给水水厂设计说明书

一.设计资料
1.1.1 供水要求
1）给水厂水量为30000m3/d。

2）水厂自用水量系数为5～8％，时变化系数1.5～1.4。

3）水厂出水水压为45~50m。

4）出厂水质达到国家饮用水水质标准。

5）水厂自用水取5%。

6）时变化系数取1.5。

1.1.2 原水水质
某河流原水水质分析结果（见表1）
表1 某河流的原水水质分析结果
1.3 饮用水水质标准
生活饮用水水质标准（见表2）
表2 生活饮用水水质非常规检验项目及限值（62项）
1.2 设计任务
1）根据水质、水量、地区条件、施工条件和一些水厂运转情况选定处理方案和确定处理工艺流程。

2）拟定各种构筑物的设计流量及工艺参数。

3）选择各构筑物的形式和数目，初步进行水厂的平面布置和高程布置。

在此基础上确定构筑物的形式、有关尺寸安装位置等。

4）进行各构筑物的设计和计算，定出各构筑物和主要构件的尺寸，设计时要考虑到构筑物及其构造、施工上的可能性。

5）根据各构筑物的确切尺寸，确定各构筑物在平面布置上的确切位置，并最后完成平面布置。

确定各构筑物间连接管道、检查井的位置。

6）水厂厂区主体构筑物（生产工艺）和附属构筑物的布置，厂区道路、绿化等总体布置。

二．设计说明
2.1 选择方案
2.1.1 絮凝工艺：
方案：采用机械絮凝池和往复式隔板絮凝池组合使用
机械絮凝池
优点：絮凝效果好，节省药剂；水头损失小；可适应水质水量的变化。

缺点：需机械设备和经常维修。

往复式隔板絮凝池
优点：絮凝效果好；构造简单；施工方便。

缺点：容积较大；水头损失较大；转弯处絮粒容易破碎；出水流量不易分配均
匀；出口处易积泥，适用于流量每日大于3万立方米且水量变化较小的水厂。

两种形式絮凝池组合使用有如下优点：当水质水量发生变化时，可以调节机械
搅拌速度以弥补隔板往复式絮凝池的不足；当机械搅拌装置需要维修时，隔板
往复式絮凝池仍可继续运行。

此外，若设计流量较小，采用往复式隔板絮凝池
往往前端廊道宽度不足0.5m，不利于施工，则前端采用机械絮凝池可弥补此不
足。

2.1.2 沉淀工艺：
方案：采用平流沉淀池
优点：造价较低；操作管理方便；施工简单；对源水浊度适应性较强；处理效果稳定；采用机械排泥设施时，排泥效果好。

缺点：需要维护机械排泥设备；占地面积较大；水力排泥时排泥困难；一般使用于中小型水厂。

2.1.3 过滤工艺：
方案：V型滤池
优点：可以采用均质滤料，截污能力大，反冲洗干净，过滤周期长，处理水质稳定，节省反冲洗水量。

缺点：对施工的精度和操作管理水平要求甚严，否则会产生如下问题：反冲洗不均匀，有较严重的短流现象发生；跑砂；滤板接缝不平、滤头套管处
密封不严，滤头堵塞甚至发生开裂；阀门启闭不畅等现象时有发生。

2.2 水厂设计说明
2.2.1 设计规模
Q＝30000 3m d，水厂自用水系数按5％计，设计任务书已给出最高日用水量为：
d
则设计水量为：d Q = 300000⨯1.05 = 315003
m d。

2.2.2省略取水及取水泵站设计计算 2.2.3 混凝剂的配制与投加。

混凝剂投加采用如下流程：搅拌 －→ 提升 －→ 贮液 －→ 计量 －→ 投加 最大的投加量为40mg/l ，混凝剂每日配置次数为3次，药溶液浓度为10％，不用助凝剂。

2.2.
3.1 溶液池
分成两格，每格的有效容积为2.053
m ，形状采用矩形，有效高度为1.2m ，超高0.3 m ，每格的实际尺寸为m 5.1m 4.1m 2.1⨯⨯，置于室内地面上。

2.2.3.2 溶解池
溶解池分成两格，每格有效容积为1.403m ，有效高度0.7m ，超高0.3m ，每格的实际尺寸0.9m ⨯1m ⨯1m 。

2.2.3.3 投药管
投药管采用给水聚丙烯管（PP-R 管），查水力计算表得：投药管的管径d=20mm, 相应的流速0.35s
m。

2.2.
3.4 投药计量设备
采用JM 型微型机械隔膜计量泵。

2.2.3.5 药剂仓库
混凝剂为精制硫酸铝，每袋质量是40kg ，每袋规格为0.50.40.2m m m ⨯⨯。

药剂堆放高度为1.5 m ，药剂储存期为30 d 。

仓库平面尺寸为：1510B L m ⨯=⨯。

2.2.3.6 加药间
加药间靠近投药点，与药剂仓库相连，设置两条投药管路，具有良好的通风和采光效果。

投药间要求有值班室，面积在152
m 左右。

2.2.4 混合设备
采用2个热浸镀锌管式静态混合器，水厂进水管投药处至絮凝池的距离为30m ，进水管采用两条DN700钢管。

静态混合器设三节混合元件，混合时间为30s ，两个静态混合器共用一个混合器井，混合器井的尺寸为：长⨯宽=3m ⨯6m 。

投药点应该靠近水流方向第一节的混合元件，投药管插入管内径13
即可。

2.2.5 絮凝池 2.2.5.1 絮凝池选用 因为Q=300003
m
d ，故应属于小型水厂，当采用隔板絮凝池时，往往前端廊道宽度不足
0.5m ，则前端采用机械絮凝池可弥补此不足，故采用机械絮凝池前置，隔板絮凝池后置来组合适用。

在这样的条件下，机械絮凝池机械设备不多，可减少设备运行维修工作量，当需要检修时，又有隔板絮凝池起保护作用，从而较好地适应了水量水质要求。

2.2.5.2 机械絮凝池
机械絮凝池设成一组，有个六池，采用垂直轴式机械絮凝池，设计流量为315003
m
d 。

絮凝时间为10分钟，平均水深3.06m ，每格尺寸为3.45 3.45m ⨯，单格面积为2
11.9m ，絮凝池超高取0.3 m ，总高度为3.36 m 。

2.2.5.3 往复式隔板絮凝池
往复式隔板絮凝池分为一组，设计流量为315003
m
d 。

絮凝时间取10分钟，池内平均
水深取2.3 m ，每组絮凝池总容积为3
237m ，面积为103 m 2。

隔板厚度按0.2 m 计。

池子宽度与平流沉淀池宽度相同，为6.76m 。

2.2.6 平流沉淀池
平流沉淀池设为一组，每组设计流量为315003
m
d 。

沉淀池表面负荷为
0.50mm s
=43.23
2
.)
(m
d m ，停留时间取2.0 h ，沉淀池水平流速取15mm
s。

每组沉淀池
表面积为730 m 2
，长度为108 m ，宽度为6.76 m ，池壁宽取0.3 m 。

沉淀池有效水深为
3.3 m ，保护高为0.3 m ，沉淀池总高为3.6 m 。

吸泥采用轨距为8m 的HJX 2型虹吸式机械吸泥机。

2.2.7 V 型滤池 滤速为8h
m。

水冲冲洗强度为152(.)
L
s m 。

水冲时间为3 min 。

滤池超高为0.3 m ，通过控制出水阀门的开启度来保证滤层上的水深为1.5 m ，滤料厚度为1.0 m ，滤板厚度为0.13m ，滤板下布水区高度为0.9 m ，滤池总高为3.83 m 。

反冲洗用水量为0.3153
m
s
，表面扫洗用水量为0.123
m
s。

反冲洗配水干管用钢管，
DN500，流速为1.60m s 。

配水支管DN500，流速为1.60m s。

2.2.8 消毒
向滤后水加液氯消毒，水和氯的接触时间大于30min ，加氯量为1.3125h
kg
，储氯量
为945
30kg
d。

2.2.9 给水处理厂平面和高程布置
水厂的基本组成包括两部分：生产构筑物和附属建筑物。

生产构筑物尺寸根据计算确定，生活附属建筑物建筑面积应按管理体制、人员编制和当地建筑标准确定，生产附属建筑物应根据水厂规模、工艺流程和当地具体情况确定。

各构筑物数量、平面尺寸确定后，根据构筑物的功能要求，结合地形和地质条件，进行水厂平面布置。

处理构筑物一般均应分散露天布置，北方寒冷地区可采用室内集中布置。

2.2.9.1 平面布置
水厂平面布置的内容包括：各构筑物的平面定位，各种管道（处理工艺用的原水管、加药管、沉淀水管、清水管、反冲洗水管、加氯管、排泥管、放空管、水厂自用水管、厂区排水管、雨水管、电缆线、通讯线路等），阀门及配件布置，厂区道路、围墙、绿化等。

水厂平面布置要求：
A 构筑物间距宜紧凑，但应满足各构筑物和管线的施工要求。

B 构筑物布置应注意朝向和风向，如加氯间和氯库应尽量设置在水厂主导风向的下风向，泵房及其它建筑物应尽量布置成南北向。

C 生产构筑物间连接管道的布置，应水流顺直和防止迂回。

D 生产构筑物与附属构筑物应分开布置。

E 并联运行的净水构筑物应配水均匀，必要时可设置配水井。

F 加药间、沉淀池和滤池相互间的布置，宜通行方便。

G水厂排水一般宜采用重力流排放，必要时可设排水泵站。

H 新建水厂绿化占地面积不宜少于水厂总面积的20％。

I 水厂内根据需要，设置滤料、管配件等露天堆放场所。

J 水厂内设置通向各构筑物和附属构筑物的道路，一般按下列要求设计：
（1）主要车行道的宽度，单车道为3.5m，双车道为6m，并应有回车道。

人行道的宽度为1.5~2.0m。

大型水厂一般可设双车道，中、小型水池拿过可设单车道。

（2）车行道转弯半径不宜小于6m。

（3）城镇水厂或设在工厂区外的工业企业自备水厂周围，应设置围墙，其高度一般不宜小于2.0m。

2.2.9.2 高程布置
水厂处理构筑物高程布置应充分利用原有地形坡度，各构筑物间应采用重力流。

三．设计计算
3.1 给水处理厂设计用水量
3.1.1 最高日设计用水量
Q＝300003m d，水厂自用水系数按5％计，则最设计任务书已给出最高日用水量为：
d
Q= 30000⨯1.05 = 315003m d= 1312.53m h≈0.363m s。

高日设计用水量为：
d
3.1.2 平均时用水量
h
m Q 3h 5.131********=÷= 取时变化系数5.1=h K 3.2 混凝剂的配制和投加 3.2.1混凝剂的配制和投加
混凝剂的配置和投加采用如下流程：
搅拌 －→ 提升 －→ 贮液 －→ 计量 －→ 投加 3.2.1.1选择药剂.设计参数
水处理工程常用混凝剂（表3）
综合考虑，采用硫酸铝作为混凝剂
混凝剂投加量参考值（表4）
混凝剂最大投加量为a=40
mg
L
，最小投加量为20
mg
L
，平均投加量为30
mg
L
，硫酸铝
溶液浓度为c=10％，不用助凝剂，混凝剂每日配置次数为n=3次。

3.2.1.2 设计计算 A 溶液池
溶液池容积1W ，设计流量 h
m
d
m
Q 3
3
5.131231500==，最大投加量a=40
mg
L
，
溶液浓度c=10% ，每天调制次数n = 3，溶液池的调节容积：
312..43
104175
.131240417m cn aQ W =⨯⨯⨯==
溶液池分成两格，每格的有效容积为2.13
m ，形状采用矩形，有效高度为1.2m ，超高0.3m 。

每格的实际尺寸为：长⨯宽⨯高 =m 5.1m 4.1m 2.1⨯⨯，置于室内地面上。

B 溶解池
溶解池分成两格，每格容积为：
3
1262.01..23.03.0m W W =⨯==，取0.6
有效高度0.7 m ，超高0.3 m ，每格的实际尺寸为：长⨯宽⨯高=0.9m ⨯1m ⨯1m 溶解池建于地下，池顶高出室内地面0.5m 。

溶解池放水时间采用t = 10min ，则放水流量为： s L t W q 110
601000
6.06020=⨯⨯==
查水力计算表得放水管管径0d =50mm ，相应流速s
m v 53.00=。

溶解池搅拌设备采用中心固定式平浆板式搅拌机。

溶解池底部设管径100d mm =的排渣管一根。

排渣口
图1 加药间内部布置图
C 投药管 投药管的计算
s L n W q 07.060
60241000
31.260602410001=⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯=
其中：n 为每天投药次数
投药管采用给水聚丙烯管（PP-R 管），查水力计算表得：投药管的管径d=20mm, 相应的流速0.35s
m。

D 隔膜计量泵
图 2 计量泵投加
根据投药管流量，选用两台JM 型微型机械隔膜计量泵，一用一备。

计量准确，可以
实现自控。

3.3.2 混合设备
采用个管式静态混合器，混合器处理水量为：
d
m d
m q 3
336
.031500
==，
按照平均经济流速要求：混合器进水管的直径取700mm ，进水管流速为：
s m q v 94.07.07.014.336
.047
.042=⨯⨯⨯=⨯⨯=
π， 静态混合器设3节混合原件，即 n=3,混合时间为30s ，规格为DN700，混合器与后续机械絮凝池之间的距离取为30m 。

水流过静态混合器的水头损失为：
m n D
Q h 21.01184.04.42
=⨯⨯=
投药点应该靠近水流方向第一节的混合元件，投药管插入管内径1/3即可。

管式静态混合器结构如下图：
静态混合器
药剂
图 3 管式静态混合器
3.4 给水处理构筑物设计 3.
4.1絮凝池设计 3.4.1.1 机械絮凝池设计 （1）机械絮凝池设计水量
机械絮凝池设成两组，每组三个池子，总设计规模为31500d
m 3
，其中已考虑水厂
的自用水量5%，则设计水量为 s
m
h
m
d
m
Q 3
3
3
36.05.131231500===
（2）絮凝池容积
设絮凝时间为10分钟，则絮凝池的有效容积为：
375.21860
10
5.131260m QT W =⨯==
（3）絮凝池平面尺寸
絮凝池分成六格，每格尺寸为3.45 3.45m ⨯，每格面积为11.92
m （4）絮凝池水深 m A W H 06.345
.345.3675.218=⨯⨯==
，絮凝池超高取0.3 m ，总高度为3.36 m 。

（5）絮凝池搅拌设备
絮凝池分格墙上过水孔洞上下交错布置，每格设一台搅拌设备，具体布置见下图：
图 4 机械絮凝池内部布置图
1） 叶轮直径取池宽的80 % ，采用2.76 m ，叶轮桨板中心点线速度分别采用：第一
格和第二格相同取12v v ==0.50m s ，第三格和第四格相同取34v v ==0.40m s
，
第五格和第六格相同取56v v ==0.30m s。

桨板长度与叶轮直径之比取0.7，桨板
长度为1.93 m ，桨板宽度取0.12 m 。

每根轴上桨板数为8块，内外侧各4块（装置尺寸见下图）。

旋转桨板面积与絮凝池过水断面积之比为：
80.12 1.93
16.23.3 3.45
⨯⨯=⨯%。

为了防止水流短路，每格设四块挡板，尺寸为：宽⨯高
=0.2m ⨯1.0m ，其面积与絮凝池过水断面积之比为：40.2 1.0
7.0%3.3 3.45
⨯⨯≈⨯。

总桨板
面积与絮凝池过水断面积之比为：7.0%16.2%23.2%+=，小于25%，满足要求。

2）叶轮桨板中心点旋转直径0D 为： 0[(1380660)2660]2 2.04D m =-÷+⨯= 叶轮转速分别为：112060600.5
4.682.04
v n n D ππ⨯==
==⨯转分，120.49rad s ωω==；
334060600.4
3.742.04
v n n D ππ⨯==
==⨯转分，340.39rad s ωω==；
556060600.3
2.812.04
v n n D ππ⨯==
==⨯转分，560.29rad s ωω==。

桨板宽长比0.12
11.93
b
l
=<，查资料得： 1.10ψ=，
561.101000
22k g g
ψγ
=
=⨯∴=
桨板旋转时克服水的阻力所耗功率为：
第一格外侧桨板：344
0121'
()408
yklw N r r =
- 3
44456 1.930.49(1.38 1.26)0.138408KW ⨯⨯⨯=
-=， 第一格内侧桨板：3
4401''
456 1.930.49(0.780.66)0.022408
N KW ⨯⨯⨯=
-=， 第一格搅拌轴功率为：010.160N KW =；
第二格搅拌轴功率与第一格相同，为：020.160N KW =； 同理可得： 第三格外侧桨板：03
'
0.07N
KW =
第三格内侧桨板：03''0.011N KW = 第三格搅拌轴功率为：030.081N KW =； 第四格搅拌轴功率为：040.081N KW =； 第五格外侧桨板：05'0.029N KW = 第五格内侧桨板：05''0.005N KW = 第五格搅拌轴功率为：050.034N KW =； 第六格搅拌轴功率为：060.034N KW =。

3）机械絮凝池总功率为：
00.16020.08120.03420.27520.55N KW =⨯+⨯+⨯=⨯=∑，
设六台搅拌设备各配备一台电动机，每台电动机功率为（取120.75,0.70ηη==）：
0120.2750.175660.750.70
N N KW ηη===⨯⨯∑。

选用型号为Y801-2小型三相鼠笼式异步电动机，额定功率为0.75KW 。

（3）核算平均速度梯度G 值和GT 值（按水温20。

计，水的动力粘度3
1.1410a P s μ-=⨯）：
第一格和第二格相同，
为：1
1259.8G G s -==
=
≈ 第三格和第四格相同，
为：1
3442.5G G s -==
=
≈ 第五格和第六格相同，
为：15627.6G G s -==
=
≈
絮凝池平均速度梯度：145.2G s -=
=，445.21060 2.7110G T ⨯=⨯⨯=⨯
经核算：G 和GT 值均较合适。

（4）孔洞水损计算
取孔洞局部水损系数为 1.06δ=，则孔洞水损分别为：
第一个孔洞和第二个孔洞相同，为22
1120.51.060.013522v h h m g g
δ===⨯=； 第三个孔洞和第四个孔洞相同，为22
3340.41.060.008622v h h m g g δ===⨯=； 第五个孔洞和第六个孔洞相同，为22
5560.31.060.0048622v h h m g g
δ===⨯=， 故总水损为：0.02720.054h m =⨯=∑。

3.4.1.2 隔板絮凝池的设计
(1) 采用往复式隔板絮凝池，它与机械絮凝池的前后连接。

(2) 设一组隔板絮凝池，设计流量为：s
m Q 3
36.0=
廊道内流速采用四档，分别为：
12340.300.25,0.20,0.15,m m m m v v v v s s s s
====。

絮凝时间取mim T 10=。

（3） 絮凝池各段水损分别为： 第一段廊道水损为：
2222
1111221110.250.33429.200.04072262.220.28
t v v h m l m g C R g δ=⨯⨯+⨯=⨯⨯+⨯≈⨯；
第二段廊道水损为：
2222222222
2220.200.253643.920.0392262.940.30
t
v v h m l m g C R g δ=⨯⨯+⨯=⨯⨯+⨯≈⨯； 第三段廊道水损为：
22223333223330.170.203643.920.02802263.280.31
t
v v h m l m g C R g δ=⨯⨯+⨯=⨯⨯+⨯≈⨯
第四段廊道水损为：
2222444422
4440.130.153429.280.01082264.880.36
t
v v h m l m g C R g δ=⨯⨯+⨯=⨯⨯+⨯≈⨯ 故总水损为：
12430.04070.03900.02800.01080.1185h h h h h m =+++=+++=∑。

3.4.2 平流沉淀池设计 （1）设计数据
采用组平流沉淀池，设计流量为s
m
Q 3
36.0=，表面负荷取0.5s
mm , 沉淀池停
留时间取 2.0T h =，沉淀池水平流速取15mm v s
=。

（2）池体尺寸
沉淀池表面积： 27302
.4324
5.1312m q Q A =⨯==
； 沉淀池长为： 3.6 3.6152108L v T m =⨯⨯=⨯⨯=；
沉淀池宽为：m L A B 76.6108
730≈==，取6.76m ； 沉淀池有效水深为m BL QT H 3.3108
30.72
5.1312=⨯⨯==
，取保护高为0.3 m ，沉淀池总高度为3.6 m 。

（3）穿孔墙设计
过渡段与沉淀池之间采用钢筋混凝土穿孔布水墙，墙长6.76m ，墙高 3.6m ，有
效水深 3.3 m ，超高0.3m 。

穿孔墙上的孔口流速采用0.15m
s
，则孔口总面积为
24.215.036.0m =，每个孔口尺寸为1518cm cm ⨯，则孔口数为：8.8818
.015.04
.2=⨯个，
取90个。

孔口布置成5排，每排孔口数为：18个。

4）校核
水流截面积为m W 31.223.376.6=⨯=， 水流湿周为m 36.133.3276.6=⨯+=χ， 水力半径为m W
R 67.136
.1331
.22==
=
χ
， 弗劳德数为56
22104.18
.967.11015--⨯=⨯⨯==
Rg v F r ， 雷诺数为2497510
003..167
.1015.06
=⨯⨯=
=-γ
vR
R e （按水温20。

计），均符合要求。

5）吸泥
根据沉淀池宽，采用轨距为8m 的2HJX 型虹吸式机械吸泥机。

3.4.3 V 型滤池设计 3.4.3.1 滤料选择 综合考虑，选择石英砂。

石英砂具有足够的机械强度，且货源充足，价格便宜。

3.4.3.2 滤料筛分结果和筛分曲线
石英砂筛分结果表和筛分曲线 （ 表 5 和 图5 ）
100806040200
图 5 和 表 5 3.4.3.3 主要设计参数
取滤速8m v h
=
第一步水冲冲洗强度)
1521s m L
q （气=；
冲洗时间h t 2.0min 12==。

滤池工作时间为48T h =，反冲横扫强度)
(8.12s m L
滤层水损选择2.0m 3.4.3.4 设计计算 1） 池体设计
① 滤池平均每天工作时间h T t T 9.231.02448
242.0242424=-=-=-=，。

② 滤池总面积2,
1659.23831500
m vT
Q F ≈⨯==。

③ 滤池高度的确定：滤池超高50.3H m =，滤层上的水深4 1.5H m =，滤料厚度
3 1.0H m =，滤板厚度20.13H m =，滤板下布水区高度10.9H m =，则滤池总高 3.83H m =。

图 6
（2）水反冲洗管渠系统
① 反冲洗用水量Q 反水的计算 反冲洗用水量按水洗强度最大时计算。

单独水洗时反洗强度最大，为25(.)
L
m s 。

3
3
5633150.3151134m
m
L
Q q f s
s
h
==⨯===反水水
V 型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量 3
0.0018630.12m Q q f s
==⨯=表水表水
② 水反冲洗系统的断面计算如下：
配水干管进口流速应为1.5m s
左右，配水干管的截面积
20.315
0.211.5
Q A m v =
==反水水干水干 反冲洗配水干管用钢管，500DN ，流速1.6m s
，反冲洗水由反冲洗配水干管输
送至气水分配渠，由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。

配水支管流速取1m v s
=水支，则配水支管的截面积为：
20.315
0.211.5
Q A A m v ==
==反水方孔水支水支 配水支管用钢管，500DN ，流速1.6m s。

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0.7 m ，每个孔
的面积20.21
0.00730A m =
=小孔，每个孔口尺寸取0.080.08m ⨯，反冲洗水过孔流速0.315
1.64300.080.08
m v s ==⨯⨯，满足要求。

③ 反冲洗用气量Q 气的计算
反冲洗用气量按气冲强度最大时的空气量计算，
3
15639450.945m L Q q f s s
==⨯==反气
气
④ 配气系统的断面计算
配气干管进口流速为5m s
左右，则配气干管的截面积为：
20.9450.1895
Q A m v =
=≈气反气干气干 反冲洗配气干管用钢管，500DN ，流速4.81m s。

反冲洗空气由反冲洗配气干
管输送至气水分配取，由气水分配渠两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30个。

配气支管流速应为5m s
左右，则配气支管的截面积为：
20.9450.1895
Q A m v =
=≈反气气支气支 配气支管用钢管，500DN ，流速4.81m s。

（3）滤池管渠的布置 ① 反冲洗管渠
a 气水分配渠
气水分配渠起端宽取1.2 m ，高取1.5 m ，末端高取1 m ，则起端截面积2
1.8m ，末端截面积2
1.2m 。

两侧沿程各布置15个配气小孔和15个布水方孔，孔间距0.7m ，共30个，气水分配渠末端所需最小截面积为220.357
0.012 1.230
m m =<，满足要求。

b 排水集水槽
排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5 m ，则排水集水槽起端槽高为
1230.5 1.50.90.1310.5 1.5 1.03H H H H m =+++-=+++-=起 ，排水集水槽末
端高为1230.5 1.00.90.1310.5 1.0 1.53H H H H m =+++-=+++-=末，底坡 1.53 1.03
0.0477(10.50)i l m l
-=
≈= c 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 ，则槽内水位高 1.030.30.73h m =-=排集，槽宽 1.2b m =排集，湿周
2 1.220.7
3 2.66b h m χ=+=+⨯=。

水流断面 2
1.20.730.876A bh m ==⨯=排集，
水力半径 0.876
0.3291.86
A R m χ
=
=
≈排集
， 水流速度 222133
3
2
0.3290.04170.013 6.93m v R i
n s ==⨯=÷÷ ，
过流能力 3
0.876 6.93 6.07m
Q A v s
==⨯≈排集排集，
实际过水量 30.3150.120.435
m Q Q Q Q s
=+=+=<反反水表水排渠，满足要求。

② 进水管渠
流速0.8～ 1.2m
s
，取0.8m
s
，每组过滤流量为
3
3
341250.395m
m
Q d
s
=≈。

过水断面 245.08
.036
.0m v Q F =，
进水总渠宽1.0 m ，水面高0.45 m 。

（4）冲洗水的供给
反冲洗时，选用冲洗水泵供水。

① 冲洗泵房到滤池配水系统的管路损失1h ∆
反冲洗配水干管用钢管，500DN ，管内流速1.60m s
，1000 6.65i =，布置管
长总计40m ，则反冲洗总管的沿程水头损失为：
0.00665400.266f h i L m ∆=⨯=⨯≈
表 6 局部阻力系数ξ值统计表
管路的局部水头损失为22
7.68 1.6 1.022j v h m g g
ξ⨯∆==≈， 则冲洗泵房到滤池配水系统的管路总水头损失为：
10.266 1.0 1.266f j h h h m ∆=∆+∆=+=
② 滤池配水系统的水头损失2h ∆ a 气水分配干渠的水头损失h ∆反水
气水分配干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，0.013n =）近似计算。

气水同时反冲洗时 ，水冲洗水量为 3
0.252m Q s
=反气水，
则气水分配渠内水面高为 0.252
0.141.5 1.2
Q h m v b =
==⨯反气水反水水干气水，
水力半径 1.20.14
0.120.14b h R m h b ⨯=
==⨯气水反水反水反水气水（2+）（2+1.2）
，
水力坡降 2
2
22330.013 1.50.00640.12nv i R ⎛⎫⎛⎫⨯ ⎪ ⎪=== ⎪ ⎪ ⎪
⎪⎝
⎭⎝⎭渠反渠
渠， 渠内水头损失 0.006410.350.0665h i l m ∆==⨯=反水反水反水，
c 由厂家产品样本及相关技术参数值，反洗水经过滤头的水头损失0.22h m ∆≤滤，气水同时通过滤头时增加的水头损失h ∆增，气水同时反冲时气水比15
3.754
n =
=，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为：
0.252
0.321.25% 1.25%63
Q m v s f =
==⨯反气水柄
通过滤头时增加的水头损失2
9810(0.010.010.12)h n v v ∆=-+增
2
9810 3.75(0.010.010.320.120.32)7020.07Pa m =⨯-⨯+⨯≈≈
则滤池配水系统的水头损失2h ∆
20.0650.0770.220.070.432h h h h h m ∆=∆+∆+∆+∆=+++=方孔反水滤增。

③ 砂滤层水头损失3h ∆ 滤料为石英砂，密度3
1 2.65t
m γ=，石英砂滤料膨胀前的孔隙率00.41m =，滤
料层膨胀前的厚度3 1.0H m =，则滤料层水头损失为
()()()130311 2.65110.41 1.00.97h m H m γγ⎛⎫
∆=--=-⨯-⨯≈ ⎪⎝⎭。

富余水头4h ∆取1.5 m ，清水渠与排水槽堰顶的高差04H m =。

则反冲洗水泵所需最小扬程为：
012344 1.2660.4320.97 1.58.17H H h h h h m =+∆+∆+∆+∆=++++=水泵
选两台14sh-28A 单级双吸离心泵，一用一备，流量为240～350L s
，扬程为
16～10m ，转速为1470转分。

3.7 消毒
向滤后水加液氯消毒。

氯是目前国内外应用最广泛的消毒剂，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。

根据相似水厂运行经验，并按最大容量确定，余氯量应该符合生活饮用水卫生标准，出厂水游离余氯不低于0.3mg
L ，
管网末稍不低于0.05
mg
L ，水和氯的接触时间大于30 min 。

水厂设计水量 h
m
d
m
Q 3
3
15.131231500== （包括水厂自用水量）
采用滤后加氯消毒，仓库储量按30d 计算，加氯点在清水池前 (1) 加氯量1Q
h
kg
aQ Q 3125.15.13120.1001.0001.01=⨯⨯==
式中 a ——最大需氯量，取1.0L
mg
（2）储氯量M
储氯量按一个月考虑，月
kg
M 945305.312.124≈⨯⨯=
（3）加氯设备和附属设备
选用两台真空加氯机，一用一备。

液氯储备量按照最大用量的30天计算。

图 7 加氯流程图 3.5 清水池设计
设计两座，每座容量为100003
m 3.5.1 清水池总容积的计算
水厂内建两座矩形清水池，每座清水池的有效容积为：
4321W W W W W +++=
但是缺少制水曲线和供水曲线等资料，对于清水池有效容积，按最高日用水量的10%-20%计算 3
63002.031500%20m Q W =⨯== 3.5.2
清水池尺寸设计
清水池的水深取3.0m ，超高0.3 m.尺寸取30m m 70⨯ 3.6 水厂辅助性构筑物及生活性建筑物设计 3.6.1 水厂辅助性构筑物及生活性建筑物面积确定
水厂规模是30000
d
m 3，在2-5万
3
m d
之间，按照《室外给水工程规范》确定各建
筑物面积如下：
（1） 办公楼面积，取m m m 10202002
⨯=；
（2） 化验室面积，取m m m 10101002
⨯=，定员取5人； （3） 机修间面积取用m m m 10101002
⨯=，定员取5 人；
（4） 车库，一般由停车间、检修坑、工具间和休息室组成，其面积根据车辆的配备确定，
取其面积为m m m 10202002
⨯=；
（5） 仓库面积取m m m 15101502
⨯=（其中净水和消毒药剂的贮存不属于仓库范围，但
包括仓库管理人员的办公面积）； （6）食堂面积定额为人
2
3.2m
，设计水厂职工定员为80人，其面积取用
m m m 10191902⨯=；
（7） 浴室与锅炉房：男女淋浴室的总面积为m m m 105502
⨯=； （8） 传达室面积取用m m m 54202
⨯=； （9） 宿舍面积按人
2
4m
计算，宿舍人数约为水厂定员人数的%50，为40805.0=⨯人，
取用m m m 8201602
⨯=；
（10） 设两个标准篮球场，一个标准排球场。

面积为2
100291821528m m m m m =⨯+⨯⨯ 3.9.2 水厂平面布置
水厂总占地面积不超过875002
m 。

水厂的工艺流程采用回转型布置，管线力求简短，适当增加绿地，使水厂立面丰满。

3.9.3 水厂高程布置
水厂处理构筑物高程布置应充分利用原有地形坡度，各构筑物间应采用重力流。

构筑物间的水面高差即流程中的水头损失，包括构筑物、连接管道、计量设备的水头损失。

表7 水厂高程布置表
四、参考资料
1．水质工程学曹建平指导
2．室外给水设计规范
3．给水排水设计手册第3册、第1册、第11册、第9册4．给水排水快速设计手册，第1册
5.给水排水工程专业毕业设计指南李亚峰编著。