给水排水工程
《水质工程一》课程设计书
给水水厂设计
学生姓名： 吴焘
专业班级： 2013级给排水科学与工程（1）班
学 号： 2013100751
指导教师： 王香莲、高桂青
南 昌 工 程 学 院
课程设计（论文）任务书
I、课程设计(论文)题目： 常德某开发区净水厂设计（单号）
II、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求： （一）工程概况
1、 城市概述
该开发区是1992年经湖南省人民政府批准的省级重点开发区，位于湖南省常德市西北部，距离市中心约25公里。经过近十多年的艰苦创业，该开发区已经具备大规模开发建设的总体框架,形成了良性循环的软硬投资环境，吸引了近20个国家和地区的投资, 目前该开发区已经成为湖南省及常德市对外开放的战略重心和新的经济增长点。由于该区内需水量较大，经有关部门与水利、环保等部门协商后，决定建一新水厂，从沅江取水。该区近期水厂设计规模3万m3/d，远期5万m3/d。 2、气象水文地质资料 （1）地理位置
东径108° 北纬27°
（2）地形地貌 城区地形平坦，其吴淞标高为32.0米。 （3）气象资料
o
o
气温： 历年最高气温 39 C 历年最低气温 -5 C 常年平均气温 18 C 风向： 常年主导风向为东南风
冬季冰冻期： 5天， 土壤冰冻深度： 0.1米
（4）土壤地质资料 土壤承载力 2.3 kg/cm 浅层地下水离地面 1.5 米 3、水源状况：
①河流概述：水源水量丰富，水质符合国家规定的饮用水源水质标准，因河道航运繁忙，取水构筑物不得影响航运。
②河流特征：
水位 最高水位 常水位 最低水位 水面标高 m 30.0 28.0 25.0 流量 m3/s 3800 3000 2200 流速 m/s 3.0 2.3 1.5 设计频率 % 2 保证率 % 95 2
o
③水质资料 编号 最高 1 2 3 4 5 6 7 8 9 水 温 臭和味 色 度 浑浊度 PH 细菌总数 大肠菌群 藻类 其他指标 个/毫升 个/升 个/升 毫克/升 700 7.2 32000 150 2000 合 格 ℃ 30 最低 3 月平均 最高 23 月平均 最 低 5 项目 单位 分 析 结 果 备 注 少 许 少 许 30 6.3 300 7.0 40 6.8 （二）水处理用材料与药剂资料
1. 混凝剂： 硫酸铝、三氯化铁、碱式氯化铝 原水浊度 混凝剂 硫酸铝 三氯化铁 碱式氯化铝 2.混凝剂投加量参考值
3.当地所产滤料： 石英砂、无烟煤、铁矿石等均有供应。
4.用于消毒的药剂： 液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等均有供应，其他材料可按设计要求采购。
13.5 12.0 10.0 18.2 14.6 12.8 30.7 21.5 17.4 <=100 200 300 400 投加量(mg/L) 37.6 28.4 22.0 54.5 32.8 26.8 72.3 37.7 28.5 86.6 42.8 32.1 600 800 1000
（二）设计要求（学生在规定的时间内，独立完成下列成果）：
1.完成设计计算书一份，书写整齐并装订成册。包括：计算依据的资料，各构筑物的计算，并附有草图。 2.绘制工艺流程图、平面布置图、高程布置图，主要构筑物大样图各1张，图幅为2号。要求布局合理、比例协调、线条粗细分明、字体工整，文字书写一律采用仿宋字，严格按制图标准作图。
III、课程设计(论文)工作内容及完成时间：
1.选择工艺流程，并进行方案比较 2.选择构筑物的形式、并进行尺寸的计算
3.绘制水厂的平面布置图和高程布置图
完成时间：2016年6月13日―――2016年6月24日 Ⅳ 主 要参考资料： 《给水工程（第四版）》，中国建筑工业出版社
《给水排水工程专业课程设计》，张志刚主编，化学工业出版社 《给水排水工程专业工艺设计》，南国英 张志刚主编，化学工业出版社 给水排水设计手册 （1）常用资料 给水排水设计手册 （3）城市给水
给水排水设计手册 （9）专用机械 给水排水设计手册 （11）常用设备 给水排水设计手册 （12）器材与装置 城市给水工程项目建设标准
城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ 41—91 风机和水泵调速手册
土建学院 给水排水 专业类 13给排水1 班
学生：
日期：自2016年6月13日至2016 年 6月24日
指导教师：高桂青
助理指导教师(并指出所负责的部分)：
王香莲 （指导学生平面图和高程图的绘制）
教研室主任：
给水厂设计说明书
1 总论
1.1设计任务及要求
净水厂课程设计的目的在于加深理解所学专业理论，培养运用所学知识综合分析和解决实际工程设计问题的初步能力，在设计、运算、绘图、查阅资料和设计手册以及使用设计规范等基本技能上得到初步训练和提高。
课程设计的内容是根据所给资料，设计一座城市净水厂，要求对主要处理构筑物的工艺尺寸进行计算，确定水厂平面布置和高程布置，最后绘出水厂平面布置图、高程布置图和某个单项处理构筑物（絮凝沉淀池、澄清池或滤池）的工艺设计图（达到初步设计的深度），并简要写出一份设计计算说明书。 1.2基本资料 1.2.1水厂规模
5万m3/d
（按近期3万m3/d， 远期5万m3/d进行分期建设） 1.2.2原水水质资料
①河流概述：水源水量丰富，水质符合国家规定的饮用水源水质标准，因河道航运繁忙，取水构筑物不得影响航运。
②河流特征：
水位 最高水位 常水位 最低水位
水面标高 m 30.0 28.0 25.0 流量 m3/s 3800 3000 2200 流速 m/s 3.0 2.3 1.5 设计频率 % 2 保证率 % 95
1.2.3厂区地形
地形比例1:500， 按平坦地形和平整后的设计地面高程32.00m设计，水源取水口位于水厂东北方向150m，水厂位于城市南面1km。 1.2.4工程地质资料
土壤地质资料 土壤承载力 2.3 kg/cm 浅层地下水离地面 1.5 米
2
1.2.5水文及水文地质资料 编号 最高 1 2 3 4 5 6 7 8 9 水 温 臭和味 色 度 浑浊度 PH 细菌总数 大肠菌群 藻类 其他指标 个/毫升 个/升 个/升 毫克/升 700 7.2 32000 150 2000 合 格 ℃ 30 最低 3 月平均 最高 23 月平均 最 低 5 项目 单位 分 析 结 果 备 注 少 许 少 许 30 6.3 300 7.0 40 6.8
1.2.6气象资料
（1）地理位置
东径108° 北纬27°
（2）地形地貌 城区地形平坦，其吴淞标高为32.0米。 （3）气象资料
o
o
气温： 历年最高气温 39 C 历年最低气温 -5 C 常年平均气温 18 C 风向： 常年主导风向为东南风
冬季冰冻期： 5天， 土壤冰冻深度： 0.1米
o
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－3838－88），原水水质符合地面水Ⅲ类水质标准，除浊度，色度和菌落总数偏高外，其余参数均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749－85）的规定。
水厂以地表水作为水源，工艺流程如图1所示。 混凝剂消毒剂原水混 合絮凝沉淀池滤 池清水池二级泵房用户图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
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为宜，池顶宜高出地面0.20m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池的底坡不小于0.02，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。
投药设备采用计量泵投加的方式。采用计量泵（柱塞泵或隔膜泵），不必另备计量设备，泵上有计量标志，可通过改变计量泵行程或变频调速改变药液投量，最适合用于混凝剂自动控制系统。 2.2.2混合设备
使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；水泵混合设备复杂，管理麻烦，机械搅拌混合耗能大，管理复杂，相比之下，管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。 2.2.3反应池
反应作用在于使凝聚微粒通过絮凝形成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，主要有栅条絮凝、折板絮凝和波纹板絮凝。这三种形式的絮凝池在大、中型水厂中均有使用，都具有絮凝效果好、水头损失小、絮凝时间短、投资小、便于管理等优点，并且都能达到良好的絮凝条件，从工程造价来说，栅条造价为折板的1/2，为波纹板的1/3，因此采用栅条絮凝。 2.2.4沉淀池
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，沉淀效率高、占地少。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。 2.2.5滤池
采用拥有成熟运转经验的普通快滤池。它的优点是采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积可较大；降速过滤，效果好。虹吸滤池池深比普快滤池大，冲洗强度受其余几格滤池的过滤水量影响，冲洗效果不如普通快滤池稳定。故而以普快滤池作为过滤处理构筑物。 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。
采用被广泛应用的氯及氯化物消毒，氯消毒的加氯过程操作简单，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。
3混凝沉淀
3.1 混凝剂投配设备的设计
水质的混凝处理，是向水中加入混凝剂（或絮凝剂），通过混凝剂水解产物压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶粒脱稳而相互聚结；或者通过混凝剂的水解和缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附架桥作用，使胶粒被吸附粘结。
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一定浓度溶液投加。我国多采用后者，采用湿投法时，混凝处理工艺流程如图2所示。
图2 湿投法混凝处理工艺流程
本应根据原水水质分析资料，用不同的药剂作混凝试验，并根据货源供应等条件，确定合理的混凝剂品种及投药量。由于缺少必要的条件，所以参考相似水源有关水厂的药剂投加资料，如下表1所示。
混凝剂： 硫酸铝、三氯化铁、碱式氯化铝 原水浊度 混凝剂 硫酸铝 三氯化铁 碱式氯化铝 混凝剂投加量参考值
当地所产滤料： 石英砂、无烟煤、铁矿石等均有供应。
用于消毒的药剂： 液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等均有供应，其他材料可按设计要求采购。
13.5 12.0 10.0 18.2 14.6 12.8 30.7 21.5 17.4 <=100 200 300 400 投加量(mg/L) 37.6 28.4 22.0 54.5 32.8 26.8 72.3 37.7 28.5 86.6 42.8 32.1 600 800 1000
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、对人体健康无害、使用方便、货源充足和价格低廉等优点，因而使用聚合铝作为水处理的混凝剂。浊度为700mg/L，取混凝剂最大投加量为64mg/L。 3.1.1溶液池
溶液池一般以高架式设置，以便能依靠重力投加药剂。池周围应有工作台，
底部应设置放空管。必要时设溢流装置。
溶液池容积按下式计算：
W2?aQ 417cn式中 W2－溶液池容积，m3；
Q－处理水量，m3/h；
a－混凝剂最大投加量，mg/L； c－溶液浓度，取10%；
n－每日调制次数，取n＝3。
aQ64?1.06?50000代入数据得：W2?=11.3m3（考虑水厂的自用水量?417cn417?3?10?246%）
溶液池设置两个，每个容积为W2，以便交替使用，保证连续投药。 取有效水深H1＝1.0m，总深H＝H1+H2+H3（式中H2为保护高，取0.2m；H3为贮渣深度，取0.1m）＝1.0+0.2+0.1＝1.3m。
溶液池形状采用矩形，尺寸为长×宽×高＝6m×3m×1.3m。 3.1.2溶解池
溶解池容积W1?0.3W2=3.39m3
溶解池一般取正方形，有效水深H1＝1.0m，则： 面积F＝W1/H1→边长a＝F1/2＝1.85m；
溶解池深度H＝H1+H2+H3 （式中H2为保护高，取0.2m；H3为贮渣深度，取0.1m）＝1.85+0.2+0.1＝2.15m
和溶液池一样，溶解池设置2个，一用一备。 溶解池的放水时间采用t＝15min，则放水流量
Wqo?2=3.77L/s
60t查水力计算表得放水管管径d0＝mm，相应流速d0?m/s。溶解池底部设管径d＝100mm的排渣管一根。
溶解池搅拌装置采用机械搅拌：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
W?2?1000q?2=0.262L/s
24?60?60查水力计算表得投药管管径d＝20mm，相应流速为2.58L/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取得良好效果的最基本条件，同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行成本。
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理想设备：具有高效混合、节约用药、设备小等特点，它是有二个一组的混合单元件组
成，在不需外动力情况下，水流通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3 管式静态混合器
3.2.1设计流量
30000?1.06 Q==0.368m3/s
24?3600
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=1.0m/s，则管径为： D?4?0.368=0.685m 3.14采用D=700mm，则实际流速v=0.96m/s 3.2.3混合单元数
按下式计算
N?2.36??0.5D?0.3?2.36?0.96?0.5?0.7?0.3=2.68
取N=3，则混合器的混合长度为： L=1.1ND=1.1?0.7?3=2.31m
3.2.4混合时间
L2.31T= ?=2.41s
V0.963.2.5水头损失
v21.430.962h??N???3=0.233m 0.42g0.72?9.83.2.6校核GT值
G??h9800?0.233=911.7s?1 ??3?T1.14?10?2.41 GT?911.7?2.41=2197>2000 水利条件符合
3.3 反应设备的设计
在絮凝池内水平放置栅条形成栅条絮凝池，栅条絮凝池布置成多个竖井回流式，各竖井之间的隔墙上，上下交错开孔，当水流通过竖井内安装的若干层栅条或栅条时，产生缩放作用，形成漩涡，造成颗粒碰撞。
栅条絮凝池的设计分为三段，流速及流速梯度G值逐段降低。相应各段采用的构件，前段为密网，中段为疏网，末段不安装栅条。 3.3.1平面布置
絮凝池
设计流量 Q?0.368/2
平面布置形式：采用18格，洪湖模式，如下图4所示。
图4 栅条絮凝池平面示意图
设计参数选取：
絮凝时间：有效水深H0?4.2m（与后续沉淀池水深相配合），T=12min=720s，超高0.3m，池底设泥斗及快开排泥阀排泥，泥斗高0.6m； 絮凝池总高度为 H?4.2+0.3+0.6=5.1m。 絮凝池分为三段：
前段放密栅条，过栅流速中段放疏栅条，过栅流速
v1栅?0.25m/sv2栅?0.22m/s，竖井平均流速，竖井平均流速
v1井?0.12m/sv2井?0.12m/s； ；
末段不放栅条，竖井平均流速0.12m/s。 前段竖井的过孔流速为0.300.10.1m4s。/
0.2m/s，中段0.200.m15s，/末段
3.3.2平面尺寸计算 每组池子容积
V?QT?0.368?720=264.96m3
单个竖井的平面面积
A1?V/18HO?264.96/(18?4.2)=3.5m2
竖井尺寸采用1.9m?1.9m，内墙厚度取0.2m，外墙厚度取0.3m 每组池子总长 L=3?1.9?2+6?0.2+0.3?2=13.2m 宽 B=1.9?3+0.2?2+0.3?2=6.7m
3.3.3栅条设计
选用栅条材料为钢筋混凝土，断面为矩形，厚度为50mm，宽度为50mm。
前段放置密栅条后 竖井过水断面面积为：
A1水?Q0.368=1.472 ?V1栅0.25竖井中栅条面积为： A1栅=3.5-1.472=2.028m2 单栅过水断面面积为： a1栅=1.9?0.05=0.095m2 所需栅条数为M1?A1栅2.028=21.34 取22根 ?a1栅0.095两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置20根，过水缝隙数为21个
平均过水缝宽
S1?(1900-22?50)/21=38.1mm
0.368=0.242m/s
21?1.9?0.03811) 中段放置疏栅条后 竖井过水断面面积为：
实际过栅流速 V1栅?A2水?Q0.3682=1.672m ?V2栅0.22竖井中栅条面积为： A2栅=3.5-1.672=1.828m2
单栅过水断面面积为： a2栅=1.9?0.05=0.095m2 所需栅条数为：M1?A2栅1.828=19.24（根），取20根 ?a2栅0.095两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置18根，过水缝隙数为19个 平均过水缝宽S2?(1900-20?50)/19=47.368m
实际过栅流速V2栅?3.3.4竖井隔墙孔洞尺寸
流量竖井隔墙孔洞的过水面积＝ 过孔流速
0.368=0.215m/s
19?1.9?0.0473680.368/2=0.62m2 0.3孔洞高度h=Q/2=0.368/2=0.323m
v?1.90.3?1.9其余各竖井孔洞的计算尺寸见下表2。
如0-1竖井的孔4洞面积
表2 竖井隔墙孔洞尺寸 孔洞号 0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8 7-9 出水孔洞 孔洞流速V (m/s) 0.3 0.28 0.25 0.22 0.20 0.18 0.15 0.12 0.12 0.10 孔洞高度h (m) h=Q/2=0.368/2=0.323 孔洞尺寸(宽×高) 1.9×0.323 1.9×0.346 1.9×0.387 1.9×0.440 1.9×0.484 1.9×0.538 1.9×0.646 1.9×0.404 1.9×0.404 1.9×0.484 v?1.90.3?1.9h=Q/2=0.368/2=0.346 v?1.90.28?1.9h=Q/2=0.368/2=0.387 v?1.90.25?1.9h=Q/2=0.368/2=0.440 v?1.90.22?1.9 h=Q/2=0.368/2=0.484 v?1.90.20?1.9h=Q/2=0.368/2=0.538 v?1.90.18?1.9h=Q/2=0.368/2=0.646 v?1.90.15?1.9h=Q/4=0.368/4=0.404 v?1.90.12?1.9h=Q/4=0.368/4=0.404 v?1.90.12?1.9 h=Q/4=0.368/4=0.484 v?1.90.10?1.93.3.5各段水头损失 v12v22h??h1??h2???1???2(m)2g2g 式中 h－各段总水头损失，m；
h1－每层栅条的水头损失，m； h2－每个孔洞的水头损失，m；
?1－栅条阻力系数，前段取1.0，中段取0.9；
?2－孔洞阻力系数，取3.0；
v1－竖井过栅流速，m/s；
v2－各段孔洞流速，m/s。
中段放置疏栅条后 1) 第一段计算数据如下：
竖井数3个，单个竖井栅条层数3层，共计9层； 过栅流速v1栅=0.242m/s；
竖井隔墙3个孔洞，过孔流速分别为v1孔?0.3m/s，v2孔?0.28m/s，
v3孔?0.25m/s
v12v22
???2则 h??h1??h2???12g2g20.2423=9?1.0=0.0269+0.0353=0.0622m ?（0.32?0.282?0.252）2?9.812?9.81
2) 第二段计算数据如下：
竖井数3个，前面两个竖井每个设置栅条板2层，后一个设置栅条板1层，总共栅条板层数=2+2+1=5；
过栅流速v2栅=0.215m/s；
竖井隔墙3个孔洞，过孔流速分别为v1孔?0.22m/s，v2孔?0.20m/s，
v3孔?0.18m/s
v12v22
???2则 h??h1??h2???12g2g0.21523=0.0106+0.0185=0.0291m 5?0.9?（0.222?0.22?0.182）2?9.812?9.81
3) 第三段计算数据如下：
水流通过的孔洞数为5，过孔流速为v1孔?0.15m/s，v2孔?0.12m/s，
v3孔?0.12m/s，v4孔?0.1m/s，v5孔?0.1m/s
v22
则 h??h2???22g?32(0.15?2?9.812?20.1?2?220.1)
m9 ?0.010
3.3.6各段停留时间
第一段t1?V11.9?1.9?4.2?3?=123.6s=2.06min Q0.368第二段和第三段 t2=t3=2.06min 3.6.7水力校核
G=?h ?T 当T=20。C时， ??1?10?3Pas
表4 水力校核表 段号 1 2 3 停留时间 (s) 124 124 124 372 水头损失(m) 0.0622 0.0291 0.0109 0.1022 G (S?1) 70.1 47.9 29.3 146.3 ? GT=146.3?372=54423.6在10000-100000之间，符合水力要求。
3.4 沉淀澄清设备的设计
采用上向流斜管沉淀池，水从斜管底部流入，沿管壁向上流动，上部出水，泥渣由底部滑出。斜管材料采用厚0.4mm蜂窝六边形塑料板，管的内切圆直径d=25mm，长l=1000mm，斜管倾角θ=60。
如下图5所示，斜管区由六角形截面的蜂窝状斜管组件组成。斜管与水平面成
600角，放置于沉淀池中。原水经过絮凝池转入斜管沉淀池下部。水流自下向上
流动，清水在池顶用穿孔集水管收集；污泥则在池底也用穿孔排泥管收集，排入下水道。
排泥集水管清水区斜管区配水区穿孔排泥管积泥区
图6 斜管沉淀池剖面图
3.4.1设计水量
包括水厂自用水量6%
斜管沉淀池设计流量 Q?0.368m3/s 表面负荷取q?10m3/(m2/h)?2.8mm/s
3.4.2沉淀池面积
1)清水区有效面积F’
F'= Q0.368V?=131.43m20.0028 2)沉淀池初拟面积F
斜管结构占用面积按5％计，则
F= F'?1.05=131.43?1.05=138m2 初拟平面尺寸为 L1?B1?16?9 3)沉淀池建筑面积F建
斜管安装长度L2?lcos??0.5m
考虑到安装间隙，长加0.07m，宽加0.1m L?L1?L2+0.07=16+0.5+0.07=16.57m
B?B1?0.1?9.1m
F建=L?B?16.57?9.1?150.79m2
3.4.3池体高度
保护高 h1=0.5m；
斜管高度 h2=l?sin??1?sin60=0.87m； 配水区高度 h3=1.5m； 清水区高度 h4=1.2m；
池底穿孔排泥槽高 h5=0.75m。
则池体总高为
H?h1?h2?h3?h4?h50?.50?.87?1.5?1.?23.4.4复核管内雷诺数及沉淀时间
1) 管内流速v0
0?.8 m4.87v2.8 ??3.2m2ms/sin?sin602) 斜管水力半径R R?d/4?0.6c 2m53) 雷诺数Re
Rv0.62?50.322 Re?0??20. 1?0.014) 管内沉淀时间t v0? t?l1000??311s?5.18min v03.223.4.5配水槽
配水槽宽b’=1m 3.4.6集水系统
1) 集水槽个数n=9
2) 集水槽中心距 a?L16.57==1.84m n93) 槽中流量q0
Q0.368 q0===0.041m3/s
n94) 槽中水深H2
0.4槽宽 b?0.9q0?0.9?0.0410.4=0.25m
起点槽中水深0.75b=0.20m，终点槽中水深1.25b=0.33m 为方便施工，槽中水深统一按H2=0.33m计。 5) 槽的高度H3
集水方法采用淹没式自由跌落。淹没深度取5cm，跌落高度取5cm，槽的超高取0.15m，则集水槽总高度为
H3= H2+0.05+0.05+0.15=0.58m 6) 孔眼计算
a.所需孔眼总面积ω
由 q0???2gh 得 ??q0?2gh
式中 q0－集水槽流量，m3/s； ?－流量系数，取0.62；
h－孔口淹没水深，取0.05m；
所以 ??0.041=0.067m2
0.622?9.81?0.05b.单孔面积?0
孔眼直径采用d=30mm，则单孔面积 ?0??4c.孔眼个数n
d2?0.0007m2
n=
?0.067?=96(个) ?00.0007d.集水槽每边孔眼个数n1 n1=n/2=96/2=48(个)
e.孔眼中心距离S0
S0=B/48=9/48=0.186m 3.4.7排泥
采用穿孔排泥管，沿池宽（B=9m）横向铺设6条V形槽，槽宽1.5m，槽壁倾角450，槽壁斜高1.5m，排泥管上装快开闸门。
4过滤
4.1滤池的布置
采用双排布置，按单层滤料设计，采用石英砂作为滤料。 4.2滤池的设计计算 4.2.1设计水量
Q?0.368m3/s，滤速v?8m/h
4.2.2冲洗强度
冲洗强度q按经验公式计算
543.d2m1.4e?(0.315. 6)32 q?(1?e?)0.632式中 d－滤料平均粒径；
m e－滤层最大膨胀率，取e=50%； ?－水的运动黏滞度，??1.44mm2/s。 砂滤料的有效直径d10=0.5mm 与dm对应的滤料不均匀系数u=1.5 所以，dm=0.9ud10=0.9×1.5×0.5=0.675mm q?43.?2450.16.75?(0.50.632(1?0.5)1.141.6320.35)2 ?12L/(sm)4.2.3滤池面积
Q0.368?3600=165.5m2 ?V8滤池个数采用N=4个，成双排对称布置 单池面积f=F/N=165.5/6=41.4m2，取45m2 每池平面尺寸采用L×B=8m×5.6m 池的长宽比为8/5.6=1.43 4.2.4单池冲洗流量
滤池总面积 F? q冲?fq?45?12=540L/s
4.2.5冲洗排水槽
(1)断面尺寸
两槽中心距采用a=2.0m
排水槽个数n1=L/a=8/2.0=4（个）
槽长L1=B=5.6m
槽内流速，采用0.6m/s
排水槽采用标准半圆形槽底断面形式。 (2)设置高度
滤料层厚度采用Hn=0.7m 排水槽底厚度采用δ=0.05m
槽顶位于滤层面以上的高度为：
He=eHn+2.5x+δ+0.075=1.05m X=0.23
4.2.6集水渠
集水渠采用矩形断面，渠宽采用b=0.75m (1)渠始端水深Hq
45?122/3)=0.65m Hq ?0.81(1000?0.75(2)集水渠底低于排水槽底的高度Hm
Hm?Hq+0.2=0.85m
4.2.7配水系统
采用大阻力配水系统，其配水干管采用方形断面暗渠结构。 (1)配水干渠
干渠始端流速采用v干?1.5m/s 干渠始端流量 Q干?q冲?0.54m3/s
干渠断面积，A?Q干/v干?0.54/1.5=0.36m2
干渠断面尺寸采用0.6m×0.6m (2)配水支管
支管中心距采用s=0.25m 支管总数n2=2L/s=2×8/0.25=64（根）
支管流量 Q支?q冲0.54??0.0084m3/s n264支管直径采用d支?75mm，流速v支?2.15m/s
B?(0.6?2?0.1)=2.3m
22.3核算 l1/d支?=30.67<60
0.075(3)支管孔眼
孔眼总面积Ω与滤池面积f的比值a，采用??0.24%，则
支管长度 l1????f?0.0024?45=0.108m2
孔径采用d0?12mm?0.012m
单孔面积???d02/4?3.14?0.0122/4?113?10?6m2
0.108=958（个） ?6?113?10每一支管孔眼数（分两排交错排列）为：
孔眼总数 n3???n4?n3/n2?1300/64?20（个）
n4?n3958?=15（个） n264孔眼中心距
s0?2l1?2?2.3/15=0.31m n4孔眼平均流速v0?q/(10?)?12/(10?0.24)?5m/s 4.2.8冲洗水箱
冲洗水箱与滤池合建，置于滤池操作室屋顶上。
(1)容量V
冲洗历时采用t0=6min
V?1.5?(qft0?60)/1000?0.09qft0 =1.5?12?45?6?60/1000=291.6m3 水箱内水深，采用h箱?3.5m
圆形水箱直径D箱?4V4?291.6=10.3m ??h箱??3.5(2)设置高度
水箱底至冲洗排水箱的高差?H，由以下几部分组成。 a.水箱与滤池间冲洗管道的水头损失h1 管道流量Q干?q冲?0.54m3/s 管径采用D冲?600mm，管长l?70m
查水力计算表得：v冲?2.55m/s， 1000i?13.5 冲洗管道上的主要配件及其局部阻力系数合计???7.38
h1?il冲???v2/2g?13.5?70/1000?7.38?2.552/(2?9.81)?3.39mH2O b.配水系统水头损失h2
h2按经验公式计算
h2?8v干2/(2g)?10v支2/(2g)?8?1.52/19.62?10?2.152/19.62=3.28mH2O c.承托层水头损失h3 承托层厚度采用H0=0.45m
h3?0.022H0q?0.022?0.45?12?0.12mH2O d.滤料层水头损失h4
?1)?(1m h4?(?2/?10L )0式中 ?2－滤料的密度，石英砂为2.65t/m3； ?1－水的密度，t/m3；
m0－滤料层膨胀前的孔隙率（石英砂为0.41）； L0－滤料层厚度，m。
/11?)(1所以 h4?(2.65?0?.41?)0.72O 0.68mH
e. 备用水头h4?1.5mH2O
则 ?H?h1?h2?h3?h4?h5?9.0mH2O
5消毒
5.1加药量的确定
水厂远期5万m3/d，设计水量为 Q1?50000m3/d=2083.3m3/h 最大投氯量为a=3mg/L 加氯量为：
Q?0.001aQ1=0.001?3?2083.3=6.25kg/h
储氯量（按一个月考虑）为：
G?30?24Q=30?24?6.25=4500kg/月
5.1加氯间的布置
水厂所在地主导风向为东南风，加氯间靠近滤池和清水池，设在水厂的西北部。
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，其位置在室内地面以上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。
为搬运氯瓶方便，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。
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。 在加氯间引入一根DN50的给水管，水压大于20mH2O，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。
6其他设计
6.1清水池的设计
近期设置两座清水池以适应水厂30000m3/d的产水量，远期再增设两座同等规模的清水池。
清水池容积 V?Q?15%?30000?15%=4500m3
池深采用h=4m，则清水池平面面积为A=V/h=4500/4=2=1125m3，采用边长25?45m的长方形。
6.1吸水井的设计
吸水井的应高出地面20cm，吸水井深为3.6m，宽为2m，长度12m。 6.2二泵房的设计
二泵房中泵型号的选择：3用一备
单台泵Q=694.4m3/h，扬程H>32m查给《排水设计手册11册－常用设备》选泵。
选300S-58B型，电机型号为JS2?400S1?4
水泵的参数如下： 型号 3流量（m/h） 扬程 转数 功率（KW) 配电动机效率允许吸上功率(KW) （％） 真空度（m） 73 504 47.2 S350?44 135 5.2 685 43 80 835 37 108 78 泵房的尺寸：40m×10m，长度为控制间4m，泵轴之间的间距为4.0m，靠近控制间的泵与靠近吊装间的泵距离墙的距离也为4.0m，另外设4.0m做为吊装机械电葫芦用，共计40m。宽度为吸水管4.5m，泵基础的长度为2.5m，压水管3m，共计10m。
88.3 100.3 1450n/min 6.3辅助建筑物面积设计
生活辅助建筑物面积应按水厂管理体制、人员编制和当地建筑标准确定。生产辅助建筑物面积根据水厂规模、工艺流程和当地的具体情况而定。
7水厂总体布置
7.1水厂的平面布置
水厂的平面布置应考虑以下几点要求：
（1）布置紧凑，以减少水厂占地面积和连接管渠的长度，并便于操作管理。但各构筑物之间应留处必要的施工和检修间距和管道地位；
（2）充分利用地形，力求挖填土方平衡以减少填、挖土方量和施工费用； （3）各构筑物之间连接管应简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。此外，有时也需要设置必要的超越管道，以便某一构筑物停产检修时，为保证必须供应的水量采取应急措施； （4）建筑物布置应注意朝向和风向； （5）有条件时最好把生产区和生活区分开，尽量避免非生产人员在生产区通行和逗留，以确保生产安全；
（6）对分期建造的工程，既要考虑近期的完整性，又要考虑远期工程建成后整体布局的合理性。还应该考虑分期施工方便。
7.2水厂的高程布置
在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身，连接管道，计量设备等水头损失在内。水头损失应通过计算确定，并留有空地。
批阅教师评语:
报告成绩: 指导教师签名： 年 月 日
给水厂课程设计剖析
