广州市开发区给水工程工艺设计

1摘 要本设计是广州市开发区给水厂工艺设计，根据有关设计资料，设计主要处理设备及构筑物，使出水水质达到国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2006） ，并满足最高日供水量 1010 4 m3/d。考虑水厂运行安全，该水厂设计主要构筑物均设有两组，经过技术比较，其净水工艺确定为：原水混合隔板絮凝池平流沉淀池V 型滤池清水池，然后输送到市政给水管网。总之，该水厂的建成，为人民生活、生产提供了强有力的保证。关键词：净水工艺;V 型滤池;沉淀;絮凝 2ABSTRACTThis is the Process Design of Urban Water Supply Plant of Guangzhou.According to some information, main design data of water treatment works and machines is calculated, in order to meet the standards for drinking water quality （GB5749-2006）and the design scale of 100000 m3/d.Based on energy and water conservation principles, after technical comparison, the water purification process defined as:Raw water mixing spacer flocculating tankhorizontal flow sedimentation tankaquazur V-filter Water pumping station Water Distribution Network.In short, the water treatment plant built for the peoples living and production provide a strong guarantee.Keywords: Water purification process；aquazur vfilter；deposit；flocculation； 3目 录第一章 概论11.1 设计依据、原则和范围11.2 城市概况2第二章 水处理场的工艺设计32.1 设计原则32.2 净水工艺流程32.3 构筑物设计42.4 水厂平面布置122.5 水厂高程布置13第三章 各构筑物的设计计算153.1 水量计算153.2 加药设备设计计算153.3 混合设备设计计算163.4 絮凝设备设计计算173.5 沉淀设备设计计算203.6 过滤设备设计计算223.7 清水池设计计算343.8 泵房设计计算35参考文献38外文资料中文译文 4致谢天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计1第一章 概论1.1设计依据、原则和范围1.1.1设计题目广州市开发区给水工程工艺设计1.1.2设计任务根据指定水源、厂址和有关设计资料，设计水厂一座，确定合理的工艺方案，使给水厂出水水质达到生活饮用水卫生标准 （GB5749-2006 ） ，并安全输配到用户，满足用户的需求。原始依据：（1）设计水量：满足最高日供水量 10104m3/d；（2）原水水质：各项指标达到地表水环境质量标准（GB 3838-2002)中的类水质标准；（3）气象水文资料：参考给水排水设计手册（第 1 册）常用资料（4）工程地质资料：土壤承载力满足基建设计要求，地下水水位相对标高 -5.0 m；（5）二泵站输水管起端节点自由水压 50 m。1.1.3设计依据本次设计依据下列资料： （1） 设计任务书（2） 室外给水设计规范（3） 给水排水设计手册（第一册、第三册、第十册、第十一册、第十二册）（4） 房屋建筑制图统一标准（5） 给水排水标准图集合订本 S11.1.4设计范围本工程的范围是净水厂工艺设计部分，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城市概况1.2.1工程地质土壤承载力满足基建设计要求，地下水水位相对标高-5.0m。1.2.2气象资料（1（ 气温 天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计2全年平均气温 21.8 摄氏度；最冷月平均最低气温 9.7 摄氏度；最热月平均最高气温 32.6 摄氏度；极端最高气温 38.7 摄氏度；极端最低气温 0.0 摄氏度；（2（ 降雨量 平均年总降雨量 1004.6mm，最大时降雨 83.9 mm；最大日降雨 284.9 mm； 主导风向：年最多风向NNE;夏季最多风向：6月SE 、7月SE、8月 SE ;冬季最多风向：12月NNE、1月NNE、2月NNE 。（3（ 风速冬季平均：2.2 m/s、夏季平均 1.8m/s；最大积雪深度 21mm；冰冻期 150 天；（4（ 相对湿度冬季空气调节 70%；最热月平均 83%。（5（ 平均气压1004.5mbar。（7） 年蒸发量年蒸发量 2324.2mm。天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计3第二章 水处理厂的工艺设计2.1设计原则1)水处理构筑物的生产能力，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。2)水厂按近期设计，考虑扩建可能。根据使用要求和技术经济合理性等因素，对近期工程亦可做分期建造的安排。3)水厂设计中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。4)设计中严格遵守设计规范的规定。5)水厂内设备机械化和自动化程度，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。2.2净水工艺流程2.2.1确定处理工艺的原则工艺先进，技术成熟，适应性强,管理方便，有一定的运转经验，根据原水水质水量,考虑气象、水文、地质条件，并结合水厂的设计规模及各个构筑物的优缺点确定水处理的工艺流程。2.2.2确定处理工艺（1） 确定处理流程原水水质资料中看出各项指标达到地表水环境质量标准（GB 3838-2002)中的类水质标准；经传统的混凝沉淀澄清消毒处理工艺后应可达到供水水质标准。具体流程为：水源 泵站 絮凝池 沉淀池池滤 清水池 二泵站 给水管网图 2-1 水厂处理工艺流程图天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计4则基本工艺采用：原水管式静态混合器往复式隔板絮凝池平流沉淀池V 型滤池清水池吸水井二泵房（2）方案特点：隔板絮凝池：采用往复式隔板絮凝池，反应效果好，构造简单，施工方便，适用于水量大于 3 的水厂。d/m 03平流沉淀池：造价低，管理施工方便，抗冲击负荷大，停留时间长，出水水质好，效果稳定，机械排泥效果好。但是占地面积大，非机械排泥困难，寒冷地方要加保温措施，以防冰冻。V 型滤池：运行稳妥可靠，砂滤料便宜，采用均质滤料，含污量大，周期长，率速高，水质好，气水反冲。但是配套设备多，土建复杂，池身比普通快滤池大。2.2.3选择药剂（1）选择混凝剂AL2O3，本设计水厂混凝剂最大投药量为 40mg/l。优点：净化效率高、用药量少、出水浊度低、色度小，过滤性能好，温度适应性高，操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本较低。采用计量泵湿式投加，不需要加助凝剂。选择原则：原水水质：如水温、pH、碱度、色度、浊度等；价格；运输条件；货源。照相似条件下的水厂运行经验确定（2）加药和混合方式混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;压力投加方式有水射投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。2.3构筑物设计2.3.1混合器在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件。混合是取得良好絮凝效果的重要前提，影响混合效果的因素很多，如药剂的品种、浓度、原水温度、水中颗粒的性质、大小等。混合设备的基本要求是药剂与水的混合快速均匀。同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行成本。天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计5混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。由于水力混合难以适应水量和水温等条件变化，且占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦；机械混合耗能大，维护管理复杂；相比之下，管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备,管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。它是有二个一组的混合单元件组成，在不需外动力情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达 90-95%，本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。设计总进水量为 Q=105000m3/d，水厂进水管投药口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，使药液均匀分布。静态混合器的水头损失一般小于 0.5m，根据水头损失的计算公式h=0.1184 n 2-14.2dQ式中：h水头损失（m）；Q处理水量（m /d）;3D管道直径（m）；n混合单元（个）。设计中取 d=0.7m，Q=1.22 m /S,当 h=0.4 时，需 2.7 个混合单元，当3h=0.5 时，需 3.4 个混合单元，选 DN700 内设 3 个混合单元的静态混合器。2.3.2反应池往复式隔板絮凝池1）设计原则和要点为保证运行，应设两套平行的处理构筑物（每套按设计流量的 1/2 计算） 。考虑一套检修停产时，保证供水。 池型匹配：反应池和沉淀池的池宽池高尽量相等或一致。同宽：保证配水均匀；高度一致：避免不均匀沉降。设计往复式双层隔板反应池应注意以下几点：池数一般不少于 2 个，反应时间为 20-30 分钟，色度高、难于沉淀的细颗粒较多时宜采用高值。池内流速应按变速设计，进口流速一般为 0.5-0.6m/s，出口流速一般为0.2-0.3m/s。通常用改变隔板的间距以达到改变流速的要求。隔板间净距应大于 0.5 米，小型池子当采用活动隔板时可适当减小。进水管口应设挡水措施，避免水流直冲隔板。天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计6反应池超高一般采用 0.3 米。 隔板转弯处的过水断面面积，应为廊道断面面积的 1.2-1.5 倍。池底坡向排泥口的坡度，一般为 2-3%，排泥管直径不应小于 150 毫米。反应效果亦可用速度梯度 G 和反应时间 T 来控制，当原水浊度低，平均 G 值较小或处理要求较高时，可适当延长反应时间，以提高 GT 值，改善反应效果。2）设计数据采用往复式隔板反应池，两座，设计流量采用高日流量加上水厂自用水量，每座絮凝池处理水量 2187.5m3/h。絮凝池总容积 1458 立方米，池子单池平面积 260 平方米。为了和沉淀池宽度高度上能够匹配，设计每池池长 11.8m，宽 22m，池内平均水深 2.8m，最浅端水深取 2.6m，最深端水深取 3m，则池底坡度 i=0.023，超高 0.3 米。在每层外侧各设排泥管；池底有一定坡度通过排泥管放空。隔板转弯处的宽度取廊道宽度的 1.21.5 倍。2.3.3沉淀池平流沉淀池设计原则和要点混凝沉淀时，出水悬浮物含量一般不超过 20mg/L。池数或分格数一般不少于 2 个（对浑浊度要求不高的工业用水，或原水悬浮物含量终年较小、一段时间内经常低于 30mg/L 者亦可用一个，但要设置超于管） 。池内平均水平流速，混凝沉淀一般为 1025mm/s;自然沉淀一般不超过3mm/s。沉淀时间应根据原水水质和沉淀后的水质要求，通过实验或参照相似地区的沉淀资料确定，一般采用 1.03.0h。当处理低温、低浊度水或高浊度水时，沉淀时间应适当延长。有效水深一般为 3.03.5m。一次净化水及工业用水或采用斗底重力排泥时，可采用下限。超高一般为 0.30.5m。池的长宽比应不小于 4：1，每格宽度或导流墙间距 一般采用 38m，最大为 15m。池的长深比不应该小于 10：1。采用吸泥机排泥时，池底为平坡；采用人工停池排泥时，纵坡一般为 0.02，横坡一般为 0.05。池子进水端用穿孔花墙配水时，花墙距进水端池壁的距离应不小于12m。在沉泥面以上 0.30.5m 处至池底部分的花墙不设孔眼（处理高浊度水天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计7的预沉淀池，不宜设穿孔花墙） 。防冻可利用冰盖或加盖板，有条件时可利用废热防冻。泄空时间一般不超过 6h。设计数据每设计平流沉淀池为两组，每座设计处理水量 2187.5m3/h。池宽 B=22m。沉淀停留时间 T=1.5h。絮凝池与沉淀池间采用穿孔布水墙，墙高 2m，有效水深 1.5m，穿孔墙上孔口流速采用 v=0.08m/s放空时间采用 3 小时，则放空管直径取 350mm。沿池子长方向，每个平流沉淀池布置 6 条穿孔集水槽排泥排泥渠设计：排泥是否顺畅关系到沉淀池净水效果，当排泥不畅、泥渣淤积过多时，将严重影响出水水质。排泥方法有多斗重力排泥、穿孔管排泥和机械排泥。机械排泥具有排泥效果好、可连续排泥、池底结构简单、劳动强度小、操作方便可以配合自动化等优点。故本设计采用虹吸式机械排泥机械排泥。在池两侧设集水排泥渠，排泥渠宽 1.2m。2.3.4 V型滤池（1）设计原则和要点1）布置 当滤池的格数少于 3 个时，宜采用单排布置，反之可采用双排布置。单池内的分格布置一般采用双格对称布置。2）滤速和过滤周期滤速：可采用较高滤速，根据待滤水浊度的大小，滤速一般为 8-14m/h。过滤周期：过滤周期较长，可达 48 小时或者更长，考虑到保持滤层较好状态，目前国内水厂一般采用 24-48h 进行冲洗。滤层水头损失：冲洗前的滤层水头损失一般采用 1.5-2.0m。3）个数及单池尺寸单池过滤面积最大可达 210m2。为了保证冲洗时表面扫洗及排水效果，单格滤池的宽度一般在 3.5m 以内，最大不超过 5m。 （具体尺寸见给水排水设计手册第三册有关规定。 ）4）滤料及承托层滤料：采用均粒石英砂，其粒径大小根据待滤水水质、处理要求及采用混凝剂类型等因素确定。有效粒径一般为 0.90-1.20mm，不均匀系数为 1.2-1.4，具有良好的机械强度，经 20%浓度的盐酸溶液浸泡 24h 后，重量减少应小于 2%。天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计8滤层厚度：一般为 0.90-1.50mm，当滤速为 8-12m/h 时一般采用 1.10-1.20m，滤速增大，宜相应增加滤层厚度。承托层：滤池滤帽顶至滤料层之间承托层厚度为 50-100mm，采用粒径为2-4mm 的粗石英砂。5）滤层上水深在过滤工况时一般为 1.2-1.5m。6）进水及布水系统进水及布水系统由以下部分组成：进水总渠、进水孔、控制闸阀、溢流堰、过水堰板及 V 型槽。溢流堰设置于进水总渠，溢流堰顶高度根据设计允许的超负荷要求确定。进水孔分主进水孔和扫洗进水孔，过滤时两孔均开启，冲洗时主孔关闭，扫洗进水孔进扫洗用水，为了便于调节，主孔一般设气动或电动闸板阀，扫洗进水孔也可设手动闸板。过水堰的堰板以设计为可调式，以便调节单池进水量，使各池进水量相同。V 型槽在过滤时处于淹没状态，槽内设计始端流速不大于 0.6m/s，V 型槽底部开有水平布水孔，内径一般为 20-30mm，过孔流速 2.0m/s 左右。孔中心一般低于用水单独冲洗时池内水面 50-100mm。7）冲洗水排水系统包括排水槽和排水渠，排水槽底板以大于等于 0.02 的坡度坡向出口，底板底面最低处应高出滤板底约为 0.1m，最高处高出 0.4-0.5m，排水槽内最高水面宜低于排水槽顶面 50-100mm，排水槽底面为配气配水渠，为方便施工，两者宽度宜一致。排水渠设在与管廊相对的一侧，出口设置电动或气动闸阀，出口流速可按 2.0m/s 左右设计。8）配气配水系统有配气配水渠、气水室及滤板和滤头组成。配气配水室进气干管宜平渠顶，冲洗水干管底宜平渠底，断面尺寸应和排水槽及气水室相配合，并能满足施工要求。气水室的配气孔孔顶宜平滤板板底，有困难时可低于底板，但高差不宜超过 30mm。配水孔孔底应平池底，孔口流速一般为 1.0-1.5m/s。支撑滤板的滤板梁应垂直于配气配水渠，且梁顶应留有空气平衡缝。气水室宜设检查孔，可设在管廊池壁上，孔低平气水室底。滤头：采用长柄滤头，滤柄长度为：滤板厚度+气垫层厚度+50mm（淹没水深） ，滤头个数的确定：滤头滤帽缝隙总面积于滤池过滤面积之比应在 1.2%-2.4%，一般每平方米滤池布置 30-50 个。天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计9滤板：有足够的强度和钢都，表面应光滑平整，接缝密封措施必须严密可靠，不得漏气漏水。9）滤后水出水稳流槽槽内水面标高与滤料层底面标高基本持平，槽内水深为 2-2.5 倍滤后水出水管管径，出水管应为淹没出流，管顶不应高出溢流堰堰顶。溢流堰堰上水深取 0.2-0.25m，按薄壁无侧收缩非淹没出流堰计算确定堰顶标高。10）管廊布置空气干管应架高敷设，使其高出过滤时池内待滤水位。进气控制阀至配气配水渠端壁间的进气管段上应接出放气支管，管上应设电磁阀。管廊门及通道应能通过最大配件，管廊内应有良好的防水、排水设施和适当的通风、照明等设施。11）冲洗水供应可由冲洗水箱或冲洗水泵供应。冲洗泵房宜与滤站合建，水泵宜采用两用一备，水泵安装应符合泵房设计有关规定。冲洗水箱容积可按单个滤池冲洗用水量 2 倍考虑，水箱顶部应设通气管，管口应设网罩，水深不宜大于 3 米，应有溢流、泄空措施，应设人孔，人孔应封闭严密，出水管上应设流量调节装置，并装设压力计。12）冲洗空气的供应采用鼓风机房直接供气，鼓风机应有备用机组，机房宜靠近滤池，鼓风机房内有关配置等设计应符合有关规范规定。（2）设计数据1）设十座双格 V 型滤池，单格宽 3 米，长 7 米，面积 21 。每座面积2m42 ，总面积 420 。m22）滤池两头进水，进水管管径 700mm，设置总进水渠，进水渠宽 0.7m；清水出水管管径 800mm；池体高度为 4 米；反冲洗排水渠在气水分配渠上方，渠宽 800mm；3）气水分配渠起端宽取 1.2m，高取 1.5m，末端宽取 1.2m，高取 1m。4）设计水量设计水量 Q=105000m3/d2=52500 m3/d=2187.5m3/h=0.49 m3/s，滤速取 10m/h。第一步气冲冲洗强度： 215L/s.)q气 （第二步气水同时反冲：空气强度 ，水强度221/.)气 （214L/s.m)q水 （天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计10第三步水冲强度： 225L/s.m)q水 （第一步气冲时间： ，第二步气水同时反冲： ，第三3int气 4mint气 水步单独水冲： ，冲洗水间共计：it水 12in0.ht冲洗周期： ，反冲横扫强度：48hT).8L/(s5）高度确定气水室高度 H1=0.9m，滤板厚 H2=0.13m，承托层厚 H3=0.07m，滤料层厚H4=1.1m，滤层上的水深 H5=1.5m，滤池超高 H6=0. 3m滤池总高度：4.00m。 6）滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径 0.90-1.20mm，不均匀系数 K80 为1.2-1.4。7）设计水封井平面尺寸为 ，堰底板比滤池底板低 0.3m，水封井m2出水堰总高 2.33m 。2.3.5清水池（1）设计原则和要点1）当缺乏制水曲线和供水曲线资料时，对于配水管网中无调节构筑物的清水池有效容量，可按最高日容水量的 10%-20%考虑。要复核必要的消毒接触容量。2）清水池的池数或分格数，一般不少于两个，并能单独工作或分别放空。3）清水池进、出水管应分设，结合导流墙布置，以保证池水能经常流通，避免死水区。4）进水管管径按最高日平均时水量计算。5）出水管管径一般按最高日最高时水量计算。6）溢水管管径一般于进水管相同，管端为喇叭口，管上不得安装阀门，出口应设置网罩。7）排水管管径可按 2h 内将余水泄空计算，但最小管径不得小于100mm，如清水池埋深大，排水有困难时，可在池外设置排水井，也可利用潜水泵直接由清水池抽除。池底应有一定底坡，并设置排水集水坑。8）通气孔及检修孔的数目根据水池大小而定，通气孔应设置在清水池顶部并设有网罩，以结合导流墙布置，用气孔池外高度宜布置有参差，以利空气自然对流。检修孔宜设置于清水池进水管、出水管、溢流管和集水坑附近，同时宜成对角线布置，检修孔设置不宜少于两个，孔的尺寸应满足池内管配件进天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计11出要求，孔顶应设置防雨盖板。9）为避免水短流和满足加滤后接触时间的要求，清水池应设置导流墙，在导流墙底部隔一段距离设置流水孔，流水孔的底缘应与池底相平。10）池顶覆土厚度需满足清水池抗浮要求，避免池顶面直晒，并应符合保温要求。11）清水池应设置水位连接测量装置，水位仪应选择投入式或与池水不接触式，便于检修。（2）设计数据1）设两个清水池，有效水深取 3.5m，超高取 0.3m，压池底水 0.3m，则池深为 4.1m。2）进水管：选 DN800mm 的铸铁管。3）出水管：选 DN900mm 的铸铁管。4）溢流管管径与进水管管径相同，DN800mm5）通气孔及检修孔：设 6 个通气孔，孔径为 200mm，设 2 个检修孔，孔径为 1200mm。6）清水池方形，有效容积按最高日用水量 15%设计，单个清水池有效容积 7875m3，平面尺寸：42m37.5m。2.3.6二级泵房及吸水井（1）二级泵房根据设计资料，二级泵房采用半地下式矩形泵房，采用分建式。水泵机组采用直线单行布置。设计水量采用高日高时水量，根据水量（水量计算件构筑物计算）和所需扬程（扬程计算件高程布置）选泵，选用 3 台 14SA-10A（选用Y355-39-4 异步电动机） ， 3 台 350S75B（选用 Y355- -4 异步电动机） ，六台1M水泵四用两备，其中 350S75B 与 14SA-10A 各一台备用。水泵基本参数见表 3-3。表 2-1 水泵基本参数型号流量（m 3/h）扬程（m）气蚀余量(m)转速N（r/min）进口直径（mm）出口直径（mm）效率(%)功率(Kw)14SA-10A 1260 54 6.9 1450 350 300 87 213350S75B 1060 53 5.8 1450 350 250 84 355根据给水排水设计手册第三册有关泵站设计的规定，水泵长度分别是2.847 m 和 3.263 m，水泵间间距 1.5 m，水泵距两边侧墙分别为 1.5 m 和 4.5 天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计12m，控制室宽 3.5 m，泵站总长 48 m；水泵距后墙 4 m，最大泵宽 1.4 m，参照标准泵房，跨度取 9m；水泵最大高度 1.225m，其中设备吊梁高 7.9 m，基础高1.2 m，泵站总高 10.325m。安装高度取 2.4m。泵站起重设备选用 ，启动设备选用 SZB-4 型水环式真空泵，最1CD56大真空度为 600 ，电动机用 J41-4 型。计量设备采用电磁流量计 LD 系列，Hg量程 0.5-10m3/h。（2） 吸水井的设计根据给水排水设计手册第三册有关吸水井设计的有关规定，按照所选水泵有关设计参数设计吸水井，吸水喇叭口的悬空高度： 取 1000 ，吸水1hm喇叭口的淹没水深： 取 600 ，吸水井进水长度：2hm3.65l二泵站吸水井尺寸长宽高=15m4.59m 。2.4水厂平面布置2.4.1水厂平面布置水厂平面布置原则1）按功能分区，配置得当。主要是指对生产、辅助生产、生活福利各部分的布置，要做到分区明确，不过分独立分散。既有利生产，又避免非生产人员在生产区通行和逗留，以确保生产安全。在有条件时（尤其新建水厂和大水厂） ，最好把生产区和生活区分开，但二者之间不必设置围墙。2）功能明确，布置紧凑。首先应保证生产的需要，结合地形、地质、土方，结构和施工等因素全面考虑。布置时力求减少占地面积，减少连接管（渠）的长度，便于操作管理。3）符合工艺要求，确保安全供水。4）力求紧凑，占地面积小，但操作管理要方便，留有施工、检修及堆放管件的场地，并考虑有分歧修建和扩建的可能。5）充分利用地形，力求实现各处理构筑物间的重力流衔接（尽量避免中途加压）以及各构筑物的重力排泥和放空。6）水流方向要顺，管路尽可能短，并考虑施工、维修的方便，避免过多的立体交叉。7）适当考虑超越管。当原水水质有季节变化，如冬季浊度低，原水可以不经沉沙池而直接到反应池、沉淀池，甚至直接到滤池，但由于超越管口径较大，管线长，投资多，一般只绕不易修复部分或只有一组构筑物的部分。8）构筑物布置应注意朝向和风向，加药间，加氯（氨）间，氯（氨）仓天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计13库等，尽可能设在水厂主导风向的下风方向，泵房及其他建筑物，尽量布置成南北向。9）厂内生产区与生活区尽可能分开布置避免非生产人员在生产区逗留和出入，以确保生产安全。做水厂平面布置时，应考虑下述几点要求1）流程力求简洁，以减少水厂占地面结合连接管（渠）的长度，并便于操作管理。如沉淀池或澄清池应仅靠滤池；二级泵房尽量靠近清水池。但各构筑物之间应留出必要的施工和检修间距和管（渠）道地位。2）尽量适应地形，力求挖土填方平衡以减少填、挖方量和施工费用。例如沉淀池或澄清池应减量布置在地势较高处，清水池尽量在地势较低处。3）各构筑物之间连接管（渠）应简单，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。此外，有时也需设置必要的超越管道，以便某一构筑物停产检修时，为保证必需供应的水量采取应急措施。4）建筑物布置应注意朝向和风向。如加氯间和氯库应尽量在水厂主导风向的下风向；泵房及其它建筑尽量布置成南北向。5）有条件时（尤其大水厂）最好把生产区和生活区分开，以确保生产安全。6）近远期协调，对分期建设的工程，既要考虑近期的完整性，又要考虑远期工程建成后整体布置的合理性。还应考虑分期施工方便。水厂的平面布置内容和特点水厂的基本组成分成两部分：1）生产构筑物和建筑物，包括处理构筑物（絮凝池、沉淀池、滤池） 、清水池、一级泵站、二级泵站、药剂间等；2）辅助建筑物。其中又分生产辅助建筑物和生活建筑物两种。前者包括化验室、修理部门、仓库、车库及值班宿舍等；后者包括办公楼、食堂、浴室、职工宿舍等。生产构筑物及建筑物平面尺寸由设计计算确定。生活辅助建筑面积应按水厂管理体制、人员编制和当地建筑标准确定。生产辅助构筑物面积根据水厂规模、工艺流程和当地具体情况确定。当各构筑物和建筑物的个数和面积确定之后，根据工艺流程和构筑物及建筑物的功能要求，结合地形和地质条件，进行平面布置。生产构筑物、建筑物和辅助建筑物基本按南北向成一字形布置，三者各成一列，排列整齐，管理方便，能有效利用厂区面积。有人的构筑物、建筑物均按南北朝项建设。水厂内道路、绿化、堆场等的平面布置方法：1）首先对生产构筑物和建筑物进行组合安排，在位置、操作条件、走向、面积等方面统盘考虑。安排时应注意高程、距离、管线和道路等。天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计142）生产辅助建筑物布置；变电站临近用电量最大的二泵站。堆砂场应靠近滤池。车库、值班室宜放在厂区前。3）预留面积的考虑。主要指生产设施的扩建用地。4）道路、围墙及绿化带的布置。通常一般构（建）筑物应设置人行道，宽度 1.5-2.0m；构筑物和建筑物之间的车行道，其路面宽为 4-6m，转弯半径为6m，纵坡一般不大于 1%-2%，路面一般采用混凝土、沥青等材料。净水构筑物上的主要通道应设栏，栏高 1.0m。水厂布置还应注意美观、充分绿化，在沉淀池周围，不易种植乔木，以免落叶入池。道路和绿化约占全厂面积的 20%-30%。水厂总占地面积约为 10.40 公顷。2.4.2水厂高程布置（1）水厂高程布置原则水厂的高程布置应根据厂址地形、地质条件、周围环境以及进水水位标高确定。由于净水构筑物高程受流程控制，各构筑物之间的高差应按流程计算决定。辅助建筑物以及生活设施则可根据具体场地条件作灵活布置，但应保持总体的协调。（2）水厂高程布置及高程计算方法在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面高差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身，连接管道、计量设备等水头损失在内。水头损失应通过计算确定，并留有余地。处理构筑物中的水头损失与构筑物形式和构造有关，该水头损失应包括构筑物内集水槽（渠）等水头跌落损失在内。 （数据详见给排水设计手册第三册。）各构筑物之间的连接管（渠）断面尺寸由流速决定，当地形有时当坡度可以利用时，可选用较大流速以减小管道直径及相应配件和阀门尺寸，当地形平坦时，为避免增加填、挖土方量和构筑物造价，宜采用较小流速。在选定管（渠）到流速时，应适当留有水量发展余地。连接管（渠）的水头损失（包括沿程和局部）应通过水利计算确定。当各项水头损失确定之后，便可进行构筑物高程布置。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。本设计高程计算方法如下：以清水池最高水位为相对标高0.00，加上从清水池到滤池连接管段的沿程水头损失、各个局部水头损失以及滤站本身的水头损失，得到滤池的过滤水位相对标高，根据滤池高度设计，可以得到滤池底标高，以此类推到絮凝池，检验絮凝池底标高是否高于最大冰冻深度，如果高于则将整套处理构筑物标高向下移动，直到池底在最大冰冻深度之下。再根据水厂进水水位和絮凝池水位高差及天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计15二者间的水头损失，确定一泵站所需扬程，根据扬程和流量选泵。同理根据市政管网供水压力要求和清水池水位差及二者间的水头损失，确定二泵站所需扬程，根据扬程和流量选泵。具体计算数据表 2-2。表 2-2 连接管段水头损失及高程推算天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计16第三章 各构筑物的设计计算3.1设计水量的确定高日供水量 100000m3/d，水厂自用水量范围 5%-10%，本次设计，选用自用水量 5%，设计处理水量：100000m 3/d（1+5% ）=105000m 3/d，105000m3/d =4375m3/h=1.215m3/s高日高时水量：时变化系数 K=1.5100000241.5=6250m3/h3.2加药设备设计计算3.2.1加药量计算参照相似条件下的水厂运行经验确定混凝剂选用铝盐， AL2O3，最大投加量 u=40mg/L，浓度 b=15%，混凝剂每日调配 3 次，最大投药量：33105m/d40g/L1420kg3.2.2加药设备计算计算加药设备：如溶解池、溶液池、平衡水箱、流量计。其中平衡水箱的规格是 0.7m，宽 0.4m，深 0.4m。溶液池容积：=14m 124104375012uQuQWbnbn 3（31） 式中：u混凝剂的最大投加量（mg/L） ，本设计取 40mg/L;天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计17Q设计处理的水量，4375m 3/h;B溶液浓度（按商品固体重量计） ，一般采用 5%-20%，本设计取15%；n每日调制次数，一般不超过 3 次，本设计取 2 次。溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置 2 个，每个容积为 W1（一备一用） ，以便交替使用，保证连续投药。单池尺寸：LBH=4.0m2.5m2.0m（包括超高 0.3m） 。溶解池容积： 取 4.0 。3210.3.4.mW3溶解池也设置为 2 池，单池尺寸：LBH=1.51.52，高度中包括超高0.3m，底部沉渣高度 0.2m，池底坡度采用 0.02。 溶解池实际有效容积： = LBH=1.51.51.5=3.38m 2 3溶解池的放水时间采用 t10min，则放水流量：q = = =5.6 L/S, （32）0tW624.8103.2.3加药间及药库尺寸计算药库尺寸计算如下：药库体积（按 15 天储药量计算）：铝盐袋数 N= （33）10Qutw式中：Q水厂设计水量（m /d） ；3u铝盐投加量（mg/l） ；t药剂储存期（d） ；w每袋药剂质量（kg） ；N= =1260(袋) 10541有效堆放面积 AA= (m2) （34）(1NVHeH药剂堆放高度,m；V每袋药剂体积, m ；3e堆放空隙率，袋堆时 e=20%；A= =42(m2)1260.54.()则药库总占地面积为 42 。天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计18分四堆堆放，留有 1.5m 的宽度。取每堆占地面积为 12 。留有大门宽2m度为 3m。则药库平面面积为 LBH 。9m74加药间设计尺寸： 421高宽长3.3混合设备设计计算混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。设计总进水量为 Q=105000m3/d，水厂进水管投药口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，使药液均匀分布。静态混合器的水头损失一般小于 0.5m，根据水头损失的计算公式h=0.1184 n （35）4.2dQ式中：h水头损失（m）；Q处理水量（m /d）;3D管道直径（m）；n混合单元（个）。设计中取 d=0.7m，Q=1.22 m /S,当 h=0.4 时，需 2.7 个混合单元，当3h=0.5 时，需 3.4 个混合单元，选 DN700 内设 3 个混合单元的静态混合器。3.4絮凝设备设计计算3.4. 1水量计算设两座往复式隔板絮凝池，每座絮凝池处理水量 105000m3/d2=52500 m3/d=2187.5m3/h3.4. 2隔板絮凝池尺寸计算絮凝池的宽度 B=22m池内平均水深 H1=2.8m 絮凝时间 t=20min隔板转弯处的宽度取廊道宽度的 1.21.5 倍总容积 WW= = =1458(m3) （36）60QT43752天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计19单池平面积 ff= (m2) （37）1458602.WnH池长（隔板间净距之和）（38）371.8.QTLmB 3.4. 2池内廊道各参数计算设计廊道内流速分为 6 档，0.50m/s、0.45m/s、0.40m/s、0.35 m/s、0.3 m/s、0.25 m/s、0.2 m/s。廊道宽度 （39）143750.217()3008nnnnQa mvHv将 的计算值、采用值 以及由此所得廊道内实际流速a= 的计算结果，列入下表中。nV.217表 3-1 廊道宽度计算表廊道宽度 /mna设计流速 /(m/s)Vn计算值 采样值实际流速 /(m/s)nV=0.510.434 0.4 0.543=0.42V0.523 0.5 0.434=0.3530.62 0.6 0.361=0.34V0.723 0.7 0.31=0.2550.868 0.85 0.255=0.26V1.085 1.1 0.197水流转弯次数池内每 3 条廊道宽度相同的隔板为一段，公分 6 段，则廊道总数为6 3=18（条）隔板数为 18-1=17（条）水流转弯次数为 17 次核算池子长度（隔板间净间距）：廊道宽度之和（未计入隔板厚度）：L=3(a1+a2+a3+a4+a5+a6)=3 （0.4+0.5+0.6+0.7+0.85+1.1）=12.45m取隔板厚度为 0.2m，共 17 块隔板，则絮凝池总长度 L 为：L=12.45+17 0.2=15.85m天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计203.4. 3絮凝池水头损失计算按廊道内的不同流速分成 6 段进行计算。各段水头损失按下式计算（310）20nnvhSlgCR式中 vo-该段隔板转弯处的平均流速，m/s;Sn-该段廊道内水流转弯次数；Rn-廊道断面的水力半径，m；Cn-流速系数，根据 Rn,池底和池壁的粗糙系数 n 等因素确定；-隔板弯处的局部阻力系数，往复隔板为 3.0，回转隔板为 1.0；Ln-该段廊道的长度之和。Rn= （311）1()2naHm絮凝池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥砂浆抹面，则粗糙系数n=0.013。絮凝池前 5 段内水流转弯次数均为 Sn=3,则第 6 段内水流转弯次数为 17-35=2。Vo= （m/s） （312）0.636onQwa式中 wo 为隔板转弯处面积，宽度取 1.2an 。表 3-2 水头损失计算表段数nSnlnR0vnvnCnh1 3 66 0.350 0.15 0.543 63.1 0.7492 3 66 0.420 0.15 0.361 64.2 0.4753 3 66 0.490 0.15 0.310 65.2 0.3294 3 66 0.560 0.15 0.255 66.8 0.2425 3 66 0.650 0.15 0.197 67.9 0.1646 2 44 0.790 0.15 0.201 69 0.0671.985mnh天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计213.4. 4核算平均速度梯度 G值及 GT值GT 值水温 T=20C，由表查得u=1.0091 10-3Pa.s（313） 1410.98526.79s602012.79hGT此 GT 值在 104105 范围内，说明设计合理。3.5沉淀设备设计计算本设计采用平流沉淀池设计参数：设计平流沉淀池为两组，每组设计流量：Q= m3/h=0.608 m3/s4375218.池宽 B=22m沉淀停留时间：T=1.5h3.5.1平流沉淀池尺寸计算池容积 32187.5281.5VQt m池长 394.LBh沉淀池水平流速：mm/s18.3.65vt沉淀池宽 B=22m,由于宽度较大，沿纵向设置一道隔墙，分成两格，墙宽240mm,每格宽为 10.76m。沉淀池有效水深：m 2187.5.943QTHBL池子尺寸校核： = 4，符合设计要求5= 10，符合设计要求.6.2813.5.2穿孔墙计算絮凝池与沉淀池间采用穿孔布水墙，墙高 2m，有效水深 1.5m，穿孔墙上天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计22孔口流速采用 v=0.08m/s则孔口总面积为：(m2) （314）4375.660208QSv设定每个孔口尺寸为：600 250则孔口数为：N=7.6/(0.6 0.25)=50,采用 50 个孔口布置：孔眼布置成 5 排，每排孔口数为 10 个。水平方向孔眼净间距取 150mm，垂直方向孔眼净距 160mm，最上排淹没水深 0.25m，穿孔墙再池底泥面上 0.3m不设孔口，以免冲动沉淀。3.5.3排泥设计采用机械排泥，选用虹吸式排泥机。3.5.4放空管设计：放空时间采用 3 小时，则放空管直径：D= m （315）0.7.50.729.43150.3266BLHT采用：350mm3.5.5集水槽设计沿池长方向，每个平流沉淀池布置 6 条穿孔集水槽，为了施工方便，槽底平坡，集水槽中心距为：L=3.15m槽中流量： ，考虑到池子的超载系数为 310.68.1/QqmsN20，故槽中流量为： 。 3.20.21/qs槽宽 ，为便于施工，取 ，槽底为0.40.41939b 0.4bm平坡。为保证自由出流，堰口位于槽内水面以上 0.07m，槽起端高 0.15m，采用双侧布水孔。孔径：进水孔孔径 25mm，则单孔面积 w=0.00049 ，堰上水头2，重力加速度 g=9.81 。0.5hm2m/s天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计23单个孔口流量为 。33120.68.490.5Qwqmgh每个槽上开的孔数 个，则每侧开 202 个，设开孔中心间21.3距 =100mm，0e则每条槽长度 。0.1.lm孔口流速 68/0.51/.49cvss集水槽有效水深 ，取 0.6m。1.2.9cqhbv3.5.6集水渠设计假定集水渠起端水流截面为正方形，则渠宽度，为便于施工取 0.8m0.40.4968.73bQm起点槽中水深： 15.08.6Hbm终点槽中水深： 2.21为便于施工，槽中水深统一取 ，自由落水高度 0.07m，即集水.槽底应高于集水渠起端水面 0.07m，同时考虑到集水槽顶与集水渠顶相平。集水渠总高度 。210.7.9071.9Hm3.5.7水力条件校核 中间设一道 240mm 的隔墙将沉淀池分成两格，每格宽为 10