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）。

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：10－12t/m 2。

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 值：7.4－8.6；水温：4.5－21.5℃；色度：年平均为11－13度；臭味：土腥味；总硬度：123.35mg/L CaCO 3；溶解氧：年平均10.81 mg/L ；Fe ：年平均0.435 mg/L ，最大为0.68 mg/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/ mL 。

六、水质、水量及其水压的要求：
设计水量：根据资料统计，目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(1)(15%)510 5.2510/2187.5/0.61/d Q a Q m d m h m 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%；
Q d ——设计供水量（m 3/d ），为5万m 3/d 。

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，通常采用混合、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：
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。

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[Al n (OH)m Cl 3n-m ]，最大投药量为30mg/L 。

2、混凝剂的投加
本设计采用自动投药设备630/1.6J ZM ，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30min 。

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橡胶管,给水管使用镀锌管。

（4）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。

（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，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。

第二节 配水井
配水井体积为160m 3，平面尺寸为10m×4m=40m 2，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，并增加原水
混合 沉淀池 市政管网
絮凝池 滤池 二级泵站 清水池 混凝剂 消毒剂
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。

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，它与单纯水反冲洗方式相比，主要有以下优点：
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，综合比较选用目前较广泛使用的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。

经比较，本设计采用液氯作为消毒剂，滤后消毒。

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，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，但是由于二氧化氯价格昂贵，且其主要原料亚氯酸钠易爆炸，国内目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，混凝剂每日配制次数n=3次。

二、设计计算
三、1、溶液池
容积:3111302187.5 3.5417417153W aQ
m cn ==⨯⨯=⨯⨯
式中：μ—混凝剂
（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L ），本设计取30mg/L ; Q —设计处理的水量，2187.5m 3/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 —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 1.0m,尺寸为2.02.01.L B H m m m ⨯⨯=⨯⨯，高度中包括超高0.5m ，置于室内地面上。

溶液池实际有效容积：32.0 2.0 1.04W m '=⨯⨯=,满足要求。

溶液池池底设DN200的排渣管一根，溶液池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。

2、溶解池
容积：3
210.30.3 3.5 1.05W W m ==⨯= 式中：W2 ——溶解池容积（m 3 ），一般采用（0.2-0.3）W 1；本设计取0.3W 1。

有效高采用1.0m ，超高0.5m ，总高1.5m ，池底坡度采用0.02，平面尺寸2.0m×2.0m ，面积4.0m 2，则实际总体积为W p `=4.0m 3，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/min 。

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0.7×0.5×0.2m 3,药剂储存期为15d ，药剂的堆放高度取1.5m 。

硫酸铝的袋数：公式为：240.0241000Q a t Qut N W W ⨯⨯⨯==⨯⨯
式中，Q-水厂设计水量，m 3/h ；a-混凝剂最大投加量，mg/L ；t-药剂的最大储存期，d ；
W -每袋药剂的质量，kg ； 将相关数据代入上式得，2187.530150.02459140
N ⨯⨯=⨯≈袋。

有效堆放面积A ：公式为：
()1NV A H e =
- 式中，H-药剂得堆放高度，m ；V-每袋药剂得体积，m 3；e -堆放孔隙率，
袋堆时20%e =
代入数据得：()
25910.70.50.234.481.510.2A m ⨯⨯⨯=
=⨯- 4、计量设备 投药管流量： 3.5210000.08/243600
q L s ⨯⨯=
=⨯ 查表得投药管管径：25d mm =,相应流速为0.50/m s 。

第二节 配水井设计计算
一、设计参数 设计流量：43335.2510/0.61/36.45/min Q m d m s m =⨯==
水力停留时间： 5.0min T =
二、设计计算
配水井体积： 336.45 5.0182.29V QT m ==⨯=；
配水井平面尺寸：210440m m m ⨯=； 有效水深：2182.29 4.5640
H m =
=。

超高取0.5m ，则井深为5.06m 。

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
0.610.611.0 1.0Q h m bv ===⨯，取0.7m 超高取0.3m ，渠道深'(0.70.3) 1.0H m m =+=。

配水井设DN=1200mm 的溢流
管，溢流水位10.0m ，放空管直径DN=800mm 。

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0.6120.305Q =÷=m 3/s 。

本设计推荐采用管式静态混合器，管式静态混合器示意图见图1。

原水管道药剂混合单元体静态混合器管道
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30.610.305/2
Q q m s n =
==； 则静态混合器管径为： 440.3050.623.141
q D m v π⨯===⨯ ，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
0.50.30.50.32.36 2.360.920.65 2.74N v D ----≥=⨯⨯=，本设计取N=3；
则混合器的混合长度为：
1.1 1.10.73
2.15L DN m ==⨯⨯=
3、混合时间 T= 2.15 2.340.92
L s v == 4、水头损失
22
4.4 4.40.3050.11840.118430.220.65
Q h n m d ==⨯⨯=<0.5m ,符合设计要求。

5、校核GT 值 1398000.228991.1410 2.34
h G s T γμ--⨯===⨯⨯，在700-10001s -之间，符合设计要求 899 2.3421042000GT =⨯=≥，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4333(1) 5.2510/2187.5/0.61/d Q a Q m d m h m s =+=⨯==
絮凝时间：T=20min
池内平均水深：H 1=1.8m
超高：H 2=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1.2-1.5倍。

二、设计计算
1、计算总容积
32187.520730 m 6060
QT V ⨯===
2、每池净平面面积
分为两池，每池净平面面积：'F = 1V nH =7302 1.8
⨯=2032m
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）203L'20.310m =
=
设计中取21m 。

5、隔板间距
絮凝池起端流速取0.5/v m s =，末端流速取0.2/v m 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：
110.610.3420.5 1.8Q a m nvH =
==⨯⨯ 120.610.8520.2 1.8
Q a m nvH ===⨯⨯ 隔板间距按廊道内流速不同分为6档：
123456=0.5m/s, =0.4m/s, =0.35m/s, =0.3m/s, =0.25m/s,=0.2m/s v v v v v v
取10.3a m =，则实际流速1'0.57v m s =，按上法计算得：
按上法计算得：
22334455660.4,'0.4250.5,'0.340.6,'0.280.8,'0.211.0,'0.17a m v m s
a m v m s
a m v m s a m v m s
a m v m s
==========
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）：
123564'5()5(0.30.40.50.60.8 1.0)18L a a a a a a m =+++++=⨯+++++=
取隔板厚度0.2m ，则池总长180.22923.8L m =+⨯=
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
22022i i i i i i
v v h S L g C R ζ=+ 式中：i v ——第i 段廊道内水流速度（m/s ）；
0v ——第i 段廊道内转弯处水流速度（m/s ）；
S i ——第i 段廊道内水流转弯次数；
ξ——隔板转弯处局部阻力系数。

往复式隔板（1800
转弯）ξ=3；
i L ——第i 段廊道总长度(m )；
i R ----第i 段廊道过水断面水力半径（m ）
； i C ——流速系数，随水力半径Ri 和池底及池壁粗糙系数n 而定，通常按曼宁公式计算，1
61i i C R n
=。

第一段水力半径：
111110.320.1320.322
a H R m a H ⨯===++⨯ 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0.013n =，
流速系数:1/61/61110.1352.410.013
C R n =
=⨯= 隔板转弯处的过水断面面积取廊道断面面积的 1.5倍，则第一段转弯处流速： 10110.610.377/1.5 1.520.3 1.8
Q v m s na H ===⨯⨯⨯ 第一段廊道长度：15520100L B m ==⨯=
第一段廊道内水流转弯次数：15S = 则絮凝池第一段的水头损失率
2222
0111122110.377(0.5)351000.1095229.852.410.13
v v h S L m g C R ζ=+=⨯⨯+⨯=⨯⨯ 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 S n L n R n v 0 v n
C n h n 1
5 100 0.13 0.377 0.50 52.41 0.1095 2
5 100 0.18 0.282 0.40 57.80 0.0612 3
5 100 0.22 0.22
6 0.35 59.7
7 0.0394 4
5 100 0.23 0.188 0.30 60.21 0.0273 5
5 100 0.29 0.140 0.25 62.58 0.0152
6 4 80 0.40 0.113 0.20 66.02 0.0099
0.2625n h h m ==∑
7、GT 值计算
水温015T c =，31.1410(/)Pa s μ-=⨯
1
398000.262543.361.14106020h G s T γμ--⨯===⨯⨯⨯
43.36206052037GT =⨯⨯=
GT 值在45
1010--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：43510m /d Q =⨯,分设2池,水厂自用水量为5%。

则每组设计水量
33150000 1.05Q==1093.75m /h=0.30m /s 224⨯⨯ 表面负荷：32Q/A=38.4m /(m /d)
沉淀时间：1T =2h
沉淀池水平流速：=0.010m/s v
二、设计计算
1、沉淀池表面积
21093.7524=684m 38.4
A ⨯= 2、沉淀池长
1L=3600T =36000.0102=72m v ⨯⨯
3、沉淀池宽
684B==9.5m 72
，设计中取10m 。

4、沉淀池有效水深
QT 1093.752H===3.2m BL 9.572
⨯⨯ 采用3.5m （包括保护高） 5、放空管直径
沉淀池放空时间按5h 计，则放空管直径
0.50.5
0.7BLH 0.79.572 3.2d===0.22m T 53600
⨯⨯⨯⨯，采用DN=300mm 。

6、出水渠深度
出水渠断面宽度采用0.6m ，出水渠起端水深
232
0.30H=1.73=0.63m 9.80.6⨯ 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B 之比：729.57.64L B =÷=>，满足要求；
沉淀池长度L 与深度h 之比：723.222.510L h ==>,满足要求； 水流截面积29.5 3.230.4m ω=⨯= 水流湿周 =9.5+2 3.2=15.9m χ⨯ 水力半径30.4
R=
=1.912m 15.9
弗劳德数22
-5r 0.010F ===1.1510Rg 1.9129.81
v ⨯⨯
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20.30/0.15=2.00m 。

每个孔口尺寸定为15cm 8cm ⨯，则孔口数为
2.00/0.150.08=167⨯个。

第六节 V 型滤池设计计算
一、设计参数
设计处理水量：33(1)2187.5/0.61/d Q a Q m h m s =+== 滤速：12/v m h =； 强制滤速：/m h ≤20；
第一步气冲冲洗强度215/()q L m s =⋅气1；
第二步气-水同时反冲，空气强度22=15L/(m )q s ⋅气，水强度21=4L/(m )q s ⋅水； 第三步水冲洗强度22=5L/(m )q s ⋅水；
第一步气冲时间=2min t 气，第二步气水同时反应时间=4min t 气水；单独水冲洗 时间=6min t 水；冲洗时间共计t=12min=0.2h ；冲洗周期T=48h ；反冲横扫强度21.8L/(m )s ⋅。

图2 V 型滤池剖面示意图
二、设计计算
1、池体尺寸计算
（1）滤池实际工作时间
242424240.223.948
t t
h T '=-=-= （2）滤池过滤面积
2/
52500183.11223.9
Q F m v T =
==⨯⨯ （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 ，长L=10m ，面积30m 2。

分为并列的两组，每组2座，共4座，每座面积f=60m 2，总面积240m 2。

（4）校核强制滤速
412
16/141Nv v m h N ⨯'=
==--
满足20/v m h ≤的要求。

（5）滤池高度的确定
123450.90.1 1.2 1.40.3 3.9H H H H H H m =++++=++++=
式中：H 1——滤板下布水区高，取0.9m H 2——滤板厚度m ，取0.1m H 3——滤料层厚度m ，取1.2m H 4——滤层上水深m ，取1.4m H 5——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 1.61.2~。

均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算
2
2
00300(1)1=180
m H l v
g m d γϕ⎛⎫
-∆ ⎪⎝⎭
清
式中： 清H ∆——水流通过滤料层的水头损失,㎝；
γ——水的运动黏度, ㎝²/s,20℃时为0.0101㎝²/s ； g ——重力加速度，981㎝²/s ；
0m ——滤料孔隙率，取0.5；
0d ——与滤料体积相同的球体直径，取为0.1㎝； 0l ——滤层厚度，100cm ；
v ——滤速，12/0.33/v m h cm s ==
ϕ——滤料颗粒球度系数，天然沙粒0.75～0.80，取0.8
所以，2
23
0.0101(10.5)1=1801000.3319.119810.50.80.1H cm -⎛⎫
∆⨯⨯⨯= ⎪⨯⎝⎭清 当滤速为8～10/m 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，取经验值得最低限值0.30H m 清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0.22h m ≤。

忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为：()0.30.220.52H m m =+=开始。

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22m m ⨯，堰底板比滤池底板底0.3m ，水封井出水堰总高：1230.3H +H +H 0.30.90.1 1.2 2.5H m =+=+++=水封井
因每座滤池过滤水量Q 单=331260720/0.2/vf m h m s =⨯== 所以水封井出水堰上水头由矩形堰流量公式3/21.84Q bh =计算得
h 水封2/3
2/3
Q 0.2=0.141.842 1.842m ⎛⎫
⎛⎫== ⎪
⎪⨯⨯⎝⎭
⎝⎭
冲洗完毕清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高()0.520.140.66m += 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
2
8/()q L s m =⋅。

Q 反238/()600.48/qf L s m m s ==⋅⨯=
V 型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量
Q 表水230.0018/()600.11/q f L s m m 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/m s =左右。

配水干管(渠)的截面积 A 水干=Q 反水/V 水干20.48
0.321.5
m == 反冲洗配水干管用钢管,直径600DN mm ,流速1.70/m s 。

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
为V 水支 1.2/m s =。

则配水支管的截面积A 水干=Q 反水/V 水支20.48
0.41.2
m ==,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0.8m ,
每个孔口面积:A 小20.48/300.016m ==，每个孔口尺寸取0.13×0.12m ²， 反冲洗水过孔流速: V 孔=A 方孔/2150.130.12⨯⨯⨯0.48
1/ 1.0/300.016
m s m s =
=≥⨯(满足要求)。

（3）反冲洗用气量Q 反气的计算
采用鼓风机直接充气，采用两组,一用一备。

反冲洗用气量按气冲强度最大时的空气流量计算。

这时的气冲强度为215/()L s m ⋅。

Q 反气=qf 332231510/()600.9/m s m m m s -=⨯⋅⨯=
（4）配气系统得断面计算
配气干管进口流速为5/m s 左右，则配气干管（渠）的截面积
2Q 1.440.29v 5A m =
==反气气干气干0.9
0.185
= 反冲洗配气干管同样用钢管，直径700DN mm ，流速3.2/m 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。

反冲洗配气支管或孔口流速取10/v m s =气支，则配气支管的截面积：
2
Q 1.440.14v 10A ==反气气支
气支20.90.0910
m = 每个布气小孔面积为2A 0.14=0.00354040
A m ==气支气孔2
0.090.0022540m == 孔口直径4A 4
0.00350.0673.14
d m
π
⨯=
=
=气孔
气孔40.002250.053.14m ⨯=，取50mm 。

每孔配气量3
Q 1.440.036/4040
Q m s =
==反气气孔330.90.02258140m s m h == （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：
33223410/()600.24/Q q f m s m m m s -==⨯⋅⨯=反气水水
气水同时反冲洗时反冲洗空气流量：
332231510/()600.9/Q q f m s m m m s -==⨯⋅⨯=反气气
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：2Q Q 0.240.9
A 0.34v v 1.55
m =
+
=+=反气水反气气水水干
气干 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H 6=1.5m ，末端宽取0.4m ，高取H 7=1.0m ，则起端截面积0.6m 2，末端截面积0.4m 2。

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0.34/40=0.0085<末端A=0.4 m 2
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
12360.50.90.1 1.20.5 1.5 1.2H H H H H m =+++-=+++-=起
排水槽末端高：
12370.50.90.1 1.20.5 1.0 1.7H H H H H m =+++-=+++-=起
底坡 1.7-1.2
0.0417L 12
H H i -=
==末起 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 ，槽内水位标高
0.3(1.20.3)0.9h H m m =-=-=起排集，槽宽0.4b m =排集。

湿周2(0.420.9) 2.2x b h m m =+=+⨯= 水流断面20.40.90.36A b h m ==⨯=排集排集排集 水力半径 0.36
0.1642.2
A R m x =
=
=排集
水流速度2/31/22/31/2
0.1640.0417 4.71/0.013
R i v m s n ⋅⨯=
== 过流能力3A 0.36 4.71 1.70/Q v m s ==⨯=排集排集
实际过水量Q 反=Q 反水+Q 表水=(0.30+0.11）m 3/s=0.41m 3/s<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/m s ，取 1.0/v m s =，则强制过滤流量：
30.61
0.305/2
Q m s =
=强 进水总渠断面面积2Q 0.305
0.3051.0
A m v =
==强进总 进水总渠宽0.6m ，水面高0.6m 。

考虑超高0.4m ，则总高为1.0m 。

2）每座滤池的进水孔
由进水开三个孔，进水总渠的浑水通过进水孔进入滤池。

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0.642Q A gh =计算，其总面积按滤池强制过滤水量计。

孔口两侧水位差取0.1m 。

则孔口总面积：
2Q 0.305
0.340.6420.6429.810.1
A m =
=
=⨯⨯强孔gh
中间孔口面积按表面扫洗水量计。

则
2A Q 0.340.11
0.12Q 0.305
A m ⨯=
=
=孔表水
中孔强
孔口宽B 1.0m =中孔，高0.12H m =中孔。

两个侧孔口设阀门，采用橡胶充气阀。

每个侧孔面积：
2A -A 0.340.120.1122
A m -===孔中孔侧孔
孔口宽 1.0m B =侧孔，高0.11H m =侧。

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 5.0b m =宽顶，宽顶堰与进水总渠平行布置，与进水总渠侧壁相距0.5m ，堰上水头用矩形堰流量
公式3/21.84Q bh =计算。

由此 2/3
2/3
Q 0.3050.101.84b 1.845h m ⎛⎫⎛⎫
=== ⎪ ⎪ ⎪
⨯⎝⎭
⎝
⎭强宽顶
宽顶
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：0.5b m =配渠，渠高1.0m ，渠的总长等于滤池的总宽，则6L m =配渠，当渠内水深为0.3h m =配渠时，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/2Q 强）为
0.305
v 1.02/220.50.3
Q m s h b =
==⋅⨯⨯强配渠配渠配渠
满足滤池进水管渠流速0.8 1.2m s -的要求。

5）配水渠过水能力校核 配水渠的水力半径0.50.3
R 0.14220.30.5
b h m h b ⋅⨯=
==+⨯+配渠配渠配渠配渠配渠
水力坡度2
2
232/3
0.013 1.020.002R 0.14nv i ⎛⎫⨯⎛⎫=== ⎪ ⎪⎝
⎭⎝⎭配渠渠/配渠 渠内水面的降落量0.0026
0.0062
i L h m ⨯∆=
==渠渠渠2。

因为渠配水渠的最高水位(0.30.006)0.306h h m +∆=+=配渠渠<渠高1.2m ，所以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20～30mm ，过孔流速为2.0m/s 左右，本设计采用d v 孔=0.025m ，
v v 孔=2.0m/s 。

每座滤池V 型槽的水平布水孔总截面积为：
每座滤池V 型槽的水平布水孔总数为：
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
20.11
0.0552.0
v v Q A m v ==
=表水孔孔
220.055
11411
3.140.02544v v A N d π==≈⨯⨯孔孔孔个
滤池冲洗时槽内水面低于斜壁顶约50～100mm ，本设计采用h 1=0.1m 。

根据孔口出流公式Q=0.64A 2gh ，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2h 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h 3=0.12m 。

取V 型槽槽底的高度低于表扫水出水孔中心为h 4=0.21m 。

反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q=2/31.84bh 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，
30.2400.120/22
Q
Q m s =反反单＝＝，则反冲洗时排水集水槽的堰上水头h 5为：
V 型槽的垂直高度为：：0.55+++=+++1234h h h h 0.10.120.120.21=m V 型槽斜壁顶与排水集水槽顶的垂直距离为：
030++=++125h h h 0.10.120.=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.冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失1h ∆
反冲洗配水干管用钢管,直径500DN mm ,流速1.06
/m s ,布置管长总计60m ，1000 4.21i =，则反冲洗总管的沿程水头损失：,0.0042160
0.25
f h i l m ∆==⨯=。

反冲洗配水干管主要配件及局部阻力系数ξ见表4-2。

局部水头损失为：2
2
7.28 1.060.86229.81
j v h m m g ξ⨯∆===⨯
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
6 60.06 3.6⨯= 600DN mm 闸阀
3 30.060.18⨯= 等径三通 2 2 1.53⨯=
水箱出口
1
0.5
()()()2
2
20.112/29.81=0.1220.640.05520.64Q h g m A ⎡⎤⎡⎤==⨯⎢⎥⨯⨯⎣
⎦⨯⨯⎣⎦表水表孔()()2
23
3
0.120=0.0301.84 1.8412Q h m b ⎡⎤⎡⎤
=⎢⎥⎢⎥⨯⎣⎦⎣⎦
反单5＝
ξ∑
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： 1(0.250.86) 1.11y j h h h m m ∆=∆+∆=+=
b.清水池最低水位与排水槽堰顶的高差H o =5m 。

c.滤池配水系统的水头损失2h ∆
（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，30.24/Q m s 反气水＝则气水分配渠内的水面高为：
()()0.24 1.50.40.4h Q v b m ⨯=反水反气水水干气水＝＝
水力半径()()20.40.420.40.40.13R b h h
b m ⨯⨯+=反水气水气水反水
气水＝＋＝
水力坡降
渠内的水头损失 （b ）气水分配干渠底部配水方孔水头损失 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，0.642Q A gh ＝计算。

其中Q 为Q 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20.1A m 方孔＝。

则
()()22
0.64(2)0.240.640.3(29.81)0.08h Q A g m ⎡⎤∆=⨯⨯=⎡⎤⎣⎦⎣⎦方孔方孔反气水＝ （c ）查手册，反洗水经过滤头的水头损失0.22h m ∆≤滤 （d ）气水同时通过滤头时增加的水头损失h ∆增
气水同时反冲洗时气水比15/4 3.75n ==，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
()()1.25%0.24 1.25%800.24/v Q f m s =⨯=反气水柄＝
通过滤头时增加的水头损失
()()22298100.010.010.129810 3.750.010.010.240.120.242820.0282h n v v Pa mH O
∆-+=⨯⨯-⨯+⨯≈≈增＝
则滤池配水系统的水头损失
d.砂滤层的水头损失 221.5
5.10.5822j v h m
g g
ζ'∆==⨯=()()2
222
3
3
0.013 1.50.130.006
i nv R ⨯=反渠渠渠
＝＝Δh i l 0.00612=0.072m ⨯⨯反水反水反水＝＝h ∆方孔
20.0720.080.220.02820.40h h h h h m
∆=∆∆∆∆+++≈方孔反水滤增
＋＋＋＝3
h ∆。