水厂设计计算说明书

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净水处理构筑物设计计算宾川县二水厂工程的设计规模为2.0万m3/d，分两期实施。一期工程规模为1.0万m3/d。一期工程设计流量Q==458.33m3/h=0.127m3/s。1.配水混合井配水井按二期设计，一次修建完成。分为3格，每格均为正方形（2.0m×2.0m），有效水深2.0m，保护高度0.5m。原水进入配水井中间一格后通过池壁底端的连通渠向两边均匀分流，并在外侧的两格装有推进式机械浆板混合装置，搅拌器直径0.68m，外缘线速度4.6m/s，搅拌功率2.5Kw。向配水井内投加混凝剂后，经机械混合器快速混合，混合时间1min，然后由配水井上端连接的DN400配水管向网格絮凝池均匀配水。在浊度较低季节或水厂网格絮凝－斜管沉淀池检修时，可以超越网格絮凝－斜管沉淀池，投药后配水混合井直接配水到无阀滤池进行直接过滤。]2.网格反应池2.1设计数据（1）设计流量Q=0.127m3/s；（2）反应时间t＝12.5min；（3）每个反应池有6个竖井；（4）过网流速分四档，分别为：0.25m/s，0.19m/s，0.10m/s，0.07m/s；2.2主要计算（5）平面尺寸反应池容积＝Qt＝0.127×12.5×60＝95.25m3反应池有效水深H’＝3.6m反应池的总面积F＝m2反应池分6格，每格的面积f＝m2单格平面尺寸2.1×2.1m（6）反应池的总高度H H＝H1＋H2＋H3H1——排泥斗高度，取1.1m；H2——池中有效水深，取3.6m；H3——保护高，取0.4m；H＝1.1＋3.6+0.4＝5.10m根据泥斗尺寸验算斗底坡度为52.3°，排泥顺畅。（7）网格的网孔尺寸和过网流速每个反应池有6格，即6个竖井。反应池的设计流量Q=0.127m3/s，每个竖井中安装四层网格。在反应池中，水流经过4个竖井，各竖井中网格的网孔尺寸和过网流速如下：反应池的①②格竖井中水流空塔流速V空：V空＝反应池的③④格竖井中水流空塔流速V空：V’空＝格竖井中网格的网孔尺寸25×25，网孔面积占网格总面积的比例系数K1，K1=第①格网格的过网流速V孔1=；格竖井中网格的网孔尺寸30×30，网孔面积占网格总面积的比例系数K2，K2=第②格网格的过网流速V孔2=；格竖井中的网格的网孔尺寸30×30，其构造与第②格竖井中的网格相同。 K3＝K2=第③格网格的过网流速V孔3=格竖井中网格的网孔尺寸35×35，K4=第④格网格的过网流速：V孔4=（8）网格反应池的水头损失：本设计h总取0.1m。3.斜管沉淀池3.1设计数据：（1）设计流量Q==458.33m3/h=0.127m3/s；（2）清水区上升流速V上采用2.5mm/s；（3）颗粒沉降速度μ0：0.4mm/s；（4）采用蜂窝形斜管，Ø30，L1000，θ60。3.2主要计算（5）沉淀区的平面尺寸每个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’=50.8×1.03=52.32m2.为了配水均匀，采用清水区平面尺寸8.4×6.3m，使进水区沿8.4m长一边布置；每个沉淀池实际沉淀面积8.4×6.3＝52.92m2；沉淀池清水区实际上升流速为：V上＝（6）沉淀池的总高度 超高0.33m，清水区高度1.10m，布水区高度1.50m，泥斗高度1.10m。因此，沉淀池总高度为：H＝0.33＋1.10＋1.50＋0.87＋1.10＝4.9m（7）穿孔集水槽计算一个沉淀池设有6个集水槽，集水槽间距1.40m，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（1.2×0.021）0.4＝0.207m，取0.21m；集水槽深：h＝b为了施工方便，采用平底集水槽，集水槽水深h＝0.21m；集水槽深H＝h2+h3+h4+h0=0.21+0.05+0.07+0.07=0.40m（8）孔眼计算孔径d取25mm每孔流量=0.0003568m3/s每根集水槽孔眼数个；两侧交错开孔，每侧开孔数分别为35个和36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==0.35cm/s; 运动粘度υ=0.01cm2(当T=20℃时),Re==26.26沉淀时间T===285s=4.75min(沉淀时间一般在2~5min)。4.重力式无阀滤池4.1设计数据（1）设计水量净产水量为416.7m3/h，滤池分为4格，每格水量为104m3/h，滤池自身冲洗水量考虑为净产水量的4%，故:设计水量=104×104%=108m3/h=30.04L/s（2）设计数据设计滤速采用9.0m/h；平均冲洗强度采用15L/(s·m2);冲洗历时采用5min；期终容许水头损失采用1.7m；排水井堰口标高采用-0.7m（设计地面标高0.00m）；滤池地板埋深采用0.5m。4.2主要计算（1）滤池面积过滤面积f1==108/9=12m2；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=0.08m2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=0.13m2故要求滤池面积f=f1+f2=12+4×0.13=12.52m2滤池为正方形，每边长L==3.54m，为了便于施工取用3.6m； 滤池实际面积F=3.6×3.6=12.96m2实际过滤面积F′=12.96-4×0.13=12.44m2（2）滤池高度底部集水区高度采用0.40m；滤板高度采用0.10m；支撑层高度采用0.20m；滤料层高度采用0.70m；净空高度采用0.40m；顶盖高度采用0.40m；冲洗水箱高度：==2.16m水箱高度定为2.20m超高采用0.15m池顶板厚度0.10m故滤池总高度为：0.4+0.1+0.2+0.7+0.4+0.4+2.20+0.15+0.10=4.65m。（3）进水管滤池进水管由沉淀池总出水渠接出，进水管流量Q=30.04L/s，选用DN250管道，流速vj=0.61m/s，水力坡度降ij=2.66‰，管长lj=15m；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=0.00266×15+（0.5+3×0.6）=0.084m（4）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=4.65-0.50-0.25=+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。 （5）虹吸管管径反冲洗流量Qch=qF=15×12.44=186.6L/s因冲洗时不停止进水Qj=30.04L/s故虹吸管流量Qh=186.6+30.04=216.64L/s假定：虹吸上升管管径为DN350，查水力计算表得：流速vhs=2.16m/s，水力坡度降ihs=18.6‰；Q=186.6L/s时，v′hs=1.86m/s虹吸下降管管径为300mm，查得：流速vha=2.97m/s，水力坡度降iha=40.1‰；三角形连通管内流速vl===0.58m/s水力坡降il=5‰在冲洗流量下的水头损失：从水箱至排水井1）沿程水头损失∑h1=illl+ihslhs+ihalha=0.005×1.6+0.0186×6.0+0.0401×6.0=0.008+0.1116+0.2406=0.36m2）局部水头损失∑h2=∑ξ=hl+hd+hh+hha式中局部阻力包括：三角形连通渠进水口、出水口；挡水板水头损失；虹吸上升管进口、60°弯头、120°弯头；虹吸下降管缩管及出口等。则局部水头损失∑h2=（0.5+1.0）+0.05+（0.5+0.5+2.0）×+（0.25+1.0）×=0.026+0.05+0.714+0.563=1.35m3）小阻力配水系统及滤层损失：小阻力配水采用ABS短柄滤头，其水头损失采用15cm。滤料层及支撑层损失为：h=（-1）（1-m0）H2=（-1）（1-0.41）×0.8=0.80m总计水头损失=0.36+1.35+0.15+0.80=2.66m 冲洗水箱平均水位高程为+4.20m虹吸水位差H2=冲洗水箱平均水位高层-排水井堰口标高=4.20-0.70=3.50>2.66m通过核算可知，虹吸水位差大于反冲洗水量时的总水头损失，故冲洗是有保证的，且冲洗强度将大于设计强度，可用冲洗强度调节器加以调整。（6）排水管径排水流量Qha=216.64L/s，采用管径D700，该时流速vp=0.9m/s，水力坡度降ip=0.015，充满度=0.60。5清水池5.1设计数据设计规模，Q=1×104m3/d；5.2计算清水池的容积取为最高日供水量的30%；则清水池的容积为V=1×104×15%=3000m3；建两座清水池，每座清水池的容积为1500m3；清水池间互相连通；每个清水池内用导流隔墙分开；每个清水池的尺寸：BHL=19.8×19.8×4.3m，有效水深：3.9m；故其有效容积V有效=19.8×19.8×3.9=1528.96m3；两座清水池的有效容积3057.91m3；设有φ200通气管，φ1000人孔，另设溢流管、放空管等。6.吸水井设计计算二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，由此可得吸水井宽度为：依据吸水喇叭口据池壁距离和泵站吸水管路布置，得出吸水井长度为：L×B=14.50×2.10m。水厂高程布置连接各构筑物的生产管线管内流速及水头损失 沿程水头损失计算表管径mm计算管长m每根流量m3/s流速m/s1000i沿程水损m配水井—反应池40010.620.1270.981100.039沉淀池—滤池25012.590.0320.6422.90.037滤池—清水池40018.200.1270.9813.70.068清水池—吸水井40035.610.0640.491.00.037局部水头损失计算表部件ζΣζVh配水井—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1.06.580.6420.138DN250弯头6个0.87×6出口0.36滤池—清水池进口1.06.760.9810.332DN400三通转弯流1.5DN400蝶阀0.3DN40090°弯头4个0.90×4出口0.36清水池—吸水井进口1.02.960.490.03645°急转弯管2个0.35×2DN40090°弯头1个0.90出口0.36构筑物间总水头损失计算表沿程m局部m总水头损失m配水井—反应池0.0390.2580.297沉淀池—滤池0.0370.1380.175滤池—清水池0.0680.3320.4清水池—吸水井0.0370.0360.073 各处理构筑物水面标高及构筑物地面标高见图GS－2。