给水厂课程设计剖析.doc

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1、如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流给水厂课程设计剖析【精品文档】第 22 页给水排水工程水质工程一课程设计书给水水厂设计学生姓名： 吴焘 专业班级： 2013级给排水科学与工程（1）班 学 号： 2013100751 指导教师： 王香莲、高桂青 南 昌 工 程 学 院课程设计（论文）任务书I、课程设计(论文)题目： 常德某开发区净水厂设计（单号）II、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求： （一）工程概况1、 城市概述 该开发区是1992年经湖南省人民政府批准的省级重点开发区，位于湖南省常德市西北部，距离市中心约25公里。经过近十多年的艰苦创业，该开发区已经具备大规模开发

2、建设的总体框架,形成了良性循环的软硬投资环境，吸引了近20个国家和地区的投资, 目前该开发区已经成为湖南省及常德市对外开放的战略重心和新的经济增长点。由于该区内需水量较大，经有关部门与水利、环保等部门协商后，决定建一新水厂，从沅江取水。该区近期水厂设计规模3万m3/d，远期5万m3/d。2、气象水文地质资料（1）地理位置东径108 北纬27（2）地形地貌 城区地形平坦，其吴淞标高为32.0米。（3）气象资料 气温： 历年最高气温 39 oC 历年最低气温 -5 oC 常年平均气温 18 oC 风向： 常年主导风向为东南风 冬季冰冻期： 5天， 土壤冰冻深度： 0.1米（4）土壤地质资料 土壤承

3、载力 2.3 kg/cm2 浅层地下水离地面 1.5 米 3、水源状况：河流概述：水源水量丰富，水质符合国家规定的饮用水源水质标准，因河道航运繁忙，取水构筑物不得影响航运。 河流特征： 水位水面标高m流量m3/s流速m/s设计频率%保证率%最高水位30.038003.02常水位28.0 3000 2.3最低水位 25.02200 1.595水质资料编号项目单位分 析 结 果备注最高最低月平均最高月平均 最 低 1水 温303235 2臭和味少 许 3色 度少 许 4浑浊度毫克/升7003030040 5PH7.26.37.06.8 6细菌总数个/毫升32000 7大肠菌群个/升150 8藻类个

4、/升20009其他指标合 格（二）水处理用材料与药剂资料1. 混凝剂： 硫酸铝、三氯化铁、碱式氯化铝原水浊度=1002003004006008001000混凝剂投加量(mg/L)硫酸铝13.518.230.737.654.572.386.6三氯化铁12.014.621.528.432.837.742.8碱式氯化铝10.012.817.422.026.828.532.12.混凝剂投加量参考值3.当地所产滤料： 石英砂、无烟煤、铁矿石等均有供应。4.用于消毒的药剂： 液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等均有供应，其他材料可按设计要求采购。（二）设计要求（学生在规定的时间内，独立完成下列成果）：1.完成设

5、计计算书一份，书写整齐并装订成册。包括：计算依据的资料，各构筑物的计算，并附有草图。2.绘制工艺流程图、平面布置图、高程布置图，主要构筑物大样图各1张，图幅为2号。要求布局合理、比例协调、线条粗细分明、字体工整，文字书写一律采用仿宋字，严格按制图标准作图。III、课程设计(论文)工作内容及完成时间：1.选择工艺流程，并进行方案比较2.选择构筑物的形式、并进行尺寸的计算3.绘制水厂的平面布置图和高程布置图完成时间：2016年6月13日2016年6月24日 主 要参考资料：给水工程（第四版），中国建筑工业出版社给水排水工程专业课程设计，张志刚主编，化学工业出版社给水排水工程专业工艺设计，南国英 张

6、志刚主编，化学工业出版社给水排水设计手册 （1）常用资料给水排水设计手册 （3）城市给水给水排水设计手册 （9）专用机械给水排水设计手册 （11）常用设备给水排水设计手册 （12）器材与装置城市给水工程项目建设标准城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ 4191CJJ 4191风机和水泵调速手册 土建学院 给水排水 专业类 13给排水1 班学生：日期：自2016年6月13日至2016 年 6月24日指导教师：高桂青助理指导教师(并指出所负责的部分)：王香莲（指导学生平面图和高程图的绘制）教研室主任：给水厂设计说明书1 总论1.1设计任务及要求净水厂课程设计的目的在于加深理解所学专业理论，培

7、养运用所学知识综合分析和解决实际工程设计问题的初步能力，在设计、运算、绘图、查阅资料和设计手册以及使用设计规范等基本技能上得到初步训练和提高。课程设计的内容是根据所给资料，设计一座城市净水厂，要求对主要处理构筑物的工艺尺寸进行计算，确定水厂平面布置和高程布置，最后绘出水厂平面布置图、高程布置图和某个单项处理构筑物（絮凝沉淀池、澄清池或滤池）的工艺设计图（达到初步设计的深度），并简要写出一份设计计算说明书。1.2基本资料1.2.1水厂规模5万m3/d（按近期3万m3/d， 远期5万m3/d进行分期建设）1.2.2原水水质资料 河流概述：水源水量丰富，水质符合国家规定的饮用水源水质标准，因河道航运

8、繁忙，取水构筑物不得影响航运。 河流特征： 水位水面标高m流量m3/s流速m/s设计频率%保证率%最高水位30.038003.02常水位28.0 3000 2.3最低水位 25.02200 1.5951.2.3厂区地形地形比例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，水厂位于城市南面1km。1.2.4工程地质资料土壤地质资料 土壤承载力 2.3 kg/cm2 浅层地下水离地面 1.5 米 1.2.5水文及水文地质资料编号项目单位分 析 结 果备注最高最低月平均最高月平均 最 低 1水 温303235 2臭和味少 许 3色 度少 许 4浑

9、浊度毫克/升7003030040 5PH7.26.37.06.8 6细菌总数个/毫升32000 7大肠菌群个/升150 8藻类个/升20009其他指标合 格1.2.6气象资料（1）地理位置东径108 北纬27（2）地形地貌 城区地形平坦，其吴淞标高为32.0米。（3）气象资料 气温： 历年最高气温 39 oC 历年最低气温 -5 oC 常年平均气温 18 oC 风向： 常年主导风向为东南风 冬季冰冻期： 5天， 土壤冰冻深度： 0.1米2总体设计2.1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，除浊度，色度和菌落总数偏高外，其余参数均符合生活饮用

10、水卫生标准（GB574985）的规定。水厂水以地表水作为水源，工艺流程如图1所示。图1 水处理工艺流程2.2处理构筑物及设备型式选择2.2.1药剂溶解池设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，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

11、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。2.2.2混合设备使用管式混合器对药剂与水进行混合。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。2.2.3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

12、、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。2.2.4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。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。2.2.5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

13、，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。2.2.6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。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

14、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。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。混凝剂： 硫酸铝、三氯化铁、碱式氯化铝原水浊度2000 水利条件符合3.3

15、 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，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平面布置絮凝池设计流量 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选取：絮凝时间：，有效水深（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 4.2+0.3+0.6=5.1m。絮凝池

16、分为三段：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。3.3.2平面尺寸计算 每组池子容积=264.96单个竖井的平面面积=3.5m竖井尺寸采用1.9m1.9m，内墙厚度取0.2m，外墙厚度取0.3m每组池子总长 L=31.92+60.2+0.32=13.2m宽 B=1.93+0.22+0.32=6.7m3.3.3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：=1.472竖井中栅条面积为： =3.5-1.472=2.028m单栅过水断

17、面面积为： =1.90.05=0.095m所需栅条数为=21.34 取22根两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置20根，过水缝隙数为21个平均过水缝宽(1900-2250)/21=38.1mm实际过栅流速 =0.242m/s1) 中段放置疏栅条后竖井过水断面面积为：=1.672m竖井中栅条面积为： =3.5-1.672=1.828m单栅过水断面面积为： =1.90.05=0.095m所需栅条数为：=19.24（根），取20根两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置18根，过水缝隙数为19个平均过水缝宽(1900-2050)/19=47.368m实际过栅流速=0.215m/s3.3.4竖井隔墙孔

18、洞尺寸竖井隔墙孔洞的过水面积 如0-1竖井的孔4洞面积=0.62m孔洞高度h=0.323m 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=0.3231.90.3231-20.28h=0.3461.90.3462-30.25h=0.3871.90.3873-40.22h=0.4401.90.4404-50.20 h=0.4841.90.4845-60.18h=0.5381.90.5386-70.15h=0.6461.90.6467-80.12h=0.4041.90.4047-90.12h=0.4041.90.

19、404出水孔洞0.10 h=0.4841.90.4843.3.5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3个，单个竖井栅条层数3层，共计9层；过栅流速=0.242m/s；竖井隔墙3个孔洞，过孔流速分别为，则 =0.0269+0.0353=0.0622m2) 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

20、流速=0.215m/s；竖井隔墙3个孔洞，过孔流速分别为，则 =0.0106+0.0185=0.0291m3) 第三段计算数据如下：水流通过的孔洞数为5，过孔流速为， 则 3.3.6各段停留时间第一段=123.6s=2.06min第二段和第三段 =2.06min3.6.7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)11240.062270.121240.029147.931240.010929.33720.1022146.3GT=146.3372=54423.6在10000-100000之间，符合水力要求。3.4 沉淀澄清设备的设计采用上向流斜

21、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=。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。图6 斜管沉淀池剖面图3.4.1设计水量包括水厂自用水量6%斜管沉淀池设计流量 表面负荷取3.4.2沉淀池面积 1)清水区有效面积F F= =131.43m2)沉淀池初拟面积F斜管结构占用面积按5计，则F= F1.0

22、5=131.431.05=138m初拟平面尺寸为 3)沉淀池建筑面积F建斜管安装长度考虑到安装间隙，长加0.07m，宽加0.1m +0.07=16+0.5+0.07=16.57mF建=3.4.3池体高度保护高 =0.5m；斜管高度 =0.87m；配水区高度 =1.5m；清水区高度 =1.2m； 池底穿孔排泥槽高 =0.75m。则池体总高为3.4.4复核管内雷诺数及沉淀时间1) 管内流速2) 斜管水力半径3) 雷诺数4) 管内沉淀时间t3.4.5配水槽配水槽宽b=1m3.4.6集水系统1) 集水槽个数n=92) 集水槽中心距 =1.84m3) 槽中流量q0 =0.0414) 槽中水深H2槽宽 =

23、0.25m起点槽中水深0.75b=0.20m，终点槽中水深1.25b=0.33m为方便施工，槽中水深统一按H2=0.33m计。5) 槽的高度H3集水方法采用淹没式自由跌落。淹没深度取5cm，跌落高度取5cm，槽的超高取0.15m，则集水槽总高度为 H3= H2+0.05+0.05+0.15=0.58m6) 孔眼计算a.所需孔眼总面积由 得 式中 集水槽流量，； 流量系数，取0.62；孔口淹没水深，取0.05m；所以 =0.067b.单孔面积孔眼直径采用d=30mm，则单孔面积c.孔眼个数n n=96(个)d.集水槽每边孔眼个数 =n/2=96/2=48(个)e.孔眼中心距离S0 S0=B/48

24、=9/48=0.186m3.4.7排泥采用穿孔排泥管，沿池宽（B=9m）横向铺设6条V形槽，槽宽1.5m，槽壁倾角450，槽壁斜高1.5m，排泥管上装快开闸门。4过滤4.1滤池的布置 采用双排布置，按单层滤料设计，采用石英砂作为滤料。4.2滤池的设计计算4.2.1设计水量，滤速4.2.2冲洗强度冲洗强度q按经验公式计算式中 滤料平均粒径； e滤层最大膨胀率，取e=50%； 水的运动黏滞度，。砂滤料的有效直径=0.5mm与对应的滤料不均匀系数u=1.5所以，=0.9u=0.91.50.5=0.675mm4.2.3滤池面积滤池总面积 =165.5滤池个数采用N=4个，成双排对称布置单池面积f=F/

25、N=165.5/6=41.4m2，取45m2每池平面尺寸采用LB=8m5.6m池的长宽比为8/5.6=1.434.2.4单池冲洗流量 4512=540L/s4.2.5冲洗排水槽(1)断面尺寸两槽中心距采用a=2.0m排水槽个数n1=L/a=8/2.0=4（个）槽长L=B=5.6m槽内流速，采用0.6m/s排水槽采用标准半圆形槽底断面形式。(2)设置高度滤料层厚度采用Hn=0.7m排水槽底厚度采用=0.05m槽顶位于滤层面以上的高度为：He=eHn+2.5x+0.075=1.05m X=0.234.2.6集水渠集水渠采用矩形断面，渠宽采用b=0.75m(1)渠始端水深Hq =0.65m(2)集水

26、渠底低于排水槽底的高度Hm +0.2=0.85m4.2.7配水系统采用大阻力配水系统，其配水干管采用方形断面暗渠结构。(1)配水干渠干渠始端流速采用干渠始端流量 /s干渠断面积，=0.36m干渠断面尺寸采用0.6m0.6m(2)配水支管支管中心距采用s=0.25m支管总数n2=2L/s=28/0.25=64（根）支管流量 0.0084支管直径采用，流速支管长度 =2.3m核算 =30.6732m查给排水设计手册11册常用设备选泵。选300S-58B型，电机型号为水泵的参数如下： 型号流量（）扬程转数功率（KW)配电动机功率(KW)效率（）允许吸上真空度（m）50447.21450n/min88

27、.3135735.268543100.3808353710878泵房的尺寸：40m10m，长度为控制间4m，泵轴之间的间距为4.0m，靠近控制间的泵与靠近吊装间的泵距离墙的距离也为4.0m，另外设4.0m做为吊装机械电葫芦用，共计40m。宽度为吸水管4.5m，泵基础的长度为2.5m，压水管3m，共计10m。6.3辅助建筑物面积设计生活辅助建筑物面积应按水厂管理体制、人员编制和当地建筑标准确定。生产辅助建筑物面积根据水厂规模、工艺流程和当地的具体情况而定。7水厂总体布置7.1水厂的平面布置水厂的平面布置应考虑以下几点要求：（1）布置紧凑，以减少水厂占地面积和连接管渠的长度，并便于操作管理。但各构

28、筑物之间应留处必要的施工和检修间距和管道地位；（2）充分利用地形，力求挖填土方平衡以减少填、挖土方量和施工费用；（3）各构筑物之间连接管应简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。此外，有时也需要设置必要的超越管道，以便某一构筑物停产检修时，为保证必须供应的水量采取应急措施；（4）建筑物布置应注意朝向和风向；（5）有条件时最好把生产区和生活区分开，尽量避免非生产人员在生产区通行和逗留，以确保生产安全；（6）对分期建造的工程，既要考虑近期的完整性，又要考虑远期工程建成后整体布局的合理性。还应该考虑分期施工方便。7.2水厂的高程布置 在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身，连接管道，计量设备等水头损失在内。水头损失应通过计算确定，并留有空地。批阅教师评语:报告成绩:指导教师签名： 年 月 日