给水处理厂净水构筑物设计计算示例docx2

1、给水处理厂净水构筑物的设计计算1 设计规模给水处理厂的设计水量以最高日平均时流量计。设计处理水量150000m3/d，水厂自用水量占5，故设计总进水量为Q=175000×1.05/24/36000=1.82 m3/s。根据处理水量，水厂拟分为2个系列，平行布置。2 配水井设计2.1 配水井设置一般按照设计规模一次建成，停留时间取30s。2.2配水井有效体积V=Qt=1.82×30=54.6m 2.3 配水井尺寸确定 配水井进水管的设计流量为Q=1.82(m3/s),查水力计算表得知，当进水管管径D1=1000mm，V=2.59m/s 。设计其高为H=2m，其中包括0.5m超

2、高。 则配水井底面积为：，取D=7.0m池子的有效容积为，满足要求。4.3药剂投配设备设计4.3.1 溶液池容积W1 = =26.23m27m3 式中：a混凝剂的最大投加量，本设计取50mg/L（查设计手册得）； Q设计处理的水量，6562.5m3/h； c溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%，本设计取10%； n每日调制次数，一般不超过3次，本设计取3次。设计容积取27m3，溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2个，以便交替使用，保证连续投药。单池尺寸为L×B×H=3.0×3.0×3.5，高度中包括超高0.5m，有效高度2.0m，置于室内地

3、面上。溶液池实际有效容积： L×B×H=3.0×3.0×3.0=27m，满足要求。池旁设工作台，宽1.0-1.5m，池底坡度为0.02。池内壁用环氧树脂进行防腐处理。4.3.2 溶解池容积W2 W2=（0.20.3）W1=0.2 ×27=5.4m3 式中： 溶解池容积（m3 ），一般采用（0.2-0.3）；本设计取0.2。溶解池分1个，单个溶解池尺寸：L×B×H=1.5×1.5×2.8，高度中包括超高0.3m，有效高度2.5m，池底坡度采用0.02。 溶解池实际有效容积：W2 = L×B

4、5;H= 1.5×1.5×2.5=5.63m 溶解池的放水时间采用t10min，则放水流量：q0=W2/（60t）=5.63×1000/（60×10）=9.38L/s。查水力计算表得放水管管径150mm，相应流速v=0.61m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径d100mm的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理。4.3.3投药管投药管流量q=0.625L/s查水力计算表得投药管管径d60mm，相应流速为0.23m/s。4.3.4. 计量投加设备本设计采用计量泵投加混凝剂。计量泵每小时投加药量

5、:q=2.25 m/h式中：溶液池容积，m3。计量泵型号为，选用两台，一备一用。4.3.5药库的设计(1)药剂仓库与加药间宜连接在一起，存储量一般按最大投加量期的1个月用量计算。(2)仓库除确定的有效面积外，还要考虑放置泵称的地方，并尽可能考虑汽车运输方便，留有1.5米宽的过道。(3)应有良好的通风条件，并组织受潮，同时仓库的地坪和墙壁应有相应的防腐措施。仓库容积考虑存放15天的混凝剂用量。仓库靠近加药间。每日混凝剂用量为50×157500/106=7.875t药剂通道系数采用15%，则面积为115%药品堆放高度按2.0m计，则所需面积为（7.88×15×1.15

6、）/3=45.31m2取48，平面尺寸为8×6。4.3.6需用空气量（1）溶液池所需空气量Q=nFq=3×3×3×8=216L/s式中： Q溶液池所需空气量； F药池平面面积，m2；q空气供给强度，L/（s.m2），取8 L/（s.m2）； n每日调制次数，一般不超过3次，本设计取3次。（2）溶解池所需空气量Q=nFq=3×（1.5×1.5）×5=33.75L/s式中： Q溶液池所需空气量； F药池平面面积，m2；q空气供给强度，L/（s.m2）,取5 L/（s.m2）； n每日调制次数，一般不超过3次，本设计取3次。4.4

7、混合设备的设计本设计分两个系列，采用机械混合池，在机械混合池内安装搅拌装置，用电动机驱动搅拌器。混合池采用方形。混合池时间取60s，G值为6001000s-1，混合池池深和池宽之比为1:13:1。4.4.1混合时间T=60s4.4.2混合池流量Q=1.82m3/s4.4.3混合池有效容积及尺寸W=QT=1.82×60=109.2m³混合池深取4.4m，故混合池尺寸为5.0×5.0×4.368m3。4.4.4搅拌机转速，旋转角速度和轴功率（1）搅拌机转速n0=60×3/（×2.8）=20.46（r/min）n0搅拌机垂直轴转速； v浆板

8、外缘线速度，15m/s，本设计取3m/s；D0搅拌机直径（1/32/3）D，其中D为矩形混合池等效为圆形的直径为5.6m，本设计中D0取3.7m；（2）搅拌机旋转角速度w=v/r=3/1.15=2.61(rad/s)w搅拌机旋转角速度； v浆板外缘线速度，3m/s；r搅拌机半径，r=D0/2=1.85m；（3）轴功率a.计算轴功率N2计算轴功率；w搅拌机旋转角速度,2.61rad/s； C阻力系数，0.20.5,取0.5；水的容重,1000kg/m3；Z搅拌器叶数，取2； e搅拌器层数，取2层；B搅拌器宽度，B=（0.10.125）D0，本设计中B=0.125×2.3=0.29m；R

9、0搅拌器的半径，1.85m；b.需要轴功率N1需要轴功率；水的动力粘度，查手册知，22时为0.9691×10-3； W混合池容积，109.2m³；G设计速度梯度，取600s-1；N1N2，故满足要求。c.电动机功率N3电动机轴功率；n传动机械效率，一般取0.85； N2计算轴功率；4.5絮凝设施的设计本设计絮凝反应池采用隔板往复式絮凝池4.5.1 设计参数絮凝池设计n=2组，每组设1池，每池设计流量为 Q=6562.5/2=3281.25m3/h=0.91m³/s，絮凝时间T=20min。4.5.2设计计算1. 絮凝池有效容积 絮凝池平均水深取2.5m 。2. 絮

10、凝池有效长度=QT=式中： H平均水深(m);本设计取超高0.5m，H=2.5m；3. 隔板间距絮凝池起端流速取，末端流速取。首先根据起，末端流速和平均水深算出起末端廊道宽度，然后按流速递减原则，决定廊道分段数和各段廊道宽度。起端廊道宽度： 末端廊道宽度： 廊道宽度分成4段。各段廊道宽度和流速见表2-1。应注意，表中所求廊道内流速均按平均水深计算，故只是廊道真实流速的近似值，因为，廊道水深是递减的。四段廊道宽度之和取隔板厚度=0.20m，共26块隔板，则絮凝池总长度L为：4.水头损失计算式中： vi第i段廊道内水流速度（m/s）； 第i段廊道内转弯处水流速度（m/s）； mi第i段廊道内水流转

11、弯次数；隔板转弯处局部阻力系数。往复式隔板（1800转弯）=3；第i段廊道总长度(m)；-第i段廊道过水断面水力半径（m）；流速系数，随水力半径Ri和池底及池壁粗糙系数n而定，通常按曼宁公式计算。=0.28 m，絮凝池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥砂浆抹面，粗糙系数为n=0.013。其他段计算结果得： 廊道转弯处的过水断面面积为廊道断面积的1.2-1.5倍，本设计取1.4倍，则第一段转弯处流速： m/s式中：第i段转弯处的流速（m/s）； 单池处理水量（m3/h）； 第i段转弯处断面间距，一般采用廊道的1.2-1.5倍； 池内水深（m）。其他3段转弯处的流速为： 各廊道长度为：各段转弯处

12、的宽度分别为0.84m；1.12m；1.4m；2.1m（1.4倍的廊道宽度）；第1段水头损失为：m5.GT值计算(t=20时)与核算<60,符合设计要求；（在104-105范围之内）絮凝池与沉淀池合建，中间过渡段宽度为1.5m。4.6沉淀池的设计与计算本设计采用平流沉淀池。4.6.1 设计流量本设计采用两组池子，每组设计流量为Q=7656.26/2=3828.13 m3/h=1.06 m3/s4.6.2 平面尺寸计算1.单池容积为：V=QT=3828.13×1.0=3828.13m3式中：V沉淀池的有效容积，m3； T停留时间，h，一般采用1.03.0h，设计中取为1.0h。2

13、.沉淀池长为：L=3.6vT=3.6×20×1=72m。式中：L沉淀池长度，m； v水平流速，mm/s，一般采用1025 mm/s设计中取为20 mm/s。3.沉淀池宽为：B=V/LH=3828/（72×3.5）=15.0m，取为15m式中：B沉淀池宽度，m； H沉淀池有效深度，m，一般采用3.03.5 m,设计中取为3.5m。4.6.3 校核a.长宽比沉淀池长宽比为L/B=72/15=4.8>4，满足要求。b长深比沉淀池长深比为L/h=72/3.5=20.6>10，满足要求。c弗罗徳数水力半径R=BH/(2H+B)=15×3.5/(2

14、15;3.5+15)=2.39m=239cm弗劳德数Fr=v2/Rg=（20×10-1）2/（239×981）=1.7×10-5（在1×10-41×10-5之间），满足要求Fr弗劳德数；v水平流速，cm/s； R水力半径，cm；g重力加速度，cm/s2；d雷诺数雷诺数Re=vR/=20×239/0.9691=4932（在400015000之间）,为紊流状态，符合设计要求。Re雷诺数；v水平流速，cm/s； R水力半径，cm；水的运动粘度，22下为0.9691。4.6.4 进水穿孔墙1.沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长15m，墙高3.

15、5m（有效水深3.2m，用机械刮泥装置排泥，其积泥厚度0.1m，超高0.2m。2.穿孔墙孔洞总面积絮凝池与沉淀池之间采用穿孔花墙配水。孔口总面积为A=Q/v=1.06/0.2=5.3m2.式中：A孔口总面积，m2； v孔口流速，m/s，一般取值不大于0.150.2 m/s设计中取为0.2m/s 。3.孔洞个数每个孔口尺寸定为15cm×8cm，则孔口数为5.3/（0.15×0.08）=442个。4.进口水头损失：h1=v12/2g=0.004m式中： h1进口水头损失，m； 孔洞阻力系数，此处取为2。4.6.5 出水系统1.出水堰深度采用薄壁堰出水，堰口应保证水平。出水堰的堰

16、口标高能通过螺栓上下调节，以适应水位变化。出水堰起端水深为：h2=1.73=1.73=0.8m式中：h2 出水渠起端水深，m； B渠道宽度，取为1.0m。为了保证自由溢水，出水渠的超高规定为0.1m，则渠道深度为0.9m。2.渠道内水流速度：v2=Q/(bh2)=1.06/(1.0×0.8)=1.33m/s3.沉淀池的出水管管径管径初定为DN1000，此时管内流速为v3=4Q/(D2)=4×1.06/(×1×1)=1.35m/s4.6.6 沉淀池的放空管沉淀池放空时间按3h计，则放空管直径为d=0.362m采用DN=400mm。T放空时间，此处按3h计；

17、H池内平均水深，此处为3.5m；4.6.7 排泥设施选择沉淀池底部设泥斗，污泥斗深0.6m。采用机械排泥。4.6.8 沉淀池的总高度H总=h3+h4+H=0.5+0.6+3.5=4.6m式中：H总沉淀池总高度，m； h3 沉淀池超高，m，一般采用0.30.5m，设计中取为0.5m； h4 泥斗高度，m。图3-3 平流沉淀池简图4.7过滤设施的设计与计算本设计采用V型滤池，其设计计算过程如下：4.7.1 设计参数滤池分两组，每组滤池设计水量Q=91875m³/d,设计滤速=12m/h，过滤周期48h；滤层水头损失：冲洗前的滤层水头损失采用1.8m第一步气冲冲洗强度q气1=15L/（s&

18、#183;m2），气冲时间t1=3min；第二步气-水同时反冲，空气强度q气2=15L/（s·m2），水强度q水1=4L/（s·m2），气水反冲时间t2=4min；第三步水冲强度q水2=5L/（s·m2），单独水反冲时间t3=5min；冲洗时间共计t=12min=0.2h；反冲洗周期T=48h；反冲横扫强度1.8 L/（s·m2）。4.7.2 池体设计与计算1.池体工作时间tt=24-t=24-0.1=23.9h（式中未考虑排放初滤水）2.滤池面积F每组滤池面积为：F=320m2滤池总面积640。3.滤池的分格为节省占地选双格V型滤池，池底板用混凝土，单

19、格宽B=4m，长L=10m，面积40m2。每组滤池设置N=4座，每座滤池面积f=80m2，一组滤池总面积320 m2，两两合建共2组，故滤池总面积640。4.校核强制滤速v=16 m/h<17 m/h，满足要求。5.滤池高度的确定滤池超高H5=0.3m滤层上的水深H4=1.5m滤料层厚H3=1.0m滤板厚H2=0.13m滤板下布水区高度H1=0.9m则滤池总高为：H=H1+ H2+ H3+ H4+ H5=0.9+0.13+1.0+1.5+0.3=3.83m6.水封井的设计滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径0.951.35mm，不均匀系数1.21.6均粒滤料层的水头损失按下式计算：H1=180

20、l0v式中： H1水流通过清洁滤料层的水头损失，cm； V水的运动黏度，cm2/s，22时为0.009691²/s； g重力加速度，取为981 cm/s2；m0滤料孔隙率，取为0.5；d0 与滤料体积相同的球体直径，取为0.1cm；l0滤层厚度，cm,取为100cm；v滤速，12m/h=0.33cm/s；滤料颗粒球度系数，取为0.8。故H1=180× ×=18.34 根据经验，滤速为812 m/h时，清洁滤料层的水头损失一般为3050，计算值比经验值低，取经验值的下限30为清洁滤料层的过滤水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失0.22m，忽略其他水头损失，则

21、每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为H2=0.3+0.22=0.52m为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层，水封井出水堰顶标高与滤料层相同。设计水封井平面尺寸2m×2m，堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰总高H水封=0.3+ H1+ H2+ H3=0.3+0.9+0.13+1.0=2.33m每座滤池过滤水量：Q单=vf=12×80=960m3/h=0.27 m3/s所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式Q=计算得：=0.175m则反冲洗结完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.175+0.52=0.695m。4.7.3反冲洗管渠系统设计本设计采用长柄滤头

22、配水配气系统,冲洗水采用冲洗水泵供应,为适应不同冲洗阶段对冲洗水量的要求,冲洗水泵采用两用一备的组合,水泵宜于滤池合建,且冲洗水泵的安装应符合泵房的有关设计规定。1.洗用水量的计算反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算，单独水洗时反洗强度最大为5L/( m².s)Q反= q水2f=5×80=400（L/s）=0.4（m³/s）=（440m³/h）V型滤池反冲洗时表面扫洗同时进行，其流量为：Q表= q表f=0.0018×80=0.14（m³/s）2.反冲洗配水系统的断面计算配水干管（渠）进口流速应为1.5m/s左右，配水干管（渠）的截面积A

23、= Q反/v进=0.40/1.5=0.27m2反冲洗配水干管用钢管，DN600，流速1.41m/s。反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底侧的布水方孔配水到滤池底部的布水区。反冲洗水通过布水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。配水支管流速或孔口流速为11.5m/s左右，取v支=1.0m/s，则配水支管（渠）的截面积为：A支= Q反/v支=0.40/1.0=0.40m2此即配水方孔总面积。沿渠长方向两侧各均匀布置20个配水方孔，共40个，孔中心间距0.6m，每个孔口面积：A孔=0.40/40=0.01m2每个孔口尺寸取0.1m×0.1m。3.反冲洗用气量的计算Q气=

24、 q气f=15×80=1200L/s=1.20 m3/s4.配气系统的断面计算配气干管（渠）进口流速应为5m/s左右，则配气干管（渠）的截面积A气1= Q气/v气进=1.20/5=0.24m2反冲洗配气干管用钢管，DN600，流速4.2m/s。反冲洗用空气由反冲洗配气干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底侧的布气小孔配气到滤池底部的布水区。布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同，共计40个。反冲洗用空气通过布气小孔的流速按反冲洗配气支管的流速取值。反冲洗用配气支管流速或孔口流速为10m/s左右，则配气支管（渠）的截面积为：A气2= Q反气/v气支=1.20/10=0.12m2每个布气

25、小孔面积A布=0.12/40=0.003m2孔口直径为=0.06m，取60mm。每孔配气量为Q气孔= Q反气/40=1.20/40=0.03m3/s=108m3/h5.气水分配渠的断面设计对气水分配渠断面面积要求的最不利条件发生在气水同时反冲洗时，亦即气水同时反冲洗时要求气水分配渠断面面积最大。因此气水分配渠的断面设计按气水同时反冲洗的情况设计。气水同时反冲洗时反冲洗水的流量Q气水反= q水1f=4×80=320L/s=0.32 m3/s气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量Q气= q气f=15×80=1200L/s=1.20 m3/s气水分配渠的气、水流速均按相应的配水、配气

26、干管流速取值。则气水分配干渠的截面积A气水= Q气水反/v进+ Q反气/v气进=0.32/1.5+1.20/5=0.45m24.7.4滤池管渠设计与计算1.反冲洗管渠（1）气水分配渠气水分配渠起端宽取0.4m，高取1.5m，末端宽取0.4m，高取1.0m。则起端截面积0.6m2，末端截面积0.4m2。两侧沿程各布置20个配水方孔和20个配气小孔，孔间距0.6m，共40个配气小孔和40个配水方孔，气水分配渠末端所需最小截面积为0.45/40=0.011 m2<末端截面积0.4 m2，满足要求。（2）排水集水槽排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m，则排水集水槽起端槽高H起= H1+ H2+

27、H3+0.5-1.5=0.9+0.13+1.0+0.5-1.5=1.03m式中H1、 H2、 H3同前，1.5m为气水分配渠起端高度。排水集水槽末端高H末= H1+ H2+ H3+0.5-1.0=0.9+0.13+1.0+0.5-1.0=1.53m式中H1、 H2、 H3同前，1.0m为气水分配渠末端高度。底坡i=（1.53-1.03）/L=0.5/13=0.0385（3）排水集水槽排水能力校核集水槽超高0.3m，则槽内水位高h1=0.73m，槽宽b槽=0.4m，n=0.013水流截面积=bh=0.4×0.73=0.292m2水流湿周=b+2h=0.4+0.73×2=1.8

28、6m水力半径R=A/=0.292/1.86=0.157m水流速度v=R2/3i1/2/n= （0.1572/3×0.03851/2）/0.013=4.37m/s过流能力Q排集=v=0.292×4.37=1.27m3/s实际过水量Q水= Q反+ Q表=0.40+0.14=0.54 m3/s<过流能力Q排集=1.27m3/s2.进水管渠(1)进水总渠四个滤池分成独立的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计，流速0.81.2 m/s，则强制过滤流量为：Q强=（91875/3）×2=61250m3/d=0.709 m3/s进水总渠水流断面积为：A进总= Q强/

29、 v进总=0.709/1.0=0.709m2进水总渠宽1.0m，水面高0.8m。(2)每座滤池的进水孔每座滤池由进水侧壁开三个进水孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池。两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭，中间进水孔孔口设手动调节闸板，在反冲洗时不关闭，供给反洗表扫用水。调节阀门的开启度，使其在反冲洗时的进水量等于表扫水用水量。孔口总面积按滤池强制过水量设计，孔口两侧水位差取0.1m，则孔口总面积为：A孔= Q强/（0.8）=0.709/（0.8）=0.63 m2中间孔口面积按表面扫洗水量设计：A中孔=A孔（Q表/ Q强）=0.63×（0.14/0.709）=0.12 m2孔口宽B中孔

30、=0.12m,高H中孔=0.1m。两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积为：A侧=（A孔- A中孔）/2=（0.63-0.12）/2=0.26 m2孔口宽B孔=0.52m，高H侧孔=0.1m。（3）每座滤池内设的宽顶堰为保证进水稳定性，进水总渠引来的浑水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，再经滤池内的配水渠分配到两侧的V型槽。宽顶堰堰宽b宽顶=5m，宽顶堰与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5m。堰上水头为：h宽顶=Q强/(1.84b宽顶)2/3=0.709/(1.84×5)2/3=0.18m(4)每座滤池的配水渠进入每座滤池的浑水经过宽顶堰流至配水渠，由配水渠两侧的进

31、水孔进入滤池内的V型槽。滤池配水渠宽b配渠=0.5m,渠高1m，渠长等于滤池总宽，则渠长L配渠=7m。当渠内水深为h配渠=0.6m时，流速末端流速（进来的待滤水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去，每侧流量 /2）：v配渠= Q强/（2b配渠h配渠）=0.709/（2×0.5×0.6）=1.18 m/s满足满足滤池进水管渠流速在0.81.2m/s的范围内的要求。（5）配水渠过水能力校核水力半径R配渠= b配渠h配渠/（2 h配渠+b配渠）=0.5×0.6/（2×0.6+0.5）=0.18m水力坡降i配渠=(nv配渠/R配渠2/3)2=(0.013×1

32、.18/0.182/3)2=0.002渠内水面降落量h配渠=i配渠L配渠/2=0.002×7/2=0.007m因为配水渠最高水位为h配渠+h配渠=0.6+0.007=0.607m<渠高1m故配水渠的过水能力满足要求。3.V型槽的设计V型槽槽底设表扫水出水孔，直径取d孔=0.025m，间隔0.16m,每槽共计80个。则单侧V型槽表扫水出水孔总面积A表孔=（3.14×0.0252/4）×80=0.04（m2）表扫水出水孔低于排水集水槽堰顶0.15m，即V型槽槽底的高度低于集水槽堰顶0.15m。据潜孔出流公式Q=，其中Q应为单个滤池的表扫水流量，则表面扫洗时V型槽

33、内水位高出滤池反冲洗时液面hV液= Q表/（2×0.8 A表孔）2/(2g)= 0.14/（2×0.8×0.04）2/(2×9.8)=0.24m反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q=求得，其中b为集水槽长12m，Q为单格反冲洗流量=/2=0.4/2=0.2m3/s反冲洗时排水集水槽的堰上水头为：h排槽= Q水单/(1.84b)2/3=0.2/(1.84×12)2/3=0.04m式中：Q水单单格滤池反冲洗流量，Q水单=Q水/2=0.2 m3/s； b集水槽长，12m。V型槽倾角45°，垂直高度1m，壁厚0.05m。反冲洗时V

34、型槽顶高出滤池内液面的高度为：1-0.15- h排槽=1-0.15-0.04=0.81m反冲洗时V型槽顶高出槽内液面的高度为：1-0.15- h排槽- hV液=1-0.15-0.02-0.24=0.59m4.冲洗水的供给选用冲洗水泵供水。（1）冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失h1反冲洗配水干管用钢管，DN600，流速1.41m/s，1000i=4.27，布置管长总计60m。则反冲洗总管的沿程水头损失为：hf=il=0.00427×60=0.26m主要配件及局部阻力系数见下表：表3-2配件名称数量/个局部阻力系数90°弯头66×0.6=3.6DN600闸阀33&

35、#215;0.06=0.18等径三通22×1.5=36.78hj=v2/(2g)=6.78×1.412/(2×9.8)=0.69mh1=hf+hj=0.26+0.69=0.95m (3)滤池配水系统的水头损失h2a.气水分配干渠内的水头损失h反水气水同时反冲洗时：Q气水反= q水1f=4×80=320L/s=0.32 m3/s则气水分配渠内的水面高为：h水反= Q气水反/( v进b气水)=0.32/(1.5×0.4)=0.53m水力半径为：R水反= b气水h水反/（2 h水反+b气水）=0.4×0.53/（2×0.53+0.

36、4）=0.15m水力坡降为：i反渠=(nv渠/R渠2/3)2=(0.013×1.5/0.152/3)2=0.005渠内水头损失为：h反水= i反渠×l反渠=0.005×12=0.06mb.气水分配干渠底部配水方孔的水头损失h方孔h方孔= Q气水反/（0.8 A方孔）2/(2g)= 0.32/（0.8×0.4）2/(2×9.8)=0.05mc.反冲洗经过滤头的水头损失为h滤0.22md.气水同时通过滤头时增加的水头损失h增气水同时反冲洗时气水比为n=15/4=3.75，长柄滤头配气系统的滤帽缝隙总面积与滤池过滤总面积之比大约为1.25%，则长柄滤

37、头中的水流速度为：v柄=Q气水反/(1.25f)=0.32/(1.25×80)=0.32m/s通过滤头时增加的水头损失为：h增=9810n(0.01-0.01v+0.12v2) =9810×3.75(0.01-0.01×0.32+0.12×0.322)=702.2Pa=0.072mH2O则滤池配水系统的水头损失为：h2=h反水+h方孔+h滤+h增=0.06+0.05+0.22+0.072=0.40m(3)砂滤层水头损失h3滤料为石英砂，容重1=2.65吨/m3，水的容重=1吨/m3，石英砂滤料层膨胀前的孔隙率m0=0.41，滤料层膨胀前的厚度H3=1.0

38、m。则滤料层水头损失为：h3=(1/-1)(1-m0) H3=(2.65-1)(1-0.41) ×1.0=0.97m(4)富裕水头h4取1.5m。清水池最低水位与排水槽堰顶的高差H0=5mH水塔=h1+h2+h3+h4=0.95+0.40+0.97+1.5=3.82m则反冲洗水泵的最小扬程为：H水泵=H0+h1+h2+h3+h4=5+0.95+0.40+0.97+1.5=8.82m选四台250S14单级双吸离心泵，三用一备，扬程11m时，每台泵的流量为576m³/h。5.反洗空气的供给(1)长柄滤头的气压损失p滤头气水同时反冲洗时气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量为：Q气=

39、 q气f=15×80=1200L/s=1.20 m3/s长柄滤头采取网状布置，约55个/m3。则每座滤池共计安装长柄滤头：n=55×80=4400个每个滤头的通气量为：1.20×1000/4400=0.27 L/s在该气体流量下的压力损失最大为：p滤头=3000Pa(2)气水分配渠配气小孔的气压损失p气孔反冲洗时气体通过配气小孔的流速为：v气孔= Q气孔/A布=0.03/0.003=10m/s孔口流量系数=0.6，则气水分配渠配气小孔的气压损失为：p气孔=( Q气孔2)/(2×360022 A布2g) =(1082×1)/(2×360

40、02×0.62 ×0.0032×9.8) =14mmH2O=138Pa=0.138kPa(3)配气管道的总压力损失p管a.配气管道沿程压力损失p1反冲洗空气流量计1.20 m3/s，配气干管用钢管，DN600，流速4.24m/s。反冲洗空气管总厂60m，气水分配渠内的压力损失不计。反冲洗管道内的空气气压为：p气压=(1.5+H气压) ×9.8=(1.5+1.5) ×9.8=29.4 kPa式中：p气压空气压力，kPa； H气压长柄滤头距反冲洗水面的高度，m，H气压=1.5m。此时空气管道的摩擦阻力为9.8 kPa/1000m。则.配气管道沿程压

41、力损失为：p1=9.8×60/1000=0.59 kPab.配气管道的局部压力损失p2主要管件及长度换算系数K见下表表3-3配件名称数量/个长度换算系数K90°弯头55×0.7=3.5闸阀33×0.25=0.75等径三通22×1.33=2.66K6.91当量长度的换算公式：l0=55.5KD1.2式中： l0管道当量长度，m； K长度换算系数； D管径，m。空气管配件换算长度为l0=55.5KD1.2=55.5×6.91×0.61.2=207.8 m则局部压力损失为：p2=9.8×207.8/1000=2.04 k

42、Pa配气管道的总压力损失为：p管=p1+p2=0.59+2.04=2.63 kPa(4)气水冲洗室中的冲洗水水压p水压p水压=(H水塔-h1-h反水-h方孔) ×9.81=(3.82-1-0.06-0.05) ×9.81=26.59 kPa则要求鼓风机出口的静压为p出口=p管+ p气+ p水压+ p富=2.63+0.138+3+26.59+4.9=37.26 kPa式中： p管输气管道的压力损失，kPa，即p管； p气配气系统的压力损失，kPa，即p气孔+p滤头； p水压气水冲洗室中的冲洗水水压kPa即p水压，； p富富余压力，取为4.9 kPa。(5)设备选择根据气水同时

43、反冲洗时反冲洗系统对空气压力、风量要求选三台LG40风机。风量40m³/min，风压49kPa，电机功率55kW，两用一备。正常工作鼓风机风量共计80m³/min1.1Q反气=1.1×1.2×60=79.2m³/min。V型滤池的简图如下：图4-1 V型滤池简图4.8消毒设施的设计与计算已知设计水量Q=183750m3/d，本设计消毒采用液氯消毒。4.8.1加氯量与储氯量 设计加氯量应根据试验或相似条件下水厂的运行经验，按最大用量确定，并应使余氯量符合生活饮用水卫生规定的要求。氯与水的接触时间 不小于30分钟。1.加氯量为：q=bQ式中： Q总

44、设计水量，m3/d；q每天的投氯量，g/d； b加氯量， g/ m3，一般取0.51.0 g/ m3，本设计采用0.5 g/ m3。q=bQ=0.5×183750=91875g/d=91.88kg/d2.储氯量储氯量按一个月考虑G=30q=30×91.88=2756.3 kg/月4.8.2加氯设备选取与设计1.本设计采用ZJ-型加氯机两台，交替使用，每台加氯机加氯量为0.59.0 kg/ h。加氯机外形尺寸为：高×宽=330mm×370mm。加氯机安装在墙上，安装高度在地面以上1.5m，两台加氯机之间净距为0.8m。2.采用容量为500kg的氯瓶，氯瓶外

45、形尺寸为外径600mm，瓶高1800mm。氯瓶自重146kg，公称压力2MPa。氯瓶采用两组，每组7个，一组使用，一组备用，每组使用周期约33d。4.8.3加氯间尺寸计算与确定在加氯间低处设排风扇一个，换气量每小时812次，并安装漏气探测器，其位置在室内地面以上20cm。设置漏气报警仪，当检测的漏气量达到23mg/kg时即报警，切换有关阀门，切断氯源，同时排风扇动作。加氯间平面尺寸：长3.0m，宽9.0m；氯库平面尺寸为：长12.0m，宽9.0m。4.9清水池的设计与计算4.9.1清水池的有效容积清水池的有效容积包括调节容积、消防贮水量和水厂自用水量的调节量。清水池的总有效容积：V=kQ式中：

46、 V清水池的总有效容积，m3；k 经验系数，一般为1020取为10。Q设计供水量，m3/d，为183750m3/d。V=0.1×183750=18375 m3清水池设4座，则每座清水池的有效容积V1为：V1=V/4=18375/4=4594m34.9.2平面尺寸的确定每座清水池的面积A= V1/h式中： A每座清水池的面积，m2；h 清水池的有效水深，m。设计中取h=4.0mA=4594/4=1148.5 m2取清水池宽度B为30m，则清水池长度L为：L= A/B=1148.5/30=38.29m，设计中取为39m则清水池实际有效容积为39×30×4=4680m3

47、清水池超高h1取为0.5m，清水池总高H为:H=h1+h=0.5+4.0=4.5m4.9.2清水池的管道系统1.清水池的进水管D1=Q/(4×0.785v)1/2式中：D1清水池进水管管径，m；v进水管管内流速，m/s，一般采用0.71.0 m/s设计中取v=0.9 m/sD1=2.13/(4×0.785×0.9) 1/2=0.87m设计中取进水管管经为DN900，进水管内实际流速为0.84m/s。2.清水池的出水管由于用户的用水量时时变化，清水池的出水管应按出水最大流量计：Q1=KQ/24式中：Q1最大流量，m3/h；K时变化系数，一般取1.32.5，本设计取为1.5；Q设计水量，m3/d。Q1=1.5×183750/24=11484.38m3/h=3.19m3/s出水管管径D2=Q/(4×0.785v1) 1/2式中：D2清水