1、自来水厂设计说明书 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，设计一泵站吸水井底标高为-
2、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
3、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: W1=30416.67/(417102)= 1.5 m3溶液池容积为2 m3 ,有效容积为1.5 m3，有效高度为1m，超高为0.3m，溶液池的形状采用矩形，长宽高=1.51.01.3m.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
4、拌池)容积W2W2=0.3W1=0.31.5=0.45 m3 其有效高度为0.5m,超高为0.3m,设计尺寸为1.01.00.8m,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
5、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0.50.40.2 m3，投药量为30g/ m3，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 = 24416.673030/(100040)225袋有效堆放面积A = NV/1.5（1-e）=2250.50.40.2/（1.50.8）=7.53.3 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/d=416.7m/h=0.116 m/s2.水流速度和管径由流量为4
6、16.7 m/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=0.116m3/s 设絮凝时间为 12min ,得絮凝池的有效容积为： V=0.116126
7、083.52m3 设平均水深取4.5m，得池的面积为： A=18.56m2 竖井流速取 0.12m/s,得单格面积为： f=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 由此得分格数为：n=20 为配合沉淀池尺寸，采用23格 实际絮凝时间为： t=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1.0m0.93，内墙用木板厚度取0.03m，外墙厚度取0.2m池子总长L=
8、0.936+0.035+0.226.13m,取6.0m宽B=1.04+0.033+0.22=4.5m絮凝池分为三段：前段放密栅条，过栅流速，竖井平均流速；中段放疏栅条，过栅流速，竖井平均流速；末段不放栅条，竖井平均流速。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0.300.25m/s,中段0.250.22m/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:A1= =0.464m2竖井中栅条面积为:A1栅=0.93-0.464=0.466m2 单栅过水
9、断面面积为:a1=1.00.05=0.05m2所需栅条数为：n=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=(930-1050)/9=0.048m2实际过栅流速 :V=0.116/(90.0481.0)=0.27m/s1)中段放置疏栅条后竖井过水断面面积为：A2= =0.53m2竖井中栅条面积为：A2=0.93-0.53=0.4m2单栅过水断面面积为：a2=1.00.05=0.05m2所需栅条数为：n=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
10、50)/7=0.076m2实际过栅流速: v2=0.116/(70.0761.0)=0.22m/s3.4.4竖井隔墙孔洞尺寸竖井隔墙孔洞的过水面积孔洞高度h=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1234567孔洞高宽0.39x1.00.41x1.00.44x1.00.48x1.00.52x1.00.55x1.00.57x1.0流速（m/s）0.30.280.260.240.220.210.20第二段分格编号891011121314孔洞高宽0.57x1.00.60x1.00.64x1.00.68x1.00.73x1.00.75x1.00
11、.77x1.0流速（m/s）0.200.190.180.170.160.150.15第三段分格编号15161718192021孔洞高宽0.83x1.00.83x1.00.89x1.00.89x1.00.97x1.00.97x1.01.05x1.0流速（m/s）0.140.140.130.130.120.120.11分格编号22孔洞高宽1.16x1.0流速（m/s）0.103.4.5各段水头损失式中 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；栅条阻力系数，前段取1.0，中段取0.9；孔洞阻力系数，取3.0；竖井过栅流速，m/s；各段孔洞流速，m/s。 中段
12、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21层；过栅流速=0.258m/s；竖井隔墙7个孔洞，过孔流速分别为v1孔=0.30m/s , v2孔=0.28m/s , v3孔=0.26m/s,v4孔=0.24m/s , v5孔=0.22m/s , v6孔=0.21m/s , v7孔=0.20m/s ,则 =211.0+3.07=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=0.23m/s；竖井隔墙7个孔洞，过孔流速分别为v1孔=0.20m/s , v2孔=0.19m/s , v3孔=0.18m/s,v4孔=0.17
13、m/s , v5孔=0.16m/s , v6孔=0.15m/s , v7孔=0.15m/s ,则 =140.9+3.07=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=0.13m/s,v4孔=0.13m/s , v5孔=0.12m/s, v6孔=0.12m/s, v7孔=0.11m/s , v8孔=0.10m/s, 则 =3.05=0.09m3.4.6各段停留时间第一段t1=253s=4.2min第二段t2=253s=4.2min和第三段t3=288s=4.8min3.4.7水力校核G= 当T=20。C时， 表
14、4 水力校核表段号停留时间 (s)水头损失(m)G (S)12530.5382.722530.2556.832880.09327940.8759.8GT=59.8794=4.75104在10000-100000之间，符合水力要求。 3.5 斜管沉淀池3.5.1池体设计计算:(1)已知条件:单组构筑物进水量: Q=10000 m/d = 416.7m/h = 0.116 m/s颗粒沉降速度: = 0.35 mm/s(2)设计采用数据:清水区上升流速: v = 2.5 mm/s采用塑料片热压六边形蜂窝管,管厚为0.4mm,边距d=30mm,水平倾角= 60 (3)清水区面积: A=Q/v=0.11
15、6/0.0025=46.4,其中斜管结构占用面积按3 %计,则实际清水区需要面积:A=46.41.03=47.8为了配水均匀,采用斜管区平面尺寸6m8m,使进水区沿6m短一边布置.(4)斜管长度l:管内流速:v0 = v/sin= 2.5/sin60= 2.5/0.866= 2.89mm/s斜管长度:l=(1.33 v0 -sin)d/(cos)=(1.332.89-0.350.866) 30/(0.350.5)= 607mm考虑管端紊流,积泥等因素,过渡区采用250mm斜管总长: l= 250+607= 857mm,按1000mm计(5)池子高度:采用保护高度:0.3m清水区:1.2m 布水
16、区:1.5m穿孔排泥斗槽高:0.8m斜管高度: h=lsin=1sin60=0.87m池子总高: H= 0.3 + 1.2 + 1.5 + 0.8 + 0.87= 4.67m(6)沉淀池进口采用穿孔墙,排泥采用穿孔管,集水系统采用穿孔管.(7)复算管雷诺数及沉淀时间Re=Rv0/式中水力半径:R= d/4= 30/4= 7.5mm= 0.75cm管内流速:v0= 0.289 cm/s运动黏度: v=0.01cm /s(当t=20时),Re= 0.750.289/0.01= 21.7沉淀时间: T= l/ v0= 1000/2.89= 5.8min（沉淀时间T一般48min）3.5.2配水槽配水
17、槽宽b=1.5m3.5.3集水系统1) 集水槽个数为32) 集水槽中心间距L=6/41.5m3) 槽中流量q0 q0=0.029m/s4) 槽中水深H2槽宽b=0.9q00.4=0.90.0290.4=0.22m起点槽中水深0.75b=0.17m，终点槽中水深1.25b=0.85m为方便施工，槽中水深统一按H2=0.17m计。5) 槽的高度H3集水方法采用淹没式自由跌落。淹没深度取5cm，跌落高度取5cm，槽的超高取0.15m，则集水槽总高度为 H3= H2+0.05+0.05+0.15=0.42m6) 孔眼计算a.所需孔眼总面积由 得 式中 集水槽流量，； 流量系数，取0.62；孔口淹没水深，取0.05m；所以 w=0.047m2b.单孔面积孔眼直径采用d=30mm，则单孔面积 c.孔眼个数n n=68（个）d.集水槽每边孔眼个数n n=n/2=68/2=34(个)e.孔眼中心距离S0 S0=L/n=8/34=0.24m3.5.4排泥采用穿孔排泥管DN200mm，沿池长（L=8m）横向铺设5条V形槽，槽宽1.6m，槽壁倾角450，槽壁斜高0.8m，排泥管上装快开闸门。3.6 重力无阀滤池
