给排水专业-水质工程学课程设计报告

水质工程学课程设计

1 总论1

2 基本资料6

3 总体设计参考8

1 总论

1.1 设计一般步骤

（1）分析研究水质资料，确定给水处理厂处理流程。

（2）确定给水处理厂设计水量。

（3）进行处理构筑物型式的选择。

（4）进行各处理构筑物的设计计算。

（5）确定水厂的附属构筑物和建筑物。

（6）进行水厂的平面布置。

（7）进行水头损失计算，确定水厂的高程布置。

1.2 设计要点与说明

（1）给水处理厂处理流程的确定

给水处理厂处理流程的确定，应根据原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究、必要的试验并参考相似条件下处理构筑物的运行经验，经技术经济比较后确定。

（2）给水处理厂的设计处理量

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，并以原水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及沉淀池或澄清池排泥等方面。自用水量取决于所采用的处理方法、构筑物类型及原水水质等因素。城镇水厂自用水量一般采用供水量的3％～10％。

（3）处理构筑物的选型

对处理流程及构筑物选型的合理性进行分析，说明工艺特点。另外，应注意在确定处理流程以及进行处理构筑物选型时，要兼顾水厂的平面布置和高程布置。

（4）药剂配制与投加设备的设计

混凝剂的投加量应在选择了混凝剂的种类之后，用实验的方法确定，我国各水厂的平均投药量为5～30毫克/升，最高不超过100毫克/升（以三氧化二铝计），否则就应当通过药剂的混合使用及改进处理途径等方法使水澄清。在确定混凝剂及投加量之后，确定投药方式、选择配制及投加药剂的设备形式。溶解池和溶液池，可根据混凝剂的纯度，溶液的浓度，加药量以及配制次数等进行计算，相应数据应合理确定。

（5）混合与絮凝设备的设计

充分考虑各方面因素，合理确定混合方式。

絮凝设备的工作效果，会直接影响到沉淀效果，应合理选择其形式、水流速度及停留时间等。絮凝池形式及工艺尺寸的选择，往往牵扯到与沉淀池的配合问题，所以絮凝池和沉淀池应一并考虑。应注意絮凝池出水管中流速的选择。

（6）沉淀澄清设备的设计

沉淀设备、澄清设备类型很多，应进行全面、慎重的选取，然后依照规、手册进行详细设计。

（7）过滤设备的设计

滤池种类甚多，应根据水厂规模和运行管理要求等情况进行比较选择。

（８）消毒设备的设计

充分考虑各方面因素，合理选择消毒剂。结合处理工艺，确定消毒剂投加点。

目前我国主要采用加氯消毒，加氯量的多少，应视水中有机物及细菌数量而定，一般为0.5～2.0mg/L，相应的接触时间须在30min以上。消毒一般多在过滤后进行，氯常加在滤池至清水池的输水管上，借水在清水池的停留时间进行充分接触。

加氯间应有良好的通风设备和直通室外的出口，加氯间和加氯点之间的距离一般为10～20m，加氯间的面积应根据加氯设备的形式、数量和布置决定。

（９）给水处理厂其它构筑物、建筑物的设计

包括清水池、排泥水处理工艺单元及水厂附属构筑物和建筑物的设计和确定。

清水池的有效容积可按最高日用水量的10%～20%考虑（大水厂采用较小的百分比）；清水池的池数或分格数一般不少于两个，并能单独工作和分别防控。从水厂平面上看，清水池应尽量靠近滤池，特别是应与二级泵站靠近；从高程上考虑，清水池有地下式、半地下式和地面式三种类型，一般都按深入地下3～4米左右考虑，并设计在地形的最低处。

水厂生产废水包括反应沉淀池排泥水及滤池反冲洗废水，在此统称为水厂排泥水。排泥水水量按日处理量的4%～7%估算，估算时应说明理由。沉淀池排泥水和滤池反冲水可先在调节池混合，混合后ss约2000mg/L～3000mg/L。排泥水经混合后进入沉淀池（浓缩池），经沉淀后上清液排入市政排水管网或进入原水配水井，沉淀（浓缩）池污泥进入污泥脱水车间进行污泥脱水，其ss约15000mg/L～35000mg/L（微污染水源稍低）。

给水处理厂附属构筑物建筑物面积可根据水厂规模等条件，参照设计手册确定。

（10）给水处理厂的布置原则

在水厂中直接与生产有关的生产构筑物包括一级泵房、预沉池、絮凝池、沉淀池、澄清池、滤池、清水池、冲洗设施、二级泵房、变配电室、投药间、排污泵房、污泥沉淀（浓缩）池、脱水机房等。辅助和附属建筑物包括：化验室、检修车间、材料仓库、危险品仓库、值班室、办公室、锅炉房、车库等。

水厂平面布置涉及到的管线一般包括：给水、排水管线，加药和厂区用水管线，电缆、电线等。给水管线包括生产给水管线和超越管线；排水管线包括厂雨水的排除管线、场生产废水的排除管线和厂生活污水的排除管线；加药管线包括混凝剂投加管线和消毒剂投加管线；自用水管线包括厂生活用水、消防用水、泵房、药间冲洗溶解用水，以及清洗水池用水；大型水厂的电缆较多，有动力、通讯、照明、控制电缆等，可采用集中电缆沟的方式进行布置。

进行水厂的平面布置时，应注意的原则：流程尽量简短，避免迂回重复，尽量减小水头损失，构筑物尽量靠近，便于操作管理；尽量适用地形，力求减少土石方量；注意构筑物、建筑物的朝向和间距，水厂建筑物以接近南北向布置较为

理想，构筑物、建筑物之间的间距应满足施工和管线布置等的要求；连接管渠应简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便；注意水厂的功能分区，合理布置；考虑近远期的协调。

厂区道路、绿化布置、照明、围墙及进门等其它设施的设计和布置参见设计手册。

给水处理厂的高程布置是在平面布置完成之后进行的，先应计算处理构筑物之间的水头损失、确定各自高程，再进行高程布置。

构筑物间的水头损失包括处理构筑物中的水头损失、构筑物连接管渠的水头损失和计量设备的水头损失。处理构筑物中的水头损失可按经验数值取用，构筑物连接管渠的水头损失应计算，计量设备的水头损失可按公式计算，或进行估算，一般水厂进、出水管上计量仪表中的水头损失可按0.2m计算,流量指示器水头损失可按0.1～0.12m计算。

一般说，应先决定清水池的水面标高，然后逆着处理流程进行水头损失的计算和确定相应高程；水头损失的计算和高程的确定可列表进行。

（11）泵站设计计算（见手册）

（12）造价估算及制水成本计算

1.3图纸绘制

图纸表达容应满足以下要求：

（1）给水处理厂平面布置图

给水处理厂总平面图上，应绘出全部的主要净水构筑物、水泵站、清水池及附属房屋建筑、道路、风向玫瑰图、绿化地带及厂区界限，并用坐标表示出其外形尺寸和相互距离，同时绘出各种连接管渠。

构筑物、管道均以单线条表示，管线上应标明其管径（渠道断面尺寸）、长度和坡度。图中应绘出各种管线图例并加以说明。注明各生产构（建）筑物的名称，数量及主要外形尺寸（可列表以序号示之）等。

（2）给水处理厂高程布置图

横向比例采用1:500～1:1000，纵向比例采用1:50～1:100；同时也可以不按规定比例绘制。

在制水与污泥高程图中，要求制水与污泥在处理过程中流动距离最长、水头损失最大的流程，并按最大设计流量进行高程计算，以此来绘制各处理构筑物与连接管道的高程平面图。为保证各构筑物之间的污水靠重力自流，必须精确计算各构筑物及管道中的水头损失，这既包括沿程水头损失也包括局部水头损失，还须考虑事故与扩建等情况所需的储备水头。

高程图中必须注明原有地面与平整后地面标高；构筑物的顶部、底部及其有效水位的标高等。构筑物之间的连接管应标出管径和管中心的标高，连接渠应标出渠顶、渠底和有效水位的标高。

（3）单体处理构筑物工艺设计图

比例尺采用1:10～1:100。主要处理构筑物工艺构造应有平面图和剖面图，基本达到初步设计深度。

图中应注明构筑物的全部主要工艺尺寸，相互距离，构筑物及管渠名称及其安装高度，图中复杂的节点构造及表示不出的构件及有关部分，应另绘大样图（1：10～1：20）表示之。对有关的问题，应做必要说明。图中各构筑物壁及各种管渠皆用双线表示。

剖面图应能表示出构筑物部构件的全部构造，图中应注明各构筑物之顶、底及水面的标高，各构件及管渠的安装高度，部地面及外部地面的标高。

1.4计算说明书撰写

1 计算说明书容

设计计算说明书是本设计的重要书面文件，其容应包括：（a）目录；（b）正文；（c）设计总结；（d）参考文献资料。

2 计算说明书要求

计算说明书是说明设计计算过程的重要资料，容要全面完整，叙述应简明扼要。

在计算说明书中，对城市给水处理厂处理流程的确定、处理构筑物的选型要加以分析说明。给水处理主体单元的工艺设计计算应全面。在设计计算说明书中，应列出所采用的全部计算公式，计算参数的选择应加以说明，并注明其资料来源，所计算之构筑物，皆应绘出相应的计算草图。根据水厂规模，估算出水厂人员编

制，并初拟水厂附属建筑物的占地面积等。并应附以必要的草图及表格说明。设计计算说明书的文句要通顺，段落须分明。

1.5主要参考资料

1.《室外给水设计规》 GB50013-2006

2.《室外排水设计规》 GB50014-2006（2011）

3.《城市给水工程项目建设标准》建标120-2009

4.《建筑设计防火规》 GB50016-2006

5.《城市工程管线综合规划规》 GB50289-98

6.《生活饮用水卫生标准》 GB5749-2006

7.《生活饮用水水源水质标准》 CJ 3020-93

8.《供水管井技术规》 GB50296-99

9.《城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准》 CJJ41-91

10.《泵站设计规》 GB/T50265-2010

11.其他现行的有关规和规定

设计成果：

设计计算书一份；平面布置图一

2基本资料

2.1水厂规模

5万m3/d

2.2原水水质资料

水源为河流地面水，原水水质分析资料如下：

2.3厂区地形

地形比例1:500，按平坦地形和平整后的设计地面高程32.00m设计，水源取水口位于水厂东北方向150m，水厂位于城市北面1km。

2.4工程地质资料

(1)地质钻探资料

土壤承载力:20 t/m2.

(2)地震计算强度为186.2kPa。

(3)地震烈度为9度以下。

(4)地下水质对各类水泥均无侵蚀作用。

2.5水文及水文地质资料

序号项目单位数量备注

1 历年最高水位m 34.38 黄海高程系统，下同

2 历年最低水位m 21.47 频率1％

3 历年平均水位m 24.64

4 历年最大流量m3/s 14600

5 历年最小流量m3/s 180

6 历年平均流量m3/s 1340

7 历年最大含砂量kg/m3 4.82

8 历年最大流速m/s 4

9 历年每日最大水位涨落m/d 5.69

10 历年三小时最大水位涨落m/3h 1.04

地下水位：在地面以下1.8m

2.6气象资料

该市位于亚热带，气候温和，年平均气温15.90C，七月极端最高温度达390C，一月极端最低温度－15.30C，年平均降雨量954.1mm，年平均降雨日数117.6天，历年最大日量降雨量328.4mm。常年主导风向为东北偏北（NNE），静风频率为12％，年平均风速为3.4m/s。土壤冰冻深度：0.4m。

风向玫瑰图

3 总体设计参考

净水工艺流程的确定

根据《地面水环境质量标准》（GB－3838－88），原水水质符合地面水Ⅲ类水质标准，除浊度，色度和菌落总数偏高外，其余参数均符合《生活饮用水卫生标

准》（GB5749－85）的规定。

水厂以地表水作为水源，工艺流程如图1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

图1 给水处理工艺流程