给水厂课程设计计算书.docx

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1、给水厂课程设计计算书 目录 1 设计水质要求及水量计算 (1) 1.1 城市用水要求 (1) 1.2 设计水量的确定 (1) 2 给水工艺流程的选择 (1) 2.1 原水水质分析 (1) 2.2 给水处理工艺的确定 (2) 3 药剂的选择及其投加方式 (2) 3.1 混凝剂的选择 (2) 3.1.1 固体硫酸铝 (2) 3.1.2 液体硫酸铝 (2) 3.1.3 硫酸亚铁 (2) 3.1.4 三氯化铁 (3) 3.1.5 聚合氯化铝 (3) 3.1.6 聚丙烯酰胺 (3) 3.2 混凝剂的投加方式 (3) 3.2.1 重力投加 (3) 3.2.2 水射器 (4) 3.2.3 计量泵 (4) 3

2、.3 消毒剂的选择 (4) 3.3.1 漂白粉 (4) 3.3.2 液氯 (4) 3.3.3 二氧化氯 (4) 3.3.4 臭氧 (4) 3.3.5 紫外线 (5) 3.4 消毒剂的投加方式 (5) 4 混合形式的确定 (5) 4.1 水泵混合 (5) 4.2 管式静态混合器 (5) 4.3 跌水混合 (5) 4.4 机械混合 (5) 5 水工构筑物的确定 (6) 5.1配水井 (6) 5.2絮凝池 (6) 5.2.1 隔板絮凝池 (6) 5.2.2 折板絮凝池 (6) 5.2.3 网格（栅条）絮凝池 (6) 5.2.4 机械絮凝池 (6) 5.3 沉淀池 (6) 5.3.1 平流式沉淀池 (

3、6) 5.3.2 斜管（板）沉淀池 (7) 5.4 过滤设备 (7) 5.4.1 普通快滤池 (7) 5.4.2 双阀滤池 (7) 5.4.3 V型滤池 (7) 5.4.4 虹吸滤池 (7) 5.4.5 无阀滤池 (8) 5.4.6 移动罩滤池 (8) 6 水工构筑物参数设计 (8) 6.1 加药间的计算 (8) 6.1.1 溶液池容积W1 (8) 6.1.2 溶解池容积W2 (9) 6.1.3 投药管 (9) 6.1.4 搅拌设备 (9) 6.1.5 计量泵 (9) 6.1.6 药剂仓库 (9) 6.2 混合设备的计算 (10) 6.2.1 设计管径 (10) 6.2.2 混合单元数 (10

4、) 6.2.3 混合时间 (10) 6.2.4 水头损失 (10) 6.2.5 校核GT值 (10) 6.3往复式隔板絮凝池计算 (11) 6.4 平流沉淀池的计算 (12) 6.5 V形滤池的计算 (13) 6.5.1 冲洗强度 (13) 6.5.3 池体设计 (13) 6.5.4 V型槽的设计 (14) 6.6 加氯间的计算 (14) 6.6.1 投氯量 (14) 6.6.2 储氯量M (15) 6.6.3 加氯设备和附属设施 (15) 6.6.4 加氯间尺寸设计 (15) 6.7 配水井的计算 (15) 6.8 清水池的计算 (16) 6.8.1 有效容积 (16) 6.8.2 平面尺寸

5、设计 (16) 7 平面布置 (17) 8 高程布置 (17) 参考文献 (18) 附录 (18) 1 设计水质要求及水量计算 1.1 城市用水要求 给水处理厂出水应满足生活饮用水卫生标准（2022）要求。 1.2 设计水量的确定 城市最高日用水量为5万m3/d，设计水量为最高日用水量与水厂自用水量之和。其中水厂自用水量主要用于滤池反冲洗、构筑物清洁和生活用水等方面，一般为最高日用水量的5%10%。则设计水量为： Q=Q d(1+)=90000(1+10%)=99000m3/d=4125m3/h=1146L/s 式中Q给水处理厂设计水量（m3/d）； Q d城市最高日用水量（m3/d）； 自用

6、水系数，此设计取10%。 2 给水工艺流程的选择 2.1 原水水质分析 水质分析如表1所示： 表1 原水水质与生活饮用水卫生标准对照表 指标单位原水标准是否达标悬浮物NTU 468 1 超标 色度度1022 15 超标 嗅和味很少不得有异臭、异味超标细菌总数个/mL 78285 100 超标大肠菌指数个/L 57 不得检出超标 总硬度mg/L 98355 450 达标 PH值 6.57.5 6.58.5 达标 氨氮mg/L 1.2 0.5 超标 铁mg/L 0.5 0.3 超标 锰mg/L 0.12 0.1 超标 铅mg/L 0.005 0.01 达标 砷mg/L 0.001 0.01 达标

7、铜mg/L 0.02 1.0 达标 氟化物mg/L 0.5 1.0 达标锌mg/L 0.05 1.0 达标 原水中总硬度、PH值、铅、砷、铜、锌、氟化物等水质指标均符合生活饮用水卫生标准（2022），因此不用考虑这些物质的去除，只需对悬浮物、色度、嗅和味、铁、锰、细菌总数、大肠菌指数、氨氮指标进行处理。 2.2 给水处理工艺的确定 针对上述超标项目，拟定以下3个给水处理方案进行筛选比较： 方案一：原水加氯混凝沉淀过滤加氯消毒清水池 方案二：原水生物预处理混凝沉淀过滤加氯消毒清水池 因为水中的悬浮物、色度、嗅和味等指标可以通过混凝沉淀过滤后去除，而细菌总数、大肠菌指数可以通过消毒去除，氨氮、铁、

8、锰则可以通过氧化反应去除。由此可以看出，上述两个方案均符合设计要求。但考虑到原水水质中氨氮和铁、锰均为微量超标，在出水均达标的前提下，方案一的成本比方案二低很多，所以本设计采用方案一。 3 药剂的选择及其投加方式 3.1 混凝剂的选择 3.1.1 固体硫酸铝 固体硫酸铝（Al2(SO4)318H2O）制造工艺复杂，水解作用缓慢，含无水硫酸铝50%52%，Al2O3约15%，适用水温为2040；当PH=47时，主要去除有机物；PH=5.77.8时，主要去除悬浮物；PH=6.47.8时，处理浊度高，色度低（小于30度）的水。 3.1.2 液体硫酸铝 液体硫酸铝制造工艺简单，含Al2O3约6%，坛装

9、或灌装车、船运输，配置使用比固体方便，使用范围同固体硫酸铝；易受温度及晶核存在影响形成结晶析出；近年来在南方地区较广泛采用。 3.1.3 硫酸亚铁 硫酸亚铁（FeSO47H2O）腐蚀性较高，絮体形成较快，较稳定，沉淀时间短； 使用于碱度高，浊度高，PH=8.19.6的水不论在冬季或夏季使用都很稳定，混凝作用良好，但原水的色度较高时不宜采用；当PH较低时，常用氯来氧化，使二价铁氧化成三价铁。 3.1.4 三氯化铁 三氯化铁（FeCl36H2O）对金属（尤其对铁）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料会因发热而引起变形；不受温度影响，絮体结得大，沉淀速度快，效果好；易溶解，易混合，渣滓少；原水PH=6.

10、08.4之间为宜，当原水碱度不足时应加定量的石灰；处理高浊水时，三氯化铁用量一般要比硫酸铝少，处理低浊水时效果不显著。3.1.5 聚合氯化铝 聚合氯化铝（Al2(OH)n Cl6nm简称PAC）净化效率高，耗药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好，原水高浊度时尤为显著；温度适应性高，PH值适用范围宽（可在PH=59的范围内），因而可不投加碱剂；操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本较三氯化铁低。 3.1.6 聚丙烯酰胺 聚丙烯酰胺（又名三号絮凝剂，简称PAM）处理高浊度水时效果显著，既可保证水质，又可减少混凝剂用量和一级沉淀池容积，目前被认为是处理高浊水最有效的高分子絮凝剂之一，其水解体比未水解

11、效果好；常与其他混凝剂配合使用或作助凝剂，其单体丙烯酰胺有毒，用于生活饮用水净化时，其产品应符合优等品要求。 综上所述，硫酸亚铁和三氯化铁均为铁盐，都具有较强的腐蚀性，其出水色度一般偏高，不可取。而固体硫酸铝和液体硫酸铝受温度和PH值影响较大，不适合原水水质，故不可取。聚丙烯酰胺虽具有较好的处理效果，但其单体丙烯酰胺有毒，在生产过程中难以把握和控制，也不可取。至于聚合氯化铝，因具有净化效率高，耗药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好，温度适应性高，PH值适用范围宽，操作方便，腐蚀性弱等特点，在给水处理中已被广泛采用。在本设计中，聚合氯化铝作为铝盐混凝剂，符合设计要求。所以，选用聚合氯化铝为混凝

12、剂。 3.2 混凝剂的投加方式 3.2.1 重力投加 建造高位药液池，利用重力作用将药液投入水内。操作简单、投加安全可靠，但须建造高位药液池，增加加药间层高。 3.2.2 水射器 利用高压水在水射器喷嘴处形成的负压将药液吸入并将药液射入压力水管。设备简单，使用方便，不受药液池高程所限；但效率较低，如药液浓度不当，可能引起堵塞。 3.2.3 计量泵 计量泵在药液池内直接吸取药液，加入压力水管内。可以定量投加，不受压力管压力所限；但价格昂贵，养护较麻烦。 结合上述优缺点，计量泵因其使用方便，操作简单，工作可靠，广泛应用于加药系统等特点，故选用聚合氯化铝PAC计量泵作为投加设备。 3.3 消毒剂的选

13、择 3.3.1 漂白粉 漂白粉具有余氯的持续消毒作用，投加设备简单，价格低廉，含有效氯达25%30%，使用过程中会产生有机氯化物和氯酚味；易受光、热、潮气作用而分解失效，须注意贮存；其溶解和调制不便，设计时有效氯按20%25%计算，通常用于小水厂或临时性给水。 3.3.2 液氯 液氯具有余氯的持续消毒作用，价值成本较低，操作简单，投量准确；但原水有机物高时会产生有机氯化物，含酚时产生氯酚味；且氯气有毒，使用时需注意安全，防止漏氯。 3.3.3 二氧化氯 二氧化氯的化学性质较稳定，不会生成有机氯化物，较自由氯的杀菌效果好；具有强烈的氧化作用，可除臭、去色、氧化锰、铁等物质；其投加量少，接触时间短

14、，余氯保持时间长。但成本较高，需现场随时制取使用，设备复杂，且要控制氯酸盐和亚氯酸盐等副产物。 3.3.4 臭氧 臭氧具有强氧化能力，为最活泼的氧化剂之一；对微生物、病毒、芽孢等均具有杀伤力，消毒效果好，接触时间短；能除臭、去色并除铁、锰等物质，且能除酚，无氯酚味，不会生成有机氯化物；但其基建费用大，能耗高，而O3在水中不稳定，易挥发，无持续消毒作用；且设备复杂，管理麻烦，制水成本高。 3.3.5 紫外线 紫外线杀菌效率高，需要的接触时间短，不改变水的物理、化学性质，不会生成有机氯化物和氯酚味，已具有成套设备，操作方便；但紫外线没有持续的消毒作用，易受重复污染，且电耗高，灯管寿命还有待提高。

15、综合上述各种方法的优缺点，鉴于液氯使用最为广泛，经济有效，操作方便，所以本设计采用液氯作为消毒剂。 3.4 消毒剂的投加方式 为确保液氯消毒时的安全和计量正确，需使用加氯机投加液氯，本设计采用自动真空加氯机。 4 混合形式的确定 4.1 水泵混合 水泵混合设备简单，混合充分，效果较好，不另消耗动能；吸水管较多时，投药设备要增加，安装、管理较麻烦，且配合加药自动控制较困难，G值相对较低。4.2 管式静态混合器 管式静态混合器设备简单，维护管理方便，不需土建构筑物，在设计流量范围，混合效果好，不需外加动力设备；但运行水量变化影响效果，水头损失较大，混合器构造较复杂。 4.3 跌水混合 跌水混合利用

16、水头的跌落扩散药剂，受水量变化影响较小，不需外加动力设备；但药剂的扩散不易完全均匀，需建混合池，且容易夹带气泡。 4.4 机械混合 机械混合效果较好，水头损失较小，混合效果基本不受水量变化影响；但需耗动能，管理维护较复杂，且需建混合池。 综合上述混合形式的优缺点，采用管式静态混合器进行混合。 5 水工构筑物的确定 5.1配水井 为了使原水能更稳定和均匀的分配到各水处理构筑物中，通常在构筑物之前设置配水井，起到调配水量和稳压的作用。 5.2絮凝池 5.2.1 隔板絮凝池 （1）往复式： 往复式隔板絮凝池絮凝效果好，构造简单，施工方便；但絮凝时间长，水头损失大，转折处絮粒易破碎，出水流量不易分配；

17、适用于水量大于30000m3/d、水量变动小的水厂。 （2）回转式： 回转式隔板絮凝池絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便，但出水流量不易分配均匀；适用于水量大于30000 m3/d、水量变动小的水厂或旧池改建和扩建。 5.2.2 折板絮凝池 折板絮凝池絮凝时间短，絮凝效果好，但构造较复杂，水量变化影响絮凝效果；适用于水量变化不大的水厂。 5.2.3 网格（栅条）絮凝池 网格（栅条）絮凝池絮凝池絮凝时间短，絮凝效果好，构造简单，但水量变化影响絮凝效果；适用于水量变化不大，单池能力为1.02.5万m3/d的水厂。 5.2.4 机械絮凝池 机械絮凝池絮凝效果好，水头损失小，可适应水质、水量的

18、变化，但需机械设备和经常维修；适用于各种水量的水厂。 综上所述，原水水量变化不大，水量为55000m3/d，采用往复式隔板絮凝池。5.3 沉淀池 5.3.1 平流式沉淀池 平流式沉淀池造价较低，操作管理方便，施工较简单，对原水浊度适应性强，处 理效果稳定；设机械排泥装置时，排泥效果好，但需对机械排泥设备进行维护，反之排泥较困难；一般适用于大、中型净水厂。 5.3.2 斜管（板）沉淀池 斜管（板）沉淀池沉淀效率高，池体小、占地小；但斜管（板）耗用较多材料老化后需更换，对原水浊度适应性较平流池差；当不设机械排泥装置时，排泥较困难；设机械排泥装置时，维护管理较平流沉淀池麻烦。 适用于老沉淀池的改建、

19、扩建和挖潜，尤其适用于需保温的低温地区，且单池处理水量不宜过大。 综合分析上述沉淀池形式，选用如今较为广泛使用的平流沉淀池。 5.4 过滤设备 5.4.1 普通快滤池 普通快滤池具有成熟的运转经验，运行稳妥可靠，采用用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积可做的较大，池深较浅；可采用降速过滤，水质较好，但阀门多，需设有全套冲洗设备。适用于大、中、小型水厂，单池面积一般不宜大于100m2。 5.4.2 双阀滤池 双阀滤池具有普通快滤池一般特点，减少了两只阀门，相应降低了造价和检修工作量；但必须有全套冲洗设备，且增加了形成虹吸的抽气设备；适用于大、中、小型水厂，单池面积一般不宜大

20、于100m2。 5.4.3 V型滤池 V型滤池运行稳妥可靠，采用砂滤料，材料易得；滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好；具有气水反冲洗和水表面扫洗，冲洗效果好；但配置设备多，土建较复杂，池深较大；适用于大、中型水厂。 5.4.4 虹吸滤池 虹吸滤池不需大型阀门、冲洗水泵或冲洗水箱，易于自动化操作；但土建结构复杂，池深大，单池面积小，冲洗水量大，效果不易控制，变水位等速过滤，水质不如降速过滤；适用于中型水厂（水量210万m3/d），且单池面积不宜过大，每组滤池数不小于6池。 5.4.5 无阀滤池 无阀滤池不需设置阀门，自动冲洗，管理方便，可成套定型制作；但运行过程看不到滤层情况，清砂不便，单池面

21、积较小，冲洗效果较差，反洗时耗水量大，变水位等速过滤，水质不如降速过滤；适用于小型水厂（一般在1万m 3/d 以下），单池面积一般不大于25m 3。 5.4.6 移动罩滤池 移动罩滤池造价低，不需要大量阀门设备，池深浅，结构简单；能自动连续运行，不需冲洗水塔或水泵；节约用地、能耗少，是减速过滤；但需设置移动冲洗设备，对机械加工、材质要求高，起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不宜过高，罩体与隔墙间的密封要求较高；适用于大、中型水厂，单格面积不宜过大（如小于10m 2）。 综上所述，结合设计要求，选用V 型滤池。 6 水工构筑物参数设计 6.1 加药间的计算 已知设计水量Q=55000m 3/d=

22、2292m 3/h 。根据原水水质及水温，参考类似净水厂的运行经验，选用聚合氯化铝作为混凝剂，混凝剂的最大投药量a=30mg/L ，溶液浓度b=15%，混凝剂每日配制次数n=2次。 6.1.1 溶液池容积W 1 W 1= bn Q 417= 15 24172292 30?=5.5m 3，取8 m 3 式中 a 混凝剂最大投量，按污水产品计（mg/L ）； Q 设计水量（m 3/h ）； b 溶液浓度（%），混凝剂一般采用5%20%； n 每日调制次数，一般不超过3次。 溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2个，每个容积为8 m 3（一用一备），以便交替使用，保证连续投药。单池尺寸设计为LBH=2m2m2.5m ，其中池顶超出地面0.5m 。溶液池实际有效容积：W 有效 =222=8m 3满足设计要求。池旁设工作台， 宽1.01.5m ，池底坡度为0.03。底部设置DN100mm 放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管。池内壁涂衬辉绿岩进行防腐处理。