给水厂设计计算说明指导书.doc

目 录

第一章 设计任务及规定 1
1.1 设计任务及工作规定 1
1.2 设计原始资料 1
第二章 总体设计 3
2.1 设计原则 3
2.2 厂址选取 3
2.3 水厂工艺流程选取 4
2.4 水解决工艺选取 5
第三章 净水构筑物计算 13
3.1 设计水量 13
3.2 药剂投配设备设计 13
3.3 混合设备设计 15
3.4 絮凝设施设计 16
3.5 沉淀设施设计 20
3.6 过滤设施设计 23
3.7消毒设施设计 33
3.8 清水池 34
第四章 送水泵房计算 38
4.1 流量设计 38
4.2 扬程计算 38
4.3 选泵 38
4.4 动力设备配备 40
4.5 泵站机组布置 40
4.6 吸水管和压水管设计 41
4.7 水泵安装高度计算 42
4.8 泵站内重要附属设备选取 43
4.9 水泵、管路重要附件选取 43
4.10 水头损失校核 43
第五章 水厂平面和高程布置 44
5.1 平面布置 44
5.2 高程布置 44
参照文献 47
外文资料
中文译文
道谢

第一章 设计任务及规定
1.1 设计任务及工作规定
1.1.1 设计题目
蚌埠市某区给水工程工艺设计
1.1.2 设计任务
（1）拟定净水厂解决工艺流程；
（2）完毕构筑物形式选取和拟定；
（3）完毕各构筑物设计计算；
（4）完毕水厂平面及高程布置；
（5）绘制净水厂平面及高程布置图，净水构筑物工艺平、剖面图；
（6）完毕二泵站设计计算。
1.1.3 设计规定
（1）设计阐明书一份（≮1.2万字）；参照文献≮10篇；有关外文文献资料翻译1份（≮5000中文）。
（2）绘制图纸折合零号图纸≮3张，其中至少涉及手绘图1张，其内容应满足表1规定。
表1 毕业设计绘制图纸规定

图纸内容
数量及尺寸规定
1
水厂总平面和高程布置图
≥1张，1号
2
絮凝和沉淀池平剖面图
≥2张，1号
3
滤池平剖面图
≥1张，1号
4
清水池平剖面图
≥1张，1号
5
送水泵站平剖面图
≥1张，1号

1.2 设计原始资料
1.2.1 设计水量
满足最高日供水量 9.5 ×104m3/d。
1.2.2 原水水质
各项指标达到地表水环境质量原则（GB 3838-)中Ⅱ类水质原则；
1.2.3 气象水文资料
1）气温：年平均15.1 ℃，极端最高41.3℃，极端最低-19.4℃,最热月月平均最高32.6 ℃，最冷月月平均最低-2.8 ℃。
2）降水量：平均年总量905.4mm，最大日154.0mm，最大时68.7mm。
3）相对湿度：最热月平均 80％。
4）主导风向： 年最多风向为东北偏东；夏季最多风向：6月为东南偏南、7月为东北偏东、8月为东北偏东、冬季最多风向：12月为东北偏东、1月为东北偏东、2月为东北偏东、
5）风速:冬季平均为2.6m/s、夏季平均为2.3m/s；
6) 平均气压：1002.3mbar；
7）最大冻土深度：15cm；
8）最大积雪深度：35cm[1]；
1.2.4 工程地质资料
土壤承载力满足基建设计规定，地下水水位相对标高 -5.0 m；
1.2.5 二泵站输水管起端节点自由水压
二泵站输水管起端节点自由水压为50 m。

第二章 总体设计
2.1 设计原则
(1)水解决构筑物生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并按原水水质最不利状况进行校核。水厂自用水量取决于所采用解决办法、构筑物类型及原水水质等因素，城乡水厂自用水量普通采用供水量5%—10%，必要时可通过计算拟定。
(2)水厂应按近期设计，并考虑远期发展。依照使用规定及技术经济合理性等因素，对近期工程亦可做分期建设也许安排。对于扩建、改建工程，应从实际出发，充分发挥原有设施效能，并应考虑与原有构筑物合理配合。
(3)水厂设计中应考虑各构筑物或设备进行检修、清洗及某些停止工作时，仍能满足用水规定、重要设备应有备用量；解决构筑物普通不设备用量，但可通过恰当技术办法，在设计容许范畴内提高运营负荷。
(4)水厂自动化限度，应本着提供水水质和供水可靠性，减少能耗、药耗，提高科学管理水平和增长经济效益原则，依照实际生产规定，技术经济合理性和设备供应状况，妥善拟定。
(5)设计中必要遵守设计规范规定。如果采用现行规范中尚未列入新技术、新工艺、新设备和新材料，则必要通过科学论证，确证行之有效，方可付诸工程实际。但对与的确行之有效、经济效益高、技术先进新工艺、新设备和新材料，应积极采用，不必受现行设计规范约束[2]。
2.2 厂址选取
在选取厂址时，普通应考虑如下几种问题：
(1)厂址应选取在工程地质条件较好地方，普通选在地下水位低，承载力较大，湿陷性级别不高，岩石较少地层，以减少工程造价和便于施工。
(2)水厂尽量选取在不受洪水威胁地方，否则应考虑防洪办法。
(3)水厂应尽量设立在交通以便、接近电源地方，以利于施工管理和减少输电线路造价，并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除以便。
(4)当取水地点距离用水区较近时，水厂普通设立在取水构筑物附近，普通与取水构筑物建在一起，当取水地点距离用水区较远时，厂址选取有两种方案，一是将水厂设立在取水构筑物附近；另一是将水厂设立在离用水区较近
地方。前一种方案重要长处是：水厂和取水构筑物可集中管理，节约水厂自用水（如滤池冲洗和沉淀池排泥）输水费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排除，特别对浊度较高水源而言。但从水厂至重要用水区输水管道口径要增大，管道承压较高，从而增长了输水管道造价，特别是当都市用水量逐时变化系数较大及输水管道较长时；或者需在重要用水区增设配水厂（消毒、调节和加压），净化后水由水厂送至配水厂，再由配水厂送入管网，这样也增长了给水系统设施和管理工作。后一种方案优缺陷与前者正相反。对于高浊度水源，也可将预沉构筑物与取水构筑物建在一起，水厂别的某些设立在重要用水区附近。以上不同方案应综合考虑各种因素并结合其她详细状况，通过技术经济比较拟定[2]。
2.3 水厂工艺流程选取
给水解决办法和工艺流程选取，应依照原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究、必要实验并参照相似条件下解决构筑物运营经验，经技术经济比较后拟定。
合给水水质特点，水解决工艺流程见表2.1。
表2.1 各净水工艺流程特点
净水工艺流程
合用条件
Ⅰ
原水→简朴解决（如用筛网过滤）
水质规定不高，如某些工业冷却用水，
只规定去除粗大杂质。
Ⅱ
原水→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒
普通进水浊度不不不大于~3000NTU，短时间内可达5000~10000NTU
Ⅲ
原水→接触过滤→消毒
进水浊度普通不不不大于25NTU，水质较稳定且无藻内繁殖
Ⅳ
原水→混凝沉淀→过滤→消毒（洪水期）
原水→自然预沉→接触过滤→消毒（平时）
山溪河流。水质经常清晰，洪水时含泥沙量较高
Ⅴ
原水→混凝→气浮→过滤→消毒
经常浊度较低，短时间不超过100NTU
Ⅵ
原水→（调蓄预沉或自然预沉或混凝预沉）→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒
高浊度水二级沉淀（澄清）工艺，合用于含沙量大、砂峰持续时间较长原水解决
Ⅶ
原水→混凝→气浮（沉淀）→过滤→消毒
经常浊度较低，采用气浮澄清；洪水期浊度较高，则采用沉淀工艺
2.4 水解决工艺选取
2.4.1 混凝剂
1)混凝剂选取与投加
(1)精制硫酸铝 Al3(SO4)2·18H2O
制造工艺复杂，水解作用缓慢；含无水硫酸铝50%—52%；合用于水温为20—40℃。
当PH=4-7时，重要去除有机物；PH=5.7—7.8时，重要去除悬浮物；PH=6.4—7.8时，解决浊度高，色度低（不大于30度）水。
(2)粗制硫酸铝 Al3(SO4)2·18H2O
制造工艺简朴，价格低；设计时，含无水硫酸铝普通可采用20%—25%；具有20%—30%不溶物，其她同精制硫酸铝
(3)硫酸亚铁FeSO4·7H2O
絮体形成较快，沉淀时间短；使用于碱度高、浊度高，PH=8.1-9.6，混凝作用好，但原水色度较高时不适当采用；当PH较低时，惯用氯氧化物使铁氧化成三价，腐蚀性较高
(4)三氯化铁FeCl3·6H2O
不受水温影响，絮体大，沉淀速度快，效果好。易溶解，易混合，残渣少。
对金属（特别对铁）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料会因发热而引起变形。
原水PH=6.0—8.4之间为宜，当原水碱度局限性时应加适量石灰；解决低浊水时效果不明显
(5) 聚合氯化铝简称PAC
净化效率高，用药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好，原水浊度高时尤为明显。
温度适应性高，PH值使用范畴宽（PH=5—9），因而可调PH值。
操作以便，腐蚀性小，劳动条件好，成本低。
(6)聚丙烯酰胺又名三号絮凝剂，简写PAM
解决高浊度水池效果明显，既可保证水质，又可减少混凝剂用量和沉淀池容积，当前被以为是解决高浊水最有效絮凝剂之一，恰当水解后，效果提高，常与其她混凝剂配合使用或作助凝剂，其单体丙烯酰胺有毒，用于饮用水净化应控制用量。
2)混凝剂投加方式选取
(1)水泵投加
采用计量泵投加，不需另设计量设备。
(2)水射器投加
采用水射器投加，设备简朴，使用以便，但水射器效率较低，且易磨损。
(3)重力投加
将溶液池架高，运用重力将药液投入水泵压水管或混合设施入口处，这种投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。
综上所述，本设计采用计量泵投加混凝剂，混凝剂选用精制硫酸铝。
2.4.2 混合设备
在给排水解决过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂充分混合是使反映完善，从而使得后解决流程获得良好效果最基本条件。混合是获得良好絮凝效果重要前提，影响混合效果因素诸多，如药剂品种、浓度、原水温度、水中颗粒性质、大小等。混凝药剂投入原水后，应迅速、均匀分散于水中。混合方式有水泵混合、管道混合、静态混合器、机械搅拌混合、扩散混合器、跌水混合器等。
表2.2 各混合方式特点
方式
优缺陷
合用条件

水泵混合
长处：1、设备简朴
2、混合充分，效果较好
3、不另消耗动能
缺陷：1、吸水管较多时，投药设备要增长，安装、管理较麻烦
2、配合加药自动控制较困难
3、G值相对较低

合用于一级泵房离解决构筑物120m以内水厂

续表

静态混合器

长处：1、设备简朴，维护管理以便
2、不需土建构筑物
3、在设计流量范畴，混合效果较好
缺陷：1、运营水量变化影响效果
2、水头损失较大
3、混合器构造太复杂

合用于水量变化不大各种规模水厂

扩散混合器
长处：1、不需外加动力设备
2、不需土建构筑物
3、不占地
缺陷：混合效果受水量变化有一定影响

合用于中档规模水厂

跌水混合
长处： 1、运用水头跌落扩散药剂2、受水量变化影响较小
3、不需外加动力设备
缺陷：1、药剂扩散不易完全均匀2、需建混合池
3、容易夹带气泡

合用于各种规模水厂，特别当重力流进水水头有富余时

机械混合
长处：1、混合效果较好
2、水头损失较小
3、合效果基本上不受水量
变化影响
缺陷：1、需耗动能
2、管理维护较复杂
3、需建混合池

合用于各种规模水厂

综上所述，本设计采用静态混合器。
2.4.3 絮凝设备
絮凝池形式选取和絮凝时间采用，应依照原水水质状况和相似条件下运营经验或通过实验拟定。
(1)隔板式絮凝池
①往复式隔板絮凝池
长处：絮凝效果好，构造简朴，施工以便。
缺陷：容积较大，水头损失较大，转折处矾花易破碎。
合用条件：水量不不大于30000m3/d水厂，水量变动小者。
②回转式隔板絮凝池
长处：絮凝效果好，水头损失小，构造简朴，管理以便。
缺陷：出水流量不易分派均匀，出口处易积泥。
合用条件：水量不不大于30000m3/d水厂，水量变动小者，改建和扩建旧池时合用。
(2)旋流式絮凝池
长处：容积小，水头损失较小。
缺陷：池子较深，地下水位高处施工较困难，絮凝效果较差。
合用条件：普通用于中小型水厂。
(3)折板絮凝池
长处：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小。
缺陷：构造较隔板絮凝池复杂，造价较高。
合用条件：流量变化较小中小型水厂。
(4)涡流式絮凝池
长处：絮凝时间短，容积小，造价较低。
缺陷：池子较深，锥底施工较困难，絮凝效果较差。
合用条件：水量不大于30000m3/d水厂。
(5)网格、栅条絮凝池
长处：絮凝池效果好，水头损失小，凝聚时间短。
缺陷：末端池底易积泥。
(6)机械絮凝池
长处：絮凝效果好，水头损失小，可适应水质、水量变化。
缺陷：需机械设备和经常维修。
合用条件：大小水量均合用，并能适应水量变动较大者。
(7)悬浮絮凝池加隔板絮凝池
长处：絮凝效果好，水头损失较小，造价较低。
缺陷：斜挡板在构造上解决较困难，重颗粒泥砂易堵塞在斜挡板底部。
综上所述，由于水厂水量变化不大，水量为9.5万m3/d，故采用网格絮凝池。
2.4.4 沉淀池
选取沉淀池类型时，应依照原水水质、设计生产能力、解决后水质规定，并考虑原水水湿变化、解决水量均匀限度以及与否持续运转等因素，结合本地条件通过技术经济比较拟定沉淀池个数或可以单独排空分格数不适当少于2个。
通过混凝沉淀水，在进入滤池前浑浊度普通不适当超过10度，遇高浊度原水或低湿低浊度原水时，不适当超过15度。
设计沉淀池时需要考虑均匀配水和均匀集水，沉淀池积泥区容积，应依照进出水悬浮物含量、解决水量、排泥周期和浓度等因素通过计算拟定。当沉淀池排泥次数较多时，宜采用机械化或自动化排泥装置，应设取样装置。
(1)平流式沉淀池
长处：造价较低，操作管理以便，施工较简朴；对原水浊度适应性强，解决效果稳定，采用机械排泥设施时，排泥效果好
缺陷：采用机械排泥设施时，需要维护机械排泥设备；占地面积大，水力排泥时，排泥困难
合用条件：普通合用于大中型水厂
(2)斜管（板）沉淀池
长处：沉淀效率高，池体小，占地小
缺陷：斜管（板）耗材多，对原水浊度适应性较平流池差；不设排泥装置时，排泥困难，设排泥装置时，维护管理麻烦
合用条件：特别合用于沉淀池改造扩建和挖潜
(3)竖流式沉淀池
长处：排泥较以便，占地面积小
缺陷：上升流速受颗粒下沉速度所限，出水量小，普通沉淀效果较差，施工较平流式困难
合用条件：普通用于小型净水厂，惯用于地下水位较低时
(4)辐流式沉淀池
长处：沉淀效果好
缺陷：基建投资大，费用高，刮泥机维护管理较复杂，金属耗量大，施工较困难
合用条件：普通用于大中型净水厂，在高浊度水地区，作预沉淀池
结合优缺陷，本设计采用平流式沉淀池。
2.4.5 滤池
供生活饮用水滤池出水水质经消毒后应符合现行《生活饮用水卫生原则》规定；供生产用水过滤池出水水质，应符合生产工艺规定；滤池形式选取，应依照设计生产能力、原水水质和工艺流程高程布置等因素，结合本地条件，通过技术经济比较拟定。
(1)普通快滤池
①单层砂滤料
长处：材料易得，价格低；大阻力配水系统，单池面积较大，可采用减速过滤，水质好；
缺陷：阀门多，价格高，易损坏，需设有全套冲洗设备；
合用条件：普通用于大中水厂，单池面积不适当不不大于100m2。
②无烟煤石英砂双层滤料
长处：含污能力大，可采用较大滤速；可采用减速过滤，水质好，冲洗用水少；
缺陷：滤料价格高，易流失；冲洗困难，易积泥球；
合用条件：使用于大中型水厂，宜采用大阻力配水系统，单池面积不适当不不大于100m2，需要采用助冲设施。
③砂煤重质矿石三层滤料
长处：含污能力大，可采用较大滤速；可采用减速过滤，水质好，冲洗用水少;
缺陷：滤料价格高，易流失；冲洗困难，易积泥球;
合用条件：使用于中型水厂，宜采用中阻力配水系统，单池面积不适当不不大于50-60m2，需要采用助冲设施。
(2)V型滤池
长处：采用气水反冲洗，有表面横向扫洗作用，冲洗效果好，节水；配水系统普通采用长柄滤头冲洗过程自动控制；
缺陷：采用均质滤料，滤层较厚，滤料较粗，过滤周期长；
合用条件：合用于大中型水厂。
(3)虹吸滤池
长处：不需大型阀门，易于自动化操作，管理以便；
缺陷：土建构造复杂，池深大单池面积小，冲洗水量大；等速过滤，水质不如变速过滤；
合用条件：合用于中型水厂，单池面积不适当不不大于25-30m2
(4)双阀滤池(单层砂滤料)
长处：材料易得，价格低，大阻力配水系统，单池面积可大，可采用减速过滤，水质好，减少两只阀门；
缺陷：必要有全套冲洗设备，增长形成虹吸抽气设备
合用条件：合用于中型水厂，单池面积不适当不不大于25-30m2。
(5)移动罩滤池(单层砂滤料)
长处：造价低，不需要大型阀门设备，池深浅，构造简朴；自动持续运营，不需冲洗设备；占地少，节能；
结合优缺陷，本设计采用V型滤池。
2.4.6 消毒
(1)液氯消毒
长处：经济有效，使用以便，PH值越低消毒作用越强，在管网内有持续消毒杀菌作用；
缺陷：氯和有机物反映可生成对健康有害物质。
(2)漂白粉消毒
长处：持续消毒杀菌；
缺陷：漂白粉不稳定，有效氯含量只有其20%—25%。
(3)二氧化氯消毒
长处：对细菌、病毒等有很强灭活能力，能有效地去除或减少水色、嗅及铁、锰、酚等物质；
缺陷：ClO2自身和副产物ClO2-对人体血红细胞有损害。
(4)臭氧消毒
长处：杀菌能力很高，消毒速度快，效率高，不影响水物理性质和化学成分，操作简朴，管理以便；
缺陷：不能解决管网再污染问题，成本高；
综合上述优缺陷，鉴于液氯消毒当前使用最为广泛，经济有效，使用以便，因此本设计采用液氯消毒。
本设计取水水源为水量充沛，水质良好水源，故此所选净水工艺流程为：

都市管网

二级泵房

平流沉淀池

原

水
管式静态混合器

网格絮凝池

V型滤池
液氯消毒

清

水

池

图2-1 净水工艺流程图

第三章 净水构筑物计算
3.1 设计水量
本设计解决水量为Q=95000 m3/d，水厂自用水量占5％，故设计总进水量为Q=95000×1.05=99750m3/d=4156.25 m3/h=1.15 m3/s。
3.2 药剂投配设备设计
1 溶液池容积
= =9.96m =10.00m3
式中：a——混凝剂最大投加量，本设计取30mg/L；
Q——设计解决水量，4156.25m3/d；
b——溶液浓度（按商品固体重量计），普通采用5%-20%，本设计取15%；
n——每日调制次数，普通不超过3次，本设计取2次。
溶液池采用矩形钢筋混凝土构造，设立2个，每个容积为W1（一备一用），以便交替使用，保证持续投药。单池尺寸为L×B×H=3×2.5×2.0，高度中涉及超高0.3m，沉渣高度0.3m，置于室内地面上。
溶液池实际有效容积：W1=L×B×H=3.0×2.5×1.4=10.5m，满足规定。
池旁设工作台，宽1.0-1.5m，池底坡度为0.02。池内壁用环氧树脂进行防腐解决。
2 溶解池容积
W2=（0.2～0.3）W1=0.2 9.96=1.99m3=2.00m3
式中： ——溶解池容积（m3 ），普通采用（0.2-0.3）；本设计取0.2。
溶解池也设立为2池，单池尺寸：L×B×H=2.0×1.5×1.2，高度中涉及超高0.3m，底部沉渣高度0.2m，池底坡度采用0.02。
溶解池实际有效容积：= L×B×H=2.0×1.5×0.7=2.1 m
溶解池放水时间采用t＝10min，则放水流量：
q==3.32 L/S
查水力计算表得放水管管径＝50mm，相应流速v=1.21m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径d＝100mm排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。溶解池形状采用矩形钢筋混凝土构造，内壁用环氧树脂进行防腐解决。
3 投药管
投药管流量
q===0.23L/S
查水力计算表得投药管管径d＝20mm，相应流速为0.53m/s。
4 计量投加设备
本设计采用计量泵投加混凝剂。
计量泵每小时投加药量:
q==0.83 m/h
式中：——溶液池容积，m3。
计量泵型号为J-D1000/3.2，选用两台，一备一用。
5药库设计
(1)药剂仓库与加药间宜连接在一起，存储量普通按最大投加量期1个月用量计算。
(2)仓库除拟定有效面积外，还要考虑放置泵称地方，并尽量考虑汽车运送以便，留有1.5米宽过道。
(3)应有良好通风条件，并组织受潮，同步仓库地坪和墙壁应有相应防腐办法。
硫酸铝所占体积
T30=30aQ/1000=30×30×99750/1000=89775kg=89.8t
硫酸铝相对密度为1.62，则硫酸铝所占体积为：
90/1.62=55.56m3
药物堆放高度按2.0m计，则所需面积为55.56/2=27.78 m2
考虑药剂运送、搬运和磅秤等所占面积，这某些面积按药物占有面积30﹪计，则药库所需面积为：
27.78×1.3=36.11 m2，设计中取40 m2
药库平面尺寸取：5.0×8.0m。
3.3 混合设备设计
本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。
设计总进水量为Q=95000×1.05=99750m3/d，水厂进水管采用两条，每根进水管内流量为99750/2=49875 m3/d=0.58 m3/s
依照水头损失计算公式
h=0.1184n
式中：h——水头损失（m）；
Q——解决水量（m/s）；
d——管道直径（m）；
n——混合单元（个）。
设计中取d=0.7m，Q=0.58m/s，当h为0.5时，需2.6个静态混合器，当h为0.6时，需3.1个静态混合器，据给排水设计手册第三册当管道流速为1.0～1.5m/s分节数为2～3节段h 应为0.5～0.8m，故选DN700内设3个混合单元静态混合器。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，且投药管上多处开孔，使药液均布。
则进水管内流速为1.51m/s，静态混合器水头损失为：
h=0.1184n=0.1184×0.582×3/0.74.4=0.57m

原水
管道
药剂
混合单元体
静态混合器

图3-1 管式静态混合器简图
3.4 絮凝设施设计
本设计选用网格絮凝池。
3.4.1 设计水量
絮凝池分为两个系列，每个系列设计水量为0.58 m3/s。
3.4.2 池体设计
絮凝时间为15分钟，得絮凝有效容积为：
V=0.58×12×60=417.6m3
设平均水深为3.5m，得池面积为：
A==119.3m2
竖井流速取为0.12m/s，得单格面积为：
f==4.83 m2
设每格为方形，边长为2.2m,每格面积为4.84 m2，由此得分格数为：
n==24.65取为25
实际絮凝时间为:
t==730.2s
絮凝池有效水深为3.5m，取超高为0.3m，泥斗深度为0.6m，得池总高度为：
H=3.5+0.3+0.6=4.4m
从絮凝池到沉淀池净宽为0.2m，则单组絮凝池
长：5×2.2+6×0.2=12.2m
宽：5×2.2+6×0.2=12.2m
Q=0.58 m3/s，取流速为1.0 m/s，则进水管管径为：
D==0.86m，采用DN900铸铁管。
过水孔洞流速按进口0.3 m/s递减到出口0.1 m/s（给水工程P285表15-3）计算，得各过水孔洞尺寸[3]如下：
表3-1
分格编号
1
2
3
4
5
6
7
8
孔洞高×宽m
0.87×2.2
0.87×2.2
0.98×2.2
1.05×2.2
1.15×2.2
1.26×2.2
1.39×2.2
1.39×2.2
分格编号
9
10
11
12
13
14
15
16
孔洞高×宽m
1.39×2.2
1.46×2.2
1.46×2.2
1.55×2.2
1.55×2.2
1.65×2.2
1.76×2.2
1.88×2.2
分格编号
17
18
19
20
21
22

孔洞高×宽m
1.88×2.2
1.88×2.2
1.95×2.2
2.03×2.2
1.32×2.2
0.63×4.6

3.4.3 内部水头损失
1～6段为前段，其竖井之间孔洞流速为0.30～0.20m/s，水过网孔流速为0.25～0.30m/s (给水工程P285表15-3）；
7～15段为中段，其竖井之间孔洞流速为0.20～0.15m/s，水过网孔流速0.22～0.35m/s (给水工程P285表15-3）；
前段：
网格孔眼尺寸为80×80mm，取网孔流速为v1=0.30m/s，净空断面为：
A2=0.58/0.30=1.93m2
每个网格孔眼数为：1.93/0.082=302
前段共设网格16块，前段网格水头损失为：
h前1=nξ1v2/2g=0.073m
式中：h前1——前段网格水头损失，m；
ξ1——网格阻力系数，此处取为1；
v——网孔流速，m/s；
n——网格数目。
前段孔洞水头损失为：
h前2=∑ξ2v2/2g
h前2=3×（0.32+0.32+0.272+0.252+0.232+0.212）/2g =0.063m
式中：h前2——前段孔洞水头损失，m；
ξ1——孔洞阻力系数，此处取为3；
v——孔洞流速，m/s。
中段：
网格孔眼尺寸为100×100mm，取网孔流速为v1=0.25m/s，净空断面为：
A2=0.58/0.25=2.32m2
每个网格孔眼数为：2.32/0.12=232
中段共设网格8块，中段网格水头损失为：
h中1=nξ1v2/2g=0.025m
式中：h中1——中段网格水头损失，m；
ξ1——网格阻力系数，此处取为1；
v ——网孔流速，m/s；
n ——网格数目。
中段孔洞水头损失为：
h中2=∑ξ2v2/2g
h中2=3×（0.192+0.192+0.192+0.182+0.182+0.172+0.172+0.162+0.152）/2g =0.043m
式中：h中2——中段孔洞水头损失，m；
ξ1——孔洞阻力系数，此处取为3；
v——孔洞流速，m/s。
后段：
不设网格，孔洞水头损失为：
h后=3×（0.142+0.142+0.142+0.1352+0.132+0.12+0.12）/2g =0.017m
絮凝池总水头损失为：
h= h前1+ h前2+ h中1+ h中2+ h后
h=0.073+0.063+0.025+0.043+0.017=0.221m
3.4.4 核算
实际絮凝时间为
t==730.2s
1.前段
停留时间t1=6t/25=175.2s
h前=0.073+0.063=0.136m
G1==87.22s-1
式中：h——水头损失，m；
μ——水动力粘度，Pa·s；
T——停留时间，s。
2.中段
停留时间t2=9t/25=262.9s
h中=0.025+0.043=0.068m
G2==50.35s-1
3.后段
停留时间t3=730.2-175.2-262.9=292.1s
h后=0.017m
G3==23.88s-1
总G==54.46s-1
GT=39767.66，在1×104～1×105范畴内，符合设计规定。

图3-2 絮凝池简图

3.5 沉淀设施设计
本设计采用平流沉淀池。
3.5.1 设计流量
本设计采用两组池子，每组设计流量为
Q=99750/2=49875 m3/d=2078.125 m3/h=0.58 m3/s
3.5.2 平面尺寸计算
1.单池容积为：
V=QT=2078.125×1.5=3117m3
式中：V——沉淀池有效容积，m3；
T——停留时间，h，普通采用1.0～3.0h，设计中取为1.5h。
2.沉淀池长为：
L=3.6vT=3.6×14×1.5=75.6m，采用76m。
式中：L——沉淀池长度，m；
v——水平流速，mm/s，普通采用10～25 mm/s(水解决工程设计计算第五章)，设计中取为14 mm/s。
3.沉淀池宽为：
B=V/LH=3117/（76×3.5）=11.7m，取为12.2m
式中：B——沉淀池宽度，m；
H——沉淀池有效深度，m，普通采用3.0～3.5 m (水解决工程设计计算第五章)，设计中取为3.5m。
3.5.3 校核
沉淀池长宽比为L/B=76/12.2=6.2>4，满足规定。
沉淀池长深比为L/h=76/3.5=21.7>10，满足规定。
水流截面积ω=6.1×3.5=21.35m2
水流湿周χ=6.1+3.5×2=13.1m
水力半径R=21.35/13.1=1.63m
弗劳德数Fr=v2/Rg=1.42/（163×981）=1.2×10-5>10-5
雷诺数Re=vR/ν=1.4×163/0.01=22820,为紊流状态
符合设计规定。
3.5.4 进出水系统
1.沉淀池进水某些设计
絮凝池与沉淀池之间采用穿孔花墙配水。孔口总面积为
A=Q/v=0.58/0.2=2.9m2.
式中：A——孔口总面积，m2；
v——孔口流速，m/s，普通取值不不不大于0.15～0.2 m/s (水解决工程设计计算第五章)，设计中取为0.2m/s 。
每个孔口尺寸定为15cm×8cm，则孔口数为2.9/（0.15×0.08）=242个。进口水头损失为：
h1=ξv12/2g=0.004m
式中： h1——进口水头损失，m；
ξ——孔洞阻力系数，此处取为2。
为了安全，此处取为0.05m。
2.沉淀池出水某些设计
沉淀池出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形。溢流堰总堰长为：
l=Q/q
式中： l——溢流堰总堰长，m；
q——溢流堰堰上负荷，m3/(m·d)，普通不不不大于500 m3/(m·d)。
设计中取溢流堰堰上负荷q=250 m3/(m·d)
l=Q/q=2078.125×24/250=199.5m，取为200m
出水堰采用指形堰，共5条，双侧集水，汇入出水总渠。出水堰堰口标高能通过螺栓上下调节，以适应水位变化。出水堰起端水深为：
h2=1.73=1.73=0.57m
式中：h2 ——出水渠起端水深，m；
B——渠道宽度，取为1.0m。
出水渠道总深度设为0.8m，跌水高度0.23m。渠道内水流速度为：
v2=Q/(bh2)=0.58/(1.0×0.57)=1.02m/s
沉淀池出水管管径初定为DN800，此时管内流速为
v3=4Q/(πD2)=4×0.58/(3.14×0.8×0.8)=1.13m/s
3.沉淀池放空管
沉淀池放空时间按3h计，则放空管直径为
d===0.335m
采用DN=350mm。
4.排泥设施选取
沉淀池底部设泥斗，污泥斗深0.6m。采用机械排泥。
5.沉淀池总高度[13]
H总=h3+h4+H=0.5+0.6+3.5=4.6m
式中：H总——沉淀池总高度，m；
h3 ——沉淀池超高，m，普通采用0.3～0.5m，设计中取为0.5m；
h4 ——泥斗高度，m。
图3-3 平流沉淀池简图

3.6 过滤设施设计
本设计采用V型滤池。
3.6.1 设计数据选用
滤速v=12m/h；
第一步气冲冲洗强度q气1=15L/（s·m2）,第二步气-水同步反冲，空气强度q气2=15L/（s·m2），水强度q水1=4L/（s·m2），第三步水冲强度q水2=5L/（s·m2）；
第一步气冲时间t1=3min，第二步气水反冲时间t2=4min，单独水反冲时间t3=5min，冲洗时间共计t=12min=0.2h；
反冲洗周期T=48h；
反冲横扫强度1.8 L/（s·m2）。
3.6.2 池体设计
1.池体工作时间t′
t′=24-t=24-0.1=23.9h
2.滤池面积F
滤池总面积为：
F===347.8m2
3.滤池分格
为节约占地选双格V型滤池，池底板用混凝土，单格宽B=3.5m，长L=13m，面积45.5m2。滤池数N=4个，每座滤池面积f=94m2，总面积376 m2，两两合建共2组。
4.校核强制滤速
v′===16 m/h<17 m/h，满足规定。
5.滤池高度拟定
滤池超高H5=0.3m
滤层上水深H4=1.5m
滤料层厚H3=1.0m
滤板厚H2=0.13m
滤板下布水区高度H1=0.9m
则滤池总高为：
H=H1+ H2+ H3+ H4+ H5=0.9+0.13+1.0+1.5+0.3=3.83m
6.水封井设计
滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径0.95～1.35mm，不均匀系数1.2～1.6.
均粒滤料层水头损失按下式计算：
ΔH1=180l0v
式中：ΔH1——水流通过清洁滤料层水头损失，cm；
ν——水运动黏度，cm2/s；
g——重力加速度，取为981 cm/s2；
m0——滤料孔隙率，取为0.5；
d0 ——与滤料体积相似球体直径，取为0.1cm；
l0——滤层厚度，cm,取为100cm；
v——滤速，cm/s；
φ——滤料颗粒球度系数，取为0.8。
故ΔH1=19.11cm。
每次反冲洗后刚开始过滤水头损失为ΔH2=0.52m。
为保证滤池正常过滤时池内液面高出滤料层，水封井出水堰顶标高与滤料层相似。
设计水封井平面尺寸2m×2m，堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰总高
H水=0.3+ H1+ H2+ H3==0.3+0.9+0.13+1.0=2.33m
每座滤池过滤水量：
Q单=vf=12×94=1128m3/h=0.31 m3/s
水封井出水堰堰上水头为：
h水=〔Q单/（1.84b堰）〕2/3=〔0.31/（1.84×2）〕2/3=0.19m
则反冲洗结完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.19+0.52=0.71m。
3.6.3 反冲洗管渠系统设计
反冲洗系统选用长柄滤头配水配气系统
1.反冲洗用水量计算
Q反= q水2f=5×94=470L/s=0.47 m3/s=1692 m3/h
V型滤池反冲洗时表面扫洗同步进行，其流量为：
Q表= q表f=0.0018×94=0.17 m3/s
2