给水厂设计.doc

目录
1 资料分析与整理
1.1 设计规模
1.2 原水水质特性分析
1.3 地质条件
1.4 气象条件
1.5 处理要求
2 水厂选址
2.1 水厂选址原则
3 工艺流程选择及工艺设计计算
3.1 预处理的设施及参数
3.2 配水井
3.3 混凝剂类型及加药间
3.3.1 混凝剂的选择、混凝剂投加量确定
3.3.2 溶解池、溶液池的药液浓度和体积
3.3.3 投加系统构成和投药控制系统选型
3.3.4 加药间及药库布置
3.4 混合设施设计
3.5 反应池/絮凝池设计
3.6 沉淀池设计
3.7 滤池设计
3.8 加氯间的设计及平面布置
3.9 清水池的设计计算
4 水厂的平面布置
5 各构筑物间联接的进、出水管中流速计算
6 高程布置

1 资料分析与整理
1.1 设计规模
该净水厂总设计规模为Q=16×104m3/d。征地面积约40000m2。
1.2 原水水质特性分析
依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低地表水依次划分为五类：
I类主要适用于源头水、国家自然保护区；
  Ⅱ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等；
  Ⅲ类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、泅游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；
  IV类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；
  V类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
将原水水质资料与《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）进行对比可得：
1.一般化学性水质指标如锰、铜、锌等属I类水质，氨氮属 V类水质。
2.氧平衡指标如耗氧量属I类水质，溶解氧属Ⅱ类水质。
3.生物学水质指标如总大肠杆菌群属 Ⅲ类水质。
4.由BOD5、耗氧量、溶解氧等指标可分析原水中有机物含量较低。
将原水水质资料与《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）进行对比可得：
1． 物理性状指标如浑浊度、色度、肉眼可见物等指标较差，但溶解性总固体指标良好。
2． 一般化学性水质指标如总铁、锰、铜、锌、总硬度、硝酸盐（以N计）、硫酸盐等良好，不用进行水处理即可满足生活饮用水标准要求。氨氮含量较高需进行处理。
3． 原水浑浊度较高，需进行除浊处理。
4． 生物学指标如细菌总数、总大肠菌群含量较高，需对原水进行灭菌、氧化、消毒处理。
总上所述：原水水质总体较好，但浑浊度较高，细菌总数、总大肠菌群含量较高，经适当的水处理后可用作生活饮用水。
1.3 地质条件
根据岩土工程勘察报告，水厂厂区现场地表层分布较厚的素填土层，并夹杂大量的块石，平均厚度为5米左右，最大层厚达9.4米，该土层结构松散，工程地质性质差，未经处理不能作为构筑物的持力层，为提高地基承载力及减少构筑物的沉降变形，本工程采用振动沉管碎石桩对填土层进行加固处理.桩体填充物为碎石，碎石粒径为2~5CM，桩径为400毫米，桩孔距为1M，按梅花形布置。
1.4 气象条件
项目所在地，属暖温带、半湿润大陆季风气候，四季分明。春季干旱风沙多，夏季炎热雨集中，秋季凉爽温差大，冬季寒冷雨雪少。盛行风向：夏季南风，冬季东北风。
年平均气温14.0℃，最热月平均气温(7月份)27.1℃，最冷月平均气温(1月份)-0.5℃，平均日照时数2267.6小时，无霜期(年平均)214天，年平均降雨量627.5mm，年最大降雨量948.4mm，年最小降雨量248.2mm，年主导风向为NNE风和SSW风。最大风速28m/秒，年平均风速3.0m/秒，最大冻土深度2l0mm。主导风向为东北。
1.5 处理要求
出厂水水质指标满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）的相关要求。
2 水厂选址

2.1 水厂选址原则
1） 厂址应选择在工程地质条件较好的地方。一般选在地下水位较低、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。
2） 水厂尽可能选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。水厂的防洪标准不应低于城市防洪标准，并留有适当的安全裕度。应充分考虑周围环境的卫生和安全防护条件。
3） 水厂应少占农田或不占农田，并留有适当的发展余地。要考虑周围环境卫生条件和《生活饮用水卫生标准》中规定的卫生防护要求。
4） 水厂应设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理，降低输电线路的造价。还应考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除方便。
5） 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，通常与取水构筑物在一起。当取水地点距离用水去较远时，厂址选择有两种方案，一是将水厂设置在取水构筑物附近；二是将水厂设置在离用水区较近的地方。以上不同应综合考虑各种因素并结合其他具体情况，通过技术经济比较确定。
3 工艺流程选择及工艺设计计算
由原水水量、当地气候特点、原水水质特性分析可知水处理主要工艺要包括除浊、灭菌、氧化、消毒等步骤。故采用加药混合、反应、沉淀、过滤、加氯消毒的常规工艺。主要净水处理构筑物池型采用：机械混合池、折板反应池、斜管沉淀池、V型滤池、清水池。
工艺流程如下：
原水
机械混合池
折板反应池
斜管沉淀池
V型滤池
清水池
PAC
氯消毒
工艺2

各个净水构筑物的优缺点分析：
机械混合池：机械混合是依靠外部机械供给能量，使水流产生紊流。它的优点是水头损失较小，适应各种流量变化，能使药剂迅速而均匀的分布在原水胶体颗粒上，同时使胶体颗粒脱稳，具有节约投药量等特点。缺点是增加相应的机械设备，需消耗电能，同时也增加了机械设备的维修及保养工作管理维修比较复杂。本设计使用机械混合池。
折板絮凝池：折板絮凝池利用在池中加设一些扰流单元以达到絮凝所要求的紊流状态，使能量损失得到充分利用，能耗与药耗有所降低，停留时间缩短。折板絮凝池的优点为絮凝时间短，絮凝效果好，容积较小。缺点是构造较复杂，水量变化影响絮凝效果。它适用于水量变化不大的水厂。
斜管沉淀池：斜管沉淀池是设置斜管的沉淀池，依靠斜管的高效沉淀性能使得水中的大颗粒絮凝体分离出来，然后沿斜管滑落至池底部，而后采用穿孔管、污泥斗、刮泥机或吸泥机排至池外。斜管沉淀池具有占地面积小、停留时间短、沉淀效率高、出水水质好等优点。缺点是斜管耗用较多材料，老化后尚需要更换，费用较高；对原水浊度适应性较平流池的差；斜管沉淀池的停留时间短，要求配套的絮凝池有良好的絮凝效果；斜管内易滋生藻类和积泥，要经常停池冲刷。
V型滤池：V型滤池是法国开发研制的均质深层截污过滤技术。V型滤池采用均质深层滤料，不均匀系数很小。此举能大大提高滤料层的孔隙率，使滤速得以提高，过滤周期延长（比一般滤池长2～3倍），滤料层利用率高，且滤后水质好。另外V型滤池采用先气冲，后气水混合洗，表面扫洗的独特形式，具有同时可节省冲洗水量和电耗，是一种高效节能型的过滤设施。具有高度自动化程序控制，可减少运行管理人员。单池面积可达150m2以上。该滤池的缺点是造价高，对管理技术水平需求高，维护费用高且难度大。
通过以上水处理，可将原水水质较好的处理满足《生活饮用水卫生标准》 （GB5749—2006）的相关要求。
3.1 预处理的设施及参数
由原水水质分析可知原水水质相对较好，无需进行预处理。
3.2 配水井
配水井是为了改善进水泵池来水的水流条件，均匀分配原水至各组处理构筑物，确保运行的稳定性。配水井同时作为滤池上清液的接纳点。
本设计总用水量
（1）配水井有效容积
配水井水停留时间取T=30s,则
配水井有效设为容积 V=QT=
（2）进水管径
配水井进水管的设计流量为，查水力计算表知，当进水管管径DN=1500mm时，1.04m/s。
（3）进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再由管道接入2座后续构筑物，每格后续构筑物的分配水量应为:
因单个出水溢流堰的流量为，一般大于100L/s采用矩形堰，小于100L/s采用三角堰，所以，本设计采用矩形堰。

矩形堰的流量
式中：—单个出水溢流堰的流量
—流量系数，取0.3
—堰宽，取0.8m
则
(4) 配水管管径
由前面计算可知，每个后续处理构筑物的分配流量为，查水力计算表可知，当配水管管道直径为D，取1100mm。则管道中实际流速为。
（5）配水井设计
配水井设计为圆形：设配水井有效水深设为 H=4.7m，安全高度设计为0.3m，则实际高度为5m。
配水井外径为6m，内径为4m。
3.3 混凝剂类型及加药间
3.3.1 混凝剂的选择、混凝剂投加量确定
本设计选用PAC(聚合氯化铝)为混凝剂，平均投加量为20mg/L。
3.3.2 溶解池、溶液池的药液浓度和体积
PAC的投加浓度采用10%，不加助凝剂，每日配制2次。
1. 溶液池
溶液池容积：
其中：U—混凝剂投加量，mg/L 取U=20mg/L Q—设计水量，m3/d 取Q=16×104m3/d
n—混凝剂每日配制次数，取n=2 b—药溶液浓度，取b=10%
溶液池设置两个，每个容积为8，交替使用。溶液池的底面形状采用正方形，有效高度为1.5m,超高采用0.5m，设计尺寸为长×宽×高=2m×2m×2m。溶液池置于室内地面上，池底坡度采用2.5%，并设一根管径DN200的塑料排渣管。溶液池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。
2. 溶解池
溶解池容积：
溶解池底面形状采用正方形，有效高度取1.5m，超高0.3m，设计尺寸为长×宽×高=1.8m×1.8m×1.8m。溶解池置于地下，池顶高出地面约0.2m，池底坡度采用2.5%，并设一根管径DN200的塑料排渣管。溶解池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。
3.3.3 投加系统构成和投药控制系统选型
计量设备有孔口计量、浮杯计量、定量投药箱和转子流量计。
溶液池设两池，根据液位自动切换。
溶解池采用机械搅拌，搅拌设备ZJ型折桨式搅拌机，型号ZJ-700型。
药液的投加均由PLC自动控制，精确投加。选用三台活塞式隔膜计量泵(2用1备)进行湿式加药，单台泵投加量600L/h。
加药泵的控制采用复合环控制，即按原水的流量、浊度、温度、pH值等信号，按设定值比例投加，使加药量处于最佳。

3.3.4 加药间及药库布置
（1） 加药间
加药间与加氯间合建。
各种管线布置在管沟内：给水管采用镀锌钢管、加药管采用塑料管、排渣管为塑料管。加药间内设两处冲洗地坪用水龙头DN25mm。为便于冲洗水集流，地坪坡度≧0.005，并坡向集水坑。
（2）药库
药剂按最大投加量的30d用量储存。
PAC所占体积

药库与加药间之间采用单轨吊车运输药剂。
3.4 混合设施设计

1、机械搅拌池确定及设计。
机械混合是在混合池内安装搅拌装置，用电动机驱动搅拌器。混合池可以是圆形也可以是方形，本设计采用方形。混合时间采用60s。
（1） 混合池容积V

式中Q—设计流量，m3/d 取Q= Q=16×104m3/d
T—混合时间，s 取T=60s n—混合池个数，取n=2
(2) 混合池高度H
设混合池有效水深H与混合池直径D之比为，H＝1.15D，混合池平面采用正方形。混合池当量直径D＝1.13式中L、B为边长，L=B。则：
V=

D＝1.13=1.13L=4.0m

超高取=0.4m，则池总高度=＋=4.6+0.4=5.0m
混合池中设置4块竖直挡板，消除被搅拌液体的整体旋转，将液体的切向流动转变为轴向或径向流动，增大液体的湍动程度，加强混合效果。
每块宽度b=1/10D=1/10×4=0.4m。其上、下缘离水面和池底均为1/4×D=1/4×4=1m。
其长度l=－2×1=5.1－2=3.1m
2、搅拌设备确定及设计
机械混合的搅拌器采用桨板式，垂直轴立式安装，搅拌轴中心适当偏离混合池中心。
桨式搅拌器设计参数

项 目
符 号
单 位
推荐参数
搅拌器外缘线速度
ν
m/s
1.0~5.0
搅拌器直径
d
m
(~)D
搅拌器距池底高度
E
m
(0.5~1.0)d
搅拌器叶浆数
Z

2,4
搅拌器宽度
b
m
(0.1~0.25)d
搅拌器层数
e

当≤1.2~1.3时，e＝1；当＞1.2～1.3时，e＞1
搅拌器层间距离
S0
m
（1.0～1.5）d
根据以上设计参考值，设计各项取值见下表1

项 目
符 号
单 位
推荐参数
搅拌器外缘线速度
ν
m/s
5.0
搅拌器直径
d
m
2.67
搅拌器距池底高度
E
m
1.33
搅拌器叶浆数
Z

4
搅拌器宽度
b
m
0.56
搅拌器层数
e

1
垂直轴转速n
由上表可知桨板外缘线速度ν=5m/s，则n=
桨板旋转角速度

搅拌所需功率
为达到混合池内某一速度梯度G所需的搅拌功率可下式计算：

式中：P---搅拌功率（KW）；G---速度梯度（S-1） 取G=800 S-1；
V---混合池容积，m 取V=55.56μ---被搅拌液体的动力粘度（N·S/m2）
15℃时，水的动力粘度μ＝1.142×10-3（N·s/m2）
搅拌轴功率
根据表1设计参数而设计的搅拌器，其轴功率可按下式计算：
=
其中 ： C---阻力系数，CD≈0.2～0.5 取0.5；ρ---液体密度，（kg/m3） 取kg/；
ω---搅拌器旋转角速度，（rad/s）；n---搅拌器转速，（r/min）；Z--搅拌器浆叶数，（片）；
e---搅拌器层数；b---搅拌器浆叶宽度，（m）；R---搅拌器半径，（m）；g---重力加速度，（m/s2）。
对比搅拌所需功率和搅拌轴功率，两者几乎相等，满足要求。
电动机功率.
===48.06KW 式中----传动机械效率，取0.85
3.5 反应池/絮凝池设计

折板絮凝池采用三段，三段依次为异波折板，异波折板，和平行折板，如图所示
水厂总设计规模为16×104m3/d，折板絮凝池分为两个池子，每个池子设计水量为：

（1） 设计计算
折板絮凝池每个池子设置并联的四组。每组流量Q=0.93/4=0.233m3/s
折板布置见上图，板宽采用500mm，夹角，板厚60mm
1.单组絮凝池有效容积，取絮凝时间T=15min。则：

2.取有效水深=3.1m，超高=0.4m，泥斗的深度为0.5m与沉淀池合建的絮凝池的宽为20.45m，用三道隔墙将池子分成四组，墙厚0.15m，则单组池宽B=6m，则
沿水流方向将池子分三段，每段絮凝区分为串联运行的二格，第一段采用相对折板；第二段采用平行折板；第三段采用平行直板，折板采用单通道，絮凝池与沉淀池合建。
3. 隔墙空洞面积和布置
水流通过折板上、下转弯和隔墙上过水孔洞流速，第一段、第二段、第三段分别为0.3m/s、0.2m/s、0.1m/s，则：
水流通过第一段每格墙上孔洞面积为：，孔宽1.0m，孔高为0.78m。
水流通过第二段每格墙上孔洞面积为：，孔宽1.0m，孔高为1.17m。
水流通过第二段每格墙上孔洞面积为：，孔宽1.5m，孔高为1.55m。
孔洞在格墙上、下交错布置。
4.折板布置
折板布置第一段采用峰对峰，第二段采用两峰相对，第三段采用平行直板。折板间距0.4m。
折板长度和宽度各段分别采用2.0m×0.6m、1.50m×0.6m和1.50m×0.6m。
5.水头损失计算
1第一段絮凝段. 相对折板

设通道宽为1.4m，设计峰速为0.34m³/s，则峰距
峰速m/s
谷距b：
侧边峰距：b=m
侧边谷距：b=
中间部分谷速：
侧边峰速：
侧边谷速：
① 中间部分
渐放段损失
渐缩段损失
每格各有12个渐缩和渐放，所以每格的水头损失：

② 侧边部分
渐放段损失：
渐缩段损失：h
每格共有6个渐放与渐缩，所以
③ 进口及转弯损失，共有一个进口、2个上转弯和3个下转弯。上转弯水深H为0.7m，下转弯处水深H为1.2m。进口流速：v取0.2m/s。进口尺寸为0.9m×1.0m。
上转弯流速：v=
下转弯流速：v
上转弯取1.8，下转弯及进口取3.0，则每格进口转变损失
h
④ 总损失

第一絮凝段总损失H
第一絮凝段停留时间T=min
第一絮凝段平均G=
2. 第二段絮凝段 平行折板

折板间距等于第一区的中间部分峰距即0.6m。通道宽取2.0m。
中间部分流速为：=m/s
侧边峰距：6－6×0.6－4×0.04=2.24m= 故==0.9425m
侧边谷距
侧边峰速m/s
侧边谷速m/s
⑤ 中间部分
一个90º弯头的水头损失m
按图布置,共有18个/每格,则每格水头损失.
⑥ 侧边部分
渐放段损失
渐缩段损失
每格共有6个渐缩和渐放,故h’=6×(0.0002+0.001)=0.0072m。
⑦ 进口及转弯损失:
共有1个进口,3个上转弯,4个下转弯,上转弯处水深H4为0.7米,下转弯处水深为1.2米,进口流速取定为0.2m/s,进口尺寸为0.8m×1.75m,上转弯处流速为m/s,下转弯处流速为: 。
上转弯取1.8,进口及下转弯取3.0,则每格进口及转弯损失为:
h
⑧ 总损失:
每格总损失:
第二絮凝段总损失H
第二絮凝段停留时间T=
第二絮凝段平均G=
2.第三段絮凝区 平行直板
板厚为84mm,具体布置见下图

平均流速取0.1m/s,通道宽度为:
⑨ 水头损失:
共1个进口及5个转弯,流速采用0.1m/s, =3.0,则单格损失为: 。
第三絮凝段总水头损失为：
第三絮凝段停留时间为: T=
第三絮凝段平均：G=
6、各絮凝段主要指标
絮凝段
絮凝时间(min)
水头损失(m)
G(s-1)
GT值
第一絮凝段
4.21
0.2546
99.02
2.51×104
第二絮凝段
6.00
0.1214
57.25
2.06×104
第三絮凝段
6.49
0.0184
21.43
0.83×104
合计
16.70
0.3962
59.23
5.94×104
从上表可见，G值完全符合要求。
3.6 沉淀池设计
本设计采用斜管沉淀池，斜管沉淀池是根据浅池理论发展而来的，是一种在沉淀池内装置许多直径较小的平行的倾斜管的沉淀池。
从改善沉淀池水力条件的角度分析，由于斜管的放入，沉淀池水力半径大大减小，从而使雷诺数大为降低，而弗劳德数则大大提高，因此，斜管沉淀池也满足水流的稳定性和层流的要求。从而提高沉淀效果。
本设计采用两组沉淀池，水流用上向流，布置见下图。
（1）设计参数
每组处理水，斜管沉淀池与反应池合建。池子有效宽度为19.80m，颗粒沉降速度取V0= 0.35mm/s,清水区上升流速取V1=3.0mm/s，采用熟料片热压六边形蜂窝管。管厚0.4mm，边距d=30mm，水平倾角60°。
（2） 清水区面积

其中斜管结构占用面积按照3％计算，则实际清水区需要面积为：

为了配水均匀，采用清水区平面尺寸B×L=20.45m×15.6m,进水区沿20.45m长一边布置。
（3）斜管长度L
斜管内水流速度为：V2=V1/sin60°=3.0/0.866=0.0035m/s=3.5mm/s
颗粒沉降速度取V0= 0.35mm/s
L=（1.33 V2- V0×sin60°）d/ V0cos60°
=（1.33×3.5－0.35×0.866）×30/0.35×0.5=746mm
考虑到管端紊流积泥等因数，过渡区采用200mm。
斜管总长L0=946mm，本设计按1000mm计。
（4）沉淀池高度
清水区高1.2m，布水区高1.5m，斜管高1000×sin60°=0.87m，穿孔排泥斗槽高0.8m，超高采用0.3m，沉淀池总高度为：
H=1.2＋1.5＋0.87＋0.8＋0.3=4.7m
（5）沉淀池进口穿孔花墙
穿孔墙上的洞口流速采用=0.15m/s，洞口总面积为A2=Q/V3=0.93/0.15=6.2m2
每个洞口尺寸定为b*h=15cm×8cm，则洞口数为:
6.06/(0.15×0.08)=516(孔)
布于布水区1.5m的范围内。孔共分5层。每层103个。
取局部阻力系数则进口水头损失：

（6）集水系统
沿池子长方向布置10条穿孔集水槽，中间为2条集水渠，汇入出水总渠，为了施工方便，槽底为平坡，集水槽中心距为：
L/=L/n=15.6/10=1.56m
每条集水槽长为：(20.45－1.2)/4=4.81m
每槽集水量为：q=0.93/(10×4)=0.0232m/s
查《给水排水设计手册》第3册得槽宽为0.2m，槽高为0.54m。集水槽双侧开孔，孔径d=25mm，孔数为76个，孔距为6cm。
每条集水渠的流量为：Q/2=0.465 m/s
集水渠起端的水流截面为正方形，则渠宽度为：b=0.9×0.4650.4=0.66m 为施工方便采用0.7m。
起端水深：
渠道内的水流速度：
考虑到集水槽水流进入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起端水面0.08m。同时考虑到集水槽顶与集水渠顶相平，则集水渠总高度为：
H1=0.79＋0.08＋0.54=1.41m
沉淀池的出水管管径初定为DN1100mm，此时
沉淀池出水管的流速为：
（8）沉淀池的排泥
采用穿孔管排泥，穿孔管横向布置，沿于水流垂直的方向共设10根，双侧排泥至集水渠。集泥渠长 20m，B×H=0.3m×0.3m。孔眼采取等距布置，穿孔管长为9.9m，首末端积泥比为0.5，查的Kw=0.72，取孔径d=25mm，孔口面积为f= 0.00049m2，取孔距为s=0.4m，孔眼数目为：
m=L/s－1=9.9/0.4－1=24 采用24个
孔眼总面积：
穿孔管断面积为：/ Kw=0.01176/0.72=0.016m
穿孔管管径： 取直径为150mm。孔眼向下和中垂线成45°角，并排排列，采用气动快开式排泥阀。
(9)沉淀池放空管
放空时间T=2h 则放空管管径
设计中取放空管管径为DN500mm。
(10)复算管内雷诺数及沉淀时间
Re=R V2/u=0.75×0.35/0.01=26.25
式中：R—水力半径，R=d/4=30/4=7.5mm=0.75cm
V2—管内流速，V2=3.5mm/s=0.35cm/s
u—运动粘度，u=0.01cms （当t=20时）
沉淀时间：T=/ V2=1000/ V2=285.7s=4.76min 满足要求
弗劳德数：

介于之间，满足设计要求
3.7 滤池设计
V型滤池

V型滤池构造简图

主要参数如下：
设计流量Q=160000m/d，滤速v=10m/h。

冲洗强度L/(s)
冲洗时间（min）
第一步（气冲）
15
3
第二步（气水同时冲洗）
空气
15
4
水
4
第三步（水冲）
5
5

总冲洗时间12min，即0.2h；
反冲横少强度1.8L/(s；
冲洗周期T=48h。
1池体设计
① 滤池工作时间
=24-th（式中未考虑排放初滤水）
② 滤池面积F
滤池总面积F=
③ 滤池的分格
查表，为节省占地，选双格型滤池，池底板用混凝土，单格宽B3.5m，长L，面积42m，分为并列2组，每组4座，一共8座。每座面积84m。总面积672m。
④ 校核强制滤速
满足要求
⑤ 滤池高度的确定
滤池超高H=0.3m
滤层上的水深H
滤料厚度H1.0m
滤板厚度H0.13m
滤板下布水区高度H
则滤池总高度H=0.9+0.13+1.0+1.5+0.3=3.83m
⑥ 水封井的设计
滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径0.95～1.35 ㎜，不均匀系数1.2～1.6 。
均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算：

△ H——水流通过清洁滤料层的水头损失,cm；
V——水的运动黏度，cm, 20℃时为0.0101 cm;
g——重力加速度,981cm/s;
m——滤料孔隙率; 取0.5;
d——与滤料体积相同的球体直径，㎝，根据厂家提供数据为0.1㎝
l——滤层厚度，cm，l=100cm;
v——滤速，㎝/s，v=10m/h=0.28cm./s;
——滤料粒径球度系数，天然砂粒为0.75～0.8，取0.8.
所以x=16.22cm
根据经验，滤速为8~10m/h时，清洁滤料层的水头损失一般为30~40cm。计算值比经验值低，取经验值的底限30cm为清洁滤层的过滤水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时，水头损失为

为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层，水封井的出水堰顶标高与滤料层高相同。
设计水封井的平面尺寸为2mx2m，堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰总高
H+H
因为每座滤池的过滤水量Q
所以水封井出水堰堰上的水头由出矩形堰的流量公式Q=1.84bh计算得：
h==0.16m
则反冲洗完毕，清洁滤池层过滤时，滤层液面比滤料层高0.16+0.52=0.68m
2反冲洗管渠系统
① 反冲洗用水流量Q的计算
反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算。单独水洗时反冲洗强度最大，为5。
Q
V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量
Q
② 反冲洗配水系统的断面计算
配水干管进口流速应为1.5m/s左右，配水干管的截面积
A
反冲洗配水干管用钢管，DN600，流速1.49m/s。反冲洗水由反洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠低侧的布水方孔配水到滤池底部布水区。反冲洗水通过配水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。
配水支管流速或孔口流速为1~1.5m/s左右，取则配水支管的截面积
A
此即配水方孔总面积。沿渠长方向两侧各均匀布置20个配水方孔，共40个。孔中心间距0.6m，每个孔口面积
A
每个孔口尺寸取0.1m×0.1m。反冲洗过孔流速：
满足要求
③ 反冲洗用气量的计算
反冲洗用气量按气冲强度最大时的空气流量计算，这是气冲的强度为
Q
④.配气系统的断面计算
配气干管（渠）进口流速应为5m/s左右，则配气干管（渠）的截面积
A
反冲洗配气干管用钢管，DN600，流速4.3。反冲洗用空气由反冲洗配气干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底侧的布气小孔配气到滤池底部的布水区。布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同，共计40个。反冲洗用空气通过配气小孔的流速按反冲洗配气支管的流速取值。
反冲洗用配气支管流速或孔口流速为10m/s左右，则配气支管（渠）的截面积为：
A
每个布气小孔面积
A
孔口直径为
d
每孔配气量为

⑤气水分配渠的断面设计
对气水分配渠断面面积要求最不利条件发生气水同时反冲洗时，亦即气水同时反冲洗时要求气水分配渠断面面积最大。因此气水分配渠的断面设计按气水同时反冲洗的情况设计。
气水同时反冲洗时反冲洗水的流量

气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量
Q
气水分配渠的气、水流速均按相应的配水、配气干管流速取值。则气水分配干渠的截面积

3滤池管渠布置
①反冲洗管渠
a气水分配渠
气水分配渠起端宽取0.4m，高取1.5m，末端宽取0.4m，高取1.0m。则起端截面积0.6m，末端截面积0.4m。两侧沿程各布置20个配水方孔和20个配气小孔，孔间距0.6，共40个。气水分配渠末端所需最小截面积为0.48/40=0.012 <末端截面积0.4m，满足要求。
b排水集水槽
排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m，则排水集水槽起端槽高
H= H1+ H2+ H3+0.5-1.5=0.9+0.13+1.0+0.5-1.5=1.03m
式中H1、 H2、 H3同前，1.5m为气水分配渠起端高度。
排水集水槽末端高

式中为气水分配渠末端高度。
底坡
c排水集水槽排水能力校核
集水槽超高0.3m，则槽内水位高，槽宽b。
湿周
水流段面积A
水力半径R=
水流速度v=R
过流能力Q
实际过水量Q,满足要求
② 进水管渠
a进水总渠
8座滤池分成独立的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计，流速0.8～1.2 m/s，则强制过滤流量为：
Q=（160000/7）x2=45714m
进水总渠水流断面积为：
F= Q/v=0.529/1=0.529m
进水总渠宽0.8m，水面高0.66m。
b每座滤池的进水孔
每座滤池由进水侧壁开三个进水孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池。两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭，中间进水孔孔口设自动调节闸板，在反冲洗时不关闭，供给反洗表扫用水。调节阀门的开启度，使其在反冲洗时的进水量等于表扫水用水量。
孔口总面积按孔口淹没出流公式Q=0.64A计算。其总面积按滤池强制过滤水量计，孔口两侧水位差取0.1，则孔口总面积
A
中间孔口面积按表面扫洗水量设计：
A
孔口宽B，高
两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积为：
A
孔口宽B，高
c每座滤池内设的宽顶堰
为保证进水稳定性，进水总渠引来的浑水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，再经滤池内的配水渠分配到两侧的V型槽。宽顶堰堰宽=5m，宽顶堰与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5m。堰上水头由矩形堰的流量公式得：
==0.149m
d每座滤池的配水渠
进入每座滤池的浑水经过宽顶堰流至配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽。
滤池配水渠宽=0.5m,渠高1m，渠总长等于滤池总宽，则渠长=7m。当渠内水深为 =0.6m时，末端流速为（进来的浑水由分配渠中段向渠两侧进小孔流去，每侧流量为）：

满足滤池进水管渠流速的要求。
e配水渠过水能力校核
配水渠的水力半径
R
水力坡降

渠内水面降落量

因为，配水渠最高水位为<渠高1m
故配水渠的过水能力满足要求。
③V型槽的设计
V型槽槽底设表扫水出水孔，直径取=0.025m，间隔0.15m,间隔0.15m，每槽共计80个。则单侧V型槽表扫水出水孔总面积
A
取V型槽底部的高度低于表扫水出水孔0.15m。
根据潜孔出流公式，其中应为单格滤池的表扫水流量。则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面

反冲洗时的排水集水槽大的堰上水头矩形堰的流量公式求得，其中为集水槽长，，Q为单个滤池反冲洗流量
Q
所以：
V型槽倾角45°，垂直高度1m，壁厚0.05m。
反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面的高度为：
1-0.15-m
反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面的高度为：
1-0.15-=0.35m
4冲洗水的供给——选用冲洗水箱供水。
①冲洗水箱到滤池配水系统的管路水头损失
反冲洗配水干管用钢管，DN600，管内流速1.44m/s，1000i=4.21，布置管长总计60m。
则反冲洗总管的沿程水头损失为：

反冲洗配水干管主要配件及局部损失系数值见下表
配件名称
数量/个
局部阻力系数
90°弯头
DN600闸阀
等径三通
水箱出口
4
8
4
4
4x0.6=2.4
8x0.06=0.48
4x1.5=6
4x0.5=2

10.88

则冲洗水塔到滤池配水系统的管路损失

②滤池配水系统的水头损失
a.气水分配干渠内的水头损失按最不利条件，即气水同时反冲洗时计算。此时渠上部是空气，下部是反冲洗水，按矩形暗管（非满流，n=0.013）计算。
气水同时反冲洗时Q：则气水分配渠内水面高为

水力半径为：
R
水力坡降为：

渠内水头损失为：

b.气水分配干渠底部配水方孔的水头损失
气水分配干渠底部配水方孔水头损失按淹没出流公式计算，其中为，为配水方孔总面积。由反冲洗配水系统的断面计算部分内容可知，配水方孔的实际总面积为。则

c.反冲洗经过滤头的水头损失为≤0.22m（有厂家产品样本及相关技术参数值决定）。
d.气水同时通过滤头时增加的水头损失Δh
气水同时反冲洗时气水比为n=15/4=3.75，长柄滤头配气系统的滤帽缝隙总面积与滤池过滤总面积之比大约为1.25%，则长柄滤头中的水流速度为：

通过滤头时增加的水头损失为：

则滤池配水系统的水头损失为：

③砂滤层水头损失
滤料为石英砂，容重，水的容重，石英砂滤料层膨胀前的孔隙率，滤料层膨胀前的厚度。则滤料层水头损失为：

④富裕水头取1.5m，则反冲洗水箱底高出排水槽顶的高度
H
水塔容积按一座滤池冲洗水量1.5倍计算

5.反洗空气的供给
①长柄滤头的气压损失
气水同时反冲洗时气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量为：
Q
长柄滤头采取网状布置，约55个/。则每座滤池共计安装长柄滤头：
n=55×84=4620个
每个滤头的通气量为：1.26x1000/4620=0.27L/s
在该气体流量下的压力损失最大为：

②气水分配渠配气小孔的气压损失
反冲洗时气体通过配气小孔的流速为：

压力损失按孔口出流公式计算。
式中，为孔口流量系数，取0.6；为孔口面积，；为压力损失，mm水柱；为重力加速度，；为气水流量，；为水的相对密度，
则气水分配渠配气小孔的气压损失

③配气管道的总压力损失
a.配气管道沿程压力损失
反冲洗空气流量计1.26，配气干管用钢管，DN500，流速7m/s。反冲洗空气管总厂60m，气水分配渠内的压力损失不计。反冲洗管道内的空气气压为：

式中：——空气压力，kPa；
——长柄滤头距反冲洗水面的高度，m， =1.5m。
则反冲洗时空气管内的气体压力

空气温度按考虑，查表，此时的空气管道的摩阻为
则配气管道的局部压力损失
b.配气管道的局部压力损失
主要管件及局部阻力系数见下表
表3-3
配件名称
数量/个
局部阻力系数
90°弯头
5
5×0.7=3.5
闸阀
3
3×0.25=0.75
等径三通
2
2×1.33=2.66
∑
6.91

当量长度的换算公式：
式中： ——管道当量长度，m；
K——长度换算系数；
D——管径，m。
空气管配件换算长度为

则局部压力损失为：

配气管道的总压力损失

④气水冲洗室中的冲洗水水压
=(4.307-1.40-0.06-0.09)=27.05kPa
本系统采用气水同时反冲洗，对气压要求最不利情况发生气水同时反冲洗时。此时要求鼓风机或储气罐调压阀出口的静压力为