水质工程学课程设计计算说明书范文.docx

水质工程学课程设计计算说明书

46
2020年4月19日
文档仅供参考

水 质 工 程 学(上)
课程设计说明计算书

专 业：给排水科学与工程
班 级：给排水131
姓 名：潘弘远
学 号：28
指导老师：娄金生
日 期: 二0一五年十二月

水质工程学(上)课程设计说明计算书
目录
一、课程设计的目的 4
二、课程设计的任务与内容 4
三、设计水量 7
四、建设场地与水源水质 7
五、水厂工艺流程选择 7
六、主要处理构造物的计算 8
1.配水井 8
2.混合设备 8
3.水力循环澄清池设计 9
（1）设计要点 9
（2）设计条件 9
（3）水力提升器计算 10
1）喷嘴 10
2）喉管 10
3）喉管喇叭口 11
4）第一絮凝室 11
5）第二絮凝室 11
6）澄清池各部尺寸计算 12
7）各部分容积及停留时间计算 13
8）排泥设施 15
4.普通快滤池设计 16
（1）设计参数 16
（2）平面尺寸计算 17
1）滤池总面积 17
2）单池面积 17
3）滤池高度 18
（3）配水系统 18
1）反冲洗强度 18
2）反冲洗水量 18
3）干管始端流速 19
4）配水支管根数 19
5）单根支管入口流量 19
6）支管入口流速 19
7）单根支管长度 19
8）配水支管上孔口总面积 20
9）配水直管上孔口流速 20
10）单个孔口面积 20
11）孔口总数 20
12）每根支管上的孔口数 20
13）孔口中心距 21
14）孔口平均水头损失 21
15）配水系统校核 21
（4）洗砂排水槽 22
1）洗砂排水槽中心距 22
2）每条洗砂排水槽长度 22
3）每条洗砂排水槽的排水量 22
4）洗砂排水槽断面模数 22
5）洗砂排水槽距砂面高度 23
6）排水槽总平面面积 23
7）中间排水槽 23
（5）滤池反冲洗 24
1）单个滤池的反冲洗用水总量 24
2）高位冲洗水箱的容积 24
3）承托层的水头损失 24
4）冲洗时滤层的水头损失 24
5）冲洗水箱高度 25
（6）进出水系统 25
1）进水总渠 25
2）反冲洗进水管 25
3）清水管 25
4）排水渠 26
5.消毒 26
（1）设计参数的确定 26
（2）加氯量的计算 26
1）储氯量及氯瓶数量 27
2）加氯机选择 27
3）加氯控制 27
4）加氯间和氯库设计 27
6.清水池设计计算 27
（1）清水池容积 27
（2）管道系统 28
（3）清水池布置 29
七、水厂平面布置与高程布置 29
1.水厂组成 29
2.工艺流程布置 30
3.平面布置 30
4.工艺流程高程布置 31
5.工艺流程的标高计算 31
八、设计体会 31
参考文献 31

一、课程设计的目的
《水质工程学(上)》课程设计是给水排水科学与工程专业重要的实践教学环节。经过该课程设计，使学生更好地熟悉和掌握专业主干课《水质工程学(上)》的基本理论、城市净水厂设计方法、构筑物工艺计算、以及相应的设计制图规程，培养和提高学生初步设计、计算、绘图水平,为学生将来从事给水处理工程的规划与设计、运行与管理等工作打下初步基础备。
二、课程设计的任务与内容
1.课程设计必须注重工程实践，密切联系工程实际。要求学生掌握给水处理工艺的发展趋势和特点、水厂平面布置与高程布置的原则、各种水处理构筑物的特点及适用范围等。
2.所有的设计参数选取,必须以《室外给水设计规范》(GB50013－ )为选择参数依据。
3.具体的设计任务与内客
（1）掌握水厂设计规模(设计最高日供水量)的确定原则与方法；水厂设计规模，应按《室外给水设计规范（GB50013－ ）》第4.0.1条1～5款的最高日水量之和确定；
①综合生活用水(包括居民生活用水和公共建筑用水)；②工业企业用水；③浇洒道路和绿地用水；④管网漏损水量；⑤未预见用水。
（2）水处理构筑物的设计水量，应按设计最高日供水量加水厂自用水量确定。水厂自用水率一般可采用设计水量的5％～10％。当滤池反冲洗水采取回用时，自用水率可适当减小。
（3）掌握厂址的选择方法；水厂厂址的选择，应符合城镇总体规划和给水排水专项规划、环境保护专项规划等，并根据下列要求综合确定：①给水系统布局合理；②不受洪水威胁；③有较好的废水排除条件；④有良好的工程地质条件；⑤有便于远期发展控制用地的条件；⑥有良好的卫生环境，并便于设立防护地带；⑦少拆迁，不占或少占农田；⑧施工、运行和维护方便；
（4）掌握给水处理工艺流程选择；水处理工艺流程的选用及主要构筑物的组成，应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求、地区条件、施工条件，经过调查研究以及不同工艺组合的试验或参照相似条件下已有水厂的运行经验，结合当地操作管理条件，经过技术经济比较综合研究确定。
工艺流程一般采用：原水→混合→絮凝池→沉淀池→过滤池→清水池。混合一般采用静态管道、机械搅拌,絮凝池可用隔板、折板絮凝池、网格絮凝池、机械絮凝池等，沉淀池一般采用平流式沉淀池、斜板（管）絮凝池，过滤池一般采用普通快滤池、V型滤池、移动冲洗罩滤它、双阀滤池等，混凝沉淀也可用机械加速澄清池、水力循环澄清池代替。
（5）拟定各种构筑物的设计流量及工艺参数；初步选择各构筑物的类型和数目，初步进行构筑物的计算、初步确定各构筑物的有关尺寸；初步进行水厂的平面布置和高程布置；在此基础上，判断所选工艺流程是否合适。（水厂总面积：长300-500m，宽200-400m）
（6）主要水处理构筑物及辅助设施的设计计算:首先应说明选择构筑物的理由,硝定其主要工艺设计参数,然后逐项进行各构（建）筑物及辅助设施的设计和计算，定出各构（建）筑物和主要构件的尺寸，设计时要考虑到构筑物及其构造、施工上的可能性，并符合建筑模数的要求；
①二级泵房工作水泵的型号及台数应根据逐时、逐日和逐季水量变化、水压要求、水质情况、调节水池大小、机组的效率和功率因素等，综合考虑确定。当供水量变化大且水泵台数较少时，应考虑大小规格搭配，但型号不宜过多，电机的电压宜一致。水泵的选择应符合节能要求。当供水水量和水压变化较大时，经过技术经济比较，可采用机组调速、更换叶轮、调节叶片角度等措施。
②泵房一般宜设1～2台备用水泵。备用水泵型号宜与工作水泵中的大泵一致。
③净水厂清水池的有效容积，应根据产水曲线、送水曲线、自用水量及消防储备水量等确定，并满足消毒接触时间的要求。当市政供水管网无调节构筑物时，在缺乏资料情况下，清水池的有效容积可按水厂最高日设计水量的10％～20％确定。
④清水池的个数或分格数不得少于2个，并能单独工作和分别泄空；在有特殊措施能保证供水要求时，亦可修建1个。
（7）合理选择混凝剂、消毒剂及其用量；
①用于生活饮用水处理的混凝剂或助凝剂产品必须符合卫生要求；混凝剂和助凝剂品种的选择及其用量，应根据原水混凝沉淀试验结果或参照相似条件下的水厂运行经验等，经综合比较确定。
②混凝剂的投配宜采用液体投加方式。当采用液体投加方式时，混凝剂的溶解和稀释应按投加量的大小、混凝剂性质，选用水力、机械或压缩空气等搅拌、稀释方式。有条件的水厂，应直接采用液体原料的混凝剂。
③ 消毒剂和消毒方法的选择应依据原水水质、出水水质要求、消毒剂来源、消毒副产物形成的可能、净水处理工艺等，经过技术经济比较确定。可采用氯消毒、氯胺消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒及紫外线消毒，也可采用上述方法的组合。
④消毒剂投加点应根据原水水质、工艺流程和消毒方法等，并适当考虑水质变化的可能确定，可在过滤后单独投加，也可在工艺流程中多点投加。
（8）水厂的总平面布置；根据各构筑物的设计计算尺寸，确定各构筑物和辅助设施、各类管道（生产、加药、加氯、排水、给水、反冲洗等）、检查井与阀门在平面布置上的确切位置，并最后完成平面布置。在注重水厂主体构筑物（生产工艺）和附属构筑物的布置的同时，应注意厂区道路、绿化、办公楼、相关生活设施等的布置；
水厂生产构筑物的布置应符合下列要求：
①在满足各构筑物和管线施工要求的前提下，水厂各构筑物应紧凑布置。生产构筑物间连接管道的布置，宜水流顺直、避免迂回。
②附属生产建筑物（机修间、电修间、仓库等）应结合生产要求布置。
③生产管理建筑物和生活设施宜集中布置，力求位置和朝向合理，并与生产构筑物分开布置。采暖地区锅炉房应布置在水厂最小频率风向的上风向。
④水厂内应设置通向各构筑物和附属建筑物的道路。可按下列要求设计：水厂宜设置环行道路；大型水厂可设双车道，中、小型水厂可设单车道；主要车行道的宽度：单车道为3.5m，双车道为6m，支道和车间引道不小于3m；车行道尽头处和材料装卸处应根据需要设置回车道；车行道转弯半径6～10m；人行道路的宽度为1.5～2.0m。
（9）水厂的高程设计:
在水厂平面置好以后,应进行水厂的高程设计。高程设计应充分利用原有地形条件，力求流程通畅、能耗降低、土方平衡。在设计过程中，应合理确定各构筑物的水头损失、连接管道的水头损失(经过对厂区内各工艺管道的水力计算来确定)、各构筑物的水位标高、各构筑物的顶（底）标高等；
水厂的防洪标准不应低于城市防洪标准，并应留有适当的安全裕度。
(10)注意水厂的供电负荷要求；一、二类城市主要水厂的供电应采用一级负荷。一、二类城市非主要水厂及三类城市的水厂可采用二级负荷。当不能满足时，应设置备用动力设施。
(11)合理确定净水厂的排水；水厂排水宜采用重力流排放，必要时可设排水泵站。厂区雨水管道设计的降雨重现期宜选用1～3年。水厂排泥水排入河道、沟渠等天然水体时，其悬浮物质不应对河道、沟渠造成淤塞，必要时应对排泥水进行处理，对所产生的脱水泥渣妥善处理。
三、设计水量
Q0=（50000+ ×28）×1.05=109200m3/d=1.2639m3/s
四、建设场地与水源水质
1.建设场地:地形平坦,面积长400m,宽250m的长方形,地面标高4.5m。取水河流位于拟建水厂西侧,取水囗距厂区1500m,经过取水泵房将兏水输送至配水开。
2.水源水质: 水源水质符合地面水Ⅲ类水域水质标准,除浊度、色度和菌落总数偏高外,其余参数均符合GB5749- <<生活饮用水卫生标准>>。
五、水厂工艺流程选择
由于水源水质符合地面水Ⅲ类水域水质标准,除浊度、色度和菌落总数偏高外,其余参数均符合GB5749- <<生活饮用水卫生标准>>，因此本设计工艺流程经过比较得出的结论如图1所示

混凝剂 消毒剂

清水池
滤池
澄清池
混合

原水

二级泵房

用户
图1
（1）主要计算内容
1).絮凝－沉淀池，絮凝池与沉淀池必须一样宽，並应合建,絮凝池的水深在3.5m左右。絮凝沉淀池不得悬空。
2).滤池
3).二级泵房（近期4台，远期6台）
3).清水池容积按总产水量的15%左右估算；深度4m左右
4).加药间、加氯间、机修间、堆砂场、办公用房、化验间等按《室外给水设计规范》选取。
水厂面积按《城市给水工程规划规范》选取。
六、主要处理构造物的计算
1.配水井
配水井流量为（加5%的水厂自来水）
Q =1.2639m3/s
取停留时间为3min,则配水井体积为（包括5%的无用体积）
V=Q T=1.05×1.2639×3×60= 238.8771 m3取240 m3
因水力循环澄清池有8个（由下得知），故分设2座配水井，单组配水井体积为
V单=V/3=240/2=120 m3选定配水井的尺寸为5.6m×5.6m有效水深为2.97m,池体超高为0.3m,则配水井的高度为5.8 m.
由设计手册有，配水管的允许流速为1.0~1.2m/s.取v=1.2m/s,则配水管管径 为D=√(4Q/3.14v)= √[(4×1.2639/2)/3.14×1.2]=1.179m,取1200mm,则实际流速为1.12m/s。
2.混合设备
为了形成良好的矾花，很重要的是在投加药剂时立即快速混合。混合是经过紊动水流的作用，使药剂尽快地均匀分散在原水中。混合设备的基本要求是，药剂与水的混合必须快速均匀。混合设备种类较多，常见的有水泵混合、管式混合和机械混合三种。
选用当前广泛使用的管式静态混合器。混合器内按要求安装若干固定混合单元。每一混合单元由若干固定叶片按一定角度交叉组成。水流和药剂经过混合器时，将被单元体多次分割、改向并形成涡旋，达到混合目的。这种混合器构造简单，无活动部件，安装方便，混合快速而均匀。管式静态混合器的构造如图5.2所示。
3.水力循环澄清池设计
（1）设计要点
（1）水力澄清池适用于中小型水厂。进水悬浮物的含量一般小于1000mg/L，短时间内允许达 mg/L。
（2）设计回流水量一般采用进水流量的2~4倍，应选用合适的水射器喉管截面积与喷嘴截面积之比和恰当的喷嘴流速。
（3）喷嘴直径与喉管直径之比一般采用1：3~1：4，喉管截面积与喷嘴截面积的比值约在12~13之间。
（4）喷嘴流速采用8m/s；喷嘴的水头损失一般为5m。
（5）喉管流速为2.5m/s；喉管瞬间混合时间一般为0.6s。
（6）第一反应室出口流速采用0.06m/s；第二反应室进口流速低于第一反应室出口流速，一般采用0.04m/s。
（7）清水区上升流速一般采用0.7~1.0mm/s，当原水属低温低浊度时，上升流速可酌减；清水区高度一般为2~3m，超高为0.3m。
（8）总停留时间为1~1.5h。反应室停留时间宜取用较大，以保证反应的完善，一般采用停留时间：第一反应室15~30s，第二反应室80~100s（按循环总回流量计）。
（9）池的斜壁与水平的夹角一般为45°。
（10）为避免池底积泥，提高回流泥渣浓度，喷嘴顶离池底的距离一般不大于0.6m。
（11）为适应原水水质的变化，池中心应设有可调节喷嘴与喉管进口处间距的措施。但须注意第一反应筒下口与喉管重叠调节部分的间隙不宜过小，否则易被泥渣所堵塞，使调节困难。
（12）排泥装置同机械搅拌澄清池。排泥耗水量一般为5%左右；排泥量大者可考虑自动控制。池子底部应舍放空管。
（13）在分离室内设置斜板，可提高澄清效果、增加出水量和减少药耗。在大型池内反应筒下部设置伞形罩，可避免第二反应室的出水短路和加强泥渣回流。
（2）设计条件
设计水量为Q0（50000+ *28）×1.05=109200 m3/d=1.2639 m3/s
采用数据：
设置8个水力循环澄清池，Q0=0.1580 m3/s
回流比采用1：4
设计循环总回流量Q1=0.632m3/s 喷嘴流速：V0=8.0m/s 喉管流速V1=2.5m/s
第一反应室出口流速V2=0.06m/s 第二反应室出口流速V3=0.04m/s
清水区上升流速：V4=0.5mm/s 喉管混合时间：t1=0.6s
第一反应的反应时间
（3）水力提升器计算
1）喷嘴
d0=4qπv0=0.6323.14×8=0.159m取d0=160mm
式中d0-喷嘴直径（m）
q-进水量（m3/s）
V0-喷嘴流速
设进水管流速：V=1.5m/s
则进水管直径：d=4qπV=4×0.1583.14×1.5=0.3662m取370mm
设喷嘴收缩角为15°，则斜壁高为370-1602×cos15°=203mm取210mm
喷嘴直段长度取160mm，h0=363mm
要求净作用水头：hp=0.06V02=0.06×82=3.84m
2）喉管
d1=4Q1πv1=4×0.6323.14×2.5=0.567m取d1=600mm
式中q1-循环总流量量（m3/s）
d1-喉管直径（m）
V1-喉管流速（m/s）
则实际喉管流速：V1’=4×0.6323.14×0.602=2.23m/s
令t1=0.6s，则h1=V1’t1=2.23×0.60=1.338m，取1.340m
3）喉管喇叭口
取d5=3d1=3×600=1800mm，喇叭口斜边采用45°倾角，则喇叭口高度为1800-6002×tan45°=1200mm采用连接喇叭口大端圆部分高d1=650mm，喷嘴与喉管的距离：
S=2d0=2×160mm=320mm并设调整装置。
4）第一絮凝室
上口直径：d2=4Q1πv2=4×0.6323.14×0.06=3.66m取d2=3.70m
式中d2-上口直径（m）
q1-循环总流量量（m3/s）
上口面积W1=πd224=3.14×3.7024=10.746m2
实际出口流速V2‘=4Q1πd22=4×0.6323.14×3.702=0.059m/s
式中V2’-实际流速（m/s）
q1-循环总流量量（m3/s）
d2-上口直径（m）
设第一絮凝室高度为h2=d2-d12tan15°=5.78m取5.80m
式中h2——第一絮凝室高度（m）
d2——上口直径（m）
d1——喉管直径（m）
5）第二絮凝室
第二絮凝室进口断面积W2=Q1v3=0.6320.04=15.80m2
式中W2-第二絮凝室进口断面积（m2）
q1-循环总流量量（m3/s）
V3-第二絮凝室上口流速（m/s）
第二絮凝室直径（包括第一絮凝室）
d3=4W1+W2π=410.7+15.83.14=5.81m取5.80m
式中d3-第二絮凝室直径(m)
W2-第二絮凝室进口断面积（m2）
W1-上口面积（m2）
实际进口断面积W2’=πd324-w1=15.66m2
实际进口流速V3'=Q1W2'=0.63215.66=0.0404m/s
式中q1-循环总流量量（m3/s）
V3’-实际进口流速
第二絮凝室高度取h6=4Q1t3πd32-d2'2=4×0.632×1003.14×5.82-2.5782=4.39m，h6取4.4m； h4取0.3m 。
式中h6-第二絮凝室出口至第一絮凝室上口高度
q1-循环总流量量（m3/s）
t3-第二絮凝室反应时间
d3-第二絮凝室上口直径
d2’-第二絮凝室出口处到第一絮凝室上口处的锥形筒直径（m）
根据公式：h3=h6+h4=4.7m;
式中h3-第二絮凝室高度
h6-第二絮凝室出口至第一絮凝室上口高度
h4-第一絮凝室上口水深（m）
W3=πd32-d2'24 ;W3=π45.82-2.5782=21.19m2
式中W3-第二絮凝室出口断面
d3-第二絮凝室上口直径
d2’-第二絮凝室出口处到第一絮凝室上口处的锥形筒直径（m）
d2'=d21-h5h2+d1∙h5h2=2.578m
出口流速：V5=Q1w3=0.86331.24=0.028m/s
6）澄清池各部尺寸计算
分离室面积W4=Q0v4=0.15800.001=158m2
澄清池直径D=4w1+w2’+w4π=410.746+15.66+1583.14=15.33m取16.00m
实际上升流速V4'=4Q0πD2-w1-w2’=0.1583.14×162-10.746-15.66=1.052×10-3取0.001m/s
h0取0.46m，喷嘴长0.363m，喷嘴与喉管间距0.32m，喉管喇叭口高度1.2m，喉管长度1.340m，第一絮凝室高度5.80m，室顶水深0.3m，超高0.3m。
澄清池总高度H=0.46+0.32+1.2+1.340+5.8+0.3+0.3=9.72m
锥体部分高度：H1=D-D02tanβ
设池底部直径：D0=2.0m，锥角β=45°，则
H1=16-22tan45°=7m
式中H1-池锥体部分高度（m）
D-澄清池直径（m）
D0-池底部分直径（m）
H2=H-H1=9.72-7=2.72m
式中H2-池直壁高度（m）
H-池总高（m）
H1-池锥体部分高度（m）
7）各部分容积及停留时间计算
喉管混合时间：t1=h1v1‘=16002610=0.613s 取0.6s
式中t1-喉管混合时间（s）
V1-喉管流速（m/s）
h1-喉管高度（m）
第一絮凝室容积
V1=πh23d22+d2d1+d124=3.14×5.812×0.62+3.72+0.6×3.7=24.69m3
式中h2-第一絮凝室高度（m）
第一反应室停留时间
t2=V1Q1=24.690.632≈39.07s
式中V1-第一絮凝室容积（m2）
q1-循环总流量量（m3/s）
第二絮凝室容积
V2=π4d32h3-πh63d22+d2d2‘+d2’24=3.144×5.82×2.7-3.143×2.10.62+2.578×3.7+2.57824=62.21m3
式中d3-第二絮凝室上口直径
h3-第二絮凝室高度
h6-第二絮凝室出口至第一絮凝室上口高度
第二反应室停留时间
t3=V2Q1=62.210.632=98.43s
式中V2-第二絮凝室容积
q1-循环总流量量（m3/s）
分离室停留时间
t4=h5v4'=2.10.0005=4200s
式中h3-第二絮凝室高度（m）
V4'-实际上升流速（m/s）
净水历时
T'=t1+t2+t3+t4=39.07+98.43+4200=4337.5s≈72.3min
式中t1-喉管混合时间（s）
t2-第一反应室停留时间
t3-第二絮凝室反应时间
t4-分离室停留时间
澄清池总容积V及停留时间T:
总容积：
直壁部分体积V3=π4D2H2=0.785×162×2.72=546.6m3
锥体部分体积V4=π12H1D2+D02+DD0=534.8m3
V=V3+V4=546.6+534.8=1081.4m3
总停留时间：
T=VQ0=1081.40.158=6844s=1.90h
式中V-澄清池总容积(m3)
Q0-进水量（m3/s）
8）排泥设施
泥渣室容积按澄清池容积1%计，即
V泥=0.01V=0.01×1081.4m3=10.814m3
设置两个排泥斗，形状采取倒正四棱锥体，其锥底边长和锥高为均为Z，则其体积为
V泥=13Z∙Z2=13Z3
则Z=33V泥=33×10.814m=3.19m
排泥历时取t5=30s，排泥管中流速取
V5=3m/s
则排泥流量
q0=V泥t5=10.81430=0.360m3/s
排泥管直径
d5=4q0πv5=4×0.3603.14×3=0.390m取400mm
进出水系统
进水管，进水管采用d=150mm，管累流速V=1.65m/s
集水管，环形集水槽设在池壁外侧，采用淹没孔进水，流量超载系数取K=1.3，则槽中流量
q=12Q0K=12×0.1580×1.3=0.1027m3/s
槽宽b=0.9q0.4=0.9×0.10270.4=0.362m 取0.40m
孔眼轴线的淹没水深取50mm，超高取70mm。
起点槽深h'=0.75b+0.05+0.07=0.42m
终点槽深h''=1.25b+0.05+0.07=0.62m
为了加工和施工简单，采用等断面，即b=0.4m，h取0.7m。
槽孔孔眼
孔眼总面积
f=qμ√2g×0.05m2
式中μ—流量系数，取0.62。
h—孔眼中心线以上水头，取0.05m。
f=0.10270.62√2×9.8×0.05m2=0.1673m2
孔眼直径采用20mm 单个孔眼面积f=3.14cm2
孔眼数
n=ff=16733.14=533个
孔眼流速
v7=qf=0.10270.1673=0.61m/s
孔眼中心间距
S=πDn×2=3.14×16533×2=0.05m
出水管径d=150mm，放空管径d=100mm。
4.普通快滤池设计
普通快滤池是当前水处理工程中常见的滤池形式之一，普通快滤池运行稳定，出水水质较好，普通快滤池适用于大、中、小型水厂，单池面积不宜大于100m2,以免冲洗不均匀，在有条件时尽量采用表面冲洗或空气助冲设备。
（1）设计参数
4.1.1单层、双层滤料滤池冲洗前水头损失宜采用2.0～2.5m；三层滤料冲洗前水头损失宜采用2.0～3.0m。
4.1.2滤层表面以上的水深宜采用1.5～2.0m。
4.1.3单层滤料滤池宜采用大阻力或中阻力配水系统；三层滤料滤池宜采用中阻力配水系统。
4.1.4冲洗排水槽的总平面面积，不宜大于过滤面积的25%，滤料表面到洗砂排水槽槽底的距离，应等于冲洗时滤层的膨胀高度。
4.1.5当采用水箱（塔）冲洗时，水箱（塔）有效容积应按单元格滤池冲洗水量的1.5倍计算。
当采用水泵冲洗时，水泵的能力应按单元格滤池冲洗水量设计，并设置备用机组。
已知，设计水量Q=50000+28× ×1.05m3/d=109200m3/d=1.2639m3/s
（2）平面尺寸计算
1）滤池总面积
F=QVT
T=T0-nt1
式中F—滤池总面积（m2）；
Q—设计水量（m2/d）；
V—设计滤料（m/h）,石英砂单层滤料一般采用8～10m/h，双层滤料一般采用10～14m/h；
T—滤池每日实际工作时间（h）；
T0—滤池每日工作的时间（h）；
t0—滤池每日冲洗后停用和排放初滤水时间（h）；
t1—滤池每h冲洗时间，取t1=0.1h；
n—滤池每日的冲洗次数，取n=2次。
不考虑排放初滤水时间，取t0=0
则 T=24-2×0.1h=23.8h
选用单层滤池石英砂滤池，取V=8m/h
F=109 ×23.8m2=458.82m2
2）单池面积
f=FN
式中f——单池面积（m2）。
F——滤池总面积（m2）。
N——滤池个数（个），一般采用N≥2个。
设计中取N=8，成对称双行排列布置
f=FN=458.828m2=57.35m2
设计中取L=10.0m,B=6.0m,滤池的实际面积为10.0×6.0m2=60m2,实际滤速
V=109 ×60×23.8m/h=9.56m/h满足要求。
当一座滤池检修时。其余滤池的强制滤速V’(一般采用10～14m/h)
V'=NvN-1
V'=8×9.568-1m/h=10.93m/h满足要求。
3）滤池高度
H=H1+H2+H3+H4
式中H——滤池高度（m）
H1——承托层厚度（m），一般可按表1确定；取0.3m；
H2——滤料层厚度（m），取0.7m；
H3——滤层上水深（m）,一般采用1.5～2.0m,取1.7m；
H4——超高（m），一般采用0.3m。
设计中取H1=0.30m，H2=0.70m，H3=1.70m，H4=0.30m。
H=0.30+0.70+1.70+0.30m=3.00m
表1普通快滤池承托层的粒径和厚度
层次（自上而下）
尺寸/mm
厚度/mm
1
2～4
100
2
4～8
100
3
8～16
100
4
16～32
本层顶面高度至少应高出配水系统孔眼100
（3）配水系统
1）反冲洗强度
一般采用12～15L/(s·m2),取15L/(s·m2)。
2）反冲洗水量
qg=fq
式中qg——反冲洗干管流量（L/s）。
qg=60×15=900L/s
3）干管始端流速
vg=4qg×10-3πD2
式中vg——干管始端流速（m/s）,一般采用1.0～1.5m/s；
qg——反冲洗水流量（L/s）；
D——干管管径（m）。
设计中取D=1m
vg=4×900×10-33.14×12=1.15m/s
4）配水支管根数
nj=2×La
式中nj——单池中支管根数（根）；
L——滤池长度（m）；
a——支管中心间距（m）,一般采用0.25～0.30m,取a=0.25m。
nj=2×100.25根=80根
5）单根支管入口流量
qj=qgnj
式中qj——单池支管入口流量（L/s）。
qj=qgnj=90080L/s=11.25L/s
6）支管入口流速
vj=qj×10-3π4dj2
式中vj——支管入口流速（m/s），一般采用1.5～2.0m/s；
dj——支管管径（m），取dj=0.1m。
vj=11.25×10-30.785×0.12m/s=1.43m/s满足要求。
7）单根支管长度
lj=12(B-D)
式中lj——单根支管长度（m）；
B——单个滤池宽度（m）,B=6m；
D——配水干管管径（m）,D=1.0m。
lj=12×6.0-1m=2.5m
8）配水支管上孔口总面积
Fk=Kf
式中Fk——配水支管上孔口总面积（m2）；
K——配水支管上孔口总面积与滤池面积f之比，取K=0.25%。
Fk=0.25%×60m2=0.15m2=150000mm2
9）配水直管上孔口流速
Vk=qgFk
式中 Vk——配水支管上孔口流速（m/s），一般采用5.0~6.0m/s。
Vk=0.90.15=6m/s
10）单个孔口面积
fk=π4dk2
式中 fk——配水支管上单个孔口面积（m2）；
dk——配水支管上孔口的直径（mm），一般采用9~10mm，取dk=9mm。
fk=0.785×92≈63.6mm2
11）孔口总数
Nk=Fkfk
式中 Nk——孔口总数（个）。
Nk=15000063.6≈2358个
12）每根支管上的孔口数
nk=Nknj
式中 nk——每根支管上的孔口数（个）。
nk=235880≈29个
支管上孔口布置成两排，与垂线成45°夹角向下交错排列。
13）孔口中心距
ak=ljnk2
式中 ak——孔口中心距（m）。
设计中lj=2.5m，nk=29个，ak=2.5292=0172m<2
14）孔口平均水头损失
hk=12g（q10μK)^2
式中 hk——孔口平均水头损失（m）；
Q——冲洗强度[L/（s·m2）]；
μ——流量系数，与孔口直径和壁厚δ的比值有关，查表22-20取μ；
K——支管上孔口总面积与滤池面积之比，一般采用0.2%~0.25%。
设计中取δ=5mm，K=0.25%，则孔口直径与壁厚之比dkδ=95=1.8，按表所示，选用流量系数μ=0.68
hk=12×9.8×1510×0.68×0.25^2=4.0m
流量系数μ值
孔口直径与壁厚之比
1.25
1.5
2.0
3.0
流量系数μ
0.76
0.71
0.67
0.62
15）配水系统校核
对大阻力配水系统，要求其支管长度lj与直径dj之比不大于60。
ljdj=2.50.1=25<60
对大阻力配水系统，要求配水支管上孔口总面积Fk与所有支管横截面积之和的比值小于0.5.即
Fknjfj<0.5
fj=π4Dj2
式中 fj——配水支管的横截面积（m2）。
Fknjfj=0.1580×0.785×0.12=0.239<0.5满足要求。
（4）洗砂排水槽
1）洗砂排水槽中心距
a0=Ln1
式中 a0——洗砂排水槽中心距（m）；
n1——每侧洗砂排水槽数（条）。
因洗砂排水槽长度不宜大于6m，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，每侧洗砂排水槽数n1=3条，池中洗砂排水槽总数n2=6条。
a0=103≈3.33m
2）每条洗砂排水槽长度
l0=B-b2
式中 l0——每条洗砂排水槽长度（m）；
b——中间排水渠宽度（m）。
设计中取b=0.8m
l0=6-0.82=2.6m
3）每条洗砂排水槽的排水量
q0=qgn2
式中 q0——每条洗砂排水槽的排水量（L/s）；
qg——单个滤池的反冲洗水流量（L/s）；
n2——洗砂排水槽总数，n2=6条。
q0=9006=150L/s
4）洗砂排水槽断面模数
洗砂排水槽采用三角形标准断面。
洗砂排水槽断面模数
x=12q01000v0
式中 x——洗砂排水槽断面模数（m）；
q0——每条洗砂排水槽的排水量（L/s）；
v0——槽中流量（m/s），一般采用0.6m/s，取v0=0.6m/s。
x=×0.6=0.25m
5）洗砂排水槽距砂面高度
He=eH2+2.5x+δ+c
式中He——洗砂排水槽距砂面高度（m）；
e——砂层最大膨胀率，石英砂滤料一般采用30%~50%，取e=35%；
δ——洗砂排水槽底厚度（m），取δ=0.05m；
H2——滤料层厚度（m），取H2=0.7m；
c——洗砂排水槽的超高（m），取c=0.08m。
He=0.4×0.7+2.5×0.25+0.05+0.08=1.035m
6）排水槽总平面面积
F0=2xl0n2+bL
式中F0——排水槽总平面面积（m2）。
F0=2×0.25×2.6×6+0.8×10=15.8m2
校核排水槽总平面面积与滤池面积之比。
F0f=15.860=26.33% 基本满足要求。
7）中间排水槽
中间排水槽选用矩形断面，渠底距洗砂排水槽底部高度
Hf=1.73×3qg2（g×b2）
式中Hf——中间排水槽渠底距洗砂排水槽底部高度（m）；
b——中间排水渠宽度（m）；
qg——反冲洗排水流量（m3s）；
g——重力加速度，9.81m/s2。
Hf=1.73×30.92（9.81×0.82）=0.87m
（5）滤池反冲洗
滤池反冲洗水可由高位水箱或专设的冲洗水泵供给。本设计按高位水箱供水方式进行计算。
1）单个滤池的反冲洗用水总量
W=qft1000
式中W——单个滤池的反冲洗用水量（m3）；
t——单个滤池的反冲洗时间（s），其值可参考表中的经验资料确定。
其余符号意义同前。
设计中取t=6min，q=15L/（s·m2）
W=15×60×3601000=324m2
冲洗强度、膨胀度和冲洗时间
滤层
冲洗强度
膨胀率
冲洗时间
石英砂滤料
12~15
45
7~5
双层滤料
13~16
50
8~6
三层滤料
16~17
55
7~5
2）高位冲洗水箱的容积
按单格滤池反冲洗水量的1.5倍计算
W1=1.5W=1.5×324=486m3
式中W1——高位冲洗水箱的容积（m3）。
3）承托层的水头损失
hw3=0.022H1q
式中hw3——承托层的水头损失（m）；
H1——承托层的厚度（m），取H1=0.30m；
q——冲洗强度[15L/（m2·s）]。
hw3=0.022×0.3×15=0.099m
4）冲洗时滤层的水头损失
hw4=（ρ砂ρ水-1）（1-m0）H2
式中hw4——冲洗时滤层的水头损失（m）；
ρ砂——滤料的密度（kg/m3），石英砂的密度一般采用2650kg/m3；
ρ水——水的密度（kg/m3），ρ水=1000kg/m3；
m0——滤料未膨胀前的孔隙率，取m0=0.41；
H2——滤料未膨胀前的厚度（m），取H2=0.7m。
hw4=26501000-1×1-0.41×0.7=0.68m
5）冲洗水箱高度
Ht=hw1+hw2+hw3+hw4+hw5
式中Ht——冲洗水箱的箱底距洗砂排水槽顶的高度（m）；
hw1——水箱与滤池间的冲洗管道的沿程和局部水头损失之和（m），取hw1=1.0m；
hw2——配水系统的水头损失（m），一般采用