水厂设计（沉淀池、滤池）及计算公式（例）

净（制）构筑物

根据人饮工程设计规模Q ＝6000m 3/d ，为自流引水处理，运行时间为24小时/天，日处理水量约6000 m 3，每小时水处理能力为250 m 3/h 。水厂建两组净水建筑物，每组日处理水量约3000 m 3，每小时水处理能力为125 m 3/h 。

水厂建净水建筑物两组四座，单组净化能力Q ＝125m 3/h 。水源水质化验结果表明，浑浊度、大肠菌群、细菌总数三项指标超标。为保证人民生活饮水卫生达国标GB5749-85要求，拟定净水构筑物工艺流程为：进水→旋流孔室反应→斜管沉淀→重力式无阀滤池→清水池。现只计算一座（1500 m 3）的净水结构：

一．穿孔旋流孔室式反应池

设计参数：反应池采用6格，反应时间20分钟，池高度拟定为3.7m ，V 进口

＝1.0m/s ，V6＝0.2（m/s ）。

反应池总容积W=QT/60＝62.5×20/60＝20.83（m 3） 反应池面积F=W/H=20.83/2.5=8.332(㎡) 单格池面积f ＝F/n ＝8.332/6＝1.3（㎡）

设计拟定为正8边形内切圆直径为1.3m 的单个反应池的面积为1.4㎡，满足设计要求。

各单池进孔口流速 Vn=V1+V2-V221221(1)n t V V T +- =1.0+0.2-0.2× T t n )12.00.1(122 -+ =1.2-0.2 T t n

241+ 第一格进口管径采用0.15m tn ＝n T

n '' 式中n ''——第n 格序数 n ＝6格

t1＝3.33（min ） t2＝6.67（min ） t3＝10（min ） t4＝13.33（min ） t5＝16.67（min ） t6＝20（min ）

V1=1.2-0.2×sqrt((1+24×3.33/20))＝0.75（m/s ） V2=1.2-0.2×sqrt((1+24×6.67/20))＝0.6（m/s ） 同理可求得：

V3=0.48（m/s ） V4=0.38（m/s ） V5=0.28（m/s ） V6=0.2（m/s ） 各格进口尺寸，1—6格拟定为正8边形

由流量公式得：Q ＝62.5m 3/h ＝0.01736 m 3/s 据公式Fn=Q/Vn 计算得： F1=0.01736/0.75＝0.0231（㎡）

实际采用孔口尺寸：b ×h ＝0.11×0.22=0.0242（㎡） F2=0.01736/0.6＝0.02（㎡）

实际采用孔口尺寸：b ×h ＝0.12×0.24=0.0288（㎡） 同理得：

F3＝0.0363（㎡）

实际采用孔口尺寸：b ×h ＝0.14×0.27=0.0378（㎡） F4＝0.0462（㎡）

实际采用孔口尺寸：b ×h ＝0.16×0.29=0.04（㎡） F5＝0.0613（㎡）

实际采用孔口尺寸：b ×h ＝0.18×0.34=0.0612（㎡） F6＝0.0868（㎡）

实际采用孔口尺寸：b ×h ＝0.21×0.42=0.0882（㎡） GT 值计算，要求梯度值GT 在104—105之间 由公式G ＝60rh uT

式中h ＝1.06 V 2n/2g 为孔口水头损失 经计算得：

H 进口＝0.054 h 1＝0.03 h 2＝0.019 h 3＝0.012 h 4＝0.008 h

5＝0.004

则h ＝h 进口+h 1+h 2……h 5＝0.111（m ） G ＝60rh uT ＝2010029.160111

.05004-＝21.2（L/s ）（G=20~60s-1）

GT=21.2×1500＝31800≈3.18×104在104—105之间，故能满足要求。 拟定水池超高△h ＝0.3m

单格平面尺寸：

各个正八边形的边长为0.54m ，排泥斗高度为0.6m ，排污管径为φ150mm 具体设计见设计图

（2）斜管沉淀池

设计参数：Q ＝62.5m 3/h ＝0.01736 m 3/s ；颗粒沉淀速度V0＝0.25mm/s ，清水区上升流速V 采用3.0mm/s ，斜管倾角60°，斜管内切圆直径d ＝30mm

1）清水区面积A=Q/V=0.01736/0.003＝5.787（㎡） 考虑斜管结构占用面积3％，则：实际清水区需要面积： A ＇=3.473×1.03=5.96（㎡） 2）斜管长度： L=

00001.33sin cos sin V V V d V V θθθ-??= ＝(1.33×2.1/sin(60)-0.25×sin(60))/(0.25×cos(60)) ×30 ＝722（mm ）

考虑管端紊流、积泥等因素，则斜管总长为1000mm 。 3）池总高度H=H1+H2+H3+H4+H5 式中H1—超高采用0.5米 H2—清水区高度采用1.0米

H3—斜管高度为L ×sin(60)=1×0.866＝0.87米 H4—配水区高度采用1.63米 H5—排泥区高度采用0.6米

则H ＝0.5+1.0+0.87+1.63+0.6＝4.6米

为了增加沉降速度和沉淀数量，减少无阀滤池的负荷，增设置一个预沉池S=4.3×2.2＝9.46㎡，拟定预沉池尺寸为L ＝4.3m ，b ＝2.2m ；拟定沉淀池尺寸为L ＝4.3m ，b ＝3m 。

4）沉淀时间T=L1/VO=1000/3=333秒＝5.55分钟 5）复核条件 雷偌数Rr=RVO/r

式中：水力半径R＝d/4＝3/4＝0.75cm VO—斜管内流速0.35cm/s

r—动力粘滞度（当t＝20℃时，r＝0.01c㎡/s） 故Rr=RVO/r＝0.75×0.35/0.01＝26.25＜200满足要求 弗劳德数Fr（10-3-10-4）

Fr=V02/Rg=0.35×0.35/(0.75*981)=0.000166 能满足要求，具体设计见设计图。 二．3000T重力式无阀滤池

设计参数，滤速8m/h，平均冲洗强度15L/s.㎡，冲洗历时5min，允许水头损失1.5米，设计地坪标高为357.06米，滤池底入地坪深度0.6米。

1）滤池面积f1＝Q/V＝62.5/8＝7.813（㎡）

连通渠考虑采用腰长为0.3m的等腰直角三角形，，则面积： f2＝0.32/2＝0.045（㎡）

故滤池总面积F= f1+4×f2=7.813+4×0.045= 7.9925（㎡） 按照正方形设计，取边长为2.8m，F=2.8×2.8=7.84（㎡）。 实际过滤面积F＝7.84-4×0.045=7.66（㎡） 2）滤池高度

底部集水区高度0.3米，滤板高度0.1米，支承层高度0.2米，滤料层高度0.75米，净空高度0.35米，顶盖高度0.12米。

冲洗水箱高度H冲=0.06qFt/nf=2.75(m) F——滤池面积，㎡； f——冲洗水箱面积，㎡； n——滤池个数； q——冲洗强度，L/s.㎡； t——冲洗时间，min；

故：滤池总高度=0.3+0.1+0.2+0.75+0.35+0.12+2.75=4.57米。

3）进水配水槽： 面积A=1.442(㎡)

根据结构要求采用2.06×0.7米，高度1.83米

进水管：Q＝0.01736m3/s，采用管径DN=150mm，流速0.98m/s（0.5—1.0 m/s），管长Lj=15m

进水管水头损失：h＝ 2 2 i V L g δτ ∑+∑

δτ—局部阻力系数

h=0.009×15+（0.5+3×0.6+1.5）×0.6622 /（2×9.8）＝0.182（m）出水管选用DN=150mm，流速为0.98m/s

4）几个控制标高

滤池出水口（即冲洗水箱水位）标高＝滤池总高－滤池入土高度+地面标高＝4.57-0.6+357.06＝361.03（m）

虹吸辅助管管口标高C＝滤池出水口标高+期终允许水头损失值＝361.03+1.72＝362.75（m）

进水分配水箱堰顶标高＝虹吸辅助管标高C+进水管水头损失+安全高度＝362.75+0.182+0.2＝363.132（m）

5）虹吸管管径

拟定虹吸上升管和下降管均采用DN200mm，即可满足要求。 为防止虹吸管工作时，因进水中带入空气而有可能产生“虹吸提前破坏”现象，在滤池将冲洗前，进水分配箱内保持一定的水层深度，考虑箱底与滤池冲洗水箱平齐，进水管U形存水弯的底部中心标高放在排水井底标高处。

进水挡板直径比虹吸上升管管径大15cm，距离管口20cm，要求顶盖面与水平间夹角为15°，以利于反冲洗时将污水汇流至顶部管口经

虹吸管排出。

6）滤池出水管管径

采用与进水管相同的管径DN150。 7）排水管管径

排水流量＝15×5.055+20.8=96.625 L/s 采用管径DN=400mm