【2019年整理】给水设计说明书

1、1总论 1.1设计任务及要求 四川某县城自来水厂初步设计，要求进行初步方案设计，简要写出一份设计 计算说明书，对主要处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算。确定水厂平面布置和 高程布置，绘出水厂平面布置图、高程布置图、管线布置图、各个单体处理构筑 物的平面图、剖面图并对所用设备进行选型。应做到设计合理、计算准确、图面 清晰、语言简练、字体端正。 1.2基本资料 (1) 现用水量：5X 104m3/d (2) 给水水源：桃河 (3) 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0.4kg/m3)，上游无工业污染和集中生活污水污染。 表格1原水水质资料 项目 含量 项目

2、 含量 浑浊度 3001000mg/l 耗氧量 20mg/l 色度 10度 总硬度 3度(德国度) 水温 10 20C 暂时硬度 3度(德国度) PH 值 7.5 8.0 氯化物 21mg/l 细菌总数 12000 个 /ml 总固体 298mg/l 大肠困数 33000 个/I 碱度 8度 臭和味 微量 (4)地质资料 A.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0.50.7m厚的耕土，以下均为密 实压粘土，地下12m处才有基岩露头。 地下水位在地表8m以下，地下水无浸蚀性。地基耐压力为 15T/ m20 B. 该城镇地震资料 据记载，该地区未发生过破坏性地震，据地

3、震监测总的记录，该地区最大震 级为6级，地震裂度为6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。 (5) 水文资料 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700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：150m3/s 常水位：185.40m 年平均流量：75m3/s 枯水位：183.00m 最小流量：50m3/s 取水口水深最小达：4.0m （6）气象资料 A. 风向：见右方风玫瑰图

4、B. 气温 最冷月平均：4.0 C 最热月平均：34.1 T 极端最咼气温：40 C 极端最低气温：-2 C C. 降水量：年平均降雨量：1185.4mm 一日最大降雨：197.1mm D. 土壤冰冻深度：0m （7）其它资料 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。 （8）水厂厂址地形图一张（见附录） 2总体设计 2.1工艺流程的确定 根据原水水质资料可知：原水浑浊度300-1000mg/l，细菌总数12000个/ ml, 大肠菌数33000个/I，耗氧量20mg/l,有微量的臭和味，原水受到较为严重污染， 细菌指标超标严重。色度10度，

5、氯化物21mg/l，总硬度3度（德国度），暂时硬 度3度（德国度），总固体298mg/l，这几项指标达到生活饮用水卫生标准。因此 处理的重点在于降低浊度、耗氧污染物和杀灭细菌等病源微生物，根据现有的技 术经济条件，选用常规水处理工艺进行处理。 投加消毒剂 一级泵站卜配水井斗絮凝斗沉淀二过滤二清水池一二级泵站 投加混凝剂 现用水量5X104m/d，水厂自用水系数取1.05，则给水厂设计处理能力为 5.25 X 104mVd。 2.2处理构筑物及设备型式的选择 采用岸边分建式取水构筑物取水，取水头部采用菱形箱式取水头，取水头取 集的水通过两根钢管自流至一泵站集水间。 为修建方便，一泵站采用矩形平面

6、泵 站，安装三台机组，两用一备。 取水泵站离水厂的距离不是很远，输水安全问题不是很大，考虑各台水泵共 用一条压水管输水至配水井，管材采用钢管。 混凝剂选择PAC药剂溶解设备选用机械搅拌溶药池，混凝剂的投加选用耐 腐蚀隔膜式计量泵，药剂混合设备选择管式静态混合器。 絮凝沉淀采用往复式隔板絮凝池和平流式沉淀池，往复式隔板絮凝池和平流 式沉淀池合建。 过滤采用V型滤池，消毒剂选择常规的氯消毒。由于城市供水区域所需水压 未知，二泵站不进行设计，只按估计预留建设用地。 办公楼、职工宿舍、职工食堂、停车场等生活设施集中布置在远离处理构筑 物的地方；水厂加药间、加氯间、药剂储存间、化验室合建，靠近处理构筑物

7、布 置在下风方向； 配电室、机修间、门卫室和喷水池、花坛等园林绿化设施按需 要布置。 3取配水构筑物设计计算 3.1 一泵站设计计算 为修建方便，一泵站采用矩形平面泵站，安装三台机组，两用一备。 从取水头部到取水泵站集水间自流输水管设两条，设计流速0.7m/s 管径为：d =J = J4 *0.304 = 0.743m,取 750mm。 Yjiv 兀 X0.7 泵吸水管设计流速取1m/s。 则吸水管管径为： d = 4q4 0.304 = 0.622m,取 650mm V JTV兀汉1 原水从取水头部经自流输水管流至集水井，经泵的提升后由压力钢管输送至 给水厂配水井，压力输水管设计流速取1.5

8、m/s。 则压力输水管管径为：d二*/4了 匡卫.608 = 0.718m,取750mm Y 兀v Y “1.5 3.2配水井设计计算 配水井设计规模为2187.5m3/h，配水井是为了改善进水泵池来水的水流条 件，均匀分配原水至各组处理构筑物，确保运行的稳定性。配水井同时作为滤池 上清液的接纳点。配水井水停留时间采用 2.5min，配水井有效容积为91.1m3。 一泵站送来的原水经配水井流至处理构筑物，从配水井流至絮凝沉淀池的出 水管管内流速取0.7m/s，则管径需d已幻4 0.608 = 1.05m,取1100mm。 Y 兀 v Y jt x 0.7 4混凝构筑物和设备设计计算 混凝效果的

9、好坏与混凝剂的品种有非常重要的关系，混凝剂的品种主要有： 硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁、聚合氯化铝（碱式氯化铝）。聚合氯化铝（碱式 氯化铝）对于高浊和微污染水的处理效果均较好且有很好的脱色作用，在本工艺 中采用聚合氯化铝（碱式氯化铝 PAC。 4.1药剂调配池设计计算 最大投药量取 20mg/l，则可算出每日投药量为1650kg,药液质量浓度 取c=10%，每日调配一次药剂，则所需药剂调配池容积为16.5m3,设计药剂调 3 配池的尺寸为：2.5 25 2.15.625m，另外需超高0.3m，实际药剂调配池的 3 尺寸为：2.5 2.5 2.8 =17.5m。 为便于调配药剂，药剂调配池的设计高

10、度一般以在地平面以下或半地下为 宜，池顶高出地面0.20m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。调配池的底坡 不小于0.02，池底应有直径不小于100mm的排渣管。药剂调配池设置机械搅拌 机一台，池壁设超高0.3m，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。调配池一般采用钢筋混凝土池体，与混凝剂接触的池内壁、设备、管道 和地坪，采取相应的防腐措施。 4.2药剂投配设备设计 采用隔膜式计量泵投加的方式投加药液，可通过改变计量泵行程或变频调速 改变药液投加量，药剂注入管道的方式详见图纸设计。 4.3混合设备的设计计算 混合设备选用管式静态混合器

11、，构造如图所示 BN32 骼車兀体 DN1100 畝一 ENL100 - IOOOEN1100 图I管式静态混合器示意图 管式静态混合器是处理水与混凝剂瞬间混合的理想设备，具有占地面积小、 投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点。 管式静态混合器由二个一组的混合单元组成， 在不需外加动力的情况下，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而实现药剂与水的充分 混合。 管式静态混合器水头损失计算如下： 静态混舎器的水头损失般小于0.5m,根据水头损失计算公式 式中h水头损失(m); Q处理水量(mVd)； d背道直径5八 n混合单元(个几 处理水量5.25 x 104mVd,

12、d =1.1m,Q = 0.608m3/s, n取3，则根据上式可计算 得知管式静态混合器的水头损失为：0.086m,实际流速V=0.642m/s,1000i=0.429, 从配水井至往复式隔板絮凝池的管道长度设为 10m则管道水头损失为：0.004m, 则总水头损失为0.09m。选DN1100钢管内装3个混合单元的管式静态混合器。 4.4反应构筑物的设计计算 反应构筑物的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池及其各种形式的组合，主 要有隔板絮凝、栅条絮凝、折板絮凝和波纹板絮凝等。这几种形式的絮凝池在大、 中型水厂中均有使用，具有

13、絮凝效果好、水头损失小、絮凝时间短、便于管理等 优点，并且都能达到良好的絮凝条件。 综合考虑，本设计采用往复式隔板絮凝池。絮凝时间取t=20min，平均水深 2.5m，絮凝池和后面的平流式沉淀池宽度取 14m 设计水量 Q =5.25 104m3/d。 24 60 往复式隔板絮凝池净平面面积 匹=竺=29伽2 H平均 2.5 平均 往复式隔板絮凝池长度L=F B 叱=20.83m 14 往复式隔板絮凝池容积 W = 5.25 10一 二729m3 廊道内流速分为5档: W = 0.50m/s,v2 = 0.40m/s,v3 = 0.30m/s,v4 = 0.25m/s,v5 = 0.20m/s

14、 转弯处 流速等于廊道流速的1/1.5-1/1.2 ，则各档流速廊道宽度为: _5.25104 24 3600i H 平均 5.25 104 ai 一 24 3600 0.50 2.5 =0.486m,取a 0.50m,则w = 0.486m/s； a2 4 5.25汉10 24 3600 0.40 2.5 =0.608m,取印=0.60m,则 v2 = 0.405m/ s； a3 4 5.2510 24 3600 0.30 2.5 = 0.810m,取印=0.80m,则 v3 = 0.304m/s； a4 4 5.25X0 24 3600 0.25 2.5 =0.972m,取a1 = 0.9

15、5m,则v4 = 0.256m/ s； a5 5.25O04 24 3600 0.20 2.5 =1.215m,取 a1.20m,则 v5 =0.203m/s； 廊道数的计算。取每一档流速廊道条数相同，即每一档流速水流在絮凝池中 停留时间逐渐增大，则廊道条数： 20.83 L m5.14 Zai0.50+0.60+0.80 +0.95+1.20 取每一档流速廊道5条，共25条，水流转弯24次，絮凝池隔板间距之和 L =5 (0.50 0.60 0.80 0.95 1.20) = 20.25m 絮凝池隔板墙厚取0.1m,则絮凝池实际长度L =20.25 91 (25 -1) = 22.65m 廊

16、道长度。各档流速廊道长度 L = 5 14 = 70m。其中，廊道宽1.2m，流速0.203m/s的一档最后一个廊道紧挨着穿孔花墙，不计入该档流速廊道的长度, 则廊道长度变为70-14=56m。 一般水泥板或水泥砂浆抹面渠道水力粗糙系数n=0.013 ,取20C时水的动力 黏度-1.0 10JPOs。 2 2 各段廊道水头损失按下式计算：h = mtl虫+V L 2g Ci Ri 式中： mt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=3, 90时=1 vit 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 R 第i段廊道过水断面水力半径 1 G第i段

17、廊道流速系数，G二一 Rj1/6 n n 廊道壁面、池底粗糙系数，通常取 n =0.013或0.014 速度梯度G =乎，式中： 水的重度，9800 N/m3 平均速度梯度G = 9800 0.329 1.0 10-3 1096 水的动力黏度，PsLs，20时为1.0 10和壮 段 数 转弯次数叫 直流 段长 度 Li / m 廊道 宽度 ai /m 水力 半径 Rj / m 流速系数 Ci/ (m0.5 / s) 廊道 流速 Vi/ (m / s) 转弯 流速 Vit / (m / s) 水头损 失 h/ (m) 停 留 时 间 ti /s 速度 梯度 Gi/ 1 5 70 0.5 0.22

18、7 60.0917 0.486 0.389 0.136 144 96.14 2 5 70 0.6 0.268 61.7600 0.405 0.324 0.091 173 72.03 3 5 70 0.8 0.345 64.4155 0.304 0.243 0.050 230 45.98 4 5 70 0.95 0.399 66.0056 0.256 0.205 0.035 273 35.30 5 4 56 1.20 0.484 68.1572 0.203 0.162 0.017 276 24.63 Z 0.329 1096 54.21 表格2各档流速廊道水头损失及速度梯度计算表 =54.21s

19、4 GT =54.21 1096 = 59442,处于 104-10?之间。 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。 5沉淀池设计计算 选用平流式沉淀池，平流式沉淀池抗冲击负荷，处理出水水质稳定，后期扩 建时可以方便将其改建成斜管或斜板沉淀池。 32 设计数据选用：表面负荷Q/A=0.60mm/s = 51.84m /(m /d)，沉淀时间 t 5h，水平流速 v =14mm/s。 5.1平流式沉淀池平面尺寸的确定 4 沉淀池面积A25 10 = 1012.73m2 51.84 沉淀池长度 L 二 vt=14 10 1.5 360 75.6m

20、,取 L=76m 沉淀池宽度b=1012.73 =13.3,取14m 76 一5 25 汉104 实际沉淀池面积 A=76 14=1064m2,实际表面负荷二 =0.571 mm/ s 1064 沉淀池有效水深H 鱼=5.25勺0 /24汉1.5 = 3.084m，取水深 H=3.20m 超 BL14 76 高 0.3m，池深 3.5m。 沉淀池长宽比二B/L =76/14 =5.43 4 沉淀池长深比二L/H =76/3.2=23.7510 BLH 14 76 3.2 实际停留时间T424 =1.556h Q 5.25汉104 实际水平流速v = Q 13.56mm/ s BH 5.2穿孔花

21、墙设计计算 絮凝池与沉淀池之间采用穿孔花墙布水，为布水均匀采用两道穿孔花墙。过孔流速取0.2m/s ,则孔口总面积可计算得出需3.04m2,孔口尺寸取 0.15 0.08 =0.012m2，则孔口个数为3.04 / 0.012 =253个。为施工方便，沿水深 方向开9排，每排开29个，共计261孔。 5.3集水槽、放空管、排泥设备设计计算 集水槽。取指型集水槽等于池长的1/10=8m,间距2m共7条，每条流量 q =0.608/7 = 0.087m3/s。 集水槽槽内起端水深取等于槽宽则 B = H =0.881q04 =0.881 O.O870.4 = 0.34m 集水槽两侧壁开d=35mm

22、!勺圆孔收集清水，孔口淹没深度0.07m,贝U每孔流 量 q孔 =0.62 . 2gh =0.62 才 0.03522 9.81 0.07 = 6.987 1 0*m3/s 集水槽每边开孔个数可计算得知为62.3个，按每边开孔64个，每孔间距 125mn设计。 集水槽收集的水流至出水渠，出水渠渠宽按1m计，则出水渠起端水深可计 算得知为0.366m。 为保证集水槽能均匀集水，集水槽出水应自由跌落，出水渠渠底应低于沉淀 池水面的高度二出水渠水深+集水槽水深+集水槽孔口跌落高度+集水槽孔口淹没 高度=0.366+0.34+0.05+0.07=0.826m 取出水渠宽1m深1m 放空管：沉淀池放空时

23、间按3h计，则按变水头放空容器计算公式 d 二 0.5 二 0.351m，取 DN=350mm 排泥设施：为取得较好的排泥效果，采用虹吸式机械吸泥机排泥。 5.4水力条件校核 沉淀池池宽14m考虑沿池长方向设纵向隔墙一道，池底部开300X3001000 联通孔。 沉淀池过水断面积 =7 3.2= 22.4m2 沉淀池湿周=7 2 3.2 = 13.4m 水力半径R二 /= 1.67 m 2 弗劳德数FrV 1.124 10- Rg 雷诺数 Re= 22662 v 6滤池设计计算 6.1滤池平面尺寸的确定 本设计选用V型滤池，设计滤速v=8m/h，强制滤速不大于10m/h，滤池 工作周期24h。

24、 假定滤池设n座，为保证当一座检修一座反冲洗时， 该两座滤池原来的水量 扣除表面扫洗水量平均分配到其他各座滤池后强制滤速不大于 10m/h，则应满足 以下不等式： 10(n -2)F _8nF -1.5 36 F，解之得：n _ 7.3 1000 设计8座双排对称布置的V型滤池，每排4座，中间布置管廊。 3 单池流量q =Q/8= 273.44m h，设计滤速v=8m/h，则单池过滤面积 f 二 q/8 二 34.18卅。 2 取单池平面尺寸为L B=5 (3.5 3.5) = 35m ，则实际滤速为 v二q/35=7.81m/h，当其中一座检修、一座反冲洗时，其他几座滤池的强制滤 v=218

25、7-25 35 3J8.62m/h 速为： 635 6.2滤池反冲洗系统设计 单独气冲洗：气冲强度qq =15L/(S2)，历时t 2min。 气水同时反冲洗：气冲强度qq =15L/dm )，水冲强度qs = 4L/(m )，历 时 t4min。 单独水冲洗：水冲洗强度6L/(m2)，历时t 4min。 2 表面扫洗：表面扫洗强度qsx WL/dm )，历时4=244 =伽。 6.3滤池高度的确定 滤池配水、配气及集水室高度 已取0.90m，滤板高度H2取0.10m，承托层厚 度H3取0.05m，滤料层厚度 H4取1.20m，砂面上水深 H5取1.50m，滤池超高 H6取0.30m。则滤池总

26、高度为：H = 4.15m 7消毒设备设计计算 水的消毒处理是生活饮用水处理工艺的最后一道工序， 其目的在于杀灭水中 的有害病原微生物，防止水致传染病。本设计选用氯作为消毒剂，氯消毒操作过 程简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用， 是目前国内外应用最广的 消毒剂。 水厂设计水量5.25 x 104m/d，最大投氯量取 a=1mg/L=1g/m。 则加氯量为：m=5.25 104 1 10”= 52.5kg/d， 氯的储存按一个月考虑，则储氯量为：M =52.5 30 = 1575kg 氯的投加采用自动加氯机，加注点选在从滤池到清水池之间的管道上。 8清水池设计计算 清水池的调节容积取日

27、设计水量的10%,则调节容积：V1=52500 x 3 10%=5250m 发生火灾时的消防流量取45I/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=45x 1 x 2X 3600- 1000=324 m3 清水池总容积为：V= V1+ V2 =5250+324=5574m 有效水深取H=3.5m 则清水池的面积为：F=V/H=5574/3.5=1593 m，取BX 2 L=50 x 32=1600 m,超高取0.3m,则清水池净高度为 3.8m。清水池设计容积为： V =BX Lx H=5600 m。 清水池内导流墙占据的无效容积为：Va=2x 40 x 0.3 x

28、 3.5=84 m3 则清水池的有效容积为： V = V -V3=5600-84=5516 m 清水池进水管管径取DN800mm出水管管径也取DN800m。溢流管的直径与 进水管管径相同，取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。清水池在检修时需要放空，因此应设放空管，清水 池放空管管径取DN600m。 在清水池内设置导流墙两道，间距为 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 分钟。在清水池顶部设圆形检修孔 2 个，直径为 1200mm为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，通气 孔共设12个，每格设4个，通

29、气管的管径为200伽，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1.0m，并加以绿化，美化环境。 9 水厂总体布置 9.1 水厂平面布置 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： （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、

30、 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

31、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。 9.2水厂管线布置 综合考虑布置生产管线、加药管线、加氯管线、超越管线、给水管线、雨水 排水管线、污水排水管线、生产废水排水管线。厂区管线一般包括：给水管线、

32、排水（泥）管线、加药和厂内自用水管线、动力电缆、控制电缆等。后两者不属 于本设计的设计范畴。 1给水管线 给水管线包括原水管线、沉淀水管线、清水管线和超越管线。给水管道采用 钢管，布置方式为埋地式。 2. 厂内排水 厂内生活污水与雨水采用分流制，雨水就近排入水体；污水排入城市下水道。 生产废水（沉淀池排泥水及滤池反冲洗水）出路：沉淀池排泥水经排泥槽汇 集进行处理；滤池反冲洗水集中排入回收水池，上清液经回收泵送回原水配水井 再次进行处理，底部沉泥由回收水池的放空管直接排入厂区下水道。 3. 加药管线 加药、加氯管线做成浅沟敷设，上做盖板。加药管采用硬聚氯乙烯管；氯气 管采用无缝钢管。 4. 自用水管线 厂内自用水是指水厂生活用水、泵房、药间等冲洗溶解用水以及清洗水池用 水