1、1 緒 論1.1 設計任務與原始資料1.1.1原始資料H小區地處沿海地區，經濟較發達，該小區常住人口約20000人。取水源為小區附近（如圖1.1所示）的湖泊（水質如表1.1所示）。湖泊水深較淺，水位隨季節變化不大，最高水位位于地平面以下0.3米，最低水位位于地平面以下0.6米；岸邊地勢較緩，地基條件較好。由于工業的發展，水源遭到一定程度的污染，水質指標總體基本符合地面水質標準中類水的標準，但氨氮（-）含量超標，AOC（可同化有機碳）和的含量也較高，水廠常規處理工藝已經無法使出水符合生活飲用水衛生標準（GB5749-85）和衛生部頒布的生活飲用水衛生標準>>。表1.1 原水水質一覽表

2、項目 濁度色度DOPHmg/Lg/Lmg/Lmg/LNTU度mg/L最高8.238002.100.802501811.208.36最低3.252200.500.0520104.017.49平均5.224601.220.2058148.087.941.1.2設計的主要內容本設計的任務是針對題設要求和條件，設計出適合H小區的給水處理工程。本設計的內容包括：（1）取水構筑物及泵站設計；（2）針對原水水質，選擇適宜的給水處理工藝流程，其中應當包括（或部分包括）：預處理工藝；常規處理工藝；深度處理工藝。（3）水廠處理構筑物設計、設備的選型及運行參數確定。（4）繪制工藝的平面布置圖和高程布置圖。（5）繪制

3、主要構筑物的加工/施工/工藝圖。圖1.1 H小區地形圖1.1.3設計的具體要求（1）學會收集與整理設計資料；運用已學過的理論知識，合理規劃，設計小型給水處理系統；通過設計，熟悉有關技術規定和設計規范。（2）根據任務書的要求，合理安排和規劃時間，按期獨立完成設計任務；設計結果應具有一定的實用價值。1.1.4需要提交的設計成果（1）畢業設計說明和計算書一本（合訂）。（2）H小區給水工藝設計圖紙一套，其中應包括：a、H小區給水系統平面布置圖和高程布置圖（2張）；b、取水構筑物剖面圖（1張）；c、給水廠主要處理構筑物的加工/施工/工藝圖（58張）。1.2工藝流程選擇近年來，隨著工農業的迅速發展，城市化

4、建設加快，城市人口膨脹，引起了城市工業生活用水量大大增加；同時，相應的污染排放量也逐年增加。導致了飲用水水源普遍受到污染，飲用水水質惡化。常規的工藝已經無法滿足處理水有較好水質的標準。國外也紛紛在常規工藝基礎上增設預處理、深度處理，處理后的水質較好，使用安全，經濟上也可運行。針對本次設計，因為是經濟發達地區，水質污染主要超標項目：可同化有機碳（有機物）和氨氮。擬采用生物預處理+常規工藝+深度處理。常規處理中可以選擇混凝沉淀也可以選擇澄清工藝將二者合為一個工藝。通過對原水水質的分析，現擬定以下工藝流程：原水-生物預處理絮凝沉淀過濾-深度處理消毒。2 取水裝置及泵站設計21 水量確定根據所給資料，

5、沿海經濟較發達地區。查給排水工程快速設計手冊表1-3，H小區地處東南沿海地區，屬于第三區，即：上海浙江的全部 江西安徽 江蘇的大部 福建北部 湖南湖北的東部和河南南部。給水設備類型：室內有給水排水衛生設備并有淋浴設備和集中熱水供應。表 2.1 生活用水量定額用水情況一二三四五最高（L/人·d）170200180210185215190220180210平均日（L/人·d）130170140180145185150290140180時變化系數1.51.31.51.31.51.31.51.31.51.3所以最高日生活用水量定額 200 L/人.d k=1.4 用水普及率f=98

6、%（1）城市或居住區的最高日生活用水量Q1Q1 =qfN= 200（L/人.d）×2000人×98%=3920m（2）澆灑道路和大面積綠化需用水Q2澆灑道路每平方米路面 每次11.5L大面積綠化用水1.52.0L/(d.)。若按面積計算，綠化及澆灑道路用水量生活用水量，不合理。所以據經驗估計占3%，只負責預留地及生活區的用水量。各個工廠可自己打井供綠化澆灑道路，也不計入用水量計算。 （3）Q2=3%Q1 =3%×3920=117.6約=118. m（4）再增加相當于最高日用水量15%25%的未預見用水量和管網漏水量。（5）設計年限內最高日用水量 Qd=1.25(Q

7、1+Q2) =1.25×(3920+118)=5047.5 m/d （6）再加水廠自用水量：取設計用水量的則Qd=1.05Qd=1.05×5047.5 m/d=5299.875 m/d （7）最高日平均時用水量 Qh=0.06 m （8）最高時設計用水量Qh=1.4×220.8m=309.12 m=0.086 m 2.2 取水裝置2.2.1取水點取水點因為是湖泊取水，湖泊取水的基本要求是：（1）遠離湖岸蘆葦等較多的地方，這些湖區有機物豐富，水生物較多，水質較差，易發生堵塞現象。（2）取水點應該避免選擇在夏季主風向的向風面的凹岸處，因為這些地方大量浮游生物集聚并死亡

8、，使水質惡化，水的色度增加，且產生臭味。（3）取水頭部應該遠離支流的匯入點，選擇水深較大，濁度較小的地點。（4）取水頭部應該建在穩定的湖岸，選擇岸坡坡度較小，岸高不大的地方。所以取水口應選在近湖泊出口處，離開支流匯入口，且須避開藻類集中滋生區?？紤]到實際地區情況，無法滿足取水口在主導風向上風向這個條件，所以取離預留空地最近的湖泊邊的一點，但取水頭部可以取遠點 。伸入湖泊78.8m.2.2.2取水方式從湖泊取水，應考慮風浪對淹沒深度的影響。（1）岸邊式取水構筑物適用于湖泊岸邊較陡，主流近岸，岸邊有足夠水深，水質和地質條件較好的情況。（2）河床式取水構筑物在湖岸平坦，岸邊水深不夠或水質不好時采用。

9、本設計從湖泊中取水，水深較小，岸邊地質條件較好，水質比較均勻，可分建或合建取水構筑物?？紤]造價問題，泵房不宜挖太深，所以選擇河床分建式取水構筑物。圖2.1 取水構筑物示意圖河床式取水構筑物按照進水管形式的不同，河床式取水構筑物的主要類型有自流管取水，虹吸管取水，水泵直接吸水，橋墩式取水等。（1）自流管取水：自流管淹沒于水中，湖水靠重力自留，工作較可靠，但敷設自流管時，開挖土石方量較大，適用于自流管埋深不大時。(2)虹吸管取水：虹吸管比自流管提高了賣官的高程，可以減少水下土石方量，縮短工期，節約投資。但虹吸管對管材及施工質量要求較高，運行管理要求嚴格，并須保證嚴密不漏氣，需要真空裝置，工作可靠性

10、不如自流管。(3)水泵直接吸水：適用于水中漂浮物不多，吸水管不長的中小型泵房。(4)橋墩式取水：造價高，適合在大河中，岸邊無建泵房條件下使用。水廠規模較小，湖泊岸邊地質條件較好，地勢平坦，水質穩定，水位落差不大，所以可以選擇自流管取水方式，既可以減少工程造價，與虹吸管相比又可以保證供水安全，并與取水量要求相適宜。2.2.3取水頭部常見的河床式取水構筑物的取水頭部主要有喇叭口取水頭部、蘑菇頭式取水頭部、魚形罩取水頭部、箱式取水頭部、斜板取水頭部等。（1）喇叭口取水頭部：是設有隔柵的金屬喇叭口，用樁架或支墩固定在河床上，這種頭部構造簡單，造價較低，施工方便，但取出漂浮污效果較差。（2）蘑菇頭式取水

11、頭部：是一個向上的喇叭口，其上再加一金屬帽蓋。河水由帽蓋底部流入，帶入的泥沙及漂浮物較少。缺點是頭部高度較大，有求水深較大。（3）魚形罩取水頭部：是一個兩端帶圓錐頭部的圓筒，在圓筒表面和背水圓錐面上開設圓形進水孔。其外形區域流線型，水流阻力小，而且進水面積大，進水孔流速小，漂浮物難于吸附在罩上，所以能減輕水草堵塞。（4）箱式取水頭部：進水孔總面積較大，能減少冰凌和泥沙進入量，適于在水深較小的情況下使用。（5）斜板取水頭部：適用于粗顆粒泥沙較多的情況。綜合各種取水頭部的優缺點與適用范圍，選用箱式取水頭部較為合適，能滿足淺水取水的條件限制，又能節省造價，施工也不太復雜。 2.2.4取水頭部的進水孔

12、與格柵面積取水頭部進水孔的上緣在設計最低水位以下的浸沒深度，側面進水時不小于0.3m.進水孔一般布置在取水頭部的側面和下游方向。取水頭部至少分成兩格或分設兩個，以便清洗和維修。如圖，取水頭部的平面尺寸為3.6×1.8m2。圖2.2 取水頭部平面圖進水孔流速無冰絮時為0.20.6m/s,本設計取0.4 m/s， 柵條直接固定在進水孔上，柵條采用扁鋼，厚度s=10mm,柵條凈距采用b=50mm,格柵阻塞系數k1=0.75, 柵條引起的面積減少系數k2=0.833,進水孔總面積，Fo= =0.24 每個進水孔面積 f=Fo/4=24/4=0.06水流通過格柵的水頭損失0.050.1m 取1

13、.0m進水孔尺寸用B1×H1=0.2m×0.3m,格柵尺寸因為太小，無法用現有的標準尺寸，自己制的尺寸為0.22m×0.32m。 圖2.3 格柵2.2.5平板格網設在進水間內，用于攔截水中細小的漂浮物。過網流速采用V1=0.3m/s.網眼尺寸采用5mm×5mm，網絲直徑d=2mm,網格面積減少系數 K1= = =0.51格網阻塞系數采用K2=0.5，水流收縮系數采用a=0.8，平板網格所需面積F1= =0.98設兩個格網，每個格網面積為0.245，進水部分尺寸為B1×H1=0.49×0.5,同樣沒有這么小的標準格網，自制的尺寸為0.5

14、4m×0.55m。圖2.4 平板格網水頭損失約，取0.20。2.2.6進水管自流管采用鋼筋混凝土，出于安全性考慮，不少于兩根管。管徑按正常供水時的設計水量和流速決定。進水管設計流速不小于0.6 m/s，本設計取0.8 m/s，水量為0.06m/s，自流管一般埋設在河床下0.51.0m,減少其對江河水流的影響和免受沖擊。如需要鋪設在河床上，須用塊石或支墩固定。坡度和坡向河心。A=0.0375.D=0.218m=218mm取250mm.從取水頭部到集水間的長度為45m,集水間到一級泵房12.5m,一級泵房到水廠內處理構筑物預處理的長度為12.5m。2.2.7集水間集水間的平面尺寸為2.8

15、×3.6，吸水間中最高水面標高為53.7-0.5=53.2m,最低水面標高為53.4-0.5m.=52.9 m。圖2.5集水間平面圖2.3 一級提升泵站計算2.3.1設計揚程小水廠的一級泵站考慮一半或兩班制運轉。按最高日的平均時流量計算。Q=220.8m設計揚程粗估 a 靜揚程通過取水計算已知在最不利情況下一條自流管檢修，另一條自流管通過75%的設計流量時，從取水頭部到泵房吸水間的全部水頭損失為0.5m,則吸水間中最高水面標高為53.7-0.5=53.2m,最低水面標高為53.4-0.5m.=52.9 m水泵所需靜揚程 洪水位時 58.75-53.2=5.55 m 枯水位時58.75

16、-52.9=5.85mb吸水管路水頭損失為0.2m,c輸水管路中的水頭損失：設計輸水管為鋼管，兩根各長為21.25m，管徑為250mm，則水頭損失為。d泵站內管路的水頭損失 0.5 m則水泵設計揚程為 設計枯水位時 Hmax=5.85+0.2+0.3+0.5+0.5=7.35m 設計供水位時 Hmin=5.55+0.2+0.3+0.5+0.5=7.05 m據此，參考相關規范，選IS100-80-125 型水泵， 3臺，兩用一備，Q=34.7L/S，揚程18m，轉速2000r/min,配電動機型號Y160M1-2，功率11千瓦，葉輪直徑125mm,重量42公斤，效率吸程5.8m。2.3.2水泵安

17、裝高度 水泵安裝高度其中， 為標準狀況下，水泵的最大允許吸上真空高度， 為水泵吸入口流速，為 為吸水管的沿程和局部水頭損失之和，從而有 ，即水泵最大安裝高度為，取水泵的安裝高度為2。水泵的布置高度- Z=Z1+Zs，Z=52.9+2=54.9m。水泵在地面上0.9m。其中Z1是吸水間最低水位標高。2.3.3水泵機組布置及泵房平面尺寸 經參考規范，設計采用平行單排方式的機組布置，其優點為：使得懸臂式水泵的吸水管可以處于順直狀態，布置緊湊，泵房建筑面積小，電動機軸抽出方便。大致布置情況可用圖2.6表示：圖2.6 水泵平面布置圖取水泵到墻的距離為，水泵間的間距為，水泵機組到配電設備的距離為，出水方向

18、上距離墻的距離為，水泵機組占用寬度取為，占用長度為，配電設備寬為，墻寬，從而可知泵房的設計平面布置尺寸為：L×B=17×6（）2.3.4泵房高度經查閱相關規范，知IS100-80-125型水泵的相關安裝尺寸為：泵的安裝總長度為L=1185 總寬度為B=490,高530mm,軸心離地面高230mm.因為查不到Y160M1-2型號電動機的相關尺寸，改選符合要求的JZT61-4型電動機。功率13KW，重380公斤。高522mm,寬508mm,長940mm.由于水泵重量不大，泵房采用單軌吊車，從而泵房的計算高度為： 為吊車梁高度，取為滑車高度，為起重葫蘆在鋼絲繩吊緊情況下的長度，取

19、為起重繩的垂直長度，水泵為，電動機為，為起重部件寬度，為0.85×0.49，取0.42。為最大一臺水泵或電動機的高度，取0.53。為吊起物底部和最高一臺機組頂部的距離，一般應大于，取0.6。為最高一臺水泵或電動機至室內地坪的高度，取0.53+0.2=0.73 其中0.2為基礎厚。經查閱給水排水設計手冊 第十一冊常用設備，選用型單軌小車，其起重高度為310米，起重量為1噸，高300，寬400。泵房的計算高度：H =a+b+c+d+e+f+g=0.2+0.4+1.5+0.42+0.53+0.6+0.73m=4.38m泵房高度草圖大致圖2.7： 圖2.7 泵房高度示意圖3預處理3.1概述化

20、學氧化法處理水的毒理學安全性下降，致突變活性提高，吸附法作為預處理手段也有費用高，增加排泥量等缺點。而生物預處理能獲得生物穩定的水，使整個處理工藝出水更安全可靠，具有經濟、有效、簡單易行的特點。微污染水源水時一個貧營養的生態環境，在其中生長的微生物群落與在污，廢水生物處理中的微生物群落不同。需要一個由適應貧營養的異養除碳菌，硝化細菌和反硝化細菌，藻類，原生動物和微型后生動物組成的生態系。生物膜法能截留微生物和有機物，保證處理系統中有足夠的高效降解有機物和去除氨氮能力的微生物群落。而活性污泥難保持，所以生物預處理技術都采用生物膜法。生物接觸氧化法也叫浸沒式生物膜法，即在池內設置人工合成填料，經過

21、充氧的水以一定的速度流經填料，使填料上長滿生物膜，水與生物膜接觸過程中，通過生物凈化作用使水中污染物質得到降解與去除，這種工藝是介于活性污泥法和生物濾池之間的處理方法，具有它們的共同特點。生物接觸氧化法的主要優點是：處理能力大，對沖擊負荷有較強的適應性，污泥生成量小，能保證出水水質，易于管理。我國目前針對微污染水源水預處理工藝較多采用生物接觸氧化法。由于微污染水源水生物預處理技術仍在研究、發展階段，對設計數據沒有明確的規范規定，設計參數由實驗確定。這里根據有關課題成果所得的數據進行計算。3.1.1設計參數、適用條件采用人工合成填料(YDT)生物接觸氧化池適合處理微污染水源水中有機物含量高，特別

22、是可生物降解有機物含量高的飲用水處理。進水濁度不得高于40度水溫太低不利于微生物生長，當原水水溫低于5時，構筑物應設在室內。填料單位在填料支架上懸掛式安裝，使用時填料和填料支架一起置入接觸氧化池空床停留時間一般為1小時左右，氣水比為1:1左右（20 1.013×10Pa）（6）為保證布水布氣均勻，每池面積一般應在25以內，填料層高度一般為3m左右。為充分利用生物反應池的空間，填料的填充率應大于70%。池數一般應不少于23.1.2設計計算水力停留時間t=1.5h 曝氣水比 1:1生物接觸氧化池填料的容積W=Qt=5299.875×1.5÷24=336m生物接觸氧化池

23、總高 取超高H1=0.3m 填料層上部集水區H2=0.5m.填料層高度取H3=3m,則填料池總高H=H1+H2+H3+H4=0.3+0.5+0.5+3=4.3 m生物接觸氧化池平面布置 總面積為F= =112,每座池面積f=16.平面尺寸為2m×8m，池子的座數N=7曝氣量Q氣 因為氣水比為1：1，所以Q氣=Q=5299.875m /d=220.8 m /h 每池曝氣量q氣=31.5 m /h布氣系統 布水干，支管始端流速均采用10m/s，則各池干管管徑DN=50mm,支管管徑DN15mm,布水采用球冠形可張微孔曝氣器，尺寸為73×55，曝氣器布置在填料層下緣。曝氣間隔0.

24、2m，0.4m，共136個。圖3.1 曝氣系統圖（6）排泥系統 為保證生物接觸氧化池內沉積的生物膜及時排除，在池底設2條斗式排泥槽，每槽內設一條穿孔排泥管，排泥管上裝閥門。由設在池內的超聲波污泥濃度計輸出（信號控制）電動閥門的開啟。圖3.2 剖面圖具體詳圖見附圖024 加藥混合查資料，部分水廠的投藥量，廈門 精制硫酸鋁 1028mg/l 懸浮物100200 Ss=bT b取0.72.2 濁度20300度，水溫5354.1 溶液池溶液池容積W1= =0.706m,取0.7 m，溶液池設兩個，每個3.5 m，尺寸0.8×0.8×1.2，超高0.2m。 4.2溶解池計算水量Q=2

25、20.8m/h 混凝劑為精制硫酸鋁。混凝劑最大投加量u=20mg/l.藥溶液濃度b=15%。一般有兩個溶解池交替使用。（1）溶解池體積W2=0.3W1=0.3×0.7=0.21 m 尺寸0.6×0.6×0.8（超高0.2）(2)溶解池放水時間t=10min,放水流量qo=0.35l/s 查水力計算表 放水管徑do=32mm,v=0.37m/s (3)溶解池底部設管徑d=100mm的排渣管一根 溶解池一般為地下式，通常設在加藥間的底層。池頂高出地面0.2m，一般采用機械攪拌裝置以加速溶解。小水廠的攪拌裝置可用掛壁式。4.3 投藥和混合投藥管流量q=W1×2

26、×1000/24×60×60=0.7×2×1000/24×606×0=0.016本設計采用計量泵投加方式 （三臺，兩用一備）圖4.1 計量泵投加方式1-溶液池 2-計量泵 3-原水進水管4-絮凝池混合方式，本設計采用管式靜態混合器，特點如下： 投資省，在管道上安裝容易，維修工作量少； 能快速混合，效果良好； 產生一定的水頭損失，為減少能耗，管內流速一般采用左右。V=1m/s 分級數三級 D=0.276m=276mm,取300mmH=0.1184=0.1184=0.085m/s。靜態混合器內的投藥點應靠近水流方向的第一節混合元

27、件，投藥管插入管內徑的處，管內徑較大時，可在投藥管上開孔，多孔投藥，使藥液均勻分布。圖4.2 管式靜態混合器4.4加藥間布置平面布置圖4.3圖4.3 加藥間平面布置1-溶解池 2-提升泵 3-溶液池 4-攪拌機 5-計量泵 6-值班室 7-倉庫5 絮凝沉淀5.1網格絮凝5.1.1概述網格絮凝池是我國近年來應用紊流理論發展起來的新型池，現已在近百項工程中應用，。它可以和斜管沉淀池合建。網格絮凝池的平面布置和穿孔旋流絮凝池相類似，由多格豎井串聯而成。絮凝池分成許多面積相等的方格，進水水流順序從一格流到下一格，上下對角交錯流動，直到出口。在全池約2/3的分格呢，垂直水流方向放置網格或柵條。通過網格或

28、柵條的孔隙時，水流收縮，過網孔后水流擴大，形成良好絮凝條件，因而可降低絮凝劑量并縮短絮凝時間。網格絮凝池的優點：反應絮凝的效果較好，采用了微渦旋理論；單位面積負荷大，效率較高；水頭損失較小，能耗較小。5.1.2設計計算絮凝池設2個池子，每池設計流量Q=0.03m/s。絮凝池時間t=10min,平均有效水深3m.絮凝池有效容積 V=Qt=0.03×10×60 m/s絮凝池有效面積 Ad=13/3=6水流經每格豎井的流速V1取0.12m/s單格面積=0.25設計每格為正方形，邊長采用0.5m.因此分格數為n=24,采用25個超高0.3m，池的總高度為H=3+0.3=3.3m過水

29、洞流速 V2按照進口速0.3 m/s遞減到0.1 m/s，上孔上緣在最高水位以下，下孔下緣與池底平齊。，代表每格的網格層數。內部水頭損失16格為前段，水過網孔的流速V3前=0.250.3m/s，715格為中段，水過網孔V3中=0.220.25 m/s。a 前段 網格的孔眼尺寸為80mm×80mm,取V3前=0.27 m/s,凈空斷面A2=0.11，每個網格的孔眼數 =17個前段設網格16個，,n=16, 1=網格阻力系數取1.0水損h1前=n1 V3/2g =16×1.0×0.27×0.27/19.6=0.0595m,前段孔洞水頭損失 2=3.0,是孔洞

30、阻力系數h2前=2V2/2g =3.0×（0.3×0.3×3+0.23×0.23×3）/19.6=0.0656mb 中段 網格孔眼尺寸100mm×100mm.取V中=0.24m/s,凈空斷面A3=0.125每個網格的孔眼數0.25/0.1×0.1=12.5 取13個，中段共設網格9個中段網格的水損 h1中=9×1.0×0.24×0.24/19.6=0.026m中段孔洞水損 h2中=3.0×（0.195×0.195×3+0.18×0.18×2+0.

31、17×0.17×2+0.16×0.16×2）/19.6=0.0441mc 后段 不設網格，孔洞水頭損失 h2后=3.0×（0.14×0.14×5+0.12×0.12+0.1×0.1×4）/19.6=0.0233 md 絮凝池內水頭損失h=0.0595+0.026+0.0441+0.0233=0.2185m(4)絮凝池的格墻寬0.2m絮凝池的總寬3.6m,長7.2m.從絮凝池到沉淀池的過渡段凈寬1.5m.表5.1 絮凝池過水孔洞尺寸格編號1 23456孔洞高*寬/m0.2×0.50.2&

32、#215;0.50.2×0.50.26×0.50.26×0.50.26×0.5流速/（m/s）0.30.30.30.230.230.23格編號7891011 12孔洞高*寬/m0.31×0.50.31×0.50.31×0.5033×0.5033×0.5035×0.5流速/（m/s）0.1950.1950.1950.180.180.17格編號131415161718孔洞高*寬/m035×0.50.375×0.50.375×0.5043×0.5043×

33、;0.5043×0.5流速/（m/s）0.170.160.160.140.140.14格編號19202122孔洞高*寬/m043×0.5043×0.50.5×0.50.6×0.5流速/（m/s）0.140.140.120.10 5.2斜管沉淀池5.2.1設計要點斜管沉淀池的計算主要用于確定池體尺寸，計算斜管裝置，校核運行參數（停留時間、上升流速、雷諾數等），確定排泥的設備和進水與出水系統。參考給水排水設計手冊 第三冊城市給水，斜管沉淀池的設計要求主要有：（1）顆粒沉淀速度 一般為；（2）上升流速 斜管傾角為時，流速約為，水在斜管內停留時間一般取

34、為；（3）斜管傾角 采用后傾式利于均勻配水，為方便排泥，傾角為；（4）斜管長度 斜管長度一般為，考慮池子不宜過深，以及安裝支承方便起見，斜管區不宜過高；(5)管徑 管徑指圓形斜管的內徑，正方形的邊長，六邊形的內切圓直徑，一般為；(6)斜管過渡段長度 考慮水流由斜管進口端的紊流過渡到層流的影響，斜管計算可另加的過渡段長度，作為斜管總長度；(7)有效系數 指斜管區中有效過水面積（總面積扣除斜管的結構面積）與總面積之比。由于材料厚度和性狀不同而異。塑料與紙質六邊形蜂窩斜管，石棉水泥板；(8)整流設施 使水流能均勻地由絮凝池進入斜管下部配水區、縫隙隔條整流，縫隙前窄后寬，穿縫流速可為、穿孔墻整流，穿孔

35、流速可為(9)配水區高度 采用V型槽穿孔管或排泥斗時，斜管底到V型槽頂的高度不小于，當采用機械刮泥時，斜管到池底的高度不小于以便檢修，另外為便于檢修，在斜管區或池壁邊設置人孔或檢修廊；(10)清水區和集水系統 清水區深度為，集水系統包括穿孔集水管（上面開孔）和溢流槽。穿孔管的進水直徑一般為，孔距，管中距在之間，溢流槽有堰口集水槽和淹沒孔集水槽，孔口上淹沒深度一般為。設計集水槽時，應考慮池子超載，按20%計；(11)斜管沉淀區液面負荷一般可采用。12）清水區高度1.01.5m,配水區布小于1.01.5m，斜管中水流的Re 數小于500，Fr為1010。5.2.2 設計計算本設計采用異向斜管沉淀池

36、。處理水量Q=0.06 m/s，斜管沉淀池與絮凝池合建。池有效寬6.8m,顆粒沉降速度uo=0.4mm/s.清水區上升流速V=3.0mm/s.采用塑料片熱壓六邊形蜂窩管，管壓0.4mm,邊距d=30mm,水平傾角60°。(1)清水區面積 A=0.06÷0.003=20其中斜管結構占用面積按照3%計算，則實際清水區需要面積A1=20×1.03=20.6，為了配水均勻，采用清水區平面尺寸6.8×3.0 斜管長度L 斜管內水流速度V2=3.46mm/s=3.5mm/sL=(1.33V2-u0 sin60°)d/ u0cos60°=(1.33

37、×3.5-0.4×0.866)×30/0.4×0.5=646.29m考慮到管端紊流，積泥等因素。過渡區采用200mm,斜管總長846mm.取1m沉淀區高度 清水區高1.2m,布水區1.5m,斜管高1000 sin60°=0.87m穿孔排泥斗槽高0.8m,超高0.3m，池子總高H=0.3+1.2+1.5+0.87=4.7m沉淀池進口穿孔墻 穿孔墻上的洞口流速采用V3=0.15 m/s（不宜大于0.15-0.2）洞口總面積為A2=0.06/0.15=0.4每個洞口尺寸定為10cm×10cm,則洞口數0.4/0.1×0.1=40個

38、（在布水區1.5m范圍內）圖5.1 斜管沉淀池剖面圖 集水系統 沿池長方向布置2條穿孔集水槽，中間為1條集水渠，為施工方便槽底平坡。集水槽中心距為L=3/2=1.5m每條集水槽長=3.255m每集水量 q=0.015 m/s查給排水計算手冊得槽寬為0.17m,槽高0.51 m,集水槽雙側開孔，孔徑d=25mm,孔數為50個。集水渠每條集水渠的流量 Q=0.02 m/s假定集水渠起端的水流截面為正方形，則渠寬為b=0.9×(0.06)=0.292m為施工方便采用0.29m,起端水深0.292m。考慮到集水槽水流入到集水渠時應自由跌水，跌落高度取0.08m,即集水槽底應高于集水渠起端水面

39、0.08m。同時考慮到集水槽與集水渠頂相平，則集水渠總高度為H1=0.22+0.08+0.51 =0.882 m出水管流速V4=1.2 m/s，則直徑為D=0.25m排泥系統采用穿孔管排泥。穿孔管橫向布置，沿與水流垂直方向共設2根，雙側排泥至集泥槽。集泥渠長1.8 m，B×H 為0.3 m×0.3 m。孔眼采取等距布置。穿孔管長3.88 m，首末端積泥比為0.5，查得Kw =0.72。取孔徑d=25mm,孔口面積f=0.00049。取孔距s=0.4m,孔眼數目為m=L/s-1=3.4/0.4-1=7.孔眼總面積為wo =7×0.00049=0.00343,穿孔管斷

40、面積為W=wo/Kw =0.00343/0.72=0.00476。穿孔管直徑為Do=0.078 m，取直徑80mm.孔眼向下和中垂線成45°角，并排排列。采用氣動快開式排泥閥。核算a雷諾數Re 水力半徑 R=25/4=6.25mm=0.625cm,當水溫t=20 時，水的運動粘度=0.01cm/s管內流速V=0.0036m/s=0.36cm/sRe=22.5<500b佛勞德數FrFr=c斜管中的沉淀時間T T=（一般在25min之間）詳圖見附圖036過濾常用的濾池形式主要有：普通快濾池、雙閥濾池、虹吸濾池、單閥濾池、無閥濾池、移動罩濾池等（1）普通快濾池應用廣，運行穩定可靠，但

41、每一格濾池都必須設置4個閥門，設計施工麻煩。雙閥濾池需要一套真空系統，適用于大中水廠。（2）虹吸濾池：由格濾池組成，雙牌對稱布置，水廠產水量小時，氯池分格后單格面積小，不便安裝和施工。（3）無閥濾池：適用于中小水廠，分為重力式和壓力是兩種。其主要特點是不用大閥門，可自動過濾和沖洗，造價低，但單池面積小，濾料裝卸不便。（4）重力式無閥濾池應用較多，一般適用于產水量小于萬的水廠。通常兩個合建，共用一只沖洗水箱。沖洗水箱用隔墻隔開，并設連通管。水廠地形平坦時，常和池身較高的水力循環澄清池配套使用。本設計采用普通快濾池，設計水量 Q=5299.875m/d ，采用單層石英砂濾料 濾速10m/h6.1

42、濾池面積及尺寸 6.1.1 面積和尺寸取沖洗強度14L/s. 膨脹度40% 沖洗時間6分鐘從過濾開始到沖洗結束-快濾池工作周期 從過濾開始到過濾結束稱過濾周期濾池工作周期為24小時 沖洗周期為12小時濾池實際工作時間T=24-=23.8h(只考慮反沖洗停用時間，不考慮排放初濾水時間)濾池面積 F=22.3采用濾池數3，每個濾池面積為7.43采用濾池長寬比=1:1 B×B=2.73m×2.73m校核強制濾速 V=15 m/h 滿足1418 m/h6.1.2濾池高度承托層厚度 H1=0.45m濾料層厚度 H2=0.70m砂面上水深 1.52.0m 取H3=1.8 m濾池超高 H

43、4=0.3m濾池總高 H= H1+ H2+ H3 + H4=0.45+0.7+1.8+0.3=3.25m （3.23.6）6.2 濾池配水系統（1）沖洗強度q=43.2dm(e+0.35)/(1+e)v=43.2×0.675×(0.4+0.35)/（1+0.4）×1.14=14L/s.（2）水溫20時，膨脹率40%，沖洗時間6min，單池面積7.43 單池沖洗流量Q=14 L/s.×7.43=104.02L/s=0.104m/s（3）采用大阻力配水系統，其配水干管干管（渠）采用鋼管混凝土渠道，斷面尺寸300mm*300mm,長2.73m起端流速 V干=0

44、.104m/s/0.3×0.3=1.156m/s 在1.01.5m/s之間干管始端流量Q干=q沖=0.104 m/s干渠斷面積A=0.104/1.156=0.09干渠壁厚采用0.1m 干渠頂面應開設孔眼。 支管支管中心距采用0.25m 支管數×2=21.84根22根（每側11根）支管長為（2.73-0.3-0.3）/2=1.065m,取1.07m.其中0.3為考慮渠道壁厚及支管末端與池壁間距。每根支管進口流量=4.73 L/s 支管直徑D> 支管長度與其直徑之比不60。D45mm,D取50mm.。支管截面積為0.0019625。查水力計算表 得支管始端流速Va=2.4

45、m/s 孔口流速采用6 m/s（56），孔口總面積f=17300m配水系統開孔比為=0.233=（0.2%0.28%）孔眼直徑采用dk=9mm,每個孔口面積fk=3.5 m， 孔眼數Nk=272.44273個 （考慮干管頂開2排孔，每排11個孔），孔口中心距2.73/11=0.248 每根支管孔眼數 nk=10個 =11.412個 支管孔眼布置設二排，與垂線成45°夾角向下交錯排列，每排6個，孔口中心距=0.1775m m 配水系統校核 孔眼總面積與支管總橫截面積之比0.5 0.0173/22×0.25×3.14(0.06×0.06)=0.4<0.

46、5 孔眼中心距應0.2 這里0.17750.2 干管橫截面積與支管總截面積之比0.3×0.3/22×0.785×0.05×0.05=2.08 實際孔口數m=12×22+22=286 實際孔口總面積f=286×63.5×10 =0.018 實際孔口流速 v=5.78m/s ()+()=(0.018/0.3×0.3)+(0.018/22×1.9625×10)=0.04+0.174=0.214<0.29 符合配水均勻性達到95%以上的要求孔眼水頭損失 支管壁厚采用5，流量系數采用u=0.62 水

47、頭損失hv=(14/10×0.62×0.62)/2g=3.68m 洗砂排水槽f=7.43 濾層厚H2=70,沖洗強度14L/(s.m.m)濾層膨脹度e=40% 每個濾池設2條沖洗排水槽，槽長2.73m.兩槽中心距采用2.0m 每槽排水量Q=0.5qf=0.5×14×7.43=52.01L/S=0.052m/s圖6.1 沖洗槽斷面求斷面尺寸模數X=0.45Q=0.45×0.052=0.138 槽內流速一般采用0.6 m/s沖洗排水槽底厚0.05m,保護高0.07m,則槽頂距砂面高度H=eH2+2.5x+0.05（壁厚）+0.07=40%×

48、;0.7+2.50.138+0.05+0.07=0.745m校核：沖洗排水槽總面積與單個濾池面積之比=2×2.73×2×0.138/7.43=0.2<0.25圖6.2 排水槽布置 排水渠沿池壁一邊布置，為矩形斷面，渠寬0.4m 渠始端水深Hq=0.81=0.33m 排水渠底低于排水槽底的高度Hm=Hq+0.2=0.33+0.2=0.53m表6.1 各管道直徑尺寸確定管渠名稱流量（m/s流速（m/s）管渠截面積管徑Dmm流速要求渾水進水管0.061.00.063000.8-1.2清水出水管0.061.20.052501.0-1.5沖洗進水管0.1042.50.

49、042502.0-2.5廢水排水渠0.1041.20.0873006.3沖洗水箱容積 V=56.17 m=56.2 m，水箱內水深3 m 圓形水箱直徑D=4.88m=4.9m水箱底至沖洗排水槽的高差H,由下列幾部分組成a水箱與濾池間沖洗管道的水頭損失h1=1.0m,b 配水系統水頭損失 h2=1.5mc 承托層水頭損失 ， 承托層厚度采取Ho=0.45mh3=0.022Hoq=0.022×0.45×14=0.1386mH2Od 濾料層水頭損失 h4=(=(2.65/1-1)(1-0.41)×0.7=0.68mH2O-濾料的密度 石英砂2.65t/ m-水的密度 L

50、0-濾料層厚度mMo-濾料層膨脹前的孔隙率（石英砂0.41）e備用水頭取1.5m H=h1+h2+h3+h4+h5=1.0+1.5+0.1386+0.48+1.5=4.6398m.詳圖見附圖047 深度處理根據水質情況，以及工藝流程，國外先進的技術，本設計采用臭氧-生物活性炭聯合處理微污染水源水。作為深度處理，臭氧投加量為0.51.5mg/l,取1.0 mg/l=0.001kg/m.接觸反應裝置內的水力停留時間t=5min,活性炭濾池濾速Vl=10m/h時，活性炭濾池層厚Hn=2.5m,顆?；钚蕴康牧綖?.81.7mm，有機物的平均去除率為39%（其中臭氧單元去除28%，生物活性炭單元去除剩

51、余有機物的15.3%）7.1臭氧投加7.1.1所需臭氧量D=1.06aQ=1.06aQ=1.06×0.001×220.8=0.234(kgo3/h)考慮到設備制造及操作管理水平較低等因素（臭氧的有效利用率只有60%80%），確定選用臭氧發生器的產率可按500g/h計。7.1.2設備選型因為廠內沒有氧氣源，故選用某廠生產的空氣源臭氧發生器，產品型號為YCKGC-00500，發生器直徑為0.68，高1.58m，放電面積78，環境溫度040，相對深度要求小于85%RH，進氣壓力露點<=-40,噪聲<65dB,工作壓力為0.2MPa,冷卻水流量1 m/h，冷卻水溫度&l

52、t;30.電源為380V。50HZ。臭氧產量調節范圍0%100%，耗電量27Kw.h/KgO3,臭氧化氣濃度Y=18g/ m.7.1.3接觸裝置（采用鼓泡塔）鼓泡塔體積V塔V塔=18.4 m塔截面積F塔 塔內水深HA取4m,則F塔= =220.8×5/60×4=4.6塔高H塔H塔=1.3HA=5.2m塔徑設兩座鼓泡塔，每座面積F塔=F塔/2=4.6/2=2.3每座塔直徑D塔=1.7 m圖7.1 鼓泡塔示意圖7.1.4臭氧化氣流量 Q氣=1000×0.234/18=13 m/h折算成發生器工作狀態下的臭氧化氣流量 Q氣=0.614 Q氣=7.982 m/h微孔擴散板

53、的個數n根據產品樣本提供的資料，所選用微孔擴散板的直徑d=0.2m,則每個擴散板的面積f=3.14×0.2×0.2/4=0.0314，使用微孔鈦板，微孔孔徑為R=40m,系數a=0.19，b=0.066,氣泡直徑取d氣=2mm,則氣體擴散速度=(2-0.19×40)/0.066=20.5m/h,微孔擴散板的個數n= Q/(f)=13/20.5×0.0314=20.19521個。圖7.2 微孔板圖所需臭氧發生器的工作壓力Hya塔內水柱高h1=4mH2Ob 布水元件水頭損失h2=0.2kPa0.02mH2Oc臭氧化氣輸送管道水頭損失 臭氧化氣選用DN15管道

54、輸送，總長30m,氣體流量較小，輸送管道的沿程及局部水頭損失按h3=0.5mH2O考慮。 臭氧發生器的工作壓力Hy=h1+h2+h3=4+0.02+0.5=4.52mH2O尾氣處理 余臭氧消除器采用壁掛式活性炭余臭氧消除器吸附催化剩余臭氧。7.2活性炭濾池 由于生物活性炭是在貧營養的環境下降解有機物，氧氣需要量不大，原水中含有一定的溶解氧，原水在進入活性炭濾池之前經過了落差為0.5m的跌水曝氣供氧，同時臭氧分解產生的氧氣也增加了水中溶解氧的含量，所以在活性炭濾池內水的溶解氧量足夠，不需要設置曝氣系統。7.2.1相關計算活性炭面積F=Q/Vl=22.8/10=22濾池個數采用3池并聯運行，Nl=

55、3，沒池面積7.43，平面尺寸2.73×2.73，另外備用一格活性炭濾池，共4個。接觸時間Tl=Hn/Vl=2.5/7.430.34h活性炭填充體積VV=FHn=7.43×2.5=18.575每池填充活性炭的質量G活性炭填充密度=0.5t/ m,則G=VR=18.6×0.5=9.3t(6)活性炭工作時間tl吸附型活性炭模型實驗結果為濾速為10m/h時，k=0.7 m/(kg.h) ho=0.5Qo=71kg/ m,進水Co=4.32mg/l.出水Ce=3.66 mg/l，則吸附型活性炭的工作時間tx= =3132.9(h)由于活性炭表面生長的生物膜降解了一部分有機物。延長了活性炭的工作周期。據實驗結果，工作周期延長了3倍tl=3tx=9398,7h.活性炭每年更換次數nN=365×24/tl=0.73 取1次活性炭層利用率=80%活性炭濾池的高度Hl活性炭層高Hn=2.5m 顆?；钚蕴苛?.81.7mm承托層H