SCU水质工程学课程设计(I)给水部分

3323321.论1.1设任务及求1.1.1四川某县城自来水厂的初步设计1.1.2通过水厂的初步设计使学生熟掌握水厂设计原则骤和方法培养学生应用所学理论分解决实际工程设计问的初步能力，使学生在设计运算、绘图资和设计手册以及使用设计规范等基本技能上得到初步训练和提高。1.2基资料1.2.1现用水量：50000m/d给水水源：桃河水质资料：原不为穿城河流，取水口在城镇上游，水质较好，含砂量较低（平均含砂量游无工业污染和集中生活污水污染。原水水质资料如下：项目浑浊度

含量300～

项目耗氧量

含量20mg/L色水

度温

度1020°C

总硬度暂时硬度

(德国度(德国度PH值细菌总数大肠菌数臭和味

～8.0个/个L微量

氯化物总固体碱度

21mg/L298mg/L1.2.2拟建水厂区域工程地质钻探资料通过工程地质钻探，地层构造为：表层为～0.7m厚耕土，以下均为密实压粘土，地下12m处有基岩露头。地下水位在地表8m以，地下水无浸蚀性。地基耐压力为15t/m。该城镇地震资料据记载，该地区未发生过破坏性地震，据地震监测总的记录，该地区最大震级为级，地震裂度为度。由四川地震局推荐，该地区建筑设计按地震裂度7度设防。word档可自由复制编辑33333333331.2.3桃河由西向东穿城而过，拐向镇东南流出城。河上设有两座通行汽车的大桥。河流常年流量较大，上游设有一大型水库调节，因此河流枯水位及流量变化不大。该河流为通航河流，船舶最大吨位吨并有木排放下，取水构筑物设计时应考虑放排和通航的影响。最高洪水位188.00m最大流量：常水位185.40m年平均量75m

/s枯水位183.00m最小流量：取水口水深最小达：4.0m1.2.4风向：见右方风玫瑰图气温最冷月平均4.0°C最热月平均：34.1°C极端最高气温：极端最低气温：降水量：年平均降雨量：1185.4mm一日最大降雨：土壤冰冻深度：0m1.2.5该城镇为县政治、经济中心，交通便利，铁路、公路、水运均与省城及埠外相连接，该县地方材料丰富。2.体设2.1设规模水厂处理水量50000m/d考虑水厂自用水量，故该设计水量55000m/d2.2处工艺根据原水水质资料可知，原水浊度为300-1000mg/L，色度10度，pH值，细word档可自由复制编辑菌总数为个/mL，大肠杆菌数为33000个L，氯化物21mg/L，耗氧量20mg/L，质污染较严重，微生物数量严重超标。总硬度度，暂时硬度3度总固体，度度，均已符合国家生活饮用水卫生标准。因此，工艺流程应从降低浊度、色度，减少水中大量细菌为目的，并且考虑技术与成本因素，选择传统水处理工艺流程。工艺流程图：2.3净构筑物式(1)水构筑取水构筑物采用岸边合建式，一泵站安装三台机组，两用一备，便于修检。(2)剂溶解为便于投置药剂溶解池一般设为或者半地下式为宜于药液具有腐蚀性所盛放药液的池体和管道及配件都应采取防腐措施设备采用泵组与转子流量计联合的投加方式，可使用中央计算机改变泵组转速实行自动控制。药剂选用PAC(3)合设备本设计采用水平轴机械搅拌混合器添加的对药剂进行混合。在混合池内安装搅拌设备，以电动机组驱动搅拌器完成药剂的混合。(4)应池本设计采用了往复式隔板絮凝池，与斜管沉淀池合建。(5)淀池因技术、成本地大小等因素综合考虑，本设计采用斜管沉淀池，与往复式隔板絮凝池合建。(6)池本设计采用普通快滤池，大阻力配水系统，配备自动反冲洗系统。(7)毒设施本设计消毒设施采用常规氯消毒，操作简单，价格低廉，且在管网中有持续消毒能力。(8)泵站因目标城市数据未知，所以二泵站不进行设计。(9)属构筑办公楼工舍车等办公生活建筑集中布置在远离处理构筑物的地方电室、机修间、门卫室和景观设施按需布置。word档可自由复制编辑333233323.凝沉3.1药投配设3.1.1W

a417式中：W—溶池容积，；2Q—处理水量/h；a—混剂最大投加量，取a=25mg/Lc—溶液浓度，取；每调制次数，取n=2W

a256.87417417

溶液池设置两个，每个容积，证续投药。2取有效水深H=1.5m高H渣度高度H=H+H+H=1.8m123溶液池采用矩形，尺寸为：L×B×H=2.5m×2.0m×1.8m投加拌意3.1.2(1)解池容6.87m1

3溶解池设计成正方形，设计有效水深，面积S=W，边长11S2.05

取保护高度贮渣深度H2word档可自由复制编辑32223222(2)解池高H=0.5+0.2+0.1=0.8m(3)解池尺L×B×H=2.05m×2.05m×0.8m溶解池设置2个，一用一备。溶解池的放水时间采用t=7min，则放水流量：0

1607

5.0L/s

；根据水力计算表得放水管管径=100mm流速v=0.835m/s0溶解池底部设管径DN100排管一根。溶解池搅拌装置采用机械搅拌，以电动机驱动桨板搅动溶液。3.1.3(1)水井体设计流量Q=2291.67m/h水力停留时间，则配水井体积为：Q152.78(2)水井尺

，有效水深设计为H=3.2，面积S=V/S=47.74m，超高设计为0.5m配水井深。3.1.4(1)药管路投药管流量

6.8720.16L/6060根据水力计算表，投药管管径，应流速。(2)药间尺加药间内含溶液池溶解池，要考虑预留面积，过路面，药品堆积面积，所以加药间总面积S，寸：jL×B=10m×8m3.2混设备设方案因为溶液池平面尺寸，总高度H。挡水板：设计挡水板宽度，长度0.8m，距池底0.50m，共4块word档可自由复制编辑搅拌器：搅拌器分为两层共4块片，每块叶片宽，半径。上下两层叶片90°叉安装，下层叶片距池底0.50m两层叶片间距0.5m搅拌功率：取搅拌器边缘线速度，则旋转角速度：

rad/s取，则：D

41.1998008

0.7

如果选用的搅拌机旋转速度n=48r/min，则搅机实际功率代入公式计算得：

3

4

W电机功率=1.2P=6.0kW。D3.3反设备设方案本设计采用往复式隔板絮凝池往式板凝设草(与管沉池建)(1)组设计絮凝池设计组每组设池每池设计流量为Q55000Q1145.83mn

/h0.318

/设絮凝时间T=20min(2)凝池有容积为：

114660

20382

因为考虑到往复式隔板絮凝池与斜管沉淀池合建，絮凝池平均水深取h，池宽取1B=16m。(3)凝池有长度为：word档可自由复制编辑11382L13.27h1.81取超高，则往复式隔板絮凝池总高度为H=2.3m(4)板间距算絮凝池起端流速取

v0.5ms0

，末端流速取

v0.2/st

。起端廊道宽度：a0.353m末端廊道宽度：a1m廊道宽度分成4段廊水深递减。廊流计表廊道分段号廊道宽度(廊道流速(廊道数总净宽

10.3530.4582.82

20.5300.3973.71

30.7060.3264.24

40.8830.2665.30四段廊道宽度之和：3.715.3016.07取隔板厚度，共块板，则絮凝池总长度L为LL0.213.27260.218.47(5)头损失廊道水头损失计算公式：hiit

v2iti2C2Rii

Li式中：

it

——第i廊道内水流转弯次数

——隔板转弯处局部阻力系数时

90°时

v

it

——第i廊道内水流转弯处水流流速，等于廊道内流速的Ri

——第i廊道过水断面水力半径word档可自由复制编辑233233

i

——第i廊道流速系数，

i

1n

i

——廊道壁面、池底粗糙系数，通常取

0.013

或者

速度梯度：G

式中：

——水的重度，

9800/

——水的动力黏度，

，时为

各水损计表段数

i

li

i

Vit

Vi

i

i

111.2595.4880.1274.36

0.540.350.300.26

0.420.370.320.20

59.2661.2463.0266.48

0.1810.1060.0710.011合计

=∑=0.369

g60

30.06

符合20°C设要求30.06[10

4

5

]

符合要求絮凝池与沉淀池合建间渡宽度为2.0m配水廊道底以的坡度坡向水流流动方向，在每道配水廊道底部设DN200的排泥管。3.4沉澄清设设计方案3.4.1本设计采用斜管沉淀池与复隔板絮凝池合建设计座每沉淀池设计流量为/d表面负荷，斜管材料采用厚0.4mm塑板热压成正六角形管，内切圆直径，长1000mm,平倾角θ=60°。word档可自由复制编辑32322323223.4.2斜沉池计图3.4.3(1)寸计算a.沉淀池清水区面积A

m924

式中：——表面负荷，一采用9.0~11.0，本设计取9m/(m·h)b.沉淀池长宽沉淀池宽度设计为B=16m，则长，寸为为配水均匀，进水区布置在16m侧。在长度中扣除0.05m的无效长度，则净出口面积为：'

80.051.03

m

式中：k—斜管结构系，取1.031c.沉淀池总高度+h+h+h+h=0.3+1.5+0.87+1.5+0.80=4.97m135式中：—保护高度，取0.3m1—清水区高度，取1.5m2—斜管区高度，斜管长度为，安装倾角，则33—配水区高度，取1.5m4—排泥槽高度，取0.8m5word档可自由复制编辑230.40.430.40.4230.40.430.40.4(2)出水系计算a.进水方案进水采用穿孔花墙方案，孔口总面积为：

Q27500v243600

m

式中：v孔速度，取0.18m/s每个孔口的尺寸设计为，孔口个数个进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。(3)水系统案a.穿孔总面积出水系统采用穿孔集水槽，出水孔口流速设计为v，则穿孔总面积为：127500mv241

2设每个孔口的直径为d=5cm，面积为b.集水槽高度

，则孔口的个数n=270个设沿池长方向布置8条孔集水槽，中间为条水渠，槽底平坡，集水槽心距为：Lm/8=1m条水槽长L=(16-1)/2=7.5m淀超载系数设计为20%槽中流量为：q’=1.2q=1.2×0.018=0.0216m/s槽宽度：b=0.9q’

起点槽中水深H=0.75b=0.75×0.19=0.15m1终点槽中水深H=1.25b=1.25×0.19=0.24m2因此槽中水深为H。集水方式采用淹没式自由跌落没深度取H=0.05m跌23落高度取H=0.05m，槽的高取H=0.15m。则集水槽高度为：45H=H+H+H+H25c.集水渠高度集水槽为双侧开孔型，孔径直径d=25mm，每侧50个，孔间距。条集水槽汇水至集水渠，集水渠流量按/s，集水渠起端的流截面为正方形，则出水渠宽度为：=0.44m起端水深0.44m，集水槽自由跌落高度H，集水渠总高度为：2H’=0.05+0.44+0.44=0.93md.水头损失孔口损失：=0.0371集水槽内水深为H，槽内水力坡度设计为i=0.01，内水头损失为：2；2总水头损失:∑h==0.037+0.075=0.112m1word档可自由复制编辑4.滤4.1滤设计方本设计采用普通快滤池。普快池计图4.1.1(1)池面积滤池工作周期设计为24h，冲洗周期设计为12h。滤池的工作时间为：24

2412

23.8h过滤速度设计为=9m/h，则滤池面积为：55000Smv23.81(2)池尺寸

2每座滤池单格数为N=8布置呈对称双行排列。则每个滤池的面为：s

S

采用滤池长宽比为，则滤池的设计寸为12m×3m实虑速为word档可自由复制编辑(3)核强制速强制滤速为：2

1

9.174.1.2承托层高H=450mm采双层滤料厚H=800mm其无烟煤厚360mm石砂12厚440mm滤层上最大水深H=1800mm超高H=0.3m滤池总高度H为3H=H+H+H+H=450+800+1800+300=3350mm=3.35m144.1.3(1)管支管的中心距离为a，每座滤池支管数量为：jnj

2个aj每根支管的入口流量为：qj

qn

j

11.5/s支管起端流速为支管管径为。(2)眼支管孔眼总面积与滤池面积之比K采0.25%，则孔眼总面积：0.25%

2

2采用孔眼直径为，每个孔眼总面为78.54，则孔眼总数为：N

S900001146s78.54每根支管孔眼数为：Nkj每根支管孔眼布置成两排，与垂线成夹角向下交错排列。每根支管长度为：l0.6)mj每排孔眼中心距为：a

38

word档可自由复制编辑(3)水系统核支管长度与直径之比为：4.2/0.1

符合要求4.1.4洗砂排水槽中心采用，水槽设根排水槽总长l=3m则每槽排水量0为：L/sr采用三角形标准断面，槽中流速设计为0尺寸为：

错误！未到引用源。，排水槽断面0.5

q1000

m

排水槽底厚度采用

m

，沙层最大膨胀率e=45%，洗砂排水槽顶距砂高度H

e为：Xm洗砂排水槽总面积为：SXm0

2校核：7.8符要求s4.1.5进水管的流量为0.61m³/s，中流速为。(1)水支管进水渠宽设计为800mm深设计为座滤池进水管流量设计为0.07625m³/s管中流量设计为。进水支管的管径为：则进水支管管径管径取DN350(2)冲洗管word档可自由复制编辑

40.07625

0.32ff流量设计为q=351L/s管中流速为2.2m/s。管径为：

40.351

0.45反冲洗进水渠宽为700mm，水深为，渠内水流速为。(3)水管清水总渠流量为m³/s，渠中速为1.09，渠宽800mm，水为800mm，渠内水为压力流。每个滤池清水管的流量为m³/s，流速采用0.95。则清水支管的管径为：则清水支管的管径取DN350(4)冲洗水水

40.07625

0.32m排水流量为，管中流速为1.33。反冲洗排水管管径为：则反冲洗排水管管径取DN6004.1.6本设计采用高位水箱进行反冲洗(1)冲洗高水箱体积

40.351

0.581.5设计水箱水深2.5m，直径d=12m，超高0.2m。

3水箱底至配水管间的沿程局部水头损失之为1.0m，水系统水头损失为承托层水头损失的为：hm(2)料层水损失hm安全富余水头设计为为1.5m，则冲洗水箱底高出洗砂排水槽高度为：0.7791.56.740word档可自由复制编辑

3.33m。3333335.毒5.1消设备设方案5.1.1本设计选用液氯作为消毒剂氯毒操作过程简单价格低廉且管网中有持续消毒杀菌能力，是目前国内外应用最广泛的消毒剂之一。5.1.2水厂设计水量，预氯化最大加氯量设计为1.5mg/L清水池最大投氯量设计为a=1mg/L=1g/m。则加氯量为：55000/储氯量按日最大用量的天量计算，则储氯量：M55201100kg预加氯量为：Q0.0010.0012291.73.44kgh清水池加氯量为：Q2总加氯量为：Q2.295.73kg/2为保证氯消毒时的安全和计量正确用加氯机加氯并设校核氯量的计量设备选用转子加氯机，一备一用。6.他设6.1清池设计案(1)水池容清水池的调节容积取日设计水量的，则调节容积为：V1发生火灾时的消防流量取45L/s同时发生火灾次数灾延续时间取2h则消防容积：word档可自由复制编辑33223‘33“33223‘33“‘V=45×1×2×3600÷1000=3242清水池总容积为：V=+=5500+324=5824m1(2)水池尺有效水深设计为，则清池的面积为：尺寸设计为：m超高取0.3m则清水池净高度为，则清水池设计容积为：V清水池内导流墙占据的无效容积为：V=2×40×0.3×3.5=843则清水池的有效容积为V=Vm3(3)水池管清水池进水管管径设计为DN800出水管管径设计为DN800。溢流管的直径与进水管管径相同，设计为，在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门，出口置网罩，清水池放空管管径设计为DN600。在清水池内设置导流墙两道间为10m防止池内出现水流死角保证氯与水的接触时间不小于30分。在清水池顶部设圆形检修孔个，直径为D=1200mm。为清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设通气孔，通气孔共设12个每格设个，通气管的管径设计为DN200通气管伸出地面的高度高低错落，便于空气流通。清水池顶部覆土厚度为，加以绿化。6.2二房设计案因为设计任务书中未涉及供水目标城市的管网水压情况，因此不涉及二泵房具体的设计。word档可自由复制编辑7.厂总布置7.1水平面布综合考虑地形、地质、气象、水文、远期发展、环境影响等因素，力求达到净水厂流程合理、节约用地、建设投资省、管理方便、环境优美、并能与后期发展合理结合。水厂的平面布置考虑以下几点原则：布置紧凑，以减少水厂占地面积和连接管渠的长度，并便于操作管理，各构筑物之间留必要的施工和检修间距；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尽量简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。建筑物布置应注意朝向和风向；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；对期造的工程，既要考虑近期的完整性，又要考虑远期工程建成后整体布局的合理性，还应该考虑分期施工方便。综合以上原则，本设计中