自来水厂设计书

1、目录一、设计说明书31工艺流程的选择31.1原水水质31.2生活饮用水标准(GB 5749-2006)31.3工艺要求31.4设计工艺流程与选择32构筑物形式的确定42.1构筑物总体布置形式42.2配水42.3絮凝剂的选择、投加及混合42.4絮凝池52.5沉淀52.6臭氧接触处理系统52.7活性炭滤池52.8消毒系统53水厂平面布置说明53.1常规因素53.2特殊因素63.3主要构筑物及管路尺寸63.4布置方式64水厂高程布置说明6二、设计计算书71设计水量72配水井设计计算72.1设计规模72.2有效容积72.3配水井外形尺寸设计72.4进水管管径D172.5出水溢流堰72.6配水管管径D2

2、73混合加药设计计算73.1絮凝剂选择及投加量73.2投加系统设计计算73.3混合器设计计算84絮凝池设计计算84.1絮凝池有效体积84.2过水孔洞流速84.3内部水头损失计算94.4外形尺寸计算105沉淀池设计计算105.1沉淀池基本设计105.2清水墙面积A105.3斜管长度105.4池子高度105.5复算管内雷诺数及沉淀时间106砂滤池设计计算106.1滤池基本设计、尺寸106.2滤池相关的高程设计计算116.3配水系统设计计算116.4洗砂排水槽116.5滤池的管渠计算127臭氧接触池设计计算127.1臭氧发生器气源、发生系统127.2臭氧接触池设计计算137.3对尾气处理装置的简单说

3、明138活性炭滤池设计计算138.1主要设计参数138.2滤池面积及个数138.3炭滤池总高度138.4配水系统138.5炭滤池的冲洗与冲洗排水槽高度148.6支撑系统149消毒149.1加氯量计算149.2加氯系统1410清水池设计计算1411水厂高程设计计算1412.水泵选择14三、图纸151、水厂平面布置图152、水厂高程布置图153、沙滤池结构图15四、参考文献151、参考书籍152、参考论文15一、设计说明书1工艺流程的选择1.1原水水质原水呈现异色，存在着氨氮及耗氧量较高等问题。具体水质指标如下：浊度：一般70度左右，下雨时200300度；色度：微红色；大肠菌群数约80个/L；细菌

4、总数约为700个/ml；CODMn：0.85.1mg/l；氨氮：0.43.0mg/l；嗅味：较重的泥味；其他指标基本符合供水水质标准。1.2生活饮用水标准(GB 5749-2006)浊度：小于1NTU(水源与净水技术条件限制时为3)；色度：小于15度；大肠菌群数：不得检出；细菌总数：小于100个/mL；CODMn：小于3mg/l(水源限制，原水耗氧量6mg/L时为5mg/l)；氨氮：小于0.5mg/l；嗅味：无臭无味。1.3工艺要求原水中，COD与氨氮的含量较高，为一般的处理工艺难以去除的污染物，故设计时应重点考虑此两项因素。COD的最高含量为5.1mg/L，将之规范要求的3.0mg/L需要的

5、去除率为(5.1-3.0)5.1100%=)41.2%；氨氮的最高含量为3.0mg/L，将之规范要求的0.5mg/L需要的去除率为(3.0-0.5)3100%=)83.3%，1.4设计工艺流程与选择设计如下两种工艺流程，并进行比较。工艺流程1：对于 工艺流程1，根据文献资料可得其COD去除率约为50%，氨氮的去除率约为90%，对色嗅味的去除率较好，符合工艺要求。工艺流程2：对于 工艺流程2，根据文献资料可得其COD去除率约为50%，氨氮的去除率约为90%，对色嗅味的去除率较好，符合工艺要求。两个工艺流程主要差别在于深度处理时的处理方法：工艺流程1采用臭氧接触池和活性炭滤池做深度处理，相比生物处

6、理，具有安全有效的特点，还可减少后期的加氯量，减少后期消毒处理对水质的影响；但具有基建成本较高，臭氧有一定毒性易发生危险等的缺点。工艺流程2采用生物与处理做深度处理，具有处理效率高、有机负荷较高、接触停留时间短、占地面积少，节省投资等优点；但其还有着对冲击负荷适应能力差，易发生污泥膨胀，运行费用高、管理复杂等缺点。根据原水水质情况、水厂建设成本、运营成本等方面考虑，选择工艺流程1作为设计方案。2构筑物形式的确定2.1构筑物总体布置形式根据原水水质情况、水厂建设成本、运营成本等方面考虑，水厂采用3个相同系列的布置方式，在一个系列进行检修时，可处理平时67%的水量，通过清水池及二级泵站的调节，可满

7、足故障时供水量为平时70%的条件。2.2配水每个系列的流量由配水井分配，配水井采用圆柱形薄壁溢流堰进行配水。此种配水井为当今常用配水井。2.3絮凝剂的选择、投加及混合2.3.1絮凝剂的选择原水成微红色，说明含有一定量的Fe3+，故不宜选用铁系混凝剂。本方案采用聚合氯化铝，其优点如下：1、净化效率高，耗药量少，出水浊度低，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适用范围宽，因而可不投加碱剂；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，使用成本相对较低；2.3.2絮凝剂投加系统的选择絮凝剂投加采用水射器投加系统，其优缺点如下：优点：设备简单，使用方便，

8、不受药液池高程所限；缺点：效率较低，若药液浓度不当，可能引起堵塞。2.3.3混合装置的选择加药混合器采用管式静态混合器进行混合，设置于加药系统水射喷口不远处。本系统适用于水量变化不大的各种规模水厂。其优缺点如下：优点：1、设备简单、维护管理方便； 2、不需土建构筑物； 3、在设计流量范围，混合效果好； 4、不需外加动力设备。缺点：1、运行水量变化影响效果； 2、水头损失较大； 3、混合气构造相对复杂。2.4絮凝池絮凝池采用网格絮凝池；网格絮凝池特别适用于水量变化不大的水厂。其优缺点如下：优点：1、絮凝效果较好；2、絮凝时间短；3、构造简单。缺点：水量变化对絮凝效果的影响较大。2.5沉淀考虑水量

9、规模、本步骤之前的水质条件与高程布置的影响，沉淀池采用斜管沉淀池，特别适用于类似本例的老沉淀池的改建、扩建。其具有的优确点为：优点：1、沉淀效率高；2、池体小，占地较少。缺点：结构较复杂，检修相对不容易。2.6臭氧接触处理系统在活性炭过滤前投加臭氧的目的主要是杀死细菌、去除病毒、氧化水中有机物和生物难降解有机物、将COD转化为BOD、氧化分解螯合物。与活性炭滤池联用，可增加活性炭吸附的生物作用，延长活性炭再生周期。臭氧处理的系统组成一般包括气源系统、臭氧发生系统、臭氧水接触反应系统、尾气处理系统。本设计中，采用以空气为起源的臭氧发生系统，臭氧接触池采用钢筋混凝土的带密封的接触池，为安全起见，设

10、置霍家拉特剂催化分解法尾气处理装置。2.7活性炭滤池活性炭滤池采用固定床滤池。其具有的优缺点为：优点：1、运转稳定，管理方便，出水水质好；2、活性炭再生后可循环使用。缺点：1、活性炭在固定床中吸附容量的利用率较低；2、需定期投炭，整池排炭；3、基建、设备投资较高。2.8消毒系统2.8.1消毒剂的选择消毒系统采用液氯消毒，其具有的优缺点如下：优点：1、具有余氯的持续消毒作用；2、加之成本较低；3、操作简单，投量准确。缺点：1、原水有机物高时会产生有机氯化物；2、原水含酚时会产生氯酚味；3、氯气有毒，管理或操作不当易产生危险。2.8.2投加系统的选择加氯采用自动真空加氯系统，并设置漏氯吸收装置。系

11、统一般由加氯歧管、氯气蒸发器、减压过滤装置、真空调节器、自动真空加氯机和水射器等组成。3水厂平面布置说明3.1常规因素根据水厂需要，常考虑以下常规因素：1、生产构筑物和生产附属建筑物宜分别集中布置。生产构筑物主要有处理构筑物、清水池、二级泵站、药剂间等；生产附属建筑物主要有化验间、仓库、车库及职工宿舍等；2、生活区宜与生产区分开布置，生活区主要包括办公楼、食堂、浴室、职工宿舍；3、加药间、消毒间应分别靠近投加点，并与其药剂仓库毗邻；消毒间及其仓库宜设在水厂的下风处，并与生活区保持一定的安全距离；4、厕所和化粪池的位置与生产构筑物的距离应大于10m；5、水厂的绿化占地面积不宜小于水厂总面积的20

12、%；6、根据需要设置通向各构筑物的道路； 7、水厂周围应设围墙及安全防护措施。3.2特殊因素根据该水厂所在地条件，特别考虑以下因素：1、供水城市位于该水厂的东南方向，故出水宜在西北方向；考虑南风的影响，为避免消毒工艺的危害，宜在水厂北侧出水；本设计采用在水厂北侧出水。 2、重庆年均气温较高，处理构筑物可露天布置。3.3主要构筑物及管路尺寸主要构筑物尺寸及管路尺寸如下表，具体计算过程见计算书。主要构筑物尺寸构筑物间管道长度配水井外径5m高6.8m5m1根+17.5m2根加药间长4m宽6m高4m3个系列2m3系列絮凝池长7.2m宽11m高4.5m3个系列沉淀池长12.2m宽11m高4.9m3个系列

13、3m3系列砂滤池长8m宽4m高3.15m4个并联3个系列3m3系列臭氧接触池长8m宽6m高7.5m3个系列3m3系列活性炭滤池长5.5m宽5m高4.25m3个串联3个系列2m3系列加氯间长4m宽6m3个系列2m3系列清水池长81m宽44m高5.3m5m1根+18.52根二级泵房长5m宽5m高4m储药间长20m宽15m储氯间长20m宽15m污泥处理站长40m宽15m 3.4布置方式生产装置布置于水厂的西北部，采用串联布置。办公区、化验室位于水厂西南部办公综合楼内。生活区（食堂、宿舍、浴室）与仓库、停车场布至于水厂东南部。水厂西北部为预留用地，可供水厂日后建设二期工程，一期工程时布置为运动场地。水

14、厂大门布置于水厂西南部，正对办公综合楼。具体布置方式及位置见平面布置图。4水厂高程布置说明水厂的净水构筑物的高程布置采用高架式，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。清水池最高水位与地面标高一致，即750.00m。具体高程布置见计算书与高程布置图。二、设计计算书1设计水量水厂的设计水量为80000m3/d（包括未预见水量），考虑水厂5%的自用水量，计算得本水厂总处理规模为(80000(1+5%)=)84000 m3/d。网格絮凝池、斜管沉淀池、砂滤池、臭氧接触池、活性炭滤池的水量损失各记为设计总水量的1%。2配水

15、井设计计算2.1设计规模配水井的设计规模为84000 m3/d = 3500 m3/h = 0.9722 m3/s2.2有效容积配水井水力停留时间T拟采用2-3min，取T = 2min，则配水井有效体积为：W = QT = 0.9722602 = 116.66 m32.3配水井外形尺寸设计配水井外径取5m，内径取3m，井内有效水深H0为考虑堰上水头和一定的保护高度，取配水井总高度为6.8m。2.4进水管管径D1配水井有2根进水管，故每根进水管设计流量为(0.97722=)0.4886 m3/s。查水力计算表得，两根进水管均选择DN800的铸铁管。2.5出水溢流堰进水从配水井底中心进入，经等宽

16、度堰流入3个水斗，再由管道进入3个系列的后续处理构筑物。每个系列的后续构筑物分配水量为(0.97723=)0.3257 m3/s，由于流量大于100L/s，故配水采用矩形薄壁溢流堰。取流量系数m=0.42，堰宽b=6.5m堰上水头H计算过程为：2.6配水管管径D2已知每个系列的后续处理构筑物的分配流量为0.3257 m3/s，查水力计算表选用DN600的铸铁管。注：以下的设计计算除特殊说明，均指每个系列中的单个设备或构筑物。3混合加药设计计算3.1絮凝剂选择及投加量选择聚合氧化铝作为混凝剂，根据文献记载及其他水厂运行经验，投加量为30mg/L。则本水厂每日正常运行时，每个系列的流程需要的絮凝剂

17、质量约为(3010000.3257360024=)844.21kg。三个系列都全天正常运转时，水厂每日需要(844.213=)2532.64kg的聚合氧化铝（纯）混凝剂。3.2投加系统设计计算3.2.1投加系统工作流程投加系统采用水射器投加系统，投加系统的工作流程如下图：3.2.2溶液池容积W13.2.3溶解池容积W2W2=0.25W2=1.049m3溶液池和溶解池均采用机械搅拌。3.3混合器设计计算混合器采用管式静态混合器，其具有混合效果好，制作安装方便等优点。本设计采用3节的静态管式混合器，并预留今后增减元件数的可能。混合器的水头损失为：4絮凝池设计计算絮凝池采用网格絮凝池，并与沉淀池合建

18、。每系列设计1个絮凝池，每池设计流量Q = 0.3257m3/s4.1絮凝池有效体积取絮凝时间T=13min，则容积为：V = QT = 0.32571360 = 254.0m3絮凝池的有效面积为（有效水深取4.2m）：A1 = V/h = 195.44.2 = 60.49m2竖井流速取v1=0.13m/s，由此得单个面积：f = Q/v1 = 0.32570.13 = 2.505m2设计每格为正方型，边长采用1.60m，则每个面积为2.56m2，由此得分隔数为：n = 60.492.56 = 23.62采用24格。实际絮凝时间为t = 1.601.604.20240.3257 = 792s

19、= 13.20min絮凝池总池高为：H = 4.2+0.3 = 4.5m4.2过水孔洞流速v2按照进口0.3m/s递减到0.1m/s，上孔上缘在最高水位线以下，下孔下缘于池底平齐。I、II、III表示每格的网格层数，见下图。每格的孔洞尺寸见表1。表1：孔洞尺寸计算图格编号1234567孔洞(宽高)(mm)1.60.71.60.71.60.751.60.751.60.81.60.91.61.0流速(m/s)0.30.30.270.270.250.230.20格编号891011121314孔洞(宽高)(mm)1.61.01.61.051.61.051.61.151.61.21.61.21.61.3

20、流速(m/s)0.200.190.190.180.170.170.16格编号1516171819孔洞(宽高)(mm)1.61.351.61.351.61.551.61.851.62.0流速(m/s) 0.150.150.130.110.104.3内部水头损失计算1-8格为前段，取水过网孔的流速v3前=0.27m/s；9-16格为中段，取水过网孔的流速v3中=0.24m/s。前段：网格的孔眼尺寸为8080mm，则净空断面A2=Q/v3前=0.32570.27=1.20m2。每个网格的孔眼数：1.200.082=188个前段共设网格21块，n=21；1=1.0，则前段网格的水头损失为：2=3.0为

21、孔洞阻力系数，则前段孔洞水头损失为：中段：网格的孔眼尺寸为100100mm，取水过网孔的流速v3中=0.24m/s，则净空断面：A3=Q/v3中=0.32570.24=1.36m2中段共设网格14块，n=14；1=1.0，则前段网格的水头损失为：中段孔洞水头损失为：后段：不设网格，孔洞水头损失为絮凝池内水头损失为：所以，速度梯度G：符合G = 20 70s-1的标准。4.4外形尺寸计算絮凝池的隔墙宽0.2m，一个絮凝池宽11.0m（包括结构尺寸），长7.2m，从絮凝池到沉淀池的过渡段净宽1.5m，外形简图见上图。5沉淀池设计计算5.1沉淀池基本设计沉淀池采用斜管式沉淀池，斜管采用与水流逆向的布

22、置。沉淀池长12.2m，宽11.0m。斜管断面采用蜂窝六角形，其内径为30mm，斜管的水平倾角为60。斜管上部清水区高度为1.2m，清水区上升流速为2.5mm/s；斜管下部的布水区高度为1.7m。斜管采用管厚为0.4mm聚氯乙烯无毒塑料片。考虑絮凝池损失水量（设为1%），沉淀池设计流量为0.3224m3/s。5.2清水墙面积A清水墙面积为：A = Q/v = 0.32240.0025 = 129.0m，其中斜管结构占用面积按3%计，则实际清水区余姚面积A = 129.01.03 = 132.9m2；为了配水均匀，采用斜管区平面尺寸为11.0m12.2m。沉淀池进口采用穿孔墙，排泥采用穿孔管，集

23、水系统采用穿孔管。5.3斜管长度管内流速：v0 = v/sin = 2.5sin60 = 2.89mm/s斜管长度：（取颗粒沉降速度=0.35mm/s）考虑管端紊流、积泥等因素，过渡区采用250mm；故斜管总长l = 250+607 = 857，按1000mm计。5.4池子高度采用保护高度0.3m，清水区高度1.2m，布水区高度1.7m，穿孔排泥斗槽高0.8m，斜管高度h = lsin = 1 sin60 = 0.87m，池子总高H=0.3+1.2+1.7+0.8+0.87=4.87m5.5复算管内雷诺数及沉淀时间式中水力半径R = d/4 = 7.5mm，管内流速v0 = 0.289cm/s

24、，运动粘度=0.01cm2/s故雷诺数：沉淀时间：T = l/v0 = 10002.89 = 5.77min6砂滤池设计计算6.1滤池基本设计、尺寸采用普通快滤池，考虑到上一步的水量损失（取1%），故每个滤池的水量为(0.322499%=)0.3191m3/s = 27570m3/d，取滤速v1=10m/h，冲洗时间为6min。滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h，则滤池每天的实际工作时间为：T = 24-0.12412 = 23.8h滤池面积为：每系列滤池格数为N=4，单行。每个滤池面积为：采用滤池长宽比为2:1，单个滤池设计尺寸为长8m，宽4m。校核强制滤速v2：滤料采用石英砂，滤料的不

25、均匀系数K8026.2滤池相关的高程设计计算承托层厚度H1采用0.45m；滤料层厚度H2，采用0.7m；砂面上水深H3，采用1.7m；保护高度H4，采用0.30m。滤池高度H为：H = 0.45+0.7+1.7+0.30 = 3.15m6.3配水系统设计计算6.3.1干管配水系统干管流量：qg = fq = 29.014 = 406L/s采用管径：dg = 600mm 取干管始端流速：vg = 1.09m/s 6.3.2干管取支管中心间距：a1 = 0.25m 每池支管数：n1 = 2L/a1 = 280.25 = 64根每根支管入口流量：q1 = qg/n1 = 40664 = 6.34L/

26、s采用管径：d = 65mm 支管始端流速：6.3.3孔眼布置支管孔眼总面积与滤池面积之比k采用0.25%。孔眼总面积：Fk = kf =0.25%29 =0.0725m3 = 72500mm2采用孔眼直径：dk = 9mm 每个孔眼面积：孔眼总数：Nk = Fk/fk =7250063.6 = 1140个每根支管孔眼数：nk = Nk/n1 = 114064 = 18个支管孔眼布置设二排，与垂线成45夹角向下交错排列。每根支管长度：l1 = 0.5(B-dg) = 0.5(4-0.6) = 1.7m每排孔眼中心距：ak = 2l1/nk = 21.718 = 0.189m 6.3.4孔眼水头

27、损失支管壁厚采用 = 5mm，流量系数 = 0.68 水头损失：6.3.5复算配水系统支管长度与直径之比不大于60，则l1/d1 = 1.70.0065 = 26.160孔眼总面积与支管总横截面积之比一般为小于0.5，则干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为1.752.0，则孔眼中心距应小于0.2，则ak = 0.189 h1+h2+h3 = 6+0.3313.61000+0.5 = 6.504m7.3对尾气处理装置的简单说明尾气处理装置采用霍家拉特剂催化分解法。此法使用时应注意在尾气进入催化剂前经除湿处理，以防遇潮后吸收分解效果降低或很快失效；可采用尾气加热法或加装有效的除湿装置。霍家拉特

28、剂在运转过程中每隔50-100h进行活化再生。8活性炭滤池设计计算8.1主要设计参数考虑上一步的水量损失（取1%），设计流量为(0.3191(1-1%)=)0.3160 m3/s采用固定床滤池；接触时间为10min；空床流速采用15m/h；滤层厚度采用1.5m。承托层厚度采用5层分层级配的承托层。承托层由下至上级配为816mm，厚度为50mm；48mm，厚度为50mm；24mm，厚度为50mm；48mm，厚度为50mm；816mm，厚度为50mm。8.2滤池面积及个数滤池每日工作时间为T = T0-t0-t1 = 24-0.5-0.1 = 23.4h滤池总面积：选用3个滤池串联布置（即3级处理

29、），单池尺寸(77.793=)25.93m2。每个滤池取长5.5m，宽5m。8.3炭滤池总高度炭滤池高度H总H总 = h1+h2+H+h3+h4 = 0.75+0.25+1.5+1.5+0.25 = 4.25m8.4配水系统采用小阻力配水系统，配水孔眼面积与炭吸附池面积之比采用1.5%。8.5炭滤池的冲洗与冲洗排水槽高度每个滤池采用常温经常性冲洗的方式进行反冲洗，每12h冲洗一次，冲洗强度为12L/(m2s)，每次冲洗历时10min，反冲洗水头为0.8m。炭滤池排水槽顶面和活性炭表层之间的距离h：h = eH+0.5 = 0.21.5+0.5 = 0.8m8.6支撑系统颗粒活性炭直接放置于砾石支撑层，底部集配水系统的采用长柄滤头。9消毒消毒采用液氯消毒，使用自动真空加氯系统，并设置漏氯吸收装置。考虑前面各处理步骤的水量损耗，消毒时的每个系列的处理水量采用26666.7m3/d = 1111.1m3/h。加氯装置后设置漏氯吸收装