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1、第一章 设计基本资料和设计任务1.1 设计基本资料近期规模 1 万 m3 /d. 水处理构筑物按照近期处理规模进行设计 . 水厂的主要构筑物分为 1 组。第二章 水厂工艺方案的确定2.1 设计基本资料水处理构筑物类型的选择，应根据原水水质，处理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积和地形条件等，通过技术经济比较确定 . 初步选定方案如下 : 取水一级泵站管式静态混合器竖井式絮凝池斜管沉淀池重力无阀滤池清水池二级泵房用户消毒剂第三章 水厂各个构筑物的设计计算3.1 一级泵站1. 一泵房吸水井水厂地面标高 0.000m，河流洪水位标高为 -1.000m ，枯水位标高为 -6.000m ，设计一泵站吸水
2、井底标高为 -8.000m ，进水管标高为 -7.000m ，一泵站吸水井顶标高为 0.500 米，宽为 6m，长度 20m，分为两格。2. 一泵房一泵房底标高为 -9.000m, 一泵房顶标高为 6.500m. 3.2 混凝剂的选择和投加设计原则 : 溶液池的底坡不小于 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。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上或半地下为宜，池顶宜高出地面 1.0m 左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池一般采用钢筋混凝土池体来防腐。已知条件 : 水厂构筑物设计流量 Q=10000m3 /d
3、根据原水水质及水温，参考有关水厂的运行经验，选精致硫酸铝为混凝剂。最大投加量为 30mg/L，精致硫酸铝投加浓度为 10%。采用计量投药泵投加。计算过程 : 1. 溶液池容积 W1W1=uQ/(417bn) 式中： u混凝剂（精致硫酸铝）的最大投加量， 30mg/L; Q 处理的水量， 416.67m3/h; b 溶液浓度（按商品固体重量计） ， 10%；n 每日调制次数， 2 次。所以 : W 1=30 416.67/(417 10 2)= 1.5 m 3溶液池容积为 2 m 3 , 有效容积为 1.5 m 3， 有效高度为 1m，超高为 0.3m，溶液池的形状采用矩形，长宽高 =1.5 1
4、.0 1.3m. 置于室内地面上，池底坡度采用 0.03. 溶液池旁有宽度为 1.5m 工作台，以便操作管理，底部设放空管。2. 溶解池 ( 搅拌池 ) 容积 W2W2=0.3W1=0.3 1.5=0.45 m 3其有效高度为 0.5m, 超高为 0.3m, 设计尺寸为 1.0 1.0 0.8m, 池底坡度为 3%。 溶解池池壁设超高， 以防止搅拌溶液时溢出。溶解池为地下式，池顶高出地面 0.5m，以减轻劳动强度和改善工作条件。由于药液具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道以及配件都采用防腐措施。溶液池和溶解池材料采用钢筋混凝土材料，内壁涂衬以聚乙烯板。为增加溶解速度及保持均匀的浓度，采用机械搅
5、拌设备。使用中心固定式平桨板式搅拌机。3. 加药间和药库加药间和药库合并布置，布置原则为 : 药剂输送投加流程顺畅 , 方便操作与管理 , 力求车间清洁卫生 , 符合劳动安全要求 , 高程布置符合投加工艺及设备条件 . 储存量一般按最大投药量的期间的 15-30 天的用量计算。混凝剂为精制硫酸铝，每袋的质量为 40kg，每袋的体积为 0.5 0.4 0.2 m 3，投药量为 30g/ m 3 ，水厂设计水量为 416.67m3/h ，药剂堆放高度为 1.5m，药剂贮存期为 30d。硫酸铝袋数 N = 24Qut/1000W = 24 416.67 30 30/(1000 40) 225 袋有效
6、堆放面积 A = NV/1.5 （ 1-e ）=225 0.5 0.4 0.2/ （ 1.5 0.8 ） =7.5 3.3 管式静态混合器计算过程 ：1. 设计流量每组混合器处理水量为 :10000 m 3 /d=416.7m 3 /h=0.116 m 3 /s 2. 水流速度和管径由流量为 416.7 m 3 /h ，查水力计算表得 :v=1.21m/s, 管径 350 mm, 1000i= 6.09. 3.4 栅格絮凝池3.4.1 反应设备的设计在絮凝池内水平放置栅条形成栅条絮凝池， 栅条絮凝池布置成多个竖井回流式， 各竖井之间的隔墙上，上下交错开孔，当水流通过竖井内安装的若干层栅条或栅条
7、时，产生缩放作用，形成漩涡，造成颗粒碰撞。栅条絮凝池的设计分为三段，流速及流速梯度 G 值逐段降低。相应各段采用的构件，前段为密网，中段为疏网，末段不安装栅条。3.4.2 平面布置及尺寸确定水厂设计流量为： Q=10000m3/d=0.116m 3/s 设絮凝时间为 12min , 得絮凝池的有效容积为：V=0.116 12 60 83.52m3设平均水深取 4.5m，得池的面积为：A=5.452.83 =18.56m2竖井流速取 0.12m/s, 得单格面积为： f=12.0116.0 =0.93m2 , 取 0.93m2设每格宽 0.93m，边长采用 1.0m, 则每格面积为 0.93m2
8、由此得分格数为： n=93.056.18 =20 为配合沉淀池尺寸，采用 23 格实际絮凝时间为： t=116.0235.493.00.1 =848s=14.1min 池的平均有效水深为 4.5m, 取超高 0.45m, 泥斗深度 0.65 得池总高度为： H=4.5+0.45+0.65=5.6m 平面布置形式：采用 23 格，如下图 1 所示。图 1 栅条絮凝池平面示意图竖井尺寸采用 1.0m 0.93，内墙用木板厚度取 0.03m，外墙厚度取 0.2m 池子总长 L=0.93 6+0.03 5+0.2 2 6.13m,取 6.0m 宽 B=1.0 4+0.03 3+0.2 2=4.5m 絮
9、凝池分为三段：前段放密栅条，过栅流速 1 0.25 /v m s栅 ，竖井平均流速 1 0.12 /v m s井 ；中段放疏栅条，过栅流速 2 0.22 /v m s栅 ，竖井平均流速 2 0.12 /v m s井 ；末段不放栅条，竖井平均流速 0.12 /m s 。前段竖井的过孔流速为 0.30.20m/s，中段 0.20.15m/s，末段 0.10.14m/s。过栅流速 :前段 0.30 0.25m/s, 中段 0.25 0.22m/s,3.4.3 栅条设计选用栅条材料为钢筋混凝土，断面为矩形，厚度为 50mm，宽度为 50mm。前段放置密栅条后竖井过水断面面积为 :A 1=1VQ=25.
10、0116.0 =0.464m2竖井中栅条面积为 :A 1 栅 =0.93-0.464=0.466m2单栅过水断面面积为 :a1=1.0 0.05=0.05m 2所需栅条数为： n=11aA =0.466/0.05=9.32 ，取 10 根两边靠池壁各放置栅条 1 根，中间排列放置 8 根，过水缝隙数为 9 个平均过水缝宽： S1=(930-10 50)/9=0.048m 2实际过栅流速 :V=0.116/(9 0.048 1.0)=0.27m/s1) 中段放置疏栅条后竖井过水断面面积为： A2=2VQ =22.0116.0 =0.53m2竖井中栅条面积为： A 2=0.93-0.53=0.4m
11、 2 单栅过水断面面积为： a2=1.0 0.05=0.05m2 所需栅条数为： n=22aA =0.4/0.05=8.0, 取 8 根两边靠池壁各放置栅条 1 根，中间排列放置 6，过水缝隙数为 7平均过水缝宽 S1=(930-8 50)/7=0.076m2实际过栅流速 : v2=0.116/(7 0.076 1.0)=0.22m/s 3.4.4 竖井隔墙孔洞尺寸竖井隔墙孔洞的过水面积流速流量孔洞高度 h=宽面积过水洞流速按进口 0.3m/s 递减到出口 0.1m/s 计算得各过水洞的尺寸流速如下表：第一段分格编号 1 2 3 4 5 6 7 孔洞高宽0.39x1.0 0.41x1.0 0.
12、44x1.0 0.48x1.0 0.52x1.0 0.55x1.0 0.57x1.0 流 速（ m/s）0.3 0.28 0.26 0.24 0.22 0.21 0.20 第二段分格编号 8 9 10 11 12 13 14 孔洞高宽0.57x1.0 0.60x1.0 0.64x1.0 0.68x1.0 0.73x1.0 0.75x1.0 0.77x1.0 流 速（ m/s）0.20 0.19 0.18 0.17 0.16 0.15 0.15 第三段分格编号 15 16 17 18 19 20 21 孔洞高宽0.83x1.0 0.83x1.0 0.89x1.0 0.89x1.0 0.97x1.
13、0 0.97x1.0 1.05x1.0 流 速（ m/s）0.14 0.14 0.13 0.13 0.12 0.12 0.11 分格编号 22 孔洞高宽1.16x1.0 流 速（ m/s）0.10 3.4.5 各段水头损失2 21 21 2 1 2 ( )2 2v vh h h mg g式中 h各段总水头损失， m；h1每层栅条的水头损失， m；h2每个孔洞的 水头损失， m；1栅条阻力系数，前段取 1.0，中段取 0.9；2孔洞阻力系数，取 3.0；1v竖井过栅流速， m/s；2v各段孔洞流速， m/s。中段放置疏栅条后1) 第一段计算数据如下：竖井数 7 个，单个竖井栅条层数 3 层，共计
14、 21 层；过栅流速 1v 栅 =0.258m/s；竖井隔墙 7个孔洞， 过孔流速分别为 v1孔 =0.30m/s , v 2孔 =0.28m/s , v3孔 =0.26m/s,v4孔 =0.24m/s , v 5孔 =0.22m/s , v6 孔 =0.21m/s , v7 孔 =0.20m/s , 则2 21 21 2 1 22 2v vh h hg g=21 1.08.92258.0 2 +3.0 78.922.021.022.024.026.028.03.0 2222222=0.53m第二段计算数据如下：竖井数 7 个，每个设置栅条板 2 层，总共栅条板层数 =14；过栅流速 v2 栅
15、 =0.23m/s；竖井隔墙 7个孔洞， 过孔流速分别为 v1孔 =0.20m/s , v 2孔 =0.19m/s , v3孔 =0.18m/s,v4孔 =0.17m/s , v 5孔 =0.16m/s , v6 孔 =0.15m/s , v7 孔 =0.15m/s , 则2 21 21 2 1 22 2v vh h hg g=14 0.98.9223.0 2 +3.0 78.9215.015.016.017.018.019.02.0 2222222=0.25m2) 第三段计算数据如下：水流通过的孔洞数为 8， 过孔流速为 v1孔 =0.14m/s , v2 孔 =0.14m/s , v3 孔
16、 =0.13m/s,v4 孔 =0.13m/s , v 5孔 =0.12m/s, v6孔 =0.12m/s, v7 孔 =0.11m/s , v8 孔 =0.10m/s, 则222 2 2vh hg=3.0 58.9210.011.012.012.013.013.014.014.0 22222222=0.09m 3.4.6 各段停留时间第一段 t1QV 1 =116.075.493.00.1 =253s=4.2min第二段 t2QV 2 =116.075.493.00.1 =253s=4.2min和第三段 t3=QV 3 =116.085.493.00.1 =288s=4.8min3.4.7 水力校核G= hT当 T=20。 C 时， 31 10 Pa s表 4 水力校核表段号 停
