自来水厂设计方案

自来水厂设计方案目录

设计内容简介

第一章工程总体概述

1.1项目概况

1.2设计原则

1.3主要规范及标准

1.4设计范围

1.5城市概况与自然条件

1.5.1杭州市自然情况

1.5.2水文地质及工程地质情况

1.5.3水源与水质要求

1.5.4城区供水现状

1.6项目建设的必要性及可行性

1.6.1项目建设的必要性

1.6.2项目建设的可行性

1.7设计规模及水质水量

1.7.1设计规模

1.7.2出厂水质标准

出厂水压

第二章工艺及方案设计

2.1主要净水构筑物的形式选择

2.2方案的比较确定

第三章工艺流程计算

3.1配水井

3.2管式混合器

3.3隔板絮凝池

3.3.1设计要求

3.3.2 适用条件

3.3.3计算

3.4平流沉淀池的设计计算

3.4.1设计说明

3.4.2设计计算

3.5普通快滤池

3.5.1设计说明

3.5.2设计计算

3.6清水池

3.6.1调节容量的计算：

3.6.2储备容量的计算

3.6.3管道和其它

3.6.4设计计算

3.7液氯消毒工艺

3.7.1氯气的使用

3.7.2设计计算

3.7.3加氯间和氯库

3.8加药间

3.8.1溶液池设计

3.8.2溶解池设计

3.9二泵房

3.9.1设计要求

3.9.2设计计算

3.10消毒设施

3.10.1水厂设计流量

3.10.2设计计算

3.11管线的水头损失及流程标高计算

3.11.1水厂的高程布置

3.11.2流程标高计算

第四章水厂运行管理

参考文献

致谢信

附录

第一章工程总体概述

1.1项目概况

名称：杭州西区水厂一期工程

设计规模：100000 。

净水厂处理工艺方案

采用隔板絮凝池+平流沉淀池+普通快滤池+消毒工艺.

主要生产构筑物

隔板絮凝池，平流沉淀池，普通快滤池，清水池，二级泵房及变配电室，加氯加药间等

主要经济指标

方案比较是寻求合理的技术经济方案的必要手段，也是控制项目投资、降低运行成本的重要途径。工程寿命期内的费用，由建设期初期投资和经营期运行成本组成。建设期投资少，但运行成本高的方案，不一定寿命期内的总费用低；同样建设期投资多，但运行成本低的方案，也不一定是最经济的方案。经济比选按货币的时间价值采用动态比选，综合考虑方案初期投资和经营期运行成本，确定方案的经济可比性，从而选出费用最低的方案。

设计方案比选是采用技术经济分析方法，对不同的设计方案进行比较和选择，使技术先进、价格合理的方案成为最后的人选方案。在给水工程项目设计（包括可行性研究）过程中，各项主要经济和技术决策（如总体方案、厂站规模、近远期结合、管道输送方式、管道走向、工艺流程、厂址选择、厂区布置、主要设备选型以及资金筹措等）均应根据实际情况提出各种可能的方案进行筛选，对筛选出的方案进行动态的经济计算，结合其它因素详细论证比较、做出抉择。给水工程设计方案经济比选，不仅比较工程建设期投资、同时应考虑水厂投产后的长期运行费用，通过全面的分析，作出最经济的选择即选择费用（考虑初期投资和运行成本）最低的方案为实施方案。

1.2设计原则

执行国家关于环境保护方面的政策，符合国家有关法规，规范及标准。

处理工艺力求技术先进可靠，经济合理，高效节能，在确保净水处理效果的前提下，最大限度地减少工程投资和日常运行费用。

选择国内先进，可靠，高效，运行管理方便，维护维修简便的净水处理专用设备。

采用先进的控制系统，提高净水处理系统的控制水平。

1.3主要规范及标准

1.4设计范围

水厂设计和其它工程设计一样，一般分两阶段进行，扩大初步设计和施工图设计。本工程设计范围包括：工程项目和设计要求概述，方案比较情况，个构筑物和建筑物的形式。尺寸和结构形式，工程概算，主要材料（钢筋，水泥，木材等），管道几设备（水泵，电动机，真空泵，大型阀门，起重设备，运输车辆，电器设备）等规格，尺寸和数量，工程进度要求，人员编制，以及设计中尚存在的问题等。自来水厂围墙内建（构）筑物，连接管线及水厂内的绿化等。

1.5城市概况与自然条件

1.5.1杭州市自然情况

地理位置：杭州地处长江三角洲南翼，杭州湾西端，钱塘江下游，京杭大运河南端，北近上海，东邻宁波，是长江三角洲重要中心城市和中国东南部重要交通枢纽。市域界于北纬29°11′至30°34′和东经118°20′至120°37′之间。市区中心地理坐标为北纬30°16′、东经120°12′。地势：杭州市境内地貌类别多样，全市最高点1787米的清凉峰。杭州正处在影响，进入钱浙西中山丘陵向浙北平原过渡的地带，地势由西南向东北倾斜，钱塘江奔流于东，城西有西湖，城市环境优美。

气候：杭州市地处中亚热带与北亚热带过渡区，温暖湿润，四季分明，光照充足，雨量丰沛。河流湖泊：市城内主要河流有钱塘江、东苕溪和大运河。拦截钱塘江上游而建成的新安江水库是中国东部沿海地区最大的水库，库区面积570多平方公里，库区内有大小岛屿1078个，故又称千岛湖。千岛湖与西湖同被列为全国重点风景名胜区。钱塘江河口杭州湾呈喇叭状，受河江速窄、河床隆起的塘江的潮水汹涌澎湃，最大潮差可达8.9米，形成天下奇观“钱塘江潮”。

1.5.2水文地质及工程地质情况

杭州九溪水厂(原杭州西区水厂)是省、市重点工程，也是杭州市市政基础设施项目中单体投资额最大的工程，总投资额10多亿元。它的建成投入运行，杭州市的最高日供水能力可达143万吨，不仅使杭州人民告别了夏天喝咸水和用水压工业保民用的时代，而且为杭州市国民经济在新世纪的腾飞，从根本上改善市民的生活用水质量打下了坚实的基础。

杭州九溪水厂也是杭州市第一个由世界银行贷款、国内首次采用性能性招标的重点工程(即“交钥匙”工程)。它为我省利用境外融资建设城市基础设施项目作了有益的探索。

1.5.3水源与水质概况

1.6城区供水现状

据了解，目前杭州城市供水总体处于供大于求状态。城区用水已基本无忧，但是城郊结合部地区不少供水管道陈旧，水流细小，供水能力不能满足日益增长的生活生产需求。一些郊区村镇采取自办小水厂的方式解决用水问题，供水成本高，水质也难以稳定。伴随城市化进程的加快，提高周边地区的供水能力，扩大供水区域，已摆上了供水部门的重要议事日程。据自来水公司供水处介绍，城北、城东等地供水工程都已列为今年的实施项目之一。如石桥路供水工程，计划新铺设两条球铁干管，将大大增强沿线单位、住户的供水能力，同时提高半山地区的供水安全性。随着城区的扩大、供水管网的延伸，一些郊区村镇也有望接上城市供水管。

另一方面，结合道路改造，城区供水网络进一步完善，如江城路、河坊街、德胜路、古墩路等供水工程，有的已基本完成，有的正在抓紧进行。

1.7项目建设的必要性及可行性

1.7.1项目建设的必要性

目前杭州市在给水净化处理方面存在的问题有以下几个方面：

（1）.水质污染问题普遍，90%以上的水厂面临着水源污染问题，但由于资金短缺，难以大规模地采用国外昂贵的除污染技术；

（2）.杭州某些水域水源污染引起的水质问题复杂，不但水中含有多种有害的污染物质，而且还具有藻类、嗅味、氯化消毒副产物等多种问题；

（3）.虽然对于单一的除微污染技术已进行了较为系统的研究工作，但缺少除微污染集成技术与成套设备，难以形成高新技术产业，投入到生产中。在水源污染严重，急需技术与设备投入的同时，严重地缺乏能经济有效地提高饮用水水质的成套技术与设备，形成强烈反差。

实施该项目，是保护杭州市饮用水源安全的重要举措。钱塘江是杭州市供水的主要水源地。其中杭州西区水厂担负着杭州市40%的供水量，是杭州最大的城市给水厂，日供水量100000万立方米。通过建设杭州西区水厂，可以进一步净化水质，达到一级饮用水标准，提高居民饮用水质量。

1.7.2项目建设的可行性

可行性研究是提出工程建设的依据，重要内容包括：（1）城市概况和供水现状分析；（2）工程目标；（3）工程方案评价；（4）投资估算和资金筹措；（5）工程效益分析，等等。同时还应提供环境影响评价以及可能出现的问题。

1.8设计规模及水质水量

1.8.1设计规模

杭州西区水厂二期工程的设计规模为100000 。

1.8.2出厂水质标准

水厂出水水质达到现行国家《生活饮用水卫生规范》（建设部2001年）中规定的水质标准。

为了准确把握杭州市和国外大城市的自来水水质差异情况，搜集整理了国外五个大城市的水质资料，结合上海的水质数据，通过比较研究，找出差距，寻求对策，为进一步提高上海市自来水水质提供理论指导和科学依据。

六城市水质资料来源总共搜集整理了世界六个大城市的水质数据，瑞士苏黎世采用苏黎世西尔布鲁格、莫斯、郎格、利马四个水厂2000年自来水的平均值。

世界六大城市自来水水质比较

参数瑞士苏黎世法国巴黎美国纽约州日本大阪英国伦敦中国上海

感官性状和一般化学指标

色度CU <2.5 7 1 2 7

浊度NTU 0.04FT 0.15 1.1 0.1 <0.5 0.43

pH 7.8 7.8 7.3 7.5 8.0 7.3

总硬度（以CaCO3计）mg/L 23 44 134

钠mg/L 4.4 12.1 8 22.2 43.4

铝mg/L 0.014 0.023 0.024 <0.014 0.12

铁mg/L 0.004 <0.05 0.03 <0.03 <0.01 0.04

锰mg/L 0.002 0.010 0.021 <0.005 <0.003 0.04

铜mg/L 0.002 <0.003 0.010 <0.100 0.096 0.003

锌mg/L 0.01 <0.025 0.006 <0.1 0.009 0.26

挥发酚类（以苯酚计）mg/L <0.005 0.002

阴离子合成洗涤剂mg/L <0.05 <0.02 0.12

硫酸盐mg/L 13.1 29 7.7 18.2 48 64.9

氯化物mg/L 5.1 25 11 15.5 44 67

氨氯mg/L 0.003 <0.1 0.113 0.73

溶解性总固体mg/L 345 52 107 353

电导率μScm-1 322 482 88 584 546

耗氧量（锰法，以O2计）mg/L 1.0 0.38 2.5

总有机碳TOCmg/L DOC 0.6 2.1 1.3 2.6 3.4

余氯mg/L 0.45 0.6 0.5 1.24

毒理学指标

砷μg/L 0.6 <0.001 2 0.85

硼μg/L 38 78 13

硒μg/L 0.5 <0.001 1 0.27

镉μg/L 1 <1 <0.5 1

铬（六价）μg/L 2 <5 <5 <4

钡μg/L 20 12 49

镍μg/L 8 8 11

铅μg/L 2 1 <5 <0.6 4

汞μg/L 0.1 <0.05 <0.05 0.12

硝酸盐以（N计）μg/L 1.46 6.14 0.2 1.2 6.4 2.03

亚硝酸盐（以N计）μg/L 0.5 <50 1 <0.02 9

氰化物μg/L <1 <5 9

氟化物mg/L 0.1 1 0.08 0.466 0.425

四氯化碳μg/L 0.05 <0.2 <0.1 0.104

消毒副产物THMs

氯仿μg/L 0.6 6 5 5.4

一氯二溴甲烷μg/L 0.26 4 7 3.64

二氯一溴甲烷μg/L 1.31 <10 7 5.77

溴仿μg/L <9 2 2.25

1.8.3出厂水压

水厂出厂的水需与城区管网连接，根据城区管网要求，水厂出水压力按0.85Mpa设计。

第二章工艺及方案设计

2.1主要净水构筑物的形式混合方式

混合设备的基本要求是，药剂与水的混合必须均匀，混合设备种类较多，常用的有水泵混合，管式混合，机械混合。水泵混合效果较好，不需要另外建设混合设施，节省动力，大中小型水厂均可以使用，但是采用三氯化铁作为混凝剂时，若投药量较大，药剂对水泵叶轮有轻微的腐蚀作用。当水泵距离反应池较远时，不宜采用水泵混合。机械混合是在池子内安装搅拌设备，以电动机驱动搅拌器使水与药剂混合，机械搅拌的优点是混合效果好，且不受水量变化的影响，适用于各种规模的水厂，缺点是增加机械设备并且相应增加维修费用，目前广泛采用的是管式混合器。

方式优缺点适用条件

管式混合优点：1.设备简单2.不占地缺点: 1.当流量减小时可能在中反应混凝2.一般管道混合效果较差,但采用静态管式混合器效果好,但水头损失大. 适用于流量变化不大的水厂

混合池混合优点: 1.混合效果好 2.某些池型能调节水头高低,适应流量变化缺点: 1.占地面积大2.某些进水方式要带入大量气体适用于大中型水厂

水泵混合优点: 1.设备简单2.混合充分,混合效果好3.不消耗动能缺点:吸水管较多时投药设备要增加,安装管理复杂适用于一级泵房距离处理构筑物120米以内的各种规模的水厂

浆板式机械混合优点:1.混合效果好2.水头损失小缺点:1.需要动能设备2.管理维护比较复杂适用于各种规模的水厂

由于本工程取水泵房距水厂较远，不宜采用水泵混合；机械混合有不受水量，水温，浊度等因素变化影响，混合效果好，能耗较低等优点，但占地较大，且投资较高；管式静态混合器不占地，不需外加动力，且具有正反切割水流，双向回流漩涡混流等三个作用，混合效率达94﹪以上，因此本工程推荐使用管式静态混合器。

絮凝形式

国内采用的絮凝形式很多，可分为机械和水力两大类，水力絮凝又有隔板，折板，栅条，网格等多种形式。

机械絮凝效果较好，水头损失小，可适应水质、水量的变化，但增加了机械设备，维修工作量大，这也是机械絮凝尚未在我国普及的主要原因，国外近几年也有向水力絮凝的倾向。本工程仍考虑水力絮凝形式，在多种水力絮凝的形式中，折板絮凝较其它形式结构简单，容积小，能有效地扰动水流，增加颗粒碰撞机会，絮凝效果比较稳定，可以在较大范围内适应原水浊度的变化，但是造价较高；隔板反应池构造简单，管理方便，反应效果好，但出水量不易分配均匀；网格絮凝为众多高效絮凝池中的一种，其最大特点是絮凝时间短，占地少，投资省。

本工程采用哪种絮凝池会在后来的多个方案的技术经济比较时确定。

沉淀形式

本工程可选择的沉淀池池型有平流沉淀池，斜管沉淀池，机械搅拌加速澄清池等。

从经济因素考虑，机械搅拌澄清池单池处理能力不易过大，机械设备的维护管理较复杂，动力消耗较大，当水厂具有一定规模时，使用池数较多，带来管理不便，同时圆形池数过多也带来占地面积增加。故本工程不宜采用。

平流沉淀池，斜管沉淀池是目前国内采用最多的两种沉淀形式。平流沉淀池的主要优点是结构简单，池深较浅，沉淀效果好，对原水水质水量变化适应性强，矾耗低，操作管理方便。但排泥困难，机械排泥设备维护较复杂，占地面积较大，不利水厂今后的发展。斜管沉淀池的主要优点是沉淀效率高，占地面积小。但其对原水水质，水量变化的适应性不如平流沉淀池，斜管耗用材料多，易老化，使用期有一定的年限，需定期更换了，维护费用高，矾耗也较平流沉淀池稍大。

本工程采用哪种沉淀池会在后来的多个方案的技术经济比较时确定。

过滤形式

我国目前全部使用快滤。主要池型有普通快滤池，双阀滤池，无阀滤池，移动罩滤池，虹吸滤池和V型滤池等。

以石英砂作为滤料的普通快滤池使用历史最久。在此基础上，人们从不同的工艺角度发展了其它型式快滤池。为充分发挥滤料层截留杂质能力，出现了滤料粒径循水流方向减小或不变得过滤层，例如，双层，多层及均质滤料滤池，上向流和双向流滤池等。为了减少滤池阀门，出现了虹吸滤池，无阀滤池，移动罩滤池以及其它水流滤池等。在冲洗方式上，有单纯水冲洗和汽水反冲洗两种。各种形式滤池，过滤原理基本一样，基本工作过程也相同，即过滤和冲洗交错进行。

由于普通快滤池无论在技术或是在经验上都比较的成熟，所以本设计采用普通快滤池。

消毒形式

消毒一直是给水处理的核心问题。由于氯化消毒会产生卤代有机副产物，采用安全氯化消毒工艺或寻求替代氯化消毒的新技术，或者采用具有高的消毒效果与低的副产物的组合消毒技术是今后消毒技术的发展方向。水处理过程产生的一些其他副产物也引起了广泛关注。今后的研究内容可包括：安全氯化消毒技术；非氯消毒技术；水处理过程致突变活性的影响因素；水处理过程有害副产物控制技术；余铝控制理论和技术；水质营养、活性与人体健康的研究等。

消毒剂的种类很多，其各种性能比较如下表：

消毒剂性能比较表

性能氯漂白粉氯胺二氧化氯臭氧紫外线辐射

灭细菌优良适中优良优良良好

灭病毒优良差优良优良良好

灭微生物第三位第四位第二位第一位

PH影响消毒效果随PH增大而下降PH=7时最好受影响较小受影响较小，PH〉7时较有效受影响较小对PH值变化不敏感

在配水管网中剩余消毒作用有可保持较长时间余氯比氯有更长的消毒时间无需补加氯无需补加氯

中间产物产生氯化和氧化中间产物，有些产生臭味产生的中间产物不详氯化芳香族化合物，氯酸盐，亚氯酸盐等醛，芳香族羧酸，酞酸盐产生的中间产物不详

国内应用情况广泛较多开始应用较少不多，只限于小型水厂

一般投加量（mg/l）2-20 0.5-3.0 0.1-1.5 1-3

接触时间30min 2h 30min 数秒至10分钟

使用条件绝大多数水厂原水中有机物较多和供水管线较长自来水厂及回用水消毒适用于有机污染物较严重时结合氯消毒使用于工矿企业集中用户水处理

副产物生成（THM）可生成不大可能不大可能不可能不可能

通过此表可以看出，目前国内应用较多的还是液氯消毒。但由于二氧化氯杀菌能力是液氯的3-5倍，不会与水体中的有机物反应生成致癌物三卤甲烷。二氧化氯易溶于水，在水中不易分解，杀菌效果不受PH 的影响；安全无毒，对人体无副作用，处理过的水中无异味。

但考虑到液氯消毒在国内使用的时间比较的长，经验也比较丰富；而二氧化氯消毒在国内的使用才刚刚开始，还处在适用摸索的阶段，所以还是使用传统的液氯消毒的方法。

2.1方案的比较确定

通过上面对主要构筑物的分析比较，从中制定出了两套工艺方案，下面进行方案的确定：

工艺流程方案:

方案一:钱塘江→管式混合器→网格絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→清水池→二级泵房→城市管网

方案二:钱塘江→管式混合器→隔板絮凝池→平流沉淀池→普通快滤池→清水池→二级泵房→城市管网

方案比较:杭州西区水厂一期期设计水量为10万吨,两个方案中管式混合器,普通快滤池相同，所以只考虑方案中不同的部分比较即可．

（1）.网格絮凝斜管沉淀池：

设计水量100000 占地面积33000

项目单位构筑物水量指标占地指标

直接项目直接合计费元2425206 24.26 77.42

其中：土建元1204241 12.04 38.44

配管及安装元1142926 11.43 36.49

设备元78039 0.79 2.49

工艺标准、结构特征及主要设备：占地33000 ，砖围墙560m，钢筋混凝土空花围墙210m，厂大门及门卫建筑，喷水池1座。设有检查井，闸门井，雨水井，水表井，跌水井等。主要供料项目单位数量

（2）.隔板絮凝平流沉淀池：

设计水量100000m3/d 容积6382m3

项目单位构筑物水量指标（m3/d）容积指标（m3）

直接费直接费合计元2574560 17.17 403.41

土建元1449362 9.66 203.10

配管及安装元545599 3.64 85.49

设备元579581 3.87 90.81

工艺流程方案:

方案一:钱塘江→管式混合器→隔板絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→清水池→二级泵房→城市管网

方案二: 钱塘江→管式混合器→隔板絮凝池→平流沉淀池→普通快滤池→清水池→二级泵房→城市管网

普通快滤池

方案比较:杭州西区水厂初期设计水量为10万吨,两个方案中管式混合器,普通快滤池相同，所以只考虑方案中不同的部分比较即可．

项目单位斜管沉淀池容积1029.71m3 平流式沉淀池容积3254.8m3

5000 m3/d以上容积指标（100m3）总计5000 m3/d以上容积指标（100m3）总计

投资指标直接费合计元50000×10.30 515000 16000×32.55 520800

土建元27000 278100 13000 423150

配管及安装元13000 133900 1500 48825

设备元10000 103000 1500 48825

斜管沉淀池单座费用515000元共两座合计1030000元

平流沉淀池单座费用520800元共两座合计1041600元

第三章工艺流程计算

工艺流程图为:

钱塘江→配水井→隔板絮凝池→平流沉淀池→普通快滤池→清水池→二级泵房→城市管

利用水库南放水洞,在总干渠右侧建涵闸取水,进水闸电动启闭,闸后设置钢管段,在平直处设置计量装置,为了减少管内淤积,进水闸前设置沉砂池和冲洗闸,新建分水纽控制,采用现场操作和集中控制两种控制方式.为了在雨季和冬季安全运行和延长设备使用年限,建启闭机房,中控室和值班室,输水干管断面尺寸为直径1400毫米.管材选用承叉式预应力钢筋混凝土管.

水厂自用水量为5%,设计水量为:

3.1配水井

水在配水井内的停留时间取为，有效水深取为5.0m，则配水井的平面面积为：

配水井拟采用矩形，长宽比为

超高为1.0 m，则配水井的尺寸为：

所以配水井平面尺寸为,钢筋混凝土结构,一座,内设滤网室。

3.2管式混合器

混合设备的基本要求是，药剂与水的混合必须均匀，混合设备种类较多，常用的有水泵混合，管式混合，机械混合。水泵混合效果较好，不需要另外建设混合设施，节省动力，大中小型水厂均可以使用，但是采用三氯化铁作为混凝剂时，若投药量较大，药剂对水泵叶轮有轻微的腐蚀作用。当水泵距离反应池较远时，不宜采用水泵混合。机械混合是在池子内安装搅拌设备，以电动机驱动搅拌器使水与药剂混合，机械搅拌的优点是混合效果好，且不受水量变化的影响，适用于各种规模的水厂，缺点是增加机械设备并且相应增加维修费用，目前广泛采用的是管式混合器。

方式优缺点适用条件

管式混合优点：1.设备简单2.不占地缺点: 1.当流量减小时可能在中反应混凝2.一般管道混合效果较差,但采用静态管式混合器效果好,但水头损失大. 适用于流量变化不大的水厂

混合池混合优点:1.混合效果好2.某些池型能调节水头高低,适应流量变化缺点:1.占地面积大 2.某些进水方式要带入大量气体适用于大中型水厂

水泵混合优点:1.设备简单2.混合充分,混合效果好3.不消耗动能缺点:吸水管较多时投药设备要增加,安装管理复杂适用于一级泵房距离处理构筑物120米以内的各种规模的水厂

浆板式机械混合优点:1.混合效果好2.水头损失小缺点:1.需要动能设备2.管理维护比较复杂适用于各种规模的水厂

杭州西区水厂设计采用静态管式混合器,静态管式混合器混合效果好,主要由混合组件构成,将它放入絮凝池进水管道中即可,混合组件可以用钢板剪切成椭圆形,在轴线处上下弯折成26.5度的夹角,各个组件相互垂直交叉,在端点处焊接既为一节组件。

设计使用要求如下：

混合组件数目为1-4节，流速小时采用上限

水头损失等于

Q-流量

d-进水管管径m

n-混合单元数

一般静态管式混合器的水头损失为0.5米

混凝剂采用聚合硫酸铁（ＰＦＳ），混凝工艺采用管式混合器，采用2节混合单元，流速为（在之间取值），进水管两根，投药设备混凝剂为PAC，混凝工艺采用管式静态混合器，混合元件数

可为1-4节，取2节。

水头损失

一般水头损失要小于0.5m

d=880mm,取0.9m

加药点设在混合器进口处，并增加药液扩散器，使混凝剂在管道内很好扩散。

药剂投配设备的设计

药剂采用PAC，混凝剂最大投加量阿a=20mg/l

溶液池

溶解池药剂用泵投加

取超高0.3m

R=0.6取0.7m

3.3隔板絮凝池

3.3.1适用条件

（1）.产水量大于3万吨/天的水厂，单池水量为1000—10000吨/小时，否则隔板间距太小，不便施工和管理。

（2）.要求水量变动较小，以保证稳定的絮凝效果。

（3）.一般和平流沉淀池和斜管沉淀池合建。

3.3.2设计要求

（1）.絮凝时间一般为20—30分钟，色度高或较难婿凝的原水采用上限。

（2）.絮凝池一般应不少于两个或分成两格，以便清洗检修。

（3）.絮凝池的廊道流速，从起端的0.5—0.6 m/s，逐步递减到末端的0.2—0.3 m/s，据此计算廊道的端面尺寸。一般絮凝池做成平底，因此廊道宽度从起端到末端逐渐增大，但也可以做成坡底。（4）.隔板转弯处的过水断面面积为相邻廊道过水断面积的1.2—1.5倍。

（5）.为便于施工，清洗和检修，隔板间距不能小于0.5米，水量小不能满足间距小于0.5米的要求时，可看情况采取措施，或减小絮凝池深度，或在絮凝池底部用混凝土或其它的材料填高，也可以将絮凝池建成上下两层，原水从下层进入，在进入上层，下层高度在1.7米以上，以便人工排泥，在下层适当部位应安装透气孔。当原水含沙量大时，下层积泥较难清除，会影响絮凝效果。（6）.为便于排泥，隔板絮凝池应有0.02—0.03的底坡，并设直径大于150毫米的排泥管。（7）.往复式隔板絮凝池总水头损失约为0.3—0.5米，回转式在0.2—0.35之间。

（8）.回转式絮凝池也可根据场地情况和沉淀池宽度，进行布置。

（9）.絮凝池的平均速度剃度G一般在30—60，GT需达10000—100000（10）.隔板材料也可用一砖墙，预制混凝土插板或现浇钢筋混凝土柱间砌半砖墙等，墙身应有足够强度，以防倒塌。

3.3.3计算公式

网格絮凝池的计算公式如表

项目公式说明

池体积—流量（）T—絮凝时间（）—有效水深（）—竖井流速（）—各段孔洞流速（）—每层网格水头损失（）—每个孔洞水头损失（）—各段过网流速（）—网格阻力系数，前段取1.0，中段取0.3 —孔洞阻力系数，可取3.0

池面积

池高

分格面积

分格数

竖井之间孔洞尺寸

总水头损失

3.3.4絮凝池计算

絮凝池净长度

单池容积：

池子长度：B按沉淀池宽度采用14m

池内平均深度

池子长度（隔板间净距之和）：

廊道宽度设计

絮凝池起端流速取，末端流速取，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廊道宽度。

起端廊道宽度

为便于施工和检修，隔板间净距一般宜大于0.5m，所以取b=0.5m

末端廊道宽度，取b=0.9m

廊道宽度分成4段，各段廊道宽度和流速见下表。应注意，表中所求廊道内流速均按平均水深计算，故只是廊道真是流速的近似值，应为廊道水深是递减的。不过，设计中这样已满足要求。

廊道宽度和流速计算表

廊道分段号1 2 3 4

各段廊道宽度（m）0.5 0.6 0.7 0.9

各段廊道流速（m/s）0.38 0.32 0.27 0.21

各段廊道数9 8 7 5

各段廊道总净宽（m）4.5 4.8 5.6 4.5

四段廊道宽度之和：

取隔板宽度δ=0.1m，共28块隔板，则絮凝池总长度L为：

各段水头损失计算

反应池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥砂浆磨面，粗糙系数n=0.014

第一段水流转弯次数为9次，廊道长度为

反应池第一段水头损失：

各段水头损失计算结果见表：

各段水头损失计算

段数

1 9 126 0.23

2 0.34 0.38 56.5 0.17

2 8 112 0.316 0.27 0.32 59.

3 0.10

3 7 98 0.357 0.23 0.27 59.9 0.063

4 4 56 0.396 0.19 0.21 61.0 0.024

GT值计算（t=20℃）：

在~ 之间符合要求。

池底坡度：

②.穿孔墙的设计：

穿孔墙上的孔口流速采用0.2m/s,则孔口面积为，每个孔口的尺寸按照15cm×8cm,则孔口数目为

③.网格絮凝池与平流沉淀池之间的过渡区计算：

网格絮凝池与平流沉淀池之间的过渡区的水深与絮凝池最后一个格子的水深相等，取为2.9米，则过渡区的长度为L

取1.1米。

④.排泥管的设计：

排泥管的直径一般为150mm-200mm.取排泥管的长度采用4米，直径为200mm.

3.5流沉淀池的设计计算

3.5.1设计说明

⑴.可以与隔板，折板，网格等絮凝池合建，两者中间用穿孔布水墙分隔。因沉淀池出口流速缴低，因此穿孔墙的孔口（圆孔或者矩形孔）流速相适应。孔口布置在沉淀池水位以下，积泥面以上的范围内。

⑵.需要不间断供水的水厂，池子数目或者格数不少于2组。

⑶.沉淀时间一般为1-3个小时，当原水浊度适中，水温较高时，可以采用1.0-1.5小时，当处理低温低浊水时，需要适当延长沉淀时间。

⑷.水平流速可采用10-25mm/s,池子内水流顺直，宜于采用长条式，尽量不用转折式布置。

⑸.有效水深一般为3.0-3.5米，有机械排泥时，有效水深一般为3.0米，超高为0.3米左右。

⑹.池子长宽比不小于4。每米池宽可处理的水量约为2500-5000吨/天。

⑺.分格宽度一般为3-8米，最大不超过15米。采用机械排泥时，还应按照标准跨度8，10，12，14，16，18，20米确定分格宽度。

⑻.长度比不小于10。机械排泥时可以采用平池底。斗底或者穿孔排泥管时，池底需要有坡向排泥斗的坡度。

⑼.出水堰的负荷率一般不大于21吨每天每米，但是由于水平流速提高后，流量增大，如果只在沉淀池的末端沿池的宽度设出水堰，已经无法满足上述负荷要求，因此常设置指行槽，以延长出水堰长度，指行槽间的净距应该不防碍吸泥机的来往操作。出水堰可以作成薄壁堰，锯齿形三角堰或者淹没孔口。为适应水位的变化和构筑物可能的沉陷，堰口的标高最好能上下调节。

⑽.排泥管的直径大于100-150mm.

平流沉淀池的计算公式见下图：

计算式符号意义

池长——水平流速（）——沉淀时间（）——设计流量（）——有效水深（）——弗劳得数，在之间——池长宽比——水流断面面积（）——湿周（）——重力加速度——水的动力黏度（）

池平面积

池宽

弗劳得数

水力半径

雷诺数

3.5.2设计计算

采用两组池子，每组池子设计流量为

设计数据的选用

表面负荷:

沉淀池的停留时间:

沉淀池的平均流速:

计算

沉淀池的表面积:

沉淀池长:

，采用70m

沉淀池宽:

，采用14m，由于宽度较大，沿纵向设置一道隔墙，分成两格，每格宽为7m。排泥机选用GMN —7000型。

沉淀池有效水深:

采用3.6m（包括保护高）

絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙，穿孔墙上的孔口流速采用0.2m/s,则孔口总面积为：

每个孔口的尺寸为15cm×8cm，则孔口数为：个

沉淀池放空时间按照3个小时计，则放空管的直径按照公式：

采用DN=350mm

出水渠断面宽度采用1.0m，出水渠起端按照公式：

为了保证堰口自由落水，出水堰保护高采用0.1m，则水深深度为0.68m，

水力条件核算

水流截面积:W=7×3.3=23.1

水流湿周:X=7+2×3.3=13.6

水力半径:

弗劳德数: 在~ 之间，符合要求。

雷诺数: (按照水温20度计算)

出水堰长度复核

出水堰如图说示，每边长20m，每池出水堰长度为8×20=160m

出水堰负荷率为符合要求

集水槽设计计算：

A.设计要求

a.按照平面布置确定集水槽的条数。

b.矩形池子的集水槽的中心距为1.2-1.8米。圆形池子，当Q〈200-300 时，可以用圆形槽，大于300 时采用圆形槽加辐射槽。

c.按照每条集水槽的集水流量（设计时考虑1.2-1.5的超负荷系数）确定集水槽的宽度：式中Q 为一条穿孔集水槽的流量

d.集水槽堰口或孔口上水头损失采用0.05-0.07米。为保证自由出流，孔口或堰口位于槽内水位以上0.07米左右。

e.三角堰用钢板制成，堰口为90度，堰口高度为0.1米，堰口宽度为0.2米。

B.集水槽的计算：

集水槽尺寸计算：

集水槽宽度

为方便施工，槽底为平坡，设计取用槽的水深为0.20m，孔口出流孔口前水位0.05m，孔口出流跌落0.07m，槽超高0.2m，

集水槽高度H=02+0.05+0.07+0.3=0.52m

集水槽孔口出流，取孔口直径25mm，则单孔流量：

孔口总数：个

每个集水槽单侧孔口数为：个

孔中心距

3.5普通快滤池

3.5.1设计说明

滤池是地表水厂中不可缺少的净水构筑物，它是将沉淀池或者澄清池出来的浊度约为10度左右的水，进一步加以处理成为低浊水。普通快滤池应用最为广泛，运行稳定可靠，适用于大中小型水厂。普通快滤池每一个滤格需要有4个阀门，为了减少阀门和检修工作，普通快滤池的浑水进水阀和冲洗废水排水阀用两条虹吸管代替，只保留清水阀和冲洗水阀，就成了双阀滤池。

A.适用条件：

a.一般适用于大中型水厂，单池的面积不宜超过100 ，以免冲洗不均匀。

b.可以与平流或斜管沉淀池组合使用，在原水浊度低，含藻量少时，可以考虑不经过沉淀池而直接过滤。

c.普通快滤池的高度为3.0-3.2米，需要与絮凝沉淀和清水池的高度相配合

B.设计要求：

a.滤速：石英砂单层滤料为8-10 ，双层滤料为10-14 。当1-2格滤池冲洗或检修时，其余滤池的滤速（强制滤速），单层石英砂为10-14 ，双层滤料为14-18 ，低温低浊水过滤时应选用低滤速。

b.滤池总面积按设计产水量和滤速确定。滤池的格数不得少于2格，单格面积小的滤池可以为正方形，中滤池可用矩形。

c.滤格少于5个时可单排布置，阀门布置在一侧。滤格多时可以采用两排。

d.一般采用大阻力配水系统，为节约能耗或单池面积小时也可以采用小阻力配水系统。

e.单层滤料一般采用石英砂，双层滤料的上层为无烟煤，下层为石英砂。

粒径和滤层厚度见下表：

类别粒径(mm) 厚度(m)

石英砂单层滤料D最小=0.5D最大=1.2 <2.0 0.7

双层滤料无烟煤D最小=0.8 D最大=1.8 <2.0 0.3-0.4

石英砂D最小=0.5 D最大=1.2 0.4

f.滤池冲洗前的水头损失为2.0-2.5米（包括滤料层，承托层和配水系统等的水头损失）。过滤周期为12-24小时。后续清水池的水面标高，既等于滤池水面标高减去2.0-2.5米的期终水头损失和滤池至清水池间的联络管的水头损失。

g.滤池高度应该包括承托层（采用小阻力配水系统时包括配水系统高度，承托层，砂面上水深

（1.5-2.0米）以及超高，一般总高度在3.20-3.60米的范围内。

h.滤层厚度范围内的池壁部分应该拉毛，壁面粗糙可以防止短流，以免影响出水水质。

3.5.2设计计算

设计数据：

设定滤速为,冲洗强度为,冲洗时间为6min

滤池面积及尺寸：

滤池工作时间为24小时，冲洗时间为12小时，滤池实际工作时间：（式中只考虑反冲洗停留时间，不考虑排放初滤水）

滤池面积为：

采用滤池数N=6个，

每个滤池面积：

采用滤池长宽比：左右

采用滤池尺寸：L=10.5 B=7

校核强制滤速为：

滤池高度：

支承层高度为H采用0.45m ，采用卵石或碎石。

滤料层高度采用0.9m。（单层石英砂滤料）

砂面上水深采用1.7m

超高采用0.30m

故滤池总高度

配水系统(每只滤池)

滤池配水系统的作用是，过滤时均匀收集过滤水，冲洗时均匀分布冲洗水。配水系统位于滤池底部，根据滤池冲洗水通过该系统时的阻力大小，分为大阻力，中阻力和小阻力配水系统，快滤池一般采用大阻力配水系统或滤砖等中阻力配水系统。

常用中小阻力配水系统构造和优缺点见下表：

类型构造优缺点

钢筋混凝土孔板1. 每块滤砖大小可以由滤池尺寸决定，但应小于800×800mm,板厚一般为100mm2. 孔眼可以上大下小成喇叭形，或上下相同的圆孔，开孔率在1%左右 3. 孔眼流速为1.0-1.5，孔眼水头损失为0.1-0.3米4. 配水室的高度，既孔板高于滤池底的高度在0.4米以上5. 承托层厚度200mm-300mm，粒径2-16mm 优点:1. 强度和耐久性较好,不宜损坏2. 滤板大小和开孔比易于控制 3. 价格较低缺点:1. 尼龙网应该小心铺设,以免滤料漏下 2. 尼龙网易于老化变质,更换不便,近来有不用的趋势

双层滤砖1. 滤砖用陶瓷或钢筋混凝土制成.铺设时,滤下部连通,上层用木板隔开,并用1:2的水泥沙浆摸平2. 双层滤料的尺寸:长600mm,宽280mm,高250mm,1平方米铺设6块3. 上层96个配水孔,孔径4mm,下层4孔,孔径25mm4. 承托层厚度250mm5. 水头损失0.5-0.6米优点:配水较均匀缺点:价格较高

设计计算:

①干管:

干管流量为

采用管径

干管始端流速采用，在0.8~1.2m/s之间，合格。

②支管:

支管中心间距采用(0.25-0.3)

每池支管数根

每根支管入口流量

采用管径

支管始端流速采用在1.4~1.8m/s之间，符合要求。

③孔眼布置

支管孔眼总面积与滤池面积之比，K采用0.25%

孔眼总面积

采用孔眼直径9mm，每个孔眼面积

孔眼总数个

每根支管孔眼数个

支管孔眼布置两排,与垂线成45度角向下交错排列

每根支管长度

每排孔眼中心距

④孔眼水头损失

支管壁厚采用s=5mm

孔眼直径与壁厚之比

流量系数查表6-30

水头损失为

⑤复算配水系统

支管长度与直径之比不大于60

孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5

孔眼中心距应小于0.2

干管横截面积与支管总横截面积之比为1.75~2.0

洗砂排水槽

设计要求

①.排水槽总平面面积应小于滤池面积的1/4。

②.排水槽的中心距离S为1.5-2.1米，槽长度不大于6米。

③.排水槽底可以作成平坡，整条槽的断面相同，标准尺寸见下图，模数X为

④.排水槽顶高出滤层表面：

——滤层厚度

——滤层膨胀率，石英砂滤料为45%

——槽底厚度，0.05—0.08米

0.07米——超高

⑤.排水槽接入矩形排水渠时，渠底距离槽底的高度为：

Q——滤池冲洗流量

F——滤池面积

B——排水渠宽度

——冲洗强度

——重力加速度

0.2——安全高度

设计计算：

洗砂排水槽中心距,采用

排水槽根数根

排水槽长度

每槽排水量

采用三角形标准断面:

槽中流速,采用

槽断面尺寸m ,采用0.29m

排水槽厚度,采用

砂层最大膨胀率e=45％

砂层厚度

洗砂排水槽顶距砂面高度::

洗砂排水槽总平面面积：

复算：排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于25％％25％

滤池各种管渠计算

①进水：（0.8-1.0m/s）

进水总流量：

采用进水渠断面：渠宽，水深为1.0m

渠中流速：在0.8~1.0m/s之间，符合要求。

各个滤池进水管流量：

采用进水管直径

管中流速

②冲洗水（2.0-2.5m/s）

冲洗水总流量

采用管径

管中流速

③清水（0.8-1.2m/s）

清水总流量

清水渠断面同进水渠断面（便于布置）

每个滤池清水管流量

采用管径

管中流速

③排水（1.0-1.5m/s）

排水流量

排水渠断面同进水渠断面

渠中流速

滤池冲洗

滤池冲洗的目的是去除过滤后滤层中的积存的悬浮物，重新恢复过滤能力。冲洗的方式有3种：单独水冲洗，水冲洗加表面冲洗，气水反冲洗。单独用水冲洗应用的较多，各种滤池均可以使用。当单独用水反冲洗不能达到效果时，可以增设表面冲洗装置。气水反冲洗可以节约冲洗水量，冲洗效果较好。

设计要求：

①水冲洗时的要求见表：

滤层冲洗强度(l/sm) 膨胀率(%) 冲洗时间t(min)

石英砂滤料12-15 45 7-5

煤砂双层滤料13-16 50 8-6

煤砂重质矿三层滤料16-17 55 7-5

②.为了防止双层滤料在冲洗时流失，一年中在高水温和低水温时可以适当调整冲洗强度

③.用水塔冲洗时，水塔的水深一般不宜小于3米，以免水位变化影响冲洗强度。也可以在滤池操作廊上部设冲洗水箱，但应注意施工质量，防止漏水。

④.水厂供电量足够时，可以设置专门的冲洗泵冲洗水塔。水泵从清水池吸水。

设计计算：

冲洗时间t=6分钟

冲洗水箱容积：

水箱底至滤池配水管间的沿途及局部损失之和

配水系统水头损失为：

承托层水头损失：

滤料层水头损失：

安全富余水头，采用

冲洗水箱应高出洗砂排水槽面

3.6清水池

清水池容量由两部分构成，一是调节容量，二是储备容量，前者为调节用水负荷而必须储存的水量，后者为消防或其它特殊需要而储备的水量，这部分水量在一般情况下是不动用的。

3.6.1调节容量的计算：

调节容量与水厂的工作制度有关，水厂一般采用均匀工作制，供水则随着城市用水负荷而变化。有图解法和估计法两种计算方法。图解法的条件是必须取得用水负荷资料才能进行演算，但是这类资料往往不容易取得，又不太准确。因此实际应用中不用此法，而采用比较简单的估计法。

调节容量估算百分率：

用水对象水厂规模调节容量比率%

大城市20万吨/日以上10

中等城市5-20万吨/日以下15

小城镇5万吨/日以下20

工业企业用水2-3

3.6.2储备容量的计算：

储备容量主要是消防用水，大中城市因用水量大，发生火警时所需要的消防水量占城市用水量不大。一般可以不予考虑，小城市用水量不多，消防用水量所占的比例相应增大。清水池除了保存必要的调节容量外，还应该储备符合规定的消防用水量和水厂必要的自用水量。

3.6.3管道和其它：

①.清水池的进，出水管一般分开设置在不同的部位，使水流循环。进水管和出水管分别最高的进水出水流量确定管径，管内流速为0.7-1 左右。确定管径时，应留有余地，以满足水量发展时的要求。

②.溢水管直径和进水管直径相同，管上不设置阀门，管端有喇叭口，出口应设置网罩，防止虫类进入清水池。

③.排水管直径按照2小时内将水量放空计算，但不得小于DN100

④.清水池至少设置一个检修孔，容积大于1000吨的清水池，应设置两个检修孔，其大小应便于池内管道配件的出入

⑤.清水池应该设置导流墙，在导流墙底部,隔一定距离设过水孔，使洗池时排水方便

⑥.池子顶部复土一般为0.5-1.0米，气温低，地下水位高，池子埋深较大时，池子顶部复土应较厚，清水池顶应该设置通气孔。

⑦.应该设置水位仪，可以就地指示或远距离传水位，常用的水位传示仪有电阻式和数字显示液位计等。

3.6.4设计计算：

清水池按设计水量15％计算

清水池总容积=100000×1.05×15％=15750

分为两座，每座容积=7875

清水池的有效水深取3.8m

平面面积为=2250

设计成长方形则边长为38.0m 57.0m

配管计算及附属构筑物

因为每座池的进水流量为0.608 m3/s

进水流速取v=1.0m/s

进水管管径

D=800mm

3.7液氯消毒工艺

氯是目前国内外使用最广泛的消毒剂，除消毒外还起到氧化作用。加氯操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌的作用。污染的原水采用滤前加氯，称为欲氯化，氯和水的接触时间较长，可以减轻沉淀池和滤池中藻类的滋长，但是氯和有机物反应可以生成对健康有害的物质，如三卤甲烷和异臭，除特殊水质条件外不宜采用，原水水质较好时一般采用滤后加氯，原水含有机物较多或滋生藻类时，可以采用滤前和滤后两次消毒。

3.7.1氯气的使用

①.氯瓶中的氯气不能用管道直接加到水中，必须经过加氯机后投加。加氯机见图。

②.氯瓶中的液氯汽化时,会吸收热量,一般用自来水喷淋在氯瓶上,以供给热量,帮助液氯汽化,但不能用明火烘烤.

③.通常将氯瓶放在磅秤上,以核对氯瓶中的余氯量,防止用空,使用时还应该防止加氯机的水倒灌

入氯瓶.

④.因氯气比空气重,应在加氯间外墙的低处安装排风扇,以排除聚集在室内氯气,氯库和加氯间的漏气检测器,其位置不高于室内地面35米.

⑤.加氯点后可以安装静态管式混合器,使水和氯均匀混合,提高杀菌效果,并节省用氯量.

⑥.应该加强余氯的连续检测,有条件时可以加氯点设置余氯连续测定仪

⑦.氯的用量,应根据相似条件下的水厂运行经验,并按照最大容量确定余氯量应该符合生活饮用水卫生标准:出厂水的游离余氯量不低于0.3mg/l,管网末梢水不低于0.05mg/l

⑧.一般水源的氯前加氯量为1.0-2.0mg/l,氯后水或地下水加氯量为0.5-1.0mg/l

⑨.水和氯应充分混合,接触时间不小于30分钟,杀菌作用随着氯和水的接触时间增加,接触时间短需要增加投氯量.

3.7.2设计计算：

水厂设计流量

水厂设计水量为:

采用滤后加氯消毒,最大投氯量,仓库储存量按照30天计算,加氯点在清水池前面.

设计计算

加氯量

储存氯量G 储存氯量按照一个月来考虑

氯瓶数量，采用容量为1000KG的氯瓶5只,其外型尺寸Q800 H=2020

另设中间氯瓶一个,用以沉淀氯气中的杂质,还可以防止水流进入氯瓶

加氯机数量:采用2J-2型转子加氯机2台,一用一备

3.7.3加氯间和氯库:

本地区全年一般主导风向为西北风,加氯间靠近滤池和清水池,设在水厂东南部,氯库底部各设排风扇一个,换气量为每小时8-12次,并且安装漏气探测器,其位置在室内地面以上20厘米处,设置漏气报警仪器,当检测到漏气量达到时,立即报警,切换有关阀门,切断氯气,同时排风扇开始动作.

为了搬运氯瓶方便,氯库内设置CP1-6D单轨电动葫芦一个,轨道在氯瓶正上方,轨道通到氯库大门以外.加氯间外设置防毒面具,抢救材料和工具箱,照明和通风设备在室外设置开关,在加氯间引入一条DN100的给水管.水压大于20米水柱,供加氯机投药使用,在氯库引入DN50给水管,通向氯瓶上方,供喷淋使用,水压大于10米水柱.

氯库设计的位置的要求一般与加氯间相同，唯对氯库的风向要求以及与有人的构筑物的要求更严格一些。氯库应设在水厂的下风向。氯库的固定储备量为30天，单位水量的氯库面积对10万吨/天以上的水厂为5-7 之间，2-10万吨/天的水厂在10-14 的，1万吨/天以下的水厂在15-25 之间。

3.8加药间

3.8.1溶液池设计

溶液池是配制一定浓度溶液的设施，通常用耐腐蚀水泵或射流泵将溶解池内的浓药液送入溶液池，同时用自来水稀释到需要浓度以备投加。溶液池的容积按照下式计算：

a-最大投加量取

Q-处理水量

C-溶液浓度一般取5%-20% 取15%

N每天调制次数n=2

尺寸布置长宽取3×2 则深为1.16米,取超高0.3米,则每个溶液池尺寸3.00×2.00×1.50

3.8.2溶解池设计