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1 给水工程设计目录第一章 总论.-3-一 设计任务及要求.-3-1、设计任务.-3-2、设计要求 .-3-二 设计原始资料.-3-1、概述 .-3-2、水源资料 .-3-第二章 水厂规模.-4-城市用水量计算.-4-第三章 总体设计.-5-一 给水处理构筑物.-5-二 设备型式选择.-5-第四章 各构筑物的选择及设计计算.-11-一 加药间设计计算.-12-二 混合设备设计计算.-14-三 往复式隔板絮凝池.-15-四 斜管沉淀池.-18-五 V型滤池.-22-六 消毒和清水池.-26-第五章水厂高程布置计算一 管渠的水力计算.-31-第五章 主要参考文献资料2-32-第一章总论设计任务及要求1.1.1 设计任务给水工程课程设计题目是“东北地区A 城市给水处理厂工程设计”，其内容包括以下部分：1、水源的选择2、给水处理方案的选择，使净化后满足国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）3、构筑物的选型、计算4、绘出本设计任务书中的水厂平面图、工艺流程图、净水构筑物高程布置图5、写出设计说明书及计算说明书、1.1.2、设计要求1、根据以上资料，进行城市给水处理厂的初步设计。2、编写设计说明计算书，包括确定合理的给水处理工艺流程，相应构筑物的设计计算，计算正确并附有必要简图。进行给水处理厂的平面布置设计和高程布置，合理安排处理构筑物、站内管道系统及辅助建筑物的平面位置及标高。3、画出两张图：（1）给水处理厂平面布置图（2）工艺流程图、净水构筑物工程布置图设计原始资料1.2.1 概述（一）设计题目：东北地区A城市给水处理厂工程设计（二）相关设计资料(1)城市概括：A 城市地处东北地区，是一座新型、中等城市，该市实施10 年规划，规划拟建一座设计供水量为5 万 m3/d 的给水处理厂，采用统一供水方式供给该市的工业企业及居民用水。（2）自然情况：厂区地面标高约为,土壤种类为砂质粘土，地下水位，冰冻线深度，年降水量 1000mm，最高温度300C，最低温度-200C，年平均温度200C。主导风向：夏季西南，冬季西北。（三）设计水量：Q=5 104m3/d1.2.2 水源资料（一）地表水源一条河流贯穿该市南北，其中最大流量s,最小流量 m3/s。最大流速3m/s，最高水位，常水位，最低水位.水质监测结果原水浊度：最高500 度，最低 100 度，平均 350 度，有微量臭和味，基本符合生活饮用水卫生标准规定的生活或工业用水水源水质要求。3（2）地下水源该市地下含水层，大多属于浅层滞水。总硬度达1000mg/L.（二）处理要求执行生活饮用水卫生标准GB5749-2006.第二章设计水质水量与工艺流程的确定设计水质水量2.1.1 设计水质及水质分析2.1.1.1 设计水质本设计给水处理工程设计水质满足国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2006），处理的目的是去除原水中悬浮物质，胶体物质、细菌、病毒以及其他有害万分，使净化后水质满足生活饮用水的要求。生活饮用水水质应符合下列基本要求：（1）水中不得含有病原微生物。（2）水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。（3）水的感官性状良好。2.1.1.2 水质分析本设计中，采用地表水源，因为其地下水源大多属于浅层滞水,不适使用。地表水源的水质浊度、臭味需处理。2.1.2 设计水量水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并以水质最不利情况进行校核。水厂自用水量主要用于滤池冲洗和澄清池排泥等方面。城镇水厂自用水量一般采用供水量的5%10%，本设计取8%，则设计处理量为：Q=(1+a)Qd=(1+*50000=54000m3/d式中 Q 水厂日处理量；a水厂自用水量系数，一般采用供水量的5%10%，本设计取8%；Qd设计供水量（m3/d），为 5 万 m3/d.2.2 给水处理流程确定4 2.2.1 给水处理工艺流程的选择给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有关。地表水为水源时，生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。如果是微污染原水，则需要进行特殊处理。综合分析后得出最终的工艺流程为：原水混凝沉淀过滤活性炭（颗粒）吸附消毒框图表示为：第三章给水处理构筑物与设备型式选择加药间3.1.1 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混合池原 水絮凝池沉淀池滤池（活性炭颗粒）清水池二级泵站市政管网液氯5 为宜，池顶宜高出地面左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池的底坡不小于，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。3.1.2 混凝剂药剂的选用与投加3.1.2.1.混凝剂药剂的选用本设计水厂混凝剂最大投药量为30mg/l。6 3.1.2.2.混凝剂的投加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投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。3.1.3 加氯间1、靠近加氯点，以缩短加氯管线的长度。水和氯应充分混合，接触时间不少于30min。为管理方便，和氯库合建。加氯间和氯库应布置在水厂的下风向。2、加氯间的氯水管线应敷设在地沟内，直通加氯点，地沟应有排水设施以防积水。氯气管用紫铜管或无缝钢管，氯水管用橡胶管或塑料管，给水管用镀锌钢管，加氨管不能用铜管。3、加氯间和其他工作间隔开，加氯间应有直接通向外部、且向外开的门，加氯间和值班室之间应有观察窗，以便在加氯间外观察工作情况。4、加氯机的间距约，一般高于地面左右，以便于操作，加氯机（包括管道）不少于两套，以保证连续工作。称量氯瓶重量的地磅秤，放在磅秤坑内，磅秤面和地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。有每小时换气8-12 次的通风设备。加氯间的给水管应保证不断水，并且保持水压稳定。加氯间外应有防毒面具、抢救材料和工具箱。防毒面具应防止失效，照明和通风设备应有室外开关。设计加氯间时，均按以上要求进行设计。混合设备7 本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。、絮凝池絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，而形成更大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，主要有隔板絮凝、折板絮凝、栅条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。表 3-1 絮凝池的类型及特点表类 型特点适用条件隔板式絮凝往复式优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便；缺点：容积较大，水头损失较大，转折处钒花易破碎水量大于30000m3/d 的水厂；水量变动小者8 池回转式优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便；缺点：出水流量不宜分配均匀，出口处宜积泥水量大于30000m3/d 的水厂；水量变动小者；改建和扩建旧池时更适用旋流式絮凝池优点：容积小，水头损失较小；缺点：池子较深，地下水位高处施工较难，絮凝效果较差一般用于中小型水厂折板式絮凝池优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小；缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价高流量变化较小的中小型水厂网格絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短；缺点：末端池底易积泥根据以上各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用往复式隔板絮凝池。沉淀池常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件见如下的各种形式沉淀池性能特点和适用条件。表 3-2 各种形式沉淀池性能特点和适用条件表型式性能特点适用条件平流式优点：1、可就地取材，造价低；2、操作管理方便，施工较简单；3、适应性强，潜力大，处理效果稳定；4、带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点：1、不采用机械排泥装置，排泥较困难2、机械排泥设备，维护复杂；3、占地面积较大1、一 般 用于 大 中 型 净 水厂；2、原水含砂量 大 时 作 预 沉池9 竖流式优点：1、排泥较方便2、一般与絮凝池合建，不需建絮凝池；3、占地面积较小缺点：1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差；2、施工较平流式困难1、一般用于 小 型 净 水厂；2、常用于地下水位较低时辐流式优点：1、沉淀效果好；2、有机械排泥装置时，排泥效果好；缺点：1、基建投资及费用大；2、刮泥机维护管理复杂，金属耗量大；3、施工较平流式困难1、一 般 用于 大 中 型 净 水厂；2、在高浊度水地区作预沉淀池斜管（板）式优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少缺点：1、斜管（板）耗用材料多，且价格较高；2、排泥较困难1、宜 用 于大中型厂2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽原水经投药、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。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。斜管式沉淀池有上向流斜板和下向流斜板。因为原水浊度比较大，且不稳定，所以采用上向流斜板，它可以处理浊度很大的水，甚至于高浊度水。滤池（1）、多层滤料滤池：优点是含污能力大，可采用较大的流速，能节约反冲洗用水，降速过滤水质较好，但只有三层滤料、双层滤料适用大中型水厂；缺点是滤料不易获得且昂贵管理麻烦，滤料易流逝且冲洗困难易积泥球，需采用助冲设备；（2）、虹吸滤池：适用于中型水厂（水量210 万吨/日），土建结构较复杂，池深大，反洗时要浪费一部分水量，变水头等速过滤水质也不如降速过滤：（3）、无阀滤池、压力滤罐、微滤机等日处理小，适用于小型水厂；10（4）、移动罩滤池：需设移动洗砂设备机械加工量较大，起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不宜过高，罩体合隔墙间的密封要求较高，单格面积不宜过大（小于10m2）；（5）、普通快滤池：是向下流、砂滤料的回阀式滤池，适用大中型水厂，单池面积一般不宜大于100m2。优点有成熟的运行经验运行可靠，采用的砂滤料，材料易得价格便宜，采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深适中，采用降速过滤，水质较好；（6）、双阀滤池：是下向流、砂滤料得双阀式滤池，优缺点与普通快滤池基本相同且减少了 2 只阀门，相应得降低了造价和检修工作量，但必须增加形成虹吸得抽气设备。（7）、V 型滤池：从实际运行状况，V 型滤池来看采用气水反冲洗技术与单纯水反冲洗方式相比，主要有以下优点：1）、较好地消除了滤料表层、内层泥球，具有截污能力强，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，降低生产运行成本。2）、不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了滤料使用寿命，减少了滤池补砂、换砂费用。3）、采用粗粒、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。根据设计资料，综合比较选用目前较广泛使用的V型滤池。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。其方法分化学法与物理法两大类，前者系水中投家药剂，如氯、臭氧、重金属、其他氧化剂等；后者在水中不加药剂，而进行加热消毒、紫外线消毒等。经比较，采用液氯消毒。氯是目前国内外应用最广的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。加氯操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。原水水质较好时，一般为滤后消毒，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，国内目前在净水处理方面应用尚不多。11 第四章各构筑物的选择及设计计算加药间设计计算4.1.1.设计参数据试验：图不同混凝剂处理效果对比已知计算水量Q=54000m3/d=2250m3/h。根据原水水质，参考上图，选碱式氯化铝（PAC）为混凝剂，据原水水质浊度判断，混凝剂的最大投药量a=30mg/L，药容积的浓度b=15%，混凝剂每日配制次数n=2 次。表 原水浊度与最佳投药量4.1.2.设计计算4.1.2.1 溶液池容积1WW1=39.5152417225030417bnaQ取 6m3式中：a混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L），本设计取20mg/L;Q设计处理的水量，2250m3/h;B溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%，本设计取15%；12 n每日调制次数，一般不超过3 次，本设计取2 次。溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2 个，每个容积为W1（一备一用），以便交替使用，保证连续投药。单池尺寸为8.10.20.2HBL，高度中包括超高，置于室内地面上.溶液池实际有效容积：0.65.10.20.2Wm3满足要求。池旁设工作台，宽，池底坡度为。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。沿池面接入药剂稀释采用给水管DN60mm，按 1h 放满考虑。4.1.2.2 溶解池容积2WW2W3.018.10.63.0m3式中：2W溶解池容积（m3），一般采用（）1W；本设计取1W溶解池也设置为2 池，单池尺寸：5.10.15.1HBL，高度中包括超高，底部沉渣高度，池底坡度采用。溶解池实际有效容积：8.11.10.15.1Wm3溶解池的放水时间采用t 10min，则放水流量：sLtWq/0.3601010008.16020，查水力计算表得放水管管径0d75mm，相应流速01.04/dm s，100016.63/im s管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径d100mm 的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理。4.1.2.3 投药管投药管流量sLWq/139.0606024100026606024100021查水力计算表得投药管管径d15mm，相应流速为s。4 溶解池搅拌设备溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机。5 计量投加设备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投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。13 计量泵每小时投加药量:hmWq/5.01261231式中：1W 溶液池容积（m3）耐酸泵型号25FYS-20 选用 2 台，一备一用.6 药剂仓库估算面积为150m2，仓库与混凝剂室之间采用人力手推车投药,药剂仓库平面设计尺寸为。混合设备设计计算4.2.1 设计参数设计总进水量为Q=54000m3/d，水厂进水管投药口靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布，进水管采用两条，流速v=1m/s。计算草图如图4-2。图管式静态混合器计算草图4.2.2 设计计算4.2.2.1设计管径静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量;/3125.0/2700025400033dmdmnQq则静态混合器管径为：mvqD631.0114.33125.044，本设计采用D=700mm；4.2.2.2混合单元数按下式计算709.2631.0136.236.23.05.03.05.0DVN，本设计取N=3；则混合器的混合长度为：mDNL31.237.01.11.114 4.2.2.3混合时间svLT31.20.131.24.2.2.4水头损失mndQh17.037.03125.01184.01184.04.424.42,符合设计要求。4.2.2.5校核 GT值1339.79531.21014.117.09800sThG，在 700-10001s之间，符合设计要求。200031.239.795GT，水力条件符合设计要求。往复式隔板絮凝池设计计算4.3.1 设计参数絮凝池设计n=2 组，每组设1 池，每池设计流量为hmhmnQQ/3125.0/11252245400024331，絮凝时间T=20min。4.3.2设计计算 4.3.2.1 絮凝池有效容积3137520601125mTQV考虑与斜管沉淀池合建，絮凝池平均水深取，池宽取B=。4.3.2.2絮凝池有效长度mBHVL5.12152375式中：H 平均水深(m);本设计取超高，H=；4.3.2.3 隔板间距絮凝池起端流速取0.5/vm s，末端流速取0.2/vm s。首先根据起，末端流速和平均水深算出起末端廊道宽度，然后按流速递减原则，决定廊道分段数和各段廊道宽度。起端廊道宽度：mvHQa3125.025.03125.01末端廊道宽度：mvHQa7815.02.023125.0115 廊道宽度分成4 段。各段廊道宽度和流速见表2-1。应注意，表中所求廊道内流速均按平均水深计算，故只是廊道真实流速的近似值，因为，廊道水深是递减的。四段廊道宽度之和mb5.120.435.202.227.2取隔板厚度=，共 22 块隔板，则絮凝池总长度L 为：mLL9.162.0275.122.0224.3.2.4 水头损失计算2222itiiiiiivvhmlgC R式中：vi第 i 段廊道内水流速度（m/s）；itv第 i 段廊道内转弯处水流速度（m/s）；mi第 i 段廊道内水流转弯次数；隔板转弯处局部阻力系数。往复式隔板（1800 转弯）=3；il第 i 段廊道总长度(m)；iR-第 i 段廊道过水断面水力半径（m）；iC 流速系数，随水力半径Ri 和池底及池壁粗糙系数n 而定，通常按曼宁公式161iiCRn计算。絮凝池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥砂浆抹面，粗糙系数为n=。其他段计算结果得：表 C 值计算表表 4.2 廊道宽度和流速计算表廊道分段号1234各段廊道宽度（m）0.31 0.47 0.63 0.78 各段廊道流速（m/s）0.50.42 0.40 0.32 各段廊道数7655各段廊道总净宽（m）2.27 2.02 3.25 3.90 16 C 值计算表aRCC20.310 0.144 55.681 3100.403 0.470 0.210 59.319 3518.736 0.630 0.272 61.923 3834.509 0.780 0.326 63.827 4073.917 廊道转弯处的过水断面面积为廊道断面积的倍，本设计取倍，则第一段转弯处流速：smHaQviit/357.0360023125.04.1112536004.11式中：itv 第 i 段转弯处的流速（m/s）；1Q 单池处理水量（m3/h）；ia 第 i 段转弯处断面间距，一般采用廊道的倍；H池内水深（m）。其他 3 段转弯处的流速为：表 4-4 拐弯流速计算表拐弯数据计算aV(m/s)拐弯宽度0.310 0.720 0.434 0.470 0.475 0.658 0.630 0.354 0.882 0.780 0.286 1.092 各廊道长度为：各段转弯处的宽度分别为；54.69)092.115(759.70)882.015(7052.86)685.015(796.101)434.015(74321llll第 1 段水头损失为：2222itiiiiiivvhmlgC R17 4.3.2.5 GT值计算(t=200C 时)1498.552010029.160387.0100060sThG601s,符合设计要求；67179602098.55GT（在 104-105范围之内）絮凝池与沉淀池合建，中间过渡段宽度为。斜管沉淀池设计计算斜管沉淀池是浅池理论在实际中的具体应用，按照斜管中的水流方向，分为异向流、同向流、和侧向流三种形式。斜管沉淀池具有停留时间短、沉淀效率高、节省占地等优点。本设计沉淀池采用异向斜管沉淀池，设计2 组。4.4.1设计参数设计流量为Q=2250m3/h，斜管沉淀池与絮凝池合建，池宽为15m，表面负荷q=10 m3/m2h，斜管材料采用厚塑料板热压成成六角形蜂窝管，内切圆直径d=25mm，长 1000mm，水平倾角=60，斜管沉淀池计算草图见图4-2.图斜管沉淀池计算草图穿孔排泥管配水区斜管区清水区积泥区排泥集水管表 4.5 各段水头损失表段数miliRivitviCiCi2hi17101.960.140.360.50 55.6063092.03 0.198 2686.0520.210.2370.42 59.3053517.08 0.072 3570.590.270.3570.28 61.9323835.57 0.103 4569.540.560.1430.16 69.8584880.14 0.016 合计h=hi=0.388m18 4.4.2 设计计算4.4.2.1平面尺寸计算1.沉淀池清水区面积25.112101125mqQA式中 q 表面负荷32/()mmh，一般采用32/()mmh，本设计取10 32/()mmh2.沉淀池的长度及宽度mBAL5.7155.112则沉淀尺寸为LB15=m2，进水区布置在一个15m的一侧。在15m的长度中扣除无效长度，因此进出口面积(考虑斜管结构系数21194.10103.1155.05.75.0mkBLA式中：k1斜管结构系数，取3 沉淀池总高度123450.31.20.871.50.804.67Hhhhhhm式中 h1保护高度（m），一般采用，本设计取；h2清水区高度（m），一般采用，本设计取；h3斜管区高度（m），斜管长度为，安装倾角600，则03sin600.87hm；h4配水区高度（m），一般不小于，本设计取；h5排泥槽高度（m），本设计取。4.4.2.2.进出水系统1.沉淀池进水设计沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：225626.12.03125.0mvQA式中 v 孔口速度（m/s），一般取值不大于。本设计取s。每个孔口的尺寸定为15cm 8cm，则孔口数130815156258152AN个。进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。2.沉淀池出水设计19 沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速v1=s，则穿孔总面积：213521.06.03125.0mvQA设每个孔口的直径为4cm，则孔口的个数68.414001256.0521.03FAN式中 F 每个孔口的面积(m2),220.040.0012564Fm.设沿池长方向布置8 条穿孔集水槽，中间为1 条集水渠，为施工方便槽底平坡，集水槽中心距为：L=12/8=。，每条集水槽长L=mL25.3215.7，每条集水量为：smq/0195.0823125.03，考虑池子的超载系数为20%，故槽中流量为：smqq/0234.00195.02.12.13槽宽：b=0.4q=0.4=。起点槽中水深 H1=，终点槽中水深H2=为了便于施工，槽中水深统一按H2=计。集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取，跌落高度取，槽的超高取。则集水槽总高度:20.050.070.150.250.020.030.150.45HHm集水槽双侧开孔，孔径为DN=25mm，每侧孔数为50 个，孔间距为5cm 8条集水槽汇水至出水渠，集水渠的流量按s，假定集水渠起端的水流截面为正方形，则出水渠宽度为b=0.4Q=，为施工方便采用，起端水深，考虑到集水槽水流进入集水渠时应自由跌落高度取，即集水槽应高于集水渠起端水面，同时考虑到集水槽顶相平，则集水渠总高度为：H=+=出水的水头损失包括孔口损失和集水槽速度内损失。孔口损失：22110.620.037229.8vhmg式中：进口阻力系数，本设计取=2.集水槽内水深为，槽内水力坡度按i=计，槽内水头损失为：20.0180.08hiLm20 出水总水头损失120.0370.080.117hhhm4.4.2.3.沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力排泥，穿孔管横向布置，沿与水流垂直方向共设8 根，双侧排泥至集泥渠。集泥渠长15m，BH=，孔眼采用等距布置，穿孔管长，首末端集泥比为，查得k=。取孔径d=25mm，孔口面积f=2，取孔距s=，图 K值对应表孔眼总面积为：7.511180.4lmsm2孔眼总面积为：孔眼总面积为：0180.000490.00882wm2穿孔管断面积为：w=0wwk=0.008820.72=m2穿孔管直径为：D=4 0.0123=取直径为 150mm，孔眼向下，与中垂线成45角，并排排列，采用气动快开式排泥阀。4.4.3 核算（1）雷诺数 Re水力半径R=256.2544dmm=当水温t=20时，水的运动粘度=s斜管内水流速速为2v=01sin60QA=866.094.1013125.0=s=s eR=2Rv=0.6250.340.01=500，符合设计要求式中斜管安装倾角，一般采用600-750，本设计取600，21（2）弗劳德系数rFrF=22vRg=20.340.625981=10-4 rF 介于之间，满足设计要求。（3）斜管中的沉淀时间 TT=12lv=10.0034=294s=，满足设计要求（一般在25min 之间）式中1l斜管长度（m），本设计取。V型滤池设计计算4.5.1 滤池设计参数的确定本水厂采用V型快滤池进行过滤，根据用水量的情况，采用 8 个构造相同的快滤池，布置成对称双行排列，则每个滤池的设计流量 Q=248104.54=h=s。：滤速 v=10m/h,冲洗强度为q=14L/(s m2)，冲洗时间为t=6min=，滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h，采用石英砂单层滤料。下图为V型滤池。图 V 型滤池剖面图4.5.2 滤池池体的计算22 每个滤池的实际工作时间 T=2=滤池的总面积 F=8.2310104.540vTQ=227m2每个滤池的面积 f=227/8=m2,采用 30 m2，正方形滤池，每个池的边长为。确定滤池的高度支承层高度H1，采用滤池层高度H2，采用砂面上水深H3，采用保护高度 H4，采用每格滤池的总高度为 H=+=4.5.3 配水系统的计算(单个滤池)4.5.3.1 干管干管流量 qg=fq=30 14=420L/s,采用钢管DN900,干管埋入池底，顶部开孔布置。干管始端流速为v0=s。4.5.3.2支管支管中心间距采用a=每池支管数 n=225.05.52aL=44，取 44 根。每根支管入口流量 q1=420/44=s,采用钢管DN100，始端流速为s。4.5.3.3 孔眼布置支管孔眼总面积与滤池面积之比采用K=%孔眼总面积 F=Kf=%30=采用孔眼直径 d=9mm=孔眼总数 N=241dF=1179 个每根支管孔眼个数为n=441179=27,支管孔眼布置设两排,与垂线成45。每根支管长度 l0=21=每排孔眼中心距 Ak=275.025.25.00nl=4.5.3.4 孔眼水头损失23 支管壁厚采用=5mm，流量系数=水头损失 hk=22)25.068.01010(81.921)10(21kqg=4.5.3.5 复算配水系统支管长度与直径之比不大于60，则5.221.025.2zzdl60，符合条件。孔眼总面积与支管总横截面积之比小于，则22.01.0785.044075.02kkFF，符合条件。干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为，则221.0785.0449.0785.0zgFF，符合条件。孔眼与中心距小于，则Ak=，符合条件。4.5.4 洗砂排水槽洗砂排水槽中心间距，采用a0=排水槽根数 n0=3.15.5=3 根排水槽长度 l0=L=每槽排水量 q0=ql0a0=10=s采用三角形标准断面。槽中流速采用v0=s。横断面尺寸 x=6.0100065.1002110002100vq=,采用。排水槽底厚度，采用=。砂层最大膨胀率 e=45%砂层厚度 H2=洗砂排水槽顶距砂面高度He=e H2+=+=洗砂排水槽总平面面积 F0=2xl0n0=2 3=复算，排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于25%，则24 306.60fF=22%25%4.5.5 滤池的各种管渠计算4.5.5.1 进水进水总流量 Q0=104t/d=s进水渠断面：渠宽B1=，水深为，渠中流速为v1=s。各个滤池进水管流量 Q2=8625.0=s进水管采用钢管DN400，流速 v2=s4.5.5.2 冲洗水冲洗水总流量 Q3=fq=10 30=300L/s=m3/s冲洗水管采用DN700，流速为 v3=s.4.5.5.3 清水清水总流量 Q4=Q0=m3/s清水渠断面与进水渠断面相同。每个滤池清水管流量 Q4=Q2=8625.0=s采用钢管 DN350，流速为v4=s。4.5.5.4 排水排水流量 Q5=Q3=m3/s排水渠断面：宽度为,深度为，渠中流速为s。4.5.5.5 冲洗水箱冲洗时间 t=6min冲洗水箱容积 W=1030360=162000L=162m3水箱底至滤池配水管间的沿途局部水头损失之和h1=配水系统水头损失 h2=hk=承托层水头损失 h3=10=滤料层的水头损失h4=(1-1)(1-m0)H2=(1165.2)=安全富余水头采用 h5=25 冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面H0=h1+h2+h3+h4+h5=+=消毒和清水池设计计算4.6.1 设计参数液氯消毒原理：投加氯气布置图：（不允许氯气和水体直接相连，必须设置加氯机）图 投加氯气布置图已知设计水量Q=54000m3/d=2250m3/h，本设计消毒采用液氯消毒，预氯化最大投加量为L，清水池最大投加量为L。4.6.2 设计计算4.6.2.1 加氯量计算预加氯量为hkgaQQ/375.322505.1001.0001.01清水池加氯量为hkgaQQ/25.222501001.0001.01二泵站加氯量自行调节，在此不做计算，则总加氯量为hkgQQQ/625.525.2375.32126 为了保证氯消毒时的安全和计量正确，采用加氯机投氯，并设校核氯量的计量设备。选用 2 台 ZJ 2 转子加氯机（图），选用宽高为：330mm 370mm，一用一备.图 转子加氯机储氯量（按20 天考虑）为：kgQG2700625.524202420液氯的储备于3 个 1 吨氯瓶（HD=2020mm 800mm）表氯瓶规格表4.6.2.2 清水池平面尺寸的计算4.6.2.清水池的有效容积清水池的有效容积，包括调节容积，消防贮水量和水厂自用水的调节量。清水池的调节容积：1V=kQ=500000=5000m327 式中：k经验系数一般采用10%-20%；本设计k=10%；Q设计供水量Q=50000m 3/d；消防用水量按同时发生两次火灾，一次火灾用水量取25L/s，连续灭火时间为2h，则消防容积：322523600/100180Vm根据本水厂选用的构筑物特点，不考虑水厂自用水储备。则清水池总有效容积为：32151801805000mVVV清水池共设2 座，有效水深取H=，则每座清水池的面积为：F=5.6470.4251802HV m2取BL=2625=650 m2，超高取，则清水池净高度取。4.6.2.管道系统1）清水池的进水管：mvnQD863.08.029375.0441（设计中取进水管流速为v=s）设计中取进水管管径为DN800mm，进水管内实际流速为：s2）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量最大流量设计，设计中取时变化系数k=，所以：smhmkQQ/9375.0/337524540005.124331出水管管径：mvnQD863.08.029375.0442m（设计中取出水管流速为v=s）设计中取出水管管径为DN1100mm，则流量最大时出水管内流速为：s3）清水池的溢流管溢流管的管径与进水管相同，取为DN800mm。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。4）清水池的排水管28 清水池内的水在检修时需要放空，需要设排水管。排水管径按2h 内将水放空计算。排水管流速按s 估计，则排水管的管径为：mvtVD617.022.114.3360025180441设计中取排水管径为DN800mm4.6.2.3 清水池的布置4.6.2.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30min。每座清水池内导流墙设置3 条，间距为15m，将清水池分成4 格。导流墙底部每隔5m设的过水方孔。4.6.2.检修孔在清水池的顶部设圆形检修孔2 个，直径为1000mm。4.6.2.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4个通气管，通气管管径为200mm 其伸出地面高度高低错落，便于空气流通4.6.2.覆土厚度取覆土厚度为 m。4.6.2.清水池剖面示意图图 4-8 清水池剖面示意图第 5 章 水厂高程布置计算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成有关，而水厂应避免反应29 沉淀池在地面上架空太高，本设计采用清水池的最高水位与地面标高相同。本设计规定清水池的最高水位为。管渠的水力计算5.1.1清水池清水池最高水位标高为，池面超高为，则池顶标高为，有效水深,则池底标高为。5.1.2吸水井清水池到吸水井的管线最长为63m，管径为DN1000，最大时流量Q=s，查水力计算表：水力坡度为i=，流速v=s，沿线设有2 个闸阀，进口和出口，2 个 90o弯头.一个等径丁字管，局部阻力系数分别为，则管中水头损失为：mgvilh22.081.928.0)05.105.120.10.1306.0(6310007.0222因此，吸水井水面标高为，加上超高，顶面标高为。5.1.3滤池滤池到清水池之间的管长为：135m，设 2 根管，每根管流量为 m3/s，管径为 DN900，查水力计算表：流速v=s，坡度 i=，沿线设有2 个闸阀，2 个等径丁字管，进口和出口，阻力系数分别为：，则管中水头损失为：mgvilh515.081.922.1)0.10.10.105.12206.0(135100098.0222滤池的最大作用水头为，设计中取为。5.1.4反应沉淀池沉淀池到滤池管长为L=,设 2 根管，每根管流量为s，管径为DN900，查水力计算表：流速 v=s,坡度 i=,沿线设有两个闸阀，一个等径丁字管，进口和出口，局部阻力系数分别为，则管中水头损失为：mgvilh299.081.922.1)05.10.10.1206.0(5.67100098.022230 絮凝池最大作用水头为：，设计中取。沉淀池最大作用水头为，设计中取。5.1.5管式混合器混合池到沉淀池之间的管线长为，设两根管，每根管流量为s，管径为DN900，查水力计算表：流速v=s，坡度 i=，沿线有两个闸阀，一个等径丁字管，进口，出口的阻力系数分别是：，则水头损失为：221.51.017.07(0.0621.051.01.0)2100029.810.263mvhilg管式混合器水头为。给水处理构筑物高程计算本设计的地面标高为.31 参考文献1.中国市政工程西南设计院主编.给水排水设计手册第1 册（常用数据）.北京：中国建筑工业出版社，19862.上海市政工程设计院主编.给水排水设计手册第3册（城市给水）.北京：中国建筑工业出版社，19863.上海市政工程设计研究院主编.给水排水设计手册第3 册（城镇给水）.第 2 版.北京：中国建筑工业出版社，20044.中国市政工程西北设计研究院主编.给水排水设计手册底11 册（常用设备）.第 2 版.北京：中国建筑工业出版社，20025.姜乃昌主编.水泵及水泵站.第四版.北京：中国建筑工业出版社，19986.给水排水快速设计手册（第二册，排水工程），中国建筑工业出版社7.水质工程学(第一版).李圭白，张杰.中国建筑工业出版社