毕业设计（论文）-丰润给水厂工艺设计（2万m3d）

唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 1 河北建筑工程学院 毕业设计（论文）任务书 如需图纸，联系本人 QQ153893706 课题 名称 丰润给水厂工艺设计（ 2 万 m3/d） 系别： 专业： 班级： 姓名： 学号： 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 2 起迄日期： 2008年 2月 25 日 2008年 6月 29 日 设计（论文）地点 : 河北建筑工程学院 指导教师： 职称： 发任务书日期： 2008 年 01 月 11 日 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 3 1. 本毕业设计（论文）课题应达到的目的： 通过毕业设计，使学生熟悉并掌握给水工艺的设计内容、设计原理、方法和步骤，学会根据设计原始资料正确地选定设计方案，正确计算 , 具备设计中、小城镇水厂的初步能力。对取水工程、净水厂进行工艺设计。 培养学生从工艺流程选择、方案比较、施工方法、生产及运行管理等各方面综合考虑，进行合理的组合、布置、设计的工程设计思想。 掌握设计说明书、计算书的编写内容和编制方法，并绘制工程图纸。 2. 本毕业设计（论文）课题任务的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 设计 内容 （ 1）取水工程 水源选择、取水方案及位置的确定、取水构筑物形式和设备设计计算并绘图。 （ 2）给水处理工程 净水厂厂址选择、水处理方案的比较与选择、建构筑物型式、尺寸及设备选择计算并绘图。 设计资料 （ 1） 城市概况 丰润 区 系 河北省唐山市所辖 ， 改革开放使 其 地理、资源优势转换为产业、商品优势，农业、工业、建筑业和以商贸为主的第三产业快速发展。先后被国家命名为粮食生产、花生出口 等 基地。 2002 年原 “ 丰润县 ” 与原唐山市 “ 新区 ” 合并后由县改区，更名为 “ 丰润区 ” 。 随着社会经济的快速发展，需水量也迅速增长。为满足工 业生产和人民生活用水增长的需要，需建立新的供水工程。 目前， 丰润区 地下水资源已遭严重破坏，形成一地下水位下降漏斗，且仍在继续下降。境内有水库 4 座， 4 级以上河流 5 条，还乡河、陡河、泥河纵贯全境。 目前滦河水已进入陡河水库，陡河水库位于 丰润 区东约 10km 处，该水库是一集发电、调节供城市用水及养殖等多种功能为一体的水库，库容较大，水质很好，是一个较为理想的城市供水水源。 （ 2） 自然条件 1） 地理位置及地形 丰润位于东经 11745 -11821, 北纬 3932 -4004 ，地处环渤海、环京津开放开发中心 地带。 102、 112 两条国道和京秦、唐遵两条铁路在区内交汇，京沈高速公路丰润出口和唐山新机场设在丰润近郊。丰润距北京、天津、秦皇岛均在 140-150 公里，距唐山市区 22公里。距京唐港、秦皇岛港、天津港均为百余里。丰润北依燕山，中南部偎冀东平原，由东北到西南层次分明的分为低山、平原、洼地三类地区，海拔高度在 1-648 米之间。 新建水厂距陡河水库约 8km,给水厂地面标高 27m。 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 4 2）气象资料 气温 年平均： 10.8 最热月平均： 25 最冷月平均： -5.5 降雨量 年平均： 710mm 历年最大： 1050mm 历年最小： 260mm 日最大： 164mm 相对湿度 年平均： 52% 历年最高： 82% 历年最低： 33% 最大积雪深度： 130mm 最大冻土深度： 730mm 年平均蒸发量： 110mm 主导风向 冬季： 北 夏季： 南 风速 历年平均： 2.6m/s 最 大： 8.2m/s 3）工 程地质及地震资料 地址结构为亚黏土及淤泥质黏土，地基承载力为： 亚粘土： 1.2 1.5 公斤 /厘米 淤泥质亚粘土： 0.7 0.9 公斤 /厘米 地震烈度为 8 度地区。 4） 水文资料 水位 历年平均 32.7m； 历年最高（）： 38.5m； 历年最低（）： 28.7m。 流量 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 5 历年平均： m3 /s 历年最高： m3/s 历年最低： m3/s 流速 取水点最大端面平均流速： m/s 取水点 最小端面平均流速： m/s 含砂量 平均含砂量： 0.18kg/m3 最大含砂量： 3.00kg/m3 最小含砂量： 0.02kg/m3 5） 水质分析结果 表 1 水质分析结果 指标 max min 平均 指标 max min 平均 温度 / 4 16 氰 0.002 / / 色度 / / 13 砷 0.002 / / 浊度 3000 20 175 汞 / / / PH 8.5 6.2 7.4 Cr6+ 0.05 0.002 0.03 硬度 250 20 250 铅 / / / Fe2+ 0.20 0.03 0.09 NH-N 0.22 0.08 0.10 Mn2+ / / / BOD / / / 铜 / / / COD 3.00 / 0.10 锌 / / / 大肠杆菌 139845 氟 1.50 0.40 0.80 细菌总数 8920 6） 设计地下水位 地下水位在地下 1.0 米左右。 （ 3）设计水量、出水水质及水压的要求。 1） 设计水量： 2万 m3/d。 2） 出水水质 出水水质达到生活饮用水卫生标准。 3） 水压 管网最大水头损失按 0.294 MPa 考虑。水厂出厂水压应 0.58MPa，以满足最不利点处服务水头 0.28MPa 的要求。 城市用水逐日时变化如表 2。 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 6 表 2 城市用水变化情况 Kh=1.75 时间 变化系数 时间 变化系数 时间 变化系数 0-1 1.10 8-9 7.04 16-17 4.24 1-2 0.70 9-10 6.69 17-18 5.99 2-3 0.90 10-11 7.17 18-19 6.97 3-4 1.10 11-12 7.31 19-20 5.66 4-5 1.30 12-13 6.62 20-21 3.05 5-6 3.91 13-14 5.23 21-22 2.01 6-7 6.61 14-15 3.59 22-23 1.42 7-8 5.84 15-16 4.76 23-24 0.79 设计原则 （ 1）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 5%一 10%，必要时应通过计算确 定。 （ 2）水厂应按近期设计，考虑扩建可能。根据使用要求和技术经济合理性等因素，对近期工程亦可作分期建造的安排。对于扩建、改建工程，应从实际出发，充分发挥原有设施的效能，并应考虑与原有构筑物的合理配合。 （ 3）水厂设计中应考虑各构筑物或设备进行检修、清洗及部分停止工作时，仍能满足用水要求。例如，主要设备 (如水泵机组 )应有备用量。城镇水厂内处理构筑物一般虽不设备用量，但通过适当的技术措施，可在设计允许范围内提高运行负荷。 （ 4）水厂内设备机械化和自动化程度，应本着提高科学管理水平和增加经济效益的原则，根据实 际生产要求、技术经济合理性和设备供应情况，妥善确定，逐步提高。 （ 5）设计中必须遵守设计规范的规定。如果采用现行规范中尚未列入的新技术 (新工艺、新设备和新材料 )，则必须通过科学研究，证明确实行之有效后，方可付诸工程实际，但对于确实行之有效、经济效益高、技术先进的新工艺、新设备和新材料，应积极采用，不必受现行设计规范的约束。 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 7 设计要求 （ 1）设计说明书 1）概述 设计依据、设计范围有关自然条件资料（气象、水文、水文地质） 设计原则及设计特点 2）给水水源、取水泵站 取水规模确定地区水源情况及水源选 择取水方案的比较与选择 水源地位置取水构筑物型式和主要设备选择 3）给水处理 厂址选择；水处理工艺流程的确定；设计规模及净化构筑物型式确定； 建构筑物尺寸及设备选择、主要设计参数说明。 （ 2）设计计算书 1）计算依据：重要的基础数据、有关规范规定，可列在一表格内 2）计算方法：列出主要的计算公式，说明重要的参数的选取依据 3）计算过程：列出计算步骤 4）计算结果：列出重要的计算结果 计算书应计算正确，并附有工艺简图，标注所计算的尺寸。 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 8 3. 对本毕业设计（论文）课题成果的要求（包括图表、实物等硬件要求）： 1） 文字资料 （ 1）毕业设计开题报告 （ 2）毕业设计计算书 （ 3）外文资料翻译 （ 4）毕业设计日志 2）图纸 （ 1）图纸目录 (A4)图一张 （ 2）主要设备材料表、图纸说明一张； （ 3）水厂平面及高程布置图一二张； （ 4）水厂管道平面布置一张； （ 5）水泵房平、剖面图一张； （ 6）构筑物平、剖面图七张； 4. 主要参考文献： （ 1）严煦世 范瑾初 .给水工程 .第四版 .北京：中国建筑工业出版社 1999 （ 2）上海市建设和交通委员会 .室外给水设计规范 (GB 50013-2006).北京：中国计划出版社 2006 （ 3） 中华人民共和国水利部 .泵站设计规范（ GB/T 50265-97） .北京：中国计划出版社 1997 （ 4）严煦世 .给水排水工程快速设计手册 .第一版 .北京：中国建筑工业出版社 1999 （ 5）南国英 张志刚 .给水排水工程专业工艺设计 .第一版 .北京：化学工业出版社 2004 （ 6）崔玉川 .给水厂处理设施设计计算 .第一版 .北京：化学工业出版社 2003 （ 7）中国建筑标准设计研究院 .全国通用给水排水标准图集 S3， 1989 （ 8）中国市政工程华北设计研究院等 .给水排水设计手册 . 第二版 .北京：中国建筑工业出版社 2001 （ 9）上海市建设和交通委员会 .室外排水设计规范 (GB 50014-2006).北京：中国计划出版社 2006 （ 10） 其他现行的有关规范和规定 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 9 5. 本毕业设计（论文）课题工作进度计划： 起 迄 日 期 工 作 内 容 2008.2.25 3.2 1 周 2008.3.3 3.9 1 周 2008.3.9 3.30 3 周 2008.3.31 4.20 3 周 2008.4.21 5.25 5 周 2008.5.26 6.8 2 周 2008.6.9 6.15 1 周 2008.6.16 6.22 1 周 2008.6.23 6.29 1 周 设计准备 ,查阅熟悉资料、设计任务 ,并写出开题报告。 方案确定 ,完成外文资料翻译 设计计算，并画出计算草图 毕业实习 设计、绘制图纸 整理设计计算、说明书 交图 完善修改毕业设计成果，准备毕业设计答辩 学生答辩阶段：结合专业课知识系统地认识本工程设计内容，参加毕业答辩。 （说明：毕业实习时间如受实习工地影响调整时，其它工作依次调整时间） 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 10 教 研室审查意见： 教研室主任签字 ： 年 月 日 系审查意见： 系主任签字： 年 月 日 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 11 设计说明书 第一章 总 论 1.1 项目建设背景 城市供水的主要问题及工程建设的必要性：近年来，随着经济的迅速发展，城市建设发生了日新月异的变化。老城区被迅速改造，城市标志性建筑日益增加，成片开发的居住小区不断涌现，随之配套建设了不同规模的公共建筑。工业 企业数量也不断增加，生产规模也在逐渐扩大。居住小区的改造使得建筑层数增加，单位土地面积上居民人口增加，居民家庭的卫生设施档次提高，导致生活用水量增加；城市公共建筑的增加导致服务用水量增加，工业企业的发展增加了工业用水量的需求。另一方面，城市化的加速使得城市规模迅速增加，用水区域也相应迅速扩大。总之，城市总用水量不断增加。但是，城市供水设施的建设不能适应城市发展的要求，主要表现为两个主要方面：其一为过去建设的城市输配水管网系统管径偏小，输配水能力不足；其二为水源供水能力不足，水质不很理想。 为适应城市经济发展 和人民生活水平提高的需要，加强城市基础设施的服务水平，保证供水安全，必须开发增加城市给水系统的供水能力。 1.2 编制目的、范围和依据 1.2.1 编制目的 编制本说明书主要目的，是在深入调查研究的基础上，探讨利用已探明水源作为城市供水水源的技术与经济可行性，提出切合实际的供水方案，为进一步的工程建设工作提供决策依据。 1.2.2 编制范围 本工程的范围包括取水工程、净水厂工艺设计两部分，不包括二泵房向城市输水的输水管线和城市配水管网部分。 1.2.3 编制依据 中华人民共和国水法； 中华人民共和 国水污染防治法； 地表水环境质量标准（ GB3838-2002）； 室外给水工程设计规范（ GB50013-2006）； 室外排水工程设计规范（ GB50014-2006）； 城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准（ CJJ41-91）； 生活饮用水卫生标准（ GB5749-2005） 地下水质量标准（ GB/T14848-9） 城市供水水质标准（ CJ/T206-2005） 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 12 生活饮用水卫生规范（ GB/T5750-2001） 建筑给水排水设计规范（ GB50015-2003） 建筑设计放火规范 污水综合排放标准（ GB8976-96） 建筑抗震设计规范 工业企业卫生标准 城市给水工程规划规范 工业企业采暖、通风及空气调节设计规范 1.3 城市概况 1.3.1 城市概况 丰润区系河北省唐山市所辖，改革开放使其地理、资源优势转换为产业、商品优势，农业、工业、建筑业和以商贸为主的第三产业快速发展。先后被国家命名为粮食生产、花生出口等基地。 2002 年原“丰润县”与原唐山市“新区”合并后由县改区，更名为“丰润区”。随着社会经济的快速发展，需水量也迅速增长。为满足 工业生产和人民生活用水增长的需要，需建立新的供水工程。 目前，丰润区地下水资源已遭严重破坏，形成一地下水位下降漏斗，且仍在继续下降。境内有水库 4 座， 4级以上河流 5 条，还乡河、陡河、泥河纵贯全境。目前滦河水已进入陡河水库，陡河水库位于丰润区东约 10km 处，该水库是一集发电、调节供城市用水及养殖等多种功能为一体的水库，库容较大，水质很好，是一个较为理想的城市供水水源。 1.3.2 自然条件 （ 1）、地理位置及地形 丰润位于东经 117 45 -118 21 ,北纬 39 32 -40 04，地处环渤海、环京津开放 开发中心地带。 102、 112 两条国道和京秦、唐遵两条铁路在区内交汇，京沈高速公路丰润出口和唐山新机场设在丰润近郊。丰润距北京、天津、秦皇岛均在140-150 公里，距唐山市区 22 公里。距京唐港、秦皇岛港、天津港均为百余里。丰润北依燕山，中南部偎冀东平原，由东北到西南层次分明的分为低山、平原、洼地三类地区，海拔高度在 1-648 米之间。新建水厂距陡河水库约 8km,给水厂地面标高 27m。 （ 2）、气象资料 丰润属于北半球暖温带半湿润大陆性季凤气候，呈冬夏长、春秋短、四季分明、季风显著的气候特征。年平均气温 10.8 度 ， 1 月份平均气温为 -5.5 度， 7 月份平均气温为 25 度，年无霜期约 211 天。年平均降水量 710 毫米。多集中在 6 9 月份。年平均相对湿度 52%。最大积雪深度： 130mm。最大冻土深度： 730mm。年平均蒸发量：110mm 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 13 （ 3）、工程地质及地震资料 地址结构为亚黏土及淤泥质黏土，地基承载力为：亚粘土： 1.2 1.5 公斤 /cm2淤泥质亚粘土： 0.7 0.9 公斤 /cm2。地震烈度为 8 度地区。 （ 4）、水文资料 水位 :历年平均为 32.7m；历年最高（ 1%）： 38.5m；历年最低（ 97%）： 28.7m。 含 砂量：平均含砂量： 0.18kg/m3，最大含砂量： 3.00kg/m3，最小含砂量：0.02kg/m3。 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 14 第二章 重要水质指标 2.1 汞 汞在标准中是作为保证人体健康及安全食用水生生物的毒理学指标制定的。 自然界的汞主要以金属汞、无机汞和有机汞的形式存在，价态有 3 种：零价（元素汞）、 +1 价（亚汞化合物）、 +2 价（正汞化合物）。各种形态的汞都有可能在环境中存在。 汞对人体危害很大，汞中毒可以是急性的，也可以是慢性的。急性中毒可以使人致死，在人体中积 累的慢性汞中毒，可以对人体造成不可恢复的疾病，直至死亡。而且水生物对汞有很强的富集作用，这是对人类产生的又一个危害。 人的口服致死汞盐剂量为 20 mg-3.0g。慢性汞中毒是长期暴露于少量汞而产生的。当食汞量达毫克数量级时造成死亡。每人每天摄汞量（包括空气、水、食物各种来源）不应超过 30 g，假定每天平均饮水 2L，饮用水的标准为 2 g/L，每天摄人4 g。 美国环保局制定生活用水保障人体健康基准为 0.144 g/L。 汞在藻类和其他水生植物累积的速率很快，而排除的速率很慢，以致浓缩系数达到 3000 倍，甚至 更高。鱼的浓缩系数高达周围水体含汞量的 10000 倍以上。 美国EPA 1976 年在制定安全食用水生生物的基准时指出： “ 0.05 g/L 这一总汞评价标准将能提供一个既保障淡水水生生物生存又保障人类食用的合理浓度”。不仅需要把水体中的汞限制在保证饮用水的安全浓度，而且必须把生物链的富集作用考虑进去。 2.1.1 国外标准 （ 1）饮用水水质标准： 欧洲经济共同体、世界卫生组织、捷克： 0.001mg/L；美国： 0.002mg/L；前西德：0.004 mg/L；日本：不得检出。 （ 2）饮用水水源的地表水标准 英国、瑞 士： 0.001 mg/L；加拿大： 0.001 mg/L；巴西、美国亚拉巴马州和亚利桑那州： 0.002 mg/L；日本：不得检出；前西德： A 级 0.0005mg/L， B级 0.001 mg/L；欧洲经济共同体：指导值为 0.0005mg/L，管理值为 0.001 mg/L。 （ 3）地表水质量标准 韩国：不得检出；前苏联、捷克、墨西哥： 0.005mg/L（最大允许浓度）；日本：0.000 5 mg/L。 2.1.2 我国标准 （ 1）饮用水卫生标准： 0.001mg/L； （ 2）渔业水质标准：不超过 0.0005mg/L； （ 3）农田灌概水质标准： 0.001mg/L。 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 15 2.2 氟化物 氟化物是作为保证人体健康及防止地方病的毒理学指标规定的。 氟是地球表面分布最广的元素之一，是自然界中固有的化学物质。水中含氟量波动范围极大。 氟对人体的影响随着摄人量而变动，当缺氟时，儿童龋齿发病率高，摄人适量的氟可预防龋齿，有利于儿童生长发育，还可预防老年人骨质变脆。氟过量时可影响细胞酶系统的功能，破坏钙磷代谢平衡。所以人体的氟既不可缺少，但又不可摄人过多。由于地理因素的关系，而使水中含氟量高，在人体摄入偏多时就会引起地方性氟中毒。这个 病的主要特征是氟斑牙和氟骨症。 成人每天约摄人 0.34.5mg，其中 35来自食物， 65来自饮水。 饮水含氟量在 0.5mg/L 以下，龋齿发病率增高， 0.51.0mg/L 是龋齿和氟斑牙发病率最低范围，无氟骨症发生；在 1.0mg/L 以上时，随水中氟含量的增高，氟斑牙发病率上升；当大于 4 mg/L 时，氟骨症逐渐增多。如果处于热带或亚热带地区，地表水蒸发快，人们饮水量增加，水中含氟量应适当降低。 2.2.1 国外标准 （ 1）饮用水水质标准 世界卫生组织：可接受的浓度范围为（ 0.61.7） mg/L，理想标准为（ 0.60.8）mg/L；欧洲经济共同体：最大允许浓度为 (0.7-1.5)mg/L；英国：最大允许浓度为1.5mg/L；美国： 2.0mg/L；前苏联：最大允许浓度为 1.5mg/L。 （ 2）饮用水水源地标准 加拿大萨斯克彻温州： 1.5mg/L；美国环保局推荐的最高值： (1.42.4)mg/L（随温度而异）；巴西圣保罗州： 1.4mg/L；日本 0.8mg/L；前西德、瑞士： 1.0mg/L；欧洲经济共同体： A1 指导值为（ 0.71.0） mg/L，管理值 1.5mg/L； A2,A3 指导值均为（ 0.71.7） mg/L。 （ 3）地表水水质标准 美国华盛顿州：目标值为 0.5mg/L，标准值为 1.0mg/L；前苏联：水体中最大允许浓度为 1.5mg/L。 2.2.2 国内标准 （ 1）饮用水卫生标准： 1.0mg/L； （ 2）渔业用水水质标准：不超过 1.0mg/L； （ 3）农灌水质标准：高氟区镇 2.0mg/L，一般地区 3.0mg/L。 2.3 硬度 传统水硬度是以水与肥皂反应的能力来衡量的，硬水需要更多的肥皂才能产生泡沫。事实上水硬度是由多种溶解性多价金属离子形成的，主要是钙、镁，其次是钡、唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 16 铁、锰、银和锌。 自然界中 含钙量 100mg/L 的水是常见的，高于 200mg/L 则比较少见。可溶性镁盐一般在水中的质量浓度不超过 10mg/L，超过 100mg/L 则非常罕见。因而，水硬度主要由钙形成。硬度的表达通常折算为每升水中含碳酸钙多少毫克。当水的硬度低于60mg/L 时，为软水。硬度分为碳酸盐硬度和非碳酸盐硬度。 水硬度的自然来源主要是沉积岩及土壤中溶解性多价金属离子的渗出。大多沉积岩中含有钙、镁离子，尤以石灰岩中为多。 所有食物中均含有钙和镁，乳制品富含钙，而镁主要存在于肉及植源性食物中。饮用水碳酸钙硬度一般在 10-500mg/L，以成人每天饮用 2L水计，每天摄人镁 2.3mg（饮用软水）或 52. lmg（饮用硬水）。钙和镁的主要来源是膳食，每天从膳食中约摄人 1000mg 钙及 200400mg 镁，其中 80以上来源于食物， 5%20%来源于饮用水。 由于水 pH 值和碱度等因素的影响，水中碳酸钙硬度大于 200mg/L 时，可能会在管网中产生沉淀。相反，水中碳酸钙硬度小于 100mg/L 时，管网中产生沉淀的可能性下降，管网易于腐蚀，导致镉、铜、铅和锌等金属溶人饮用水。 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 17 第三章 总体规划和方案论 证 3.1 水源论证 3.1.1 水源选择一般原则 水源选择遵循的一般原则有： （ 1） 水源选择前，必须进行水资源勘察。 （ 2）水源选用应通过技术经济比较确定，一般应满足下列要求： 水量充沛可靠； 原水水质符合要求； 符合卫生要求的地下水，优先作为生活饮用水的水源； 与农业、水利综合利用； 取水、输水、净化设施安全经济和维护方便； 具有施工条件。 （ 3）用地下水作为供水水源时，应有确切的水文地质资料，取水量必须小于容许开采量，严禁盲目开采。 （ 4）用地表水作为城市供水水源时，其设计枯水流量的保证率，应根据城 市规模和工业大用户的的重要性选定，一般可采用 90%-97%。 （ 5）确定水源、取水点和取水量等，应取得有关部门的同意。 （ 6）生活饮用水水源的水质和卫生防护，应符合现行的生活饮用水卫生标准的要求。 3.2 净水厂厂址选择和方案确定 3.2.1、水厂厂址选择的一般原则 水厂厂址的选择，应根据下列要求，通过技术经济比较确定。 给水系统布局合理；不受洪水威胁；有较好的废水排除条件； 有良好的工程地质条件；有良好的卫生条件，便于设立卫生防护地带； 少拆迁、不占或少占良田；施工、运行和维护方便。 3.2.2、水 处理方案的选择 1、 根据上述论证，丰润供水系统工程可形成两个基本方案： 方案一：原水管式静态混合器网格絮凝池平流沉淀池普通快滤池清水池二泵房用户 方案二：原水管式静态混合器机械搅拌澄清池 V型滤池清水池二泵房用户 3.2.3 方案确定 通过综合技术经济比较可见，第二套方案更具有综合优势，近期采用该方案。 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 18 第四章 工程方案内容 4.1 设计原则 本工程设计遵循的主要设计原则有： 1.以批准的城镇总体规划和给水专业规划为主要依据，水源选择、净水厂位置、输配水管线路等的确定应符合相关专 项规划的要求。 2.从全局出发，综合考虑水资源的节约、水生态环境保护和水资源的可持续利用，正确处理各种用水的关系，符合建设节水型城镇的要求。 3.给水工程设计应贯彻节约用地原则，合理利用土地资源。建设用地指标应符合城市给水工程项目建设标准的有关规定。 4.给水工程应按远期规划、近远期结合、以近期为主的原则进行设计。近期设计年限采用 5 10年，远期规划设计年限采用 10 20 年。 5.给水工程中构筑物的合理设计使用年限为 50 年，管道及专用设备的合理设计使用年限按材质和产品更新周期经技术经济比较确定。 6.以 提高供水安全可靠性和供水水质，降低能耗、药耗、水耗，节约能源和资源，优化运行管理，提高科学管理水平，降低运行操作人员的劳动强度，降低工程造价和运行成本，增加经济效益为主旨，在不断总结生产实践经验和科学试验的基础上，积极采用行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备。 7.给水系统的选择应根据当地地形、水源情况、城镇规划、供水规模、水质及水压要求，以及原有给水工程设施等条件，从全局出发，通过技术经济比较后综合考虑确定。 8.生活用水的给水系统，其供水水质必须符合现行的生活饮用水卫生标准的要求；专用的工业用水给 水系统，其水质标准应根据用户的要求确定。 4.2 工程项目规模及内容 4.2.1 工程规模 工程设计规模： 20000m3/d，全天连续供水。 4.2.2 工程内容 工程设计内容包括：水源地取水工程、输水管道工程、水厂以及相应的供配电、自动化监控、土建工程。 参照我省类似城市用水情况和给水工程规划、设计规范要求，本工程用水日变化系数取 1.4，时变化系数取 1.75。各取水构筑物、取水泵联络管道、输水管道按最高日平均时设计，水厂处理构筑物按最高日平均时设计，二级泵房按最高日最高时用水量设计，并能够适应用水量变化。 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 19 第五章 净水厂 5.1 取水构筑物 5.1.1 取水构筑物选型 根据所确定的取水位置，综合其位置的水深，水位及其变化幅度，采用自流管及设集水孔进水井取水构筑物形式。 水库取水。 5.1.2 取水头部选择 选用蘑菇取水头部其适用于中小型取水构筑物，有如下特点； 1 头部高度较大，要求枯水期有一定的水深； 2 进水方向系自帽盖底下曲折流入，一般泥沙和漂浮物带入较少； 3 帽盖可做成装配式，便于拆卸和检修； 4 施工较困难； 取水头部外形选用菱形 a 取 60 度，水力条件较好，施工条件，设备布 置和安装方便。 5.1.3 进水孔的设计 1 进水孔布置成侧面开孔； 2 进水孔在最低水位下的淹没深度为 0.53m，进水孔下缘距河床的距离为 0.8m； 3 进水孔格栅面积 F0=1.07m2 分两格高为 0.7m 宽为 0.9m 总宽 1.8m； 5.2 混凝 5.2.1 混凝与澄清 快速混合 ；适当的絮凝时间 ；较稳定的沉淀效果 .为达到以上目的 ,本工程采用静态混合器快速混合。 5.2.2 混凝剂的配制和投加 1、根据所给的水源水质确定混凝剂为碱式氯化铝。碱式氯化铝投加量为 20mg/l 2、加药间和库房 :设在投药点的附近 ；室内有 冲洗设施 ,有 5坡度坡向集水坑 ,通风良好且东季有保温措施。 3、调节池 溶液池调节容积 5.25 3m 溶液池设两个，每池容积为 1Q 2.63 3m ，形状采用矩形 溶解池搅拌设备采用中心固定式平板浆式搅拌机搅拌，溶解池和溶液池 料都采用钢筋混凝土，内壁衬以聚乙烯板 5.2.3 混合 : 为提高混合效果，采用管式静态混合器 ,加药点设在混合器进口处 ,并增加药液扩散器 ,使 混凝剂在管道内很好的扩散 ,形成均匀混合 .具有投资较低，无需额外提供能唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 20 源，易于安装，无需经常维修，混合效果良好的显著优点。 按要求在混合器内设置若干固定混合单元，每一混合单元由若干固定叶片按一定角度交叉组成，当加入药剂的水通过混合器时将被单元体分割多次，同时发生分流交流和混凝以达到混合效果。口径和输水管道配合，分流板的级数一般取三级，锥形冒夹角 90，锥形冒顺水流方向投影面积为进水管总面积的 1/4,孔板的面积为进水管面积的 3、 4 混合时间 13 秒水头损失 0.3 0.4 管长度不小于 500mm。水厂进水管 投药口到絮凝池距离为 15m，进水管采用两条。投药管流量 :q 为 5.83m3/s 查水力表得投药管管径 d=50mm,v=0.26m/s。 5.3 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。 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dQ /2=875 3m /h （其中 5%为水厂自用水量） 5.3.1 第二絮凝室 第二絮凝室流量： Q = 5Q = 0.61 3m /s 第二絮凝室导流板截面积 A1=0.035 ，流速 1=0.04m/s 第二絮凝室截面积： 21125.1504.0 61.0 mQ 第二絮凝室内径： mAD 41.414.30 3 5.025.1544 111 第二絮凝室壁厚： 1 =0.25m 第二絮凝室外径为 mDD 0.5225.05.42 111 第二絮凝室高度为： 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 21 mtQH 30.25.414.3 46061.0 21 11 5.3.2 导流室 导流室内导流板截面积： A2=A1=0.035m2 导流室面积： 2= 1=15.25m2 导流室内径： mADD 67.6035.025.1540.514.314.3444 222212 导流室壁厚 2 =0.1m 导流室外径： 2D = 2D +2 2 =10.2m 第二絮 凝室出水窗高度为： 2H =2 12DD =1.35m 导流室出口流速 6=0.04m/s 导流室出口面积为 3A =Q / 6u =36.18 出口断面宽为3H=)(2213DDA=1.3m 出口垂直高度 mHH 80.1233 5.3.3 分离室 分离室流速 2u =0.001m/s 分离室面积为： 2232.120 0 1.0 1 2 2.0 mQ 澄清池总面积为： 22223 16049.614.31224 mD 澄清池直径为 mD 27.1414.3 1 6 044 5.3.4 池深 水停留时间取为 T=1.5h 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 22 池子有效容积： 36 6 05.11 2 2.03 6 0 03 6 0 0 mQTV 考虑增加 4%的结构容积，则池子计算总容积： 34.68604.166004.01 mVV 取池子超高 HO=0.30m 池子直壁部分高度 H4=1.80m 池子直壁部分容积为 32421 08.2978.145.1414.34 mHD 3132 32.38908.2974.686 mV 圆台部分高度为： H5=2.8m；池子圆台斜边倾角为 45 底部直径为 mHDD T 3.81.325.142 5 澄清池底部采用球壳式结构，球 冠高度 H6=1.00m 圆台容积： 3222252 05.3 2 415.415.425.725.73 1.314.322223 mDDDDH TT 球冠半径： mHHDR T 11.90.180.143.884 226262 球球冠容积： 326263 04.272 0.111.90.114.33 mHRH 球池子实际有效容积： 3321 17.64804.2705.32408.297 mV 实际总停留时间： 324.63204.1 17.64804.1 mVV hT 44.16 6 0 5.124.6 3 2 池子总高度： mHHHHH 20.600.110.380.130.06540 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 23 5.3.5 配水三角堰 出水孔总面积： 232 6 8 4.05.0 1 2 2.01.110.1 mQ 孔口直径为 0.10m，每孔面积为 22 0 0 7 8 5.01.04 m，出水孔总数为 36 个；沿三角堰，每 10o设置一孔。 孔口流速 sm /47.0361.0 4122.01.1 23 5.3.6 第一絮凝室 第二絮凝室底板厚度3=0.15m 第一絮凝室上端直径为 mBDD 5.615.0260.020.5223113 第一絮凝室高度为 mHHHH 35.215.04.21.38.111547 伞形板延长线交点处直径为： mHDDD T 75.935.22 5.63.82 734 泥渣回流量为 Q =4Q，回流速度 4u =0.15m/s，回流缝宽度 mD QB 11.015.075.914.3 1 2 2.044 442 裙板厚度为 4 =0.06m，伞形板下端圆柱直径： mBDD 21.906.015.02275.922 4245 按照等腰三角形计算，伞形板下端圆柱体高度： mDDH 54.021.975.9548 伞形板离池体高度为： mDDH T 455.02 3.821.92510 伞形板锥部高度为： mHHHH 3 5 5.14 5 5.054.035.210879 5.3.7 容积计算 第一絮凝室： 1V = 165.68 3m 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 24 第二絮凝室：2V=66.26 3m 分离室：3V=437.06 3m 各室容积之比： 二反应室：一反应室：分离室 =66.26： 156.68： 437.06=1： 2.36： 6.60 澄清池内各室停留时间： 第二絮凝室： 9.09min 第一絮凝室： 21.45min 分离室： 60min 5.3.8 进水系统 进水流速为 6v=1.00m/s 进水管管径 mmQd 4 0 00.114.31 2 2.044 5.3.9 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： 0.53m；槽终点断面高： 0.52m；每槽孔口直径设计为 25mm 每槽三角堰总数 个78.120 0 0 7 8 2 6.02 02.02 01 qqn取 13 个 2、环形集水槽： 环形槽超高 0.30m，则环形槽断面高 1.02m. 3、总出水槽： 槽宽 b3=0.7m 槽内坡降为 0.10m，槽长 5.0m 槽内重点水深： h6=0.22m 槽内起点水深： h5=0.13m 5.3.10 排泥及排水的计算 1、污泥浓缩室： 分设 2斗，则每斗容积 34 16.3232.62 mVV 斗两斗总容积： V4=3.16 2=6.32 3m 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，出水悬浮物含量唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 25 S4 一 般 5mg/L，污泥含水率 P=99%，又浓缩污泥容重 =1.01 3mt ，所以排泥周期： mi n20.8858122.060 01.19910042.61010010 4141441440 SSSSQSS PVT 澄清池排泥周期表 S1-S4 90 190 290 390 490 590 690 790 890 995 T0 98.4 46.6 30.6 22.7 18.1 15.0 12.8 11.2 10.0 8.9 3、排泥历时： 污泥管直径 dg100， 排泥历时：0t=178.16s 4、放空时间： 池底中心排空管直径 dg200 放空时间： t=2.65h 5.3.11 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： 1N =1.24kW 桨叶消耗功率： 2N =0.796kW 搅拌功率： N= 1N + 2N =2.04Kw 电动机（采用 自锁蜗杆）功率： AN =N/ =4.25kW（ =0.48） 搅拌机轴扭矩： nM=2313.3N m 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。 选用电动机： JZT42 4 功率 5.5kW 转速 120 1200 转 /min 减速 比： i=nnA=1200/8.426=142.4 唐山市丰润（ 2 万 m3/d）给水厂工艺设计 26 5.4 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。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 程的构筑物选型中，大多设计了 V 型滤池，以改善制水工艺，提高水厂自动化程度和生产管理水平。 V 型滤池是恒水位过滤，池内的超声波水位自动控制可调节出水清水阀，阀门可根据池内水位的高、低，自动调节开启程度，以保证池内的水位恒定。 V型滤池所选用的滤料的铺装厚度较大（约 1.40m），粒径也较粗（ 0.95 1.35mm）的石英砂均质滤料。当反 冲洗滤层时，滤料呈微膨胀状态，不易跑砂。 V 型滤池的另一特点是单池面积较大，过滤周期长，水质好，节省反冲洗水量。单池面积普遍设计为 70 90 2m ，甚至可达 100 2m 以上。由于滤料层较厚，载污量大，滤后水的出水浊度普遍小于0.5NTU。 V 型滤池的冲洗一般采用的工艺为气洗气水同时冲洗水冲洗 +表面扫洗冲洗强度设计为 5L/（ s m） ,比双阀滤池的水冲洗强度 15 L/（ s m）