给水课程设计

一、 设计任务书

1.1 课程设计题目

某城市给水厂初步设计

1.2 课程设计内容

1.2.1

给水厂设计的用水量分析与总用水量计算，或由教师给定的水量作为本设计的设计水量。

1.2.2 1.2.3 1.2.4

根据取水河床断面水位，设计吸水井和一级泵房。 根据所给水质情况，进行工艺比选，确定处理工艺流程。

根据混凝实验结果选用混凝剂并决定其投量（也可参考设计手册比照相似情况选用），设计计算溶药池、溶液池的溶积、设计投药系统及药库并进行相应的平面布置。

1.2.5

设计计算混合池（混合器）、絮凝池、沉淀池（或澄清池），并在设计说明书中绘出它们的工艺流程图（单线图）。并绘出其中一个单体构筑物工艺图（3号工程图，根据设计时间需要，如果设计时间不够，可以不画）。

1.2.6

设计计算滤池（包括根据筛分资料，将滤料改组成所需d10=0.50mm, K80=1.8或室外给水设计规范的要求），并绘出工艺图（3号工程图）。

1.2.7 1.2.8

设计计算加氯间、氯库。清水池的容积按最高日用水量15%计算。

水厂平面图的布置，设计计算各构筑物之间的联接管道（包括水头损失值）及高程图的设计。

1.2.9

绘出水厂平面布置和高程布置图（3号工程图）。

1.2.10 水厂的工程概预算及经营成本分析。 1.2.11 设计说明书与计算书的编制。

1.3 基本要求

1.3.1 1.3.2

设计深度为初步设计

图中文字一律用仿宋体书写；图例的表示方法应符合一般规定和制图标准；图纸应

注明图标栏及图名；图纸应清洁美观，主次分明，线条粗细有别；图幅宜采用3号图，必要时可选用2号图。

1.3.3

说明书、计算书内容简要，论证充分、文字通顺、字迹端正。

1.4 设计成果

1.4.1 1.4.2

设计计算说明书一份；

设计图纸：废水处理站总平面布置图、高程图、主要构筑物工艺构造图（1～2个）各一张。

二、 概论

2.1 基本资料

2.1.1

设计规模

2006年该市现状人口37.5万，根据该市城市总体规划，2020年城市口为50万人，(内插计算)2012年为42.42万人。最高日综合用水定额以2006年的387L/cap.d为基数，2006年～2020年城市用水年均增长率按2%计，则2012年最高日城市综合用水定额为435L/cap.d，2020年最高日城市综合用水定额为510L/cap.d。

表 1

1 2 3

现状或规划人口(万人) 最高日城市综合用水定额L/cap.d

供水普及率（%）

表 2

1 2

综合生活用水定额(L/cap.d)

规划人口(万人)

174 42.42

204 50

生活/城市综合=4：6

42.42 435 99

50 510 100

3 4 5 6 7 8 9 10

综合生活用水(万m/d) 工业企业用水(万m/d) 浇洒道路和绿地用水(万m/d) 管网漏损水量(万m/d) 未预见水量(万m/d) 消防用水(万m3／d) 供水普及率(%) 最高日城市用水量(万m3/d)

33

33

3

7.38 13.92 1.85 2.83 1.41 0.28 99.00 18.31

10.20 15.80 2.04 3.81 2.28 0.32 100.00 25.46

(3+4+5)×20% (3+4+5)×10%

(3+4+„.+7+8)×10

注：水厂设计水量应按城市最高日用水量加上水厂的自用水量计算,自用水量按最高日用水量的5%算。 2.1.2

地形地貌及河流特征

地形地貌：城区地形较平坦，其地面高程标高为10.00m。 水位（黄海高程系）： 最高水位：9.12 m 最低水位：7.56 m 多年平均水位：8.32 m 河床断面图（见下图）

2.1.3

河流水质

表 3

饮用水经处理后应符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）要求。 2.1.4

水处理用材料与药剂资料

2.1.4.1 混凝剂

硫酸铝、三氯化铁(45%)、碱式氯化铝(10%)

2.1.4.2 混凝剂投加量参考值（也可参考设计手册比照相似情况选用）

表 4

2.1.4.3 当地所产滤料

石英砂、无烟煤、铁矿石等均有供应。 2.1.4.4 滤料(石英砂)筛分试验

表 5

筛孔直径mm 2.362 1.652

0.991 0.589

留在筛上的砂重(g)

0.3 12.4 31.7 38.2

通过该号筛的砂重(%)

99.7 87.3 55.6 17.4

0.246 0.208 筛底盘 合计

注:也可按设计要求提供。

2.1.4.5 用于消毒的药剂

16.3 0.7 0.4 100.0

1.1 0.4 / 1

液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等均有供应，其他材料可按设计要求采购。

2.2 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，胶体物质、细菌、病毒以及其他有害成分，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： 2.2.1 2.2.2 2.2.3

水中不得含有病原微生物。

水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。 水的感官性状良好。

2.3 水厂设计用水量组成

城市给水系统的设计年限,应符合城市总体规划，远近期结合，以近期为主，给水系统设计时，首先必须确定该系统设计年限内的设计用水量，应为系统中的取水、水处理、泵站和管网等设施的规模都需参照设计用水量来确定。

设计用水量有下列各项组成： 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5

综合生活用水，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。 工业企业生产用水和工作人员生活用水。 消防用水。

浇洒道路和绿地用水。 未预计水量及管网漏水失水量。

2.4 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，并以水质最不利情况进行校核。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%，则给水处理厂的处理规模近期为18.31×10×（1+5%）m/d=19.226×10m/d=8010m/h=2.225m/s, 远期为25.46×10×1.05 m/d=26.733×10 m/d=11138.75m/h=3.094m/s。水处理构筑物按照近期处理规模设计。

4

3

3

3

3

43

3

3

4

3

4

三、 工艺流程选择

3.1 工艺流程的确定 常见净水处理工艺以下几种： 3.1.1 3.1.2

原水→简单处理 原水→混凝、沉淀或澄清

以上两种处理流程适用于要求不高的工业用水。 3.1.3 3.1.4 3.1.5

原水→混凝、沉淀或澄清→过滤→消毒（一般生活用水常规处理） 原水→接触过滤→消毒（适用于低浊度和低色度的水库水的净化处理） 原水→预沉淀→混凝沉淀→过滤→消毒（适用于高浊度水）

根据以上资料，以及基础资料和《生活饮用水卫生标准》可知应选 原水→混凝、沉淀或澄清→过滤→消毒

3.2 具体工艺处理流程的必选

由于日处理水量19.226×10m/d是个很大的水量需求，根据上述流程可有两套工艺可选：

原水→静态混合器混合→往复式隔板絮凝池→平流沉淀池→V型滤池→消毒池 原水→水泵混合→机械絮凝池→辐流式预沉池→移动罩滤池→消毒池 3.2.1

混合器的选择：常见的混合方式有水泵混合，扩散混合气混合，跌水混合，管式静态混合器混合。跌水混合的扩散不易完全均匀，且需扩建混合池，增加土建费用；

43

扩散混合器适用于中等规模的水厂，本水厂日处理水量很大，不宜采用；水泵混合安装管理比较麻烦；管式静态混合器适用于各种规模的水厂，维护管理方便，且不需土建构筑物。综上所述，选管式静态混合器。

3.2.2

絮凝池的选择：常见的絮凝设备有隔板絮凝池，折板絮凝池，机械絮凝池。折板絮凝池的构造比较复杂，机械絮凝池维修管理比较麻烦，隔板絮凝池在我国应用历史比较悠久，目前在我国比较常用，其构造比较简单。隔板絮凝池又分为往复式隔板絮凝池和回转式隔板絮凝池，其中回转式隔板絮凝池适用于旧厂的改建和扩建，往复式隔板絮凝池适用于大型水厂而且絮凝效果也比较好，所以选择往复式隔板絮凝池。

3.2.3

沉淀池的选择：查《给水排水工程手册》第三册可知适用于大型水厂的沉淀池有平流式沉淀池和辐流式沉淀池，而辐流式沉淀池较平流式施工困难，而且导流和配水条件差。所以选择平流式沉淀池，它施工简单，方便与其他构筑物衔接，管理也比较方便。

3.2.4

滤池的选择：查《给水排水工程手册》第三册可知适用于大型水厂的过滤设备有移动罩滤池和V型滤池。移动罩滤池对机械的材质要求较高，增加了机电及控制设备，而且隔墙与罩体间的密封要求也较高，相对而言V型滤池采用砂滤料，材料易得一些，运行也比较可靠，滤床含污能力大，出水水质较好，冲洗效果也比较好，不发生水力分级现象。所以选用V型滤池。

综上所述，最终确定的工艺流程为：原水→静态混合器混合→往复式隔板絮凝池→平流沉淀池→V型滤池→消毒池。

四、 设计说明书

4.1 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。

4.2 混凝剂的选择及投加 4.2.1

混凝剂药剂的选用

混凝剂选用:碱式氯化铝[Aln(OH)mCL3n-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21.0mg/l。其特点为：

4.2.1.1 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。 4.2.1.2 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）。 4.2.1.3 使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。 4.2.1.4 设备简单、操作方便、成本较三氯化铁低。 4.2.1.5 无机高分子化合物。 4.2.2

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。耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用。

4.3 加氯间

4.3.1

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。

4.3.2

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。

4.3.3

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。

4.3.4

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。

4.4 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。

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，本设计选用往复式隔板絮凝池。

4.5 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。

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。

本水厂的处理规模较大，故设计采用平流式沉淀池。

4.6 滤池

4.6.1

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；

4.6.2

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：

4.6.3 4.6.4

无阀滤池、压力滤罐、微滤机等日处理小，适用于小型水厂；

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）；

4.6.5

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；

4.6.6

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。

4.6.7

V型滤池：从实际运行状况，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。 根据设计资料，综合比较选用普通快滤池。

2

2

4.7 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。

五、 设计计算书

5.1 混凝剂配制和投加

5.1.1

设计参数

根据原水水质和水温，参考有关净水厂的运行经验，选碱式氯化铝为混凝剂，最大投加量为21.0mg/L,投加浓度为10%,混凝剂每日配制次数n=2次。采用计量泵湿式投加。不需加助凝剂。 5.1.2

设计计算

5.1.2.1 溶液池容积W1

W1=a Q/417bn=21.0×8010/(417×10×2)= 20.17m

3

式中： a—混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L），本设计取21.0mg/L; Q—设计处理的水量，8010m/h;

3

b—溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%，本设计取10%； 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W1（一备一用），以便交替使用，保证连续投药。单池尺寸为L×B×H=3.5×3.0×2.5，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=3.1×3.0×2.2=23.1m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DN100mm放空管，采用硬聚

'

3

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。 5.1.2.2 溶解池容积W2

W2 =0.25W1=0.25×23.1=5.8m

式中： W2 ——溶解池容积（m ），一般采用（0.2-0.3）W1，本设计取0.25W1。 单池的尺寸：L ,高度包括超高0.2m.底部沉渣高度0.2，池底坡度采用0.02m. 溶解池的有效容积W

溶解池的放水时间采用t＝10min，则放水流量：

33

q

2

60t



5.81000

9.67LS

6010

查水力计算表得放水管管径d0＝100mm，相应流速v01.52m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径d＝100mm的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。

溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理。

溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机。桨直径为750mm，桨板深度为1000m，溶解池置于地下，池顶高出室内地面0.5m。

溶解池和溶液池材料都采用钢筋混凝土，内壁衬以聚乙烯板。 5.1.2.3 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

23.11.93

12

12

m

3

3

式中：W1——溶液池容积（m）

耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用。 5.1.2.4 药剂仓库

设计参数为9㎡/（×10 m·d），考虑到远期发展，面积为288㎡，室内高4.5m，用人力手推成投药，药剂堆放高度取1.5m，药库平面设计尺寸为14m×14m。

4

3

5.2 混合设备设计计算

5.2.1

设计参数

3

设计总进水量为Q=192260m/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，进水管采用四条，流速v=1.0m/s。计算草图如图5-1。

图5-1 管式静态混合器计算草图

5.2.2

设计计算

5.2.2.1 设计管径

静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量q=64087m/d； 则 静 态 混 合 器 管 径 为： D, 本设计采用D=900mm； 5.2.2.2 混合单元数

按下式计算

3

N2.36v0.5D0.3=2.，本设计取N=3；

则混合器的混合长度为：L=1.1DN=2.97m 5.2.2.3 混合时间

T

L2.97

2.97s V1.0

5.2.2.4 水头损失

水流过静态混合器的水头损失为:

Q h0.1184

d

5.2.2.5 校核GT值

2

4.4

n0.118430.21m4.4

2

1.1

G

gh98002.21

在700-1000s1之间，符合设计要求; 797.9s，

vt1.14102.97

GT797.9

s

1

2.972369.762000，水力条件符合设计要求。

5.3 往复式隔板絮凝池设计计算

5.3.1

设计参数

3

采用往复式隔板絮凝池，近期设3组，每组设计流量为0.74 m/s。絮凝时间t=20min。设计絮凝池宽度为10m，平均水深为3.0m，超高0.3m，净高为3.3m。 5.3.2

设计计算

5.3.2.1 絮凝池净长度：

L=

QT0.742060

29.6m =

103BH

5.3.2.2 廊道宽度设计：

絮凝池起端流速取v=0.45m/s，末端流速取v=0.2 m/s，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，决定廊道分段数和个段廊道宽度。

0.74Q

0.55m>0.5m =

HV30.45

0.74Q

1.23m>0.5m 末端廊道宽度b==

HV3.00.2

起端廊道宽度b=

廊道宽度和流速计算表

则由上表可得：

四段廊道宽度之和 ∑b=6.0+6.3+10.0+12.6=34.9m,取隔板厚度=0.2m，共38块隔板，则絮凝池总长度L为 34.9+0.2(38-1)=42.3m 5.3.2.3 水头损失计算

2vitvi2

himili

2gCi2Ri

式中： vi——第i段廊道内水流速度（m/s）；

vit——第i段廊道内转弯处水流速度（m/s）；

mi——第i段廊道内水流转弯次数；

——隔板转弯处局部阻力系数。往复式隔板（1800转弯）=3；

li——第i段廊道总长度(m)；

Ci——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

CiRi6计算。

n

R1

0.63a1H

0.27m =

a12H0.66

C

11n

R



126

.4 0.2761.8，C13824

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：

R20.31R30.43R40.57

C263.3C366.8C470.0

C23824.4C34466.2C44906.1

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1.5倍，隔板间间距一般宜大于0.5m，本设计取0.6m,转弯处流速：

2

2

2

v1t

Q2670

0.27ms

1.51H36001.50.633600

式中：vit——第i段转弯处的流速（m/s）； Q1——单池处理水量（m/h）；

ai——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）。

3

v

其他3段转弯处的流速为： v

v

各廊道长度为：

2t

0.23ms0.16ms 0.11ms

3t4t

各段转弯处的宽度分别为0.9m;1.05m;1.5m;2.1m

l1n(B0.9)10(100.9)91m l2n(B1.05)9(91.05)71.55m l3n(B1.5)10(101.5)85 l4n(B2.1)9(92.1)62.1

第1段水头损失为：

2vitvi2

himi2li=3×100.167m

2gCiRi29.813824.40.27

22

同理可算得第二三四段的水头损失分别为0.109m,0.058m,0.024m 则h

hi

0.1670.1090.0580.0240.358m

符合0.3m至0.5m的范围。

表4-2 各段水头损失表

5.3.2.4 GT值计算(t=200C时) G

h

60uT



10000.358601.02910

4

20

29s

11

,符合设计要求；

45

GT29206034800（在10-10范围之内）

絮凝池与沉淀池合建，中间过渡段宽度为1.5m。

5.4 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3组。 5.4.1

设计参数

3

3

2

设计流量为Q=2670 m/h，斜管沉淀池与絮凝池合建，池宽为10m，表面负荷q=10 m/ m·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=30mm，长1000mm，水平倾角 θ=60°，斜管沉淀池计算草图见图

排泥集水管

清水区斜管区配水区

穿孔排泥管

积泥区

5.4.2

设计计算

5.4.2.1 平面尺寸计算 5.4.2.1.1

沉淀池清水区面积

A

Q26702

267m q10

3232

式中 q——表面负荷m/(mh)，一般采用9.0-11.0m/(mh)，本设计取10

m3/(m2h)

5.4.2.1.2 沉淀池的长度及宽度

L

A267

27m B10

则沉淀尺寸为LB27×10=270m ，为配水均匀，进水区布置在27m长的一侧。在10m的长度中扣除无效长度0.5m，因此净出口面积(考虑斜管结构系数1.03)

2

A1

5.4.2.1.3

(B0.5)L

1



(100.5)27

249m

2

式中： k1——斜管结构系数，取1.03

沉淀池总高度

Hh1h2h3h40.31.20.871.40.734.5m

式中 h1——保护高度（m），一般采用0.3-0.5m，本设计取0.3m；

h2——清水区高度（m），一般采用1.0-1.5m，本设计取1.2m；

h3——斜管区高度（m），斜管长度为1.0m，安装倾角60，则h3sni60 h4——配水区高度（m），一般不小于1.0-1.5m，本设计取1.4 m； h5——排泥槽高度（m），本设计取0.73m。 5.4.2.1.4

进出水系统

08.7 m；

5.4.2.1.4.1 沉淀池进水设计

沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：

Q0.742

3.7m A2V0.2

式中 v——孔口速度（m/s），一般取值不大于0.15-0.20m/s。本设计取0.2m/s。 每个孔口的尺寸定为20cm×10cm，则孔口数N管以下、沉泥区以上部位。 5.4.2.1.4.2 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v1=0.6m/s，则穿孔总面积：

2

2010

185个。进水孔位置应在斜

A3

Q

F

3



1

0.742

1.23m 0.6

设每个孔口的直径为5cm，则孔口的个数

N

1.2343.140.05

2

626个

2

式中 F——每个孔口的面积(m).

设每条集水槽的宽度为0.4m,间距1m,共设10条集水槽，每条集水槽一侧开孔数位36个，孔间距20cm,10条集水槽汇水至总渠，出水总渠宽0.8m，深度1m。

出水的水头损失包括孔口损失和集水槽内损失。设计中取2，则孔口损失为：

2

20.037m

h12g

29.8

2

集水槽内水深为0.4m,槽内流速为0.38m/s,槽内水力坡度0.01计，则

h2il0.01100.1m

出水总水头损失

hh1h20.10.0370.137m，设计中取0.15m.

5.4.2.1.4.3 沉淀池的排泥设计

采用穿孔管进行重力排泥，每天排泥一次。穿孔管管径200mm,管上开孔径5mm，孔口间距15mm。沉淀池底部为排泥槽，共12条。排泥槽顶宽2.0m,底宽0.5m,斜面与水平面夹角45度，排泥槽斗高0.83m. 5.4.2.1.5

雷诺数Re

水力半径R

d307.5mm0.75cm 44

当水温T=20度时，水的运动粘度v0.01斜管内水的流速为

cm

2

s

v2

Q

Asin60

1



0.74249sin60

0.0034m/s0.34cm/s

雷诺数Re=

R2v



0.750.34

25.5500，满足设计要求。

0.01

5.4.2.1.6

弗劳德系数Fr

Fr=

v2

=0.000157Rg0.75981

2

2

Fr介于0.001-0.0001之间，满足设计要求。

5.4.2.1.7

斜管中的沉淀时间T

T=

1l1

==294s=4.9min ，满足设计要求（一般在2～5min之间） v20.0034

式中 l1——斜管长度（m），本设计取1.0m

5.5 普通快滤池设计计算

由滤料(石英砂)筛分试验知道，求得的K80

d801.34

3.37>>1 ,因此河砂不均匀d100.40

系数较大，根据设计要求，重新调节进行分析，因此根据分析后筛分曲线如下图。

K80

d800.91.8,d100.5

通过筛孔砂量（）

滤孔孔径

5.5.1

设计参数

3

近期设计3组滤池，每组设计流量为0.74m/s。采用气水反冲洗，先气冲3min，在水冲6min。设计滤数V=10m/h，水冲洗强度q=14L/（s·㎡），气冲洗强度为20L/（s·㎡）。 5.5.2

设计计算

5.5.2.1 滤池面积及尺寸

滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h。滤池实际工作时间为： T=24-

924

×=23.7h 6012

滤池总面积为：

F= Q/（VT）=1/3×192260/（10×23.7）=270.4㎡

每组滤池单格数为N=6.布置成对称双行排列。每单格滤池面积为：

f=F/N=270.4/6=45㎡

滤池设计尺寸为10.0m×5.1m，实际率速为： V1=1/3×192260/（6×5.1×10×23.7）=8.8m/h 当一座滤池检修时，校核强制率速为：

V2=NV1/（N-1）=6×10/（6-1）=12 m/h,满足v≤17m/h的要求。 5.5.2.2 滤池高度

承托层高：铺设4层粗砂，每层为100mm，共厚400mm。 滤料层厚：采用单层滤料，厚700mm 滤层上最大水深1.7m； 保护高：0.3m。 则滤池高度H为： H=0.4+0.7+1.7+0.3=3.1m 5.5.2.3 每单格滤池的配水系统 5.5.2.3.1

大阻力配水系统的干管

水冲洗强度q为14L/sm，冲洗时间为6min。反冲洗干管流量为：



2



qgfq5114714L/s=1.078

4q10

g

3

干管起端流速为vg5.5.2.3.2

配水支管数



D

2

0.91m/s，设计中D=1m

支管的中心距离采用0.3m。每池的支管数为：

21068个 nj0.3

每根支管的进口流量为：

qg714

qj6810.5L/m

rj

支管直径为Dj=80mm，支管截面积为5.0310m，支管的起端流速为 2.47m/s 5.5.2.3.3

孔眼布置

3

2

支管孔眼总面积与滤池面积之比K采用0.25%，孔眼总面积为：

Fkkf0.25%510.1275m

2

127500mm

2

采用孔眼直径为9mm，每个孔眼面积为63.5mm2。孔眼总数为：

Nk

k1257002008个

k63.5200830 nj68

每根支管孔眼数为：

Nk

每根支管孔眼布置成两排，与垂线成45夹角向下交错排列。

每根支管长度为：

lj

1

(BD)2.05m,设计中B=5.1m,D=1.0m 2

每排孔眼中心距：

2.05lj

aknk2300.14m

5.5.2.3.4

孔眼水头损失

支管壁厚采用：5mm 流量系数：0.68

1q114

水头损失：hk3.5m 2g10K2g100.680.25

5.5.2.3.5

配水系统校核

2

2

对大阻力配水系统要求支管长度与直径之比不大于60设计要求。

lj2.0520.560，满足

dj0.1

对大阻力配水系统，要求配水支管上孔口总面积于所有支管横截面积之和的比值小于0.5，即

0.5,2

Fj4Dj

dj

00.12754设计中0.240.5，满足要求。 683.140.01njj

5.5.2.4 洗砂排水槽

设计中洗沙排水槽的长度不宜大于6m,故在设计中将每座滤池中间设置排水渠，在排水渠两侧对称布置洗砂排水槽，每侧洗砂排水槽为4条，池中总的排砂槽为8条， 洗砂排水槽中心距采用

a0

L10Bb5.10.82.5m。排水槽长度l02.15m，每槽排n422

qg714

水量为：q89.25L/s

n总8

采用三角矩形标准断面，槽中流速采用vo0.6m/s。排水槽断面尺寸为

q1

X0.19m

21000v0

排水槽底厚度采用0.05m，砂层最大膨胀率e45%。砂层厚度

H20.8m，

c0.07m则洗砂排水槽顶距砂面高度He为：

HeeH22.5xc0.96m

洗砂排水槽总面积与滤池的面积之比=符合设计要求。

中间排水渠选用矩形断面，渠底距洗砂排水槽底部的高度

2l2x82.50.19

0.130.25 F51

Hc1.73g

5.5.2.5 滤池反冲洗

qgb

2

2

1.739.810.64

2

0.75m

设计中采用高位水箱供水 5.5.2.5.1

单个滤池的反冲洗用水量

2qft14513602

257m，式中t=6min=360s,q14L(sm) 10001000

w

5.5.2.5.2

高位水箱冲洗

2

w11.5w21.5257386m

5.5.2.5.3

3

承托层的水头的损失

hw0.022H1q0.0220.40140.12m，设计中的H10.4m

5.5.2.5.4 冲洗时滤层的水头损失

设计中取

m00.41,

水

1000kg

m,H20.7m

3

s水26501000(）（1-)()(10.41)0.70.68m hwm0H21000水

4

5.5.2.5.5 冲洗水箱的高度

Hthwhwhwhw

1

2

3

4

设计中

hw1.0，hw1.5m，则Ht1.03.50.120.681.56.8m

1

5

5.5.2.6 进出水系统 5.5.2.6.1

进水总渠

3

每组滤池的进水总量0.74ms,单个滤池进水管流量用进水管径

Q

2



0.743

0.123ms，采6

DN450mm，v=0.88m/s

0.74

0.925m/s

1.00.8

反冲洗进水管

设计中取进水管渠渠宽B=1.0m,水深0.8m，渠中流速v=5.5.2.6.2

冲洗水流量5.5.2.6.3

qg714L/s，采用管径DN600mm，管中流速v2.5m/s

3

清水管

Q0.74清水管流量

m

，为了便于布置，清水渠断面采用和进水渠断面相同尺寸，单个滤池

Q20.14m3

s，采用管径DN450mm,v0.88m/s

5.6 消毒设计计算

5.6.1

消毒设计参数

已知设计水量Q=192260m/d=8010m/h，本设计消毒采用液氯消毒，预氯化最大投加量为1.5mg/L，清水池最大投加量为1.0mg/L。 5.6.2

消毒设计计算

3

3

加氯量计算 预加氯量为

Q10.001aQ=0.001×1.5×8010=12.0kg/h

清水池加氯量为

Q20.001aQ=0.001×1×8010=8.0kg/h

二泵站加氯量自行调节，在此不做计算，则总加氯量为

QQ1Q2=12.0+8.0=20.0kg/h

为了保证氯消毒时的安全和计量正确，采用加氯机投氯，并设校核氯量的计量设备。选用2台ZJ —2转子加氯机，选用宽高为：330mm×370mm，一用一备.

储氯量（按20天考虑）为： G=20×24Q=20×24×20=9600kg

液氯的储备于12个1吨氯瓶（H×D=2020mm×800mm）和1个0.5吨氯瓶（H×D=600mm×1800mm）。

5.6.2.1 清水池的有效容积

水厂建三组矩形清水池，每组设计一个池子，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。

清水池的有效容积：

V=k Q=0.15×192260=28839 m³

式中：k——经验系数一般采用10%-20%；本设计k=15%；

Q——设计供水量Q=192260m³/d=8010m³/h； 每组清水池的有效容积为则每座清水池的面积为：

v1

=9613

m

3

， 每组清水池设1座，有效水深取H=4.5m，

A1

h



96134.5

2136.2m

2

取BL=41602460

m

2

，超高取0.5m，则清水池净高度取5.0m。

5.6.2.2 清水池的进水管(3条，1条/座)：

D1=

4Q

nv

式中 D1——清水池进水管管径（m）；

v——进水管管内流速（m/s），一般采用0.7~1.0m/s， 设计中取v=0.8m/s； Q——设计水量（m/s）,取2.25m/s。

3

3

则 D1=

42.25

1.09m

0.83

设计中取进水管管径

DN1200mm，进水管内实际流速为0.77m/s

5.6.2.3 清水池的出水管：

由于用户用水量的变化，清水池的出水管应按最大流量设计：

Q1=

KQ

24

3

式中Q1——最大流量（m/s）；

K——时变化系数，一般1.3~2.5，本设计中取1.5。 则 Q1=

1.519226033

=12016.25m/h=3.33m/s

24

出水管管径:

D2

43.77

1.5m

3.1440.8

式中D2——出水管管径（m）；

v1——出水管管内流速（m/s），一般为0.7~1.0m/s，本设计中取0.8。 5.6.2.4 清水池的溢流管：

溢流管的直径与进水管的直径相同。在溢流管管端设喇叭口，管上不阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。 5.6.2.5 清水池的排水管：

清水池内设置导流墙，需要放空，因此应设置排水管。排水管的管径按2h放空时间计算。排水管内流速按1.2m/s估计，则排水管管径为

D3=

V1

t36000.785v2

式中D3——排水管管径（m）；

t——放空时间（h），本设计中取t=4h；

v2——排水管内水流速度（m/s）。

所以 D3=

288394

0.84m,设计中取排水管径为

36003.141.234

DN900mm

5.6.2.6 清水池的布置 5.6.2.6.1

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不小于30min。每座清水池内导流墙设置两条，间距8.3m，将清水池分成3格。在导流墙底部每隔1.0m设置0.1m×0.1m的过水方孔，使清水池清洗时，排水方便。 5.6.2.6.2

检修孔

在清水池顶部设置圆形检查孔两个，直径为1200mm。 5.6.2.6.3

通气管

为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设置通气孔，通气孔共设置12个，每格设4个，通气管的管径为200mm，通气管伸出地面的高度高低错落，便于空气流通。 5.6.2.6.4

覆土厚度

在清水池顶部覆盖1.0m厚的覆土，并加以绿化，美化环境。

5.7 吸水井和泵房设计计算

5.7.1

吸水井的设计

本设计一级泵站吸水井底标高为5.78m，进水管标高为7.13m，一级泵站吸水井顶部标高为10.25m，宽为6m，长度20m，分为两格。 5.7.2

一级泵站的设计

5.7.2.1 水泵选择

水厂设计水量：近期为Qd18010m3/h；查给《排水设计手11册－常用设备》选泵，则一级泵房中水泵型号选用24SA-28，3用1备。泵的参数如下：

泵房的尺寸：40m×20m，长度为控制间4m，泵轴之间的间距为4.0m，靠近控制间的泵与靠近吊装间的泵距离墙的距离也为4.0m，另外设4.0m做为吊装机械电葫芦用，共计40m。 5.7.2.2 水泵吸水管路

吸水管路长10m，Q=8010/3=2670m3/h，管径DN=1000mm，v1=1.5m/s，1000i=2.90。 吸水管路局部水头损失计算资料见表4：

表4 吸水管路局部水头损失计算表

水泵吸水管的水头损失：

h10.31.202/(29.8)(0.830.05)1.52/(29.8)(0.21.0)2.452/(29.8)2.9010/1000

0.022+0.2738+0.3675+0.027=0.6903m

泵房所在室外地坪为10.00m，本设计取一级泵房室内地面低于地面0.8m。 5.7.2.3 泵房高度

采用地面式泵房，选用LH5t电动葫双梁乔式起重机，泵房地面上高度为：

Hna2c2defg

式中 H——泵房高度（m）；

n——一般采用不小于0.3m，这里取n=0.3m；

a2——行车梁高度（m）；

c2——行车梁底至其重钩中心的距离（m），a2c21.4m；

d——起重绳的垂直高度(对于水泵为0.85xm对于电机为1.2xm,x为起重部

件宽度)（m）,这里d0.852.261.921m；

，e1.802m； e——最大一台水泵或电动机的高度（m）

f——吊起物底部和最高一台机组顶部的距离（m）,f0.5m；

g——最高一台水泵或电动机顶至室内地坪的高度

(m),g1.8020.22.0m。

则泵房高度为：H0.31.41.9211.8020.52.07.923m，取H8.0m。

六、 水厂平面及高程布置

6.1 水厂平面布置

6.1.1 6.1.2

生产区：采用直线型布置方式。

生活区：将办公楼，宿舍，食堂，锅炉房，浴室等建筑物组合在一个区内；并且生活区靠近大门，方便与外来人员联系。

6.1.3

维修区：修理间， 仓库，化验室修建靠近生产区的地方，但是不与生产区相连，中间设置道路将两区隔开。

6.1.4

加药区：加药间设于絮凝沉淀附近；加氯间设于滤池配水井附近，并设置液氯吸收室。

6.1.5

厂区道路布置：主厂道路宽6米，并设置双侧1.5米宽的人行道，并植树绿化；车行到宽4米，；在加药间，加氯间药库和絮凝池、沉淀池之间均可设置步行道，方便联系，食堂宿舍等无武平器材运输的建筑物，均可设置步行道。

6.1.6

水厂管线布置：原水管道有两条输水干管进入水厂的配水井、阀门井后用联络管连接两个静态混合器，为了事故检修不影响水厂运行，分别超越沉淀池、滤池设置超越管。对于加药管和加氯管，均采用塑料管，管道安装在管沟内，上设活动盖板，一边管道堵塞是管道清通，加药管线以最短距离至投加点布置。自来水厂自用管道由二级泵房压水管路接出，至各构筑物，DN>70的用铸铁管，否则就用塑料管。消火栓每隔120.0米设置一个室外消火栓。但在此设计中，后面两点并未提上日程考虑上来。

6.2 水厂高程布置

6.2.1 高程布置

在处理工艺流程中，一级泵房把水抽到絮凝池后水就靠自身重力作用在各构筑物间流动。根据这种原则来进行高程布置。

6.2.2 高程计算

6.2.2.1 清水池最高水位=清水池所在地面标高=10.00m

6.2.2.2 滤池水面标高=清水池最高水位+清水池到滤池出水管连接灌渠的水头损失+滤池的

最大作用水头=10.00+0.19+2.3=12.49m

6.2.2.3 沉淀池水面标高=滤池水面标高+滤池进水管到沉淀池出水管之间的水头损失+沉淀

池出水渠的水头损失=12.49+0.2+0.15=12.84m

6.2.2.4 反应池与沉淀池连接池连接渠水面标高=沉淀池水面标高+沉淀池配水穿孔墙的水头

损失=12.84+0.05=12.89m

6.2.2.5 反应池水面标高=沉淀池与反应池连接渠水面标高+反应池水头损失

=12.89+0.45=13.34m

七、 水厂自动化控制要求

7.1 取水泵站

取水泵房目前大都根据清水池水位调节水泵机组的运行台数及电动阀的启闭，包括真空泵自动引水及泵房内排水泵的自动开、停。

7.2 二级泵房

二级泵房根据出水压力和流量来调节水泵运行台数和阀门的开启度。运行的水泵发生故障时，备用水泵能自动启动投入运行。依靠阀门开启度来调节出水流量和压力会增加能耗并降低机组效率，故最好采用若干调速电机水泵机组来调节出水流量。泵房内的真空泵和排水泵自动开、停。

7.3 投药自动控制

混凝剂投加量主要根据原水水质和水量来自动控制。前馈控制确定一个给出量，然后以沉淀池出水浊度作为后馈信号来调节前馈给出量。由前馈给出量和后馈调节量就可获得最佳剂量。也可采用现场模拟装置和特性参数来确定和控制投药量。

投氯量目前主要根据滤后水中余氯量来自动控制。也可以流量为比例作前馈控制，以出水厂余氯设定值为后馈调节，实行闭环控制。自动投氯装置已在很多水厂应用，关键是要求有精密可靠的余氯连续测定仪。

7.4 沉淀池和澄清池

目前澄清池和沉淀池的自动控制内容是排泥。可以定时自动排泥，也可根

据池中泥位自动排泥。

如果其有足够的资料积累写出数学模型也可按澄清池泥渣浓度、沉淀池和澄清池出水浊度等，控制机械搅拌澄清池内搅拌机转速、排泥机运行并可将水质资料反馈于加药系统。

7.5 滤池

目前主要是根据滤层水头损失或规定冲洗周期来控制滤池冲洗。如果是气水反冲洗，冲洗顺序和强度也可根据设定值进行自动控制。

以上各工艺过程均可用PLC进行控制。若设备发生故障，均会报警，有的会自动停止运行或采用安全措施。例如，若清水池水位过低或发生水压力过大，二级泵站除发出警报外，水泵还会自动停止。又如，若加氯间或氯库探测器检测到漏氯后，PLC可自动启动抽氯风机和苛性钠溶液泵，将氯和苛性钠送入中和塔内中和，同时发生警报。

八、 水厂的工程概预算及经营成本分析

8.1 取水泵站及一级泵站

体积指标：472元/m ，一级泵站体积为11200 m,溶液池、溶解池共26m. 333

M1=472×（11200+28.9）=530万元

8.2 絮凝沉淀池

体积指标：1100元/ m，体积为7546.5㎡

M2=1100×7546.5=830.115万元

3

8.3 普通快滤池

面积指标：4000元/㎡，面积为742.2㎡。

M3=4000×742.2=296.88万元

8.4 清水池

体积指标：270元/ m，体积为28839m.

M4=270×28839=778.65万元

33

8.5 吸水井

体积指标：360元/ m，体积为415.8 m.

M5=360×415.8=15.0万元

33

8.6 综合楼

水量指标：30元/ m，日处理量192260 m

M6=30×192260=576.8万元

33

8.7 机修间

水量指标：11元/ m，日处理量192260 m

M7=11×192260=211.47万元

33

8.8 配电室

面积指标：3557元/㎡，面积为100㎡。

M8=3557×100=35.6万元

8.9 车库

M9=40.0万元

8.10 加氯加药间

面积指标：1700元/㎡，面积为288㎡。

M10=1700×288=49.0万元

8.11 其他费用

M11=(530+830.115+296.88+778.65+15+576.8+211.47+35.6+40+49)×20%=673万元

8.12 建设总投资：

M530+830.115+296.88+778.65+15+576.8+211.47+35.6+40+49+673=4036.515万元

九、 个人设计总结

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

通过这次课程设计，使我认识到自己知识的不足，让我懂得了所谓的工程其实是一件很需要细心和耐心的事情，在一步一步的设计中，我懂得了怎样去用所学的知识，知道了去查

一些参考资料以及设计手册。

由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。

十、 参考资料

10.1

10.2

10.3

10.4

10.5

10.6

十一、

十二、

教材； 给水排水设计手册第一册、第三册、第九册、第十一册等； 标准、规范； 净水厂设计 钟淳昌编 建工出版社； 水处理工艺设计计算 崔玉川编 水力电力出版社； 其它相关资料。 附图 成绩评定表

一、 设计任务书

1.1 课程设计题目

某城市给水厂初步设计

1.2 课程设计内容

1.2.1

给水厂设计的用水量分析与总用水量计算，或由教师给定的水量作为本设计的设计水量。

1.2.2 1.2.3 1.2.4

根据取水河床断面水位，设计吸水井和一级泵房。 根据所给水质情况，进行工艺比选，确定处理工艺流程。

根据混凝实验结果选用混凝剂并决定其投量（也可参考设计手册比照相似情况选用），设计计算溶药池、溶液池的溶积、设计投药系统及药库并进行相应的平面布置。

1.2.5

设计计算混合池（混合器）、絮凝池、沉淀池（或澄清池），并在设计说明书中绘出它们的工艺流程图（单线图）。并绘出其中一个单体构筑物工艺图（3号工程图，根据设计时间需要，如果设计时间不够，可以不画）。

1.2.6

设计计算滤池（包括根据筛分资料，将滤料改组成所需d10=0.50mm, K80=1.8或室外给水设计规范的要求），并绘出工艺图（3号工程图）。

1.2.7 1.2.8

设计计算加氯间、氯库。清水池的容积按最高日用水量15%计算。

水厂平面图的布置，设计计算各构筑物之间的联接管道（包括水头损失值）及高程图的设计。

1.2.9

绘出水厂平面布置和高程布置图（3号工程图）。

1.2.10 水厂的工程概预算及经营成本分析。 1.2.11 设计说明书与计算书的编制。

1.3 基本要求

1.3.1 1.3.2

设计深度为初步设计

图中文字一律用仿宋体书写；图例的表示方法应符合一般规定和制图标准；图纸应

注明图标栏及图名；图纸应清洁美观，主次分明，线条粗细有别；图幅宜采用3号图，必要时可选用2号图。

1.3.3

说明书、计算书内容简要，论证充分、文字通顺、字迹端正。

1.4 设计成果

1.4.1 1.4.2

设计计算说明书一份；

设计图纸：废水处理站总平面布置图、高程图、主要构筑物工艺构造图（1～2个）各一张。

二、 概论

2.1 基本资料

2.1.1

设计规模

2006年该市现状人口37.5万，根据该市城市总体规划，2020年城市口为50万人，(内插计算)2012年为42.42万人。最高日综合用水定额以2006年的387L/cap.d为基数，2006年～2020年城市用水年均增长率按2%计，则2012年最高日城市综合用水定额为435L/cap.d，2020年最高日城市综合用水定额为510L/cap.d。

表 1

1 2 3

现状或规划人口(万人) 最高日城市综合用水定额L/cap.d

供水普及率（%）

表 2

1 2

综合生活用水定额(L/cap.d)

规划人口(万人)

174 42.42

204 50

生活/城市综合=4：6

42.42 435 99

50 510 100

3 4 5 6 7 8 9 10

综合生活用水(万m/d) 工业企业用水(万m/d) 浇洒道路和绿地用水(万m/d) 管网漏损水量(万m/d) 未预见水量(万m/d) 消防用水(万m3／d) 供水普及率(%) 最高日城市用水量(万m3/d)

33

33

3

7.38 13.92 1.85 2.83 1.41 0.28 99.00 18.31

10.20 15.80 2.04 3.81 2.28 0.32 100.00 25.46

(3+4+5)×20% (3+4+5)×10%

(3+4+„.+7+8)×10

注：水厂设计水量应按城市最高日用水量加上水厂的自用水量计算,自用水量按最高日用水量的5%算。 2.1.2

地形地貌及河流特征

地形地貌：城区地形较平坦，其地面高程标高为10.00m。 水位（黄海高程系）： 最高水位：9.12 m 最低水位：7.56 m 多年平均水位：8.32 m 河床断面图（见下图）

2.1.3

河流水质

表 3

饮用水经处理后应符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）要求。 2.1.4

水处理用材料与药剂资料

2.1.4.1 混凝剂

硫酸铝、三氯化铁(45%)、碱式氯化铝(10%)

2.1.4.2 混凝剂投加量参考值（也可参考设计手册比照相似情况选用）

表 4

2.1.4.3 当地所产滤料

石英砂、无烟煤、铁矿石等均有供应。 2.1.4.4 滤料(石英砂)筛分试验

表 5

筛孔直径mm 2.362 1.652

0.991 0.589

留在筛上的砂重(g)

0.3 12.4 31.7 38.2

通过该号筛的砂重(%)

99.7 87.3 55.6 17.4

0.246 0.208 筛底盘 合计

注:也可按设计要求提供。

2.1.4.5 用于消毒的药剂

16.3 0.7 0.4 100.0

1.1 0.4 / 1

液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等均有供应，其他材料可按设计要求采购。

2.2 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，胶体物质、细菌、病毒以及其他有害成分，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： 2.2.1 2.2.2 2.2.3

水中不得含有病原微生物。

水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。 水的感官性状良好。

2.3 水厂设计用水量组成

城市给水系统的设计年限,应符合城市总体规划，远近期结合，以近期为主，给水系统设计时，首先必须确定该系统设计年限内的设计用水量，应为系统中的取水、水处理、泵站和管网等设施的规模都需参照设计用水量来确定。

设计用水量有下列各项组成： 2.3.1 2.3.2 2.3.3 2.3.4 2.3.5

综合生活用水，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。 工业企业生产用水和工作人员生活用水。 消防用水。

浇洒道路和绿地用水。 未预计水量及管网漏水失水量。

2.4 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，并以水质最不利情况进行校核。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%，则给水处理厂的处理规模近期为18.31×10×（1+5%）m/d=19.226×10m/d=8010m/h=2.225m/s, 远期为25.46×10×1.05 m/d=26.733×10 m/d=11138.75m/h=3.094m/s。水处理构筑物按照近期处理规模设计。

4

3

3

3

3

43

3

3

4

3

4

三、 工艺流程选择

3.1 工艺流程的确定 常见净水处理工艺以下几种： 3.1.1 3.1.2

原水→简单处理 原水→混凝、沉淀或澄清

以上两种处理流程适用于要求不高的工业用水。 3.1.3 3.1.4 3.1.5

原水→混凝、沉淀或澄清→过滤→消毒（一般生活用水常规处理） 原水→接触过滤→消毒（适用于低浊度和低色度的水库水的净化处理） 原水→预沉淀→混凝沉淀→过滤→消毒（适用于高浊度水）

根据以上资料，以及基础资料和《生活饮用水卫生标准》可知应选 原水→混凝、沉淀或澄清→过滤→消毒

3.2 具体工艺处理流程的必选

由于日处理水量19.226×10m/d是个很大的水量需求，根据上述流程可有两套工艺可选：

原水→静态混合器混合→往复式隔板絮凝池→平流沉淀池→V型滤池→消毒池 原水→水泵混合→机械絮凝池→辐流式预沉池→移动罩滤池→消毒池 3.2.1

混合器的选择：常见的混合方式有水泵混合，扩散混合气混合，跌水混合，管式静态混合器混合。跌水混合的扩散不易完全均匀，且需扩建混合池，增加土建费用；

43

扩散混合器适用于中等规模的水厂，本水厂日处理水量很大，不宜采用；水泵混合安装管理比较麻烦；管式静态混合器适用于各种规模的水厂，维护管理方便，且不需土建构筑物。综上所述，选管式静态混合器。

3.2.2

絮凝池的选择：常见的絮凝设备有隔板絮凝池，折板絮凝池，机械絮凝池。折板絮凝池的构造比较复杂，机械絮凝池维修管理比较麻烦，隔板絮凝池在我国应用历史比较悠久，目前在我国比较常用，其构造比较简单。隔板絮凝池又分为往复式隔板絮凝池和回转式隔板絮凝池，其中回转式隔板絮凝池适用于旧厂的改建和扩建，往复式隔板絮凝池适用于大型水厂而且絮凝效果也比较好，所以选择往复式隔板絮凝池。

3.2.3

沉淀池的选择：查《给水排水工程手册》第三册可知适用于大型水厂的沉淀池有平流式沉淀池和辐流式沉淀池，而辐流式沉淀池较平流式施工困难，而且导流和配水条件差。所以选择平流式沉淀池，它施工简单，方便与其他构筑物衔接，管理也比较方便。

3.2.4

滤池的选择：查《给水排水工程手册》第三册可知适用于大型水厂的过滤设备有移动罩滤池和V型滤池。移动罩滤池对机械的材质要求较高，增加了机电及控制设备，而且隔墙与罩体间的密封要求也较高，相对而言V型滤池采用砂滤料，材料易得一些，运行也比较可靠，滤床含污能力大，出水水质较好，冲洗效果也比较好，不发生水力分级现象。所以选用V型滤池。

综上所述，最终确定的工艺流程为：原水→静态混合器混合→往复式隔板絮凝池→平流沉淀池→V型滤池→消毒池。

四、 设计说明书

4.1 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。

4.2 混凝剂的选择及投加 4.2.1

混凝剂药剂的选用

混凝剂选用:碱式氯化铝[Aln(OH)mCL3n-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21.0mg/l。其特点为：

4.2.1.1 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。 4.2.1.2 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）。 4.2.1.3 使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。 4.2.1.4 设备简单、操作方便、成本较三氯化铁低。 4.2.1.5 无机高分子化合物。 4.2.2

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。耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用。

4.3 加氯间

4.3.1

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。

4.3.2

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。

4.3.3

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。

4.3.4

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。

4.4 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。

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，本设计选用往复式隔板絮凝池。

4.5 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。

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。

本水厂的处理规模较大，故设计采用平流式沉淀池。

4.6 滤池

4.6.1

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；

4.6.2

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：

4.6.3 4.6.4

无阀滤池、压力滤罐、微滤机等日处理小，适用于小型水厂；

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）；

4.6.5

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；

4.6.6

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。

4.6.7

V型滤池：从实际运行状况，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。 根据设计资料，综合比较选用普通快滤池。

2

2

4.7 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。

五、 设计计算书

5.1 混凝剂配制和投加

5.1.1

设计参数

根据原水水质和水温，参考有关净水厂的运行经验，选碱式氯化铝为混凝剂，最大投加量为21.0mg/L,投加浓度为10%,混凝剂每日配制次数n=2次。采用计量泵湿式投加。不需加助凝剂。 5.1.2

设计计算

5.1.2.1 溶液池容积W1

W1=a Q/417bn=21.0×8010/(417×10×2)= 20.17m

3

式中： a—混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L），本设计取21.0mg/L; Q—设计处理的水量，8010m/h;

3

b—溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%，本设计取10%； 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W1（一备一用），以便交替使用，保证连续投药。单池尺寸为L×B×H=3.5×3.0×2.5，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=3.1×3.0×2.2=23.1m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DN100mm放空管，采用硬聚

'

3

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。 5.1.2.2 溶解池容积W2

W2 =0.25W1=0.25×23.1=5.8m

式中： W2 ——溶解池容积（m ），一般采用（0.2-0.3）W1，本设计取0.25W1。 单池的尺寸：L ,高度包括超高0.2m.底部沉渣高度0.2，池底坡度采用0.02m. 溶解池的有效容积W

溶解池的放水时间采用t＝10min，则放水流量：

33

q

2

60t



5.81000

9.67LS

6010

查水力计算表得放水管管径d0＝100mm，相应流速v01.52m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径d＝100mm的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。

溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理。

溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机。桨直径为750mm，桨板深度为1000m，溶解池置于地下，池顶高出室内地面0.5m。

溶解池和溶液池材料都采用钢筋混凝土，内壁衬以聚乙烯板。 5.1.2.3 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

23.11.93

12

12

m

3

3

式中：W1——溶液池容积（m）

耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用。 5.1.2.4 药剂仓库

设计参数为9㎡/（×10 m·d），考虑到远期发展，面积为288㎡，室内高4.5m，用人力手推成投药，药剂堆放高度取1.5m，药库平面设计尺寸为14m×14m。

4

3

5.2 混合设备设计计算

5.2.1

设计参数

3

设计总进水量为Q=192260m/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，进水管采用四条，流速v=1.0m/s。计算草图如图5-1。

图5-1 管式静态混合器计算草图

5.2.2

设计计算

5.2.2.1 设计管径

静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量q=64087m/d； 则 静 态 混 合 器 管 径 为： D, 本设计采用D=900mm； 5.2.2.2 混合单元数

按下式计算

3

N2.36v0.5D0.3=2.，本设计取N=3；

则混合器的混合长度为：L=1.1DN=2.97m 5.2.2.3 混合时间

T

L2.97

2.97s V1.0

5.2.2.4 水头损失

水流过静态混合器的水头损失为:

Q h0.1184

d

5.2.2.5 校核GT值

2

4.4

n0.118430.21m4.4

2

1.1

G

gh98002.21

在700-1000s1之间，符合设计要求; 797.9s，

vt1.14102.97

GT797.9

s

1

2.972369.762000，水力条件符合设计要求。

5.3 往复式隔板絮凝池设计计算

5.3.1

设计参数

3

采用往复式隔板絮凝池，近期设3组，每组设计流量为0.74 m/s。絮凝时间t=20min。设计絮凝池宽度为10m，平均水深为3.0m，超高0.3m，净高为3.3m。 5.3.2

设计计算

5.3.2.1 絮凝池净长度：

L=

QT0.742060

29.6m =

103BH

5.3.2.2 廊道宽度设计：

絮凝池起端流速取v=0.45m/s，末端流速取v=0.2 m/s，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，决定廊道分段数和个段廊道宽度。

0.74Q

0.55m>0.5m =

HV30.45

0.74Q

1.23m>0.5m 末端廊道宽度b==

HV3.00.2

起端廊道宽度b=

廊道宽度和流速计算表

则由上表可得：

四段廊道宽度之和 ∑b=6.0+6.3+10.0+12.6=34.9m,取隔板厚度=0.2m，共38块隔板，则絮凝池总长度L为 34.9+0.2(38-1)=42.3m 5.3.2.3 水头损失计算

2vitvi2

himili

2gCi2Ri

式中： vi——第i段廊道内水流速度（m/s）；

vit——第i段廊道内转弯处水流速度（m/s）；

mi——第i段廊道内水流转弯次数；

——隔板转弯处局部阻力系数。往复式隔板（1800转弯）=3；

li——第i段廊道总长度(m)；

Ci——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

CiRi6计算。

n

R1

0.63a1H

0.27m =

a12H0.66

C

11n

R



126

.4 0.2761.8，C13824

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：

R20.31R30.43R40.57

C263.3C366.8C470.0

C23824.4C34466.2C44906.1

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1.5倍，隔板间间距一般宜大于0.5m，本设计取0.6m,转弯处流速：

2

2

2

v1t

Q2670

0.27ms

1.51H36001.50.633600

式中：vit——第i段转弯处的流速（m/s）； Q1——单池处理水量（m/h）；

ai——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）。

3

v

其他3段转弯处的流速为： v

v

各廊道长度为：

2t

0.23ms0.16ms 0.11ms

3t4t

各段转弯处的宽度分别为0.9m;1.05m;1.5m;2.1m

l1n(B0.9)10(100.9)91m l2n(B1.05)9(91.05)71.55m l3n(B1.5)10(101.5)85 l4n(B2.1)9(92.1)62.1

第1段水头损失为：

2vitvi2

himi2li=3×100.167m

2gCiRi29.813824.40.27

22

同理可算得第二三四段的水头损失分别为0.109m,0.058m,0.024m 则h

hi

0.1670.1090.0580.0240.358m

符合0.3m至0.5m的范围。

表4-2 各段水头损失表

5.3.2.4 GT值计算(t=200C时) G

h

60uT



10000.358601.02910

4

20

29s

11

,符合设计要求；

45

GT29206034800（在10-10范围之内）

絮凝池与沉淀池合建，中间过渡段宽度为1.5m。

5.4 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3组。 5.4.1

设计参数

3

3

2

设计流量为Q=2670 m/h，斜管沉淀池与絮凝池合建，池宽为10m，表面负荷q=10 m/ m·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=30mm，长1000mm，水平倾角 θ=60°，斜管沉淀池计算草图见图

排泥集水管

清水区斜管区配水区

穿孔排泥管

积泥区

5.4.2

设计计算

5.4.2.1 平面尺寸计算 5.4.2.1.1

沉淀池清水区面积

A

Q26702

267m q10

3232

式中 q——表面负荷m/(mh)，一般采用9.0-11.0m/(mh)，本设计取10

m3/(m2h)

5.4.2.1.2 沉淀池的长度及宽度

L

A267

27m B10

则沉淀尺寸为LB27×10=270m ，为配水均匀，进水区布置在27m长的一侧。在10m的长度中扣除无效长度0.5m，因此净出口面积(考虑斜管结构系数1.03)

2

A1

5.4.2.1.3

(B0.5)L

1



(100.5)27

249m

2

式中： k1——斜管结构系数，取1.03

沉淀池总高度

Hh1h2h3h40.31.20.871.40.734.5m

式中 h1——保护高度（m），一般采用0.3-0.5m，本设计取0.3m；

h2——清水区高度（m），一般采用1.0-1.5m，本设计取1.2m；

h3——斜管区高度（m），斜管长度为1.0m，安装倾角60，则h3sni60 h4——配水区高度（m），一般不小于1.0-1.5m，本设计取1.4 m； h5——排泥槽高度（m），本设计取0.73m。 5.4.2.1.4

进出水系统

08.7 m；

5.4.2.1.4.1 沉淀池进水设计

沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：

Q0.742

3.7m A2V0.2

式中 v——孔口速度（m/s），一般取值不大于0.15-0.20m/s。本设计取0.2m/s。 每个孔口的尺寸定为20cm×10cm，则孔口数N管以下、沉泥区以上部位。 5.4.2.1.4.2 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v1=0.6m/s，则穿孔总面积：

2

2010

185个。进水孔位置应在斜

A3

Q

F

3



1

0.742

1.23m 0.6

设每个孔口的直径为5cm，则孔口的个数

N

1.2343.140.05

2

626个

2

式中 F——每个孔口的面积(m).

设每条集水槽的宽度为0.4m,间距1m,共设10条集水槽，每条集水槽一侧开孔数位36个，孔间距20cm,10条集水槽汇水至总渠，出水总渠宽0.8m，深度1m。

出水的水头损失包括孔口损失和集水槽内损失。设计中取2，则孔口损失为：

2

20.037m

h12g

29.8

2

集水槽内水深为0.4m,槽内流速为0.38m/s,槽内水力坡度0.01计，则

h2il0.01100.1m

出水总水头损失

hh1h20.10.0370.137m，设计中取0.15m.

5.4.2.1.4.3 沉淀池的排泥设计

采用穿孔管进行重力排泥，每天排泥一次。穿孔管管径200mm,管上开孔径5mm，孔口间距15mm。沉淀池底部为排泥槽，共12条。排泥槽顶宽2.0m,底宽0.5m,斜面与水平面夹角45度，排泥槽斗高0.83m. 5.4.2.1.5

雷诺数Re

水力半径R

d307.5mm0.75cm 44

当水温T=20度时，水的运动粘度v0.01斜管内水的流速为

cm

2

s

v2

Q

Asin60

1



0.74249sin60

0.0034m/s0.34cm/s

雷诺数Re=

R2v



0.750.34

25.5500，满足设计要求。

0.01

5.4.2.1.6

弗劳德系数Fr

Fr=

v2

=0.000157Rg0.75981

2

2

Fr介于0.001-0.0001之间，满足设计要求。

5.4.2.1.7

斜管中的沉淀时间T

T=

1l1

==294s=4.9min ，满足设计要求（一般在2～5min之间） v20.0034

式中 l1——斜管长度（m），本设计取1.0m

5.5 普通快滤池设计计算

由滤料(石英砂)筛分试验知道，求得的K80

d801.34

3.37>>1 ,因此河砂不均匀d100.40

系数较大，根据设计要求，重新调节进行分析，因此根据分析后筛分曲线如下图。

K80

d800.91.8,d100.5

通过筛孔砂量（）

滤孔孔径

5.5.1

设计参数

3

近期设计3组滤池，每组设计流量为0.74m/s。采用气水反冲洗，先气冲3min，在水冲6min。设计滤数V=10m/h，水冲洗强度q=14L/（s·㎡），气冲洗强度为20L/（s·㎡）。 5.5.2

设计计算

5.5.2.1 滤池面积及尺寸

滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h。滤池实际工作时间为： T=24-

924

×=23.7h 6012

滤池总面积为：

F= Q/（VT）=1/3×192260/（10×23.7）=270.4㎡

每组滤池单格数为N=6.布置成对称双行排列。每单格滤池面积为：

f=F/N=270.4/6=45㎡

滤池设计尺寸为10.0m×5.1m，实际率速为： V1=1/3×192260/（6×5.1×10×23.7）=8.8m/h 当一座滤池检修时，校核强制率速为：

V2=NV1/（N-1）=6×10/（6-1）=12 m/h,满足v≤17m/h的要求。 5.5.2.2 滤池高度

承托层高：铺设4层粗砂，每层为100mm，共厚400mm。 滤料层厚：采用单层滤料，厚700mm 滤层上最大水深1.7m； 保护高：0.3m。 则滤池高度H为： H=0.4+0.7+1.7+0.3=3.1m 5.5.2.3 每单格滤池的配水系统 5.5.2.3.1

大阻力配水系统的干管

水冲洗强度q为14L/sm，冲洗时间为6min。反冲洗干管流量为：



2



qgfq5114714L/s=1.078

4q10

g

3

干管起端流速为vg5.5.2.3.2

配水支管数



D

2

0.91m/s，设计中D=1m

支管的中心距离采用0.3m。每池的支管数为：

21068个 nj0.3

每根支管的进口流量为：

qg714

qj6810.5L/m

rj

支管直径为Dj=80mm，支管截面积为5.0310m，支管的起端流速为 2.47m/s 5.5.2.3.3

孔眼布置

3

2

支管孔眼总面积与滤池面积之比K采用0.25%，孔眼总面积为：

Fkkf0.25%510.1275m

2

127500mm

2

采用孔眼直径为9mm，每个孔眼面积为63.5mm2。孔眼总数为：

Nk

k1257002008个

k63.5200830 nj68

每根支管孔眼数为：

Nk

每根支管孔眼布置成两排，与垂线成45夹角向下交错排列。

每根支管长度为：

lj

1

(BD)2.05m,设计中B=5.1m,D=1.0m 2

每排孔眼中心距：

2.05lj

aknk2300.14m

5.5.2.3.4

孔眼水头损失

支管壁厚采用：5mm 流量系数：0.68

1q114

水头损失：hk3.5m 2g10K2g100.680.25

5.5.2.3.5

配水系统校核

2

2

对大阻力配水系统要求支管长度与直径之比不大于60设计要求。

lj2.0520.560，满足

dj0.1

对大阻力配水系统，要求配水支管上孔口总面积于所有支管横截面积之和的比值小于0.5，即

0.5,2

Fj4Dj

dj

00.12754设计中0.240.5，满足要求。 683.140.01njj

5.5.2.4 洗砂排水槽

设计中洗沙排水槽的长度不宜大于6m,故在设计中将每座滤池中间设置排水渠，在排水渠两侧对称布置洗砂排水槽，每侧洗砂排水槽为4条，池中总的排砂槽为8条， 洗砂排水槽中心距采用

a0

L10Bb5.10.82.5m。排水槽长度l02.15m，每槽排n422

qg714

水量为：q89.25L/s

n总8

采用三角矩形标准断面，槽中流速采用vo0.6m/s。排水槽断面尺寸为

q1

X0.19m

21000v0

排水槽底厚度采用0.05m，砂层最大膨胀率e45%。砂层厚度

H20.8m，

c0.07m则洗砂排水槽顶距砂面高度He为：

HeeH22.5xc0.96m

洗砂排水槽总面积与滤池的面积之比=符合设计要求。

中间排水渠选用矩形断面，渠底距洗砂排水槽底部的高度

2l2x82.50.19

0.130.25 F51

Hc1.73g

5.5.2.5 滤池反冲洗

qgb

2

2

1.739.810.64

2

0.75m

设计中采用高位水箱供水 5.5.2.5.1

单个滤池的反冲洗用水量

2qft14513602

257m，式中t=6min=360s,q14L(sm) 10001000

w

5.5.2.5.2

高位水箱冲洗

2

w11.5w21.5257386m

5.5.2.5.3

3

承托层的水头的损失

hw0.022H1q0.0220.40140.12m，设计中的H10.4m

5.5.2.5.4 冲洗时滤层的水头损失

设计中取

m00.41,

水

1000kg

m,H20.7m

3

s水26501000(）（1-)()(10.41)0.70.68m hwm0H21000水

4

5.5.2.5.5 冲洗水箱的高度

Hthwhwhwhw

1

2

3

4

设计中

hw1.0，hw1.5m，则Ht1.03.50.120.681.56.8m

1

5

5.5.2.6 进出水系统 5.5.2.6.1

进水总渠

3

每组滤池的进水总量0.74ms,单个滤池进水管流量用进水管径

Q

2



0.743

0.123ms，采6

DN450mm，v=0.88m/s

0.74

0.925m/s

1.00.8

反冲洗进水管

设计中取进水管渠渠宽B=1.0m,水深0.8m，渠中流速v=5.5.2.6.2

冲洗水流量5.5.2.6.3

qg714L/s，采用管径DN600mm，管中流速v2.5m/s

3

清水管

Q0.74清水管流量

m

，为了便于布置，清水渠断面采用和进水渠断面相同尺寸，单个滤池

Q20.14m3

s，采用管径DN450mm,v0.88m/s

5.6 消毒设计计算

5.6.1

消毒设计参数

已知设计水量Q=192260m/d=8010m/h，本设计消毒采用液氯消毒，预氯化最大投加量为1.5mg/L，清水池最大投加量为1.0mg/L。 5.6.2

消毒设计计算

3

3

加氯量计算 预加氯量为

Q10.001aQ=0.001×1.5×8010=12.0kg/h

清水池加氯量为

Q20.001aQ=0.001×1×8010=8.0kg/h

二泵站加氯量自行调节，在此不做计算，则总加氯量为

QQ1Q2=12.0+8.0=20.0kg/h

为了保证氯消毒时的安全和计量正确，采用加氯机投氯，并设校核氯量的计量设备。选用2台ZJ —2转子加氯机，选用宽高为：330mm×370mm，一用一备.

储氯量（按20天考虑）为： G=20×24Q=20×24×20=9600kg

液氯的储备于12个1吨氯瓶（H×D=2020mm×800mm）和1个0.5吨氯瓶（H×D=600mm×1800mm）。

5.6.2.1 清水池的有效容积

水厂建三组矩形清水池，每组设计一个池子，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。

清水池的有效容积：

V=k Q=0.15×192260=28839 m³

式中：k——经验系数一般采用10%-20%；本设计k=15%；

Q——设计供水量Q=192260m³/d=8010m³/h； 每组清水池的有效容积为则每座清水池的面积为：

v1

=9613

m

3

， 每组清水池设1座，有效水深取H=4.5m，

A1

h



96134.5

2136.2m

2

取BL=41602460

m

2

，超高取0.5m，则清水池净高度取5.0m。

5.6.2.2 清水池的进水管(3条，1条/座)：

D1=

4Q

nv

式中 D1——清水池进水管管径（m）；

v——进水管管内流速（m/s），一般采用0.7~1.0m/s， 设计中取v=0.8m/s； Q——设计水量（m/s）,取2.25m/s。

3

3

则 D1=

42.25

1.09m

0.83

设计中取进水管管径

DN1200mm，进水管内实际流速为0.77m/s

5.6.2.3 清水池的出水管：

由于用户用水量的变化，清水池的出水管应按最大流量设计：

Q1=

KQ

24

3

式中Q1——最大流量（m/s）；

K——时变化系数，一般1.3~2.5，本设计中取1.5。 则 Q1=

1.519226033

=12016.25m/h=3.33m/s

24

出水管管径:

D2

43.77

1.5m

3.1440.8

式中D2——出水管管径（m）；

v1——出水管管内流速（m/s），一般为0.7~1.0m/s，本设计中取0.8。 5.6.2.4 清水池的溢流管：

溢流管的直径与进水管的直径相同。在溢流管管端设喇叭口，管上不阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。 5.6.2.5 清水池的排水管：

清水池内设置导流墙，需要放空，因此应设置排水管。排水管的管径按2h放空时间计算。排水管内流速按1.2m/s估计，则排水管管径为

D3=

V1

t36000.785v2

式中D3——排水管管径（m）；

t——放空时间（h），本设计中取t=4h；

v2——排水管内水流速度（m/s）。

所以 D3=

288394

0.84m,设计中取排水管径为

36003.141.234

DN900mm

5.6.2.6 清水池的布置 5.6.2.6.1

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不小于30min。每座清水池内导流墙设置两条，间距8.3m，将清水池分成3格。在导流墙底部每隔1.0m设置0.1m×0.1m的过水方孔，使清水池清洗时，排水方便。 5.6.2.6.2

检修孔

在清水池顶部设置圆形检查孔两个，直径为1200mm。 5.6.2.6.3

通气管

为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设置通气孔，通气孔共设置12个，每格设4个，通气管的管径为200mm，通气管伸出地面的高度高低错落，便于空气流通。 5.6.2.6.4

覆土厚度

在清水池顶部覆盖1.0m厚的覆土，并加以绿化，美化环境。

5.7 吸水井和泵房设计计算

5.7.1

吸水井的设计

本设计一级泵站吸水井底标高为5.78m，进水管标高为7.13m，一级泵站吸水井顶部标高为10.25m，宽为6m，长度20m，分为两格。 5.7.2

一级泵站的设计

5.7.2.1 水泵选择

水厂设计水量：近期为Qd18010m3/h；查给《排水设计手11册－常用设备》选泵，则一级泵房中水泵型号选用24SA-28，3用1备。泵的参数如下：

泵房的尺寸：40m×20m，长度为控制间4m，泵轴之间的间距为4.0m，靠近控制间的泵与靠近吊装间的泵距离墙的距离也为4.0m，另外设4.0m做为吊装机械电葫芦用，共计40m。 5.7.2.2 水泵吸水管路

吸水管路长10m，Q=8010/3=2670m3/h，管径DN=1000mm，v1=1.5m/s，1000i=2.90。 吸水管路局部水头损失计算资料见表4：

表4 吸水管路局部水头损失计算表

水泵吸水管的水头损失：

h10.31.202/(29.8)(0.830.05)1.52/(29.8)(0.21.0)2.452/(29.8)2.9010/1000

0.022+0.2738+0.3675+0.027=0.6903m

泵房所在室外地坪为10.00m，本设计取一级泵房室内地面低于地面0.8m。 5.7.2.3 泵房高度

采用地面式泵房，选用LH5t电动葫双梁乔式起重机，泵房地面上高度为：

Hna2c2defg

式中 H——泵房高度（m）；

n——一般采用不小于0.3m，这里取n=0.3m；

a2——行车梁高度（m）；

c2——行车梁底至其重钩中心的距离（m），a2c21.4m；

d——起重绳的垂直高度(对于水泵为0.85xm对于电机为1.2xm,x为起重部

件宽度)（m）,这里d0.852.261.921m；

，e1.802m； e——最大一台水泵或电动机的高度（m）

f——吊起物底部和最高一台机组顶部的距离（m）,f0.5m；

g——最高一台水泵或电动机顶至室内地坪的高度

(m),g1.8020.22.0m。

则泵房高度为：H0.31.41.9211.8020.52.07.923m，取H8.0m。

六、 水厂平面及高程布置

6.1 水厂平面布置

6.1.1 6.1.2

生产区：采用直线型布置方式。

生活区：将办公楼，宿舍，食堂，锅炉房，浴室等建筑物组合在一个区内；并且生活区靠近大门，方便与外来人员联系。

6.1.3

维修区：修理间， 仓库，化验室修建靠近生产区的地方，但是不与生产区相连，中间设置道路将两区隔开。

6.1.4

加药区：加药间设于絮凝沉淀附近；加氯间设于滤池配水井附近，并设置液氯吸收室。

6.1.5

厂区道路布置：主厂道路宽6米，并设置双侧1.5米宽的人行道，并植树绿化；车行到宽4米，；在加药间，加氯间药库和絮凝池、沉淀池之间均可设置步行道，方便联系，食堂宿舍等无武平器材运输的建筑物，均可设置步行道。

6.1.6

水厂管线布置：原水管道有两条输水干管进入水厂的配水井、阀门井后用联络管连接两个静态混合器，为了事故检修不影响水厂运行，分别超越沉淀池、滤池设置超越管。对于加药管和加氯管，均采用塑料管，管道安装在管沟内，上设活动盖板，一边管道堵塞是管道清通，加药管线以最短距离至投加点布置。自来水厂自用管道由二级泵房压水管路接出，至各构筑物，DN>70的用铸铁管，否则就用塑料管。消火栓每隔120.0米设置一个室外消火栓。但在此设计中，后面两点并未提上日程考虑上来。

6.2 水厂高程布置

6.2.1 高程布置

在处理工艺流程中，一级泵房把水抽到絮凝池后水就靠自身重力作用在各构筑物间流动。根据这种原则来进行高程布置。

6.2.2 高程计算

6.2.2.1 清水池最高水位=清水池所在地面标高=10.00m

6.2.2.2 滤池水面标高=清水池最高水位+清水池到滤池出水管连接灌渠的水头损失+滤池的

最大作用水头=10.00+0.19+2.3=12.49m

6.2.2.3 沉淀池水面标高=滤池水面标高+滤池进水管到沉淀池出水管之间的水头损失+沉淀

池出水渠的水头损失=12.49+0.2+0.15=12.84m

6.2.2.4 反应池与沉淀池连接池连接渠水面标高=沉淀池水面标高+沉淀池配水穿孔墙的水头

损失=12.84+0.05=12.89m

6.2.2.5 反应池水面标高=沉淀池与反应池连接渠水面标高+反应池水头损失

=12.89+0.45=13.34m

七、 水厂自动化控制要求

7.1 取水泵站

取水泵房目前大都根据清水池水位调节水泵机组的运行台数及电动阀的启闭，包括真空泵自动引水及泵房内排水泵的自动开、停。

7.2 二级泵房

二级泵房根据出水压力和流量来调节水泵运行台数和阀门的开启度。运行的水泵发生故障时，备用水泵能自动启动投入运行。依靠阀门开启度来调节出水流量和压力会增加能耗并降低机组效率，故最好采用若干调速电机水泵机组来调节出水流量。泵房内的真空泵和排水泵自动开、停。

7.3 投药自动控制

混凝剂投加量主要根据原水水质和水量来自动控制。前馈控制确定一个给出量，然后以沉淀池出水浊度作为后馈信号来调节前馈给出量。由前馈给出量和后馈调节量就可获得最佳剂量。也可采用现场模拟装置和特性参数来确定和控制投药量。

投氯量目前主要根据滤后水中余氯量来自动控制。也可以流量为比例作前馈控制，以出水厂余氯设定值为后馈调节，实行闭环控制。自动投氯装置已在很多水厂应用，关键是要求有精密可靠的余氯连续测定仪。

7.4 沉淀池和澄清池

目前澄清池和沉淀池的自动控制内容是排泥。可以定时自动排泥，也可根

据池中泥位自动排泥。

如果其有足够的资料积累写出数学模型也可按澄清池泥渣浓度、沉淀池和澄清池出水浊度等，控制机械搅拌澄清池内搅拌机转速、排泥机运行并可将水质资料反馈于加药系统。

7.5 滤池

目前主要是根据滤层水头损失或规定冲洗周期来控制滤池冲洗。如果是气水反冲洗，冲洗顺序和强度也可根据设定值进行自动控制。

以上各工艺过程均可用PLC进行控制。若设备发生故障，均会报警，有的会自动停止运行或采用安全措施。例如，若清水池水位过低或发生水压力过大，二级泵站除发出警报外，水泵还会自动停止。又如，若加氯间或氯库探测器检测到漏氯后，PLC可自动启动抽氯风机和苛性钠溶液泵，将氯和苛性钠送入中和塔内中和，同时发生警报。

八、 水厂的工程概预算及经营成本分析

8.1 取水泵站及一级泵站

体积指标：472元/m ，一级泵站体积为11200 m,溶液池、溶解池共26m. 333

M1=472×（11200+28.9）=530万元

8.2 絮凝沉淀池

体积指标：1100元/ m，体积为7546.5㎡

M2=1100×7546.5=830.115万元

3

8.3 普通快滤池

面积指标：4000元/㎡，面积为742.2㎡。

M3=4000×742.2=296.88万元

8.4 清水池

体积指标：270元/ m，体积为28839m.

M4=270×28839=778.65万元

33

8.5 吸水井

体积指标：360元/ m，体积为415.8 m.

M5=360×415.8=15.0万元

33

8.6 综合楼

水量指标：30元/ m，日处理量192260 m

M6=30×192260=576.8万元

33

8.7 机修间

水量指标：11元/ m，日处理量192260 m

M7=11×192260=211.47万元

33

8.8 配电室

面积指标：3557元/㎡，面积为100㎡。

M8=3557×100=35.6万元

8.9 车库

M9=40.0万元

8.10 加氯加药间

面积指标：1700元/㎡，面积为288㎡。

M10=1700×288=49.0万元

8.11 其他费用

M11=(530+830.115+296.88+778.65+15+576.8+211.47+35.6+40+49)×20%=673万元

8.12 建设总投资：

M530+830.115+296.88+778.65+15+576.8+211.47+35.6+40+49+673=4036.515万元

九、 个人设计总结

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。

通过这次课程设计，使我认识到自己知识的不足，让我懂得了所谓的工程其实是一件很需要细心和耐心的事情，在一步一步的设计中，我懂得了怎样去用所学的知识，知道了去查

一些参考资料以及设计手册。

由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教,我十分乐意接受你们的批评与指正，本人将万分感谢。

十、 参考资料

10.1

10.2

10.3

10.4

10.5

10.6

十一、

十二、

教材； 给水排水设计手册第一册、第三册、第九册、第十一册等； 标准、规范； 净水厂设计 钟淳昌编 建工出版社； 水处理工艺设计计算 崔玉川编 水力电力出版社； 其它相关资料。 附图 成绩评定表