给水处理课程设计

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1、目录1 综述41.1设计内容及要求41.2基本资料41.2.1水厂规模41.2.3厂区地形51.2.4水压52总体设计52.1工艺流程的确定52.2处理构筑物及设备型式选择52.2.1药剂溶解池52.2.2混合设备52.2.3絮凝池62.2.4沉淀池62.2.5滤池62.2.6消毒方法63混凝沉淀63.1 混凝剂投配设备的设计63.1.1溶液池73.1.2溶解池83.1.3投药管83.2 混合设备的设计83.2.1设计流量83.2.2设计流速83.2.3混合单元数93.2.4混合时间93.2.5水头损失93.2.6校核GT值93.3 絮凝池93.3.1平面布置93.3.2平面尺寸计算103.3

2、.3栅条设计103.3.4竖井隔墙孔洞尺寸113.3.5各段水头损失113.3.6各段停留时间123.4 沉淀池123.4.1设计水量133.4.2沉淀池面积133.4.4复核管内雷诺数及沉淀时间143.4.5配水槽143.4.6集水系统143.4.7排泥154过滤池154.1滤池的布置154.2滤池的设计计算154.2.1设计水量154.2.2冲洗强度154.2.3滤池面积及高度154.2.4单池冲洗流量164.2.5洗砂排水槽164.2.6集水渠164.2.7配水系统164.2.8冲洗水箱175消毒185.1加药量的确定185.2加氯间的布置186其他设计186.1清水池的设计187水厂总

3、体布置197.1水厂的平面布置197.2水厂的高程布置19参考文献201 综述1.1设计内容及要求1.根据水质、水量、地区条件、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，并符合建筑摸数的要求5.根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

4、厂区主体构筑物（生产工艺）和附属构筑物的布置，厂区道路、绿化等总体布置。7.绘制本设计任务书中指定的水厂平面、工艺流程，单体构筑物（平面、剖面，主要材料表）工艺设计技术图纸2张（1#图）。8.写出设计说明书及计算说明书。基本要求：完成设计计算书一份，工艺扩初设计图纸2张（1#），其中：净水厂平面布置图及工艺高程图1张，单体构筑物图1张。学生根据课程设计任务书和指示书（每人一题），教师先介绍设计方法，安排设计进度表，学生以独立完成为主，教师定时答疑，共性问题集中讲解。1.2基本资料1.2.1水厂规模水厂净水产量6.2万m3/d,考虑到水厂自用水和水量的算是，要乘以安全系数K=1.06。这总处理水

5、量Q=1.06*6.2=6.572万m3/d。取为6.6万m3/d=2750m3/h.1.2.2原水水质资料原水月平均水质：编号项目单位分 析 结 果备注最高最低月平均最高月平均最低 1水 温293235 2臭和味少 许 3色 度少 许 4浑浊度毫克/升8003040080 5PH6.37.56.8 6总硬度毫克当量/升28020220150 7细菌总数个/毫升50000 8大肠菌群个/升140 9藻类个/升2800其他指标合 格1.2.3厂区地形厂区地形平坦，水厂设计地面标高为71.5米，洪水位标高为60.0米枯水位标高52.0米；1.2.4水压净水厂出水水压为4550m；2总体设计2.1工

6、艺流程的确定根据地面水环境质量标准（GB383802），原水水质符合地面水类水质标准，除浊度、菌落总数、大肠菌数偏高外，其余参数均符合生活饮用水卫生标准（GB57492006）的规定。水厂水以地表水作为水源，工艺流程如图1所示。图1 水处理工艺流程2.2处理构筑物及设备型式选择2.2.1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

7、采取防腐措施。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。投药设备采用计量泵投加的方式。采用计量泵，不必另备计量设备，泵上有计量标志，可通过改变计量泵行程或变频调速改变药液投量，最适合用于混凝剂自动控制系统。2.2.2混合设备使用管式混合器对药剂与水进行混合。在混合方式上，由于混合池占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦，机械搅拌混合耗能大，管理复杂，相比之下，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。2.2.3絮凝池反应池作用在于使凝聚微粒通过絮凝形成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

8、凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、栅条絮凝和折板絮凝。这几种形式的絮凝池在大、中型水厂中均有使用，都具有絮凝效果好、水头损失小、絮凝时间短、投资小、便于管理等优点，并且都能达到良好的絮凝条件，从工程造价来说，栅条造价为折板的1/2，而隔板絮凝池占地较大，因此采用栅条絮凝。2.2.4沉淀池原水经投药、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，沉淀效率高、占地少。相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大。而且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

9、.2.5滤池采用拥有成熟运转经验的普通快滤池。它的优点是采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积可较大；降速过滤，效果好。虹吸滤池池深比普快滤池大，冲洗强度受其余几格滤池的过滤水量影响，冲洗效果不如普通快滤池稳定。故而以普快滤池作为过滤处理构筑物。2.2.6消毒方法水的消毒处理是生活饮用水处理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。采用被广泛应用的氯及氯化物消毒，氯消毒的加氯过程操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。虽然二氧化氯，消毒能力较氯强而且能在管网中保持很长时间，但是由于二氧化氯价格昂贵，且其主要

10、原料亚氯酸钠易爆炸，国内目前在净水处理方面应用尚不多。 3混凝沉淀3.1 混凝剂投配设备的设计水质的混凝处理，是向水中加入混凝剂（或絮凝剂），通过混凝剂水解产物压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶粒脱稳而相互聚结；或者通过混凝剂的水解和缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附架桥作用，使胶粒被吸附粘结。混凝剂的投加分为干投法和湿投法两种，干投法指混凝剂为粉末固体直接投加，湿投法是将混凝剂配制成一定浓度溶液投加。我国多采用后者，采用湿投法时，混凝处理工艺流程如图2所示。图2 湿投法混凝处理工艺流程根据原水浑浊度最高值800 mg/L以及混凝剂投加量参考值（如图）确定设计投加量为30.0 mg/L混凝剂投加量参考

11、值:原水浊度143.2m2 ,符合要求3.4.3池体高度保护高 =0.5m；斜管高度 =0.87m；配水区高度 =1.5m；清水区高度 =1.2m； 池底穿孔排泥槽高h5=0.75m.则池体总高为 3.4.4复核管内雷诺数及沉淀时间1) 管内流速 2) 斜管水力半径 3) 雷诺数 4) 管内沉淀时间t 3.4.5配水槽配水槽宽b=1m3.4.6集水系统1) 集水槽个数n=92) 集水槽中心距a=L/n=15/9=1.67m3) 槽中流量q0 = Q/n=0.382/9=0.043m3/s4) 槽中水深H2槽宽b= 0.9q0 0.4=0.9*0.0430.4=0.26m起点槽中水深0.75b=

12、0.195m，终点槽中水深1.25b=0.33m为方便施工，槽中水深统一按H2=0.33m计。5) 槽的高度H3集水方法采用淹没式自由跌落。淹没深度取5cm，跌落高度取5cm，槽的超高取0.15m，则集水槽总高度为 H3= H2+0.05+0.05+0.15=0.58m6) 孔眼计算a.所需孔眼总面积由 得 式中 集水槽流量，； 流量系数，取0.62孔口淹没水深，取0.05m；所以2m07.05.001.8922.6043.00w=b.单孔面积孔眼直径采用d=30mm，则单孔面积 c.孔眼个数n=w/w0=0.07/0.0007=100(个) d.集水槽每边孔眼个数n n=n/2=50(个)e

13、.孔眼中心距离S0 S0=B/50=9/50=0.18m3.4.7排泥采用穿孔排泥管，沿池宽（B=9m）横向铺设6条V形槽，槽宽1.5m，槽壁倾角450，槽壁斜高1.5m，排泥管上装快开闸门。4过滤池4.1滤池的布置 采用双排布置，按单层滤料设计，采用石英砂作为滤料。4.2滤池的设计计算4.2.1设计水量Q=0.764m3/s 滤速v=10m/h4.2.2冲洗强度冲洗强度q按经验公式计算 式中 滤料平均粒径； e滤层最大膨胀率，取e=50%； 水的运动黏滞度，。砂滤料的有效直径=0.5mm与对应的滤料不均匀系数u=1.5所以，=0.9u=0.91.50.5=0.675mm 4.2.3滤池面积及

14、高度滤池总面积滤池个数采用N=6个，成双排对称布置单池面积f=F/N=275/6=46m2每池平面尺寸采用LB=8m6m滤池高度HH=H1+H2+H3+H4其中：滤池高度 承托层高度 滤料层高度 滤料层上水深 超高所以H=0.45+0.7+1.8+0.3=3.25m4.2.4单池冲洗流量q冲=fq=46*12=5524.2.5洗砂排水槽(1)断面尺寸两槽中心距采用a=2.0m排水槽个数n1=L/a=8/2.0=4（个）槽长l=B=6m槽内流速，采用0.6m/s排水槽采用标准半圆形槽底断面形式。2)设置高度滤料层厚度采用Hn=0.7m排水槽底厚度采用=0.05m槽顶位于滤层面以上的高度为：He=

15、eHn+2.5x+0.075=1.05m4.2.6集水渠集水渠采用矩形断面，渠宽采用b=0.75m(1)渠始端水深Hq Hq=0.81(fq/1000b)2/3 =0.81*(46*12/1000*75)2/3 =0.66(2)集水渠底低于排水槽底的高度Hm Hm=Hq+0.2=0.864.2.7配水系统采用大阻力配水系统，其配水干管采用方形断面暗渠结构。(1)配水干渠干渠始端流速采用干渠始端流量Q干=q冲=0.552m/s干渠断面积A=Q干/干=0.552/1.5=0.37，取0.36(2)配水支管支管中心距采用s=0.25m支管总数n2=2L/s=28/0.25=64（根）支管流量Q支=Q

16、干/n2=0.552/64=0.009m/s支管直径采用，流速支管长度核算(3)支管孔眼孔眼总面积与滤池面积f的比值a，采用，则 =f=0.0024*46=0.111孔径采用单孔面积=d0/4=3.14*0.012/4=113*10-6m孔眼总数n3=/=0.111/113*10-6 =982(个)每一支管孔眼数（分两排交错排列）为：n4=n3/n2=982/6415(个)孔眼中心距s0=2l1/n4=2*2.55/15=0.34m孔眼平均流速=q/(10)=12/(10*0.24)=5m/s4.2.8冲洗水箱 冲洗水箱与滤池合建，置于滤池操作室屋顶上。(1)容量V冲洗历时采用=6min =1

17、.5*12*46*6*60/1000=298m水箱内水深，采用圆形水箱直径D箱=（4V/h箱）=(4*298/*3.5) =10.4m(2)设置高度水箱底至冲洗排水箱的高差H，由以下几部分组成。a.水箱与滤池间冲洗管道的水头损失管道流量Q冲=q冲=0.552m/s管径采用D冲=400mm，管长查水力计算表得：， 冲洗管道上的主要配件及其局部阻力系数合计=7.38 mH2Ob.配水系统水头损失按经验公式计算 =3.28mH2O c.承托层水头损失 承托层厚度采用H0=0.45m mH2Od.滤料层水头损失 h4=(2/2-1)(1-m0)L0式中 滤料的密度，石英砂为； 水的密度，； 滤料层膨胀

18、前的孔隙率（石英砂为0.41）； 滤料层厚度，m。所以 h4=(2.65/2.65-1)(1-0.41)=0.66mH2Oe.备用水头h5=1.5mH2O则H=h1+h2+h3+h4+h59.0mH2O5消毒5.1加药量的确定水厂设计6.6万m3/d=2750m3/h最大投氯量为a=3mg/L加氯量为： Q1=0.001aQ=0.001*3*2750=8.25kg/h 储氯量（按一个月考虑）为：G=30*24Q=30*24*8.25=5940Kg/月 可取6000kg5.2加氯间的布置设水厂所在地主导风向为东北风，加氯间靠近滤池和清水池，设在水厂的西南部。在加氯间、氯库低处各设排风扇一个，换气

19、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。为搬运氯瓶方便，氯库内设单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶正上方，轨道通到氯库大门以外。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。在加氯间引入一根DN50的给水管，水压大于20mH2O，供加氯机投药用；在氯库引入DN32给水管，通向氯瓶上空，供喷淋用。6其他设计6.1清水池的设计设置两座清水池以适应水厂6.6万m3/d 的产水量，单座清水池容积V=Q*15%=6.6*15%=9900m3 取设计值为1万m3池深采

20、用h=4m，则清水池平面面积为A=V/h=10000/4=2500，采用边长50m的正方形。6.1吸水井的设计吸水井深为3.6m，宽为2m，长度12m。6.2二泵房的设计二泵房中泵型号的选择：3用1备查给排水设计手册-常用设备选泵型水泵的参数如下： 型号流量（）扬程转数功率（KW)配电动机功率(KW)效率（）允许吸上真空度（m）972501450n/min164220814.5126044177.68714403718979泵房的尺寸：40m10m，长度为控制间4m，泵轴之间的间距为4.0m，靠近控制间的泵与靠近吊装间的泵距离墙的距离也为4.0m，另外设4.0m做为吊装机械用，共计40m。宽度

21、为吸水管4.5m，泵基础的长度为2.5m，压水管3m，共计10m。7水厂总体布置7.1水厂的平面布置水厂的平面布置应考虑以下几点要求：布置紧凑，以减少水厂占地面积和连接管渠的长度，并便于操作管理。但各构筑物之间应留处必要的施工和检修间距和管道地位；充分利用地形，力求挖填土方平衡以减少填、挖土方量和施工费用；各构筑物之间连接管应简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。此外，有时也需要设置必要的超越管道，以便某一构筑物停产检修时，为保证必须供应的水量采取应急措施；建筑物布置应注意朝向和风向；有条件时最好把生产区和生活区分开，尽量避免非生产人员在生产区通行和逗留，以确保生产安全；对分期建

22、造的工程，既要考虑近期的完整性，又要考虑远期工程建成后整体布局的合理性。还应该考虑分期施工方便。7.2水厂的高程布置 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，并留有空地。净水构筑物水位标高名 称水 头 损 失 （m）水位标高（m）连接管段构筑物沿程及局部构筑物管式混合器0.21絮凝池0.4074.44絮凝池至沉淀池0.11沉淀池0.1573.93沉淀池至普通快滤池0.32普通快滤池2.573.46普通快滤池到清水池0.46清水池70.50参考文献1给水排水设计手册（第3、14

23、册） 北京：中国建筑工业出版社，19862崔玉川. 净水厂设计知识. 北京：中国建筑工业出版社，1999 3崔玉川. 给水厂处理设施设计计算. 北京：化学工业出版设，20034严煦世，范瑾初. 给水工程（第四版） 北京：中国建筑工业出版社，19995李亚峰，尹世君. 给水排水工程专业设计指南 北京：化学工业出版社 20036室外给水规范（GB50013-2006）致谢在以前的给水工程学习过程中，虽然对于水厂的一般工艺流程有了一个大概得了解，但所学到的知识仅限于课本上和老师在上课的时候所讲授的知识，只能对给水厂的设计有一个知识轮廓，但是对于具体的设计方法还是不能很好的理解与掌握，仅仅依照于课本上

24、的知识来想象一个具体的水厂的设计，无异于“纸上谈兵”！ 通过一周的给水工程课程设计，使我熟悉了给水工程的工艺流程，在做设计的过程中能够把以前所学到的抽象的知识应用于具体的实践当中，对于以前知识的掌握也就更加牢固。同时，在设计过程中不可避免的会遇到课本上没有见到或者是涉及到的知识点，这就需要我们查阅各种资料来解决在现实的工程设计中所遇到的各种难题，比如说，许多的规范，由于课本知识的侧重点可能有所不同，很多的具体规范课本上是没有的，或者不是最新的。再比如，很多在具体工程中所用到的阀件也需要我们查阅具体的设计手册！在查阅资料的过程中，我们不但解决了我们在设计过程中所遇到的难题，同时我们也学到了新的关于给水工程工艺设计在具体的工程设计中能够用到的各种知识！ 通过课程设计锻炼了我们多方面的能力，为我们以后走入社会奠定了良好的基础，在整个设计过程中得到了老师和同学的热情帮助，在此！再一次对他们表示诚挚的感谢！20