第七组水厂设计说明

1、日处理20万吨净水厂设计计算说明书负责人：唐天鹤组员：钱嘉豪 林炯晓 陈英炜 罗嘉健目 录一、 总论1. 设计任务及要求2. 设计原始资料二、 总体设计概况1. 水厂规模2. 给水处理厂工艺流程三、 给水单体构筑物设计计算1. 取水构筑物和一级泵站2. 混凝药剂选取及投加方式3. 药库及加药房4. 网格絮凝池5. 平流式沉淀池6. 普通快滤池7. 排泥系统8. 消毒9. 清水池10. 二级泵站四、 其他设计1. 辅助建筑物的设计2. 水厂管线3. 道路及其他五、 水厂总体布置1. 水厂平面布置2. 水厂高程布置一、 总论1. 设计任务及要求通过城市水厂的设计，巩固学习成果，加深对水处理课程内容

2、的学习与理解，掌握水厂设计的方法，培养和提高计算能力、设计和绘图水平。在教师指导下，基本能独立完成一个中、小型水厂的工艺设计，锻炼和提高分析及解决工程问题的能力。2. 设计原始资料2.1项目概况：该镇位于南方地区，风景优美，山清水秀，但近年来因为工业的快速发展和生活水平的提高，造成城市缺水情况比较严重，需要建设一座城镇水厂，满足生活和工业用水的需要。2.2设计水质: 进水水质SS为130mg/L2.3处理目标：出水水质为0.5NTU2.4温度、气象条件：2.4.1风向及风速：常风向为东南风，最大风速8m/s； 2.4.2气温：月平均最高气温37.2,最低气温5.1。 2.5厂址地形、地物情况：

3、厂区地面基本平坦，高差相差1米左右，高程在2526米之间，厂区基本上是河滩地，周围很大面积内没有农田。2.6水文地质条件：2.6.1流经该市河流的最高水位为24.00m，最低水位22.80m，平均水位23.00m，河水最高水温25，最低水温8，平均水温142.6.2地下水水位高程为21.00m，地下水无侵蚀性。2.6.3工程地质良好，土质基本上是砂砾石层，地基承载力1820TM2，适宜于工程建设；2.6.4最大积雪深度0厘米，最大冻土深度0厘米，地震设防等级：6级以下。 2.7用电条件：处理厂址附近能够提供双电源或双回路的供电需求。二、 总体设计概况1. 水厂规模根据资料，水厂净水产量20万m

4、3/d，考虑到水厂自用水和水量的损失，确定安全系数K=1.05。故总处理水量Q=1.05×20万=21万m3/d=8750m3/h。药库及加药房消毒2. 给水处理厂工艺流程网格絮凝池取水构筑物一级泵站原水浓缩池脱水机污泥调节池用户排泥池排水池消毒二级泵站清水池普通快滤池平流式沉淀池三、 给水单体构筑物设计计算1. 取水构筑物和一级泵站1.1取水构筑物：1.1.1取水位置：水厂建设厂区位于河滩地，故取水口选择在河漫滩最短的地段。1.1.2取水构筑物形式：采用河床式取水构筑物，形式为自流管取水，建设形式为合建式（底板水平布置：卧式泵）。选用原因：厂区为河滩地，主流离岸较远，水位变化幅度不

5、大，且工程地质良好，因而河床稳定，岸边较缓。1.2取水构筑物设计：1.2.1取水头部：a、 选用喇叭管取水头部（水平式）。构造简单，造价低，施工方便；河流岸边坡度小，故采用水平式；1.2.2进水管（自流管设计）：a、 管内流速为0.6m/s,必要时进行清淤处理；b、 根数采用两根，设计流量为10.5×104m3/d，管径为1.40m；c、 材料选择钢管，需做防腐措施；d、 埋设高位为20m。1.2.3集水井（与泵房合建）：a、 操作平台：河流最高水位为24m，操作平台标高24+0.5m，故设计为25m。b、 进水室：河流水位变化幅度不大，采用单层进水孔口；进水室长15m，宽3m，高7

6、m，个数为两个，并排建设；进水孔口前设置格栅和闸门槽；格栅计算与构造:格栅面积计算：设计流量Q=0.82 m3/sK1堵塞系数，采用0.75K2栅条引起的面积减小系数：b栅条间净距（mm），采用30120mmS栅条厚度（mm）河床式取水构筑物在无冰絮的情况下过栅允许流速为0.20.6m/s v0=0.6m/s b=40mm S=10mm 则K2=0.8 F0=2.28 m2过栅水头损失一般采用0.1m。c、 格网与格网室：采用平板格网，不单独设置格网室；平板格网面积计算：式中设计流量Q=0.82m3/s;过网流速（m/s），不应大于0.5m/s，取v1=0.5m/s;网丝引起的面积减小系数K1

7、：网眼尺寸b=5mm；网丝直径d=1mm；格网堵塞面积减小系数K2=0.5收缩系数=0.8则K1=0.7 F1=5.86m2由于面积较大，设两层网，第二层的网眼采用25mm×25mm，金属丝直径采用2mm，作为增加细网强度。过网水头损失采用0.15m。d、 吸水室（详见泵房）e、 排泥及冲洗：排污设备选用射流泵；为冲洗底部沉积的泥沙，吸水室设置4个高压喷嘴。1.3泵：1.3.1水泵选择1）水泵的基本类型：采用离心泵，适用范围广。2）水泵主要参数：a、 选型：取水泵房输水至净水厂时的水泵扬程为：H=H1+H2+h1+h2水泵基准面与最低水位几何高度H1=1.1m水泵基准面与絮凝池水面几

8、何高度H2=9.7m吸水管路总水头损失：h1=iL+1v12/2g+2v22/2g其中查表（选用钢管）1000i=2.04 L=3.5m 喇叭口局部阻力系数1=0.5 v1=0.47m/s 弯头阻力系数2=1.07 v2=1.29m/s 则h1=0.104m输水管路总水头损失：h2=5.338m（详细水头损失计算见第五章第2节 管线阻力损失计算表）故H=1.1+9.7+1.378+0.104=12.30m选取SA型单级双吸中开离心清水泵，型号为24SA-18D参数如下：流量：3450m3/h 扬程：14.2m 转速：730/min 轴功率163.6kW 电动机功率：200kW 效率：81.6%

9、 汽蚀余量：5.5m 叶轮直径：539mm重量：3300kg24SA-18D型离心清水泵选用4台，3用一备。b、 水泵安装：水泵及吸水管的充水采用自灌式充水，水泵轴心安装高度满足水泵外壳顶点低于吸水井最低水位即可。1.3.2动力设备按照给水排水设计手册（第11册）常用设备，选用24SA-18A型离心清水泵后，可以对电动机进行选型：1） 电动机型号：Y400-50-8，电动机选用4台，3用一备。2） 电动机主要参数：功率：200kW 重量：2700 kg1.3.3水锤防护由多台泵组成的泵站，可采用自闭式水锤消除器。安装在干管上用以消除泵站由于事故停泵时（有止回阀）所产生的水锤。1.4泵房：1.4

10、.1吸水室：离心泵吸水采用吸水喇叭口进水，喇叭口垂直布置，喇叭口按照经验参数流速宜取1.01.5m/s,设计流速为1.29m/s，入流量为0.82m3/s，故管径为d=0.9m喇叭口直径D一般采用：D（1.251.5）d则设计D=1.5m喇叭口垂直布置时，h1=（0.60.8）Dh1喇叭口悬空高度则设计h1=1m故可设计吸水室建设与进水室规格一致，两个吸水室并排建设，长度为15m，宽度为3m，高7m。1.4.2起重设备离心泵重量为3300kg，电动机重量为2700kg选用LDT型电动单梁起重机，型号为LDT5-S，起重重量为5000kg。参数如下：1.4.3机组布置与泵房高度按照给水排水设计手

11、册（第11册）常用设备，24SA-18A型离心清水泵的外形参数为：B0=1760mm H0=1480mm L=4218mmY400-50-8型电动机外形参数为：B=1000mm H=1495mm L=1047mm机组布置采用直线单行布置：1） 机组间距：a、 按照GB/T 50265-97泵站设计规范采用卧式泵单列布置时，相邻机组之间的净距不应小于1.82.0m，故取净间距为1.8m。b、 主通道取1.2mc、 安装检修通道取2.3m电动机则采用交错双行布置，以减少布置面积。故机组室长度L=1+4.3×4+1.8×3+2+1.00×2+1.2×2= 30

12、m宽度B=1.76+2.3+1.2=5.26m 由于起重机跨度最低为7.5m，故取B=9m2） 泵房高度：采用单梁悬挂式吊车时，地下泵房：H=H1+H2泵房地上部分高度（m）：H1=a1+c1+d+e+ha1行车轨道高度（m）c1行车轨道底至起重钩中心的距离（m）H2泵房地下部分高度（m）则 H1=0.687+0.650+1.500+1.480+1.000=5.317m H2=5.9m故 H=11.5m2. 混凝药剂选取及投加方式2.1混凝药剂选取：凝聚剂：液体硫酸铝（制作工艺简单，使用比固体方便） 絮凝剂：SA（处理效果好，无毒，虽然有点贵，城镇在南方比较容易获得） 助凝剂：CaO（较为常用

13、）2.2混凝药剂投加方式投加法：湿法投加（易与水混合，不易堵塞易管理，投量易调节），重力投加（适用于中小型水厂，操作简单投加安全）调制选用：机械调制（使用较为普遍，占地面积小）混合方式：水泵混合（设备简单，混合充分，不耗动能，当泵房离加药设备120m内可用）3. 药库及加药房3.1药库和加药间一起安放：安排如下：絮凝药剂：液体硫酸铝储液池（储备约20m3）应置于室外，假设有效水深为1m长宽比4mx5m。固体药剂（CaO3t，SA3t放置高度1m，面积S=2m2）放在搅拌池附近，存放在3个0.4m深1m长架子上，架子中间保留0.8m的过道方便投加，用提升泵提到二楼的药液池。药库高约h=14m，分

14、两层，底层为h1=7m，二层为h2=6.5m 中央控制室6mx6m（建造方式参考下图）长宽尺寸比为16.6mx17m。药液池容积：溶解池（亦称为搅拌池）容积：式中Q处理水量（m3/h）（或需碱化的水量） u混凝剂最大投加量（约4mg/L）（从网上获得的资料显示投加量为1%-3%，这里取3%，由于PAM密度为1.3g/ml） b溶液浓度%混凝剂的溶液浓度为15.6% n日调节次数日调节次数：2 混凝剂最大投加量为：3mg/L（参考一定数据） 溶液池150m3 有效水深1.5m超高0.2m宽长比为15mx6.7m药液提升设备：耐腐蚀金属离心泵型号FS，加药计量泵：机械驱动隔膜泵HJZ-J-1.3/

15、1.0 自动投加装置机选用国产的FCD 搅拌机：ZJ型折浆式搅拌机ZJ-700功率5.5kw 3台搅拌池45m3分三个有效水深1m超高0.2m 所以可建造3个长宽比可以为4mx4m的正方形池，四周预留1m的过道。所以搅拌间的尺寸为6mx14m4. 网格絮凝池池体积： 池面积： 池高：分格面积 分格数 上述各式中：Q流量（m3/h） T絮凝时间（15min） H有效水深（3.3m） v0竖井流速（0.12m/s）单池处理量约为2.4万m3 /d 需池9个 池总容积约V=2300m3 有效水深H=3.3m 超高0.3m 池高3.6m 竖井流速v0=0.12m/s 池底面积A=672m2单池分格n=

16、36格（每个方格（方格筑墙厚度为100mm）面积f=2.3m3方格阵列为3（l）x12（w）单池分三段，前段网格层数18，中段9，末段0，层间距为60cm网眼80mm80mm排泥用长度5m，直径200mm 材料用钢筋混凝土预制件，所以混凝池总长约为45m。5. 平流式沉淀池设计处理流量：Q=210000÷24=8750m3/h=2.43m3/s（包括5%自用水量）采用平流式沉淀池池数n=3，每组设计流量为2916.7m3/h停留时间T=1.5h 池内平均水平流速v=18mm/s有效水深取3.3m（3.03.5m），超高0.3m6.1池体尺寸6.1.1单池容积V：6.1.2池长L：L=

17、3.6×18×1.5=97.2m（根据停留时间和流速确定，取100m）6.1.3池宽B：（为配合絮凝池，取15m）每池中间设二道导流墙，采用砖砌，导流墙宽为240mm。6.2污泥量计算6.2.1单格流量：Q=2916.7÷3=972.3m3/h6.2.2单格干污泥量：Q干=Q（SS1-SS2）×10-6=972.3×130×10-6=0.1264m3/h6.2.3单格去除污泥量：Q=Q干×100/（100-）=0.1264×100/（100-98）=6.32m3/h6.2.4总污泥量：Q总=9×Q=9&#

18、215;6.32=56.88m3/h6.3排泥设施采用轨距为4.8m的机械吸泥机排泥，每池设置3部。考虑到走道宽度及隔墙尺寸，每格净宽为4.84m。6.4校核池子尺寸比例长宽比：LB=10015=6.67>4，符合要求。长深比：LH=1003.3=30.3>10，符合要求。6.5沉淀池水力条件复核：w=484×330cm2=484+2×330cm（在1×10-41×10-6范围内）6.6进水穿孔墙沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长15m，墙高3.5m，有效水深3.3m。穿孔墙孔眼形式采用矩形的半砖孔洞，其尺寸为15cm×8cm。孔洞

19、处流速采用v0=0.2m/s，则穿孔墙孔洞总面积孔洞个数：6.7溢流堰按照规定，堰口溢流率不宜大于300m3/(m·d)，因出水堰长度为15m，每池流量为70000m3/d，故出水堰长度L=Q/300=234m>15m，所以应增加堰长度。采用每池突出15条溢流堰，每条长8m，故堰总长度为（15×2×8）+15=255m。复算：堰口溢流率为70000÷255=274.5<300m3/(m·d)6. 普通快滤池普通快旅差（下向流，砂滤料的四阀式滤池）设计处理能力为20万t/d的快滤池设计水量 Q=1.05×200000=210

20、000m3/d（包括自用水量5%）设计数据：滤速10m/h 冲洗强度q=15L/（s·m2） 冲洗时间6min7.1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=24-0.1×24/12=23.8h滤池面积为采用滤池数N=12个，采用成对称双行排列采用滤池长宽比：LB=21采用滤池尺寸：L=12.5m，B=6m校核强制滤速： 实际滤速：v=21000075?12?23.8=9.8m/h7.2滤池高度支承层高度：H1采用0.4m滤料层高度：H2采用0.7m砂面上水深：H3采用1.8m（1.52m）保护高度：H4采用0.3m故滤池总高：H=H1+H2

21、+H3+H4=0.4+0.7+1.8+0.3=3.2m7.3配水系统（每只滤池）7.3.1干管干管流量：采用管径：dk=1100mm干管始端流速：7.3.2支管支管中心间距：采用af=0.25m每池支管数：每根支管入口流量：qf=qgnf=1125100=11.25L/s采用管径：df=85mm支管始端流速：7.3.3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：采用孔眼直径：dk=10mm每个孔眼面积：孔眼总数：每根支管孔眼数：支管孔眼布置设二排，与垂线成45°夹角向下交错排列。每根支管长度：每排孔眼中心距：7.3.4孔眼水头损失：支管壁厚采用：=5mm 流量系

22、数：=0.65水头损失：7.3.5复算配水系统：支管长度与直径之比不大于60，则lfdf=2.450.085=28.8<60孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5，则干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为1.752.0，则 孔眼中心距小于0.2，则ak=0.2符合要求。7.4洗砂排水槽：洗砂排水槽中心距，采用a0=2.1m排水槽根数：nc=12.5/2.16跟排水槽长度：l0=B=6m每槽排水水量：q0=ql0a0=15×6×2.1=189L/s采用三角形标准断面槽中流速，采用v0=0.6m/s槽断面尺寸：，采用0.28m排水槽底厚度，采用=0.05m砂层最大膨胀

23、率：e=45%砂层厚度：H2=0.7m洗砂排水槽顶距砂面高度：He=EH2+2.5x+0.075=1.14m洗砂排水槽总平面面积：F0=2xl0n0=2×0.28×6×6=20.16m2复算：排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于25%，则7.5滤池各种管渠计算：7.5.1进水：进水总流量：Q1=210000m3/d=2.431m3/s采用进水渠断面：渠宽B=2m，水深为1.2m渠中流速：v1=1.01m/s各个滤池进水管流量：Q2=2.431/12=0.203m3/s采用进水管直径：D2=500mm管中流速：v2=1.03m/s7.5.2冲洗水：冲洗水总流量：

24、Q3=qf=15×75=1.125m3/s采用管径：D3=800mm管中流速：v3=2.24m/s7.5.3清水：清水总流量：Q4=Q1=2.431m3/s清水渠断面：同进水渠断面每个滤池清水管流量：Q5=Q2=0.203m3/s采用管径：D5=450mm管中流速：v5=1.28m/s7.5.4排水排水流量：Q6=Q3=1.125m3/s排水渠断面：宽度B6=1m，渠中水深0.8m渠中流速：v6=1.41m/s7.6冲洗水箱（或水泵）：冲洗时间t=6min冲洗水箱容积：W=1.5qft=1.5×15×75×6×60=607.5m3水箱底至滤池配

25、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=4.35m承托层水头损失：h3=0.022H1q=0.022×0.4×15=0.132m滤料层水头损失：安全富余水头，采用h5=1.5m冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面：H0=h1+h2+h3+h4+h5=1.0+4.35+0.132+0.68+1.5=7.662m7.7m7. 排泥系统排泥工艺：采用离心脱水机的排泥水处理系统，滤池冲水全部回用，沉淀池排泥水进入排泥池。经排泥池调节后进入浓缩池，上清液排放。浓缩污泥经平衡池后用离心脱水机脱水。脱水前投加高分子絮凝剂，脱水分离液回流到排泥池。8.1排水池：滤池反

26、冲洗流量为810m3/d，浓缩池上清液流量为200m3/d，故排水池处理流量为1050m3/d。按照设计规定，排水池有效水深一般为24m，设计独立成两格：排水池参数：有效水深H=4m 长度L=15m 宽度B=9m（两格，每格9m） 排水管道采用钢管，管径为1.00m8.2排泥池：沉淀池泥水流量为1366m3/d；污泥脱水回流流量为100m3/d。按照设计规定，排泥池有效水深一般为24m，设计独立成两个：排泥池参数：有效水深H=4m 半径R=7.7m排泥管道采用钢管，管径为1.00m8.3浓缩池：根据排泥池的日处理量进行浓缩池设计，流量为1466m3/d，采用重力浓缩法。排泥管道采用钢管，管径为

27、1.00m8.4污泥调理：采用化学调理法，所选试剂为聚丙烯酰胺PAM。由于分子量、聚丙烯酰胺含量、水解度等存在差异，对污泥的调理效果亦不一致，应对污泥进行絮凝剂实验室筛选实验和最佳投药量研究确定用量。8.5污泥脱水：采用离心脱水机，由于污泥性质不确定，需要改变进料投配速率，减少投配量可以使固液分离效果提高；增加絮凝剂加注率，可以加速固液分离速率，并使分离效果好。运行时要达到理想分离效果，从调节机械因素和工艺因素两方面考虑。脱水后的污泥外运处理。8. 消毒9.1消毒药剂：液氯（储备3t，体积为2m3 假设使用D100的钢瓶（HJW400-100-3.0S），则需20个钢瓶，假设一个每5个瓶子放在一起，同时保留0.5m的过道则需一个3mx3m的正方形区域来放置）9.2加氯间安放加氯设备(用自动真空加氯机：真空加氯，安全可靠，计量正确，可手动和自动控制，有利于安全消毒和提高自动化程度。容量小于10kg/h，采用挂墙式安装方式。)，液氯蒸发器（前面两个建成7.5mX5m的区域