给水处理厂课程设计

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中原工学院

课程设计说明书

能源与环境学院给水排水工程专业

设计题目某市某给水厂设计

学生姓名：

班级：

学号：

起止日期：

指导教师：

系主任：

目录

第一章设计背景基础资料

1.1工程设计背景

某市位于河南省近年来，由于经济的发展、城市化进程的加快和城市人民生活水平的提高，用水的需求不断增长，经市政府部门研究并上报请上级主管部门批准，决定新建一座给水处理厂。

1.2设计规模

该净水厂总设计规模为（10+M）×104m3/d（M为学生学号的个位数字）。征地面积约40000m2。

1.3基础资料及处理要求

1.3.1原水水质

原水水质的主要参数见表1。

原水水质资料

序号

项目

单位

数值

序号

项目

单位

数值

1

浑浊度

度

54.2

13

锰

mg/L

0.07

2

细菌总数

个/mL

280

14

铜

mg/L

0.01

3

总大肠菌群

个/L

9200

15

锌

mg/L

<0.05

4

色度

20

16

BOD5

mg/L

1.96

5

嗅和味

-

17

阴离子合成剂

mg/L

-

6

肉眼可见物

微粒

18

溶解性总固体

mg/L

107

7

pH

7.37

19

氨氮

mg/L

3.14

8

总硬度(CaCO3)

mg/L

42

20

亚硝酸盐氮

mg/L

0.055

9

总碱度

mg/L

47.5

21

硝酸盐氮

mg/L

1.15

10

氯化物

mg/L

15.2

22

耗氧量

mg/L

2.49

11

硫酸盐

mg/L

13.3

23

溶解氧

mg/L

6.97

12

总铁

mg/L

0.17

1.3.2地址条件

根据岩土工程勘察报告，水厂厂区现场地表层分布较厚的素填土层，并夹杂大量的块石，平均厚度为5米左右，最大层厚达9.4米，该土层结构松散，工程地质性质差，未经处理不能作为构筑物的持力层，为提高地基承载力及减少构筑物的沉降变形，本工程采用振动沉管碎石桩对填土层进行加固处理.桩体填充物为碎石，碎石粒径为2~5CM，桩径为400毫米，桩孔距为1M，按梅花形布置。

1.3.3气象条件

项目所在地，属暖温带、半湿润大陆季风气候，四季分明。春季干旱风沙多，夏季炎热雨集中，秋季凉爽温差大，冬季寒冷雨雪少。盛行风向：夏季南风，冬季东北风。

年平均气温14.0℃，最热月平均气温(7月份)27.1℃，最冷月平均气温(1月份)-0.5℃，平均日照时数2267.6小时，无霜期(年平均)214天，年平均降雨量627.5mm，年最大降雨量948.4mm，年最小降雨量248.2mm，年主导风向为NNE风和SSW风。最大风速28m/秒，年平均风速3.0m/秒，最大冻土深度2l0mm。

主导风向东北（01班）、西南（02班）、西北（03班）、东南（04班）。

1.3.4处理要求

出厂水水质指标满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）的相关要求

第二章给水处理厂方案设计

2.1水厂设计规模概况

某市位于河南省近年来，由于经济的发展、城市化进程的加快和城市人民生活水平的提高，用水的需求不断增长，经市政府部门研究并上报请上级主管部门批准，决定新建一座给水处理厂。该厂设计规模为立方米/天。

工程主要分为三大部分：

取水工程

输水工程

净水厂工程

2.2工艺设计流程

原水

静态混合器

折板反应池

斜管沉淀池

V型滤池

清水池

PAC

氯消毒

2.3配水井的设计计算

配水井的设计计算

2.3.1设计参数

配水井设计规模为Q=x1.05m/d=m/d=6562.5m/h

2.3.2设计计算

（1）配水井有效容积

配水井水停留时间取T=30s,则

配水井有效设为容积：V=QT=

配水井设计为矩形：设配水井有效设为水深H=5m，安全高度设计为0.4m，则实际高度为5.4m。宽B=3.2m长L=3.5m

则配水井应设计尺寸为V=HBL=5×3.2×3.5=56m﹥55m.符合要求

（2）进水管径

配水井进水管的设计流量为Q=6562.5m/h，查水力计算表知，当进水管管径D=1600mm时，（在小于范围内）。

（3）进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再由管道接入2座后续构筑物，每格后续构筑物的分配水量应为q=6562.5/2=3281.25m。

因单个出水溢流堰的流量为q=6562.5/2=3281.25m=911.46L/s，一般大于100L/s采用矩形堰，小于100L/s采用三角堰，所以，本设计采用矩形堰。

矩形堰的流量：

式中：—单个出水溢流堰的流量

—流量系数，0.3

—堰宽，取1.0m

则H=

(4)配水管管径

由前面计算可知，每个后续处理构筑物的分配流量为q=0.911m，查水力计算表可知，当配水管管径D时，v=0.805m/s（在小于范围内）。

2.4混凝设施

2.4.1加药

根据对原水水质等方面水温和PH等值的分析，选用的混凝剂为聚合氯化铝，混凝剂的投加浓度为10%。优点：净化效率高、用药量少、出水浊度低、色度小，过滤性能好，温度适应性高，PH值适用范围宽（PH=5~9）。操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本较低。采用计量泵湿式投加，不需要加助凝剂。

2.4.2混凝剂的投加量

混凝剂的投加量a=20mg/L，日处理水量Q=m³/d。

日投药量kg/d

2.4.3混凝剂的投加

混凝剂投加方法有干投和湿投，干投应用较少，本设计采用湿投。

2.4.4溶液池容积W与规格

日处理水量Q=(x1.05)m³/d=6562.5m³/h，调配次数n=3，混凝剂投加量a=20mg/L。

m³

溶液池采用混凝土结构，取有效水深H=1.4m，总深H=H+H+H=1.4+0.2+0.2=1.8m（H为保护高，取0.2m，H为贮渣深度，取0.2m）

溶液池采用矩形，单池尺寸为长（L）x宽（B）x高（H）=3.0x2.5x1.8=13.5m³。

溶液池有效容积为3.0x2.5x1.4=10.5，符合要求。

溶液池的数量设置为两个，以便交替使用。

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。沿地面接入药剂稀释用给水管DN80mm一条，于两池分设放水阀门，按1h放满考虑。

2.4.5溶解池容积W2与规格

W=0.3xW=0.3x10.5=3.15m³

溶解池一般采用正方形，其有效水深为1m，总深H=H+H+H=1.0+0.2+0.2=1.4m（H为保护高，取0.2m，H为沉渣高，取0.2m）

溶解池的规格为LxBxH=1.8x1.8x1.4

溶解池的有效容积为1.8x1.8x1.0=3.24m³>3.15，符合要求。

溶解池采用钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理，池底设0.02坡度，设DN100mm排渣管，采用硬聚氯乙烯管。给水管管径DN80mm，按10min放慢溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管

溶解池搅拌装置采用机械搅拌；以电动机驱动桨板搅动溶液。

2.4.6投加系统构成和药控制系统选型

固体药剂的湿式投加系统包括：药剂的搬运、调制、提升、储液、计量和投加。此外还需要考虑排渣等设施。

药剂的调制主要是进行稀释，以满足要求的浓度。

湿投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器投加和计量泵投加。

常用的计量设备有计量泵、转子流量计、孔口、浮杯。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。

2.4.7加药间及药库布置

A加药间

加药间应与药剂仓库毗连，并且靠近投药点。各种管线布置在管沟内，。为便于冲洗水集流，地坪坡度大于0.005，并坡向集水坑。

B药库布置

储存一月的药量则有总药量

G=

相对密度为1.3，则V=94.5/1.3=72.7m

药剂堆放高度为两米，则A=72.7/2=36.35m，考虑其他的因素，这部分所占要药品面积的40%，所以S=36.35x1.4=50.59m，长宽为8.5x6。内设电动单量悬挂起重机一台。

2.5混合设施

混合的主要作用，是让药剂迅速而均匀地扩散到水中，使其水解产物与原水中的胶体微粒充分作用完成胶体脱稳，以便进一步去除。按现代观点，脱稳过程需时很短，理论上只有数秒钟，在实际设计中，一般不超过2min。

对混合的基本要求是快速与均匀。“快速”是因混凝剂在原水中的水解及发生聚合絮凝的速度很快，需尽量造成急速的扰动，以形成大量氢氧化物胶体，而避免生成较大的绒粒。“均匀”是为了使混凝剂在较短的时间内与原水混合均匀，以充分发挥每一粒药剂的作用，并使水中的全部悬浮杂质微粒都能受到药剂的作用。

混合设备种类很多，但基本类型主要有机械和水力两种。本设计主要采用管式静态混合器。

管式静态混合器的处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备：具有高效混合、节约用药、设备小等特点，它是有两个一组的混合单原件组成，在不需要外力的情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达90-95%。

2.5.1设计流量

本设计采用两条进水管。

每个进水管的流量Q=m³/s

2.5.2设计流量

静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.0m/s，则管径为

=1000mm，采用钢管DN1000，则实际流速为V=1.16m/s

2.5.3混合单元数

按下式计算N2.36vD=

取N=3，则混合器的混合长度为：

L=1.1ND=1.1x3x1=3.3m

2.5.4混合时间

=2.84s

2.5.5水头损失

H=0.295m

2.5.6投药管流量

q=

2.6折板反应池

絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝体。目前国内使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝、栅条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。

絮凝池的类型及特点表

类型

特点

适用条件

隔板式絮凝池

往复式

优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便；

缺点：容积较大，水头损失较大，转折处钒花易破碎

水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者

回转式

优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便；

缺点：出水流量不宜分配均匀，出口处宜积泥

水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者；改建和扩建旧池时更适用

旋流式絮凝池

优点：容积小，水头损失较小；

缺点：池子较深，地下水位高处施工较难，絮凝效果较差

一般用于中小型水厂

折板式絮凝池

优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小；

缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价高

流量变化较小的中小型水厂

网格絮凝池

优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短；

缺点：末端池底易积泥

本设计采用折板絮凝池。

2.6.1设计参数

单池设计水量

水厂总设计规模为m³/d，折板絮凝池分为两个系列，每个系列设计水量为：

Q=

折板絮凝池每个系列设计成4组。折板絮凝池与斜管沉淀池合建，沉淀池也为两个。一个沉淀池宽24m。用三道墙将絮凝池分成四组。墙厚200mm，一个絮凝池宽5850mm。有效水深3.4m。设T=18min。所以一个系列容积V=QT=0.911x18x60=983.89m

一个系列池长L=983.89/（3.4x24）=12.05m

H=3.4+0.3+0.5=4.2m（0.3为超高，0.5为泥斗深度）

每组设计流量速度为q=m³/s

每组絮凝池分三个阶段，第一个阶段采用相对折板，第二个阶段采用平行折板，第三个哥阶段采用平行直板。折板布置采用单通道。每个阶段分为串联的两格。

折半采用如图所示，折宽采用500mm，夹角为90°，板厚60mm。

2.6.2设计计算

（1）第一段絮凝区

设通道宽为1.4m，设计峰速为0.34m³/s，则峰距

谷距

侧边峰距b=

侧边谷距b=

中间部分谷速

侧边峰速

侧边谷速

水头损失计算：

①中间部分

渐放段损失

渐缩段损失：

每格各有12格渐缩和渐放，所以每格的水头损失：

②侧边部分

渐放段损失：

渐缩段损失h

每格共有6个渐放与渐缩，所以

③进口及转弯损失，共有一个进口、2个上转弯和3个下转弯。上转弯水深H为0.7m，下转弯处水深H为1.2m。

进口流速：v取0.2m/s

上转弯流速：v=

下转弯流速：v

上转弯取1.8，下转弯及进口取3.0，则每格进口转变损失

h

④总损失

第一絮凝区总损失H

第一絮凝区停留时间T=

第一絮凝区平均

G=

（2）第二絮凝区

第二絮凝区采用平行折板，通道宽为1.8m，中间流速为0.15m/s

则平行间距b

每格有两个上转弯和三个下转弯，上转弯水深H为0.7m，下转弯水深H为1.2m。

上转弯速度v

下转弯速度v=

转弯损失h=1.8x

每个弯道水头损失h=

每格有24格弯道

所以每格弯道总损失h

第二絮凝区总损失H=2h=2x0.03758=0.07514m

第二絮凝区总耗时T=

第二絮凝区平均G=

（3）第三絮凝区

采用平行直板，平均流速取v=0.11m/s，通道宽为2.30m。

水头损失：共1个进口及5个转变，流速采用0.11m/s，则单格损失为

h总水头损失H=2h=0.0222m

停留时间T=

速度梯度G=

（4）各絮凝段主要指标如下表

絮凝段

絮凝时间（min）

水头损失（m）

G（s）

GT值

第一絮凝区

第二絮凝区

第三絮凝区

4.07

4.23

6.69

0.25436

0.03758

0.0222

100.61

48.24

22.83

2.46x10

1.22x10

0.92x10

合计

14.99

0.31414

57.23

4.6x10

2.7斜管沉淀池

采用上向流斜管沉淀池，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。斜管材料采用厚0.4mm蜂窝六边形塑料板，板的内切圆直径d=25mm。斜管倾角

斜管区由六边形截面的蜂窝状斜管组件组成，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。

2.7.1已知条件

斜管沉淀池也设置两组，每组设计流量Q=0.911m/s。液面上升流速v=3.5mm/s，颗粒沉降速度u=0.4mm/s。沉淀池有效系数。

2.7.2设计计算

（1）清水区净面积A=

（2）斜管部分面积A=

为了配水均匀，斜管部分平面尺寸（BxL）=11.5x24，使进水区沿24m长一边布置。该边长度与絮凝池宽度相同。

（3）管内流速v:v=

考虑到水量波动，采用v=5mm/s。

（4）管长l

①有效管长l

根据u和v值，按图的l/d=32,则l=32d=32x25=800mm

②过渡段长度l采用l=200mm。

③斜管总长L=l+l=200+800=1000mm

（5）池宽调整

池宽B=B+Lcos=11.5+1x0.5=12m

钢管支承系统采用钢筋混凝土柱、小梁及角钢架设。

（6）复核雷诺数Re

根据管内流速v=5mm/s和管径d=25mm，查表的雷诺数Re=31。

（7）管内沉淀时间t

t=L/v=1000/5=200s=3.33min

（8）池高H

斜板区高度H=Lsin=1x0.866=0.9m；

超高采用0.3m；

清水区高度采用1.0m；

配水区高度（按泥槽顶记）采用1.5m；

排泥槽高度为0.8m；

有效池深=1.5+0.9+1.0=3.4m

总高H=+0.8+0.3=3.4+0.8+0.3=4.5m

（9）进口配水

进口采用穿孔墙配水，穿孔流速0.1m/s。

（10）集水系统

采用淹没孔集水槽，共8个，集水槽中距为1.1。

（11）排泥系统

采用穿孔排泥管，V形槽边与水平角成角，共设8个槽，槽高，排泥管上装快开闸门。

（12）其他

有关进水穿孔墙、集水系统及排泥管的计算，与一般平流式沉淀池或澄清池相同.

2.8V型滤池

V型滤池是快滤池的一种形式，因为其进水槽形状呈V字型而得名，也叫军博滤料滤池（其滤料采用均质滤料，即均粒径滤料）、六阀滤池（各种管路上有六个主要阀门）。

V型滤池构造简图

主要参数如下：

设计流量Q=x1.05=m/d，滤速v=10m/h。

冲洗强度L/(s)

冲洗时间（min）

第一步（气冲）

15

3

第二步（气水同时冲洗）

空气

15

4

水

4

第三步（水冲）

5

5

总冲洗时间12min，即0.2h；

反冲横少强度1.8L/(s；

冲洗周期T=48h。

2.8.1池体设计

（1）滤池工作时间

=24-th

（式中未考虑排放初滤水）

（2）滤池面积F

滤池总面积F=

（3）滤池的分格

查表，为节省占地，选双格型滤池，池底板用混凝土，单格宽B3.5m，长L，面积42m，分为并列2组，每组4座，一共8座。每座面积84m。总面积672m。

（4）校核强制滤速

满足要求

（5）滤池高度的确定

滤池超高H=0.3m

滤层上的水深H

滤料厚度H1.0m

滤板厚度H0.13m

滤板下布水区高度H

则滤池总高度H=0.9+0.13+1.0+1.5+0.3=3.83m

（6）水封井的设计

滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径0.95～1.35㎜，不均匀系数1.2～1.6。

均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算：

H——水流通过清洁滤料层的水头损失,cm；

V——水的运动黏度，cm,20℃时为0.0101cm;

g——重力加速度,981cm/s;

m——滤料孔隙率;取0.5;

d——与滤料体积相同的球体直径，㎝，根据厂家提供数据为0.1㎝

l——滤层厚度，cm，l=100cm;

v——滤速，㎝/s，v=10m/h=0.28cm./s;

——滤料粒径球度系数，天然砂粒为0.75～0.8，取0.8.

所以

x=16.22cm

根据经验，滤速为8~10m/h时，清洁滤料层的水头损失一般为30~40cm。计算值比经验值低，取经验值的底限30cm为清洁滤层的过滤水头损失。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始过滤时，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，水封井的出水堰顶标高与滤料层高相同。

设计水封井的平面尺寸为2mx2m，堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰总高

H+H

因为每座滤池的过滤水量

Q

所以水封井出水堰堰上的水头由出矩形堰的流量公式Q=1.84bh计算得：

h==0.16m

则反冲洗完毕，清洁滤池层过滤时，滤层液面比滤料层高0.16+0.52=0.68m

2.8.2反冲洗管渠系统

（1）反冲洗用水流量Q的计算

反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算。单独水洗时反冲洗强度最大，为5。

Q

V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量

Q

（2）反冲洗配水系统的断面计算

配水干管进口流速应为1.5m/s左右，配水干管的截面积

A

反冲洗配水干管用钢管，DN600，流速1.49m/s。反冲洗水由反洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠低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。

配水支管流速或孔口流速为1~1.5m/s左右，取则配水支管的截面积

A

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

每个孔口尺寸取0.1m×0.1m。反冲洗过孔流速：

满足要求

（3）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流量计算，这是气冲的强度为

Q

（4）.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

反冲洗配气干管用钢管，DN600，流速4.3。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。反冲洗用空气通过配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

每个布气小孔面积

A

孔口直径为

d

每孔配气量为

（5）气水分配渠的断面设计

对气水分配渠断面面积要求最不利条件发生气水同时反冲洗时，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

气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量

Q

气水分配渠的气、水流速均按相应的配水、配气干管流速取值。则气水分配干渠的截面积

2.8.3滤池管渠布置

（1）反冲洗管渠

a.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0.6m，末端截面积0.4m。两侧沿程各布置20个配水方孔和20个配气小孔，孔间距0.6，共40个。气水分配渠末端所需最小截面积为0.48/40=0.012<末端截面积0.4m，满足要求。

b.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=H1+H2+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

式中为气水分配渠末端高度。

底坡

c.排水集水槽排水能力校核

集水槽超高0.3m，则槽内水位高，槽宽b。

湿周

水流段面积A

水力半径R=

水流速度

v=R

过流能力Q

实际过水量Q,满足要求

（2）进水管渠

a.进水总渠

8座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0.8～1.2m/s，则强制过滤流量为：

Q=（/7）x2=45000m

进水总渠水流断面积为：

F=Q/v=0.521/1=0.521m

进水总渠宽0.8m，水面高0.66m。

b.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，中间进水孔孔口设自动调节闸板，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。

孔口总面积按孔口淹没出流公式Q=0.64A计算。其总面积按滤池强制过滤水量计，孔口两侧水位差取0.1，则孔口总面积

A

中间孔口面积按表面扫洗水量设计：

A

孔口宽B，高

两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积为：

A

孔口宽B，高

c.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=5m，宽顶堰与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5m。堰上水头由矩形堰的流量公式得：

==0.147m

d.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，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽。

滤池配水渠宽=0.5m,渠高1m，渠总长等于滤池总宽，则渠长=7m。当渠内水深为=0.6m时，末端流速为（进来的浑水由分配渠中段向渠两侧进小孔流去，每侧流量为）：

满足滤池进水管渠流速的要求。

e.配水渠过水能力校核

配水渠的水力半径

R

水力坡降

渠内水面降落量

因为，配水渠最高水位为<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=0.025m，间隔0.15m,间隔0.15m，每槽共计80个。则单侧V型槽表扫水出水孔总面积

A

取V型槽底部的高度低于表扫水出水孔0.15m。

根据潜孔出流公式，其中应为单格滤池的表扫水流量。则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面

反冲洗时的排水集水槽大的堰上水头矩形堰的流量公式求得，其中为集水槽长，，Q为单个滤池反冲洗流量

Q

所以：

V型槽倾角45°，垂直高度1m，壁厚0.05m。

反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面的高度为：

1-0.15-m

反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面的高度为：

1-0.15-=0.35m

2.8.4冲洗水的供给——选用冲洗水箱供水

（1）冲洗水箱到滤池配水系统的管路水头损失

反冲洗配水干管用钢管，DN600，管内流速1.44m/s，1000i=4.21，布置管长总计60m。

则反冲洗总管的沿程水头损失为：

反冲洗配水干管主要配件及局部损失系数值见下表

配件名称

数量/个

局部阻力系数

90°弯头

DN600闸阀

等径三通

水箱出口

4

8

4

4

4x0.6=2.4

8x0.06=0.48

4x1.5=6

4x0.5=2

10.88

则冲洗水塔到滤池配水系统的管路损失

（2）滤池配水系统的水头损失

a.气水分配干渠内的水头损失按最不利条件，即气水同时反冲洗时计算。此时渠上部是空气，下部是反冲洗水，按矩形暗管（非满流，n=0.013）计算。

气水同时反冲洗时Q：则气水分配渠内水面高为

水力半径为R

水力坡降为：

渠内水头损失为：

b.气水分配干渠底部配水方孔的水头损失

气水分配干渠底部配水方孔水头损失按淹没出流公式计算，其中为，为配水方孔总面积。由反冲洗配水系统的断面计算部分内容可知，配水方孔的实际总面积为。则

c.反冲洗经过滤头的水头损失为≤0.22m（有厂家产品样本及相关技术参数值决定），气水同时通过滤头时增加的水头损失

d.气水同时通过滤头时增加的水头损失Δh

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%，则长柄滤头中的水流速度为：

通过滤头时增加的水头损失为：

则滤池配水系统的水头损失为：

（3）砂滤层水头损失

滤料为石英砂，容重，水的容重，石英砂滤料层膨胀前的孔隙率，滤料层膨胀前的厚度。则滤料层水头损失为：

（4）富裕水头取1.5m，则反冲洗水箱底高出排水槽顶的高度

H

水塔容积按一座滤池冲洗水量1.5倍计算

2.8.5反洗空气的供给

（1）长柄滤头的气压损失

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

长柄滤头采取网状布置，约55个/。则每座滤池共计安装长柄滤头：

n=55×84=4620个

每个滤头的通气量为：1.26x1000/4620=0.27L/s

在该气体流量下的压力损失最大为：

（2）气水分配渠配气小孔的气压损失

反冲洗时气体通过配气小孔的流速为：

压力损失按孔口出流公式计算。式中，为孔口流量系数，取0.6；为孔口面积，；为压力损失，mm水柱；为重力加速度，；为气水流量，；为水的相对密度，

则气水分配渠配气小孔的气压损失

（3）配气管道的总压力损失

a.配气管道沿程压力损失

反冲洗空气流量计1.26，配气干管用钢管，DN500，流速7m/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：

式中：——空气压力，kPa；

——长柄滤头距反冲洗水面的高度，m，=1.5m。

则反冲洗时空气管内的气体压力

空气温度按考虑，查表，此时的空气管道的摩阻为

则配气管道的局部压力损失

b.配气管道的局部压力损失

主要管件及局部阻力系数见下表

表3-3

配件名称

数量/个

局部阻力系数

90°弯头

5

5×0.7=3.5

闸阀

3

3×0.25=0.75

等径三通

2

2×1.33=2.66

∑

6.91

当量长度的换算公式：

式中：——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

则局部压力损失为：

配气管道的总压力损失

（4）气水冲洗室中的冲洗水水压

=(4.307-1.40-0.06-0.09)=27.05kPa

本系统采用气水同时反冲洗，对气压要求最不利情况发生气水同时反冲洗时。此时要求鼓风机或储气罐调压阀出口的静压力为

式中为输气管道的压力总损失，；为配气系统的压力损失，，；为气水冲洗室中的冲洗水水压，，为富余压力，4.9

所以要求鼓风机或储气罐调压阀出口静压

=2.33+3+0.13+27.05+4.9=37.41kPa

(5)设备选择

根据气水同时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40m，风压，电动机功率，再用一备，正常工作鼓风量共计80m

2.9加氯间的设计与平面布置

2.9.1已知条件

处理水量Q=x1.05=m/d=6562.5m/h，清水池最大投加量为1.0mg/L。

2.9.2设计计算

（1）清水池加氯量

Q

（2）每天储氯量

G

（3）氯瓶的数量

采用容量为500kg的氯瓶，氯瓶外形尺寸为：外径600mm，瓶高1800mm。氯瓶自重146kg，公称压力2MPa。氯瓶采用2组，每组10个，1组使用，1组备用，每组使用周期约为24d。

2.9.3加氯设备的选择

（1）加氯设备包括自动加氯机、氯瓶和自动检测与控制装置等。

选用ZJ-Ⅱ型转子真空加氯机2台，1用1备，每台加氯机加氯量为0.5～9kg/h。加氯机的外形尺寸为：宽×高=330mm×370mm。加氯机安装在墙上，安装高度在地面以上1.5m，两台加氯机之间的净距为0.8m。

（2）加氯控制

根据余氯值，采用计算机进行自动控制加氯量。

2.9.4厂区布置

本厂所在地的主导风向为东北风，加氯间靠近滤池和清水池，设在水厂的西南部。

2.9.5加氯间和氯库

采用加氯间与氯库合建的方式，中间用墙分隔开，但应留有供人通行的小门。加氯间平面尺寸为：长3.0m，宽9.0m；氯库平面尺寸为：长12.0m，宽9.0m。加氯间与氯库的平面布置见下图。

2.10清水池的设计计算

已知设计水量

设计计算过程如下:

2.10.1设计参数：

清水池的有效容积可按供水量的考虑，在此取

因此清水池有效容积

2.10.2设计计算：

（1）清水池的有效容积

（2）设计2组

则单个清水池的有效容积：=7500

取清水池的有效水深，则

每座清水池的面积

取清水池的宽度，则

清水池长度，设计中取为63m

则清水池的实际有效容积为：

取清水池超高，则

清水池总高

（3）进水管

采用二根铸铁管，按平均时水量计算，则：

=0.868m/s

查水力计算表得采用DN700铸铁管，相应流速（在之间）

（4）出水管

出水管采用二根铸铁管，按平均时流量乘以1.2~1.4的系数确定，在此取1.3，则

查水力计算表采用铸铁管DN800，相应流速

（5）溢水管

，管端为喇叭口，管上不设阀门，为了防止爬虫等进入，设网罩。

（6）排水管

按2h内排空，排水管内水流速度为1.5m/s。

D=

选取管径DN1000mm的排水管。便于排空清水池，采用2％坡度并设排水集水坑。

（7）布水墙和水位监测

为使布水均匀，特设置布水墙和水位监测设备，以根据城市管网需求来控制清水池中的水位

（8）排泥设施

清水池底设的穿孔排泥管一根

（9）导流墙

在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，保持氯气与水的接触时间不小于30min，每座清水池内设置2条导流墙，间距为10.0m，将清水池分成3格，在导流墙底部每格1.0m设置0.1×0.1m的过水放空，使清水池清洗时方便。

（10）检修孔

在清水池底部设置圆形检修孔2个，直径为1200mm。

(11)通气管

为了使清水池内空气疏通，保证水质新鲜，在清水池顶部设置通气孔，通气孔共12个，每格设置4个，通气管的管径为200mm，通气管伸出地面的高度高低错落，便于空气疏通。

(12)覆土厚

清水池顶部应有0.5～1.0m厚的覆土，并加以绿化。此处覆土厚度为1.0m。

2.11相关管路设计

2.11.1沉淀池与滤池之间

沉淀池与滤池之间的距离为10m,设计管道中的流速

则水流出沉淀池的管道直径为D，取1100mm。则管道中实际流速为v，在0.6-1.0m/s之间，符合要求

则水流入V型滤池的管道直径为，取600mm。则管道中实际流速为，在0.6-1.0m/s之间，符合要求

2.11.2V型滤池与清水池之间

V型滤池与清水池的距离为10m,设计管道中的流速v

则水流出V型滤池的管道直径为，取350mm。则管道中实际流速为v=，在2.0-2.5m/s之间，符合要求

则水流入清水池的管道直径为D，取700mm。则管道中实际流速为，在2.0-2.5m/s之间，符合要求

第三章净水厂的总体布置设计计算

3.1工艺流程布置设计

净水厂工艺流程布置时必须考虑下列主要原则：

1流程力求最短，避免迂回重复，使净水过程中的水头损失最小。构筑物应尽量靠近，即沉淀池应尽量紧靠滤池，二级泵站尽量靠近清水池，但各构筑物之间应留出必要的施工和检修间距。

2构筑物布置应注意朝向和风向。净水构筑物一般无朝向要求，但滤池的操作廊、二级泵站、加药间、化验室、检修间、办公楼等则有朝向要求，尤其散发大量热量的二级泵房对朝向和通风的要求更应注意，布置时应使符合当地最佳方位，尽量接近西南向布置。

3考虑近远期协调。在流程布置时既要有近期的完整性，又要求有分期的协调性，布置时应避免近期占地过早过大。

本设计水厂常规处理构筑物的流程布置采用常见的直线型布置，依次为配水井、分流隔板式混合槽、上向流式斜管沉淀池、V型滤池、清水池。从进水到出水整个流程呈直线，这种布置具有生产管线短、管理方便、有利于日后逐组扩建等优点。

3.2平面布置设计

当水厂的主要构筑物的流程布置确定以后，即可进行整个水厂的总平面设计，将各项生产和辅助设施进行组合布置。

本设计本着按照功能分区集中，因地制宜，节约用地的原则，同时考虑物料运输、施工要求以及远期扩建等因素来进行水厂的总平面设计。平面布置具体如下：

首先，将综合办公用房、食堂、传达室等建筑物组合为一区，称为生活区。生活区设置在进门附近，便于外来人员的联系，使生产系统少受外来干扰。

其次，将维修车间、车库、仓库、管配件堆场、中央控制室和二泵站及配电等，组合为一区，称为维修区。由于维修区占用场地较大，堆放配件杂物较乱，所以设计时与生产系统分开，成为一个独立的区块。

最后，将化验室和常规处理构筑物与深度处构筑物、水厂排泥水处理构筑物分开。这样便于管理。远期预留地作为绿化用地。

序号

名称

面积

序号

名称

面积

综合办公用房

食堂

化验室

传达室

维修车间

堆场（管配件）

车库

中央控制室

仓库

二泵站及配电

3.3水厂管线设计

厂区管线一般包括：给水管线、排水（泥）管线、加药和厂内自用水管线、动力电缆、控制电缆等。后两者不属于本设计的设计范畴。

3.3.1给水管线

给水管线包括原水管线、沉淀水管线、清水管线和超越管线。给水管道采用铸铁管，布置方式为埋地式。

3.3.2厂内排水

厂内生活污水与雨水采用分流制，雨水就近排入水体；污水排入城市下水道。

生产废水（沉淀池排泥水及滤池反冲洗水）出路：沉淀池排泥水经排泥槽汇集排入排泥池进行泥处理，具体在排泥水处理处进行详述；滤池反冲洗水集中排入回收水池，上清液经回收泵送回原水配水井再次进行处理，底部沉泥由回收水池的放空管直接排入厂区下水道。

3.3.3加药管线

加药、加氯管线做成浅沟敷设，上做盖板。加药管采用硬聚氯乙烯管；氯气管采用无缝钢