自来水厂给水工艺的流程教学参考.docx
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自来水厂给水工艺的流程教学参考
【摘 要】人类的生活用水非常重要，水的质量也是非常关键的。
本文是一份给水厂设计的说明书，本文详细的阐述了城市水处理工艺流程。
并对工艺流程中各个过程给出了详细的计算步骤，处理方法，处理原理，并对给水厂他各个各个建筑物做了系统的阐述。
【关键词】给水处理工艺流程说明书平面图高程图
绪论
设计基础资料
设计水量：
11000
污水水质特点
水源水质情况表
原水水质
PH7.7浊度200
色度3.0氨氮10
亚硝酸盐0.08大肠杆菌200
总硬度（）85细菌总数80
耗氧量12五日生化需氧量2.8
厂区地势平坦
当地气象资料：
主导东南风；月平均气温最低-3°，最高30°
水源取水口位于水厂北方向2千米，水厂位于水源地，与取水泵站建在一起
有关设计依据：
《生活饮用水水质常规检验项目及限值表》
总体设计
设计方案的选择与确定
原水水质污染度较小，多数指标均符合标准情况，只需降低浊度和耗氧量，除去大肠菌群。
结合实际情况，选择以下工艺流程来处理原水，已达到生活用水的标准。
原水→混凝→沉淀→过滤→消毒→出水
工艺流程图
工艺流程说明
取水
本厂的净水厂水量较小，可以采用水泵直接吸水，取水头部采用管式取水头部即可。
混凝
混凝过程中选择硫酸铝作为混凝剂，采用硫酸铝作混凝剂，运输方便，操作简单，混凝效果好，由于水厂位于水源地，且与取水泵站合建在一起，所以，可以用泵投加的方式投加硫酸铝。
硫酸铝作混凝剂是将固体硫酸铝稀释80倍，也就是浓度为0.5%时，混凝效果最好，所以采用溶液投加方式。
由于水厂的流量变化较小，所以，采用静态管道混合，而且采用静态管道混合能快速混合，提高混合效果，投资省，在管道上安装容易，维修工作量少。
水厂的规模较小，从絮凝效果和占地面积方面考虑，采用垂直轴式的机械絮凝池。
沉淀
原水水质浊度较大，因此选用上向流斜板沉淀池，效率高，占地面积小，但由于排泥量较大，所以采用多斗底水力排泥，每天排泥一次。
在池表面设集水槽，采用淹没孔口集水方式。
过滤
为了进一步降低出水浊度，在沉淀之后进行过滤，采用虹吸型滤池和小阻力配水系统，使配水更加均匀，并用气—水反冲洗系统对滤料进行反冲洗。
虹吸滤池才用了进水虹吸管和排水虹吸管而不需要使用大型阀门及相应的启闭控制设备，进水管和排水管均安排在滤池中，布置紧凑，避免建造占地较大的管廊；易实现自动化操作。
消毒
由于原水水质耗氧量较大，有机物含量较高，且含有氨氮，所以采用氯胺消毒，既可以减少氯化消毒副产物，氯味较轻，又可以控制管网中的细菌再繁殖。
经过上述各构筑物单元的功能的详细说明后，可以得出如下图所示的具体的工艺流程：
原水→泵房→静态管道混合器→机械絮凝池→斜板沉淀池→虹吸滤池→清水池→出水
工艺流程详解图
工艺流程的计算
给水处理部分
静态管道混合器：
静态管道混合器示意图
1.设计流量：
Q=11000=458.33=0.127
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：
采用D=450mm，则实际流速，
混合单元数取N=3，则混合器的混合长度为：
2.混合时间：
3.水头损失：
机械絮凝池
机械絮凝池：
1.设计水量
水厂设计水量为1.1万,水厂自用水量为10%，机械絮凝池分为两个系列，每个系列设计水量为：
2.垂直轴式絮凝池尺寸
式中—单池絮凝池容积（）；
—单池设计处理水量（）；
—絮凝时间（min）。
设计中取=20min，则：
絮凝池分为三格，每格尺寸，水深取3.0m，则絮凝池实际容积为：
实际絮凝时间为：
池超高取0.3m，则池总高度为3.3m。
絮凝池分格墙上过水孔道上下交错布置，过孔流速分别为0.4、0.3和0.2，则孔洞面积分别为0.38、0.5和0.76，孔洞尺寸、和，实际过孔流速分别为0.38、0.304和0.203.每格设一台搅拌设备。
斜管沉淀池
斜管沉淀池：
1.设计流量
式中—单池设计水量（）；
—设计日产水量（）；
—水厂用水量占设计日用水量的百分比，一般采用5%~10%；
—沉淀池个数，一般采用不少于2个。
设计中取=11000，=10%，=2，则：
2.平面尺寸计算
沉淀池清水区面积：
式中：
斜管沉淀池的表面积（）；
：
表面负荷，一般采用9.0~11.0。
设计中取=9，则：
沉淀池长度及宽度：
设计中取沉淀池长度=10m,则沉淀池宽度：
式中，设计中取为3m。
为了配水均匀，进水区布置在10m长度方向一侧。
在3m的宽度中扣除无效长度约0.5m,则净出水面积：
式中：
净出口面积（）；
：
斜管结构系数。
设计中取=1.03，则：
=
沉淀池总高度：
式中：
沉淀池总高度（m）；
：
保护高度（m），一般采用0.3～0.5m；
：
清水区高度（m），一般采用1.0～1.5m；
：
斜管区高度（m），斜管长度为1.0m，安装倾角60°，则=sin60°=0.87m；
：
配水区高度（m），一般不小于1.0～1.5m；
：
排泥槽高度（m）。
设计中取=0.4m，=1.2m，=1.2m，=0.83m，则：
=0.4+1.2+0.87+1.2+0.83=4.5m
3.进出水系统
沉淀池进水设计：
沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：
式中：
孔口总面积（）；
：
孔口流速（），一般取值不大于0.15～0.20。
设计中取=0.20，则：
=
每个孔口的尺寸定为，则孔口数为53个。
进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。
沉淀池出水设计：
沉淀池的出水采用孔集水槽，出水孔口流速，则穿孔总面积：
式中：
出水孔口总面积（）。
=
设每个孔口的直径为4cm，则孔口数为：
式中：
孔口个数；
：
每个孔口的面积（），。
个
设每条集水槽的宽度为0.4m，间距为1.5m，共设5条集水槽，每条集水槽一侧开孔数为20个，孔间距为30cm。
5条集水槽汇水至出水总渠宽度0.8m，深度1.0m。
出水的水头损失包括孔口损失和集水槽内损失。
孔口损失：
式中：
孔口的水头损失（m）；
：
进口阻力系数。
设计中取=2，则：
集水槽内水深取为0.4m，槽内水流速度为0.38，槽内水力坡度按0.01计，槽内水头损失：
式中：
集水槽内水头损失（m）；
:
水力坡度；
：
集水槽长度（m）。
设计中取=0.01，=8m，则：
=
出水总水头损失：
，设计中取为0.15m。
4.沉淀池斜管的选择
斜管长度一般为0.8～1.0m，设计中取为1.0m，斜管直径一般为25～35mm，设计中取为30mm，斜管为聚丙烯材料，厚度0.4～0.5mm。
5.沉淀池排泥系统设计
采用多斗底水力排泥，每天排泥一次。
排泥管管径为200mm，斗底坡度为50°。
6.核算
雷诺数
斜管内的水流速度为：
式中：
斜管内的水流速度（）；
：
斜管安装倾角，一般采用60°～70°；
设计中取=60°，则
雷诺数Re：
式中：
水力半径（cm），；
：
水的运动黏度（）。
设计中当水温℃时，水的运动黏度=0.01
＜500,满足设计要求。
弗劳德数：
介于之间，满足设计要求
斜管中的沉淀时间：
式中：
斜管长度（m）。
设计中取=1.0m，则：
=166.67s=2.8min
基本满足要求（一般在2～5min之间）。
虹吸滤池
1.平面尺寸设计
设计流量
式中—每组虹吸滤池的设计流量（）
Q—设计流量（）
n—虹吸滤池分组数（组）
设计中取n=2
==229.2=0.064
两组滤池采用相同的形式和工艺参数，本设计仅就一组系统就行计算。
滤池面积
F
式中F—每组滤池的总面积（）；
V—设计滤速（），石英砂单层滤料一般采用8。
设计中取v=10
F==22.92
滤池分格数
N
式中N—每组滤池的分格数，一般采用6格；
q—反冲洗强度，一般采用10.
单格面积
式中f—单格滤池的面积（）；
设计中取N=8
f==2.86
取单格长L为2m，宽B为1.5m，单格实际面积
=
正常过滤时的实际滤速
V=
式中v—正常过滤时的实际滤速（）；
V==9.55
一格冲洗时，其他7格的滤速
=
式中Vn—格滤池冲洗时，其他7格的滤速（）；一般采用.
Vn==10.9
2.进水系统
进水渠道
设计中取2条矩形进水渠道，每条渠道的流量
==0.032
进水虹吸管
每格滤池的进水量===0.008
进水虹吸管断面面积
==0.013
进水虹吸管采用钢制矩形管，其长取为0.15m，宽0.1m；进水虹吸管实际断面面积为
==0.150.1=0.015
虹吸管内实际流速
V===0.53
正常过滤时进水虹吸管的水头损失
进水虹吸管的局部水头损失
=1.2（）
式中h$—进水虹吸管局部水头损失（m）;
—进口局部阻力系数；
—弯头局部阻力系数；
—出口局部阻力系数；
1.2—矩形系数
设计中取$i=0.25；$e=0.8；$a=1.0
h$=1.2（0.25+0.8+1.0）=0.035m
进水虹吸管的沿程水头损失
式中—进水虹吸管沿程水头损失（m）;
L—进水虹吸管总长度（m）；
R—水力半径（m）；C—谢才系数；
X—湿周（m）；n—粗糙系数。
查表得n=0.012，
R==0.026m
C==45.35
设计中取L=1.2m
==0.006m
进水虹吸管总水头损失为
=0.035+0.006=0.041m,设计中取0.04m。
强制冲洗时时进水虹吸管水头损失
强制冲洗时时虹吸管内流速为0.71m/s，根据水头损失和流速的平方成正比的关系，
=0.11m
强制冲洗时水位高为0.11—0.06=0.05m。
堰上水头
=
式中H2—堰上水头（m），一般以不宜超过1m为宜；
La—堰板长度（m）,为减少堰上水头，应尽量采用较长的堰板长度，一般采用。
设计中取La=1.2m
0.02m
同理，强制冲洗时的堰上水头
强制冲洗时堰上水头增加0.03—0.02=0.01m。
强制冲洗时总水位高
强制冲洗时总水位高H3为强制冲洗时水位高于强制冲洗时堰上水头增加值之和
虹吸管安装高度
式中—虹吸管安装高度（m）；
—进水虹吸管总水头损失（m）；
—强制冲洗时总水位高（m）；
0.04—凹槽底在强制冲洗时水位以上的高度（m）
0.06—虹吸管顶部转弯半径（m）;
虹吸水封高度
+0.02
式中—虹吸水封高度（m）；
—进水斗横截面积（m）。
设计中取=0.72
0.024m
进水渠道水头损失
所需渠道过水断面面积
式中；
—每条渠道的设计流量；
Vw—渠道内水流速度。
设计中取=0.80m⁄s
=0.04
假设活动堰板高度为0.05m，由此可以推出进水渠道的末端水深
式中—进水渠道的末端水深（m）
—虹吸进水管管底距进水斗底的高度（m）；
设计中取
进水渠的宽度
式中Ww—进水渠道的宽度（m）。
假设进水虹吸管采用的钢板厚度为0.01m，则整个虹吸管所占的宽度为0.30+20.01=0.32m，设计中取Ww=0.12m，则进水渠道整个宽度应为0.12+0.32=0.44m。
进水渠道的水头损失
式中hlc—进水渠道的水头损失（m）；
Lc—进水渠道总长度（m）。
设计中根据平面布置，取lc=21m
R=
C=45.35
hlc=
进水渠道总高度
式中H8—进水渠道总高度（m）
—活动堰高，一般采用；
—进水渠道的超高（m），一般采用0.1—0.3m
设计中取=0.05m
降水管水头损失
降水管中流速
式中—降水管中流速（m⁄s）；
d—降水管直径（m）。
设计中取d=0.5m
0.04m⁄s
降水管的水头损失
降水管的水头损失包括局部损失和沿程损失，其中沿程损失很小，可以忽略不计，其局部损失即可代表降水管的水头损失。
式中—降水管的水头损失（m）；
—进口局部阻力系数；
—出口局部阻力系数。
设计中取=0.5，=1.0
3.出水系统
清水室和出水渠宽度的确定、
清水室按构造配置，宽度取0.8m。
清水渠宽度按照两个清水室宽度和它们之间隔墙的厚度确定，设计中隔墙厚度取0.2m，则整个清水渠的宽度为1.8m。
出水堰堰上水头
式中∆hc—堰上水头（m）；
b—出水堰宽度（m）。
为降低堰上水头，设计中取b=6m
∆hc=
4.反冲洗系统
配水系统
虹吸滤池通常采用中小阻力配水系统。
反冲洗水到滤池的局部损失和沿程损失
一格滤池设计两个的检修孔洞，水流经检修孔洞时的局部损失
式中hh—检修孔洞的局部水头损失（m）；
—局部阻力系数；
—反冲洗时检修孔洞的过孔流速（
q—反冲洗强度；
f—单格滤池的面积；
2—检修孔的个数（个）；
d—检修孔洞的直径（m）。
设计中取=0.5，q=0.015,f=27.5,d=500mm
=1.05m⁄s
滤池底部配水空间进口部分的局部阻力
式中—滤池底部配水空间进口部分的局部阻力（m）；
—局部阻力系数；
—进口流速（m⁄s）;
—滤池底部配水空间的高度（m）；
W—滤池宽度（m）。
设计中取0.5
=0.001
5.排水系统
排水槽
为了便于加工和维护，排水槽采用等断面的三角形混凝土槽，每格滤池中设置两条排水槽，排水槽断面的模数
式中—排水槽断面的模数；
—一条排水槽的流量。
排水槽底距滤料上表面的间距
式中—排水槽底距滤料上表面的间距（m）；
—滤料厚度（m），一般采用0.7—0.8m；
—最大反冲洗强度时滤层的膨胀率；
—滤料膨胀前的空隙率，砂滤料一般采用。
设计中取
集水渠
排水虹吸管的水头损失
排水堰
清水池
1.平面尺寸计算
清水池的有效容积
V=kQ
式中V—清水池的总有效容积；
K—经验系数，一般采用10%—20%；
Q—设计供水量）；
设计中取k=10%，Q=11000
V=0.1
清水池共设2座，则每座清水池的有效容积
清水池的平面尺寸
每座清水池的面积A=
式中A—每座清水池的面积（）；
h—清水池的有效水深（m）。
设计中取h=4.0m
A=
取清水池的宽度B为8m，则清水池长度L为：
L=17.1m，设计中取为17m
则清水池实际有效容积为17。
清水池超高取为0.5m，清水池总高H：
H=
2.管道系统
清水池的进水管
式中—清水池进水管管径（m）；
V—进水管管内流速，一般采用0.7—1.0m⁄s。
.
设计中取v=0.7m⁄s
设计中取进水管管径为DN750mm，进水管内实际流速为0.5m⁄s。
清水池的出水管
由于用户的用水量时时变化。
清水池的出水管应按出水最大流量计。
式中—最大流量；
K—时变化系数，一般采用1.3—2.5；
Q—设计流量。
设计中取时变化系数K=1.5
出水管管径
式中—出水管管径（m）；
—出水管管内流速（m⁄s），一般采用0.7—1.0m⁄s。
设计中取
清水池的溢流管
溢流管的直径和进水管管径相同，取为DN800mm。
在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门。
出口设置网罩，防止虫类进入池内。
清水池的排水管
清水池内的水在检修时需要放空，因此应设排水管。
排水管的管径按2h内将池水放空计算。
排水管内流速按1.2估计，则排水管的管径
式中—排水管的管径（m）；
t—放空时间（h）；
—排水管内水流速度（m⁄s）。
设计中取t=2h
设计中排水管管径为DN300mm。
清水池的放空也常采用潜水泵排水，在清水池低水位时进行。
清水池的平面图
附属建筑物的确定
生产管理及行政办公用房
生产管理用房
包括控制室，检修时，，药用库房，实验大楼，技术资料室，管配件厂，等。
行政办公用房
包括办公室、打字室、资料室和接待室等，宜于生产管理用房联建
化验室
一般包括理化分析室、毒物检验室、生物检验室（包括无菌室）、加热室、天平室、仪器室、药品贮藏室（包括毒品室）、办公室、更衣室等。
维修车间
包括机修间、水表间、电修间、泥木工间
其他
车库，仓库，食堂，职工宿舍，浴室，锅炉，传达室，堆砂场
净水处理厂的总体布置
平面布置设计
平面布置原则
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。
2.充分利用地形，力求挖填土方平衡以减少填挖土方量、挖土方量和施工费用。
3.各构筑物间连接管渠应简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工检修方便；有时也需设置必要的超越管道，以便某一构筑物停产检修时，为保证必须的水量供应采取应急措施。
4.建筑物布置应注意朝向和向。
5.有条件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逗留和通行，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。
还应考虑分期施工方便。
平面布置
构筑物尺寸：
（长度单位为m）
加药加氯间：
8药剂仓库：
5×8机械絮凝池：
9×9斜管沉淀池：
3×10虹吸滤池：
12×16清水池：
8×17二泵房：
4×5
附属建筑物尺寸
办公大楼：
15×24实验大楼：
12×20职工宿舍：
10×15食堂：
10×21仓库：
7×8车库：
5×12管配件厂：
8×12晒沙场：
6×10检修间：
7×9医务室：
8×10浴室：
8×14
布置要求
构筑物的净距离、道路宽度、铺设管线所需要的宽度一般为5-10米，给水管或排水管距构筑物不小于3米。
道路、围墙及绿化带布置、构筑物之间人行道宽度为5-2.0米。
仓库检修间设在车行道，其路面宽3-4米，转弯半径为6米。
厂区主要车行道宽5-6米，行车道边缘到房屋或构筑物外墙面的最少距离为1.5米。
道路纵坡为1%～2%。
净水厂布置除应保证生产安全和整洁卫生外，还应充分注意绿化，合理规划
高程布置
高程布置的注意事项
选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当的留有余地，以保证在任何情况下系统都能够正常运行。
水尽量经一次提升就能靠重力通过净化构筑物，而中间不再经加压提升。
进行构筑物高程布置时，应与厂区的地形地质条件相联系，当地形有自然坡度时，有利于高程布置；
协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，有利于污水污泥输送，又有利于减少投资和运行成本。
高程计算
清水池最高水位=清水池所在地面标高=0m
滤池水面标高=清水池最高水位+清水池到滤池出水连接管渠的水头损失+滤池的最大作用水头=0+0.2+2.30=2.5m
沉淀池水面标高=滤池水面标高+滤池进水管到沉淀池出水管之间的水头损失+沉淀池出水渠的水头损失=2.5+0.2+0.15=2.85m
混合池与沉淀池连接渠水面标高=沉淀池水面标高+沉淀池配水穿孔墙的水头损失=2.85+0.05=2.9m
混合池水面标高=沉淀池与混合池连接渠水面标高+混合池的水头损失=2.9+0.24=3.14m
结论
通过这次课程设计，基本了解了自来水厂给水工艺的流程，并了解了各个流程的基本过程，通过计算把课本上学到的相关知识有了更深刻的理解，可以与实践相结合，为将来学习相关的知识有了一定的基础，可以更好的学习对自身有用的东西。
通过这次设计，明白了自己很多的理论知识不够，运用起来比较吃力，而且个人的操作能力不是很熟练，以后要多与别人合作，且要把自己的课本里的知识运用熟练，为以后的学习打下坚实的基础。
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