给水厂设计说明书计算(百度文库)

给水工程课程设计
—给水处理厂工艺设计
姓名：***
班级：给排水0903
学号：U*********
指导老师：***
目录
一、总论 (2)
1-1 设计要求 (2)
1-2 基本资料 (2)
二、总体设计 (5)
2-1 工艺流程的确定 (5)
2-2 处理构筑物及设备型式选择： (6)
三、混凝、絮凝 (6)
3-1 混凝剂投配设备设计 (6)
3-2加药间及贮液池 (9)
3-3 混合设备的设计 (10)
3-4絮凝池设计 (11)
四、沉淀池设计 (15)
五、滤池设计 (19)
5-1正常过滤系统设计 (20)
5-2反冲洗系统设计 (26)
5-3 反冲洗泵房设计 (28)
六清水池设计 (31)
七、消毒设计 (33)
八、二级泵房布置 (36)
九、处理构筑物平面设计 (36)
9-1工艺流程布置设计 (36)
9-2平面布置设计 (37)
9-3水厂管线设计 (38)
十、处理构筑物高程设计 (38)
10-1水头损失计算 (38)
10-2 处理构筑物高程确定 (39)
十一、水厂附属建筑物设计 (40)
十二、课设心得 (42)
十三、参考文献 (43)
一、总论
1-1 设计要求
净水厂课程设计的目的在于加深理解所学专业理论，培养运用所学知识综合分析和解决实际工程设计问题的初步能力，在设计、运算、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。

课程设计的内容是根据所给资料，设计一座城市净水厂，要求对主要处理构筑物的工艺尺寸进行计算，确定水厂平面布置和高程布置，最后绘出水厂平面布置图、高程布置图和某个单项处理构筑物(絮凝沉淀池、澄清池或滤池)的工艺设计图(应达到初步设计的深度)，并简要写出一份设计计算说明书。

1-2 基本资料
（1）水厂规模：
该水厂总设计规模为9.7万m3/d，分两期建设，近期工程供水能力9.7万m3/d,，远期工程供水能力为19.4万m3/d。

近期工程设计征地时考虑远期工程用地，预留出远期工程用地。

（2）水源为河流地面水，原水水质分析资料如下：
表1 原水水质表
（3）厂区地形：（比例1:500, 按平坦地形和平整后的设计地面高程26.00m 设计），水源取水口位于水厂东北方向150m，水厂位于城市北面1 km。

（4）工程地质资料
1）地质钻探资料
表2 地质资料表
土壤承载力:20 t/m2.
2) 地震计算强度为186.2kPa。

3) 地震烈度为9度以下。

4) 地下水质对各类水泥均无侵蚀作用。

（5）水文及水文地质资料
地下水位：在地面以下1.8m
表3 水文资料表
序号项目单位数量备注
1 历年最高水位m 34.38 黄海高程系统，下同
2 历年最低水位m 21.47 频率1％
3 历年平均水位m 24.64
4 历年最大流量m3/s 14600
5 历年最小流量m3/s 180
6 历年平均流量m3/s 1340
7 历年最大含砂量kg/m3 4.82
8 历年最大流速m/s 4
9 历年每日最大水位涨落m/d 5.69
10 历年三小时最大水位涨落m/3h 1.04
地下水位：在地面下1.8m。

（6）气象资料
该市位于亚热带，气候温和，年平均气温15.90C，七月极端最高温度达390C，一月极端最低温度－15.30C，年平均降雨量954.1mm，年平均降雨日数117.6天，历年最大日量降雨量328.4mm。

常年主导风向为东北偏北（NNE），静风频率为12％，年平均风速为3.4m/s。

土壤冰冻深度：0.4m。

风向玫瑰图
二、总体设计
2-1 工艺流程的确定
给水工艺流程及主要构筑物的选用，应根据设计基础资料如：原水水质、
设计规模、处理后水质要求、气候条件、水文地质条件等，经过调查研究或参照
相似条件下已有水厂的运行经验，再结合当地操作管理水平，通过经济技术分析
综合研究确定。

其中，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。

二级泵房及配水管网应按最高日最高时水量设计。

水厂自用量一般可采用设计
水量的 5％～10％。

水处理构筑物的设计参数必要时应按原水水质最不利情况
( 如沙峰、低温、低浊等 ) 下所需最大供水量进行校核。

水厂设计时，应考虑
任一构筑物或设备进行检修、清洗而停运时仍能满足生产需求。

净水构筑物应根
据需要设置排泥管、排空管、溢流管和压力冲洗设施等。

当滤池反冲洗水回用
时，应尽可能均匀回流，并避免有害物质和病原微生物等积聚的影响，必要时可
采取适当处理后回用。

水厂原水色度约在20度，浊度一般介于60-2000NTU，原水水质毒理学和
放射性指标全部达到《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）的要求。

总体来
说，原水水质较好，为我国《地面水环境质量标准》（GB3838-200）Ⅱ类水源。

而水厂出水水质需满足《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）的要求。

综合以上考虑，设计初步采用常规水处理工艺，流程图如下：
PAC、Cl 原水管式静态混合器网格絮凝池平流沉淀池V型滤池
Cl
清水池
图1 工艺流程图
2-2 处理构筑物及设备型式选择：
1）混合设备：
为节省用地，选择管式静态混合器。

它具有设备简单，维护管理方便；不需要土建构筑物；在设计流量范围内，混合效果好；不需要外加动力设备的优点。

2）絮凝池：
结合水厂规模，日处理水量为9.7万m 3/d ，可选用网格絮凝池，分为2组。

网格絮凝池具有絮凝时间短、絮凝效果好、结构简单的优点
3）沉淀池：
根据水厂规模，选用平流沉淀池，与网格絮凝池合建。

平流沉淀池的优点是构造简单；对水质变化的适应性强，处理效果好；操作管理方便，施工较简单；可就地取材，造价低。

4）滤池：
选择V 型滤池，它具有运行稳妥可靠；滤料材料易得；虑床含污能力大、周期长、虑速高、水质好；具有气水反冲洗和水表面扫洗，冲洗效果好等优点。

适合大中型水厂，满足给水厂的条件。

5）消毒方法：
氯是目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，不需要庞大的设备，且在管网中有持续消毒杀菌作用。

三、混凝、絮凝
3-1 混凝剂投配设备设计
设计中采用碱式氯化铝，湿投方法。

1、混凝剂投加量计算：
1000
T aQ
其中 T —— 日混凝剂投加量（kg/d ）；
Q —— 设计水量（m 3/d ）；
a —— 单位混凝剂最大投加量（mg/L ）。

根据给水排水设计手册（第三册），查得武汉长江水的混凝剂最高投加量为64 mg/L ，平均投加量为24.7 mg/L 。

设计水量：Q=97000*（1+5%）=101850 m 3/d
=4243.75 m 3/h=1.179 m 3/s （取水厂自用水量为设计水量的5%）
当按最高投加量a=64 mg/L 时计算:
d kg aQ /4.65181018501000
64
1000T =⨯==
当按平均投加量a=24.7 mg/L 时计算:
d kg aQ /7.25151018501000
7
.241000T =⨯==
2、水的PH 和碱度恰好在混凝剂的最佳PH 值范围内，故不需要考虑对PH 进行调节。

3、混凝剂采用湿式投加，采用机械方式调制混凝剂。

4、溶液池容积：
bn
aQ
417W =
其中 W —— 溶液池容积（m 3）；
Q —— 设计水量（m 3/h ）；
a —— 混凝剂最大投加量（mg/L ）；
b —— 混凝剂的浓度，一般采用5%～20%； n —— 每日调制次数，一般不超过3次。

设计中取a=64 mg/L ， b=16%， n=2。

3
35.2075.42432
1641764417W m bn aQ =⨯⨯⨯==
溶液池采用钢混结构，单池尺寸为L ×B ×H=5.0×3.0×1.7（m ），高度中包括保护高0.15m ，沉渣高度0.15m 。

溶液池实际有效容积：W 1=5.0×3.0×1.4=21.0 m 3，满足要求。

溶液池按远期运行考虑设计，设置三个溶液池，近期运行使用两个，一用一备，远期运行时使用三个，两用一备。

池旁设工作台，宽1.0～1.5m ，池底坡度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，按1h 放满考虑。

5、溶解池容积 W 1＝（0.2～0.3）W 2 设计中取W 1＝0.28W 2
W 1＝0.28W 2=0.28×20.35=5.698 m 3
溶解池尺寸：L ×B ×H=2.0×1.9×1.8（m ），高度中含保护高度0.3m ，底部沉渣0.2m 。

为操作方便，池顶高出地面约0.2m 。

溶解池实际有效容积：W 1‘＝2.0×1.9×1.5=5.70 m 3
和溶液池一样，按远期运行考虑设计，设置三个溶解池，近期运行使用两个，一用一备，远期运行时使用三个，两用一备。

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80mm ，按10min 放满溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管。

6.溶解池搅拌设备
溶解池采用机械搅拌。

搅拌设备查《给水排水设计手册》第11册，选用ZJ-700型折桨式搅拌机。

搅拌设备应进行防腐处理。

7.投加方式
混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型。

本设计中采用压力投加方式中的计量泵投加，
8.计量设备
常用的投加计量设备有计量泵、转子流量计、孔口、浮杯。

本设计中采用计量泵进行投加计量。

计量泵每小时投加药量
12q 1
W
图2 计量泵投加
式中，q ——计量泵每小时投加量
（m 3/h ）；
1W ——溶液池容积（m 3）。

q=20.35/12=1.70 m 3/h
据查《给水排水设计手册》第11册，计量泵选用J-ZM63/1.6型隔膜计量泵四台，三台工作，一台备用。

J-ZM63/1.6型隔膜计量泵参数：流量0.63 m 3/h 、排出压力0.8-1.6MPa 、泵速126次/分，配套电机功率1.5kw 。

3-2加药间及贮液池
1. 加药间
各种管线布置在管沟内：给水管采用镀锌钢管、加药管采用塑料管、排渣管为塑料管。

加药间内设二处冲洗地坪用水龙头DN25mm 。

为便于冲洗集流，地坪坡度≥0.005 ，并坡向集水坑。

2. 药库
药剂按最大投量的30d 用量储存。

按远期考虑,碱式氯化铝所占体积:
2×301000
aQ
T 30⨯=
式中，T 30——30天碱式氯化铝用量； a ——碱式氯化铝投加量； Q ——处理水量。

设计中a=64mg/L
T 30=
1000
64
×101850×30×2=391104kg=391.104t 碱式氯化铝相对密度约为1.2，则碱式氯化铝所占体积为
391.104/1.2=325.9 m 3
药品堆放高度按2.5m 计（采用吊装设备），则所需面积130㎡。

考虑药剂的运输、搬运和磅称所占面积等，这部分面积按药品占有面积的30%计，则药库所需面积
130×1.3=169㎡，设计中取170㎡。

药库平面尺寸取：17.0×10.0m 。

库内设电动单梁悬挂起重机一台，型号为DX0.5-10-20。

3-3 混合设备的设计
1、混合方式
混凝药剂投入原水后，应快速、均匀的分散于水中。

本设计中采用管式静态混合器。

静态混合器是利用在管道内设置多组固定分流板（称混合单元）使水流成对分流，同时又有交叉和旋涡反向旋转，以达到较好的混合效果。

2. 2.静态混合器设计与计算
①设计流量 Q=4
10185.10⨯d m /3= 1.179s m /3
②静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.1m/s ，则管径为：
m
D 17.11
.114.3179
.14=⨯⨯=
采用D=1.1m ，则实际流速s m /30.1=υ ③混合单元数按下式计算
01.20.124.1/36.236.23.05.03.05.0=⨯=≥--）（D N υ 取N=3，则混合器的混合长度为： L=1.1ND=1.163.31.13=⨯⨯m ④混合时间 s L
79.230
.163
.3T ==
=υ
⑤水头损失
m N g D N g h 36.038.9230.11
.143.1)2()43.1(22
4.024.02
=⨯⨯⨯=⨯==υυζ
⑥校核GT 值 水温20℃ )1000~700(7.112179
.210005.136
.09800113---≥=⨯⨯⨯==
s s T h G μγ 2000(5.312979.27.1121≥=⨯=GT ，水力条件符合要求)
3-4絮凝池设计
由设计资料可知，原水浊度为60～2000NTU ，查《给水排水设计手册》可知，网格絮凝池适合于25～2500NTU 的原水。

因此在此设计中采用网格絮凝池。

设计过程中按近期97000t/d 考虑，远期水量加倍，可设置一个同规格的絮凝池，预留发展用地。

1.设计参数
絮凝池采用网格絮凝池，设计4组，每组的设计流量为：
Q ＝
3600
×244 1.0510×9.74
⨯⨯ m 3/d ＝0.295 m 3
/s 。

絮凝时间t ＝12 min ，设计平均水深h ＝4.0m （与后续平流沉淀池水深相配合）。

2.设计计算
絮凝池的有效容积V ：V ＝Qt ＝0.295×12×60＝212.4 m 3
絮凝池的有效面积：A 1＝V/h ＝212.4/4.0＝53.1m 2
由设计规范查得，水流过网格絮凝池竖井的平均流速为:前段和中段0.14～0.12m/s,末段0.14～0.10m/s 。

本设计中取水流经过每个的竖井流速v 1取0.13m/s ，由此得单格面积：
f ＝Q/ v 1＝0.295/0.13＝2.27 m 2
设计单格为正方形，边长为1.50m ×1.50m ，因此实际每格面积为2.25m 2
，由此得到分格数为n ＝53.1/2.25=24格。

实际絮凝时间为：t =
0.295
24
0.41.501.50⨯⨯⨯=732.2s ≈12.2min
絮凝池得平均水深为4.0m ，取超高为0.3m ，泥斗的高度取0.6m ，得到池的总高度为：
H ＝4.0+0.3+0.6＝4.9m ，
从絮凝池到沉淀池的过渡段净宽 1.5 米。

每两个竖井之间的隔墙厚度取0.20m ，絮凝池边墙厚度取0.30m 。

沿絮凝池一侧设置排泥渠道，渠道宽度取1.0m ，渠壁厚取0.2m 。

单组絮凝池：长：6×1.5+5×0.2+2×0.3＝10.6m
宽：1.5×4+3×0.2＝6.6 m 与沉淀池池宽相同。

絮凝池的平面布置见下图：
进水管管径的确定：Q=0.295 m 3
/s ，取流速为v=1.0m/s,管径
D=v Q
π4=0
.114.3295
.04⨯⨯=0.613m ，采用DN700铸铁管。

为避免反应池底部集泥，影响水处理效果，在每个反应池底各设DN200mm 穿孔排泥管。

采用坡度1%的满流管，采用快开排泥阀。

查《室外给水设计规范》（GB50013-2006）得，竖井之间孔洞流速为：前段0.30～0.20m/s,中段0.20～0.15m/s ，末段0.14～0.10m/s 。

前后分为3档，第一档的孔洞流速取0.30m/s ，第二档的孔洞流速取为0.20m/s,第三档的孔洞流速
取为0.12m/s 。

从前至后各行隔墙上空洞尺寸见下表格。

上孔上缘在最高水位以下，下孔下缘与池底平齐，单竖井的池壁厚为200mm 。

3.各室孔洞尺寸
表4 孔洞尺寸表
4.内部水头损失计算
1～8格为前段，其竖井之间孔洞实际流速为0.30m/s ，水过网孔流速为：
前
3v ＝0.25～0.30m/s ，取为0.28m/s ，前段每格设3层网格，前段总网格数
为24层，大于16层，满足要求；
9～16格为中段，竖井之间孔洞实际流速为0.20 m/s ，水过网孔流速为：
中
3v ＝0.20～0.25m/s ，取为0.24m/s ，中段每格设1层网格，中段总网格数
为8层，满足要求；
17～24格为后段，竖井之间孔洞实际流速为0.12 m/s ，后段不设网格。

（1）前段
网格的孔眼尺寸80mm ×80mm ，取
前
3v ＝0.28 m/s ，净空断面
2A ＝0.295/0.28＝1.05 m 2；
每个网格的孔眼数为 1.05/0.082
＝164个。

前段共设网格3×8=24块，前段网格水头损失为：
前
1h ＝n 1ξ2
3v
/2g
其中n 取24，1ξ为网格阻力系数，在此处取1.0，则：
前
1h ＝n 1ξ2
3v
/2g ＝24×1.0×0.282/19.6＝0.0960m ；
前段孔洞水头损失为：
前
2h ＝∑2ξ22v /2g
其中2ξ为孔洞阻力系数，取3.0，则：
前
2h ＝∑2ξ2
2v /2g ＝3.0×0.32×8/19.6＝0.11m
（2）中段
网格的孔眼尺寸为100mm ×100mm ，取中
3v ＝0.24m/s ，净空断面：
3
A ＝0./0.24＝2.454m 2
；
每个网格的孔眼数为： 2.454/0.12
＝246个。

中段共设网格8×1=8个，则中段网格水头损失为：
中
1h ＝24×1.0×0.242
/19.6＝0.07m 。

中段孔洞水头损失：
中
2h ＝∑2ξ22v /2g ＝3.0×8×0.202/19.6＝0.049m ；
（3）后段 孔洞水头损失为：
3.0×8×0.122
/19.6＝0.017m ； 絮凝池总水头损失为：
h ＝∑1h +∑2h ＝0.096+0.11+0.049+0.07+0.017＝0.342m 。

5.核算
絮凝池总停留时间：s 2.732295
.024
0.450.150.1T ＝⨯⨯⨯=
（1）前段
h 1＝0.096+0.11＝0.206m
停留时间t 1＝T ⨯93
＝244.1s
水温20℃
G 1＝
1
1t h μγ＝
1
.24410005.10.20698003⨯⨯⨯－＝90.721s － （2）中段
h 2＝0.049＋0.07＝0.119m
停留时间t 2＝T ⨯93＝244.1s
G
2
＝
2
2
t h μγ＝1
.24410005.10.11998003⨯⨯⨯－＝68.91s －
（3）后段 H 3＝0.017m
T 3＝T ⨯93＝244.1s
G 2＝
2
2
t h μγ＝
1
.24410005.10.01798003⨯⨯⨯－＝26.11s － （4）总G 值校核 G ＝
2
.73210005.136.098003⨯⨯⨯－＝69.21s － GT ＝69.2×732.2＝50668 。

G 值符合要求（20～70s -1）；GT 值也能很好符合要求（104～105）。

四、沉淀池设计
沉淀池采用平流沉淀池，分四组，每组的设计流量为：
Q=1.05×97000/4=25462.5m 3/d=1060.9m 3/h=0.295 m 3/s ，取沉淀时间t=2h 。

1. 过渡廊道
由于本设计中采用了网格絮凝池与平流沉淀池合建，两者之间用过渡廊道过渡，过渡廊道计算如下：
配水廊道用于水流由絮凝池向沉淀池的过渡，设计过程中取廊道宽1.5m ，廊道长6.6m ，有效水深与沉淀池相同，取H=3.5m （高程详细计算见后节内容）。

则廊道的水力停留时间为：
T 1=V/Q=1.5×3.5×6.6/0.295=117.5s ≈1.96min 2. 设计计算 （1）池总容积W
W=Qt=1060.9⨯4×2=8487.2m 3 （2）单池容积W 1 W 1=
8.21214
2
.8487==n W m 3 （5）沉淀池长L
水平流速取v=13mm/s ，则池长 L=3.6vt=3.6⨯13⨯2=93.6m （6）池宽B B 1=
47.63.5
×6.938.2121==Lh V m 采用6.6m 。

沉淀池的池壁厚采用300mm ，则沉淀池宽度为7.2m,与絮凝池吻合。

（7）校核长宽比
42.146
.66.93>==B L 满足要求。

（8）校核长深比
107.265.36.93>==H L 满足要求。

（9）进水穿孔花墙设计
①沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长6.0m ，超高取0.3m ，积泥高度取0.66m ，则墙高4.46m.
②穿孔花墙孔洞总面积A 孔洞处流速采用v 0=0.20m/s ，则
A=
47.120
.036009
.106036000=⨯=v Q m 2
③孔洞个数N
孔洞采用正方形，尺寸为14cm ⨯14cm ，则 N=
7514
.014.047
.118.015.0=⨯=⨯A 个。

则孔洞实际流速为：
20.014
.014.07536009
.106018.015.0'0=⨯⨯⨯=⨯⨯=
N Q v m/s
④孔洞布置
1.孔孔布置成5排，每排孔洞数为75÷5=15个
2.水平方向孔洞间净距取0.26m ，则所占的宽度为： 0.14⨯15+0.26⨯15.
=6.3m ，剩余宽度6.6-6.3=0.3m ，均分在各灰缝中。

3.垂直方向孔洞净距取0.60m 。

最上一排孔洞的淹没水深为300mm ，则孔洞的分布高度为：
H=5⨯0.14+5⨯0.60+0.3=4.0m （10）出水渠
①采用矩形薄壁堰出水 ②堰上溢流负荷q 0=2003m /d.m
则溢流长度 l=0
2.1q Q =200
5.254622.1⨯=153m
出水支渠采用6条，则Q 1=059.06
295.02.12.1=⨯=n
Q m 3/s
则渠宽为B 1=0.94.01Q =0.29m
每条出水渠长度l 0=5.126
26.61532=⨯-=⨯-n
B l m
每条出水渠宽度B 0=错误!未找到引用源。

=0.76m 出水总渠宽为B 2 =0.94.0Q =0.55m 出水渠起端水深为：
m gb n Q h 25.029
.029.08.91)636009.1060(73.11)3600(
73.132322=⨯⨯⨯== 保护高取0.5m ，渠道高度为0.5m 。

出水渠的计算草图如下：
（11）排泥设施
采用机械排泥。

排泥设施采用SXH 型多口虹吸式吸泥机。

排泥水位差3.5m.轨距l=6600mm.
管间距采用1.1m ，虹吸管管径取d=75mm 。

扁口吸泥口采用200⨯20。

则吸泥管根数n=
61
.16
.6=，取6根，每边各分布3根。

吸泥口之间采用八字形刮泥板。

积泥高度为0.66m ，池底坡度为1.5‰，坡向末端集泥坑，坑的尺寸采用50 cm
⨯50 cm ⨯50cm 。

排泥管直径为：
276.03600
36.36.936.67.0360037.05
.05
.00=⨯⨯⨯⨯=⨯=BLH d m ，采用DN300mm 。

H 0—池内平均水深，为3.5+0.1=3.6m t —放空时间，取3h 。

（12）水力条件复核 ①水力半径R
m B H BH R 70.16
.62×5.35.36.62=+⨯=+==
ρω ②弗洛德常数F r
52
21001.18
.970.1013.0-⨯=⨯==Rg v F r
弗劳德数介于0.0001-0.00001之间，满足要求。

五、滤池设计
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速滤池，其处理效果非常好，适用于大中型的水厂。

它具有以下特点：
①恒水位等速过滤。

滤池调节阀随水位变化不断调价开启度，使池内水位在整个过滤周期内保持不变，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，使其他各格滤池的进水量和滤速基本保持不变。

②采用均质石英砂滤料，滤层厚度比普通滤池厚，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。

③V 型槽和排水槽均按池长方向布置，有利于面积较大的单池均匀布水，跟适合于大、中型的水厂。

④冲洗时采用气水反冲洗和表面扫洗，提高了冲洗效果并节约了冲洗用水。

⑤冲洗时滤层保持为膨化状态，既保证了冲洗效果，有避免了出现跑砂现象。

V 型滤池在设计中按近期考虑，预留远期的发展用地。

5-1正常过滤系统设计
（1）V 型滤池尺寸设计
① V型滤池平面设计
设计中采用一组V型滤池，上阶段两个沉淀池中的水经过管道都进入V 型滤池，设计流量为Q
1
=97000×1.05=10185m3/d=4243.75m3/h=1.179m3/s。

单层石英砂滤料的滤速为7～20m/h，为宜，在本设计中取滤速为v
1
=8.5m/s。

则每组池所需面积为：
F 1=Q
1
/v
1
=4243.75/8.5=500m2
设计中每组滤池分n=10个单池，按双行排列，则每个单池的面积为：
F 2=F
1
/n=500/10＝50.0m2
每个单池分为两个单格，以中央排水槽为轴对称布置。

查得利满（degremont）公司的V型滤池定型尺寸表，选取单格尺寸为3.0×8.18=24.5m2。

则每个单池的实际净表面积为F
2
=24.5×2=49.0m2
则滤池的实际滤速为v
1
=4243.75/（10×49.08）≈8.65m/h
则一个滤池冲洗时其他滤池的滤速为v
2
′=4243.75/（2×4×49）≈10.8m/h，滤速仍然在适宜的范围内。

② V型滤池高程设计
V型滤池总高度H=H
1+H
2
+H
3
+H
4
+H
5
设计中取下部出水空间H
1=0.85m；滤板厚度H
2
=0.10m；承托层厚度H
3
=0.05m；
滤层厚度H
4=1.20m；滤层上水深H
5
=1.50m；超高H
6
=0.50m。

则V型滤池总高度为：
H=H
1+H
2
+H
3
+ H
4
+H
5
+H
6
=0.85+1.20+0.05+0.10+1.50+0.50=4.20m
（2）进水系统
①进水总渠
1）进水渠设计
该组V型滤池由中间的管道间分为两个单元，每个单元有滤池5个，两进水渠分别由池子两边进入5个滤池。

设计中取进水渠的水流速度为0.8m/s，取渠内水深为0.8m。

则进水渠宽度为 B=Q/(vH)=1.179/(2×0.8×0.8)=0.921m
设计中取进水区宽度为B=0.9m，则水流的实际流速为v
3
=0.82m/s。

2）进水孔设计
每个单池的过滤进水量为Q
2=Q
1
/n=1.179/10=0.1179m3/s
设计过程中由渠到进水溢流堰采用三个孔洞，两个表洗水孔
洞置于两边，在反冲洗时用于进表洗水，在正常运行时也进待滤水；两表洗水孔洞之间设置中央进水孔，孔上设置闸门，用于在正常运行时进待滤水，在反冲洗时闸门关闭不进水。

查《室外给水设计规范》（GB50013-2006）得，表洗水强度为1.4～2.3L/(m2·s)在本设计中采用表洗水强度为q1=1.8 L/(m2·s)。

则表洗水量为 Q
3=q
1
F
2
=1.8×49/1000=0.0882m3/s
设计中取中央三个进水孔洞的流速为v
4
=0.8m/s
则三孔洞的总面积为f=Q
2/v
4
=0.1179/0.8≈0.147m2
其中表洗水孔洞的面积为f
1
=0.0882/0.8=0.11m2
中央进水闸孔的面积为f
2=f-f
1
=0.147-0.11=0.037m2
设计中取两个表洗水孔洞的尺寸为23×23cm=0.0529m2取中央进水闸孔的尺寸为 19×19cm=0.0361m2
则孔洞实际面积为f=0.0529×2+0.0361=0.142m2
则孔洞实际水流速度为V
4=Q
2
/f=0.1179/0.142=0.83m/s
②进水溢流堰
水流由孔洞进入溢流堰，水流通过溢流堰溢流到下级配水渠，取溢流堰堰宽为0.80m，取堰上水头0.07m，薄壁堰流量系数m=0.434。

则矩形堰的堰长为
L=Q
2
/m(2g)0.5h1.5=0.1179/[0.434×（2×9.81）0.5×0.071.5]≈3.3m
③配水渠
溢流堰的出水溢流到配水渠，取配水渠内的流速为0.8m/s，取渠宽和渠深相等，即B=H。

则 H=B=（Q
2
/v）0.5=[（0.1179/2）/0.8]0.5≈0.27m
设计中取B=0.30m，则渠内的实际流速为Q
2
/BH≈1.31m/s。

④ V型槽
V型槽斜面与池壁的倾角为45°,V型槽下部设置表洗孔，表洗孔在V型槽内的淹没深度取0.50m，V型槽对槽内水流的超高取0.10m，反冲洗时孔口在池内的淹没深度取0.10m。

则V型槽的槽高为H=0.5+0.10=0.60m；
槽顶宽为b=H·tanθ=0.60×tan45°≈0.60m，设计中取b=0.60m；由公式Q=(h2/2) v·tanθ得，槽内的水流速度为
v 5=[(Q
2
/2)×2/（h2·tanθ）]=[(0.1179/2)×2/(0.52·tan45°)]=0.472m/s
（4）V型槽开孔
滤池表洗流量Q
3
=0.0882m3/s。

由Q
3=μA（2gH）0.5得：A=Q
3
/(μ（2gH）0.5)
设计中取μ=0.72，已知H为淹没深度等于0.5m。

则小孔总面积为
A= Q
3
/(μ（2gH）0.5)=0.0882/[0.72×（2×9.81×0.5）0.5]≈0.039m2则每个V型槽的小孔总面积为A/2=0.0195m2，设计中取0.020m2。

V型槽采用φ25mm的小孔，则单槽上小孔的个数为：
n=A′/f=0.02×4/（π×0.0252）=40.74≈41个
则V型槽的孔间距为d=L/n=8.18/41≈0.20m=200mm
则中间部分每两个配水孔的间距为1800mm，两边两孔距池壁90mm。

表示为 41φ25@200。

则小孔的实际水流速度为：
v 5=（0.0882/2）/[(π/4)×0.0252×41]=2.19m/s 。

（5）滤料设计
① 采用均质石英砂滤料：d 10=0.94mm ， d 60=1.34mm ，均匀系数为K 60=d 60/d 10=1.42，实测d min =0.7mm, 故长柄滤头猫条缝宽 0.4mm ，不会造成滤料流失或滤头堵塞。

② 滤料要求：滤料应符合质量标准，其破碎率和磨损率之和不大于3%，1:1盐酸可溶率不大于35%。

③ 滤料层厚度：L=1200mm ，一般在900～1500mm 之间。

也可由L/d 50≥800或L/d 10≥1000确定L ，本设计L/d10=1200/0.94=1277。

④ 承托层：采用豆石，直径d=2～3mm,厚50mm 。

⑤ 滤板设计
V 型滤池的滤板采用定型尺寸，为1140×980mm ，每块板上有滤头 7×9 =63个，计算得每平方米过滤面积有56个。

总滤头个数为n = 10×49×56 = 27440个。

长柄滤头的滤帽缝隙开孔率为1.56%。

长柄滤头的水头损失为： h = ξq 2
其中 ξ—— 阻力系数，取ξ=0.175；
q —— 单个滤头的流量(m 3/h)
查《室外给随设计规范》（GB50013-2006）得，气水结合冲洗时，单独水冲的强度为4～8L/(s ·m 2),本设计中取反冲洗强度为q 反=6 L/(s ·m 2)。

则单个滤头的反冲洗流量为：
q 单=6×3600/(1000×56)=0.386m 3/h
则长柄滤头的水头损失为h =0.175×0.3862
=0.026m 。

附：滤板制作与安装说明： a 滤板制作尺寸误差不大于±2mm 。

b 滤板在池内时，板间距为20mm ，用沥青玛碲脂填充，应达到气密性要求。

c 同一个池子滤板上平面安装水平误差要求不大于±5mm 。

d 不同格池子滤板上平面安装水平误差要求不大于±10mm 。

（6）出水系统设计
①出水管
该设计中V型滤池的清水出水管和反冲洗管的共用，因此分别进行计算，取较粗的管道作为清水出水管。

A．按正常过滤计算
设计中每个池的流量为0.1179m3/s，查《室外给水设计规范》（GB50013-2006）得，清水出水的流速为1.0～1.5m/s，取清水在管道中流速为1.2m/s，则出水管管径为：
=[4Q/(πv)]0.5=[4×0.1179/(3.14×1.2)]0.5=0.354m
d
1
=350mm
设计中取清水管直径为d
1
则管道中实际流速为4×0.1179/（3.14×0.352）≈1.23m/s，符合要求。

B. 按反冲洗时计算
查《室外给水设计规范》（GB50013-2006）得，反冲洗水在水管中的流速为2.0～2.5m/s。

本设计中采用流速为2.2m/s，反冲洗强度为6L/(s·m2),则反冲洗管的管径为：
d
=[4Q/(πv)]0.5=[4×49×0.006/(3.14×2.2)]0.5=0.41m
2
=350mm
设计中取反冲洗管的直径为d
2
则管道中实际流速为4×49×0.006/（3.14×0.352）≈2.7m/s，基本符合要求。

因为正常过滤和反冲洗不能同时发生，因此两管道在进池部分共用一根DN350的管道。

②水封井
A．水封井
查《给水排水设计手册》（第三册第二版）得，水封井的水面标高与滤料层基本持平，槽内的水深为2～2.5倍滤后水出水管管径。

本设计中清水出水管管径为350mm，因此设计水深取 1.0m。

因滤池配水空间高度0.85m，滤板厚度0.10m，取水封井井底标高与滤池池底相同，则水封井水面标高基本与滤层底面标高持平，符合要求。

水封井的平面尺寸采用2.0×1.5m，出水溢流堰采用局部收缩矩形堰。

查《给
水排水设计手册》（第三册第二版）得，溢流堰堰上水头宜为0.20～0.25m，在此取0.23m。

则由矩形堰公式b=Q/[m(2g)0.5h1.5]得，局部出水堰宽为b=Q/[m(2g)0.5h1.5]=0.1179/[0.434×（2×9.81）0.5×0.231.5]=0.56m
则局部矩形堰板高度为
H
=1.0-0.23=0.77m
1
水封井的超高取0.20m
则水封井的总高度为H
=1.0＋0.2=1.2m。

2
B．配水廊道
水封井中的水通过溢流堰溢流跌落到配水廊道中。

取配水廊道长度与水封井相同，为2.0m，宽度取0.50m，水封井和配水廊道的壁厚均取0.20m。

排水廊道与水封井合建，两者顶部平齐，水流经过溢流堰后跌落0.15m，则配水廊道的水面超高为0.2+0.23＋0.15=0.58m。

③出水渠
配水廊道底部直接与清水出水渠相连通，水流从配水廊道直接进入清水出水渠。

一组滤池设置两条出水渠，每条出水渠接受5个滤池的出水，则设计流量为0.1179×5=0.5895m3/s。

因为廊道水位高于出水渠顶，因此出水渠为满流。

设计中取出水渠的流速为1.20m/s，取出水渠的横截断面为正方形。

则其横截断面的尺寸为a=（Q/v）0.5=（0.5895/1.2）0.5=0.70m
设计中取截断面尺寸为a×a=0.70×0.70m。

=Q/a2=0.5895/0.702≈1.20m/s。

则出水渠的实际流速为v
6
在1.0～1.5m/s的范围内，符合设计手册的要求。

④出水总管
清水由出水渠流向反冲洗泵房时由钢管输送，采用满流设计，设计流量和清水出水渠相同，为0.5895m3/s。

采用管内流速为1.3m/s，则由满流公式得，管道直径为：
d=[4Q/(πv)]0.5=[4×0.5895/(π×1.3)]0.5≈0.76m
设计中取d=800mm，则实际流速大约为1.17m/s。

5-2反冲洗系统设计
查《室外给水设计规范》（GB50013-2006）得，V 型滤池采用气水结合反冲洗，冲洗流程以及相关水力参数如下：
第一步气冲，冲洗强度取q 气1=15L/(s ·m 2)，冲洗时间取t 气=3min ； 第二步气-水同时反冲洗,空气强度取q
气2
=15L/(s ·m 2),水冲洗强度取q
水
1
=6L/(s ·m 2)，冲洗时间取t 气水=4min ；
第三步水冲，冲洗强度取q 水2=6L/(s ·m 2)，冲洗时间取t 水=5min ； 表洗贯穿于冲洗的整个过程，表洗强度取1.8L/(s ·m 2)。

（1）中央排水槽
反冲洗时中央排水槽接收流量为Q 反=Q 表+Q 冲=（q 表+q 冲）f ，已知反冲洗强度
q 冲=6L/(s ·m 2)，表洗水强度为q 表=1.8L/(s ·m 2)，则中央排水槽接收水量为：
Q 反=（1.8+6）×49/1000=0.3822m 3/s 设水流的出水断面为正方形。

则B=H=0.9Q 0.4=0.9×0.38220.4≈0.612m ，设计中取0.62m 。

则 起端水深 H 1=0.75H P =0.75×0.62≈0.46m
末端水深 H 2=1.25H P =1.25×0.62≈0.78m
设计中取起点超高0.15m ，底板厚0.10m 。

取终端槽底与滤板相平，因为承托层厚0.05m 、滤层厚1.2m ，取排水槽顶部距滤层高度0.5m 。

则 排水槽起端总高H 1=0.15+0.46+0.10=0.71m 排水槽末端总高H 2=0.05+1.20+0.50=1.75m
为了防止冲洗时跑砂，同时为了顺利排水，中央排水槽顶部采用楔形，上部倾角采用45°，下部与水平面夹角采用15°
（2）反冲洗进水进气孔洞 ① 反冲洗进水孔洞
单池反冲洗水量为Q 冲=q 冲f=6.0×49/1000=0.294m 3/s ，设计中取反冲洗进水孔为方孔，孔内流速取1.0m/s 。

则配水方孔总面积为F 1=Q/v=0.294/1.0=0.294m 2；。