xx市某区给水工程工艺设计说明书

第一章 绪 论1.1 城市概述本设计的主要任务是xx市某区给水工程初步设计。设计的主要内容包括：给水处理工艺选择、净水厂设计、二级泵房设计。本设计的设计规模是10.5万m3/d，以地表水为水源。采用的给水处理工艺为：原水管式静态混合器折板絮凝池斜管沉淀池普通快滤池清水池二级泵房城市管网。选用硫酸铝为混凝剂，液氯为消毒剂。水厂出水水质要求达到生活饮用水卫生规范（GB5749-2006） 。水厂位于淄博市的东北方，地面标高为34m，总占地面积12.5公顷，绿化面积约占25，附属面积约占总面积的15，力争创建一个清新怡人的现代化水厂。1.2 设计资料综述1.2.1 设计题目xx市某区给水工程工艺设计1.2.2 原始资料原始依据（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。）根据相关设计资料，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。（1）设计水量：满足最高日供水量 10.5 104m3/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： 1）气温：年平均 12.9 ，极端最高_42.1_, 极端最低_-23.0_,最热月月平均最高 32.0 ，最冷月月平均最低 -8.2 。2）降水量：平均年总量 630.3 mm，最大日_179.3_ mm，最大时 64.4 mm。3）相对湿度：最热月平均 76 。4）主导风向： 年最多风向 南西南 ；夏季最多风向：6月 南西南 、7月 南西南 、8月 南 、冬季最多风向：12月 南西南 、1月 南西南 、2月 南西南 、5）风速:冬季平均： 2.6 m/s、夏季平均 2.3 m/s；6) 平均气压： 1001.0 mbar；7）最大冻土深度： 48 cm；8）最大积雪深度： 33 cm；（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。1.2.3 设计内容1设计内容要求（1）根据水质、水量、地区条件、施工条件和水厂运行情况、确定净水厂的处理工艺流程；（2）拟定各处理构筑物的设计流量，并根据确定的净水厂位置，选择适宜采用的处理构筑物，确定设计采用的处理构筑物的形式及数量；（3）进行各构筑物的设计计算，确定各构筑物和各主要构件的尺寸并绘制部分计算简图，设计时要考虑到构筑物及其构件施工上的可能性，并符合要求。1）投药及混合根据原水水质、处理要求、货源及其他经济技术条件选定混凝剂品种及投加量，设计溶解池、溶液池，布置加药间及药库，画出草图；确定混合方式，进行混合工艺设计计算和设备选择。2）絮凝、沉淀絮凝池和沉淀池应同时进行计算和设计，并应注意两者的关系与配合，要使两池之间在高程、水流衔接、深度和池数等方面相互配合。根据设计流量，絮凝池、沉淀池应至少分为独立相同的两组，每组可根据需要分为若干格。也可根据水质情况选用澄清池，并进行设计计算。3）滤池在北方，滤池一般应设在室内，冲洗水泵房应尽可能与滤池合建。4）消毒选定消毒剂并根据水质有关参考资料确定其投加量，投加点应根据水质情况确定。进一步选择投加设备，布置加药间及药库，绘出草图。5）清水池清水池之间要既能互相连通，又能单池运行。清水池应根据水量大小、地形及设计高程而定，由单池容积和设计水深决定水池平面尺寸。（4）根据各构筑物的确定尺寸，确定各构筑物在平面位置上的确切位置，完成平面布置；确定各构筑物间联接管道的位置，管径、长度、材料及附属设施，完成水厂的高程布置。（5）绘制净水厂平面及高程布置图，净水构筑物工艺平、剖面图。（6）二泵站设计计算选泵台数不宜过多，也不宜过少，应能满足各种不同流量及扬程之需要为宜，一般4-7台，尽可能同型号。确定泵站形式，进行泵站设计计算；绘制二泵站工艺图。2设计成果要求（1）设计说明书一份（1.2万字）；参考文献10篇；相关外文文献资料翻译1份（5000汉字）。（2）绘制的图纸折合零号图纸3张，其中至少包括手绘图1张，其内容应满足表1-1要求。表1-1 毕业设计绘制图纸要求图纸内容数量及尺寸要求1水厂总平面和高程布置图1张，1号2絮凝和沉淀池平剖面图2张，1号3滤池平剖面图1张，1号4清水池平剖面图1张，1号5送水泵站平剖面图1张，1号1.3 设计目的与要求1.3.1 设计目的给水工程毕业设计是本专业教学必不可少的极为重要的实践性教学环节之一，是检验学生掌握所学专业知识程度的重要手段。通过给水工程毕业设计，可使学生系统掌握给水工程设计原则及程序，设计步骤和方法，标准图集的参考与选用，以及对设计说明书和图纸的要求，使学生在工程设计方面得到一次全面锻炼。1.3.2 设计要求（1）应具备的能力 知识方面：系统地掌握本专业所必须的基础理论知识，掌握工程水力学、水分析化学和污染控制微生物学等主要专业基础课的理论知识，具有系统的给水工程、排水工程等专业知识，对本专业的新工艺、新材料、新设备有一定的了解。 能力技能方面：具有给水、排水系统规划与工艺设计能力，具有本专业必需的制图、运算、计算机等方面的操作能力。（2）基本要求1)通过毕业设计，应具有一定的综合技术分析能力、设计运用能力、运用计算机能力、工程制图及编制说明书的能力。2)应在指导教师的指导下完成所规定的内容和工作量。3)设计计算要正确，理论叙述要简洁明了，文理通畅。4)毕业设计图纸应能较好地表达设计意图，图纸布置合理，正确清晰达到规范要求。5)毕业设计图纸应能较好地表达设计意图，图纸布置合理，正确清晰达到规范要求。第二章 净水厂设计2.1设计水质水量及工艺的确定2.1.1设计水质本设计给水处理工程设计原水水质应达到地表水环境质量标准（GB3838-2002）中的类水质标准，处理的目的是去除原水中悬浮物质，胶体物质、细菌、病毒以及其他有害成分，使净化后水质满足生活饮用水的要求。根据生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）对城市供水水质的要求，水源水的水质应符合下列要求：（1）水中不得含有致病微生物；（2）水中所含化学物质和放射性物质不得危害人体健康；（3）水的感官性状良好；（4）城市供水水质检验项目；（5）常规检验项目见下表。 生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）水质常规指标及限值指 标 限 值1、微生物指标总大肠菌群（MPN/100mL或CFU/100mL）不得检出耐热大肠菌群（MPN/100mL或CFU/100mL）不得检出大肠埃希氏菌（MPN/100mL或CFU/100mL）不得检出菌落总数（CFU/mL）1002、毒理指标砷（mg/L）0.01镉（mg/L）0.005铬（六价，mg/L）0.05铅（mg/L）0.01汞（mg/L）0.001硒（mg/L）0.01氰化物（mg/L）0.05氟化物（mg/L）1.0硝酸盐（以N计，mg/L）10地下水源限制时为20三氯甲烷（mg/L）0.06四氯化碳（mg/L）0.002溴酸盐（使用臭氧时，mg/L）0.01甲醛（使用臭氧时，mg/L）0.9亚氯酸盐（使用二氧化氯消毒时，mg/L）0.7氯酸盐（使用复合二氧化氯消毒时，mg/L）0.73、感官性状和一般化学指标色度（铂钴色度单位）15浑浊度（NTU-散射浊度单位）1水源与净水技术条件限制时为3臭和味无异臭、异味肉眼可见物无pH （pH单位）不小于6.5且不大于8.5铝（mg/L）0.2铁（mg/L）0.3锰（mg/L）0.1铜（mg/L）1.0锌（mg/L）1.0氯化物（mg/L）250硫酸盐（mg/L）250溶解性总固体（mg/L）1000总硬度(以CaCO3计，mg/L）450耗氧量（CODMn法，以O2计，mg/L）3水源限制，原水耗氧量6mg/L时为5挥发酚类（以苯酚计，mg/L）0.002阴离子合成洗涤剂（mg/L）0.34、放射性指标指导值总放射性（Bq/L）0.5总放射性（Bq/L）1MPN表示最可能数；CFU表示菌落形成单位。当水样检出总大肠菌群时，应进一步检验大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群；水样未检出总大肠菌群，不必检验大肠埃希氏菌或耐热大肠菌群。放射性指标超过指导值，应进行核素分析和评价，判定能否饮用。2.1.2. 水质分析本设计中采用的是二类水质，浊度，大肠杆菌均不达标，需要处理。2.1.3 设计水量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和排泥等方面。城镇水厂自用水量一般采用供水量的5%10%，本设计取8%，则设计处理量为： Q设=1.05 Q供=1.05105000 m/d=110250 m/d=4593.75 m/h式中 Q水厂日处理量；a水厂自用水量系数，一般采用供水量的5%10%，本设计取8%；Qd设计供水量（m3/d），为10万m3/d.2.1.4给水处理工艺流程确定 给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有关。地表水为水源时，生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。如果是微污染原水，则需要进行特殊处理。原水 管式静态混合器 折板絮凝池 斜管沉淀池 普通快滤池 清水池 二级泵站 市政管网2.2混合2.2.1混凝剂药剂的选用混凝剂选用:碱式氯化铝Aln(OH)mCL3n-m简写PAC。本设计水厂混凝剂最大投药量为20mg/l。其特点为：(1）净化效率高，耗药量少除水浊度低，色度小、过滤性能好，原水高浊度时尤为显著。(2）温度适应性高：PH值适用范围宽（在PH=59的范围内，可不投加碱剂）(3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。(4）设备简单、操作方便、成本较三氯化铁低。(5）无机高分子化合物。2.2.2加药设备设计：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。加药方式：泵前压力加药。2.2.3加药间的设计设计要求：加药间尽量设置在投药点的附近；加药间和药剂仓库可根据具体情况设置机械搬运设备；加药管可以采用塑料管、不锈钢或橡皮管，溶药用的给水管选用镀锌钢管，排渣管采用塑料管；加药间要有室内冲洗设施，室内地面要有5的坡度坡向集水坑；加药间要通风良好，冬季有保温措施；加药间与仓库连在一起，仓库储量按最大投加期间的715天的用量计算。2.2.4溶液池容积 =7.34m 取8m式中：混凝剂（PAC）的最大投加量（mg/L） 溶液浓度，一般取5%-20%（根据室外给水设计规范），本设计取15%； 处理水量，本设计为4593.75 每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。溶液池尺寸：LBH = 2.5m2m2m，高度中含超高0.3m,置于地面之上。有效容积：W =2.521.7=8.5m3 ,满足条件。每个溶液池设两个，一用一备，置于室内地面上，以便交替使用，保证连续投药2.2.5溶解池容积 式中： 溶解池容积（m3 ），一般采用（0.2-0.3）；本设计取0.3 溶解池尺寸：LBH = 2m1m1.6m，高度中含超高0.3m，有效容积：W=211.3=2.6m,满足要求。溶解池设两个。2.2.6药库设计参数 混凝剂聚合氯化铝所占体积： T30=a1000Q30=20100011025030=67t v=671.19=56.3m2 药品放置高度为1.5m,则A=56.31.5=38m2 考虑间隔占30%，所以A=1.338=49.4m2 则LBH=1054 加药间、药库呈一字型布置 计量泵投加流量：q=W112=0.67m3/h2.2.7混合设备： 采用管式静态混合器 设计流量q=Qn=1102502=55125m3d=0.638m3/s d1选900mm，流速v=1.0m/s,管长l=50m 水头损失 h=il=3.11100050=0.156m21042.4 斜管沉淀池设计计算 斜管沉淀池是浅池理论在实际中的具体应用，按照斜管中的水流方向，分为异向流、同向流、和侧向流三种形式。斜管沉淀池具有停留时间短、沉淀效率高、节省占地等优点。本设计沉淀池采用异向斜管沉淀池，设计2组。沉淀设备与反应设备合建，选用斜管沉淀池。（水力条件好，沉淀效率高，处理负荷较高，池体小，占地少） 2.4.1设计参数沉淀池分两组，一组一池，每池的设计流量为Q= 1/2Q设=55125 m/d=0.62m/s。颗粒沉降速度：=0.5mm/s清水区上升流速v=3.0mm/s斜管采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚为0.4mm，内切圆直径d=30mm，水平倾角=60，=0.95图2-3 斜管沉淀池计算简图2.4.2沉淀池计算 清水区净面积AA=QV=0.640.0030=212.7m2 斜管部分的面积AA=A=212.70.95=224m2斜管部分的平面尺寸（长宽）采用B H=1218.7 沉淀池进水由边长为18.7m的一侧流入，该边长度与絮凝池宽度相符。 管内流速v0 v0=vsin60=3sin60=3.46mm/s考虑到水边波动，采用v0=4mm/s 管长有效管长：根据u0和v0值，l/d=20，则l=20d=2030=600mm过渡段长度l,采用l=200mm斜管总长 L=l+l=800mm 池宽调整池宽B=B+Lcos=12+0.8cos60=12.4m斜管支承系统采用钢筋混凝土柱、小梁及角钢架设。 复核雷诺数根据管内流速v0=4mm/s，管径d=30mm，查表得雷诺数Re=30 管内沉淀时间tt=L/v0=800/4=200s=3.33min 池高H1斜板区高度H1=Lsin=0.80.8660.7m超高采用0.3m清水区高度采用1m配水区高度采用1.3m排水槽高度采用0.8m有效池深H=0.7+1+1.3=3m池子总高H=H+0.8=0.3=4.1m 进口配水 进口采用穿孔墙配水，穿孔流速0.1m/s 沉淀池进口水穿孔墙V=0.1m/s所以A2=Qv=0.640.1=6.4m2每个洞口尺寸定为20cm10cm则洞口数为：6.40.20.1=320孔穿孔墙布水区1.3m的范围内，孔共为四层，每层80个。2.4.3集水系统采用两侧淹没孔口集水槽集水，中间设两条集水渠，沿池反方向两边各布置30条穿孔集水槽，为施工方便槽底平坡。集水槽中心距：L=Ln=12.410=1.24m每槽集水量：q=0.64102=0.032m3/s考虑到池子的超载系数为20%，故槽中流量：q0=1.2q=1.20.032=0.0384m3/s 集水槽双侧开孔，孔径d=25mm 又q=f2gh,则 孔数n=Qq=Qf2gh=0.0320.6240.025229.810.12=68 每边34个孔眼，孔眼从中心向两边排列 集水槽宽 b=0.9Q0.4=0.90.03840.4=0.244m 为便于施工取0.25m 起点槽中水深：H1=0.75b=0.750.250.19m 终点槽中水深：H2=1.25b=1.250.250.32m 淹没深度取12cm,跌落高度取5cm，超高0.15m槽的高度：H3=H2+0.12+0.05+0.15=0.64m 集水渠：流量为0.64m3/s 假定集水渠起端的水流截面为正方形，则渠宽度为b=0.90.640.4=0.75m,为施工方便采用0.8m，起端水深0.64m，考虑到集水槽水流进入集水渠时应自由跌落高度取0.02m，即集水槽应高集水渠起端水面0.02m，同时考虑到 集水槽顶相平，则集水渠总高度为： H=0.02+0.8+0.64=1.46m出水的水头损失包括孔口损失和集水槽速度内损失，孔口损失： h1=22g=20.1229.81=0.001m进口阻力系数，本设计取2.集水槽内水深为0.3m，槽内水力坡度按i=0.01计槽内水头损失为：h1=iL=0.018=0.08m出水总水头：h=h1+h2=0.081m2.4.4沉淀池的排泥L=12m 孔眼直径d=3mm穿孔管直径D=1.68dL=1.680.03012=0.175m采用200mm铸铁管（壁厚10mm）图2-4 斜管沉淀池剖面简图1图2-5 斜管沉淀池剖面简图22.5 普通快滤池的设计2.5.1 设计参数水的过滤是水澄清处理的最终工序，也是水质净化工艺所不可缺少的处理过程。滤池选用普通快滤池，其运行管理可靠，池深较浅，适用范围广。主要由滤池本体、管廊、冲洗设施、控制室组成。设计内容包括池体个数、平面尺寸、高度、集水系统、配水系统冲洗水箱及廊道等。选用四阀滤池（普通快滤池）原因：有成熟的运转经验，运行稳妥可靠；采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池身较浅；可采用降速过滤，水质较好。计算参数：个数：10个 长：宽=1.5：1单层石英砂滤料滤池 滤速10m/h冲洗强度：15L/(sm2) 冲洗时间5min冲洗周期T=24h2.5.2普通快滤池的计算滤池的工作时间t 滤池24h连续运转，其有效工作时间为 t=24-t24T=24-0.12412=23.8h 滤池面积F 滤池总面积F=Qvt=1102501023.8=463.2m2查表得，滤池个数N=10个，成双行对称布置，每个滤池面积f=F/N=47m2 单池平面尺寸： 由4-3得，L/B=1.5，则 滤池平面尺寸 LB=8.45.6 校核强制滤速v V=NvN-1=101010-1=11.1m/h 满足条件 滤池高度H 采用：承托层高度H1=0.50m 滤料层高度H2=0.70m 砂面上水深H3=1.70m 滤池超高H4=0.30m 所以滤池总高度为： H=H1+H2+H3+H4=0.50+0.70+1.70+0.30=3.2m 冲洗强度q q=43.2dm1.45(e+0.35)1.632(1+e)v0.632 dm=0.9ud10=0.91.50.5=0.675mm q=43.20.6751.45(0.5+0.35)1.632(1+0.5)1.140.632=12L/(sm2) 计算水量Q Q=4593.75m3/h 单池冲洗流量q冲 q冲=fq=4712=0.564m3/s2.5.3冲洗排水槽 断面尺寸两槽中心距采用a=2.0m排水槽个数 n1=La=8.42.0=4.25个槽长 l=B=5.6m槽内流速，采用0.6m/s排水槽采用标准半圆形槽底断面形式，其末端断面模数为：=qla4570v=125.62.045700.6=0.22m 设置高度滤料层厚度采用Hn=0.7m排水槽底厚采用=0.05m槽顶位于滤层面以上的高度为：He=eHn+2.5+0.075=0.50.7+2.50.22+0.05+0.075=1.03m 核算面积排水槽平面总面积与单个滤池面积之比为：52f=520.225.447=0.240.252.5.4集水渠 集水渠采用矩形断面，渠宽采用b=0.75m 渠始端水深HqHq=0.81fg1000b23=0.81471210000.7523=0.673m 集水渠底低于排水槽底的高度HmHm=Hq+0.2=0.67+0.2=0.87m2.5.5配水系统 采用大阻力配水系统，其配水干管采用方形断面暗渠结构 配水系统干渠始端流速采用v干=1.2m/s干渠始端流量Q干=q冲=0.564m3/s干渠断面积A=Q干v干=0.564/1.2=0.47m2,采用0.49m2干渠断面尺寸采用0.70.7=0.49m2干渠壁厚采用=0.1m干渠预留面应开设孔眼 配水支管支管中心距采用s=0.25m支管总数n2=2Ls=28.40.25=68根支管流量Q支=Q干n2=0.56468=0.00829m3/s支管直径采用d支=75mm，流速v支=2.0m/s支管长度l1=B-(0.7+20.1)2=5.6-0.92=2.35m核算l1d支=2.350.075=31.33D250mm,V=1.52.0m/s BD250mm,V=2.02.5m/s 500S59型清水泵压水管： DN600，v=2.14m/s,i=9.6。（3）机组与管道布置: 该地区冰冻线0.48m,压水管直穿出泵房位于冰冻线以下，由于吸水管管径不太大，不设管沟，而连络管管径较大，只为连络管设管沟。吸水井置于二泵房前 3 米。将吸水井分成两格，中间隔墙上设连通管及闸阀。吸水井尺寸: B=2.3m； L=16.5m； H=6.5m。超高：0.3m。 （4）部件尺寸：水泵吸水管进口喇叭口大头直径DD1.25d=1.29700900mm水泵吸水管进口喇叭口长度LL3.07.0D-d=4900-700=800mm喇叭口距吸水井井壁距离0.81.0D=1900=900mm喇叭口之间的距离1.52.0D=2900=1800mm喇叭口距吸水井井底距离0.60.8D=720mm喇叭口淹没水深h1.01.25D=1.20900=1080mm表3-4 局部阻力系数列表名称规格单位数量阻力系数蝶阀DN600个80.06DN700个40.06DN800个20.06DN900个20.05止回阀DN600个41.70偏心异径接头DN700 500个40.20同心异径接头DN500 350个40.20三通DN600DN800个20.10四通DN600DN800DN900个20.2090弯头DN700个40.6845弯头DN900个40.36泵房内部水头损失=吸水管路水头损失+压水管路水头损失 =（0.06+0.20+0.68）1.5822g+（0.06+0.06+0.05+ 1.70+0.20+0.10+0.20+0.36）2.1422g =0.762m满足设计要求3.4 附属设备的选择3.4.1 起重设备最大起重量为3600公斤，故选LX 型单梁桥式电动吊车，起重量为4吨，起吊高度为9米，跨度为8米。3.4.2真空泵的选择设置两台真空泵，一用一备。真空泵抽气量： （4-4）式中 泵站中最大一台水泵泵壳内空气容积；吸水管中空气容积；大气压水柱高，取10.33m；离心水泵的安装高度，3.54m；T水泵引水时间，取3min；k漏气系数，取1.1；则： （4-5）最大真空：； （4-6）选用SZ-2型水环式真空泵，Q=0.95-1.65，Hv=152-304毫米汞柱。选择2台，一台工作，一台备用。配用电机JO2-54-4型。3.4.3通风设备和计量设备本设计采用自然通风，设置2台起声流量计统一计量。高程计算如表3-5：表3-5 高程计算简表名称水头损失（m）水位标高（m）连接管段构筑物沿程及局部构筑物清水池34清水池到普通快滤池0.334.3普通快滤池2.036.3普通快滤池到斜管沉淀池0.636.9斜管沉淀池0.337.2斜管沉淀池到折板絮凝池0.437.6折板絮凝池0.2537.85折板絮凝池到一级泵站0.338.15名称水头损失（m）水位标高（m）连接管段构筑物沿程及局部构筑物清水池34清水池到吸水井0.233.8吸水井0.133.7第四章 水厂平面4.1 平面布置水厂的基本组成分位两部分：生产构筑物和建筑物，包括处理构筑物、清水池、二级泵站、药剂间等。辅助建筑物，其中又分为生产辅助建筑物和生活辅助建筑物两种。前者包括化验室、修理部门、仓库及宿舍等；后者包括办公楼、食堂、浴