给水课程设计

1、摘 要：与人类健康息息相关，故世界各国对饮用水水质标准极为关注。给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中杂质，使之符合生活饮用或工业使用所要求的标准。水处理的方法应根据水源水质和用水对象对水质的要求确定。在给水处理中，有的处理方法除了具有某一特定的处理效果外，往往也直接或间接的兼收了其他处理效果。为了达到某一处理目的，往往几种方法结合使用。给水工程是为满足城乡居民及工业生产等用水需要而建造的工程设施。它的任务是自水源取水，并将其净化到所要求的水质标准后，经输配水系统送往用户。给水工程包括水源、取水工程、净水工程、输配工程四部分。水处理流程为：原水-一级泵房-水泵静态混合器-往复式隔板絮凝池-

2、斜管沉淀池-普通快滤池 -清水池-二级泵房-用户经净水工程处理后，水源由原水变为通常所称的自来水，满足建筑物的用水要求。室内给水工程的任务是按水量、水压供应不同类型建筑物的用水。根据建筑物内用水用途可分为生活给水系统、生产给水系统和消防给水系统。关键词：澄清和消毒，给水处理，预处理，深度处理目 录1 设计任务及设计资料 32设计水质水量及工艺流程的选择 62.1水质分析 6 2.2设计水量计算 6 3 给水处理构筑物与设备型式选择 7 3.1配水井设计计算7 3.2静态混合器设计计算73.3混凝剂投加系统设计计算 7 3.4栅条絮凝池设计计算 8 3.5沉淀池设计计算 113.6普通快滤池设计

3、计算 133.7加氯工艺及加氯间设计 14 3.8清水池设计计算 144水厂总体设计 164.1水厂平面设计 164.2水厂高程布置计算 17 总结 18参考文献191 设计任务及设计资料1.1课程设计任务东北地区某市给水处理厂初步设计。1.2课程设计原始资料城市概况（1）气温资料表1 城市气温资料年平均气温10月平均最高气温30年最低气温-26月平均最低气温-8年最高气温35月平均气温11温度在-10以下的天数/d75温度在0以下的天数/d105（2）主导风向夏季主导风向为西南风，冬季主导风向为西南风。（3）水文地质资料表2水文地质资料区域土壤性质表土厚度冰冻深度/m河水位高程/m地下水位高

4、程/m水厂及周围粘土1.25.0m1.076.58（4）城市人口及集中用水量情况 表3城市人口及集中用水量情况人口数量/万人居民用水定额/(L/d·p)工厂名称用水量/（m3/d）水 压用水时间/h48.5+0.25200甲厂5000无特殊要求0-24乙厂30008-17丙厂24000-24（5）城市用水量变化情况表4城市综合生活每小时用水量占最高日用水量百分比时间小时用水量占最高日用水量/%时间小时用水量占最高日用水量/%时间小时用水量占最高日用水量/%01时1.7289时6.381617时5.6712时1.78910时5.271718时6.2323时1.691011时4.6218

5、19时5.4134时1.521112时4.541920时4.9645时2.251213时5.102021时4.2356时4.331314时5.032122时3.9067时5.541415时4.52223时2.5478时6.351516时4.92324时1.43注：上述各厂供水水质要求同生活用水。（6）其他绿化浇洒道路每日以500计。未预见水量及管网漏失水量占最高日用水量的20%。水厂自用水量按设计净产水量的510计。（7）设计条件1）取水水源为地表河流水，该河流为微污染水源水。2）水厂选址处地面平均标高为89.5。3）水厂出水水压为0.45Mpa,以保证供水服务水头0.3Mpa1.2设计步骤、

6、要求及结果根据城市原始资料，选择适当的饮用水处理工艺完成该城市给水处理厂工艺初步设计。设计任务与步骤如下：（1）设计水量确定与计算（须包括居民用水，工厂企业用水，市政绿地等用水）；（2）根据水质、水量、地区条件、施工条件和相似条件水厂运转情况选定处理方案和确定处理工艺流程；同时选择适宜的各处理构筑物的类型；（3）进行各单体构筑物的工艺设计计算，包括类型、数目、参数和主要尺寸等的确定，设计时要考虑到构筑物及其构件施工上的可能性；（4）泵站、泵房工艺设计要确定水泵机组的台数、水泵型号、泵站的结构形式等；（5）对给水处理系统要做出较准确的水力计算与高程计算；（6）给水处理厂平面布置要紧凑合理，节省占

7、地面积，同时应保证运行管理方便；（7）制水成本概算分析；（8）水厂平面和高程布置；（9）绘制下列设计图各一张；1）城市给水处理厂平面布置图2）城市给水厂高程布置图以上二张图纸，给绘制完备后附在说明书后，装订成册上交定成绩。（10）编写设计说明。2.给水处理工艺流程2.1给水处理流程选择根据水质及其特点以及类似水厂水处理效果比较，技术论证确定本设计的水处理流程为：原水 一级泵房 水泵静态混合器 往复式隔板絮凝池 斜管沉淀池 普通快滤池 清水池 二级泵房 用户设计混凝设备时，根据国内一些水厂的相关类比调查，本着使用混凝剂不得是处理后的水质对人体健康产生有害的影响和净水效果好，适应性强，使用方便，货

8、源可靠和价格低的原则，选用碱式氯化铝。2.2水厂处理水量计算生活用水水量计算居民区最高日生活用水量式中 q-最高日生活用水量定额，； N-设计年限内人口数； F-自来水普及率，%。工厂用水浇洒道路，消防用水及其与一般工业用水为500设计水量最高日用水量式中 Q1-居民区最高日生活用水量 Q3-浇洒道路和大面积绿化所需水量 Q4-工业生产用水量其中，水厂自用水量为5%根据水厂设计水量1万5万m3/d为小型水厂，5万10万m3/d为中型水厂，10万m3/d以上为大型水厂的标准可知设计水厂为大型水厂。3.给水处理构筑物的选择厂内主要的水处理构筑物有配水井，隔板絮凝池，斜管沉淀池，普通快滤池，清水池3

9、.1配水井设计计算1. 设计参数配水井设计规模Q=130080=1.502. 设计计算（1）配水井有效容积配水井水停留时间采用23，取=3，则配水井有效容积为：W=QT=1.50×3×60=270m（2）进水管管径配水井进水管的设计流量为Q=1.50m3/s，查水力计算表知，当进水管管径时，v=1.3（在1.01.2范围内）。（3）矩形薄壁堰进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再由管道接入2座后续处理构筑物。每个后续处理构筑物的分配水量为q=0.75。配水采用矩形薄壁溢流堰至配水管。 堰上水头因单个出水溢流堰的流量为q=0.75，一般大于100采用矩形堰，小于10

10、0采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高取）。（4）配水井设计配水井外径为7m，内径为5m，井内有效水深H=6.7，考虑堰上水头和一定的保护高度，取配水井总高度为7.3m。 3.2混合设备设计计算混合设备采用静态管式混合器如图，水厂自用水量取5%设计流量为0.754本设采用镀锌管式静态混合器，采用两个每个混合器处理水量为0.754，水流速度取1.25m/s。静态混合器设3节混合元件，即n=3，混合器距离絮凝池10m，混合时间为3s。静态混合器直径为： D= = 874mm=900mm 水流过静态混合器的水头损失 h= h=0.1184x3x1.50/=0.87m=1685.82s-13.4絮凝

11、设备设计计算絮凝池采用往复式隔板絮凝池，根据原水水质和水厂布置取絮凝时间t=25min，平均水深2.5m，水厂自用水量为设计水量的5%,取宽度22m则：设计水量:Q=0.754絮凝池容积：W=Qt=0.7542560=1131絮凝池平面面积：絮凝池长度廊道宽度设计絮凝池起端流速取v=0.55m/s末端流速v=0.25m/s.首先根据起末端流速和平均水深算出起末端廊道宽度，然后按流速递减原则决定廊道分段数和各段廊道宽度。 起端廊道宽度 末端廊道宽度廊道宽度分成4段，各段廊道宽度和流速见下表。应注意，表中所求廊道内流速均按平均水深计算，故只是廊道真实流速近似值，因为廊道水深时递减的。廊道分段号12

12、34各段廊道宽度(m)0.550.81.01.2各段廊道流速(m/s)0.550.390.310.25各段廊道数6555各段廊道总净宽 (m)3.3456四段廊道宽度之和取隔板厚度=0.1m，共20块隔板。则絮凝池总长度L为：水头损失计算151320.1830.460.5559.62241100.1570.330.3958.27341100.1340.260.3156.90441100.1130.210.2555.463.3.3 GT值计算池底坡度3.4沉淀池设计计算设计与计算（1）沉淀池采用斜管沉淀池，根据原水水质和出水要求取表面负荷q=8/(m2.h),清水区上升流速即为u=2.22m/s

13、，斜管采用厚.4mm的塑料板热压成正六边形管，内切圆半径40mm，斜管长2000mm，水平倾角60°（2）清水区面积分设两座沉淀池，则每座沉淀池的表面积采取沉淀池尺寸为146.5=91m2，为了配水均匀，进水区布置在13m长的一侧。在6.5m的长度中扣除无效长度0.5m，因此净出口面积(考虑斜管结构系数1.03)采用保护高0.3m，清水区高度1.2m，配水区高度1.5m，穿孔排泥槽高0.8m，斜管高度h=，池子总高度H=0.30+1.2+1.5+0.80+0.87=4.67m沉淀池进口采用穿孔墙，排泥采用穿孔管，集水系统采用穿孔管。核算（1）雷诺数Re水力半径R=当水温t=20

14、76;C时，水的运动粘度v=0.01cm2/s，则管内流速：V=Re=(2)弗劳德数FrFr=（3）斜管中的沉淀时间T=3.5 普通快滤池设计计算设计参数 设计两组，每组滤池设计水量q=5691/2=2845.5设计采用气水反冲洗，先气冲4min，再水冲4min滤速水冲洗强度12气冲强度17 滤池面积尺寸 滤池工作时间为24h，冲洗周期12h,滤池实际工作时间为： （4.34） 滤池面积 每组滤池单格数N=6，布置成对称双行排列。则每个滤池面积： 采用滤池长宽比为2，滤池设计尺寸为5 m×10m，则滤池实际面积为50m2，校核强制滤速为： 滤池高度 (1) 承托层高度：H1=0.45

15、m滤料层高度;H2=0.7m砂面上水深：H3=1.7m保护高;H4=0.3m经计算滤池高度H为：(2)配水系统 1配水干管干管流量qg=fq=47.82 12=573.84L/s=0.574/s干管始端流速采用v=1.5m/s采用管径d=600mm2支管支管中心距离采用a=0.25m每池支管数：每根支管入口流量q=573.84/80=7.17L/s管径75mm，流速1.6m/s.3孔眼布置支管孔眼总面积占滤池总面积的0.25%孔眼总面积f=FK=47.820.25%=120000mm2采用孔眼直径d=9mm每个孔眼面积63.59 mm2孔眼总数=1887个每根支管孔眼数支管孔眼布置成两排，与垂

16、线成45°角夹角向下交错排列每根支管长度：每排孔眼中心数距：4.孔眼水头损失支管壁厚采用流量系数水头损失5.1) 洗砂排水槽洗砂排水槽中心距a=2.5m，排水槽设n=5/2.5=2根，排水槽总长5m.每槽排水量：Q=qla=14x5 x 2=140L/s 采用三角形标准断面，槽中流速采用。1 排水槽断面尺寸 排水底厚度采用；砂层最大膨胀系数率e=45%；砂层厚度H=0.7m2 洗砂排水槽顶距砂面高度H=eH+2.5+0.075=0.45 x0.7+2.5 x0.24+0.05+0.075=1.04m3 洗砂排水槽总面积S=2ln =2x0.24x5x2=4.8m2 s/f小于0.25

17、、符合要求3.7 加氯工艺及加氯间设计滤后水加液氯消毒。氯是目前国内外应用最为广泛的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。操作简单，价格较低，且有持续消毒杀菌作用。根据水厂经验，按最大容量确定，余氯量应符合生活饮用水卫生标准，出厂水游离氯不低于0.3mg/l，管网末梢不低于0.05mg/l，氺和氯的接触时间大于30min。设计的计算水量为Q=5691/h。（包括水厂自用水量）仓库储量按30天计，加氯点在清水池前。（1）加氯量Q:加氯量按下式计算：式中加氯量，；最大加氯量，；需消毒的水量，。 =0.001×1×5691=5.691kg/h（2） 储存量G：G=30×24&#

18、215;5.691=4098kg/月（3）氯瓶数量：采用容量为0.5t的焊接液氯钢瓶，其外形尺寸为：共4只。另设中间氯瓶一只，以沉淀氯气中的杂质，还可防止水流进入氯瓶。采用氯库和加氯间合建的方式。3.8 清水池设计经过处理后的水进入清水池，清水池可以调节水量的变化并储存消防用水。此外，在清水池内有利于消毒剂与水充分接触反应，提高消毒效果。 清水池的有效容积，包括调节容积、消防储存水量和水厂自用水的调节量。清水池的总有效容积 V=k×Q其中，V-清水池的总有效容积（m³）； K-经验系数，一般采用10%20%； Q-设计供水量（m³/d）.设计中取k=10%，Q=1

19、36584/d=5691/h（包括水厂自用水量）V=KQ=136584=13658.4设两座矩形清水池，每座容积V1 =V/2=6829.2有效水深取5.0m，超高0.5m,清水池平面尺寸取36×35。清水池总高H=5+0.5=5.5m有效容积=36×35x5.5=6930设两个检修孔，直径为1000mm，检修孔靠近进水管、出水管和溢流管。池顶设四个通气管，均匀布置，直径为200mm。池顶覆土厚度为0.7m。4 水厂总体布置4.1 水厂的平面布置 水厂的平面布置应考虑以下几种要求： 布置紧凑，以减少水厂的占地面积和连接管渠的长度，并便于操作管理。但各构筑物之间应留出必要的施工和检修间距和管道地位； 充分利用地形，力求挖填土方平衡以减少填、挖土方量和施工费用； 各构筑物之间连接管应简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工检修方便。此外，有时也需要设计超越管道，以便某一构筑物停产检修，为保证必须供应的水量，采取应急措施； 构筑物布置应注意朝向和风向； 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； 对分期建造的工程，