华清1202给水厂课程设计.doc

第一章3城市给水处理厂课程设计基础资料31.1工程设计背景31.2设计规模31.3基础资料及处理要求3第二章5给水处理厂方案设计52.1资料分析与整理52.1.1水域功能和标准分类52.1.2水质评价与分析52.2水厂地址52.2.1地址选择原则52.2.2气象条件62.2.3设计规模62.3工艺流程选择6第三章7净水构筑物的计算73.1配水井73.2混凝设施83.2.1混凝剂类型及加药间83.2.2混合设施143.3反应池/絮凝池173.3.1絮凝形式及选用173.3.2往复式絮凝沉淀池计算193.4沉淀池223.41沉淀池类型的选择223.42斜管沉淀池类型的计算223.4.3进出水系统2435滤池263.5.1常用的滤池形式263.5.2 V型滤池的设计计算313.6消毒设施的设计383.7清水池40第四章44给水处理厂布置444.1工艺流程布置444.2平面布置444.3厂区道路布置444.4厂区绿化布置454.5厂区管线布置454.6高程布置464.7管渠水力计算464.8给水构筑物高程计算464.9给水处理构筑物高程47参考文献48第一章城市给水处理厂课程设计基础资料1.1工程设计背景某市位于广东省中南部，北接广州，南连深圳，是近年来珠江三角洲经济发展和城市进程较快的地区。近年来，由于经济的发展、城市化进程的加快和城市人民生活水平的提高，用水的需求不断增长，原有水处理厂的生产能力已不能满足要求，对经济发展和人民生活造成了严重影响，为缓解这一矛盾，经市政府部门研究并上报请上级主管部门批准，决定在东江南支流、螯峙塘新建一座给水处理厂。1.2设计规模该净水厂总设计规模为（10+M/2)104m3/d(M为学生学号的个位数字），征地面积约40000m2，地形图见附图。1.3基础资料及处理要求（1）原水水质原水水质的主要参数见下表。原水水质资料 序号项目单位数值序号项目单位数值1浑浊度度54.213锰mg/L0.072细菌总数个/mL28014铜mg/L0.013总大肠菌群个/L920015锌mg/L0.054色度色度单位2016BOD5mg/L1.965嗅和味-17阴离子合成剂mg/L-6肉眼可见物微粒18溶解性总固体mg/L1077pH7.3719氨氮mg/L3.148总硬度(CaCO3)mg/L4220亚硝酸盐氮mg/L0.0559总碱度mg/L47.521硝酸盐氮mg/L1.1510氯化物mg/L15.222耗氧量mg/L2.4911硫酸盐mg/L13.323溶解氧mg/L6.9712总铁mg/L0.7（2）地址条件根据岩土工程勘察报告，水厂厂区现场地表层分布较厚的素填土层，并夹杂大量的块石，平均厚度为5米左右，最大层厚达9.4米，该土层结构松散，工程地质性质差，未经处理不能作为构筑物的持力层，为提高地基承载力及减少构筑物的沉降变形，本工程采用振动沉管碎石桩对填土层进行加固处理.桩体填充物为碎石，碎石粒径为25CM，桩径为400毫米，桩孔距为1M，按梅花形布置。（3）气象条件项目所在地属与亚热带海洋性气候暖，阳光充足，雨量充沛，多年平均气温22，绝对最高温度38.2（94.7.2），绝对最低温度-0.5（57.2.11），年平均霜冻日3.6天，最多10天。年平均日照小时数1932小时，年平均降雨量1788,6mm，日最大降雨量367.8mm（81.7.1），年平均相对湿度79%。主导风向东北。（4）处理要求出厂水水质指标满足生活饮用水卫生标准（GB57492006）的相关要求。第二章给水处理厂方案设计2.1资料分析与整理2.1.1水域功能和标准分类依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类；类主要适用于源头水、国家自然保护区；类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等；类主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；类主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；类主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。 对应地表水上述五类水域功能，将地表水环境质量标准基本项目标准值分为五类，不同功能类别分别执行相应类别的标准值。水域功能类别高的标准值严于水域功能类别低的标准值。同一水域兼有多类使用功能的，执行最高功能类别对应的标准值。实现水域功能与达功能类别标准为同一含义。2.1.2水质评价与分析上述水域功能和标准分类可知，可作为地表水源的水质应符合三类及以上，水质尚好。由生活饮用水卫生标准- GB5749-2006对比可得：项目超标倍数项目超标倍数项目超标倍数浑浊度54.2细菌总数2.8总大肠菌群9200色度1.33氨氮6.282.2水厂地址2.2.1地址选择原则（1）水厂选址的原则：1） 厂址应选择在工程地质条件较好的地方；2） 水厂尽可能选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施；3） 水厂应少占农田或不占农田，并留有适当的发展余地；4） 水厂应设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理，降低输电线路的造价；5） 当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近，通常与取水构筑物在一起。（2）地址条件根据岩土工程勘察报告，水厂厂区现场地表层分布较厚的素填土层，并夹杂大量的块石，平均厚度为5米左右，最大层厚达9.4米，该土层结构松散，工程地质性质差，未经处理不能作为构筑物的持力层，为提高地基承载力及减少构筑物的沉降变形，本工程采用振动沉管碎石桩对填土层进行加固处理.桩体填充物为碎石，碎石粒径为25CM，桩径为400毫米，桩孔距为1M，按梅花形布置。2.2.2气象条件项目所在地属与亚热带海洋性气候暖，阳光充足，雨量充沛，多年平均气温22，绝对最高温度38.2（94.7.2），绝对最低温度-0.5（57.2.11），年平均霜冻日3.6天，最多10天。年平均日照小时数1932小时，年平均降雨量1788,6mm，日最大降雨量367.8mm（81.7.1），年平均相对湿度79%。主导风向西南。2.2.3设计规模该净水厂总设计规模为105000m3/d。征地面积约40000m2。2.3工艺流程选择原水机械混合池隔板反应池斜管沉淀池V型滤池清水池PAC氯消毒第三章净水构筑物的计算3.1配水井一般按照设计规模一次建成，停留时间t取30s。为使水位稳定和便于后期改造，配水井出水端设置调节堰板；为防止调压阀误操作和失控，配水井一端设置溢流井和调节堰板。 1）给水厂总处理水量： Q=105000(1+0.05)/243600=1.28m3/s 中心配水井（有堰板）2）配水井有效容积： V= Qt=1.2830=38.4 3) 进水管径D1: 配水井进水管的设计流量为Q=1.28(m3/s),查水力计算表得知，当进水管管径D1=1200mm，V=1.185m/s（在1.0-1.2m/s范围内）。 4）矩形薄壁堰： 进水从配水井底中心进水，经等宽度堰流入4个水斗再由管道接入4座后续处理构筑物。每个后续处理构筑物的分配流量q=1.28/4=0.32m3/s。配水采用矩形薄壁溢流堰至配水管。 堰上水头： 因单个出水溢流堰的流量q=320L/S,一般大于100L/S采用矩形堰，小于100L/S采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高h取0.5m）。 矩形堰流量公式为： Q=mb2gH3/2 式中，q-矩形堰流量，m3/s m-流量系数，初步设计采用m=0.42:； b-堰宽，m，取堰宽b=6.28m； H-堰上水头，m。 H= =0.13m 堰顶宽度B根据有关实验资料，当B/H 30m2时，长：宽=2:14:1；4) 当滤池个数少于5个时，宜用单行排列。反之可采用双行排列；5) 一般砂滤料粒径为：最小粒径dmin=0.5mm，最大粒径dmax=1.2mm，不均匀系数K802，滤层厚度不小于700；6) 滤层上面水深一般采用1.52.0m；7) 滤层工作周期一般采用24h，冲洗前的水头损失最大值一般采用2.02.5m；8) 滤池超高一般采用0.3m；3.5.2 V型滤池的设计计算（1) 主要参数 滤速v=12m/h，强制滤速17m/h； 第一步气冲冲洗强度q气1=15L/(s.m2）；第二步气-水同时反冲，空气强度q气2=15L/(s.m2），水强度q水1=4L/(s.m2）；第三步水冲强度q水2=5L/(s.m2）；第一步气冲时间为3min，第二步气-水同时反冲洗时间为4min，单独水冲时间为5min，冲洗时间共计12min。冲洗周期为48h，反冲横扫强度1.8L/(s.m2）；滤料采用单层加厚均质滤料，粒径0.96-1.35mm，不均匀系数1.2-1.6。(2) 泥体尺寸 1）滤池工作时间t t=24t(24/T)=240.1=23.9h 2)滤池面积F F= 3）滤池的分格 为节省土地，选双格V型滤池，池底板用混凝土，单格宽B单=3.4m，长L单=14m，面积为47.6m2。共四座，每座面积f=95.2m2，总面积380.8m2。 4）校核强制滤速v v= 满足v17m/h的要求。 5) 滤池高度的确定 滤池超高H5=0.3m 滤池上的水深H4=1.5m 滤料层厚H3=1.0m 滤料厚，取H2=0.13m 滤板下布水区高度，取H1=0.9m 则滤池总高度： H=H1+H2+H3+H4+H5=0.9+0.13+1.0+1.5+0.3=3.83m(3) 水封井的设计 均质滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算 式中： H清-水流通过清洁滤料层的水头损失，cm； V-水的运动黏度，cm/s2，20时为0.0101cm2/s； m0-滤料孔隙率，取0.5； d0-与滤料体积相同的球体直径，cm，根据厂家提供数据 为0.1cm； L0-滤层厚度，cm，L0=100cm； V-滤速，cm/s，v=12m/h=0.33cm/s； -滤料颗粒度系数，天然砂粒为0.75-0.8，取0.8所以， =19.11cm 根据经验，滤速为8-10m/h时，清洁滤料层的水头损失一般为30-40cm。计算值比经验值低，取经验值的低限30cm为清洁滤料层的过滤水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失h0.22m。忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时水头损失为： H开始=0.3+0.22=0.52m为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层，水封井出水堰顶标高与滤料层相同。设计水封井平面尺寸2m2m，堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰总高： H水封=0.3+H1+H2+H3=0.3+0.9+0.13+1.0=2.33m 因为每座滤池过滤水量 Q单=vf=1295.2=1142.4m3/h=0.32m3/s所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh计算得 h水封=0.20m则反冲洗完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高 0.20+0.52=0.72m（4） 反冲洗管渠系统 1）反冲洗用水流量Q反 Q反水=qf=595.2=476L/s=1713.6m3/h V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量 Q表水=qf=0.001895.2=0.17136m3/h 2）反冲洗配水系统的断面计算 A水干= Q反水/v水干=0.476/1.5=0.32m2 反冲洗配水干管用钢管，DN600，流速1.4m/s。反冲洗水由反冲洗配水干管输送至水分配渠，由气水分配渠底侧的布水方孔配水到滤池底部布水区。反冲洗水通过配水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。配水支管流速或孔口流速为1-1.5m/s左右，取v水支=1m/s。则配水支管的截面积 A方孔=Q反水/v水支=0.5075/1=0.51m2此即配水方孔总面积。沿渠长方形两侧各均匀布置25个配水方孔，共50个，孔中心间距0.6m，每个孔口面积 A小=0.51/50=0.0102m2每个孔口尺寸取0.1m0.1m 3）反冲洗用水量Q气的计算 Q反气=q气f=1595.2=1428L/S=1.428m3/s 4)配水系统的断面计算 A气干=Q反气/v气干=1.428/5=0.2856m2 反冲洗配水干管用钢管，DN800，流速3.02m/s A气支=Q反气/v气支=1.428/10=0.1428m2 每个布气小孔面积 A气孔=A气支/50=0.1428/50=0.003m2 孔口直径 d气孔=（40.003/3.14）=0.06m 每孔配气量 Q气孔=Q反气/50=1.5225/50=0.0305m3/s=109.62m3/h 5)气水分配渠的断面设计 气水同时反冲洗时反冲洗水的流量 Q反气水=q水f=495.2=380.8L/s=0.38m3/s 气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量 Q反气=q气f=1595.2=1428L/s=1.428 m3/s 气水分配干渠的断面积 A气水=Q反气水/v水干+Q反气/v气干=0.41/1.5+1.5225/5=0.58m2(5) 滤池管渠的布置 1）反冲洗管渠 气水分配渠 气水分配渠起端宽取0.4m，高取1.5m，末端宽取0.4m，高取1m。则起端截面积0.6m2,，末端截面积0.4m2。两侧沿程分布置25个配水小孔和25个布水小孔，孔间距0.6m，共50个配气小孔和50个配水小孔，气水分配渠末端所需最小截面积0.58/50=0.012末端截面积0.4m2，满足要求。 排水集水槽 排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m，则排水集水槽起端槽高H起=H1+H2+H3+0.51.5=0.9+0.13+1+0.51.5=1.03m 排水集水槽末端高 H末=H1+H2+H3+0.51.0=0.9+0.13+1+0.51.0=1.53m 底坡 i=（1.531.03）/1=0.04 排水集水槽排水能力校核 由矩形断面暗沟（非满流，n=0.013）计算公式校核集水槽排水能力。设集水槽超高0.3m，则槽内水位高h排集=0.73m，槽宽b排集=0.4m。 湿周X=b+2h=0.4+20.73=1.86m 水流断面A排集=bh=0.40.73=0.292m2 水力半径R=0.292/1.86=0.157m 水利流速v=0.310.2/0.013=5.20m/s 过流能力Q排集=A排集v=0.2925.20=1.52m3/s 实际过水量Q反=Q反水+Q表水=0.51+0.18=0.69m3/s过流能力Q排集 2）进水管渠 进水总渠四座滤池分成独立的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计，流速0.81.2m/s，则强制过滤流量 Q强=（105000/3）2=70000m3/d=0.810m3/s 进水总渠水流断面积A进总=Q强/v=0.810m2 进水总渠宽1m，水面高0.8m 每座滤池的进水孔 孔口总面积A孔=Q强/ 中间孔面积按表面扫洗水量设计 A中孔=A孔（Q表水/Q强）=0.13m2 孔口宽B中孔=0.13m，高H中孔=0.1m 两个侧孔口设阀门，每个侧孔面积 A侧=（A孔A中孔）/2=0.33m2 孔口宽B侧孔=0.33m，高H侧孔=0.1m 3）每座滤池内设的宽顶堰 H宽顶= 4）每座滤池的配水渠 进入每座滤池的浑水经过宽顶堰溢流至配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽 滤池配水宽b配渠=0.