净水厂设计正文.docx

1、净水厂设计正文第一章：水厂设计资料及设计原则1.1设计资料一设计题目某城镇净水厂工艺设计二设计基础资料1、城市用水量 69000 m /d 。2、厂址区水文地质资料厂址区土质为亚粘土， 冰冻深度 -0.3m ，地下水位为 -6m，年降水量 1500 mm， 年最高气温 38，最低气温 -10 ，年平均气温 20，主导风向为北风。3、厂址区地形资料厂址区地形平坦，地面标高 150.00m。地形比例 1:500， 按平坦地形和平整 后的设计地面高程 32.00m 设计，水源取水口位于水厂东北方向 150m，水厂位于 城市北面 1km。4、水源资料水源为地面水源，水量充沛；河流最高水位 147m，最

2、低水位 137m，常水位 141m。水质符合饮用水源的水质标准，浊度为 400 度。5、工程地质资料(1)地质钻探资料表土砂质粘土细砂中砂粗砂粗砂砾石粘土砂岩石层1m1.5m1 m2 m0.8m1 m2 m土壤承载力 :20 t/m 2.历年最大日量降雨量 328.4mm。常年主导风向为东北偏北（ NNE），静风频率为 12，年平均风速为 3.4m/s 。土壤冰冻深度： 0.4m。三设计内容1、确定净水厂设计规模2、工艺流程选择；3、水处理构筑物选型及工艺设计计算；4、平面布置，绘制水厂总平面布置图；5、进行水力计算与高程布置计算，绘制高程布置图。四设计成果及要求处设计说明书 1 份；图纸 2

3、 张（手绘铅笔图）。1、设计说明书3-5 万字， 300字左右的摘要要有中英文对照。内容包括：摘要（前言） ；目录；概述（简单说明设计任务、设计依 据、设计资料等）；处理流程阐述；构筑物的设计计算；平面布置说明； 高程布置计算；设计中需要说明的问题。设计说明书应有封面、 前言、目录、正文、小结及参考文献。 包括设计依据、 设计基础资料、水厂规模确定、工艺流程选择方案、 各理构筑物的选型及设计算、 总体布置说明等。 应包括设计中的阐述说明及计算成果， 应简明扼要、文理通顺、 段落分明、字迹清晰工整，内容应系统完整，计算正确，草图和表格不得徒手草 绘，图中各符号应有文字说明，线条清晰，大小合适，装

4、订整齐。2、设计图纸内容包括：水厂平面布置图（比例 1：500-1 ：1000）。图中应表示出各构筑物平面坐 标，图左下角为零坐标；辅助建筑物位置；厂区道路、绿化等，还应有图例，构 筑物一览表。高程布置图（横向比例 1：500-1 ：1000，纵向比例 1：50-1 ：200）。图中 应标出各构筑物的顶、底、水面、连接管渠标高、地面标高。上述图纸应注明图名及比例， 图中文字一律用仿宋字体书写， 图中线条应粗 细主次分明， 图纸一律用 2号图，图右下角留出标题栏。 设计图纸应基本达到技 术（扩大初步）设计深度，准确地表达设计意图；图面力求布置合理、正确、清 晰、比例合适，符合工程制图要求及有关规

5、定。1.2设计原则水厂的设计原则：1. 水处理构筑物的处理能力，应以最高日用水量加水厂自用水量来进 行设计，并以原水水质最不利情况进行校核。2. 水厂应按近期设计，考虑远期发展。根据使用要求和技术经济合理 性等因素对近期工程亦作分期建造的安排。对于扩建、改建工程，应从实际 出发，充分发挥原有设施的效能，并应考虑与原有构筑物的合理配合。3.水厂设计中应考虑个构筑物或设备进行检修、清洗及部分停止工作 时，仍能满足用水要求。4.水厂机械化和自动化程度，应本着提高科学管理水平和增加效益的 原则，根据实际生产要求，技术经济合理性和设备供应情况，妥善确定，逐 部提高。5.设计中必须遵循设计规范的规定第二章

6、：水厂规模的确定设计计算得用水量为 69000m3 d ,水厂自用水量按 5%计算，则水厂的自用 水量为： Q=690001.05=72450 m3 d .根据水厂设计水量 1万5万m3 d小型水厂， 5万 10万m3 d为中型水 厂， 10万m3 d 以上为大型水厂的标准可知水厂为中型水厂。第三章：总体设计3.1净水工艺流程的确定根据地面水环境质量标准 （GB383888），原水水质符合地面水 类水 质标准，综合分析后确定工艺流程如下图所示：混凝剂 消毒剂用户污泥浓缩池 脱水机房 污泥处理图 1 水处理工艺流程3.2处理构筑物及设备型式选择3.2.1药剂溶解池设计药剂溶解池时， 为便于投置药

7、剂， 溶解池的设计高度一般以在地平面以 下或半地下为宜，池顶宜高出地面 0.20m 左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。 溶解池的底坡不小于 0.02，池底应有直径不小于 100mm 的排渣管，池壁需设超 高，防止搅拌溶液时溢出。由于药液一般都具有腐蚀性， 所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防 腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体， 若其容量较小， 可用耐酸陶土缸作溶 解池。投药设备采用计量泵投加的方式。采用计量泵（柱塞泵或隔膜泵） ，不必另 备计量设备，泵上有计量标志，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。3.2.2混合设备根据快速混合的原理， 实际

8、生产中设计开发了各种各样的混合设施， 主要可 以分为以下四类：水力混合、水泵混合、管式混合和机械混合。在本次设计采用管式混合器对药剂与水进行混合。 管式混合是利用原水泵后 到絮凝反映设施之间的这一段压水管使药剂和原水混合的一种混合设施。 主要原 理是在管道中增加一些各种结构的能改变水流水力条件的附件， 从而产生不同的 效果。在混合方式上，由于混合池占地大，基建投资高；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、设备简单、 混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。 管式混合 器采用管式静态混合器。使用分流隔板式混合槽对药剂与水进行混

9、合。 其具有占地极小、 投资省、 设 备简单、混合效果好和管理方便等优点。3.2.3反应池 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， 主要有栅条 絮凝、折板絮凝和波纹板絮凝。 这三种形式的絮凝池在大、 中型水厂中均有使用， 都具有絮凝效果好、水头损失小、絮凝时间短、投资小、便于管理等优点，并且 都能达到良好的絮凝条件，从工程造价来说，栅条造价为折板的 1/2，为波纹板的 1/3 ，因此采用栅条絮凝。3.2.4沉淀池原水经投药、混合与絮凝后， 水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体， 要在沉淀 池中分离出来以完成澄清的作用

10、。设计采用斜管沉淀池，沉淀效率高、占地少。相比之下，平流式沉淀池虽然 具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大。 而且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。3.2.5滤池 采用拥有成熟运转经验的普通快滤池。它的优点是采用砂滤料，材料易得， 价格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积可较大；降速过滤，效果好。虹吸滤 池池深比普快滤池大， 冲洗强度受其余几格滤池的过滤水量影响， 冲洗效果不如 普通快滤池稳定。故而以普快滤池作为过滤处理构筑物。3.2.6消毒方法 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

11、害病原微生物（病原菌、病毒等） ，防止水致传染病的危害。 采用被广泛应用的氯及氯化物消毒， 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。第四章：混凝沉淀4.1混凝剂投配设备的设计 水质的混凝处理，是向水中加入混凝剂(或絮凝剂) ，通过混凝剂水解产物 压缩胶体颗粒的扩散层， 达到胶粒脱稳而相互聚结； 或者通过混凝剂的水解和缩 聚反应而形成的高聚物的强烈吸附架桥作用，使胶粒被吸附粘结。混凝剂的投加分为干投法和湿投法两种， 干

12、投法指混凝剂为粉末固体直接投 加，湿投法是将混凝剂配制成一定浓度溶液投加。 我国多采用后者， 采用湿投法 时，混凝处理工艺流程如图 2 所示。图 2 湿投法混凝处理工艺流程 本应根据原水水质分析资料，用不同的药剂作混凝试验，并根据货源供应等 条件，确定合理的混凝剂品种及投药量。 由于缺少必要的条件， 所以参考相似水 源有关水厂的药剂投加资料，如下表 1 所示。表 1 武汉某水厂投加药剂参考数值取水水源原水悬浮 物含量 (mg/L)混凝剂种类混凝剂投加量(mg/L)助凝 剂种 类助凝剂投加量(mg/L)最高最低最高最低武汉长江水552500聚合氯化铝6413.5氯21混凝剂选用聚合铝，包括聚合氯

13、化铝（ PAC）和聚合硫酸铝（ PAS）等，具 有混凝效果好、对人体健康无害、使用方便、货源充足和价格低廉等优点，因而 使用聚合铝作为水处理的混凝剂。取混凝剂最大投加量为 60mg/L 。4.1.1溶液池 溶液池以高架式设置， 以便能依靠重力投加药剂。 池周围有工作台， 底部设 有放空管。必要时设溢流装置。溶液池容积按下式计算： W2 aQ417cn式中 W2 溶液池容积， m3 ；Q处理水量， m3 /h ； a混凝剂最大投加量， mg/L ； c溶液浓度，取 10%； n每日调制次数，取 n 2。4代入数据得： W2 aQ 60 6.9 104 1.05 21.72m3 （考虑水厂的自用水

14、量 417cn 417 10 1 24 25%） 溶液池设置两个，每个容积为 W2 ，以便交替使用，保证连续投药。 取有效水深 H1 1.2m，总深 HH1+H2+H3（式中 H2 为保护高，取 0.2m； H3 为贮渣深度，取 0.1m） 1.2+0.2+0.11.5m。溶液池形状采用矩形，尺寸为长宽高 5m3m1.5m。4.1.2溶解池溶解池容积 W1 0.3W2 0.3 21.72 6.52m3 溶解池一般取正方形，有效水深 H11.0m，则： 面积 FW1/H1边长 a F1/2 2.55m；溶解池深度 HH1+H2+H3 （式中 H2 为保护高，取 0.2m；H3为贮渣深度， 取 0

15、.1m） 1.0+0.2+0.12.9m溶解池形状采用矩形，尺寸为长宽高 2.6m 2.6m 2.9m。 和溶液池一样，溶解池设置 2 个，一用一备。溶解池的放水时间采用 t15min，则放水流量查水力计算表得放水管管径 d0 100mm，相应流速 0.835m / s。溶解池底部设管径 d100mm 的排渣管一根。溶解池搅拌装置采用机械搅拌：以电动机驱动浆板或涡轮搅动溶液4.1.3配水井的设计设计流量 Q=0.84m3/s=50.4m3/min，水力停留时间 T=4.0min 配水井体积： V=QT=50.4 4=201.6m3 配水井平面尺寸： A=LB=7.5 7.5=56.25m2有效

16、水深 H=201.6/56.25=3.6m ，超高 0.4m，井深 4m4.1.4投药管投药管流量W2 2 10 0021. 72 2 1 00 0q 2 0. 5L0 /s2 4 60 60 24 60 60查水力计算表得投药管管径 d25mm，相应流速为 0.94m / s4.1.5药剂仓库的设计计算混凝剂为聚合铝，每袋质量是 40kg，每袋规格为 0.5m 0.4m 0.2m ，最大 投药量为 60mg L ，水厂设计水量为 3018.75m3 h 。药剂堆放高度为 1.5 m，药 剂储存期为 30 d。聚合铝的袋数为：Q 24 n t 0.024 3018.75 60 30N 3260

17、.25袋1000 W 40药剂堆放面积为：NV 3260.25 0.5 0.4 0.2 2A 108.67 ，取 109m2H (1 e) 1.5 (1 0.2)仓库平面尺寸为：B L=11m 10m 。4.1.6加药间加药间尺寸：两个溶液池，两个溶解池，一个药剂仓库，面积一共21.72 2 6.52 2 109 165.48m 2 ，考虑过道和预留面积满足要求的长宽选择为长: 17m宽：12m4.2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

18、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 3 所示。图 3 管式静态混合器4.2.1设计流量46.9 104 1.05 24 36004.2.2设计流速静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速 v=1.1m/s，则管径为：采用 D=1000mm，则实际流速 v 1.07m / s4.2.3混合单元数按下式计算N 2.36 0.5D 0.3 2.36 /1.0

19、7 0.5 10.3 2.28 取 N=3，则混合器的混合长度为：L=1.1ND=1.1 1 3 3.3m4.2.4混合时间T=L 3.3T= 3.08s v 1.074.2.5 水头损失2 2 2h v N (1.40.43) (v )N 1.04.43 1.07 3 0.25m2g D0.4 2g 10.4 2 9.84.2.6校核 GT值G835.32s 1( 700 1000s 1)GT 835.32 3.08 2522.66( 2000 ，水力条件符合要求)4.3反应设备的设计在絮凝池内水平放置栅条形成栅条絮凝池， 栅条絮凝池布置成多个竖井回流 式，各竖井之间的隔墙上， 上下交错开孔

20、， 当水流通过竖井内安装的若干层栅条 或栅条时，产生缩放作用，形成漩涡，造成颗粒碰撞。栅条絮凝池的设计分为三段，流速及流速梯度 G 值逐段降低。相应各段采 用的构件，前段为密网，中段为疏网，末段不安装栅条。4.3.1 平面布置絮凝池分为两组每组设计流量 Q 0.84 / 2 0.42m3 / s平面布置形式：采用 18 格，洪湖模式 如下图 4 所示。图 4 栅条絮凝池平面示意图设计参数的选取：絮凝时间：T=12min=720s，有效水深 H 0 4.5m（与后续沉淀池水深相配合） ， 超高 0.3m，池底设泥斗及快开排泥阀排泥，泥斗高 0.6m；絮凝池总高度为 H=4.5+0.3+0.6=5

21、.4m 。絮凝池分为三段：前段放密栅条，过栅流速 v1栅 0.30m / s ，竖井平均流速 v1井 0.14m/ s；中段放疏栅条，过栅流速 v2栅 0.20m / s ，竖井平均流速 v2井 0.14 m / s ； 末段不放栅条，竖井平均流速 0.14m / s 。前段竖井的过孔流速为 0.3 0.2m/s ，中段 0. 20 0.m1 5s ，/ 末段0. 1 0.m4 s。/4.3.2 平面尺寸计算每组池子容积 V QT 0.42 720=302.4m2单个竖井的平面面积 f V /18H0 302.4 / (18 4.5)=3.73m2竖井尺寸采用 2m 2m ，内墙厚度取 0.2

22、m，外墙厚度取 0.3m每组池子总长 L=3 2 2+4 0.2+0.3 4+1.5 2=17 m宽 B=2 3+0.2 2+0.3 2=7m4.3.3栅条设计选用栅条材料为钢筋混凝土，断面为矩形，厚度为 50mm，宽度为 50mm。 前段放置密栅条后竖井过水断面面积为： A1水 Q 0.42 1.40m2v1栅 0.30竖井中栅条面积为： A1栅 3.73 1.4 2.33m2单栅过水断面面积为： a1栅 2 0.05 0.1m2 所需栅条数为： M1 A1栅 2.33 23.(3 根)，取M1 24根 a1栅 0.1两边靠池壁各放置栅条 1 根，中间排列放置 22根，过水缝隙数为 23 个

23、 平均过水缝宽 S1 (2000 24 50)/ 23 35mm 0.42实际过栅流速 v1栅 0.26m/ s1栅 23 2 0.035中段放置疏栅条后 竖井过水断面面积为： A2 水 Q 0.42 2.1m22水 v2栅 0.22 竖井中栅条面积为： A2栅 3.73 2.1 1.63m22单栅过水断面面积为： a2栅 2 0.05 0.1m2所需栅条数为： M2 1.63 16.3(根)，取M 2 17根a2 栅 0.1两边靠池壁各放置栅条 1 根，中间排列放置 15 根，过水缝隙数为 16个 平均过水缝宽 S2 (2000 17 50) /16 72mm4.3.4竖井隔墙孔洞尺寸如 0

24、-1竖井的孔洞面积 0.42/ 2 0.70m20.30.35m孔洞高度 h= Q/2 = 0.42 / 2v 2.0 0.3 2.0其余各竖井孔洞的计算尺寸见下表 2表 2 竖井隔墙孔洞尺寸孔洞号孔洞流速V (m/s)孔洞高度 h (m)孔洞尺寸 (宽高 )0-10.3h= Q 2 = 0.42/ 2 h= = 0.35v 2.0 0.3 2.02.00.351-20.28h= Q 2 = 0.42 / 2 0.375 v 2.0 0.28 2.02.00.3752-30.25h= Q 2 = 0.42 /2 h= = 0.42v 2.0 0.25 2.02.00.423-40.22h= Q

25、 2 = 0.42 / 2 0.48 v 2.0 0.22 2.02.00.484-50.20h= Q 2 = 0.42 /2 0.525 v 2.0 0.20 2.02.00.5255-60.18h= Q = 0.42 /2 0.583 v 2.0 0.18 2.02.00.5836-70.15h= Q 2 = 0.42 /2h= = 0.70 v 2.0 0.15 2.02.00.707-80.12Q 2 0.42 2 2 h= = 0.4375v 2.0 0.12 2.02.00.43757-90.12h= Q = 0.42 2 2 0.4375v 2.0 0.12 2.02.00.43

26、75出水孔洞0.10h= Q 2 0.42 2 2 h= = 0.525v 2.0 0.10 2.02.00.5254.3.5 各段水头损失22h h1 h2 1 v1 2 v2 (m)1 2 12g 22g式中 h各段总水头损失， m； h1每层栅条的水头损失， m； h2每个孔洞的 水头损失， m；1 栅条阻力系数，前段取 1.0，中段取 0.9；2 孔洞阻力系数，取 3.0； v 竖井过栅流速， m/s； v2 各段孔洞流速， m/s。中段放置疏栅条后1)第一段计算数据如下： 竖井数 3个，单个竖井栅条层数 3 层，共计 9 层； 过栅流速 v1栅 0.26m / s ；竖井隔 墙 3

27、个孔洞 ，过孔 流速 分别为 v1孔 0.3m/ s ， v2孔 0.28m/ s ，v3孔 0.25m / s22则 H1 h1 h2 12v1g 2 v22g（2）第二段计算数据如下：竖井数 3个，前面两个竖井每个设置栅条板 2 层，后一个设置栅条板 1层， 总共栅条板层数 =2+2+1=5；过栅流速 v2栅 0.18m / s；v3孔 0.18m / sv12 v22则 H2 h1 h2 1 1 2 22 1 2 1 2g 2 2g5 0.9 0.1282 9 . 8 1 2 9 .0. 025m93）第三段计算数据如下：水流通 过的 孔洞数 为 5，过孔 流速为 v1孔 0.15m/

28、s ， v2孔 0.12m/ s ，v3孔 0.12m / s，v4孔 0.1m / s ， v5孔 0.1m/ s则 H32 h2 222g( 0. 12 5 2 0.2 1 2 22 0. 1 )2 9. 8 1 0. 01 0m9H2O( 4)总水头损失H H1+H2+H 3 0.0663 0.0259 0.0109 0.1031m H2o4.3.6各段停留时间第一段 t1 V1 2 2 4.5 3 122.17s 2.04min1 Q 0.42第二段和第三段 t2 t3 2.04min4.3.7水力校核当 T=20 C 时， 1 10 3 Pa s表 4 水力校核表段号停留时间 (s)

29、水头损失 (m)G (S 1 )11220.066371.121220.025945.631220.010929.63660.1031G=52.1GT=52.1 366=1.907 104 ，在 10000-100000之间，符合水力要求。4.4沉淀澄清设备的设计 采用上向流斜管沉淀池，水从斜管底部流入，沿管壁向上流动，上部出水， 泥渣由底部滑出。斜管材料采用厚 0.4mm 蜂窝六边形塑料板，管的内切圆直径 d=25mm，长 L=1000mm，斜管倾角 =60 。如下图 5 所示，斜管区由六角形截面的蜂窝状斜管组件组成。 斜管与水平面 成 600 角，放置于沉淀池中。原水经过絮凝池转入斜管沉淀池下部。水流自下向 上流动， 清水在池顶用穿孔集水管收集； 污泥则在池底也用穿孔排泥管收集， 排 入下水道。排泥集水管清水区斜管区配水区穿孔排泥管积泥区图 6 斜管沉淀池剖面图4.4.1设计水量表面负荷取 q 10m3 /(m2 /h) 2.8mm / sQ 0.42 2F = 150m2 v 0.00282)沉淀池初拟面积 F斜管结构占用面积按 5计，则2F=F 1.05=150 1.05=157.5m2初拟平面尺寸为 L1 B1 15.8m 10.4m3)沉淀池建筑面积 F 建斜管安装长度 L2 lcos 0.5m 考虑到安装间隙，长加 0.1m，宽加 0.1m