工程设计水质工程学课程设计概述

水质工程学课程设计

同窗姓名:

学号:

班级:

指点老师：

20xx年6月

项目

1义务指点0

1.1课程设计教学目的及基本要求0

1.2设计内容0

1.3设计材料1

1.3.1水源和水质1

1.3.2城市规划与供水规模1

1.3.3供水水质及水压1

1.3.4气候1

2总体设计2

2.1净水工艺流程的确定2

2.2处理构筑物及设备型式选择2

2.2.1药剂溶解池2

2.2.2混合设备3

2.2.3絮凝池4

2.2.4沉淀池5

2.2.5滤池6

2.2.6消毒方法8

3混凝沉淀9

3.1混凝剂投配设备的设计9

3.1.1溶液池10

3.1.2溶解池11

3.1.3投药管12

3.2混合设备的设计12

3.2.1设计流量13

3.2.2设计流速13

3.3.3混合单元数13

3.2.4混合工夫14

3.2.5水头损失14

3.2.6校核GT值14

3.3折板絮凝池的设计14

3.3.1设计水量14

3.3.2设计计算14

3.3.3折板絮凝池布置21

4斜管沉淀池设计计算22

4.1设计流量22

4.2立体尺寸计算22

4.2.1沉淀池清水区面积22

4.2.2沉淀池长度及宽度22

4.2.3沉淀池总高度23

4.3进出水系统23

4.3.1沉淀池进水设计23

4.3.2沉淀池出水设计24

4.3.3沉淀池斜管选择25

4.3.4沉淀池排泥系统设计25

4.3.5斜管沉淀池布置26

4.4.6核算26

5V型滤池27

5.1立体尺寸计算27

5.2进水系统29

5.2.1进水总渠29

5.2.2气动隔膜阀口的阀口面积29

5.2.3进水堰堰下水头30

5.2.4V型进水槽30

5.2.5V型槽扫洗小孔31

5.3反冲洗系统32

5.3.1气水安排渠32

5.3.2配水方孔面积和间距32

5.3.3布气圆孔的间距和面积33

5.3.4空气反冲洗时所需空气流量33

5.3.5底部配水系统34

5.4过滤系统34

5.5排水系统35

5.5.1排水渠终点水深35

5.5.2排水渠起端水深35

5.6滤池总高度36

6消毒处理37

6.1消毒方法的选择一一液氯消毒37

6.2加氯量计算38

6.3加氯设备的选择38

6.3.1自动加氯机选择38

6.3.2氯瓶38

6.3.3加氯把握39

6.4加氯间和氯库39

6.5加氯间的布置留意事项39

7其他设计40

7.1清水池的设计40

7.1.1立体尺寸计算40

7.1.2管道系统41

7.1.3清水池布置43

7.2吸水井的设计44

7.3二泵房的设计44

7.3.1泵的选型44

7.3.2泵房立体布置45

8水厂总体布置46

8.1厂址的选择46

8.2水厂立体布置46

8.2.1消费区的布置47

8.2.2生活区的布置47

8.2.3道路和绿化48

8.2.4水厂管线布置48

8.2.5水厂立体布置表示图49

8.3高程布置50

8.3.1处理构筑物水头损失50

8.3.2构筑物之间的水头损失50

8.7.3高程计算52

参考材料：53

1义务指点

1.1课程设计教学目的及基本要求

经过课程设计，使同先生疏并把握给水厂的设计内容、设计原理、

方法和步骤，学会根据设计材料正确计算，正确地选定设计方案，具

备设计城镇水厂的初步力量。

要求同窗对水厂总体布置的设计思想，从工艺流程、操作联系、消

费管理以及物料运输等各方面考虑，而进行合理的布置设计。

把握设计阐明书、计算书的编写内容和编制方法，并绘制工程图纸。

1.2设计内容

①处理工艺流程的确定；

②正确计算供水量；

③水处理构筑物型式的比较与选择，拟定各构筑物的设计流量;

构筑物的设计计算并绘草图；

④确定混凝剂种类、投加量及投加方式、投加设备；

⑤选择消毒剂种类、投加量及投加方式、投加设备；

⑥确定水厂其它建、构筑物尺寸；

⑦进行水厂立体及高程布置；

⑧绘制本设计指定的技术图纸；

⑨完成设计计算、阐明书

1.3设计材料

1.3.1水源和水质

①水源：河水

②水质：水质符合《地面水环境质量标准》二级标准

1.3.2城市规划与供水规模

规划到2020年，城市人口规模为5万人，日工业产值300万元，万

元产值耗水量120m7万元，综合生活用水量标准230L/人•d（最高

日），未预见及管网漏失量20%Q最高日计。

据省方案委员会批文及近远期需水量猜测，确定本工程供水规模为6

万m'7do

1.3.3供水水质及水压

水厂出厂水质一致按现行国家生活饮用水卫生标准考虑。

水厂出厂水压为0.4MPa,以满足接管点处服务水头0.28MPa。

1.3.4气候

该市属亚寒带季风潮湿气候，特征为：气候温存，雨水充分，

光照充分，四季分明，冬夏长，春秋短，无霜期长，全年主导风向

为北风，6〜8月多为南风。

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—02),原水水质符合地

面水III类水质标准，除浊度、菌落总数、大肠菌数偏高外，其他参

数均符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749—2006)的规定。

水厂以地表水作为水源，工艺流程如图1所示。

混凝剂消毒剂

原水凝二合絮凝沉淀池、滤池清水池，二级泵房卜•用户

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

①为便于投加药剂，溶解池高程普通以在地立体以下为宜，池

顶高出地面0.20m左右，。

②溶解池的底坡不小于0.02m,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。

③溶液池普通接受钢筋混凝土池体，内壁需进行防腐处理。

④投加量较小时，也可在溶液池上部设置淋浴斗以代替溶药池,

运用时将药剂置于淋浴斗中，经水力冲溶后的药剂溶液流入溶液池。

⑤投药设备接受计量泵投加的方式。接受计量泵，不必另备计

量设备，泵上有计量标志，可经过转变计量泵行程或变频调速转变

药液投量，最合适用于混凝剂自动把握系统。

2.2.2混合设备

混合设备比较:

混合设备优点缺陷运用条件

难顺应水质和

目前已很少运

水力混合构造简约水量的变化，占

用

地面积少

备简单，管理费适用于一级泵

混合效果好，不

事，机械搅拌混房离处理构筑

水泵混合需求另建混合

合耗能大，管理物120m以内的

设备，节省动力

简单水厂

占地巨大、投资

运转水量变化适用于水量变

省、设备简约、

管式混合影响效果，水头化不大的各种

混合效果好和

损失大规模的水厂

管理便利

需耗动能，管理

混凝效果好，水适用于各种规

机械混合维护较简单，需

头损失较小模的水厂

建混合池

运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。管式混合具有占地巨大、投资省、设备简约、

混合效果好和管理便利等优点而具有较大的优越性。

2.2.3絮凝池

常用絮凝池的比较:

方式优缺陷适用条件

优点：1、絮凝效果较好

2、结构简约，施工便利

往1、水量大于30000m3/d

缺陷：1、絮凝工夫较长

复的水厂

2、水头损失较大

式2、水量变动小

隔板3、转机处絮粒易裂开

絮凝4、出水流量不易安排均匀

池优点：1、絮凝效果较好1水量大于30000m3/d

回2、水头损失较小的水厂

转3、构造简约，管理便利2、水量变动小

式缺陷：出水流量不易安排均匀3、适用于旧池改建和

扩建

优点：1、絮凝工夫较短水量变化不大的水厂

2、絮凝效果好

折板絮凝池

缺陷：1、构造较简单

2、水量变化影响絮凝效果

网格絮凝池优点：1、絮凝工夫较短水量变化不大的水厂

2、絮凝效果好单池力量以1.0-2.5万

3、构造简约m3/d为宜

缺陷：水量变化影响絮凝效果

优点：1、絮凝效果较好大小水量均适用，并适

2、水头损失较小用水量变化较大的水

机械絮凝池3、可顺应水质、水量的变r

化

缺陷：需机械设备和经常修缮

综上比较，选用折板絮凝池。相比其他絮凝池，折板絮凝池对

水质水量顺应性强，停留工夫短，絮凝效果好，，又能节省絮凝药

剂。

2.2.4沉淀池

原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已构成粗大的絮凝体，

要在沉淀池中分别出来以完成澄清的作用。

常用沉淀池的比较:

沉淀池平流式斜管式

优点1、造价较低1、沉淀效率高

2、操作管理便利，施工较简约2、池体小，占地少

3、对原水浊度顺应性较强，潜

力大，处理效果波动

4、带无机械排泥设备时，排泥

效果好

缺陷1、占地面积较大1、耗材较多，老化后尚需

2、不接受机械排泥安装时，排更换，费用较高

泥较困难2、对原水浊度顺应性较平

3、需维护机械排泥设备流池差

3、不设机械排泥安装时，

排泥较困难；机械排泥时，

维护管理较费事

运用条普通用于大中型净水厂1、可用于各种规模水厂

件2、宜用于老沉淀池的改

造，扩建和挖槽

3、适用于需保温的低温地

区

4、单池处理水量不宜过大

设计接受斜管沉淀池，沉淀效率高、占地少。相比之下，平流式沉

淀池虽然具有顺应性强、处理效果波动和排泥效果好等特点，但是,

平流式占地面积大。而且斜管沉淀池因接受斜管组件，使沉淀效率

大大进步，处理效果比平流沉淀池要好。

2.2.5滤池

常用滤池的比较:

滤池类型优点缺陷适用条件

普通快滤材料易得，价格低；阀门多，价格般用于大中水

池大阻力配水系统，单高，易损坏，需F,单池面积不

池面积较大，可接受设有全套冲洗宜大于100/n2

减速过滤，水质好设备

V型滤池接受气水反冲洗，有接受均质滤料，适用于大中型

表面横向扫洗作用，滤层较厚，滤料水厂

冲洗效果好，较粗，过滤周期

节水；配水系统普通长

接受长柄滤头冲洗

过程自动把握

虹吸滤池不需大型阀门，易于土建结构简单，适用于中型水

自动化操作，管理便池深大单池面r,单池面积不

利积小，冲洗水量宜大于

大；等速25-30m2

过滤，水质不如

变速过滤

双阀滤池材料易得，价格低，必需有全套冲适用于中型水

大阻力配水系统，单洗设备，添加构r,单池面积不

池面积可大，成虹吸的抽气宜大于

可接受减速过滤，水设备25-30m2

质好，增添两只阀门

移动罩滤造价低，不需求大型减速过滤，需移适用于大中型

池阀门设备，池深浅，动冲洗设备，罩水厂，单格面积

结构简约；自体与隔墙间密小于10m2

动连续运转，不需冲封技术要

洗设备；占地少，节求高；起始滤速

能较高，因此均匀

设计滤速不宜

过高

从实践运转状况，V型滤池来看接受气水反冲洗技术与单纯水反

冲洗方式相比，次要有以下优点：

(1)较好地衰退了滤料表层、内层泥球，具有截污力量强，滤

池过滤周期长，反冲洗水量小特点。可节省反冲洗水量40〜60%,降

低水厂自用水量，降低消费运转成本。

(2)不易产生滤料流失景象，滤层仅为微收缩，进步了滤料运用

寿命，增添了滤池补砂、换砂费用。

(3)接受粗粒、均质单层石英砂滤料，保证滤池冲洗效果和充分

利用滤料排污容量，使滤后水水质好。

根据设计材料，综合比较选用目前较广泛运用的V型滤池。

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终一道工序，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。

接受被广泛运用的氯及氯化物消毒，氯消毒的加氯过程操作简约，

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

力量较氯强而且能在管网中保持很长工夫，但是由于二氧化氯价格

昂贵，且其次要原料亚氯酸钠易爆炸，国内目前在净水处理方面运

用尚不多。

3混凝沉淀

3.1混凝剂投配设备的设计

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肯定浓度溶液投加。我国多

接受后者，接受湿投法时，混凝处理工艺流程如图1所示。

投

定

药

量

设

药剂设

备

备

溶

液

池

至沉淀池

水

配制混凝

图1湿投法混凝处理工艺流程

本应根据原水水质分析材料，用不同的药剂作混凝实验，并根据货

源供应等条件，确定合理的混凝剂种类及投药量。由于短少必要的

条件，所以参考分析相像水源有关水厂的阅历数据，药剂投加如下

表1所示。

表1水厂投加药剂参考数值

取水原水悬混凝剂混凝剂投加量(mg/L)助凝剂投

水源浮物含种类加(mg/L)

量最高最低活化硅酸

(mg/L)

河水100〜聚合氯50102

1000化铝

聚合铝，包括聚合氯化铝(PAC)和聚合硫酸铝(PAS)等，具有混

凝效果好、对人体健康有害、运用便利、货源充分和价格低廉等优

点，因此运用聚合铝作为水处理的混凝剂。取混凝剂最大投加量为

50mg/Lo

3.1.1溶液池

溶液池普通以高架式设置，以便能依托重力投加药剂。池周围应有

工作台，底部应设置放空管。必要时设溢流安装。

溶液池容积按下式计算:

aQ

uI4/s=--------

~417cn

式中明一溶液池容积，；

Q一处理水量,m：7h；

a—混凝剂最大投加量，mg/L,取50mg/L；

c一溶液浓度,5%-20%,<15%；

n一每日调制次数，取n=3。

代入数据得:

aQ50x2730

=-------=--------------=7.23m3

-417cn417x15x3

溶液池设置两个，每个容积为3.62m3,一备一用，以便交替运用,

保证连续投药。

取有效水深Hi=10m,总深H=HI+H2+H3=1.0+0.2+01=1.3m(式中

乩为爱护高，取0.2m；也为贮渣深度，取0.1m)。

溶液池外形接受矩形，尺寸为长X宽X高=4.2mX2mX1.3m。

3.1.2溶解池

(1)溶解池容积Wz=(0.2〜0.3)W1,取0.3,即

W2=0.3W.=0.3X7.23=2.17m3

(2)溶解池普通取正方形，有效水深=贝U：

面积F=W/Hi,边长a=Fi/2=l.47m；取边长为1.5m。

溶解池深度H=HI+H2+H3=1.0+0.2+0.l=L3m(式中乩为爱护高，取

0.2m；也为贮渣深度，取0.1m)。

和溶液池一样，溶解池设置2个，一用一备。

(3)溶解池的放水工夫接受t=10min,则放水流量

W；_2170

=3.62L/s

%=60t-60xl0

查水力计算表得放水管管径d°=50mm,接受塑料给水管；溶解池底部

d=100mm的排渣管一根。

4。_4x3.62x10-3

高一3.14x(50x10-3)2=1.84m/5>1.0m/5

设计流速v=2.09m/s,i=94.31%o。

(4)溶解池搅拌安装接受机械搅拌，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

吗x2x1000_7.23x2000

q=24x3600-24x3600-',

查水力计算表得投药管管径d=25mm,实践流速为0.35m/s。

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获得良好效果的最基本条件，同时

只要原水与药剂的充分混合，才能有效进步药剂运用率，从而节省

用药量，降低运转成本。

管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合

的抱负设备：具有高效混合、节省用药、设备小等特点，它是有二

个一组的混合单元件组成，在不需外动力状况下，水流经过混合器

产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达90-95%,

构造如图2所示：

图2管式静态混合器

3.2.1设计流量

Q=6.51万m7d=2713m7h=0.754m7s

3.2.2设计流速

静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.0ni/s,则管径为:

=0.98m=980

接受D=1000mm,则实践流速v=0.96m/s。

3.3.3混合单元数

2.36

N>2.36产。《3=2.41

0.960-5xla3

取N=3,则混合器的长度为:

L=l.lA©=l.lx3xl=3.3m

3.2.4混合工夫

L33

T=_=士-=3.44s

v0.96

325水头损失

h=^—^=^41x—xAT=l^-x-^^x3=0.20m

2gD042gI0-42x9.8

3.2.6校核GT值

G=

在700〜lOOOs-之间,符合设计要求。

GT=707.0X3.44=2432.08>2000

水力条件符合设计要求。

3.3折板絮凝池的设计

3.3.1设计水量

折板絮凝池设两个系列

2713

Q=-------=1356.5m3/h=0.377m3/s

2

3.3.2设计计算

折板絮凝池每个系列设计成4组。

(1)单组絮凝池有效容积

v=QX

式中，v一单组絮凝池有效面积

Q「-单组设计处理水量

T一絮凝工夫，普通接受10〜15min

设计中取T=12min,

V=1356,5xl2=67.83m3

4x60

(2)絮凝池长度

式中，L'一絮凝池长度

Hz一有效水深

B一单组池宽

设计中取H'=3.2m,B=6m,则

.67.83°—/°八

Lr=――-=3.53m,取3.6m。

3.2x6

絮凝池长度方向用隔墙分成三段，首段和中段、末段的各格格宽均

为0.6m,末段格宽为1.2m,隔墙厚为0.15m,则絮凝池总长度为：

L=3.6+5xO.15=4.35m

(3)各段分格数

与斜管沉淀池组合的絮凝池池宽为24.0m,用三道隔墙分成四

组，每组池宽：

.(24-3x0.15)

B=----------------=5.8875m

4

首段分成10格，则每格长度:

,2(5.8875-4x0.15),~

/,=--------------------------=1.06m

110

首段每格面积：

于、=0.6x1.6=0.636

经过首段单格的均匀流速:

qQ0.094

j=4j=K»6=0.148/77/5

中段分成8格，末段分成7格，则中段、末段的各格格长、面积、

均匀流速分别为：

/2=2(5.8875-3x0.15)/8=1.36m

力=0.6x1..36=0.82m2,v2=—~^=0.115m/s

20.82

12=(5.8875—6x0.15)/7=0.71m

A=1.2x0.71=0.852m2,匕=0.110m/s

30.852

(4)停留工夫计算

首段停留工夫计算：

T,=10X3.24-0.148=216,2s43.60min

中段停留工夫计算：

T2=8X3.24-0.115=222.6s^3.71min

末段停留工夫计算：

T3=7X3.24-0.110=203.6s仁3.39min

实践总停留工夫

T=T1+T2+T3=3.60+3.71+3.39=10.70min

(5)隔墙孔洞面积和布置

水流经过折板上下转弯和隔墙上过水孔洞流速，首、中、末分

别为0.3m/s、0.2m/s和0.1m/s,则水流经过各段每格隔墙上孔洞面

积为：

0094

22

fkl=-^-=0.31m,<0.3m,孔宽为1.0,则孔高为0.3m,实践

经过首段每格隔墙上孔洞流速为：

0.094…°,

V,.,=-------=0.313m/s

“0.3

n0Q4

22

fk2=-^-=0.47m,<0.5m,孔宽为1.0,则孔高为0.5m,实践

经过中段每格隔墙上孔洞流速为：

0.094,

V,,,=-------=0.188m/5

「0.5

QQ94

22

fk3=-^-=0.94m,<0.95m,孔宽为2.0,则孔高为0.48m,实

践经过末段每格隔墙上孔洞流速为：

上009匕4=0099m/5

-0.95

孔洞在隔墙上上、下交叉布置。

(6)折板布置

折板布置首段接受峰对峰，中段接受两峰对齐，末段接受平行

直板。折板间距接受0.4m。

(7)水头损失计算

①绝对折板

式中，h「-折板渐放段水头损失

vi一峰处流速，普通取0.25〜0.35m/s

V2一谷处流速,普通取0.10~0.15m/s

设计中取Vi=0.3m/s,v2=0.12m/s

0劣2IO2

h.=0.5-------:—=0.00385m

2x9.81

h2

IM2g

式中，h2一折板渐缩段水头损失

件一绝对峰的断面积

F2一绝对谷的断面积

22

设计中取R=0.56m,F2=l.06m

(0.56032

h21+0.1----------=0.00377m

[L06J2x9.81

式中，hl-转弯或孔洞的水头损失

"一阻力系数

Vo--转弯或孔洞流速，为0.204m/s

Z〃="(％+%)+X4

式中，eh一首段绝对折板总水头损失

n一折板水流收缩和放大次数，共40次

ZA=40x(0.00136+0.00082)+10(0.00848+0.0014)=0.312m

②平行折板

v2

A=0.6—

2g

式中，h--折板水头损失

v一板间流速，普通接受0.15〜0.25m/s

设计中取v=0.18m/s

Q]Q2

h=0.6———=0.00099m

2x9.81

4=虞」-

2g

式中，hi-上、下转弯或孔洞时的水头损失

Vi--转弯或穿过孔洞时的流速

设计中取Vi=0.203m/s

上转弯时：％=1.8乂些二=0.00378根

03

下转弯或孔洞时：h,.=3.0xO--=0.0042m

2x9.81

Zh=力/z+Z4

式中，2h—平行折板总水头损失

n—90°转弯次数，共24次

n「一上、下转弯处的水头损失

Z/?=24x0.0084+8(0.00378+0.0042)=0.084/77

③平行折板

式中，h一转弯水头损失

V—均匀流速，普通接受0.05〜0.lm/s

设计中v=0.lm/s

0I2

h=3x——=0.00153m

2x9.8

=nA=7x0.00156=0.01bn（n为180°转弯个数）

④折板絮凝池总水头损失

h2=绝对折板+平行折板+平行直板

=0.312+0.084+0.011=0.407m

（8）G值和GT值

①首段G值和GT值

式中，G「一首段速度梯度

P一水的密度

hi--首段水头损失

U一水的动力黏度

T一反应工夫

设计中取hl=0.312m,|.i=1.0084xlO-3Pa-5（水温t=20s℃时）,

hi=0.312m,Ti=3.6min

心后喘**"

GZ=37.8x3.6x60=8175.05

中段和末端G值和GT值分别为:

_Iph2]l()()()x().084

2―\6(%一V60xl.0084xl03x3.71

G4=19.3x3.71x60=4306.Is

1000x0.084

=7.32s"

60XI.0084X103X3.39

G3T3=7.32x3.39x60=1489,5s

②折板絮凝池总G值和GT值

_1000x0.407

G=25.07s-1

60x1.0084xl0-3x10.70

G7=25.07x10.70x60=16097As

3.3.3折板絮凝池布置

在絮凝池各段每格隔底部设200mmX200mm排泥孔，池底2.0%坡

度坡向沉淀池，管径DN200。折板絮凝池布置图3所示：

图3折板絮凝池

4斜管沉淀池设计计算

4.1设计流量

设置两个斜管沉淀池，单个沉淀池设计水量：

02713,,

。沉=y==1365.5m3/h=0.377m3/J

4.2立体尺寸计算

4.2.1沉淀池清水区面积

4=缰

q

式中，A—斜管沉淀池的表面积

q一表面负荷，普通接受9.0〜11.0m7(m2•h)

设计中取q=10m7(m2,h)

136^5=n655m2

10

4.2.2沉淀池长度及宽度

设计中取沉淀池长度L=24m,则沉淀池宽度：

3=4=136.55=569m设计中取6m。

L24

为了配水均匀，进水区布置在24m长度方向一侧，在6m的宽度中

扣除有效长度约0.5m,则净出口面积：

“(B-0.5)L

A=---

式中，A)一净出口面积

k「-斜管结构系数，取L3

4(6-0.5)X242

A=---------------=128.2m

1.03

4.2.3沉淀池总高度

//=h,+h2+h3+h4+h5

式中，H—沉淀池总高度

h「-爱护高度,普通接受0.3〜0.5m

h2—清水区高度，普通接受1.0〜1.5m

h3—斜管区高度，斜管长度为1.0m,安装倾角60。，则

h3=sin60°=0.87m

hi--配水区高度，普通不小于1.0〜1.5m

h5一排泥槽高度

设计中取hi=0.4m,h2=l.2m,h4=l.4m,h5=0.83m

H=0.4+1.2+0.87+1.4+0.83=4.7m

4.3进出水系统

4.3.1沉淀池进水设计

沉淀池进水接受穿孔花墙，孔口总面积

V

式中,A2—孔口总面积

v一孔口流速，普通取不大于0.15〜0.20m/s

设计中取v=0.18m/s

“0.377…2

A，=----=2.09m-

20.18

每个孔口的尺寸定为15cmX8cm,则孔口数为175个。进水孔地位应

在斜管以下、沉泥区以上部位。

4.3.2沉淀池出水设计

沉淀池的出水接受穿孔集水槽，出水孔流速vl=0.6m/s,则穿孔总面

积：

4V

式中，As一出水孔总面积

0.377-

A-,=------=0.63m2

0.6

设每个孔口的直径为4cm,则孔口的个数

N=&

F

式中，F--每个孔口的面积，F=-x0.042=0.001256m2

4

出就需=502个

设每条集水槽的宽度为0.4m,间距1.5m,共设10条集水槽,

每条集水槽一侧开孔数为40个，孔间距为20cm。

10条集水槽汇水至出水总渠，出水总渠宽度0.8m,深度1.0m。

出水的水头损失包括孔口损失和集水槽内损失。孔口损失

Z4

式中，Z%一孔口水头损失

J一进口阻力系数，取孑=2

Z%=2x-^—=0.037m

2x9.8

集水槽内水深取0.4m,槽内水流速度为0.38m/s,槽内水力坡

度按0.01计，槽内水头损失：

Z力2二口

式中，Eh2一集水槽内水头损失

i一水力坡度

1一集水槽长度

设计中取i=0.01,l=10m

=0.01X10=0.1

出水总水头损失：

Zh==0.037+0.1=0.137相，设计中取为0.15m

4.3.3沉淀池斜管选择

斜管长度普通为0.8〜1.0m,设计中取为1.0m；斜管管径普通为25〜

35mm,设计中取为30mm；斜管为聚丙烯材料，厚度为0.4〜0.5mm。

4.3.4沉淀池排泥系统设计

接受穿孔管进行重力排泥，每天排泥一次。穿孔管管径为200mm,管

上开孔孔径为5mm,孔间距15mm。沉淀池底部为排泥槽，共12条。

排泥槽顶宽2.0m,底宽0.5m,斜面与程度夹角约为45°,排泥槽斗

高为0.83m。

4.3.5斜管沉淀池布置

斜管沉淀池表示图如图4：

图4斜管沉淀池表示图

4.4.6核算

(1)雷诺数Re

斜管内的水流速度为:

Asin。

式中，V2一斜管内的水流速度

。一斜管安装倾角，普通接受60°〜75。

设计中取。=65°

0.377

v=------------------=0.00324m/5=0.324cmIs

2128.2xsin65°

雷诺数：

RV

RDe=——-2

v

式中，R—水力半径,R=d/4=30/4=7.5mm=0.75m

v--水的运动黏度

设计中当水温t=20℃时，水的运动黏度v=0.01cm2/s

R-『=24<5。。满足设计要求

弗劳德数Fr

Fr=—==1.39x10-4

Rg0.75x981

Fr介于0.001〜0.001之间，满足设计要求。

(3)斜管中的沉淀工夫

岭

式中，L一斜管长度

设计中取11=0.8m

AO

T=——=250s=4.2min

0.0032

介于2〜5min之间，符合设计要求。

5V型滤池

5.1立体尺寸计算

(1)设置一个V型滤池，

F=2

V

式中，F—每组滤池所需面积

Q--滤池设计流量

v一设计滤速，普通接受8〜15m/h

设计中取v=10m/h

k2713_2

F=------=271.3m

10

(2)单格滤池面积:

f-

N

式中，f一单格滤池面积

N—每组滤池分格数

设计中取N=4,则

971a

f=幺旧=67.83疗

4

普通规定V型滤池的长宽比为2:1〜4:1,滤池的长度普通不宜小于

11m；滤池中心气、水安排槽将滤池宽度分成两半，每一半的宽度不

宜超过4mo

单格滤池的实践面积：

f=BxL

式中，f'一单格滤池的实践面积

B一单格池宽

L一单格池长，普通大于11m。

设计中取长宽比为2.06:1,即取L=12m,B=5.8mo

f=5.8xl2=69.6m2

(4)正常过滤时的实践流速

Q_2713

=9.74m/h

请一4x69.6

一格冲洗时其他滤格的滤速

2713

V，，==12.99m//?

(7V-Dy-(4-l)x69.6

V”普通接受10〜I4m/h,符合设计要求。

5.2进水系统

5.2.1进水总渠

“「4=2

式中Hi一进水总渠内水深

Bi一进水总渠净宽

Vi■—进水总渠内流速，普通接受0.6〜1.Om/so

设计中取Hl=l.0m,vl=l.Om/s

0.754

瓦==0.75m

l.Oxl.O

5.2.2气动隔膜阀口的阀口面积

A=2

V2

式中A一气动隔膜阀口面积

Q一每格滤池的进水量(m3/s),Q=—;

22N

v2一经过阀门的流速(m/s),普通接受0.6~1.0m/so

设计中取v2=l.0m/s

0.754

=0.189m3/5

。2=

0.189

A==0.19m2

1.0

气动隔膜阀阀口处的水头损失

式中自一气动隔膜阀阀口处的局部阻力系数。

设计中取4=1.0

hFl.0X1.027(2X9.81)=0.051m

5.2.3进水堰堰下水头

h2=(%)2/3

mby]2g

式中hz一堰下水头(m)；

m一薄壁堰流量系数，普通接受0.42〜0.50；

b—堰宽(m)o

设计中取m=0.50,b=3m

h=(——,)2/3=0.09m

20.5x3x72x9.8

5.2.4V型进水槽

式中h3—V型进水槽内水深(m)；

Q3一进入V型进水槽的流量(m3/s)；

v3■—V型进水槽内的流速(m/s)；普通接受0.6〜1.Om/so

a—V型槽夹角，a=50°〜55°。

设计中每格滤池设两个V型进水槽，则乌吟=等=0.095-s,取

v3=0.8m/s,a=50°

2x0.062八

h3-------------=0.3o6cm

0.8xrg500

5.2.5V型槽扫洗小孔

。4=

1000

出12gH

d=，弘X1000

、7m2

式中Q」一表面扫洗流量(m7s)；

q一表面扫洗水强度【L/(s•n?)】，普通接受1,4〜2.3L/(s

,m2)；

Ai一小孔总面积(m2)；

〃一孔口流量系数；

d一小孔直径(mm)；

山一小孔数目(个)。

设计中取q2=l.8L/(s•m2),u=0.62,取每个V型槽上扫洗小孔数

目28个，贝(]m=56个

04=写黑山25根”

=---------,125=0.072m2

().62xj2x9.8x0.36

,4x0.072…

d=J-----------x1i0n0n0n=40.5mm

V3.14x56

验算小孔流速V4

至=174m/s>1.0m/s

4A,0.072

5.3反冲洗系统

5.3.1气水安排渠(按反冲洗水流量计算)

H2XB,=2

%

式中Q.3—反冲洗水流量(m3/s)；

qi一反冲洗强度[L/(s-m2)],普通接受4〜6L/(s-m2)；

v5一气水安排渠中水的流速(m/s),普通接受1.。〜1.5m/s；

乩一气水安排渠内水深(m)；

B?一气水安排渠宽度(m)。

设计中取q1=5L/(s-m2),v5=l.0m/s,B2=0.4m

69.6x5er)。,

=------=0.348m3Is

1000

0.348八空

%=-----=0.87AM

1.Ox0.4

5.3.2配水方孔面积和间距

耳=或

丫6

式中Fi一配水方孔总面积(m2)；

V6一配水方孔流速(m/s),普通接受v6=0.5m/s；

fi一单个方孔的面积(m2)；

n3一方孔个数(个)；

设计中取V6=0.5m/s,fi=0.10X0.10m2

=丝竺=070加2

10.5

需7。个

在气水安排渠两侧分别布置35个配水方孔，孔口间距0.4mo

533布气圆孔的间距和面积

布气圆孔的数目及间距和配水方孔相反，接受直径为60mm的圆孔,

其单孔面积为0.0028m2,全部圆孔的面积之和为56X

2

0.0028=0.157mo

5.3.4空气反冲洗时所需空气流量

扑气

。气=q

1000

式中，Q气一空气反冲洗时所需空气流量(m'/s)；

22

q气一空气冲洗强度[L/(s-m)],普通接受13〜17L/(s-m)0

设计中取q气=15L/(s-m2)

15x69.61.04W/s

，〈

Q1000

空气经过圆孔的流速为蔻』3m/s

5.3.5底部配水系统

①底部配水系统接受QS型长柄滤头，材质为ABS工程塑料，

数量为55只/m：滤头安装在混凝土滤板上，滤板搁置在梁上。滤头

长28.5cm；滤帽上有缝隙36条。滤板、滤梁均为钢筋混凝土预制件。

滤板制成矩形或正方形，但边长最好不要超过1.2m。滤梁的宽度为

10cm,高度和长度根据实践状况打算。

②为了确保反冲洗时滤板下面任何一点的压力均等，并使滤板

下压入的空气可以尽快构成一个气垫层，滤板与池底之间应有一个

高度适当的空间。普通来讲，滤板下面清水区的高度为0.85〜0.95m,

该高度足以使空气经过滤头的孔和缝得到充分的混合并均匀分布在

整个滤池面积之上，从而保证了滤池的正常过滤和反冲洗效果。设

计中取滤板下清水区的高度也为0.85mo

5.4过滤系统

滤池选用石英砂，粒径0.95~1.35mm,不均匀系数k80=l.0~1.3,滤

层厚度普通接受1.2〜1.5m,设计中取滤层厚度上为L2m。

滤层下水深普通接受1.2〜1.3m,设计中取滤层下水深山为

1.2m。

5.5排水系统

5.5.1排水渠终点水深

5

式中也—排水渠起端水深(m)

V7一排水渠流速(m/s),普通接受v721.5m/s

设计中取排水渠和气水安排渠等宽，即B2=0.4m,v7=l.5m/s

„0.125+0.348c”

H,=----------------=0.79m

30.4x1.5

5.5.2排水渠起端水深

式中也一排水渠起端水深(m)；

hk一排水渠临界水深(m)；

i一排水渠底坡;

1一排水渠长度(m)；

设计中取排水渠长度等于滤池长度，即排水渠底坡i=8.2%o

J(0.125+0.3487

=0.5

V-9.8x0.42

2x0.523c”0.082x112x0.082x11八”

----------+0.79--------------------------------=0.32m

0.7933

根据要求，排水槽堰顶应高出石英砂滤料0.5m,则两头渠总高为

滤板下清水区的高度+滤板厚+滤料层厚+0.5,即

0.85+0.10+1.2+0.5=2.65m。

5.6滤池总高度

H="5+”6+“7+“8+”9

式中H一滤池总高度(m)；

也一滤板下清水区的高度(m)；

山一滤层厚度(m)；

H7一滤层下水深(m)；

Hs一滤板厚度(m)；

H9一超高(m)；

设计中取H8=0.12m,H9=0.3m

H=0.85+1.2+1.2+0.10+0.3=3.65m

V型滤池的立体布置图:

AT

平面图

B

e

V型滤池表示图

6消毒处理

6.1消毒方法的选择一一液氯消毒

液氯消毒是目前国内外运用最广泛的消毒方法，其具不足氯的持续

消毒作用；价格成本较低；操作简约，投加精确；不需

求浩大设备等优点。

6.2加氯量计算

q=Qb

式中，q一每天的投氯量

Q—设计水量

b一加氯量，普通接受0.5〜1.0g/m3

设计中取Q=65100m3/d,b=l.Og/m3

q=65100xl.0=65.Mg/d

6.3加氯设备的选择

加氯设备包括自动加氯机、氯瓶和自动检测与把握安装等。

6.3.1自动加氯机选择

选用ZJ-H型转子真空加氯机2台，1用1备，每台加氯机加氯量为

05〜9kg/h。加氯机的外形尺寸为：宽X高=330mmX370mm。加氯机

安装在墙上，安装高度在地面以上1.5m,两台加氯机之间的净距为

0.8m。

6.3.2氯瓶

接受容量为500kg的氯瓶，氯瓶外形尺寸为：外径600mm,瓶高

1800mm。氯瓶自重146kg,公称压力2MPa。氯瓶接受两组，每组8

个，1组运用，1组备用，每组运用周期约为42d。

6.3.3加氯把握

根据余氯值，接受计算机进行自动把握加氯量。

6.4加氯间和氯库

加氯间是安置加氯设备的操作间，氯库是储备氯瓶的仓库。接受加

氯间与氯库合建的方式，两头用墙分隔开，但应留有供人通行的小

门。加氯间立体尺寸为：长3.0m,宽9.0m；氯库立体尺寸为：长12.0m,

宽9.0m。加氯间与氯库的立体布置如下图所示。

6.5加氯间的布置留意事项

(1)设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

在水厂的东北部。

(2)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，其地位在室边疆面以上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。

(3)为搬运氯瓶便利，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。

(4)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。

(5)在加氯间引入一根DN50的给水管，水压大于20m水柱，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

经过处理后的水进入清水池，清水池可以调整水量的变化并储存

消防用水。此外，在清水池内有利于消毒剂与水充分接触反应，进

步消毒效果。

7.1.1立体尺寸计算

(1)有效容积

清水池的有效容积，包括调整容