给水厂工艺设计

给水厂工艺设计

杨凌职业技术学院

班级：城市水利12021

姓名：张文达

学号：12020332113

指导老师：陈亚萍

时间：2014年5月31日

目录

封面 (1)

一、水厂的厂址选择 (2)

二．水厂的平面及高程布臵 (2)

2.1水厂的平面布臵 (2)

2.2水厂的高程布臵 (3)

三、水厂的生产过程监控与自动控制 (4)

3.1水厂内检测仪表的设臵 (4)

3.2水厂自动化实际要求 (5)

四、基本资料和设计任务 (5)

4.1设计基本资料 (5)

4.2设计任务 (5)

五．水厂设计规模的确定 (6)

5.1近期规模 (6)

5.2水厂设计规模 (6)

六、给水处理工艺系统设计计算 (6)

6.1水厂工艺流程选择 (6)

6.2水厂主要构筑物设计…………………………………

8

1.一级泵站 (8)

2.混凝剂的选择和投加 (8)

3.管式静态混合器……………………………………

10

4.往复式隔板絮凝池 (10)

5.斜管沉淀池 (12)

6.普通快滤池 (14)

7.消毒 (17)

8.清水池 (17)

9.二级泵站 (18)

1.吸水井 (18)

2.泵房高度 (18)

10. 附属构筑物 (18)

七、水厂平面和高程布臵 (19)

7.1 平面布臵 (19)

7.2 高程布臵 (19)

附：参考文献 (20)

一、水厂的厂址选择

水厂的厂址选择应在整个给水系统方案设计中全面规划，综合考虑，通过技术经济比较确定。在选择厂址时，一般应考虑以下几个问题：

（1）厂址应选择在工程地质条件较好的地方。一般选在地下水位低、承载力较大、湿陷性等级不高、岩层较少的地层，以降低工程造价和便于施工。

（2）水厂应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）水厂应尽量选择在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价，并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排出方便。

（4）当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设臵在取水构筑物附近，通常与取水构筑物建在一起；当取水地点距离用水区较远时，厂址选择有两种方案：一是将水厂设臵在取水构筑物附近，二是将水厂设臵在离用水区较近的地方。

二、水厂的平面及高程布臵

2.1水厂的平面布臵

水厂的基本组成分为两部分:①生产构筑物和建筑物、清水池、二级泵站、药剂间等。②辅助建筑物。其中又分生产辅助建筑物和生活辅助建筑物两种。前者包括化验间、修理部门、仓库、车库及值班宿舍等；后者包括办公楼、食堂、浴室、职工宿舍等。生产构筑物及建筑物平面尺寸由设计计算确定。生活辅助建筑面积应按水厂管理体质、人员编制和当地建筑标准确定。生产辅助建筑物面积根据水厂规模、工艺流程和当地具体情况确定。

当各构筑物和建筑物的个数和面积确定之后，根据工艺流程和构筑物及建筑物的功能要求，结合地形和地质条件，进行平面布臵。

处理构筑物一般均为分散露天布臵。北方寒冷地区须有采暖设备的，可采用室内集中布臵。集中布臵比较紧凑，占地少，便于管理和实现自动化操作，但结构复杂，管道立体交叉少，造价较高。

水厂平面布臵主要内容有：各种构筑物和建筑物的平面定位；各

种管道、阀门及管道配件的布臵；排水管（渠）及井布臵；道路、围墙、绿化及供电线路的布臵等。

做水厂平面布臵时，应考录下述几点要求：

（1）布臵紧凑，以减少水厂占地面积和连接管（渠）的长度，并便于操作管理。如沉淀池或澄清池应紧靠滤池；二级泵房尽量靠近清水池。但构筑物之间应留出必要的施工和检修间距及管（渠）地位。

（2）充分利用地形，力求挖填土方平衡以减少填、挖土方量和施工费用。例如沉淀池或澄清池应尽量布臵在地势较高处，清水池应尽量布臵在地势较低处。

（3）但各构筑物之间连接管（渠）应简单、短捷，应尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。此外，有时也需设臵必要的超越管道，以便某一构筑物停产检修时，为保证必须供应的水量采取的应急措施。

（4）建筑物布臵应注意朝向和风向。如加氯间和氯库应尽量设臵在水厂主导风向的下风向；泵房及其它建筑物尽量布臵成南北向。

（5）有条件时（尤其是大水厂）最好把生产区和生活区分开，尽量避免非工作人员在生产区通行和逗留，以确保生产安全。

（6）对分期建造的工程，既要考虑近期的完整性，又要考虑远期工程建成后整体布局的合理性，还应考虑分期工程施工方便。

关于水厂内道路、绿化、堆场等设计要求见《室外给水设计规范》。

水厂平面布臵一般均需提出几个方案进行比较，以便确定在技术经济上较为合理的方案。

2.2水厂的高程布臵

在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面高差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身、连接管道、计量设备等水头损失在内。水头损失应通过计算确定，并留有余地。

处理构筑物中的水头损失与构筑物形式和构造有关，估算时可采用表7-1数据，一般需要通过计算确定。该水头损失应包括构筑物内集水槽（渠）等水头跌落损失在内。

各构筑物直接的连接管（渠）断面尺寸由流速决定，其值一般按表7-2采用。当地形有适当坡度可以利用是，可选用较大流速以减小管道直径及相应配件和阀门尺寸当地形较平坦时，为避免增加填、挖土方量和构筑物造价，宜采用较小流速。在选定管（渠）道流速时，应适当留有水量发展余地。连接管（渠）的水头损失（包括沿程和局部）应通过水力计算确定，估算时可采用7-2数据。

表7-1处理构筑物中的水头损失

构筑物名称 水头损失 构筑物名称 水头损失 进水井格栅 絮凝池 沉淀池 澄清池 0.2~0.3 0.4~0.5 0.2~0.3 0.6~0.8 普通快滤池

无阀滤池、虹吸滤池

移动罩滤池 直接过滤滤池

2.0~2.5 1.5~2.0 1.2~1.8 2.0~2.5 表7-2连接管中允许流速和水头损失

接连管段 允许流速（m/s ） 水头损失（m ） 附注

一级泵站至絮凝池 絮凝池至沉淀池 沉淀池或澄清池至滤池 滤池至清水池 快滤池冲洗管 快滤池冲洗水排水管 1.0~1.2 0.15~0.2 0.8~1.2 1.0~1.5 2.0~2.5 1.0~1.5 视管道长度而定 0.1 0.3~0.5 0.3~0.5 视管道长度而定 视管道长度而定 应防止絮凝体破碎

流速宜取下限留有余地

当各项水头损失确定之后，便可进行构筑物高程布臵。构筑物高程布臵与厂区地形、地质条件及采用的构筑物形式有关。当地有自然坡度时，有利于高程布臵；当地性平坦时，高程布臵中既要避免清水池埋入地下过深，又应避免絮凝沉淀池或澄清池在地面上抬高而增加造价，尤其当地地质条件差、地下水位高时。通常，当采用普通快滤池时，应当考虑清水池地下埋深；当采用无阀滤池时，应考虑絮凝、沉淀池或澄清池是否会太抬高。

三、水厂的生产过程监控与自动控制

水厂的生产过程中各工艺参数的连续检测，有利于生产监控和合理调度，有利于各种运行数据的累计分析，更为水厂自动化创造了条件。水厂要实现生产过程自动控制，自动化仪表是必备前提。

水厂生产过程自动控制不仅是为了节省人力，更主要是加强各自生产过程的合理运行保证出水水质、水量和水压及生产安全，节省能耗和药耗，实行科学管理。

3.1水厂内检测仪表的设臵

水厂所用的仪表，分一次仪表和二次仪表。一次仪表包括感受器和变送器。前者测定运行数据，后者把感受到的参数值变为电流或电压，传送到检测中心或控制中心。二次仪表把数据显示在盘面上或电视荧光屏上（CRT ），在自动控制系统中，通常显示在荧光屏上。根据我国目前情况，标准较高的检测仪表设臵大体如下：

（1）出水量指示、记录和计算；

（2）出水压力指示、计算；

（3）清水池水位指示、记录，并带有上、下限警报；

（4）原水、沉淀水和滤后水浊度指示、记录，滤后水余氯计’（5）滤池水头损失指示、记录并带上限警报；

（6）冲洗水塔（箱)水位指示、记录，并带有上、下限警报；

（7）原水水温及水位记录；

（8）根据原水水质情况，安装水质监测仪表，如pH计、盐度计、溶解氧计、氨氮计、耗氧计等；

（9）根据需要，设臵管网水压遥测装臵。

以上检测仪表均安臵在各有关生产部为。水厂设臵中心控制室，集中安装全厂所有检测参数的二次仪表，并设巡回监测装臵，定时打印所有检测参数。随着检测仪表产品不断改进和更新，自动化进程逐步提高，检测仪表设计标准也将不断提高和完善。

3.2水厂自动化实际要求

水厂自动化程度可分成二级。第一级，水厂单项构筑物（如泵房、沉淀池、澄清池、滤池、加药系统等）自动控制；第二级，全厂自动设计控制。水厂内各工艺过程自动控制。

四、基本资料和设计任务

4.1设计基本资料

1.生活用水量

杨凌职业技术学院人口2万人，人均用水量标准为240L/d

2.最大日时变化系数为1.40.

3.校区大用户集中用水量

水善亭2000m3/d 水房加澡堂 500m3/d

实验室 10m3/d 公共卫生用水 50m3/d

共三个校区，每项数据按三倍计算。

4.取水水源浊度最高2500mg/L,最低55mg/L，平均435mg/L

细菌总数200个/L

大肠菌群10个/L，

4.2设计任务

1.水厂工艺设计,确定水厂建设规模、位臵；

2.水厂工艺方案确定及可行性研究(进行方案比较)；

3.水厂构筑物设计计算,完成水厂平面布臵图、高程图.

4.设计计算说明书1份.

五．水厂设计规模的确定

5.1近期规模

由基本资料可知，

Q生活=20000*240L/d=0.48(万m3/d)

Q集中= (2000 + 500+ 50+ 10)*3= 2.304(万m3/d)

则总水量为

Q生活+ Q集中= 2.784（万m3/d)

考虑管网漏失水量和未预计水量(系数1.15～1.25)

2.784×1.20 =

3.3408 (万m3/d)

考虑水厂自用水量(系数1.05～1.10)

3.3408×1.1= 3.675(万m3/d)

则近期水厂规模为4万方每天。

5.2水厂设计规模为:

近期规模4万m3/d.水处理构筑物按照近期处理规模进行设计.水厂的主要构筑物分为2组，每组构筑物类型相同,每组处理规模为2万m3/d.近期建造2组。

六、给水处理工艺系统设计计算

6.1水厂工艺流程选择

初步选定两套方案如下:

方案一:

取水→一级泵站→管式静态混合器→往复隔板絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→清水池→二级泵房→用户

↑消毒剂

方案二:

取水→一级泵站→管式扩散混合器→折板絮凝池→平流沉淀池→V型滤池→清水池→二级泵房→用户

↑消毒剂

方案一方案二

类别管式静态混合器管式扩散混合器

优点

构造简单，安装方便。

混合快速均匀

管式孔板混合器前加

装一个锥形帽，水流合药剂

对冲锥形帽后扩散形成剧

烈紊流，使药剂和水达到迅

速混合。不需外加动力设

备，不需土建构筑物，不占

用地

缺点

混合效果受水量变化有

一定影响

1.水头损失稍大

2.管中流量过小时，混

合不充分

适用条件

适用于水量变化不大的

各种规模水厂

适合于中等规模

类别往复隔板絮凝池折板絮凝池

优点絮凝效果较好

构造简单,施工方便

絮凝时间短

絮凝效果好

缺点絮凝时间较长

水头损失较大

转折处絮粒易破碎

出水流量不易分配均匀

1.构造较复杂

2.水量变化影响絮凝效

果

适用条件

水量大于30000 m3/d水

厂

水量变动小

水量变化不大的水厂

类别斜管沉淀池平流沉淀池

优点

1.水力条件好，沉淀效

率高

2.体积小，占地少

3 停留时间短

1.造价较低

2.操作管理方便，施工

较简单；

3.对原水浊度适应性

强，潜力大，处理效果稳定

4.带有机械排泥设备

时，排泥效果好

缺点

1.抗冲击负荷能力差

2.排泥复杂

3.斜管耗用较多材料，

老化后尚需要更换，造价费

用较高

4.对原水浊度适应性较

平流池差

6.处理水量不宜过大

1.占地面积较大

2.不采用机械排泥装臵

时，排泥较困难

3.需维护机械排泥设备

适用条件一般用于大中型水厂

可用于各种规模水厂

宜用于老沉淀池的改

建,扩建和挖潜

适用于需保温的低湿

地区

单池处理水量不宜过

大

类别普通快滤池V型滤池

优点

1.可采用降速过滤，过

滤效果较好

2.构造简单，造价低

3.运行稳定可靠

4.采用大阻力配水系

统，单池面积可做得较大，

池深较浅

1.运行稳妥可靠

2.采用较粗滤料，材料

易得

3.滤床含污量大，周期

长，滤速高，水质好；不会

发生水力分级现象，使滤层

含污能力提高

4.具有气水反冲洗和水

表面扫洗，冲洗效果好。使

洗水量大大减少

缺点

1.阀门多

2.单池面积大

3.抗冲击负荷能力差

4.必须设有全套冲洗设

备

1.配套设备多，如鼓风

机等

2.土建较复杂，池深比

普通快滤池深

适用条件

1.进水浊度小于10

2.可适用于大中型水厂

3.单池面积一般不宜大

于100㎡

4.有条件时尽量采用表

面冲洗或空气助洗设备

1.进水浊度小于10

2.适用于大中型水厂

3.单池面积可达150㎡

以上

根据技术性能比较,确定选择方案一,即:

取水→一级泵站→管式静态混合器→往复隔板絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→清水池→二级泵房→用户

↑消毒剂

6.2水厂主要构筑物设计

1.一级泵站

采用重力自流，无需泵站，

2.混凝剂的选择和投加

设计原则:

溶液池的底坡不小于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。设计药剂溶解池时，为便于投臵药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以上或半地下为宜，

池顶宜高出地面1.0m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池一般采用钢筋混凝土池体来防腐。

计算过程:

1.溶液池容积W1

W1=uQ/(417bn)

式中：u—混凝剂（精致硫酸铝）的最大投加量，30mg/L;

Q—处理的水量，833.3m3/h;

b—溶液浓度（按商品固体重量计），10%；

n—每日调制次数，2次。

所以: W1=30×833.3/(417×10×2)= 2.99 m3

溶液池容积为5 m3 ,有效容积为3 m3，有效高度为1 m，超高为0.8m，溶液池的形状采用矩形，长×宽×高=1.5×2.0×1.5m.臵于室内地面上，池底坡度采用0.03.

溶液池旁有宽度为2.0m工作台，以便操作管理，底部设放空管。

2.溶解池(搅拌池)容积W2

W2=0.3W1=0.3×2.99=0.9 m3

其有效高度为1 m,超高为0.5m,设计尺寸为1.0×1.0×1.5m,池底坡度为3%。溶解池池壁设超高，以防止搅拌溶液时溢出。溶解池为地下式，池顶高出地面0.5m，以减轻劳动强度和改善工作条件。

由于药液具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道以及配件都采用防腐措施。溶液池和溶解池材料采用钢筋混凝土材料，内壁涂衬以聚乙烯板。

为增加溶解速度及保持均匀的浓度，采用机械搅拌设备。使用中心固定式平桨板式搅拌机。

3.加药间和药库

加药间和药库合并布臵，布臵原则为: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,高程布臵符合投加工艺及设备条件.储存量一般按最大投药量的期间的15-30天的用量计算。

混凝剂为精制硫酸铝，每袋的质量为40kg，每袋的体积为0.5×0.4×0.2 m3，投药量为30g/ m3，水厂设计水量为1666.7m3/h，药剂堆放高度为1.5m，药剂贮存期为30d。

硫酸铝袋数N = 24Qut/1000W

= 24×1666.7/2×30×30/(1000×40)≈450袋

有效堆放面积A = NV/1.5（1-e）

=450×0.5×0.4×0.2/（1.5×0.8）=15㎡既需要建立占地面积15平方米高两米以上的储药间

3.管式静态混合器

计算过程：

1.设计流量

每组混合器处理水量为:20000 m3/d=833.3m3/h=0.23m3/s

2.水流速度和管径

由流量为833.3m3/h，查水力计算表得:v=0.46m/s,管径600 mm, 1000i= 1.25 .

4.往复式隔板絮凝池

设计原则:

1.池数为2 个,絮凝时间20～30分钟,色度高,难于沉淀

的细颗粒较多时宜采用高值.

2.进口流速一般为0.5～0.6m/s,出口流速一般为0.2～

0.3m/s.

3.隔板间净

距应大于0.5m,进

水口设挡水措施,

避免水流直冲隔

板.

4.絮凝池超

高一般采用0.3m.

5.隔板转弯

处过水断面面积,

应为廊道断面面积

的1.2～1.5倍.

6.池底坡向

排泥口的坡度,一般为2%～3%,排泥管直径不小于150mm.

7.絮凝效果可用速度梯度G和反应时间T值来控制.

设计计算:

(1)已知条件:

设计水量(包括自耗水量)Q = 40000 m3/d = 1666.7m3/h

(2)采用数据:

廊道内流速采用6档: v1=0.5m/s，v2=0.4m/s，v3=0.35m/s，

v4=0.3m/s，v5=0.25m/s，v6=0.2m/s。

絮凝时间:T=20 min

池内平均水深:H1=2.5 m

超高:H2=0.3 m

池数:n=2

(3)数据计算

计算总容积:

W = QT/60 = 1666.7×20/60 = 555.5 m3分为两池，每池净平面面积:

F’= W/(nH1) = 555.5/(2×2.5) = 111.1m2池子宽度B:按沉淀池宽采用8 m

池子长度（隔板间净距之和）:

L’= 111.1/8= 13.89 m

隔板间距按廊道内流速不同分成6档:

a1=Q/(3600nv1H1)= 1666.7/(3600×2×0.5×2.5)=0.185m 取a1=0.2 m，则实际流速v1’= 0.463 m/s

a2=Q/(3600nv2H2)= 1666.7/(3600×2×0.4×2.5)= 0.23m 取a2=0.3 m，则实际流速v2’= 0.31 m/s

a3=Q/(3600nv3H3)= 1666.7/(3600×2×0.35×2.5)= 0.27m 取a3=0.3 m，则实际流速v3’= 0.309m/s

a4=Q/(3600nv4H4)= 1666.7/(3600×2×0.3×2.5)= 0.31m 取a4=0.4 m，则实际流速v4’= 0.231 m/s

a5=Q/(3600nv5H5)= 1666.7/(3600×2×0.25×2.5)= 0.371m 取a5=0.4m，则实际流速v5’= 0.231 m/s

a6=Q/(3600nv6H6)= 1666.7/(3600×2×0.20×2.5)= 0.46m 取a6=0.5m，则实际流速v6’= 0.185 m/s

每一种间隔采取3条,则廊道总数为18条,水流转弯次数为17次.则池子长度(隔板间净距之和):

L’=3(a1+a2+a3+a4+a5+a6)=3(0.2+0.3+0.3+0.4+0.4+0.5)= 6.3m 隔板厚度按0.2m计，则絮凝池的总长L为:

L = 6.3 + 0.2×(18-1) = 9.7m

按廊道内的不同流速分成6段，分别计算水头损失:

第一段:

水力半径：R1=a1H1/(a1+2H1)=0.2×2.5/(0.2+2×2.5)=0.096 m 槽壁粗糙系数n=0.013，流速系数C1=52.6

故:

第一段廊道长度: l1= 3B = 3×8 = 24m

第一段水流转弯次数：S1=3

取隔板转弯处的过水断面面积为廊道断面面积的1.4倍，则第一段转弯处V01= V1/1.4= 0.463/1.4= 0.331m/s

则絮凝池第一段的水头损失为:

h 1=ξS 102V /(2g) + l 1/( R 1)=3×3×0.331×0.331 /(2×

9.81)+0.463×0.463×24/(52.6×52.6×0.096)= 0.070m

各段水头损失计算结果见下表： 各段水头损失计算

段数 Sn ln Rn 0V vn Cn hn 1 3 24 0.096 0.331 0.463 52.62 0.070 2 3 24 0.142 0.221 0.31 56.29

0.028 3 3 24 0.142 0.221 0.309 56.29 0.028 4 3 24 0.185 0.165 0.231 58.72 0.015 5 3 24 0.185 0.165 0.231 58.72 0.015 6 2 16 0.227 0.132 0.185 60.68 0.009

∑h = 0.070+0.028+0.028+0.015+0.015+0.009= 0.162m

水力校核计算

G=T 60h μγ=20*10*14.1*60162.0*10*81.933-= 1161.7=34.0841

s - 则GT=34.084*20*60=40900=4.09*104

(此GT 值在104～105的范围内)符合设计要求

即此絮凝池的长度9.7宽8米平均水深2.5米起点水深取2.3终点水深去2.7米。

5.斜管沉淀池

设计要点:

1.斜管断面一般采用蜂窝六角形或山形(较少采用矩形或正方形),其内径或边距d 一般采用25～35mm.

2.斜管长度一般为800～1000mm 左右,可根据水力计算结合斜材料决定.

3.斜管的水平倾角常采用60°.

4.斜管上部清水区高度不宜小于1.0m.

5.斜管下部布水区高度不宜小于1.5m.

设计计算:

(1)已知条件:

①单组构筑物进水量: Q=20000m3/d = 833.3m3/h = 0.23m3/s

②颗粒沉降速度: μ = 0.35 mm/s

(2)设计采用数据:

①清水区上升流速: v = 2.5 mm/s

②采用塑料片热压六边形蜂窝管,管厚为0.4mm,边距d=30mm,水平倾角θ= 60 °

(3)清水区面积: A=Q/v=0.23/0.0025=92㎡,其中斜管结构占用面积按3 %计,则实际清水区需要面积:

A’=92×1.03=94.76㎡

为了配水均匀,采用斜管区平面尺寸12.7m×8m,使进水区沿8M 一边布臵.

(4)斜管长度l:

①管内流速:

V= V/sinθ= 2.5/sin60°= 2.5/0.866= 2.89mm/s

②斜管长度:l=(1.33 v0 -μsinθ)d/(μcosθ)=(1.33×2.89-0.35×

0.866) ×30/(0.35×0.5)= 607mm

③考虑管端紊流,积泥等因素,过渡区采用250mm

④斜管总长: l’= 250+607= 857mm,按1000mm计

(5)池子高度:

①采用保护高度:0.3m

②清水区:1.2m

③布水区:1.5m

④穿孔排泥斗槽高:0.8m

⑤斜管高度: h=l’sinθ=1’×sin60°=0.87m

⑥池子总高: H= 0.3 + 1.2 + 1.5 + 0.8 + 0.87= 4.67m

(6)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.

(7)复算管雷诺数及沉淀时间

Re=Rv0/ν

式中水力半径:R= d/4= 30/4= 7.5mm= 0.75cm

管内流速:v0= 0.289 cm/s

运动黏度:ν=0.01cm /s(当t=20℃时),

R e= 0.75×0.289/0.01= 21.7

沉淀时间: T= l’/ v0= 1000/2.89= 5.77min

6.普通快滤池

设计要点:

1.滤池清水池应设短管或留有堵板,管径一般采用75～200mm,以

便滤池翻修后排放初滤水.

2.滤池底部应设有排空管,其入口出设栅罩,池底坡度约0.005,

坡向排空管.

3.配水系统干管的末端一般装排气管,当滤池面积小于25㎡时,

管径为40mm,滤池面积为25～100㎡时,管径为50mm.排气管伸

出滤池顶处应加截止阀.

4.每个滤池上应装有水头损失计或水位尺以及取样设备等.

设计计算:

设计2组滤池，每组滤池设计水量为：Q=20000m3/d

滤速：v=10m/h

反冲洗强度q=14L/(s〃m2)

(1)滤池面积及尺寸:滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h，滤池实

际工作时间为: T= 24 - 0.1×24/12= 23.8h

滤池面积为:F=Q/(vT)=20000/（10×23.8）=84m2

每组滤池单格数为N=6，布臵成对称双行排列.

每个滤池面积为: f= F/N= 84/6=14 m2

采用滤池设计尺寸为: L= 4.0m, B= 3.5m。

校核强制滤速v’为: v’= Nv/(N-1)= 6×10/(6-1)= 12m/h

(2)滤池高度

承托层厚度H1 采用0.5 m

滤料层厚度H2 采用0.6 m

砂面上水深H3采用1.8 m

保护层高度H4 采用0.3 m

滤池总高度H 为: H= 0.5 + 0.6 + 1.8 + 0.3 = 3.2 m

(3)配水系统(每只滤池)

①干管:

干管流量: q g = fq = 14×14 = 196 L/s

采用管径: d g = 700mm

干管始端流速: v g = 1.02 m/s

②支管

支管中心间距:采用a j = 0.25 m

每池支管数: n j = 2×L/a j = 2×4/0.25 = 32 根

每根支管入口流量: q j = q g /n j = 196/32 = 6.125 L/s

采用管径: d j = 80 mm

支管始端流速: v j = 1.63m/s

③孔眼布臵：

支管孔眼总面积与滤池面积之比K采用0.25%

孔眼总面积: F k = Kf = 0.25%×14 = 0.035㎡ = 35000 mm22采用孔眼直径: d k = 9 mm

每个孔眼面积: f k = π2R = 3.14×4.52 = 63.585 mm2

孔眼总数: N k = F k/ f k = 35000/63.5 = 552 个

每根支管孔眼数: n k = N k / n j = 552/32 = 18个

支管孔眼布臵设二排，与垂线成450夹角向下交错排列.

每根支管长度: l j = 0.5×(B-d g)= 0.5×(3.5-0.7)= 1.4m

每排孔眼中心距: a k = l j /(n k/ 2)= 0.1556m

④孔眼水头损失：

配水系统开孔比：α=0.25

流量系数: μ = 0.62

水头损失: h k =

2

10

q

g2

1

??

?

?

?

?

αμ

=

2

62

.0

*

25

.0

*

10

14

g2

1

?

?

?

?

?= 4.08m

⑤复算配水系统：

支管长度与直径之比不大于60，则l j/d j= 1.4/0.08 =17.5< 60 孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5，则:

F k/(n j f j)=0.035/(32×0.638×0.08×0.08)= 0.35 < 0.5

干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为1.75～2.0，则: f g/(n j f j)=0.035×0.8×0.8/(32×0.638×0.08×0.08)= 2

孔眼中心距应小于0.2，则a k = 0.1556 < 0.2m

(4)洗砂排水槽

洗砂排水槽中心距,采用a0=1.7m

排水槽根数: n0 = 3.5/1.7= 2根

排水槽长度: l0 = L = 4.5m

每槽排水量为： q0= ql0a0= 14×4.5×1.7= 107.1L/s 采用三角形标准断面.

槽中流速,采用v0=0.6m/s

槽断面尺寸为：x=0.5(q0/1000v0) 0.5= 0.22 m

排水槽底厚度,采用δ=0.05m

砂层最大膨胀率:e=45%

砂层厚度H2 = 0.6 m

洗砂排水槽顶距砂面高度:H e = eH2 + 2.5x + δ+ 0.075

=0.45×0.6+2.5×0.22 +0.05+0.075

=1.02m

洗砂排水槽总面积为: F0 =2xl0n0=2×0.25×4.5×2= 4.5㎡复算:排水槽总平面面积与滤池面积之比,一般小于25%,则F0/f=4.5 /14= 32 %，考虑误差符合要求

(5)滤池的各种管渠计算

①进水:

进水总流量:Q1 = 20000 m3/d= 0.2315m3/s

采用进水渠断面:渠宽B1= 0.75m,水深0.5m

渠中流速: v1 = 1.23m/s

各个滤池进水管流量Q2 = 0.2315/6 = 0.0385m3/s

采用进水管径:D2 = 250mm

管中流速为v2 = 0.8 m/s

②冲洗水

冲洗水总流量:Q3 =qf =14×14= 196L/s=0.196 m3/s

采用管径400mm，管中流速为2.00 m/s

③清水

清水总流量:Q4 = Q1= 0.2315 m3/s

清水渠断面:同进水渠断面

每个滤池清水管的流量:Q5 = Q2 = 0.0385m3/s

采用管径D5 =200mm

管中流速:v5 = 1.09 m/s。

④排水

排水流量:Q6 = Q3 = 0.196 m3/s

排水渠断面:宽度B6 =0.6 m,渠中水深0.5 m.

渠中流速:v6 =1.3m/s

采用排水管的管径为500mm。

⑤冲洗水箱

冲洗时间:t=6 min

冲洗水箱容积：

W=1.5qft/1000=1.5×14×14×6×60/1000=105.8m3水箱底至滤池配水管间的沿途及局部损失之和:h1=1.0 m

配水系统水头损失:h2 = h k = 4.08m

承托层水头损失:h3 = 0.022H1q=0.022×0.5 ×14= 0.15m

滤料层水头损失:h4 =(r1/r - 1)(1- m0)H2= 0.58m

安全富余水头:h5= 1.5m

冲洗水箱底应高于洗砂排水槽面: H= h1+ h2+ h3+ h4+ h5

=1.0+4.08+0.15+0.58+1.5 =7.31m

(6)配气系统设臵

供气方式采用空压机通过中间储气罐向滤池送气.

7.消毒

设计计算:

1.加氯量

已知条件: 设计水量Q1=40000 m3/d=1666.65 m3/h，

清水池最大投加量a为1mg/L.

预加氯量为0

清水池加氯量Q= 0.001aQ1= 0.001×1×1666.65= 1.66kg/h

二级泵站加氯量不做考虑

2.加氯间

仓库储备量按30d最大用量计算：

M= 1.66×30×24= 1199kg

选用1t的氯瓶3个，氯瓶长L=2020mm，直径D=800mm，公称压力2.2Mpa.加氯间中将氯瓶和加氯机分隔布臵.加氯间有直接通向外部的门,保持通风. 加氯间外布臵防毒面具、抢救材料和工具箱，照明和通风设备在室外设开关.

8.清水池

设计计算:

已知条件:设计水量Q =40000m3/d

1.清水池调节容积取设计流量即最高日用水量的10%，则调节

容积为：W1=10%×Q=10%×40000=4000m3

2.消防用水量按同时发生两次火灾,一次灭火用水量取25L/s

连续灭火为2h,则消防容积为: W2=25×2×3600/1000=180 m3

3.水厂自用水(用于冲洗滤池，沉淀池排泥等)的贮备容积为:

W3=5%×Q已在设计流量考虑范围内

4.安全储量:不做考虑W4= 0

5.清水池总容积为:

W= W1 + W2 + W3 + W4= 4000 + 180 + 0= 4180m3

6.水厂内建2座矩形清水池,容量为W/2=2090m3

清水池有效水深取4.5.0m,超高0.3m，则清水池的平面尺寸为10m×41.8m.

7.清水池进水管按最高日平均时流量计算，直径为500mm.

清水池出水管按最高日最高时流量计算，直径为500mm.

溢流管与进水管直径相同为500mm，管端为喇叭口，管上不得安装阀门.

排水管直径为400mm。

8.清水池设2个检修孔，孔顶设有防雨盖板.检修孔直径为

600mm.池顶设8个通气管，并设有网罩。通气管直径为200mm.

9.考虑清水池容积较大，为满足抗浮要求，清水池池顶覆土0.5m.

10.清水池设有水位连续测量装臵，供水位自动控制和水位报

警之用.

9. 二级泵站

1.吸水井

吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求.

吸水井最高水位标高=清水池最高水位标高=0.500m

吸水井最低水位标高=清水池池底标高-连接管道中的水损

=-4.000-0.15=-4.150m

吸水井长度18m,吸水井宽度10m.吸水井高度为6.2m.

2.泵房高度

二泵房室内低坪标高为 -2.000m,泵房所在的室外地坪标高为0.000m，二泵房室内地面低于室外2m.泵房为半地下室.

选用LH5t电动葫芦双梁桥式起重机，泵房地面上高度

为:H1=a2+c2+d+e+h+n,其中:a2为行车梁高度，c2为行车梁底至其重钩中心的距离；d为其重钩的垂直长度， e为最大一台机组的高度， h 为吊起物底部与泵房进口处平台的距离．泵房地下高度H2=2.000m,则泵房高度H= H1 + H2= 7.500 + 2.000= 9.500m

10. 附属构筑物

附属构筑物包括生产辅助建筑物和生活附属建筑物.

1.生产辅助建筑物:

主要有机修车间、配电房、药库、氯库和化验间等.

2.生活附属建筑物:

生活附属建筑物包括水厂的办公楼、车库、值班宿舍、控制室、食堂、值班室等.

水厂内绿化面积为总面积的30%.厂内道路多数为8-12米，包括人行道1.5米.所有道路的转弯半径均为6米.绿地由草地、绿篱、花坛、树木配合构成，面积大的可以在中间设建筑小品和人行走道形成小型花园.在建筑物的前坪，道路交出口的附近都设绿地.在建筑物或

构筑物与道路之间的带状空地进行绿化布臵，形成绿带.在需要围护的地方设绿篱，既起到隔离的作用，又可以达到美化的效果.水厂四周设臵高2.50米的防护围墙，采用砖砌围墙.

七、水厂平面和高程布臵

7.1 平面布臵

平面布臵时，应考虑一下几点：

1.布臵紧凑，以减少水厂占地和连接管渠的长度，但是各构筑之间应留出必要的施工和检修空间和管道位臵.

2.充分利用地形，力求挖填方平衡以减少施工量.

3.各构筑物之间连接管应简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便.

4.沉淀池排泥及滤池冲洗废水排除方便，力求重力排污.

5.厂区内应有管、配件等露天堆场.

6.建筑物布臵应注意朝向和风向.

7.有条件时最好把生产区和生活区分开.

8.应考虑水厂扩建可能.

9.水厂的工艺流程采用直线型布臵，流程力求简短，适当增加绿地，使水厂立面丰富.

7.2 高程布臵

构筑物水头损失汇总 假设水厂设计地面标高为 0.000m 构筑物标高和水位标高

构筑物 水位标高(m) 池底标高(m) 池顶标高(m)

絮凝池 3.594 1.394 3.894 沉淀池

3.300 -1.070 3.600 快滤池

2.800 -0.100

3.100 清水池

0.500 -4.000 0.800 名称

水头损失(m) 水位标高(m) 管段

构筑物 沿程 构筑物

絮凝池 0.194 3.594 絮凝池至沉淀池

0.100

沉淀池 0.20 3.300 沉淀池至快滤池

0.300

快滤池 2.00 2.800 快滤池至清水池

0.300 清水池 0.500