精编给水厂设计.docx

1、精编给水厂设计(精编)给水厂设计2.设计说明2.1方案比较2.1.1预选方案进行综合考虑之后，拟采用以下两种工艺流程：加矾方案一：源水斗槽（一泵房）栅条絮凝池凝池加氯平流式沉淀池V型滤池清水池吸水井二泵城市管网加矾方案二：源水斗槽（一泵房）机械絮凝池+往复式隔板絮加氯斜管沉淀池普通快滤池清水池吸水井二泵城市管网2.1.2方案技术比较从这两个方案来看都符合一般的流程要求而且出水的水质可以得到保障，所不同的主要是单体构筑物有区别，现将其比较如下：（1）絮凝工艺：方案一采用网格絮凝池。优点：絮凝效果好；水头损失小；絮凝时间短。缺点：存在池底积泥现象，如有积泥现象应当及时清除。方案二采用机械絮凝池和往

2、复式隔板絮凝池组合使用机械絮凝池优点：絮凝效果好，节省药剂；水头损失小；可适应水质水量的变化。缺点：需机械设备和经常维修。往复式隔板絮凝池优点：絮凝效果好；构造简单；施工方便。缺点：容积较大；水头损失较大；转弯处絮粒容易破碎；出水流量不易分配均匀；出口处易积泥，适用于流量每日大于3万立方米且水量变化较小的水厂。两种形式絮凝池组合使用有如下优点：当水质水量发生变化时，可以调节机械搅拌速度以弥补隔板往复式絮凝池的不足；当机械搅拌装置需要维修时，隔板往复式絮凝池仍可继续运行。此外，若设计流量较小，采用往复式隔板絮凝池往往前端廊道宽度不足0.5m，不利于施工，则前端采用机械絮凝池可弥补此不足。（2）沉

3、淀工艺：方案一采用平流沉淀池优点：造价较低；操作管理方便；施工简单；对源水浊度适应性较强；处理效果稳定；采用机械排泥设施时，排泥效果好。缺点：需要维护机械排泥设备；占地面积较大；水力排泥时排泥困难；一般使用于中型水厂。方案二采用斜管沉淀池优点：沉淀效率高；池体小；占地面积小。缺点：斜管耗材多；对源水适应性较平流沉淀池差；若不设排泥装置时排泥困难若设排泥装置，维护管理麻烦；尤其使用于沉淀池改造扩建和挖潜。（3）过滤工艺：方案一V型滤池优点：可以采用均质滤料，截污能力大，反冲洗干净，过滤周期长，处理水质稳定，节省反冲洗水量。缺点：对施工的精度和操作管理水平要求甚严，否则会产生如下问题：反冲洗不均匀

4、，有较严重的短流现象发生；跑砂；滤板接缝不平、滤头套管处密封不严，滤头堵塞甚至发生开裂；阀门启闭不畅等现象时有发生。方案二采用普通快滤池优点：运行管理可靠，有成熟的运行经验，池深较浅。缺点：阀件较多，一般为大阻力冲洗，需设冲洗设备。方案一较好，故本设计中采用方案一给水处理工艺流程。2.2水厂设计说明2.2.1设计规模设计用水量定额是确定设计用水量的主要依据，它可影响给水系统相应设施的规模、工程投资、工程扩建的期限、今后水量的保证等方面，所以必须慎重考虑，应结合现状和规划资料并参照类似地区或企业的用水情况，确定用水定额。城市生活用水和工业用水的增长速度，在一定程度上是有规律的，但如果对生活用水采

5、取节约用水措施，对工业用水采取计划用水、提高工业用水重复利用率等措施，可以影响用水量的增长速度，在确定设计用水量定额时应考虑这种变化。居民生活用水定额和综合用水定额，应根据当地国民经济和社会发展规划和水资源充沛程度，在现有用水定额基础上，结合给水专业规划和给水工程发展条件综合分析确定。设计任务书已给出最高日用水量为：49000，水厂自用水系数按5计，则设计水量为：=490001.05=51450。2.2.4混凝剂的配制与投加。混凝剂投加采用如下流程：搅拌提升贮液计量投加拟定：选用精制硫酸铝,最大的投加量为40mg/l，混凝剂每日配置次数为3次，药溶液浓度为10，不用助凝剂。2.2.4.4投药计

6、量设备采用JM型微型机械隔膜计量泵。2.2.4.5药剂仓库混凝剂为精制硫酸铝，每袋质量是40kg，每袋规格为。药剂堆放高度为1.5m，药剂储存期为30d。仓库平面尺寸为：。2.2.4.6投药间投药间靠近投药点，与药剂仓库相连，设置两条投药管路，具有良好的通风和采光效果。投药间要求有值班室，面积在15左右。3设计计算3.1给水处理厂设计用水量3.1.1最高日设计用水量设计任务书已给出最高日用水量为：49000，水厂自用水系数按5计，则最高日设计用水量为：=490001.05=51450=2143.750.60。3.3混凝剂的配制和投加3.3.1混凝剂的配制和投加混凝剂的配置和投加采用如下流程：搅

7、拌提升贮液计量投加3.3.1.1设计参数3混凝沉淀3.1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。聚合铝，包括聚合氯化铝（PAC）和

8、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40mg/L。3.1.1溶液池溶液池一般以高架式设置，以便能依靠重力投加药剂。池周围应有工作台，底部应设置放空管。必要时设溢流装置。溶液池容积按下式计算：式中溶液池容积，；Q处理水量，；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n2。代入数据得：溶液池设置两个，每个容积为=5.14，取5，以便交替使用，保证连续投药。取有效水深H11.0m，总深HH1+H2+H3（式中H2为超高，取0.3m；H3为贮渣深度，取0.2m）1.

9、0+0.3+0.21.5m。溶液池形状采用矩形，尺寸为长宽高3m2.5m1.5m。池旁设工作台，宽1.0-1.5m，池底坡度为0.02。底部设置DN100mm放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管。池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿池面接入药剂稀释采用给水管DN60mm，按1h放满考虑。3.1.2溶解池溶解池容积式中：溶解池容积（m3），一般采用（0.2-0.3）；本设计取0.3溶解池一般取正方形，有效水深H11.0m，则：面积FW1/H1边长aF1/21.75m；溶解池深度HH1+H2+H3（式中H2为保护高，取0.3m；H3为贮渣深度，取0.2m）1.75+0.3+0.22.25m和溶液池一样，溶解池

10、设置2个，一用一备。溶解池的放水时间采用t10min，则放水流量：q=5.13L/S,查水力计算表得放水管管径80mm，相应流速v=0.92m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径d80mm的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理。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。3.1.3投药管投药管流量查水力计算表得投药管管径d15mm，相应流速为1.24L/s。3.2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

11、，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，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%，构造如图所示。图管式静态混合器3.2.2设计流速静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.0m/s，则管径为：采用D=900mm，则实际流速3.2.3混合单元数按下式计算取N=3，则混合器的混合长度为：L=1.1ND=1.13.2.4混合时间T=3.2.5水头损失3.3反应设备的设计在絮凝池内水平放置

12、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，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。3.3.1平面布置絮凝池分为两组每组设计流量3.4给水处理构筑物设计3.4.1絮凝池设计3.4.2平流沉淀池设计（1）设计数据采用两组平流沉淀池，总设计流量为=490001.05=51450=2143.750.60。每组设计流量为，沉淀池停留时间取，沉淀池水平流速取。沉淀池有效水深取3.5m。（2）池体尺寸沉淀池容积：

13、；沉淀池长为：；沉淀池宽为：，取9.00m；沉淀池有效水深为H=3.5m，取保护高为0.3m，沉淀池总高度为3.8m。校核池子尺寸比例：长宽比，符合要求；长深比，符合要求。（3）穿孔墙设计过渡段与沉淀池之间采用钢筋混凝土穿孔布水墙，墙长6.00m，墙高3.8m，有效水深3.5m，超高0.3m。穿孔墙上的孔口流速采用，则孔口总面积为，每个孔口尺寸为，则孔口数为：个。孔口布置成5排，每排孔口数为：个，每排孔口间距为0.35m，孔口与侧壁间距为0.325m。上下各排孔口间距为0.5m，底排孔口与底板距离为0.6m，上排孔口与水面距离为1.0m。穿孔墙具体尺寸见下图图3-10穿孔布水墙孔口布置图（4）

14、校核水流截面积为，水流湿周为，水力半径为，弗劳德数为，雷诺数为（按水温计），均符合要求。（5）指形集水槽采用两侧三角锯齿堰指形集水槽集水。集水槽总个数为，集水槽的中心距为，槽中流量为，考虑到池子的超载系数为20%，故槽中流量为。槽宽，为便于施工取0.4m。集水槽长度按堰口溢流率计算，堰口溢流率取，则集水槽总长度为：，8个集水槽，双侧进水，每个集水槽长度取10m，则集水槽实际总长度为：，符合要求。起点槽中水深为，终点槽中水深为，为便于施工，槽中水深统一取。集水方法采用三角锯齿堰，跌落高度取0.05m，槽起高取0.15m，则集水槽总高度为。采用出水三角堰，堰上水头采取，每个三角堰的流量为，每条集水

15、槽的设计流量为，每条集水槽的三角堰个数为，取48个，堰口下缘与出水槽水面之距为0.05m，三角堰中距为。图3-11三角堰布置图（6）集水渠计算集水渠宽，为了便于施工取0.6m。起点渠中水深，终点渠中水深，为了便于施工，渠中水深统一取0.6m，自由跌水高度取0.07m，集水渠总高度为：在每条集水渠的末端设一个出水管，根据平均经济流速要求，管径为DN700。（7）放空管沉淀池放空时间按3h计，则放空管直径为：采用DN300mm的钢管（8）吸泥根据沉淀池宽，采用轨距为12m的型虹吸式机械吸泥机。图3-12平流沉淀池平面图网格絮凝池设计计算4.3.1工艺参数水厂设计用水量49000m/d，水厂自用水量

16、为设计用水量的5%。絮凝池设计1组，每组设2池，絮凝时间为T=12min，竖井流速为0.12m/s0.14m/s现在取0.12m/s。水深为3.5m，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4.3.2絮凝池网格布置计算1、每池设计流量为，2、絮凝池的有效容积3、絮凝池平面面积4、单个竖井的平面面积竖井为正方形，尺寸采用1.58m1.58m，5、竖井个数,取n=25个。取各格竖井间隔墙厚度为0.2m，两边厚度为0.2m则每个池子总长+0.22=9.1m宽B=1.585+0.24+0.22=9.1m。其中中间隔墙两池共用。6、网格絮凝池平面布置如下图：絮凝池分为三段

17、：前段放密栅条，过栅流速，竖井平均流速；中段放疏栅条，过栅流速，竖井平均流速；末段不放栅条，竖井平均流速。前段竖井的过孔流速为，中段，末段。3.3.3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：竖井中栅条面积为：单栅过水断面面积为：所需栅条数为：，取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个平均过水缝宽实际过栅流速1) 中段放置疏栅条后竖井过水断面面积为：竖井中栅条面积为：单栅过水断面面积为：所需栅条数为：（根），取根两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置12根，过水缝隙数为13个平均过水缝宽实际过栅流

18、速3.3.4竖井隔墙孔洞尺寸竖井隔墙孔洞的第一段：孔洞面积孔洞高度=孔洞尺寸为(宽高)：1.58m0.63m第二段：孔洞面积孔洞高度=孔洞尺寸为(宽高)：1.58m0.95m第一段：孔洞面积孔洞高度=孔洞尺寸为(宽高)：1.58m1.36m3.3.5各段水头损失式中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；栅条阻力系数，前段取1.0，中段取0.9；孔洞阻力系数，取3.0；竖井过栅流速，m/s；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8个，单个竖井栅条层数2层，共计16层；过栅流速；竖井隔墙8个孔洞，过孔流速分别为则2) 第二段计

19、算数据如下：竖井数8个，每个竖井设置栅条板1层，共计8层；过栅流速；竖井隔墙8个孔洞，过孔流速为，则3) 第三段计算数据如下：水流通过的孔洞数为8，过孔流速为则3.3.6各段停留时间第一段同理，第二段和第三段3.6.7水力校核G=当T=20。C时，表4水力校核表段号停留时间(s)水头损失(m)G(S)1293.30.10960.342293.30.0436.563293.30.0225.85879.90.16975.15，在10000-100000之间，符合水力要求。3.4.3V型滤池设计3.2主要设计参数对于单层石英砂滤料，当不均匀系数时，滤速为，强制滤速，故取滤速第一步气冲冲洗强度；第二步

20、气水同时反冲，空气强度，水强度；第三步水冲强度；第一步气冲时间，第二步气水同步反冲时间，单独水冲时间；冲洗时间共计。滤池工作时间为，反冲横扫强度，滤池采用单层加厚石英砂滤料，粒径，不均匀系数。3.4.3.3设计计算（1） 池体设计滤池平均每天工作时间。滤池总面积。滤池的分格：为节省占地，选双格型滤池，池底板用混凝土，单格宽，长，面积。分为并列的两组，每组2座，共4座，每座面积，总面积。校核强制滤速，满足的要求。滤池高度的确定：滤池超高，滤层上的水深，滤料厚度，滤板厚度，滤板下布水区高度，则滤池总高。图3-14V型滤池剖面图水封井的设计：均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算式中，为均粒滤料清洁

21、滤料层的水头损失，为水的运动粘度，取，为与滤料体积相同的球体直径，取1mm，为滤层厚度，取100cm，为滤料颗粒球度系数，取0.8根据经验，滤速为时，清洁滤料层的水头损失一般为，计算值比经验值低，取经验值的低限30cm为清洁滤料层的水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失，忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤式水头损失为：，为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层，水封井出水堰顶标高取滤料层上表面标高以上0.2m。设计水封井平面尺寸，堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰总高，因为每座滤池过滤水量，所以水封井出水堰上水头由计算得则滤池施工完毕，初次投入运行时，清洁滤料层过滤，滤池液

22、面比滤料层高随时间的增加，过滤水损越来越大，正常过滤较清洁滤料层增加的水损为0.65m，则正常过滤时，通过调整出水阀门的开启度，保证滤池液面比滤料层高，为留有余地，取1.5m。（2）水反冲洗管渠系统反冲洗用水量的计算：反冲洗用水量按水洗强度最大时计算。单独水洗时反洗强度最大，为。V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量水反冲洗系统的断面计算如下：配水干管进口流速应为左右，配水干管的截面积反冲洗配水干管用钢管，流速，反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底侧的布水方孔配水到滤池底部布水区。反冲洗水通过配水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。配水支管流速取，则配水支管的截面积为

23、：配水支管用钢管，流速。沿渠长方向两侧各均匀布置15个配水方孔，共30个，孔中心间距0.7m，每个孔的面积，每个孔口尺寸取，反冲洗水过孔流速，满足要求。反冲洗用气量的计算反冲洗用气量按气冲强度最大时的空气量计算，配气系统的断面计算配气干管进口流速为左右，则配气干管的截面积为：反冲洗配气干管用钢管，流速。反冲洗空气由反冲洗配气干管输送至气水分配取，由气水分配渠两侧的布气小孔配气到滤池底部布水区。布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同，共计30个。配气支管流速应为左右，则配气支管的截面积为：配气支管用钢管，流速。配气孔口流速应为，则布气小孔总面积为：每个布气小孔面积孔口直径。反洗空气过孔流速为，

24、满足要求。每孔配气量。气水分配渠的断面设计气水同时反冲洗时反冲洗水量为气水同时反冲时反冲洗用空气量为气水分配渠的气、水流速均按相应的配气、配水干管流速取值。则气水分配渠的断面积为（3）滤池管渠的布置反冲洗管渠a气水分配渠气水分配渠起端宽取1.2m，高取1.5m，末端高取1m，则起端截面积，末端截面积。两侧沿程各布置15个配气小孔和15个布水方孔，孔间距0.7m，共30个，气水分配渠末端所需最小截面积为，满足要求。b排水集水槽排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m，则排水集水槽起端槽高为，排水集水槽末端高为，底坡c排水集水槽排水能力校核由矩形断面暗沟（非满流，n=0.013）计算公式校核集水槽排水

25、能力。设集水槽超高0.3m，则槽内水位高，槽宽，湿周。水流断面，水力半径，水流速度，过流能力，实际过水量，满足要求。进水管渠a进水总渠4座滤池分成独立的两组，流速，取，每组过滤流量为。过水断面，进水总渠宽1.0m，水面高0.5m。b每座滤池的进水孔每座滤池由进水侧壁开三个进水孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池。中间进水孔设气动隔膜阀，在反冲洗时关闭，两侧进水孔不设阀门，在反冲洗时供给反洗表扫时用水。孔口面积按孔口淹没出流公式，其总面积按滤池强制过滤水量计。强制过滤水量。孔口两侧水位差取0.1m，则孔口面积为，两侧孔面积按表面扫洗水量设计，每个侧孔面积为，孔口宽，高。中间孔口面积为：，孔

26、口，高。c宽顶堰宽顶堰堰宽，与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5m。堰上水头由矩形堰的流量公式得：d每座滤池的配水渠滤池配水渠宽，渠高1m，渠总长等于滤池总宽，则渠长，当渠内水深时，渠内流速为：e配水管渠过水能力校核：配水渠的水力半径配水渠的水力坡度渠内水面降落量因为配水渠最高水位，所以配水渠的过水能力满足要求。dV型槽的设计V型槽槽底设表扫水出水孔，直径，间隔0.175m，每个V型槽共设63个表扫水出水孔，取V型槽槽底的高度低于表扫水出水孔0.15m。根据潜孔出流公式，其中应为单格滤池的表扫水流量，则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面反冲洗时的排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流

27、量公式求得，其中b为集水槽长，为单格滤池反冲洗流量，所以V型槽倾角，垂直高度1.0m，壁厚0.05m。（4）冲洗水的供给反冲洗时，选用冲洗水泵供水。1 冲洗泵房到滤池配水系统的管路损失反冲洗配水干管用钢管，管内流速，布置管长总计40m，则反冲洗总管的沿程水头损失为：管路主要配件的局部阻力系数见下表表3-7局部阻力系数值统计表配件名称数量（个）局部阻力系数弯头6DN500闸阀3等径三通57.68管路的局部水头损失为，则冲洗泵房到滤池配水系统的管路总水头损失为：2 滤池配水系统的水头损失a气水分配干渠的水头损失气水分配干渠的水头损失按最不利条件，即气水同时反冲洗时计算。此时渠上部是空气，下部是反冲

28、洗水，按矩形暗管（非满流，）近似计算。气水同时反冲洗时，水冲洗水量为，则气水分配渠内水面高为，水力半径，水力坡降，渠内水头损失，b气水分配干渠底部配水方孔水头损失气水分配干渠底部配水方孔水头损失按计算，其中为，为配水方孔总面积。由反冲洗配水系统的断面计算部分内容可知，配水方孔的实际总面积为，则c由厂家产品样本及相关技术参数值，反洗水经过滤头的水头损失，气水同时通过滤头时增加的水头损失，气水同时反冲时气水比，长柄滤头配气系统的滤帽缝隙总面积与滤池过滤总面积之比约为1.25%，则长柄滤头中的水流速度为：通过滤头时增加的水头损失则滤池配水系统的水头损失。3 砂滤层水头损失滤料为石英砂，密度，石英砂滤

29、料膨胀前的孔隙率，滤料层膨胀前的厚度，则滤料层水头损失为。富余水头取1.5m，清水渠与排水槽堰顶的高差。则反冲洗水泵所需最小扬程为：选两台14sh-28A单级双吸离心泵，一用一备，流量为240350，扬程为1610m，转速为1470。（5）反洗空气的供给a长柄滤头的气压损失气水同时反冲洗时反冲洗用空气量，长柄滤头采取网状布置，约，则每座滤池共计安装长柄滤头，每个滤头的通气量，根据厂家提供数据，在该气体流量下的压力损失最大为。b气水分配渠配气小孔的气压损失反冲洗时气体通过配气小孔的流速压力损失按孔口出流公式计算，式中，为孔口流量系数，取0.6，则气水分配渠配气小孔的气压损失为：c配气管道的沿程压

30、力损失反冲洗空气流量，配气干管用钢管，流速。反冲洗空气管总长50m，气水分配渠内的压力损失忽略不计。反冲洗管道的空气气压依下式计算，式中，为长柄滤头距反冲洗水面的高度，则反冲洗时空气管内的气体压力为。空气温度按考虑，查表得空气管道的摩阻为，则配气管导沿程压力损失d配气管道的局部压力损失配气管道主要配件及长度换算系数见下表表3-8配气管道主要配件及长度换算系数配件名称数量（个）局部阻力系数弯头10.7DN500闸阀3等径三通58.1当量长度的换算公式，式中，为长度换算系数，为管道当量长度，则空气管配件换算长度为：则局部压力损失为所以配气管道的总压力损失为。e气水冲洗室中的冲洗水水压本系统采用气水同时反冲洗，对气压要求最不利情况发生