净水厂设计计算说明书

1、课程设计计算说明书课题名称水质工程学净水厂课程设计学院（系）建筑工程学院管理与市政工程系专 业给水排水工程学 号学生姓名2010年7月3日至2009年7月17日共2周一、设计目的及任务1.目的 城市给水处理设计室给水工程课程教学环节之一，其目的在于加深理解所学的知识，培养学生运用所学的理论和技术知识分析和解决实际工程设计问题的初步能力，使学生在设计、运算、绘图、查阅资料设计手册及使用设计规范等基本技能上得到初步训练和提高，初步树立技术经济意识。2.任务 根据所给的资料和设计要求进行系统设计，并对主要构筑物或设备的工艺尺寸进行计算，确定平面布置和高程布置，最后绘制出系统图、平面布置图和高程图，并

2、简要写出一份设计说明书和工艺计算书，给出设备清单和材料清单。二、水厂总体设计 水厂厂址的选择，应符合城镇总体规划和相关专项规划，并根据下列要求综合确定： 1.给水系统布局合理； 2.不受洪水威胁； 3.有较好的废水排除条件； 4.有良好的工程地质条件； 5.有便于远期发展控制用地的条件； 6.有良好的卫生环境，并便于设立防护地带； 7.少拆迁，不占或少占良田； 8.施工、运行和维护方便。 水厂总体布置应结合工程目标和建设条件，在确定的工艺组成和处理构筑物形式的基础上进行。平面布置和竖向设计应满足各构筑物的功能和流程要求；水厂附属建筑和附属设施应根据水厂规模、生产和管理体制，结合当地实际情况确定

3、。三、给水处理厂的设计规模及流程选择1.根据室外给水设计规范（GB50013-2006）可知： 水处理构筑物的设计水量，应按最高日供水量加水厂自用水量确定。 水厂自用水率应根据原水水质、所采用的处理工艺和构筑物类型等因素通过计算确定，一般可采用设计水量的5%-10%。当滤池反冲洗水采取回用时，自用水率可适当减小。 本设计水厂最高日供水量为Q1=20×104 m3/d，滤池反冲洗水采取回用，水厂自用水系数取5%。 水厂自用水量Q2=20×104×5%=1.0×104 m3/d 则给水处理厂处理规模为Q=Q1+Q2=21.0×104 m3/d2.给

4、水处理厂的主要构筑物拟分为2组，2组平行设置，同时运行，每组处理规模为10.5×104 m3/d。处理后的水符合国家的生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）。3.根据室外给水设计规范（GB50013-2006）规定： 水处理工艺流程的选用及主要构筑物的组成，应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求，经过调查研究以及不同工艺组合的实验或参照相似条件下已有水厂的运行经验，结合当地操作管理条件，通过技术经济比较综合研究确定。 由上可得，给水处理工艺流程的选取取决于原水水质和用户对水质的要求（即处理后水质的要求），在水质分析资料中，最大浑浊度不大于3000NTU，其分析水质项目除细

5、菌数和大肠菌群（可在工艺后期消毒去除）均符合饮用水标准，根据给水排水设计手册第3册城镇给水（第二版）的表6-5，本设计采用混凝、沉淀、过滤后消毒的地面水常规处理工艺。 成都市岷江水系地处南方，年均气温较高，故在具体的水处理构筑物选型设计时，不考虑低温低浊时处理效果。 给水处理厂采用常规的水处理工艺，原水由一级泵站加压后经压力输水管道，进入厂区进行水质净化处理。结合我国城市供水2000年规划对供水水质的要求有所提高的情况，经过技术、经济综合比较，参考吉林市第三供水厂，采用的工艺流程如下图所示：图1四、取水头的设计1.取水构筑物选择 根据室外给水设计规范（GB50013-2006）规定： 取水构筑

6、物的型式，应根据取水量和水质要求，结合河床地形及地质、河床冲淤、水深及水位变幅、泥沙及漂浮物、冰情和航运等因素以及施工条件，在保证安全可靠的前提下，通过技术经济比较确定。 取水构筑物在河床上的布置及其形状的选择，应考虑取水工程建成后，不致因水流情况的改变而影响河床的稳定性。 根据规范规定并结合本设计资料，采用河床式固定取水构筑物，集水井与泵房合建。2.取水头的计算a.采用固定式取水头。 取水头部设计要点： 1）应选择合理的外形和较小的体积； 2）进水口流速应根据水中漂浮物、水生物、冰凌、河水流速、取水量、清理格栅条件等因素决定； 3）应结合当地施工条件，施工力量和施工方法，考虑便于施工的形式。

7、 由于箱式取水头采用混凝土结构，能防止冰凌、泥沙的冲击，且进水面积大，因此本设计采用棱形箱式取水头。取水头在侧面开设进水孔，每侧开设2个进水孔，共4个进水孔。取水头分成两格。取水头侧面进水孔下缘距河床的高度不得小于0.5m；侧面进水孔上缘在设计最低水位下的深度不得小于0.3m。取水头示意图如下图所示：图2b.格栅设在取水头进水孔上，用来拦截水中粗大的漂浮物及鱼类。 格栅面积按下式计算： 式中 F0进水孔或格栅的面积，m2； Q进水孔的设计流量，m3/s； v0进水孔设计流速，当江水有冰絮时，采用0.1-0.3m/s；无冰絮时采用0.2-0.6m/s； K1栅条引起的面积减少系数， ，b为栅条净

8、距，一般采用30-120mm；s为栅条厚度（或直径），一般采用10mm； K2格栅阻塞系数，采用0.75。 水流通过格栅的水头损失一般采用0.05-0.1m。 进水孔的设计流量Q=21.0×104m3/d=2.43m3/s。本设计取v0=0.4m/s，栅条净b=50mm，则： 进水孔总面积为：，每个进水孔面积为：。进水孔尺寸采用：B1×H1=1.6m×1.5m；格栅尺寸选用：B×H=1760mm×1660mm（标准尺寸）。c.自流管设计 进水自流管不宜少于两条，当一条管道停止工作时，其余管道的通过流量应满足事故用水要求。设计流速不宜小于0.6m

9、/s，以免泥沙沉积，发生淤积现象；设计流速也不宜过大，以免水头损失过大，增加集水间和泵房的深度。 当一条管线冲洗或检修时，管中流速允许达到1.5-2.0m/s。 本设计设置2条平行自流管，采用钢管。每条自流管设计流量为q=Q/2=2.43/2=1.215m3/s。管中流速取v=0.9m/s，则自流管管径为： 本设计采用2条DN1300mm的钢管作为自流管，管内实际流速为0.92m/s，满足正常供水要求。事故用水量Q=70%Q=70%×2.43=1.701m3/s，此时只用一根自流管，管内流速为1.28m/s，满足要求。五、一泵站的设计1.集水井 集水井与取水泵房合建。集水井水下部分分

10、为进水室、格网和吸水室，集水井顶面设操作平台。操作平台上安装用以起吊闸门、格网等设备的装置。 根据安全运行、检修和清洗、排泥等要求，进水室用隔墙分为可独立工作的两格。在进水室与吸水室之间的隔墙前后设置平板格网，用以拦截水中细小的漂浮物。 平板格网的面积可按下式计算： 式中 F1平板格网的面积，m2； Q通过格网的流量，m3/s； v1通过格网的流速，一般采用0.2-0.4m/s； K1网丝引起的面积减少系数，b为网眼尺寸，mm；d为金属丝直径，mm； K2格网阻塞后面积减少系数，一般采用0.5； 水流收缩系数，一般采用0.64-0.80。 通过平板格网的水头损失，一般采用0.1-0.2m。 本

11、设计取v1=0.3m/s，b=5mm，d=2mm，设计流量Q=2.43m3/s，取水流收缩系数=0.80，则： 平板格网总面积为： 共设置8个格网，每个格网所需要的面积为4.96m2。进水部分尺寸为B1×H1=2.0m×2.5m，面积为5m2。平板格网尺寸选用B×H=2130mm×2630mm（标准尺寸）。2.取水泵房 取水泵房内设置4台取水泵，3用1备。取水泵流量按最高日平均时流量进行设计，则单台泵流量为。 水泵扬程采取估算。在本设计水处理工艺流程中，各构筑物之间水流均为重力流。整个水厂只有一泵站提供能量，一泵站所提供的压力损失在所有水处理构筑物的局部

12、水头损失以及各构筑物之间连接管的沿程水头损失上。a.各个处理构筑物局部水头损失的估算 处理构筑物中的水头损失与构筑物型式和构造有关，估算时结合给水工程（第四版）和城市与村镇给水工程进行估算。估算结果如下：构筑物名称水头损失估算值配水井0.15m管式静态混合器0.4m絮凝池0.4m沉淀池0.3m滤池2.5m 各个处理构筑物的局部水头损失之和为h1=0.15+0.4+0.4+0.3+2.5=3.75m。b.连接管沿程水头损失的估算 各构筑物之间的连接管断面尺寸由流量和流速决定。连接管水头损失根据给水工程（第四版）和城市与村镇给水工程进行估算。估算结果如下：连接管段水头损失估算值配水井至管式静态混合

13、器0.2m管式静态混合器至絮凝池0.1m絮凝池至沉淀池0.1m沉淀池至滤池0.4m滤池至清水池0.4m 则各个连接管的沿程水头损失之和为h2=0.2+0.1+0.1+0.4+0.4=1.2m 则从配水井至清水池的总水头损失估算为： h=h1+h2=3.75+1.2=4.95m 则一泵站水泵扬程应满足将水提升到配水井液面高度的要求。假设一泵站水泵的净扬程为12m，水泵吸、压水管水头损失估算为2m，安全水头取2m，则一泵站水泵扬程粗估为H=12+2+2=16m。 根据已知泵的流量和扬程，查给水排水设计手册第11册常用设备（第二版），选用型号为24SA-28单级双吸离心清水泵4台，3用1备。泵的参数

14、如下表：型号流量Q（m3/h）扬程H（m）转速n（r/min）轴功率（kw）电动机功率（kw）效率（%）气蚀余量（NPSH）r（m）24SA-28320021960196250898.1六、配水井的设计净水厂内共设2套系统，每套系统内设2组处理构筑物。整个水厂设置一座配水井。1.设计参数 设计流量Q=21.0×104 m3/d=145.83m3/min，水力停留时间T=4.0min。2.设计计算 配水井有效容积 V=Q×T=145.83×4.0=583.32m3 配水井平面尺寸 A=L×B=10m×6m=60m2有效水深 H=V/A=583.3

15、2/60=9.722m，取H=10m，超高0.5m，则井深为10.5m。配水井实际水力停留时间为T=4.11min。为了使配水均匀，配水井分成2格。配水井设置DN1200mm的溢流管一根，溢流水位10m；并设置DN1000mm的放空管一根；配水井出水管采用两条DN1200mm钢管。 配水井平面布置见下图所示：七、给水处理构筑物设计及计算（一）混凝剂配置和投加1.设计参数 设计流量Q=21.0×104 m3/d=8750 m3/h=2.43 m3/s 根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选碱式氯化铝（PAC）为混凝剂，采用计量泵湿式投加，碱式氯化铝含量Wb=10%。 武汉市某

16、一水厂水质及混凝剂投加量资料如下：原水浊度混凝剂浓度最小投加量最大投加量500-2000NTUPAC10%20.4 mg/L62.8 mg/L 结合以上资料，混凝剂最大投加量取a=40mg/L，每天调制药剂次数n=3次。2.设计计算（1）溶液池容积W1 溶液池是配制一定浓度溶液的设施。通常用耐腐泵或射流泵将溶解池内的浓药液送入溶液池，同时用自来水稀释到所需浓度以备投加。 溶液池容积按下式计算：式中 W1溶液池容积，m3； Q处理的水量，m3/h； a混凝剂最大投加量，mg/L； c溶液浓度，一般取5%-20%（按商品固体重量计）； n每日调制次数，一般不超过3次。 本设计处理的水量Q=8750

17、 m3/h，混凝剂最大投加量a=50mg/L，溶液浓度c=10%，1天调制次数n=3，则溶液池容积为：，取W1=28m3 溶液池分三格，二用一备，交替使用。所以药剂溶液池的每格有效容积为14 m3，有效高度2m，超高0.5m，每格实际尺寸为 L×B×H=2.7m×2.7m×2.5m。置于室内地面上。 溶液池实际有效容积W=2.7×2.7×2 m3=14.58 m3,满足要求。（2）溶解池容积W2 溶解池一般建于地面以下以便于操作，池顶一般高出地面约0.2m左右。溶解池容积W2按下式计算： W2=（0.2-0.3）W1 式中W1为溶液池

18、容积。 取溶解池容积为溶液池容积的0.3倍，即： W2=0.3W1=0.3×28 m3=8.4 m3 溶解池与溶液池格数相同，也分为三格，两用一备，交替使用。单格有效容积4.2 m3,有效高度取1.5m，超高0.3m，设计尺寸为1.8m×1.8m×1.8m。池底坡度采用2.5%。（3）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。 搅拌设备查给水排水工程快速设计手册第4册给水排水设备，选用的搅拌设备型号及规格如下表：型号搅拌池规格B×B（m）池深H（m）桨叶直径D（mm）桨板深度L（mm）h1（mm）h（mm）E（mm）电动机功率（kw）重

19、量（kg）BJ-7502.0×2.01.57501200100330-0.55200图3设置BJ-750搅拌机3台，2用1备。溶解池置于地面以下，池顶高出室内地面0.2m，以便于操作。溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。（4）溶液池鼓风设备 为了保证溶液稀释过程中混合均匀，溶液池需要设置鼓风设备。 溶液池空气供给强度取5L/(m2 s) 则溶液池鼓风量=5L/(m2 s)×7.29m2=36.45L/s=2.19m3/min，考虑安全系数为1.2，则 溶液池所需鼓风量=1.2×2.19m3/min=2.62 m3/min，输气管长取9m，经计算鼓风机出口所

20、需压力应大于23.28kPa。查给水排水工程快速设计手册第4册给水排水设备，选择3台TSC-100罗茨鼓风机，2用1备。每台转速720r/min，轴功率2.73kw，电动机功率4kw，升压24.5kPa时，鼓风量3.33m3/min。 溶解池和溶液池材料都采用钢筋混凝土，内壁粘贴聚氯乙烯板。搅拌设备及管配件等也应注意防腐，采取相应的防腐措施。（5）药剂仓库 药剂仓库与加药间合建在一起，根据室外给水设计规范（GB50013-2006）规定：混凝剂的固定储备量，应按当地供应、运输等条件确定，宜按最大投加量的7-15d计算。其周转储备量应根据当地具体条件确定。药库的储备量按最大投药量的15天用量计算

21、，每天需药量M=21.0×104×103×40×10-6 kg/d=8400 kg/d=8.4t/d，堆高1.5m，通道系数采用1+50%=1.5，则仓库面积=（8.4×15×1.5）/1.5=126m2。 在仓库内设有磅秤，用人力手推车投药，同时尽可能考虑汽车运输方便，留有1.5m宽的过道，药库与加药间合建，平面尺寸为18m×6.71m，见加药间平面布置图所示： 1溶解池；2提升泵；3溶液池；4搅拌机；5计量泵；6鼓风机；7值班室；8计算机控制室；9仓库。图4（6）计量设备 混凝剂的投加方式有多种分类，按混凝剂的状态分干投

22、和湿投；按混凝剂投加到原水中的位置有泵前投加和泵后投加之分；在溶液投加中按药液加注到原水中的动力来源有重力投加和压力投加之分。 本设计混凝剂投加方式采用湿式投加，泵后投加，压力投加。设置三台隔膜计量泵，两用一备。 单台投加量为600L/h，查给水排水设计手册第11册常用设备（第二版），选用J-ZM630/1.6隔膜计量泵三台，两用一备。隔膜计量泵的参数为：流量630L/h，排出压力0.8-1.6MPa，泵速126次/min，电动机功率1.5kw，进出口直径25mm，重量240kg。（7）混凝剂投加 混凝剂投加过程： 加药采用数学模拟自动投加系统，即加药系统以原水流量、浊度作为前馈信号，比例调节

23、投药量，以沉淀池出水浊度作为后馈信号，对加药量进行微调，构成原水浊度与沉淀池出水浊度组成的前馈后馈闭环调节控制。（二）混合1.混合设备 混合设备的基本要求是，药剂与水的混合必须快速均匀。混合设备种类较多，我国常用的归纳起来有三类：水泵混合；管式混合；机械混合。本设计采用管式静态混合器。由于水处理构筑物分2组同时运行，故需设置2组管式静态混合器。2.设计计算 每组混合器处理水量为10.5×104 m3/d=1.215 m3/s 一级泵站至絮凝池连接管中允许流速为1.0-1.2m/s，水流速度取1.07m/s，则管式静态混合器直径为 查给水排水工程快速设计手册第4册给水排水设备，选择2组

24、GW-1200管式静态混合器，设3节混合单元体，即n=3，安装长度L=6000mm。混合设施与后续处理构筑物的距离越近越好，尽可能采用直接连接方式，最长距离不宜超过120m。混合时间一般为10-20s。本设计混合器距离絮凝池15m，混合时间为12s。 静态混合器水头损失一般小于0.5m。水流过静态混合器的水头损失为： 式中 n混合单元体个数； Q混合器处理水量（m3/s）； D管道直径（m）。 则 根据Q=1.215 m3/s=4375 m3/h，查水力计算表可得，两条DN1200输水管，1000i=0.992。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，且投药管上多出开

25、孔，使药液分布均匀。（三）网格絮凝池设计 絮凝设备的基本要求是，原水与药剂经混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体。絮凝池形式较多，但主要可分为两大类，即水力絮凝反应设施和机械絮凝反应设施。结合设计资料，对比各种类型絮凝池的优缺点，本设计采用网格絮凝池。1.设计参数 网格絮凝池单池处理的水量以1.0-2.5万m3/d较合适，以免因单格面积过大而影响效果。本设计絮凝池采用半地下式钢筋混凝土结构，设置2组，每组设2池。 每池设计流量Q=0.608m3/s。絮凝时间一般宜为12-20min，本设计絮凝时间取13min，池有效水深H0=4.2m。2.设计计算（1）絮凝池有效容积V V=Q&

26、#215;t=0.608×13×60 m3=474.24 m3（2）絮凝池的有效面积A1 A1=V/ H0=474.24/4.2m2=112.91 m2（3）絮凝池单格竖井的平面面积 根据室外给水设计规范（GB50013-2006），水流经每格竖井的流速v1取0.12m/s，由此得单格竖井面积： f=Q/ v1=0.608/0.12 m2=5.07 m2 设计每格为正方形，边长采用2.25m，因此每格面积为5.0625 m2，由此得分格数为： n= A1/f=112.91/5.0625=22.30，采用25格。（4）絮凝池池高 絮凝池有效水深为4.2m，取超高0.3m，排泥

27、槽深度取0.6m，得池的总高度为： H=4.2+0.3+0.6=5.1（m）（5）过水洞流速与过水洞尺寸 根据室外给水设计规范（GB50013-2006）规定： 絮凝池过网和过孔流速应逐段递减，分段数宜为三段，流速分别为： 过网流速：前段0.30-0.25 m/s；中段0.25-0.22 m/s。 竖井之间孔洞流速：前段0.30-0.20 m/s；中段0.20-0.15 m/s；末段0.14-0.10 m/s。 本设计絮凝池分为三段，其中1-6格为前段，7-15格为中段，16-23格为末段。过水洞流速v2按照进口0.30 m/s递减到出口0.10 m/s计算，上孔上缘在最高水位以下，下孔下缘与

28、排泥槽口平齐。 竖井之间孔洞尺寸A2=Q/v2式中 Q絮凝池设计流量（m3/s）；v2各段孔洞流速（m/s）。 每格的孔洞尺寸与位置见下表：（6）竖井内网格的布置 本设计絮凝池分为3段，1-6格为前段，安放密网格，网格孔眼尺寸为80mm×80mm，采用板条宽度35mm的厚塑料板条拼装而成，网格层距0.6m，水过网孔流速v3前=0.25-0.30m/s；7-15格为中段，安放疏网格，网格孔眼尺寸为100mm×100mm，采用板条宽度为35mm的厚塑料板条拼装而成，网格层距0.7m，水过网孔流速v3中=0.22-0.25m/s；16-23格为末段，不安放网格。a.前段 网格的孔

29、眼尺寸为80mm×80mm，网格层距0.6m，取v3前=0.27m/s，净空断面A3=Q/v3前=0.608/0.27m2=2.25 m2 每个网格的孔眼数为： n前=2.25/0.082=352（个） 每个竖井的最大网格层数为，设置3层网格，6格共计18层16层。b.中段 网格的孔眼尺寸为100mm×100mm，网格层距为0.7m，取v3中=0.23m/s，净空断面A4=Q/v3中=0.608/0.23 m2=2.64 m2 每个网格的孔眼数为： n中=2.64/0.102=264（个） 每个竖井的最大网格层数为，设置1层网格，9格共计9层8层。c.末段 末段不安放网格。

30、（7）絮凝池流程 絮凝池流程如下图：图5（8）絮凝池的长和宽 每套系统内设2个网格絮凝池，絮凝池的布置见下图：图6 图中水流流过竖井的顺序如数字所标。(1)、(3)表示每个竖井中网格的层数。 絮凝池的内隔墙厚0.2m，不含外墙厚，则： 絮凝池长=2.25×5+0.2×4=12.05（m） 絮凝池宽=2.25×5+0.2×4=12.05（m） 每个絮凝池长为12.05m，宽为12.05m。从絮凝池到沉淀池的过渡区净宽1.5m。（9）内部水头损失计算a.前段 前段网格的水头损失为： n=18，1为网格阻力系数，取1.0，则： 前段孔洞水头损失为： 2为孔洞阻

31、力系数，取3.0，则： b.中段 计算公式同上，则 c.末段 不设网格。 孔洞的水头损失为： 则单个网格絮凝池总水头损失为：（10）各段的停留时间 前段： 中段： 末段： 总停留时间（11）GT值校核 速度梯度 当T=20，=1×10-3Pas 絮凝池总平均速度梯度为： ，在104-105范围之内。 各段G值与值均满足要求。（12）排泥系统 排泥周期由时间控制，前段、中段和末段采用5根穿孔排泥管和快开排泥阀，单侧排泥至排泥渠中，最后汇入厂区排泥系统。 穿孔排泥管池内部分长12.05m，孔眼采取等距布置，排泥均匀度取0.5，查给水排水设计手册第3册城镇给水（第二版）得，Kw=0.72。

32、孔眼直径取d=30mm，孔口面积f=0.00071m2,取孔距s=0.4m，孔眼数目m=L/s-1=12.05/0.4-1=29 孔眼总面积w0=29×0.00071=0.02059 m2 穿孔管断面面积w=w0/ Kw=0.02059/0.72 m2=0.02860 m2 穿孔管直径 取穿孔排泥管直径为200mm，以防堵塞。孔眼向下与中垂线成45°角两侧交叉排列。过渡区的泥流入沉淀池被排出。（四）上向流斜管沉淀池设计1.设计参数 给水处理厂共设置2组水处理构筑物同时运行，每组设2个上向流斜管沉淀池，沉淀池与絮凝池合建在一起。 每个上向流斜管沉淀池设计流量为Q=10.5&#

33、215;104/2m3/d=0.608m3/s 根据室外给水设计规范（GB50013-2006）规定： 斜管沉淀区液面负荷应按相似条件下的运行经验确定，可采用5.0-9.0m3/（m2h）（1.4-2.5mm/s）； 斜管区管径为30-40mm；斜长为1.0m；倾角为60°； 斜管沉淀池的清水区保护高度不宜小于1.0m；底部配水区高度不宜小于1.5m； 本设计上向流斜管沉淀池的表面负荷取q=2.0mm/s；采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚0.4mm，内切圆直径（边距）d=35mm，斜长为1.0m，倾角为60°。2.设计计算（1）沉淀池面积 沉淀池清水区面积为： A=Q/q

34、式中 A-沉淀池清水区面积（m2）； Q -沉淀池流量（m3/s）； Q -沉淀池表面负荷m3/（m2h）。 A=0.608/2.0×10-3m2=304 m2 沉淀池与絮凝池建在一起，考虑沉淀池与絮凝池宽度配合，池宽采用B=12.05m，并由此边进水，则： 有效池长L= A/B=304/12.05m=25.23m 增加0.5m的无效长度面积，斜管结构占用面积按照3%计算，则： 实际沉淀池总面积为： A=（12.05+0.5+304×1.03）m2=325.67m2 沉淀池总长 L=A/B=325.67/12.05m=27.03m（2）沉淀池高度 采用池超高0.3m，清水区

35、高度1.2m，配水区高度1.6m。斜管区高度h=1×sin60°=0.87m，穿孔排泥斗槽高0.8m，则： 池子总高度H=0.3+1.2+0.87+1.6+0.8=4.77m（3）沉淀池配水 沉淀池采用穿孔花墙配水，其穿孔流速小于0.08-0.10m/s；为防止絮凝体破碎，孔口流速不宜大于0.15-0.20m/s，且一般要求不大于絮凝池出口流速。取穿孔流速v=0.09m/s。 洞口总面积 A=Q/v=0.608/0.09m2=6.76 m2 每个洞口尺寸定为10cm×10cm，则洞口数为：6.76/0.102=676个，取678个。 穿孔花墙布于配水区1.6m的范

36、围内，孔共分为6层，每层113个；进水孔口位置应在斜管区以下，沉淀区以上。（4）沉淀池出水 沉淀池采用穿孔集水槽集水，集水槽的中距一般为1-1.5m。沿池长方向布置20条穿孔集水槽，两边为2条集水渠，为施工方便槽底平坡。 集水槽中心距为：L=L/n=27.03/20m=1.35m 每个集水槽流量q=Q/15=0.608/20 m3/s=0.0304 m3/s 考虑池子的超载系数20%，故： 槽中流量q0=1.2q=1.2×0.0304 m3/s=0.0365 m3/sa.槽中水深H2 槽宽 b=0.9q00.4=0.9×0.03650.4 m=0.239 m，取0.24m。

37、 起点槽中水深 H1=0.75b=0.75×0.24 m=0.18 m 终点槽中水深 H2=1.25b=1.25×0.24 m=0.3 m 为便于施工制作，槽中水深统一按H2=0.3m计。b.槽的高度H3 集水采用穿孔集水槽，孔口淹没深度取0.05m，跌落高度取0.08m，槽的超高取0.10m，则： 集水槽总高度H3=（H2+0.05+0.08+0.10）m=0.53 mc.孔眼计算 由公式可求所需孔眼总面积。 式中 q0 集水槽流量（m3/s）； 流量系数，取0.62； h 孔口淹没水深（m），此处为0.05m； w孔眼总面积（m2）。 所以 采用d=35mm孔眼，则：

38、单孔面积 孔眼个数，取62个，集水槽双侧开孔，每边的孔眼个数为： n=n/2=82/2=31（个） 孔眼中心间距d.集水渠计算 每条集水渠的流量为Q/2=0.304 m3/s，集水渠中流速为0.6m/s。 考虑到20%的超载系数，则每条集水渠流量为Q0=1.2×0.304 m3/s=0.3648 m3/s 集水渠宽度=0.9×0.36480.4 m=0.60 m 集水渠水深=（1.2×0.304）/（0.6×0.6）m=1.01m 考虑到集水槽水流进集水渠时应自由跌水，跌落高度取0.08m，即集水槽底应高于集水渠水面0.08m。同时考虑到集水槽顶与集水渠

39、顶相平，则集水渠总高度为： H=1.01+0.08+0.57=1.66（m） 沉淀池出水部分的水头损失包括孔口水头损失和集水槽水头损失。 孔口水头损失 式中 孔口阻力系数，取2.0；v1孔口流速（m/s）； 设计时流量考虑到20%的超载系数，实际运行时单条集水槽流量为0.0304 m3/s，每条集水槽共设孔眼62个。 则孔口流速 则h1=2.0×0.512/19.6=0.0265（m） 集水槽水深0.3m，则集水槽流速v2=0.42m/s，槽内水力坡度取0.01，集水槽长为10.85m，则： 集水槽水头损失h2=il=0.01×10.85m=0.1085m 沉淀池出水部分的

40、总水头损失为h=h1+h2=0.0265m+0.1085m=0.135m（5）沉淀池排泥系统计算 根据给水排水设计手册第3册城镇给水（第二版）：穿孔排泥管之间的间距当池底为平底时，中心距采用1.5-2.0m；当池底斜向穿孔管的横坡与池底的交角大于30°时，管中心的间距可以不受限制。 采用穿孔管排泥，沿池长27.03m方向共设15根穿孔排泥管，10个V形排泥槽，槽高0.8m，顶宽1.802m，底宽0.202m，槽边倾角约为45°。排泥管中心间距1.802m，排泥管上安装快开排泥阀，每天排泥一次，单侧排泥至集泥渠中，再汇入厂区排泥系统。排泥管有效长度12.05m，输泥管长1m，

41、穿孔排泥管作用水头为4.27m。a.穿孔管直径 孔眼采用等距布置，排泥均匀度即首端与末端积泥比取0.5，查给水排水设计手册第3册城镇给水（第二版）得Kw=0.72。取孔径d=30mm，孔口面积f=0.00071m2，取孔距s=0.4m，孔眼数目为： m=L/s-1=12.05/0.4-1=29（个） 孔眼总面积w0=29×0.00071=0.02059 m2 穿孔管断面面积w=w0/ Kw=0.02059/0.72 m2=0.02860 m2 穿孔管直径 取直径为200mm，以防堵塞。孔眼向下与中垂线成45°角两侧交叉排列。b.集泥渠和排泥管计算 集泥渠长25m，宽0.7m

42、，高1.2m。 穿孔排泥管直径200mm，其断面面积作用水头4.27m，取沿程阻力系数=0.03，管长12.05m，局部阻力系数：进口=0.5，出口=1.0，闸阀=0.15，弯头=0.72。=2.37。则流量系数为： 排泥流量为： 总排泥量为q总=10q泥=10×0.126 m3/s=1.26 m3/s（考虑絮凝池与沉淀池不同时排泥） 排泥管采用钢筋混凝土圆管，取管径为DN1000，查水力计算表得，v=2.12m/s，水力坡降i=4.5，充满度h/D=0.70。（6）设计校核a.雷诺数Re 斜管内的水流速度为： 式中v斜管内的水流速度（m/s）； 斜管安装角度，一般采用60°

43、;-75°； 设计中取=60°，则： 雷诺数 式中R水力半径（cm），R=d/4=35mm/4=8.75mm=0.875cm 水的运动黏度（cm2/s）； 设计中当水温t=20时，水的运动黏度=0.01 cm2/s，则： ，满足设计要求。b.弗劳德数Fr Fr介于1×10-5-1×10-4之间，满足设计要求。c.斜管中的沉淀时间 式中l斜管长度（m）； 设计中取=1.0m，则：t2=1.0/0.0023 s=434.8 s=7.25 min 根据给水排水设计手册第3册城镇给水（第二版）：沉淀时间T一般在4-8min之间，满足要求。d.斜管沉淀池的总停留时

44、间 （7）上向流斜管沉淀池计算草图 根据上面的计算结果，绘制上向流斜管沉淀池示意图，如下图所示：图7 网格絮凝池与上向流斜管沉淀池建在一起，平面布置见图6。（五）V型滤池设计 滤池型式的选择，应根据设计生产能力、运行管理要求、进出水水质和净水构筑物高程布置等因素，结合厂址地形条件，通过技术经济比较确定。 本设计采用V型滤池，V型滤池是快滤池的一种形式，因其进水采用形状呈V字型的进水渠而得名，也叫均质滤料滤池。V型滤池的基本形式是由法国得利满（Degremont）公司开发的一种重力式快滤池，其主要特点如下： 1）恒水位等速过滤。滤池出水阀随水位变化不断调节开启度，使池内水位在整个过滤周期内保持不

45、变，滤层不出现负压。当某单格滤池冲洗时，待滤水继续进入该格滤池作为表面扫洗水，扫洗时并不加重滤池负担。使其他各格滤池的进水量和滤速基本不变； 2）采用均质石英砂滤料，滤层厚度比普通快滤池厚，截污量也比普通快滤池大，故滤速较高，过滤周期长，出水效果好； 3）V型进水槽（冲洗时兼作表面扫洗布水槽）和排水槽沿池长方向布置，单池面积较大时，有利于补水均匀，因此更适用于大、中型水厂； 4）承托层较薄； 5）反冲洗采用水冲洗、气冲洗和表面扫洗相结合的方式，提高了冲洗效果，并且冲洗水仅为常规冲洗水量的1/4，大大节约了清洁水的使用量； 6）冲洗时，滤层保持微膨胀状态，避免出现跑砂现象； 7）V型滤池可以设置

46、液位变送器、出水自动控制阀等先进设备，过滤和反冲洗运行的全过程均由计算机控制，易于实现自动化操作。 因此，V型滤池是一种滤速较高、生产能力强、节水经济的滤池。1.设计参数 设计流量为21.0×104m3/d，本设计共有2套系统平行运行，每套系统滤池设计流量为： Q=21.0×104m3/d/2=10.5×104m3/d 每套系统设置2组滤池，每组滤池设计流量为： Q1=Q/2=10.5×104m3/d/2=52500 m3/d=2187.5 m3/h=0.608 m3/s 根据室外给水设计规范（GB50013-2006）规定： 滤池滤速及滤料组成的选用，

47、应根据进水水质、滤后水水质要求、滤池构造等因素，通过试验或参照相似条件下已有滤池的运行经验确定。其中均匀级配粗砂滤料正常滤速为8-10m/h，强制滤速为10-13m/h。 本设计滤池滤速取v=10m/h，强制滤速13m/h。 采用先用空气反冲，然后用气-水同时反冲，最后再用水反冲的操作方式。 第一步气冲冲洗强度q气1=15L/（m2s）；第二步气-水同时反冲洗强度q气2=15L/（m2s），q水1=3L/（m2s）；第三步单独水冲强度q水2=5L/（m2s）；表面扫洗用滤前水，冲洗强度取q表水=1.9L/（m2s）。第一步气冲时间t气=3min，第二步气水同时反冲洗时间t气水=4min，第三步

48、单独水冲时间t水=5min，全程都进行表面扫洗。冲洗时间共计t=12min=0.2h，冲洗周期T=36h。2.设计计算（1）平面尺寸计算 式中 F每组滤池所需面积（m2）； Q滤池设计流量（m3/h）； n滤池分组数（组）； v设计滤速（m/h）。 设计中取v=10m/h，n=2，则： 单座滤池面积 式中 f单座滤池面积（m2）； N每组滤池座数（座）。 查给水排水设计手册第3册城镇给水（第二版），滤池总过滤面积为150-250m2时，滤池个数N取4，则： 选用双格型滤池，采用双排布置。每套系统分2组，每组4座滤池，2套系统共16座滤池，滤池底板用混凝土。 一般规定V型滤池的长宽比为2：1-4

49、：1，滤池长度一般不宜小于11m，滤池中央气、水分配渠将滤池宽度分成两半，每一半的宽度不宜超过4m。 单座滤池的实际面积f=B×L 式中 f-单座滤池的实际面积（m2）； B单座滤池池宽（m）； L单座滤池池长（m），一般采用11m。 设计中取滤池长L=12.0m，宽B=5.0m，长宽比为2.4：1，在2：1-4：1范围之内。 f=5.0×12.0 m2=60 m2 正常过滤时实际滤速 式中 v-正常过滤时滤池的实际滤速（m/h）； Q1一组滤池的设计流量（m3/h）。Q1=4375/2 m3/h=2187.5 m3/h v=2187.5/（4×60）m/h=9.

50、11 m/h 一座滤池冲洗时其他滤池的滤速： ，在10-13m/h范围之内。（2）进水系统1.进水总渠 式中 H1进水总渠内水深（m）； B1进水总渠净宽（m）； v1进水总渠流速（m/s），一般采用0.8-1.2m/s。 设计中取H1=1.0m，v1=0.8m/s，进水总渠流量Q按强制过滤时流量计算。 表面扫洗水量Q表=1.9×60m3/s =0.114m3/s 则Q=（0.608+0.114）m3/s=0.722 m3/s B1=0.722/（0.8×1.0）m=0.90m2.气动隔膜阀的阀口面积 由进水总渠侧壁开三个孔，进水总渠的浑水通过进水孔进入滤池。中间的进水孔为

51、主进水孔，设置气动隔膜阀，两侧的方孔为表面扫洗进水孔。滤池过滤时三个孔均开启；滤池反洗时，关闭中间的进水气动隔膜阀，两侧的方孔正常打开，进水量为表面扫洗水量。 本设计滤池表面扫洗强度取1.9L/（m2s），滤池面积为60m2，则表面扫洗水量Q表=1.9×60m3/s =0.114m3/s，设计时考虑到当一个滤池反冲洗时其他滤池滤速均为强制滤速，则当有一个滤池反冲洗时，其他3个滤池处理水流量为Q强=0.608/3 m3/s=0.203 m3/s。则强制过滤时每个滤池应能达到0.203m3/s的进水流量，其中两侧的方孔进水流量为0.114m3/s，中间的进水孔进水流量为0.089 m3/

52、s。 孔口面积按孔口淹没出流公式计算，孔口两侧水位差取0.10m，则三个孔口总面积为： 则中间的进水孔面积为两侧的进水方孔面积为 在中间的进水孔设置气动隔膜阀，则气动隔膜阀的阀口面积为0.10m2。 气动隔膜阀阀口处的水头损失为： 式中气动隔膜阀阀口处的局部阻力系数，设计中取=1.0，v2=0.089/0.10 m/s=0.89m/s，则： 3.进水堰堰上水头 为了保证进水稳定性，进水总渠引来的浑水经过进水堰进入每座滤池内的配水渠，再经过滤池内的配水渠分配到两侧的V型槽。 进水堰的堰板宜设计为可调式，以便调节单池进水量，使各池进水量相同。进水堰与进水总渠平行布置，与进水总渠侧壁相距0.5m。

53、堰上水头为： 式中 h2堰上水头（m）； m薄壁堰流量系数，一般取0.42-0.50； b堰宽（m）。 设计中取m=0.45，b=3m，则： 进入每座滤池的浑水经过进水堰溢流至配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽。滤池配水渠宽0.8m，高1.2m，渠总长等于滤池总宽，渠长5m，配水渠内流速为0.8-1.2m/s。4.V型进水槽 式中 h3V型进水槽内水深（m）； Q3进入V型进水槽的流量（m3/s）； V3V型进水槽内的流速（m/s），一般采用0.6-1.0m/s； V型槽夹角，=45°-50°。 本设计每座滤池设两个V型进水槽，则强制过滤时Q3=0.203/2

54、m3/s=0.102 m3/s，取v3=0.6m/s，=45°，则： V型槽斜面与池壁的倾斜度为45°，垂直高度1.3m，壁厚0.05m。5.V型槽扫洗小孔 V型槽在滤池过滤时处于淹没状态，V型槽底部开有水平布水孔，表面扫洗水经此布水。布水孔沿槽长方向均匀布置，内径一般为20-30，过孔流速2.0m/s左右，孔中心一般低于用水单独冲洗时池内水面50-150mm。 式中 Q4表面扫洗流量（m3/s）； q表水表面扫洗水强度L/（m2s），一般采用1.4-2.3L/（m2s），本设计取q表水=1.9L/（m2s）； A1小孔总面积（m2）； 孔口流量系数； d小孔直径（mm）； n2小孔数目（个）。 设计中取=0.62，则： 取小孔直径d=30mm，则： 个，取78个，每个V型槽上设置39个。则小孔间距=12/39m=0.30m 验算小孔流速v4 （3）反冲洗系统1.气、水分配渠 气、水分配渠的功能是在过滤时收集滤后清水，在冲洗时沿池长方向分布冲洗空气和冲洗水。渠上部设有一排配气小孔，下部设有一排配水方孔。进气干管管顶宜平渠顶，冲洗水干管管底宜平渠底。 对气、水分配渠断面