给水处理课程设计

1、目录1 综述41.1设计内容及要求41.2基本资料41.2.1水厂规模41.2.3厂区地形51.2.4水压52总体设计52.1工艺流程的确定52.2处理构筑物及设备型式选择52.2.1药剂溶解池52.2.2混合设备52.2.3絮凝池62.2.4沉淀池62.2.5滤池62.2.6消毒方法63混凝沉淀63.1 混凝剂投配设备的设计63.1.1溶液池73.1.2溶解池83.1.3投药管83.2 混合设备的设计83.2.1设计流量83.2.2设计流速83.2.3混合单元数93.2.4混合时间93.2.5水头损失93.2.6校核gt值93.3 絮凝池93.3.1平面布置93.3.2平面尺寸计算103.3

2、.3栅条设计103.3.4竖井隔墙孔洞尺寸113.3.5各段水头损失113.3.6各段停留时间123.4 沉淀池123.4.1设计水量133.4.2沉淀池面积133.4.4复核管内雷诺数及沉淀时间143.4.5配水槽143.4.6集水系统143.4.7排泥154过滤池154.1滤池的布置154.2滤池的设计计算154.2.1设计水量154.2.2冲洗强度154.2.3滤池面积及高度154.2.4单池冲洗流量164.2.5洗砂排水槽164.2.6集水渠164.2.7配水系统164.2.8冲洗水箱175消毒185.1加药量的确定185.2加氯间的布置186其他设计186.1清水池的设计187水厂总

3、体布置197.1水厂的平面布置197.2水厂的高程布置19参考文献201 综述1.1设计内容及要求1.根据水质、水量、地区条件、施工条件和一些水厂运转情况选定处理方案和确定处理工艺流程。2.拟定各种构筑物的设计流量及工艺参数。 3.选择各构筑物的形式 和数目，初步进行水厂的平面布置和高程布置。在此基础上确定构筑物的形式、有关尺寸安装位置等。 4.进行各构筑物的设计和计算，定出各构筑物和主要构件的尺寸，设计时要考虑到构筑物及其构造、施工上的可能性，并符合建筑摸数的要求5.根据各构筑物的确切尺寸，确定各构筑物在平面布置上的确切位置，并最后完成平面布置。确定各构筑物间连接管道、检查井的位置。6.水厂

4、厂区主体构筑物（生产工艺）和附属构筑物的布置，厂区道路、绿化等总体布置。7.绘制本设计任务书中指定的水厂平面、工艺流程，单体构筑物（平面、剖面，主要材料表）工艺设计技术图纸2张（1#图）。8.写出设计说明书及计算说明书。基本要求：完成设计计算书一份，工艺扩初设计图纸2张（1#），其中：净水厂平面布置图及工艺高程图1张，单体构筑物图1张。学生根据课程设计任务书和指示书（每人一题），教师先介绍设计方法，安排设计进度表，学生以独立完成为主，教师定时答疑，共性问题集中讲解。1.2基本资料1.2.1水厂规模水厂净水产量6.2万m3/d,考虑到水厂自用水和水量的算是，要乘以安全系数k=1.06。这总处理水

5、量q=1.06*6.2=6.572万m3/d。取为6.6万m3/d=2750m3/h.1.2.2原水水质资料原水月平均水质：编号项目单位分 析 结 果备注最高最低月平均最高月平均最低 1水 温293235 2臭和味少 许 3色 度少 许 4浑浊度毫克/升8003040080 5ph6.37.56.8 6总硬度毫克当量/升28020220150 7细菌总数个/毫升50000 8大肠菌群个/升140 9藻类个/升2800其他指标合 格1.2.3厂区地形厂区地形平坦，水厂设计地面标高为71.5米，洪水位标高为60.0米枯水位标高52.0米；1.2.4水压净水厂出水水压为4550m；2总体设计2.1工

6、艺流程的确定根据地面水环境质量标准（gb383802），原水水质符合地面水类水质标准，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（gb57492006）的规定。水厂水以地表水作为水源，工艺流程如图1所示。图1 水处理工艺流程2.2处理构筑物及设备型式选择2.2.1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

7、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。2.2.2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。2.2.3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

8、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。2.2.4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。2

9、.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。2.2.6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

10、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。 3混凝沉淀3.1 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800 mg/l以及混凝剂投加量参考值（如图）确定设计投加量为30.0 mg/l混凝剂投加量参考

11、值:原水浊度<=1002003004006008001000混凝剂投加量（mg/l）硫酸铝13.518.230.739.654.570.386.6三氯化铁1214.621.528.432.837.742.8碱式氯化铝1012.817.42326.829.532.13.1.1溶液池溶液池一般以高架式设置，以便能依靠重力投加药剂。池周围应有工作台，底部应设置放空管。必要时设溢流装置。 溶液池容积按下式计算：式中 溶液池容积，； q处理水量，；a混凝剂最大投加量，mg/l；c溶液浓度，取10%；n每日调制次数，取n3。代入数据得： 溶液池设置两个，每个容积为，以便交替使用，保证连续投药。取有效

12、水深h11.0m，总深hh1+h2+h3（式中h2为保护高，取0.2m；h3为贮渣深度，取0.1m）1.0+0.2+0.11.3m。溶液池形状采用矩形，尺寸为长×宽×高4.2m×2m×1.3m。3.1.2溶解池溶解池容积 w1=0.35w2=0.35*10.99=3.85m3溶解池一般取正方形，有效水深h11.0m，则：面积fw1/h1边长af1/21.96m；取边长为2m。溶解池深度hh1+h2+h3 （式中h2为保护高，取0.2m；h3为贮渣深度，取0.1m）1.0+0.2+0.11.3m和溶液池一样，溶解池设置2个，一用一备。溶解池的放水时间采用t

13、10min，则放水流量 查水力计算表得放水管管径110mm，溶解池底部设管径d100mm的排渣管一根。溶解池搅拌装置采用机械搅拌：以电动机驱动浆板或涡轮搅动溶液。3.1.3投药管投药管流量 查水力计算表得投药管管径d20mm，相应流速为0.8m/s。3.2 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

14、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3 管式静态混合器3.2.1设计流量 q=6.6万m3/d=2750m3/h=0.764m3/s3.2.2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=0.97m/s.3.2.3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=3.3m3.2.4混合时间 3.2.5水头损失3.2.6校核gt值 gt=732.5*3.3=2417.25（2000） 水力条件符合要求3.3 絮凝

15、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。3.3.1平面布置絮凝池分为两组每组设计流量 q=0.5*0.764=0.382m/s平面布置形式：采用18格，如下图4所示。图4 栅条絮凝池平面示意图设计参数选取：絮凝时间：，有效水深（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

16、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。3.3.2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=6.4m3.3.3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=16根两边靠池壁各放置栅条1根，中

17、间排列放置14根，过水缝隙数为17个平均过水缝宽s1=(1800-20*50)/17=47mm实际过栅流速v1=0.382/(17*1.8*0.047)=0.27m/s1) 中段放置疏栅条后竖井过水断面面积为：22274m.1/0.2282.30q/va=栅水竖井中栅条面积为：a2栅=2.9-1.74=1.16m2单栅过水断面面积为： a2栅=a1栅所需栅条数为：m2=1.2/0.09=13.3（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=0.382/(15*1.8*0.06)=

18、0.24m/s3.3.4竖井隔墙孔洞尺寸竖井隔墙孔洞的过水面积 竖井的孔洞面积为 0.382/2*0.3=0.637m2孔洞高度h=0.382/21.7*0.3=0.375m3.3.5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， 则 m0687.00.25.280.3081.9231.

19、89227.0.0192222=+´+´´´=）（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竖井隔墙3个孔洞，过孔流速分别为，则 m0317.018.020.022.0(81.9231.8924.20.9052222=+´+´´´=）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， 则 3.3.6各段停留时间第一段t1=v1/q=1.8*1.8*4.5*3/0.382=114.52min第二段和第三

20、段 t2=t3=2min3.4 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3.4.1设计水量斜管沉淀池也设置两组，每组设计流量 q=0.382m3/s表面负荷取q=10m/(m³/h)=2.8mm/s3.4.

21、2沉淀池面积 1)清水区有效面积f f=0.382/0.0028=136.4m22)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*136.4=143.2m2初拟平面尺寸为l*b=14m*10m3)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=14+0.5+0.07=14.57m取15mb=b1+0.1=10.1m 由于长度上已经考虑加长，取b=10mf建=l*b= 15*10=150m2 >143.2m2 ,符合要求3.4.3池体高度保护高 =0.5m；斜管高度 =0.87m；配水区高度 =1.5m；

22、清水区高度 =1.2m； 池底穿孔排泥槽高h5=0.75m.则池体总高为 3.4.4复核管内雷诺数及沉淀时间1) 管内流速 2) 斜管水力半径 3) 雷诺数 4) 管内沉淀时间t 3.4.5配水槽配水槽宽b=1m3.4.6集水系统1) 集水槽个数n=92) 集水槽中心距a=l/n=15/9=1.67m3) 槽中流量q0 = q/n=0.382/9=0.043m3/s4) 槽中水深h2槽宽b= 0.9q0 0.4=0.9*0.0430.4=0.26m起点槽中水深0.75b=0.195m，终点槽中水深1.25b=0.33m为方便施工，槽中水深统一按h2=0.33m计。5) 槽的高度h3集水方法采用

23、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=0.58m6) 孔眼计算a.所需孔眼总面积由 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2m07.05.001.8922.6043.00w=´´=b.单孔面积孔眼直径采用d=30mm，则单孔面积 c.孔眼个数n=w/w0=0.07/0.0007=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=9/50=0.18m3.4.7排泥采用穿孔排泥管，沿池宽（b=

24、9m）横向铺设6条v形槽，槽宽1.5m，槽壁倾角450，槽壁斜高1.5m，排泥管上装快开闸门。4过滤池4.1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。4.2滤池的设计计算4.2.1设计水量q=0.764m3/s 滤速v=10m/h4.2.2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 4.2.3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=27

25、5/6=46m2每池平面尺寸采用l×b=8m×6m滤池高度hh=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=3.25m4.2.4单池冲洗流量q冲=fq=46*12=5524.2.5洗砂排水槽(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)设置高度滤料层厚度采用hn=0.7m排水槽底厚度采用=0.05m槽顶位于滤层面以上的高度为：he=ehn+2.5x+0.075=1.05m4.2.6

26、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*(46*12/1000*75)2/3 =0.66(2)集水渠底低于排水槽底的高度hm hm=hq+0.2=0.864.2.7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。(1)配水干渠干渠始端流速采用干渠始端流量q干=q冲=0.552m³/s干渠断面积a=q干/干=0.552/1.5=0.37，取0.36(2)配水支管支管中心距采用s=0.25m支管总数n2=2l/s=2×8/0.25=64（根）支管流量q支=q干/n2=0.552/64

27、=0.009m³/s支管直径采用，流速支管长度核算(3)支管孔眼孔眼总面积与滤池面积f的比值a，采用，则 =f=0.0024*46=0.111孔径采用单孔面积=d0²/4=3.14*0.012²/4=113*10-6m²孔眼总数n3=/=0.111/113*10-6 =982(个)每一支管孔眼数（分两排交错排列）为：n4=n3/n2=982/6415(个)孔眼中心距s0=2l1/n4=2*2.55/15=0.34m孔眼平均流速=q/(10)=12/(10*0.24)=5m/s4.2.8冲洗水箱 冲洗水箱与滤池合建，置于滤池操作室屋顶上。(1)容量v冲洗历

28、时采用=6min =1.5*12*46*6*60/1000=298m³水箱内水深，采用圆形水箱直径d箱=（4v/h箱）=(4*298/*3.5)½ =10.4m(2)设置高度水箱底至冲洗排水箱的高差h，由以下几部分组成。a.水箱与滤池间冲洗管道的水头损失管道流量q冲=q冲=0.552m/s管径采用d冲=400mm，管长查水力计算表得：， 冲洗管道上的主要配件及其局部阻力系数合计=7.38 mh2ob.配水系统水头损失按经验公式计算 =3.28mh2o c.承托层水头损失 承托层厚度采用h0=0.45m mh2od.滤料层水头损失 h4=(2/2-1)(1-m0)l0式中 滤

29、料的密度，石英砂为； 水的密度，； 滤料层膨胀前的孔隙率（石英砂为0.41）； 滤料层厚度，m。所以 h4=(2.65/2.65-1)(1-0.41)=0.66mh2oe.备用水头h5=1.5mh2o则h=h1+h2+h3+h4+h59.0mh2o5消毒5.1加药量的确定水厂设计6.6万m3/d=2750m3/h最大投氯量为a=3mg/l加氯量为： q1=0.001aq=0.001*3*2750=8.25kg/h 储氯量（按一个月考虑）为：g=30*24q=30*24*8.25=5940kg/月 可取6000kg5.2加氯间的布置设水厂所在地主导风向为东北风，加氯间靠近滤池和清水池，设在水厂的

30、西南部。在加氯间、氯库低处各设排风扇一个，换气量每小时812次，并安装漏气探测器，其位置在室内地面以上20cm。设置漏气报警仪，当检测的漏气量达到23mg/kg时即报警，切换有关阀门，切断氯源，同时排风扇动作。为搬运氯瓶方便，氯库内设单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶正上方，轨道通到氯库大门以外。加氯间外布置防毒面具、抢救材料和工具箱，照明和通风设备在室外设开关。在加氯间引入一根dn50的给水管，水压大于20mh2o，供加氯机投药用；在氯库引入dn32给水管，通向氯瓶上空，供喷淋用。6其他设计6.1清水池的设计设置两座清水池以适应水厂6.6万m3/d 的产水量，单座清水池容积v=q*15%=6.6*

31、15%=9900m3 取设计值为1万m3池深采用h=4m，则清水池平面面积为a=v/h=10000/4=2500，采用边长50m的正方形。6.1吸水井的设计吸水井深为3.6m，宽为2m，长度12m。6.2二泵房的设计二泵房中泵型号的选择：3用1备查给排水设计手册-常用设备选泵型水泵的参数如下： 型号流量（）扬程转数功率（kw)配电动机功率(kw)效率（）允许吸上真空度（m）972501450n/min164220814.5126044177.68714403718979泵房的尺寸：40m×10m，长度为控制间4m，泵轴之间的间距为4.0m，靠近控制间的泵与靠近吊装间的泵距离墙的距离也为4.0m，另外设4.0m做为吊装机械用，共计40m。宽度为吸水管4.5m，泵基础的长度为2.5m，压水管3m，共计10m。7水厂总体布置7.1水厂的平面布置水厂的平面布置应考虑以下几点要求：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。但各构筑物之间应留处必要的施工和检修间距和管道地位；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；各构筑物之间连接管应简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。此外，有时也需要设置必要的超越管道，以便某一构筑物停产检修时，为保证必须供应的水量采取应急措施；建筑物布置