苏北某市新区水厂工艺设计.docx

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苏北某市新区水厂工艺设计

苏北某市新区水厂工艺设计

中文摘要

本设计为苏北某市新区水厂工艺设计。

该工程设计规模为20万m3/d，以古黄河为水源其中近期工程为10万m3/d，远期工程为10万m3/d。

要求根据所给资料进行给水工艺设计、单体构筑物的设计计算，包括取水输水构筑物设计、净水厂设计和制水成本计算。

根据原水水质基本符合国家《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅲ类水体，出厂水水质要求达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求,通过经济技术比较，确定净水厂的工艺流程选用方案一：

原水—→一级泵房—→管道静态混合器—→网格絮凝池—→平流沉淀池—→V型滤池

↑混凝剂

—→清水池—→吸水井—→二级泵房—→配水管网。

↑氯消毒

关键词：

苏北某市新区；给水工程；取水构筑物；工艺流程；净水构筑物

Abstract

ThedesigniswatersupplyprojectforanewlydevelopedareainNorth-Jiangsuwiththetotalvolumeof20thousandcubicmeters,forthewatertotheancientYellowriver,therecent10thousandcubicmeters,Long-term10thousandcubicmeters.

Accordingtothegiveninformation,technologydesignandwatermonomerstructuredesignarerequired;waterintakestructures,waterpurificationplantdesignandwatercostsarealsoincluded.

Accordingto“SurfaceWaterEnvironmentalQualityStandards”（GB3838-2002）Ⅲrawwaterquanlity,andwaterplanttomeetwaterqualityrequirements"DrinkingWaterHealthStandards"（GB5749-2006）,Twosetsofprogrammerhavebeencomparedbothtechnologicallyandeconomically.Andthefirstprogrammerispreferred.Thewholeprocessisasfollows:

↓coagulation

rawwater—→primarywaterpumpingstation—→pipe-shaped—→gridflocculationtank

↓disinfection

—→horizontal-flowsedimentationbasin—→V-filter—→storagepool—→waterwell—→secondarywaterpumpingstation—→urbanpipenetwork.

Keyword:

AnewlydevelopedareainNorth-Jiangsu;Watersupplyengineering;Waterintakestructures;process;Waterstructures.

绪论………………………………………………………………………….5

1.概况….……………………………………………………………………6

1.1自然概况………….…………………………………………………….6

1.2供水现状及规划………………………………………………………..7

2.供水方案设计……………………………………………………………….7

2.1水源选择………………………………………………………………..7

2.1.1水源选择原则…………………………………………………….7

2.1.2水源的选择……………………………………………………….8

2.2取水点及取水构筑物的形式确定……………………………………..8

2.3厂址选择………………………………………………………………..8

2.4工艺流程确定…………………………………………………………..8

2.4.1两种方案…………………………………………………………..8

2.4.2两种方案的技术比较…………………………………………….9

2.4.3两种方案的经济比较…………………………………………….10

3.取水工程设计……………………………………………………………….10

3.1取水构筑物的规模……………………………………………………..10

3.2取水构筑物的设计……………………………………………………...10

3.2.1设计流量的确定和扬程估算…………………………………….10

3.2.2初选泵和电机…………………………………………………….11

3.2.3机组基础尺寸的确定…………………………………………….12

3.2.4机组与管道布置………………………………………………….12

3.2.5泵房平面尺寸的确定…………………………………………….12

3.2.6吸水管路与压水管路中水头损失的计算……………………….13

3.2.7取水头部的设计………………………………………………….15

3.2.8泵安装高度的确定和泵房筒体高度的计算…………………….15

3.2.9附属设备的选择………………………………………………….15

3.2.10泵房建筑高度的确定………………………………………...…16

4.净水构筑物设计计算……………………………………………………….16

4.1网格絮凝池……………………………………………………………...16

4.1.1设计参数………………………………………………………….16

4.1.2设计计算………………………………………………………….16

4.2平流沉淀池……………………………………………………………..21

4.2.1设计参数………………………………………………………….21

4.2.2设计计算………………………………………………………….21

4.3V型滤池………………………………………………………………...25

4.3.1设计参数………………………………………………………….25

4.3.2设计计算………………………………………………………….25

4.4清水池…………………………………………………………………..36

4.4.1清水池容积……………………………………………………….36

4.4.2清水池配水管……………………………………………………..36

4.4.3通气孔及人孔…………………………………………………….37

4.4.4集水坑…………………………………………………………….37

4.4.5导流墙…………………………………………………………….38

4.4.6水位标高………………………………………………………….38

4.5混凝剂配置、投加及加药间…………………………………………..38

4.5.1设计参数………………………………………………………….38

4.5.2设计计算………………………………………………………….38

4.6消毒……………………………………………………………………..41

4.6.1加氯量…………………………………………………………….41

4.6.2储氯量…………………………………………………………….41

4.6.3加氯间、氯库…………………………………………………….41

5.二级泵站设计……………………………………………………………….42

5.1吸水井水位……………………………………………………………..43

5.2水泵选型………………………………………………………………..43

5.3泵房平面布置…………………………………………………………..44

5.3.1基础尺寸的确定………………………………………………….44

5.3.2进出管路设计…………………………………………………….44

5.3.3机组与管道布置………………………………………………….44

5.3.4泵房平面尺寸的确定…………………………………………….44

5.4泵房高程布置…………………………………………………………..45

5.5泵房附属设施…………………………………………………………..46

5.5.1起重设备与泵房高度…………………………………………….46

5.5.2排水设备………………………………………………………….46

5.5.3通风设备………………………………………………………….46

5.6吸水井的尺寸…………………………………………………………..46

5.7吸水井的其它设置……………………………………………………..47

6.生产废水处理……………………………………………………………….47

6.1设计水量及水质………………………………………………………..47

6.1.1排泥水量及水质………………………………………………….47

6.1.2反冲洗水量及水质……………………………………………….47

6.2工艺流程确定…………………………………………………………..47

6.3构筑物设计……………………………………………………………..48

6.3.1排水池………………………………………………………….....48

6.3.2排泥池…………………………………………………………….48

6.3.3浓缩池…………………………………………………………….49

6.3.4集泥池…………………………………………………………….51

6.3.5污泥脱水………………………………………………………….52

7.水厂总体设计……………………………………………………………….52

7.1水厂附属构筑物的设计………………………………………………..52

7.2水厂平面布置…………………………………………………………..53

7.2.1水厂平面布置要求……………………………………………….53

7.2.2水厂平面布置…………………………………………………….54

7.3成本分析………………………………………………………………..54

7.4水厂高程布置…………………………………………………………..55

致谢……………………………………………………………………………….56

参考文献………………………………………………………………………….57

附录

绪论

水是生命之源，是地球上一切生态环境存在的基础，是人类生活和生产不可替代的宝贵资源。

人们为了生活和生产的需要，由天然水体取水，工人们生活和生产使用，用过的水经适当处理后排放，回到天然水体，这就是水的社会循环。

水的社会循环是给水排水工程学科研究的对象。

在水的社会循环中，人们对饮用水、生活用水、工业用水和农业用水的水质都有相应的要求，当天然水源的水质不满足用水要求时，就要对水进行处理，使之符合用水的要求。

本次毕业设计题目就是苏北某市新区水厂工艺设计。

毕业设计是本科教学环节中重要的一环，是对学生本科期间学习的一次重要考核，是学生将在校学习的基本知识和基础理论进行系统地实践，培养学生综合分析问题和解决问题的能力，为今后的实际工作奠定必要的基础，同时把书本上的知识系统化。

它与其他教学环节紧密配合、相辅相成，在某种程度上是前面各个教学环节的继续，深化和发展。

从某个意义上说，毕业设计是我们在大学期间最接近工程实践的一次训练，通过设计我们可以掌握工程中的一般思想，计算方法和设计技巧，为今后的实际工作奠定良好的基础。

1.概况

1.1自然概况

苏北某市是江苏省省辖市,位于苏北平原中部，淮河下游,介于东经117°56～119°48′，北纬32°43′～34°27′之间。

现辖5区4县，总面积1.01万平方公里,总人口528万。

该市历史悠久，古迹众多。

自东汉末年始，相继为郡、州、府治的所在地，文化积淀深厚。

隋代京杭大运河的通航，使该市成为南北交通的咽喉和控制江淮平原的军事重镇。

新区是1993年10月经省人民政府批准设立的省级开发区，2000年又被批准为高新技术开发区，是该市的几何中心，京沪高速公路、沿海交通大动脉新长铁路与京杭大运河经过新区，同三高速、宁连高速在新区交汇。

区内设有高新园区、工业园区、商贸金融区、高档住宅区、生态园区以及1.5平方公里的韩国投资园区。

随着供水范围的不断扩大、供水水量和水质要求的不断提高，现有的两座水厂自身存在的工艺老化以及供水能力不足的问题已经显现出来，为了满足夏季高峰供水需要，对现有老水厂进行改造和建设新水厂已成为当务之急。

新区地处北亚热带向暖温带过渡地区，兼有南北气候特征，属于温带季风气候区，气候宜人，四季分明。

地区平均气温13.8～14.8℃，年平均气温14℃，历年最低气温－21.5℃，最高气温39.5℃；年无霜期210～230天，一般霜期从当年十月到次年四月；年平均日照数2250～2350小时，日照百分率平均为52%，明显优于苏南地区；季风气候显著，自然降水丰富，年平均降水量958.8毫米，历年平均降雨天数102.5天；常年主导风向东南风。

新区为黄淮冲积平原区，由西北略高，东南稍低，一般地面标高在7.5～10米，其中，在古黄河南片堤顶高度在12～17米左右（以古黄河口零点为准）。

平均地耐力10～15T，地质条件较好，地层属扬子地层区。

地震烈度为7度。

该市河流属淮河下游水系，其河流、湖泊以古黄河为界分为淮河水系和沂沭泗水系等。

该市河流和湖泊纵横交错，汇同丰富的地下水资源，构成了具有该市特点的水环境。

古黄河是黄河十二世纪以来侵泗夺淮近700年形成的，河槽除了排泄老堤以内的一些地面径流以外，杨庄以下主要是分泄淮河流域洪水，沿河没有分流及支流汇入。

从1978年始，最大行洪流量为200m3/s；多年最高水位为9.93ｍ。

最低水位为5.83ｍ，平均水位为7.33ｍ。

河道的水面纵比降一般在1/30000左右。

1.2供水现状及规划

该市现有两座水厂，分别为A水厂和B水厂。

A水厂设计总规模9万m3/d，B水厂设计总规模10万m3/d。

供水范围为该市4个区。

到2008年，最高日供水量17.5万m3/d，最低日供水量13.5万m3/d，平均日供水量14.86万m3/d。

供水管网长约2400km，其中直径100mm以上的约800km。

主要采用管材为球墨铸铁管、玻璃钢夹砂管、UPVC管、PE管等。

存在问题：

1）随着供水范围的不断扩大，用水量不断增加，自来水厂供水能力不足问题已经显现。

2）随着供水要求不断提高，现有设备陈旧或构筑物处理能力不佳，直接影响出水水质和水量，亟待进行新建和改造工作。

新区供水规划概况:

新区规划用水原先考虑由市区水厂供给。

在新区西侧、深圳东路与海口路所夹中段设置增压泵站。

给水主要从新长铁路西侧新区海口路及深圳路两处市政管网接入至给水增压泵站，增压后供水。

考虑到IT项目片区的用水需求，以及建设区域其他用水量，《××城市总体规划（2005－2020）给排水调整（200701）》规划新建新区水厂，近期（2010年）规模为12万m3/d，厂址位于徐杨中心路以东，古黄河以南，水源为古黄河，控制用地约7公顷。

远期（2020年）新区水厂规模扩建至20万m3/d，占地7公顷，同时考虑IT项目片区远景发展要求，水厂建设应留有扩建余地。

2.供水方案设计

2.1水源选择

2.1.1水源选择原则

水源地选择首先要符合城市总体规划，保证供水安全，尽可能节省投资和运行管理费用。

水源地选择应遵守下列原则：

（1）、水源地应选择在水质较好、补给充沛和便于保护和管理的地段。

（2）、水源地应选择在城市或居民区的上游，要避开污水排放口、污灌区和其他污染区。

（3）、水源地应满足近期和远期发展需要的供水量。

（4）、水源地应避开易发生地质灾害区、洪水淹没区和建筑物密集区。

（5）、水源地应选择地形平坦、工程地质条件较好和施工、维护方便的地区。

2.1.2水源的选择

根据当地水源条件及设计任务书的要求，选择古黄河为本设计的水源。

2.2取水点及取水构筑物形式确定

本次设计水源取自古黄河，古黄河南片堤顶高度在12～17米左右（以古黄河口零点为准），平均地耐力为10～15T，地质条件较好。

取水构筑物位置的选择，应符合城镇总体规划的要求，在保证水质的前提下，尽可能接近用水地点。

因此取水点设在古黄河大桥下游约150米处，采用合建式岸边取水构筑物，底板水平布置（采用自灌式）。

取水规模按远期20万m3/d设计。

进水间与泵房合建在岸边，集水井与泵房布置在同一高程上；河水经过200m自流管进入进水间的进水室，再进过旋转滤网进入吸水室，由泵输送到净水厂；在自流管下设有格栅，用以拦截水中粗大的漂浮物，设在进水间中的旋转滤网用以拦截水中细小的悬浮物。

2.3厂址选择

根据设计任务书的要求，本次设计要求在新区东片建一座水厂，规模为20万m3/d，分两期建设。

厂址位于徐扬中心路以东，古黄河以南。

2.4工艺流程确定

2.4.1两种方案

根据原水水质及水量情况，确定以下两种方案作为本次设计的参考方案。

方案一：

原水—→一级泵房—→管道静态混合器—→网格絮凝池—→平流沉淀池—→V型滤池

↑混凝剂

↓氯消毒

—→清水池—→吸水井—→二级泵房—→配水管网

方案二：

原水—→一级泵房—→管道静态混合器—→网格絮凝池—→斜管沉淀池—→移动罩滤池

↑混凝剂

↓氯消毒

—→清水池—→吸水井—→二级泵房—→配水管网

以上两种方案处理出水水质均能满足生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）的要求。

2.4.2两种方案的技术比较

表1两种处理方案的技术比较

工艺

方案一

方案二

沉淀

平流沉淀池

斜管沉淀池

优点：

操作管理方便；施工较简单；对原水浊度适应较强，处理效果稳定；采用机械排泥效果好

优点：

沉淀效率高；池体小，占地少

缺点：

池子占地面积大

缺点：

斜管耗材多；对原水浊度适应性较平流沉淀池差；不设机械排泥装置时，排泥困难，设机械排泥装置时，维护管理麻烦，且池中易滋生藻类

过滤

V型滤池

移动罩滤池

优点：

大粒径的均质滤料，滤层较厚，过滤周期长，含污能力大，气水反冲洗滤层不膨胀、不分层；气水反冲洗时冲洗水量小，始终存在表面扫洗，冲洗效果好；冲洗过程自动控制

优点：

池深浅，结构简单；自动连续运行；减速过滤；

缺点：

结构复杂

缺点：

需移动冲洗设备；罩体与隔墙间密封技术要求较高；起始滤速较高，因而平均设计滤速不宜过高

目前，大多数新建水厂均采用方案一的工艺流程，其应用技术已得到很好的发展，且本次设计水厂占地面积为7公顷，不存在因构筑物占地面积过大而产生现有土地面积不够的问题，根据以上所述的优缺点，经技术比较后选择方案一为本次设计的处理工艺。

2.4.3两种方案的经济比较

参照给水排水设计手册进行两种方案的投资估算，相关计算见表2

表2两种处理方案的经济比较

构筑物名称

各项费用（元）

∑

指标基价

建筑安装

工程费用

设备购置费

方案一

平流沉淀池5万m3/d

1297396

1883490

169808

3350694

V型滤池10万m3/d

3845255

5434141

12972789

22252185

方案二

斜管沉淀池10万m3/d

2312576

3228433

383508

5924517

移动罩滤池10万m3/d

2790188

3887099

437194

7114481

方案一沉淀与过滤工艺构筑物投资估算=3350694×2＋22252185=28953573元

方案二沉淀与过滤工艺构筑物投资估算=5924517＋7114481=13038998元

由上可知，方案一投资估算远高于方案二投资估算，而且两种方案均能满足水厂出水要求。

但考虑到以后的运行与维护，方案一优于方案二，且从运行安全性方面来考虑，当水量及水质发生变化时方案一的适应能力比方案二强，故选择方案一作为本次设计的工艺流程。

3.取水工程设计

3.1取水构筑物的规模

根据所给资料可知，本设计确定新区水厂规模为20万m3/d，分为近期和远期，且近期、远期均为10万m3/d。

取水厂的自用水量为8%，则水厂一期设计处理水量为

Q=100000×1.08=108000m3/d=4500m3/d=1.25m3/s。

3.2取水构筑物的设计

3.2.1设计流量的确定和设计扬程估算

3.2.1.1设计流量Q

近期设计流量Q=1.08×

=4500m3/h=1.25m3/s

远期设计流量Q′=1.08×

=9000m3/h=2.50m3/s

3.2.1.2设计扬程

（1）泵所需静扬程HST

通过取水部分的计算已知在最不利情况下（即一条自流管检修，另一条自流管通过75%的设计流量时，Q=2.5×0.75=1.875m3/s，自流管沿程损失hl=3.680%×200=0.736m;进水喇叭口损失hf=0.56×

=0.56×

=0.025m；进水格栅水头损失取0.1m），从取水头部到泵房进水间的全部水头损失为0.86m,进水间的旋转滤网的水头损失取0.2m，则吸水间最高水位标高为9.93-1.06=8.87m，最低水位标高为5.8-1.06=4.77m。

净水厂地面标高取8.5m，絮凝池内水面高出地面4.0m。

则净水厂絮凝池内水面标高为12.5m，所以泵所需静扬程HST为：

洪水位时：

HST=12.5-8.87=3.63m

枯水位为：

HST=12.5-4.77=7.73m

（2）输水干管中的水头损失∑h

近期采用一条DN1200铸铁输水干管，远期增设一条。

输水干管长约6km，v=1.11m/s，1000i=1.05。

当一条输水干管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量Q=0.75×2.5m3/s=1.875m3/s，查水力计算表得管内流速v=1.66m/s，1000i=2.32，所以

∑h=1.1×2.32×10－3×6000=15.31m。

（式中1.1系包括局部损失而加大的系数）。

（3）水泵扬程估算

粗估计泵站内水头损失hp为2m，取安全水头为2m，管道静态混合器水头损失计为0.8m，则泵的扬程为：

枯水位时，Hmax=7.73＋15.31＋2＋2＋0.8=27.84m

洪水位时，Hmin=3.63＋15.31＋2＋2＋0.8=23.74m

3.2.2初选泵和电机