水廠設(shè)計(沉淀池、濾池)及計算公式(例)

凈(制)構(gòu)筑物根據(jù)人飲工程設(shè)計規(guī)模Q=6000m3/d，為自流引水處理，運(yùn)行時間為24小時/天，日處理水量約6000m?,每小時水處理能力為250m3/h。水廠建兩組凈水建筑物，每組日處理水量約3000m?,每小時水處理能力為125m?/ho水廠建凈水建筑物兩組四座，單組凈化能力Q=125m3/h。水源水質(zhì)化驗結(jié)果表明，渾濁度、大腸菌群、細(xì)菌總數(shù)三項指標(biāo)超標(biāo)。為保證人民生活飲水衛(wèi)生達(dá)國標(biāo)GB5749-85要求，擬定凈水構(gòu)筑物工藝流程為：進(jìn)水一旋流孔室反應(yīng)一斜管沉淀f重力式無閥濾池f清水池?，F(xiàn)只計算一座(1500m')的凈水結(jié)構(gòu)：一．穿孔旋流孔室式反應(yīng)池設(shè)計參數(shù)：反應(yīng)池采用6格，反應(yīng)時間20分鐘，池高度擬定為3.7m，V進(jìn)口=1.0m/s，V6=0.2(m/s)。反應(yīng)池總?cè)莘eW=QT/60=62.5X20/60=20.83(m')反應(yīng)池面積F=W/H=20.83/2.5=8.332(m2)單格池面積f=F/n=8.332/6=1.389(mJ設(shè)計擬定為正8邊形內(nèi)切圓直徑為1.3m的單個反應(yīng)池的面積為1.4m2,滿足設(shè)計要求。各單池進(jìn)孔口流速Vn=V1+V2-V2V21Vn=V1+V2-V2V21+(右-1)2t—nT=1.0+0.2—0.2X；24tjl+ n=1.2-0.2 T第一格進(jìn)口管徑采用0.15mn"Ttn=n式中n——第n格序數(shù)n=6格t1=3.33(min)t2=6.67(min)t3=10(min)t4=13.33(min)15=16.67(min)16=20(min)Vl=1.2-0.2Xsqr1((1+24X3.33/20))=0.75(m/s)V2=1.2-0.2Xsqr1((1+24X6.67/20))=0.6(m/s)同理可求得：V3=0.48(m/s) V4=0.38(m/s)V5=0.28(m/s) V6=0.2(m/s)各格進(jìn)口尺寸，1—6格擬定為正8邊形由流量公式得：Q=62.5m3/h=0.01736m3/s據(jù)公式Fn=Q/Vn計算得：F1=0.01736/0.75=0.0231(mJ實際采用孔口尺寸：bXh=0.11X0.22=0.0242(m)F2=0.01736/0.6=0.0289(m)實際采用孔口尺寸：bXh=0.12X0.24=0.0288(m)同理得：F3=0.0363(m)實際采用孔口尺寸：bXh=0.14X0.27=0.0378(m)F4=0.0462(m)實際采用孔口尺寸：bXh=0.16X0.29=0.0464(m)F5=0.0613(m)實際采用孔口尺寸：bXh=0.18X0.34=0.0612(m)F6=0.0868(m)實際采用孔口尺寸：bXh=0.21X0.42=0.0882(m)GT值計算，要求梯度值GT在104—105之間:~rh~由公式G='60uT式中h=1.06V2n/2g為孔口水頭損失經(jīng)計算得：h=0.0045H=0.054 h=0.0045進(jìn)口 1 2 3 4貝Jh=h+h+h h=0.111(m)進(jìn)口1 2 5

:rh: 500x0.111G=*60uT邛60x^029x10-4x20=21.2(L/s)(G=20~60sT)GT=21.2X1500=31800~3.18X104在104—105之間，故能滿足要求。擬定水池超高△h=0.3m單格平面尺寸：各個正八邊形的邊長為0.54m，排泥斗高度為0.6m，排污管徑為?150mm具體設(shè)計見設(shè)計圖(2)斜管沉淀池設(shè)計參數(shù)：Q=62.5m3/h=0.01736m3/s；顆粒沉淀速度V0=0.25mm/s，清水區(qū)上升流速V采用3.0mm/s，斜管傾角60°，斜管內(nèi)切圓直徑d=30mm清水區(qū)面積A=Q/V=0.01736/0.003=5.787(mJ考慮斜管結(jié)構(gòu)占用面積3％，則：實際清水區(qū)需要面積：A，=3.473X1.03=5.96(m)斜管長度：V]sin6丿1.33V-VsinV]sin6丿 0 0 Vcos60=(1.33X2.1/sin(60)-0.25Xsin(60))/(0.25Xcos(60))X30=722(mm)考慮管端紊流、積泥等因素，則斜管總長為1000mm。池總高度H=H1+H2+H3+H4+H5式中H1—超高采用0.5米H2—清水區(qū)高度采用1.0米H3—斜管高度為LXsin(60)=1X0.866=0.87米H4—配水區(qū)高度采用1.63米H5—排泥區(qū)高度采用0.6米則H=0.5+1.0+0.87+1.63+0.6=4.6米為了增加沉降速度和沉淀數(shù)量，減少無閥濾池的負(fù)荷，增設(shè)置一個預(yù)沉池S=4.3X2.2=9.46m，擬定預(yù)沉池尺寸為L=4.3m，b=2.2m；擬定沉淀池尺寸為L=4.3m，b=3m。沉淀時間T=Ll/V0=1000/3=333秒=5.55分鐘復(fù)核條件雷偌數(shù)Rr=RVO/r式中：水力半徑R=d/4=3/4=0.75cmVO—斜管內(nèi)流速0.35cm/sr—動力粘滯度(當(dāng)t=20°C時，r=0.01cm?/s)故Rr二RV0/r=0.75X0.35/0.01=26.25V200滿足要求弗勞德數(shù)Fr(10-3-10-4)Fr=V02/Rg=0.35X0.35/(0.75*981)=0.000166能滿足要求，具體設(shè)計見設(shè)計圖。二.3000T重力式無閥濾池設(shè)計參數(shù)，濾速8m/h，平均沖洗強(qiáng)度15L/s.m?，沖洗歷時5min，允許水頭損失1.5米，設(shè)計地坪標(biāo)高為357.06米，濾池底入地坪深度0.6米。濾池面積f1=Q/V=62.5/8=7.813(mJ連通渠考慮采用腰長為0.3m的等腰直角三角形，，則面積：f2=0.32/2=0.045(m)故濾池總面積F=f1+4Xf2=7.813+4X0.045二7.9925(m)按照正方形設(shè)計，取邊長為2.8m，F(xiàn)=2.8X2.8=7.84(m)o實際過濾面積F=7.84-4X0.045=7.66(m)濾池高度底部集水區(qū)高度0.3米，濾板高度0.1米，支承層高度0.2米，濾料層高度0.75米，凈空高度0.35米，頂蓋高度0.12米。沖洗水箱高度H沖=0.06qFt/nf=2.75(m)F 濾池面積，m?f——沖洗水箱面積，m?n 濾池個數(shù)；q——沖洗強(qiáng)度，L/s.m；t 沖洗時間，min；故：濾池總高度=0.3+0.1+0.2+0.75+0.35+0.12+2.75=4.57米。進(jìn)水配水槽：面積A=1.442(mJ根據(jù)結(jié)構(gòu)要求采用2.06X0.7米，高度1.83米進(jìn)水管：Q=0.01736m3/s,采用管徑DN=150mm,流速0.98m/s(0.5—1.0m/s),管長Lj=15mV2ZL+Z5t—進(jìn)水管水頭損失：h=i 2g阮一局部阻力系數(shù)h=0.00649X15+(0.5+3X0.6+1.5)X0.6622/(2X9.8)=0.182(m)出水管選用DN=150mm，流速為0.98m/s幾個控制標(biāo)高濾池出水口(即沖洗水箱水位)標(biāo)高=濾池總高－濾池入土高度+地面標(biāo)高=4.57-0.6+357.06=361.03(m)虹吸輔助管管口標(biāo)高。=濾池出水口標(biāo)高+期終允許水頭損失值=361.03+1.72=362.75(m)進(jìn)水分配水箱堰頂標(biāo)高=虹吸輔助管標(biāo)高C+進(jìn)水管水頭損失+安全高度=362.75+0.182+0.2=363.132(m)虹吸管管徑擬定虹吸上升管和下降管均采用DN200mm，即可滿足要求。為防止虹吸管工作時，因進(jìn)水中帶入空氣而有可能產(chǎn)生“虹吸提前破壞”現(xiàn)象，在濾池將沖洗前，進(jìn)水分配箱內(nèi)保持一定的水層深度，考慮箱底與濾