毕业设计（论文）-中山市5万吨给水工程扩大初步设计.pdf

华东交通大学毕业设计 1 华东交通大学毕业设计（论文）开题报告书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 课题名称 中山市给水工程扩大初步设计（） 课题来源 课题类型 ay 导 师 丰桂珍 学生姓名 学 号 20030110020225 专 业 给排水 开题报告内容： 毕业设计在整个教学计划中处于相当重要的地位，学生在教师的指导下，达到 理论与实践的结合 ，是一次综合概括性的训练，为以后更好的做好给排水打下良 好的基础。 本设计是中山市给水工程扩大初步设计，近期城市规划人口 14 万人，远期人 口 18 万人，规划建筑为 6 层混合式，设计规模为 50000t/d。取水水源为临近城市 的北江，其水源丰富，水质稳定。 根据规范、手册以及相关的专业知识，初步拟定多套方案，通过技术、经济比 较确定最佳方案：原水一泵机械搅拌澄清池v 型滤池请水池 二泵管网 。此方案的优点在于用澄清池代替絮凝设施，大大缩小了水厂长度 方向上的距离；采用 v 型滤池，反冲洗水量大大减少，反冲洗周期增长，节水、节 省运行费用。 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 2 方法及预期目的： 方法： 根据设计任务书， 城市居民生活用水量标准 、 给水排水设计手册 1、 3、10 册、 给水水源及取水工程 、 水泵及水泵站 、 管道工程和给水工程 主要构筑物及设备工艺计算以及网易给排水相关资料，按进程安排，在指导老师 的协助下进行用水量、水处理构筑物的设计计算、管网布置及方案比较等，与此同 时，绘制相关图纸。 预期目的：学生在指导老师的指导下，通过毕业设计（论文）受到一次综合运 用所学理论知识和技能的综合训练，进一步提高独立分析问题和解决问题的能力， 培养阅读参考文献能力，学会收集、运用设计原始资料以及使用规范、手册、产品 目录、标准图的技能，提高设计计算、绘图等实际应用能力。 指导教师签名： 日期： 课题类型： （1）a工程设计；b技术开发；c软件工程；d理论研究； （2）x真实课题；y模拟课题；z虚拟课题 （1） 、 （2）均要填，如 ay、bx 等。 华东交通大学毕业设计（论文）任务书 姓名 学号 20030110020225 毕业届别 2007 专业 给水排水工程 毕业设计（论文）题目 中山市给水工程扩大初步设计（） 指导教师 丰桂珍 学 历 职 称 华东交通大学毕业设计 3 具体要求： 本设计时中山市给水工程扩大初步设计， 要求处理后的水质达到 生活饮用水水质指标 二级。 在设计过程中，利用规范、手册、标准图集等资料，做出合理、可行，并力求经济、适用的方案； 要活用所学的理论与技术，努力学习和探索新理论，新技术。 设计说明要求正确、合理、简明、扼要；毕业设计说明书、计算书内容不少于 4 万字，图纸不 少于 14 张，其中手工绘制至少 1 张；毕业设计说明书、计算书等需要同时提交手写稿（草稿）和 正式稿，绘图要有构筑物详图。最后，准备毕业答辩 进度安排： 第 1 周： 计算设计用水量； 选择水源、水厂位置、确定给水系统； 第 2 周： 输水管道、给水管网布置及设计计算（上机） ； 第 34 周： 实习； 第 56 周： 工艺流程选择； 单体构筑物选择； 混凝剂的选择、投加方式的确定、计算与绘图 消毒剂的选择、投加方式的确定、计算与绘图 第 78 周： 取水构筑物和一级泵站设计计算及工艺图绘制； 第 912 周：水厂单体构筑物工艺设计计算及工艺图绘制； 二级泵站及调节构筑物的工艺设计及工艺图绘制 第 13 周： 排污泵房的设计计算及工艺图的绘制； 水厂平面布置及高程布置、厂区管线的布置及绘图； 第 14 周： 有关施工图的绘制； 第 15 周： 制水成本计算； 工程概算；设计说明书、计算书编写。 指导教师签字： 年 月 日 教研室意见： 教研室主任签字： 年 月 日 题目发出日期 设计（论文）起止时间 附注： 中文摘要中文摘要 本设计题目为：中山市给水工程扩大初步设计（i）,设计规模为：近 期 50000dm / 3 ，远期 65000dm / 3 ，要求根据所给资料进行给水工艺设计和 单体构筑物设计计算，包括取水输水构筑物设计、输配水管网设计、净水 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 4 厂设计、工程概算和制水成本计算。净水厂采用工艺流程为： 混凝剂 水源 一级泵房 配水井 消毒剂 机械搅拌澄清池 v 型滤池 清水池 吸水井 二级泵房 配水管网 用户 关键词：中山市；给水工程；取水输水构筑物；净水厂；输配水管网. abstract the design entitled : water supply project enlarge preliminary design of zhongshan city (i), the size of the design : the recent 35000dm / 3 , long- term 50,000dm / 3 , according to the given information, technology design and water monomer structure design、and water intake structures are required. 华东交通大学毕业设计 5 transmission and distribution pipe network design, water purification plant design, engineering estimates and water costs are also included. water purification plantsadopts technological is as follows: coagulation water resiyrce primary water pumping station assigned wells disinfection mechanical agitation clarifiers v- filter storage pool water well secondary water pumping station urban pipe network system - users keywords : zhongshan city; water supply engineering; water intake structures; waterworks; water distribution net. 华东交通大学毕业设计(论文)评阅书(1) 姓名 张献涛 学号 20030110020225 专业 给水排水工程 毕业设计(论文)题目 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 6 指导教师评语： 指导教师签字： 年 月 日 评阅人评语： 评阅人签字： 年 月 日 得分 得分 华东交通大学毕业设计 7 华东交通大学毕业设计(论文)评阅书(2) 姓名 张献涛 学号 20030110020225 专业 给水排水工程 毕业设计(论文)题目 中山市给水工程扩大初步设计（） 答辩小组评语： 等级 组长签字： 年 月 日 答辩委员会意见： 等级 答辩委员会主任签字： 年 月 日（学院公章） 注：答辩小组根据评阅人的评阅签署意见、初步评定成绩，交答辩委员会审定，盖学院 公章。 “等级”用优、良、中、及、不及五级制（可按学院制定的毕业设计(论文)成绩 评定办法评定最后成绩） 。 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 8 华东交通大学毕业设计（论文）答辩记录 姓名 张献涛 学号 20030110020225 毕业届别 2007 专业 给水排水工程 题目 中山市给水工程扩大初步设计（） 答辩时间 答辩组成员（签字） ： 答辩记录： 记录人（签字） ： 年 月 日 答辩小组组长（签字） ： 年 月 日 附注： 华东交通大学毕业设计 9 第一篇 第一篇 毕毕 业业 设设 计计 说说 明明 书书 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 10 第第 1 章章 概述概述 1.1 城市概述城市概述 1.1.1 概述 中山市位于我国华南地区，中山市是广东省辖地级市，位于珠江三角洲中南部 ， 北连广州，毗邻港澳，自然资源丰富，交通便利，使我国沿海开放城市之一，自改革开 放以来，全市工农业生产、城市建设得到了迅猛的发展。根据该城市总体规划，近期规 划城市人口 14 万人，远期人口 18 万人，规划建筑为 6 层混合式，室内均有给排水卫生 设备和淋浴设备。由于该地区地下水资源贫乏，规划水源为北江。 1.1.2 自然条件 （1）地理位置 东经 113 北纬 22 （2）地形地貌 城区地形较平坦，其吴淞标高为 28.0 米。 （3）气象资料 气温： 历年最高气温 39 风向： 历年最低气温 -1 降雨量： 常年平均气温 22 冬季冰冻期： 5 天， 土壤冰冻深度： 0.1 米 （4）土壤地质资料 土壤承载力 2.4 / 2 cm 浅层地下水离地面 1.6 米 1.1.3 水源状况 （1）河流概述：水源水量丰富，水质符合国家规定的饮用水源水质标准，因河道 航运繁忙，取水构筑物不得影响航运。 （2）河流特征 水位 水面标准 m 流量sm / 3 流速 m/s 设计频率% 保证率% 最高水位 26.5 3000 2.9 2 常水位 25 2300 2.2 最低水位 20 1400 1.4 95 （3）河床断面图（见下图） 华东交通大学毕业设计 11 水质资料 编 号 项目 单位 分析结果 备 注 最高 最低 月平均最 高 月平均最 低 1 水温 29 3 23 5 2 臭和味 少 许 3 色度 少 许 4 浑浊度 mg/l 800 30 400 800 5 ph 6.3 7.5 6.8 6 总硬度 mg 当量/l 280 20 220 150 7 细菌总数 个/ml 50000 8 大肠菌群 个/升 140 9 藻类 个/升 2800 10 其他指标 合格 设计说明书内容包括总体设计说明及各部分的设计说明并附有图表。 计算书包括各 部分的详细工艺计算并附有计算草图等，毕业设计任务书须装订在设计说明书的前面。 1.1.4 给水工程设计图给水工程设计图 （1） 给水工程总平面布置图，管网节点详图（2 张） （2） 取水构筑物及一级泵站工艺图（1 号图 1 张） （3） 净水厂总平面及高程布置图（1 号图 1 张） （4） 水厂处理构筑物工艺图（1 号图，澄清、过滤各 2 张） （5） 加药投氯系统工艺图（1 号图 1 张） （6） 二级泵站及调节构筑物工艺图（1 号图 12 张） （7） 净水厂内部给排水（包括雨水）管线布置图（平面及纵剖面） （1 号图或 2 号图 1 张） （8） 构筑物大详图（12 张） 注：设计图纸中要求至少有两张手绘图 1.2 工程设计工程设计 1.2.1 毕业设计题目：中山市给水工程扩大初步设计 1.2.2 要求提交的设计文件 1、设计计算说明书： 设计说明书内容包括总体设计说明及各部分的设计说明并附有图表。 计算书包括 各部分的详细工艺计算并附有计算草图等， 毕业设计任务书须装订在设计说明书的前 面。 2、给水工程设计图、给水工程设计图 （1） 给水工程总平面布置图，管网节点详图（2 张） （2） 取水构筑物及一级泵站工艺图（1 号图 1 张） （3） 净水厂总平面及高程布置图（1 号图 1 张） （4） 水厂处理构筑物工艺图（1 号图，澄清、过滤各 2 张） （5） 加药投氯系统工艺图（1 号图 1 张） 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 12 （6） 二级泵站及调节构筑物工艺图（1 号图 12 张） （7） 净水厂内部给排水（包括雨水）管线布置图（平面及纵剖面） （1 号图或 2 号图 1 张） （8） 构筑物大详图（12 张） 注：设计图纸中要求至少有两张手绘图 1.2.3 毕业设计参考资料毕业设计参考资料 1、给水排水设计手册（1）常用资料 2、给水排水设计手册（3）城市给水 3、给水排水设计手册（8）器材与装置 4、给水排水设计手册（11）专用设备 5、简明给水设计手册 6、地表水取水 7、给水净化新工艺 8、净水厂设计 9、给水排水标准规范实施手册 10、风机和水泵调速手册 11、有关标准图 12、铁路工程概算指标 第十册 给水排水 13、铁路工程预算指标 第十册 给水排水 14、给排水专业毕业设计资料 15、净水厂设计知识 第第 2 章章 设计水量设计水量 2.1 用水量计算用水量计算 2.1.1 最高日用水量： 城市用水量包括综合生活用水，工业生产用水、消防用水、浇洒道路和绿化用 水、未预见水量、管网漏失水量。 根据设计地点所处的分区、住房条件、室内给排水设备的完善程度、水资源和 气候条件、居民生活习惯等，并且适当考虑远期发展，参照室外给水排水设计规 范之规定，取居民生活用水定额为 q=200l/（人d）自来水普及率为 100%. 1、居民生活用水量 1 q ： 1 q =qnf (dm / 3 ) 式中：q最高日生活用水定额，查 给水工程附表具名生活用水定 额，取 220l/capd； n设计年限内计划人口数，近期规划 14 万人，远期 18 万人； f自来水普及率（100%） 。 华东交通大学毕业设计 13 近1 q= 28000dm / 3 = 324.07 l/s 远1 q= 36000dm / 3 = 416.67 l/s 2、生产企业（工业）用水 2 q ： 近2 q= 8500 3 m /d = 98.38l/s 远2 q= 11500 3 m /d =113.50l/s 3、公共建筑用水量 3 q ： 近3 q=3290dm / 3 = 38.08 l/s 远3 q=4170dm / 3 = 48.26 l/s 4、浇洒道路和绿化用水量 4 q ： 据给水工程为（1%3%） （ 321 qqq+） ，本设计取 2% 近4 q=2%（ 近近近321 qqq+）=795.8dm / 3 远4 q=2%（ 远远远321 qqq+）=1033.4dm / 3 5、未预见水量和漏失水量： 据给水工程为（15%25%） （ 321 qqq+） ，本设计取 18% 近5 q=18%（ 近近近321 qqq+）=7162.2dm / 3 远5 q=18%（ 远远远321 qqq+）=9300.6dm / 3 所以最高日用水量为 5 q ： 近d q=（ 近1 q+ 近2 q+ 近3 q+ 近4 q+ 近5 q） =47748dm / 3 =552.64l/s 远d q=（ 远1 q+ 远2 q+ 远3 q+ 远4 q+ 远5 q） = 62004dm / 3 =717.64 l/s 二、最高时用水量： 近h q= 近h k 近d q/24=2447.1dm / 3 =679.75 l/s 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 14 远h q= 远h k 远d q/24=3177.71dm / 3 =882.70 l/s 2.2 最高日用水量变化曲线最高日用水量变化曲线 根据用户各时段的用水量， 绘制用水量变化曲线， 可以比较明显的看到整个城市的 用水变化情况。 最高日用水量变化曲线如图 21 和图 22： 4.17 5.12 kh=5.12/4.17=1.23 4.78 3.10 3.10 用水量变化曲线二泵设计供水线平均时用水量 时间（h） 占 最 高 日 用 水 量 百 分 数 （ ） 24681012141618202224 1 2 3 4 5 6 0 图 21 近期城市最高日用水量变化曲线 0 6 5 4 3 2 1 24222018161412108642 平均时用水量 二泵设计供水线用水量变化曲线 占 最 高 日 用 水 量 百 分 数 （ ） 4.17 5.10 4.78 3.10 kh=5.10/4.17=1.22 3.10 图 22 远期城市最高日用水量变化曲线 时变化系数 h k= t h q q 华东交通大学毕业设计 15 h q最高日最高时用水量； t q最高日平均时用水量； 近h k= 17 . 4 12 . 5 =1.23 远h k= 17 . 4 10 . 5 =1.22 2.3 水塔和清水池水塔和清水池 2.3.1 方案比较（管网中是否设置水塔） ： 水塔的作用在于调节二级泵站供水量和用水量之间的不平衡；保证用水水压 等。大中城市用水量比较均匀，通常二级泵站变频泵调节管网用水量，多数可不用 专门设置水塔。 至于本设计中是否设置水塔见表 2- 3 表 2- 3 方案比较 方案 优点 缺点 管 网 中 设 置 水 塔 方 案 一 能够较好的调节二泵供水量 和用水量之间的不平衡、保证供 水水压 增加管网工程造价和运行费用，易 造成管网中水二次污染 管 网 中 不 设 水 塔 方 案 二 通过二级泵站变频工作来调节供 水水量，避免二次污染 管理要求高 经过以上比较， 并且结合小时变化系数 h k =1.23 知城市用水量比较均匀， 据城 市地理位置， 近远期结合， 确定采用方案二， 即管网中不设水塔。 既节省工程造价， 又减少了维修费用，并且大大减小管网中水二次污染几率，用水安全、稳定、可靠 性得到大大提高。 2.3.2 近期清水池调节容积 1 w =9.82% d q 2.3.3 近期清水池容积计算 清水池容积 w= 1 w + 2 w + 3 w + 4 w 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 16 式中 1 w 调节容积（ 3 m ） ，由清水池容积计算表知 1 w =9.82% d q 2 w消防贮水量（ 3 m ） ，按两小时火灾延续时间计算，据室外 给排水消防规范城镇居住区室外的消防用水量标准： “城市 人口 n20 万同一时间内灭火次数为 2 次一次灭火 用水量 45l/s”知 2 w =24523600=648 3 m 3 w 水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水（ 3 m ） ， 3 w =（5% 10%） d q ，取 5%. 4 w 安全贮水量，体积估计为 800 3 m . 所以清水池容积 w=9.82% d q +648+5% d q +800=8524.25 3 m 考虑到检修时放空而不中断供水，清水池为两座，则每座清水池容积为 w = w/2 = 4262 3 m 2.3.4 清水池容积确定 bl h= 2545 （4+0.5） （0.5m 为超高） 第第 3 章章 管网水力计算管网水力计算 给水管网设计，要充分利用所在地区的有利条件，避开不利的自然条件，在现有的 环境条件下，运用合理的技术，使工程投资和运行费用最低，而且安全、可靠，满足用 户对水质、水量、水压的近远期要求。 3.1 管网定线管网定线 3.1.1 管网定线原则 1、输配水管线 （1）输配水管线路应尽量做到线路短，起伏小，土方工程量小，造价经济， 少占用农田或不占用农田； （2）输水管线走向和位置应符合城市和工业企业的规划要求，并尽可能沿线 有道路或规划道路敷设，以利于施工和维护； （3）输配水管线应尽量避免穿越河谷、山背、沼泽、重要铁路和泄洪地区， 并注意避开滑坡、易发生泥石流河高腐蚀性土壤地区； （4）输配水管线应充分利用水位高差，当条件许可时优先考虑近、远期和分 期实施的可能。 华东交通大学毕业设计 17 2、配水管网： 配水管网由干管和连接管组成，干管及连接管定线应满足下列要求： （1）干管延伸方向应和二级泵站输水到水池水塔，大用户的方向一致； （2）干管间距根据街区情况采用 500800m； （3）干管一般按城市规划道路定线，但尽量避免在高级公路或重要道路下通过， 以减小今后检修时困难； （4）干管上每隔 400600m 设闸阀，在高处设排气阀，再地处设泄水阀； （5）管线在道路下的平面位置和标高，应符合城市或厂区地下管线综合设计的要 求，给水管线和建筑物、铁路以及其他道路的水平净距，均应参照有关规定； （6）干管定线应留有发展余地，分期建设； （7）连接管的间距可根据街区大小考虑在 8001000m 左右； （8） 在供水范围内的道路下应敷设分配管， 以便于把干管的水送到用户和消火栓； （9）消火栓间距不宜超过 120m，距车道不大于 2m，距外墙不大于 5m。 3.1.2 管网定线可行性方案拟定： 方案一： 图 3- 1 方案一管网布置 方案二： 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 18 图 3- 2 方案二管网布置 3.1.3 可行性方案比较： 表 3- 1 可行性方案比较 方案 供水安全、可靠性 工程投资和运行费用 方 案 一 能较好的满足用户、生产企业、 机关等对水量、水压的要求，安 全可靠性较高 l=30119.5m,工程投资稍高， 维修费 用较低 方 案 二 可满足用户、生产企业、机 关等对水量、水压的要求，安全 可靠性较低 l=27335.5m，工程投资较低，但维 修费用较高 华东交通大学毕业设计 19 经过比较，考虑到中山市为沿海开放城市，发展迅速，用水量安全、可靠性要求 很高。采用方案一，虽然管网工程投资稍微高一些，但是可以大大提高用水安全、可 靠性，所以综合各方面因素，设计采用方案一为设计方案。 3.2 管网水力计算管网水力计算 3.2.1 管网水力计算原则： 1、在各种最不利的工作条件下，满足最不利点（一般市指离二级泵站最远最高 的供水点）的供水水压和水量的要求； 2、管网供水要可靠和不间断； 3、管网本身积极与此相连的二级泵站和调节构筑物建造费和运行管理之和应为 最低。 3.2.2 水力计算图 详见图 3-2 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 20 华东交通大学毕业设计 21 3.2.3 管网平差 节点详细编号和节点流量见图 3- 3 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 22 第 4 章 给水管网校核给水管网校核 管网的管径和水泵扬程， 按设计年限内最高日最高时的用水量和水压要求界定， 但 是用水量是发展的也是经常变化的， 为了核算所定的管径和水泵能否满足不同工作情况 下的要求，就需进行其它水量条件下的计算，以确保经济合理的供水。通过核算，有时 需将管网中个别管段的直径适当放大， 也有可能另选合适的水泵。 下面对消防和事故时 的情况下进行校核。 4.1 消防校核消防校核 4.1.1 校核基本数据 1、计算公式： 柯尔勃洛克公式 i=*v2/(2.0*g*d) 1.0/0.5=-2.0*lgk/(3.7*d)+2.5/(re*0.5) re=v*d/ 计算温度：15 ，=0.000001 2、局部损失系数：1.20 4.1.2 管网消防校核结果特征参数 水源点 22: 节点流量(l/s):- 623.270 节点压力(m):78.00 最大管径(mm):900.00 最小管径(mm):100.00 最大流速(m/s):1.081 最小流速(m/s):0.085 水压最低点 21 ,压力(m):57.85 自由水头最低 21 ,自由水头(m):27.35 4.2 事故校核事故校核 4.2.1 校核基本数据 1、计算公式： 柯尔勃洛克公式 i=*v2/(2.0*g*d) 1.0/0.5=- 2.0*lgk/(3.7*d)+2.5/(re*0.5) re=v*d/ 计算温度：15 ，=0.000001 2、局部损失系数：1.20 4.2.2 管网事故校核结果特征参数 水源点 22: 节点流量(l/s):- 436.289 节点压力(m):78.00 最大管径(mm):900.00 最小管径(mm):100.00 最大流速(m/s):0.925 最小流速(m/s):0.008 水压最低点 21 ,压力(m):65.61 自由水头最低 15 ,自由水头(m):34.86 华东交通大学毕业设计 23 第第 5 章章 水厂工艺设计水厂工艺设计 5.1 给水处理厂规模及流程给水处理厂规模及流程 5.1.1 给水处理厂的设计规模 给水处理 厂的设计 规 模按近期最高日设计流量计算，为（ 1+5%） 47748=50000 3 m /d（其中 5%为水厂自用水量） 5.1.2 处理厂工艺流程的选择 给水处理厂工艺流程的确定， 应根据水源水质和 生活饮用水卫生标准gb5749 85及生活饮用水卫生规范 、水厂所在地区的气候情况、设计水量、设计规 模等因素，通过调查研究，参考相似水厂的设计运行经验，经过技术经济比较后确 定。 1、地表水常用处理工艺： （1）原水混合絮凝沉淀或澄清过滤消毒用户 （2）原水混合过滤消毒用户 适用于原水浊度低（一般在 50 度以下，短时间内一般不超过 100 度） ，且水源 未受污染的情况。此种情况下，滤料应采用双层或多层，并且考虑适当采用高分子混 凝剂。 （3）原水预沉池或沉砂池混合絮凝沉淀或澄清过滤消毒 用户 当原水浊度较高、含砂量较大时，宜采用此种方法，用以减少混凝剂用量而增 设预沉池或沉砂池。 （4）原水生物氧化混合絮凝沉淀或澄清过滤消毒用户 适用于微污染水源，采用生物氧化预处理工艺，以去除水中有机物及氨氮。 5.1.3 水处理工艺的确定 表 5- 1 河流特征 水位 水面标准 m 流量 sm / 3 流速 m/s 设计频 率% 保证率% 最高水位 26.5 3000 2.9 2 常水位 25 2300 2.2 最低水位 20 1400 1.4 95 表 5- 2 水质资料 编 号 项目 单位 分析结果 备 注 最高 最低 月平均最 高 月平均最 低 1 水温 29 3 23 5 2 臭和味 少 许 3 色度 少 许 4 浑浊度 mg/l 800 30 400 800 5 ph 6.3 7.5 6.8 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 24 6 总硬度 mg当量/l 280 20 220 150 7 细菌总数 个/ml 50000 8 大肠菌群 个/升 140 9 藻类 个/升 2800 10 其他指标 合格 根据河流特征（表 5- 1）和水质资料（表 5- 2）知其地表水水源水位变化不大， 色度较稳定， 浊度硬度能稳定在一个固定的范围内， 并不存在 fe、 mn 过量等问题， 所以选择常规地表水处理工艺 1 即可达到预期效果： 原水混合絮凝沉淀或澄清过滤消毒用户 5.2 药剂选择及投加方式药剂选择及投加方式 5.2.1 混凝剂 1、混凝剂的选择： 应用于水处理的混凝剂应符合以下要求：混凝效果好；对人体健康无害；使用 方便；货源充足，价格低廉。 水处理工程常用混凝剂如表 5- 3： 表 5- 3 水处理工程常用混凝剂 名称 硫酸铝 硫酸亚铁（绿 矾） 三氯化铁 聚合氧化铝 （pac）（又名 碱 式氧化铝） 化学式 ohsoal 2342 18)( ohfeso 24 7 ohfecl 23 6 m nncl ohal -62 )( 对水温 和 ph 的适性 适 用 于 20 40； ph=5.77.8 时， 主 要去除水中悬浮 物； ph=6.47.8 时， 处 理浊度高、色度低 的水； 适用于碱度和 浊 度 高 、 ph=8.511.0 的水； 受温度影响小 不大受温度影 响 ， 适 用 于 ph=6.08.4 温度适应性强， 适 用于ph=5.09.0 使用条 件 一般都可适用，原 水须有一定碱度； 处理低温低浊水 时，絮凝效果差， 絮凝效果差，投加 量大时，有剩余 +3 al和 -2 4 so，影响 水质 处理低浊度水 时，效果好于 铝盐； 不适于色度高 和含铁量高的 水； 使用时，一般 要 把 +2 fe转 化成 +3 fe 适用于高浊度 原水，刚配制 的水溶液温度 高 适用于低浊、高 浊、 和污染的原水 华东交通大学毕业设计 25 特点 腐蚀性较小 价格低，絮凝 体易沉淀，易 腐蚀溶液池， 因此需有溶液 池防锈涂料； 絮 凝 体 比 重 大，易下沉， 易溶解，杂质 少； 对金属和混凝 土腐蚀极大； 操作方便； 腐蚀性较小； 应用较普遍； 据设计资料中提供的混凝剂：硫酸铝、三氯化铁（45%） 、碱式氯化铝（10%） ， 以及表 5- 3 常用混凝剂性质比较，选择碱式氯化铝（m nncl ohal -62 )(） （10%）作为 水处理用混凝剂，另外碱式氯化铝本身无害，据全国各地使用情况，净化后的生活用 水一般符合国家饮用水水质卫生标准， 所以选择碱式氯化铝作为水处理混凝剂是一个 较好的选择。 2 混凝剂投加量的确定 据原水浑浊度最高值 800 mg/l 以及混凝剂投加量参考值（表 5- 4）确定设计 投加量为 30.0 mg/l 表 5- 4 混凝剂投加量参考值 原水浊 度 7 时 较有效 ph 值影响小， ph 值小时， 剩余臭氧残留较久 在管网 中的剩 余消毒 作用 有 比液氯有更长的剩余 消毒时间 无，需补加氯 国内应 用情况 广泛 在城市水厂中极少应 用 较少 接触时 间 30min 数秒至 10min 适用条 件 极大多数水厂用氯 消毒，漂白粉只适用 于小水厂 原水中有机物如酚污 染严重时，须在现场 制备，直接应用 制水成本高， 适用于有机 污染严重的情况。 因无持 续消毒作用， 在进入管网 的水中还需加少量氯消 毒 综合各方面因素考虑，本设计选择液氯为消毒剂：其在国内外应用最广，除消毒 外，还起氧化作用；加氯操作简单，价格低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。 （二）加氯装置加氯机 加氯机用以保证消毒安全和计量准确。加氯机台数按最大加氯量选用，至少安 装 2 台，备用台数不少于一台。 在氯瓶与加氯机之间宜有中间氯瓶，以沉淀氯气中的杂质，万一加氯机发生事 故时，中间氯瓶还可以防止水流入氯瓶。 华东交通大学毕业设计 27 5.3 水处理构筑物的选择水处理构筑物的选择 5.3.1 混合设施 混合设施应根据混凝剂的品种进行设计， 使药剂与水进行恰当、 急剧充分的混 合。一般混合时间 1030s，混合方式基本分为两大类：水力混合和机械混合。水力 混合简单，但不能适应流量的变化；机械混合可进行调节，能适应各种流量的变化。 具体采用何种混合方式，应根据水厂工艺布置、水质、水量、投加药剂品种及维修条 件等因素确定。 表 5-6 常用混合方式的主要特点及使用 方 式 特 点 及 使 用 条 件 管式混合 管道混合 混合简单，无需另建混合设施，混合效果不稳定，流 速低时，混合不充分 静态混合器 构造简单，无运动设备，安装方便，混合快速均匀； 当流量降低时，混合效果下降 水泵混合 混合效果好，不许增加混合设施，节省动力，但使用 腐蚀性药剂时，对水泵有腐蚀作用。适用于取水泵房 与水厂间距小于 150m 的情况 机械混合 混合效果好，且不受水量变化影响，适用于各种规格 的水厂，但需增加混合设备和维修工作 本设计的混合设施采用“管式静态混合器” ，管式静态混合器有其独特的优点， 构造简单、安装方便、维修费用低。又由于水厂运行稳定，并不存在“流量降低，混 合效果下降”的情况，所以选用管式静态混合器（图 5- 4） 。 管道 混合单元体 加药 水流方向 图 5- 4 管式静态混合器 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 28 管式静态混合器工作原理： 混合器内安装若干混合单元， 每一混合单元有若干固 定叶片按一定角度交叉组成。水流和药剂通过混合器时，将被单元体多次分割，改向 并形成涡流，达到混合目的。 5.3.2 澄清池 设计中选择机械搅拌澄清池代替絮凝沉淀设备。 因为机械澄清池有以下优点： 1、比水力澄清池更能适应流量变化处理效果较稳定； 2、处理效率高，单位面积产水量大； 3、适用于处理浊度低于 50000 度的水，而原水浊度最大为 800 度，大大减 小了水厂面积。 5.3.3 过滤 在常规水处理过程中，过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂 质，从而使水货的澄清的工艺过程。它是保证饮用水安全的重要措施。 滤池有多种形式， 以石英砂为滤料的普通快滤池使用历史最久。 为充分发挥滤 料层截留杂质能力，又出现了双层，多层及均质滤料滤池等。现在国内水厂应用较 多较多的有普通快滤池、v 型滤池、虹吸滤池等。其中 v 型滤池采用气水反冲洗， 又具又表面横向扫洗功能，冲洗效果好，节水。现在正在国内逐渐推广应用，很多 大中型水厂扩建改建大部分采用此种滤池， 技术也日臻成熟、 完善。 适应社会发展， 从节水、过滤效果考虑，设计中采用 v 型滤池。 5.4 机械搅拌澄清池机械搅拌澄清池 本设计按照不加斜板进行，考虑以后加斜板，计算过程中对进水、出水。集水等案 2q 进行校核。机器设置两座，则 q=（1+5%） 近d q/2=1042 3 m /h （其中 5%为水厂自用水量） 5.4.1 第二絮凝室 第二絮凝室流量： q = 5q = 1.447 3 m /s 第二絮凝室导流板截面积 1 a =0.040 ，流速 1 u =0.04m/s 第二絮凝室截面积： 1 w=q / 1 u =1.447/0.04=36.18 第二絮凝室内径： 1 d = p w)(4 11 a+ = 6.80m 第二絮凝室壁厚： 1 d=0.25m 第二絮凝室外径为 1 d = 1 d +2 1 d=6.80+0.50=7.30m 华东交通大学毕业设计 29 第二絮凝室高度为： 1 h =q1t / 1 w= 2.50m. 5.4.2 导流室 导流室内导流板截面积： 2 a = 1 a =0.040 导流室面积： 2 w = 1 w=36.18 导流室内径： 2 d = p wp)4(4 22 2 1 ad+ =10.0m 导流室壁厚 2 d=0.1m 导流室外径： 2 d = 2 d +2 2 d=10.2m 第二絮凝室出水窗高度为： 2 h = 2 12 -dd =1.35m 导流室出口流速 6 u =0.04m/s 导流室出口面积为 3 a =q / 6 u =36.18 出口断面宽为 3 h = )( 2 21 3 dd a + p =1.3m 出口垂直高度 3 h = 3 2h =1.80m 5.4.3 分离室 分离室流速 2 u =0.001m/s 分离室面积为： 3 w =q/ 2 u =289 澄清池总面积为： w= 3 w + 2 2 4 d p =370.7 澄清池直径为 d= p w4 = 21.8 米 5.4.4 池深 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 30 水停留时间取为 t=1.5h 池子有效容积： v =qt=10421.5=1563 3 m 考虑增加 4%的结构容积，则池子计算总容积： v=（1+4%） v =1625.52 3 m 取池子超高 0 h =0.30m 池子直壁部分高度 4 h =1.85m 池子直壁部分容积为 1 w = 4 2 4 hd p =690.52 3 m 2 w + 3 w = v- 1 w =1625.52690.52=935 3 m 圆台部分高度为： 5 h =3.9m；池子圆台斜边倾角为 45 底部直径为 t d =d2 5 h =14.0m 澄清池底部采用球壳式结构，球冠高度 6 h =1.15m 圆台容积： 2 w = + 22 5 22223 tt ddddhp =996.96 3 m 球冠半径： r= 6 2 6 2 8 4 h hdt+ =19.0m 球冠容积： 3 w =) 3 ( 6 2 6 h rh-p=) 3 15 . 1 19(15 . 1 2 -p=77.34 3 m 池子实际有效容积： v= 1 w + 2 w + 3 w =690.52+996.96+77.34=1764.82 3 m 实际总停留时间： v =v/1.04=1764.82/1.04=1696.68 3 m t=1696.681.5/1563=1.52h 池子总高度： h= 6540 hhhh+=7.20m 华东交通大学毕业设计 31 5.4.5 配水三角堰 出水孔总面积： 1.10q/ 3 u =0.6368 孔口直径为 0.10m，每孔面积为 0.007854 ，出水孔总数为 90 个；沿三角堰， 每 4设置一孔。 孔口流速 3 u = 2 2 10 . 0 90 10 . 1 p q =0.45m/s 5.4.6 第一絮凝室 第二絮凝室底板厚度 3 d=0.15m 第一絮凝室上端直径为 3 d = 1 d +2 1 b +2 3 d=9.20m 第一絮凝室高度为 7 h = 4 h + 5 h 1 h 3 d=3.10m 伞形板延长线交点处直径为： 4 d = 2 3 ddt+ + 7 h =14.70m 泥渣回流量为q =4q，回流速度 4 u =0.15m/s，回流缝宽度 2 b = 44 4 ud q p =0.167m 裙板厚度为 4 d=0.06m，伞形板下端圆柱直径： 5 d = 4 d 2（2 2 b + 4 d）=14.10m 按照等腰三角形计算，伞形板下端圆柱体高度： 8 h = 4 d 5 d =0.60m 伞形板离池体高度为： 10 h =（ 5 d t d ）/2=0.05m 伞形板锥部高度为： 9 h = 7 h 8 h 10 h =2.45m 5.4.7 容积计算 第一絮凝室： 1 v = 455.75 3 m 第二絮凝室： 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 32 2 v =162.57 3 m 分离室： 3 v =1090.13 3 m 各室容积之比： 第二絮凝室：第一絮凝室：分离室= 2 v ： 1 v ： 3 v =1：2.80：6.71 澄清池内各室停留时间： 第二絮凝室： 9.4min 第一絮凝室： 26.2min 分离室： 53.10min 5.4.8 进水系统 进水流速为 6 v =1.02m/s 进水管管径 d= v q p 4 =0.600m（dn600） 5.4.9 集水系统 集水槽采用辐流式集水槽和环形集水槽，设计时，辐射槽、环形槽、总出水槽 之间按水面连接考虑。 1、辐流式集水槽： 槽起点断面高：0.58m 槽终点断面高：0.68m 每槽孔口直径设计为 25mm 每槽孔眼总数 n= 0 f / 0 f =392.8/4.91=80 个，每侧 40 个 2、环形集水槽： 环形槽超高 0.30m，则环形槽断面高 1.22m. 3、总出水槽： 槽宽 b3=0.7m 槽内坡降为 0.20m，槽长 6.0m 槽内重点水深：h6=0.517m 槽内起点水深： h5=0.322m 5.4.10 排泥及排水的计算 1、污泥浓缩室： 分设 4 斗，则每斗容积 v斗= v4/4=4.08 3 m 四斗总容积： v4=4.084=16.32 3 m 2、排泥周期： 本池在重力排泥时， 进水悬浮物含量 s1=一般1000mg/l， 出水悬浮物含量 s4一 华东交通大学毕业设计 33 般10mg/l，污泥含水率 p=98%，又浓缩污泥容重g =1.02 3 mt，所以排泥周期： 0 t = qss pv )( )100(10 41 4 4 - -g= 289. 0)(60 02. 1)98100(32.1610 41 4 - - ss = )( 19200 41 ss - min（表 5- 6） 表 5- 6 澄清池排泥周期 (s1 s4)mg 90 190 290 390 490 590 690 790 890 990 0 tmin 213.3 101.1 66.2 49.2 39.2 32.5 27.8 24.6 21.6 19.4 3、排泥历时： 污泥管直径 dg100， 排泥历时： 0 t =178.16s 4、放空时间： 池底中心排空管直径 dg300 放空时间：t=2.77h 5.4.11 机械设备（搅拌机） 搅拌机是机械澄清池的主要设备，由于进水悬浮物含量最高位 800mg/l，一般不 超过 1000mg/l，所以无需设置刮泥机设备，搅拌机可使池内液体形成两种循环流动， 以达到使水澄清的目的，其作用有二：一是机械反应，由提升叶轮的桨叶在第一反应室 内完成机械反应， 使经过加药混合产生的絮凝颗粒与回流中的原有矾花碰撞接触而形成 较大的颗粒。 ；二是澄清分离，提升叶轮将第一反应室内形成絮凝颗粒的水体提升到第 二反应室，再经折流到澄清区进行分离，清水上升，泥渣从澄清区下部再回流到第一反 应室。 叶轮的外径：d=3.4m 叶轮转速：n=8.426 转/分 叶轮的出水口宽度： b= 0.30m 叶轮提升消耗功率： 1 n =1.24kw 桨叶消耗功率： 2 n =0.796kw 搅拌功率：n= 1 n + 2 n =2.04kw 电动机（采用自锁蜗杆）功率： a n =n/h =4.25kw（h=0.48） 搅拌机轴扭矩： n m =2313.3nm 驱动：采用电磁调速电机，减速方式采用三角带和蜗轮减速器两级减速。因 叶轮需调整出水口宽度，故需设计专用立式蜗杆减速器。 张献涛：中山市给水工程扩大初步设计（） 34 选用电动机：jzt424 功率 5.5kw 转速 1201200 转/min 减速比：i= n na =1200/8.426=142.4 5.5 过滤过滤 本设计采用 v 型滤池 v 型滤池全称为 aquazur v 型滤池，是由法国得利满水处理有限公司首创的专 利技术。六十年代末期在巴黎奥利水厂首先采用，七十年代逐渐在欧洲广泛使用，受到 各国好评，逐步在国际上得到推广。八十年代以来，我国也认识到国外革新后的气水反 冲洗技术的独特冲洗效果，陆续引进国外先进的气水反冲洗工艺，用于新扩建水厂中。 我国第一座 v 型滤池 1990 年 7 月在南京投产。近年来，设计常 规处理水厂工程时， 规模在 10 万dm / 3 以上（包括 10 万dm / 3 ）的水厂，在工艺 程的构筑物选型