水厂计算书设计

水厂计算书设计第一章 净水构筑物的设计计算1.1 设计供水量根据原始资料最高日供水量Q=119000d/m。自用水系数为1.05。设计水量Q=1250000d/m。1.2 药剂溶解池和溶液池计算1.2.1 溶液池溶液池容积W1：设计流量为Q=5208.33（m3 /h），混凝剂味硫酸亚铁，助凝剂为液态氯（亚铁氯化法）。混凝剂最大投加量为=20（mg/l）（按FeSO4计），药溶液浓度为15（按商品质量计），每天调制次数为n=2，溶液池调节容积为：W1Q/（417bn）=205208.33/（417152）8.325（m）。设计取9（m3），溶液池分三格，一格备用。每格的有效容积为9(m)，有效高度为1.5(m)，超高取0.5(m)，则每格实际尺寸为：BLH=1.5 m3m2m。1.2.2 溶解池容积W20.3 W10.392.73(m)。 （1-1）有效高度取1.0(m)，超高取0.3(m)，则溶解池实际尺寸为：BLH=11m2m1.3m=2.863m。溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流量q=W2/60t=31000/6010=5L/s （1-2）查水力计算表的投药管管径d=40mm，相应流速为v=258m/s溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。（1）投药管投药管流量q=W121000/246060=0.208L/s查水力计算表的投药管管径d=10mm，相应流速为v=1.58m/s，溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。（2）亚铁氯化的加氯量CL=u/8+(1.52)=4.5mg/L （1-3）（3）计量泵压力投加如简图：图1 计量泵投加图1- 溶解池2- 输药管3- 溶液池4- 计量泵5- 管式静态混合器1.3 混合设备1.3.1 混合设备管式静态混合器，采用2条。1.3.2 设计计算由于絮凝池进水管的流速要求v1.0m/s，故取v=1.2m/s。则每组混合器处理水量为：1.447/2=0.724。则静态混合器直径D：D=0.88m，取为900mm （1-4）水流过静态混合器的水头损失：静态混合器设3节混合元件，即n=3h=0.1184n图2 管式静态混合器1.4 絮凝设备 (折板絮凝池)设计参数：折板絮凝池第一段的流速大致为0.12-0.18m/s，絮凝时间为2.5-3.5min；第二段的流速大致为0.10-0.15m/s，絮凝时间为2.5-3.5min；第三段的流速大致为0.08-0.12m/s，絮凝时间为2.5-3.5min。折板夹角可采用90度，折板宽度b采用0.5m，折板长度为0.8-1.0m；折板絮凝池要设排泥措施。1.4.1 絮凝设计参数确定1絮凝池组数n=1，组絮凝池由2个絮凝池组成。2. 絮凝时间取10min。3. 絮凝池进口流速为0.4m/s，凝池出口流速为0.05m/s，过渡区流速为0.04m/s。1.4.2 设计计算 1. 设一组絮凝池由两个絮凝池组成， 则单池设计流量为：=0.723 2. 絮凝池所需容积及絮凝池总体尺寸确定 絮凝池所需净容积为：V=2QT=20.7231060=867.6 （1-5） 絮凝池的隔墙，折板所占容积按30%计算，则絮凝池的实际体积为1.3V=1127.88。 为了与沉淀池配合，现取折板絮凝池池长22.0m，池高为5.0m，池内平均水深为4.5m，则折板絮凝池的宽为B=1.3V/LH=10m，取B=10.00m。 3. 进水管计算 设两条进水管，其设计流量为0.732，取流速V=1.2m/s，直径D=0.88m，取为900mm （1-6） 兩条进水管承担两个絮凝池。 4. 折板翻腾絮凝部分 （1）分室分格 折板絮凝池分为5个絮凝室，每个絮凝室分为若干格。 第絮凝室：分为5格，每格净宽为1.216m(未计折板厚所占体积)，该室的水流速度为0.40m/s，则每格长为，取1.40m。 第絮凝室：分为4格，每格净宽为1.522m，该室的水流速度为0.30m/s，则每格长为，取1.60m。第絮凝室：分为3格，每格净宽为2.131m，该室的水流速度为0.20m/s，则每格长为，取1.7m。第絮凝室：分为3格，每格净宽为2.131m，该室的水流速度为0.10m/s，则每格长为，取3.50m。第絮凝室：分为2格，每格净宽为3.270m，该室的水流速度为0.05m/s，则每格长为，取4.50m。(2) 折板设计折板的通道拐弯处的过水断面面积为通道过水断面的1.2-1.5倍，按此原则对折板进行凑整计算。第室内：第一块折板上部的水深为： 第三格折板上部孔口水深与其相同 折板部分总高为：5.0-1.22-0.30=3.48m(0.3m为超高)。第二块折板下部孔口高为： 第四格折板下部孔口高与其相同则折板的总高为：5.0-1.37=3.63m。第室至第室隔墙上部孔口的水深(取孔口宽为0.80m)为：第室内：第一格折板及第三格折板下部孔口高为： 则折板部分的总高为：5.0-1.83=3.17m。 第二格折板上部的水深为： 则折板部分总高为：5.0-1.54-0.30=3.16m(0.30m为超高)。第室至第室隔墙上部孔口的水深(取孔口宽1.00m)为： 第室内：第一格折板下部孔口高为： 则折板的总高为：5.0-2.59=2.41m。第二格折板上部孔口的水深为： 则折板部分总高为：5.0-2.16-0.30=2.54m。第室至第室隔墙下部孔口高度为： 取孔口宽为1.20m，安全系数为1.2。第室内：第一格折板上的水深为： 则折板部分总高为：5.0-2.09-0.30=2.61m。第二格折板下部孔口高为： 则折板部分总高为：5.0-2.59=2.41m。第室至第室隔墙上部孔口水深为：(孔口宽为1.30m) 。第室内：折板下部孔口高为： 则折板部分的总高为：5.0-3.89=1.11m。第室到过渡区上部隔墙上孔口水深为： 表1 折板规格及数量室别lb折板块数700300256070040030277504003015150050040112000600403图3 折板尺寸示意图 5.折板絮凝池水头损失计算（1）几点说明板内的水头损失按明渠渐放渐缩计算。水流从折板一边流到另一边的流速为该室内的流速，从一室到另一室的流速为两室流速的平均值。峰宽值的确定B=2b式中：A峰宽(m) B谷宽(m) b折板宽(m) 折板夹角设板长L，根据流量不变得原则：Q=LAV1 = LBV2。 （1-7）当=90时，B= (2) 折板通道上的断面尺寸及流速的确定。表2 折板通道上的断面尺寸及流速室别每格长度(m)每格宽度(m)间距(m)面积(m2)扩大断面流速(m/s)缩小断面流速(m/s)1.401.2161.501.8240.3130.4001.9242.3041.601.5221.602.4350.2220.3002.1663.2971.702.1311.703.6230.1520.2022.2664.8293.502.1313.507.4590.0820.0984.2078.9654.503.274.5014.7150.0410.0494.34817.488（3）絮凝池流线上水头损失计算与絮凝池内水位标高的确定。第一室： 有效水深为4.70m，超高0.30m，池深为5.0m。第一室的入口处：V=0.40m/s，B=1.216m，Q=0.732 入口孔口高为：=1.2Q/BV=1.20.732/(1.2160.4)=1.806m。 入口的水头损失为：=(1.06+1.80) （1-8）其中： 第一格：渐放断面水头损失： 。渐缩断面水头损失： 。第一块折板上的板顶标高为：4.70-1.216=3.484m。第二格(第三格与之相同)渐放断面水头损失： 。渐缩断面水头损失： 。下部转弯孔口高度为1.39m，则孔口的实际流速为：V=Q/HB=0.732/(1.391.216) =0.43m/s。孔口内水头损失为：。第三格内的水位标高为：4.70-0.012-0.028-0.013-0.028-0.019=4.600m。第三块折板的板顶标高为：4.60-1.16=3.440m。第五格 第四格水头损失计算同第三格。水流经过第四块折板下面的孔口流速为0.33m/s，则孔口内水头损失为：渐放断面水头损失： 。渐缩断面水头损失： 。第五格内的水位标高为：4.600-0.028-0.013-0.019-0.013-0.028=4.499m。水流从第室流入第室时，孔内水头损失为：孔内水深1.16m，则过流孔的孔底标高为：4.499-1.16=3.339m。第絮凝室内总水头损失为：。第室：第一格：渐放断面水头损失： 。渐缩断面水头损失： 。下部转弯孔口高度为1.85m， 孔口内的实际流速为：V =Q/HB=0.732/(1.851.522) =0.25m/s孔口内水头损失为：。第三格内的水位标高为：4.499-0.038=4.461m。第二格渐放断面水头损失： 。渐缩断面水头损失： 。该格内的水位标高为：4.461-(0.005+0.013) 2-0.011=4.414m。水流从第二格流入第三格的折板上水深为1.54m，则该格折板板顶标高为：4.414-1.54=2.874m。 第三格水头损失计算同第二格；第三块折板下孔口高度及水头损失均同第一块折板。 第四格渐放断面水头损失： 。渐缩断面水头损失： 。第四格内的水位标高为：4.414-(0.005+0.013) 2-0.011=4.367m。第絮凝室的总水头损失：4.461-4.367=0.094m。第室： 从第室流入第室的孔口在上面，其孔口高度为1.296m。 孔口内水头损失为：。 孔口底标高为：4.367-1.296=3.071m。 第一格：第一格内水位标高为：4.367-0.012=4.355m。渐放断面水头损失： 。渐缩断面水头损失： 。水流流过第一块折板下面的孔口高度为2.590m。孔口内流速为：V=Q/BH=0.732/（2.592.131）=0.167m/s。则孔口内水头损失为：。 第二格渐放断面水头损失： 。渐缩断面水头损失： 。第二格内水位标高为：4.355-0.0012-0.0020-0.0049-0.0016-0.0030=4.342m。第二块折板上的水深为2.16m ，则折板顶标高为：4.342-2.16=2.182m。 第三格 渐放、渐缩断面的水头损失同第一格，分别为0.012及0.020m。 水流从第室流至第室的孔高为2.16m。孔内流速为：V=Q/BH=0.732/（2.161.50）=0.10m/s。 孔口水头损失为：。 第室的水头损失为：4.355-4.342+0.0012+0.0020=0.0162m。第室： 第一格渐放断面水头损失： 。渐缩断面水头损失： 。该格内水位标高为：4.342-0.0012-0.0020-0.0018-0.0003-0.0006=4.336m。第一块折板上的水深为2.16m ，则折板顶标高为：4.336-2.16=2.176m。 第二格渐放断面水头损失： 。渐缩断面水头损失： 。水流流过第二块折板下面的孔口高度为2.590m，孔口内流速为：V=Q/BH=0.732/（2.592.131）=0.083m/s则孔口内水头损失为：。 第三格渐放、渐缩断面的水头损失同第二格，分别为0.0003及0.0006m。水位标高：4.336-2（0.0003+0.0006）-0.0012=4.333m。总水头损失：4.336-4.333=0.003m。 水流从第室流至第室的孔高为3.32m，则孔口底标高为：4.333-3.32=1.013m。第室： 第一格渐放断面水头损失： 。渐缩断面水头损失： 。该格内水位标高为：4.333-0.00003-0.0001=4.332m。水流从第一格经折板下孔口流入第二格，折板下的孔口高为3.89m，则孔口的实际流速为：V=Q/BH=0.732/（2.03.89）=0.042m/s。则孔口内水头损失为：。 第二格渐放断面水头损失： 。渐缩断面水头损失： 。第二格内水位标高：4.332-（0.00003+0.0001）2-0.0003=4.331m。水流从第室流入过渡区上部孔口高为4.32m，则孔口内的实际流速为：V=Q/BH=0.324/（4.323.27）=0.038m/s孔口内水头损失为：。过渡室水位标高为：4.331-0.0003=4.330m。絮凝池总水头损失为：。6. G、GT值校核R=1000，=0.0179 g/cms（0）=0.0167 g/cms（2）=0.0007 g/cms（36）絮凝体总体积为：V=630折板所占体积为：=0.70.30.02560+0.70.40.03027+0.750.400.0315+1.50.50.04011+2.00.60.0403=1.32 折板絮凝池的有效体积为：V0=630-1.32=628.68 折板絮凝池的实际停留时间：T= V0/Q=628.68/（0.73260）=14.34min=860.40s） （1-9） ）GT值在（-）之间，满足要求。1.4.3 絮凝池布置图图4 折板絮凝池平面图1.5 沉淀设备（平流沉淀池）1.5.1 设计要点（1） 混凝沉淀时，出水浊度一般低于10度，特殊情况下不超过15度。（2） 池数或分格数一般不少于2个。（3） 池内平均水平流速，混凝沉淀一般为1025mm/s。（4） 沉淀时间应根据原水水质和沉淀后的水质要求，一般采用1.03.0h。当处理低温、低浊度水时或高浊度水时，沉淀时间应适当增长。（5） 有效水深一般为3.03.5m，超高一般为0.30.5m。（6） 池的长宽比应不少于4：1，每格宽度或导流墙间距一般采用38m ，最大为15m。（7） 池的长深比应不小于10：1，采用吸泥机排泥时，池底为平坡。（8） 池子进水端用穿孔花墙配水时，在沉泥面以上0.30.5m处至池底部分的花墙不设孔眼。（9） 泄空时间一般不超过6h。（10） 沉淀池的水力条件用弗劳德数Fr复核控制，一般Fr控制在之间。1.5.2 设计计算 设计参数：沉淀池个数采用n=2，沉淀时间T=1h，池内平均水平流速V=20mm/s。1. 设计用水量Q Q=125000/d=5208/h2. 池体尺寸单池容积W W=QT/n=52081/2=2604。池长L L=3.6VT=3.6201=72m 采用80m。 池宽B 池的有效水深采用H=3m，则池宽B=W/LH=2604/803=10.85m 采用11m。 沉淀池尺寸为：LBH=80m11m3m L/B=80/11=7.274 符合要求。L/H=80/3=26.6710 符合要求。 3.进水穿孔墙（1） 沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长11m，墙高3.3m（有效水深3m，用机械刮泥装置排泥，其积泥厚度0.10m，超高0.20m）。（2） 穿孔墙孔洞总面积A孔洞处流速采V0=0.5m/s，则A=Q/3600nV0=5208/(360020.5)=1.30。（3） 孔洞个数N孔洞形状采用矩形，尺寸为16cm14cm，则N=A/A1=1.30/(0.160.14)=58.04个，取60个。（4） 孔洞布置 孔洞布置成6排，每排孔眼数为60/6=10个。 水平方向孔洞间距取600mm，则每排10个孔洞时，其所占的宽度为：10160+10600=7600mm。剩余宽度：B-7600=11000-7600=3400mm 均分在个灰缝中。 垂直方向孔洞净距取250mm，最上一排孔眼的淹没水深为250mm，则孔眼的分布高度为：H0=250+6140+6250=2590mm2600mm。4.沉淀池水力条件复核（1） 水力半径R R=W/=BH/B+2H=113/11+23=1.94m（2） 弗劳德数Fr Fr=V2/Rg=0.0202/1.949.81=2.1010-5 在规定范围内，符合要求。 5.出水渠设计 （1） 采用薄壁三角堰出水，堰口应保证水平，渠道断面采用矩形。（2） 出水堰的总长度l=Q/q 式中： l出水堰的总长，m q出水堰的堰上负荷， /(.d)，一般不大于500/(.d)设计时采用280/(.d)则l=Q/q=28000/280=100m出水堰设计5条，每条出水堰长为10m，双侧集水汇入出水总渠，出水支渠宽采用0.40m。 （3） 出水渠宽度采用0.80m，则渠内水深跌水高度0.05m，则出水渠深度为0.60m。 6. 排泥措施为取得较好的排泥效果，可采用机械吸泥，在池子两边设置运行轨道，吸泥随即进入排泥管，排入指定位置。 采用机械吸泥，可不设存泥区，池底为平坡，充分利用沉淀池容积，一般不需要放空定期放空清洗，减少劳动强度。 沉淀池放空管，直径应按下式计算： （1-10）采用DN350mm。 式中：H0池内平均水深 t放空时间(s)，此处按3h计 7. 排泥设备的选择采用SXH型虹吸式吸泥机，跨度16m，宽度2.2m，高度1.6m，车速1米/分，虹吸管12跟，驱动机构形式为两边同步。 8. 缓冲区的设计 絮凝池与沉淀池一体合建时，中间设有缓冲配水渠，使其进水更为均匀，配水区长与沉淀池宽保持一致为16m，底部与沉淀池底部齐平，宽为0.5m。 9. 出水管 采用流速为1.20m/s。 ，采用DN900mm。1.5.3 沉淀池布置图 图5 平流沉淀池平面图1.6 过滤设备 (V型滤池)1.6.1 设计要点（1） 滤速可达720m/h，一般为12.515.0m/h。（2） 采用单层加厚均粒滤料，粒径一般为0.951.35mm，允许夸大到0.702.00mm，不均匀系数1.21.6或1.8之间。（3） 对于滤速在720m/h之间的滤池，其滤层厚度在0.951.5之间选用，对于更高的滤速还可相应增加。（4） 底部采用带长柄滤头底板的排水系统，不设砾石承托层。（5） 反冲洗一般采用气冲，气水同时反冲和水冲三个过程，大大节省反冲洗水量和电耗，气冲强度为1316 L/s，清水冲洗强度为3.64.1 L/s，表面扫洗用原水，一般为1.42.2 L/s。（6） 整个滤料层在深度方向的粒径分布基本均匀，在反冲洗过程中滤料层不膨胀，不发生水力分级现象，保证深层截污，滤层含污能力高。（7） 滤层以上的水深一般大于1.2m，反冲洗时水位下降到排水槽顶，水深只有0.5m。（8） V型进水槽和排水槽分设于滤池的两侧，池子可沿着长的方向发展，布水均匀V 型滤池是恒水位过滤，池内的超声波水位自动控制可调节出水清水阀，阀门可根据池内水位的高、低，自动调节开启程度，以保证池内的水位恒定。V 型滤池所选用的滤料的铺装厚度较大（约1.40m），粒径也较粗（0.951.35mm）的石英砂均质滤料。当反冲洗滤层时，滤料呈微膨胀状态，不易跑砂。V 型滤池的另一特点是单池面积较大，过滤周期长，水质好，节省反冲洗水量。单池面积普遍设计为7090，甚至可达100以上。由于滤料层较厚，载污量大，滤后水的出水浊度普遍小于0.5NTU。V 型滤池的冲洗一般采用的工艺为气洗气水同时冲洗水冲洗+表面扫洗。1.6.2 设计参数确定设计水量 Q=125000/d。滤速V=10m/h。表3 其他冲洗参数冲洗强度(L/S. )冲洗时间(min)第一步(气冲)153第二步(气水同时冲洗)空气 15水 44第三步(水冲)55总冲洗时间12min=0.2h。冲洗周期T=48h。反冲横扫强度1.8L/(s)，一般为 1.42.0 L/(s)。1.6.3 设计计算(1)池体设计 滤池工作时间tt=24t24/T=240.224/28=240.1=23.9(h)(式中未考虑排放滤水)。 滤池面积F滤池总面积F=Q/Vt=125000/1023.9=523.0。 滤池的分格为节省占地，选双格V 型滤池，池底板用混凝土，查表得单格宽=3.0m，长=10.5m，单格面积70，共分4 座，左右对称布置，每座面积f=139.5，总面积558.0。 校核强制滤速VV=NV/(N1)=410/4-1=13.3m/h 滤池高度的确定滤池超高=0.30m滤池口水深=1.50m滤层厚度=1.40m(0.951.50m)滤板厚=0.15m滤板下布水区高度=0.90m(0.700.90m)则滤池总高度=0.90+0.15+1.40+1.50+0.30=4.25m 水封井的设计滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径0.951.35 ，不均匀系数1.201.60均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算 （1-11）式中：水流通过清洁滤料层的水头损失，cm；V水的运动黏度， /s， 20时为0.0101 /s；g重力加速度， 981 /s2；滤料孔隙率，取0.50；与滤料体积相同的球体直径，cm，取=0.141cm；滤层厚度， =140 cmv滤速，cm/s=10m/h=0.28 cm/s；滤料粒径球度系数，天然砂粒为0.750.8，取0.75；=当滤速为810m/h 时，清洁滤料层的水头损失一般为3040，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=0.20m，忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时，水头损失为：=0.30+0.20=0.50m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1.50m1.50m，堰底板比滤池底板低0.30m。水封井出水堰总高： =0.3+=0.30+0.90+0.15+1.40=2.75m因为每座滤料过滤水量：=vf=1063=630 =0.175 所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84b （1-12）计算得： =则反冲洗完毕时，滤池液面比滤料层高0.16+0.50=0.66m。 (2)反冲洗管渠系统设计参数：长柄滤头配水配气系统，水洗时滤料不膨胀。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0.10m 厚混凝土层，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0.700.90，其中冲洗时形成的气垫层厚度为0.100.15m。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4964 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1-1.5m/s。反冲洗用水量的计算：反冲洗用水流量按水洗强度最小时计算.单独水洗时反冲洗强度最大，为5L/(s)=f=5139.5=697.5 L/s=0.698 /s=2512.8/hV 型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量 = f=0.0018139.5=0.25/s 反冲洗配水系统的断面计算1配水干管进口流速为1.50m/s 左右，配水干管的截面积= /=0.698/1.50=0.46反冲洗配水干管用钢管DN600，流速v=1.11m/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。2配水支管流速或孔口流速为1.0-1.5m/s 左右，取v 水支=1.0 m /s。则配水支管(渠)的截面积= /=0.698/1.0=0.698 此即配水方孔总面积.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0.70m，每个孔口面积：=0.698/30=0.0223 每个孔口尺寸取0.15m0.15m3反冲洗用气量的计算：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)。=f=15139.5=2092.5 L/s=2.092 /s4配气系统的断面计算.配水干管(渠)进口流速应为5.0m/s 左右，则配水干管的截面积= /=2.092/5.0=0.418反冲洗配气干管用钢管，DN500，流速4.82m/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40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：= /=2.092/10=0.2092每个布气小孔面积：= /30=0.2092/30=0.00697 孔口直径： = （1-13）每孔配气量：=/30=2.092/30=0.0697 /s =251.4 /h5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，亦即气水同时反冲洗时要求气水分配渠端面面积最大。因此，气水分配渠的断面设计按气水同时反冲洗的情况设计。气水同时反冲洗时反冲洗水的流量：=f=4139.5=558 L/s0.56 /s气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量：=f=15139.5=2092.5 L/s2.09 /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。= /+ /=0.56/1.11+2.09/4.82=0.50+0.43=0.93(3)滤池管渠的布置：1）反冲洗管渠气水分配渠气水分配渠起端宽0.40m，高取1.0m，末端宽取0.40m，高取0.70m，则起端截面积0.40，末端截面积0.28，两侧沿程各布置15个配水小孔和15个布水方孔，孔间距0.70m，共30个配气小孔和30个配水方孔，气水分配渠末端所需最小截面积0.39/40=0.013末端截面积0.28，满足要求。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：=+0.501.00=0.90+0.15+1.40+0.501.00=1.95m式中同前池体设计部分滤池高度确定的内容，1.00m为气水分配渠起端高度。排水集水槽末端高：=+0.500.70=0.90+0.15+1.40+0.500.70=2.25m式中，同前池体设计部分滤池高度确定的内容，0.70m为气水分配渠末端高度。底坡I=(2.251.95)/L=0.30/10.50=0.029。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0.30m，则槽内水位高=1.65 米，槽宽=0.40m湿周X=b+2h=0.40+21.65=3.70 水流断面： = bh=0.401.65=0.66水力半径：R= /X=0.66/3.70=0.18m水流速度：v=4.18m/s过流能力=v=0.664.18=2.76 /s实际过水量：=+=0.315+0.11=0.425 /s过流能力。2）进水管渠.进水总渠四座滤池分为独立的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计，流速0.81.2m/s，则强制过滤流量=(125000/3)2=83333 /d =0.965 /s进水总渠水流端面积=/v=0.965/1.0=0.965 进水总渠宽1.20 m，水面高0.80m。每座滤池的进水孔：每座滤池由进水侧壁开三个进水孔，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=0.8A 计算，其总面积按滤池强制过滤水量计，孔口两侧水位差取0.10m，则孔口总面积=/（0.8A）=0.965/0.8A中间面积按表面扫水量设计=(/)=0.89(0.25/0.965)=0.23孔口宽=0.4m，高=0.6m。两侧孔口设闸门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面孔：=()/2=(0.890.23)/20.33孔口宽=0.40m，高=0.80m。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得/（1.84）0.965/（1.845） 0.13m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0.50m，渠高1.50m，渠总长等与滤池总宽，则渠长6.0m。当渠内水深=0.1m 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/2）则/（2）0.965/（210.5）0.965m/s满足滤池近水管渠流速0.81.2m/s。配水渠过水能力校核配水渠的水力半径：= /(2+)=10. 5/(210.5)=0.2m配水渠的水力坡降渠内水面降落量=/2=0.0016/2=0.003m因为配水渠最高水位：+=1.00+0.003=1.003m 渠高1.5m。所以配水渠的过水能力满足要求.3）V 形槽的设计：V 形槽槽底设表扫水出水孔直径取d=0.025m，间隔0.15m，每槽共计70 个，则单侧V 形槽表扫水出水孔出水总面积=(3.140.0252/4)700.03。表扫水出水孔低于排水集水槽堰顶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=0.8A，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： =/（20.8）2/2g=0.25/（20.80.03）2/（29.8）=0.27m反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q求得式中b为集水槽长，b=10.50mQ 为单格滤池反冲洗流量=/2=0.425/2=0.213/s则 /（1.84）0.213/（1.8410.50）0.05mV 形槽倾角45，垂直高度1m，壁厚0.05m。反冲洗时V 形槽顶高出滤池内液面的高度为：10.15=1-0.15-0.05=0.80m反冲洗时V 形槽顶高出槽内液面的高度为：10.15=10.150.050.27=0.53m 4）清水渠 清水渠渠宽取为4m，渠中水流速度取1m/s，则渠内水深为0.432/41=0.108m，尺寸为BH=4.0m1.0m。（4）冲洗水的供给本设计选用冲洗水泵供水冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失反冲洗配水干管用钢管DN600，管内流速1.11m/s，i=2.54布置管长总计100m=il=0.00254100=0.25m=0.2=0.20.25=0.05m则冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失 =+=0.25+0.05=0.30m清水区最低水位与排水槽堰顶的高度差H0=5m.滤池配水系统的水头损失1）气水分配干渠的水头损失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：=0.25 /s，则气水分配渠内水面高为：=/()=0.25/（1.330.40）=0.47m水力半径： =/(2+)=0.400.47/(20.47+0.40)=0.14m水力坡度： =0.00410.5=0.042m2） 气水分配干渠底部配水方孔水头损失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=0.8A计算，其中：Q 为，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0.30 ，则/0.82/2g0.56/（0.80.30）2/（29.8）0.055m3）反冲洗经过滤头的水头损失=0.20m。4）气水同时通过滤头时增加的水头损失气水同时反冲洗时，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：=/1.25f=0.56/（0.012563）=0.32m/s通过滤头时增加的水头损失：=9810n(0.010.01V+0.12V2)=9810n(0.010.010.32+0.120.322)=702Pa0.070mH20则滤池配水系统的水头损失=+=0.042+0.055+0.20+0.070=0.367m砂滤层水头损失滤料为石英砂，容重r1=2.65 吨/，水的容重r=1 吨/，石英砂滤料膨胀前的孔隙率=0.50，滤料层膨胀前的厚度H3=1.40m，则滤料层水头损失：=(r1/ro1)(1mo)H3=1.16m富余水头 取1.50m.则反冲洗水水泵的最小扬程为：=+=5.0+0.30+0.37+1.16+1.5=8.33m选三台14SH-28A型离心泵，转速为1470转/分，扬程1610m，泵轴功率为50.849.0KW，配电动机功率为75KW，效率7078%，叶轮直径270mm，两用一备，远期建设时增设一台。（5）反洗空气的供给： 长柄滤头的气压损失：气水同时反冲洗时反冲洗用空气流量2.092/s，长柄滤头采用网状布置，约55 个/，则每座滤池共计安装长柄滤头：n55633465 个。每个滤头的通气量2.0921000/34650.27L/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：3000Pa=3KPa 气水分配渠配齐小孔的其压损失反冲洗时空气通过配气小孔的流速：/0.0697/0.0069710 m/s压力损失按孔口出流方式：计算式中：孔口流量系数。=0.6A 孔口面积，P压力损失，mm水柱g重力加速度，g=9.8 /sQ气体流量，/hr水的形对密度，r=1则气水分配渠配气小孔的压力损失： =251.22/(2360020.620.0069729.8)=14mmH2O=0.14Kpa 配气管道的总压力损失：1气管道的沿程压力损失反冲洗空气流量0.945 /s，配气干管用DN500 钢管，流速4.82 m /s，满足配气干管，流速为5m/s 左右的条件，反冲洗空气管总长100m，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：=(1.5+)9.8式中：空气压力.Kpa长柄滤头距反冲洗水面的高度，m， =1.5m则反冲洗时空气管内的气体压力.=(1.5+)9.8=(1.5+1.5)9.8=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，=9.8100/1000=0.98KPa2配气管道的局部压力损失=0.2=0.20.98=0.196 KPa配气管道的总压损失 =+=0.98+0.20=1.18 KPa 气水冲洗室中的冲洗水压：=()9.81=(8.330.300.0420.055-5.0)9.81=28.77 KPa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，此时要求鼓风机的静压为：=+ 式中：输出管道的压力总损失，KPa配气系统的压力损失， KPa.本设计=+气水冲洗室中的冲洗水水压， KPa富余压力，4.9KPa所以，鼓风机的静压力为： =+=1.18+3.00+28.77+4.9=37.85 KPa。 设备选型：选用两台D3646-60/5000型罗茨鼓风机，静压为5000mmH2O，配套电机型号为JO292-4，功率为75KW，LB-1890mm820mm，一用一备。滤池布置图如图：图6 V滤池平面图(6)反冲洗泵房设计计算1）水泵性能参数及机组尺寸初选三台14sh28A型离心泵，Q=240-350 L/s，H=10-16m，泵轴功率为49-50.8KW，转速为1470转/分，=70-78%，Hs=3.5m，电机型号为JO2924，功率75KW，重量625Kg，泵重790Kg。由于14sh28A型水泵带底座，基础尺寸可按下式确定：基础长度L=底座长度L1+（0.15-0.20）m基础宽度B=底座螺孔间距（在宽度方向上）b1+（0.15-0.20）mL1=1910mm，b1=870mm则14sh28A型水泵基础平面尺寸为：L=2110mm，B=1070mm基础深度H可按下式计算： W=（625+790）9.81=13881N 则=0.78m则基础尺寸为LBH=2110mm1070mm780mm。2） 管道和管路附件 吸水管吸水管流量为0.315，查水力计算表，选用DN600钢管，V=1.07m/s，i=2.39。 压水管压水管流量为0.315，查水力计算表，选用DN450钢管，V=1.91m/s，i=10.7。 反冲洗干管反冲洗干管管径为DN450，管长50m，V=1.91m/s，i=10.7。 反冲洗支管反冲洗支管管径为DN450，由冲洗干管至气水分配渠之间支管长度为3.50m，V=1.91m/s，i=10.7。3） 泵房平面尺寸 水泵基础之间间距