给水设计说明书

1、 目 录第一章、给水厂设计任务书 2第二章、给水厂设计说明书3一、概况. 3二、水厂工艺流程技术经济比较. 3三、设计计算 .4 （一）配水井 . 4 （二）加药.5 （三）斜管沉淀池的设计.7 （四）V型滤池的计算. 10 （五）消毒设计. 18 （六）清水池的计算. 18 （七）给水处理构筑物高程布置. 19 （八）参考文献. 23 四、设计成果（见附图） 给水处理厂课程设计任务书一 设计依据：根据唐山市建委批准的文件，提出该市净水厂二期工程设计任务。国家颁布的有关法规；设计规范；绘图标准等。二 设计资料：1 按所批规划文件，要求二期工程产水能力10万吨/日。2 源水水质：水源为水库水。夏

2、季：最高水温300C,浊度63090NTU。(最高悬浮物含量SS=1600mg/L)冬季：最低水温30C,浊度1608NTU。3 水厂距离水库泵站（管线）12km。水厂北侧有一条河流，设计枯水期水位海拔29.3m。设计最高水位海拔34.5m。拟定水厂区域内，地形较平坦，南高北低有约0.015的坡度；距河岸边180m处，标高为39.20m。4. 地质条件：水厂位于北侧河流的一级阶地，地表层为2.7m的亚粘土，下部4.7m的细砂，以下是基岩。5. 气象条件：该地区主导风向为西北风。冬季最低气温-250C,冰冻深度720mm。三 设计要求：1每人提交一份设计说明计算书，和设计图纸23张（折合A1）。

3、2每人独立完成水处理系统的设计计算；并且两个单体水处理构筑物的设计计算工作（配水池，澄清池，反应池，沉淀池，滤池，清水池），即设计图纸。3要求系统选择正确；平面布置合理；高程布置正确；4计算说明书书要求：有平面布置简图；高程布置简图。公式，数据有出处，计算无错误。5图纸要求：必须有铅笔图和计算机绘图（可有墨线图），图中要表达清楚构筑物主要构造，尺寸，标高及管道间相互关系。图纸要求整洁，线条清晰，符合制图规范。四 时间安排：1课程设计任务布置和讨论0.5天。2编写计算书1.5天。3绘制设计图纸3.0天。总计5天（一周）。五 评分：1、计算能力40分；学习态度20分；图纸表达能力40分。2、评分等

4、级：优；良；中；及格；不及格。水处理厂课程设计说明书一、概况为满足人民生活用水所需的用水量增长，根据唐山市建委批准的文件，提出该市净水厂二期工程设计任务。根据设计任务设计给水处理厂。按所批规划文件，要求二期工程产水能力10万吨/日。水源为水库水。夏季：最高水温300C,浊度63090NTU。(最高悬浮物含量SS=1600mg/L) 冬季：最低水温30C,浊度1608NTU。（低温低浊水）。水厂距离水库泵站（管线）12km。水厂北侧有一条河流，设计枯水期水位海拔29.3m。设计最高水位海拔34.5m。拟定水厂区域内，地形较平坦，南高北低有约0.015的坡度；距河岸边180m处，标高为39.20m

5、。地质条件：水厂位于北侧河流的一级阶地，地表层为2.7m的亚粘土，下部4.7m的细砂，以下是基岩。气象条件：水厂位于北侧河流的一级阶地，地表层为2.7m的亚粘土，下部4.7m的细砂，以下是基岩。二、水厂工艺流程技术经济比较 加药 加氯 方案1、原水泵混合平流式沉淀池普通快滤池清水池二级泵房 加药 加氯 方案2、原水管式混合斜管式沉淀池V型滤池清水池二级泵房 管式混合简单经济，占地少，水头损失小，适用流量变化不大的管道及各种水量的水厂。泵混合溪水管道较多，费用高，本设计采用管式混合。传统的平流沉淀池优点是构造简单易操作，工作比较安全可靠，因此要求的运行管理水平较低；缺点是占地面积大，处理效率低，

6、要想降低滤前水的浊度就要较大地增加沉淀池的长度。浅池理论的出现使沉淀技术有了长足的进步。70年代以后，我国各地水厂普遍使用了斜管沉淀池，沉淀效率得到了大幅度提高。斜管沉淀池具有沉淀效率高，处理效果稳定，停留时间短，容积小，占地少，操作简便优点，因而广泛应用于给水和污水处理中悬浮物等固体的去除。本设计选用斜管沉淀池。设计常规处理水厂工程时，规模在10 万m3/d 以上（包括10 万m3/d）的水厂，在工艺流程的构筑物选型中，多设计了V 型滤池，以改善制水工艺，提高水厂自动化程度生产管理水平。则设计选用第二套方案。三、设计计算已知条件： 净水生产能力 水厂自用水量 水厂总生产能力 最高悬浮物含量S

7、S=1600mg/L（一）配水井1. 设计参数配水井设计规模为4479.17m3/h。 2. 设计计算（1）配水井有效容积配水井水停留时间采用23，取，则配水井有效容积为：W=QT=4479.17*2.5/60=187.4（2）进水管管径配水井进水管的设计流量为Q=1.24m3/s，查水力计算表知，当进水管管径时，（在1.01.2范围内）。（3）矩形薄壁堰进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再由管道接入2座后续处理构筑物。每个后续处理构筑物的分配水量为。配水采用矩形薄壁溢流堰至配水管。 堰上水头因单个出水溢流堰的流量为，一般大于100采用矩形堰，小于100采用三角堰，所以本设计采用矩

8、形堰（堰高取）。矩形堰的流量公式为：式中矩形堰的流量，；流量系数，初步设计时采用；堰宽，取堰宽；堰上水头，。已知，代入下式，有：0.14 堰顶宽度根据有关试验资料，当时，属于矩形薄壁堰。取，这时（在00.67范围内），所以，该堰属于矩形薄壁堰。（4）配水管管径由前面计算可知，每个后续处理构筑物的分配流量为，查水力计算表可知，当配水管管径时，（在0.81.0范围内）。（5）配水井设计配水井外径为6m，内径为4m，井内有效水深，考虑堰上水头和一定的保护高度，取配水井总高度为6.2m。（二）加药1）混凝剂投量计算：T= 设计中，根据给水设计对比最大投加量a取50 mg/L则： 2）管式静态混合器：采

9、用管式静态混合器，规格DN800，静态混合器的水头损失一般小于0.5m，根据水头损失计算公式： 设计中取d=1.0m, ,当h为0.4m时，需要2.2个混合单元，当h为0.5时，需要2.7个混合单元。选DN1000内装3个混合单元的静态混合器。3）溶液池容积：设计中取 c=10%，n=2次，a=50mg/l, Q=4479.17 m3/h则 溶液池采用钢混结构，单池尺寸为,高度中包括超高0.30m,沉渣高度0.30m。溶液池实际有效容积为： m3符合要求。池旁设工作台，宽1.2米，池底坡度为0.02。底部设置DN100mm放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管，池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿池面接入药

10、剂稀释用给水管DN800mm一条，于两池分设放水阀门，按1h放满考虑。4）溶解池容积 W1=(0.20.3)W2 则 m采用正方形LBH=2.0 m2.0 m2.0 m，高度中含超高0.3m，底部沉渣高0.2m。为方便操作，池顶高出地面0.80m。溶解池实际有效容积： 溶解池采用钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理，池底设0.02的坡度，设DN100mm排渣管，采用硬聚氯乙烯管。给水管径DN800mm,按10min放满溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管。（三）斜管沉淀池的设计1、设计数据 设计流量 设计斜管沉淀池2座 表面负荷取 斜管材料采用后0.4mm塑料板热压成正六角形管，内切圆直径d

11、=25mm，长1000mm，水平倾角=60。2、平面尺寸计算1）沉淀池清水区面积 2）沉淀池长度及宽度设计中取沉淀池长度L=20m,则沉淀池宽度为 m 为了配水均匀，进水区布置在20长度方向一侧。在12.4的宽度中扣除无效长度大约0.5，（考虑斜管结构系数取1.03）则净出口面积 则 3）沉淀池总高度式中 H：沉淀池总高度（m）； h1：保护高度（m），一般采用0.31.5m； h2：清水区高度（m），一般采用1.01.5m； h3：斜管区高度（m），斜管长度为l=1.0m，安装倾角60度，则 ； h4：配水区高度（m），一般不小于1.5m； h5：排泥槽高度（m），取 0.8m；则H=0.5

12、+1.2+0.87+1.5+0.8=4.87m3、进出水系统1）沉淀池进水设计沉淀池采用穿孔花墙，孔口总面积设计中取 v=0.18 m/s,则 每个孔口的尺寸定为159 cm，则孔口数为255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，则穿孔总面积为 设每个孔口的直径采用30mm，每一个小孔的面积f， 则孔口的个数为 个设每条集水槽的宽度为0.4m，间距为1.15m，共设8条集水槽，每条集水槽一侧开口数为92个，集水槽孔眼中心间距为： 。8条集水槽汇水至出水总渠，出水总渠宽度0.8m，水深度1.0m。出水的水头损失包括孔口损失和集水槽

13、内损失。孔口损失为 设计中 取 2则 集水槽中水深取为0.4m，槽内水流速度为0.38m/s，槽内水力坡度按0.01计，槽内水头损失 设计中取i=0.01，l=16m 出水总水头损失 设计中取 0.20 m。4、沉淀池斜管选择斜管长度一般为0.81.0m，设计中取1.0m；斜管管径一般为2535，设计中取25；斜管为聚丙烯材料，厚度0.40.5, 设计中取0.45、沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力排泥，每天排一次。穿孔管管径为200，管上开孔孔径为5，孔间距15。沉淀池底部为排泥槽，共8条。排泥槽斗高为0.8m。6、核算 1雷诺数Re：斜管内的水流速度为： 水力半径 R=设计中 水温t=2

14、0时，水的运动黏度， （满足设计要求）2弗劳德数Fr （Fr介于0.0010.0001之间，满足设计要求）3沉淀池沉淀时间（在4min 8min之间 满足要求）（四）V型滤池的计算1、设计数据及主要参数设计水量； 滤速V=10m/h；强制滤速20 m/h第一步气冲冲洗强度，气冲时间；第二步气-水同步反冲洗，空气强度，水强度，反应时间；第三步水冲洗，水强度 水冲洗时间；冲洗时间共为t=12min=0.2h。冲洗周期 T=48h反冲横冲强度 ； 【一般为1.42.0 L/(s)】滤池采用单层加厚匀粒滤料，粒径0.961.35mm，不均匀系数1.21.6。V型滤池构造如图所示：2、池体设计滤池工作时

15、间 滤池总面积 滤池分格 为节省地，选双格型滤池，池地板用混凝土，单格宽B=3m，长L=13 m，面积为，分为并列的两组，每组3座，共6座，每座面积，总面积。 （一般规定V型滤池的长宽比为2：14：1，滤池长度一般不宜小于11m；滤池中央气、水分配槽将滤池宽度分成两半，每一半的宽度不宜超过4.0m）校核强制滤速 （满足的要求）滤池高度的确定 滤料选用石英砂，粒径 0.951.35，不均匀系数 ，滤层厚度一般采用1.01.5 m，设计中取滤层厚度。滤板、滤梁均为钢筋混凝土预制件。滤板制成矩形或正方形，但边长最好不要超过1.2m,滤梁的宽度为10，高度和长度根据实际情况决定。为了确保反冲洗是滤板下

16、面任何一点的压力均等，并使滤板下压入的空气可以尽快形成一个气垫层，滤板与池底之间应有一个高度适当的空间。一般来讲，滤板下面清水区的高度为0.850.95 m ，该高度足以使空气通过滤头的孔和缝得到充分的混合并均匀分布在整个滤池面积之上，从而保证了滤池的正常过滤和反冲洗效果。设计中取滤板下清水区的高度 H1为 0.90m。滤板下布水区高度 ；滤板厚度 ；滤料厚度 ；滤层上的水深 ；滤池超高 ； 则 滤池总高 。水封井的设计 均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算 式中 为水流通过清洁滤料层的水头损失，cm 为水的运动黏度， （20时为0.0101）； g 为重力加速度，981； 为滤料空隙率，取

17、0.5； 为与滤料体积相同的球体直径，cm，1mm； 为滤料层厚度，cm，取100cm； v 为滤速，cm/s，取13m/h=0.36cm/s； 为滤料颗球度系数，天然砂粒为0.750.8，取0.8； 则 根据经验，滤速为810m/h时，清洁滤料层的水头损失一般为3040cm。计算值比经验值低，取经验值的低限30cm为清洁滤料层的过滤水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失。忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为 为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层，水封井出水堰顶标高取滤料层上表面标高以上0.2m。设计水封井平面尺寸2m2m，堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰

18、总高每座滤池过滤水量 所以水封井出堰上水头由矩形堰的流量公式计算得 初次投入运行时清洁滤料层过滤，滤池液面比滤料层高 0.15+0.52+0.2=0.873、水反冲洗管渠系统1）反冲洗用水流量的计算 反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算，单独水洗时反洗强度最大，为 V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量水反冲洗系统的断面计算方法如下配水干管（渠）进口流速为1.5m/s左右，配水干管（渠）的截面积 反冲洗配水干管用钢管，DN700，流速1.27m/s。反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底侧的布水方孔配水到滤池底部布水区。反冲洗水通过配水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取直。

19、配水支管流速或孔口流速为11.5m/s左右，取，则配水支管（渠）的截面积 此即配水方孔总面积，沿渠长方向两侧各均匀布置20个配水方孔，共40个，孔中心间距0.6m，每个孔的面积 每个孔口尺寸取，反冲洗水过孔流速 2）反冲洗用气量和的计算 反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算。这时气冲的强度为 3）配气系统的断面计算 配气干管（渠）进口流速应为5m/s左右，则配气干管（渠）的截面积 反冲洗配气干管用钢管，DN250，流速9.87m/s。反冲洗用空气由反冲洗配气干管输送至气水分配渠，由气水分配渠两侧的布气小孔配气到滤池底部布水区。布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同，共计40个。反冲洗

20、用空气通过配气小孔流速按反冲洗配气支管的流速取值。反冲洗配气支管流速或孔口流速为10m/s左右，则配气支管（取的截面积） 每个布气小孔面积孔口直径 取60mm每孔配气量反洗空气过孔流速 满足要求4）气水分配渠的断面设计 对气水分配渠断面面积要求的最不利条件发生在气水同时反冲洗时，即气水同时反冲洗时要求气水分配渠断面面积最大，因此，气水分配渠的断面面积设计按气水同时反冲洗的情况设计。气水同时反冲洗时反冲洗水流量气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量气水分配渠的气、水流量均按相应的配气、配水干管流速取值。则气水分配渠的断面积4、滤池管渠的布置 1）反冲洗管渠（1）气水分配渠 气水分配渠起端宽取1.2m

21、，高取1.5m，末端宽取1.2m，高取1m。则起端截面积1.8，末端宽取截面积。两侧沿程各布置20个配气小孔和20个布水方孔，孔间距0.6m，共40个，气水分配渠末端所需最小截面积 （满足要求）（2）排水集水槽 排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m，则排水集水槽起端槽高式中，同前，1.5m为气水分配渠起端高度。排水集水槽末端高1.0m为气水分配渠末端高度底坡 （3）排水集水槽排水能力校核 由矩形断面暗沟（非满流，n=0.013）计算公式校核集水排水能力。设集水槽超高0.3m，则 槽内水位高， 槽宽 ，湿周 。水流断面 水力半径 水流速度 过流能力 实际过水量 （满足要求）2）进水管渠(1)进水

22、总渠 6座滤池分成独立的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量计算，流速0.81.2m/s，则过滤量 过水断面 取0.5 进水总渠宽1m，水面高0.5m。(2)每座滤池的进水孔 每座滤池由进水侧壁开三个进水孔，进水总取的浑水通过这三个进水孔进入滤池。两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭，中间进水孔孔口设手动调节闸板，在反冲洗时不关闭，供给反洗表扫用水。调节闸门的开启度，使其在反冲洗时的进水量等于表扫用水量。孔口面积按孔口淹没出流公式计算。其总面积按滤池强制过水滤水量计。强制过滤水量 孔口两侧水位差取0.1m，则孔口总面积 中间孔面积按表面扫洗水量设计 孔口宽=1m，高=0.2m两个侧孔口设阀门，采用

23、橡胶囊充气阀，每个侧孔面积 孔口宽，高（3）每座滤池内设的宽顶堰 为保证进水稳定性，进水总渠引来的浑水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，再经过滤池内的配水渠分配到两侧V型槽。宽顶堰宽，宽顶堰与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5m。堰上头由矩形堰的流量公式得 （4）每座滤池的配水渠 进入每座滤池的浑水经过宽顶堰溢流至配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽。滤池配水渠宽=0.5m，渠高1m，渠总长等于滤池总宽，则渠长。当渠内水深时，末端流速（进来的浑水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去，每侧流量为 （满足滤池进水管渠自清流速的要求）（5）配水渠过水能力校核配水渠的水力半径 配水渠的水力

24、坡降 渠内水面降落量 因为，配水渠最高水位渠高1m，所以配水的过水能力满足要求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，取V型槽槽底的高度低于表扫水出水孔0.15m。根据潜孔出流公式，其中Q应为单格滤池的表扫水流量，则表面扫洗时槽内水位高出滤池反冲洗时液面反冲洗时的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45， 垂直高度0.15+0.15+0.06+0.38+0.21=0.95(m)， 取1.0m，壁厚0.05m。 反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面的高度为：1-0.15-0.06-0.38=0.41（

25、m）。5、冲洗水的供给，选用冲洗水箱供水的计算 水箱按一座滤池冲洗水量的1.5倍计算 （五）消毒设计氯是目前国内外应用最广的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。加氯消毒操作简单，价格便宜，且在管网中有持续消毒杀菌作用。按现行国家标准，氯与水接触30min后，出厂水游离余氯应大于0.3mg/L，或与水接触120min后，出厂水总游离余氯大于0.6mg/L。 设计加氯量应根据实验或相似条件下水厂的运行经验，按最大用量确定，并使余氯符合要求。一般水源的滤后或地下水加氯为0.51.0mg/L加氯量计算： 设计中b取 1.0，Q=107500=4479.17则 氯库和加氯间的集中采暖应用散热器等无明火方式。应

26、有每小时换气812次.通风系统、加氯间和氯库的设计采用一些安全措施： 氯库不能设置阳光直射的窗户； 加氯间必须与其他工作间隔开，并设置接通向外部并向外开启的门和固定观察窗。 氯库和加氯间应设置泄漏检测仪和报警设施，。 氯库应设置漏氯的处理设施，储氯量大于1t时，应设漏氯吸收装置。其装置应设置在临近氯库的单独的房间内。 加氯间和氯库应设置在净水厂最小频率风向的上风向，宜与建筑物通风口保持一定的距离，并远离居住区、公共建筑、集会和游乐场所。加氯间及氯库应与其他建筑物的任何通风口相距不小于25m。贮存氯瓶、气态氯储槽和液态氯储槽的氯库与其他建筑物边界相距分别不少于20m、40m、60m.（六）清水池

27、的计算清水池容积按最高日用水量的10%-20%计算则： 清水池贮存水量： 采用2座清水池，每座清水池容积为： 取清水池超高0.5m，有效水深为5m。 则清水池平面面积 取清水池宽度为20米，则长为则每池尺寸为：60m20m5.5m（七）、给水处理构筑物高程布置1.水头损失计算在处理工艺流程中，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.（1）处理构筑物水头损失处理构筑物中的水头损失与构筑物的型式和构造有关，具体根据设计手册第3册表15-13（P868）进行估算，估算结果如下表所示。净

28、水构筑物水头损失估算值构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）配 水 井0.12沉 淀 池0.15管式静态混合器03V型滤池2.50絮 凝 池0.40（2）连接管线水头损失连接管线水头损失（包括沿程和局部）应通过水力计算确定，计算常用的公式为：式中沿程水头损失，；局部水头损失，；单位管长的水头损失；连通管段长度，；局部阻力系数；连通管中流速，；重力加速度，。 配水井至絮凝池连接管线水头损失a）沿程水头损失配水井至絮凝池连接管采用钢管，管长。考虑浑水的因素，按查设计手册第1册水力计算表得，换算成相当于时的：浑水管长15m算得沿程损失为：b）局部水头损失管路中，进口1个，局部阻力系数；急转弯管1个，；闸阀1个，；90弯头1个，；出口1个，局部阻力系数，则局部阻力系数总计为：管内流速，则管路局部水头损失为：c）总水头损失絮凝沉淀池至V型滤池连接管线水头损失a）沿程水头损失沉淀池至V型滤池连接管采用钢管，管长（按最不利情况计算）。考虑