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1、新水厂水处理构筑物计算方案1.1 配水井设计计算1. 设计参数配水井按近期规模建造，设计规模为2250m3/h；二期工程增设一组，总设计规模为4500m3/h。近期采用2个格栅配水井，一用一备。2. 设计计算（1）配水井尺寸 本设计采用矩形配水井，配水井内设有格栅，可拦截原水中的杂质，选用2台XWB系列背靶式格栅除污机， 型号XWB-2-2，近期一用一备，并排布置，远期2台同时使用。外形尺寸A=2m,格栅间隙选用10mm,栅条宽度10mm,间隙数为。栅前水深，格栅宽度为：过栅流速为过栅水头损失： 池长L：设计停留时间取1min，则有 （2）进水管管径配水井进水管的设计流量为，查水力计算表知，当
2、进水管管径时，（在1.01.5范围内）。（3）配水管管径由前面计算可知，每个后续处理构筑物的分配流量为，查水力计算表可知，当配水管管径时，。（4）配水井设计配水井尺寸为：。1.2混合工艺设计计算考虑设絮凝池2座,混合采用管式混合器。设水厂配水井至絮凝池的距离为10米。1.进厂管管径的确定一泵房至水厂的进厂管按远期设计水量考虑，进厂管拟采用两条钢管并行，但近期水只由其中一根管输送。远期设计水量为考虑一条管检修时，另一根管能通过75%的流量查水力计算表，选用DN800的钢管两根,一根管检修时管内流速为1.86m/s，1000i=5.00，远期正常流速为1.24m/s, 1000i=2.20,近期流
3、量从一根钢管中过水，其流速为1.24 m/s, 1000i=2.22，满足不淤流速要求。2.管式混合器本设计推荐采用管式静态混合器，管式静态混合器示意图见图1.1。图1.1 管式静态混合器与进厂管匹配，采用2个公称直径DN600的玻璃钢JT型管式静态混合器（如图3.2.1），每根进厂管上装一个。每组混合器处理水量为，管外径为618mm，三节式，单节长770mm，管长为2310mm，水头损失约为，采用法兰式连接。1.3投药工艺及投药间的设计计算1. 设计参数加药间及药库按照净水厂远期规模设计。远期设计流量为关于混凝剂种类的选择以及最佳投药量的确定应通过实验确定，本设计参照株洲市的情况（其原水水质
4、为：浊度30900度；水温330）。选用液态聚合氯化铝为混凝剂，原液浓度为12%，药液投加浓度也取12%，最大投加量为30mg/L，平均投加量为25mg/L。（1）原液池：考虑4天储量，按远期设计一次性建成，则其容积为：式中 混凝剂最大投加量，远期设计流量，为原液浓度，取12。每日调制次数，本设计取1/4次。原液池分两格，有效水深取2.2m，考虑超高为0.3m。则原液池单格尺寸为LBH5m5m2.5m，池子建为半地下式，池顶离地面高1.0 m，近期根据实际情况使用。原液池采用钢筋混凝土池体，池底坡度为2.5%，并设DN200的排渣管一根，内壁涂衬环氧玻璃钢（防腐）。（2）溶液池:溶液池的容积：
5、式中混凝剂最大投加量，近期设计流量，为混凝剂的投加浓度，取12。每日的投加次数，一般不超过三次，本设计取2次。溶液池有效水深取1.4m，考虑超高为0.4m。则溶液池单池尺寸为LBH2.2m2.2m1.8m，池子建为半地下式，溶液池设三个，远期二用一备，近期一次使用一个池子，三个池子交替使用。溶液池采用钢筋混凝土池体，内壁涂衬环氧玻璃钢（防腐），池底坡度为2.5%，并设DN200的排渣管一根。（3）溶液池的搅拌装置：溶液池为保证药液浓度均匀，采用机械搅拌，每池设ZJ-700型折桨式搅拌机一台，功率为3KW,转速为85r/min。投药管采用硬聚氯乙烯管。（4）计量泵加药采用计量泵湿式投加，总流量为
6、：近期拟选用2台，1用1备，预留远期泵安装位置。选用J-ZM630/0.6型隔膜计量泵，单台的设计流量为630L/s，排出压力0.4-0.6，泵速126次/min,电机功率0.75KW。远期增设一台，两用一备。（5）其他设备若有条件的话，设置药剂自动投加系统，从而实现从药剂配制、中间提升到计量投加整个过程的自动控制。（6）加药间布置为便于管理，加药间与加氯间合建，具体布置图见图1.2。 1.2 加药间平面布置（单位：mm）1.4反应（絮凝）工艺设计计算絮凝池考虑采用折板絮凝池或栅条絮凝池,具体选哪个,通过技术经济比较后确定。1.1.1折板絮凝池的设计计算1. 设计参数水厂处理构筑物的设计水量为
7、5.4=0.625。絮凝池近期考虑两组,每组设2池,每组设计水量为0.3125m3/s，单池处理水量为0.15625 m3/s。，采用三段式，总絮凝时间17.78min，第一段为相对折板,第二段为相对折板,第三段为平行直板。考虑与沉淀池合建，每组池宽取16m，两池之间的隔墙厚取200mm，则单池宽度7.9m，絮凝池布置如图1.3。 图1.3 折板絮凝池斜管沉淀池布置絮凝池有效水深H0采用3.2m，折板宽采用500mm，夹角90，板厚60mm。折板示意图如下： 图1.4 折板大样图2. 设计计算：（1）第一絮凝区:设通道宽为0.8m,设计峰速采用0.32m/s,则峰距: 谷距: 。第一絮凝区折板
8、布置如图1.5：图1.5 第一絮凝区折板布置图侧边峰距:侧边谷距: 中间部分谷速: 侧边峰速: 侧边谷速: 水头损失计算: 中间部分:渐放段损失:渐缩段损失:按图布置,每格设有18个渐缩和渐放,故每格水头损失:h=18(0.0021+0.0046)=0.1206m。 侧边部分:渐放段损失: m。渐缩段损失: m每格共6个渐缩和渐放,故=6(0.00098+0.0023)=0.01968m。 进口及转弯损失:共1个进口,3个上转弯,4个下转弯,上转弯处水深H4为0.64米,下转弯处水深为H3=0.9米,进口流速取0.3m/s。上转弯流速为: ,下转弯流速: 上转弯取1.8,下转弯及进口取3.0,
9、则每格进口及转弯损失之和为:m 总损失:每格总损失: 第一絮凝区总损失: 第一絮凝区停留时间: 第一絮凝区平均G值:（2）第二絮凝区:第二絮凝区采用平行折板，折板间距等于第一絮凝区的中间部分峰距，即0.61m,通道宽取1.2米。布置形式如下图1.6:图1.6 第二絮凝区折板布置图，中间部分峰速：侧边峰距:侧边谷距: 侧边峰速侧边谷速水头损失计算: 中间部分:一个90弯头的水头损失按图布置,共有30个/每格,则每格水头损失. 侧边部分渐放段损失: 渐缩段损失: 每格共有6个渐缩和渐放,故h=6(0.00043+0.00103)=0.00876m。 进口及转弯损失:共有1个进口,3个上转弯,4个下
10、转弯,上转弯处水深H4为0.64米,下转弯处水深为0.9米,进口流速取定为0.2m/s。上转弯处流速：下转弯处流速为: 。上转弯取1.8,进口及下转弯取3.0,则每格进口及转弯损失为:每格总损失为: .第二絮凝区总损失为: 第二絮凝区的停留时间: 平均速度梯度G值: （3）第三絮凝区:本区采用平行直板,板厚为80mm,隔板间距1200mm。具体布置见图: 图1.7 第三絮凝区隔板布置图平均流速取0.10m/s则通道宽度为: 水头损失:共1个进口5个转弯,流速采用0.1m/s, =3.0,则单格损失为: 。总水头损失为：停留时间为: 平均G值为: （4）各絮凝段主要指标絮凝段絮凝时间(min)水
11、头损失(m)G(s-1)GT值第一絮凝段1.30.37961119.53.08104第二絮凝段6.470.1561.32.47104第三絮凝段7.010.018420.60.87104合计17.780.5475670.67.53104（5）各絮凝区进水孔 第一絮凝区进口流速取，则第一絮凝区进水孔所需面积为：进水孔宽取0.65m，高取0.8m。 第二絮凝区进口流速取，则第二絮凝区进水孔所需面积为：进水孔宽取0.625m，高取1.2m。 第三絮凝区进口流速取，则第三絮凝区进水孔所需面积为：三区进水孔宽取0.7m，高取1.86m。 第三絮凝区出口流速取，则第三絮凝区出水孔所需面积为：出水孔设2个，每
12、个宽取0.78m，高取1.0m。（6）排泥设施:采用多斗重力两边排泥方式，管材采用钢管，排泥周期根据运行情况确定，始端泥少，周期可取较长，小于7d即可。每根排泥管管端设一个手动杠杆式快开阀门。1.1.2栅条絮凝池设计计算1设计参数:絮凝池分两组,每组设两池，每组的处理水量为1125=0.3125,絮凝时间取15min,絮凝池分三段: 竖井平均流速，前段放密栅条,过栅流速=0.27m/s,；中段放疏栅条,过栅流速为；末段不放栅条。前段竖井的过孔流速0.30-0.20m/s,中段0.2-0.15m/s,末段0.1-0.14m/s。2设计计算：（1）池体尺寸：絮凝池的容积W为:W=Qt=0.1562
13、51560=140.6m3絮凝池的平面面积A:为与沉淀池配合,絮凝池有效水深取1.0米，则絮凝池平面尺寸絮凝池单个竖井的平面面积f为: 为与沉淀池的宽度相配合，取竖井的长L=1.20米,宽b=1.00米.单个竖井的实际平面为，竖井个数n为: 个,为便于布置,取30个。（2）竖井内栅条的布置:选用栅条材料为工程塑料,断面为矩形,厚度为50mm,宽度为50mm。 前段放置密栅条后（栅条缝隙为50mm）: 竖井过水面积为: 竖井中栅条面积为: ，竖井中栅条面积为: ，需栅条数：栅条沿竖井长度方向放置需根，取11根栅条沿竖井宽度方向放置需根, 取13根单栅过水断面面积：栅条沿竖井长度方向放置：，所需缝
14、隙数为个，取10个。故两边靠池壁各放置栅条1根,中间排列放置9根,过水缝隙为10个。栅条沿竖井宽度方向放置：，所需缝隙数为个，取12个。故两边靠池壁各放置栅条1根,中间排列放置11根,过水缝隙为12个。中段设置疏栅条后（栅条缝隙为80mm）:竖井过水面积为:竖井中栅条面积为: ，需栅条数：栅条沿竖井长度方向放置需根，取9根栅条沿竖井宽度方向放置需根，取10根单栅过水面积栅条沿竖井长度方向放置，所需缝隙数为个，取8个，故两边靠池壁各放置栅条2根,中间排列放置7根,过水缝隙为8个。栅条沿竖井宽度方向放置，所需缝隙数为个，取9个，故两边靠池壁各放置栅条2根,中间排列放置8根,过水缝隙为9个。（3）絮
15、凝池的总高:絮凝池的有效水深为1.0米,取超高为0.3米,池底设泥斗及快开阀排泥.泥斗深取0.6米,则池的总高H为:H=1.0+0.3+0.6=1.9m。单格絮凝池的长、宽： 。絮凝池的布置见下图1.8所示：注：图中各格的数字作为水流依次通过竖井的编号,顺序(如箭头所示),开孔按水流流向上下交替。上孔上缘在最高水位以下，下孔下缘与排泥槽齐平，单个竖井的池壁壁厚考虑200mm。（4）竖井隔墙的孔洞尺寸：竖井隔墙孔洞的过水面积：，如1竖井的孔洞面积。取孔的尺寸为:BH=1.0m0.52m，竖井1-10为前段，竖井11-20为中段，竖井21-28为末段，根据每段的过孔流速要求确定其余各孔的尺寸见表1
16、.9:图1.8栅条絮凝池布置示意图表1.9栅条絮凝池过水孔洞尺寸竖井编号孔的尺寸HB/m过孔流速/m/s1#1.00.520.302#1.00.540.293#1.00.550.284#1.00.580.275#1.00.600.266#1.00.650.247#1.00.680.238#1.00.710.229#1.00.740.2110#1.00.780.2011#1.00.780.2012#1.00.820.1913#1.00.820.1914#1.00.870.1815#1.00.870.1816#1.00.920.1717#1.00.920.1718#1.00.980.1619#1.
17、00.980.1620#1.01.040.1521#1.01.120.1422#1.01.120.1423#1.01.200.1324#1.01.200.1325#1.01.300.1226#1.01.300.1227#1.01.420.1128#1.01.420.1129#1.00.560.10 30#1.00.560.10 （5）水头损失计算:.前段计算数据如下: 竖井数为10个,单个竖井栅条层数为3层,共计30层, =1.0,过栅流速竖井10个孔洞, 过孔流速分别为:0.3m/s, 0.29m/s, 0.28m/s, 0.27m/s, 0.26m/s, 0.24m/s, 0.23m/s
18、，0.22m/s， 0.21m/s，0.20m/s.中段计算数据如下:竖井个数为10个,分别布置2, 2, 2, 2, 2， 2，1 1, 1, 1, 1层栅条.共计15层. 过栅流速;竖井隔墙有10个孔洞,过孔流速分别为:0.20m/s, 0.19m/s, 0.19m/s, 0.18m/s , 0.18m/s ,0.17m/s,0.17m/s ,0.16m/s, 0.16m/s, 0.15m/s。.第三段计算数据如下:水流通过孔数为10个,过孔流速分别为0.14m/s, 0.14m/s ,0.13m/s, 0.13m/s, 0.12m/s, 0.12m/s,0.11m/s, 0.11m/s,
19、0.10m/s ,0.10m/s。.总损失计算如下: H=（6）各段停留时间:第一段: 第二段: 第三段: （7） G值:,当温度为20时, ,第一段: 第二段: 第三段: 平均。1.5 沉淀工艺设计计算 本设计推荐采用斜管沉淀池，布置图见絮凝沉淀池设计图1.3。1设计参数近期采用2组。每组沉淀池的设计水量（包括8%自用水量）为。单池净宽采用16m，表面负荷取，颗粒沉降速度，斜管材料采用厚0.4mm塑料板热压六边形蜂窝管，内切圆直径d=30mm，水平倾角。2.设计计算（1）清水区面积:，其中斜管结构占用面积按3%计,则实际清水区需要面积:A=，为了配水均匀,同时考虑到配套吸泥机的型号，采用斜管
20、区平面尺寸为11.4m,使进水区沿11.4m长一边布置.（2）斜管长度 管内流速: 管内长度: 考虑管端紊流,积泥等因素,过渡区采用250mm. 斜管总长:,按1000mm计.（3）池子高度:保护高度取0.3m清水区取1.2m布水区取1.9m（包含0.1m梁高度）斜管高度h=m积泥区与吸泥机运行区共取0.5m总高度H=0.3+1.2+1.9+0.87+0.5=1.77m（4）沉淀池的进水设计进水采用穿孔墙布置，尽量做到在进水断面上水流的均匀分布，避免已形成的絮体破碎。单座池墙长11.4m，布水花墙区高1.8m，布水墙如图1.9。图1.9 穿孔布水墙根据设计手册：当进水端用穿孔配水墙时，穿孔墙在
21、池底积泥面以上0.30.5m处至池底部分不设孔眼，以免冲动沉泥。本设计采用0.6m。 单个孔眼的面积：孔眼尺寸考虑施工方便，采用尺寸：15cm8cm。（宽8cm,高15cm） 孔眼总面积:孔眼流速采用，孔眼总数：个，取260个 孔眼布置：孔眼布置成5排，每排孔眼数为个。水平方向孔眼的间距取185mm，竖直方向最低孔距泥面为0.6m，则孔眼布置在布水区靠上的1.2m范围内，竖向间距为90mm。（5）沉淀池的集水系统：沉淀池的出口布置要求在池宽方向上均匀集水，并尽量滗取上层澄清水，减小下层沉淀水的卷起，目前采用的办法多为采用指形槽出水。 指形槽的个数 ： 本设计沿池长11.4m的边布置N=6条长9
22、.4m的集水槽，指形槽的中心距 ： 指形槽中的流量：，考虑到池子的超载系数为20。 指形槽的尺寸：槽宽，为便于施工，取。则堰上负荷为：500起点槽中水深：终点槽中水深：为便于施工，槽中水深统一取。 槽的高度：集水方法采用锯齿形三角堰自由出流方式，槽的超高取0.12m,跌落高度取0.10m。则指形槽的总高度（说明：该高度为三角堰底到槽底的距离）。 三角堰的计算：采用钢板焊制的三角堰集水槽，取堰高为0.1225m，堰宽为0.245m。a. 每个三角堰的流量:堰上水头取0.05m，则b三角堰的个数：个，考虑池子的超载系数为20%，取460个。池子总集水堰长为，则三角堰的中心距：。 集水总槽的设计：集
23、水槽的槽宽，为便于施工，取m。起点槽中水深：终点槽中水深：为便于施工，槽中水深统一取0.88m。自由跌水高度取0.10m。则集水槽的总高度为：，为便于与后续构筑物的连接，采用出水斗出水。出水斗底板取低于排水槽底0.5m.,出水斗的平面尺寸取为1.5m1.5m。(6)沉淀池出水管 单池水量，拟取DN800的钢管，查水力计算表，对应流速为，符合要求。(7)沉淀池排泥：排泥是否顺畅关系到沉淀池净水效果，当排泥不畅、泥渣淤积过多时，将严重影响出水水质。排泥方法有多斗重力排泥、穿孔管排泥和机械排泥。机械排泥具有排泥效果好、可连续排泥、池底结构简单、劳动强度小、操作方便可以配合自动化等优点。故本设计采用虹
24、吸式机械排泥。采用型斜管沉淀池虹吸式吸泥机，配套斜管区（包括墙厚）实际宽度为16m。 (8)放空管管径确定：沉淀池放空时间取3h，则放空管管径取DN300。3.复算雷诺数以及沉淀时间:,(沉淀时间T一般在48min之间)1.6 过滤工艺设计计算过滤工艺拟采用V型滤池或普快滤池，具体采用哪种方案需通过设计计算后方可确定。1.6.1 V型滤池的设计计算1. 设计参数：设计水量（包括8%水厂自用水量）为：设计滤速采用。强制滤速=。滤池采用单层石英砂均粒滤料，冲洗方式采用：先气冲洗，再气-水同时冲洗，最后再用水单独冲洗。根据设计手册第三册P612表9-8确定各步气水冲洗强度和冲洗时间，具体参数如下：（
25、1）冲洗强度第一步气冲冲洗强度；第二步气-水同时反冲洗,空气强度,水冲洗强度；第三步水冲洗强度。（2）冲洗时间第一步气冲洗时间,第二步气-水同时反冲洗时间,单独水冲时间；冲洗时间共计为: ；冲洗周期,反冲洗横扫强度为。2. 设计计算：（1）池体设计:滤池工作时间：(式中未考虑排放初滤水)。滤池总面积F:滤池分格:查表，采用法国德力曼公司标准池型,为便于节省用地,选双格V型滤池,池底板用混凝土,拟用并列的两组滤池，每组2座池，共4座，每座面积,每池分两格，单格宽,长,实际面积,实际总面积 m2。实际滤速校核强制滤速:。滤池的高度确定:滤池超高,滤层上水深,滤层厚度，承托层厚取，滤板厚取，滤板下气
26、水室高度取，进水系统跌差。滤池的总高度为:滤头及滤板 底部配水系统采用长柄滤头，材质为ABS工程塑料，内径21mm，缝隙面积3。每平米安装40个滤头，则总缝隙面积与滤池面积之比=，符合要求。单格滤池安装。 设计中，滤板采用预制混凝土板。滤板与滤板之间和滤板与滤壁之间有20mm的安装缝隙，滤板尺寸采用1140mm1000mm，每块滤板按86布置滤头数， 滤板厚100mm，单格滤池共布置38=24块滤板。水封井的设计:滤池采用均粒滤料,均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算:式中: 20时为0.0101;所以根据经验,滤速为8-10m/h时,清洁滤料层水头损失一般为30-40cm,计算值比经验值低
27、,取经验值的底限30cm为清洁滤料层的过滤水头损失。正常过滤时,通过长柄滤头的水头损失,忽略其他水头损失,则每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为: 。考虑过滤过程中的水头损失，水封井水面标高应与滤料层底面标高基本持平，本设计取水封井水面标高高于滤料层底面0.1m。每座滤池的过滤水量:。取溢流堰堰上水深取0.2m，则按薄壁无侧收缩非淹没出流堰计算堰宽，由于为薄壁堰，堰厚B/h0.67，取为0.06m。滤后水出水管为淹没出流，槽内水深在出水管径22.5倍之间，考虑过滤水头1.8-2.1m左右，故水深取为1.9m，所以溢流堰高为1.7m，考虑0.3m的超高，水封井高取为2.2m。所以水封井尺寸定为L
28、BH=1.8m1.0m2.2m（2）进水系统设计:进水渠道设计：a.进水总渠:4座滤池分成独立的两组,每组进水总渠过水流量按强制过滤流量计，流速V取0.35m/s，过滤流量：进水总渠过水断面积: 取1.050m2进水总渠宽1m,水面高1.050m b.每座滤池的进水孔:每座滤池由进水侧壁开3个进水孔,进水总渠的浑水通过三个进水孔进入滤池。两侧进水孔口在反冲洗时不关闭.中间进水孔孔口设闸门，由手电两用启闭机控制开启,在反冲洗时关闭,由侧孔供给反冲洗表扫用水。调节阀门的开启度,使其在反冲洗时的进水量等于表扫水用水量。孔口面积按孔口淹没出流公式计算.其总面积按滤池强制过滤水量计算，孔两侧水位差取0.
29、1m,则孔口总面积：2个侧孔面积及表面扫洗水量的计算:单个孔口宽中间孔口设闸门： 孔口宽c.每座滤池内设的薄壁堰:为保证进水的稳定性,进水总渠引来的浑水经过矩形薄壁堰进入每座滤池内的配水渠,再经滤池内的配水渠分配到两侧的V型槽。矩形薄壁堰堰宽取,厚取70mm，与进水总渠平行设置,相距0.58m,堰上水头根据矩形薄壁堰的流量公式（m=0.42）进行计算, d.每座滤池的配水渠:进入每座滤池的浑水经过薄壁堰溢流至配水渠,由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽.滤池配水渠宽,渠高为0.80m,渠长.当渠内水深时,流速(进来的浑水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去,每侧流量为) ：,满足要求。配水渠过水能力校核:配水渠的水力半径:配水渠的水力坡降:渠内水面降落量:因为配水渠最高水位1.1 Q反气=56.83 出口压力78.4kPa，所需轴功率107KW,所配电动机功率为132KW,配用电机为Y315M3-6。 1.6.2 虹吸滤池设计1设计参数设计水量为：，采用2座虹吸滤池，单座设计水量为正常滤速取10,冲洗周期为24h。反冲洗强度，滤料膨胀率为45%。2设计计算（1）滤池面积及尺寸的确定滤池总面积为： 滤池共分为6格，单格面积为： 取单格宽为4m，长为5m，单格实际面积为 实际滤速： 冲洗时滤速： （2）进水虹吸管： 一个滤池冲洗时虹吸管进水量为：