净水厂设计.docx
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净水厂设计
第一章设计原始资料
第二章设计水量与工艺流程的确定
第一节设计水量计算第二节给水处理流程确定
第三章给水处理构筑物与设备型式选择
第一节加药间
第二节配水井
第三节混合设备
第四节絮凝池
第五节沉淀池
第六节滤池
第七节消毒方法
第四章净水厂工艺计算
第一节加药间设计计算
第二节配水井设计计算
第三节混合设备设计计算
第四节往复式隔板絮凝池设计计算
第五节平流式沉淀池设计计算
第六节普通快滤池设计计算：
第七节消毒和清水池设计计算
第八节取水水泵选配及一级泵房设计计算
第九节二级泵站
第五章水厂平面布置和高程布置计算
第一节水厂平面布置
第二节水厂高程布置计算
第三节净水管道水力计算
第四节附属建筑物第四节净水厂绿化与道路
第六章净水工艺自动化设计
第一章设计原始资料
一、地理条件：
地形平坦，稍向西倾斜，地势平均标高22m
二、水厂位置占地面积：
水厂位置距离河岸200m占地面积充分。
三、水文资料：
河流年径流量3.76—14.82亿立方米，河流主流量靠近西岸。
取水点附近水位：
五十年一遇洪水位：
21.84m；
百年一遇洪水位：
23.50m；
河流平常水位：
15.80m；
河底标咼：
10m
四、气象资料及厂区地址条件：
全年盛行风向：
西北；全年雨量：
平均63mm冰冻最大深度1m厂区地基：
上层为中、轻砂质粘土，其下为粉细沙，再下为中砂。
地基允许承载力：
10—12t/m2。
厂区地下水位埋深：
3—4m。
地震烈度位8度。
五、水质资料：
浊度：
年平均68NTU最高达3000NTUPH值：
7.4—6.8;水温：
4.5—21.5C；色度：
年平均为11—13度；臭味：
土腥味；总硬度：
123.35mg/LCaCO溶解氧：
年平均10.81mg/L；Fe：
年平均0.435mg/L，最大为0.68mg/L;大肠菌群：
最大723800个/mL,最小为24600个/mL;细菌总数：
最大2800个/mL,最小140个/mL。
六、水质、水量及其水压的要求：
设计水量：
根据资料统计，目前在原地下水源继续供水的情况下，每天还需7万立
方米。
水质：
满足现行生活饮用水水质标准。
水压：
二级泵站扬程按50米考虑。
第二章设计水量与工艺流程的确定
第一节设计水量计算
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，并以水质最不利情况进行校核。
水厂自用水量主要用于滤池冲洗和澄清池排泥等方面。
城镇水厂自用水量一般采用供水量的5%-10%本设计取10%则设计处理量为：
式中：
Q――水厂日处理量；a――水厂自用水量系数，一般采用供水量的5%-10%本设计取10%
33
Qd设计供水量（m/d），为7万m/d。
第二节给水处理流程确定
给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有关。
本设计以地表水为水源，为满足现行生活饮用水水质标准，通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。
经技术经济比较确定的净水工艺流程如下:
混-凝
1
—章给水处理构筑物与设备型式选择
r轧〜丄
r
絮一节
加药间
沉淀
滤池
一、药剂溶解池
4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，池顶宜高出地卅10.20m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件
溶解池的底坡不小于0.0二级泵站有直径不小于市政&管的排渣管，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。
二、混凝剂的选用与投加
1、混凝剂的选用
混凝剂选用：
精制硫酸铝，每袋质量是40Kg,每袋体积为0.5*0.4*0.2（m3）,最大投药量为30mg/L。
2、混凝剂的投加本设计采用计量加药泵，泵型号JZ-800/10,选用3台，两用一备。
三、加氯间
设计加氯间时，须按以下要求进行设计：
（1）加氯间靠近滤池和清水池，以缩短加氯管线的长度。
水和氯应充分混合，接触时间不少于30min。
为管理方便，和氯库合建。
（2）加氯间和氯库应布置在水厂的下风向。
该水厂所在地主导风向为西北风，加氯间应设在水厂的东南部。
（3）加氯间的氯水管线应敷设在地沟内，直通加氯点，地沟应有排水设施以防积水。
输送氯气的管使用无缝钢管,输送配制成一定浓度的氯水管使用橡胶管,给水管使用镀锌管。
（4）加氯间和其他工作间隔开，加氯间应有直接通向外部、且向外开的门，加氯间和值班室之间应有观察窗，以便在加氯间外观察工作情况。
（5）加氯机的间距约0.7m,—般高于地面1.5m左右，以便于操作，加氯机（包括管道）不少于两套，以保证连续工作。
称量氯瓶重量的地磅秤，放在磅秤坑内，磅秤面和地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。
有每小时换气8-12次的通风设备。
加氯间的给水管应保证不断水，并且保持水压稳定。
加氯间外应有防毒面具、抢救材料和工具箱。
防毒面具应防止失效，照明和通风设备应有室外开关。
第二节配水井
配水井体积为213.6m3，平面尺寸为11mX4m=44n，水力停留时间T=4min,有效水深5m。
第三节混合设备为提高混合效果，采用管式静态混合器，加药点设在混和器进口处，并增加药液扩散器，使混凝剂在管道内很好的扩散，形成均匀混合。
管式静态混合器具有投资较低，无需额外提供能源，易于安装，无需经常维修，混合效果好的显着优点。
第四节絮凝池絮凝过程就是在外力作用下，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、栅条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝等。
根据各种絮凝池的特点以及实际情况进行比较，本设计选择往复式隔板絮凝池。
第五节沉淀池
本设计采用平流沉淀池。
相比之下，平流式沉淀池具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，且占地面积大。
第六节滤池
从实际运行状况来看，普通快滤池主要有以下优点：
1、有成熟的运转经验，运行稳妥可靠。
2、采用砂滤料，材料易得，价格便宜。
3、采用大阻力配水系统，单池面积可做的较大，池深较浅
4、可采用降速过滤，水质较好。
根据设计资料，综合比较选用目前较广泛使用的普通快滤池。
第七节消毒方法
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，防止水致传染病的危害。
其方法分化学法与物理法两大类，前者往水中投加药剂，如氯、臭氧、重金属、其他氧化剂等；后者在水中不加药剂，而进行加热消毒、紫外线消毒等。
经比较，本设计采用液氯作为消毒剂，滤后消毒。
氯是目前国内外应用最广的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。
加氯操作简单，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。
第四章净水厂工艺计算
第一节加药间设计计算
一、设计参数
根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选精制硫酸铝为混凝剂，混凝剂的最大投药量a=30mg/L,药的容积的浓度按b=10%考虑，混凝剂每日配制次数n=3次
二、设计计算
1、溶液池
式中：
a—混凝剂（精制硫酸铝）的最大投加量（mg/L），本设计取30mg/L;
Q—设计处理的水量，3208riVh;
b—溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%本设计取10%
n—每日调制次数，一般不超过3次，本设计取3次。
溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2个，。
有效高采用1.0m,
则单池尺寸为LBH2.0m2.0m1.3m，
高度中包括超高0.3m，置于室内地面上。
溶液池实际有效容积：
W2.02.01.35.2m3,满足要求。
2、溶药池
容积：
W20.3W10.341.2m3
式中：
W――溶解池容积（m），一般采用（0.2-0.3）W;本设计取0.3W1
溶解池池体尺寸为：
BXLXH=2.0mx1.0mX（0.6+0.3）m
溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流量：
查水力计算表得放水管管径d0=50mm相应流速v0=1.02m/s。
溶解池底部设管径d=100mn排渣管一根。
3.投药管投药管流量：
查表得投药管管径d=25mm相应流速为0.57m/s。
溶解池底部设管径d=100mn的排渣管一根。
4.投药计量设备
采用计量加药泵，泵型号JZ—800/10，选用三台，两用一备。
加药间的平面尺寸取为BXL=12mX25m
5.药剂仓库的计算
（1）已知条件
混凝剂为精制硫酸铝，每袋质量是40kg，每袋体积为0.5X0.4x0.2（m3）。
投药量为40mg/L,水厂设计水量为3208riVh。
药剂堆放高度为1.5m，药剂储存期为30d。
（2）设计计算
硫酸铝的袋数：
有效堆放面积：
仓库平面尺寸BXL=7nX11m
第二节配水井设计计算
一、设计参数
设计流量：
Q7.7104m3/d0.89m3/s53.4m3/min
水力停留时间：
T4.0min;
二、设计计算
配水井体积：
VQT53.44213.6m3；
配水井平面尺寸：
11m4m44m2；
有效水深：
H21364.85m。
取5m超高取0.5m,则井深为5.5m。
44
配水井出水处设溢流堰，采用渠道与絮凝池连接，渠道宽b=1.0m,流速取v=1.0m/s,则有效水深为
超高取0.3m，渠道深H'（0.90.3）m1.2m。
配水井设DN=1000m的溢流管，溢
流水位0.60m,放空管直径DN=700mm
第三节混合设备设计计算
一、设计参数
设计总进水量为Q=77000r3/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2条,
流速v=1.0m/s。
计算草图如图4-1。
图4-1管式静态混合器计算草图
设计计算
1、设计管径
静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量qQ互00038500m3/d0.45m3/s;
n2
则静态混合器管径为：
2、混合单元数
按下式计算
则混合器的混合长度为:
3、混合时间
4、水头损失
5、校核GT值
786.57s1，在700-1000s1之间，符合设计要求
GT786.572.642076.542000，水力条件符合设计要求
第四节往复式隔板絮凝池设计计算
设计参数
设计进水量Q=7.7104m3/d=3208m3/h=0.89m3/s
絮凝时间：
T=20min
池内平均水深：
H=2.4m
超高：
H2=0.3m
池数：
n=2
隔板转弯处的过水断面面积取廊道断面面积的1.5倍
二、设计计算
1.已知条件：
设计进水量Q=7.7104m3/d=3208m3/h
絮凝池个数N=2个
池内平均水深H12.4米
絮凝时间T=20分钟
廊道内流速采用6挡，即
隔板转弯处的宽度取廊道宽度的1.5倍。
2设计计算：
（1）总容积W:
W=Qt=320820=1069.3m3
6060
（2）单池平面面积f:
f=—=1069^=222m2
nW22.4
（3）池长（隔板间净距之和）L：
（池宽B=11.1n）
f222
L=丄=222=20m
B11.1
（4）廊道宽度和流速：
廊道宽度an按廊道内流速不同分为6挡。
将an的计算值，采用值an/以及由此所得廊道内实际流速V的计算结果,
an
列入下表：
表：
廊道宽度与流速
设计流速W
（ms）
廊道宽度an（m
实际流速Vn/
（m/s）
计算值
采用值
（5）水流转弯次数
池内每5条廊道宽度相同的隔板为一段，共分为6段，，则廊道总数5630条，板数为：
30129条，水流转弯次数为29次。
（6）池长复核（未计入隔板宽度）
取隔板厚度0.2m，则池总长L/200.22925.8m
（7）池底坡度
池内平均水深2.4m，最浅端水深取2.2m，最深取2.8m，则池底坡度
2822
i0.027（在0.02-0.03之间）
25.7
（8）水头损失h
按廊道内的不同流速分成6段后进行计算。
各段水头损失按下式计算
反应池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥沙浆抹面粗糙系数n0.013。
反
池前四段内水流转弯Sn5，第六段水流转弯次数为4次，则第六段
Wo—隔板转弯处面积，宽度取1.2an/
将各段水头损失计算结果列表，
段
1
5
55.5
0.18
0.39
0.47
59.5
0.136
2
5
55.5
0.21
0.34
0.40
60.9
0.100
3
5
55.5
0.23
0.31
0.37
61.7
0.082
4
5
55.5
0.27
0.26
0.31
63.2
0.057
5
5
55.5
0.31
0.22
0.27
64.5
0.040
6
4
44.4
0.38
0.17
0.20
66.5
0.019
总水头损失:
（9）GT值
水温T200c，1.029104（kggs/m2）
GT57.41206070800。
此GT值在104105范围内，说明设计合理
第五节平流式沉淀池设计计算
一、设计参数
（1）已知条件
水厂设计产水量Q=77000r/d,沉淀池采用n=2,沉淀时间t=1.5h,池内平
均水平流速v=10mm/s
（2）设计计算
设计水量：
Q=770000r/d=3208m/h;单池处理水量Q=Q/2=1604rr/h=0.45m3/s
池体尺寸：
单池容积：
与絮凝池配合取池净宽B=11.1m有效水深采用H=3m则池长
1每池中间设一导流槽，导流槽采用砖砌，导流槽宽为240mm则沉淀
池每格宽度：
b=（11.1-0.24）/2=5.43m
2校核池子尺寸比例
长宽比L/b=72/5.43=13>4符合要求；
长深比L/h2=72/3=24>10符合要求；
沉淀池水平流速v丄72100013.3mm/s符合要求。
t1.53600
进水穿孔墙
3沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长11.1m,墙高3.3m，有效水深3m布水墙见图3-69。
用虹吸式机械吸泥机排泥，其泥厚度0.1m,超高0.3m。
4穿孔墙孔洞总面积s
孔洞处流速采用v=0.1m/s贝卩：
s=Q/V=0.45/0.1=4.5m2
孔洞个数N
穿孔墙孔眼形式采用矩形的半砖孔洞，其尺寸为0.150mX0.080m,
孔口数N=4.5/（0.15*0.8）=38个
开孔率为：
排泥设施：
为取得较好的的排泥效果，采用虹吸式机械吸泥机排泥。
泥量Q干=38500X（1000-10）x10-6=38.12ni7d。
设含水率为98%
2则污泥量Qs=Q/（1-98%）=1906r^d=79.42m3/h。
3吸泥机往返一次所需时间t=U=口2144min。
（栅车行进速度
v1
v=1m/min）
4虹吸管计算：
设吸泥管排列数为10根，管内流速为1.5m/s,单侧排泥最长虹吸管长
I=22.5m
采用连续式排泥，管径:
选用DN50水煤气管v=1.1m/s.
5
吸口的断面确定
6吸泥管路水头损失计算。
进口10.1，出口21，900弯头31.9752，则局部水头损失
管道部分水头损失：
含水率98%一般为紊流状态
总水头损失：
考虑管道使用年久等因素，实际H=1.3h=1.3x1.03=1.3m
排泥槽总长取70m槽宽取0.8m,深取1.0m。
引流泵选用YQX-5型潜水泵。
沉淀池放空管直径：
其中：
H0—池内平均水深m此处为3+0.1=3.1mt—放空时间，按3h计。
管径采用300mm
沉淀池水力条件校核：
水力半径:
弗劳德数：
45
该Fr值在规定范围1X10〜1X10内。
集水系统，采用两侧孔口自由出流式集水槽集水。
1集水槽个数N=8
2集水槽的中心距a—5.431.4m
N4
③槽中流量q0'Q0.450.06m3/s
N8
考虑到池子的超载系数为20%故槽中流量
qo1.2q0'1.20.060.072m3/s
④槽的尺寸
槽宽b0.9q；40.90.072040.314m，为便于施工取b=0.4m。
槽长l550006.87m（堰上负荷小于500nV（d•m））
50082
取槽长L=10m则堰上负荷为卫0型481.25m3/（dm）,符合要求
1082
起点槽中水深》0.75b0.750.40.3m
终点槽中水深H21.25b1.250.40.5m
为了便于施工，槽中水深统一取H2=0.5m计。
5槽的高度H
集水方法采用孔口自由出流，孔口深度取0.07m,跌落高度取0.05m,
槽起高取0.15m，则集水槽总高度H=H+0.07+0.05+0.15=0.77m
6孔眼计算
a.所需孔眼总面积w
由q°=口3J2gh得3=—q°——0.0720.099m2
V2gh0.62v'29.80.07
b.单孔面积30
孔眼直径采用d=10mm则单孔面积:
c.孔眼个数n
d.集水槽每边孔眼个数n‘=1264/（8X2）=79个
e.孔眼中心距离S010_1000125mm
791
配水槽计算
①配水槽宽b/
0.9Q0.4
0.90.450.4
0.654m，为了便于施工取0.8m。
起点槽中水深
Hi=0.75
b/0.750.8
0.6m
中点槽中水深
Hb=1.25
b/1.250.8
1m
为了便于施工，槽中水深统一取1m计。
自由跌水高度取0.07m,则排
水槽总高度为:
0.77+0.07+1.0=1.84m。
出水斗尺寸
出水斗底板取低于排水槽底0.5m，自由跌落高度为0.07m，出水斗平面
尺寸1.6x1.6m
第六节普通快滤池设计计算
1、设计水量:
Q=7.7x104nVd（包括自用水量10%）,滤速v=10m/h,冲洗强度q=14L/（s.m2），冲洗时
间为6min。
2、设计计算:
（1）滤池工作时间为24h,冲洗周期为12h,滤池实际工作时间T=24-0.124/12=23.8h
（只考虑反冲洗停用时间，不考虑排放初滤水时间）
（2）滤池面积及尺寸：
滤池面积为
f=q
vT=77000心0*23.8）=324m
采用滤池数N=6,布置成对称双行排列，每个滤池面积为
F2
f==324/6=54m
N
（3）单池面积尺寸：
采用滤池长宽比：
L/B=1.5左右，滤池尺寸：
L=9m，B=6m
（4）校核强制滤速:
（5）滤池高度H:
支撑层咼度：
H=0.5m
滤料层咼度：
H2=1.4m
砂面上水深：
Hb=1.50m
保护高度：
H=0.30m
故滤池总高H=H+H2+H3+H4=0.5+1.4+1.5+0.30=3.7m
（6）配水系统（每只滤池）：
1）干管:
干管流量：
qg=fq=54*14=756l/s
采用管径：
dg=900mm（干管应埋入池底，顶部设滤头或开孔布置）
干管始端流速：
Vg=1.m/s（在1.0〜1.5m/s之间）
2）支管：
支管中心间距：
采用aj=0.25m
每池支管数：
nj=2*l/a=2*9/0.25=72根
每根支管入口流量：
qj=qg/nj=756/72=10.5L/s
采用管径：
dg=90mm
支管始端流速：
Vj=1.65m/s（在1.5〜2.0m/s之间）
3）孔眼布置：
支管孔眼总面积与滤池面积之比K采用0.25%
孔眼总面积：
Fk=kf=0.25%*54=0.135m2=135000mm
米用孔眼直径：
dk9mm
每个孔眼面积：
fk-dk0.785963.6mm
4k
每根支管孔眼数：
nk坐2130/7230
nj
支管孔眼布置设二排，与垂直成45。
夹角向下交错排列
每根支管长度lj1（Bdg）1（60.9）2.55m
每排孔眼中心距：
lj
ak
2.55
n47m
U.I7m
1“
nk
30
2
2
4）孔眼水头损失
支管壁厚米用：
5mm
流量系数：
0.68
水头损失：
hk
（q）2
1（14）235m
（）3.5m
2g
0k
2g100.680.25
5）复算配水系统
支管长度与直径之比不大于60,则上25528.36
dj0.09
孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5，则
干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为1.75:
2.0，则
1.391.75
孔眼中心距应小于0.2，则0.170.2m6）洗砂排水槽
洗砂排水槽中心距，采用ao2.0m
排水槽根数：
no63n
2
排水槽长度：
l0L6m
每槽排水量：
采用三角形标准断面。
槽中流速，采用v00.6m/s
槽断面尺寸：
x=1%\1680.26m采用0.30m
2屮00（0/02Y10000.6
排水槽底厚度，采用0.05m
砂层最大膨胀率：
e45%
砂层厚度：
H20.7m
洗砂排水槽顶距砂面高度
洗砂排水槽总平面面积：
F02xl0n020.306310.8m2
复算：
排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于25%
F010.8
则一00.220%
f54
（7）滤池各种管渠计算
二、进水总流量：
0.89m/s
米用进水渠断面：
渠宽：
B1.2m
水深：
0.8m
渠中流速：
V10.93m/s（在0.8—1.0之间）
各个滤池进水管流量：
Q20^0.148m3/s
6
采用进水管直径：
D2450mm
管中流速：
v20.93m/s
三、冲洗水
冲洗水总流量：
Q3qf14540.0010.756m3/s
采用管径：
D3650mm
管中流速：
v32.28m/s
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