某给水厂设计说明课程设计

给水处理厂设计 (1)

第一部分 (1)

设计说明书 (1)

1.1设计原始资料 (1)

1.1.1.设计水量 (1)

1.1.2.给水水源 (1)

1.1.3.水源水质资料 (1)

1.1.4.净化水质要求 (1)

1.1.5.混凝剂 (2)

1.1.6.消毒剂 (2)

1.1.7.气象资料 (2)

1.1.8.常规工艺流程 (2)

1.2.工艺流程 (2)

1.3.设计水量及主要处理构筑物的选择 (2)

1.3.1.总设计水量 (2)

1.3.2.配水井 (3)

1.3.3.混合设备 (3)

1.3.4.絮凝池 (4)

1.3.5.沉淀池 (5)

1.3.6.滤池 (6)

1.4.净水构筑物的设计计算 (6)

1.5.净水厂的平面布置 (7)

1.6.水厂高程布置 (7)

1.7.水头损失计算表 (8)

第二部分 (8)

设计计算书 (8)

2.1.水厂设计水量 (9)

2.2.配水井 (9)

2.2.1.设计参数 (9)

2.2.2.设计计算 (9)

2.3.管式静态混合器 (10)

2.4.往复式隔板絮凝反应池 (10)

2.4.1.设计参数 (12)

2.4.1.设计计算 (12)

2.5.上向流斜管沉淀池 (19)

2.5.1.设计参数 (19)

2.5.2.设计计算...................................... 错误!未定义书签。

2.6.普通快滤池 (22)

2.6.1.设计参数 (22)

2.6.2.设计计算...................................... 错误!未定义书签。

2.7.消毒 (27)

2.8.清水池 (28)

2.8.1.设计参数 (28)

2.8.2.设计计算 (28)

2.9.二泵房 (31)

2.9.1配水井 (31)

2.9.2泵房设计 (31)

2.10.投药间 (32)

2.11.加氯间 (33)

2.12.冲洗废水回收池 (34)

2.13.高程计算 (34)

2.13.1.清水池 (34)

2.13.2.普通快滤池—清水池 (34)

2.13.3.普快滤池 (34)

2.13.4.沉淀池→普通快滤池 (35)

2.13.5.往复式隔板絮凝池 (35)

2.13.6.管式混合器—往复式隔板絮凝池 (36)

2.13.7.配水井—管式混合器 (36)

2.13.8.配水井 (37)

给水处理厂设计

第一部分设计说明书

1.1.设计原始资料

1.1.1.设计水量

设计水厂总供水量为1.2万吨/天。

1.1.

2.给水水源

原水取自岷江紫坪浦水库下游，水源取自沙黑河小罗堰前(其中取水箱涵已于河道整修期间修建完成)。

1.1.3.水源水质资料

①浑浊度：最高浑浊度180 NTU.

②碱度：>5 mg/L

③总硬度：月平均最高4.0 meq/L，月平均最低1.8 meq/L

④ pH值：6.9~7.6

⑤色度：20

⑥大肠菌指数：30000个/L，细菌总数11000个/ml

⑦水温：月平均最高23.8℃，月平均最低5.0℃

⑧嗅和味：微量

⑨铁：0.1 mg/L

1.1.4.净化水质要求

生活用水：达到国家生活饮用水水质标准(GB5749-2006)

生产用水：无特殊要求

1.1.5. 净水厂地形图

比例尺1：500

1.1.6. 地质资料

水厂地质为：砂质粘土，抗压强度1.5 Kg/cm2以上，无地下水。

1.1.7. 建筑材料供应情况

各种建筑材料均可供应。

1.1.8.混凝剂

混凝剂采用聚合氯化铝,最大投加量50mg/L （以商品纯重量计）,平均投加量25mg/L 。液体聚合氯化铝中Al2O3含量10%，相对密度1.20。

1.1.9.消毒剂

采用液氯，最大加氯量0.5～2.0 mg/L 。

1.1.10.气象资料

最冷月平均气温5.7℃ 最热月平均气温31.8℃

极端温度：最高37.5℃，最低-3.0℃ 风向：见地形图中风玫瑰图 1.2.常规工艺流程

水厂是给水处理中的主要部分，其任务是通过必要的处理方法，去除水中的悬浮物质，胶体物质，细菌及其它有害成分及杂质，使之符合生活饮用或工业使用所要求的水质。常规水处理工艺采用的净水流程一般为：

取水—配水井—混合设备—絮凝池—沉淀池—滤池—清水池—二泵站—用户

1.2.1.工艺流程

水厂以地表水作为水源，常见工艺流程如下图所示。原水

混合

絮凝沉淀池

滤池

混凝剂消毒剂

清水池

二级泵房

用户

水处理工艺流程

根据任务书中水质情况，铁成分未超标，已达到水质要求，故不需要采取除铁的处理工艺。

1.3.设计水量及主要处理构筑物的选择 1.3.1.总设计水量

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计算，城镇自用水量一般采用供水量的5%～10%，分两组。

Q d=12000×1.05=12600m3/d=145.83L/s，则每组的设计水量为72.92L/s

1.3.

2.配水井

配水井设在处理构筑物之前，起缓冲水量，均匀配水的作用，同时可设置固液分离机拦截较大悬浮物。配水井出水设超越管，当原水浊度较低时，不需进行预沉时，超越预沉池。配水井有效水深为3m，超高0.3m，尺寸为：L ×B×H＝3m×3m×3.3m。

1.3.3.混合设备

混合是原水与混凝剂或助凝剂进行充分混合的工艺过程，是进行絮凝和沉淀的重要前提。混合是将药剂充分、均匀地扩散于水体的工艺过程，对于取得良好的混凝效果具有重要作用。混合问题的实质就是药剂水解产物在水中的扩散问题。混合设备的基本要求是药剂与水的混合必须快速均匀。

混合的方式有很多种，常用的有水泵混合、管式混合、机械混合。

①水泵混合

水泵混合是将药剂投加在取水泵吸水管或吸水喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转以达到快速混合的目的。它适用于一级泵站距处理构筑物较近（120m以内），优点是设备简单；混合充分，效果较好；不另消耗动能。缺点是安装管理较复杂；配合加药自动控制较难。

②管式混合

目前广泛采用的管式混合器是静态管式混合器，是利用水厂进水管的水流，通过管道或管道零件产生局部阻力，使水流发生涡旋，从而使水体和药剂混合。管式混合的优点是设备简单；不占地；在设计流量范围，混合效果好。缺点是当流量过小时效果下降。但从总体经济效果而言还是具有优势的。

③机械混合

机械混合是依靠外部机械供给能量，使水流产生紊流。它的优点是水头损失较小，适应各种流量变化，能使药剂迅速而均匀的分布在原水胶体颗粒上，同时使胶体颗粒脱稳，具有节约投药量等特点。缺点是增加相应的机械设备，

需消耗电能，同时也增加了机械设备的维修及保养工作，管理维修比较复杂。

通过综合比较后，本设计中采用机械混合。

1.3.4.絮凝池

絮凝池方案比较：

絮凝设备的基本要求是：原水及药剂经混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体，絮凝形式较多，主要有水力搅拌式和机械搅拌式等，我国在水力絮凝池的新型池型研究上已达到较高水平。折板絮凝池是在隔板絮凝池的基础上发展的，折板絮凝池通常采用竖流式。本课程设计选择折板板絮凝池作为絮凝构筑物，便于加深对絮凝工艺基本原理的理解，也便于参照设计手册运用已有的工程经验，更贴近于工程实际，也为今后实际工作打下良好的基础。

1.3.5.沉淀池

方案比较：

本工程选用平流沉淀池。

平流沉淀池相对于其他沉淀池具有造价低，沉淀效率高，池体构造简单、施工方便等特点。絮凝池与沉淀池之间设宽度为 1 m的过渡区，以保证水流稳定和配水均匀。

1.3.6.滤池

方案比较：

本工程选用无阀滤池，采用单层石英砂滤料。重力式无阀滤池具有无大型阀门、正水头过滤、冲洗自动化、造价低及操作管理方便等优点，因而在县镇中小型水厂中得到了广泛的应用。

1.4净水构筑物的设计计算.

根据所选定的净水流程和构筑物形式，分别对净水构筑物进行设计计算。根据处理水量及所确定的设计数据，计算出各构筑物的尺寸，绘出单线草图，用于设计计算的数据主要来自各种设计参考资料（设计手册、教材、规范、试验报告及经验总结等），并按当地实际运行的同类水厂的经验数据进行调整，各单项构筑物的计算方法详见教材及有关手册。

详细设计计算过程参见第二部分（设计计算书）。

1.5.净水厂的平面布置

根据各单项构筑物的尺寸进行净水厂的平面布置，布置时先在地形图上进行试布以确定较为合理的平面布置形式。平面布置要求紧凑，且要保证有一定的施工或交通间隙和留有余地。各构筑物的位置应考虑施工时挖填土方量小，而且挖填方基本平衡。各构筑物间应适当考虑设超越管线或附属构筑物的可能。总之，净水厂内各构筑物必须因地制宜，布置紧凑，节约造价，便于维护管理，做到流程简短，连接管最短，并符合从水源到用户的总方向上进行布置的原则。

平面布置时，将絮凝反应池与沉淀池合建，滤池靠近沉淀池布置，并在滤池附近留出堆砂和翻砂的场地，清水池放置在了地形较低的地方，并埋入地下，上留覆土0.7m。将二泵房卡进清水池布置。加药间和加氯间分别放在靠近絮凝池和滤池的地方。药剂仓库面积按15-30天最大药剂量计算。加氯间和氯库设在水厂主导风向的下风向。

水厂内的管线有生产管线、排水管线、生产消防管线、加药加氯管等，各管线管径格局计算确定。其中自用水管供应生活用水建筑、加氯间、滤池反冲洗用水、以及供应消防用水。

厂内道路通向一般建筑物，设人行道，采用碎石、炉渣、绘图路面。通向仓库、修理车间、堆砂场、泵房时，设车行道，宽度采用4.0m，转弯半径6m，纵坡不大于3%m,采用沥青混凝土路面。

水厂设置围墙，厂内考虑充分绿化，设有树木和草地。

平面布置详见图纸。

1.6.水厂高程布置

在水处理工艺流程中，各构筑物间水流应尽量保持用重力流。

本工程设计同样使构筑物间水流为重力流形式，各净水构筑物的标高结合地形图上地形坡度确定，根据各构筑物间连接管道和构筑物内的水头损失计算确定高程。净水构筑物间连接管道断面由设计手册要求的流速范围计算确定，并适当考虑水量发展，留有发展余地。连接管线水头损失根据水力学公式计算确定，估算时采用手册所列的数据范围之间取值。

高程具体计算详见设计计算书，高程布置详见图纸。

1.7.水头损失计算表

第二部分设计计算书

2.1.水厂设计水量

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计算，城镇自用水量一般采用供水量的5%～10%，分两组。

设计水量规模：Q 0=12000 m3/d ，

水厂自用水量取5%，故总水量Q=12000×（1+5%）=12600 m3/d=525m3/h = 145.83L/s ，则每组设计流量Q=6300 m3/d=262.5m3/h = 72.92 L/s

2.2.配水井 2.2.1.设计参数

停留时间：t=3min ；配水井水深：h 2=3m ；配水井超高：h 1=0.3m ；出水槽跌落高度：h 0=0.05m.

2.2.2.设计计算

配水井设一个，用总流量计算：

配水井容积：V=Qt=0.1458×3×60=26.249m3

配水井面积：

=26.249/3=8.750m 2

配水井尺寸：L×B=3m×3m

配水井总高度：H= h 1+ h 2=0.3+3=3.3m 进水管管径1D ：

配水井进水管的设计流量为s L h m Q /83.145/5253==，查水力计算表知，当进水管管径D=450mm 时，v=1.03m/s （在1.0～1.2/m s 范围内）。溢流堰上水头：

因单个出水溢流堰的流量q=145. 83L/s ，一般大于100/L s 采用矩形堰，小于100/L s 采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高h 取0.5m ）。

矩形堰的流量公式为：

3/2q =

式中

q ——矩形堰的流量，3/m s ；

m ——流量系数，初步设计时采用0.42m =；

b ——堰宽，m ，取堰宽3m ；

H ——堰上水头，m 。

已知q=145.83L/s ，0.42m =,b=3m ，代入上式，有：

H=0.088m

2.3桨板式机械混合池 2.

3.1.设计参数

设计水量：

h m d m Q /525/126003

3== 池数：2=n 个混合时间：min 2=t

2.3.2.设计计算 2.3.2.1.池体尺寸

① 混合池容积W

75.82602

52560m n Qt W =??==

② 混合池高度H

混合池平面采用正方形，边长m B 0.2=,则有效水深'H 为：

)(2.20.275

.822'm B W H ===

超高取m H 3.0=?,则池总高度)(5.23.02.2'm H H H =+=?+= 2.3.2.2搅拌设备的计算 ① 桨板尺寸

桨板外缘直径,桨板宽度m b 2.0=，桨板长度m l 3.0=

垂直轴上装设两个叶轮，每个叶轮装一对桨板。 ② 垂直轴转速0n 桨板外缘线速度采用s m v /2=，则

2.38114.32

606000=??==

D v n π≈38min)/(r

③ 桨板旋转角速度ω

)

/(412220

s rad D V =?==

④ 桨板转动时消耗功率)(0kw N

()

r R Zb C

N 4084430-=ρω

C —阻力系数，2.0=C ～0.5，采用0.3；

ρ—水的密度，3/1000m kg ； Z —桨板数，此处4=Z ；

R —垂直轴中心至桨板外缘的距离， )(5.02

20m D R ===

； r —垂直轴中心至桨板内缘的距离， )(2.03.05.0m l R r =-=-=；

g —重力加速度，2/8.9s m ；

所以 ()

)

(2339.02.05.08.94082

.04410003.04430kw N =-??????=

⑤ 转动桨板所需电动机功率)(kw N

桨板转动时的机械总功率75.01=η，传动效率6.02=η～0.9，采用7.02=η，则 )(446.07

.075.02339

.02

kw N N =?=

ηη

选用功率为0.55KW 电机

2.4.折板絮凝反应池

2.4.1.设计参数

采用2个折板絮凝反应池，每组一个；

单个反应池设计流量：Q=6300 m3/d=262.5m3/h = 72.92 L/s ；絮凝时间：t ＝12min ；絮凝池超高采用h=0.3m ；水深：m H 5.4=；

2.4.2.设计计算 2.4.2.1.平面尺寸

⑴ 每组絮凝池容积W

)

(5.8760/205.26260/3m Qt W =?==

⑵ 每组絮凝池面积

)(44.195.45

.872m H W f ===

⑶ 每组絮凝池的净宽为了与沉淀池配合，絮凝池净长度L ’=6m ，则

)

(24.3644

.19'

'm L f B ===

⑷ 絮凝池的布置

絮凝池的絮凝过程为三段：第一段v 1=0.3m/s,第二段v 2=0.2m/s ，第三段

v 3=0.1m/s 。

将絮凝池分为6格，每格的净宽度为1m ，每两格为一个絮凝段。第一、二格采用单通道异波折板；第三、四格采用单通道同波折板；第五、六格采用直板（高3.5m ）。 ⑸ 折板尺寸及布置

折板采用钢丝水泥板，折板宽度0.5m ，厚度0.035m,折角90°，折板净

长度0.8m。如图所示：

⑹絮凝池长度L和宽度B

考虑折板所占宽度为0.035/sin45°=0.05(m),絮凝池的实际宽度取B=B’+3×0.05=3.4(m)

考虑隔墙所占长度为0.2 m，絮凝池的实际长度L=6+0.2×5=7 m,超高0.3 m。

图3.7 折板絮凝池平面布置图

⑺各格折板的间距及实际流速

第一、二格折板间距

)(30.036008.03.05.26211m L v Q b =??==

第三、四格折板间距

)(46.036008.02.05

.26222m L v Q b =??==

第五、六格折板间距

)(91.036008.01.05

.26233m L v Q b =??==

第一、二格折谷间距b 谷= )(135.021m b =?+

谷间流速v 1谷=)(09.03600

8.015

.262m bL Q =??==≈0.1（m/s ）峰间流速v 1峰=)/(30.036008.03.05.2621s m L b Q =??==

第三、四格折板间流速v 2谷=

)/(19.036008.046.05

.2622s m L b Q =??=

第五、六格折板间流速v 3谷=)/(10.036008.091.05

.2623s m L b Q =??==

图3.8 折板絮凝池计算简图

2.4.2.2 水头损失h

①第一二格为单通道异波折板

21i

h )h n(h h

nh h +=+=+∑

2g v v ξh 2

2211

1-=

2g v F F ξ1h 2

22122???

????????? ??-+=

2g v ξh 2

i = 式中

∑h ——总水头损失，m ；

h ——一个缩放组合的水头损失,m ；

i h ——转弯或孔洞的水头损失，m ；

n ——缩放组合的个数；

1h ——渐放段水头损失，m ；

1ξ——渐放段段阻力系数；

2ξ——渐缩段阻力系数；

3ξ ——转弯或孔洞处阻力系数；

——相对峰的断面积，m 2 ；

2F ——相对谷的断面积，m 2 ；

1v ——峰速，m/s ；

2v ——谷速，m/s ；

0v ——转弯或孔洞处流速，m/s 。

一格通道数为4，单通道的缩放组合个数为4个，n=16

44=?

3.01.8，下转弯ξ上转弯ξ0.1,

ξ0.5,ξ3321====

0.3m/s v 1= s m v /09.02=

)(24.08.03.021m F =?=

[] )(8.08.0)35.02(3.022m F =??+= 上转、下转弯各为两次，取转弯髙为0.6m ，

)

/(15.06.08.036005

.2620s m v =??=

渐放段水头损失：

)

(1009.28.9209.03.05.0232

22111m g v v h -?=?-?=-=ξ

渐缩段水头损失：

)

(1064.48

.923.0])8.024.0(1.01[2])(1[322222122m g v F F h -?=??-+=?-+=ξ

转弯或孔洞的水头损失：

()())(011.08.9215.00.38.122222

03m g v h i =??+?=?=ξ

()())

(12.0011.01064.41009.2163321

m h h h

n h i =+?+??=++=--∑

②第二格的计算同第一格。 ③第三格为单通道折板

h 2g v nξh nh h 2

i +=+=∑

式中 ξ——每一转弯的阻力系数；

n ——转弯的个数；

v ——板间流速,m/s ；

i h ——同上。