净水厂设计计算说明指导书.doc

课程设计
计算阐明书

课题名称
《水质工程学》—净水厂课程设计

学院（系）
建筑工程学院管理与市政工程系
专 业
给水排水工程
学 号

学生姓名

年
7
月
3
日至

年
7
月
17
日共
2
周

一、设计目及任务
1.目
都市给水解决设计室给水工程课程教学环节之一，其目在于加深理解所学知识，培养学生运用所学理论和技术知识分析和解决实际工程设计问题初步能力，使学生在设计、运算、绘图、查阅资料设计手册及使用设计规范等基本技能上得到初步训练和提高，初步树立技术经济意识。
2.任务
依照所给资料和设计规定进行系统设计，并对重要构筑物或设备工艺尺寸进行计算，拟定平面布置和高程布置，最后绘制出系统图、平面布置图和高程图，并简要写出一份设计阐明书和工艺计算书，给出设备清单和材料清单。
二、水厂总体设计
水厂厂址选取，应符合城乡总体规划和有关专项规划，并依照下列规定综合拟定：
1.给水系统布局合理；
2.不受洪水威胁；
3.有较好废水排除条件；
4.有良好工程地质条件；
5.有便于远期发展控制用地条件；
6.有良好卫生环境，并便于设立防护地带；
7.少拆迁，不占或少占良田；
8.施工、运营和维护以便。
水厂总体布置应结合工程目的和建设条件，在拟定工艺构成和解决构筑物形式基本上进行。平面布置和竖向设计应满足各构筑物功能和流程规定；水厂附属建筑和附属设施应依照水厂规模、生产和管理体制，结合本地实际状况拟定。
三、给水解决厂设计规模及流程选取
1.依照《室外给水设计规范》（GB50013-）可知：
水解决构筑物设计水量，应按最高日供水量加水厂自用水量拟定。
水厂自用水率应依照原水水质、所采用解决工艺和构筑物类型等因素通过计算拟定，普通可采用设计水量5%-10%。当滤池反冲洗水采用回用时，自用水率可恰当减小。
本设计水厂最高日供水量为Q1=20×104 m3/d，滤池反冲洗水采用回用，水厂自用水系数取5%。
水厂自用水量Q2=20×104×5%=1.0×104 m3/d
则给水解决厂解决规模为Q=Q1+Q2=21.0×104 m3/d

2.给水解决厂重要构筑物拟分为2组，2组平行设立，同步运营，每组解决规模为10.5×104 m3/d。解决后水符合国家《生活饮用水卫生原则》（GB5749-）。

3.依照《室外给水设计规范》（GB50013-）规定：

水解决工艺流程选用及重要构筑物构成，应依照原水水质、设计生产能力、解决后水质规定，通过调查研究以及不同工艺组合实验或参照相似条件下已有水厂运营经验，结合本地操作管理条件，通过技术经济比较综合研究拟定。

由上可得，给水解决工艺流程选用取决于原水水质和顾客对水质规定（即解决后水质规定），在水质分析资料中，最大浑浊度不不不大于3000NTU，其分析水质项目除细菌数和大肠菌群（可在工艺后期消毒去除）均符合饮用水原则，依照《给水排水设计手册》第3册—城乡给水（第二版）表6-5，本设计采用混凝、沉淀、过滤后消毒地面水常规解决工艺。
成都市岷江水系地处南方，年均气温较高，故在详细水解决构筑物选型设计时，不考虑低温低浊时解决效果。
给水解决厂采用常规水解决工艺，原水由一级泵站加压后经压力输水管道，进入厂区进行水质净化解决。结合国内都市供水规划对供水水质规定有所提高状况，通过技术、经济综合比较，参照吉林市第三供水厂，采用工艺流程如下图所示：
图1
四、取水头设计
1.取水构筑物选取
依照《室外给水设计规范》（GB50013-）规定：
取水构筑物型式，应依照取水量和水质规定，结合河床地形及地质、河床冲淤、水深及水位变幅、泥沙及漂浮物、冰情和航运等因素以及施工条件，在保证安全可靠前提下，通过技术经济比较拟定。
取水构筑物在河床上布置及其形状选取，应考虑取水工程建成后，不致因水流状况变化而影响河床稳定性。
依照规范规定并结合本设计资料，采用河床式固定取水构筑物，集水井与泵房合建。
2.取水头计算
a.采用固定式取水头。
取水头部设计要点：
1）应选取合理外形和较小体积；
2）进水口流速应依照水中漂浮物、水生物、冰凌、河水流速、取水量、清理格栅条件等因素决定；
3）应结合本地施工条件，施工力量和施工办法，考虑便于施工形式。
由于箱式取水头采用混凝土构造，能防止冰凌、泥沙冲击，且进水面积大，因而本设计采用棱形箱式取水头。取水头在侧面开设进水孔，每侧开设2个进水孔，共4个进水孔。取水头提成两格。取水头侧面进水孔下缘距河床高度不得不大于0.5m；侧面进水孔上缘在设计最低水位下深度不得不大于0.3m。取水头示意图如下图所示：

图2
b.格栅设在取水头进水孔上，用来拦截水中粗大漂浮物及鱼类。
格栅面积按下式计算：

式中 F0—进水孔或格栅面积，m2；
Q—进水孔设计流量，m3/s；
v0—进水孔设计流速，当江水有冰絮时，采用0.1-0.3m/s；无冰絮时采用0.2-0.6m/s；
K1—栅条引起面积减少系数， ，b为栅条净距，普通采用30-120mm；s为栅条厚度（或直径），普通采用10mm；
K2—格栅阻塞系数，采用0.75。
水流通过格栅水头损失普通采用0.05-0.1m。
进水孔设计流量Q=21.0×104m3/d=2.43m3/s。本设计取v0=0.4m/s，栅条净b=50mm，则：

进水孔总面积为：，每个进水孔面积为：。进水孔尺寸采用：B1×H1=1.6m×1.5m；格栅尺寸选用：B×H=1760mm×1660mm（原则尺寸）。
c.自流管设计
进水自流管不适当少于两条，当一条管道停止工作时，别的管道通过流量应满足事故用水规定。设计流速不适当不大于0.6m/s，以免泥沙沉积，发生淤积现象；设计流速也不适当过大，以免水头损失过大，增长集水间和泵房深度。
当一条管线冲洗或检修时，管中流速容许达到1.5-2.0m/s。
本设计设立2条平行自流管，采用钢管。每条自流管设计流量为q=Q/2=2.43/2=1.215m3/s。管中流速取v=0.9m/s，则自流管管径为：

本设计采用2条DN1300mm钢管作为自流管，管内实际流速为0.92m/s，满足正常供水规定。事故用水量Q＇=70%Q=70%×2.43=1.701m3/s，此时只用一根自流管，管内流速为1.28m/s，满足规定。
五、一泵站设计
1.集水井
集水井与取水泵房合建。集水井水下某些分为进水室、格网和吸水室，集水井顶面设操作平台。操作平台上安装用以起吊闸门、格网等设备装置。
依照安全运营、检修和清洗、排泥等规定，进水室用隔墙分为可独立工作两格。在进水室与吸水室之间隔墙先后设立平板格网，用以拦截水中细小漂浮物。
平板格网面积可按下式计算：

式中 F1—平板格网面积，m2；
Q—通过格网流量，m3/s；
v1—通过格网流速，普通采用0.2-0.4m/s；
K1—网丝引起面积减少系数，，b为网眼尺寸，mm；d为金属丝直径，mm；
K2—格网阻塞背面积减少系数，普通采用0.5；
ε—水流收缩系数，普通采用0.64-0.80。
通过平板格网水头损失，普通采用0.1-0.2m。
本设计取v1=0.3m/s，b=5mm，d=2mm，设计流量Q=2.43m3/s，取水流收缩系数ε=0.80，则：

平板格网总面积为：
共设立8个格网，每个格网所需要面积为4.96m2。进水某些尺寸为B1×H1=2.0m×2.5m，面积为5m2。平板格网尺寸选用B×H=2130mm×2630mm（原则尺寸）。
2.取水泵房
取水泵房内设立4台取水泵，3用1备。取水泵流量按最高日平均时流量进行设计，则单台泵流量为。
水泵扬程采用估算。在本设计水解决工艺流程中，各构筑物之间水流均为重力流。整个水厂只有一泵站提供能量，一泵站所提供压力损失在所有水解决构筑物局部水头损失以及各构筑物之间连接管沿程水头损失上。
a.各个解决构筑物局部水头损失估算
解决构筑物中水头损失与构筑物型式和构造关于，估算时结合《给水工程》（第四版）和《都市与村镇给水工程》进行估算。估算成果如下：
构筑物名称
水头损失估算值
配水井
0.15m
管式静态混合器
0.4m
絮凝池
0.4m
沉淀池
0.3m
滤池
2.5m
各个解决构筑物局部水头损失之和为h1=0.15+0.4+0.4+0.3+2.5=3.75m。
b.连接管沿程水头损失估算
各构筑物之间连接管断面尺寸由流量和流速决定。连接管水头损失依照《给水工程》（第四版）和《都市与村镇给水工程》进行估算。估算成果如下：
连接管段
水头损失估算值
配水井至管式静态混合器
0.2m
管式静态混合器至絮凝池
0.1m
絮凝池至沉淀池
0.1m
沉淀池至滤池
0.4m
滤池至清水池
0.4m
则各个连接管沿程水头损失之和为h2=0.2+0.1+0.1+0.4+0.4=1.2m
则从配水井至清水池总水头损失估算为：
h=h1+h2=3.75+1.2=4.95m
则一泵站水泵扬程应满足将水提高到配水井液面高度规定。假设一泵站水泵净扬程为12m，水泵吸、压水管水头损失估算为2m，安全水头取2m，则一泵站水泵扬程粗估为H=12+2+2=16m。

依照已知泵流量和扬程，查《给水排水设计手册》第11册—惯用设备（第二版），选用型号为24SA-28单级双吸离心清水泵4台，3用1备。泵参数如下表：
型号
流量Q（m3/h）
扬程H（m）
转速n（r/min）
轴功率（kw）
电动机功率（kw）
效率η（%）
气蚀余量（NPSH）r（m）
24SA-28
3200
21
960
196
250
89
8.1
六、配水井设计
净水厂内共设2套系统，每套系统内设2组解决构筑物。整个水厂设立一座配水井。
1.设计参数
设计流量Q=21.0×104 m3/d=145.83m3/min，水力停留时间T=4.0min。
2.设计计算
配水井有效容积 V=Q×T=145.83×4.0=583.32m3
配水井平面尺寸 A=L×B=10m×6m=60m2
有效水深 H=V/A=583.32/60=9.722m，取H=10m，超高0.5m，则井深为10.5m。配水井实际水力停留时间为T＇=4.11min。为了使配水均匀，配水井提成2格。配水井设立DN1200mm溢流管一根，溢流水位10m；并设立DN1000mm放空管一根；配水井出水管采用两条DN1200mm钢管。
配水井平面布置见下图所示：

七、给水解决构筑物设计及计算
（一）混凝剂配备和投加
1.设计参数
设计流量Q=21.0×104 m3/d=8750 m3/h=2.43 m3/s
依照原水水质及水温，参照关于净水厂运营经验，选碱式氯化铝（PAC）为混凝剂，采用计量泵湿式投加，碱式氯化铝含量Wb=10%。
武汉市某一水厂水质及混凝剂投加量资料如下：
原水浊度
混凝剂
浓度
最小投加量
最大投加量
500-NTU
PAC
10%
20.4 mg/L
62.8 mg/L
结合以上资料，混凝剂最大投加量取a=40mg/L，每天调制药剂次数n=3次。
2.设计计算
（1）溶液池容积W1
溶液池是配制一定浓度溶液设施。通惯用耐腐泵或射流泵将溶解池内浓药液送入溶液池，同步用自来水稀释到所需浓度以备投加。
溶液池容积按下式计算：

式中 W1—溶液池容积，m3；
Q—解决水量，m3/h；
a—混凝剂最大投加量，mg/L；
c—溶液浓度，普通取5%-20%（按商品固体重量计）；
n—每日调制次数，普通不超过3次。
本设计解决水量Q=8750 m3/h，混凝剂最大投加量a=50mg/L，溶液浓度c=10%，1天调制次数n=3，则溶液池容积为：
，取W1=28m3
溶液池分三格，二用一备，交替使用。因此药剂溶液池每格有效容积为14 m3，有效高度2m，超高0.5m，每格实际尺寸为
L×B×H=2.7m×2.7m×2.5m。置于室内地面上。
溶液池实际有效容积W=2.7×2.7×2 m3=14.58 m3,满足规定。
（2）溶解池容积W2
溶解池普通建于地面如下以便于操作，池顶普通高出地面约0.2m左右。溶解池容积W2按下式计算：
W2=（0.2-0.3）W1
式中W1为溶液池容积。
取溶解池容积为溶液池容积0.3倍，即：
W2=0.3W1=0.3×28 m3=8.4 m3
溶解池与溶液池格数相似，也分为三格，两用一备，交替使用。单格有效容积4.2 m3,有效高度取1.5m，超高0.3m，设计尺寸为1.8m×1.8m×1.8m。池底坡度采用2.5%。
（3）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。
搅拌设备查《给水排水工程迅速设计手册》第4册—给水排水设备，选用搅拌设备型号及规格如下表：
型号
搅拌池规格B×B（m）
池深H（m）
桨叶直径D（mm）
桨板深度L（mm）
h1（mm）
h（mm）
E（mm）
电动机功率（kw）
重量（kg）
BJ-750
2.0×2.0
1.5
750
1200
100
330
-
0.55
200

图3
设立BJ-750搅拌机3台，2用1备。溶解池置于地面如下，池顶高出室内地面0.2m，以便于操作。溶解池底部设管径d=100mm排渣管一根。
（4）溶液池鼓风设备
为了保证溶液稀释过程中混合均匀，溶液池需要设立鼓风设备。
溶液池空气供应强度取5L/(m2 s)
则溶液池鼓风量=5L/(m2 s)×7.29m2=36.45L/s=2.19m3/min，考虑安全系数为1.2，则
溶液池所需鼓风量=1.2×2.19m3/min=2.62 m3/min，输气管长取9m，经计算鼓风机出口所需压力应不不大于23.28kPa。查《给水排水工程迅速设计手册》第4册—给水排水设备，选取3台TSC-100罗茨鼓风机，2用1备。每台转速720r/min，轴功率2.73kw，电动机功率4kw，升压24.5kPa时，鼓风量3.33m3/min。
溶解池和溶液池材料都采用钢筋混凝土，内壁粘贴聚氯乙烯板。搅拌设备及管配件等也应注意防腐，采用相应防腐办法。
（5）药剂仓库
药剂仓库与加药间合建在一起，依照《室外给水设计规范》（GB50013-）规定：混凝剂固定储备量，应按本地供应、运送等条件拟定，宜按最大投加量7-15d计算。其周转储备量应依照本地详细条件拟定。药库储备量按最大投药量15天用量计算，每天需药量M=21.0×104×103×40×10-6 kg/d=8400 kg/d=8.4t/d，堆高1.5m，通道系数采用1+50%=1.5，则仓库面积=（8.4×15×1.5）/1.5=126m2。
在仓库内设有磅秤，用人力手推车投药，同步尽量考虑汽车运送以便，留有1.5m宽过道，药库与加药间合建，平面尺寸为18m×6.71m，见加药间平面布置图所示：
1—溶解池；2—提高泵；3—溶液池；4—搅拌机；5—计量泵；6—鼓风机；7—值班室；8—计算机控制室；9—仓库。
图4
（6）计量设备
混凝剂投加方式有各种分类，按混凝剂状态分干投和湿投；按混凝剂投加到原水中位置有泵前投加和泵后投加之分；在溶液投加中按药液加注到原水中动力来源有重力投加和压力投加之分。
本设计混凝剂投加方式采用湿式投加，泵后投加，压力投加。设立三台隔膜计量泵，两用一备。
单台投加量为600L/h，查《给水排水设计手册》第11册—惯用设备（第二版），选用J-ZM630/1.6隔膜计量泵三台，两用一备。隔膜计量泵参数为：流量630L/h，排出压力0.8-1.6MPa，泵速126次/min，电动机功率1.5kw，进出口直径25mm，重量240kg。
（7）混凝剂投加
混凝剂投加过程：

加药采用数学模仿自动投加系统，即加药系统以原水流量、浊度作为前馈信号，比例调节投药量，以沉淀池出水浊度作为后馈信号，对加药量进行微调，构成原水浊度与沉淀池出水浊度构成前馈后馈闭环调节控制。
（二）混合
1.混合设备
混合设备基本规定是，药剂与水混合必要迅速均匀。混合设备种类较多，国内惯用归纳起来有三类：水泵混合；管式混合；机械混合。本设计采用管式静态混合器。由于水解决构筑物分2组同步运营，故需设立2组管式静态混合器。
2.设计计算
每组混合器解决水量为10.5×104 m3/d=1.215 m3/s
一级泵站至絮凝池连接管中容许流速为1.0-1.2m/s，水流速度取1.07m/s，则管式静态混合器直径为

查《给水排水工程迅速设计手册》第4册—给水排水设备，选取2组GW-1200管式静态混合器，设3节混合单元体，即n=3，安装长度L=6000mm。混合设施与后续解决构筑物距离越近越好，尽量采用直接连接方式，最长距离不适当超过120m。混合时间普通为10-20s。本设计混合器距离絮凝池15m，混合时间为12s。
静态混合器水头损失普通不大于0.5m。水流过静态混合器水头损失为：

式中 n—混合单元体个数；
Q—混合器解决水量（m3/s）；
D—管道直径（m）。
则
依照Q=1.215 m3/s=4375 m3/h，查水力计算表可得，两条DN1200输水管，1000i=0.992。加药点设于接近水流方向第一种混合单元，投药管插入管径1/3处，且投药管上多余开孔，使药液分布均匀。
（三）网格絮凝池设计
絮凝设备基本规定是，原水与药剂经混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见大密实絮凝体。絮凝池形式较多，但重要可分为两大类，即水力絮凝反映设施和机械絮凝反映设施。结合设计资料，对比各种类型絮凝池优缺陷，本设计采用网格絮凝池。
1.设计参数
网格絮凝池单池解决水量以1.0-2.5万m3/d较适当，以免因单格面积过大而影响效果。本设计絮凝池采用半地下式钢筋混凝土构造，设立2组，每组设2池。
每池设计流量Q=0.608m3/s。絮凝时间普通宜为12-20min，本设计絮凝时间取13min，池有效水深H0=4.2m。
2.设计计算
（1）絮凝池有效容积V
V=Q×t=0.608×13×60 m3=474.24 m3
（2）絮凝池有效面积A1
A1=V/ H0=474.24/4.2m2=112.91 m2
（3）絮凝池单格竖井平面面积
依照《室外给水设计规范》（GB50013-），水流经每格竖井流速v1取0.12m/s，由此得单格竖井面积：
f=Q/ v1=0.608/0.12 m2=5.07 m2
设计每格为正方形，边长采用2.25m，因而每格面积为5.0625 m2，由此得分格数为：
n= A1/f=112.91/5.0625=22.30，采用25格。
（4）絮凝池池高
絮凝池有效水深为4.2m，取超高0.3m，排泥槽深度取0.6m，得池总高度为：
H=4.2+0.3+0.6=5.1（m）
（5）过水洞流速与过水洞尺寸
依照《室外给水设计规范》（GB50013-）规定：
絮凝池过网和过孔流速应逐段递减，分段数宜为三段，流速分别为：
过网流速：前段0.30-0.25 m/s；中段0.25-0.22 m/s。
竖井之间孔洞流速：前段0.30-0.20 m/s；中段0.20-0.15 m/s；末段0.14-0.10 m/s。
本设计絮凝池分为三段，其中1-6格为前段，7-15格为中段，16-23格为末段。过水洞流速v2按照进口0.30 m/s递减到出口0.10 m/s计算，上孔上缘在最高水位如下，下孔下缘与排泥槽口平齐。
竖井之间孔洞尺寸A2=Q/v2
式中 Q—絮凝池设计流量（m3/s）；
v2—各段孔洞流速（m/s）。
每格孔洞尺寸与位置见下表：

（6）竖井内网格布置
本设计絮凝池分为3段，1-6格为前段，安放密网格，网格孔眼尺寸为80mm×80mm，采用板条宽度35mm厚塑料板条拼装而成，网格层距0.6m，水过网孔流速v3前=0.25-0.30m/s；7-15格为中段，安放疏网格，网格孔眼尺寸为100mm×100mm，采用板条宽度为35mm厚塑料板条拼装而成，网格层距0.7m，水过网孔流速v3中=0.22-0.25m/s；16-23格为末段，不安放网格。
a.前段
网格孔眼尺寸为80mm×80mm，网格层距0.6m，取v3前=0.27m/s，净空断面A3=Q/v3前=0.608/0.27m2=2.25 m2
每个网格孔眼数为：
n前=2.25/0.082=352（个）
每个竖井最大网格层数为，设立3层网格，6格共计18层≥16层。
b.中段
网格孔眼尺寸为100mm×100mm，网格层距为0.7m，取v3中=0.23m/s，净空断面A4=Q/v3中=0.608/0.23 m2=2.64 m2
每个网格孔眼数为：
n中=2.64/0.102=264（个）
每个竖井最大网格层数为，设立1层网格，9格共计9层≥8层。
c.末段
末段不安放网格。
（7）絮凝池流程
絮凝池流程如下图：
图5

（8）絮凝池长和宽
每套系统内设2个网格絮凝池，絮凝池布置见下图：
图6
图中水流流过竖井顺序如数字所标。(1)、(3)表达每个竖井中网格层数。
絮凝池内隔墙厚0.2m，不含外墙厚，则：
絮凝池长=2.25×5+0.2×4=12.05（m）
絮凝池宽=2.25×5+0.2×4=12.05（m）
每个絮凝池长为12.05m，宽为12.05m。从絮凝池到沉淀池过渡区净宽1.5m。
（9）内部水头损失计算
a.前段
前段网格水头损失为：

n=18，ξ1为网格阻力系数，取1.0，则：

前段孔洞水头损失为：

ξ2为孔洞阻力系数，取3.0，则：

b.中段
计算公式同上，则

c.末段
不设网格。
孔洞水头损失为：

则单个网格絮凝池总水头损失为：

（10）各段停留时间
前段：
中段：
末段：
总停留时间
（11）GT值校核
速度梯度
当T=20℃，μ=1×10-3Pas

絮凝池总平均速度梯度为：

，在104-105范畴之内。
各段G值与值均满足规定。
（12）排泥系统
排泥周期由时间控制，前段、中段和末段采用5根穿孔排泥管和快开排泥阀，单侧排泥至排泥渠中，最后汇入厂区排泥系统。
穿孔排泥管池内某些长12.05m，孔眼采用等距布置，排泥均匀度取0.5，查《给水排水设计手册》第3册—城乡给水（第二版）得，Kw=0.72。孔眼直径取d=30mm，孔口面积f=0.00071m2,取孔距s=0.4m，孔眼数目m=L/s-1=12.05/0.4-1=29
孔眼总面积∑w0=29×0.00071=0.02059 m2
穿孔管断面面积w=∑w0/ Kw=0.02059/0.72 m2=0.02860 m2
穿孔管直径
取穿孔排泥管直径为200mm，以防堵塞。孔眼向下与中垂线成45°角两侧交叉排列。过渡区泥流入沉淀池被排出。
（四）上向流斜管沉淀池设计
1.设计参数
给水解决厂共设立2组水解决构筑物同步运营，每组设2个上向流斜管沉淀池，沉淀池与絮凝池合建在一起。
每个上向流斜管沉淀池设计流量为Q=10.5×104/2m3/d=0.608m3/s
依照《室外给水设计规范》（GB50013-）规定：
斜管沉淀区液面负荷应按相似条件下运营经验拟定，可采用5.0-9.0m3/（m2h）（1.4-2.5mm/s）；
斜管区管径为30-40mm；斜长为1.0m；倾角为60°；
斜管沉淀池清水区保护高度不适当不大于1.0m；底部配水区高度不适当不大于1.5m；
本设计上向流斜管沉淀池表面负荷取q=2.0mm/s；采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚0.4mm，内切圆直径（边距）d=35mm，斜长为1.0m，倾角为60°。
2.设计计算
（1）沉淀池面积
沉淀池清水区面积为：
A＇=Q/q
式中 A＇--沉淀池清水区面积（m2）；
Q --沉淀池流量（m3/s）；
Q --沉淀池表面负荷[m3/（m2h）]。
A＇=0.608/2.0×10-3m2=304 m2
沉淀池与絮凝池建在一起，考虑沉淀池与絮凝池宽度配合，池宽采用B=12.05m，并由此边进水，则：
有效池长L＇= A＇/B=304/12.05m=25.23m
增长0.5m无效长度面积，斜管构造占用面积按照3%计算，则：
实际沉淀池总面积为：
A=（12.05+0.5+304×1.03）m2=325.67m2
沉淀池总长 L=A/B=325.67/12.05m=27.03m
（2）沉淀池高度
采用池超高0.3m，清水区高度1.2m，配水区高度1.6m。
斜管区高度h=1×sin60°=0.87m，穿孔排泥斗槽高0.8m，则：
池子总高度H=0.3+1.2+0.87+1.6+0.8=4.77m
（3）沉淀池配水
沉淀池采用穿孔花墙配水，其穿孔流速不大于0.08-0.10m/s；为防止絮凝体破碎，孔口流速不适当不不大于0.15-0.20m/s，且普通规定不不不大于絮凝池出口流速。取穿孔流速v=0.09m/s。
洞口总面积 A=Q/v=0.608/0.09m2=6.76 m2
每个洞口尺寸定为10cm×10cm，则洞口数为：6.76/0.102=676个，取678个。
穿孔花墙布于配水区1.6m范畴内，孔共分为6层，每层113个；进水孔口位置应在斜管区如下，沉淀区以上。
（4）沉淀池出水
沉淀池采用穿孔集水槽集水，集水槽中距普通为1-1.5m。沿池长方向布置20条穿孔集水槽，两边为2条集水渠，为施工以便槽底平坡。
集水槽中心距为：L＇=L/n=27.03/20m=1.35m
每个集水槽流量q=Q/15=0.608/20 m3/s=0.0304 m3/s
考虑池子超载系数20%，故：
槽中流量q0=1.2q=1.2×0.0304 m3/s=0.0365 m3/s
a.槽中水深H2
槽宽 b=0.9q00.4=0.9×0.03650.4 m=0.239 m，取0.24m。
起点槽中水深 H1=0.75b=0.75×0.24 m=0.18 m
终点槽中水深 H2=1.25b=1.25×0.24 m=0.3 m
为便于施工制作，槽中水深统一按H2=0.3m计。
b.槽高度H3
集水采用穿孔集水槽，孔口沉没深度取0.05m，跌落高度取0.08m，槽超高取0.10m，则：
集水槽总高度H3=（H2+0.05+0.08+0.10）m=0.53 m
c.孔眼计算
由公式可求所需孔眼总面积。
式中 q0 —集水槽流量（m3/s）；
μ—流量系数，取0.62；
h —孔口沉没水深（m），此处为0.05m；
w—孔眼总面积（m2）。
因此
采用d=35mm孔眼，则：
单孔面积
孔眼个数，取62个，集水槽双侧开孔，每边孔眼个数为：
n＇=n/2=82/2=31（个）
孔眼中心间距
d.集水渠计算
每条集水渠流量为Q/2=0.304 m3/s，集水渠中流速为0.6m/s。
考虑到20%超载系数，则每条集水渠流量为Q0=1.2×0.304 m3/s=0.3648 m3/s
集水渠宽度=0.9×0.36480.4 m=0.60 m
集水渠水深=（1.2×0.304）/（0.6×0.6）m=1.01m
考虑到集水槽水流进集水渠时应自由跌水，跌落高度取0.08m，即集水槽底应高于集水渠水面0.08m。同步考虑到集水槽顶与集水渠顶相平，则集水渠总高度为：
H=1.01+0.08+0.57=1.66（m）
沉淀池出水某些水头损失涉及孔口水头损失和集水槽水头损失。
孔口水头损失
式中 ξ—孔口阻力系数，取2.0；
v1—孔口流速（m/s）；
设计时流量考虑到20%超载系数，实际运营时单条集水槽流量为0.0304 m3/s，每条集水槽共设孔眼62个。
则孔口流速
则∑h1=2.0×0.512/19.6=0.0265（m）
集水槽水深0.3m，则集水槽流速v2=0.42m/s，槽内水力坡度取0.01，集水槽长为10.85m，则：
集水槽水头损失∑h2=il=0.01×10.85m=0.1085m
沉淀池出水某些总水头损失为h=∑h1+∑h2=0.0265m+0.1085m=0.135m
（5）沉淀池排泥系记录算
依照《给水排水设计手册》第3册—城乡给水（第二版）：穿孔排泥管之间间距当池底为平底时，中心距采用1.5-2.0m；当池底斜向穿孔管横坡与池底交角不不大于30°时，管中心间距可以不受限制。
采用穿孔管排泥，沿池长27.03m方向共设15根穿孔排泥管，10个V形排泥槽，槽高0.8m，顶宽1.802m，底宽0.202m，槽边倾角约为45°。排泥管中心间距1.802m，排泥管上安装快开排泥阀，每天排泥一次，单侧排泥至集泥渠中，再汇入厂区排泥系统。排泥管有效长度12.05m，输泥管长1m，穿孔排泥管作用水头为4.27m。
a.穿孔管直径
孔眼采用等距布置，排泥均匀度即首端与末端积泥比取0.5，查《给水排水设计手册》第3册—城乡给水（第二版）得Kw=0.72。取孔径d=30mm，孔口面积f=0.00071m2，取孔距s=0.4m，孔眼数目为：
m=L/s-1=12.05/0.4-1=29（个）
孔眼总面积∑w0=29×0.00071=0.02059 m2
穿孔管断面面积w=∑w0/ Kw=0.02059/0.72 m2=0.02860 m2
穿孔管直径
取直径为200mm，以防堵塞。孔眼向下与中垂线成45°角两侧交叉排列。
b.集泥渠和排泥管计算
集泥渠长25m，宽0.7m，高1.2m。
穿孔排泥管直径200mm，其断面面积
作用水头4.27m，取沿程阻力系数λ=0.03，管长12.05m，局部阻力系数：进口ξ=0.5，出口ξ=1.0，闸阀ξ=0.15，弯头ξ=0.72。∑ξ=2.37。则流量系数为：

排泥流量为：

总排泥量为q总=10q泥=10×0.126 m3/s=1.26 m3/s（考虑絮凝池与沉淀池不同步排泥）
排泥管采用钢筋混凝土圆管，取管径为DN1000，查水力计算表得，v=2.12m/s，水力坡降i=4.5‰，布满度h/D=0.70。
（6）设计校核
a.雷诺数Re
斜管内水流速度为：

式中v—斜管内水流速度（m/s）；
θ—斜管安装角度，普通采用60°-75°；
设计中取θ=60°，则：

雷诺数
式中R—水力半径（cm），R=d/4=35mm/4=8.75mm=0.875cm
μ—水运动黏度（cm2/s）；
设计中当水温t=20℃时，水运动黏度μ=0.01 cm2/s，则：
，满足设计规定。
b.弗劳德数Fr

Fr介于1×10-5-1×10-4之间，满足设计规定。
c.斜管中沉淀时间

式中l—斜管长度（m）；
设计中取=1.0m，则：
t2=1.0/0.0023 s=434.8 s=7.25 min
依照《给水排水设计手册》第3册—城乡给水（第二版）：沉淀时间T普通在4-8min之间，满足规定。
d.斜管沉淀池总停留时间

（7）上向流斜管沉淀池计算草图
依照上面计算成果，绘制上向流斜管沉淀池示意图，如下图所示：
图7
网格絮凝池与上向流斜管沉淀池建在一起，平面布置见图6。
（五）V型滤池设计
滤池型式选取，应依照设计生产能力、运营管理规定、进出水水质和净水构筑物高程布置等因素，结合厂址地形条件，通过技术经济比较拟定。
本设计采用V型滤池，V型滤池是快滤池一种形式，因其进水采用形状呈V字型进水渠而得名，也叫均质滤料滤池。V型滤池基本形式是由法国得利满（Degremont）公司开发一种重力式快滤池，其重要特点如下：
1）恒水位等速过滤。滤池出水阀随水位变化不断调节启动度，使池内水位在整个过滤周期内保持不变，滤层不浮现负压。当某单格滤池冲洗时，待滤水继续进入该格滤池作为表面扫洗水，扫洗时并不加重滤池承担。使其她各格滤池进水量和滤速基本不变；
2）采用均质石英砂滤料，滤层厚度比普通快滤池厚，截污量也比普通快滤池大，故滤速较高，过滤周期长，出水效果好；
3）V型进水槽（冲洗时兼作表面扫洗布水槽）和排水槽沿池长方向布置，单池面积较大时，有助于补水均匀，因而更合用于大、中型水厂；
4）承托层较薄；
5）反冲洗采用水冲洗、气冲洗和表面扫洗相结合方式，提高了冲洗效果，并且冲洗水仅为常规冲洗水量1/4，大大节约了清洁水使用量；
6）冲洗时，滤层保持微膨胀状态，避免浮现跑砂现象；
7）V型滤池可以设立液位变送器、出水自动控制阀等先进设备，过滤和反冲洗运营全过程均由计算机控制，易于实现自动化操作。
因而，V型滤池是一种滤速较高、生产能力强、节水经济滤池。
1.设计参数
设计流量为21.0×104m3/d，本设计共有2套系统平行运营，每套系统滤池设计流量为：
Q=21.0×104m3/d/2=10.5×104m3/d
每套系统设立2组滤池，每组滤池设计流量为：
Q1=Q/2=10.5×104m3/d/2=52500 m3/d=2187.5 m3/h=0.608 m3/s
依照《室外给水设计规范》（GB50013-）规定：
滤池滤速及滤料构成选用，应依照进水水质、滤后水水质规定、滤池构造等因素，通过实验或参照相似条件下已有滤池运营经验拟定。其中均匀级配粗砂滤料正常滤速为8-10m/h，强制滤速为10-13m/h。
本设计滤池滤速取v=10m/h，强制滤速≤13m/h。
采用先用空气反冲，然后用气-水同步反冲，最后再用水反冲操作方式。
第一步气冲冲洗强度q气1=15L/（m2s）；第二步气-水同步反冲洗强度q气2=15L/（m2s），q水1=3L/（m2s）；第三步单独水冲