自来水厂课程设计DOC.docx
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自来水厂课程设计DOC
设计题目：
自来水厂课程设计
设计一座产水量为_2.662万m/d___米3/日，只要供生活饮用水的净水厂
设计期限
至
学生姓名宋旭航
指导教师
兰州交通大学环境与市政工程学院
、设计用原始资料
1净水厂厂址
该净水厂位于我国华东地区某镇。
根据当地政府批准的关于城镇建设发展规划，有一定的土地面积供水厂使用（具体水厂使用时用多少土地，在与指导教师商量后确定）。
该厂所在地形平坦，厂区内最大高差小于1米，平均地面标高为60.0m。
厂址南侧近邻
二级公路，厂址北侧500m处即为该厂选定水源XX河，附近无其他水源可供利用。
2、河水水位资料
最高水位：
53.20m；最低水位：
49.50m；常水位：
52.00m。
3、河流流量
最小流量：
65m3/s。
4、河水水质分析资料
表1河水水之分析资料
编号
项目
单位
分析结果
1
浑浊度
度
2
色度
度
<15
3
嗅和味
无
4
总硬度
mmol/l
3.5
5
碱度
mmol/l
2.8
6
PH
6.7~7.7
7
蒸发残渣
mg/L
450
8
细菌总数
个/ml
19400
9
大肠困群
个/L
97000
10
水温
CC）
11
其他化学指标
符合国标
12
其他毒理学指标
符合国标
注：
硬度mmol/l的基本单元为C（丄Ca'+^Mg2中）
22_12__
碱度mmol/l的基本单元为C（OH；CO3—,HCO「）
kg/cm2
6、地质资料
地基承载力:
地下水位深度:
7、气象资料
主导风向：
夏季：
东南风
冬季：
西北方
&地震烈度：
n
9、其他条件:
（1）可保证按二级负荷供电:
（2）当地精制硫酸铝，三氯化铁供应充足。
并有如下混凝试验资料供设计参考
（20C）。
浑浊度
100
200
300
400
500
硫酸铝投量（mg/L）
14
19
24
29
33
三氯化铁投量（mg/L）
8
11
15
18
20
（3）当地产石英砂，无烟煤可供各种滤池作为滤料、供货单位石英砂筛分结果如
下:
筛的标准孔径
（mm）
留在筛上的砂量（g）
通过筛孔的砂量
g
%
2.362
0.1
99.9
99.9
1.651
10.3
89.6
89.6
0.991
20.7
68.9
68.9
0.589
48.6
20.3
20.3
0.246
18.6
1.5
1.5
0.208
1.5
■
■
筛底盘
0.2
（5）水厂自用水量5~10%。
（6）远期水量为近期水量的1.5倍。
、设计内容要求
1、净水厂总说明书一份（6~10页）。
2、工艺设计计算书一份（附有必要的计算，曲线及草图）
3、应完成图纸
（1）净水厂总平面及高程系统图（二号图一张）。
（2）净水构筑物平面及剖面图（二号图一张）。
4、以上文字及图纸部分均需装订成册。
附:
设计说明书和计算书应根据内容分标题论述或计算，文字要简练并附有必要的计算曲线或草图，说明书前要有目录及图纸内容一览表，计算书末要附有主要参考资料，说明书和计算书装订成一册，并要有封面。
、说明书内容
1、设计题目，设计下达单位的要求，设计期限及应交出的设计成果。
2、设计基本原则，处理方案和工艺流程的选定，包括对几个处理方案，流程的技术比较。
主要依据是：
原水水质，出水水质，产水量，运转操作管理水平，气象、水厂占在面积，地形高程及前后处理构筑物等关系比较后确定。
3、主要构筑物和设备类型选择。
4、设计主要成果及主要构筑物数量规格。
5、设计人员认为有必要说明的其它内容（如供水制度和工作制度，人员编制，管线埋深，污泥排放等）。
二、工艺设计计算书主要内容（按流程先后顺序计算）
1、投药设备
药剂类型的选择投药量的确定和计算，投药点的选定。
投药设备类型选择及计算加药间及药库的设计（附有必要的草图）
2、混合絮凝设备的设计与计算（附有必要的草图）
3、沉淀或澄清构筑物的设计计算（附有必要的草图）
4、过滤构筑物的设计计算（附有必要的草图）
5、贮水构筑物
（1）清水池容量计算
（2）标准设计图纸的选定
5、消毒设备
（1）投氯量的确定和计算
（2）投氯设备类型的选择
⑶加氯间设计（附有必要的草图）
（1）水厂总平面布置（要有详细的说明）
（2）水厂高程系统布置和高程计算
7、主要参考资料一览表
三、建议参考资料一览表
5、
有关标准设计图纸-兰州交通大学环境与市政工程学院图书馆
《给水工程主要构筑物及设备工艺计算》兰州大学出版社
9、
《给水处理理论》建设工业出版社
《水处理工程设计计算》，韩洪军、杜茂安，中国建筑工业出版社，2006年3月
《给水排水工程专业工艺设计》，南国英，化学工业出版社，2004年8月
设计说明书
一、水厂设计规模的确定
水厂设计规模为近期：
2.42X1.1=2.662万m/d（1.1为水厂自用水量系数），水处理构筑物按照近期处理规模进行设计。
远期水量为近期水量的1.5倍，即2.662X
1.5=3.993万m/d。
水厂的主要构筑物分为2组，每组构筑物类型相同，每组处理规模为1.21万m/d，近期建造2组。
二、水质分析
1）、原水水质资料如下表：
编号
项目
单位
分析结果
1
浑浊度
度
200
2
色度
度
<15
3
嗅和味
无
4
总硬度
mmol/l
3.5
5
碱度
mmol/l
2.8
6
PH
6.7~7.7
7
蒸发残渣
mg/L
450
8
细菌总数
个/ml
19400
9
大肠困群
个/L
97000
10
水温
CC）
20
11
氨氮
mg/L
0.5
12
CODm
mg/L
2
13
其他化学指标
符合国标
14
其他毒理学指标
符合国标
表2-1
原水水质资料表
由上表知，该水源的浑浊度、蒸发残渣、细菌总数和大肠菌群都超标，是设计水厂时要考虑的对象，另外像嗅和味、氨氮、CODm、其他化学指标和其他毒理学指标等都符合国标要求，则无需处理，所以说，该水厂不需要设计预处理和深度处理。
2）、目标水质
经净水厂处理过的水质要符合国标要求，使浑浊度V3，细菌总数V100个/mL，大
肠菌群不得检出。
三、水厂工艺流程选择
给水处理方法和工艺流程的选择，应根据原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究、必要的试验并参考相似条件下处理构筑物的运行经验，技术经济比较后确定。
方案一、由于水源不同，水质各异，饮用水处理系统的组成和工艺流程有多种多样。
絮凝沉淀池
消毒剂
图3-1
方案二、若水源受到严重污染，按目前行之有效的方法，可在砂滤池后加设臭氧/活
性炭处理。
如图3-2
混凝剂
原水—混合—澄清池—砂滤池—臭氧接触池—活性炭滤池〔清水池—二级泵房—用户
图3-2
综上，，根据原水水质、原水浑浊度（最高位200mg/L）、处理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积、地形条件和工艺选择方案的要求等，通过技术经济比较后确定为如下方案。
即水厂工艺流程为：
原水-管式静态混合-机械絮凝-沉淀-快滤-清水池-二级泵房-用户。
四、水处理构筑物选择
根据所选择的工艺流程确定设计中的水处理构筑物为:
原水-管式静态混合-絮凝池-沉淀池-快滤池-清水池-二级泵房-用户。
4.1、加药系统的设计
4.1.1、投药系统的组成
药剂投加方法有干投法及湿投法，我国大多采用湿投法。
湿投法投药系统如下图所示：
由图知，投加到原水中的溶液流量需要按原水中应投的药剂剂量准确控制，因此要根据原水水量和水质的变化随时调节。
药剂投加到水中需要适当的设备，投加设备往往与混合设备结合在一起。
投加方法比较表表4-1
投加为法
优点
缺点
?
投迭
1+设备占地小
2*设备械腐蚀的可能性«小1
*半娶求加药*突变时•易于调整投iflS
丄药厳较为新鲜
1，当用药S人时，需要，蚩破碎混擁剂的设备
2-渥魁刑用a少时馬调节
乳劳动条件畫
4.药剂与水不易混合沟匀
SS法
1.容易与泉水充分混合
巳不SH塞人仃・奮理序«
£投a昜于调节
1
1.设备山地丸
2.人丄调制时•工作
3.谁备容易爱贋蚀
4.当要求加药S宪査时，投药a阔整校慢
混合设备
4.1.2、药剂类型的选择
1）、混凝剂选择
混凝剂种类很多，据目前所知，不少于200-300种。
按化学成分可分为无机和有
4-3。
机两大类。
无机混凝剂品种较少，目前主要是铁盐和铝盐及其聚合物，在水处理中用的最多。
铁盐具有腐蚀性，因此在使用时要考虑防措施。
常用混凝药剂如表
名称
营子式
—般仆鋁
Ah（議»打*ISHjO
匕制遺工艺复朶•水*悸用療慢
2.含无水蘊醸铝50-議％，古虫约
N适用于水温为2山~
乩当时*i要去険水中有机勒pH=Ei.7〜7.S时*主要去除水中悬習物
PH=6.4-7.E时*竝理浊度A.包度低⑴、于30度」的水
K制追丁艺颛甲
外畫约庁開
3.坛装或《转年、船逛输
＜配制梗用优固体方便
3,便用范樹岡固体航酸铝
筑易受lUSA晶挾僭在擊响册或结晶析出
7.ii年来在南方跑區较厂復采用
明矶
AEitSOj,*Kifttl,・饥民0
L墓性同囿体臨酸铝
!
2.现已丈部蜒tt醉铝所代替
化SO**THjO
1•膚恤性较髙
2.聚体璐歳较快.较税定，阻淀时间短
女适用于«度高*度1~Ete酋水不论在弹季联厦垂®用都很准至，混觀柞用良好*祖原水的色度较H时不宜采用，自pH敕低时•常使用執来忸化.使•.价按fU七曲二债帙
二娠化挟
FeCh-
L对金《（尢英对铁养』霜蚀性大，时混駐上亦腐谨-对塑料晉也会因发热［*&别起亜1^
2.不受谨度紫悴结得大•况淀連度快■敷果较好
乱易樹驭易混合•槍澤少
4.掃水pH匸氐0"乱4之同为宜•；^^原水礪庫不足时，应加…定量的右灰
G在处理咼浊度木时*三ft化铁用量一般嘤就硫战铝少
E.处理低浊度水时■效果不龍著
常用混凝药剂
表4-3
3“⑴H打匚山G
1-净化散華高，耗曹量少，由水浊度低*邑度小，过舞性陡好*原水浊度时尢为显著
2.谧度适应性哥"H适用范S宽f可在PHm5〜9的范丽
催式氯化铝
（通式）
内】•因而可不投toK刑
$•便用时攝作方價.腐烛性小，劳动条件奸
4.设备单，蝶柞方便’成本较三氣化铁低吕.是无机离分子化合樹
其可对负电荷起电性
根据原水水质资料及考虑处理效果综合考虑，选择三氯化铁作为絮凝剂，因为三氯化铁是铁盐混凝剂中最常用的一种阳离子型高分子常用混凝药剂，中和与吸附架桥双重作用，絮凝体一般比较密实，其适用的PH范围较宽，温度适应性
高，操作方便，腐蚀性小，成本较低。
2）、助凝剂选择
絮凝剂通常指在混凝过程中主要起帮助脱稳作用的药剂；助凝剂主要通过吸附架桥作用把颗粒连接起来所投加的药剂；助凝剂是指改善混凝效果而投加的各种辅助药剂。
助凝剂选用聚丙烯酰胺。
令子式
1.在处豊离痕度水［含砂«恤的Fb时效果显
着「既可保证水质.乂可械夕剂用量和-级沉提帼容轧目前》认为是处理高浊度水*夯敢的离井于翥《刑之i,井可用于水厂传混脱水
2.豪丙烯水解悴W玻果ht未水解的好*生产申应尽量采用水》体*水解比和水解时间sa过试*求禅
.CONHj一
又名三号SSfl
乱与*用谩《粥配合便用时*应视城水拽度的*童我一定的顺序先后投如，以®椰繭种药刑的《大敢果
4.#丙坤旣鞍因|*^产晶不晶溶解*宜在有机核搅拌的瘠««啊配制曙制旅S-ffi为2%.掘加诫度0.5%〜1%
5.聚丙烯中丙螞联胺单有莓性，用于生活诙用水净化时.茸产品应符合优苇品要求
6.是合咸有机S分子絮趙刑‘为菲离子型，通过水解构战阴离子型，也可通过引人基团削成阳离子型
4.1.3、混凝剂的投加
混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等。
（1）、计量设备：
主要有转子流量泵、电磁流量泵、苗嘴、计量泵等，其中苗嘴适用于人工控制，其他既可人工控制，也可自动控制。
C）、水射器投加（如
（2）、投加方式：
主要有泵前投加（如图ab）、高位溶液池重力投加（如图图d）、计量泵投加（如图e）等方式。
1相财和-水筋3-出水制-水封加-伴輛i6-餓池;MB柿-财糊口
溶液箱投药箱皿」握丹泵门*辭潢池;咅一原水进水管：
灣清池
（d）
1一溶揪池；2舅一阀门匚卜投药箱甬一漏斗;6—商压水管I
7—水射4SiS-原水进水骨』"纜清池
（e）
投加
方式
ft用原理
此缺慮
适用清况
垂力投加
建瞇祈®珂雄池、样则晅力作用将菊液投人水内
忧点’》护较播申、tft如盍全
映点’必殖建埴高垃药减池■增加啣药间层高
1.中小別水厂
2.考虑到辅液衽线的沿稈4：
虫损失.辅揪ff裁不宜过氏
压力
投
加
器
利用高压水住术射养审嘴趾聒咸的境压将騎ffi®人井将药滾射人压力木曾
优点：
谴智荷单，槌用方粳，平受药嶽池高程所R
缺点’ft率報低•如药漬嶽度不爭.可能亨IS烯幫
丼种水厂规極均可适用
Mf
两
1
慕在药緞池内直捲脈取药蔽、
加人斥力水管内
1
优点，可以磁«找加，不受压力暂Bl力所限
缺齋价格较贵•养护较麻烦
适用于大中型水厂
】一濬液池*2-计量菜泊-原水进水管沁-S廉池
投加方式优缺点比较
表4-4
经过上述比较，综合考虑之后，本设计选用计量泵投加（如图e）。
计量准确，可通
过改变计量泵行程或变频调速改变药液投量，最适合用于混凝剂自动控制系统。
（3）、药剂注入方式：
如下图，管口与水流方向成60度夹角，有利于药剂与水的充分混合。
二
1
1
1
1
=1
1
亠—
—
卜
--
—
4.1.4、混凝剂的调制
（1）、药剂的调制方法：
水力、机械、压缩空气等。
1、水力调制适用于中、小型水厂和易溶解的药剂，可利用水厂出水压力，节省机电等设备
2、机械调制适用于各种药剂和各种规模水厂。
使用较普遍、一般旁人式用于小型水厂；中心式用于大中型水厂。
3、
搅拌。
（2）、
压缩空气调制适用于较大水厂与各种药剂，不宜用作较长时间的石灰乳液连续
混凝剂投加系统（如下图）
（3）、
调制设备：
调制设备一般包括溶药池、溶液池、搅拌设备等。
（如表4-5）
调制方法优缺点比较
表4-5
机威调制
电貳腔拌机
摧升泵
5/
提尹泵
1
O0.«14
上且030
<-TTt
-14?
桶樓井护三i
■^^41^2400-
平両
各种平同踌剤和备种规a水厂.使用粳書《・農劳人式用于小型水厂*中心式用于玄中s水厂
1.搅挥叶鸵可用电机域水轮带功+并跟推ff要等需有转速调誰整Z
•攬拌设话须采脱防屬楷施・尤S在使用三氯化铁药飙时
｛罰小型#人式惊拌祐】大、中魁中心式攪拌
为了使药剂迅速、均匀地溶解和保证溶液浓度的均匀，该设计采用机械调制。
因为使用于不同药剂和各种水厂，而压缩空气调制适用于较大水厂，由于本设计水厂规模较小，，则压缩空气调制不使用，但应注意的是搅拌设备应有防腐措施。
4.2、混合设备
方式
优rt.盘
适用条件
水勒混含
优AU.设备简单混合充分**果较好
工，不另消耗功能I
缺点®朮管较裳时，投药役*®增加，安S.ff理
缶配合加药自豹控*1戦®难
3.Gft鶴对轨廊
适用于一级S培处理构挠物頂Om□内的水厂
管式静蛊
馄合器
优^zLTft备筒单，难护管a方桓
电*不帚土建掏幫物
3.庄进计流■范圈‘視合效果粒好
4-不需外拥动力a备
ft点“*远行水■瓷化幣响枚果
鑫水头攔失较大
3.覩含銀鮒造较A杂
适用于tK章変化不大的各神规模的木厂
扩KEifi會fi
优点；1”不需外in訪力迓*
2一不需土建构缜呦
3.不占地
tt点：
ft合牧*受水■业化有一定躺1«
适用干屮第規K水厂
优点丄利用水头前践落扩*药拥£-«水■变化鹼响较小玉不需外抑动力设*
缺点：
1.药JW的扩駅不昙完全均匀
2.ff建親舍池X容期突*气S
适用于各种世復1^厂*特封当重力那进水祺氓有鬲余时
机«馄合
ft煮J.鹰合»果较好
'2.啦头损失較小
3.羯合效果S本不受水《变优影响需耗动繼
2+管理维护ftit染
艮H建馆合池
适用于各种卿模旳水厂
表4-6
经比较确定设计中采用管式静态混合器混合的方式，则混合设备为管式静态混合器（如
下图）。
管中流速不宜小于1m/s，投药点后的管内水头损失不小于0.3-0.4m。
投药点至末端出口距离以不小于50倍管道直径为宜。
管式静态混合器构造简单，安装方便。
混合快速均匀。
为提高混合效果，可在管
道内增设孔板和文丘利管。
理式
优ft点
适用件
隔扳
往复式
优点』舉较好
2.构渲»单"A工方桓缺点：
］.蕈餐时间较農
2.木头»失较大
自.转折St*粒易«碎
乳出水讯«不易分K均匀
k水■大于MODOm弓闭的忒厂水■夏动丿卜
回转式
忧点：
？
.牧果较好
2.水头》失鞍小
3.构单理方«
映気出水流■不甘配均为
L忒■大于JOOOOrRAJ的水厂i2.朮*蛮动小
3*适毎于旧池改婪和扩建
折檯絮離也
忧点八.絮»时间较短
2*««毁果好
険点构遗较菱杂
2.水量变化童响¥«故舉
水■哽比不大的水厂
网林〔棚条』絮艇池
忧点」紫晚时闾瞿
3,构造0^单
缺点：
水■变化幣悄效果
1*水■变化不大的水厂
2”单也能力萇1.0-2.5万时厲
为宜
机锁眾《池
优点」.毁果好，
水头损失小
3.可适应水质、水■的变化
缺点：
幣机W逮*和sitstt
大小水■均适用+井适应动较大的水厂
表4-7
由于水量变化较大，本设计选用机械絮凝池，其絮凝效果好，水头损失小，可适应于水质水量的变化。
机械絮凝池，根据搅拌轴的位置，可分为水平轴式和垂直轴式，本设计采用垂直轴式机械絮凝池。
4.3.2、机械絮凝池设计要点
（1）池数一般不少于2个.
（2）搅拌器排数一敵为3〜4排（不应少于3排儿水平搅拌轴应设于池中水深1/£处*垂直搅拌軸则设于池中间.
<3）叶轮桨板中心的线速度，第一排采用0.最石一排采用0.3m/s,各排线速度应逐渐减小。
（4）水平轴式叶轮直径应比絮凝池水陳小0.3ni,叶轮尽端与池子侧壁间距不大于
0.2叫
垂直轴式的上桨板顶端应设于池子水面下0.3tn处•下桨板底端，设子距池底0,3〜5m处，桨板外缘与池侧壁间距不大于0.25m.
氷平轴式弛每只叶轮的桨板数目一般为4〜6块,桨板长度不大于叶轮直径的
⑸
75%。
同-搅拌器两相邻叶轮应相互垂直设Sa
每根搅拌轴上桨板总面积宜为水流«面积的10%〜20%,不宜超过25%,每块桨板的寛度为桨板长的1/10〜〕八务，一股采用10-30cin.
（B）必须注意不要产生水流短路，垂直轴式的应设置固定挡板，见图7-44.
〔9）为了适应水量、水虎和药刑品种的变f匕宜采用无级变速的怜动装置.
（10）絮醸池秣度按照水厂标高系统布a确定，一般为3〜4m,
（11」全部搅拌轴及叶轮等机械设备，均应考虎阴腐"
Q2）水平轴式的轴廣与轴架宜设于池外，以避免设在池内容易进人泥砂*致使轴童的严重磨损利轴杆的折断.
⑹
4.4、沉淀池
4.4.1、沉淀池的选择
沉淀池的选择的主要因素有:
①
⑺
、水厂规模：
各类沉淀池根据技术和经济上的分析常有其适用范围。
如平流式沉淀池适用于处理水量在10万方以上的大型水厂，而斜管斜板沉淀池适用于小型水厂。
、进水水质条件：
原水水质中的浊度、含沙量、颗粒组成以及原水水质的变化都与沉淀效果密切相关，并影响沉淀池的选型。
、高程布置的影响：
水厂构筑物之间一般采用重力流。
当沉淀池过深或过浅时，将会增加后续处理构筑物的埋深。
、运行费用：
经常运行费用主要涉及混凝剂消耗、用水率以及设施的维护更新。
、占地面积：
沉淀池所占面积在生产构筑物中是较大者，根据不同池型可占20%
-40%。
平流式沉淀池一个主要的缺点是占地面积大。
地形地质条件：
不同形式沉淀池的池型均不相同，有的平面面积较大面池较浅；有的平面面积较小而池深较深，当地地形或地质条件受限制时，将会影响池型的选择。
442
、沉淀池优缺点比较
表4-8
沉淀池形式比较
形式
!
优缺点
适用義件
平流沉紙曲
优点1.造阶较低
2.»萍需《方便工较简血
3.对原水浊度适应性彊，潜力大，魅理殖果定
4.帘南机Wff聲谟持呢敦果好除民b占淮面积较大
£.不采用机tt排混髓*睢
，需準护机械排呢设备
一股用于丸，屮型梅?
优点沉淀ft*高
2.他徉小、占地少
醱点，1.斜管《«）耗用較多材料’老化后閒需更換*
«用较离
瓷对脈水崔度适应性较平鑑池蓋1
玉不设机#排据叢■时.艸韻校0族*设机«j排诡时，«护管a较罕糠池麻烦1
L・町甩于各种规摸水厂
S.宜用于老沉淀池的改律・卅建
1和挖潜
适用于需保遍的区
i.单池趾理水S不宜大
本设计水厂规模较小，进水水质较好，结合造价和经济费用的分析，考虑沉淀池选择的上述因素，通过技术经济比较后确定为斜管沉淀池。
443、斜管沉淀池特点
斜管沉淀池是把与水平面一定角度（一般60度）的管状组件（断面矩形或六角形）置于沉淀池中央构成。
水流可从下向上或从上向下流动，颗粒则沉于众多斜管管底。
而后自动滑下。
根据平流式沉淀池去除分散颗粒的沉淀原理，一个池子在一定的流量Q和一定的颗粒沉降速度u的条件下，其沉淀效率E与池子的平面面积成正比。
为此，在同一池子中，按高度分成2个间隔，使水平面面积增加两倍。
提高沉淀能力两倍。
斜管沉淀池，水力条件好，沉淀效率高；体积小，占地少；停留时间短。
443、斜管沉淀池设计要点
1）斜管断面一般采用蜂窝六角形或山形（较少采用矩增或正方形儿其内径或边距^/一股采用25〜35ram*
2）余?
t长度一般为SOO-^WOOmm左右.可根据水力i十算结合斜管材料决宦，
3）斜管的水平倾第0常采用＜^（/"
4）斜管上部的清水区高度，不宜小于hOm,较高的清水区有助于岀水均匀和减少日照影响及藝类繁殖.
斜管下部的布水区高度不宜小于1.5m。
为使布水均匀*在沉淀池进口处应设穿孔墙或格柵等
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