给水厂设计 (自动保存的)

1、一、设计说明书1、工艺流程的选择1.1原水水质原水呈现异色，存在着氨氮及耗氧量较高等问题。具体水质指标如下：浊度：一般80度左右，下雨时达350-450度； 色度：微红色； 大肠菌群数约100个/L； 细菌总数约为700个/mL； CODmn：2-5mg/L； 氨氮：1-3 mg/L； 嗅味： 较重的泥味。其它指标基本符合供水水质标准。1.2生活饮用水标准（GB 5749-2006）浊度： 小于1NTU（水源与净水技术条件限制时为3NTU）；色度：不得超过15度，并不得呈现其他异色；大肠菌群数：不得检出；细菌总数：小于100CFU/ml；CODmn：小于3mg/L（水源限制，原水耗氧量大于6m

2、g/L时，为5mg/L）；氨氮：小于0.5mg/L；嗅味：无嗅无味。1.3工艺流程的设计通过查阅设计手册及国内外给水厂净水工艺研究综述，确定各工艺对氨氮、CODmn、浊度的去除率，以确定能否满足出水要求。工艺功能去除效果%增加费用有机物氨氮基建费（元/m3/d）运转费（元/m3/d）常规处理除浊、消毒2010-20臭氧-活性炭去除有机物20-5080-9035-400.05生物预处理去除氨氮、亚硝酸氮、有机物10-2585-90100-1200.10活性炭吸附去除有机物20-50少量80-1000.12-0.15由设计手册可查，常规处理后(滤池出水)浊度为1NTU以下，色度、大肠菌群、细菌和臭

3、味，亦达到出水水质标准。针对水质情况，本次微污染源水处理流程主要依据氨氮和COD mn的去除率设计。方案一：混凝剂 原水混合絮凝池沉淀池过滤池臭氧接触氧化池生物活性炭滤池消毒清水池二级泵站出水1） 氨氮的去除率：常规处理：剩余氨氮为3*（1-10%）=2.7mg/L臭氧-活性炭：剩余氨氮为2.7*（1-90%）=0.27mg/L根据出水水质标准，剩余氨氮需小于0.5mg/L,所以方案一符合氨氮出水标准。2） CODmn的去除率：常规处理：剩余CODmn为5*（1-20%）=4mg/L臭氧-活性炭：剩余CODmn为4*（1-50%）=2.0mg/L根据出水水质标准，剩余CODmn需小于3mg/L

4、，所以方案一符合CODmn出水标准。方案二：混凝剂 原水混合絮凝池沉淀池生物接触氧化过滤池活性炭滤池消毒清水池二级泵站出水1） 氨氮的去除率：常规处理：剩余氨氮为3*（1-10%）=2.7mg/L生物接触氧化：剩余氨氮为2.7*（1-90%）=0.27mg/L活性炭滤池：经前两个处理已经满足出水水质要求，所以符合氨氮出水水质标准2） CODmn的去除率：常规处理：剩余量为5*（1-20%）=4.0mg/L生物接触氧化池：剩余量为4.0*（1-20%）=3.2mg/L普通快滤池:剩余量为3.2*（1-40%）=1.92mg/L根据出水水质标准，剩余CODmn的量小于3mg/L，所以符合标准。1.

5、4工艺流程的比较选择通过从经济、去除率、副产物等方面对方案一和方案二的比较，最后选择方案二。 2.构筑物的选择 2.1混合1）混凝剂的选择由于原水为微红色，可能含有一定的铁和锰，所以选择聚合氯化铝，优点：a对污染严重或低浊度、高浊度、高色度的原水都可以达到好的混凝效果；b.水温低时，仍有好的混凝效果；c.矾花形成快，颗粒大而重，沉淀性能好，投药比硫酸铝少；d.适宜的酸碱范围较大5-9。3） 混合设备 混合设备的基本要求是，药剂与水的混合必须快速均匀。混合设备种类较多，我国常用的混合设备有：水泵混合、管式混合、机械混合、扩散混合。 方式优点缺点使用条件水泵混合1.设备简单2.混合充分，效果较好3

6、.不另消耗动能吸水管较多时，投药设备要增加，安装、管理较麻烦适用于一级泵房离处理构筑物120米以内的各种规模水厂管式混合1. 设备简单，维护管理方便2. 不需土建构筑物3. 在设计流量范围内，混合效果好 4. 不需外加动力设备1.当流量减小时，可能在管中反应沉淀2.一般的管道混合效果较差，采用静态混合器效果较好，但水头损失较大适用流量变化不大的水厂机械混合1 混合效果较好2 水头损失较小1. 需耗动能2. 管理维护较复杂适用于各种规模水厂扩散混合1.不需外加动力设备2.不需土建构筑物3.不占地1.混合效果受水量变化有一定的影响适用于中等规模水厂 本设计选用扩散混合器。2.2絮凝 常用的有机械絮

7、凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、网格（栅条）絮凝池、穿孔旋流絮凝池。絮凝池的选择和絮凝时间的采用，应根据原水水质情况和相似条件下的运行经验或通过试验确定。形式优点缺点使用条件隔板絮凝池往复式1.反应效果好2.构造简单，施工方便1.容积较大2.水头损失较大3.转折处絮粒易破碎4.出水流量不易分配均匀1.水量大于3万m3/d的水厂2.水量变动小回转式1.反应效果好2.水头损失小3.构造简单，管理方便出水流量不易分配均匀1.水量大于3万m3/d的水厂2.水量变动小3.适用于旧池改造和扩建涡流絮凝池1.反应时间短2.容积小3.造价较低1.池子较深2.锥底施工较困难3.反应效果较差水量小于2.5万m3/d

8、的水厂折板反应池1.反应时间短2.容积小3.反应效果好造价较高水量变化不大的水厂综合考虑，采用往复式隔板絮凝池。2.3沉淀目前国内最为广泛采用的沉淀池是平流式沉淀池和斜管（板）沉淀池 。形式优点缺点适用条件平流式1.造价低2.操作管理方便，施工较简单3.对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果稳定4.带有机械排泥设备时，排泥效果好1.占地面积较大2.不采用机械排泥装置时，排泥较困难 3.需维护机械排泥设备 一般用于大中型净水厂斜管（板）式1.沉淀效果高2.池体小，占地少1.斜管（板）耗用较多材料，老化后尚需更换，费用较高2.对原水浊度适应性较平流池差3.不设机械排泥装置时，排泥较困难；设机械排泥时

9、，维护管理较平流池麻烦1.宜用于大中型厂2.宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽 考虑到水厂的设计规模，选用斜管沉淀池。2.4生物接触氧化生物接触氧化池主要有两种：生物陶粒接触氧化滤池和弹性填料生物接触氧化池。两者的优缺点： 1） 生物陶粒滤池对、浊度、氨氮和藻类等污染物具有更高的去除效率，而且处理效果稳定。 2） 陶粒填料挂膜容易，挂膜周期短，在较低温度下仍可保证正常工作。而弹性立体填料上的生物膜易受环境条件变化的影响，会意外发生生物膜大量脱落问题，从而影响处理效果. 3） 生物陶粒滤池反冲洗后，能在短时间恢复处理能力，而弹性立体填料生物接触氧化池，一旦填料上生物膜大量脱落，再恢复将会非常困难，

10、甚至需要数月时间。4） 生物陶粒滤池虽需要定期反冲洗，其反冲洗系统比弹性填料生物接触氧化池略为复杂，能耗高。但是由于生物陶粒滤池的水头损失直接与陶粒上生物膜和截留悬浮物多少有关，因此在管理上更容易准确地控制反冲洗周期，维护正常运行更容易些。 通过比较选择生物陶粒接触氧化滤池。2.5过滤滤池形式的选择，应根据设计生产能力、原水水质和工艺流程的高程布置等因素，结合当地条件，通过技术经济比较确定。国内常用的滤池形式有普通快滤池、无阀滤池、双阀滤池、多层滤料滤池、虹吸滤池、移动罩滤池和V型滤池等。形式优点缺点适用条件普通快滤池1.有成熟的运转经验，运行稳妥可靠2.采用砂滤料，材料易得，价格便宜3.采用

11、大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深适中4.可采用降速过滤，水质较好1.阀门多，价格贵，阀门易损坏2.必须设有全套冲洗设备1.一般适用于大中型水厂2.单池面积一般不宜大于100米2双层滤料滤池1.含污能力大2.可采用较高的滤速3.降速过滤水质较好4.可方便的改建旧厂普通快滤池，以提高产水量1.滤料不易获得且昂贵2.管理麻烦，滤料易流失3.冲洗困难易积泥球1.适用于大中型水厂2.单池面积一般不应超过100米2三层滤料滤池1.含污能力大2.可采用较大的滤速3.能节约反冲洗用水4.降速过滤水质较好1.滤料不易获得且昂贵2.管理麻烦，滤料易流失3.冲洗困难易积泥球4.宜采用中阻力配水系统1.适用于

12、中型水厂2.单池面积不宜大于50-60米2虹吸滤池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1.土建结构较复杂2.池深大，反洗时要浪费一部分水量3.变水头等速过滤，水质也不如降速过滤1.适用于中型水厂（水量210万吨/日）2.单池面积不宜大于30-25米2通过比较，选用普通快滤池。2.6活性炭滤池 深度处理方法：有活性炭滤池和臭氧接触池。1） 活性炭滤池：对色度的去除率为50%-70%，氨氮为57%-87%，CODDmn去除率为40%-60%，出水的溶解氧高。2） 臭氧接触池：使原水中溶解有机物产生凝聚作用，强化水澄清，沉淀和过滤效果，提高出水水质并减少消毒用量，具有刺激性气

13、味。考虑原水水质较差，采用活性炭滤池。2.7消毒水的消毒通常应用氯及氯化物来消毒，有液氯、二氧化氯、氯胺、漂白粉、臭氧等。由于液氯具有余氯的持续消毒作用，成本低，操作简单，不需大的设备等优点，所以液氯消毒适用的最为广泛。 本设计水厂采用液氯消毒。2.8清水池清水池主要有圆形和矩形。该设计采用矩形钢筋混凝土清水池。2.9加药室加氯机的选择：为了保证液氯 消毒时的安全和计量正确，需使用加氯机投加液氯。常用的有转子加氯机、自动真空加氯机。本设计采用自动真空加氯机。 2.10最终工艺的流程构筑物 聚合氯化铝混凝剂 原水一级泵站配水井扩散混合器往复式隔板絮凝池异向流斜管沉淀池生物陶粒接触氧化滤池普通快滤

14、池固定床颗粒活性炭滤池自动加氯机矩形钢筋混凝土清水池二级泵站出水 3. 水厂平面布置说明3.1常规因素 根据水厂的需要，考虑以下因素：1） 生产构筑物和生产附属建筑物分别集中布置。2） 生活区和生产区分开布置，生活区主要有办公楼、食堂、浴室、职工寝室。3） 药剂室应与生活区保持一定安全距离，并处于下风区。4） 厕所和化粪池的位置于生产构筑物的距离要大于10m。5） 新建水厂的绿地面积不小于水厂面积的20%；即240*100*20%=4800m26） 根据需要设置道路。3.2特殊因素根据水厂的地理位置条件，考虑以下特殊因素：1）供水城市位于水厂的东南方向，故出水应在东南方向；且考虑风向影响，为了

15、避免消毒工艺危害，宜在南面出水。该设计选择在南面出水。2）原水由两条输水管道从西面接入。3）该市的年平均温度在15.4，而最低温度达-10，处理构筑物部分建于室内。3.3水厂高程布置目前常用的高程布置方式有高架式、低架式、斜坡式、台阶式。考虑本水厂地形因素、经济因素等，选用高架式。在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面高差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身，连接管道、计量设备等水头损失在内。水头损失应通过计算确定，并留有余地。清水池最高水位与地面标高一致，即300m。二、计算说明书1.设计用水量原水一级泵站配水井1.1Q扩散混合器消耗1.1Q往复式隔板絮凝池消耗1.1

16、Q异向流斜管沉淀池消耗1.1Q生物陶粒接触氧化滤消耗5%Q=1.05Q普通快滤池消耗2%Q=1.03Q固定床颗粒活性炭滤池消耗2%Q=1.01Q自动加氯机消耗1%Q=1Q矩形钢筋混凝土清水池二级泵站 设计总规模8+18=12.24万m3/d（包括为预见水量）。水厂的主要构筑物分为2个系列，每个系列构筑物类型相同，每组处理规模为6.12万m3/d。按最高日用水量设计：Qd=122400*1.4/24=7140m3/h=1.984m3/s，水厂自用水系数为10%。水厂取水量：Q=122400*（1+10%）=134640m3/d=5610m3/h=1.558m3/s泵站出水量：Q出=122400m

17、3/d2配水井设计计算2.1设计参数 配水井设计规模为Q=122400*1.1=1.558m3/s2.2配水井有效容积配水井水停留时间采用2-3min，取T=2.5min则配水井有效容积为： W=QT=1.558*2.5*60=233.7m3 2.3配水井尺寸其有效容积为W=QT=1.558*2.5*60=233.7m3 ，取240m3尺寸为L*B*H=15m*4m*4m，设计2个，一个作备用。3混合加药计算3.1加药量计算 Q=122400*1.1=134640m3/d=1.558m3/s，每个系列处理水量为0.779m3/s。聚合氯化铝最大投加量为a，该设计取35mg/L（最大浊度为450

18、NTU）。3.2溶解池和溶液池容积溶解池一般建于地面以下便于操作，池顶一般高出地面约0.2m左右。溶解池容积W1为： W1=（0.2-0.3）W2 溶液池是配制一定浓度溶液的设施。溶液池容积为： W2=aQ/417cn 式中 Q处理的水量，m3/h；a 混凝剂最大投加量，mg/L；c-溶液浓度（%），一般取5%-20%； n每日调制次数，一般不超过3次； 本设计c取15%，n取2次。即 W2=35*122400*1.1/417*15*2*24=15.70m3（考虑自用水10%）取16m3 。取有效水深H1=1.Om，总深H=H1+H2+H3(H2为保护高，取0.2m；H3为贮渣深度，取 0.1

19、m)，即 H=1.0+0.2+O.1=1.3m。 尺寸为L*B*H=5*2.5*1.3，共设2个，一个备用。溶解池容积：W1=0.25*15.70=3.93m3，取4m3 有效深H取1.0m，所以L=B=2.0m。尺寸为L*B*H=2*2*1，池底坡度采用0.02，设有2个，一个备用。4扩散混合器扩散混合器的构造见图。扩散混合器的水头损失一般为0.3-0.4m。5絮凝池设计计算采用往复式隔板絮凝池，池数为2个。5.1设计水量 q=Q/n=134640/2=67320m3/d=2805m3/h=0.779m3/h5.2采用数据廊道内流速采用6档：V1=0.5m/s,V2=o.4m/s,V3=0.

20、35m/s,V4=0.3m/s,V5=0.25m/s,V6=0.2m/s 絮凝时间：20min池内平均水深：H1=2.8m超高：H2=0.3m5.3计算 容积： W=QT/60=2805*20/60=935m3 池净平面面积： F=W/H1 =935/2.8=334m2池子宽度B取20m，则池子的长度L（隔板间净距之和）为： L=334/20=16.7m隔板间距按廊道内流速不同分成6档： a1=Q/（3600*V1*H1）=2805/（3600*0.5*2.8）=0.56m取a1=0.6，则实际流速V1=0.464m/s, a2=Q/(3600*V2*H1)=2805/(3600*0.4*2.

21、8)=0.70m取a2=0.7m，则实际流速V2=0.4m/s，按上述方法计算： a3=0.8m,V3=0.348m/s a4=1.0m,V4=0.278m/s a5=1.15m,V5=0.24m/s a6=1.4m,V6=0.199m/s每一种间隔采用3条，则廊道总数为18条，水流转弯次数为17次。则池子长度： L=3（a1+a2+a3+a4+a5+a6）=3*（0.6+0.7+0.8+1.0+1.15+1.4）=16.95m 隔板厚按0.1m计，则池子总长：16.95+0.1*（18-1）=18.65m则，絮凝池尺寸为18.65m*20m*3m按廊道内的不同流速分为6段，分别计算水头损失。

22、第一段： 水力半径： R1=（a1*H1）/(a1+2*H1)=(0.6*2.8)/(0.6+2*2.8)=0.27m槽壁粗糙系数n=0.013，流速系数Cn=Rny/n，（y=0.15）故 C1=0.270.15 /0.013=63.2 第一段廊道长度：L=3B=3*20=60m取隔板转弯处的过水断面面积为廊道断面面积的1.3倍，则第一段转弯处 V0=V1/1.3=0.357m/s第一段水流转弯次数S为3，则絮凝池第一段的水头损失为 =0.070m各段水头损失计算如下：段数SiLiRiVoViCihi13600.270.3570.46463.20.0723600.310.3080.464.5

23、0.05133600.350.2680.34865.70.03843600.420.2140.27867.50.02353600.480.1850.2468.90.01762400.560.1530.19970.50.008 总水头损失h=0.207m5.4校核GT值计算（t=20摄氏度）G=(1000*0.207)/(60*1.029*0.0001*20)1/2=40.94s-1GT=40.94*20*60=49128(GT在104-105的范围内)池底坡度;i=h/l=0.207/18.65=0.015.5设计草图 6.沉淀池设计计算设置两个斜管沉淀池，则设计流量q=Q/n=122400/

24、2=67320m3/d=2805m3/h=0.779m3/s6.1基本参数（1）设计流量Q=0.779m3/s;(2) 表面负荷为5-9m3/（m2*h），取9m3/(m2*h)=2.5mm/s；（3）颗粒沉降速度0 ：0.5mm/s；（4）采用蜂窝状斜管，D40，L1000mm，60。6.2沉淀区平面尺寸 （1）清水区面积：A=Q/v=0.779/0.0025=311.6m2 ，其中斜管结构占用面积按3%算，则实际清水区面积为311.6/0.97=321.2m2，为了配水均匀，采用斜管区平面长宽为16.1m*20m（宽度和絮凝池一样）（2）池子高度：保护高取0.3m，清水区取1.0m，布水区

25、取1.5m穿孔排泥槽高0.8m斜管高度：h=L* sin=1*sin60°=0.87m池子总高：H=0.3+1+1.5+0.8+0.87=4.47m（3）沉淀池进口采用穿孔墙，排泥采用穿孔管，集水系统采用穿孔管。（4）核算： Re=Rv0/ 水力半径R=d/4=30/4=7.5mm=0.75cm 管内流速：v0= =0.29cm/s 运动黏度: =0.01cm /s(当t=20时), Re=0.75*0.29/0.01=21.75 弗劳德数 Fr=（0.29）2/（0.75*981）=1.1*10-4 沉淀时间：t=L/v0=1000/2.9=5.7min（一般为4-8min） 所以

26、，尺寸为16.1m*20m*4.47m。6.3设计草图 7生物陶粒接触氧化滤池设计计算选用下向流生物滤池，根据给排水设计手册(3)，其对的去除率与上向流基本一致，而对氨氮和浊度的去除效果更好。 设计流量Q=128520/2=2677.5，滤速v=6，冲洗强度 q=15L/(s· m2)，冲洗时间 5min .7.1平面尺寸 总面积A=Q/V=2677.5/6=446.25m2，取450m2 氧化池个数采用23个，每个面积取20m2 ， 单个池的尺寸为L*B=5m*4m7.2氧化池高度H=H1+H2+H3+H4 =0.5+1.5+2+0.5=4.5mH1承托层厚度，取0.5m；H2填料

27、层厚度，取1.5m；H3填料以上水深，取2m；H4保护高，取0.5m。7.3反冲洗（1）单池反冲洗流量Q=fq=20*15=300L/S（2）反冲洗排水槽 每个池设置一个排水槽，长为4m，流速0.6m/s，模数x=0.45Q0.4=0.28m滤层膨胀度为e=40%，滤层高h=1.5m，排水槽底厚=0.05m槽顶距砂面的距离： H=eh+2.5x+0.07=0.4*1.5+2.5*0.28+0.05+0.07=1.42m （3）冲洗水箱 容积V=0.09qft=0.09*15*20*5=135m3，取140m3水箱深不大于3m，取2.5m，则L*B*H=7m*8m*2.5m7.4曝气系统采用汽水

28、比1:1，Q汽=Q水=2677.5m3/h，单池气流量q=2677.5/23=117m3/h选用TR型自吸式曝气机，尺寸为807mm*700mm*271mm7.5设计草图 8普通快滤池8.1基本参数滤速：10m/h，强制滤速：14m/h,承托层厚度0.4m，滤层厚度为0.8m，滤层上面水深1.5m，滤池超高0.38.2快滤池平面尺寸面积：A=Q/v=（122400*1.03）/（24*10*2）=262.65m2，取270m2滤池高度：H=0.4+0.8+1.5+0.3=3m则该池的尺寸为L*B*H=18m*5m*3m 9固定床颗粒活性炭滤池9.1设计参数设计水量Q=（122400*1.01）/24=5151m3/h，空床滤速为10m/h，过滤周期为6d，活性炭滤层为1.5m，承托层高度为0.5m，配水高0.9m，填料层以上水深1.5，保护高0.4m，反冲洗强度为14L/（m2*s），冲洗时间为5min。设计四个滤池，两组布置。9.2设计计算面积A=Q/v=5151/10=515.1m2