五万方给水厂设计计算书

五万方给水厂设计

计算书

目录

第一章设计原始资料

第二章设计水量与工艺流程的确定

第一节设计水量计算

第二节给水处理流程确定

第三章给水处理构筑物与设备型式选择

第一节加药间

第二节配水井

第三节混合设备

第四节絮凝池

第五节沉淀池

第六节滤池

第七节消毒方法

第四章净水厂工艺计算

第一节加药间设计计算

第二节配水井设计计算

第三节混合设备设计计算

第四节往复式隔板絮凝池设计计算

第五节平流式沉淀池设计计算

第六节V型滤池设计计算

第七节消毒和清水池设计计算

第八节二级泵站

第五章水厂平面布置和高程布置计算

V第一节水厂平面布置

第二节水厂高程布置计算

第三节净水管道水力计算

第四节附属建筑物

第五节净水厂绿化与道路

第六章净水工艺自动化设计

第一章设计原始资料

一、地理条件:地形平坦,稍向西倾斜,地势平均标高22m（河

岸边建有防洪大堤）o

二、水厂位置占地面积：水厂位置距离河岸200m,占地面积

充分。

三、水文资料：河流年径流量3.76-14.82亿立方米，河流主

流量靠近西岸。

取水点附近水位:五十年一遇洪水位:21.84m;

百年一遇洪水位:23.50m;

河流平常水位：15.80m;

河底标高：10m。

四、气象资料及厂区地址条件：全年盛行风向：西北；全年雨

量：平均63mm;冰冻最大深度1m。厂区地基：上层为中、轻砂质

粘土，其下为粉细沙，再下为中砂。地基允许承载力：10-⑵/n?。

厂区地下水位埋深:3-4m。地震烈度位8度。

五、水质资料:浊度:年平均68NTU,最高达3000NTU;PH直

7.4-8.6;水温:4.5-2L5C;色度：年平均为1—3度;臭味土腥

味；总硬度：123.35mg/LCaCCh;溶解氧:年平均10.81mg/L;Fe:年

平均0.435mg/L,最大为0.68mg/L;大肠菌群：最大723800个/mL,

最小为24600个/mL;细菌总数：最大2800个/mL,最小140个/

mLo

六、水质、水量及其水压的要求：

设计水量：根据资料统计，当前在原地下水源继续供水的情况

下,每天还需5万立方米。

水质:满足现行生活饮用水水质标准。

水压:二级泵站扬程按50米考虑。

第二章设计水量与工艺流程的确定

第一节设计水量计算

水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量

进行设计，并以水质最不利情况进行校核。水厂自用水量主要用于

滤池冲洗和澄清池排泥等方面。城镇水厂自用水量一般采用供水

量的5%—10%,本设计取5%,则设计处理量为：

44333

2=(1+a)Qd=(1+5%)X5X10=5.25XI0mId=2187.5/n/h=0.61m/s

式中:Q-----水厂日处理量；

a——水厂自用水量系数，一般采用供水量的5%—10%,本设

计取5%;

33

Qd----设计供水量（m/d），为5万m/do

第二节给水处理流程确定

给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有

关。本设计以地表水为水源，为满足现行生活饮用水水质标准，-

般采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。

经技术经济比较确定的净水工艺流程如下：

目-----►>F=i--------►<202M--------►0Q--------►*

,迎主

।»---->----►

，主"4,一"RKM

第三章给水处理构筑物与设备型式选择

第一节加药间

一、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，池顶宜高出地面0.20m左右，以减

轻劳动强度,改进操作条件。

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，因此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。

二、混凝剂的选用与投加

1、混凝剂的选用

混凝剂选用：碱式氯化铝[Aln(OH)mC13n-m],最大投药量为

30mg/Lo

2、混凝剂的投加

本设计采用自动投药设备/-ZM630/1.6,一用一备。

三、加氯间

设计加氯间时,须按以下要求进行设计：

(1)加氯间靠近滤池和清水池，以缩短加氯管线的长度。水和

氯应充分混合，接触时间不少于30mino为管理方便，和氯库合

建。

(2)加氯间和氯库应布置在水厂的下风向。该水厂所在地主导

风向为西北风,加氯间应设在水厂的东南部。

(3)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。输送氯气的管使用无缝钢管，输送配制成一定

浓度的氯水管使用像胶管,给水管使用镀锌管。

(4)加氯间和其它工作间隔开，加氯间应有直接通向外部、目

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。

(5)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。加氯间的给水管应保证不

断水，而且保持水压稳定。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天。

第二节配水井

配水井体积为160m3,平面尺寸为10mx4m=40m2,水力停留时

间T=4min,有效水深4m。

第三节混合设备

为提高混合效果，采用管式静态混合器，加药点设在混和器进

口处并增加药液扩散器，使混凝剂在管道内很好的扩散,形成均匀

混合。管式静态混合器具有投资较低，无需额外提供能源，易于安

装,无需经常维修,混合效果好的显著优点。

第四节絮凝池

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。当前国内使

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、棚条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝等。

根据各种絮凝池的特点以及实际情况进行比较，本设计选择往

复式隔板絮凝池。

第五节沉淀池

本设计采用平流式沉淀池，平流式沉淀池具有适应性强、处

理效果稳定和排泥效果好等特点。

第六节滤池

从实际运行状况来看，V型滤池由于采用气水反冲洗技术，它

与单纯水反）中洗方式相比,主要有以卜优点：

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40—60%,

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。

根据设计资料,综合比较选用当前较广泛使用的V型滤池。

第七节消毒方法

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，防止水致传染病的危害。其方

法分化学法与物理法两大类，前者往水中投加药剂，如氯、臭氧、

重金属、其它氧化剂等；后者在水中不加药剂，而进行加热消毒、

紫外线消毒等。

经比较，本设计采用液氯作为消毒剂，滤后消毒。氯是当前国

内外应用最广的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。加氯操作简单,

价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。虽然二氧化氯消毒能

力较氯强而且能在管网中保持很长时间，可是由于二氧化氯价格昂

贵，且其主要原料亚氯酸钠易爆炸，国内当前在净水处理方面应用

尚不多。

第四章净水厂工艺计算

第一节加药间设计计算

一、设计参数

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

化铝为混凝剂，混凝剂的最大投药量a=30mg/L,药的容积的浓度按

c=15%考虑,混凝齐J每日配制次数n=3次。

二、设计计算

三、1、溶液池

容积:叱=6/0—^=30x2187.5x——!——=35/

1417c/?417x15x3

式中：〃一混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L）,本

设计取30mg/L;

Q一设计处理的水量,2187.5m3/h;

b—溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%,本

设计取15%;

n一每日调制次数,一般不超过3次,本设计取3次。

溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，有效高采用LOm,尺寸为

LxBxH=2X）nix2.0w/x1,5m,fS度中包括超（S0.5m,置于室内地面上。溶

液池实际有效容积：W=2.0X2.0X1.0=4〃九满足要求。溶液池池底设

DN200的排渣管一I艮溶液池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙

烯板（防腐）O

2、溶解池

3

容积：w2=0.3W；=0.3x3.5=1.05m

式中：W2一—溶解池容积（m3）,一般采用（0.2-0.3）W,;本设计

取0.3W］。

有效高采用1.0m,超高0.5m,总高1.5m,池底坡度采用0.02,

2

平面尺寸2.0mx2.0m,面积4.0m,则实际总、体积为Wp=4.0m\满足

要求。溶解池底部设管径DN200的排渣管一根，溶解池采用钢筋

混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。每池设搅拌机一台。选

用ZJ-700型折桨式搅拌机,功率为4KW,转速为85r/mino

3、药剂仓库

（4）药剂仓库计算：

药剂仓库与加药间应连在一起,储存量一般按最大投药期间7-

15d用量计算。仓库内应设有磅秤，并留有1.5m的过道，尽可能考

虑汽车运输的方便。

混凝剂选用精制硫酸铝，每袋质量是40kg,每袋的体积为

S7xO.5xO.2m3,药剂储存期为15d,药剂的狂放高度取1.5m.

N_Qx24x〃xf

=0024x

硫酸铝的袋数:公式为:lOOOxWv

式中，Q冰厂设计水量，m-3/h;a-混凝剂最大投加量，mg/L;t-药

剂的最大储存期,d;

卬-每袋药剂的质量,kg;

将相关数据代入上式得，N=0.024?87.5；30xl5、59］袋。

40

A—N_V_____

有效堆放面积A:公式为：一月(11)

式中，H.药剂得堆放高度，m;V.每袋药剂得体积，m3;八批放

孔隙率，袋堆时e=20%

591x0.7x0.5x0.2

代入数据得：4二=34.48〃，

1.5x(l-0.2)

4、计量设备

投药管流量：4=等裁=。°8”

查表得投药管管径：d=25利〃,相应流速为0.50/H/5o

第二节配水井设计计算

一、设计参数

设计流量：Q—5.25x104w31d=0.61m3/s=36.45w3/min

水力停留时间：T=5.0min

二、设计计算

配水井体积：V=QT=36.45x5.0=182.29加;

配水井平面尺寸：10〃zx4m=40〃/；

有效水深：”二石3=4.56〃/。超高取0.5m,则井深为5.06m。

40

配水井出水处设溢流堰，采用渠道与絮凝池连接，渠道宽

b=1.0m,流速取v=1.0m/s,则有效水深为

八—

=0.61加，取0.7m

bv1.Ox1.()

超高取0.3m,渠道深H=(0.7+0.3)〃?=1.0%配水井设

DN=1200mm的溢流管,溢流水位10.0m,放空管直径

DN=800mmo

第三节混合设备设计计算

一、设计参数

考虑设絮凝池2座,混合采用管式混合。设水厂进水管投药口至

絮凝池的距离为50米。进水管采用两条，设计流量为

2=0.61^2=0,305本设计推荐采用管式静态混合器，管式静态

静态混合器

图1管式静态混合器计算草图

二、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4=2=粤=0.305//$；

n2

则静态混合器管径为：

。=旧=后常=0.62〃，,本设计采用D=650mm,此时流速

为v=0.92m/s;

2、混合单元数

按下式计算

N>2.36产=2.36XO.92-05x0.65^3=2.74,本设计取N=3；

则混合器的混合长度为：

L=1.1Z)N=1.1x0.7x3=2.15/7?

3、混合时间

4、水头损失

万=0.1184与〃=0.1184X丝黑x3=0.22也<0.5m,符合设计要求。

d0.65

5、校核GT值

G陛房里茎二899「，在700-1000『之间，符合设计要

V"V1.14X10-3X2.34

求

GT=899x2.34=2104>2000,水力条件符合设计要求。

第四节往复式隔板絮凝池设计计算

一、设计参数

设计进水量0=(1+4)2/=5.25X104/7d=2187.5m3!h=0.61m3/s

絮凝时间:T=20min

池内平均水深:Hi=1.8m

超高：H2=0.3m

池数：n=2

隔板转弯处的过水断面面积取廊道断面面积的L2-L5倍。

二、设计计算

1、计算总容积

_QT_2187.5x20

1/=730m5

--60-60

2、每池净平面面积

分为两池,每池净平面面积：F='=.=203/

nH\2x1.8

3、池子宽度B

按沉淀池宽取B=10m。

4、池长

池长（隔板间净距之和）L，=需=20.3阳

设计中取21m。

5、隔板间距

絮凝池起端流速取吁O5〃/s,末端流速取叩0.2）s,首先根据

起、末端流速和平均水深算出起、末端隔板间距，然后按流速递

减原则，决定隔板分档数和各档隔板间距。隔板间距按廊道内流速

不同分成6档:

34

4="」=。.〃，

nvH2x0.5x18

Q——=0.85,〃

nvH2x0.2x1.8

隔板间距按廊道内流速不同分为6档:

%=0.5m/s,v2=0.4m/s,v3=0.35m/s,匕=0.3m/s,v5=0.25m/s,v6=0.2m/s

取q=03〃，则实际流速匕=0.57〃?/s,按上法计算得:

按上法计算得:

g=0.4m,V2'=0.425m/s

ay=0.5/n,v?'=0.34m/s

ci4=0.6/77,V41=0.28m/s

as=0.8/n,vs*=0.2\m/s

&=1.0/??,U6'=0.17

每一种间隔采取5条，则廊道总数为30条，水流转弯次数为

29次。则池子长度(隔板间净距之和)：

L'=5(c/i+a24-43+a4+as+a(、)=5x(0.3+0.4+0.5+0.6+0.8+1.0)=18"?

取隔板厚度0.2m,则池总长L=18+0.2x29=238〃

6、水头损失

按廊道内的不同流速分成6段后进行计算。各段水头损失按下

式计算

hi=gsH+-^—Lj

2gC/

式中：斗一一第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);

Si——第i段廊道内水流转弯次数；

g——隔板转弯处局部阻力系数。往复式隔板(180。转

弯)尸3;

A一一第i段廊道总长度(m);

凡•…第i段廊道过水断面水力半径(m);

G一—流速系数，随水力半径Ri和池底及池壁粗糙系

数n而定，一般按曼宁公式计算，G。

n

第一段水力半径:

4d0.3x2

=0.13m

a}+2〃]03+2x2

絮凝池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥沙浆抹面、粗

糙系数〃=0。3,

流速系数：G=1=—1-X0.13,/6=52.41

n0.013

隔板转弯处的过水断面面积取廊道断面面积的L5倍，则第一

段转弯处流速:

Q0.61

V01==0.377m/s

1.5/必H1.5x2x03x1.8

第一段廊道长度：4=58=5x20=100〃?

第一段廊道内水流转弯次数：5,=5

则絮凝池第一段的水头损失率

0.3772।(OS)?

h\=CS\^-+-^—L,=3x5xx100=0.1095m

2x9.852.412X0.13

2gC-R.

将各段水头损失计算结果列表如表4-1所示

表4.1各管段水头损失计算

段数SnLnRnvoVnCnhn

151000.130.3770.5052.410.1095

251000.180.2820.4057.800.0612

351000.220.2260.3559.770.0394

451000.230.1880.3060.210.0273

551000.290.1400.2562.580.0152

64800.400.1130.2066.020.0099

〃=2A=02625〃2

7、GT值计算

水温7=15%,〃=1.14xl(f3(pa/s)

98(X)x0.2625

=43.36「

1.14X10-3X60X20

GT=43.36x20x60=52037

GT值在IO,—IO,范围内,说明设计合理。

第五节平流式沉淀池设计计算

一、设计参数

设计水量：Q=5xlO4m3/d,分设2池，水厂自用水量为5%o则每组设

计水量

C150000x1.05c3/U八。小3/

Q=—x---------------=1093.75m/h=0.30m/s

224

表面负荷：Q/A=38.4m3/(m2/d)

沉淀时间：1=2h

沉淀池水平流速：v=Q010m/s

二、设计计算

1、沉淀池表面积

1093.75x24

A二=684m2

38.4

2、沉淀池长

L=3600vT,=3600xO.OlOx2=72m

3、沉淀池宽

R=箸=9.5m,设计中取10m。

4、沉淀池有效水深

H=署二瞎等=3.2m采用3.5m（包括保护高）

BL9.5x72

5、放空管直径

沉淀池放空时间按5h计,则放空管直径

0505

」/O.7BLH/O.7x9.5x72x3.2-八”B中.Q八八

d=J--------=J----------------=0.22m,米用DN=300mm

VTV5x3600

6、出水渠深度

出水渠断面宽度采用0.6m,出水渠起端水深

H=1.733/Q，3Q,=0.63m

9.8X06

为保证堰口自由落水，出水堰保护高采用0.12m,则出水渠深

度为0.75m。

7、水力条件校核

沉淀池长度L与宽度8之比：〃*72+9.5=7.6>4,满足要求；

沉淀池长度L与深度力之比：L/h=72/3.2=22.5>10，满足要求；

水流截面积。=9.5x3.2=30.4/7?

水流湿周片9.5-2x3.2=15.9m

水力半径R=3=1.912m

15.9

弗劳德数E喂=品勺」5.，

弗劳德数介于0.0001—0.00001之间,满足要求。

絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙。穿孔墙上的孔口流速

采用0.15m/s,则孔口总面积为0.30/0.15=2000?。每个孔口尺寸定为

15cmx8cm,则孔口数为2.00/0.15x0.08=167个。

第六节V型滤池设计计算

一、设计参数

设计处理水量：2=(1+a)。”=2187.5〃//h=0.61〃尸/

滤速：u=12〃i//i；

强制滤速：<20/7?//?；

第一步气冲冲洗强度砥=15L/(>.s)；

第二步气-水同时反冲，空气强度0『15IJ(m2㈤，水强度

,水］=417(0?.$)；

第三步水冲洗强度4水2=5L/(m2.$)；

第一步气冲时间，气=2min,第二步气水同时反应时间/气水=4min；

单独水冲洗时间限=6min；冲洗时间共计t=12min=0.2h；冲洗周期

T=48h；反冲横扫强度L8L/(m2・s)o

二、设计计算

1、池体尺寸计算

(1)滤池实际工作时间

2424

f=24——=24-0.2—=23.9/?

T48

(2)滤池过滤面积

-=2=卫以=侬.而

vxT12x23.9

(3)滤池的分格

为节省占地选双格型滤池，池底板用混凝土，单格宽B=3m,K

L=10m,面积30m2。分为并列的两组，每组2座，共4座，每座面积

2

f=60m2,总面积240mo

(4)校核强制滤速

,Nv4x12

v=----=--=l6m/h满足々20〃//，的要求。

N-\TT

(5)滤池高度的确定

〃+&+&+“5=09+0.1+1.2+1.4+0.3=39〃

式中:Hi——滤板下布水区高,取0.9m

H2-----滤板厚度m,取0.1m

H3-----滤料层厚度m,取1.2m

H4-----滤层上水深m,取1.4m

H5-----滤池超高,取0.3m

(6)水封井的设计

滤池采用单层加厚均质滤料，粒径0.95〜1.35mm,不均质系数

1.2-1.6o均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算

式中：清一一水流经过滤料层的水头损失,cm；

r一一水的运动黏度，cm/s,20c时为0.0101cm2/s;

g-----重力加速度,981cm2/s;

%一—滤料孔隙率，取05

d。——与滤料体积相同的球体直径,取为0.1cm；

/()---滤层厚度，100cm;

V滤速，v=12z??/A=0.33c7??/y

①——滤料颗粒球度系数，天然沙粒0.75

0.80,取0.8

00101(1-0.5)2(1、

因此，AH1r,!=180x~981O.53I().8x(),1,x100x0.33=19.11cm

当滤速为8-10〃〃〃时，清洁滤料层的水头损失一般为30"

40。〃，计算值比经验值低，取经验值得最低限值△〃清0.30m为清洁滤

层的过滤水头损失。正常过滤时经过长柄滤头的水头损失

A/I<0.22,7/0忽略其它水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时的水

头损失为:△”开始=(0.3+0.22)W=0.52〃7O

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

顶标高与滤料相同。设计水封井平面尺寸为x2〃7,堰底板比滤池底

板底0.3,72,水封井出水堰总高：

"水料井=0.3+Hi+Hz+H?=0.3+0.9+0.1+1.2=2.5/??

因每座滤池过滤水量Q单=1/=12x60=720/n3/h=0.2帚/s

因此水封井出水堰上水头由矩形堰流量公式Q=L84/”严计算得

3

Q(0.2V1

h水封二=0.14小

1.84x2一11.84x2,

冲洗完毕清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高

(0.52+0.14)=0.66/77

2、反冲洗管渠系统

采用气水反冲洗的长柄滤头配气配水系统。

(1)反冲洗用水流量Q反的计算

反冲洗用水流量按水洗强度最大的计算，单独水洗时最大反

洗强度q=8L/(5-m2)o

Q反=d=8L/(s•m2)x60=0.48/n3/s

V型滤池反冲洗时,表面扫洗同时进行,其流量

Q表水=q/=0.0018L/(s//)x60=0.11///s

(2)反冲洗配水系统得断面计算

配水干管(渠)进口流速为V水干=1.5加S左右。

配水干管(渠)的截面积A水干二Q反水/V水干==0.32m2

反冲洗配水干管用钢管，直径。可600""〃,流速1.70加5o反冲洗

水又反洗配水干管输送至气水分配渠,又气水分配渠底侧的布水方

孔配水到滤池底部布水区。反冲洗水经过配水方孔的流速按反冲

洗配水支管的流速取值。配水支管流速为V水支=1.2而s。则配水

支管的截面积A水干二Q反水/V水支=簪=0.4小,此即配水方孔总

面积,沿渠长方向两侧各均匀布置15个配水方孔，共30个,孔中心

间距0.8/n,

每个孔口面积:A/J\=0.48/30=0.016m2,每个孔口尺寸取0.13X

0.12m2,

反冲洗水过孔流速：

V孔二AW2xl5x0.13x0.12=°48=1〃?/S之1.()帆/5(满足要求)。

30x0.016

(3)反冲洗用气量。反气的计算

采用鼓风机直接充气，采用两组，一用一备。反冲洗用气量按

2

气冲强度最大时的空气流量计算。这时的气冲强度为15L/(5-,n)o

。反气=qf=15xlO-3>/".加?)x60/=09//s

(4)配气系统得断面计算

配气干管进口流速为5〃z/s左右,则配气干管(渠)的截面积

反冲洗配气干管同样用钢管，直径。N700〃〃〃，流速3.2〃z/s。反

冲洗所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

两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。反冲洗用空气经过配气小孔

的流速按反冲洗配气支管的流速取值。

反冲洗配气支管或孔口流速取上支=10m/s,则配气支管的截面

积：

&支"=0.09〃/

v气支10

每个布气小孔面积为&孔=2="二=嘤=0.00225/

vl-404040

孔口直径d气孔==，再萼互=0.05,«,取50mmo

V7tV3.14

每孔配气量%=等」果=00225加/$=81""

(5)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，亦即要求气水同时反冲洗时的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时的情况设计。

气水同时反冲洗时的反冲洗水流量：

Q反气小=4水/ndxlO-%//".,/*。）帆2=（）.24加/S

气水同时反冲洗时反冲洗空气流量：

322

Qz«=q-J=15x10\??/（5m）x60m=09//s

气水分配渠的气、水流速均按相应的配气,配气、配水干管流

速取值，则气水分配干渠的断面积：

AQ^+Q^=0^+02=0,3W

,水V水干％干L55

3、滤池管渠的布置

（1）反冲洗管渠

1）气水分配渠起端宽取0.4m,高取H6=1.5m,末端宽取0.4m,

2

高取H7=1.0m,则起端截面积06峭，末端截面积0.4mo两侧沿程

各布置20个配气小孔和20个配水方孔，共40个配气小孔和40个

配水方孔，孔间距0.6m。末端所需最小截面积0.34/40R.0085V末

端A=0.4m2

2）排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m,排水集水槽起端槽

高为

=H,+H2+/73+0.5-H6=0.9+0.14-1.2+0.5-1.5=1.2^

排水槽末端高：

”昵="I+“2+”3+0.5-/77=0.9+0.1+1.2+0.5-1.0=1.7w

底坡i="末:"超=1^=0.0417

3）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,槽

内水位标®%集=H昆一0.3=(1.2—0.3)机=。9".槽宽,集=0.4/27o

湿周x=b+2h=(0.4+2x0.9)〃?=2.2m

水流断面4战=%集与俅=。-4x0.9=0.36m2

水力半径火=皿=丝=0.164,〃

x2.2

★右"R2/3//20.1642/3x0.0417,/2/

水流速度V=----------=--------——---------=4.71772/S

n0.013

过流能力翻集=A排4=0.36x4.71=1.7(WIs

实际过水量Q反二Q反水+Q表本=(0.30+0.11)m3/s=0.41rrP/sc过水

能力,满足要求。

(2)进水管渠

1)6座滤池分成独立的两组，每组进水总渠过水量按强制过

滤流量设计流速0・8~1・2向$,取八1.0加八则强制过滤流量：

。强二等=0.305〃//5

进水总渠断面面积即总=%=臀=0.305,n2

进水总渠宽0.6"z,水面(§)0.6〃7。考虑超局0.4m,则总(§)为

1.0mo

2)每座滤池的进水孔

由进水开三个孔，进水总渠的浑水经过进水孔进入滤池。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。调节闸门的开启度，使其

在反冲洗时的进水量等于表扫用水量。

孔口面积按孔口淹没出流公式64A麴计算，其总面积按

滤池强制过滤水量计。孔口两侧水位差取。.1，”。则孔口总面积:

0.305

Q强=0.34"/

猴二0.64>/2gh-0.6472x9.81x0.1

中间孔口面积按表面扫洗水量计。则

孔口宽B中孔=1。〃，@H中孔=0.12m。

两个侧孔口设阀门，采用橡胶充气阀，每个侧孔面积:

=A^=0.34-0.12=0Jbn2

22

孔□宽％孔=1.0m,8=0.11nzo

3）每座滤池内设的宽顶堰

为了保证进水稳定性，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。

宽顶堰堰顶宽〃宽顶=5。〃，宽顶堰与进水总渠平行布置，与进水总渠

侧壁相距0.5〃?,堰上水头用矩形堰流量公式Q=1.84城2计算。

2/3\2/3

Q强0.305

由此h觅顶==0.10m

1・84b宽顶,1.84x5；

4）进入每座滤池的浑水经过宽顶堰溢流至配水渠，由配水渠两

侧的进水孔进入池内的V型槽。滤池配水渠宽：加族=。5%渠高

1.0/n,渠的总长等于滤池的总宽，则小案=6利，当渠内水深为

、=。.3，〃时，流速（进来的浑水由中段向渠内两侧进水孔流出、每

侧流量为QQ2）为

V”心=。3。5=皿/$

市人2以%他柒也4即摩2x0.5x03

满足滤池进水管渠流速。.8-1.2m/s的要求。

5)配水渠过水能力校核

0.5x0.3

配水渠的水力半径R配架-=0.14w

2%集+源集2x03+0.5

水力坡度-霞，喘%。。。2

渠内水面的降落量附=9=*=。.。。6，，°

因为渠配水渠的最高水位如渠+△%=(0.3+0.006)=0,306m＜渠高

1.2%因此配水渠的过水能力满足要求。

(3)V型槽的设计

a.扫洗水布水孔

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。叫过孔流速为2.0m/s左

A_°/水=11=()(方争—

右，本i殳计采用dv孔=0.025m,匕孔=2.0m/Sc孔匕孔2.0,

每座滤池V型槽的水平布水孔总截面积为：

A0.055…八

每座滤池V型槽的水平布水孔,嬲迎方=-----------六114个

-x3.14x0.0252

4

每座滤池单侧V型槽的水平布水孔数为n孔=57个，布水孔间

距为0.15m。

b.V型槽垂直高度的确定

滤池冲洗时槽内水面低于斜壁顶约50—100mm,本设计采用

h[=0.1m。

根据孔口出流公式Q二。64A河，则表面扫洗时V型槽内水位

高出滤池反冲洗时液面的高度均为：

扫洗水布水孔中心一般低于用水单独冲洗时池内水面50-

150mm,本设计采用h3=0.12mo

取V型槽槽底的高度低于表扫水出水孔中心为h4=0.21mo

反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式

Q=L84br求得，其中b等于集水槽长12m,单格滤池反冲洗流量；Q

为单格滤池反冲洗水量，Q反产2%"24%=0.12加小则反冲洗时

排水集水槽的堰上水头h5为：

22

>=『％喇]3=[01%.84xl2)]3=0-030m

V型槽的垂直高度为：：

h]+h2+h;5+h4=0.1+0.12+0.12+0.21=O.55m

V型槽斜壁顶与排水集水槽顶的垂直距离为：

h1.+h4.+h,J=0.1+D.12+0.030=0.250m

V型槽的倾角采用45。。

4、反冲洗水的供给

可选用冲洗水泵或冲洗水箱供水，本设计采用冲洗水泵供

水。

a.)中洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失的

反冲洗配水干管用钢管，直径ON500〃〃〃,流速1.06m/s,布置管长

总计60,W,1000/=4.2i,则反冲洗总管的沿程水头损失：

&h；=il=0.0Q421x60=0.25w。

反冲洗配水干管主要配件及局部阻力系数4见表4-2o

局部水头损失为：的二口=啜胃〃=°颔〃?

表4-2反冲洗干管的配件及局部阻力系数

配件名称数量/个局部阻力系数

90℃弯头66x0.06=3.6

QN600/W〃闸阀33x0.06=0.18

等径三通22xl.5=3

水箱出口10.5

7.28

则冲洗水泵到吸水到滤池配水系统的管路水头损失为:

△%=△//、+=(0.25+0.86)m=1.1l/w

b.清水池最低水位与排水槽堰顶的高差Ho=5mo

c.滤池配水系统的水头损失4马

,V2152

Ah=，——=5.1x—=0.58/n

,2g2g

(a)气水分配渠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)近似计算。

气水同时反冲洗时，。反气水=0.24"/s则气水分配渠内的水面高

为：

八反水=°反气水/3水M气水)=024/(1.5x0.4)=0.4加

水力半径/水气水％/(2%水+%气水)=04x0.4/(2x0・4+0.4)=0.13m

水力坡降.=(哪/%%『=(0.013xL5/o.l3%『=o.oo6

渠内的水头损突卜反水=i反水源反水=°006xl2=0.072m

(b)气水分配干渠底部配水方孔水头演佚

气水分配干渠底部配水方孔水头损失按孔口淹没出流公式,

2=0.64A师计算。其中。为。反气水，A为配水方孔的总面积。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

电孔=0.1/。则

M方孔=[。反气水/但64%孔)[7(2g)=[0.24/(0.64x0.3)[7(2x9.81)=0.08〃

(C)查手册,反洗水经过滤头的水头损失纳虑40.22小

(d)气水同时经过滤头时增加的水头损失M塔

气水同时反冲洗时气水比〃=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约为1.25%,则长柄滤头中

的水流速度vw=Q-^/(1.25%/)=0.24/(i,25%x80)=0.24/«/5

经过滤头时增加的水头损失

△%=9810//(0.0l-0.01v+0.12v2)

=9810x3.75x(0.01-0.01x0.24+0.12x0.242)

a282P〃a0.0282〃"O

则滤池配水系统的水头损臾?=△阳水+△%+△&+%

=0.072+0.08+0.22+0.0282a0.40机

d.砂滤层的水头损央

滤料为石英砂,容重％=2.65〃加，水所谓容重为7=1“〃"，石英砂

滤料膨胀前的孔隙率%=041,滤料层膨胀前的厚度%=12〃o则滤

料层的水头损失

M=(%/y_l)(l_〃4))”3=(2.65_l)(l-O.41)xl.2士］.17〃？

e.取富余水头颂=15%则反冲洗水塔所需高度：

H,札塔=△/%+A/?2+A4+=L11+0.4+1.17+1.5=4.18m

水塔容枳以一座滤池冲洗水量的L5倍计算,则具体积

V=1.5(。反水，水+。反气水公水)=1.5x(0.48x5x60+0.24x4x60)=302.4m'

则反冲洗水泵的最小扬程为：

清水池最低水位与排水槽堰顶的高差为儿=5〃？

“水泉=〃。+△4+知+她+励4=5+1.11+0.40+1.17+1.5=9.18W

选四台250S14单级双吸离心泵，三用一备。扬程为11米时,

每台泵的流量为576//九

5、反洗空气的供给

(1)长柄滤头的气压损失

气水同时反冲洗时空与流量出。用住的曲汨长柄滤头采用网状

布置，约55个/〃/,每座滤池共计安装长柄滤头〃=55x60=3300个，每

座滤池的通气量：

O.9xlOOO/33OO=O.27L/^

根据厂家提供数据,该气体流量下的压力损失量为：

(2)气水分配渠配气小孔的气压损失Ap气孔

孔().0225m/

反冲洗时气体经过配气小孔的流速厂=丽西=1°，n/5

压力损失按孔口出流公式计算

II3.42xl

孔/mmHO

式电i42烹ISM/dt#W2X36002X0.62X0.003152x9.812

囊数,A=0.6；

A——孔口面积（〃/）；

----压力损失（）；

Q——气体流量（病/h）；

，一一水的相对密度，。

则气象分配渠配水方孔的气压损失:

“气压

/\氏=（1.5+1.5）x9.81=2QAkPa

（3）配气管道的总压力损失切管

1）配气管道的沿程压力损失M

反冲洗时空气流量0.9加/5,配气干管用DN500钢管,流速

4.6m/s,反冲洗空气管长60m,气水分配渠内的压力损失忽略不

计。反冲洗管道内的空气气压计算用下式：

々压=（15+”气压）乂9.81

式中----空气压力（kPa）;

头距反冲洗水面的高度（ni）,取

则

△〃mmH2O

空气温度按30℃考虑时，空气管道的摩阻为9.8M&/10（X）〃?，则

配气管道沿程压力损失

9.81x60

邱\=0.593

1000

2）配气管道的局部阻力系数少2

主要管道及长度换算系数K见表4-3

表4-3反冲洗空气管配件及长度换算计算

配件名称数量/个长度换算系数K

90℃弯头55x0.7=3.5

闸阀35x0.25=0.75

等径三通22x1.33=2.66

6.91

当量长度的换算公式/。=5