给水工程自来水厂课程设计

1、给水工程课程设计学院：环境与化学工程学院专业：给水排水工程学号：姓名： 目录1.总论31.1设计任务及要求31.1.1设计题目31.1.2设计目的31.1.3 设计要求31.1.4 基本资料32. 水处理工艺流程说明及构筑物的选型42.1设计规模42.2处理工艺42.3净水构筑物型式43处理构筑物设计53.1 投药的设计53.1.1药剂投配设备53.1.2混合设备设计方案63.2 絮凝池的设计73.3沉淀澄清设备设计方案93.3.1设计参数93.3.2 设计草图9 3.3.3 设计方案93.4 滤池设计113.5消毒153.5.1消毒设备设计方案153.6清水池设计163.6.1清水池设计方案

2、164水厂总体布置174.1水厂平面布置174.2水厂高程布置181.总论1.1设计任务及要求1.1.1设计题目某自来水厂的设计1.1.2设计目的通过水厂的初步设计，使学生熟悉掌握水厂设计原则、步骤和方法；培养学生应用所学理论，分析解决实际工程设计问题的初步能力，使学生在设计运算、绘图、查阅资料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。1.1.3 设计要求1）根据河流的原水水质与水厂设计水量确定净水厂的工艺流程；2）主要设计参数的选择确定；3）单体构筑物类型的选择与工艺计算；4）水厂的平面布置和高程布置；1.1.4 进水、出水水质 1)现用水量：4万/m3d 2)给水水源：赣江

3、 3)水质资料:赣江水系为南昌市主要饮用水水源地，通过对取水点赣江原水进行水质检测，结果如下： 无异臭异味无有毒物质表1-1进水水质出水水质平均浊度 150NTU 1NTU大肠菌 每100毫升中10002000个不得检出铁 0.1毫克/升0.3毫克/升pH 6.87.1 6.87.5总硬度 不超过6度450mg/L2. 水处理工艺流程说明及构筑物的选型2.1设计规模水厂处理水量40000m3/d，考虑水厂自用水量10%，故该设计水量44000m3/d。2.2处理工艺根据原水水质资料可知，原水浊度为150NTU ，pH值为 6.87.1 ，大肠杆菌数为10002000个/mL，微生物数量严重超标

4、。总硬度不超过6度，铁和PH值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、硬度，减少水中大量细菌为目的。工艺流程1操作简单，管理方便，且成本低。故而采用流程1。 投药工艺流程1：原水管式静态混合器往复式隔板絮凝池平流式沉淀池 普通快滤池清水池二级泵房用户 加氯 投药工艺流程2：原水机械混合器网格絮凝池平流式沉淀池V型滤池 清水池二级泵房用户 加氯2.3净水构筑物型式(1)取水构筑物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)药剂溶解池为便于投置药剂，溶解池一般设计为或者半地下式为宜，由于药液具有腐蚀性，所以盛放药液的池体和管道及配件都应采取防腐措施。

5、投药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)混合设备本设计采用管式静态混合器添加的对药剂进行混合。优点：构造简单、安装方便、混合快速且均匀。缺点：混合效果受水量变化有一定影响。(4)反应池本设计采用了往复式隔板絮凝池。优点：构造简单，管理方便。缺点：水量变化较大，占地面积较大。(5)沉淀池因技术、成本等因素综合考虑，本设计采用平流沉淀池。优点：造价低，管理方便，施工较简单，处理效果稳定等。缺点：占地面积大，排泥较困难。(6)滤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。优点：过滤效果好，构造简单，造价低，运行稳定。

6、缺点：阀门多，单池面积大。(7)清水池(8)消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。(9)二泵站因目标城市数据未知，所以二泵站不进行设计。(10)附属构筑物办公楼、职工宿舍、停车场等办公生活建筑集中布置在远离处理构筑物的地方，配电室、机修间、门卫室和景观设施按需布置。 3处理构筑物设计3.1 投药的设计3.1.1药剂投配设备3.1.1.1溶液池设计方案 式中：W2 溶液池容积，m3；Q 处理水量，m3/h；a 混凝剂最大投加量，取a=25mg/L；c 溶液浓度，取10%；n 每日调制次数，取n=2；溶液池设置两个，每个容积W2=5.495m3，保证连

7、续投药。取有效水深H1=1.5m，超高H2=0.2m，贮渣深度H3=0.1m，则总高度H=H1+H2+H3=1.8m溶液池采用矩形，尺寸为：LBH=2.0m2.0m1.8m3.1.1.2溶解池设计方案(1)溶解池容积溶解池设计成正方形，设计有效水深H1=0.5m，面积S=W1/H1=3.3m2，边长,取保护高度H2=0.2m,贮渣深度H3=0.1m(2)溶解池高度H=0.5+0.2+0.1=0.8m(3)溶解池尺寸LBH=1.8m1.8m0.8m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：根据水力计算表得放水管管径d0=100mm，流速v0=0.75m/s。溶解池底

8、部设管径DN100排渣管一根。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。3.1.1.3加药间设计方案(1)加药管路投药管流量根据水力计算表，投药管管径d=20mm，相应流速为0.71m/s。(2)加药间尺寸加药间内含溶液池2，溶解池2，还要考虑预留面积，过路面积，药品堆积面积，所以加药间总面积Sj=80m2，尺寸：LB=10m8m（3） 投加方式 采用泵前投加，这种投加方式安全可靠。3.1.2混合设备设计方案 混合设备采用两个管式静态混合器,每条进水管装一个。混合器内由2-3个混合单元交叉组成，这种混合器构造简单，无活动部件，安装方便，混合快速而均匀。型号GH-700，流速取1.1

9、0，混凝效果90%95%，取3个混合单元，安装长5m。3.2 絮凝池的设计本设计采用往复式隔板絮凝池。 图3-1 往复式隔板絮凝池设计示意图(1)池组设计絮凝池设计为2座池，池内设计流量为设絮凝时间T=20min(2)絮凝池有效容积为：絮凝池平均水深取h1=1.5m，池宽取B=12m。(3)絮凝池有效长度为：取超高h2=0.5m，则往复式隔板絮凝池总高度为H=2.0m(4)隔板间距计算絮凝池起端流速取，末端流速取。起端廊道宽度：末端廊道宽度：廊道宽度分成4段，廊道水深递减。表3-2 廊道流速计算表四段廊道宽度之和：取隔板厚度=0.10m，共30块隔板，则絮凝池总长度L为(5)水头损失廊道水头损

10、失计算公式：式中：第i段廊道内水流转弯次数隔板转弯处局部阻力系数，180时，90时第i段廊道内水流转弯处水流流速，等于廊道内流速的1/1.5-1/1.2第i段廊道过水断面水力半径第i段廊道流速系数， 廊道壁面、池底粗糙系数，通常取速度梯度：式中：水的重度，水的动力黏度，20 时为表3-3 各段水头损失计算表 符合20C设计要求 符合要求配水廊道底部以2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。3.3沉淀澄清设备设计方案3.3.1设计参数本设计采用平流式沉淀池，设计2座，每座流量22000m/d。停留时间为T=1.5h,沉淀池平均流速v = 14mm/s。3.3.2 设计结

11、构图 3.3.3 设计方案 （1）尺寸计算流量 表面负荷 沉淀池水平流速 V = 14 mm/s单池表面积 沉淀池长 ，采用76m。沉淀池宽 ，取6m。沉淀池有效水深 ，采用3.5m(含保护高)。絮凝池与沉淀池临近的一端采用穿孔布水墙。穿孔墙上的孔口流速采用0.17m/s，则孔口总面积为0.255/0.17=1.5。每个孔口尺寸定为,则孔口数为个。沉淀池放空时间按3h记，放空管直径为： 采用DN=250mm。出水渠断面宽度采用1.0m，出水渠起端水深： 为保证出水堰口的自由落水，出水堰保护高采用0.1m，则出水渠深度为0.42m。 （2）水力条件校核水流截面积 水流湿周 水力半径 弗劳德数 雷

12、诺数 （按水温20） 3.4 滤池设计 3.4.1滤池设计方案 本设计采用普通快滤池。 图3-3 普通快滤池设计草图 3.4.1.1滤池尺寸 (1)滤池面积滤池工作周期设计为24h，冲洗周期设计为12h。则滤池的工作时间为：过滤速度设计为v1=9m/h，则滤池面积为： (2)滤池尺寸滤池单格数为N=6，布置呈对称双行排列。则单池的面积为：则滤池的设计尺寸为7m5m。 (3)校核强制滤速强制滤速为： 3.4.1.2滤池高度承托层高=450mm。采用双层滤料，厚度=800mm，其中无烟煤厚360mm，石英砂厚440mm。滤层上最大水深=1800mm。超高=0.3m。滤池总高度H为：H=H1+H2+

13、H3+H4=450+800+1800+300=3350 mm=3.35m 3.4.1.3滤池配水系统冲洗强度采用，冲洗流量。 （1）干管采用钢筋混凝土渠道。断面尺寸：，长7000mm。起端流速。 （2）支管支管中心距采用0.25m。支管数跟（每侧28跟）。支管长为，取1.5m。每根支管进口流量=479.22/56=8.56L/s，支管直径选用70mm，支管截面积为，查水力计算表，得支管始端流速。 （3）孔口孔口流速采用5.6m/s，孔口总面积配水系统开孔比采用0.25%。孔口直径采用9mm，每个孔口面积=。孔口数个。考虑干管顶开2排孔，每排40个孔，孔口中心距 。每根支管孔口数=（1344-8

14、0）/56=22.5个，取24个孔，分两排布置，孔口向下与中垂线夹角交错排列，每排12个孔，孔口中心距 （4）配水系统校核实际孔口数个实际孔口面积实际孔口流速 3.4.1.4洗砂排水槽 滤池设4条冲洗排水槽，槽长L=B=5m，中心距=7/4=1.75m。 每槽排水量。则断面模数： 冲洗水槽底厚采用，保护高0.07m，滤料膨胀度e=45%则槽顶距砂面高 校核： 冲洗排水槽总面积和滤池面积之比（符合要求）。 排水渠渠底距排水槽底高度： （0.2是保护高） 式中 Q-滤池冲洗流量 B-渠宽，设计为700mm； g-重力加速度，9.81m/s。 3.4.1.5滤池管路管径进水总流量为Q=44000m/

15、d=0.509m/s。 (1)进水支管 进水渠宽设计为800mm，水深设计为600mm，每座滤池进水渠流量设计为0.0848m/s，管中流速设计为0.81m/s。进水支管的管径为：则进水支管管径取DN350。 (2)反冲洗管渠流量设计为qf=479.22L/s，管中流速为1.94 m/s。管径为： (3)清水管清水总渠流量为0.509m/s，渠中流速为1.09 m/s，渠宽为600mm，水深为600mm，渠内水为压力流。每个滤池清水管的流量为0.0848m/s，流速采用1.0m/s。则清水支管的管径为：则清水支管的管径取DN350。 (4)反冲洗水排水排水流量为0.479m/s，管中流速为1.

16、10m/s。反冲洗排水管管径为：排水渠断面 宽度B=750mm,渠中水深0.5米。3.4.1.6反冲洗水箱本设计采用高位水箱进行反冲洗 反冲洗高位水箱体积设计水箱水深2.8m，直径d=11m，超高0.2m。式中 v-水箱容积，； F-单格滤池面积， q-冲洗强度，； t-冲洗历时，min。水箱底高出滤池冲洗排水槽顶距离： 式中 -水箱至滤池的管道中总水头损失，；取1.5m。 -滤池配水系统水头损失，。大阻力配水系统按平均水头损失计算。以代入下式 ， -承托层水头损失，；，z -承托层厚度 -滤料层水头损失，；，和分别表示滤料和水的密度，滤层膨胀前孔隙率，滤层膨胀前厚度； -备用水头，一般取1.

17、52.0m。3.5消毒3.5.1消毒设备设计方案3.5.1.1消毒工艺本设计选用液氯作为消毒剂，氯消毒操作过程简单，价格低廉，且在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。3.5.1.2设计耗量水厂设计水量Q=44000m3/d，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/m3。则加氯量为：储氯量按日最大用量的20天用量计算，则储氯量：预加氯量为：式中 Q-水厂流量m/h;清水池加氯量为：总加氯量为：为保证氯消毒时的安全和计量正确，采用加氯机加氯，并设校核氯量的计量设备。选用2台ZJ-2转子加氯机，一备一用。3.6清水池设计3.6.1清

18、水池设计方案(1)清水池容积设两个清水池，清水池的调节容积取日设计水量的10%，则调节容积为：V1=4400010%=4400m3发生火灾时的消防流量取45L/s，同时发生火灾次数取1次，火灾延续时间取2h,则消防容积：V2=0.045123600=324 m3清水池总容积为：V= V1+ V2 =4400+324=4724m3(2)清水池尺寸有效水深设计为H=3.5m，则清水池的面积为：S=V/2H=674.86m2尺寸设计为：S=LB=26m26m=676m2超高取0.3m，则清水池净高度为3.8m，则单池设计容积为：V=LBH=2568.8m3（3） 清水池的进水管 进水管流量按最高日平

19、均时记算 式中 清水池进水管管径，； 进水管管内流速，一般采用，设计中取1.0。设计中取进水管管径为，进水管的实际流速为0.92。（4） 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最高日最高时的流量计算：式中 时变化系数，一般采用1.32.5，设计中取1.6； 设计水量，。出水管管径设计中取出水管管径为，则流量最大时出水管的流速为1.0。（5）清水池的溢流管溢流管的直径与进水管直径相同，取为。在溢流管管端设置喇叭口，管上不设阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。（6） 清水池的排水管清水池内的水在检修时需要放空，因此应设排水管。排水管管径按照内将池水放空计算。排水管内的流速按照

20、估计，则排水管的管径：设计中取为。 （7）清水池内布置 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间不小于30min。每座清水池内设置导流墙4条，间距为5.2，将清水池分为5格。在导流墙底部每隔4m设置的过水方孔，使清水池清洗时排水方便。 检修孔在清水池顶部设置圆形检修孔2个，直径。 通气管为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设通气孔，每格设4个，共计20个。通气管的管径取为，通气管伸出地面的高度高低错落，便于空气流通。 覆土厚度清水池顶部应有的覆土厚度，并加以绿化，美化环境。设计中取覆土厚度为0.7。3.7污泥处理采用污泥干化场使污泥自然干化，干化厂块数

21、3块，每块长5m，宽5m。排水管径75mm，坡度0.0025,。排水总管径125mm，坡度0.08。 4水厂总体布置 4.1水厂平面布置 水厂的平面布置考虑以下几点原则： (1)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； (2)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； (3)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。 (4)建筑物布置应注意朝向和风向； (5)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； (6)对分期建造的工程，既要考虑近期的完整性，又要考

22、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，本设计中水厂的平面布置亮点如下： (1)充分利用地形高差，生产处理构筑物呈梯级布置，与等高线平行，尽量减少挖填方； (2)构筑物之间紧密连接，尽量做到不浪费每一毫米水的重力势能，减少跌水能量损耗，以节约电耗； (3)生产处理构筑物与生活区分开布置，减少相互之间的干扰，保证生产安全； (4)整个水厂布置双车道7m宽的环形大道与城区道路相连，环形大道连接各生产生活建筑物构筑物，并有一条3.5m宽的单车道穿过清水池和滤池，交通顺畅，并便于抢险和消防； (5)加药间、加氯间、药剂储存仓库、化验室集中布置在远离城市的偏僻的下风方向，减少对城市的污染； (6)厂区雨水就近排入桃河，生产费水和生活污废水送入城市污水处理系统； (7)整个厂区凡是空闲的地方均充分绿化，环境优雅，清水池池顶“水”字形的步道曲径通幽，诠释了自来水厂的主题。4.2水厂高程布置处理工艺流程中，各构筑物之间水流为重力流，两构筑物之间水面差即为流程中的失，包括构筑物本身，连接管道，计量设备等水头损失在内。高程计算：（1） 清水池 清水池的水面标高=地面标高=