【導(dǎo)讀】質(zhì)、水量的要求越來越高。本設(shè)計的內(nèi)容是深圳市筆架山水廠——20萬噸/天自來水廠初步設(shè)計。為東江，原水就是取自東江，目前東江作為香港、深圳及東莞的供水水源，江面寬闊，河岸地質(zhì)條件良好，水量豐富，受污染較輕，可作為取水水源。后臭氧接觸池→生物活性碳濾池→普通快濾池→液氯消毒→清水池→送水泵站→用戶。根據(jù)原水水質(zhì)及水溫，混凝劑選用三氯化鐵。選液氯消毒劑，采用濾后加氯。面積占水廠總面積的35%。出水水質(zhì)符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》。量均滿足用戶用水要求。深圳市位于廣東省南部珠江口東岸，南與香港陸地接壤。全市土地面積2020km2。深圳市地處北回歸線以南，屬南亞熱帶海洋性季風氣候。年平均降雨量mm，汛期雨量約占全年降雨量的80%。深圳市地勢東南高、西北低，地貌類型包括丘陵、臺地和平原。

　　

【正文】 采用四組沉淀池并聯(lián)，則每組設(shè)計流量 Q = 50500m3 /d = /h = /s 二、 設(shè)計計算 有效容積 沉淀時間 t 采用 2 小時，則沉淀池有效容積 V = Qt = ? 2 = 設(shè)計長度 水平流速 v 采用 ，則沉淀池設(shè)計長度 L = 3600vt = 3600? ? 2 = 108 m 設(shè)計寬度及高度 有效水深 h 采用 ，則沉淀池設(shè)計寬度 B = LhV = ? = ，取 12 m 在沉淀池內(nèi)設(shè)置一道 300mm 厚的導(dǎo)流墻，將沉淀池分為兩格，每格寬度 6m。 則沉淀池實際深度 H = LBV = ? = m 設(shè)底部泥層厚 ，超高取 ，則沉淀池總高取 。 校核長深比、長寬比 長深比 L/h = 108/ = 10，滿足要求。 長寬比 L/B = 108/12 = 94，滿足要求。 復(fù)核沉淀池中水流的穩(wěn)定性，計算弗勞德 RgvFr2? 式中： Fr —弗勞德數(shù)； v —水平流速（ sm/ ）； 蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 36 R —水力半徑（ m ）； g —重力加速度 （ 2/sm ）。 522 ?????? ??? RgvFr 弗勞德數(shù)介于 45 101~101 ?? ?? 之間，滿足要求。 進水系統(tǒng) 沉淀池的配水采用穿孔墻進水方式，厚 300mm。為防止絮凝體破裂，孔口流速需小于絮凝 池最后一檔流速，故取 v1 =。則孔口的總面積為 21 m82 ??? vQA 每個孔口尺寸高 ?寬 =18cm? 16cm，則每個孔口面積為 ，共需孔口 168 個。孔口分 8 排布置，單數(shù)排 22 個，雙數(shù)排 20 個，共計 168 個。中間留有導(dǎo)流墻的空隙。第一排孔口的淹沒高度取 250mm，最下排孔口下沿距池底 800mm，相鄰兩排孔口間高差取 160mm，則孔口的分布高度 h=250+(160+180)? 7+180+800=3610mm=。 設(shè)計單數(shù)排孔口首尾兩個距池壁 90mm，孔口間距取 395mm，則單數(shù)排孔口分布長度 l1=90+(395+160)? 21+160+90=11995mm=。 設(shè)計雙數(shù)排孔口首尾兩個距池壁 370mm，孔口間距取 395mm，則雙數(shù)排孔口分布長度 l2=370+(395+160)? 20+160+370=12021mm=12m。 進口水頭損失 2211 ????? gvh ? 式中： h1—進口的水頭損失（ m）； —局部阻力系數(shù)，設(shè)計中取 ? =2。 可以看出，計算得出的進出水部分水頭損失非常小。為了安全，此處取為 。 出水系統(tǒng) （ 1） 出水方式 沉淀池出水布置要求在池寬方向均勻集水，并盡量潷取上層澄清水，減少下層沉淀水的卷 起，因此采用指形槽集水。 沉淀池進入指形槽采用三角堰溢流。三角堰用鋼板制成，堰口夾角 90176。，高 ，寬 。中間雙側(cè)集水，兩邊單側(cè)集水，進入集水槽后匯入出水渠。溢流堰的堰口標蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 37 高可通過螺栓上下調(diào)節(jié)，以適應(yīng)水位變化。 （ 2） 溢流率計算 根據(jù)手冊，矩形池的集水槽中心距為 ~，本設(shè)計取 ，則共 8 條堰，每條堰長 ，溢流堰總長為 7+? 8? 2=，溢流率為 ()，滿足要求（ ? 300 m3/()）。 （ 3） 三角堰計算 根據(jù)手冊，堰上水頭高度 H1 為 ~，本設(shè)計取 q1= 式中： q1：每個三角堰流量， m3/s； H1：堰上水頭高度， m。 q1 = = ? = L/s 則三角堰個數(shù) n = 1qQ = 706 個 三角堰中心距 l = 706180 = m （ 4） 集水槽計算 集水槽寬度 B B= 式中： B：集水槽寬度， m； Q：每條集水槽流量 (考慮 的超負荷系數(shù) )， m3/s。 B = = ? (? ) = m 集水槽起點水深 H1 H1==? = 集水槽終點水深 H2 H2==? = 為便于施工，集水槽槽底平坡，槽內(nèi)水深均取 。設(shè)堰口距集水槽頂 ，距槽內(nèi)水位 ，則集水槽總高 H 有 H=+= ．出水渠計算 出水渠寬度 B 取 ，則出水渠起端水深 H’ = 3 2gBQ= m，取 m 蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 38 取由集水槽至出水渠跌水落差 ，集水槽槽頂與出水渠渠頂相平，則出水渠總深度 H = H’++ = m 渠內(nèi)流速 v1 = Q/S = ? = m/s 沉淀池出水管管徑設(shè)為 900mm，則管內(nèi)流速 v2 = = m/s 兩座沉淀池出水后合并成一根 DN1300 的管進入濾池進水渠，以均勻配水。 放空系統(tǒng) tBLhd? 式中： d—放空管管徑 (m)； t—放空時間 (s)，設(shè)計中取 t = 3h。 md ?? ???? 取放空管管徑為 DN400 排泥系統(tǒng) 為取得較好的排泥效果，排泥方式采用機械吸泥。在沉淀池兩邊設(shè)置運行軌道，吸泥后隨即進入排泥管，排入指定位置。采用機械吸泥，可不設(shè)存泥區(qū)，池底為平坡，充分利用沉淀池容積。一般不需要定期放空清洗，減少勞動強度。 選用 HJXH2— 型桁車式虹吸吸泥機，跨度 12 m，行走速度 1 m/min，行走功率 2? kW。 第七節(jié) 普通快慮設(shè)計計算 一、 設(shè)計參數(shù)參數(shù) 本設(shè)計采用四座普通快慮池 每組流量計算： Q = 50500m3 /d = /h = /s 濾料：采用雙層濾料，上層為無煙煤，厚度 h1=400mm，下層為石英砂，厚度 h2=400mm。 濾速：取 v = 10m/h 工作周期： 24h 蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 39 承托層：見表 表 承托層配料 層次 (自上而下 ) 材料 粒徑 (mm) 厚度 (mm) 1 礫石 2~4 100 2 礫石 4~8 100 3 礫石 8~16 100 4 礫石 16~32 本層頂面高度至少應(yīng)高出配水系統(tǒng)孔眼 100 反沖洗方式：水沖 沖洗強度： 15L/() 沖洗時間： 7min 二、 設(shè)計計算 平面布置 濾池工作周期為 24h，每日沖洗及操作時間采用 ，濾池實際工作時間 ???T h （式中只考慮反沖洗停用時間，不包括排初濾水。） 每組濾池總面積： 00 mvTQF ???? 式中， Q——每組濾池的過濾水量， m3/d v——濾速， m/h 每組濾池分格數(shù)為 N=5，采用單行排列。則每格面積為 ，取尺寸為 10m 4?m。 則濾池實際面積為 10m 4? m =40m2 實際濾速為 s/m41 00 0 ?? 蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 40 校核強制濾速： ??????? NNvv m/h，在 12~16 m/h 之間，符合要求。 濾池高度 H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 式中： H——濾池總高度； h1——支撐層高度，取 150mm； h2——承托層高度， 400mm； h3——濾料層高度， 800mm； h4——濾層表面以上水深，取 ； h5——超高， 。 則濾池總高度 H = ++++ = 配水系統(tǒng) 采用穿孔管大阻力配水系統(tǒng) （ 1） 干管計算 Q = fq = 40? 15 = 600L/s 采用管徑 d=800mm，長 10m，起端流速 v = 。干管埋入池底，頂部開孔布水，并在孔口上方設(shè)置擋板。 （ 2） 支管計算 支管中心間距取 支管數(shù) n = 2? = 80 根，分兩側(cè)布置，每側(cè) 40 根。 支管長 mdBl k ??????? 式中， B——單格濾池的寬度， m dk——干管管徑， m ——考慮管道壁厚及支管末端與池壁間距 每根支管入口流量 q = 80600 = L/s 支管管徑選用 d=70mm，始端流速 v=。 蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 41 （ 3） 孔口計算 孔口流速采用 v=6m/s 則孔口總面積 f= ? m2 孔口總面積與濾池總面積之比 K= %，滿足要求。 孔口直徑采用 10mm，每個孔口面積 25 ???孔A 孔口數(shù) m= 731085 5 ?? ?個，取 1274 個。 干管頂端開兩排孔，孔口中心間距 ，則每排 40 個，共計 80 個。 每根支管孔口數(shù)為 801274 ?? 個，取 15 個，分 2 排布置，孔口向下與中垂線夾角 ?45 交錯排列，一排 8 個，另一排 7 個。則同一排每個孔口中心間距為 ? m。 （ 4） 孔口水頭損失 支管壁厚采用 δ＝ 5mm，流量系數(shù) μ 取 水頭損失： mkqgh ) 15( 1)10(21 222 ??????? ? （ 5） 配水系統(tǒng)校核 實際孔口數(shù) m=15? 80+80=1280 個； 實際孔口總面積 f=1280? 25 ?? ? ； 實際孔口流速 v= sm / ? ； 實際開孔比 K= % ? ； 蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 42 支管長度與直徑之比 = ?＜ 60，滿足要求； 干管橫截面積與支管總橫截面積之比 = 22 ??，稍小于 ； 孔口總面積與支管總橫截面積之比 = 2??? ? ＜ ，滿足要求； 22222221?????????????????????????????????????????????????nwfwf ＜ ，滿足配水均勻性達到 95%以上的要求。 式中， 1w ——干管截面積， m2 n ——支管根數(shù) 2w ——支管截面積， m2 排水系統(tǒng) 濾池沖洗廢水由沖洗排水槽和排水渠排出。沖洗時，廢水由排水槽兩側(cè)溢入槽內(nèi)，各條槽內(nèi)的廢水匯集到廢水渠內(nèi)，再由廢水渠末端排水豎管排出。 每格濾池設(shè) 2 條排水槽，槽長 mLl 10?? ，中心間距 mBs 2242 ??? 每槽排水量 sLfqQ /3002 40152 ????? 沖排 = sm/3 采用三角形標準斷面，形狀如圖 所示 蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 43 δx x m2 x 圖 沖洗排水槽剖面 x＝ 排 ＝ ＝ 排水槽頂距砂面高度： H＝ eh3++δ +h＝ + ++＝ 式中， e——濾層膨脹度，取 50% 3h ——濾料層高度， m ? ——排水槽底厚，取 h——排水槽保護高度，取 沖洗排水槽在水平面的總面積： mlxF O ???????? 排水槽總平面積與濾池面積之比： %% ????fF o ，稍大于 25%。 各種管渠計算 （ 1） 進水 每格濾池的進水量 Q’=10000m3/d= 進水支管管徑采用 DN400，管內(nèi)流速 v=。 蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 44 為配水均勻，每兩座濾池共用一套進水總管，采用總渠配水，總渠流量 Q＝ 100000m3/d=，渠深取 1000mm，寬取 1000mm，流速為 。 （ 2） 反沖洗 每格濾池的沖洗流量 Q＝ 600L/s 反沖洗支管管徑采用 DN600，管內(nèi)流速 v＝ m/s。 采用總渠進水，渠深 500mm，寬 1000mm，流速 。渠內(nèi)水流為壓力流。 （ 3） 清水 每格濾池的出水量 Q’＝ 清水管支管管徑采用 DN350，管內(nèi)流速 v＝ 。 兩座濾池采用一套總渠出水，則總流量 Q＝ 。渠深 取 1000mm，寬 1000mm，末端流速 ，渠內(nèi)水為重力自流。由濾池至清水池的連接管采用管徑為 DN1300，管內(nèi)流速 ，滿足要求。 （ 4） 排水 每格濾池的排水流量 Q＝ 600L/s 排水渠寬 B 取 ，渠底距排水槽高度 322 ???gBQH c，取 。 排水豎管采用管徑為 DN600，流速為 。 排水總管采用管徑為 DN800，流速為 。 （ 5） 沖洗水箱 沖洗時間 t=7min。 沖洗水箱容積： V＝ ＝ 15 40 7＝ 378m3 沖洗水箱尺寸： 水箱內(nèi)水深取 ，底面為圓形， D＝ 14m，則沖洗水箱容積 V＝ ，滿蘭州交通大學 畢業(yè)設(shè)計 （論文） 45 足要求。取超高 ，則水箱尺寸為底面直徑 14m，高 的圓柱體。 沖洗水箱高度： H0＝ h1+h2+h3+h4+h5 式中， h1——從水箱至濾池的管道中的總水頭損失