净水厂设计

净水厂设计

1.水量计算

最小服务水头28m（6层）

城市时变化系数kn=1.44 q=100~160

生活用水量 Q1=qnf=(100~160)x30x104x88%=4.224x104/24 m3/h=1760 m3/h

绿化浇撒道路 Q3=500m3/d=20.83m3/h

工业用水量 Q4=10000/24+4000/18 m3/h=416.67 m3/h+222.22 m3/h=638.89 m3/h 漏失量

Q5=(Q1+Q4+Q3)(10%~20%)=(1760+638.89+20.83)x(10%~20%)=241.972~483.944 m3/h

未预见水量 Q6=（8%~12%）(1760+636.89+20.83)=232.293~348.44 m3/h Qh=khQx1000/3600=1.44x（2903.664+348.44）/3.6=1300.8416 L/s 最高日用水量 Q=1300.8416x1.05=1365.88 L/s 取水构筑物：一级泵站按三班制均匀工作 QI=αQd/T=1.05x3252.104=3414.7092 m3/h

2.溶液池

溶液池W1=25.8x3414.71/417x10x2m3=10.563 m≈10.6 m 原水浊度600 mg/L

混凝剂max投加量a=25.8 mg/L(PAC)

单池尺寸：LxBxH=2.5x2.2x2=11 m有效容积2.5x2.2x2=11 m3.溶解池

3

3

3

3

溶解池W2=0.3W1=0.3x10.6=3.18 m3

单池尺寸：LxBxH=1.5x1.4x2.0=4.2 m3有效容积1.5x1.4x1.6=3.36 m3 放水时间t=10min则放水流量q0=W2/60t=30180/60x10 L/s=5.3 L/s 水力管径DN=70 mm

相应流速v0=1.38 m/s 1000i=27.40 管材采用：硬聚氯乙烯管

投药管流量q=W1x2x1000/24x60x60=10.6x2x1000/24x60x60=0.245 L/s 水力管径d1=15 mm

相应流速v1=1.24 m/s 1000i=140 计量投加设备：转子流量计，耐酸泵 GDF型耐腐蚀管道泵型号：GDF25-15 型号 流量（m3/h） 扬程（m） 转速（r/min） 电动机 功率GDF25-15 1.5 20 2800 （kw） 气蚀余量 生产厂 广州市第一水泵厂 电压 （NPSH（V） ）r(m) 0.46 220 4

4.混合器设计计算

（1）进水管流速v 进水管采用两条，直径为d1 静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量 q=Q/n=1365.88/2 L/s=682.94 L/s dN=700 mm

查水力计算表知v=1.77 m/s 1000i=5.32(无缝钢管) 混合管道的水头损失 h=0.1184Q2n/d4.4

得n=hd4.4/0.1184Q2=0.5x0.74.4/0.1184x(650.4208x10-3)2≈3个 总水头损失h=5.32x5/100 + 0.5=0.58 m

5.药剂仓库设计计算

混凝剂最大日用量：25.8?1365.88mg/s?3.045t/d

固定储备量：根据给水手册选三十天储备量，则3.045?30?91.35t PAC相对密度为1.15，则其体积为V=91.35/1.15=79.43m3 设计堆积高度为2m,则面积为79.43/2=39.72平方米 考虑到运输及通道等，设计面积为64平方米。 仓库设计尺寸：8×8×4

起重机采用电动葫芦型号为CD,3-6D，起开速度为8m/min,运行速度为20/30(m/min)

采用三相电源，380V,50HZ

5.絮凝

网格絮凝池的平面布置由多格竖井串联而成。絮凝池分为许多面积相等的方格，进水水流顺序从一格流向下一格，上下交错流动，直至出口。在全池三分之二的分格内，水平放置网格或栅条。通过网格或栅条的孔隙时，水流收缩，过网孔后水流扩大，形成良好的絮凝条件。

5.1 设计要点：

（1）网格絮凝池流速一般按照由大到小进行设计。

（2）反应时间一般为10～15min, GT 值104~105,以保证絮凝过程的充分和完善。

（3）絮凝池分格大小按竖井流速确定。

（4）絮凝池分格数按絮凝时间计算，多数分成8——18格，可按格数大致均分为三段，其中前段3——5min，中段3——5min，末段4——5min. (5)每格的竖向流速，前段和中段0.12——0.14m/s，末段0.1——0.14m/s.

（6）各格之间的孔洞应上下交错布置，孔洞流速：前段0.3——0.2m/s，中段0.2——0.15m/s，末段0.14——0.1m/s。

（7）网孔流速：前段0.25——0.3m/s，中段0.22——0.25m/s。 （8）一般排泥采用长度小于5m，直径150——200mm的穿孔管排泥或单斗底排泥，采用快开排泥阀。

（9）网格材料可用木料、扁钢、塑料、钢丝网水泥或钢筋混凝土预制件等。木板条厚度20——25mm,钢筋混凝土预制件厚度30——70mm。 5.2 设计参数

絮凝池设计（近期）2组，每池设计流量为： Q＝

1.05?1300.8416＝0.683m3/s。

2

5.3 设计计算

设计絮凝时间t＝10 min

絮凝池的有效容积V：V＝Qt＝0.683×10×60＝409.8m3?410m3 设计水深为4.2m。

絮凝池的有效面积：A1＝V/h＝410/4.2＝97.62 m2

水流经过每个的竖井流速v1取0.12 m/s，由此得单格面积： f＝Q/ v1＝0.683/0.12＝5.7 m2

设计单格为正方形，边长采用2.4m，因此实际每格面积为5.76 m2，由此得到分格数为n＝97.62/5.76=18格。

实际絮凝时间为：t =

2.4?2.4?4.2?18=637.56s?10.6min

0.683絮凝池的平均水深为4.2m，取超高为0.3m，泥斗深度为0.65m,得到池得总高度为：

H＝4.2+0.3+0.65＝5.15m，

单组絮凝池：长：2.4×6+0.2×7＝15.8m 宽：2.4×3+0.2×4＝8.0 m

进水管管径的确定：Q=0.683 m3/s，取流速为v=1.0m/s,管径D=

4Q4?0.683==0.933m，采用DN1000铸铁管。 3.14?1.0?v为避免反应池底部集泥，影响水处理效果，在每个反应池底各设200mm穿孔排泥管。采用坡度1%的满流管。 出水管管径的确定：

Q=0.683m3/s，取流速为v=1.0m/s,管径D=

4Q4?0.683==0.993m，3.14?1.0?v采用DN1000铸铁管。

过孔洞流速v2按照进口流速0.30m/s递减到0.10 m/s，上孔上缘在最高水位以下，下孔下缘与池底平齐，单竖井的池壁厚为200mm。 格编号 1 2 3 4 5 6 孔洞高×0.95?2.4 1.02×1.05×1.14×1.24×1.42×宽 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 流速 0.3 0.3 0.3 0.23 0.23 0.23 格编号 7 8 9 10 11 12 孔洞高×1.42×1.58×1.67×1.78×1.89×1.90×

宽 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 流速 0.2 0.2 0.18 0.18 0.16 0.16 格编号 13 14 15 16 17 18 孔洞高×2.03×2.28×2.43×2.67×2.77×2.85×宽 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 流速 0.14 0.14 0.12 0.12 0.10 0.10 5.4 内部水头损失计算

1～8格为前段，其竖井之间孔洞流速为0.20～0.30m/s，水过网孔流速为：

v3前＝0.25～0.30m/s；

9～12格为中段，竖井之间孔洞流速为：0.20～0.15 m/s，水过网孔流速为：

v3中＝0.22～0.35m/s； （1）前段

网格的孔眼尺寸80mm×80mm，取v3前＝0.28 m/s，净空断面 A2＝0.683/0.28＝2.44m2；

每个网格的孔眼数为2.44/0.082=381个。 前段共设网格12块，前段网格水头损失为：

2h1前＝nξ1v3/2g

其中n取12，ξ1为网格阻力系数，在此处取1.0，则：

2h1前＝nξ1v3/2g＝12×1.0×0.282/19.6＝0.050m； 前段孔洞水头损失为：

2h2前＝∑ξ2v2/2g

其中ξ2为孔洞阻力系数，取3.0，则：

2h2前＝∑ξ2v2/2g＝3.0（0.32×3+0.232×3+0.202×2）/19.6＝0.0789m （2）中段

网格的孔眼尺寸为100mm×100mm，取v3中＝0.24m/s，净空断面： A3＝0.683/0.24＝2.85 m2； 每个网格的孔眼数为： 2.85/0.12＝285个。

中段共设网格6个，则中段网格水头损失为： h1中＝6×1.0×0.242/19.6＝0.0176m。

中段孔洞水头损失：

2h2中＝∑ξ2v2/2g＝3.0（0.182×2+0.162×2）/19.6＝0.0178m； （3）后段

不设网格，孔洞水头损失为：

3.0（0.142×2+0.122×2+0.102×1）/19.6＝0.0119m； 絮凝池总水头损失为：

h＝∑h1+∑h2＝0.050+0.0789+0.0176+0.0178+0.0119＝0.1832m。 5.5 核算 G＝

1000?0.1832－1＝51.44 s－41.029?10?636GT＝51.44×636＝32718.6 ，符合设计要求。

6斜板沉淀池

6.1设计要点

（1）斜板沉淀池水流方向主要有上向流、侧向流及下向流三种，本次设计选择上向流。

（2）颗粒沉降速度?：应该根据水中颗粒情况通过实际实验测得；在无实验资料时可参考已建类似沉淀设备的运转资料确定；一般混凝反应后的?大致为0.3~0.6mm/s，本次设计取0.55mm/s。

（3）有效系数?：斜板沉淀池在实际生产运转中因受进水条件、斜板结构等影响而使沉淀效率降低的系数，一般在0.7~0.8之间，本次设计取0.75。

（4）倾斜角?：根据斜板材料和颗粒情况而异，一般为了排泥方便常用倾斜角为50°~60o，本次设计取60o。 （5）板距P：即两块斜板间的距离，一般采用50~100mm，常用100mm。 （6）板内流速?：一般为10~20mm/s，本次设计取20mm/s。

（7）为了使水流均匀分配和收集，应设置整流墙。宽度为0.8m。 （8）排泥设备，一般采用穿孔板排泥。

6.2.水力计算：本次设计采用两个斜板沉淀池 （1）斜板投影面积总和A=

Q??=

22=1656（m） -30.75?0.55?101.366 斜板实际面积A、=

A=3312（m2） ?cos60 取斜板长度l为1.5m，则 斜板高度为h=lsin60?=1.3(m)

沉淀池高H=0.8+1.5+1.2+0.3+1.3=5.1(m) (0.8m为排泥槽的高度，1.5m位配水区高度，1.2m位清水区高度，0.3m为超高，1.3m为斜板高度)

Q 沉淀池宽为B===27（m）

?hB27 斜板间隔数N===270（个）

P100?10-3A、3312 斜板组合全长（即池长）L===8(m)

Nl270?1.5(2)复核颗粒沉降所需的长度 颗粒沉降所需的时间t=

L`? h=Ptan?

`?=

h20?10?3? 颗粒沉降所需长度为L=Ptan?=0.1?3?=6.30(m) ?45.5?10? 现采用长度8m大于6.30m，可满足颗粒沉降时的要求长度。

6.3沉淀池的进口布置

要尽量做到在进水断面上的水流的均匀分布，并且避免已形成的絮凝体的破碎，一般采用穿孔墙布置。其穿孔流速小于0.08~0.10m/s，本次设计采用0.10m/s。

进水穿孔墙孔眼总面积?? 孔眼个数n??Q??1.366/2?6.83（㎡） 0.10??6.83?569(个)

0.15?0.086.4沉淀池的出水布置

要求在池宽方向均匀集水，并尽量取上层澄清水，减少下层沉淀水的卷起，目前采用的方法多为指形槽出水。

??( 指形槽长度L?（?B）1Q2q121.366?86400?27)?68(m)

360?2 指形槽可采用锯齿三角堰

每个三角堰流量q1?1.343H12.47?1.343?(60?10?3)2.47?1.29?10?3(m3/s)

三角堰个数n1?Q1.366/2??527(个) q11.29?10?3 堰口下缘与出水槽水面的距离为50~70㎜. 6.5排泥方式

排泥是否通畅关系到沉淀池净水效果，当排泥不畅、泥渣淤积过多时，将严重影响出水水质。本次设计选择穿孔管排泥方式。 穿空管的孔眼布置采用等间距布置。

积泥均匀度0.5~0.85,取0.65；穿孔管长度取6.0m；孔眼间距S=0.3~0.8，取0.8m；孔眼直径取30mm；管壁壁厚取为4mm。

6?1?6(个) 0.8?d2?6?0.785?(0.03)2?4.239?10?3(m2) 孔眼总面积??0?m?4?04.239?10?3? 穿孔管截面积????6.52?10?3?(m2) k?0.65 孔眼个数m=?1?LS-3 穿孔管直径D0?4??4?6.52?10?（ 9cm）??

7普通快滤池

滤前浊度应小于10NTU

气水冲洗强度及时间：先气冲洗 强度14L/（s*㎡）冲洗时间2min; 气水同时冲洗 气强度 14L/（s*㎡） 水强度 3L/（s*㎡） 冲洗时间 3min;

后水冲洗 强度 8L/（s*㎡） 冲洗时间 5min. （1）滤池每日实际工作时间T=24－0.1×24/12=23.8h

滤池总面积F=Q/vT=1365.88×86400/（1000×19×23.8）=261㎡ 滤池个数N=6>5，采用双行排列

单池面积f=F/N=261/6=43.5㎡<100㎡(单池面积一般不宜大于100平方米)

滤池长宽比L/B=3/1，得长L=11.42m,宽B=3.80m.

校核强制滤速：v=NV/(N-1)=6×19/5=22.8m/h>19m/h ,符合三层滤料所需的强制滤速20~25m/h。 （2）滤池高度计算： 承托层高度H1=0.45m 滤料层高度H2=0.7m

滤池上面的水深H3=1.5m 滤池超高H4=0.3m

故滤池总高H=H1+H2+H3+H4=2.95m. （3）配水系统

要求：能均匀地收集滤后水和分配反冲洗水；并要求安装维修方便，不易堵塞经久耐用。

采用带有干管和穿孔支管的“丰”字形大阻力配水系统 冲洗强度q=14L/（s*㎡） i干管

干管流量q1=fq=43.5×14=609L/s

采用管径DN1=800㎜>300㎜,流速v=1.21m/s,1000i=2.11 故干管应埋入池底，顶部设滤头或开孔布置。 ii支管

中心间距a=0.3m

每池支管数n2=2×L/a=2×11.42/0.25=9

每根支管入口流量q2=q1/n=609/92L/s=6.6L/s 采用管径DN2=75㎜，v=1.53m/s,1000i=74.4 iii孔眼布置

K=孔眼总面积/滤池面积=0.25%

孔眼总面积F3=kf=0.25%×43.5=0.109㎡

采用孔眼直径d3=10㎜(9~12㎜) ,每个孔眼面积f3=78.5㎜2 孔眼总数N3=F3/f3≈1389（个） 每根支管孔眼数n3=N3/n2≈15（个）

支管孔眼布置设两排，与垂线成45°夹角向下交错排列。 每根支管长度L2=?（B－DN1）=1.5m 每排孔眼中心距a3=L2/(?n3)=0.2m

孔眼水头损失：支管壁厚δ=5㎜，流量系数μ=0.65 水头损失h3=1/2g(q/10μk)2=3.79m. iv复算配水系统：

支管长度与直径之比不大于60，则1.5/0.075=20<60

孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5，则F3/n2f2=0.27<0.5 干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为1.75~2.0，则f1/n2f2=1.3≈1.75

3.洗砂排水槽：

洗砂排水槽中心距采用a0=1.7m

排水槽根数n0=3.8/1.7≈2（根） 排水槽长度L0=L=11.42m

每槽排水量q0=qL0a0=14×11.42×1.7=271.8L/s 采用三角形标准断面,如图：

槽中流速采用v0=0.6m/s

槽断面尺寸x=?√（ql0a0/1000v）=0.337m≈0.34m 排水槽底厚度，采用δ=0.05m

滤层最大膨胀率取e=45%(30%-50%) 砂层厚度采用H2=0.7m

洗砂排水槽顶距砂面的高度:

He=eH2+2.5x+δ+0.075(m)=0.45×0.7+2.5×0.34+0.05+0.075=1.29m 洗砂排水槽总平面面积：F0=2xL0n0=2×0.34×11.42×2=15.53㎡

(5)滤池各种灌渠计算

i进水：总流量Q1=1.366m3/s

进水渠断面：渠宽B=1.0m,水深H=0.6m,渠中流速v=0.61m/s 各个滤池进水管流量Q2=1.366/6=0.228m3/s=228L/s 进水管管径DN=600㎜，v=0.78m/s,1000i=1.31 ii冲洗水：总流量Q3=qf=14×43.5=609L/s 冲洗管管径DN=600㎜，v=2.09m/s,1000i=8.87 iii清水：总流量Q4=Q1=1.366m3/s 清水渠断面：同进水渠断面（便于布置） 每个滤池清水管流量Q5=Q2=228L/s

清水管管径DN=600㎜，v=0.78m/s,1000i=1.31 iv排水：总流量Q6=Q3=609L/s

排水渠断面B=1.0m,渠中水深H=0.6m,流速v=1.015m/s (6)冲洗水箱 冲洗时间t=6min

冲洗水箱容积W=1.5qft=1.5×14×43.5×6×60=328.86m3

沿程及局部损失之和h1=1.0m 配水系统水头损失h2=3.79m

承托层水头损失h3=0.022H1q=0.022×0.45×14=0.14m 滤料层水头损失：

h4=(?1/?-1)(1-m0)H2=(2.65-1)×(1-0.41)×0.7=0.68m 安全富余水头h5=1.5m

冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面H0=h1+h2+h3+h4+h5=7.11m （7）滤料

采用三层滤料：无烟煤、天然锰砂（除铁）、石英砂 承托层：重质矿石 (8)阀门

要求阀门集中，管路简单，便于操作管理和安装维修 本双排快滤池采用四阀集中的布置形式

8臭氧消毒 8.1臭氧发生器

电动机：型号 CD2-8012 功率0.37 kw 鞍山无油空压机厂 Ρ03=1.728 （g/cm3）

（1）原料空气及处理流程

（2）原料空气净化装置的设计要点：

①除油法： 旋风分离器： 径高比，1/3~1/5，取1/4 D300（mm）气量Q=6Nm3/mm 磁环过滤器： 径高比，1/3~1/5，取1/4

②除尘 ： 粉尘过滤器（干燥柱之后） 径高比 3~5，取4。管径250mm，高h=1000mm

毛毡内部管芯采用羊毛毡 （3）原料空气的干燥处理 ① 除湿干燥

除湿剂设备：干燥吸附柱

吸附干燥柱的径高比 1：5.5 空气在吸附干燥柱线速度 0.25~0.5，取0.35 停留时间4~5s，取4s ② 吸附再生小流：电加热再生小流

③ 除湿工艺计算

进口 25oC 出口 10oC

饱和含湿量（g/m3） 25.15 9.73 干燥处理效率 25.15-9.73/25.15 = 61.3% （4）干空气量

低压微型全无油润滑活塞式空气压缩机

干空气气量 Vx1000/Ca 干空气1=Q03计算(Nm3/h)=2.1x1000/38.18x0.92=58.79 N m3/h

V干空气2=4.3x1000/38.74x0.92=120.65 Nm3/h V干空气1+V干空气2=59.79+120.65=180.44 Nm3/h V总=(1.2~1.5)V干空气=1.2x180.44=216.53 Nm3/h 选 BWG-A-180处理气量 180m3/h 再生气量 10%~20% BWG-B- 40 处理气量 40m3/h 再生气量 10%~20%

8.2臭氧 - 水接触反应装置：

微气泡扩散器中的接触池

处理要求：杀菌或灭活病毒 投加量 1 mg03/LK 去除效率 90%~99% 接触时间 数至10-15min 双接触室

V=tQak/60=60x8x1.365m3/60=655.6 m3 采用水深 6 m

FB=tQak/60HB=109.3 m2≈110 m2 L=11 m B=10 m t2≥4min

池1与池2接触时间各为4min 发生器工作压力

布汽元件：6375 g/h /1.728 g/m3 =3689.24 cm3/h =3.689 L/h (15x10-6m)2 =176.625x10-12=1.77x10-10m2=1.77x10-6cm2 3.689/1.77x10-6=2.08x106/10 L/cm3·h 设孔数 5x104 41.6 L气/cm2`·h

采用 WTDZ型微孔钛板 孔径 20μm 用15um 厚4mm 每孔水头损失 0.2mmHg

0.2mm x 5 x104=104mm=10m

固定混合器采用 型号 TGH-75 合金铝 直径100mm 元件尺寸 100x200

元件数 10 总长度 4x2.0 重 70 处理水 400~1100 m3/d

8.3尾气处理装置

抽样尾气处理与利用 ： 活性炭柱法

每处理 5-6g臭氧可消耗1g活性炭 6375-5464=911g/h 911/6=151.8g/h 炭柱厚度可选 1.2m

9除铁——接触氧化法

叶轮表面曝气：D0饱和度 80~90 CO2去除率 50~70 功能：DO、去除CO2

处理系统重力式 含铁量不限 备注：有机电设备；管理较复杂

所需气水： Vηmax=3.6x10-3x a x0.14[Fe2+]/α （a:3~5;α：80%） 平板式叶轮 叶轮直径与池边长（圆池为直径）之比一般为1：6~1：8 叶轮外缘线速度为4~6m/s

曝气池容积可按水在其中停留时间 20~40min计 曝气池V=qT=1365.88x20x60 L=1639056L=1639.056 m3≈164m3 A=410m2 H=4m

叶片直径 D=1000mm CO2去除率 50%~70% 叶片数目 26个 叶片高度 110mm 叶片长度 110mm 进气孔数 26 进气孔直径 40mm 叶轮浸没深度 77mm

直接接入过滤，第一层滤料无烟煤，第二层滤料天然锰砂(湘潭锰砂)，第三层滤料重庆矿石

H=3.5m 分为5个曝气池，各个池子面积69m2

10污泥处理

干泥总量：TDS=Q(0.44AL+SS+)x10-6=1.36588x86400x（0.44x25.8+600）x10-6=72.1(t/d)

PAC投加率：3.045x109/1365.88x103=25.8mg/L

SS=Bt （T原水浊度.b相关系数.0.7~2.2.取1）

沉淀池排泥水量 Q2=2x4.8x500=4800(m3/d) 滤池废水含水量：Q2=6x219.24=1315.44(m3/d) 每天冲洗水量：0.609x6x60=219.24m3 冲水废水含水率99.99%

滤池冲洗废水干固体量DS=1315.44x0.03%=0.39t 沉淀池排泥干固体量：DS2=72.1-0.39=71.71(t) 排泥浓度SS2=71.71/4800=0.015=1.5%

浓缩池进水流量Q4=沉淀池排泥水量Q2+脱水机分离液水量（538m3/d）=5388(m3/d)

（设计小时流量222.4m3/h,24h运行）

浓缩池进水干固体量DS4=沉淀池排泥干固体量（71.71t）+脱水机分离干固体量（0.32t）=72.03(t)

11清水池：

调剂容积：

W=1/2x0.1Qd=1/2x0.1x3252.104x24m3/d=16954m3/dx0.5x0.5=8477m3/dx0.5=4238.5m3/d

消防用水量：W2?55?2?7200?792m3 （取火灾持续时间时间两小时） W3?5%?1365.88?0.0683m3 有效水深h=5m

W=W1?W2+W3=5031m3 A=W/h=1006.2㎡

设计为正方形，边长为31.72m。采用钢筋混凝土蓄水池。 管道系统 进水管管径

4?1365.88?0.001?736mm，取DN800,1000i=0.964,流速为

2?0.8?0.8m/s

出水管设计同进水管。

排水管：设计2h内排空，流速为1.2m/s,管径取DN800mm，1000i=0.964

5031?742mm

0.785?7200?1.2

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fjk3.html