HLT1000冷凝器设计计算书

第一篇：HLT1000冷凝器设计计算书

冷凝器的设计计算

1.技术参数

R404a冷凝温度tk：35℃,； 进口空气温度ta1：28 出口空气温度ta2：33℃ 进出口空气温差ta2-ta1：5℃ 对数平均温差： tm=(ta2-ta1)/ln(tk-ta1)/(tk-ta2)

=5/ln7/2=5/1.25=4℃ 2.冷凝器的计算

2.1翅片管簇结构参数选择及计算

选择Ф10mm╳0.5mm的紫铜管作为传热管，选用的翅片厚度δf=0.15mm的波纹型整张铝制套片。取翅片节距Sf=2mm，迎风面上管中心距S1=25mm，管簇排列采用正三角插排。

每米管长各有关传热面积分别为：

af=2(S1*S2-П/4db2)/Sf=2*(0.0252*31/2/2-П/4*0.01032)/0.002

=2*(0.00054-0.000082)/0.002=0.4579m2 其中db=d0+2δf（do=Ф10mm，外径）

ab=Пdb（Sf-δf）/Sf=П*0.0103*（0.002-0.00015）/0.002=0.0299m2 aof=af+ab=0.4579+0.0299=0.4878m2 ai=Пdi=П*0.009m2=0.0283m2(di为内径)取当地大气压Pa=101.33kPa，由空气（干空气）热物理性质表，在空气平均温度30℃条件下，Cpa=1.013J/(kg·℃)、λa=0.02675W/(m·K)，νa=16╳10-6m2/s。在进风温度ta1=28℃条件下，ρa=1.1095kg/m3。

冷凝器所需空气体积流量

qv=Q/ρa*Cpa（ta2-ta1）=12560/1.1095*1013（33-28）=2.235m2/s 选取迎面风速wy=2.5m/s，则迎风面积：

Ay=qv/wy=2.235/2.5=0.894m2 取冷凝器迎风面宽度即有效单管长l=0.93m，则冷凝器的迎风高度：H=Ay/wy=0.894m2/0.93=0.96 2.2传热计算

确定所需传热面积Aof、翅片管总长L以及空气流通方向上的管排数n。

计算换热系数Ko为40w/(m2·K)，Aof：传热面积，m2； Aof=Q/tm*Ko=10910/40*4=68.19 冷凝器所需有效翅片管总长：L=Aof/aof=68.19/0.4878=139.79m 设计蒸发器的宽度为1000mm，则所需传热管数为：nl=139.79m/1m=139.79，取140，则垂直于空气流方向的管排数为nh=140/4=35。

第二篇：甲醇冷凝器设计计算

1.1 确定物性数据

热流体进口温度：337.85K,出口温度：337.85K 冷流体进口温度：300.15K,出口温度：317.15K 定性温度:可取流体进口温度的平均值。

壳程甲醇蒸气的定性温度为T=337.85K，T2=337.85K，T1= 337.85K 管程冷却水的定性温度为t1=300.15K，t2=317.15，t=(300.15+317.15)/2=308.15K

【2】根据定性温度，分别查取相关文献[1]，壳程和管程流体的有关物性数据

甲醇蒸气在337.15K下的物性数据: 密度 1=1.19Kg/m3

定压比热容 cp1=1.620KJ/(KgK)热导率  1=0.013KJ/(KgK)粘度  1=0.011mPas 汽化潜热  =1100KJ/Kg 冷却水在308.15K下的有关物性数据: 密度 0=994.06Kg/m3 定压比热容 cp0=4.165KJ/(KgK)热导率  0=0.623KJ/(KgK)粘度  0=0.7245mPas 1.2 估算传热面积 1.2.1热流量 甲醇质量流量：

Ws1=1.2×3600×1.19=5140.8Kg/h=1.428Kg/s 甲醇热负荷：

Q1=5140.8×1100=5.655×106KJ/h=1570.8KW 1.2.2平均传热温差

（337.85-300.15）（-337.85-317.15）t1-t2=≈ 28.36K =tm337.85-300.15tlnln1337.85-317.15t2其中t1=T1-t1，Δt2=T2-t2，T1=T2=337.85K 1.2.3冷却水用量

=5.655×106/[4.165×（317.15-300.15）]=79867.2Kg/h Ws0=Q0（Cp0Δt0）=22.2Kg/s 1.2.4传热面积初值估算

查文献[1]取总传热系数K=800W/(m2K)

估算传热面积:A估=Q（KΔtm）=1570.8×10/（800×28.36）=69.235m 1.3 核算总传热系数K 1.3.1管径和管内流速

选用Φ19mm×2mm的碳钢管，取管内ui=0.57m/s,其内径di0.015m，外径do0.019m

321.3.2计算管程数和传热管数

根据传热管内径和流速确定单程传热管数

neVπ2diui4=22.2994.06=221.83≈221（根）

0.7850.01520.57按单管程计算，所需传热管长度为

L=69.235A估==5.25m πdone3.14×0.019×221根据传统换热器管长可取6米单程换热器，则传热管总根数

NT=221（根）

1.3.3平均传热温差校正及壳程数

平均传热温差校正系数 337.85-337.85R==0 317.15-300.15317.15-300.15P==0.45 337.85-300.15查文献[4]，按单壳程温差校正系数应查有关图表。可得Φ t=1平均传热温差

t'm=ΦΔ ttm=1×28.36=28.36℃ 1.3.4传热管排列和分程方法

采用组合排列法，即每程内均按正三角形排列。取管心距t=1.25d0，则 t=1.25×19=23.75≈25(mm)查文献[8]，对于单管程换热器，横过管束中心线的管数nc1.122116.3517根 管束的分程方法：采用单管程共有传热管221根，1.3.5壳体内径

本设计采用单管程结构正三角形排列，查文献[6]，壳体内径可用下式计算：

‘D=t（nc-1）+2b，管束中心线上最外层管的中心至壳体内径的距离b'1.5do1.51928.5mm 则壳体内径为：

（17-1）1.519=428.5mm D=25圆整后取壳体直径为D=500mm 1.3.6折流板

采用弓形折流板，取弓形折流板圆缺高度为壳体内径的25%，则切去的圆缺高为h'=0.25×500=125mm 两相邻折流挡板的距离（板间距）为： h=0.8D=0.8×500=400mm，故可取h=400mm, 折流板数目：NB传热管长6000-1=-1=14（块）

400折流板间距折流板圆缺面水平装配。1.3.7污垢热阻和管壁热阻

管程冷却水的污垢热阻 Rdi=0.00034m2KW 壳程纯净甲醇气体的污垢热阻 Rdo=0 管壁热阻

Rw=bw，其中b为传热管壁厚，m ；w为管壁热导率，W/(mK)

碳钢在308.15K下的热导率为51.10W/(mK)，所以

Rw=0.002=0.000039m2KW 51.101.3.8管程给热系数

π管内流通面积

Ai=di2ne=×0.0152×221=0.0390m2

4422.2管内流速

uiWs0 ==0.5726m/s

ρ0Ai994.06×0.0390管内雷诺系数

Rei=

diuiρ00.0150.5726994.06==11784.65（湍流）

0.724510-3μ0cp0μ0λ0管内普朗特数

Pri=对流传热系数

αi0.02341650.724510-3==4.844

0.623λ00.80.40.0230.6230.80.4ReiPri11784.654.844

0.015di=3245W/(m2K)1.3.9壳程给热系数

查文献[4]，壳程对流传热系数

αo0.725(ρ2gλ3γn23μdoΔt14)

式中，为比汽化热，JKg

为冷凝液的密度，Kg/m3

λ为冷凝液的热导率,W/(mK)

为冷凝液的黏度,mPas

t为饱和温度Ts与外壁温度Tw之差，n为水平管束在垂直列上的管子数，该换热器为单管程单壳程共221跟管子，管子按照三角形排列，则有 n≈10

定性温度取膜温，即T定TsTw

2现假设管外壁温Tw330K，则

tTs-Tw337.15-3307.15K

TsTw337.15330333.575K,在该定性温度下： T定22ρ760.6kgm3，μ0.342mPas，λ197.8mW(mK)

αo0.725(ρgλγ3214n23μdoΔt)9.810.197831100103760.60.725（）23-30.3420.0197.151010214

=2805W/(m2K)1.3.10壁温核算

热流体在管内流动，Ts=337.15K，则单根水平管的传热量Q11570.8103W7107.69W，根据壁温公式有 Q单221221Q单-ttw-t Tww11b11(Rdo)(Rdi)αoαiAoλwAmAiT-Tw式中，Tw为管外壁温，tw为管内壁温，Rdi为管程冷却水污垢热阻，Rdo 为壳程纯净甲醇气体的污垢热阻，b为管厚度，Ai为单根换热管的内表面积，Ao为单根换热管外表面积，Am为单根换热管平均表面积，w为碳钢热导率。

Q单337.15-Tw，求得 Tw=330.07K，这与假设相差不大，可以接1128053.140.0196受。

1.3.11计算总传热系数K

K11ddRdoRdiooαodiαidiλwdm1bdo

式中 di为管子内径，do为管子外径，dm为管子平均直径，αi为管程传热系数，αo为壳程传热系数。Rdi为管程污垢热阻，Rdo壳程污垢热阻，w为碳钢热导率

将已知数据代入上式，得

K110.0020.0190.01910.01900.00034280551.100.0170.01532450.015

=818.83W/(m2K)

1.3.12计算传热面积裕度

Q11570.8103传热面积Ac67.643㎡

KΔtm818.8328.36实际传热面积

Ap=πdolNT=3.14×0.019×6×221=79.109㎡

该换热器的面积裕度为

HAp-AcAc79.109-67.64316.95%

67.643传热面积裕度合适，该换热器能够完成生产任务。1.4 核算压力降 1.4.1管程压降Pi

查文献[9]，ΣΔPi(ΔP1ΔP2)FtNsNp

式中，Ft为结垢校正系数；Ns壳程数；Np为管程数；P1为直管阻力压强降，Pa;P2为回弯管压强降，Pa；

查文献[3]，取碳钢的管壁粗糙度为0.1mm,则.65Rei11784edi0.10.00667，而15，于是

λi0.1(edi68Rei)0.23680.1(0.00667)11784.650.230.03646lρ0ui26994.060.57262ΔP0.036462376.63pa1λi0.0152di22ρ0ui2994.060.57263488.88pa ΔP2322对正三角形排列Ft=1.4，且Ns=1，Np=1，则

.63488.88)1.4114011.714pa Pi(P1P2)FtNsNp(23761.4.2壳程压降

壳体流通面积

Soh(Dncdo)=0.4×（0.5-17×0.019）=0.0708m2 因为，Ws1=1.2Kg/s，所以：

1.2壳程流速 uoWs1==14.24m/s

ρ1So1.19×0.0708当量直径

（4de32π23π（0.0252-0.0192）t-do）424240.01729m πdoπ0.019雷诺系数

Reodeuoρ10.0172914.241.1926635.40（湍流）-30.01110μ1壳程普朗特数

Procp1μ1λ11.6201030.01110-31.371

0.013'P'2)FtNs 壳程压降 Po(P1其中Ns1,Ft1 流体流经管束的阻力

PFfonc(NB1)'121uo2

摩擦系数fo5.0Reo-0.2280.4897

已知: NB14，F0.5，nc17 uo14.24m/s

'P1Ffonc(NB1)21uo2

1.19×14.242 =0.5×0.4897×17×(14+1)× =7533.16Pa

22hρ1uo20.41.1914.24214（3.5-）3209.36Pa ΔPNB(3.5-)D20.52'2'（7533.16+3209.36）×1×1=10742.52Pa P'2)FtNs=故Po(P1

第三篇：空冷冷凝器计算说明书

课设题目：空冷冷凝器

一、设计条件：

某空调制冷机组采用空气冷却式冷凝器，要求制冷剂冷凝液过冷度5℃，压缩机在蒸发温度5℃，冷凝温度45℃时的排气温度为80℃,压缩机实际排气量为160kg/h；冷凝器空气进口温度为35℃。

二、其他参数

1、制冷剂采用R134A

2、采用肋片管式空冷冷凝器

3、传热管采用紫铜套铝片，参数自定，正三角形排列（错排）

三、完成内容

1.确定冷凝器热负荷，并进行冷凝器设计计算 2.提交计算程序以及计算说明书 3.相关工程图纸

一、计算冷凝器热负荷

由所给条件画出压焓图

1.根据tk=50℃和排气温度tdis=80℃,以及过冷度dt=5℃在 R134A压焓图上可以查出hdis=460kj/kg以及过冷液体要求hc=250kj/kg.所以冷凝器热负荷为 qmr*(hdis-hc)/3600=9.333kw

2.取进出口空气温差为8℃，则定性温度为39℃，可求出空气流量 qv2=1.029 m3/s 4.单位管长肋片面积Af2=0.5294 肋间基管表面积 Ab2=0.03 肋管外总表面积 A2=Af2+Ab2=0.5594

二、冷凝器的初步规划及有关参数选择

管排方式采用错排，正三角形排列。管间距s1=25.4mm 排间距s2=22mm

紫铜管选用10*0.7，翅片厚度df=0,12mm,肋片间距sf=1.8mm,沿气流方向管排数n=2排。

三，设计计算流程图 输入传热参数 Qk、tk、ta1、ta2输入结构参数：do、S1、S2、Sf、δf、δ尺寸参数：排数NB、每排排管数NC 型式参数：平片、光管、亲水膜、叉排由翅片管参数计算ff、fb、ft、肋化比β重设ωf计算风量Va，假设迎面风速ωf，求出ωmax计算空气侧换热系数αa、翅片效率η重设tw假设壁温tw，计算冷媒侧传热系数α由热平衡求出tw'否ift翅片型式铜管型式Abs(tw-tw')/tw<0.01是计算传热系数K、传热温差△tm计算传热面积F、长A、宽B、高C、翅片重GF、铜管重Gt计算实际迎面风速ωf‘是否Abs(ωf-ωf‘)/ωf<0.01计算风侧阻力△P1、冷媒侧压降△P2保存结果翅片型式

四、计算程序

#include #include #define qmr 160 #define pi 3.14

void main(){

double _tk=45, _tdis=80, _tc=5,_t2=35,_t3=43,tm;

double _hdis=460,_hc=250,Pk;

double _p2=1.128,_cp2=1.005,_v2=0.00001687,_r2=0.02751,qv2;

double _d0=0.01,_df=0.00012,_df1=0.0007,_s1=0.0254,_s2=0.022,_sf=0.0018,_di=0.0086,_n=2,_nb=18,db,Af2,Ab2,A2,A1,bt,bt1,ib,de;

//3.结构设计

double _r14=19.9238,_Bm=74.8481,_r0=0.0001;

tm=(_t2+_t3)/2;

Pk=qmr*(_hdis-_hc)/3600;

cout<<“冷凝器热负荷为：”<

qv2=Pk/(_p2*_cp2*(_t3-_t2));

cout<<“空气流量为”<

db=(_d0+2*_df);

Af2=2*(_s1*_s2-pi*db*db/4)/_sf;

Ab2=pi*db*(1-_df/_sf);

A2=Af2+Ab2;

A1=pi*_di;

bt=A2/A1;

bt1=A2/(A1+A2);

ib=(_s1-db)*(_sf-_df)/(_s1*_sf);

de=2*(_s1-db)*(_sf-_df)/((_s1-db)+(_sf-_df));

double a1,C1,C2,Re, L,m,n,wf,wmax,L2,wf2,L1,H;

//4.空气侧换热系数

double nf2,n02,rh,rh1,rf=203,z,h1;

rh=_s1/db;

rh1=1.27*rh*pow(0.7,0.5);

h1=db*(rh1-1)/2*(1+0.35*log(rh1));

L=_n*_s2;

for(wf=2.0;wf<=4.5;wf+=0.1)

{

wmax=wf/ib;

Re=wmax*de/_v2;

C1=1.36-0.24*Re/1000;

C2=0.518-0.02314*(L/de)+0.000425*(L/de)*(L/de)-3*pow(10,-6)*(L/de)*(L/de)*(L/de);

m=0.45+0.0066*(L/de);

n=-0.28+0.08*(Re/1000);

a1=C1*C2*(_r2/de)*pow(L/de,n)*pow(Re,m);

z=pow(2*a1/rf/Re,0.5);

//5.计算翅片效率及表面效率

nf2=tanh(m*h1)/m/h1;

n02=1-Af2/A2*(1-nf2);

double a2,tw=43.5;//6.计算管内换热系数???

a2=0.683*_r14*_Bm*pow((45-tw),-0.25)*pow(0.0086,-0.25);

// 计算传热系数及传热面积

double Kof,at,A0;

Kof=1/(bt/a2+_df1*bt1/rf+_r0+1/a1/n02);

at=(_t3-_t2)/log((_tk-_t2)/(_tk-_t3));

A0=Pk/(Kof*at)*1000;

L=A0/A2;

double Ay,e,e1;

L1=L/(_nb*_n);

H=_nb*_s1;

L2=_n*_s2;

Ay=L1*H;

wf2=qv2/Ay;

e=(wf2-wf)/wf;

e1=fabs(e);

if(e1<=0.01)

break;

}

cout<<“迎面风速为wf2=”<

cout<<“假设迎风风速wf=”<

cout<<“有效长度L1=”<

cout<<“高H=”<

cout<<“深L2=”<

double ap2,pz,Pst;

气阻力及风机选择

ap2=9.81*0.0113*(L2/de)*pow(_p2*wmax,1.7);

cout<<“ap2=”<

cout<<“根据ap2选取Pst的值”;

cin>>Pst;

pz=Pst+_p2*wf2*wf2/2;

cout<<“全压为pz=”<

}

//确定空冷冷凝器尺寸

//空

五、程序运行结果

六、结果分析

在设计计算中，需要先假设一个迎面风速，算出管内外换热系数和传热系数传热面积后会得出实际迎面风速。假设的和实际值需很接近才可以。所以在程序中，使用循环来完成此工程，省去了反复的迭代过程。

在该题的设计中，最后得到迎面风速为3.4698m/s.具体结果见运行程序后的截图。在课设的编程过程中，在计算管内侧冷凝换热系数时，要解管内外热平衡关系的方程，使用C++编程来接方程是很难的。经过很久的研究，终于使用牛顿迭代法编出了能解次方程的程序，但是最好的调试过程还是没有成功，只能自己手动解了方程，再放入程序中。

第四篇：冷凝器设计例题（本站推荐）

例题：冷凝器设计

已知某R-22制冷系统，冷凝器热负荷71.4kW，冷却水进口温度tw1=32℃,传热管采用紫铜肋管，λf=384W/m·K，d0=13.124mm，di=11.11mm，肋片外径df=15.8mm，肋厚δt=0.232mm，δ0=0.368mm，平均肋厚δf=0.30mm，肋节距e=1.025mm，试设计一台卧式壳管式冷凝器。

解：1．肋片管特性参数的计算（以1m长肋管计算）肋管水平部分面积Ap

A[d]1000p0(e0)dfte37.66103肋管垂直部分面积Ah

A20t21/21000h2(dfd0)[h()]e121.5610322肋管总外表面积A0l

A30lApAh159.2210m2

A肋化系数

0lA4.56i

肋片当量高度

He4d2fd20df3.85103m

基管的平均表面积

m2m2 A(d0di)1238.1103m2

2．确定冷凝器出口的冷却水温度tw2 设水的温升Δtw=4℃，则tw2=36℃ 3．确定冷凝温度tk 一般tktw23~5℃，tkt2440℃

3632tm5.84032℃ ln40364．计算传热温差Δtm

5．求冷却水流量Mw

Qk71400Mw4.26kg/s cptw4.186100046．选择以外表面为基准的热流密度q

设定q =4100W/m2 7．概略计算所需的传热面积

Qk2F17.4m q8．初步规划冷凝器结构

取管内水流速u=2.5m/s，则每一流程的管子数Z为

Z

Mw(du)417.59

2i取Z=18，实际流速2.44 m/s 由管子流程数N与管子有效长度l之间的关系

F17.4Nl6.07

m

A0lZ0.1592218管子按正三角形排列，管子间距S为1.25~1.5 d0，取S=20mm，N=2，l=3.04m，管子的总根数36根

N=4，l=1.52m，管子的总根数72根，D=0.25m，l/D=6.08 选取4流程。9．计算水侧放热系数

i0.023diRe0.8fPr0.4fW/(m2·℃)计算时取冷却水的平均温度为定性温度。

3236ts34

℃ 22.50.01111Ref37202 60.746610udiRef0.84534

Pr4.976

Pr0.41.9

262.4810W/mK

262.4810i0.02345341.911142.71.11431040.01111 W/(m2·℃)10．计算管外侧换热系数

单根水平光管：c0cql'1/3

1/30.25水平光管管束：

c0cql'nm

0f1c0 水平低肋管：11.3f0.75AhA0fd0He0.25ApA0f

th(ml)fml

th——双曲正切算符

eethxxxeexx

m2c0ff

dfd0dfl10.805lg2d0C=0.65，’

 1/3g321/3

按照制冷剂冷凝温度tk=40℃确定物性参数： λ=0.079W/(m·K)；ρ=1131.32kg/m3；r=166.88 kJ/kg（r=166880 J/kg）；μ=2.22×10-3N·s/m2。

1/31/3g1/3327660.65

单根水平光管的放热系数

c0cqd0'10.657660.6541000.01311/31321.5 W/(m2·℃)再计算肋管管束外表面的有效放热系数 m2c0ff21321.5151.5-1

m3840.00030.00144 m dfd0dfl10.805lg2d0th(ml)th(0.218)f0.984

ml0.218nm4.03

Ah0.7511.3fA0fd0He0.250.25ApA0f1.569

0.250f1c0nm

W/(m2·℃)

1.5691321.54.031463.411．计算实际的传热系数K 取污垢系数

ri0.910m2C/W

14mC/W2，r00.9104K1F0fF0f1rri0FFmii0f623.4

W/(m2·K)12．实际热流密度

qKtm623.45.83615.72

3615.724100100%13.4%

>5% 3615.72误差较大，重新规划热流密度

6．选择以外表面为基准的热流密度q

设定q =3700W/m2 7．概略计算所需的传热面积

Qk2F19.3m q8．初步规划冷凝器结构

取管内水流速u=2.5m/s，则每一流程的管子数Z为

Z

Mw(du)417.59

2i取Z=18，实际流速2.44 m/s 由管子流程数N与管子有效长度l之间的关系 F19.3Nl6.73

m A0lZ0.1592218管子按正三角形排列，管子间距S为1.25~1.5 d0，取S=20mm，N=2，l=3.36m，管子的总根数36根

N=4，l=1.68m，管子的总根数72根，D=0.25m，l/D=6.78 选取4流程。9．计算水侧放热系数

i0.023diRe0.8fPr0.4fW/(m2·℃)计算时取冷却水的平均温度为定性温度。

3236ts34

℃ 22.50.01111Ref37202 60.746610udiRef0.84534

Pr4.976

Pr0.41.9 62.481022W/mK

62.48104i0.02345341.911142.71.1143100.01111 W/(m2·℃)10．计算管外侧换热系数 单根水平光管的放热系数

c0'cqd01/31/310.657660.6537000.01311367.5 W/(m2·℃)再计算肋管管束外表面的有效放热系数

m2c021367.5154.1 m-1

3840.0003ffdfd0dfl10.805lg2d00.00144 m th(ml)th(0.222)f0.984 ml0.222nm4.03

11.3f0.75AhA0fd0He0.25ApA0f1.569

0.250f1c0nm0.251.5691367.54.031554

W/(m2·℃)11．计算实际的传热系数K K11F0fF0f1rri0FFmii0f639.25

W/(m2·K)12．实际热流密度

qKtm639.255.83707.66

3707.663700100%0.3% 3707.66与初选值基本一致，故计算的K值适用。13．求传热面积

Qk2F19.26m Ktm

第五篇：自来水厂设计—计算书

目录

第一部分 说明书 3 第一章 净水厂厂址选择 3 第二章 处理流程选择及说明 4 第一节 岸边式取水构筑物 8 第二节 药剂投配设备 10 第三节 机械搅拌澄清池 10 第四节 普通快滤池 11 第五节 消毒间 12 第六节 清水池 14 第七节 送水泵站 14 第三章 水厂的平面布置 16 第一节 水厂的平面布置要求 16 第二节 基本设计标准 16 第三节 水厂管线 16 第四节 水厂的高程布置 17 第四章 排泥水处理 20 第一节 处理对象 20 第二节 处理工序 20 第二部分 计算书 21 第一章 岸边式取水构筑物 21 第一节 设计主要资料 21 第二节 集水间计算 21 第三节 泵站计算 22 第二章 混凝设施 26 第一节 药剂配制投加设备 26 第三章 机械搅拌澄清池计算 35 第一节 第二反应室 35 第二节 导流室 35 第三节 分离室 36 第四节 池深计算 37 第五节 配水三角槽 38 第六节 第一反应室 39 第七节 容积计算 40 第八节 进水系统 40 第九节 集水系统 41 第十节 污泥浓缩斗 42 第十一节 机械搅拌澄清池，搅拌机计算 43 第四章 普通快滤池计算 48 第一节 设计参数 48 第二节 冲洗强度 48 第三节 滤池面积及尺寸 49 第五节 配水系统 49 第六节 洗砂排水槽 50 第七节 滤池各种管渠计算 51 第八节 冲洗水泵 52 第五章

消毒处理 54 第一节 加氯设计 54 第二节 加滤量计算 54 第三节 加氯间和氯库 54 第六章 清水池计算 56 第一节 清水池有效容积 56 第二节 清水池的平面尺寸 56 第三节 管道系统 56 第四节 清水池布置 56 第七章 送水泵站 58 第一节 流量计算 58 第二节 扬程计算 58 第三节 选泵 58 第四节 二级泵房的布置 59 第五节 起重设备选择 59 第六节 泵房高度计算 60 第七节 管道计算 60 第八章 给水处理厂的总体布置 61 第一节平面布置 61 第九章 泥路计算 64 第一节

泥、水平衡计污泥处理系统设计规模 64 第二节

排泥水处理构筑物设计计算 67 结束语 73 致

谢 74 参考文献 75

第一部分 说明书

第一章 净水厂厂址选择

净水厂一般应设在工程地质条件较好、地下水位底、承载力较大、湿陷性等不高、岩石较少的地层，以降低工程造价和便于施工。水厂还应考虑防洪措施，同时尽量把水厂设在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价。设计中水源选择一般要考虑以下原则： 所选水源水质良好，水量充沛，便于卫生防护； 所选水源可使取水，输水，净化设施安全经济和维护方便； 3 所选水源具有施工条件。张家川水源共有三处 北川河水源丰富，常年有水，冬季较清、夏季水呈淡黄色，含沙量较高； 2 南川河水量小，枯水期不能保证； 地下水埋藏较深，并且为苦咸水，不易做给水水源。由于北川河水质较好，水量较充沛，并且水源较易取用，所以选择北川河上游作为取水水源。根据水文资料：北川河水面标高：最高水位1698.0米，最低水位1694.0米，水位变化在4米左右，变化不大；北川河河床、河岸较稳定 河岸较陡，有足够水深。设计选择岸边式取水构筑物，并且集水间和取水泵房合建。

第二章 处理流程选择及说明

设计开始时初步拟定了两个处理流程的方案： 方案Ⅰ：

水源 → 泵站 → 机械搅拌澄清池 → 普通快滤池 → 加滤消毒 → 清水池 → 吸水井 → 二泵站 → 用户

混凝剂采用：三氯化铁，扩散混合器混合；

消毒剂采用：液氯消毒，滤后加氯，加氯机加氯。方案Ⅱ：

水源 → 泵站

→水力循环澄清池→ 虹吸滤池 → 加滤消毒 → 清水池 → 吸水井 → 二泵站 → 用户

混凝剂采用：三氯化铁，扩散混合器混合；

消毒剂采用：液氯消毒，滤后加氯，加氯机加氯。两个方案的区别在于澄清池和滤池的选择有所差异，其它方面基本相同。本人将现在常出现的澄清池和滤池列表进行比较，进行选择。见表2.1澄清池选择和表2.2滤池选择

表2.1

澄清池选择 类型 性能特点 使用条件 机械搅拌澄清池 优点：

1.处理效率高，单位面积产水量大； 2.适应性较强，处理效果稳定；

3.采用机械刮泥设备后，对高浊度水处理也具有一定适应性。缺点：

1.需要一套机械搅拌设备； 2.加工和安装要求精度高；

3.维修较麻烦。1.进水悬浮物含量一般小于3000mg/L，短时间内允许达5000—10000mg/L；

2.一般为圆形池体； 3.适用大、中型水厂。水力循环澄清池 优点： 1.无机械搅拌设备； 2.构造简单。缺点：

1.投药量较大，需要较大的水头；2.对水质水温变化适应性较差。1.进水悬浮物含量一般小于2000mg/L，短时间内允许达5000mg/L； 2.一般为圆形池体； 3.适用中、小型水厂。脉冲澄清池 优点：

1.虹吸式机械搅拌设备较为简单； 2.混合充分，布水较均匀； 3.池深较浅，便于布置。缺点：

1.需要一套真空设备，较为复杂； 2.虹吸式水头损失较大，周期难控制；

3.操作管理要求较高。1.进水悬浮物含量一般小于3000mg/L，短时间内允许达5000—10000mg/L；

2.可建成圆形、矩形或方形池体； 3.适用大、中、小型水厂。悬浮澄清池 优点： 1.构造比较简单； 2.能处理高浊度和水；

3形式较多，可间歇运行。缺点：

1.需设气水分离器；

2.队水温、水量等因素较敏感；

3.双层式时池深较大。1.进水悬浮物含量小于3000mg/L时，宜用单层式，在3000—10000mg/L时，宜用双层式； 2.可建成圆形或方形池子；

3.一般流量变化每小时步大于10﹪。

表2.2

滤池选择 名称 性能特点 适用条件

进水浊度（mg/L）规模 普通快滤池 单层滤料 优点： 1.运行管理可靠； 2.池深较浅； 缺点：

1.阀件较多；

2.一般用大阻力冲洗，须设冲洗设备。一般不超过20 1.大、中、小型水厂均适用； 2.单池面积不大于100m2。

双层滤料 优点： 1.滤速较高； 2.含污能力较大，工作周期长；3.无烟煤作滤料易取得； 缺点：

1.滤料粒径选择严格； 2.冲洗时操作要求较高；

3.煤砂之间易积泥。一般不超过20，个别时间不超过50 1.大、中、小型水厂均适用； 2.单池面积不大于100m2。虹吸滤池 优点：

1.不需大型闸阀，可节省阀井；2.不需冲洗水泵； 3.易于实现自动化； 缺点：

1.一般需设真空设备；

2.池深较大。一般不超过20 1.大、中型水厂适用； 2.一般采用小阻力排水，单池面积不大于25m2。无阀滤池 重力式 优点： 1.一般不设闸阀；

2.管理维护简单，能自动冲洗； 缺点：

1.清砂较为不便。一般不超过20 1.适用于中、小型水厂； 2.单池面积不大于25m2。

压力式 优点： 1.可一次净化； 2.可省去二级泵房； 缺点：清砂较为不便。一般不超过150 1.适用于小型水厂； 2.单池面积不大于5m2。压力滤池 优点： 1.滤池多为钢罐；

2.移动方便，可用作临时供水；

3.用作接触过滤时，可一次净化省去二级泵房； 缺点：

1.清砂不便；

2.需耗用钢材。一般不超过 20—150 1.适用于小型水厂； 2.可与除盐、软化床串联使用。

根据表2.1和表2.2对比，本人选用机械搅拌澄清池与普通快滤池作为工艺流程中的构筑物。从技术可靠性而言，由于原水浊度在35——1200NTU，是含沙量比较小的水源，设计采用机械搅拌澄清池或水力循环澄清池进行处理，完全可以达到排放标准，但是设计水量达到27500 m3/d，若采用水力循环澄清池，根据计算就会有4—6座池子，占用大量的空间，还会造成施工时间和费用的提升，是得不偿失的；采用机械搅拌澄清池，经计算，只有2座池子，可以大量的降低成本和土地占用率，也使得施工工期大大缩短，所以设计采用机械搅拌澄清池。

同样设计采用普通快滤池或虹吸滤池都可以达到良好过滤的效果。但是，虹吸滤池的池深较大，会造成取水泵站水泵的扬程提高，使得取水泵站的造价提高；虹吸滤池需要真空设备，易出现设备故障，且造价高于普通快滤池；普通快滤池由于运行可靠，有成熟的运行管理经验，且池深较浅，不会对取水泵站造成压力，其次普通快滤池工程造价较低，工期较短。所以采用普通快滤池。

综上所述，设计采用方案Ⅰ为工艺流程最终选择。张家川回族自治县净水厂工艺流程见图2.1

图2.1 净水厂工艺流程图

第一节 岸边式取水构筑物

一、集水间

集水间采用淹没式，集水间与泵房合建。合建式岸边取水构筑物，北川河河水经过进水孔进入进水间的进水室，再经过格网进入吸水室，然后由水泵抽送至水厂的机械搅拌澄清池。在进水孔上设有格栅，用以拦截水中粗大的漂浮物，设在进水间中的格网用以拦截水中的细小漂浮物。

格栅采用给排水标准图集S321-1,型号6。格栅尺寸为B×H=1100mm×1100mm,栅条间孔数为15孔，栅条根数为16根，有效面积为0.84m2。

格网采用给排水标准图集S321-5，C10型，格网尺寸为B×H=2130mm×1130mm,有效面积为1.39 m2。

设计采用4个单独的集水间，在分格墙上设置连通管和阀门。

二、取水泵房(一)选泵

根据设计流量和设计扬程选择水泵的型号和数量；

选用4台300s-12型（3用1备）流量Q=612m3/h扬程H=14.5m的水泵； 吸水管的流速为1.05m/s，管径为DN400mm，L=2.8m。吸水管选用铸铁管； 出水管流速为3.89m/s，管径DN350mm，L=2.5m。，出水管选用钢管； 四条出水管并联后，出水总管为DN500mm，流速为2.43m/s。

(二)泵房布置

水泵机组的排列是泵房布置的重要内容，它决定泵防建筑面积的大小，机组的间距以不能妨碍操作和维修的需要为原则。

因所选的泵的是300s-12型水泵是侧向进水和侧向出水的水泵，所以采用横向排列。要适当增加泵房的长度，但跨度小，进出水管顺直，水利条件好，可减少水头损失，省电。

水泵凸出部分到墙的净距A1=2.0m； 出水侧水泵基础与墙的净距B1=2.04m（包括一个止回阀和一个闸阀的长度）；

进水侧水泵基础与墙的净距D1=3.2m（包括一个闸阀的长度）； 电动机凸出部分与配电设备的净距应保证电动机转子检修时能拆卸，并保持一定的距离C1=2.4m； 水泵基础之间的净距E1=2.0m； 水泵房的尺寸为(按长方形布置)L=A1+C1 +3E1+4L=17.5m B= D1+ B1+ B5=6m(三)起重设备的选型与布置

因最大设备的重量为709kg，所以选用起重在0.5-2.0吨之间的电动单轨吊车梁。单轨吊车梁配置电动葫芦；即可垂直起举设备，也能水平运移；其运动轨迹取决于吊车梁的布置；采用U形布置形式。根据起重量、跨度，起升高度选用DX型电动单梁悬挂起重机。

跨度1.25-16m，起升高度12m，大车电机运行速度20m/s，型号2DY12-4配套电动葫芦型号CD1；精确的跨度15.5m，长17.5m，最大轮压0.98吨总重1.69吨，CD1 1-12D电动葫芦。主要尺寸长954-974m，重量1.98吨。(四)泵房高度

水泵采用自灌引水方式，其泵心低于吸水井的最低水位； 泵房使用半地下式建造，泵房的高度在有吊车起重时，高度。第二节 药剂投配设备

一、药剂选择

根据原水的水质水温和PH值的情况，选用混凝剂为三氯化铁，投加浓度为10％，最大投加量为33（mg/L）。

优点：净化效率高、用药量少、出水浊度低、色度小，过滤性能好，温度适应性高，PH值使用范围宽（PH=5~9）。操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本较低。采用计量泵湿式投加，不需要加助凝剂。

二、药剂配制

药剂通过溶解池进行溶解，溶解池采用压缩空气进行药剂溶解搅拌；

溶解池采用矩形建造，有效尺寸B×L×H=2.0m×1.2m×0.65m，超高0.2m； 放水管管径d0=25mm，相应流速v0=3.06m/s； 溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根；

空气压缩机设在加药间内，选用SSR100型罗茨鼓风机两台，1用1备。

三、药剂投加及药剂混合

溶解的药液在溶液池中静置储藏，而后通过计量泵投加到机械搅拌澄清池。混凝剂的投加分干投与湿投法两种。设计采用采用计量泵湿式投加。计量泵采用三台J-ZM250/4.0型隔膜计量泵。

药剂混合采用静态混合器混合，混合器采用JT-500型静态混合器混合。第三节 机械搅拌澄清池

澄清即净化，指靠重力作用的泥水分离过程，亦即沉淀范畴的处理工序。

设计采用机械搅拌澄清池。其池体主要由第一絮凝室、第二絮凝室、及分离室三部分组成。机械搅拌澄清池工艺流程如下：加过混凝剂的原水由进水管，通过环形配水三角槽下面的缝隙流进第一絮凝室，与数倍于原水的回流活性泥渣在叶片的搅动下，进行充分地混合和初步絮凝。然后经叶轮提升至第二絮凝室继续絮凝，结成良好的矾花。再经导流室进入分离室，由于过水断面突然扩大，流速急速扩大，泥渣依靠重力下沉与清水分离。清水集水槽引出。下沉泥渣大部分回流到第一絮凝室，循环流动形成回流泥渣，另一小部分泥渣进入泥渣浓缩室排出。

一、设计参数 池数设计取两座；

第二絮凝室提升水量为原水进水水量的4倍； 水在池中的总停留时间为1.25h；

第二絮凝室中停留时间为50s，导流室中的停留时间为3min； 第二絮凝室、第一絮凝室、分离室的容积比1：1.99：6.66； 为使进水分配均匀，采用配水三角槽分配进水； 配水三角槽上设排气管，以排出槽中积水；

池下部圆台坡度为45°，池底采用球壳式结构，取球冠高1m； 集水方式采用淹没口环形集水槽，孔径25mm； 池子设泥渣浓缩斗3个，浓缩室总容积约为池子容积的1﹪，设100mm排泥管； 在进水管、第一第二絮凝室、分离室、泥渣浓缩室、出水槽等处设取样管；

设计池子尺寸：采用2个池子，每个池子直径14.8m，面积为171.95m2，澄清池总高度为6.60m；

机械搅拌的叶轮直径，一般按第二絮凝室内径的70%设计，其提升水头约为0.10m； 搅拌叶片总面积，一般为第一絮凝室平均纵剖面积的8%，叶片高度为第一絮凝室高度的1/3，叶片对称装设，安装10片。第四节 普通快滤池

过滤就是悬浮液流经过多孔介质或滤网进行固液分离的过程，大多数过滤工艺采用粒料层过滤。最常用的粒料为石英砂，它的主要目的是去除浊度。设计中采用普通快滤池。

一、设计参数

强制滤速是指一个或两个滤池检修时，其他滤池在超过正常负荷下的滤速，在滤池面积和个数决定后，应以强制滤速进行校核；如果强制滤速过高，设计滤速应适当降低或滤池个数适当增加。滤池个数多，冲洗效果好，运转灵活，强制滤速较低，但单位面积滤池造价增加。(一)滤池尺寸

滤池个数选择见表2.1

表2.1

滤池面积与个数关系 滤池面积 滤池数

当滤池总面积小于30m2 一般采用2个滤池 当滤池总面积为30m2-100m2 一般采用3-4个 当滤池总面积为150m2 一般采用5-6个滤池 当滤池总面积为200m2 一般采用6-8个

当滤池总面积为300m2以上 一般采用10个以上

滤池平面形状可为正方形或矩形。

设计滤池两座，每座设四格，采取双排布置 滤池单格面积24m2，长宽比1.28：1，单池有效尺寸采用B×L=4.3m×5.5m，滤池高度为2.55米，包括超高0.3m 滤池高度包括超高0.3m，滤层上水深1.10m，滤料层厚度0.7m、承托层厚度0.45m等。

(二)大阻力配水系统

干管始端流速1.5m/s，采用管径为400mm 支管始端流速3.38m/s，采用管径50mm 反冲洗泵采用350S-26A型提升水泵，流量1264，扬程15.70m(三)管廊设置

管廊设置应力求紧凑，简捷，要留有设备管配件等安装、维修等的必要空间；要有良好的防水、排水、通风、照明设备；由于设计采用双行排列，管廊位于两排滤池中间。管廊中包括 给水管 管径DN400mm, 管中流速为1.26m/s 2 排水管 管径DN500m 3 冲洗水管 管径DN300mm，管中流速为4.07m/s 4 过滤水管 管径DN400mm，管中流速为1.26m/s 滤池底部应设排空管，其入口处设隔栅，池底坡度约为0.005，坡向排空管；每个滤池上宜装设水头损失计或水位尺及取水样设备；各种密封渠道上应设人孔，以便检修；滤池壁与砂层接触处应拉毛成锯状，以免过滤水在该处形成“短路”而影响水质。第五节 消毒间

设计选用液氯消毒。氯是一种黄绿色窒息性气体，有剧毒。在常压下的液化点为-33.6℃，在0℃压力大于3.66大气压时转化为液体。0℃时每升液氯的重量为1468.4克，同样重量的液氯，其体积仅为气态氯的1/457。在10℃以下时，在氯的饱和溶液中会析出氯的水化结晶物，这种现象会造成加氯设备故障。

氯所以能消毒，主要是它能破坏细菌中的酶系统。主要反应如下：

一、加氯量

根据相似条件下水厂的运行经验，按最大用量确定，并应使余氯量符合饮用水卫生标准的要求.投加量一般取决于滤化的目的，并随水中的氨氮比、PH值、水温和接触时间等变化。投量取2mg/L，管网末端含量0.05 mg/L，接触时间不少于32min。

二、加氯设备

大型真空加氯机由于结构复杂，零部件、仪表容易损坏，维修困难等原因，国内水厂目前已少采用。

设计采用加氯机投加。ZJ-2型转子加氯机，加氯机是由旋流分离器、弹簧膜阀、控制阀、转子流量计、中转玻璃罩，平衡水箱及水射器等组成。加氯量2-10kg/h,加氯机的外型尺寸为：宽×高=3300mm×370mm,加氯机安装在墙上，安装高度在地面以上1.5m，两台加氯机之间的净距为0.8m。

氯瓶：采用容量为500kg的氯瓶，氯瓶的外形尺寸为：外径600mm,瓶高1800mm。采用4个氯瓶，使用周期为30天。

三、加氯间的布置 设置加氯间，加氯间应设在水厂或增压站等构筑物的主导风向下游。加氯间尽量靠近投加点。加氯机设置两台，分别有两根加氯管通到加氯点，互作备用。加氯机按最大投氯量来选用，原则上以一台加氯机对接一只氯瓶进行布置。加氯机台数按最大投氯量计算，并考虑1台备用。

加氯间是安置加氯设备的操作间，氯库是储备氯瓶的仓库。采用加氯间与氯库合建的方式，中间用墙隔开，加氯间平面尺寸为5×5m,氯库平面尺寸为12.5m×10m。第六节 清水池

一、清水池容量

清水池容量由两部分组成，一是调节容量，一是储备容量，前者为调节用水负荷而必须储存的水量，后者为消防或其他特殊需要而储备的水量，这部分水量在一般请情况下是不动用的。清水池的总调节容量按水厂产水量20﹪设计，设计中采用2个池子，每个池子容积2750 m3,按规定要求，由于容积大于2000m3,采用矩形水池。

二、清水池尺寸

清水池的总调节容量按水厂产水量20﹪设计，设计中采用2个池子，每个池子容积2750 m3,按规定要求，由于容积大于2000m3,采用矩形水池。清水池设2座，采用池有效水深4.0m，超高0.5m。每座清水池设计尺寸为 ：B×L×H=35m×20m×4.0m。有效容积为 ：2750m3。清水池最高水位标高为±0.00米。储备水量主要是消防用水量，大中城市因用水量大，发生火警所需的消防水占城市用水量的比例不大，一般不予考虑。小城镇用水量不多，消防用水量所占的比例应增大。进水管选用DN450mm，水力计算 ； 出水管选用DN450mm，水力计算。第七节 送水泵站

一、选泵

根据设计流量和设计扬程(出厂水压力≥0.35mpa)选择水泵的型号和数量。

选用4台250s-65型（3用1备）流量Q=612m3/h扬程H=56m的水泵。

吸水管：流速为3.89m/s，管径DN350mm，用铸铁管L=4.0m;

出水管：流速为1.05m/s，管径DN400mm，用钢管L=0.9m;

四条出水管并联后，出水总管为DN500mm，流速为2.43m/s。

二、泵房布置

泵房和吸水井合建，吸水井尺寸：B×L×H=5m×32m×5m，其中超高0.5m。水泵机组的排列是泵房布置的重要内容，它决定泵防建筑面积的大小，机组的间距以不能妨碍操作和维修的需要为原则。

因所选的泵的是300s-12型水泵是侧向进水和侧向出水的水泵，所以采用横向排列。要适当增加泵房的长度，但跨度小，进出水管顺直，水利条件好，可减少水头损失，省电。

水泵凸出部分到墙的净距A1=3.0m； 出水侧水泵基础与墙的净距B1=4.24m（包括一个止回阀和一个闸阀的长度）；

进水侧水泵基础与墙的净距D1=3.0m（包括一个闸阀的长度）； 电动机凸出部分与配电设备的净距应保证电动机转子检修时能拆卸，并保持一定的距离C1=3.0m； 水泵基础之间的净距E1=2.0m； 水泵房的尺寸为(按长方形布置)L=A1+C1 +3E1+4L=21.6m，B= D1+ B1+ B5=8.0m。

三、起重设备的选型与布置

因最大设备的重量为709kg，所以选用起重在0.5-2.0吨之间的电动单轨吊车梁。单轨吊车梁配置电动葫芦。即可垂直起举设备，也能水平运移。其运动轨迹取决于吊车梁的布置。采用U形布置形式。

根据起重量，跨度，起升高度选用DX型电动单梁悬挂起重机。跨度1.25-16m，起升高度12m，大车电机运行速度20m/s，型号2DY12-4配套电动葫芦型号CD1。精确的跨度15.5m，长17.5m，最大轮压0.98吨总重1.69吨，CD1 1-12D电动葫芦。D=7.4m主要尺寸长954-974m重量1.98吨。

四、泵房高度

泵房使用半地下式建造，泵房的高度在有吊车起重时，高度

第三章 水厂的平面布置 第一节 水厂的平面布置要求 布置紧凑，以减少水厂占地面积和连接管渠的长度，并便于操作管理。但各构筑物之间应留处必要的施工和检修间距和管道地位； 2 充分利用地形，力求挖填土方平衡以减少填、挖土方量和施工费用； 各构筑物之间连接管应简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。此外，有时也需要设置必要的超越管道，以便某一构筑物停产检修时，为保证必须供应的水量采取应急措施； 建筑物布置应注意朝向和风向； 有条件时最好把生产区和生活区分开，尽量避免非生产人员在生产区通行和逗留，以确保生产安全； 对分期建造的工程，既要考虑近期的完整性，又要考虑远期工程建成后整体布局的合理性。还应该考虑分期施工方便。水厂平面布置的内容包括：各构筑物的平面定位，各种管道（处理工艺用的原水管、加药管、加氯管、排泥管；水厂自用水管、产区排水管、雨水管等），阀门及配件布置，厂区道路、围墙、绿化等。

第二节 基本设计标准

主要车行道的宽度，单车道为5m，并应有回车道；人行道的宽度为1.5-2.0m； 车行道转弯半径为5m；

城镇水厂或设在工厂区外的工业企业自备水厂周围，应设置围墙，其高度采用2.0m。第三节 水厂管线 1 给水管线

原水管线，采用钢管，设1根； 生产管线，管线埋地1m以下；

清水管线，两座清水池之间有联络管线，池底相同； 超越管线，超越滤池。2 排水管线

排除厂内地面雨水；排除厂内生产废水；排除办公室、食堂、浴室、宿舍等的生活污水。3 电缆沟

集中式电缆沟方式，上做盖板，深度为1.0米，宽度为0.8米，沟底有底坡，以利积水排出。4 加药管线

浅沟敷设，上做盖板，管材为塑料管，以防止腐蚀。5 泥水管线

管线埋地1m以下。

本工程在原有水厂基础上进行扩建，整个厂区在总平面布局上做到功能区分明确，分为生活区、生产区、污泥处理区。厂区交通流线清楚流畅，主干道贯穿东西。新建构筑物包括取水泵房及配电，二级泵房及配电，变电间，清水池，机械搅拌澄清池，清水池，普通快滤池，加氯间，机修车间管配件堆放场，综合楼，化验室，传达室等。各单体构筑物在建筑风格上做到清新明快，既保持原有水厂的园林风味，又体现了现代水厂的流畅简洁的气派。水厂的工艺流程采用直线型布置，管线力求简短，厂区内水配以草地、树木等绿化。

水厂总占地面积48.5公顷，因地制宜并考虑到远期发展。总平面图中，绿化面积约占20％，附属面积约占总面积的25％。第四节 水厂的高程布置

厂的工艺流程布置，使水厂布置的基本内容，由于厂址地形和进出水管方向等的不同，流程布置可以有各种方案，但必须考虑以下布置原则：

1流程力求简短，避免迂回重复，是净水过程中的水头损失最小。构筑物尽量靠近，便于操作管理和联系活动。水流方向要顺，并考虑施工、检修的方便，避免过多的立体交叉。2尽量适应地形，因地制宜地考虑流程，力求减少土方石量。地形自然坡度较大时，应尽量顺等高线布置，在不得已的情况下，才做台阶式布置。充分利用地形，力求实现各处理构筑物间的重力流衔接（尽量避免中途加压）以及各构筑物的重力排泥或放空。

3注意构筑物朝向：经水厂一般无朝向要求，但如滤池的操作廊、二级泵房、加药间、检修间、办公楼则有朝向的要求，尤其是散发大量热量的二级泵房对朝向和通风的要求，更应注意，布置时应符合当地最佳方位。加药间、加氯间、药剂仓库等，尽可能设在水厂主导风向的下风方向，泵房及其他建筑物，尽量布置成南北方向。

设计中采用直线型。直线型最常见的布置方式，从进水到出水整个流程呈直线，这种布置方式，生产联系管线段，管理方便，有利于日后水厂发展 在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身，连接管道，计量设备等水头损失在内。水头损失应通过取值估算确定，并留有空地。

生活辅助建筑物面积应按水厂管理体制、人员编制和当地建筑标准确定。生产辅助建筑物面积根据水厂规模、工艺流程和当地的具体情况而定。各构筑物高程见表3.1

表3.1

构筑物高程

构筑物名称 顶标高(m)水面标高（m）底标高(m)一级泵站 1706.00 1693.80 机械搅拌澄清池 1703.30 1703.00 1696.70 普通快滤池 1702.40 1702.10 1700.00 清水池 1700.50 1700.00 1696.00 吸水井 1700.00 1699.50 1695.00 二级泵站 1703.00 1697.00

净水厂构筑物见表3.2

表3.2

净水厂构筑物

第四章 排泥水处理 第一节 处理对象

净水厂污泥处理对象主要是滤池的冲洗废水和机械搅拌澄清池的排泥水。其成分一般为原水中的悬浮物质和部分溶解物质以及在净水过程中投加的各种药剂。第二节 处理工序

排泥水处理系统通常包括调节、浓缩、脱水以及泥饼处置等工序。调节：为了使排泥水处理构筑物均衡运行以及水质的相对稳定，一般在浓缩前需设置调节池。净水厂滤池的冲洗废水和沉淀池排泥水都是间歇排放，其量和质都不稳定，设置调节池可使后续设施负荷均匀，有利于浓缩池的正常运行。通常把接纳滤池冲洗废水的调节池称为排水池，接纳沉淀池排泥水的称为排泥池。

浓缩：净水厂排泥的含固率一般很低，仅在0.05%-0.5%左右,因此需进行浓缩处理.浓缩的目的是提高污泥浓度,缩小污泥体积,以减少后续处理设备的能力,如缩小脱水机的处理规模等。当采用泥水自然干化时间，节约用地面积。当采用机械脱水时，供给的污泥浓度有一定要求，也需要对排泥水进行浓缩处理。

含水率高的排泥水浓缩较为困难，为了提高泥水的浓缩性，投加絮凝剂、酸或设置二级浓缩。

平衡：当原水浊度及处理水量变化时，净水厂排泥量和含固率也会作相应调整。为了均衡脱水机的运行要求，宜在浓缩池后设置一定容量的平衡池。设置平衡池还可以满足原水浊度大于设计值时起到缓冲和贮存浓缩污泥的作用。

脱水：浓缩后的浓缩污泥需经脱水处理，以进一步降低含水率，减小体积，便于搬运和最后处理。当采用机械方法进行污泥脱水处理时，还需投加石灰或高分子絮凝剂。泥饼及分离液处置：脱水后的泥饼可以外运作为低洼地的填埋土、垃圾场的覆盖土或作为建筑材料的原料或掺加料等。泥饼的成分应满足相应的环境质量标准。排泥水在浓缩过程中将产生上清液，在脱水过程中将产生分离液。当上清液水质符合排放水域的排放标准时，可直接排放；当水质满足要求时也可考虑回液，本设计将排放水回用。

第二部分 计算书

第一章 岸边式取水构筑物 第一节 设计主要资料

一、取水量

Q=41250m3/d=0.477 m3/s(按远期考虑)

二、河流水位

设计取北川河为取水水源

北川河河流水水位、流速、流量资料见表1.1

表1.1

北川河河流水水位、流速、流量资料

水位

水面标高（m）流

速（m/s）流

量（m3/s）设计频率 保证率

最高水位 1698.0 4.5 350 1%

最低水位 1694.0 0.9 12 97% 常水位 1695.5 2.8 67

河流水经岸边式取水构筑物装有格栅的进水口进水，集水间与泵房合建。第二节 集水间计算

一、格栅进水口

进水口装有粗格栅，进水口流速采用

栅条采用扁钢，厚度10mm，栅条净距采用50mm

粗格栅阻塞系数采用

栅条引起的面积减少系数

进水口面积

设置进水口四个，每个进水口尺寸B×H=1000mm×1000mm 格栅采用给排水标准图集S321-1,型号6。格栅尺寸为B×H=1100mm×1100mm,栅条间孔数为15孔，栅条根数为16根，有效面积为0.84m2。

二、格网进水口

格网设在进水间内，用以拦截水中细小的漂浮物。

用平板格网，过网流速采用v1=0.3m/s;网眼尺寸采用5×5mm;网丝直径d=2mm。格网面积减少系数

格网阻塞系数采用k2=0.5,水流收缩系数采用ε=0.8。进水口面积

设置进水口四个，每个进水口尺寸B×H=2000mm×1000mm 格网采用给排水标准图集S321-5，C10型，格网尺寸为B×H=2130mm×1130mm,有效面积为1.39 m2。

三、集水间平面尺寸

集水间分为四个独立分格，在分格墙上设置连通管和阀门，根据进水间内阀门和平板格网的尺寸，水泵吸水管的直径和布置，检修清洗和使水流均匀平稳等要求，决定进水室和吸水室的宽度各为1.5m，集水间长宽的净尺寸为14.9×33m。(其中隔墙0.3m)

第三节 泵站计算

一、取水水泵选配及一级泵站工艺布置

（一）扬程计算

式中

——最低水面到净水厂处理构筑物的高度；

——富余水头损失；

——吸水管水头损失；

——输水管水头损失。

（二）选泵

根据扬程和设计水量确定水泵，选用300s12型水泵4台。（三用一备，其中一台为 期增加）

水泵详细见表1.2和表1.3

表1.2

水泵性能 型号 流量(m3/h)扬程(m)转速

(r/min)轴功率

(kw/h)电动机 效率 汽蚀余量

型号 功率(kw/h)

300s12 612 14.5 1450 30.2 Y225S-4 37 80 5.5

表1.3

水泵安装尺寸(带底座)型号 电动机尺寸（mm）底座尺寸（mm）

L4 h H L1 L2 L3 b b1 300s12 820 530 225 1520 280 990 730 730 E(mm)H2(mm)L(mm)出口锥管法兰尺寸(mm)

DN3 D03 D3 n3-d3 300 635 1789 300 395 435 12--22

配套：底阀1个，止回阀1个，吐出锥管1个，钩扳手1个；

水泵经校核符合流量和扬程的要求；

其他各尺寸都和前面所选泵相同给泵留相应的空间。

（三）水泵机组的布置

水泵机组的布置是泵房布置的重要内容,他决定泵房建筑面积的大小.机组的间距以不能妨碍操作和维修的需要为原则。

一级泵房有3台水泵及1台远期预留泵的空间,4台泵的尺寸为L=1789mm,B =730mm 因300s—12型泵是侧向进水和侧向出水的水泵,所以采用横向排列.横向排列可能要增加加泵房的长度,但跨度小,进出水管顺直,水力条件好,可减少水头损失,省电费。水泵凸出部分到墙壁的净距：

实际需大于2m，实际取2.0m 出水侧水泵基础与墙壁的净距 选用一个止回阀

选用一个闸阀

但 是水泵出水侧管理操作的要道，实际 =2.04m 进水侧水泵基础与墙壁的净距

此处安装一个闸阀,同出水管L=0.51m,但 不得小于1m，实际 =3.2m

电动机凸出部分与配电设备的净距,应保证电动机转子检修时能拆卸,并保持一定的距离

实际水泵基础之间的净距

（五）水泵房的尺寸

选用长方形的泵房

起重设备的选型和布置：

因泵房重最重物体的重量为800kg，且在0.5t—2.0t之间。所以采用电动单轨吊车梁，采用u形布置方式。

选用DX型电动单梁悬挂起重机：

（六）泵房高度计算

采用自灌式引水方式，所以其泵轴心低于吸水井的最低水位。

泵房使用半地下式建造，泵房的高度在有吊车起重设备时，其高度

（七）管道计算

吸水管:流速为1.05m/s,管径DN400mm,用铸铁管,L=2.8m;出水管:流速为3.89m/s,管径DN350mm,用钢管,L=2.5m;四条出水管并联后，出水总管为DN500mm，流速为2.43m/s。

第二章 混凝设施

第一节 药剂配制投加设备

一、溶液池和溶解池计算

（一）设计参数

水厂日产水量Q=25000m3/d，水厂自用水系数10%；

设计水量Q=27500m3/d=0.318m3/s；

混凝剂采用三氯化铁

净水处理混凝剂投加量参考资料见表2.1

表2.1

净水处理混凝剂投加量参考资料

250 500 1000 硫酸铝 20 26 33 41 三氯化铁 12 16 20 27 碱式氯化铁 5 9 13 19

根据表3-1中三氯化铁的投加量参考数据，绘制三氯化铁的投加量和所处理水的浑浊度关系曲线。

图2.1

三氯化铁的投加量和浑浊度关系曲线

根据图2.1可知，最大投加量u=33mg/L； 药溶液的浓度b=10%； 混凝剂每日投配次数n=3。

（二）设计计算

溶液池 溶液池容积 W1=

=

设计取溶液池容积为3.0 溶液池设置两个，交替使用。形状采用矩形，其有效尺寸为B×L×H=2.5m×2.0m×0.8m，其中包括超高0.2m。

解池

溶解池容积占溶液池的30﹪ 溶解池容积

W2=0.3 W1=0.3×3.0= 0.93 设计取溶解池容积为0.9 溶解池设置两个，交替使用。

形状采用矩形，其有效尺寸为B×L×H=2.0m×1.2m×0.65m，其中包括超高0.2m。溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流量 q0

查水力计算表

放水管管径d0=25mm，相应流速v0=3.06m/s； 溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。3 投药管

投药管流量：

q=

= 溶

查水力计算表

设计取管径d0=20mm，相应流速v0=0.23m/s。

（三）压缩空气搅拌 1 设计参数

空气供给强度：溶解池9L/s•㎡，溶液池4 L/s•㎡ 空气管流速：12 m/s 孔眼流速：25 m/s 孔眼直径：4mm 支管间距：450mm 药池平面尺寸：溶解池3.15㎡，溶液池7.2㎡ 空气管长度为20m，其上共有90°弯头7个 2 设计计算 ①需用空气量

式中

n——药池个数，溶解池设置两个；

F——池面积，㎡；

q——空气供给强度，L/s•㎡。溶解池

药池平面面积

需用空气

其中

溶液池

药池平面面积

需用空气量

其中

总需用空气量

②选配机组

选用SSR100型罗茨鼓风机两台，一用一备，风量5.44 m3/min，风压为19.6kpa，所需轴功率3.10kw，所配电动机功率4.0kw。③空气管流速

式中

Q——供给空气量，m3/min； P——鼓风机压力，Mpa；

d——空气管管径，m,此处选用d=100mm；

④空气管的压力损失h 沿程压力损失

局部压力损失

式中

L——空气管长度，m；

G——管内空气质量流量，；

——空气密度，kg/m3；

——供给空气量，m3/min；

——阻力系数；

d——空气管直径，mm； ζ——局部损失阻力系数； v——空气流速，m/s；

当温度为0℃，压力为9.8×104+1.96×104=1.176×105时，查表2.3知空气密度ρ=1.51，则

据此查表2.3得β=1.16

5个90°弯头的局部阻力系数。

故得空气管中总的压力损失为

⑤空气分配管的孔眼数 孔眼直径采用d0=4mm;单孔面积;

孔眼流速采用v0=20m/s;所需孔眼总数

用压缩空气调制药液的溶解池见图2.2

图2.2

压缩空气调制药液的溶解池（单位mm）

表2.2

空气密度（干空气密度以kg/m3计）

压力

（kpa）

温度

-30-20-10 0 +10 +20 +30 +40 9.8065×104 1.406 1.350 1.299 1.251 1.207 1.166 1.128 1.058 1.9613×105 2.812 2.701 2.589 2.583 2.414 2.332 2.555 2.115 3.9226×105 5.624 5.402 5.196 5.006 4.829 4.604 4.510 4.232 5.8839×105 8.436 8.102 7.794 7.509 7.244 6.996 6.765 6.346 7.8452×105 11.25 10.80 10.39 10.01 9.658 9.328 9.020 8.464 9.8065×105 14.06 13.50 12.99 12.51 12.07 11.66 11.28 10.58

表2.3

根据G值确定的阻力系数

G（kg/h）Β G（kg/h）β 10 2.03 400 1.18 15 1.92 650 1.10 25 1.78 1000 1.03 40 1.68 1500 0.97 65 1.54 2000 0.90 100 1.45 4000 0.84 150 1.36 6500 0.78 250 1.26

（四）投药泵

设计采用计量泵投加

根据投药管流量 进行选泵。

选用三台J-ZM250/4.0型隔膜计量泵，一台备用。性能见表2.4

表2.4

隔膜计量泵性能 型号 流量 L/h 排出压力 Mpa 泵速

次/min 电动机功率 kw 净出口直径 mm 重量 kg J-ZM250/4.0 250 2.0-4.0 126 1.5 20 240

加药间布置见图2.3和图2.4

图2.3

加药间布置图（单位m）

图2.4

加药间流程图

（五）混合设施 1 混合方式

设计采用静态混合器混合。

静态混合器的水头损失一般小于0.5m，根据水头损失计算公式

式中

H——水头损失（m）

Q——处理水量（）

D——管道直径（m）

N——混合单元（个）

设计中取d=0.5m,处理水量Q=318m3/s，经计算，当h=0.5时，n=2个单元。选DN500内装2个混合单元的静态混合器，加药点设于靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布。选择管式静态混合器规格JT-500型。

管式静态混合器尺寸见表2.5 表2.5

混合器尺寸 公称直径 mm 管外径 mm 法兰盘外径 mm 长度 mm 重量 kg 500 518 670 1950 103

图2.5 管式静态混合器

第三章 机械搅拌澄清池计算

其特点是利用机械搅拌澄清池的提升作用来完成泥渣回流核接触反应，加药混合后进入第一反应室，与几倍于原水的循环泥渣在叶片的搅动下进行接触反应。然后经叶轮提升到第二反应室继续反应以结成大的颗粒，再经导流室进入分离室沉淀分离。第一节 第二反应室 净产水能力为

采用2个池来计算则每池的流量 ,二反应室计算流量一般为出水流量的4倍..设第二反应室内导流板截面积,u =0.06 则第二反应区截面积为：

第二反应区内径：

取第二反应室直径 =4.10m,反应室壁厚

式中

H ——第二反应区高度，m

——第二絮凝室内水的停留时间，考虑构造布置选用

第二节 导流室

导流室中导流板截面积: 导流室面积: 导流室直径:

取导流室 导流室壁厚.导流室出口流速: ,出口面积: 则出口截面宽: 出口垂直高度: 第三节 分离室

分离区上升流速取 ,分离室面积：。池总面积：

池的直径：

图3.1

澄清池各部分直径

第四节 池深计算

池中停留时间T设为1.2h。有效容积：

考虑增加3%的结构容积：，取池超高。设池直壁高：。池直壁部分的容积：。

池斜壁高度

由于

澄清池半径

澄清池底部半径

由于

可得三元一次方程

代入数据

求解。

池圆台斜边倾角45，则池底部直径。

本池池底采用球壳式结构，取球冠高。球的半径：。球冠体积：

池实际容积：。实际总停留时间：

池总高：

图3.2

澄清池池高

第五节 配水三角槽

三角槽内流速

三角槽断面面积

考虑今后水量的增加，三角槽断面选用：高0.75m，底0.75m

三角槽的缝隙流速

缝宽

取2cm

图3.3

配水三角槽计算图（单位m）第六节 第一反应室

第一反应室上端直径为：

第一反应室高：

伞形板下端圆柱直径为：

式中

H8——伞形板下檐圆柱体高度

H10——伞形板离池底高度

H9——伞形板锥部高度

图3.4

澄清池池体计算图（单位m）

第七节 容积计算

式中

V1——第一反应区容积

V2——第二反应区加导流区容积

V3——分离区容积

则实际容积比：

二反应室：一反应室：分离室=71.26：141.91：474.83=1：1.99：6.66

比例满足设计规范。第八节 进水系统

进水管选用

出水管选用，第九节 集水系统

本池因池径较小部水均匀性本身能达到要求。采用沿外圆周外侧作环行集水槽形式，按孔口出水方式，出水水质，小型的采用钢丝网水泥，结构较多，也有采用塑料制作的，但后者变形大，老化快，造价高，故采用不多。国外刚制的较多，由于防锈工作量大，故每年要维修孔。

一、穿孔环形集水槽

（一）环形集水槽中心线位置

根据经验取中心线直径 所包面积等于出水部分面积的45%

经计算

集水槽断面取水量超载系数1.5 集水槽流量

槽宽

取0.4m 槽内起点水深：0.75×0.4=0.3m 槽内终点水深：1.25×0.4=0.5m

（二）孔眼

设计采用集水槽孔自由出流，孔前水位0.05m 孔眼总面积

孔眼直径采用25mm, 单孔面积4.91 孔眼总数

槽两侧各设一排孔眼，位于槽下200mm处 孔距

工程上采取0.15m

图3.5

环形集水槽计算图（单位 mm）

二、总出水槽 设计流量，槽宽

总出水槽按矩形渠道计算，槽内水流流速，槽坡降0.02m。槽内流速：0.9

槽内起点水深：0.41m 槽内终点水深：0.43m 设计取用槽内起点水深为0.4m终点为0.45m，超高0.3m，h=0.45+0.3=0.75m 第十节 污泥浓缩斗

泥斗总容积根据经验按池总容积的1%考虑

分设3斗，每斗

根据构造选定浓缩斗体积 上底：

下底：

高：1.6m 则泥斗实际容积 三个污泥斗实际容积

设100mm排泥管

第十一节

搅拌设备计算

一、提升叶轮

（一）叶轮外径

取叶轮外径为第二絮凝室内径的70%，d1=0.7D =0.7×4.1=2.87m 取3m

（二）叶轮转速

叶轮外缘的线速度采用，则

（三）叶轮的比转速

叶轮的提升水量取Q’=5Q=5×0.159=0.795 叶轮的提升水头取 H=0.1m

（四）叶轮内径 当 =175 时，/ =2 = /2=3/2=1.5 m

（五）叶轮出口宽度

（m）

式中

Q’——叶轮提升水量，即0.61

K——系数，为 3.0

n——叶轮最大转速，10r/min。

二、搅拌叶片

（一）搅拌叶片组外缘直径

其外缘线速度采用

v =1.0 m/s，则

（二）叶片高度和宽度

叶片高度h取第一絮凝室高度 的1/3，即h= H /3 =2.3/3 0.8m 叶片宽度，取0.3m

（三）搅拌叶片数

取叶片总面积为第一絮凝室平均纵剖面积的8%，则（片）

第一絮凝室平均纵剖面积

片

取Z=10片

搅拌叶片总面积= =

占第一絮凝室平均纵剖面面积的百分数=，计算结果符合要求。搅拌叶片和叶轮的提升叶片均装10片，按径向布置

图3.6

搅拌设备（单位mm）

三、电动机效率

电动机功率应按叶轮提升功率和叶片搅拌功率确定。

（一）提升叶轮所消耗功率

（KW）式中

——水的容重，因含泥较多，故采用1100kg/m3；

η——叶轮效率，取0.5；

H ——提升水头，m，取0.11m。

KW

（二）搅拌叶片所需功率

（KW）式中

C——系数，一般采用0.5；

——水的容重，采用1100kg/m3;

h——搅拌叶片长度，m；

Z——搅拌叶片数；

g——重力加速度，9.8m/s2；

r1——搅拌叶片组的内缘半径，为0.8m； r2——搅拌叶片组的外缘半径，为0.8m；

ω——叶轮角速度，rad/s，ω=(rad/s)。

KW

（三）搅拌器轴功率

N = N +N = 1.89+0.33 =2.22KW

（四）电动机功率

电动机功率：采用自锁蜗杆

电磁调速电动机效率为0.8，三角皮带传动效率为0.96，蜗轮减速器效率为0.7，轴承效率为0.9，则总效率为前面所有效率相乘既0.48

KW

表3.1

搅拌机性能比较 标准代号 参数 S77

4（一）S774

（二）S774

（三）S774

（四）S774

（五）S774

（六）S774

（七）叶

轮 直径（m）2 2 2.5 2.2 3.5 3.5 4.5 转

速（r/min）4.8-14.5 48-14.5 3.8-11.4 3.8-17.4 2.86-8.57 2.86-8.57 2.07-6.22 外缘线速（㎜）0.5-1.5 0.5-1.5 0-5-1.5 0.5-1.5 0.5-1.5 0.5-1.5 0.5-1.5 开度（㎜）0-110 0-170 0-175 0-240 0-230 0.-290 0-300 搅拌桨外缘线速（m/s）0.3-1.0 0.3-1.0 0.3-1.0 0.3-1.0 0.3-1.0 0.3-1.0 0.3-1.0 电动机 型号 JZT32-4 JZT32-4 JZT41-4 JZT41-4 JZT42-4 JZT42-4 JZT51-4 功率（KW）3 3 4 4 5.5 5.5 7.5 转速（r/min）120-1200 120-1200 120-1200 120-1200 1.2-1200 1.2-1200 120-1200 速

比 皮带减速器 1.2 1.2 1.57 1.57 2 2 2.68 蜗轮减速器 69 69 67 67 70 70 72 总速比 82.8 82.8 105.2 105.2 140 140 192.96 重

量（kg）1900 1900 2255 2260 3828 3828 6750

本机械搅拌澄清池的搅拌机同S774

（三）型。

第四章 普通快滤池计算 第一节 设计参数 设计水量：

设计数据：滤速，冲洗时间30min，有效历时6min。第二节 冲洗强度

设计冲洗强度按经验公式计算

式中

——滤料平均粒径

e ——滤料层最大膨胀率，取 ﹪

v ——水的运动粘滞系数，设计所在地平均水温约15℃，取

设计使用的石英砂滤料有效直径为，与之对应的滤料不均匀系数

表4.1 石英砂筛分结果资料 筛号 筛孔（mm）筛的校准孔径(mm)剩在筛上的砂量(g)经过该号筛的砂重

重量（g）百分数% 12 1.68 1.51 0.4 1.41 1.23 9.3 1.19 1.01 13.8 18 1.00 0.32 15.2 25 0.71 0.64 21.1 35 0.50 0.49 30.5 60 0.25 0.24 8.6

0.117 0.17 2.1

经计算冲洗强度

第三节 滤池面积及尺寸

工作时间24小时，冲洗周期：24小时 滤池面积：

采用滤池两座，每座设四格，采取双排布置，每个滤池的单格面积为23.88 采用滤池尺寸为：

滤池长宽比为：

单格冲洗流量

第四节 滤池高度

支承高度：

滤料层高：

砂面上水深：

超高：

滤池总高：

第五节 配水系统一、干管

干管始端流速为：1.5m/s 干管流量。采用管径为400mm 干管埋入池底，顶部设滤头或开孔。

二、支管

支管中心间距：采用

每池支管数：

每根入口流量：

采用管径：50mm 支管始端流速为：3.38m/s

三、孔眼布置

支管孔眼总面积与滤池面积之比k采用0.25% 孔眼总面积：

采用孔眼直径：12mm 每个孔眼面积：113 孔眼数： 个

每根支管孔眼数： 12个 支管孔眼布置设二排与垂线45 夹角向下交错排列。每根支管长度：

孔眼中心距

孔眼的平均流速

D．复算配水系统

支管长度与直径之比不大于60：

第六节 洗砂排水槽

洗砂排水槽中心距采用2.2m。排水槽根数为2根。排水槽长度为5.5m。每槽排水量

采用半圆形标准断面： 槽中流速采用0.6 槽断面尺寸：

图4.1 排水槽布置图（单位mm）

排水槽底厚采用0.05m。砂层最大膨胀率e=50%。砂层厚度：H2=0.7m。洗砂排水槽顶距砂面高度

洗砂排水槽总平面积：

复算排水槽总面积与滤池面积之比为0.214小于0.25，符合要求。第七节 滤池各种管渠计算

一、进水

总水量为0.318，由DN500mm管分两条总进水管,每条进水管流量为0.159，管径为DN400mm, 管中流速为1.26m/s。

二、冲洗水

每座滤池冲洗水总流量为0.288，采用管径DN300mm，管中流速为4.07m/s

三、清水

清水总流量为进水总流量既0.318，采用管径DN400mm，管中流速为1.26m/s。

四、排水

排水流量同冲洗水流量，排水渠断面采用宽0.75m，渠中水深1.35 m； 采用排水管的管径为DN500m，总排水管的管径为650mm。第八节 冲洗水泵

一、水泵到滤池间冲洗管道水头损失 管道流量

管径

管长取40m 进行水力计算

1000i=15.5

二、配水系统水头损失 根据经验公式

三、承托层水头损失 支承高度：

四、滤料层水头损失

式中

滤料密度，取2.65

水密度，1

滤料层膨胀前孔隙率，取0.41

五、提升水头 取

水泵扬程

采用S型双吸离心泵，型号为350S-26A，流量1264，扬程15.70m。

第五章

消毒处理

氯是目前国内外应用最广的消毒剂，除消毒外还起氧化作用，加氯消毒操作简单 价格便宜，且在管网中有持续消毒杀菌作用。第一节 加氯设计

设计水量Q=27500m3/d=0.318m3/s 采用滤后加氯消毒 最大投加量a=2mg/L 仓库储量按一个月(30天)计算 第二节 加滤量计算 加滤量

q=0.001aQ=0.001×2×1146=2.30kg/h 仓库储氯量 G=30×24×2.3=1656k 加氯设备应包括自动加氯机、氯瓶和自动检测与控制装置等 自动加氯机选择：采用IJ-Ⅱ型转子加氯机2台，1用1备，每台加氯机的加氯量为：2-10kg/h,加氯机的外型尺寸为：宽×高=3300mm×370mm,加氯机安装在墙上，安装高度在地面以上1.5m，两台加氯机之间的净距为0.8m。

氯瓶：采用容量为500kg的氯瓶，氯瓶的外形尺寸为：外径600mm,瓶高1800mm。采用4个氯瓶，使用周期为30天。

加氯控制：根据余氯值，采用计算机进行自动投氯量。第三节 加氯间和氯库

加氯间是安置加氯设备的操作间，氯库是储备氯瓶的仓库。采用加氯间与氯库合建的方式，中间用墙隔开，但应留有供人通行的小门。加氯间平面尺寸为5×5m,氯库平面尺寸为12.5m×10m。

加氯间在设计时应注意：

氯瓶中氯气气化时，会吸收氧量，一般采用自来水喷淋在氯瓶上，以供给热量，设计中，在氯库内设置DN25mm的自来水管，位于氯瓶上方，帮助液氯气化。在氯库和加氯间内，安装排风扇，设在墙的下方，同时安装测定氯气浓度的仪表和报警装置。

氯库间应设漏氯吸收装置。该装置与报警装置和排风扇互成体系，以防止氯气泄漏时，造成严重的事故。

为搬运氯瓶方便，氯库内设CD1—6D单轨电葫芦一个，轨道在氯瓶的正上方，轨道通往氯库大门外。

图5.1 加氯间平面布置图（单位m）

第六章 清水池计算

经过处理后的水进入清水池，清水池可以调节水量的变化并储存消防用水。此外，在清水池内有利于消毒剂与水充分接触反应，提高消毒效果。第一节 清水池有效容积

设计水量Q=27500m3/d=0.318m3/s

清水池有效容积，包括调节容积、消防容积和水厂自用水量的调节量，水池的总有效溶剂 V=KQ K—经验系数 一般10—20%，取K=20%.V=0.2 2.75 104=5500m3，清水池共设2座，则每座清水池有效容积V1=V/2=2750m3 第二节 清水池的平面尺寸

每座清水池的面积A=V1/h 设计取有效水深h=4.0m

A=2750/4=687.5m2

取清水池宽度B=20m 则长度L=A/B=678.5/20=34.37m

取清水池长度L=35m 清水池超高

h1=0.5m

则清水池总高度 H=h1+h=4.0+0.5=4.5m 第三节 管道系统一、进水管 选用DN450mm 根据水力计算

二、出水管 选用DN450mm 根据水力计算

第四节 清水池布置

一、导流墙

在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，保证氯与水的接触时间不少于30min，每座清水池内的导流墙设置4条，间距4.0m，将清水池分隔成五格。

二、检修孔

在清水池顶部设圆形检修孔3个，直径为1200mm。

三、通气管

为了使清水池空气流通，保证水质新鲜，通气孔共设20个，每格4个，通气管径为200mm，通气管伸出地面高度高低落错，便于空气流通。

第七章 送水泵站 第一节 流量计算

二级泵房的设计流量应等于最高日最高时的水量。Q=41250m3/d=0.477 m3/s 第二节 扬程计算

水厂出厂水压为≥0.35mpa：

第三节 选泵

根据扬程和设计水量确定水泵，选用250s65离心泵4台（三用一备，其中一台为远期增加）。

表7.1 水泵性能 型号 流量(m3/h)扬程(m)转速

(r/min)轴功率

(kw/h)电动机 效率 汽蚀余量

型号 功率(kw/h)

250s65 612 56 1450 129.6 Y315MI-4 132 72 3

表7.2 水泵安装尺寸(带底座)型号 电动机尺寸（mm）底座尺寸（mm）

L4 h H L1 L2 L3 b b1 b3 250s65 1340 865 315 1844 250 1200 600 610 760 E(mm)H2(mm)L(mm)出口锥管法兰尺寸(mm)

DN3 D03 D3 n3-d3 500 600 2400 150 240 285 8--23

成套供应范围: 电动机1台,底阀1台,闸阀1台,止回阀1台,吐出锥管1台,钩扳手1个 水泵经校核符合流量和扬程的要求 第四节 二级泵房的布置

水泵机组的排列是泵房布置的重要内容,机组的间距以不能妨碍操作和维修的需要为原则.因二级泵房的泵选用的是s型双吸卧式离心泵,所以用横向排列.横向排列可能要适当曾加泵房的长度但是,跨度较小,特别是进出水管顺直,水力条件好,可减少水力损失.故广泛采用,因水泵较多采用横向双行布置.横向排列的各部分尺寸应符合下列要求: 泵凸出部分到墙壁的净距

实际需大于2m，实际取3.0m 出水侧水泵基础与墙壁的净距 选用

但 是水泵出水侧管理操作的要道实际 =4.24m 进水侧水泵基础与墙壁的净距

此处安装一个闸阀,同出水管L=0.42m,但 不得小于1m所以 =3.0m 电动机凸出部分与配电设备的净距,应保证电动机转子检修时能拆卸,并保持一定的距离

实际水泵基础之间的净距

水泵房的尺寸：

第五节 起重设备选择

因泵房采用的是双排横向布置，所以要用桥式行车，泵房中最重物体为900kg，在加上电动葫芦的重量要超出1t。所以选用DL型电动单梁桥式起重机，起重量为2t。操纵形式为操纵室控制。

第六节 泵房高度计算

泵房采用半地下式建造，泵房的高度在有吊车起重设备时，其高度

第七节 管道计算

吸水管：流速为3.89m/s，管径DN350mm，用铸铁管L=4.0m;出水管：流速为1.05m/s，管径DN400mm，用钢管L=0.9m;四条出水管并联后，出水总管为DN500mm，流速为2.43m/s。

第八章 给水处理厂的总体布置 第一节平面布置

一、地表水厂的组成

1生产构筑物：直接与生产有关的构筑物，如静态混合器，机械搅拌澄清池，普通快滤池，清水池，加药间，加氯间，二级泵房，药库等。

2辅助及附属建筑物：为生产服务所需要的建筑物，分为生产和生活辅助设施，生产辅助设施包括化验室，变配电间，机修车间，管配件堆放场，综合楼，生活辅助设施包括传达室。3各类管道：厂区管道包括生产管道，厂区排水管道及排雨水管，加药管等。4其他设施：道路，绿化照明，围墙及大门等。

二、平面布置

（一）平面布置要求

1布置紧凑，以减少水厂占地和连接管长度；但各构筑物间应留出必要的施工检修的窨和管道位置；

2充分利用地形，力求挖填方平衡减少土石方量。

3各构筑物间的连接管简单、短捷，尽量减少交叉，并考虑施工检离心方便。此外应设置必要的超越管。

4沉淀池排泥及滤池冲洗废水排除方便，重力排泥，污泥调节池和污泥平衡池加入潜伏泵帮助排泥。

5建筑物布置应注意朝向和风向，加氯间和污泥处理部分应设在远风点，生活区应设在近风点。

6将生产区和生活区分开。

（二）平面布置

按功能，将水厂分为以下三区

1生产区：除系统流程布置要求外，还对辅助性生产构筑物进行合理安排。加药间应尽量靠近投加点，以般可设在附澄清池附近，形成相对完整的加药区。

2生活区：将配电间，机修车间，管配件堆放场，综合楼组合在一个区内，布置水厂进门附近。

3污泥处理区：将污泥处理构筑物组合在一个区内，靠近生产区，两区用道路隔开。

（三）厂区道路布置

1车行道布置: 一般为单车道，宽度为5米，布置成环状，以便车辆回程。

2步行道布置： 加药间、加氯间、药库与絮凝池之间设步行道联系，综合楼等无物品器材运输的建筑物之间，设步行道与车行道联系，宽度一般为1.5-2.0米。

3车行道采用沥青路面，步行道采用铺砌预制混凝土板砖或地砖。

（四）绿化布置

1绿地：在空地以及道路的交叉附近预留扩建场地，修建草坪。

2花坛：在办公楼前布置花坛。

3绿带：利用道路与构筑物间的带状空的进行绿化，沿道路一侧进行绿化，绿带以草皮为主，靠路一侧植绿篱，邻靠构筑物一侧栽种花木或灌木，草地中栽种一些花卉。

4围墙采用1米的高绿篱。

三、高程布置

在处理工艺流程中，各处理构筑物之间水流为重力流，包括构筑物本身、连接管道、计量设备等水头损失在内。

各项水头损失确定之后，便可进行构筑物高程布置。构筑物高程与水厂地形、地质条件及所采用的构筑物形式有关，而水厂应避免澄清池在地面上架空太高，考虑到土方得填、挖平衡，本设计采用清水池水面标高与清水池所在的地面标高相同。

（一）管渠水力计算

表8.1 净水构筑物及管道的水力计算 名称 管径

（mm）1000i 实际流速（m/s）L（m）水头损失（m）取水泵房到

澄清池 500 4.10 2.43 80 0.328 澄清池

0.84 澄清池至 滤池 500 4.10 1.62 15 0.06 滤池

2.04 滤池至

清水池 500 4.10 1.62 15 0.06

（二）给水处理构筑物高程计算

1清水池最高水位=清水池所在地面标高=1700.00m 2滤池水面标高=清水池最高水位+清水池到滤池出水连接管取得水头损失+滤池的最大作用水头=1700.00+0.06+2.04=1702.10m 3澄清池水面标高=滤池水面标高+滤池进水管到澄清池出水管之间的水头损失+澄清池出水渠的水头损失=1702.10+0.06+0.84=1703.00m

第九章 泥路计算

1水厂设计能力近期2.75万 /d（包括10%水厂自用水量）。

2设计原水浊度600NTU，出水浊度1NTU，NTU/SS=1：1.2。三氯化铁投加量为33mg/L，加注率（按三氯化铁计）为15%，即4.95mg/L。

3澄清池2座，排泥周期1h，排泥历时4min，排泥含固率0.88%。4滤池近期8格，冲洗周期24h，单格冲洗水量为。冲洗废水含水率99.97%(含固率0.03%)，冲洗废水全部回流至回用水调节池。5排泥水调节池按24h连续运行。6浓缩池24h连续运行，上清液回流。

7离心脱水机按每日16h工作，脱水机进泥含固率为3%，脱水后泥饼含固率25%，脱水机分离效率98.8%。

第一节

泥、水平衡计污泥处理系统设计规模 本设计以除浊为主要任务，故根据日本水道协会《水道设施设计指针》提出干泥量公式计算，采用铁盐为混凝剂。

式中 TDS—总干泥量t/d Q—水厂设计水量m3/d，按近期设计为27500 m3/d

T—设计采用原水浊度NT）

E1—浊度与SS的换算系数，一般在0.7～2.2之间变化，设计取1.2

C—设计采用原水色度

F—铁盐混凝剂加注率mg/L

B—其他添加剂，为0

本设计原水为北川河河流水，浊度一般为600NTU，即T=100NTU，原水色度达标，即C=0，F=0.27 mg/L。

从而得总干泥量，亦即每日需处理的干固体总量DS1为20.06t

一、污泥量平衡计算

（一）滤池冲洗废水量

=1250m3/d

（二）滤池冲洗废水干固体量

冲洗废水含固率SS3=0.03%，则滤池冲洗废水干固体量DS3为

（三）调节池回流水量Q10及干固体量

冲洗废水全部回流至配水井，故回用水调节池的回流水量Q10等于滤池冲洗废水量Q3，即。

排水池n=2座，工作时间t排=24h，则回用水调节池小时流量为

（四）澄清池排泥干固体量及排泥水量

排泥含固率0.88% 实际取

（五）脱水机进泥干固体量

采用离心脱水机的分离效率为η=98.2%，脱水后泥饼中的干固总量DS7与澄清池排泥干固体量DS2相等，即。则脱水机进泥干固体量DS6，亦即浓缩池浓缩污泥干固体量DS5为

泥饼含固率SS7=25%，泥饼体积Q7

脱水机每日工作时间t脱=16h，脱水机进泥量Q6 脱水机进泥含固率SS6=3%，则

脱水机进泥小时流量

脱水机分离液干固体量DS8

脱水机分离液水量Q8

分离液小时流量：

分离液含固率：

（六）浓缩池浓缩污泥量

浓缩池浓缩污泥量Q5与脱水机进泥量Q6相等，即。浓缩池n=4座，连续运行，t浓=24h，则浓缩池排泥小时流量

浓缩池进水流量

浓缩池进水流量等于沉淀池排泥水量和脱水机分离液水量之和，为

浓缩池进水小时流量

浓缩池进水干固体量

浓缩池进水干固体量 为沉淀池排泥干固体量和脱水机分离干固体量之和，即

浓缩池上清液流量Q9

上清液悬浮固体量较小，忽略不计SS9=0。上清液小时流量

第二节

排泥水处理构筑物设计计算

一、回用水调节池设计计算

反冲洗废水，及浓缩上清液为全天24小时均匀回用。全厂反冲洗排水量（近期）为Q3=1250m3/d，据此设计回水调节池容积为1250m3，设计为可独立运行的两格。池长25m，宽12.5m，有效水深4.0m，超高0.3m，总深4.3m。

每格设一台100QW70-7-3型潜水泵,流量70，扬程7m，转速1430r/min，电动机功率3kw。

二、排泥水调节池设计计算

排泥水流量为Q4=2785.54m3/d，排泥调节池容积为2790m3，为敞口式钢混结构。池长30m，宽15m，有效池深15m，超高0.3m。

每格设一台150QW140-7-5.5型潜水泵,流量140，扬程7m，转速1440r/min，电动机功率5.5kw。

三、污泥浓缩池设计计算

污泥浓缩的对象是颗粒的间隙水，浓缩的目的是在于缩小排泥水的体积，便于后续污泥处理。常用排泥水浓缩池分为竖流浓缩池和辐流浓缩池2种。本设计采用辐流式中心进水周边出水浓缩池4座。浓缩池进水含水率99.3%的排泥废水，处理目标为浓缩至97%以下。采用4座浓缩池，则单池流量 Q=0.016m3/s≈28.9m3/h 沉淀部分有效面积

式中 F—沉淀部分有效面积（m2）

C—流入浓缩池排泥水浓度（㎏/ m3)，一般采用10㎏/ m3

G—固体通量〔㎏/（m2/h）〕，一般采用0.8～1.2㎏/（m2/h）

Q—入流排泥水量（m3 /h）设计中取G=1.0㎏/（m2/h）

沉淀池直径

式中 D—沉淀池直径（m）,设计中取11m 浓缩池的容积

式中 V—浓缩池的容积（m3)

T—浓缩池浓缩时间（h），一般采用10～16h 设计中取T=16h，则

浓缩池有效水深

式中

—沉淀池有效水深（m）

池底高度

辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机，池底需做成1%的坡度，刮泥机连续转动将污泥推入污泥槽。池底高度

式中

—池底高度（m）

i—池底坡度，一般采用0.01，设计中取0.1m 污泥槽容积

式中 —污泥槽高度（m）

—污泥槽倾角，为保证排泥顺畅，圆形污泥槽倾角一般采用55o

—污泥槽上口半径（m）

—污泥槽底部半径（m）设计中取 =1m，b=0.2m

污泥槽的容积：

式中

—污泥槽容积(m3)

—污泥槽高度（m）

污泥槽中污泥停留时间：

式中 V1—污泥槽容积（m3）

T—污泥在污泥槽中的停留时间（h）

浓缩池总高度

式中

—浓缩池总高（m）

—超高（m），采用0.3m

—缓冲层高度（m），一般采用0.3～0.5m

—上清液出水区高度（m），一般采用0.8m 设计中 =0.4m，则

溢流堰

浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排出。出水槽流量为q=0.008m3/s，设出水槽宽1.0m，水深0.25m，则水流速为0.032m/s 溢流堰周长：

式中 c—溢流堰周长（m）

D—浓缩池直径（m）

b—出水槽宽（m）

溢流堰采用单侧90三角形出水堰，三角堰顶宽0.15m，深0.08m，每格沉淀池有三角堰28.57/0.15=190个。每个三角堰流量q0

式中

—每个三角堰流量（m3 /s）

—三角堰水深（m），设计中取0.02m 溢流管

溢流水量0.016m3 /s，设溢流管管径DN250mm，管内流速v=0.25m /s 刮泥装置

浓缩池采用中心驱动刮泥机，刮泥机底部设有刮泥板，将污泥推入污泥槽。为提高进泥效果，在刮泥机上设有木栅，使进泥浓缩。排泥管

单座浓缩池污泥量163m3 /d，采用污泥管道最小管径DN100mm。间歇将污泥重力排入污泥平衡池。

辐流式浓缩池计算示意图如图8.1所示。

图8.1辐流式浓缩池计算示意图（单位mm）

四、污泥平衡池设计计算 污泥平衡池设计进泥量

沉淀池平流段采用的排泥周期为一天2次，出于安全考虑采用最大进泥量进行设计。近期一座，分两格，设计进泥量为

污泥平衡池的容积

（7-15）式中

—污泥平衡池计算容积（m3）

—每日产生最大污泥量（m3 /s）

t—污泥平衡时间（h），一般采用8～12h

n—污泥平衡池个数 设计中取t=10h，n=1，则

污泥平衡池设计容积

每格设一台100QW70-7-3型潜水泵,流量70，扬程7m，转速1430r/min，电动机功率3kw。

五、脱水机房设计计算

水厂排泥水经浓缩后排出污泥的含水率约97%左右，体积很大。因此为了便于综合利用和最终处置，需对污泥做脱水处理，使其含水率降至75%以下，从而达到减小污泥体积的目的。

脱水机的选择

本设计采用卧螺离心机，型号为DSNX-4550，处理能力Q=20 m3/h，2台（1用1备），泥饼含水率75%。工作周期为每天16小时；

设LD−A−12电动单梁悬挂起重机1台，起重量2t。

参考文献

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