4.1 工程设计标准

    管道水力计算

（1） 管道设计内径d，应根据设计流量和设计流速确定；设置消防栓的管道内径不应小于100mm。

                    

      －设计流量（最高日工作平均取水量）=（供水规模+工程自用水）/工程日工作时间，m3/s。

      －设计流速,采用经济流速，m/s。

（2）沿程水头损失，按下式计算：

                          

式中   —沿程水头损失，m；

       —计算管段的长度，m；

       —单位管长水头损失，m/m；

PVC-U、PE等硬塑料管的单位管长水头损失计算：

                       

式中    —管段流量，m3/s；

        —管道内径，m；

 球墨铸铁管的单位管长水头损失计算

                     

式中    ；

        n  管壁粗糙系数，过去对于铸铁管认为n=0.013

（3）局部水头损失，按其沿程水头损失的15%计算。

4.2 工程规划设计

4.2.1工艺流程

该工程区自来水工程水源属于地表水。工艺流程均为：地表水—反应池—沉淀池—滤池—（消毒剂）—清水池—水泵—管网—用户

4.2.2 取水工程

禾丰水厂为新建工程，水源为三十六岩山溪水，水源高程高，故采用重力自流，从水库取水口接取水口将原水引至净水厂区。

铁山垅水厂为改建工程，水源为河流水，本工程是新建工程，水源为河流水，取水泵房采用合建式岸边取水泵房。取水泵房为矩形，并与吸水井合建，其外框尺寸为L×B=8.94m×3.8m北泵房内设置四台潜水泵，型号都为200QW300-22-37，三用一备，以达到20000m3/d的供水规模。泵房下部为机泵房，上部平台为操作室。

4.2.3 输水工程

  输水管设计流量按最高日工作时用水量计算，日工作时取24h，禾丰水厂输水管道设计流量Qcp=2200/24=95.83m3/h=0.0266m3/s；铁山垅自来水工程输水管道设计流量Qcp=20000/24=833.33m3/h=0.2314m3/s。

禾丰水厂浑水输水工程新建两根DN215mm的浑水管自取水泵房接至厂区。每根管长823m，每根输水管按照设计流量1150 t/d计，流速为0.37 m/s，水力坡降为1.08‰，每根浑水输水管道的沿程水头损失为0.612m，总水头损失取1.1倍的沿程损失，所以总水头损失H=2×1.1×0.612=1.35m。

输水管设计流量按最高日工作时用水量计算，日工作时取24h，求得输水管道设计流量Qcp=20000/24=833.33m3/h=0.2314m3/s。

铁山垅自来水工程浑水输水工程新建两根DN600mm的浑水管自取水泵房接至厂区。每根管长892m，每根输水管按照设计流量10000 t/d计，流速为0.78m/s，水力坡降为1.343‰，每根浑水输水管道的沿程水头损失为1.13m，总水头损失取1.1倍的沿程损失，所以总水头损失H=2×1.1×1.13=2.486m。

4.2.4 净水工程

一、管式静态混合器

净水厂工程由一根PE管引入厂区，禾丰区集中供水工程的净水工艺混合均采用近期混合效果好、水头损失小、成本低的管式混合器。混合器安装在进入配水井前的原水管上，加药点设在混合器进口处，水与药液在混合器内能得到快速、充分、均匀的混合，从而能达到较好的凝到处效果。

二、隔板絮凝池

1、禾丰镇集中供水工程

絮凝池设计两组，每池设计流量为：

    Q=2200×1.10/2=1265m3/d=0.015m3/s

    絮凝时间T=20min，设计平均水深h=3.6m

絮凝池有效容积 W=Q×T=0.015×20×60=17.6m3

絮凝池有效面积：F===4.88m2

水流经过每个竖井流速v1,取0.12m/s.由此得单格面积

     F=Q/V1=0.015/0.12=0.125m2

设计单个为正方形，边长采用0.5m.

由此得到分格数位n=4.88/0.25=19.52格（取20格）

实际絮凝时t=(0.5×0.5×3.6×20)/0.015=1200s≈20min

絮凝池平均水深3.6m,取超高0.3m,得到池的总高设计=3.6+0.3=3.9m

取絮凝池的格墙宽为200mm,即0.2m

单组絮凝池：长：0.50×5+0.2×6=3.7m

            宽：0.50×4+0.2×5=3m

进水管径流量：Q=0.019m3/s,取流速v=1.0m/s

D===0.139m=139mm

则进水管管径取DN150mm

青泥自来水工程净水工艺采用高效网格反应池。具体设计尺寸为：

设计规模：2200m3/d,反应池组为2个；

    单组絮凝池长、宽、高：3.7m、3m、3.9m。

排泥管管径：DN200mm

2、铁山垅集中供水工程

絮凝池设计两组，每池设计流量为：

    Q=20000×1.10/2=11000m3/d=0.127m3/s

    絮凝时间T=20min，设计平均水深h=3.6m

絮凝池有效容积 W=Q×T=0.127×20×60=152.4m3

絮凝池有效面积：F===42m2

水流经过每个竖井流速v1,取0.12m/s.由此得单格面积

     F=Q/V1=0.127/0.12=1.06m2

设计单个为正方形，边长采用1.45m.

由此得到分格数位n=42/2.10=20格。

实际絮凝时t=(1.45×1.45×3.6×20)/0.127=1192s=19.8min

絮凝池平均水深3.6m,取超高0.3m,得到池的总高设计=3.6+0.3=3.9m

取絮凝池的格墙宽为200mm,即0.2m

单组絮凝池：长：1.05×5+0.2×6=6.45m

            宽：1.05×4+0.2×5=5.2m

进水管径流量：Q=0.12m3/s,取流速v=1.0m/s

D===0.40m=400mm

则进水管管径取DN400mm

青泥自来水工程净水工艺采用高效网格反应池。具体设计尺寸为：

设计规模：20000m3/d,反应池组为2个；

    单组絮凝池长、宽、高：6.45m、5.2m、3.9m。

排泥管管径：DN400mm

三、沉淀池

1、禾丰镇集中供水工程

（1）设计流量计算Q=2200×1.10/2=1265m3/d=52.7=0.015m3/s

（2）设计数据选用

表面负荷取q=10 m3/（m2.h），斜管材料选用厚0.4mm塑料板热压成正六边形管，内切圆直径d=25mm，长1000mm，水平倾角60°。

（3）计算与设计

a、清水区面积A=，取A=10m2

取斜管沉淀池平面尺寸5.0×2.0=10m2，进水区布置在5m长边一侧，在2m短边中扣除1000×cos60°=500mm无效长度，并考虑斜管结构系数1.03，则净出口面积为：A==7.28m2，则斜管出口水流实际上升流速为：V=0.030 m3/s/7.28m2=0.00412m/s=4.12mm/s

斜管内轴流速为：V=4.12/sin60°=4.76mm/s

取清水区高度为1.20m，超高0.30m。

b、斜管区高度1000×sin60°=866mm=0.87m

c、取配水区高1.50m，下部穿孔排泥管处斜槽高0.80m

d、斜管沉淀池高度H=0.30+1.20+0.87+1.50+0.80=4.67m

（4）斜管沉淀时间T=1000/3.066=326s=5.5min

运行方式：结合实际情况，定期进行排泥。

斜管沉淀池采用穿孔花墙进水，出水采用锯齿三角堰。出水先经集水槽收集后进入出水总渠，然后通过管道输送至滤池。

2、铁山垅集中供水工程

水厂中常见的沉淀型式有平流沉淀池、斜管沉淀池和加速澄清池，南方地区采用较多的是平流沉淀池和斜管沉淀池。

经过技术和经济综合分析及从保证水质、维护管理方便等角度出发，本工程推荐采用平流沉淀池方案。池的平面尺寸为42.00m×6.00m，池中水深3.00m，池超高0.50m，污泥斗高度0.4 0m，总高3.90m，沉淀时间采用1.5小时。

为防止日光照射池内生长藻类植物，沉淀池采用钢结构玻璃钢轻质屋盖，以确保生产水质安全。

四、滤池

（1）、禾丰镇集中供水工程

本工程采用高效、成熟的重力式无阀滤池。

1、设计规模：2200m3/d。

2、水厂自用水系数为10%，故处理规模为：

    Q=2200×1.10/2=1265m3/d=52.7=0.015m3/s

3、滤池分为2格，两个滤池联通管管径为DN200，设置蝶阀。

4、设计滤速取8m/h（规范要求为7-9m/h），则每格滤池过滤面积：52.7/2/8=3.29m2，滤池面积取矩形，则取滤池尺寸=1.8×1.83m。

滤池高度等于各部分高度之和。集水区高度0.5米；滤板高度0.1米；滤料承托层高度0.2米；滤料高度0.7米；滤料膨胀率取50%，故膨胀高度为0.7×0.5=0.35米，保护高度取0.15米，则有浑水区高度为0.50米；冲洗水箱高度为3.2米；滤池顶板高度为0.20米；滤池总高度为5.45米。

详细设计参数：南昌家教网  www.ncsmjj.com

禾丰集中供水工程设计规模：2200m3/d,

滤池组数:2个；

尺寸长、宽、高：1.80米、1.83米、5.45米。

（2）、铁山垅集中供水工程

滤池选用V型滤池 

特点：下向流均粒砂滤料，带表面扫洗的气水反冲滤池。

优点：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。

缺点：1、配套设备多，如鼓风机等；

      2、土建较复杂，池深比普通快滤池深。

使用条件：1、适用于大、中型水厂

          2、单池面积可达150m2以上。

设计计算

    1、平面尺寸计算   

                    

     式中     F---每组滤池所需面积  (m3)

              Q---滤池设计流量   （m3/h)

              n---滤池分组数   （组）

              v---设计滤速  （m/h), 一般采用8～15 m/h 

   设计中取  v=10m/h， n=2

                

      单格滤池面积  

             

   式中    f---单格滤池面积  （m3)

           N---每组滤池分格数  （格）

    设计中取  N=3   

     则单格滤池的尺寸为5.3m×3.0m。    单格滤池的实际面积：

               

   式中    f/----单格滤池的实际面积  （m2)

           B-----单格池宽      （m)

           L----单格池长      （m)

      设计中取  L=5.3m， B=3.0m

             

  正常过滤时实际滤速

                      

式中   v/----正常过滤时实际滤速    （m/h)

       Q1----一组滤池的设计流量     （m3/h)

       

一格冲洗时其他滤格的滤速为

        

式中   v/---- 一格冲洗时其他滤格的滤速（m/h),一般采用10～14m/h。

                         

    2、进水系统

    （1）、进水总渠

               

    式中    H1 ---- 进水总渠内水深  （m）；

            B1 ---- 进水总渠净宽    （m）；

            v1 ---- 进水总渠内流速  （m/s），一般采用0.6～1.0m/s。

    设计中取H1=1.0m，v1=0.6m/s,

               

    （2）、气动隔膜阀的阀口面积

               

    式中    A ---- 气动隔膜阀口面积   （m2）；

            Q2 ---- 每格滤池的进水量   （m3/s)， ;

            v2 ---- 通过阀门的流速（m3/s);一般采用0.6～1.0m/s。

     设计中取v2=0.6m/s

                           

    （3）、进水堰堰上水头

             

式中    h2 ---- 堰上水头  （m）；

        m ---- 薄壁堰流量系数，一般采用0.42～0.50;

        b ---- 堰宽   （m)。

设计中取m=0.42，b=1m

             

    （4）、V型进水槽

              

式中    h3 ---- V型进水槽内水深   （m)；

        Q3 ---- 进入V型进水槽的流量  （m3/s)；

        v3 ---- V型进水槽内的流速（m/s)；一般采用0.6～1.0m/s；

        α---- V型槽夹角，α=500～550。

    设计中每格滤池设两个V型进水槽，则Q3=Q2/2=0.02m3/s,取v3=0.6m/s,α=500

               

    V型槽垂直高度为340mm,壁厚为80mm，V型槽采用钢筋混凝土结构。

    （5）、V型槽扫洗小孔

                 

    式中    Q4 ---- 表面扫洗流量（m3/s)；

            q2 ---- 表面扫洗强度[L/(s•m2)],一般采用1.4～2.3L/(s•m2)；

            A1 ---- 小孔总面积（m2)；

            μ---- 孔口流量系数；

            d ---- 小孔直径（mm)；

            n2---- 小孔数目（个）。

   设计中取q2=1.8L/(s•m2),μ=0.62,取每个V型槽上扫洗小孔数目10个，则n2=20个

               

                             取d=40mm。

    验算小孔流速v4

                   符合要求。

    3、反冲洗系统

    （1）、气、水分配渠（按反冲洗水量计算）

                          

式中    Q5 ---- 反冲洗水流量（m3/s)；

        q1 ---- 反冲洗强度4～6L/(s•m2),取q1=4 L/(s•m2)

        v5 ---- 气、水分配渠中水的流速，一般取1.0～1.5m/s。取v5=1.0m/s；

        H2 ---- 气、水分配渠内水深；

        B2 ---- 气、水分配渠宽度，B2=1.0m。

            

           反冲洗水管的管径   

    （2）、配水方孔面积和间距

                          

式中    F1 ---- 配水方孔总面积；

        v6 ---- 配水方孔流速，取v6=0.5m/s；

        f1 ---- 单个方孔的面积；

        n3 ---- 方孔个数。

             

                

    在气水分配渠两侧分别布置20个配水方孔，孔口间距0.265m。

    （3）、布气圆孔的间距和面积

布气圆孔的数目及间距和配水方孔相同，采用直径为40mm的圆孔，其单孔面积为，所有圆孔的面积之和为。

    （4）、空气反冲洗时所需空气的量

                 

式中    Q气 ---- 空气反冲洗时所需空气的量；

        q气 ---- 空气冲洗强度，13～17L/(s•m2),取q气=15L/(s•m2)；

　　　　　　　　　　　

空气通过圆孔的流速为 ,配气干管用DN200钢管

    （5）、底部配水系统

    底部配水系统采用QS型长柄滤头，材料为ABS工程塑料，数量为55只/m2。滤头安装在混凝土滤板上，滤板搁置在梁上。滤头长70cm，滤帽上有缝隙25条，滤柄上部有¢2mm气孔，下部有长65mm，宽1mm条缝。

    滤板滤梁均为钢筋混凝土预制件，高度、长度根据实际情况决定，为了确保反冲洗时滤板下面任何一点的压力均等，并使滤板下压力的空气可以尽快形成一个气垫层，滤板与池底之间应有一个高度适当的空间，一般来讲，滤板下面清水区的高度为0.85～0.95m，该高度在足以使空气通过滤头的孔和缝得到充分的混合并均匀分布在整个滤池面积上，从而保证了滤池的正常过滤和反冲洗效果，设计中取滤板下清水区的高度  H5=0.85m。

    4、过滤系统

    滤料选用石英砂，粒径为0.95～1.35mm，不均匀系数K80=1.0～1.3.滤层厚度一般采用1.2～1.5m，设计中取滤层厚度H6=1.2m。

    滤层上水深一般采用1.2～1.3m，设计中取滤层上水深H7=1.2m。

  5、排水系统

    （1）、排水渠终点水深

                       

    式中    H3 ---- 排水渠终点水深；  v7 ---- 排水渠流速，v7=0.7m/s。

    设计中取排水渠和气水分配渠等宽B2=1.0m，取v7=0.7m/s，

                  

（2）、排水渠起点水深

                           

    式中    H4 ---- 排水渠起端水深；

            hk ---- 排水渠临界水深；

            i ---- 排水渠底坡；

         l ---- 排水渠长度。

     设计中取排水渠长度等于滤池长度，l=5.3m，排水渠底坡i=0.02，

                   

            

    按照要求，排水槽堰顶应高出石英砂滤料0.5m，则中间渠总高为滤板下清水区的高度+滤板厚+滤料层厚+0.5，即     0.85+0.10+1.20+0.50=2.65m

 6、滤池总高度

              

    式中    H5 ---- 滤板上清水区的高度，H5=0.85m；

            H6 ---- 滤层厚度，H6=1.20m；

            H7 ---- 滤层上水深，H7=1.20m；

            H8 ---- 滤板厚度，H8=0.10m；

            H9 ---- 超高，H9=0.30m。

               

五、清水池

（1）、禾丰镇集中供水工程

清水池的调节容积按供水规模的20%考虑。设两组清水池与滤池配套使用。池内设导流墙，清水池尺寸、进水管、出水管、溢流管、排水管按以下方法设计。

设计参数：

          清水池有效容积W=Q× 20%=460m3

          单池容积为W1=W/2=230m3

清水池尺寸

取清水池有效水深为3.5m，则其面积为65.71m2，取面积为66.4平面尺寸为L× B=8.3m×8.0m的清水池。清水池采用地下式钢筋混凝土立方体水池，水池顶部高出地面0.5m。取清水池超高0.5m，清水池总高度H=3.5+0.5=4.0m。则清水池几何尺寸为L× B× H=8.3× 8.0× 3.5。设计中取进水管径为DN200mm。溢流管管径和进水管管径相同，取DN200mm，排水管径取DN200mm。

2、铁山垅集中供水工程

清水池的调节容积按供水规模的20%考虑。设两组清水池与滤池配套使用。池内设导流墙，清水池尺寸、进水管、出水管、溢流管、排水管按以下方法设计。

设计参数：

          清水池有效容积W=Q× 15%=3510m3

          单池容积为W1=W/2=1575m3

清水池尺寸：

取清水池有效水深为4m，则其面积为394m2，取尺寸为L× B=27m×15m的清水池。清水池采用地下式钢筋混凝土立方体水池，水池顶部高出地面0.5m。取清水池超高0.5m，清水池总高度H=4.0+0.5=4.5m。则清水池几何尺寸为L× B× H=27× 15× 4.5m。设计中取进水管径为DN500mm。溢流管管径和进水管管径相同，取DN500mm，排水管径取DN500mm。南昌家教网提供此文。

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