城市给水处理厂课程设计

1、给水厂设计 目 录第一章1城市给水处理厂课程设计基础资料11.1工程设计背景11.2设计规模11.3基础资料及处理要求1（1）原水水质1（2）地址条件2（3）气象条件3（4）处理要求3第二章5给水处理厂方案设计52.1资料分析与整理5 2.1.1水域功能和标准分类5 2.1.2水质评价与分析82.2水厂地址9 2.3工艺流程选择10第三章11净水构筑物的计算113.1配水井113.2混凝设施123.2.1混凝剂类型及加药间123.2.2混合设施183.3反应池/絮凝池223.3.1絮凝形式比选233.3.2折板式絮凝池计算243.4沉淀池323.4.1沉淀池类型比选323.4.2设计计算和校核

2、333.5滤池373.5.1滤池形式必选373.5.2滤池的设计计算403.5.3反冲洗管渠系统和V形槽的设计423.6消毒设施的设计483.7清水池50第四章54给水处理厂布置544.1工艺流程布置544.2平面布置544.3厂区道路布置554.4厂区绿化布置554.5厂区管线布置564.6高程布置574.7管渠水力计算584.8给水构筑物高程计算59参考文献60第一章城市给水处理厂课程设计基础资料1.1背景资料某市位于河南省近年来，由于经济的发展、城市化进程的加快和城市人民生活水平的提高，用水的需求不断增长，经市政府部门研究并上报请上级主管部门批准，决定新建一座给水处理厂。1.2设计规模水

3、源：地表水源水。水质：类地表水。设计规模：29104m3/d，征地面积约40000m2。1.3基础资料及处理要求（1）原水水质原水水质的主要参数见下表。 原水水质资料 序号项目单位数值序号项目单位数值1浑浊度度54.213锰mg/L0.072细菌总数个/mL28014铜mg/L0.013总大肠菌群个/L920015锌mg/L1.3，搅拌器设置4层，即e=4。搅拌器直径。搅拌器宽度B=0.6m。搅拌器叶数Z=4。轴转速：桨板外缘线速度采用则桨板旋转角速度计算轴功率 式中：C阻力系数，C=0.20.5,采用0.3 水的相对密度，1000kg/； 旋转的角速度，rad/s； Z桨板叶数，此处Z=4；

4、 B搅拌器宽度，m； e搅拌器层数； 搅拌器半径，m； g重力加速度，9.81m/。所以 =需要轴功率 计算结果与相差不大，满足要求。传动机效率去0.85，电动机功率： 3.3反应池/絮凝池絮凝阶段的主要任务是，创造适当的水力条件，使药剂与水混合后所产生的微絮凝体，在一定时间内凝聚成具有良好物理性能的絮凝体，它应有足够大的粒度(0.61.0）、密度和强度(不易破碎);并为杂质颗粒在沉淀澄清阶段迅速沉降分离创造良好的条件。一般要求：1) 絮凝过程中速度梯度G或絮凝流速应逐渐由大到小；2) 絮凝池要有足够的絮凝时间，一般宜在1030min，低浊、低温水宜采用较大者；3) 絮凝池的平均速度梯度G一般

5、在3060s-1之间，GT值达104105，以保证絮凝过程的充分与完善；4) 絮凝池应尽量与沉淀池合并建造，避免用管渠连接。如需用管渠连接时，管渠中的流速应小于0.15m/s，并避免流速突然升高或水头跌落；5) 为避免已形成絮体的破碎，絮凝池出水穿孔墙的过孔流速宜小于0.10m/s；6) 应避免絮体在絮凝池中沉淀。如难以避免时，应采取相应排泥措施。3.3.1絮凝形式比选絮凝设备与混合设备一样，可分为两大类:水力和机械。前者简单，但不能适应流量的变化；后者能进行调节，适应流量变化，但机械维修工作量较大。絮凝池形式的选择，应根据水质、水量、沉淀池形式、水厂高程布置以及维修要求等因素确定。几种不同形

6、式絮凝池的主要优缺点和适用条件如下表：形式优缺点适用条件隔板絮凝池往复式优点:1.絮凝效果较好2.构造简单，施工方便缺点:1.絮凝时间较长2.水头损失较大3.转折处絮粒易破碎4. 出水流不易分配均匀1.水量大于30000 /d的水厂2.水量变动小回转式优点:1.絮凝效果较好2.水头损失较小3.构造简单.管理方便缺点:出水流量不易分配均匀1.水量大于30000/d的水厂2.水量变动小3.适用于旧池改建和扩建折板絮凝池优点:1.絮凝时间较短2.絮凝效果好缺点:1.构造较复杂2.水量变化影响絮凝效果水量变化不大的水厂网格（栅条）絮凝池优点:1.絮凝时间短2.絮凝效果较好3.构造简单缺点:水量变化影响

7、絮凝效果. 水量变化不大的水厂. 单池能力以12.5万m3/d为宜机械絮凝池优点:1.絮凝效果好2.水头损失小3.可适应水质、水量的变化缺点:需机械设备和经常维修大小水量均适用，并适应水量变动较大的水厂 此方案采用折板式絮凝池3.3.2折板式絮凝池计算 絮凝池以m3/d为一组，建个系列，每列建三池，每池规模为60900m3/d。为适应水量变化和清理检修，每池分两格，每格可单独运行，每格规模为30450m3/d已知条件：总设计水量Q=m3/d，单池设计水量为Q=60900m3/d=2537.5m3/h=0.70m3/s设计参数：反应采用折板絮凝池，絮凝区设在沉淀池的端部。取絮凝时间t=16min

8、，水深H=3.3m。超高0.3m。折板采用不锈钢板，板宽采用300mm，折板夹角采用90o，折板厚度采用30mm。设计计算：a、每池的容积W=Qt=0.701660=672m3b、每池的面积f=W/H=672/3.3=203.6m2为与沉淀池配合，取絮凝池净宽度：（将池分成两格）则净:=203.6/（29.6）=10.6mc、取净长L=12m，并将每格反应池分成6格，每格净宽为2m。反应分成四段，第一、二段（14格）折板均采用相对折板，第三段（45格）折板采用平行折板，第四段（56格）折板采用直折板，波峰流速分别为0.35m/s，0.30m/s，0.20m/s和0.12m/s。d、考虑墙厚（采

9、用钢筋混凝土墙），外墙厚采用400mm，内墙采用250mm。则絮凝池的实际长宽如下B=9.6+0.42=10.4mL=12+50.25+20.4=14.05m e、各段絮凝区折板间距及实际流速：已知流量Q1=2537.5/2=1268.8m3/h（单格计）第一段絮凝区：取m则实际流速: 第二段絮凝区： 取=0.59m则实际流速: 第三段絮凝区：取=0.88m则实际流速:第四段絮凝区：取=1.47m f、水头损失计算：A第一段絮凝区为异波折板 1）、第一段絮凝区第一格通道数为12，单通道的缩放组合个数为3个，n=312=36个2)、=0.5，=0.1，上转变=1.8，下转变成孔洞=3.0，3）、

10、=0.35m/s，=0.157m/s，4）、F1=0.65B（m2），F2=（0.65+20.3），B=1.25B（m2）5）、上转弯、下转弯各为6次，取转弯高度0.8m，6）、渐放段损失：7）、渐缩段损失： 8）、转弯或孔洞的水头损失如图布置每格有36个渐缩和渐放，故每格水头损失： 第一段絮凝区第二格的计算同第一格，水头损失为0.36m。B第二段絮凝区为异波折板 1） 、第二段絮凝区第一格通道数为10，单通道的缩放组合个数为3个，n=310=30个2）、=0.5，=0.1，上转变=1.8，下转变成孔洞=3.0，133）、=0.3m/s，=0.157m/s，4）、F1=0.75B（m2），F2

11、=（0.75+20.3）B=1.35B（m2）5）、上转弯、下转弯各为5次，取转弯高度0.8m，6）、渐放段损失：7）、渐缩段损失：8）、转弯或孔洞的水头损失 如图布置每格有30个渐缩和渐放，故每格水头损失：第二段絮凝区第二格的计算同第一格，水头损失为0.23m。C第三段絮凝区为同波折板 同第二段絮凝区1）、第三段絮凝区第一格通道数为7，单通道转弯个数为5个，n=75=35个2）、折角90o，=0.63）、v=0.2m/s，则：第三段絮凝区第二格的计算同第一格，水头损失为0.1m。D第四段絮凝区为平行直板1）、第四段絮凝区第一格通道数为5，四块直板180o，转弯个数为5个，进口出口孔洞2个n=

12、75=35个2）、180o转弯，=3.0，进出口孔=1.063）、v=0.12m/s，则：第四段絮凝区第二格的计算同第一格，水头损失为0.015m。水头损失：=0.36+0.23+0.1+0.015=0.705（m） g、絮凝池各区段停留时间：第一絮凝区停留时间：第二、三絮凝区停留时间均为T2=T3=352.55s第四絮凝区停留时间： h、絮凝池各区段G值： 13T絮凝时间（min）水温T=20oC， 6第一絮凝区第二絮凝区第三絮凝区第四絮凝区絮凝池总水头损失=1.41m，絮凝总时间T=1414.9s=23.6min各絮凝段主要指标絮凝段絮凝时间（s）水头损失（m）G（）GT值第一絮凝段352

13、.550.72141.1949776.53第二絮凝段352.550.46112.8539785.27第三絮凝段352.550.2074.4126233.25第四絮凝段357.250.0328.6310228.07合计1414.91.4198.62.44 计算简图如下:3.4沉淀池用于沉淀的构筑物称为沉淀池。按照水在池中的流动方向和线路，沉淀池分为平流式(卧式)、竖流式(立式)、辐流式(辐射式或径流式)、斜流式(如斜管、斜板沉淀池)等类型。此外，还有多层多格平流式沉淀池.中途取水或逆坡度斜底平流式沉淀池等。沉淀池型式的选择，应根据水质、水量、水厂平面和高程布置的要求，并结合絮凝池结构型式等因素确

14、定。3.4.1沉淀池类型比选常见各类型式沉淀池的性能特点及适用条件如下表：型式性能特性适用条件平流式优点:1.可就地取材，造价低 2.操作管理方便，施工较简单 3.适应性强，潜力大、处理效果稳定 4.带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点:1.不采用机械排泥装置时，排泥较困难 2.机械排泥设备.维护较复杂 3.占地面积较大1.一般用十大中型净水厂2.原水含砂量大时，作预沉淀池竖流式优点:1.排泥较方便 2.一般与絮凝池合建，不需另建絮凝池3.占地面积较小缺点：1.上升流速受颗粒下沉速度所限出水量小，一般沉淀效果较差2.施工较平流式困难 1.一般用于小型净水厂 2.常用于地下水位较低时辐流式优点:1

15、.沉淀效果好 2.有机械排泥装置时，排泥效果好缺点:1.基建投资及费用大 2.刮泥机维护管理较复杂，金属耗量大 3.施工较平流式困难 1.一般用于大中型净水厂 2.在高浊度水地区，作预沉淀池斜管（板）式优点:1.沉淀效率高 2.池体小，占地少缺点:1.斜管(板)耗用材料多，且价格较高 2.排泥较困难 1.宜用于大中型水厂 2.宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖潜 此设计方案采用平流式沉淀池且与絮凝池合建在一起，与絮凝池对应，沉淀池个数n=6.3.4.2设计计算和校核设计参数：采用平流式沉淀池，指形槽出水，虹吸桥式吸泥机。总设计流量为m3/d15225m3/h=4.229m3/s，单池设计流量为0.

16、70m3/s。沉淀时间T=100min。沉淀池平均流速v16.0mm/s。有效水深H1=3.0m，超高取0.6m，池深3.6m。长宽设计：a、沉淀池容积：b、沉淀池与絮凝池合建，池宽：B=9.6m（每格，一池设两格）则池长L=W/BH=4200/（9.623.0）=72.92mc、校核池子的尺寸比例：长宽比：L/B=72.92/9.6=7.604，符合条件长深比：L/H=72.92/3.0=24.3110，符合条件进水穿孔墙布水：a、穿孔孔墙孔洞总面积孔洞处流速采用v00.25mm/s，Q/3600v0=1269/36000.251.41b、孔洞个数N孔洞形状采用矩形，尺寸为15cm18cmN

17、=/0.150.18=1.41/0.150.18=52.22，取53个。出水渠： 采用薄壁堰出水，堰口应保证水平出水渠宽度采用1m，则渠内深度:为保证证自由溢水，出水渠的超高定为0.1m，则渠道深度为0.50m。排泥设施：为取得有效的排泥效果，采用虹吸式机械吸泥机排泥。a、干泥量，设污水含水量为98%，b、则湿污泥量：c、吸泥机往返一次的时间：m（栅车行进速度=1m/min）d、虹吸管计算：设吸泥管排列数为50根，管内流速为1.5m/s，单侧排泥管最长虹吸管长l=22.5m采用连续式排泥，管径选用DN150水煤气管，v=1.26m/se、吸口的断面确定吸口的断面与管口断面积相等，已知吸管的断面

18、积设吸水口长l=0.2m，则吸口宽度b=0.0177/0.2=0.088mf、吸泥管路水头损失计算进口1=0.1，出口2=1，90o弯头3=1.9752，则局部水头损失:管道水头损失：含水率98%，一般为紊流状态。总水头损失：考虑管道使用年久等因素，实际H=1.3h=1.30.73=0.95排泥管总长取70m，槽宽取0.8m，深取1m。引流泵选用型潜水泵。沉淀池放空管直径其中，为池内平均水深，此处为3+0.1=3.1m，t为放空时间，按3h计管径采用300mm。沉淀池水力条件校核：水力半径 弗劳德数 （在规定范围内内，满足要求）3.5滤池3.5.1滤池形式比选 过滤形式比较分析形式滤料优点缺点

19、适用情况普通快滤池单层砂滤料1. 材料易得，价格低2. 大阻力配水系统，单池面积可大3. 可采用减速过滤，水质好1. 阀门多，价格高，易损坏2. 需设有全套冲洗设备1. 一般用于大中水厂2. 单池面积不宜大于100无烟煤石英砂双层滤料1.含污能力大，可采用较大的滤速2.可采用减速过滤，水质好3.冲洗用水少1.滤料价格高，易流失2.冲洗困难，易积泥球1.适用干大、中型水厂2.宜采用大阻力配水系统3.单池面积不应大于1004.需采用助冲设施砂煤重质矿石三层滤料1.含污能力大，可采用较大的滤速2.可采用减速过滤，水质好3.冲洗用水少1.滤料价格高，易流失2.冲洗困难，易积泥球1.适用干中型水厂2.宜

20、采用大阻力配水系统3.单池面积不宜大于4.需采用助冲设施V型滤池单层砂滤料1. 采用气水反冲洗，有表面横向扫洗作用，冲洗效果好，节水2. 配水系统一般采用长柄滤头3. 采用均质滤料，滤层较厚，滤料较粗，过滤周期长4. 冲洗过程自动控制1.配套设备多，如鼓风机等2.土建较复杂，池深比普通快滤池深1.适用于大、中型水厂2.单池面积可达以上双阀滤池单层砂滤料材料易得，价格低2.减少两只阔门.相应降低了造价和检修下作量采用砂滤料。3.大阻力配水系统，单池面积可大。4.可采用减速过滤，水质较好5.减少二只阔门.相应降低了造价和检修下作量1.必须设有全套冲洗设备2.增加形成虹吸的抽气设备1.适用于中型水厂

21、2.单池面积不宜大于虹吸滤池单层砂滤料1.不需大型阀门2.不需冲洗水泵或冲洗水箱3.易于自动化操作，管理方便1.土建结构复杂2.池深大单池面积小，冲洗水量大3.等速过滤，水质不如降速过滤1.适用于中型水厂(水量2一10万)单池面积不宜大于移动罩滤池单层砂滤料1.造价低，不需大量阀门设备2.池深浅，结构简单3.能自动连续运行，不需冲洗水塔或水泵4.占地少，节能5.减速过滤1.需设移动冲洗设备，对机械加工、材质要求高2.起始滤速较高，因而滤他平均设计滤速不宜过高3.罩体与隔墙间的密封要求较高1.适用于大、中型水厂2.单格面积小于 本设计采用V型滤池V型滤池，全称为AQUAZURV型滤池，是由法国得

22、利满水处理有限公司首创的专利技术。六十年代末期在巴黎奥利水厂首先采用，七十年代逐渐在欧洲广泛使用，受到各国好评，逐步在国际上得到推广。八十年代以来，我国也认识到国外革新后的气水反冲洗技术的独特冲洗效果，陆续引进国外先进的气水反冲洗工艺，用于新扩建水厂中。我国第一座V型滤池1990年7月在南京投产。近年来，设计常规处理水厂工程时，规模在10万以上（包括10万）的水厂，在工艺流程的构筑物选型中，多设计了V型滤池，以改善制水工艺，提高水厂自动化程度和生产管理水平。设计数据：设计水量Q=滤速V=12m/h 总冲洗时间12min冲洗周期T=48h反冲横扫强度1.8（一般为1.42.0）滤池冲洗确定（见下

23、表）冲洗介质冲洗强度（L/sm2）冲洗时间（min）第一步（气冲）空气153第二步（气-水同时冲洗）空气154水4第三步（水冲）水553.5.2滤池的设计计算 池体设计：a、滤池工作时间=24t24/T=240.224/48=240.1=23.9（h）（式中未考虑排放滤水）b、滤池面积F滤池总面积F=Q/（VT）=/（1223.9）=1274.06设两组滤池，每池面积=640c、滤池的分格为节省占地，选双格V型滤池，池底板用混凝土，单格宽=4m，长=10m，单格面积40，共分8座，左右对称布置，每座面积f=80，总面积f=640。 d、校核强制滤速=1612/（16-1）=10.67m/h，满

24、足的要求。e、滤池高度的确定滤池超高H5=0.3m滤池口水深H4=1.5m滤层厚度H3=1.4m（0.951.5m）滤板厚H2=0.13m滤板下布水区高度H1=0.9m，取值范围（0.70.9m）其中冲洗时形成的气势层厚度为（0.10.15m滤池总高度:=0.9+0.13+1.2+1.5+0.3=4.03m f、水封井的设计滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径0.951.35mm，不均匀系数1.21.6，均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算:式中:水流通过清洁滤料层的水头损失，cm；水的运动黏度，；20时为0.0101；g重力加速度，981；m0滤料孔隙率；取0.5；d0与滤料体积相同的球体直径，

25、cm，根据厂家提供数据为0.1cml0滤层厚度，l0=12cmv滤速，cm/s，v=10m/h=0.28cm/s滤料粒径球度系数，天然砂粒为0.750.8，取0.8；cm根据经验，滤速为810m/h时，清洁滤料层的水头损失一般为3040cm，计算值比经验值低，取经验值的低限30cm为清洁滤料层的过滤水头损失，正常过滤时通过长柄滤头的水头损失h0.22m，忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时，水头损失为:H开始=0.3+0.22=0.52m为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层，水封井出水堰顶标高与滤料层相同。设计水封井平面尺寸2m2m，堰底板比滤池底板低0.3m.水封井出水堰总高:=

26、0.3+0.9+0.13+1.2=2.53m因为每座滤料过滤水量:所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式 计算得:则反冲洗完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.18+0.52=0.7m3.5.3反冲洗管渠系统和V形槽的设计反冲洗管渠系统：a、长柄滤头配水配气系统 1）、长柄滤头安装在混凝土滤板上，滤板固定在梁上，滤板用0.05m后预制板上浇注0.08m后混凝土层，滤板下的长柄部分浸没于水中，长柄上端有小孔，下端有竖向条缝，气水同时反冲洗时，约有2/3空气有上缘小孔进入，1/3空气由缝隙进入柄内，长炳下端浸没部分还有一个小孔，流进冲洗水，这部分气水在柄内混合后有长柄滤头顶部的条缝喷入滤

27、层冲洗。2）、长柄滤头固定板下的气水室高度为0.70.9m，其中冲洗时形成的气垫层厚度为0.10.15m。3）、向长柄滤头固定板下气水室配气的出口应该紧贴滤头固定板的底面，由配水干管向气水室配水的支管出口应该紧贴池底。长柄滤头配气系统的滤帽缝隙与滤池过滤面积之比为1/80，每平方米的滤头数量为4964个。4）、冲洗水和空气同时通过长柄滤头的水头损失按产品的实测资料确定。5）、向长柄滤头配水配气系统气水室配气的干管的进口流速为5m/s左右；配气支管或孔口流速为10m/s左右。配水干管进口流速为1.5m/s左右；配水支管或孔口流速为11.5m/s。长柄滤头结构如下图所示：b、反冲洗用水量Q反的计算反冲洗用水流量按水洗强度最小时计算。单独水洗时反冲洗强度最大，为5V