水质工程学课程设计给水厂

水质工程学课程设计给水厂说明书目录第一章设计基本资料和设计任务211设计基本资料212设计任务3第二章水厂设计规模的确定4第三章水厂工艺方案的确定6第四章水厂各个构筑物的设计计算841一级泵站842混凝剂的选择和投加843管式静态混合器1144往复式隔板絮凝池1145斜管沉淀池1546普通快滤池1747消毒2348清水池2449二级泵站25410附属构筑物26第五章水厂平面和高程布置2751平面布置2752高程布置27附参考文献29第一章设计基本资料和设计任务11设计基本资料1生活用水量该地区现有人口31万,人均用水量标准最高日为220L/CAPD2城市大用户集中用水量工厂A07万M/D；工厂B06万M/D33工厂C08万M/D；工厂D14万M/D3一般工业用水量一般工业用水量占生活用水量的1824第三产业用水量第三产业用水量占生活用水量的1005最大日时变化系数为1406原水水质及水文地质资料1原水水质情况序号名称最高数平均数备注1色度40152PH值78723DO溶解氧1126384BOD525115COD42246SS最高5703007其余均符合国家地面水水源I级标准2水文地质及气象资料A河流水文特征最高水位10M,最低水位30M,常年水位20MB气象资料历年平均气温20C，年最高平均气温30C，年最低平均气温0C年平均降水量1000MM，年最高降水量1800MM，年最低降雨量800MM常年风向东南风，频率12历年最大冰冻深度20CMC地质资料第一层回填、松土层，承载力8KG/CM,深115M；2第二层粘土层，承载力10KG/CM,深34M；第三层粉土层，承载力8KG/CM,深34M；2地下水位平均在粘土层下05M。12设计任务1某水厂工艺设计,确定水厂建设规模、位置；2水厂工艺方案确定及可行性研究进行两种方案比较；3水厂构筑物设计计算,完成水厂平面布置图、高程图完成设计图2张以上,其中手工图1张以上；4设计计算说明书1份第二章水厂设计规模的确定1近期规模已知该地区现有人口31万,人均用水量标准最高日为220L/CAPD工厂A07万M/D；工厂B06万M/D33工厂C08万M/D；工厂D14万M/D一般工业用水量占生活用水量的182第三产业用水量占生活用水量的100最大日时变化系数为14可得Q生活31000220682万L/D0682万M/D3Q集中0706081435万M/DQ生产Q生活18206821821241万M/D3Q三产Q生活10006821000682万M/D由于最大日时变化系数为14Q生活Q生产Q三产Q集中6105万M/D3考虑管网漏失水量和未预计水量系数11512561051207326万M/D3考虑水厂自用水量系数10511073261057692万M/D3近期水厂用水约为8万M/D3水厂设计规模为近期规模8万M3/D水处理构筑物按照近期处理规模进行设计水厂的主要构筑物分为2组，每组构筑物类型相同,每组处理规模为4万M3/D近期建造2组。第三章水厂工艺方案的确定水处理构筑物类型的选择，应根据原水水质，处理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积和地形条件等，通过技术经济比较确定初步选定两套方案如下方案一取水一级泵站管式静态混合器往复隔板絮凝池斜管沉淀池普通快滤池清水池二级泵房用户消毒剂方案二取水一级泵站管式扩散混合器折板絮凝池平流沉淀池V型滤池清水池二级泵房用户消毒剂方案一方案二类别管式静态混合器管式扩散混合器优点构造简单，安装方便。混合快速均匀管式孔板混合器前加装一个锥形帽，水流合药剂对冲锥形帽后扩散形成剧烈紊流，使药剂和水达到迅速混合。不需外加动力设备，不需土建构筑物，不占用地缺点混合效果受水量变化有一定影响1水头损失稍大2管中流量过小时，混合不充分适用条件适用于水量变化不大的各种规模水厂适合于中等规模类别往复隔板絮凝池折板絮凝池优点1絮凝效果较好2构造简单,施工方便1絮凝时间短2絮凝效果好缺点1絮凝时间较长2水头损失较大3转折处絮粒易破碎4出水流量不易分配均匀1构造较复杂2水量变化影响絮凝效果适用条件1水量大于30000M3/D水厂2水量变动小水量变化不大的水厂类别斜管沉淀池平流沉淀池优点1水力条件好，沉淀效率高2体积小，占地少3停留时间短1造价较低2操作管理方便，施工较简单；3对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果稳定4带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点1抗冲击负荷能力差2排泥复杂3斜管耗用较多材料，老化后尚需要更换，造价费用较高4对原水浊度适应性较平流池差6处理水量不宜过大1占地面积较大2不采用机械排泥装置时，排泥较困难3需维护机械排泥设备适用条件一般用于大中型水厂1可用于各种规模水厂2宜用于老沉淀池的改建,扩建和挖潜3适用于需保温的低湿地区4单池处理水量不宜过大类别普通快滤池V型滤池优点1可采用降速过滤，过滤效果较好2构造简单，造价低3运行稳定可靠4采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深较浅1运行稳妥可靠2采用较粗滤料，材料易得3滤床含污量大，周期长，滤速高，水质好；不会发生水力分级现象，使滤层含污能力提高4具有气水反冲洗和水表面扫洗，冲洗效果好。使洗水量大大减少缺点1阀门多2单池面积大3抗冲击负荷能力差4必须设有全套冲洗设备1配套设备多，如鼓风机等2土建较复杂，池深比普通快滤池深适用条件1进水浊度小于102可适用于大中型水厂3单池面积一般不宜大于1001进水浊度小于102适用于大中型水厂3单池面积可达150以上4有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备根据技术性能比较,确定选择方案一,即取水一级泵站管式静态混合器往复隔板絮凝池斜管沉淀池普通快滤池清水池二级泵房用户消毒剂第四章水厂各个构筑物的设计计算41一级泵站1一泵房吸水井水厂地面标高0000M，河流洪水位标高为1000M，枯水位标高为6000M，设计一泵站吸水井底标高为8000M，进水管标高为7000M，一泵站吸水井顶标高为0500米，宽为6M，长度20M，分为两格。2一泵房一泵房底标高为9000M,一泵房顶标高为6500M42混凝剂的选择和投加设计原则溶液池的底坡不小于002，池底应有直径不小于100MM的排渣管。池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以上或半地下为宜，池顶宜高出地面10M左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池一般采用钢筋混凝土池体来防腐。已知条件水厂单组构筑物设计流量Q40000M3/D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30MG/L，精致硫酸铝投加浓度为10。采用计量投药泵投加。计算过程1溶液池容积W1W1UQ/417BN式中U混凝剂（精致硫酸铝）的最大投加量，30MG/LQ处理的水量，16667M3/HB溶液浓度（按商品固体重量计），10；N每日调制次数，2次。所以W13016667/417102599M3溶液池容积为8M3,有效容积为6M3，有效高度为15M，超高为05M，溶液池的形状采用矩形，长宽高222M置于室内地面上，池底坡度采用003溶液池旁有宽度为20M工作台，以便操作管理，底部设放空管。2溶解池搅拌池容积W2W203W103599180M3其有效高度为15M,超高为05M,设计尺寸为15102M,池底坡度为3。溶解池池壁设超高，以防止搅拌溶液时溢出。溶解池为地下式，池顶高出地面05M，以减轻劳动强度和改善工作条件。由于药液具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道以及配件都采用防腐措施。溶液池和溶解池材料采用钢筋混凝土材料，内壁涂衬以聚乙烯板。为增加溶解速度及保持均匀的浓度，采用机械搅拌设备。使用中心固定式平桨板式搅拌机。桨直径750MM,桨板深度1400MM。3加药间和药库加药间和药库合并布置，布置原则为药剂输送投加流程顺畅,方便操作与管理,力求车间清洁卫生,符合劳动安全要求,高程布置符合投加工艺及设备条件储存量一般按最大投药量的期间的1530天的用量计算。混凝剂为精制硫酸铝，每袋的质量为40KG，每袋的体积为050402M3，投药量为30G/M3，水厂设计水量为2084M3/H，药剂堆放高度为15M，药剂贮存期为30D。硫酸铝袋数N24QUT/1000W24166673030/100040900袋有效堆放面积ANV/15（1E）900050402/（1508）3043管式静态混合器计算过程1设计流量每组混合器处理水量为40000M/D16667M/H046M/S3332水流速度和管径由流量为16667M/H，查水力计算表得V103M/S,管径3800MM,1000I15644往复式隔板絮凝池设计原则1池数为2个,絮凝时间2030分钟,色度高,难于沉淀的细颗粒较多时宜采用高值2进口流速一般为0506M/S,出口流速一般为0203M/S3隔板间净距应大于05M,进水口设挡水措施,避免水流直冲隔板4絮凝池超高一般采用03M5隔板转弯处过水断面面积,应为廊道断面面积的1215倍6池底坡向排泥口的坡度,一般为23,排泥管直径不小于150MM7絮凝效果可用速度梯度G和反应时间T值来控制设计计算1已知条件设计水量包括自耗水量Q80000M/D33333M/H332采用数据廊道内流速采用6档V105M/S，V204M/S，V3035M/S，V403M/S，V5025M/S，V602M/S。絮凝时间T20MIN池内平均水深H125M超高H203M池数N23数据计算计算总容积WQT/603333320/6011111M3分为两池，每池净平面面积FW/NH111111/2252222M2池子宽度B按沉淀池宽采用16M池子长度（隔板间净距之和）L2222/161389M隔板间距按廊道内流速不同分成6档A1Q/3600NV1H133333/360020525037M取A104M，则实际流速V10463M/SA2Q/3600NV2H233333/360020425046M取A205M，则实际流速V2037M/SA3Q/3600NV3H333333/3600203525053M取A306M，则实际流速V30309M/SA4Q/3600NV4H433333/360020325062M取A407M，则实际流速V40264M/SA5Q/3600NV5H533333/36002025250741M取A508M，则实际流速V50231M/SA6Q/3600NV6H633333/36002020250926M取A610M，则实际流速V60185M/S每一种间隔采取3条,则廊道总数为18条,水流转弯次数为17次则池子长度隔板间净距之和L3A1A2A3A4A5A6304050607081012M隔板厚度按02M计，则絮凝池的总长L为L1202181154M按廊道内的不同流速分成6段，分别计算水头损失第一段水力半径R1A1H1/A12H10425/042250185M槽壁粗糙系数N0013，流速系数CNY12501307501025013075010015001301850013故C1/N/00135972R11第一段廊道长度L13B31648M第一段水流转弯次数S13取隔板转弯处的过水断面面积为廊道断面面积的14倍，则第一段转弯处V01V1/140463/140331M/S则絮凝池第一段的水头损失为H1S1/2GL1/021212/29810463046348/5972597201850066M各段水头损失计算结果见下表各段水头损失计算段数SNLNRNV0VNCNHN13480185033104635972006623480227026403761580040334802680221030963140027434803070188026464440026534803450165023165570026634804170132018567460009H0066004000270026002600090194MGT值计算（T20）G40S1GT40206048000此GT值在104105的范围内池底坡度IH/L0194/15412645斜管沉淀池设计要点1斜管断面一般采用蜂窝六角形或山形较少采用矩形或正方形,其内径或边距D一般采用2535MM2斜管长度一般为8001000MM左右,可根据水力计算结合斜管材料决定3斜管的水平倾角常采用604斜管上部清水区高度不宜小于10M5斜管下部布水区高度不宜小于15M设计计算1已知条件单组构筑物进水量Q40000M/D16667M/H04633M/S3颗粒沉降速度035MM/S2设计采用数据清水区上升流速V25MM/S采用塑料片热压六边形蜂窝管,管厚为04MM,边距D30MM,水平倾角603清水区面积AQ/V046/00025184,其中斜管结构占用面积按3计,则实际清水区需要面积A1841031895为了配水均匀,采用斜管区平面尺寸127M15M,使进水区沿15M长一边布置4斜管长度L管内流速V0V/SIN25/SIN6025/0866289MM/S斜管长度L133V0SIND/COS133289035086630/03505607MM考虑管端紊流,积泥等因素,过渡区采用250MM斜管总长L250607857MM,按1000MM计5池子高度采用保护高度03M清水区12M布水区15M穿孔排泥斗槽高08M斜管高度HLSIN1SIN60087M池子总高H03121508087467M6沉淀池进口采用穿孔墙,排泥采用穿孔管,集水系统采用穿孔管7复算管雷诺数及沉淀时间RERV0/式中水力半径RD/430/475MM075CM管内流速V00289CM/S运动黏度001CM/S当T20时,RE0750289/001217沉淀时间TL/V01000/289577MIN46普通快滤池设计要点1滤池清水池应设短管或留有堵板,管径一般采用75200MM,以便滤池翻修后排放初滤水2滤池底部应设有排空管,其入口出设栅罩,池底坡度约0005,坡向排空管3配水系统干管的末端一般装排气管,当滤池面积小于25时,管径为40MM,滤池面积为25100时,管径为50MM排气管伸出滤池顶处应加截止阀4每个滤池上应装有水头损失计或水位尺以及取样设备等设计计算设计2组滤池，每组滤池设计水量为Q40000M3/D滤速V10M/H反冲洗强度Q14L/SM21滤池面积及尺寸滤池工作时间为24H，冲洗周期为12H，滤池实际工作时间为T240124/12238H滤池面积为FQ/VT40000/（10238）1681M2每组滤池单格数为N6，布置成对称双行排列每个滤池面积为FF/N1681/6281M2采用滤池设计尺寸为L6M,B5M。校核强制滤速V为VNV/N1610/6112M/H2滤池高度承托层厚度H1采用05M滤料层厚度H2采用06M砂面上水深H3采用18M保护层高度H4采用03M滤池总高度H为H0506180332M3配水系统每只滤池干管干管流量QGFQ281143934L/S采用管径DG700MM干管始端流速VG102M/S支管支管中心间距采用AJ025M每池支管数NJ2L/AJ26/02548根每根支管入口流量QJQG/NJ3934/48819L/S采用管径DJ80MM支管始端流速VJ163M/S孔眼布置支管孔眼总面积与滤池面积之比K采用025孔眼总面积FKKF02528100702570250MM采用孔眼直径DK9MM每个孔眼面积FKDK/4078599635MM孔眼总数NKFK/FK70250/6351107个每根支管孔眼数NKNK/NJ1400/5028个支管孔眼布置设二排，与垂线成450夹角向下交错排列每根支管长度LJ05BDG05507215M每排孔眼中心距AKLJ/NK/20154M孔眼水头损失支管壁厚采用5MM流量系数068水头损失HK1/2G1/2G35MQ/10RK2复算配水系统支管长度与直径之比不大于60，则LJ/DJ215/0082760孔眼总面积与支管总横截面积之比小于05，则FK/NJFJ007025/52078500800803505干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为17520，则FG/NJFJ07850808/5007850080082孔眼中心距应小于02，则AK015402M4洗砂排水槽洗砂排水槽中心距,采用A017M排水槽根数N045/173根排水槽长度L0L65M每槽排水量为Q0QL0A0146171428L/S采用三角形标准断面槽中流速,采用V006M/S槽断面尺寸为X05Q0/1000V005025M排水槽底厚度,采用005M砂层最大膨胀率E45砂层厚度H206M洗砂排水槽顶距砂面高度HEEH225X007504506250250050075102M洗砂排水槽总面积为F02XL0N02025639复算排水槽总平面面积与滤池面积之比,一般小于25,则F0/F9/3030，考虑误差符合要求5滤池的各种管渠计算进水进水总流量Q140000M3/D0463M3/S采用进水渠断面渠宽B1075M,水深05M渠中流速V1123M/S各个滤池进水管流量Q20463/60077M3/S采用进水管径D2350MM管中流速为V208M/S冲洗水冲洗水总流量Q3QF142813934L/S039M3/S采用管径500MM，管中流速为200M/S清水清水总流量Q4Q10463M3/S清水渠断面同进水渠断面每个滤池清水管的流量Q5Q20077M3/S采用管径D5300MM管中流速V5109M/S。排水排水流量Q6Q3039M3/S排水渠断面宽度B606M,渠中水深05M渠中流速V613M/S采用排水管的管径为600MM。冲洗水箱冲洗时间T6MIN冲洗水箱容积W15QFT1514281660212M3水箱底至滤池配水管间的沿途及局部损失之和H110M配水系统水头损失H2HK35M承托层水头损失H30022H1Q00220514015M滤料层水头损失H4R1/R11M0H2058M安全富余水头H515M冲洗水箱底应高于洗砂排水槽面HH1H2H3H4H5103501505815673M6配气系统设置供气方式采用空压机通过中间储气罐向滤池送气47消毒设计计算1加氯量已知条件设计水量Q180000M3/D33333M3/H，清水池最大投加量A为1MG/L预加氯量为0清水池加氯量Q0001AQ10001133333333KG/H二泵站加氯量不做考虑2加氯间仓库储备量按30D最大用量计算M33330242398KG选用1T的氯瓶3个，氯瓶长L2020MM，直径D800MM，公称压力22MPA加氯间中将氯瓶和加氯机分隔布置加氯间有直接通向外部的门,保持通风加氯间外布置防毒面具、抢救材料和工具箱，照明和通风设备在室外设开关48清水池设计计算已知条件设计水量Q80000M3/D1清水池调节容积取设计流量即最高日用水量的10，则调节容积为W110Q10800008000M32消防用水量按同时发生两次火灾,一次灭火用水量取25L/S连续灭火为2H,则消防容积为W22523600/1000180M33水厂自用水用于冲洗滤池，沉淀池排泥等的贮备容积为W35Q已在设计流量考虑范围内4安全储量不做考虑W405清水池总容积为WW1W2W3W4800018008180M36水厂内建2座矩形清水池,容量为W/24090M3清水池有效水深取45M,超高03M，则清水池的平面尺寸为31M30M7清水池进水管按最高日平均时流量计算，直径为800MM清水池出水管按最高日最高时流量计算，直径为800MM溢流管与进水管直径相同为800MM，管端为喇叭口，管上不得安装阀门排水管直径为600MM。8清水池设2个检修孔，孔顶设有防雨盖板检修孔直径为600MM池顶设8个通气管，并设有网罩。通气管直径为200MM9考虑清水池容积较大，为满足抗浮要求，清水池池顶覆土05M10清水池设有水位连续测量装置，供水位自动控制和水位报警之用49二级泵站1吸水井吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求吸水井最高水位标高清水池最高水位标高0500M吸水井最低水位标高清水池池底标高连接管道中的水损40000154150M吸水井长度18M,吸水井宽度10M吸水井高度为62M2泵房高度二泵房室内低坪标高为2000M,泵房所在的室外地坪标高为0000M，二泵房室内地面低于室外2M泵房为半地下室选用LH5T电动葫芦双梁桥式起重机，泵房地面上高度为H1A2C2DEHN,其中A2为行车梁高度，C2为行车梁底至其重钩中心的距离；D为其重