给水厂设计15万吨doc.docx
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给水厂设计15万吨doc
第一章设计原始资料
第二章工艺流程选择
第三章构筑物设计计算
第一节、配水井
第二节、药剂混合
第三节、澄清池
第四节、滤池
第五节、清水池
第六节、二泵房
第七节、加氯间及氯库
第八节、高程计算
设计计算书
第一章设计原始资料
⑴地理条件：
地形平坦，稍向西倾斜，地势平均标高22m（河岸边建有防洪大堤）。
⑵厂位置占地面积：
水厂位置距离河岸200m，占地面积充分。
⑶水文资料：
河流年径流量－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：
；
百年一遇洪水位：
23.50m；
河流平常水位：
15.80m；
河底标高：
10m。
⑷气象资料及厂区地质条件：
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，其下为粉细砂，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。
地震烈度为8度。
⑸水质资料：
浊度：
年平均68NTU，最高达3000NTU；PH值：
－；水温：
－℃；色度：
年平均为11－-13度；臭味：
土腥味；总硬度：
LCaCO3;溶解氧：
年平均mg/L；Fe：
年平均mg/L，最大为mg/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。
⑹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15万立方米。
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。
第二章工艺流程选择
水厂采用河水作为新水源，由于水源为河水，故需先除藻再进行原水的净水工艺，
本厂采用预加氯的方法除藻。
由水质分析结果可知（对照生活饮用水水质标准），原水的
色度，浊度，大肠杆菌和细菌总数需要处理。
流程的确定
1.
流程：
原水→混合→絮凝→沉淀→过滤→消毒→用户
2.
方案：
方案一：
原水→管式静态混合器→隔板絮凝池→平流沉淀池→
V型滤池→清水池→
二泵房→用户
方案二：
原水→管式静态混合器→机械搅拌澄清池→V型滤池→清水池→二泵房→
用户
3.技术经济比较
方案一、二中的不同部分为絮凝沉淀部分，故比较方案一中隔板絮凝池和平流沉淀池与方案二中的机械搅拌澄清池的优劣性即可。
（一）
（1）隔板絮凝池
优点：
1、絮凝效果较好。
2、构造简单。
缺点：
1、出水流量不易分配均匀。
2、絮凝时间较长。
3、水头损失较大。
使用条件：
1、水量变化不大的水厂；
2、单池能力以大于
3
为宜。
30000m/d
（2）平流式沉淀池（与絮凝池合建）
平流沉淀池占地面积较大，排泥较困难，机械排泥设备较复杂，费用较高。
（二）机械搅拌澄清池
优点：
1、处理效果好，单位面积产水量大；
2、适应性较强，处理效果较稳定；
3、采用机械刮泥设备后，对较高浊度水处理也具有一定适应性。
缺点：
1、需要机械搅拌设备；
2、维修较麻烦。
使用条件：
1、进水悬浮物含量一般小于1000mg/l，短时间内允许达3000～5000mg/l；
2、一般为圆形池子；
3、适用于大、中型水厂。
由于水厂处理水量的要求，以及日常运行维修费用的要求，故选择方案二比较济。
第三章构筑物设计计算
第一节、配水井
取水厂的自用水系数为5％，故总水量为：
Q15104（15%）15.75104m3/d1.823m3/s
考虑虹吸管事故时调节的时间t2min
虹吸管淹没与动水位以下的深度为3m
配水井容积V1.823260218.76m3
采用矩形配水井，长为9m，宽为。
第二节、药剂混合
根据流河水水温不太低，浊度中等，水生生物不多，所以采用碱式氯化铝，其絮凝
能力强。
投量小，沉淀效果好，能对浊度高，色度高和温度变化的适应性强。
PH值使用
范围较宽，腐蚀性小，设备简单，操作方便。
采用管式静态混合。
1、用量计算
T=Q×a/1000
式中T——碱式氯化铝用量（kg/d）
a——碱式氯化铝投加量（mg/l）
3
Q——厂处理水量（m/h）
3
设计中取Q=157500m/d（包括自用水量），最大投药量Tmax=50mg/l,平均投药量Taverage=20mg/l
Tmax=157500×50÷1000=7875kg/d
Taverage=157500×20÷1000=3150kg/d
最大混凝剂投量为w50mg/L，流速保持在v11.5m/s之间，硫酸铝溶液按
b5%考虑，每日调三次，每8h一次。
2、溶液池容积
W
1=a×Q/417bn
式中
W1=溶液池容积（m3）;
Q=
处理水量（m3/h）;
a=
碱式氯化铝投加量（mg/l）;
b=
溶液浓度%，一般采用5%20%；
~
n=
每日调节次数，一般不超过
3次。
设计中取
3
Q=6562.5m/h,b=15%,采用n=3次
W
1=50×（417×3×15）=17.48m3
采用2个池子，每个池子容积约为9m3。
有效高采用，超高，总高，平面尺寸×，
面积约m2，则实际总体积为W1'18m3。
3、溶解池容积
W2=（~）W1
式中W1=溶液池容积m3;
W2=溶解池容积m3;一般采用~
设计中取W2=W1
W2=×=4.89m3≈5m3
2
采用1个池子，每个池子容积约为5m。
有效高采用，超高，总高，平面尺寸×，面积约
m2。
本设计选用管式混合。
管事混合不需要设计专用的混合池，混合效果较好，但是受水量
的变化影响较大。
常用的管式混合器有静态混合器、孔板混合器、扩散混合器。
管式静态混合器混合效果好，安装容易，维修工作量小，但水头损失较大，流量过
小时效果下降。
适用于流量变化较小的水厂。
拟采用管式静态混合器
设计计算：
处理水量为s，设计6个静态混合器，水流速度取
s。
静态混合器设3节混合元件，
即n=3。
混合器距离澄清池
10m，混合时间为13s。
静态混合器直径为：
D
4Q
0.5
0.5
41.8236
1.13.14590（mm）
取DN600mm，两个静态混合器。
第三节、澄清池
本设计拟采用机械搅拌澄清池。
设计进水量:
设计水量（包括5%自用水）:
Q150000m3d1.051.823m3s
本设计设6组，每组一座澄清池，则每座澄清池的制水能力Q=÷6=s。
在计算过程
中对进出水，集水等流路系统按2Q校核，其它有关工艺数据采用低限。
计算：
1、二反应室
Q5Q50.3041.52m3/s
设第二反应室内导流板截面积A1为0.035m2,μ1为40mm/s
1
Q
1.52
38m2
u1
0.04
D1
4
1A1
4380.035
6.96m
3.14
取二反应室直径D1=，反应室壁厚δ1=，
D1D1
217.0
0.25
27.5m
t1取60s
Q
t11.52
604
2.37m
H1
3.14
2
1
7.0
考虑构造布置，选用H1=。
2、导流室
导流室中导流板面积：
A2=A1=
2
导流室面积：
ω2=ω1=38m
4
D1
2
4
3.147.5
2
D2
4
2A2
3.14
4
380.03510.23m
取导流室直径D2为，导流室壁厚δ2=，
D2D2
22
10.0
20.110.2m
D2
D1
10
7.5
H2
2
2
1.25m
设计中取用H2=，导流室出口流速：
μ6=s
出口面积：
A3
Q
1.52
38m2
6
0.04
则H
3
2A3
2
38
1.38m
（D2
D1）3.14
（10
7.5）
取H=，出口垂直高度
H3
2H3
1.4141.3
1.84m
3
3、分离室
取μ2=s，分离室面积：
3
Q
0.304
304m2
u2
0.001
池总面积：
3
D2
2
304
3.1410.22
385.67m2
4
4
4
4
385.67
池直径：
D
3.14
22.16m
取池直径为22m，半径R=11m。
4、池深计算
池深见下图，取池中停留时间T为，
有效容积：
V3600QT3600
0.3041.51641m3
考虑增加4%的结构容积，则池计算总容积：
V
V10.0416411.041706m3取
池超高：
H0=,设池直壁高：
H4=，
D2
H4
3.14
222
3
池直壁部分容积：
W1
4
1.8
683.89m
4
W2W3V
W1
1706
683.89
1022.11m3
5
0
取池圆台高度H=4m，池圆台斜边倾角为
45，
则底部直径：
DT
D
2H52224
14m
本池池底采用球壳式结构，取球冠高H6=。
圆台容积：
2
2
W2
H5
D
D
DT
DT
3.14
4
112
11
7
72
1034.11m3球冠半径：
3
2
2
2
2
3
R球
DT2
4H62
142
4
1.02
25m
8H6
8
1.0
球冠体积：
W3
H62
R球
H6
3.14
1.02
25
1.0
76.93m3
3
2
池实际有效容积：
V
W1
W2
W3
683.89
1034.11
76.931794.93m3
V
V
1794.93
1725.89m3
1.04
1.04
实际总停留时间：
T
1725.89
1.5
1.58h
1641
池总高度：
H
H0
H4
H5
H6
0.30
1.80
4.0
1.00
7.1m
5、配水三角槽
进水流量增加10%的排泥水量，设槽内流速μ3=s
1.100.304
0.82m,
取
1=0.85m,
B1
B
0.5
三角配水槽采用孔口出流，孔口流速同μ3，
出口孔总面积为1.10Q1.10.3040.6688m2
u30.5
采用孔口d=0.1m，每孔面积为
0.12
0.00785m2
4
0.6688
4
出水孔数
85.19个
0.12
为施工方便采用沿三角堰每
40设置一孔共90孔。
1.1
0.304
4
孔口实际流速u3
0.1290
0.47m/s
6、第一反应室
二反应室底板厚：
δ3=
D3
D1
2B1
23
7.5
2
0.852
0.15
9.5m
H7
H4
H5
H1
1
1.8
42.4
0.15
3.25m
D4
DT
D3
H7
14
9.5
3.25
15m
2
2
取μ4=s，泥渣回流量：
Q
4Q
回流缝宽度：
B2
4Q
4
0.304
0.17m
D4u4
3.14
150.15
取B2为0.2m。
设裙板厚：
δ4=，D5
D42
2B2
4
15
2
2
0.2
0.06
14.31m
按等腰三角形计算
H8
D4
D5
1514.310.69m
H10
D5
DT
14.3114
0.155m
2
2
H9
H7
H8
H10
3.25
0.69
0.155
2.405m
7、容积计算：
V1
H9
2
2
D52
H8
H10
2
D5DT
2
W3
12
D3
D3D5
D5
4
12
D5
DT
3.14
2.405
9.52
9.5
14.31
14.312
3.14
14.312
0.69
12
4
3.14
0.155
14.312
14.31
14
142
76.93
12
483.44m3
V2
D12H1
4
D22
D12
H1
B1
4
3.14
72
2.4
3.14
102
7.52
2.4
0.85
4
4
145.55m3
V
V
V
V
1725.89483.44
145.55
1096.9m3
3
1
2
则实际各室容积比：
二反应室：
一反应室：
分离室=：
：
=1：
：
池各室停留时间：
第二反应室=145.55
60
7.98min
1094
第一反应室=×=
分离室=×=
其中第一反应室和第二反应室停留时间之和为。
8、进水系统
取进水流速为v6=1.1m/s,进水管管径
4Q
4
0.304
d
600mm
v
3.141.1
设计中取进水管管径为DN600，则实际进水流速为：
4Q
4
0.304
1.075m/s
v
2
3.140.62
d
据此设计出水管管径为600mm。
9、集水系统
本池因池径较大采用辐射式集水槽和环形集水槽集水。
设计时辐射槽、环形槽、总出水槽之间按水面连接考虑。
（1）、辐射式集水槽全池共设12根辐射集水槽，每根集水槽流量为：
q1
Q
0.304
0.025m3/s
12
12
设辐射槽宽b1=，槽内水流速度为μ
51=s，槽底坡降il=。
槽内终点水深为：
h2
q1
0.025
0.25m
u51b0.4
0.25
槽临界水深为：
hk
q12
1
0.0252
0.1m
3
3
gb12
9.81
0.252
槽起点水深为：
2hk3
il
2
20.13
0.1
2
2
2
h1
h2
il
0.25
0.25
0.10.168m
h2
3
3
3
3
按2q1校核，取槽内水流流速μ,51=s，
2
0.025
hk
3
1
0.052
0.16m
h2
0.25
0.333m
9.81
0.252
0.6
2
0.163
0.1
2
2
h1
0.333
0.1
0.272m
0.333
3
3
设计槽内起点水深为
0.30m，槽内终点水深为
0.40m，出流孔口前水位为
0.05m，孔
口出流跌落0.07m，槽超高0.2m，见下图
1-辐射集水槽；2-环形集水槽；3-淹没出流；4-自由出流槽起点断面高为：
+++=
槽终点断面高为：
+++=
（2）、环形集水槽
q环
Q
0.304
0.152m3/s
2
2
取μ52=s，槽宽b2为，考虑施工方便槽底为平底，即il=0
0.152
槽内终点水深为：
h40.507m
0.60.5
槽内起点水深为：
hk
q环
2
3
1
0.1522
0.211m
3
gb22
9.81
0.52
h3
2
0.2113
2
0.54m
0.507
0.507
流量增加一倍时，设槽内流μ’
52=0.8m/s
hk
3
0.3042
0.335m
h4
0.304
0.76m
0.52
9.81
0.8
0.5
h3
2
0.3353
0.762
0.823m
0.76
设计取用环槽内水深为，槽断面高为+++=（槽超高定为）。
（3）、总出水槽
3
设计流量为Q=0.304m/s,槽宽b3=0.7m，总出水槽按矩形渠道计算，槽内水流流速μ53=0.8m/s，槽底坡降il=0.20m，槽长为6.0m，n=
槽内终点水深：
h6
Q
0.304
0.54m
53
b3
0.80.7
A
Q
0.304
0.38m2
R
A
2
0.38
0.2135
53
0.8
0.54
0.7
y
2.5
n
0.13
0.75
R
n
0.10
2.5
0.013
0.13
0.75
0.2135
0.013
0.10
0.1502
C
1
Ry
1
0.21350.1502
61
n
0.013
2
0.8
2
i
53
0.0008
RC2
0.2135612
槽内起点水深：
h5
h6
il
0.000860.540.2
0.0008
60.345m
流量增加一倍时总出水槽内流量
Q=s，槽宽b3=，取槽内流速μ,
53=s，
槽内终点水深：
h6
0.608
0.965m
0.7
0.9
n=,
A
Q
0.608
0.676m2
R
0.676
0.257
53
0.9
2
0.965
0.7
y
2.5
0.013
0.13
0.75
0.257
0.013
0.10
0.1497
C10.2570.149762.766
0.013
0.92
0.0008
i
62.766
2
0.257
槽内起点水深：
h'5=设计取槽内起点水深为：
，设计取用槽内
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