《水质工程学1》(给水处理)课程设计计算说明书
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多层滤料滤池：优点是含污能力大，可采用较大的流速，能节约反冲洗用水， 降速过滤水质较好，但只有三层滤料、双层滤料适用大中型水厂，缺点是滤料不 易获得且昂贵管理麻烦，滤料易流逝且冲洗困难易积泥球，需采用助冲设备。虹 吸滤池：适用于中型水厂（水量 2—10 万吨/日），土建结构较复杂，池深大，反 洗时要浪费一部分水量，变水头等速过滤水质也不如降速过滤。无阀滤池、压力 滤罐、微滤机等日处理小，适用于小型水厂。移动罩滤池：需设移动洗砂设备机 械加工量较大，起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不宜过高，罩体合隔墙间 的密封要求较高，单格面积不宜过大（小于 10m2 ）。普通快滤池：是向下流、 砂滤料的回阀式滤池，适用大中型水厂，单池面积一般不宜大于 100 m2，优点有 成熟的运行经验运行可靠，采用的砂滤料，材料易得价格便宜，采用大阻力配水 系统，单池面积可做得较大，池深适中，采用降速过滤，水质较好。双阀滤池： 是下向流、砂滤料得双阀式滤池，优缺点与普通快滤池基本相同且减少了 2 只阀 门，相应得降低了造价和检修工作量，但必须增加形成虹吸得抽气设备。V 型滤 池：从实际运行状况，V 型滤池来看采用气水反冲洗技术与单纯水反冲洗方式相 比，主要有以下优点：较好地消除了滤料表层、内层泥球，具有截污能力强，滤
=186.60m2，
设置 6 个格网，每个格网需要的面积为 31.10m2，设计中采用进水部分尺寸 为 B1×H1=5.1m×6.1m，平板格网尺寸选用 B×H=5200mm×6300mm。
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2009 年 7 月 10 日
《水质工程学 1》课程设计计算说明书
第 5 页 共 27 页
8.0 T= ×987000=7896kg/d，
1000
当 a 取 5.0mg/L 时
5.0 T= ×987000=4935kg/d。
1000
由于原水的碱度较大，故不需要投加石灰石。
7 混凝剂的配置和投加
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2009 年 7 月 10 日
《水质工程学 1》课程设计计算说明书
K2=b+s
= 50+10
=0.833，
进水孔总面积为
11.42 F0=Q/（K1K2v0）=0.75×0.833×0.4
=17.31m2，
每个进水口面积
f=wk.baidu.com
17.31 F0/6= 6
=2.885m2，
设计中取进水口尺寸 B1×H1=2.0m×1.5m，格栅尺寸采用 B×H=2200mm× 1600mm。
6 混凝药剂
6.1 混凝药剂的选择
用于生活饮用水厂的混凝药剂首先应满足以下要求:对人体健康无害;混凝 效果好;货源充足、运输方便。
原水水质不同，其使用的混凝药剂和最佳用量也不同。 当同一水源有建成水厂时，混凝药剂和投量可参照已建水厂的资料，对水质 相似的已建水厂的资料，亦可参照。但在参照时，应对照混凝条件的差别（如混 合、反应、投药点等），进行适当调整。
根据原水资料，设置地表水常规水处理工艺流程，主要包括混凝反应，沉淀、 过滤，消毒等工艺单元。再对整个水厂的平面布置做出规划，然后具体计算每个 工艺所需构筑物的个数、详细尺寸等，计算各构筑物内以及构筑之间的水头损失， 确定各构筑物之间的高差以及水泵的扬程，最后绘制水厂总平面图以及水厂高程 布置图。
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2.2 工艺选择
根据原水水质及水厂的规模确定的该水厂的工艺流程如下：
加药间
取水头部
一级泵站
机械混合
往复式隔 板絮凝池
平流式 沉淀池
给水
二级泵站
清水池
V 型滤池
加氯间
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第 4 页 共 27 页
3 设计水量
7.3 溶解池容积
W2=（0.2～0.3）W1 式中 W2——溶解池容积（m3）；
W1——溶液池容积（m3）。 设计中取 W2=0.28W1 W2=0.28×26.30=7.36m3， 溶解池尺寸 L×B×H=2.2×2.2×2.1m，高度中含超高 0.3m，底部沉渣高 0.2m。为操作方便，池顶高出地面 0.8m。采用两个溶解池，一用一备。 溶解池实际有效容积 W2’=2.2×2.2×2.1=7.74m3，满足要求。 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 DN80mm，按 10min 放满溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管。
原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀 池中分离出来以完成澄清的作用。常用的沉淀池有平流式、竖流式、辐流式和斜 管（板）式等。平流式沉淀池可就地取材，造价低，操作管理方便，施工较简单， 适应性强，潜力大，处理效果稳定，带有机械排泥设备时，排泥效果好，但不采 用机械排泥装置，排泥较困难；机械排泥设备，维护复杂，占地面积较大，一般 用于大中型净水厂。根据实际情况，本设计采用平流式沉淀池。 4．滤池
5 取水泵站
5.1 水泵选择
根据取水流量及所需要的扬程，选用 800S24A 型单级双吸离心泵 8 台，6 用 2 备，该水泵的流量为 6624m3/h，扬程为 21.5m，配套 Y500—46—8 型电动机， 转速为 730r/min，功率为 500kW，效率为 88%。
5.2 泵房布置
泵房内设置 7 台水泵，根据水泵的外形尺寸及安装要求，加上配电室、值班 室等辅助设施，最终确定泵房的平面尺寸为 55m×15m，吸水管中心间距为 6.1m。
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（病原菌、病毒等），防止水致传染病的危害。其方法分化 学法与物理法两大类，前者系水中投家药剂，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，采用液氯 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。原水水质较好时，一般为滤后 消毒，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。
6.2 混凝剂投量计算
aQ T=
1000
式中 T——日混凝剂投量（kg/d）； a——单位混凝剂最大投量（mg/L）； Q——日处理水量（m3/d）。 设计中取 Q=987000m3/d，采用精致硫酸铝，根据原水水质，最大投量取
a=8.0mg/L，平均取 a=5.0mg/L， 当 a 取 8.0mg/L 时
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。往复式隔板絮凝池絮凝效果好，构造简单，施工方便，但容积较大， 水头损失较大，转折处矾花易破碎，适用于水量大于 30000m3/d 且用水量变动小 的水厂。根据实际情况进行比较，本设计选用往复式隔板絮凝池。 3．沉淀池
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第 1 页 共 27 页
1 工程概述
该工程为某市净水厂工艺初步设计，包括根据原水水质及水厂规模选择处理 工艺，每个工艺构筑物各部分尺寸的详细计算，整个水厂的规划布局以及各构筑 物间高程的确定。
该水厂的设计规模为 940000m3/d，水源水质分析结果如下： 水的臭和味：无 最低温度：0°C 最高温度：38°C 浊度（NTU）：10～3000 色度：10～30 度 pH 值：6.5～7.5 碱度：48 度 高锰酸盐指数：5.5～7.5mg/L 溶解氧：8mg/L 细菌总数：280～7300 个/mL 大肠菌群：740～9600 个/mL
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第 3 页 共 27 页
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；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；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。 5．消毒
4.3 格网尺寸
采用平板格网，过网流速采用 v1=0.3m/s，网眼尺寸采用 5×5mm，网丝直径 d=2mm。网格面积减少系数为：
K1=b2/（b+d）2= 52/（5+2）2=0.51， 网格阻塞系数采用 K2=0.5，水流收缩系数采用ε=0.8，平板格网所需面积为
11.42 F1=Q/（K1K2εv1）=0.51×0.5×0.8×0.3
7.4 溶解池搅拌设备
采用压缩空气搅拌，溶液池空气供给强度为 5L/（s•m2），溶解池空气供给强 度为 10 L/（s•m2），空气管流速 15m/s，孔眼直径 4mm，支管间距 500mm。
7.5 投加方式
本设计采用计量泵投加。
7.6 计量设备
兰州理工大学 土木工程学院 给水排水工程
8.0×41125 W1=417×15×2
=26.30m3，
溶液池采用钢混结构，但池尺寸为 L×B×H=5.5×3.5×2.0m，高度中包括 超高 0.30m，沉渣高度 0.30m。采用两个溶液池，一用一备。
溶液池实际有效容积 W1’=5.5×3.5×1.4=26.95m3，满足要求。 池旁设工作台，宽 1.0～1.5m，池底坡度为 0.02。底部设置 DN100mm 放空管， 采用应聚氯乙烯塑料管，池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿池面接入药剂稀释 用给水管 DN80mm 一条，于两池分设放水阀门，按 1h 放满考虑。
该水厂的设计水量为 940000m3/d,水厂的自用水量取日产水量的 5%,故该水 厂总产水量为 940000×1.05=987000m3/d。
4 取水构筑物
4.1 取水构筑物形式
本设计采用岸边合建式取水构筑物，即取水构筑物是进水间与泵房合建在一 起，设在岸边。河水经过进水孔进入进水间的进水室，在经过格网进入吸水室， 然后由水泵抽送至混合池。在进水孔上设有格栅，用以拦截水中粗大的漂浮物。 设在进水间中的格网用以拦截水中细小的漂浮物。
2009 年 7 月 10 日
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第 2 页 共 27 页
2 工艺流程
2.1 方案比较
1.混合池 在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完
善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件。混合是取得良好絮凝效果 的重要前提，影响混合效果的因素很多，如药剂的品种、浓度、原水温度、水中 颗粒的性质、大小等。混合设备的基本要求是药剂与水的混合快速均匀。同时只 有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运 行成本。混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。由 于水力混合难以适应水量和水温等条件变化，且占地大，基建投资高；水泵混合 设备复杂，管理麻烦；机械混合耗能大，维护管理复杂。由于本水厂产水量较大， 采用机械混合才能使药剂与原水达到充分混合，故本设计采用机械混合。 2．絮凝池
4.2 进水孔面积和格栅尺寸
进水间横向分为六格，进水孔分上、下两层，但设计时，按河流最低水位计 算下层进水孔面积，上层可与下层相同。进水孔设计流速取 v0=0.4m/s，栅条采 用扁钢，厚度 s=10mm，栅条净距采用 b=50mm，格栅阻塞系数采用 K1=0.75，栅条 引起的面积减少系数为
b 50
第 6 页 共 27 页
7.1 混凝剂投加方式
本设计采用湿投方法。
7.2 溶液池容积
aQ W1=417bn
式中 W1——溶液池容积（m3）； Q——设计处理水量（m3/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 b=15%，n=2 次，a=8.0mg/L，Q=41125m3/h
=186.60m2，
设置 6 个格网，每个格网需要的面积为 31.10m2，设计中采用进水部分尺寸 为 B1×H1=5.1m×6.1m，平板格网尺寸选用 B×H=5200mm×6300mm。
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8.0 T= ×987000=7896kg/d，
1000
当 a 取 5.0mg/L 时
5.0 T= ×987000=4935kg/d。
1000
由于原水的碱度较大，故不需要投加石灰石。
7 混凝剂的配置和投加
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K2=b+s
= 50+10
=0.833，
进水孔总面积为
11.42 F0=Q/（K1K2v0）=0.75×0.833×0.4
=17.31m2，
每个进水口面积
f=wk.baidu.com
17.31 F0/6= 6
=2.885m2，
设计中取进水口尺寸 B1×H1=2.0m×1.5m，格栅尺寸采用 B×H=2200mm× 1600mm。
6 混凝药剂
6.1 混凝药剂的选择
用于生活饮用水厂的混凝药剂首先应满足以下要求:对人体健康无害;混凝 效果好;货源充足、运输方便。
原水水质不同，其使用的混凝药剂和最佳用量也不同。 当同一水源有建成水厂时，混凝药剂和投量可参照已建水厂的资料，对水质 相似的已建水厂的资料，亦可参照。但在参照时，应对照混凝条件的差别（如混 合、反应、投药点等），进行适当调整。
根据原水资料，设置地表水常规水处理工艺流程，主要包括混凝反应，沉淀、 过滤，消毒等工艺单元。再对整个水厂的平面布置做出规划，然后具体计算每个 工艺所需构筑物的个数、详细尺寸等，计算各构筑物内以及构筑之间的水头损失， 确定各构筑物之间的高差以及水泵的扬程，最后绘制水厂总平面图以及水厂高程 布置图。
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2.2 工艺选择
根据原水水质及水厂的规模确定的该水厂的工艺流程如下：
加药间
取水头部
一级泵站
机械混合
往复式隔 板絮凝池
平流式 沉淀池
给水
二级泵站
清水池
V 型滤池
加氯间
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3 设计水量
7.3 溶解池容积
W2=（0.2～0.3）W1 式中 W2——溶解池容积（m3）；
W1——溶液池容积（m3）。 设计中取 W2=0.28W1 W2=0.28×26.30=7.36m3， 溶解池尺寸 L×B×H=2.2×2.2×2.1m，高度中含超高 0.3m，底部沉渣高 0.2m。为操作方便，池顶高出地面 0.8m。采用两个溶解池，一用一备。 溶解池实际有效容积 W2’=2.2×2.2×2.1=7.74m3，满足要求。 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 DN80mm，按 10min 放满溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管。
原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀 池中分离出来以完成澄清的作用。常用的沉淀池有平流式、竖流式、辐流式和斜 管（板）式等。平流式沉淀池可就地取材，造价低，操作管理方便，施工较简单， 适应性强，潜力大，处理效果稳定，带有机械排泥设备时，排泥效果好，但不采 用机械排泥装置，排泥较困难；机械排泥设备，维护复杂，占地面积较大，一般 用于大中型净水厂。根据实际情况，本设计采用平流式沉淀池。 4．滤池
5 取水泵站
5.1 水泵选择
根据取水流量及所需要的扬程，选用 800S24A 型单级双吸离心泵 8 台，6 用 2 备，该水泵的流量为 6624m3/h，扬程为 21.5m，配套 Y500—46—8 型电动机， 转速为 730r/min，功率为 500kW，效率为 88%。
5.2 泵房布置
泵房内设置 7 台水泵，根据水泵的外形尺寸及安装要求，加上配电室、值班 室等辅助设施，最终确定泵房的平面尺寸为 55m×15m，吸水管中心间距为 6.1m。
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（病原菌、病毒等），防止水致传染病的危害。其方法分化 学法与物理法两大类，前者系水中投家药剂，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，采用液氯 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。原水水质较好时，一般为滤后 消毒，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。
6.2 混凝剂投量计算
aQ T=
1000
式中 T——日混凝剂投量（kg/d）； a——单位混凝剂最大投量（mg/L）； Q——日处理水量（m3/d）。 设计中取 Q=987000m3/d，采用精致硫酸铝，根据原水水质，最大投量取
a=8.0mg/L，平均取 a=5.0mg/L， 当 a 取 8.0mg/L 时
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。往复式隔板絮凝池絮凝效果好，构造简单，施工方便，但容积较大， 水头损失较大，转折处矾花易破碎，适用于水量大于 30000m3/d 且用水量变动小 的水厂。根据实际情况进行比较，本设计选用往复式隔板絮凝池。 3．沉淀池
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1 工程概述
该工程为某市净水厂工艺初步设计，包括根据原水水质及水厂规模选择处理 工艺，每个工艺构筑物各部分尺寸的详细计算，整个水厂的规划布局以及各构筑 物间高程的确定。
该水厂的设计规模为 940000m3/d，水源水质分析结果如下： 水的臭和味：无 最低温度：0°C 最高温度：38°C 浊度（NTU）：10～3000 色度：10～30 度 pH 值：6.5～7.5 碱度：48 度 高锰酸盐指数：5.5～7.5mg/L 溶解氧：8mg/L 细菌总数：280～7300 个/mL 大肠菌群：740～9600 个/mL
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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；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；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。 5．消毒
4.3 格网尺寸
采用平板格网，过网流速采用 v1=0.3m/s，网眼尺寸采用 5×5mm，网丝直径 d=2mm。网格面积减少系数为：
K1=b2/（b+d）2= 52/（5+2）2=0.51， 网格阻塞系数采用 K2=0.5，水流收缩系数采用ε=0.8，平板格网所需面积为
11.42 F1=Q/（K1K2εv1）=0.51×0.5×0.8×0.3
7.4 溶解池搅拌设备
采用压缩空气搅拌，溶液池空气供给强度为 5L/（s•m2），溶解池空气供给强 度为 10 L/（s•m2），空气管流速 15m/s，孔眼直径 4mm，支管间距 500mm。
7.5 投加方式
本设计采用计量泵投加。
7.6 计量设备
兰州理工大学 土木工程学院 给水排水工程
8.0×41125 W1=417×15×2
=26.30m3，
溶液池采用钢混结构，但池尺寸为 L×B×H=5.5×3.5×2.0m，高度中包括 超高 0.30m，沉渣高度 0.30m。采用两个溶液池，一用一备。
溶液池实际有效容积 W1’=5.5×3.5×1.4=26.95m3，满足要求。 池旁设工作台，宽 1.0～1.5m，池底坡度为 0.02。底部设置 DN100mm 放空管， 采用应聚氯乙烯塑料管，池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿池面接入药剂稀释 用给水管 DN80mm 一条，于两池分设放水阀门，按 1h 放满考虑。
该水厂的设计水量为 940000m3/d,水厂的自用水量取日产水量的 5%,故该水 厂总产水量为 940000×1.05=987000m3/d。
4 取水构筑物
4.1 取水构筑物形式
本设计采用岸边合建式取水构筑物，即取水构筑物是进水间与泵房合建在一 起，设在岸边。河水经过进水孔进入进水间的进水室，在经过格网进入吸水室， 然后由水泵抽送至混合池。在进水孔上设有格栅，用以拦截水中粗大的漂浮物。 设在进水间中的格网用以拦截水中细小的漂浮物。
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2 工艺流程
2.1 方案比较
1.混合池 在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完
善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件。混合是取得良好絮凝效果 的重要前提，影响混合效果的因素很多，如药剂的品种、浓度、原水温度、水中 颗粒的性质、大小等。混合设备的基本要求是药剂与水的混合快速均匀。同时只 有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运 行成本。混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。由 于水力混合难以适应水量和水温等条件变化，且占地大，基建投资高；水泵混合 设备复杂，管理麻烦；机械混合耗能大，维护管理复杂。由于本水厂产水量较大， 采用机械混合才能使药剂与原水达到充分混合，故本设计采用机械混合。 2．絮凝池
4.2 进水孔面积和格栅尺寸
进水间横向分为六格，进水孔分上、下两层，但设计时，按河流最低水位计 算下层进水孔面积，上层可与下层相同。进水孔设计流速取 v0=0.4m/s，栅条采 用扁钢，厚度 s=10mm，栅条净距采用 b=50mm，格栅阻塞系数采用 K1=0.75，栅条 引起的面积减少系数为
b 50
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7.1 混凝剂投加方式
本设计采用湿投方法。
7.2 溶液池容积
aQ W1=417bn
式中 W1——溶液池容积（m3）； Q——设计处理水量（m3/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 b=15%，n=2 次，a=8.0mg/L，Q=41125m3/h