旁设工作台，宽1.0-1.5m，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。沿池面接入药剂稀释采用给水管DN60mm，按1h放满考虑。2、溶解池容积W2=0.3W1=0.3×5=1.5m3=2m3式中：——溶解池容积〔m3〕，一般采用〔0.2-0.3〕；本设计取0.3溶解池也设置为2池，单池尺寸：L×B×H=1.5×1.5×1.5，高度中包括超高0.3m，底部沉渣高度0.2m，池底坡度采用0.02。溶解池实际有效容积：L×B×H=1.5×1.5×1.0=2.25m3溶解池的放水时间采用t＝10min，那么放水流量：，查水力计算表得放水管管径DN75mm，相应流速v0=1.429m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径DN100mm的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理3、投药管投药管流量查水力计算表得投药管管径DN20mm，相应流速为v0=0.65m/s。4、溶解池搅拌设备溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机。5、计量投加设备混凝剂的湿投方式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投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。计量泵每小时投加药量:式中：——溶液池容积〔m3〕耐酸泵型号25FYS-20选用2台。6、药剂仓库考虑到远期开展，面积为200m2，仓库与混凝剂室之间采用人力手推车投药,药剂仓库平面设计尺寸为10.0m×20.0m。4.2混合设备设计计算4.2.1设计参数设计总进水量为Q=45000m3/d，水厂进水管投药口靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布，进水管采用两条，流速v=1.0m/s。计算草图如图4-1。图4-1管式静态混合器计算草图4.2.2设计计算1、设计管径静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量：那么静态混合器管径为〔设计进水管流速v=1.0m/s〕：，本设计采用D=600mm；2、混合单元数按下式计算，本设计取N=4；那么混合器的混合长度为：3、混合时间：4、水头损失<0.5m,符合设计要求。5、校核GT值，在700-1000之间，符合设计要求，水力条件符合设计要求。4.3机械絮凝池设计计算4.3.1设计参数絮凝池设计1组，每组设1池，采用水平轴式，每池设计流量为：，絮凝时间T=20min。4.3.2设计计算1、絮凝池有效容积：考虑与平流式沉淀池合建，絮凝池平均水深取3.6m，池宽取B=12.0m，絮凝池长度为：2、絮凝池有效长度：，取L=15m式中：H——平均水深(m);3、搅拌器尺寸计算每池采用3排搅拌器，每排采用5个搅拌器，每个搅拌器上装有4块叶片。搅拌器之间的净距和与距离池壁为0.2m，搅拌器上缘距离水面及下缘距离池底为0.15m。每个搅拌器长度：，与叶轮直径比为，符合实际要求。搅拌器外缘直径为：桨板叶片宽度采用0.2m，每根轴上桨板总面积为：。水流截面积为：桨板总面积占水流截面积：，不大于25%，不符合设计要求。4、每个搅拌器旋转时克服谁阻力所消耗的功率：各排叶轮桨板中心点线速度采用v1=0.6m/s，v2=0.4m/s，v3=0.2m/s叶轮桨板中线点旋转直径为：叶轮转数及角速度分别为：第一排：第二排：第三排：桨板宽长比故第一排每个叶轮所耗功率：用同样方法可求得第二排、三排每个叶轮所耗功率分别为。电动机功率：第一排所需功率为第二排所需功率为第一排所需功率为设三台搅拌器合用一台电动机带动，那么絮凝池所耗总功率为电动机功率〔取〕：核算平均速度G值及GT值〔按水温20℃，〕第一排：第二排：第一排：反响池平均速度梯度：经核算，G和GT值均较符合。絮凝池与沉淀池合建，中间过渡段宽度为1.5m。4.4平流沉淀池设计计算平沉淀池是实际中应用较多的一中池型。一般平流式沉淀池前部为进水区，后部为出水区，下部为沉泥区，中部为沉淀区。4.4.1设计参数设计流量为Q=1968.76m3/h，平流沉淀池与絮凝池合建，池宽为12m，外表负荷q=0.6mm/s，沉淀时间1.5h，水平流速15mm/s。4.4.2设计计算沉淀池主要工艺参数单格沉淀面积沉淀池长度沉淀池宽度，取实际沉淀面积沉淀池有效水深，取有效水深3m，池深3.5m实际流速实际停留时间4.4.2.2.穿孔墙絮凝池与沉淀池之间采用穿孔墙布水，过孔流速取0.2m/s,那么孔口总面积为，孔口尺寸取，那么孔口个数为个，为便于施工，沿水深方向开8排，每排28个孔，共224个。4.4.2.3.放空管沉淀池放空时间按3h计，那么埋设一根放空管，取4.4.2.4.集水槽取指形集水槽长等于池长的，间距1m,共10条，每条流量。槽内起端水深等于槽宽，那么，两侧开圆孔，孔口淹没深度0.07m，那么每孔流量集水槽每边开孔数=个按每边开孔50个算，间距=125mm设计。集水槽收集水进入出水渠后，从出水渠中间设置的出水管流入滤池，渠宽按1.0m计，那么出水渠起端水深为保证出水均匀，集水槽应自由跌落，那么出水渠渠底应低于沉淀池水面的高度，等于出水渠水深+集水槽水深+集水槽孔口跌落高度+集水槽孔口淹没高度即：取出水渠渠宽1.0m，深1.0m。4.4.3水力条件校核沉淀池池宽12m，沿纵向设隔墙一道，沿底部开导流孔，那么沉淀池过水断面面积水流湿周水力半径弗劳德系数，符合设计要求。雷诺数〔20℃〕，符合设计要求4.4.4排泥机选型计算产泥量计算式中S—沉淀池产泥量，t/dα—水厂自用水系数Q—设计水量，m3/dC0—设计进水浊度，NTU，平均浊度为100K1—原水浊度与SS的换算关系，1.0-1.5，参照其他工程经验，K1=1.5K2—药剂产泥系数，K2=1.5D—混凝剂投加量，mg/Lf—混凝剂中有效成分含量(2)排泥量沉淀池排泥浓度m取1.0%，泥渣干密度ρk取2.6t/m3，泥浆密度排泥量(3)排泥流量排泥机械选用行车式刮泥机，行走速度v为1m/min，行走一次需用时间沉淀池每天排泥一次，排泥流量(4)排泥机械选用条件根据上述计算，选用泵吸行车式刮吸泥机，行车跨度为12m，行程长度为81m，水深3.0m，池深3.5m，行走速度1m/min，排泥流量224m3/h。(5)排泥渠沿沉淀池长度方向布置混凝土排泥渠。排泥渠内流速vq取0.8m/s，渠道宽度Bq取0.5m，渠道深度渠道水力半径渠道糙率n取0.013，渠道坡度：渠道超高取0.3m，渠道高度为0.5m。4.5V型滤池设计计算4.5.1设计参数滤池设计水量Q=45000m³/d,设计滤速ν=8m/h，过滤周期48h滤层水头损失：冲洗前的滤层水头损失采用1.8m第一步气冲冲洗强度，气冲时间；第二步气、水同时反冲，，；第三步水冲强度，冲洗时间t=10min；冲洗周期T=48h外表扫洗强度qb=2.3，历时t2=3min4.5.2设计计算4.5.2.1单池个数和平面尺寸计算滤池设计流量：假定该座滤池分为n格，出水阀门自动调节，保持等水头等速过滤运行。当一格检修一格冲洗时，该两格滤池原来过滤的水量扣除外表扫洗水量后平均分配到其他各格滤池，增加进水量的滤池滤速应小于10m/h，那么有：，设计一组分为8格双单元滤池，对称双排布置，中间为管廊。单池流量设计滤速v=8m/h，那么单池过滤面积为取单池平面尺寸为，实际过滤面积f’为56m。正常过滤滤速当一格检修一格冲洗时，其他几格的强制滤速为，符合设计要求滤池反冲洗系统反冲洗时，8格单池中只有一格从处于冲洗状态，所以水冲洗系统和气冲洗系统均按照单层粗砂级配滤池外表扫洗时单池冲洗所需水量、气量计算。1、冲洗流量计算空气流量反冲洗水流量外表扫洗水从单格滤池两单元的V形扫洗槽中进入，每条扫洗水流量2、冲洗设备。冲洗水泵选用两台250TW—400ⅡA，设于管廊之内，从中央出水渠中取水。冲洗泵参数如下：.鼓风机选用BE250两台，一用一备。风机出口压力，流量，转速，轴功率。3、冲洗管道。供气管管径DN300mm，流速7.43m/s，冲洗水管管径DN400mm，流速1.11m/s，清水出水管管径DN400mm，强制过滤时出水滤速1.29m/s。进水系统在滤池两端分别各设置一条进水渠道，该进水渠不设溢流堰、溢流管。进水渠进水流量进水总渠宽0.9m，有效水深1m，起端流速0.303m/s。从进水渠正常进入单格滤池进水流量进水管流速取1.2m/s，从进水渠通过主要进水孔进入每格滤池的短管，阀门直径，取d1=300mm。如采用方形气动进水闸板，取过孔流速1.0m/s，那么闸板面积取闸孔板方孔一个，外表扫洗流量进水管流速取1.0m/s，通过次要进水孔进入每格滤池的短管，阀门直径为：，取DN300mm短管、手动阀门一台。4.5.2.4V型槽的设计取扫洗孔平均断面上的，过孔流速v=2.0m/s，冲洗时V形槽内水深为：，μ是孔口流量系数，取μ=0.97，那么：槽高，槽宽，取，取扫洗孔内径，单孔流量设扫洗孔间距为a，沿长度L方向共开L/a个扫洗孔。根据扫洗强度计算，，得扫洗孔间距。取扫洗孔。在反冲洗时，滤池内水面高于中央排水渠渠顶h1值按薄壁堰流计算，单宽流量，Q为后水冲洗流量与外表扫洗流量之和。取V形槽扫洗孔低于冲洗时滤池内最高水位0.10m那么V形槽槽底标高为配水配气系统滤头选用带滤帽的长柄滤头，在滤板上按行列形式布置滤头，在1m2范围内，每行布置8个，每列布置7个，为56个/m2.配水配气总渠反冲洗时，配水配气渠的水流量。设计干渠宽度等于0.8m，高1.40m。气水同时进入配水配气渠时，空气处于压缩状态，配水渠进口冲洗水流速小于1.5m/s。配水渠配水孔出口流速取0.70m/s，配水孔出口面积0.2m2，单个方孔尺寸为，那么方孔数为：，配水配气干渠每面取10个，中心间距700mm，按设置配水孔。配气孔置于配水孔上方，配水配气干渠每侧取20个，共40个，中心间距0.35m。取配气孔直径d=60mm，那么配气孔空气流速4.5.2.6排水系统排水渠宽0.80m，同配水配气干渠，流量起端水深为使过堰水流自由跌落，堰顶至排水渠内最高水面落差为0.2m。根据排水渠顶端高出砂面0.50m要求，排水渠起端水深1.20m，满足过堰水流自由跌落。排水采用气动方闸门，闸板尺寸，过孔流速1.232m/s。4.5.2.7滤层和承托层滤料粒径0.95~1.35mm，厚1200mm，不均匀系数，正常过滤时，砂上水深1.60m，承托层粒径2~4mm，厚50mm。4.5.2.8滤池高度配水、配气及集水室高度滤板高度粗砂承托层厚度滤料层厚度砂面上水深超高滤池总高度H=4.4m4.5.2.9清水总渠滤后清水流量，清水总渠宽1m，水深h=1.1m，那么清水渠内流速。通向清水池的一根总出水管，取清水管内流速，那么直径，选用输水管，管内实际流速0.70m/s。4.5.2.5设备选型1、风机选型根据气水同时反冲洗时反冲洗系统对空气的压力，风量要求选3台LG50风机。风量50m3/min，风压49kpa，电机功率60kw，两用一备，正常工作鼓风量共计100m3/min>1.1=73m3/min。2、反冲洗水泵选型选用12Sh-28型泵，3台〔2用一备〕，性能参数：流量612-900m3/h，扬程10-14.5m，轴功率30.3-33.0KW，电机功率40KW，允许吸上的真空高度为4.5m。4.6臭氧-活性炭联合处理设计计算4.6.1臭氧接触池的设计计算主要设计参数设计流量Q=45000m3/d=1968.75m3/h=0.547m3/s，臭氧投加量为，接触反响装置内的水力停留时间t一般采用10min；水头损失约0.2m所需臭氧量D考虑到设备制造及操作管理水平较低等因素〔臭氧的有效利用率只有60%-80%〕，确定选用臭氧发生器的产率可按5kgO3/h计。接触装置〔采用接触池〕①接触池体积V②池截面积F。池内水深HA取3m，那么③单池面积及尺寸。采用2个接触池采用尺寸：8m×7m，实际面积为56m24.6.2生物活性炭滤池的设计计算由于生物活性炭时在贫营养的环境下降解有机物，氧气需要量不大。原水中含有一定的溶解氧，原水在进入活性炭滤池之前经过了落差0.5m跌水曝气供养，同时臭氧分解产生的氧气也增加了水中溶解氧的含量。所以在活性炭滤池内水的溶解氧量时足够的，不需设置曝气系统。主要设计参数滤速10m/h，炭床高3m，炭粒径1.0mm，水头损失约0.5m内部结构与快滤池相同活性炭滤池总面积活性炭滤池个数NL。采用两池并联运行NL=2，每池面积f=196.875/2=98.44m2平面尺寸取8m×14m。4.7消毒和清水池设计计算4.7.1设计参数设计水量Q=45000m3/d=1968.75m3/h，本设计消毒采用液氯消毒，预氯化最大投加量为1.5mg/L，清水池最大投加量为1.0mg/L。4.7.2设计计算1、加氯量计算预加氯量为：清水池加氯量为：二泵站加氯量自行调节，在此不做计算，那么总加氯量为为了保证氯消毒时的平安和计量正确，采用加氯机投氯，并设校核氯量的计量设备。选用2台ZJ—2转子加氯机，选用宽高为：330mm×370mm，一用一备.储氯量〔按20天考虑〕为：液氯的储藏于2个1吨氯瓶〔H×D=2020mm×800mm〕和1个0.5吨氯瓶〔H×D=600mm×1800mm〕。2、清水池平面尺寸的计算〔1〕清水池的有效容积清水池的有效容积，包括调节容积，消防贮水量和水厂自用水的调节量。清水池的调节容积：式中：k——经验系数一般采用10%-20%；本设计k=10%；Q——设计供水量Q=4500m³/d；消防用水量按同时发生两次火灾，一次火灾用水量取25L/s，连续灭火时间为2h，那么消防容积：根据本水厂选用的构筑物特点，不考虑水厂自用水储藏。那么清水池总有效容积为：清水池共设2座，有效水深取H=4.0m，那么每座清水池的面积为：取=20×30=600m2，超高取0.5m，那么清水池净高度取4.5m。〔2〕管道系统1〕清水池的进水管：〔设计中取进水管流速为=0.8m/s〕设计中取进水管管径为DN700mm，进水管内实际流速为：0.68m/s2〕清水池的出水管由于用户的用水量时时变化，清水池的出水管应按出水量最大流量设计，设计中取时变化系数=1.5，所以：出水管管径：〔设计中取出水管流速为=0.8m/s〕设计中取出水管管径为DN800mm，那么流量最大时出水管内流速为：0.8m/s3〕清水池的溢流管溢流管的管径与进水管相同，取为DN700mm。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〕清水池的排水管清水池内的水在检修时需要放空，需要设排水管。排水管径按2h内将水放空计算。排水管流速按1.2m/s估计，那么排水管的管径为：设计中取排水管径为DN600mm〔3〕、清水池的布置1〕导流墙在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，保证氯与水的接触时间30min。每座清水池内导流墙设置1条，间距为10m将清水池分成4格。导流墙底部每隔5m设0.1m×0.1m的过水方孔。检修孔在清水池的顶部设圆形检修孔2个，直径为1000mm。通气管为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设通气孔，通气孔共设4个通气管，通气管管径为200mm其伸出地面高度上下错落，便于空气流通4〕覆土厚度取覆土厚度为0.7m。第5章水厂高程布置计算构筑物高程布置与厂区地形，地质条件及所采用的构筑物形成有关，而水厂应防止反响沉淀池在地面上架空太高，本设计采用清水池的最高水位与地面标高相同。本设计规定清水池的最高水位为±0.00m。5.1管渠的水力计算5.1.1清水池清水池最高水位标高为±0.00m，池面超高为0.5m，那么池顶标高为0.5m，有效水深4.0m,那么池底标高为-4.0m。5.1.2吸水井清水池到吸水井的管线最长为16m，管径为DN1200，最大时流量Q=1.8m3/s，查水力计算表：水力坡度为i=2.138‰，流速v=0.9m/s，沿线设有3个闸阀，进口和出口，3个90º弯头.一个等径丁字管，局部阻力系数分别为0.06，1.0，1.0，1.05，1.05，那么管中水头损失为：因此，吸水井水面标高为-0.30m，加上超高0.5m