某净水厂毕业设计完整版含图纸

课 程 设 计 设计题目： 专业班级： 姓 名： 指导教师： 山东农业大学水利土木工程学院 2006年 12月 给水工程课程设计 1 前 言 自从有了人类的生活和生产活动，人类活动就受制于水的自然循环和社会循环所产生的水量和水质。城市给水工程的建设是一项系 统工程，包括工程的前期立项和环境影响评价、工程的设计与建设资金的筹集。为了设计好建设好城市给水工程，需要在项目的立项和设计各个环节充分了解工程的内容、要求和设计计算方法，掌握必要的专业知识，使工程建成后达到预期的效果。 为了与理论结合，在课程结束时进行课程设计，可以巩固课堂知识，增加对实际情况的理解。同时可以涉及新兴工艺，对各个工艺流程进行比较选择。 水处理厂工艺的选择是水处理厂设计最为关键的问题，直接关系到工程建设造价、运行成本何处水水质。 常规水处理工艺（即所谓的混凝、沉淀、过滤、消毒工艺）无论在理论还 是在实践上并无重大技术突破。 1 混合工艺 其主导工艺仍然是水泵混合、管式静态混合器混合、机械混合和跌水混合等。 2 给水工程课程设计 2 第 1 章 总论 1.1 给水处理课程设计任务及要求 1.1.1 设计题目 某市净水厂设计 1.1.2 基本资料 1、水厂产水量： 1 组： 30000m3/d。 2 组： 50000 m3/d。 3 组： 80000 m3/d。 2、水源为河水，原水水质如下： 项 目 数 量 项 目 数 量 浑浊度 色度 水温 PH 值 细菌总数 大肠菌数 臭和味 耗氧量 100500mmg/l 1 度 020 7.2 12000 个 /ml 3000 个 /ml 略有 7.69ml/l 总硬度 碳酸盐硬度 氯根 硫酸根 硝酸根 铁 亚硝酸根 碱度 40 度 4 度 21mg/l 32mg/l 0.05mg/l 1mg/l 0.033mg/l 4 度 3、厂区地形平坦，地面标高为黄海高程 160.0m，水厂占地 （ 1、 2 组）： 2.26公顷（ 155 145m）。 3 组： 2.4 公顷 (155 155m) 4、当地气象资料： 给水工程课程设计 3 风向：东北 气温（月平均）：最高 28，最低 -1.9。 5、厂区地下水位高： -5m（水厂相对地面标高为 0.00m）。 6、水源取水口位于水厂西北方向 50m，水厂位于城市北面 2km处。 7、二级泵扬程设为 40 米。 1.1.3 设计内容 1、确定水厂的处理工艺流程及净水构筑物、设备的类型和数量。 2、进行净水构筑物及设备的工艺设计计算。 3、进行水厂各构筑物、建筑物以及各种管渠等总体设计。 1.1.4 设计成果 1、设计说明与计算书一份。 2、设计图纸 4-5张（其 中，包括： （ 1）水厂平面布置图（ 1： 300）； （ 2）水厂的处理工艺高程布置图（纵向 1： 50-1： 100，横向 1： 100-1：200）； （ 3）絮凝沉淀池、滤池和清水池等净水构筑物和贮水调节构筑物以及二级泵房的工艺构造图（ 1： 50 1： 200）。 1.1.5 其他 1、设计在老师指导下应由学生独立完成。 2、对设计内容质量的要求、设计要点与步骤以及设计参考资料等可参见“给水处理设计指导书”。 1.2 给水处理课程设计指导书 1.2.1 图纸与说明书 1、 水厂总 平面图，应绘出全部的净水构筑物、泵站、清水池、附属房屋建筑、道路、绿化及厂区界限，并表示出其外形尺寸和互相距离，同时绘出各种给水工程课程设计 4 管渠、阀门及计量井等。管道均以单线表示。管线上应表明其管径（断面尺寸）、长度和坡度。（生活用给水管渠本设计可不考虑） 图中应绘出各种管线及其他图例，注明各生产构筑物、辅助建筑物的名称、数量及外形尺寸（或列表以序号示之）等。画出地形等高线和挖填土方的轮廓线。 2、 水厂高程图上，应标出各净水构筑物之顶、底及水面的标高，重要构件和管渠的标高以及原地面与平整地面之标高等。 3、 滤池工艺构造应由平面图和 剖面图。详细绘出管廊的布置情况及滤池内部构件的全部构造。图中应注明构筑物的全部工艺尺寸、相互距离、管渠名称及其安装高度。图中复杂的接点构造和表示不出的构件及相关部分，应另绘大样图（ 1： 10-1： 20）来表示（在本设计中，除老师指定者外，可不另绘制），但有关问题应做必要的说明。 图中各构筑物及各种管渠皆用双线表示。 剖面图应能表示出构筑物内部构件的全部构造，注明各构筑物之顶、底及水面标高，各构件及管渠的安装高度，内部地面和外部地面的标高。 4、 各图纸中，应注明图名和比例尺，图中文字一律用仿宋体书写 。图例的表示方法应付合一般规定和标准。图纸应清楚美观，线条的粗细应主次分明。 图纸幅面规格，水厂平面和高程布置图可布置于一张图内，采用 1 号图（ 841 594）。滤池和其他处理构筑物的构造图可采用 2 号图。图纸的其他要求，如图框尺寸、图标格式、剖切线、指北针以及图例等画法，可参照“给水排水设计手册”（ 1）的有关规定。 5、 说明与计算 应说明选择水厂净水工艺流程和构筑物形式的简单理由。对水厂的总平面图和高程布置以及设计的独到之处应作深入的阐述。 对水厂的药剂投配设备、消毒设备，絮凝池、 沉淀（澄清）池 、过滤池、给水工程课程设计 5 清水池等主要构筑物或设备的选择应有说明和详细的计算书。同时，对所采用的计算数据应加以说明，并注明其资料来源。计算构筑物或设备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数目，并初拟水厂辅助构筑物的占地面积等。 计算说明书是说明设计过程和计算过程的重要资料。其内容应全面完整，简明扼要，段落分明，字迹工整，并附以必要的草图及表格说明。 1.2.2 设计要点与程序 1、 净水工艺的确定和水厂的初步布置 在接到设计任务书后，应首先研究任务书上所列的水源水质资料中，有那些不符合国家水质标准，据此并综合考 虑后确定净水方法和净水工艺流程。多数情况下，生活饮用水净水厂中，主要净水构筑物由下列各项组成：药剂的配置、混合设备、絮凝设备、沉淀澄清设备、过滤设备以及冲洗设备或高位水箱等附属设备等。 另外，水厂中应有完善的给水和排水管渠。这些管渠用于供送原水、输送处理水、冲洗水、排除各种废水等。水厂中还应有必要的附属房间。 以上所有的构（建）筑物，对各种水厂大体上是必须的。但形式上和数量上可能有变化。为了安全上的要求，各种构筑物的个数往往应两组以上。 水厂的高程布置应尽可能采用重力流系统。一般先决定清水池的水面标高，然后 根据各构筑物及它们之间的水头损失，确定前面各构筑物的水面标高，进而确定构筑物的标高，完成水厂的高程初步布置。水厂的高程布置应从整体出发，尽量减少施工的挖填土方量。 2、 水厂设计生产量的确定 水厂的设计生产量 Q 包括以下两项：供应用户的出厂量 Q1 和水厂的自用水量 Q2，一般 Q2 只占 Q1的 5-10%，所以水厂设计生产量可按下式计算： 给水工程课程设计 6 Q=KQ1 (式中 K=1.05-1.10 ) 3、 药剂的配置与投加设备的设计 混凝剂的投加量应在选择混凝剂的种类后，用实验的方法确定（本设计可以假设）。我国各类水厂的平均投 药量为 5-30 毫克 /升，最高也不超过 100 毫克 /升。在选择了投药方法之后，应选择配置及投加药剂设备型式。当溶解缓慢时，可采取加速药剂溶解的措施。 溶解池和溶液池，可根据混凝剂的纯度、溶液的浓度、加药量以及配置次数等进行计算。这些数据由自己合理确定。 药剂可采用重力或压力投加。 4、 混合与絮凝设备的设计 应充分考虑到混合方法、絮凝池型式和尺寸选择的合理性，并注意和沉淀池的配合问题，反应池与沉淀池应一并考虑，以避免不必要的返工。同时，应注意反应池中的流速选择。 5、 沉淀澄清设备的选择 在 设计之前，应很好地研究进水悬浮物含量及其预计的出水量悬浮物含量，从而确定要求的沉淀百分率。 沉淀池出水浑浊度，应按滤池的经济技术工作条件来考虑。一般在 10 毫克/升以下。 沉淀澄清设备的类型很多，应进行全面比较后谨慎选取，然后进行详细设计。 6、 过滤设备的设计 滤池的类型很多，应根据水厂规模和运行管理要求等情况进行比较选择。 水厂的过滤设施，往往集中在一个建筑物内，称为快滤池或滤站。使用普通快滤池的滤站，其主要设施有下列五个部分组成： （ 1） 滤池本体 对普通快滤池来说主要由进水管渠、排 水槽、过滤介给水工程课程设计 7 质（滤料层）、过滤介质承托层、配（排）水系统等部分组成。 （ 2） 管廊 其中主要有设置五种管渠和闸门：浑水进水、清水出水、冲洗进水、冲洗排水、初滤排水以及一次检测指示仪表等。 （ 3） 控制室 其位置常设在滤池管廊上部的上层内，是值班人员进行操作和巡视的地方，放有控制台和二次监测指示仪表等。 （ 4） 冲洗设备 冲洗水渠或水塔及辅助冲洗设施等。 （ 5） 其他 7、 消毒设备的设计 消毒方法有物理法和化学法两类。目前我国主要采用氯消毒法。加氯量的多少，应根据水中有机物及细菌数量而定。出水厂的余氯量为 0.3 0.5 毫克 /升，管 网末端剩余氯量不少于 0.05 毫克 /升。因此，投氯量应根据实验求得。我国各水厂的投氯量一般为 0.5 2 毫克 /升，接触时间须在 30 分钟以上。 消毒一般多在过滤以后进行，氯常加在滤池至清水池之间的输水管上，借水在清水池内的停留时间进行充分接触。 考虑到安全，加氯设备应放在单独的房间内。房间应有良好的通风设备和直接至室外的出口，面积应根据设备形式和数量决定，一般为 2 4 米。加氯间与加氯点之间的距离一般为 10-20 米。 8、 其他部分的设计 主要包括清水池的容量和尺寸，二泵站的布置以及辅助建筑的布置 等。 1.2.3 水厂设计的一般步骤 1、 分析和研究水质资料，确定水处理的工艺流程及组成； 2、 计算出各构筑物之设计流量； 3、 选定构筑物的形式和数目。对平面布置和高程布置进行初步的规划和安排，以便确定构筑物的形状、主要尺寸及安装位置等。 4、 进行各构筑物的设计计算； 给水工程课程设计 8 5、 进行水厂的平面布置和高程布置； 6、 绘图； 7、 整理说明书。 1.2.4 其他 1、 水厂占地面积与水厂的设计规模、水质要求（工艺组成）及地形等因素有关。一般控制为：水厂出水量 1 3 万吨 /日时 ，为 1 2 公顷； 4 5 万吨 /日时，为 2 2.5 公顷。 2、 清水池的总调节容量可按水厂产 量的 15 25%粗估，池子个数不少于 2个。 3、 本设计的一些参考数据，可按照教材及相关补充内容综合确定。 第 2 章 总体设计 2.1 给水处理工艺流程的选择 给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有关。一般来讲，地下水只需要经过消毒处理即可，对含有铁、锰、氟的地下水，则需采用除铁、除锰、除氟的处理工艺。地表水为水源时，生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。如果是微污染原水，则需要进行特殊处理。 根据设计要求，选择：原水 混合 絮凝沉淀 过滤 消毒 二级泵房 城市管 网的处理工艺。 2.2 给水处理构筑物选择 给水处理构筑物形式多样，在选择时，应根据其适应条件和所在城市应用情况选择。选用 混凝药剂为聚合氯化铝， 采用计量加药泵投药，管式静态混合器混合，网格絮凝池絮凝，平流沉淀池沉淀，普通快滤池过滤，氯消毒。 2.3 设计水质水量的计算 2.3.1 设计水质 给水工程课程设计 9 给水处理工程设计水质应满足生活饮用水水质卫生规范中检测项目要求，生活饮用水水质应符合下列基本要求：水中不应含有病原微生物，水中所含化学物质及放射物质不应危害人体健康，水的感官形状良好。 2.3.2 设计用水量 设计 产水量 Q=30000m3/d，水厂自用水量取总用水量的 10%，则总水量Q= smhmdm /382.0/1375/3 3 0 0 05.13 0 0 0 0 333 第 3 章 混凝处理 3.1 混凝药剂的选择 生活用水处理用的混凝剂，不得使处理后的水质对人体健康产生有害的影响，用于生产用水处理时，不得含有对生产有害成分。 3.1.1 常用混凝剂及其性质 混凝药剂种类很多，按其化学成分可分为无机和有机两大类。无机混凝剂主要是铁盐和铝盐及其水解聚合物，如硫酸铝、明矾、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铁等。无机混凝剂 品种虽少，但在水处理中应用最多。有机混凝剂是高分子物质，品种多，在水处理中用量比无机的少。 3.1.2 混凝剂投量的计算 用于生活饮用水厂的混凝剂首先应满足以下要求：对人体健康无害；混凝效果好；货源充足、运输方便。 原水水质不同，其适用的混凝剂药剂和最佳用量也不同。设计中采用聚合氯化铝，根据原水水质，最大投药量取 a=40mg/L。 混凝剂投量计算 dkgaQT /9901000/330000.301000/ 3.2 混凝剂的配置和投加 给水工程课程设计 10 3.2.1 混凝剂的投加方法 混凝剂的投加方法有湿投和干投，干投应用较少， 本设计采用湿投方法。 3.2.2 混凝剂的调制方法 混凝剂采用湿投时，其调制方法有水力、机械搅拌方法，水力方法一般是适用于中、小型水厂，机械方法可用于大、中型水厂，本设计采用机械方法调制混凝剂。 3.2.3 溶液池容积 31 59.6102417 1 3 7540417 mbnaQW 设计中取 6.6 3m 溶 液 池设 置 2 个 ， 每 个 溶剂 为 3.3 3m ， 形状采用矩形，尺寸为)3.03.05.1(2.18.1 HLB 高度中包括超高 0.3m， 沉渣高度 0.3m。 溶液池实际有效容积 31 24.35.15.18.1 mW 池旁设工作台，宽 1.01.5m，池底坡度为 0.02。底部设置 DN100mm放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管，池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿地面接入药剂稀释用给水管 DN80mm一条，于两池分设放水阀门，按 1h放满考虑。 3.2.4 溶解池容积 12 )3.02.0( WW 设计中取 312 m 99.03.33.03.0 WW 溶解池池体尺寸为：)3.03.09.0(2.19.0 HLB 高度中包 括超高 0.3m，底部沉渣高度 0.3m。 溶解池实际有效容积 32 0.19.09.02.1 mW 溶解池采用钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理，池底设 0.02 坡度，设 DN100mm 放空管，采用硬聚氯乙烯管。给水管管径 DN80mm，按 10min放满溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管。 3.2.5 投药管 投药管流量 SLnWq /153.0606024 100026.6606024 10001 查表得：投药馆管径 d=20mm,相应流速为 0.50m/s 3.2.6 投药计量设备 采用计量加药泵，泵型号 JZ-320/10，选 用 2 台，一用一备。 3.2.7 加药间及药库 1.加药间 各种管线布置在管沟内：给水管采用镀锌钢管、加药管采用塑料管、排渣管为塑料管。加药管内设两处冲洗地坪用水龙头 DN25mm。为便于冲洗水集流，地坪坡度 0.005，并坡向集水坑。 2.药库 给水工程课程设计 11 药剂按最大投量 30d 用量储存，每袋质量是 50kg，每袋规格为，m25.04.05.0 ，投药量为 40mg/L,水厂设计水量为 hmdm /1375/33000 33 ，药剂堆放高度为 1.5m。 聚合氯化铝的袋数 N= 79250 30401 3 75024.01 0 00 24 W utQ袋 有效堆放面积 A=22.35)1(5.1 25.04.05.0792)1( meeH NV 考虑药库的运输，搬运和磅秤所占面积，不同药品间留有间隔等，这部分面积按药品占有面积的 30%计，则药库所需面积为 276.453.12.35 m ，药库平面尺寸取： 24559 mm 3.3 混合设施 3.3.1 混合方式 混凝剂投入原水后，应快速、均匀的分散于水中。混合方式有水泵混合、管道混合、静态混合器、机械搅拌混合、扩散混合器等。 本设计采用静态混合器混合。 静 态 混合 器 的水 头 损失 一般 小 于 0.5m ，根 据 水头 损失 计 算公 式ndQh 4.4 21184.0 式中 h 水头损失（ m） Q 处理水量（ dm /3 ） D 管道直径（ m） n 混合单元（个） 设计中取 d=0.6m,Q=0.382m3/s，当 h=0.4 时 n=2.4 个单元，当 h=0.5 时， n=3个单元，选 DN600 内装 3 个混合单元的静态混合器，加药点设于靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的 1/3 处，且投药管上多处开孔，是药液均匀分布。选择管式静态混合器（参数如下表一 ）。规格 GW-DN700，采用两节，管式静态混合器总长 2700mm,投药口径： 32mm ，占地面积为 3m2.5m=7.5m2 表 一 型号 管径(mm) 安装长度 外径(mm) 法兰尺寸 两节 三节 D D1 D2 b d n GW-700 700 2700 3600 720 890 840 800 36 30 24 给水工程课程设计 12 原水管道药剂混合单元体 管道静态混合器静态混合器第 4 章 网格絮凝池 4.1 设计水量 水厂设计水量为 30000 dm /3 ， 水厂 自用水量为 10%，分成两池，则每池流量为smhmdmQ /1 9 1.0/5.6 8 7/1 6 5 0 02/3 3 0 0 02/ 333 4.2 设计计算 1. 絮凝池的有效容积 TQV 1 T 絮凝时间，一般采用 1015min。设计中采用 10 min。 则 TQV 1 687.56010=114.6 3m 2. 絮凝池面积 HQA 1设计中取 H=3.0m，则 mA 2.383 6.114 3. 单格面积 11vQf 1v 竖井内流速，设计中取 0.12 sm/ ， 则 259.112.0 191.0 mf 为配合沉淀池尺寸，设每格为矩形，长边取 1.60m，短边取 1.0m，每格实际面积为 1.60 2m ， 实际流速为 0.119 sm/ 有此得 分格数为： 2560.1 2.38 n 个 每行分 5 格，每组布置 5 格，絮凝池布置如图 4-1 所示。 实际絮凝时间为：Q Hbat 24H 水深，设计中取 3.0m则 m in10560191.0 0.30.160.124 st池的平均有效水深为 3.0m，超高取 0.40m，得池的总高度为： H=3.0+0.40=3.40m 给水工程课程设计 13 4. 过水孔洞和网格设置 过水孔洞流速从前向后分 5 档递减，每列取一个流速，进口为 0.3 sm/ ， 出口为 0.1 sm/ ，则从前至后各行隔墙上孔洞尺寸为 0.60m 1.1m、 0.9m 1.1m、0.87m 1.1m、 1.0m 1.3m和 0.73m 1.3m。 网格布置分 3 段。第一段不少于 16 层，第二段不少于 8 层。 5. 水头损失计算 gvgvhhh2222221121 1h 每层网格水头损失。 2h 每个孔洞水头损失。 1 栅条网格阻力稀疏，前段 1.0，中段 0.9。 2 孔洞阻力稀疏，取 3.0。 第一段水头损失计算如下： 竖井 7 个， 3 个竖井设 3 层， 4 个竖井设 2 层，共计 17 层， 1 =1.0，过栅流速 v1=0.253 sm/ ,7 个空洞， 2 =3.0，过孔流速 v1-6=0.3 sm/ ， v6-7=0.25 sm/ 。则： mgvgvhhh10.0281.9225.0681.923.081.92253.00.1172222222221121 第二段水头损失计算如下： 竖井 8 个，各设一层栅条，共计 8 层， 1 =0.9，过栅流速 v2=0.224 sm/ ,8 个空洞， 2 =3.0，过孔流速 v8-10=0.25 sm/ ， v11-17=0.20 sm/ 。则： mgvgvhhh04.0581.9220.00.381.9225.081.92224.09.082222222221121 第三段孔数为 10，过 水流速为 0.15， 0.1 sm/ 。 mhh 01.0)81.92 1.081.92 15.0(5 222 mh 15.001.004.01.0 6. GT 校核 14 491010029.16015.0100060 SThG 4109.2106049 GT 在 100.1 4 5100.1 之间，满足要求。 给水工程课程设计 14 第 5 章 平流沉淀池 平流沉淀池对水质、水量的变化有较强的适应性，构造简单，处理效果稳定，是一种常用的沉淀池形式。 5.1 平面 尺寸计算 1. 沉淀池有效容积 QTV T 停留时间，一般取 1.03.0h，设计中取 T=1.5 h 35.20625.11375 mV 2. 沉淀池长度 vTL 3600 v 水平流速， 一般取 0.010.025 sm/ ， 设计中取 v =0.012 sm/ mL 655.1012.03600 3. 沉淀池宽度 LhVBh 沉淀池有效 池深， 一般取 3.03.5m ，设计中取 3.0m mB 0.11365 5.2062 设计中取 12m 4. 池中间设一导流墙，导流墙采用砖砌，宽 240mm，则沉淀池每格宽度为（ 12-0.24） /2=5.88m 5. 校核沉淀池尺寸比例 沉淀池的长宽比： 5.610/65/ BL 4 沉淀池的长深比： 7.213/65/ hL 10 复核沉淀池中水流的稳定性，计算 522 100.181.95.1 vRgvFr 满足要求。 5.2 进出水系统 5.2.1 沉淀池进水部分设计 2155.215.0 3 8 2.0 mvQA 1v 孔口流速， 一般不大于 0.150.20 sm/ ，设计中取 0.15 sm/ 沉淀池进口处用穿孔墙布水，墙长 12m，墙高 3.3m，有效水深 3.0m，穿孔墙孔眼形式采用方形的半砖孔洞，每个孔口的尺寸为 125 125cm，则孔口数为 164个，开孔率为： %3.33312.012.0 12.012.0 给水工程课程设计 15 进口水头损失为： 004.08.9215.0222211 gvh 可以看出计算得到的进水部分水头损失非常小，为了安全，此处取 0.05m 5.2.2 沉淀池出水部分设计 溢流堰的总堰长 mqQl 734 5 0 241 7 5 设计中 q 取 )./(450 3 dmm ，出水堰采用指形堰，共 4 条，双侧集水。 5.2.3 集水系统 1. 槽的尺寸 槽宽 mqb 378.0115.09.09.0 4.04.00 为便于施工取 0.40m 槽长 ml 1.94273 起点槽中水深： mbH 30.040.075.075.01 终点槽中水深： mbH 50.040.025.125.12 为了便于施工，槽中水深统一取 0.50m 。 2. 槽的高度 集水方法采用孔口自由出流，孔口深度取 0.07m ， 跌落高度取 0.05m ，超高取0.15m ，则集水槽的总高度 mHH 83.015.005.007.056.015.005.007.023 3. 出水渠计算 出水渠宽 mQb 61.03 8 2.09.09.0 4.04.0 为了便于施工，取 0.6m 。 起点水深： mbH 45.060.075.075.0 1 终点水深： mbH 75.060.025.125.1 2 为了便于施工，取 0.75 m ,自由跌水高度取 0.07 m ，则排水槽总高度为0.83+0.07+0.75=1.65m 出水斗平面尺寸为 1600 1600mm 沉 淀 池 出 水 管 管 径 初 定 为 DN800 ， 此 时 管 道 内 流 速 为smDQv /76.08.014.3 3 82.044 22 满足要求。 5.2.3 沉淀池放空管 放空时间 t 取 2h， mtB L hd 362.036002365127.07.0 5.05.0 设计中取放空管 DN400 5.2.4 排泥设备选择 选用 SXH 12 型虹吸式吸泥机，并设排泥槽 mhmB 0.1,6.0 ，驱动功率为给水工程课程设计 16 0.4 KW2 ，行车速度为 1.0 min/m 。 5.2.5 沉淀池总高度 mhhH 4.34.033 3h 沉淀池超高，取 0.4 m 第 6 章 过滤处理 普通快滤池是目前水处理工 程中常用的滤池形式之一，普通快滤池每一池上装有混水进水阀，清水出水阀，反冲洗进水阀，反冲洗排水阀，共四个阀门。普通快滤池运行稳定，出水水质较好。其缺点是阀门数量多，阀门易损坏，还必须有全套的冲洗设备。 普通快滤池适于大中型水厂，单池面积不大于 100m2,以免冲洗不均匀 ,在有条件时尽量采用表面冲洗或空气助冲设备。 6.1 普通快滤池平面尺寸计算 1.滤池总面积 F=vTQF-滤池总面积 (m2) Q- 设计水量 (m3/d) v-设计滤速 (m/h),石英砂单层滤料一般采用 810 ,双层滤料一般采用1014m/h. T=T0-nt0-nt1 T-滤池每日的实际工作时间（ h） T0-滤池每日的工作时间 （ h） t0-滤池每日的冲洗后停用和排放初滤水时间（ h） t1-滤池每日冲洗时间（ h） n-滤池每日冲洗次数 设计中取 n =2 次， t1=0.1不考虑排放初滤水时间，即 t0=0 T=24-2 0.1=23.8h 给水工程课程设计 17 设计中选用单层滤料石英砂滤池取 v=8 m/h F=vTQ=8.2383300=173.32(m2) 2.单池面积 f=NF=532.173=34.66(m2) 设计中取 N=5 单排布置 L=7.0m， B=5.0m，滤池的实际面积为 7.05.0=35(m2) ， 实际流速 v =8.23355 3300=7.92 m/h 当一座滤池检修时，其余滤池的冲洗强度 v =1NNv一般采用 1014 m/h v =15 92.75 =10 m/h 6.2 滤池高度 H=H1+H2+H3+H4 H -滤池高度（ m），一般采用 3.20-3.60m H1-承托层高度（ m），一般可按表 6-1 确定 H2-滤料层厚度（ m），一般可按表 6-2 确定 H3-滤层上水深（ m），一般取 1.5-2.0m H4-超高，一般采用 0.3m 设计中取 H1=0.45， H2=0.70， H3=1.80 ， H4=0.30 H=H1+H2+H3+H4=0.45+0.70+1.80+0.30=3.25m 表 6-1 普通快滤池承托层的粒径和厚度 层数（自上而下） 尺寸（ mm） 厚度（ mm） 1 24 100 2 48 100 3 816 100 4 1632 150 表 6-2 普通快滤池的滤料层厚度 类别 滤料组成 给水工程课程设计 18 粒径（ mm） 不均匀系数 K80 厚度 （ mm） 单层石英砂滤料 Dmax=1.2 2.0 700.0 Dmin=0.5 双层滤料 无烟煤 2.0 300400 Dmax=1.8 Dmin=0.5 石英砂 2.0 400 Dmax=1.2 Dmin=0.5 三层滤料 无烟煤 1.7 450 Dmax=1.6 Dmin=0.8 石英砂 1.5 230 Dmax=1.2 Dmin=0.5 重矿石 1.7 70 Dmax=0.5 Dmin=0.25 6.3 配水系统 1.最大粒径滤料的最小流态化流速 vmf=12.2654.031.1001.0d 54.0031.20)1( mm=12.2654.031.1001.098.0 012.0 54.031.20)38.01(38.0m=1.08cm/s 设计中去粗取 d=0.0012m, =0.98,m=0.38,水温 20时 =0.01（ N.s/m2） 2.反冲洗强度： q=10kvmf =10 1.3 1.08=14L/(s.m2) k-安全系数，一般采用 1.1-1.3，设计中取 k=1.3 给水工程课程设计 19 3.反冲 洗流量： qg=fg=35 14=490L/s 4.干管始端流速： vg=23104Dq g =238.014.3 10490.04 =0.98m/s 设计中取 D=0.8m 5.配水只管根数 nj=2aL=2 7.0/0.28=50 根 nj 单池中支管根数（根） L 滤池长度（ m） 支管中心间距（ m），一般采用 0.25-0.30m，设计中取 =0.28m 6.单根支管入口流量： qj=qg/nj=490/50=9.8L/s 7.支管 入口流速： vi=23410jjDq 092.014.3108.94 3 =1.54m/s 设计中 Dj=0.09m=90mm 8、单根支管长度： Lj=0.5 (B-D)=0.5 (5-0.8)=2.1m 9、配水支管上孔口总面积： FK=Kf=0.25% 35=0.0875=87500mm2 K-配水支管上孔口总面积与滤池面积之比一般采用 0.2%-0.25%，设计中取0.25% 10、配水支管上孔口流速： vK =qg/Fk=0.490/0.0875=5.6m/s 11、单个孔口面积： fK=4d2K =3.14/4 92=63.5mm 12、孔口总数： NK=KKfF= 5.6387500 =1378 个 13、单根支管上孔口数 :nK=NK/nj=1378/50=28 个 支关上孔口布置二排，与垂直成 45 夹角向下交错排列 . 14、孔口中心距： aK=2KjnL =2281.2 =0.15m 给水工程课程设计 20 4 5孔口示意图 单个滤池的配水系统 ： 270 270配 水 干 管 D N 8 0 0 接冲洗水管21008002100700015、孔口平均水头损失： hK=1/2g(25.068.010 14 )2=3.5m 表 6-3 流量系数 值 孔口直径与壁厚之比 1.25 1.5 2.0 3.0 流量系数 0.76 0.71 0.67 0.62 给水工程课程设计 21 16、配水系统校核：对大阻力配水系统，要求其支管长度与直径之比不大于 60 jjdL = 09.01.2 =23.3 60 对大阻力配水系统，需按下式校核， 29.0)()( 220anwfwf 即 29.011.003.0076.0)80080014.3 487500()9014.350 487500( 22 6.4 冲洗排水槽 1. 冲洗排水槽中心距 a0=1nL 因冲洗排水槽长度不宜大于 6米，故在设计中将每 座滤池中间设置排水渠，在排水渠两侧对称布置冲洗排水槽，每侧排水槽数为 3条，池中冲洗排水槽总数为 6条 , a0=1nL = 37 =2.33m 2. 每条冲洗排水槽长 l0=2bB=2 6.05=2.2m b-中间排水槽宽度，取 0.6m 3. 每条冲洗排水槽的排水量： q0=2nqg = 6490 =82L/s=0.082m3/s 4. 冲洗排水槽断面模数 冲洗排水槽采用三角形标准断面，其断面模数为 x=0.45 q 4.00=0.45 0.0820.4=0.165m 给水工程课程设计 22 2 x701.5xx冲洗排水槽断面计算图 5.冲洗排水槽距砂面高度： He=eH2+2.5x+8+c=0.4 0.7+2.50.165+0.05+0.01=0.81m 6.排水槽总平面面积： F0=2xl0N2+bL=2 0.165 2.2 6+0.6 7=8.556m2 校核排水槽总平面面积与滤池面积之比：fF0=35556.8=24.4% 25% ，满足要求 7.中间排水渠：采用矩形断面，渠底距冲洗排水槽底部的高度 Hc=1.733 22gBqg +0.2=1.73 3226.08.949.0+0.2=0.906m 单格滤池的反冲洗排水系统布置如图： 22006002200952 430 1903 430 1903 430 9527000中间排水渠冲洗排水渠至排水渠6.5 滤池反冲洗 1.单 个滤池的反冲洗用水量 W=qft/1000=14 35 300/1000=147m3 给水工程课程设计 23 t-单个滤池的反冲洗历时（ s） ,可根据下表确定 设计中取 t=5min,q=14L/(s.m2) 滤层 冲洗强度（ L/s.m2） 膨胀度（ %） 冲洗时间（ min） 石英砂滤料 12-15 45 7-5 双层滤料 13-16 50 8-6 三层滤料 16-17 55 7-5 2.高位水箱冲洗 （ 1） 高位水箱冲洗容积 W1=1.5W=1.5 147=220.5m3 （ 2）承托层的水头损失 mqHhw 12.01440.00 2 2.00 2 2.0 13 （ 3） 冲洗时滤层的水头损失 hw4=(水砂 -1) (1-m0) H2=(10002650 -1) (1-0.4) 0.07=0.69m 砂-滤料的密度 ，水-水的密度 m0-滤料未膨胀前的空隙率 ， H2-滤料未膨胀前的厚度 设计中取 m0=0.4， 水=1000kg/m3 ，砂=2650 kg/m3 ， H2=0.7m （ 4） 冲洗水箱高度 Ht=hw1+hw2+hw3+hw4+hw5=1.0+3.5+0.138+0.69+1.5=6.83m hw1-水箱与滤池间的冲洗管道的沿程和局部水头损失之和（ m） hw1-配水系统的水头损失（ m） hw5-备用水头（ m） ，一般采用 1.5-2.0m 设计中取 hw1=1.0m， hw1= hk=3.5m, hw5=1.5m 6.6 进水系统 给水工程课程设计 24 1.进水总渠：滤池的总进水量为 Q=36300m3/d=0.382m3/s,设计中取进 水总渠宽0.8m 水深 0.6m，流速 v1=0.61m/s 2.反冲洗进水管：冲洗水量 q=490L/s,采用管径 d=500mm,管中流速 v=2.49m/s 3.清水管：清水总流量 Q=0.382m/s,为了便于施工渠断面采用和进水渠断面相同的尺寸单个进水管流量 Q=0.0764m3/s,采用管径 D=400,v=0.61m/s 4.排水渠：排水流量 qg=490L/s=0.490m3/s, 排水渠断面宽度 B=0.8m,渠中水深0.6m,流速 v=1.02m/s 第 7 章 消毒处理 氯是目前国内外应用最广的消毒剂，除消毒 外还起氧化作用，加氯消毒操作简单，价格便宜，且在管网中有持续消毒杀菌作用。 7.1 加氯设计 7.1.1 加滤量计算 每天的投滤量 q=Qb=3300 1.0=3300 g/m3=33 可 kg/m3 b-加滤量（ g/m3） ,一般采用 0.8-1.0 g/m3，设计中取 1.0 g/m3 7.1.2 加氯设备的选择 加氯设备应包括自动加氯机、氯瓶和自动检测与控制装置等 1. 自动加氯机选择：采用 IJ-型转子加氯机 2 台， 1 用 1 备，每台加氯机的加氯量为： 0.5-9kg/h,加氯机的外型尺寸为：宽高 =3300mm 370mm,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。 2. 氯瓶：采用容量为 100kg 的氯瓶，氯瓶的外形尺寸为：外径 350mm,瓶高 1335mm,氯瓶自重 82.5kg,公称压力 3Mpa，采用 8个氯瓶，使用周期为 24d。 3. 加氯控制：根据余氯值，采用计算机进行自动投氯量。 7.1.3 加氯间和氯库 加氯间是安置加氯设备的操作间，氯库是储备氯瓶的仓库。采用加氯间与氯库合建的 方式，中间用墙隔开，但应留有供人通行的小门。加氯间平面尺寸为 4 3m,氯库平面尺寸为 8 4m。 给水工程课程设计 25 加氯间在设计时应注意： （ 1） 氯瓶中氯气气化时，会吸收氧量，一般采用自来水喷淋在氯瓶上，以供给热量，设计中，在氯库内设置 DN25mm的自来水管，位于氯瓶上方，帮助液氯气化。 （ 2） 在氯库和加氯间内，安装排风扇，设在墙的下方，同时安装测定氯气浓度的仪表和报警装置。 7.2 清水池计算 经过处理后的水进入清水池，清水池可以调节水量的变滑冰储存消防用水，此外，在清水池内有利于消毒剂与水充分接触反应，提高消毒效果。 7.2.1 清水池有效容积 清水池有效容积，包括调节容积 消防容积和水厂自用水量的调节量， 水池的总有效溶剂 V=KQ， K 经验系数 一般 10 20%， 取 K=20% Q=30000m 3 V=0.2 3 104=6000m3， 清水池共设 2 座 ，则每座清水池有效容积 V1=V/2=3000m3 7.2.2 清水池的平面尺寸 每座清水池的面积 A=V1/h，则有效水深 h=4.0m A=3000/4=750m2 取清水池宽度 B= 25m 则长度 L=A/B=750/25=30m 清水池超高 h1=0.5m 则清水池总高度 H=h1+h=4.0+0.5=4.5m 7.2.3 管道系统 1. 进水管 D1=VQ)4/(2 取 V=0.7m/s (0.7-1.0m/s) Q=3 10 4 1.1=0.382m3/s D1=VQ)4/(2 =7.0785.02382.0=0.590 取 D=600mm 给水工程课程设计 26 进水管的实际流速 V=26.014.32/4 Q =0.676m/s 2. 出水管 由于用户的用水量变化，清水池的出水管按出水最大流量计 Q1=24Kq, K 时变化系数取 K=1.5, Q1=242 103.35.14 =1.31.25m3/h=0.286m3/s 取 V1=0.7m/s 则 D2=1785.0286.0V=0.721 取 D2=700mm 则流量最大流速 =27.014.34Q =0.744m/s 3. 溢流管 溢流管的管径与进水管相同，取为 600mm 在溢流管端设喇叭口，管上不设阀门，出口设置网罩防止虫类进入池内。 4. 排水管 清水池内的水在检修时需放空，因此应设排水管。 排水管的管径按 2h 内将池水放空计算，排水管内流速按 1.2m/s 估计，则排水管的管径 D3=2785.03600 VtV=2.17 8 5.03 6 0 023 0 0 0=0.665 取 D3=700mm 7.2.4 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少于 30min，每座清水池内的导流墙设置 2 条，间距 4.0m，将清水池分隔 成三格，在导流墙底部每隔 1.0m设 0.1m 0.1m的过水方孔，使清水池清洗时方便。 2. 检修孔 在清水池顶部设圆形检修孔 3 个，直径为 1200mm。 给水工程课程设计 27 3. 通气管 为了使清水池空气流通，保证水质新鲜，通气孔共设 12 个，每格 4 个，通气管径为 200mm，通气管伸出地面高度高低落错，便于空气流通。 4. 覆土厚度 清水池顶部应有 0.5-1.0m的覆土厚度，并加以绿化，美化环境，此取覆土厚度 1.0。 7.3 二级泵站 根据 Q=490L/s， H=40m， 选型号 20sh-13 ， 流量 430-670 m3/h ， H 30-40m， 选 2 台，一备一用，配套电机 JS-137-6 转数 980。 第 8 章 给水处理工程布置 8.1 给水工程平面布置 8.1.1 给水处理工程设施组成 根据选定的处理方案和处理工艺流程，给水处理工程设施包括生产性构筑物、辅助建筑物、各类管道和其他设施。 1.生产性构筑物：包括静态混合器，网格絮凝池，斜管沉淀池，普通快滤池，清水池，加药间，加滤间，二级泵房，药库，氯库 2.辅助设施：分为生产和生活辅助设施。生产辅助设施包括综合办公楼（含化验室、中心控制室） 、仓库、车库、检修间、堆砂场、管配件厂。生活辅助设施包括食堂、浴室、锅炉房、值班宿舍、门卫室。 上述辅助设施一般化验室与办公楼合建，机修间，水表间、电修间、泥木工间合建，锅炉房与浴室合建，仓库与车库合建，其他为自行车、摩托车等。 3.各类管道：厂区管道包括生产管道、厂区给水管道、排水管道、加药管、排雨水沟、电缆沟、供热管道、消防管道。 4.其他设施：道路、绿化、照明、围墙、大门。