毕业设计（论文）-某城镇自来水厂工程设计

摘 要本设计是对安徽省某城市给水厂进行工艺设计，该水厂的设计日供水量为6.5万吨，水源为水库水，水源水质符合地表水环境质量标准 类水体标准。水源水质符合集中式生活饮用水地表水源地水质要求，是可选择的城市供水水源。设计的主要任务是根据水量和水质完成该水厂的给水处理及构筑物的初步设计，水厂平剖面图和主要构筑物平剖面图的图纸绘制。由于水源没有受到污染无需预处理及深度处理，则该水厂的处理工艺流程为常规处理。即：原水混凝沉淀过滤消毒用户。设计中对各个构筑物进行了详细的计算，并绘制图纸11张。主要构筑物为：折板絮凝池、平流沉淀池、普通快滤池和清水池。关键词：常规水处理工艺；平面布置；高程布置全套图纸加扣3012250582 AbstractThis design was about a city of Anhui province water supply plant process design. The flow is 65000m3/d, of water for reservoir water, water quality in line with environmental quality standards for surface water class III water standard. Water quality conforms to the centralized drinking water source of surface water quality requirements, may be the choice of city water supply. The design of the main tasks is to complete the water quantity and quality of water treatment and the structures of the preliminary design, in horizontal section and main structures flat profile drawing. Since water pollution has not been without pretreatment and depth of processing, then the water plant for the treatment process conventional treatment. which was: raw water flocculation & coagulation filtration disinfection consumer. Design of the various structures detailed calculation,and produce drawing chapter 11.The main structures consist of spacer flocculating pond, horizontal sedimentation tank, conventional rapid filter&clean water pond. KEY WORDS:the conventional water treatment process;horizontal layout;elevation layout目 录第一章 概述11.1设计基本情况11.2 设计依据11.3 原始设计资料11.3.1水源概况1第二章 给水厂处理设计任务22.1设计任务书22.1.1设计题目22.1.2设计任务22.1.3 设计要求2第三章 水处理工艺计算说明书43.1 设计原始资料43.2 设计要求43.3 设计原理43.4 处理构筑物的比较和选择53.4.1 混凝工艺选择53.4.2 混合工艺73.4.3 絮凝池的比较与选择83.4.4 沉淀池工艺93.4.5 过滤工艺的比较与选择113.4.6 消毒工艺的比较与选择123.5 给水厂工艺流程的确定13第四章 水处理工程设计144.1 水处理构筑物144.1.1 投药工艺144.1.2 折板絮凝池144.1.3 平流沉淀池154.1.4 普通快滤池164.1.5 消毒工艺164.1.6 清水池174.1.7 吸水井184.1.8 二级泵房184.2 给水处理厂平面布置和高程布置184.2.1 水厂的平面布置184.2.2 水厂的高程布置19水头损失一般应通过计算确定，也可参照规范进行估算，并考虑水头跌落损失。19第五章 水处理工艺计算书205.1 混合工艺的设计计算205.1.1 混凝剂的选择205.1.2 用药量计算205.1.3 溶液池和溶解池的计算215.1.4 混合工艺225.1.5 混合工艺的计算225.2 折板絮凝池的设计计算235.2.1 设计要点235.2.2折板絮凝池的计算245.3 平流沉淀池315.3.1 设计要点325.3.2 平流沉淀池的计算335.4 普通快滤池365.4.1 设计要点365.4.2 普通快滤池的设计计算375.5 消毒工艺的设计计算425.5.1 加氯量的计算425.5.2 加氯间设计要点425.6 清水池的设计计算435.6.1 清水池有效容积计算435.6.2 清水池设计要点435.6.3 清水池管道计算435.6.4 清水池的布置445.6.5 吸水井计算445.7 二级泵房的设计计算465.7.1 设计规模465.7.2 吸水管路和压水管路的计算465.7.3 机组基础尺寸475.7.4 泵房尺寸475.7.5 附属设备48第六章 平面和高程布置496.1 水厂的平面布置496.2 水厂管线设计496.3 水厂的高程布置506.3.1 水头损失计算506.3.2 处理构筑物高程的确定53第七章 水厂辅助性构筑物设计55致 谢56参考文献57附录： （1）英文原文、译文 （2）附图（另附） 图1：折板絮凝池布置图 图2：平流沉淀池布置图 图3：普通快滤池平面布置图 图4：普通快滤池剖面图 图5：配水系统大样图 图6：清水池平面布置图 图7：清水池剖面图 图8：二级泵房布置图 图9：加药间、加氯间布置图 图10：水厂高程布置图 图11：水厂平面布置图59第一章 概述1.1设计基本情况 设计题目：某城镇自来水厂工程设计设计水量：71500m/d（包括自用水量10%）1.2 设计依据 （1）室外给水设计规范（GB50013-2006）； （2）城市给水工程规划规范（GB 50282-98）； （3）生活饮用水卫生标准（GB57492006）； （4）地表水环境质量标准（GB3838-2002）； （5）国家和有关部门政策法规及现行有关规程、规范和技术标准； （6）有关专业规划及社会发展规划资料； （7）给水处理技术的发展趋势； （8）全国通用给水排水标准图集；1.3 原始设计资料1.3.1水源概况 水厂水源选用水库水。其水质能达到地表水环境质量标准 类水体标准。水源水质符合集中式生活饮用水地表水源地水质要求，是可选择的城市供水水源。第二章 给水厂处理设计任务2.1设计任务书2.1.1设计题目 6.5万立方米/天给水处理厂设计2.1.2设计任务（1）水厂水处理工艺方案比较；（2）选择混凝剂，选择投药方式；（3）加药间、加氯间布置；（4）絮凝沉淀构筑物的设计计算；（5）过滤构筑物的设计计算；（6）清水池的设计计算；（7）二级泵房工艺设计；（8）水厂平面布置及高程布置；（9）管径的计算和设备的选用；（10）各构筑物平面图和剖面图的绘制；（11）厂区内工艺管线的布置和给排水管线的布置计算；（12）完成不少于3000字的专业英文资料翻译。（13）要完成设计图纸的绘制，要求运用计算机绘制。包括厂区总平图；高程布置图；絮凝沉淀池的平面图、剖面图；滤池平面图、剖面图；清水池平面图、剖面图；加氯间加药间的布置图；送水泵站的工艺图。2.1.3 设计要求 （1）毕业设计应按时并独立完成所规定的毕业设计内容和工作量； （2）毕业设计说明书和计算书的编写应按本次毕业设计（论文）的撰写要求进行，要做到选择的参数有依据，说明的内容简要、文字通顺、论据充分； （3）毕业设计应严格按照进度要求进行； （4）毕业设计期间应遵守学校关于毕业设计的有关管理规定。第三章 水处理工艺计算说明书3.1 设计原始资料水厂水源选用水库水。其水质能达到地表水环境质量标准 类水体标准。水源水质符合集中式生活饮用水地表水源地水质要求，是可选择的城市供水水源。各项数据指标见下表。出水水质要求处理后水质达到如下生活饮用水水质标准：浊度1 NTU，色度15，硬度450mg/L（CaCO3计），pH6.58.5，菌落总数100 CFU/ml，总大肠菌群和粪大肠菌群不得检出，余氯与水接触30 min不低于0.3mg/L（管网末端0.05mg/L）等。各项其它指标详见生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006）。3.2 设计要求 （1）根据该市的进水水质和水量，初步设计一座给水处理厂，设计流量65000m/天。 （2）取水工程，水源选择、取水方案及位置的确定、取水构筑物的形式和设备设计计算并绘图。 （3）给水处理工程，净水厂场址的选择、水处理方案的比较与选择、构建物的形式、尺寸及设备的选择计算并绘图，要求图纸使用AutoCAD绘制厂区总平图；高程布置图；絮凝沉淀池的平面图、剖面图；滤池平面图、剖面图；清水池平面图、剖面图；加氯间加药间的布置图，要求完整的计算说明，文本要求书写规范，装订成册。3.3 设计原理 （1）水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并按原水水质最不利情况进行校核。水厂自用水量取决于所采用的处理方法、构筑物类型及原水水质等因素，城镇水厂自用水量一般采用供水量的5%10%，必要时可通过计算确定。 （2）水厂应按近期设计，并考虑远期发展。根据使用要求及技术经济合理等因素，对近期工程亦可做分期建设的可能安排。对于扩建、改建工程，应从实际出发，充分发挥原有设施的效能，并应考虑与原有构筑物的合理配合。 （3）水厂设计中应考虑各构筑物或设备进行检修、清洗及部分停止工作时，仍能满足用水要求、主要设备应有备用量；处理构筑物一般不设备用量，但可通过适当的技术措施，在设计允许范围内提高运行负荷。 （4）水厂自动化程度，应本着提供水水质和供水可靠性，降低能耗、药耗，提高科学管理水平和增加经济效益的原则，根据实际生产要求，技术经济合理性和设备供应情况，妥善确定。 （5）设计中必须遵守设计规范的规定。如果采用现行规范中尚未列入的新技术、新工艺、新设备和新材料，则必须通过科学论证，确证行之有效，方可付诸工程实际。但对与确实行之有效、经济效益高、技术先进的新工艺、新设备和新材料，应积极采用，不必受现行设计规范的约束。根据设计任务要求，水源为水库水，水量水质变化不大，水质符合地表水环境质量标准（GB57492006），不需要作深度处理，故选用如下工艺：原水混凝剂投入混合絮凝沉淀过滤消毒清水池二泵站用户3.4 处理构筑物的比较和选择3.4.1 混凝工艺选择3.4.1.1 混凝剂的选择与投加 a. 精制硫酸铝 Al2(SO4)318H2O 制造工艺复杂，水解作用缓慢；含无水硫酸铝50%52%；适用于水温为2040 当pH=47时，主要去除有机物；pH=5.77.8时，主要去除悬浮物；pH=6.47.8时，处理浊度高，色度低（小于30度）的水。 b. 粗制硫酸铝 Al2(SO4)318H2O 制造工艺简单，价格低；设计时，含无水硫酸铝一般可采用20%25%；含有20%30%不溶物，其他同精制硫酸铝 c. 硫酸亚铁 FeSO47H2O 絮体形成较快，沉淀时间短；使用于碱度高、浊度高，pH=8.19.6，混凝作用好，但原水色度较高时不宜采用；当pH较低时，常用氯氧化物使铁氧化成三价，腐蚀性较高 d. 三氯化铁 FeCl36H2O 不受水温影响，絮体大，沉淀速度快，效果好。易溶解，易混合，渣少，对金属（尤其对铁）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料会因发热而引起变形原水pH=6.08.4之间为宜，当原水碱度不足时应加适量石灰；处理低浊水时效果不显著 e. 聚合氯化铝 Al2(OH)nCl6-nm，简称PAC 净化效率高，用药量少，出水浊度低，过滤性能好，原水浊度高时尤为显著温度适应性高，pH值使用范围宽（pH=59），因而可调pH值，操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本低。 f. 聚丙烯酰胺 又名三号絮凝剂，简写PAM根据原水出水水质及水温，参考有关净水厂运行经验，混凝剂采用精制硫酸铝。混凝剂投加量为30mg/l，硫酸铝溶液浓度为10，不用助凝剂，混凝剂每日配置次数为3次。3.4.1.2 混凝剂投加方式选择a. 水泵投加 采用计量泵投加，不需另设计量设备b. 水射器投加 采用水射器投加，设备简单，使用方便，但水射器效率较低，且易磨损c. 重力投加 将溶液池架高，利用重力将药液投入水泵压水管或混合设施入口处，这种投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。 结合上述优缺点，采用计量泵投加混凝剂。3.4.1.3 溶液池 采用两个溶液池,每个溶液池尺寸为:LBH=3.0 m2.0 m1.9 m3.4.1.4 溶解池采用两个溶解池,每个溶解池尺寸为:LBH=1.5 m1.5 m1.4 m3.4.2 混合工艺 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，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。混合方式分为两大类：水力和机械。前者简单，但不能适应流量的变化；后者可进行调节，能适应各种流量的变化，但须有一定的机械维修量，具体采用何种形式应根据净水厂工艺布置。水质。水量。投加药剂品种及数量以及维修条件等因素确定。 a. 管式混合 优点：混合简单，无需建混合设施 缺点：当混合效果不稳定，流速低时混合不充分 静态混合器 优点：构造简单，无运动部件，安装方便，混合快速均匀 缺点：当流量降低时，混合效果下降 b. 水泵混合 优点：混合效果好，不需增加混合设施，节省动力 缺点：使用腐蚀性药剂时对水泵有腐蚀作用 c. 机械混合 优点：混合效果好，且不受水量变化影响，适用于各种规格的水厂 缺点：需增加混合设备和维修工作综上所述，因为水厂水量变化不大，以整体经济效益而言是最具有优势的，本计采用管式静态混合器；因为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%。3.4.3 絮凝池的比较与选择（1）折板絮凝池 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，造价较高 适用条件：流量变化较小的中小型水厂（2）隔板式絮凝池 a. 往复式隔板絮凝池 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，转折处矾花易破碎适用条件：水量大于30000 m3/d的水厂，水量变动小者b. 回转式隔板絮凝池 优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便 缺点：出水流量不易分配均匀，出口处易积泥适用条件：水量大于30000 m3/d的水厂，水量变动小者，改建和扩建旧池时适用（3）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困难，絮凝效果较差适用条件：一般用于中小型水厂（4）涡流式絮凝池 优点：絮凝时间短，容积小，造价较低 缺点：池子较深，锥底施工较困难，絮凝效果较差适用条件：水量小于30000 m3/d的水厂（5）网格、栅条絮凝池 优点：絮凝池效果好，水头损失小，凝聚时间短缺点：末端池底易积泥（6）机械絮凝池 优点：絮凝效果好，水头损失小，可适应水质、水量变化 缺点：需机械设备和经常维修 适用条件：大小水量均适用，并能适应水量变动较大者 综上所述，由于水厂水量为65000 m3/d属于中小型水厂，故采用折板絮凝池。絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小。 3.4.4 沉淀池工艺3.4.4.1 沉淀池的比较与选择（1）平流沉淀池 优点：a)造价较低。 b)操作管理方便，施工较简单 c)对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果稳定 d)带有机械排泥设备时，排泥效果好 缺点：a)占地面积较大 b)不采用机械排泥装置时，排泥较困难 c)需维护机械排泥设备适用于大、中型净水厂（2）斜板（管）沉淀池 优点：a.沉淀效率高 b.体积小，占地少 缺点：a.斜板（管）需要用较多的材料，老化后尚需更换，费用较高 b.对原水适应行较平流池差 c.不设机械排泥装置时，排泥较困难，设机械排泥时，维护管理比平流池困难 适用于：a.各类规模的水厂 b.宜用于老水厂的改建，扩建和挖潜 c.单池处理水量不宜过大结合优缺点，本设计处理水量为65000 m/d，采用平流沉淀池优点是是操作方便；对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果稳定；带有机械排泥设备时，排泥效果好3.4.4.2 排泥工艺的选择（1）多斗底重力排泥 优点：a.劳动强度较小，排泥历时较短 b.耗水量比人工排泥少 c.排泥时可不停水 缺点：a.池底结构复杂，施工较困难 b.排泥不彻底适用条件：a.原水浑浊度不高 b.每年排泥次数不多 c.地下水位较低 d.一般用于中小型水厂（2）人工排泥优点：a.池底结构简单，不需要其他设备 b.造价低缺点：a.劳动强度大，排泥历时长 b.耗水量大 c.排泥时需要停水适用条件：a.原水终年很清，每年排泥次数不多 b.一般用于小型水厂 c.池数不少于2个，交替使用（3）穿孔管排泥优点：a.劳动强度小，排泥历时较短 b.耗水量少 c.排泥时不停水 d.池底结构较简单缺点：a.孔眼易堵塞，排泥效果不稳定 b.检修不便 c.原水浑浊度较高时，排泥效果差适用条件：a.原水浑浊度适应范围较广 b.每年排泥次数较多 c.地下水位较高 d.新建或改建的水厂多采用3.4.5 过滤工艺的比较与选择给水过程中的过滤一般是指通过过滤介质的表面或滤层截留水体中悬浮物固体和其他杂质的过程。供生活饮用水的滤池出水水质经消毒后应符合现行生活饮用水卫生标准的要求；供生产用水的过滤池出水水质，应符合生产工艺要求；滤池形式的选择，应根据设计生产能力、原水水质和工艺流程的高程布置等因素，结合当地条件，通过技术经济比较确定。基本类型及其优缺点如下：（1）普通快滤池 优点：有成熟的运转经验，运行稳妥可靠，采用用砂滤料，材料易得价格便宜，采用大阻力水系统，单池面积可做的较大，池深较浅，可采用降速过滤，水质较好。 缺点：阀门多，价格高，易损坏，需设有全套冲洗设备适用条件：一般用于大中水厂，单池面积不宜大于100 m2（2） V型滤池 优点：采用气水反冲洗，有表面横向扫洗作用，冲洗效果好，节水；配水系统一般采用长柄滤头冲洗过程自动控制 缺点：采用均质滤料，滤层较厚，滤料较粗，过滤周期长适用条件：适用于大中型水厂（3）虹吸滤池 优点：不需大型阀门，易于自动化操作，管理方便 缺点：土建结构复杂，池深大单池面积小，冲洗水量大；等速过滤，水质不如变速过滤适用条件：适用于中型水厂，单池面积不宜大于2530 m2（4）双阀滤池 单层砂滤料 优点：材料易得，价格低，大阻力配水系统，单池面积可大，可采用减速过滤，水质好，减少两只阀门 缺点：必须有全套冲洗设备，增加形成虹吸的抽气设备适用条件：适用于中型水厂，单池面积不宜大于2530 m2（5）移动罩滤池 单层砂滤料 优点：造价低，不需要大型阀门设备，池深浅，结构简单；自动连续运行，不需冲洗设备；占地少，节能 缺点：减速过滤，需移动冲洗设备，罩体与隔墙间密封技术要求高；起始滤速较高，因而平均设计滤速不宜过高适用条件：适用于大中型水厂，单格面积小于10 m2综上所述，本设计设计流量65000 m/d，根据设计要求，故采用普通快滤池。其优点是：有成熟的运转经验，运行稳妥可靠，采用用砂滤料，材料易得价格便宜，采用大阻力水系统，单池面积可做的较大，池深较浅，可采用降速过滤，水质较好。3.4.6 消毒工艺的比较与选择（1）液氯消毒优点：经济有效，使用方便，PH值越低消毒作用越强，在管网内有持续消毒杀菌作用缺点：氯和有机物反映可生成对健康有害的物质（2）漂白粉消毒优点：持续消毒杀菌缺点：漂白粉不稳定，有效氯的含量只有其20%25%（3）二氧化氯消毒优点：对细菌、病毒等有很强的灭活能力，能有效地去除或降低水的色、嗅及铁锰、酚等物质缺点：ClO2本身和副产物ClO2-对人体血红细胞有损害（4）臭氧消毒 优点：杀菌能力很高，消毒速度快，效率高，不影响水的物理性质和化学成分，操作简单，管理方便缺点：不能解决管网再污染的问题，成本高综合上述优缺点，鉴于液氯消毒各种优点所本设计采用液氯消毒。其使用方便，pH值越低消毒作用越强，在管网内有持续消毒杀菌作用。3.5 给水厂工艺流程的确定 通过以上各种工艺的比较及目前技术方面的要求，采用基本处理流程如下：原水 管式混合器 折板絮凝池 平流沉淀池 普通快滤池 清水池 二级泵站 用户第四章 水处理工程设计4.1 水处理构筑物4.1.1 投药工艺 本设计考虑其设计规模小，故采用管式静态混合。根据原水出水水质及水温，参考有关净水厂运行经验，混凝剂采用精制硫酸铝。混凝剂投加量为30 mg/l，硫酸铝溶液浓度为10，不用助凝剂，混凝剂每日配置次数为3次。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。本设计采用计量泵投加，安装3台，两用一备。计量泵型号为J-Z60/2.5，单台的设计流量160L/s。根据布置图加药间尺寸为13 m12 m，溶液池形状采用矩形，单池尺寸为长宽高3 m2 m1.9 m，溶液池设置两个，交替使用。溶解池一般取正方形，边长为1.5 m溶解池深度H=1.4 m,和溶液池一样，溶解池设置2个，一用一备。每池设搅拌机一台。选用ZJ-700型折桨式搅拌机，功率为4KW,转速为85 r/min。 混合设备采用管式静态混合器两组，规格为DN=700的管式静态混合器，流速为1.07 m/s，静态混合器采用三节。混合器的长度L=2.31 m 混合时间：静态混合器的水头损失为0.2868 m小于0.5 m，符合要求。4.1.2 折板絮凝池本设计采用折板絮凝池，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，造价较高适用条件：流量变化较小的中小型水厂 絮凝时间取17 min，分三段絮凝：第一、二段为相对折板，第三段采用平行直板，折板采用单通道。 絮凝池设两组，絮凝池有效水深取3.8 m，超高取0.3 m， 每组絮凝池净长取15 m，絮凝池净宽B=7 m每组絮凝区分为串联运行折板布置：折板采用500 mm，夹角90，板厚60 mm。 各絮凝段主要指标见下表表4.1 各段絮凝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4.860.33104.87第二絮凝段4.860.26794.33第三絮凝段7.880.018319.4合计17.60.6153218.6 从上表可见， GT值2104且GT值完全符合设计要求。4.1.3 平流沉淀池 沉淀池分2组,每组设计流量：0.41 m3/s； 沉淀池的尺寸为：LBH=9073.8 m； 絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙。采用穿孔布水墙上的孔口流速0.1m/s， 孔口布置成7排，每排孔口数为15个，孔口与侧壁间距为0.4 m，上下各排孔口间距为0.15 m，左右各列孔口间距为0.25 m底排孔口与底板间距为0.7 m，顶排孔口与水面间距为0.5 m。 集水方法采用孔口出自由出流，则集水槽总高H3=0.77 m沉淀池放空时间按3h计,放空管直径：DN300 mm本设计采用HIG-4型刮泥机排泥。4.1.4 普通快滤池 （1）设计滤速v=10 m/h，冲洗强度q=14 L/(sm2)，冲洗时间为6 min.采用滤池数为八个，双排布置，每个滤池的面积为f=40 m2；采用滤池尺寸：L=10 m，B=4 m。 （2）滤池高度：3.45 m （3）配水系统：干管采用DN800 mm钢管；干管始端流速：vg=1.11 m/s（一般为1.01.5 m/s，符合要求）。 （4）支管中心间距：0.3m；采用管径：dj=80 mm （5）支管始端流速：vj =1.68 m/s （6）洗砂排水槽： 洗砂排水槽中心距，一般为1.52.1 m，本设计采用a0=2.0 m池中间设置排水渠，其两侧设置洗砂排水槽。排水槽根数根，分布在排水渠两侧。 （7）滤池各种管渠计算： 进水采用DN1100 mm钢管；流速为v1=0.873 m/s；各个滤池进水管采用管径DN450 mm钢管，v2=0.84 m/s。 冲洗水采用DN600 mm钢管，管中流速：v3=2.39 m/s排水管管径采用DN800 mm钢管，管中流速：v4=1.39 m/s（一般为1.01.5 m/s，符合要求）。 （8）冲洗水箱 冲洗时间为6 min， 冲洗水箱容积378 m 冲洗水箱底应高于洗砂排水槽面：6.82 m。4.1.5 消毒工艺 本设计采用滤后水加氯量为0.51.0 mg/L，采用最大投氯量=1.0 mg/L储氯量，设储存时间为30天。加氯量为2.97917 Kg/h。加氯机选用ZJ-2型转子真空加氯机，加氯量为210 Kg/h。设置两台，一用一备。储存采用容量为1000kg的焊接液氯钢瓶，其外形尺寸为：共3只两用一备。4.1.6 清水池 清水池有效容积可按最高日用水量的1020%考虑，本设计采用20%即清水池分设2个，采用矩形钢筋混凝土水池，尺寸为，H=5.5 m。超高0.5 m（1）清水池配管: 进水管: 采用管径DN600 mm钢管，流速为1.29 m/s进水管流速一般为1.01.5m/s 。 出水管： 设计中取出水管管径为DN900 mm，流量最大时出水管内的流速为1.66 m/s 溢流管：溢流管的直径与进水管的直径相同，取为DN600 mm。在溢流管管端设喇叭口出口设置网罩，防止虫类进入池内。（2）清水池的布置： 导流墙：每座清水池内导流墙设置四条，间距5 m，将清水池分成5格。在导流墙底部每隔1.0 m设置0.1 m0.1 m的过水方孔。 检修孔：在清水池顶部设置圆形检查孔两个，直径为1600 mm。 通气管： 在清水池顶部设置通气孔，通气孔共设置10个，每格设2个，通气管的管径为200 mm。覆土厚度：在清水池顶部覆盖0.5 m厚的覆土，并加以绿化，美化环境。4.1.7 吸水井水在吸水井内停留时间为5分钟，最高时的水量为22979.17 m3/h，则吸水井容积为 248.26 m3。吸水井取井宽3 m，长为12 m，高7.5 m，取超高0.4 m。4.1.8 二级泵房泵房尺寸为4.2 给水处理厂平面布置和高程布置4.2.1 水厂的平面布置 水厂的平面布置应考虑以下几点要求： （1）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； （2）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； （3）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； （4）建筑物布置应注意朝向和风向； （5）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； （6）对分期建造的工程，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。水厂的基本组成包括两部分： 1）生产构筑物，包括絮凝沉淀池、普通快型滤池、清水池、二级泵房、投药间、加氯间等 2）辅助建筑物，包括生产性辅助构筑物和生活辅助建筑物两种，前者有配电间、机修间、值班室、翻砂场、鼓风机房等。后者有综合办公楼、食堂、篮球场、职工宿舍、门卫室等。根据工艺流程和各构筑物的功能，以及水厂的地形条件进行平面布置。4.2.2 水厂的高程布置 水厂处理构筑物高程布置应充分利用原有地形。构筑物间的水面高差即流程中的水头损失，包括构筑物、连接管道、计量设备的水头损失。水头损失一般应通过计算确定，也可参照规范进行估算，并考虑水头跌落损失。表4.1 净水构筑物水位标高计算名 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0.30絮凝池0.5528.20絮凝池平流沉淀池0.1沉淀池0.1527.55平流沉淀池至普通快滤池0.37普通快滤池2.8127.03普通快滤池到清水池0.22清水池24.00清水池到吸水井0.67吸水井23.55第五章 水处理工艺计算书5.1 混合工艺的设计计算5.1.1 混凝剂的选择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全，从而使得后处理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。混合方式分为两大类：水力和机械。前者简单，但不能适应流量的变化；后者可进行调节，能适应各种流量的变化，丹须有一定的机械维修量，具体采用何种形式应根据净水厂工艺布置、水质、水量、投加药剂品种及数量以及维修条件等因素确定。水力混合还可以采用多种形式，目前较常采用的有水泵混合。管式静态混合器混合、扩散混合器混合、跌水混合、水跃混合等。机械混合的桨板有多种形式如桨式、推进式、涡流式等。本设计考虑其设计规模小，故采用管式静态混合。根据原水出水水质及水温，参考有关净水厂运行经验，混凝剂采用精制硫酸铝。混凝剂最大投加量为30 mg/L，硫酸铝溶液浓度为10，不用助凝剂，混凝剂每日配置次数为3次。5.1.2 用药量计算混合药剂平均投加量，则每日投加量为。按30天储存计，密度，则，堆积高度按1.8 m计，则面积，通道及附属设备面积按30%计，则，加药间尺寸取LB=13 m12 m。5.1.3 溶液池和溶解池的计算（1） 溶液池容积： 溶液池总容积： 式中：w2溶液池容积，m3 Q处理水量，m3/h a混凝剂最大投加量，mg/L b溶液浓度，取10% n每日调制次数，取n=3则 溶液池设置两个，每个容积为w2，以便交替使用，保证连续投药。取有效水深，总深（式中H2为保护高，取0.3 m；H3为贮渣深度，取0.1 m）。溶液池采用矩形，单池尺寸为（2） 溶解池容积 溶液池一般为正方形，有效水深，则边长溶解池深度（式中H2为保护高，取0.3 m；H3为贮渣深度，取0.1 m）。和溶液池一样，溶解池设置两个，以保证连续投药。溶解池的放水时间t采用10 min，则放水流量查水力计算表得出放水管采用DN50 mm塑料管，对应流速为1.357 m/s。溶解池底部设DN100的排渣管一根。（3） 投药管流量： 查水力计算表得出投药管采用DN32 mm的塑料管，对应流速为0.73 m/s。 每池设搅拌机一台。选用ZJ700折桨式搅拌机，功率为4KW，转速为85 r/min。（4）计量泵： 采用计量泵湿式投加，总流量，安装3台JZ160/2.5型计量泵，单台设计流量为160 L/h，两用一备。5.1.4 混合工艺 在给排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，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。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%。5.1.5 混合工艺的计算采用2组管式静态混合器，每组混合器的流量，采用DN700 mm的钢管，对应流速。采用规格为DN700的管式静态混合器，静态混合器采用三节。混合器的长度，混合时间。图5.1管式静态混合器1原水管道；2加药管；3混合单元体；4静态混合器水头损失：静态混合器水头损失一般小于0.5m，根据水头损失计算公式 式中：h水头损失，m Q处理水量，m3/d D管道直径，m n混合单元，个校核GT值： 符合要求。5.2 折板絮凝池的设计计算根据设计任务书要求，本设计采用折板絮凝池进行设计。其优缺点如下： 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，造价较高适用条件：流量变化较小的中小型水5.2.1 设计要点（1） 竖流式平折板絮凝池是用于中、小水厂，折板可采用钢丝网水泥板、不锈钢或其他材质制作；本设计采用不锈钢板。（2） 平折板絮凝池一般分为三段（也可多于三段）。三段中的折板布置可分别采用相对折板、平行折板及平行直板；（3） 各段的G和T值可参考下列数据： 第一段（相对折板）：G=80s-1，t240s； 第二段（平行折板）：G=50s-1，t240s； 第三段（平行直板）：G=25s-1，t240s，GT值2104；（4） 折板夹角：可采用90120；（5） 折板宽度b：可采用0.5 m左右，本设计取0.5 m折板长度：可采用0.81.5 m；（6） 第二段中平行折板的间距等于第一段相对折板的峰距。5.2.2折板絮凝池的计算 设计水量（包括水厂自用水量） ； 絮凝池与沉淀池合建 根据规范，絮凝时间为1220 min，絮凝时间取17 min，分三段絮凝：第一、第二段为相对折板，第三段采用平行直板，折板采用单通道。 絮凝池设两组，絮凝池有效水深取3.8 m，超高取0.3 m，则每组絮凝池的流量： 每组絮凝池容积： 每组池子的面积： 每组絮凝池净长取15 m，絮凝池净宽，每组絮凝区分为串联运行的三格，如图：折板布置如下图：折板采用500mm，夹角90，板厚60mm。图5.2折板絮凝池各段絮凝池计算如下：（1） 第一絮凝区：设通道宽为1.5 m，设计峰速=0.250.35 m/s，本设计采用0.25 m/s，则峰距：谷距：侧边峰距：根据布置草图可知 （B：絮凝池宽度，7 m，t、c见折板计算示意图如下）图5.2 折板计算示意图 侧边谷距：中间部分谷速：（满足0.10.15m/s） 侧边峰速：侧边谷速：水头损失计算中间部分： 渐放段损失（渐放段阻力系数，取0.5） 渐缩段损失（相对峰的断面积（）；相对谷的断面积（）；渐缩段阻力系数，取0.1） 每格布置有6个渐缩和渐放，故每个水头损失 侧边部分：渐放段损失：渐缩段损失：每格布置有6个渐缩和渐放，故每个水头损失进口及转弯损失： 共一个进口、一个上转弯和两个下转弯、上转弯处水深为0.6m，下转弯处水深为1.1m。进口流速：取0.41 m/s，则进口孔尺寸为上转弯流速：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为 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： 第一絮凝区平均值： （2） 第二絮凝区设通道宽为1.5m，设计峰速=0.150.25 m/s，本设计采用0.2 m/s，折板布置图如下：图5.4第二絮凝区示意图峰距：谷距：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（渐放段阻力系数，取0.5）渐缩段损失（相对峰的断面积（）；相对谷的断面积（）；渐缩段阻力系数，取0.1）每格共6个渐缩和渐放，故侧边部分：渐放段损失渐缩段损失每格共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、上转弯处水深为0.6m，下转弯处水深为0.7m。进口空洞取进口流速：取0.2m/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为 总损失： 每格总损失： 第二絮凝区总损失： 第二絮凝区停留时间： 第二絮凝区平均值： （3） 第三絮凝区采用平行直板，布置如下图：图5.5第三絮凝区示意图平均流速：0.050.1 m/s，本设计取0.10 m/s。通道宽度：水头损失：共一个进口和三个转弯，流速为0.10 m/s，转弯处阻力系数按180转弯损失计算，取3.0。则单格损失为： 第三絮凝区总水头损失： 第三絮凝区停留时间： 第三絮凝区平均值： 各絮凝段主要指标见下表表5.1各絮凝区主要指标絮凝区絮凝时间（min）水头损失（m）G（s-1）GT值第一絮凝区4.860.261104.87第二絮凝区4.860.26794.33第三絮凝区7.880.018319.4合计16.680.5463238.99 从上表可见，GT值且G值完全符合设计要求。絮凝池采用穿孔排泥管排泥，在每格池下部设排泥斗，设置一根排泥管（应尽量布置得使各泥斗排泥均匀），每根排泥管管端设一个。排泥管采用DN200管，排泥槽宽取0.6 m。5.3 平流沉淀池固体颗粒在重力作用下从水中分离出来的过程即为沉淀。有絮凝作用而形成的具有良好沉降性能的大颗粒絮凝体。从絮凝池通过整流段和穿孔墙进入沉淀池后在沉淀池内沉淀下来，是水得到澄清，沉淀淤泥由排泥设施排出。清水有集水系统收集后进入后续处理构筑物滤池进行过滤处理，为了保证滤池的正常进行，沉淀池出水浊度一般在15度以下。5.3.1 设计要点 本水厂采用平流式沉淀池，该沉淀池适用于大、中型水厂； 优点：1）造价较低。 2）操作管理方便，施工较简单。 3）对原水浊度适应性强，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）占地面积较大。 2）不采用机械排泥装置时，排泥较困难。 3）需维护机械排泥设备。 主要设计要点：（1）沉淀时间应根据原水水质和沉淀后的水质要求确定，一般采用1.53.0小时，本设计取1.5 h。 （2）沉淀池内平均流速一般为1025 mm/s；进出水均匀，池内水流顺直，流态良好时，池中水平流速亦可高达3050 mm/s。 （3）有效水深一般为3.03.5 m，超高一般为0.30.5 m,，本设计取超高0.3 m。（4）池的长宽比应不小于 4：1，每格宽度或导流墙间距一般采用 39 m，最大为15 m。 （5）池的长深比应不小于10：1。 （6）一般情况下，当进水端用穿孔墙配水时，穿孔墙在池底积泥面以上0.30.5 m处至池底部分不设孔眼，以免冲动沉泥。 （7）弗劳德数一般控制在Fr=110-4110-5之间；水平沉淀池内雷诺数一般为 400015000间。设计时应注意隔墙设置，以减小水力半径，降低雷诺数。（8）为节约用地，大型水平沉淀池也可叠建于清水池之上。 （9）平流沉淀池一般采用直流式布置，避免水流转折。为满足沉淀时间和水平流速要求，往往池长较大，一般在80100 m之间。（10）平流沉淀池宜采用穿孔墙配水和溢流堰集水，溢流率不宜超过300 m3/(md)。5.3.2 平流沉淀池的计算（1）设计流量：沉淀池设两组，每组设计流量： （2） 设计数据选用沉淀时间沉淀池容积： 与絮凝池配合取净宽7 m，有效水深，则池长L： 取90 m实际有效水深H：校核池子尺寸比例：长宽比：4 符合要求长深比：10 符合要求沉淀池水平流速： 符合要求沉淀池高3.8 m，包括保护高。（3） 穿孔墙设计絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙。穿孔布水墙上的孔口流速采用0.1 m/s，墙长7 m,墙高3.8 m，有效水深3.5 m，超高0.3 m。则孔口总面积，每个孔口尺寸定为，则孔口数为个，取105个。孔口布置成7排，每排孔口数为15个，孔口与侧壁间距为0.4 m，上下各排孔口间距为0.15 m，左右各列孔口间距为0.25 m底排孔口与底板间距为0.7 m，顶排孔口与水面间距为0.5 m。穿孔墙具体尺寸如下图。图5.6穿孔布水墙示意图（4） 水利条件校核： 根据实际情况，设置两道导流墙水流截面积：水流湿周：水力半径：弗劳德数：，在10-410-5之间，符合要求。雷诺数：，符合要求。（5）沉淀池集水系统集水系统采用两侧孔口出流式集水槽集水每组沉淀池的集水槽个数为4个集水槽中心距 槽中流量 考虑到池子的超载系数为20%，故槽中流量： 槽的尺寸 槽宽,为施工方便取 取堰上负荷为