城市给水厂课程设计

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）×104m3/d。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。

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

取水工程

输水工程

净水厂工程

二、工艺设计流程

（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，不需要加助凝剂。

1．混凝剂投量计算

设计中取日处理水量（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。

当a取40.0 mg/L时：

日混凝剂投量

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，每日调制次数次，混凝剂最大投加量，设计处理水量

，

则溶液池容积

溶液池采用钢筋混凝土结构，单池尺寸为，高度中包括超高0.3 m，沉渣高度0.3 m。

溶液池实际有效容积

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DN100mm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DN80mm一条，于两池分设放水阀门，按1h放满考虑。

d.溶解池容积

溶解池尺寸为，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

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DN100mm排渣管，采用硬聚氯乙烯管。给水管管径DN80mm，按10min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

溶解池尺寸

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

   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1.98～3.96 m3/h、扬程为26.8～24.4m、转数为

2960转/分、配套电机功率1.5kW，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≧0.005，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

硫酸铝相对密度为1.62，则硫酸铝所占体积为：176.4/1.62=108. m3

药品堆放高度按2.0m计（采用吊装设备），则所需面积为54.5 m2

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

54.5×1.3=70.78m2，设计中取75 m2。

药库平面尺寸取：10.0×7.5 m。

库内设电动单梁悬挂起重机一台，型号为DX0.5-10-20。

四．机械混凝

1.有效容积

取混合时间，池数n=2个，则

机械混合池尺寸及有关参数选定，

直径： 

水深： 

     池总高： 

     搅拌器外缘速度： 

     搅拌器直径：，设计中取2.0 m

     搅拌器宽度：，设计中取0.3 m

     搅拌器层数：因，设计中取一层

     搅拌器叶数： 

     搅拌器距池底高度： 

2.搅拌转速

3.搅拌器角速度

4.轴功率

取阻力系数，搅拌器层数层，搅拌器半径，则

5.所需轴功率

取水的动力黏度，速度梯度，则

     ，满足要求。

6.电动机功率

取传动机械效率，则

    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140000 m3/d，折板絮凝池分为两个系列，每个系列设计水量为：

（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，则

    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，单组池宽，则

    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1m。

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：

    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

每组池宽为

首段分成10格，则每格长度:

首段每格面积            

通过首段每格的平均流速   

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：

，， 

，， 

4.停留时间计算

首段停留时间        

中段停留时间        

末段停留时间        

实际总停留时间

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0.1m/s，则水流通过各段每格格墙上孔洞面积为：

，取0.75 m2，孔宽1.0 m，则孔高为0.75 m，

实际通过首段每格格墙上孔洞流速        

，取1.1m2，孔宽1.0m，则孔高1.1m，

实际通过中段每格格墙上孔洞流速        

，取2.2m2，孔宽1.5m，则孔高1.47m，

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2.0m×0.6m、1.50m×0.6m和1.50m×0.6m。

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: 

,取0.6m。

实际峰速为：。

谷距:。

板宽采用500mm，夹角90°，板厚60mm。

侧边峰距:

侧边谷距: 

中间部分谷速: 

侧边峰速: 

侧边谷速: 

水头损失计算:

中间部分:

渐放段损失:

m

渐缩段损失:

m

按图布置,每格设有12个渐缩和渐放,故每格水头损失:h=12×(0.0022+0.005)=0.08m。

侧边部分:

渐放段损失: 

m。

渐缩段损失: m

每格共6个渐缩和渐放,故h’=6×(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0.7米,下转弯处水深为H3=1.2米,进口流速取0.3m/s。进口尺寸为0.9m×1.0m。

上转弯流速为:,

下转弯流速: 

上转弯δ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:

m

总损失:

每格总损失: 

第一絮凝区总损失: 

第一絮凝区停留时间: 

第一絮凝区平均G值: 

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:,

可以.

侧边峰距b3:b3=6.9-6×0.6-7×0.04=3.02m.

由图可知,b3+b3+c=3.02m,故

侧边谷距b4=b3+c=0.335+1.3325=1.6675m.

侧边峰速

侧边谷速

水头损失计算:

中间部分:

一个90º弯头的水头损失按图布置,共有18个/每格,则每格水头损失.

侧边部分

渐放段损失: 

渐缩短损失:

每格共有6个渐缩和渐放,故h’=6×(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,进口流速取定为0.2m/s,进口尺寸为0.8m×1.75m,上转弯处流速为,下转弯处流速为:。上转弯取1.8,进口及下转弯取3.0,则每格进口及转弯损失为:

每格总损失为:.

第二絮凝区总损失为: 

第二絮凝区的停留时间: 

平均速度梯度G值: 

c.平行直板

板厚为84mm,具体布置见下图

平均流速取0.1m/s,通道宽度为:,取2.6米。

水头损失:

共1个进口及5个转弯,流速采用0.1m/s, =3.0,则单格损失为:。

总水头损失为：

停留时间为: 

平均G值为: 

d.折板絮凝池总水头损失

e.各絮凝段主要指标

第一絮凝区进口流速取,则第一絮凝区进水孔所需面积为：

进水孔宽取0.90m，高取1.03m。

第二絮凝区进口流速取，则第二絮凝区进水孔所需面积为：

进水孔宽取1.2m，高取1.16m。

第三絮凝区进口流速取，则第三絮凝区进水孔所需面积为：

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200mm×200mm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DN200。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，则

   （1）平面尺寸计算

1.沉淀池有效容积

取停留时间，则

每个沉淀池的设计水量为

2.沉淀池长

取水平流速，则

3.沉淀池宽度

取沉淀池有效水深h=3.1m,则

，设计中取12m。

沉淀池长宽比

，满足要求；

长深比

4.复核沉淀池中水流的稳定性

水流断面积            

，

湿周                  

，

则水力半径            

弗劳德数，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12m，墙高3.4m，有效水深3.1m。取孔口流速，则

孔口总面积             

每个孔口采用矩形的半砖空洞，其尺寸为0.125m×0.126m，开孔率为

0.125×0.126/（0.125×0.126*3.1）=3.23%，则孔口数为540个。

取局部阻力系数

则进口水头损失            

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，并尽量滗取上层澄清水，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 ： 

指形槽中的流量：，考虑到池子的超载系数为20％，故槽中流量为： 

槽宽，为便于施工，取

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，则

溢流堰的总堰长   

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

出水渠起端水深      

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DN1100mm，此时

管道内的流速              

3.沉淀池放空管

取放空时间t=2h，则

放空管管径     

设计中取放空管管径为DN700mm。

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0.4m。采用HX8-14型行车式虹吸泥机，驱动功率为0.37×2kW，行车速度为1.0m/min。

5.沉淀池总高度

取沉淀池超高

污泥斗高度

则

七、V型滤池

主要参数如下

设计水量 Q=147   000 m3 /d

滤速V=8m/h，强制滤速20m/h

滤池冲洗条件见下表

冲洗周期T=48h

反冲横扫强度1.8L/（s·㎡）（一般为 1.4～2.0 L/(s·㎡)

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

1．滤池工作时间(未考虑排放滤水)

2．滤池面积F

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 B单 =3.5m，长L单=14m， 单格面积49㎡，分为并列2组，每组4座，一共8座，每座面积98㎡，总面积784㎡

4.校核强制滤速

满足的要求。

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0.95～1.35 ㎜，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 清 —水流通过清洁滤料层的水头损失,cm

V—水的运动黏度， c㎡/s; 20℃时为0.0101 c㎡/s; 

g—重力加速度， 981

m0 —滤料孔隙率; 取0.5;

d0 —与滤料体积相同的球体直径，㎝，根据厂家提供数据为0.1㎝

L0 —滤层厚100cm

v—滤速，㎝/s，v=11m/h=0.31 ㎝/s;

—滤料粒径球度系数，天然砂粒为0.75～0.8，取0.8;

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，忽略其他水头损失，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取滤料层上表面标高衣裳0.2m。

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 + H 2 + H 3 =0.3+0.9+0.13+1.0+0.2=2.53m

因为每座滤料过滤水量：

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：

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

(2)水反冲洗管渠系统

1.反冲洗水量   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

V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量

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1~1.5m/s左右，取V=1m/s，则配水支管的截面积

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

每个孔口尺寸取0.1m×0.1m。反冲洗水过孔流速V=0.49/2×20×0.1×0.1=1.225m/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。

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

反冲洗配水干管用钢管，DN250.流速9.87m/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

每个布气小孔面积

孔口直径

。

反冲洗空气过孔流速

没孔配气量

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，汽水分配渠的面积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

汽水同时反冲洗时反冲洗用空气的量

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

（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1.8，末端宽度取截面积1.2.两侧沿程布置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=0.014，小于1.2，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 起 = H1 + H 2 + H 3 +0.5－1.5=0.9+0.13+1+0.5－1.5=1.03m

式中 H1 、 H 2 、 H 3 ，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

H 末 = H1 + H 2 + H 3 +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=0.5/12=0.042

c．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 =1.03-0.3=0.73m米，槽宽b排集 =1.2m，湿周X=b+2h=1.2+2×0.73=2.66m

水流断面

A排集 = b×h=1.2×0.73=0.876 ㎡

水力半径

R= A排集 /X=0.876/1.86=0.329m

水流速度

v=R2/3·I1/2/n=6.93m/s

过流能力

Q排集 = A排集 ·v=0.876×6.93=6.07 m3 /s

实际过水量

Q反 = Q反水 + Q表水 =0.49+0.18=0.67 m3 /s

（2）进水管渠

a．进水总渠

8座滤池分成两组。每组进水总渠过水流量按强制过滤流量计算，流速0.8~1.2m/s,则过滤流量

过水断面

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孔进入滤池，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：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

中间孔面积按表面扫水量

两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积

孔口宽

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

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1米，渠总长等于滤池跟总宽，则渠长等当渠内水深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(）

满足滤池进水管渠自清流速的要求。

e．配水渠过水能力校核

配水渠的水力半径

配水渠的水力坡度

渠内水面降落量

因为，配水渠最高水位0.5+0.004=0.504＜渠高1m，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0.15m。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

反冲洗时的排水集水槽的堰上水头由矩形堰的堰流公式，其中为集水槽长，Q    为单格滤池反冲洗流量

所以，

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1,26m/s，1000i=2.70，布置管总长计60m.则反冲洗总管的沿程水头损失

△h=il=0.0027×60=0.16m

     反冲洗配水干管主要配件及局部阻力系数见表

局部阻力系数统计表

2.滤池配水系统的水头损失

a.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，下部是反冲洗水，暗矩形暗管（非满流，n=0.013）近似计算。

汽水同时反冲洗时。则汽水分配渠内水面高度

水力半径

水力坡降

渠内水头损失

b.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。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

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

通过滤头时增加的水头损失

则滤池配水系统的水头损失

3.砂滤层水头损失

滤料为石英砂，密度为  ，水的密度为，石英砂滤料膨胀前的孔隙率，滤料层膨胀前的厚度。则滤料层的水头损失

富余水头取1.5m。则反冲洗水箱高出排水槽顶高的高度

水塔容积按一座滤池冲水量的1.5倍计算

（5）反洗空气的供给

1.长柄滤头的气压损失   

汽水同时反冲洗时反冲洗用空气流量 1.47   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55×98个。每个滤头通气量1.47×1000/5390=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

2.汽水分配渠配气小孔的气压损失，反冲洗时气体通过配气小孔的流速

压力损失按孔口出流公式  计算,

则汽水分配渠配气小孔气压损失

3.配气管道的沿程压力损失 

反冲洗空气流量1.47     ，配气干管用DN250钢管，流速0.87m/s,反冲洗空气管长50m.汽水分配渠内压力损失忽略不计，反冲洗管道压力

空气温度22度，查表，空气管道摩擦阻力为9.8KPa/1000m。

b.配气管道的局不压力损失    ，主要配件及长度换算系数如下表

主要配件及长度换算系数值统计

=55.5×6.91×=72.7

空气管配件换算长度

则局不压力损失

4.汽水冲洗池中的冲洗水压

本系统采用汽水同时反冲洗，对气压要求最不利发上在水气同时反冲洗，此时要求鼓风机或储气罐调压阀出口的静压为

5.设备选型

根据汽水同时反冲洗时反冲洗系统对空气的压力、风量要求3台LG50风机，风量    风压49KPa,电机功率60KW,两用一备，正常鼓风量共计   

八、清水池的计算

已知设计水量Q=140000

（1）有效容积

取经验系数，则

清水池共设4座，则

每座清水池的有效容积     

（2）平面尺寸

取清水池的有效水深，则

每座清水池的面积      

    取清水池的宽度，则

    清水池长度            ，设计中取为32m

    则清水池实际有效容积为     

取清水池超高，则

    清水池总高             

（3）清水池的进水管

取进水管管内流速，则

 进水管管径        

 设计中取进水管管径为DN900mm，则管内实际流速为0.77 m/s。

（4）清水池的出水管

 由于用户的用水量时时变化，清水池的出水管应按出水最大流量计。

 取时变化系数，则

最大流量           

取出水管管内流速，则

出水管管径         

设计中取出水管管径为DN1100mm，则流量最大时出水管内的流速为0.78m/s。

（5）清水池的溢流管

溢流管的管径与进水管管径相同，取为DN900mm。在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。

（6）清水池的排水管

 取放空时间，排水管内水流速度，则

排水管的管径

 设计中取排水管管径为DN700mm。

九、清水池布置

（1）导流墙    

在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，保证氯与水的接触时间不小于30min。每座清水池内设置2条导流墙，间距为5.0m，将清水池分成3格。在导流墙底部每隔1.0m设0.1m×0.1m的过水方孔，使清水池清洗时排水方便。

（2）检修孔

在清水池底部设圆形检修孔2个，直径为1200mm。

（3）通气管

为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设通气孔。通气孔共设12个，每格设4个，通气管的管径为200mm，通气管伸出地面的高度高低错落，便于空气流通。

（4）覆土厚度

清水池顶部应有0.5～1.0m的覆土厚度，并加以绿化，美化环境。此处取覆土厚度为1.0m。

十、加氯间的设计计算

（1）已知条件   计算水量Q=140000×1.05，预氯化最大投加量为1.5mg/L，清水池最大投加量为1mg/L。

（2）设计计算

清水池加氯量为

二泵站加氯量自行调节，在此不做计算。

为保证氯消毒时的安全和剂量正确，采用加氯机加投氯，并设校核氯量的计量设备。选用LS80-3转子真空机加氯机5台，3用2备。

十一、液氯仓库

（1）已知条件     计算水量Q=140000×1.05，预氯化最大投加量为1.5mg/L，清水池最大投加量为1mg/L。

（2）设计计算  仓库储备量按照15天最大用量计算，则储备量为

M=24×（9.1876+6.125）×15=5512.5kg

选用1t的氯瓶6个

给水处理厂布置

1.工艺流程布置

根据任务书提供的厂区面积设计成直线型流程，这种流程生产联络管短，管理方便，便于以后扩建。

2．平面布置

按照功能，将水厂布置分成以下三区：

a.生产区   由各项水处理设施组成，呈直线型布置。

b.生活区   将办公楼、宿舍、食堂、锅炉房、浴室等建筑物组合在一个区内。为不使这些建筑过于分散，将办公楼与化验室，食堂与宿舍，浴室与锅炉房合建，使这些建筑相对集中。这些建筑布置在水厂进门附近，便于外来人员联系。

c.维修区   将机修间、水表修理间、电修间、泥木工间合建，仓库与车库合建，和管配件场、砂场组合在一个区内，靠近生产区，以便于设备的检修，为不使维修区与生产区混为一体，用道路将两区隔开。考虑扩建后生产工艺系统的使用，维修区位置兼顾了今后的发展。

d.加药区   加药间、加氯间设于絮凝沉淀池附近。

3.厂区道路布置

a.主厂道布置

由厂外道路与厂内办公楼连接的道路采用主厂道，道宽6.0m，设双侧1.5m人行道，并植树绿化。

b.车行道布置

 厂区内各主要构（建）筑物间布置车行道，道宽为4.0m，呈环状布置，以便车辆回程。

c.步行道布置

加药间、加氯间、药库与絮凝沉淀池间，设步行道联系，泥木工间、浴室、宿舍等无物品器材运输的建筑物，亦设步行道与主厂道或车行道联系。

主厂道和车行道为沥青路面，步行道为铺砌预制混凝土板块、地砖等。

4.厂区绿化布置

a.绿地

在厂门附近、办公楼、宿舍食堂、滤池、泵房的门前空地预留扩建场地，修建草坪。

b.花坛

在正对厂门内布置花坛。

c.绿带

利用道路与构筑物间的带状空地进行绿化，绿带以草皮为主，靠路一侧植树篱，临靠构筑物一侧栽种花木或灌木，草地中栽种一些花卉。

d.行道树和绿篱

道路两侧栽种主干挺直、高大的树木如白杨，净水构筑物附近栽种乔木或灌木、丁香树。步行道两侧、草坪周围栽种绿篱，高度为0.6～0.8m，围墙采用1.8m高绿篱

5.厂区管线布置

a.原水管道

原水由两条输水管线进入水厂，阀门井后用联络管连接分别接入两个机械混合池，为事故检修不影响水厂运行，分别超越沉淀池、滤池设置超越管。

b.加药管和加氯管

为了防止管道腐蚀，加药管和加氯管采用塑料管，管道安装在管沟内，上设活动盖板，以便管道堵塞时管道清通，加药管线以最短距离至投加点布置。

c.水厂自用水管道

水厂自用水包括生产用水、冲洗和溶药用水、生活用水、消防用水等，由二级泵房压水管路接出，送至各构（建）筑物用水点。DN70以上埋地管采用球墨铸铁管，DN70以内采用复合管或塑料管。

d.消火栓布置

厂区内每隔120.0m间距设置一个室外消火栓。

e.排水系统布置

厂区排水包括生活排水、生产排水（沉淀池排泥、滤池反冲洗排水）、排雨水三部分。生产排水经预沉后回流至机械混合池前接入生产管道系统，污泥经浓缩脱水后造田。生活污水系统单独设置，经处理后排放。

厂区平面布置见图。

6.高程布置

构筑物高程布置与厂区地形、地质条件及所采用的构筑物形式有关，而水厂应避免反应沉淀池在地面上架空太高，考虑到土方的填、挖平衡，本设计采用清水池的顶面标高与清水池所在地面标高相同。

7.管渠水力计算

a.清水池

清水池所在地面标高为2.30m，则其顶面标高为2.30m；池面超高0.5m，则最高水位标高为1.80m；有效水深4.50m，则水池底部标高为-2.70m。

b.吸水井

清水池到吸水井的管线长10m，管径DN1100，沿线设有4个闸阀，进口和出口，局部阻力系数分别为0.06、1.0和1.0。

取水力坡度，，则管线中的水头损失为

因此，吸水井水面标高为1.65m，加上超高0.3m，吸水井顶面标高为1.95m。

c.滤池

滤池到清水池之间的管线长10m，设两根管，每根流量为608L/s。沿线有两个闸阀，进口和出口局部阻力系数分别是0.06，1.0，1.0。管径按允许流速选择DN800，查水力计算表：，，则水头损失

滤池的最大作用水头为2.0～2.5m，设计中取2.3m。

d.反应沉淀池

沉淀池到滤池管长为10m。沿线有两个闸阀，进口和出口局部阻力系数分别是0.06，1.0，1.0。管径按允许流速选择DN800，查水力计算表：，，则

水头损失  

8.给水构筑物高程计算

a.清水池最高水位=1.80m

   b.滤池水面标高=清水池最高水位+清水渠到滤池出水连接管渠的水头损失+滤池的最大作用水头

                  =1.80+0.18+2.30=4.28m

   c.沉淀池水面标高=滤池水面标高+滤池进水管到沉淀池出水管间的水头损失+沉淀池出水渠的水头损失

                    =4.28+0.18+0.20=4.66m

   d.反应池与沉淀池连接渠水面标高=沉淀池水面标高+沉淀池配水穿孔墙的水头损失

                                   =4.66+0.05=4.71m

   e.反应池水面标高=沉淀池与反应池连接渠水面标高+反应池的水头损失

                     =4.71+0.41=5.12m

参考文献

   严熙世，范谨初. 给水工程（第四版）.中国建筑工业出版社，1999，北京

崔玉川等. 给水厂处理设施设计计算.化学工业出版社，2003，北京

《给水排水工程专业工艺设计》，化学工业出版社，主编：南国英、张志刚；主审：刘俊良 

《给水排水设计手册》，第三册，城镇给水，中国建筑工业出版社：北京，2004.4

《给水排水设计手册》，第一册，常用资料，中国建筑工业出版社：北京，2004.4

《给水排水设计手册》，第十册，常用设备，中国建筑工业出版社：北京，2004.4