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自来水厂课程设计DOC

59
2020年4月19日
文档仅供参考

自来水厂课程设计

设计题目：
设计一座产水量为_2.662万 m3 /d ___/日，只要供生活饮用水的净水厂
设计期限______________年____________月__________日
至______________年____________月__________日

学生姓名__宋旭航_______

指导教师_______________

兰州交通大学环境与市政工程学院

设计任务书
一、设计用原始资料
1、净水厂厂址
该净水厂位于中国华东地区某镇。根据当地政府批准的关于城镇建设发展规划，有一定的土地面积供水厂使用（具体水厂使用时用多少土地，在与指导教师商量后确定）。该厂所在地形平坦，厂区内最大高差小于1米，平均地面标高为60.0m。厂址南侧近邻二级公路，厂址北侧500m处即为该厂选定水源××河，附近无其它水源可供利用。
2、河水水位资料
最高水位：53.20m；
最低水位：49.50m；
常水位：52.00m。
3、河流流量
最小流量：65m3/s。
4、河水水质分析资料
表1 河水水之分析资料
编号
项目
单位
分析结果
1
浑浊度
度

2
色度
度
<15
3
嗅和味

无
4
总硬度
mmol/l
3.5
5
碱度
mmol/l
2.8
6
PH

6.7~7.7
7
蒸发残渣
mg/L
450
8
细菌总数
个/ml
19400
9
大肠菌群
个/L
97000
10
水温
(℃)

11
其它化学指标

符合国标
12
其它毒理学指标

符合国标
注：硬度mmol/l的基本单元为C（）
碱度mmol/l的基本单元为C（）
5、冰冻资料
冬季河流冰冻：_____0.05m___________；
最大冻土深度：_____0.2___________m；
6、地质资料
地基承载力：_________8_______kg/cm
地下水位深度：______________m
7、气象资料
最高气温_______38________℃；
最低气温_______-1________℃。
主导风向：夏季：东南风
冬季：西北方
8、地震烈度：Ⅱ
9、其它条件：
（1）可保证按二级负荷供电：
（2）当地精制硫酸铝，三氯化铁供应充分。并有如下混凝试验资料供设计参考（20℃）。
浑 浊 度
100
200
300
400
500
硫酸铝投量(mg/L)
14
19
24
29
33
三氯化铁投量(mg/L)
8
11
15
18
20
（3）当地产石英砂，无烟煤可供各种滤池作为滤料、供货单位石英砂筛分结果如下：
筛的标准孔径
(mm)
留在筛上的砂量(g)
经过筛孔的砂量
g
%
2.362
0.1
99.9
99.9
1.651
10.3
89.6
89.6
0.991
20.7
68.9
68.9
0.589
48.6
20.3
20.3
0.246
18.6
1.5
1.5
0.208
1.5
-
-
筛底盘
0.2

（4）漂白粉和液氯均可保证供应，最大投氯量可采用1.0mg/L。
（5） 水厂自用水量5~10%。
（6）远期水量为近期水量的1.5倍。
二、设计内容要求
1、净水厂总说明书一份（6~10页）。
2、工艺设计计算书一份（附有必要的计算，曲线及草图）。
3、应完成图纸
（1）净水厂总平面及高程系统图（二号图一张）。
（2）净水构筑物平面及剖面图（二号图一张）。
4、以上文字及图纸部分均需装订成册。
附：
设计说明书和计算书应根据内容分标题论述或计算，文字要简练并附有必要的计算曲线或草图，说明书前要有目录及图纸内容一览表，计算书末要附有主要参考资料，说明书和计算书装订成一册，并要有封面。
一、说明书内容
1、设计题目，设计下达单位的要求，设计期限及应交出的设计成果。
2、设计基本原则，处理方案和工艺流程的选定，包括对几个处理方案，流程的技术比较。主要依据是：原水水质，出水水质，产水量，运转操作管理水平，气象、水厂占在面积，地形高程及前后处理构筑物等关系比较后确定。
3、主要构筑物和设备类型选择。
4、设计主要成果及主要构筑物数量规格。
5、设计人员认为有必要说明的其它内容（如供水制度和工作制度，人员编制，管线埋深，污泥排放等）。
二、工艺设计计算书主要内容（按流程先后顺序计算）
1、投药设备
（1）药剂类型的选择
（2）投药量的确定和计算，投药点的选定。
（3）投药设备类型选择及计算
（4）加药间及药库的设计（附有必要的草图）
2、混合絮凝设备的设计与计算（附有必要的草图）
3、沉淀或澄清构筑物的设计计算（附有必要的草图）
4、过滤构筑物的设计计算（附有必要的草图）
5、贮水构筑物
（1）清水池容量计算
（2）标准设计图纸的选定
5、消毒设备
（1）投氯量的确定和计算
（2）投氯设备类型的选择
（3）加氯间设计（附有必要的草图）
6、水厂布置
（1）水厂总平面布置（要有详细的说明）
（2）水厂高程系统布置和高程计算
7、主要参考资料一览表
三、建议参考资料一览表
1、《室外给水设计规范》GB 50013－
2、《净水厂设计知识》 建筑工业出版社
3、《给水排水设计手册》 建筑工业出版社
4、有关标准设计图纸-兰州交通大学环境与市政工程学院图书馆
5、《给水工程主要构筑物及设备工艺计算》 兰州大学出版社
6、《给水工程》 同济大学主编
7、《给水处理理论》 建设工业出版社
8、《水处理工程设计计算》，韩洪军、杜茂安，中国建筑工业出版社， 3月
9、《给水排水工程专业工艺设计》，南国英，化学工业出版社， 8月

设计说明书
一、水厂设计规模的确定
水厂设计规模为近期：2.42×1.1=2.662万 m3 /d（1.1为水厂自用水量系数），水处理构筑物按照近期处理规模进行设计。远期水量为近期水量的1.5倍，即2.662×1.5=3.993万 m3 /d。水厂的主要构筑物分为2组，每组构筑物类型相同,每组处理规模为1.21万m3 /d，近期建造2组。
二、水质分析
1）、原水水质资料如下表：
原水水质资料表 表2-1
编号
项目
单位
分析结果
1
浑浊度
度
200
2
色度
度
<15
3
嗅和味

无
4
总硬度
mmol/l
35
5
碱度
mmol/l
2.8
6
PH

6.7~7.7
7
蒸发残渣
mg/L
450
8
细菌总数
个/ml
19400
9
大肠菌群
个/L
97000
10
水温
(℃)
20
11
氨氮
mg/L
0.5
12
CODm
mg/L
2
13
其它化学指标

符合国标
14
其它毒理学指标

符合国标
由上表知，该水源的浑浊度、蒸发残渣、细菌总数和大肠菌群都超标，是设计水厂时要考虑的对象，另外像嗅和味、氨氮、CODm、其它化学指标和其它毒理学指标等都符合国标要求，则无需处理，因此说，该水厂不需要设计预处理和深度处理。
2）、目标水质
经净水厂处理过的水质要符合国标要求，使浑浊度＜3，细菌总数＜100个/mL，大肠菌群不得检出。
三、水厂工艺流程选择
给水处理方法和工艺流程的选择，应根据原水水质及设计生产能力等因素，经过调查研究、必要的试验并参考相似条件下处理构筑物的运行经验，技术经济比较后确定。
方案一、由于水源不同，水质各异，饮用水处理系统的组成和工艺流程有多种多样。以地表水作为水源时，处理工艺流程中包括混合、絮凝、沉淀或澄清、过滤及消毒。工艺流程如图3-1。
絮凝沉淀池
混合
原水
→ → →滤池→清水池→二级泵房→用户
↑
消毒剂
图3-1
方案二、若水源受到严重污染，按当前行之有效的方法，可在砂滤池后加设臭氧/活性炭处理。如图3-2

混凝剂

原水→混合→澄清池→砂滤池→臭氧接触池→活性炭滤池→清水池→二级泵房→用户
图3-2

综上，，根据原水水质、原水浑浊度（最高位200mg/L）、处理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积、地形条件和工艺选择方案的要求等，经过技术经济比较后确定为如下方案。即水厂工艺流程为：
原水→管式静态混合→机械絮凝→沉淀→快滤→清水池→二级泵房→用户。
四、水处理构筑物选择
根据所选择的工艺流程确定设计中的水处理构筑物为：
原水→管式静态混合→絮凝池→沉淀池→快滤池→清水池→二级泵房→用户。
4.1、加药系统的设计
4.1.1、投药系统的组成
药剂投加方法有干投法及湿投法，中国大多采用湿投法。
湿投法投药系统如下图所示：
由图知，投加到原水中的溶液流量需要按原水中应投的药剂剂量准确控制，因此要根据原水水量和水质的变化随时调节。药剂投加到水中需要适当的设备，投加设备往往与混合设备结合在一起。

投加方法比较表 表4-1

水
水
溶液池甲

投药设备
定量控制设备
容药池
药剂

溶液池乙

搅拌

水
混合设备

4.1.2、药剂类型的选择
1）、混凝剂选择
混凝剂种类很多，据当前所知，不少于200-300种。按化学成分可分为无机和有机两大类。无机混凝剂品种较少，当前主要是铁盐和铝盐及其聚合物，在水处理中用的最多。铁盐具有腐蚀性，因此在使用时要考虑防措施。常见混凝药剂如表4-3。

常见混凝药剂 表4-3

根据原水水质资料及考虑处理效果综合考虑，选择三氯化铁作为絮凝剂，因为三氯化铁是铁盐混凝剂中最常见的一种阳离子型高分子常见混凝药剂，其可对负电荷起电性中和与吸附架桥双重作用，絮凝体一般比较密实，其适用的PH范围较宽，温度适应性高，操作方便，腐蚀性小，成本较低 。
2）、助凝剂选择
絮凝剂一般指在混凝过程中主要起帮助脱稳作用的药剂；助凝剂主要经过吸附架桥作用把颗粒连接起来所投加的药剂；助凝剂是指改进混凝效果而投加的各种辅助药剂。
助凝剂选用聚丙烯酰胺。

聚丙烯酰胺介绍表 表4-2

4.1.3、混凝剂的投加
混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等。
（1）、计量设备：
主要有转子流量泵、电磁流量泵、苗嘴、计量泵等，其中苗嘴适用于人工控制，其它既可人工控制，也可自动控制。
（2）、投加方式：
主要有泵前投加（如图a、b）、高位溶液池重力投加（如图c）、水射器投加（如图d）、计量泵投加（如图e）等方式。

（c）

（d）

（e）

投加方式优缺点比较 表4-4

经过上述比较，综合考虑之后，本设计选用计量泵投加（如图e）。计量准确，可经过改变计量泵行程或变频调速改变药液投量，最适合用于混凝剂自动控制系统。
（3）、药剂注入方式：
如下图，管口与水流方向成60度夹角，有利于药剂与水的充分混合。

4.1.4、混凝剂的调制
（1）、药剂的调制方法：水力、机械、压缩空气等。
①、水力调制适用于中、小型水厂和易溶解的药剂，可利用水厂出水压力，节省机电等设备
②、机械调制适用于各种药剂和各种规模水厂。使用较普遍、一般旁人式用于小型水厂；中心式用于大中型水厂。
③、压缩空气调制适用于较大水厂与各种药剂，不宜用作较长时间的石灰乳液连续搅拌。
（2）、混凝剂投加系统（如下图）

（3）、调制设备：
调制设备一般包括溶药池、溶液池、搅拌设备等。（如表4-5）

调制方法优缺点比较 表4-5

为了使药剂迅速、均匀地溶解和保证溶液浓度的均匀，该设计采用机械调制。因为使用于不同药剂和各种水厂，而压缩空气调制适用于较大水厂，由于本设计水厂规模较小，，则压缩空气调制不使用，但应注意的是搅拌设备应有防腐措施。

4.2、混合设备
混合方式基本分为两大类：水力和机械。前者简单，但不能适应流量的变化；后者可进行调节，能适应各种流量的变化，但需有一定的机械维修量。设计中具体根据水厂水工艺布置、水质。、水量、投加药剂及数量及维修条件确定为水力混合。
当前较常采用的水力混合有：水泵混合、管式静态混合器混合、扩散混合器混合、跌水混合和水跃混合。关于这几种混合方式的优缺点比较见表4-6。
混合方式比较 表4-6

经比较确定设计中采用管式静态混合器混合的方式，则混合设备为管式静态混合器（如下图）。管中流速不宜小于1m/s，投药点后的管内水头损失不小于0.3-0.4m。投药点至末端出口距离以不小于50倍管道直径为宜。
管式静态混合器构造简单，安装方便 。混合快速均匀。为提高混合效果，可在管道内增设孔板和文丘利管。

4.3、絮凝池
4.3.1、絮凝池选择
絮凝设备与混合设备一样，可分为两大类：水力和机械。前者简单，单不适应于流量的变化；后者能进行调节，使用于流量变化，但机械维修量较大。
絮凝池形式的选择，应根据水质、水量、沉淀形式、水厂高程布置以及维修要求等因素确定。几种絮凝池主要优缺点如表4-7。
絮凝池比较 表4-7

由于水量变化较大，本设计选用机械絮凝池，其絮凝效果好，水头损失小，可适应于水质水量的变化。
机械絮凝池，根据搅拌轴的位置，可分为水平轴式和垂直轴式，本设计采用垂直轴式机械絮凝池。

4.3.2、机械絮凝池设计要点

4.4、沉淀池
4.4.1、沉淀池的选择
沉淀池的选择的主要因素有：
① 、水厂规模：各类沉淀池根据技术和经济上的分析常有其适用范围。如平流式沉淀池适用于处理水量在10万方以上的大型水厂，而斜管斜板沉淀池适用于小型水厂。
② 、进水水质条件：原水水质中的浊度、含沙量、颗粒组成以及原水水质的变化都与沉淀效果密切相关，并影响沉淀池的选型。
③ 、高程布置的影响：水厂构筑物之间一般采用重力流。当沉淀池过深或过浅时，将会增加后续处理构筑物的埋深。
④ 、运行费用：经常运行费用主要涉及混凝剂消耗、用水率以及设施的维护更新。
⑤ 、占地面积：沉淀池所占面积在生产构筑物中是较大者，根据不同池型可占20％-40％。平流式沉淀池一个主要的缺点是占地面积大。
⑥ 地形地质条件：不同形式沉淀池的池型均不相同，有的平面面积较大面池较浅；有的平面面积较小而池深较深，当地地形或地质条件受限制时，将会影响池型的选择。
4.4.2、沉淀池优缺点比较
沉淀池形式比较 表4-8

本设计水厂规模较小，进水水质较好，结合造价和经济费用的分析，考虑沉淀池选择的上述因素，经过技术经济比较后确定为斜管沉淀池。
4.4.3、斜管沉淀池特点
斜管沉淀池是把与水平面一定角度（一般60度）的管状组件（断面矩形或六角形）置于沉淀池中央构成。水流可从下向上或从上向下流动，颗粒则沉于众多斜管管底。而后自动滑下。
根据平流式沉淀池去除分散颗粒的沉淀原理，一个池子在一定的流量Q和一定的颗粒沉降速度u的条件下，其沉淀效率E与池子的平面面积成正比。为此，在同一池子中，按高度分成2个间隔，使水平面面积增加两倍。提高沉淀能力两倍。
斜管沉淀池，水力条件好，沉淀效率高；体积小，占地少；停留时间短。
4.4.3、斜管沉淀池设计要点

4.5、滤池
4.5.1、滤池的选择
滤池有：
①、普通快滤池：使用于大、中、小型水厂；单池面积一般不宜大于100 m2
；有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备。
②、双阀滤池：使用条件与普通快滤池相同。
③、均质滤料滤池：使用于大、中型水厂；单池面积可达150 m2 运行稳妥可靠；
采用较粗滤料，材料易得 ；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；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。
④、多层滤料滤池：单池面积一般不宜大于50-60 m2
⑤、虹吸滤池：使用于中型水厂（2-10万方/每天）；单池面积不宜过大；每组滤池数不少于6池。
⑦ 、无阀滤池：适用于小型水厂；单池面积一般不大于25 m2
由于设计为中型水厂，砂滤料及材料易得，进水水质较好，结合造价和经济费用的分析，经过技术经济比较后确定为普通快滤池。
4.5.2、普通快滤池设计要点：

4.5.3、滤池布置

4.5.4、滤料

4.5.5、配水系统
采用管式大阻力系统（如下图3-1），配水孔眼总面积与滤池面积之比为25％。

4.5.5、滤池参数
a、滤池超高0.3m。
b、滤层工作周期24h。
c、冲洗前的水头损失最大值2.2m。
d、冲洗强度14L/(s. )
e、承托层用卵石按颗粒大小分层铺成。如下表4-8
f、虑速：10m/h，冲洗时间：7min。
g、滤池个数参考规范，如下表4-9；滤池长宽比参考规范，如下表4-10；滤池管（槽）流速，如下表4-11。
表4-8

表4-9

表4-10

表4-11

4.6、清水池
清水池的调节容积计算，一般采用两种方法：
一种是根据24小时供水量和用水量变化曲线推算；一种是凭经验估算。前者需要知道城市24小时用水量变化规律，并在此基础上拟定泵站的供水线。缺乏用水量变化规律资料时，城市清水池调节容积，可凭经验，按最高日用水量的10%~20%估算。供水量大的城市，因24小时用水量变化较小，可取较低的百分数，以免清水池过大。
4.7、消毒
4.7.1、消毒剂的选择
漂白粉和液氯均可保证供应，最大投氯量可采用1.0mg/L。
液氯消毒是水厂设计最常见的消毒方法，适用于大、中、小型水厂，消毒效果好；而漂白粉消毒一般适用于小型水厂或临时性给水，因此本设计选用消毒效果好的液氯消毒。
4.7.2、加氯设备、加氯间和氯库
人工操作的加氯设备主要包括加氯机（手动）、氯瓶和校核氯瓶重量（也叫校核氯重）的磅秤等。近年来，自来水厂的加氯自动化发展很快，特别是新建的大、中型水厂，大多采用了自动检测和自动加氯技术，因此，加氯设备除了加氯机（自动）和氯瓶外，还相应设置了自动检测（如余氯自动连续检测）和自动控制装置。加氯机是安全、准确地将来自氯瓶的氯输送到加氯点的设备。自动加氯机配以相应的自动检测和自动控制设备，能随着流量、氯压等变化自动调节加氯量，保证了制水质量。加氯机形式很多，可根据加氯量大小、操作要求等选用。氯瓶是一种储氯的钢制压力容器。干燥氯气或液态氯对钢瓶无腐蚀作用，但遇水或受潮则会严重腐蚀金属，必须严格防止水或潮湿空气进入氯瓶。
加氯间是安置加氯设备的操作间。氯库是储备氯瓶的仓库。加氯间和氯库能够合建也能够分建。由于氯气是有毒气体，故加氯间和氯库位置除了靠近加氯点外，还应位于主导风向下方，且需与经常有人值班的工作地点隔开。加氯间和氯库在建筑上的通风、照明、防火、保温等应特别注意，还应设置一系列安全报警、视频监视、事故处理设施等。
4.8、清水池
清水池的调节容积计算，一般采用两种方法：一种是根据24小时供水量和用水量变化曲线推算，一种是凭经验估算。前者需要知道城市24小时用水量变化规律，并在此基础上拟定泵站的供水线。缺乏用水量变化规律资料时，城市清水池调节容积，可凭经验，按最高日用水量的10%~20%估算。供水量大的城市，因24小时用水量变化较小，可取较低的百分数，以免清水池过大。
4.9、吸水井
吸水井为水泵吸水管专门设置的构筑物。
吸水井的尺寸应满足吸水管的布置、安装、检修和正常工作的要求，一般按吸水喇叭H间距决定。
吸水井水位随清水池水位变化而变化，两者的水位差等于连接管道中的水头损失。
吸水井的设置是为了给水泵提供一个良好的进水流态，以提高水泵的效率。
4.10、提升泵房
提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。
设计参数如下：
（1）泵房进水角度不大于45度。
（2）相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于0.8。如电动机容量大于55KW时，则不得小于1.0m，作为主要通道宽度不得小于1.2m。
综上，本设计选用的水处理构筑物为：
原水→管式静态混合→机械絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→消毒→清水池→二级泵房→用户。
五、水厂高程与平面布置
5.1.1、高程布置

5.1.2、平面布置

六、设计中参考文献资料
1）、《给水排水设计手册》（第二册），中国建筑工业出版社，1985.4；
2）、钟淳昌，《净水厂设计》，中国建筑工业出版社；
3）、《生活饮用水水质标准（GB5749- ）》；
4）、严煦世、范瑾初，《给水工程》，（第四版）中国建筑工业出版社；
5）、《室外给水设计规范》（GB50013- ）

设计计算书

一、加药系统的设计
1、溶液池与容药池容积计算
（1）、溶液池
溶液池(三氯化铁)设两个，以便交替使用，其容积可按下式计算

已知： 近期Q=24200/24=1008.33m3/h
远期Q=36300/24=1512.50m3/h
因此=38 n=2次,b=10﹪

溶液池的形状采用矩形，长×宽×高=3.2×2.1×0.7
（2）、溶解池
则溶解池体积为
（3）、加药间和药库
加药间和药库合并布置，药库布置原则如下：

混凝剂为三氯化铁，每袋的质量为40kg每袋的体积为0.6×0.5×0.4=0.12 m3，据原水浑浊度最高值200 mg/L以及混凝剂投加量参考值确定投加量为11 mg/L，则最大日用量为24200×11×10−3 =266.2kg/d。
药剂贮存期为30d ，则三氯化铁存量为：266.2×30=7986 kg，共有三氯化铁：7986/40=200袋，所占体积为200×0.12 =24 m3
水厂设计水量为1008.33m3/h，药剂堆放高度为1.5m。所占仓库面积为24/1.5=16 m2
即仓库设计面积为4.5×4 m2
（4）、计量泵
投药管流量

查水力计算表得投药管管径d=15mm，相应的流速为0.3m/s.
本设计采用计量加药泵，其加药量为

则可选用两台J-Z400/0.1,流量为400L/h，排出压力为0.5-1.0MP，直径为20mm,配用电动机型号Y(YB)112M,功率为4KW,转速2890 r/min.
（5）、加药间平面布置

二、构筑物设计计算
2.1、机械絮凝池
（1）、计算公式：

（1）、设计计算
垂直轴式机械絮凝池,采用两个池子，设计流量为Q=24200×1.1=26620 m3 /d，，每池设计流量为Q=13310 m3 /d=554.56 m3 /h；絮凝时间采用20min；设计计算如下：

絮凝池设计流量Q=（24200/24）×1.10=1109.2 m3/h=0.308m3/s（式中1.10为考虑水厂自用水量占10％所乘系数）。
①絮凝池尺寸
絮凝时间取20min,絮凝池有效容积：

为配合沉淀池尺寸，絮凝池分四格，每格尺寸3.8×3.6m，絮凝池水深：

絮凝池超高取0.3m，总高度为3.4+0.3=3.43m.
絮凝池分格隔墙上过水孔道上下交错布置，每格设一台搅拌设备。为加强搅拌效果，于池子周壁设四块固定挡板。
②搅拌设备
1） 叶轮直径取池宽的70％，采用2.6m
叶轮桨板中心点线速度采用： ，， 。
桨板长度取l=1.8m(桨板长度与叶轮直径之比l/D=1.8/2.59=0.7)
桨板宽度取b=0.12m
每根轴上桨板数8块，内、外各4块。装置尺寸（如下图）。旋转桨板面积与絮凝池过水断面积之比为

四块固定挡板宽高=0.21.4，面积与絮凝池面积之比为

桨板总面积占过水断面积为12.6％+8.16％=20.76％，小于25％的要求。
2）叶轮桨板中心点旋转直径D=[（1300-460）÷2+460] ×2=1.76m
叶轮转速分别为

桨板宽长比0.12/1.8＜1，查表得。

桨板旋转时克服水的阻力所消耗功率：
第一格外侧桨板：

第一格内侧桨板：

第一格搅拌轴功率;

以同样的方法，求得第二、三格搅拌轴功率分别为0.126KW，0.025KW。
3)设三台搅拌设备合用一台电动机，则絮凝池所消耗功率为

电动机功率为（，）：

4)核算平均速度梯度G值及GT值（按水温20度计， ）
第一格：

第二格：

第三格：

絮凝池平均速度梯度为：

GT=53×20×60=63600
经核算，G值与GT值均较合适。
2.2、斜管沉淀池
（1）、计算公式如下表：

（2）、设计计算
已知进水量：Q=24200×1.1=26620 m3 /d=1109.7 m3 /h=0.308 m3 /s。采用两个池子每池设计流量为0.308/2=0.154 m3 /s
颗粒沉降速度：。
清水区上升流速：
斜管倾角：
采用塑料片热压六边形蜂窝管，管壁厚=0.4mm，边距d=30mm。
①清水区面积：

其中斜管结构及无效区占用面积按5％计，人孔面积为1，则实际清水区需要面积为

为了排水均匀，采用斜管区平面尺寸为：B×L=5m×11m（与絮凝池尺寸相同），使进水区沿11m长一边布置。
②斜管长度l:
管内流速：

斜管长度：

考虑到管端紊流、积泥等因素，过渡区采用300mm,则斜管总长为

按1000mm计。
③池子高度
采用保护高度为0.3m,清水区：1.3m，穿孔排泥斗槽高：补水去：h4=1.3m，
，超高：0.5m，斜管高度：

则池子总高位H=0.3+1.3+1.3+0.8+0.5+0.87=5.07m
沉淀池进口采用穿孔墙，排泥采用穿孔管，集水系统采用穿孔管。
④复算管内雷洛数及沉淀时间

其中

d0.75cm
管内沉淀时间：
(沉淀时间T一般在4-8min之间)
⑤、集水系统（如下图）

采用两侧淹没孔口集水槽集水
ⅰ、集水槽个数：N=2
ⅱ、集水槽中心距a

ⅲ、槽中流量q=Q/N=0.308/4=0.077 m3 /s
考虑池子的超载系数为20％，故槽中流量

ⅳ、槽中水深。
槽宽

（为方便施工，b取0.5m）
起点槽中水深：=0.75b=0.75×0.5=0.375m
终点槽中水深：=1.25b=1.25×0.5=0.625m
为方便施工，槽中水深统一按0.63m计
ⅴ、槽的高度
集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取5cm，跌落高度取5cm，槽的高度取0.37m，则集水槽总高度

⑥、孔眼计算
ⅰ、所需孔眼总面积ω
由，得

式中：—集水槽流量（m3 /s）；
μ—流量系数，取0.62；
h—孔口淹没深度，取0.05m；
ω—孔口总面积（）
因此

ⅱ、单孔面积 ：
孔眼直径采用d=30mm，则单孔面积

ⅲ、孔眼个数n

ⅳ、集水槽每边孔眼的个数

ⅴ、孔眼中心距S
S=L/89=0.12m，孔眼从中心向两边排列，如下图。

ⅵ、落水斗
落水斗具体尺寸和布置见下图

出水管直径d=200mm，出水管进口的喇叭口直径D=300mm。
⑦、沉淀池停留时间
ⅰ、沉淀池总容积W

ⅱ、集水槽体积

ⅲ、斜管结构体积

ⅳ、人孔体积

ⅴ、沉淀池有效容积

ⅵ、沉淀池停留时间

2.3、普通快滤池
（1）、设计计算
已知进水量：Q=24200×1.1=26620 m3 /d=1109.7 m3 /h=0.308 m3 /s。
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T=24-0.1×（24÷12）=23.8h（式中只考虑反冲洗停用时间，不考虑排放初虑时间），滤池面积为：

采用滤池数N=4个，单排布置，每个滤池面积为

滤池长宽比采用：

采用滤池尺寸：L=7.5m，B=3.7m。
校核强制虑速：

2)、滤池高度：
承托层高度：
滤料层高度：
砂面上水深：
保护层高度：
则滤池总高：

3）、配水系统（每只滤池）
①干管：
干管流量：

采用管径： (干管埋入池底，顶部设滤头)
干管始端流速:：
②支管：
支管中心间距：采用a=0.27m
每池支管数：

每池支管入口流量

采用管径：
支管始端流速为：
③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：

采用孔眼直径：
每个孔眼面积：

孔眼总数：

每根支管孔眼数：

支管孔眼布置成两排，与垂线成45度夹角向下交错排列。如下图

每根支管长度：

每排孔眼中心距：

④孔眼水头损失：
支管壁厚为：
流量系数：
水头损失：

⑤复算配水系统：
支管长度与直径之比不大于60，则

孔眼总面积与支管总面积之比小于0.5，则

干管横截面积与支管总截面积之比，一般在1.75-2.0，则

孔眼中心距应小于0.2，即：

4）、洗砂排水槽：
洗砂排水槽中心距，采用：
则排水槽根数为：

排水槽长度：
每槽排水量：
（采用三角形标准断面）
槽中流速，采用：
槽断面尺寸：
(采用0.25m)
排水槽底厚度，采用：。
砂层最大膨胀率：e=40％。
砂层厚度：
洗砂排水槽顶距未膨胀时滤料表面高度为：

洗砂排水槽总面积：

复算：排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于25％，则

5）、滤池各种渠计算：
①进水：
进水总流量：
采用进水渠断面：渠宽：，水深为0.4m
渠中流速：。
各个滤池进水管流量：

采用进水管直径为：。
管中流速：。
②冲洗水
冲洗水总流量：。
采用管径：。
管中流速：。
③清水：
清水总流量：。
清水渠断面：同进水渠断面
每个滤池清水管流量：。
采用管径：。
管中流速：。
④排水：
排水流量：。
排水渠断面：宽度：，渠中水深：0.5m。
渠中流速：。
⑥冲洗水箱：
冲洗时间：t=6min。
冲洗水箱容积：W=1.5qft=1.5×14×28×6×60=211.68
水箱至滤池配水管间的沿途及局部水头损失之和：。
配水系统水头损失：

承托层水头损失：。
滤料层水头损失：

备用水头：
冲洗水箱应高出滤池冲洗排水槽顶的距离为：

⑦、配气系统设置：
供气方式采用空压机经过中间储气罐向滤池送气。
6）、过滤时滤层水头损失计算：
①、滤料选择：
当地产石英砂，无烟煤可供滤池作为滤料，本设计中选用石英砂。
②、滤料筛选：
取天然河砂300g，洗净后置于105℃恒温箱中烘干，用一组筛子过筛，最后称出留在各个筛子上的砂量，填入下表。
筛的标准孔径
(mm)
留在筛上的砂量(g)
经过筛孔的砂量
g
%
2.362
0.1
99.9
99.9
1.651
10.3
89.6
89.6
0.991
20.7
689
68.9
0.589
48.6
20.3
20.3
0.246
18.6
1.5
1.5
0.208
1.5
-
-
筛底盘
0.2

由上表绘出如下图的曲线

上述河砂不均匀系数较大，根据设计要求： ， ，则=2×0.55=1.1mm。
自横坐标0.55mm和1.1mm两点，分别作垂线与筛分曲线相交。自两交点作平行线与右边纵坐标轴相交，并以此交点作为10％和80％，在10％和80％之间分成7等分，则每等分为10％的砂量，以此向上下两端延伸，即得0和100％之点，如上图右侧纵坐标所示，以此作为新坐标。
③、水头损失计算：

式中：—水流经过清洁滤层水头损失，cm；
ν—水的运动粘度, ，取常温下的0.0101；
g—重力加速度，981 ；
—滤料孔隙率，取0.42；
—滤层厚度，cm；
V—滤速，cm/s；
ψ—滤料颗粒球度系数，取0.8
—粒径为的滤料占全部滤料的比重；
—粒径，mm。
筛孔
留在该号筛孑L上的砂量
经过该号筛孔的砂量
Ho(cm)
（mm）
质量（g）
%
质量
%
0.01
2.36
0.1
0.10
99.9
99.90
0.43
1.65