《环境科学》
自来水厂课程设计说明书
设计名称：某给水厂课程设计 院 系：环能学院学院 专 业：给水排水工程 学 号： [1**********]31 姓 名：钱坤
指导老师：宫永伟，杜晓丽
设计时间： 2014.2.24～ 2014.3.14
目 录
第一章总论 ............................................................. -3-
一设计任务及要求 .............................................. -3-
1、设计任务 ...................................................... -3- 2、设计要求 ............................................... -3- 二设计原始资料 ................................................ -4-
1、概述 ................................................... -4- 2、水源资料 ............................................... -4-
第二章水厂规模 ........................................................ -5-
城市用水量计算 ............................................ -5-
第三章总体设计 ........................................................ -7-
一 给水处理构筑物 ........................................... -7- 二设备型式选择 ............................................... -7-
第四章各构筑物的选择及设计计算 . ................................. -13-
一 加药间设计计算 ........................................... -13- 二 混合设备设计计算 ......................................... -15- 三隔板絮凝池 ................................................ -16- 四 斜管沉淀池 ............................................... -19-
五消毒和清水池 ..................................................
第五章 水厂高程布置计算
一 管渠的水力计算 ...............................................
第一章
1.1设计内容及说明书、计算书要求
1.1.1设计内容
总论
给水工程课程设计题目是“某给水厂课程设计”，其内容包括以下部分： 1、搜集有关微污染水源水处理的各种工艺流程及各自适用范围；
2、根据《生活饮用水卫生标准》和相关资料，经方案比较后，确定水处理工艺流程； 3、经比较后确定各种构筑物的形式；
4、参考有关资料，进行混合、絮凝沉淀（或澄清）构筑物、过滤构筑物、预处理构筑物（或深度处理构筑物）、清水池、加药、加氯、加氯设备的设计计算和配水泵站水泵的选择； 5、按照绘图要求，绘制：①水厂总平面图；②2个构筑物工艺图(要求从絮凝池、澄清池、沉淀池、滤池中任选两个) ；
6、经行水厂高程计算，绘制水厂高程布置简图。 7、写出设计说明书及计算说明书。
1.1.2、
（1）确定水处理工艺流程时，要有充分的技术依据保证处理后的水能达到《生活饮用水卫生标准》的要求。
（2）设计说明书与计算书不少于6000字；文字应通顺，语言流畅，等。 （3）计算书中各构筑物计算要配有计算草图，图中标注构筑物的主要尺寸。
1.2设计原始资料
1.2.1概述
（一）设计题目：某给水厂课程设计 （二）相关设计资料 1．基本资料
⑴水厂位于城市东南10公里处，目前水厂日处理水量4万吨m 3/d，由于发展需要需重新建造以扩大规模、改善水质。
（2）设计水量：Q=21.09×104m 3/d （3）水库库容2100万m 3
（4）原水呈现异色，存在氨氮及耗氧量较高等问题。具体水质标准如下；
浊度；一般70度左右，下雨时达200--300度；色度；微红色；大肠菌群数约80个每升； 细菌总数约为700个每毫升；COD mn ;0.8--5.1mg/L;氨氮；0.4--3.0mg/L;嗅味；较重的泥味。 其它指标基本符合供水水质标准。
（二）出水要求
执行《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006. 的要求 出厂水压要求；从二泵站室外地面算起达到420KPA. 用水时变化系数为1.4。
水厂南北长260m,d 东西长180m ，地面标高450m 。
第二章 设计水质水量与工艺流程的确定
2.1 设计水质水量
2.1.1 设计水质及水质分析 2.1.1.1 设计水质
本设计给水处理工程设计水质满足国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2006），处理的目的是去除原水中悬浮物质、细菌、COD mn 、氨氮、嗅味、使净化后水质满足生活饮用水的要求。
生活饮用水水质应符合下列基本要求：
（1） 水中不得含有病原微生物。
（2） 水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。 （3） 水的感官性状良好。
2.1.1.2 水质分析
本设计中，COD Mn ，浊度，色度，氨氮，均不达标，需要处理。同时，水中有臭味异味，也需要处理。
2.1.2 设计水量
水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，水厂自用水量主要用于滤池冲洗和澄清池排泥等方面。城镇水厂只用水量一般采用供水量的5%—10%，本设计取5%，则设计处理量为：
Q =(1+a ) Q b =1. 05*210900=221445
——水厂自用水量系数，一般采用供水量的5%—
10%，本设计取5%；
Q d ——设计供水量（m /d），为21.09万m /d.
3
3
2. 2 给水处理流程确定
2.2.1 给水处理工艺流程的选择
给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有关。地表水为水源时，生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。如果是微污染原水，则需要进行特殊处理。
综合分析后得出最终的工艺流程为：
原水→活性炭（粉末）预吸附→混凝沉淀或澄清→过滤→活性炭（颗粒）吸附→消毒 框图表示为：
第三章给水处理构筑物与设备型式选择
3.1 加药间
3.1.1药剂溶解池
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下或半地下
为宜，池顶宜高出地面0.20m 左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。
溶解池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm 的排渣管，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，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。
3.1.2 混凝剂药剂的选用与投加 3.1.2.1. 混凝剂药剂的选用
混凝剂选用:碱式氯化铝[Aln (OH)m CL 3n-m ]简写PAC. 碱式氯化铝在我国从七十年代初开始研制应用，因效果显著，发展较快，目前应用较普遍，具用使胶粒吸附电性中和和吸附架桥的作用。本设计水厂混凝剂最大投药量为30mg/L。其特点为：
1）净化效率高，耗药量少除水浊度低，色度小、过滤性能好，原水高浊度时尤为显著。 2）温度适应性高：PH 值适用范围宽（可在PH=5～9的范围内，而不投加碱剂） 3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。 4）设备简单、操作方便、成本较三氯化铁低。 5）无机高分子化合物。
3.1.2.2. 混凝剂的投加
混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型, 重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加; 压力投加方式有水射投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。
3.1.3 加氯间
1、靠近加氯点，以缩短加氯管线的长度。水和氯应充分混合，接触时间不少于30min 。为管理方便，和氯库合建。加氯间和氯库应布置在水厂的下风向。
2、加氯间的氯水管线应敷设在地沟内，直通加氯点，地沟应有排水设施以防积水。氯气管用紫铜管或无缝钢管，氯水管用橡胶管或塑料管，给水管用镀锌钢管，加氨管不能用铜管。
3、加氯间和其他工作间隔开，加氯间应有直接通向外部、且向外开的门，加氯间和值班室之间应有观察窗，以便在加氯间外观察工作情况。
4、加氯机的间距约0.7m ，一般高于地面1.5m 左右，以便于操作，加氯机（包括管道）不少于两套，以保证连续工作。称量氯瓶重量的地磅秤，放在磅秤坑内，磅秤面和地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。有每小时换气8-12次的通风设备。加氯间的给水管应保证不断水，并且保持水压稳定。加氯间外应有防毒面具、抢救材料和工具箱。防毒面具应防止失效，照
明和通风设备应有室外开关。
设计加氯间时，均按以上要求进行设计。
3.2混合设备
在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件。混合是取得良好絮凝效果的重要前提，影响混合效果的因素很多，如药剂的品种、浓度、原水温度、水中颗粒的性质、大小等。混合设备的基本要求是药剂与水的混合快速均匀。同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行成本。混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。由于水力混合难以适应水量和水温等条件变化，且占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦；机械混合耗能大，维护管理复杂；相比之下，管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备, 管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。它是有二个一组的混合单元件组成，在不需外动力情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达90-95%，本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。
3.3、絮凝池
絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝体。目前国内使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝、栅条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。
表3-1 絮凝池的类型及特点表
根据以上各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用回转式隔板絮凝池。
3.4 沉淀池
常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件见如下的各种形式沉淀池性能特点和适用条件。
表3-2 各种形式沉淀池性能特点和适用条件表
原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来以完成澄清的作用。
设计采用斜管沉淀池。相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大。而且斜管沉淀池因采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好。斜管式沉淀池有上向流斜板和下向流斜板。因为原水浊度比较大，且不稳定，所以采用上向流斜板，它可以处理浊度很大的水，甚至于高浊度水。
3.5滤池
（1）、多层滤料滤池：优点是含污能力大，可采用较大的流速，能节约反冲洗用水，降
速过滤水质较好，但只有三层滤料、双层滤料适用大中型水厂；缺点是滤料不易获得且昂贵管理麻烦，滤料易流逝且冲洗困难易积泥球，需采用助冲设备；
（2）、虹吸滤池：适用于中型水厂（水量2—10万吨/日），土建结构较复杂，池深大，反洗时要浪费一部分水量，变水头等速过滤水质也不如降速过滤： （3）、无阀滤池、压力滤罐、微滤机等日处理小，适用于小型水厂；
（4）、移动罩滤池：需设移动洗砂设备机械加工量较大，起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不宜过高，罩体合隔墙间的密封要求较高，单格面积不宜过大（小于10m ）； （5）、普通快滤池：是向下流、砂滤料的回阀式滤池，适用大中型水厂，单池面积一般不宜大于100m 。优点有成熟的运行经验运行可靠，采用的砂滤料，材料易得价格便宜，采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深适中，采用降速过滤，水质较好； （6）、双阀滤池：是下向流、砂滤料得双阀式滤池，优缺点与普通快滤池基本相同且减少了2只阀门，相应得降低了造价和检修工作量，但必须增加形成虹吸得抽气设备。 （7）、V 型滤池：从实际运行状况，V 型滤池来看采用气水反冲洗技术与单纯水反冲洗方式相比，主要有以下优点：
1）、较好地消除了滤料表层、内层泥球，具有截污能力强，滤池过滤周期长，反冲洗水量小特点。可节省反冲洗水量40～60%，降低水厂自用水量，降低生产运行成本。 2）、不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了滤料使用寿命，减少了滤池补砂、换砂费用。
3）、采用粗粒、均质单层石英砂滤料，保证滤池冲洗效果和充分利用滤料排污容量，使滤后水水质好。
根据设计资料，综合比较选用目前较广泛使用的V 型滤池。
2
2
3.6 消毒方法
水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序，其目的在于杀灭水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致传染病的危害。其方法分化学法与物理法两大类，前者系水中投家药剂，如氯、臭氧、重金属、其他氧化剂等；后者在水中不加药剂，而进行加热消毒、紫外线消毒等。
经比较，采用液氯消毒。氯是目前国内外应用最广的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。加氯操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。原水水质较好时，一般为滤后消
毒，虽然二氧化氯，消毒能力较氯强而且能在管网中保持很长时间，但是由于二氧化氯价格昂贵，且其主要原料亚氯酸钠易爆炸，国内目前在净水处理方面应用尚不多。
第四章各构筑物的选择及设计计算
4.1 加药间设计计算
4.1.1. 设计参数
据试验：
图4.1不同混凝剂处理效果对比
已知计算水量Q=210900m/d=8787.5m/h。根据原水水质，参考上图，选碱式氯化铝（PAC ）为混凝剂，据原水水质浊度判断，混凝剂的最大投药量a=30mg/L，药容积的浓度b=15%，混凝剂每日配制次数n=2次。
表4.1 原水浊度与最佳投药量
3
3
4.1.2. 设计计算
4.1.2.1 溶液池容积W 1W 1=
aQ 30⨯8787. 5
==21. 07，取22m 3
417bn 417⨯2⨯15
式中：a —混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L），本设计取30mg/L;
Q—设计处理的水量，m /h;
B —溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%，本设计取15%； n—每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。
溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2个，每个容积为W 1（一备一用），以便交替使用，保证连续投药。单池尺寸为L ⨯B ⨯H =3m ⨯3m ⨯2. 8m =25. 2，高度中包括超高0.3m ，置于室内地面上。
溶液池实际有效容积：W z =3⨯3⨯2. 5=22. 5m 3满足要求。
池旁设工作台，宽1.0-1.5m ，池底坡度为0.02。底部设置DN200mm 放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管。池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿池面接入药剂稀释采用给水管DN60mm ，按1h 放满考虑。 4.1.2.2 溶解池容积W 2
3
W 2=0. 3W 1=0. 3⨯22. 5=6. 75m 3
式中： W 2 ——溶解池容积（m ），一般采用（0.2-0.3）W 1；本设计取0.3W 1
溶解池也设置为2池，单池尺寸：L ⨯B ⨯H =2. m ⨯2m ⨯2m =8m ，高度中包括超高0.2m ，底部沉渣高度0.1m ，池底坡度采用0.02。
溶解池实际有效容积：W z =2. 0⨯2. 0⨯1. 7=6. 8m 溶解池的放水时间采用t ＝10min ，则放水流量：
3
3
3
q 0=
W 26. 75⨯1000
==11. 25，
60t 10⨯60
4.1.2.3 投药管
投药管流量
q =
W 1⨯2⨯100022. 5⨯2⨯1000
==0. 52 24⨯60⨯6024⨯60⨯60
查水力计算表得投药管管径d ＝25mm ，相应流速为0.83m/s。 4 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。 5 计量投加设备
混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型, 重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加; 压力投加方式有水射投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，
定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。
计量泵每小时投加药量:
q =
3W 122. 5
==1. 875m
1212
式中：W 1——溶液池容积（m 3）
耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用. 6 药剂仓库
估算面积为150m ，仓库与混凝剂室之间采用人力手推车投药, 药剂仓库平面设计尺寸为10.0m³15.0m 。
2
4.2混合设备设计计算
4.2.1设计参数
设计总进水量为Q=210900m/d，水厂进水管投药口靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布，进水管采用两条，流速v=1.5m/s.
图4.2 管式静态混合器计算草图
3
4.2.2 设计计算
4.2.2.1设计管径
静
态
混
合
器
设
在
絮
凝
池
进
水
管
中
，
设
计
流
量
q =
33Q 210900
==105450m =1. 22m ；
n 2
则静态混合器管径为：
D =
4q 4⨯1. 22
==1. 53m ，本设计采用D=1800mm； πv 3. 14⨯1. 5
4.2.2.2混合单元数 按下式计算
N =2. 36v 0. 5D 0. 3=2. 36⨯1. 00. 5⨯1. 530. 3=2. 68，本设计取N=3；
则混合器的混合长度为：
L =1. 1DN =1. 1⨯1. 8⨯3=5. 94m
4.2.2.3混合时间
T=
L 5. 94==5. 94s v 1. 0
4.2.2.4水头损失
q 21. 222
h =0. 4. 4n =0. 1184⨯4. 4⨯3=0. 336m
d 1. 8
4.2.2.5校核GT 值
G =
g ∙h 9800⨯0. 336
==695. 06s -1，在500-1000s -1之间，符合设计要求。 -3
v ∙T 1. 1⨯10⨯5. 94
GT =695. 06×2. 64=1834. 95
4.3 往复式隔板絮凝池设计计算
4.3.1 设计参数
絮凝池设计n=2组，每组设1池，每池设计流量为
Q 1=
33Q 210900
==4390. 75m =1. 22m ，絮凝时间T=20min。
24n 24⨯2
4.3.2设计计算
4.3.2.1 絮凝池有效容积
V =Q 1T =
4390. 75
⨯20=1463. 58m 3 60
考虑与斜管沉淀池合建，絮凝池平均水深取2.0m ，池宽取B=15.0m。 4.3.2.2絮凝池有效长度
L =
V 1463. 58==48. 80m HB 2⨯15
式中： H——平均水深(m);本设计取超高0.5m ，H=3.0m； 4.3.2.3 隔板间距
絮凝池起端流速取v =0. 5，末端流速取v =0. 2。首先根据起，末端流速和平均
水深算出起末端廊道宽度，然后按流速递减原则，决定廊道分段数和各段廊道宽度。
Q 11. 22
==0. 81m vH 0. 5⨯3Q 1. 22
=2. 03m 末端廊道宽度： a =1=
vH 0. 2⨯3
起端廊道宽度： a =
廊道宽度分成4段。各段廊道宽度和流速见表2-1。应注意，表中所求廊道内流速均按平均水深计算，故只是廊道真实流速的近似值，因为，廊道水深是递减的。
四段廊道宽度之和=4.86+5.82+5.8+6.24=22.72
取隔板厚度δ=0.20m，共27块隔板，则絮凝池总宽度L 为：
L z =L +21⨯0. 2=22. 72+21⨯0. 2=26. 92m
4.3.2.4 水头损失计算
v 2it v i 2
h i =m i l i 2
2g C i R i
式中： v i ——第i 段廊道内水流速度（m/s）； ； v it ——第i 段廊道内转弯处水流速度（m/s） m i ——第i 段廊道内水流转弯次数；
ξ——隔板转弯处局部阻力系数。往复式隔板（1800转弯）ξ=3；
l i ——第i 段廊道总长度(m)；
； R i ----第i 段廊道过水断面水力半径（m ）
C i ——流速系数，随水力半径Ri 和池底及池壁粗糙系数n 而定，通常按曼宁公式
11
C i =R i 6计算。
n
R 1=
1. 22⨯3. 0a 1H = =0.36m
a 1+2H 1. 22+2⨯3. 0
1
1112
C 1=R 16=*0. 366=64. 88, C 1=4209. 4
n 0. 013
絮凝池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥砂浆抹面，粗糙系数为n=0.013。其他
段计算结果得：
廊道转弯处的过水断面面积为廊道断面积的1.2-1.5倍，本设计取1.4倍，则第一段转弯处流速：
v =
Q 14392
==0. 36m/s
1. 4aH 36001. 4⨯0. 81⨯3⨯3600
式中：v it ——第i 段转弯处的流速（m/s）；
3
； Q 1——单池处理水量（m /h）
a i
——第i 段转弯处断面间距，一般采用廊道的1.2-1.5倍；
。 H ——池内水深（m ）
其他3段转弯处的流速为：
表4-4 拐弯流速计算表
各廊道长度为：
各段转弯处的宽度分别为1.134m ；1.358m ；1。624m ；2.184m ；
l 1=n (B -1. 134) =8⨯(15-1. 134) =110. 93m l 2=n (B -1.358) =8⨯(15-1.358) =109. 14m l 3=n (B -1.624) =8⨯(15-1.624) =107. 01m l 4=n (B -2.184) =8⨯(15-2.184) =102. 5m
第1段水头损失为：
v 12t v 120. 3621. 222h 1=m 1l 1=3⨯8⨯⨯⨯110. 1=0. 16m 22
2g C 1R 12⨯9. 864. 88⨯0. 36 分别算出各段水头损失为；h1=0.16,h2=0.11,h3=0.06,h4=0.02, 合计水头损失；0.35
4.3.2.5 GT值计算(t=200C 时)
G =
gh 1000⨯0. 35-1==53. 23s , 符合设计要求； -4
60-T 60⨯1. 029⨯10⨯20
GT =53. 23⨯20⨯60=63876（在104-105范围之内）
絮凝池与沉淀池合建，中间过渡段宽度为1.5m 。
4.4 斜管沉淀池设计计算
斜管沉淀池是浅池理论在实际中的具体应用，按照斜管中的水流方向，分为异向流、同向流、和侧向流三种形式。斜管沉淀池具有停留时间短、沉淀效率高、节省占地等优点。本设计沉淀池采用异向斜管沉淀池，设计2组。 4.4.1设计参数
设计流量为Q=4393.75m3/h，斜管沉淀池与絮凝池合建，池宽为15m ，表面负荷q=10 m3/ m 2·h ，斜管材料采用厚0.4mm 塑料板热压成成六角形蜂窝管，内切圆直径d=25mm，长1000mm ，水平倾角θ=60°。
4.4.2 设计
4.4.2.1平面尺寸计算 1. 沉淀池清水区面积
A =
Q 4393. 75==439. 38m 2, 近似取440m 2。 q 10
3
式中 q——表面负荷(m
m •h
2
) , 一般采用9.0-11.0m 3/(m 2⋅h ) ，本设计取10m 3/(m 2⋅h )
2. 沉淀池的长度及宽度
L =
A 440==29. 3m B 15
2
则沉淀尺寸为L ⨯B =29.3³15=439.5m ，进水区布置在一个15m 的一侧。在15m 的长度中扣除无效长度0.5m ，因此进出口面积(考虑斜管结构系数1.03)
式中： k1——斜管结构系数，取1.03 3 沉淀池总高度
H =h 1+h 2+h 3+h 4+h 5=0. 5+1. 5+0. 87+3+1=6. 87m
式中 h1——保护高度（A =0.3-0.5m ，本设计取0.5m ；
h2——清水区高度（m ），一般采用1.0-1.5m ，本设计取1.5m ；
h3——斜管区高度（m ），斜管长度为1.5m ，安装倾角60，则h 3=1*sin 60。=0. 866m ；
(B -0. 5) L (15-0. 5) ⨯29. 3
，一般采用==412. 48m 2m ）
k 11. 03
h4——配水区高度（m ），一般不小于1.0-1.5m ，本设计取3m ； h5——排泥槽高度（m ），本设计取1m 。
4.4.2.2. 进出水系统
1. 沉淀池进水设计
沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：
A 2=
Q 1. 22
==6. 1m 2 v 0. 2
式中 v——孔口速度（m/s），一般取值不大于0.20m/s。本设计取0.2m/s。 每个孔口的尺寸定为15cm ³10cm ，则孔口数N =在斜管以下、沉泥区以上部位。 2. 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v 1=0.6m/s，则穿孔总面积：
A 261000
==407个。进水孔位置应
15⨯1015⨯10
A 3=
Q 2. 4==3m 2 v 10. 8
设每个孔口的直径为6cm ，则孔口的个数
N =
A 33==1072 F 0. 0028
2
式中 F——每个孔口的面积(m), F =π*r =0. 0028
设沿池长方向布置16条穿孔集水槽，中间为1条集水渠，为施工方便槽底平坡，集水槽中心距为：L'=12/8=1.5m。，每条集水槽长L=(10-1) /2=4. 5m
， 每条集水量为：
31. 22m q ==0. 038，考虑池子的超载系数为20%，故槽中流量为：
2⨯16
2
3
q z =1. 2q =1. 2⨯0. 038=0. 046m
槽宽b =0. 9⨯(1. 2⨯0. 038)
0. 4
=0. 9⨯0. 0460. 4=0. 26m
起点槽中水深 H1=0.75b=0.75³0.26=0.20m，终点槽中水深H 2=1.25b=1.25³0.26=0.325m 为了便于施工，槽中水深统一按H 2=0.325m计。集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取0.02m ，跌落高度取0.03m ，槽的超高取0.3m 。则集水槽总高度:
H =H 2+0. 02+0. 03+0. 3=0. 325+0. 02+0. 03+0. 3=0. 675m
集水槽双侧开孔，孔径为DN=25mm，每侧孔数为50个，孔间距为5cm ，16条集水槽汇水至出水渠，集水渠的流量按1.22m /s，假定集水渠起端的水流截面为正方形，则出水渠宽度
3
为b =0.9Q
0.4
=0. 9⨯1. 22
0. 4
=0. 975m ，为施工方便采用0.8m ，起端水深0.95m ，考虑到集
水槽水流进入集水渠时应自由跌落高度取0.02m ，即集水槽应高于集水渠起端水面0.02，同时考虑到集水槽顶相平，则集水渠总高度为：
H '=0.02+0.8+0.95=1.77m
出水的水头损失包括孔口损失和集水槽速度内损失。孔口损失：
v 120. 62
h 1=ζ=2=0. 037m
2g 2×9. 8
式中：ζ——进口阻力系数，本设计取ζ=2.
集水槽内水深为0.3m ，槽内水力坡度按i=0.01计，槽内水头损失为：
h 2=iL =0. 01×8=0. 08m
出水总水头损失
h =h 1+h 2=0. 037+0. 08=0. 117m
5、生物接触氧化
选用下向流生物滤池，根据《给排水设计手册(3)》，其对COD Mn
的去除率与上向流基本一致，而对氨氮和浊度的去除效果更好。 设计流量Q=21.09万m ³/d=4393.75m³/h=1.22m³/s，滤速v=60m /h ，冲洗强度 q=14L/(s² m2)，冲洗时间 6min
5.1平面尺寸
总面积A=Q/v=4393.75/60=1319.83m 2
氧化池个数采取60个，每池面积取22.0m 2(为了保证布气、布水均匀，每格池面积不宜大于23m 2) ，单池尺寸 L=5m， B=4.4m。
5.2 氧化池高度
H =H 1+H 2+H 3+H 4+H 5= 0.6+1+0.5+0.5+0.5=3.1m
H 1——承托层厚度，取 0.6m；
H 2——填料层厚度，取1m ；
H 3——填料上水深，取0.5m ； H 4——配水区高度，取0.5m ；
H 5——超高，一般采用0.3-0.3m ，取0.5m 。
4.4.3 核算
（1） 雷诺数Re
水力半径R =
d 25==6.25mm=0.625cm 44
当水温t =20℃时，水的运动粘度ν=0.01cm2/s 斜管内水流速速为
v 2=
Q 1. 22
==0. 0032m /s =0.32cm/s
A 1sin 60439. 38*0. 866Rv 2
R e =
ν
=
0. 625⨯0. 32
=20
0. 01
式中 θ——斜管安装倾角，一般采用600-750，本设计取600 ， （2）弗劳德系数F r
v 220. 322
F r ===1.67×10-4
Rg 0. 625⨯981
F r 介于0.001-0.0001之间，满足设计要求。
（3）斜管中的沉淀时间T
T =
1l 1
==312.5s=5.2min ，满足设计要求 0. 0032v 2
式中 l 1——斜管长度（m ），本设计取1.0m 。
滤池设计计算
滤池设计参数的确定
本水厂采用滤池进行过滤，根据用水量的情况，采用8个构造相同的快滤池，布置成
21. 09⨯104
对称双行排列，则每个滤池的设计流量 Q==1098.44m3/h=0.305m/s。：滤速
8⨯24
v=10m/h。
滤池池体的计算
每个滤池的实际工作时间 T=24h
Q 021. 09⨯1042
=滤池的总面积 F==878.75m vT 10⨯24
每个滤池的面积 F=878.75/16=54.92 m , 采用55 m ，正方形滤池，每个池的边长为10m 。
2
2
滤池高度
承托层厚度H1 采用0.5 m 滤料层厚度H2 采用0.6 m 砂面上水深H3 采用1.8 m 保护层高度H4 采用0.5 m
滤池总高度H 为: H= 0.5 + 0.6 + 1.8 + 0.5= 3.4m
4.6.2.2 清水池平面尺寸的计算
4.6.2.2.1清水池的有效容积
清水池的有效容积，包括调节容积，消防贮水量和水厂自用水的调节量。清水池的调节容积：
V 1=kQ=0.1³210900=21090m³
消防用水量按同时发生两次火灾，一次火灾用水量取25L/s，连续灭火时间为2h ，则消防容积：
V 2=25×2×3600/100=180m 3
根据本水厂选用的构筑物特点，不考虑水厂自用水储备。则清水池总有效容积为：
V =V 1+V 2=21090+180=21270m 3
清水池共设2座，有效水深取H=4.0m，则每座清水池的面积为：
F =
V 21270==2417. 05 m2 2H 2⨯4. 4
2
取B ⨯L =40³65=2600 m，超高取0.5m ，则清水池净高度取4.9m 。 4.6.2.2.2管道系统 1）清水池的进水管：
D 1=
4Q 4⨯2. 213
==0. 782m （设计中取进水管流速为v =1.8m/s） n πv π⨯2⨯1. 8
设计中取进水管管径为DN1000mm 2）清水池的出水管
由于用户的用水量时时变化，清水池的出水管应按出水量最大流量设计，设计中取 时变化系数k =1.4，所以：
33kQ 1. 4⨯210900m m Q 1===6151. 25=1. 708 24*224*2
出水管管径：
D 2=
4Q 14⨯1. 708
==1. 36m （设计中取出水管流速为v =0.8m/s） n πv 3. 14⨯2⨯0. 8
设计中取出水管管径为DN1800mm 3）清水池的溢流管
溢流管的管径与进水管相同，取为DN800mm 。在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。 4）清水池的排水管
清水池内的水在检修时需要放空，需要设排水管。排水管径按2h 内将水放空计算。排水管流速按1.2m/s估计，则排水管的管径为：
D 3=
4V 4⨯21270
==1. 77m t πv 2⨯3600⨯3. 14⨯1. 2
设计中取排水管径为DN2000mm
4.6.2.3 清水池的布置
4.6.2.3.1导流墙
在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，保证氯与水的接触时间30min 。每座清水池内导流墙设置3条，间距为15m ，将清水池分成4格。导流墙底部每隔5m 设0.1m³0.1m的过水方孔。 4.6.2.3.2检修孔
在清水池的顶部设圆形检修孔2个，直径为1000mm 。 4.6.2.3.3通气管
为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设通气孔，通气孔共设4个通气管，通气管管径为200mm 其伸出地面高度高低错落，便于空气流通 4.6.2.3.4覆土厚度
取覆土厚度为0.7 m。
第5章 水厂高程布置计算
构筑物高程布置与厂区地形，地质条件及所采用的构筑物形成有关，而水厂应避免反应沉淀池在地面上架空太高，本设计采用清水池的最高水位与地面标高相同。本设计规定清水池的最高水位为±20.00m 。
5.1 管渠的水力计算
5.1.1清水池
清水池最高水位标高为±20.00m ，池面超高为0.5m ，则池顶标高为0.5m ，有效水深4.0m, 则池底标高为16.0m 。 5.1.2吸水井
清水池到吸水井的管线最长为55m ，管径为DN1000，查水力计算表：水力坡度为i=0.7‰，流速v=0.80m/s，局部阻力系数分别为0.06，1.0，1.0，1.05，1.05，则管中水头损失为：
v 20. 70. 82
h =il +∑λ=×55+(0. 06+3+1. 0+1. 0+3×1. 05+1. 05) =0. 25m 因
2g 10002×9. 81
此，吸水井水面标高为19.75m ，加上超高0.5m ，顶面标高为20.25m 。 5.1.3滤池
滤池到清水池之间的管长为：116m ，设2根管，管径为DN900，查水力计算表：流速v=1.2m/s，坡度i=0.98‰，沿线设有两个闸阀，一个等径丁字管，进口和出口，阻力系数
分别为：0.06，1.05，1.0，1.0，则管中水头损失为：
v 20. 981. 22
h =il +∑λ=×116+(0. 06+2×1. 05+1. 0+1. 0) =0. 347m
2g 10002×9. 81
滤池的最大作用水头为2.0～2.5m ，设计中取为2.3m 。
5.1.4反应沉淀池
沉淀池到滤池管长为L=60m, 设2根管，管径为DN900，查水力计算表：流速 v=1.2m/s,坡度i=0.98‰, 沿线设有两个闸阀，一个等径丁字管，进口和出口，局部阻力系数分别为0.06，1.05，1.0，1.0，则管中水头损失为：
v 20. 981. 22
h =il +∑λ=×60+(0. 06+2×1. 05+1. 0+1. 0) =0. 199m
2g 10002×9. 81
絮凝池最大作用水头为：0.4～0.5m ，设计中取0.45m 。 沉淀池最大作用水头为0.2～0.30m ，设计中取0.25m 。
《环境科学》
自来水厂课程设计说明书
设计名称：某给水厂课程设计 院 系：环能学院学院 专 业：给水排水工程 学 号： [1**********]31 姓 名：钱坤
指导老师：宫永伟，杜晓丽
设计时间： 2014.2.24～ 2014.3.14
目 录
第一章总论 ............................................................. -3-
一设计任务及要求 .............................................. -3-
1、设计任务 ...................................................... -3- 2、设计要求 ............................................... -3- 二设计原始资料 ................................................ -4-
1、概述 ................................................... -4- 2、水源资料 ............................................... -4-
第二章水厂规模 ........................................................ -5-
城市用水量计算 ............................................ -5-
第三章总体设计 ........................................................ -7-
一 给水处理构筑物 ........................................... -7- 二设备型式选择 ............................................... -7-
第四章各构筑物的选择及设计计算 . ................................. -13-
一 加药间设计计算 ........................................... -13- 二 混合设备设计计算 ......................................... -15- 三隔板絮凝池 ................................................ -16- 四 斜管沉淀池 ............................................... -19-
五消毒和清水池 ..................................................
第五章 水厂高程布置计算
一 管渠的水力计算 ...............................................
第一章
1.1设计内容及说明书、计算书要求
1.1.1设计内容
总论
给水工程课程设计题目是“某给水厂课程设计”，其内容包括以下部分： 1、搜集有关微污染水源水处理的各种工艺流程及各自适用范围；
2、根据《生活饮用水卫生标准》和相关资料，经方案比较后，确定水处理工艺流程； 3、经比较后确定各种构筑物的形式；
4、参考有关资料，进行混合、絮凝沉淀（或澄清）构筑物、过滤构筑物、预处理构筑物（或深度处理构筑物）、清水池、加药、加氯、加氯设备的设计计算和配水泵站水泵的选择； 5、按照绘图要求，绘制：①水厂总平面图；②2个构筑物工艺图(要求从絮凝池、澄清池、沉淀池、滤池中任选两个) ；
6、经行水厂高程计算，绘制水厂高程布置简图。 7、写出设计说明书及计算说明书。
1.1.2、
（1）确定水处理工艺流程时，要有充分的技术依据保证处理后的水能达到《生活饮用水卫生标准》的要求。
（2）设计说明书与计算书不少于6000字；文字应通顺，语言流畅，等。 （3）计算书中各构筑物计算要配有计算草图，图中标注构筑物的主要尺寸。
1.2设计原始资料
1.2.1概述
（一）设计题目：某给水厂课程设计 （二）相关设计资料 1．基本资料
⑴水厂位于城市东南10公里处，目前水厂日处理水量4万吨m 3/d，由于发展需要需重新建造以扩大规模、改善水质。
（2）设计水量：Q=21.09×104m 3/d （3）水库库容2100万m 3
（4）原水呈现异色，存在氨氮及耗氧量较高等问题。具体水质标准如下；
浊度；一般70度左右，下雨时达200--300度；色度；微红色；大肠菌群数约80个每升； 细菌总数约为700个每毫升；COD mn ;0.8--5.1mg/L;氨氮；0.4--3.0mg/L;嗅味；较重的泥味。 其它指标基本符合供水水质标准。
（二）出水要求
执行《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006. 的要求 出厂水压要求；从二泵站室外地面算起达到420KPA. 用水时变化系数为1.4。
水厂南北长260m,d 东西长180m ，地面标高450m 。
第二章 设计水质水量与工艺流程的确定
2.1 设计水质水量
2.1.1 设计水质及水质分析 2.1.1.1 设计水质
本设计给水处理工程设计水质满足国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2006），处理的目的是去除原水中悬浮物质、细菌、COD mn 、氨氮、嗅味、使净化后水质满足生活饮用水的要求。
生活饮用水水质应符合下列基本要求：
（1） 水中不得含有病原微生物。
（2） 水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。 （3） 水的感官性状良好。
2.1.1.2 水质分析
本设计中，COD Mn ，浊度，色度，氨氮，均不达标，需要处理。同时，水中有臭味异味，也需要处理。
2.1.2 设计水量
水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，水厂自用水量主要用于滤池冲洗和澄清池排泥等方面。城镇水厂只用水量一般采用供水量的5%—10%，本设计取5%，则设计处理量为：
Q =(1+a ) Q b =1. 05*210900=221445
——水厂自用水量系数，一般采用供水量的5%—
10%，本设计取5%；
Q d ——设计供水量（m /d），为21.09万m /d.
3
3
2. 2 给水处理流程确定
2.2.1 给水处理工艺流程的选择
给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有关。地表水为水源时，生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。如果是微污染原水，则需要进行特殊处理。
综合分析后得出最终的工艺流程为：
原水→活性炭（粉末）预吸附→混凝沉淀或澄清→过滤→活性炭（颗粒）吸附→消毒 框图表示为：
第三章给水处理构筑物与设备型式选择
3.1 加药间
3.1.1药剂溶解池
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下或半地下
为宜，池顶宜高出地面0.20m 左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。
溶解池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm 的排渣管，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，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。
3.1.2 混凝剂药剂的选用与投加 3.1.2.1. 混凝剂药剂的选用
混凝剂选用:碱式氯化铝[Aln (OH)m CL 3n-m ]简写PAC. 碱式氯化铝在我国从七十年代初开始研制应用，因效果显著，发展较快，目前应用较普遍，具用使胶粒吸附电性中和和吸附架桥的作用。本设计水厂混凝剂最大投药量为30mg/L。其特点为：
1）净化效率高，耗药量少除水浊度低，色度小、过滤性能好，原水高浊度时尤为显著。 2）温度适应性高：PH 值适用范围宽（可在PH=5～9的范围内，而不投加碱剂） 3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。 4）设备简单、操作方便、成本较三氯化铁低。 5）无机高分子化合物。
3.1.2.2. 混凝剂的投加
混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型, 重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加; 压力投加方式有水射投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。
3.1.3 加氯间
1、靠近加氯点，以缩短加氯管线的长度。水和氯应充分混合，接触时间不少于30min 。为管理方便，和氯库合建。加氯间和氯库应布置在水厂的下风向。
2、加氯间的氯水管线应敷设在地沟内，直通加氯点，地沟应有排水设施以防积水。氯气管用紫铜管或无缝钢管，氯水管用橡胶管或塑料管，给水管用镀锌钢管，加氨管不能用铜管。
3、加氯间和其他工作间隔开，加氯间应有直接通向外部、且向外开的门，加氯间和值班室之间应有观察窗，以便在加氯间外观察工作情况。
4、加氯机的间距约0.7m ，一般高于地面1.5m 左右，以便于操作，加氯机（包括管道）不少于两套，以保证连续工作。称量氯瓶重量的地磅秤，放在磅秤坑内，磅秤面和地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。有每小时换气8-12次的通风设备。加氯间的给水管应保证不断水，并且保持水压稳定。加氯间外应有防毒面具、抢救材料和工具箱。防毒面具应防止失效，照
明和通风设备应有室外开关。
设计加氯间时，均按以上要求进行设计。
3.2混合设备
在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件。混合是取得良好絮凝效果的重要前提，影响混合效果的因素很多，如药剂的品种、浓度、原水温度、水中颗粒的性质、大小等。混合设备的基本要求是药剂与水的混合快速均匀。同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行成本。混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。由于水力混合难以适应水量和水温等条件变化，且占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦；机械混合耗能大，维护管理复杂；相比之下，管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备, 管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。它是有二个一组的混合单元件组成，在不需外动力情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达90-95%，本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。
3.3、絮凝池
絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝体。目前国内使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝、栅条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。
表3-1 絮凝池的类型及特点表
根据以上各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用回转式隔板絮凝池。
3.4 沉淀池
常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件见如下的各种形式沉淀池性能特点和适用条件。
表3-2 各种形式沉淀池性能特点和适用条件表
原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来以完成澄清的作用。
设计采用斜管沉淀池。相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大。而且斜管沉淀池因采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好。斜管式沉淀池有上向流斜板和下向流斜板。因为原水浊度比较大，且不稳定，所以采用上向流斜板，它可以处理浊度很大的水，甚至于高浊度水。
3.5滤池
（1）、多层滤料滤池：优点是含污能力大，可采用较大的流速，能节约反冲洗用水，降
速过滤水质较好，但只有三层滤料、双层滤料适用大中型水厂；缺点是滤料不易获得且昂贵管理麻烦，滤料易流逝且冲洗困难易积泥球，需采用助冲设备；
（2）、虹吸滤池：适用于中型水厂（水量2—10万吨/日），土建结构较复杂，池深大，反洗时要浪费一部分水量，变水头等速过滤水质也不如降速过滤： （3）、无阀滤池、压力滤罐、微滤机等日处理小，适用于小型水厂；
（4）、移动罩滤池：需设移动洗砂设备机械加工量较大，起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不宜过高，罩体合隔墙间的密封要求较高，单格面积不宜过大（小于10m ）； （5）、普通快滤池：是向下流、砂滤料的回阀式滤池，适用大中型水厂，单池面积一般不宜大于100m 。优点有成熟的运行经验运行可靠，采用的砂滤料，材料易得价格便宜，采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深适中，采用降速过滤，水质较好； （6）、双阀滤池：是下向流、砂滤料得双阀式滤池，优缺点与普通快滤池基本相同且减少了2只阀门，相应得降低了造价和检修工作量，但必须增加形成虹吸得抽气设备。 （7）、V 型滤池：从实际运行状况，V 型滤池来看采用气水反冲洗技术与单纯水反冲洗方式相比，主要有以下优点：
1）、较好地消除了滤料表层、内层泥球，具有截污能力强，滤池过滤周期长，反冲洗水量小特点。可节省反冲洗水量40～60%，降低水厂自用水量，降低生产运行成本。 2）、不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了滤料使用寿命，减少了滤池补砂、换砂费用。
3）、采用粗粒、均质单层石英砂滤料，保证滤池冲洗效果和充分利用滤料排污容量，使滤后水水质好。
根据设计资料，综合比较选用目前较广泛使用的V 型滤池。
2
2
3.6 消毒方法
水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序，其目的在于杀灭水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致传染病的危害。其方法分化学法与物理法两大类，前者系水中投家药剂，如氯、臭氧、重金属、其他氧化剂等；后者在水中不加药剂，而进行加热消毒、紫外线消毒等。
经比较，采用液氯消毒。氯是目前国内外应用最广的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。加氯操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。原水水质较好时，一般为滤后消
毒，虽然二氧化氯，消毒能力较氯强而且能在管网中保持很长时间，但是由于二氧化氯价格昂贵，且其主要原料亚氯酸钠易爆炸，国内目前在净水处理方面应用尚不多。
第四章各构筑物的选择及设计计算
4.1 加药间设计计算
4.1.1. 设计参数
据试验：
图4.1不同混凝剂处理效果对比
已知计算水量Q=210900m/d=8787.5m/h。根据原水水质，参考上图，选碱式氯化铝（PAC ）为混凝剂，据原水水质浊度判断，混凝剂的最大投药量a=30mg/L，药容积的浓度b=15%，混凝剂每日配制次数n=2次。
表4.1 原水浊度与最佳投药量
3
3
4.1.2. 设计计算
4.1.2.1 溶液池容积W 1W 1=
aQ 30⨯8787. 5
==21. 07，取22m 3
417bn 417⨯2⨯15
式中：a —混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L），本设计取30mg/L;
Q—设计处理的水量，m /h;
B —溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%，本设计取15%； n—每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。
溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2个，每个容积为W 1（一备一用），以便交替使用，保证连续投药。单池尺寸为L ⨯B ⨯H =3m ⨯3m ⨯2. 8m =25. 2，高度中包括超高0.3m ，置于室内地面上。
溶液池实际有效容积：W z =3⨯3⨯2. 5=22. 5m 3满足要求。
池旁设工作台，宽1.0-1.5m ，池底坡度为0.02。底部设置DN200mm 放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管。池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿池面接入药剂稀释采用给水管DN60mm ，按1h 放满考虑。 4.1.2.2 溶解池容积W 2
3
W 2=0. 3W 1=0. 3⨯22. 5=6. 75m 3
式中： W 2 ——溶解池容积（m ），一般采用（0.2-0.3）W 1；本设计取0.3W 1
溶解池也设置为2池，单池尺寸：L ⨯B ⨯H =2. m ⨯2m ⨯2m =8m ，高度中包括超高0.2m ，底部沉渣高度0.1m ，池底坡度采用0.02。
溶解池实际有效容积：W z =2. 0⨯2. 0⨯1. 7=6. 8m 溶解池的放水时间采用t ＝10min ，则放水流量：
3
3
3
q 0=
W 26. 75⨯1000
==11. 25，
60t 10⨯60
4.1.2.3 投药管
投药管流量
q =
W 1⨯2⨯100022. 5⨯2⨯1000
==0. 52 24⨯60⨯6024⨯60⨯60
查水力计算表得投药管管径d ＝25mm ，相应流速为0.83m/s。 4 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。 5 计量投加设备
混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型, 重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加; 压力投加方式有水射投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，
定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。
计量泵每小时投加药量:
q =
3W 122. 5
==1. 875m
1212
式中：W 1——溶液池容积（m 3）
耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用. 6 药剂仓库
估算面积为150m ，仓库与混凝剂室之间采用人力手推车投药, 药剂仓库平面设计尺寸为10.0m³15.0m 。
2
4.2混合设备设计计算
4.2.1设计参数
设计总进水量为Q=210900m/d，水厂进水管投药口靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布，进水管采用两条，流速v=1.5m/s.
图4.2 管式静态混合器计算草图
3
4.2.2 设计计算
4.2.2.1设计管径
静
态
混
合
器
设
在
絮
凝
池
进
水
管
中
，
设
计
流
量
q =
33Q 210900
==105450m =1. 22m ；
n 2
则静态混合器管径为：
D =
4q 4⨯1. 22
==1. 53m ，本设计采用D=1800mm； πv 3. 14⨯1. 5
4.2.2.2混合单元数 按下式计算
N =2. 36v 0. 5D 0. 3=2. 36⨯1. 00. 5⨯1. 530. 3=2. 68，本设计取N=3；
则混合器的混合长度为：
L =1. 1DN =1. 1⨯1. 8⨯3=5. 94m
4.2.2.3混合时间
T=
L 5. 94==5. 94s v 1. 0
4.2.2.4水头损失
q 21. 222
h =0. 4. 4n =0. 1184⨯4. 4⨯3=0. 336m
d 1. 8
4.2.2.5校核GT 值
G =
g ∙h 9800⨯0. 336
==695. 06s -1，在500-1000s -1之间，符合设计要求。 -3
v ∙T 1. 1⨯10⨯5. 94
GT =695. 06×2. 64=1834. 95
4.3 往复式隔板絮凝池设计计算
4.3.1 设计参数
絮凝池设计n=2组，每组设1池，每池设计流量为
Q 1=
33Q 210900
==4390. 75m =1. 22m ，絮凝时间T=20min。
24n 24⨯2
4.3.2设计计算
4.3.2.1 絮凝池有效容积
V =Q 1T =
4390. 75
⨯20=1463. 58m 3 60
考虑与斜管沉淀池合建，絮凝池平均水深取2.0m ，池宽取B=15.0m。 4.3.2.2絮凝池有效长度
L =
V 1463. 58==48. 80m HB 2⨯15
式中： H——平均水深(m);本设计取超高0.5m ，H=3.0m； 4.3.2.3 隔板间距
絮凝池起端流速取v =0. 5，末端流速取v =0. 2。首先根据起，末端流速和平均
水深算出起末端廊道宽度，然后按流速递减原则，决定廊道分段数和各段廊道宽度。
Q 11. 22
==0. 81m vH 0. 5⨯3Q 1. 22
=2. 03m 末端廊道宽度： a =1=
vH 0. 2⨯3
起端廊道宽度： a =
廊道宽度分成4段。各段廊道宽度和流速见表2-1。应注意，表中所求廊道内流速均按平均水深计算，故只是廊道真实流速的近似值，因为，廊道水深是递减的。
四段廊道宽度之和=4.86+5.82+5.8+6.24=22.72
取隔板厚度δ=0.20m，共27块隔板，则絮凝池总宽度L 为：
L z =L +21⨯0. 2=22. 72+21⨯0. 2=26. 92m
4.3.2.4 水头损失计算
v 2it v i 2
h i =m i l i 2
2g C i R i
式中： v i ——第i 段廊道内水流速度（m/s）； ； v it ——第i 段廊道内转弯处水流速度（m/s） m i ——第i 段廊道内水流转弯次数；
ξ——隔板转弯处局部阻力系数。往复式隔板（1800转弯）ξ=3；
l i ——第i 段廊道总长度(m)；
； R i ----第i 段廊道过水断面水力半径（m ）
C i ——流速系数，随水力半径Ri 和池底及池壁粗糙系数n 而定，通常按曼宁公式
11
C i =R i 6计算。
n
R 1=
1. 22⨯3. 0a 1H = =0.36m
a 1+2H 1. 22+2⨯3. 0
1
1112
C 1=R 16=*0. 366=64. 88, C 1=4209. 4
n 0. 013
絮凝池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥砂浆抹面，粗糙系数为n=0.013。其他
段计算结果得：
廊道转弯处的过水断面面积为廊道断面积的1.2-1.5倍，本设计取1.4倍，则第一段转弯处流速：
v =
Q 14392
==0. 36m/s
1. 4aH 36001. 4⨯0. 81⨯3⨯3600
式中：v it ——第i 段转弯处的流速（m/s）；
3
； Q 1——单池处理水量（m /h）
a i
——第i 段转弯处断面间距，一般采用廊道的1.2-1.5倍；
。 H ——池内水深（m ）
其他3段转弯处的流速为：
表4-4 拐弯流速计算表
各廊道长度为：
各段转弯处的宽度分别为1.134m ；1.358m ；1。624m ；2.184m ；
l 1=n (B -1. 134) =8⨯(15-1. 134) =110. 93m l 2=n (B -1.358) =8⨯(15-1.358) =109. 14m l 3=n (B -1.624) =8⨯(15-1.624) =107. 01m l 4=n (B -2.184) =8⨯(15-2.184) =102. 5m
第1段水头损失为：
v 12t v 120. 3621. 222h 1=m 1l 1=3⨯8⨯⨯⨯110. 1=0. 16m 22
2g C 1R 12⨯9. 864. 88⨯0. 36 分别算出各段水头损失为；h1=0.16,h2=0.11,h3=0.06,h4=0.02, 合计水头损失；0.35
4.3.2.5 GT值计算(t=200C 时)
G =
gh 1000⨯0. 35-1==53. 23s , 符合设计要求； -4
60-T 60⨯1. 029⨯10⨯20
GT =53. 23⨯20⨯60=63876（在104-105范围之内）
絮凝池与沉淀池合建，中间过渡段宽度为1.5m 。
4.4 斜管沉淀池设计计算
斜管沉淀池是浅池理论在实际中的具体应用，按照斜管中的水流方向，分为异向流、同向流、和侧向流三种形式。斜管沉淀池具有停留时间短、沉淀效率高、节省占地等优点。本设计沉淀池采用异向斜管沉淀池，设计2组。 4.4.1设计参数
设计流量为Q=4393.75m3/h，斜管沉淀池与絮凝池合建，池宽为15m ，表面负荷q=10 m3/ m 2·h ，斜管材料采用厚0.4mm 塑料板热压成成六角形蜂窝管，内切圆直径d=25mm，长1000mm ，水平倾角θ=60°。
4.4.2 设计
4.4.2.1平面尺寸计算 1. 沉淀池清水区面积
A =
Q 4393. 75==439. 38m 2, 近似取440m 2。 q 10
3
式中 q——表面负荷(m
m •h
2
) , 一般采用9.0-11.0m 3/(m 2⋅h ) ，本设计取10m 3/(m 2⋅h )
2. 沉淀池的长度及宽度
L =
A 440==29. 3m B 15
2
则沉淀尺寸为L ⨯B =29.3³15=439.5m ，进水区布置在一个15m 的一侧。在15m 的长度中扣除无效长度0.5m ，因此进出口面积(考虑斜管结构系数1.03)
式中： k1——斜管结构系数，取1.03 3 沉淀池总高度
H =h 1+h 2+h 3+h 4+h 5=0. 5+1. 5+0. 87+3+1=6. 87m
式中 h1——保护高度（A =0.3-0.5m ，本设计取0.5m ；
h2——清水区高度（m ），一般采用1.0-1.5m ，本设计取1.5m ；
h3——斜管区高度（m ），斜管长度为1.5m ，安装倾角60，则h 3=1*sin 60。=0. 866m ；
(B -0. 5) L (15-0. 5) ⨯29. 3
，一般采用==412. 48m 2m ）
k 11. 03
h4——配水区高度（m ），一般不小于1.0-1.5m ，本设计取3m ； h5——排泥槽高度（m ），本设计取1m 。
4.4.2.2. 进出水系统
1. 沉淀池进水设计
沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：
A 2=
Q 1. 22
==6. 1m 2 v 0. 2
式中 v——孔口速度（m/s），一般取值不大于0.20m/s。本设计取0.2m/s。 每个孔口的尺寸定为15cm ³10cm ，则孔口数N =在斜管以下、沉泥区以上部位。 2. 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v 1=0.6m/s，则穿孔总面积：
A 261000
==407个。进水孔位置应
15⨯1015⨯10
A 3=
Q 2. 4==3m 2 v 10. 8
设每个孔口的直径为6cm ，则孔口的个数
N =
A 33==1072 F 0. 0028
2
式中 F——每个孔口的面积(m), F =π*r =0. 0028
设沿池长方向布置16条穿孔集水槽，中间为1条集水渠，为施工方便槽底平坡，集水槽中心距为：L'=12/8=1.5m。，每条集水槽长L=(10-1) /2=4. 5m
， 每条集水量为：
31. 22m q ==0. 038，考虑池子的超载系数为20%，故槽中流量为：
2⨯16
2
3
q z =1. 2q =1. 2⨯0. 038=0. 046m
槽宽b =0. 9⨯(1. 2⨯0. 038)
0. 4
=0. 9⨯0. 0460. 4=0. 26m
起点槽中水深 H1=0.75b=0.75³0.26=0.20m，终点槽中水深H 2=1.25b=1.25³0.26=0.325m 为了便于施工，槽中水深统一按H 2=0.325m计。集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取0.02m ，跌落高度取0.03m ，槽的超高取0.3m 。则集水槽总高度:
H =H 2+0. 02+0. 03+0. 3=0. 325+0. 02+0. 03+0. 3=0. 675m
集水槽双侧开孔，孔径为DN=25mm，每侧孔数为50个，孔间距为5cm ，16条集水槽汇水至出水渠，集水渠的流量按1.22m /s，假定集水渠起端的水流截面为正方形，则出水渠宽度
3
为b =0.9Q
0.4
=0. 9⨯1. 22
0. 4
=0. 975m ，为施工方便采用0.8m ，起端水深0.95m ，考虑到集
水槽水流进入集水渠时应自由跌落高度取0.02m ，即集水槽应高于集水渠起端水面0.02，同时考虑到集水槽顶相平，则集水渠总高度为：
H '=0.02+0.8+0.95=1.77m
出水的水头损失包括孔口损失和集水槽速度内损失。孔口损失：
v 120. 62
h 1=ζ=2=0. 037m
2g 2×9. 8
式中：ζ——进口阻力系数，本设计取ζ=2.
集水槽内水深为0.3m ，槽内水力坡度按i=0.01计，槽内水头损失为：
h 2=iL =0. 01×8=0. 08m
出水总水头损失
h =h 1+h 2=0. 037+0. 08=0. 117m
5、生物接触氧化
选用下向流生物滤池，根据《给排水设计手册(3)》，其对COD Mn
的去除率与上向流基本一致，而对氨氮和浊度的去除效果更好。 设计流量Q=21.09万m ³/d=4393.75m³/h=1.22m³/s，滤速v=60m /h ，冲洗强度 q=14L/(s² m2)，冲洗时间 6min
5.1平面尺寸
总面积A=Q/v=4393.75/60=1319.83m 2
氧化池个数采取60个，每池面积取22.0m 2(为了保证布气、布水均匀，每格池面积不宜大于23m 2) ，单池尺寸 L=5m， B=4.4m。
5.2 氧化池高度
H =H 1+H 2+H 3+H 4+H 5= 0.6+1+0.5+0.5+0.5=3.1m
H 1——承托层厚度，取 0.6m；
H 2——填料层厚度，取1m ；
H 3——填料上水深，取0.5m ； H 4——配水区高度，取0.5m ；
H 5——超高，一般采用0.3-0.3m ，取0.5m 。
4.4.3 核算
（1） 雷诺数Re
水力半径R =
d 25==6.25mm=0.625cm 44
当水温t =20℃时，水的运动粘度ν=0.01cm2/s 斜管内水流速速为
v 2=
Q 1. 22
==0. 0032m /s =0.32cm/s
A 1sin 60439. 38*0. 866Rv 2
R e =
ν
=
0. 625⨯0. 32
=20
0. 01
式中 θ——斜管安装倾角，一般采用600-750，本设计取600 ， （2）弗劳德系数F r
v 220. 322
F r ===1.67×10-4
Rg 0. 625⨯981
F r 介于0.001-0.0001之间，满足设计要求。
（3）斜管中的沉淀时间T
T =
1l 1
==312.5s=5.2min ，满足设计要求 0. 0032v 2
式中 l 1——斜管长度（m ），本设计取1.0m 。
滤池设计计算
滤池设计参数的确定
本水厂采用滤池进行过滤，根据用水量的情况，采用8个构造相同的快滤池，布置成
21. 09⨯104
对称双行排列，则每个滤池的设计流量 Q==1098.44m3/h=0.305m/s。：滤速
8⨯24
v=10m/h。
滤池池体的计算
每个滤池的实际工作时间 T=24h
Q 021. 09⨯1042
=滤池的总面积 F==878.75m vT 10⨯24
每个滤池的面积 F=878.75/16=54.92 m , 采用55 m ，正方形滤池，每个池的边长为10m 。
2
2
滤池高度
承托层厚度H1 采用0.5 m 滤料层厚度H2 采用0.6 m 砂面上水深H3 采用1.8 m 保护层高度H4 采用0.5 m
滤池总高度H 为: H= 0.5 + 0.6 + 1.8 + 0.5= 3.4m
4.6.2.2 清水池平面尺寸的计算
4.6.2.2.1清水池的有效容积
清水池的有效容积，包括调节容积，消防贮水量和水厂自用水的调节量。清水池的调节容积：
V 1=kQ=0.1³210900=21090m³
消防用水量按同时发生两次火灾，一次火灾用水量取25L/s，连续灭火时间为2h ，则消防容积：
V 2=25×2×3600/100=180m 3
根据本水厂选用的构筑物特点，不考虑水厂自用水储备。则清水池总有效容积为：
V =V 1+V 2=21090+180=21270m 3
清水池共设2座，有效水深取H=4.0m，则每座清水池的面积为：
F =
V 21270==2417. 05 m2 2H 2⨯4. 4
2
取B ⨯L =40³65=2600 m，超高取0.5m ，则清水池净高度取4.9m 。 4.6.2.2.2管道系统 1）清水池的进水管：
D 1=
4Q 4⨯2. 213
==0. 782m （设计中取进水管流速为v =1.8m/s） n πv π⨯2⨯1. 8
设计中取进水管管径为DN1000mm 2）清水池的出水管
由于用户的用水量时时变化，清水池的出水管应按出水量最大流量设计，设计中取 时变化系数k =1.4，所以：
33kQ 1. 4⨯210900m m Q 1===6151. 25=1. 708 24*224*2
出水管管径：
D 2=
4Q 14⨯1. 708
==1. 36m （设计中取出水管流速为v =0.8m/s） n πv 3. 14⨯2⨯0. 8
设计中取出水管管径为DN1800mm 3）清水池的溢流管
溢流管的管径与进水管相同，取为DN800mm 。在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。 4）清水池的排水管
清水池内的水在检修时需要放空，需要设排水管。排水管径按2h 内将水放空计算。排水管流速按1.2m/s估计，则排水管的管径为：
D 3=
4V 4⨯21270
==1. 77m t πv 2⨯3600⨯3. 14⨯1. 2
设计中取排水管径为DN2000mm
4.6.2.3 清水池的布置
4.6.2.3.1导流墙
在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，保证氯与水的接触时间30min 。每座清水池内导流墙设置3条，间距为15m ，将清水池分成4格。导流墙底部每隔5m 设0.1m³0.1m的过水方孔。 4.6.2.3.2检修孔
在清水池的顶部设圆形检修孔2个，直径为1000mm 。 4.6.2.3.3通气管
为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设通气孔，通气孔共设4个通气管，通气管管径为200mm 其伸出地面高度高低错落，便于空气流通 4.6.2.3.4覆土厚度
取覆土厚度为0.7 m。
第5章 水厂高程布置计算
构筑物高程布置与厂区地形，地质条件及所采用的构筑物形成有关，而水厂应避免反应沉淀池在地面上架空太高，本设计采用清水池的最高水位与地面标高相同。本设计规定清水池的最高水位为±20.00m 。
5.1 管渠的水力计算
5.1.1清水池
清水池最高水位标高为±20.00m ，池面超高为0.5m ，则池顶标高为0.5m ，有效水深4.0m, 则池底标高为16.0m 。 5.1.2吸水井
清水池到吸水井的管线最长为55m ，管径为DN1000，查水力计算表：水力坡度为i=0.7‰，流速v=0.80m/s，局部阻力系数分别为0.06，1.0，1.0，1.05，1.05，则管中水头损失为：
v 20. 70. 82
h =il +∑λ=×55+(0. 06+3+1. 0+1. 0+3×1. 05+1. 05) =0. 25m 因
2g 10002×9. 81
此，吸水井水面标高为19.75m ，加上超高0.5m ，顶面标高为20.25m 。 5.1.3滤池
滤池到清水池之间的管长为：116m ，设2根管，管径为DN900，查水力计算表：流速v=1.2m/s，坡度i=0.98‰，沿线设有两个闸阀，一个等径丁字管，进口和出口，阻力系数
分别为：0.06，1.05，1.0，1.0，则管中水头损失为：
v 20. 981. 22
h =il +∑λ=×116+(0. 06+2×1. 05+1. 0+1. 0) =0. 347m
2g 10002×9. 81
滤池的最大作用水头为2.0～2.5m ，设计中取为2.3m 。
5.1.4反应沉淀池
沉淀池到滤池管长为L=60m, 设2根管，管径为DN900，查水力计算表：流速 v=1.2m/s,坡度i=0.98‰, 沿线设有两个闸阀，一个等径丁字管，进口和出口，局部阻力系数分别为0.06，1.05，1.0，1.0，则管中水头损失为：
v 20. 981. 22
h =il +∑λ=×60+(0. 06+2×1. 05+1. 0+1. 0) =0. 199m
2g 10002×9. 81
絮凝池最大作用水头为：0.4～0.5m ，设计中取0.45m 。 沉淀池最大作用水头为0.2～0.30m ，设计中取0.25m 。