给水处理工程课程设计Word文件下载.doc
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6.2.2冲洗强度 14
6.2.3滤池面积及高度 14
6.2.4单池冲洗流量 15
6.2.5洗砂排水槽 15
6.2.6集水渠 16
6.2.7配水系统 16
6.2.8冲洗水箱 17
7消毒 18
7.1加药量的确定 18
7.2加氯间的布置 19
8其他设计 20
8.1清水池的设计 20
8.2吸水井的设计 22
8.3二泵房的设计 22
9水厂总体布置 22
9.1水厂的平面布置 22
9.2水厂的高程布置 23
结语 24
参考文献 24
1设计资料及任务
1.1设计原始资料
1.1.1水厂设计产水量
考虑到水厂自用水和水量的损失，要乘以安全系数K=1.06。
所以总处理水量Qm3/d。
取为6.2万m3/d=2584m3/h.
1.1.2水文及水文地质资料
1）河流最高洪水位：
32.50m，最大流量：
25.65m3/s。
2）河流常水位：
30.50m，平均流量：
14.85m3/s。
3）枯水位：
28.70m，最小流量：
9.28m3/s。
4）设计地面标高：
36.5m。
1.1.3原水水质如下
表1
名称
单位
检测结果
浑浊度
NTU
10－60
色度
度
30
总硬度
mg/L（以CaCO3计）
450（mg/L）左右
PH值
7.2
水温
℃
0～20
溶解性固体
mg/L
800
细菌总数
个/mL
40000
大肠菌群
个/L
290
1.1.4厂区地形
按平坦地形设计，水源口位于水厂西北方向80m，水厂位于城市北面1km。
1.1.5自然状况
（1）城市土壤种类为砂质黏土；
（2）地下水位6.00m，冰冻线深度0.38m，年降水量980mm；
（3）最冷月平均为-5.2℃，最热月平均为25.5℃；
极端温度：
最高39.5℃，最低-7.5℃；
（4）主导风向：
夏季西南，冬季西北。
2设计说明书
2.1方案选择及确定
1）水处理构筑物的确定
根据水源地水质情况，确定混凝剂种类及混凝投加方式，确定其他处理构筑物。
2）计算
按照已确定的方案计算各处理构筑物的尺寸。
3）平面布置
平面布置力求配置得当，布置紧凑，流程简捷，并适当留有余地，同时建筑物布置应注意朝向和风向。
2.2设计任务及主要内容
包括设计计算说明书和设计图纸两部分。
1）设计计算说明书
水源的选择；
厂址的选择；
给水处理方案的选择；
构筑物的选型、定位、竖向布置；
一个主要水处理构筑物计算说明。
2）设计图纸
水厂平面布置图；
工艺流程图、净水构筑物高程布置图；
一个主要水处理构筑物的施工图（平面、剖面图）。
2.3绘图内容及要求
绘制的图纸数量不少于3张,主要是下列图纸（具体由老师指定）：
建筑总平面图1：
500－1000:
应绘出各处理构筑物及附属构筑物的位置。
工艺流程图:
应绘出各构筑物高程，水及污泥走向。
净水构筑物高程布置图；
构筑物的施工图（平面、剖面图）；
应绘出至少一个主要构筑物的平面、剖面图。
设计总说明及图例等。
3总体设计
3.1工艺流程的确定
根据《地面水环境质量标准》（GB－3838－02），原水水质符合地面水Ⅲ类水质标准，除浊度、菌落总数、大肠菌数偏高外，其余参数均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006）的规定。
给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有关。
地表水为水源时，生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。
如果是微污染原水，则需要进行特殊处理。
原水→混凝→沉淀→过滤→活性炭（颗粒）吸附→消毒
框图表示为：
1
图1水处理工艺流程图示
3.2处理构筑物及设备型式选择
3.2.1药剂溶解池
设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜，池顶宜高出地面0.20m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。
溶解池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm的排渣管，池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。
由于药液一般都具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。
溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。
投药设备采用计量泵投加的方式。
采用计量泵，不必另备计量设备，泵上有计量标志，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。
3.2.2混合设备
使用管式混合器对药剂与水进行混合。
在混合方式上，由于混合池占地大，基建投资高；
水泵混合设备复杂，管理麻烦，机械搅拌混合耗能大，管理复杂，相比之下，管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。
3.2.3絮凝池
反应池作用在于使凝聚微粒通过絮凝形成具有良好沉淀性能的大的絮凝体。
目前国内使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、栅条絮凝和折板絮凝。
这几种形式的絮凝池在大、中型水厂中均有使用，都具有絮凝效果好、水头损失小、絮凝时间短、投资小、便于管理等优点，并且都能达到良好的絮凝条件，从工程造价来说，栅条造价为折板的1/2，而隔板絮凝池占地较大，因此采用栅条絮凝。
3.2.4沉淀池
原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来以完成澄清的作用。
设计采用斜管沉淀池，沉淀效率高、占地少。
相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大。
而且斜管沉淀池因
采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好。
3.2.5滤池
采用拥有成熟运转经验的普通快滤池。
它的优点是采用砂滤料，材料易得，价格便宜；
采用大阻力配水系统，单池面积可较大；
降速过滤，效果好。
虹吸滤池池深比普快滤池大，冲洗强度受其余几格滤池的过滤水量影响，冲洗效果不如普通快滤池稳定。
故而以普快滤池作为过滤处理构筑物。
3.2.6消毒方法
水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序，其目的在于杀灭水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致传染病的危害。
采用被广泛应用的氯及氯化物消毒，氯消毒的加氯过程操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。
虽然二氧化氯，消毒能力较氯强而且能在管网中保持很长时间，但是由于二氧化氯价格昂贵，且其主要原料亚氯酸钠易爆炸，国内目前在净水处理方面应用尚不多。
4混凝沉淀
4.1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。
图2湿投法混凝处理工艺流程
根据原水浑浊度最高值800mg/L以及混凝剂投加量参考值（如图）确定设计投加量为30.0mg/L
表2混凝剂投加量参考值
原水浊度
<
=100
200
300
400
600
1000
混凝剂
投加量（mg/L）
硫酸铝
13.5
18.2
30.7
39.6
54.5
70.3
86.6
三氯化铁
12
14.6
21.5
28.4
32.8
37.7
42.8
碱式氯化铝
10
12.8
17.4
23
26.8
29.5
32.1
5各构筑物的选择及设计计算
5.1混凝设备
5.1.1设计参数
图3不同混凝剂处理效果对比
已知计算水量Q=6.2万m3/d=2584m3/h。
根据原水水质，参考上图，选碱式氯化铝（PAC）为混凝剂，据原水水质浊度判断，混凝剂的最大投药量a=20mg/L，药容积的浓度b=15%，混凝剂每日配制次数n=2次。
表3原水浊度与最佳投药量
5.1.2设计计算
（1）溶液池容积
1=,取4
式中：
a—混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L），本设计取18mg/L；
Q—设计处理的水量，2584m3/h；
b—溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%，本设计取15%；
n—每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。
溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2个，每个容积为W1（一备一用），以便交替使用，保证连续投药。
单池尺寸为，高度中包括超高0.3m，置于室内地面上.
溶液池实际有效容积：
m3满足要求。
池旁设工作台，宽1.0-1.5m，池底坡度为0.02。
底部设置DN100mm放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管。
池内壁用环氧树脂进行防腐处理。
沿池面接入药剂稀释采用给水管DN60mm，按1h放满考虑。
（2）溶解池容积
21m3
——溶解池容积（m3），一般采用（0.2-0.3）；
本设计取0.3。
溶解池也设置为2池，单池尺寸:
：
，高度中包括超高0.2m，底部沉渣高度0.2m，池底坡度采用0.02。
溶解池实际有效容积：
m3
溶解池的放水时间采用t＝10min，则放水流量：
查水力计算表得放水管管径＝63mm，相应流速，,管材采用硬聚氯乙烯管。
溶解池底部设管径d＝100mm的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。
溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理。
（3）投药管
投药管流量
查水力计算表得投药管管径d＝15mm，相应流速为0.75m/s。
（4）溶解池搅拌设备
溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机。
（5）计量投加设备
混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;
压力投加方式有水射投加和计量泵投加。
计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。
本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。
计量泵每小时投加药量:
——溶液池容积（m3）
耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用.
（6）药剂仓库
估算面积为150m2，仓库与混凝剂室之间采用人力手推车投药,药剂仓库平面设计尺寸为10.0m×
15.0m。
5.2混合设备的设计
在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件，同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行成本。
管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备：
具有高效混合、节约用药、设备小等特点，它是有二个一组的混合单元件组成，在不需外动力情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达90-95%，构造如图2所示。
图4管式静态混合器
5.2.1设计流量
水厂设计产水量：
考虑到水厂自用水和水量的损失，要乘以安全系数K=1.06。
所以总处理水量Q=m3/d。
取为6.2万m3/d=2584m3/h
。
所以,Q=6.2万m3/d=2584m3/h=0.72m3/s=720L/s
5.2.2设计流速
静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.0m/s，则管径为：
取D=1000mm，则实际流速V=1.02m/s.
5.2.3混合单元数
按下式计算
取N=3，则混合器的混合长度为：
L=1.1ND=1.1*3*1=3.3m
5.2.4混合时间
5.2.5水头损失
5.2.6校核GT值
GT=777.778*3.24=2520（≥2000）水力条件符合要求
5.3絮凝池
在絮凝池内水平放置栅条形成栅条絮凝池，栅条絮凝池布置成多个竖井回流式，各竖井之间的隔墙上，上下交错开孔，当水流通过竖井内安装的若干层栅条或栅条时，产生缩放作用，形成漩涡，造成颗粒碰撞。
栅条絮凝池的设计分为三段，流速及流速梯度G值逐段降低。
相应各段采用的构件，前段为密网，中段为疏网，末段不安装栅条。
5.3.1平面布置
絮凝池分为两组
每组设计流量Q=0.5*0.72=0.36m/s
平面布置形式：
采用18格，如下图4所示。
图5栅条絮凝池平面示意图
设计参数选取：
絮凝时间：
，有效水深H=4.5m,（与后续沉淀池水深相配合），超高0.3m，池底设泥斗及快开排泥阀排泥，泥斗高0.6m；
絮凝池总高度为。
絮凝池分为三段：
前段放密栅条，初设过栅流速，竖井平均流速；
中段放疏栅条，初设过栅流速，竖井平均流速；
末段不放栅条，初设竖井平均流速。
5.3.2平面尺寸计算
每组池子容积
单个竖井的平面面积
竖井尺寸采用1.8m*1.8m，内墙厚度取0.2m，外墙厚度取0.3m
池子总长L=6*1.8+6*0.2+0.3*2+1.5*1.8=15.3m
宽B=1.8*3+0.2*2+0.3*2=6.4m
5.3.3栅条设计
选用栅条材料为钢筋混凝土，断面为矩形，厚度为50mm，宽度为50mm。
前段放置密栅条后
竖井过水断面面积为：
竖井中栅条面积为：
.
单栅过水断面面积为：
所需栅条数为：
，取M1=17根
两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置15根，过水缝隙数为18个
平均过水缝宽S1=（1800-21*50）/18=42mm
实际过栅流速v1=0.36/（18*1.8*0.042）=0.27m/s
中段放置疏栅条后
A2栅=2.9-1.64=1.26m2
a2栅=a1栅
M2=1.26/0.09=14（根），取M2=14根
两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置12根，过水缝隙数为15个
平均过水缝宽S2=（1800-18*50）/15=60mm
实际过栅流速v2=0.36/（15*1.8*0.06）=0.22m/s
5.3.4竖井隔墙孔洞尺寸
竖井隔墙孔洞的过水面积＝流量/过孔流速
竖井的孔洞面积为0.36/2*0.3=0.637m2
孔洞高度h==0.36/2／（1.7*0.3）=0.353m
5.3.5各段水头损失
式中h－各段总水头损失，m；
h1－每层栅条的水头损失，m；
h2－每个孔洞的水头损失，m；
－栅条阻力系数，前段取1.0，中段取0.9；
－孔洞阻力系数，取3.0；
－竖井过栅流速，m/s；
－各段孔洞流速，m/s。
中段放置疏栅条后
（1）第一段计算数据如下：
竖井数3个，单个竖井栅条层数3层，共计9层；
过栅流速=0.27m/s；
竖井隔墙3个孔洞，过孔流速分别为，，
（2）第二段计算数据如下：
竖井数3个，前面两个竖井每个设置栅条板2层，后一个设置栅条板1层，总共栅条板层数=2+2+1=5；
过栅流速=0.24m/s
（3）第二段计算数据如下：
水流通过的孔洞数为5，过孔流速为，，，，
水流通过的孔洞数为5，过孔流速为，，，，
5.3.6各段停留时间
（1）第一段
t1=V1/Q=1.8*1.8*4.5*3/0.36=121.5≈2min
（2）第二段和第三段t2=t3=2min
5.4沉淀池
采用上向流斜管沉淀池，水从斜管底部流入，沿管壁向上流动，上部出水，泥渣由底部滑出。
斜管材料采用厚0.4mm蜂窝六边形塑料板，管的内切圆直径d=25mm，长l=1000mm，斜管倾角=。
如下图5所示，斜管区由六角形截面的蜂窝状斜管组件组成。
斜管与水平面成角，放置于沉淀池中。
原水经过絮凝池转入斜管沉淀池下部。
水流自下向上流动，清水在池顶用穿孔集水管收集；
污泥则在池底也用穿孔排泥管收集，排入下水道。
图6斜管沉淀池剖面图
5.4.1设计水量
斜管沉淀池也设置两组，每组设计流量Q=0.36m3/s
表面负荷取q=9m/（m³
/h）=2.5mm/s
5.4.2沉淀池面积
1）清水区有效面积F’
F’=0.36/0.0025=144m2
2）沉淀池初拟面积F
斜管结构占用面积按5％计，则
F=1.05*F1=1.05*144=151.2m2
初拟平面尺寸为L*B=15m*10m
3）沉淀池建筑面积F建
斜管安装长度
考虑到安装间隙，长加0.07m，宽加0.1m
L=L1+L2+0.07=15+0.5+0.07=15.57m取16m
B=B1+0.1=10.1m由于长度上已经考虑加长，取B=10m
F建=L*B=16*10=160m2>
151.2m2,符合要求
5.4.3池体高度
保护高=1.0m；
斜管高度==0.87m；
配水区高度=1.5m；
清水区高度=1.2m；
池底穿孔排泥槽高h5=0.75m.
则池体总高为
5.4.4复核管内雷诺数及沉淀时间
管内流速
斜管水力半径
雷诺数
管内沉淀时间t
5.4.5配水槽
配水槽宽b=1m
5.4.6集水系统
1）集水槽个数n=9
2）集水槽中心距a=L/n=16/9=1.78m
3）槽中流量q0=Q/n=0.36/9=0.04m3/s
4）槽中水深H2
槽宽b=0.9=0.9*0.040.4=0.25m
起点槽中水深0.75b=0.188m，终点槽中水深1.25b=0.3125m
为方便施工，槽中水深统一按H2=0.32m计。
5）槽的高度H3
集水方法采用淹没式自由跌落。
淹没深度取5cm，跌落高度取5cm，槽的超高取0.15m，则集水槽总高度为
H3=H2+0.05+0.05+0.15=0.57m
6）孔眼计算
图7支管上配水孔口的位置
a.所需孔眼总面积ω
由得
式中－集水槽流量，；
－流量系数，取0.62
－孔口淹没水深，取0.05m；
所以
b.单孔面积
孔眼直径采用d=30mm，则单孔面积
c.孔眼个数0.065/0.0007=92.86（个）,取100个。
d.集水槽每边孔眼个数n’
n’=n/2=50（个）
e.孔眼中心距离S0
S0=B/50=10/50=0.2m
5.4.7排泥
采用穿孔排泥管，沿池宽（B=10m）横向铺设共6条V形槽，槽宽1.5m，槽壁倾角为450°
，槽壁斜高1.5m，排泥管上装快开闸门。
6过滤池
6.1滤池的布置
采用双排布置，按单层滤料设计，采用石英砂作为滤料。
6.2滤池的设计计算
6.2.1设计水量
Q=0.72m3/s滤速v=10m/h
6.2.2冲洗强度
冲洗强度q按经验公式计算
式中－滤料平均粒径；
e－滤层最大膨胀率，取e=50%；
－水的运动黏滞度，。
砂滤料的有效直径=0.5mm
与对应的滤料不均匀系数u=1.5
所以，=0.9u=0.9×
1.5×
0.5=0.675mm
6.2.3滤池面积及高度
滤池总面积
滤池个数采用N=6个，成双排对称布置
单池面积f=F/N=259.2/6≈44m2每池平面尺寸采用L×
B=8m×
6m
滤池高度H
H=H1+H2+H3+H4
其中：
—滤池高度
—承托层高度
—滤料层高度
—滤料层上水深
—超高
所以H=0.45+0.7+1.8+0.3=3.25m
图8单格滤池的配水系统布置图
6.2.4单池冲洗流量
q冲=f*q=44*12=528L/s
6.2.5洗砂排水槽
图8洗砂排水槽断面计算图
（1）断面尺寸
两槽中心距采用a=2.0m
排水槽个数n1=L/a=8/2.0=4（个）
槽长l=B=6m
槽内流速，采用0.6m/s
排水槽采用标准半圆形槽底断面形式。
（2）每条洗砂排水槽的排水量
（3）洗砂排水槽断面模数
2）设置高度
滤料层厚度采用Hn=0.7m
排水槽底厚度采用δ=0.05m
槽顶位于滤层面以上的高度为：
6.2.6集水渠
集水渠采用矩形断面，渠宽采用b=0.75m
（1）渠始端水深Hq
Hq=0.81（fq/1000b）2/3=0.81*（44*12/1000*0.75）2/3=0.64
（2）集水渠底低于排水槽底的高度Hm
Hm=Hq+0.2=0.84
6.2.7配水系统
采用大阻力配水系统，其配水干管采用方形断面暗渠结构。
（
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