给水厂课程设计说明书.docx

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给水厂课程设计说明书

四川大学

污水处理厂课程设计说明书

学院：

建筑与环境学院

专业：

给水与排水工程

姓名：

郑启佳

学号：

2012141474013

联系电话：

指导老师：

付垚

一、设计原始资料

（一）原水水质资料

（2）规划用地地质、地形资料

（三）水文、气象资料

（四）其他资料

二、给水厂设计用水量和处理标准的确定

（一）设计用水量的确定

（二）处理后水质标准的确定

三、给水厂处理方案的确定

（一）给水处理工艺流程的确定

（二）给水处理设施的选择

（三）混凝剂、助凝剂、滤料和消毒剂的选择

四、各给水处理设施具体设计计算

（一）混合池

（二）絮凝池

（三）沉淀池

（四）滤池

（五）消毒设备

（六）清水池

（七）原水泵站

（八）二级泵站

五、给水厂平面布置

六、给水厂高程布置

设计原始资料

（1）污水水质资料

原水取于城镇北侧的桃河河流。

取水口在城镇上游，水质较好，含砂量较低（平均含砂量），上游无工业污染和集中生活污水污染。

原水具体水质指标如下表所示：

项目

含量

项目

含量

浑浊度

120～400NTU

耗氧量

2.0mg/l

色度

10度

总硬度

3度（德国度）

水温

10～20℃

暂时硬度

3度（德国度）

PH值

7.5～8.0

氯化物

21mg/l

细菌总数

12000个/ml

总固体

298mg/l

大肠菌数

33000个/l

碱度

8度

臭和味

微量

（2）规划用地地质、地形资料

1.规划用地地质资料

（1）拟建水厂区域工程地质钻探资料

通过工程地质钻探，地层构造为：

表层为0.5～0.7m厚的耕土，以下均为密实压粘土，地下12m处才有基岩露头。

地下水位在地表8m以下，地下水无浸蚀性。

地基耐压力为。

（2）该城镇地震资料

据记载，该地区未发生过破坏性地震，据地震监测总的记录，该地区最大震级为6级，地震裂度为6度。

由四川地震局推荐，该地区建筑设计按地震裂度7度设防。

2.规划用地地形资料

规划用地地形资料如下图所示

（3）水文、气象资料

1.水文资料

桃河由西向东穿城而过，拐向镇东南流出城。

河上设有两座通行汽车的大桥。

河流常年流量较大，上游设有一大型水库调节，因此河流枯水位及流量变化不大。

该河流为通航河流，船舶最大吨位700吨，并有木排放下，取水构筑物设计时应考虑放排和通航的影响。

最高洪水位：

188.00m

最大流量：

常水位：

185.40m

年平均流量：

枯水位：

183.00m

最小流量：

取水口水深最小达：

4.0m

2.气象资料

（1）风向：

见下方风玫瑰图

（2）气温：

最冷月平均：

4.0

最热月平均：

34.1

极端最高气温：

40

极端最低气温：

-2

（3）降水量：

年平均降雨量：

1185.4m

一日最大降雨：

197.1mm

（4）土壤冰冻深度：

常年无冰冻现象

（4）其他资料

该城镇为县政治、经济中心，交通便利，铁路、公路、水运均与省城及埠外相连接。

该县地方材料丰富。

给水厂设计用水量和处理标准的确定

（1）给水厂设计用水量的确定

根据原始资料，该水厂供给的城镇用水量为，水厂自用水量为城镇用水量的5%，则总用水量为：

。

（2）给水厂给水处理标准的确定

本次给水厂供水是满足附近城镇生活和饮用使用，故出厂水质应符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）的规定。

其部分要求规定如下：

色度（铂钴色度单位）

1

浑浊度（散射浑浊度单位）

3

pH

不小于6.5，不大于8.5

溶解性总固体（mg/L）

1000

总硬度（以碳酸钙计）（mg/L）

450

耗氧量（mg/L）

3

菌落总数（CFU/ml）

100

总大肠杆菌数（CFU/ml）

不得检出

给水厂处理方案的确定

（1）给水处理工艺流程的选择

根据原水水质资料所示，原水含沙量较低，故可不设沉砂池；原水浊度常年在120—400NTU之间，因此不能省去混凝、沉淀等工艺；原水非常规污染指标正常，所受污染程度低，因此无需采取深度处理。

综上，原则上一般的常规给水处理即可达到出水水质要求，故处理工艺如下：

（2）给水处理设施的选择

1.混凝剂投加构筑物

本给水厂水处理中，混凝剂配置方法采用湿式配置法，投加方法为高位药剂池重力投加。

故需建造溶液池。

2.混合构筑物

混合构筑物采用桨板式混合池

3.絮凝反应构筑物

絮凝反应构筑物采用桨板式絮凝反应池

4.沉淀池构筑物

沉淀池采用平流式沉淀池，与桨板式絮凝反应池合建

5.过滤构筑物

过滤构筑物采用普通快滤池

（3）混凝剂、助凝剂、滤料和消毒剂的选择

1.混凝剂

混凝剂采用聚合氯化铝，因其为液体状，符合本次设计的湿式配置条件，并且其净化效果好，对水温的适应性较强，故选用聚合氯化铝为本次水厂混凝反应的混凝剂。

2.助凝剂

根据本次设计的取水水源水质资料显示，水源水的碱度常年在8度左右，故原则上无需使用助凝剂，但为保险，仍需备用一定量的助凝剂。

本次设计，助凝剂选用聚丙烯酰胺作为混凝反应的助凝剂。

3.滤料

滤料采用石英砂。

石英砂价格低廉、机械强度高、化学性能稳定，是良好的滤料选择。

4.消毒剂的选择

消毒剂采用液氯。

液氯价格低廉，消毒工艺较成熟，消毒效果稳定可靠，实为消毒剂的不二之选。

各给水处理设施具体设计计算

（1）混合池

本次设计中，混合池采用桨板式混合池。

桨板式混合池共分为两个部分，即药剂溶解池和混合池。

1.药剂溶解池

由于本次混凝使用的是聚合氯化铝，为也太混凝剂。

故药剂溶解池无需分为容积和溶液两部分，可在一个池子中完成溶解和调节浓度的工作。

溶解池的容积按照下式计算：

式中：

处理的水量，

溶液浓度，一般取5%-20%，本设计次取10%

每日调制次数，一般3次，本次设计取2

混凝剂最大投加量，。

查相关资料，原水浊度在100NTU时，a值取9，浊度在400NTU是，a值取15。

本次设计a取12。

则计算出药剂溶解池的容积为：

故将溶解池设计成一个底面为1.5m×1.5m、高为1.4m的池型。

为便于快速溶解，池底安设直径为1m的搅拌桨，距池底0.3m高。

2.桨板式混合池

桨板式混合池大致构造如下图所示：

已知设计用水量为2187.5，混合池设计建造两个，则池数n=2。

具体设计计算如下：

（1）池体尺寸的计算

①混合池容积W。

采用混合时间t=30s，则

②混合池高度H。

混合池平面采用正方形，边长B=2.2m，则有效水深为

超高取，则池总高度为

，取2.2m

（2）搅拌设备的计算

①桨板尺寸。

桨板外缘直径，桨板宽度b=0.2m，桨板长度l=0.3m。

垂直轴上装设两个叶轮，每个叶轮上安装一对桨板。

②垂直轴转速。

桨板外缘速度采用v=2m/s，则

③桨板旋转角速度

④桨板转动时消耗功率

式中：

阻力系数，C=0.2-0.5,采用0.3

水的密度，1000kg/m³

桨板数，此处Z=4

垂直轴中心至桨板外缘的距离，

垂直轴中心至桨板内缘的距离，

重力加速度，9.81

所以计算得

⑤转动桨板所需的电动机功率。

桨板转动时的机械总功率，转动效率，采用=0.7，

则

选用功率0.225kW电机。

3.混合池进出口管径、药剂溶解池药剂输送管管径及计量设备的确定

（1）混合池进出管管径

已知用水量为，混合池分为两座，每座混合池配有两根进水管、两根出水管，则每根管道流量为，为满足管内流速要求，选定进出水管管径均为DN350mm，管内流速。

（2）药剂溶解池药剂输送管管径

药剂溶解池药剂输送管管径采用20mm。

（3）计量设备

计量设备采用LF-16型转子流量计。

（2）絮凝池

本次设计中，絮凝池采用水平式桨板机械絮凝池，共建四座，池数n=4。

其每组絮凝池结构大致图如下：

为将投药絮凝后的原水尽快进行沉淀处理，故将絮凝池与沉淀池合建，拟将每两组絮凝池并排合建一起与后续每组沉淀池合建。

已知设计用水量，则絮凝池具体设计计算如下：

1.池体尺寸。

池数n=4，絮凝时间采用20min

（1）每池容积W

（2）池长L。

池内平均水深采用H=3m，搅拌器的排数采用Z=3，则

式中，系数，

（3）池宽B

2.搅拌设备

（1）叶轮直径D。

叶轮旋转式，应不露出水面，也不触及池底。

取叶轮边缘与水面及池底净距均为，则

（2）叶轮的桨板尺寸。

桨板长度取l=1.3m（l/D=1.3/2.6=0.5<75%），桨板宽度采用b=0.2m。

（3）每个叶轮上设置桨板数y=4块。

（4）每个搅拌轴上装设叶轮个数。

第一排搅拌轴装2个叶轮，共8块桨板；第二排搅拌轴上装一个叶轮，共4块桨板；第三排搅拌轴上装两个叶轮，共8块桨板。

（5）每排搅拌器上桨板总面积与絮凝池过水断面面积之比

（6）搅拌器转数

式中，叶轮边缘的线速度，

叶轮上桨板中心点的旋转半径，m

本例题采用：

第一排叶轮=0.7m/s，第二排叶轮=0.5m/s，第三排叶轮=0.3m/s。

。

所以

第一排叶轮转数

第二排叶轮转数

第三排叶轮转数

则各排叶轮半径中心点的实际线速度分别为

（7）每个叶轮旋转时克服水的阻力所消耗的功率（kW）

式中：

每个叶轮上的桨板数目，个

桨板长度，m

叶轮半径，m

叶轮半径与桨板长度只差，m

叶轮旋转的角速度，rad/s

系数，

水的密度，

阻力系数，根据桨板宽度与长度之比确定，见下表

b/l

<1

1-2

2.5-4

4.5-10

10.5-18

>18

1.10

1.15

1.19

1.29

1.40

2.00

此次设计中，，，y=4个，l=1.3m。

所以：

桨板宽长比，所以

因而得到每个叶轮的功率分别为

第一排：

第二排：

第三排：

（8）转动时每个叶轮所需要的电动机功率N（kW）

式中，搅拌器的机械总效率，本次设计采用0.75

传动效率，为0.6~0.95，本次设计采用0.8

各排轴上的每个叶轮的功率为

第一排：

第二排：

第三排：

（9）每一排搅拌轴所需要的电动机功率

第一排：

第二排：

第三排：

3.GT值，絮凝池的平均速度梯度G（）为

式中，单位时间、单位体积液体所消耗的功，即外加于水的功率，

水的绝对黏度，

根据原始资料，原水水温常年为，本次设计取水温为，当T=时，，于是有

，在范围内。

（3）沉淀池

本次设计采用平流式沉淀池，与水平轴式机械絮凝池合建，故需考虑沉淀池宽度配合絮凝池尺寸。

其理论上结构示意图如下：

已知设计流量为，故平流式沉淀池具体设计计算如下：

1.池体尺寸

（1）单池容积W，假设沉淀时间t=2h，沉淀池池数n=2，则

（2）池长L，沉淀速度v取8mm/s

（3）池宽B

为配合絮凝池的池宽，即两组絮凝池与一组沉淀池合建，则池宽B应等于。

每池中间设一导流墙，则每格宽度

（4）池有效水深

，取3.6m

2.进水穿孔墙

（1）沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长10.6m，墙高4m（有效水深3.6m，用机械刮泥装置排泥，其积泥厚度为0.1m，超高取0.3m）。

（2）穿孔墙空洞总面积Ω。

空洞处流速采用，则

（3）孔洞个数N。

孔洞采用矩形