城市给水厂(给水排水)-课程设计

asz城市给水处理厂课程设计

基础资料

1.工程设计背景

某市位于广东省中南部，北接广州，南连深圳，是近年来珠江三角洲经济发展和城

市化进程较快的地区。近年来，由于经济的发展、城市化进程的加快和城市人民生活水

平的提高，用水的需求不断增长，原有水处理厂的生产能力已不能满足要求，对经济发

展和人民生活造成了严重影响，为缓解这一矛盾，经市政府部门研究并上报请上级主管

部门批准，决定在东江南支流南岸、东城区下桥新建一座给水处理厂。

2.设计规模

该净水厂总设计规模为(10+14)xl04m3/do征地面积约40000m2,地形图见附图。

3.基础资料及处理要求

(1)原水水质

原水水质的主要参数见表1。

序

项目单位数值序号项目单位数值

号

I浑浊度度54.213镒mg/L0.07

2细菌总数个/mL28014铜mg/L0.01

3总大肠菌群个/L920015锌mg/L<0.05

4色度色度单位2016BOD5mg/L1.96

5嗅和味-17阴离子合成剂mg/L一

6肉眼可见物微粒18溶解性总固体mg/L107

7PH7.3719氨氮mg/L3.14

8总硬度(CaCCh)mg/L4220亚硝酸盐氮mg/LO.C'55

9总碱度mg/L47.521硝酸盐氮mg/L1.15

10氯化物mg/L15.222耗氧量mg/L2.49

11硫酸盐mg/L13.323溶解氧mg/L6.97

12总铁mg/L0.7

(2)地址条件

根据岩土工程勘察报告，水厂厂区现场地表层分布较厚的素填土层，并夹杂大量的

块石，平均厚度为5米左右，最大层厚达9.4米，该土层结构松散，工程地质性质差，未

经处理不能作为构筑物的持力层，为提高地基承载力及减少构筑物的沉降变形，本工程

采用振动沉管碎石桩对填土层进行加固处理.桩体填充物为碎石，碎石粒径为2〜5CM,桩

径为400毫米，桩孔距为1M,按梅花形布置。

(3)气象条件

项目所在地属于亚热带海洋性气候，阳光充足，雨量充沛，多年平均气温22℃,绝

对最高温度38.2℃(94.7.2),绝对最低温度-0.5℃(57.2.11),年平均霜冻日3.6天，最多

10天。年平均日照时数1932小时，年平均降雨量1788.6mm,日最大降雨量

367.8mm(81.7.1),年平均相对湿度79%。

主导风向西南

(4)处理要求

出厂水水质指标满足《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的相关要求。

给水处理厂方案设计

一、水厂设计规模概况

该市位于广东省中南部，北接广州，南连深圳，是进来珠江三角洲经济发展和城市化

程度较快得地区。近年来，由于经济发展、城市化进程的加快和城市人民生活的提高,

用水的需求不断增长，原有水处理厂的生产能力已经不能满足要求，对经济发展和人

民生活造成严重影响，为缓解这一矛盾，经市政府部门研究并上报请上级主管部门批

准，决定在东江南支流南、东城区下桥新建一座给水厂。该水厂设计规模为140000

立方米/天。

工程主要分为三大部分

①取水工程

②输水工程

③净水厂工程

二、工艺设计流程

PAC氯消毒

II

原水一机械混合池一折板反应池一平流沉淀一V型滤池一清水池

三、混凝设施

(1)加药

根据原水的水质水温和pH值的情况，选用混凝剂为聚合氯化铝，投加浓度为10%。优点：净化

效率高、用药量少、出水浊度低、色度小,过滤性能好,温度适应性高，pH值使用范围宽(pH=5〜

9)。操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本较低。采用计量泵湿式投加，不需耍加助凝剂。

1.混凝剂投量计算

设计中取日处理水量。=140000加3/〃(不包含自用水)；采用精制硫酸铝，根据原水水

质，单位混凝剂投量大取〃=40.()。

当a取40.0mg/L时：

B混凝剂投量T=隹"=3x140000x1.05=5880kg/d

10001000

2.混凝剂的配制和投加

a.混凝剂投加方法

混凝剂投加方法有湿投和干投，干投应用较少，本设计采用湿投方法。

b.混凝剂调制方法

混凝剂采用湿投时，其调制方法有水力、机械搅拌方法，水力方法一般用于中、小型水

厂，机械方法可用于大、中型水厂，本设计采用机械方法调制混凝剂。

c.溶液池容积

设计中取混凝剂的浓度力=10%,每日调制次数〃=2次，混凝剂最大投加量

"=40.0mg/L,设计处理水量

Q=(14(XX)x1.05)+24=6125而"

则溶液池容积

40.0x6125

W；=aQ=29.3&r

417加-417x2x10

溶液池采用钢筋混凝土结构，单池尺寸为Lx8x”=4x3x3.1(m),高度中包括超高o.3

m,沉渣高度0.3in。

溶液池实际有效容积

W；=4x3x2,5=30/满足要求。

池旁设工作台，宽1.0〜1.5m,池底坡度为0.02。底部设置DNlOOmm放空管，采用硬聚

氯乙烯塑料管，池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿地面接入药剂稀释用给水管DN80nlm

一条，于两池分设放水阀门，按lh放满考虑。

d.溶解池容积

3

W2=0.25%=0.25x29.38=7.35m

溶解池尺寸为Lx8x”=2.1mx2.lmx2.2m,高度中含超高0.3m,底部沉渣高0.2m。为

操作方便，池顶高出地面0.8m。

溶解池实际有效容积忆=2.1x2.1x1.7=7.50加'

溶解池采用钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理，池底设0.02坡度，设

DNlOOmm排渣管，采用硬聚氯乙烯管。给水管管径DN80nm1,按lOmin放慢溶解池考虑，

管材采用硬聚氯乙烯管。

e.溶解池搅拌设备

溶解池采用机械搅拌，搅拌桨为平桨板，中心固定式，搅拌桨板安装见图1。

溶解池搅拌机示意图

搅拌设备查《给水排水快速设计手册》第一册表7-6,适宜本设计的参数列于表1中。搅

拌设备应进行防腐处理。

搅拌设备参数表表1

溶解池尺池深桨叶直桨板深HlHE搅拌机重

寸H(m)径度(mm)(mm)(mm)量

BXB(m)D(mm)L(mm)(kg)

2.1X2.11.707501200100330/200

f.投加方式

混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型。重力投加方式有泵前投加和

高位溶液池重力投加。压力投加方式有水射器投加和计量泵投加。

g.计量设备

计量设备有孔口计量、浮杯计量、定量投药箱和转子流量计。设计采用耐酸泵与转子

流量计配合投加。

计量泵每小时投加药量4=裳=弓券=2.45/7/7/1

耐酸泵型号25F-25选用二台，一用一备。

25F-25型耐酸泵参数:流量为1.98〜3.96m7h＞扬程为26.8〜24.4m、转数为

2960转/分、配套电机功率1.5k肌生产单位石家庄水泵厂。

3.加药间及药库

a.加药间

各种管线布置在管沟内：给水管采用镀锌钢管、加药管采用塑料管、排渣管为塑料管。

加药间内设两处冲洗地坪用水龙头DN25mm。为便于冲洗水集流，地坪坡度工().005,并坡

向集水坑。

b.药库

药剂按最大投加量的30d用量储存。

硫酸铝所占体积臬=」一xQx30='处x140000x1.05x30=176400必=176.4/

10001000

硫酸铝相对密度为L62,则硫酸铝所占体积为：176.4/1.62=108.89in?

药品堆放高度按2.0m计(采用吊装设备)，则所需面积为54.5m2

考虑药剂的运输、搬运和磅秤所占面积，不同药品间留有间隔等，这部分面积按药品占

有面积的30%计，则药库所需面积为

54.5X1.3=70.78m2,设计中取75m%

药库平面尺寸取：10.0X7.5m0

库内设电动单梁悬挂起重机一台，型号为DXO.5-10-20o

四.机械混凝

1.有效容积

取混合时间丁=40s,池数n=2个，则

.QT140000x1.05x40〜

Wu==-----------------------=34.03〃?3

60/724x60x60x2

机械混合池尺寸及有关参数选定，

直径：/=3.3〃？

水深：=3.3nz

池总高：H=H,+（）.45（超高）=3.75m

搅拌器外缘速度：v=3.0〃z/s（一般采用1.5~3.0mjs,设计中取3.0w/.v）

搅拌器直径：D.=-D=2A4m,设计中取2.0m

3

搅拌器宽度：B=0.1D=0.32m,设计中取0.3m

搅拌器层数：因H:DK1.2〜L3,设计中取一层

搅拌器叶数；Z=4

搅拌器距池底高度：0.5D.=1.0m

2.搅拌转速

60v60x3.0

=26.79r/min

「有一一x2.14

3.搅拌器角速度

2v2x30/

（0=——=-----=2.80rads

Do2.14

4.轴功率

取阻力系数c=0.4,搅拌器层数8=1层，搅拌器半径凡=1。m，则

1000X3.0-X4X1X1.Q-

产B*=04X

408g408x9.8

5.所需轴功率

取水的动力黏度以=1.029乂10-42.5,速度梯度G=730s-1则

1.029xUy4x29.51x60Q2二%,上卬

102

N?,满足要求。

6.电动机功率

取传动机械效率Z"〃=0-85，则

zM10.80

M=「—=-------=12.7\kW

°-85

机械混合池计算各部分尺寸示意如图所示。

五、折板反应池

单池设计水量

水厂总设计规模为140000m3/d,折板絮凝池分为两个系列，每个系列设计水量为:

(140000x1.05)-24

Q=-------------------=3062.5m3///?=0.85m3//s

(1)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

取絮凝时间7=15min,则

V=QT=30625x15=191.41m3

4x60

分三段絮凝，第一段采用相对折板，第二段采用平行折板，第三段采用平行直板

折板布置采用单通道，絮凝池与沉淀池合建。

2.取有效水深牙=3.而,单组池宽3=6.0加,则

一V191.41°”

L=----=--------=10.29m

HB3.lx6.0

将絮凝池垂直水流方向分6格，每格1.7m.沿着水流方向平行分6格，每格Im。

絮凝池长度方向用隔墙分成3段，首段和中段格宽均为1.0m,末段格宽为2.0m,隔

墙后为0.15m,则絮凝池总长度为：

£=10.29+(34-2)x0.15=11.04/7i

3.各段分格数

与平流沉淀池组合的絮凝池池宽为24.0m,用3道隔墙分成4组，

每组的流量

。=唯=02⑵?3/5

4

每组池宽为

3,=[24.()—(3x().15)]+4=5.89m

首段分成10格，则每格长度匕：

L.=2[5.89-(4x().15)卜1()=1.06机

首段每格面积

力=1.0x1.06=1.06m2

通过首段每格的平均流速

0.212

匕==0.2m/s

1.06

中段分为8格，末段分为7格，则中段、末段的各格格长、面积、平均流速分别为:

2

L2=1.61m,f2=1.61m,v2=().153m/s

Ly=0.86m,f2=1.72nr,v3=0.143m/s

4.停留时间计算

首段停留时间

7；=10x3.504-0.195=179.5s=2.99min

中段停留时间

T2=8X3.504-0.153=183.0s=3.05min

末段停留时间

7；=7x3.504-0.143=171.3s=2.86min

实际总停留时间

7=7；+7；=2.99+3.05+2.86=8.90min

5.隔墙空洞面积和布置

水流通过折板上、下转弯和隔墙上过水孔洞流速，首、中、末段分别为0.3m/s、0.2m/s

和0.lm/s,则水流通过各段每格格墙上孔洞面积为：

G_0.212_cr[2

h=0-71,n,取0.75m2,孔宽1.0m,则孔高为0.75m,

0.212

v.=--=--0-.282/力/

实际通过首段每格格墙上孔洞流速0.75

「20.2121八久2

飞丁，取1・加,孔宽1.0m,则孔高1.Im,

实际通过中段每格格墙上孔洞流速v；=0.193/zz/,

尸_0.212一…2

==2A2}n

/~0A~，取2.2m：孔宽1.5m,则孔高1.47m

"=^2T=0096m/

实际通过末段每格格墙上孔洞流速

孔洞在格墙上、下交错布置。

6.折板布置

折板布置首段采用峰对峰，中段采用两峰相齐，末段采用平行直板。折板间距采用

0.4m。

折板长度和宽度各段分别采用2.OmXO.6m、1.50mXO.6m和1.50mXO.6m。

7.水头损失计算

a.相对折板

设通道宽为1.4m,设计峰速为0.34m/s,则峰距4:

0.2785

b\==0.585加，取0.6mo

0.34x1.4

实际峰速为：匕=0285=0332一/一

10.6xl.4

谷距"：仇=4+2c=0.6+2x0.355=1.31，〃。

板宽采用500mm,夹角90°,板厚60mm。

—…)=6.9-4x0.6-5x(0.355+。.04)=

侧边峰距4:4=

22

侧边谷距:d=&+c=1.263+0.355=1.618/??

中间部分谷速v2:v2=]；131=°

侧边峰速匕':v/=O'",=o.]58m/s

1.4x1.263

侧边谷速为‘：匕'=];二=。123"?/s

水头损失计算:

中间部分:

渐放段损失:

匕，2-v'2

2=0.5x03322一0152、=0()022m

2g2x9.8

渐缩段损失:

(F\0.60.332\2

h2=1+，--------1+0.1-=0.005m

■IF2,J2gU.31J<2x9.8；

按图布置，每格设有12个渐缩和渐放，故每格水头损失:h=12X

(0.0022+0.005)=0.0864m。

侧边部分:

渐放段损失:

%f=0.5X0・⑵’=0.00025匹

2x9.8

(F11.263?A1CO2

渐缩段损失："2・1+4-1+0.1-x—=0.000625m

2g1.618,2x9.8

每格共6个渐缩和渐放,故h'=6X(0.00025+0.000625)=0.0053m。

进口及转弯损失:

共1个进口，2个上转弯,3个下转弯,上转弯处水深H4为。.7米，下转弯处水深为

H3=l.2米，进口流速取0.3m/so进口尺寸为0.9mX1.0mo

上转弯流速为：以="国=0-284〃?/$,

1

p在土曲、玄、十0.2785

下转弯流速：％=------=0.166/72/s

1.2xl.4

上转弯6取1.8,下转弯及进口取3.0,则每格进口及转弯损失之和〃〃为:

♦L8X2X江+3x3x止+3x区=02904+0・248+。.27

=0.0412m

2x9.82x9.82x9.82x9.8

总损失:

每格总损失：=〃+〃'+人"=0-0864+0.0053+0.0412=0.1329m

第一絮凝区总损失：H=2^h=2x0.1329=0.2658m

2xl.4x6.9x3.8

第一絮凝区停留时间：Z==4.39min

0.2785x60

因1000x0.2658

第一絮凝区平均G值：5==99S+

//607；-V60x1.029x1O^x4.39

b.平行折板

折板间距等于第一区的中间部分峰距即0.6米。通道宽取2.0米。布置形式如下图:

中间部分流速为：丝竺=O.232〃?/S,

2x0.6

可以.

侧边峰距b3:b3=6.9-6X0.6-7X0.04=3.02m.

□no_n355

由图可知，b3+b3+c=3.02m,故b3=、=1.3325加

2

侧边谷距b4=b31c=0.335H.3325=1.6675m.

0.2785

侧边峰速匕==0.105m/5

2.0x1.3325

0.2785

侧边谷速岭二=0.084m/s

2.0x1.6675

水头损失计算:

中间部分:

v2?322

一个90。弯头的水头损失％=b歪=0.6x黄§=0.00165〃?按图布置.，共有18个/每

格，则每格水头损失〃=18x0.00165=0.0297”.

侧边部分

渐放段损失：

仁伪上二。.50°32一O'wool,”

2g2x9.8

渐缩短损失:

1.3325?0.1052

1+0.1+x=0.00026m

1.6675,2x9.8

每格共有6个渐缩和渐放，故h'=6X(0.0001+0.00026)=0.00216m。

进口及转弯损失:

共有1个进口，3个上转弯,4个下转弯,上转弯处水深H4为0.7米,下转弯处水深为

1.2米，进口流速匕取定为0.2m/s,进口尺寸为0.8mX1.75m,上转弯处流速为

2785=o199〃Ms,下转弯处流速为:%迺=0.116m/s。上转弯5取1.8,

。5

2.0x0.72x1.2

进口及下转弯取3.0,则每格进口及转弯损失〃.为:

0.19920.116?0.12+0.2144-0,161

//=3x—+1.8x3x+3.0x4x=0.0253m

2g2g2x9.8

每格总损失为：£h=h+h+h'=0.0297+0.00216+0.0253=0.0572/n.

第二絮凝区总损失为：H2=2x^h=2x0.0572=0.1144m

2x2x69x3.8

第二絮凝区的停留时间：T2==6.28min

0.2785x60

1000x0.1144-1

平均速度梯度G值:G==54.35

260x1.029x1()7x6.28

0.2785

=2.58，%取2.6米。

0.1x1.08

水头损失:

共1个进口及5个转弯，流速采用0.lm/s,3=3.0,则单格损失为：

0I2

力=6x——x3=0.0092，〃。

2g

总水头损失为：

心=0.0092x2=0.0184根

停留时间为：

.2x2.6x6.9x3.8

4二-------------=8.16min

0.2785x60

平均G值为:

「孙1000x0.0184..

G?=I------=J--------------------------=119Q.1U

760阳丫60乂1.029又10七8.16

d.折板絮凝池总水头损失

e.各絮凝段主要指标

絮凝段絮凝时间(min)水头损失(m)G(s1)GT值

第一絮凝段4.390.2658992.61X104

第二絮凝段6.280.114454.32.05X1O4

第三絮凝段8.160.018419.110.94X101

合计18.830.398658.556.62X104

f.各絮凝区进水孔

第一絮凝区进口流速也取O.3〃7/s,则第一絮凝区进水孔所需面积为:

q0.2787

A,=—=-----=0.93/W

匕0.3

进水孔宽取0.90m,高取1.03mo

第二絮凝区进口流速匕取0.2〃z/s,则第二絮凝区进水孔所需面积为:

q0.278

A=—=-----=1.39m2

v30.2

进水孔宽取1.2m,高取1.16m。

第三絮凝区进口流速匕取0.16/s,则第三絮凝区进水孔所需面积为:

2=也=2.78加2

匕

进水孔宽取1.5m,高取1.86m。

(2)折板絮凝池布置

在絮凝池各段每格隔墙底部设200mmX200mm排泥孔，池底设2.0%坡度,坡向沉淀池,

在过渡段设排泥管，管径DN200o折板絮凝池布置如图3。

六、平流沉淀池

设计流量

取沉淀池个数〃=4,则

140000x1.05

Q==0.4256/s

24x4

(1)平面尺寸计算

1.沉淀池有效容积

取停留时间丁=15%则

V=QT=6125x1.5=9187.5m5

每个沉淀池的设计水量为

Q=(9187.5/2)x51.5=4593.75加

2.沉淀池长

取水平流速1=0.012岫,则

L=360(力7=36(X)x0.012x1.5=64.8//?

3.沉淀池宽度

取沉淀池有效水深h=3.1m,则

8=方=电石="43〃2,设计中取12m。

沉淀池长宽比

L/B=64,8/12=5,4>4t满足要求；

长深比

£///=64.8/3.1=20.9>10

4.第核沉淀池中水流的稳定性

水流断面积

。==12x3.1=40.8m2

湿周

夕=8+2力=12+2x3.1=18.2m

则水力半径

40.8

R=-=2.24/n

782

P

弗劳德数工一言=2.24x9.8-^000006‘,介于0.0001〜0.00001之间，满足要求。

(2)进水系统

1.沉淀池的进水部分设计

沉淀池的配水，采用穿孔花墙进水方式。墙长12nb墙高3.4m,有效水深3.1m。取孔

口流速匕=。1团/$,则

Q_140000xl.052

孔口总面积一厂0.1x24x60x60x2一…加

每个孔口采用矩形的半病空洞，其尺寸为0.1251nx0.126m,开孔率为

0.125X0.126/(0.125X0.126*3.1)=3.23%,则孔口数为540个。

取局部阻力系数4=2

则进口水头损失

0.12

=0.001m

2x9.8

可以看出，计算得出的进水部分水头损失非常小，为了安全，此处取为0.05m。

布水墙如下图

2.沉淀池的出水部分设计

沉淀池的出口布置要求在池宽方向上均匀集水，并尽量浮取上层澄清水，减小下层沉

淀水的卷起，目前采用的办法多为采用指形槽出水。

指形槽的个数：N=6

指形槽的中心距：=-=—=2m

aN6

指形槽中的流量：%=2=幽。0.1463/$,考虑到池子的超载系数为20%,故槽

。N6

中流量为：％=1.2%=1.2x0.14=0.168m3/s

槽宽b=O9/°4=09x0168°"=。441初,为便于施工,取〃=0.45〃?

6个集水槽，双侧进水。每根槽长：8.92m,取9.0m

沉淀池的出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形。

取溢流堰的堰上负荷q=350疝/("d),则

.Q140000xl.05,八

溢流堰的总堰长/=彳=350x2=20m

出水堰的堰口标高能通过螺栓上下调节，以适应水位变化。

取渠道宽度则

一,0.851”一

—I》修1.73x------7=0.714小

出水渠起端水深9.8x0.92

出水渠道的总深设为1.1m,跌水高度0.24m。

渠道内的水流速度

沉淀池的出水管管径初定为DNllOOmm,此时

管道内的流速

4Q4x0.851八0/

v,=---=-------丁=0.9m/s

7TD27TX\.\2

3.沉淀池放空管

取放空时间t=2h,则

放空管管径

,l（）.7BL/ta5/（）.7xl2x21Ox3.30-5八「

d=J------------=J--------------------------=0.67m

VtV2x3600

设计中取放空管管径为DN700mmo

4.排泥设备选择

沉淀池底部设泥斗，每组沉淀池设8个污泥斗，污泥斗顶宽1.25m,底宽0.45m,污

泥斗深0.4mo采用HX8-14型行车式虹吸泥机，驱动功率为0.37X2kW,行车速度为

1.Om/mino

5.沉淀池总高度

取沉淀池超高

h3=0.5m

污泥斗高度

h4-0.4m

则

H=%+hq+h=0.54-0.4+3.3=4.2m

七、悭瀚fa

主要参数如下

设计水量Q=147（）（）（）〃J/d

滤速V=8m/h,强制滤速＜20nVh

滤池冲洗条件见下表

冲洗强度（L/m2）冲洗时间（min）

第一步（气冲）153

空气M15

第二步（气-水同时冲洗）4

水5

第三步（水冲）55

总冲洗时间12min

冲洗周期T=48h

反冲横扫强度1.8L/GnH（•般为1.4〜2.017（卜疔）

滤池采用单层加厚均滤料，粒径0.96~1.35mm,不均匀系数1.2~1.6

设计计算过程如下.

（1）池体设计

2424

1.滤池工作时间〃=24-/亍=24-0.2太=24-0.1=23.9〃（未考虑排放滤水）

2.滤池面积F

厂Q147000

卜=--=------=768.83/7Z2

8x23.9

3.滤池的分格

为节省占地，选双格型滤池，池底板用混凝土，单格宽%=3.5m,长L单=14m,单格面积

49m2,分为并列2组，每组4座，一共8座，每座面积98m1总面积784nl?

4.校核强制滤速

满足三20血〃的要求。

5.滤池高度的确定

滤池超高0.3m

滤层上的水深1.5m

滤料厚度1.0m

滤板厚度0.13m

滤板下布水区高度0.9m(0.7〜0.9)

滤池总高度H=0.9+0.13+1.0+1.5+0.3=3.83m

6.水风井设计

滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径0.95〜1.35mm,不均匀系数1.2〜1.6

均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计

△H.*=180^"吁(—)'/ov

g亦叫

△“清一水流通过清洁滤料层的水头损失,cm

V—水的运动黏度，cm2/s;20℃时为0.0101cm7s;

g一重力加速度，981cm/m2

外一滤出L隙率；取0.5;

4—与滤料体积相同的球体直径，cm,根据厂家提供数据为0.1cm

%—滤层厚100cm

v一滤速，cm/s,v=11m/h=0.31cm/s;

e—滤料粒径球度系数，天然砂粒为0.75〜0.8,取0.8;

AN0.0101(l-0.5)2.1f1H八*,

△H油二1iy8n0----------------；-(--------)1n00x0.31«117.Q95。〃

9810.530.8x0.1

根据经验，滤速为8〜l()m/h时，清洁滤料层的水头损失一般为30〜40cm,计算值比

经验值低，取经验值的低限30cm为清洁滤料层的过滤水头损失，正常过滤时,通过长柄滤头

的水头损失至0.22m,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

△"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'遍料层，水封井出水堰顶标高取滤料层上表面标高

衣裳0.2m。

设计水封井平面尺寸2mx2m,堰底板比滤池底板低0.3m。

水封井出水堰总IWJ：

△“水JJ=().3+N+H?+“3=().3+0.9+0.13+1.0+0.2=2.53m

因为每座滤料过滤水量;

^.,=^=8x98=784，//h=0.22，//§

所以水封井出水堰上水白由矩形堰的流量公式Q=1.84/M"3计算得：

热封=[。电/(1.84%)下=[0.22/(1.84x2)]3»0.15m

则滤池施工完毕，除此投入运行时，清洁滤料层过滤，滤池液面比滤料层高

0.15+0.52+0.2=0.87m

⑵水反冲洗管渠系统

1.反冲洗水量。反水的计算反冲洗用水量按水洗强度最大时计，单独水冲洗时反洗强度最

大,为5L/(二・s)。

。汶=q/、=5x98=490L/S=\746/n3/h

V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量

2^.=q?./=0.0018x98=0.18W/s

水反冲洗系统的断面计算方法如下：

配水干管用钢管，DN700,流速1.27m/s。反冲'洗水由反冲洗配水干管输送至汽水分配渠，由

汽水分配渠底侧的补水方孔配水到滤池底部的布水区。反冲洗通过布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广1.5m/s左右，取V=lm/s,则配水支管的截面积

A方孔=0?水/v水土二°49/1=0.49/

此即配水方孔总面积。沿渠长方向两侧各均匀布置20个配水方孔，共40个，孔中心间距0.6,

每个孔的面积

4卜=().49/40=().0123/

每个孔口尺寸取0.ImXO.1m。反冲洗水过孔流速V=0.49/2X20X0.1X0.l=L225m/s满足要

求

2.反冲洗用气量和的计算

反冲洗用气量按气冲强度最大时的空气流量计算。这时气冲强度为15L/Q//s)。

。反气=q气/=15x98=1470L/S=1.47m2/s

3.配气系统断面积算

配气干管进口流速应为5m/s左右，则配气干管的截面积

&干=2,反/v气支=1.47/5°().294机之

反冲洗配水干管用钢管，DN250.流速9.87in/s.反冲洗用空气由反冲洗配水干管输送至气水分

配渠，由汽水分配渠两侧的不起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空口流速应为10m/s左右，则配水支管的截面积

4讥=Q反气/u支气=1.47/1°15/n2

每个布气小孔面积

久孔二&支/40=0.15/40=0.00375m2

孔口直径।

、取

4L=(4X0.00375/3.14)20.07m,70mmo

反冲洗空气过孔流速

v=0.0368/(—x0.072)=9.57m/s,满足要求

4

没孔配气量

Q/40=1.47/40=0.0368"/$=132.48//力

,"JUL

4.汽水分配渠的断面设计

对汽水分配渠断面面积要求的最不利条件发生在汽水同时反冲洗时，即汽水同时反冲洗时要

求汽水分配渠面面积最大。因此，汽水分配渠的面枳设计按汽水同时反冲洗的情况设计。

汽水同时反冲洗时反冲洗水流量

Q反气水=q水/=4X98=392L/S工0.39m2/$

汽水同时反冲洗时反冲洗用空气的量

Q反气=q气/=15x98=1470L/5=1.47m2/s

汽水分配渠的气、水流速均按相应的气、配水干管流速取值。则汽水分配渠的断面面积

A,=e,_水八，水|+Q应T八1=0.39/1.5+1.47/5=0.26+0.294工0.554

(3)滤池灌渠的布置

1.反冲洗灌渠

a.汽水分配渠

汽水分配渠起端宽度取1.2,高度1.5,末端宽度取1.2,高度1m。则起端截面积1.8m?,末

端宽度取截面积L2m2.两侧沿程布置20个配气小孔和20个布水方孔，孔间距0.6m,共40个,

汽水分配渠末端所需最小面截面积0.554/40=0.014m2,小于L2n?,满足要求

b.排水集水槽

排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m,则排水集水槽高：

H足=Hl+H2+&+0.5-1.5=0.9+0.13+1+0.5-1.5=1.03m

式中卅、,同前池体造型设计部分滤池高度确定的内容，1.5m为气水分配渠

起端高度。

排水槽末端高

“末=H}+H2+Hy+0.5-1.0=0.9+0.13+1.0+0.5-1.0=1.53m

1.0m为汽水分配渠末端高度

底坡

i=（1.93-1.43）/L=0.5/l2=0.042

c.排水集水槽排水能力校核

由矩形断面暗沟（非满洲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

水位高力排集二1.03-0.3=0.73m米，槽宽b其腺=1.2m,湿周X=b+2h=1.2+2x0.73=2.66m

水流断面

A力E^=bxh=l.2x0.73=0.876IT12

水力半径

R=A排集/X=0.876/1.86=0.329m

水流速度

v=R2/3Il/2/n=6.93m/s

过流能力

Q排集=A排集，=0.876乂6.93=6.07/s

实际过水量

。反=。反水+。表水=0.49+0.18=0.67M上

（2）进水管渠

a.进水总渠

8座滤池分成独立两组。每组进水总渠过水流量按强制过滤流量计算，流速0.81.2m/s,则

过滤流量

Q=147000/2=73500m2/J«0.85m2/s

过水断面

F=Q/v=0.608/1.2=0.5l/n2W.50m2

进水总渠宽1米，高0.5米。

b.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孑Lffl入滤池，两

叮叮当当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=0.64A廊计算。其总面积按滤池强制过滤水量计。

强制过滤水量

孔口两侧水位差取0.1m,则孔口面积

=Q,,^/(0.6472^/?)=0.284/(0.6472x9.8x1)。0.318m2

中间孔面积按表面扫水量

孔(。&/虽)=2

AWL=A20.318X(0.18/0.284)«0.2m

两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积

41=(A孔-A中孔)/2=(0.318-0.2)/2«0.06m2

孔口宽3侧孔=0.35加，高〃恻孔=0.2m

C.每座滤池内设的宽顶堰

为保证进水稳定性，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，再经过滤

池内的配水渠分配到两侧的V型槽。宽顶堰宽频顶=0.5m,宽顶堰与进水总渠平行设

置，与进水总渠侧壁相聚0.5m。堰上水头由矩形堰的流量公式。=1.841)/产3得

h空.厂[Q加/(1不4〃)『=[0.2X4/(I不4x5)『3n0.09而

d.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

型槽。

滤池配水管渠宽0.5米，高咪，渠总长等于滤池跟总宽，则渠长等“亲=3.5x2+1.2=8.2m.

当渠内水深0.5m时，末端流速(进来的浑水由分配渠中段向两侧进水孔流去，没测流量

(。强/2)

%：=Q;虽/(2篇集"配素)=0284/(2x0.5x0.6)工0.48/7:/s

满足滤池进水管渠自清流速的要求。

e.酉昧渠过水能力校核

配水渠的水力半径

人兄渠二b配条h配娱/(2h配桀+b配渠)=0.5x0.5/(2x0.6+0.5)«0.17m

配水渠的水力坡度

久二(nv第/R"3)2=(0.013X0.85/0.172/3)2<0.001

渠内水面降落量

△h槃=i少/4/2=(0.001x8.2/2)=0.004m

因为，配水渠最高水位0.5+0.004二0.504〈渠高1叫所以，配水的过水能力满足要求。

3.V型槽的设计

V型槽槽低设表扫水出水孔，直径取0.025m,间隔0.15叽取V型槽槽低高度低于表扫水出水

孔0.15m。

根据浅孔出流公式Q=0.64A/^计算。其中Q应为单格滤池的表扫水量。则侧表面扫洗时

槽内水位高出滤池反冲洗时液面

儿液=[Q表水/（2x6644表孔）了/2g=5.49/19.6才0.63〃？

反冲洗时的排水集水槽的堰上水头由矩形堰的堰流公式Q=1.84b/产得，其口为集水槽长

〃槽长=14m,Q为单格滤池反冲洗流量Q反单=Q反/2=0.85/2=0.425〃『/s

所以，

4享槽=反单/（L84份了"=[（）425/（1.84x12）『'=（）.06

V型槽倾角45°,垂直高度0.15+0.15+0.06+0.63+0.21=1.2m,取1.2m.壁厚0.05m,反

冲洗时V型槽高出滤池内液面的高度为1-0.15-0.06-0.63=0.16m.

（4）冲洗水的供给，选用冲洗水箱供水的计算

1.冲洗水箱到滤池配水系统的管路水头损失

反冲洗时干管用钢管DN700,管内流速l,26m/s,100012.70,布置管总长计60m.则

反冲洗总管的沿程水头损失

△h=il=0.0027X60=0.16m

反冲洗配水干管主要配件及局部阻力系数见表

M="/（2g）=o.63

局部阻力系数J统计表

配件名称数量/个局部阻力系数J

90°弯头44X0.68

DN700闸阀88X0.06

等径三通44X1.5

水箱出口44X0.5

湃8.35

则冲洗水塔到滤池配水系统的管路水头损失

A/?f=△/?/+△%=0.16+0.63=0.79m

2.滤池配水系统的水头损失△质

”.汽水分配干渠的水头损失按照最不利条件。即汽水同时反冲洗计算。此时渠上部是空气,

下部是反冲*先水，暗矩形暗管（非满流，"0.013）近似计算。

汽水同时反冲洗时4气水=（）.39n?/s。则汽水分配渠内水面高度

h反二Q反/（以干区水）=0.39/（1.5xl.2）=0.22m

水力半径

R反水二b气水h反水/Qh反水+%水）=616m

水力坡降

京二（nv/R,）=0.004

渠内水头损失

Ah反水二i反水1反水二0・004x14=0.0°56m

b.气水分配干渠底部配水方孔水头损失M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。由反冲洗配水系统的断面计算

部分内容可知，配水方孔的实际总面积为0.4平方米，则

金方孔=[Q反气水/664&况]2/(2g)=0.12m

c.有厂家产品样本及相关技术参数，反冲洗经过滤头的水头损失小于0.22m,

d.汽水同时反冲洗时汽水比n=15/4=3.75,长柄滤头配气系统的滤冒缝隙总面积与滤池过滤

总面积之比约1.25%,则长柄滤头中的水流速度

u桢二。后r水/(1.25%f)=0.39/(1.25%x98)=0.3〃z/s

通过滤头时增加的水头损失

2

M增=9810n(0.01-0.01v+0.12v)«655Pa=0.067mH20

则滤池配水系统的水头损失

A/z,=A/z.-木++Ah咕+A/?r=0.79+0.47+0.97+1.5=3.73〃z

3.砂滤层水头损失△勾

滤料为石英砂，密度为%=2.65”〃?3,水的密度为石英砂滤料膨胀前的孔隙率

%=0.41,滤料层膨胀前的厚度“3=而。则滤料层的水头损失

△%=(%。-1)(1一〃“)“3~0.97m

富余水头取1.5mo则反冲洗水箱高出排水槽顶高的高度

“水塔=Ahl+A/i2++A/Z4=3.73m

水塔容积按一座滤池冲水量的1.5倍计算

丫=1・5(2水水，+。工水入水)=36().9〃，3

(5)反洗空气的供给

1.长柄滤头的气压损失虑头

汽水同时反冲洗时反冲洗用空气流量1.47>/s长柄滤头采用网状布置，约55个每平方

米，每座滤池共计安装55X98个。每个滤头通气量1.47X1000/5390=0.27L/S

根据厂家提供数据，在该气体流量下的压力损失最大为

△〃注头二3000Pa=3KP。

2.汽水分配渠配气小孔的气压损失△〃气孔，反冲洗时气体通过配气小孔的流速

丫气不二(，了

A-Jb~2k|iL1/A,v1.,J|L=0.0368/0.0375=9.8lm/s

压力损失按孔口出流公式Q=3600〃Aj2gAP//计算，

则汽水分配渠配气小孔气压损失

孔222

APVL=(Q%y)/(2x3600//A^)=14mmH20=133Pa=0.133KPa

3.配气管道的沿程压力损失Ap管

反冲洗空气流量1.47m3/s,配气干管用DN2E0钢管，流速