給水工程課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)城市飲用水凈水廠

1、目錄目 錄.1第一章 總論.2第一節(jié) 設(shè)計(jì)題目.2第二節(jié) 設(shè)計(jì)內(nèi)容.2第三節(jié) 設(shè)計(jì)成果.2 第四節(jié) 設(shè)計(jì)資料.2第二章 總體設(shè)計(jì).3 第一節(jié) 工藝流程的確定.3 第二節(jié) 處理構(gòu)筑物及設(shè)備形式的選擇. 3第三章 混凝.5 第一節(jié) 藥劑投配設(shè)備的設(shè)計(jì).5 第二節(jié) 混合設(shè)備.8 第三節(jié) 反應(yīng)設(shè)備.9第四章 沉淀池.13第五章 普通快速濾池.19第六章 消毒.24第七章 清水池及泵站設(shè)計(jì).25第八章 水頭損失.26附 錄 設(shè)計(jì)參考資料.26第一章 總論第一節(jié) 設(shè)計(jì)題目按照所給的水廠生產(chǎn)量及其他條件，設(shè)計(jì)一個(gè)城市飲用水凈水廠第二節(jié) 設(shè)計(jì)內(nèi)容1、 確定水廠的處理構(gòu)筑物及工藝流程2、 進(jìn)行凈水廠構(gòu)筑物及設(shè)備

2、的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算3、 進(jìn)行水廠各構(gòu)筑物、建筑物以及各種管渠等總體布置第三節(jié) 設(shè)計(jì)成果1、 計(jì)算說明書一份2、 水廠平面布置圖（1:2001：500）和水廠的工藝流程高程布置圖（縱向1：501：100）（橫向1：1001：500），該內(nèi)容可以繪制在 1號(hào)或2號(hào)圖紙上第四節(jié) 設(shè)計(jì)資料1、 水廠規(guī)模1萬噸/日（不包括自用水量）2、 水源為黃河水，其水質(zhì)分析如下： 渾濁度：100600 色度：10ph ： 7.3 臭和味：略有細(xì)菌總數(shù)：11300個(gè)/ml 大腸桿菌:3600個(gè)/l耗氧量：9.68mg/l 氯化物：21mg/l鐵的含量：0.1mg/l 溶解性固體:500mg/l總硬度：200mg/l（以c

3、aco3為計(jì)) 3、 廠區(qū)地形：地勢(shì)平坦4、 當(dāng)?shù)貧庀筚Y料 （1）主導(dǎo)風(fēng)向：西北風(fēng) (2) 月平均氣溫：最低-3 最高28 （考慮防凍）5、 廠區(qū)地下水位標(biāo)高-6米 6、 水源取水口位于水廠北方向5千米，水廠位于水源地，與取水泵站合建在一起。第二章 總體設(shè)計(jì)第一節(jié) 工藝流程的確定 通過分析所給原水水質(zhì)資料，結(jié)合實(shí)際情況，為了達(dá)到生活飲用水的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，采用以下工藝流程。 pac 液氯原水混合反應(yīng)池沉淀濾池清水池二級(jí)泵房用戶第二節(jié) 處理構(gòu)筑物及設(shè)備形式的選擇1、 混凝藥劑的種類由于原水水質(zhì)：ph=7.3，濁度不高，選用聚合氯化鋁（pac或堿式氯化鋁）。2、 投加方式 混凝劑的投加采用濕投法。 由于

4、水源離水廠較近，與泵站合建在一起，采用泵前投加，藥液投加在水泵前吸水管或吸水喇叭處。3、 混合設(shè)備 為了使藥劑快速而均勻地?cái)U(kuò)散到水中，使其水解產(chǎn)物與原水中膠體微粒充分作用完成膠體脫穩(wěn)?；旌弦髮?duì)水流進(jìn)行快速攪拌，藥劑投加在取水泵吸水管或吸水喇叭口處，利用水泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)以達(dá)到混合目的。 四、反應(yīng)池的選擇此階段的任務(wù)是創(chuàng)造良好的水利條件，使脫穩(wěn)膠體相互聚集形成大絮凝體，便于沉淀分離。由于該廠的規(guī)模屬于中小型，可以選用垂直軸式機(jī)械反應(yīng)池，它具有反應(yīng)效果較好，水頭損失小的優(yōu)點(diǎn)。五、絮凝沉淀池1、選擇沉淀池需考慮：水廠規(guī)模，進(jìn)水水質(zhì)條件，出水水質(zhì)要求，后續(xù)過濾采用的形式，地形，地質(zhì)條件，占地面積，造價(jià)

5、費(fèi)用等。由于斜管沉淀池的沉淀效率高，池體小，占地少，適應(yīng)水廠規(guī)模范圍也廣等優(yōu)點(diǎn)，適合該水廠的處理工藝。2、排泥設(shè)施：斜管沉淀池的平均單位面積上積泥量較平流式沉淀池為多，排泥要求高。鑒于同類水廠的經(jīng)驗(yàn)，可以選用設(shè)備簡單，排泥方便的穿孔排泥管。六、濾池的選擇在飲用水凈水工藝中，過濾必不可缺，它是保證飲用水衛(wèi)生安全的重要措施。選型的首要出發(fā)點(diǎn)是保證出水水質(zhì)，還要考慮工藝流程的高程布置、技術(shù)性、經(jīng)濟(jì)性等因素，在該步中普通快速濾池。7、 消毒方法的選擇為了有效的消滅或滅火致病細(xì)菌、病毒及其他致病微生物，再次采用消毒效果穩(wěn)定，余氯保持時(shí)間較長的消毒效果的液氯消毒。用氯消毒要注意保持一定的余氯量：（1） 出

6、廠自由性余氯0.3mg/l;（2） 管網(wǎng)末梢余氯量0.05mg/l8、 工藝流程pac cl2原水水泵混合機(jī)械反應(yīng)池斜管沉淀池普通快速濾池清水池二級(jí)泵房用戶第3章 混凝第1節(jié) 藥劑投配設(shè)備的設(shè)計(jì) 1、 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 1、設(shè)計(jì)水量（水廠自用水量按10%產(chǎn)水量計(jì)入） q設(shè)=（1+10%）q凈=1.110000 m/d =11000m/d=458.33m/h=0.127m/s2、 加藥量 頭加藥量30mg/l，溶液濃度按10%計(jì)（5%20%） 3、每日調(diào)制次數(shù)：3次 1次/8小時(shí) 2、 設(shè)計(jì)計(jì)算1、溶液池 容積w1=m 式中：q處理的水量，m/h； a混凝劑最大投加量，mg/l； c溶液濃度；（百分值）

7、 n每日調(diào)制次數(shù)； （1）采用2個(gè)池子，單吃容積2.02/2=1.01m (2)有效高采用1.01m，保護(hù)高度0.3m,實(shí)際高度1.31m （3)平面尺寸采用1.01.0m，面積1.00m2、溶解池 （1）容積取w2 =0.3w1=0.32.02=0.606m w2=（0.20.3）w1 取w2為0.30w1 m （2）采用1個(gè)池子，有效高0.88m，保護(hù)高度0.3m，實(shí)高采用1.18m，平面尺寸0.83m0.83m, 面積0.69m23、壓縮空氣攪拌 （1）溶液池空氣供給強(qiáng)度: 4l/sm 溶解池空氣供給強(qiáng)度：8l/sm 溶液池需用空氣量：q1=nfq=21.004=8.00l/s 溶解池需

8、用空氣量：q2=nfq=10.698=5.52l/s 式中：n藥池個(gè)數(shù) f藥池平面面積m q空氣供給強(qiáng)度l/（sm） （2）總需空氣量：q總=q1+q2=8.00+5.52=13.52l/s=0.81m/min 選用2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)量1.0m/min4、 耐酸泵：在溶解池與溶液池之間設(shè)一耐酸泵 5、倉庫: 倉庫考慮存15d的混凝劑用量，占地面積約為198m2 6、混凝劑投加 本著投量準(zhǔn)確，隨時(shí)間調(diào)節(jié)，設(shè)備簡單，工作可靠的要求，有因取水泵房距水廠較遠(yuǎn)，所以采用高位溶液池重力投加。其溶解池池底在地面以下1.2m處，溶液池設(shè)在二樓，池底高出地面7米。水封箱高 程略低于溶液池底液面標(biāo)高，高出沉淀設(shè)備水面

9、約5.6米。 垂直安裝轉(zhuǎn)子流量計(jì)，流量計(jì)出流管低于平衡箱液位。 投加方式如下： 第二節(jié) 混合設(shè)備1、 設(shè)計(jì)要求 1、混合速度要快，藥劑在水流造成劇烈文東的條件下投入，一般混合時(shí)間為10-30秒，取30； 2、投藥方式為一點(diǎn)連續(xù)投藥； 3、混合設(shè)備離后續(xù)處理構(gòu)筑，物越近越好，盡可能與構(gòu)筑物相連接。2、 設(shè)計(jì)計(jì)算采用采用水泵混合，藥劑投加在取水泵吸水管與吸水喇叭入口處，利用水泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)以達(dá)到快速混合目的?；旌闲Ч?，不需另建混合設(shè)施，節(jié)省動(dòng)力。第三節(jié) 反應(yīng)設(shè)備采用往復(fù)式隔板絮凝反應(yīng)池一、設(shè)計(jì)要求 1、反應(yīng)池流速一般按由大到小逐漸變小進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2、為了確保沉淀池的沉淀效果，要求足夠的反應(yīng)時(shí)間t

10、（15-30min），并控制反應(yīng)速度，使其平均速度梯度g達(dá)(20-70s-1 ),使gt 值達(dá)104-105，以保證反應(yīng)過程的充分與完善。 3、反應(yīng)池與沉淀池一般合建。避免已形成的絮粒在水流經(jīng)連接管渠時(shí)被打碎。二、池體計(jì)算 1、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)進(jìn)水量 q=11000m3/d=458.33 m3/h 絮凝池個(gè)數(shù) n=2個(gè)；（一備一用） 絮凝池的長寬比 z=1.4 池內(nèi)平均水深h1=1.0m 絮凝時(shí)間t=20min 廊道內(nèi)流速采用6檔，即 v1=0.5m/s; v2=0.4m/s; v3=0.35m/s; v4=0.3m/s; v5=0.25m/s v6=0.2m/s ; 隔板轉(zhuǎn)彎處的寬度取廊道寬度

11、的1.2-1.5倍2、設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)總?cè)莘e：=152.78m3 （2）單池平面面積：f=190.975m3 (3)池長（隔板間凈間距和）：l=11.680m（4）池寬：b=zl=1.411.680=16.351m (5)廊道寬度和流速：廊道寬度an，按廊道內(nèi)流速不同分6檔 an=(m) 將an的計(jì)算值、采用值an/及由此所得廊道內(nèi)實(shí)際流速vn/=的計(jì)算結(jié)果列入下表 廊道寬度與流速設(shè)計(jì)流速vn/(m/s)廊道寬度an/m實(shí)際流速vn/(m/s)計(jì)算值采用值v1=0.50.31830.320.4969v2=0.40.39750.400.3975v3=0.350.45430.450.3533v4=

12、0.30.53000.530.300v5=0.250.63600.640.2484v6=0.20.79500.800.1988(6)水流轉(zhuǎn)彎次數(shù) 池內(nèi)每3條廊道寬度相同的隔板為一段，共分6段，則廊道總數(shù)為66=18條隔板數(shù)為18-1=17條，水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)為17次 （7）池長復(fù)核（未計(jì)入隔板厚度） l=3（a1/+ a2/ +a3/ +a4/ +a5/ +a6/） =3（0.32+0.40+0.45+0.53+0.64+0.80）=9.42m （8）池底坡度 根據(jù)池內(nèi)平均水深0.8m，最淺端水深取0.7m，最深端水深取0.95m,則池底坡度未：i=0.0265 （9）水頭損失 按廊道內(nèi)的不同流速

13、分成6端進(jìn)行計(jì)算，各段水頭損失按下式計(jì)算：hn= 式中v0該段隔板轉(zhuǎn)彎處的平均速度，m/s; sn該段廊道內(nèi)水流轉(zhuǎn)彎次數(shù); rn廊道斷面的水力半徑，m; cn流速系數(shù)，根據(jù)rn、池底和池壁的粗糙系數(shù)n等因素確定； 隔板轉(zhuǎn)彎處的局部阻力系數(shù)，往復(fù)隔板未3.0，回轉(zhuǎn)隔板為1.0; ln該段廊道的長度之和。 rn=(m) 絮凝池采用鋼筋混凝土及磚組合結(jié)構(gòu)，外用水泥砂漿抹面， 則粗糙系數(shù)n=0.013 絮凝池前5段內(nèi)水流轉(zhuǎn)彎次數(shù)17-35=2 前5段中每段的廊道總長度為ln=3b=316.351=49.053m v0=（m/s） 式中0 隔板轉(zhuǎn)彎處面積，寬度取1.2 將各段水頭損失計(jì)算結(jié)果列入下表中段

14、snlnrnv0vncnhnyn1349.0530.1330.4140.496956.400.07920.15382349.0530.160.3320.397558.350.05090.15083349.0530.1760.29470.353359.210.04000.15064349.0530.1990.2500.30060.340.02880.15045349.0530.2290.2070.248461.660.01970.15006249.0530.2670.1660.198863.130.00850.1496第一段計(jì)算過程如下（其他段同第一段）： r1=0.133m y1= = 故反應(yīng)

15、池第一段水頭損失 3、gt值計(jì)算：（水溫t=200 c） gt=42.882060=514565.1104(在104105之間) 第四章 沉淀池一、設(shè)計(jì)采用數(shù)據(jù)1、 設(shè)計(jì)水量：（包括水廠自用水量5%） q=10000m3/d= 458.33m3/h= 0.127m3/s2、 斜管：采用木質(zhì)斜管，斜管斷面為矩形，邊長300mm200mm斜管長度l=1m , 斜管傾角=600，斜管高度h3=lsin=0.87m斜管組寬度為1m，斜管組板厚度為1.2m,斜板中隔板條尺寸采用1000mm30mm9mm3、池內(nèi)液面上升流速v=3mm/s4、清水區(qū)高度h4，采用1.2m5、布水區(qū)高度h2,采用1.5m6、

16、超高h(yuǎn)1，采用0.3m二、設(shè)計(jì)計(jì)算1、沉淀池面積（采用2個(gè)池子,一備一用）（1）、清水區(qū)有效面積（2）、沉淀池初擬面積f 斜管結(jié)構(gòu)占用面積按5%計(jì)，人孔所占面積為1m2，則 f=f/105%+1=42.331.05+1=45.45m2 初擬平面尺寸為l1b1=4.69.8m2 (3)、沉淀池建設(shè)面積f建 a）斜管安裝長度 l2=1cos=1cos600=10.5=0.5m b)沉淀池建設(shè)面積f建 考慮到安裝間隙，長加0.07m，寬加0.1m,l=l1+l2+0.07=4.6+0.5+0.07=5.17mb=b1+0.1=9.8+0.1=9.9mf建=lb=5.179.9=51.183m22、池

17、體高度h 池底存泥斗深度采用h0=0.93,則池體總高 h=h1+h2+h3+h4+h0=0.3+1.5+0.87+1.2+0.93=4.8m3、復(fù)核管內(nèi)雷諾數(shù)及沉淀時(shí)間:(1) 管內(nèi)流速v0=v/sin=3/sin600=3/0.87=3.45mm/s(2) 斜管水力半徑r=/x=203/(20+3)/2=60/46=1.3cm(3) 雷諾數(shù)re=rv0/v=1.30.345/0.01=44.85200(4) 管內(nèi)沉淀時(shí)間t=l/v0=1000/3.45=4.83min3、 集水系統(tǒng) 采用兩側(cè)淹沒孔口集水槽集水(1) 集水槽個(gè)數(shù)n=2個(gè)(2) 集水槽的中心距(3) 槽中流量考慮池子的超載系數(shù)

18、為20%,故槽中流量q0=1.2q=1.20.0635=0.0762m3/s(4) 槽中水深h2槽寬為便于施工,取b=0.4m起點(diǎn)槽中水深h1=0.75b=0.750.4=0.3m終點(diǎn)槽中水深h2=1.25b=1.250.4=0.5m為便于施工,槽中水深統(tǒng)一按h2=0.5m計(jì)(5) 槽的高度h3 集水方法采用淹沒式自由跌落，妖魔深度取5cm，跌落高度去5cm，槽的高度0.15m，則集水槽中高度h3=h2+0.05+0.05+0.15=0.5+0.05+0.05+0.15=0.75m(6) 孔眼計(jì)算a） 所需孔眼總面積由 得式中q0集水槽流量，m2/s;流量系數(shù)，取0.62；h孔口淹沒水深，m,

19、此處為0.05m;孔眼總面積，m2 所以，b) 單孔面積0 孔眼直徑采用d=25mm,則單孔面積c) 孔眼個(gè)數(shù)n=/0=0.124/0.00049=254d）集水槽每邊孔眼個(gè)數(shù)n/=n/4=254/4=63.34取60個(gè)孔眼從中間 向兩邊排列5、配水槽（1）配水槽寬b/,采用b/=1m（2）配水槽液面下降流速式中b配水槽長度，m; b/配水槽寬度，m; k斜管結(jié)構(gòu)系數(shù)，取5%所以（3） 同向絮凝配水斜管內(nèi)的流速v配 6、存泥斗 （1）存泥斗容積v（棱臺(tái)體） =0.93（25.179.9+5.170.5+9.90.6+20.50.6）/6=17.28m3（2）排泥周期t0 （s）式中p泥漿含水率

20、，取p=95%； 泥漿容量，取1.1； c1進(jìn)水濁度，度，取300度； c2出水濁度，度，取5度； q 設(shè)計(jì)水量，m3/s。所以 （3）排泥歷時(shí)t0 a）排泥管：排泥管直徑取d=150mm，則其斷面 b)排泥流量（m/s） 式中 h/排泥管作用水頭，m,取4.5m； 0流量系數(shù) 式中沿程阻力系數(shù)，=0.03 l 排泥管長度，取l=8.5m 局部阻力系數(shù)，包括進(jìn)口（1.0），閘門（0.1），900彎頭（0.48）和出水（1.0） c)排泥歷時(shí)s第五章 普通快濾池設(shè)置兩座普通快濾池（一用一備）一、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1、設(shè)計(jì)水量q=458.33 m3/h=0.127m3/s2、濾速v=10m/h；沖洗強(qiáng)度q=

21、14l/(sm2)；沖洗時(shí)間為6min二、設(shè)計(jì)計(jì)算1、濾池面積及尺寸：濾池工作時(shí)間為24h，沖洗周期為12h，濾池實(shí)際工作時(shí)間t=24-0.124/12=23.8h濾池面積 f=采用濾池?cái)?shù)n=4，布置成對(duì)稱雙行排列每個(gè)濾池面積 f=f/n=46.22/4=11.55m2采用濾池長寬比 l/b=1.5左右采用濾池尺寸 l=4.8m，b=2.4m校核強(qiáng)制濾速 v=2、濾池高度：支撐層高度 h1采用0.45m濾料層高度 h2采用0.7m砂面上水深 h3采用1.7m超高（干弦）h4采用0.30m所以濾料總高 h=h1+h2+h3+h4=0.45+0.7+1.7+0.30=3.15m3、配水系統(tǒng)（每個(gè)濾

22、池）：干管：干管流量 q=fq=1411.55 =161.7l/s采用管徑dg=400mm（干管應(yīng)埋入池底，頂部設(shè)濾頭或開孔裝置）干管始端流速vg=1.09m/s支管：支管中心間距采用 aj=0.25m每池支管數(shù) nj=2根，取38根每根支管入口流量 qj=采用管徑 dj=65mm支管始端流速 vj=1.78m/s 孔眼布置支管孔眼總面積與濾池面積之比，k采用0.25，孔眼總面積 fk=kf=0.2511.55=0.028875m2=28875mm2采用孔眼直徑 dk=9mm每個(gè)孔眼面積 fk=3.14/492=63.5mm2孔眼總數(shù) nk=個(gè)每根支管孔眼數(shù) n=個(gè)支管孔眼布置設(shè)兩排，與豎直方

23、向成45夾角向下交錯(cuò)排列，每根支管長度 ij=(b-d)=（2.4-0.4）=1.00m每排孔眼中心距 ak=m 孔眼水頭損失支管壁厚采用 =5mm孔眼直徑與壁厚之比 流量系數(shù) =0.68水頭損失 hk=m 復(fù)算配水系統(tǒng)支管長度與直徑之比不大于60：孔眼總面積與支管總橫截面積之比小于0.5：孔眼中心距應(yīng)小于 0.2 ak=0.1670.2m4、洗砂排水槽洗砂排水槽中心距 a0=1.7m排水槽根數(shù) n0=2.4/1.7=2根排水槽長度 i0=l=4.8m每槽排水量 q0=qi0a0=144.81.7=114.24l/vs采用三角形標(biāo)準(zhǔn)斷面槽中流速，采用v0=0.6m/s槽斷面尺寸 x=m排水槽底

24、厚度，采用=0.05m砂層最大膨脹率e=50%砂層厚度h2=0.7m洗砂排水槽頂距砂面高度 he=eh2+2.5x+0.075=0.50.7+2.50.218+0.05+0.075=1.02m洗砂排水槽總平面面積 ：f0=2xi0n0=20.2184.82=4.1856m2復(fù)算：排水槽總平面面積與濾池面積之比，一般小于25% 5、濾池各種管渠計(jì)算 進(jìn)水：進(jìn)水總流量 q1=11000m3/d=0.127m3/s采用進(jìn)水渠斷面 渠寬b1=0.72m，水深為0.6m渠中流速m/s各個(gè)濾池進(jìn)水管流量 q2=0.127/4=0.032m3/s采用進(jìn)水管直徑d2=300mm管中流速m/s 沖洗水：沖洗水總

25、流量 q3=qf=11.55161.7l/s=0.162m3/s采用管徑dg=450mm管中流速m/s 清水：清水總流量 q4=q1=0.0.127m3/s清水渠斷面同進(jìn)水渠斷面（便于布置）每個(gè)濾池清水管流量q5=q2=0.127/4=0.032m3/s采用管徑dg=250mm管中流速 m/s 排水：排水流量 q6=q3=0.162m3/s排水渠斷面寬度 b0=0.59m，渠中水深0.48m，渠中流速 v6=0.577m/s6、沖洗水箱（或水泵）：沖洗時(shí)間 t=6min沖洗水箱容積 w=1.5qft=1.51411.55660=87.318m3水箱底至濾池配水管間的沿途及局部損失之和 h1=1.0m配水系統(tǒng)水頭損失 h2=hk=3.5m承托層水頭損失 h3=0.022h1q=0.0220.4514=0.14m安全富余水頭，采用h5=1.5m沖