自来水厂设计

1、给水处理课程设计说明书姓名：班级：学号：序号：xxx大学城建学院给水排水系2015年9月第一章工程概况及设计任务21.1 工程概况2.1.2 设计资料2.1.3 设计任务书3.第二章水厂工艺方案确定及技术比较41 给水处理厂工艺流程方案的选择及确定41 拟设计方案流程图6第三章混凝工艺计算115 水厂规模及水量确定115 混凝剂投配设备的设计145 混合设备的设计145 往复式隔板絮凝反应池设计14第四章沉淀工艺计算15设计参数16平面计算17进出水系统18第五章普通快滤池设计计算20设计参数21设计计算21第六章消毒和清水池设计22加氯消毒22清水池计算22第七章二级泵站的设计23设计参数2

2、3设计计算24第八章水厂总平面布置25第一章工程概况及设计任务工程概况本设计主要是给水处理厂的设计，随着国民经济快速发展、城市化进程加快，人民生活水平迅速提高，人们对水质和水量的要求越来越高。湖北某县城原有水厂水厂能力已不能满足水质水量的要求。为解决城市越来越严重的缺水问题，当地市政府部门研究决定新建一座自来水厂，以补充城市供水能力。本设计主要是给水处理厂的设计，规划处理水量为10万立方米/天，近期设计规模为5万立方米/天。该厂的水源为湖北某县城水域，水源水质符合生活饮用水水源二级水质标准，原水水质其中的一些常规的检测项目符合生活饮用水水质卫生规范(2001)的要求，需要处理的为水源的浊度、残

3、渣及细菌的灭活。由于水源水质良好无需预处理及深度处理，所以该水厂的处理工艺流程为常规处理工艺。即：原水一混凝一沉淀一过滤一消毒一用户。主要构筑物为：絮凝池、沉淀池、滤池和清水池。水厂布置采用了直角型。设计资料(1)地理条件：地形平坦，厂区平均海拔高程52m(2)厂位置占地面积：水厂位置距离河岸200m占地面积充分。(3)水文资料：湖北某县城水域。水文站：历史实测最高洪水位：44.8m(1982.6.20)历史实测最低水位：34.66m(2004.1.9)百年一遇洪水位46.52m,五十年一遇洪水位46.08m,二十年一遇洪水位45.52m。实测最大流量20900m3/s实测最大流速2.53m/

4、s(1964年)，实测河面宽1400m33历史最枯流量172m/s,多年平均流量为2080m/so(4)气象资料：属亚热带湿润性气候，温暖湿润，温差较大，历史最高气温达40.8C,最低气温为-15.2C。多年平均降雪日6.9天，最大积雪厚度160mm;多年平均结冰日21天。无冻土，全年无霜期平均277天。1.3设计任务书长江大学给水处理课程设计任务书学院(系)城市建设专业给水排水班级.课程设计题目：某县城10万m/d自来水厂初步设计.课程设计完成时间：2周.课程设计所需资料及原始数据随着国民经济快速发展、城市化进程加快，人民生活水平迅速提高，人们对水质和水量的要求越来越高。湖北某县城原有水厂水

5、厂能力已不能满足水质水量的要求。为解决城市越来越严重的缺水问题，当地市政府部门研究决定新建一座6万m/d自来水厂，以补充城市供水能力。水源水质如下：(i)水源水质符合生活饮用水水源二级水质标准(二类水质水质受轻度污染。)(2)水厂设计规模为10万吊/d。其中近期、远期设计规模均为5万m/d。主要构筑物按近期设计，远期仅做预留。(3)原水主要水质指标名称单位检测值名称单位检测值PH7.46.9浊度NTU10020耗氧量(mg/L)5(KMnOt)色度度1025总硬度mgCaCOL350左右溶解性总固体mg/L800300大肠菌群个/L7501500水温C330,平均19(4)厂区地形：按平坦地形

6、设计，设计地面标高51m(5)其他资料：)拟定水厂区域内，地形较平坦，北高南低，标高在4953.5m。)水厂地质条件：水厂地表层为2.7m的亚粘土，下部4.7m的细纱，以下是基岩c)气象条件：该地区主导风向为东北风；夏季最高气温39.5C,冬季最低气温-5C,冰冻深度320mm4)水源：取水水源位于水厂西北方向。4.课设应完成的主要内容按总体5万m37d设计，主要生产构筑物按近期5万nVd计算。(1)净水系统的工艺选择和系统的工艺计算，单体水处理构筑物的设计计算工作(混合,反应池,沉淀池，滤池)(2)水厂总平面布置图。(3)工艺平面布置图、给排水平面布置图。(4)水厂高程(流程)布置图。(5)

7、设计说明书。.课设的目标及具体要求通过课程设计，使学生进一步巩固加深所学的基础理论、基本技能和专业知识，使之系统化、综合化；具体要求：(1)说明与计算部分：1)说明水厂净水工艺过程以及构筑物型式选择的理由，对水厂的总平面布置及高程设计作深入的阐述。要求主体生产构筑物按近期、远期相同两组并联设计，远期预留；生产附属构筑物及生活建筑物一次建设。2)需计(估)算药剂投配设备、混合池、反应池、沉淀(澄清)池、滤池及清水池的主要尺寸，其中选择两个主要单体水处理构筑物进行工艺构造设计计算工作(反应池,沉淀池，滤池)；应简要说明消毒设备的选用理由及主要参数。3)在计算书中，应列出所采用的全部计算公式和采用的

8、计算数据并注明资料来源和选用理由。应附相应的计算草图。说明书说明设计计算方法及计算草图，内容应完整，简明扼要，文句通顺，字迹端正。(2)图纸部分1)水厂总平面图应按初步设计要求完成，图上应绘出主要净水构筑物、水泵站、清水池及附属房屋建筑、道路、绿化地带及厂区界限等，并表示其外形尺寸和相互距离。构筑物管道均以单线条表示。2)水厂工艺平面布置图应绘出各种连络管渠、阀门等。3)水厂高程流程图上，应标出各净水构筑物之顶、底及水面的标高；重要构件及管渠的标高等。4)图中应注明图名及比例，并有必要的说明。图中文字一律用仿宋体书写。图例的表示方法应符合一般规定和标准。图纸应清洁美观。线条粗细应主次分明。5)

9、水厂给排水平面布置图中，主要绘出水厂生活给排水系统、雨水排水系统、室外消防等。图纸幅面规格：按合适比例图绘制。.参考资料(1)严煦世主编.给水工程(第4版).北京：中国建筑工业出版社，1999(2)严煦世主编.给水排水工程快速设计手册(1,4,5册)，北京：中国建筑工业出版社，1996(3)给水排水设计手册(第2版)，第1,3,9,11,12册.北京：中国建筑工业出版社，2000(4)室外给水设计规范(GB5001”2006)(5)室外排水设计规范(GB500142006)(6)给水排水制图标准(GB/T50106-2001),中华人民共和国建设部主编(7)李圭白、张杰主编.水质工程学(第二版

10、).中国建筑工业出版社.2008年8月(8)范瑾初金兆丰主编.水质工程(第一版).中国建筑工业出版社.2009年8月.时间安排(本学期第3、4教学周)二周第二章水厂工艺方案确定及技术比较.1给水处理厂工艺流程方案的选择及确定方案一：原水-一泵房-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泵房用户静态混合器优点：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，混合效果较好4.不需外加动力设备缺点：1.水头损失较大2.运行水量变化影响效果往复式隔板絮凝池优点：1.絮凝效果较好2.结构简单，施工方便缺点：1.絮凝时间较长2.水头损失较大3.转折处絮粒易破碎斜管沉淀池优

11、点：1.沉积效率高2.池体小，占地少缺点：1.斜管耗用较多材料，老化后尚需要更换，费用较高2.对原水浊度适应性较平流沉淀池差3.不设机械排泥装置时，排泥较困难，设机械排泥装置时，维护管理较平流沉淀池麻烦普通快滤池优点：1.有成熟的运转经验，运行稳妥可靠2.采用砂滤料，材料易得，价格便宜3.采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深较浅4.可采用降速过滤，水质较好缺点：1.阀门多原水-一泵房-扩散混合器-折板絮凝池-平流沉淀池-V型滤池清水池二泵房用户扩散混合器优点：1.不需土建构筑物2.不需外加动力设备3.不占地缺点：混合效果受水量变化有一定影响折板絮凝池优点：1.絮凝效果好2.絮凝时间短缺

12、点：1.构造复杂，水量影响絮凝效果平流沉淀池优点：1.造价较低2.操作方便，施工简单3.对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果稳定4.带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点：1.占地面积较大2.不采用机械排泥装置时，排泥较困难3.需维护机械排泥设备V型滤池优点：1.运行稳妥可靠2.采用砂滤料，材料易得3.滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好4.具有气水反洗和水表面扫洗，冲洗效果好缺点：1.配套设备多，如鼓风机等2.土建较复杂，池深比普通快滤池深综合比较，选用方案一。.2拟设计方案流程图*往复式隔板絮凝池普通快滤池第三章混凝工艺计算水厂规模及水量确定水厂自用水量取5%水厂设计规模：Q=bXQd=1.0

13、5X50000nYd=52500m/d,取Q=55000n/d混凝剂投配设备的设计水质的混凝处理，是向水中加入混凝剂（或絮凝剂），通过混凝剂水解产物压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶粒脱稳而相互聚结；或者通过混凝剂的水解和缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附架桥作用，使胶粒被吸附粘结。混凝剂的投加分为干投法和湿投法两种，干投法指混凝剂为粉末固体直接投加，湿投法是将混凝剂配制成一定浓度溶液投加。我国多采用后者，采用湿投法时，混凝处理工艺流程如图2所示。溶液拌拽溶液池水配制混合设备反应设籥士至况淀地慢餐图2湿投法混凝处理工艺流程根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选碱式氯化铝为混凝剂。最大投加量为

14、20mg/L,碱式氯化铝投加浓度为10%）溶液池溶液池一般以高架式设置，以便能依靠重力投加药剂。池周围应有工作台，底部应设置放空管。必要时设溢流装置。溶液池容积按下式计算：W1=屈_417cn式中W1溶液池容积，m3；Q处理水量，m3/h;取2292m3/ha混凝剂最大投加量，mg/L；c溶液浓度，取10%n一每日调制次数，取n=3。代入数据得：故W=20M2708.3/(417x10x3)=3.7(吊)溶液池设置两个，单池容积W1：Wi=W2=2.15(m3)取有效水深H=1.0m,总深H=H+H+H(式中H为保护高，取0.2m；代为贮渣深度,取0.1m)=1.0+0.2+0.1=1.3m。

15、故：溶液池形状采用矩形，尺寸为长X宽2000)水力条件符合要求7、加药问各种管线布置在管沟内：给水管采用镀锌钢管、加药管采用塑料管、排渣管为塑料管。加药间内设两处冲洗地坪用水龙头DN25mm为便于冲洗水集流,地坪坡度0.005,并坡向集水坑。加药间尺寸：LXBXH=13.3mx9mx6m药库：药剂储量以15d用量计PACT占体积：T15a1000Q15式中：T1515天PAC8量(t);aPAC加量(mg/L)取65.2mg/L;Q-处理水量（m/d）33则15天PAC用量为53790kg；PAC的相对密度：1-62x10kg/m则储存药体积：53790/(1.62*1000)=33.2m3。

16、设堆放高度为：2m占地面积：33.2/2=16.6m3。药库设计尺寸：LXBXH=6m5mx2m3.4往复式隔板絮凝反应池设计1、设计参数采用2个往复式絮凝反应池，单个设计水量为55000/2=27500m3/d,_333Q=27500m/d=1146m/h=0.318m/s絮凝时间：t=20min；絮凝池超高采用h=0.3m；平均池内水深H=2.5m絮凝池的长宽比：Z=L/B=1.2;转弯处过水断面面积为廊道内过水断面的1.5倍；6个廊段内流速设为六档，v1=0.50m/s、v2=0.40m/s、v3=0.35m/s、v4=0.30m/s、v5=0.25m/s、v6=0.20m/s。2、设计

17、计算(1)平面尺寸单池平面净尺寸：计算总容积：W=QT/60=114620/60=382分为两池，每池净平面面积为：F1=W/H=382/2.5=152.8m2池长(隔板间间距之和)L:L=J152.8*1.2=13.5m取14m池宽B:B=L/1.2=12.3,取13m廊段宽度和流速：廊道宽度为an,隔板间距按廊道内不同流速分为6挡：a1=Q/3600/v1/H设计流速v/(m/s)廊道宽度a/m实际流速v/(m/s)廊道数计算值采用值v10.50a10.300.300.5005v20.40a20.380.400.3765v30.35a30.430.450.3335v40.30a40.500

18、.500.3005v50.25a50.600.600.2505v60.20a60.750.750.2005池内廊道宽度相同的隔板为一段，总共分为6段，则廊道总数为5*6=30则隔板数为：30-1=29(条)，水流转弯次数为29次池长(不包括隔板厚度)复核：L=5*(0.3+0.4+0.45+0.5+0.6+0.75)=15m隔板厚度按0.2m计算，则池子总长L=15+29X0.2=20.8m(2)廊道长及水头损失的计算各档流速廊道总长度L=5*13=65m其中廊道宽0.75m,流速0.2m/s的一档的最后一道廊道紧挨穿孔过水墙，不计入该档流速廊道的长度，则最后一档廊道总长度变为65-13=52

19、ni按廊道内的不同流速分成六段，分别计算水头损失。按下式计算：22水头损失h.h=冶巫+之Ln(m)2gC2R式中一一转弯处局部阻力系数；S转弯次数；v廊道内流速，m/sV0转弯处流速，m/s；c流速系数；R水力半径，mLn水在池内白流程长度，m水力半径：R=anH/(an+2H),槽壁粗糙系数n=0.013,流速系数G=Ry1/n,y1取0.15水头损失计算表如下：言档鹿道水队损失及速度梯度计算段钻转杳；欠数直流段长度(Q施道宽度水力半径R;(m)流速系数廊道流S(n/s)转弯处流速(m/s)水头损失hCni)停留时间T速度梯度15650.300.141557.36860.500,400.1

20、230130,7596,01125650.400.185259.73070.380.300.06951儿2062-51035650.45。，206460.71140.330.270.0545195,8352.06445650.500.227361.59400,300.240.0442213.7544,49255650.600.26Tq63.13090.250.200.0307263.0033.8066i520.750,325165.02150.200.160,0157264,6924,112Z=0,3374X=1243.27G平均值=52.165CT=62599由表可知GT值符合设计要求。第四

21、章沉淀工艺计算4.1设计参数1、设计水量为55000n3/dQ=5.5万m3/d=2292m3/h=0.637m3/s。2、采用两个斜管沉淀池，每个沉淀池设计流量为Q=0.752/2=0.314m/s。3、采用塑料斜管，斜管断面为正六边形，内切圆直径d=30mm尔管长L=1m，倾角8=60,斜管高度h3=Lsin60=0.87m,斜管板厚0.4mm4、超高h1=0.5m；布水区高度h2=2.4m；清水区高度h4=1.2m。5、清水区上升流速q=2.5mm/s=9m/h,颗粒沉淀速度u=0.4mm/s。平面计算1、清水区有效面积：A=Q/q2式中：A斜管沉淀7tk的表面积（m）；q表面负荷m3/

22、（m2*h）,一般可采用9.011.0n3/（m2*h）,设计中取q为10m3/（m2*h）。则A=270.8m沉淀池采用两座，则每座清水区面积A=A/2=135.4m2沉淀池初拟面积，斜管结构占用面积按5%计。A1=A2=1.05*A1=142.17m22、沉淀池长度和宽度沉淀池宽度同絮凝池为13ml所以沉淀池长为L=A/B=10.9m,取11m式中：B沉淀池宽度（m）。3、沉淀池总高度H=hhh3h4h式中：H沉淀池总高度（m）;h1超高，取0.5m；h2布水区高度，取2.4m；h3斜管高度（m）;h4清水区高度，取1.2m；h5穿孔排泥斗槽高，取,1.3m0则H=l.3+2.4+0.87

23、+1.2+0.5=6.27m。故沉淀池尺寸为长X宽X高=13m11mx6.5m进出水系统1、沉淀池进水设计沉淀池进水采用穿孔花墙，沿长边一侧进入，则孔口总面积A3=Q/v式中：A孔口总面积（m2）;v孔口流速（m/s）,一般取值不大于0.150.20m/s,取0.18m/s贝人=0376=2.1m2每个孔口孔径采用d=150mm贝UFd=0.0177m20.18,所需孔数n=A3/Fd=2.1/0.0177=118.6个，取119个设五排，每排数量119/5=23.8个，取24个排距300mm高5X0.3=1.50m；孔间距13/24=0.5m,取500mm2、沉淀池出水设计A.沉淀池的出水采

24、用两侧淹没孔口集水槽，集水方式采用淹没式自由跌落，淹没深度取5cm,跌落高度5cm,槽的超高取0.10m。设集水槽个数NN=12集水槽中心距a=L/N=10/12=0.8m每个集水槽流量qq=Q/N=0.376/12=0.03m3/s考虑池子的超载系数为20%故每个集水槽流量=0.03X1.2=0.036m3/s0B.每个集水槽所需孔眼总面积式中：4集水才流量（m3/s）；流量系数，取0.50;h孔口淹没深度（m）;A4孔眼总面积（力）。0.0360.5029.800.05-2=0.061m2C.单孔面积A0孔眼直径采用d=25mm则单孔面积A0=兀/4，=0.00049宿每个集水槽孔眼个数n

25、=0.061/0.00049=125.5个，取126个。D.每个集水槽有两边，则每边孔眼个数为n/2=126/2=63个。E.孔眼中心距S0=B/63=10/63=0.16m,孔眼从中心向两侧排列。3、沉淀池排泥系统设计采用穿孔管排泥，沿池长（L=10n）,横向铺设10条槽（前后另加2条）槽宽1.5m,槽壁倾角600,槽高1.3m,考虑到斜板支撑系统的高度及维修要求，排泥槽顶端距斜板采用2.4m.4、复算管内雷诺数、弗劳德数及沉淀时间管内雷诺数ReRe=Rq2式中:R斜管水力半径R;R=D/4=0.75cmq2斜管内流速；q2=q/sin1-2.9mm/s一,一、2，0.290.75运动粘度0

26、.01cm/s(t=20C)。Re则=21.75：:1000.01(20C时)所以水流在沉淀池内是层流状态。弗劳德数Fr=q220.292Rg0.75*981_-10=1.141010介于0.0010.0001之间，满足设计要求。管内沉淀时间丁小。=1000/2.9=344.8s=5.75minT一般介于47min,满足设计要求。第五章普通快滤池设计计算设计参数单层石英砂滤料，密度ps=2.65t/m3,滤料膨胀前孔隙率m=0.41;设计流量：Q=5.5万m3/d=2292m3/h=0.637m3/s设计滤速：V=810m/h,取10m/h;冲洗强度：1215L/m2s,取14L/m2-s；冲

27、洗时间：t=6min；冲洗周期：T=12h;工作时间；t=24h.设计计算1、冲洗强度冲洗强度q按经验公式计算1.451.63243.2dm(e0.35)q-；-0.632(1e).式中dm滤料平均粒径；e滤层最大膨胀率，取e=40%；v水的运动黏滞度，v=1.44mn2/s。砂滤料的有效直径d1o=0.7mm与dmX寸应的滤料不均匀系数u=1.5所以，dm=0.9ud10=0.9x1.5x0.7=0.945mm冲洗强度q=43.20.9451.45(0.40.35)16320.632(10.4)1.44_2=14.12L/(sm)2、滤池面积滤池过滤水量为55000/24=2292n3/h滤

28、池总面积Fq-二2292-229.2m2V10滤池设置两组，每组个数采用N=4个，双行并列布置；单池面积f=F/N=229.2/4/2=34m2,每池平面尺寸采用LXB=7.6mX4.5m池的长宽比为7.6/4.5=1.7(符合设计规范，规范要求：1.5:12:1;)3、滤池高度支承层高度H1=0.45m、滤料层高度H2=0.7m砂面上水深H3=2m超高(干弦)H4=0.3m滤池总高H=H+H+H+H4=0.45+0.7+2+0.3=3.45m4、冲洗排水槽(1)断面尺寸两槽中心距采用a=2m排水才个数n尸L/a=7.6/2=3.8,取4个。槽长l=B=4.5m、槽内流速，采用0.6m/s每槽

29、排水量为Q=14.12X7.6X1.7=182.43L/s米用三角形标准断面，槽中流速米用v=0.6m/s根据水量及流速可算得槽断面尺寸v1183.4310-V0.6X=J=0.27m(2)设置高度滤料层厚度采用H=0.7m、排水槽底厚度采用6=0.05m槽顶位于滤层面以上的高度为：He=eHn+2.5x+6+0.075=1.41m核算面积：排水槽平面总面积与单个滤池面积之比:符合设计要求。X*l*4/f=0.27*4.5*4/34.1=0.140.255、集水渠集水渠采用矩形断面，渠宽采用b=0.75m渠始端水深Hq：Hq=0.81(fq)2/3=0.81M(34”-14.12)2/3=0.

30、6mq1000b10000.75集水渠底低于排水槽底的高度Un：Hm=Hq+0.2=0.8m。6、配水系统采用大阻力配水系统，具配水干管采用方形断面暗渠结构。(1)配水干渠干渠始端流速采用V干=1.5m/s;干渠始端流量Q干=q冲=0.45m3/s干渠断面积人=、干/丫干=0.45/1.5=0.3m2,干渠断面尺寸采用0.5mX0.6m(2)配水支管支管中心距采用s=0.25m；支管总数n2=2L/s=2X7.6/0.25=60.8,取60根。支管流量Q支=、干/n2=0.45/60=0.0075m3/s;支管直径采用d支=75mm流速：v支=Q支0.0075A支0.0044:1.7支管长11

31、二詈“一。82。;,核算：l1/d支=1.75/0.075=23高=9亦7.2mx6m6.2清水池计算1、清水池有效容积清水池的有效容积，包括调节容积、消防贮水量和水厂自用水的调节量。清水池的总有效容积：V=kQ3式中：V清水池的总有效容积（m）;k一经验系数,一般采用10%-20%Q设计供水量（m3/d）0设计中取k=10%;Q=55000n/d0V=0.1X55000=5500m消防用水量按同时发生两次火灾，一次火灾用水量取25L/s,连续灭火时间为2h,则消防容积：V2=2523600/1000=180m3故清水池体积为V=5500+180=5680m清水池共设2座，有效水深取H=4.0

32、m,则每座清水池的面积为：2H568024.02二710m取BML=20X35=710南，超高取0.5m,则清水池净高度取4.5m。2、管道系统清水池的进水管:=）处=J4H0m=0.77m（设计中取进水管流速为v=0.8m/s）n二v,2二0.8设计中取进水管管径为DN800mm进水管内实际流速为：1.00/s清水池的出水管由于用户的用水量时时变化，清水池的出水管应按出水量最大流量设计，设计中取时变化系数k=1.5,所以：Qgj.5M55000=4062.5m3/h=l.l3m3/s2424出水管管径：D2=淳jlZ3Z=0.95m（设计中取出水管流速为n二v3.1420.8v=0.8m/s

33、）设计中取出水管管径为DN1200mm则流量最大时出水管内流速为：0.96m/s清水池的溢流管溢流管的管径与进水管相同，取为DN800mm在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。清水池的排水管清水池内的水在检修时需要放空，需要设排水管。排水管径按2h内将水放空计算。排水管流速按1.2m/s估计，则排水管的管径为：D3=J包=J4x55000=0.7m设计中取排水管径为DN800mmtv;2二36001.223、清水池的布置导流墙：在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，保证氯与水的接触时问30min。每座清水池内导流墙设置3条，间距为15m#清水7tk分成4格。导流墙底部每隔5m设