水廠水處理構(gòu)筑物設(shè)計計算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u26722水廠水處理構(gòu)筑物設(shè)計計算過程案例 1139351.1水廠設(shè)計規(guī)模與設(shè)計方案 1205681.1.1供水水量確定 1212801.2配水井設(shè)計計算 28171.2.1設(shè)計說明 230541.2.2配水井計算 282801.3混合裝置設(shè)計 3109821.3.1設(shè)計說明 3309191.3.2進(jìn)水管流速計算 3142611.4絮凝池設(shè)計 4280741.4.1設(shè)計說明 4282221.4.2絮凝池設(shè)計計算 4217851.5沉淀池設(shè)計 12140691.5.1設(shè)計說明 1275621.5.2設(shè)計計算 1258881.6濾池設(shè)計 14281411.1.1設(shè)計說明 14323631.1.2設(shè)計計算 14121771.7清水池設(shè)計 19196991.7.1設(shè)計說明 1962071.7.2設(shè)計計算 19271881.7.3清水池消毒接觸時間校核 211.1水廠設(shè)計規(guī)模與設(shè)計方案1.1.1供水水量確定（1）綜合生活用水經(jīng)過查找規(guī)范，臨夏縣為甘肅省黃河以東地區(qū)，為=2\*ROMANII型小城市三區(qū)地區(qū)，其最高日居民綜合生活用水定額為50至120L/（人˙d）。Q1=qNf=120×20000=2400000L/d=2400m3/d式6-1-1（2）工業(yè)企業(yè)用水依據(jù)任務(wù)書，工業(yè)企業(yè)用水按Q2=7000m3/d考慮。（3）其他用水澆灑市政道路與廣場和綠地、管網(wǎng)漏損量、未預(yù)見水量估算量為Q3=600m3/d（4）最高日用水量城市的最高日用水量，即所供水地區(qū)各項用水水量之和。Qd=（5）凈水廠設(shè)計水量水廠設(shè)計水量由最高日用水量和水廠自用水量兩部分組成，其中水廠自用水量按最高日用水量的5%-10%考慮，本設(shè)計中按10%考慮，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，遠(yuǎn)期用水按凈水廠設(shè)計水量的1.5倍考慮。Q=QQ近=Q=10000m3/d式6-1-4Q遠(yuǎn)=1.5Q近=15000m3/d式6-1-51.2配水井設(shè)計計算1.2.1設(shè)計說明本設(shè)計當(dāng)中在混合工藝前設(shè)置圓形堰式配水井，以分配水量。1.2.2配水井計算（1）進(jìn)水管管徑進(jìn)水管的流速應(yīng)當(dāng)控制在V1=0.95m/s，其管徑計算如下D1式中：（2）出水管管徑出水流量為Qi=0.5×Q=0.06(mD2式中：（3）進(jìn)水井直徑進(jìn)水井的水流的上升速度定為0.3m/s，則進(jìn)水井的直徑為D3(4)堰上水頭進(jìn)水井周長為L=B=出水堰按照薄壁堰計算，流量系數(shù)m0取0.42，則堰上水頭為H1(5)出水井直徑為了方便檢修人員對配水井進(jìn)行檢修，出水井的寬度取為0.8m，則出水井的直徑為D4(6)配水井高度溢水堰的高度取為H進(jìn)水井的水深為H出水井的水深為H出水井的超高H5取為0.5，則配水井的高度為H1.3混合裝置設(shè)計1.3.1設(shè)計說明管式混合器是一種常見的高效混合裝置，固定在管道內(nèi)使藥劑在管道內(nèi)瞬間混合，本設(shè)計當(dāng)中選用鋼制的管式混合器。管式混合器具有無需外加動力、高效便捷、水頭損失小等特點。1.3.2進(jìn)水管流速計算設(shè)兩根15m長DN300的鋼管作為進(jìn)水管即d1=300mm，流量為Qs查看水力計算表，采用內(nèi)插法，可得，V=0.87m/s，其相應(yīng)的水力坡降i=3.99‰混合管的水頭損失h=il=3.99‰×15=0.060m<0.3m式6-3-2說明僅靠管內(nèi)水流不能達(dá)到充分混合的要求，故需要在管內(nèi)設(shè)置專門的管道混合器。設(shè)備選型通過比選，本設(shè)計當(dāng)中混合裝置選用GJH－300型管式靜態(tài)混合器，其相關(guān)參數(shù)表6-2：表6-2混合裝置設(shè)備選型管徑DN(mm)投藥口d(mm)管長L(mm)法蘭尺寸（mm）流速(m/s)流量(m3/s)總損失(m)D0DD1D2bnd0300251650300440400368281223<10.0730.076圖1.2管式混合器計算草圖1.4絮凝池設(shè)計1.4.1設(shè)計說明本設(shè)計當(dāng)中，絮凝工藝擬選用廊道式水力旋流網(wǎng)格絮凝池，該類型絮凝池具有結(jié)構(gòu)牢靠，節(jié)省藥劑，適用水質(zhì)范圍廣，絮凝效果良好等特點。1.4.2絮凝池設(shè)計計算（1）單池水量計算本設(shè)計當(dāng)中，絮凝池擬設(shè)計兩座，即單池水量為q=Qs（2）絮凝池參數(shù)設(shè)計①設(shè)計坡度廊道內(nèi)設(shè)置水力旋流網(wǎng)格絮凝設(shè)備，廊道的起始端水深設(shè)為h起=1.50m,末端的水深設(shè)為h末=1.70m。單組池體寬度設(shè)為B=8.00m沿著絮凝池的長度方向設(shè)12段廊道，每段長B。單組池體廊道的總長度為L=B×n=8.00×12=96m式6-4-2池體設(shè)計坡度為i=h②廊道水深廊道水深廊道起段水深Hn起=Hn-1末廊道末端水深Hn末=Hn起+Bi式6-4-4以第一廊道末端水深為例H廊道平均水深Hn以第一廊道平均水深為例H1③廊道寬度與流速bn以第一廊道寬度為例b按照設(shè)計參數(shù)的規(guī)定選用各級廊道水流速度，以滿足池內(nèi)水流速度。取第一廊道內(nèi)水流速度v1=0.15m/s,得計算廊道寬度b1，=0.28m,取實際寬度b1=0.30，其實際水流速度為v1=0.14m/s④停留時間Tn以第一廊道停留時間為例T依據(jù)相同方法將其余各廊道計算值入表6-3所示：表1.3廊道寬度、流速、停留時間計算廊道序號設(shè)計流速（m/s）寬度（m）實際流速（m/s）停留時間（s）平均水深（m）計算值采用值10.150.280.300.1451.401.4120.140.300.300.1457.201.4330.130.320.300.1457.601.4440.120.340.350.1268.131.4650.110.370.350.1269.071.4860.110.370.350.1269.531.4970.100.400.400.1080.531.5180.090.440.400.1081.071.5290.090.430.400.1082.131.54100.080.480.450.0993.601.56110.080.470.450.0894.801.58120.080.470.450.0895.401.594.50905.47上述計算是未安裝水力旋流網(wǎng)格絮凝裝置的時候往復(fù)式隔板絮凝池池體的水力計算，總絮凝時間為T總=905.47/60=15.09(min),滿足規(guī)定當(dāng)中絮凝時間在15min-18min之間的要求。故而廊道的預(yù)設(shè)置是合理的，具體布置參照圖1.3圖1.3廊道式水力旋流網(wǎng)格絮凝池計算草圖⑤池長考慮絮凝池的隔墻厚度為0.2m,池長的計算為：L=b⑥絮凝池總高度H=H式中：H—絮凝池總高度HH⑦廊道末端轉(zhuǎn)彎處寬度廊道末端轉(zhuǎn)彎處寬度宜與該廊道寬度相同，具體見表6-3（3）彎道流速Vn彎將各廊道所得的設(shè)計寬度、實際流速、平均水深、彎道寬度等數(shù)據(jù)匯總在表1.4當(dāng)中，并且計算廊道流速。Vn彎以第一廊道的轉(zhuǎn)彎流速為例V計算方法相同，將結(jié)果匯總在表6-4當(dāng)中。（4）各廊道水頭損失hn廊=Rn=式中：VCRln—廊道長度Sh—廊道平均水深ξ—轉(zhuǎn)彎處局部水頭損失系數(shù)，取3以第一廊道水頭損失為例進(jìn)行計算。Rh其他各廊道水頭損失計算見表6-3，可得總水頭損失為：h總=hn表1.3廊道水力計算絮凝級數(shù)廊道段數(shù)設(shè)計寬度（m）實際流速（m/s）起端水深(m)平均水深(m)末端水深(m)彎道寬度(m)彎道處流速(m/s)沿程損失(m)局部損失(m)總水頭損失(m)停留時間(s)第一級10.30.141.41.411.420.30.160.000390.00410.004551.4020.30.141.421.431.430.30.160.000380.00410.004557.2030.30.141.431.441.450.30.160.000370.00400.004357.60合計0.001140.01220.0133171.20第二級40.350.121.451.461.470.350.140.000220.00280.003168.1350.350.121.471.481.480.350.140.000220.00280.003069.0760.350.121.481.491.50.350.130.000210.00270.002969.53合計0.000650.00830.0090201.73第三級70.40.101.51.511.520.40.120.000130.00200.002280.5380.40.101.521.521.530.40.110.000130.00200.002181.0790.40.101.531.541.550.40.110.000130.00200.002182.13合計0.000400.00600.0064243.73第四級100.450.091.551.561.570.450.100.000090.00150.001693.60110.450.081.571.581.580.450.100.000080.00150.001694.80120.450.081.581.591.60.450.100.000080.00140.001595.40合計0.000250.00440.0047283.80總計0.002440.030940.0334905.47（5）各級廊道的水力參數(shù)說明：水力計算以第一級廊道為例，其余數(shù)據(jù)見表6-4①各級反應(yīng)時間（見表6-3）T②各級速度梯度設(shè)第一級速度梯度G1級=80S-1第二級為G2級=50S-1第三級G3級=30S-1為第四級為G1級=15S-1③各級的總水頭損失依據(jù)速度梯度公式，可推出hn級以第一級廊道為例,16℃時，μ=1.162×10-4，水頭總損失為：h④各級設(shè)備的水頭損失hn級設(shè)備=hn級以第一級設(shè)備水頭損失為例h表1.4各級廊道水力參數(shù)參數(shù)項計算結(jié)果單位參數(shù)項計算結(jié)果單位一各級反應(yīng)時間TS三各級水頭損失?m1T1級171.201H1級0.1272T2級201.732H2級0.0583T3級243.733H3級0.0254T4級283.804H4級0.0072二各級速度梯度G（設(shè)定值）S-1四各級設(shè)備水頭損失?m1G1級801h1級設(shè)備0.11372G2級502h2級設(shè)備0.0493G3級303h3級設(shè)備0.01864G4級154H4級設(shè)備0.0025(6)絮凝設(shè)備的配置水力旋流網(wǎng)格絮凝設(shè)備規(guī)格如表6-5所示表1.5水力旋流網(wǎng)格絮凝設(shè)備規(guī)格及其參數(shù)序號型號規(guī)格水力旋流網(wǎng)格開孔比β1Ⅰ型JXL－２２０.５2Ⅱ型JXL－１７０.６3Ⅲ型JXL－１２０.７５將絮凝裝置配置在各級廊道當(dāng)中，通過其放置密度來配置各級流速以及水頭損失，以確定各級廊道當(dāng)中最終的網(wǎng)格設(shè)備的層數(shù)。①廊道過水?dāng)嗝嬗嬎愕谝焕鹊肋^水?dāng)嗝婷娣eS１S1＝b1第一段廊道有效過水面積S１水，選用Ⅰ型設(shè)備S１水＝S１②水流過設(shè)備流速第一廊道過設(shè)備流速V１設(shè)＝ｑＳ１水③第一廊道單層設(shè)備水頭損失（ξ設(shè)取值為1.0）ｈ１ｃ＝ξ設(shè)相同的計算方法，可計算其他廊道單層設(shè)備水頭損失ｈｈｈ④各級單層廊道水頭損失以第一級廊道單層設(shè)備水頭損失為例h1j⑤各級設(shè)備設(shè)置層數(shù)以第一級廊道設(shè)備設(shè)置為例n=h第一級廊道設(shè)備設(shè)置為10層，其他各級廊道計算見表6-6表1.6絮凝設(shè)備配置計算表絮凝級數(shù)廊道段數(shù)斷面面積sn(m2)裝置開孔比β過水面積Sn水（m2）實際過設(shè)備流速Vn設(shè)（m/S）過單層設(shè)備水頭損失hnc(m)每段層數(shù)第一級10.420.500.210.280.00411020.430.500.210.280.004030.430.500.220.280.0039小計0.012第二級10.510.600.310.200.0020920.520.600.310.190.001930.520.600.310.190.0019小計0.006第三級10.600.750.450.130.0009820.610.750.460.130.000930.620.750.460.130.0009小計0.003第四級10.700.750.530.110.0007220.710.750.530.110.000630.720.750.540.110.0006小計0.002為保護(hù)礬花，第四級最后廊道不放置絮凝裝置，將最后一段廊道中的裝置均勻放置在第三級廊道和第四級第一段廊道當(dāng)中，平面布置圖見圖6-4。（7）GT值校核h=hG=ρhGT=42.50×905.47=38482.48式6-4-23GT值符合該值在104—105的要求，即校核成功。1.5沉淀池設(shè)計1.5.1設(shè)計說明本設(shè)計當(dāng)中，沉淀池擬采用上向流斜管沉淀池，該類型沉淀池具有沉淀處理效果好、占地面積少、適用水量范圍廣、適用冬季需保溫的地區(qū)。1.5.2設(shè)計計算單池設(shè)計水量Qs=5500m3/d=0.07m3/s，水面上升流速v=2.5mm/s，顆粒沉降速度u0=0.3mm/s，斜管內(nèi)切圓直徑d=25mm，采用六邊形蜂窩狀塑料斜管，板厚0.4mm，傾角θ=60°，沉淀池有效系數(shù)φ=0.92。（1）清水區(qū)凈面積A，（2）斜管部分面積A=A，斜管部分平面尺寸：寬度B，取3.5m，長度L取7.5m。（3）進(jìn)水方式沉淀池進(jìn)水從邊長一側(cè)流入，采用穿孔花墻進(jìn)水。（4）管內(nèi)流速v0=Vsinθ受水量波動影響，本設(shè)計當(dāng)中采用v0=3mm/s。（5）管長計算有效管長l,根據(jù)u0和v0,查60°時正六邊形斜管l/d計算曲線，可得，l/d=25l=25d=25×25=625(mm)式6-5-4過渡段長度l,采用200mm斜管總長L=l+l（6）池寬調(diào)整B=B斜管的支承系統(tǒng)擬采用鋼筋混凝土柱、小梁和角鋼架設(shè)。（7）復(fù)核雷諾數(shù)根據(jù)管內(nèi)流速V0=3mm/s，和管徑d=25mm，查表可得，雷諾數(shù)Re=18.8（8）管內(nèi)沉淀的時間t=LV0=（9）池高超高H1取0.3m,清水區(qū)的高度H2取0.7m，斜板區(qū)高度計算：H3=Lsinθ=0.825×0.866≈0.72式6-5-8配水區(qū)高度H4（根據(jù)泥槽頂計）取1.2m。采用穿孔排泥，V槽邊45度，設(shè)4個槽，槽高0.6m，排泥管安裝快開閘門，其排泥槽高度H5=0.6m。有效池深H，=H2+池體總高H=H（10）進(jìn)口配水進(jìn)口用穿孔花墻配水，其穿孔流速設(shè)為0.1m/s。（11）集水系統(tǒng)用淹沒孔集水槽，設(shè)4個，槽中距離為1.0m。圖1.4上向流斜管沉淀池計算草圖1.6濾池設(shè)計1.1.1設(shè)計說明本設(shè)計當(dāng)中濾池選擇為普通快濾池，該池由濾池本體、進(jìn)出水管線、沖洗設(shè)備組成，有運行管理可靠、池深較淺等特點。在濾池設(shè)計當(dāng)中，濾速v=8m/h，濾料選擇石英砂濾料，K80=1.7，d10=0.7，過濾周期為Tn=24h，沖洗總歷時t=30min，有效沖洗歷時t0=6min。1.1.2設(shè)計計算（1）沖洗強度q=式6-6-1式中：q—沖洗強度dme—濾層最大膨脹率，取e=v—水的運動黏度，v=1.12mm(2)計算水量Q=αQ式中：Q—計算水量α—自用水系數(shù)，α=（3）濾池面積與濾池高度濾池總面積F=Q濾池格數(shù)：N=2個，呈單排布置單池面積f=F每池平面尺寸采用B×L=3.5×4.0，池體的長寬比為4.0/3.5=1.14/1濾池高度的計算為濾料厚度與承托層厚度、濾層上水深、超高四部分高度組成，經(jīng)過計算，H=（4）單池沖洗流量q沖=fq=14×29=406（L/S）=(5)沖洗排水槽=1\*GB3①斷面尺寸兩槽的中心距a采用2.0m，排水槽采用個數(shù)為n=L排水槽采用標(biāo)準(zhǔn)半圓形槽底斷面形式，其末端斷面模數(shù)為x=qla集水槽平面與斷面示意圖簡圖圖1.5集水渠與排水槽平面布置=2\*GB3②設(shè)置高度濾料厚度采用Hn=0.7m，排水槽底厚度采用δ=0.05m，槽頂位于濾層面以上高度為He式6-6-8=3\*GB3③核算面積排水槽平面總面積與過濾面積之比為2×2xlf=2×2×0.25×3.514（6）集水槽設(shè)計集水槽采用矩形斷面，渠寬采用b=0.75m=1\*GB3①始端水深Hq=0.81(fq②集水渠底低于排水槽槽底的高度Hm(7)配水系統(tǒng)=1\*GB3①配水干渠干渠始端流速v干=1.2m/s，干渠始端流量Q干=q沖=0.41m3/s干渠斷面面積A=Q干v干干渠斷面的尺寸采用0.6×0.6=0.36m2，壁厚采用δ，=0.1m，干渠頂面開設(shè)孔眼。②配水支管支管中心距采用s=0.24m，支管總數(shù)為n2支管流量Q支支管起端流速（支管直徑d支=75mm）v支支管長度l1,=B?(0.6+2×0.1)校核長徑比l’1/d支=1.35/0.075=18＜60=3\*GB3③支管孔眼孔眼總面積Ω和濾池面積f的比值為a，a的值采用0.24%Ω=af=0.0024×14=0.0336（m孔徑采用d0=12mm,單孔面積為w=πd02孔眼總數(shù)n3每一根支管孔眼數(shù)n4孔眼交錯排列，孔眼的中心距為s0孔眼平均流速v0=qf1000(8)沖洗水箱①水箱容量V=1.2×qf水箱為圓形，水深h箱取3m，直徑為D箱=4Vπ②設(shè)置高度水箱底至沖洗排水箱的高差ΔH由四部分組成水箱與濾池間沖洗管道的水頭損失h1、配水系統(tǒng)的水頭損失h2、承托層水頭損失h3、濾料層水頭損失h4、備用水頭h5五部分組成。水箱與濾池間沖洗管道的水頭損失h1管道流量Q沖=q沖=0.41(m3/s)，管徑D沖取500mm，管長l沖約為50m，查水力計算表，可得，V沖=2.01m/s，i=10.5‰，則V沖22g=2.012表6-7沖洗管段主要配件及其阻力系數(shù)配件名稱數(shù)量（個）局部阻力系數(shù)配件名稱數(shù)量（個）局部阻力系數(shù)水箱出口10.50流量計11.0090°彎頭22×0.6=1.20等徑轉(zhuǎn)彎流三通33×1.50=4.50DN500閘閥33×0.5=1.50合計8.70h1=il沖配水系統(tǒng)的水頭損失h2h2=8承托層水頭損失h3承托層厚度H0在本設(shè)計中為0.4m，水頭損失為h3濾料層水頭損失h4h4=ρ2ρ式中：ρρ1mL備用水頭h5備用水頭取1.5m水箱底至沖洗排水箱的高差ΔHΔH=h(9)管廊內(nèi)主干管渠站內(nèi)2各濾池對稱布置，渾水進(jìn)水、廢水排除濾后清水引出均采用暗渠輸送，沖洗水采用管道輸送，主干渠參數(shù)計算結(jié)果列于表6-8之中。表6-8主干渠參數(shù)計算管渠名稱流量（m3/s）流速（m/s）管渠截面積（m2）管渠斷面有效尺寸（m）渾水進(jìn)水渠0.06250.80.078b×h=0.40×0.20清水出水渠0.062510.063b×h=0.30×0.20沖洗水進(jìn)水管0.4120.205D沖=0.50廢水排水渠0.411.3