给排水课程设计.docx

水质工程学 给水厂设计课 程 设 计专 业: 给排水18-2班学 号: 3061214221姓 名: 倪 萍指 导 教 师：尤永军老师2016年 12月 10 日目 录第一章.绪论1.设计任务12.设计资料1第二章.设计内容、步骤和方法1.确定处理流程32.确定处理流量43.混凝剂及助凝剂44.药库及加药间设计65.药库容积设计76.药剂投加系统77.计量设备88.混合89.絮凝1010.沉淀1611.过滤1712.消毒23第3章 .其他设备及构筑物1.清水池272.清水池布置27第四章.平面布置1.水厂的平面布置282.厂区道路布置293.厂区绿化布置294.厂区管线布置29第五章.高程布置1.管渠水力计算312.给水处理构筑物高程计算32第6章 .主要参考教材第七章.设计心得第一章.绪论1.设计任务根据指定的水源、厂址、处理流程和有关设计资料，设计主要处理设备及构筑物，使出水水质达到生活饮用水标准，并满足最高日供水量.2.设计资料原水水质分析资料序号项目单位数量备注1色度倍402SSmg/L883BOD5mg/L2.364NH+ 4-Nmg/L3.145pH-7.37气象水文及其它基础资料项目参数项目参数最冷月平均气温5.7最热月平均气温25.5极端最高气温39.2极端最低气温18.4相对湿度：最冷月55最热月77夏季平均风速2.9米秒夏季主导风向SE冬季主导风向N/NE气压753. 2毫米汞柱降水量561.8毫米年最大日降水量123.6毫米日最大时降水量81.8毫米时最大积雪厚度16厘米最大冻土深度86厘米地下水位深度298厘米河水最低温度3河水平均最低水温8.3河水最高水温30.5河水平均最高水温24.5河水最低水位35.0米河水最高水位39.5米河水正常水位(90)35.8米河水平均水位36.2米冻冰厚度82.5厘米地表下十米以内为沙质粘土沙土若干层相间基岩较深地震烈度七度第二章.设计内容、步骤和方法1.确定处理流程加药间生活饮用水二级泵站加氯间清水池普通快滤池斜管沉淀池机械絮凝池水泵混合一级泵站原水2.确定处理流量城市设计人口15万，设计人均用水量为200L/d.城市中工厂A用水量为0.7万吨/天，工厂B用水量为0.4万吨/天./d/d3.混凝剂及助凝剂根据根据原水水质、处理要求、货源及经济条件选用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂，骨胶作为助凝剂。溶液池容积取4.8m3,有效高度取1.6m,超高0.2m.设置两个溶液池，单池面积为2.4，设计尺寸为1.21.21.8，实际容积为2.592m3.4.药库及加药间设计设计混凝剂的最大投加量为u=20mg/l，浓度为10，每日调剂次数为2次.则时用量为 0.021879.2=37.6kg/h 日用量为 0.0245100=902kg/d 溶解池容积取1.6m3,有效高度取0.8m,超高0.2m.设置两个溶解池，单池面积为0.8，设计尺寸为1.00.91.0，实际容积为0.9m3.根据所设计的溶解池和溶液池的容积，加药间容积设计为8，设计尺寸为2.12.11.8，实际容积为7.938m3。5.药库容积设计根据资料显示，所选混凝剂PAC的质量规格为30kg包装袋，包装袋外尺寸规格为0.40.40.2.投药量为20mg/l,设计流量为45100m3/d,设计堆积高度为1.8m,存期为30d. 设计高度为5m,设计尺寸为4.44.45.0，实际容积为96.8m36.药剂投加系统采用泵前投加，湿投法7. 计量设备采用计量泵8.混合混合设施采用水泵混合已知设计中日处理流量为Q=45100m3/型号流量Qm/h扬程H(m)转速(r/min）轴功率（kw）电动机功率（kw）效率(%)气蚀余量(NPSH)叶轮直径（mm）生产厂家24SA-18JA300017.5730134160894.4535南京制泵厂泵的型号选择 泵外形尺寸型号泵外形尺寸（mm）A0A1A2A3B0B1B2B3B4B5H0H1H2H3L24SA-18JA217811419407801760740960360360240148090055025036电机外形尺寸电动机外形尺寸（mm）L0LL1泵重量（kg）电动机L1BAbHHH1d260034791247型号功率重量765550710870450995703233009512509. 絮凝 絮凝设施采用机械絮凝池，设置两组，每组设置一个池子。Q=1879.2，单池Q=939.6。（1） .絮凝池尺寸絮凝时间取15min，絮凝池有效容积为根据水厂高程布置，水深H取2.8m,采用三排搅拌器，则水池长度L=1.232.8=10.08m(2)池子宽度(3)搅拌器尺寸每排采用三个搅拌器，每个搅拌器长：L=(8.3-40.2)/3=2.5(4)搅拌器外缘直径：D=2.8-20.15=2.5m每个搅拌器上有四块叶片，叶片宽度采用0.16m,每根轴上浆板总面积为2.50.1643=4.8占水流截面积8.32.8=23.24的21(5)每个搅拌器旋转时克服水阻力所消耗的功率叶轮浆板中心点旋转直径：D=2.5-0.16=2.34m第一排第二排第三排浆板宽长比b/l=0.16/2.5=0.0641,查表得阻力系数=1.10第一排每个叶轮所耗功率：第二排每个叶轮所耗功率：第三排每个叶轮所耗功率：（6）电动机功率第一排所需功率：1=0.0963=0.288kw第二排所需功率：2=0.0333=0.099kw第三排所需功率：3=0.0063=0.018kw设三排搅拌器合用一台电动机带动，则絮凝池所耗总功率为总=0.288+0.099+0.018=0.405kw（7）电动机功率（取1=0.75，2=0.7）：（8）核算平均速度梯度G值及GT值（按水温20，运动黏度=102kg.s/）第一排 第二排 第三排 （9）反应池平均速度梯度：GT=31.311560=28179经核算，G 值和GT值均符合标准10.沉淀（1）清水区面积进水量Q=1879.2m3/h=0.522m3/s,颗粒沉降速度=0.35mm/s设计采用数据：清水区上升流速v=2.8mm/s 采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚0.4mm,边距d=30mm,=600清水区面积A=Q/V=0.522/0.0028=186,其中斜管结构占用面积按3计算，则实际清水区需要面积为A*=1861.03=191.58为了配水均匀，采用斜管区平面尺寸为8.5m22.6m,使进水区沿22.6m一边布置（2）斜管长度 管内流速v0=v/sin=2.8/sin600=3.23mm/s斜管长度l=考虑管端紊流，积泥等因素，过渡区采用250mm.斜管总长 L=684.84+250=934.84mm,按1000mm计（3）池子高度采用保护高度0.3m,清水区1.2m,布水区1.8m,穿孔排泥斗槽高0.8m,斜管高度h=lsin=10.870=0.870m池子高度H=0.3+1.2+1.8+0.8+0.8+0.87=4.97m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，以上各项计算均同一般沉淀池设计（4）复算管内雷诺数及沉淀时间沉淀时间t=l/V0=1000/3.23=309.6s=5.16min）各项均符合标准11.过滤设计水量Q=1.0545100=47355m3/d(包括自用水量5)滤速v=10m/h,冲洗强度q=14l/(s),冲洗时间为6min（1）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T=24-0.1(2412)=23.8h(式中只考虑反冲洗停用时间，不考虑排放初滤水时间)，滤池面积为采用滤池数N=6，布置成对称双行排列，每个滤池面积为f=F/N=199/6=33.2采用滤池长宽比L/B=3，采用滤池尺寸 L=10m,B=3.4m校核强制滤速 （2）滤池高度支承层高度H1=0.45m,滤料层高度H2=0.7m,砂面上水深H3=1.7m,保护高度H4=0.3m故滤池高度H=H1+H2+H3+H4=0.45+0.7+1.7+0.3=3.15m（3）配水系统（每只滤池）a.干管干管流量 Q干=fq=33.214=464.8L/S采用管径D干=0.7m(干管应埋入池底，顶部设滤头或开孔布置或采用渠道)干管始断流速V干=1.21m/sb.支管支管中心距采用a支=0.4m每池支管数 n支=2(L/a)=2(10/0.4)=50根每根支管入口流量Q支=Q干/n支=464.850=9.296L/s采用管径d支=0.11m支管始端流量v支=0.98m/sc.孔眼布置支管孔眼总面积与滤池面积之比K采用0.25孔眼总面积 F孔=kf=0.2533.2=0.083采用孔眼直径 d孔=12mm,每个孔眼面积f孔=孔眼总数 每根支管孔眼数 支管孔眼布置成二排，与垂线成450夹角向下交错排列每根支管长度每排孔眼中心距 e.孔眼水头损失支管壁厚采用=5mm,流量系数=0.68水头损失f.复算配水系统支管长度与直径之比不大于60 ， 孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5干管横截面积与支管总横截面积之比一般为1.75-2.0孔眼中心距应小于0.2m,a孔=0.18m0.2mg.洗砂排水槽洗砂排水槽中心距采用a孔=1.7m排水槽根数nc=3.4/1.7=2排水槽长度Lc=L=10m每槽排水量qc=qLcac=14101.7=238L/s采用三角形标准断面 槽中流速vc=0.6m/s槽断面尺寸采用0.32m排水槽底厚度=0.05m，砂层最大膨胀率e=45，砂层厚度为0.7m洗砂排水槽顶距砂面高度H=eHs+2.5x+0.075 =0.450.7+2.50.32+0.05+0.075=1.24m洗砂排水槽总平面面积为 Fc=2xLcnc=20.32102=12.8h.复算：洗砂排水槽总平面面积与滤池面积之比一般小于25Fc /F=12.8/199=6.4(4)滤池各种管渠计算a.进水进水总流量Q1=1973.2m3/h=0.55m3/s采用进水渠断面 渠宽B1=0.75m,H1=0.6m,V1=0.81m/s各个滤池进水流量Q2=0.55/6=0.09m3/s采用管径D2=350mm,求得v2=0.94m/sb.冲洗水冲洗水总流量Q3=1433.2=464.8L/s采用管径D3=500mm，求得V3=2.36m/sc.清水总流量 Q4=0.55m3/s清水渠断面同进水渠断面每个滤池清水管流量Q5=0.99m3/s采用管径D5=900mm,求得v5=1.56m/se.排水排水流量Q6=Q3=464.8L/s排水渠断面:B6=0.6m,H6=0.5m渠中流速V6=1.5m/s(为便于布置可采用同进水渠断面)冲洗水箱（或水泵）冲洗时间t=6min,冲洗水箱容积W=1.5qft=1.51433.2660=251m3水箱底至滤池配水间的沿途及局部水头损失之和h1=1.0m配水系统水头损失h2=h孔=3.46m承托层水头损失h3=0.022H1q=0.0220.4514=0.1386m滤料层水头损失安全富裕水头h5=1.5m冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面H0=h1+h2+h3+h4+h5=1.0+3.46+0.1386+0.66+1.5=6.8586m12. 消毒（1） 确定消毒方法本次消毒处理工艺选择液氯消毒，液氯消毒是目前国内外应用最广泛的消毒方法，其具有余氯的持续消毒作用；价格成本较低；操作简单，投加准确；不需要庞大设备等优点（2） 确定加氯量取最大加氯量a=0.8mg/L,氯与水接触时间为t=40min,需要消毒的水量Q=1879.2m3/h则每时加氯量Q=0.0010.81879.2=1.5kg/h每天加氯量Q=1.524=36kg/d(3) 加氯设备的选择选用ZJ-型转子真空加氯机2台，1用1备，每台加氯机加氯量为0.59kg/h。加氯机的外形尺寸为：宽高=330mm370mm。加氯机安装在墙上，安装高度在地面以上1.5m，两台加氯机之间的净距为0.8m。根据余氯值，采用计算机进行自动控制加氯量。（4） 加氯间与氯库仓库储备量按30d最大用量计算：M=3630=1080kg采用加氯间与氯库合建的方式，中间用墙分隔开，但应留有供人通行的小门。加氯间平面尺寸为：长3.0m，宽9.0m；氯库平面尺寸为：长12.0m，宽9.0m。加氯间与氯库的平面布置如图所示。第3章 .其他设备及构筑物1. 清水池（1） 有效容积取经验系数k=20,则V=kQ=0.245100=9020m3清水池设置两组，则每座清水池的有效容积 V1=V/2=4510m3(2) 平面尺寸取清水池的有效深度为h=3m,每座清水池的面积为A=V1/h=4510/3=1504取清水池的宽度为B=35m,则L=A/B=1504/35=43m设计清水池超高为0.5m,则H=3+0.5=3.5m单池布置尺寸为43353.5（3） 清水池的进水管取进水管管内流速v=0.7m/s，则进水管管径D为 中取进水管管径为DN500mm，则管内实际流速为2.66m/s。（2）清水池的出水管 由于用户的用水量时时变化，清水池的出水管应按出水最大流量计。 取时变化系数，则最大流量 取出水管管内流速，则出水管管径 设计中取出水管管径为DN200mm，则流量最大时出水管内的流速为1.05m/s。（3）清水池的溢流管溢流管的管径与进水管管径相同，取为DN500mm。在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。（4）清水池的排水管 取放空时间，排水管内水流速度，则 排水管的管径 设计中取排水管管径为DN900mm。2.清水池布置（1）导流墙在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，保证氯与水的接触时间不小于30min。每座清水池内设置2条导流墙，间距为5.0m，将清水池分成3格。在导流墙底部每隔1.0m设0.1m0.1m的过水方孔，使清水池清洗时排水方便。（2）检修孔在清水池底部设圆形检修孔2个，直径为1300mm。（3）通气管为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设通气孔。通气孔共设12个，每格设4个，通气管的管径为200mm，通气管伸出地面的高度高低错落，便于空气流通。（4）覆土厚度清水池顶部应有0.51.0m的覆土厚度，并加以绿化，美化环境。此处取覆土厚度为1.0m。第4章 .平面布置1. 水厂的平面布置内容包括：（1） 水处理构筑物，如絮凝池、沉淀池、过滤池、清水池、加药间、加氯间、滤池冲洗设施及排水泵房等，是净水厂的主体。（2） 辅助构筑物，为水处理构筑物服务的建筑物，如变配电室、化验室、机修间、仓库、食堂、值班宿舍、综合办公区、门卫室等。（3） 连接管（渠），水处理构筑物单元之间的连接管（渠），以及加药管槽、排泥管道、水厂用水管道，雨水管道，污水管道、电缆沟槽等。（4） 道路及其他，交通运输道路、厂区绿化布置、照明设施，围墙等。序号名称面积（m2）序号名称面积（m2）1综合办公区3506食堂1302化验室1807传达室303维修车间2308堆场（管配件）2004车库1809中央控制室1505仓库12010二级泵站及配电10002. .厂区道路布置 （1）主厂道布置由厂外道路与厂内办公楼连接的道路采用主厂道，道宽6.0m，设双侧1.5m人行道，并植树绿化。（2）车行道布置 厂区内各主要构（建）筑物间布置车行道，道宽为4.0m，呈环状布置，以便车辆回程。（3）步行道布置 加药间、加氯间、药库与絮凝沉淀池间，设步行道联系，泥木工间、浴室、宿舍等无物品器材运输的建筑物，亦设步行道与主厂道或车行道联系。 主厂道和车行道为沥青路面，步行道为铺砌预制混凝土板块、地砖等。3. 厂区绿化布置（1）绿地在厂门附近、办公楼、宿舍食堂、滤池、泵房的门前空地预留扩建场地，修建草坪。（2）花坛在正对厂门内布置花坛。（3）绿带利用道路与构筑物间的带状空地进行绿化，绿带以草皮为主，靠路一侧植树篱，临靠构筑物一侧栽种花木或灌木，草地中栽种一些花卉。（4）行道树和绿篱道路两侧栽种主干挺直、高大的树木如白杨，净水构筑物附近栽种乔木或灌木、丁香树。步行道两侧、草坪周围栽种绿篱，高度为0.60.8m，围墙采用1.8m高绿篱。4. 厂区管线布置（1）原水管道原水由两条输水管线进入水厂，阀门井后用联络管连接分别接入两个机械混合池，为事故检修不影响水厂运行，分别超越沉淀池、滤池设置超越管。（2）加药管和加氯管为了防止管道腐蚀，加药管和加氯管采用塑料管，管道安装在管沟内，上设活动盖板，以便管道堵塞时管道清通，加药管线以最短距离至投加点布置。（3）水厂自用水管道 水厂自用水包括生产用水、冲洗和溶药用水、生活用水、消防用水等，由二级泵房压水管路接出，送至各构（建）筑物用水点。DN70以上埋地管采用球墨铸铁管，DN70以内采用复合管或塑料管。（4）消火栓布置 厂区内每隔120.0m间距设置一个室外消火栓。（5）排水系统布置 厂区排水包括生活排水、生产排水（沉淀池排泥、滤池反冲洗排水）、排雨水三部分。生产排水经预沉后回流至机械混合池前接入生产管道系统，污泥经浓缩脱水后造田。生活污水系统单独设置，经处理后排放。第五章. 高程布置构筑物高程布置与厂区地形、地质条件及所采用的构筑物形式有关，而水厂应避免反应沉淀池在地面上架空太高，考虑到土方的填、挖平衡，本设计采用清水池的顶面标高与清水池所在地面标高相同.各构筑物内和构筑物间水头损失粗略估计构 筑 物水头损失 (m)备 注进水井格栅0.15-0.80一泵站至混合池0.5-1.5视管道长度而定混合池内0.4-0.5机械混合时可更小水泵混合时无损失混合池至反应池0.10反应池内0.4-0.5机械反应时更小反应池至沉淀池0.10混合池至澄清池0.50沉淀池内0.15-0.25斜管沉淀池较大同向流更大澄清池内0.6-0.8水力循环澄清池喷咀损失另计约2-5m配水井至澄清池0.3-0.5沉淀池或澄清池至滤站0.3-0.4普通快滤池内2.0-3.0虹吸滤池，无阀滤池1.5-2.0滤池至清水池0.3-0.51.管渠水力计算（1）水泵混合池 混合池到机械絮凝尺管长为10m。沿线有两个闸阀，进口和出口局部阻力系数分别是0.06，1.0，1.0。管径按允许流速选择DN800，查水力计算表：，则 水头损失 设计按0.20m处理（2）反应沉淀池 沉淀池到滤池管长为10m。沿线有两个闸阀，进口和出口局部阻力系数分别是0.06，1.0，1.0。管径按允许流速选择DN800，查水力计算表：， 则水头损失 设计按0.20m处理（3）滤池 滤池到清水池之间的管线长10m，设两根管，每根流量为547L/s。沿线有两个闸阀，进口和出口局部阻力系数分别是0.06，1.0，1.0。管径按允许流速选择DN700，查水力计算表：，则水头损失 滤池的最大作用水头为2.02.5m，设计中取2.3m。（4）清水池清水池所在地面标高为15.00m，则其顶面标高为15.00m；池面超高0.5m，则最高水位标高为14.50m；有效水深3m，则水池底部标高为11.50m。2. 给水处理构筑物高程计算（1）清水池最高水位=清水池所在地面标高=18.00m（2）滤池水面标高=清水池最高水位+清水渠到滤池出水连接管渠的水头损失+滤池的最大作用水头 =18.00+0.26+2.30=20.56m（3）沉淀池水面标高=滤池水面标高+滤池进水管到沉淀池出水管间的水头损失+沉淀池水渠的水头损失=20.56+0.20+0.15=20.91m（4）反应池与沉淀池连接渠水面标高=沉淀池水面标高+沉淀池配水穿孔墙的水头损失 =20.91+0.05=20.96m（5） 反应池水面标高=沉淀池与反应池连接渠水面标高+反应池的水头损失 =20.96+0.407=31.367m(6) 水泵混合池水面标高=反应池水面标高+混合池的水头损失=21.367+0.20=21.567m第六章.主要参考教材1严熙世、范瑾初给水工程（第四版）中国建筑工业出版社，1999.122李圭白等水质工程学.中国建筑工业出版社，2005.73中国市政工程西南设计研究院主编给水排水设计手册（第1册）常用资料（第二版）.中国建筑工业出版社，20024上海市政工程设计研究院主编给水排水设计手册（第3册）城镇给水（第二版）中国建筑工业出版社，20025中国市政工程西北设计研究院主编给水排水设计手册（第11册）常用设备（第二版）中国建筑工业出版社，20026室内给水设计规范（GB500132006）中国计划出版社，2006.47饮用水卫生标准(GBJ74985) 第7章 .设计心得 通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关给水厂设计方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真