青岛理工毕业设计给水厂计算说明书

青岛理工毕业设计给水厂计算说明书前 言水厂设计和其他工程设计一样， 一般分为两个阶段进行： 扩大初步设计和施工图纸设计。 对大型的和复杂的工程， 在扩初设计之前， 往往还需要进行工程可行性研究或所需特定的的试验研究。可行性研究时提出工程建设的科学依据，主要内容包括：（ 1）城市概况和供水现状分析；（ 2）工程目标；（ 3）工程方案和评价；（ 4）投资估算和资金筹措；（5）工程效益分析。同时还应提供环境影响评价以及可能出现的问题等。扩初设计是在可行性基础上进行的，内容和要求比可行性研究更具体一些。在扩初设计阶段，首先要进一步分析调查和核实已有资料。 所需资料包括：地形，地质，水文，水质，地震，气象，编制工程概算所需资料、设备、管配件的价格和施工定额，材料、设备供应状况， 供电状况，交通运输状况， 水厂排污问题等。需要时，还应参观了解类似水厂的设计、施工运行经验。在此基础上，可提出几种设计方案进行技术经济比较， 这里提供的方案比较是在可行性研究所提出大方案下的具体方案比较。最后确定水厂位置， 工艺流程，处理构筑物型式和初步尺寸以及其他生产和辅助设施等，并初步确定水厂平面位置和高程布置。第一章设计原始资料1.1 华南某市（ B市）概况B 市位于中国广东省中南部，珠江三角洲西部。全境位于北纬21° 2722° 51，东经 111° 59113°15之间。面积 9418 平方千米 (市区 129 平方千米 )。供水人口为市区68 万，现为省辖市。属南亚热带海洋性季风气候，年均降水 2000 毫米，年均温 21.8 。平原为主，河流有西江等。B市为广东南部交通枢纽。1.2 自然概况地形地貌B 市地势西北高，东南低，北部、西北部山地丘陵广布，东部、中部、南部河谷、冲积平原、三角洲平原宽广，丘陵、台地错落其间，沿海砂洲发育，组成错综复杂的多元化地貌景观。全市山地丘陵4400 多平方公里，占 46.13%。其中B 市区由西江、潭江形成的三角洲平原面积达500 平方公里。由西江、潭江下游支流形成的河流冲积平原沿河作带状分布，中游狭长，下游宽阔，现多为良田。境内地质构造以新华夏构造体系为主3距 B 市城区 20km有一座 E 水库，库容 1 亿 m。气象资料B 市属南亚热带海洋性季风气候，雨量充沛，长年温和湿润，无霜期长。年平均气温 21.322.8 。历年 1 月份平均气温最低，为 10.1 16.4 ； 7 月份最高，为 27.44 32.2 。历年极端最低气温为 -0.5 ；极端最高气温为 38.8 。境内年平均太阳辐射总量在 110 千卡 / 平方厘米以上，年日照射数在 17192430 小时之间。无霜期 333363 天。年平均降雨量占全年的 68%86%，有明显的雨季汛期。雨量分布山地多于平原。降雨量多大于 2400 毫米。夏秋盛吹偏南风，常有台风侵袭，并夹带暴雨，风力最大达12 级。冬、春多吹偏北风，常受寒潮影响而出现霜冻或低温阴雨天气。水文地质西江河床最宽约 600 750 米， 河床纵坡 1.5 ，西江水量充沛，有明显的雨季汛期。河水水位最高（ 1）为 136m平均为 130.6m最低为 128.2m地震烈度为 8 度 。1.2.5城市生活用水逐时变化表时间占一时间占一时间占一时间占一天天天天011.56 74.51213 6.3018 19 5.00121.47 85.51314 6.3019 20 3.80231.58 96.201415 6.4520 21 3.20341.69 106.2515166.0021 222.00450.7510116.2516176.5622 232.00563.511126.3017185.6423 241.50水源水质分析结果项目西江水质水库水质项目西江水质水库水质臭和味无79 月有轻碳酸盐硬度5 度微藻腥味混浊度35NTU平均25NTU平均非碳酸盐硬3 度70NTU雨季65NTU雨季度色度15 度18 度水温总硬8 度10 度细菌总数2000 个 /ml4800 个 /ml大肠菌群大肠菌群62 个/L90 个/L工业企业最大时用水量：工业企业名称用水量 (m3/h)工厂 153工厂 249工厂 3127.6第二章用水量计算2.1居民生活用水量：Q1=? （ qi Ni f ）q 最高日生活用水定额，m3 /(d* 人）；N 设计年限内计划人口数； F 自来水普及率， 95。市区和近郊区人口为 70 万，又因为地处一区， 所以根据室外给水设计规范中小型城市用水最高日定额 220370 L/(d* 人），平均日用水定额为 170280L/(d*人）。Q1=162800m3 /d2.2. 工业用水量 :工业企业名称用水量 (m3/h)工厂 153工厂 249工厂 3127.6Q2=(53+49+127.6) × 24=5510.4m3 /d2.3浇洒道路和绿地用水由于没有确定的道路和绿地面积， 故用水量取居民综合用水量的 2%作为折算系数。Q3=3256m /d2.4. 管网漏失水量管网漏失量等于上三项之和乘以折算系数10%12%。Q4=(Q1+Q2+Q3)×(1012)%=17156.64m3 /d2.5未预见水量未预见水量可取上四项水量的8%12%Q5=(Q1+Q2+Q3+Q4) ×(8%12%)=14837.36m 3 /d2.6. 消防用水量假定同时发生三次火灾，每次灭火需流量90L/s 。Q 4=23328m /d2.7总用水量 QQ0=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6 =226888m3 /d取 22 万 m3 每天。Q=1.05Q0231000m /d 取 23.5m3 /d城市生活用水逐时变化表时间占一时间占一时间占一时间占一天天天天011.56 74.51213 6.301819 5.00121.47 85.51314 6.301920 3.80231.58 96.201415 6.452021 3.20341.69 106.2515166.0021222.00450.7510116.2516176.5622232.00563.511126.3017185.6423241.50绘制城市逐时用水变化表，确定城市用水量变化曲线，求出时变化系数k。最高日平均时流量9791.67m3 /h最高日最高时流量15275m3 /h时变化系数 k=1.5第三章取水工程设计3.1 取水构筑物设计原则1 、取水构筑物应保证在枯水季节仍能取水， 并满足在设计枯水保证率下取得所需的设计水量。 保证率对于工业企业的水源不低于 9097% 。城市供水的水源一般可采用 9097%。2 、对于河道条件复杂， 或取水水量占河道最枯流量比例较大的大型取水构筑物，应进行水工模型试验。3 、当自然状态下河能不能取得所需设计水量时，应采取必要措施。4 、取水构筑物位置的选择应全面掌握河流的特性。5 、在洪水季节取水构筑物应不受冲刷和淹没。6 、在取水构筑物进口处，一般要求不小于 2.5 3.0 米的水深，对小型取水口，可降低 1.5 2.0 米。当河道最低水位较浅时， 应选用合适的取水构筑物形式和数据。7 、水质应符合要求，水源应按照生活饮用水卫生标准采取相应的卫生护措施。3.2 位置的选择水质因素1. 在泥沙量较多的河流，应根据泥沙运动规律和特性，避开河流中含泥沙较多的地段。2. 根据不同深度的含沙量分配，选择适宜的取水高程。3. 取水口应选择在水流畅通和靠主流地段，避开流河中的回流区和死水区，减少杂物进入取水口。4. 选择取水构筑物时，对湖水或水库水的入水生物采取必要措施。河床和地形取水口位置应根据河道水文特征和河床渲变规律，选在比较稳定的河段，并能适应河床的渲变。1. 在弯曲河段，应选择在水深岸陡，泥沙量少的凹岸地带，但应避开凹岸主流的顶冲点，一般可设在顶冲点下、上游1520米的地段。2. 在顺直河段，应选在主流靠近岸边，河床稳定，水深及流速较大的地段，一般设在河段最窄处。3. 取水地点较好的地段，往往受到水流冲刷，必须考虑取水口附近河岸，岸坡的加固和防护措施。上下游构筑物可不同程度地改变原有河道的水流状态，引起河流变化，并可能使河槽产生沉积、 冲刷和位移， 或者形成回流区， 所以选取水构筑物位置时，应对取水河段邻近的人工或天然障碍物进行分析，尽量避免各种不利因素。污水排出口1. 生活用水水源应选在污水排出口尚有 100 米以上或下游 1000米以及的地方，并应建立卫生防护地带。2. 对潮汐河道上建取水构筑物时，应通过调查、测定，确定取水口与污染源的距离，同时宜将取水口设在河心。取水构筑物应尽量选在地质构造稳定，承载力高的地基上。施工条件取水口应选在对施工有利的地段，尽量做到交通运输方便，又足够的施工场地，较小土石方和水下工程量。3.3 取水构筑物形式采用岸边合建式取水构筑物，底板水平布置（采用卧式泵）。其特点：（ 1）集水井与泵房布置在同一高程上（ 2）水泵可低于低水位下，启动方便。（ 3）泵房较深，巡视检查不便，通风条件差。适用条件：在地基条件较差， 不易做阶梯布置以及安全性要求较高、 取水量较大的情况，可采用开挖或沉井法施工。3.4 取水泵房水泵的流量与扬程水泵的流量按最高日平均时流量计算水泵的扬程按常水位计水泵选择A 、选泵原则：1 ）首先要满足最高供水工况的流量和扬程要求， 并使所选水泵特性曲线的高效率范围尽量平缓，对特殊工况，必要时另设专用水泵来满足其要求。2 ）尽可能选用同型号水泵；或扬程相近、流量大小搭配的泵。3 ）应考虑近远期结合，一般考虑远期增加水泵台数或换装大泵。4 ）一般尽量减少水泵台数，选用效率较高的大泵，但亦要考虑运行调度方便，适当配置小泵，通常取水泵房至少需设 2台，送水泵房至少 2 3台（不包括备用泵）。5 ）泵应在高效率段运用（特别对经常运行工况）6 ）尽可能选用允许吸上真空度值大或必需气蚀余量值小的泵， 以提高水泵安装高度，减少泵房埋深，降低造价。7 ）水泵选择必需考虑节约能源， 除了选用高效率泵外， 还可考虑运行工况的调节。8 ）高浊度水源的取水泵房应选用低转速， 耐磨的水泵， 有条件可在水泵内壳留道，叶轮表面涂耐磨涂料。B 、根据以上选泵原则，选用4台20sh-28 型离心泵， 3用一备。水泵安装高度计算1 ）对于大型水泵以及启动要求迅速的水泵和供水安全要求高的泵房， 宜采用自灌式充水。采取自灌式充水， 水泵轴心安装高度应满足水泵外壳顶点低于吸水井内的最低水位。2 ）离心水泵可利用允许吸上真空高度的特性， 采用非自灌式充水， 提高水泵的安装高度，节省泵房土建造价。通风采用机械排风（部分机械排风） 其布置特点是采用通风机排出的热风抽出， 冷空气自然补充。泵房布置泵房布置包括下述内容：1）水泵、电动机机组及进水管道和阀门配件等的布置；2）起重机械、真空设备及真空管线、排水设备及排水管线、通风设备及通风管道。3）电气设备以及操作控制室的布置；4）管沟，检修场地，工作平台，人行通道及楼梯等布置；5）噪声消除措施的布置；6）工具储藏以及生活间等布置。管路布置1）吸水管及出水管的流速根据手册3表 5-33 的范围选定。2）所有阀门都应安装电动或液压传动装置。3）每台水泵宜设置单独的吸水管直接向吸水井或清水池中吸水。4）吸水管路应尽可能短、减少配件，一般采用钢管或铸铁管，并应注意避免接口漏气。5）吸水管应有向水泵不断上升的坡度（ i 0.005 ），并防止由于施工允许误差，和泵房与管道的布均匀沉降而引起吸水管的倒坡，必要时采用较大的上升坡度。为了避免在吸水管路内聚积空气，形成空气囊，应避免不正确的安装方法。6）水泵吸入端渐缩管必须采用偏心渐缩管。7）吸水喇叭口必须具有足够的淹没水深和适当的悬空高度。避免出现旋涡而吸入空气，使水泵工作不稳，出水量减少，机组振动以致引起水泵汽蚀等。喇叭口保持适当的悬空高度，可使进口流速分布均匀、吸水阻力减小。3.5 集水井集水井和取水泵房合建，其特点：1）设备布置紧凑，总建筑面积较小。2）吸水管路短，运行安全，维护方便。3.6 进水室一般设计要点1 ）进水室的分格数，按照水泵台数和容量大小以及格网类型确定。2 ）一般每一分格布置一个进水孔口， 当孔口高度受河流最低水位和进水室底板标高限制时，可将孔口宽度加大，亦可并列布置两个或两个以上的孔口。3 ）河流水位变化幅度不大，采用单层进水孔口。4 ）进水孔口的高宽比，宜尽量符合标准设计的格栅和闸门尺寸。5 ）在进水孔口前设置格栅及闸门槽。6 ）进水室长度按进水量、 格网在水下的工作深度和允许通过格网流速计算确定，同时考虑水泵布置上的要求。7 ）进水室宽度根据水流通过格网时能达到均匀的要求确定。3.7 格网及格网室根据水中漂浮物数量和每台水泵的出水量等因素确定采用平板格网。1）进水室宽度根据水流通过格网时能达到均匀的要求确定。2）格网的水头损失，一般采用0.10 0.15 米。3）平板格网一般采用槽钢或角钢做成框架，而把金属网固定在框架上。一般只设一层，网眼的大小应根据水中漂浮物而定，一般为 5×510×10毫米。4）网丝直径采用 12毫米，材料应考虑耐腐蚀，可采用黄铜、青铜、不锈钢或镀锌钢丝等。如用镀锌钢丝则在制成后尚应涂以防腐漆。5）格网面积较大，设二层网，第二层网眼采用25×25毫米，金属丝直径采用 2 3毫米，作为增加细网的强度。3.8 吸水室1）进水吸水室内的水流要求顺畅，速度小，分布均匀，不产生漩涡。2）吸水室长度一般与进水室相同。3）吸水室宽度应根据布置吸水管要求确定。3.9 排泥及冲洗设施1）集水井往往会沉积泥沙，故在运行中宜清理排除，设排污泵选用PWA型。2）为冲动底部积砂，吸水室内设6个高压水喷嘴。3）为冲洗格网，集水井设压力冲洗水管，冲洗水量根据截留物数量与同时间内冲洗格网的数量和型式确定，一般冲洗要求的给水水压为 2.5 3.0 公斤 / 厘米 2 4）为了便于运行管理和清洗格网，可在网前后安装测量水位的仪表或标尺。5）为了防止清水平板格网时截留物进入吸水室，通常设置二道格网，一道清洗时一道运行。第四章净水厂工艺设计与计算4.1 反应池设计要点1 ）反应池流速一般按由大逐渐变小进行设计。 在较大的反应流速下， 使水中的胶体颗粒发生较充分的碰撞吸附； 在较小的反应流速下， 使胶体颗粒能结成较大的絮粒，以便在沉淀池内去除。2 ）为了确保沉淀池的沉淀效果，要有足够的反应时间（一般1030 分钟），并控制反应速度，使其平均速度梯度达3060 秒-1 。3 ）反应池与沉淀池一般合建，避免已形成的絮粒在水流经连接管渠时被打碎。如确需分建，则连接管渠中的流速应小于 0.15 米/ 秒，并避免流速突然升高或水头跌落。4 ）低浊度水缺乏凝聚核心， 可以将沉淀下来的一部分泥渣连续地流回到混合池入口，以促进反应过程。5 ）为使絮粒不致破坏或沉淀， 反应池内流速必须加以控制。 其流速控制值随反应形式而异。本水厂采用折板反应池反应池计算1、设计要点：1) 絮凝时间一般宜为 615min2) 絮凝过程中的速度应逐段降低， 分段数一般不宜少于三段， 各段的流速可分别为：第一段： O 25035ms，第二段： O 15·025ms，第三段： 0 10015ms。3) 折板夹角采用 90o 120o折板絮凝池的计算已知条件和主要数据布置1）已知条件：设计水量 ( 包括 5%的水厂自用水量）Q=231000m /d取整水量 Q=235000m /d2) 主要数据和布置总絮凝时间 16min，分三段絮凝，第一、二段采用相对折板，第三段采用平行折板。折板布置采用单通道。速度梯度 G要求有 90s-1 逐渐减至 20s-1 左右，絮凝池总GT值大于 2×104。絮凝池有效水深 H0。采用 3.1m。絮凝池布置见下图4-1 ，采用并联的四组， 每组的设计流量q=0.23m3 /s 。每段絮凝区分为串联的三格。折板布置见图 5-2 ，板宽采用 500mm，夹角 900，板厚 60mm。1) 第一段絮凝区：设通道宽为 1.4m，设计峰速 v1，采用 0.34m/s ，则峰距 b1=0.48m谷距 b2=b1+2c=1.19m侧边峰距 b3：根据图 4-2 布置草图为b3=0.8775m侧边谷距 b4 =b3+c=1.2325m中间部分谷速 v2=0.138m/s侧边峰速 v1 =0.187m/s侧边谷速 v2 =0.133m/s水头损失计算：中间部分：渐放段损失： h=2.46× 10-3 m渐缩段损失： h=5.52 ×10-3 m图 5-2 布置每格各有 6 个渐放和减缩，故每格水头损失 h： h=0.0479 m侧边部分：渐放段损失： h=4.41 ×104 m渐缩段损失： h=1.06 ×10-3 m-3每格共有 6 个渐缩和渐放，故h'=9.0 ×10m共有一个进口，一个上转弯和两个下转弯。上转弯处水深 H4=0.53m，下转弯处水深 H3为 0.9m。进口流速： v3 取 0.3m/s上转弯流速： v4=0.31m/s下转弯流速： v5=0.183m/s上转弯§取 1.8 ；下转弯及进口§取3.0 ，则每格进口及转弯损失h"=0.0327m 总水头损失：每格总水头损失： ? h=h+h'+h"=0.0896 m第一絮凝区总水头损失：H1=3×? h=0.2688m第一絮凝区停留时间：T1=3.68min第一絮凝区平均G1 值：G1=108.7s -12) 第二絮凝区通道宽度采用 1.9m。中间部分峰速采用0.253m/s ，b=0.478m谷距 b=b+2c=1.19m侧峰的距离 b=0.8775m侧边谷距 b 4=b3 +c=1.2323m中间部分谷速：V=0.102m/s侧边峰速V'=0.138m/s侧边谷速V'=0.0982m/s水头损失计算：中间部分渐放段损失： h=1.37 ×10-3m渐缩段损失： h=3.06 ×10-3m布置每格 6 个渐缩和渐放，故每格水头损失 h=0.0266m 侧边部分渐放段损失： h' 1=2.40 ×10-4 m渐缩段损失： h=5.76×10-4 m每格共有 6 个渐缩和渐放h'=4.89×10-3 m进口转弯损失：工一个进口，一个上转弯和两个下转弯，上转弯处水深 H4 =0.53m，下转弯处水深 H3 =0.9m。进口流速 v3： v 3 取 0.3m/s.上转弯流速 v4 =0.228m/s下转弯流速 v3 =0.134m/s上转弯§取 1.8 ，下转弯及进口§取 3.0 ，则每格进口及转弯损失 h"=0.024m 总水头损失每格总水头损失： ? h=h+h'+h"=0.055 m第一絮凝区总水头损失：H1=0.165m第一絮凝区停留时间：T1=4.99min第一絮凝区平均G1 值：G1=73.1s -13) 第三絮凝区第三絮凝区采用平行直板布置见图4-3.平均流速：取 0.10m/s通道宽度： 2.5m水头损失：共一个进水口及三个转弯，流速采用0.10m/s, §=3.0 ，则单格损失为 h=0.0061m总水头损失： h3=0.0183m停留时间： T3=6.57min速度梯度： G3=21.2s -14) 各絮凝段主要指标见下表 5-1絮凝段絮凝时间水头损失G （ s-1 ）GT 值（min）（m）第一絮凝段3.680.2688108.72.4× 104第二絮凝段4.990.16573.1第三絮凝段6.570.018321.22.1× 1040.84×104合计15.240.452167.6×1045.34从上表可见， G值完全符合设计要求 。4.2 平流沉淀池根据浅池理论， 在沉淀池有效容积一定的条件下， 增加沉淀面积， 可使去除率提高。沉淀池形式的选择，应根据水质、水量、净水厂平面积和高超布置要求，并结合反应池结构型式等因素确定。沉淀池形式选择：本水厂采用平流式沉淀池，该沉淀池适用于大、中型水厂；其优点：（ 1）造价较低。（ 2）操作管理方便，施工较简单。（ 3）对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果稳定。（ 4）带有机械排泥设备时，排泥效果好。其缺点：（1）占地面积较大。（ 2）不采用机械排泥装置时，排泥较困难。（ 3）需维护机械排泥设备。该沉淀池主要设计要点：（1）沉淀时间应根据原水水质和沉淀后的水质要求确定，一般采用 1.0 3.0 小时。（2）沉淀池内平均流速一般为 1025毫米 / 秒；进出水均匀，池内水流顺直，流态良好时，池中水平流速亦可高达 3050 毫米 / 秒。（3）有效水深一般为 3.0 3.5 米，超高一般为 0.3 0.5 米。（4）池的长宽比应不小于 4：1，每格宽度或导流墙间距一般采用 39 米，最大为 15米。（5）池的长深比应不小于 10： 1。（6）一般情况下，当进水端用穿花墙配水时，花墙距进水端池壁的确距离不小于 12米，同时在沉泥面以上 0.3 0.5 米处至池底部分的花墙不设孔眼。（7）水平沉淀池内雷诺数一般为 4000 15000 间。设计时应注意隔墙设置， 以减小水力半径，降低雷诺数。（8）常与水平沉淀池结合的反应池形式为隔板反应，多级旋流反应和机械反应等。（9）本设计平流沉淀池的计算方法按沉淀时间和水平流速计算。已知条件和采用数据(1) 设计水量：Q=9791.6m3 /h ，分设四池，每池设计流量0.68m3 /s 。(2) 采用数据：沉淀时间 T=1.5h沉淀池平均水平流速： v=20mm/s沉淀池尺寸计算(1) 沉淀池体积：v=3672m3根据池的长宽比不小于4:1 ，长深比不小于10:1 ，确定尺寸如下：L=102mB=12m H=3m校核如下：L/B=102/12=8.5>4L/H=102/3=34>10(2) 沉淀池水利条件复核：考虑池内设有导流墙：2W=180000cmP=1200cmR=150cmFr=1.06 ×10-5( 在 1×10-41 ×10-5 范围内）4.3 V 型滤池滤池的选择本水厂采用的是普通快滤池。 该型式滤池一般适用于大、 中型水厂，单池面积不宜大于 100米2，有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备。其优点：（ 1）有成熟的运转经验，运行稳妥可靠。（ 2）采用砂滤料，材料易得，价格便宜。（ 3）采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大；池深适中。（ 4）可采用降速过滤，水质较好。其缺点：（ 1）阀门多，价格贵，阀门易损坏。（ 2）必须设有全套冲洗设备。该滤池的主要设计要点：（ 1）设计滤速一般采用 810 米/ 时。（ 2）当滤池个数大于 5个时，宜采用双行排列。（ 3）大型双排滤池的阀门布置形式较多通常将阀门集中设中央管廊；亦可采用闸板阀将阀门分设两侧。（ 4）滤层上面的水深一般采用 1.5 2.0 米。（ 5）滤层工作周期一般采用 1224小时。冲洗前的水头损失最大值一般采用2.0 2.5 米。（ 6）滤池超高一般采用 3.0 米。滤池的配水系统普通快滤池的配水系统一般采用管式大阻力系统。 配水孔眼总面积与滤池面积之比为 0.25%0.3%。1 ）干管始端流速为 0.8 1.2 米/ 秒，支管始端流速为 1.4 1.8 米 / 秒，孔眼流速为 3.5 5米/ 秒。2）支管中心距约 0.25 0.3 米，支管长度与其直径之比不应大于 60。3）孔眼直径约为 912毫米，设于支管两侧，与垂线呈 45度角向下交错排列。4）干管横截面与支管总横截面之比应大于 1.75 2.0 。干管直径或渠宽大于 300毫米时，顶部应装滤头、管嘴或把干管埋入池底。滤池由进水系统，滤料、承托层，清水系统，冲洗、配水系统，排水系统等组成。其中以冲洗配水方式对滤池设计影响较大。本滤池采用的是大阻力配水系统。洗砂排水槽1）洗砂排水槽始端尺寸：一般采用始端深度为末端深度的一半；或槽底采用平坡，使始、末两断面相同。2）洗砂排水槽平面总面积一般不大于单个滤池面积的25%。3）洗砂排水槽排水量 Q = ql 冲洗方式冲洗方式一般有单独用水冲洗； 有表面辅助冲洗的水反冲洗； 有空气辅助擦洗的水反冲洗。 本设计采用单独用水反冲洗。 单独用水反冲洗必须是高速反洗， 即反洗时滤料膨胀、 液化，整个滤层呈悬浮状态。 单独用水反冲洗必须设冲洗水泵或冲洗水箱。滤料采用石英砂，含杂质少、有足够的机械强度、并由适当的孔隙（40%左右）。承托层可用卵石或碎石并按颗粒大小分层铺成。设计注意事项1 ）滤池清水管应设短管或留有堵板， 管径一般采用 75 200 毫米，以便滤池翻修后排放初滤水。2 ）滤池底部宜设有排空管，其入口处设栅罩，池底坡度约0.005 ，坡向排空管。3 ）配水系统干管的末端一般装排气管， 当滤池面积小于 25 时，管径为 40 毫米，滤池面积为 25100时，管径为 50毫米。排气管伸出滤池顶处应加截止阀。4 ）每个滤池上应装有水头损失计或水位尺以及取样设备等。5 ）各种密封渠道上应有 1 2个人孔。6 ）管廊门及通道应允许最大配件通过，并考虑检修方便。7 ）滤池池壁与砂层接触处抹面应拉毛，避免短流。8 ）滤池管廊内应有良好的防水、排水措施和适当的通风，照明等设施。已知条件设计水量 Q=231000m /d 。滤速选用 13m/h=0.36cm/s第一步气冲冲洗强度q 气 1=15L/ （s*m2 ），第二步气 - 水同时反冲，空气强度q 气 2=15L/ （s*m2），水强度 q 水 1=4L/ （ s*m2）；第三步水冲强度q 水 2 =5L/ （s*m2）。第一步气冲时间 t=3min ，第二步气 - 水同时反冲 t=4min ，单独水冲时间 t=5min ；冲洗时间共计 t=12min=0.2h 。冲洗周期 T=24h；反冲洗横扫强度 1.8L/ （s*m2）。设计计算A. 池体设计（1）滤池工作时间：t'=23.8h。（2）滤池面积 F：滤池总面积 F=1060m2（3）为节省占地，先用双格 V 型滤池，池底板采用混凝土，单格宽度B=3.50m，L=15.14m，面积 53 。共 10 组，每座面积 106 ，总面积 1060 。（ 4）滤池的高度滤池超高 H5 =0.3m，滤层上的水深 H4=1.5m。滤料层厚度 H3 =1.30m 滤板厚度 H2 =0.13m滤板下布水高度 H1=0.9m 则滤池总高度H=4.13m（ 5）水封井的设计滤池采用单层加厚的均值滤料，粒径0.95-1.35mm，不均匀系数1.2-1.6 。每次反冲洗后刚开始过滤时水头损失为：H 开始 =0.52m为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层，水封井堰顶标高与滤料相同。设计水封井平面尺寸2×2m，堰底板比滤池底板低0.3m水封井出水堰总高：H水封 =2.63m因为每座滤池过滤水量Q单=0.47m3/sH水封 =0.254m反冲洗完毕，清洁滤料层高0.774m反冲洗管渠系统A. 反冲洗水量 Q反 的计算反冲洗用水量按水洗强度最大时计算，单独水洗时反冲洗强度最大，为5L/（ s*m2）。Q 反水 =2178m3 /hV 型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，流量Q 表水 =0.2178m3 /sB. 反冲洗配水系统的断面设计配水干管进口流速应为1.5m/s 左右，配水干管的截面积A 干管= 0.40 反冲洗配水干管用钢管， DN700，流速 1.59m/s 。反冲洗水有反洗配水干管输送至汽水分配渠， 由汽水分配渠底的布水放方孔配水到率吃的底部的布水区。 反冲洗水通过配水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。配水支管流速或孔口流速为 1-1.5m/s, 取 v 水支 =1m/s，则配水支管的截面积 A 方孔 =0.605m2此即配水方孔总面积， 沿渠长方向两侧各均匀布置 30 个配水方孔，共有 60 个。孔中间距 0.5m，每格孔口面积A 小 =0.01 每个孔口尺寸取0.1m× 0.1m。C. 反冲洗用气量 Q气 的计算反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算。 这时气冲的强度为 15L/（s*）。Q 反气 =1.815m3 /sD. 配气系统的断面设计配气干管进口流速应为 5m/s，则配气干管的截面积 A 气干 =0.363 反冲洗配气干管用钢管， DN600，流速 4.5m/s 。反冲洗配气干管用钢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。 布水小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同，共计 60 个。反冲洗用空气通过配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或孔口流速应取 10m/s，则配气支管的截面积 A 气支 =0.1815 每个布气小孔面积：A 气孔 =0.003 孔口直径d气=0.06m每孔配气量Q=108.9m 3 /h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气水同时反冲洗时，即气水同时反冲洗时要求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情况设计。气水同时反冲洗时反冲洗水的流量Q 反气水 =0.424m3 /s气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量Q 反气 =1.590m3 /s气水分配渠的气、 水流速均按相应的配气、 配水干管流速取值。 则气水分配干渠流速取值。则气水分配干渠得断面积A 气水 =0.600 滤池管渠的布置A. 反冲洗管渠(1) 气水分配渠气水分配渠起端宽取0.4m，高取 1.5m，末端宽取 0.4m，高取 1m。则起端截面积 0.6 ，末端截面积 0.4 。两侧沿程各布置 20 个配气小孔和 20 个布水方孔，孔间距 0.6m，共 40 个配气小孔和 40 个配水方孔，气水分配渠末端所需最小截面积 0.48/40=0.012 <末端截面积 0.4 ，满足要求。（2）排水集水槽排水集水槽顶端高出滤料层顶面 0.5m，则集水排水槽起端槽高H 起=H1+H2+H3+0.5-1.5=0.9+0.13+1+0.5-1.5=1.03m式中， H1、H2 、H3 同前， 1.5 为气水分配渠起端。排水集水槽末端高度H末 =H1+H2+H3 +0.5-1.0=0.9+0.13+1+0.5-1.0=1.53m式中， H1、H2 、H3 同前， 1.0 为气水分配渠末端。底坡 i=（1.53-1.03 ）/1=0.047（3）排水集水槽排水能力校核由矩形断面暗沟计算公式校核集水排水槽排水能力。设集水槽超高 0.3m，则槽内水位高 h 排挤 =0.73m，槽宽 b 槽宽 =0.4m 湿周 X=1.86m水流断面 A =0.292 水力半径 R=0.157m,水流速度 v=4.57 m 3 /s过流能力 Q 排集 =1.33m3 /s实际过水能力 Q 反=0.57m3 /sB 进水管渠(1) 进水总渠10 座滤池独立的分成两组，每组进水总梁过水流量按强制过滤流量设计，流速 0.8-1.2m/s ，则强制过滤流量 Q强=3.00 m 3 /s进水总渠水流断面积 A 进总 =3.00 进水总渠宽 1m，水面高 0.8m。(2) 每座滤池的进水孔每座滤池有进水侧壁开三个进水孔， 进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池。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阀门， 在反冲洗时不关闭， 供反冲洗表扫水用。 调节阀门的开启度， 使其在反冲洗时的进水量等于表面扫洗用水量。孔口面积按口淹没出流公式:Q=0.8A2 gh 计算。其总面积按滤池强制过滤水量计 , 孔口两侧水位差取0.10m, 则孔口总面积 A孔 =1.036 。中间孔面积按表面扫水量设计.A中孔 =0.17 m2孔口宽 B中孔 =0.57m，高 H 中孔 =0.30m两侧孔口设闸门 . 采用橡胶囊充气阀 , 每个侧孔面孔：A侧 =0.433 m2孔口宽 B侧孔 =0.90m, H 侧孔 =0.50m(3) 每座滤池内设的宽顶堰为了保证进水稳定性, 进水总渠引来的浑水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，在经滤池内的配水渠分配到两侧的V 形槽，宽顶堰宽b宽顶 5m,宽顶堰与进2水渠平行设置，堰上水头由矩形堰的流量公式Q 1.84bh 3 得，h宽顶 0.25m(4) 每座滤池的配水渠进入每座滤池的混水经过宽顶堰溢流进配水渠， 由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的 V 形槽。滤池配水渠宽b配渠 0.80m，渠高 1.00m，渠总长等于滤池总宽，则渠长 L配渠 =7.00m。当渠内水深h 配渠 =0.60m 时，末端流速（进来的浑水由分配渠中段向渠两侧的进水孔流出，每侧流量为Q强/2 ）流速：V配渠 =1.20m/s满足滤池进水管渠自清流速0.8-1.2m/s的要求。（ 5）配水渠过水能力校核水力半径： R配渠 = 0.24m水力深度： i 渠 =0.0016渠内水面降落量： h 渠=0.0056m因为，配水渠最高水位： h 配渠 +h 渠=0.6056<渠高 1m，所以，配水渠过水能力满足要求。C .V 形槽的设计 :V 型槽槽底设表扫水出水孔， 直径取 dv 孔=0.025m，间隔 0.15m，每槽共计 100个，则单侧 V 型槽表扫水出水孔总面积A表孔 =0.04 m2 。表扫水出水孔低于排水集水槽堰顶 0.15m，即 V 型槽堰顶的高度高于集水槽堰顶0.42m。表面扫洗时 V 型槽内水位高出滤池反冲洗的液面，h=0.45m。Q3反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰流量公式1.84bh 2得，其中 b 为集水槽长， b=L 排槽 =15.14m，Q为单格滤池反冲洗流量， Q反单 =0.265m3/s 。所以，h排槽 排 =0.05mV 形槽倾角 45° , 垂直高度 1m,壁厚 0.05m反冲洗时 V 形槽顶高出滤池内液面的高度为： 0.80m反冲洗时 V 形槽顶高出槽内液面的高度为 :0.35m4.3.9.5冲洗水的供给本设计选用冲洗水泵供水a. 冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失h1反冲洗配水干管采用DN700，流速 1.38m/s ，1000i=3.23 ，布置管长总计100m，H f il0.00323 100 0.32m反冲洗总管的沿程水头损失：。冲洗管配件及阻力系数表：配件名称数量（个）局部阻力系数90 弯头660.6=3.6DN500闸阀330.06=0.18等径三通221.5=36.78H j =0.66m则，冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失：h10.98mb. 清水区最低水位与排水槽堰顶的高度差H0=5m.c. 滤池配水系统的水头损失h2<1> 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 :Q反气水 =0.42m3 /s,则气水分配渠内水面高为:h反水 =0.70m水力半径 :R反水 =0.16m水力坡度 :i 0.0022 h反水 =0.033m<2> 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=0.8A 2gh 计算 , 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 0.53 m2 ，则 h方孔 0.05m<4> 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=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 =0.32m/s 通过滤头时增加的水头损失 : h增 =0.070mH20则滤池配水系统的水头损失: h2 0=0.35md. 砂滤层水头损失 h3滤料为石英砂 , 容重 r1=2.65 吨/ m3 , 水的容重 r=1 吨 / m3 , 石英砂滤料膨胀前的孔 隙 率 m0 =0.50. 滤 料 层 膨 胀 前 的 厚 度 H3=1.30m, 则 滤 料 层 水 头 损失 : h3 1.07me. 富余水头 h4 取 1.50m. 则反冲洗水水泵的最小扬程为:H 水泵 =8.90m选四台 14SH-28A型离心泵，转速为 1470转/ 分，扬程 6 10m，泵轴功率为 50.8 49.0KW，配电动机功率为 75KW，效率 7078%，叶轮直径 270mm，三用一备。选四台 250S14型离心泵，三用一备。反洗空气的供给：A. 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 1.59 m3/s ，长柄滤头采用网状布置，约 55 个/ m2，则每座滤池共计安装长柄滤头： n5830 个。每个滤头的通气量 0.27L/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 =3KPaB. 气水分配渠配气小孔的压损失P气孔反冲洗时空气通过配气小孔的流速：V气孔 10 m/s P气孔 =0.139KpaC. 配气管道的总压力损失P管 :配气管道的沿程压力损失P1反冲洗空气流量1.59 m3 /s, 配气干管用 DN600 钢管 , 流速 4.82 m /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 100m,气水分配区内的压力损失忽略不计 .配气管道的局部压力损失P2主要配件及长度换算系数配件名称数量/ 个局部阻力系数900弯头55×0.7=3.5闸阀33×0.25=0.75等径三通22×1.33=2.666.91