给水排水工程毕业设计计算说明书

前言水是生命之源，城市给水系统是保证城市、工矿公司等用水的各项构筑物和输配水管网组成的系统，水在平常和生产生活中占有极其重要的地位，我的毕业设计题目就是设计一个工业园区的给水工程。毕业设计是本科生教学环节中重要的一环，通过毕业设计，可以把所学习的理论知识进行系统地实践，培养学生的综合分析问题和解决问题的能力，为此后的实际工作奠定必要的基础，同时把书本上学到的知识系统化。我们在此后的实践中还需要不断学习，不断探索，不断总结经验。从这个意义上说，毕业设计是我们在大学期间最接近工程实践的一次训练，通过它我们可以掌握工程中的一般思想，计算方法和设计技巧，为此后的实际工作奠定良好的基础。所以说毕业设计也是一次最重要最正规的大型考核。本次毕业设计中，我对昌吉市创新园工业园区的给水管网及净水厂做了系统的设计。本设计重要涉及给水管网的布置、规模为80000m3/d的净水厂布置、给水解决工艺流程的拟定、水厂各解决构筑物的设计及布置，综合各方面因素进行水厂的高程布置，最后绘制出水厂平面图、高程图及重要解决构筑物工艺设计图。由于本人欠缺实际工作经验，个人能力有限，设计中难免会有局限性之处，希望各位老师、评委批评、指正。

摘要本设计的那内容为新疆昌吉市的给水管网和净水厂，管网水量为76897m3/d，净水厂的设计水量为80000m3/d。以地表水为水源。设计的重要内容有给水管网的布置，井类的布置，绘制管网平面布置图，管道纵断面图。净水厂设计水量的拟定、工艺流程的拟定和各净水构筑物的形式、选型及设计计算，再根据平面布置的原则，综合考虑各方面因素进行给水厂的平面及高程布置，最后绘制水厂总平面图、高程图和各重要构筑物工艺设计图。净水厂的设计涉及净水厂的位置选择、水解决工艺流程的拟定、解决构筑物的设计计算以及水厂的平面和高程布置。拟定净水厂的工艺流程选用方案：原水—→静态混合器—→往复式隔板絮凝池—→斜管沉淀池—→普通快滤池—→消毒—→清水池—→吸水井—→二级泵站—→城市管网。关键词：给水厂；工艺设计；工艺流程图

ABSTRACTThedesignfortheChangjiCityofXinjiang'swatersupplynetworkandwaterpurificationplants,pipenetworkwateris76897m3/d,waterworkswateris80000m3/d.Tosurfacewaterasasourceofwater.Thedesignofthemaincontentlayouttothelayoutofthewaterpipenetwork,wellclass,drawpipenetworklayoutplans,pipelinelongitudinalsection.Waterworkswater,determinetheprocessflowandthewaterstructureintheformofselectionanddesigncalculationsinaccordancewiththeprinciplesoflayout,consideringthevariousfactorstothehorizontalandverticalarrangementofthewatertreatmentplant,andfinallytodrawwaterfactoryfloorplanelevationmapandthemainstructure,processdesigndiagram.

Thewaterpurificationplantdesignincludingthelocationofchoiceforwaterpurificationplants,watertreatmentprocesstodeterminethecalculationofstructures,aswellasplaneandelevationofthewatertreatmentplantlayout.Determinethewaterpurificationplantprocessselectionprogram:

Therawwater-→staticmixer-→Reciprocatingbaffledflocculationtank-→Sedimentation-→Ordinaryrapidfilter-→disinfection-→clearpool-→Absorbentwell-→twopumpingstations-→urbanpipelinenetworks.Keywords:WaterTreatment；Processdesign；Processdesigndiagram

目录TOC\o"1-3"\h\u30237前言 19924摘要 230492第一章给水管网设计 6272941设计任务及规定 6371.1设计任务及工作规定 6221071.1.1设计题目 667961.1.2设计进出水水质 661221.1.3城市原始资料 799001.1.4自然状况 7306611.2设计工作内容 757791.2.1设计内容： 795471.2.2设计规定 749682.给水管网的设计 827432.1给水管网的布置 861422.1.1给水管网布置原则 8192552.1.2输水管区定线规定 8226112.2管网用水量的计算 9217192.3管网平差 10274442.3.1反算水源压力 11240792.3.2事故校核 1257902.3.3消防校核 1424767第二章净水厂的设计 17290201.设计水质水量与工艺流程的拟定 17212991.1设计水质水量 1742421.1.1设计水质 1756261.1.2设计水量 18232051.1给水解决流程拟定 1896451.2.1给水解决工艺流程的选择 18292902给水解决构筑物与设备型式选择 19225032.1加药间 1912152.1.1药剂溶解池 19258482.1.2混凝剂药剂的选用与投加 19215012.1.3加氯间 20194722.2混合设备 20306902.3絮凝池 21199652.4沉淀池 22158452.5滤池 23232222.6消毒方法 23135863给水解决厂工艺计算 24287373.1加药间设计计算 2425283.1.1.设计参数 2476013.1.2.设计计算 24131483.2混合设备设计计算 2588223.2.1设计参数 26126633.2.2设计计算 2636443.3往复式隔板絮凝池设计计算 27643.3.1设计参数 27205833.3.2设计计算 2729553.4斜管沉淀池设计计算 29155523.4.1设计参数 2943383.4.2设计计算 29281243.4.3核算 32224733.5普通快滤池的设计 32124003.5.2滤池高度 34230103.5.3配水系统 3480103.5.4洗砂排水槽 39138353.5.5滤池反冲洗 41308003.5.6进出水系统 43111613.6消毒和清水池设计计算 43149473.6.1加氯量计算 4339093.6.2加氯设备的选择 44233723.6.3加氯间和氯库 44276153.7清水池的设计 4577133.7.1清水池的容积 4555703.7.1清水池的平面尺寸 45279493.7.3管道系统 46318453.7.4清水池的布置 47142134.水厂高程布置计算 4841614.1管渠的水力计算 48231414.1.1清水池 48263344.1.2吸水井 4822954.1.3滤池 48295854.1.4反映沉淀池 4827534.1.5管式混合器 4990045水厂布置 49223115.2水厂的平面布置 49158595.3工艺流程的布置 50210015.4厂区管线布置 5026295.5道路的布置 50231065.6环境美化 5115785致谢 528458参考文献 53第一章给水管网设计1设计任务及规定1.1设计任务及工作规定1.1.1设计题目新疆昌吉市创新园给水管网及水厂设计1.1.2设计进出水水质水源水质资料：该县的饮用水源为地面水源：该城市的饮用水水源重要来自冬季的降雪以及其他季节的雨水的补充，因此，其水质的浊度，硬度相对较高，但是也满足了国家的饮用水水质的二级标准，因此作为饮用水水源是可行的。一条河流位于该城市西北部，其中最大流量264m3/s，最小流量98m3/s。最大流速2.3m/s。水质监测结果：见表1-1表1-1水质监测结果表名称单位检测结果浑浊度NTU10－60色度度40总硬度mg/L(以CaCO3计)450（mg/L）左右PH值7最高水温0C20最低水温0C0.5溶解性固体mg/L800细菌总数个/mL40000大肠菌群个/L290设计出水水质：出水满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2023）。1.1.3城市原始资料昌吉创新园工业园区所属地区昌吉州地处天山北麓，准噶尔盆地南缘；东邻乌鲁木齐和哈密地区，西与石河子市相接，南与吐鲁番、巴音郭楞蒙古自治州相连，北与阿尔泰、塔城地区接壤，东北与蒙古国交界，从东、西、北三面环抱乌鲁木齐市。本设计采用统一供水方式供应该城市的工业公司及居民用水。1.1.4自然状况昌吉州属中温带区，为典型的大陆性干旱气候，具有冬季寒冷、夏季炎热、昼夜温差大的特点。由于地形条件的影响，由南向北气候差异较大，南部山区气候特性明显。夏季降水充沛；北部沙漠性气候特性显著。昌吉州日照充足，年日照时数为2700d，太阳年辐射总量为133.6千卡/平方厘米；执量条件也较为充足，年≥10℃积温为3450℃，其中年平均气温6.8℃，1月份平均气温为-15.6℃，7月份平均气温为24.5℃；年平均降水量为190mm，夏季降水量明显多于冬季；年无霜期为175d。1.2设计工作内容1.2.1设计内容：①管网定线②拟定管道水力参数。③给水厂水量计算及规模拟定④给水工艺流程及构筑物形式的选择和拟定⑤各构筑物的选型及设计计算⑥水厂平面及高程布置1.2.2设计规定规定完毕以下设计任务1.计算书一份2.设计图纸一套，内容涉及(1)给水解决厂工艺平面布置图(2)给水解决厂的解决工艺高程布置图(3)重要解决构筑物工艺单体设计图（反映池、沉淀池、滤池）(4)二级泵站工艺图(5)给水管网总平面布置图(6)纵断面图(7)节点大样图(8)等水压线图2.给水管网的设计2.1给水管网的布置2.1.1给水管网布置原则给水系统管网的布置应满足以下规定：（1）按照城市规划，考虑给水系统分期建设的也许，留有充足的发展余地；（2）必须安全可靠，当局部管网发生故障时，段水范围应当最小；（3）管网均匀遍布整个给水区内，保证用户有足够的水量和水压；（4）力求以最短距离敷设管线，以减少管网造价和经营管理费用。城市给水管网的定线一般只限于管网中的干管以及干管之间的连接管，不涉及从干管取水而分派到用户的进水管。干管延伸方向应和二级泵站输水到大用户的水流方向一致，顺水流方向，以最短的距离布置数条干管，干管从用水量较大的街区通过。干管间距可根据街区情况，采用500～800m。干管之间设有连接管，从而形成了环状网。连接管作用在于局部管线损害时，可通过连接管重新分派流量，保证供水可靠。连接管间距一般在800～1000m之间。干管一般规划道路定线，尽量避免在重要路面或高级路面下布线。管线在路面下的平面位置及标高应符合城市地下管线综合设计规定，为减少造价，应尽量减少穿越河流和铁路。考虑以上规定，对该市进行管网定线，为供水安全，采用环状网。2.1.2输水管区定线规定按照《室外给水设计规范》（GB50013—2023）规定，（1）尽量缩短线路长度；（2）减少拆迁，少占农田；（3）管渠的施工、运营和维护方便。（4）从水源至城乡水厂或工业公司自备水厂的输水管渠的设计流量，应按最高日平均时供水量加自用水量拟定。当长距离输水时，输水管渠的设计流量应计入管渠漏失水量。向管网输水的管道设计流量，当管网内有调节构筑物时，应按最高日最高时用水条件下，由水厂所承担供应的水量拟定；当无调节构筑物时，应按最高日最高时供水量拟定。注：上述输水管渠，当负有消防给水任务时，应分别涉及消防补充流量或消防流量。（5）水干管一般不宜少于两条，当有安全贮水池或其他安全供水措施时，也可修建一条输水干管。输水干管和连通管管径及连通管根数，应按输水干管任何一段发生保障时仍能通过事故用水量计算拟定。城乡的事故水量为设计水量的70%，工业公司的事故水量按有关工艺规定拟定。当负有消防给水任务时，还应涉及消防水量。（6）输水管渠应根据具体情况设立检查井和通气设施。检查井间距：当管径为700mm以下时，不宜大于200m；当管径为700至1400mm时，不宜大于400m。（7）非满流的重力输水管渠，必要时还应设立跌水井或控制水位的措施。（8）工业公司配水管网的形状，应根据厂区总图布置和供水安全规定等因素拟定。根据给水管网的定线和输水管网的布置原则，结合昌吉市的地形条件及街区情况，本次设计管网共设13个环，由于城市中各工业、公司和公共建筑等用户对水质、水压没有特殊规定，故采用泵站供水，不设水塔。2.2管网用水量的计算（1）居民区生活用水量计算按街道建筑层次及卫生设备情况，根据规范采用最高日每人每日综合生活用水，计算出居民区的每人每日用水量，并应用下列公式计算出居民区的最高时流量Q1Q1=qNf式中：q—最高日每人每日综合生活用水定额，L/(cap·d)N—设计年限内城市各用水区的计划用水人口数，capf—用水普及率q=140(cap.d)，F=690.57公顷。N=400人/顷×690.57顷=276228人f1=90％则：Q1=qNfKh1=200×276228×0.9/d=49721/d（2）工业公司用水量Q2该地区有三家大用户，分别为甲，已，丙，其用水量均为20L/s。则：Q2=Q甲+Q乙+Q丙=20×3600×24×10-3×3/d=5184/d（3）浇洒道路和绿地用水量Q3Q3=K（Q1+Q2）=0.1(49721+5184)/d=5490.5/d(K取0.05～0.3，此处取0.1)（4）管网漏损量Q4Q4=K(Q1+Q2+Q3)=0.12(49721+5184+5490.5)/d=7247.5/d(K取0.1～0.12,此处取0.1)（5）未预见水量Q5Q5=K(Q1+Q2+Q3+Q4)=0.12(49721+5184+5490.5+7247.5)/d=8117.2/d(K取0.08～0.12,此处取0.08)（6）最高日设计流量QQ=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=49721+5184+5490.5+7247.5+8117.2/d=75760.2/d一般最高日用水量中不计入消防用水量，这是由于消防用水时偶尔发生的，其数量占总用水量比例较小，但是对于较小规模的给水工程，消防用水量占总用水量比例较大时，应当将消防用水量计入最高日用水量。本设计中水量约4万立方米，属于中档规模的给水工程。故最高日用水量不计入消防用水量。2.3管网平差2.3.1反算水源压力（1）平差基本数据①、平差类型：反算水源压力。②、计算公式：柯尔－勃洛克公式计算温度：10oC，v=0.000001③、局部损失系数：1.20④、水源点水泵参数：水源点水泵杨程单位(m)，水源点水泵流量单位:(立方米/小时)水源节点编号流量1扬程1流量2扬程2流量3扬程3（2）平差节点参数：见表2-2表2-2平差计算节点参数表平差计算节点参数节点编号流量(L/s)地面标高(m)节点水压(m)自由水头(m)1-890.000516.796552.62135.8252128.037512.741550.91938.1783128.573508.933549.89340.960467.749506.336548.77442.438525.850518.616551.60332.9876129.367516.804550.51833.7147199.355514.457548.88034.423879.118512.900547.58734.687922.140514.811546.65031.8391124.447521.400549.40028.0001285.359516.975547.68730.712平差管道参数：见表2-3表2-3平差计算管道参数表平差计算管道参数管道编号管径(mm)管长(m)流量(L/s)流速(m/s)千米损失(m)管道损失(m)2-17001393.700379.9080.9441.2221.7033-26001210.000210.4280.7080.84712009.5900.2820.568160072.2660.7021.5931.1195-1800927.600510.0920.9711.0981300484.2420.9210.993190041.4430.3110.2910.4017-121501153.4006.1320.3211.0351.1947-66001142.900276.6020.9311.4331.6378-41502023.7004.5170.2360.5881.1878-7350657.10080.7040.7841.9681.2939-8150913.8006.1030.3191.0260.93711-65001568.300119.7160.5770.7131.11812-114001219.20095.2640.7151.4051.71312-9200697.00016.0370.4721.4871.037管网平差结果特性参数：见表2-4表2-4管网平差结果特性参数表管网平差结果特性参数水源点编号节点流量(L/s)节点压力(m)1-890.000552.62最大管径(mm):800.00最小管径(mm):150.00最大流速(m/s):0.971最小流速(m/s):0.236水压最低点9压力(m):546.65自由水头最低11自由水头(m):28.002.3.2事故校核（1）平差基本数据①平差类型：事故校核。②计算公式：柯尔－勃洛克公式计算温度：10oC，ν=0.000001③局部损失系数：1.20④水源点水泵参数：水源点水泵杨程单位(m)，水源点水泵流量单位:(立方米/小时)水源节点编号流量1扬程1流量2扬程2流量3扬程3平差计算节点参数：见表2-5表2-5平差计算节点参数表平差计算节点参数节点编号流量(L/s)地面标高(m)节点水压(m)自由水头(m)1-623.000516.796551.18934.393289.626512.741550.48837.747390.001508.933549.95341.020447.424506.336549.37143.035518.095518.616550.60031.984690.556516.804549.96733.1637139.548514.457549.15934.702855.383512.900548.51635.616915.498514.811548.01133.2001117.113521.400549.40028.0001259.751516.975548.53431.559平差计算管道参数：见表2-6表2-6平差计算管道参数表平差计算管道参数管道编号管径(mm)管长(m)流量(L/s)流速(m/s)千米损失(m)管道损失(m)2-17001393.700239.2320.5940.5030.7023-26001210.000149.6060.5040.4420.5353-72001782.2008.4030.2470.4450.7934-3350702.60051.2030.4970.8270.5815-1800927.600383.7640.7300.6350.5896-58001092.300365.6690.6960.5790.6337-121501153.4004.3220.2260.5420.6257-66001142.900191.4380.6440.7070.8088-41502023.7003.7780.1980.4240.8568-7350657.10055.9700.5440.9790.6439-8150913.8004.3660.2280.5520.50511-65001568.30083.6750.4030.3620.56712-9200697.00011.1320.3280.7500.52312-114001219.20066.5620.4990.7100.866管网平差结果特性参数：见表2-7表2-7管网平差结果特性参数表管网平差结果特性参数水源点编号节点流量(L/s)节点压力(m)1-623.000551.19最大管径(mm):800.00最小管径(mm):150.00最大流速(m/s):0.730最小流速(m/s):0.198水压最低点9压力(m):548.01自由水头最低11自由水头(m):28.002.3.3消防校核（1）平差基本数据①平差类型：消防校核。②计算公式：柯尔－勃洛克公式计算温度：10oC，ν=0.000001③局部损失系数：1.20④水源点水泵参数：水源点水泵杨程单位(m)，水源点水泵流量单位:(立方米/小时)水源节点编号流量1扬程1流量2扬程2流量3扬程3（2）平差计算节点参数：见表2-8表2-8平差计算节点参数表平差计算节点参数节点编号流量(L/s)地面标高(m)节点水压(m)自由水头(m)1-980.000516.796553.00036.2042128.037512.741550.89838.1573173.573508.933549.42140.488467.749506.336548.29041.954525.850518.616551.79633.1806129.366516.804550.50233.6987199.355514.457548.65134.194879.118512.900546.90634.006967.140514.811537.89423.0831124.447521.400548.83727.4371285.359516.975546.03729.062平差计算管道参数，见表2-9表2-9平差计算管道参数表平差计算管道参数管道编号管径(mm)管长(m)流量(L/s)流速(m/s)千米损失(m)管道损失(m)2-17001393.700423.7031.0521.5082.1023-26001210.000254.5010.8571.2201.4773-72001782.2008.2680.2430.4320.7704-3350702.60072.6590.7061.6091.1315-1800927.600556.2911.0591.2991.2046-58001092.300530.4411.0091.1841.2946-24001375.90041.1650.3090.2880.3967-121501153.4009.3180.4882.2662.6147-66001142.900294.7420.9921.6191.8518-41502023.7004.9100.2570.6861.3858-7350657.10094.3370.9172.6561.7459-8150913.80020.1291.0539.8629.01111-65001568.300147.4980.7111.0611.66412-9200697.00047.0111.38311.6838.14312-114001219.200123.0510.9232.2972.800管网平差结果特性参数：见表2-10表2-10管网平差结果特性参数表5、管网平差结果特性参数水源点编号节点流量(L/s)节点压力(m)1-980.000553.00最大管径(mm):800.00最小管径(mm):150.00最大流速(m/s):1.383最小流速(m/s):0.243水压最低点9压力(m):537.89自由水头最低9自由水头(m):23.08

第二章净水厂的设计1.设计水质水量与工艺流程的拟定1.1设计水质水量1.1.1设计水质本设计给水解决工程设计水质满足国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2023），解决的目的是去除原水中悬浮物质，胶体物质、细菌、病毒以及其他有害万分，使净化后水质满足生活饮用水的规定。生活饮用水水质应符合下列基本规定：1、水中不得具有病原微生物。2、水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。3、水的感官性状良好。原始资料：昌吉创新园工业园区所属地区昌吉州地处天山北麓，准噶尔盆地南缘；东邻乌鲁木齐和哈密地区，西与石河子市相接，南与吐鲁番、巴音郭楞蒙古自治州相连，北与阿尔泰、塔城地区接壤，东北与蒙古国交界，从东、西、北三面环抱乌鲁木齐市。本设计采用统一供水方式供应该城市的工业公司及居民用水。（1）、自然状况昌吉州属中温带区，为典型的大陆性干旱气候，具有冬季寒冷、夏季炎热、昼夜温差大的特点。由于地形条件的影响，由南向北气候差异较大，南部山区气候特性明显。夏季降水充沛；北部沙漠性气候特性显著。昌吉州日照充足，年日照时数为2700小时，太阳年辐射总量为133.6千卡/平方厘米；执量条件也较为充足，年≥10℃积温为3450℃，其中年平均气温6.8℃，1月份平均气温为-15.6℃，7月份平均气温为24.5℃；年平均降水量为190毫米，夏季降水量明显多于冬季；年无霜期为175天。（2）、水源地面水源：该城市的饮用水水源重要来自冬季的降雪以及其他季节的雨水的补充，因此，其水质的浊度，硬度相对较高，但是也满足了国家的饮用水水质的二级标准，因此作为饮用水水源是可行的。一条河流位于该城市西北部，其中最大流量264.00m3/s，最小流量98.00m3/s。最大流速2.3m/s。水质监测结果：见表1-1表1-1水质监测结果表序号名称单位检测结果1浑浊度NTU10－602色度度403总硬度mg/L(以CaCO3计)450（mg/L）左右4PH值75最高水温0C206最低水温0C0.57溶解性固体mg/L8008细菌总数个/mL400009大肠菌群个/L2901.1.2设计水量水解决构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并以水质最不利情况进行校核。水厂自用水量重要用于滤池冲洗和澄清池排泥等方面。城乡水厂只用水量一般采用供水量的5%—10%，本设计取6%，则设计解决量为：Q=(1+a)Qd=1.06×75760.2=79548.21m3/d(取Q=80000m3/d)式中Q——水厂日解决量；a——水厂自用水量系数，一般采用供水量的5%—10%，本设计取6%；Qd——设计供水量（m3/d），为75760.2m3/d.给水解决流程拟定1.2.1给水解决工艺流程的选择给水解决工艺流程的选择与原水水质和解决后的水质规定有关。一般来讲，地下水只需要经消毒解决即可，对具有铁、锰、氟的地下水，则需采用除铁、除锰、除氟的解决工艺。地表水为水源时，生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的解决工艺。假如是微污染原水，则需要进行特殊解决。一般净水工艺流程选择：1、原水→简朴解决（如用筛网隔虑）合用条件：水质规定不高，如某些工业冷却用水，只规定去除粗大杂质时2、原水→混凝、沉淀或澄清合用条件：一般进水悬浮物含量应小于2023-3000mg/L，短时间内允许到5000-10000mg/L，出水浊度约为10-20度，一般用于水质规定不高的工业用水。3、原水→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒一般地表水广泛采用的常规流程，进水悬浮物允许含量同上，出水浊度小于2NTU。原水→接触过滤→消毒（1）一般可用于浊度和色度低的湖泊水或水库水解决。（2）进水悬浮物含量一般小于100mg/L，水质稳定、变化较小且无藻类繁殖。5、原水→调蓄预沉、自然预沉或混凝预沉→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒高浊度水二级沉淀（澄清），合用于含砂量大，砂峰连续时间较长时，预沉后原水含砂量可减少到1000mg/L以下。本设计采用一般常规的净水解决工艺，其净水工艺流程如下：见图1-11-1水解决工艺流程图2给水解决构筑物与设备型式选择2.1加药间2.1.1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采用防腐措施。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。2.1.2混凝剂药剂的选用与投加(1).混凝剂药剂的选用混凝剂选用:碱式氯化铝[Aln(OH)mCl3n-m]简写PAC.碱式氯化铝在我国从七十年代初开始研制应用，因效果显著，发展较快，目前应用较普遍，具用使胶粒吸附电性中和和吸附架桥的作用。本设计水厂混凝剂最大投药量为30mg/L。其特点为：1）净化效率高，耗药量少除水浊度低，色度小、过滤性能好，原水高浊度时尤为显著。2）温度适应性高：PH值合用范围宽（可在PH=5～9的范围内，而不投加碱剂）3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。4）设备简朴、操作方便、成本较三氯化铁低。5）无机高分子化合物。(2).混凝剂的投加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投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用。2.1.3加氯间1、靠近加氯点，以缩短加氯管线的长度。水和氯应充足混合，接触时间不少于30min。为管理方便，和氯库合建。加氯间和氯库应布置在水厂的下风向。2、加氯间的氯水管线应敷设在地沟内，直通加氯点，地沟应有排水设施以防积水。氯气管用紫铜管或无缝钢管，氯水管用橡胶管或塑料管，给水管用镀锌钢管，加氨管不能用铜管。3、加氯间和其他工作间隔开，加氯间应有直接通向外部、且向外开的门，加氯间和值班室之间应有观测窗，以便在加氯间外观测工作情况。4、加氯机的间距约0.7m，一般高于地面1.5m左右，以便于操作，加氯机（涉及管道）不少于两套，以保证连续工作。称量氯瓶重量的地磅秤，放在磅秤坑内，磅秤面和地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。有每小时换气8-12次的通风设备。加氯间的给水管应保证不断水，并且保持水压稳定。加氯间外应有防毒面具、抢救材料和工具箱。防毒面具应防止失效，照明和通风设备应有室外开关。设计加氯间时，均按以上规定进行设计。2.2混合设备在给排水解决过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充足混合是使反映完善，从而使得后解决流程取得良好效果的最基本条件。混合是取得良好絮凝效果的重要前提，影响混合效果的因素很多，如药剂的品种、浓度、原水温度、水中颗粒的性质、大小等。混合设备的基本规定是药剂与水的混合快速均匀。同时只有原水与药剂的充足混合，才干有效提高药剂使用率，从而节约用药量，减少运营成本。混合的方式重要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。由于水力混合难以适应水量和水温等条件变化，且占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦；机械混合耗能大，维护管理复杂；相比之下，管式静态混合器是解决水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的抱负设备,管式混合具有占地极小、投资省、设备简朴、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。它是有二个一组的混合单元件组成，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%，本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。2.3絮凝池絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒互相接触碰撞，而形成更大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凝及其各种组合形式，重要有隔板絮凝、折板絮凝、栅条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。见表2-1表2-1隔板絮凝池优缺陷比较表类型特点合用条件折板式絮凝池优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小；缺陷：构造较隔板絮凝池复杂，造价高流量变化较小的中小型水厂网格絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短；缺陷：末端池底易积泥旋流式絮凝池优点：容积小，水头损失较小；缺陷：池子较深，地下水位高处施工较难，絮凝效果较差一般用于中小型水厂回转式优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简朴，管理方便；缺陷：出水流量不宜分派均匀，出口处宜积泥水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者；改建和扩建旧池时更合用往复式优点：絮凝效果好，构造简朴，施工方便；缺陷：容积较大，水头损失较大，转折处钒花易破碎水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者根据以上各种絮凝池的特点以及本次设计规定，本设计选用往复式隔板絮凝池。2.4沉淀池常见各种形式沉淀池的性能特点及合用条件见如下的各种形式沉淀池性能特点和合用条件。见表2-2表2-2各种形式沉淀池性能特点和合用条件表形式性能特点合用条件竖流式优点：1、排泥较方便2、一般与絮凝池合建，不需建絮凝池；3、占地面积较小。缺陷：1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差；2、施工较平流式困难占地面积较大。1、一般用于大中型净水厂；2、原水含砂量大时作预沉池。形式性能特点合用条件平流式优点：1、可就地取材，造价低；2、操作管理方便，施工较简朴；3、适应性强，潜力大，解决效果稳定；4、带有机械排泥设备时，排泥效果好缺陷：1、不采用机械排泥装置，排泥较困难2、机械排泥设备，维护复杂；3、占地面积较大1、一般用于大中型净水厂；2、原水含砂量大时作预沉池辐流式优点：1、沉淀效果好；2、有机械排泥装置时，排泥效果好；缺陷：1、基建投资及费用大；2、刮泥机维护管理复杂，金属耗量大；3、施工较平流式困难1、一般用于大中型净水厂；2、在高浊度水地区作预沉淀池斜管（板）式优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少缺陷：斜管（耗用材料多，且价格较高排泥较困难1.宜用于大中型厂2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽原水经投药、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毕澄清的作用。设计规定采用斜管沉淀池。相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、解决效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大。并且斜管沉淀池因采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，解决效果比平流沉淀池要好。2.5滤池(1)多层滤料滤池：优点是含污能力大，可采用较大的流速，能节约反冲洗用水，降速过滤水质较好，但只有三层滤料、双层滤料合用大中型水厂；缺陷是滤料不易获得且昂贵管理麻烦，滤料易流逝且冲洗困难易积泥球，需采用助冲设备；(2)虹吸滤池：合用于中型水厂（水量2—10万吨/日），土建结构较复杂，池深大，反洗时要浪费一部分水量，变水头等速过滤水质也不如降速过滤：(3)无阀滤池、压力滤罐、微滤机等日解决小，合用于小型水厂；(4)移动罩滤池：需设移动洗砂设备机械加工量较大，起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不宜过高，罩体合隔墙间的密封规定较高，单格面积不宜过大（小于10m2）；(5)普通快滤池：是向下流、砂滤料的回阀式滤池，合用大中型水厂，单池面积一般不宜大于100m2。优点有成熟的运营经验运营可靠，采用的砂滤料，材料易得价格便宜，采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深适中，采用降速过滤，水质较好；(6)双阀滤池：是下向流、砂滤料得双阀式滤池，优缺陷与普通快滤池基本相同且减少了2只阀门，相应得减少了造价和检修工作量，但必须增长形成虹吸得抽气设备。(7)V型滤池：从实际运营状况，V型滤池来看采用气水反冲洗技术与单纯水反冲洗方式相比，重要有以下优点：1）、较好地消除了滤料表层、内层泥球，具有截污能力强，滤池过滤周期长，反冲洗水量小特点。可节省反冲洗水量40～60%，减少水厂自用水量，减少生产运营成本。2）、不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了滤料使用寿命，减少了滤池补砂、换砂费用。3）、采用粗粒、均质单层石英砂滤料，保证滤池冲洗效果和充足运用滤料排污容量，使滤后水水质好。根据设计规定，本设计采用普通快滤池。2.6消毒方法水的消毒解决是生活饮用水解决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。其方法分化学法与物理法两大类，前者系水中投家药剂，如氯、臭氧、重金属、其他氧化剂等；后者在水中不加药剂，而进行加热消毒、紫外线消毒等。经比较，采用液氯消毒。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。加氯操作简朴，价格较低，且在管网中有连续消毒杀菌作用。原水水质较好时，一般为滤后消毒，虽然二氧化氯，消毒能力较氯强并且能在管网中保持很长时间，但是由于二氧化氯价格昂贵，且其重要原料亚氯酸钠易爆炸，国内目前在净水解决方面应用尚不多。3给水解决厂工艺计算3.1加药间设计计算3.1.1.设计参数已知计算水量Q=84000m3/d。根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运营经验，选碱式氯化铝为混凝剂，混凝剂的最大投药量a=50mg/L，药容积的浓度b=10%，混凝剂每日配制次数n=2次。3.1.2.设计计算1.溶液池容积W2溶液池一般以高架式设立，以便能依靠重力投加药剂。池周边应有工作台，底部应设立放空管。必要时设溢流装置。溶液池容积按下式计算：=aQ/(417bn)式中－溶液池容积，=aQ/(417bn)=50×3500/(417×2×15)=17.15式中：a—混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量（mg/L），本设计取50mg/L;Q—设计解决的水量，1667m3/h;B—溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%，本设计取15%；n—每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。溶液池设立两个，每个容积为，以便交替使用，保证连续投药。取有效水深H1＝1.0m，总深：H＝H1+H2+H3（式中H2为保护高，取0.2m；H3为贮渣深度，取0.1m）H＝1.0+0.2+0.1＝1.3m。溶液池形状采用矩形，尺寸为长×宽×高＝4.5m×3.0m×1.3m。2.溶解池溶解池容积：=0.28=0.28×17.15=4.8溶解池一般取正方形，有效水深H1＝1.0m，则：面积F＝/H1→边长a＝F1/2＝1.75m；取边长为2m。溶解池深度：H＝H1+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+0.1＝1.3m和溶液池同样，溶解池设立2个，一用一备。溶解池的放水时间采用t＝10min，则放水流量q0=3500/10×60=5.83l/s查水力计算表得放水管管径＝100mm，溶解池底部设管径d＝100mm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.投药管投药管流量：q=10×2×1000/(24×3600)=0.23l/s查水力计算表得投药管管径d＝20mm，相应流速为0.73m/s。4、溶解池搅拌设备溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机。5.计量投加设备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投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。计量泵每小时投加药量:q=W2/12=17.15/12=1.43m3/h;式中：W2——溶液池容积（m3）耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用.6、药剂仓库考虑到远期发展，面积为200m2，仓库与混凝剂室之间采用人力手推车投药,药剂仓库平面设计尺寸为10.0m×20.0m。3.2混合设备设计计算3.2.1设计参数在给排水解决过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充足混合是使反映完善，从而使得后解决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足混合，才干有效提高药剂使用率，从而节约用药量，减少运营成本。设计总进水量为Q=80000m3/d，水厂进水管投药口靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布，进水管采用两条，流速v=1.0m/s。管式静态混合器是解决水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的抱负设备：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3-2所示：3-2管式静态混合器图3.2.2设计计算1.设计流量Q=84000m3/d=3500m3/h=0.926m3/s2.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：D=√(4Q/3.14v)=√(4×0.463/3.14×1.0)=1080mm采用D=1100mm，则实际流速v=1.267m/s3.混合单元数按下式计算N≥2.36/v-0.5D-0.3=2.36/(1.260.5×0.80.3)=2.0取N=3，则混合器的混合长度为：L=1.1ND=1.1×2×1.1=2.42m4.混合时间T=L/v=2.42/1.26=1.9s5.水头损失h=0.1184(Q2/D4.4)N=0.1184×(0.9262/1.14.4)×3=0.20m<0.5m(满足设计规定)6.校核GT值G=√rh/uT=√(9800*0.21)/(1.14×10-3×2.8)=0.21<0.5m(满足设计规定)GT=803.7×1.9=1527.03水力条件符合规定3.3往复式隔板絮凝池设计计算3.3.1设计参数絮凝池设计n=2组，每组设1池，每池设计流量为：Q1=Q/24n=84000/(24×2)=1750m3/h=0.486/s絮凝时间T=20min。3.3.2设计计算1.絮凝池有效容积：V=Q1T=1750×20/60=583.3m3，考虑与斜管沉淀池合建，絮凝池平均水深取2.5m，池宽取B=10m。2.絮凝池有效长度：L=V/HB=583.3/(2.5×10)=23.36m式中：H——平均水深(m);本设计取H=2.5m；3.隔板间距絮凝池起端流速取v起=0.5m/s，末端流速取v末=0.2m/s。一方面根据起，末端流速和平均水深算出起末端廊道宽度，然后按流速递减原则，决定廊道分段数和各段廊道宽度。起端廊道宽度：a1=Q1/v1H=1750/(3600×0.5×2.5)=0.39m取a1=0.3m则a2=0.5m，a3=0.6m,a4=1.0m。每段隔板条数分别为10、9、10、9，则池子长度为L＇=10a1+9a2+10a3+9a4=10×0.4+9×0.5+10×0.6+9×1.0=23.5m隔板厚度按0.2m计，则池子总长为L=23.5+0.2×（38-1）=30.9m设计中对称设计。4、水头损失计算式中：vi——第i段廊道内水流速度（m/s）；——第i段廊道内转弯处水流速度（m/s）；mi——第i段廊道内水流转弯次数；——隔板转弯处局部阻力系数。往复式隔板（1800转弯）=3；——第i段廊道总长度(m)；第i段廊道过水断面水力半径（m）；——流速系数，随水力半径Ri和池底及池壁粗糙系数n而定，本设计取n=0.013，通常按曼宁公式计算。R1=a1H/(a1+2H)=0.3×1.5/(0.3+1.5×2)=0.19C1=1/nR1/61=1/0.013×0.141/6=58.3,C21==3401.7絮凝池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥砂浆抹面，粗糙系数为n=0.013。其他段计算结果得：R2=0.23C2=60.2C22=3625.4R3=0.27C3=61.8C23=3819.2R4=0.42C4=66.6C24=4431.3廊道转弯处的过水断面面积为廊道断面积的1.2-1.5倍，本设计取1.5倍，则第一段转弯处流速：v1t=Q1/(1.5a1H×3600)=0.232/(1.5×0.3×1.5)=0.34m/s式中：——第i段转弯处的流速（m/s）；——单池解决水量（m3/h）；——第i段转弯处断面间距，一般采用廊道的1.2~1.5倍，本设计取1.5倍；——池内水深（m）。其他3段转弯处的流速为：v2t=0.23m/sv3t=0.17m/sv4t=0.13m/s各廊道长度为：各段转弯处的宽度分别为0.45m；0.675m；0.9m；1.2m；l1=n×(B-0.45)=2×(10-0.45)=19.1ml2=n×(B-0.675)=8×(9-0.675)=74.6ml3=n×(B-0.9)=5×(10-0.9)=45.5ml4=n×(B-1.2)=3×(9-1.2)=26.4m第1段水头损失为：h1=0.036mh2=0.028mh3=0.01mh4=0.006m5.GT值计算(t=20时)G==√9.8×0.146/1.308×10-6×60=135>60符合设计规定；GT=135×60×20=16200，（在104-105范围之内）絮凝池与沉淀池合建，中间过渡段宽度为1.5m。图1：往复式隔板絮凝池3.4斜管沉淀池设计计算斜管沉淀池是浅池理论在实际中的具体应用，按照斜管中的水流方向，分为异向流、同向流、和侧向流三种形式。斜管沉淀池具有停留时间短、沉淀效率高、节省占地等优点。本设计沉淀池采用异向斜管沉淀池，设计2组3.4.1设计参数设计流量为Q=3500m3/h，斜管沉淀池与絮凝池合建，池宽为10m，表面负荷q=10m3/m2·h斜管材料采用厚0.4mm，塑料板热压成成六角形蜂窝管，内切圆直径d=25mm，长900mm，水平倾角θ=60°。3.4.2设计计算a.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9.0-11.0，本设计取102.沉淀池的长度及宽度：L=17m则沉淀尺寸为17.5×10=175m2。进出口面积(考虑斜管结构系数1.03)：1=k1LB=1.03×10×17.5=180.25㎡式中：k1——斜管结构系数，取1.03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0.9m，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。b.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：2=㎡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N=A2/15×8=162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=0.6m/s，则穿孔总面积：A3=㎡设每个孔口的直径为20mm，则孔口的个数：N=A3/F=0.81/(3.14/4×0.02×0.02)=2580个式中F——每个孔口的面积(m2)：F=㎡.设沿池长方向布置10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'=17.5/10=1.75m。，每条集水槽长L=(17.5-1)/2=8.25m，每条集水量为：考虑池子的超载系数为20%，故槽中流量为：q'=1.2q=1.20.0486=0.05832m3/s槽宽：=0.9=0.9×0.05832=0.22m起点槽中水深：H1=0.75b=0.75×0.29=0.218m终点槽中水深：H2=1.25b=1.25×0.29=0.363m为了便于施工，槽中水深统一按H2=0.30m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0.15m。则集水槽总高度：集水槽双侧开孔，孔径DN=20mm，每侧孔数为40个，孔间距为15cm，1条集水槽汇水至出水渠，集水渠的流量按EMBEDEquation.DSMT4Q'=q'102=0.0278420=0.5568m3/s，假定集水渠起端的水流截面为正方形，则出水渠宽度为b=0.90.55680.4=0.71m本设计取0.7m，起端水深0.57m，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+0.7+0.57=1.32m出水的水头损失涉及孔口损失和集水槽速度内损失，孔口损失：式中：——进口阻力系数，本设计取=2.集水槽内水深为0.3m，槽内水力坡度按i=0.01计，槽内水头损失为：h2=li=8×0.01=0.08m出水总水头损失：=h1+h2=0.037+0.08=0.117mc.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10根，双侧排泥至集泥渠。集泥渠长17.5m，B×H=0.7m×0.3m，孔眼采用等距布置，穿孔管长8.5m，首末端集泥比为ms=0.5，查得=0.72。取孔径=25mm，孔口面积=0.00049m²，取孔距=0.4m，孔眼总面积为：㎡孔眼总面积为：w0=20.25×0.00049=0.00992㎡穿孔管断面积为：w=0.00992/0.72=0.0138㎡穿孔管直径为：m，本设计取150mm取直径为150mm，孔眼向下，与中垂线成450角，并排排列，采用气动快开式排泥阀。图2：斜管沉淀池3.4.3核算（1）雷诺数Re水力半径：+当水温=10℃时，水的运动粘度斜管内水流速速为v2=Q/1sin600=cm/s×2=0.620cm/s<500，符合设计规定式中——斜管安装倾角，一般采用600-750，本设计取600。（2）弗劳德系数Fr=v22/Rg=0.3×0.3/0.625×981=0.00015介于0.001-0.0001之间，满足设计规定。（3）斜管中的沉淀时间满足设计规定（一般在2～5min之间）式中——斜管长度（m），本设计取900mm3.5普通快滤池的设计3.5.1平面尺寸计算滤池总面积