五萬方給水廠設(shè)計

計算書

目錄

第一章設(shè)計原始資料

第二章設(shè)計水量與工藝流程的確定

第一節(jié)設(shè)計水量計算

第二節(jié)給水處理流程確定

第三章給水處理構(gòu)筑物與設(shè)備型式選擇

第一節(jié)加藥間

第二節(jié)配水井

第三節(jié)混合設(shè)備

第四節(jié)絮凝池

第五節(jié)沉淀池

第六節(jié)濾池

第七節(jié)消毒方法

第四章凈水廠工藝計算

第一節(jié)加藥間設(shè)計計算

第二節(jié)配水井設(shè)計計算

第三節(jié)混合設(shè)備設(shè)計計算

第四節(jié)往復式隔板絮凝池設(shè)計計算

第五節(jié)平流式沉淀池設(shè)計計算

第六節(jié)V型濾池設(shè)計計算

第七節(jié)消毒和清水池設(shè)計計算

第八節(jié)二級泵站

第五章水廠平面布置和高程布置計算

V第一節(jié)水廠平面布置

第二節(jié)水廠高程布置計算

第三節(jié)凈水管道水力計算

第四節(jié)附屬建筑物

第五節(jié)凈水廠綠化與道路

第六章凈水工藝自動化設(shè)計

第一章設(shè)計原始資料

一、地理條件:地形平坦,稍向西傾斜,地勢平均標高22m（河

岸邊建有防洪大堤）o

二、水廠位置占地面積：水廠位置距離河岸200m,占地面積

充分。

三、水文資料：河流年徑流量3.76-14.82億立方米，河流主

流量靠近西岸。

取水點附近水位:五十年一遇洪水位:21.84m;

百年一遇洪水位:23.50m;

河流平常水位：15.80m;

河底標高：10m。

四、氣象資料及廠區(qū)地址條件：全年盛行風向：西北；全年雨

量：平均63mm;冰凍最大深度1m。廠區(qū)地基：上層為中、輕砂質(zhì)

粘土，其下為粉細沙，再下為中砂。地基允許承載力：10-⑵/n?。

廠區(qū)地下水位埋深:3-4m。地震烈度位8度。

五、水質(zhì)資料:濁度:年平均68NTU,最高達3000NTU;PH直

7.4-8.6;水溫:4.5-2L5C;色度：年平均為1—3度;臭味土腥

味；總硬度：123.35mg/LCaCCh;溶解氧:年平均10.81mg/L;Fe:年

平均0.435mg/L,最大為0.68mg/L;大腸菌群：最大723800個/mL,

最小為24600個/mL;細菌總數(shù)：最大2800個/mL,最小140個/

mLo

六、水質(zhì)、水量及其水壓的要求：

設(shè)計水量：根據(jù)資料統(tǒng)計，當前在原地下水源繼續(xù)供水的情況

下,每天還需5萬立方米。

水質(zhì):滿足現(xiàn)行生活飲用水水質(zhì)標準。

水壓:二級泵站揚程按50米考慮。

第二章設(shè)計水量與工藝流程的確定

第一節(jié)設(shè)計水量計算

水處理構(gòu)筑物的生產(chǎn)能力，應以最高日供水量加水廠自用水量

進行設(shè)計，并以水質(zhì)最不利情況進行校核。水廠自用水量主要用于

濾池沖洗和澄清池排泥等方面。城鎮(zhèn)水廠自用水量一般采用供水

量的5%—10%,本設(shè)計取5%,則設(shè)計處理量為：

44333

2=(1+a)Qd=(1+5%)X5X10=5.25XI0mId=2187.5/n/h=0.61m/s

式中:Q-----水廠日處理量；

a——水廠自用水量系數(shù)，一般采用供水量的5%—10%,本設(shè)

計取5%;

33

Qd----設(shè)計供水量（m/d），為5萬m/do

第二節(jié)給水處理流程確定

給水處理工藝流程的選擇與原水水質(zhì)和處理后的水質(zhì)要求有

關(guān)。本設(shè)計以地表水為水源，為滿足現(xiàn)行生活飲用水水質(zhì)標準，-

般采用混合、絮凝、沉淀、過濾、消毒的處理工藝。

經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定的凈水工藝流程如下：

目-----?>F=i--------?<202M--------?0Q--------?*

,迎主

??---->----?

，主"4,一"RKM

第三章給水處理構(gòu)筑物與設(shè)備型式選擇

第一節(jié)加藥間

一、藥劑溶解池

設(shè)計藥劑溶解池時，為便于投置藥劑，溶解池的設(shè)計高度一般

以在地平面以下或半地下為宜，池頂宜高出地面0.20m左右，以減

輕勞動強度,改進操作條件。

溶解池的底坡不小于0.02,池底應有直徑不小于100mm的排

渣管，池壁需設(shè)超高，防止攪拌溶液時溢出。由于藥液一般都具有

腐蝕性，因此盛放藥液的池子和管道及配件都應采取防腐措施。溶

解池一般采用鋼筋混凝土池體，若其容量較小，可用耐酸陶土缸作

溶解池。

二、混凝劑的選用與投加

1、混凝劑的選用

混凝劑選用：堿式氯化鋁[Aln(OH)mC13n-m],最大投藥量為

30mg/Lo

2、混凝劑的投加

本設(shè)計采用自動投藥設(shè)備/-ZM630/1.6,一用一備。

三、加氯間

設(shè)計加氯間時,須按以下要求進行設(shè)計：

(1)加氯間靠近濾池和清水池，以縮短加氯管線的長度。水和

氯應充分混合，接觸時間不少于30mino為管理方便，和氯庫合

建。

(2)加氯間和氯庫應布置在水廠的下風向。該水廠所在地主導

風向為西北風,加氯間應設(shè)在水廠的東南部。

(3)加氯間的氯水管線應敷設(shè)在地溝內(nèi)，直通加氯點，地溝應有

排水設(shè)施以防積水。輸送氯氣的管使用無縫鋼管，輸送配制成一定

濃度的氯水管使用像膠管,給水管使用鍍鋅管。

(4)加氯間和其它工作間隔開，加氯間應有直接通向外部、目

向外開的門，加氯間和值班室之間應有觀察窗，以便在加氯間外觀

察工作情況。

(5)加氯機的間距約0.7m,一般高于地面1.5m左右，以便于操

作，加氯機（包括管道）不少于兩套，以保證連續(xù)工作。稱量氯瓶重

量的地磅秤,放在磅秤坑內(nèi),磅秤面和地面齊平，使氯瓶上下搬運方

便。有每小時換氣8-12次的通風設(shè)備。加氯間的給水管應保證不

斷水，而且保持水壓穩(wěn)定。加氯間外應有防毒面具、搶救材料和

工具箱。防毒面具應防止失效，照明和通風設(shè)備應有室外開天。

第二節(jié)配水井

配水井體積為160m3,平面尺寸為10mx4m=40m2,水力停留時

間T=4min,有效水深4m。

第三節(jié)混合設(shè)備

為提高混合效果，采用管式靜態(tài)混合器，加藥點設(shè)在混和器進

口處并增加藥液擴散器，使混凝劑在管道內(nèi)很好的擴散,形成均勻

混合。管式靜態(tài)混合器具有投資較低，無需額外提供能源，易于安

裝,無需經(jīng)常維修,混合效果好的顯著優(yōu)點。

第四節(jié)絮凝池

絮凝過程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接

觸碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝體。當前國內(nèi)使

用較多的是各種形式的水力絮凝及其各種組合形式，主要有隔板絮

凝、折板絮凝、棚條（網(wǎng)格）絮凝、和穿孔旋流絮凝等。

根據(jù)各種絮凝池的特點以及實際情況進行比較，本設(shè)計選擇往

復式隔板絮凝池。

第五節(jié)沉淀池

本設(shè)計采用平流式沉淀池，平流式沉淀池具有適應性強、處

理效果穩(wěn)定和排泥效果好等特點。

第六節(jié)濾池

從實際運行狀況來看，V型濾池由于采用氣水反沖洗技術(shù)，它

與單純水反）中洗方式相比,主要有以卜優(yōu)點：

1、較好地消除了濾料表層、內(nèi)層泥球，具有截污能力強，濾

池過濾周期長，反沖洗水量小特點。可節(jié)省反沖洗水量40—60%,

降低水廠自用水量,降低生產(chǎn)運行成本。

2、不易產(chǎn)生濾料流失現(xiàn)象，濾層僅為微膨脹，提高了濾料使

用壽命，減少了濾池補砂、換砂費用。

3、采用粗粒、均質(zhì)單層石英砂濾料，保證濾池沖洗效果和充

分利用濾料排污容量，使濾后水水質(zhì)好。

根據(jù)設(shè)計資料,綜合比較選用當前較廣泛使用的V型濾池。

第七節(jié)消毒方法

水的消毒處理是生活飲用水處理工藝中的最后一道工序，其目

的在于殺滅水中的有害病原微生物，防止水致傳染病的危害。其方

法分化學法與物理法兩大類，前者往水中投加藥劑，如氯、臭氧、

重金屬、其它氧化劑等；后者在水中不加藥劑，而進行加熱消毒、

紫外線消毒等。

經(jīng)比較，本設(shè)計采用液氯作為消毒劑，濾后消毒。氯是當前國

內(nèi)外應用最廣的消毒劑，除消毒外還起氧化作用。加氯操作簡單,

價格較低，且在管網(wǎng)中有持續(xù)消毒殺菌作用。雖然二氧化氯消毒能

力較氯強而且能在管網(wǎng)中保持很長時間，可是由于二氧化氯價格昂

貴，且其主要原料亞氯酸鈉易爆炸，國內(nèi)當前在凈水處理方面應用

尚不多。

第四章凈水廠工藝計算

第一節(jié)加藥間設(shè)計計算

一、設(shè)計參數(shù)

根據(jù)原水水質(zhì)及水溫，參考有關(guān)凈水廠的運行經(jīng)驗，選堿式氯

化鋁為混凝劑，混凝劑的最大投藥量a=30mg/L,藥的容積的濃度按

c=15%考慮,混凝齊J每日配制次數(shù)n=3次。

二、設(shè)計計算

三、1、溶液池

容積:叱=6/0—^=30x2187.5x——!——=35/

1417c/?417x15x3

式中：〃一混凝劑（堿式氯化鋁）的最大投加量（mg/L）,本

設(shè)計取30mg/L;

Q一設(shè)計處理的水量,2187.5m3/h;

b—溶液濃度（按商品固體重量計），一般采用5%-20%,本

設(shè)計取15%;

n一每日調(diào)制次數(shù),一般不超過3次,本設(shè)計取3次。

溶液池采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，有效高采用LOm,尺寸為

LxBxH=2X）nix2.0w/x1,5m,fS度中包括超（S0.5m,置于室內(nèi)地面上。溶

液池實際有效容積：W=2.0X2.0X1.0=4〃九滿足要求。溶液池池底設(shè)

DN200的排渣管一I艮溶液池采用鋼筋混凝土池體，內(nèi)壁襯以聚乙

烯板（防腐）O

2、溶解池

3

容積：w2=0.3W；=0.3x3.5=1.05m

式中：W2一—溶解池容積（m3）,一般采用（0.2-0.3）W,;本設(shè)計

取0.3W］。

有效高采用1.0m,超高0.5m,總高1.5m,池底坡度采用0.02,

2

平面尺寸2.0mx2.0m,面積4.0m,則實際總、體積為Wp=4.0m\滿足

要求。溶解池底部設(shè)管徑DN200的排渣管一根，溶解池采用鋼筋

混凝土池體，內(nèi)壁襯以聚乙烯板（防腐）。每池設(shè)攪拌機一臺。選

用ZJ-700型折槳式攪拌機,功率為4KW,轉(zhuǎn)速為85r/mino

3、藥劑倉庫

（4）藥劑倉庫計算：

藥劑倉庫與加藥間應連在一起,儲存量一般按最大投藥期間7-

15d用量計算。倉庫內(nèi)應設(shè)有磅秤，并留有1.5m的過道，盡可能考

慮汽車運輸?shù)姆奖恪?/p>

混凝劑選用精制硫酸鋁，每袋質(zhì)量是40kg,每袋的體積為

S7xO.5xO.2m3,藥劑儲存期為15d,藥劑的狂放高度取1.5m.

N_Qx24x〃xf

=0024x

硫酸鋁的袋數(shù):公式為:lOOOxWv

式中，Q冰廠設(shè)計水量，m-3/h;a-混凝劑最大投加量，mg/L;t-藥

劑的最大儲存期,d;

卬-每袋藥劑的質(zhì)量,kg;

將相關(guān)數(shù)據(jù)代入上式得，N=0.024?87.5；30xl5、59］袋。

40

A—N_V_____

有效堆放面積A:公式為：一月(11)

式中，H.藥劑得堆放高度，m;V.每袋藥劑得體積，m3;八批放

孔隙率，袋堆時e=20%

591x0.7x0.5x0.2

代入數(shù)據(jù)得：4二=34.48〃，

1.5x(l-0.2)

4、計量設(shè)備

投藥管流量：4=等裁=。°8”

查表得投藥管管徑：d=25利〃,相應流速為0.50/H/5o

第二節(jié)配水井設(shè)計計算

一、設(shè)計參數(shù)

設(shè)計流量：Q—5.25x104w31d=0.61m3/s=36.45w3/min

水力停留時間：T=5.0min

二、設(shè)計計算

配水井體積：V=QT=36.45x5.0=182.29加;

配水井平面尺寸：10〃zx4m=40〃/；

有效水深：”二石3=4.56〃/。超高取0.5m,則井深為5.06m。

40

配水井出水處設(shè)溢流堰，采用渠道與絮凝池連接，渠道寬

b=1.0m,流速取v=1.0m/s,則有效水深為

八—

=0.61加，取0.7m

bv1.Ox1.()

超高取0.3m,渠道深H=(0.7+0.3)〃?=1.0%配水井設(shè)

DN=1200mm的溢流管,溢流水位10.0m,放空管直徑

DN=800mmo

第三節(jié)混合設(shè)備設(shè)計計算

一、設(shè)計參數(shù)

考慮設(shè)絮凝池2座,混合采用管式混合。設(shè)水廠進水管投藥口至

絮凝池的距離為50米。進水管采用兩條，設(shè)計流量為

2=0.61^2=0,305本設(shè)計推薦采用管式靜態(tài)混合器，管式靜態(tài)

靜態(tài)混合器

圖1管式靜態(tài)混合器計算草圖

二、設(shè)計計算

1、設(shè)計管徑

靜態(tài)混合器設(shè)在絮凝池進水管中，設(shè)計流量4=2=粵=0.305//$；

n2

則靜態(tài)混合器管徑為：

。=舊=后常=0.62〃，,本設(shè)計采用D=650mm,此時流速

為v=0.92m/s;

2、混合單元數(shù)

按下式計算

N>2.36產(chǎn)=2.36XO.92-05x0.65^3=2.74,本設(shè)計取N=3；

則混合器的混合長度為：

L=1.1Z)N=1.1x0.7x3=2.15/7?

3、混合時間

4、水頭損失

萬=0.1184與〃=0.1184X絲黑x3=0.22也<0.5m,符合設(shè)計要求。

d0.65

5、校核GT值

G陛房里莖二899「，在700-1000『之間，符合設(shè)計要

V"V1.14X10-3X2.34

求

GT=899x2.34=2104>2000,水力條件符合設(shè)計要求。

第四節(jié)往復式隔板絮凝池設(shè)計計算

一、設(shè)計參數(shù)

設(shè)計進水量0=(1+4)2/=5.25X104/7d=2187.5m3!h=0.61m3/s

絮凝時間:T=20min

池內(nèi)平均水深:Hi=1.8m

超高：H2=0.3m

池數(shù)：n=2

隔板轉(zhuǎn)彎處的過水斷面面積取廊道斷面面積的L2-L5倍。

二、設(shè)計計算

1、計算總?cè)莘e

_QT_2187.5x20

1/=730m5

--60-60

2、每池凈平面面積

分為兩池,每池凈平面面積：F='=.=203/

nH\2x1.8

3、池子寬度B

按沉淀池寬取B=10m。

4、池長

池長（隔板間凈距之和）L，=需=20.3陽

設(shè)計中取21m。

5、隔板間距

絮凝池起端流速取吁O5〃/s,末端流速取叩0.2）s,首先根據(jù)

起、末端流速和平均水深算出起、末端隔板間距，然后按流速遞

減原則，決定隔板分檔數(shù)和各檔隔板間距。隔板間距按廊道內(nèi)流速

不同分成6檔:

34

4="」=。.〃，

nvH2x0.5x18

Q——=0.85,〃

nvH2x0.2x1.8

隔板間距按廊道內(nèi)流速不同分為6檔:

%=0.5m/s,v2=0.4m/s,v3=0.35m/s,匕=0.3m/s,v5=0.25m/s,v6=0.2m/s

取q=03〃，則實際流速匕=0.57〃?/s,按上法計算得:

按上法計算得:

g=0.4m,V2'=0.425m/s

ay=0.5/n,v?'=0.34m/s

ci4=0.6/77,V41=0.28m/s

as=0.8/n,vs*=0.2\m/s

&=1.0/??,U6'=0.17

每一種間隔采取5條，則廊道總數(shù)為30條，水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)為

29次。則池子長度(隔板間凈距之和)：

L'=5(c/i+a24-43+a4+as+a(、)=5x(0.3+0.4+0.5+0.6+0.8+1.0)=18"?

取隔板厚度0.2m,則池總長L=18+0.2x29=238〃

6、水頭損失

按廊道內(nèi)的不同流速分成6段后進行計算。各段水頭損失按下

式計算

hi=gsH+-^—Lj

2gC/

式中：斗一一第i段廊道內(nèi)水流速度(m/s);

%——第i段廊道內(nèi)轉(zhuǎn)彎處水流速度(m/s);

Si——第i段廊道內(nèi)水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)；

g——隔板轉(zhuǎn)彎處局部阻力系數(shù)。往復式隔板(180。轉(zhuǎn)

彎)尸3;

A一一第i段廊道總長度(m);

凡?…第i段廊道過水斷面水力半徑(m);

G一—流速系數(shù)，隨水力半徑Ri和池底及池壁粗糙系

數(shù)n而定，一般按曼寧公式計算，G。

n

第一段水力半徑:

4d0.3x2

=0.13m

a}+2〃]03+2x2

絮凝池采用鋼筋混凝土及磚組合結(jié)構(gòu)，外用水泥沙漿抹面、粗

糙系數(shù)〃=0。3,

流速系數(shù)：G=1=—1-X0.13,/6=52.41

n0.013

隔板轉(zhuǎn)彎處的過水斷面面積取廊道斷面面積的L5倍，則第一

段轉(zhuǎn)彎處流速:

Q0.61

V01==0.377m/s

1.5/必H1.5x2x03x1.8

第一段廊道長度：4=58=5x20=100〃?

第一段廊道內(nèi)水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)：5,=5

則絮凝池第一段的水頭損失率

0.3772?(OS)?

h\=CS\^-+-^—L,=3x5xx100=0.1095m

2x9.852.412X0.13

2gC-R.

將各段水頭損失計算結(jié)果列表如表4-1所示

表4.1各管段水頭損失計算

段數(shù)SnLnRnvoVnCnhn

151000.130.3770.5052.410.1095

251000.180.2820.4057.800.0612

351000.220.2260.3559.770.0394

451000.230.1880.3060.210.0273

551000.290.1400.2562.580.0152

64800.400.1130.2066.020.0099

〃=2A=02625〃2

7、GT值計算

水溫7=15%,〃=1.14xl(f3(pa/s)

98(X)x0.2625

=43.36「

1.14X10-3X60X20

GT=43.36x20x60=52037

GT值在IO,—IO,范圍內(nèi),說明設(shè)計合理。

第五節(jié)平流式沉淀池設(shè)計計算

一、設(shè)計參數(shù)

設(shè)計水量：Q=5xlO4m3/d,分設(shè)2池，水廠自用水量為5%o則每組設(shè)

計水量

C150000x1.05c3/U八。小3/

Q=—x---------------=1093.75m/h=0.30m/s

224

表面負荷：Q/A=38.4m3/(m2/d)

沉淀時間：1=2h

沉淀池水平流速：v=Q010m/s

二、設(shè)計計算

1、沉淀池表面積

1093.75x24

A二=684m2

38.4

2、沉淀池長

L=3600vT,=3600xO.OlOx2=72m

3、沉淀池寬

R=箸=9.5m,設(shè)計中取10m。

4、沉淀池有效水深

H=署二瞎等=3.2m采用3.5m（包括保護高）

BL9.5x72

5、放空管直徑

沉淀池放空時間按5h計,則放空管直徑

0505

」/O.7BLH/O.7x9.5x72x3.2-八”B中.Q八八

d=J--------=J----------------=0.22m,米用DN=300mm

VTV5x3600

6、出水渠深度

出水渠斷面寬度采用0.6m,出水渠起端水深

H=1.733/Q，3Q,=0.63m

9.8X06

為保證堰口自由落水，出水堰保護高采用0.12m,則出水渠深

度為0.75m。

7、水力條件校核

沉淀池長度L與寬度8之比：〃*72+9.5=7.6>4,滿足要求；

沉淀池長度L與深度力之比：L/h=72/3.2=22.5>10，滿足要求；

水流截面積。=9.5x3.2=30.4/7?

水流濕周片9.5-2x3.2=15.9m

水力半徑R=3=1.912m

15.9

弗勞德數(shù)E喂=品勺」5.，

弗勞德數(shù)介于0.0001—0.00001之間,滿足要求。

絮凝池與沉淀池之間采用穿孔布水墻。穿孔墻上的孔口流速

采用0.15m/s,則孔口總面積為0.30/0.15=2000?。每個孔口尺寸定為

15cmx8cm,則孔口數(shù)為2.00/0.15x0.08=167個。

第六節(jié)V型濾池設(shè)計計算

一、設(shè)計參數(shù)

設(shè)計處理水量：2=(1+a)。”=2187.5〃//h=0.61〃尸/

濾速：u=12〃i//i；

強制濾速：<20/7?//?；

第一步氣沖沖洗強度砥=15L/(>.s)；

第二步氣-水同時反沖，空氣強度0『15IJ(m2㈤，水強度

,水］=417(0?.$)；

第三步水沖洗強度4水2=5L/(m2.$)；

第一步氣沖時間，氣=2min,第二步氣水同時反應時間/氣水=4min；

單獨水沖洗時間限=6min；沖洗時間共計t=12min=0.2h；沖洗周期

T=48h；反沖橫掃強度L8L/(m2?s)o

二、設(shè)計計算

1、池體尺寸計算

(1)濾池實際工作時間

2424

f=24——=24-0.2—=23.9/?

T48

(2)濾池過濾面積

-=2=衛(wèi)以=儂.而

vxT12x23.9

(3)濾池的分格

為節(jié)省占地選雙格型濾池，池底板用混凝土，單格寬B=3m,K

L=10m,面積30m2。分為并列的兩組，每組2座，共4座，每座面積

2

f=60m2,總面積240mo

(4)校核強制濾速

,Nv4x12

v=----=--=l6m/h滿足々20〃//，的要求。

N-\TT

(5)濾池高度的確定

〃+&+&+“5=09+0.1+1.2+1.4+0.3=39〃

式中:Hi——濾板下布水區(qū)高,取0.9m

H2-----濾板厚度m,取0.1m

H3-----濾料層厚度m,取1.2m

H4-----濾層上水深m,取1.4m

H5-----濾池超高,取0.3m

(6)水封井的設(shè)計

濾池采用單層加厚均質(zhì)濾料，粒徑0.95?1.35mm,不均質(zhì)系數(shù)

1.2-1.6o均粒濾料清潔濾料層的水頭損失按下式計算

式中：清一一水流經(jīng)過濾料層的水頭損失,cm；

r一一水的運動黏度，cm/s,20c時為0.0101cm2/s;

g-----重力加速度,981cm2/s;

%一—濾料孔隙率，取05

d。——與濾料體積相同的球體直徑,取為0.1cm；

/()---濾層厚度，100cm;

V濾速，v=12z??/A=0.33c7??/y

①——濾料顆粒球度系數(shù)，天然沙粒0.75

0.80,取0.8

00101(1-0.5)2(1、

因此，AH1r,!=180x~981O.53I().8x(),1,x100x0.33=19.11cm

當濾速為8-10〃〃〃時，清潔濾料層的水頭損失一般為30"

40。〃，計算值比經(jīng)驗值低，取經(jīng)驗值得最低限值△〃清0.30m為清潔濾

層的過濾水頭損失。正常過濾時經(jīng)過長柄濾頭的水頭損失

A/I<0.22,7/0忽略其它水頭損失，則每次反沖洗后剛開始過濾時的水

頭損失為:△”開始=(0.3+0.22)W=0.52〃7O

為保證濾池正常過濾時池內(nèi)的液面高出濾料層，水封井出水堰

頂標高與濾料相同。設(shè)計水封井平面尺寸為x2〃7,堰底板比濾池底

板底0.3,72,水封井出水堰總高：

"水料井=0.3+Hi+Hz+H?=0.3+0.9+0.1+1.2=2.5/??

因每座濾池過濾水量Q單=1/=12x60=720/n3/h=0.2帚/s

因此水封井出水堰上水頭由矩形堰流量公式Q=L84/”嚴計算得

3

Q(0.2V1

h水封二=0.14小

1.84x2一11.84x2,

沖洗完畢清潔濾料層過濾時，濾池液面比濾料層高

(0.52+0.14)=0.66/77

2、反沖洗管渠系統(tǒng)

采用氣水反沖洗的長柄濾頭配氣配水系統(tǒng)。

(1)反沖洗用水流量Q反的計算

反沖洗用水流量按水洗強度最大的計算，單獨水洗時最大反

洗強度q=8L/(5-m2)o

Q反=d=8L/(s?m2)x60=0.48/n3/s

V型濾池反沖洗時,表面掃洗同時進行,其流量

Q表水=q/=0.0018L/(s//)x60=0.11///s

(2)反沖洗配水系統(tǒng)得斷面計算

配水干管(渠)進口流速為V水干=1.5加S左右。

配水干管(渠)的截面積A水干二Q反水/V水干==0.32m2

反沖洗配水干管用鋼管，直徑。可600""〃,流速1.70加5o反沖洗

水又反洗配水干管輸送至氣水分配渠,又氣水分配渠底側(cè)的布水方

孔配水到濾池底部布水區(qū)。反沖洗水經(jīng)過配水方孔的流速按反沖

洗配水支管的流速取值。配水支管流速為V水支=1.2而s。則配水

支管的截面積A水干二Q反水/V水支=簪=0.4小,此即配水方孔總

面積,沿渠長方向兩側(cè)各均勻布置15個配水方孔，共30個,孔中心

間距0.8/n,

每個孔口面積:A/J\=0.48/30=0.016m2,每個孔口尺寸取0.13X

0.12m2,

反沖洗水過孔流速：

V孔二AW2xl5x0.13x0.12=°48=1〃?/S之1.()帆/5(滿足要求)。

30x0.016

(3)反沖洗用氣量。反氣的計算

采用鼓風機直接充氣，采用兩組，一用一備。反沖洗用氣量按

2

氣沖強度最大時的空氣流量計算。這時的氣沖強度為15L/(5-,n)o

。反氣=qf=15xlO-3>/".加?)x60/=09//s

(4)配氣系統(tǒng)得斷面計算

配氣干管進口流速為5〃z/s左右,則配氣干管(渠)的截面積

反沖洗配氣干管同樣用鋼管，直徑。N700〃〃〃，流速3.2〃z/s。反

沖洗所用空氣由反沖洗配氣干管輸送至氣水分配渠，由氣水分配渠

兩側(cè)的布氣小孔配氣到濾池底部的布水區(qū)。布氣小孔緊貼濾板下

緣，間距與布水方孔相同，共計40個。反沖洗用空氣經(jīng)過配氣小孔

的流速按反沖洗配氣支管的流速取值。

反沖洗配氣支管或孔口流速取上支=10m/s,則配氣支管的截面

積：

&支"=0.09〃/

v氣支10

每個布氣小孔面積為&孔=2="二=嚶=0.00225/

vl-404040

孔口直徑d氣孔==，再萼互=0.05,?,取50mmo

V7tV3.14

每孔配氣量%=等」果=00225加/$=81""

(5)氣水分配渠的斷面設(shè)計

對氣水分配渠斷面面積要求的最不利條件發(fā)生在氣水同時反

沖洗時，亦即要求氣水同時反沖洗時的氣水分配渠斷面面積最大。

因此,氣水分配渠的斷面設(shè)計按氣水同時反沖洗時的情況設(shè)計。

氣水同時反沖洗時的反沖洗水流量：

Q反氣小=4水/ndxlO-%//".,/*。）帆2=（）.24加/S

氣水同時反沖洗時反沖洗空氣流量：

322

Qz?=q-J=15x10\??/（5m）x60m=09//s

氣水分配渠的氣、水流速均按相應的配氣,配氣、配水干管流

速取值，則氣水分配干渠的斷面積：

AQ^+Q^=0^+02=0,3W

,水V水干％干L55

3、濾池管渠的布置

（1）反沖洗管渠

1）氣水分配渠起端寬取0.4m,高取H6=1.5m,末端寬取0.4m,

2

高取H7=1.0m,則起端截面積06峭，末端截面積0.4mo兩側(cè)沿程

各布置20個配氣小孔和20個配水方孔，共40個配氣小孔和40個

配水方孔，孔間距0.6m。末端所需最小截面積0.34/40R.0085V末

端A=0.4m2

2）排水集水槽頂端高出濾料層頂面0.5m,排水集水槽起端槽

高為

=H,+H2+/73+0.5-H6=0.9+0.14-1.2+0.5-1.5=1.2^

排水槽末端高：

”昵="I+“2+”3+0.5-/77=0.9+0.1+1.2+0.5-1.0=1.7w

底坡i="末:"超=1^=0.0417

3）排水集水槽排水能力校核由矩形斷面暗溝（非滿流,

n=0.013）,計算公式校核集水槽排水能力。設(shè)集水槽超高0.3m,槽

內(nèi)水位標?%集=H昆一0.3=(1.2—0.3)機=。9".槽寬,集=0.4/27o

濕周x=b+2h=(0.4+2x0.9)〃?=2.2m

水流斷面4戰(zhàn)=%集與俅=。-4x0.9=0.36m2

水力半徑火=皿=絲=0.164,〃

x2.2

★右"R2/3//20.1642/3x0.0417,/2/

水流速度V=----------=--------——---------=4.71772/S

n0.013

過流能力翻集=A排4=0.36x4.71=1.7(WIs

實際過水量Q反二Q反水+Q表本=(0.30+0.11)m3/s=0.41rrP/sc過水

能力,滿足要求。

(2)進水管渠

1)6座濾池分成獨立的兩組，每組進水總渠過水量按強制過

濾流量設(shè)計流速0?8~1?2向$,取八1.0加八則強制過濾流量：

。強二等=0.305〃//5

進水總渠斷面面積即總=%=臀=0.305,n2

進水總渠寬0.6"z,水面(§)0.6〃7。考慮超局0.4m,則總(§)為

1.0mo

2)每座濾池的進水孔

由進水開三個孔，進水總渠的渾水經(jīng)過進水孔進入濾池。兩

側(cè)進水孔孔口在反沖洗時關(guān)閉，中間進水孔孔口設(shè)手動調(diào)節(jié)閘板,

在反沖洗時不關(guān)閉，供給反洗表掃用水。調(diào)節(jié)閘門的開啟度，使其

在反沖洗時的進水量等于表掃用水量。

孔口面積按孔口淹沒出流公式64A麴計算，其總面積按

濾池強制過濾水量計。孔口兩側(cè)水位差取。.1，”。則孔口總面積:

0.305

Q強=0.34"/

猴二0.64>/2gh-0.6472x9.81x0.1

中間孔口面積按表面掃洗水量計。則

孔口寬B中孔=1。〃，@H中孔=0.12m。

兩個側(cè)孔口設(shè)閥門，采用橡膠充氣閥，每個側(cè)孔面積:

=A^=0.34-0.12=0Jbn2

22

孔□寬％孔=1.0m,8=0.11nzo

3）每座濾池內(nèi)設(shè)的寬頂堰

為了保證進水穩(wěn)定性，進水總渠引來的渾水經(jīng)過寬頂堰進入每

座濾池內(nèi)的配水渠，再經(jīng)濾池內(nèi)的配水渠分配到兩側(cè)的V型槽。

寬頂堰堰頂寬〃寬頂=5。〃，寬頂堰與進水總渠平行布置，與進水總渠

側(cè)壁相距0.5〃?,堰上水頭用矩形堰流量公式Q=1.84城2計算。

2/3\2/3

Q強0.305

由此h覓頂==0.10m

1?84b寬頂,1.84x5；

4）進入每座濾池的渾水經(jīng)過寬頂堰溢流至配水渠，由配水渠兩

側(cè)的進水孔進入池內(nèi)的V型槽。濾池配水渠寬：加族=。5%渠高

1.0/n,渠的總長等于濾池的總寬，則小案=6利，當渠內(nèi)水深為

、=。.3，〃時，流速（進來的渾水由中段向渠內(nèi)兩側(cè)進水孔流出、每

側(cè)流量為QQ2）為

V”心=。3。5=皿/$

市人2以%他柒也4即摩2x0.5x03

滿足濾池進水管渠流速。.8-1.2m/s的要求。

5)配水渠過水能力校核

0.5x0.3

配水渠的水力半徑R配架-=0.14w

2%集+源集2x03+0.5

水力坡度-霞，喘%。。。2

渠內(nèi)水面的降落量附=9=*=。.。。6，，°

因為渠配水渠的最高水位如渠+△%=(0.3+0.006)=0,306m＜渠高

1.2%因此配水渠的過水能力滿足要求。

(3)V型槽的設(shè)計

a.掃洗水布水孔

V型槽底部開有水平布水孔，表面掃洗水經(jīng)此布水。布水孔沿

槽長方向均勻布置，內(nèi)徑一般為20―30。叫過孔流速為2.0m/s左

A_°/水=11=()(方爭—

右，本i殳計采用dv孔=0.025m,匕孔=2.0m/Sc孔匕孔2.0,

每座濾池V型槽的水平布水孔總截面積為：

A0.055…八

每座濾池V型槽的水平布水孔,嬲迎方=-----------六114個

-x3.14x0.0252

4

每座濾池單側(cè)V型槽的水平布水孔數(shù)為n孔=57個，布水孔間

距為0.15m。

b.V型槽垂直高度的確定

濾池沖洗時槽內(nèi)水面低于斜壁頂約50—100mm,本設(shè)計采用

h[=0.1m。

根據(jù)孔口出流公式Q二。64A河，則表面掃洗時V型槽內(nèi)水位

高出濾池反沖洗時液面的高度均為：

掃洗水布水孔中心一般低于用水單獨沖洗時池內(nèi)水面50-

150mm,本設(shè)計采用h3=0.12mo

取V型槽槽底的高度低于表掃水出水孔中心為h4=0.21mo

反沖洗時排水集水槽的堰上水頭由矩形堰的流量公式

Q=L84br求得，其中b等于集水槽長12m,單格濾池反沖洗流量；Q

為單格濾池反沖洗水量，Q反產(chǎn)2%"24%=0.12加小則反沖洗時

排水集水槽的堰上水頭h5為：

22

>=『％喇]3=[01%.84xl2)]3=0-030m

V型槽的垂直高度為：：

h]+h2+h;5+h4=0.1+0.12+0.12+0.21=O.55m

V型槽斜壁頂與排水集水槽頂?shù)拇怪本嚯x為：

h1.+h4.+h,J=0.1+D.12+0.030=0.250m

V型槽的傾角采用45。。

4、反沖洗水的供給

可選用沖洗水泵或沖洗水箱供水，本設(shè)計采用沖洗水泵供

水。

a.)中洗水泵到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失的

反沖洗配水干管用鋼管，直徑ON500〃〃〃,流速1.06m/s,布置管長

總計60,W,1000/=4.2i,則反沖洗總管的沿程水頭損失：

&h；=il=0.0Q421x60=0.25w。

反沖洗配水干管主要配件及局部阻力系數(shù)4見表4-2o

局部水頭損失為：的二口=啜胃〃=°頷〃?

表4-2反沖洗干管的配件及局部阻力系數(shù)

配件名稱數(shù)量/個局部阻力系數(shù)

90℃彎頭66x0.06=3.6

QN600/W〃閘閥33x0.06=0.18

等徑三通22xl.5=3

水箱出口10.5

7.28

則沖洗水泵到吸水到濾池配水系統(tǒng)的管路水頭損失為:

△%=△//、+=(0.25+0.86)m=1.1l/w

b.清水池最低水位與排水槽堰頂?shù)母卟頗o=5mo

c.濾池配水系統(tǒng)的水頭損失4馬

,V2152

Ah=，——=5.1x—=0.58/n

,2g2g

(a)氣水分配渠的水頭損失按最不利條件，即氣水同時反沖洗

時計算。此時渠上部是空氣,下部是反沖洗水,按矩形暗管(非滿流,

n=0.013)近似計算。

氣水同時反沖洗時，。反氣水=0.24"/s則氣水分配渠內(nèi)的水面高

為：

八反水=°反氣水/3水M氣水)=024/(1.5x0.4)=0.4加

水力半徑/水氣水％/(2%水+%氣水)=04x0.4/(2x0?4+0.4)=0.13m

水力坡降.=(哪/%%『=(0.013xL5/o.l3%『=o.oo6

渠內(nèi)的水頭損突卜反水=i反水源反水=°006xl2=0.072m

(b)氣水分配干渠底部配水方孔水頭演佚

氣水分配干渠底部配水方孔水頭損失按孔口淹沒出流公式,

2=0.64A師計算。其中。為。反氣水，A為配水方孔的總面積。由反

沖洗配水系統(tǒng)的斷面計算部分內(nèi)容可知，配水方孔的實際總面積為

電孔=0.1/。則

M方孔=[。反氣水/但64%孔)[7(2g)=[0.24/(0.64x0.3)[7(2x9.81)=0.08〃

(C)查手冊,反洗水經(jīng)過濾頭的水頭損失納慮40.22小

(d)氣水同時經(jīng)過濾頭時增加的水頭損失M塔

氣水同時反沖洗時氣水比〃=15/4=3.75,長柄濾頭配氣系統(tǒng)的

濾帽縫隙總面積與濾池過濾總面積之比約為1.25%,則長柄濾頭中

的水流速度vw=Q-^/(1.25%/)=0.24/(i,25%x80)=0.24/?/5

經(jīng)過濾頭時增加的水頭損失

△%=9810//(0.0l-0.01v+0.12v2)

=9810x3.75x(0.01-0.01x0.24+0.12x0.242)

a282P〃a0.0282〃"O

則濾池配水系統(tǒng)的水頭損臾?=△陽水+△%+△&+%

=0.072+0.08+0.22+0.0282a0.40機

d.砂濾層的水頭損央

濾料為石英砂,容重％=2.65〃加，水所謂容重為7=1“〃"，石英砂

濾料膨脹前的孔隙率%=041,濾料層膨脹前的厚度%=12〃o則濾

料層的水頭損失

M=(%/y_l)(l_〃4))”3=(2.65_l)(l-O.41)xl.2士］.17〃？

e.取富余水頭頌=15%則反沖洗水塔所需高度：

H,札塔=△/%+A/?2+A4+=L11+0.4+1.17+1.5=4.18m

水塔容枳以一座濾池沖洗水量的L5倍計算,則具體積

V=1.5(。反水，水+。反氣水公水)=1.5x(0.48x5x60+0.24x4x60)=302.4m'

則反沖洗水泵的最小揚程為：

清水池最低水位與排水槽堰頂?shù)母卟顬閮?5〃？

“水泉=〃。+△4+知+她+勵4=5+1.11+0.40+1.17+1.5=9.18W

選四臺250S14單級雙吸離心泵，三用一備。揚程為11米時,

每臺泵的流量為576//九

5、反洗空氣的供給

(1)長柄濾頭的氣壓損失

氣水同時反沖洗時空與流量出。用住的曲汨長柄濾頭采用網(wǎng)狀

布置，約55個/〃/,每座濾池共計安裝長柄濾頭〃=55x60=3300個，每

座濾池的通氣量：

O.9xlOOO/33OO=O.27L/^

根據(jù)廠家提供數(shù)據(jù),該氣體流量下的壓力損失量為：

(2)氣水分配渠配氣小孔的氣壓損失Ap氣孔

孔().0225m/

反沖洗時氣體經(jīng)過配氣小孔的流速廠=麗西=1°，n/5

壓力損失按孔口出流公式計算

II3.42xl

孔/mmHO

式電i42烹ISM/dt#W2X36002X0.62X0.003152x9.812

囊數(shù),A=0.6；

A——孔口面積（〃/）；

----壓力損失（）；

Q——氣體流量（病/h）；

，一一水的相對密度，。

則氣象分配渠配水方孔的氣壓損失:

“氣壓

/\氏=（1.5+1.5）x9.81=2QAkPa

（3）配氣管道的總壓力損失切管

1）配氣管道的沿程壓力損失M

反沖洗時空氣流量0.9加/5,配氣干管用DN500鋼管,流速

4.6m/s,反沖洗空氣管長60m,氣水分配渠內(nèi)的壓力損失忽略不

計。反沖洗管道內(nèi)的空氣氣壓計算用下式：

々壓=（15+”氣壓）乂9.81

式中----空氣壓力（kPa）;

頭距反沖洗水面的高度（ni）,取

則

△〃mmH2O

空氣溫度按30℃考慮時，空氣管道的摩阻為9.8M&/10（X）〃?，則

配氣管道沿程壓力損失

9.81x60

邱\=0.593

1000

2）配氣管道的局部阻力系數(shù)少2

主要管道及長度換算系數(shù)K見表4-3

表4-3反沖洗空氣管配件及長度換算計算

配件名稱數(shù)量/個長度換算系數(shù)K

90℃彎頭55x0.7=3.5

閘閥35x0.25=0.75

等徑三通22x1.33=2.66

6.91

當量長度的換算公式/。=5