某市给水工程设计 给水工程专业毕业设计 毕业论文.doc

内蒙古工业大学本科毕业设计说明书引 言随着我国经济的高速发展，人民生活水平的显著提高，如何解决水资源的匮乏、安全问题一直是困扰水处理工作者的一个难题。给水工程中管网的设计布置是极其重要的，给水管网系统的建设投资站给水排水工程建设总投资的70%，而管网系统的科学研究和高科技术的开发和应用，是长期以来备受关注和重视的领域，特别是给水管网系统的最优化设计理论和方法得到了很好的发展。另一方面，饮用水的安全问题也很重要，人们对源水进行一系列处理后饮用。在20世纪初，饮用水净化技术已基本上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。这种常规的处理工艺之今仍被世界大多数国家所采用，是目前饮用水处理的主要工艺。本设计中根据水源水质分析，采用常规处理工艺，出水即可达到饮用标准。在目前的给水设计研究中，关于净水设备的更新和新的净水设备的研发也正方兴未艾。取水工程的设计在给水工程的整个设计和施工中也占有及其重要的作用。因为，这是给水工程设计的第一步，如何选择更为合理和经济的水源，如何确定取水点，设计什么样的取水构筑物等等，这都包含着较高的专业知识和一定的实践经验。如何保证城市用水单位和家庭的水压、水量，这个问题就是二泵站所要解决的问题。在满足水量和水压的条件下如何最大可能的减少泵站的电耗，这就涉及到泵的选择。因此二级泵房的涉及在给水工程中也占有很重要的地位，而且泵站的设计费用往往是昂贵的。特别是近年来，各种各样的新型水泵应运而生，它们为解决上述问题迈进了一大步。随着技术和信息的不断发展，未来人们对生活饮用水的要求也会越来越高，这就对我们给水排水设计者提出了更高的挑战和要求。我相信我们会以一个专业设计人员来迎接给水排水的明天第一章 总论1.1 城镇概况城市总规划人口：23万人，城市居住区房屋卫生设备情况：室内有给水、排水、淋浴、热水供应，城市中房屋的平均层数：6层城市土壤种类：粘土；地下水位深度：-4.00米；冰冻线深度：-1.50米；年降水量500毫米；城市最高温度：37.2；最低温度：-24.5；主导风向，夏季西南风，冬季西北风。自来水厂处的土壤种类：亚粘土；地下水位深度：-4.0米。地面水源 流量：最大流量190 m3/s，最小流量50 m3/s。流速：1.1-1.3 m/s。水位：最高水位-1.00米，常水位-3.00米，最低水位（97%）-5.00米，最低水位河宽20米。冰的最大厚度0.4米，无潜水，无锚定冰，该河流为不通航河流。1.2设计任务及要求1.2.1设计题目 Q 市给水工程设计1.2.2原始资料城市总体规划平面图，比例：1:10000城市总规划人口： 23 万人 城市居住区房屋卫生设备情况：室内有给水、排水、淋浴、热水供应城市中房屋的平均层数：6层工业企业用水情况：城市中有下列工业企业，其位置在城市平面图标出；(1) 甲 工厂日生产用水量 5000m3/d 。工人数：一班 900 人、二班 0 人、三班 0 人。其中在热车间工作的工人占全部工人的 90% 。淋浴情况：表1-1 甲厂职工淋浴人数表淋浴职工数（占本车间人数 ）车间特征90%脏污车间10%一般车间(2) 乙 工厂日生产用水量 3600m3/d 。工人数：一班 820 人、二班 820 人、三班 820 人。其中在热车间工作的工人占全部工人的 0 。表1-2 乙厂职工淋浴人数表淋浴职工数（占本车间人数 ）车间特征20% 脏污车间45% 一般车间(3) 丙 工厂日生产用水量 3700m3/d 。工人数：一班 300 人、二班 0 人、三班 0 人。其中在热车间工作的工人占全部工人的 0 。淋浴情况：表1-3 丙厂职工淋浴人数表淋浴职工数（占本车间人数 ）车间特征0%脏污车间100%一般车间6.工程地质及水文地质资料：城市土壤种类：粘土；地下水位深度：-4.00米；冰冻线深度：-1.50米；年降水量500毫米；城市最高温度：37.2；最低温度：-24.5；主导风向，夏季西南风，冬季西北风。自来水厂处的土壤种类：亚粘土；地下水位深度：-4.0米。7.给水水源：地面水源 流量：最大流量190 m3/s，最小流量50 m3/s。 流速：1.1-1.3 m/s。 水位：最高水位-1.00米，常水位-3.00米，最低水位（97%）-5.00米 最低水位河宽20米。冰的最大厚度0.4米，无潜水，无锚定冰该河流为不通航河流。8.水源水质分析结果：表1-4 水源水质表编号名称单位分析结果水的嗅和味级无浑浊度度60500色度度12总硬度毫克升12碳酸盐硬度毫克升9非碳酸盐硬度毫克升3钙硬毫克升7镁硬毫克升2PH值7碱度度溶解性固体毫克升1000水的温度：最高温度度20最低温度度4细菌总数个毫升2000大肠菌群个升1009.城市生活用水量变化情况及时变化系数，其中Kh=1.22表1-6 城市用水量变化情况时间011223344556水量（%）3.173.073.033.033.283.72时间67788991010111112水量（%）4.684.735.075.064.814.81时间121313141415151616171718水量（%）4.904.754.774.574.664.79时间181919202021212222232324水量（%）4.704.723.963.503.352.911.2.3设计内容1.城市给水管网扩初设计；2.取水工程技术设计的工艺部分；3.自来水厂技术设计的工艺部分；4.二泵站技术设计的工艺部分。毕业设计计算说明书应包括下列内容：1、给水管网水量计算，管网定线，方案选择，用水曲线，供水曲线绘制，管网平差,平差校核计算，选泵，清水池容积计算（方案中设水塔或高地水池时，包括水塔、高地水池容积计算），方案比选。2、取水工程取水构筑物型式选择、位置选定，构造、扬程确定，选泵等设计计算说明。3、净水厂处理工艺给水处理方法的阐述：各处理构筑物的设计计算说明、水厂总平面布置、高程布置及有关卫生防护带的说明。4、二级泵站的设计计算说明5、存在的问题与建议（注）计算说明书（A4）页数在60100页范围内。1.2.4设计成果1、城市给水管网总平面图：比例尺1:50001:10000，1图 1张2、取水构筑物工艺图：比例尺1:501:100，12图 1张3、净处理厂总平面及高程布置图：比例尺1:500，1图 1张4、净水构筑物平、立、剖面图：比例尺1:501:200，12图 3张5、二泵站工艺图：比例尺1:501:100，12图 1张6、其余1张与指导教师商定：比例尺1:501:100，12图 1张第二章 设计用水量和管网计算2.1 设计水量计算2.1.1 用水量组成设计用水量由下列各项组成：1、综合生活用水量Q1包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。前者指城市中居民的饮用、烹调、洗涤、冲侧、洗澡等日常生活用水；公共建筑及设施用水包括娱乐场所、宾馆浴室、商业、学校和机关办公楼等用水，但不包括城市浇洒道路、绿化和市政等用水；2、工业企业生产用水量Q23、工业企业职工生活用水和淋浴用水量Q34、城市浇洒道路和绿地用水Q45、未预计水量及管网漏失量Q5城市总用水量计算时，应包括设计年限内该给水系统所供应的全部用水：居住区综合生活用水，工业企业生产用水和职工生活用水，浇洒道路和绿地用水以及未预见水量和管网漏失量，但不包括工业自备水源所需的水量。消防用水量不累计到总用水量中，仅做设计校核。一般最高日用水量中不计入消防用水量，这是由于消防用水时偶然发生的，其数量占总用水量比例较小，但是对于较小规模的给水工程，消防用水量占总用水量比例较大时，应该将消防用水量计入最高日用水量。2.1.2 各项用水量计算1、综合生活用水量Q1 （2-1）式中q1i城市各用水分区的最高日综合生活用水量，L/(cap.d),本次设计取230L/(cap.d), N1i 设计年限内城市各用水分区的计划用水人口（cap）2、工业和企业生产用水量Q2 （2-2） 式中q2i各工厂企业最高日生产用水量定额， N2i各工业企业产值，万元/d, fi各工企业生产用水量重复利用率。3、工业企业职工生活用水和淋浴用水量Q3 （2-3） 式中q3ai各工业企业车间职工生活用水量定额，L/（cap.班） q3bi各工业企业车间职工淋浴用水量定额，L/（cap.班） N3ai各工业企业车间最高日职工生活用水总人数，cap. N3bi各工业企业车间最高日职工生活用水总人数，cap.4、浇洒道路和大面积绿化用水量 （2-4） 式中q4a城市浇洒大陆用水量定额，L/(m2.次) q4b城市大面积绿化用水量定额，L/(m2.d) N4a城市最高日浇洒道路面积，m2 f4城市最高日浇洒道路次数； N4b城市最发哦日大面积绿化面积，m2 5、未预见水量和管网漏失水量Q5 （2-5）6、消防用水量Q6 （2-6）2.1.3最高日和最高时用水量的计算1、最高日用水量计算如下 （2-7）2、最高时用水量计算如下 （2-8） 2.1.4 各工艺设计水量对于一泵站和净水厂的设计水量按最高日平均时设计，即最高日用水量除以24小时。对于二泵站的设计水量根据城市每小时用水变化曲线图，按最高日最高时设计。对于管网本设计没有设水塔和高地水池等调节构筑物所以管网水量按最高日最高时设计，是给水管网工程规划与设计的依据。2.2 管网和输水管渠定线2.2.1 给水管网的布置1、给水管网的布置原则1)按照城市的整体规划，结合当地实际情况布置给水管网要进行多方案经济比较； 2)主次明确，先搞好输水管渠与主干管布置，然后布置一般管线与设施； 3)尽量缩短管线长度，节约工程投资与运行管理费用； 4)也调好与其它管道、电缆和道路等工程的关系； 5)保证供水具有安全可靠性； 6)尽量减少拆迁、少占农田； 7)管渠的施工运行维护方便； 8)远近期相结合，留有发展余地，考虑分区实施的可能性；2、给水管网的布置形式 在进行给水管网布置之前，首先要确定给水管网布置的基本形式树状或环状网。一般，在建设初期可采用树状网，以后随着给水事业的发展逐步连成环状网。实际上，现有的城市给水管网，多数是树状网和环状网相结合。在城市中心地区布置成环状，在郊区以树状网形式向四周延伸。供水可靠性较高的工矿企业采用环状网，并用树状网或双管输水至个别较远的车间。3、给水管网定线城市给水管网定线是指在地形平面图上确定管线的走向和位置。定线时一般只限于管网的干管以及干管之间的连接管，不包括从干管到用户的分配管和接到用户的进水管。城市给水管网定线取决于城市平面布置，供水区的地形，水源和调节构筑物位置，街区和用户特别是大用户的分布，河流、铁路、桥梁等的位置等，考虑的要点如下：定线时，干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向基本一致。循水流方向以最短的距离布置条或数条干管，干管应从用水量较大的街区通过。干管的间距，可根据街区情况，采用500800m。从经济上来说，给水管冈的布置采用一条干管接出许多支管，形成树状网，费用最省，但从供水可靠性着想，以布置几条接近平行的干管并形成环状网为宜。干管和干管之间的连接管使管网形成了环状网。连接管的作用在于局部管线损坏时，可以通过它重新分配流量，从而缩小断水范围，提高供水管网系统的可靠性。连接管的间距可根据衔区的大小考虑在800一1000m左右。考虑了上述要求，城市管网将是树状网和若干环组成的环状网相结合的形式，管线大致均匀地分布于整个给水区域。给水管网中还需安排其他一些管线和附属设备，例如在供水范围内的道路下需敷设分配管。以便把干管的水送到用户和消火拴。最小分配管直径为100mm，大城市采用150200mm，主要原因是通过消防流量时，分配管中的水头损失不致过大以免火灾地区的水压过低。城市内的工厂、学校、医院等用水均从分配管接出，再通过房屋进水管接到用户。一般建筑物用一条进水管，用水要求较高的建筑物或建筑物群，有时在不同部位接入两条或数条进水管，以增加供水的可靠性。根据以上几点原则，结合本城市地形特点及本城市的建筑和用户对水压的要求的情况,本城市的管网共有12个环组成，具体的管网布置见下图所示 图2-1 给水管网布置图 2.2.2 给水管渠的定线从水源到水厂或水厂到相距较远的给水管网的管道或渠道叫做输水管渠，当水源、水厂和给水区的位置相近时，输水管渠的定线问题并不突出。但是由于需水量的快速增长，以及水源污染的日趋严重，为了从水量充沛、水质良好、便于防护的水源取水，就需有几十公里甚至几百公里外取水的远距离输水管渠，定线就比较复杂。当输水管渠定线时，经常会遇到山嘴、山谷、山岳等障碍物以及穿越河流和干沟等。这时应考虑：在山嘴地段是绕过山嘴还是开凿山嘴；在山谷地段是延长路线绕过还是用倒虹管；遇独山时是从远处绕过还是开凿隧洞通过；穿越河流或干沟时是用过河管还是倒虹管等。即使在平原地带，为了避开工程地质不良地段或其他障碍物，也须绕道而行或采取有效措施穿过。为保证安全供水，可以用一条输水管渠而在用水区附近建造水池进行流量调节，或者采用两条输水管渠。输水管渠条数主要根据输水量、事故时需保证的用水量、输水管渠长度、当地有无其他水源和用水量增长情况而定。供水不许间断时，输水管渠一般不宜少于两条。当输水量小、输水管长或有其他水源可以利用时，可考虑单管渠输水另加调节水他的方案。避免输水管渠局部损坏时，输水量降低过多，可在平行的2条或3条输水管渠之间设置连接管，并装置必要的阀门，以缩小事故检修时的断水范围。输水管的最小坡度应大于1：5D，D为管径，以毫米计。输水管线坡度小于1；1000时，应每隔0.51km装置排气阀。即使在平坦地区，埋管时也应做成上升和下降的坡度，以便在管坡顶点设排气阀，管坡低处设泄水阀。排气阀一般以每公里设一个为宜，在管线起伏处应适当增设。管线埋深应按当地条件决定，在严寒地区敷设的管线应注意防止冰冻。2.3管网计算2.3.1各种流量的计算1、给水管网布置定线后，各管段长度和配水长度如下所示表2-1 管段长度和配水长度管段或节点编号管段实际长度（m）管段配水长度（m）1407027467463847423.5412306155995497.5657628871095109589489489716716109409401189489412724724137717711484784715721721161052812178828821870670619778778207837832170170122153415342345445424779779257917912669069027128912892845445429615307.53075437731787393.532126664333455227.53469834935731365.5合计 235422、按管段配水长度进行沿线流量分配，先计算比流量：3、最高时管段沿线流量分配与节点设计流量计算表2-2 最高时管段沿线流量分配与节点设计流量管段或节点编号管段配水长度（m）管段沿线流量（l/s）节点设计流量计算（l/s）集中流量沿线流量供水流量节点流量100.000.001208.76-1208.76274632.8044.7444.743423.518.6149.7949.79461527.0422.8322.835497.521.8541.5541.55628812.6570.0634.38104.987109548.1613.0813.08894841.6979.2579.25971631.4850.8371.11121.941094041.3430.3730.371189439.3272.9472.941272431.8268.1368.131377133.9032.8332.831484737.2532.6532.651572131.7084.7384.731681235.7178.0078.001788238.7938.6338.631870631.0425.8825.881977834.2152.2580.96133.212078334.4373.2473.242170130.8234.6534.6522153467.489.979.972345419.949.989.982477934.264.994.992579134.782669030.3427128956.702845419.9629307.513.513037716.5531393.517.293264328.2733227.59.993434915.3435365.516.06合计235421035.08173.681035.081208.760.002.3.2流量分配和选择管径1、初分流量选择管径 在计算出的各节点流量和管段流量的基础上，根据流量平衡原则进行流量初步分配。 流量分配步骤为：1） 按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管网的控制点。2） 为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀的分配流量，并且呼喝水流连续性既满足节点流量平衡的条件。3） 根据分配到各管段上的流量确定各管段直径。 根据初次分配的流量，由水力计算表和经济流速得到管道的直径。选取经济流速和确定管径时，可以考虑以下原则：1） 大管径可取较大的经济流速，小管径可取较小的经济流速；2） 管段设计流量站整个管网供水量比例较小是可取较大的经济流速，反之取较小的经济流速；3） 从供水泵站道控制点的管线上可取较小的经济流速，其余管段可取较大的经济流速。4） 管线造价较高万而电价相对较低时可取较大的经济流速，反之取较小的经济流速；5） 重力供水时，各管段的经济管径或经济流速可充分利用地形高差来确定经济流速的选取可参考下表：表2-3 平均经济流速管径（mm）平均经济流速（m/s）1004000.60.94000.91.42.3.3 管网平差1、 即流向任意节点流量和应等于流离该节点的流量（包括节点流量）之和。2、h=0即每一闭合环路中，以水流为顺时针方向的管段水头损失为正值，逆时针方向为负值，二者相加为0.在实际计算中，闭合差可按下列要求控制：小环：h0.5m;大环h1.01.5m流量初分后，根据以上原则进行平差计算，确定最大用水量时管段的水头损失，确定二级泵站的扬程。在进行最高日最高时管网平差时，根据流速和千米水头损失的大小要求改变管径，经平差符合要求后根据平差结果所确定的各个管段的管径大小再进行消防和事故校核，有不符合要求之处重新由最大时进行改动，直至都符合要求为止。本次设计采用计算机平差，平差结果见附录。第三章 方案的比较和确定3.1取水工艺的选择3.1.1取水构筑物位置的选择 取水构筑物应保证在枯水季节仍能取水，并满足在设计枯水保证率下取得所需的设计水量。保证率对于工业企业的水源不低于90-97%。城市供水的水源，一般可采用90-97%；取水构筑物位置的选择应全面掌握河流的特性。取水口应交通运输方便，有足够的施工场地，较小土石方和水下工程量。取水构筑物的位置选择，应符合城市总规划的要求，在保证水质的前提下，尽可能接近用水点，以节省投资和正常运行费用。在取水位置的具体选择时，还应该考虑以下因素：水质因素、河床及地形、上下构筑物的影响、污水排放口、冰凌因素和施工条件等。综合以上考虑将取水构筑物选在该城市水质和地质条件较好的河岸的凹岸，具体位置见平面图布置。3.1.2取水构筑物形式的确定地表水取水构筑物构按造形式可分为固定式（岸边式、河床式、斗槽式）和活动式（浮船式、缆车式）。分区取水量和水质要求，结合河床地形、河床冲淤、水位变化、冰冻和航运等情况，本次设计选用固定式取水构筑物中的岸边式取水构筑物。 岸边式取水构筑物由进水间和泵房两本分组成，它适用于江河岸边较陡，主流近岸，岸边有足够水深，水质和地质条件较好，水位变化不大的情况。3.2 处理工艺方案的选择3.2.1药剂1、药剂的选择表3-1 常用混凝剂及其特点名称分子式一般介绍 精制硫酸铝 .18 制造工艺复杂，水解作用缓慢；含无水硫酸铝50%52%；适用于水温为2040 当PH=4-7时，主要去除有机物；PH=5.7-7.8时，主要去除悬浮物；PH=6.4-7.8时，处理浊度高，色度低（小于30度）的水。 粗制硫酸铝 .18 制造工艺简单，价格低；设计时，含无水硫酸铝一般可采用20%25%；含有20%30%不溶物，其他同精制硫酸铝三氯化铁 .6 不受水温影响，絮体大，沉淀速度快，效果好。易溶解，易混合，残渣少。 对金属（尤其对铁）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料会因发热而引起变形原水PH=6.08.4之间为宜，当原水碱度不足时应加适量石灰；处理低浊水时效果不显著 聚合氯化铝 ，简称PAC 净化效率高，用药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好，原水浊度高时尤为显著 温度适应性高，PH值使用范围宽（PH=5-9），因而可调PH值。 操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本低聚丙烯酰胺又名三号絮凝剂，简写PAM 处理高浊度水池效果显著，既可保证水质，又可减少混凝剂用量和沉淀池容积，目前被认为是处理高浊水最有效的絮凝剂之一，适当水解后，效果提高，常与其他混凝剂配合使用或作助凝剂，其单体丙烯酰胺有毒，用于饮用水净化应控制用量本次设计的原水水源为河水，其浊度在60-500之间，PH值为7，结合这些特点，选用聚合氯化铝为混凝剂，该混凝剂腐蚀性较小，原料易得，价格便宜，被大多数水厂所采用，有一定的管理经验，并且劳动条件有保障。2、 投药和投加方式的确定本设计采用湿投法，其优点为：容易与原水充分混合；不易阻塞入口，管理方便；投量易于调节。投加系统示意图见下图所示：药剂（固体）溶解池溶液池搅拌计量、投加设备加水加水搅拌图3-1 投加系统图各种投加方式优缺点比较 水泵投加采用计量泵投加，不需另设计量设备 水射器投加采用水射器投加，设备简单，使用方便，但水射器效率较低，且易磨损 重力投加将溶液池架高，利用重力将药液投入水泵压水管或混合设施入口处，这种投加方式安全可靠，但溶液池位置较高结合上述优缺点，采用计量泵投加混凝剂综上所述，PAM等有机高分子混凝剂有毒性，不易控制用量，由于在投混凝剂前加液氯进行预处理，如用硫酸亚铁作混凝剂，易被氧化成三价铁。本设计采用聚合氯化铝混凝剂，无机高分子混凝剂操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本低，净化效率高，用药量少，温度适用性高，采用计量泵投加，因为其使用方便，操作简单，工作可靠，广泛应用于加药系统，即混凝剂采用聚合氯化铝PAC计量泵投加3、药剂混合方式的确定混合的主要作用是让药剂迅速而均匀地扩散到水中，使其水解产物与原水中的胶体颗粒充分作用完成脱体脱稳，以便进一步去除，对混合的基本要求是快速与均匀，一般混合时间10-30s，混合方式基本分为两大类：水力混合和机械混合，水力混合简单，但不能适应流量的变化，机械混合可进行调节，能适应各种流量的变化，具体采用何种混合方式，应根据净水工艺布置、水质、水量、投加药剂品种及数量以及维修条件等因素确定。表3-2 各种混合方式比较方式优缺点适用条件管道混合优点：混合简单，无需建混合设施缺点：当混合效果不稳定，流速低时混合不充分适用于中等规模的水厂静态混合器优点：构造简单，无运动部件，安装方便，混合快速均匀缺点：当流量降低时，混合效果下降适用于水量变化不大的各种规模的水厂水泵混合优点：混合效果好，不需增加混合设施，节省动力缺点：使用腐蚀性药剂时对水泵有腐蚀作用适用于一级泵房离处理构筑物120米以内的水厂机械混合优点：混合效果好，且不受水量变化影响，适用于各种规格的水厂缺点：需增加混合设备和维修工作适用于各种规模的水厂综上所述，因为水厂水量变化不大，并且考虑到尽可能的减少能量消耗，以整体经济效益而言是最具有优势的，本设计采用管式静态混合器，它较水泵混合和机械混合能耗低，并且混合效果比管道混合稳定，混合速度快。3.2.2絮凝池不同形式的絮凝池的一般介绍如下所示表3-3 各种絮凝池的比较形式优缺点适用条件隔板絮凝池往复式优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便缺点：容积较大，水头损 失较大，转折处矾花易碎水量大于30000的水厂，水量变动小回转式优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便缺点：出水流量不易分配 均匀，出口处易积泥水量大于30000的水厂，水量变动小者，改建和扩建旧池时适用旋流式絮凝池优点：容积小，水头损失较小缺点：池子较深，地下水位高处施工较困难，絮凝效果较差一般用于中小型水厂折板絮凝池优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价较高流量变化较小的中小型水厂涡流式絮凝池优点：絮凝时间短，容积小，造价较低缺点：池子较深，锥底施工较困难，絮凝效果较差水量小于30000的水厂格、栅条絮凝池优点：絮凝池效果好，水头损失小，凝聚时间短缺点：末端池底易积泥水量变化不大的水厂，单池能力以1.0-2.5万为宜机械絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，可适应水质、水量变化缺点：需机械设备和经常维修小水量均适用，并能适应水量变动较大者综上所述，由于水厂水量变化不大，为了达到较好的处理效果，故采用机械絮凝池，可以在机械絮凝池的之间设置隔墙，在隔墙的不同位置开设过水方孔，这样不仅可以减少水流形成短流的可能，而且可以在检修时，利用水在隔墙内的曲线流动达到絮凝效果。3.2.3 沉淀池选择沉淀池类型时，应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求，并考虑原水水湿变化、处理水量均匀程度以及是否连续运转等因素，结合当地条件通过技术经济比较确定沉淀池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于2个。经过混凝沉淀的水，在进入滤池前的浑浊度一般不宜超过10度，遇高浊度原水或低湿低浊度原水时，不宜超过15度。设计沉淀池时需要考虑均匀配水和均匀集水，沉淀池积泥区的容积，应根据进出水的悬浮物含量、处理水量、排泥周期和浓度等因素通过计算确定。当沉淀池排泥次数较多时，宜采用机械化或自动化排泥装置，应设取样装置。 平流式沉淀池优点：造价较低，操作管理方便，施工较简单；对原水浊度适应性强，处理效果稳定，采用机械排泥设施时，排泥效果好缺点：采用机械排泥设施时，需要维护机械排泥设备；占地面积大，水力排泥时，排泥困难适用条件：一般适用于大中型水厂 斜管（板）沉淀池优点：沉淀效率高，池体小，占地小缺点：斜管（板）耗材多，对原水浊度适应性较平流池差；不设排泥装置时，排泥困难，设排泥装置时，维护管理麻烦适用条件：尤其适用于沉淀池改造扩建和挖潜 竖流式沉淀池优点：排泥较方便，占地面积小缺点：上升流速受颗粒下沉速度所限，出水量小，一般沉淀效果较差，施工较平流式困难适用条件：一般用于小型净水厂，常用于地下水位较低时 辐流式沉淀池优点：沉淀效果好缺点：基建投资大，费用高，刮泥机维护管理较复杂，金属耗量大，施工较困难适用条件：一般用于大中型净水厂，在高浊度水地区，作预沉淀池近年来，平流式沉淀池被越来越多地水厂所采用，它的沉淀效果较好，维护简单，采用机械除泥，除泥效果理想，管理方便等，所以本设计采用平流式沉淀池3.2.4 滤池供生活饮用水的滤池出水水质经消毒后应符合现行生活饮用水卫生标准的要求；供生产用水的过滤池出水水质，应符合生产工艺要求；滤池形式的选择，应根据设计生产能力、原水水质和工艺流程的高程布置等因素，结合当地条件，通过技术经济比较确定。表3-4 各种滤池的比较形式优缺点适用条件普通快滤池单层砂滤料优点：材料易得，价格低；大阻力配水系统，单池面积较大，可采用减速过滤，水质好缺点：阀门多，价格高，易损坏，需设有全套冲洗设备一般用于大中水厂，单池面积不宜大于100无烟煤石英砂双层滤料优点：含污能力大，可采用较大滤速；可采用减速过滤，水质好，冲洗用水少缺点：滤料价格高，易流失；冲洗困难，易积泥球适用于大中型水厂，宜采用大组理赔水系统，单池面积不宜大于100，需要采用助冲设备 砂煤重质矿石三层滤料优点：含污能力大，可采用较大滤速；可采用减速过滤，水质好，冲洗用水少缺点：滤料价格高，易流失；冲洗困难，易积泥球使用于中型水厂，宜采用中阻力配水系统，单池面积不宜大于50-60，需要采用助冲设施V型滤池优点：采用气水反冲洗，有表面横向扫洗作用，冲洗效果好，节水；配水系统一般采用长柄滤头冲洗过程自动控制缺点：采用均质滤料，滤层较厚，滤料较粗，过滤周期长适用于大中型水厂虹吸滤池优点：不需大型阀门，易于自动化操作，管理方便缺点：土建结构复杂，池深大单池面积小，冲洗水量大；等速过滤，水质不如变速过滤适用于中型水厂，单池面积不宜大于25-30双阀滤池 单层砂滤料优点：材料易得，价格低，大阻力配水系统，单池面积可大，可采用减速过滤，水质好，减少两只阀门缺点：必须有全套冲洗设备，增加形成虹吸的抽气设备适用于中型水厂，单池面积不宜大于25-30移动罩滤池 优点：造价低，不需要大型阀门设备，池深浅，结构简单；自动连续运行，不需冲洗设备；占地少，节能缺点：减速过滤，需移动冲洗设备，罩体与隔墙间密封技术要求高；起始滤速较高，因而平均设计滤速不宜过高适用于大中型水厂，单格面积小于10 综上所述，V型滤池适用范围广且采用汽水反冲洗，冲洗效果好，节水出水水质较好，虽然滤料较厚较粗，过滤周期长，但冲洗过程自动控制减少人工管理，操作方便。本设计采用V型滤池均质滤料。3.2.5 消毒剂的选择常用的消毒方法有氯、二氧化氯、臭氧、紫外线等。采用氯消毒经济有效，且余氯具有持续消毒作用。常用消毒方法如下所示表4-6 常用消毒方法方法分子式优缺点适用条件液氯Cl2优点：1、具有余氯的持续消毒作用2、价值成本较低3、操作简单，投量准确4、不需要庞大的设备缺点：1、原水有机物高时会产生有机氯化物2、原水含酚时产生氯酚味3、氯气有毒，使用时需注意安全，防止漏氯液氯供应方便的地方二氧化氯ClO3优点：1、不会生成有机氯化物2、较自由氯的杀菌效果好3、具有强烈的氧化作用，可除臭、去色、氧化锰、铁等物质4、投加量少，接触时间短，余氯保持时间长缺点：1、成本较高2、一般需现场随时制取使用3、制取设备较复杂4、需控制氯酸盐和亚氯酸盐等副产物适用于有机污染严重时紫外线消毒优点：1、杀菌效率高，需要的接触时间短2、不改变水的物理、化学性质，不会生成有机氯化物和氯酚味缺点：1、没有持续的消毒作用，易受重复污染2、电耗较高、灯管寿命还有待提高适用于工矿企业，集中用户用水，不适用管路过长的供水在上面所述的各种消毒剂中，液氯是最早被用来作为饮用水消毒的消毒剂，它除了以上的优点之外，在水厂消毒过程中积累的大量的实践经验，可以借鉴，劳动量较小，消毒效果比较稳定。所以，本次设计采用液氯作为消毒剂。3.2.6 工艺的确定进行综合考虑之后，采用下面的工艺流程： 加药源水 固定式取水（一泵房） 管式静态混合器 机械絮凝池 加氯 平流式沉淀池 V型滤池 清水池 吸水井 二泵 城市管网图3-2水厂工艺流程图第四章 给水厂工艺设计4.1 加药设计参数：为增加溶解速度及保持均匀的浓度，一般采用水力、机械及压缩空气等方法搅拌。设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以上或半地下为宜，池顶宜高出地面1.0m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶液池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm的排渣管，池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。溶解池一般采用钢筋混凝土池体来防腐。 采用聚合氯化铝混凝剂，根据设计资料由原水最高浊度500度确定混凝剂最大投加量为27mg/L，采用计量泵投加。4.1.1 加药间的计算1、溶液池容积的确定 （4-1） 式中W1-溶液池容积（m3）; Q - 处理水量（m3/d）; U 混凝剂最大投加量（）; b- 混合浓度（%），混凝剂一般采用520； n- 每日调制次数。由的容积设计溶液池的尺寸为：LBH=222.4 m3 其中包括超高0.2m，沉渣高度0.1m。2、溶药池容积（搅拌池） （4-2）则其几何尺寸为：LBH=1.21.21.3 m3其中包括超高0.2m，沉渣高度0.1m3、溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流量 （4-3）查水力计算表得放水管管径=50mm，相应流速=0.75m/s溶解池底部设管径=100mm的排渣管一根，搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机 4、投药管投药管流量： （4-4）查水力计算表得投药管管径=25mm，相应流速=0.84m/s溶解池底部设管径=100mm的排渣管一根5、投加泵的选择泵的扬程为337.68L/h,扬程取5米。选用J-ZM400/1.0型隔膜计量泵，其流量为400L/h，扬程为0.5-1.0KP，电动机功率为0.75千瓦。6、 计量泵压力投加如下简图：图4-1计量泵投加简图 1-溶解池 2-输药管 3-溶液池 4-计量泵 5-管式静态混合器7、药剂仓库与加药间宜布置在一起，其储量按最大投加量期间一个月用量计算，药剂堆放高度为2m，保持良好的通风，并采用相应的防腐措施。每日投加混凝剂为吨堆积高度2m，通道系数1.15仓库面积为考虑目前使用及日后扩容，可适当增加仓库面积4.1.2 药剂的混合使用管式混合器对药剂与水进行混合。在混合方式上，由于混合池占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦，机械搅拌混合耗能大，管理复杂，相比之下，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。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，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。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：具有高效混合、节约用药、设备小等特点，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%，构造如图2所示。 图4-2 管式静态混合器1、设计流量 Q= （4-5）2、设计流速静态混合器设在絮凝池进水管中，在两个平行进水管中各设一个静态混合器，设计流速v=1.0m/s，则管径为： （4-6）采用D=800mm，则实际流速3、混合单元数按下式计算 （4-7）取N=3，则混合器的混合长度为：L=1.1ND=1.1 （4-8）4、混合时间 T= （4-9）5、水头损失 （4-10）4.1.3校核GT值 （4-11） ，水力条件符合要求） 4.2 絮凝池4.2.1 机械搅拌絮凝池的设计1、设计参数的确定采用2座机械搅拌絮凝池，则每座池的设计流量为 （4-12）絮凝时间 T=20min;水深 H=3.6m;絮凝池采用的变流速 Vn=0.50.2 m/s，分设3格。2、凝池的几何尺寸絮凝池容积：W=Q T=1872.5920/60 =624.20 m3 絮凝池的长度： 考虑到絮凝池到下一构