给水排水工程给水处理课程设计Word格式文档下载.docx
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mg/L
800
细菌总数
个/mL
40000
大肠菌群
个/L
290
（4）厂区地形：
按平坦地形设计，水源口位于水厂西北方向80m，水厂位于城市北面1km。
1.2.2自然状况
城市土壤种类为砂质黏土，地下水位6.00m，冰冻线深度0.5m，年降水量980mm，最冷月平均为-5.2℃，最热月平均为25.5℃；
极端温度：
最高39.5℃，最低-7.5℃。
主导风向：
夏季西南，冬季西北。
2水源及厂址的选择
2.1水质要求
本设计给水处理工程设计水质满足国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2006），处理的目的是去除原水中悬浮物质，胶体物质、细菌、病毒以及其他有害万分，使净化后水质满足生活饮用水的要求。
生活饮用水水质应符合下列基本要求：
（1）浑浊度到1个NTU以内和色度到15度以内;
（2）控制细菌总数在100以内和大肠菌群0个/L;
（3）水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康;
（4）水的感官性状良好。
2.2水源的选择
根据所给的水文及水文地质资料该河流的最小流量9.28m3/s，水厂的设计产水量为24.2×
104×
1.05=25.41×
104m³
/d=2.94m³
/s,河流的最小流量大于水厂设计产水量，故采用地表水供水。
2.3厂址选择
选择厂址时应遵循以下原则：
（1）为保证环境卫生的要求，厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离，一般不小于300m；
（2）厂址应设在城市集中供水水源的上游；
（3）厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下风方；
（4）要充分利用地形，把厂址设在地形有适当坡度的城市上游地区，以满足干净水处理构筑物之间水头损失的要求，以节约动力；
（5）厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁；
（6）厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区；
（7）厂址的选择要考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。
土质为砂质黏土，冰冻深度0.5m。
水厂地质条件较好，地下水位也较低，有利于施工。
该城夏季主导风向西南风。
厂内的生活区位于主导风向的上方。
3给水处理方案的选择
水处理构筑物类型的选择，应根据原水水质，处理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积和地形条件等，通过技术经济比较确定.
3.1初步选择方案
方案一:
取水→一级泵站→管式静态混合器→往复隔板絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→加氯间→清水池→二级泵房→用户
方案二:
取水→一级泵站→管式扩散混合器→折板絮凝池→平流沉淀池→V型滤池→加氯间→清水池→二级泵房→用户
3.2方案的比较
表3-1是两个方案的比较，从比较中得出最优方案来设计水处理方案。
表3-1方案比较
方案一
方案二
类别
管式静态混合器
管式扩散混合器
优点
构造简单，安装方便。
混合快速均匀
管式孔板混合器前加装一个锥形帽，水流合药剂对冲锥形帽后扩散形成剧烈紊流，使药剂和水达到迅速混合。
不需外加动力设备，不需土建构筑物，不占用地
缺点
混合效果受水量变化有一定影响
1.水头损失稍大
2.管中流量过小时，混合不充分
适用条件
适用于水量变化不大的各种规模水厂
适合于中等规模
往复隔板絮凝池
折板絮凝池
1.絮凝效果较好
2.构造简单,施工方便
1.絮凝时间短
2.絮凝效果好
1.絮凝时间较长
2.水头损失较大
3.转折处絮粒易破碎
4.出水流量不易分配均匀
1.构造较复杂
2.水量变化影响絮凝效果
1.水量大于30000m3/d水厂
2.水量变动小
水量变化不大的水厂
斜管沉淀池
平流沉淀池
1.水力条件好，沉淀效率高
2.体积小，占地少
3停留时间短
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
1.抗冲击负荷能力差
2.排泥复杂
3.斜管耗用较多材料，老化后尚需要更换，造价费用较高
4.对原水浊度适应性较平流池差
6.处理水量不宜过大
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
一般用于大中型水厂
1.可用于各种规模水厂
2.宜用于老沉淀池的改建,扩建和挖潜
3.适用于需保温的低湿地区
4.单池处理水量不宜过大
普通快滤池
V型滤池
1.可采用降速过滤，过滤效果较好
2.构造简单，造价低
3.运行稳定可靠
4.采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深较浅
1.运行稳妥可靠
2.采用较粗滤料，材料易得
3.滤床含污量大，周期长，滤速高，水质好；
不会发生水力分级现象，使滤层含污能力提高
4.具有气水反冲洗和水表面扫洗，冲洗效果好。
使洗水量大大减少
1.阀门多
2.单池面积大
3.抗冲击负荷能力差
4.必须设有全套冲洗设备
1.配套设备多，如鼓风机等
2.土建较复杂，池深比普通快滤池深
1.可适用于大中型水厂
2.单池面积一般不宜大于100㎡
3.有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备
1.适用于大中型水厂
2.单池面积可达150㎡以上
3.3方案的确定
根据技术性能比较,确定选择方案一,即:
4构筑物的选型及计算
4.1混合
4.1.1混凝剂的选用
混凝剂种类很多，按化学成分可分为无机和有机两大类。
根据水源水质情况，本次设计选用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂，聚合氯化铝对水的PH值变化适应性较强，投加量较少，混凝效果好，对人体健康无害，使用方便，价格适中。
冬季低温季节，源水浊度低时，可投加少量活化硅酸作为助凝剂，使得絮凝体的尺寸和密度加大，沉速加快。
4.1.2溶液池和溶解池设计
（1）溶液池容积
设计流量按最高日平均时算即Q=10587.5m3/h；
最大投加量a=60mg/L，溶液浓度c=15%;
1天调制次数n=2，设有2个溶液池，2个溶解池。
溶液池调节溶积为：
W1=aQ/417cn=60×
10587.5/（417×
15×
2）=50.78m³
有效高度为1.8m，保护高度0.2m,储渣深度取0.3m。
每格实际尺寸为5×
5×
2.3m，池底坡度采用2.5%，池底设排渣管,置于室内地面上。
设有2个溶液池，一个使用，一个备用。
（2）溶解池容积W2：
W2=（0.2—0.3）W1=0.2×
50.78=10.16m3
有效高度为0.8m，保护高度0.2m,储渣深度取0.3m。
每格实际尺寸为3×
3×
1.3m。
池底坡度采用2.5%，池底设排渣管。
溶解池置于地下，池顶高出室内地面0.5m，以减轻劳动强度和改善工作条件。
设有2个溶解池，一个使用，一个备用。
为增加溶解速度及保持均匀的浓度，采用采用中心固定式搅拌装置，使用LFJ-170反应搅拌器（D=1700mm，h=2600mm，P=0.37kw，n=5.2r/min），由于药液具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道以及配件都采用防腐措施。
溶液池和溶解池材料采用钢筋混凝土材料，内壁涂衬以聚乙烯板。
4.1.3加药间和药库
加药间和药库合并布置，布置原则为:
药剂输送投加流程顺畅,方便操作与管理,力求车间清洁卫生,符合劳动安全要求,高程布置符合投加工艺及设备条件.储存量一般按最大投药量的期间的15-30天的用量计算。
药间应与药剂仓库毗连，并宜靠近投药点,1.5m为宜。
与泥凝剂接触的他内壁、设备、管道和地坪，各种管线应设在地沟内。
溶液池边应设工作台，工作台宽度以1应根据混凝剂性质采取相应的防腐措施加药间必须有保障工作人员卫生安全的劳动保护措施。
当采用发牛异奥或粉尘的泥凝剂时，应在通风良好的单独房间内制备，必要时应设置通风设备；
冬季使用聚丙烯酰胺的室内温度不低于2℃；
室内应有冲洗设施,视具体情况应设置机械披运设备。
加药间的地坪应有不小于5%的排水坡度。
混凝剂为聚合氯化铝，每袋的质量为40kg，每袋的体积为0.5×
0.4×
0.2m3，投药量为60g/m3，水厂设计水量为10587.5m3/h，药剂堆放高度为1.8m，药剂贮存期为20d。
聚合绿化铝袋数N=24Qut/1000W
=24×
10587.5×
60×
20/（1000×
40）≈7623（袋）
有效堆放面积A=NV/1.8（1-e）
=7623×
0.04/（1.8×
0.8）=211.75m2
4.1.4投药与计量设备
采用水泵投加（计量泵）：
采用3台活塞式隔膜计量泵，2用1备，单台投加量为600L/h。
水泵的型号为J-ZM630/1.6，流量为630L/h，排出压力为0.8-1.6MPa，泵速为126次/min，进、出口直径为25mm，重量为240kg，电动机功率为1.5kw。
4.1.5各管径的确定
（1）溶解池
溶解池的放水时间采用t=30min，则放水流量
q0=
=5.64L/s
查水力计算表得水管管径为80mm，流速为1.13m/s，
溶解池底部有一排泥管d=100mm
（2）投药管
Q投药流量=
=1.18L/s
查水力计算表得：
水管管径为32mm，流速为1.27m/s
排泥管管径d=100mm
4.1.6混合设备的选择
常用的混合设备有三种：
水泵混合、管式混合和机械混合。
该设计采用管式混合中的静态混合器进行混合，方式简单，不占地表面积。
图4-1所示为管式静态混合器结构示意。
图4-1管式静态混合器
4.2絮凝
4.2.1往复式隔板絮凝池设计原则
（1）池数为2个,絮凝时间20～30分钟,色度高,难于沉淀的细颗粒较多时宜采用高值.
（2）进口流速一般为0.5～0.6m/s,出口流速一般为0.2～0.3m/s.
（3）隔板间净距应大于0.5m,进水口设挡水措施,避免水流直冲隔板.
（4）絮凝池超高一般采用0.3m.
（5）隔板转弯处过水断面面积,应为廊道断面面积的1.2～1.5倍.
（6）池底坡向排泥口的坡度,一般为2%～3%,排泥管直径不小于150mm.
（7）絮凝效果可用速度梯度G和反应时间T值来控制.
4.2.2设计计算
4.2.2.1已知条件
设计水量（包括自耗水量）Q=25.41×
104m
/d=10587.5m
/h
4.2.2.2采用数据
廊道内流速采用6档:
v1=0.5m/s，v2=0.4m/s，v3=0.35m/s，
v4=0.3m/s，v5=0.25m/s，v6=0.2m/s。
絮凝时间:
T=20min
池内平均水深:
H1=2.5m
超高:
H2=0.3m
池数:
n=2
4.2.2.3数据计算
计算总容积
W=QT/60=10587.5×
20/60=3529.17m3
分为两池，每池净平面面积
F’=W/（nH1）=3529.17/（2×
2.5）=705.83m2
池子宽度B:
按沉淀池宽采用21m
池子长度（隔板间净距之和）
L’=705.83/21=33.61m
隔板间距按廊道内流速不同分成6档
a1=Q/（3600nv1H1）=10587.5/（3600×
2×
0.5×
2.5）=1.18m
取a1=1.2m，则实际流速v1’=0.49m/s
a2=Q/（3600nv2H1）=10587.5/（3600×
2.5）=1.47m
取a2=1.5m，则实际流速v2’=0.39m/s
a3=Q/（3600nv3H1）=10587.5/（3600×
0.35×
2.5）=1.68m
取a3=1.7m，则实际流速v3’=0.35m/s
a4=Q/（3600nv4H1）=10587.5/（3600×
0.3×
2.5）=1.96m
取a4=2.0m，则实际流速v4’=0.29m/s
a5=Q/（3600nv5H1）=10587.5/（3600×
0.25×
2.5）=2.35m
取a5=2.4m，则实际流速v5’=0.25m/s
a6=Q/（3600nv6H1）=10587.5/（3600×
0.20×
2.5）=2.94m
取a6=3.0m，则实际流速v6’=0.20m/s
每一种间隔采取3条,则廊道总数为18条,水流转弯次数为17次.则池子长度（隔板间净距之和）:
L’=3（a1+a2+a3+a4+a5+a6）=3（1.2+1.5+1.7+2.0+2.4+3.0）=35.4m
隔板厚度按0.2m计，则絮凝池的总长L为:
L=35.4+0.2×
（18-1）=38.8m
按廊道内的不同流速分成6段，分别计算水头损失
第一段:
水力半径：
R1=a1H1/（a1+2H1）=1.2×
2.5/（1.2+2×
2.5）=0.484m
槽壁粗糙系数n=0.013，流速系数Cn
y1=2.5
-0.13-0.75
（
-0.10）
=2.5×
-0.13-0.75×
-0.10）=0.148
故:
C1=R1y1/n=69.09
第一段廊道长度:
L1=3B=3×
21=63m
第一段水流转弯次数：
S1=3
取隔板转弯处的过水断面面积为廊道断面面积的1.4倍，则第一段转弯处v01=v1/1.4=0.49/1.4=0.35m/s
则絮凝池第一段的水头损失为:
h1=ξ·
S1
·
v02/（2g）+v12L1/（c12·
R1）
=3×
0.352/（2×
9.81）+0.492×
63/（69.092×
0.484）
=0.061m
各段水头损失计算结果见下表：
表4-1各段水头损失计算
段数
Sn
ln
Rn
v0
vn
Cn
hn
1
3
48
0.484
0.35
0.49
69.09
0.063
2
0.577
0.28
0.39
70.95
0.039
0.634
0.25
71.94
0.031
4
0.714
0.21
0.29
73.24
0.021
5
0.811
0.18
74.60
0.015
6
0.938
0.14
0.20
76.21
0.010
∑h=0.063+0.039+0.031+0.021+0.015+0.010=0.179m=1.79
GT值计算（t=20℃）：
G=
=
=38.07s-1
GT=38.07×
20×
60=45684（此GT值在104～105的范围内）
池底坡度:
i=h/L=0.179/38.8=0.461%
4.3沉淀
4.3.1斜管沉淀池
图4-2斜管沉淀池
4.3.1.1设计要点
（1）斜管断面一般采用蜂窝六角形或山形（较少采用矩形或正方形）,其内径或边距d一般采用25～35mm
（2）斜管长度一般为800～1000mm左右,可根据水力计算结合斜管材料决定
（3）斜管的水平倾角常采用60°
（4）斜管上部清水区高度不宜小于1.0m
（5）斜管下部布水区高度不宜小于1.5m
4.3.1.2设计计算
（1）已知条件
①单组构筑物进水量:
Q=25.41×
/d=10587.5m3/h=2.94m³
/s
②颗粒沉降速度:
µ
=0.35mm/s
（2）设计采用数据:
①清水区上升流速:
v=2.5mm/s
②采用塑料片热压六边形蜂窝管,管厚为0.4mm,边距d=30mm,水平倾角θ=60°
。
（3）清水区面积:
A=Q/v=2.94/0.0025=1176㎡,其中斜管结构占用面积按3%计,则实际清水区需要面积
A’=1176×
1.03=1211.28㎡
为了配水均匀,采用斜管区平面尺寸21m×
57.7m,使进水区沿57.7m长一边布置。
（4）斜管长度L
①管内流速:
v0=v/sinθ=2.5/sin60°
=2.5/0.866=2.89mm/s
②斜管长度:
L=（1.33v0-µ
sinθ）d/（µ
cosθ）=（1.33×
2.89-0.35×
0.866）×
30/（0.35×
0.5）=607mm
③考虑管端紊流,积泥等因素,过渡区采用250mm
④斜管总长:
L’=250+607=857mm,按1000mm计
（5）池子高度
①采用保护高度:
0.3m
②清水区:
1.2m
③布水区:
1.5m
④穿孔排泥斗槽高:
0.8m
⑤斜管高度:
h=l’sinθ=1×
sin60°
=0.87m
⑥池子总高:
H=0.3+1.2+1.5+0.8+0.87=4.67m
（6）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.
（7）复算管雷诺数及沉淀时间
Re=Rv0/ν
式中水力半径:
R=d/4=30/4=7.5mm=0.75cm
管内流速:
v0=0.289cm/s
运动黏度:
ν=0.01cm/s（当t=20℃时）,
Re=0.75×
0.289/0.01=21.68
沉淀时间:
T=L’/v0=1000/2.89=5.77min（沉淀时间T一般在4-8min之间）
4.4过滤
4.4.1普通快滤池
4.4.1.1设计要点
1.滤池清水池应设短管或留有堵板,管径一般采用75～200mm,以便滤池翻修后排放初滤水。
2.滤池底部应设有排空管,其入口出设栅罩,池底坡度约0.005,坡向排空管。
3.配水系统干管的末端一般装排气管,当滤池面积小于25㎡时,管径为40mm,滤池面积为25～100㎡时,管径为50mm.排气管伸出滤池顶处应加截止阀。
4.每个滤池上应装有水头损失计或水位尺以及取样设备等。
5.滤池数目较少，且直径小于300mm的阀门，可采用手动，但冲洗阀门一般采用电动、液动或气动。
6.各种密封渠道上应有1-2个人孔。
7.管廊门及通道应允许最大配件通过，并考虑检修方便。
8．滤池池壁与砂层接触抹面应拉毛，避免短流。
9.滤池管廊内应有良好的防水、排水措施和适当的通风，照明等设施。
4.4.1.2设计计算
设计水量为Q=24.2×
/s,
滤速v=10m/h
反冲洗强度q=14L/（s·
m2）
（1）滤池面积及尺寸:
滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h，滤池实际工作时间为:
T=24-0.1×
24/12=23.8h（式中只考虑反冲洗停用时间，不考虑排放初滤水时间），滤池面积为
F=Q/（vT）=254100/（10×
23.8）=1067.65m2
采用滤池数为N=8，布置成对称双行排列，每个滤池面积为
f=F/N=1067.65/8=133.46m2
采用滤池设计尺寸为:
L=14m,B=10m。
实际滤速v=254100/（8×
23.8×
140）=9.53m/h
校核强制滤速v’为（一般采用10~14m/h）:
v’=Nv/（N-1）=8×
9.53/（8-1）=10.89m/h,满足要求。
（2）滤池高度
承托层厚度H1采用0.5m
滤料层厚度H2采用0.6m
砂面上水深H3采用1.8m
保护层高度H4采用0.3m
滤池总高度H为:
H=0.5+0.6+1.8+0.3=3.2m
（3）配水系统（每只滤池）
①干管:
干管流量:
qg=fq=133.46×
14=1868.44L/s
采用管径:
dg=1000mm
干管始端流速:
vg=2.39m/s
②支管：
支管中心间距:
采用aj=0.25m
每池支管数:
nj=2×
L/aj=2×
14/0.25=112根
每根支管入口流量:
qj=qg/nj=1868.44/112=10.68L/s
dj=125mm
支管始端流速:
vj=0.86m/s
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%×
133.46=0.334㎡=333650mm²
采用孔眼直径:
dk=9mm
每个孔眼面积:
fk=πdk²
/4=0.785×
92=63.6mm
孔眼总数:
Nk=Fk/fk=333650/63.6=5246个
每根支管孔眼数:
nk=Nk/nj=5246/112=47个
支管孔眼布置设二排，与垂线成450夹角向下交错排列。
每根支管长度:
lj=0.5×
（B-dg）=0.5×
（10-1）=4.5m
每排孔眼中心距:
ak=lj/（nk/2）=0.19m
④孔眼水头损失：
支管壁厚采用:
δ=5mm
流量系数:
=0.68
水头损失:
hk=
×
=
=3.5m
⑤复算配水系统：
支管长度与直径之比不大于60，则lj/dj=4.5/0.125=36<
60
孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5，则:
Fk/（njfj）=0.334/（112×
0.785×
0.1252）=0.24<
0.5
支管横截面积与干管总横截面积之比，一般为1.75～2.0，则:
fg/（njfj）=112×
0.1252/（0.785×
1.02）=1.75满足要求
孔眼
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