给水工程课程设计设计一个城市饮用水净水厂VIP

1、目录目 录.1第一章 总论.2第一节 设计题目.2第二节 设计内容.2第三节 设计成果.2 第四节 设计资料.2第二章 总体设计.3 第一节 工艺流程的确定.3 第二节 处理构筑物及设备形式的选择. 3第三章 混凝.5 第一节 药剂投配设备的设计.5 第二节 混合设备.8 第三节 反应设备.9第四章 沉淀池.13第五章 普通快速滤池.19第六章 消毒.24第七章 清水池及泵站设计.25第八章 水头损失.26附 录 设计参考资料.26第一章 总论第一节 设计题目按照所给的水厂生产量及其他条件，设计一个城市饮用水净水厂第二节 设计内容1、 确定水厂的处理构筑物及工艺流程2、 进行净水厂构筑物及设备

2、的工艺设计计算3、 进行水厂各构筑物、建筑物以及各种管渠等总体布置第三节 设计成果1、 计算说明书一份2、 水厂平面布置图（1:2001：500）和水厂的工艺流程高程布置图（纵向1：501：100）（横向1：1001：500），该内容可以绘制在 1号或2号图纸上第四节 设计资料1、 水厂规模1万吨/日（不包括自用水量）2、 水源为黄河水，其水质分析如下： 浑浊度：100600 色度：10ph ： 7.3 臭和味：略有细菌总数：11300个/ml 大肠杆菌:3600个/l耗氧量：9.68mg/l 氯化物：21mg/l铁的含量：0.1mg/l 溶解性固体:500mg/l总硬度：200mg/l（以c

3、aco3为计) 3、 厂区地形：地势平坦4、 当地气象资料 （1）主导风向：西北风 (2) 月平均气温：最低-3 最高28 （考虑防冻）5、 厂区地下水位标高-6米 6、 水源取水口位于水厂北方向5千米，水厂位于水源地，与取水泵站合建在一起。第二章 总体设计第一节 工艺流程的确定 通过分析所给原水水质资料，结合实际情况，为了达到生活饮用水的水质标准，采用以下工艺流程。 pac 液氯原水混合反应池沉淀滤池清水池二级泵房用户第二节 处理构筑物及设备形式的选择1、 混凝药剂的种类由于原水水质：ph=7.3，浊度不高，选用聚合氯化铝（pac或碱式氯化铝）。2、 投加方式 混凝剂的投加采用湿投法。 由于

4、水源离水厂较近，与泵站合建在一起，采用泵前投加，药液投加在水泵前吸水管或吸水喇叭处。3、 混合设备 为了使药剂快速而均匀地扩散到水中，使其水解产物与原水中胶体微粒充分作用完成胶体脱稳。混合要求对水流进行快速搅拌，药剂投加在取水泵吸水管或吸水喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转以达到混合目的。 四、反应池的选择此阶段的任务是创造良好的水利条件，使脱稳胶体相互聚集形成大絮凝体，便于沉淀分离。由于该厂的规模属于中小型，可以选用垂直轴式机械反应池，它具有反应效果较好，水头损失小的优点。五、絮凝沉淀池1、选择沉淀池需考虑：水厂规模，进水水质条件，出水水质要求，后续过滤采用的形式，地形，地质条件，占地面积，造价

5、费用等。由于斜管沉淀池的沉淀效率高，池体小，占地少，适应水厂规模范围也广等优点，适合该水厂的处理工艺。2、排泥设施：斜管沉淀池的平均单位面积上积泥量较平流式沉淀池为多，排泥要求高。鉴于同类水厂的经验，可以选用设备简单，排泥方便的穿孔排泥管。六、滤池的选择在饮用水净水工艺中，过滤必不可缺，它是保证饮用水卫生安全的重要措施。选型的首要出发点是保证出水水质，还要考虑工艺流程的高程布置、技术性、经济性等因素，在该步中普通快速滤池。7、 消毒方法的选择为了有效的消灭或灭火致病细菌、病毒及其他致病微生物，再次采用消毒效果稳定，余氯保持时间较长的消毒效果的液氯消毒。用氯消毒要注意保持一定的余氯量：（1） 出

6、厂自由性余氯0.3mg/l;（2） 管网末梢余氯量0.05mg/l8、 工艺流程pac cl2原水水泵混合机械反应池斜管沉淀池普通快速滤池清水池二级泵房用户第3章 混凝第1节 药剂投配设备的设计 1、 设计数据 1、设计水量（水厂自用水量按10%产水量计入） q设=（1+10%）q净=1.110000 m/d =11000m/d=458.33m/h=0.127m/s2、 加药量 头加药量30mg/l，溶液浓度按10%计（5%20%） 3、每日调制次数：3次 1次/8小时 2、 设计计算1、溶液池 容积w1=m 式中：q处理的水量，m/h； a混凝剂最大投加量，mg/l； c溶液浓度；（百分值）

7、 n每日调制次数； （1）采用2个池子，单吃容积2.02/2=1.01m (2)有效高采用1.01m，保护高度0.3m,实际高度1.31m （3)平面尺寸采用1.01.0m，面积1.00m2、溶解池 （1）容积取w2 =0.3w1=0.32.02=0.606m w2=（0.20.3）w1 取w2为0.30w1 m （2）采用1个池子，有效高0.88m，保护高度0.3m，实高采用1.18m，平面尺寸0.83m0.83m, 面积0.69m23、压缩空气搅拌 （1）溶液池空气供给强度: 4l/sm 溶解池空气供给强度：8l/sm 溶液池需用空气量：q1=nfq=21.004=8.00l/s 溶解池需

8、用空气量：q2=nfq=10.698=5.52l/s 式中：n药池个数 f药池平面面积m q空气供给强度l/（sm） （2）总需空气量：q总=q1+q2=8.00+5.52=13.52l/s=0.81m/min 选用2台鼓风机，风量1.0m/min4、 耐酸泵：在溶解池与溶液池之间设一耐酸泵 5、仓库: 仓库考虑存15d的混凝剂用量，占地面积约为198m2 6、混凝剂投加 本着投量准确，随时间调节，设备简单，工作可靠的要求，有因取水泵房距水厂较远，所以采用高位溶液池重力投加。其溶解池池底在地面以下1.2m处，溶液池设在二楼，池底高出地面7米。水封箱高 程略低于溶液池底液面标高，高出沉淀设备水面

9、约5.6米。 垂直安装转子流量计，流量计出流管低于平衡箱液位。 投加方式如下： 第二节 混合设备1、 设计要求 1、混合速度要快，药剂在水流造成剧烈文东的条件下投入，一般混合时间为10-30秒，取30； 2、投药方式为一点连续投药； 3、混合设备离后续处理构筑，物越近越好，尽可能与构筑物相连接。2、 设计计算采用采用水泵混合，药剂投加在取水泵吸水管与吸水喇叭入口处，利用水泵叶轮高速旋转以达到快速混合目的。混合效果好，不需另建混合设施，节省动力。第三节 反应设备采用往复式隔板絮凝反应池一、设计要求 1、反应池流速一般按由大到小逐渐变小进行设计。 2、为了确保沉淀池的沉淀效果，要求足够的反应时间t

10、（15-30min），并控制反应速度，使其平均速度梯度g达(20-70s-1 ),使gt 值达104-105，以保证反应过程的充分与完善。 3、反应池与沉淀池一般合建。避免已形成的絮粒在水流经连接管渠时被打碎。二、池体计算 1、设计数据 设计进水量 q=11000m3/d=458.33 m3/h 絮凝池个数 n=2个；（一备一用） 絮凝池的长宽比 z=1.4 池内平均水深h1=1.0m 絮凝时间t=20min 廊道内流速采用6档，即 v1=0.5m/s; v2=0.4m/s; v3=0.35m/s; v4=0.3m/s; v5=0.25m/s v6=0.2m/s ; 隔板转弯处的宽度取廊道宽度

11、的1.2-1.5倍2、设计计算 (1)总容积：=152.78m3 （2）单池平面面积：f=190.975m3 (3)池长（隔板间净间距和）：l=11.680m（4）池宽：b=zl=1.411.680=16.351m (5)廊道宽度和流速：廊道宽度an，按廊道内流速不同分6档 an=(m) 将an的计算值、采用值an/及由此所得廊道内实际流速vn/=的计算结果列入下表 廊道宽度与流速设计流速vn/(m/s)廊道宽度an/m实际流速vn/(m/s)计算值采用值v1=0.50.31830.320.4969v2=0.40.39750.400.3975v3=0.350.45430.450.3533v4=

12、0.30.53000.530.300v5=0.250.63600.640.2484v6=0.20.79500.800.1988(6)水流转弯次数 池内每3条廊道宽度相同的隔板为一段，共分6段，则廊道总数为66=18条隔板数为18-1=17条，水流转弯次数为17次 （7）池长复核（未计入隔板厚度） l=3（a1/+ a2/ +a3/ +a4/ +a5/ +a6/） =3（0.32+0.40+0.45+0.53+0.64+0.80）=9.42m （8）池底坡度 根据池内平均水深0.8m，最浅端水深取0.7m，最深端水深取0.95m,则池底坡度未：i=0.0265 （9）水头损失 按廊道内的不同流速

13、分成6端进行计算，各段水头损失按下式计算：hn= 式中v0该段隔板转弯处的平均速度，m/s; sn该段廊道内水流转弯次数; rn廊道断面的水力半径，m; cn流速系数，根据rn、池底和池壁的粗糙系数n等因素确定； 隔板转弯处的局部阻力系数，往复隔板未3.0，回转隔板为1.0; ln该段廊道的长度之和。 rn=(m) 絮凝池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥砂浆抹面， 则粗糙系数n=0.013 絮凝池前5段内水流转弯次数17-35=2 前5段中每段的廊道总长度为ln=3b=316.351=49.053m v0=（m/s） 式中0 隔板转弯处面积，宽度取1.2 将各段水头损失计算结果列入下表中段

14、snlnrnv0vncnhnyn1349.0530.1330.4140.496956.400.07920.15382349.0530.160.3320.397558.350.05090.15083349.0530.1760.29470.353359.210.04000.15064349.0530.1990.2500.30060.340.02880.15045349.0530.2290.2070.248461.660.01970.15006249.0530.2670.1660.198863.130.00850.1496第一段计算过程如下（其他段同第一段）： r1=0.133m y1= = 故反应

15、池第一段水头损失 3、gt值计算：（水温t=200 c） gt=42.882060=514565.1104(在104105之间) 第四章 沉淀池一、设计采用数据1、 设计水量：（包括水厂自用水量5%） q=10000m3/d= 458.33m3/h= 0.127m3/s2、 斜管：采用木质斜管，斜管断面为矩形，边长300mm200mm斜管长度l=1m , 斜管倾角=600，斜管高度h3=lsin=0.87m斜管组宽度为1m，斜管组板厚度为1.2m,斜板中隔板条尺寸采用1000mm30mm9mm3、池内液面上升流速v=3mm/s4、清水区高度h4，采用1.2m5、布水区高度h2,采用1.5m6、

16、超高h1，采用0.3m二、设计计算1、沉淀池面积（采用2个池子,一备一用）（1）、清水区有效面积（2）、沉淀池初拟面积f 斜管结构占用面积按5%计，人孔所占面积为1m2，则 f=f/105%+1=42.331.05+1=45.45m2 初拟平面尺寸为l1b1=4.69.8m2 (3)、沉淀池建设面积f建 a）斜管安装长度 l2=1cos=1cos600=10.5=0.5m b)沉淀池建设面积f建 考虑到安装间隙，长加0.07m，宽加0.1m,l=l1+l2+0.07=4.6+0.5+0.07=5.17mb=b1+0.1=9.8+0.1=9.9mf建=lb=5.179.9=51.183m22、池

17、体高度h 池底存泥斗深度采用h0=0.93,则池体总高 h=h1+h2+h3+h4+h0=0.3+1.5+0.87+1.2+0.93=4.8m3、复核管内雷诺数及沉淀时间:(1) 管内流速v0=v/sin=3/sin600=3/0.87=3.45mm/s(2) 斜管水力半径r=/x=203/(20+3)/2=60/46=1.3cm(3) 雷诺数re=rv0/v=1.30.345/0.01=44.85200(4) 管内沉淀时间t=l/v0=1000/3.45=4.83min3、 集水系统 采用两侧淹没孔口集水槽集水(1) 集水槽个数n=2个(2) 集水槽的中心距(3) 槽中流量考虑池子的超载系数

18、为20%,故槽中流量q0=1.2q=1.20.0635=0.0762m3/s(4) 槽中水深h2槽宽为便于施工,取b=0.4m起点槽中水深h1=0.75b=0.750.4=0.3m终点槽中水深h2=1.25b=1.250.4=0.5m为便于施工,槽中水深统一按h2=0.5m计(5) 槽的高度h3 集水方法采用淹没式自由跌落，妖魔深度取5cm，跌落高度去5cm，槽的高度0.15m，则集水槽中高度h3=h2+0.05+0.05+0.15=0.5+0.05+0.05+0.15=0.75m(6) 孔眼计算a） 所需孔眼总面积由 得式中q0集水槽流量，m2/s;流量系数，取0.62；h孔口淹没水深，m,

19、此处为0.05m;孔眼总面积，m2 所以，b) 单孔面积0 孔眼直径采用d=25mm,则单孔面积c) 孔眼个数n=/0=0.124/0.00049=254d）集水槽每边孔眼个数n/=n/4=254/4=63.34取60个孔眼从中间 向两边排列5、配水槽（1）配水槽宽b/,采用b/=1m（2）配水槽液面下降流速式中b配水槽长度，m; b/配水槽宽度，m; k斜管结构系数，取5%所以（3） 同向絮凝配水斜管内的流速v配 6、存泥斗 （1）存泥斗容积v（棱台体） =0.93（25.179.9+5.170.5+9.90.6+20.50.6）/6=17.28m3（2）排泥周期t0 （s）式中p泥浆含水率

20、，取p=95%； 泥浆容量，取1.1； c1进水浊度，度，取300度； c2出水浊度，度，取5度； q 设计水量，m3/s。所以 （3）排泥历时t0 a）排泥管：排泥管直径取d=150mm，则其断面 b)排泥流量（m/s） 式中 h/排泥管作用水头，m,取4.5m； 0流量系数 式中沿程阻力系数，=0.03 l 排泥管长度，取l=8.5m 局部阻力系数，包括进口（1.0），闸门（0.1），900弯头（0.48）和出水（1.0） c)排泥历时s第五章 普通快滤池设置两座普通快滤池（一用一备）一、设计数据1、设计水量q=458.33 m3/h=0.127m3/s2、滤速v=10m/h；冲洗强度q=

21、14l/(sm2)；冲洗时间为6min二、设计计算1、滤池面积及尺寸：滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h，滤池实际工作时间t=24-0.124/12=23.8h滤池面积 f=采用滤池数n=4，布置成对称双行排列每个滤池面积 f=f/n=46.22/4=11.55m2采用滤池长宽比 l/b=1.5左右采用滤池尺寸 l=4.8m，b=2.4m校核强制滤速 v=2、滤池高度：支撑层高度 h1采用0.45m滤料层高度 h2采用0.7m砂面上水深 h3采用1.7m超高（干弦）h4采用0.30m所以滤料总高 h=h1+h2+h3+h4=0.45+0.7+1.7+0.30=3.15m3、配水系统（每个滤

22、池）：干管：干管流量 q=fq=1411.55 =161.7l/s采用管径dg=400mm（干管应埋入池底，顶部设滤头或开孔装置）干管始端流速vg=1.09m/s支管：支管中心间距采用 aj=0.25m每池支管数 nj=2根，取38根每根支管入口流量 qj=采用管径 dj=65mm支管始端流速 vj=1.78m/s 孔眼布置支管孔眼总面积与滤池面积之比，k采用0.25，孔眼总面积 fk=kf=0.2511.55=0.028875m2=28875mm2采用孔眼直径 dk=9mm每个孔眼面积 fk=3.14/492=63.5mm2孔眼总数 nk=个每根支管孔眼数 n=个支管孔眼布置设两排，与竖直方

23、向成45夹角向下交错排列，每根支管长度 ij=(b-d)=（2.4-0.4）=1.00m每排孔眼中心距 ak=m 孔眼水头损失支管壁厚采用 =5mm孔眼直径与壁厚之比 流量系数 =0.68水头损失 hk=m 复算配水系统支管长度与直径之比不大于60：孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5：孔眼中心距应小于 0.2 ak=0.1670.2m4、洗砂排水槽洗砂排水槽中心距 a0=1.7m排水槽根数 n0=2.4/1.7=2根排水槽长度 i0=l=4.8m每槽排水量 q0=qi0a0=144.81.7=114.24l/vs采用三角形标准断面槽中流速，采用v0=0.6m/s槽断面尺寸 x=m排水槽底

24、厚度，采用=0.05m砂层最大膨胀率e=50%砂层厚度h2=0.7m洗砂排水槽顶距砂面高度 he=eh2+2.5x+0.075=0.50.7+2.50.218+0.05+0.075=1.02m洗砂排水槽总平面面积 ：f0=2xi0n0=20.2184.82=4.1856m2复算：排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于25% 5、滤池各种管渠计算 进水：进水总流量 q1=11000m3/d=0.127m3/s采用进水渠断面 渠宽b1=0.72m，水深为0.6m渠中流速m/s各个滤池进水管流量 q2=0.127/4=0.032m3/s采用进水管直径d2=300mm管中流速m/s 冲洗水：冲洗水总

25、流量 q3=qf=11.55161.7l/s=0.162m3/s采用管径dg=450mm管中流速m/s 清水：清水总流量 q4=q1=0.0.127m3/s清水渠断面同进水渠断面（便于布置）每个滤池清水管流量q5=q2=0.127/4=0.032m3/s采用管径dg=250mm管中流速 m/s 排水：排水流量 q6=q3=0.162m3/s排水渠断面宽度 b0=0.59m，渠中水深0.48m，渠中流速 v6=0.577m/s6、冲洗水箱（或水泵）：冲洗时间 t=6min冲洗水箱容积 w=1.5qft=1.51411.55660=87.318m3水箱底至滤池配水管间的沿途及局部损失之和 h1=1.0m配水系统水头损失 h2=hk=3.5m承托层水头损失 h3=0.022h1q=0.0220.4514=0.14m安全富余水头，采用h5=1.5m冲