城市给水处理厂课程设计、大学论文

第一章城市给水处理厂课程设计基础资料
1.1 工程设计背景
某市位于广东省中南部，北接广州，南连深圳，是近年来珠江三角洲经济发展和城市进程较快的地区。

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，原有水处理厂的生产能力已不能满足要求，对经济发展和人民生活造成了严重影响，为缓解这一矛盾，经市政府部门研究并上报请上级主管部门批准，决定在东江南支流南岸、东城区下桥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（5+N）/2×104m3/d，式中N为学号，即15×104m3/d。

征地面积约40000m2，地形图见附图。

1.3基础资料及处理要求
（1）原水水质
原水水质的主要参数见表1。

（2）厂区地形
地形比例1:400，设计高程取清水池水面为0.00m。

（3）工程地质资料
1）地质钻探资料见表2:
表2
表土砂质粘土细砂中砂粗砂粗砂石粘土
1m 1.5m 1m 2m 0.8m 1m 2m
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。

（4）水文及水文地质资料
1）最高洪水位: 342.5m;最大流量:Q=295m3/s。

2）常水位:340.5m,平均流量:Q=15.3m3/s。

3）枯水位：338.7m;最小流量：Q=8.25m3/s。

4）地下水位:在地面下1.5m 。

（5）气象条件
1）风向(以所取风玫瑰为准)。

1班：主导风向东北风； 2班：主导风向西南风。

2）气温:最冷月平均为5O C
最热月平均为28.4O C。

极端气温:最高38O C，最低为-0.5O C,最多10天。

年平均日照时数1932小时，年平均降雨量1788.6mm，日最大降雨量367.8mm(2011.7.1)，年平均相对湿度79％。

3）土壤冰冻深度:0.7m
（6）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资料分析与整理
2.1.1水域功能和标准分类
我国的《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)规定了地表水水域功能分类、水质要求、标准的实施和水质监测等。

依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类：
Ⅰ类主要适用于源头水、国家自然保护区；
Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的梭饵场等；
Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；
Ⅳ类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；
Ⅴ类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。

对应地表水上述五类水域功能，将地表水环境质量标准基本项目标准值分为五类，不同功能类别分别执行相应类别的标准值。

水域功能类别高的标准值严于水域功能类别低的标准值。

同一水域兼有多类使用功能的，执行最高功能类别对应的标准值。

2.1.2水质评价与分析
由上述水域功能和标准分类可知，可作为地表水源的水质应符合三类及以
2.2水厂选址
2.2.1地址选择原则
（1）水厂选址的原则：
1）厂址应选择在工程地质条件较好的地方；
2）水厂尽可能选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施；
3）水厂应少占农田或不占农田，并留有适当的发展余地；
4）水厂应设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理，降低输电线路的造价；
5）当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近，通常与取水构筑物在一起。

2.2.2设计规模
给水处理厂的设计水量以最高日平均时流量计。

设计处理水量15×104m3/d，水厂自用水量占5%，故设计总进水量为Q=150000 ×1.05=157500m3/d=6562.5 m3/h=1.823m3/s。

征地面积约40000m2。

根据处理水量，水厂拟分为4个系列，平行布置。

2.3工艺流程选择
PAC 氯消毒
原水静态混合器折板反应池斜管沉淀池V型滤池清水池
静态混合器：设备简单，不占地，但是当流量减小时可能在管中反应沉淀，效果较好，但是水头损失较大，适用于流量变化不大的水厂。

折板反应池：应用广泛，水力条件改善反应时间短，池子容积较小。

但是折板反应池板距较小，安装维修困难，折板费用较高。

斜管沉淀池：基于增大沉淀面积，减少单位面积的产量来提高杂质去除率，所以池体小、占地少，但对原水浊度适应性较差。

V形滤池：其截污量大，过滤周期长，采用气水反冲洗方式，下向流水头恒速过滤，反冲洗效果较好且反冲洗强度低，耗水量小，但冲洗配套设备复杂，需要鼓风设备。

适用于大中型水厂。

氯消毒：消毒效果好，价格成本低，接触时间短，同时能保证管网中的余氯量，具有持久的消毒效果。

但是在有机物含量较高的水体中易产生消毒副产物。

综上所述，结合原水水质特征和水厂的地形特点考虑，采用本工艺流程是比较合理的选择。

第三章净水构筑物的计算
3.1预处理的设施及参数
预氧化、预加氯等预处理一般采用化学预处理的方式，处理厂所用的药剂
3.2配水井 3.2.1配水井设置
一般按照设计规模一次建成，停留时间取30s 。

为使水位稳定和便于后期改造，配水井出水端设置调节堰板；为防止调压阀误操作和失控，配水井一端设置溢流井和调节堰板。

3.2.2配水井有效体积
3
35554.69m =30×1.823=t ×Q =V m = 3.2.3配水井尺寸确定
设进厂原水管道经济流速为2.0m/s ，则水厂进水管管径D 进水
=1078mm ，实
际取D 进水=1100mm ，对应流速为1.92m/s 。

设计其高位H=2m ，其中包括0.5m 超高。

则配水井底面积为：
3375.1555.1m V S ===
m 87.614
.337
44=⨯=
=
π
S
D ，取D=7.0m 。

池子的有效容积为32
0m 585.12=⨯⎪⎭⎫
⎝⎛⨯=D V π>55m 3，满足要求。

3.3混凝剂类型及加药间 3.3.1混凝剂的选择与投加量 （1）混凝剂的选择：
综合考虑到原水水质、成本、操作难易等因素，选用碱式氯化铝。

（2）混凝剂投加量的确定：
常用的混凝剂投加量按照20mg/L 设计，所以碱式氯化铝每天的投加量：
M=157500×1000×20×10-6=3150kg
3.3.2溶解池、溶药池的药液浓度和体积
混凝剂的投加浓度一般采用5%～15%（按商品固体质量计）。

混凝剂每日调配次数不超过3次。

溶液池的数量一般不少于两个，以便交替使用，保证连续投药。

溶解池的容积按溶液池容积的0.2～0.3倍计算。

（1）溶液池容积W 1
3316114.992
10417250
620417m m n b Q u W ≈=⨯⨯⨯=⨯⨯⨯=
式中：u ——混凝剂最大投量，本设计取20mg/L ；
Q ——设计处理水量，6250m 3/h ；
b ——溶液浓度（%），混凝剂溶液一般采用5%~20%（按商品固
体混凝剂重量计算），本设计采用10%； n ——每日调制次数，一般不宜超过3次。

设计容积取16m 3，溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2个，以便交替使用，保证连续投药。

单池尺寸为L ×B ×H=4×2×2.5=20m 3，高度中包括超高
0.5m 。

有效高度2.0m ，置于室内地面上。

溶液池实际有效容积：L ×B ×H=4×2×2=16m 3，满足要求。

池旁设工作台，宽1.0~1.5m ，池底坡度为0.02。

池内壁用环氧树脂进行防腐处理。

（2）溶解池容积W 2
()3122.3162.00.3~0.2m W W =⨯==
式中：W 2——溶解池容积（m 3），一般采用（0.2~0.3）W 1；本设计取0.2W 1。

溶解池分1个，单个溶解池尺寸：L ×B ×H=2.0×1.6×1.3=4.16m 3，高度中包括超高0.3m ，有效高度1.0m ，池底坡度采用0.02。

溶解池实际有效容积：L ×B ×H=2.0×1.6×1.0=3.2m 3。

溶解池的放水时间采用t=10min ，则放水流量：
s L t W q 33.510
6010002.36020=⨯⨯==
查水力计算表得放水管管径d 0=100mm ，相应流速为0.68m/s ，管材采用硬聚氯乙烯管。

溶解池底部设管径100mm 的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。

溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理。

3.3.3投加系统构成和投药控制系统选型
此设计方案采用湿投法。

此设计方案选择加药泵投加方式。

（3）投药管流量：s L W q 37.060
60241000
216606024100021
=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=，查水力计算表得投药管管径d=20mm ，相应流速为1.18m/s 。

（4）计量投加设备：
本设计采用计量泵投加混凝剂。

计量泵每小时投加药量：m W
q 3133.112
==。

计量泵型号为J-Z1600/0.6型柱塞计量泵，选用两台，一用一备。

3.3.4加药间及药库布置
1.加药间布置的一般要求如下：
（1）加药间宜与药库合并布置。

布置原则为：药剂输送、投加流程顺畅，方便操作与管理，力求车间清洁卫生，符合劳动安全要求，高程布置符合投加工艺及设备条件。

（2）加药间位置应尽量靠近投加点。

（3）加药间可布置成各种形状，工程实例中，采用较多的为一字形、L 形、T 形等。

（4）靠近和穿过操作通道、运输通道及人员进出区域的各种管道宜布置在管沟内，管沟应设有排水措施，并防止室外管沟积水的倒灌。

（5）根据药剂品种确定加药管管材，一般混凝剂可采用硬聚氯乙烯管。

（6）加药间应保持良好的通风。

2.药库的布置
（1）药剂仓库与加药间宜连接在一起，存储量一般按最大投药量期的一个月用量计算。

（2）仓库除确定的有效面积外，还要考虑放置泵称的地方，并尽可能考虑汽车运输方便，留有1.5米宽的过道。

（3）应有良好的通风条件，并并应防止药剂受潮，同时仓库的地坪和墙壁应有相应的防腐措施。

药剂按最大投加量的30d用量储存，则所用药剂总质量为：3150×30=94.5t，碱式氯化铝的相对密度取1.3，则药剂所占体积为：94.5/1.3=72.69m3，药剂的堆放高度按2.0m计，则所需面积为36.35m2，考虑药剂通道等因素，这部分面积按药品所占面积的15%计，则药库所需面积为：36.35×1.15=41.80m2，取42m2，药库平面尺寸取7×6m2，仓库上端留有超高1m。

库内设电动单梁悬挂起重机一台，型号为DX0.5-10-20。

3.3.5需用空气量
1.溶液池所需空气量
()s L
⨯
⨯
n=
=
=
2
⨯
Q28
Fq
4
1
8
2
式中：Q——溶液池所需空气量；
F——药池平面面积，m2；
q——空气供给强度，L/(s·m2)，取8 L/(s·m2)；
n——每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。

2.溶解池所需空气量
()s L
⨯
n=
⨯
=
=
⨯
1.6
Fq
Q32
5
2
2
式中：Q——溶解池所需空气量；
F——药池平面面积，m2；
q——气供给强度，L/(s·m2)，取5 L/(s·m2)；
n——每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。

3.4混合设施
3.4.1一般要求
（1）混合设施应使药剂投加后水流产生剧烈紊动，在很短时间内使药剂均匀
地扩散到整个水体，也即采用快速混合方式；
（2）混合时间一般为10~60s；
（3）搅拌速度梯度G一般为600~1000s-1；
（4）当采用高分子絮凝剂时，混合不宜过分剧烈；
（5）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。

最长距离不超过120m；
（6）混合设施与后续处理构筑物连接的管道可采用0.8~1.0m/s。

3.4.2混合方式
1.混合方式基本分两大类:水力和机械。

前者简单，但不能适应流量的变化；后者可进行调节，能适应各种流量的变化，但需有一定的机械维修量。

具体采用何种形式应根据净水工艺布置、水质、水量、投加药剂品种及数量以及维修条件等因素确定。

水力混合还可以采用多种形式，目前较常用的水力混合有：水泵混合、管式静态混合器混合、扩散混合器混合、跌水混合和水跃混合。

此设计方案采用静态混合器混合方式。

管式静态混合器的形式有很多，给水处理中常用的形式见下图：
静态管式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，同时又有交叉和漩涡反向旋转，以达到较好的混合效果。

2.静态混合器设计与计算
本设计分为4个系列，设置4个静态混合器，则每个混合器的流量为Q0=6562.5/4=1640.625m3/h=0.46m3/s，选择威宇公司生产的SV-7-30/1000型静态混合器，DN=1000mm，dh=7-30mm。

（1）设计流量Q=0.46m 3/s ；
（2）静态混合器在絮凝池给水管中，设计流速取0.8m/s ，则管径为：
m D 86.08.046
.04=⨯=
π
采用D=900mm ，则实际流速v=0.72m/s 。

（3）混合单元数按下式计算：
78.20
.172.036
.2v 36.23
.05.03.00.5-=⨯=≥-D N 取N=3，则混合器的长度为：L=1.1ND=1.1×3×1.0=3.30m
（4）水头损失0.075m 31.0
0.460.1184
n 1184.00.442
4.42=⨯⨯==D Q h 3.5反应池/絮凝池 3.
5.1絮凝形式及选用
絮凝阶段的主要任务是，创造适当的水力条件，使药剂与水混合后所产生的微絮凝体，在一定时间内凝聚成具有良好物理性能的絮凝体，它应有足够大的粒度、密度和强度(不易破碎);并为杂质颗粒在沉淀澄清阶段迅速沉降分离创造良好的条件。

絮凝的一般要求：
（1）絮凝过程中速度梯度G 或絮凝流速应逐渐由大到小；
（2）絮凝池要有足够的絮凝时间，一般宜在10~30min ，低浊、低温水宜采用较大者；
（3）絮凝池的平均速度梯度G 一般在30~60s -1之间，GT 值达104~105，以保证絮凝过程的充分与完善；
（4）絮凝池应尽量与沉淀池合并建造，避免用管渠连接。

如需用管渠连接时，管渠中的流速应小于0.15m/s ，并避免流速突然升高或水头跌落； （5）为避免已形成絮体的破碎，絮凝池出水穿孔墙的过孔流速宜小于0.10m/s ；
（6）应避免絮体在絮凝池中沉淀。

如难以避免时，应采取相应排泥措施。

本次设计絮凝反应池根据水质、水量、沉淀池形式、水厂高程布置以及维修要求等因素，采用平折板絮凝-池。

本设计分为4个系列，每个系列设一个平折板絮凝池，每个平折板絮凝池一般分为3段。

第一、二段采用相对折板，第
三段采用平行直板，折板布置采用单通道，絮凝池与沉淀池合建。

速度梯度G 要求从90s -1渐减至20s -1左右，絮凝池总GT 值大于2×104。

3.5.2平折板絮凝池设计计算
1.絮凝池布置见下图，单池设计水量Q=0.46m 3/s ，分为并联的三组，每组设计流量q 为0.153m 3/s ，每段絮凝区分为串联运行的三格。

絮凝时间取30min ，单组絮凝池的设计容积V=QT=0.153×30×60=275.4m 3； 取有效水深H=3.8m ，单组池宽与斜管沉淀池的池长相等，取B=8.0m ，则
单组絮凝池的有效长度为：m 06.988.34.275=⨯==
HB V L ，取9.5m 。

则絮凝池实际容积为39.58 3.8288.8V L B H m =⨯⨯=⨯⨯=
2.水头损失计算
折板布置见下图，板宽采用500mm ，夹角90°，板厚60mm 。

各段絮凝区
计算如下：
（1）第一段絮凝区：
设通道宽0.8m ，设计峰速v 1采用0.34m/s ，则峰距b 1：
m b 56.08
.034.0153.01=⨯=
实际峰速为：s m 0.3428.056.0153
.0v 1=⨯=
谷距2b ：m c b b 27.1355.0256.0212=⨯+=+= 侧边峰距3b ：根据图7-35布置草图为
()() 2.848m 2
0.3550.04356.02823213=+⨯-⨯-=+--=
c t b B b
侧边谷距4b ：m c b b 203.3355.02.84834=+=+=
中间部分谷速2v ：m 0.1518.01.27153
.0v 2=⨯=
侧边峰速1v '：s m 0.0678.02.848153.0v 1
=⨯=' 侧边谷速2v '：s m 0.0608
.03.203153
.0v 2=⨯=
' 水头损失计算： ①中间部分：
渐放段损失：()
m 0024.08
.92151.0342.05.02v 2
22
22
1
1
1
=⨯-⨯=-=g v
h ξ
渐缩段损失：m 0057.08
.92342
.013.142.01.0122112221222=⨯⎥⎥
⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=g v F F h ξ 图7-35布置每格各有6个渐缩和渐放，故每格水头损失：h=6×
(0
.0024+0.0057)=0.0486m 。

②侧边部分：
渐放段损失：()
0.0000227m
8
.92060.0067.05.02v 222
2
2
1
1
1
=⨯-⨯='-'
='g v h ξ
渐缩段损失：0.00013m
8.92067
.0.29319375.01.0121222122122=⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''-+='g v F F h ξ 每格共6个渐缩和渐放，故h '=6×(0.00013+0.0000227)=0.00092m 。

③进口及转弯损失：共一个进口、一个上转弯和两个下转弯。

上转弯处水深H 4为0.53m ，下转弯处水深为H 3=0.9m ，进口流速3v =0.3m/s 。

上转弯流速为：m 0.3618.053.0153
.0v 1=⨯=
下转弯流速：m 0.21258
.09.0153
.0v 1=⨯=
上转弯ξ取1.8,下转弯及进口ξ取3.0,则每格进口及转弯损失之和h ''为：
m h 0395.08
.92361.08.18.922125.0328.923.032
22=⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=''
④总损失：
每格总损失：m h h h ∑=++=''+'+=08902.00395.000092.00486.0h 第一絮凝区总损失：m H ∑=⨯=⨯=0.267060.089023h 31 第一絮凝区停留时间：min 95.760
153.08
.388.031=⨯⨯⨯⨯=T
第一絮凝区平均G 值：1
-4
111s 75.7395
.710029.16026706.0100060=⨯⨯⨯⨯==-T H G μγ （2）第二絮凝区：
第二絮凝区布置形式与计算与第一絮凝区基本相同，主要的数据及计算结果如下：通道宽度采用1.5m ；中间部分峰速：1v 采用0.253m/s ，
中间部分谷速：s m 0.08031.51.27153
.0v 2=⨯=
侧边部分峰速：m 0.03585.12.848153.0v 1
=⨯=' 侧边部分谷速：m 0.0321.5
3.203153
.0v 2=⨯=
' 水头损失计算： ①中间部分：
渐放段损失：()
0.00147m
8
.920803
.0253.05.02v 2
22
221
1
1
=⨯-⨯=-=g v
h ξ
渐缩段损失：31m 00.08.92253
.013.142.01.0122112221222=⨯⎥⎥
⎦⎤⎢⎢⎣
⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=g v F F h ξ 图7-35布置每格各有6个渐缩和渐放，故每格水头损失：h=6×
(0.00147+0.0031)=0.02742m 。

②侧边部分：
渐放段损失：()
0.00061m
8
.92032.00358.05.02v 222
2
2
1
1
1
=⨯-⨯='-'='g v h ξ
渐缩段损失：0.00105m
8.920358
.0.29319375.01.0121222122122=⨯⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-+=⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛''-+='g v F F h ξ 每格共6个渐缩和渐放，故h '=6×(0.00061+0.00105)=0.00166m 。

③进口及转弯损失：共一个进口、一个上转弯和两个下转弯。

上转弯处水深H 4为0.53m ，下转弯处水深为H 3=0.9m ，进口流速
3
v =0.3m/s 。

上转弯流速：s m 0.1921.553.0153
.0v 1=⨯=
下转弯流速：s m 0.1131.5
9.0153
.0v 1=⨯=
上转弯ξ取1.8,下转弯及进口ξ取3.0,则每格进口及转弯损失之和h ''为：
m h 0.02118
.92192.08.18.92113.0328.923.032
22=⨯⨯+⨯⨯⨯+⨯⨯=''
④总损失：
每格总损失：m h h h ∑=++=''+'+=05018.02110.016600.027420.0h 第二絮凝区总损失：m H ∑=⨯=⨯=0.150540.050183h 32 第二絮凝区停留时间：14.9min 60
153.08
.381.531=⨯⨯⨯⨯=
T
第二絮凝区平均G 值：1
-4
12140.43s 14.9
10029.16015054.0100060=⨯⨯⨯⨯==-T H G μγ （3）第三絮凝区：
第三絮凝区采用平行直板布置见下图：
平均流速取0.10m/s ；
通道宽度为：
1.67m 0.915
0.10.153
=⨯
水头损失:共1个进口及3个转弯，流速采用0.1m/s, ξ=3.0,则单格损失为:
2
0.1430.00612h m g
=⨯⨯=。

总水头损失为：30.006130.0183H m =⨯= 停留时间为：min 32.560
153.03
5.29.367.13=⨯⨯⨯⨯=
T
平均G 值为：1
-4
13123.60s 5.32
10029.1600183.0100060=⨯⨯⨯⨯==
-T H G μγ （4）各絮凝段主要指标见下表：
絮凝池到沉淀池设过渡区，宽24m ，长1.5m 。

3.6沉淀池
3.6.1沉淀池选型及设计要求
2.本次设计采用斜管沉淀池。

设置4组，每组设2个斜管沉淀池共8个，每组沉淀池接3个絮凝池。

设计要点如下：
（1）斜管断面一般采用蜂窝六角形，其内径或边距一般采用25~35mm；
（2）斜管长度一般为800~1000mm左右；
（3）倾斜角一般为50°~60°；
（4）斜管上部的清水区高度不宜小于1.0m；
（5）斜管下部的布水区高度不宜小于1.5m，为使布水均匀，在沉淀池进口处应设穿孔墙或格栅等整流措施；
（6）穿孔排泥斗槽高度一般取0.8m。

3.6.2单个斜管沉淀池设计参数
每个斜管沉淀池的设计流量Q=0.46/2=0.23m3/s，斜管沉淀池与絮凝池合建，池宽12m，颗粒沉降速度：μ=0.35mm/s，清水区上升流速：v=2.5mm/s，采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚0.4mm，边距d=30mm，水平倾角θ=60°。

斜管沉淀池草图如下：
3.6.3沉淀池设计计算 1.清水区面积：292m 0.0025
0.23v ===
Q A ，斜管沉淀池的长度及宽度为：m 867.712
92≈===
L A B ，则沉淀池尺寸为2m 96812=⨯=⨯B L ，为了配水均匀，进出区布置在12m 长的一侧。

在8m 的长度中扣除无效长度0.5m ，因此实际清
水区需要面积（考虑斜管结构系数1.03）为：()2
92.7m 1.03120.5-8=⨯⨯='A 。

2.斜管长度： 管内流速：s mm o
89.260sin 5
.2sin v v 0===
θ 斜管长度：01.33sin 1.33 2.890.35sin 6030607cos 0.35cos60v l d mm μθμθ⎛-⎫⨯-⨯︒⎛⎫
==⨯= ⎪ ⎪
⨯︒⎝⎭⎝⎭ 考虑管端紊流、积泥等因素，过渡区采用250mm 。

斜管总长：'250607857l mm =+=，按1000mm 计。

3.池子高度：
采用保护高度0.3m ，清水区高度1.0m ，布水区高度1.5m ，穿孔排泥斗槽高0.8m ，斜管高度'sin 1sin 600.87h l m θ==⨯︒=，
池子总高：0.3 1.0 1.50.80.87 4.5H m =++++=
4.沉淀池进口采用穿孔墙，排泥采用穿孔管，集水系统采用穿孔管，以上各项计算均同一般沉淀池或澄清池设计。

5.复算管内雷诺数及沉淀时间：0
Re Rv v
= 式中水力半径：307.50.7544
d
R mm cm ====
管内流速00.289/v cm s =，运动粘度20.01/v cm s =，
0.750.289
Re 21.680.01
⨯==
沉淀时间： 5.77min 346s 2.89
10000==='=
v l T 。

3.6.4进出水系统 1.沉淀池进水设计
沉淀池进水采用穿孔花墙，每个斜管沉淀池孔口总面积为：2
1 2.3m 0.1
0.23v ===Q A ，式中v 为孔口速度（m/s ），混凝沉淀池一般取0.08~0.1m/s ，
本设计取0.1m/s 。

每个孔口的尺寸定为15cm ×8cm ，则孔口数
1928
152********=⨯=⨯=A N 个，取N=200。

进水孔位置应在斜管以下、沉淀区以上
部位。

孔共分为5层，每层40个。

2.沉淀池出水设计
沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出口孔口流速10.6/v m s =，则穿孔总面积：
2120.38m 0.6
0.23v ===Q A ，设每个孔口直径为4cm ，则孔口数
303001256.038.02===
F A N 个，式中F 为每个孔口的面积，F=3.14×0.042÷4=0.001256m 2。

（1）沉淀池的集水系统采用淹没孔口集水槽集水，中间设1条集水渠，沿着池长方向在两边各布8条穿孔集水槽，为施工方便槽底平坡。

集水槽中心距：'10.268 1.28L L n m ===
每条集水槽长：（8-1）/2=3.5m
每条集水槽集水量：33
0.014m m 820.23q =⨯=
，考虑池子的超载系数为20%，故槽中流量为：s m 0.01680.0141.2q 2.13=⨯==Q ；
槽宽：m q 176.00168.09.09.0b 4
.04.0=⨯==
起点槽中水深H 1=0.75b=0.75×0.176=0.132m 终点槽中水深H 2=1.25b=1.25×0.176=0.22m
为了便于施工，槽中水深统一按H 2=0.22m 计。

集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取0.05m ，跌落高度取0.07m ，槽的超高取0.15m 。

则集水槽总高
度：49.015.007.005.02=+++=H H ，集水槽双侧开孔，孔径为DN=25mm ，每侧孔数为40个，孔间距为15cm ，孔口流速0.6m/s 。

（2）集水渠：8条集水槽汇水至出水渠，集水渠的流量按0.5m 3/s 计算，假定集水渠起端的水流截面为正方形，则出水渠宽度为
0.40.40.90.90.2350.5b Q m ==⨯=，起端水深0.47m ，考虑到集水槽水流进入集水渠时应自由跌落，高度取0.05m ，即集水槽应高于集水渠起端水面0.05m ，同时考虑到集水槽顶相平，则集水渠总高度为：H 1=0.05+0.5+0.47=1.02m=1m 。

出水的水头损失包括孔口损失和集水槽速度内损失。

孔口损失：
m g v h 037.08
.926.0222
2
11=⨯⨯==ξ，式中ξ为进口阻力系数，本设计取ξ=2。

集水槽内水深为0.3m ，槽内水利坡度按i=0.01计，槽内水头损失为：h 2=0.01×8.5=0.085m ，出水总水头损失∑h=∑h 1+∑h 2=0.037+0.085=0.122m 。

3.沉淀池的放空管
沉淀池放空时间T 按3h 计，池内平均水深H 取3.0m ，则放空管直径为：
0.50.5
0.70.7812 3.80.11033600BLH d m T ⨯⨯⨯===⨯，采用DN=150mm 。

3.6.5沉淀池排泥系统的设计
采用穿孔管进行重力排泥，穿孔管横向布置，沿与水流垂直方向共设8根，双侧排泥至集泥渠。

集泥渠长10m ，B ×H=0.3m ×0.3m ，孔眼采用等距布置，穿孔管长8m ，首末端集泥比为0.5，查的
k ω=0.72。

取孔径d=25mm ，孔口面
积f=0.00049m 2，取孔距s=0.4m ，孔眼面积为：218119m l s m =-=-=
孔眼总面积为：w 0=19×0.00049=0.0093m 2 穿孔管断面积为：w=0.0093/0.72=0.0129m 2 穿孔管直径为：40.0129
0.1283.14
D m ⨯=
=
取直径为150mm ，孔眼向下，与中垂线成45°角，并排排列，采用气动快开式排泥阀。

3.7滤池
3.7.1滤池的选择及设计要点
1.常用的滤池形式有普通快滤池、双阀滤池、均粒滤料滤池（V 型滤池）、多层滤料滤池、虹吸滤池、无阀滤池、移动罩滤池，本次设计采用V 型滤池。

V 型滤池是下向流均粒砂滤料，带表面扫洗的气水反冲洗滤池。

V 型滤池的主要优点有（1）运行稳妥可靠；（2）采用砂滤料，材料易得；（3）滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好；（4）具有气水反洗和水表面扫洗，冲洗效果好。

主要缺点是（1）配套设备多，如鼓风机等；（2）土建较复杂，池深比。

V 型滤池适用于大、中型水厂或者单池面积可达1503
m 以上。

2.滤池的一般要求：
（1）当要求水质为饮用水时，单层砂滤料滤池的正常滤速一般采用10~12m/h ；
（2）滤池的个数应根据滤池强制滤速的要求确定，单层砂滤料滤池的强制滤速一般为10~14m/h ；
（3）单个滤池的长宽比可根据单池面积大小来确定，即单池面积≤30m 2时，长：宽=1.5:1~2.5:1；单池面积 > 30m 2时，长：宽=2:1~4:1； （4）当滤池个数少于5个时，宜用单行排列。

反之可采用双行排列； （5）一般砂滤料粒径为：最小粒径d min =0.5mm ，最大粒径d max =1.2mm ，不均匀系数K 80≤2，滤层厚度不小于700； （6）滤层上面水深一般采用1.5~2.0m ；
（7）滤层工作周期一般采用24h ，冲洗前的水头损失最大值一般采用2.0~2.5m ；
（8）滤池超高一般采用0.3m ； 3.7.2 V 型滤池的设计参数 主要参数：
滤池分两组，每组滤池设计水量Q=157500/2=78750m 3/d ，设计滤速
v =10m/h ，过滤周期48h ；滤层水头损失：冲洗前的滤层水头损失采用1.8m 。

第一步：气冲冲洗强度1q 气=15L/(s ·m 2)，气冲时间t 1=3min ；
第二步：气—水同时反冲洗，空气强度2q 气=15L/(s ·m 2)，水强度
1q 水=4L/(s ·m 2)，气水反冲洗时间t 2=4min ；
第三步：水冲洗强度2q 水=5L/(s ·m 2)，单独反冲洗时间t 3=5min ；
冲洗时间共计t=12min=0.2h ；反冲洗周期T=48h ；反冲横扫强度 1.8
L/(s ·m 2)。

滤料采用单层加厚均质滤料，粒径0.95~1.35mm ，不均匀系数1.2~1.6。

3.7.3池体设计计算
1.滤池工作时间't ：24
'24240.123.9t t h T
=-=-=（式中未考虑排放初滤水） 2.滤池面积F ： 每组滤池面积为：22330m 329.497m 23.9
1078750t v ≈=⨯='=Q F ，滤池总面积为660m 2。

3.滤池的分格：
为节省土地，选双格V 型滤池，池底板用混凝土，单格宽B=3.5m ，长L=10m ，面积35m 2。

每组滤池设置N=6座，每座滤池面积f=55m 2，一组滤池总面积330m 2，两两合建共两组，故滤池总面积660 m 2。

4.校核强制滤速'v ：h m 10.91
-1210
121-N Nv v =⨯==
'，满足要求。

5.滤池高度的确定：
12345670.70.10.1 1.1 1.50.30.3 4.1H H H H H H H H m =++++++=++++++= 式中：H ——滤池高度（m ）；
H 1——气水室高度（m ），一般为0.7~0.9m ，取0.7m ； H 2——滤板厚度（m ），一般为0.1m ；
H 3——承托层厚度（m ），一般为0.05~0.10m ，取0.1m ； H 4——滤料层厚度（m ），一般为1.1~1.2m ，取1.1m ； H 5——滤层上面水深，一般为1.2~1.5m ，取1.5m ；
H 6——进水系统跌差（m ）（包括进水槽、孔洞水头损失及过水堰跌差），一般为0.3~0.5m ，取0.3m ； H 7——进水总渠超高（m ），一般为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 ，不均匀系数1.2~1.6，均粒滤料层的水头损失按下式计算：
()()
2
00
23
0011
180
m V H l v g m d ϕ-∆=1
式中： H ∆1——水流通过清洁滤料层的水头损失，cm ；
V ——水的运动粘度，cm 2/s ，22℃时为0.009691 cm 2/s ；
g ——重力加速度，取981 cm 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0.1cm ； 0l ——滤层厚度，cm ，取110cm ；
v ——滤速，10m/h=0.28cm/s ；
ϕ——滤料颗粒球度系数，取0.8。

故()()
cm 11.1728.01101.08.01
5.09815.01009691.018023
2
1=⨯⨯⨯⨯⨯-⨯⨯=∆H 根据经验，滤速为10~12m/h 时，清洁滤料层的水头损失一般为40~50cm ，计算值比经验值低，取经验值的下限40cm 为清洁滤料层的过滤水头损失。

正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失h ∆≤0.22m ，，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：0.62m 0.220.42=+=∆H ，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层相同。

设计水封井平面尺寸2×2m ，堰底板比滤池底低0.3m ，水封井出水堰总高：
12340.3+0.3+0.70.10.1 1.1 2.3H H H H H m =+++=+++=水封
每座滤池过滤水量：m 0.15h m 5505510vf 33==⨯==单Q
所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式3
2
bh 84.1=Q 计算得：
0.118m 21.840.151.84b h 3
23
2=⎪⎭⎫
⎝⎛⨯=⎪
⎪⎭
⎫ ⎝⎛=单水封Q 则反冲洗完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.118+0.62=0.738m 。

3.7.4反冲洗管渠系统设计
本设计采用长柄滤头配水配气系统，冲洗水采用冲洗水泵供应，为适应不同冲洗阶段对冲洗水量的要求，冲洗水泵采用两用一备的组合，水泵宜于滤池合建，且冲洗水泵的安装应符合泵房的有关规定。

1.反冲洗用水量的计算
反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算，单独水洗时反洗强度最大为5L/(m 2·s)。

h m s m s L Q 332100828.0275555f q ===⨯==水反
参考资料水泵采用14sh-28型水泵，其性能参数为：H=12.3~19.3m ，Q=270~400L/s 。

V 型滤池反冲洗时表面扫洗同时进行，其流量为：
s m f Q 309.0550.0018q =⨯==表表
2.反冲洗配水系统的断面计算
配水干管（渠）进口流速应为1.5m/s 左右，配水干管（渠）的截面积为：
20.19m
1.5
0.28
v ===进反Q A ， 反冲洗配水干管用钢管，DN600，流速1.22m/s 。

反冲洗水有反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底两侧的布水方孔配水到滤池底部的布水区，反冲洗水通过布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1.0~1.5m/s ，取v 支=1.0m/s ，则配水支管（渠）的截面积为：2
0.28m
1.0
0.28v ===
支反Q A
此为配水方孔总面积。

沿渠长 方向两侧各均匀布置15个配水方孔，共30
个，孔中心距0.6m ，每个孔口面积：2
0.009m 0.28==孔A ，每个孔口尺寸取
0.1×0.1m 2。

反冲洗过孔流速s m v 93.01
.01.015228
.0=⨯⨯⨯=
，满足要求。

3.反冲洗用气量的计算
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，这时气冲强度为15L/(s ·m 2)，则反冲洗用气量为：
s m L f Q 30.83s 8255515q ==⨯==气气
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，则配气干管的截面积为：
2
10.166m
5
0.83v ===
气进反气气Q A 反冲洗配气干管采用钢管，DN600mm ，流速3.79m/s 。

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。

反冲洗用空气通过布气小孔的流速按反冲洗配气支管的流速取值。