给水厂课程设计

精选优质文档-倾情为你奉上 给 水 厂 课 程 设 计 班级：电厂化学0901 姓名：陈雪平 学号：一、概述设计任务及依据1 设计目的及基本要求 通过本次设计，应达到如下教学目的:（1） 掌握给水处理厂工艺设计的基本步骤，复习和消化课程讲授的内容；（2）掌握给水处理厂各处理构筑物形式的选择方法与工艺设计计算方法，给水处理厂平面布置与高程设计的原则和方法，具备初步的独立设计能力；（3）掌握设计与制图的基本技能；（4）提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。（5）设计中，应做到设计合理、计算准确、图面清晰、语言通顺、说明简练、字体端正。2、设计内容2.1设计题目某市新区地表水水厂设计2.2设计原始资料2.2.1 图纸 净水厂地形图见附图2.2.2基本资料水厂的净产水量和水厂自用水量总和为2.2.3原水资料编号项目单位分析结果附注1色度度202浑浊度mg/200-15003嗅和味度合格4PH值7.75总硬度mg/250以CaCO3计6铜mg/0.87锌mg/0.28锰mg/0.019砷mg/0.00210细菌总数个/28011大肠菌群个/732.2.4 地形地貌开封界于东京11351511151542，北纬341143351143，地势平坦，位于河南省中部偏东，是黄河冲积扇平原的尖端。平均海拔在69米至78米。2.2.5工程地质及水文地质工程地质良好，适宜于工程建设，地质构造一般皆为2.2.5 工程地质及水文地质工程地质良好，适宜于工程建设，地质构造一般皆为四层：（1）表土或耕土厚0.5m左右；（2）粘土及砂质粘土，即第四纪土层，厚8m左右，耐压力2kg/cm2以上3 设计成果及要求设计成果包括设计说明书一份和图纸二张；3.1 设计说明书设计说明书内容包括下列各项：（1）目录；（2）概述设计任务和依据，简要分析设计资料的特点；（3）计算设计流量；（4）给水处理流程选择的各种因素分析和依据说明；（5）各处理构筑物及其辅助设备的工艺计算、工作特点的说明；（6）给水处理构筑物之间的水力计算及其高程设计；（7）处理构筑物总体布置的特点及依据说明。说明书应简明扼要，表格说明、要求文字通顺、段落分明、字迹工整。3.2 图纸绘制下列图纸：（1）厂区总平面图，图中应表示出各工艺构筑物的确切位置，外形尺寸，相互距离、各构筑物连接沟管的位置、管径、管材、管长，其他辅助性构筑物的位置。厂区内各种管道：上水、下水、雨水、暖气管、电缆等的总平面布置。厂区道路、绿化及卫生防护区的布置等。该图中各种管道以单线条表示，图中应绘出各种线条表示的图例，注明构筑物名称。绘出地形等高线，填方挖方轮廓线等。（2）工艺流程高程图，图中应标出各构筑物顶、底、水面、主要构件及沟管的设计标高，室内外地坪标高。二、给水厂的设计步骤及工艺选择1、总体设计1.1净水工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符合第三类水质标准，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1.2处理构筑物及设备型式选择1.2.1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。1.2.2混合设备使用静态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。1.2.3反应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凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、网格（栅条）絮凝、折板絮凝和波纹板絮凝。这几种形式的絮凝池都具有絮凝效果好、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，网格絮凝池的絮凝效果较好，水头损失小，絮凝时间相对较少。1.2.4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。1.2.5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，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。1.2.6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。2.混凝沉淀2.1 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。我国多采用后者，采用湿投法，本设计也采用湿投法。本设计根据原水水质分析资料，用不同的药剂作混凝试验，并根据货源供应等，确定合理的混凝剂品种及投药量。由于缺少必要的条件，所以参考分析相似水源有关水厂的经验数据，药剂投加聚合铝，包括聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铝（PAS）等，具有混凝效果好、对人体健康无害、使用方便、货源充足和价格低廉等优点，因而使用聚合铝作为水处理的混凝剂。取混凝剂最大投加量为30mg/L。2.1.1溶液池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。 溶液池容积按下式计算：式中 溶液池容积，； Q处理水量，；a混凝剂最大投加量，mg/L；c溶液浓度，取10%；n每日调制次数，取n3。代入数据得： 溶液池设置两个，每个容积为，以便交替使用，保证连续投药。取有效水深H11.0m，总深HH1+H2+H31.0+0.2+0.11.3m。（式中H2为保护高，取0.2m；H3为贮渣深度，取0.1m）溶液池形状采用矩形，尺寸为长宽高1m1m1.3m。2.1.2溶解池溶解池容积溶解池一般取正方形，有效水深H11.0m，则：面积FW1/H1边长aF1/20.547m；取边长为0.55m。溶解池深度HH1+H2+H3 1.0+0.2+0.11.3m（式中H2为保护高，取0.2m；H3为贮渣深度，取0.1m）和溶液池一样，溶解池设置2个，一用一备。溶解池的放水时间采用t10min，则放水流量查水力计算表得放水管管径100mm，溶解池底部设管径d100mm的排渣管一根。(钢管或铸铁管）11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。2.1.3投药管投药管流量 查水力计算表得投药管管径d20mm，相应流速为0.8m/s。3混合设备的设计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。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2所示。设计总进水量为Q=10000m3/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=1.5m/s。计算草图如图4-2。图4.2 管式静态混合器计算草图3.1设计计算(1) 已知条件设计总流量Q=10000m3/d=416.7m3/d=0.116m3/d设计进水管流速应在1.0-1.2m/s，本设计=1.0m/s,进水管采用两条管。（2）设计管径静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量；则静态混合器管径为： 本设计采用D=300mm； 则实际流速=0.82m/s3.2混合单元数按下式计算，本设计取N=4；则混合器的混合长度为： 3.3混合时间 T= 3.4水头损失，符合设计要求。4反应设备的设计网格絮凝池是在池内沿流程一定距离的过水断面中设置网格，水流通过网格时相继收缩、扩大，形式漩涡，造成絮凝颗粒碰撞。其构造一般由安装多层网格的多格竖井组成，各竖井之间的隔墙上、下交错开孔，各竖井的过水断面尺寸相同，平均流速相同。絮凝池的能耗由不同的网格及层数进行控制。网格絮凝池的设计分为三段，流速及流速梯度G值逐段降低。相应各段采用的构件，前段为密网，中段为疏网，末段不安装网格。4.1设计参数选取：絮凝池分为两组：每组设计流量 Q1=絮凝时间：，有效水深：（与后续沉淀池水深相配合），超高0.3m，池底设泥斗及快开排泥阀排泥，泥斗高0.6m；絮凝池总高度为：4.2平面尺寸计算絮凝池的有效容积：絮凝池的有效面积为：水流经每格的竖井流速。由此得单格面积： 设计每格为正方形，边长采用0.7m，因此每格面积为0.49。由此得分得格数为： 采用17格。实际絮凝时间为：4.3网格设计絮凝池分为三段：前段放密网格条，初设过网格流速，竖井平均流速，竖井之间孔洞流速；中段放疏网格，初设过网格流速，竖井平均流速，竖井之间孔洞流速；末段不放网格，初设竖井平均流速。4.4内部水头损失计算前段：网格的孔眼尺寸为80mm*80mm, 过网流速为0.25m/s。净空断面： 每个网格的孔眼数为： （个）前段共设网格10块，n=10；为网格阻力系数，取1.0。则前段网格的水头损失为： 为孔洞阻力系数，取3.0.则前段孔洞水头损失为：中段：网格的孔眼尺寸为100mm*100mm，取。净空断面： 每个网格的孔眼数为：中段共设网格6个，为网格阻力系数，取0.9，为孔洞阻力系数，取3.0。则中段网格的水头损失为： 中段的孔眼损失为： 后端：不设网格。孔洞水头损失为： 絮凝池内的水头损失为： 0.1506m5沉淀澄清设备的设计采用上向流斜管沉淀池，水从斜管底部流入，沿管壁向上流动，上部出水，泥渣由底部滑出。斜管材料采用厚0.4mm蜂窝六边形塑料板，管的内切圆直径d=25mm，长l=1000mm，斜管倾角=。如下图5所示，斜管区由六角形截面的蜂窝状斜管组件组成。斜管与水平面成角，放置于沉淀池中。原水经过絮凝池转入斜管沉淀池下部。水流自下向上流动，清水在池顶用穿孔集水管收集；污泥则在池底也用穿孔排泥管收集，排入下水道。图6 斜管沉淀池剖面图5.1设计水量斜管沉淀池也设置两组，每组设计流量 Q=0.058m3/s表面负荷取5.2沉淀池面积 1)清水区有效面积F F=0.058/0.0025=23.2m2 2)沉淀池初拟面积F斜管结构占用面积按5计，则F=1.05*F=1.05*23.2=24.36m2初拟平面尺寸为L*B=6m*4m3)沉淀池建筑面积F建斜管安装长度考虑到安装间隙，长加0.07m，宽加0.1m L=L1 +L2 +0.07=6+0.5+0.07=6.57m取7mB=B1+0.1=4.01m 由于长度上已经考虑加长，取B=4mF建=L*B= 7*4=28m2 24.36m2 ,符合要求5.3池体高度保护高 =0.3m；斜管高度 =0.87m；配水区高度 =1.2m；清水区高度 =1.0m； 池底穿孔排泥槽高 =0.75m。则池体总高为5.4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 Re4) 管内沉淀时间t 5.5配水槽配水槽宽b=1m5.6集水系统1) 集水槽个数n=42) 集水槽中心距a=L/n=7/4=1.75m3) 槽中流量q0 = Q/n=0.058/4=0.0145m3/s4) 槽中水深H2槽宽b= b=0.9q0 0.4=0.9*0.01450.4=0.166m起点槽中水深0.75b=0.1245m，终点槽中水深1.25b=0.2075m为方便施工，槽中水深统一按H2=0.31m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=0.4575m6) 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=0.069/0.0007=100(个)（个），取整数35个d.集水槽每边孔眼个数n n =n/2=18(个)e.孔眼中心距离S0 S0=B/18=4/18=0.22m5.7排泥采用穿孔排泥管，沿池宽（B=4m）横向铺设2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。6过滤6.1滤池的布置 采用双排布置两个，按单层滤料设计，采用石英砂作为滤料。6.2滤池的设计计算6.2.1设计水量Q=0.058m3/s 滤速v=8m/h6.2.2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 6.2.3滤池面积： 滤池总面积滤池个数采用N=2个，成双排对称布置单池面积f=F/N=26.1/2=13.05m2每池平面尺寸采用LB=4m3.5m6.2.4单池冲洗流量 6.2.5冲洗排水槽(1)断面尺寸两槽中心距采用a=2.0m排水槽个数n1=L/a=4/2.0=2（个）槽长l=B=3.5m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=eHn+2.5x+0.075=1.05m6.2.6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 (2) 集水渠底低于排水槽底的高度Hm 6.2.7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干渠断面积，取0.16干渠断面尺寸采用0.4m0.4m(2)配水支管支管中心距采用s=0.25m支管总数n2=2L/s=24/0.25=32（根）支管流量支管直径采用，流速支管长度核算，符合要求(3)支管孔眼孔眼总面积与滤池面积f的比值a，采用，则 孔径采用单孔面积孔眼总数（个）每一支管孔眼数（分两排交错排列）为：（个），取整数17个孔眼中心距孔眼平均流速6.2.8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 水箱内水深，采用圆形水箱直径(2)设置高度水箱底至冲洗排水箱的高差，由以下几部分组成。a.水箱与滤池间冲洗的水头损失管道流量管径采用，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 mH2Ob.配水系统水头损失按经验公式计算 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 式中 滤料的密度，石英砂为； 水的密度，； 滤料层膨胀前的孔隙率（石英砂为0.41）； 滤料层厚度，m。所以 mH2Oe. 备用水头mH2O则 7消毒7.1加药量的确定水厂设计1万m3/d=416.67m3/h最大投氯量为a=3mg/L加氯量为： Q1=0.001aQ=0.001*3*416.67=1.25kg/h 取Q1=1.3kg/h 储氯量（按一个月考虑）为：G=30*24Q=30*24*1.3=936Kg/月 可取950kg7.2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。8其他设计8.1清水池的设计设置两座清水池以适应水厂1万m3/d 的产水量，单座清水池容积V=Q*15%=10000*15%=1500m3 /d 取设计值为1600m3池深采用h=4m，则清水池平面面积为A=V/h=1600/（2*4）=200，采用边长15m的正方形。取。超高取0.5m。则清水池的净高度取4.5m。8.2辅助建筑物面积设计由于加药间、药剂仓库、二级泵站、配电房及办公室不是本设计的重点。其类型、面积根据水厂规模、工艺流程和当地的具体情况而定。9水厂总体布置9.1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。9.2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。 参考文献、给水工程（第四版）；、给水排水快速设计手册；、给水排水设计手册；、给水简明设计手册；、水资源及给水处理。专心-专注-专业