给水处理厂.docx
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给水处理厂
给水处理厂设计
班级：
姓名：
学号：
指导教师：
1、给水处理厂课程设计任务书—————————————————————————1
1、设计任务————————————————————————————————1
2、规模——————————————————————————————————1
3、设计原始资料——————————————————————————————1
4、设计步骤————————————————————————————————2
5、设计要求————————————————————————————————2
2、概述———————————————————————————————————3
1、设计任务和依据—————————————————————————————3
2、设计资料特点——————————————————————————————3
3、设计流量计算———————————————————————————————3
4、给水处理流程选择说明———————————————————————————3
5、给水处理各构筑物及其辅助设备说明—————————————————————3
1、混合设备选择——————————————————————————————3
2、絮凝池选择———————————————————————————————4
3、沉淀池选择———————————————————————————————5
4、过滤池选择———————————————————————————————6
6、给水处理构筑物计算及高程计算———————————————————————7
1、混凝剂的配置和投加———————————————————————————7
2、往复式隔板絮凝池————————————————————————————9
3、斜管沉淀池———————————————————————————————11
4、普通快滤池———————————————————————————————12
5、氯消毒—————————————————————————————————16
6、清水池—————————————————————————————————16
7、高程计算————————————————————————————————17
7、处理构筑物总体布置的特点及依据说明———————————————————17
8、图纸——————————————————————————————————18
1、厂区总平面图——————————————————————————————19
2、高程图—————————————————————————————————20
3、滤池工艺图———————————————————————————————21
一、给水处理厂课程设计任务书
1、设计任务
根据任务书所给定的资料，综合运用所学的基础、专业基础和专业知识，设计一个中小型给水处理厂，该水厂所在地区为华北地区。
2、规模
8.2万m3/d（与管网设计相对应），厂区占地面积10万。
3、设计原始资料
①源水水质资料
编号
名称
单位
分析结果
1
水的臭和味
无
2
浑浊度
度
15~100
3
色度
度
20
4
肉眼可见物
无
5
总硬度
mg/L
72
6
碳酸盐硬度
mg/L
7
非碳酸盐硬度
mg/L
8
钙硬度
mg/L
9
镁硬度
mg/L
10
pH值
－
6.8~7.5
11
碱度
mg/L
48~70
12
溶解性固体
mg/L
83
13
水的温度（最高温度）：
℃
19
14
最低温度
℃
0
15
细菌总数
CFU/mL
4000
16
大肠菌群
个/L
800
17
溶解氧
mg/L
6.9
18
耗氧量（即：
高锰酸盐指数（CODMn））
mg/L
4.5
②石英砂筛分曲线：
筛孔直径（毫米）
0.3
0.4
0.5
0.6
0.75
1.0
1.2
1.5
通过砂量所占的百分比（%）
③厂区地形图（1：
500）：
厂区地势平坦。
④水厂所在地区为华北地区，厂区地下水位深度10米，主导风向：
夏季东南、冬季西北。
⑤厂区地形示意图：
4、设计步骤：
①根据所给的原始资料，计算出进厂的设计流量和水质；
②根据水质情况，地形和上述计算结果，确定给水处理方法以及有关的处理构筑物；
③对各处理构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目与尺寸；
④进行各处理构筑物的总体布置和给水处理流程的高程设计。
5、设计要求：
⑴本设计包括设计说明书一份和图纸二
⑵设计说明书容包括下列各项
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。
⑶绘制下列图纸
①厂区总平面图（1:
500）、高程图（1:
50-100）。
图中应表示各构筑物的确切位置、外形尺寸、相互距离；各构筑物之间的连接管道及厂区各种管道的平面位置、管径、长度、坡度，其它辅助建筑物的位置、厂区道路、绿化布置等。
②滤池工艺图（1:
100）。
图中标出各种构筑物的顶、底、水面以及重要构件的设计标高、地面标高等。
2、概述
1、设计任务和依据
设计任务：
根据任务书所给定的资料，综合运用所学的基础、专业基础和专业知识，设计一个中小型给水处理厂，该水厂所在地区为华北地区。
依据：
《生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）》
2、设计资料特点
①本设计主要是给水处理厂的设计，处理水量为8.2万立方米/天，该厂址地下水位深10m，土地承载力较大，失陷性等级不高，可以施工。
②水源水质较好，属于III类水质
③水厂位于华北地区，考虑到夏季温度高对气味传播广的因素，该厂应设在西北方向。
④原水水质其中的一些常规的检测项目符合《生活饮用水水质卫生规（2001）》的要求，需要处理的为水源的浑浊度、色度、大肠菌及细菌的灭活。
3、设计流量计算
水厂设计水量按最高日平均时流量加上5％的水厂自用水量计算，则水厂设计水量为：
Q=82000×1.05=86100m3/d=3587.5m3/h=1.00m3/s
4、给水处理流程选择说明
合理的净水工艺是水厂保证供水水质的关键，给水处理方法和工艺流程，应根据原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究，必要的试验，并参考相似条件下处理构筑物的运行条件，经技术经济比较够确定。
本设计采用的井水工艺流程如下
5、给水处理各构筑物及其辅助设备选择说明
1、混合设备选择
混合工艺的选择：
混合是原水与混凝剂或助凝剂进行充分混合的工艺过程，是进行絮凝和沉淀的重要前提。
混合是将药剂充分、均匀地扩散于水体的工艺过程，对于取得良好的混凝效果具有重要作用。
混合问题的实质就是药剂水解产物在水中的扩散问题。
给水厂混合设备的类型及特点
类型
特点
使用条件
水
泵
混
合
优点：
1.设备简单
2.混合充分，效果较好
3.节省动力
缺点：
1.距离太长不宜用，混合时间一般不大30s
2.吸水管较多时，头摇设备要增加，安装
管理较麻烦
适用于各种水量的水厂
一级泵房距离絮凝池应小于120m
管
式
混
合
管道
混合
优点：
1.设备简单，占地少
2.水头损失较小
缺点：
1.当流量减小时，可能在管中产生沉淀
2.效果较差
适用于流量变化不大的管道及各种水量的水厂。
投药点至末端出口应不小于50倍管道直径。
管式
混合
优点：
1.混合均匀、快速、效果好
2.构造简单，安装方便
缺点：
1.水头损失较大
2.当流量较小时混合效果下降
混合池混合
多空
隔板
混合槽
优点：
混合效果好
缺点：
1.水头损失较大
2.当流量变化时，影响混合效果（可调整淹没孔口数以适应流量的变化）
适用于中小型水厂
分流
隔板
混合槽
优点：
混合效果好
缺点：
1.水头损失较大
2.占地面积较大
适用于大中型水厂
桨板式
机械
混合槽
优点：
1.混合效果好，受水量变化影响较小
2.水头损失较小
缺点：
1.需耗动能，一般每立方米设备容量需要
0.175kw
2.管理维护较复杂
适用于各种水量的水厂
从总体经济角度跟混合效果，本设计选管式静态混合方式
2、絮凝池选择
絮凝池的基本要求就是原水与药剂混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体。
给水厂絮凝池的类型及特点
类型
特点
使用条件
隔
板
式
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，转折处矾花易破碎
水量大于30000t/d的水厂；水量变化小者
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：
出水流量不易分配均匀，出口处易积泥
水量大于30000t/d的水厂；水量变化小者；改建和扩建池时更适用
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
一般用于中小型水厂
折板式絮凝池
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
流量变化较小的中小型水厂
涡流式絮凝池
优点：
絮凝时间短，容积小，造价较低
缺点：
池子较窄，底部施工较困难，絮凝效果较差
水量小于30000t/d的水厂
网格栅条絮凝池
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
机械絮凝池
优点：
絮凝效果好，水头损失小，造价较低
缺点：
需机械设备，经常维修
大小水量均适用，而且能适用水量变化较大者
悬浮絮凝池加隔板絮凝池
优点：
絮凝效果好，水头损失小，造价较低
缺点：
斜挡板在结构处理上较困难，重颗粒泥沙易堵塞在斜挡板底部
中小型水厂
通过对比，再根据任务书提供的水量及水量变化情况，可选用往复式隔板絮凝池作为该工艺的絮凝设备。
3、沉淀池选择
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。
沉淀池可分为以下几类：
1）平流式沉淀池
由进、出水口、水流部分和污泥斗三个部分组成。
平流式沉淀池多用混凝土筑造，也可用砖石圬工结构，或用砖石衬砌的土池。
平流式沉淀池构造简单，沉淀效果好，工作性能稳定，使用广泛，但占地面积较大。
若加设刮泥机或对比重较大沉渣采用机械排除，可提高沉淀池工作效率。
2）竖流式沉淀池
池体平面为圆形或方形。
废水由设在沉淀池中心的进水管自上而下排入池中，进水的出口下设伞形挡板，使废水在池中均匀分布，然后沿池的整个断面缓慢上升。
悬浮物在重力作用下沉降入池底锥形污泥斗中，澄清水从池上端周围的溢流堰中排出。
溢流堰前也可设浮渣槽和挡板，保证出水水质。
这种池占地面积小，但深度大，池底为锥形，施工较困难。
3）辐流式沉淀池
池体平面多为圆形，也有方形的。
直径较大而深度较小，直径为20～100米，池中心水深不大于4米，周边水深不小于1.5米。
废水自池中心进水管入池，沿半径方向向池周缓慢流动。
悬浮物在流动中沉降，并沿池底坡度进入污泥斗，澄清水从池周溢流入出水渠。
4）新型沉淀池
近年设计成的新型的斜板或斜管沉淀池。
主要就是在池中加设斜板或斜管，可以大大提高沉淀效率，缩短沉淀时间，减小沉淀池体积。
但有斜板、斜管易结垢，长生物膜，产生浮渣，维修工作量大，管材、板材寿命低等缺点。
正在研究试验的还有周边进水沉淀池、回转配水沉淀池以及中途排水沉淀池等。
沉淀池有各种不同的用途。
如在曝气池前设初次沉淀池可以降低污水中悬浮物含量，减轻生物处理负荷在曝气池后设二次沉淀池可以截流活性污泥。
此外，还有在二级处理后设置的化学沉淀池，即在沉淀池中投加混凝剂，用以提高难以生物降解的有机物、能被氧化的物质和产色物质等的去除效率。
通过对比，可选用新型沉淀池中的斜管沉淀池作为该工艺的构筑物之一。
其具有沉淀效率高、沉淀时间短、占地面积小等优点。
4、过滤池选择
过滤是净水厂最关键的处理工艺部分。
它一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水得到澄清的工艺过程。
它不仅将水的浊度降低到1度以下，而且可以去除水中的部分有机物等，还使水中的细菌、病毒裸露出来，因此，过滤工艺的好坏直接决定净水厂的最终水质。
国目前全部采用的是快滤，主要池型有普通快滤池、双阀滤池、无阀滤池、移动罩滤池、虹吸滤池和V型滤池等。
池型
简介
优缺点
普通快滤池
普通快滤池以石英砂作为滤料的普通快滤池使用历史最久，是国水厂普遍采用的一种滤池。
优点：
有成熟的运转经验，运行稳定可靠，出水水质好；采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，能保证反冲洗时配水均匀，因而单池面积可做得较大。
缺点：
阀门较多，管理较为不便，造价略微偏高。
无阀滤池
无阀滤池无阀滤池是一种没有任何阀门的滤池
优点：
构造简单，价格低廉，且能自动进行反冲洗。
缺点：
清砂、换砂不方便，且因采用小阻力配水系统，当单个滤池面积大时，反冲洗配水不均匀。
V型滤池
V型滤池是法国开发研制的均质深层截污过滤技术
优点：
V型滤池采用均质深层滤料，不均匀系数很小。
此举能大大提高滤料层的孔隙率，使滤速得以提高，过滤周期延长（比一般滤池长2～3倍），滤料层利用率高，且滤后水质好。
另外V型滤池采用先气冲，后气水混合洗，表面扫洗的独特形式，具有同时可节省冲洗水量和电耗，是一种高效节能型的过滤设施。
具有高度自动化程序控制，可减少运行管理人员。
单池面积可达150m2以上。
缺点：
造价高，对管理技术水平需求高，维护费用高且难度大。
针对以上的各种滤池对比，为了经济效益跟管理，本设计选用普通快滤池。
六、给水处理构筑物计算及高程计算
1、混凝剂的配置和投加
根据原水水质，药剂的来源情况及类似水质条件的水厂的运行经验，确定混凝剂采
碱式氯化铝
其特点是：
（1）净化效率高，好药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好，远水高浊度尤其显著。
（2）温度适宜性高，PH值使用围宽，因而可不投加碱剂。
（3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。
（4）设备简单，操作方便，成本较低。
由于冬季寒冷，此时原水呈低温低浊状态，采用铝盐混凝时，形成的絮粒往往细小松散，不易沉淀，即使加大投药量，也达不到理想的效果。
因此，投入少量活化硅酸做主凝剂，是絮凝体的尺寸和密度增大，使沉淀加速，它适用于铝盐混凝剂，可缩短混凝时间，节省混凝剂用量，并可提高滤池滤速，在源水混浊度低，悬浮物含量少及水温较低时使用效果更为显著。
1、药剂投加量
由于缺少试验资料，参考相似水源有关水厂的首剂投加资料估计投药量。
碱式氯化铝平均投加量：
50mg/l,最高投加70mg/l,（冬季：
活化硅酸投加量2-3mg/l）
2、药剂的调剂剂投加
常用的药剂投加方法有干投法和试投法两种，湿投法是将混凝剂溶解后再配成一定浓度的溶解定量投加；干投法是将固体药剂破碎成粉末后惊醒定量投加，由于试投法在实际中用较多，药剂易于原水充分混合，不易堵塞入口，计量管理方便，且投量少，易于调节，因此本设计采用湿投法投药过程如下：
药剂→溶解池→溶解液→转子流量计→水射器投加→管道
溶液池溶积（W2）
W2—溶解池容积
u—混凝剂最大的投加量mg/l取25mg/l
Q---处理的水量m3/h
b---溶液浓度，取15％
n—每日调制次数取2
代入数据得：
W2=7.2m3
为了便于检修时停换使用，将分为两个池子。
N=2，
则每个池子容积W1’=3.6m3
单池尺寸1×2.0×1.8m
溶解池容积（W1）
取溶液池的20％，设置两池，交替使用
W1=W1×0.2=0.2×7.2=1.44m3
单池尺寸=0.5×1.0×2.88m（超高取0.3m）
为了便于投加药剂，溶解池高程一般以设置在地下为宜，池顶高出地面0.2米；溶药池底坡不小于0.02，池底应有排渣管，池壁须设超高防止搅拌溶液时溶液溢出。
采用钢筋混凝土池体，壁涂衬环氧玻璃钢、辉绿岩、耐酸胶混贴瓷砖或聚氯乙烯板等。
3、投加方式：
本设计采用高位溶液池重力投加。
4、计量设备：
采用隔膜式加药计量泵。
5、采用药库和药间合建
加药间与药剂仓库建在一起，设在投药点附近，药库储存量按最大投药量的30天用量计算。
6、混合方式：
本设计采用管式静态混合器混合。
此方式设备简单，维护管理方便，不需土建筑物，混合效果好，不需外加动力设备。
⑴.设计要点：
①混合速度要快，药剂应在水中流造句裂纹懂得条件下投入，一般混合时间（10～20s）
②本设计采用一点连续投药
③混合设备里后备处理构筑物越近越好，尽可能与构筑物相连接。
⑵.混合方式
ⅰ根据各水厂运行经验，本设计采用水利混合，采用静态混合器。
ⅱ静态混合器的特点，适用条件。
特点：
①投资省，在管道上安装容易，维修工作量小。
②能快速混合，效果良好。
③产生一定的水头损失。
使用条件：
①适用于水量变化小的水厂。
②混合器采用1-4个分流单元
⑶.将静态混合器仿如絮凝赤金水管即可，可适应投产适合今后流量的变化，应有曾见混合数的可能投药点应靠近水流方向的第一节混合数，投药管插入管径的1/3处，管径较大时，采用多孔投药，使药液均匀分布。
⑷.静态混合器的水头损失
h=0.1184nQ2/d4.4
式中Q－流量m3/s
d－进水管径d=1m
n－混合器单体数n=3
代入数据得：
h=0.1184×3×1/1=0.36m
2、往复式隔板絮凝池
A、设计要点
（1）絮凝池一般不少于2个。
（2）絮凝池廊道中的流速，起端为0.5～0.6m／s，末端为0.2～0.3m／s，一般分为4～6段确定各段的流速v流速逐渐由大到小变化。
转弯处过水断面积为廊道过水断面积的1.2～1.5倍。
（3）为方便施工与维护，隔板间净距一般应大于0.5m。
当采用活动隔板时适当减小。
（4）絮凝池应有2％～3％的底坡，坡向排泥口，排泥管直径大于150mm。
（5）絮凝时间一般为20～30min。
（6）速度梯度取决于原水水质条件，一般由50～70s-1降低至10～20s-1。
GT值需要达到10000～100000。
（7）一般往复式隔板絮凝池的总水头损失为0.3～0.5m。
B、设计计算：
（1）絮凝池净长度
设置两个絮凝池，每个絮凝池的设计流量为
Q1=Q/2=3587.5/2=1793.75m3/h=0.5m3/s
絮凝池与沉淀池合建，宽度取15m，平均水深为H=2.8m，超高为0.2m,絮凝时间取20min，则絮凝池净长度L=14.24m
（2）廊道宽度设计：
絮凝池起端流速取v=0.55m/s,末端流速取v=0.25m/s,首先根据起末端流速和平均水深算出起末廊道宽度，然后按流速递减原则，决定廊道分段数和各廊道宽度
起端廊道宽度b=0.5÷2.8÷0.55=0.3m
末端廊道宽度b=0.5÷2.8÷0.25=0.7m
廊道宽度和流速计算表
廊道分段号
1
2
3
4
5
各廊道宽度（m）
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
各廊道流速（m/s）
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
各廊道数
6
6
6
6
5
各廊道总净宽（m）
1.8
2.4
3.0
3.6
3.5
四段廊道宽度之和=1.8+2.4+3.0+3.6+3.5=14.3m
取隔板厚度＆=0.1m,一共19快隔板，则絮凝池总长度L=14.3+1.9=16.2m
各段水头损失：
hn——各段水头损失，m；
Sn——该段廊道水流转弯次数；
——转弯处局部阻力系数，往复式隔板为3.0;
V0——该段转弯处的平均流速，m／s；转角处断面过水面积取廊道断面面积的1.3倍
Cn——流速系数；
槽壁粗糙系数n=0.013
Rn——廊道断面的水力半径,m；
ln——该段的廊道总长度，m。
段数
Sn
ln
Rn
V0
Vn
Cn
hn
1
6
90
0.14
0.46
0.6
55.43
0.140
2
6
90
0.19
0.38
0.5
58.32
0.079
3
6
90
0.23
0.31
0.4
60.21
0.047
4
6
90
0.27
0.23
0.3
61.84
0.024
5
5
75
0.31
0.15
0.2
63.28
0.008
h=0.3
GT值计算：
G——平均速度梯度，s-1；
———水的密度，1000kg／m3；
——水的动力粘度，kg·s／m2
h——总水头损失，m。
G=15.77s-1
G值在15-70s-1,围，GT值为18924，在104-105围，故设计合理。
3、斜管沉淀池
本设计采用两座斜管沉淀池，具体计算如下
①设计数据
进水量：
Q=86100=3587.5m3/h=1.00m3/s
表面负荷q=10m3/（m2.h）=2.8mm/s
斜管材料采用厚0.4mm塑料板热压成正六角形，切圆直径d=25mm，长1000mm，水平倾角θ=60º。
②计算
采用两座斜管沉淀池，则一个清水区面积
A=Q/（2v）=1.00/（2×0.0028）=178.6㎡
一个沉淀池尺寸设计为9×20=180㎡，为了配水均匀，进水区布置在20m长的一侧。
在9m的长度中扣除无效长度0.5m，因此净出口面积（考虑斜管结构系数1.03）；
A’=（9-0.5）×20÷1.03=165㎡
采用保护高度：
0.3米
清水区：
1.2米
配水区：
1.5米
穿孔排泥斗槽高：
0.8米
斜管高度：
h=Lsinθ=1×sin60°=0.87m
池子总高：
H=0.3+1.2+1.5+0.8+0.87=4.67m
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。
③核算
1）雷诺数Re
水力半径R
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