给水处理厂设计课程设计.pdf

四川理工学院课程设计 C 市给水处理厂设计 学 生：学 号：专 业：给水排水工程 班 级：指导教师：四川理工学院建筑工程学院 二 年 月 第 1 页 共 40 页 四 川 理 工 学 院 课 程 设 计 任 务 书 设计题目：C 市给水处理厂设计 学院：建工学院 专业：给排水 班级：2011 学号：学生：指导教师：接受任务时间 2014 年 6 月 30 日 教研室主任 （签名）学院院长 （盖章）1课程设计的主要内容及基本要求 需完成课程设计提供的C 市给水处理厂设计中涉及全部内容。可徒手绘图或者采用计算机出图，并将结果编写完整的计算书。计算书的内容及要求详见课程设计任务书与指导书。2指定查阅的主要参考文献及说明（1）给水排水设计手册（第 1 册）常用资料.（2）给水排水设计手册（第 3 册）城镇给水.（3）给水排水工程快速设计手册（第 1 册）给水工程.（4）建筑给水排水制图标准GB/T501062010（5）给水排水国家标准图集（S1、S2 等）（6）室外给水设计规范GB50013-2006 3进度安排 序号 设计（论文）各阶段名称 起 止 日 期 1 接受及完成课程设计方案草图 2014.6.30 2014.7.3 2 完成课程设计图纸和计算说明书 2014.7.4 2014.7.12 3 上交设计图纸及计算说明书 2014.7.13 注：1、本表一式三份，学院、指导教师、学生各一份。2、附图纸的电子文件。四川理工学院课程设计 第 2 页 共 40 页 摘 要 作为给水系统中相当重要的一个组成部分，给水处理决定了供给用户的水是否符合水质要求，给水处理厂需要根据用户对水质水量的要求进行相应的处理。本次给水工程课程设计旨在对 C 市给水处理厂进行一个初步设计，根据已给的 C市地形图、江流以及设计水量，确定给水处理厂的位置以及占地面积；根据江流水的水质情况，通过各絮凝池、沉淀池以及滤池的比较，最终确定采用折板絮凝池、异向流斜管沉淀池、重力式无阀滤池、液氯消毒组成的常规工艺处理，从而使供水水质达到国家生活饮用水水质标准（GB5749-2006）。对各净水构筑物、给水处理厂高程进行计算，画出给水处理厂管线平面布置图和构筑物平面布置图、净水流程高程布置图以及主要净水构筑物工艺图。关键词：给水处理厂；折板絮凝池；异向流斜管沉淀池；重力式无阀滤池 四川理工学院课程设计 第 3 页 共 40 页 目 录 1.前 言.5 2.设计任务与设计资料.6 2.1 设计题目.6 2.2 设计目的.6 2.3 设计原始资料.6 2.4 设计要求.7 3.给水处理厂设计规模.8 3.1 给水处理厂位置的确定.8 3.2 给水处理厂设计规模.8 4.给水厂处理方案的确定.9 4.1 处理工艺流程的选择.9 4.2 净水构筑物的选择.10 4.2.1 混凝构筑物的确定.10 4.2.2 沉淀构筑物的确定.11 4.2.3 过滤构筑物的确定.12 5.给水处理厂工艺的设计.13 5.1 配水井.13 5.2 混凝剂投配.13 5.3 折板絮凝池.14 5.4 斜管沉淀池.20 5.5 重力式无阀滤池.23 5.6 消毒设施的设计.29 5.7 清水池设计.30 5.8 二泵房设计.31 6.给水厂平面及高程布置.32 6.1 给水厂平面布置.32 6.2 给水厂高程布置.33 6.2.1 高程计算要求.33 6.2.2 连接管线水头损失.33 6.2.3 净水构筑物高程确定.35 四川理工学院课程设计 第 4 页 共 40 页 7.结束语.36 参考文献.37 致谢词.38 附录.39 四川理工学院课程设计 第 5 页 共 40 页 1.前 言 课程设计是实现高等工科院校培养目标所不可缺少的教学环节，是教学计划中一个重要组成部分。通过给水工程下课程设计训练学生综合应用所学理论知识，在老师指导下，培养学生独立完成一个给水处理厂设计的能力；让学生熟练掌握给水处理厂设计的相关的内容、方法步骤，以及设计说明书的编写。水是万物生命之源，原水一般不满足用户对水水质的要求，故在供给用户之前，必须经过给水处理以达到相应的水质标准，给水处理厂是城市生活、工业用水必不可少的一个环节。给水处理厂的设计是根据地形地势、风向河流以及城市的整体规划等综合因素考虑后进行，按照基本建设程序及有关的设计规定、规程确定的。包括其中最重要的净水工艺构筑物、综合管线以及办公楼等其他附属构筑物，同时满足近期和远期的发展要求。其主要内容包括：设计基本资料、给水处理厂厂址的选择、给水处理工艺流程方案的选择、各处理构筑物的选择及其设计计算、给水处理厂的平面布置等。通过本次设计，加强学生对给水工程理论知识的理解，培养学生的设计思路，并且引导同学深入思考问题，提高学生分析问题和解决问题的能力。四川理工学院课程设计 第 6 页 共 40 页 2.设计任务与设计资料 2.1 设计题目 C 市给水处理厂设计 2.2 设计目的 通过设计使学生熟悉和掌握净水厂设计的原则、方法和步骤；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，综合分析及解决实际工程设计问题的初步能力；使学生在设计运算、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。根据所给的资料作出净水厂的初步设计。2.3 设计原始资料 1.设计水量：一期 15000m3/d，二期 15000m3/d。2.给水水源：某江 3.水源水质资料 1）浑浊度：2070 ntu 2）碱度：5mg/L 3）总硬度：月平均最高 4.0 meq/L，月平均最低 1.8 meq/L。4）PH 值：6.97.6 5）色度：5 6）大肠菌指数：38000 个/L，细菌总数 12000 个/ml。7）水温：月平均最高 27.7，月平均最低 6.9。8）嗅和味：微量 9）铁：0.1mg/L 4.净化水质要求 生活用水：达到国家生活饮用水水质标准（GB5749-2006）生产用水：无特殊要求 5.净水厂地形图：比例尺 1：1000。6.地质资料 水厂地质为：砂质粘土，抗压强度 1.5kg/cm2以上，无地下水。7.建筑材料供应情况：各种建筑材料均可供应。8.混凝剂采用 Al2（SO4）318H2O,纯度 50%，最大投加量 40mg/L。四川理工学院课程设计 第 7 页 共 40 页 9.消毒剂采用液氯，最大加氯量 0.52.0mg/L。10.气象资料：最冷月平均气温 5.7 最热月平均气温 31.8 极端温度：最高 39.5，最低-3.0 风向：见地形图中风玫瑰图 11.净水厂出水水压为 35m。12.净水厂绿化面积，不宜小于净水厂总面积的 20%。2.4 设计要求 1.写设计说明书一份：说明书中应说明设计任务、设计依据的资料，决定净水工艺流程和选择净水构筑物型式的理由，主要净水构筑物的设计计算，并附必要的单线草图。2.绘制净水厂平面布置及高程系统图。3.一个单体构筑物工艺图（平面、剖面图）。四川理工学院课程设计 第 8 页 共 40 页 3.给水处理厂设计规模 3.1 给水处理厂位置的确定 由于 C 市的地形从北向南逐渐降低，经常处于南北风情况下，且 C 市被某江贯穿流过，故给水处理厂的位置确定在 C 市江流南边紧邻江流。该处地质为砂质粘土，抗压强度 1.5kg/cm2以上，无地下水，满足给水处理厂设计的要求。3.2 给水处理厂设计规模 在已知给水处理厂规模的前提条件下，通过表 3-1 可计算出给水处理厂的占地面积。表 3-1 给水厂用地指标 由原始资料可知给水厂远期设计水量为 30000m3/d，故给水处理厂的占地面积为220.1hmA，给水厂尺寸为 LB=120m100m。净水工艺构筑物远近期相结合，分别按两组设计，每组设计流量 Q=7500m3/d，留有远期发展的余地。水厂设计规模 用地指标（hm2）水量 510 万 m3/d 2.053.50 水量 1030 万 m3/d 3.508.40 水量 3050 万 m3/d 8.4011.00 四川理工学院课程设计 第 9 页 共 40 页 4.给水厂处理方案的确定 4.1 处理工艺流程的选择 由于水源不同，水质各异，给水处理工艺流程也多种多样。本处采用地表水作为水源，有以下几种处理工艺流程：1.常规处理工艺 图 4-1 地表水常规处理工艺流程 2.当原水浊度较低（一般在 100NTU 以下）、不受工业废水污染且水质变化不大者，可省略混凝沉淀（或澄清）构筑物，原水采用双层滤料或多层滤料直接过滤，也可在过滤前设微絮凝池，称微絮凝过滤，习惯上常称一次净化。工艺流程见图 4-2。图 4-2 地表水一次净化工艺流程 3.当原水浊度高，含砂量大时，为了达到预期的混凝沉淀（或澄清）效果，减少混凝剂用量，应增设预沉池或沉砂池，工艺流程见图 4-3。图 4-3 高浊度水处理工艺流程 4.当水源受到较严重的污染时，可在常规处理工艺前加预处理（预氧化、粉末活性炭吸附、生物处理等），或者在常规处理工艺后加深度处理（粒状活性炭四川理工学院课程设计 第 10 页 共 40 页 吸附、物理化学氧化法、膜滤法等）。工艺流程见图 4-4。图 4-4 受污染水源处理工艺流程 根据设计原始资料，为达到国家生活饮用水水质标准（GB5749-2006），经过比较分析 4 种处理工艺，可确定本给水厂采用常规处理工艺流程进行给水处理。4.2 净水构筑物的选择 混凝、沉淀、过滤等过程主要是通过相应的净水构筑物来完成的。同一过程有着不同形式的净水构筑物，且各具特点，包括构造形式、设备材料要求、运行方式、管理和维护要求等。同时，建造以及运行费用也有一定的差异。故对各净水构筑物进行技术经济比较，以确定综合而言最佳的净水构筑物。4.2.1 混凝构筑物的确定 混凝过程包括混合阶段和絮凝阶段，相应的处理设备为混合设备和絮凝设备。1.混合工艺 根据设计原始资料，本次混凝剂采用 Al2（SO4）318H2O，硫酸铝具有使用、运输方便的优点。混凝剂投加方式有水泵投加、高位溶液池重力投加和水射器投加三种，各自优缺点见表 4-1。表 4-1 混凝剂投加方式比较 水泵投加 高位溶液池重力投加 水射器投加 优点 采用计量泵投加，不需另设计量设备 安全可靠 设备简单，使用方便 缺点 溶液池位置高 效率较低，且易磨损 通过三者的比较分析，由于计量泵投加其使用方便，操作简单，工作可靠，且不必另设计量设备，广泛被应用于加药系统，故确定采用计量泵投加。混合设备种类比较多，现就我国常用的三大类归纳为水泵混合、管式混合和机械混合，各自优缺点见表 4-2。混合方式的选择应根据净水工艺布置、水质水量、投加药剂品种数量以及维修条件等综合因素确定。由于给水厂紧邻某江布置，则取水泵房离水处理构筑物较近，又水泵混合效果好且不需另建混合设施，节省动力；因此，本次设计采用水泵混合方式。四川理工学院课程设计 第 11 页 共 40 页 表 4-2 混合设备的比较 水泵混合 管式混合 机械混合 优点 混合效果好，不需另建混合设施，节省动力 混合效果好 混合效果好，不受水量变化影响 缺点 流量过小时效果下降 增加机械设备，增加维修工作 2.絮凝工艺 原水与药剂混合后，通过絮凝设备形成肉眼可见的大而密实的絮凝体。絮凝池形式较多，概括为水力搅拌式和机械搅拌式。为了尽量减少投资和工作量，本次设计考虑选择水力絮凝池，具体形式见表 4-3。表 4-3 絮凝设备的比较 隔板絮凝池 折板絮凝池 穿孔旋流絮凝池 网格、栅条絮凝池 优点 构造简单，管理方便 相比隔板絮凝池，水流条件大大改善，池子体积减小 构造简单，造价较低和施工方便 絮凝效果好，絮凝时间相对较少，水头损失小 缺点 流量变化大时，絮凝效果不稳定，与折板絮凝池相比，水流条件不理想，无效能耗较大，池子容积较大 板距小，安装维修较困哪，折板费用较高 水量变化较大时，效果不能保证，各格的竖向流速低，底部可能会积泥 网眼易堵塞，池内平均流速低，容易积泥 经过比较，本次设计污水处理厂紧邻城区，土地资源宝贵，结合各絮凝池的使用经验，最终确定采用折板絮凝池。4.2.2 沉淀构筑物的确定 良好的沉淀池能较好的分离水中的絮凝体，从而获得较好的水质。目前我国净水厂常用的沉淀池一般多采用平流式沉淀池和斜管（板）沉淀池，其优缺点见表 4-4。表 4-4 沉淀池的比较 平流式沉淀池 斜管（板）沉淀池 优点 处理效果稳定；可就地取材，造价低；操作管理方便，施工较简单；可与折板、沉淀面积增大，沉淀效率高，产水量大；水力条件好，Re 小，Fr 大，有利于沉淀；四川理工学院课程设计 第 12 页 共 40 页 续表 4-4 优点 网格等絮凝池合建 停留时间短、占地面积小 缺点 采用人工排泥时，排泥较困难；机械排泥设备的维修较复杂；占地面积较大 由于停留时间短，其缓冲能力差；对混凝要求高；维护管理较难，使用一段时间后需更换斜管（板）；费用较高 给水厂紧邻城区，土地资源宝贵，考虑到水厂今后改扩建的问题，经过两种沉淀池相比较，确定采用异向斜管沉淀池。4.2.3 过滤构筑物的确定 过滤是混凝、沉淀后进一步降低水中的杂质，达到用户所需水质标准的工艺过程。由于混凝沉淀之后水中浊度不能达到标准，含有微小的絮凝颗粒，需要更进一步去除，过滤即主要去除水中悬浮体系中微量的残留悬浮物。目前我国给水处理厂常用普通快滤池、重力式无阀滤池、虹吸滤池和移动罩滤池等。其各自优缺点见表 4-5。表 4-5 滤池工艺的比较 普通快滤池 重力式无阀滤池 虹吸滤池 移动罩滤池 优点 应用广泛，运行稳定可靠 不需要大型阀门，冲洗完全自动，操作管理较方便；造价较相同规模的普通快滤池高 不需要大型阀门，不设单独的反冲洗水塔或水箱，可以通过控制虹吸管实现水力自动控制 池体简单；无需冲洗水塔或水箱；无大型阀门，管件少 缺点 阀门多，运行与检修工作量大 池体结构复杂，滤料处于封闭状态，装卸困难；冲洗水箱位于滤池上部，出水标高较高 土建结构复杂，池深较大 自动控制和维修复杂（多机电及控制设备）该给水厂处理水量 15000m3/d，综合考虑，确定采用重力式无阀滤池。综上所诉，最终确定采用的工艺流程见图 4-5。图 4-5 给水处理厂工艺流程图 四川理工学院课程设计 第 13 页 共 40 页 5.给水处理厂工艺的设计 给水处理厂近期设计流量为smdmQ/174.0/1500033近，远期时设计流量为smdmQ/348.0/3000033远。5.1 配水井 1.配水井有效容积 配水井按近期设计，远期再增加一座，配水井水力停留时间采用 T=2min，则配水井有效容积为 W=QT=0.174260=20.88m3 2.进水管管径 配水井进水管的设计流量为 Q近=0.174m3/s，查给水排水设计手册（第一册）水力计算表可确定，进水管管径 D1=450mm，水流速度 v=1.1m/s。3.配水管管径 进水从配水井底中心进入，再由管道接入絮凝沉淀池。查给水排水设计手册（第一册）水力计算表可确定，配水管管径 D2=450mm，流速 v=1.1m/s。4.配水井设计 配水井溢流堰出水流量 q=0.174m3/s=174.0L/s，一般大于 100L/s 采用矩形堰，小于 100L/s 采用三角堰，故本设计采用矩形堰。根据配水井有效容积，考虑 0.3m 的保护高度，确定配水井尺寸 LBH=2.8m2.8m3.0m。5.2 混凝剂投配 本设计混凝剂采用 Al2（SO4）318H2O,纯度 50%，最大投加量 40mg/L。1.溶液池设计 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。溶液浓度一般取 5%20%,本次取 c=15，药剂每日调制次数取 n=2。则溶液池容积 3200.22154174.626404171000100010024mcnaQcnaQW 溶液池有效水深取1.2m，考虑超高0.3m。则溶液池单池尺寸为LBH=1.3m1.3m1.5m，溶液池设两个，一用一备，远期再增加一个。2.溶解池设计 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四川理工学院课程设计 第 14 页 共 40 页 下或半地下为宜，池顶宜高出地面 1 m 左右，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，所以投放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池容积32150.000.225.025.0mWW。溶解池分两格，每格溶解池尺寸为 LBH=0.8m0.8m0.7m，包括 0.3m的超高。3.混凝剂投加 本次设计采用计量泵投加混凝剂，流量为 hLdmnWq/7.166/00.4200.232 近期采用两台，一用一备，远期再增加一台。根据给水排水设计手册（第十一册），选取 J-ZM200/2.0型隔膜计量泵，单台设计流量为200L/s，排出压力 1.02.0,泵速 102 次/min，电机功率 0.75KW。根据流量查水力计算表可得，投药管采用 De15 的 PE 管。5.3 折板絮凝池 本次设计设置一座折板絮凝池，水流通过水泵混合后，DN450mm 的配水管分成两根 DN350mm 的进水管进入折板絮凝池，每根管段流量为 0.087m3/s，流速0.9m/s。每个独立格处理水量为 0.087m3/s，每个独立分格分为异波折板、同波折板、平行折板三段，整座絮凝池共有 6 条廊道。采用絮凝时间 T=15min，平均设计水深为 4.8m。絮凝池容积 V：36.1566015174.0mQTV 表面积 A：263.328.46.156mHVA 絮凝池分为独立的两格，独立格之间隔墙厚度300mm，每个独立格分为 3 段，3 段之间隔墙厚度 200mm，每段的净宽度为 1000mm，则整座絮凝池宽度：mB1.7420030061000 絮凝池长度 L：mBAL6.41.764.32 絮凝池的絮凝过程分为三段：第一段：v1=0.3m/s 第二段：v2=0.2m/s 四川理工学院课程设计 第 15 页 共 40 页 第三段：v3=0.12m/s 1.异波折板通道设计 每个独立格分为 3 段，第一段为异波折板通道，设计折板宽度 500mm，夹角90。，板厚 50mm，构造如图 5-1 所示。图 5-1 异波折板构造简图 根据图 5-2 可知，异波折板的间距 mBvQb29.00.13.0087.011 两折板波谷之间的距离m99.0mm998354354290谷b，则实际波谷流速：smBbQv/09.00.199.0087.01谷谷 实际波峰流速：smBbQv/3.00.129.0087.01峰峰 由单通道异波折板水头损失计算公式可知，一个渐缩和渐放组合的水头损失为：gvFFgvvhhh2)(1 22122122121121峰谷峰 式中 h一个缩放组合的水头损失，m；h1渐放段水头损失，m；四川理工学院课程设计 第 16 页 共 40 页 h2渐缩段水头损失，m；1渐放段阻力系数；2渐缩段阻力系数；v1 峰峰速，m/s；v1 谷谷速，m/s；F1 相对峰的断面积，m2；F2 相对谷的断面积，m2。查相关资料可得，1=0.5，2=0.1，F1=0.291.0=0.29m2，F2=0.991.0=0.99m2。故一个缩放组合的水头损失为 mh322221075.68.923.0)99.029.0(1.01 8.9209.03.05.0 本段为单通道异波折板，通道数为 8，单通道的缩放组合为 4 个，则异波折版缩放组合个数 n=84=32 个。本段异波折板的水头损失为 1hnhh gvh22031 式中 h总水头损失，m；n 缩放组合的个数；h1 转弯或孔洞的水头损失，m；3转弯或孔洞的阻力系数；0v转弯或孔洞处流速，m/s。查阅相关资料可得，上方转弯时3=1.8，下方转弯过洞时3=3.0，上下转弯各 4 次；取转弯高度 1.0m，则转弯或孔洞时流速 smv/09.00.10.1087.00 转弯或孔洞的水头损失 mh3211093.78.9209.0)0.38.1(4 故本段异波折板的总水头损失 mh24.01093.71075.63233 水流在异波折板内停留的时间为 四川理工学院课程设计 第 17 页 共 40 页 sQVVTb68.233087.0)70.105.00.1565.005.00.1(6.48.40.1111 2.同波折板通道设计 第二段采用同波折板，设计折板宽500mm，厚度 50mm，夹角为 90。，构造如图 5-2 所示。图 5-2 同波折板构造简图 根据图 5-2 可知，同波折板的间距 mBvQb43.00.12.0087.022 板间实际流速smBbQv/20.00.143.0087.022 本段为单通道同波折板，可得水头损失 12 212hgvnhnhh 式中 每一转弯的阻力系数；n转弯的个数；2v板间流速，m/s；本段通道数为8，单通道转弯数为7，则 n=87=56；查资料可得=0.6，故 本段单通道同波折板的总水头损失为 四川理工学院课程设计 第 18 页 共 40 页 mh077.01093.78.9220.06.05632 水流在异波折板内停留的时间为 sQVVTb68.233087.0)70.105.00.1565.005.00.1(6.48.40.1222 3.平行直板通道设计 第三段采用平行直板，设计直板厚度50mm，折板宽度 3800mm，其构造见图5-3。图 5-3 平行直板构造简图 根据图 5-3 可知，平行直板的间距为 mBvQb73.00.112.0087.033 板间实际流速smBbQv/12.00.173.0087.033 本段单通道平行直板的总水头损失为 gvnnhh22 3 式中 转弯处的阻力系数；n转弯次数；四川理工学院课程设计 第 19 页 共 40 页 3v板间平均流速，m/s；本段通道数为 6，转弯次数为 5，进口、出口孔洞 2 个；查阅资料可得转弯时=1.8，穿越孔洞时=3.0，则本段总水头损失为 mh011.08.9212.00.328.9212.08.1522 水流在平行直板内停留的时间为 sQVVTb87.242087.058.305.00.16.48.40.1333 4.絮凝池速度梯度计算及校核 设计水温取 20，此时水的运动粘度sm/10006.126，按照式 5-1 分别计算出一、二、三段絮凝池的速度梯度 G 值。TghG 式 5-1 第一段（异波折板）1610.10068.23310006.124.08.9sG 第二段（同波折板）1627.5668.23310006.1077.08.9sG 第三段（平行直板）1630.2187.24210006.1011.08.9sG 絮凝池的总水头损失为mh328.0011.0077.024.0，总停留时间为T=233.68+233.68+242.87=710.23s。4763823.71023.71010006.1328.08.96GT 通过计算可以看出，本设计符合“第一段速度梯度在 100s-1左右，第二段速度梯度在 50s-1左右，第三段速度梯度在 25s-1左右，GT 值在 104105以内”的规定，可以保证良好的絮凝结果。水头损失及速度梯度计算结果见表5-1。四川理工学院课程设计 第 20 页 共 40 页 表 5-1 絮凝池速度梯度表 段数 水头损失h（m）停留时间 T（s）速度梯度 G（s-1）异波折板段 0.24 233.68 100.0 同波折板段 0.077 233.68 56.7 平行直板段 0.011 242.87 21.0 0.328 710.23 67.1 5.4 斜管沉淀池 本次设计采用异向流斜管沉淀池，近期设置一座，与折板絮凝池合建，远期再增加一座。经混凝后的水从斜管底部流入，沿管壁向上流动，上部出水，泥渣由底部滑出。斜管长度一般为 0.81.0m，本次设计取 1.0m；斜管管径通常采用2535mm，本设计取 30mm；斜管材料为聚丙烯，厚度为 0.40.5mm，本设计取0.4mm。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 60。放置于沉淀池中，清水在池顶用穿孔集水管收集，沉淀的污泥在池底通过穿孔排泥管收集排放。1.沉淀池尺寸 与絮凝池一样，沉淀池设一座均分为两格，设计水量 Q=15000m3/d=0.174m3/s，表面负荷一般采用 2.53.0mm/s，本设计取 q=3.0mm/s。则斜管沉淀池表面积 230.58100.3174.0mqQA 由于沉淀池与絮凝池合建，所以斜管沉淀池宽度与絮凝池相等，净宽 7.1m。两格沉淀池之间的隔墙厚 300mm，故沉淀池长度为 mBAL53.83.01.70.58 设计中取 8.5m。为了配水均匀，进水区布置在7.1m 宽的一侧。在 8.5m 的长度中扣除无效长度 0.5m，考虑斜管结构系数 k=1.03，因此净出口面积 mA82.5203.18.6)5.05.8(1 根据图 5-4 计算沉淀池高度，池体总高为 54321hhhhhH 四川理工学院课程设计 第 21 页 共 40 页 式中 H沉淀池总高度，m；h1保护高，m，取 0.3m；h2清水区高度，m，取 1.0m；h3斜管高度，斜管长度 1.0m，安装倾角 60。，则mlh87.060sin3；h4配水区高度，m，取 1.5m；h5排泥槽高度，m，取 0.83m。图 5-4 斜管沉淀池剖面图 因此，沉淀池的总高度为 mH5.483.05.187.00.13.0 2.沉淀池进水设计 沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积 2QAv 式中 A2孔口总面积，m2；v 孔口流速，m/s；一般取值不大于 0.150.20m/s。本次设计取 v=0.15m/s，则孔口总面积为 2216.115.0174.0mvQA 取每个孔口的尺寸为10cm10cm，则孔口数为 116 个，进水孔位置应在斜管以下、积泥区以上。四川理工学院课程设计 第 22 页 共 40 页 3.沉淀池出水设计 沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速 v1=0.6m/s，则穿孔总面积 21329.06.0174.0mvQA 设每个孔口的直径为 4cm，则孔口个数 23004.014.329.0442233dAFAN（个）集水槽共 6 根，每格 3 根，集水槽中心距 1.0m。每根集水槽两侧分别开20个孔，孔间距为 40cm。集水槽将水汇至沉淀池末端的一条积水渠。每根集水槽的槽中流量 30029.06174.0mnQq 集水槽宽mqb22.0029.09.09.04.04.00，则起点槽中水深 17.022.075.075.01bH 终点槽中水深mbH28.022.025.125.12，为便于施工，槽中水深统一按 0.3m 计。集水采用淹没式自由跌落，淹没深度取0.05m，跌落高度取 0.07m，槽的超高取 0.15m，则集水槽总高度为 mH57.015.007.005.03.0 4.沉淀池排泥系统设计 设计中采用穿孔管重力排泥，每格布置 3 根，整座共 6 根，排泥周期为一天。其构造见图 5-5。图 5-5 斜管沉淀池构造简图 四川理工学院课程设计 第 23 页 共 40 页 V 型槽边与水平面成 45。角，排泥槽高度 0.83m，排泥管上装快开阀门，沉淀池水力停留时间取 T=1.5h，则根据水力学中变水头放空容器公式计算排泥管管径：mmTBLHD8936005.15.45.84.37.07.05.05.0 取排泥管管径为 DN100。6.校核雷诺数及沉淀时间 管内流速 v0 smmAQv/80.360sin82.52174.0sin10 斜管水力半径 R mmdR5.74304 当水温为 20时，水的运动粘度sm/10006.126，则雷诺数 Re 33.2810006.11080.3105.7Re6330Rv 500 满足设计要求。管内沉淀时间 t min39.42.26380.310000svlt 一般要求管内沉淀时间在25min 以为，本次设计 t=4.39min，符合要求。弗劳德数 Fr 4323201096.18.9105.7)1080.3(RgvFr 一般要求 Fr 介于 10-310-4之间，故本设计符合要求。5.5 重力式无阀滤池 过滤是混凝沉淀后进一步降低水中杂质，使水质达到饮用水卫生标准的工艺工程。本设计采用的方形重力式无阀滤池，如图 5-6 所示。重力式无阀滤池可节省大型阀门，冲洗完全自动，操作管理方便。四川理工学院课程设计 第 24 页 共 40 页 图 5-6 重力式无阀滤池平面图 1.滤池面积及尺寸 重力式无阀滤池一般滤速 812m/h，本次设计取 v=10m/h，则滤池面积 264.62103600174.0mvQF 滤池设置两组，每组两格，远期再增加两组，单个滤池面积为 2166.15464.62mnFf 每格滤池的 4 个角处设置 4 个边长为 0.4m 的等腰直角三角形连通渠，则每格滤池连通渠总面积 2232.04.04.0214mf 故要求每格滤池面积 22198.1532.066.15mfff 设计中选边长为 L=4.0m，每格滤池的实际面积20.16mf，每格滤池实际过滤面积 2168.1532.000.16mf 重力式无阀滤池常用反冲洗强度1416)/(2msL，反冲洗时间45min，本次设计取)/(152msLq，t=4.5min。底部集水区 h1=0.4m，滤板厚度 h2=0.1m，承托层高度为 h3=0.2m，滤料层高度为 h4=0.7m，浑水区高度为 h5=0.4m，顶盖高度为 h6=0.66m，超高 h8=0.15m。冲洗水箱高度 mfqtfh99.11000298.155.41568.1560100026017 四川理工学院课程设计 第 25 页 共 40 页 故滤池高度 mhhhhhhhhH6.415.099.166.04.07.02.01.04.087654321 2.进水系统 由于两组四格滤池，故设置四格进水箱，取进水分配箱内流速smvf/03.0，每格进水箱的过流面积为 245.103.04174.0mnvQAff 故本设计进水分配箱尺寸取BL=1.45m1.00m。每格滤池的进水量为Q=0.0435m2/s，查给水排水设计手册（第一册）水力计算表可确定，进水管管径为 DN300，管内流速 v1=0.60m/s，水力坡度为 2.05。其中90弯头 3 个，三通一个，则进水管水头损失为 gvilh2)3(214321 式中 h进水管水头损失，m；i水力坡度；1进口局部阻力系数；290弯头局部阻力系数；3三通局部阻力系数；4出口局部阻力系数。设计中取l=15m，1=0.5，2=0.87，3=1.5，4=1.0，故滤池进水管水头损失 mh14.08.9262.0)0.15.187.035.0(1500205.02 滤池的出水管选用与进水管相同的管径DN300。3.控制标高 取地面标高为00.0mm，排水井堰口标高采用-1.30m，滤池底板入土埋深采用 2.00m,自由跌落高度 0.1m。则滤池出水口高程 mhhHH35.21.015.00.26.4891 取期终允许水头损失 h10=1.70m，则虹吸辅助管管口高程 四川理工学院课程设计 第 26 页 共 40 页 mhHH05.470.135.21012 取安全系数 h11=0.29m，则进水分配箱堰顶高程 mhhHH48.429.014.005.41123 4.水头损失 反冲洗水量 hmsLqfQc/847/2.23568.151531 又因重力式无阀滤池在反冲洗时不停止进水，故有Qj=156.6m3/h，则反冲洗时虹吸管的流量 hmQQQjck/6.10036.1568473 查水力计算表，可取虹吸上升管管径为 DN450，管内流速 vs=1.75m/s，水力坡降为 9.55，流量为反冲洗水量 Qc时，管内流速 v3=1.48m/s。虹吸下降管管径为 DN400，管内流速 vj=2.20m/s，水力坡降为 17.8。滤池四角的四个三角形连通管管内流速smnfQvC/74.0360008.0484722，三角形连通管的水头损失按照渠道的水头损失计算，由RiCv 得 RCvi222连通 式中 R水力半径，mxfR06.057.04.04.008.02；C 流速系数，7.41015.006.06161nRC。故三角形连通管的水力坡降为 25.506.07.4174.022222RCvi连通 1）反冲洗时的水头损失 沿程水头损失包括水流经三角形连通管、虹吸上升管和虹吸下降管时的水头损失。jjssllililih11 式中 hl放冲洗时的沿程水头损失，m；i1三角形连通管的水力坡降；l1三角形连通管的深度，m；l1=h2+h3+h4+h5+h6；四川理工学院课程设计 第 27 页 共 40 页 is虹吸上升管的水力坡降；ls虹吸上升管的长度，m；ij虹吸下降管的水力坡降；lj虹吸下降管的长度，m。设计中取 l1=2.0m，ls=6.0m，lj=6.0m，故沿程水头损失 mhl18.00.60178.00.600955.00.200525.0 2）反冲洗时的局部水头损失 由下列公式计算反冲洗时的局部水头损失 05.02)(2)(22)(21211210982372265gvgvgvgvhjs 式中 5三角形连通管入口局部阻力系数；6三角形连通管出口局部阻力系数；7上升管入口局部阻力系数；8上升管三通局部阻力系数；960弯头局部阻力系数；10120弯头局部阻力系数；11下降管渐缩局部阻力系数；12下降管出口局部阻力系数；v2三角形连通管管内流速，m/s；v3上升管中仅有反冲洗流量 Qc部分管段管内流速，m/s；vs虹吸上升管管内流速，m/s；vj虹吸下降管管内流速，m/s；0.05挡水板的水头损失，m。设计中取5=0.5，6=1.0，7=0.5，8=1.0，9=0.83，10=1.13，11=0.17，12=1.0，则反冲洗时的局部水头损失 mh88.005.029.046.006.004.005.08.9220.2)0.117.0(8.9275.1)13.183.00.1(8.9248.15.08.9274.0)0.15.0(2222 3）其他水头损失 其他水头损失包括配水系统、承托层及滤层的水头损失之和。四川理工学院课程设计 第 28 页 共 40 页 承托滤料配水其他hhhh 式中 配水h配水系统水头损失，m；滤料h滤料层水头损失，m；4021)1)(1(hmh滤料；承托h承托层水头损失，m；qhh3022.0承托；1 滤料的密度，kg/m3；2 水的密度，kg/m3；m0 滤料层膨胀前的空隙率；h4滤料膨胀前的厚度，m。设计中取1=2650kg/m3，2=1000kg/m3，m0=0.41m，h4=0.7m，h3=0.2m，滤料层。承托层水头损失分别为 mh68.07.0)41.01()110002650(滤料 mh07.0152.0022.0承托 配水系统采用短柄滤头，其水头损失取 0.3m，故其他水头损失为 mh05.107.068.03.0其他 4）总水头损失 总水头损失包括沿程水头损失、局部水头损失和其他水头损失，综上所诉，可知总水头损失为 mhhhhlz11.205.188.018.0其他 5.校核计算 冲洗水箱平均水位的高程 mhHH455.2299.145.32714 式中 1H冲洗水箱水位（即滤池出水口高程），m；h7冲洗水箱高度，m。虹吸水位差 H5=H4-H6 式中 H5虹吸水位差，m；H6排水井堰口标高，m。设计中取排水井堰口标高在地面以下 1.0m，则虹吸水位差 mmH11.2455.3)0.1(455.25 四川理工学院课程设计 第 29 页 共 40 页 通过核算可知，虹吸水位差 H5大于滤池进行反冲洗的总水头损失 hz，故反冲洗可以得到保证。5.6 消毒设施的设计 为防止通过饮用水传播病毒，消毒是生活饮用水卫生、完全的最后屏障。消毒主要消除水中致病微生物，本设计采用液氯消毒，最大加氯量 0.52.0mg/L，设计中取 1.0mg/L。则加氯量 d