给 厂 设 计 说 明 书
设计项目：长江沿岸某新兴工业城市水厂(远期规划20万吨/天)
1.1设计任务及要求............................................... 4 1.2基本资料..................................................... 4
1.2.1水厂规模 ............................................... 4 1.2.3厂区地形 ............................................... 4 1.2.4工程地质资料 ........................................... 4 1.2.5水文及水文地质资料 ..................................... 4 1.2.6气象资料 ............................................... 4
2总体设计 .......................................................... 5 2.1净水工艺流程的确定 ........................................... 5 2.2处理构筑物及设备型式选择 ..................................... 5
2.2.1药剂溶解池 ............................................. 5 2.2.2混合设备 ............................................... 5 2.2.3反应池 ................................................. 5 2.2.4沉淀池 ................................................. 5 2.2.5滤池 ................................................... 6 2.2.6消毒方法 ............................................... 6
3混凝沉淀 .......................................................... 6 3.1 6
7 7 3.1.3投药管 ................................................. 8 3.2 混合设备的设计............................................... 8
3.2.1设计流量 ............................................... 8 3.2.2设计流速 ............................................... 8 3.2.3混合槽尺寸计算 ......................................... 8 3.2.4混合时间 .............................................. 10 3.2.5校核GT 值 ............................................ 10 3.3 反应设备的设计.............................................. 10
3.3.1平面布置 .............................................. 10 3.3.2平面尺寸计算 .......................................... 11 3.3.3栅条设计 .............................................. 11 3.3.4竖井隔墙孔洞尺寸 ...................................... 12 3.3.5各段水头损失 .......................................... 13 3.3.6各段停留时间 .......................................... 14 3.3.7水力校核 .............................................. 14 3.4 沉淀澄清设备的设计......................................... 15
3.4.1设计水量 .............................................. 15 3.4.2沉淀池面积 ............................................ 16 3.4.3池体高度 .............................................. 16 3.4.4复核管内雷诺数及沉淀时间 .............................. 16 3.4.5配水槽 ................................................ 17 3.4.6集水系统 .............................................. 17 3.4.7排泥 .................................................. 18
4.1滤池的布置 ................................................. 18 4.2滤池的设计计算 ............................................. 18
4.2.1设计水量 .............................................. 18 4.2.2冲洗强度 .............................................. 18 4.2.3池体设计 .............................................. 19 4.2.4反冲洗管渠系统 ........................................ 20 4.2.5滤池管渠的布置 ........................................ 22 4.2.6反洗空气的供给 ........................................ 26 4.2.7水头损失 .............................................. 28
5污泥处理 ......................................................... 28
5.1排泥水处理系统的计算（污泥浓缩池及脱水机房） ............ 28 5.2设计参数 ................................................ 29
6消毒 ............................................................. 29
6.1加药量的确定................................................ 29 6.2加氯间的布置................................................ 30 7其他设计 ......................................................... 30
7.130 7.20 7.330 7.4辅助建筑物面积及人员设计.................................... 31 8水厂管线 ......................................................... 31
8.1给水管线.................................................... 31 8.2排水管线.................................................... 31 8.3电缆沟...................................................... 31 8.4加药管线.................................................... 31 8.5自来水管线.................................................. 32 9道路及其它 ....................................................... 32 9.1道路宽度设计 ................................................ 32 9.2绿化布置 .................................................... 32 9.3照明 ........................................................ 32 9.4围墙 ........................................................ 32 10水厂总体布置 .................................................... 32 10.1水厂的平面布置 ............................................. 32 10.2水厂的高程布置 ............................................. 32 11技术经济分析 .................................................... 33 12设计体会 ........................................................ 35 参考文献........................................................... 35
1 总论
1.1设计任务及要求
净水厂课程设计的目的在于加深理解所学专业理论，培养运用所学知识综合分析和解决实际工程设计问题的初步能力，在设计、运算、绘图、查阅资料和设计手册以及使用设计规范等基本技能上得到初步训练和提高。
达到施工图深度）及设备选型，并简要写出一份设计计算说明书。 1.2基本资料 1.2.1水厂规模
20万m 3/d
（按近期10万m 3/d， 远期20万m 3/d进行分期建设） 1.2.2原水水质资料
1.2.3按平坦地形和平整后的设计地面高程0.00m 设计，水源取水口位于水厂西北方向。
1.2.4工程地质资料（无）
1.2.5水文及水文地质资料（无） 1.2.6气象资料
该城市位于亚热带，气候温和，年平均气温16.20C ，七月极端最高温度达380C ，一月极端最低温度－14.40C ，
2总体设计
2.1净水工艺流程的确定
根据《地面水环境质量标准》（GB －3838－88），原水水质符合地面水Ⅲ类水质标准，除浊度，色度和菌落总数偏高外，其余参数均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749－85）的规定。
水厂以地表水作为水源，工艺流程如下图所示：
混凝剂 消毒剂
二级泵房
污泥浓缩池 脱水机房 污泥处理
图1 水处理工艺流程
2.2处理构筑物及设备型式选择 2.2.1药剂溶解池
设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜，池顶宜高出地面0.20m 左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。
溶解池的底坡不小于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。
由于药液一般都具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。
投药设备采用计量泵投加的方式。采用计量泵（柱塞泵或隔膜泵），不必另备计量设备，泵上有计量标志，可通过改变计量泵行程或变频调速改变药液投量，最适合用于混凝剂自动控制系统。 2.2.2混合设备
使用管式混合器对药剂与水进行混合。在混合方式上，由于混合池占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦，机械搅拌混合耗能大，管理复杂，相比之下，分流隔板式混合槽混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。 2.2.3反应池
反应作用在于使凝聚微粒通过絮凝形成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，主要有栅条絮凝、折板絮凝和波纹板絮凝。这三种形式的絮凝池在大、中型水厂中均有使用，都具有絮凝效果好、水头损失小、絮凝时间短、投资小、便于管理等优点，并且都能达到良好的絮凝条件，从工程造价来说，栅条造价为折板的1/2，为波纹板的1/3，因此采用栅条絮凝。 2.2.4沉淀池
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。
设计采用斜管沉淀池，沉淀效率高、占地少。相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大。而且斜管沉淀池因采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好。 2.2.5滤池
采用目前较广泛使用的V 型滤池。它是快滤池的一种形式，因其进水槽呈字形而得名。 2.2.6消毒方法
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。
采用被广泛应用的氯及氯化物消毒，氯消毒的加氯过程操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。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，
3
混凝沉淀
3.1 混凝剂投配设备的设计
水质的混凝处理，是向水中加入混凝剂（或絮凝剂），通过混凝剂水解产物压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶粒脱稳而相互聚结；或者通过混凝剂的水解和缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附架桥作用，使胶粒被吸附粘结。
混凝剂的投加分为干投法和湿投法两种，干投法指混凝剂为粉末固体直接投加，湿投法是将混凝剂配制成一定浓度溶液投加。我国多采用后者，采用湿投法时，混凝处理工艺流程如图2所示。
水药剂搅拌
搅拌
图2 湿投法混凝处理工艺流程
出水
型本应根据原水水质分析资料，用不同的药剂作混凝试验，并根据货源供应等条件，确定合理的混凝剂品种及投药量。由于缺少必要的条件，所以参考相似水源有关水厂的药剂投加资料，如下表1所示。
好、对人体健康无害、使用方便、货源充足和价格低廉等优点，因而使用聚合铝作为水处理的混凝剂。取混凝剂最大投加量为60mg/L。 3.1.1溶液池
溶液池一般以高架式设置，以便能依靠重力投加药剂。池周围应有工作台，底部应设置放空管。必要时设溢流装置。
溶液池容积按下式计算：
W 2=
aQ 417cn
式中 W 2－溶液池容积，m 3； Q －处理水量，m 3/h ；
a －混凝剂最大投加量，mg/L； c －溶液浓度，取10%；
n －每日调制次数，取n ＝3。
aQ 60⨯105⨯1.06
代入数据得：W 2===21.2m 3（考虑水厂的自用水量6%）
417cn 417⨯10⨯3⨯24
溶液池设置两个，每个容积为W 2，以便交替使用，保证连续投药。 取有效水深H 1＝1.2m ，总深H ＝H 1+H2+H3（式中H 2为保护高，取0.2m ；H 3为贮渣深度，取0.1m ）＝1.2+0.2+0.1＝1.5m 。
溶液池形状采用矩形，尺寸为长×宽×高＝6m ×3m ×1.5m 。 3.1.2溶解池
溶解池容积W 1=0.3W 2=0.3⨯21.2=6.36m 3
溶解池一般取正方形，有效水深H 1＝1.0m ，则： 面积F ＝W 1/H1→边长a ＝F 1/2＝2.5m ；
溶解池深度H ＝H 1+H2+H3 （式中H 2为保护高，取0.2m ；H 3为贮渣深度，取0.1m ）＝1.0+0.2+0.1＝1.3m
溶解池形状采用矩形，尺寸为长×宽×高＝2.5m ×2.5m ×1.3m 。 和溶液池一样，溶解池设置2个，一用一备。 溶解池的放水时间采用t ＝15min ，则放水流量
q 0=
W 26.36⨯1000
==7.1L /s 60t 15⨯60
查水力计算表得放水管管径d 0＝100mm ，相应流速0.9m /s 。溶解池底部设管径d ＝100mm 的排渣管一根。
溶解池搅拌装置采用机械搅拌：以电动机驱动浆板或涡轮搅动溶液。 3.1.3投药管
投药管流量
021. ⨯2⨯21000 q =W 2⨯2⨯100==0. 49L s /
24⨯6⨯0
60
⨯24⨯60
60
查水力计算表得投药管管径d ＝25mm ，相应流速为1.00m /s 。
3.1.3加药间
加药间取25m 2。
3.2 混合设备的设计
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，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。本例采用分流隔板式混合槽。 3.2.1设计流量
1.0⨯105⨯
1.063
Q==1.23m
/s
24⨯3600
3.2.2（1）槽中流速采用
v =0.6m/s
（2）通道孔洞流速采用
v c =1.0m/s，
3.2.3混合槽尺寸计算（采用两个） （1）槽的横断面积f
f =
Q 1.23=⨯3=1.0m 2 v 2⨯0.6
（2）末端隔后水深 H
采用 H=0.5m （3）槽宽B
f 1.0m 2
B ===2m
H 0.5m
（4）隔板通道的水头损失 h c
v c 21.02
h c =2==0.13mH 2O
u 2g 0.62⨯2⨯9.81
三道隔板的总水头损失为:
∑h
c
=3⨯h c =3⨯0.13=0.39mH 2O
（5）中部隔板 ①通道孔洞断面f 2
中部隔板通道分两侧开设，每侧通道孔洞断面
f 2=
Q 1.23/2==0.31m 2 2v c 2⨯1.0
②中部隔板的水深h 2
h 2=h 3+h c =0.5+0.13=0.63m
③中部隔板通道孔洞的净高度h π2
通道孔洞的淹没水深取0.13m
h
π2=
h
2-
0.13=0.63
-0.13
=0.5
m
2b 2=
f 20.31==0.62m h π20.5
（6）末端隔板
①末端隔板通道孔洞的断面f 3
f 3=
Q 0.62==0.62m 2 v c 1
②末端隔板后水深h 3
h 3=H =0.5m
③通道孔洞的淹没水深深取0.13m
h π3=h 3-0.13=0.5-0.13=0.37m
④末端隔板通道的宽度b 3
b 3=
f 30.62==1.68m h π30.37
（7）首端隔板
①首端隔板通道孔洞的断面f 1
f 1=
Q 0.62==0.62m 2 v c 1
②首端隔板后水深h 1
h 1=H +2h c =0.5+2⨯0.13=0.76m
③首端隔板通道孔洞的净高度h π1
通道孔洞的淹没水深深取0.16m
h π1=h 1-0.16=0.76-0.16=0.6m
④首端隔板通道孔洞的宽度b 1
b 1=
f 10.62==1.03m h π10.6
⑤首端隔板前水深h 0
h 0=h 1+h c =0.76+0.13=0.89m
（8）隔板间距l
l =2B =2⨯2=4m
3.2.4
混合时间
L 5
=v T=3.2.5校核GT 值
=
==448.50s -1
=448.50⨯16.7=7489.95（ ≥2000，水力条件符合要求） 3.3 反应设备的设计
在絮凝池内水平放置栅条形成栅条絮凝池，栅条絮凝池布置成多个竖井回流式，各竖井之间的隔墙上，上下交错开孔，当水流通过竖井内安装的若干层栅条或栅条时，产生缩放作用，形成漩涡，造成颗粒碰撞。
栅条絮凝池的设计分为三段，流速及流速梯度G 值逐段降低。相应各段采用的构件，前段为密网，中段为疏网，末段不安装栅条。 3.3.1平面布置
絮凝池分为两组
每组设计流量 Q =1.23/2=0.62m 3/s
平面布置形式：采用18格，洪湖模式，如下图4所示。
进水管DN900
上面进出水
图4 栅条絮凝池平面示意图
设计参数选取：
絮凝时间：0m 超高0.3m ，池底设泥斗及快开排泥阀排泥，泥斗高0.6m ；
絮凝池总高度为H=4.5+0.3+0.6=5.4m。 絮凝池分为三段：
前段放密栅条，过栅流速v 1栅=0.30m /s ，竖井平均流速v 1井=0.14m /s ； 中段放疏栅条，过栅流速v 2栅=0.20m /s ，竖井平均流速v 2井=0.14m /s ； 末段不放栅条，竖井平均流速0.14m /s 。
-前段竖井的过孔流速为0.3-0.2m /s ，中段0. 20
0. 1-0. m 4s 。/
3.3.2平面尺寸计算
每组池子容积V =QT =0.62⨯720=446. 4m 2
单个竖井的平面面积f =V /18H 0=446.4/(18⨯4.5）=5. 5m 2 竖井尺寸采用2.35m ⨯2.35m ，内墙厚度取0.2m ，外墙厚度取0.3m 每组池子总长L=3⨯2.35⨯2+6⨯0.2+0.3⨯2+1.5⨯2.35=19.43 m 宽B=2.35⨯3+0.2⨯2+0.3⨯2=8.85m
3.3.3栅条设计
选用栅条材料为钢筋混凝土，断面为矩形，厚度为50mm ，宽度为50mm 。前段放置密栅条后
竖井过水断面面积为：A 1水=
0. m 15s ，/末段
Q 0.62
==2.01m 2 v 1栅0.30
2
.0m 竖井中栅条面积为：A 1栅=5.5-2.01=3
单栅过水断面面积为：a 1栅=2.35⨯0.05=0.118m
2
所需栅条数为：M 1=
A 1栅a 1栅
=
3.0
=25.5（根），取M 1=26根
0.118
两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置24根，过水缝隙数为25个
平均过水缝宽S =(2350-26⨯50) /25=42mm
1
'
实际过栅流速v 1栅=
0.62
=0.25m /s
25⨯2.35⨯0.042
中段放置疏栅条后
A Q
2
2
竖井中栅条面积为：A 2栅=5.5-3.1=2.4m 单栅过水断面面积为：a 2栅=2.35⨯0.05=0.118m 所需栅条数为：M 2=
2
A 2栅a 2栅
=
2.4
=20.3（根），取M 2=21根 0.118
两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置19根，过水缝隙数为20个 平均过水缝宽S 2=(2350-21⨯50) /20=65.00mm
'
实际过栅流速v 2栅=
0.62
=0.203m /s
20⨯2.35⨯0.065
3.3.4竖井隔墙孔洞尺寸
流量
竖井隔墙孔洞的过水面积＝ 过孔流速 0.62/2
=1.03m 2 0.3
孔洞高度h=Q /2=0.62/2=0.44m
v ⨯1.70.3⨯2.35
其余各竖井孔洞的计算尺寸见下表2。
如0-1竖井的孔洞面积=
表2 竖井隔墙孔洞尺寸
v 12v 22
h =∑h 1+∑h 2=∑ξ1+∑ξ2(m )
2g 2g 式中 h －各段总水头损失，m ；
h1－每层栅条的水头损失，m ； h2－每个孔洞的水头损失，m ；
ξ1－栅条阻力系数，前段取1.0，中段取0.9；
ξ2－孔洞阻力系数，取3.0；
v 1－竖井过栅流速，m/s；
v 2－各段孔洞流速，m/s。
中段放置疏栅条后 （1）第一段计算数据如下：
竖井数3个，单个竖井栅条层数3层，共计9层；
过栅流速v 1栅=0.251m /s ；
竖井隔墙3个孔洞，过孔流速分别为v 1孔=0.3m /s ，v 2孔=0.28m /s ，
v 3孔=0.25m /s
v 12v 22
+∑ξ2则 H 1=∑h 1+∑h 2=∑ξ1
2g 2g
0.25123
+(0.32+0.282+0.252) =9⨯1.0⨯
2⨯9.812⨯9.81
=0. 064m 2H 2o
（2）第二段计算数据如下：
竖井数3个，前面两个竖井每个设置栅条板2层，后一个设置栅条板1层，总共栅条板层数=2+2+1=5；
过栅流速v 2栅=0.203m /s ；
m /s ，v 2孔=0.20m /s ，竖井隔墙3个孔洞，过孔流速分别为v 1孔=0.22
v 3孔=0.18m /s
v 12v 22
+∑ξ2则 H 2=∑h 1+∑h 2=∑ξ1
2g 2g
2
0. 20332
(0. 22+ =5⨯0. 92⨯9. 81⨯29. 81
2
0. 2+02 0. 18)
=0. 027m 9H 2o
（3）第二段计算数据如下：
水流通过的孔洞数为5，过孔流速为v 1孔=0.15m /s ，v 2孔=0.12m /s ，
v 3孔=0.12m /s ，v 4孔=0.1m /s ，v 5孔=0.1m /s
v 22
则 H 3=∑h 2=∑ξ2g
=
32
(0. 15+
2⨯9. 81
⨯2
02. 1+2⨯220. 1)
92O =0. 010mH
（4）总水头损失
H =H 1+H2+H3=0.0642+0.0279+0.0109=0.103m H 2o 3.3.6各段停留时间
第一段t 1=
V 12.35⨯2.35⨯4.5⨯3==120.248s =2.0min Q 0.62
第二段和第三段 t 2=t 3=2.1min 3.6.7水力校核
当T=20。C 时， μ=1⨯10-3Pa ∙s
⨯360=1.90⨯104，在10000-100000之间，符合水力要求。
3.4 沉淀澄清设备的设计
采用上向流斜管沉淀池，水从斜管底部流入，沿管壁向上流动，上部出水，泥渣由底部滑出。斜管材料采用厚0.4mm 蜂窝六边形塑料板，管的内切圆直径d=25mm，长l=1000mm，斜管倾角θ=60 。
如下图5所示，斜管区由六角形截面的蜂窝状斜管组件组成。斜管与水平面成600角，放置于沉淀池中。原水经过絮凝池转入斜管沉淀池下部。水流自下向上流动，清水在池顶用穿孔集水管收集；污泥则在池底也用穿孔排泥管收集，排入下水道。
排泥集水管
清水区斜管区配水区
穿孔排泥管
积泥区
图6 斜管沉淀池剖面图
3.4.1设计水量
包括水厂自用水量6%。
和絮凝池一样，斜管沉淀池也设置两组，每组设计流量 Q =0.620m 3/s 表面负荷取q =10m 3/(m 2/h ) =2.8mm /s
3.4.2沉淀池面积 （1）清水区有效面积F ’
F ’=Q 0.62
v =
0.0028
=221.43m 2 （2）沉淀池初拟面积F
斜管结构占用面积按5％计，则
F=F' ⨯1.05=221.43⨯1.05=232.50m2 初拟平面尺寸为L 1⨯B 1=18m ⨯13m （3）沉淀池建筑面积F 建
斜管安装长度L 2=l cos θ=0.5m
考虑到安装间隙，长加0.07m ，宽加0.1m L =L 1+L
2
+0.07=18
+0.5+0.07
=18.57m
B =B 1F 建=L ⨯B =18.57⨯13.1=243.267m 2
3.4.3池体高度
保护高 h 1=0.5m；
斜管高度 h 2=l ⨯sin θ=1⨯sin 60 =0.87m； 配水区高度 h 3=1.5m； 清水区高度 h 4=1.2m；
池底穿孔排泥槽高 h 5
=0.75m。
则池体总高为
H =h 1+h 2+h 3+h 4+h 50. =50. +87+1. 5+1. +20. =8 m 4. 83.4.4复核管内雷诺数及沉淀时间 （1）管内流速v 0
v v 0=
sin θ=2.8
sin 60
=3.22mm /s （2）斜管水力半径R
R =d /4=0. 62c m 5
（3）雷诺数Re
Re =Rv 00. 62⨯50. 3ν=
0. 01
=222
0. 1
7
（4）管内沉淀时间t
t =
l 1000==311s =5.18min v 03.22
3.4.5配水槽
配水槽宽b '=1m 3.4.6集水系统
（1）集水槽个数n=11 （2） 集水槽中心距
a
=
L
n
11
（3） 槽中流量q 0
Q 0.62q 0===0.056m 3/s
n 11
（4）槽中水深H 2
槽宽b=0.9q 00.4=0.9⨯0.0560.4=0.28m
起点槽中水深0.75b=0.21m，终点槽中水深1.25b=0.35m 为方便施工，槽中水深统一按H 2=0.35m计。 （5） 槽的高度H 3
集水方法采用淹没式自由跌落。淹没深度取5cm ，跌落高度取5cm ，槽的超高取0.15m ，则集水槽总高度为
H 3= H2+0.05+0.05+0.15=0.60m （6）孔眼计算
①. 所需孔眼总面积ω
由 q 0=得 ω=
式中 q 0－集水槽流量，m 3/s ； μ－流量系数，取0.62；
h －孔口淹没水深，取0.05m ；
所以ω=
=0.091m 2
②单孔面积ω0
孔眼直径采用d=30mm，则单孔面积
π
ω0=d 2=0.0007m 2
4
③孔眼个数n
n =
ω0. 091==130（个） ω00.0007
④集水槽每边孔眼个数 n ' n '=n/2=130/2=65(个) ⑤孔眼中心距离S 0
S 0=13/65=0.20m 3.4.7水头损失
取0.3米（沉淀池水头损失，经验值为0.2—0.3米） 3.4.8排泥
采用穿孔排泥管，沿池宽（B=18m）横向铺设6条V 形槽，槽宽3.00m ，槽壁倾角26.6o ，槽壁斜高0.75m ，排泥管上装快开闸门。
4过滤
采用V 型滤池。V 它是我国于20世纪80它的工作过程是：待滤水由进水总渠经进水阀和方孔后，溢过堰口再经侧孔进入被待滤水淹沿的V 型槽，分别经槽底均布的配水V 型槽堰顶进入滤池。被均粒滤料滤层滤过的滤后水经长柄滤头流入底部空间，由方孔汇入气水分配渠管，再经管廊中的水封井、出水堰、清水渠流入清水池。
反冲洗过程：关闭进水阀，但有一部分进水仍从两侧常开的方孔流入滤池，由V 型槽一侧流向排水渠一侧，形成表面扫洗。而后开启排水阀将池面水从排水槽中排出直至滤池水面与V 型槽顶相平。反冲洗过程常用“气冲—气水同时反冲—水冲”三步。 （1）气冲
打开进气阀，开启供气设备，空气经气水分配渠的上部小均匀进入滤底部，由长柄滤头喷出，将滤料表面杂质擦洗下来并悬浮水中，被表面扫 洗水冲入排水槽。
（2）气水同时反冲
在气冲的同时启动洗水泵，打开冲洗水阀，反冲洗水也进入气水分配渠，气、水分别经小孔和方孔流入滤池底部配水区，经长柄滤头均匀进入滤池，滤料得到进一步冲洗，表面继续扫洗。
（3）停止气水反冲，单独水冲，表面继续扫洗 最后将水中杂质全部排入排水槽。
4.1滤池的布置
采用双排布置，按单层滤料设计，采用石英砂作为滤料。 4.2滤池的设计计算 4.2.1设计水量
Q =1.23m 3/s ， 滤速v =14m /h
4.2.2冲洗强度
（1）第一部气水同时反冲冲洗强度
q 气1=15L （/∙s 2）m
冲洗时间3min
（2）第二部气冲冲洗强度
q 气2=15L/（s ∙m 2）
气强度 水强度 q 水1=4L/（s ∙m 2） 冲洗时间4min
（3）第三部单独水冲冲洗强度
q 水1=4L/（s ∙m 2）
冲洗时间5min
（4）其它参数
总冲洗时间 12min 冲洗周期
4.2.3池体设计 （1）滤池工作时间T
2424=24-0.2⨯=24-0.1=23.9 (式中未考虑排放滤水) T 48
（2）滤池面积F
Q 106000==316.80(m2) 滤池总面积F =
vT '12⨯23.9
（3）滤池的分格
为节省占地, 选双格V 型滤池, 池底板用混凝土, 单格宽 B单=3.5m,长L 单
=8.02m,单格面积 28㎡, 共分6座, 左右对称布置, 每座面积 f=56㎡, 总面积336㎡。
（4）校核强制滤速v '
NV 6⨯14v '===16.8(m/h)
N-16-1
满足v ≤17m /h 的要求。 （5）滤池高度的确定
滤池超高 H5=0.3m 滤池口水深 H4=1.5m
滤层厚度 H3=1.0m(0.95～1.5m) 滤板厚 H2=0.13m
滤板下布水区高度 H1=0.9m(0.7～0.9m) 其中冲洗时形成的气势层厚度为(0.1～0.15m) 滤池总高度 H=H1+H2+H3+H4+H5
=0.9+0.13+1.0+1.5+0.3 =3.83m
（6）水封井的设计
滤池采用单层加厚均粒滤料, 粒径 0.95～1.35 ㎜, 不均匀系数 1.2～1.6
T '=24-t
/
均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算 △ H清=(180V)/g·(1－m 0) 2/mo 3· (1/∮d 0) 2L 0v 式中:
△H 清—水流通过清洁滤料层的水头损失, ㎝;
V —水的运动黏度,c ㎡/s；20℃时为0.0101c ㎡/s; g —重力加速度,981㎝/s2; m 0—滤料孔隙率；取 0.5;
d 0—与滤料体积相同的球体直径, ㎝, 根据厂家提供数据为0.1㎝ L 0—滤层厚度,L 0=100㎝
v —滤速, ㎝/s,v=14m/h=0.39㎝/s;
∮—滤料粒径球度系数, 天然砂粒为 0.75～0.8, 取 0.8； 所以，
3△ H清=(180× =22.59cm
根据经验, 滤速为8～10m/h 时, 清洁滤料层的水头损失一般为 30～40 ㎝, 计算值比经验值低, 取经验值的低限30㎝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, 忽略其它水头损失, 则每次反冲洗后 刚开始过滤时, 水头损失为
△H 开始=0.3+0.22=0.52m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2m ×2m, 堰底板比滤池底板低0.3m. 水封井出水堰总高:
△H 水封=0.3+ H1+H2+H3=0.3+0.9+0.13+1.0=2.33m 因为每座滤料过滤水量:
3
Q单=v·f=14×56=784m/h=0.22m3/s
所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式 Q=1.84bh2/3，计算得:
H 水封=｛Q 单/(1.84b堰) 2/3=｛0.22/(1.84×2) 2/3=0.152m=0.15m 4.2.4反冲洗管渠系统
（1）长柄滤头配水配气系统
①长柄滤头安装在混凝土滤板上, 滤板固定在梁上, 滤板用 0.05m 后预制板上 浇注0.08m 后混凝土层, 滤板下的长柄部分浸没于水中, 长柄上端有小孔, 下端有 竖向条缝, 气水同时反冲洗时, 约有 2/3 空气有上缘小孔进入,1/3 空气由缝隙进入 柄内, 长炳下端浸没部分还有一个小孔, 流进冲洗水, 这部分气水在柄内混合后有 长柄滤头顶部的条缝喷入滤层冲洗.
②长柄滤头固定板下的气水室高度为0.7～0.9m, 其中冲洗时形成的气垫层厚 度为 0.1～0.15m.
③向长柄滤头固定板下气水室配气的出口应该紧贴滤头固定板的底面，由配水干管向气水室配水的支管出口应该紧贴池底。
④长柄滤头配气系统的滤帽缝隙与滤池过滤面积之比为1/80，每平方米的滤头数量为49~64 个。
⑤冲洗水和空气同时通过长柄滤头的水头损失按产品的实测资料确定。
⑥向长柄滤头配水配气系统气水室配气的干管的进口流速为5m/s 左右；配气支管或孔口流速为10m/s左右。配水干管进口流速为1.5m/s左右；配水支管或孔
口流速为1~1.5m/s.
长柄滤头结构如下图所示：
长柄滤头的结构见下图：
滤板
长柄滤头结构图
（2）反冲洗用水量Q 反的计算:
为 Q 反=q水·f=5×V 型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行。其流量 ：
3
Q 表水=q表水·f=0.0018×56=0.1008m/s （3）反冲洗配水系统的断面计算.
配水干管进口流速为1.5m/s左右, 配水干管的截面积 A 水干=Q反水/v水干=0.28/1.5=0.19㎡
反冲洗配水干管用钢管 DN500,流速v=1.43m/s,反冲洗水由反冲洗配水干管输至气水分配渠, 由气水分配渠底侧的布水方孔配水的滤池底部布水区, 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, 配水支管流速或孔口流速为 1～1.5m/s左右, 取v 水支=1m/s.
则配水支管(渠) 的截面积: A 方孔=Q反水/v水支=0.28/1=0.28㎡
此即配水方孔总面积. 沿渠长方向两侧各均匀布置21个配水方孔. 共42个, 孔中心间距0.4m, 每个孔口面积:
A 小=0.28/42=0.007㎡
每个孔口尺寸取 0.084m×0.084m （4）反冲洗用气量Q 反气的计算:
反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算. 这时气冲的强度为 15L/(s·㎡)
3
Q 反气=q气·f=15×56=840L/s=0.84m3/s （5）配气系统的端面计算.
配水干管(渠) 进口流速应为5m/s左右, 则配水干管的截面积 A 气干=Q反气/v水干=0.84/5=0.168㎡
反冲洗配气干管用钢管.DN500, 流速4.28m/s.反冲洗用空气有反冲洗配气干管输送至气水分配渠, 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42个, 反冲洗用空气通过配气小孔的流速按反冲洗配气支管的流速取值.
反冲洗配气支管流速或孔口流速为10m/s左右, 则配气支管的截面积: A 气支= Q反气/v水支=0.84/10=0.084㎡ 每个布气小孔面积：
A 气孔=A气支/42=0.084/42=0.002 ㎡ 孔口直径:
1/21/2
d 气孔=（4⨯A 气孔/π）=（4⨯0.002/314. ）=0.05m
每孔配气量:
Q 气孔=Q 气反/42=0.02m 3/s=72m 3/h
（6）气水分配渠的断面设计:
对气水分配渠端面面积要求的最不利条件发生的气水同时反冲洗时, 亦即气, 气水分配渠的断面设计按气水 Q 反气水=q 水f =4=3气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量:
Q 反气水=q 气⨯f =15⨯56=840L/s=0.84m 3/s
气水分配区的气水流速均按相应的配气, 配水干管流速取值. 则气水分配干管的断面积.
A 气水=Q 反气水/v 水干+Q 反气/v 气干=0.18/1.5+0.84/5=0.23m 2
4.2.5滤池管渠的布置: （1）反冲洗管渠. ①气水分配渠.
气水分配渠起端宽0.4m, 高取1.5m, 末端宽取0.40m, 高取1m, 则起端截面积0.6㎡, 末端截面积0.4㎡, 两侧沿程各布置21个配水小孔和21个布水方孔, 孔间距0.4m, 共42个配气小孔和42个配水方孔, 气水分配渠末端所需最小截面积0.23/42=0.005㎡﹤末端截面积0.4㎡, 满足要求. ②排水集水槽:
排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m, 则排水集水槽高: H 起=H1+H2+H3+0.5-1.5
=0.9+0.13+1.0+0.5-1.5 =1.03m
式中H 1,H 2,H 3同前池体造型设计部分滤池高度确定的内容,1.0m 为气水分配渠起端高度.
排水集水槽末端高: H 末= H1+H2+H3－1.0
=0.9+0.13+1.0+0.5－1.0 =1.53m
式中H 1,H 2,H 3同前池体造型设计部分滤池高度确定的内容,1.0m 为气水分配 渠末端高度.
底坡 i=(1.53－1.03)/L=0.5/8.02=0.062
③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h 排集=0.73米, 槽宽,b 排集=0.4m.
湿周 X=b+2h=0.4+2×0.73=1.86㎡
水流断面:A排集=b×h=0.4×0.73=0.292㎡ 水力半径:R=A排集/X=0.292/1.86=0.157m 水流速度:v=R2/3·i 1/2/n=5.57m/s
3
过流能力 Q排集=A排集·v=0.292×5.57=1.63m/s 实际过水量：
Q 反=Q反水+Q表水=0.28+0.1008=0.3808m3/s﹤过流能力Q 排集 （2）进水管渠. ①进水总渠
.
, 流速0.8～1.2m/sQ 强=（106000/3）×2=70666.68 m3/d =0.82 m3进水总渠水流端面积A 总= Q强/v=0.82/1=0.82m2
3
进水总渠宽 1.0m，水面高0.82m ②每座滤池的进水孔:
每座滤池由进水壁侧开三个进水孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池，两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭, 中间进水孔孔口设手动调节闸板, 在反冲洗时不关闭, 供给反冲洗表扫用水, 调节闸门的开启度, 使其在反冲洗时的进水量等于表扫水用水量, 孔口面积按口淹没出流公式:
Q =计算, 其总面积按滤池强制过滤水量计, 孔口两侧水位差取 0.1m, 则孔口总面积
A 孔=Q 强 /=0.82/=0.73m 2
((中间面积按表面扫水量设计
A 中孔=A 孔⨯(Q 表水 /Q强 73⨯(0.1008/0.82)=0.09m 2 )=0.
孔口宽B 排=0.09m.高H 中孔=1m
两侧孔口设闸门. 采用橡胶囊充气阀, 每个侧孔面孔; A 侧=(A孔－A 中孔)/2=(0.73－0.09)/2=0.32㎡ 孔口宽0.32m, 高 H 侧孔=0.1m ③每座滤池内设的宽顶堰.
为了保证进水稳定性, 进水总渠引来的浑水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠， 在经滤池内的配水渠分配到两侧的 V 形槽，宽顶堰宽 b 宽堰＝5m, 宽顶堰与进水渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5m ，堰上水头由矩形堰的流量公式 Q＝1.84bh3/2得，
h 宽堰＝｛Q 强/（1.84b 宽顶）｝2/3＝｛0.82/（1.84×5）｝2/3 =0.20m
④每座滤池的配水渠；
进入每座滤池的混水经过宽顶堰溢流进配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入 滤池内的 V 形槽。
滤池配水渠宽b 配＝0.6m 。渠高 1m。渠总长等与滤池总宽。则渠长L 配渠＝7m 。当渠内水深 0.60m 时，流速（进来的混水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去， 每侧流量为 Q强/2）
V 配渠＝Q 强/（2b 配渠 h配渠）＝0.82/（2×0.6×0.6）＝1.14m/s 满足滤池近水管渠流速0.8～1.2m/s ⑤ 配水渠的水力半径：
R 配渠＝b 配渠h 配渠/（2b 配渠 +h配渠）＝(0.6×0.6)/（2×0.6+0.6）＝0.2m/s
i 渠=(nv 渠/R2/3)=(0.013⨯1.14/0.22/3)=0.005
2
2
渠内水面降落量
△ h渠=i渠L 配渠/2=0.005×7/2=0.018m
因为配水渠最高水位:
h 配渠
+△h 渠
（3）V 形槽的设计:
V 形槽槽底设表扫水出水孔直径取dv 孔=0.025m,间隔0.15m. 每槽共计54个, 则单侧V 形槽表扫水出水孔出水总面积
A 表孔=(3.14×0.0252/4)×54=0.03㎡
表扫水出水孔低于排水集税槽堰顶0.15m, 即V 形槽槽底的高度低于集水槽堰顶0.15m
据潜孔出流公式
Q =其中Q 为单格滤池的表扫水量. 则表面扫洗时V 形槽内水位高出滤池反冲洗时滤面
h v 液=⎡⎣Q 表水/(2⨯0.8A 表孔)⎤⎦/(2g) =⎡⎣0.10/(2⨯0.8⨯0.03)⎤⎦/(2⨯9.81)
=0.22
反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式 Q=1.84bh3/2
其中b 为集水槽长，b=L排槽=8.02m,Q为单格滤池反冲洗流量 Q 反单= Q反/2=0.3808/2=0.1904m3/s 反单 反 所以,h 排槽＝｛Q 反单/（1.84b ）｝2/3 =0.055m
V 形槽倾角 45 度, 垂直高度 1m,壁厚 0.05m.反冲洗时V 形槽顶高出槽内液面的高度为:
1－0.15－h 排槽－h v 液=1－0.15－0.055－0.22=0.58m （4）冲洗水的供给 本设计选用冲泵供水
①冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失△h 1
反冲洗配水干管用到滤池钢管 DN600,管内流速1.49m/s,i‰=4.51 布置管长总80m
2
2
∆h f '=il =0.00421⨯80=0.34m
主要配件及局部阻力系数ζ见下表:
冲洗管配件及阻力系数
△ hj =§v 2/（2g ）=6.87×1.432/2×9.81=0.72m
△
h
1=
△
h f H ③滤池配水系统的水头损失△h 2 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, 渠下部是反冲洗水. 按矩形的管(非满流,n=0.013)近似计算: 前述计算可知:
3
Q反水=0.184m3/s,则气水分配渠内水面高为: H 反水=Q反气水/(v水干·b气水)=0.184/1.5×0.4=0.3m 水力半径:R反水=b气水·h反水/(2h反水+b气水)
=0.4×0.3/(2×0.5+0.4)=0.12m 水力坡度：i 反渠=(nv 渠/R2/3)=(0.013⨯1.5/0.122/3)=0.006
2
2
渠内水头损失:
△ h反水=i反水L 反水=0.006×8.02=0.05m b 气水分配干渠底部配水方孔水头损失△h 方孔:
气水分配干渠底部配水方孔水头损失按孔口淹没出流公式
Q =, 其中.Q 为 Q
反气水
,A 为配水方孔总面积. 由反冲洗配水系统的
断面计算部 分可知。配水方孔的实际总面积为 A方孔＝0.28㎡，则 △ h方孔＝｛Q 反气水/0.8A方孔｝2/2g
＝｛0.18/（0.8×0.28）2｝/2×9.81 ＝0.033m
c 查手册，反冲洗经过滤头的水头损失△h i 滤头≦0.22m d 气水同时通过滤头时增加的水头损失△h
气水同时反冲洗时, 气水流量比为15/4=3.75.长柄滤头配气系统的滤帽缝隙总面 积与滤池过滤面之比约为 1.25﹪. 则长柄滤头中的水流速度:
V 柄=Q反气水/1.25﹪f=0.18/（0.0125×56）=0.26m/s 通过滤头时增家的水头损失:
△h 增=9810×n ×(0.01－0.01v +0.12×v 2)=655Pa=0.067mH20
=9810×3.75×(0.01－0.01×0.06+0.12×0.062)
=571Pa=0.057mH20 则滤池配水系统的水头损失 △h 2=△h 反水+△h 方孔+△h 滤+△h 增 =0.05+0.033+0.22+0.057 =0.36m
（3）砂滤层水头损失△h 3
滤料为石英砂, 容重 r1=2.65 吨/m,水的容重 r=1 吨/m,石英砂滤料膨胀前的孔隙率mo=0.41.滤料层膨胀前的厚度 H3=1.4m,则滤料层水头损失:
△h 3=(r1/ro －1)(1－m o )H 3=0.97m （4）富余水头△h 4取1.5m 。 则反冲洗水水泵的最小扬程为:
H 水泵=HO +△h 1+△h 2+△h 3+△h 4 =5+1.06+0.36+0.97+1.5 =8.89m
选三台
34.2.6
（1
3
气水同时反冲洗时反冲洗用空气流量 Q反气＝0.84m/s。置，约55个/㎡，则每座滤池共计安装长柄滤头：
n ＝55×56＝3080个
每个滤头的通气量0.84×1000/3080＝0.27L/s
根据厂家提供数据，在该气体流量下的压力损失量最大为： △P 滤头＝3000Pa=3kPa
（2）气水分配渠配齐小孔的其压损失△P 气孔
反冲洗时空气通过配气小孔的流速：
V 气孔＝Q 气孔/A气孔＝0.0315/0.002＝15.75m/s 压力损失按孔口出流方式：
Q =36002μ
式中：
u —孔口流量系数,u=0.6 A — 孔口面积，㎡
△ P—压力损失,mm 水 g —重力加速度，g=9.8m2/s Q —气体流量，m 3/s r —水的形对密度,r=1
则气水分配渠配气小孔的压力损失 △P 气孔=(Q2气孔 r)/(2×36002uA 2气水g)
=113.42/(2×36002×0.62×0.0022×9.81) =12.7mmH2o =127Pa =0.127Kpa
（3）配气管道的总压力损失△P 总: ①配气管道的沿程压力损失△P 1
反冲洗空气流量 0.84m3/s,配气干管用N500钢管, 流速 4.28m /s,满足配气干管流速为5m/s的条件，反冲洗空气管总长80m 气水分配区内的压力损失忽略不计。
反冲洗管道内的空气其压计算公式; P气压=(1.5+H 气压) ×9.8 式中:
P 气压—空气压力
H 气压
体压力.
P 空气=(1.5+H气压) ×9.8=(1.5+1.5)×9.81=29.4KPa
空气温度按30℃考虑, 查表空气管道的摩阻为9.8KPa/1000m 则配气管道沿程压力损失: △P 1=9.81×60/1000=0.59KPa ②配气管道的局部压力损失△P 2 主要配件及长度换算系数ξ, 见表:
当量长度的换算公式: L 0—管道当量长度,m m D —管径,m
K —长度换算系数
空气管配件换算长度L 0=55.5KD1.2=55.5×6.91×0.51.2=166.9m 则局部压力损失:
△P 2=166.9×9.8/1000=1.64KPa 配气管道的总压损失 P 管 =△P 1+△P 2
=0.59+1.6k =2.33kPa
（4）气水冲洗室中的冲洗水压P 水压:
P 水压 =(H水泵－△h 1－△h 反水－△h 小孔) ×9.81
=(8.89－1.06－0.05－0.033) ×9.81 =76.00KPa
本系统采用气水同时反冲洗, 对气压要求是不利情况发生在气水同时反冲洗 时，此时要求鼓风机或贮气罐调节阀出口的静压为:
P 出口=P管+P气+P水压+P富 式中:
P 管—输出管道的压力总损失,KPa
P 气—配气系统的压力损失,KPa. 本设计P 气=△P 滤头+△P 气孔 P 水压—气水冲洗室中的冲洗水水压,KPa P 富—富余压力.4.9KPa
所以, 鼓风机或储气罐调节阀出口的静压力为: P 出口 =P管+P气+P水压+P富
=2.33+3.12+76.00+4.9=86.35m3/min
（5）设备选型:
根据气水同时反冲洗时反冲洗系统对空气的压力风量要求, 选三台SD36×35－40/11000风机，一台备用, 风量40m 3/min。
风压11mH 20=107KPa,电机功功率135KW, 型JS115-4，正常工作风量：3
80m /min>1.1Q反气=79 m3/min
滤池出口设置浊度、余氯控制点，由在线浊度仪、余氯仪进行连续检测。 4.2.7滤池水头损失:
取经验值2.0米。
5污泥处理
5.1排泥水处理系统的计算（污泥浓缩池及脱水机房）
设原水浊度70NTU ，出水浊度20Cu ，出水色度1.5Cu ，聚合氯化铝加注率160m 3/h。 滤池供分12格，冲洗周期48h ，每次冲洗水量为：2.33⨯8⨯60=1100 m3，冲洗废水含水率为99.97%（含固率为0.03%）。
浓缩池连续24小时工作，上清液排出。
脱水机按每日16小时工作，脱水机进泥含固率为3%，脱水后泥饼含固率为27%。
（1）污泥处理系统设计规模：
DS 1=Q(T⨯E 1+A⨯E 2) ⨯10-6=106000⨯(70⨯1.05+22.9⨯1.53) ⨯10-6=11.5t （2）沉淀池排泥水量Q 2：
Q 2=2⨯4. 8(m/d) ⨯160=15336 (设计小时流量160m 3/h)
（3）滤池冲洗废水量Q 3：
Q 3=12⨯1100=13200(m3/d)
（4）滤池冲洗废水干固体量： DS3=13200⨯0.03%=3.96t （5）沉淀池排泥干固体量： DS2=11.5-3.96=7.54t
7.54
=0.49% 排泥浓度SS 21536（6）浓缩池进水流量Q 4：
Q 4=Q 2+270= 1536 +270=1806(m3/d)，设计小时流量为75.25m 3/h （7）浓缩池进水干固体量：
DS 4=10t ，浓度为10/1806=0.55%
（8）浓缩池浓缩污泥量： 10/0.03=333m 3/d；
上清液流量为 1806-333=1473m 3/d （9）脱水机进泥流量：333/16=21m 3/d
（10）假设脱水机的分离效率为98.2％，则泥饼中的干固体总量： 10⨯98.2％=9.8t，分离液中干固体量为0.8t 。
（11）泥饼含固率为30%，故泥饼体积为9.8/0.30=33 m 3/d，小时泥饼体积为33/16=2.04 m3/h。
（12）分离液水量为333-33=300 m3/d 5.2设计参数
采用经验值（上海闵行水厂与日本>
相结合），池型为2
（1）固体通量：（2）停留时间： 12h （3）保护高度： 0.5
（4）有效水深： 5.4m（斜板区高2.0m ） （5）池底坡度： 0.05
（6）上清液溢流堰溢流率： 65m2(md) （7）刮泥机周边线速度： 0.5m/min （8）进出水管道管径： DN200 （9）进入排泥水浓度(%DS) ： =5 （11）浓缩池面积A ：
A=
Q 0C 0333⨯30
==285m 2 G L 35
采用长⨯宽=16m⨯18m
（12）脱水机房采用长⨯宽=8⨯8
6消毒
6.1加药量的确定
水厂远期20万m 3/d，设计水量为Q 1=100000m 3/d =4416.7m 3/h 最大投氯量为a=3mg/L 现加氯量为： Q 近期=0. 00a 1Q 1=远期规划加氯量为：
Q 远期=2⨯Q k g /h 近期=26. 5
3. 0. 0⨯01⨯344=16. 7k g 1h 25/
储氯量（按远期一个月考虑）为：
G =30⨯24Q 远期=30⨯24⨯26.5=19080kg /月
6.2加氯间的布置
水厂所在地主导风向为东北风，加氯间靠近滤池和清水池，设在水厂的西南部。
在加氯间、氯库低处各设排风扇一个，换气量每小时8～12次，并安装漏气探测器，其位置在室内地面以上20cm 。设置漏气报警仪，当检测的漏气量达到2～3mg/kg时即报警，切换有关阀门，切断氯源，同时排风扇动作。
为搬运氯瓶方便，氯库内设单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶正上方，轨道通到氯库大门以外。
加氯间外布置防毒面具、抢救材料和工具箱，照明和通风设备在室外设开关。 在加氯间引入一根DN50的给水管，水压大于20mH 2O ，供加氯机投药用；在氯库引入DN32给水管，通向氯瓶上空，供喷淋用。
7其他设计
7.1清水池的设计
3等规模的清水池。
清水池容积V=Q⨯18%=1.0⨯105⨯18%=18000m 3
池深采用h=3m，则清水池平面面积为A=V/h=18000/3=6000m 2，采用一个矩形清水池，规格为长⨯宽= 60⨯103.8m 的1正方形。
7.2吸水井的设计
吸水井的应高出地面20cm ，吸水井深为3.6m ，宽为4m ，长度12m 。 7.3二泵房的设计
二泵房中泵型号的选择：4用一备
流量Q =4416.7m 3/h , 扬程H =44.0m ，查给《排水设计手11册－常用设备》选泵。
四川新达水泵厂生长的S 350-44型，电机型号为JS 2-400S 1-4 控制间的泵与靠近吊装间的泵距离墙的距离也为4.0m ，另外设4.0m 做为吊装机
械电葫芦用，共计40m 。宽度为吸水管6.5m ，泵基础的长度为2.5m ，压水管3m ，共计10m 。
7.4辅助建筑物面积及人员设计
生活辅助建筑物面积应按水厂管理体制、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、工艺流程和当地的具体情况而定。
8水厂管线
8.1给水管线
（1）原水管线 两根，采用钢管。 （2）沉淀水管线 埋地式。
（3）清水管线 （两清水池之间有联络管线，池底相同） （4）超越管线 超越滤池 8.2排水管线
排除厂内地面雨水；排除厂内生产废水；排除办公室、食堂、浴室、宿舍等的生活污水。 8.3电缆沟
集中式电缆沟方式，上做盖板，深度为1.0米，宽度为1.0米，沟底有底坡，以利积水排出。 8.4加药管线
浅沟敷设，上做盖板，为塑料管，以防止腐蚀， 8.5自用水管线
9道路及其它
31
（1）绿化植被种类： 道路两侧栽种大型乔木；其它地区以草地覆盖。 （2）植株间距： 乔木间距为2.0m 。 （3）植株规格： 高2.0米树苗。
（4）植被数量或面积： 乔木数量；草地面积。 9.3照明 主要道路两侧安置路灯。 9.4围墙 240mm。
10水厂总体布置
10.1水厂的平面布置
水厂的平面布置应考虑以下几点要求：
（1（2（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。此外，有时也需要设置必要的超越管道，以便某一构筑物停产检修时，为保证必须供应的水量采取应急措施； （4）建筑物布置应注意朝向和风向；
（5）有条件时最好把生产区和生活区分开，尽量避免非生产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。还应该考虑分期施工方便。
10.2水厂的高程布置
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，并留有空地。
32
（2）人工 80元/（人⨯天）⨯151人=12080元/天 （3）药剂费 未知 （4）机修 未知 （5）折旧 未知 （6）制水成本 ①原水费E 1?
E 1=365Qk1e/k2=
365⨯100000÷30⨯1.06
⨯0.2=19.84万元/年
1.3
式中Q ——最高日供水量；
k1——考虑水厂自用水的水量增加系数； k 2——日变化系数，取1.3；
e ——水资源费费率或原水水价。 ②动力费E 2?
E 2=1.05⨯
式中H ——工作全扬程；
Q ⨯H ⨯d ⨯k 1100000 ÷30⨯50⨯3.0⨯1.06
=1.05⨯=61.2万元/年
ηk 20.7⨯1.3
d——单价水费；
η——水泵和电动机的效率。 ③药剂费E 3？
33
E 3=
365k 1365⨯1.06
a b +ab +ab +ab +=()(?+?+?+?+)=? 1122334466
k 2⨯10⨯10
式中a 1、a 2、a 3——各种药剂的平均投加量；
b1、b 2、b 3——各种药剂的相应单价。 ④工资福利费E 4
E 4=职工每人每年的平均工资及福利费⨯职工定员
/⑤固定资产基本折旧费E 5? 和大修理费E 6？
E 5=固定资产原值⨯综合基本折旧率 E 6=固定资产原值⨯大修理费用
⑥无形资产和递延资产摊销费E 7？
E 7=无形资产和递延资产值⨯年摊销率 ⑦日常检修维护费E 8？
E 8=固定资产原值⨯检修维护费率
⑧管理费用、销售费用和其它费用E 9
E 9=(E 1+E2+E3+E4+E5+E6+E7+E8)⨯15% ⑨流动资金利息支出E 10？
E 10=流动资金总额-自有流动资金⨯流动资金借款年利率
()
⑩年经营成本E c ？
Ec =E 1+E2+E3+E4+E6+E8+E9
=19.84+61.2+? +453+? +? +?
=534.04+? (万元)
⑾年总成本YC ？
YC =E c +E5+E7+E10 ⑿单位制水成本AC ？
34
AC =
YC
式中 Q H ——工作全扬程；
式中∑Q ——全年制水量。
12设计体会
通过这次课程设计，我掌握了很多关于给水处理方面的知识，也巩固了所学
的其它理论知识，把书本上的理论知识和通过实践接触到的实际结合起来，培养了解决实际工程问题的能力；还对我们给水排水工程专业的任务及目前的形势有了更深刻的了解。
同时，我也发现了我的不足之处，那就是我的专业理论基础还不够扎实，观察不仔细，考虑问题不全面，还需要通过进一步的学习和锻炼来提高自己。
总之，这次课程设计加深了我对本专业的了解，更加增添了我对本专业的信心。一句话，给排水前途无量。
参考文献
1严煦世，范瑾初.
2室外给水设计规范（GBJ13--86）
3给水排水设计手册（第3、14册）. 北京：中国建筑工业出版社，1986 4. 崔玉川. 给水厂处理设施设计计算. 北京：化学工业出版设，2003 5城市给水工程规划规范(GB50282--98)
6生活饮用水水源水质标准(CJ/T3020--93) 7沈杰. 工程估价. 南京：东南大学出版社
35
给 厂 设 计 说 明 书
设计项目：长江沿岸某新兴工业城市水厂(远期规划20万吨/天)
1.1设计任务及要求............................................... 4 1.2基本资料..................................................... 4
1.2.1水厂规模 ............................................... 4 1.2.3厂区地形 ............................................... 4 1.2.4工程地质资料 ........................................... 4 1.2.5水文及水文地质资料 ..................................... 4 1.2.6气象资料 ............................................... 4
2总体设计 .......................................................... 5 2.1净水工艺流程的确定 ........................................... 5 2.2处理构筑物及设备型式选择 ..................................... 5
2.2.1药剂溶解池 ............................................. 5 2.2.2混合设备 ............................................... 5 2.2.3反应池 ................................................. 5 2.2.4沉淀池 ................................................. 5 2.2.5滤池 ................................................... 6 2.2.6消毒方法 ............................................... 6
3混凝沉淀 .......................................................... 6 3.1 6
7 7 3.1.3投药管 ................................................. 8 3.2 混合设备的设计............................................... 8
3.2.1设计流量 ............................................... 8 3.2.2设计流速 ............................................... 8 3.2.3混合槽尺寸计算 ......................................... 8 3.2.4混合时间 .............................................. 10 3.2.5校核GT 值 ............................................ 10 3.3 反应设备的设计.............................................. 10
3.3.1平面布置 .............................................. 10 3.3.2平面尺寸计算 .......................................... 11 3.3.3栅条设计 .............................................. 11 3.3.4竖井隔墙孔洞尺寸 ...................................... 12 3.3.5各段水头损失 .......................................... 13 3.3.6各段停留时间 .......................................... 14 3.3.7水力校核 .............................................. 14 3.4 沉淀澄清设备的设计......................................... 15
3.4.1设计水量 .............................................. 15 3.4.2沉淀池面积 ............................................ 16 3.4.3池体高度 .............................................. 16 3.4.4复核管内雷诺数及沉淀时间 .............................. 16 3.4.5配水槽 ................................................ 17 3.4.6集水系统 .............................................. 17 3.4.7排泥 .................................................. 18
4.1滤池的布置 ................................................. 18 4.2滤池的设计计算 ............................................. 18
4.2.1设计水量 .............................................. 18 4.2.2冲洗强度 .............................................. 18 4.2.3池体设计 .............................................. 19 4.2.4反冲洗管渠系统 ........................................ 20 4.2.5滤池管渠的布置 ........................................ 22 4.2.6反洗空气的供给 ........................................ 26 4.2.7水头损失 .............................................. 28
5污泥处理 ......................................................... 28
5.1排泥水处理系统的计算（污泥浓缩池及脱水机房） ............ 28 5.2设计参数 ................................................ 29
6消毒 ............................................................. 29
6.1加药量的确定................................................ 29 6.2加氯间的布置................................................ 30 7其他设计 ......................................................... 30
7.130 7.20 7.330 7.4辅助建筑物面积及人员设计.................................... 31 8水厂管线 ......................................................... 31
8.1给水管线.................................................... 31 8.2排水管线.................................................... 31 8.3电缆沟...................................................... 31 8.4加药管线.................................................... 31 8.5自来水管线.................................................. 32 9道路及其它 ....................................................... 32 9.1道路宽度设计 ................................................ 32 9.2绿化布置 .................................................... 32 9.3照明 ........................................................ 32 9.4围墙 ........................................................ 32 10水厂总体布置 .................................................... 32 10.1水厂的平面布置 ............................................. 32 10.2水厂的高程布置 ............................................. 32 11技术经济分析 .................................................... 33 12设计体会 ........................................................ 35 参考文献........................................................... 35
1 总论
1.1设计任务及要求
净水厂课程设计的目的在于加深理解所学专业理论，培养运用所学知识综合分析和解决实际工程设计问题的初步能力，在设计、运算、绘图、查阅资料和设计手册以及使用设计规范等基本技能上得到初步训练和提高。
达到施工图深度）及设备选型，并简要写出一份设计计算说明书。 1.2基本资料 1.2.1水厂规模
20万m 3/d
（按近期10万m 3/d， 远期20万m 3/d进行分期建设） 1.2.2原水水质资料
1.2.3按平坦地形和平整后的设计地面高程0.00m 设计，水源取水口位于水厂西北方向。
1.2.4工程地质资料（无）
1.2.5水文及水文地质资料（无） 1.2.6气象资料
该城市位于亚热带，气候温和，年平均气温16.20C ，七月极端最高温度达380C ，一月极端最低温度－14.40C ，
2总体设计
2.1净水工艺流程的确定
根据《地面水环境质量标准》（GB －3838－88），原水水质符合地面水Ⅲ类水质标准，除浊度，色度和菌落总数偏高外，其余参数均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749－85）的规定。
水厂以地表水作为水源，工艺流程如下图所示：
混凝剂 消毒剂
二级泵房
污泥浓缩池 脱水机房 污泥处理
图1 水处理工艺流程
2.2处理构筑物及设备型式选择 2.2.1药剂溶解池
设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜，池顶宜高出地面0.20m 左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。
溶解池的底坡不小于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。
由于药液一般都具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。
投药设备采用计量泵投加的方式。采用计量泵（柱塞泵或隔膜泵），不必另备计量设备，泵上有计量标志，可通过改变计量泵行程或变频调速改变药液投量，最适合用于混凝剂自动控制系统。 2.2.2混合设备
使用管式混合器对药剂与水进行混合。在混合方式上，由于混合池占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦，机械搅拌混合耗能大，管理复杂，相比之下，分流隔板式混合槽混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。 2.2.3反应池
反应作用在于使凝聚微粒通过絮凝形成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，主要有栅条絮凝、折板絮凝和波纹板絮凝。这三种形式的絮凝池在大、中型水厂中均有使用，都具有絮凝效果好、水头损失小、絮凝时间短、投资小、便于管理等优点，并且都能达到良好的絮凝条件，从工程造价来说，栅条造价为折板的1/2，为波纹板的1/3，因此采用栅条絮凝。 2.2.4沉淀池
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。
设计采用斜管沉淀池，沉淀效率高、占地少。相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大。而且斜管沉淀池因采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好。 2.2.5滤池
采用目前较广泛使用的V 型滤池。它是快滤池的一种形式，因其进水槽呈字形而得名。 2.2.6消毒方法
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。
采用被广泛应用的氯及氯化物消毒，氯消毒的加氯过程操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。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，
3
混凝沉淀
3.1 混凝剂投配设备的设计
水质的混凝处理，是向水中加入混凝剂（或絮凝剂），通过混凝剂水解产物压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶粒脱稳而相互聚结；或者通过混凝剂的水解和缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附架桥作用，使胶粒被吸附粘结。
混凝剂的投加分为干投法和湿投法两种，干投法指混凝剂为粉末固体直接投加，湿投法是将混凝剂配制成一定浓度溶液投加。我国多采用后者，采用湿投法时，混凝处理工艺流程如图2所示。
水药剂搅拌
搅拌
图2 湿投法混凝处理工艺流程
出水
型本应根据原水水质分析资料，用不同的药剂作混凝试验，并根据货源供应等条件，确定合理的混凝剂品种及投药量。由于缺少必要的条件，所以参考相似水源有关水厂的药剂投加资料，如下表1所示。
好、对人体健康无害、使用方便、货源充足和价格低廉等优点，因而使用聚合铝作为水处理的混凝剂。取混凝剂最大投加量为60mg/L。 3.1.1溶液池
溶液池一般以高架式设置，以便能依靠重力投加药剂。池周围应有工作台，底部应设置放空管。必要时设溢流装置。
溶液池容积按下式计算：
W 2=
aQ 417cn
式中 W 2－溶液池容积，m 3； Q －处理水量，m 3/h ；
a －混凝剂最大投加量，mg/L； c －溶液浓度，取10%；
n －每日调制次数，取n ＝3。
aQ 60⨯105⨯1.06
代入数据得：W 2===21.2m 3（考虑水厂的自用水量6%）
417cn 417⨯10⨯3⨯24
溶液池设置两个，每个容积为W 2，以便交替使用，保证连续投药。 取有效水深H 1＝1.2m ，总深H ＝H 1+H2+H3（式中H 2为保护高，取0.2m ；H 3为贮渣深度，取0.1m ）＝1.2+0.2+0.1＝1.5m 。
溶液池形状采用矩形，尺寸为长×宽×高＝6m ×3m ×1.5m 。 3.1.2溶解池
溶解池容积W 1=0.3W 2=0.3⨯21.2=6.36m 3
溶解池一般取正方形，有效水深H 1＝1.0m ，则： 面积F ＝W 1/H1→边长a ＝F 1/2＝2.5m ；
溶解池深度H ＝H 1+H2+H3 （式中H 2为保护高，取0.2m ；H 3为贮渣深度，取0.1m ）＝1.0+0.2+0.1＝1.3m
溶解池形状采用矩形，尺寸为长×宽×高＝2.5m ×2.5m ×1.3m 。 和溶液池一样，溶解池设置2个，一用一备。 溶解池的放水时间采用t ＝15min ，则放水流量
q 0=
W 26.36⨯1000
==7.1L /s 60t 15⨯60
查水力计算表得放水管管径d 0＝100mm ，相应流速0.9m /s 。溶解池底部设管径d ＝100mm 的排渣管一根。
溶解池搅拌装置采用机械搅拌：以电动机驱动浆板或涡轮搅动溶液。 3.1.3投药管
投药管流量
021. ⨯2⨯21000 q =W 2⨯2⨯100==0. 49L s /
24⨯6⨯0
60
⨯24⨯60
60
查水力计算表得投药管管径d ＝25mm ，相应流速为1.00m /s 。
3.1.3加药间
加药间取25m 2。
3.2 混合设备的设计
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，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。本例采用分流隔板式混合槽。 3.2.1设计流量
1.0⨯105⨯
1.063
Q==1.23m
/s
24⨯3600
3.2.2（1）槽中流速采用
v =0.6m/s
（2）通道孔洞流速采用
v c =1.0m/s，
3.2.3混合槽尺寸计算（采用两个） （1）槽的横断面积f
f =
Q 1.23=⨯3=1.0m 2 v 2⨯0.6
（2）末端隔后水深 H
采用 H=0.5m （3）槽宽B
f 1.0m 2
B ===2m
H 0.5m
（4）隔板通道的水头损失 h c
v c 21.02
h c =2==0.13mH 2O
u 2g 0.62⨯2⨯9.81
三道隔板的总水头损失为:
∑h
c
=3⨯h c =3⨯0.13=0.39mH 2O
（5）中部隔板 ①通道孔洞断面f 2
中部隔板通道分两侧开设，每侧通道孔洞断面
f 2=
Q 1.23/2==0.31m 2 2v c 2⨯1.0
②中部隔板的水深h 2
h 2=h 3+h c =0.5+0.13=0.63m
③中部隔板通道孔洞的净高度h π2
通道孔洞的淹没水深取0.13m
h
π2=
h
2-
0.13=0.63
-0.13
=0.5
m
2b 2=
f 20.31==0.62m h π20.5
（6）末端隔板
①末端隔板通道孔洞的断面f 3
f 3=
Q 0.62==0.62m 2 v c 1
②末端隔板后水深h 3
h 3=H =0.5m
③通道孔洞的淹没水深深取0.13m
h π3=h 3-0.13=0.5-0.13=0.37m
④末端隔板通道的宽度b 3
b 3=
f 30.62==1.68m h π30.37
（7）首端隔板
①首端隔板通道孔洞的断面f 1
f 1=
Q 0.62==0.62m 2 v c 1
②首端隔板后水深h 1
h 1=H +2h c =0.5+2⨯0.13=0.76m
③首端隔板通道孔洞的净高度h π1
通道孔洞的淹没水深深取0.16m
h π1=h 1-0.16=0.76-0.16=0.6m
④首端隔板通道孔洞的宽度b 1
b 1=
f 10.62==1.03m h π10.6
⑤首端隔板前水深h 0
h 0=h 1+h c =0.76+0.13=0.89m
（8）隔板间距l
l =2B =2⨯2=4m
3.2.4
混合时间
L 5
=v T=3.2.5校核GT 值
=
==448.50s -1
=448.50⨯16.7=7489.95（ ≥2000，水力条件符合要求） 3.3 反应设备的设计
在絮凝池内水平放置栅条形成栅条絮凝池，栅条絮凝池布置成多个竖井回流式，各竖井之间的隔墙上，上下交错开孔，当水流通过竖井内安装的若干层栅条或栅条时，产生缩放作用，形成漩涡，造成颗粒碰撞。
栅条絮凝池的设计分为三段，流速及流速梯度G 值逐段降低。相应各段采用的构件，前段为密网，中段为疏网，末段不安装栅条。 3.3.1平面布置
絮凝池分为两组
每组设计流量 Q =1.23/2=0.62m 3/s
平面布置形式：采用18格，洪湖模式，如下图4所示。
进水管DN900
上面进出水
图4 栅条絮凝池平面示意图
设计参数选取：
絮凝时间：0m 超高0.3m ，池底设泥斗及快开排泥阀排泥，泥斗高0.6m ；
絮凝池总高度为H=4.5+0.3+0.6=5.4m。 絮凝池分为三段：
前段放密栅条，过栅流速v 1栅=0.30m /s ，竖井平均流速v 1井=0.14m /s ； 中段放疏栅条，过栅流速v 2栅=0.20m /s ，竖井平均流速v 2井=0.14m /s ； 末段不放栅条，竖井平均流速0.14m /s 。
-前段竖井的过孔流速为0.3-0.2m /s ，中段0. 20
0. 1-0. m 4s 。/
3.3.2平面尺寸计算
每组池子容积V =QT =0.62⨯720=446. 4m 2
单个竖井的平面面积f =V /18H 0=446.4/(18⨯4.5）=5. 5m 2 竖井尺寸采用2.35m ⨯2.35m ，内墙厚度取0.2m ，外墙厚度取0.3m 每组池子总长L=3⨯2.35⨯2+6⨯0.2+0.3⨯2+1.5⨯2.35=19.43 m 宽B=2.35⨯3+0.2⨯2+0.3⨯2=8.85m
3.3.3栅条设计
选用栅条材料为钢筋混凝土，断面为矩形，厚度为50mm ，宽度为50mm 。前段放置密栅条后
竖井过水断面面积为：A 1水=
0. m 15s ，/末段
Q 0.62
==2.01m 2 v 1栅0.30
2
.0m 竖井中栅条面积为：A 1栅=5.5-2.01=3
单栅过水断面面积为：a 1栅=2.35⨯0.05=0.118m
2
所需栅条数为：M 1=
A 1栅a 1栅
=
3.0
=25.5（根），取M 1=26根
0.118
两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置24根，过水缝隙数为25个
平均过水缝宽S =(2350-26⨯50) /25=42mm
1
'
实际过栅流速v 1栅=
0.62
=0.25m /s
25⨯2.35⨯0.042
中段放置疏栅条后
A Q
2
2
竖井中栅条面积为：A 2栅=5.5-3.1=2.4m 单栅过水断面面积为：a 2栅=2.35⨯0.05=0.118m 所需栅条数为：M 2=
2
A 2栅a 2栅
=
2.4
=20.3（根），取M 2=21根 0.118
两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置19根，过水缝隙数为20个 平均过水缝宽S 2=(2350-21⨯50) /20=65.00mm
'
实际过栅流速v 2栅=
0.62
=0.203m /s
20⨯2.35⨯0.065
3.3.4竖井隔墙孔洞尺寸
流量
竖井隔墙孔洞的过水面积＝ 过孔流速 0.62/2
=1.03m 2 0.3
孔洞高度h=Q /2=0.62/2=0.44m
v ⨯1.70.3⨯2.35
其余各竖井孔洞的计算尺寸见下表2。
如0-1竖井的孔洞面积=
表2 竖井隔墙孔洞尺寸
v 12v 22
h =∑h 1+∑h 2=∑ξ1+∑ξ2(m )
2g 2g 式中 h －各段总水头损失，m ；
h1－每层栅条的水头损失，m ； h2－每个孔洞的水头损失，m ；
ξ1－栅条阻力系数，前段取1.0，中段取0.9；
ξ2－孔洞阻力系数，取3.0；
v 1－竖井过栅流速，m/s；
v 2－各段孔洞流速，m/s。
中段放置疏栅条后 （1）第一段计算数据如下：
竖井数3个，单个竖井栅条层数3层，共计9层；
过栅流速v 1栅=0.251m /s ；
竖井隔墙3个孔洞，过孔流速分别为v 1孔=0.3m /s ，v 2孔=0.28m /s ，
v 3孔=0.25m /s
v 12v 22
+∑ξ2则 H 1=∑h 1+∑h 2=∑ξ1
2g 2g
0.25123
+(0.32+0.282+0.252) =9⨯1.0⨯
2⨯9.812⨯9.81
=0. 064m 2H 2o
（2）第二段计算数据如下：
竖井数3个，前面两个竖井每个设置栅条板2层，后一个设置栅条板1层，总共栅条板层数=2+2+1=5；
过栅流速v 2栅=0.203m /s ；
m /s ，v 2孔=0.20m /s ，竖井隔墙3个孔洞，过孔流速分别为v 1孔=0.22
v 3孔=0.18m /s
v 12v 22
+∑ξ2则 H 2=∑h 1+∑h 2=∑ξ1
2g 2g
2
0. 20332
(0. 22+ =5⨯0. 92⨯9. 81⨯29. 81
2
0. 2+02 0. 18)
=0. 027m 9H 2o
（3）第二段计算数据如下：
水流通过的孔洞数为5，过孔流速为v 1孔=0.15m /s ，v 2孔=0.12m /s ，
v 3孔=0.12m /s ，v 4孔=0.1m /s ，v 5孔=0.1m /s
v 22
则 H 3=∑h 2=∑ξ2g
=
32
(0. 15+
2⨯9. 81
⨯2
02. 1+2⨯220. 1)
92O =0. 010mH
（4）总水头损失
H =H 1+H2+H3=0.0642+0.0279+0.0109=0.103m H 2o 3.3.6各段停留时间
第一段t 1=
V 12.35⨯2.35⨯4.5⨯3==120.248s =2.0min Q 0.62
第二段和第三段 t 2=t 3=2.1min 3.6.7水力校核
当T=20。C 时， μ=1⨯10-3Pa ∙s
⨯360=1.90⨯104，在10000-100000之间，符合水力要求。
3.4 沉淀澄清设备的设计
采用上向流斜管沉淀池，水从斜管底部流入，沿管壁向上流动，上部出水，泥渣由底部滑出。斜管材料采用厚0.4mm 蜂窝六边形塑料板，管的内切圆直径d=25mm，长l=1000mm，斜管倾角θ=60 。
如下图5所示，斜管区由六角形截面的蜂窝状斜管组件组成。斜管与水平面成600角，放置于沉淀池中。原水经过絮凝池转入斜管沉淀池下部。水流自下向上流动，清水在池顶用穿孔集水管收集；污泥则在池底也用穿孔排泥管收集，排入下水道。
排泥集水管
清水区斜管区配水区
穿孔排泥管
积泥区
图6 斜管沉淀池剖面图
3.4.1设计水量
包括水厂自用水量6%。
和絮凝池一样，斜管沉淀池也设置两组，每组设计流量 Q =0.620m 3/s 表面负荷取q =10m 3/(m 2/h ) =2.8mm /s
3.4.2沉淀池面积 （1）清水区有效面积F ’
F ’=Q 0.62
v =
0.0028
=221.43m 2 （2）沉淀池初拟面积F
斜管结构占用面积按5％计，则
F=F' ⨯1.05=221.43⨯1.05=232.50m2 初拟平面尺寸为L 1⨯B 1=18m ⨯13m （3）沉淀池建筑面积F 建
斜管安装长度L 2=l cos θ=0.5m
考虑到安装间隙，长加0.07m ，宽加0.1m L =L 1+L
2
+0.07=18
+0.5+0.07
=18.57m
B =B 1F 建=L ⨯B =18.57⨯13.1=243.267m 2
3.4.3池体高度
保护高 h 1=0.5m；
斜管高度 h 2=l ⨯sin θ=1⨯sin 60 =0.87m； 配水区高度 h 3=1.5m； 清水区高度 h 4=1.2m；
池底穿孔排泥槽高 h 5
=0.75m。
则池体总高为
H =h 1+h 2+h 3+h 4+h 50. =50. +87+1. 5+1. +20. =8 m 4. 83.4.4复核管内雷诺数及沉淀时间 （1）管内流速v 0
v v 0=
sin θ=2.8
sin 60
=3.22mm /s （2）斜管水力半径R
R =d /4=0. 62c m 5
（3）雷诺数Re
Re =Rv 00. 62⨯50. 3ν=
0. 01
=222
0. 1
7
（4）管内沉淀时间t
t =
l 1000==311s =5.18min v 03.22
3.4.5配水槽
配水槽宽b '=1m 3.4.6集水系统
（1）集水槽个数n=11 （2） 集水槽中心距
a
=
L
n
11
（3） 槽中流量q 0
Q 0.62q 0===0.056m 3/s
n 11
（4）槽中水深H 2
槽宽b=0.9q 00.4=0.9⨯0.0560.4=0.28m
起点槽中水深0.75b=0.21m，终点槽中水深1.25b=0.35m 为方便施工，槽中水深统一按H 2=0.35m计。 （5） 槽的高度H 3
集水方法采用淹没式自由跌落。淹没深度取5cm ，跌落高度取5cm ，槽的超高取0.15m ，则集水槽总高度为
H 3= H2+0.05+0.05+0.15=0.60m （6）孔眼计算
①. 所需孔眼总面积ω
由 q 0=得 ω=
式中 q 0－集水槽流量，m 3/s ； μ－流量系数，取0.62；
h －孔口淹没水深，取0.05m ；
所以ω=
=0.091m 2
②单孔面积ω0
孔眼直径采用d=30mm，则单孔面积
π
ω0=d 2=0.0007m 2
4
③孔眼个数n
n =
ω0. 091==130（个） ω00.0007
④集水槽每边孔眼个数 n ' n '=n/2=130/2=65(个) ⑤孔眼中心距离S 0
S 0=13/65=0.20m 3.4.7水头损失
取0.3米（沉淀池水头损失，经验值为0.2—0.3米） 3.4.8排泥
采用穿孔排泥管，沿池宽（B=18m）横向铺设6条V 形槽，槽宽3.00m ，槽壁倾角26.6o ，槽壁斜高0.75m ，排泥管上装快开闸门。
4过滤
采用V 型滤池。V 它是我国于20世纪80它的工作过程是：待滤水由进水总渠经进水阀和方孔后，溢过堰口再经侧孔进入被待滤水淹沿的V 型槽，分别经槽底均布的配水V 型槽堰顶进入滤池。被均粒滤料滤层滤过的滤后水经长柄滤头流入底部空间，由方孔汇入气水分配渠管，再经管廊中的水封井、出水堰、清水渠流入清水池。
反冲洗过程：关闭进水阀，但有一部分进水仍从两侧常开的方孔流入滤池，由V 型槽一侧流向排水渠一侧，形成表面扫洗。而后开启排水阀将池面水从排水槽中排出直至滤池水面与V 型槽顶相平。反冲洗过程常用“气冲—气水同时反冲—水冲”三步。 （1）气冲
打开进气阀，开启供气设备，空气经气水分配渠的上部小均匀进入滤底部，由长柄滤头喷出，将滤料表面杂质擦洗下来并悬浮水中，被表面扫 洗水冲入排水槽。
（2）气水同时反冲
在气冲的同时启动洗水泵，打开冲洗水阀，反冲洗水也进入气水分配渠，气、水分别经小孔和方孔流入滤池底部配水区，经长柄滤头均匀进入滤池，滤料得到进一步冲洗，表面继续扫洗。
（3）停止气水反冲，单独水冲，表面继续扫洗 最后将水中杂质全部排入排水槽。
4.1滤池的布置
采用双排布置，按单层滤料设计，采用石英砂作为滤料。 4.2滤池的设计计算 4.2.1设计水量
Q =1.23m 3/s ， 滤速v =14m /h
4.2.2冲洗强度
（1）第一部气水同时反冲冲洗强度
q 气1=15L （/∙s 2）m
冲洗时间3min
（2）第二部气冲冲洗强度
q 气2=15L/（s ∙m 2）
气强度 水强度 q 水1=4L/（s ∙m 2） 冲洗时间4min
（3）第三部单独水冲冲洗强度
q 水1=4L/（s ∙m 2）
冲洗时间5min
（4）其它参数
总冲洗时间 12min 冲洗周期
4.2.3池体设计 （1）滤池工作时间T
2424=24-0.2⨯=24-0.1=23.9 (式中未考虑排放滤水) T 48
（2）滤池面积F
Q 106000==316.80(m2) 滤池总面积F =
vT '12⨯23.9
（3）滤池的分格
为节省占地, 选双格V 型滤池, 池底板用混凝土, 单格宽 B单=3.5m,长L 单
=8.02m,单格面积 28㎡, 共分6座, 左右对称布置, 每座面积 f=56㎡, 总面积336㎡。
（4）校核强制滤速v '
NV 6⨯14v '===16.8(m/h)
N-16-1
满足v ≤17m /h 的要求。 （5）滤池高度的确定
滤池超高 H5=0.3m 滤池口水深 H4=1.5m
滤层厚度 H3=1.0m(0.95～1.5m) 滤板厚 H2=0.13m
滤板下布水区高度 H1=0.9m(0.7～0.9m) 其中冲洗时形成的气势层厚度为(0.1～0.15m) 滤池总高度 H=H1+H2+H3+H4+H5
=0.9+0.13+1.0+1.5+0.3 =3.83m
（6）水封井的设计
滤池采用单层加厚均粒滤料, 粒径 0.95～1.35 ㎜, 不均匀系数 1.2～1.6
T '=24-t
/
均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算 △ H清=(180V)/g·(1－m 0) 2/mo 3· (1/∮d 0) 2L 0v 式中:
△H 清—水流通过清洁滤料层的水头损失, ㎝;
V —水的运动黏度,c ㎡/s；20℃时为0.0101c ㎡/s; g —重力加速度,981㎝/s2; m 0—滤料孔隙率；取 0.5;
d 0—与滤料体积相同的球体直径, ㎝, 根据厂家提供数据为0.1㎝ L 0—滤层厚度,L 0=100㎝
v —滤速, ㎝/s,v=14m/h=0.39㎝/s;
∮—滤料粒径球度系数, 天然砂粒为 0.75～0.8, 取 0.8； 所以，
3△ H清=(180× =22.59cm
根据经验, 滤速为8～10m/h 时, 清洁滤料层的水头损失一般为 30～40 ㎝, 计算值比经验值低, 取经验值的低限30㎝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, 忽略其它水头损失, 则每次反冲洗后 刚开始过滤时, 水头损失为
△H 开始=0.3+0.22=0.52m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2m ×2m, 堰底板比滤池底板低0.3m. 水封井出水堰总高:
△H 水封=0.3+ H1+H2+H3=0.3+0.9+0.13+1.0=2.33m 因为每座滤料过滤水量:
3
Q单=v·f=14×56=784m/h=0.22m3/s
所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式 Q=1.84bh2/3，计算得:
H 水封=｛Q 单/(1.84b堰) 2/3=｛0.22/(1.84×2) 2/3=0.152m=0.15m 4.2.4反冲洗管渠系统
（1）长柄滤头配水配气系统
①长柄滤头安装在混凝土滤板上, 滤板固定在梁上, 滤板用 0.05m 后预制板上 浇注0.08m 后混凝土层, 滤板下的长柄部分浸没于水中, 长柄上端有小孔, 下端有 竖向条缝, 气水同时反冲洗时, 约有 2/3 空气有上缘小孔进入,1/3 空气由缝隙进入 柄内, 长炳下端浸没部分还有一个小孔, 流进冲洗水, 这部分气水在柄内混合后有 长柄滤头顶部的条缝喷入滤层冲洗.
②长柄滤头固定板下的气水室高度为0.7～0.9m, 其中冲洗时形成的气垫层厚 度为 0.1～0.15m.
③向长柄滤头固定板下气水室配气的出口应该紧贴滤头固定板的底面，由配水干管向气水室配水的支管出口应该紧贴池底。
④长柄滤头配气系统的滤帽缝隙与滤池过滤面积之比为1/80，每平方米的滤头数量为49~64 个。
⑤冲洗水和空气同时通过长柄滤头的水头损失按产品的实测资料确定。
⑥向长柄滤头配水配气系统气水室配气的干管的进口流速为5m/s 左右；配气支管或孔口流速为10m/s左右。配水干管进口流速为1.5m/s左右；配水支管或孔
口流速为1~1.5m/s.
长柄滤头结构如下图所示：
长柄滤头的结构见下图：
滤板
长柄滤头结构图
（2）反冲洗用水量Q 反的计算:
为 Q 反=q水·f=5×V 型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行。其流量 ：
3
Q 表水=q表水·f=0.0018×56=0.1008m/s （3）反冲洗配水系统的断面计算.
配水干管进口流速为1.5m/s左右, 配水干管的截面积 A 水干=Q反水/v水干=0.28/1.5=0.19㎡
反冲洗配水干管用钢管 DN500,流速v=1.43m/s,反冲洗水由反冲洗配水干管输至气水分配渠, 由气水分配渠底侧的布水方孔配水的滤池底部布水区, 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, 配水支管流速或孔口流速为 1～1.5m/s左右, 取v 水支=1m/s.
则配水支管(渠) 的截面积: A 方孔=Q反水/v水支=0.28/1=0.28㎡
此即配水方孔总面积. 沿渠长方向两侧各均匀布置21个配水方孔. 共42个, 孔中心间距0.4m, 每个孔口面积:
A 小=0.28/42=0.007㎡
每个孔口尺寸取 0.084m×0.084m （4）反冲洗用气量Q 反气的计算:
反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算. 这时气冲的强度为 15L/(s·㎡)
3
Q 反气=q气·f=15×56=840L/s=0.84m3/s （5）配气系统的端面计算.
配水干管(渠) 进口流速应为5m/s左右, 则配水干管的截面积 A 气干=Q反气/v水干=0.84/5=0.168㎡
反冲洗配气干管用钢管.DN500, 流速4.28m/s.反冲洗用空气有反冲洗配气干管输送至气水分配渠, 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42个, 反冲洗用空气通过配气小孔的流速按反冲洗配气支管的流速取值.
反冲洗配气支管流速或孔口流速为10m/s左右, 则配气支管的截面积: A 气支= Q反气/v水支=0.84/10=0.084㎡ 每个布气小孔面积：
A 气孔=A气支/42=0.084/42=0.002 ㎡ 孔口直径:
1/21/2
d 气孔=（4⨯A 气孔/π）=（4⨯0.002/314. ）=0.05m
每孔配气量:
Q 气孔=Q 气反/42=0.02m 3/s=72m 3/h
（6）气水分配渠的断面设计:
对气水分配渠端面面积要求的最不利条件发生的气水同时反冲洗时, 亦即气, 气水分配渠的断面设计按气水 Q 反气水=q 水f =4=3气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量:
Q 反气水=q 气⨯f =15⨯56=840L/s=0.84m 3/s
气水分配区的气水流速均按相应的配气, 配水干管流速取值. 则气水分配干管的断面积.
A 气水=Q 反气水/v 水干+Q 反气/v 气干=0.18/1.5+0.84/5=0.23m 2
4.2.5滤池管渠的布置: （1）反冲洗管渠. ①气水分配渠.
气水分配渠起端宽0.4m, 高取1.5m, 末端宽取0.40m, 高取1m, 则起端截面积0.6㎡, 末端截面积0.4㎡, 两侧沿程各布置21个配水小孔和21个布水方孔, 孔间距0.4m, 共42个配气小孔和42个配水方孔, 气水分配渠末端所需最小截面积0.23/42=0.005㎡﹤末端截面积0.4㎡, 满足要求. ②排水集水槽:
排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m, 则排水集水槽高: H 起=H1+H2+H3+0.5-1.5
=0.9+0.13+1.0+0.5-1.5 =1.03m
式中H 1,H 2,H 3同前池体造型设计部分滤池高度确定的内容,1.0m 为气水分配渠起端高度.
排水集水槽末端高: H 末= H1+H2+H3－1.0
=0.9+0.13+1.0+0.5－1.0 =1.53m
式中H 1,H 2,H 3同前池体造型设计部分滤池高度确定的内容,1.0m 为气水分配 渠末端高度.
底坡 i=(1.53－1.03)/L=0.5/8.02=0.062
③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h 排集=0.73米, 槽宽,b 排集=0.4m.
湿周 X=b+2h=0.4+2×0.73=1.86㎡
水流断面:A排集=b×h=0.4×0.73=0.292㎡ 水力半径:R=A排集/X=0.292/1.86=0.157m 水流速度:v=R2/3·i 1/2/n=5.57m/s
3
过流能力 Q排集=A排集·v=0.292×5.57=1.63m/s 实际过水量：
Q 反=Q反水+Q表水=0.28+0.1008=0.3808m3/s﹤过流能力Q 排集 （2）进水管渠. ①进水总渠
.
, 流速0.8～1.2m/sQ 强=（106000/3）×2=70666.68 m3/d =0.82 m3进水总渠水流端面积A 总= Q强/v=0.82/1=0.82m2
3
进水总渠宽 1.0m，水面高0.82m ②每座滤池的进水孔:
每座滤池由进水壁侧开三个进水孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池，两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭, 中间进水孔孔口设手动调节闸板, 在反冲洗时不关闭, 供给反冲洗表扫用水, 调节闸门的开启度, 使其在反冲洗时的进水量等于表扫水用水量, 孔口面积按口淹没出流公式:
Q =计算, 其总面积按滤池强制过滤水量计, 孔口两侧水位差取 0.1m, 则孔口总面积
A 孔=Q 强 /=0.82/=0.73m 2
((中间面积按表面扫水量设计
A 中孔=A 孔⨯(Q 表水 /Q强 73⨯(0.1008/0.82)=0.09m 2 )=0.
孔口宽B 排=0.09m.高H 中孔=1m
两侧孔口设闸门. 采用橡胶囊充气阀, 每个侧孔面孔; A 侧=(A孔－A 中孔)/2=(0.73－0.09)/2=0.32㎡ 孔口宽0.32m, 高 H 侧孔=0.1m ③每座滤池内设的宽顶堰.
为了保证进水稳定性, 进水总渠引来的浑水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠， 在经滤池内的配水渠分配到两侧的 V 形槽，宽顶堰宽 b 宽堰＝5m, 宽顶堰与进水渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5m ，堰上水头由矩形堰的流量公式 Q＝1.84bh3/2得，
h 宽堰＝｛Q 强/（1.84b 宽顶）｝2/3＝｛0.82/（1.84×5）｝2/3 =0.20m
④每座滤池的配水渠；
进入每座滤池的混水经过宽顶堰溢流进配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入 滤池内的 V 形槽。
滤池配水渠宽b 配＝0.6m 。渠高 1m。渠总长等与滤池总宽。则渠长L 配渠＝7m 。当渠内水深 0.60m 时，流速（进来的混水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去， 每侧流量为 Q强/2）
V 配渠＝Q 强/（2b 配渠 h配渠）＝0.82/（2×0.6×0.6）＝1.14m/s 满足滤池近水管渠流速0.8～1.2m/s ⑤ 配水渠的水力半径：
R 配渠＝b 配渠h 配渠/（2b 配渠 +h配渠）＝(0.6×0.6)/（2×0.6+0.6）＝0.2m/s
i 渠=(nv 渠/R2/3)=(0.013⨯1.14/0.22/3)=0.005
2
2
渠内水面降落量
△ h渠=i渠L 配渠/2=0.005×7/2=0.018m
因为配水渠最高水位:
h 配渠
+△h 渠
（3）V 形槽的设计:
V 形槽槽底设表扫水出水孔直径取dv 孔=0.025m,间隔0.15m. 每槽共计54个, 则单侧V 形槽表扫水出水孔出水总面积
A 表孔=(3.14×0.0252/4)×54=0.03㎡
表扫水出水孔低于排水集税槽堰顶0.15m, 即V 形槽槽底的高度低于集水槽堰顶0.15m
据潜孔出流公式
Q =其中Q 为单格滤池的表扫水量. 则表面扫洗时V 形槽内水位高出滤池反冲洗时滤面
h v 液=⎡⎣Q 表水/(2⨯0.8A 表孔)⎤⎦/(2g) =⎡⎣0.10/(2⨯0.8⨯0.03)⎤⎦/(2⨯9.81)
=0.22
反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式 Q=1.84bh3/2
其中b 为集水槽长，b=L排槽=8.02m,Q为单格滤池反冲洗流量 Q 反单= Q反/2=0.3808/2=0.1904m3/s 反单 反 所以,h 排槽＝｛Q 反单/（1.84b ）｝2/3 =0.055m
V 形槽倾角 45 度, 垂直高度 1m,壁厚 0.05m.反冲洗时V 形槽顶高出槽内液面的高度为:
1－0.15－h 排槽－h v 液=1－0.15－0.055－0.22=0.58m （4）冲洗水的供给 本设计选用冲泵供水
①冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失△h 1
反冲洗配水干管用到滤池钢管 DN600,管内流速1.49m/s,i‰=4.51 布置管长总80m
2
2
∆h f '=il =0.00421⨯80=0.34m
主要配件及局部阻力系数ζ见下表:
冲洗管配件及阻力系数
△ hj =§v 2/（2g ）=6.87×1.432/2×9.81=0.72m
△
h
1=
△
h f H ③滤池配水系统的水头损失△h 2 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, 渠下部是反冲洗水. 按矩形的管(非满流,n=0.013)近似计算: 前述计算可知:
3
Q反水=0.184m3/s,则气水分配渠内水面高为: H 反水=Q反气水/(v水干·b气水)=0.184/1.5×0.4=0.3m 水力半径:R反水=b气水·h反水/(2h反水+b气水)
=0.4×0.3/(2×0.5+0.4)=0.12m 水力坡度：i 反渠=(nv 渠/R2/3)=(0.013⨯1.5/0.122/3)=0.006
2
2
渠内水头损失:
△ h反水=i反水L 反水=0.006×8.02=0.05m b 气水分配干渠底部配水方孔水头损失△h 方孔:
气水分配干渠底部配水方孔水头损失按孔口淹没出流公式
Q =, 其中.Q 为 Q
反气水
,A 为配水方孔总面积. 由反冲洗配水系统的
断面计算部 分可知。配水方孔的实际总面积为 A方孔＝0.28㎡，则 △ h方孔＝｛Q 反气水/0.8A方孔｝2/2g
＝｛0.18/（0.8×0.28）2｝/2×9.81 ＝0.033m
c 查手册，反冲洗经过滤头的水头损失△h i 滤头≦0.22m d 气水同时通过滤头时增加的水头损失△h
气水同时反冲洗时, 气水流量比为15/4=3.75.长柄滤头配气系统的滤帽缝隙总面 积与滤池过滤面之比约为 1.25﹪. 则长柄滤头中的水流速度:
V 柄=Q反气水/1.25﹪f=0.18/（0.0125×56）=0.26m/s 通过滤头时增家的水头损失:
△h 增=9810×n ×(0.01－0.01v +0.12×v 2)=655Pa=0.067mH20
=9810×3.75×(0.01－0.01×0.06+0.12×0.062)
=571Pa=0.057mH20 则滤池配水系统的水头损失 △h 2=△h 反水+△h 方孔+△h 滤+△h 增 =0.05+0.033+0.22+0.057 =0.36m
（3）砂滤层水头损失△h 3
滤料为石英砂, 容重 r1=2.65 吨/m,水的容重 r=1 吨/m,石英砂滤料膨胀前的孔隙率mo=0.41.滤料层膨胀前的厚度 H3=1.4m,则滤料层水头损失:
△h 3=(r1/ro －1)(1－m o )H 3=0.97m （4）富余水头△h 4取1.5m 。 则反冲洗水水泵的最小扬程为:
H 水泵=HO +△h 1+△h 2+△h 3+△h 4 =5+1.06+0.36+0.97+1.5 =8.89m
选三台
34.2.6
（1
3
气水同时反冲洗时反冲洗用空气流量 Q反气＝0.84m/s。置，约55个/㎡，则每座滤池共计安装长柄滤头：
n ＝55×56＝3080个
每个滤头的通气量0.84×1000/3080＝0.27L/s
根据厂家提供数据，在该气体流量下的压力损失量最大为： △P 滤头＝3000Pa=3kPa
（2）气水分配渠配齐小孔的其压损失△P 气孔
反冲洗时空气通过配气小孔的流速：
V 气孔＝Q 气孔/A气孔＝0.0315/0.002＝15.75m/s 压力损失按孔口出流方式：
Q =36002μ
式中：
u —孔口流量系数,u=0.6 A — 孔口面积，㎡
△ P—压力损失,mm 水 g —重力加速度，g=9.8m2/s Q —气体流量，m 3/s r —水的形对密度,r=1
则气水分配渠配气小孔的压力损失 △P 气孔=(Q2气孔 r)/(2×36002uA 2气水g)
=113.42/(2×36002×0.62×0.0022×9.81) =12.7mmH2o =127Pa =0.127Kpa
（3）配气管道的总压力损失△P 总: ①配气管道的沿程压力损失△P 1
反冲洗空气流量 0.84m3/s,配气干管用N500钢管, 流速 4.28m /s,满足配气干管流速为5m/s的条件，反冲洗空气管总长80m 气水分配区内的压力损失忽略不计。
反冲洗管道内的空气其压计算公式; P气压=(1.5+H 气压) ×9.8 式中:
P 气压—空气压力
H 气压
体压力.
P 空气=(1.5+H气压) ×9.8=(1.5+1.5)×9.81=29.4KPa
空气温度按30℃考虑, 查表空气管道的摩阻为9.8KPa/1000m 则配气管道沿程压力损失: △P 1=9.81×60/1000=0.59KPa ②配气管道的局部压力损失△P 2 主要配件及长度换算系数ξ, 见表:
当量长度的换算公式: L 0—管道当量长度,m m D —管径,m
K —长度换算系数
空气管配件换算长度L 0=55.5KD1.2=55.5×6.91×0.51.2=166.9m 则局部压力损失:
△P 2=166.9×9.8/1000=1.64KPa 配气管道的总压损失 P 管 =△P 1+△P 2
=0.59+1.6k =2.33kPa
（4）气水冲洗室中的冲洗水压P 水压:
P 水压 =(H水泵－△h 1－△h 反水－△h 小孔) ×9.81
=(8.89－1.06－0.05－0.033) ×9.81 =76.00KPa
本系统采用气水同时反冲洗, 对气压要求是不利情况发生在气水同时反冲洗 时，此时要求鼓风机或贮气罐调节阀出口的静压为:
P 出口=P管+P气+P水压+P富 式中:
P 管—输出管道的压力总损失,KPa
P 气—配气系统的压力损失,KPa. 本设计P 气=△P 滤头+△P 气孔 P 水压—气水冲洗室中的冲洗水水压,KPa P 富—富余压力.4.9KPa
所以, 鼓风机或储气罐调节阀出口的静压力为: P 出口 =P管+P气+P水压+P富
=2.33+3.12+76.00+4.9=86.35m3/min
（5）设备选型:
根据气水同时反冲洗时反冲洗系统对空气的压力风量要求, 选三台SD36×35－40/11000风机，一台备用, 风量40m 3/min。
风压11mH 20=107KPa,电机功功率135KW, 型JS115-4，正常工作风量：3
80m /min>1.1Q反气=79 m3/min
滤池出口设置浊度、余氯控制点，由在线浊度仪、余氯仪进行连续检测。 4.2.7滤池水头损失:
取经验值2.0米。
5污泥处理
5.1排泥水处理系统的计算（污泥浓缩池及脱水机房）
设原水浊度70NTU ，出水浊度20Cu ，出水色度1.5Cu ，聚合氯化铝加注率160m 3/h。 滤池供分12格，冲洗周期48h ，每次冲洗水量为：2.33⨯8⨯60=1100 m3，冲洗废水含水率为99.97%（含固率为0.03%）。
浓缩池连续24小时工作，上清液排出。
脱水机按每日16小时工作，脱水机进泥含固率为3%，脱水后泥饼含固率为27%。
（1）污泥处理系统设计规模：
DS 1=Q(T⨯E 1+A⨯E 2) ⨯10-6=106000⨯(70⨯1.05+22.9⨯1.53) ⨯10-6=11.5t （2）沉淀池排泥水量Q 2：
Q 2=2⨯4. 8(m/d) ⨯160=15336 (设计小时流量160m 3/h)
（3）滤池冲洗废水量Q 3：
Q 3=12⨯1100=13200(m3/d)
（4）滤池冲洗废水干固体量： DS3=13200⨯0.03%=3.96t （5）沉淀池排泥干固体量： DS2=11.5-3.96=7.54t
7.54
=0.49% 排泥浓度SS 21536（6）浓缩池进水流量Q 4：
Q 4=Q 2+270= 1536 +270=1806(m3/d)，设计小时流量为75.25m 3/h （7）浓缩池进水干固体量：
DS 4=10t ，浓度为10/1806=0.55%
（8）浓缩池浓缩污泥量： 10/0.03=333m 3/d；
上清液流量为 1806-333=1473m 3/d （9）脱水机进泥流量：333/16=21m 3/d
（10）假设脱水机的分离效率为98.2％，则泥饼中的干固体总量： 10⨯98.2％=9.8t，分离液中干固体量为0.8t 。
（11）泥饼含固率为30%，故泥饼体积为9.8/0.30=33 m 3/d，小时泥饼体积为33/16=2.04 m3/h。
（12）分离液水量为333-33=300 m3/d 5.2设计参数
采用经验值（上海闵行水厂与日本>
相结合），池型为2
（1）固体通量：（2）停留时间： 12h （3）保护高度： 0.5
（4）有效水深： 5.4m（斜板区高2.0m ） （5）池底坡度： 0.05
（6）上清液溢流堰溢流率： 65m2(md) （7）刮泥机周边线速度： 0.5m/min （8）进出水管道管径： DN200 （9）进入排泥水浓度(%DS) ： =5 （11）浓缩池面积A ：
A=
Q 0C 0333⨯30
==285m 2 G L 35
采用长⨯宽=16m⨯18m
（12）脱水机房采用长⨯宽=8⨯8
6消毒
6.1加药量的确定
水厂远期20万m 3/d，设计水量为Q 1=100000m 3/d =4416.7m 3/h 最大投氯量为a=3mg/L 现加氯量为： Q 近期=0. 00a 1Q 1=远期规划加氯量为：
Q 远期=2⨯Q k g /h 近期=26. 5
3. 0. 0⨯01⨯344=16. 7k g 1h 25/
储氯量（按远期一个月考虑）为：
G =30⨯24Q 远期=30⨯24⨯26.5=19080kg /月
6.2加氯间的布置
水厂所在地主导风向为东北风，加氯间靠近滤池和清水池，设在水厂的西南部。
在加氯间、氯库低处各设排风扇一个，换气量每小时8～12次，并安装漏气探测器，其位置在室内地面以上20cm 。设置漏气报警仪，当检测的漏气量达到2～3mg/kg时即报警，切换有关阀门，切断氯源，同时排风扇动作。
为搬运氯瓶方便，氯库内设单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶正上方，轨道通到氯库大门以外。
加氯间外布置防毒面具、抢救材料和工具箱，照明和通风设备在室外设开关。 在加氯间引入一根DN50的给水管，水压大于20mH 2O ，供加氯机投药用；在氯库引入DN32给水管，通向氯瓶上空，供喷淋用。
7其他设计
7.1清水池的设计
3等规模的清水池。
清水池容积V=Q⨯18%=1.0⨯105⨯18%=18000m 3
池深采用h=3m，则清水池平面面积为A=V/h=18000/3=6000m 2，采用一个矩形清水池，规格为长⨯宽= 60⨯103.8m 的1正方形。
7.2吸水井的设计
吸水井的应高出地面20cm ，吸水井深为3.6m ，宽为4m ，长度12m 。 7.3二泵房的设计
二泵房中泵型号的选择：4用一备
流量Q =4416.7m 3/h , 扬程H =44.0m ，查给《排水设计手11册－常用设备》选泵。
四川新达水泵厂生长的S 350-44型，电机型号为JS 2-400S 1-4 控制间的泵与靠近吊装间的泵距离墙的距离也为4.0m ，另外设4.0m 做为吊装机
械电葫芦用，共计40m 。宽度为吸水管6.5m ，泵基础的长度为2.5m ，压水管3m ，共计10m 。
7.4辅助建筑物面积及人员设计
生活辅助建筑物面积应按水厂管理体制、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、工艺流程和当地的具体情况而定。
8水厂管线
8.1给水管线
（1）原水管线 两根，采用钢管。 （2）沉淀水管线 埋地式。
（3）清水管线 （两清水池之间有联络管线，池底相同） （4）超越管线 超越滤池 8.2排水管线
排除厂内地面雨水；排除厂内生产废水；排除办公室、食堂、浴室、宿舍等的生活污水。 8.3电缆沟
集中式电缆沟方式，上做盖板，深度为1.0米，宽度为1.0米，沟底有底坡，以利积水排出。 8.4加药管线
浅沟敷设，上做盖板，为塑料管，以防止腐蚀， 8.5自用水管线
9道路及其它
31
（1）绿化植被种类： 道路两侧栽种大型乔木；其它地区以草地覆盖。 （2）植株间距： 乔木间距为2.0m 。 （3）植株规格： 高2.0米树苗。
（4）植被数量或面积： 乔木数量；草地面积。 9.3照明 主要道路两侧安置路灯。 9.4围墙 240mm。
10水厂总体布置
10.1水厂的平面布置
水厂的平面布置应考虑以下几点要求：
（1（2（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。此外，有时也需要设置必要的超越管道，以便某一构筑物停产检修时，为保证必须供应的水量采取应急措施； （4）建筑物布置应注意朝向和风向；
（5）有条件时最好把生产区和生活区分开，尽量避免非生产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。还应该考虑分期施工方便。
10.2水厂的高程布置
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，并留有空地。
32
（2）人工 80元/（人⨯天）⨯151人=12080元/天 （3）药剂费 未知 （4）机修 未知 （5）折旧 未知 （6）制水成本 ①原水费E 1?
E 1=365Qk1e/k2=
365⨯100000÷30⨯1.06
⨯0.2=19.84万元/年
1.3
式中Q ——最高日供水量；
k1——考虑水厂自用水的水量增加系数； k 2——日变化系数，取1.3；
e ——水资源费费率或原水水价。 ②动力费E 2?
E 2=1.05⨯
式中H ——工作全扬程；
Q ⨯H ⨯d ⨯k 1100000 ÷30⨯50⨯3.0⨯1.06
=1.05⨯=61.2万元/年
ηk 20.7⨯1.3
d——单价水费；
η——水泵和电动机的效率。 ③药剂费E 3？
33
E 3=
365k 1365⨯1.06
a b +ab +ab +ab +=()(?+?+?+?+)=? 1122334466
k 2⨯10⨯10
式中a 1、a 2、a 3——各种药剂的平均投加量；
b1、b 2、b 3——各种药剂的相应单价。 ④工资福利费E 4
E 4=职工每人每年的平均工资及福利费⨯职工定员
/⑤固定资产基本折旧费E 5? 和大修理费E 6？
E 5=固定资产原值⨯综合基本折旧率 E 6=固定资产原值⨯大修理费用
⑥无形资产和递延资产摊销费E 7？
E 7=无形资产和递延资产值⨯年摊销率 ⑦日常检修维护费E 8？
E 8=固定资产原值⨯检修维护费率
⑧管理费用、销售费用和其它费用E 9
E 9=(E 1+E2+E3+E4+E5+E6+E7+E8)⨯15% ⑨流动资金利息支出E 10？
E 10=流动资金总额-自有流动资金⨯流动资金借款年利率
()
⑩年经营成本E c ？
Ec =E 1+E2+E3+E4+E6+E8+E9
=19.84+61.2+? +453+? +? +?
=534.04+? (万元)
⑾年总成本YC ？
YC =E c +E5+E7+E10 ⑿单位制水成本AC ？
34
AC =
YC
式中 Q H ——工作全扬程；
式中∑Q ——全年制水量。
12设计体会
通过这次课程设计，我掌握了很多关于给水处理方面的知识，也巩固了所学
的其它理论知识，把书本上的理论知识和通过实践接触到的实际结合起来，培养了解决实际工程问题的能力；还对我们给水排水工程专业的任务及目前的形势有了更深刻的了解。
同时，我也发现了我的不足之处，那就是我的专业理论基础还不够扎实，观察不仔细，考虑问题不全面，还需要通过进一步的学习和锻炼来提高自己。
总之，这次课程设计加深了我对本专业的了解，更加增添了我对本专业的信心。一句话，给排水前途无量。
参考文献
1严煦世，范瑾初.
2室外给水设计规范（GBJ13--86）
3给水排水设计手册（第3、14册）. 北京：中国建筑工业出版社，1986 4. 崔玉川. 给水厂处理设施设计计算. 北京：化学工业出版设，2003 5城市给水工程规划规范(GB50282--98)
6生活饮用水水源水质标准(CJ/T3020--93) 7沈杰. 工程估价. 南京：东南大学出版社
35