南京工业大学 给水厂课设设计计算说明书

南京工业大学给水排水专业

水质工程课程设计任务书

课题名称: 新泰市给水厂工程

姓名：

学号：

班级：给水0602

指导教师：梅凯

日期：2009.12.14

一﹑设计课题 (1)

二﹑工程概况 (1)

三﹑设计要求 (1)

四、给水处理工艺流程........................................................................................................................... - 3 -

（1）原水的水质分析..................................................................................................................... - 3 - （2）确定给水处理工艺流程......................................................................................................... - 3 - 絮凝池工艺比较：................................................................................................................... - 3 - 沉淀池工艺比较：................................................................................................................... - 3 - 滤池工艺比较：....................................................................................................................... - 4 -

五、构筑物的工艺尺寸的计算............................................................................................................... - 7 -

1 设计水量的计算........................................................................................................................... - 7 -

2 混凝剂的配制投加及混合........................................................................................................... - 7 -

3 絮凝池的设计计算....................................................................................................................... - 8 -

4 平流沉淀池的设计计算............................................................................................................. - 10 -

5 普通快滤池的设计计算............................................................................................................. - 12 -

6 Cl2消毒的设计计算................................................................................................................... - 16 -

7 清水池的设计计算..................................................................................................................... - 17 -

8 二泵房的设计计算..................................................................................................................... - 18 -

六、水厂附属构筑物的设计................................................................................................................. - 19 -

1 辅助建筑物面积......................................................................................................................... - 19 -

2 水厂管线布置............................................................................................................................. - 20 -

3 水厂的道路及绿化布置............................................................................................................. - 20 -

七、水厂总体布置................................................................................................................................. - 21 -

1 水厂的平面布置......................................................................................................................... - 21 -

2 水厂的高程布置......................................................................................................................... - 21 - 参考资料................................................................................................................................................. - 2

3 -

一﹑设计课题

新泰水厂、综合污水厂工程

二﹑工程概况

新泰，坐落在鲁中腹地，处北纬35°37′-36°07′、东经117°16′-118°之间。位于山东省中部，取新甫山、泰山首字而得名，东连蒙山沂水，西靠东岳泰山，南接邹鲁圣乡，北邻三齐旧壤。

曾先后荣获全国科技工作先进市、全国基础教育先进市、全国体育工作先进市、全国民政工作先进市、全国卫生城市、全国园林绿化先进市、全国司法工作先进市、全国文化工作先进市、全国村民自治模范市等荣誉称号。第四届全国县域经济基本竞争力评比，新泰市2009年百强县最新排名第40位，是山东省30强县市。随着工业规模的扩大、人口的增加，用水量和污水量的剧增，对水体环境的压力越来越大，根据无锡市惠山经济开发区编制的《无锡惠山给水厂、综合污水处理厂项目建议书》和江苏省计经委《同意建设无锡惠山给水厂、综合污水处理厂项目批复》意见，决定建设无锡惠山给水厂、综合污水处理厂。

厂区地面平均高程为5.5m（吴淞高程，下同）。区域柴汶河年平均水位3.3m，最高洪水位为5.27（1991年），最低洪水位2.8m（1934年），河年平均流量为10.8立方米/s,河宽40米，平均流速2m/s,水流由南向北,现状为四类水体水质标准。允许地载力100KPa。

气候类型：温带季风气候，降水集中，雨热同季，春秋短暂，冬夏较长。年平均温11.0℃~14.2℃，最高月均温23.5℃~27.4℃，最低月均温-4.4℃~-0.8℃，年降水量584~905，全境平均约710毫米，无霜期173~约250天。

根据规划设计，规划年限为十年，规划年限内，给水厂设计规模为12.4万t/d，没有提供水质资料；该区最高日生活污水为130200t/d，Kd=1.43，工业废水76560t/d，污水的收集率为0.9。工程分两期建设实施，每期50％。

污水厂进水水质可按下表考虑：

三﹑设计要求

1、处理厂出水水质按GB18918-2002（城镇污水厂污染物排放标准）中一级B

标准执行。

2、选择处理工艺，进行方案比选

3、进行工艺计算，确定各处理单元容积及结构尺寸

4、设计成果与要求

（1）完成设计说明书的编写；

（2）总平面设计；

（3）工艺流程图；

（4）设计成果应同时提供电子文

四、给水处理工艺流程

（1）原水的水质分析

原水的嗅和味，PH值，总硬度，铜，锰，砷等水质指标均符合饮用水水质标准，因而这些物质均不用去除，只需去除色度，浊度，细菌，大肠杆菌等物质。

（2）确定给水处理工艺流程

絮凝池工艺比较：

跟据水厂规模，水量变化，经济等各方面因素考虑：机械絮凝池管理不方便；网格和折板絮凝池对水量变化适应性差；只有隔板絮凝池符合要求，而回转式出水流量不宜均匀分配，往复式隔板絮凝池最为合适，应此絮凝池选用复式隔板絮凝池。

沉淀池工艺比较：

竖流沉淀池对冲击负荷和温度变化的适用能力较差且造价高，辐流沉淀池更适用于污水厂且要求地下水位较高的地区。而平流沉淀池对冲击负荷和温度变化的适用能力较强，应此从经济与对人员管理要求上考虑，沉淀池选用平流式沉淀池。

滤池工艺比较：

压

力

式

1.可一次净化，单独成一个小水厂

2.可省去二集泵站；

3.可作小型、分散、临时性的供水；

1.清砂较为不方便；

2.加药管理复杂；

3.工作周期较短；

移动罩滤池

1.池体结构简单；

2.无需冲洗水箱或水泵；

3.无大型阀门，管件少。

1.比其他滤池增加了机

电及控制设备；自动控制

和维修较复杂

1.适用于大中水

厂

2.单格面积不宜

过大

从水厂规模上不宜用无阀滤池和虹吸滤池；V型滤池与移动罩滤池管理繁琐，且要经常维修，从经济与管理上考虑选择运行稳定，技术成熟的普通快滤池。

根据以上原水水质分析，确定该厂的水处理工艺流程如下：

五、构筑物的工艺尺寸的计算

1 设计水量的计算

水厂平均日供水量8.7万m 3/d

该水厂的最高日供水量为8.7万m 3/d ×1.43= 12.4万m 3/d ，水厂的自用水量为5%，因此水厂的设计供水量为Q=12.4×104×(1+5%)t/d=13.02×104 t/d=1.50m 3/s. （分两期建设，按近期6.4万m 3/d ， 远期12.4万m 3/d 进行分期建设）

2 混凝剂的配制投加及混合

原水浊度为150—300，参考国内水厂成功经验，混凝剂选用PAC （碱式氯化铝）作絮凝剂，投加量13.5~64mg/L ，平均30mg/L ，溶液浓度取15%，每天调制两次，采用计量泵（两台，一用一备，轮流使用）湿投，应用自动控制系统。下图为投药工艺流程。

（1）溶液池容积W 1=

2

154173600

75.030417????=

cn aQ =6.47m 3，溶液池分2格，每格有效容积为3.3 m 3，有效高度1.4m ，超高0.6m ，每格实际尺寸2×1×2 m 3,半地下式，高出地面1m 。

（2）溶解池容积W 2=0.25W 1=0.25×6.47 m 3=1.62 m 3，有效高度1.0 m ，超高0.3m ，设计尺寸：1.3×1.0×1.3m 3，池底坡度采用2.5%，溶解池上沿与溶液池平齐。采用中心固定桨板式搅拌机。

（3）采用管式静态混合器（两个，一用一备）混合药剂与原水。

投药管流量 q=

3600

241000

21???W =0.15L/s

静态混合器的设计流量

Q=6.51×104×(1+5%)t/d=6.8×104 t/d=0.79m 3/s 静态混合器设计流速取为1.7m/s ，则管径为 D=

7

.114.379

.04??=0.770m=770mm ，采用钢管DN800，则实际流速为v=1.7m/s 。

混合单元数计算

按下式计算N ≥2.36v -0.5D -0.3=2.36×3.05.08.07.1?-=1.7，取N=2 则混合器的长度 L=1.1×1×2=2.2m 混合时间 T=

7

.12

.2=

v L =1.3s 水头损失

h==??=26.197.10

.143.122

4.02N g v ζ0.42m

3 絮凝池的设计计算

（1）设计参数的确定：本水厂设计的絮凝池为往复式隔板絮凝池，供水量较大，2组池子进行处理，絮凝时间采用T=20min ，絮凝池的宽度根据设为12.0m ，平均水深为2.7m ，池子超高为0.3m 。絮凝池内流速分四档，分别为v 1=0.5m/s ，v 2=0.4m/s, v 3=0.35m/s ，v 4=0.3m/s ，v 5=0.2m/s 。

（2）池体的计算

每组絮凝池的设计流量Q=24

21051.64

??=1356m 3/h=0.37 m 3/s

絮凝池的净长度 7

.20.1260

2037.0???=

=

'BH QT L =13.7m 隔板间距按廊道内流速的不同分为5档

b 1=

50

.07.237.01?=Hv Q =0.27m ≈0.3m 则实际流速 v ′1=0.47m/s

b 2=

40

.07.237

.02?=Hv Q =0.34m ≈0.35m 则实际流速 v ′2=0.39m/s b 3=0.4m v ′3=0.34m/s;

b 4=0.45m v ′4=0.30m/s; b 5=0.7m v ′5=0.20m/s

廊道分成五段,各段廊道宽度和流速见下表 廊道宽度和流速计算表

取隔板厚度δ=0.2m ，共25块隔板，则絮凝池的总长度L 为： L=13.7+25×0.2=18.7m （取19m ） （3）计算各段水头损失 采用公式

h i =x m i i i

i i it l R C v g v 22

22+

水力半径: R i =

H

b H

b 2+?

槽壁粗糙系数n=0.013，流速系数C i =61

1i R n

以下各段水头损失计算表。 各段水头损失计算表 段数 m i

l i

R i

v i

v it

C i h i

1 5 66 0.25 0.47 0.61 61.05 0.179

2 5 66 0.29 0.39 0.49 62.58 0.104

3 5 66 0.3

4 0.34 0.43 64.26 0.102 4

5 6

6 0.44 0.30 0.38 67.09 0.093 5 5 66 0.62 0.20 0.26 71.03 0.050

∑h=0.426m

平均速度梯度 G=

T h

μγ60=20

10029.160426.010004????-=55.08s -1

GT=55.08×20×60=66096（在104～～105范围内）

池度坡度 i=

19

426

.0=

L h =2.24% 4 平流沉淀池的设计计算

（1）设计参数的确定：采用平流沉淀池，和絮凝池一样分2组，沉淀时间为T=1.5h ，水平流速为v=11mm/s ，有效水深采用H 0=3.0m ，超高为0.3，故池总深为3.3m ，池底坡度为i=3‰ ，下图即为平流沉淀池。

（2）池体的计算

每组池子的设计流量

Q=24

21051.64

??=1356m 3/h=0.38 m 3/s

沉淀池的容积

W=Q ·T =1356×1.5=2034.0 m 3

沉淀池的长度

L=3.6vT=3.6×11×1.5=59.4m 沉淀池的宽度

B=

.34.592034

0?=LH W =11.67m 采用12.0m ，沿纵向设置一道导流墙分成两格，导流墙宽0.2m ，每格沉淀池净宽度为6.2m ，导流墙中有多个穿孔，将两边流通。

絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙连接。穿孔墙上的孔口流速采用0.2m/s ，则孔口总面积为0.38/0.2=1.9m 2。每个孔口的尺寸为15×10cm ，则孔口的个数为1.9/0.015=127个。

沉淀池放空时间按3h 计，则放空管的管径为

d=360033.38.114.597.05

.0????=0.284m 采用DN=300mm

采用三角堰出水，出水渠断面宽度采用1.0m ，出水渠起端高

H=1.7332

2

3220

.181.938

.073.1??=gB Q =0.42m 为保证堰口自由出水，出水堰保护高采用0.1m ，则出水渠深度为0.52m ，取0.6m 。 （3）水力条件校核

水流截面积ω=5.9×3.0=17.7m 水流湿周χ=5.9+2×3.3=12.5m 水力半径R=

5

.127

.17=1.42m 弗劳德数Fr=()

81.942.110152

3

2??=

-Rg v =1.58×10-5>10-5符合要求。 雷诺数Re=

001

.042

.15.1?=

υ

vR

=2120(按20°C 计算)

（4）沉淀池排泥

该水厂的原水平均浊度为250NTU ，平流沉淀池出水的平均浊度为5NTU ，水厂的进水浊度不是很高，为了方便水厂运行操作，节省水厂的生产费用采用多斗重力排泥。沉淀池下层已经过排泥的水回流到原水中重新处理。

原水的的SS 为 SS 1=bT=1.5×250=375mg/L 平流沉淀池出水的SS 为 SS 2=1.5×5=7.5mg/L 每日的干污泥量 V=

6

6211086400

)5.7375(76.01086400)(?-=

-SS SS q =24t 每日泥浆体积 V 0=)

95100(8.124

100)100(1002-?=-P V ρ=267m 3(干污密度ρ=1.8t/m 3,污泥的含水率取

P 2=95%)

水厂共有两组平流沉淀池，每组池子分两格，每格池子的尺寸为 4.1×81m ，每格池子建3个集泥斗，总共建12个集泥斗。泥斗的上表面尺寸为5×3m ，下表面的尺寸为3×1m ，侧边与水平面成60°，则泥斗深2.16m 。

集泥斗的体积

V 1=)315315(3

16.2)(32121?++=?++F F F F h =17.68 m 3

平均排泥周期 T=267

68

.16121201?=V V =0.8d

5 普通快滤池的设计计算

（1）滤池设计参数的确定

本水厂采用普通快滤池进行过滤，根据用水量的情况，采用8个构造相同的普通快 滤池，布置成对称双行排列，则每个滤池的设计流

Q=24

81051.64

??=339m 3/h=94L/s 。：

滤速v=10m/h,冲洗强度为q=14L/(s ·m 2)，冲洗时间为t=6min ，滤池工作时间为24h ，冲洗周期为12h ，采用石英砂单层滤料。下图为普通快滤池。

（2）滤池池体的计算

每个滤池的实际工作时间 T=24-0.1×2=23.8h

滤池的总面积 F=8

.23101051.64

0??=vT Q =274m 2 每个滤池的面积 f=274/8=34.2 m 2,采用35 m 2，正方形滤池，每个池的边长为5.9m 。 确定滤池的高度

支承层高度H 1，采用0.45m 滤池层高度H 2，采用0.7m 砂面上水深H 3，采用1.7m 保护高度H 4，采用0.30m

每格滤池的总高度为 H= 0.45+0.7+1.7+0.3=3.15m （3）配水系统的计算(单个滤池) 1）干管

干管流量 q g =fq=35×14=490L/s,采用钢管DN700,干管埋入池底，顶部开孔布置。 干管始端流速为v 0=1.3m/s 。 2）支管

支管中心间距采用a=0.25m

每池支管数 n=225

.09

.52?

=?

a L =47.2，取48根。 每根支管入口流量 q 1=490/48=10.3L/s,采用钢管DN100，始端流速为1.4m/s 。 3）孔眼布置

支管孔眼总面积与滤池面积之比采用K=0.25% 孔眼总面积 F=Kf=0.25%×35=0.088m 2 采用孔眼直径 d=9mm=0.009m 孔眼总数 N=

24

1d F π=1384个

每根支管孔眼个数为n=48

1384

=29,支管孔眼布置设两排,与垂线成45°。 每根支管长度 l 0=

2

1

(5.9-1)=2.45m 每排孔眼中心距 A k =

292

145.2210?=n l =0.17m 4)孔眼水头损失

支管壁厚采用δ=5mm ，流量系数μ=0.68 损失 h k ==???=22)25

.068.01014(81.921)10(21K q g μ 3.5m

5)复算配水系统

支管长度与直径之比不大于60，则

09

.045

.2=z z d l =28<60，符合条件。 孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5，则2

1.0785.048088.0??=z k F F =0.24<0.5，符合条件。

干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为1.75～2.0，则2

2

1.0785.0489.0785.0???=

z g

F F ≈1.76，符合条件。

孔眼与中心距小于0.2，则A k =0.19<0.2，符合条件。 （4）洗砂排水槽

洗砂排水槽中心间距，采用a 0=1.2m 排水槽根数 n 0=

2

..19

.5=5根 排水槽长度 l 0=L=5.9m

每槽排水量 q 0=ql 0a 0=14×5.9×1.2=99.1L/s 采用三角形标准断面。槽中流速采用v 0=0.6m/s 。

横断面尺寸 x=

6

.010001

.992110002100??

=v q =0.21m,采用0.3m 。 排水槽底厚度，采用δ=0.05m 。 砂层最大膨胀率 e=45% 砂层厚度 H 2=0.7m 洗砂排水槽顶距砂面高度

H e =e H 2+2.5x+δ+0.075

=0.45×0.7+2.5×0.3+0.05+0.075=1.07=1.19m 洗砂排水槽总平面面积 F 0=2xl 0n 0=2×0.3×5.9×5=11.7m 2= 复算，排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于25%，则

35

7.110=f F =28%≈25% （5）滤池的各种管渠计算 1）进水

进水总流量 Q 0=6.51×104t/d=0.75m 3/s

进水渠断面：渠宽B 1=0.5m ，水深为1.2m ，渠中流速为v 1=1.25m/s 。 各个滤池进水管流量 Q 2=

8

75

.0=0.094m 3/s 进水管采用钢管DN300，流速v 2=1.33m/s

2)冲洗水

冲洗水总流量 Q

3

=fq=14×35=490L/s=0.49 m3/s

冲洗水管采用DN600，流速为v

3

=1.73m/s.

3)清水

清水总流量 Q

4=Q

=0.75m3/s

清水渠断面与进水渠断面相同。

每个滤池清水管流量 Q

4= Q

2

=

8

75

.0

=0.093m3/s

采用钢管DN300，流速为v

4

=1.32m/s。4）排水

排水流量 Q

5= Q

3

=0.496 m3/s

排水渠断面：宽度为0.5m,深度为1.0m，渠中流速为0.496m/s。

5)冲洗水箱

冲洗时间 t=6main

冲洗水箱容积 W=1.5qft=1.5×14×35×360=264600L=264.6m3

水箱底至滤池配水管间的沿途局部水头损失之和h

1

=0.96m

配水系统水头损失 h

2=h

k

=3.4m

承托层水头损失 h

3=0.022H

1

q=0.022×0.45×14=0.14m

滤料层的水头损失

h 4=(

γ

γ

1-1)(1-m

)H

2

=(1

1

65

.2

-)(1-0.41)×0.7=0.7m

安全富余水头采用 h

5

=1.5m

冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面

H 0=h

1

+h

2

+h

3

+h4+h5=0.96+3.4+0.14+0.7+1.5=6.7m

6 Cl2消毒的设计计算

（1）加氯量的确定

水厂的处理规模为Q=2713m3/h，采用滤后加氯消毒（清水池之前），最大投加量为a=3mg/L,仓库储量按15天计算。

1）每日的加氯量 W=0.001aQ=0.001×3×2713=8.14kg/h

2）储氯量 G=15×24·W=15×24×8.14=2930kg/month

（2）加氯设备

1）氯瓶的数量

采用容量为500kg的焊接液氯钢瓶，其外形尺寸?600，H=1800，共6只，另设中间氯瓶一只，以沉淀氯气中的杂质，还可以防止水进入氯瓶。

2）加氯机的数量

采用0～5kg/h加氯机3台，两用一备，交替使用。加氯管线采用DN200的铜管。

加氯间尺寸8m×6m

3）加氯间、氯库

本厂所在地的主导风向为东北风，加氯间靠近滤池和清水池，与滤池和清水池一起设在水厂的西南部。加氯间，氯库低处各设一个排风扇，换气量为每小时8～12次，并安装漏气探测器，其位置在室内地面以上20cm，当检测的漏气量达到2～3mg/kg时即报警，切换有关阀门，切断氯源，同时排风扇开启。

1-6D单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶正上方，轨道通到为搬运方便，氯库内设CD

1

氯库大门以外。

称量氯瓶质量的液压磅放在磅秤坑内，磅秤面和地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。

磅秤输出20mADC信号到值班室，指示余氯量。并设置报警器，达余氯下限时报警。

加氯间外布置防毒面具，抢救材料和工具箱等，照明和通风设备在室外设开关。

在加氯间引入一根DN50的给水管，水压大于20mH

O，供给加氯机投药用，在氯库

2

O。

引入DN32给水管，通向氯瓶上空，供喷淋用，水压大于5 mH

2

7 清水池的设计计算

水厂的处理规模为Q=2713m3/h =0.75m3/s,清水池的调节容积取设计水量的10%，则调节容积为

V

=65100×10%=6510 m3

1

消防用水量按同时发生两次火灾计算，一次灭火用水量取25L/s，连续灭火时间为2h，则消防容积为

V 2=25×2×3600/1000=180m 3 清水池的总容积为 V= V 1+ V 1=6690 m 3

清水池设两个，有效水深取H=4.0m ，则单面积为

f=

.426690

2?=

H V =836m 2 采用圆形清水池，半径R=πf =16m ，

池子超高取为0.5m ，则清水池净高为4.5m 。 清水池采用半地下式，埋地4m 。清水池上层的水被水泵抽去市政管网，下层水回流到原水中，重新处理。

8 二泵房的设计计算

水厂的处理规模为Q=2713 m 3/h=750L/s ，选用6台水泵，4用2备。选用的水泵型号为200S42型单级双吸式离心泵，电机选用Y250M-2。二泵房的尺寸为12×10m 。