净水厂设计说明书计算书.docx
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净水厂设计说明书计算书
广东工业大学课程设计任务书
题目名称
学生学院
万吨/日净水厂设计
土木与交通工程学院
专业班级
给水排水工程11
级
（1）
班
姓
名
陈梓君
学
号3211003484
一、课程设计的内容
根据所给定的原始资料，设计某城镇生活给水水厂，该设计属初步设计。
设计的内容有：
1.净水厂的处理工艺流程的选择。
2.净水构筑物及设备型式的选择。
3.净水构筑物的工艺计算。
4.净水厂的总平面布置和高程布置。
5.编写设计说明书和计算书。
6.绘制净水厂的总平面布置图和高程布置图。
7.绘制处理构筑物工艺图。
二、课程设计的要求与数据
要认真阅读课程设计任务书，并复习教材有关部分章节并熟悉所用规范、手册、标准图等文献资料。
要求设计选用参数合理，计算正确；说明书要有净水厂处理工艺流程及净水构筑物型式选择的理由，净水厂的总平面布置图和高程布置图要有详尽的阐述。
叙述简明扼要，文理通顺；设计计算书、说明书包括必要的计算公式、草图和图表。
图纸内容完整，布局合理，制图要规范。
保证在规定时间内，质量较好地完成任务书中所规定的设计任务。
三、课程设计应完成的工作
应完成上述课程设计的内容，达到初步设计的程度。
提交设计成果，包括设计计算书、说明书及设计图纸。
设计图纸有：
（1）净水厂平面布置图（1张）；
（2）净水厂处理流程高程布置图（1张）。
第1页共26页
4、课程设计进程安排
5、应收集的资料及主要参考文献
任务书给出的原始资料、手册、标准、规范及有关的专著。
主要参考资料：
1.《给水排水工程快速设计手册.给水工程》，严煦世编；
2.《给水排水设计手册.城镇给水》（第3册）；
3.《给水排水工程师常用规范选》（上册）；
4.《室外给水设计规范》；
5.《给水排水简明设计手册》；
6.《给水工程》，严煦世编。
2.《给水排水标准图集》
发出任务书日期：
2014年6月23日
指导教师签名：
计划完成日期：
2014年6月27
主管院长签章：
附录：
一、设计资料
日
基层教学单位责任人签章：
1.水厂近期净产水量为
25.2
万m/d，要求远期发展到
40
万m/d。
2.水源为河水，原水水质如下所示：
编号
项目
单位
分析结果
备注
1
水温
℃
最高30，最低5
2
色度
＜15度
3
嗅和味
无异常臭和味
4
浑浊度
NTU
最大300，最小20，月平均最大
130
5
pH
7.0
6
总硬度
mg/L（以CaCO计）
125
7
碳酸盐硬度
mg/L（以CaCO3计）
95
8
非碳酸盐硬度
mg/L（以CaCO计）
30
9
总固体
mg/L
200
第2页共26页
10
细菌总数
个/mL
＞1100
11
大肠菌群
个/L
800
12
其它化学和毒理指标
符合生活饮用水标准
3.河水洪水位标高73.20米，枯水位标高65.70米，常年平均水位标高68.20米。
4.气象资料：
年平均气温22℃，最冷月平均温度4℃，最热月平均温度34℃，最高温度39℃，最低温度1℃。
常年风向东南。
5.地质资料：
净水厂地区高程以下0～3米为粘质砂土，3～6米为砂石堆积层，再下层为红砂岩。
地基允许承载力为2.5～4公斤/厘米。
6.厂区地形平坦，平均高程为70.00米。
水源取水口位于水厂西北50米，水厂位于城市北面1km。
7.二级泵站扬程（至水塔）为40米。
二、设计成果格式要求
（一）设计说明书及设计计算书
第一部分
设计说明书
1.概述
2.净水工艺流程的确定
3.净水厂处理构筑物及设备型式选择4.处理构筑物设计要点及说明
5.净水厂平面布置及高程布置说明
第二部分
设计计算书
1.混合设备的设计
2.絮凝设备的设计
3.沉淀（澄清）池的设计
4.滤池的设计
5.投药系统及消毒系统的设计
6.清水池的设计
7.净水厂平面布置及高程布置
（二）设计图纸
1.净水厂平面布置图
净水厂总平面布置图应按照初步设计要求完成。
图上应绘出主要净水构筑物、水泵站、清水池、药剂间、辅助建筑物、道路、绿化地带及围墙等，并用坐标表示其外形尺寸和相互距离，同时绘出各种连接管渠、阀门等。
构筑物管道均以单线表示。
管线上应标明管径（渠道断面尺寸）。
图中注明各生产构筑物及辅助建筑物的名称、数量及主要外形尺寸（或列表以序号表示之）等。
2.净水厂处理工艺高程布置图（纵向1：
50～1：
100，横向比例同平面布置图的比例）
净水厂高程图上，应标出各净水构筑物之顶、底及水面标高，主要构件及管渠的标高。
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3
第一部分
设计说明书
1.概述
根据《地面水环境质量标准》（GB－3838－88），原水水质符合地面水Ⅲ类水质标准，除浊度、细菌总数和大肠菌群偏高外，其余参数均符合《生活饮用水卫生标准》
（GB－5749—2006）的规定。
本水厂设计净水量为25.2万m/d，为大型水厂，需设混凝剂配制的溶解池。
原水从输水管进入水厂，利用计量泵将配制好浓度的PAC投加于压水管，并使其于管式混合器中与水充分混合，水从管式混合器经压力管进入折板絮凝池进行絮凝，后直接进入平流式沉淀池进行沉淀，接着进入V型滤池进行过滤，得到澄清的水，在水输送到清水池的管道中，投加氯进行消毒。
最后经处理后的净水进入清水池，并经过输水管输送至二级泵站。
整个工艺流程如上，由于本设计水厂水大型水厂，设计时需预留发展地。
2.设计工艺流程：
混凝剂
消毒剂
原水
3.净水厂处理构筑物及设备型式选择
3.1混凝
3.1.1混凝剂的选择
本设计选用聚合氯化铝（即PAC）。
选择理由：
（1）PAC广泛使用，且我国是研制PAC较早的国家之一，具有成熟的使用经验可借鉴。
（2）效能优于硫酸铝，相对于硫酸铝，对水的pH值适应性强。
（3）投加量相对于硫酸铝少，成本降低。
3.1.2混凝剂的配制和投加
药剂投加采用湿式投加系统。
（1）混凝剂的配制
设计混凝剂溶解池时，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
用户
地下为宜，通常设在加药间底层。
池顶宜高出地面0.20m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。
溶解池的底坡应大于2％，池底应有直径不小于100mm的排渣管。
池壁需设超高，超高为0.2～0.3m，用于防止搅拌溶液时溢出。
此外，还需设置溶液池，溶液池是配制一定浓度溶液的设施。
采用射流泵将溶解池内的浓药液送入溶液池，同时用自来水稀释到所需浓度以备投加。
本设计选用机械搅拌，但需采取防腐材料。
（2）混凝剂的投加
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，
第4页共26页
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。
示意图如下：
3.1.3混合设备的选择
选择管式混合，即将药剂基质投入水泵压水管中以借助管中流速进行混合。
选择理由：
混合方式上，由于机械混合池占地大，基建投资高，增加机械设备并相应地增加维修工作；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、在管道上安装容易，维修工作量少，能快速混合，混合效果良好和管理方便等优点因而具有较大的优越性。
示意图如下：
3.1.4絮凝设备的选择
絮凝设备的基本要求是，原水与药剂经混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体。
反应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、折板絮凝和机械絮凝。
这三种形式的絮凝池在大、中型水厂中均有使用。
隔板絮凝池构造简单，管理方便，流量变化大时，絮凝效果不稳定。
折板絮凝池对原水水量和水质变化的适应性较强，停留时间较短，并可以相应节约絮凝剂量，但造价较高。
与隔板絮凝池相比，水流条件大大改善，即在总的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，絮凝时间可以缩短，池子体积减小，但建造费高，检修困难、检修费用增加。
网格絮凝池虽然效果好，水头损失小，絮凝时间较短等优点，但其会出现在末端池底积泥现象，有不完善的地方。
综上所述，本设计水厂为大型水厂，决定采用隔板絮凝池。
3.2沉淀
设计采用平流式沉淀池，一般用于大，中型水厂，单池处理的水量大，具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，虽然平流式占地面积大。
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，但斜管的费用比较高，并且使用约5~10年后必须更新，还要注意斜管内滋生藻类和淤泥的问题。
综合上述，所以选择平流沉淀池。
其分设四个池子，并与混凝池合建，其宽度同样大小，同样的由于宽度较大，每个池子分别沿纵向设置一道隔墙，分成两格。
本设计采用机械排泥，不另设排泥斗，充分利用沉淀池的容积。
机械排泥效果好，一般不需定期放空清洗，并可降低劳动强度。
3.3过滤
V型滤池的反冲洗采用水冲洗、气冲洗和表面扫洗相结合的方式。
冲洗水仅为常规冲洗水量的1/4，大大节约了清洁水的使用量，表面冲洗所用的水为未经过滤的滤前水，所有扫洗时不加重滤池负担，是一种滤速较高、生产能力强、节水经济的滤池。
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3
V型滤池采用气水反冲洗技术与单纯水反冲洗方式相比，主要有以下优点：
（1）较好地消除了滤料表层、内层泥球，具有截污能力强，滤池过滤周期长，反冲洗水量小特点。
（2）可节省反冲洗水量；40～60%，降低水厂自用水量，降低生产运行成本；不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了滤料使用寿命，减少了滤池补砂、换砂费用。
（3）采用粗粒、均质单层石英砂滤料，保证滤池冲洗效果和充分利用滤料排污容量，使滤后水水质好。
综上，本设计采用V型滤池。
3.4消毒
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。
本设计采用氯消毒，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。
所以，本设计采用氯消毒。
由于本设计的水厂为大型水厂，采用自动加氯机及设置加氯间和氯库。
3.5清水池
清水池容积为10%水量，选型为矩形，方便建造及节省占地面积，初定深为3-3.5m。
4.处理构筑物设计要点及说明
4.1溶解池和溶液池：
溶解池的规格为：
L×B×H=2×2×2（m），高度中包括超高0.3m，沉渣高度0.2m
溶液池的规格为：
L×B×H=4×3×2.3（m），高度中包括超高0.3m，沉渣高度0.3m
4.2隔板絮凝池（往复式）：
1）设计用水量（包括自用水量）Q＝24000×1.05＝252000＝2.52m/s
2）絮凝池采用2个池子，每个池子分为2格。
每格规格：
L×B×H=26.23m×13.9m×2.7m
3）絮凝池时间T=20min
4）池的平均有效水深为h=2.4m。
5）隔墙壁厚取0.2m。
4.3平流式沉淀池
1）沉淀池的规格为：
L×B×H=81m×55.6m×3.8m（高含超高）
2）沉淀池个数采用4个，每个沉淀池分2格，共8格。
3）沉淀时间T＝1.5h；平均流速v＝15mm／s
4）进水区采用穿孔墙，墙上孔口流速取0.2m／s；
设计要点：
1.混凝沉淀时，出水悬浮物含量一般不超过20mg/L
2.池数或分个数一般不少于2个
3.池内平均水平流速，混凝沉淀一般为10～25mm/s
4.沉淀时间一般采用1～3h；
5.有效水深一般为3～3.5h；
第6页共26页
2
6.池的长宽比不应小于4：
1，池的长深比不小于10：
1；
7.池子进水端用穿孔墙时，孔口流速不宜大于0.15～0.2m/s，洞口的断面形状宜沿水流方向逐渐扩大，以减少进口的射流；
8.沉淀池的水力条件用弗劳德数Fr控制。
9.为缓和出水区附近的流线过于集中，应尽量增加出水堰的长度，以降低堰口的
流量负荷。
堰口溢流一般小于500m3/（m·d）
4.4V型滤池
1）每座滤池规格为：
L×B×H=14.7m×8m×3.88m
1）6座滤池成行对称布置；
1）滤速v＝15m/h；
2）冲洗强度q＝15L/s.m；
5）冲洗周期t
1
＝48h；
6）工作周期T＝24h；
7）冲洗时间t
2
＝12min＝0.2h；
8）膨胀度为e＝45％；
9）滤料采用单层滤料；
10）承托层采用天然卵石或砾石
设计要点：
1.单池平面可为正方形或矩形，一般单池面积不大于100㎡，滤池
个数不得少于两个；
2.滤池总深度一般为3~3.5m；
3.滤池底部应设排空管，其入口处设栅罩，池底坡度约为0.005
的坡向排空管。
4.每个滤池宜装设水头损失计及取样管；
5.各种密封渠道上应设人孔，以便检修；
6.滤池壁与砂层接触处应拉成锯齿状，以免过滤水在该处形成“短
路”而影响水质。
4.5加氯间
1）规格：
；加氯间L×B=10m×8m
2）加氯间要靠近加氯点
3）加氯间要位于主导风向的下方
4）与经常有人值班的工作间隔开。
4.6清水池
1）规格61m×61m×3.4m
2）进水管取DN500
3）出水管取DN1100
4）溢流管取DN1000
5.净水厂平面布置及高程布置说明
加氯间和氯库等布置在下风向，职工宿舍、饭堂等布置在上风向，水厂内还设有活动中心、综合楼、配电间、设备库、停车场等建筑物。
，其布置相见图纸。
第二部分
设计计算
第7页共26页
33
333
3
1.初步设计资料
水厂近期处理水量为24万m/d，自用水量系数取5%，总处理水量为25.2万m/d。
Q=252000m/d=10500m/h=2.917m/s。
2.混凝设备的设计
2.1混凝剂投加量的计算
设计中取日处理水量Q=252000m/d；采用聚合氯化铝PAC，常用的混凝剂投加量按照10~20mg/L，本设计a取20mg/L时：
每日混凝剂投量：
T
aQ
1000
2520005040kg/d1000
2.2溶液池容积
溶液池容积按下式计算：
24100aQaQ
W2
10001000cn417cn
式中：
Q-处理的水量，m/h；
a-混凝剂高几最大投加量，mg/L；c-溶液浓度，本设计取15%；
n-每日调制次数，本设计取2。
即
aQ2010500
W216.79m
417cn417152
溶液池采用钢筋混凝土结构，单池尺寸为L×B×H=4×3×2.3（m），高度中包括超高
0.3m，沉渣高度0.3m。
溶液池实际有效容积W2=4×3×1.7=20.4满足要求。
溶液池设置一用一备，池底坡度为0.02，池旁设工作台，宽1.0～1.5m，底部设置DN200mm排空管，采用硬聚氯乙烯塑料管；沿地面接入药剂稀释用给水管，取DN100。
2.3溶解池容积
溶解池容积按下式计算：
W1（0.2~0.3）W2
本设计取0.3，即
W10.3W25.04m
3
溶解池采用混凝土结构，单池尺寸为L×B×H=2×2×2（m），高度中包括超高0.3m，
沉渣高度0.2m。
溶解池实际有效容积W1=6m
3
，符合要求。
溶解池建两座，一用一备，交替使用，每日调制两次。
溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流量为：
Q1
W1
60t
5040
600
L/s8.4L/s
查水力计算表：
采用硬聚氯乙烯管为放水管，管径采用DN100。
溶解池底部设管径DN200的排渣管一根，池底坡度为0.02，溶解池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。
2.4搅拌机选用
溶解池采用机械搅拌，中心固定式：
（1）溶解池搅拌机选用：
查《给水排水设计手册》（第十一册），选用可调式搅拌机，型号：
TJB，转速：
910r/min，功率：
0.75kW。
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2
（2）溶液池搅拌机选用：
查《给水排水设计手册》（第十一册），选用ZJ型折桨式搅拌机，型号：
ZJ-700，转速：
85r/min，功率：
5.5kW。
2.5计量泵的选用
216.79
Q2m/h1.40m/h1400L/h
24
选择J-ZM隔膜计量泵，型号：
J-Z1600/0.6，流量1600L/h，泵速126次/min，电动机功率1.5kW，进出口直径40mm，重量263kg。
选择相应的电动机型号为Y90S-2。
选择计量泵两用一备，电动机也是两用一备。
选择隔膜泵的理由：
隔膜泵是借柱塞在缸体内往复运行，使腔内油液产生脉动力，推动聚四氟乙烯膜来回鼓动，在阀的作用下达到吸排液体的目的。
由于用隔膜把柱塞与被输送液体隔开，介质不会泄漏，且可配带隔膜破裂报警装备，保证安全运行。
2.6加药间与药库
加药间和药库合建，以减少占地面积。
2.6.1加药间
各种管线布置在管沟内：
给水管采用镀锌钢管、加药管采用塑料管、排渣管为塑料管。
加药间内设两处冲洗地坪用水龙头DN25mm。
为便于冲洗水集流，地坪坡度≧0.005，并坡向集水坑。
2.6.2药库
药剂按最大投加量的20d用量储存，聚合氯化铝所占体积：
T30
a
1000
Q2025200020100800kg100.8t1000
聚合氯化铝相对密度（20°）为1.19，则聚合氯化铝所占体积为：
100.8
1.19
84.7m
3
药品堆放高度按2.0m计（采用吊装设备），则所需面积为42.35m。
考虑药剂的运输、搬运和磅秤所占面积，不同药品间留有间隔等，这部分面积按药品占有面积的30%计，则
药库所需面积为55.1m
2
，取整为55m
2
。
药库平面尺寸取：
5m×11m。
库内设置电动单梁悬挂起重机一台，型号为：
DX0.5-10-20。
3.混合设备的设计
在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件，同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行成本。
管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备：
具有高效混合、节约用药、设备小等特点，它是有二个一组的混合单元件组成，在不需外动力情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达90-95%，构造如图所示。
管式静态混合器
3.1设计流量
考虑设絮凝池2座,混合采用管式混合。
进水管采用两条,
第9页共26页
每条管的设计流量为
3
Q=126000m³/d=5250m³/h=1.46m/s。
进水管材质取钢管，查《给水排水设计手册》（第一册）得，DN=1100，v=1.54m/s，1000i=2.23。
（1）管式混合器取两个，每个混合单元数为：
N2.63vD
0.3
2.631.54
0.5
1.1
2.06
（2）取N=3，则混合器的长度L1.1ND1.131.13.63m
（3）混合时间T
L
v
2.36s1.54
（4）水头损失为：
h
v1.43
2gD
22
）（）N30.499m2g1.129.81
（5）校核G：
G
gh
T
98000.4991.14102.36
1348s
1
GT13482.3631812000，故符合设计要求。
4.絮凝设计的计算
分设2个池子，由于宽度较大，每个池子分别沿纵向设置一道隔墙，分成两格，共四格。
絮凝时间为20min，平均水深2.4m。
4.1每组池子设计流量为：
Q'
Q
2
252000
2
m/d5250m/h1.46m/s
每格池子设计流量为：
Q''
Q
4
252000
4
m/d2625m/h0.73m/s
4.2每格容积为：
W'
Q'T
60
262520
875m
60
3
4.3每格池子的面积为：
F
875
2.4
364.58m
2
4.4每格絮凝池的各个参数
根据沉淀池的每组池子宽度，设计絮凝池每格池子宽B=13.9m，净长L=26.23m，高H=2.4m+超高0.3m=2.7m
4.5按每格计算廊道
每格絮凝池起端流速取0.55m/s，末端流速取0.25m/s。
首先根据起、末端流速和平均水深计算，故只是廊道真实流速的近似值，然后按流速递减原则，决定廊道分段数和各段廊道宽度。
起端廊道宽度：
b
Q
Hv
0.55m
2.40.55
第10页共26页
。
末端廊道宽度：
b
Q
Hv
1.22m2.40.25
廊道分成5段，各段廊道的宽度和流速见下表：
廊道分段号
1
2
3
4
5
各段廊道宽度m
0.55
0.75
0.95
1.15
1.22
各段廊道流速m/s
0.55
0.40
0.33
0.28
0.25
各段廊道数
6
6
5
5
5
各段廊道总净宽m
3.3
4.5
4.75
5.75
6.08
五段廊道宽之和为：
b3.34.54.755.756.0824.38m
取隔板厚取隔板厚度δ＝0.1m，共27块隔板，则絮凝池总长度L为L＝24.38＋27×0.1＝27.08m
每格絮凝池的规格为：
L×B×H=27.08m×13.9m×2.7m
4.6絮凝池水头损失
4.6.1各段水头损失计算式：
himi
vitvi2gCiRi
li
其中：
ζ为隔板转弯处局部阻力系数，往复式隔板（180转弯）ζ＝3转弯处过水断面积为廊道过水断面积的1.2倍（1.2~1.5）
第i段廊道过水断面水力半径R
i
的
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