【導(dǎo)讀】設(shè)計(jì)任務(wù)是完成該水廠的給水處理及構(gòu)筑物的初步設(shè)計(jì)以及水廠平剖面。圖和主要構(gòu)筑物平剖面圖的圖紙繪制，以達(dá)到整合、提高專業(yè)知識(shí)的目的。該鄉(xiāng)鎮(zhèn)水源為河流水，水源滿足地表水三類水標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)中對(duì)三種供水工藝。過濾→消毒，并對(duì)此工藝的各個(gè)構(gòu)筑物進(jìn)行了比較選擇，依據(jù)水質(zhì)、流量特點(diǎn)，確定主體構(gòu)筑物為：管式靜態(tài)混合器、折板絮凝池、斜管沉淀池、普通快濾池。設(shè)計(jì)中對(duì)各個(gè)構(gòu)筑物進(jìn)行了詳細(xì)的說明和計(jì)算，并繪制圖紙八張。

　　

【正文】 ξ2—漸縮段阻力系數(shù)，取 ） 每格有 6個(gè)漸縮和漸放，故每格水頭損失： h=6（ +） = ② 側(cè)邊部分： 漸放段損失： 239。 2 39。39。 12112vvh g? ?? 22 221211 0 . 1 0 9 0 . 0 7 30 . 5 0 . 0 0 0 1 72 2 9 . 8vvhmg? ??? ?? ? ? ? ?? 漸縮段損失： 2239。39。39。 112239。2[1 ] 2Fvh gF???? ? ? ???? 2 22 2112220 . 7 3 8 0 . 1 0 9[ 1 ] [ 1 0 . 1 ] 0 . 0 0 0 3 92 1 . 0 9 3 2 9 . 8FvhmFg? ?? ??? ? ? ? ? ? ? ??? ?? ????? 每格共 6 個(gè)漸縮和漸放，故 h′=6（ +） = ③ 進(jìn)口及轉(zhuǎn)彎損失：共一個(gè)進(jìn)口、一個(gè)上轉(zhuǎn)彎和二個(gè)下轉(zhuǎn)彎。上轉(zhuǎn)彎處水深 H4為 ，下轉(zhuǎn)彎處水深 H3為 ，第一段絮凝區(qū)每格寬 。 進(jìn)口流速： v3取 ,進(jìn)口尺寸為 上轉(zhuǎn)彎流速：4 0 .0 6 1 0 .1 8 7 /0 .4 3 0 .7 6v m s??? 29 下轉(zhuǎn)彎流速：5 0 .0 6 1 0 .1 7 8 /0 .4 5 0 .7 6v m s??? 上轉(zhuǎn)彎 ξ取 ，下轉(zhuǎn)彎及進(jìn)口 ξ取 ，則每格進(jìn)口及轉(zhuǎn)彎損失 h″為 2 2 20 . 2 4 0 . 1 7 8 0 . 1 8 73 2 3 1 . 8 0 . 0 2 0 52 9 . 8 2 9 . 8 2 9 . 8hm?? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? （ ） ④ 總損失： 每格總損失： ∑h=h+h′+h″=++= 第二絮凝區(qū)總損失： H2=2∑h=2= 第二絮凝區(qū)停留時(shí)間： 2 2 0 . 7 6 3 . 3 3 . 2 4 . 4 m in0 . 0 6 1 6 0T ? ? ???? 第 二 絮凝區(qū)平均 G2值： 122 421 0 0 0 0 . 0 9 6 5 4 5 9 . 66 0 6 0 1 . 0 2 9 1 0 4 . 4HGsT? ? ???? ? ?? ? ? （ 3）第三段絮凝區(qū)： 平均流速： ～ m/s，本設(shè)計(jì)取 通道寬度：為 水頭損失：共一個(gè)進(jìn)口及 3 個(gè)轉(zhuǎn)彎，流速采用 ，進(jìn)口尺寸為： ξ：按 180176。轉(zhuǎn)彎損失計(jì)算，取 。則單格損失為 20 .1 04 3 .0 0 .0 0 6 12 1 0hm? ? ? ?? 第三絮凝區(qū)總水頭損失： H3=2= 第三絮凝區(qū)停留時(shí)間： 3 2 0 . 8 3 . 3 3 . 2 4 . 6 m in0 . 0 6 1 6 0T ? ? ???? 第三絮凝區(qū)平均 G3值： 133 431 0 0 0 0 . 0 1 2 2 2 0 . 76 0 6 0 1 . 0 2 9 1 0 4 . 6HGsT? ? ???? ? ?? ? ? 30 絮凝池排泥 絮凝池與沉淀池設(shè)過渡段，寬 1m，進(jìn)水水損失 20 .1 03 .0 0 .0 0 1 52 1 0hm? ? ??，過渡段損失取 ，過渡段設(shè) DN100 排泥管。 各絮凝段主要指標(biāo)見下表 5 沉淀 本廠采用斜管沉淀池，設(shè)計(jì)兩個(gè)沉淀池。 設(shè)計(jì)要點(diǎn)： ① 斜管沉淀區(qū)液面負(fù)荷應(yīng)按相似條件下的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)確定，可采用 ～ /(m2h) 。 ② 斜管設(shè)計(jì)可采用下列數(shù)據(jù)：斜管管徑為 30～ 40mm ；斜長(zhǎng)為 ；傾角為 60176。 ③ 斜管沉淀池的清水區(qū)保護(hù)高度不宜小于 ；底部配水區(qū)高度不宜小于 。 設(shè)計(jì)計(jì)算： 每組設(shè)計(jì)流量： Q=,，斜管沉淀池與絮凝池合建，池有效寬度為 ，顆粒沉降速度 ц 為 ，清水區(qū)上升流速為 ，斜管材料采用管厚 塑料板熱壓成正六角形管，邊距 d=30mm，水平傾角 θ=60176。 清水區(qū)面積： A=Q/v 式 () 式中 : A——沉淀池清水區(qū)表面積（ m2） 表 各絮凝段主要指標(biāo) 絮凝段 絮凝時(shí)間 （ min） 水頭損失 （ m） G （ s1） GT值 第一絮凝段 10 4 第二絮凝段 10 4 第三絮凝段 10 4 合計(jì) 160 10 4 31 Q——流量（ m3/s） v——清水區(qū)上升流速（ m/s） A= 其中斜管結(jié)構(gòu)占用面積按 3%計(jì)算，實(shí)際清水區(qū)需要面積為： A?== 采用平面尺寸尺寸為 。 布置如下： 圖 斜管沉淀池平面布置圖 斜管長(zhǎng)度 斜管內(nèi)流速流速為： 0 / sin 6 0 2 .7 / 0 .8 6 6 3 .1 /v v m m s? ? ? ? 斜管長(zhǎng)度： 220 . 0 2 5 0 . 0 0 0 4 944df ?? ?? ? ? 考慮至管段紊流、排泥等因素，過度區(qū)采用 250mm，斜管總長(zhǎng)l=250+567=817,按 1000mm計(jì)。 沉淀池高度： 斜管上的清水區(qū)高度不宜小于 ，較高的清水區(qū)有利于出水均勻和減少日照影響及藻類繁殖，故清水區(qū)高度取 ，配水區(qū)高度 ，穿孔排泥槽高 ，超高 。 斜管的水平傾角常采用 60176。，因此斜管高度 32 si n1 si n 6 0 0 .8 7hl m???? ? ? 沉淀池總高： H=++++= 沉淀池進(jìn)口采用穿孔墻，排泥采用穿孔管，集水系統(tǒng)采用穿孔集水槽。 穿孔墻洞口流速 Vk=（混凝沉淀池為 ～ ） , 孔洞總面積： Ω。 =Q/Vk= 每個(gè)孔口尺寸定位 10cm10cm, 則孔口數(shù)為 （ ） =61 個(gè)，取 60 個(gè) 圖 排泥系統(tǒng) 排泥系統(tǒng)采用穿孔管排泥 ,穿孔管引水流垂直方向布置 ,共 設(shè) 5 根 ,單側(cè)排泥至集泥渠 ,集泥渠長(zhǎng) ,B? H 為 ? 孔眼采取等距布置 ,穿孔管長(zhǎng) （一般在 10m以下） ,首末端集泥比為 ,查得 Kw（空口面積與穿孔管截面積之比）=,取 d=25mm（ 20～ 30） ,取孔距 S=（ ～ ） . 孔眼數(shù)目為 m=L/S1=孔口面積： 220 . 0 2 5 0 . 0 0 0 4 944df ?? ?? ? ? 孔眼總面積為 : . 7 0 .0 0 0 4 9 0 .0 0 3 4 3W ? ? ?? 穿孔管端面積為 : . / K w 0. 00 34 3/0 .7 2 0. 00 48WW? ? ?? 穿孔管直徑為 : . ( 4 0. 00 48 / 3. 14 ) 0. 07 8Dm? ? ? 33 取直徑為 100mm,孔眼自下和中垂線呈 45176。角 ,并排排列 ,采用手動(dòng)拉開時(shí)快開閥門。 集水系統(tǒng) 池長(zhǎng)方向布置 3 條穿孔集水槽，為了施工方便槽底為平坡，集水槽中心距為： d=L/n=每條集水槽長(zhǎng) 為： l= 每槽集水量為： q=考慮池子的超載系數(shù)為 20%，故槽中流量為： q0=== m3/s 對(duì)于矩形槽 ,其最佳過流斷面的寬深比為 2,即 b=式可得槽寬為： b=== 為了便于施工取 b=,槽內(nèi)水流速度為 v=。 集水槽終點(diǎn)水深為 h=q/(vb)=()=. 為了便于施工，槽中水深統(tǒng)一按 H2=。 集水方法采用淹沒式自由跌落，淹沒深度取 ，跌落高度取 ，槽的超高取 。則集水槽總高度 : 2 H m? ? ? ? ? 孔眼計(jì)算 集水槽兩側(cè)開有圓孔以收集清水。 所需孔眼總面積 ? 由孔口出流公式 q0= gh2?? 得： q0=2oqu gh 式 () 式中： q0————集水槽流量 m3/s； ?————流量系數(shù)取 ； ω h————孔口淹沒水深，此處為 ； ?————孔口總面積。 20 .0 2 4 4 0 .0 3 9 80 .6 2 2 9 .8 1 0 .0 5 m? ???? 34 單孔面積 ω 0 孔眼直徑采用 d=30mm，則單孔面積： ω042d?? 2 ???m2 孔眼個(gè)數(shù) n n0??? ?? 集水槽每邊孔眼個(gè)數(shù) n n2n? = 56 282? 孔眼中心距 s0 S0= 孔眼實(shí)際個(gè)數(shù)為 28 個(gè) ,孔眼從中心向兩邊排列。 出水管及出水總渠 3 條集水槽匯入出水總渠，渠內(nèi)流量為 。 出水管流速 v4為 ,V=,1000i= 按最佳過流斷面計(jì)算渠寬為： b=== 取 出水總渠的終點(diǎn)水深為： h= h=q/(vb)=()= 為了便于施工設(shè)計(jì)中取出水總渠的水深為 . 出水總渠起端水深取 ，考慮到集水槽水流進(jìn)入 出水總渠時(shí)應(yīng)自由跌落高度取 ，即集水槽應(yīng)高于出水總渠起端水面 ，則集水渠總高度為： H=++= 取 35 圖 出水的水頭損失包括孔口損失和集水槽內(nèi)的損失及集水槽出水的水頭損失。由于集水槽出水的水頭損失過小忽略不計(jì)。 孔口損失為 ∑h1=ΣξV2/2g,設(shè)計(jì)取 ξ= V1= u(2gh)=(2)=∑h1=ΣξV2/2g =(2)2=. 集水槽內(nèi)的損失為 ∑h2=il== 故出水的總水頭損失為 ∑h=+=,設(shè)計(jì)取 . 校核 一．雷諾數(shù) 水力半徑： R =d/4=30/4== 當(dāng)水溫 =20℃ 時(shí)，水的運(yùn)動(dòng)粘度 μ =管內(nèi)流速： V=Q/(Asin60176。)=()=所以雷諾數(shù)為： Re=Rv/μ= /=500 滿足要求 二 . 斜管中的沉淀時(shí)間 T=l/v=(宜在 — 之間，基本符合 ) 36 6 過濾 本設(shè)計(jì)采用普通快濾池，設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下： ① 單層、雙層濾料濾池沖洗前水頭損失宜采用 ～ ；三層濾料濾池沖洗前水頭損失宜采用 ～ 。 ② 濾層表面以上的水深，宜采用 ～ 。 ③ 單層濾料濾池宜采用大阻力或中阻力配水系統(tǒng)；三層濾料濾池宜采用中阻力配 水系統(tǒng)。 ④ 沖洗排水槽的總平面面積，不應(yīng)大于過濾面積的 25％，濾料表面到洗砂排水槽底的距離，應(yīng)等于沖洗時(shí)濾層的膨脹高度。 ⑤ 濾池沖洗水的供給可采用水泵或高位水箱（塔）。 當(dāng)采用水箱（塔）沖洗時(shí)，水箱（塔）有效容積應(yīng)按單格濾池沖洗水量的 倍計(jì)算。 當(dāng)采用水泵沖洗時(shí)，水泵的能力應(yīng)按單格濾池沖洗水量設(shè)計(jì)，并設(shè)置備用機(jī)組 設(shè)計(jì)計(jì)算： 設(shè)計(jì)水量： Qd =10500m3/d= m3/h = m3/s， 沖洗強(qiáng)度：無輔助沖洗時(shí)刻采用 12～ 15 L/（ sm2） 本設(shè)計(jì)采用 q=14L/（ sm2）濾速： v=10m/h（雙層濾料正常濾速 9～ 12，強(qiáng)制濾速 12～ 16） 沖洗時(shí)間為 6min（水沖雙濾料 8～ 6min） （ 1）濾池面積及尺寸：濾池工作時(shí)間為 24h，沖洗周期為 12h（單水沖洗濾池的沖洗周期，當(dāng)為單層細(xì)砂級(jí)配濾料時(shí)，宜采用 12～ 24h），濾池實(shí)際工作時(shí)間 0 0 1T T t t? ? ? 式 () T —濾池每日的實(shí)際工作時(shí)間 h 0T —濾池每日的工作時(shí)間 h 0t —濾池每日沖洗后停用和排放初濾水時(shí)間 h 1t —濾池每日沖洗時(shí)間及操作時(shí)間 h 設(shè)計(jì)中取 ht ? ，不考 慮排放初濾水時(shí)間， 00?t hT ???? F=Q/vt=10500/(10)= 式 () Q——設(shè)計(jì)水量； 37 v——設(shè)計(jì)濾速； T——濾池每日設(shè)計(jì)工作時(shí)間 采用濾池?cái)?shù) N=3（ 30～ 50 之間選 3 個(gè)濾池），布置成單排，每個(gè)濾池面積為 f=F/N=單個(gè)濾池面積 ≤30m2，故濾池長(zhǎng)寬比 L/B=～ 采用濾池尺寸： L=， B= 校核強(qiáng)制濾速： 39。 3 1 0 151 3 1Nvv N ?? ? ??? 式 () （ 2）濾池高度： 支撐層高度：采用大阻力配水系統(tǒng)， H1采用 濾料層高度：濾料采用雙層濾料 ,石英砂顆粒粒徑 ,不均勻系數(shù) ,厚度 ,無煙煤粒徑 d=,厚度 （ ～ ） ,H2采用