1.给水处理厂课程设计任务书
一、目的和内容
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(应达到初步设计的深度)，并简要写出一份设计计算说明书。 设计题目: 某市自来水厂工艺设计 二、原始资料
（1）水厂规模：11.6万m3/d
(2)水源为河流地面水，原水水质分析资料如下：
序号 1 2 3 4 5
项 目 PH值 色度 浊度 肉眼可见物 总硬度 单位 / 度 NTU / mg/L,CaC数量 ～7.6 ～20 备 注 65～2000 较浑 117 1
O3 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 18
(3)厂区地形：(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，水厂位于城市北面1 km。
(4)工程地质资料 1) 地质钻探资料 表土 砂质 细砂 中砂 粗砂 粗砂 粘土 砂岩 粘土
氯化物 氟化物 硝酸盐 总溶固物 铁 锰 铜 砷 锌 铅 菌落总数 mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L mg/L 个/mL 5.0 <1.0 <1.0 147 0.23 <0.1 <0.5 <0.05 <0.5 <0.05 1.3×104 砾石 石层 2
1m 1.5m 1 m 2 m 0.8m 1 m 2 m 土壤承载力:20 t/m2. 2)地震计算强度为186.2kPa。 3)地震烈度为9度以下。
4)地下水质对各类水泥均无侵蚀作用。
(5)水文及水文地质资料 序号 1 项 目 历年最高水位 单位 数量 m 备 注 34.3黄海高程系统，8 下同 频率1％ 2 历年最低水位 m 21.47 3 历年平均水位 m 24.64 4 历年最大流量 m3/s 14600 5 6 7 8 9 历年最小流量 历年平均流量 历年最大含砂量 历年最大流速 历年每日最大水位涨落 m3/s 180 m3/s 1340 kg/m3 4.82 m/s 4 m/d 5.69
3
10 历年三小时最大水位涨落 m/3h 1.04 地下水位：在地面以下1.8m
(6)气象资料
该市位于亚热带，气候温和，年平均气温15.90C，七月极端最高温度达390C，一月极端最低温度－15.30C，年平均降雨量954.1mm，年平均降雨日数117.6天，历年最大日量降雨量328.4mm。常年主导风向为东北偏北（NNE），静风频率为12％，年平均风速为3.4m/s。土壤冰冻深度：0.4m。
风向玫瑰图
2 水厂选址
厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通过技术经济比较确定。在选择厂址时，一般应考虑以下几个方面：
⑴ 厂址应选择在工程地质条件较好的地方。一般选在地下水位低、承载力较大、湿陷性等级不高、岩石较少的地层，以降低工程造价和便于施工。
⑵ 水厂应尽可能选择在不受洪水威胁的地方。否则应考虑防洪措施。
4
⑶ 水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价。并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除方便。
⑷ 当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近，通常与取水构筑物建在一起；当取水地点距离用水区较远时，厂址选择有两种方案，一是将水厂设置在取水构筑物附近；另一是将水厂设置在离用水区较近的地方。
根据综合因素考虑，将水厂设置在取水构筑物附近，水厂和构筑物可集中管理，节省水厂自用水的输水费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排除。
3 水厂规模及水量确定
设计水量为11.6万m/d，自用水5%，则Q=11.6*10^4*(1+0.05)=12.18万m/d
3
3
Q一泵=αQd/T=1.05×116000/24=5075m3/h=1.41m3/s
Q二泵=αKhQd/86.4=1.05×1.3×116000/86.4=1832.6L/s
4 净水方案的确定
水厂以地表水作为水源，工艺流程如图1所示：
混凝剂原水混 合絮凝沉淀池消毒剂滤 池清水池二级泵房用户 图1 水处理工艺流程 现拟定两个净水工艺方案，进行比较分析： 方案一：
原水 ——→ 一级泵房 ——→ 往复式隔板絮凝池 ——→平流沉淀
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池——→ 普通快滤池 ——→ 清水池 ——→ 二级泵房 方案二：
原水 ——→ 一级泵房 ——→ 折板絮凝池 ——→ 斜管沉淀池 ——→ V型滤池或移动罩滤池 ——→ 清水池 ——→ 二级泵房 （1）絮凝池对比
表2-4 各种絮凝池的比较
形式 往 复 式 隔板絮凝池 回 转 式 旋流式絮凝池 优缺点 适用条件 优点：絮凝效果好，构造简单， 施工方便。 水量大于30000m3/d的水缺点：容积较大，水头损失较大，厂，水量变动小。 转折处矾花易碎。 优点：絮凝效果好，水头损失小， 水量大于30000m3/d的水构造简单，管理方便。 厂，水量变动小者，改建和扩缺点：出水流量不易分配均匀，建旧池时适用。 出口处易积泥。 优点：容积小，水头损失较小。 一般用于中小型水厂。 缺点：池子较深，地下水位高处施工较困难，絮凝效果较差。 优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小。 流量变化较小的中小型水厂。 缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价较高。 优点：絮凝时间短，容积小，造价较低。 水量小于30000m3/d的水厂。 缺点：池子较深，锥底施工较困 难，絮凝效果较差。 优点：絮凝池效果好，水头损失 水量变化不大的水厂，单小，凝聚时间短。 池能力以1.0--2.5万m3/d为宜。 缺点：末端池底易积泥。 优点：絮凝效果好，水头损失小， 小水量均适用，并能适应可适应水质、水量变化。 水量变动较大者。 缺点：需机械设备和经常维修。 折板絮凝池 涡流式絮凝池 格板、栅条絮凝池 机械絮凝池
综上所述，由于水量比较大，选用往复式隔板絮凝池。 (2) 沉淀池的比较
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表2-5 各种沉淀池的比较
方式 优缺点 适用条件 优点：造价较低，操作管理方便，施工较简 单；对原水浊度适应性强，处理效果稳定，采用机械排泥设施时，排泥效果好。 平流式沉淀池 缺点：采用机械排泥设施时，需要维护机械排泥设备；占地面积大，水力排泥时，排泥困难。 优点：沉淀效率高，池体小，占地小。 缺点：斜管（板）耗材多，对原水浊度适应斜管（板）沉淀池 性较平流池差；不设排泥装置时，排泥困难，设排泥装置时，维护管理麻烦。 优点：排泥较方便，占地面积小。 缺点：上升流速受颗粒下沉速度所限，出水竖流式沉淀池 量小，一般沉淀效果较差，施工较平流式困难。 优点：沉淀效果好。 辐流式沉淀池 缺点：基建投资大，费用高，刮泥机维护管理较复杂，金属耗量大，施工较困难。 一般适用于大中型水厂。 尤其适用于沉淀池改造扩建和挖潜。 一般用于小型净水厂，常用于地下水位较低时。 一般用于大中型净水厂，在高浊度水地区，作预沉淀池。 综上所述，虽然斜管式沉淀池出水量较大，但是池底易淤积，且费用较贵，而竖流式沉淀池不适用于大型水厂，水的浊度比较低，也不需要采
用辐流式沉淀池。所以采用经济费用较低的平流式沉淀池。
(3) 过滤池的比较 过滤池 普通快滤池 优点 1. 有成熟的运转经验，运行稳妥可靠 2. 采用砂滤料，材料易得，价格便宜 V型滤池 1．运行稳妥可靠 2. 采用砂滤料，材料易得 3. 采用大阻力配水系统，单池面积可做的3. 滤床含污量大，周期较大，池深较浅 4. 可采用降速过滤，水质较好 长，滤速高，水质好 4. 具有水汽反冲洗和水面扫洗，冲洗效果好
7
缺点 1. 阀门多 2. 必须设有全套冲洗设备 1． 配套设备多，如鼓风机等 2． 土建较复杂，池身比普通快滤池深 适用条件 1． 2．可适用大、中、小型水厂 1．适用大、中型水厂 2. 单池面积可达150m2以 单池面积一般不宜大于100m2 3． 有条件时尽量采用表面冲洗或空气上 助洗设备 结果比较：两种滤池都适用于大型水厂，V型滤池的造价比较高，所以采用普快滤池。 5 单体构筑物计算 5.1 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，投加方式为高位溶液池重力投加，混凝处理工艺流程如图2所示。
8
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。
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。取混凝剂最大投加量为42.0mg/L。当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加某种助凝剂以提高混凝效果，通常选用聚丙烯酰胺及其水解产物，当进水浊度较高时，可通过试验确定其用量后投加。 5.1.1溶液池设计计算
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：
9
W2?aQ417cn
3
式中 W2－溶液池容积，m；
Q－处理水量，Q=5075m3/h；
a－混凝剂最大投加量，a=40mg/L； c－溶液浓度，取10%； n－每日调制次数，取n＝2。
代入数据得：W2= aQ/417cn=40*5075/(417*10*2)=24.34m 溶液池设计两个，每个容积为W2，以便交替使用，保证连续投药。 有效水深取H1＝1.0m，总深H＝H1+H2+H3（式中H2为保护高，取0.3m；H3为贮渣深度，取0.1m）＝1.0+0.3+0.1＝1.4m。
溶液池形状采用矩形，尺寸为长×宽×高＝4.5m*4.4m*1.4m 5.1.2 溶解池设计计算
溶解池容积 W1=0.3*W2=0.3*24.34=7.3m 溶解池一般取正方形，有效水深H1＝1.0m，则： 面积 F＝W1/H1=7.3m 边长 a?F1/2＝2.7m；
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）＝1.0+0.2+0.1＝1.3m 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
q0=W2/60t=24.34*1000/(60*15)=27.04L/s
查水力计算表得放水管管径d0＝150mm，相应流速Vo=1.53m/s
33
10
溶解池底部设管径d＝150mm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。
5.1.3 投药管设计计算
投药管流量
q=2*1000*W2/(24*60*60)=2*1000*24.34/(24*60*60)=0.5634
查水力计算表得投药管管径d＝15mm。
5.1.4 投加泵的选择
计量泵每小时投加药量:
q =
W23
=24.43/12= 2.04 m /h 12式中：W2——溶液池容积（m3）
计量泵型号J-D2500/1.6选用2台，一备一用。
5.1.5 加药间及药库的设计
药剂仓库与加药间应连在一起，储存量一般按最大投药期间1－2个月用量计算。仓库内应设有磅秤，并留有1.5m的过道，尽可能考虑汽车运输的方便。
混凝剂选用聚合氯化铝，每袋质量是40kg,每袋的体积为0.5×0.4×0.2m3,药剂储存期为30d，药剂的堆放高度取2.0m。
聚合氯化铝的袋数：
N?Q?24?u?tQut； ?0.024?1000?WW式中: Q?水厂设计水量，m3/h；
u?混凝剂最大投加量，mg/L； t?药剂的最大储存期，d； W?每袋药剂的质量，kg；
将相关数据代入上式得， N=Q*24*u*t/1000*W=5846袋。 有效堆放面积A：
11
A?NV；
H?1?e?式中:H?药剂得堆放高度，m；
V?每袋药剂得体积，m3； e?堆放孔隙率，袋堆时e?20% 代入数据得:
A=5846*0.5*0.4*0.2/(2*(1-0.2))=146.2
考虑目前使用及日后扩容，可按远期设计及，适当增加面积，取A=200m2。
5.2 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，缺点是水头损失稍大，流量过小时效果下降。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3所示。
图3 管式静态混合器
12
5.2.1 设计流量
3 Q=12.18*10000/24/3600=1.41m/s
5.2.2 设计流速
静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.6m/s，则管径为：
D^2=4*1.41/3.14*1.6=1.075m^2, D=1.06m
采用D=1000mm，则实际流速v=1.80m/s 5.2.3 混合单元数 按下式计算
N≥2.36*v^-0.5*D^-0.3=2.36*1.80^-0.6*1.0^-0.3=1.66
取N=2，则混合器的混合长度为：
L?1.1ND?1.1?2?1.0?2.2m
5.2.4 混合时间
T=L/v=2.2/1.8=1.22s
5.2.5 水头损失
h=1.43*1.8^2*2/(1.0^0.4*2*9.8)=0.47m
5.2.6 校核GT值
G=1820s-1
GT=1820*1.22=2220(?2000，水力条件符合要求）
13
6 絮凝池与沉淀池计算 6.1 絮凝池与沉淀池布置
本设计中采用的往复式隔板絮凝池将与平流沉淀池合建，它们的宽B相同。
3已知条件: 设计水量Q=5075m/h，分两池， 33Q‘=Q/2=2537.5m/h=0.705m/s
采用数据: 沉淀时间 错误！未找到引用源。 絮凝时间: T2?20min
沉淀池平均水流流速: 15.8mm/s 絮凝池采用变流速: 0.50.2m/s
6.2絮凝池与沉淀池面积尺寸
沉淀池边长 L1=3.6v*T1=3.6*15.8*1.5=85.3m 沉淀池容积 W1=Q*T1=2537.5*1.5=3806絮凝池容积 W2=Q*T2=2537.5*20/60=854.8沉淀池宽
取有效水深H1=3.0m，超高取0.3m，则池深为3.3m
B=W1/H1*L1=14.9m
采用轨距为14.87/2+1.5/2-0.1+0.1-0.3=7.9m的机械吸泥机，每池设置两部，考虑到走道宽度和隔墙尺寸，每隔净距为 14.9/2+1.5/2-0.1=8.1m 絮凝池长
14
取平均水深H2=2.1m，超高取0.3m，则池深为2.4m
L2=W2/H2*B=27.4m
沉淀池放空排泥管直径 d=(0.7*B*L1*H^0.5/T)^0.5
=(0.7*14.9*85.3*3^0.5/1.5*3600)^0.5=0.534m 取d=600mm
水池平面尺寸: 絮凝池长27.4m 沉淀池长85.3m 出水井长3m 池宽14.9m 6.3 絮凝池水力条件复核
絮凝池双排，廊内流速分为6档
v1=0.5m/s v2=0.4m/s v3=0.35m/s
v4=0.3m/s v5=0.25m/s v6=0.2m/s a1=Q/(3600*n*v1*H)=5075/(3600*2*0.5*2.1)=0.671m 取a1=0.70则v1=0.48m/s
a2=Q/(3600*n*v2*H)=5075/(3600*2*0.4*2.1)=0.85m 取a2=0.85m 则v2=0.4m/s 按上法计算得，
a3=1m v3=0.34m/s a4= 1.1m v4=0.305m/s
15
a5=1.35m v5=0.25m/s a6=1.6m v6=0.21m/s
间隔分别为4 4 5 4 4 4 条，则廊道总数为25条，水流转弯次数为24次，池子长度（隔板间隔之和）
L=4*(a1+a2+a4+a5+a6)+5*a=27.4m
隔板厚度按0.2m计，池子总长L=27.4+0.2*（25-1）=32.2m 按廊道内不同流速分成6段，分别计算水头损失， 第一段：
水力半径错误！未找到引用源。
R1=a1*H2/(a1+2*H2)=0.7*2.1/(0.7+2*2.1)=0.3m 槽壁粗糙系数n?0.013，流速系数Cn=Rn^1/6/n C1=R1^1/6/n=0.3^1/6/0.013=62.9,C^2=3961 各段转弯处流速：v0i=Q/1.3*ai*H2 Vo1=0.705/1.3*0.7*2.1=0.37m/ 第一廊道长度L1=4*b=4*14.9=59.6 第一段水流转弯次数s1=4 则絮凝池第一段水头损失为
h1=3*4*0.37^2/2*9.8+0.48^2*59.6/(3961*0.3)=0.067 各管段水头损失计算结果见下表：
16
段数 1 2 3 4 5 6 Sn 4 4 5 4 4 3 Ln 59.6 59.6 74.5 59.6 59.6 59.6 Rn 0.300 0.353 0.404 0.436 0.511 0.579 Vo 0.400 0.329 0.280 0.254 0.207 0.175 vnVi 0.48 0.4 0.34 0.305 0.25 0.21 Cn 62.9 64.7 66.1 67.0 68.8 70.2 Cn^2 3956.4 4186.1 4369.2 4489.0 4733.4 4928.0 hn 0.109 0.073 0.065 0.042 0.028 0.015
h=0.332m
计算GT值（t=20℃）：
G=51.9s-1
GT=51.9*20*60=6.2*10^4（在10池底坡度：
i=h/L=0.332/32.2=0.01
6.4 沉淀池水力条件复核（考虑池内设有导流管）
w?6.1?3?18.3??6.1?2?3?12.1w18.3R???1.51?12.1w=14.9*3=44.7m^2
4105范围内）
ρ=14.9+2*3=20.9m R=w/ρ=44.7/20.9=2.14
Fr=1.58^2/214*980=1.2*10^-4（在10?410?5范围内）
Re=v*R/ⅴ=1.58*2.14/0.01=33812（符合条件）
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7 普通快滤池计算 7.1滤池的布置
采用普通快滤池，双排布置，按单层滤料设计，采用石英砂作为滤料。拟用大阻力配水系统，单独水反冲洗。 设计水量 Q=121800
Q’=60900
滤速 v?10m/h 冲洗强度
q??10kvmf?1?01.?3?1.L1s1?m42/(（包括10%自用水量）
)冲洗时间 t?6mi n7.2 滤池面积及尺寸
滤池工作时间为24h,冲洗周期为12h,滤池实际工作时间
T?24?0.1?24?23.8h12（只考虑反冲洗停留时间，
不考虑排放初滤水时间） 滤池总面积为
F= 60900/(10*23.8)=256m^2
设计取单池个数 N=6 成双排对称布置
单池面积 f=F/N=256/6=42.7m^2 采用滤池长宽比 L:B?1.4 :1每池平面尺寸采用L*B=7.7*5.5
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校核强制滤速
v’=11.4m/s (满足强制滤速v＜14m/h的要求)
'7.3滤池高度
承托层高度：H1采用0.45m 滤料层高度：H2采用0.70m 沙面上水深：H3采用1.70m 保护高度：H4采用0.25m
故滤池总高度：H= H1+ H2+ H3 +H4=0.45+0.7+1.70+0.25=3.10m 7.4配水系统（每只滤池）
采用大阻力配水系统，其配水干管采用方形断面暗渠结构。布置见下图4。
图4 穿孔管大阻力配水系统示意图
7.4.1干管
采用钢筋混凝土渠道，断面尺寸采用0.7m×0.7m，断面面积 f总=0.49m2，干渠长7.7m。
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干渠流量
qg=14*42.7=597.8L/s
采用流速 dg=700mm（干管埋入池底，顶部设滤头或开孔位置） 干渠始端流速vg =1.55m/s 7.4.2支管
5支管中心距采用 as?0.2m
每池支管总数 nf=53.6 取54 每根支管入口流量
=597.8/54=11.07L/s
支管直径采用df=90mm，支管截面面积ff=0.0064支管始端流速 7.4.3孔眼布置
支管孔眼总面积与滤池面积之比K采用0.25% 孔眼总面积
采用孔眼直径 dk?9mm 每个孔眼面积
fk?=1.74m/s
0.25%*42.7=0.107
?4dk2?0.78?52?9263mm.585
孔眼总数
Nk=1679个
每根支管孔眼数 nk=Nk /nf=1679/54=31
支管孔眼布置设两排，与垂线成45°夹角向下交错排列 每根支管长度 lf=1/2(B-dg)=1/2*(5.5-0.8)=2.0m
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每排孔眼中心距 ak=lf/(nk/2)=2.00/12=0.168m 7.4.4 孔眼水头损失
支管壁厚采用??5mm，流量系数??0.68 水头损失
hk=3.46m 7.4.5复算配水系统
支管长度与直径之比不大于60，则
2.00/0.09=22.2<60
孔口总面积与支管总横截面积之比小于0.5，则
=0.107/(54*0.09^2*0.785)= 0.31<0.5
干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为1.75~2.0，则
=0.785*0.8^2/(54*0.785*0.09^2)=1.46
孔口中心距应小于0.2，即ak=0.168<0.2m 7.4.6洗砂排水槽
因洗砂排水槽长度不宜大于6米，故在设计中将每座滤池中间设置排水渠，在排水渠两侧对称布置洗砂排水槽，每侧洗砂槽数n1=4条，池中洗槽总数为n2=8条 a0=L/n1=7.7/4=1.92m 每条洗砂槽长度l0=B/2-b/2
21
设计取中间排水渠宽度b为0.7m l0=(5.5-0.7)/2=2.4m 每条洗砂排水槽的排水量为 q0=597.8/8=74.7L/s 洗砂排水槽断面模数
槽底断面采用三角形标准断面。 x=1/2*
q01000v0 去槽中流速v00.6m/s x=0.18m
排水槽底厚度，采用??0.05m 砂层最大膨胀率；e?45% 砂层厚度：H2?0.7m 洗砂排水槽顶距砂面高度：
He?eH2?He?eH2?2.5x???0.075
=0.45*0.7+2.5*0.18+0.05+0.075 =0.89m
排水槽宽度为 b’=2*x=0.18m 洗砂排水槽总平面面积：
F0=2*x*l0*n2+b*L=2*0.18*2.4*8+0.7*7.7=12.30
复算： 排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于25%，则F0/f=12.30/42.7=28.8%≈25%
中间排水渠
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中间排水渠采用矩形断面，渠底距排水槽底部的高度为 Hc=1.73*(qg/g/b^2)^1/3=0.74m 7.4.7滤池各种管渠计算 (1) 进水
进水总流量： Q1=60900
=0.705
采用进水渠断面：渠宽B1=0.6m，水深为0.7m， 进水渠中的流速：v1=1.68m/s
各个滤池进水管流量： Q2=0.705/6=0.118
采用进水管直径：D2=400mm 管中流速：v2=0.94m/s (2) 冲洗水 冲洗水总流量：
= 14*42.7=597.8L/m
采用管径：D3=600mm 管中流速：v3=2.12m/s 干管管径采用700mm 管中流速为1.55m/s (3) 清水 清水总流量：
=0.705
每个滤池清水管流量：
=0.118
采用管径：D5?300mm 管中流速： v5=1.67m/s 采用清水总管：D=800mm 管中流速：v=1.40m/s (4) 排水 排水流量
=0.598
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排水渠断面： 宽度B6=0.55m，渠中水深0.575m 渠中流速： v6=1.89m/s 排水管每个单滤池布置两个
排水管管径DN=450mm,管中流速v=1.88m/s 采用排水总管管径DN=700mm，管中流速v=1.55m/s (5) 冲洗水箱
冲洗时间： t?6min 冲洗水箱容积：
=1.5*14*42.7*360=322.8
水箱内水深采用： h箱?3.5m
圆形水箱直径： =10.8m
水箱底至滤池配水管间的沿途及水头损失之和： h1?1.0m 配水系统水头损失：
=3.46m
承托层水头损失：h3?0.022H1q?0.022?0.45?14?0.14m 滤料层水头损失：
h4?(?12.65?1)(1?m0)H2?(?1)(1?0.41)?0.7?0.68m?1
安全富余水头，采用h5?1.5m 冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面
H0?h1?h2?h3?h4?h5?1.0?3.5?0.14?0.68?1.5?6.8m=1.0+3.46+0.14+0.68+1.5=6.78m
8 加氯间计算 8.1加氯量计算
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本设计中水厂按设计水量Q=12.18*10^4=5075，消毒采
用液氯消毒，预氯化最大投加量为1.5mg/L，清水池最大投加量为
1.0mg/L。
预加氯量为
=0.001*1.5*5075=7.61kg/h
清水池加氯量为
=0.001*1.0*5075=5.08kg/h
二泵站加氯量自行调节，在此不做计算，则总加氯量为
=7.61+5.08=12.69kg/h
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，选用宽高为：
330mm?370mm，一用一备.
8.2储氯量计算 储氯量按20天考虑为：
=20*24*12.69=6091.2kg
液氯的储备于6个1吨氯瓶（H×D=2020mm×800mm）。 8.3加氯间布置
水厂所在地主导风向为东北风，加氯间靠近滤池和清水池，设在水厂的西南部。
在加氯间、氯库低处各设排风扇一个，换气量每小时8～12次，
25
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。 9 清水池计算
9.1清水池的有效容积计算
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：
=0.15*121800=18270
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：
W2?25?2?3600/1000?180m3
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：
=18270+180=18450
>2000
时，
清水池设计为相等容积的两座，每座容积为：9225采用矩形水池。
26
有效水深取H?3.5m，则每座清水池的面积为：
=9225/3.5=2636
取B*L=56m*47m，超高取0.5m，则清水池高度取4.0m。 清水池尺寸为 9.2清水池管道系统计算 (1) 进水管 Q1=121800
=1.41
设两座清水池，流速取1.2m/s,则
=56m*47 m*4m
=0.865m 采用DN900mm钢管，则
实际流速
=4*1.41/(2*3.14*0.9^2)=1.11m/s
(2) 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=1.3，所以：
=1.3*1.41=1.83
4Q24?1.49??1.054mn?v23.14?2?0.9,取v2=1.0m/s
=1.08m
d2?
采用DN1100mm钢管，则
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实际流速
=0.96m/s
(3) 溢流管
溢流管的管径与进水管相同，取为DN900。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) 排水管
清水池内的水在检修时需要放空，需要设排水管。排水管径2h内将水放空计算。排水管流速按1.5m/s估计，则排水管的管径为：
4W'4?7515d3???0.94mt?v2?3600?3.14?1.5
=1.04m
采用DN1100钢管 9.3清水池布置 (1) 导流墙
每座清水池内设2条导流墙，间距为10m，将清水池分为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，每条导流墙距清水池侧壁5m处开导流孔。 (2) 检修孔
在清水池顶部设圆形检修孔2个，直径为1000mm (3) 通气孔
在清水池顶部设通气孔，通气孔共设18个，每格设6个，通气管径为200mm
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(4) 覆土厚度
清水池顶部覆土厚度一般为0.5～1.0m,取覆土厚度为0.8m 10 二泵站和吸水井计算 10.1水泵选型
当管网内不设水塔时，二级泵房的设计流量应等于最高日最高时的水量 Qh=k*Qd=1832L/s 水泵设计流量Q=1832L/s 水泵扬程H=40m。
设备按照近期规划，拟设五台泵，四用一备 选得水泵参数如下： 型号 流量(m3扬程转数 功率(KW) 配电动机功率(KW) 效率(%) 允许吸上真空度(m) h) (m) 14sh-13 972 1260 1467
50 43.8 37 1470 164 179 189 230 81 84 79 3.5 泵的基础长度为1.291m，基础宽度为1.180m，基础深度为1.134m。 起重设备：手动单轨吊车SC型。
排水设备：选用65WL?12A型立式污水泵。一共两台，一用一备。 引水设备：采用选择SZ?1型水环式真空泵，配套电机JQ?42?4型。
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通风设备：自然通风。
计量设备：选用超声波流量计，选取LDZ超声多普乐流量计。 10.2泵房计算
泵房的平面尺寸：长度为40m，宽度为10m。
其中长度为控制间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都各为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4m，泵基础的长度为2.0m，压水管3m，共计10m。二泵房至吸水井之间管道长度为10m。 泵房高度计算：
起重设备采用单轨吊车，泵房间为半地下室，其中地下部分高度H2为2.50m。最高设备300s58B型水泵带基础高度为1.05m。 当H2=2.5m≥f+g=1+1=2时，
H1?a?b?c?d?e?h=0.32+0.25+0.5+0.94+1.134 =3.1m
H= H1+ H2=3.1+2.50=5.6m
式中 H1——泵房地上部分高度（m）
H2——泵房地下部分高度 a——单轨吊顶车梁高度（m） b——滑车高度（m）
c——起重葫芦钢丝绳绕紧状态长度（m） d——起重绳的垂直长度，水泵为0.85x，电动机为
1.2 x，x为起重部件的宽度（m），0.85×1.1=0.94m e——最大一台水泵或电动机的高度（m）
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f——吊起物底部和最高一台机组顶部的距离（一般
不小于0.5m）
g——最高一台水泵或电动机顶至室内地坪的高度
10.3吸水井设计
吸水井是连通二级泵房与清水池之间的构筑物。吸水井设置成独立的两格，中间隔墙上安装阀门以保证足以通过邻格最大吸水流量。其存水量应按照最大一台泵5min的流量来计算，
同时与清水池保持一定的水位差。最低水位为清水池池底标高减去管路水头损失。
吸水井应高出地面10cm，长度12m，宽为3m，高3.8m。 11 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。
12 水厂平面和高程布置 12.1 平面布置
水厂平面布置的内容包括：各构筑物的平面定位，各种管道，阀门及配件布置，厂区道路，围墙，绿化等。 水厂平面布置要求：
⑴构筑物间距宜紧凑，但应满足各构筑物和管线的施工要求。 ⑵构筑物布置应注意朝向和风向，如加氯间和氯库应尽量设置在水厂主导风向的下风向。
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⑶生产构筑物间连接管道的布置，应使水流顺直和防止迂回。 ⑷生产构筑物与水厂附属构筑物应分开布置。
⑸并联运行的净水构筑物应配水均匀，必要时可设置配水井。 ⑹加药间、澄清池和滤池相互间的布置，宜通行方便。 ⑺水厂排水一般宜采用重力流排放，必要时可设排水泵站。 ⑻新建水厂绿化占地面积不宜少于水厂总面积的20%。 ⑼水厂内根据需要，设置滤料、管配件等露天堆放场所。 本水厂的工艺流程采用直线型布置，管线力求简短，厂区内配以草地、树木等绿化，力争创建一个清新怡人的现代化水厂。 12.2高程布置
水厂处理构筑物高程布置应充分利用原有地形坡度，各种构筑物应采用重力流。构筑物间的水面高差即流程中的水头损失，包括构筑物、连接管道、计量设备的水头损失。
水头损失一般应通过计算确定，也可参照规范进行估算，并考虑水头跌落损失。净水构筑物水头损失计算如下： ⑴ 清水池
地面标高为32.00m，令地面标高与清水池最高水位同高，即清水池最高水位标高为32.00m，池面超高0.50m，则池顶标高为32.50m，有效水深为3.50m，则池底标高为28.50m，放空管标高为27.50m。 ⑵ 吸水井
清水池到吸水井的管线长10m，设两根管，管径按允许流速选
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择DN1100mm,查水力计算表1000i?0.627，v?0.78m/s沿程有两个闸阀，进口和出口局部阻力系数分别为0.06，1.0,则管线中的水头损失为
v20.782?3h?il????10?0.627?10?(0.06?1.0)??0.10m2g2?9.81
因此，吸水井最低水面标高为32-3.5-0.10=28.40m，水面底部标高为28.30m，水面标高31.90m ⑵ 滤池
滤池到清水池之间的管线长为8m，设两根管，管径按允许流速选择DN800mm，沿程水头损失为0.3m，滤池的最大作用水头为
2.0~2.5m，设计中取2.0m。滤池水面标高=清水池最高水位+清水池
到滤池出水连接管渠的水头损失+滤池内的最大水头损失=32.00+0.5+2.0=34.50m，池底标高为31.65m ⑶ 平流式沉淀池
沉淀池到滤池管长为8m，设两根管，管径按允许流速选择
DN800mm,沿程水头损失为0.3m，沉淀池的最大水头损失为
0.2~0.3m，设计中取0.2m。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之间的水头损失+沉淀池内的最大水头损失=2.3+0.3+0.2=2.8m，有效水深3m，池底标高为31.80m （5）往复式隔板絮凝池
絮凝池的最大水头损失为0.4~0.5m，设计中取0.4m。絮凝池水面标高＝沉淀池水面标高+絮凝池的水头损失=34.8+0.4=35.2m，有效水深为2.1m，池底标高33.1m 12.3厂区管线
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水厂工艺流程中的主要管线包括： ⑴ 给水管线
①原水管线：指进入沉淀池之前的管线，一般为两根。 ②沉淀水管线：由沉淀池至滤池的沉淀水管线。 ③清水管线：指滤池至清水池之间的管线。 ⑵ 排水管线
①厂内地面雨水的排除。 ②水厂内生产废水的排除。
③办公室、食堂、浴室、宿舍等生活污水的排除。 ⑶加药管线
加矾、加氯以及加氨，加碱等管线，往往做成浅沟敷设，上做盖板，加药管线的管材一般采用塑料管，以防止腐蚀。 12.4道路与环境美化 12.4.1 道路
①道路须能到达主要构筑物和建筑物。连接厂外道路的主车道宽度，一般为10~20m。厂区内主要构筑物和建筑物之间，用以运送物资的车行道宽度常采用6~10m，并布置成环状以便回车，水厂规模小或场地限制时，可在道路尽端设回车道。
②车行道路面一般采用混凝土、沥青混凝土等，人行道采用水泥路面、混凝土预制板块等。 12.4.2 环境美化
本工程设计中，厂区沿围墙内侧及厂区建筑物四周皆布置绿化，
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以提高环境质量，在用地可能产生不良影响的地区，构筑物尽量往内侧布置且尽量在此处布置大量绿化，不仅可以吸收部分气味，减少噪音，且有效改善了建筑环境素质，明显提高所需舒适度，整个厂区结合建筑物、道路、广植草坪花卉，在厂区入口道路布置一个花坛，使人们进入厂区就感受到现代化花园式工厂的气氛。 13.课设感想
自己做的图确实只能说是草图了，忙了一个多星期，做出这样的图确实拿不出手，我感觉问题还有很多。总的来说，课设就是从课本到实践的一个中间的过渡尝试实践阶段，之前也许举得自己课都听懂了，但是真的做起课设来，自己完全力不从心了，感觉自己什么都不会，前面学的东西也大多忘记了。但是现在，经过课设之后，自己还是懂了一些，或者说，之前只是停留在纸面上的东西，现在在考虑问题的时候会考虑到实际情况上来了。举个例子，学习课程的时候，不会考虑水厂的实际占地，不会考虑墙体等一些细微的东西对整的设计的影响。但是课设的时候就必须去考虑，因为小小的一点尺寸就可能导致整个布局的不合理。虽然，现在还没有真正的去实践，现在考虑的东西也只是从画图上得来的，假如真的到施工现场的话可能不得不考虑更多的东西。当然，更要跟其他的专业部门沟通好才对。一个多星期，画来画去，改来改去，在错误中不断意识到设计精确，严密性，也在错误中不断更正自己在学习课程过程中一些理论上的想法，在错误中，不断进步。
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参考文献
1.严煦世.范瑾初.给水工程(第四版).北京:中国建筑工业出版社.1999 2.崔玉川.给水厂处理设施设计计算.北京:化学工业出版设.2003 3.给水排水设计手册（第3、14册）.北京:中国建筑工业出版社.1986 4.给水排水快速设计手册（第1册）.北京:中国建筑工业出版社.1986
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给水厂计算说明书
