1万吨给水处理厂方案设计水质工程学课程设计1

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1、水质工程学（一）课程设计任务书题目：1万吨给水处理厂方案设计学 院：环境科学与工程学院专 业：指导教师： 二一三 年 七 月目录1.总论61.1设计任务及要求61.2 设计基本资料61.3 设计流量Q62.水处理工艺比较与确定62.1 混合设备62.2 絮凝池72.3 沉淀池82.4 过滤池92.5 工艺的确定93 配水井93.1配水井容积94混凝剂药剂的选择与投加104.1 混凝剂的选用104.2 混凝剂的投加104.3混凝剂投配的设计104.3.1混凝剂用量计算104.3.2溶液池容积W1114.3.2溶解池容积W2114.4氯投配的设计124.5 加药间及药库布置124.5.1加药间12

2、4.5.2 药剂仓库135.管式静态混合器136.折板絮凝池146.1设计要点及絮凝形式选择156.1.1设计要点156.1.2絮凝池形式选择156.2折板絮凝池的设计计算157.斜管沉淀池197.1沉淀池类型的选择197.2斜管沉淀池的设计计算197.2.1已知条件197.2.2设计采用数据207.2.3清水区面积207.2.4斜管长度l207.2.5池子高度207.2.6复算管内雷诺数及沉淀时间207.3沉淀池进出口形式及计算217.4穿孔墙设计238.普通快滤池248.1普通快滤池面积和尺寸248.2滤池高度248.3每个滤池的配水系统258.4洗砂排水槽278.5滤池反冲洗289.除锰

3、滤池289.1 除锰滤池前曝气设备289.2除锰滤池的设计计算299.2.1设计参数299.2.2滤面积及尺寸299.2.3滤池高度309.2.4滤池的各种管渠计算319.2.5 反冲洗高位水箱319.2.6配气系统设置3210. 消毒3210.1 液氯消毒原理3210.2 加氯量的计算3310.3加氯设备的选择3310.4 氯瓶选择3310.5氯库及加氯间3410.5.1氯库尺寸3410.5.2加氯间和氯库布置3410.5.3辅助设备3410.6加氯控制3510.7 漏氯吸收装置3511. 清水池3611.1 平面尺寸计算3611.2管道系统3611.3 其他附属设施3712.水厂总体布置3

4、812.1水厂布置要求3812.2 水厂布置3812.2.1平面布置3912.2.2工艺流程布置3912.3水厂附属建筑物布置4012.4水厂管线设计4112.4.1管道设计流速4112.4.2管线水头损失4112.5水厂高程布置4112.5.1高程布置原则4112.5.2高程布置类型4212.5.3构筑物的水头损失4212.5.4构筑物水位标高的确定4312.6水厂绿化及道路4312.6.1水厂绿化4312.6.2水厂道路4313 工程概预算4413.1 工程总概算4413.1.1 净水厂部分4413.1.2 输配水部分4413.1.3 附属构筑物部分4513.2 制水成本计算4513.2.

5、1 计算资料4513.2.2 制水成本计算46参考文献：481.总论1.1设计任务及要求根据任务书给定的资料，综合运用所学的专业知识，设计一个中小型给水处理厂，即在给出设计任务的基础上，完成所给资料的分析、整理，确定水厂的规模和位置，对水厂工艺方案进行可行性研究，计算主要构筑物的工艺尺寸，确定水厂的平面布置和高程布置，最后绘制水厂平面图、高程布置图和单体构筑物的初步设计图等，并写出一份设计计算说明书。1.2 设计基本资料(1) 原水水质资料浙江省某海岛小镇需新建一座给水厂，设计规模为10000m3/d。水厂水源为新建水库，原水水质指标中，浊度平均为7.8NTU，铁平均为12mg/L，锰为12m

6、g/L，细菌总数为2000CFU/mL。(2) 城市主导风向为东南风，水厂水源所在地区为城市南部。(3) 百年一遇洪水位标高23.00m，97%枯水位标高17.16m。(4) 土质为粘土，泵站为岸边式取水构筑物，距离给水厂1000m。(5) 进水管水头损失约为0.90m，给水厂配水井地面标高41.61m。(6) 二级泵站供水扬程约为52m。1.3 设计流量Q包括水厂的自用水，取10%2.水处理工艺比较与确定2.1 混合设备在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理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

7、剂的品种、浓度、原水温度、水中颗粒的性质、大小等。混合设备的基本要求是药剂与水的混合快速均匀。同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行成本。混合的方式有水力混合、水泵混合、管式混合和机械混合。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，管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备，管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。2.2 絮凝池絮凝过程就是在外力作用下

8、，使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，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，主要有隔板絮凝、折板絮凝、机械絮凝、栅条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。各种池类型及特点汇总见下表1表1 絮凝池的类型及特点表 类 型特点适用条件隔板絮凝池往复式优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便；缺点：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；水量变动小者回转式优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便；缺点：出水流量不宜分配均匀，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适用折板絮凝池

9、优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小；缺点：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机械絮凝池优点：絮凝效果好，节省与药剂；水头损失小缺点：机械维修量大适用于小中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；缺点：末端池底易积泥对水质水量变化适用性强 续表旋流式絮凝池优点：容积小，水头损失较小；缺点：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已知水厂的设计水量为1万m3/d，根据以上各种絮凝池的特点及实际情况，选用折板絮凝池。2.3 沉淀池沉淀池是使悬浮颗粒从水中分离的构筑物。常见沉淀池有竖流式、平流式、辐流式以及斜管斜板式。现将各种形式沉淀池的性

10、能特点以及适用条件汇总如下表2。表2 沉淀池类型及特点型式性能特点适用条件平流式优点： 1、可就地取材，造价低；2、操作管理方便，施工较简单；3、适应性强，潜力大，处理效果稳定； 4、带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点： 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、占地面积较小缺点： 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1、一般用于小型净水厂；2、常用于地下水位较低时辐流式优点： 1、沉淀效果好

11、；2、有机械排泥装置时，排泥效果好；缺点： 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沉淀优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少缺点：1、斜管（板）耗用材料多，且价格较高；2、排泥较困难1、 适用于大中型水厂 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成澄清的作用。设计采用斜管沉淀池。斜管沉淀池因采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好2.4 过滤池表3 过滤池的比较过滤池V型滤池普通快滤池优点运行稳妥可

12、靠；采用砂滤料，材料易得；虑床含污量大、周期长、滤速高、水质好；冲洗效果好；有成熟的运转经验，运行稳妥可靠；采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积大，池身较浅；可采用降速过滤，水质较好；缺点配套设备多；土建复杂，池身比普通快滤池阀门多；必须有全套冲洗设备。本设计为小型水厂，选用普通快滤池，运行可靠，占地面积小。 2.5 工艺的确定通过上述构筑物的选择，确定工艺流程如下：图1 水处理工艺流程图3 配水井（1） 配水井容积设计一座圆形配水井，设水力停留时间为2.5min，设计流量为：取水厂自用水系数为10%，设计流量。则配水井有效容积为：（2） 进水管管径D1根据配水井进水管

13、的设计流量，取经济流速为1.5m/s。由Q=AV得D1=332mm,取D1=350mm.此时v=1.35m/s4混凝剂药剂的选择与投加4.1 混凝剂的选用已知有硫酸铝、三氯化铁、碱式氯化铝三种混凝剂。由混凝剂投加参考值可知，当浊度一定时，混凝剂投加量与药剂的选择相关。考虑经济最优原则，选定水厂混凝剂为硫酸铝。硫酸铝因效果显著，发展较快，目前应用较普遍，絮凝效果较好。4.2 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。计量设备有苗嘴，电磁流量计，计量泵和转子流量计。综合比较，本设计采用计量投加。4.3

14、混凝剂投配的设计在药剂湿投法系统中，首先把固体药剂置入溶解池中，并注水溶化。为增加溶解速度及保持均匀的浓度，一般采用水力、机械及压缩空气等方法搅拌，本设计采用机械搅拌。4.3.1混凝剂用量计算混凝剂用量按下式计算：式中，T混凝剂用量，kg/d； a硫酸铝投加量，mg/L，本设计最大投加量为30mg/L； Q水厂处理水量，m3/d，本设计为11000m3/d。则硫酸铝药剂用量为4.3.2溶液池容积W1溶液池一般以高架式设置，以便能依靠重力投加药剂。池周围应有工作台，底部应设置放空管，必要时设溢流装置。 式中：a混凝剂（硫酸铝）的最大投加量，取30 mg/L； Q处理的水量，458.3m3/h；

15、c溶液浓度,一般采用5%20%，本设计取10%； n每日调制次数，2次。溶液池设在地面上，采用矩形钢筋混凝土结构，内壁衬以聚乙烯板，设置1个，容积为W1，溶液池的尺寸为，其中包括超高0.2m。溶液池旁边设有宽度为1.0m的工作台，以应操作管理，地步设有排空管。4.3.2溶解池容积W2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，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取防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体，

16、内壁衬以聚乙烯板，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。溶解池的容积一般为溶液池的0.20.3倍，本设计中取0.3。 取0.5m3溶解池设置一个，容积为0.5 m3，溶解池的形状为矩形，尺寸为（包括超高0.2m），池底坡度为3，采用地下式，池顶高出地面0.2m，以减轻劳动强度和改善工作条件。本设计采用计量投药泵进行投药。溶解池池底设有管道，以便溶解的药液重力流入溶液池。采用钢筋混凝土池体，内壁用环氧树脂进行防腐处理。池的一角设有隔板，隔板上设有直径为1cm的小孔，拦截药渣，并在隔板底部设有排渣管，采用硬聚氯乙烯管。溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流 查水力计算表得放水管管径d30mm

17、，相应流速v=1.16m/s。放空管兼做排渣管。4.4氯投配的设计通过对原水水质的分析可知，原水中铁、锰含量均超标，考虑工艺的简单合理性，通过技术经济比较，采用氯气氧化法即可较好的去除水质的铁。因铁、锰的化学性质相近，且铁的氧化还原电位低于锰、易被O2氧化，相同pH时，Fe3+比Mn2+的氧化速率快，故高锰酸钾的用量应综合考虑铁、锰离子的消耗。加过氯气后，原水经过沉淀池、滤池，除去水中的铁，再经过曝气过滤除去锰。铁与氯的反应式为：2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-按以上式计算，每氧化1mg/L Fe2+理论上需要0.64mg/LCl。按上述所说，耗氯量为4.5 加药间及药库布置4.5.1加药间

18、加药间应尽量靠近投药点，宜与药库合并布置。溶液池边应设工作台，工作台宽度以11.5m为宜。与药剂接触的池内壁、设备、管道和地坪，应根据药剂的性质采取相应的防腐措施。各种管线应设在地沟内。加药间必须有保障工作人员卫生安全的劳动保护措施。当采用发生异臭或粉尘的药剂时，应在通风良好的单独房间内制备，必要时应设置通风设备。冬季使用聚丙烯酰胺的室内温度不低于2。室内应设有冲洗设施，视具体情况应设置机械搬运设备。加药间的地坪应有不小于5的排水坡度，室内应具有良好的采光效果并设有值班室。本设计设置一条投药管路，采用硬聚氯乙烯管，并分别在加药间内和投加点处设置切换闸门。4.5.2 药剂仓库药剂仓库储存量一般按

19、最大投药量的1530d用量计算，药剂堆放高度一般采用1.52.0m，仓库内应设有磅秤，并留有1.5m的通道，尽可能考虑汽车运输的方便，并保证良好的通风。本设计混凝剂选用硫酸铝，采用氯去除铁、锰。每袋药剂的质量是40kg，每袋规格为0.5m0.4m0.2m。药剂堆放高度为2.0 m，药剂储存期为20d 。则总药剂用量为 式中，N药剂袋数，袋； Tmax药剂最大投量，kg/d； W每袋药剂的质量，kg； t药剂的最大储存期，d。则硫酸铝用量为袋。选用氯瓶最大充氯量为350kg，储存量按20天储存量为氯瓶量 ，取5为取药及卸药方便，同时要预留相应的操作空间，仓库平面尺寸为：LB=8m5m。5.管式静

20、态混合器在混合阶段，水中杂质颗粒较小，要求混合速度快，剧烈搅拌的目的并非为了造成颗粒的剧烈碰撞，而是使药剂迅速而均匀的扩散于水中，以利于混凝剂快速水解和聚合颗粒脱稳，并借助于布朗运动进行异向絮凝。由于混凝剂在水中化学反应，颗粒脱稳和异向絮凝速度都相当快。因此混合要快速剧烈，在1030s至多不超过2min中完成。管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备：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%，构造如图所示。图2 管式静态混合器的构造图（1）

21、设计流量 （2） 设计流速 设在絮凝池进水管中，流速v一般取0.9m/s1.2m/s，这里取v1.2m/s ，则 取D400mm,则v1.03m/s（3） 混合单元数 混合单元数n一般取为14节，本设计取为3节。（4） 混合器的长度 （5） 混合时间 （6） 水头损失 （7） 校核G： ，水利条件符合。故本设计选用管径为400mm的管式静态混合器，规格DN400，静态混合器采用3节，总长1320m。6.折板絮凝池投加混凝药剂并经充分混合后的原水在水流作用下使微小絮粒相互接触碰撞，以形成更大絮粒的过程称作絮凝，完成絮凝过程的构筑物为絮凝池。6.1设计要点及絮凝形式选择6.1.1设计要点（1） 絮

22、凝池形式的选择和设计参数的采用，应根据原水水质情况和相似条件下的运行经验或通过试验确定；（2） 絮凝池设计应使颗粒有充分接触碰撞的机率，又不致使已形成的较大絮粒破碎，因此在絮凝过程中速度梯度G或絮凝流速应逐渐由大到小；（3） 絮凝池要有足够的絮凝时间，根据絮凝形式的不同，絮凝时间也有区别，一般宜在1030min之间，低浊、低温水宜采用较大值；（4） 絮凝池的平均流速梯度G一般在3060s-1之间，GT值达104105，以保证絮凝过程的充分与完整；（5） 絮凝池应尽量与沉淀池合并建造，避免用管渠连接；（6） 为避免已形成絮粒的破碎，絮凝池出水穿孔墙的过孔流速宜小于0.10m/s；（7） 应避免絮

23、粒在絮凝池中沉淀。6.1.2絮凝池形式选择絮凝设备与混凝设备一样，可分为两大类：水力和机械。本设计采用折板絮凝池，其优点为：絮凝效果较好；构造简单，容积小。6.2折板絮凝池的设计计算1. 已知条件：单池设计水量（包括10%的水厂自用水量）：絮凝池与沉淀池合建，池宽5.5m，池长22.75m。2. 主要数据与布置：总絮凝时间16分钟，分三段絮凝，第一、第二段采用相对折板，第三段采用平行直板，折板布置采用单通道。速度梯度G要求由90s-1逐渐减至20s-1左右，絮凝池总GT值大于2104。絮凝池有效水深H0，采用3.1m。絮凝池布置见图3。折板布置如下图3，板宽采用500mm，夹角90，板厚60m

24、m。图3 絮凝池和折板布置图3. 各段絮凝区计算如下：（1） 第一段絮凝区：设通道宽1.4m，设计峰v10.34m/s，则峰距，谷距，侧边峰距b3，由布置草图为侧边谷距b4，中间部分谷速v2，侧边峰速v1，侧边谷速v2，水头损失计算：中间部分：渐放段损失：渐缩段损失：由图可知布置每格各有6个渐缩和渐放，故每格水头损失：侧边部分：渐放段损失：减缩段损失：每格攻6个渐缩和渐放，故：进口及转弯损失：共一个进口，一个上转弯和两个下转弯。上转弯水深H4为0.53m,下转弯处水深H3为0.9m。进口流速：v3取0.3m/s上转弯流速：下转弯流速：上转弯取1.8；下转弯及进口取3.0，则每格进口及转弯损失h

25、“为总损失：每格损失：第一絮凝区总损失：第一絮凝区停留时间：第一絮凝区G1值：（2） 第二絮凝区：第二絮凝区布置形式与第一絮凝区基本相同，主要的数据以及计算结果如下：通道宽度：采用1.9m中间部分峰速：v10.253m/s，中间部分谷速：v2=0.094m/s 侧边部分峰速，侧边部分谷速v10.082m/s总水头损失：H20.1326m，停留时间：T25.7min 平均速度梯度：G261.6s-1（3） 第三絮凝区：第三絮凝区采用平行直板布置，见图4主要的数据以及计算结果如下：平均流速：取0.10m/s通道宽度：为水头损失：共一个进口以及3个转弯，流速采用0.10m/s，3.0，则单格损失为总

26、水头损失：停留时间：速度梯度： （4） 经检查计算，G值完全符合设计要求图4 第三絮凝区平行直板布置图7.斜管沉淀池给水处理的沉淀工艺是指在重力作用下，悬浮固体从水中分离的过程。原水经过投药，混合与反应过程，水中悬浮物存在形式变为较大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来，以完成澄清的作用，混凝沉淀后出水浊度一般在10度以下。7.1沉淀池类型的选择本设计采用斜管沉淀池进行沉淀处理。斜管沉淀池对原水水质、水量变化的适应性强，处理效果稳定，构造简单，池深度较浅，造价较低，操作管理方便，排泥效果好。7.2斜管沉淀池的设计计算7.2.1已知条件(1) 进水量Q=11000m3/d=0.127 m3/s(2)

27、颗粒沉降速度：u=0.35mm/s7.2.2设计采用数据(1) 清水区上升流速：v=2.5 mm/s(2) 采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚=0.4mm,边距d=30mm,水平倾角=60。7.2.3清水区面积，其中斜管结构占用面积按3%记，则实际清水区面积：。为了配水均匀，采用斜管区面积尺寸为4.5m12m,是进水区沿着9.5m长一边布置。7.2.4斜管长度l(1) 管内流速(2) 斜管长度：考虑管端紊流、积泥等因素，过渡区采用250mm。.斜管总长:l=607+250=857mm,按1000mm计。7.2.5池子高度(1) 采用保护高度0.3m；(2) 清水区：1.2m;(3) 布水区:1.

28、6m；(4) 穿孔排泥斗槽高：0.8m；(5) 斜管高度：h= l sin=1 sin60=0.87m；(6) 池子总高：H=0.3+1.2+1.6+0.8+0.87=4.77m沉淀池进口采用穿孔墙，排泥采用穿孔管，集水系统采用穿孔管，以上各项计算均同一般沉淀池或澄清池设计。7.2.6复算管内雷诺数及沉淀时间试中水力半径：.管内流速：vo=0.289cm/s运动黏度=0.01cm2/s(当t=20时)，沉淀时间：（沉淀时间T一般在48min之间）。7.3沉淀池进出口形式及计算沉淀池的进口布置要在进水断面上水流分布均匀，并避免已形成絮体的破碎，一般采用穿孔墙布置，其穿孔流速小于0.080.10m

29、/s。沉淀池的出口形式采用穿孔管（1） 沉淀池池长度方向布置一条集水槽，出水量超载系数为0.5，则所担负的流量为0.1271.5=0.19m3/s,每侧采用3条穿孔管，将水流引入集水槽，两侧穿孔管距池壁0.65m，每根穿孔管间距1.35m,每根穿孔管所需担负的水量，采用直径200mm的铸铁管，设孔口前水位高0.03m,则每根穿孔管所需孔眼面积：，流量系数取0.62。孔径采用40mm，则每孔面积为：。穿孔管两侧开孔，则每侧孔数为：，取n=26。穿孔管坡度取0.01，并坡向集水槽。集水槽管集水槽起点水深集水槽终点水深设槽内水面在穿孔墙0.1m以下，则槽高，其中0.3m为槽超高，0.1m为水头损失。

30、（2） 排泥穿孔管的设计排泥管每日沉渣量的干泥量G：式中： q设计流量 沉淀池进水悬浮物含量，取600mg/L(s12000) 沉淀池出水悬浮物含量，取20mg/L（s220）则每日沉淀泥渣的泥浆体积： 式中： r泥浆密度，取1170kg/m3 p泥浆含水率，取97%则排泥槽贮泥部分体积：式中： B沉淀池宽度； 槽的上下宽，分别取0.99m，0.19m； h排泥槽高度，取0.4m； F排水槽断面积； n排泥槽个数，取n=4平均排泥周期：排泥直径：选用直径为100mm的排泥放空管式中： d排泥管直径； B沉淀池宽度； 沉淀池长度； H沉淀池总长度； T排泥时间。7.4穿孔墙设计沉淀池进口处用砖砌

31、穿孔墙布水，尽量做到在进水断面上水流的均匀分布，避免已形成的絮体破碎。用机械吸泥装置排泥，水流通过穿孔花墙的水头损失取0.1m。 （1） 穿孔墙孔洞总面积A穿孔墙上孔洞处流速采用v0=0.11m/s，则式中，Q单池流量，m3； v0穿孔墙上孔洞处流速，m/s ，v0=0.11m/s。（2） 代入数据得，孔洞总面积为。（3） 孔洞个数考虑施工方便，孔洞形状采用圆形，直径d=10cm，则孔洞个数为 （4） 孔洞布置为方便施工，采用150个孔洞，布置成6排，每排孔洞数为25个，孔洞中心距为0.40m，孔洞中心与侧壁间距为0.20m，上下各排孔洞中心距为0.50m。根据设计手册，当进水端采用穿孔花墙配

32、水时，穿孔墙在池底积泥面以上0.30.5m处至池底部分不设孔眼，以免冲动底泥，本设计中底排孔口中心与底板距离为0.60m，上排孔口与水面距离为0.50m，布于布水区3.0m的范围内。8.普通快滤池8.1普通快滤池面积和尺寸本设计采用滤池每日工作时间为24h，冲洗周期为12h，滤池每日冲洗后和停用时间和排放初滤水时间为0.5h，则滤池每日实际工作时间为：式中 0.1代表滤池反冲洗停留时间。该水厂引用新建水库里面的水，其水浊度并不是很高，故该滤池采用石英砂单层滤料，查给水排水设计手册 第三册 城镇给水 当要求水质为饮用水水质时，单层砂滤料滤池的正常滤速为810m/h，本设计取v1=10m/h，则滤

33、池面积为：根据给水排水设计手册 第三册 城镇给水规范，滤池个数不能少于2个，即N2个，则本设计采用滤池个数为3个，其布置成单行排列。每个滤池面积为: 式中 f每个滤池面积为（m2）， N滤池个数N2个,取3个查给水排水设计手册 第三册 城镇给水 滤池长宽比为1.5:12:1。故本设计中采用滤池尺寸为：L=5.5m，B=3m(滤池长宽比为1.8:1)，故滤池的实际面积为，则滤池的实际滤速，基本符合规范要求的正常滤速为810m/h。校核强制流速v2，当其中一座滤池检修或反冲洗或停用时，其余滤池的强制滤速为，符合规范要求的强制滤速一般为1014 m/h。8.2滤池高度支承高度：滤料层高：砂面上水深：

34、超高：配水系统高：砂高：墙厚：查给水排水设计手册 第三册 城镇给水 单层砂承托层高度为0.20.4m，滤料层厚度不少于700mm，本设计中滤池总高：8.3每个滤池的配水系统 查给水排水设计手册 第三册 城镇给水 当无辅助冲洗系统是，反冲洗强度q采用1215L/(s/m2)，本设计中采用q=14L/(s/m2)。 反冲洗水流量干管始端流速 式中 D干管管径（m)。本设计中取D取0.5m，符合给水排水设计手册 第三册 城镇给水规范规定，干管始端流速一般采用1.01.50m/s。 单池中支管根数 式中 -支管中心间距(m)，一般采用0.250.30m。 本设计中取= 0.30m，单池中支管根数根单根

35、支管人口流量 支管入口流速 式中 Dj-支管管径（m）。本设计中取Dj=65mm，支管入口流速符合给水排水设计手册 第三册 城镇给水规范规定，支管入口流速一般采用1.502.0m/s。单根支管长度 式中 D-配水干管管径（m）。本设计中取B=3m，D=0.40m；单根支管长度配水支管上孔口总面积 式中 k -配水支管上孔口总面积与滤池面积f之比，一般采用0.2%0.25%，设计中取k=0.25%。则查给水排水设计手册 第三册 城镇给水 本设计采用单个孔口直径，孔口面积，则孔口总数每根支管上的孔口数，每根支管上孔口布置成二排，与垂线成450夹角向下交错排列。 孔口中心距 孔口平均水头损失 式中

36、-流量系数，与孔口直径和壁厚的比值有关，一般采用0.65。 大阻力配水系统校核支管长度lj与直径dj之比不大于60 配水支管上孔口总面积Fk与所有支管横截面积之和的比值小于0.5干管截面积与支管总截面积之比1.83在1.752.0之间，符合要求。孔眼中心距0.14小于0.2，符合要求。8.4洗砂排水槽 查给水排水设计手册 第三册 城镇给水 洗砂排水槽中心距=1.52.1，本设计中取。每条洗砂排水槽长度为式中：b中间排水渠宽度（m） 取b=0.8m。洗砂槽每槽排水量洗砂排水槽采用三角形标准断面，槽中流速采用0.6 ，如图所示洗砂排水槽断面模数：洗砂排水槽顶距砂面高度式中：He洗砂排水槽顶距砂面高

37、度 e砂层最大膨胀率，石英滤料一般采用30%50%，取45% 排水槽底厚度 取0.05m H2滤料厚度 取0.7m c洗砂排水槽的超高，取0.075m洗砂排水槽总面积为：校核排水槽种面积与滤池面积之比： ，基本满足要求8.5滤池反冲洗滤池反冲洗水可由高位水箱或专设冲洗水泵供给，本设计采用高位水箱供水反冲洗（1） 高位冲洗水箱的容积 （2） 水箱底到滤池配水间的沿途及局部损失之和：（3） 配水系统水头损失为（4） 承托层的水头损失（5） 冲洗时滤层的水头损失 式中 -滤料的密度（Kg/m3),石英砂密度一般采用2650Kg/m3; -水的密度（1000Kg/m3)； -滤料未膨胀前的孔隙率（石英

38、砂为0.41）。（6） 冲刺水箱高度9.除锰滤池9.1 除锰滤池前曝气设备除锰曝气的主要目的是充分解除水中的二氧化碳，以提高水中的pH值。故采用叶轮表面曝气装置。要求曝气后的pH=7.3，故曝气后水的二氧化碳浓度 二氧化碳在水中的平衡浓度取0.7。 取，叶轮周边线速度 v=4m/s。曝气所需停留时间： 曝气池的容积 ： 曝气池采用圆柱形，池深H与池径D相当，既H=D，则池直径： ， 取4.2m， 叶轮直径: d=4.15/6=0.69 , 取0.7m。9.2除锰滤池的设计计算9.2.1设计参数拟采用2组滤池，每组分2座。则每组过滤池的设计水量为Q11000m3/s，设计滤速6m/s，本设采用气

39、水反冲洗，先气冲3min，再水冲8min，水冲强度g为15L/ (sm2)，气冲强度为20L/(sm2)。进水渠流速0.81.2m/s，进水虹吸管流速0.61.0m/s，排水虹吸管流速1.41.6m/s，冲洗水管流速2.02.5m/s，清水管流速1.01.5m/s，排水管流速1.01.5m/s。9.2.2滤面积及尺寸 滤池工作时间为24h，冲洗周期为20h。滤池实际工作时间为：采用滤池长宽比为2 :1；滤池面积：，布置成对称双行排列，每组滤池单格数为2，每个滤池的面积为：，则考虑滤池设计尺寸为4.5m9m，实际滤速为v1=5.7m/h，校合强制滤速。9.2.3滤池高度承托层高：铺设粒径12mm

40、，厚100mm的粗砂；滤料层厚：采用双层滤料，厚h=800mm，滤料采用天然锰沙（湘潭锰沙）；滤层上最大水深1875mm；滤板厚130mm。滤头固定板下的气水室高度为800mm；超高300mm；滤池高度为：每个滤池的配水系统 ： 采用ABS长柄滤头，L250mm，20mm，每平方米设滤头49个，每个滤池铺设滤头数为1984个。洗砂排水槽：洗砂排水槽中心距采用a9/51.8m，排水槽设2根。排水槽长4.5m，每槽排水量为：采用三角形标准断面，槽中流速采用v01.0m/s。排水槽断面尺寸为：排水槽底厚度采用0.05m，砂层最大膨胀率e45；洗砂排水槽顶距砂面高度He为：洗砂排水槽总面积为： 校核：

41、，符合要求。9.2.4滤池的各种管渠计算总进水管设一条，进水管的流量为0.13m3/s，管中流速为12m/s，则进水管直径为 每条进水渠宽600mm，水深4.25m，各个滤池进水管流量为0.065m3s，管中流速为1.0ms，则各进水支管的管径为： 反冲洗水管 流量为，管中流速为2.15m/s，则管径为：反冲洗水进水渠宽为800mm，水深为260mm，渠内水为压力流。清水管 清水总渠流量为0.13m3/s，渠中流速为12m/s，渠宽为300mm，水深为450mm，渠内水为压力流。滤后水总管直径为450mm。每个滤他清水管的流量为0.065m3/s，流速采用1.0m/s，则清水支管的管径为反冲洗

42、水排水 排水流量为0.607m3/s，管中流速为1.5m/s，反冲洗排水管的直径为： ，反冲洗排水渠宽1000mm，高900mm。9.2.5 反冲洗高位水箱 反冲洗高位水箔的容积为： ；水深为4m，直径为12m，超高0.5m。水箱高度：取水箱底至滤池配水管网的沿程及局部损失之和1.0m；配水系统水头损失为1.5m；承托层水头损失为 0.022m；滤料层水头损失为 0.79m；安全富余水头15m；则得出冲洗水箱底高出洗砂排水槽为, 取4.8m。9.2.6配气系统设置 供气方式采用空压机通过中间储气罐向滤他送气。空压机容量为： 配气管的直径计算：气冲强度为20L/(sm2)，单格面积为40.5 m

43、2，则空气流量为810L/s；2条配气支管，管内的空气流速为10m/s；1条配气干管，管内的空气流速为8m/s，则配气支管直径为 配气干管的直径为 每格滤池内设一根直径为25mm的排气管。10. 消毒10.1 液氯消毒原理液氯加入水中即和水发生作用：Cl2+H2OHCl+HOCl其中有效成分为HOCl，HOCl 为中性分子，可扩散到细菌细胞中，且HOCl 有极强的氧化性，可在细菌细胞中破坏细菌的酶，导致细菌的死亡，从而达到消毒的作用。10.2 加氯量的计算根据相似条件下水厂的运行经验及本设计水质的特点，按最大用量确定，并应使余氯量符合饮用水卫生标准的要求。投加量一般取决于氯化的目的，并随水中的

44、氨氮比、pH 值、水温和接触时间等变化。一般水源的滤前投加量为1.01.2mg/L,滤后水或地下水的加氯量为0.51.0mg/L。本设计投氯量取0.8mg/L，管网末梢的余氯量0.05 mg/L，接触时间不少于30min。则每小时的投氯量： 式中，最大投加量（mg/L），本设计取0.8mg/L； Q需要消毒的水量（m3/h）。 每日加氯量。10.3加氯设备的选择为了保证液氯消毒时的安全和计量准确，该设计采用加氯机投加液氯，并配有校核氯量的设备。设计采用两组清水池，每组清水池分别加氯消毒，故每组清水池的加氯量为Q1=0.3572=0.179 kg/h，根据所需加氯量，采用ZJ-2型转子真空加氯机

45、两组，每组两台，一用一备。每台加氯机加氯量为210kg/h，加氯机安装在墙上，安装高度高出地坪1.5m，外形尺寸：长宽高=500330370（mm），两台加氯机之间的净距为0.7m。10.4 氯瓶选择氯瓶采用YL-350型焊接液氯钢瓶，最大充氯量350kg，外形尺寸：外径长度=350mm1335mm, 瓶自重 350kg，氯瓶总重700kg。存储量按最大用量20天计算，则20天需氯量为.需氯瓶数为瓶，设中间氯瓶一个，共储存2个氯瓶，每20天更换一次氯瓶。10.5氯库及加氯间10.5.1氯库尺寸根据给排水设计手册建议，单位水量的氯库面积采用6.7m2/(m3d104)，本设计面积为6.71.1=

46、7.169m2，则氯库尺寸采用8m8m。10.5.2加氯间和氯库布置加氯间是安置加氯设备的操作间，氯库是储备氯瓶的仓库，氯库的固定储备量按当地的条件，采用加氯间与氯库合建的方式，中间用墙分隔开，但应留有供人通行的小门。水厂所在地主导风向为东南，加氯间靠近滤池和清水池，设在水厂的东南部。10.5.3辅助设备(1) 起重设备为搬运氯瓶方便，氯库内设单轨电动葫芦一个，选用LDT1-S型电动单梁起重机，轨道在氯瓶正上方，轨道通到氯库大门以外。(2) 称量设备称量氯瓶质量的液压磅秤放在磅秤坑内，磅秤面高出地面100mm，使氯瓶上下搬运方便。磅秤输出20mADC信号到值班室，指示余氯量。并设置报警器，达余

47、氯下限时报警。(3) 通风设备加氯间与氯库内设置通风设备，每小时换气12次，进行机械通风。选用T35-11型轴流通风机，性能参数：流量8575m3/h,配电机型号Y112M-4，功率4kw。(4) 安全设施在加氯间、氯库低处各设排风扇一个，换气量每小时812次，并安装漏气探测器，其位置在室内地面以上20cm。设置漏气报警仪，当检测的漏气量达到23mg/kg时即报警，切换有关阀门，切断氯源，同时排风扇动作。加氯间外布置防毒面具、抢救材料和工具箱，照明和通风设备在室外设开关。加氯系统发生氯泄漏将造成严重的环境影响，故宜采用给水喷淋，使之发生反应以吸收漏氯。在加氯间引入一根DN40的给水管，水压大于

48、20mH2O，供加氯机投药用；在氯库引入DN32的给水管，通向氯瓶上空，供喷淋用，水压大于5 mH2O。10.6加氯控制根据余氯量，采用计算机进行自动控制投氯量，流程见图5。图5 自动控制加氯流程10.7 漏氯吸收装置加氯系统发生率泄露将导致严重的环境影响,漏氯吸收装置可以使加氯间内因事故泄露的大量氯气迅速吸收，是保证安全的一项措施。该装置以对氯吸收较快而且最为经济的氢氧化钠溶液作为与氯化合的药剂。氯与氢氧化钠化合后，生成较稳定的次氯酸钠、氯化钠和水，其化学反应式如下：氯气吸收装置主要有喷射淋洗器、离心分离器、循环泵和碱液罐等组成。型式有Re型双水射器式和LX型等。本设计选用LX1000型漏氯

49、吸收装置，其外形尺寸见表。表4 LX1000型漏氯吸收装置外形尺寸型号槽长L槽宽B槽高H1塔高H2LX1000450020001500460011. 清水池11.1 平面尺寸计算 ( 1)清水池的有效容积 m3 k经验系数，一般采用10%20%，取10%； 采用2个清水池，由于圆形钢筋清水池的受力条件较好，故选用圆形钢筋清水池，则每个池子的容积为： (2)清水池的平面尺寸 h池内有效水深（m），取4.0m取用圆形清水池，则平面尺寸为：11.2 管道系统(1)进水管管径（二条，1条/组）进水管径，管径按照最高日平均时计算： 取用DN300，管内实际流速为0.87m/s。(2)出水管管径出水管管径

50、按最高日最高时计算：K时变化系数，一般1.32.5，本设计中取1.6 取用DN300，管内实际流速为0.71m/s。(3)溢流管管径溢流管的直径与进水管的直径相同，取为DN300mm。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。(4)排水管管径 清水池检修时，需要放空，因此应设置排水管。排水管的管径按2h放空时间计算。排水管内流速按1.0m/s估计，则排水管管径为 故取DN600mm的排水管。 清水池防空时也常采用潜水泵排水，在清水池低水位时进行。11.3 其他附属设施(1)导流墙为了防止清水池里面出现死水现象及保证有充分的时间水与氯气接触（一般为30分钟），在清水池里

51、面应设有导流墙。即将导流墙设在支柱之间。整个清水池设有4堵导流墙，将清水池分为5格。 (2)检查孔 在清水池顶部设置检修孔2个，直径1000mm。 (3)通风管 为了使清水池内部的空气流通，保证水质的新鲜，在清水池顶部设有通气管，共有12个。通气管管径取DN200mm，通气管伸出地面的高度高低错落，便于空气流通。 (4)液位控制仪为了实时监控液位的变化，每个清水池都需要一个液位控制仪。12.水厂总体布置12.1水厂布置要求水厂布置是根据确定的净水工艺，将水处理构筑物和辅助构筑物进行合理的组合，以达到净水厂整体功能的总体设计。水厂布置的主要内容包括水厂的平面布置、高程布置以及各种管线的设计。水厂

52、布置的基本原则是流程合理、管理方便、节约用地、环境优美、并能与今后发展合理结合。由于影响水厂布置的因素众多，例如，拟建场地的地形、地貌、地质条件，选用的水处理构筑物的形式，当地的气候特征，场地周边的环境条件，今后扩展的要求以及操作管理的经验等，都将影响水厂的布置，而且各项目拟建厂址的条件又各不相同。因此，水厂总体布置应结合工程目标和建设条件，在确定的工艺组成和处理构筑物形式的基础上，因地制宜进行多方案比较，从中择优选用。一般水厂的布置由以下四部分组成：（1） (1)水处理构筑物 水处理构筑物中，如絮凝池、沉淀（澄清、气浮）池、滤池、清水池、二级泵房、加药间、滤池冲洗设施，以及排水泵房等是水厂的

53、主体。(2)辅助建筑物 为水处理构筑物服务的建筑物，如变配电室、化验间、机修间、仓库、食堂、值班宿舍、办公室、门卫室等。(3)连接管道（渠） 水处理构筑物之间的连接管（渠）以及加药管、排泥管、厂区用水管、雨水管、污水管、电缆沟（槽）和相应的仪表、阀门等。(4)道路及其他 交通运输道路、厂区绿化布置、照明设施、围墙等。12.2 水厂布置平面布置和竖向设计应满足各建（构）筑物的功能和流程要求。水厂附属建筑和附属设施根据水厂规模、生产和管理体制，宜集中布置，力求位置和朝向合理，并与生产构筑物分开。12.2.1平面布置水厂平面布置的原则如下：（1） 水厂平面布置时，净水构筑物之间应有一定的间距，以便施

54、工，间距大小由构筑物埋深、地质条件和施工条件确定，建筑物尽量接近南北反向布置；（2） 净水构筑物布置时，既要充分利用有利地形，又要注意连接管道紧凑和流程简短，宜水流顺直、避免迂回；（3） 值班室靠近主要净水构筑物，特别是投药系统，絮凝池和滤池需较多管理工作，因此宜集中布置；（4） 加药间、加氯间、药剂仓库等一般应靠近絮凝沉淀池，可用走道或高架桥连通，以便于观察净水效果和调整投药量，化验室可设在生产区也可设在辅助生产区的办公楼内；（5） 冲洗泵房和鼓风机房宜靠近滤池布置，以减少管线长度和便于操作管理；（6） 办公楼、值班室、宿舍、食堂、锅炉房、浴室等可按房屋使用条件合建或分建成幢，形成生活区，并

55、靠近水厂进门处,便于和外界联系，而使生产系统少受外来干扰； （7） 维修车间、仓库、车库等可相互靠近，管配件堆场因占地面积较大，且杂乱，最好和生产区隔开；（8） 堆砂场可靠近滤池布置，卫生设施和污泥处理装置不应靠近清水池和滤池，以免污染出水。为了节约占地，满足进水管和出水管的布置要求，构筑物按折角型布置，尽量缩短净水构筑物之间连接管道长度，减少水头损失。这样方便运行管理，有利于水厂内环境绿化布置，使水厂立体丰满。同时可以水厂施工的土方量。净水厂的绿化面积不少于水厂总面积的25%，厂内空地应充分绿化，种植不同品种的花卉，以保证四季常青。12.2.2工艺流程布置水厂的工艺流程布置，是水厂布置的基本

56、内容，由于厂址地形和进出水管方向等的不同，流程布置可以有各种方案。1.工艺流程布置原则（1） (流程力求简单，避免迂回重复，使净水过程中的水头损失最小。构筑物应尽量靠近，便于操作管理和联系活动。（2） 尽量适应地形，因地制宜地考虑流程，力求减少土石方量。地形自然坡度较大时，应尽量顺等高线布置，必要时可采用台阶式布置。在地质变化较大的厂址中，构筑物应结合工程地质情况布置。（3） 注意构筑物朝向：净水构筑物一般无朝向要求，但如滤池的操作廊、二级泵房、加药间、化验室、检修间、办公楼则有朝向要求。（4） 考虑近远期的协调：当水厂明确分期进行建设时，流程布置应统筹兼顾，即要有近期的完整性，又要有分期的协

57、调性，布置时应避免近期占地过早过大。2.流程布置类型水厂流程布置，通常有三种基本类型：直线型、折角型和回转型。(1)直线型：最常见的布置方式，从进水到出水整个流程呈直线，这种布置，生产联络管线短，管理方便，有利于日后逐组扩建，特别适用于大型水厂的布置。(2)折角型：当进出水管受地形条件限制，可将流程布置为折角型。折角型的折角点一般选在清水池或吸水井。由于沉淀池和滤池间工作联系较为密切，因此布置时，应尽可能靠近，成为一个组合体。采用折角型流程时，应注意日后水厂进一步扩建时的衔接。(3)回转型：回转型流程布置适用于进出水管在一个方向的水厂。回转型可以有多种方式，但布置时近远期结合较困难，为此，在布

58、置大中型水厂时，宜尽量采用指向型。根据当地的情况水厂的工艺流程布置类型采用折角型。从进水到出水整个流程呈回转型，这种布置，生产联络管线短，管理方便，有利于日后扩建。12.3水厂附属建筑物布置水厂的附属建筑一般包括：生产管理及行政办公用房、化验室、维修车间、车库、仓库、食堂、浴室及锅炉房、传达室、值班宿舍、露天堆场等等。12.4水厂管线设计水厂的生产过程主要是水体的传送，因此水厂生产构筑物需由各类管道、渠道沟通。在构筑物定位之后，均应对厂区管道作平面和高程的综合布置。厂区管线一般包括：给水、排水(泥)管线，加药和厂内自用水管线，动力电缆、控制电缆等。12.4.1管道设计流速连接管道设计流速应通过经济比较决定，当有地形高差可以利用时可采用较大流速。根据给水排水设计手册3中规定的管内流速的范围，本设计采用的连接管道设计流速见下表5。表5 连接管道设计流速连接管段设计流速(m/s)备注