二、设计计算内容 2.1. 设计水质水量（1）、设计水质：本设计给水处理工程设计水质满足国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2006），处理的目的是去除原水中悬浮物质，胶体物质、细菌、病毒以及其他有害万分，使净化后水质满足生活饮用水的要求。

生活饮用水水质应符合下列基本要求：水中不得含有病原微生物；水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康；水的感官性状良好。

（2）、设计水量水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并以水质最不利情况进行校核。

水厂自用水量主要用于滤池冲洗和澄清池排泥等方面。

城镇水厂只用水量一般采用供水量的5%—10%，本设计取6%，则设计处理量为：dQ=q ×(1+0.06)=55000×(1+0.06)=58300（m3/d ） 式中： Q ——水厂日处理量；a ——水厂自用水量系数，一般采用供水量的5%—10%，本设计取6%； Qd ——设计供水量（m3/d ），为5.5万m3/d 。

根据水厂设计水量1万～5万dm3小型水厂，5万～10万d m 3为中型水厂，10万d m 3以上为大型水厂的标准可知水厂为中型水厂。

2.2. 水厂工艺方案确定及技术比较（1）、给水处理厂工艺流程方案的选择及确定方案一：原水 → 一泵房 → 静态混合器 →往复式隔板絮凝池 →平流沉淀池 → 普通快滤池 → 清水池 → 二泵房 → 用户 方案二：原水 → 一泵房 → 扩散混合器 →机械搅拌絮凝池往复式隔板絮凝池 → 平流沉淀池 → V 型滤池 → 清水池 → 二泵房 → 用户（2）、方案技术比较：综上所述：根据以上各构筑物的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用方案一较合理。

2.3给水单体构筑物设计计算 2.3.1 混凝剂配置和投加 （1）、设计参数根据原水水质及水温，参考有关水厂的运行经验，选精致硫酸铝为混凝剂。

最大投加量为20mg/L ，精致硫酸铝投加浓度为10%。

采用计量投药泵投加。

（2）、溶液池设计及计算溶液池设计为以高架式设置，以便能依靠重力投加药剂。

池周围应有工作台，底部应设置放空管。

必要时设溢流装置。

1）.确定溶液池容积：根据《给水排水设计手册第3册第二版城镇给水》P455页 .溶液池容积 按下式计算：2417aQ W bn式中 2W －溶液池容积，m3； Q －处理水量，3/mh ；本设计Q=2429.23/mha －混凝剂最大投加量，20mg/L ；b －溶液浓度（5%-20%），取10%； n －每日调制次数，取n ＝3。

代入数据得：2W =3.884m3，取3.88m3取有效水深H1＝1.0m ，总深H ＝H1+H2+H3（式中H2为保护高，取0.2m ；H3为贮渣深度，取0.1m ）＝1.0+0.2+0.1＝1.3m 。

溶液池形状采用矩形，尺寸为长×宽×高＝2m ×1.5m ×1.3m 。

溶液池设置两个，每个容积为2W ，以便交替使用，保证连续投药。

3）.溶解池容积计算：溶解池容积w1=0.3*w2=0.3*3.88=1.164 m3溶解池一般取正方形，有效水深H1＝1.0m，则：面积F＝W1/H1，有边长a＝F1/2＝1.079m；取边长为1.1m。

溶解池深度H＝H1+H2+H3 （式中H2为保护高，取0.2m；H3为贮渣深度，取H＝1.0+0.2+0.1＝1.3m和溶液池一样，溶解池设置2个，一用一备。

溶解池的放水时间采用t＝10min，则放水流量q0=w260t=388060×10=6.5L s⁄查水力计算表得放水管管径0d＝100mm，溶解池底部设管径d＝100mm 的排渣管一根（钢管或铸铁管）。

溶解池搅拌装置采用机械搅拌：以电动机驱动浆板或涡轮搅动溶液。

（3）药剂仓库：设计投药量：每天投药量a*Q=58300х20=1166kg/d 每月投加量=1166*15=17.49t2.3.2 静态混合器在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件，同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行成本。

管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备：具有高效混合、节约用药、设备小等特点，它是有二个一组的混合单元件组成，在不需外动力情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达90-95%，构造如图所示：1、设计参数：设计总进水量为Q=58300m3/d=2429.2 m3/h=0.675 m3/s，水厂进水管投药口靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布，进水管采用两条，流速v=1.12m/s。

2、设计计算（1）、设计管径静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量：q=Q/2=0.337m/s则静态混合器管径为：D=√4qπv =√4×0.3373.14×1.12=0.62m本设计采用D=650mm（2）、混合单元数N≥2.36v−0.5D−0.3=2.36×1.12−0.5×0.65−0.3=2.54本设计取N=3 则混合器的混合长度为：L=1.1DN=1.1*0.65*3=2.15m（3）、混合时间：T=LV =2.151.12=1.92s（4）、水头损失：h=0.1184Q2D4.4N=0.1184×0.3420.654.4×3=0.27<0.5m，符合设计要求。

2.3.3往复式隔板絮凝池1．设计水量（包括自耗水量）Q=58300m3/d=2429.2m3/h2．采用数据：廊道内流速采用4档：v1=0.5m/s，v2=0.4m/s，v3=0.3m/s，v4=0.25m/s，絮凝时间：T=20min池内平均水深：H1=1.8m超高：H2=0.3m池数：n=23．计算计算总容积：W=QT/60=2429.2×20/60=809.7m3分为两池，每池净平面面积：F’=W/(nH1)=809.7/(2×1.8)=225m2池子宽度B：按沉淀池宽采用20m池子长度（隔板间净距之和）：L’=225/20=11.3m隔板间距按廊道内流速不同分成4档：α1=Q/(3600nv1H1)=2429.2/(3600×2×0.5×1.8)=0.37m 取α1=0.4m，则实际流速v1’=0.47m/sα2=Q/(3600nv2H2)=2429.2/(3600×2×0.4×1.8)=0.47m 取α2=0.5m，则实际流速v2’=0.37m/sα3=Q/(3600nv3H3)=2429.2/(3600×2×0.3×1.8)=0.62m 取α3=0.65m，则实际流速v3’=0.29m/sα4=Q/(3600nv4H4)=2429.2/(3600×2×0.25×1.8)= 0.75m 取α4=0.8m，则实际流速v4’=0.23m/s廊道条数M=L∑a i =11.32.35=4.8≈5条每一种间距采取5条，则廊道总数为20条，水流转弯次数为19次。

则池子长度（隔板间净距之和）：L’=5×(α1+α2+α3+α4)=5×(0.4+0.5+0.65+0.8)=11.75m隔板厚按0.2m计，则池子总长：L=11.75+0.2×(20-1)=15.55m按廊道内的不同流速分成5段，分别计算水头损失。

第一段：水力半径：R1=α1H1/(α1+2H1)=0.4×1.8/(0.4+2×1.8)=0.18m 槽壁粗糙系数n=0.013，流速系数Cn 故： C 1=R 16n=0.18160.013=57.8G= T hμγ60⨯=38.67s 1-GT==46409.5此GT 值在104～105的范围内 2.3.4 平流沉淀池已知设计水量（包括自耗水量）：Q=2429.2m3/h =0.47 m3/s 沉淀池个数：n=2，每组设计流量为1214.6 m3/h 沉淀池沉淀时间：T=2.0h 池内平均水平流速：v=0.015m/s 有效水深：H=2.0m ，超高：0.3m 原水平均浑浊度为200mg/l 设计计算(1)池体尺寸①单池容积VV=Qt/n=2429.2*2/2=2429.2 m3②池长LL=3600vT=3600×0.015×2=108 m③池宽B池的有效水深采用H=2.0m，超高采用0.3m，则池深为2.3m。

则池宽B=V/LH=2429.2/(108*2)=11.2 m 取12m(2)校核池子尺寸比例长宽比：L/B=108/11.2=9.6>4 符合要求长深比：L/H=108/2.0=54>10 符合要求(3)进水穿孔墙沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长12m，墙高2.5m，有效水深2.0m，用虹吸式机械吸泥机排泥，其积泥厚度为0.1m，超高0.2m。

穿孔墙孔眼形式采用矩形的半砖孔洞，其尺寸为15cm×8cm。

孔洞处流速采用v0=0.2m/s,则穿孔墙孔洞总面积 ：Ω=Q/3600v0=1214.6/（3600*0.2）=1.69m3 孔洞个数：N=Ω/（0.15*0.8）=1.69/（0.15*0.08）=140 个(4)出水渠①采用薄壁堰出水，堰口保证水平②出水渠宽度采用1m，则渠内水深h=1.73*（q/gb2)1/3=1.73*[Q/(3600n)gb2]1/3=≈0.50 m为保证堰口自由溢水，出水渠的超高为0.1m，则渠道深度为0.6m。

堰口溢流率按400m3/(m•d)计算，出水堰长度L=Q/400=3.03m<12m，无需增加堰长度。

(5)排泥设施为了取得较好的排泥效果，可采用机械排泥。

即在池末端设集水坑，通过排泥管定时开启阀门，靠重力排泥。

由于平流沉淀池的池底沉泥主要集中在近絮凝池的前端1/3左右沉淀池池长范围，因此沉淀池后端2/3池长范围排出的泥水往往含固率很低，导致水厂平流沉淀池的排泥水量消耗较多，实施水厂排泥水处理时就会相应增加排泥水处理成本。

为了减少不必要的排泥水量消耗，必须通过合理排泥来提高沉淀池排泥水的整体含固率。

池内存泥区高度为0.1m，池底有1.5‰的坡度，坡向末端积泥坑（每池一个），坑的尺寸为50cm×50cm×50cm.排泥管兼沉淀池放空管，其管径d应按下式计算：d=（0.7BLH00.5/t）0.5=0.46m 采用500mm式中：H0—池内平均水深，m，此处为2.3+0.1=2.4m；t—放空时间，s，此处按2h计。