城镇给排水课程设计某市新区地表水水厂工艺设计Word格式.docx
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9
砷
0.002
10
细菌总数
个/Ｌ
280
11
大肠菌群
73
1.2设计内容
1、根据水质、水量、地区条件、施工条件和一些水厂运转情况选定处理
案和确定处理工艺流程。
2、拟定各种构筑物的设计流量及工艺参数。
3、选择各构筑物的形式和数目，初步进行水厂的平面布置和高程布置。
在此基础上确定构筑物的形式、有关尺寸安装位置等。
4、进行各构筑物的设计和计算，定出各构筑物和主要构件的尺寸，设计时要考虑到构筑物及其构造、施工上的可能性。
5、根据各构筑物的确切尺寸，确定各构筑物在平面布置上的确切位置，并最后完成平面布置。
确定各构筑物间连接管道、检查井的位置。
6、水厂厂区主体构筑物（生产工艺）和附属构筑物的布置，厂区道路、绿化等总体布置。
7、绘制本设计任务书中指定的水厂平面、工艺流程，单体构筑物（平面、剖面，主要材料表）工艺设计技术图纸2张（1#图）。
8、写出设计说明书及计算说明书。
2.1给水水源水质的分析
从所给原水水质资料来看，原水浊度最大为1500mg/l，最低浊度为200mg/l，超过了《生活饮用水水质卫生标准》中的规定，故需去除浊度。
细菌总数为280个/l，大肠菌群为73个/l，也超过了《生活饮用水水质卫生标准》中的规定，故需进行消毒灭菌。
原水水质的pH为7.7，总硬度为250mg/l，和其他参数均满足《生活饮用水水质卫生标准》，故不需进行处理和调整。
色度为20度，略超标准一点，但在经过沉淀、过滤等常规处理之后，即可达到要求，故不需进行特殊处理。
2.2净水工艺流程的选择
合理的净水工艺是水厂保证供水水质的关键。
本设计根据原水水质并且考虑设计生产能力等因素，通过技术经济比较确定采用以下工艺流程：
混凝剂消毒剂
原水混合絮凝沉淀过滤清水池二级泵房用户
2.3处理构筑物及设备型式的选择
2.3.1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。
2.3.2混合设备
使用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。
2.3.3絮凝池
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、栅条絮凝和折板絮凝。
这几种形式的絮凝池在大、中型水厂中均有使用，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。
经比较论证，本次设计采用往复式隔板絮凝池。
2.3.4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。
2.3.5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，单池面积可较大；
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。
2.3.6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。
3.1投药工艺计算
采用计量泵湿式投加，不需要加助凝剂。
3.1.2设计计算
173000m³
/d=W1=
＝19.7m33.2.1设计流量
Q=173000m³
/d=7208m³
/h=2.0m³
/s；
3.2.2设计流速
静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.0m/s，则管径为：
1.596m，取D=1600mm，则实际流速为0.996m/s；
3.2.3混合单元数
按下式计算：
N≥2.36V-0.5D-0.3=2.36×
0.996-0.5×
1.6-0.3=2.06，取N=3；
则混合器的混合长度为：
L=1.1ND=1.1×
3×
1.6=5.28m
3.2.4混合时间
=
=5.3s
3.2.5水头损失
0.180m<
0.5m，满足要求；
3.2.6校核GT值
=540.3s-1；
GT=540.3×
5.3＝2864>
2000，水力条件满足要求。
3.3往复式隔板絮凝池设计计算
3.3.1设计参数
（1）已知条件：
设计水量Q=7208m³
/h
（2）使用数据：
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=2.4m；
超高：
H2=0.3m；
池数：
n=2
3.3.2设计计算
计算总容积：
2403m3
分为两池，每池净平面面积：
501m2
池子宽度：
B=20.4m
池子长度（隔板间净距之和）：
隔板间距按廊道内流速不同分为6档：
，则实际流速
=0.5m/s；
按上法计算得：
=1.04m，v2’=0.4m/s；
a3=1.2m，v3’=0.37m/s；
a4=1.4m，v4’=0.32m/s；
a3=1.7m，v5’=0.26m/s；
a6=2.1mv6’=0.21m/s
每一种间隔采取3条廊道，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）：
=3（
）=24.8m
隔板厚按0.2计，则池子总长：
L=24.8+0.2×
（18-1）=28.2m
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：
0.36m
槽壁粗糙系数n=0.013，流速系数Cn=
，
=0.27，故C1=
=58.4
第一段廊道长度：
l1=3B=3×
20.4=61.2m
第一段水流转弯次数：
S1=3
则絮凝池第一段的水头损失为
0.091m
V0指隔板转弯处的平均流速（m/s）。
廊道转弯处的过水断面面积为廊道断面积的1.2~1.5倍，本设计取1.2。
则其计算公式为：
则各段水头损失计算结果见下表：
段数
Sn
ln
Rn
V0
Vn
Cn
hn
61.2
0.36
0.413
0.50
58.4
0.091
0.43
0.334
0.40
61.5
0.057
0.48
0.286
0.37
63.3
0.042
0.54
0.248
0.32
65.4
0.030
0.63
0.207
0.26
68.1
0.021
40.8
0.73
0.169
0.21
70.8
0.014
0.255m
GT值计算（t=20℃）：
GT=45×
20×
60=54000（在104~105范围内）；
池底坡度：
1.0%、
3.4斜管沉淀池设计计算
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，管的边距d=30mm，长l=1000mm，斜管倾角θ=60º
。
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60º
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
本设计采用5座斜管沉淀池。
进水量Q=7208m³
/h=2.0m/s；
颗粒沉降速度：
μ=0.35mm/s
（2）设计采用的数据：
清水区上升流速：
v=2.5mm/s;
管厚=0.4mm，边距d=30mm，水平倾角θ=60º
（3）清水区面积：
800m2
其中斜管结构占用面积按3%计，则实际清水区需要面积：
A‘=800×
1.03＝824m2
因为采用5座斜管沉淀池，则单池面积A=165m2
为了配水均匀，采用斜管区平面尺寸为10m×
16.5m，使进水区沿16.5m长一边布置。
（4）斜管长度l：
管内流速：
mm/s
斜管长度：
=607mm
考虑管端紊流、积泥等因素，过渡区采用250mm
斜管总长：
l‘=250+607=857mm，按1000mm计
（5）池子高度:
采用保护高度：
0.3m；
清水区：
1.2m；
布水区：
1.2m：
穿孔排泥斗槽高：
0.8m：
斜管高度h=l‘sinθ=0.87m；
池子总高：
H=0.3+1.2+1.2+0.8+0.87=4.37m
（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，以上各项计算均同一般沉淀池或澄清池设计。
（7）复算管内雷诺数及沉淀时间：
式中水力半径：
R=
=7.5mm=0.75cm
v0=0.289cm/s
运动粘度：
ν=0.01cm2/s（t=20℃时）
所以Re=21.68
沉淀时间：
，满足要求。
斜管沉淀池示意图：
3.5普通快滤池设计计算
已知条件：
设计水量：
Q=173000m3/d=7208m3/h=2.0m3/s
设计数据：
v=10m/h；
冲洗强度：
q=14L/（s·
m2）；
冲洗时间为6min
由于处理水量过大，本设计中建立两座普通快滤池，以下为一座的设计计算。
（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T=24-
=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：
363.4m2
采用滤池数N=8，布置成对称双行排列，每个滤池面积为：
46m2
采用滤池长宽比：
L/B=3,采用滤池尺寸为：
L=11.5m,B=4m
校核强制滤速：
11.4m/h
（2）滤池高度：
支撑层高度：
H1采用0.45m；
滤料层高度：
H2采用0.7m；
砂面上水深：
H3采用1.7m；
保护高度：
H4采用0.3m；
故滤池总高H度：
H=H1+H2+H3+H4=3.15m
（2）配水系统（每只滤池）：
1干管：
干管流量：
qg=fq=46×
14=644L/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=1.0m/s
2支管：
支管中心间距：
采用aj=0.25m
每池支管数：
nj=
根
每根支管入口流量：
L/s
dj=70mm
支管始端流速：
vj=1.70m/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=0.115m2=115000mm2
采用孔径直径：
dk=9mm
每个孔眼面积：
63.5mm2
孔眼总数：
1812个
每根支管孔眼数：
20个
支管孔眼布置设2排，与垂线成45°
夹角向下交错排列。
每根支管长度：
1.55m
每排孔眼中心距：
4孔眼水头损失：
支管壁厚采用：
δ＝5mm
流量系数：
μ=0.68
水头损失：
5复算配水系统：
支管长度与直径之比不大于60，则
<
60
孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5，则
＜0.5
干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为1.75~2.0，则：
1.75
孔眼中心距应小于0.2，则ak=0.155m＜0.2m
配水系统示意图：
（3）洗砂排水槽：
洗砂排水槽中心距，采用a0=2.0m
排水槽根数：
排水槽长度：
l0=L=11.5m
每槽排水量：
q0=ql0a0=14×
11.5×
2=322L/s
采用三角形标准断面。
槽中流速，采用v0=0.6m/s
横断面尺寸：
，采用0.37m
排水槽底厚度，采用δ=0.05m
砂层最大膨胀率：
e=45%
砂层厚度：
H2=0.7m
洗砂排水槽顶距砂面高度：
He=eH2+2.5x+δ+0.075=1.365m
洗砂排水槽总平面面积：
F0=2xl0n0=12m2
复算：
排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于25%，则
≈25%
（4）滤池各种管渠计算：
1进水：
进水总流量：
Q1=92500m3/d=1.07m3/s
采用进水渠断面：
渠宽B1=1.2m，水深为1.0m
渠中流速：
v1=0.9m/s
各个滤池进水管流量：
Q2=1.07÷
8=0.134m3/s
采用进水管直径：
D2=400mm，管中流速：
v2=1.06m/s
2冲洗水：
冲洗水总流量：
Q3=qf=14×
10-3×
48=0.672m3/s
D3=600mm；
管中流速：
v3=2.38m/s
3清水：
清水总流量：
Q4=Q1=1.07m3/s
清水渠断面同进水渠断面（便于布置）。
每个滤池清水管流量：
Q5=Q2=0.134m3/s
D5=400mm；
v5=1.06m/s
4排水：
排水流量：
Q6=Q3=0.672m3/s
排水渠断面：
宽度B6=1.0m，渠中水深为0.6m
v6=1.12m/s
（5）冲洗水箱：
冲洗时间：
t=6min
冲洗水箱容积：
W=1.5qft=1.5×
14×
48×
6×
60=363m3
水箱底至滤池配水管间的沿途及局部损失之和h1=1.0m
配水系统水头损失：
h2=hk=3.5m
承托水水头损失：
h3=0.022H1q=0.022×
0.45×
14=0.14m
滤料层水头损失：
安全富于水头采用h5=1.5m
冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面：
H0=h1+h2+h3+h4+h5=6.8m
普通快滤池示意图：
3.6消毒工艺设计计算
3.6.1加药量的确定
水厂设计处理水量Q为173000m3/d=7208m3/h；
最大投氯量为a=3mg/L则加氯量为：
Q1=0.001aQ=0.001×
7208=21.6kg/h储氯量（按一个月考虑）为：
G=30×
24Q=30×
24×
21.6=15560Kg/月。
3.6.2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，则设在水厂的西南部。
在加氯间、氯库低处各设排风扇一个，换气量每小时8～12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2～3mg/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。
4、水厂平面布置
③注意构筑物朝向：
净水构筑物一般无朝向要求，但如滤池的操作廊、二级泵房、加腰间、化验室、检修间、办公楼则有朝向要求。
步行道：
步行道是水厂的辅助道路。
它是满足场内工作人员的步行交通及小型物件的人力搬运的需要，宽度一般为1.5~2.0m。
参考文献
[1]《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）
[2]崔玉川，给水厂处理设施设计计算.北京：
化学工业出版社，2003
[3]《城市给水排水》（第二版）中国建筑工业出版社
[4]《室外给水规范》（GB50013-2006）
[5]给水排水设计手册第3册北京：
中国建筑工业出版社，1986
[6]《给排水制图标准》（GB50106-2001）
[7]给水排水设计手册第3册北京：
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