自来水厂课程设计.docx
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自来水厂课程设计
自来水厂课程设计
自来水厂课程设计
设计题目：
3
设计一座产水量为_2.662万m/d___米3/日，只要供生活饮用水的净水厂
设计期限______________年____________月__________日
至______________年____________月__________日
学生姓名__宋旭航_______
指导教师_______________
兰州交通大学环境与市政工程学院
1
自来水厂课程设计
设计任务书
一、设计用原始资料
1、净水厂厂址
该净水厂位于我国华东地区某镇。
根据当地政府批准的关于城镇建设开展规划，有
一定的土地面积供水厂使用〔具体水厂使用时用多少土地，在与指导教师商量后确定〕。
该厂所在地形平坦，厂区内最大高差小于1米，平均地面标高为。
厂址南侧近邻
二级公路，厂址北侧500m处即为该厂选定水源××河，附近无其他水源可供利用。
2、河水水位资料
最高水位：
；
最低水位：
；
常水位：
。
3、河流流量
最小流量：
65m3/s。
4、河水水质分析资料
表1
河水水之分析资料
编号
工程
单位
分析结果
1
浑浊度
度
2
色度
度
<15
3
嗅和味
无
4
总硬度
mmol/l
5
碱度
mmol/l
6
PH
7
蒸发残渣
mg/L
450
8
细菌总数
个/ml
19400
9
大肠菌群
个/L
97000
10
水温
（℃）
11
其他化学指标
符合国标
12
其他毒理学指标
符合国标
注：
硬度mmol/l的根本单元为C〔1Ca2
1Mg2〕
2
1
2
碱度mmol/l的根本单元为C〔OH
CO32,HCO3
〕
2
2
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5、冰冻资料
冬季河流冰冻：
；
最大冻土深度：
；
6、地质资料
地基承载力：
_________8_______kg/cm2
地下水位深度：
______________m
7、气象资料
最高气温_______38________℃；
最低气温_______-1________℃。
主导风向：
夏季：
东南风
冬季：
西北方
8、地震烈度：
Ⅱ
9、其他条件：
〔1〕可保证按二级负荷供电：
（2〕当地精制硫酸铝，三氯化铁供给充足。
并有如下混凝试验资料供设计参考
（20℃〕。
浑浊度
100
200
300
400
500
硫酸铝投量（mg/L）
14
19
24
29
33
三氯化铁投量（mg/L）
8
11
15
18
20
（3〕当地产石英砂，无烟煤可供各种滤池作为滤料、供货单位石英砂筛分结果如
下：
筛的标准孔径
留在筛上的砂量（g）
通过筛孔的砂量
（mm）
g
%
-
-
筛底盘
3
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〔4〕漂白粉和液氯均可保证供给，最大投氯量可采用。
〔5〕水厂自用水量5~10%。
〔6〕远期水量为近期水量的1.5倍。
二、设计内容要求
1、净水厂总说明书一份〔6~10页〕。
2、工艺设计计算书一份〔附有必要的计算，曲线及草图〕。
3、应完成图纸
〔1〕净水厂总平面及高程系统图〔二号图一张〕。
〔2〕净水构筑物平面及剖面图〔二号图一张〕。
4、以上文字及图纸局部均需装订成册。
附：
设计说明书和计算书应根据内容分标题论述或计算，文字要简练并附有必要的计算
曲线或草图，说明书前要有目录及图纸内容一览表，计算书末要附有主要参考资料，说
明书和计算书装订成一册，并要有封面。
一、说明书内容
1、设计题目，设计下达单位的要求，设计期限及应交出的设计成果。
2、设计根本原那么，处理方案和工艺流程的选定，包括对几个处理方案，流程的技术
比拟。
主要依据是：
原水水质，出水水质，产水量，运转操作管理水平，气象、水厂占
在面积，地形高程及前后处理构筑物等关系比拟后确定。
3、主要构筑物和设备类型选择。
4、设计主要成果及主要构筑物数量规格。
5、设计人员认为有必要说明的其它内容〔如供水制度和工作制度，人员编制，管线
埋深，污泥排放等〕。
二、工艺设计计算书主要内容〔按流程先后顺序计算〕
1、投药设备
〔1〕药剂类型的选择
〔2〕投药量确实定和计算，投药点的选定。
〔3〕投药设备类型选择及计算
〔4〕加药间及药库的设计〔附有必要的草图〕
2、混合絮凝设备的设计与计算〔附有必要的草图〕
4
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3、沉淀或澄清构筑物的设计计算〔附有必要的草图〕
4、过滤构筑物的设计计算〔附有必要的草图〕
5、贮水构筑物
〔1〕清水池容量计算
〔2〕标准设计图纸的选定
5、消毒设备
〔1〕投氯量确实定和计算
〔2〕投氯设备类型的选择
〔3〕加氯间设计〔附有必要的草图〕
6、水厂布置
〔1〕水厂总平面布置〔要有详细的说明〕
〔2〕水厂高程系统布置和高程计算
7、主要参考资料一览表
三、建议参考资料一览表
1、?
室外给水设计标准?
GB50013－2006
2、?
净水厂设计知识?
建筑工业出版社
3、?
给水排水设计手册?
建筑工业出版社
4、有关标准设计图纸-兰州交通大学环境与市政工程学院图书馆
5、?
给水工程主要构筑物及设备工艺计算?
兰州大学出版社
6、?
给水工程?
同济大学主编
7、?
给水处理理论?
建设工业出版社
8、?
水处理工程设计计算?
，韩洪军、杜茂安，中国建筑工业出版社，
2006年3月
9、?
给水排水工程专业工艺设计?
，南国英，化学工业出版社，
2004年8月
5
自来水厂课程设计
设计说明书
一、水厂设计规模确实定
3
水厂设计规模为近期：
×1.1=2.662万m/d〔1.1为水厂自用水量系数〕，水处
理构筑物按照近期处理规模进行设计。
远期水量为近期水量的1.5倍，即×
3
1.5=3.993万m/d。
水厂的主要构筑物分为2组，每组构筑物类型相同,每组处理规模为
3
1.21万m/d，近期建造2组。
二、水质分析
1〕、原水水质资料如下表：
表2-1
原水水质资料表
编号
工程
单位
分析结果
1
浑浊度
度
200
2
色度
度
<15
3
嗅和味
无
4
总硬度
mmol/l
5
碱度
mmol/l
6
PH
7
蒸发残渣
mg/L
450
8
细菌总数
个/ml
19400
9
大肠菌群
个/L
97000
10
水温
（℃）
20
11
氨氮
mg/L
12
CODm
mg/L
2
13
其他化学指标
符合国标
14
其他毒理学指标
符合国标
由上表知，该水源的浑浊度、蒸发残渣、细菌总数和大肠菌群都超标，是设计水厂时要考虑的对象，另外像嗅和味、氨氮、CODm、其他化学指标和其他毒理学指标等都符合国标要求，那么无需处理，所以说，该水厂不需要设计预处理和深度处理。
2〕、目标水质
经净水厂处理过的水质要符合国标要求，使浑浊度＜3，细菌总数＜100个/mL，大肠菌群不得检出。
三、水厂工艺流程选择
给水处理方法和工艺流程的选择，应根据原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究、必要的试验并参考相似条件下处理构筑物的运行经验，技术经济比拟后确定。
方案一、由于水源不同，水质各异，饮用水处理系统的组成和工艺流程有多种多样。
6
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以地表水作为水源时，处理工艺流程中包括混合、絮凝、沉淀或澄清、过滤及消毒。
工艺流程如图3-1。
原水→混合→絮凝沉淀池→滤池→清水池→二级泵房→用户
↑
消毒剂
图3-1
方案二、假设水源受到严重污染，按目前行之有效的方法，可在砂滤池后加设臭氧/活
性炭处理。
如图3-2
混凝剂
原水→混合→澄清池→砂滤池→臭氧接触池→活性炭滤池→清水池→二级泵房→用户
图3-2
综上，，根据原水水质、原水浑浊度〔最高位200mg/L〕、处理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积、地形条件和工艺选择方案的要求等，通过技术经济比拟后确定为如下方案。
即水厂工艺流程为：
原水→管式静态混合→机械絮凝→沉淀→快滤→清水池→二级泵房→用户。
四、水处理构筑物选择
根据所选择的工艺流程确定设计中的水处理构筑物为：
原水→管式静态混合→絮凝池→沉淀池→快滤池→清水池→二级泵房→用户。
、加药系统的设计
4.1.1、投药系统的组成
药剂投加方法有干投法及湿投法，我国大多采用湿投法。
湿投法投药系统如下列图所示：
由图知，投加到原水中的溶液流量需要按原水中应投的药剂剂量准确控制，因
此要根据原水水量和水质的变化随时调节。
药剂投加到水中需要适当的设备，投加设备
往往与混合设备结合在一起。
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投加方法比拟表
表4-1
水
水
溶液池甲
药剂
容药池定量控制设备投药设备
溶液池乙
搅拌
水
混合设备
、药剂类型的选择
1〕、混凝剂选择
混凝剂种类很多，据目前所知，不少于200-300种。
按化学成分可分为无机和有机两大类。
无机混凝剂品种较少，目前主要是铁盐和铝盐及其聚合物，在水处理中用的
最多。
铁盐具有腐蚀性，因此在使用时要考虑防措施。
常用混凝药剂如表4-3。
8
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常用混凝药剂
表4-3
根据原水水质资料及考虑处理效果综合考虑，选择三氯化铁作为絮凝剂，因为三氯
化铁是铁盐混凝剂中最常用的一种阳离子型高分子常用混凝药剂，其可对负电荷起电性
中和与吸附架桥双重作用，絮凝体一般比拟密实，其适用的PH范围较宽，温度适应性高，操作方便，腐蚀性小，本钱较低。
2〕、助凝剂选择
絮凝剂通常指在混凝过程中主要起帮助脱稳作用的药剂；助凝剂主要通过吸附架桥作用把颗粒连接起来所投加的药剂；助凝剂是指改善混凝效果而投加的各种辅助药剂。
助凝剂选用聚丙烯酰胺。
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聚丙烯酰胺介绍表
表4-2
、混凝剂的投加
混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等。
〔1〕、计量设备：
主要有转子流量泵、电磁流量泵、苗嘴、计量泵等，其中苗嘴适用于人工控制，其他既可人工控制，也可自动控制。
〔2〕、投加方式：
主要有泵前投加〔如图a、b〕、高位溶液池重力投加〔如图c〕、水射器投加〔如图d〕、计量泵投加〔如图e〕等方式。
10
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（c〕
11
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〔d〕
〔e〕
投加方式优缺点比拟
表4-4
12
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经过上述比拟，综合考虑之后，本设计选用计量泵投加〔如图e〕。
计量准确，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。
〔3〕、药剂注入方式：
如下列图，管口与水流方向成60度夹角，有利于药剂与水的充分混合。
、混凝剂的调制
〔1〕、药剂的调制方法：
水力、机械、压缩空气等。
①、水力调制适用于中、小型水厂和易溶解的药剂，可利用水厂出水压力，节省机
电等设备
②、机械调制适用于各种药剂和各种规模水厂。
使用较普遍、一般旁人式用于小型水厂；中心式用于大中型水厂。
③、压缩空气调制适用于较大水厂与各种药剂，不宜用作较长时间的石灰乳液连续搅拌。
〔2〕、混凝剂投加系统〔如下列图〕
〔3〕、调制设备：
调制设备一般包括溶药池、溶液池、搅拌设备等。
〔如表4-5〕
调制方法优缺点比拟
表4-5
13
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为了使药剂迅速、均匀地溶解和保证溶液浓度的均匀，该设计采用机械调制。
因为使用于不同药剂和各种水厂，而压缩空气调制适用于较大水厂，由于本设计水厂规模较小，，那么压缩空气调制不使用，但应注意的是搅拌设备应有防腐措施。
、混合设备
14
4-6。
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混合方式根本分为两大类：
水力和机械。
前者简单，但不能适应流量的变化；后者可进行调节，能适应各种流量的变化，但需有一定的机械维修量。
设计中具体根据水厂水工艺布置、水质。
、水量、投加药剂及数量及维修条件确定为水力混合。
目前较常采用的水力混合有：
水泵混合、管式静态混合器混合、扩散混合器混合、跌水混合和水跃混合。
关于这几种混合方式的优缺点比拟见表
混合方式比拟
表4-6
经比拟确定设计中采用管式静态混合器混合的方式，那么混合设备为管式静态混合器〔如
下列图〕。
管中流速不宜小于1m/s，投药点后的管内水头损失不小于。
投药点至末端出口距离以不小于50倍管道直径为宜。
管式静态混合器构造简单，安装方便。
混合快速均匀。
为提高混合效果，可在管道内增设孔板和文丘利管。
15
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、絮凝池
、絮凝池选择
絮凝设备与混合设备一样，可分为两大类：
水力和机械。
前者简单，单不适应于流量的变化；后者能进行调节，使用于流量变化，但机械维修量较大。
絮凝池形式的选择，应根据水质、水量、沉淀形式、水厂高程布置以及维修要求等因素确定。
几种絮凝池主要优缺点如表4-7。
絮凝池比拟
表4-7
由于水量变化较大，本设计选用机械絮凝池，其絮凝效果好，水头损失小，可适应于水质水量的变化。
机械絮凝池，根据搅拌轴的位置，可分为水平轴式和垂直轴式，本设计采用垂直轴式机械絮凝池。
16
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4.3.2、机械絮凝池设计要点
、沉淀池
4.4.1、沉淀池的选择
沉淀池的选择的主要因素有：
①、水厂规模：
各类沉淀池根据技术和经济上的分析常有其适用范围。
如平流式沉
淀池适用于处理水量在10万方以上的大型水厂，而斜管斜板沉淀池适用于小型水
厂。
②、进水水质条件：
原水水质中的浊度、含沙量、颗粒组成以及原水水质的变化都
与沉淀效果密切相关，并影响沉淀池的选型。
③、高程布置的影响：
水厂构筑物之间一般采用重力流。
当沉淀池过深或过浅时，
将会增加后续处理构筑物的埋深。
④、运行费用：
经常运行费用主要涉及混凝剂消耗、用水率以及设施的维护更新。
⑤、占地面积：
沉淀池所占面积在生产构筑物中是较大者，根据不同池型可占20％
-40％。
平流式沉淀池一个主要的缺点是占地面积大。
⑥地形地质条件：
不同形式沉淀池的池型均不相同，有的平面面积较大面池较浅；有的平面面积较小而池深较深，当地地形或地质条件受限制时，将会影响池型的选择。
4.4.2、沉淀池优缺点比拟
沉淀池形式比拟
表4-8
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本设计水厂规模较小，进水水质较好，结合造价和经济费用的分析，考虑沉淀池选择的上述因素，通过技术经济比拟后确定为斜管沉淀池。
4.4.3、斜管沉淀池特点
斜管沉淀池是把与水平面一定角度〔一般60度〕的管状组件〔断面矩形或六角形〕
置于沉淀池中央构成。
水流可从下向上或从上向下流动，颗粒那么沉于众多斜管管底。
而
后自动滑下。
根据平流式沉淀池去除分散颗粒的沉淀原理，一个池子在一定的流量Q和一定的颗粒
沉降速度u的条件下，其沉淀效率E与池子的平面面积成正比。
为此，在同一池子中，
按高度分成2个间隔，使水平面面积增加两倍。
提高沉淀能力两倍。
斜管沉淀池，水力条件好，沉淀效率高；体积小，占地少；停留时间短。
、斜管沉淀池设计要点
、滤池
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自来水厂课程设计
、滤池的选择
滤池有：
①、普通快滤池：
使用于大、中、小型水厂；单池面积一般不宜大于100m2
；有条件时尽量采用外表冲洗或空气助洗设备。
②、双阀滤池：
使用条件与普通快滤池相同。
③、均质滤料滤池：
使用于大、中型水厂；单池面积可达150m2运行稳妥可靠；采用较粗滤料，材料易得；滤床含污量大，周期长，滤速高，水质好；不会发生水力分级现象，使滤层含污能力提高；具有气水反冲洗和水外表扫洗，冲洗效果好。
使洗水量大大减少。
④、多层滤料滤池：
单池面积一般不宜大于50-60m2⑤、虹吸滤池：
使用于中型水厂〔2-10万方/每天〕；单池面积不宜过大；每组滤池数
不少于6池。
⑦、无阀滤池：
适用于小型水厂；单池面积一般不大于25m2
由于设计为中型水厂，砂滤料及材料易得，进水水质较好，结合造价和经济费用的分析，通过技术经济比拟后确定为普通快滤池。
、普通快滤池设计要点：
、滤池布置
、滤料
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自来水厂课程设计
、配水系统
采用管式大阻力系统〔如下列图3-1〕，配水孔眼总面积与滤池面积之比为25％。
、滤池参数
a、滤池超高。
b、滤层工作周期24h。
c、冲洗前的水头损失最大值。
d、冲洗强度14L/（s.）
e、承托层用卵石按颗粒大小分层铺成。
如下表4-8
f、虑速：
10m/h，冲洗时间：
7min。
g、滤池个数参考标准，如下表4-9；滤池长宽比参考标准，如下表4-10；滤池管〔槽〕流速，如下表4-11。
表4-8
表4-9
表4-10
20
自来水厂课程设计
表4-11
、清水池
清水池的调节容积计算，通常采用两种方法：
一种是根据24小时供水量和用水量变化曲线推算；一种是凭经验估算。
前者需要知道城市24小时用水量变化规律，并在此根底上拟定泵站的供水线。
缺乏用水量变化规
律资料时，城市清水池调节容积，可凭经验，按最高日用水量的10%~20%估算。
供水量大的城市，因24小时用水量变化较小，可取较低的百分数，以免清水池过大。
、消毒
、消毒剂的选择
漂白粉和液氯均可保证供给，最大投氯量可采用。
液氯消毒是水厂设计最常用的消毒方法，适用于大、中、小型水厂，消毒效果好；而漂白粉消毒一般适用于小型水厂或临时性给水，所以本设计选用消毒效果好的液氯消毒。
、加氯设备、加氯间和氯库
人工操作的加氯设备主要包括加氯机〔手动〕、氯瓶和校核氯瓶重量〔也叫校核氯重〕的磅秤等。
近年来，自来水厂的加氯自动化开展很快，特别是新建的大、中型水厂，大
多采用了自动检测和自动加氯技术，因此，加氯设备除了加氯机〔自动〕和氯瓶外，还相应设置了自动检测〔如余氯自动连续检测〕和自动控制装置。
加氯机是平安、准确地将来自氯瓶的氯输送到加氯点的设备。
自动加氯机配以相应的自动检测和自动控制设备，能随着流量、氯压等变化自动调节加氯量，保证了制水质量。
加氯机形式很多，可根据加氯量大小、操作要求等选用。
氯瓶是一种储氯的钢制压力容器。
枯燥氯气或液态氯对钢瓶无腐蚀作用，但遇水或受潮那么会严重腐蚀金属，必须严格防止水或潮湿空气进入氯瓶。
加氯间是安置加氯设备的操作间。
氯库是储藏氯瓶的仓库。
加氯间和氯库可以合建也可以分建。
由于氯气是有毒气体，故加氯间和氯库位置除了靠近加氯点外，还应位于主导风向下方，且需与经常有人值班的工作地点隔开。
加氯间和氯库在建筑上的通风、照明、防火、保温等应特别注意，还应设置一系列平安报警、视频监视、事故处理设施等。
4.8、清水池
清水池的调节容积计算，通常采用两种方法：
一种是根据24小时供水量和用水量变
化曲线推算，一种是凭经验估算。
前者需要知道城市24小时用水量变化规律，并在此根底上拟定泵站的供水线。
缺乏用水量变化规律资料时，城市清水池调节容积，可凭经
验，按最高日用水量的10%~20%估算。
供水量大的城市，因24小时用水量变化较小，可取较低的百分数，以免清水池过大。
、吸水井
吸水井为水泵吸水管专门设置的构筑物。
吸水井的尺寸应满足吸水管的布置、安装、检修和正常工作的要求，通常按吸水喇叭
21
自来水厂课程设计
H间距决定。
吸水井水位随清水池水位变化而变化，两者的水位差等于连接管道中的水头损失。
吸水井的设置是为了给水泵提供一个良好的进水流态，以提高水泵的效率。
、提升泵房
提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而
到达污水的净化。
设计参数如下：
（1〕泵房进水角度不大于45度。
（2〕相邻两机组突出局部得间距，以及机组突出局部与墙壁的间距，应保证水泵轴或
电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于0.8。
如电动机容量大于55KW时，那么不得小
于，作为主要通道宽度不得小于。
综上，本设计选用的水处理构筑物为：
原水→管式静态混合→机械絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→消毒→清水池→二
级泵房→用户。
五、水厂高程与平面布置
、高程布置
、平面布置
22
自来水厂课程设计
六、设计中参考文献资料
1〕、?
给水排水设计手册?
〔第二册〕，中国建筑工业出版社，；
2〕、钟淳昌，?
净水厂设计?
，中国建筑工业出版社；
3〕、?
生活饮用水水质标准〔GB5749-2006〕?
；
4〕、严煦世、范瑾初，?
给水工程?
，〔第四版〕中国建筑工业出版社；
5〕、?
室外给水设计标准?
〔GB50013-2006〕
23
自来水厂课程设计
设计计算书
一、加药系统的设计
1、溶液池与容药池容积计算
〔1〕、溶液池
溶液池（三氯化铁）设两个，以便交替使用，其容积可按下式计算
：
近期3/h
远期3/h
所以=38n=2次,b=10﹪
溶液池的形状采用矩形，长×宽×高××
（2〕、溶解池
那么溶解池体积为
（3〕、加药间和药库
加药间和药库合并布置，药库布置原那么如下：
24
自来水厂课程设计
混凝剂为三氯化铁，每袋的质量为
40kg，每袋的体积为0.6×0.5×0.4=0.12m3，
据原水浑浊度最高值200mg/L以及混凝剂投加量参考值确定投加量为
11mg/L，那么最大
日用量为24200×11×10-3
。
药剂贮存期为30d，那么三氯化铁存量为：
266.2×30=7986kg，共有三氯化铁：
7986/40=200袋，所占体积为200×0.12=24m3
3
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