本科毕业设计论文--城市给水处理厂课程设计、.doc

第一章 城市给水处理厂课程设计基础资料
1.1 工程设计背景
某市位于广东省中南部，北接广州，南连深圳，是近年来珠江三角洲经济发展和城市进程较快的地区。近年来，由于经济的发展、城市化进程的加快和城市人民生活水平的提高，用水的需求不断增长，原有水处理厂的生产能力已不能满足要求，对经济发展和人民生活造成了严重影响，为缓解这一矛盾，经市政府部门研究并上报请上级主管部门批准，决定在东江南支流南岸、东城区下桥新建一座给水处理厂。
1.2 设计规模
该净水厂总设计规模为（5+N）/2×104m3/d，式中N为学号，即15×104m3/d。征地面积约40000m2，地形图见附图。
1.3基础资料及处理要求
（1）原水水质
原水水质的主要参数见表1。
东江原水水质资料 表1
序号
项目
单位
数值
序号
项目
单位
数值
1
浑浊度
度
54.2
13
锰
mg/L
0.07
2
细菌总数
个/mL
280
14
铜
mg/L
0.01
3
总大肠菌群
个/L
9200
15
锌
mg/L
<0.05
4
色度
色度单位
20
16
BOD5
mg/L
1.96
5
嗅和味

-
17
阴离子合成剂
mg/L
-
6
肉眼可见物

微粒
18
溶解性总固体
mg/L
107
7
pH

7.37
19
氨氮
mg/L
3.14
8
总硬度（CaCO3）
mg/L
42
20
亚硝酸盐氮
mg/L
0.055
9
总碱度
mg/L
47.5
21
硝酸盐氮
mg/L
1.15
10
氯化物
mg/L
15.2
22
耗氧量
mg/L
2.49
11
硫酸盐
mg/L
13.3
23
溶解氧
mg/L
6.97
12
总铁
mg/L
0.17

（2）厂区地形
地形比例1:400， 设计高程取清水池水面为0.00m。
（3）工程地质资料
1） 地质钻探资料见表2:
表2
表土
砂质粘土
细砂
中砂
粗砂
粗砂石
粘土
1m
1.5m
1m
2m
0.8m
1m
2m

2） 地震计算强度为186.2Kpa。
3） 地震烈度为9度以下。
4） 地下水质对各类水泥均无侵蚀作用。
（4）水文及水文地质资料
1）最高洪水位: 342.5m;最大流量:Q=295m3/s。
2）常水位:340.5m,平均流量:Q=15.3m3/s。
3）枯水位：338.7m;最小流量：Q=8.25m3/s。
4）地下水位:在地面下1.5m 。
（5）气象条件
1） 风向(以所取风玫瑰为准)。
1班：主导风向东北风； 2班：主导风向西南风。
2） 气温:最冷月平均为5OC
最热月平均为28.4OC。
极端气温:最高38OC，最低为-0.5OC,最多10天。
年平均日照时数1932小时，年平均降雨量1788.6mm，日最大降雨量367.8mm(2011.7.1)，年平均相对湿度79％。
3） 土壤冰冻深度:0.7m
（6）处理要求
出厂水水质指标满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）的相关要求。

第二章 给水处理厂方案设计
2.1资料分析与整理
2.1.1水域功能和标准分类
我国的《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)规定了地表水水域功能分类、水质要求、标准的实施和水质监测等。依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类：
Ⅰ类  主要适用于源头水、国家自然保护区；
Ⅱ类  主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的梭饵场等；
Ⅲ类  主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；
Ⅳ类  主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；
Ⅴ类  主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
对应地表水上述五类水域功能，将地表水环境质量标准基本项目标准值分为五类，不同功能类别分别执行相应类别的标准值。水域功能类别高的标准值严于水域功能类别低的标准值。同一水域兼有多类使用功能的，执行最高功能类别对应的标准值。
2.1.2水质评价与分析
由上述水域功能和标准分类可知，可作为地表水源的水质应符合三类及以上，水质良好。由《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)对比可得：
项目
超标倍数
项目
超标倍数
项目
超标倍数
浑浊度
54.2
细菌总数
2.8
总大肠菌群
9200
色度
1.33
氨氮
6.28

2.2水厂选址
2.2.1地址选择原则
（1）水厂选址的原则：
1） 厂址应选择在工程地质条件较好的地方；
2） 水厂尽可能选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施；
3） 水厂应少占农田或不占农田，并留有适当的发展余地；
4） 水厂应设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理，降低输电线路的造价；
5） 当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近，通常与取水构筑物在一起。
2.2.2设计规模
给水处理厂的设计水量以最高日平均时流量计。设计处理水量15×104m3/d，水厂自用水量占5%，故设计总进水量为Q=150000 ×1.05=157500m3/d=6562.5 m3/h=1.823m3/s。征地面积约40000m2。根据处理水量，水厂拟分为4个系列，平行布置。
2.3工艺流程选择

原水
静态混合器
折板反应池
斜管沉淀池
V型滤池
清水池
PAC
氯消毒

静态混合器：设备简单，不占地，但是当流量减小时可能在管中反应沉淀，效果较好，但是水头损失较大，适用于流量变化不大的水厂。
折板反应池：应用广泛，水力条件改善反应时间短，池子容积较小。但是折板反应池板距较小，安装维修困难，折板费用较高。
斜管沉淀池：基于增大沉淀面积，减少单位面积的产量来提高杂质去除率，所以池体小、占地少，但对原水浊度适应性较差。
V形滤池：其截污量大，过滤周期长，采用气水反冲洗方式，下向流水头恒速过滤，反冲洗效果较好且反冲洗强度低，耗水量小，但冲洗配套设备复杂，需要鼓风设备。适用于大中型水厂。
氯消毒：消毒效果好，价格成本低，接触时间短，同时能保证管网中的余氯量，具有持久的消毒效果。但是在有机物含量较高的水体中易产生消毒副产物。
综上所述，结合原水水质特征和水厂的地形特点考虑，采用本工艺流程 是比较合理的选择。
第三章 净水构筑物的计算
3.1预处理的设施及参数
预氧化、预加氯等预处理一般采用化学预处理的方式，处理厂所用的药剂及投加量如下：
序号
药剂
投加量
备注
1
氯
0.5~1.0mg/L

2
臭氧
1.0~3.0mg/L

3
高锰酸钾
1.0mg/L
与水中还原性物质浓度有关
3.2配水井
3.2.1配水井设置
一般按照设计规模一次建成，停留时间取30s。为使水位稳定和便于后期改造，配水井出水端设置调节堰板；为防止调压阀误操作和失控，配水井一端设置溢流井和调节堰板。
3.2.2配水井有效体积

3.2.3配水井尺寸确定
设进厂原水管道经济流速为2.0m/s，则水厂进水管管径D进水=1078mm，实际取D进水=1100mm，对应流速为1.92m/s。
设计其高位H=2m，其中包括0.5m超高。则配水井底面积为：

，取D=7.0m。
池子的有效容积为>55m3，满足要求。
3.3混凝剂类型及加药间
3.3.1混凝剂的选择与投加量
（1）混凝剂的选择：
名称
分子式
一般介绍
固体硫酸铝

1.制作工艺复杂。水解作用缓慢
2.含无水硫酸铝50％~52％，含约15％
3.适用于水温为20~40℃
4.当pH=4~7时主要取出水中有机物；pH=5.7~7.8时，主要去除悬浮物；pH=6.4~7.8时，处理浊度高色度低的水
液体硫酸铝

1.制作工艺简单
2.含约6％
3.坛装或灌装车、船运输
4.配置使用比固体方便
5.适用范围同固体硫酸铝
6.易受温度及晶核存在影响形成结晶析出
明矾

1.基本性能同固体硫酸铝
2.现已大部被硫酸铝所取代
硫酸亚铁

1.腐蚀性较高
2.絮体形成较快，较稳定，沉淀时间短
3.适用于碱度高、浊度高pH=8.1~9.6的水不论冬夏都稳定，但原水色度较高时不宜采用
三氯化铁

1.对金属腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀对塑胶管也会因为发热而引起变形
2.不受温度影响，絮体结的大，沉淀速度快，效果好
3.易溶解，易混合，渣滓少
4.原水pH=6.0~8.4之间为宜，当原水碱度不足时，应加一定量的石灰
5.在处理高浊度水时，三氯化铁用量一般要比硫酸铝少
6.处理低浊度水时，效果不显著
碱式氯化铝

1.净化效率高，耗药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好，原水高浊度时尤为显著
2.温度适应性高，pH适用范围宽，因而可不投加碱剂
3.使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好
4.设备简单，操作方便，成本较三氯化铁低
5.是无机高分子化合物
综合考虑到原水水质、成本、操作难易等因素，选用碱式氯化铝。
（2）混凝剂投加量的确定：
常用的混凝剂投加量按照20mg/L设计，所以碱式氯化铝每天的投加量：
M=157500×1000×20×10-6=3150kg
3.3.2溶解池、溶药池的药液浓度和体积
混凝剂的投加浓度一般采用5%～15%（按商品固体质量计）。混凝剂每日调配次数不超过3次。溶液池的数量一般不少于两个，以便交替使用，保证连续投药。溶解池的容积按溶液池容积的0.2～0.3倍计算。
（1）溶液池容积W1

式中：u——混凝剂最大投量，本设计取20mg/L；
Q——设计处理水量，6250m3/h；
b——溶液浓度（%），混凝剂溶液一般采用5%~20%（按商品固体混凝剂重量计算），本设计采用10%；
n——每日调制次数，一般不宜超过3次。
设计容积取16m3，溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2个，以便交替使用，保证连续投药。单池尺寸为L×B×H=4×2×2.5=20m3，高度中包括超高0.5m。有效高度2.0m，置于室内地面上。
溶液池实际有效容积：L×B×H=4×2×2=16m3，满足要求。池旁设工作台，宽1.0~1.5m，池底坡度为0.02。池内壁用环氧树脂进行防腐处理。
（2）溶解池容积W2

式中：W2——溶解池容积（m3），一般采用（0.2~0.3）W1；本设计取0.2W1。
溶解池分1个，单个溶解池尺寸：L×B×H=2.0×1.6×1.3=4.16m3，高度中包括超高0.3m，有效高度1.0m，池底坡度采用0.02。
溶解池实际有效容积：L×B×H=2.0×1.6×1.0=3.2m3。
溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流量：

查水力计算表得放水管管径d0=100mm，相应流速为0.68m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径100mm的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。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。
3.3.3投加系统构成和投药控制系统选型
（1）常用投加方法有干投法及湿投法两种，其优缺点的比较如下：
投加方法
优点
缺点
干投
1. 设备占地小
2. 设备被腐蚀的可能性较小
3. 当要求加药量突变时，易于调整投加量
4. 药液较为新鲜
1. 当用药量大时.需要一套破碎混凝剂的设备
2. 混凝剂用量少时，不易调节
3. 劳动条件差
4. 药剂与水不易混合均匀
湿投
1. 容易与原水充分混合
2. 不易阻塞入口，管理方便
3. 投量易于调节
1. 设备占地地大
2. 人工调制时，工作量较繁重
3. 设备容易受腐蚀
4. 当要求加药量突变时投药量调整较慢
此设计方案采用湿投法。
（2）投加方式一般有重力投加和压力投加两种，两种方式原理和优缺点如下：
投加方式
作用原理
优缺点
使用情况
重力投加
建造高位药液池，利用重力作用将药液投人水内
优点:操作较简单、投加安全可靠
缺点:必须建造高位药液池。增加加药间层高
1.中小型水厂2.考虑到输液管线的沿程水
头损失。输液管线不宜过长
压力投加
水射器
利用高压水在水射器喷嘴处形成的负压将药液吸人并将药液射入压力水臂
优点:设备简单，使用方便，不受药液池高程所限
缺点:效率较低，如药液浓度不当，可能引起堵塞
各种水厂规模均可适用
加药泵
泵在药液池内直接吸取药液、加入压力水管内
优点:可以定量投加，不受压力管压力所限
缺点:价格较贵，养护较麻烦
适用于大中型水厂
此设计方案选择加药泵投加方式。
（3）投药管流量：，查水力计算表得投药管管径d=20mm，相应流速为1.18m/s。
（4）计量投加设备：
本设计采用计量泵投加混凝剂。计量泵每小时投加药量：。
计量泵型号为J-Z1600/0.6型柱塞计量泵，选用两台，一用一备。
3.3.4加药间及药库布置
1.加药间布置的一般要求如下：
（1）加药间宜与药库合并布置。布置原则为：药剂输送、投加流程顺畅，方便操作与管理，力求车间清洁卫生，符合劳动安全要求，高程布置符合投加工艺及设备条件。
（2）加药间位置应尽量靠近投加点。
（3）加药间可布置成各种形状，工程实例中，采用较多的为一字形、L形、T形等。
（4）靠近和穿过操作通道、运输通道及人员进出区域的各种管道宜布置在管沟内，管沟应设有排水措施，并防止室外管沟积水的倒灌。
（5）根据药剂品种确定加药管管材，一般混凝剂可采用硬聚氯乙烯管。
（6）加药间应保持良好的通风。
2.药库的布置
（1）药剂仓库与加药间宜连接在一起，存储量一般按最大投药量期的一个月用量计算。
（2）仓库除确定的有效面积外，还要考虑放置泵称的地方，并尽可能考虑汽车运输方便，留有1.5米宽的过道。
（3）应有良好的通风条件，并并应防止药剂受潮，同时仓库的地坪和墙壁应有相应的防腐措施。
药剂按最大投加量的30d用量储存，则所用药剂总质量为：3150×30=94.5t，碱式氯化铝的相对密度取1.3，则药剂所占体积为：94.5/1.3=72.69m3，药剂的堆放高度按2.0m计，则所需面积为36.35m2，考虑药剂通道等因素，这部分面积按药品所占面积的15%计，则药库所需面积为：36.35×1.15=41.80m2，取42m2，药库平面尺寸取7×6m2，仓库上端留有超高1m。库内设电动单梁悬挂起重机一台，型号为DX0.5-10-20。
3.3.5需用空气量
1.溶液池所需空气量

式中： Q——溶液池所需空气量；
F——药池平面面积，m2；
q——空气供给强度，L/(s·m2)，取8 L/(s·m2)；
n——每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。
2.溶解池所需空气量

式中： Q——溶解池所需空气量；
F——药池平面面积，m2；
q——气供给强度，L/(s·m2)，取5 L/(s·m2)；
n——每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。
3.4混合设施
3.4.1一般要求
（1）混合设施应使药剂投加后水流产生剧烈紊动，在很短时间内使药剂均匀地扩散到整个水体，也即采用快速混合方式；
（2）混合时间一般为10~60s；
（3）搅拌速度梯度G一般为600~1000s-1；
（4）当采用高分子絮凝剂时，混合不宜过分剧烈；
（5）混合设施与后续处理构筑物的距离越近越好，尽可能采用直接连接方式。最长距离不超过120m；
（6）混合设施与后续处理构筑物连接的管道可采用0.8~1.0m/s。
3.4.2混合方式
1.混合方式基本分两大类:水力和机械。前者简单，但不能适应流量的变化；后者可进行调节，能适应各种流量的变化，但需有一定的机械维修量。具体采用何种形式应根据净水工艺布置、水质、水量、投加药剂品种及数量以及维修条件等因素确定。
水力混合还可以采用多种形式，目前较常用的水力混合有：水泵混合、管式静态混合器混合、扩散混合器混合、跌水混合和水跃混合。此设计方案采用静态混合器混合方式。
管式静态混合器的形式有很多，给水处理中常用的形式见下图：

静态管式混合器是利用在管道内设置多组固定分流板（称混合单元）使水流成对分流，同时又有交叉和漩涡反向旋转，以达到较好的混合效果。
2.静态混合器设计与计算
本设计分为4个系列，设置4个静态混合器，则每个混合器的流量为Q0=6562.5/4=1640.625m3/h=0.46m3/s，选择威宇公司生产的SV-7-30/1000型静态混合器，DN=1000mm，dh=7-30mm。
（1）设计流量Q=0.46m3/s；
（2）静态混合器在絮凝池给水管中，设计流速取0.8m/s，则管径为：

采用D=900mm，则实际流速v=0.72m/s。
（3）混合单元数按下式计算：

取N=3，则混合器的长度为：L=1.1ND=1.1×3×1.0=3.30m
（4）水头损失
3.5反应池/絮凝池
3.5.1絮凝形式及选用
絮凝阶段的主要任务是，创造适当的水力条件，使药剂与水混合后所产生的微絮凝体，在一定时间内凝聚成具有良好物理性能的絮凝体，它应有足够大的粒度、密度和强度(不易破碎);并为杂质颗粒在沉淀澄清阶段迅速沉降分离创造良好的条件。
絮凝的一般要求：
（1）絮凝过程中速度梯度G或絮凝流速应逐渐由大到小；
（2）絮凝池要有足够的絮凝时间，一般宜在10~30min，低浊、低温水宜采用较大者；
（3）絮凝池的平均速度梯度G一般在30~60s-1之间，GT值达104~105，以保证絮凝过程的充分与完善；
（4）絮凝池应尽量与沉淀池合并建造，避免用管渠连接。如需用管渠连接时，管渠中的流速应小于0.15m/s，并避免流速突然升高或水头跌落；
（5）为避免已形成絮体的破碎，絮凝池出水穿孔墙的过孔流速宜小于0.10m/s；
（6）应避免絮体在絮凝池中沉淀。如难以避免时，应采取相应排泥措施。
本次设计絮凝反应池根据水质、水量、沉淀池形式、水厂高程布置以及维修要求等因素，采用平折板絮凝-池。本设计分为4个系列，每个系列设一个平折板絮凝池，每个平折板絮凝池一般分为3段。第一、二段采用相对折板，第三段采用平行直板，折板布置采用单通道，絮凝池与沉淀池合建。速度梯度G要求从90s-1渐减至20s-1左右，絮凝池总GT值大于2×104。
3.5.2平折板絮凝池设计计算
1.絮凝池布置见下图，单池设计水量Q=0.46m3/s，分为并联的三组，每组设计流量q为0.153m3/s，每段絮凝区分为串联运行的三格。

絮凝时间取30min，单组絮凝池的设计容积V=QT=0.153×30×60=275.4m3；
取有效水深H=3.8m，单组池宽与斜管沉淀池的池长相等，取B=8.0m，则单组絮凝池的有效长度为：，取9.5m。则絮凝池实际容积为
2.水头损失计算
折板布置见下图，板宽采用500mm，夹角90°，板厚60mm。各段絮凝区计算如下：

（1）第一段絮凝区：
设通道宽0.8m，设计峰速v1采用0.34m/s，则峰距b1：

实际峰速为：
谷距：
侧边峰距：根据图7-35布置草图为

侧边谷距：
中间部分谷速：
侧边峰速：
侧边谷速：
水头损失计算：
①中间部分：
渐放段损失：
渐缩段损失：
图7-35布置每格各有6个渐缩和渐放，故每格水头损失：h=6×(0.0024+0.0057)=0.0486m。
②侧边部分：
渐放段损失：
渐缩段损失：
每格共6个渐缩和渐放，故h=6×(0.00013+0.0000227)=0.00092m。
③进口及转弯损失：共一个进口、一个上转弯和两个下转弯。上转弯处水深H4为0.53m，下转弯处水深为H3=0.9m，进口流速=0.3m/s。
上转弯流速为：
下转弯流速：
上转弯ξ取1.8,下转弯及进口ξ取3.0,则每格进口及转弯损失之和为：

④总损失：
每格总损失：
第一絮凝区总损失：
第一絮凝区停留时间：

第一絮凝区平均G值：
（2）第二絮凝区：
第二絮凝区布置形式与计算与第一絮凝区基本相同，主要的数据及计算结果如下：通道宽度采用1.5m；中间部分峰速：采用0.253m/s，
中间部分谷速：
侧边部分峰速：
侧边部分谷速：
水头损失计算：
①中间部分：
渐放段损失：
渐缩段损失：
图7-35布置每格各有6个渐缩和渐放，故每格水头损失：h=6×(0.00147+0.0031)=0.02742m。
②侧边部分：
渐放段损失：
渐缩段损失：
每格共6个渐缩和渐放，故h=6×(0.00061+0.00105)=0.00166m。
③进口及转弯损失：共一个进口、一个上转弯和两个下转弯。上转弯处水深H4为0.53m，下转弯处水深为H3=0.9m，进口流速=0.3m/s。
上转弯流速：
下转弯流速：
上转弯ξ取1.8,下转弯及进口ξ取3.0,则每格进口及转弯损失之和为：

④总损失：
每格总损失：
第二絮凝区总损失：
第二絮凝区停留时间：
第二絮凝区平均G值：
（3） 第三絮凝区：
第三絮凝区采用平行直板布置见下图：

平均流速取0.10m/s；
通道宽度为：
水头损失:共1个进口及3个转弯，流速采用0.1m/s, =3.0,则单格损失为: 。
总水头损失为：
停留时间为：
平均G值为：
（4）各絮凝段主要指标见下表：
各絮凝段主要指标
絮凝段
絮凝时间（min）
水头损失（m）
G（s-1）
GT值
第一絮凝段
7.95
0.26706
73.75
3.52×104
第二絮凝段
14.9
0.15054
40.43
3.61×104
第三絮凝段
5.32
0.0183
23.60
0.75×104
合计
28.17
0.4359
137.78
7.88×104
絮凝池到沉淀池设过渡区，宽24m，长1.5m。
3.6沉淀池
3.6.1沉淀池选型及设计要求
1.常见各类型沉淀池的性能特点及使用条件如下表所示：
形式
优缺点
适用条件
平流沉淀池
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
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
一般用于大、中型净水厂
斜管（板）沉淀池
优点：1.沉淀效率高
2.池体小、占地少
缺点：1.斜管（板）好用较多材料，老化后尚需更换，费用较高
2.对原水浊度适应性较平流池差
3.不设机械排泥装置时，排泥较困难；设机械排泥时，维护管理较平流池麻烦
1.可用于各种规模水厂
2.宜用于老沉淀池的改建、扩建和挖潜
3.适用于需保温的低温地区
4.单池处理水量不宜过大
2.本次设计采用斜管沉淀池。设置4组，每组设2个斜管沉淀池共8个，每组沉淀池接3个絮凝池。设计要点如下：
（1）斜管断面一般采用蜂窝六角形，其内径或边距一般采用25~35mm；
（2）斜管长度一般为800~1000mm左右；
（3）倾斜角一般为50°~60°；
（4）斜管上部的清水区高度不宜小于1.0m；
（5）斜管下部的布水区高度不宜小于1.5m，为使布水均匀，在沉淀池进口处应设穿孔墙或格栅等整流措施；
（6）穿孔排泥斗槽高度一般取0.8m。
3.6.2单个斜管沉淀池设计参数
每个斜管沉淀池的设计流量Q=0.46/2=0.23m3/s，斜管沉淀池与絮凝池合建，池宽12m，颗粒沉降速度：μ=0.35mm/s，清水区上升流速：v=2.5mm/s，采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚0.4mm，边距d=30mm，水平倾角θ=60°。斜管沉淀池草图如下：

3.6.3沉淀池设计计算
1.清水区面积：，斜管沉淀池的长度及宽度为：，则沉淀池尺寸为，为了配水均匀，进出区布置在12m长的一侧。在8m的长度中扣除无效长度0.5m，因此实际清水区需要面积（考虑斜管结构系数1.03）为：。
2.斜管长度：
管内流速：
斜管长度：
考虑管端紊流、积泥等因素，过渡区采用250mm。
斜管总长：，按1000mm计。
3.池子高度：
采用保护高度0.3m，清水区高度1.0m，布水区高度1.5m，穿孔排泥斗槽高0.8m，斜管高度，
池子总高：
4.沉淀池进口采用穿孔墙，排泥采用穿孔管，集水系统采用穿孔管，以上各项计算均同一般沉淀池或澄清池设计。
5.复算管内雷诺数及沉淀时间：
式中水力半径：
管内流速，运动粘度，
沉淀时间：。
3.6.4进出水系统
1.沉淀池进水设计
沉淀池进水采用穿孔花墙，每个斜管沉淀池孔口总面积为：，式中v为孔口速度（m/s），混凝沉淀池一般取0.08~0.1m/s，本设计取0.1m/s。每个孔口的尺寸定为15cm×8cm，则孔口数个，取N=200。进水孔位置应在斜管以下、沉淀区以上部位。孔共分为5层，每层40个。
2.沉淀池出水设计
沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出口孔口流速，则穿孔总面积：，设每个孔口直径为4cm，则孔口数个，式中F为每个孔口的面积，F=3.14×0.042÷4=0.001256m2。
（1）沉淀池的集水系统采用淹没孔口集水槽集水，中间设1条集水渠，沿着池长方向在两边各布8条穿孔集水槽，为施工方便槽底平坡。
集水槽中心距：
每条集水槽长：（8-1）/2=3.5m
每条集水槽集水量：，考虑池子的超载系数为20%，故槽中流量为：；
槽宽：
起点槽中水深H1=0.75b=0.75×0.176=0.132m
终点槽中水深H2=1.25b=1.25×0.176=0.22m
为了便于施工，槽中水深统一按H2=0.22m计。集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取0.05m，跌落高度取0.07m，槽的超高取0.15m。则集水槽总高度：，集水槽双侧开孔，孔径为DN=25mm，每侧孔数为40个，孔间距为15cm，孔口流速0.6m/s。
（2）集水渠：8条集水槽汇水至出水渠，集水渠的流量按0.5m3/s计算，假定集水渠起端的水流截面为正方形，则出水渠宽度为，起端水深0.47m，考虑到集水槽水流进入集水渠时应自由跌落，高度取0.05m，即集水槽应高于集水渠起端水面0.05m，同时考虑到集水槽顶相平，则集水渠总高度为：H1=0.05+0.5+0.47=1.02m=1m。
出水的水头损失包括孔口损失和集水槽速度内损失。孔口损失：，式中ξ为进口阻力系数，本设计取ξ=2。
集水槽内水深为0.3m，槽内水利坡度按i=0.01计，槽内水头损失为：h2=0.01×8.5=0.085m，出水总水头损失∑h=∑h1+∑h2=0.037+0.085=0.122m。
3.沉淀池的放空管
沉淀池放空时间T按3h计，池内平均水深H取3.0m，则放空管直径为：
，采用DN=150mm。
3.6.5沉淀池排泥系统的设计
采用穿孔管进行重力排泥，穿孔管横向布置，沿与水流垂直方向共设8根，双侧排泥至集泥渠。集泥渠长10m，B×H=0.3m×0.3m，孔眼采用等距布置，穿孔管长8m，首末端集泥比为0.5，查的kω=0.72。取孔径d=25mm，孔口面积f=0.00049m2，取孔距s=0.4m，孔眼面积为：
孔眼总面积为：w0=19×0.00049=0.0093m2
穿孔管断面积为：w=0.0093/0.72=0.0129m2
穿孔管直径为：
取直径为150mm，孔眼向下，与中垂线成45°角，并排排列，采用气动快开式排泥阀。
3.7滤池
3.7.1滤池的选择及设计要点
1.常用的滤池形式有普通快滤池、双阀滤池、均粒滤料滤池（V型滤池）、多层滤料滤池、虹吸滤池、无阀滤池、移动罩滤池，本次设计采用V型滤池。V型滤池是下向流均粒砂滤料，带表面扫洗的气水反冲洗滤池。V型滤池的主要优点有（1）运行稳妥可靠；（2）采用砂滤料，材料易得；（3）滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好；（4）具有气水反洗和水表面扫洗，冲洗效果好。主要缺点是（1）配套设备多，如鼓风机等；（2）土建较复杂，池深比。V型滤池适用于大、中型水厂或者单池面积可达150以上。
2.滤池的一般要求：
（1）当要求水质为饮用水时，单层砂滤料滤池的正常滤速一般采用10~12m/h；
（2）滤池的个数应根据滤池强制滤速的要求确定，单层砂滤料滤池的强制滤速一般为10~14m/h；
（3）单个滤池的长宽比可根据单池面积大小来确定，即单池面积≤30m2时，长：宽=1.5:1~2.5:1；单池面积 > 30m2时，长：宽=2:1~4:1；
（4）当滤池个数少于5个时，宜用单行排列。反之可采用双行排列；
（5）一般砂滤料粒径为：最小粒径dmin=0.5mm，最大粒径dmax=1.2mm，不均匀系数K80≤2，滤层厚度不小于700；
（6）滤层上面水深一般采用1.5~2.0m；
（7）滤层工作周期一般采用24h，冲洗前的水头损失最大值一般采用2.0~2.5m；
（8）滤池超高一般采用0.3m；
3.7.2 V型滤池的设计参数
主要参数：
滤池分两组，每组滤池设计水量Q=157500/2=78750m3/d，设计滤速=10m/h，过滤周期48h；滤层水头损失：冲洗前的滤层水头损失采用1.8m。
第一步：气冲冲洗强度=15L/(s·m2)，气冲时间t1=3min；
第二步：气—水同时反冲洗，空气强度=15L/(s·m2)，水强度=4L/(s·m2)，气水反冲洗时间t2=4min；
第三步：水冲洗强度=5L/(s·m2)，单独反冲洗时间t3=5min；
冲洗时间共计t=12min=0.2h；反冲洗周期T=48h；反冲横扫强度1.8 L/(s·m2)。滤料采用单层加厚均质滤料，粒径0.95~1.35mm，不均匀系数1.2~1.6。
3.7.3池体设计计算
1.滤池工作时间：（式中未考虑排放初滤水）
2.滤池面积F：
每组滤池面积为：，滤池总面积为660m2。
3.滤池的分格：
为节省土地，选双格V型滤池，池底板用混凝土，单格宽B=3.5m，长L=10m，面积35m2。每组滤池设置N=6座，每座滤池面积f=55m2，一组滤池总面积330m2，两两合建共两组，故滤池总面积660 m2。
4.校核强制滤速：，满足要求。
5.滤池高度的确定：
式中：H——滤池高度（m）；
H1——气水室高度（m），一般为0.7~0.9m，取0.7m；
H2——滤板厚度（m），一般为0.1m；
H3——承托层厚度（m），一般为0.05~0.10m，取0.1m；
H4——滤料层厚度（m），一般为1.1~1.2m，取1.1m；
H5——滤层上面水深，一般为1.2~1.5m，取1.5m；
H6——进水系统跌差（m）（包括进水槽、孔洞水头损失及过水堰跌差），一般为0.3~0.5m，取0.3m；
H7——进水总渠超高（m），一般为0.3m。
6.水封井的设计：
滤池采用单层加厚均质滤料，粒径0.95~1.35mm，不均匀系数1.2~1.6，均粒滤料层的水头损失按下式计算：

式中： ——水流通过清洁滤料层的水头损失，cm；
——水的运动粘度，cm2/s，22℃时为0.009691 cm2/s；
——重力加速度，取981 cm2/s；
——滤料孔隙率，取0.5；
——与滤料体积相同的球体直径，取0.1cm；
——滤层厚度，cm，取110cm；
——滤速，10m/h=0.28cm/s；
——滤料颗粒球度系数，取0.8。
故
根据经验，滤速为10~12m/h时，清洁滤料层的水头损失一般为40~50cm，计算值比经验值低，取经验值的下限40cm为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≤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：，为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层，水封井出水堰顶标高与滤料层相同。设计水封井平面尺寸2×2m，堰底板比滤池底低0.3m，水封井出水堰总高：
每座滤池过滤水量：
所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式计算得：

则反冲洗完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.118+0.62=0.738m。
3.7.4反冲洗管渠系统设计
本设计采用长柄滤头配水配气系统，冲洗水采用冲洗水泵供应，为适应不同冲洗阶段对冲洗水量的要求，冲洗水泵采用两用一备的组合，水泵宜于滤池合建，且冲洗水泵的安装应符合泵房的有关规定。
1.反冲洗用水量的计算
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)。

参考资料水泵采用14sh-28型水泵，其性能参数为：H=12.3~19.3m，Q=270~400L/s。
V型滤池反冲洗时表面扫洗同时进行，其流量为：

2.反冲洗配水系统的断面计算
配水干管（渠）进口流速应为1.5m/s左右，配水干管（渠）的截面积为：
，
反冲洗配水干管用钢管，DN600，流速1.22m/s。
反冲洗水有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的布水区，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。配水支管流速或孔口流速为1.0~1.5m/s，取=1.0m/s，则配水支管（渠）的截面积为：

此为配水方孔总面积。沿渠长 方向两侧各均匀布置15个配水方孔，共30个，孔中心距0.6m，每个孔口面积：，每个孔口尺寸取0.1×0.1m2。反冲洗过孔流速，满足要求。
3.反冲洗用气量的计算
采用鼓风机直接充气，采用两组，一用一备。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)，则反冲洗用气量为：

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

反冲洗配气干管采用钢管，DN600mm，流速3.79m/s。反冲洗用空气由反冲洗配气干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底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。
反冲洗用配气支管流速或孔口流速为10m/s左右，配气支管的截面积为：

每个布气小孔的面积：
孔口直径：，取60mm。
每孔配气量：
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气水同时反冲洗时，亦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的情况设计。
气水同时反冲洗时反冲洗水的流量：

气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量：

气水分配渠的气水流速均按相应配水配气干管流速取值，则气水分配干渠的断面积：

3.7.5滤池管渠设计与计算
1.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1.0m。则起端截面积0.6m2，末端截面积0.4m