城市给水厂(给水排水)-课程设计要点

asz城市给水处理厂课程设计基础资料1．工程设计背景某市位于广东省中南部，北接广州，南连深圳，是近年来珠江三角洲经济发展和城市化进程较快的地区。近年来，由于经济的发展、城市化进程的加快和城市人民生活水平的提高，用水的需求不断增长，原有水处理厂的生产能力已不能满足要求，对经济发展和人民生活造成了严重影响，为缓解这一矛盾，经市政府部门研究并上报请上级主管部门批准，决定在东江南支流南岸、东城区下桥新建一座给水处理厂。2．设计规模该净水厂总设计规模为（10+14）×104m3/d。征地面积约40000m2，地形图见附图。3．基础资料及处理要求（1）原水水质原水水质的主要参数见表1。序号项目单位数值序号项目单位数值1浑浊度度54.213锰mg/L0.072细菌总数个/mL28014铜mg/L0.013总大肠菌群个/L920015锌mg/L<0.054色度色度单位2016BOD5mg/L1.965嗅和味-17阴离子合成剂mg/L-6肉眼可见物微粒18溶解性总固体mg/L1077pH7.3719氨氮mg/L3.148总硬度(CaCO3)mg/L4220亚硝酸盐氮mg/L0.0559总碱度mg/L47.521硝酸盐氮mg/L1.1510氯化物mg/L15.222耗氧量mg/L2.4911硫酸盐mg/L13.323溶解氧mg/L6.9712总铁mg/L0.7（2）地址条件根据岩土工程勘察报告，水厂厂区现场地表层分布较厚的素填土层，并夹杂大量的块石，平均厚度为5米左右，最大层厚达9.4米，该土层结构松散，工程地质性质差，未经处理不能作为构筑物的持力层，为提高地基承载力及减少构筑物的沉降变形，本工程采用振动沉管碎石桩对填土层进行加固处理.桩体填充物为碎石，碎石粒径为2~5CM，桩径为400毫米，桩孔距为1M，按梅花形布置。（3）气象条件项目所在地属于亚热带海洋性气候，阳光充足，雨量充沛，多年平均气温22℃，绝对最高温度38.2℃(94.7.2)，绝对最低温度－0.5℃(57.2.11)，年平均霜冻日3.6天，最多10天。年平均日照时数1932小时，年平均降雨量1788.6mm，日最大降雨量367.8mm(81.7.1)，年平均相对湿度79％。主导风向西南（4）处理要求出厂水水质指标满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的相关要求。给水处理厂方案设计一、水厂设计规模概况该市位于广东省中南部，北接广州，南连深圳，是进来珠江三角洲经济发展和城市化程度较快得地区。近年来，由于经济发展、城市化进程的加快和城市人民生活的提高，用水的需求不断增长，原有水处理厂的生产能力已经不能满足要求，对经济发展和人民生活造成严重影响，为缓解这一矛盾，经市政府部门研究并上报请上级主管部门批准，决定在东江南支流南、东城区下桥新建一座给水厂。该水厂设计规模为140000立方米/天。工程主要分为三大部分eq\o\ac(○,1)取水工程eq\o\ac(○,2)输水工程eq\o\ac(○,3)净水厂工程二、工艺设计流程PAC氯消毒↓↓原水→机械混合池→折板反应池→平流沉淀→V型滤池→清水池三、混凝设施（1）加药H量泵湿式投加，不需要加助凝剂。1．混凝剂投量计算设计中取日处理水量（不包含自用水）；采用精制硫酸铝，根据原水水质，单位混凝剂投量大取。当a取40.0mg/L时：日混凝剂投量2.混凝剂的配制和投加a.混凝剂投加方法混凝剂投加方法有湿投和干投，干投应用较少，本设计采用湿投方法。b.混凝剂调制方法混凝剂采用湿投时，其调制方法有水力、机械搅拌方法，水力方法一般用于中、小型水厂，机械方法可用于大、中型水厂，本设计采用机械方法调制混凝剂。c.溶液池容积设计中取混凝剂的浓度，每日调制次数次，混凝剂最大投加量，设计处理水量，则溶液池容积溶液池采用钢筋混凝土结构，单池尺寸为，高度中包括超高0.3m，沉渣高度0.3m。溶液池实际有效容积满足要求。池旁设工作台，宽1.0～1.5m，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。沿地面接入药剂稀释用给水管DN80mm一条，于两池分设放水阀门，按1h放满考虑。d.溶解池容积溶解池尺寸为，高度中含超高0.3m，底部沉渣高0.2m。为操作方便，池顶高出地面0.8m。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坡度，设DN100mm排渣管，采用硬聚氯乙烯管。给水管管径DN80mm，按10min放慢溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管。e.溶解池搅拌设备溶解池采用机械搅拌，搅拌桨为平桨板，中心固定式，搅拌桨板安装见图1。溶解池搅拌机示意图搅拌设备查《给水排水快速设计手册》第一册表7-6，适宜本设计的参数列于表1中。搅拌设备应进行防腐处理。搅拌设备参数表表1溶解池尺寸B×B(m)池深H(m)桨叶直径D(mm)桨板深度L(mm)H1(mm)H(mm)E(mm)搅拌机重量（kg）2.1×2.11．7Φ7501200100330/200f.投加方式混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型。重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加。压力投加方式有水射器投加和计量泵投加。g.计量设备计量设备有孔口计量、浮杯计量、定量投药箱和转子流量计。设计采用耐酸泵与转子流量计配合投加。计量泵每小时投加药量耐酸泵型号25F-25选用二台，一用一备。25F-25型耐酸泵参数：流量为1.98～3.96m3/h、扬程为26.8～24.4m、转数为2960转/分、配套电机功率1.5kW，生产单位石家庄水泵厂。3.加药间及药库a.加药间各种管线布置在管沟内：给水管采用镀锌钢管、加药管采用塑料管、排渣管为塑料管。加药间内设两处冲洗地坪用水龙头DN25mm。为便于冲洗水集流，地坪坡度≧0.005，并坡向集水坑。b.药库药剂按最大投加量的30d用量储存。硫酸铝所占体积硫酸铝相对密度为1.62，则硫酸铝所占体积为：176.4/1.62=108.89m3药品堆放高度按2.0m计（采用吊装设备），则所需面积为54.5m2考虑药剂的运输、搬运和磅秤所占面积，不同药品间留有间隔等，这部分面积按药品占有面积的30%计，则药库所需面积为54.5×1.3=70.78m2，设计中取75m2。药库平面尺寸取：10.0×7.5m。库内设电动单梁悬挂起重机一台，型号为DX0.5-10-20。四．机械混凝1.有效容积取混合时间，池数n=2个，则机械混合池尺寸及有关参数选定，直径：水深：池总高：搅拌器外缘速度：搅拌器直径：，设计中取2.0m搅拌器宽度：，设计中取0.3m搅拌器层数：因，设计中取一层搅拌器叶数：搅拌器距池底高度：2.搅拌转速3.搅拌器角速度4.轴功率取阻力系数，搅拌器层数层，搅拌器半径，则5.所需轴功率取水的动力黏度，速度梯度，则，满足要求。6.电动机功率取传动机械效率，则机械混合池计算各部分尺寸示意如图所示。五、折板反应池单池设计水量水厂总设计规模为140000m3/d，折板絮凝池分为两个系列，每个系列设计水量为：（1）设计计算折板絮凝池每个系列设计成4组。1.单组絮凝池有效容积取絮凝时间，则分三段絮凝，第一段采用相对折板，第二段采用平行折板，第三段采用平行直板折板布置采用单通道，絮凝池与沉淀池合建。2.取有效水深，单组池宽，则将絮凝池垂直水流方向分6格，每格1.7m.沿着水流方向平行分6格，每格1m。絮凝池长度方向用隔墙分成3段，首段和中段格宽均为1.0m，末段格宽为2.0m，隔墙后为0.15m，则絮凝池总长度为：3.各段分格数与平流沉淀池组合的絮凝池池宽为24.0m，用3道隔墙分成4组，每组的流量每组池宽为首段分成10格，则每格长度:首段每格面积通过首段每格的平均流速中段分为8格，末段分为7格，则中段、末段的各格格长、面积、平均流速分别为：，，，，4.停留时间计算首段停留时间中段停留时间末段停留时间实际总停留时间5．隔墙空洞面积和布置水流通过折板上、下转弯和隔墙上过水孔洞流速，首、中、末段分别为0.3m/s、0.2m/s和0.1m/s，则水流通过各段每格格墙上孔洞面积为：，取0.75m2，孔宽1.0m，则孔高为0.75m，实际通过首段每格格墙上孔洞流速，取1.1m2，孔宽1.0m，则孔高1.1m，实际通过中段每格格墙上孔洞流速，取2.2m2，孔宽1.5m，则孔高1.47m，实际通过末段每格格墙上孔洞流速孔洞在格墙上、下交错布置。6.折板布置折板布置首段采用峰对峰，中段采用两峰相齐，末段采用平行直板。折板间距采用0.4m。折板长度和宽度各段分别采用2.0m×0.6m、1.50m×0.6m和1.50m×0.6m。7.水头损失计算a.相对折板设通道宽为1.4m,设计峰速为0.34m/s,则峰距:,取0.6m。实际峰速为：。谷距:。板宽采用500mm，夹角90°，板厚60mm。侧边峰距:侧边谷距:中间部分谷速:侧边峰速:侧边谷速:水头损失计算:中间部分:渐放段损失:m渐缩段损失:m按图布置,每格设有12个渐缩和渐放,故每格水头损失:h=12×(0.0022+0.005)=0.0864m。侧边部分:渐放段损失:m。渐缩段损失:m每格共6个渐缩和渐放,故h’=6×(0.00025+0.000625)=0.0053m。进口及转弯损失:共1个进口,2个上转弯,3个下转弯,上转弯处水深H4为0.7米,下转弯处水深为H3=1.2米,进口流速取0.3m/s。进口尺寸为0.9m×1.0m。上转弯流速为:,下转弯流速:上转弯δ取1.8,下转弯及进口取3.0,则每格进口及转弯损失之和为:m总损失:每格总损失:第一絮凝区总损失:第一絮凝区停留时间:第一絮凝区平均G值:b.平行折板折板间距等于第一区的中间部分峰距即0.6米。通道宽取2.0米。布置形式如下图:中间部分流速为:,可以.侧边峰距b3:b3=6.9-6×0.6-7×0.04=3.02m.由图可知,b3+b3+c=3.02m,故侧边谷距b4=b3+c=0.335+1.3325=1.6675m.侧边峰速侧边谷速水头损失计算:中间部分:一个90º弯头的水头损失按图布置,共有18个/每格,则每格水头损失.侧边部分渐放段损失:渐缩短损失:每格共有6个渐缩和渐放,故h’=6×(0.0001+0.00026)=0.00216m。进口及转弯损失:共有1个进口,3个上转弯,4个下转弯,上转弯处水深H4为0.7米,下转弯处水深为1.2米,进口流速取定为0.2m/s,进口尺寸为0.8m×1.75m,上转弯处流速为,下转弯处流速为:。上转弯取1.8,进口及下转弯取3.0,则每格进口及转弯损失为:每格总损失为:.第二絮凝区总损失为:第二絮凝区的停留时间:平均速度梯度G值:c.平行直板板厚为84mm,具体布置见下图平均流速取0.1m/s,通道宽度为:,取2.6米。水头损失:共1个进口及5个转弯,流速采用0.1m/s,=3.0,则单格损失为:。总水头损失为：停留时间为:平均G值为:d.折板絮凝池总水头损失e.各絮凝段主要指标絮凝段絮凝时间(min)水头损失(m)G(s-1)GT值第一絮凝段4.390.2658992.61×104第二絮凝段6.280.114454.32.05×104第三絮凝段8.160.018419.110.94×104合计18.830.398658.556.62×104f.各絮凝区进水孔第一絮凝区进口流速取,则第一絮凝区进水孔所需面积为：进水孔宽取0.90m，高取1.03m。第二絮凝区进口流速取，则第二絮凝区进水孔所需面积为：进水孔宽取1.2m，高取1.16m。第三絮凝区进口流速取，则第三絮凝区进水孔所需面积为：进水孔宽取1.5m，高取1.86m。(2)折板絮凝池布置在絮凝池各段每格隔墙底部设200mm×200mm排泥孔，池底设2.0%坡度，坡向沉淀池，在过渡段设排泥管，管径DN200。折板絮凝池布置如图3。六、平流沉淀池设计流量取沉淀池个数，则（1）平面尺寸计算1.沉淀池有效容积取停留时间，则每个沉淀池的设计水量为2.沉淀池长取水平流速，则3.沉淀池宽度取沉淀池有效水深h=3.1m,则，设计中取12m。沉淀池长宽比，满足要求；长深比4.复核沉淀池中水流的稳定性水流断面积，湿周，则水力半径弗劳德数，介于0.0001～0.00001之间，满足要求。（2）进水系统1.沉淀池的进水部分设计沉淀池的配水，采用穿孔花墙进水方式。墙长12m，墙高3.4m，有效水深3.1m。取孔口流速，则孔口总面积每个孔口采用矩形的半砖空洞，其尺寸为0.125m×0.126m，开孔率为0.125×0.126/（0.125×0.126*3.1）=3.23%，则孔口数为540个。取局部阻力系数则进口水头损失可以看出，计算得出的进水部分水头损失非常小，为了安全，此处取为0.05m。布水墙如下图2.沉淀池的出水部分设计沉淀池的出口布置要求在池宽方向上均匀集水，并尽量滗取上层澄清水，减小下层沉淀水的卷起，目前采用的办法多为采用指形槽出水。指形槽的个数：N=6指形槽的中心距：指形槽中的流量：，考虑到池子的超载系数为20％，故槽中流量为：槽宽，为便于施工，取6个集水槽，双侧进水。每根槽长：8.92m，取9.0m沉淀池的出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形。取溢流堰的堰上负荷，则溢流堰的总堰长出水堰的堰口标高能通过螺栓上下调节，以适应水位变化。取渠道宽度，则出水渠起端水深出水渠道的总深设为1.1m，跌水高度0.24m。渠道内的水流速度沉淀池的出水管管径初定为DN1100mm，此时管道内的流速3.沉淀池放空管取放空时间t=2h，则放空管管径设计中取放空管管径为DN700mm。4.排泥设备选择沉淀池底部设泥斗，每组沉淀池设8个污泥斗，污泥斗顶宽1.25m，底宽0.45m，污泥斗深0.4m。采用HX8-14型行车式虹吸泥机，驱动功率为0.37×2kW，行车速度为1.0m/min。5.沉淀池总高度取沉淀池超高污泥斗高度则量0m32)）34水555为0)滤池采用单层加厚均滤料，粒径0.96~1.35mm，不均匀系数1.2~1.6.)F宽单L，4㎡4.校核强制滤速满足的要求。5.滤池高度的确定滤池超高0.3m滤层上的水深1.5m滤料厚度1.0m滤板厚度0.13m5

△H清，c;1c，10;d01㎝0cm;h00头的水头损为△H开始设计水封井平面尺。H水封+H1+H2+H3式Q=1.8bh2/3排水集水槽顶端高出滤料层顶H起=H1+H2+H3中H1、H2、H3mH末=H1+H2+H31.0m为汽水分配渠末端高度底坡高排集集mA排集=㎡=A排集Q排集=A排集m3反=水+水m3每座滤池由进水侧壁开三个进水孔两供孔再经过滤池内的配水渠分配到两侧的V型槽。宽顶堰宽宽顶堰与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相聚0.5m。堰上水头由矩形堰的流量公式d．每座滤池的配水渠进入每座滤池的混水经过宽顶堰溢流进配水渠，其中为集水槽长，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+0.63+0.21=1.2m,取1.2m.壁厚0.05m,反冲洗时V型槽高出滤池内液面的高度为1-0.15-0.06-0.63=0.16m.（4）冲洗水的供给，选用冲洗水箱供水的计算1.冲洗水箱到滤池配水系统的管路水头损失反冲洗时干管用钢管DN700，管内流速1,26m/s，1000i=2.70，布置管总长计60m.则反冲洗总管的沿程水头损失h=il=0.0027×60=0.16m反冲洗配水干管主要配件及局部阻力系数见表局部阻力系数统计表配件名称数量/个局部阻力系数90°弯头44×0.68DN700闸阀88×0.06等径三通44×1.5水箱出口44×0.58.35则冲洗水塔到滤池配水系统的管路水头损失（1）有效容积取经验系数，则清水池共设4座，则每座清水池的有效容积（2）平面尺寸取清水池的有效水深，则每座清水池的面积取清水池的宽度，则清水池长度，设计中取为32m则清水池实际有效容积为取清水池超高，则清水池总高清水池的进水管取进水管管内流速，则进水管管径设计中取进水管管径为DN900mm，则管内实际流速为0.77m/s。（4）清水池的出水管由于用户的用水量时时变化，清水池的出水管应按出水最大流量计。取时变化系数，则最大流量取出水管管内流速，则出水管管径设计中取出水管管径为DN1100mm，则流量最大时出水管内的流速为0.78m/s。（5）清水池的溢流管溢流管的管径与进水管管径相同，取为DN900mm。在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。（6）清水池的排水管取放空时间，排水管内水流速度，则排水管的管径设计中取排水管管径为DN700mm。九、清水池布置（1）导流墙 在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，保证氯与水的接触时间不小于30min。每座清水池内设置2条导流墙，间距为5.0m，将清水池分成3格。在导流墙底部每隔1.0m设0.1m×0.1m的过水方孔，使清水池清洗时排水方便。（2）检修孔在清水池底部设圆形检修孔2个，直径为1200mm。（3）通气管为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设通气孔。通气孔共设12个，每格设4个，通气管的管径为200mm，通气管伸出地面的高度高低错落，便于空气流通。（4）覆土厚度清水池顶部应有0.5～1.0m的覆土厚度，并加以绿化，美化环境。此处取覆土厚度为1.0m。按照功能，将水厂布置分成以下三区：a.生产区由各项水处理设施组成，呈直线型布置。b.生活区将办公楼、宿舍、食堂、锅炉房、浴室等建筑物组合在一个区内。为不使这些建筑过于分散，将办公楼与化验室，食堂与宿舍，浴室与锅炉房合建，使这些建筑相对集中。这些建筑布置在水厂进门附近，便于外来人员联系。c.维修区将机修间、水表修理间、电修间、泥木工间合建，仓库与车库合建，和管配件场、砂场组合在一个区内，靠近生产区，以便于设备的检修，为不使维修区与生产区混为一体，用道路将两区隔开。考虑扩建后生产工艺系统的使用，维修区位置兼顾了今后的发展。d.加药区加药间、加氯间设于絮凝沉淀池附近。3.厂区道路布置a.主厂道布置由厂外道路与厂内办公楼连接的道路采用主厂道，道宽6.0m，设双侧1.5m人行道，并植树绿化。b.车行道布置厂区内各主要构（建）筑物间布置车行道，道宽为4.0m，呈环状布置，以便车辆回程。c.步行道布置加药间、加氯间、药库与絮凝沉淀池间，设步行道联系，泥木工间、浴室、宿舍等无物品器材运输的建筑物，亦设步行道与主厂道或车行道联系。主厂道和车行道为沥青路面，步行道为铺砌预制混凝土板块、地砖等。4.厂区绿化布置a.绿地在厂门附近、办公楼、宿舍食堂、滤池、泵房的门前空地预留扩建场地，修建草坪。b.花坛在正对厂门内布置花坛。c.绿带利用道路与构筑物间的带状空地进行绿化，绿带以草皮为主，靠路一侧植树篱，临靠构筑物一侧栽种花木或灌木，草地中栽种一些花卉。d.行道树和绿篱道路两侧栽种主干挺直、高大的树木如白杨，净水构筑物附近栽种乔木或灌木、丁香树。步行道两侧、草坪周围栽种绿篱，高度为0.6～0.8m，围墙采用1.8m高绿篱5.厂区管线布置a.原水管道原水由两条输水管线进入水厂，阀门井后用联络管连接分别接入两个机械混合池，为事故检修不影响水厂运行，分别超越沉淀池、滤池设置超越管。b.加药管和加氯管为了防止管道腐蚀，加药管和加氯管采用塑料管，管道安装在管沟内，上设活动盖板，以便管道堵塞时管道清通，加药管线以最短距离至投加点布置。c.水厂自用水管道水厂自用水包括生产用水、冲洗和溶药用水、生活用水、消防用水等，由二级泵房压水管路接出，送至各构（建）筑物用水点。DN70以上埋地管采用球墨铸铁管，DN70以内采用复合管或塑料管。d.消火栓布置厂区内每隔120.0m间距设置一个室外消火栓。e.排水系统布置厂区排水包括生活排水、生产排水（沉淀池排泥、滤池反冲洗排水）、排雨水三部分。生产排水经预沉后回流至机械混合池前接入生产管道系统，污泥经浓缩脱水后造田。生活污水系统单独设置，经处理后排放。