《水廠課程設(shè)計說明書.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《水廠課程設(shè)計說明書.doc（35頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

\ 目 錄 第一章 總論 -3- 一 設(shè)計任務(wù)及要求 -3- 1、設(shè)計任務(wù) -3- 2、設(shè)計要求 -3- 二 設(shè)計原始資料 -4- 1、概述 -4- 2、水源資料 -4- 第二章 水廠規(guī)模 -5- 一 設(shè)計水質(zhì)水量 -5- 二 給水處理流程 -5- 第三章 給水處理構(gòu)筑物選擇及計算 -8- 1、加藥間 -8- 2、混合設(shè)備 -11- 3、絮凝池 -13- 4、沉淀池 -18- 5、濾池 -23- 6、消毒和清水池 -28- 第四章 水廠高程布置計算 ............................................................................-33- 1、管渠的水力計算 -33- 第五章 附屬建筑物設(shè)計 ............................................................................................ -35- 第六章 主要參考文獻(xiàn)資料 .................................................................................. -35- 第一章 總論 1.1設(shè)計任務(wù)及要求 1.1.1設(shè)計任務(wù) 給水工程課程設(shè)計題目是“某給水廠課程設(shè)計”，其內(nèi)容包括以下部分： 1、根據(jù)水質(zhì)、水量、地區(qū)條件、施工條件和一些給水處理廠運(yùn)轉(zhuǎn)情況選定處理方案和確定處理工藝流程。 2、擬定各種構(gòu)筑物的設(shè)計流量及工藝參數(shù)。 3、選擇各種構(gòu)筑物的類型和數(shù)目，初步進(jìn)行給水處理廠的平面布置和高程布置。在此基礎(chǔ)上確定的構(gòu)筑物的形式、有關(guān)尺寸安裝位置等。 4、進(jìn)行各種構(gòu)筑物的設(shè)計和計算，定出各種構(gòu)筑物和主要構(gòu)件的尺寸，設(shè)計時要考慮到構(gòu)筑物及其構(gòu)造、施工上的可能性。 5、根據(jù)各構(gòu)筑物的確切尺寸，確定個構(gòu)筑物在平面布置上的確切位置，并最后完成平面布置。 6、給水處理廠廠區(qū)主體構(gòu)筑物（生產(chǎn)工藝）和附屬構(gòu)筑物的布置，廠區(qū)道路、綠化等總體布置。 7、繪制本設(shè)計任務(wù)書中指定的水廠平面，工藝高程圖紙兩張。 8、寫出設(shè)計說明書及計算說明書。 1.1.2、設(shè)計要求 1．根據(jù)所給水質(zhì)情況，確定處理工藝流程，并用方框圖表示。 2．根據(jù)混凝實驗結(jié)果選用混凝劑并決定其投量（也可參考設(shè)計手冊比照相似情況選用），設(shè)計計算溶藥池、溶液池的溶積、設(shè)計投藥系統(tǒng)及藥庫并進(jìn)行相應(yīng)的平面布置。 3．設(shè)計計算混合池、絮凝池、沉淀池（或澄清池），并在設(shè)計說明書中繪出它們的工藝流程圖（單線圖）。 4．設(shè)計計算濾池（包括根據(jù)篩分資料，將濾料改組成所需d10=0.5mm, K80=1.8），并繪出工藝圖。 5．設(shè)計計算加氯間、氯庫。 6．設(shè)計計算清水池容積。 7．設(shè)計計算各構(gòu)筑物之間的聯(lián)接管道（它括水頭損失值）。 8．設(shè)計全廠總平面布置和高程布置，并繪出其平面布置和高程布置圖 1.2 設(shè)計原始資料 1.2.1概述 （一）設(shè)計題目：某給水廠課程設(shè)計 1水廠規(guī)模及處理要求 日處理量：6萬m3/d 處理后要求水質(zhì)達(dá)到生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 5749-2006）的要求。 2廠區(qū)地形 地形比例1:500， 按平坦地形和平整后的設(shè)計地面高程32.00m設(shè)計，凈水廠出水水壓為40～45m。水源取水口位于水廠東北方向150m，水廠位于城市北面1km。 （二）相關(guān)設(shè)計資料 1工程地質(zhì)資料 (1)地質(zhì)鉆探資料 表土 砂質(zhì) 粘土 細(xì)砂 中砂 粗砂 粗砂 礫石 粘土 砂巖 石層 1m 1.5m 1 m 2 m 0.8m 1 m 2 m 土壤承載力:20 t/m2. (2)地震計算強(qiáng)度為186.2kPa。 (3)地震烈度為9度以下。 (4)地下水質(zhì)對各類水泥均無侵蝕作用。 2水文及水文地質(zhì)資料 序號 項 目 單位 數(shù)量 備 注 1 歷年最高水位 m 34.38 黃海高程系統(tǒng)，下同 2 歷年最低水位 m 21.47 頻率1％ 3 歷年平均水位 m 24.64 4 歷年最大流量 m3/s 14600 5 歷年最小流量 m3/s 180 6 歷年平均流量 m3/s 1340 7 歷年最大含砂量 kg/m3 4.82 8 歷年最大流速 m/s 4 9 歷年每日最大水位漲落 m/d 5.69 10 歷年三小時最大水位漲落 m/3h 1.04 3氣象資料 該市位于亞熱帶，氣候溫和，年平均氣溫15.90C，七月極端最高溫度達(dá)390C，一月極端最低溫度－15.30C，年平均降雨量954.1mm，年平均降雨日數(shù)117.6天，歷年最大日量降雨量328.4mm。常年主導(dǎo)風(fēng)向為東北偏北（NNE），靜風(fēng)頻率為12％，年平均風(fēng)速為3.4m/s。土壤冰凍深度：0.4m。 風(fēng)向玫瑰圖 1.2.2水源資料 水源為河流地表水，原水水質(zhì)分析資料如下： 序號 項 目 單位 數(shù)量 備 注 1 PH值 / ～7.6 正常 2 色度 度 ～20 3 濁度 NTU 65～500 4 肉眼可見物 / 較渾 5 總硬度 mg/L，CaCO3 117 正常 6 氯化物 mg/L 5.0 正常 7 氟化物 mg/L <1.0 正常 8 硝酸鹽 mg/L <1.0 正常 9 總?cè)芄涛? mg/L 147 正常 10 鐵 mg/L 0.23 正常 11 錳 mg/L <0.1 正常 12 銅 mg/L <0.5 正常 13 砷 mg/L <0.05 正常 14 鋅 mg/L <0.5 正常 15 鉛 mg/L <0.05 正常 18 菌落總數(shù) 個/mL 1.3104 第二章 設(shè)計水質(zhì)水量與工藝流程的確定 2.1 設(shè)計水質(zhì)水量 2.1.1 設(shè)計水質(zhì)及水質(zhì)分析 1 設(shè)計水質(zhì) 本設(shè)計給水處理工程設(shè)計水質(zhì)滿足國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749-2006），處理的目的是去除原水中懸浮物質(zhì)，膠體物質(zhì)、細(xì)菌、病毒以及其他有害萬分，使凈化后水質(zhì)滿足生活飲用水的要求。 生活飲用水水質(zhì)應(yīng)符合下列基本要求： （1） 水中不得含有病原微生物。 （2） 水中所含化學(xué)物質(zhì)及放射性物質(zhì)不得危害人體健康。 （3） 水的感官性狀良好。 2 水質(zhì)分析 本設(shè)計中，CODMn，濁度，色度，氨氮，均不達(dá)標(biāo)，需要處理。同時，水中有臭味異味，也需要處理。 2.1.2 設(shè)計水量 水處理構(gòu)筑物的生產(chǎn)能力，應(yīng)以最高日供水量加水廠自用水量進(jìn)行設(shè)計，并以水質(zhì)最不利情況進(jìn)行校核。水廠自用水量主要用于濾池沖洗和澄清池排泥等方面。城鎮(zhèn)水廠只用水量一般采用供水量的5%—10%，本設(shè)計取10%，則設(shè)計處理量為： a——水廠自用水量系數(shù)，一般采用供水量的5%—10%，本設(shè)計取10%； Qd——設(shè)計供水量（m3/d），為6萬m3/d. 2. 2 給水處理流程 2.2.1 給水處理工藝流程的選擇 給水處理工藝流程的選擇與原水水質(zhì)和處理后的水質(zhì)要求有關(guān)。地表水為水源時，生活飲用水通常采用混合、絮凝、沉淀、過濾、消毒的處理工藝。如果是微污染原水，則需要進(jìn)行特殊處理。 綜合分析后得出最終的工藝流程為： 原水→混凝沉淀或澄清→過濾→消毒→市政管網(wǎng) 混凝劑 框圖表示為： 消毒劑 絮凝池 沉淀池 混合池 原水 清水池 二級泵房 市政管網(wǎng) 布置草圖如下： 第三章 給水處理構(gòu)筑物選擇及計算 3.1 加藥間 3.1.1 藥劑溶解池 設(shè)計藥劑溶解池時，為便于投置藥劑，溶解池的設(shè)計高度一般以在地平面以下或半地下為宜，池頂宜高出地面0.20m左右，以減輕勞動強(qiáng)度，改善操作條件。 溶解池的底坡不小于0.02，池底應(yīng)有直徑不小于100mm的排渣管，池壁需設(shè)超高，防止攪拌溶液時溢出。由于藥液一般都具有腐蝕性，所以盛放藥液的池子和管道及配件都應(yīng)采取防腐措施。溶解池一般采用鋼筋混凝土池體，若其容量較小，可用耐酸陶土缸作溶解池。 3.1.2 混凝劑藥劑的選用與投加 3.1.2.1. 混凝劑藥劑的選用 　混凝劑選用:堿式氯化鋁[Aln(OH)mCL3n-m]簡寫PAC. 堿式氯化鋁在我國從七十年代初開始研制應(yīng)用，因效果顯著，發(fā)展較快，目前應(yīng)用較普遍，具用使膠粒吸附電性中和和吸附架橋的作用。本設(shè)計水廠混凝劑最大投藥量為25mg/l。其特點為： 1） 凈化效率高，耗藥量少除水濁度低，色度小、過濾性能好，原水高濁度時尤為顯著。 2）溫度適應(yīng)性高：PH值適用范圍寬（可在PH=5～9的范圍內(nèi)，而不投加堿劑） 3）使用時操作方便，腐蝕性小，勞動條件好。 4）設(shè)備簡單、操作方便、成本較三氯化鐵低。 5）無機(jī)高分子化合物。 3.1.2.2. 混凝劑的投加 混凝劑的濕投方式分為重力投加和壓力投加兩種類型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;壓力投加方式有水射投加和計量泵投加。計量設(shè)備有孔口計量，浮杯計量，定量投藥箱和轉(zhuǎn)子流量計。本設(shè)計采用耐酸泵和轉(zhuǎn)子流量計配合投加。 3.1.3. 設(shè)計參數(shù) 據(jù)試驗： 圖3.1不同混凝劑處理效果對比 已知計算水量Q=66000m3/d=2750m3/h。根據(jù)原水水質(zhì)，參考上圖，選堿式氯化鋁（PAC）為混凝劑，據(jù)原水水質(zhì)濁度判斷，混凝劑的最大投藥量a=25g/L，藥容積的濃度b=15%，混凝劑每日配制次數(shù)n=2次。 表4.1 原水濁度與最佳投藥量 3.1.4. 設(shè)計計算 1 溶液池容積 ， 式中：a—混凝劑（堿式氯化鋁）的最大投加量（mg/L），本設(shè)計取25mg/L; Q—設(shè)計處理的水量，2750m3/h; B—溶液濃度（按商品固體重量計），一般采用5%-20%，本設(shè)計取15%； n—每日調(diào)制次數(shù)，一般不超過3次，本設(shè)計取2次。 溶液池采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)置2個，每個容積為W1（一備一用），以便交替使用，保證連續(xù)投藥。單池尺寸為，高度中包括超高0.3m，置于室內(nèi)地面上. 溶液池實際有效容積：滿足要求。 池旁設(shè)工作臺，寬1.0-1.5m，池底坡度為0.02。底部設(shè)置DN100mm放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管。池內(nèi)壁用環(huán)氧樹脂進(jìn)行防腐處理。沿池面接入藥劑稀釋采用給水管DN60mm，按1h放滿考慮。 2 溶解池容積 式中： ——溶解池容積（m3 ），一般采用（0.2-0.3）；本設(shè)計取0.3 溶解池也設(shè)置為2池，單池尺寸：，高度中包括超高0.2m，底部沉渣高度0.2m，池底坡度采用0.02。 溶解池實際有效容積： 溶解池的放水時間采用t＝10min，則放水流量： ， 查水力計算表得放水管管徑＝75mm，相應(yīng)流速，管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部設(shè)管徑d＝100mm的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。 溶解池的形狀采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁用環(huán)氧樹脂進(jìn)行防腐處理。 3 投藥管 投藥管流量 查水力計算表得投藥管管徑d＝15mm，相應(yīng)流速為0.99m/s。 4 溶解池攪拌設(shè)備 溶解池攪拌設(shè)備采用中心固定式平槳板式攪拌機(jī)。 5 計量投加設(shè)備 混凝劑的濕投方式分為重力投加和壓力投加兩種類型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;壓力投加方式有水射投加和計量泵投加。計量設(shè)備有孔口計量，浮杯計量，定量投藥箱和轉(zhuǎn)子流量計。本設(shè)計采用耐酸泵和轉(zhuǎn)子流量計配合投加。 計量泵每小時投加藥量: 式中：——溶液池容積（m3） 耐酸泵型號25FYS-20選用2臺，一備一用. 6 藥劑倉庫 估算面積為150m2，倉庫與混凝劑室之間采用人力手推車投藥,藥劑倉庫平面設(shè)計尺寸為10.0m15.0m。 3.1.5 加氯間 1、靠近加氯點，以縮短加氯管線的長度。水和氯應(yīng)充分混合，接觸時間不少于30min。為管理方便，和氯庫合建。加氯間和氯庫應(yīng)布置在水廠的下風(fēng)向。 2、加氯間的氯水管線應(yīng)敷設(shè)在地溝內(nèi)，直通加氯點，地溝應(yīng)有排水設(shè)施以防積水。氯氣管用紫銅管或無縫鋼管，氯水管用橡膠管或塑料管，給水管用鍍鋅鋼管，加氨管不能用銅管。 3、加氯間和其他工作間隔開，加氯間應(yīng)有直接通向外部、且向外開的門，加氯間和值班室之間應(yīng)有觀察窗，以便在加氯間外觀察工作情況。 4、加氯機(jī)的間距約0.7m，一般高于地面1.5m左右，以便于操作，加氯機(jī)（包括管道）不少于兩套，以保證連續(xù)工作。稱量氯瓶重量的地磅秤，放在磅秤坑內(nèi)，磅秤面和地面齊平，使氯瓶上下搬運(yùn)方便。有每小時換氣8-12次的通風(fēng)設(shè)備。加氯間的給水管應(yīng)保證不斷水，并且保持水壓穩(wěn)定。加氯間外應(yīng)有防毒面具、搶救材料和工具箱。防毒面具應(yīng)防止失效，照明和通風(fēng)設(shè)備應(yīng)有室外開關(guān)。 設(shè)計加氯間時，均按以上要求進(jìn)行設(shè)計。 3.2 混合設(shè)備 3.2.1. 設(shè)備選擇 在給排水處理過程中原水與混凝劑，助凝劑等藥劑的充分混合是使反應(yīng)完善，從而使得后處理流程取得良好效果的最基本條件?；旌鲜侨〉昧己眯跄Ч闹匾疤?，影響混合效果的因素很多，如藥劑的品種、濃度、原水溫度、水中顆粒的性質(zhì)、大小等?；旌显O(shè)備的基本要求是藥劑與水的混合快速均勻。同時只有原水與藥劑的充分混合，才能有效提高藥劑使用率，從而節(jié)約用藥量，降低運(yùn)行成本。混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及機(jī)械混合等。由于水力混合難以適應(yīng)水量和水溫等條件變化，且占地大，基建投資高；水泵混合設(shè)備復(fù)雜，管理麻煩；機(jī)械混合耗能大，維護(hù)管理復(fù)雜；相比之下，管式靜態(tài)混合器是處理水與混凝劑、助凝劑、消毒劑實行瞬間混合的理想設(shè)備,管式混合具有占地極小、投資省、 設(shè)備簡單、混合效果好和管理方便等優(yōu)點而具有較大的優(yōu)越性。它是有二個一組的混合單元件組成，在不需外動力情況下，水流通過混合器產(chǎn)生對分流、交叉混合和反向旋流三個作用，混合效益達(dá)90-95%，本設(shè)計采用管式靜態(tài)混合器對藥劑與水進(jìn)行混合。 3.2.2.設(shè)計參數(shù) 設(shè)計總進(jìn)水量為Q=66000m3/d，水廠進(jìn)水管投藥口靠近水流方向的第一個混合單元，投藥管插入管徑的1/3處，且投藥管上多處開孔，使藥液均勻分布，進(jìn)水管采用兩條，流速v=1.5m/s。計算草圖如圖4-2。 圖4.2 管式靜態(tài)混合器計算草圖 3.2.3 設(shè)計計算 1 設(shè)計管徑 靜態(tài)混合器設(shè)在絮凝池進(jìn)水管中，設(shè)計流量； 則靜態(tài)混合器管徑為： ，本設(shè)計采用D=800mm； 2混合單元數(shù) 按下式計算 ，本設(shè)計取N=3； 則混合器的混合長度為： 3混合時間 4水頭損失 <0.5m,符合設(shè)計要求。 5校核GT值 ，在500-1000之間，符合設(shè)計要求。 3.3 絮凝池 3.3.1 絮凝池選擇 絮凝過程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接觸碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝體。目前國內(nèi)使用較多的是各種形式的水力絮凝及其各種組合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝、柵條（網(wǎng)格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。 表3-1 絮凝池的類型及特點表 類 型 特點 適用條件 隔板式絮凝池 往復(fù)式 優(yōu)點：絮凝效果好，構(gòu)造簡單，施工方便； 缺點：容積較大，水頭損失較大，轉(zhuǎn)折處釩花易破碎 水量大于30000m3/d的水廠；水量變動小者 回轉(zhuǎn)式 優(yōu)點：絮凝效果好，水頭損失小，構(gòu)造簡單，管理方便； 缺點：出水流量不宜分配均勻，出口處宜積泥 水量大于30000m3/d的水廠；水量變動小者；改建和擴(kuò)建舊池時更適用 旋流式絮凝池 優(yōu)點：容積小，水頭損失較??； 缺點：池子較深，地下水位高處施工較難，絮凝效果較差 一般用于中小型水廠 折板式絮凝池 優(yōu)點：絮凝效果好，絮凝時間短，容積較?。? 缺點：構(gòu)造較隔板絮凝池復(fù)雜，造價高 流量變化較小的中小型水廠 網(wǎng)格絮凝池 優(yōu)點：絮凝效果好，水頭損失小，絮凝時間短； 缺點：末端池底易積泥 根據(jù)以上各種絮凝池的特點以及實際情況并進(jìn)行比較，本設(shè)計選用往復(fù)式隔板絮凝池。 3.3.2 設(shè)計參數(shù) 絮凝池設(shè)計n=2組，每組設(shè)1池，絮凝時間T=20min。 每池設(shè)計流量為 3.3.3設(shè)計計算 1 絮凝池有效容積 考慮與斜管沉淀池合建，絮凝池平均水深取2.0m，池寬取B=15.0m。 2絮凝池有效長度 式中： H——平均水深(m);本設(shè)計取超高0.5m，H=2.0m； 3 隔板間距 絮凝池起端流速取，末端流速取。首先根據(jù)起，末端流速和平均水深算出起末端廊道寬度，然后按流速遞減原則，決定廊道分段數(shù)和各段廊道寬度。 起端廊道寬度： 末端廊道寬度： 廊道寬度分成4段。各段廊道寬度和流速見表2-1。應(yīng)注意，表中所求廊道內(nèi)流速均按平均水深計算，故只是廊道真實流速的近似值，因為，廊道水深是遞減的。 四段廊道寬度之和 取隔板厚度=0.20m，共27塊隔板，則絮凝池總長度L為： 4 水頭損失計算 式中： vi——第i段廊道內(nèi)水流速度（m/s）； ——第i段廊道內(nèi)轉(zhuǎn)彎處水流速度（m/s）； mi——第i段廊道內(nèi)水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)； ——隔板轉(zhuǎn)彎處局部阻力系數(shù)。往復(fù)式隔板（1800轉(zhuǎn)彎）=3； ——第i段廊道總長度(m)； ----第i段廊道過水?dāng)嗝嫠Π霃剑╩）； ——流速系數(shù)，隨水力半徑Ri和池底及池壁粗糙系數(shù)n而定，通常按曼寧公式計算。 = =0.18 m ， 絮凝池采用鋼筋混凝土及磚組合結(jié)構(gòu)，外用水泥砂漿抹面，粗糙系數(shù)為n=0.013。其他段計算結(jié)果得： 表4.3 C值計算表 廊道轉(zhuǎn)彎處的過水?dāng)嗝婷娣e為廊道斷面積的1.2-1.5倍，本設(shè)計取1.4倍，則第一段轉(zhuǎn)彎處流速： 式中：——第i段轉(zhuǎn)彎處的流速（m/s）； ——單池處理水量（m3/h）； ——第i段轉(zhuǎn)彎處斷面間距，一般采用廊道的1.2-1.5倍； ——池內(nèi)水深（m）。 其他3段轉(zhuǎn)彎處的流速為： 表4-4 拐彎流速計算表 各廊道長度為： 各段轉(zhuǎn)彎處的寬度分別為0.875m；1.05m；1.26m；2.18m； 第1段水頭損失為： m 4.3.2.5 GT值計算(t=20時) ,符合設(shè)計要求； （在-105范圍之內(nèi)） 絮凝池與沉淀池合建，中間過渡段寬度為1.5m。 3.4 沉淀池 3.4.1 沉淀池選擇 常見各種形式沉淀池的性能特點及適用條件見如下的各種形式沉淀池性能特點和適用條件。 表3-2 各種形式沉淀池性能特點和適用條件表 型式 性能特點 適用條件 平流式 優(yōu)點： 1、可就地取材，造價低； 2、操作管理方便，施工較簡單； 3、適應(yīng)性強(qiáng)，潛力大，處理效果穩(wěn)定； 4、帶有機(jī)械排泥設(shè)備時，排泥效果好 缺點： 1、不采用機(jī)械排泥裝置，排泥較困難 2、機(jī)械排泥設(shè)備，維護(hù)復(fù)雜； 3、占地面積較大 1、 一般用于大中型凈水廠； 2、原水含砂量大時作預(yù)沉池 豎流式 優(yōu)點： 1、排泥較方便 2、一般與絮凝池合建，不需建絮凝池； 3、占地面積較小 缺點： 1、上升流速受顆粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果較差； 2、施工較平流式困難 1、一般用于小型凈水廠； 2、常用于地下水位較低時 輻流式 優(yōu)點： 1、沉淀效果好； 2、有機(jī)械排泥裝置時，排泥效果好； 缺點： 1、基建投資及費(fèi)用大； 2、刮泥機(jī)維護(hù)管理復(fù)雜，金屬耗量大； 3、施工較平流式困難 1、 一般用于大中型凈水廠； 2、在高濁度水地區(qū)作預(yù)沉淀池 斜管（板）式 優(yōu)點：1、沉淀效果高；2、池體小，占地少 缺點：1、斜管（板）耗用材料多，且價格較高； 2、排泥較困難 1、 宜用于大中型廠 2、宜用于舊沉淀池的擴(kuò)建、改建和挖槽 原水經(jīng)投藥、混合與絮凝后，水中懸浮雜質(zhì)已形成粗大的絮凝體，要在沉淀池中分離出來以完成澄清的作用。 設(shè)計采用斜管沉淀池。相比之下，平流式沉淀池雖然具有適應(yīng)性強(qiáng)、處理效果穩(wěn)定和排泥效果好等特點，但是，平流式占地面積大。而且斜管沉淀池因采用斜管組件，使沉淀效率大大提高，處理效果比平流沉淀池要好。斜管式沉淀池有上向流斜板和下向流斜板。因為原水濁度比較大，且不穩(wěn)定，所以采用上向流斜板，它可以處理濁度很大的水，甚至于高濁度水。 3.4.2斜管沉淀池設(shè)計計算 斜管沉淀池是淺池理論在實際中的具體應(yīng)用，按照斜管中的水流方向，分為異向流、同向流、和側(cè)向流三種形式。斜管沉淀池具有停留時間短、沉淀效率高、節(jié)省占地等優(yōu)點。本設(shè)計沉淀池采用異向斜管沉淀池，設(shè)計2組。 3.4.3設(shè)計參數(shù) 設(shè)計流量為Q=1375m3/h，斜管沉淀池與絮凝池合建，池寬為15m，表面負(fù)荷q=10 m3/ m2h，斜管材料采用厚0.4mm塑料板熱壓成成六角形蜂窩管，內(nèi)切圓直徑d=25mm，長1000mm，水平傾角θ=60，斜管沉淀池計算草圖見圖4-2. 圖4.3 斜管沉淀池計算草圖 3.4.4 平面尺寸計算 1.沉淀池清水區(qū)面積 ,近似取150。 式中 q——表面負(fù)荷,一般采用9.0-11.0，本設(shè)計取10 2. 沉淀池的長度及寬度 則沉淀尺寸為1015=150 m2 ，進(jìn)水區(qū)布置在一個15m的一側(cè)。在15m的長度中扣除無效長度0.5m，因此進(jìn)出口面積(考慮斜管結(jié)構(gòu)系數(shù)1.03) 式中： k1——斜管結(jié)構(gòu)系數(shù)，取1.03 3 沉淀池總高度 式中 h1——保護(hù)高度（m），一般采用0.3-0.5m，本設(shè)計取0.4m； h2——清水區(qū)高度（m），一般采用1.0-1.5m，本設(shè)計取1.2m； h3——斜管區(qū)高度（m），斜管長度為1.0m，安裝傾角600，則； h4——配水區(qū)高度（m），一般不小于1.0-1.5m，本設(shè)計取1.5m； h5——排泥槽高度（m），本設(shè)計取0.8m。 3.4.5 進(jìn)出水系統(tǒng) 1. 沉淀池進(jìn)水設(shè)計 沉淀池進(jìn)水采用穿孔花墻，孔口總面積： 式中 v——孔口速度（m/s），一般取值不大于0.20m/s。本設(shè)計取0.15m/s。 每個孔口的尺寸定為15cm8cm，則孔口數(shù)個。進(jìn)水孔位置應(yīng)在斜管以下、沉泥區(qū)以上部位。 2.沉淀池出水設(shè)計 設(shè)沿池長方向布置8條穿孔集水槽，中間為1條集水渠，為施工方便槽底平坡，集水槽中心距為：L=15/8=1.875m。，每條集水槽長L=m 每條集水量為： ，考慮池子的超載系數(shù)為20%，故槽中流量為： 槽寬：= 起點槽中水深 H1=0.75b=0.750.3=0.225m， 終點槽中水深H2=1.25b=1.250.3=0.375m 為了便于施工，槽中水深統(tǒng)一按H2=0.37m計。集水方法采用淹沒式自由跌落，淹沒深度取0.02m，跌落高度取0.03m，槽的超高取0.15m。則集水槽總高度: 則穿孔計算： Q-----集水槽流量，m3/s w-----孔眼面積，m3 u-----流量系數(shù)，取0.62 h-----孔口淹沒水深，取0.02m 設(shè)每個孔口的直徑為25mm，則孔口的個數(shù) 集水槽雙側(cè)開孔, N=269/2=135個 孔眼中心距： S=L/135=0.074m 8條 集水槽匯水至出水渠，集水渠的流量按0.382m3/s，假定集水渠起端的水流截面為正方形，則出水渠寬度為=0.9=m，為施工方便采用0.8m，起端水深0.95m，考慮到集水槽水流進(jìn)入集水渠時應(yīng)自由跌落高度取0.02m，即集水槽應(yīng)高于集水渠起端水面0.02，同時考慮到集水槽頂相平，則集水渠總高度為： =0.02+0.8+0.95=1.77m 出水的水頭損失包括孔口損失和集水槽速度內(nèi)損失。孔口損失： 式中：——進(jìn)口阻力系數(shù)，本設(shè)計取=2. ----出流速度，去 集水槽內(nèi)水深為0.37m，槽內(nèi)水力坡度按i=0.01計，槽內(nèi)水頭損失為： 出水總水頭損失 3.4.6 沉淀池排泥系統(tǒng)設(shè)計 采用穿孔管進(jìn)行重力排泥，穿孔管橫向布置，沿與水流垂直方向共設(shè)8根，雙側(cè)排泥至集泥渠。集泥渠長10m，BH=0.3m0.3m，孔眼采用等距布置，穿孔管長7.5m，首末端集泥比為0.5 ，查得=0.72。取孔徑=25mm，孔口面積=0.00049m，取孔距=0.4m， 圖4.4 K值對應(yīng)表 孔眼總面積為： m2 孔眼總面積為： 孔眼總面積為：m2 　　穿孔管斷面積為：===0.0123 m2 　 　穿孔管直徑為： ==0.125m 取直徑為150mm，孔眼向下，與中垂線成角，并排排列，采用氣動快開式排泥閥。 3.4.7 核算 （1） 雷諾數(shù)Re 水力半徑=mm=0.625cm 當(dāng)水溫=20℃時，水的運(yùn)動粘度=0.01cm2/s 斜管內(nèi)水流速速為 ===0.00318m/s=0.318cm/s ===19.875<500，符合設(shè)計要求 式中 ——斜管安裝傾角，一般采用600-750，本設(shè)計取600 ， （2）弗勞德系數(shù) ===1.6510-4 介于0.001-0.0001之間，滿足設(shè)計要求。 （3）斜管中的沉淀時間 ===314s=5.2min ，滿足設(shè)計要求 式中 ——斜管長度（m），本設(shè)計取1.0m。 3.5 濾池 3.5.1 濾池選擇 （1）、多層濾料濾池：優(yōu)點是含污能力大，可采用較大的流速，能節(jié)約反沖洗用水，降速過濾水質(zhì)較好，但只有三層濾料、雙層濾料適用大中型水廠；缺點是濾料不易獲得且昂貴管理麻煩，濾料易流逝且沖洗困難易積泥球，需采用助沖設(shè)備； （2）、虹吸濾池：適用于中型水廠（水量2—10萬噸/日），土建結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，池深大，反洗時要浪費(fèi)一部分水量，變水頭等速過濾水質(zhì)也不如降速過濾： （3）、無閥濾池、壓力濾罐、微濾機(jī)等日處理小，適用于小型水廠； （4）、移動罩濾池：需設(shè)移動洗砂設(shè)備機(jī)械加工量較大，起始濾速較高，因而濾池平均設(shè)計濾速不宜過高，罩體合隔墻間的密封要求較高，單格面積不宜過大（小于10m2 ）； （5）、普通快濾池：是向下流、砂濾料的回閥式濾池，適用大中型水廠，單池面積一般不宜大于100m2 。優(yōu)點有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗運(yùn)行可靠，采用的砂濾料，材料易得價格便宜，采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可做得較大，池深適中，采用降速過濾，水質(zhì)較好； （6）、雙閥濾池：是下向流、砂濾料得雙閥式濾池，優(yōu)缺點與普通快濾池基本相同且減少了2只閥門，相應(yīng)得降低了造價和檢修工作量，但必須增加形成虹吸得抽氣設(shè)備。 （7）、V型濾池：從實際運(yùn)行狀況，V型濾池來看采用氣水反沖洗技術(shù)與單純水反沖洗方式相比，主要有以下優(yōu)點： 　 1）、較好地消除了濾料表層、內(nèi)層泥球，具有截污能力強(qiáng)，濾池過濾周期長，反沖洗水量小特點?？晒?jié)省反沖洗水量40～60%，降低水廠自用水量，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。 　2）、不易產(chǎn)生濾料流失現(xiàn)象，濾層僅為微膨脹，提高了濾料使用壽命，減少了濾池補(bǔ)砂、換砂費(fèi)用。 　3）、采用粗粒、均質(zhì)單層石英砂濾料，保證濾池沖洗效果和充分利用濾料排污容量，使濾后水水質(zhì)好。 根據(jù)設(shè)計資料，綜合比較選用目前較廣泛使用的V型濾池。 3.5.2 濾池設(shè)計參數(shù)的確定 本水廠采用V型快濾池進(jìn)行過濾，根據(jù)用水量的情況，采用8個構(gòu)造相同的快濾池，布置成對稱雙行排列，則每個濾池的設(shè)計流量 Q==343.75m3/h=95.48L/s。：濾速v=10m/h,沖洗強(qiáng)度為q=14L/(sm2)，沖洗時間為t=6min=0.1h，濾池工作時間為24h，沖洗周期為12h，采用石英砂單層濾料。下圖為V型濾池。 圖4.5 V型濾池剖面圖 3.5.3濾池池體的計算 每個濾池的實際工作時間 T=24-0.12=23.8h 濾池的總面積 F==277m2 每個濾池的面積 f=277/8=34.66 m2,采用36 m2，正方形濾池，每個池的邊長為6m。 確定濾池的高度 支承層高度H1，采用0.45m 濾池層高度H2，采用0.7m 砂面上水深H3，采用1.7m 保護(hù)高度H4，采用0.30m 每格濾池的總高度為 H= 0.45+0.7+1.7+0.3=3.15m 3.5.4 配水系統(tǒng)的計算(單個濾池) 1 干管 干管流量 qg=fq=3614=504L/s,采用鋼管DN700,干管埋入池底，頂部開孔布置。干管始端流速為v0=1.40m/s。 2支管 支管中心間距采用a=0.25m 每池支管數(shù) n=2=48根。 每根支管入口流量 q1=504/48=10.5L/s,采用鋼管DN80，始端流速為2m/s。 3 孔眼布置 支管孔眼總面積與濾池面積之比采用K=0.25% 孔眼總面積 F=Kf=0.25%36=0.09m2 采用孔眼直徑 d=9mm=0.009m 孔眼總數(shù) N==1416個 每根支管孔眼個數(shù)為n==30,支管孔眼布置設(shè)兩排,與垂線成45。 每根支管長度 l0=(7.6-1)=3.30m 每排孔眼中心距 Ak==0.13m 4 孔眼水頭損失 支管壁厚采用δ=5mm，流量系數(shù)μ=0.68 水頭損失 hk=3.5m 5 復(fù)算配水系統(tǒng) 支管長度與直徑之比不大于60，則=33<60，符合條件。 孔眼總面積與支管總橫截面積之比小于0.5，則=0.18<0.5，符合條件。 干管橫截面積與支管總橫截面積之比，一般為1.75～2.0，則≈1.59，符合條件。 孔眼與中心距小于0.2，則Ak=0.13<0.2，符合條件。 3.5.5 洗砂排水槽 洗砂排水槽中心間距，采用a0=1.9m 排水槽根數(shù) n0==4根 排水槽長度 l0=L=7.6m 每槽排水量 q0=ql0a0=147.61.9=202.16L/s 采用三角形標(biāo)準(zhǔn)斷面。槽中流速采用v0=0.6m/s。 橫斷面尺寸 x==0.29m,采用0.3m。 排水槽底厚度，采用δ=0.05m。 砂層最大膨脹率 e=45% 砂層厚度 H2=0.7m 洗砂排水槽頂距砂面高度 He=e H2+2.5x+δ+0.075 =0.450.7+2.50.3+0.05+0.075=1.07=1.19m 洗砂排水槽總平面面積 F0=2xl0n0=20.37.64=18.24m2= 復(fù)算，排水槽總平面面積與濾池面積之比，一般小于25%，則 =30%≈25% 3.5.6 濾池的各種管渠計算 1 進(jìn)水 進(jìn)水總流量 Q0=4t/d=0.78m3/s 進(jìn)水渠斷面：渠寬B1=1.0m，水深為1.2m，渠中流速為v1=0.65m/s。 各個濾池進(jìn)水管流量 Q2==0.10m3/s 進(jìn)水管采用鋼管DN400，流速v2=1.24m/s 2 沖洗水 沖洗水總流量 Q3=fq=1458=812L/s=0.812 m3/s 沖洗水管采用DN700，流速為v3=2.11m/s. 4.5.5.3 清水 清水總流量 Q4=Q0=0.78 m3/s 清水渠斷面與進(jìn)水渠斷面相同。 每個濾池清水管流量 Q4= Q2==0.10m3/s 采用鋼管DN350，流速為v4=1.60m/s。 4 排水 排水流量 Q5= Q3=0.812 m3/s 排水渠斷面：寬度為0.8m,深度為1.0m，渠中流速為1.025m/s。 5 沖洗水箱 沖洗時間 t=6min 沖洗水箱容積 W=1.5qft=1.51458360=438480L=438.48m3 水箱底至濾池配水管間的沿途局部水頭損失之和h1=1.0m 配水系統(tǒng)水頭損失 h2=hk=3.5m 承托層水頭損失 h3=0.022H1q=0.0220.4514=0.14m 濾料層的水頭損失 h4=(-1)(1-m0)H2=()(1-0.41) 0.7=0.68m 安全富余水頭采用 h5=1.5m 沖洗水箱底應(yīng)高出洗砂排水槽面 H0=h1+h2+h3+h4+h5=1.0+3.5+0.14+0.68+1.5=6.8m 3.6 消毒方法 水的消毒處理是生活飲用水處理工藝中的最后一道工序，其目的在于殺滅水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致傳染病的危害。其方法分化學(xué)法與物理法兩大類，前者系水中投家藥劑，如氯、臭氧、重金屬、其他氧化劑等；后者在水中不加藥劑，而進(jìn)行加熱消毒、紫外線消毒等。 經(jīng)比較，采用液氯消毒。氯是目前國內(nèi)外應(yīng)用最廣的消毒劑，除消毒外還起氧化作用。加氯操作簡單，價格較低，且在管網(wǎng)中有持續(xù)消毒殺菌作用。原水水質(zhì)較好時，一般為濾后消毒，雖然二氧化氯，消毒能力較氯強(qiáng)而且能在管網(wǎng)中保持很長時間，但是由于二氧化氯價格昂貴，且其主要原料亞氯酸鈉易爆炸，國內(nèi)目前在凈水處理方面應(yīng)用尚不多。 3.6.1設(shè)計參數(shù) 液氯消毒原理： 投加氯氣布置圖：（不允許氯氣和水體直接相連，必須設(shè)置加氯機(jī)） 圖4.6 投加氯氣布置圖 已知設(shè)計水量Q=66000m3/d=2750m3/h，本設(shè)計消毒采用液氯消毒，預(yù)氯化最大投加量為1.5mg/L，清水池最大投加量為1.0mg/L。 3.6.2設(shè)計計算 1加氯量計算 預(yù)加氯量為 清水池加氯量為 二泵站加氯量自行調(diào)節(jié)，在此不做計算，則總加氯量為 為了保證氯消毒時的安全和計量正確，采用加氯機(jī)投氯，并設(shè)校核氯量的計量設(shè)備。選用2臺ZJ —2轉(zhuǎn)子加氯機(jī)（圖4.7），選用寬高為：330mm370mm，一用一備. 圖4.7 轉(zhuǎn)子加氯機(jī) 儲氯量（按20天考慮）為： 液氯的儲備于5個1噸氯瓶（HD=2020mm800mm）和1個0.5噸氯瓶（HD=600mm1800mm）。 表4.5 氯瓶規(guī)格表 3.6.3 清水池平面尺寸的計算 1清水池的有效容積 清水池的有效容積，包括調(diào)節(jié)容積，消防貯水量和水廠自用水的調(diào)節(jié)量。清水池的調(diào)節(jié)容積： =kQ=0.166000=6600m 式中：k——經(jīng)驗系數(shù)一般采用10%-20%；本設(shè)計k=10%； Q——設(shè)計供水量Q=66000m/d； 消防用水量按同時發(fā)生兩次火災(zāi)，一次火災(zāi)用水量取25L/s，連續(xù)滅火時間為2h，則消防容積： 根據(jù)本水廠選用的構(gòu)筑物特點，不考慮水廠自用水儲備。則清水池總有效容積為： 清水池共設(shè)2座，有效水深取H=4.0m，則每座清水池的面積為： = m2 取=2050=1000 m2 ，超高取0.5m，則清水池凈高度取4.5m。 2管道系統(tǒng) 1）清水池的進(jìn)水管： （設(shè)計中取進(jìn)水管流速為=1.6m/s） 設(shè)計中取進(jìn)水管管徑為DN700mm 2）清水池的出水管 由于用戶的用水量時時變化，清水池的出水管應(yīng)按出水量最大流量設(shè)計，設(shè)計中取 時變化系數(shù)=1.5，所以： 出水管管徑： （設(shè)計中取出水管流速為=0.8m/s） 設(shè)計中取出水管管徑為DN1000mm 3）清水池的溢流管 溢流管的管徑與進(jìn)水管相同，取為DN700mm。在溢流管管端設(shè)喇叭口，管上不設(shè)閥門。出口設(shè)置網(wǎng)罩，防止蟲類進(jìn)入池內(nèi)。 4）清水池的排水管 清水池內(nèi)的水在檢修時需要放空，需要設(shè)排水管。排水管徑按2h內(nèi)將水放空計算。排水管流速按1.2m/s估計，則排水管的管徑為： 設(shè)計中取排水管徑為DN1100mm 3.6.4 清水池的布置 1導(dǎo)流墻 在清水池內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流墻，以防止池內(nèi)出現(xiàn)死角，保證氯與水的接觸時間30min。每座清水池內(nèi)導(dǎo)流墻設(shè)置3條，間距為15m，將清水池分成4格。導(dǎo)流墻底部每隔5m設(shè)0.1m0.1m的過水方孔。 2檢修孔 在清水池的頂部設(shè)圓形檢修孔2個，直徑為1000mm。 3通氣管 為了使清水池內(nèi)空氣流通，保證水質(zhì)新鮮，在清水池頂部設(shè)通氣孔，通氣孔共設(shè)4個通氣管，通氣管管徑為200mm其伸出地面高度高低錯落，便于空氣流通 4覆土厚度 取覆土厚度為0.7 m。 5清水池剖面示意圖 圖4-8清水池剖面示意圖 注：圖中管徑詳見計算書 第五章 水廠高程布置計算 構(gòu)筑物高程布置與廠區(qū)地形，地質(zhì)條件及所采用的構(gòu)筑物形成有關(guān)，而水廠應(yīng)避免反應(yīng)沉淀池在地面上架空太高，本設(shè)計采用清水池的最高水位與地面標(biāo)高相同。本設(shè)計規(guī)定清水池的最高水位為32.00m。 5.1 管渠的水力計算 5.1.1清水池 清水池最高水位標(biāo)高為32.00m，池面超高為0.5m，則池頂標(biāo)高為32.50m，有效水深4.0m,則池底標(biāo)高為18.0m。 5.1.2吸水井 清水池到吸水井的管線最長為55m，管徑為DN1000，查水力計算表：水力坡度為i=0.7‰，流速v=0.80m/s，沿線設(shè)有3個閘閥，進(jìn)口和出口，3個90彎頭. 一個等徑丁字管，局部阻力系數(shù)分別為0.06，1.0，1.0，1.05，1.05，則管中水頭損失為： 因此，吸水井水面標(biāo)高為31.75m，加上超高0.5m，頂面標(biāo)高為32.25m。 5.1.3濾池 濾池到清水池之間的管長為：116m，設(shè)2根管，管徑為DN700，查水力計算表：流速v=1.2m/s，坡度i=0.98‰，沿線設(shè)有兩個閘閥，一個等徑丁字管，進(jìn)口和出口，阻力系數(shù)分別為：0.06，1.05，1.0，1.0，則管中水頭損失為： 濾池的最大作用水頭為2.0～2.5m，設(shè)計中取為2.3m。 5.1.4沉淀池 沉淀池到濾池管長為L=60m, 設(shè)2根管，管徑為DN700，查水力計算表：流速 v=1.2m/s,坡度i=0.98‰, 沿線設(shè)有兩個閘閥，一個等徑丁字管，進(jìn)口和出口，局部阻力系數(shù)分別為0.06，1.05，1.0，1.0，則管中水頭損失為： 絮凝池最大作用水頭為：0.4～0.5m，設(shè)計中取0.45m。 沉淀池最大作用水頭為0.2～0.30m，設(shè)計中取0.25m。 5.1.5管式混合器 混合池到沉淀池之間的管線長為30.4m，設(shè)兩根管，每根管流量為382L/s，管徑為DN700，查水力計算表：流速v=1.2m/s，坡度i=0.98‰，沿線有兩個閘閥，一個等徑丁字管，進(jìn)口，出口的阻力系數(shù)分別是：0.06，1.05，1.0，1.0，則水頭損失為： 管式混合器水頭為0.05m。 5.2 給水處理構(gòu)筑物高程計算 名稱 設(shè)計流量（L/s） 管段設(shè)計參數(shù) 水頭損失 管長（m） 管徑（mm） I(‰) V(m/s) 構(gòu)筑物水頭（m） 管道水頭（m） 合計（m） 構(gòu)筑物水面標(biāo)高（m） 清水池 764 32 清水池--吸水井 382 55 1000 0.6 0.80 0.25 0.25 吸水井 764 31.75 清水池--V型濾池 382 116 700 1.5 1.00 0.347 0.347 V型濾池 382 2.30 2.3 34.647 V型濾池--沉淀池 382 60 700 1.5 1.00 0.199 0.199 沉淀池 382 0.25 0.25 35.096 過渡區(qū) 382 0.05 0.05 絮凝池 382 0.45 0.45 35.596 混合池--絮凝池 382 30 700 1.5 0.98 0.26 0.263 第5章 附屬建筑物設(shè)計 A化驗室（水分析室、泥分析室、天平室、儀器室、辦公室和更衣室等），定員7人。 B綜合樓 綜合樓1座，分三層，15.0m8.0m10.0m,包括生產(chǎn)管理用房(計劃室、技術(shù)室、調(diào)度室、勞動工資室、財會室、技術(shù)資料室、電話總機(jī)室和活動室等)、行政辦公用房（辦公室、打字室、資料室和接待室等） C食堂 食堂1座，一層，10.0m6.0m3.5m，包括餐廳和廚房（燒火、操作、貯藏、冷藏、烘烤、辦公和更衣用房等），定員4人。 D運(yùn)動場 運(yùn)動場的面積為15.0m10.0m，為員工業(yè)余休閑之用。 E宿舍 宿舍1座，二層，24.0m6.0m7.2m，為單身職工或夜班職工休息。 第6章 主要參考文獻(xiàn)資料 1．給水工程（第四版） 、水質(zhì)工程學(xué)（上、下冊） 2．手冊第一冊、第三冊 3．室外給水規(guī)范GB 50013-2006 4．水處理工藝設(shè)計計算 崔玉川編 水力電力出版社。 5. 凈水廠設(shè)計