天津市某工业园区自来水厂设计

毕业设计（论文）说明书学 院专 业年 级姓 名指导教师2011 年 06 月 27 日毕业设计（论文）任务书题目：天津市某工业园区自来水厂设计学生姓名学院名称专 业学 号指导教师职 称一、原始依据（包括设计或论文的工作基础、研究条件、应用环境、工作目的等。 ）1. 毕业设计任务：城市自来水厂一座。2. 自然资料2.1 城市地形概况该园区位于天津东丽区中部，属于滨海冲击平原，西北高，东南低，海拔高度 13m，地面坡度小于 1/1000。主要地貌类型为滨海平原。2.2 气象资料该园区所在区域气候属于暖温带半湿润大陆型季风气候。由于濒临渤海，受季风环流的影响很大。冬季受蒙古、西伯利亚冷风高气压中心的影响，盛行寒冷干燥的西北风；夏季，由于受大陆低气压和低纬度北太平洋副热带高压中心的影响，盛行高温的东南风。因而形成气候冬夏长、春秋短，春季干旱多风，夏季高温高湿雨水多，秋季冷暖适宜，冬季寒冷少雪，四季变化明显的特点。（1）气温：全年平均气温 12.6；历年极端最低气温-17.9；极端最高气温40；最高七月平均气温 26，最低一月平均气温-4.6。（2）降雨量：年平均降雨量 478mm，雨量集中于 69 月份；（3）风向：夏季东南风；冬季西北风；（4）最大积雪深度 150mm；（5）最大冻土深度 500mm。2.3 工程地质 （1）地质情况：根据地质钻探报告知，该地区以粘土及粉质粘土为持力层，地基承载力为 78t/m 2 的软土地基（2）地震烈度为 7 度（3）地下水位：常年稳定水位水面地面下 0.7-0.9m。最高为地面下 0.5m。2.4 水源及水质（1）水源：取自于桥水库向天津输水的专用引滦水管线,管线直径为 DN1200，途径该规划园区。由于源水管线为单条，所以在一泵站前应设置一个预沉池进行水量调节，以提高输水管线的供水的可靠性。（2）原水水质：于桥水库水满足国家地面水环境质量标准 （GB3838-2002）类水质标准。水质指标如下表：表 1于桥水库（滦河水）水质项目 平均指标值 项目 平均指标值浊度 20-50NTU 碱度（CaO 计） 0.1mmol/LpH 7.87 氟化物 0.106mg/L总硬度（碳酸钙计） 320mg/L 细菌总数 224 个/mL溶解氧 8.06mg/L 总大肠菌群 90 个/L高锰酸钾指数 2.78mg/L 耐热大肠菌群 无非离子氨 0.02mg/L 汞 0亚硝酸盐 0.019mg/L 六价铬 0硝酸盐 0.17mg/L 砷 0.003mg/L挥发酚 0.0008mg/L 镉 0.0002mg/L氰化物 0.0017mg/L 铅 0.003mg/L二、参考文献1 陈培康给水净化新工艺M北京：学术书刊出版社，19902 许保玖给水处理理论与设计M北京：中国建筑工业出版社，19923 金兆丰 21 世纪的水处理M北京：化学工业出版社，20034 丁亚兰国内外给水工程设计实例M北京：化学工业出版社，19995 崔玉川净水厂设计知识M北京：中国建筑工业出版社，19876 钟淳昌净水厂设计 M北京：中国建筑工业出版社，19867 陆柱水处理技术 M上海：华东理工大学出版社，20008 高湘给水工程技术及工程实例M北京：化学工业出版社，20029 王业俊水处理手册 M北京：中国建筑工业出版社，198310钟淳昌简明给水设计手册M北京：中国建筑工业出版社，198911张启海城市给水工程M北京：中国水利水电出版社，200312姜乃昌水泵及水泵站M北京：中国建筑工业出版社，198913崔玉川给水厂处理设施设计计算M北京：化学工业出版社，200214上海市建设和交通委员会主编室外给水设计规范MGB 500132006三、设计（研究）内容和要求（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求。 ）1. 毕业设计任务：设计供水规模 5 万米 3/日；出厂水压要求 0.38 MPa；出厂水质要求：符合建设部城市供水水质标准 CJ/T 2062005。2. 毕业设计的基本要求2.1 毕业设计是总结和巩固在校四年所学知识，培养学生将所学理论综合运用于解决工程实际问题，提高独立工作能力，培养刻苦钻研和创造的精神。2.2 在教师指导下，学生应独立地作出自己的毕业设计并提出个人的设计文件。如有可能，根据教师的意见，学生可结合自己情况对某些问题作深入一步的钻研，并提出相应的报告。2.3 毕业设计中，学生应从搜集、分析资料开始至施工图设计为止，进行全部工艺设计过程，完成净水厂扩初工艺设计和部分处理构筑物的施工图设计。3. 毕业设计的具体内容3.1 搜集资料搜集资料是最基本的训练之一，学生应认真地进行。应搜集的原始资料内容如下：（1）有关明确设计任务的资料；（2）一般自然条件资料；（3）地形资料。3.2 扩大初步设计扩大初步设计应对设计对象作全面考虑，分析比较各种方案，得出结论。对选定方案进行估算，绘制选定方案的工程设计图和各种方案的示意图。净水厂扩大初步设计的主要内容如下：（1）概述设计任务、设计依据；（2）净水厂工程拟定不同的工艺流程并进行技术比较。就选定方案进行设计和计算，绘制净水厂总平面图、高程图、净水厂主要构筑物设计图，对辅助构筑物应加以简要说明。扩初设计以说明书为主，另附有设计图，图是说明书的一部分。3.3 施工图设计在教师指定下，学生应完成部分处理构筑物的工艺施工图设计，完成处理构筑物平面图、剖面图设计和部分详图。施工图设计以图为主，说明书是辅助的。3.4 说明书主要内容3.4.1 设计任务的来源3.4.2 设计依据的原始资料3.4.3 净水工艺的方案比较及工艺方案的确定3.4.4 工程设计的主要内容（包括计算及绘制图）3.4.5 存在问题及处理意见3.4.6 附件：（1）设计图纸：给水处理厂总平面图及高程图、厂区工艺管线图、主要构筑物设计图等；（2）材料设备一览表；（3）计算书及主要内容； 设计水量及水质处理程度； 自来水厂工艺方案技术比较确定； 处理构筑物的工艺计算（附设计草图） 。4. 毕业设计成果（1）说明书一份；（2）图纸 6 张以上；（3）计算书一份。指导教师（签字）年 月 日审题小组组长（签字）年 月 日天津大学本科生毕业设计（论文）开题报告课题名称 天津市某工业园区自来水厂设计学院名称 环境科学与工程学院 专业名称 环境工程学生姓名 申峥 指导教师 赵新华一、课题的来源及意义天津市某工业园区位于天津东丽区中部，占地约 24.5 平方公里，属于滨海冲击平原。根据规划，该城镇区内人口数约 6 万。现需要设计一自来水厂向区内供应生活、生产和公共建筑等用水。水源取自于桥水库向天津输水的专用引滦水管线，管线直径为 DN1200，途经该规划园区。水源水质满足国家地表水环境质量标准 （GB3838-2002 ）类水质标准。本选题是对该园区的净水厂进行工艺设计，以保证园区的用水需求。天津是近代中国北方最早开放的沿海城市，是我国北方的海运与工业中心，是国际著名的港口城市和生态城市。水是万物之源，社会生活的方方面面都离不开水。尤其是在天津这样快速发展的国际都市中，能时刻保证居民生活和工业生产都清洁稳定地用水显得尤为重要。自来水厂则是保证城市用水的安全性和稳定性的首要环节，是给水工程的核心，是控制水质、净化水质的关键。如何能使自来水厂运行平稳可靠且出水水质达标是每个设计者最关心的问题。二、国内外发展状况我国的给水技术是世界上发展最早的国家之一，利用明矾作为药剂在世界上也属于领先地位。到 20 世纪初，饮用水净化技术基本形成了现在被人们普遍称之为常规处理工艺的处理方法，即混凝、沉淀或澄清、过滤和消毒。目前，这种常规处理工艺仍被大多数净水厂使用。然而，随着工业的发展，水体微污染加剧，传统的常规处理工艺已经很难达到用水对象对于水质的要求，净水厂工艺改造势在必行。净水厂的工艺改造有以下几种方法：增加深度处理构筑物，如活性炭吸附（或者臭氧-活性炭联用）技术；增加预处理构筑物，如生物预处理（接触氧化池和生物滤池） ；不增加常规工艺前、后的净化构筑物，在现有工艺上改造，如强化混凝、强化过滤、优化消毒；综合采用前面几种技术。我国当前经济和技术条件有限，距离世界先进水平还有一些差距，所以国内设计人员优先考虑的是强化常规工艺，即在现在净水工艺基础上进行改造，这样可以不增加构筑物，在仅用少量改造费用的条件下大大提高一些污染物的去除率。而国外，尤其是发达国家，经济技术条件优于国内，而且百姓和设计者的观念也较国人更为开放和前卫，相比国内，他们更加关注生活用水，尤其是饮用水的水质问题，所以在常规处理工艺的基础上增加预处理和深度处理是现行的主要方式。三、课题的研究目标课题旨在通过独立完成一个具体工程项目的设计加深对基本的建设程序，如方案比较、初步设计、施工图设计等步骤的了解，初步建立起工程概念；通过实际工程项目的训练，总结大学所学的专业知识，使书本上的理论知识和工程实例相融合；深入了解并掌握净水厂的设计方法和流程；熟练掌握 CAD 等相关软件的使用技巧；在完成设计任务的过程中进一步熟悉规范、设计手册等参考资料，并学会如何使用参考资料和专业文献。四、课题的研究内容、研究方法和研究手段课题要求设计自来水厂一座，设计供水规模 5 万 m3/d，出厂水压要求0.38MPa，出厂水质要求符合建设部城市供水水质标准 CJ T 2062005。具体内容如下：(1) 搜集资料a 有关明确设计任务的资料；b 一般自然条件资料；c 地形资料。(2) 扩大初步设计a 概述设计任务、设计依据；b 净水厂工程拟定不同的工艺流程并进行技术比较。就选定方案进行设计和计算，绘制净水厂总平面图、高程图、净水厂主要构筑物设计图，对辅助构筑物应加以简要说明。(3) 施工图设计完成部分处理构筑物的工艺施工图设计，以及处理构筑物平面图、剖面图设计和部分详图。毕业设计是总结和巩固在校四年所学知识，培养我们将所学理论综合运用于解决工程实际问题，提高独立工作能力，培养刻苦钻研和创造的精神。在教师指导下，我将独立地作出自己的毕业设计并提出个人的设计文件。如有可能，根据教师的意见，我将对某些问题作深入一步的钻研，并提出相应的报告。毕业设计过程中，我的工作从搜集、分析资料开始至施工图设计为止，进行全部工艺设计过程，完成净水厂扩初工艺设计和部分处理构筑物的施工图设计，并完成拟定设计说明书、计算书和相关图纸。设计过程严格按照国家法律法规及相关行业规范进行，设计说明书和计算书严格按照天津大学关于本科生学位论文统一格式的规定书写，相关图纸按照给水排水制图标准绘制。五、进度安排本设计共分九个阶段，自 2010 年 12 月 13 日至 2011 年 6 月 28 日。各阶段进度如下：2010.12.132011.01.19 完成毕业设计选题，接受任务书，查阅国内外文献资料；2011.02.282011.03.19 搜集、阅读并分析相关资料，完成开题报告；2011.03.202011.03.25 熟悉设计任务书和补充设计依据，按照原水水质、出水水质和设计水量的要求，初步拟定设计方案；2011.03.262011.04.05 拟定不同的工艺流程和设计方案，并进行技术经济比较，就选定的方案进行设计和计算；2011.04.062011.04.20 通过计算确定沉淀池、过滤池等主要处理构筑物的相关尺寸，并对辅助构筑物加以说明；2011.04.212011.04.30 对净水厂进行总平面布置，进行高程计算，并完成净水厂高程布置，初步完成设计说明书；2011.05.042011.05.10 毕业实习（相关城市净水厂调研等） ；2011.05.112011.05.31 绘制净水厂总平面图和高程图，完成主要处理构筑物的施工图设计；2011.06.012011.06.28 整理设计说明书和计算书，排版，规范格式，制作PPT，检查图纸细节问题，准备答辩。六、课题设计方案的可行性分析课题中净水厂原水水质满足国家地面水环境质量标准 （GB3838-2002 ）类水质标准，出厂水质要求符合建设部城市供水水质标准CJT 2062005。经对比发现，原水中有机物、有毒有害物质、重金属等指标均不超标，所以本次净水厂设计工艺流程不需要增加预处理环节和深度处理环节，原水经常规处理后理论上即可达到出水水质要求。为了保证出水水质和水量，并使净水厂能承受一定的冲击负荷，我将采用一些强化常规处理工艺。目前，国内外已经有很多强化常规处理工艺的净水厂正在运行，无论是设计流程、设备选型，还是参数选择、数据计算，都有很多成功的案例可供参考和借鉴。我经过前几年的学习，已经掌握了一些专业相关的理论知识，并通过实习和课程设计积累一些设计和工程经验，以及 CAD 等软件的使用技巧，而且比较熟悉规范和设计手册等参考资料。本设计项目详细的地形、气象、地质资料及水源水质指标已知。该项目中的工业园区位于天津东丽区中部，必要时可以进行实习和实地考察。七、参考文献1 张灵燕，吴波，张芮铭强化混凝与优化混凝在常规水处理中的运用J环境科学导刊 200827（1）：56-59.2 徐鸿凯强化给水常规处理工艺的研究D 上海：同济大学，2008.3 郑少平浅谈水厂净水工艺的选择J湿法冶金，2008.27（1）：48-51.4 房秀福净水厂水处理工艺中的问题探讨J 黑龙江水利科技，2005.33（2）：30-31.5 刘志荣国内外水厂净水工艺的比较J 有色冶金设计与研究，2005.26（2）：63-66.6 王星国内外给水厂净水工艺研究综述J江西化工 200931（2）：31-35.7 姜瑞雪，王龙，张丽强化混凝在微污染水源水处理中的应用J 水资源保护 200622（5）：68-70.8 上海市建设和交通委员会主编室外给水设计规范MGB 500132006.9 Weihrich SPurification Techniques for Leakage Water in GermanyR. Germany.2010.10 Guo Y FFlocculant Dosage Optimizing in Water Treatment based on Nonlinear Mathematical ModelR.China.2010.11 Pan T，Zhu X D，Zhang L，et alRoughing filter and vertical flow reed bed in series for scenic water treatment: a case study in ChinaR.China.2009.12 Liu H，Yi S Z，Wu Y，et alResearch on Turbidity Removal and Byproduct Magnesium Hydroxide in Alkalify Flocculation Desalination Pretreatment R.China.2009.选题是否合适： 是 否课题能否实现： 能 不能指导教师（签字）年 月 日选题是否合适： 是 否课题能否实现： 能 不能审题小组组长（签字）年 月 日摘要本次设计为天津市某工业园区自来水厂的设计，设计供水规模为 5 万m3/d，水源取自于桥水库向天津输水的专用引滦管线，由于原水管线为单条，所以需在厂前设置预沉池进行水量调节，保证供水可靠性。出厂水压不小于0.38MPa，出厂水水质符合建设部城市供水水质标准 （CJ/T206-2005 ） 。根据设计依据以及该地区的水源水质、地质地形、气象资料等情况，选定净水厂厂址，并初步拟定两套常规净水工艺方案。经技术经济比较后，主要处理工艺选用折板絮凝池斜管沉淀池四阀滤池清水池；投药采用静态混合器混合，消毒采用预氯化、滤前加氯及滤后补氯三点加氯，保证出水水质符合生活饮用水卫生标准。综合各部分设计成果，绘制净水厂总平面及高程图、滤站平面图与剖面图、二级泵站平面图与剖面图等，共计 6 张。关键词：静态混合器；折板絮凝池；斜管沉淀池；四阀滤池ABSTRACTThis diploma project is about a water purification plant design of an industrial zone in Tianjin. The water supply scale of this design is 50000 cubic meter per day. The water source comes from Yuqiao reservoir, from which a specified pipe for transmission of water to Tianjin comes. A preliminary sedimentation tank, which is aimed at reliability of water supply, before the waterworks is necessary, for the specified pipe is single. The pressure at the outlet of the waterworks demands no lower than 0.38MPa. The water quality of the finished water is needed to meet water quality of urban water supply standards(CJ/T206-2005).The place of the water purification plant is decided based on the design considerations as well as the quality of raw water, the topography and the meteorological data. At the same time, two kinds of treatment process plans are drawn up. Conventional water treatment processes are chosen in this project. According to the comparison of two programs, the main treatment structures are folded plate flocculation, inclined-tube settling tank, common filtration pool. Doses are fed and mixed by static mixer. Besides, chlorine is fed in three parts: prechlorination, before filtration and after filtration. The water quality could be expected to meet sanitation standards of drinking water after these treatment processes.Integrating all the results and achievements, I could draw the general layout and total elevation map of the water purification plant, the plan and the profile of the filter, the plan and the profile of pump station, six pieces altogether.Keywords：static mixer; folded plate flocculation; inclined-tube settling tank; common filtration pool1目录第一章 概论 .11.1 设计依据及设计范围 .11.2 自然概况及水源的选择 .1第二章 水质、水量、水压及城市规模 .32.1 水质、水压 .32.2 城市规模 .3第三章 自来水厂的工艺设计 .43.1 厂址的位置 .43.2 处理流程方案的比较与选定 .43.3 厂区平面布置及高程布置 .63.4 构筑物设计 .9第四章 安全措施及人员编制 .164.1 安全措施 .164.2 人员编制 .16第五章 各构筑物的设计计算 .185.1 设计水量的计算 .185.2 一级泵房的计算 .185.3 混合器的计算 .225.4 折板絮凝池的计算 .235.5 斜管沉淀池的计算 .2825.6 滤池的计算 .335.7 清水池的计算 .415.8 二级泵站的计算 .435.9 加药设备的计算 .485.10 加氯设备的计算 .505.11 净水厂高程的计算 .50参考文献 .55附录 .56外文资料中文译文致谢天津大学 2011 届本科生毕业设计（论文）1第一章 概论1.1 设计依据及设计范围1.1.1 设计依据本次设计依据以下资料：（1）某工业园区示意图（见附录 1） ；（2）设计任务书；（3） 室外给水设计规范 （GB 50013-2006） ；（4） 城市供水水质标准 （CJ/T206-2005） ；（5）给水排水设计手册第 1、3、11、12 册；（6）给水排水标准图集合订本 S1、S 2、S 3。1.1.2 设计范围本次设计的范围是新建天津市某工业园区自来水厂一座，其任务是负担园区内居民生活用水、工业企业的生产用水和公共建筑用水。1.2 自然概况及水源的选择1.2.1 地形概况该园区位于天津东丽区中部，属于滨海冲击平原，西北高，东南低，海拔高度 13m，地面坡度小于 1/1000。主要地貌类型为滨海平原。1.2.2 工程地质（1）地质情况：根据地质钻探报告知，该地区以粘土及粉质粘土为持力层，地基承载力为 78t/m 2 的软土地基；（2）地震烈度为 7 度；（3）地下水位：常年稳定水位水面地面下 0.7-0.9m。最高为地面下 0.5m。1.2.3 气象资料该园区所在区域气候属于暖温带半湿润大陆型季风气候。由于濒临渤海，受季风环流的影响很大。冬季受蒙古、西伯利亚冷风高气压中心的影响，盛行寒冷干燥的西北风；夏季，由于受大陆低气压和低纬度北太平洋副热带高压中心的影响，盛行高温的东南风。因而形成气候冬夏长、春秋短，春季干旱多风，夏季高温高湿雨水多，秋季冷暖适宜，冬季寒冷少雪，四季变化明显的特点。（1）气温：全年平均气温 12.6；历年极端最低气温-17.9；极端最高气温40；最高七月平均气温 26，最低一月平均气温-4.6；天津大学 2011 届本科生毕业设计（论文）2（2）降雨量：年平均降雨量 478mm，雨量集中于 69 月份；（3）风向：夏季东南风；冬季西北风；（4）最大积雪深度 150mm；（5）最大冻土深度 500mm。1.2.4 河流概况该 工 业 园 区 位 于 天 津 市 东 丽 区 中 部 ， 东 丽 区 地 处 海 河 下 游 ， 接 近 海 口 ，河 流 南 北 相 通 ， 水 源 充 足 。1.2.5 水源选择本自来水厂水源取自于桥水库向天津输水的专用引滦水管线,管线直径为DN1200，途经该规划园区（见附录 1） 。由于源水管线为单条，所以在一泵站前应设置一个预沉池进行水量调节，以提高输水管线的供水的可靠性。1.2.6 规划资料（1）天津市某工业园区城市平面图：用地面积 23.5km2，建成区面积18.8km2。（2）预计 2015 年，园区区内人口数：6 万人。（3）城市居住区居民住房中的卫生设备情况：有给水、排水、淋浴等卫生设备。（4）城市用水情况：参照城市给水工程规划规范 （GB50282-98） 、该工业园区用水现状及区域整体规划，居民生活用水、工业企业生产用水、消防用水、浇洒道路和绿地用水及其他用水量总和为 5 万 m3/d，并以该用水量作为净水厂的设计供水量。天津大学 2011 届本科生毕业设计（论文）3第二章 水质、水量、水压及城市规模2.1 水质、水量、水压2.1.1 水源水质水源于桥水库水满足国家地面水环境质量标准 （GB3838-2002 ）类水体水质标准。水质指标如下表 2-1 所示。表 2-1于桥水库（滦河水）水质项目 平均指标值 项目 平均指标值浊度 20-50NTU 碱度（CaO 计） 0.1mmol/LpH 7.87 氟化物 0.106mg/L总硬度（碳酸钙计） 320mg/L 细菌总数 224 个/mL溶解氧 8.06mg/L 总大肠菌群 90 个/L高锰酸钾指数 2.78mg/L 耐热大肠菌群 无非离子氨 0.02mg/L 汞 0亚硝酸盐 0.019mg/L 六价铬 0硝酸盐 0.17mg/L 砷 0.003mg/L挥发酚 0.0008mg/L 镉 0.0002mg/L氰化物 0.0017mg/L 铅 0.003mg/L2.1.2 出水水质、水量、水压（1）出厂水质要求符合建设部城市供水水质标准CJ/T 2062005；（2）最高日供水量 50000m3/d；（3）出厂水压要求不小于 0.38MPa。2.2 城市规模按规划该园区内人口数约 6 万人，用水普及率 100%。天津大学 2011 届本科生毕业设计（论文）4第三章 自来水厂的工艺设计3.1 厂址的位置自来水厂靠近引滦水管线，位于该工业园区的西南角，具体位置见该工业园区示意图（附录 1） 。3.2 处理流程方案的比较与选定3.2.1 净水工艺选择的原则净水工艺选择的原则，应根据原水水质的历史资料和水质特点，以及用户对水质的要求，通过小型试验或参考相似情况下已建成运行的净水厂的净水工艺选定，并以最低的基建投资和经常运行费用达到要求的出水水质。3.2.2 处理工艺方案的拟定和比较（1）拟定方案原水水质指标中，有机物、有毒有害物质、重金属等指标均不超标，原水经常规处理后即可达到出水水质要求。根据净水厂的常规处理工艺，即混凝、沉淀、过滤、消毒，选择相应的处理构筑物，选定两套方案进行工艺比较。两套方案的工艺流程如图 3-1、3-2。方案一：图 3-1方案一工艺流程图方案二：预沉池 静态混合器 折板絮凝池 清水池四阀滤池斜管沉淀池加药 加氯 加氯加氯除藻剂预沉池 水泵混合 机械搅拌 絮凝池 双阀滤池平流沉淀池 清水池加药 加氯 加氯加氯除藻剂天津大学 2011 届本科生毕业设计（论文）5图 3-2方案二工艺流程图（2）方案比较针对两套方案的特点，从净水厂设计的原始资料、工艺的处理效果及建造运行合理性等方面考虑，对两方案中各处理构筑物进行比较，将两方案的优缺点列表比较，见表 3-1。表 3-1拟选方案比较方案 方案一 方案二方式 静态混合器 水泵混合优点混合效果好；设备简单，不需要单建构筑物混合效果好；不易消耗动能，无需单独的混合设备缺点水头损失较大；当流量变化大时影响混合效果距离太长不适用；吸水管较多时投药设备要增加混合适用条件 水量变化不大的水厂 取水点至水厂距离较短的水厂池型 折板絮凝池 机械搅拌絮凝池优点絮凝时间较短；絮凝效果好；应用水力条件，机械设备少絮凝效果好；水头损失小；可适应水质、水量的变化缺点构造比较复杂；原水水质水量变化影响絮凝效果需要较多的机械设备；经常维修絮凝适用条件 水质、水量变化不大的水厂大小水量均适用，并能适应水质水量变化较大的水厂池型 斜管沉淀池 平流沉淀池优点 沉淀效率高；池体小、占地较少构造简单，易施工，造价低；适应性强，处理效果稳定缺点斜管耗费材料多，费用较高；不采用机械排泥设备时排泥困难；适应性稍差用地较多；机械排泥设备维护工作量较大；冬季保温困难沉淀适用条件单池处理量不宜过大；需保温的低温北方地区；原水水质水量变化较大的水厂池型 四阀滤池 双阀滤池优点有成熟的运行管理经验，运行平稳可靠；采用砂滤料，材料易得，价格便宜；池深较浅；采用大阻力配水系统，单池面积可以较大；过滤水质好减少两只阀门，相应降低了造价和检修工作量过滤缺点 阀门多，管廊布置较复杂；必须设 需增加形成虹吸的抽气设备；必须天津大学 2011 届本科生毕业设计（论文）6有全套的冲洗设备 设有全套的冲洗设备（3）方案选定斜管沉淀池占地小、结构紧凑，为水厂远期建设节约用地。折板絮凝池利用水力条件进行混凝和絮凝反应，机械设备较少，减少了机械维护的工作量和费用。而静态混合器可满足该水厂水源地变化的可能性。而由于净水厂原水取自水库，且厂前设有预沉池调节水质水量，所以净水厂来水水质水量较稳定，折板絮凝池、斜管沉淀池等工艺完全可以满足该水厂的处理需求。综合以上原因，本次净水厂设计的净水工艺选择方案一。3.3 厂区平面布置及高程布置3.3.1 水厂平面布置（1）水厂平面布置原则1）按照功能，分区集中将工作上有直接联系的辅助设施，尽量予以靠近，以利管理，一般水厂可分为：生活区：将办公楼、值班宿舍、食堂、厨房、锅炉房等建筑物组合为一区。生活区尽可能放置在进门附近，便于外来人员的联系，而使生产系统少受外来干扰。化验室可设在生产区，也可设在生活区的办公楼内。维修区：将维修车间、仓库、泥木工场以及车库等，组合为一个区，这一区占用场地较大，堆放配件杂物较乱，最好与生产系统有所分隔，而独立为一个区块。加药区：加矾、加氯间、药库等，一般设在沉淀池附近。最好有人行走道或天桥与沉淀池联系，以便加药操作人员对净水效果的监控。2）注意净水构筑物扩建时的衔接净水构筑物一般可以逐组添加，但二级泵房，加药间，以及其他设施，往往不一定添建，为此在布置平面上应注意远期净水构筑物添建时对这些情况如何协调的可能性。3）考虑物料运输和施工要求日常交通和物料运输是水厂道路设计的主要目的，是水厂平面设计的主要组成。一般在主要构筑物的附近必须有道路到达，为了避免施工的影响，某些构筑物之间必须留有一定的间距，这些间距是根据构筑物性质和埋深，地质条件和施工情况而定。4）因地制宜和节约用地为了节约用地，水厂布置应根据地形，尽量注意构筑物或辅助建筑物采用组合或合并的方式，力求组合成栋，增加绿地，节约造价而增大建筑体型，使天津大学 2011 届本科生毕业设计（论文）7水厂立面丰满。（2）水厂平面布置时应考虑以下几点要求：1）布置紧凑，以减少水厂占地面积和连接管（渠）的长度，并便于操作管理。如沉淀池或澄清池应紧靠滤池；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）道位置。2）充分利用地形，力求实现各处理构筑物间的重力流衔接，以及挖填土方平衡以减少填、挖土方量和施工费用。如沉淀池或澄清池应尽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、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。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。加氯间和氯库应尽量设置在水厂主导风向的下风向；泵房及其他建筑物尽量布置成南北向。5）有条件时最好把生产区和生活区分开，尽量避免非生产人员在生产区通行和逗留，以确保生产安全。6）对分期建造的工程，即要考虑近期的完整性，又要考虑远期工程建成后整体布局的合理性。还应考虑分期施工方便。（3）水厂建筑物平面布置的方法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、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、机修车间、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。生产构筑物即建筑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。生产辅助建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。处理构筑物一般均匀分散布置。本次设计的净水厂地处北方寒冷地区，絮凝池、沉淀池和滤池需设有采暖设备，均采用室内布置方式，便于管理和实现自动化操作。（3）道路、绿化平面布置的方法通常一般构（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%，路天津大学 2011 届本科生毕业设计（论文）8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。道路和绿化约占全厂面积的 20%-30%。本次设计水厂总占地面积为 3.3 万平方公里，平面布置见净水厂总平面及高程图，图号 06。3.3.2 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）水厂高程计算方法处理工艺流程中，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，即沿程水头损失和局部水头损失。水头损失应通过计算确定并留有余地。各构筑物之间的连接管（渠）断面尺寸由流速决定。在确定流速和选定管（渠）尺寸时，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。然后进行高程布置。当进行总平面初步设计时，可以查手册估算个构筑物的水头损失和各构筑物间连接管（渠）的水头损失。净水构筑物水头损失见表 3-2，连接管（渠）中允许流速和水头损失见表3-3。表 3-2净水构筑物水头损失构筑名称 水头损失混合器 0.40-0.50折板絮凝池 0.40-0.50沉淀池 0.15-0.30四阀滤池 2.00-2.50表 3-3连接管中允许流速和水头损失连接管段 允许流速（m/s） 水头损失（m） 附注一级泵房至混合器 1.0-1.2 视管道长度而定混合器至反应池 1.0-1.5 0.10反应池至沉淀池 0.15-0.2 0.10 防止絮粒破坏沉淀池至滤池 0.6-1.0 0.30-0.50 流速宜取下限以留有余地天津大学 2011 届本科生毕业设计（论文）9滤池至清水池 1.0-1.5 0.30-0.50 流速宜取下限以留有余地滤池反冲洗水管 2.0-2.5 视管道长度而定 因间隙运用，流速可大些滤池排水管 1.0-1.2 视管道长度而定本初步设计时各阶段水头损失按表 3-2 和表 3-3 中所列经验值选取，清水池水头损失忽略不计。然后进行高程具体计算，方法如下：取清水池最高水位与地面标高平齐，即绝对标高为 2.30m，该值加上从滤池至清水池连接管段的沿程水头损失、各个局部水头损失以及考虑滤站本身的水头损失，得到滤池的过滤水位的绝对标高，根据滤池高度设计，可以得到滤池池底和池顶标高，依此类推到一泵站出水口。再根据水厂进水最低水位和一泵站出水口水位高差及二者间的水头损失，确定一泵站所需扬程，根据扬程和流量选泵。各构筑物初步设计的标高见净水厂总平面及高程图，图号 01。具体计算数据见表 3-4。表 3-4净水构筑物及连接管段水头损失及高程推算（管道采用铸铁管）连接管段流量（m 3/s）流速(m/s) 沿程水头损失(m)构筑物损失(m)总水头损失(m)水面标高(m)清水池 / / / / / 2.30滤池- 清水池0.608 0.96 0.35 / 0.35 2.65滤池 / / / 2.30 2.65 2.95沉淀池-滤池0.304 0.76 0.45 / 3.10 5.40沉淀池 / / / 0.30 3.40 5.70絮凝池-沉淀池/ 0.15 0.10 / 3.50 5.80絮凝池 / / / 0.50 4.00 6.30混合器-絮凝池0.304 1.08 0.10 / 4.10 /混合器 / / / 0.40 4.50 /一泵站-混合器0.304 1.08 0.02 / 4.52 /通过以上高程计算得知，本次设计水厂全部工艺流程中，从一泵站出水口至清水池，全程水头损失共计 4.52m。一级泵站内部吸、压水管路的水头损失取 2.50m。3.4 构筑物设计天津大学 2011 届本科生毕业设计（论文）103.4.1 取水构筑物本次设计的净水厂在一泵站进水前设有预沉池，故不设有专门的取水构筑物，而采用重力流由预沉池到一泵站吸水井取水，在预沉池和一泵站吸水井间设两根管径为 DN700 的钢管为取水管，取水管进水端设有进水格栅。根据预沉池水位，取水管管道埋深为-2.50m（以管中心线计） 。3.4.2 一级泵房一级泵房采用半地下式泵房，泵房与吸水井分建。吸水井分两格，两格间以 DN700 的闸阀相连通，吸水井尺寸为 2.0m8.8m4.7m。=HLB水泵机组采用直线单行布置。设计水量为高日均时流量加水厂自用水量，即流量 Q=608L/s，设计扬程参考净水厂高程计算结果和预沉池水位，扬程H=12.0m（流量和扬程的详细计算方法见第五章） 。一泵站选用 S300-12 型双吸离心泵 4 台，三用一备，配套电机型号为 Y225S-4，功率 40kW。一泵站中每台泵均设有一根吸水管与吸水井连接，因为水泵安装高度高于吸水井最高水位，故吸水管上不设闸阀。每台水泵的出水管上设有止回阀、蝶阀、闸阀各一个，各泵的出水管用一条横联管连通，然后以两条总出水管输水至后续的处理构筑物。本次设计一泵站为非自灌式泵站，需设置专门的启动设备，选用型号为SZ2J 的真空泵两台，一用一备，配套电机为 Y132M4。泵房中设置集水池和排水沟，集水池内设置排水泵，型号为 250QJ50-20/1。一泵站起重设备选用 CDI5-9D 型电动葫芦。泵房净高为 5.90m，室内地面标高 1.40m，泵轴高 2.30m，泵房平面尺寸为6.20m17.00m=LB3.4.3 反应池和沉淀池（1）反应池本次设计采用折板絮凝池，设计流量采用高日流量加上水厂自用水量。为保证运行，设絮凝池两座，单层布置，共用中间池壁。单池分 49 格，垂直水流方向 7 格，每格净宽 1.5m，平行水流方向 7 格，每格净长 0.7m。单池尺寸为8.0m12.6m，有效水深 H=4.2m。=LB第絮凝段为多通道异波折板，共 7 格，平均流速为 0.26m/s，水流停留时间为 112s，G=144.9s -1；第絮凝段为多通道同波折板，共 14 格，平均流速为0.14m/s，水流停留时间为 212s，G=49.1s -1；第絮凝段为平行直板，共 28 格，平均流速为 0.08m/s，水流停留时间为 368s，G=15.3s -1。絮凝池总停留时间约 12min，平均值 G=68.3 s-1（一般为 20-70 s-1） ，天津大学 2011 届本科生毕业设计（论文）11GT=49176（一般为 1104-1105 之间） 。（2）沉淀池本次设计采用斜管沉淀池，设计流量采用高日流量加上水厂自用水量。为保证运行，设沉淀池两座，单层布置，共用中间池壁。为配合折板絮凝池尺寸，沉淀池平面尺寸为 9.0m12.6 m，有效高度 H=4.2m。=LB设计流量采用高日流量加上水厂自用水量，即 Q=52500 m3/d，表面负荷为10m3/ (m2h)=2.8mm/s，斜管中沉淀时间 4.8min。为保证絮凝体稳定，避免矾花破碎，沉淀池采用穿孔花墙进水，花墙孔洞流速为 0.1m/s，花墙布于 1.5m 高的配水区范围内，孔洞共分为四层，每层 50个。沉淀池采用淹没式孔口集水槽集水，集水槽方向平行于水流方向，每池设12 条穿孔集水槽，槽底平坡。每条集水槽上设孔口 68 个，两侧交错排列。沿沉淀池长边设一条集水渠，渠宽 0.6m。两座沉淀池每池设管径为 DN700 的出水管，汇集至一根管径 DN900 的总管，与滤池连接。为取得较好的排泥效果，沉淀池采用虹吸式吸泥机，污泥量 105 m3/d，含水率 98%。吸泥机往返一次需时 20min。设排泥管 8 根，长 9m，排泥管采用管径为 DN15 的不锈钢管。沉淀池放空时间 3h，放空管管径 DN200。3.4.4 滤站本次设计设滤站一座，分 6 格，池型为四阀滤池，