给水厂课程设计计算书

目录
第一章总论 .......................................................................................................... - 2 -
1.1设计任务及要求......................................................................................... - 2 -
1.1.1设计题目.......................................................................................... - 2 -
1.1.2设计背景.......................................................................................... - 2 -
1.1.3设计任务.......................................................................................... - 2 -
1.2原始资料与水质分析................................................................................. - 2 -
1.2.1设计水量.......................................................................................... - 2 -
1.2.2地质条件.......................................................................................... - 2 -
1.2.3气象条件.......................................................................................... - 2 -
1.2.4原水水质及分析.............................................................................. - 3 - 第二章设计原则与净水工艺选择 ........................................................................ - 4 -
2.1设计原则..................................................................................................... - 4 -
2.2厂址选择..................................................................................................... - 4 -
2.3工艺选择..................................................................................................... - 5 -
2.3.1选择依据.......................................................................................... - 5 -
2.3.2常见处理工艺.................................................................................. - 6 -
2.3.3工艺选择.......................................................................................... - 7 - 第三章净水构筑物及其计算 ................................................................................ - 7 -
3.1配水井......................................................................................................... - 7 -
3.2混凝剂类型及加药间................................................................................. - 7 -
3.2.1混凝剂.............................................................................................. - 7 -
3.2.2混凝剂的投加.................................................................................. - 9 -
3.2.3溶解池、溶药池设计计算............................................................ - 10 -
3.2.4加药间及药库布置........................................................................ - 11 -
3.3混合设施................................................................................................... - 11 -
3.3.1混合方式........................................................................................ - 11 -
3.3.2机械混合池.................................................................................... - 13 -
3.4隔板絮凝池............................................................................................... - 15 -
3.4.1一般要求........................................................................................ - 15 -
3.4.2设计计算........................................................................................ - 15 - 3.5平流沉淀池设计计算................................................................................ - 20 -
3.6普通快滤池设计计算............................................................................... - 23 -
3.6.1已知条件........................................................................................ - 24 -
3.6.2 设计计算....................................................................................... - 24 -
3.7加氯设备................................................................................................... - 30 -
3.7.1 加氯量的确定....................................... - 30 -
3.7.2 加氯设备........................................... - 30 -
3.7.3 加氯间............................................. - 31 -
3.8 清水池设计计算...................................................................................... - 31 -
3.8.1 平面尺寸计算....................................... - 31 -
3.8.2 管道系统........................................... - 32 -
3.8.3清水池布置......................................... - 33 - 第四章净水厂总体布置设计计算 ...................................................................... - 34 -
4.1工艺流程布置设计................................................................................... - 34 -
4.2平面布置设计........................................................................................... - 34 -
4.3高程布置设计........................................................................................... - 35 -
4.3.1各构筑物间连接管中流速计算.................................................... - 35 -
4.3.2各构筑物间水头损失计算................................. - 36 -小结............................................................................................ 错误！未定义书签。

参考文献 ................................................................................................................ - 37 -
- 1 -
第一章总论
1.1设计任务及要求
1.1.1设计题目
城市给水处理厂方案设计
1.1.2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。

1.1.3设计任务
设计规模：该净水厂总设计规模为13×104m3/d。

即设计流量为5417m3/h,征地面积约40000m2。

设计要求：完成水源水质评价，设计包括工艺确定、主体处理构筑物初步设计计算、厂区平面、系统高程和主要管网布置等。

设计成果：设计说明及计算书1份（总篇幅1万字以上），包括：目录、原始资料、系统选择、处理工艺设计计算、平面及高程等内容。

完成给水处理厂平面图（1：500）和处理系统高程图（1：100）1张。

1.2原始资料与水质分析
1.2.1设计水量
满足最高日供水量 13×104m3/d
1.2.2地质条件
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。

1.2.3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
- 3 -
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 。

主导风向为东北方向。

1.2.4原水水质及分析
原水水质资料 表1
结合《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）和《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），进行原水的水质特性分析： 对各项指标进行分析，结果如下：
项 目
单 位 是否符合标准
项 目
单位 是否符合标准
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 BOD 5
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(CaCO 3)
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
浑浊度度不符合锰mg/L 符合
细菌总数个/mL 不符合铜mg/L 符合
总大肠菌群个/L 不符合锌mg/L 符合
mg/L 不符合色度不符合BOD
5
嗅和味- 阴离子合成剂mg/L -
肉眼可见物不符合溶解性总固体mg/L 符合pH 符合氨氮mg/L 符合) mg/L 符合亚硝酸盐氮mg/L 0.055
总硬度(CaCO
3
氯化物mg/L 符合硝酸盐氮mg/L 1.15
硫酸盐mg/L 符合耗氧量mg/L 符合
总铁mg/L 符合溶解氧mg/L 不符合
第二章设计原则与净水工艺选择
2.1设计原则
1）水处理构筑物的生产能力，应按最高日供水量（水厂规模）加自用水量确定；2）水厂应按近期设计，考虑远期发展；
3）水厂设计中应考虑任一构筑物和设备进行检修，清洗或停止工作时仍能满足供水要求；
4）设计中必须遵守设计规范的规定。

2.2厂址选择
厂址选择应通过方案比较，即
技术上：供水安全、管理方便
经济上：造价与管理费用最低
一般应考虑以下几点:
（1）最好有自然坡度，这样有利于构筑物高程布置
（2）有良好的地基，承载能力大，地下水位低。

这样可以降低工程造价和便于施工。

（3）安全：不受洪水威胁，以战备角度看，不要设在目标显著的地方（如大桥
附近）。

（4）卫生条件好：为防止污染，一般建在城市上游，并位于工业区主导风的上方。

（5）排污方便：为此水厂应设在地势较高并靠近河道的地方。

交通方便：靠近电源，以利于施工管理和降低输电费用。

（6）不占良田或少占良田（如黄石水厂利用山坡，白沙洲水厂利用洼地）。

（7）有发展余地。

2.3工艺选择
2.3.1选择依据
净水工艺选择的原则应是针对当地原水水质的特点以最低的基建投资和经常运行费用达到要求的出水水质。

在进行净水工艺选择时，必须充分掌握以下资料:
(l)原水水质的历史资料:对原水的水质应该作长期的观察。

就地表水而言。

丰水期和枯水期的水质、受潮汐影响河流的涨潮与落潮水质以及表层与探层的水质都要加以分析比较。

(2)污染物的形成及其发展趋势:对产生污染物的原因进行分析，寻找污染源。

对潜在的污染影响和今后发展的趋势也应做出分析和判断。

〔3)出水水质的要求:不同的供水对象对水质的要求有所不同。

就城市供水而言，必须符合国家规定的水质要求。

在确定水质目标时还应结合今后水质可能的提高做出相应规划考虑。

(4)当地或者相类似水源净水处理的实践:当地已有给水处理厂，其处理效果是对所采用净水工艺最可靠的验证，也是选择净水工艺的重要参考内容口
(5)操作人员的经验和管理水平:要使工艺过程能达到预期的处理目标，操作管理人员具有十分重要的作用。

同样的处理设备由于操作人员的不同可能产生不同的效果。

因此在工艺选择时，应尽量选择符合当地习惯和使用要求的净水工艺。

(6)场地的建设条件:不同处理工艺对于占地或地基承载等会有不同的要求，因此在工艺选择时还应结合建设场地可能提供的条件进行综合考虑。

有些处理工艺对气温关系密切(如生物处理)，在其选用时还应充分注意当地的气候条件。

(7)今后可能的发展：随着水质要求的提高，或者原水水质的变化，可能会
- 5 -
对今后净水工艺提出新的要求，因此选择的工艺要求对今后的发展具有较大的适应性。

(8)经济条件：经济条件是工艺选择中一个十分重要的因索。

有些工艺虽然对提高水质具有较好的效果，但是由于投资较大或运行费用较高而难以被接受。

因此工艺选择还应结合当地的经济条件进行考虑。

2.3.2常见处理工艺
1.地面水
（1）一般浊度水
（2）低浊度水
（3）高浊度水
（4）微污染水
- 7 -
2.地下水
2.3.3工艺选择
本次设计选择的工艺流程为：
第三章 净水构筑物及其计算
3.1配水井
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混凝剂类型及加药间
3.2.1混凝剂 1、常用混凝剂
无 机 铝系
硫酸铝
明矾
聚合氯化铝（PAC ） 聚合硫酸铝（PAS ）
适宜pH ：5.5~8
原水
机械混合池
隔板反应池
平流沉淀池
普快滤池
清水池
PAC 氯消毒 工艺4
铁系三氯化铁
硫酸亚铁
硫酸铁（国内生产少）
聚合硫酸铁
聚合氯化铁
适宜pH：5~11，
但腐蚀性强
有机人
工
合
成
阳离子型：含氨基、亚氨基的聚合物
国外开始增多，
国内尚少阴离子型：水解聚丙烯酰胺（HPAM）
非离子型：聚丙烯酰胺（PAM），聚氧化乙烯（PEO）
两性型使用极少
天
然
淀粉、动物胶、树胶、甲壳素等
微生物絮凝剂
(1)硫酸铝：
水溶液呈酸性，一般配制成10%左右的重量百分浓度使用，溶解与投加设备需考虑防腐。

优点：运输方便，操作简单，混凝效果好；
缺点：水温低时，水解困难，絮凝体松散，效果差。

(2)三氯化铁：
三氯化铁适合于干投和浓溶液投加，但配制和投加设备均需采用耐腐蚀器材。

优点：易溶解，絮凝体密实，沉降速度快，适用的PH值范围较宽；
缺点：极易潮解，不易保管，腐蚀性较强，最佳投加量范围较窄，不易控制。

(3)硫酸亚铁：
需溶解投加，配制成10%左右的重量百分比浓度使用。

优点：易溶解，絮凝体密实，沉降速度快，适用的PH值范围较宽；
缺点：混凝效果不如三价铁，且会带来色度问题。

调PH（大于8.0）、加入
氯（PH值较低时）、曝气等使二价铁氧化成三价铁。

(4)聚合氯化铝（PAC）：
碱式氯化铝或羟基氯化铝，分子量1000左右。

盐基度50%-80%。

盐基度：引起聚氯化铝形态多变的基本成分是OH离子，衡量聚氯化铝中OH 离子的指标叫盐基度(Basicity，缩写为B)，通常将盐基度定义为聚氯化铝分子中OH与Al的当量百分比(〔OH〕/〔Al〕×100(%))
优点：①形成絮凝体速度快，絮凝体大而密实，沉降性能好；
②投加量比无机盐类混凝剂低；
③对原水水质适应性好，无论低温、低浊、高浊、高色度、有机污染等原水，处理效果稳定；
④最佳混凝PH值范围较宽；
⑤对设备腐蚀程度小，处理后水的PH变化较小。

(5)聚合硫酸铁（PFS）：
优点：①形成絮凝体速度快，絮凝体大而密实，沉降性能好；
②投加量少；
③PH值范围较宽；
④对设备腐蚀程度小，处理后水的色度和铁离子含量较低。

2、混凝剂的选择、混凝剂投加量确定
本设计的混凝剂采用聚合氯化铝（PAC），投加量按照20mg/L设计。

3.2.2混凝剂的投加
重力投加和压力投加
投加方式作用原理优缺点适用情况
重
力投加建造商位药液池，利用重
用作用将药液投人水内
优点:操作较简单、
投加安全可靠
缺点:必须建造高
位药液池，增加加
药间层高
1.中小型水厂
2.考虑到输液管线
的沿程水头损失.输
液管线不宜过长
- 9 -
压 力 投 加
水 射 器 利用高压水在水射器喷嘴处形成的负压将药液吸人并将药液射入压力水臂
优点:设备简单，使
用方便，不受药液池高程所限 缺点:效率较低，如药液浓度不当可能引起堵塞 各种水厂规模均可适用
加 药 泵
泵在药液池内直接吸取药液、加入压力水管内
优点:可以定量投
加，不受压力管压力所限
缺点:价格较贵，养护较麻烦
适用于大中型水厂 3.2.3溶解池、溶药池设计计算
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。

溶液池体积：
n c Q
a W ⨯⨯⨯=
4171=(20×5417)/(417×5×2)=25.98 m3
式中：W1—溶液池容积，m3 ；Q —设计流量，m3/h ； a —混凝剂最大投加量，mg/L ；
c —溶液浓度，一般取5%~20%，这里取5%； n —每日配制次数，一般不超过3次，这里取2。

溶液池分2格，每格有效容积为13.0m3 。

有效高度为1.5m,超高0.5m,每格实际尺寸为3m ×3m ×2m 。

(2)溶解池体积：
W2=（0.2～0.3）W1=0.3×25.98≈8.0m3 式中：W2—溶解池容积，m3 取W2=0.3W1
溶解池分2格，每格容积为4.0 m3。

有效高度的取1.5m,超高0.3m,设计尺寸为1.8m ×1.8m ×1.8m 。

3.2.4加药间及药库布置
药库布置的一般要求如下:
(1)固体药库和液体药剂储存他的储备量应符合设计规范的规定，固定储备量视当地供应、运输等条件确定，一般可按最大投药量的15^30d用量计算，其周转储备量应根据当地具体条件确定(周转储备量是指药剂消耗与供应时间之间的差值所需的储备量)。

(2)药库宜与加药间合并布置，室外储液他应尽量靠近加药间。

(3)药库外设置汽车运输道路，并有足够的倒车道。

药库一般设汽车运输进出的大门，门净宽不小于3m。

(4)混凝剂堆放高度一般采用1. 5 --2. 0m,当采用石灰时可为1. 5m，有吊运设备时可适当增加。

(5)药库面积根据储存童和堆高计算确定，并留有1.5m左右宽的通道以及卸货的位置。

(6)为搬运方便和减轻劳动强度，药库一般设置电动葫芦或电动单梁悬挂起重机。

(7)药库层高一般不小于4m,当设有起吊设备时应通过计算确定。

设计时应注窗台的高度高于药剂堆放高度。

(8)应有良好的通风条件，并应防止药剂受潮。

(9)地坪与墙壁应根据药剂的腐蚀程度采取相应的防腐措施。

(10)对于储存量较大的散装药剂，可用隔墙分格。

3.3混合设施
3.3.1混合方式
混合方式比较
方式优缺点使用条件
水泵混合优点:1.设备简单
2.混合充分.效果较好
3.不另消耗动能
缺点:1.吸水管较多时，投药设备耍
增加，安装、管理较麻烦
2.配合加药自动控制较困难
适用于一级泵房离处理构筑物
120m以内的水厂
- 11 -
3.G值相对较低
管式静态混合器优点:1.设备简单，维护管理方便
2.不需土建构筑物
3.在设计流量范围，混合效果较好
4.不擂外加动力设备
缺点:1. 运行水量变化形响效果
2. 水头损失较大
3. 混合器构造较复杂
适用于水量变化不大的各种规
模的水厂
扩散混合
器优点:1.不需外加动力设备
2.不需土建构筑物
3.不占地
缺点:混合效果受水量变化有一定
影晌
适用于中等规摸水厂
跌水混合优点:1.利用水头的跌落扩散药荆
2.受水量变化影响较小
3.不需外加动力设备
缺点:1.药剂的扩散不易完全均匀
2，需建混合池
3．容易夹带气泡
适用于各种规模水厂，特别当重
力流进水水头有富余时
机械混合优点:1.混合效果较好
2水头损失较小
3.混合效果基本不受水量变化影响
缺点:1.需耗动能
2.管理维护较复杂
3.需建混合池
适用于各种规模的水厂
此次设计选用机械混合方式。

附：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。

3.3.2机械混合池
1.桨板机械混合池的参数确定（包括池型、桨式、混合时间、桨板外缘线速度等）
项目符
号
单
位
搅拌器形式
桨式推进式
搅拌器外缘线速度v m/s 1.0～5.0 3～15 搅拌器直径D
m (1/3～2/3)D (0.2～0.5)D
搅拌器距混合池底高度H
0m (0.5～1.0)D
无导流筒:=D
有导流筒：≥ 1.2D
搅拌器桨叶数Z 2或4 3 搅拌器宽度 b m （0.1～0.25）D
搅拌器螺距S m =D
0桨叶和旋转平面所成的
角度
θ45°
搅拌器层数 e 当H/D≤1.2～1.3时
e=l
当H/D＞1.2～1.3时，
e>l
当H/D
≤4时，e=l
当H/D
＞4时，e>l
层间距S
0m (1.0～1.5)D
(1.0～1.5)D
安装位置要求相邻两层桨交叉90°安装
2.设计计算
采用两座圆形混合池，则n=3，取混合时间T=60s （1）有效容积
- 13 -
309.303
36002460
130000m V =⨯⨯⨯=
（2）混合池直径D=3.3m
则混合池水深： m D V H 5.33
.309
.30442
2=⨯==
ππ 超高为0.3m ，混合池总高为3.8m 。

（3）搅拌尺寸的计算
由于H:D<1.2，搅拌器设一层，即e=1。

搅拌器直径：D 0=(2/3)D=2.21m ，设计中取2.0 m 搅拌器宽度：B=0.1D=0.33m ，设计中取0.3 m 搅拌器叶数:Z=4
搅拌器外缘速度:v=3.0m/s(一般采用1.5~3.0m/s,这里取3.0m/s) 搅拌转速：
min 94.5221
.23.0
606000r D v n =⨯⨯==
ππ 搅拌器角速度：
s rad D /71.221
.20.3220=⨯==
νω 计算轴功率：
取阻力系数4.0=c ，搅拌器层数1=e 层，搅拌器半径m R 11.10=，则
kW g ZeBR c
N 06.99.8
40811.13.01471.210004.04084
34
032=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==ρω
所需轴功率：
取水的动力黏度
s P a ⋅⨯=-3
101.029μ，速度梯度1550-=s G ，则 kW VG N 37.91000
55009.3010029.110002
-32
1=⨯⨯⨯==μ
21N N ≈，满足要求。

电动机功率:
取传动机械效率85
.0=∑
n η，则
- 15 -
kW N N n
02.1185
.037
.92
3==
=
∑η
桨板式机械混合池布置如下图所示
3.4隔板絮凝池
3.4.1一般要求
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。

3.4.2设计计算 设计进水量 Q=d m /3=5417h m /3 絮凝池个数 n=3个 絮凝时间 t=20min
水深 H=2.0m ，超高取m H 3.0=∆，则池总高m H 3.23.02=+=。

流速：进口处 v 1=0.5 m/s ，出口处 v 2=0.2 m/s ，并按流速差值0.05m/s 递减变速。

隔板间距共分7档（详见下表）
表1—2 廊道圈数和宽度
*为均布水流，把最后一个廊道宽度（a 7=1.2m ）分成两股，进行回转流动，为使两股水流到达絮凝池出水口时水量平衡，其流量各按45%与55%分配，则近端一
股的廊道宽度为）（m 5.02.145.045.07'
'7≈⨯==a a ，另一股的廊道宽度为）
（m 7.02.155.055.07'
7≈⨯==a a 单池设计计算 单池流量：18063
54173===Q q h m /3 （1）总容积 W
3m 6026020
108660t =⨯==
q W （2）池长 L
)(08.2512
2602
m B H W L =⨯=∙=
（3）各档隔板间距 a n
廊道内水的流速 v n 由 0.5 m/s 递减至 0.2 m/s
)(251
.02360018063600a m v v Hv q n
n n n =⨯⨯==
圈序
流速 v n （m/s ）
隔板间距a /m 计算值'a n 采用值n a 累计值 1 0.50 0.500 0.50 0.50 2 0.45 0.555 0.55 1.05 3 0.40 0.625 0.60 1.65 4 0.35 0.714 0.70 2.35 5 0.30 0.833 0.80 3.15 6 0.25 1.00 1.00 4.15 7
0.20
1.205
1.20*
5.35
- 17 -
据此公式，a n 的计算结果列于表1-2 絮凝池布置如图
1-2
图1-2 回转式隔板絮凝池 （4）池宽度的核定
取隔板厚度 m 16.0=δ（板厚0.12m ，两面粉刷各厚0.02m ），池的外壁厚度不计入。

)
(12.1292.17.015.435.512)()(`
7`6`5`4`3`2`1765432112
1
71
`
7
1
`
m a a a a a a a a a a a a a a a a a B n
n
n n n =+++=++++++++
++++++=++=+=∑∑∑∑∑δ
δδ
（5）第一道（内层）隔板长度 1l 隔板端离隔板的距离为 C=1m
()()[]）
（m 16.14920.1-08.2516.0127.015.315.065.308.2512172711```==⨯+++++-=⎥⎥⎦
⎤⎢⎢⎣⎡+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++-=∑∑∑δn n a C a L l
（6）絮凝池廊道总长度
）
（m 87.248n
=∑L
，计算过程见表1-3
表1-3 廊道总长度计算
注：1.隔板端与隔板壁之距为C=1m ；
2.l n 和L n 的数值中未考虑隔板的厚度；
3.L n 为每一圈廊道长的内边长。

（7）絮凝时间 t
()min 85.117112.05.02
1
87.248=≈+=
=∑s v L t cp
（8）水头损失 h
)(222
20m L R
C v g v S h n ∑+=ξ
式中 ξ——转弯处局部阻力系数；
S ——转弯次数；
v ——廊道内流速，m/s ； 0v ——转弯处流速，m/s ；
C ——流速系数；
序号
廊道长度
m n /a
m l n /
每圈总长度/m
关系式
数值 关系式
数值 累计值 1 0.5
11l l =
14.16
1112a l L +=
28.82 28.82 2 0.55 112a C l l ++= 15.66 212242a a l L ++=
33.87 62.69 3 0.60 2232a l l += 16.76 ()3213342a a a l L +++= 38.32 101.01 4 0.70 3342a l l += 17.96 ()43214442a a a a l L ++++= 43.22 144.23 5 0.80 4452a l l += 19.36
()543215542a a a a a l L +++++=
48.92 193.15
6 1.00 5562a l l += 20.96 ()565432162a l a a a a a L -+++++= 26.46 219.61
7 1.20
667a l l +=
21.96 ()654321772a a a a a a l L ++++++= 29.26 248.87
- 19 -
R ——水力半径，m ；
∑n
L
——水在池内的流程长度，m 。

计算数据如下：
1、 转弯处局部阻力系数 ξ=1.0
2、 转弯次数S=25
3、
廊道内流速v 采用平均值。

即
s m v v v /35.02
2
.05.0221=+=+=
4、转弯处流速0v 采用平均值。

廊道的平均值为
s m n
a
a n
n
cp /767.07
37
.51
==
=
∑ s m Ha Q v cp /231.0767
.023600707.01806360045cos 0=⨯⨯⨯=∙=
5、廊道断面的水力半径R 为
m H
a H a R cp cp 32.02
2767.02
767.02=⨯+⨯=
+∙=
6、流速系数C ，根据水力半径R 和池壁粗糙系数n （水泥砂浆抹面的渠道，n=0.013）的数值，查《给水排水设计手册》确定，C=63.95。

7、廊道总长度∑n L =248.87（m ）
Pa
m L R
C v g v S h n
8240913.087.24832
.095.6335.081.92231.025122
2
222
2
0==⨯⨯+⨯⨯⨯=∙+=∑ξ （9）GT 值
水温20C 时，水的动力粘滞系数s Pa ∙⨯=-3100091.1μ 速度梯度为
)(9.3385
.11100091.1106824
100010613
44--=⨯⨯⨯⨯⨯=
⨯=
s t
h
G μρ 9.241026085.119.33=⨯⨯=GT
此GT 值在范围内。

计算简图见图1—2。

3.5平流沉淀池设计计算
与前述的回转隔板絮凝池合建的平流式沉淀池平面图如下：
图1—3
1.已知条件 水厂设计水量
设计流量Q=d m /3=5417h m /3，沉淀池个数采用3个，沉淀时间h t 5.1=，沉淀池内平均水平流速s m m v 14=。

2.设计计算 （1)池体尺寸 ①单池容积 W
3m 27093
5
.15417t =⨯==
n Q W ②沉淀池长L
m vt L 6.571.5416.36.3=⨯⨯==,采用75m
③.沉淀池宽度B
取沉淀池有效水深h=3m,则
m Lh W B 9.113
6.752709=⨯==
，取12m(为配合絮凝池的宽度) 每池中间设一导流墙，则没格宽度为：
- 21 -
m B B 62
12
2=== ④校核
沉淀池长宽比：43.612/6.75>==B L ，满足要求；
长深比：102.253/6.75>==h L ，满足要求。

（2）进水系统
①进水穿孔墙
沉淀池的配水，采用穿孔花墙进水方式。

墙长12m ，墙高 3.3m （有效水深3m ，用机械刮泥装置排泥，其积泥厚度0.1m ，超高0.2m ）
②穿孔墙孔洞总面积A
孔洞处采用流速s m v 25.01=，则 210.260
6025.01806m v Q A =⨯⨯==
③孔洞个数N
每个孔口采用矩形的半砖空洞，其尺寸为0.12m ×0.16m ，则 10416
.012.00
.216.012.0=⨯=⨯=
A N 个
取局部阻力系数2=ξ
则进口水头损失
m g v h 0.0069.8
20.25222
211=⨯⨯==ξ
可以看出，计算得出的进水部分水头损失非常小，为了安全，此处取为0.05m 。

布水墙如下图
（3）出水部分
① 沉淀池的出口布置要求在池宽方向上均匀集水，并尽量滗取上层澄清 水，减小下层沉淀水的卷起，采用穿孔集水槽。

沿池长方向布置6条穿孔集水槽，中间为2条集水渠，为施工方便槽底平坡。

指形槽的中心距 ：m n l L 2612
'===
则每条集水槽长为：
m 5.1846
.16.75=- 每槽集水量为：()
s m q 3063.04
651
.1=⨯=
查《给水排水计算手册》第3册得槽宽为0.2m,槽高为0.54m 。

集水槽双侧开孔，孔径mm d 25=，孔数为115个，孔距6cm 。

每条集水渠的流量为：
)(755.02
51
.123s m Q ==
假定集水渠起端的水流截面为正方形，则渠宽度为：
m b 82.0755.09.04.0=⨯= 为方便施工采用0.8m ，起端水深0.82m 。

考虑到集水槽水流进入集水渠时应自由跌水，跌落高度取0.08m ，即集水槽底应高于集水渠起端水面0.08m 。

同时考虑到集水槽顶与集水渠顶相平，则集水渠总高度为： m H 44.154.008.082.01=++= 出水管流速s m
v 2.14
=，则直径为：mm m D 120027.12.1451.15
.0=≈⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯=π
②沉淀池的出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形，堰口应保证水平。

取溢流堰的堰上负荷()d m m
q ⋅=3
0300，则
溢流堰的总堰长
m
q Q l 2172
300130000=⨯==
出水堰的堰口标高能通过螺栓上下调节，以适应水位变化。

取渠道宽度m b 1=， 则出水渠起端水深：
- 23 -
m gb
n Q gb q h 51.018.9133600541773.11
360073
.173.132
2
322
322=⨯⎪⎭
⎫
⎝⎛⨯=⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=
为保证自由溢水，出水渠的超高定为0.1m ，则渠道深度为0.61m 。

出水渠道的总深设为1.1m ，跌水高度0.24m 。

（5）排泥设施
为取得较好的排泥效果，可采用机械排泥。

既在池末端设集水坑，通过排泥管定时开启阀门，靠重力排泥。

池内存泥区高度为0.1m ，池底有1.5‰坡度，坡向末端积泥坑（每池一个），坑的尺寸为50cm ×50cm ×50cm 。

排泥管兼沉淀池放空管，其直径应按下式计算
m t BLH d 32.0360031.375127.07.05
.05.0=⨯⨯⨯⨯==,采用350mm 式中 H ——池内平均水深，m ，此处为3+0.1=3.1m ； t ——放空时间，s ，此处按3h 计。

（6）沉淀池水力条件复核
①水力半径R cm B H BH w R 2001200
300230012002=+⨯⨯=+=
=
ρ
②弗劳德数Fr
5221019802004.1-⨯=⨯==Rg v Fr （在规定范围内1×104
-～1×105-）
3.6普通快滤池设计计算
图5—1 普通快滤池平面图
3.6.1已知条件
设计水量h m d m Q /5417/13000033n == 滤速 h m v /9= 3.6.2 设计计算
（1）冲洗强度 q （按经验计算公式计算）
()()632
.0632
.145
.1135.02.43v e e q m ++=
()[]
2/m s L ∙
式中 m d ——滤料平均粒径，mm ；
e ——滤层最大膨胀率，%，采用 %50=e ；
v ——水的运动粘滞度，s mm /2，1.14s mm /2（平均水温为15C ）. 砂滤料的有效直径 mm d 5.010= 与10d 对应的滤料不均匀系数 5.1=u 所以 )(675.05.05.19.09.010mm ud d m =⨯⨯==
()()()[]
2632
.0632
.145.1/1214.15.0135.05.0675.02.43m s L q ∙=⨯++⨯⨯=
（2）计算水量 Q
- 25 -
n Q Q α=
式中α为考虑到水厂自身耗水量（主要为滤池冲洗用水）的系数：
()υ
α0
6.3qt t T T n n
-
-=
式中 n T ——滤池的过滤周期，h ，采用 n T =24h ；
t ——每次冲洗滤池所需周期的总时间，h ，采用t=30min=0.5h; 0t ——滤池的有效冲洗历时，h ，采用0t =6min=1/12h ； q ——冲洗强度，()
2/m s L ∙； υ ——滤速，m/h 。

所以 ()04.112
912
6.35.02424
=⨯⨯--=
α
h m Q Q n /5634541704.13=⨯==α
（3）滤池面积 F
滤池总面积 )(602)(89.6019/5417/22m m Q F ≈===υ 滤池个数采用 N=12个，成双排布置
单池面积 )(17.5012/602/2m N F f ===，采用552m 。

每池平面尺寸采用m m L B 115⨯=⨯ 池的长宽比为11/5=2.2>2，符合规范。

（4）单池冲洗流量 冲q
)/(66.0)/(66012553s m s L fq q ==⨯==冲
（5）冲洗排水槽
①断面尺寸
两槽中心距采用a=2.0m 排水槽个数
)(52/11/1个===a L n
槽长 m B l 0.5== 槽内流速，采用0.6s m /
排水槽采用标准半圆形槽底断面形式，其末端断面模数为：
)(21.06
.045700
.25124570m qla x =⨯⨯⨯==
υ
槽的断面尺寸，见图4-1
集水渠与排水槽的平面布置，见图4-2。

②设置高度
滤料层厚度采用m H 7.0n = 排水槽底厚度采用m 05.0=δ 槽顶位于滤层面以上的高度为：
)
(00.1075.005.021.05.27.05.0075
.05.2m x eH H n e =++⨯+⨯+++=δ
③核算面积
排水槽平面总面积与单个滤池面积之比为：
25.019.055/521.025/25<=⨯⨯⨯=⨯f xl
（6）集水渠
集水渠采用矩形断面，渠宽采用b=0.75m
①渠始端水深 q H
- 27 -
92.075.010********.01000
81.03
/23
/2=⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯⨯⨯=⎪
⎭⎫
⎝⎛=b fq H q
②集水渠底部低于排水槽底部的高度 m H
)(1.112.12.092.02.0m H H q m ≈=+=+=
（7）配水系统
采用大阻力配水系统，其配水干管采用方形断面暗渠结构。

①配水干渠
干渠始端流速采用 s m v /5.1=干 干渠始端流量 s m q Q /66.03==冲干
干渠断面积 244.05.1/66.0/m v Q A ===干干 采用0.49m 2 干渠断面采用249.07.07.0m =⨯ 干渠壁厚采用 m 1.0'=δ
②配水支管
支管中心距采用 m s 25.0=
支管总数 )(8825.0/112/22根=⨯==s L n 支管流量 s m n Q Q /0075.088/66.0/32===干支 支管直径采用 mm d 75=支，流速 s m v /15.2=支 直管长度 ()m B l 05.22
9
.0521.027.01=-=⨯+-=
核算 6033.27075.0/05.2/1<==支d l
③支管孔眼
孔眼总面积Ω与滤池面积f 的比值α，采用%24.0=α，则
2132.0550024.0m f =⨯==Ωα
孔径采用 m mm d 012.0120== 单孔面积 242
2
1013.14
012.04
m d -⨯=⨯=
=
ππω
孔眼总数 )(11681013.1/132.0/43个=⨯=Ω=-ωn 每一支管孔眼数（分两排交错排列）为：
)(1327.1388/1168/234个≈===n n n
孔眼中心距 m n l s 31.013/05.22/2410=⨯== 孔眼平均流速 ())/(5)24.010/(1210/0s m q v =⨯==α
由2
1021⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=μαq g h 得 ()()αμ10/22/1q gh -=即()α10/0q v =
（8）冲洗水箱
①容量 V
())
(4.3561000/60655125.11000/605.130m qft V =⨯⨯⨯⨯=⨯⨯= 水箱内水深，采用m h 5.3=箱 圆形水箱直径 )(1239.115
.314.34
.35644m h V D ≈=⨯⨯==
箱箱π ②设置高度
水箱底至冲洗排水箱的高差 H ∆，由下列几部分组成。

a. 水箱与滤池间冲洗管道的水头损失1h 管道流量 s m q Q /66.03==冲冲 管径采用 mm D 600=冲 管长 m l 70=冲
查水力计算表得：s m v /55.2=冲；()33.02/2
=g v 冲；1000i=13.5
冲洗管道上的主要配件极其局部阻力系数列于表4-1 合计38.7=∑ξ
- 29 -
()
)
(39.333.038.71000/705.132/221O mH g v il h =⨯+⨯=+=∑ξ冲
表4-1冲洗管配件及阻力系数
b. 配水系统水头损失 2h
2h 也可按下述经验公式计算
()()
)
(28.362.19/15.21062.19/5.182/102/82222
22O m H g v g v h =⨯+⨯=+=支干 c. 承托层水头损失 3h 承托层厚度采取 m H 45.00=
)(12.01245.0022.0022.0203O mH q H h =⨯⨯==
d. 滤料层水头损失 4h
()()0012411/L m h --=ρρ
式中 2ρ——滤料的密度，3/m t ，石英砂为3/65.2m t ； 1ρ——水的密度，3/m t ；
0m ——滤料层膨胀前的孔隙率（石英砂为0.41）； 0L ——滤料层厚度，m 。

所以 ()())(68.041.0111/65.24O mH h =--= c.备用水头 取O mH h 255.1=。