某城市自来水厂的设计课程设计1

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1、水质工程学（一）课程设计某城市自来水厂的设计绪论本设计是关于某城市自来水厂的设计，该设计包括水厂规模的确定，水厂规模的设计，水厂工艺方案的确定，水厂的平面布置，以及水厂的高程布置等。水厂规模根据设计人口的人均最高日用水量标准计算城市生活用水量，并根据一般工业用水占用的比例，计算一般工业用水量，根据三产用水比例，确定三产用水量，大型工厂按所提供的资料作为集中流量。根据所确定的水厂规模和原始资料及生活饮用水卫生标准，选择了三种方案进行技术比较，确定最佳方案。根据所选方案，对单体构筑物进行计算，确定平面尺寸，高程尺寸，各细部尺寸。确定单体构筑物尺寸后，按照尽量以直线方式放置的原则放置构筑物，并且根据

2、水厂规模确定附属构筑物的尺寸，合理规划生活区，并使水厂达到一定的绿化面积。第一章 水厂设计基础要求1.1 水厂设计要求a. 确定水厂的设计规模，进行厂址确定及方案论证。b. 确定水厂的设计工艺方案二到三个，进行方案技术经济比较，并进行初步可行性研究，根据原水水质和处理达到的饮用水水质标准，选择最佳设计方案。c. 根据确定的工艺，进行单体构筑物的设计计算及附草图。d. 进行水厂平面布置和高程布置，水厂平面布置包括处理构筑物及附属构筑物的位置大小，主要生产管线及控制阀门，其他管线布置，厂区道路，构筑物之间道路，绿化等也要相应确定。高程图要根据地形特点，确定水厂地面标高，并进行土方平衡，一般清水池的

3、水面标高在地面上00.5m，依此确定水厂高程。而合建式清水池则不按此方式确定。高程图要标明构筑物名称，管径，池顶标高，各水面标高。水厂平面图要列表表明各工艺名称，数量，尺寸，构筑物位置一般采用坐标标明其位置。e. 进行个单体构筑物的平面图、剖面图及大样图的绘制。1.2 水厂设计步骤水厂设计和其他工程设计一样，一般分两阶段进行：扩大初步设计和施工图设计。对于大型的或复杂的工程，再扩初设计之前，往往还需要进行工程可行性研究或所需特定的实验研究。可行性研究经有关专家评估并得到主管部门批准后，方可进行下一步工作初步设计。以上提到的可行性研究内容仅就一般情况而言，不同工程项目，研究内容和要求也往往不同。

4、大型工程或复杂工程所涉及到的问题很多，每一个问题（当然不是细节问题）均需在可行性研究中得到解答。简单的小工程，可行性研究比较简单，甚至可直接进行扩初设计。扩初设计是在可行性研究基础上进行的，内容和要求比可行性研究更具体一些。在扩初设计阶段，首先要进一步分析研究调查和核实已有资料。所需主要资料包括：地形、地质、水文、水质、地震、气象、编制工程概算所需资料、设备、管配件的价格和施工定额，材料、设备供应状况，供电情况，交通运输状况，水厂排污问题等。需要时，还应参观了解类似水厂的设计、施工和运行经验。在此基础上，可提出几种设计方案进行技术经济比较。这里所提的方案比较是在可行性研究 所提大方案下的具体方

5、案比较。最后确定水厂位置、工艺流程、处理构筑物型式和初步尺寸及其他生产和辅助设施等，并初步确定水厂总平面图布置和高程布置。在水厂设计中，通常还包括取水工程设计。因此，水源选择、取水构筑物位置和型式的选择以及输水管新等，都需经过设计方案比较予以确定。初步设计的最后成果一般包括设计说明书一份和若干附图等。设计说明书的主要内容一般包括：设计要求概述，方案比较情况，各构筑物及建筑物的形式、尺寸和结构形式等。有关设计资料也应附在说明书内。附图数量应按工程具体情况决定，但至少应包括：水厂总平面布置图，高程布置图及主要处理构筑物简图等。1.3水厂设计原则有关水厂设计原则，在设计规范中已作了全面规定。重点提出

6、以下几点：a. 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，并以原水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及沉淀池或澄清池排泥等方面。自用水量取决于所采用的处理方法、构筑物类型及原水水质等因素。城镇水厂自用水量一般采用供水量的 5%10%，必要时应通过计算确定。b. 水厂应按照近期设计，考虑远期发展。根据使用要求和技术经济合理等因素，对近期工程既可做分期建造的安排。对于扩建、改建工程，应从实际出发，充分发挥原有设施的效能，兵营考虑与原有构筑物的合理配合。c. 水厂设计中应考虑各构筑物或设备进行检修、清洗及部分停止工作时，仍能满足用水要求。例如，主要设备（如水泵

7、机组）应有备用量。城镇水厂内处理构筑物一般虽不设备用量，但通过适当的技术措施，可在涉及允许范围内提高运行负荷。d. 水厂自动化程度，应本着提高供水水质和供水可靠性，降低能耗、药耗，提高科学管理水平和增加经济效益的原则，根据实际生产要求，技术经济合理性和设备供应情况，妥善确定。e. 设计中必须遵守设计规范的规定。如果采用现行规范中尚为列入的新技术、新工艺、新设备，则必须通过科学论证，确证行之有效，方可付诸工程实际。但对于确行之有效、经济效益高、技术先进的新工艺、新设备和新材料，应积极采用，不必受先行设计规范的约束。1.4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

8、较确定。在选择厂址时，一般应考虑以下几个问题：a. 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。b.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。c. 水厂应尽可能设置在交通方便、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。d. 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，厂址选择有两个方案，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。前一种方案主要优点是：水厂和

9、取水构筑物可集中管理，节省水厂自用水（如滤池冲洗和沉淀池排泥）的费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排除，特别对浊度较高的水源而言。但从水厂至主要用水区的输水管道口径要增大，管道承压较高，从而增加了输水管道的造价，特别是当城市用水量逐时变化系数较大及输水管道较长时；或者需在主要用水区增设配水厂（消毒、调节和加压）,净化后的水由水厂送至配水厂，再由配水厂送至管网，这样也增加了给水系统的设施和管理工作。后一种方案优缺点于前者正好相反。对于高浊度水源，也可将预沉构筑物与取水购筑物建在一起，水厂其余部分设置在主要用水区附近。以上不同方案应综合考虑各种因素并结合其它具体情况，通过技术经济比较确定。第二章 设

10、计基本资料及任务要求2.1设计基本资料设计人口14.6万人均用水量标准（最高日）240SS最高/(mg/l)580SS平均/(mg/l)380最大日时变化系数1.20工厂A（万m/d）0.3工厂B（万m/d）0.9工厂C（万m/d）1.7工厂D（万m/d）0.6一般工业用水占生活用水180第三产业用水占生活用水80未预见用水及漏水系数取%水厂自用水系数取%15102.2原水水质及水文地质资料原水水质情况序号名称最高数平均数备注1色度40152PH值7.57.03DO溶解氧9.66.384BOD1.50.75COD3.21.66其余均符合国家地面水水源I级标准水文地质及气象资料1、河流水文特征

11、最高水位5.20m，最低水位1.10m，常年水位3.50m2、气象资料历年平均气温：16，年最高平均气温：32，年最低平均气温：0。年平均降水量：1056mm，年最高降水量：1765mm，年最低降水量：870mm。常年风向：东南风，频率：12.8 。历年最大冻土深度：20cm。3、地质资料第一层：回填、松土层，承载力8kg/cm，深11.5m；第二层：粘土层，承载力10kg/cm，深34m；第三层：粉土层，承载力8kg/cm，深34m；地下水位平均在粘土层下0.5m。4、平均地面标高：7.0m2.3设计任务1.确定水厂建设规模、位置；2.水厂方案确定及方案比较；3.水厂工艺设计计算,完成水厂平

12、面布置图、高程图(完成设计图2 张以上,其中手工图1张以上)；4.设计计算说明书1份.第三章 水厂设计规模确定1.近期规模已知:该地区现有人口14.6万,人均用水量标准(最高日)为240L/capd工厂A：0.3万m/d；工厂B：0.9万m/d工厂C：1.7万m/d；工厂D：0.6万m/d一般工业用水量占生活用水量的180%第三产业用水量占生活用水量的80 %最大日时变化系数为1.20可得:Q生活 = 14.6240L/capd= 3.504(万m/d)Q集中 = 0.3 + 0.9 + 1.7+ 0.6 = 3.500(万m/d)Q生产 = Q生活180% = 3.504180 % = 6.

13、307(万m/d)Q三产 = Q生活90 % = 3.50480 % = 2.803 (万m/d)Q生活 + Q生产 + Q三产 + Q集中 = 16.114(万m/d)考虑管网漏失水量和未预计水量(系数1.151.25)考虑水厂自用水量(系数1.051.10)9.8751.151.10 = 20.384(万m/d)近期水厂用水约为21.000(万m/d)2.水厂设计规模为:近期规模21.000万 m3 /d.水处理构筑物按照近期处理规模进行设计.水厂的主要构筑物分为3组，每组构筑物类型相同。每组处理规模为7万m3 /d.近期建造3组。第四章 水厂工艺方案的确定水处理构筑物类型的选择，应根据原

14、水水质，处理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积和地形条件等，通过技术经济比较确定.初步选定三套方案如下:方案一:取水一级泵站管式静态混合器往复隔板絮凝池平流沉淀池普通快滤池清水池二级泵房用户 消毒剂方案二:取水一级泵站管式扩散混合器折板絮凝池平流沉淀池V型滤池清水池二级泵房用户消毒剂 方案三:取水一级泵站机械搅拌澄清池普通快滤池清水池二级泵房用户 消毒剂 方案一方案二方案三类别管式静态混合器管式扩散混合器机械搅拌澄清池优点构造简单，安装方便。混合快速均匀管式孔板混合器前加装一个锥形帽，水流合药剂对冲锥形帽后扩散形成剧烈紊流，使药剂和水达到迅速混合。不需外加动力设备，不需土建构筑物，不占用地处理

15、效率高，力度大。对原水浊度的适应性强，处理效果较稳定。将混合，絮凝和沉淀分离工艺放在一个构筑物中进行，节约占地及建造费用。缺点混合效果受水量变化有一定影响1.水头损失稍大2.管中流量过小时，混合不充分需要有一套机械搅拌设备，耗电，费用大。三合一的池子，维护比较麻烦。絮凝区较小，絮凝过程不完善，药耗较高。适用条件适用于水量变化不大的各种规模水厂适合于中等规模只适用于中、小型水厂。类别往复隔板絮凝池折板絮凝池优点1. 絮凝效果较好2. 构造简单,施工方便1. 絮凝时间短2. 絮凝效果好缺点1. 絮凝时间较长2. 水头损失较大3. 转折处絮粒易破碎4. 出水流量不易分配均匀1.构造较复杂2.水量变化

16、影响絮凝效果适用条件1. 水量大于30000m3 /d水厂2. 水量变动小水量变化不大的水厂类别平流沉淀池平流沉淀池优点1.造价较低2.操作管理方便，施工较简单；3.对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果稳定4.带有机械排泥设备时，排泥效果好1.造价较低2.操作管理方便，施工较简单；3.对原水浊度适应性强，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.占地面积较大2.不采用机械排泥装置时，排泥较困难3.需维护机械排泥设备1.占地面积较大2.不采用机械排泥装置时，排泥较困难3.需维护机械排泥设备适用条件1. 可用于各种规模水厂2.宜用于老沉淀池的改建,扩建和挖潜3. 适用于需保温的

17、低湿地区4. 单池处理水量不宜过大1. 可用于各种规模水厂2. 宜用于老沉淀池的改建,扩建和挖潜3. 适用于需保温的低湿地区4. 单池处理水量不宜过大类别普通快滤池V型滤池普通快滤池优点1.可采用降速过滤，过滤效果较好2.构造简单，造价低3.运行稳定可靠4.采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深较浅1.运行稳妥可靠2.采用较粗滤料，材料易得 3.滤床含污量大，周期长，滤速高，水质好；不会发生水力分级现象，使滤层含污能力提高4.具有气水反冲洗和水表面扫洗，冲洗效果好。使洗水量大大减少1.可采用降速过滤，过滤效果较好2.构造简单，造价低3.运行稳定可靠4.采用大阻力配水系统，单池面积可做得较

18、大，池深较浅缺点1.阀门多2.单池面积大3.抗冲击负荷能力差4.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，池深比普通快滤池深1.阀门多2.单池面积大3.抗冲击负荷能力差4.必须设有全套冲洗设备 适用条件1.进水浊度小于102.可适用于大中型水厂3.单池面积一般不宜大于1004.有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备1.进水浊度小于102.适用于大中型水厂3.单池面积可达150以上1.进水浊度小于102.可适用于大中型水厂3.单池面积一般不宜大于1004.有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备根据技术性能比较,初步确定选择方案一,即:取水一级泵站管式静态混合器往复隔板絮凝池平

19、流沉淀池普通快滤池清水池二级泵房用户 消毒剂第五章 水厂各个构筑物的设计计算配水井的设计已知：设计总进水量：Q =210000/d= 8750/h， 流量充满配水井的时间为T=6min=0.1h，则： 配水井容量V= QT=87500.1=875 设配水井水深H=10m，宽为B=8m，长为L=11m。则：配水井设计尺寸应为V=HBL= 10811=8805.1混凝剂的选择和投加 为了达到混凝作用所投加的各种药剂统称为混凝剂。按混凝剂在混凝过程中所起的作用可分为凝聚剂、絮凝剂和助凝剂。习惯上也常把凝聚剂称作混凝剂。 凝聚剂通常指在混凝过程中主要起脱稳作用而投加的药剂；絮凝剂主要指通过架桥作用把颗

20、粒连接起来所投加的药剂；助凝剂则是指为改善混凝效果而投加的各种辅助药剂。 助凝剂按所起作用又可分为三类：用于调整水的pH值和碱度的酸碱类；为破坏水中有机物，改善混凝效果的氧化剂；和为改善某些特殊水质的絮凝性能而投加的助凝剂。表5-1-1水厂单组构筑物设计流量Q=70000m3/d根据原水水质及水温，参考有关水厂的运行经验，选精致硫酸铝为混凝剂。最大投加量为30mg/L，精致硫酸铝投加浓度为10%。采用泵前重力投加。 采用泵前重力投加： 图5-1-1设计原则:溶液池的底坡不小于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。设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解

21、池的设计高度一般以在地平面以上或半地下为宜，池顶宜高出地面1.0m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池一般采用钢筋混凝土池体来防腐。计算过程:1. 溶液池容积W1W1=uQ/(417bn)式中：u混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量，16mg/L; Q处理的水量，8750m3/h; b溶液浓度（按商品固体重量计），10%； n每日调制次数，3次。所以: W1=168750/(417103)=11.191 m3 溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置3座。单池的容积为3.74m3 。单池尺寸为LBH=1.6m1.6m1.7m，高度中包括超高0.2m，置于室内地面上。溶液池实际有效容积：= LBH=

22、1.61.61.5=3.840m3.33m3，满足要求。置于室内地面上，池底坡度采用3。溶液池旁有宽度为2.0m工作台，以便操作管理，底部设放空管。2. 溶解池(搅拌池)容积W2W2=0.3W1=0.311.191=3.357 m3 取 W2=3.400m3 溶解池也设置为3池，单池容积为W2=1.14m3。溶解池放水时间t=10 minq =W2/t= 1.14/10 = 1.14/600s = 1140L/600s = 1.90L/s池底设管径为100mm的排渣管。单池尺寸：LBH=1.051.051.25，高度中包括超高0.2m，池底坡度采用3。则溶解池实际有效容积：= LBH=1.05

23、1.051.05=1.16 m ，满足要求。由于药液具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道以及配件都采用防腐措施。溶液池和溶解池材料采用钢筋混凝土材料，内壁涂衬以聚乙烯板。3.投药管投药管流量：q=0.26L/S 查水力计算表得投药管管径d25mm，相应流速为0.697m/s。4. 溶解池搅拌设备为增加溶解速度及保持均匀的浓度，采用机械搅拌设备。使用中心固定式平桨板式搅拌机。5.计量投加设备 本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。计量泵每小时投加药量:q=0.933m/h 式中：溶液池容积（m3）耐酸泵型号25FYS-20选用3台，两备一用.6.加药间和药库加药间和药库合并布置，布置原则为:药剂

24、输送投加流程顺畅,方便操作与管理,力求车间清洁卫生,符合劳动安全要求,高程布置符合投加工艺及设备条件.储存量一般按最大投药量的期间的15-30天的用量计算。 混凝剂聚合氯化铝（PAC）所占体积： T=Q15=21000015=94500=94.5t 式中：T药剂按最大投药量的15d用量储存 a氯化铝投加量（mg/l），本设计取30mg/l Q处理水量（m/d）。 聚合氯化铝的相对密度为1.19，则算占体积V=药品放置高度按3.0m计，则所需面积为26.47m考虑到药品的运输、搬运和磅秤算占体积，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：，则药库平面尺寸取LB=7.

25、0m5.0m 5.2管式静态混合器图5-2-1计算过程： 1.设计流量每组混合器处理水量为:70000m/d=2916.67m/h=0.81 m/s水流速度和管径 Q=Av = 1.45 =0.785d2*v查水力计算表得:v=1.27m/s,管径900 mm，1000i= 1.992.混合单元数N=3 混合器混合长度 L=2.5m 混合时间 T=L/v=2.5/1.27=1.97s水头损失 h=0.8m校核GT值 G= s-1 GT=1863.031.97=3670.17 () 满足要求。5.3往复式隔板絮凝池设计计算 图5-3-1图5-3-2设计原则:1.池数为2 个,絮凝时间2030分钟

26、,色度高,难于沉淀的细颗粒较多时宜采用高值.2.进口流速一般为0.50.6m/s,出口流速一般为0.20.3m/s.3.隔板间净距应大于0.5m,进水口设挡水措施,避免水流直冲隔板.4.絮凝池超高一般采用0.3m.5.隔板转弯处过水断面面积,应为廊道断面面积的1.21.5倍.6.池底坡向排泥口的坡度,一般为2%3%,排泥管直径不小于150mm.7.絮凝效果可用速度梯度G和反应时间T值来控制.设计计算:(1)已知条件:设计水量(包括自耗水量)Q = 210000 m/d = 8750m/h(2)采用数据:廊道内流速采用6档: v=0.5m/s，v=0.4m/s，v=0.35m/s，v=0.3m/

27、s，v=0.25m/s，v6=0.2m/s。絮凝时间:T=25 min池内平均水深:H1=2.5 m超高:H2=0.3 m池数:n=3(3)数据计算计算总容积:W = QT/60 = 875025/60 = 3648 m3分为三池，每池净平面面积:F= W/(nH) = 2170/(32.5) = 486.4 m2池子宽度B:按沉淀池宽采用16.1m池子长度（隔板间净距之和）:L= 486.4/16.1 = 30.21m隔板间距按廊道内流速不同分成6档:取=1.0 m，则实际流速= 0.486 m/s取=1.2 m，则实际流速= 0.405 m/s取=1.4 m，则实际流速= 0.347m/s

28、取=1.6 m，则实际流速= 0.304 m/s取=1.95 m，则实际流速= 0.249 m/s取=2.4 m，则实际流速= = 0.203 m/s每一种间隔采取3条,则廊道总数为18条,水流转弯次数为17次.则池子长度(隔板间净距之和):L=3()=3(1.0+1.2+1.4+1.6+1.95+2.4)= 28.65m隔板厚度按0.2m计，则絮凝池的总长L为:L = 28.65 + 0.2(18-1) = 32.05m按廊道内的不同流速分成6段，分别计算水头损失:第一段:水力半径：槽壁粗糙系数n=0.013，流速系数C 故 第一段廊道长度：L1=3B=316.1=48.3m第一段水流转弯次

29、数：S=3故: h=S /(2g) + /（) 各段水头损失计算结果见下表： 各段水头损失计算段数SlRvvCh1348.30.4170.4020.48667.580.0812348.30.4840.3440.40567.600.0583348.30.5470.3020.34767.640.0454348.30.6060.2420.30467.650.0295348.30.7010.2080.24967.690.0216232.20.8110.1670.20367.730.013h = 0.081 + 0.058 + 0.045 + 0.029 + 0.021+0.013= 0.247mGT值

30、计算（t=20）：s-1GT = 402560 =60000(此GT值在104105的范围内)池底坡度: i = h/L = 0.247/32.05= 0.775.4平流沉淀池设计计算 图5-4-1设计计算:(1)已知条件:设计进水量: Q=210000 m/d = 8750m/h = 2.43m/s平行布置三个沉淀池：Q=2916.67 m/h =0.81m/s(2)设计采用数据:沉淀时间T1=1.5h沉淀池水平流速v=20m/s(3)沉淀池长： (4)沉淀池容积： (5)沉淀池宽：，其中H1为沉淀池有效水深，采用3.5m。超高采用0.3m，排泥采用0.5m，则池深为4.3m。采用吸泥车轮距

31、为2.2m的HJX型桁架式吸泥机，每池设置一部。（6）考虑到池内设有导流墙，导流墙采用砖砌，导流墙宽为240mm，则沉淀池每隔宽度：b=（16.1-0.24）/2=7.93m 校核池子尺寸比例长宽比L/b=78/7.93=9.84 符合要求；长深比L/H=78/3.5=22.310符合要求；沉淀池水平流速v=L/t=781000/1.53600=14.5mm/s符合要求。（7）进水采用穿孔墙布水沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长5m，墙高3.8m，有效水深3.5m，用虹吸式机械吸泥机排泥，其积泥厚度为0.1m，超高0.2m。穿孔墙孔眼形式采用矩形的半砖孔洞，其尺寸为15cm8cm。孔洞处流速采

32、用v0=0.2m/s,则穿孔墙孔洞总面积： 孔洞个数： 个(8)出水渠 采用薄壁堰出水，堰口保证水平 出水渠宽度采用1m，则渠内水深 （m） 为保证堰口自由溢水，出水渠的超高为0.1m，则渠道深度为0.35m。(9)排泥设施为了取得较好的排泥效果，可采用机械排泥。即在池末端设集水坑，通过排泥管定时开启阀门，靠重力排泥。由于平流沉淀池的池底沉泥主要集中在近絮凝池的前端1/3左右沉淀池池长范围，因此沉淀池后端2/3池长范围排出的泥水往往含固率很低，导致水厂平流沉淀池的排泥水量消耗较多，实施水厂排泥水处理时就会相应增加排泥水处理成本。为了减少不必要的排泥水量消耗，必须通过合理排泥来提高沉淀池排泥水的

33、整体含固率。池内存泥区高度为0.1m，池底有1.5的坡度，坡向末端积泥坑（每池一个），坑的尺寸为50cm50cm50cm. 排泥管兼沉淀池放空管，其管径d应按下式计算： 采用410mm 式中：H0池内平均水深，m，此处为3.8+0.1=3.9m； t放空时间，s，此处按3h计。(10)沉淀池水力条件复核 1、水流截面积 2、水流湿周 3、水力半径 R 4、雷诺数 Re 符合要求5、弗劳德数 Fr （在规定范围110-510-4内）5.5普通快滤池图5-5-1图5-5-2设计要点:1.滤池清水池应设短管或留有堵板,管径一般采用75200mm,以便滤池翻修后排放初滤水.2.滤池底部应设有排空管,其

34、入口出设栅罩,池底坡度约0.005,坡向排空管.3.配水系统干管的末端一般装排气管,当滤池面积小于25时,管径为40mm,滤池面积为25100时,管径为50mm.排气管伸出滤池顶处应加截止阀.4.每个滤池上应装有水头损失计或水位尺以及取样设备等.设计计算:滤池因为要进行反冲洗，所以计其5%的滤池自用水量。Q=700001.05=73500m3/d冲洗时间：t=6min滤速：v=10m/h反冲洗强度q=14L/(s m2)(1)滤池面积及尺寸:滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h，滤池实际工作时间为: T= 24 - 0.124/12= 23.8h 滤池面积为:F=Q/(vT)=73500/（

35、1023.8）=308.8 m2309.0 m2 设三座滤池，每组滤池单格数为N=6，布置成对称双行排列. 每个滤池面积为: f= F/N= 308.8/6= 51.5 m2 由于单池面积f=51.5 m2 40 m2，取长宽比为L/B=3 采用滤池设计尺寸为: L= 12.40m, B= 4.15m。 表5-5-1 校核强制滤速v为: v= Nv/(N-1)= 610/(6-1)= 12m/h(2)滤池高度 承托层厚度H1 采用0.4 m 滤料层厚度H2 采用0.7 m 砂面上水深H3 采用1.8m 保护层高度H4 采用0.3 m滤池总高度H 为: H= 0.4+ 0.7 + 1.8 + 0

36、.3 = 3.2 m(3)配水系统(每只滤池)干管:干管流量: qg = fq = 51.514 = 721 L/s采用管径: dg = 900mm干管始端流速: vg = 1.13 m/s（符合1.01.5 m/s）支管支管中心间距:采用aj = 0.3 m每池支管数: nj = 2L/aj = 212.40/0.3 = 83 根每根支管入口流量: qj = qg /nj = 721/83 = 8.69 L/s采用管径: dj = 80 mm 支管始端流速: vj = 1.73m/s(符合1.52.0m/s)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: Fk = Kf

37、=0.25%51.5 = 0.12875 = 128750mm采用孔眼直径: dk = 10 mm 每个孔眼面积: fk = dk/4 = 0.7851010 = 78.5 mm孔眼总数: Nk = Fk/ fk =1641个每根支管孔眼数: nk = Nk / nj = 20个支管孔眼布置设二排，与垂线成450夹角向下交错排列.每根支管长度: lj = 0.5(B-dg)= 0.5(4.15-0.9)= 1.625m每排孔眼中心距: ak = lj /(nk/ 2)= 0.1625m孔眼水头损失：支管壁厚采用: = 5mm 流量系数: = 0.68 水头损失: 复算配水系统：支管长度与直径之

38、比不大于60，则lj/dj = 1.625/0.08= 20.3 60孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5，则:Fk/(njfj)=0.12875/(830.7850.080.08)= 0.31 0.5干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为1.752.0，则:fg/(njfj)=0.785900900/(830.7858080)= 1.531.75基本满足孔眼中心距应小于0.2，则ak = 0.1625 0.2m图5-5-3洗砂排水槽 洗砂排水槽中心距,采用a0= 2.1 m排水槽根数: n0 = 4.15/2.1 = 2根排水槽长度: l0 = L = 12.40 m每槽排水量为： q

39、0= ql0a0= 1412.401.7 = 295.12 L/s 采用三角形标准断面，槽中流速采用。排水槽断面尺寸为：m,采用0.35m排水槽底厚度,采用=0.05m 砂层最大膨胀率:e=45%砂层厚度H2 = 0.7 m 洗砂排水槽顶距砂面高度:He = eH2 + 2.5x + + 0.075 =0.450.7+2.50.35 +0.05+0.075 =1.315m 洗砂排水槽总面积为: 复算:排水槽总平面面积与滤池面积之比,一般小于25%,则，考虑误差符合要求(5)滤池的各种管渠计算水管的流量为0.3，渠中流速为0.81进水支管进水总流量: Q1 =70000m3/d= 0.810m3

40、/s采用进水渠宽750，水深为600；各个滤池进水管流量为，渠中流速。则各进水支管的管径为：管中流速 （0.81.0m/s）冲洗水管冲洗水总流量:Q3 =qf =1451.5= 0.721 m3/s采用管径 ，管中流速（2.02.5m/s）清水清水总流量:Q4 = Q1=0.810 m3/s清水渠断面:同进水渠断面每个滤池清水管的流量:Q5 = Q2 = 0.135m3/s采用管径D5 =400mm管中流速:v5 = 1.08 m/s。（0.81.2m/s）排水排水流量:Q6 = Q3 =0.721 m3/s排水渠断面:宽度B6 =0.9 m,渠中水深0.63 m.渠中流速:v6 =1.27m

41、/s（1.01.5m/s）采用排水管的管径为850mm。冲洗水箱（或水泵） 图5-5-4 冲洗时间:t=6 min冲洗水箱容积：W=1.5qft=1.51451.5660= 389.34m3390 m3水箱底至滤池配水管间的沿途及局部损失之和:h1=1.0 m配水系统水头损失:h2 = hk = 3.5m承托层水头损失:h3 = 0.022H1q=0.0220.514= 0.154m滤料层水头损失:h4 =(r1/r - 1)(1- m0)H2= 0.59m安全富余水头:h5= 1.5m冲洗水箱底应高于洗砂排水槽面: H= h1+ h2+ h3+ h4+ h5 =1.0+3.5+0.154+0

42、.59+1.5 =6.744m(6)配气系统设置 供气方式采用空压机通过中间储气罐向滤池送气.5.6加氯间（1）已知条件 计算水量Q=210000 m3/d =8750 m3/h，清水池最大投加量为1.0 mg/L.（2）设计计算清水池加氯量QC=0.001aQ=0.00118750=8.750 kg/h二泵站加氯量自行调节为保证氯清毒时的安全和计量正确，采用转自加氯机加氯，并设校核氯量的计量设备LS80-3转子真空加氯机3台，2用1备。（3）液氯仓库贮存量按三十天计算：M=24308.750 =6300 kg ，选用1000kg的焊接液氯钢瓶6个， 350kg的焊接液氯钢瓶1个 （4）加氯间

43、布置1)加氯间靠近滤池和清水池。因与反应池的距离较远，所以无法与加药间合建。位置在地面以上20cm，2)加氯间的氯瓶和加氯机应该分开放置。同时必须与其他工作间隔开，并且设有直接通向外部且向外开的门和可以观察室内情况的观察控。3)在加氯间出入处，应设有工具箱，抢修用品箱及防毒面具等。照明和通风设备的开关设在室外。4)加氯间的管线不宜露出地面，应敷设在沟槽里。5)称量氯瓶质量的液压磅称在磅称坑内，磅称面和地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。并设置报警器，达余氯下限时报警。6)加氯间及氯瓶间设置每小时换气12次的通风设备，通风管材料应考虑放氯腐蚀。因为氯气比空气重，通风孔应设在低处。7)加氯设备应保证不间

44、断工作，并设置备用材料不少于2套。8)通向加氯间的压力水管道应保证不间断供水，并尽量保持管道内水压的稳定。加氯间的平面尺寸为15m10m5.7清水池已知设计水量Q=210000 m3/d =8750m3/h，清水池的有效容积为：W=W1+W2+W3+W4W1-调节容积清水池调节容积取设计水量的10%则调节容量W1=16114010%=16114m3W2- 消防贮水量，按2h火灾延续时间计算 消防水量：按两处火灾计算，出水量为35L/sW2=35*2*2*3600/1000=504 m3W3-水厂自用水量，按最高日用水量8%计算W3=5%Q=8%161140= 8057 m3W4-安全储量W4=

45、10%(W1+W2+W3)=10%(16114+504+8057)=2467.5 m3清水池有效容积：W=W1+W2+W3+W4 =27142.5m3清水池设6个，有效水深取H=4.5m，则单池面积f=27142.5/(64.5)=1005.28 m2取L B=3530=1050 m2，清水池超出地面为0.3m，则清水池净高度4.8m。确定每座清水池的容积为w=4725 m3 。5.8二级泵站（1）设计流量二泵站设计流量为:2100001.35=283500m3/d =11812.5 m3/h =3.281m3/s(2)吸水井吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求.吸水井最高水位标高=

46、清水池最高水位标高-0.2吸水井最低水位标高=清水池池底标高-连接管道中的水损=1.0-0.11=0.89m吸水井长度20m,吸水井宽度8m.吸水井高度为6.5m.(3)泵房高度二泵房室内低坪标高为 5.000m,泵房所在的室外地坪标高为7.000m，二泵房室内地面低于室外2m.泵房为半地下室.选用LH5t电动葫芦双梁桥式起重机，泵房地面上高度为:H1=a2+c2+d+e+h+n,其中:a2为行车梁高度，c2为行车梁底至其重钩中心的距离；d为其重钩的垂直长度， e为最大一台机组的高度， h为吊起物底部与泵房进口处平台的距离泵房地下高度H2=2.000m,则泵房高度H= H1 + H2= 7.5

47、00 + 2.000= 9.500m5.9附属构筑物附属构筑物包括生产辅助建筑物和生活附属建筑物.1.生产辅助建筑物:主要有机修车间、配电房、药库、氯库和化验间等.2.生活附属建筑物:生活附属建筑物包括水厂的办公楼、车库、值班宿舍、控制室、食堂、值班室等.水厂内绿化面积为总面积的50%.厂内道路多数为6米，包括人行道4米.所有道路的转弯半径均为6米.绿地由草地、绿篱、花坛、树木配合构成，面积大的可以在中间设建筑小品和人行走道形成小型花园.在建筑物的前坪，道路交出口的附近都设绿地.在建筑物或构筑物与道路之间的带状空地进行绿化布置，形成绿带.在需要围护的地方设绿篱，既起到隔离的作用，又可以达到美化

48、的效果.水厂四周设置高2.50米的防护围墙，采用砖砌围墙.第六章 水厂平面布置1.水厂的基本组成分为两部分：a生产构筑物和建筑物，包括处理构筑物和清水池、二级泵房、药剂间等；b辅助构筑物，其中又分生产辅助构筑物和生活辅助构筑物两种。前者包括辅助用房、仓库等，后者包括综合楼、食堂等。2. 平面布置注意事项a. 布置紧凑，以减少水厂占地和连接管渠的长度，但是各构筑之间应留出必要的施工和检修空间和管道位置。b. 充分利用地形，力求挖填方平衡以减少施工量。c. 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。d. 建筑物布置应注意朝向和风向。e. 有条件时最好把生产区和生活区分

49、开。f. 应考虑水厂扩建可能。3. 分区布局水厂平面布置是在水厂场地内将各项构筑物进行合理安排和布置，以便于生产管理和物料运输，并留出今后的发展余地。对于水厂的布置，主要考虑的是流程合理，管理方便，布置紧凑，考虑到水厂的安全生产，避免干扰，管理集中以及环境上的整洁安静，水厂总平面布置按功能分区。根据水厂的平面形状，将生产流程布置成直线型，生产区和生活区之间用车道隔开。生活区包括综合楼、值班宿舍、食堂等；生产区包括各种净水构筑物和附属设施等；水厂外围设置绿化带。4. 水厂构筑物的尺寸构筑物名称尺寸：L*B（m)管式静态混合器DN=900mm往复式隔板絮凝池30.21*16.10平流沉淀池78.0

50、0*16.10普通快滤池12.45*12.40（双排布置）清水池35*30吸水井20*8二级泵站35*20加药间15*10加氯间15*10堆沙场15*10管配件堆场20*10仓库30*10机修间20*10化验室20*10综合办公楼50*30食堂30*30车库40*8传达室5*5宿舍10*20配电间15*10反冲洗水箱12*105. 厂区绿化及布置a厂区绿化1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，并植树绿化。2车行道布置厂区内各主要构筑物间布置车行道，道宽为4m，呈环状布置，以便车辆回程。3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。b厂区绿化布置1

51、绿地在厂区附近、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。2花坛在正对厂门内布置花坛。3绿带 利用道路与构筑物间的代状空地进行绿化。绿带以草皮为主，靠路一侧植绿篱，临靠构筑物一侧栽种花木或灌木，草地中栽种一些花卉。4行道树和绿篱 道路两侧栽种主干挺直、高大的树木，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0.60.8m，围墙采用1.8m高绿篱。总绿化面积占厂区面积的5060，在道路两旁均植树种草，清水池地坪种草，办公区设有喷泉、花坛、和草地等绿化设施。6.水厂管线布置a. 生产管线给水厂区内通过来自取水泵站的两根管道在厂区依次输送到各构筑物，

52、最后经二级泵站送至市政管网。根据给水排水设计手册第三册城镇给水中下表所示：表6-1通过水力计算，查表得出：管段管径(mm)流速（m/s)一泵房至混合器9001.14混合器至絮凝池（沉淀池）9001.14沉淀池至滤池10000.92滤池至清水池10000.92清水池至吸水井（二泵房）10000.92表6-2b. 加矾管线加矾管把药加到管式混合器内。c.加氯管线。加氯最大加注量2mg/L，加注点2个，设于结合井出水管道中，把液氯加到清水池。通常采用塑料管，防止腐蚀，最大加氯量1mg/L。d. 自用水管线二级泵房出水管接出，送到给水厂内各需水区。 综上所述，加之考虑水厂近远期规划要求，共设计7798

53、2m2占地，其中绿化面积大约为面积的50%。第七章 水厂高程布置在处理工艺流程中，各处理构筑物之间水流为重力流，包括构筑物本身、连接管道、计量设备等水头损失在内。当各项水头损失确定之后，便可进行构筑物高程布置。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最高水位与清水池所在地面标高相同。即清水池最高水位标高和地面标高为7m。清水池保护超高为0.3m，则池顶面标高为7.4m，顶盖厚300mm，覆土高度500mm。根据给水排水设计手册第三册中的要求，得下表： 连接管中允许流速和水头损失接连管段允许流速

54、（m/s）水头损失（m）附录本设计取水头损失（m）絮凝池沉淀池0.150.20.1应防止絮凝体破碎；流速宜取下限留有余地。0.1沉淀池滤池0.81.20.30.50.4滤池清水池1.01.50.30.50.3清水池吸水井0.11水头损失估算表名称水头损失/m名称水头损失/m配水井0.5取0.4絮凝池至沉淀池0.1取0.1管式静态混合器0.3取0.3沉淀池至滤池0.3-0.5取0.3隔板絮凝池0.2-0.5取0.3滤池至清水池0.3-0.5取0.3平流式沉淀池0.2-0.3取0.3清水池至吸水井取0.11普通快滤池1.5-2.0取2.0其他视管道长度而定表7-1由上两个表格可推出个构筑物的水面标

55、高和底部标高。厂区地坪标高为7.00ma. 隔板絮凝、平流沉淀池高程确定隔板絮凝池池顶标高为10.50m,池底标高为8.00m,水位标高为10.20m。平流式沉淀池池顶标高为10.20m,池底标高为5.90m,水位标高为9.90m。b. 普通快滤池高程确定顶部标高为9.70m，底部标高为6.50m，水面标高为9.40mc. 清水池高程确定顶部标高为7.4m，底部标高为2.60m，水面标高为7.10md. 二级泵站前吸水井高程确定顶部标高为7.50m，吸水井底部标高为1.00m，最高水位标高7.20m。e. 二级泵站高程确定顶部标高为14.50m，底部标高为5.00m。参 考 文 献1、建设部. 室外给水设计规范（GB 50013-2006）.2、建设部. 室外给水工程规范.北京:中国建筑工业出版社,第二版20033、建设部. 给水排水设计手册(第1册 常用资料).北京:中国建筑工业出版社,20004、建设部. 给水排水设计手册(第3册 城镇给水).北京:中国建筑工业出版社,20045、李圭白等. 水质工程学. 北京:中国建筑工业出版社,20056、严煦世等. 给水工程.北京: 中国建筑工业出版社,19997、严煦世等. 给水排水管网系统.北京: 中国建筑工业出版社,20088、邰生霞等. 给水排水工程设计实践教程. 北京：机械工业出版社，20079、建设部. 给水排