水廠工藝流程設計課程設計

1、水質工程學（一）課程設計說明書學 院：程學院 系 名： 專 業(yè)： 給水排水 姓 名： 學 號： 班 級： 指導教師： 指導教師： 2012年 6月 15 日目 錄第一章 設計基本資料和設計任務21.1 設計基本資料21.2 設計任務3第二章 水廠設計規(guī)模的確定4第三章 水廠工藝方案的確定6第四章 水廠各個構筑物的設計計算84.1 一級泵站84.2 混凝劑的選擇和投加84.3 管式靜態(tài)混合器114.4 機械攪拌澄清池114.5 V型濾池174.6 消毒234.7 清水池244.8 二級泵站254.9 附屬構筑物26第五章 水廠平面和高程布置27 5.1 平面布置27 5.2 高程布置27附：參考

2、文獻29第一章 設計基本資料和設計任務1.1 設計基本資料1.1.1設計水量水廠設計流量根據本人學號確定：一班同學的設計水量：（學號后兩位數(shù)值）m3萬/d二班同學的設計水量：（學號后兩位數(shù)值+0.5）m3萬/d 原水水質及水文地質資料(1)原水水質情況序號名稱含量備注1懸浮物最高1800mg/L最低50mg/L平均300mg/L.2細菌總數(shù)250個/mL3大腸桿菌10個/mL4臭和味微量7其余均符合國家地面水水源級標準(2)水文地質及氣象資料a.河流水文特征 位于廠址北側的河流作為取水水源，河流洪水位:23.80m,最河流枯水位:17.60 m,常年水位:22.60 mb.氣象資料最熱月平均氣

3、溫:25.6°C，最冷月平均氣溫:2.7°C風向:冬季主導風向為西北風，夏季主導風向為西南風。c.地形地質水廠規(guī)劃用地面積滿足水廠用地指標要求，用地形狀自定，地形圖如下：1.1.3 出廠水質、水壓要求出水達到國家生活飲用水衛(wèi)生標準（GB5749-2006），二泵站出水揚程要求為28米。1.2設計任務1.方案選擇：根據原水水質水量和處理后水質要求選擇并確定給水廠工藝流程。2.通過經濟技術比較選擇并確定各水處理構筑物類型。3.對水廠構筑物進行設計計算,并附有必要的單線草圖。4確定輔助構筑物尺寸和位置，進行水廠平面布置并繪制水廠平面布置圖5.計算各凈水構筑物和連接管忠的水頭損失，

4、考慮水廠地形，確定各凈水構筑物的標高，繪制水廠高程布置圖。第二章 水廠設計規(guī)模的確定1.近期規(guī)模設計規(guī)模為 (29+0.5)=29.5萬m3 /d（3.414 m3/s），制水能力Q=29.5×1.07=31.565萬m3 /d=13152m3 /h，其中水廠自用水5%10%，取7%。近期規(guī)模31.565萬 m3 /d.水處理構筑物按照近期處理規(guī)模進行設計.水廠的主要構筑物分為8組，每組構筑物類型相同,每組處理規(guī)模為3.945625萬m3 /d(1644m3 /h)。 第三章 水廠工藝方案的確定水處理構筑物類型的選擇，應根據原水水質，處理后水質要求、水廠規(guī)模、水廠用地面積和地形條件等

5、，通過技術經濟比較確定.初步選定三套方案如下:方案一:取水一級泵站管式靜態(tài)混合器機械攪拌澄清池普通快濾池清水池二級泵房用戶消毒劑方案二:取水一級泵站管式擴散混合器機械攪拌澄清池移動罩濾池清水池二級泵房用戶消毒劑 方案三：一級泵站管式靜態(tài)混合器機械攪拌澄清池V型濾池清水池二級泵房用戶消毒劑方案一方案二方案三類別管式靜態(tài)混合器管式擴散混合器管式靜態(tài)混合器優(yōu)點1. 設備簡單，維護管理方便2. 不需土建構筑物3. 在設計流量范圍，混合效果較好4. 不需外加動力設備管式孔板混合器前加裝一個錐形帽，水流合藥劑對沖錐形帽后擴散形成劇烈紊流，使藥劑和水達到迅速混合。不需外加動力設備，不需土建構筑物，不占用地1

6、.設備簡單，維護管理方便2.不需土建構筑物3.在設計流量范圍，混合效果較好4.不需外加動力設備缺點混合效果受水量變化有一定影響1.水頭損失稍大2.管中流量過小時，混合不充分混合效果受水量變化有一定影響適用條件適用于水量變化不大的各種規(guī)模水廠適合于中等規(guī)模適用于水量變化不大的各種規(guī)模水廠類別普通快濾池移動罩濾池V型濾池優(yōu)點1.可采用降速過濾，過濾效果較好2.構造簡單，造價低3.運行穩(wěn)定可靠4.采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可做得較大，池深較淺1.池體結構簡單2.能自動連續(xù)運行，無需沖洗水箱或水塔3造價低，無大型閥門，管件少4.節(jié)約用地，節(jié)約點電耗5降速過濾1.運行穩(wěn)妥可靠2.采用較粗濾料，材料易得

7、 3.濾床含污量大，周期長，濾速高，水質好；不會發(fā)生水力分級現(xiàn)象，使濾層含污能力提高4.具有氣水反沖洗和水表面掃洗，沖洗效果好。使洗水量大大減少缺點1.閥門多2.單池面積大3.抗沖擊負荷能力差4.必須設有全套沖洗設備1.需設移動沖洗設備，對機械加工，材質要求高2其實設計濾速高，因為濾池平均設計濾速不宜過高3罩體與隔墻間的密封要求較高1.配套設備多，如鼓風機等2.土建較復雜，池深比普通快濾池深適用條件1.進水濁度小于102.可適用于大中型水廠3.單池面積一般不宜大于1004.有條件時盡量采用表面沖洗或空氣助洗設備1.進水濁度小于102適用于大中型水廠3.單個面積不宜過大（例如小于10）1.進水濁

8、度小于102.適用于大中型水廠3.單池面積可達150以上根據技術性能比較,確定選擇方案三,即:消毒劑取水一級泵站管式靜態(tài)混合器機械攪拌澄清池V型濾池清水池二級泵房用戶 第四章 水廠各個構筑物的設計計算取水泵房：已知吸水間最低動水位標高為17.60-0.6m=17.0m(0.6m為水頭損失，為估算值),為保證吸水管的正常吸水，取吸水管的中心標高為15.5m。（吸水管上緣的淹沒深度為17.015.5D/2=1m，其中D取1000mm）。取吸水管下緣距吸水間底板0.75m,則吸水間底板標高為15.5-(D/2+0.75)=14.25m。 洪水位標高為23.80，考慮1.50m的浪高，則操作平臺標高為

9、25.30m。故泵房筒體高度為： H=25.30-14.25=11.05m操作平臺以上的建筑高度，根據起重設備及起吊高度、電梯井機房的高度、采光及通風的要求，吊車梁底板到操作平臺樓板的距離取為6m,從平臺樓板到房頂?shù)装鍍舾邽?.5m,所以整個一泵房的高度為11.05+6+1.5=18.75m。4.1 配水井每個配水井設計規(guī)模為6576m3/h，設計2個，配水井是為了改善進水泵池來水的水流條件，均勻分配原水至各組處理構筑物，確保運行的穩(wěn)定性。配水井同時作為濾池上清液的接納點。配水井水停留時間采用2.5，配水井有效容積為274 m3。配水井外徑為8m，內徑4m，井內有效水深為5.45m，配水井總高

10、度為6m。配水井進水管采用DN1300mm鋼管，配水井出水管采用鋼管。一級泵站配水井 管式靜態(tài)混合器投加混凝劑（硫酸鋁）機械攪拌澄清池V型濾池 投加消毒劑（液氯）清水池吸水井二級泵站4.2 混凝劑的選擇和投加設計原則:溶液池的底坡不小于0.02，池底應有直徑不小于100mm的排渣管。池壁需設超高，防止攪拌溶液時溢出。設計藥劑溶解池時，為便于投置藥劑，溶解池的設計高度一般以在地平面以上或半地下為宜，池頂宜高出地面1.0m左右，以減輕勞動強度，改善操作條件。溶解池一般采用鋼筋混凝土池體來防腐。已知條件:水廠單組構筑物設計流量1644m3/h，設計2座溶液池，每座提供4組的混凝劑即Q=1644

11、15;4=6576 m3/h。根據原水水質及水溫，參考有關水廠的運行經驗，選精致硫酸鋁為混凝劑。最大投加量為30mg/L，精致硫酸鋁投加濃度為15%。采用計量投藥泵投加。計算過程:1. 溶液池容積W1W1=aQ/(417cn)式中：a混凝劑（精致硫酸鋁）的最大投加量，30mg/L; Q處理的水量，6576 m3/h; c溶液濃度（按商品固體重量計），15%； n每日調制次數(shù)，3次。所以: W1=30×6576/(417×15×3)= 10.513 m3溶液池容積為12 m3 ,有效容積為10.52m3，溶液池的形狀采用矩形，長×寬×高=2m&#

12、215;2m×3m， 包括超高0.5m，置于室內地面上，池底坡度采用0.03.溶液池旁有寬度為2.0m工作臺，以便操作管理，底部設放空管。2. 溶解池(攪拌池)容積W2W2=0.3W1=0.3×10.513=3.154 m3 設計尺寸為長×寬×高=1.6×1.0×2.5m,其中包括超高為0.5m,池底坡度為3%。溶解池池壁設超高，以防止攪拌溶液時溢出。溶解池為地下式，池頂高出地面0.5m，以減輕勞動強度和改善工作條件。溶解池的放水時間采用t=10min，則放水流量q0=W2/60t=5.26L/s查水力計算表得放水管管徑d0=50mm

13、，相應流速為2.50m/s，采用鋼管。溶解池池底部設管徑D100mm的排渣管一根。3. 投藥管投藥管流量q=w1×2×1000/24×60×60=0.24L/s,查水力計算表得管徑為d=25mm，相應流速為0.47m/s，采用鋼管。由于藥液具有腐蝕性，所以盛放藥液的池子和管道以及配件都采用防腐措施。溶液池和溶解池材料采用鋼筋混凝土材料，內壁涂襯以聚乙烯板。為增加溶解速度及保持均勻的濃度，采用機械攪拌設備。3.加藥間和藥庫加藥間和藥庫合并布置，布置原則為:藥劑輸送投加流程順暢,方便操作與管理,力求車間清潔衛(wèi)生,符合勞動安全要求,高程布置符合投加工藝及設備條

14、件.儲存量一般按最大投藥量的期間的15-30天的用量計算。 混凝劑為精制硫酸鋁，每袋的質量為40kg，每袋的體積為0.5×0.4×0.2 m3，投藥量為30g/ m3，水廠設計水量為13152m3/h，藥劑堆放高度為1.5m，藥劑貯存期為30d。硫酸鋁袋數(shù)N = 24Qut/1000W = 24×13152×30×30/(1000×40)7102袋有效堆放面積A = NV/1.5（1-e）=7102×0.5×0.4×0.2/（1.5×0.8）=236.8其中e為堆放孔隙率，袋堆時e=20%。4.

15、3 管式靜態(tài)混合器管式靜態(tài)是什么、計算過程： 1.設計流量每組混合器處理水量為: 1644m/h=0.4567 m/s2.水流速度和管徑由流量為1644m/h，查水力計算表得:v=0.92m/s,管徑800 mm, 1000i= 1.25.投藥口至澄清池距離為。4.3機械攪拌澄清池已知條件：每組機械攪拌澄清池的設計流量為Q=1644m/h=456.7L/s。泥渣回流量按4倍設計流量計。第二反應室提升流量Q=5Q=5×456.7=2283.5(L/s)=2.2835(m/s)。水的總停留時間t總=1.5h。（1.2-1.5h）第二反應室上升流速及導流室下降流速u1=50mm/s=0.0

16、5m/s(以Q計)。(40-70mm/s)第二反應室內水的停留時間t1=0.6min=36s。(0.5-1min)分離室上升流速u2=1mm/s(0.8-1.1mm/s)計算過程:設第二反應室內導流板截面積A1為0.035 ，則：1=Qu1=2.28350.05=45.67直徑=取二反應設計要點:1.濾池清水池應設短管或留有堵板,管徑一般采用75200mm,以便濾池翻修后排放初濾水.2.濾池底部應設有排空管,其入口出設柵罩,池底坡度約0.005,坡向排空管.3.配水系統(tǒng)干管的末端一般裝排氣管,當濾池面積小于25時,管徑為40mm,濾池面積為25100時,管徑為50mm.排氣管伸出濾池頂處應加截

17、止閥.4.每個濾池上應裝有水頭損失計或水位尺以及取樣設備等.設計計算:設計2組濾池，每組濾池設計水量為：Q=40000 m3/d濾速：v=10m/h反沖洗強度q=14L/(s· m2)保護層高度H4 采用0.3 m濾池總高度H 為: H= 0.5 + 0.6 + 1.8 + 0.3 = 3.2 m(3)配水系統(tǒng)(每只濾池)干管:干管流量: qg = fq = 28.1×14 = 393.4 L/s采用管徑: dg = 700mm干管始端流速: vg = 1.02 m/s支管支管中心間距:采用aj = 0.25 m采用孔眼直徑: dk = 9 mm 每個孔眼面積: fk =

18、dk²/4 = 0.785×9×9 = 63.5 mm孔眼總數(shù): Nk = Fk/ fk = 70250/63.5 = 1107 個每根支管孔眼數(shù): nk = Nk / nj = 1400/50 = 28個支管孔眼布置設二排，與垂線成450夾角向下交錯排列.復算配水系統(tǒng)：支管長度與直徑之比不大于60，則lj/dj = 2.15/0.08 = 27 < 60清水渠斷面:同進水渠斷面4.7 消 毒設計計算:1.加氯量已知條件: 設計水量Q1=80000 m3/d=3333.3 m3/h，清水池最大投加量a為1mg/L.預加氯量為0清水池加氯量Q= 0.001aQ

19、1= 0.001×1×3333.3= 3.33kg/h二泵站加氯量不做考慮2.加氯間倉庫儲備量按30d最大用量計算：M= 3.33×30×24= 2398kg選用1t的氯瓶3個，氯瓶長L=2020mm，直徑D=800mm，公稱壓力2.2Mpa.加氯間中將氯瓶和加氯機分隔布置.加氯間有直接通向外部的門,保持通風. 加氯間外布置防毒面具、搶救材料和工具箱，照明和通風設備在室外設開關.4.8 清水池設計計算:已知條件:設計水量Q =31.565萬m3/d. 1.清水池調節(jié)容積取設計流量即最高日用水量的10%，則調節(jié)容積為：W1=10%×Q=10%&#

20、215;31.565×10000=31565m32.消防用水量按同時發(fā)生兩次火災,一次滅火用水量取25L/s連續(xù)滅火為2h,則消防容積為: W2=25×2×3600/1000=180 m33.水廠自用水(用于沖洗濾池，沉淀池排泥等)的貯備容積為:W3=7%×Q已在設計流量考慮范圍內.4.安全儲量:不做考慮W4= 05.每組清水池的容積為: W= W1 + W2 + W3 + W4= 31565 + 180 + 0= 31745m36.水廠內建4座矩形清水池,容量為W/4=7936.25m3清水池有效水深取4.5m,超高0.3m，則清水池的平面尺寸為63m

21、×30m.7.清水池進水管按最高日平均時流量計算，采用鋼管，直徑為800mm，流速為0.91m/s。清水池出水管按最高日最高時流量計算，采用鋼管，直徑為800mm，流速為0.91m/s。溢流管與進水管直徑相同為800mm，管端為喇叭口，管上不得安裝閥門.排水管直徑為600mm。8.清水池設2個檢修孔，孔頂設有防雨蓋板.檢修孔直徑為600mm.池頂設8個通氣管，并設有網罩。通氣管直徑為200mm.9.考慮清水池容積較大，為滿足抗浮要求，清水池池頂覆土0.5m.10.清水池設有水位連續(xù)測量裝置，供水位自動控制和水位報警之用.4.9 二級泵站1.吸水井吸水井尺寸應滿足安裝水泵吸水管進口喇叭

22、口的要求.吸水井最高水位標高=清水池最高水位標高-連接管道中的水損=20.63-0.15m=20.48m吸水井最低水位標高=清水池池底標高-連接管道中的水損=16.75-0.15=16.60m吸水井長度30m,吸水井寬度8m.吸水井高度為6.2m.水深6m.2.泵房高度根據流量Q=315650 m3/d=3.653 m3/s，流量變化范圍為0.85Q/（2×0.9）-1.15Q/（2×0.9） m3/s，揚程28米，效率以及離心泵性能曲線綜合考慮，近期選擇3臺1200S32型水泵(Q=2400L/s，H=35m，N=992kw)，兩臺工作，一臺備用。根據1200S32型水泵

23、的要求選用Y1400-6/1430型異步電動機(1400kw，10 kv),IP23防護。二泵房室內低坪標高為18.48m,泵房所在的室外地坪標高為20.48m，二泵房室內地面低于室外2m.泵房為半地下室.選用LH5t電動葫蘆雙梁橋式起重機，泵房地面上高度為:H1=a2+c2+d+e+h+n,其中:a2為行車梁高度，c2為行車梁底至其重鉤中心的距離；d為其重鉤的垂直長度， e為最大一臺機組的高度， h為吊起物底部與泵房進口處平臺的距離泵房地下高度H2=2.000m,則泵房高度H= H1 + H2= 7.500 + 2.000= 9.500m泵房長度40m，寬度10m，高度9.5m.4.10 附

24、屬構筑物附屬構筑物包括生產輔助建筑物和生活附屬建筑物.1.生產輔助建筑物: 主要有維修車間、配電房、加氯間和藥庫，化驗間，倉庫，露天堆場等.2.生活附屬建筑物:生活附屬建筑物包括水廠的辦公樓、車庫、值班宿舍、控制室、食堂、浴室及鍋爐房，傳達室等.各附屬建筑物及建筑小品的大小根據規(guī)范和水廠規(guī)模選擇如下：構建筑物名稱大小L×B生產管理行政辦公樓（3層）20m×10m加藥間和藥庫30m×20m食堂10m×10m維修間20m×18m倉庫20m×13m化驗室18m×10m鍋爐房10m×10m浴室10m×7.2m宿舍

25、（3層）10m×8m管配件堆場20m×10m砂石濾料堆場20m×10m車庫18m×10m籃球場28m×15m文體健身活動室20m×10m傳達室7m×5m噴泉R=8m花壇R=8m水廠內綠化面積為總面積的30%.廠內道路多數(shù)為6-8米，包括人行小道3米.所有道路的轉彎半徑均為6米.綠地由草地、綠籬、花壇、樹木配合構成，面積大的可以在中間設建筑小品和人行走道形成小型花園.在建筑物的前坪，道路交出口的附近都設綠地.在建筑物或構筑物與道路之間的帶狀空地進行綠化布置，形成綠帶.在需要圍護的地方設綠籬，既起到隔離的作用，又可以達到美化的效

26、果.水廠四周設置高2.50米的防護圍墻，采用磚砌圍墻.第五章 水廠平面和高程布置5.1 平面布置平面布置時，應考慮一下幾點：1.布置緊湊，以減少水廠占地和連接管渠的長度，但是各構筑之間應留出必要的施工和檢修空間和管道位置.2.充分利用地形，力求挖填方平衡以減少施工量.3.各構筑物之間連接管應簡單、短捷，盡量避免立體交叉，并考慮施工、檢修方便.4.沉淀池排泥及濾池沖洗廢水排除方便，力求重力排污.5.廠區(qū)內應有管、配件等露天堆場.6.建筑物布置應注意朝向和風向.7.有條件時最好把生產區(qū)和生活區(qū)分開.8.應考慮水廠擴建可能.9.水廠的工藝流程采用直線型布置，流程力求簡短，適當增加綠地，使水廠立面豐富.5.2 高程布置高程布置應根據廠址地形，地質條件，周圍環(huán)境以及進水水位標高確定。一般布置方式有