设计说明1

前言

净水厂水处理的主要目标是去除水中杂质和对水进行消毒，即通过必要的处理方法去除水中的悬浮物质、胶体物质、细菌、病毒、以及其他有害成分，使净化后水质满足以下条件：

（1）水中不得含有病原微生物；

（2）水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康；

（3）水的感性性状良好。

从而，以价格合理、水质优良安全的水供给人们使用，并提供符合质量要求的水用于工业。同时还要保证水工程的投资效益，即如何以最低的工程总投资来完成对原水的处理目标。

随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，作为城镇基础设施重要组成内容的我国给水事业得到了快速发展据不包台湾和香港地区的统计，1995年我国设市城市640年，供水能力已达1.925亿立方米/日，全年供水量482亿立方米，分别较1990年增加了35.4%和26.0%，年平均增长率分别为6.25%和4.73%。1995年城市供水人口2.21亿人，供水普及率93%。人均平均日综合用水量为595.2升，其中生活用水量为195.4升。 由于村镇建设的发展和卫生水平的提高，县城和村镇的给水也有了迅速扩大。1995年县城的供水能力已达2397.8万立方米/日，年供水总量48.11亿立方米；村镇供水能力1916.2万立方米/日，年供水总量67.4亿立方米。

为了充分利用水资源，合理供水布局，提高地区整体的水质和管理水平，在一些经济较发达的地区已在建设和规划包括若干中心城市在内的较为广域供水系统。例如，已建成的浙江黄（岩）、椒（江）、温（岭）供水系统和筹划中的江苏苏南区域供水工程（规划供水范围将达1700平方公里，包括江阴、武进、锡山等三市的43个村镇）。 随着给水事业的蓬勃发展，给水技术水平也有了相应提高。为适应给水事业的发展，进行了大量科研，取得了不少突破成果，并有一批有代表性的给水项目相继建成。供水水质要求的不断提高又为给水技术发展提出了新的要求。

传统的水处理工艺（原水——混凝——沉淀——过滤——消毒——饮用水） 经过长期的运行改良与操作经验积累，对一般水质的原水有很好的处理效果，且运行相对经济可靠，管理方面的经验也相当成熟。

然而，工业化，城市化的发展，给水源带来新的污染，水中有毒有害物质不断增多，饮用水中存在的微量有机物对人体健康具有长期潜在的危害。因此，出现了新的水质污染指标和规定，例如，总三卤甲烷、挥发性有机物和最大污染物浓度等。

- 1 -

1. 工艺流程

1.1 原水水质确定

我国地域广大，各地水源水质条件差异明显。我国不少地区由于地下水的集中或过量开采，已造成了地下水位的急剧下降和引起地面沉降等环境问题，正在采取措施压缩地下水的开采。国内大部分水厂多采用地面水源，分别取自江河、湖泊和水库。按照原水水质条件和水处理要求的不同，地面水源大致有以下5类：

（1）未受污染或轻度污染的地面水：水体符合国家规定的《地面水环境质量标准》I、II类水体的水质指标，且浊度和水温均属正常范围，处理的目的主要是去除浊度和达到微生物学卫生指标；

（2）微污染的地面水：水体受环境污染，某些指标已超过《地面水体环境质量标准》中III类水体的规定。目前我国七大水系和内陆河流近年来已受到不同程度的污染，特别在工业发达和城市化集中地区尤为严重，主要污染物为氨氮、有机物（高锰酸钾耗氧量）、挥发酚和生物需氧量等；

（3）高浊度地面水：黄河以及长江上游河段，洪水期大量泥砂流入水体，形成高含砂量的原水。黄河中游及其支流的最高含砂量可达1000kg/m3以上。长江上游嘉陵江最高含砂量也达252kg/m。黄河与长江的高浊度水有较大差别，黄河的高浊度水一般指沉淀过程中出现浑液面的河水；长江高浊度水则指洪水期经常出现（20-30天）浊度大于1000度，且数次出现5000度以上的浑水；

（4）低温低浊地面水：我国北方广大地区，一年内低温延续时间长，且原水浊度又较低，给水处理带来困难，需要选择合适的处理方法，才能满足出水水质要求。低温低浊水一般是指冬季水温在0-4℃，浊度低于30NTU的地面水；

（5）高含藻地面水：高含藻地面水主要出现在湖泊和水库。由于受污染水排放和农业施肥等影响，我国不少湖泊富营养化日趋严重，氮、磷的含量高，造成藻类大量繁殖。在富营养化湖泊水中，藻类的数量一般为每升几十万到每升几千万个，给常规处理工艺带来困难。

本设计的原水水质资料如下：

嗅和味，合格；浑浊度，30-120mg/l；色度，30度；总硬度，250 mg/l；碳酸盐硬度，250 mg/l；大肠杆菌，350个/ml ；PH值，7.3；碱度，3度；溶解性固体，710 mg水温，0～20oC；细菌总数，4000个/ml；氯化物21 mg/l。

属于未受污染或轻度污染的地面水。 1.2 处理工艺流程的确定 1.2.1 常规处理

以混凝、沉淀、过滤、消毒为主组成的水处理工艺是我国应用最广也是最基本的处理手段。

随着对出水水质要求的提高，近年来各水厂普遍加强了对各工艺阶段水质的控制。一般，沉淀出水浊度维持在3～5NTU左右，出厂水则控制在1NTU以下。

- 2 -

3

常规水处理虽以降低浊度为主要目标，但随着浊度的降低，吸附于浊质的有机物以及溶解度较低的有机物也可相应去除。试验表明，对于分子量10,000-100,000的有机物通过混凝沉淀可去除80%以上，对于分子量3,000-10,000的有机物，混凝沉淀也可去除50%左右，据天津自来水公司的试验，把滦河水处理到浊度小于0.5NTU，用气相色谱仪测得的有机物峰的总面积可减少80%。因此，强化常规处理，降低出水浊度，也成为大陆各水厂处理轻度污染源水的有效方法。

目前混凝剂的使用多以铝盐为主。三氯化铁、聚合硫酸铁、氯化硫酸亚铁等混凝剂也在一些城市中被采用。除了特殊的水处理和特殊情况外，高分子助凝剂一般很少采用。为了提高絮凝效果，PH调整剂的使用正在被引起重视。

关于药剂投加的控制，近年来有了较大发展。原来由人工控制的方法逐渐被计量泵和自动投加所取代。自动加药的应用对节约药耗、控制水质起到了明显的效果。目前采用的自动加药控制模式较多，例如：以流量作前馈，SCD或沉淀出水浊度作反馈；根据模糊逻辑推理的模糊控制数学模型以及最近开发的以检测絮粒形成大小、形状推算等效沉速的控制方式等。各种控制方式尚有待进一步总结、完善。

快速混合对于改善混凝条件是一个重要环节，已引起普遍重视。混合的方式一般采用管式静态混合器或快速机械搅拌，都能取得较好效果。

根据涡旋扩散和絮凝过程能量的合理分布，发展形成了众多形式的絮凝构筑物，如

单通道或多通道的折板絮凝、栅条和网络絮凝等。原有的来回隔板絮凝已逐渐被取代。机械搅拌絮凝有所应用但并不普遍。

六十、七十年代对于各种沉淀（澄清）池的形式曾有过广泛的应用。经过多年来的实践总结，目前较多地倾向于平流沉淀池、机械搅拌澄清池和斜管沉淀池等几种池型。水力循环澄清、脉冲澄清池、悬浮澄清池及同向流斜板沉淀池已很少在新建水厂中采用。对于较大规模的水厂，平流沉淀池由于对水量、水质的适应性强以及操作管理方便，已为较多水厂所欢迎。

过滤工艺的改进主要着重于滤料级配和冲洗方式的优化。滤料级配通过对双层滤料、多层滤料、单层均粒滤料以及传统级配滤料的比较，目前较多的倾向于采用单层石英砂均粒滤料。与级配滤料相比，它具有较高的截污能力，出水水质好，运行周期长。冲洗方式也由原来的单水反冲倾向采用气、水反冲，以保持滤料的清洁。对于级配滤料的反冲，采用增加表面冲洗（旋转式或固定式）措施也有所应用。

液氯仍是目前广泛采用的消毒剂和氧化剂。自1974年美国发现氯化造成TNMS问题以来，也引起了国内对加氯的关注。不少水厂取消或较大幅度降低前加氯的投量。上海对氨氮较低时的黄浦江原水，采用先适量加氨，然后加氯以形成化合氯来减少TNMS的形成。近年一些水厂正开始探索采用二氧化氯作消毒剂。上海周家渡水厂采用亚氯酸钠和盐酸合成制取二氧化氯。经测试，其氧化、消毒能力可达氯的2.6倍，且不产生三卤甲烷问题。但由于亚氯酸钠国内产量少，价格高，带来制水成本的增加。

为防止出厂水的二次污染，水质稳定已引起重视。据统计，现状地面水水厂出厂水

基本稳定的仅占21%，有腐蚀倾向的占50%，有轻微结垢倾向的占29%。除了提高化学稳定性外，一些组织还开展了对不质生物稳定性的研究。

- 3 -

1.2.2 微污染水处理

水源受到工业废水和生活污水的污染，水经常规处理后仍难以达到出水水质目标。就目前水源受污染的现状分析，最突出的反映在氨氮及有机物（COD、TOC、BOD）等的超标上，由此也带来了嗅、味和色度等问题。

对于微污染水的处理主要着重进行了生物氧化和臭氧、活性炭处理技术的研究和开发。与此同时，对于高锰酸钾氧化、光激发氧化、光催化氧化以超声与紫外联合幅照等对有机物的去除也开始了研究。近年来对膜处理的应用也引起了极大关注。

在给水处理中利用微生物对有机物的氧化分解作用以去除可生化降解物质和氨氮的处理工艺，自七十年代起已进行了研究。通过对塔式生物滤池、生物转盘、接触氧化池、陶粒生物滤池和流化床接触氧化池的试验，表明上述各种生物氧化处理都能形成良好的生物膜和正常的生物相，对于去除氨氮和低沸点有机物效果较显著，降低耗氧有机物也有一定效果。根据处理效果和运行成本分析，认为接触氧化池和陶粒生物滤池更合适被采用。

近年来，生物处理工艺又取得新的进展，逐步由小试、中试阶段进入实际生产的应用。对于一些原水水质较差的水源，例如蚌埠、宁波、加兴等地的一些水厂相继增设了生物处理构筑物，取得了较好效果。

在常规处理基础上增加臭氧、活性炭处理工艺在欧洲得到较广泛的采用。根据国内最近试验资料介绍，活性炭对分子量在500-3000的有机物吸附非常有效，尤其对分子量500-1000的有机物，去除率可达86.7%。

因此，我们认为采用臭氧、活性炭处理工艺是微污染水的有效处理方法。但由于投资较高以及带来经常运行费用的增加，目前在国内还未被广泛应用。

应用臭氧、活性炭处理的水厂主要有北京田村山水厂、燕山石化公司、南京炼油厂等。规模为100m3/d的北京水源九厂，针对水库水嗅味的问题，设置了活性炭滤池，以提高出水水质。

昆明自来水公司六水厂南分厂处理水量10万m3/d，采用的臭氧—活性炭工艺最近投产运行。从运行情况看，处理后水嗅、味及色度均有非常明显改善，各项有机物指标也有不同程度降低，其中UV254降低近50%，CODmn降低30-40%，DOC降低20～30%左右。 作为突发性的原水水质污染，目前较多水厂采用投加粉末活性炭等措施，效果较为满意。

1.2.3 高浊度水处理

高浊度水的沉降性能与一般浊度水有明显的差异。多年来，以黄河泥砂为代表，对沉降性能进行了大量研究，探索了其沉降规律。研究表明，黄河泥砂颗粒在沉降过程中，出现明显的清浑水界面，以浑液面的沉降为其特征。浑液面的沉速主要取决于稳定泥沙的极限粒径。极限粒径又与泥砂含量和组成有关。通过对黄河高浊度水的研究，为高浊度水沉淀的设计提供了依据。

当高浊度原水含砂量较高时，采用自然沉淀，浑液面沉速很低，因此往往需要采用混凝沉淀。对高浊度水的混凝剂，要求具有较高的聚合度，较大的分子量和较长的分子

- 4 -

链，因此多选用高分子絮凝剂。根据兰州自来水公司的资料，采用硫酸铝作混凝剂，适应的最大含砂量约为10-20kg/m3，用三氯化铁为40kg/m3左右，用聚合铝为60kg/m3左右，而采用聚丙稀酰胺则可适应含砂量达100-150kg/m。兰州从五十年代开始即已采用高分子絮凝剂作为高浊度水处理的絮凝剂。当时主要采用非离子型丙聚烯酰胺。随着科学技术的发展，阴离子型絮凝剂和阳离子絮凝剂也有所应用。采用阳离子絮凝剂往往可取得更好效果。对于聚丙烯酰胺的毒理问题，从1968年至1981年进行了长达14年的动物实验。

现已制定了《城市供水水处理药剂——聚丙烯酰胺》和《聚丙烯酰胺单体试验方法》的国家标准。

黄河高浊度水处理的工艺流程可分为带调蓄水池和不带调蓄水池两大类。除了最大断面平均含砂量小于1000kg/m3外，一般均需设调蓄水池。不带调蓄水池的净水处理一般设置二级沉淀。设置调蓄水池的，以采用浑水调蓄为多。浑水调蓄水池可兼作一次沉淀的自然沉淀池。调蓄水池的另一目的是可以在出现沙峰、河道断流以及冰凌等情况时不直接从河道取水。

高浊度水沉淀构筑物有平流沉淀池和辐流沉淀池，并发展了旋流絮凝沉淀池以及XB-1型水澄清池等多种型式。

平流沉淀池可根据地形条件选择矩形、条渠形、曲线形和湖泊形。与一般胶体颗粒的沉淀不同，高浊度水的沉淀将以异重流的方式向前推进，高浊度水平流沉淀池的排泥，一般小型池采用多斗方式，大型池可采用水力冲洗或挖泥船排除。

辐流式沉淀池可用作高浊度水的自然沉降，也可用作混凝沉淀。用作自然沉淀时，含砂量一般不超过20kg/m3，用作混凝沉淀时，含砂量可达100kg/m3。

旋流絮凝沉淀池是针对黄河高浊度水投加高分子絮凝剂后能结成大而密实的絮凝体及快速分离的特点，把快速混合、网板絮凝和泥渣分离合为一体的沉淀构筑物。 XB-1型水旋澄清池是一座澄清池内完成两次泥沙分离的池型。原水在旋流作用下逐步形成大絮体，并使大絮体和粗颗粒分离沉淀，然后继续进行絮凝，并在分离室完成泥水分离。

高浊度水处理除了需要解决泥砂的沉淀外，对于沉淀泥砂的输送和处理也是重要问题。根据多年实践，利用沉泥淤背以加固黄河大堤以及利用低洼盐碱池，淤沙至一定高度后，盖淤还耕，既改良了土壤又解决了泥沙出路，都在实践中取得较好效果。 1.2.4 低温低浊水处理

随着水温的降低，水的粘滞度增加，絮凝速度降低，颗粒沉速减速减慢。原水浊度的减少，使絮凝过程中颗粒碰撞的机率降低，影响絮凝过程的进行。因此，低温低浊水的处理较常规水的处理困难。即使加大混凝剂的投加量，仍难以达到要求的水质目标。 通过长时期的研究，认为低温低浊水处理的关键是选择合适的混凝剂和助凝剂，以强化絮凝过程，其次是选择合适的澄清及过滤形式。

低温低浊水处理的混凝剂一般可采用聚合氯化铝或硫酸铝。实践表明，聚合氯化铝对各种水质的适应性较强。助凝剂则多采用活化硅酸（水玻璃）。混凝剂与助凝剂的比

- 5 -

3

例，一般采用5:1-7:1。

采用活化硅酸作助凝剂在我国已有较长历史，1952年天津自来水公司已开始使用。经验认为要使活化硅酸起到良好的絮凝效果，必须注意活化的方式和方法。活化硅酸的配制应控制原液的浓度和剩余碱度，并掌握控制活化时间。

低温低浊水处理工艺的选择还应结合全年原水的浊度变化。如果原水常年浊度较高，仅在冬季出现低温低浊时，一般采用与常规处理相似的混合、絮凝、沉淀、过滤工艺而在低温低浊时投加助凝剂。如果原水常年浊度都很低（如在30-50度以下），仅在暴雨季节出现大于100度的浊度时，也可采用上述工艺，但在浊度较低时超越絮凝、沉淀阶段而采用直接过滤，超越运行时需加助滤剂。

我国东北地区寒冷季节长达四、五个月，但在雨季河水浊度又可以高达几千度，给水处理带来困难。根据这一特点，研究、开发了一种新型的水处理构筑物——浮沉池。它是将气浮和沉淀相结合的形式，既利用气浮处理低温低浊及高藻时的良好效果，也可用沉淀来处理较高浊度的原水。这种池型已在东北地区近10年水厂中采用，取得了较好效果。

低浊水处理构筑物的形式大致与常规处理相仿，但其所采用的设计指标则与常规水处理不同。

1.2.5 高含藻水处理

由于水体受到污染，水中营养成份增加，藻类过量繁殖，近年来已成为取用湖泊水源时的普遍现象。

我国对于高含藻水的处理，有采用气浮除藻、微滤机除藻、微絮凝接触过滤除藻、生物处理除藻以及预氯化除藻等多种方法。无锡自来水公司针对太湖的含藻问题，探索了加泥吸附沉淀的工艺，取得出较好的效果。

对于富营养程度较低的湖泊水，一般采用常规处理工艺，但加强混合、絮凝和沉淀，并适当降低滤速。原水预氯化有助于后续处理对藻类的去除。但由于预氯化的氯会与水中有机物形成对人体有害的卤代有机物，因此该工艺的选用将逐渐受到限制。据报导，采用高铁酸盐复合药剂代替氯作预氧化剂，可提高对水中藻类的去除，且对饮用水水质无副作用。

采用气浮池除藻，在国内有较多的应用。但当高藻期间原水浊度又较高时，则气浮池的除浊效果将受到影响。最近在设计中也有采用了沉淀与气浮相结合的形式，使原水先经沉淀去除一部分较大颗粒和浊度，然后通过气浮去除藻类和剩余浊度。

采用生物处理除藻近来有较多的研究。试验表明，生物处理对藻类有明显的去除效果，同时还可降低原水中的氨氮、可生物降解有机物、浊度等。对于太湖富营养化原水所做的试验，生物处理对藻类的去除可达50-70%，最高达80%以上。

湖泊水中的藻类和真菌以及湖泥和湖水中的放线菌都会产生生物臭。因此高含藻水往往带来出水中嗅的问题。当湖泊水臭味较浓，而致使出厂水臭阈值不符合饮用要求时，一般在高藻期采用投加粉末活性炭的方法，可取得较好的效果。

从原水水质资料来看，原水浊度不高（30—120mg/l），色度超标（30度），从原水

- 6 -

水质上看并未发现原水被污染的迹象，也没有发现藻类或氟、铁、锰等元素超标。因此，在本设计中的净水厂一期工程中，决定使用常规的净水工艺进行处理，并对工艺进行局部的改造。暂不考虑预处理与深度处理构筑物的建设。但在平面布置时为留有余地，以应对将来可能出现的水质标准提高与原水水质恶化。 1.2.6 本设计工艺流程的确定

选择常规工艺主要是考虑到常规工艺运行技术与管理经验方面相当成熟，而且净水处理效果稳定，无论是在净水厂构筑物建造方面还是在投产后的运行管理方面都相对经济可靠，符合我国国情。

预期一期工程净水流程如下：

原水——加药加氯间——澄清池——滤池——清水池——消毒——泵房——管网 在絮凝池前（或澄清池）配水井、滤池前和滤后清水管设置加氯点。一般情况下使用滤前加氯点和滤后加滤点防止原水中形成大量有机卤化物（TOX），当原水中有机物、藻类等含量过高时，使用配水井和滤后加滤点去除有机物，杀灭藻类，促进混凝。 二期工程拟建生物填料滤池，对原水进行预处理，本设计只对其池体体积部分做粗略计算，为该构筑物预留出建设用地。

该净水厂投产后若遇到短时期的水质恶化，则分别在沉淀池前和滤池前投加高锰酸钾和粉末活性炭。应该注意的是，其时应取消预加氯，并使用硫酸铝作为混凝剂效果最佳。

- 7 -

2 设计计算

2.1 混凝剂和投加

参照常州市自来水集团公司第二水厂的运行经验使用聚合硫酸铁（液态）作为混凝剂，投加量为5mg/L，最大15mg/L，溶液浓度11.5%。 2.1.1 混凝剂投加方式

采用计量泵投加，通过改变计量泵行程式变频调速改变药剂投加量，便于对混凝剂投加的自动控制。 2.1.2 投药系统

由于聚合硫酸铁为液态，因此不设溶解池，用溶液池加装搅拌设备的方法直接投加药剂。溶液池分为两格，轮流使用。池旁有宽度为1.5m的平台，便于操作。池底坡度不小于0.02，池底设排渣管。(见图1)

W2=aq/417bn

=(60000/24) ×12/（417×11.5×2） =3.12m

3

(拟每日调制两次n=2)

2.1.3 溶液搅拌设备

电动搅拌机采用中心式搅拌。

图1 溶液池及搅拌设备

2.1.4 药量控制

在一级泵房处安装模拟装置将投药量数据传送至水厂，实现投药自动控制，投药量人为输入计算机，由计算机控制计量泵，实现和流量和水质成比例的半自动控制。 2.1.5 加药间和药剂仓库布置

加药间与加氯间合建，具体布置见消毒部分及附图。

- 8 -

2.1.6 溶液池尺寸

考虑加药量，查《给排水快速设计手册》，溶液池设计尺寸拟定为：

L×B×H=1.6×1.6×1.5

搅拌设备尺寸桨叶直径D=φ750mm，桨板深度L=1200，h1=100mm，h=330mm，搅拌机重量200kg。 2.2 混合

采用静态管道混合器，加装在与加药加氯管连接处的进水管上。 2.3 絮凝与沉淀(澄清)

本设计拟采用机械搅拌澄清池。

机械搅拌澄清池，原称机械加速澄清池，属于泥渣循环型澄清池，其特点是利用机械搅拌的提升作用，来完成泥渣的回流和接触反应。加药混合后的原水进入第一反应室，与几倍于原水的循环泥渣在叶片的搅动下进行接触反应，然后经叶轮提升至第二反应室继续反应，以结成较大的絮粒，再通过导流室进入分离室进行沉淀分离。这种澄清池不仅适用于一般澄清，也适用于石灰软化的澄清。 机械搅拌澄清池优缺点及适用范围如下：

优点：(1)处理效率高，单位面积产水量较大；

(2)适应性较强，处理效果较稳定；

(3)采用机械刮泥设备后，对较高浊度水（进水悬浮物含量3000mg/l以上） 处理也具有一定的适应性。

缺点：(1)需要机械搅拌设备；

(2)维修较麻烦。

适用条件：浮物含量一般小于1000mg/l，短时间允许达到3000-5000mg/l；一般为圆形池子；适用于大、中型水厂。

图2 机械搅拌澄清池计算图（1）

- 9 -

2.3.1 池体部分计算

设计流量Q’=60000×1.08 =64800 m3/d =2700m3/h=789.2L/s=0.75 m3/s。 拟设三个水处理量为900 m3/h的池体。 设计计算： （1）进水系统

进水管计算:

机械搅拌澄清池要求进水流速为1m/s左右，则d=取进水管管径为DN600，v=0.89 （2）池的直径

第二絮凝池面积

W1=Q提/u1=1.25/0.04=31.25m2 直径 D1=

4(W1?A1)3.144Q3.14V=0.56

=6.31m

取第二反应室直径D1=6.2m，反应室壁厚Δ1=0.5m 第二反应室外径为D1’=D 1+0.25×2=6.7m 第二反应室高度H1=Q’t1/W1=2.49m 考虑构造布置，取高度为3.0m

图3 机械搅拌澄清池计算图（2）

（3）导流室

导流室中导流板截面积A2=A1=0.035m 导流室面积W2=W1=31.25m2

- 10 -

2

导流室内径

D2=4/3.14(3.14?D1’/4?W2?A2）=9.21m 导流室直径取9.5m，导流室壁厚Δ2=0.1m

D2’=D2+2Δ2=9.5+2×0.1=9.7m

第二反应室出水窗高度H=(D2-D1’)/2=9.5-6.7=1.4m，设计中取1.2m 导流室出口流速u6=40mm/s

出口面积A3=Q’/u6=1.25/0.04=31.25m

则出口截面宽H3=2A3/[3.141×(D2-D1’)]=1.21m 取H3=1.04m

出口垂直高度H3’=3H3=1.98m （4）分离室

取分离室上升流速u2=0.001m/s 分离室面积W3=Q/u2=0.25/0.001=250m 池总面积W=W3+3.14D2/4==323.86 池直径D=（5）池深计算

取池中总停留时间T=1.5h

有效容积V’=3600QT=3600×0.25×1.5=1350m3

考虑4%的结构容积，则池计算总容积V=V’(1+0.04)=1404m3 池超高取H0=0.3m 设池直壁高H4=2.4 池直壁部分容积

W1=3.14D×D/4×H4=784.04m3

W2+W3=V-W1=1404-784.04=619.96 m

取池圆台高度H5=3.8m，池圆台斜边倾角为45度，则底部直径：

DT=D-2H5=20.4-2×3.8=12.8m

圆台容积

W2=3.14H5/3×[(D/2) 2+DDT/4+(DT/2) 2]=836.35m3 本池采用球壳式结构，取球冠高H6=1.05m 球冠半径R球=(DT 2+4H6 2)/8H6=20.03m 球冠体积W3=3.14H62 R球-H6/3)=68.13m3 池实际有效容积

V=W1+W2+W3=1675.46m3

V’=V/1.04=1676.64/1.04=1611.02m3 实际总停留时间

T=1611.02/1350×1.5=1.79h

- 11 -

3

'22

2

4W3.14=20.31m，取D=20.4m，R=10.2m

池总高

H=H0+H4+H5+H6=0.3+2.4+3.8+1.05=7.55m

（6）配水三角槽

进水流量增加10%的排泥管水量，设槽内流速u3=0.5m/s

三角槽直角边长B1=

1.10?Qu3=0.74m

取B1=0.80m.

三角槽采用孔口出流，孔口流速同u3 出水孔总面积

1.10Q/u3=1.10×0.25/0.5=0.55 m

采用孔口d=0.1m ，每孔面积为3.14×0.1×0.1/4=0.0078554m3 出水孔数=4×0.55/(3.14×0.1×0.1)=70.6个

为施工方便，采取沿三角槽每5度设置一孔共72孔。

孔口实际流速u3=1.1×0.25×4/(0.1×0.1×72×3.14)=0.49m/s。 （7）第一反应室

第二反应室室底板厚Δ3=0.15m

第一反应室上端直径

D3=D1+2B1+2Δ3=6.7+2×0.8+2×0.15=8.6 第一反应室高

H7=H4+H5-H1-Δ3=2.4+3.8-3.0-0.15=3.05m 伞形板延长线与池壁交点处直径

D4=(DT+D3)/2+H7=(12.8+8.6)/2+3.05=13.75m 取泥渣回缝流速度u4=0.15m/s 泥渣回流量Q\=4Q

回流缝面积W6=Q\/u4

回流缝宽度

B2=W6/(3.14×D4)=4Q/(3.14×D4×u4)

=4×0.25/(3.14×13.95×0.15)=0.152m 取B2=0.18m

设裙板厚Δ4=0.06m 伞形板下圆柱直径

D5=D4-2(2B2+Δ4)=13.12m 按等腰三角形计算

H8=D4-D5=13.75-13.12=0.63m 伞形板下离池底高度

H10=(D5-DT)/2=(13.13-12.8)/2=0.16m 伞形板锥部高度

- 12 -

2

H9=H7-H8-H10=3.05-0.63-0.16=2.26m

（8）容积计算

第一反应池容积

3.14?H93.14?D5?H83.14?H102222V1=（D3?D3D5?D5）??(D5?D5DT?DT)?W3

124122=386.62m3

第二反应室加导流室容积

V2=

3.14?H1D142?3.14?(D2?D1')(H1?B1)422

=168.67m

分离室容积

V3=V’-(V1+V2)=1611.02 -(386.62+168.67)=1055.53m3 则实际容积比

第二反应室：第一反应室：分离室=1：2.29：6.25 池各室停留时间

第二反应室=168.87/(0.25×60)=11.26min 第一反应室=386.62/(0.25×60)=25.77min 分离室=1055.53/(0.25×60)=70.37min （9）集水系统

本池因池径较大采用辐射式集水槽和环行集水槽集水。

本设计考虑在池中加装斜板(管)，对集水系统除按设计水量计算外，还可以以2Q进行校核，决定槽断面尺寸。

辐射集水槽(全池共设12根)

q1=Q/12=0.25/12=0.0208m/s

设辐射槽宽b1=0.25m ，槽内水流流速为V51=0.4m/s，槽底坡降il=0.1m 槽内终点水深 h2=q1/V51b1=0.208m 槽内起点水深

h1=

2hkh233

3

?(h2?il3)2?23il

式中 hk=

aq19b22?0.089，所以h1=0.126m

按2q校核取槽内水流流速v51’=0.6m/s

h2=2q1/v51’b1=0.277m

hk=31?(0.0208?2)9.81?0.2522?0.141m

- 13 -

h1=

2?0.1410.2773?(0.277?0.13)2?2/3?0.1?0.216m

设计取槽内起点水深为0.25m，终点水深为0.35m 孔口出流孔前水深为0.05m 孔口出流跌落0.07m 槽超高0.2m

槽起点断面高为

0.25+0.07+0.05+0.2=0.57m 槽终点断面高为

0.35+0.07+0.05+0.2=0.67m 环形集水槽

q2=Q/2=0.25/2=0.125 m3/s 取 V52=0.60m/s

槽宽b2=0.5m，考虑到施工方便取为平底则il=0 槽内终点水深

h4=0.125/(0.6×0.5)=0.42m

hk =3?q2 gb22 =0.185m (a-折算系数，取a=1)

槽内起点水深

h3 =

2hkh43?h42=0.45m

流量增加一倍时，设V52/ =0.80m/s

hk=31?0.25 9.81?0.522=0.255m

h4=0.25/(0.6×0.5)=0.83m h3 =

2?0.2550.833?0.832=0.85m

设计取用环型槽内水深为0.8m，槽超高0.3m 环型槽断面高为

0.8+0.07+0.05+0.3=1.22m 总出水槽：

设计流量为Q=0.25m/s，槽宽0.7m，总出水槽按矩形渠道计算，槽内水流流速V53

=0.8m/s，槽底坡降il=0.2m，槽长为6.0m。

槽内终点水深 h6 =Q/( V53 ×b3)=0.25/(0.8×0.7)=0.446m

- 14 -

过水断面面积

A=Q/ V53 =0.25/0.8=0.3215m2

水力半径

R=A/ρ=0.3125/(2×0.446+0.7)=0.1963m

粗糙系数n取0.013。

指数：y=2.5n-0.013-0.75×(n-0.10) ×R

=2.50.013-0.013-0.75×(0.013-0.10) ×0.1963=0.1503 谢才系数

c=1/n×R=1/0.013×0.1963则水力坡度：

I=V532/(R×C2)=0.0009 槽内起点水深：

h5 = h6–il+0.0009×6=0.251m

流量增加一倍时，总出水槽内流量Q=0.5 m/s，槽b3 =0.7m，取槽内流速V53’=0.9m/s

槽内终点水深：

h6’=0.5/(0.7×0.9)=0.79m n=0.013

A=Q/ V53’=0.5/0.9=0.556m3 R=A/ρ=0.2439

Y=2.50.013-0.013-0.75×(0.013-0.10) ×0.2439=0.1498 C=1/0.013×0.24390.1498=62.267(m1/2/s) I=0.92 /(0.2439×62.2672)=0.00086

槽内起点水深

h5’=0.79-0.2+0.0086×6=0.595m 设计取槽内起点水深为0.6m； 设计取槽内终点水深为0.8m； 超高取0.3m；

则出水总槽起点高为0.9m，终点高为1.1m。

按设计流量计算得从辐射起点至总出水槽终点的水面坡降为

h=( h1+il-h2)+( h3-h4)+il=0.053m

设计流量增加一倍时辐射起点至总出水槽终点的水面坡降为 h=(0.216+0.1-0.227)+(0.85-0.83)+0.00086×6=0.114m 辐射集水槽采用孔口出流。

取孔口前水位高h=0.05m；流量系数μ取0.62，则孔口面积：

f=

q13

y

0.1503

=60.226(m/s)

1/2

?2gh=0.0339m

2

取每个小孔直径为25mm（在每个辐射集水槽外侧预埋DN25塑料管作为给水管，加

- 15 -

装斜管或斜板后将塑料管拆除，则集水孔孔径改为32mm）。 每恻孔口数目

n=2f/（3.14×d）=2×0.0339/(3.14×0.25)=34.55个 安装斜板(管)后流量为2q1，则孔口面积增加一倍为0.0678m2 每侧孔口数目:n=39.31个。

设计采用每侧孔口数为37.5(包括环型基水槽1/2长度单位侧开孔数目)。 （10）排泥及排水计算

污泥浓缩管:总容积根据经验按池总容积的1%考虑 v4’=0.01×v’=0.01×1422.55=14.3m 设三个泥斗，每个容积为

v斗’=14.23/3=4.74m3

取泥斗上沿池体侧距池体中轴R1=9.0m. h斗=R1-R1?(22 2

3

2q2)=0.12m

2泥斗上底面积

s1=2.9×2.05+2/3×2.9×hil=6.177m2.

下底面积

s2=0.45×0.45=0.2025m 污泥斗容积

v=1.8/3(6.177+0.2025+6.177?0.2028) =4.499m3 三斗容积

v4=3×v=13.50m3

污泥斗总容积为池容积的13.50/1422.5=0.95% 排泥周期:本池进水悬浮物含量s1≤120mg/L 出水悬浮物含量s9≤5mg/L 污泥含水率P=98%

设浓缩污泥密度P=1.02t/m3 排泥周期

T0=

10V4(100?P)l(S1?S4)Q42

=170min

排泥历时(t0)

设污泥斗排泥管为DN100

其断面 W01=3.14×0.1×0.1/4=0.04MP，取λ=0.03，管长l=5m. 局部阻力系数: 进口ε=1×0.5=0.5 T字管ε=1×0.1=0.1 出口ε=1×1=1

- 16 -

4个弯头ε=1×0.4=0.4

闸阀ε=0.15+4.3=4.45(闸阀\\截止阀各一个)

Εε=6.45 流量系数:μ=

1?1λld?Εε3

=0.33.

排泥流量q1=μW012gh=0.0229m/s

排泥历时t0=v斗/q1=4.499/0.0229=196.46s 放空时间计算:设池底中心排空管等直径DN250

W01=3.14×0.25×0.25/4=0.04909m2

本池开始放空时水头为池运行水位至池底管中心高差H2’

H2’=7.55-0.3+[0.2=0.3-(0.25+2×0.025)/2]=7.6m H1’=H2’-H4=7.6-2.4=5.2 取λ=0.03.管长l=15m 局部阻力系数ε 进口ε1=1×0.5=0.5 出口ε2=1×1=1 闸阀ε3=0.2×2=0.4 T字管ε4=1×0.1=0.1

Εε=2.0 流量系数:μ=

1?1λld?Εε=0.46

瞬时排水量

q=elW012gH2'=0.276m3/s 放空时间

t?t1?t2

1/2

=2k1(H2’式中k1=

μdD2-H1’

1/2

)+2k2(DTH1

2’1/2

+4/3DTH1ctgα)+4/5H1’

3/2 3/2

tgα

2

2=3267.93

2g?7.85 k2=

μd12

2g α=45度，ctgα=1，DT=12.8m

t=t1+t2=2k1(H2’ 1/2-H1’ 1/2)+2k2(DT2H1’1/2+4/3DTH13/2ctgα)+4/5H1’ 3/2tg2α =12205.996s

=3.39h

- 17 -

2.3.2 搅拌设备工艺计算 设计流量Q=0.25m3/s 第二絮凝室内径D1=6.2m

第一絮凝室深度H7=3.05m 第一絮凝室平均纵剖面积

F =(D3+D5)×H9/2+(D5+DT)×H10/2+2/3D4×H6 =36.2m2

计算部分：

（1）提升叶轮

①叶轮外径d1: 取叶轮外径为第二絮凝室内径的70%。

d1=0.7D1=4.34m

取d1=4.4m

②叶轮转速n

叶轮外缘的线速度采用v1=1.5m/s

n=60v1/3.14d1=6.51r/min

③叶轮的比转速

叶轮的提升水量

Q提=5Q=5×0.25=1.25 m /s 叶轮提升水头取H=0.1 ns=3.65n

1H0.753

Q提=139.4

④叶轮内径d2:

查表得:当ns=139.4时 d1/d1=2 d2=d1/2=2.2m

⑤叶轮出口宽度B

B=60Q提/Kd12n

=60×1.25/(3×4.4×4.4×6.51) =0.2m

（2）搅拌叶片

①搅拌叶片组外缘直径D3

其外缘线速度采用v1=1m/s，则

D3=60×v2/3.14n=2.94m

②叶片长度H2和宽度b

取第一絮凝室高度的1/3为H2，即

H2=1/3H1=1/3×3.05=1.02m 叶片宽度采用b=0.2m

③搅拌叶片数n1

- 18 -

取叶片总面积为第一絮凝室的8%，则 n1=0.08F/bH2=0.08×36.2/0.2×1.02=14片

搅拌叶片和提升叶片均装14片，按径向布置。

（3）电动机功率

经验公式: 提升水头H=(nd1/87)2 =0.11

①提升叶轮所消耗的功率N1

N1=ρQ提H/102η=2.97kw

(叶轮效率取0.5)

ω=2×3.14n/60=0.68rad/s

②提升叶轮所消耗功率N2

N2=Cρω3H2/400g(r24-r14)Z =1.30kw

③搅拌器轴功率N

N=N1+N2=2.97+1.30=4.27kw

④电动机功率

传动效率η取0.75

N’=4.27/0.75kw

选用电机功率为6.0kw，减速机构采用三角皮带和涡轮涡杆。 2.4 过滤部分

本设计拟采用虹吸式移动罩滤池。

移动罩滤池是由若干滤格组成，设有公共进水出水系统的滤池。每滤格均在相同的变水头条件下，以阶梯式进行降速过滤，而整个滤池又在恒定的进、出水位下，以恒定的流速进行工作。

特点：

下向流、沙滤料、低水头反冲洗连续过滤滤池。 优点：

（1） 造价低，不需大量阀门设备； （2） 池深浅，结构简单；

（3） 能自动连续运行，不需冲洗水塔或水泵； （4） 节约用地，节约电耗； （5） 降速过滤。

缺点：

（1） 需设移动冲洗设备，对机械加工、材质要求较高；

（2） 起始滤速较高，因此滤池平均设计滤速不宜过高； （3） 罩体与隔墙间的密封要求较高。 适用条件：

（1） 水浊度小于10NTU；

- 19 -

（2） 适用于大、中型水厂； （3） 单格面积不宜过大。

2.4.1 已知条件：

总产水量为0.75m3/s (包括水厂用水)

滤池分为四组

每组设计流量为Q=0.75/4=0.1875m/s=675m/h 运行参数: 平均滤速v=9m/h 冲洗强度q=15l/(s·m) 冲洗历时t=7min

运行周期T=8h

冲洗时滤池最大膨胀率取e=45%

2.4.2 设计计算 (1)滤池面积F ①滤池有效工作系数k

k=1-t/(60T)=1-7/(60×8)=0.985

②每组滤池过滤面积F F=Q/(kv)=76.14m2

③每格滤池面积

采用f=2.4m2，平面形状取正方形，则边长a=(数据参照南通市自来水公司)

④每组滤池面积

n=F/f=76.14/2.4=32格

(2)每组滤池滤格部分平均尺寸 ①单格组合

确定横排数为n8=4格，纵向数n1=8格. ②分格隔墙厚

中间分隔墙采用钢筋混凝土预制板

厚度采用b=0.1m，池壁的隔墙厚度采用b1=0.2m 池长l

l=an1+b(n1-1)+2b1 =13.5m

加进水出水系统后池长l=17.8m，详见后面计算 池宽B

B=an2+b(n2-1)+2b1=6.9m

(3)配水系统

配水系统采用钢筋混凝土滤板，滤板开孔数为156只/ m2 孔口呈喇叭形，上口孔径为25mm，开孔面积为7.65%。下口孔径为13mm，开孔面积为2%，滤板厚度0.1m，滤板

- 20 -

2

3

3

f=1.55m

上铺30目尼龙筛网一层。 (4)滤池高度H

滤池底部集水渠高度取H1=0.5m 尼龙网多孔配水滤板厚度H2=0.1m 砾石承托层厚度H3=0.35m 石英沙滤层厚度H4=0.7m 滤层上面最大水深H5=1.7m 超高H6=0.3m

则 H=3.65m

(5)滤池内各分格隔墙高度H0

从实际运行情况来看，用增加移动罩下部直壁高度来减少分隔墙高度是经济的，这样滤层到分隔墙顶的高度一般为0.1至0.2m即可。

本设计为避免冲洗后滤料串格，取H7=0.55m 则H0=H3+H4+H7 =1.6m (6)罩下部直壁高H8

假设H7’=0.2m则H8=Eh4-H7’+0.05=0.165m （式中0.05为预留膨胀高度）

(7)出水堰顶高度

为保持正水头过滤，避免滤层发生气阻现象，使出水堰顶水位高于滤层面，本设计采用该堰顶高度高出滤层面0.15m，即高出池底高度

H10=0.5+0.1+.35+0.7+0.15=1.8m 这样，其设计过滤水头为1.5mH2O。 (8)池壁顶面

用弹性较好的Φ38-Φ52橡胶管，用螺栓固定在和池顶接触部分的罩体上。 (9)进水系统

配水墙距滤格池壁k1=0.5m，距滤池池壁k2=0.3m。

配水墙上开若干配水孔，在第一滤格前设消力栅。 进水管管径

进水流速采用v1=1.4m/s，则其直径

d1=

4Q3.14v1=0.41m

取进水管管径为DN400，则实际流速v1=1.49m/s，I=0.00772。 (10)出水系统 ①出水虹吸管钟罩

取出水流速为0.6m/s，则中心管径D1

D1 =

4Q3.14v=0.40m

- 21 -

外径D1’=0.6m

钟罩内径 D2 =2 D1’=0.85m 外径D2’=1.05m ②水位恒定器

出水虹吸管的虹吸破坏管直径

d=

Qg0.875v2

v2 —破坏管进气流速.取60m/s

Qg —破坏管平均进气量，钟罩式Qg=4-5q，q=w/t q —出水虹吸管的平均进气量 w —虹吸管存气体积，取1.1m3

t —虹吸管破坏时间，60-120s 则 Qg =4×1.1/60=0.073m3/s

d=

0.0730.785?60=0.039m

采用d=40mm

浮筒自重 RF=3.14KHd2×10-7/3.92 k —安全系数，取2

H —虹吸破坏管进气口处最大负压值，取16.7k pa 所以，RF =2×3.14×16700×402×10-7/3.92

=4.3 kg

浮筒克服自重后的有效浮力 pi=3.14mdp×10-6

m —水位恒定器顶尖与进气口接触面宽度，取m=2mm p —顶尖与进气口接触面密封压力，取p=1.6×10pa 则 pi=2×3.14×40×1.96×105×10-6 =49.26N 浮筒直径

D=

4(9.81pf?pi)9.81?h?5

h-浮筒高度，取h=10cm

3

p-水的密度，为1g/m 则D=

4(9.81?4.3?49.26)?10009.81?3.14?10?1=34.5cm

取D=35cm，h=12cm ③出水管

- 22 -

采用DN600铸铁管 (11)冲洗罩

虹吸管采用DN200 短流活门孔口面积

a=f vmax’/(3600 v0)

f-单个滤池面积

vmax’—冲洗后最大初始滤速，为设计滤速的2-3倍，取vmax’=3v=3×9=27m/h v0 —短流孔流速，为0.3-0.5m/s 所以a=2.4×27/(3600 ×0.5)=0.036m 开启活门所需的力

PH>=9.81(ka hmax+αG)/α K —安全系数，取1.1

hmax —短流孔中心点外压差最大值，取0.6mH2O

α —压力换算值[10m/(kg·cm)]

G —活门，牵引绳或连杆的自重与滑轮，转轴的摩阻，取G=4kg

则 PH>=9.81(1.1×360× 0.6+10×4)/ 10=272.3N

活门的启闭采用牵引浮筒，则自重应该大于PH，取为275N。

2.5 消毒部分

本设计采用加药间和加氯间合建。

氯是目前国内外应用最广泛的消毒剂，除消毒外还起氧化作用，加氯操作简单，价格低且在管网中有持续消毒杀菌作用。本设计拟预加氯与滤后消毒最大投氯量均为5mg/l，适时调整（参照常州市第二水厂）。 2.5.1 已知条件

水厂水处理量

Q1=2700m3/h(包括水厂自用水量)

预加氯5mg/l，过滤后加氯消毒，最大氯投加量a=5mg/l，加氯点在清水池前。 2.5.2 设计计算 (1)加氯量Q

Q=0.001a Q1=0.001×5×2700=13.5kg/h (2)氯量G

按15天储量考虑：

G=15×24Q=4860kg (3)溶液池计算

按30天储量考虑：

G’=30×24×2700×0.015=29160kg

- 23 -

2

2

聚合硫酸铁相对密度为1450kg/m3 则 v=29160/1450=20.1m3

储药池尺寸设为L×B×H=3.7×3.7×1.5(m)，详见附图。 (4)瓶与加氯机

采用容重为1000kg的焊接液氯钢瓶，其外形尺寸为φ=800mm，L=2020mm。共6只，另设中间氯瓶一只，以沉淀氯水中的杂质，还可以防止水流入氯瓶。

采用0—8kg/h，挂墙式真空自动加氯机，二用二备，交替使用。 (5)加氯间与氯库

为搬运氯瓶方便，氯库内设CD11-6D单轨电葫芦一个，轨道在氯瓶正上方，轨道通到氯库大门以外。

称量氯瓶质量的液压磅放在称坑内，磅面与地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。磅输出20mADC信号到值班室，指示余氯量，并设置警报器，达余氯下限时报警。

加氯间外布置放毒面具，抢救材料和工具箱，照明和通风设备在室外设开关。在加氯间引入一根DN50的给水管，水压大于20mH2O，供加氯机投药使用，在氯库引入DN32给水管，通向氯瓶正上方，供喷淋用，水压大于5mH2O。

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，当检测到漏气量达到2—3mg/kg时报警，切换有关阀门，切断氯源，同时排风扇动作。 2.6 清水池

一次火灾用水量：45l/s

则最高日用水量为：

Qd=200000×300×10-3 =60000m3/d 2.6.1 调节容积w1

清水池的调节容积以10% Qd计 w1=10%×60000=6000m3 2.6.2 消防储水量w2

按2h火灾延续时间计算

w2=2×60×60×45×2×10-3=648 m3 水厂生产用水w3： 2.6.3 水厂生产用水

按5% Qd计，则w3=3000 m3 2.6.4 清水池尺寸L×B×H

w1+w2+w3=9648m

设清水池高H=5m，则

- 24 -

3

L×B=1929.6m2

设置两个池体，则每个池体平面面积为964.8m2。

故取L×B=31.1×31.1(m)

取0.5m水深作为安全储量，则清水池的最大水深为 5.5m。 安全储量w4=0.5×964.8×2=964.8m3 超高取0.3m

则池体的内部净尺寸为

L×B×H=31.1×31.1×5.8(m) 2.6.5 清水池管道设置

清水池设4个通气管，直径200mm；设2个检修孔，直径1000mm；进水管采用DN600铸铁管；溢流管采用DN400铸铁管；排水管亦采用DN400铸铁管。

清水池同时作为二级泵房的吸水井，出水管即是水泵的吸水管，每个池体6根，采用DN500钢管。

2.7 二期工程构筑物预留地计算

陶粒填料生物氧化池 滤速取5m/h

用水单独反冲洗，强度q=14l/（s·m）

本水厂拟为20万人提供综合用水，查设计手册得： 平均日综合用水定额为240l/(cap·d)； 最高日综合用水定额为240l/(cap·d)；

同一时间火灾次数：2次；

冲洗时间t=6min=0.1h. 冲洗周期T=72h 曝气气水比取1:1 2.7.1 水量

Q=0.75m3/s=2700m3/h=64800m3/d

2.7.2 氧化池面积F

F=Q/24V=540m2

2.7.3 滤池

由《给水厂处理设施设计计算》得滤池取6个，则单个氧化池面积f=F/N=540/6=90m 2.7.4 单池面积尺寸

L=B=9.49m，取9.52m

- 25 -

2

2

2.7.5 氧化池高度H

采用:承托层厚度H1=0.60m 填料层厚度H2=2.0m 沙面上水深H3=1.50m 氧化池超高H4=0.30m

则氧化池高度为

H=H1+H2+H3+H4=0.6+2.0+1.5+0.3=4.4m. 2.8 泵房前构筑物高程计算

地面标高为7.50m

2.8.1 澄清池压力配水井内水头标高计算

配水井内水头标高=Z+H-1.0 H-原水到达净水厂后的水头，7.80m Z-进水管中轴线标高，6.70m 1.0-考虑富裕水头1.0m

则配水井内水头标高=6.70+7.80-1.0=13.50m 2.8.2 配水井至澄清池水头计算 沿程损失:

h1=Σil

=0.00158×14.6=0.023m

局部损失: 名称 闸阀 进口 数量(个) 1 1 合计 系数ξ 0.15(a/d=1/8) 0.5 流速m/s 0.89 0.89 局部阻力m 0.006 0.02 0.026 则h=0.026+0.023=0.049m 取h=0.06m

澄清池池体水头损失0.4m

则澄清池水位标高=13.50-0.4-0.06=13.04m

澄清池出水槽，取水头损失0.2m，则水位标高12.84m 2.8.3 澄清池出水槽至滤池水头计算

沿程损失:

h1=Σil=0.00729×3.5+0.00158×4.95+0.0134×51.10=0.72m 局部损失:

- 26 -

名称 进口 90度弯头(DN600) 90度弯头(DN400) DN600×400渐缩管 DN600正三通 数量(个) 2 2 2 1 2 合计 系数ξ 0.15 1.01 0.90 0.20 1.5 流速m/s 2.57 2.57 1.49 1.49 2.57 局部阻力m 0.10 0.68 0.204 0.023 1.01 2.02 则滤池水位标高=12.84-2.02-0.72=10.10m 2.8.4 滤池到清水池水头计算

移动罩滤池水头损失:1.5m 沿程损失:

h1=Σil=0.00729×19.7+(55.6+7.45)×0.000927=0.20m 局部损失: 名称 进口 DN600×400渐放管 DN1000正三通 90度弯头(DN1000) 90度弯头(DN600) DN600正三通 数量(个) 1 1 2 2 2 1 合计 系数ξ 0.15 0.33 1.5 1.08 1.01 1.5 流速m/s 0.642 1.22 0.95 0.95 1.49 1.49 局部阻力m 0.0032 0.0250 0.1380 0.0994 0.2286 0.1697 0.8336 则清水池水位标高=10.1-1.5-0.2-0.8336=7.57m 2.9 泵房设计

2.9.1 流量和设计扬程估算

设计流量Q （1）泵站内的水头损失hp

粗估为2mH2O

（2）输水干管中的水头损失Σh

采用两条输水干管，当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量，即Q=0.75×2700 m3/h =2025m3/h=0.56m3/s，采用DN1000钢管。

- 27 -

查水力计算表得v=0.71m/s，i=0.00059输水干管全长1100m，则 Σh=1.1×0.00059×1100=0.71m(式中1.1为因局部损失而加大的系数) （3）静扬程Hst

泵站出水总管中轴线标高拟订为6.25m，清水池最低水位标高为2.57m，最高水位标高为7.57m。

最高水位时

Hst=6.25-7.57=-1.32m 最低水位时

Hst=6.25-2.57=3.68m

（4）设计扬程H

市政管网控制点所需水头取35m

Hmax=35+2+0.71+3.68=41.39m

Hmin=35+2+0.71-1.32=36.39m

2.9.2 初选水泵和电机

选用300S58B型离心泵

Q=684m/h，H=43m，n=1450r/min，轴功率88.8kw，重量1210kg。 配套电机

Y315M1—4，功率132kw，η=80%，NPSHR=4.4m，重量2150kg。 安装尺寸

A=508mm，L=2347mm，B=1070mm，泵轴高度H=860mm，n-Φd=4-27，进口法兰尺寸DN1=300mm，出口法兰尺寸DN2=250mm，进水口中轴线高度H1=510mm,出水口中轴线高度H2=250mm，总重3360kg。

四台工作，两台备用。 2.9.3 机组基础尺寸的确定 基础深度:

H=3.0W/LBR=3×33600/（2.347×1.07×23520）=1.71m R－基础所用材料的容重，对于混凝土基础，R＝23520N/ m3 2.9.4 吸水管路与压水管路

每台水泵有单独的吸水管和压水管。

（1） 吸水管

Q1=2700/4=675 m3/h=0.188 m3/s；采用DN400钢管，则v=1.49 m/s，I=0.00785。 （2）压水管

采用DN500钢管，则v=0.92m/s，I=0.00292。 2.9.5 吸水管路和压水管路中水头损失计算

3

- 28 -

每台水泵压水管上设有油控微阻缓闭止回阀（HH44X-10-D）和暗杆锲式闸阀（Z45NT-10），吸水管上设WZ545T-10型闸阀两个，两条DN1000输水干管用GD371X-6型碟阀连接起来，每条输水干管设切换用碟阀一个（GD371X-6）。

取一条最不利管线进行水头损失计算：

图4 最不利管线

ξ1—吸水管进口局部阻力系数，0.75； ξ2—90度弯头（DN400）局部阻力系数，0.90；

ξ3—DN400正三通局部阻力系数，3.0；

ξ4—DN400闸阀局部阻力系数，按开启度a/d=1/8考虑，0.15； ξ5—DN400×300偏心渐缩管局部阻力系数，0.18； ξ6—DN250×500渐放管局部阻力系数，0.32； ξ7—DN500止回阀局部阻力系数，1.8； ξ8—DN500伸缩接头局部阻力系数，0.21；

ξ9—DN500锲式闸阀局部阻力系数，按开启度a/d=1/8考虑，0.15； ξ10—DN500钢制45度弯头，0.48； ξξξ

—DN1000×500异径斜三通局部阻力系数，0.05； 12—DN1000正三通局部阻力系数，1.5；

1113

—DN1000蝶阀局部阻力系数，0.15；

v1—DN400钢管内满流流速，1.49m/s；

v2—DN400×300渐缩管内满流流速，2.57m/s； v3—DN250×500渐放管内满流流速，3.83m/s； v4—DN500钢管内满流流速，0.92m/s； v5—DN1000钢管内满流流速，0.71m/s。 （1）吸水管路中水头损失Σhs

Σhs=Σhfs+Σhls

Σhfs=li=54.96×0.0785=0.43m

Σhls=(ξ1+2ξ2+2ξ4+ξ5)×v1/2g+ξ3×v2/2g=0.73m 则 Σhs=0.43+0.73=1.16m （2）压水管路水头损失

Σhd=Σhfd+Σhls

Σhfd=(l2+l3+l4+l5)×0.00785+l6×0.00059

=(2.29+2.19+3.28+1.48)×0.00785+15.45×0.00059

- 29 -

=0.082m

Σhls=ξ6×v3/2g+(ξ7+ξ8+ξ9+3ξ =0.48m

故 Σhd=0.48+0.082=0.562m

（3）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

=1.14+0.562=1.702m 因此，水泵实际所需扬程为

Hmax=35+1.722+0.71+3.68=41.09m Hmin=35+1.722+0.71-1.32=36.09m 水泵机组符合要求。

2.9.6 水泵安装高度的确定 水泵最大允许吸上真空高度 Hs=Hg-Hz- v12-NPSHR

=10.2-0.24-1.492/(2×9.81)-24.4 =5.45m

吸水管路水头损失为1.16m

清水池最低水位标高为1.16m，则 水泵轴心标高=2.57+5.45-1.16=6.86m

适当留有余地，并考虑到施工方便，取水泵的出水口中轴线标高与出水总管中轴线一致，即水泵的出水口中轴线标高为6.56m，则水泵的轴心标高取 2.9.7 泵房高度

泵房高度为7.41m，操作平台标高为7.70m，详见设计图。 2.9.8 附属设备 （1）起重设备

选用环形吊车，定制，双梁（标高12.9m），cd1-10电葫芦，起吊高度6.9m。 （2）真空泵 抽气量

W=K(w1+w2)Hg/T(Hg-Zs)

w1—吸水管内空气容积，约5.3m w2—泵壳内空气容积，约0.08m3 Hg—大气压，取10.33m Zs—水泵的几何高度，3.36m T—冲水时间，取3min K—漏气系数，取1.1

- 30 -

3

10

+ξ

11

)×v4/2g+(2ξ

12

+2ξ

13

)×v5/2g

则W=2.92m3/min

选用SK3型真空泵，抽气量3m3/min

（3）排水设备

采用IS65-50-125A型离心泵(H=17.5m，N=3Kw，n=2900r/min，Q=15-28 m3/h)两台，一用一备，配套电机Y100L-1。

（4）通风设备

选用两台T35-11型轴流风机，转速960r/min，风量10127 m3/h，风压90kPa；配套电机YSF-8026，N=0.37kw。

（5）计量设备

在输水干管上安装电磁流量计，统一计量。 2.10 水厂的仪表和自控

净水厂在生产过程中采用自动化技术不仅是为了节省人力，更主要的是加强各个生产环节的合理运行。提高出水水质，提高供水安全性，降低能耗，降低药耗，降低生产成本。

2.10.1 检测仪表

原水水质仪表的设置：浊度仪、pH计、氨氮仪或溶解氧的指示、记录以及水温的指示、记录。

①一级泵房吸水井水位的指示和记录

②一级泵房出水压力的显示和记录以及电机温度的巡检和报警 ③沉淀池进水流量，泥位以及沉淀池出水浊度的显示和记录 ④药液池、搅拌池液位的指示和药液浓度的指示和记录 ⑤加药量指示和记录

⑥氯瓶重量指示、加氯量指示和记录以及泄氯报警 ⑦滤池每格液位及水头损失的指示和报警 ⑧滤后水余氯指示和记录

⑨清水池液位指示、记录和报警

⑩二级泵房水泵出水压力及流量的显示和记录，以及电机温度的巡检和报警

11出水总管浊度、余氯、压力的指示和记录以及流量的指示、计算、记录 ○

12变配电系统的有关参数、如电压、电流、有功功率、有功电度的指示和记录 ○

2.10.2 控制中心

设置厂控制中心，配置计算机，打印机，显示器；泵房和配电间、滤池、加药加氯键分设PLC或RTU分站，配置计算机显示器等设备。 2.10.3 仪表维修

设置专门的仪表维修间，配置常用的检修、检验设备。

- 31 -

2.11 水厂绿化

水厂内的绿化以草坪为主，厂内靠墙种植高大树木，路边点缀矮小灌木，可在清水池上覆土，种植草皮，做成观赏性小山。 2.12 消防

水厂的构筑及辅助建筑均为低层建筑，火灾危险特征属戊级，耐火等级为二类，无须考虑特别的防火措施。在水厂及泵房处设室外消火栓。在配电间及边电房内配置手提式灭火器，供发生火灾时使用。 2.13 排污

厂区的生活污水和雨水直接接入市政污水（雨水）管网，机械搅拌澄清池排出的泥渣和滤池排出的冲洗废水排入就近河沟，排放地点及相关事宜应于环保部门协商确定，必要时对泥渣和冲洗废水做适当处理后再排放，如投加混凝剂。

- 32 -

3 结束语

本设计包括从进厂原水管至送水泵房的一系列构筑物与管线敷设、水厂平面与高程的布置、混凝剂种类的选择与投加方法以及一些重要机械设备及材料的设计与选择，并做了二期工程预留地计算，应该可以满足设计任务书的设计要求。

本设计采用的是常规处理工艺，考虑到我国现阶段的经济状况和人民的消费能力，盲目上马处理成本高的深度处理构筑物或预处理构筑物是不可行的，应付将来可能的水质恶化问题最切实可行的方法是对净水厂工艺做局部的改造。本设计中的机械搅拌澄清池就是按照加装斜板（或斜管）后的运行流量进行校核的；还可以在进滤池的水中再加注少量的混凝剂或微量高分子絮凝剂,能改善水的过滤性能,；还有上文中曾经提到过的，如果遇到水质突然恶化的情况时，可在过滤前投加粉末活性炭(ＰＡＣ)加以解决。

净水厂的设计是一个复杂的系统工程。设计除要求投资省，技术先进外，还要考虑施工安装生产管理等诸多问题，因此难免出现一些问题或考虑不周的地方，因此需要我们对每一个环节认真研究，不断总结经验，尽可能避免失误，使设计更趋完善。衷心期待着各位老师与同学批评和指正。

- 33 -

参考文献

[1]给排水设计手册，第三册，城镇给水，第二版。2004； [2]水处理工程典型设计实例；化学工业出版社。2001； [3]给水工程，第四版。中国建筑工业出版社。1999； [4]给水厂处理设施设计计算；化学工业出版社。2003；

[5]水处理药剂；化学工业出版社。2002；

[6]室外给水规范，修订版。中国建筑工业出版社、中国计划出版社。2003； [7]袁志彬 王占生，给水厂净水工艺的发展及其比较，北京，2002； [8]徐莲娣，浅谈现代化水厂设计，哈尔滨，2002；

[9]胡秀顶，自来水厂设计应注意的几个问题，淮南，2002； [10]张贵全，净水厂给水处理设计，长春，2002； [11]高为新，大型净水厂的加氯系统设计，天津，2003；

[12]钟淳昌、戚盛豪 ，给水处理技术的现状与发展，香港，2004； [13]王乃忠.腾兰珍.水处理理论基础.成都：西南交通大学出版社.1988； [14]国内外给排水工程设计实例，北京：化学工业出版社，1999。

- 34 -

致谢

在此特别感谢我的指导老师赵玲萍的悉心指导，并提出了许多建设性意见和建议，谨表示由衷的感谢！赵老师渊博的学识、诲人不倦的敬业精神，对科学始终如一的热情追求以及正直坦荡的为人风范是学生未来道路上的楷模。在论文完成之际，谨向老师致以深深的敬意和感谢。

在此，还要感谢张凤娥老师以及班里许多同学的热情帮助和指导。

在课题的设计过程中，以及在学校期间和校外实习期间，得到了系领导、各位老师和同学、单位领导的关心、支持和帮助，在此表示真诚的感谢。

感谢为我的设计给出评审意见的老师们，他们付出的辛勤劳动必将使我的设计完善化、合理化。

最后，还要感谢我的父母，他们在学习期间给予我无私的关系和支持。

- 35 -

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/1jx3.html