絮凝加斜管沉淀池及V型滤池和活性炭滤池城市给水厂毕业设计计算书

X X 工 业 大 学

毕业设计说明书

作 者： XXX 学 号： XXXXXX 学 院： XX工业大学 系(专业)： 给水排水工程专业 题 目： 北方某城市给水厂工程设计

指导者： XX 讲师

评阅者：

2016 年 12 月 18 日

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毕业设计（论文）中文摘要

北方某城市给水厂工程设计 摘要： 本设计为北方某给水厂工程设计，地点在包头市。包头本身有一个给水厂，但是不能满足现在的居民生活和生产要求，所以亟需新建水厂。净水厂原水来自黄河水，黄河沿包头市区南部流过，水量丰富，是包头市工农业生产的主要水源。有部分指标超标分别为化学需氧量、总铁、氨氮、贡、大肠菌群和总磷。 选择合适的处理工艺对给水处理非常重要，传统的给水处理一般流程为混凝、絮凝、沉淀、过滤和消毒。根据水质特点本设计采用预沉淀清除浊度，然后再采用混凝、絮凝沉淀和过滤。为了去除一些有机物和汞在过滤后又加了一个活性炭过滤，然后再消毒，最后要满足服务水头供到供水管网。 关键词：混凝、絮凝、沉淀、过滤 XX工业大学2016届本科毕业设计说明书

毕业设计（论文）外文摘要

Title North of a city water plant project design Abstract The design was the northern water treatment plant engineering design, in Baotou City, Baotou has a water treatment plant, but it can not meet the living and production requirements, so the new water treatment plant need to builded urgent. Water treatment plant raw water is from the Yellow River, the south of the city of Baotou along the Yellow River,and the Yellow River water volume was in rich,was the main source of water for industrial and agricultural production in Baotou City. There are some indicators exceeded chemical oxygen demand, total iron, ammonia, and Kung, coliform bacteria and total phosphorus. Select the appropriate treatment process to water treatment is very important, traditional water treatment processes was coagulation, flocculation, sedimentation, filtration and disinfection. According to the water quality characteristics of this design pre-sedimentation clear turbidity, then by coagulation, flocculation and sedimentation, and filtration.To remove organic matter and mercury add an activated carbon filter after the filterand then disinfected, and finally to meet the service head for to the water supply pipe network. Keywords：Coagulation, flocculation, sedimentation, filtration XX工业大学2016届本科毕业设计说明书

目 次

1. 绪论 ............................................................... 1

1.1 前言 ........................................................... 1 1.2 工程概况 ....................................................... 1 2. 方案比较 ............................................................ 2 2.1 原水资料 ....................................................... 2

2.2 构筑物比较 ..................................................... 2

2.2.1 混凝和沉淀 ............................................... 2 2.2.2 澄清池 ................................................... 4 2.2.3 过滤池 ................................................... 5 2.2.4 消毒 ..................................................... 5

3. 给水工艺的选择 ..................................................... 6 4. 工艺设计的相关计算 ................................................. 8

4.1 一级泵站 ........................................................ 8

4.1.1 扬程计算 ................................................. 8

4.1.2 选泵 ..................................................... 9 4.1.3 机组基础尺寸的确定 ....................................... 9 4.1.4 压水管的设计 ............................................. 9 4.1.5 泵机组及管路布置 ........................................ 10 4.1.6 吸水管路和压水管路的水头损失计算 ........................ 10 4.1.7 泵房筒体高度的确定 ...................................... 11 4.1.8 附属设备的选择 .......................................... 12 4.1.9 泵房建筑高度的确定 ...................................... 12 4.1.10 泵房平面尺寸的确定 ..................................... 13 4.2 平流式沉砂池 .................................................. 13 4.3 混凝剂投配设备的设计 .......................................... 14

4.3.1 溶液池 .................................................. 14 4.3.2 溶解池 .................................................. 15 4.3.3 投药管 .................................................. 15 4.3.4 混合设备的设计 .......................................... 15 （1）设计流量 .................................................. 16 （2）设计流速 .................................................. 16 （3）混合单元数 ................................................ 16

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（4）混合时间 .................................................. 16 （5）水头损失 .................................................. 16 （6）校核GT值 ................................................. 16 4.4 机械絮凝池 .................................................... 16 4.5 斜管沉淀池 .................................................... 19

4.5.1 设计水量 ................................................ 19 4.5.2 沉淀池面积 .............................................. 19 4.5.3 池体高度 ................................................ 20 4.5.4 复核管内雷诺数及沉淀时间 ................................ 20 4.5.5 配水槽 .................................................. 21 4.5.6 集水系统 ................................................ 21 4.5.7 排泥 .................................................... 22 4.6 V型滤池 ...................................................... 22

4.6.1 设计参数 ................................................. 22 4.6.2 池体尺寸 ................................................ 23 4.6.3 反冲洗管渠系统 .......................................... 24 4.6.4 滤池管渠的布置 .......................................... 26 4.6.5 冲洗水的供给（反冲洗水选用水泵供水） .................... 29 4.7 普通滤池型活性炭滤池 .......................................... 33

4.7.1 设计参数 ................................................ 33 4.7.2 滤池面积及尺寸 .......................................... 33 4.7.3 滤池高度 ................................................ 34 4.7.4 大阻力配水系统 .......................................... 34 4.7.5 冲洗排水槽 .............................................. 35 4.7.6 管渠计算 ................................................ 35 4.7.7冲洗水箱 .................................................. 37 4.8 加氯间 ........................................................ 37 4.9 清水池 ........................................................ 38 4.10 送水泵站 ..................................................... 39

4.10.1 选泵 ................................................... 39 4.10.2 水泵吸水管水头损失 ..................................... 40 4.10.3 水泵压水管水头损失 ..................................... 41 4.10.4 泵房高度 ............................................... 41 4.10.5 水泵房内设备 ........................................... 42 4.10.6 选择真空泵 ............................................. 42 4.10.7 排水泵 ................................................. 42 4.10.8 吸水井 ................................................. 42 4.11 污泥处理 ..................................................... 42

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4.11.1 回流调节池及回流泵房 ................................... 43

4.11.2 污泥调节池 ............................................. 43 4.11.3 污泥浓缩 ............................................... 44

5 给水处理的总体布置 ................................................. 46

5.1 水厂平面布置 .................................................. 46

5.1.1 水厂的基本组成包括两部分： .............................. 46 5.1.2 水厂平面布置的要求： .................................... 46 5.1.3 水厂绿化布置： .......................................... 47 5.1.4 水厂平面布置： .......................................... 47 5.2 水厂高程布置 ................................................... 48

5.2.1 各构筑物之间损失的计算 .................................. 48 结 论 ................................................................ 50

参 考 文 献 ........................................................... 51 致 谢 ................................................................ 52

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1. 绪论

1.1 前言

水是人类赖以生存和发展的物质基础，饮水安全则是影响人体健康和国计民生的重大问题。很多饮用水都遭到不同程度的污染，尤其是工业发达的城市，所以越来越重的任务就交给给水厂，要保证饮用水达到安全饮用标准就越来越需要给水厂努力。保障饮水安全、维护人的健康生命是当前经济社会发展对水利工作的第一需要，而随着科技和工业发展水平的提高水污染问题也越来越严重。饮用水水质标准是评价饮用水质量优劣程度和供水企业供水水质好坏程度的尺度，也是评价人类生活水平的标准。总而言之给水厂的设计和任务都是及其重要和艰巨的，要学习好设计的内容对我们和人民都是至关重要的。

1.2 工程概况

包头市位于内蒙古自治区西部，北依大青山，南临黄河，依山面水，历史悠久，地势优越，交通方便，矿产资源丰富，是闻名中外的草原钢城。

包头市由五个市区（昆都仑区、青山区、东河区、九原区、万水泉区）、两个矿区（白云区、石拐区）、三个农牧业旗县（固阳县、土默特石旗、达茂旗）组成。2006年市区用地27768平方公里，全市人口245.76万人。2010年全市人口将达到270万。包头市是我国钢铁、稀土、机械工业基地之一，城市性质为：“是以冶金、稀土、机械为主的综合性工业城市，是内蒙古中西部的经济中心。”

目前市内已有的水厂，总供水能力为50万m3/d。城市化的进程，包头市内已有的水厂将不能满足居民的生活和生产要求，亟需新建水厂：新建水厂规模为17万m3/d。本次设计是根据新建水厂的水质特点做基本工艺流程设计和参数计算。

本次设计原水取自黄河水，属高浊度水，这是这次设计的主要问题，另外还有一

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些水中微量物超标和不满足饮用水标准的物质。水厂流程为主要处理超标物质

2. 方案比较

2.1 原水资料

净水厂原水来自黄河水，黄河沿包头市区南部流过，水量丰富，是包头市工农业生产的主要水源。包头城区沿黄河的三个集中取水口上游100米处及废污水产入黄口下游1000米黄河干流，21个监测项目有6项超过地表水环境质量III类标准，分别为化学需氧量、总铁、氨氮、贡、大肠菌群和总磷。

项目 色度 嗅味 浑浊度 pH 总硬度 铁 氯化物 CODMn 单 位 度 度 / mg/L mg/L mg/L mg/L 数 据 200 无 340 6.7-8.5 179（以CaCO3计） 0.25 6.7 5.0 标准值 ≤15 无 ≤5 6-9 450（以CaCO3计） 0.3 250 6.0 项 目 锰 铜 硫酸盐 镉 细菌总数 大肠杆菌 粪大肠菌群 氨氮 单位 mg/L mg/L mg/L mg/L 个/mL 个/L 个/L mg/L 数 据 0.180 0.26 10.9 0.0001 37 2657 26 1.25 标准值 0.1 1.0 250 0.005 100 ≤3 ≤10000 1.0 由上表及以上综述可知原水水中色度、浊度、化学需氧量、锰、汞、细菌总数、大肠杆菌、氨氮和磷均超标。

2.2 构筑物比较

2.2.1 混凝和沉淀

天然水中含有各种悬浮物、胶体、和溶解物等杂志，使水呈现浊度、色度、臭和味等。杂质按其尺寸大小可分悬浮物、胶体颗粒及溶解物。天然水中的胶体微粒大多

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数属粘土类带负电荷的胶体。水质的混凝处理，是向水中加入混凝剂（或絮凝剂），通过混凝剂水解产物压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶体脱稳而相互聚结，或者通过混凝剂的水解和缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附架桥作用，使胶体被吸附粘结。混凝处理过程包含了凝聚和絮凝二阶段，凝聚阶段形成较小的微粒，再通过絮凝以形成较大的絮粒。在絮粒形成过程中，不但能吸附悬浮颗粒，还能吸附一部分细菌和溶解物质。絮粒可在一定的沉淀条件下从水中分离，沉降出来。

水泵混合是将混凝药剂投加到原水泵之前吸水管或吸水喇叭口出，利用水泵叶轮高速旋转产生的涡流而达到混合的目的的一种混合方式。优点是：设备简单；混合充分，效果较好；不另消耗动能。缺点：吸水管较多时，投药设备要增加，安装、管理较麻烦；配合加药自动控制较；G值相对较低。

机械混合是水体通过机械提供能量，改变水体流态，以达到混合目的的过程。优点：混合效果好；水头损失较小；混合效果基本不受水量变化影响。缺点：需耗动能；管理维护较复杂；需建混合池。

隔板絮凝池指的是水流以一定流速在隔板之间通过而完成絮凝过程的构筑物。隔板絮凝池通常用于大中型水厂，因为水量过小时，隔板间距过狭不便施工和维修。隔板絮凝池优点是构造简单，管理方便。缺点是流量变化大者，絮凝效果不稳定，与折板及网格式絮凝池相比，因水利条件不甚理想，能量消耗（即水头损失）中的无效部分比例较大故需较长絮凝时间，池子容积较大。

机械絮凝池指的是通过机械带动叶片而使液体搅动以完成絮凝过程的构筑物。该池是通过叶片搅拌完成絮凝过程。叶片可以作旋转运动，也可以作上、下往复运动，目前我国多采用旋转方式。机械搅拌絮凝式分为水平轴式及立轴式两种。叶片多采用条形浆板，也有网浆形式。一般可采用多级串联方式，大型水厂则采用分级搅拌方式。絮凝时间一般采用15～20min，内设3～4挡搅拌机。机械搅拌絮凝池的优点是，絮凝效果良好，不受水量变化的影响以及水头损失小，可适用于各种型式的沉淀池。如配上无级变速转动装置，则更易使絮凝达到最佳状态，国外应用较为普遍。

沉淀池池体平面为矩形，进口设在池长的一端，一般采用淹没进水孔，水由进水渠通过均匀分布的进水孔流入池体，进水孔后设有挡板，使水流均匀地分布在整个池宽的横断面。沉淀池的出口设在池长的另一 端，多采用溢流堰，以保证沉淀后的澄清水可沿池宽均匀地流入出水渠。沉淀池是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物。沉淀池在废水处理中广为使用。它的型式很多，按池内水流方向可分为平流式、

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竖流式和辐流式三种。

平流沉淀池利用悬浮颗粒的重力作用来分离颗粒的设备成为沉淀池。平流沉淀池是使用最早的一种沉淀设备，由于它结构简单、运行可靠，对水质适应性强，故目前仍在采用。优点：处理水量大小不限，沉淀效果好；对水量和温度变化的适应能力强；平面布置紧凑，施工方便，造价低。缺点：进、出水配水不易均匀；多斗排泥时，每个均需要设置排泥管（阀），手动操作，工作复杂，采用机械刮泥时容易锈蚀。

斜板沉淀池，主要就是在池中加设斜板或斜管，可以大大提高沉淀效率，缩短沉淀时间，减小沉淀池体积。但有斜板、斜管易结垢，长生物膜，产生浮渣，维修工作量大，管材、板材寿命低等缺点。正在研究试验的还有周边进水沉淀池、回转配水沉淀池以及中途排水沉淀池等。 2.2.2 澄清池

澄清池是一种将絮凝反应过程与澄清分离过程综合于一体的构筑物。在澄清池中，沉泥被提升起来并使之处于均匀分布的悬浮状态，在池中形成高浓度的稳定活性泥渣层，该层悬浮物浓度约在3～10g/L。原水在澄清池中由下向上流动，泥渣层由于重力作用可在上升水流中处于动态平衡状态。当原水通过活性污泥层时，利用接触絮凝原理，原水中的悬浮物便被活性污泥渣层阻留下来，使水获得澄清。清水在澄清池上部被收集。

机械搅拌澄清池利用机械使水提升和搅拌，促使泥渣循环，并使水中固体杂质与已形成的泥渣接触絮凝而分离沉淀的水池。优点：处理效率高，单位面积产水量较大；适应性较强，处理效果较稳定；采用机械刮泥设备后，对高浊度水处理也有一定的适应性。缺点：需要有一套机械搅拌设备内；投资成高；维护较麻烦。

水力循环澄清池，利用原水的动能，在水射器的作用下，将池中的活性泥渣吸入和原水充分混合，从而加强了水中固体颗粒间的接触和吸附作用，形成良好的絮凝，加速了沉降速度使水得到澄清。优点：无机械搅拌设备，无转动部件；构造较简单。缺点：混凝剂用量较大，水头损失较大；对水质、水温变化的适应性较差；由于靠水流动的动力循环，出力受到。

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2.2.3 过滤池

过滤的目的，有的用来去除水中的悬浮物，以获得浊度更低的水；有的是用来去掉污泥中的水，以获得含水量较低的污泥。

V型滤池过滤，优点：采用的是均粒滤料，含污能力很高；气水反洗、表面冲洗结合，反冲洗的效果比其它滤池的好； 反冲洗布气布水均匀； 单个池子的面积很大； 可适用于各种水厂，特别是大型中型的水厂。缺点：池体的结构复杂，滤料较贵；增加了反冲洗的供气系统；产水量大时，比同规模的普通快滤池基建投资造价要高。

普通快滤池，单层滤料优点：(1)运行管理可靠，有成熟的运行经验；(2)池深较浅。缺点；(1)阀门比较多；(2)一般大阻力冲洗，需要设有冲洗设备。双层滤料优点：(1)滤速比单层的高；(2)含污能力较大(约为单层滤料的1.5~2.0倍)，工作周期较长；(3)无烟煤做滤料易取得，成本低。缺点：(1)滤料径粒选择较严格；(2)冲洗时要求高，常因煤粒不符合规格发生跑煤现象；(3)煤砂之间易积泥。 2.2.4 消毒

《室外给水设计规范》规定，生活饮用水必须消毒。消毒工艺可根据原水水质和处理要求，采用滤前及滤后消毒，也可仅采用滤前（包括沉淀前）或滤后消毒。采用氯前消毒可延长氯的接触时间，有利于杀死水中微生物，防止藻类生长，清洁滤砂和降低水的色度等。通过消毒后，生活饮用水的细菌含量和余氯量应符合国家《生活饮用水卫生规范》的规定。

液氯消毒，采用氯消毒经济有效，且余氯具有持续消毒作用。但当水源受污染，有机物含量较多时，采用液氯消毒将导致许多有机氯物的产生。优点：具有持续消毒作用；价值成本较低；操作简单，投量准确；不需要庞大的设备。缺点：原水有机物高时会产生有机氯物；原水含酚时产生氯酚味；氯气有毒，使用时需注意安全，防止泄露。

折点加氯法，当水中有机物主要为氨和氮化物，其实际需氯量满足后，加氯量增加，余氯量增加，但是后者增长缓慢，一段时间后，加氯量增加，余氯量反而下降，此后加氯量增加，余氯量又上升，此折点后自由性余氯出现，继续加氯消毒效果最好，即折点加氯。原因：当余氯为化合性氯时，发生反应，使氯胺被氧化为不起消毒作用的化合物，余氯会逐渐减小，但一段时间后，消耗氯的杂质消失，出现自由性余氯时，

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随加氯量增加，余氯又会上升。优点：当原水受严重污染，它能降低水的色度，去除恶臭，降低水中有机物含量，提高混凝效果。缺点：水中有机污染物与氯生成三卤甲烷，必须预处理或深度处理。

对饮用水的消毒二氧化氯是净化饮用水的一种十分有效的净水剂，其中包括良好的除臭与脱色能力、低浓度下高效杀菌和杀病毒能力。二氧化氯用于水消毒，在其浓度为0.5-1mg/L时，1分钟内能将水中99%的细菌杀灭，灭菌效果为氯气的10倍，次氯酸钠的2倍，抑制病毒的能力也比氯高3倍，比臭氧高1.9倍。二氧化氯还有杀菌快速，PH范围广（6-10），不受水硬度和盐份多少的影响，能维持长时间的杀菌作用，能高效率地消灭原生动物、孢子、霉菌、水藻和生物膜，不生成氯代酚和三卤甲烷，能将许多有机化合物氧化，从而降低水的毒性和诱变性质等多种特点。

3. 给水工艺的选择

方案一：原水→预沉淀→机械搅絮凝池→斜管沉淀池→V型滤池→活性炭滤池→消毒→清水池

方案二：原水→预沉淀→机械搅拌澄清池→普通快滤池→活性炭滤池→消毒→清水池

机械絮凝池是通过叶片搅拌完成絮凝过程。叶片可以作旋转运动，也可以作上、下往复运动，目前我国多采用旋转方式。一般可采用多级串联方式，大型水厂则采用分级搅拌方式。絮凝时间一般采用15～20min，内设3～4挡搅拌机。机械搅拌絮凝池的优点是，絮凝效果良好，不受水量变化的影响以及水头损失小，可适用于各种型式的沉淀池。如配上无级变速转动装置，则更易使絮凝达到最佳状态，国外应用较为普遍。

斜管沉淀池。主要就是在池中加设斜板或斜管，可以大大提高沉淀效率，缩短沉淀时间，减小沉淀池体积。但有斜板、斜管易结垢，长生物膜，产生浮渣，维修工作量大，管材、板材寿命低等缺点。

机械搅拌澄清池优点：处理效率高，单位面积产水量较大；适应性较强，处理效果较稳定；采用机械刮泥设备后，对高浊度水处理也有一定的适应性。缺点：需要有

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一套机械搅拌设备内；投资成高；维护较麻烦。由于本设计属于大型给水厂，所以选用絮凝池和沉淀池。

普通快滤池管配件及阀门较多，操作较V型滤池复杂。V型滤池增加了供气设备，提高了基建投资，增加了维修工作量。V型滤池池型结构相对复杂得多，尤其是配水配气系统精度要求高，新建时增加施工难度;单池面积平均比普通滤池单池面积大，但因中间的排水槽占了很大一部分面积而并未充分利用，导致实际过滤面积比单池面积小。V型滤池运行自动化程度较高,管理方便。运行自动化程度较高，管理方便。①待滤水浊度和水温是影响滤池过滤效果的最重要因素，V型滤池对浊度的去除效果优于普通快滤池。②气水反冲洗可节约大量的自用水及电耗。将快滤池的水反冲洗改为气水反冲洗是节能降耗的重要措施，也是提高水厂自动化水平的重要途径。③快滤池在超表面负荷的情况下运行仍比较稳定，且出水浊度满足标准要求，为水厂的挖潜增效，提供了参考，但必须对其处理极限进行研究。对于黄河水V型滤池更适合。

包头市的某水厂是取自黄河水，黄河水属于高浊度水，所以需要预沉，去除浊度和色度。混凝沉淀是加入混凝剂去除水中一些杂质颗粒以及锰，本设计采用活性炭滤池，可以吸附汞、磷和有机物，最后采用折点加氯去除水中的氨氮、大肠杆菌和细菌总数。选择方案一。 工艺说明：

预沉淀作用是因为本水源为黄河水属于高浊度需要水除浊度和沉淀一些杂质颗粒，絮凝是加入混凝剂与水中胶质颗粒结合成大的絮状物便于沉淀，之后进行沉淀，然后在过滤水中没有沉淀完的杂质，活性炭滤池是为了吸附汞、磷和有机物，最后采用折点加氯去除水中的氨氮、大肠杆菌和细菌总数。

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4. 工艺设计的相关计算

4.1 一级泵站

4.1.1 扬程计算

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8%，则设计供水量：

Q=(1+a)Qd=17×1.08=183600m3/d=2.125m3/s (其中a为自用水系数) 一级泵站输水管到清水池管道水损估计（都取最大损失）：

hl1.00.10.10.50.50.52.7m

各个构筑物（平流沉砂池到清水池）水损估计（都取最大损失）：

hg0.30.50.11.02.50.65m

清水池（水厂调节性构筑物）水面标高：1017-1.53-0.5=1014.97m 泵后调节性构筑物水面高度：1014.97+2.7+5=1022.67m 从水源到吸水井输水管路水头损失：

1.1×500×3.91×10-3=2.15m

吸水井最低水面到净水厂处理构筑物的高度h1：

h11022.67(1012.48-2.15)12.34m

一级泵站泵的扬程

Hh1h2h3h412.342.00.83.018.14m

式中--富余水头损失h2

吸水管水头损失h3（按最大值估算） 输水管水头损失h4（按最大值估算）

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4.1.2 选泵

根据扬程和设计水量确定水泵，选用查表选用24SA-18型水泵4台（三用一备）。水泵详细见表1和表2

表1 水泵性能

型号 24SA-18 流量Q 3(m/h) 3240 扬程H (m) 32 转速n (r/min) 960 轴功率 (kW) 317.5 电动机 功率(kW) 380 效率η(%) 汽蚀余量γ(m) 7.4 叶轮直径 D2（mm） 550 根据24SA-18型水泵的要求选用JRQ1410-4电动机（380kw，效率%，叶轮名义直径550mm，电动机的重量3500kg，泵重3300kg）。 4.1.3 机组基础尺寸的确定

查水泵与电机样本，可知道此种机组属于小中型不带底阀的泵机组，则有 基础长度：L＝4484mm 基础宽度：B＝1760mm

计算出24SA-18型水泵机组基础平面尺寸为4484×970，机组总重量W＝Wp＋Wm＝(3500+3300)×9.8N＝660N

基础深度H可按下式计算：

H3.0W3.06601.08m

LB4.4841.7623520 式中 L——基础长度，L＝4.484m； B——基础宽度，B=1.76m；

γ——基础所用材料的容重，对于混凝土基础来说，＝23520N/m3 基础实际深度连同泵房地板在内取为1.55m 4.1.4 压水管的设计

每台水泵有单独的吸水管与压水管 1）吸水管

已知水泵设计流量Q1＝Q/3=2550m3/h＝0.708 m3/s 查手册，采用DN800钢管，则V=1.41m/s，1000i＝2.86

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2）压水管

查手册采用DN600钢管，则V＝2.43m/s，1000i＝12.0 4.1.5 泵机组及管路布置

由于所选泵为侧向进水，竖向出水，因此水泵应纵向布置，电机的功率大于55kw，相邻泵组直接的间距只少为1m，电机距离侧墙只是为3m。为了便于水泵吸水管吸水，吸水管上安装有偏心大小头。管材通通用钢管，耐压，可以焊接，密封性好。

为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将四台机组交错并列布置成两排，两台为正常转向，两台为反常转向，在订货时应予以说明。每台水泵有单独得吸水管，吸水管与压水管采用直进直出方式布置，压水管引出泵房后两两连接起来。水泵压水管上设有（Dx7k41X-10）型蓄能器式液控缓闭蝶阀和（D371X（H、F）型涡轮式传动对夹式蝶阀，吸水管上设（Z941T-10）型明杆楔式手动闸阀。泵房面积由于考虑了吸水井喇叭口与吸水井各个方向上的最小的距离，泵机室有足够的长度布置吸压水管上的管道附件。两条DN1000输水管用2个DN1000电动对夹式蝶阀（D971X(H、F))。 4.1.6 吸水管路和压水管路的水头损失计算

（1）吸水管路中水头损失Σhs

Σhs＝Σhfs+Σhls

hfsl1is2.861031.250.0034m

1.412hls(12)(0.10.15)0.0253m

2g29.8112式中 ζ1——吸水管进口喇叭口局部阻力系数，ζ1＝0.1；

ζ2——DN800闸阀局部阻力系数，按开启度=考虑，ζ2＝0.15； 故 Σhs＝Σhfs+Σhls=0.0034+0.0253=0.029m （2）压水管路的水头损失Σhd

Σhd=Σhfd+Σhld

hfd(l2l3l4l5l6)id1l7id2 12.03.91(5.171.1513.175.041.35)1.860.32m10001000XX工业大学2016届本科毕业设计说明书

22第11页

hld(2345678)2g(91011)322g2.4322.522(20.510.150.210.150.670.45)(0.51.50.15)1.50m29.8129.81式中 ζ3――DN600钢制45°弯头，ζ3＝0.51；

ζ4――DN600液控蝶阀，ζ4＝0.15； ζ5 —— DN 600伸缩接头，ζ5= 0.21 ζ6――DN600手动蝶阀，ζ6＝0.15； ζ7――DN600钢制90°弯头，ζ7＝0.67； ζ8――DN600×1000渐放管，ζ8＝0.45； ζ9――DN1000钢制斜三通，ζ9=0.5； ζ10――DN1000钢制正三通，ζ10＝1.5； ζ11――DN1000蝶阀，ζ11＝0.15。 故 Σhd=0.32＋1.50＝1.82m

从水泵吸水口到输水干管上切换闸阀间的全部水头损失为： Σh＝Σhs+Σhd＝0.029＋1.82＝1.85m

所以泵的实际扬程为：Hh1h2h3h412.3421.8516.19m 由此可见初选的泵机组符合要求。 4.1.7 泵房筒体高度的确定

为了便于用沉井法施工，将泵房机器间底板放在与吸水间底板同一标高，因而水泵为自灌式工作，所以水泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无须计算。

吸水间最低动水位标高为1012.48-2.15=1010.33m（2.15m为输水管水头损失），为保证吸水管吸水，还根据取吸水管的中心标高为1008.50m（吸水喇叭口上缘的淹没深度为1010.33－1008.50－（D/2）＝1.53m）。取吸水管中心距吸水间底板0.7m，则吸水间底板标高为1008.50-(0.60/2+0.7）＝1007.50m。洪水位标高为1017.55m，考虑2.0m的浪高，则操作平台标高为1017.55+20＝1019.55m。泵房筒体高度为：

H＝1019.55－1007.50＝12.05 m

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4.1.8 附属设备的选择

（1）起重设备

最大起重量为用JRQ1410-6电动机重量Wm＝3500kg，最大起吊高度见平台上建筑高度的确定为12.05+2=14.05米。故选用LDH型电动单梁环形轨道起重机（起重量为5t，跨度为22.5m，起重高度为24m）由于重量大于2吨，选用型号为CD2-24D的电动葫芦。

（2）引水设备

水泵是自灌式工作，不需要引水设备。 （3）排水设备

由于泵房较深，故采用电动水泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后抽回到吸水间去。

取水泵房的排水量一般按20～40m3/h考虑，排水泵的净扬程18m考虑，水头损失大约5m，故总扬程在23m左右，可选用IS65-50-160A型离心泵（Q＝15～28m3/h，H＝27～22m，N＝3KW,n=20 r/min）两台，一台工作，一台备用，配电机Y100L-2。

（4）通风设备

由于与水泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空——空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。选用两台T35－11型轴流风机（叶轮直径700mm，转速960r/min，风量10127m3/h，叶片角15°，配套电机YSF-8026，N＝0.37kw）。

（5）计量设备

在净化场的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，故本泵站内不再设计量设备。 4.1.9 泵房建筑高度的确定

泵房筒体高度已知为12.05m，操作平台以上的建筑高度，根据平台上汽车高度2m，设备中最高的为水泵1.48m，电动葫芦的高度0.93m，起重机梁高0.82m，起重绳垂直长度2m。所以，平台到吊车梁底板距离为7.23m。吊车梁到到天花板距离大于0.1m，平台天花板距离取8米。

所以泵房总高度为19米

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4.1.10 泵房平面尺寸的确定

根据水泵机组、吸水与压水管道的布置条件以及排水泵机组和通风机等附属设备的设置情况，从给水排水设计手册中查出有关设备和管道配件的尺寸，通过计算，求得泵房尺寸为29960mm×20940mm。

4.2 平流式沉砂池

（1）长度：设v=0.020m/s，t=30min L=vt=0.020×30×60=36m （2）水流断面面积： AQmax1.06353.13m2（设置2个池子） v0.020（3）池总宽度：设有效水深h2=1.5m，池总宽度：B设n=8格，每格宽 b（4）沉砂斗所需容积： 设T=2d VQpXT106918003025.51m3 61035.424.43m 8A53.1335.42m h21.5（5）每个沉砂斗容积：

设每一分格有两个沉砂斗，每个沉砂斗容积 V1V5.510.344m3 8282（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：设斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为55°，

'斗高h30.35m。

2h3'20.35aa11.0m 沉砂斗上口宽： a1tan55tan55'h30.35(212210.520.52)0.2m3 沉砂斗容积：V0(2a22aa12a12)66（7）沉砂池高度：采用重力排沙，设池底坡度为0.06，坡向砂斗，

'h3h30.06l0.350.062.70.512m

（8）池总高度：设池超高h1=0.3m， H=h1+h2+h3=0.3+1.5+0.512=2.312m

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4.3 混凝剂投配设备的设计

图4-1 药剂混合过程

4.3.1 溶液池

溶液池一般以高架式设置，以便能依靠重力投加药剂。池周围应有工作台，底部应设置放空管。必要时设溢流装置。

溶液池容积按下式计算：

W2aQ 417cn式中 W2－溶液池容积，m3； Q－处理水量，m3/h；

a－混凝剂最大投加量，mg/L； c－溶液浓度，取10%； n－每日调制次数，取n＝3。 代入数据得：W2aQ17765010.4m3 417cn417103溶液池设置两个，每个容积为W2，以便交替使用，保证连续投药。

取有效水深H1＝1.0m，总深H＝H1+H2+H3（式中H2为保护高，取0.2m；H3为贮渣深度，取0.1m）＝1.0+0.2+0.1＝1.3m。

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溶液池形状采用矩形，尺寸为长×宽×高＝4.1m×2m×1.3m。 4.3.2 溶解池

溶解池容积：W10.35W20.3510.43.m3 溶解池一般取正方形，有效水深H1＝1.0m，则： 面积F＝W1/H1→边长a＝F1/2＝1.91m；取边长为2m。

溶解池深度H＝H1+H2+H3 （式中H2为保护高，取0.2m；H3为贮渣深度，取0.1m）＝1.0+0.2+0.1＝1.3m

和溶液池一样，溶解池设置2个，一用一备。 溶解池的放水时间采用t＝10min，则放水流量

q0W1306.1L/s 60t6010溶解池搅拌装置采用机械搅拌：以电动机驱动浆板或涡轮搅动溶液。 4.3.3 投药管

投药管流量

qW22100010.4210000.24L/s

243600243600查水力计算表得投药管管径d＝20mm，相应流速为0.78m/s。 4.3.4 混合设备的设计

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，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。

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：具有高效混合、节约用药、设备小等特点，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%，构造如图2所示。本设计选用聚合硫酸铁作为絮凝剂。

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图4-2 管式静态混合器

（1）设计流量

Q=18.37万m3/d=7650m3/h=2.125m3/s （2）设计流速

静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.08m/s，则管径为：

D42.1251.58m

3.141.08采用D=1500mm，则实际流速v=1.084m/s （3）混合单元数

按下式计算

N2.36v-0.5D-0.32.362.007 0.50.31.0841.5取N=2，则混合器的混合长度为： L=1.1ND=1.1×2×1.5=3.30m

（4）混合时间

TL3.303.04s v1.084（5）水头损失

Q22.1252h0.11844.4N0.118420.211m 4.4d1.5（6）校核GT值

Gh98000.211-11（属于700~1000s，符合要求） 772.44s3T1.14103.04GT608.53.251977.7，水力条件符合要求

4.4 机械絮凝池

设计流量为183600m3/d，设计4个池子，每个池子的设计流量为45900m3/d=1913m3/h，每个絮凝池分为3格。

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（1）絮凝池尺寸：

絮凝时间为20min，容积为：VQT191320638m3 6060根据水厂高程系统布置，水深H取3.8m，采用三排搅拌器，则水池长度：

L≥aZH

L=1.3×3×3.8=15m

池子宽度： BV63811.2m LH153.8斜管沉淀池进水

图4-3 机械絮凝池剖面图

（2）搅拌器尺寸：

每池采用3排搅拌器，每排上采用3个搅拌器，每个搅拌器上有4块叶片。搅拌器之间的净距和与距离池底为0.15m。每个每个搅拌器长：

l(11.240.2)/33.5m

搅拌器外缘直径为：D=3.8-2×0.15=3.5m

桨板叶片宽度采用0.2m，每根轴上桨板总面积为：

3.5×0.2×4×3=8.4m

水流截面积为：11.2×3.8=42.56m2 桨板总面积占水流截面积的20%。

（3）每个搅拌器旋转时克服水阻力所消耗的功率：

各排叶轮桨板中心点线速采用v1=0.5m/s，v2=0.35m/s，v3=0.2m/s

叶轮桨板中心点旋转直径为： D0=3.5-0.2=3.3m。叶轮转数及角速度分别为： 第一排： n160v1600.52.90r/min,10.290rad/s D03.143.3XX工业大学2016届本科毕业设计说明书

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第二排： n260v2600.352.03r/min,20.203rad/s D03.143.360v3600.21.16r/min,30.116rad/s D03.143.3第三排： n3桨板宽长比b/l0.2/3.50.061，查表的1.10

k2g1.10100056

29.81第一排每个叶轮所消耗的功率：

ykl1444563.50.293N1(r2r1)(1.71.5)0.169kW

4084083用同样的方法，可求得第二、三排每个叶轮所耗功率分别为0.058、0.011kW （4）电动机功率：

第一排所需功率为N010.16930.507kW 第二排所需功率为N020.05830.174kW 第三排所需功率为N030.01130.033kW

设三排搅拌器合用一台电动机，则絮凝池所耗总功率∑N0为

N00.5070.1740.0330.714kW

电动机功率（取10.75,10.7）：NN0120.7141.36kW

0.750.7（5）核算平均梯度值G值及GT值（按水温20℃计，μ=102×10-6kg·s/m2）： 第一排：G1102N011020.50710649s1

638V11023102N021020.17410629s1

638V21023102N031020.03310612s1

638V31023第二排：G2第三排：G3XX工业大学2016届本科毕业设计说明书

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反应池的平均梯度：

102N01020.71461G1033sV102638GT=33×20×60=3.96×104

经核算，G值和GT值均较合适。

4.5 斜管沉淀池

采用上向流斜管沉淀池，水从斜管底部流入，沿管壁向上流动，上部出水，泥渣由底部滑出。斜管材料采用厚0.4mm蜂窝六边形塑料板，管的内切圆直径d=30mm，长l=1000mm，斜管倾角θ=60°，沉淀池和絮凝池合建，池宽B取11.2m。

如下图3所示，斜管区由六角形截面的蜂窝状斜管组件组成。斜管与水平面成60°角，放置于沉淀池中。原水经过絮凝池转入斜管沉淀池下部。水流自下向上流动，清水在池顶用穿孔集水管收集；污泥则在池底也用穿孔排泥管收集，排入下水道。

穿孔集水槽出水渠絮凝池出水管

图4-4 斜管沉淀池剖面图

4.5.1 设计水量

斜管沉淀池也设置4组，每组设计流量Q=0.531m3/s，表面负荷取q=9m3/(m2·h)=2.5mm/s 4.5.2 沉淀池面积

1）清水区有效面积F'

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F'0.531/0.0025212.4m2

2)沉淀池初拟面积F

斜管结构占用面积按5％计，则

F=1.05×F'=1.05×212.4=223.02m2

初拟平面尺寸为L×B=19.91m×11.2m 3)沉淀池建筑面积F建

斜管安装长度L2lcos0.5m

考虑到安装间隙，长加0.07m，宽加0.1m

L=L1 +L2 +0.07=19.91+0.5+0.07=20.48m取21m

B=B1+0.1=11.3m，取B=11.3m

F建=L×B=21×11.3=237.3m2 >223.02m2，符合要求。

4.5.3 池体高度

保护高 h1=0.5m；

斜管高度 h2lsinlsin600.87m； 配水区高度 h3=1.5m； 清水区高度 h4=1.2m； 池底穿孔排泥槽高 h5=0.8m 则池体总高为

H=h1+h2+h3+h4+h5=0.5+0.87+1.5+1.2+0.8=4.87m

4.5.4 复核管内雷诺数及沉淀时间

1)管内流速v0：v0v2.83.22mm/s sinsin602)斜管水力半径R：R=d/4=0.75cm 3)雷诺数Re：ReRv00.750.32224.15 v0.01l1000311s5.18min v03.224)管内沉淀时间t：tXX工业大学2016届本科毕业设计说明书

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4.5.5 配水槽

配水槽宽b=1m 4.5.6 集水系统

（1) 集水槽个数n=5

（2) 集水槽中心距a=L/n=21/5=2.24m （3) 槽中流量q0 = Q/n=0.531/5=0.1062m3/s （4) 槽中水深H2

槽宽b=0.9q0 0.4=0.9×0.10620.4=0.37m

起点槽中水深0.75b=0.28m，终点槽中水深1.25b=0.46m 为方便施工，槽中水深统一按H2=0.46m计。 （5) 槽的高度H3

集水方法采用淹没式自由跌落。淹没深度取5cm，跌落高度取5cm，槽的超高取0.15m，则集水槽总高度为

H3= H2+0.05+0.05+0.15=0.71m （6) 孔口计算 a.所需孔口总面积ω 由 q02gh 得 q0

2gh式中 q0－集水槽流量，m3/s；

μ－流量系数，取0.62；

h－孔口淹没水深，取0.05m；

所以，q00.10620.173m2

2gh0.6229.80.05b.单孔面积0

孔口直径采用d=30mm，则单孔面积

04d20.0007m2

c.孔口个数n=ω/ω0=0.173/0.0007=248(个)

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d.集水槽每边孔口个数n'

n'=n/2=124(个) e.孔口中心距离S0

S0=B/50=21/124=0.169m

4.5.7 排泥

采用穿孔排泥管，沿池长（B=21m）横向铺设7条V形槽，槽宽1.0m，槽壁倾角450，槽壁斜高1.5m，排泥管上装快开闸门。

4.6 V型滤池

4.6.1 设计参数

设计流量Q=183600m3/d=2.125m3/s。设计两组滤池，每组设计流量Q1=Q/2=183600/2m3/d=91800m3/d=1.63m3/s；滤速v=12m/h，强制滤速≤17m/h；采用先用空气反冲，然后用气—水同时反冲，最后再用水反冲的操作方式。第一步气冲冲洗强度q气115L/sm2；第二步气—水同时反冲洗强度q气115L/sm2，

q水14L/sm2；第三步单独水冲洗强度q水25L/sm2；表面扫洗用原水，冲洗强度去q表水1.9L/sm2；冲洗时间共计t=12min=0.2h，第一步冲洗时间t气3min；第二步气水同时反冲洗时间t气水4min；第三步单独水冲洗时间t水5min；冲洗周期T=48h。

图4-5 V型滤池剖面示意图

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4.6.2 池体尺寸 （1）滤池工作时间

t'24t2424240.223.9h（未考虑排放初滤水） T48（2）滤池面积

FQ1836002

0.17m2，取F=0mvt'1223.9为了节省占地，选双格V型滤池，池底板用混凝土，单格宽B=4m，单格长L=10m，面积40m2，8座，每座面积80m2，总面积392m2。 （3）校核强制滤速v'

v'nv81213.7m/h17m/h满足要求。 n181（4）滤池高度的确定。根据设计规范及实际情况，取滤池滤板下布水区高度H1=0.8m；滤板厚H2=0.13m；滤料层厚H3=1.2m；滤层上的水深H4=1.4m；滤池超高H5=0.5m。则：

HH1H2H3H4H50.80.131.21.40.54.03m

（5）水封井的设计。滤池采用单层加厚均质滤料，粒径0.96～1.35mm，不均匀系数为1.2～1.6，均质滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算

H清1802（1m0）3gm02120.0101（10.5）1（）l0v180()21000.3319.11cm3d09810.50.80.1式中： H清——水流通过滤料层的水头损失，㎝；

——水的运动黏度，㎝2/s，20℃时为0.0101㎝2/s；

g——重力加速度，981㎝2/s；

m0——滤料孔隙率，取0.5；

d0——与滤料体积相同的球体直径，㎝，根据厂家提供数据，取为0.1

㎝

l0——滤层厚度，100㎝ v——滤速，v=12m/h=0.33m/s

——滤料颗粒球度系数，天然沙粒0.75～0.80，取0.8

根据经验，滤速为8～12m/s时，清洁滤料层的水头损失一般为30～50㎝，计

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算值比经验值低，取经验值的底限30㎝位清洁滤料层的过滤水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失h≤0.22m，忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为H开始0.30.220.52m。为了保证正常过滤时池内液面高出滤料层，水封井出水堰顶高与滤料层相同，设水封井平面尺寸2m×2m。堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰总高为：

H水封井0.3H1H2H30.30.80.131.22.43m

因为每座滤池过滤水量：

Q单=vf=12×80=960m/h=0.27 m/s

所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh计算得：

h水封2Q单20.2733（）（）0.175m 1.84b1.8422333

冲洗完毕清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.52+0.175=0.695m 4.6.3 反冲洗管渠系统

采用气水反冲洗的长柄滤头配水配气系统（适用于各种冲洗方式，水冲洗时滤料不膨胀）。

（1）反冲洗用水流量Q反的计算。反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算，单独水洗时反洗强度最大为5L/(m2·s)

Q反水=q水f=5×80=400L/s=0.40m3/s=1440m3/h

V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量：

Q表水=q表水f=0.0019×80=0.15m³/s

（2）反冲洗配水系统的断面计算。配水干管进口流速应为1.5m/s左右。 配水干管的截面积：

A水干Q反水V水干=/=0.40/1.5=0.27m2

反冲洗配水干管采用钢管，DN800，流速1.37m/s，反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底两侧的布水方孔配水到滤池底部布水区。反冲洗水通过布水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。配水支管流速为1.0～

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1.5m/s，取v水支=1.0m/s。 则配水支管的截面积：A方孔Q反水V水支0.40.4m2 1.0此为配水方孔总面积，沿渠长方向两侧各均匀布置20个配水方孔，共计40个，

22

孔中心间距0.6m，每个孔口面积：A小=0.40/40=0.01m每个孔口尺寸取0.09×0.09m。

反冲洗水过孔流速：

vA方孔0.41.23m/s1.1m/s满足要求。

2200.090.092200.090.09（3）反冲洗用气量Q反气计算。反冲洗用气量按气冲强度最大时的空气流量计算，这时气冲强度为15L/(s.m2)

Q反气=q气f=15×80=1200L/s=1.20m3/s

（4）配气系统的断面计算。配气干管进口流速应为5m/s左右，则配气干管的截面积

A气干Q反气1.200.24m2 V气干5反冲洗配气干管采用钢管，DN600，流速4.48m/s，反冲洗用空气由反冲洗配气干管输送至气水分配渠，由气水分配渠两侧的布气小孔配气到滤池底部布水区。布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同共计40个，反冲洗用空气通过布气小孔的流速按反冲洗配气支管的流速取值。

反冲洗配气支管流速为10m/s左右，配气支管的截面积

A气支=Q反气/V气支=1.20/10=0.12m2

Q反气0.120.003m2 4040每个布气小孔面积：A气孔孔口直径：d气孔4A气孔40.0030.062m

3.14每孔配气量：Q气孔Q反气1.200.03m3/s108m3/h 4040（5）气水分配渠的断面设计。对气水分配渠断面面积要求的最不利条件发生在

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气水同时反冲洗时，亦即要求气水同时反冲洗时的气水分配渠断面面积最大。因此，气水分配渠的断面设计按气水同时反冲洗时的情况设计。

气水同时反冲洗时反冲洗水的流量 Q反气水q水f480320L/s0.32m3/s 气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量 Q反气q气f15801200L/s1.2m3/s 气水分配渠的气、水流速均按相应的配水、配气干管流速取值，则气水分配干渠的断面积：

A气水=Q反气水/V水干+Q反气/V气干=0.32/1.5+1.2/5=0.453m2

4.6.4 滤池管渠的布置

（1）反冲洗管渠

a. 气水分配渠起端宽取1.2m，高取H4=1.5m，末端宽取1.2m，高取H5=1.0m，则起端截面积为1.8m2，末端截面积1.2m2，两侧沿程各布置20个配水小孔和20个配气小孔，孔间距0.6m。

b. 排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m，则排水集水槽起端槽高为

H起=H1+H2+H3+0.5-H4=0.8+0.13+1.2+0.5-1.5=1.13m

排水集水槽末端槽高 H末=H1+H2+H3+0.5-H5=0.8+0.13+1.2+0.5-1.0=1.63m 坡底 i1.631.130.050.02，符合设计要求。 10c. 排水集水槽排水能力校核。由矩形断面暗沟（非满流，n=0.013）计算公式校核集水槽排水能力。设集水槽超高0.3m，则槽内水位高

h排集H起-0.31.130.30.83m，槽宽b排集1.0m。

湿周x=b排集+2h排集=1.0+2×0.83=2.66m 水流断面A排集=b排集h排集=1.0×0.83=0.83m2 水力半径RA排集x0.830.312m 2.66R2/3i1/20.3122/30.051/27.91m/s 水流速度vn0.013XX工业大学2016届本科毕业设计说明书

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过流能力Q排集=A排集v=0.83×7.91=6.57m³/s

实际过水量Q反=Q反水+Q表水=0.40+0.15=0.55m³/s﹤6.57m³/s，满足要求。 （2）进水管渠

a. 8座滤池分成的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计，流速要求0.8～1.2m/s，采用1.0m/s则强制过滤流量

Q强183600252457.143m3/d0.607m3/s 7进总进水总渠断面面积 AQ强0.6070.607m2 v1.0进水总渠宽1.0m，水面高0.7m。

b. 每座滤池的进水孔。由进水侧壁开三个孔，进水总渠的浑水通过进水孔进入滤池。两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭，中间进水孔孔口设手动调节闸板，在反冲洗时不关闭，供给反洗表扫用水。调节闸板的开启度，使其在反冲洗时的进水量等于表面扫洗用水量。

孔口面积按孔口淹没出流公式Q=0.A2gh计算，其总面积按滤池强制过滤水量计。孔口两侧水位差取0.1m。则孔口面积

A孔Q强0.2gh0.6070.677m20.68m20.29.810.1

Q表水Q强=0.68×

中间孔面积按表面扫洗水量设计。则：A中孔=A孔×

0.15=0.17m2，孔口宽B中孔=1.0m，孔口高H中孔=0.17m 0.607两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积

A侧孔A孔A中孔0.680.170.26m2 22孔口宽B侧孔=0.9m，高H侧孔=0.3m

c. 每座滤池内设的宽顶堰。为保证进水稳定性，进水总渠引来的待滤水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，在经配水渠分配到两侧的V型槽。宽顶堰堰宽取

b宽顶=4.5m，宽顶堰与进水总渠平行布置，与进水总渠侧壁相距0.5m。堰上水头用矩

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形堰的流量公式Q=1.84bh2/3计算

Q强0.6072/3因此： h宽顶()2/3()0.18m

1.84b宽顶1.844.5d. 进入每座滤池的待滤水经过宽顶堰溢流至配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽，滤池配水渠宽取b配水=0.5m，渠高为1.0m，渠总长等于滤池总宽，则渠长

L配渠=8.0m，当渠内水深

h配渠=0.6m时，末端流速（进来的待滤水由分配

渠中段向渠两侧进水孔流去，每侧流量Q强/2）

v配渠Q强0.6071.01m/s2h配渠b配渠20.60.5（满足滤池进水管渠流速在0.8～1.2m/s的范

围内的要求）。

e. 配水渠过水能力的校核： 配水渠水力半径 R配渠b配渠h配渠2h配渠b配渠=

0.50.60.176m

20.60.5（配水渠水力坡降 i深nv深20.0131.012）（）0.001750.002 2/3R深0.1762/3渠内水面降落 h渠i渠L配渠0.00270.007m 22因为配水渠最高水位h=h配渠+h配渠=0.6+0.007=0.607m﹤渠高1.0m，所以配水渠的过水能力满足要求。

（3）V型槽的设计。V型槽槽底设表扫水出水孔，直径取0.025m，间隔0.15m，每槽共计90个，则单侧V型槽表扫水出水孔总面积为：

3.140.0252A表孔=×90=0.044m2

4表扫水出水孔低于排水集水槽堰顶0.15m，即V型槽槽底的高度低于集水槽堰顶0.15m。

据潜孔出流公式Q=0.A2gh（其中Q应为单个滤池的表扫水流量），则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时的液面高度为

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hv液（Q表水20.A表孔2）10.1512（）0.36m 2g20.0.04429.81反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh2/3求得，其中b为集水槽长10m，Q为单格反冲洗流量Q反单=Q反/2=0.55/2=0.275m3/s

Q0.2752/32/3所以 h排槽（反单）（）0.06m

1.84b1.8410V型槽倾角45°，垂直高度1.0m，壁厚0.05m。反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面高度为：H=1.0－0.15－h排槽=1.0－0.15－0.06=0.79m；反冲洗时V型槽顶高出槽内液面高度为：H=1.0-0.15-h排槽-hv液=1.0-0.15-0.06-0.36=0.43m。 4.6.5 冲洗水的供给（反冲洗水选用水泵供水）

（1）冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失△h1

反冲洗配水干管用钢管DN600，流速1.37m/s，i‰=3.84，布置管长总计100m。 △hf=il=0.00384×100=0.384m 主要配件及局部阻力系数,见下表：

表2 反冲洗配件及局部阻力系数

配件名称 90°弯头 DN600闸阀 等径三通 ∑§ 数量/个 9 6 3 局部阻力系数 9×0.6=5.4 6×0.06=0.36 3×1.5=4.5 10.26 △hi=ξv2/2g=10.26×1.37^2/(2×9.81)=0.981m 则冲洗水箱到滤池配水系统的管路水头损失 △h1=△hf+△hi=0.384+0.981=1.365m （2）滤池配水系统的水头损失△h2 a、气水分配干渠的水头损失△h反水

气水分配干渠的水头损失按最不利条件,即气水同时反冲洗时计算，此时渠上部是空气,渠下部是反冲洗水.按矩形的管(非满流,n=0.013)近似计算。前述计算可知，

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Q反气水=0.32m3/s,则气水分配渠内水面高为：

h反水=Q反气水/(v水干·b气水)=0.32/(1.5×1.0)=0.21m 水力半径：R反水=b气水·h反水/(2h反水+b气水)

=1.0×0.21/(2×0.21+1.0)=0.15m

水力坡度：

i反渠=(nv渠/R渠2/3)2=[0.013×1.5/(0.15)2/3]2=0.005

渠内水头损失：

△h反水=i反水×L反水=0.005×10=0.050m b、气水分配干渠底部配水方孔水头损失△h方孔： 气水分配干渠底部配水方孔水头损失按孔口淹没出流公式

Q0.A2gh

其中，Q为Q反气水，A为配水方孔总面积。由反冲洗配水系统的断面计算部分可知，配水方孔的实际总面积为A方孔＝0.324㎡，则

△h方孔＝[Q反气水/0.8A方孔]2/2g＝[0.32/（0.×0.324）]2/(2×9.81)＝0.12m c、查手册，反冲洗经过滤头的水头损失为△h滤≦0.22m d、气水同时通过滤头时增加的水头损失△h增。

气水同时反冲洗时,气水流量比为n=15/4=3.75，长柄滤头配气系统的滤帽缝隙总面积与滤池过滤面之比约为1.25﹪，则长柄滤头中的水流速度

V柄=Q反气水/(1.25﹪f)=0.32/(0.0125×80)=0.32m/s

通过滤头时增家的水头损失：

△h增=9810n(0.01－0.01v+0.12×v2)=9810×3.75×(0.01－0.01×0.32+0.12×0.322)=0.07mH2O

则滤池配水系统的水头损失

△h2=△h反水+△h方孔+△h滤+△h增=0.050+0.12+0.22+0.07=0.46m （3）砂滤层水头损失△h3

滤料为石英砂,容重1=2.65t/m3,水的容重=1t/m3,石英砂滤料膨胀前的孔隙率mo=0.41.滤料层膨胀前的厚度H3=1.2m,则滤料层水头损失：

h3(1/1)(1m0)H3(2.651)(10.41)1.21.17

（4）富余水头△h4取1.5m，则反冲洗水箱底高出排水槽顶的高度：

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H泵h1h2h3h4h01.3650.461.171.503.27.70m

(5)反洗空气的供给

1）长柄滤头的气压损失△P滤头：

气水同时反冲洗时反冲洗用空气流量Q反气＝1.2m3/s。长柄滤头采用网状布置，约44个/㎡，则每座滤池共计安装长柄滤头：n＝40×80＝3200个；每座滤头的通气量1.2×1000/3200＝0.375L/s

根据厂家提供数据，在该气体流量下的压力损失量最大为：△P滤头＝3000Pa=3kPa 2）气水分配渠配齐小孔的气压损失△P气孔

反冲洗时空气通过配气小孔的流速：V气孔＝Q气孔/A气孔＝0.03/0.003=10m/s 压力损失按孔口出流方式：Q3600A2gp

式中：—孔口流量系数，=0.6；A—孔口面积（㎡）；△P—压力损失（mm水柱）；Q—气体流量（m3/h）；r—水的形对密度,r=1。 则气水分配渠配气小孔的压力损失

△P气孔=Q气孔2r/(2×360022A2气水g)

=1082/(2×36002×0.62×0.0032×9.81)=14.16mmH2O=138Pa=0.138Kpa 3）配气管道的总压力损失△P总： a、配气管道的沿程压力损失△P1

反冲洗空气流量1.20m3/s,配气干管用DN800钢管,流速4.48m/s,满足配气干管流速为5m/s左右的条件,反冲洗空气管总长60m,气水分配区内的压力损失忽略不计。反冲洗管道内的空气其压计算公式： P气压=(1.5+H气压)×9.8 式中：P气压—空气压力，Kpa

H气压—长柄滤头距反冲洗水面的高度m,H气压=1.9m,则反冲洗时空气管内的气体压力。

则： P空气=(1.5+H气压)×9.8=(1.5+1.5)×9.8=29.4KPa

空气温度按30℃考虑,查表空气管道的摩阻为9.8KPa/1000m，则配气管道沿程压力损失：

△P1=9.8×60/1000=0.588KPa b、配气管道的局部压力损失△P2

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主要配件及长度换算系数ξ,见下表：

表3 反冲洗空气管件及长度换算计算

配件名称 90弯头 闸阀 等径三通 ∑K 0数量/个 8 6 6 局部阻力系数 8×0.7=5.6 0.25×6=1.5 6×1.33=7.98 15.08 当量长度的换算公式： l055.5KD1.2

空气管配件换算长度：L0=55.5KD1.2=55.5×15.08×0.81.2=293.41m 则局部压力损失：△P2=293.41×9.8/1000=2.88KPa 配气管道的总压损失△P管=△P1+△P2=0.59+2.88=3.47KPa 4）气水冲洗室中的冲洗水压P水压 P水压=(H水泵－△h1－△h反水－△h小孔)×9.81

=(7.70－1.365－0.050－0.12)×9.81=60.48KPa

本系统采用气水同时反冲洗,对气压要求是不利情况发生在气水同时反冲洗时，此时要求鼓风机或贮气罐调节阀出口的静压为：

P出口=P管+P气+P水压+P富

式中：P管—输出管道的压力总损失,KPa

P气—配气系统的压力损失,Kpa,本设计P气=△P滤头+△P气孔 P水压—气水冲洗室中的冲洗水水压,KPa P富—富余压力,4.9KPa

所以,鼓风机或储气罐调节阀出口的静压力为：

P出口=P管+P气+P水压+P富=3.47+3.14+60.48+4.9=71.99KPa （5）设备选型

根据气水同时反冲洗时反冲洗系统对空气的压力风量要求,选4台罗茨式鼓风机，型号为RE-200（口径为200A），3用1备,风量65m3/min，风压79KPa,电机功率75KW（选择小型三相鼠笼式异步电动机，型号：Y250S-4，转速为1480r/min，额定功率为75KW）。正常工作风量:130m3/min﹥1.1Q反气=79.2m3/min。

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4.7 普通滤池型活性炭滤池

4.7.1 设计参数

设计水量：Q183600m3d7650m3/h2.125m3/s

设计数据：滤速v10mh，强制滤速v=15m/h。反冲洗周期为5d，与炭床接触时间为t=15min即0.25h，冲洗强度q=12L/(m2·s)。活性炭滤料采用颗粒活性炭，粒径为0.5~0.7mm，堆积密度为0.45~0.5g/L，比表面积≥1050m2/g，膨胀率为15%~20%。

4.7.2 滤池面积及尺寸

反冲洗进水管进水管图4-6 活性炭滤池

清水管

有效工作时间：t240.252423.95h

120Q183600滤池面积：F766.60m2

vt1023.95采用滤池两座，每座设8格，采取双排布置，每个滤池的单格面积为47.9㎡。 采用滤池尺寸为：L9.0m,B5.4m

实际单格滤池的面积：F'BL9.05.448.6m2

Q918009.86m/h F't48.6823.95nv89.8613.15m/h 强制滤速：v'n282实际滤速：vXX工业大学2016届本科毕业设计说明书

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4.7.3 滤池高度

配水系统高度：h10.60m，承托层厚度：h20.20m，炭滤层厚度：H1.5m，炭滤层上水深：h31.8m，保护高度：h40.30m。

所以滤池总高：Hh1h2Hh3h40.600.201.51.80.304.40m 4.7.4 大阻力配水系统 （1）配水干渠

配水干渠设置在冲洗排水渠之下，和排水渠宽度相同。干渠流量按照冲洗一格滤池水量计算，q=48.6×12=0.5832m3/s

干管始端流速取为：1.2m/s，采用过水断面为0.9×0.7㎡。 干渠起端进口流速vg（2）配水支管

支管安装在配水干渠的两侧，长2.7m，中心距@0.25m。

2L2972根 a0.250.5832每根支管入口流量：qz0.0081m3s

720.58320.923m/s

0.90.7单池支管数：n支管采用管径：DN100mm，长度/直径=2.7/0.1=27<60 则支管始端流速为vz（3）孔口设计

支管孔口总面积与滤池面积之比k采用0.28%，孔口总面积：

f48.60.28%0.14m2

0.00811.03m/s 2(/4)0.1采用孔口直径：10mm，每个孔口面积：s=7.85×10-5㎡ 孔口总数：nf0.141783个 5s7.8510178325个 72每根支管孔口数：n'支管上孔口向下呈45°交错两排排列，每排13个。

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孔口中心距e2.70.21m 13vKq124.8m10K100.25

2孔口的平均流速

0.1420.14校核配水均匀性：()20.1450.29，均匀性达95%0.90.7720.10/4以上

孔口水头损失hk1q2112()()22.02m 2g10a2g100.680.284.7.5 冲洗排水槽

每格滤池设冲洗排水槽，中心距采用a092.25m，每条冲洗排水槽长4l02.70m，每槽排水量q00.58320.073m3s。 80.40.450.0730.40.16m，取排水槽采用三角形槽底断面，断面模数x0.45q0x=0.20m。

炭滤池排水槽顶面和活性炭表面之间的距离：h=eH+0.5=0.2×1.5+0.5=0.8m 式中 H——粒状炭层厚度（m）

e——炭层冲洗时的膨胀率（%），此处取20%

核算：冲洗排水槽总面积

单池面积82.720.20.180.25

48.6滤池中间排水渠宽1.0m，按冲洗一格滤池的水量q=0.5832m3/s计算。 排水渠底距冲洗排水槽底的高度大于

q20.583223Hc330.2030.200.765m 22gB9.8114.7.6 管渠计算 （1）进水管

过滤进水总流量为Q=3825m3/h，两根进水管分别进入两侧滤池。

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每根进水管进水流量Q0=3825/2=1913m3/h=0.531m3/s 进水管流速取1.10m/s，则进水管直径D10.5310.784mm，取DN800mm

1.10/4进水管两根，两侧滤池各设一条进水渠，进水渠宽取1.0m，水深0.7m，起端流速1.06m/s。

从进水渠正常进入单格滤池进水量qQ3825478.13m3/h0.1328m3/s n8强制过滤时进入单格滤池进水流量q13.1548.6639.09m3/h0.178m3/s 取进水管流速按1.20m/s，从进水渠进入每格滤池的短管、阀门直径

d10.1780.434m，取进水短管、阀门直径d1350mm，则强制过滤时进水流

1.2/4速为1.85m/，正常过滤时进水流速为1.38m/s。 （2）清水出水管

单格滤池进水、出水最大流量均为q13.1548.6639.09m3/h0.178m3/s。 取出水管流速1.5m/s，则单格滤池出水管、阀门直径等于

d20.1780.3m，取出水短管、阀门直径d2400mm，则强制过滤时出水流

1.5/4速为1.42m/s，正常过滤时出水流速为1.06m/s。

滤后清水汇入清水出水总渠，取出水总渠宽1.0m，水深1.0m，末端流速为0.531/(1.0×1.0)=0.531m/s。 （3）反冲洗进水管

每次冲洗一格滤池，冲洗流量q=48.6×12=0.5832m3/s。 进水管流速取2.0m/s，管径D20.68040.658m

2.0/4取管径DN650mm，则实际流速为2.05m/s，干管支管为同一直径钢管。 （4）冲洗排水管渠

冲洗流量q=48.6×12=0.5832m3/s。

取冲洗排水管流速1.5m/s，则单格滤池冲洗排水管、阀门直径

d30.58320.704m，取冲洗排水水管、阀门直径d3700mm。

1.5/4XX工业大学2016届本科毕业设计说明书

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滤池冲洗排水渠指的是位于两侧的排入排泥水水池的渠道，排水流量等于冲洗流量q=0.5832m/s，取渠宽等于1.2m，水深0.6m，则流速为0.945m/s。 4.7.7冲洗水箱

冲洗历时10min，水箱容积V=1.5qft=1.5×14×48.6×10×60/1000=612m3，取650m3。水箱底到最远一格滤池的配水管之间沿程水头损失、局部水头损失h11.25m，大阻力配水系统水头损失h2hz2.02m，承托层水头损失h3=0.022qh2=0.022×12×1.5=0.396m，滤料层水头损失h4s1.21(1m0)l0(10.65)0.90.063m，1安全富裕水头h51.5m，所以水箱底应高出冲洗排水槽槽口

Hh1h2h3h4h51.252.020.3960.0631.55.23m

4.8 加氯间

本设计采用液氯消毒，清水池加氯选择最大投加量3mg/L（滤后水加氯0.5～1.0mg/L）。 （1）设计参数

设计水量为Q=183600m3/d=7650m3/h=2.215m3/s，设计加氯量a=3mg/L，补氯量按a=1.0mg/L。仓库储量按一个月(30天)计算。 （2）设计计算

最大加氯量为：Q'=0.001aQ=0.001×3×7650=22.95kg/h 取Q'=23.0kg/h 最大补氯量为：Q''=0.001a1Q=0.001×1×7650=7.65kg/h 取Q''=7.6kg/h 所以总加氯量：Q=Q'+Q''=23.0+7.6=30.6kg/h 贮氯量：G=30×24Q=30×24×30.6=22032kg

采用容量为1000kg的氯瓶，共22个。另设中间氯瓶一只，以沉淀氯气中的杂质和防止水流进氯瓶。加氯间设8只氯瓶，根据压力自动切换交替使用，氯瓶库贮存14只。

采用0~10kg/h的复合循环全真空加氯机五台，四用一备，利用备用加氯机进行补氯。加氯机采用复合循环自动控制，在滤池出水管上设有流量计，并由抽样泵从清

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水池内取样检测余氯。 （3）加氯间、氯库

加氯间靠近滤池和清水池，在加氯间、氯库低处各设排风扇一个，换气量每小时8～12次，并安装漏气探测器，其位置在室内地面以上20cm。设置漏气报警仪，当检测的漏气量达到2～3mg/kg时即报警，切换有关阀门，切断氯源，同时排风扇动作。氯库间应设漏氯吸收装置。该装置与报警装置和排风扇互成体系，以防止氯气泄漏时，造成严重的事故。加氯间外布置防毒面具、抢救材料和工具箱，照明和通风设备在室外设开关。

为搬运氯瓶方便，氯库内设单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶正上方，轨道通到氯库大门以外。

在加氯间引入一根DN100的给水管，水压大于20mH2O，供加氯机投药用；在氯库引入DN50给水管，通向氯瓶上空，供喷淋用。

加氯间是安置加氯设备的操作间，氯库是储备氯瓶的仓库。采用加氯间与氯库合建的方式，中间用墙隔开，但应留有供人通行的小门。加氯间平面尺寸为5×5m,氯库平面尺寸为20.0m×10m。

4.9 清水池

（1）清水池有效容积

设计水量Q=183600m3/d=2.125m3/s，清水池有效容积，包括调节容积、消防容积和水厂自用水量的调节量，当缺少制水曲线和供水曲线资料时，对于配水管网中无调节构筑物的清水池，有效容积Vc可按最高日用水量的10%~20%，鉴于本设计实际情况取15%Q，则Vc=15%×18.36=2.75万m3。 （2）清水池的平面尺寸

设两座矩形清水池，每座容积V1=Vc/2=13800m3，设计取有效水深h=4.0m，每座清水池的面积A=V1/h=13800/4=3450m2

取清水池宽度B=50m 则长度L=A/B=3450/50=69m 清水池超高 h1=0.5m

则清水池总高度 H=h1+h=4.0+0.5=4.5m （3）管道系统

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管路包括进水管、出水管、溢流管和放空管，进水管取流速v1=1.1m/s，直径

D14Q141.061.11m，取进水管直径DN1200mm，出水管流速v1=0.9m/s，v13.141.14Q141.061.23m，取出水管直径DN1300mm。溢流管与进水管v23.140.9直径D2直径相同D3=1200mm。

为了保证清水池1~2h放空，按《净水厂设计》经验取值，放空管直径D4=1600mm。 （4）清水池布置

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少于30min，每座清水池内的导流墙设置4条，间距4.0m，将清水池分隔成五格。在清水池顶部设圆形检修孔2个，直径为800mm。为了使清水池空气流通，保证水质新鲜，池顶设九个通气孔，设在池的两侧，共通气管径为200mm，通气管伸出地面高度高低落错，便于空气流通。

4.10 送水泵站

送水泵站的设计规模为17万m/d，水泵向市区配水管网供水，出水厂压力应满足供水区配水管网控制服务水头不小于28m，水厂送水泵扬程按此计算。 4.10.1 选泵

送水泵站扬程计算：

'HH1'H2h1h2H3

3

式中 H1'——最低吸水水位与水泵基准面的几何高差；

' H2——水泵基准面与管网压力控制点的几何高差（本设计取水泵基准面

到地面的高度）；

H3——管网控制点要求的自由水头；

h1、h2——水泵吸水管和压水管的水头损失（先按最大值估算），计算时也需要考虑一定的富裕水头（取1.5m）。

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H=1.5+1.5+28+0.8+3.5+1.5=36.80m

根据扬程和设计水量确定水泵，选用查表选用20sh-9型水泵6台（五用一备），选用JRQ47-6电动机，每台泵的工作流量为1417m3/h,水泵扬程为59m，每台泵的设计流量为2016m3/h。水泵型号及资料见下表。

表4 水泵性能

型号 20sh-9 流量Q 扬程H 电压 3(m/h) (m) （v） 2016 59 3000 转速n (r/min) 970 效率η(%) 83 吸上高度 Hs(m) 4 吸入口径（mm） 500 吐出口径 （mm） 350

4.10.2 水泵吸水管水头损失

吸水管长8m，吸水管直径DN1=700m，v1=1.37m/s，1000i=3.2m；压水管长5.5m,压水管直径DN2=600m，v2=1.9m/s，1000i=7m。

吸水管局部水头损失计算资料见下表5

表 5 吸水管局部水头损失计算表

名称 DN/mm 数量 局部阻力系数 流速/(m/s) 喇叭口 1000 1 0.3 1.37 90°弯头 700 1 0.68 1.37 闸阀(Z945T-10) 700 1 0.06 1.37 渐缩管 700~500 1 0.2 2.69 水泵进口 500 1 1.0 2.69 水泵吸水管的水头损失为：

h1(0.30.6680.06)1.372/19.61.22.692/19.63.28/10000.57m

水泵的安装高度为：

ZsHsv2/2gh141.372/19.60.573.334m考虑到安全取3.3m。

水泵轴心标高为：

ZZ1Zs1014.473.31017.77m，其中Z1为吸水井最低水位标高，m。

二泵房室内地坪标高为：1017.77-0.1-0.9=1016.77m，其中0.1为水泵基础高出室内地坪的高度；0.9为水泵底座至轴心的高度。

泵房所在的室外地坪标高为1017m，二泵房室内地面低于室外0.23m。泵房为半

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地下室泵房。

4.10.3 水泵压水管水头损失

水泵压水管局部水头损失计算资料见下表6

表 6 水泵压水管局部水头损失计算表

名称 渐扩管 闸阀(Z945T-10) DN/mm 数量 局部阻力系数 流速/(m/s) 350~600 1 0.30 5.49 1200 1 0.05 1.2 闸阀止回阀三通 水泵吐槽 (Z945T-10) (HH44Z-10) 600 1 0.06 1.9 600 1 1.7 1.9 异径 2 3.0 1.9 350 1 1.0 5.49 水泵压水管的沿程水头损失h2'为0.062m

''水泵压水管的局部水头损失h2为：

''h21.35.4920.051.227.761.92/19.63.434m

压水管路的水头损失为： h2=0.062+3.434=3.496m。

所以泵的实际扬程为：H=3.3+0.23+28+0.57+3.496+1.5=37.10m 由此可见初选的泵机组符合要求。 4.10.4 泵房高度

选用LH5t电动葫芦双梁桥式起重机，泵房地面上高度为：

H1a2c2dehn140011201.212701002004314mm4.314m

式中，a2为行车梁高度，mm；c2为行车梁底至其重钩中心的距离，

a2c21400mm；d为起重钩的垂直长度，电机宽1120mm，e为最大一台机组的高度，

1270mm；h为吊起物底部与泵房进口处平台的距离，200mm；n为100mm。

泵房下面的高度为0.23m，则泵房高度为：

HH1H20.234.3144.4m

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4.10.5 水泵房内设备

有5台工作泵，一台备用泵，水泵基础大小相同；水泵房净宽9m，长39m。水泵房内有一值班室，高、低压配电间，变电间。有2台真空泵（1用1备），1条排水沟，1集水坑，1台排水泵。 4.10.6 选择真空泵

抽气流量为：

HgW1W2WK•1.338m

THgZs式中，W1为吸水管中的空气体积（取0.385m3/m），0.385×8=3.08m3；W2为泵壳内空气的体积0.39m3；Hg为10.33m；K取1.05；T取4min；Zs为3.3m。

选SZ-2型真空泵，配带动力10kW，水消耗量30L/min，一字型布置，L=4100mm，l=1500mm，B=700mm。 4.10.7 排水泵

选一台2BA-6A，Q=10~30m3/h，H=28.5~20m，N=2.55kW，n=2900r/min。 其他，该城市在蒙古地区，冬季采用热水集中供暖。泵房自然通风。 4.10.8 吸水井

吸水喇叭口直径为1.4d，即1000mm；喇叭口的淹没深度h1为0.6D，即600mm；吸水喇叭口距离井底h2为0.8D，即800mm；喇叭口净距为1.6D，即1600mm；喇叭口与吸水井壁距离0.8D，即800mm；吸水井长16000mm，宽4800mm，高6500mm。

4.11 污泥处理

给水厂污泥处理的对象主要是滤池的冲洗废水和沉淀池的排泥水，其成分一般为原水中悬浮物质和部分溶解物质以及在净水过程中投加的各种药剂。本设计主要是平流沉砂池、斜管沉淀池和V型滤池、活性炭滤池的排泥。

排泥水处理系统通常包括调节、浓缩、平衡、脱水以及泥饼处置等工序。

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4.11.1 回流调节池及回流泵房

净水厂内V型滤池总过滤面积为1520m2，活性炭滤池的总过滤面积为777.6m2设计按没12~24h冲洗一遍所有滤池，V的每格滤池单独冲洗时间t15min，冲洗水量Q反水0.40m3/s；气水同时冲洗时间t24min，冲洗水量Q气水0.32m3/s。活性炭滤池单独冲洗时间t310min，冲洗水量Q水0.5832m3/s，则反冲排水量

V1Q反水t180.405608960m3 V2Q气水t280.324608614.4m3 V3Q水t30.58321060165598.72m3

故总排水量VV1V2960614.45598.727173.12m3

由于滤池反冲洗排水的浊度较低，故在设计中考虑将这部分水量重新进行处理后予以回收。设计滤池共分2×8=16格，每格所用反冲洗水量容积为7173.12/16=448.32m3，故回流调节池的容积设为V=250m3，选用300QW800-15-55型潜污泵四台（三用一备）。根据回流调节池水位控制水泵开起的台数。滤池反冲洗排水回流至配水井。

回流调节池池底标高1010.08，配水井水位标高1018.28m，水泵所需净扬程为8.2m；厂区回流管道采用DN500mm，的钢管；长度400m，经计算管道损失9m。

调节池的平面尺寸为B×L=8m×14m；有效水深：H潜污泵的性能参数见表7

表7 潜污泵的性能参数

型号 流量/(m3/h) 800 扬程/m 15 转速(r/min) 980 电动机功率/kW 55 效率（%） 82.78 V2502.23m。 BL814300QW800-15-55 为防止回流调节池内产生沉淀，在池内设有潜水搅拌机。为检修方便，在泵房上方设有电动葫芦，起重为2t。 4.11.2 污泥调节池

净水厂在生产过程中将产生生产废水，主要是沉淀池排放的污泥和滤池的反冲洗

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排水。其中滤池的反冲洗排水将回流至混合池前的配水井出重新进行处理。沉淀池产生的污泥中的固体成分主要为原水中所含有的浊度，即在处理中投加的絮凝剂经水解而形成的无机络合物。这种污泥如果直接排放，一般不会加重排放水体的污泥程度，但由于所排生产废水中的悬浮物浓度比较高，（可达3000mg/L），将会加大所排放水体的浑浊度，造成感观上的不良感觉。当所排放水体为季节性河流时，在排放口附近会造成淤积。因此此部分污泥应在净水厂内进行污泥脱水后在进行排放。

（1）水厂设计水量17万m3/d，厂用水按8%计。设计原水浊度340NTU、沉淀池出水浊度5NTU、聚合硫酸铁投加量17mg/L，沉淀池本设计中平流沉砂池和斜管沉淀池，净水厂每天在沉淀工艺所截留的污泥固体量为两者和。

(3405)18.361041718.36104WW1W2.63t 661010干污泥密度ρ=1.0t/m3，污泥含水率按99.5%计，污泥量为：W1=W/(1-99.5%)/ρ=12926m3/d。

沉淀池采用虹吸式刮泥排泥机，吸泥机行走速度为1.0m/min，排泥式单程所需时间为100min。污泥泵房内设有WQ950-20-90型潜污泵三台，单泵流量950m3/h，正常情况下一用二备。按沉淀池3小时排泥一次计算，每次排泥量为12926/8=1616m3。在沉淀池吸泥工作期间，一台泵的排泥量为1500m3，则所需污泥调节池容积为116㎡，故设污泥调节池容积俄日120㎡。特殊情况时视沉淀池排泥量确定排污泵的工作台数。

污泥调节池有效水深2.0m，则平面尺寸为120/2.0=60㎡，取10m×6m。污泥泵房内设潜污水泵性能为q=950m3/h，扬程H=22m，功率N=90kW。

污泥调节池内的潜水泵由设在调节池内的液位开关控制自动开停。为防止调节池内污泥沉淀，在池内设有潜水搅拌机两台。为检修方便，在污泥泵房内设有电动葫芦，起重为3t。 4.11.3 污泥浓缩

污泥24小时连续进行，上清液排放，滤池冲洗废水含水率99.97%，脱水机按每日16h工作，脱水机进泥含固率为3%，脱水后泥饼含固率27%。 （1）污泥处理系统设计规模（每日需处理的干固体总量）

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已知：Q183600m3/d7650m3/h

DS1Q(TE1AE2)106183600(3401.05171.53)70.32

（2）滤池冲洗废水干固体量：

DS37173.120.03%2.15t （3）沉淀池排泥干固体量：

DS2=70.32-2.15=68.17t；排泥浓度SS2（4）浓缩池进水流量Q4：

Q4=12926+5236=18159m3/d，每小时流量为756.63m3/h （5）浓缩池进水干固体量：

DS4=68.38t，浓度68.38/18159=0.38%

（6）浓缩池浓缩污泥量： 68.38/0.03=2279m3/d；

上清液流量为 18159-2279=15880m3/d （7）脱水机进泥流量：2279/16=142.44m3/d

（8） 假设脱水机的分离效率为98.2％，则泥饼中的干固体总量：

68.3898.2％=67.15t，分离液中干固体量为1.23t。

（9） 泥饼含固率为30%，故泥饼体积为67.15/0.30=224 m3/d，小时泥饼体积为224/16=14.0 m3/h。

（10） 分离液水量为2279-224=2055 m3/d （11）设计参数

采用经验值，池型为斜板浓缩池。取值如下： 固体通量： 15kgDS/(m2d) 停留时间： 12h 保护高度： 0.5

有效水深： 5.4m（斜板区高2.0m） 池底坡度： 0.05

上清液溢流堰溢流率： 65m2(md) 刮泥机周边线速度： 0.5m/min 进出水管道管径： DN200

68.170.53% 12926XX工业大学2016届本科毕业设计说明书

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进入排泥水浓度(%DS) ： <=1 排出浓缩污泥浓度(%DS)： >=5 浓缩池面积A：

AQ0C02279301953m2 GL35采用直径40m的辐流式浓缩池。 脱水机房采用长×宽=20×16

5 给水处理的总体布置

5.1 水厂平面布置

5.1.1 水厂的基本组成包括两部分：

1、生产构筑物，包括沉砂池、絮凝沉淀池、V型滤池、活性炭滤池、清水池、二级泵房、投药间、加氯间等

2、辅助建筑物，包括生产性辅助构筑物和生活辅助建筑物两种，前者有配电间、机修间、值班室、翻砂场、鼓风机房等。后者有综合办公楼、食堂、篮球场、职工宿舍、门卫室等。

5.1.2 水厂平面布置的要求：

根据工艺流程和各构筑物的功能，以及水厂的地形条件进行平面布置。 具体布置时应考虑以下要求：

1、布置紧凑，但各构筑物之间应留出必需的施工间距和管路位置，给水排水管间距最小为1.5m；给水排水管距建筑物基础最小净距3.0m

2、各构筑物之间连接应简单、短捷，尽量避免立体交叉，亦考虑施工检修方便。 3、各池废水排除为重力排除。

4、为确保生产安全，避免非生产人员在生产区通行和逗留，将生产区和生活区

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分开。

5、建筑物应注意朝向和方向，因该城市常年主导风向为西南风，加氯间和加药间应处于下风向。

6、生产的工艺流程布置成直线型。

7、考虑水厂的生产、生活环境，应有适当的绿化。水厂内车行路宽6m，车行路转弯半径6m。9.1道路宽度设计

表6

道路分类 主场道 车行道 步行道 回车道 宽（m） 9.0 6.0 2.0 5.0 路面材料 沥青混凝土路面 水泥路面 沥青混凝土路面

5.1.3 水厂绿化布置：

1、绿地：在空地以及道路的交叉附近预留扩建场地，修建草坪。 2、花坛：在办公楼前布置花坛。

3、绿带：利用道路与构筑物间的带状空的进行绿化，沿道路一侧进行绿化，绿带以草皮为主，靠路一侧植绿篱，邻靠构筑物一侧栽种花木或灌木，草地中栽种一些花卉。

4、围墙采用1米的高绿篱。 5.1.4 水厂平面布置：

根据以上要求和规范，各个附设性构筑物的尺寸见下表

表7 建筑物 行政办公用房 化验室 维修车间 面积（m） 300 180 300 2XX工业大学2016届本科毕业设计说明书

车库 机修间 活动室 仓库 食堂 传达室 宿舍 场堆 200 200 150 242 200 30 200 200 第48页

5.2 水厂高程布置

在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流，两构筑物之间的水面差，即为流程中的水头损失，包括构筑物本身，连接管道计量设备水头损失。水头损失通过计算确定，并留有发展余地。

为使土方量平衡，在进行高程布置时，以清水池池顶在地面的冰冻下为依据。

5.2.1 各构筑物之间损失的计算

各个构筑物之间的管线长度可以通过在平面布置图中测量出，按照一般经验的各个构筑物之间的流速区间和管段流量，根据给水排水设计手册确定各个管段的流速和i值。水头损失包括沿程水损和局部水损，由于局部水损比较小，可以按沿程的10%算，即hhfhj1.1il

各个构筑的水头损失，在计算中计算出的按计算结果，没有计算的取经验值。 配水井到平流沉砂池：

h1.1il1.10.00123327.150.037m 平流沉砂池到絮凝沉淀池：

h1.1il1.10.0016883.620.366m 絮凝沉淀池到V型滤池：

h1.1il1.10.000796.080.056m V型滤池到活性炭滤池：

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h1.1il1.10.00079645.820.040m 活性炭滤池到清水池：

h1.1il1.10.001233201.970.274m 各段水头损失如下：

表8.1 净水构筑物及管道的水力计算 名称 连接管段 压力配水井到 到平流沉砂池 平流沉砂池到 絮凝沉淀池 絮凝沉淀池到 V型滤池 V型滤池到 活性炭滤池 活性炭滤池到 清水池 清水池 0.274 1014.97 活性炭滤池 0.040 0.50 1015.744 V型滤池 0.056 2.25 1018.034 絮凝沉淀池 0.366 0.30 1018.390 平流沉砂池 0.037 0.20 1018.956 构筑物 压力配水井 水头损失（m） 水位标高（m） 沿程水损 构筑物 1018.993 当各项水头损失确定之后，便可进行构筑物高程布置。构筑物高程布置与水厂地形、地质条件及所采用的构筑物形式有关。当地形有自然坡度时，有利于高程布置，当地形平坦时，高程布置既要避免清水池埋入地下过深，又应避免絮凝池沉淀池或澄清池在地面上抬高而增加造价，尤其当地质条件差、地下水位高时。通常，当采用普通快滤池时，应考虑清水池地下埋深；当采用无阀滤池时，应考虑絮凝、沉淀池或澄清池是否抬高。

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结 论

三个多月的毕业设计即将结束，在这段时间里，通过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，我顺利的完成了本次毕业设计的论文终稿。在设计过程中，我严格要求自己，认真执行老师的进度要求，以及完成阶段性的报告和成果。

给水厂一般的工艺包括絮凝、沉淀、过滤和消毒。但由于本水源的水质特点可知原水水中色度、浊度、化学需氧量、锰、汞、细菌总数、大肠杆菌、氨氮和磷均超标。我们选用了比一般工艺更多两个的工艺流程，工艺流程：原水→平流沉砂池→机械搅絮凝池→斜管沉淀池→V型滤池→活性炭滤池→消毒→清水池

预沉淀作用是因为本水源为黄河水属于高浊度需要水除浊度和沉淀一些杂质颗粒，絮凝是加入混凝剂与水中胶质颗粒结合成大的絮状物便于沉淀，之后进行沉淀，然后在过滤水中没有沉淀完的杂质，活性炭滤池是为了吸附汞、磷和有机物，最后采用折点加氯去除水中的氨氮、大肠杆菌和细菌总数。经过给水处理之后浊度小于1，色度小于15，锰为0.002mg/L，汞为0.0002mg/L，氨氮0.5mg/L，大肠杆菌没有，细菌总数每毫升小于100，经过给水厂的处理各个超标的物质都达到2006年生活饮用水卫生标准。

给水厂的处理构筑物不是很多但是每一个构筑物都有不同的选型，如沉淀池就有平流、辐流式、斜管斜板等，所以选择合适的池型很重要，不过最主要的是符合所建水厂的要求。经过此次的毕业设计我对给水厂各个处理构筑物有了更深刻的理解，不论是选型还是计算以及处理原理都有了深刻的认识。

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参 考 文 献

1. 严煦世．给水排水过程快速设计手册·1：给水工程，北京：中国建筑工业出版社，1995

2. 姜乃昌、陈锦章，《水泵及水泵站》，中国建筑工业出版社； 3. 《给水排水设计手册》.第01册.《常用资料》，中国建筑工业出版社； 4. 《给水排水设计手册》.第03册.《城镇给水》，中国建筑工业出版社； 5. 《给水排水设计手册》.第09册.《专用机械》，中国建筑工业出版社； 6. 《给水排水设计手册》.第11册.《常用设备》，中国建筑工业出版社； 7. 《给水排水设计手册》.第12册.《器材与装置》，中国建筑工业出版社； 8. 韩洪军、杜茂安主编，水处理工程设计计算，中国建筑工业出版社。

9. 哈尔滨建筑工程学院给水排水教研室编《给水排水专业毕业设计参考图集》第一集（1991）

10. 崔玉川、员建、陈宏平.《给水厂处理设施设计计算》，化学工业出版社； 11. 高湘，张建锋. 给水工程技术及工程实例，化学工业出版社。 12. X圭白，张杰. 《水质工程学》，中国建筑工业出版社。（2005） 13. 丁亚兰主编，国内外给水工程设计实例，化学工业出版社（1999）

14. Tomiyasu, H., Fukutomi, H., Gordon, G., 1985. Kinetics and mechanism of ozone decomposition in basic aqueous solutions. Inorg. Chem. 24, 2962–2968.

15. Sotelo, J.L., Beltran, F.J., Benitez, F.J., Beltran-Heredia, J.,19. Henry s law constant for the ozone–water system.Water Res. 23, 1239–1246

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致 谢

此次设计是在老师及同学的帮助下才得以完成的，设计不仅是我个人的成果，还包括了老师及同学们辛勤的汗水，特别是老师，无论时间多紧、课程多忙，她都每周给我们解答问题，她严谨的教学态度和认真的工作作风是我们学习的榜样，在此我向X老师道一声：“老师，您辛苦了！”。

同时也要感谢学校给予了我们这次毕业设计的机会，感谢各位领导和老师的教导。

在整个毕业设计过程中，我的指导老师XX老师一直陪伴着我们，她有渊博的专业知识，精益求精的工作作风，严谨的治学态度，严以律己，宽以待人的崇高风范，平易近人的性格对我都影响深远，丰富的经验和超强的设计能力给予了我很大的支持和帮助，特别是在每一周的问题解答时间，她总是能及时发现我们的错误，让我们及时改正，精心指导我们，而且对我们的问题总是能够立即的解决还会给我们扩展好多知识，让我们不仅是单纯的计算更能深刻的理解而且对每一个构筑物及处理的原理和过程更能深刻认识，才顺利完成了这次的设计任务。

本次毕业设计是对包头市某给水厂的工程设计，经过这3个多月的努力，终于顺利完成了论文终稿。