给水厂设计总说明书(共50页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上目录第一章 前言1.1设计的目的和意义给水处理是一门实践性很强的课程,是学生毕业后经常能用到的专业核心课程之一。通过开展此课程设计，以使学生更好地掌握其基本理论、熟悉和掌握给水厂（自来水厂）设计的原则、步骤与方法，独立完成相关工艺选择、主要构建筑物设计计算、设备选型，从而培养学生运用所学理论和技术知识，综合分析及解决实际工程设计问题的初步能力，使学生在设计计算、绘图、查阅资料和设计手册以及使用设计规范等基本技能上得到初步训练和提高。1.1.1 总体目标按照工程实际的具体要求，以某市地表水为水源进行一个给水厂（自来水厂）的工艺设计。包括工艺计算和图纸绘制两部分工作，计算

2、成果达到扩大初步设计要求。工艺选择和设计要能满足现行国家规范和标准的要求，经构筑物处理后的水即要保证城市用水量要求，又要满足出厂水达到生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）的具体标准值。1.1.2 具体目标1 完成设计说明书1份 内容完整、方案合理、格式规范、论证合理、章节设置合理、层次分明、计算正确、文字通顺、图表清晰； 2绘制工艺图1套图纸深度基本上达到初步设计要求、图面整洁、表达正确、布局合理、线条分明、尺寸标注规范； 3意义通过对水厂的设计，能在学习理论知识的同时，有效的将理论知识与生产实际相结合，在对水厂处理工艺和处理流程进行计算设计的同时，进一步掌握并熟练运用城镇给水处理厂工

3、艺设计的相关理论知识和设计方法、程序、技巧等，并学会充分利用现今发达的网络资源进行辅助设计和资料查询，为今后走上工作岗位，能够胜任工作打下基础。1.2主要设计指导思想、设计内容和需要解决的问题1.2.1 本设计的指导思想1对水处理工艺流程方案进行比较和选择；2对各个水处理构筑物的类型进行比较和选择；3对推荐的构筑物进行完整的工艺设计及计算；4对推荐的各个构筑物的工艺设备进行比较和选择；5完成构筑物的工艺图的绘制；6完成整个厂区的平面布置和规划；7完成整个厂区的高程布置1.2.2 本设计应解决的主要问题1对水处理构筑物的类型进行比选；2对反应池、沉淀池、滤池平面布置方案的选择；3对反应池、沉淀池

4、、滤池图纸的绘制；4对水处理工艺流程方案的比较和选择；5借鉴其他水厂的经验，对整个水厂进行平面和高程的布置。1.3 设计参考资料1给水排水常用资料设计手册；2给水排水城镇给水设计手册；3给水排水器材与装置设计手册；4给水排水专用设备设计手册；5简明给排水设计手册；6给水排水设计规范；7. 给水净化新工艺净水厂设计；8. 给水排水标准规范实施手册；9. 给水排水标准图集；10.给水排水标准图集净水厂设计知识。1.4 设计成果1.编写设计说明书一份，说明书中应包括设计任务、设计依据的资料、决定净水工艺流程和选择构筑物型式的理由，主要净水构筑物的设计计算，并附必要的单线草图。2. 绘制给水厂平面布置

5、图（1：2001：500）和给水厂高程布置图（纵向1：51：100，横向1：1001：500）各一张，分别为A1和A2纸。3.单体净水构筑物的构造图（平面及剖面1：501：200），A3纸。第二章 给水厂处理工艺的选择2.1 设计资料2.1.1城市现状某市地处东南中部，属亚热带，东南季风气候，年平均气温16，最冷月平均温度2，最热月平均温度34，最高温度39，最低温度-3。年平均降雨量1125mm，80%以上的降雨发生在6月至9月的四个月中，多年平均最大时降雨量为54.45mm，最大日降雨量为147.2mm，常年最大风速为2.9m/s，主导风向为西北风。该市水源主要为河流。拟建一给水厂，以某一

6、河流为水源。水厂近期净产水量为30万m3/d。2.1.2水文及水文地质资料1. 河水洪水位标77.15米，枯水位65.90米，常年平均水位标高70.20米。2. 地质资料：给水厂地区高程以下03.2米为粘质砂土，3.26米为砂石堆积层，再下层为红砂岩。地基允许承载力为2.80公斤/厘米。3. 厂区地形平坦，平均高程为71.00米，水源取水口位于水厂西北60米，水厂位于城市北面1km。4. 二级泵站扬程（至水塔）为40米。2.1.3水源水质资料分析项目单位测定值最大最小水温19.53.3色度度513浑浊度度702小于60pH值7.87.0细菌总数个/毫米101045大肠菌群个/ml>3&l

7、t;3BOD5mg/L7.641.26CODmnmg/L64.2氨氮mg/L30.5总硬度度195.04酚mg/L00铜mg/L0.650铁mg/L0.30锰mg/L0.10砷mg/L-0锌mg/L0.240硒mg/L00氰化物mg/L00汞mg/L00铬mg/L00镉mg/L002.2给水处理流程的选择2.2.1 一般净水工艺流程1. 原水混凝、沉淀或澄清适用条件：一般进水悬浮物含量应小于2000-3000mg/L，短时间内允许到5000-10000mg/L，出水浊度约为10-20度，一般用于水质要求不高的工业用水。2. 原水混凝沉淀或澄清过滤消毒一般地表水广泛采用的常规流程，进水悬浮物允许

8、含量同上，出水浊度小于2NTU。3. 原水接触过滤消毒1) 一般可用于浊度和色度低的湖泊水或水库水处理。2) 进水悬浮物含量一般小于100mg/L，水质稳定、变化较小且无藻类繁殖。4. 原水调蓄预沉、自然预沉或混凝预沉混凝沉淀或澄清过滤消毒高浊度水二级沉淀（澄清），适用于含砂量大，砂峰持续时间较长时，预沉后原水含砂量可降低到1000mg/L以下。2.2.2 本设计净水处理工艺流程 图2-1 水厂处理工艺流程图2-2 水厂处理工艺流程框图（含构筑物）2.3 给水处理构筑物与设备型式选择2.3.1 加药间1药剂溶解池设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜，

9、池顶宜高出地面0.20m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm的排渣管，池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。由于药液一般都具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。2 混凝剂药剂的选用与投加1) 混凝药剂的选用混凝剂选用:碱式氯化铝Aln(OH)mCL3n-m简写PAC. 碱式氯化铝在我国从七十年代初开始研制应用，因效果显著，发展较快，目前应用较普遍，具用使胶粒吸附电性中和和吸附架桥的作用。本设计水厂混凝剂最大投药量为30mg/l。其特点为：a) 净化效率高

10、，耗药量少除水浊度低，色度小、过滤性能好，原水高浊度时尤为显著；b) 温度适应性高：PH值适用范围宽（在PH=59的范围内，而不投加碱剂）；c) 使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好；d) 设备简单、操作方便、成本较三氯化铁低；e) 无机高分子化合物。2) 混凝剂的投加混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;压力投加方式有水射投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用。3 加氯间1) 靠近加氯点，以缩短加氯管线的长度。水和氯应充分混

11、合，接触时间不少于30min。为管理方便，和氯库合建。加氯间和氯库应布置在水厂的下风向。2）加氯间的氯水管线应敷设在地沟内，直通加氯点，地沟应有排水设施以防积水。氯气管用紫铜管或无缝钢管，氯水管用橡胶管或塑料管，给水管用镀锌钢管，加氨管不能用铜管。3）加氯间和其他工作间隔开，加氯间应有直接通向外部、且向外开的门，加氯间和值班室之间应有观察窗，以便在加氯间外观察工作情况。4）加氯机的间距约0.7m，一般高于地面1.5m左右，以便于操作，加氯机（包括管道）不少于两套，以保证连续工作。称量氯瓶重量的地磅秤，放在磅秤坑内，磅秤面和地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。有每小时换气8-12次的通风设备。加氯间的

12、给水管应保证不断水，并且保持水压稳定。加氯间外应有防毒面具、抢救材料和工具箱。防毒面具应防止失效，照明和通风设备应有室外开关。设计加氯间时，均按以上要求进行设计。2.3.2 混合设备混合是原水与混凝剂或助凝剂进行充分混合的工艺过程，是进行絮凝和沉淀的重要前提。混合是将药剂充分、均匀地扩散于水体的工艺过程，对于取得良好的混凝效果具有重要作用。混合问题的实质就是药剂水解产物在水中的扩散问题。混合的方式有很多种，常用的有水泵混合、管式混合、机械混合。1. 水泵混合水泵混合是将药剂投加在取水泵吸水管或吸水喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转以达到快速混合的目的。它适用于一级泵站距处理构筑物较近（120m以内

13、），优点是设备简单；混合充分，效果较好；不另消耗动能。缺点是安装管理较复杂；配合加药自动控制较难。2. 管式混合目前广泛采用的管式混合器是静态管式混合器，是利用水厂进水管的水流，通过管道或管道零件产生局部阻力，使水流发生涡旋，从而使水体和药剂混合。管式混合的优点是设备简单；不占地；在设计流量范围，混合效果好。缺点是当流量过小时效果下降。但从总体经济效果而言还是具有优势的。3. 机械混合机械混合是依靠外部机械供给能量，使水流产生紊流。它的优点是水头损失较小，适应各种流量变化，能使药剂迅速而均匀的分布在原水胶体颗粒上，同时使胶体颗粒脱稳，具有节约投药量等特点。缺点是增加相应的机械设备，需消耗电能，

14、同时也增加了机械设备的维修及保养工作，管理维修比较复杂。通过以上的分析与比较，管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备, 管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点，故本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。2.3.3絮凝池絮凝过程是将投加混凝剂并充分混合的原水，在水流作用下使絮凝粒相互接触碰撞，以形成更大的絮粒，以适应沉淀分离的要求。絮凝的方式有很多种，可分为机械和水力两大类，常用的有机械絮凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、网格（栅条）絮凝池等。1. 机械絮凝池机械絮凝池絮凝效果好，水头损失小，反应时间1215分钟，可适应水质、水量的变化，

15、但机械设备维护量大，管理比较复杂。2. 隔板絮凝池隔板絮凝池的优点是构造简单，管理方便，当水量变化不大时，絮凝效果好。缺点是絮凝时间较长（1524分钟），絮凝池容积大，且当水量变化大时，絮凝效果不稳定。它适用于水量大于30000m3/d的水厂。3. 折板絮凝池折板絮凝池利用在池中加设一些扰流单元以达到絮凝所要求的紊流状态，使能量损失得到充分利用，能耗与药耗有所降低，停留时间缩短。折板絮凝池的优点为絮凝时间短，絮凝效果好，容积较小。缺点是构造较复杂，水量变化影响絮凝效果。它适用于水量变化不大的水厂。根据以上各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用机械絮凝池。2.3.4 沉淀池给水处理中

16、的沉淀工艺是指在重力的作用下，悬浮固体从水中分离出来的过程。它担负着去除8099%以上的悬浮固体，其设备的运行状况直接影响着出水水质。常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件见如下的各种形式沉淀池性能特点和适用条件。表2-1 各种形式沉淀池性能特点和适用条件表型式性能特点适用条件平流式优点： 1、可就地取材，造价低；2、操作管理方便，施工较简单；3、适应性强，潜力大，处理效果稳定； 4、带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点： 1、不采用机械排泥装置，排泥较困难2、机械排泥设备，维护复杂；3、占地面积较大1、 一般用于大中型净水厂；2、原水含砂量大时作预沉池竖流式优点： 1、排泥较方便2、一般与絮凝

17、池合建，不需建絮凝池；3、占地面积较小缺点： 1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差；2、施工较平流式困难1、一般用于小型净水厂；2、常用于地下水位较低时斜管（板）式优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少缺点：1、斜管（板）耗用材料多，且价格较高；2、排泥较困难1、 宜用于大中型厂 2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来以完成澄清的作用。设计采用斜管沉淀池。相斜管沉淀池因采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果较好。2.3.5 滤池过滤是净水厂最关键的处理工艺部分。它一般是指以石英砂等粒状滤料

18、层截留水中悬浮杂质，从而使水得到澄清的工艺过程。它不仅将水的浊度降低到1度以下，而且可以去除水中的部分有机物等，还使水中的细菌、病毒裸露出来，因此，过滤工艺的好坏直接决定净水厂的最终水质。国内目前全部采用的是快滤，主要池型有普通快滤池、双阀滤池、无阀滤池、移动罩滤池、虹吸滤池和V型滤池等。常见各种形式滤池的性能特点及适用条件见如下的各种形式滤池性能特点和适用条件。表2-2 各种形式滤池性能特点和适用条件表型式性能特点适用条件多层滤料滤池优点： 1、含污能力大；2、可采用较大的流速；3、能节约反冲洗用水，降速过滤水质较好； 缺点： 1、滤料不易获得昂贵管理麻烦2、滤料易流逝且冲洗困难易积泥球，需

19、采用助冲设备；只有三层滤料、双层滤料适用大中型水厂普通快滤池优点： 1、有成熟的运行经验运行可靠2、采用的砂滤料，材料易得价格便宜；3、采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深适中，采用降速过滤，水质较好向下流、砂滤料的回阀式滤池，适用大中型水厂，单池面积一般不宜大于100m2V型滤池优点：1、较好地消除了滤料表层、内层泥球，具有截污能力强，滤池过滤周期长，反冲洗水量小特点。可节省反冲洗水量4060%，降低水厂自用水量，降低生产运行成本。 2、不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了滤料使用寿命，减少了滤池补砂、换砂费用。 3、采用粗粒、均质单层石英砂滤料，保证滤池冲洗效果和充分利用滤

20、料排污容量，使滤后水水质好。根据设计资料，综合比较选用目前较广泛使用的V型滤池。2.3.6消毒方法水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序，其目的在于杀灭水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致传染病的危害。其方法分化学法与物理法两大类，前者系水中投家药剂，如氯、臭氧、重金属、其他氧化剂等；后者在水中不加药剂，而进行加热消毒、紫外线消毒等。液氯消毒和二氧化氯消毒具有余氯持续的消毒作用，能有效防止二次污染。这两者相比，二氧化氯的杀菌能力是液氯的35倍，不会与水体中的有机物反应生成致癌物三卤甲烷，还可避免液氯消毒发生泄氯恶性事故的危险，生产安全性较高，但其成本较高，维护工作量大，运

21、行成本是液氯的2倍以上。通过以上比较，同时考虑到液氯消毒在国内使用的时间比较的长，经验也比较丰富，经济有效，因此本设计采用传统的液氯消毒方法。第三章 主要单体构筑物的设计计算3.1 加药间设计计算3.1.1. 设计参数已知计算水厂净产水量Q净=m3/d。取水厂自用水量系数：1.05。则：水厂的设计水量根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选混凝剂为碱式氯化铝PAC药剂（原液浓度b=10%需要稀释成5%的浓度方可使用），混凝剂的最大投药量a=30mg/L，每日混凝剂有原液池向溶液池抽取次数n=2。3.1.2. 设计计算 1. 溶液池容积 取 式中：a混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg

22、/L），本设计取30mg/L; Q设计处理的水量，4375m3/h; B溶液浓度（按商品固体重量计）一般采用5%-20%，本设计取5%； n每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。溶液池设两个，其中一个备用，每个池的容积约为32m3 ，采用矩形，尺寸为，高度中包括超高取0.3m。置于室内地面上。池旁设工作台，宽1.0-1.5m，池底坡度为0.02。底部设置DN100mm放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管。池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿池面接入药剂稀释采用给水管DN60mm，按1h放满考虑。 2. 原液池容积设计储存量按30天考虑，则原液池容积为=×30d= 原液池设置两座，每座容积9

23、7.5形状为矩形：B×L×H=4.5×20.0×(4.0+0.3) 其中0.3m为超高3. 投药管投药管流量 q=查水力计算表得投药管管径d40mm，相应流速为1.88m/s。溶液池底部设管径Dg=100mm的排渣管一根图3-1 加药间内部布置图4. 溶解池搅拌设备 溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机。5. 计量投加设备 混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;压力投加方式有水射投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。计量泵每

24、小时投加药量:式中：溶液池容积（m3）耐酸泵型号25FYS-20选用4台，三用一备.6 药库的设计参数 考虑到远期发展，面积为150m2，仓库与混凝剂室之间采用人力手推车投药,药剂仓库平面设计尺寸为10.0m×15.0m。3.2 混合设备设计计算3.2.1设计参数设计总进水量为Q=m3/d，水厂进水管投药口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，进水管采用2条。水厂进水管投药口至絮凝池的距离为10m。计算草图如下图：900900900图3-1 管式静态混合器3.2.2 设计计算1.设计管径静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量查水利

25、计算表知，流速v=0.95m/s则静态混合器管径为： ，本设计采用D=900mm； 2.混合单元数，本设计取N=3；则混合器的混合长度为：3.混合时间 4.水头损失<0.5m,符合设计要求。5.校核GT值 ，水力条件符合设计要求。3.3 机械絮凝池设计计算3.3.1 主要设计参数（1）T1520min，平均G2070 S1，GT1×101×10（2）设34档搅拌机，每档用隔墙或穿孔墙分隔，以免短流。（3）第一级（进口处）搅拌机浆板中心处线速度0.50.6m/s;最后一级（出口处）搅拌机浆板中心处线速度0.0.m/s;（4）浆板总面积宜为水流截面积的1020，不宜超过2

26、5（5）浆板长度不大于叶轮直径75，宽度宜1030cm。垂直轴：1)浆板顶应设于水面下0.3m；2)浆板底应设于池底以上0.30.5m；3)浆板长度不大于叶轮直径的75%;4)浆板距池壁间距不大于0.25m;5)每块浆板宽度为长度的1/101/15，一般为1030cm。3.3.2 计算1.反应池的容积： (3-3-1)絮凝时间T一般取15-20min 这里取T=15min。设置四组絮凝反应池，所以n=4则每组反应池的有效容积为 (有效容积比较小，搅拌器采用垂直轴式安装)2 絮凝池的布置取絮凝池长L=16m,宽度B=4m,则高度水池超高取0.3m,则水池全高为4.60m。每组絮凝池按长度方向分4

27、格，每格的长度L1=B=4m,每格的容积为73.12。3. 搅拌器的布置搅拌器采用垂直轴式安装。絮凝池分格墙上过水孔洞上下交错布置，每格设一台搅拌设备，具体布置见下图：图3-2 机械絮凝池内部布置图1 浆板 ；2叶轮；3旋转轴；4隔墙1） 叶轮直径取池宽的80 % ，采用3.2m ，叶轮桨板中心点线速度分别采用：第一格取，第二格，第三格，第三格。桨板长度与叶轮直径之比取0.7，桨板长度为1.68 m ，桨板宽度取0.12 m。每根轴上桨板数为8块，内外侧各4块（装置尺寸见下图）。旋转桨板面积与絮凝池过水断面积之比为： 。为了防止水流短路,每格设四块挡板，尺寸为：宽高=0.2m1.2m，其面积与

28、絮凝池过水断面积之比为： 。总桨板面积与絮凝池过水断面积之比为： 7%+11.8%=19.8%，小于25%，满足要求。设浆板相对于水流的线速度等于浆板旋转线速度的0.75倍，则相对于水流的叶轮转速为： (r0为叶轮中心点的旋转半径)2）浆板所需功率计算：(以第1格为例)计算依据： (3-3-2)外侧浆板r1=1.68m，r2=1.8m；内侧浆板r1=0.74m，r2=0.86m.内外侧浆板各4块（因为：浆板宽比长=0.12/1.68<1,所以=1.1）：同理可得： P2=140.88W；P3=92.27W，P4=17.61W 机械絮凝池总功率为：设4台搅拌设备各配备一台电动机，每台电动机

29、功率为（取）：。选用型号为Y801-2小型三相鼠笼式异步电动机，额定功率为0.75KW。3）核算平均速度梯度G值和GT值（按水温计，水的动力粘度）：第一格为： 第二格为： 第三格为： 第四格为： 絮凝池平均速度梯度： ， 经核算：和值均较合适。4. 孔洞设计 第一格进水管管径取400 mm ，则进水流速为： ，满足平均经济流速要求。进水孔洞流速分别取：第一个孔洞取；第二个孔洞取；第三个孔洞取；第四个孔洞。则孔洞面积分别为：第一个孔洞为；第二个孔洞为 第二个孔洞为； 第三个孔洞为孔洞直径分别为： 第一个孔洞为； 第二个孔洞为第三个孔洞为；第四个孔洞为。5. 孔洞水损计算第一个孔洞为（孔洞局部水损

30、系数取）第二个孔洞为；第三个孔洞为；第四个孔洞为；故总水头损失为： 3.4沉淀设备的设计斜管/板沉淀池是根据浅池原理开发的一种沉淀池。在沉淀池的沉淀区内放置倾角为60°的斜管或斜板(斜管管径约2540毫米，长为8001000毫米。 斜板间距约100毫米)。因沉淀区分隔为许多区，沉淀面积和沉淀效率显著增加；同时，沉到管底或板面上的污泥将自动滑离沉淀区，解决了除泥问题。池型分三种：在斜管或斜板间水与污泥异向流动（水流从下向上），称为异向流，应用最广；水与污泥同向流动（水流从上向下），称同向流；水流水平向流过斜板间隙，称为横向流。斜管/板沉淀池具有停留时间短、沉淀效率高、节省占地等优点。适

31、用于流动性高粘度低的给水处理工艺设计中。斜管沉淀池与斜板沉淀池原理相似，但是管式比板式沉淀池的接触面积大，更容易冲洗及安装。综上，本次设计决定采用异向流斜管沉淀池，水从斜管底部流入，沿管壁向上流动，上部出水，泥渣由底部滑出。设计2座。如图1-1所示。斜管与水平面成60°角。放置于沉淀池中。原水经过絮凝池转入斜管沉淀池下部。水流自下向上流动，清水在池顶用穿孔集水管收集；污泥则在池底也用穿孔排泥管收集，排入下水道。斜管的内切圆直径d为30mm，长l为1000mm。颗粒的沉降速度 ，清水区沉速2.5mm/s 如图3-4-1 斜管沉淀池剖面图2） 每组设计水量该水厂处理水量10万吨每天，自用

32、水量5% 。2. 沉淀池尺寸设计1 清水区面积 式中： A为斜管沉淀池的表面积， m2 为表面负荷，m3/(m2·h)，根据给排水快速设计手册异相流一般采用9.011.0 m3/(m2·h)设计中，取10.0 m3/(m2·h)，即 q=10.0 m3/(m2·h)=0.0028m3/(m2·s)=2.8mm/s清水区有效面积 a) 沉淀池初拟面积斜管结构占用面积按3计，则 A=217.9×1.03=224 m2初拟平面尺寸 L1×B1=19.2m×11.6mb) 沉淀池建筑面积A建斜管有效长度L2计算： mm/s

33、 = 525mm考虑到管端紊流，积泥等因素，过渡区采用200mm。斜管总长为以上两者之和725mm，可以选用的l=1000mm的斜管。 斜管安装长度L2=l×cos60=1000×0.5=0.5m 考虑到安装间隙，长加0.07m，宽加0.1m 。 沉淀池长度L=L1+L2+0.07=19.2+0.5+0.07=19.707m，为方便施工取L=20m 。 沉淀池宽度B=B1+0.1=11.6+0.1=11.7m，为方便施工取B=12m。 A建=B×L=12×20=240m2c) 沉淀池池体高度 保护高h1=0.5m（一般0.3-0.5m） 斜管高度 h2=

34、 l×sin60 =1×0.866=0.87m 清水区高度h3=1.2m（一般采1.0-1.5m） 配水区高度h4=1.5m （一般大于1.5m） 池底穿孔排泥槽高h5=0.75m （本设计取用）则池体总高为 H=h1+h2+h3+h4+h5=0.5+0.87+1.2+1.5+0.75=4.62m3、复核管内雷诺数Re、弗劳德系数及斜管中停留时间t (1) 雷诺数Re 水力半径R=d/4=30/4=0.75cm 斜管内水流流速： V3=Q/（A×sin60）=0.61/（217.9×0.87）=0.32cm/s 当水温=20时，水的运动粘度=0.01cm

35、2/s Re=Rv3/=0.75×0.32/0.01=24500 根据给排水快速设计手册斜管沉淀池，设计满足要求。 （2）弗劳德系数 Fr=v2/Rg=0.322/（0.75×981）=1.39×10-4根据给排水快速设计手册斜管沉淀池要求数据在10-3 10-4范围内，合格。本设计满足要求。 （3）斜管中停留时间t t=l/v0=1000/3.20=312.5s=5.2min 一般停留时间为47min，设计满足要求。4、沉淀池进口穿孔花墙沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积式中: A2为孔口总面积 v为孔口流速m/s，一般取值不大于絮凝池的末端流速，在0.150.

36、20m/s范围内，本设计v4=0.15m/s A2=0.61/0.15=4.07m2每个孔口的尺寸定为15cm×8cm，则孔口数：N=A2/(0.15×0.08)=4.07/(0.15×0.08)=339.2，即340个孔 进水孔位置应该在斜管以下、沉泥区以上部位，进水孔排列成5排。5、集水系统沿池宽方向布置24条穿孔集水槽，为了施工方便槽底为平坡，集水槽中心距为：D=B/n=12/8=1.5m每槽集水量为：Qc0=0.61/24=0.025m3/s考虑池子的超载系数为20%，故槽中流量为：Qc=1.2Qc=1.2×0.025=0.031 m3/s对于矩

37、形槽,其最佳过流断面的宽深比为2,即b=2h.再由临界水深的计算公式可得槽宽为：bc=0.9×Qc0.4=0.9×0.0310.4=0.22m为了便于施工取bc=0.30m，槽内水流速度取vc=0.8m/s。 集水槽终点水深为hc=Qc/vcbc=0.031/(0.8×0.3)=0.13m为了便于施工取hc=0.15m，集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取0.05m，跌落高度取0.05m，槽的超高取0.15m。则集水槽总高:H1=hc+0.05+0.05+0.15=0.15+0.05+0.05+0.15=0.40m（2）孔眼计算 集水槽两侧开有圆孔以收集清水。1

38、) 所需孔眼总面积 式中： Q0为集水槽流量，m2/s； 为流量系数，取0.62；h为孔口淹没水深，取0.05m； 为所需孔眼总面积,m2 得 m2 b） 单孔面积，0=d2/4=3.14×0.032/4=0.0007m2孔眼个数，n0=/0=0.041/0.0007=60个则集水槽每边孔眼个数，n=n0/2=60/2=30 个图3-4-2集水槽断面c）出水渠24条集水槽汇入2条集水支渠，渠内流量为Qq=0.31m3/s。支渠内水流速度取vq=0.7m/s。按最佳过流断面计算渠宽为：bq=0.9×Qq0.4=0.9×0.310.4=0.56m为方便施工此处取0.6

39、m出水支渠的终点水深为：hq=Qq/vqb=0.31/(0.7×0.6)=0.74m为方便施工此处取0.8m出水渠起端水深取0.3m，考虑到集水槽水流进入出水渠时应自由跌落高度取0.05m，即集水槽应高于出水渠起端水面0.05，则集水渠总高度为： H2=0.05+hq=0.05+0.8 =0.85m两条出水支渠汇入出水总渠，总渠内流量为Qq总=0.61m3/s总渠内水流速度取vq总=0.6m/s。按最佳过流断面计算总渠宽为：bq总=0.9×Qq总0.4=0.9×0.610.4=0.74m为方便施工此处取0.9m出水总渠的终点水深为：hq总=Qq总/vq总b=0.6

40、1/(0.6×0.9)=1.12m为方便施工此处取1.2m总渠内设有出水管，取DN800mm钢管v出=4Qq总/D=4×0.61/(3.14×0.8)0.97m/s 出水的水头损失包括孔口损失、集水槽内的损失及集水槽出水的水头损失和出水渠内的水头损失。由于集水槽出水和出水渠出水的水头损失过小忽略不计。孔口损失： 为进口阻力系数，本设计取=2 v1= u×(2gh)0.5=0.61×(2×9.81×0.05)0.5=0.60m/s. h1=v12/2g=0.82/(2×9.81)×2=0.06m.集水槽内的

41、损失： h2=i×l i为槽内水力坡度， 本设计取i=0.01每条集水槽长l=（20-2）/3=6mh2=i×l=0.01×6=0.06m出水总水头损失： h=h1+h2=0.06+0.06=0.12m6.排泥设计 采用DN150穿孔排泥管，沿池宽（L=12m）横向铺设8条V形槽，两边槽宽0.75m，中间七条槽各宽1.5m，槽壁倾角50o，槽壁斜高0.75m，排泥管上装快开闸门。池体沿池宽两边竖向设有2个排泥渠，左右可同时排泥。其尺寸为：B×L=1.2m×0.3m3.5 滤池设计计算水的过滤是水澄清处理的最终工序，也是水质净化工艺所不可缺少的处

42、理过程。滤池选用V型滤池.V型滤池其优点：1、较好地消除了滤料表层、内层泥球，具有截污能力强，滤池过滤周期长，反冲洗水量小特点。可节省反冲洗水量4060%，降低水厂自用水量，降低生产运行成本。2、不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了滤料使用寿命，减少了滤池补砂、换砂费用。3、采用粗粒、均质单层石英砂滤料，保证滤池冲洗效果和充分利用滤料排污容量，使滤后水水质好。滤层水头损失：冲洗前的滤层水头损失采用1.8m反冲横扫强度1.8L/(s. m²) ，滤池采用单层加厚均质石英砂滤料，粒径0.96-1.35mm，不均匀系数1.2-1.6图3-5-1 V型滤池剖面示意图3.5.1 计算依

43、据1 设计数据：1）设计水量Q=×1.05=（水厂自用水量占6%），滤速V=14m/h。2）滤池冲洗时间见表2.3。3）总冲洗时间12min，冲洗周期T=48h，反冲横扫强度1.8L/(s·m2)一般为1.42.0 L/(s·m2)。3.5.2 设计计算1设计计算1）池体设计 a滤池工作时间T T=24t×24/T=240.2×24/48 = 240.1 = 23.9 h 式中未考虑排初滤水。表3-5-1 滤池冲洗时间冲洗强度（L/s·m2）冲洗时间（min）第一步（气冲）153第二步（气水同时冲洗）空气154水4第三步（水冲）45

44、1.2 滤池总面积 F=×23.9=366.1m²1.3 滤池的分格为了节省占地，选双格V型滤池，池底板用混凝土，单格宽=4m,单格长=8m,面积32m²，分为并列的6组，每组2座，共12座，总面积384m2。3.5.3 校核强制滤速v ，满足7m/hV20 m/h的要求。4.5.4 滤池高度滤池超高，滤层上的水深，滤料厚度，滤板厚度，滤板下布水区高度，则滤池总高。图3-5-2 V型滤池剖面图3.5.5 水封井的设计均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算:式中： 为水流通过清洁滤料层的水头损失，cm； 为水的运动黏度(/s)；20时为0.0101/s； g为重力加

45、速度，981cm/； 为滤料孔隙率，取0.5； 为与滤料体积相同的球体直径(cm)，根据厂家提供数据为0.1cm； 为滤层厚度，=100cm；为滤速，v=14m/h=0.39cm/s； 为滤料粒径球度系数，天然砂粒为0.750.8，取0.8。=180×0.0101/981×(1-0.5)/0.5·(1/0.8×0.1)·100×0.39=22.59cm根据经验，滤速为时，清洁滤料层的水头损失一般为，计算值比经验值低，取经验值的低限30 cm为清洁滤料层的水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失，忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开

46、始过滤式水头损失为：，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取滤料层上表面标高以上0.2 m 。设计水封井平面尺寸,堰底板比滤池底板低0.3m,水封井出水堰总高 ， 因为每座滤池过滤水量 = v·f=14×64=896m /h=0.25 m /s， 所以水封井出水堰上水头由 计算得 =/(1.84 ) =0.25/(1.84×2=0.17m 则滤池施工完毕，初次投入运行时，清洁滤料层过滤，滤池液面比滤料层高0.17+0.52+0.2=0.89m随时间的增加，过滤水损越来越大，正常过滤较清洁滤料层增加的水损为0.65m，则正常过滤时，通过调整出

47、水阀门的开启度，保证滤池液面比滤料层高0.17+0.52+0.2+0.65=1.54m，为留有余地，取1.6m。3.5.6 水反冲洗管渠系统a长柄滤头配水配气系统 长柄滤头安装在混凝土滤板上，滤板固定在梁上,滤板用0.05厚预制板，上面浇注0.08m厚混凝土层，滤板下的长柄部分浸没于水中,长柄上端有小孔，下端有竖向条缝，气水同时反冲洗时，约有2/3空气有上缘小孔进入，1/3空气由缝隙进入柄内，长炳下端浸没部分还有一个小孔，流进冲洗水，这部分气水在柄内混合后由长柄滤头顶部的条缝喷入滤层冲洗。 长柄滤头固定板下的气水室高度为0.70.9m，其中冲洗时形成的气垫层厚度为0.10.15m。 向长柄滤头

48、固定板下气水室配气的出口应该紧贴滤头固定板的底面，由配水干管向气水室配水的支管出口应该紧贴池底。 长柄滤头配气系统的滤帽缝隙与滤池过滤面积之比为1/80，每平方米的滤头数量为4964个。 冲洗水和空气同时通过长柄滤头的水头损失按产品的实测资料确定。 向长柄滤头配水配气系统气水室配气的干管的进口流速为5m/s左右；配气支管或孔口流速为10m/s左右。配水干管进口流速为1.5m/s左右；配水支管或孔口流速为11.5m/s。长柄滤头结构如图2.4所示 ：b.反冲洗用水量的计算： 反冲洗用水流量按水洗强度最小时计算，单独水洗时反冲洗强度最大为5L/(s·m2) Q反水=·f = 5

49、×64 =320L/s=0.32m3/sV型滤池反冲洗时,表面扫洗同时进行，其流量： =·f=0.0018×64=0.1152 m/s 水反冲洗系统的断面计算如下： 配水干管进口流速应为左右，配水干管的截面积A水干=Q/v水干=0.32/1.5=0.21m2 反冲洗配水干管用钢管，DN500，流速v=1.43m/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布水区。反冲洗水通过配水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。配水支管流速取，则配水支管的截面积为：A水支=Q/v水支=0.32/1=0.32m2 此即配水方孔总面积。沿

50、渠长方向两侧各均匀布置21个配水方孔，共42个，孔中心间距0.4m，每个孔口面积= 0.32/42=0.0076m2，每个孔口尺寸取0.087m×0.087m。 反冲洗用气量的计算 反冲洗用气量按气冲强度最大时的空气量计算， Q反气=q反气f=15×64=960L/s=0.96m3/s 配气系统的断面计算 配气干管进口流速为左右，则配气干管的截面积为：A气干=Q气干/v气干 =0.96/5=0.192m2 反冲洗配气干管用钢管，DN500，流速4.28m/s。反冲洗空气由反冲洗配气干管输送至气水分配取，由气水分配渠两侧的布气小孔配气到滤池底部布水区。布气小 孔紧贴滤板下缘，

51、间距与布水方孔相同，共计42个。 配气支管流速应为10m/s左右，则配气支管的截面积为：A气支=Q反气/v气支 =0.96/10=0.096m2 则每个布气小孔总面积为：A孔=Q孔/v孔=0.096/42=0.002m2 孔口直径d=（4×0.002/3.14）0.5=0.05m 反洗空气过孔流速为v=0.096×4/（3.1×42×0.052）=1.18m/s满足要求。 每孔配气量Q气孔=Q反气/42=0.96/42=0.02m3/s=72m3/h。 气水分配渠的断面设计 气水同时反冲洗时反冲洗水量为Q反气水=q水f=4×64=256L/s=

52、0.256m3/s 气水同时反冲时反冲洗用空气量为Q反气=q气f=15×64=960L/s=0.96m3/s 气水分配渠的气、水流速均按相应的配气、配水干管流速取值。则气水分配渠的断面积为A气水=Q反气水/v水干+Q反气/v气干=0.256/1.5+0.96/5=0.36m23.5.7 滤池管渠的布置 反冲洗管渠a 气水分配渠 气水分配渠起端宽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21个配水小孔和21个布水方孔，孔间距0.4m，共42个配气小孔和42个配水方孔，气水分配渠末端所需最小截面积0.317/42=

53、0.007末端截面积0.4m2，满足要求。图3-5-3 池内排水槽、气水分配渠 b 排水集水槽 排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5 m ，则排水集水槽起端槽高为 ，排水集水槽末端高为，底坡 I=(1.531.03)/L=0.5/8.0=0.0625 c 排水集水槽排水能力校核 由矩形断面暗沟（非满流，n = 0.013）计算公式校核集水槽排水能力。设集水槽超高0.3m，则槽内水位高，槽宽=0.4m，湿周X=b+2h=0.4 +2×0.73=1.86m2水流断面= b×h=0.4×0.73=0.292m2水力半径R=/X=0.292/1.86=0.157m水流速度

54、过流能力 3=·v=0.292×5.60=1.635/ s实际过水量： =+=0.32+0.1152=0.4352/ s过流能力=1.635/ s满足要求。 进水管渠 a进水总渠 滤池分为独立的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计，流速 取1.0m/s（一般0.81.2m/s），则强制过滤流量： Q强=（/3）×2=70000m3/d =0.81 m3/s进水总渠水流端面积：=/v=0.81/1.0=0.81m2取进水总渠宽1.0m，水面高0.81m。 b每座滤池的进水孔 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，供给反冲洗表扫用水，调节闸门的开启度,使其在反冲洗时的进水量等于表扫水用水量，孔口面积按口淹没出流公式：计算，其总面积按滤池强制过