给水工程.docx
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给水工程
太原理工大学
给水工程课程设计
计算说明书
学院：
环境科学与工程学院
专业班级：
环境工程0*01班
姓名：
***
学号：
20**001871
指导教师：
****
日期：
20**年12月
目录
第一章总论
第一节设计任务及要求
第二节设计资料
第二章总体设计
第一节工艺流程的设计
第二节处理构筑物与设备的选择
第三章混凝
第一节药剂投配设备的设计
第二节混合设备
第三节反应池
第四章平流沉淀池
第五章普快滤池
第六章消毒
第七章清水池及泵站的设计
第八章水头损失
第九章参考资料
第一章总论
第一节设计任务及要求
一、设计题目：
XX市净水厂设计
按照所给的水厂生产量及其他条件，设计一个城市饮用自来水厂。
二、设计内容
1、确定水厂的处理构筑物及工艺流程（其中包括构筑物，设备类型和数量）。
2、进行净水厂构筑物及设备的工艺设计计算。
3、进行水厂各构筑物、建筑物以及各种管渠等总体布置。
三、设计成果
1、说明计算书一份。
2、水厂平面布置图（1：
200—1：
500）和水厂的工艺流程高程布置图（纵向
1：
50—1：
100）（横向1：
100—1：
500），该内容可绘制在1号或2号图
纸上。
第二节设计资料
一、水厂规模：
设计水量（不包括水厂自用水量）：
7.0万m3/d
二、水源为黄河水，其水质分析资料如下：
浑浊度：
100—600NTU色度：
10度PH=7.3细菌总数：
11300个/mL
大肠杆菌：
3600个/L臭和味：
略有铁：
0.1mg/L耗氧量：
9.68mg/L
总硬度（CaCO3）：
200mg/L溶解性总固体：
500mg/L
氯化物：
21mg/L
三、厂区地形，地势平坦
四、当地气象资料
主导风向：
西北风月平均气温：
最高28℃，最低-3℃
五、厂区地下水位标高：
-6m（水厂的相对地面标高确定为±0.000）
六、水源取水口位于城市北方向5km，水厂位于水源地，与取水泵站合建在一起。
第二章总体设计
第一节工艺流程的确定
通过分析所给原水水质资料，结合实际情况，为了达到生活饮用水的水质标准，采用以下工艺流程。
第二节处理构筑物及设备形式的选择
一、混凝药剂的种类
由于原水水质PH=7.3，浊度不太高，选用碱式氯化铝。
二、投加方式
混凝剂的投加采用湿投法。
由于水厂位于水源地，与取水泵站合建在一起，采用泵前投加，药液投加在
水泵吸水管或吸水喇叭口处。
三、混合设备
为了使药剂快速而均匀的扩散到水中，使其水解产物与原水中胶体微粒充分作用完成胶体脱稳。
混合要求对水流快速搅拌，药剂投加在取水泵吸水管或吸水喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转以达到混合目的。
四、反应池的选择
此阶段的任务是创造良好的水力条件，使脱稳胶体相互聚集形成大絮凝体，便于沉淀分离。
由于该厂的规模属于中小型，可以选用垂直轴式机械反应池，它具有反应效果好，水头损失小的优点。
五、絮凝沉淀池
选择沉淀池需考虑:
水厂规模，进水水质条件，出水水质要求，后续过滤采用的形式、地形、地质条件、占地面积、造价费用。
由于平流式沉淀池沉淀效果好，使用较广泛，但占地面积大。
常用于处理水量大于15000立方米/天的污水处理厂，适合该水厂处理工艺。
六、滤池的选择
在饮用水处理工艺中，过滤必不可少，它是保证饮用水卫生安全的重要措施。
选型的首要出发点是保证出水水质，还要考虑工艺流程的高程布置、技术性、经济性等因素。
在该步中选择普通快滤池。
七、消毒方法的选择
为了有效地消灭或灭活致病细菌、病毒及其他致病微生物，在此采用消毒效果稳定，余氯保持时间较长的液氯消毒。
八、工艺流程
PAC液氯
↓↓
原水→水泵混合→机械反应池→平流沉淀池→普快滤池→清水池
第三章混凝
第一节药剂投配设备的设计
一、设计数据
1、设计水量（水厂自用水量按5%产水量计入）
Q设=（1+5%）Q净=1.05×70000=73500m3/d=3062.5m3/h=0.85m3/s
2、加药量：
投加10mg/L，溶液浓度按5%计，
3、每日调制次数：
2次一次/12时
二、设计计算
1、溶液池：
容积：
式中：
Q—处理的水量m3/h；a—混凝剂最大投加量mg/L；
C—溶液浓度百分值；n—每日调制次数；
采用2个池子，单池容积
=3.67m3
有效高采用1.0m，实高1.2m；
平面尺寸采用1.90m×1.90m，面积3.,61m2,共设2池.
2、为了考虑成组，所以溶解池设2个
单个容积：
W1=0.3W2=0.3×7.34m3=2.202m3
池子有效高度1m，实高1.2m。
平面尺寸采用1.5m×1.5m，面积2.25m2，采用混凝土地。
3、压缩空气搅拌：
溶液池空气供给强度3-5L/s·m2取4L/s·m2；
溶解池空气供给强度8-10L/s·m2取8L/s·m2；
溶液池需用空气量：
Q1=nFq=2×3.61×4L/s=28.88L/s
溶解池需用空气量：
Q2=nFq=1×2.25×8L/s=18L/s
式中：
n—药池个数；F—药池平面面积m2；q—空气供给强度L/s·m2。
总需空气量Q总=Q1+Q1=28.88+18=46.88L/s=2.81m3/min
选用两台鼓风机，风量3m3/min
4、耐酸泵：
在溶液池与溶解池之间设一耐酸提升泵
5、仓库：
仓库考虑存15天的混凝剂用量，占地面积约为40m3
6、混凝剂投加：
本着投量准确、随时间调节、设备简单、工作可靠的要求。
采用泵前投加，药液投加在水泵吸水管或吸水喇叭口处。
其水封箱是为防止空气进入而设计的。
第二节混合设备
一、设计要求：
1、混合速度要快，药剂在水流造成剧烈紊动的条件下投入，一般混合时间为10—30s。
2、投药方式为一点连续投药。
3、混合设备离后续处理构筑物越近越好，尽可能与构筑物相连接。
二、混合设备：
采用水泵投加，药液投加在水泵吸水管或吸水喇叭口处。
利用水泵叶轮高速旋转以达到快速混合的目的。
水泵混合需注意以下几点：
（1）将药剂溶液加于每一水泵的吸水管中，越靠近水泵效果越好，通过水泵叶轮的转动达到混合的效果
（2）为了防止空气进入水泵吸水管，需加设一个装有浮球阀的水封箱
（3）对于投加腐蚀性强的药剂，应注意避免腐蚀水泵叶轮及管道
（4）一级泵房距离净水构筑物的距离不宜过长
第3节反应池
采用垂直轴式等径叶轮机械絮凝池
一池体计算（采用2个池子，每个池子流量Q=
=1531.25m3/h）
1池容积W
絮凝时间5-30min，采用t=20min，则w=
=510.42m3
2池平面尺寸
为了便于安装叶轮，并根据沉淀池尺寸，絮凝池的分格数采用n=5，每格内装设搅拌叶轮一个，各格之间用设有过水孔的垂直隔墙导流，孔口位置采取上下交错方式排列，易使水流分布均匀。
絮凝池各格的平面尺寸为5×5m2，每格体积
=102.08m3
每格絮凝池宽度B=5m,长度L=5m
3池高H
有效水深
池子超高取
则絮凝池总高为：
H=
+
二、搅拌设备
1.叶轮的构造参数
叶轮直径取池宽的80%，采用4m
桨板长度取l=2.8m（桨板长度与叶轮直径之比
=0.7）
桨板宽度取b=0.12m（0.1-0.3m）
每根轴上桨板放8块，内外侧各4块
旋转桨板面积与絮凝池过水断面面积之比为
四块固定挡板宽×高为0.2×2m2
其面积与絮凝池过水面积之比为
7.84%
所以桨板总面积占过水断面积13.18%+7.84%=21.02%<25%，所以符合要求
2.叶轮桨板中心点旋转直径
3.各格叶轮半径中心点的线速度采用V1=0.5m/s,V2=0.35m/s,V3=0.2m/s
4.叶轮功率N0
桨板宽长比
<1,查表得Ψ=1.10
k=
56
桨板旋转时克服水阻力所耗功率：
第一格外侧桨板功率
第一格内侧桨板功率
第一格搅拌轴功率
第二格外侧桨板功率
第二格内侧桨板功率
第二格搅拌轴功率
第三格外侧桨板功率
第三格内侧桨板功率
第三格搅拌轴功率
5.所需电动机机械功率N
设三格搅拌器合用一台电动机，则絮凝池所消耗的总功率为：
N01+N02+N03=0.215+0.0741+0.0135=0.3026kw
电动机功率（η1=0.75，η2=0.7）N=
=0.576kw
三、GT值
水温T=20℃时，μ=102×10-6kg.s/m2
各格的速度梯度：
第一格
第二格
第三格
平均速度梯度：
，在104-103内，即满足要求。
第四章沉淀池
采用平流沉淀池（2座）
1.设计采用数据
设计流量：
（包括水厂自用水量5%）
每组Q=1531.25m3/h=0.43m3/s
2.设计数据的选用
表面负荷Q/A=0.6mm/s=51.8m3/（m2·d）
沉淀池停留时间T=1.5h
沉淀池水平流速v=14mm/s
3.计算
沉淀池表面积A=
m2
沉淀池长L=3.6×14×1.5=75.6m,采用76m
沉淀池宽B=A/L=709.46/76=9.33m,采用9.4m。
由于宽度较大，沿纵向设置一道隔墙，分成两格，每格宽为9.4/2=4.7m。
沉淀池有效水深
，采用3.5m（包括保护高）
絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙。
穿孔墙上的空口流速采用0.2m/s,则孔口总面积为0.43/0.2=2.15m2。
每个孔口尺寸定为15cm×8cm,则孔口数为2.15/（0.15×0.08）=179个。
沉淀池放空时间按3h计，则放空管直径为
d=
采用DN=300mm.
出水渠断面宽度采用1.0m则出水渠起端水深
为保证堰口自由落水，出水堰保护高采用0.1m,则出水渠深度为0.56m.
4.水力条件校核
水流截面积w=4.7×3.22=15.134m
水流湿周χ=4.7+2×3.22=10.44m
水力半径R=15.134/10.44=1.45m
弗劳德数Fr=v2/Rg=1.42/（145×981）=1.38×10-5
雷诺数Re=vR/υ=1.4×145/0.01=20300（按水温20℃计算）
第五章普通快滤池
一、设计数据
1、设计水量：
Q=73500m3/d=3062.5m3/h=0.85m3/s
2、滤速：
v=10m/h
3、冲洗强度：
q=14L/sm2
4、冲洗时间：
6分钟
二、设计计算
1、滤池面积及尺寸：
滤池工作时间是24h，冲洗周期为12h
滤池实际工作时间：
T=（24-
）h=23.8h
滤池面积：
F=
=
=308.82m2
采用滤池数N=10，布置成对称双行排列
每个滤池面积：
f=
=
=30.882m2
采用滤池尺寸：
L=6m,B=4.5m
校核强制流速v’=
=
=11.11m/h
2、滤池高度：
支撑层高度：
H1采用0.45m，滤池层高度：
H2采用0.7m
滤层表面上水深：
H3采用1.7m，超高：
H4采用0.3m
则滤池总高度h=H1+H2+H3+H4=0.45+0.7+1.7+0.3=3.15m
3、配水系统（每格滤池）
a）干管：
干管流量qg=fq=14×30.882L/s=432.348L/s
采用管径dg=600mm
干管始端流速vg=1.53m/s
b）支管：
支管中心间距采用aj=0.25m
每池支管数nj=
=73
每根支管入口流量qj=
=
=5.92L/s
采用管径dj=60mm,支管始端流速vj=2.0m/s
c）孔眼布置：
支管孔眼总面积与滤池面积之比，K采用0.21%
孔眼总面积Fk=Kf=0.21%×30.882=0.064852m2=64852mm2
采用孔口直径dk=9mm
每个孔眼面积
孔眼总数
每根支管的孔眼数
，取25个
支管孔眼布置设二排，与垂线成45°，夹角向下排列
每根支管长度lj=0.5（B-dg）=0.5×（4.5-0.6）=1.95m
每排孔眼中心矩
d）孔眼水头损失
支管壁厚采用δ=5mm
孔眼直径与壁厚之比
=1.8
查表得流量系数μ=0.68
水头损失
e）复算配水系统：
支管长度与直径之比不大于60：
孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5
孔眼中心距离应小于0.2ak=0.18<0.2
4、洗砂排水槽
洗砂排水槽中心矩采用ao=1.5m
排水槽根数no=4.5/1.5=3根
排水槽长度lo=6m
每槽排水量qo=qg/3=432.348/3=144.12L/s
采用三角形标准断面槽中流速采用vo=0.8m/s
槽断面尺寸
排水槽底厚度采用δ=0.05mm
砂层最大膨胀率e=50%
砂层厚度H2=0.7m
洗砂排水槽顶距砂面高度Ho=eH2+2.5x+δ+0.075
=0.5×0.7+2.5×0.212+0.05+0.075=1.005m
洗砂排水槽总平面面积Fo=2xloao=2×0.212×6×3=7.632m2
复算：
排水槽总平面积与滤池面积之比
=
=24.71%
5、滤池各种管渠计算：
ａ）进水：
进水总流量Q1=73500m3/d=0.85m3/s
采用进水渠断面渠宽B1=0.7m，水深为0.6m
渠中流速v1=1m/s
各个滤池进水管流量Q2=
=0.1416m3/s
采用进水管直径D2=300mm
管中流速
b）冲洗水
冲洗水总流量Q3=qf=14×30.882=0.432m3/s
采用管径D3=450mm,管中流速
c）清水：
清水总流量Qk=Q1=0.85m3/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=0.1416m3/s
采用管径D5=300mm,管中流速
d）排水：
排水流量Q6=Q3=0.432m3/s
排水渠断面宽度B6=0.5m渠中水深为0.6m
渠中流速
5、冲洗水箱（或水泵）
冲洗时间t=6min
冲洗水箱容积w=1.5qft=1.5×14×30.882×6×60/1000=233m3
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=4.9m
承托层水头损失h3=0.022H1q=0.022×0.45×14=0.14m
滤料层水头损失
安全富余水头采用h5=1.5m
冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面
Ho=h1+h2+h3+h4+h5=1.0+4.9+0.14+0.58+1.5=8.12m
第六章消毒
一、加药量的确定
采用滤后加氯消毒，投氯量a=0.6mg/l
每日投氯量Q=0.001aQ设=0.001×0.6×73500=44.1Kg/d
二、储氯量G按30d计
G=44.1Kg/d×30d=1323Kg/月
三、加氯机的选择
选用转子真空加氯机，采用两台，其中一台备用
四、氯瓶
氯瓶的容量为500Kg，每月需要用
≈2.65瓶，选用3瓶。
五、接触时间:
氯在清水池的接触时间一般大于30min
六、加氯间的布置
1、加氯间的门朝外开，在加氯间门口，应设有防毒面具及一些防事故发生的器具。
2、氯瓶上方设置喷淋装置。
3、加氯间的管线铺设在沟槽里
4、设置1台1000Kg称，称面与地面相平。
5、在地面下设置轴流排风扇。
七、液氯仓库
设在水厂主导风向下风向，防止强烈光线照射，占地18m2
第七章清水池及泵站设计
一、清水池的设计计算
清水池的容积，按设计流量的18%计，设两座清水池
每座清水池的容积w=
×18%m3=6615m3
考虑到消防水量，取清水池容积6700m3
设平面38×38m，水深4.5m,超高0.3m
二、泵站的设计计算
水厂规模为7.0万t/d，最高时供水Q按3062.5m3/h
选用3台泵，一台备用。
泵房面积为8×15=120m2
第八章水头损失
垂直轴式等径机械反应池0.3m
平流沉淀池0.2m
普通快滤池2.0m
第九章参考资料
1、给水工程（第3版）
2、给排水设计手册（第1、3册）
3、室外给水设计规范
4、生活饮用水卫生标准（GB5749—85）
5、水处理工艺设计计算（崔玉川1987.7）
6、净水厂设计知识（崔玉川1986.7）
7、给水处理（许保玖1979）
8、净水厂设计（钟淳昌1986.7）
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