湖北理工学院给水工程课程设计

一、设计任务书 ................................................................... 2 二、概论 ......................................................................... 2 2.1基本资料 ................................................................... 2 2.1．1设计规模 ................................................................ 2 2.1.2地形地貌及河流特征： ..................................................... 2 2.1.3水源状况 ................................................................. 3 2. 2水量计算 .................................................................. 4 2.2.1计算最高日用水量 ......................................................... 4 2.2.2水厂设计流量 ............................................................. 5 2.3执行标准 ................................................................... 5 三、给水处理工艺流程的选择 ....................................................... 5 四、设计说明书 ................................................................... 6 4.1药剂的选择及投加方式 ....................................................... 6 4.2混合设备的选择 ............................................................. 8 4.3絮凝池的选择 ............................................................... 9 4.4沉淀池的选择 ............................................................... 9 4.5滤池的选择 ................................................................ 10 4.6水塔和清水池的选择 ........................................................ 10 五、设计计算书 .................................................................. 11 5.1 加药间设计计算 ............................................................ 11 5.2混合设备设计计算 .......................................................... 12 5.3 往复式隔板絮凝池设计计算 .................................................. 13 5.4平流式沉淀池 .............................................................. 16 5.5普通快滤池 ................................................................ 18 5.6消毒 ...................................................................... 21 5.7 泵房设计 ................................................................. 22 5.8 清水池 .................................................................... 22 六、平面及高程的布置计算 ........................................................ 24 6.1.平面布置 .................................................................. 24 七 工程概算 ..................................................................... 26 7.1工程直接费 ................................................................ 26 八、总结 ........................................................................ 27 九、参考文献 .................................................................... 28

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一、设计任务书

1．设计深度为初步设计

2．图中文字一律用仿宋体书写；图例的表示方法应符合一般规定和制图标准；图纸应注明图标栏及图名；图纸应清洁美观，主次分明，线条粗细有别；图幅宜采用3号图，必要时可选用2号图。

3．说明书、计算书内容简要，论证充分、文字通顺、字迹端正。

二、概论

2.1基本资料 2.1．1设计规模

项目 设计人口 人均用水量标准（最高日）[L/cap·d] 最大日时变化系数 工厂A（m3/d） 工厂B（万m3/d） 工厂C（万m3/d） 一般工业用水 占生活用水% 第三产业用水 占生活用水% 供水普及率(%) 表 1 近期 60000 220 1.38 3480 0.6 6 160 90 95 远期 80000 220 1.38 5220 0.8 6 180 90 100 注：水厂设计水量应按城市最高日用水量加上水厂的自用水量计算,自用水量按最高日用水量的5%算。

2.1.2地形地貌及河流特征：

地形地貌：城区地形较平坦，其黄海高程标高为30.00m。 水文特征：

流量：最大流量：76100 m3/s （1954.8.14） 最小流量：2930 m3/s （1865.2.4）

水位（黄海高程系）：

最高水位：27.65 m（1954.8.18） 最低水位：8.00 m（1965.2.4）

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多年平均水位：19.16 m 河床断面图（见下图） 地面高程30.00 m 27.65 m 8.00 m

2.1.3水源状况

表 2 项 目 色度 嗅味 浑浊度 pH 总硬度 Fe+2+Fe+3 Cl— HCO3— Ca2+ Mg2+ NO2— 单 位 度 / 度 / Mg /L Mg/L Mg/L Mg/L Mg/L Mg/L Mg/L 数 据 10 无 50~1000 7.2 2.29 0.3 15.51 119.6 32.46 3.05 2.75 项 目 CO2 Na++K+ SO42 溶解固体 挥发酚 有机磷 砷 耗氧量 氮氨 细菌总数 大肠杆菌 单 位 Mg/L Mg/L Mg/L Mg/L Mg/L Mg/L Mg/L Mg/L Mg/L 个/mL 个/L 数 据 14.26 8.46 17.2 139.0 0.002 0.09 0.01 3.78 0.5 38000 1300 2.1.4水处理用材料与药剂资料

1） 混凝剂

硫酸铝、三氯化铁(45%)、碱式氯化铝(10%)

2） 混凝剂投加量参考值（也可参考设计手册比照相似情况选用）

原水浊度 混凝剂 投加量(mg/L) <=100 200 硫酸铝 12.5 11.2 三氯化铁 11.0 13.6 300 29.5 20.2 400 37.6 26.4 21.0 600 52.5 30.9 25.8 800 67.3 36.8 28.6 1000 82.5 40.9 31.7 碱式氯化10.0 11.8 16.4 铝 3） 当地所产滤料 石英砂、无烟煤、铁矿石等均有供应。 4） 滤料(石英砂)筛分试验

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筛孔直径mm 2.362 1.652 0.991 0.589 0.246 0.208 筛底盘 合计

留在筛上的砂重(g)

0.3 12.4 31.7 38.2 16.3 0.7 0.4 100.0

通过该号筛的砂重(%)

99.7 87.3 55.6 17.4 1.1 0.4 / 1

注:也可按设计要求提供。

5）、用于消毒的药剂

液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等均有供应，其他材料可按设计要求采购。

2. 2水量计算

2.2.1计算最高日用水量

城市总用水量计算时，应包括设计年限内该给水系统所供应的全部用水：居住区综合生活用水，工业企业生产用水和职工生活用水，消防用水，浇洒道路和绿化用水以及未预见水量和管网漏失水量。但本设计由教师给定的水量作为本设计的设计水量。

1、居民生活用水量Q1：

Q1 =qNf (m3/d)

式中：q——最高日生活用水定额，查《 给水工程》附表居民生活用

水定额，取220L/cap·d；

N——设计年限内计划人口数，近期规划6万人，远期8万人；

f——自来水普及率（100%）。 Q1近= 12540m3/d= 145.1 L/s Q1远=17600m3/d= 203.7 L/s 2、生产企业（工业）用水Q2：

Q2近=3480+6000+60000=69480m3/d=804.1 L/s

Q2远=5220+8000+60000=73220m3/d =847.4L/s 3、一般工业用水：

Q3近=160%*12540=20064m3/d=232.2 L/s

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Q3远=180%*17600=31680m3/d=366.7 L/s 4、第三产业用水

Q4近=90%*12540=11286m3/d=130.6 L/s Q4远=90%*17600=15840m3/d=183.3L/s 所以最高日用水量为Qd

Qd近=Q1近+Q2近+Q3近+Q4近=12540+69480+20064+11286=113370m3/d=

1312.1L/s

Qd远=Q1远+Q2远+Q3远+Q4远=17600+73220+31680+15840=138340m3/d=

1601.1L/s

2.2.2水厂设计流量

城镇水厂自用水量一般采用供水量的5%—10%，本设计取5%，则近期设计处理量为：

Q近=(1+a)* Qd =（1+5%）*113370=119038.5m3/d=1.38 m/s

3

式中 Q近——近期水厂日处理量；

a——水厂自用水量系数，本设计取5%； Qd——设计供水量，为119038.5m3/d.

（远期为Q远=(1+a)* Qd =（1+5%）*138340=145257m3/d）

2.3执行标准

本设计给水处理工程设计水质满足国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2006），

处理的目的是去除原水中悬浮物质，胶体物质、细菌、病毒以及其他有害万分，使净化后水质满足生活饮用水的要求。 生活饮用水水质应符合下列基本要求： （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） 水的感官性状良好。

三、给水处理工艺流程的选择

给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有关。一般来讲，

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地下水只需要经消毒处理即可，对含有铁、锰、氟的地下水，则需采用除铁、除锰、除氟的处理工艺。地表水为水源时，生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。如果是微污染原水，则需要进行特殊处理。

一般净水工艺流程选择： 1. 原水→简单处理（如用筛网隔虑）

适用条件：水质要求不高，如某些工业冷却用水，只要求去除粗大杂质时 2. 原水→混凝、沉淀或澄清

适用条件：一般进水悬浮物含量应小于2000-3000mg/L，短时间内允许到5000-10000mg/L，出水浊度约为10-20度，一般用于水质要求不高的工业用水。 3. 原水→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒

一般地表水广泛采用的常规流程，进水悬浮物允许含量同上，出水浊度小于2NTU。

4. 原水→接触过滤→消毒

1) 一般可用于浊度和色度低的湖泊水或水库水处理。

2) 进水悬浮物含量一般小于100mg/L，水质稳定、变化较小且无藻类繁殖。 5. 原水→调蓄预沉、自然预沉或混凝预沉→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒

高浊度水二级沉淀（澄清），适用于含砂量大，砂峰持续时间较长时，预沉后原水含砂量可降低到1000mg/L以下。

根据《地面水环境质量标准》（GB－3838－02），原水水质符合地面Ⅱ类水质标准，除浊度、菌落总数、大肠菌数偏高外，其余参数均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006）的规定。

本设计采用一般常规的净水处理工艺， 其净水工艺流程如下：、

混凝剂消毒剂原水混 合絮凝沉淀池滤 池

清水池二级泵房用户四、设计说明书

4.1药剂的选择及投加方式 4.1.1混凝剂的选择及投加 1混凝剂的选择：

应用于水处理的混凝剂应符合以下要求：混凝效果好；对人体健康无害；使用方便；货源充足，价格低廉。

水处理工程常用混凝剂如下表所示 名称 硫酸铝 三氯化铁 聚合氯化铝（PAC）（又名 碱式氯化铝） 6

化学式 Al2(SO4)318H2O FeCl36H2O Al2(OH)nCl6nm 温度适应性强，适用于PH=5.0～9.0 对水温和PH的适性 适用于 20℃～40℃； 不大受温度影PH=5.7～7.8时，主要响，适用于PH=6.0～8.4 去除水中悬浮物； PH=6.4～7.8时，处理浊度高、色度低的水； 一般都可适用，原水适用于高浊度原须有一定碱度； 水，刚配制的水溶液处理低温低浊水时，温度高 絮凝效果差，絮凝效果差，投加量大时剩余2Al3SO4，影响水质 使用条件 适用于低浊、高浊、和污染的原水 特点 腐蚀性较小 絮凝体比重大，易下沉，易溶解，杂质少； 对金属和混凝土腐蚀极大； 操作方便； 腐蚀性较小； 应用较普遍； 据设计资料中提供的混凝剂：硫酸铝、三氯化铁（45%）、碱式氯化铝（10%），以及上表常用混凝剂性质比较，选择碱式氯化铝（Al2(OH)nCl6nm）（10%）作为水处理用混凝剂，另外碱式氯化铝本身无害，据全国各地使用情况，净化后的生活用水一般符合国家饮用水水质卫生标准，所以选择碱式氯化铝作为水处理混凝剂是一个较好的选择。 2 混凝剂投加量的确定：

据原水浑浊度最高值1000以及混凝剂投加量参考值（见下表）确定投加量为31.7mg/L

混凝剂投加量参考值

原水浊度 投加量 碱式氯化铝 <=100 10.0 200 11.8 300 16.4 400 21.0 600 25.8 800 28.6 1000 31.7 3 混凝剂的投加方式

混凝剂的投加设备包括计量设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等，投药设备由投加方式确定。

（1）计量设备：主要有转子流量泵、电磁流量泵、苗嘴、计量泵等，其中苗嘴适用于人工控制，其他既可人工，也可自控。

（2）投加方式：主要有泵前投加、高位溶液池重力投加、水射器投加、计量泵

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投加等方式。

本设计选用计量泵投加：计量准确，可以实现自控

4.1.2 消毒剂的选择及投加

1 消毒剂的选择

各消毒剂性能 名性 称能 消毒杀菌 灭病毒 灭活微生物效果 PH值影响 在管网中的剩余消毒作用 国内应用情况 接触时间 液氯、漂白粉 优良（HOCl） 优良（HOCl） 第三位 消毒效果随PH值增大而减小，PH=7时，消毒效果最好 有 二氧化氯 优良 优良 第二位 PH影响较小，PH>7时较有效 比液氯有更长的剩余消毒时间 在城市水厂中极少应用 臭氧 优良 优良 第一位 Ph值影响小，PH值小时，剩余臭氧残留较久 无，需补加氯 广泛 30min 较少 数秒至10min 极大多数水厂用氯消适用条件 毒，漂白粉只适用于小水厂 制水成本高，适用于有机污原水中有机物如酚污染染严重的情况。因无持续消严重时，须在现场制备，毒作用，在进入管网的水中直接应用 还需加少量氯消毒 综合各方面因素考虑，本设计选择液氯为消毒剂：其在国内外应用最广，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。

2 加氯装置——加氯机

加氯机用以保证消毒安全和计量准确。加氯机台数按最大加氯量选用，至少安装2台，备用台数不少于一台。 在氯瓶与加氯机之间宜有中间氯瓶，以沉淀氯气中的杂质，万一加氯机发生事故时，中间氯瓶还可以防止水流入氯瓶。

4.2混合设备的选择

混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。由于水力混合难以适应水量和水温等条件变化，且占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦；机械混合耗能大，维护管理复杂；相比之下，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,管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。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%，本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。

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4.3絮凝池的选择

絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝体。目前国内使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝、栅条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。

器对药剂与水进行混合絮凝池的类型及特点表 类 型 特点 优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便； 往复式 缺点：容积较大，水头损失较大，转折处钒花隔板式絮凝池 回转式 易破碎 适用条件 水量大于30000m/d的水厂；水量变动小者 33优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，水量大于30000m/d的水管理方便； 厂；水量变动小者；改建和缺点：出水流量不宜分配均匀，出口处宜积泥 扩建旧池时更适用 优点：容积小，水头损失较小； 旋流式絮凝池 缺点：池子较深，地下水位高处施工较难，絮凝效果较差 折板式絮凝池 优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小； 流量变化较小的中小型水缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价高 优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短； 缺点：末端池底易积泥 厂 一般用于中小型水厂 网格絮凝池 根据以上各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用往复式隔板絮凝池。

4.4沉淀池的选择

常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件见如下的各种形式沉淀池性能

特点和适用条件。

各种形式沉淀池性能特点和适用条件表

型式 性能特点 优点： 1、可就地取材，造价低； 2、操作管理方便，施工较简单； 3、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 缺点： 1、不采用机械排泥装置，排泥较困难 2、机械排泥设备，维护复杂； 3、占地面积较大 适用条件 1、 一般用于大中型净水厂； 2、原水含砂量大时作预沉池 平流式 9

竖流式 优点： 1、排泥较方便 1、一般用于小型净水厂； 2、一般与絮凝池合建，不需建絮凝池； 2、常用于地下水位较低3、占地面积较小 时 缺点： 1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差； 2、施工较平流式困难 优点： 1、沉淀效果好； 2、有机械排泥装置时，排泥效果好； 缺点： 1、基建投资及费用大； 2、刮泥机维护管理复杂，金属耗量大； 3、施工较平流式困难 优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少 缺点：1、斜管（板）耗用材料多，且价格较高； 2、排泥较困难 1、 一般用于大中型净水厂； 2、在高浊度水地区作预沉淀池 1、 宜用于大中型厂 2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽 辐流式 斜管（板）式 原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来以完成澄清的作用。

本设计采用平流式沉淀池，经济适用

4.5滤池的选择

（1）多层滤料滤池：优点是含污能力大，可采用较大的流速，能节约反冲洗用水，降速过滤水质较好，但只有三层滤料、双层滤料适用大中型水厂；缺点是滤料不易获得且昂贵管理麻烦，滤料易流逝且冲洗困难易积泥球，需采用助冲设备；

（2）、虹吸滤池：适用于中型水厂（水量2—10万吨/日），土建结构较复杂，池深大，反洗时要浪费一部分水量，变水头等速过滤水质也不如降速过滤：

（3）、无阀滤池、压力滤罐、微滤机等日处理小，适用于小型水厂； （4）、移动罩滤池：需设移动洗砂设备机械加工量较大，起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不宜过高，罩体合隔墙间的密封要求较高，单格面积不宜过大（小于10m2 ）；

（5）、普通快滤池：是向下流、砂滤料的回阀式滤池，适用大中型水厂，单池面积一般不宜大于100m2 。优点有成熟的运行经验运行可靠，采用的砂滤料，材料易得价格便宜，采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深适中，采用降速过滤，水质较好。

（6）、双阀滤池：是下向流、砂滤料得双阀式滤池，优缺点与普通快滤池基本相同且减少了2只阀门，相应得降低了造价和检修工作量，但必须增加形成虹吸得抽气设备。

（7）、V型滤池：从实际运行状况，不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了滤料使用寿命，减少了滤池补砂、换砂费用。 根据设计资料，综合比较，选用普通快滤池。

4.6水塔和清水池的选择

水塔的作用在于调节二级泵站供水量和用水量之间的不平衡；保证用水水压等。大中城市用水量比较均匀，通常二级泵站变频泵调节管网用水量，多数可不用专门设置水塔。

至于本设计中是否设置水塔见表

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方案

优点 缺点

管网中设置能够较好的调节二增加管网工程造价和运行水塔 泵供水量和用水量之间费用，易造成管网中水二次污染

方案一 的不平衡、保证供水水压 管网中不设通过二级泵站变频水塔 工作来调节供水水量，避

方案二 免二次污染

管理要求高

经过以上比较，并且结合小时变化系数Kh=1.38知城市用水量比较均匀，近远期结合，确定采用方案二，即管网中不设水塔。既节省工程造价，有减少了维修费用，并且大大减小管网中水二次污染几率，用水安全、稳定可靠性得到大大提高。

五、设计计算书

5.1 加药间设计计算 5.1.1. 设计参数

已知计算水量Q=119038.5m/d=4953.9m/h=1.38 m/s。根据原水水质及水

3

3

3

温，参考有关净水厂的运行经验，选碱式氯化铝为混凝剂，混凝剂的最大投药量a=31.7mg/L，药容积的浓度c=15%，混凝剂每日配制次数n=2次。(采用计量泵湿式投加,不需加助凝剂) 5.1.2. 设计计算 1 溶液池容积W1

24100aQaQ31.74953.912.56m3。

10001000cn417cn417152 式中：a—混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L），本设计取31.7mg/L;

3

Q—设计处理的水量，4953.9m/h; B—溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%，本设计取15%；

n—每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。

溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2个，每个容积为W2（一备一用），以便交替使用，保证连续投药。单池尺寸为LBH2.5m2.5m2.4m，有效高度2.08m,超高部分0.32m

W2 溶液池实际有效容积：W1'2.5m2.5m2.08m13.0m3>12.56满足要求。 2 溶解池容积W2

3W10.3W2130.33.9m3 取4.0m,式中：

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，一般采用（0.2-0.3）W1；本设计取0.3W1 W2 ——溶解池容积（m ）

.7m1.5m，高度中包溶解池也设置为2池，单池尺寸：LBH1.7m1．括超高0.15m，池底坡度采用0.02。

3

溶解池实际有效容积：W11.71.71.44.0m3 溶解

q0't＝10min，则放水流量：

W24.010006.7L/s， 60t6010查水力计算表得放水管管径DN＝80mm，相应流速V1.21m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径d＝100mm的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。 溶解池置于地下，池顶高出室内地面0.15m。溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理

3 溶解池搅拌设备，

溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机。

4 计量投加设备

计量泵每小时投加药量:

q1w1131.1m3/h 1212式中：W1——溶液池容积（m3）

选用SW25型不锈钢卫生泵，流量0.5～2M3/h，2900转，功率0.37kw 选用2台，一备一用（配流量计）. 5 药库

近期，聚合氯化铝最高日用量：Ta31.7Q119038.53773.5kg/d 10001000库存30天用量：T30T30113.2t

5.2混合设备设计计算 5.2.1设计参数

设计总进水量为Q=119038.5m3/d =1.38m3/s，水厂进水管投药口靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布，进水管采用两条，流速V=1.25m/s。静态混合器设3节混合元件，即n=3，混合器距离絮凝池10m，混合时间为2.8s。混凝器设两个。

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计算草图如图2-1。

图4-1 管式静态混合器计算草图

5.2.2 设计计算

1.设计管径

静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量

Q119038.5q59519.2m3/d0.69m3/s；

n2则静态混合器管径为：

D2.水头损失

4q40.690.838m，本设计采用D=850mm；

3.141.25h=0.118×n×Q/D4.4=0.118×3×0.69/0.854.4=0.49m因为实际与理论值

有较大出入，暂取0.5m

5.3 往复式隔板絮凝池设计计算 5.3.1 设计参数

絮凝池设两组，每组设计流量为

Q119038.52480m3/h0.69m3/s，絮凝时间T=20min。

2425.3.2设计计算

1. 絮凝池有效容积

2480m3/h20826.7m3。絮凝池平均水深取2.5m，池宽取 WQT60B=20.0m。

2. 絮凝池有效长度

LV826.716.5m HB2.520.0式中： H——平均水深(m)，H=2.5m； 3. 隔板间距

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絮凝池起端流速取v=0.6m/s，末端流速取v=0.3m/s。首先根据起，末端流速和平均水深算出起末端廊道宽度，然后按流速递减原则，决定廊道分段数和各段廊道宽度。

Q0.690.5m Hv2.50.55Q0.691.1m 末端廊道宽度： bHv2.50.25起端廊道宽度： b廊道宽度与流速计算表

廊道分段号 各段廊道宽度（m） 各段廊道流速（m/s） 各段廊道数 各段廊道总净宽（m） 1 0.5 0.55 6 3.0 2 0.7 0.39 5 3.5 3 0.9 0.30 5 4.5 4 1.1 0.25 5 5.5 廊道宽度分成4段。各段廊道宽度和流速见上表。应注意，表中所求廊道内流速均按平均水深计算，故只是廊道真实流速的近似值，因为，廊道水深是递减的。

四段廊道宽度之和b3.03.54.55.516.5m

取隔板厚度=0.10m，共20块隔板，则絮凝池总长度L为：

L16.5200.118.5m

4.水头损失计算

2vitvi2himili

2gCi2Ri式中： vi——第i段廊道内水流速度（m/s）； vit——第i段廊道内转弯处水流速度（m/s）； mi——第i段廊道内水流转弯次数；

——隔板转弯处局部阻力系数。往复式隔板（180°转弯）=3；

li——第i段廊道总长度(m)；

； Ri----第i段廊道过水断面水力半径（m）

Ci——流速系数，随水力半径Ri和池底及池壁粗糙系数n而定，通常按

14

1曼宁公式Ci=R1/6计算。

nR1a1H0.52.50.22

a12H0.52.521616C1R0.2259.76，C123572 n0.013絮凝池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥砂浆抹面，粗糙系数为n=0.013。其他段计算结果得：

2C24004R20.31R40.45C263.2C467.4 R30.38 C365.5 C32429 02C44543廊道转弯处的过水断面面积为廊道断面积的1.2-1.5倍，本设计取1.4倍，则第一段转弯处流速：

VitQ0.690.39m/s

1.4aiH1.40.52.5式中：vit——第i段转弯处的流速（m/s）；

3

Q——单池处理水量（m/s）；

ai——第i段转弯处断面间距，一般采用廊道的1.2-1.5倍；

H——池内水深（m）。

V2t0.27m/s其他3段转弯处的流速为： V3t0.21m/s

V4t0.18m/s各廊道长度为：

各段转弯处的宽度分别为0.7 m；0.98m 1.26m；；1.54m；

l1n(B1.12)6(200.7)115.8ml295.1ml393.7ml492.3m各段水头损失为：

0.3920.552h136115.80.184m

29.835720.22

15

0.2720.392h23595.10.067m

29.840040.310.2120.302h33593.70.039m29.842900.38

0.1820.252h43592.30.028m

29.845430.45总水头损失为：

hhi0.1840.0670.0390.0280.318m 5.GT值计算(t=200C时)

Ggh9.80.31850.9660s1,符合设计要求； 6T1.0111020604

5

GT50.96206061152（在10-10范围之内）

絮凝池与沉淀池合建，中间过渡段宽度为1.5m。

5.4平流式沉淀池

5.4.1、设计参数

沉淀池采用平流沉淀池。近期设计两组池子，每组设计流量为2480m3/h，即0.69 m3/s。沉淀时间t=1.5h池内平均流速v=10～25mm/s。 5.4.2、设计计算 ⑴池体尺寸 ① 单池容积

V=Qt=2480×1.5=3720m3

② 与絮凝池配合取池净宽B为20m，有效水深H为3m，超高0.3m，净高为3.3m，则池长

V3720 L===62m

BH203.0③ 池中间设2个导流槽，槽宽为240mm，则沉淀池每格宽度b=（20-0.24×2）/3=6.5m

④ 沉淀池放空时间按3h计，则放空管直径为：

16

0.7BLH0.50.720623.00.5 d===0.37m

T33600 采用DN=400mm。 ⑤ 校核池子尺寸比例

长宽比L/b=62/6.5=9.53＞4,符合要求。

长深比L/H=62/3.0=20.7＞10,符合要求。

L62000沉淀池水平流速V===11.5mm/s，符合要求。

t1.53600⑥ 校核水利条件 水力半径R=

W=

H6.53.0==1.56m

2HB23.06.50.01152V2 弗劳德数Fr===8.6×106

Rg1.569.81 该Fr值在规定范围1×10-5～1×10-6内，符合要求。 ⑵沉淀池进口穿孔墙

沉淀池进口处采用砖砌穿孔墙布水，孔口总面积为： AQ; V1式中A——孔口总面积㎡；V1——孔口流速m/s；一般取0.15～0.20,本设计取0.2m/s

A1.38=6.9㎡，每个尺寸15cm*8cm,共计575个孔口 0.22V水头损失：h1；式中 ，h为水头损失；为局部阻力系数，取2；

2g0.22h20.004m

29.81⑶出水系统

为使沉淀后的水尽量在出水区均匀流出，采用堰口布置，出水渠断面宽度采用1.0m，则出水渠起端水深为：

17

3 H=1.73

Q=1.732gB230.692=0.63m 29.811.0为保证堰口自由落水，出水堰保护高采用0.1m，则出水渠深度为0.73m。 ⑷排泥系统

为取得较好的排泥效果，采用虹吸式机械吸泥机排泥。采用两套。 ① 干泥量

Q干=Q·(SS1-SS2)·10-6=59519×（1000-10）×10-6=58.9 m3/d 设含水量为98%。

式中：SS1——进水悬浮物含量，取1000； SS2——出水悬浮物含量，取10。 ② 污泥量

Qs= Q干/（1-98%）= 2946 m3/d= 122.7 m3/h

③ 栅车行进速度V=1m/min，则吸泥机往返一次所需的时间为：

2L262t===124min V1④虹吸管计算

设吸泥管排列数Z为10根，管内流速V1为1.5m/s，采用连续式排则虹吸管管径为：

QS106122.7106 D=0.0333=0.0333×= 53.75mm

V1Z3.141.510故采用DN=55mm的水煤气管。 5.5普通快滤池

由滤料(石英砂)筛分试验知道，求得的 K80d801.243.02,因此河砂不均匀d100.41系数较大，根据设计要求，重新调节进行分析，因此根据分析后

K80

d801.041.86 筛分曲线如下： d100.56

18

1、设计参数

近期设计2组滤池，每组设计流量为0.69m3/s。采用清水反冲洗，水冲6min。设计滤速V=10m/h，水冲洗强度q=14L/（s·㎡）， 2、设计计算 ⑴滤池面积及尺寸

滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h。滤池实际工作时间为：

624 T=24-×=23.8h 6012 滤池面积为：

F= Q/（VT）59519 /（10×23.8）=250㎡ 每组滤池单格数为N=5.布置成一行排列。每单格滤池面积为： f=F/N=250/5=50㎡

采用滤池长宽比为2，滤池设计尺寸为5*10m，实际率速为：

V1=59519.3/（5×5×10×23.8）=10m/h

校核强制率速为：

V2=NV1/（N-1）=5×10/（5-1）=12.5 m/h ⑵滤池高度

承托层高：铺设4层粗砂，每层为100mm，共厚400mm。

滤料层厚：采用双层滤料，厚800mm，其中无烟煤厚400mm，石英砂厚400mm。 滤层上最大水深1.8m； 保护高：0.3m。 则滤池高度H为：

H=0.4+0.8+1.8+0.3=3.3m

⑶滤池的配水系统 采用大阻力配水系统 1.

采用ABS长柄滤头，L=250mm，=20mm，每平方米设滤头50个，每格滤池铺设滤头数为2500个。 2.

干管

采用钢筋混凝土渠道，断面尺寸1000mm*1000mm,长10000mm.起端流速V=qf/A=14*50/1000=0.7m/s 3.

支管

中心距采用0.25m,支管数n=(10/0.25)*2=80根，每侧40。支管长 （5-1-0.3）/2≈1.9m,式中0.3为渠道壁厚及支管末端与池壁间距。每根流

19

量为700/80=8.75L/s直径选80mm,截面积为5.03*103㎡始端流速v=1.73m/s 4.

孔口

孔口流速采用5.6m/s，孔口总面积f=0.7/5.6=0.125㎡.配水系统开孔比

0.125/500.25%，孔口直径采用10mm,每个孔口面积为7.85105㎡.孔口数m=0.125/7.85105=1592个。干管顶开孔两排，每排40个，中心距10/50=0.25m。每根支管孔口数=（1592-80）/80=18.9个，取19个，分两排布置，孔口向下与中垂线夹角45°交错排列10或9个。中心距为0.2m 5配水系统校核

实际孔口数m19*8080160;实际孔口总面积

f1600*7.85*105=0.1256㎡;实际孔口流速V0.7/0.1256≈5.57m/s。

ff0.12560.12560.11<0.29 3Wnw1805.03100a2222=q/1000V=14/1000*5.57=0.25%，符合配水均匀性达到95%以上要求。

(4)洗砂槽

洗沙排水槽中心距采用a=10/5=2m，排水槽每组设5根，排水槽总长L0=5m，

每槽排水量为：

q0=qL0a=14×5×2=140L/s

冲洗排水槽断面如下图所示。

2x0.07mx1.5x

则X=0.45Q0.4=0.45×0.140.4=0.205m

采用砂层最大膨胀度e=45%。冲洗排水槽底厚采用δ=0.05m，保护高0.07m，则槽顶距砂面高度：

H=eH2 +2.5x+δ+0.07=0.45×0.8+2.5×0.205+0.05+0.07=0.99m 校核;排水槽总面积与滤池面积之比=5*l*2x/F=5*5*2*0.205/50=0.205<0.2符

20

δ合要求

（4） 滤池反冲洗

用水量：W=q*f*t/1000=14*50*360/1000=252m3； 冲洗水箱 W1=1.5W=378m3；

承托层水头损失hw30.022H1q=0.022*0.4*14=0.123m(H1为承托层厚度) 滤层水头损失hw4砂—1(1m0)H2 水2设计中取m0取0.41，水为1000，砂2650，H

hw42650—1(10.41)0.80.78m 1000为0.8m,计算得

水箱高度H=hw1hw2hw3hw4hw5

设计中取hw1 为0.8m; hw2为配水系统水头损失，估取4m; hw5为备用水头，取1.5m

则：H=hw1hw2hw3hw4hw5=0.8+4+0.123+0.78+1.5=7.2m (5)进出水系统

1.进水总管：总进水量119039 /2m3/d=0.69 m3/s，设计中进水总渠宽度0.8m,水深0.8流速1.08 m3/s。

单格滤池进水管流量为0.138 m3/s，管径D取400mm,流速为1.0m/s 2．反冲洗进水管：q=700L/s,采用管径D=600mm流速为2.47m/s 3.清水管与进水渠相同参数。 5.6消毒

总加氯量为：Q氯= Q×α——α为加氯量（g/m3）

Q氯=Q×α=119038.5×1.0=119㎏/d

加氯设备

1自动加氯机 选用ZJ-II转子真空加氯机2台，一用一备，外形尺寸330*370mm，安装在墙上，高度1.5m

2. 氯瓶 容量500kg,外径600mm，高1.8m，两组，每组8个，一用一备。

21

3.加氯间与氯库 加氯间与氯库合建，中间用墙隔开，留有小门间平面尺寸为：长3.0m宽9.0m，氯库平面尺寸：长12.0m宽9.0m如下图示

4.加氯控制，采用计算机自动控制。

5.7 泵房设计

5.7.1 一级泵房的设计 水泵选择：

一泵房中水泵型号选择：3用2备，选用500S59B，水泵参数为：流量1746L/s,扬程为40m，轴功率为257.7KW，电机功率为315KW，效率74%，

一泵房底标高为12.4米，顶标高32.0米，泵房尺寸,32m*10m:长度为控制间4m，泵轴之间的间距为4.0m，靠近控制间的泵与靠近吊装间的泵距离墙的距离也为4.0m，另外设4.0m做为吊装机械用，共计32m。宽度为吸水管4.5m，泵基础的长度为2.5m，压水管3m，共计10m。

5.7.2 吸水井的设计

地面标高30m，吸水井顶标高为30.4m，底标高为6.4m,宽为3m，长12m，深24m,分为两格。

5.8 清水池

22

1、设计参数

水厂建2组矩形清水池，每组设计流量为0.69m3/s。 2、设计计算

清水池调节容积取设计水量的15%，则每组清水池容积为：

V=119038.5×15%/2=8928m3

每组设一个池子，有效水深H为5m，则每单个池子的面积为：

A=V/（2H）=17855/（2×5）=1785㎡

取B×L=42m×42.5m，超高0.5m，净高则为5.5m。 3.管道系统设计 ① 进水管：D1Q，其中进水管流速（m/s），一般0.7～1.0m/s

4*0.785*V0.69=0.56m设计中取

4*0.785*0.7设计取0.7m/设计流量Q=0.69m3/s则D1D1=600mm

KQ 241.5*119038.5K——时变化系数，取k=1.5 ,Q1==1.03m3/s，

242② 出水管：最大流量Q1=

D2=

Q1,Ｖ1——出水管内流速设计中取0.7m/s

4*0.785*V11.03=0.68m,

4*0.785*0.7D2=

取D=700mm

③ 溢流管溢流管的直径与进水管管径相同，取为D=600mm,在溢流管管端，设喇叭口，管上不设阀门，出口设置网罩，防止虫类进入池内 ④ 放空管

方便检修时将水放空。放空时间设计为2h，管内流速按1.0m/s估计（1.0～1.5之间）则放空管管径 D3=m

3V,其中V——清水池实际有效容积

t*3600*0.785*V22h;V

2；t——放空时间——管内流速1.0m/s.则

23

D3=

1785=0.56m取为0.6m设计中放空管管径D3=600mm

2*3600*0.785*1.04.清水池布置 ① 导流墙P168

② 检修孔：在清水池顶部设圆形检修孔2个，直径为800mm

③ 通气管：为了保证清水池内空气流通，水质新鲜，通气孔设为8个，每座4个，通气管管径为200mm通气管伸出地面高度高低错落，便于空气流通。 ④ 覆土厚度

清水池顶部应有0.5～1.0m的覆土厚度，并适当绿化此处取为1.0m

六、平面及高程的布置计算

6.1.平面布置

水厂占地面积25000m²，因地制宜并考虑到远期发展，工艺采用水厂现行布置，流程力求简短，适当增加绿地，使水厂里面丰满。

当各构筑物和建筑物的个数和面积确定之后，根据工艺流程和构筑物的功能要求，结合地质和地形条件，进行平面布置，布置时考虑以下几点：

（1）布置紧凑，以减少水厂占地面积和连接管渠的长度，并便于操作管理。但各构筑物之间应留处必要的施工和检修间距和管道地位；

（2）充分利用地形，力求挖填土方平衡以减少填、挖土方量和施工费用； （3）各构筑物之间连接管应简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。此外，有时也需要设置必要的超越管道，以便某一构筑物停产检修时，为保证必须供应的水量采取应急措施； （4）建筑物布置应注意朝向和风向；

（5）有条件时最好把生产区和生活区分开，尽量避免非生产人员在生产区通行和逗留，以确保生产安全；

（6）对分期建造的工程，既要考虑近期的完整性，又要考虑远期工程建成后整体布局的合理性。还应该考虑分期施工方便。

6.2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高差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身、连接管道。计量设备等水头损失在内。

处理构造物总得水头损失与构造物型式和构造有关，估算是采用下表。

24

构筑物名称 水头损失（m） 絮凝池 0.4～0.52 沉淀池 0.2～0.3 普通快滤池 2.0～2.5

各构筑物之间的连接管（渠）断面尺寸由流速决定，估算时可采用下表数据。

连接管中允许流速和水头损失

连接管段 絮凝池至沉淀池 沉淀池至滤池 滤池至清水池

本设计采用清水池的最高水位与地面标高相同。则个构筑物标高为： （1）清水池

清水池最高水位标高为30.00m，池面超高为0.5m，则池顶标高为0.5m，有效水深5m,则池底标高为25.00m。 （2）普通快滤池

从普通快滤池到清水池的连接管中的水头损失取0.5m，滤池本身的水头损失取2.5m，则普通快滤池的水面标高为30.0+0.5+2.5=33.0m，池顶超高为0.3m，滤池高度为3.3m，则池底标高为30.0m。 （3）沉淀池

从沉淀迟到普通快滤池的连接管水头损失取0.5m，沉淀池本身的水头损失取0.3m，则沉淀池的水面标高为33.0+0.5+0.3=33.8m，有效水深H为3.0m，超高0.3m，则池底标高为30.8m。池顶标高34.1m （4）絮凝池

从絮凝池到沉淀池的连接管的水头损失取0.1m，絮凝池本身的水头损失取0.5m，则絮凝池的水面标高为33.8+0.1+0.5=34.4m，平均水深为2.5m，超高0.3m，

允许流速（m/s） 0.15～0.2 0.8～1.2 1.0～1.5 水头损失（m） 0.1 0.3～0.5 0.3～0.5 附注 应防止絮凝池体破碎 流速宜取下线留有余地 25

净高为2.8m，则池底标高为31.9m。

七 工程概算

7.1工程直接费 1.取水泵站及一级泵站

体积指标：472元/m3 ，一级泵站体积为1384 m3,溶液池、溶解池共17m3.M1=472×（1384+17）=66万元 2.絮凝沉淀池

体积指标：1100元/m3，体积为9093m3. M2=1100×9093=1000.3万元 3.普通快滤池

面积指标：4000元/m2

，面积为500m2

。 M3=4000×500=200万元 4.清水池

体积指标：270元/m3，体积为17856 m3. M4=270×17856=482.11万元 5.吸水井

体积指标：360元/m3，体积为1000 m3. M5=360×1000=36.0万元 6.综合楼

水量指标：30元/m3，日处理量119038m3

M6=30×119038=357万元 7.机修间

26

水量指标：11元/m，日处理量119038 m

M7=11×192300=131万元 8.配电室

面积指标：3557元/m2，面积为100m2。

M8 =3557×100=35.6万元 9.车库

M9 =40万元 10.加氯加药间

面积指标：1700元/m2，面积为108m2。

M10=1700×108=18.3万元 11.其他费用 M11=200万元

12.净水厂总图单项指标：120元/ m2,面积50000m2。 M12=120×50000=600万元

建设总投资:

33

M66+1000.3+200+482+36+357+131+35.6+40+18.3+200+600=3166万元

八、总结

通过这次课程设计，我掌握了很多关于给水处理方面的知识，也巩固了所学的其它理论知识，把书本上的理论知识和通过实践接触到的实际结合起来，培养了解决实际工程问题的能力。

同时，我也发现了我的不足之处，那就是我的专业理论基础还不够扎实，观察不仔细，考虑问题不全面。真实的工程设计是一个复杂的理化知识、数学知识与生活实践的结合。要完成一个工程设计并不是一项机械式的工作，按照课本上照本宣科。而是必须要考虑到各种各样的因素，要有严谨的科学态度，独立思考、工作、理论联系实际的能力。而经过这次取水泵站完整的设计过程的实践，

27

更让我深刻地认识到作为一名工程技术人员进行一项工程设计时应该如何收集与完善原始资料、如何查找设计参考资料、如何将理论知识与实际情况结合找出经济合理的设计方案的能力。

总之在以后的学习中，我会更加努力，以谨慎的态度要求自己，多做一些设计性课题，做到活学活用，增加自己独立思考问题的能力，锻炼自己的实践能力。为以后的工作打下坚实的基础。

九、参考文献

1..给水排水设计手册第1册（常用数据）.北京：中国建筑工业出版社 2.给水排水设计手册第3册（城市给水）.北京：中国建筑工业出版社 3.给水排水设计手册底11册（常用设备）.中国建筑工业出版社

4. 严煦世，范瑾初主编.给水工程.第4版.北京：中国建筑工业出版社，1999 5.《给水排水快速设计手册》（第二册，排水工程），中国建筑工业出版社 6..给水厂处理设施设计计算.北京：化学工业出版设，2003

28

《给水工程》课程设计成绩评定表

姓 名 专业班级 给排水工程一班 性 别 学 号 男 200840320107 题目：某经济开发区给水厂初步设计 成绩评定依据： 最终评定成绩：

指导老师签字： 年 月 日

29

30