给水厂课程设计课件

1、目 录第一章 给水设计原始资料- 2 -1.1基本要求- 2 -1.2设计基本资料- 2 -1.2.1设计水量：具体见流量分配表。- 2 -1.2.2水文地质资料- 2 -1.2.3 水质分析资料- 2 -1.2.4水质要求- 3 -1.3设计要求- 3 -1.3.1设计要求- 3 -1.3.2设计成果- 4 -1.4参考资料- 4 -第二章 给水厂设计及工艺选择- 5 -2.1水厂设计流量- 5 -2.2给水处理流程的选择- 5 -2.2.1原水水质和生活饮用水水质标准对比- 5 -2.2.2水厂工艺流程的选择- 6 -2.2.3水厂规模- 7 -2.2.4水处理构筑物计算- 7 -2.2.

2、4.1配水井的设计- 7 -2.4.4.2管式静态混合器的设计- 8 -2.4.4.3投药工艺及投药间的计算- 8 -2.4.4.4折板絮凝池的设计- 10 -2.4.4.5沉淀工艺设计计算- 14 -2.4.4.6 V型滤池的设计计算- 16 -2.4.4.7消毒和清水池设计计算- 18 -2.2.5各构筑物平面尺寸- 19 -2.2.6水厂高程布置- 19 -第一章 给水设计原始资料1.1基本要求课程设计是高等工科院校总结学生学习专业课成果、课程学习后和毕业设计前不可缺少的环节。本设计是给排水专业学生在学习完水质工程学课程后所进行的一项课程设计，本设计题目内容虽由工程实际中来，但予以简化，

3、通过该课程设计，较全面地巩固掌握所学理论专业知识，初步培养学生具有综合应用基础理论和专业知识来独立分析解决实际工程技术问题的能力；了解与给水工程设计有关的技术规范和规程，熟悉有关内容；掌握工程设计的相关程序与方法；进一步提高计算机绘图的技能；初步培养学生的设计思想和设计能力。1.2设计基本资料1.2.1设计水量：具体见流量分配表。1.2.2水文地质资料（1）该水厂拟建在城西，厂区地形平坦，工程地质良好，适宜于工程建设。（2）厂区地下水位埋深56米，无侵蚀性。（3）湿度风向：属暖温带半干旱内陆性气候，常年的平均气温在14左右，低温平均0.7，高温平均 27，多年平均的年降水量有5606

4、30mm，主要集中在夏季，无霜期184218天。常年主导风向为东北风。（4）冰冻深度：地下0.6m。（5）地震烈度按7度设防。1.2.3 水质分析资料设计水厂水源来自黄河中下游，水量丰富，水中含沙量较大，具体水质指标如下。（1）悬浮物：冬季：120mg/L，夏季：2210mg/L，平均：475mg/L；（2）色度：25度； （3）嗅和味：很少；（4）总硬度（德国度计）：10度；（5）PH值：7.1；（6）CODMn：6.5 mg/L；（7）氨氮：1.6mg/L；（8）铁：0.2 mg/L；（9）锰：0.05 mg/L；（10）铅：0.01 mg/L；（11）砷：0.002 mg/L；（12）铜

5、：0.05mg/ L；（13）氟化物：0.2mg/L； （14）锌：0.02mg/L； （15）水温：520。1.2.4水质要求水质要符合国家生活饮用水水质标准。1.3设计要求1.3.1设计要求1、设计要求（1）根据水质、水量、地质条件、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，并符合建筑模数的要求。（5） 根

6、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） 水厂厂区主体构筑物（生产工艺）和附属构筑物布置，厂区道路、绿化等总体布置。1.3.2设计成果（1）绘制图纸。工艺设计图纸2张(1#)，其中净水厂平面布置图1张，净水厂高程布置图1张。（2）设计计算说明书。内容要求：不少于5000字，文句通顺，段落分明，计算准确，论证充分合理，字迹工整；用统一的报告纸书写。1.4参考资料1. 李圭白、张杰.水质工程学.中国建筑工业出版社2. 严煦世、范瑾初主编.给水工程（第四版）.中国建筑工业出版社3. 许保玖、安鼎年.给水处理理论与设计.

7、中国建筑出版社4. 许保玖.当代给水与废水处理原理.高等教育出版社5崔玉川、员建.给水厂处理设施设计计算.化学工业出版社6. 钟淳昌.净水厂设计 北京：中国建筑工业出版社7. 给水排水标准图集8. 给水排水设计手册中国建筑工业出版社 9. 室外给水设计规范第二章 给水厂设计及工艺选择2.1水厂设计流量水厂水处理构筑的设计流量按最高日供水量加上水厂自用水量。根据室外给水设计规范（GB50013-2006）第9.1.2 条规定：水厂自用水率应根据原水水质、所采用的处理工艺和构筑物类型等因素通过计算确定，一般可采用设计水量的 510。当滤池反冲洗水采取回用时，自用水率可适当减小。本设计采用设计流量的

8、5%。故水厂水处理构筑物的设计流量。2.2给水处理流程的选择2.2.1原水水质和生活饮用水水质标准对比项目单位原水标准结论悬浮物NTU12022101需处理色度度25不超过15需处理嗅和味很少无需处理总硬度mg/L178450合格耗氧量mg/L6.53需处理氨氮mg/L1.6不超过0.5需处理铅mg/L0.010.01合格砷mg/L0.0020.05合格铜mg/L0.051.0合格氟化物mg/L0.21.0合格铁mg/L0.20.3合格锌mg/L0.021.0合格锰mg/L0.050.1合格水温520合格附注：总硬度以CaCO3计由上表可得知该水质浊度、色度、细菌总数和大肠菌数超标。2.2.2

9、水厂工艺流程的选择给水处理工艺方法和工艺的选择，应根据原水水质及设计生产生产能力等选择，由于水源不同，水质各异，生活饮用水处理系统的组成和工艺流程也多种多样。当以地表水作为水源时，处理工艺流程通常包括混合、絮凝、沉淀及消毒。因此，根据实际情况，本设计采用折板絮凝池与平流沉淀池合建，滤池选用V型滤池附注：混凝剂选择聚合氯化铝（PAC） 2.2.3水厂规模水厂构筑物及设施含配水井、加药间、药库、加氯间、氯库、絮凝池、沉淀池、滤池、清水池等。2.2.4水处理构筑物计算2.2.4.1配水井的设计已知：设计总进水量：Q=147000m3/d=6125m3/h， 流量充满配水井的时间为T=5min=0.0

10、8h，则： 配水井容量设配水井水深H=4m，宽为B=10m，长为L=13m。则：配水井设计尺寸应为V=HBL= 4×11×13=5202.4.4.2管式静态混合器的设计（1） 设计管径静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量：；则静态混合器管径为： ，本设计采用D=1100mm； （2） 混合单元数按下式计算，本设计取N=3；则混合器的混合长度为L=1.1DN=1.1×1×3=3.3m（3） 混合时间 T=3. 3s（4） 水头损失<0.5m,符合设计要求。（5） 校核GT值，在700-1000之间，符合设计要求，水力条件符合设计要求。2.4.4.3

11、投药工艺及投药间的计算1. 设计参数（1） 溶液池溶液池的容积：式中混凝剂最大投加量，25mg/L 设计流量，为6125m3/h混凝剂的投加浓度，取15。 每日的调制次数，取2次。溶液池按两个设计，一次使用一个池子，两个池子交替使用。溶液池的平面形状采用正方形，有效水深取1.3m，则边长为3.3m。考虑超高为0.5m。则溶液池尺寸为L×B×H3.3m×3.3m×1.8m。溶液池池底设DN200的排渣管一根，溶液池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。（2） 溶解池容积（亦称搅拌池）溶解池建两座，一用一备，交替使用,每日调制两次。取有效水深为1.0

12、m，平面为正方形形状，边长为1.9m。考虑超高0.5m，则池体尺寸L×B×H1.9m×1.9m×1.5m。溶解池的放水时间采用，则放水流量为：查水力计算表：放水管管径采用DN90，相应流速为0.94m/s。溶解池底部设管径DN200的排渣管一根，溶解池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。投药管的流量为：查水力计算表得，投药管直径为DN32，相应流速为0.41m/s。溶解池的搅拌装置：每池设搅拌机一台。选用ZJ-700型折桨式搅拌机，功率为4KW,转速为85r/min。（3）计量泵加药采用计量泵湿式投加，总流量为：安装3台，两用一备。计量泵型号为

13、J-Z400/2.5，单台的设计流量为427.5L/s。2.4.4.4折板絮凝池的设计设计参数1 设计进水量：Q=147000m3/d=6125m3/h。2 絮凝池个数：n=6个。3 絮凝池的宽长比：。4 池内平均水深：H1=1.2m。5 絮凝时间：t=20min。6 廊道内流速采用6挡，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。7 隔板转弯处的宽度取廊道宽度的1.21.5倍。设计计算1 总容积W：2 单池平面面积f：3 池长（隔板间净距之和）L：4 池宽B：5 廊道长度和流速：廊道宽度an，按廊道内流速不同分

14、为6挡将an的计算值、采用值以及由此所得廊道内实际流速的计算结果，列入表八中。表八 廊道宽度与流速 设计流速vn /(m/s) 廊道宽度an/m实际流速 计算值 采用直 =0.50 =0.48 =0.50=0.48 =0.40 =0.60 =0.60 =0.40 =0.35 =0.69 =0.70 =0.34 =0.30 =0.80 =0.80 =0.30 =0.25 =0.96 =1.00=0.24 =0.20 =1.20 =1.20=0.206 水流转弯次数池内每3条廊道宽度相同的隔板为一段，共分为6段，则廊道总数为隔板数为，则水流转弯次数为17次。7 池长复核（未计入隔板厚度）：L=3(

15、+)=3(0.50+0.60+0.70+0.80+1.00+120)=14.4符合要求。8 池底坡度根据池内平均水深1.2m，最浅端水深取1.0m，最深端水深取1.4m，则池底坡度：9 水头损失h按廊道内的不同流速分成6段进行计算。各段水头损失按下式计算：，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段内水流转弯次数均为S=3，则第6段内水流转弯次数为前5段中每段的廊道总长度为：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表九中。表九 各段水头损失计算分段anSnlnRnv0vnyCnhn10.6355.350.250 0.383

16、 0.4630.150 62.481 0.080 20.8355.350.316 0.288 0.3790.150 64.709 0.044 30.9355.350.346 0.256 0.3480.150 65.607 0.034 41355.350.375 0.230 0.2980.150 66.399 0.027 51.2355.350.429 0.192 0.2450.150 67.742 0.019 61.5236.90.500 0.153 0.1990.150 69.327 0.008 总水头损失：即10 GT值水温T=20，查水的绝对粘滞度表可以得出此GT值在104105范围内，

17、说明设计符合。2.4.4.5沉淀工艺设计计算絮凝池设置六座，沉淀池与之相对应，也设置六座。采用平流沉淀池，则单池的设计流量，沉淀时间,絮凝时间，沉淀池内平均流速。设计计算4.4.2.1平面尺寸计算1、沉淀池清水区面积式中 q表面负荷，一般采用9.011.0；本设计取10。2、沉淀池的长度及宽度，取11m。则沉淀尺寸为L×B=10×11=110m2，为配水均匀，进水区布置在10m长的一侧。在12m的长度中扣除无效长度0.5m，因此进出口面积(考虑斜管结构系数1.03)式中 k1斜管结构系数，取1.03。3、沉淀池总高度式中 h1保护高度（m），一般采用0.3-0.5m，本设计

18、取0.3m； h2清水区高度（m），一般采用1.0-1.5m，本设计取1.2m； h3斜管区高度（m），斜管长度为1.0m，安装倾角600，则； h4配水区高度（m），一般不小于1.0-1.5m，本设计取1.5m； h5排泥槽高度（m），本设计取0.8m。4.4.2.2.进出水系统1、 沉淀池进水设计沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：m2式中 v孔口速度（m/s），一般取值不大于0.15-0.20m/s。本设计取0.2m/s。每个孔口的尺寸定为15cm×8cm，则孔口数个。进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。2、 沉淀池出水设计沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速v1=0.

19、6m/s，则穿孔总面积： 设每个孔口的直径为4cm，则孔口的个数 式中 F每个孔口的面积(m2)，。设沿池长方向布置6条穿孔集水槽，中间为1条集水渠，为施工方便槽底平坡，集水槽中心距为：L'=12/6=2m。，每条集水槽长L=(12-1)/2=5.5m， 每条集水量为考虑池子的超载系数为20%，故槽中流量为槽宽起点槽中水深 H1=0.75b=0.75×0.25=0.18m，终点槽中水深H2=1.25b=1.25×0.25=0.31m，为了便于施工，槽中水深统一按H2=0.31m计。集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取0.05m，跌落高度取0.07m，槽的超高取0.

20、15m。则集水槽总高度为。集水槽双侧开孔，孔径为DN=25mm，每侧孔数为32个，孔间距为15cm。 6条集水槽汇水至出水渠，集水渠的流量按0.25m3/s，假定集水渠起端的水流截面为正方形，则出水渠宽度为，为施工方便采用0.7m，起端水深0.6m，考虑到集水槽水流进入集水渠时应自由跌落高度取0.05m，即集水槽应高于集水渠起端水面0.05，同时考虑到集水槽顶相平，则集水渠总高度为=0.05+0.6+0.7=1.35m 出水的水头损失包括孔口损失和集水槽速度内损失。孔口损失为式中 进口阻力系数，本设计取=2。集水槽内水深为0.31m，槽内水力坡度按i=0.01计，槽内水头损失为 出水总水头损失

21、为 4.4.2.3 沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力排泥，穿孔管横向布置，沿与水流垂直方向共设6根，双侧排泥至集泥渠。集泥渠长9m，B×H=0.3m×0.3m，孔眼采用等距布置，穿孔管长7.5m，首末端集泥比为0.5，查得=0.72。取孔径d=25mm，孔口面积f=0.00049m²，取孔距=0.4m，则孔眼总数为孔眼总面积为： 穿孔管断面积为： 穿孔管直径为：m 取直径为150mm，孔眼向下，与中垂线成角，并排排列，采用气动快开式排泥阀。2.4.4.6 核算1）1、雷诺数Re水力半径 当水温=20时，水的运动粘度=0.01cm2/s斜管内水流速速为 ，符合设

22、计要求 式中 斜管安装倾角，一般采用60°-75°，本设计取60°。 2、弗劳德系数 介于0.001-0.0001之间，满足设计要求。 3、斜管中的沉淀时间，满足设计要求（一般在25min之间）式中斜管长度（m），本设计取1.0m。 图4.3 斜管沉砂池示意图2.4.4.7 V型滤池的设计计算1）设计参数：设计水量为：，采用滤速，滤池采用单层石英砂均粒滤料，冲洗方式采用：先气冲洗，再气-水同时冲洗，最后再用水单独冲洗。根据设计手册第三册P612表9-8确定各步气水冲洗强度和冲洗时间，参数具体如下：（1）冲洗强度第一步气冲冲洗强度；第二步气-水同时反冲洗,空气强度,

23、水冲洗强度；第三步水冲洗强度。（2）冲洗时间第一步气冲洗时间,第二步气-水同时反冲洗时间,单独水冲时间；冲洗时间共计为: ；冲洗周期,反冲洗横扫强度为。2）设计计算（1）池体设计：a：滤池工作时间：（式中考虑排放初滤水）b：滤池面积：c：滤池的分格：为节省占地，采用V型滤池，池底板用混凝土，单格宽，长，面积。共6座，每座面积，总面积。d：校核强制滤速：满足的要求。e：滤池高度的确定：滤池超高，滤层上的水深，滤料层厚，滤板厚，滤板下布水区高度。则滤池总高：3）V型槽的设计：V型槽槽底设表扫水出水孔，直径取，间隔0.15m，每槽共计85个。则单侧V型槽表扫水出水孔总面。表扫水出水孔低于排水集水槽堰顶0.15m，则V型槽槽底的高度低于集水槽堰顶0.15m。据潜孔出流公式，其中Q应为单格滤池的表扫水流量。则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗的液面：式中（取），反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式求得，其中b为集水槽长，Q为单格滤池反冲洗流量所以，V型槽倾角，垂直高度1m，壁厚0.05m。反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面的高度为：反冲洗时V型槽顶高出槽内液面的高度为4）设备选型：根据气水同时反