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1、-水质工程学（一）课程设计说明书学 院：程学院 系 名： 专 业： 给水排水 姓 名： 学 号： 班 级： 指导教师： 指导教师： 2012年 6月 15 日目 录第一章 设计基本资料和设计任务21.1 设计基本资料21.2 设计任务3第二章 水厂设计规模的确定4第三章 水厂工艺方案的确定6第四章 水厂各个构筑物的设计计算84.1 一级泵站84.2 混凝剂的选择和投加84.3 管式静态混合器114.4 机械搅拌澄清池114.5 V型滤池174.6 消毒234.7 清水池244.8 二级泵站254.9 附属构筑物26第五章 水厂平面和高程布置27 5.1 平面布置27 5.2 高程布置27附：参
2、考文献29第一章 设计基本资料和设计任务1.1 设计基本资料1.1.1设计水量水厂设计流量根据本人学号确定：一班同学的设计水量：（学号后两位数值）m3万/d二班同学的设计水量：（学号后两位数值+0.5）m3万/d 1.1.2原水水质及水文地质资料(1)原水水质情况序号名称含量备注1悬浮物最高1800mg/L最低50mg/L平均300mg/L.2细菌总数250个/mL3大肠杆菌10个/mL4臭和味微量7其余均符合国家地面水水源级标准(2)水文地质及气象资料a.河流水文特征 位于厂址北侧的河流作为取水水源，河流洪水位:23.80m,最河流枯水位:17.60 m,常年水位:22.60 mb.气象资料
3、最热月平均气温:25.6C，最冷月平均气温:2.7C风向:冬季主导风向为西北风，夏季主导风向为西南风。c.地形地质水厂规划用地面积满足水厂用地指标要求，用地形状自定，地形图如下：1.1.3 出厂水质、水压要求出水达到国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2006），二泵站出水扬程要求为28米。1.2设计任务1.方案选择：根据原水水质水量和处理后水质要求选择并确定给水厂工艺流程。2.通过经济技术比较选择并确定各水处理构筑物类型。3.对水厂构筑物进行设计计算,并附有必要的单线草图。4确定辅助构筑物尺寸和位置，进行水厂平面布置并绘制水厂平面布置图5.计算各净水构筑物和连接管忠的水头损失，考虑水厂地形
4、，确定各净水构筑物的标高，绘制水厂高程布置图。第二章 水厂设计规模的确定1.近期规模设计规模为 (29+0.5)=29.5万m3 /d（3.414 m3/s），制水能力Q=29.51.07=31.565万m3 /d=13152m3 /h，其中水厂自用水5%10%，取7%。近期规模31.565万 m3 /d.水处理构筑物按照近期处理规模进行设计.水厂的主要构筑物分为8组，每组构筑物类型相同,每组处理规模为3.945625万m3 /d(1644m3 /h)。 第三章 水厂工艺方案的确定水处理构筑物类型的选择，应根据原水水质，处理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积和地形条件等，通过技术经济比较确定.
5、初步选定三套方案如下:方案一:取水一级泵站管式静态混合器机械搅拌澄清池普通快滤池清水池二级泵房用户消毒剂方案二:取水一级泵站管式扩散混合器机械搅拌澄清池移动罩滤池清水池二级泵房用户消毒剂 方案三：一级泵站管式静态混合器机械搅拌澄清池V型滤池清水池二级泵房用户消毒剂方案一方案二方案三类别管式静态混合器管式扩散混合器管式静态混合器优点1. 设备简单，维护管理方便2. 不需土建构筑物3. 在设计流量范围，混合效果较好4. 不需外加动力设备管式孔板混合器前加装一个锥形帽，水流合药剂对冲锥形帽后扩散形成剧烈紊流，使药剂和水达到迅速混合。不需外加动力设备，不需土建构筑物，不占用地1.设备简单，维护管理方便
6、2.不需土建构筑物3.在设计流量范围，混合效果较好4.不需外加动力设备缺点混合效果受水量变化有一定影响1.水头损失稍大2.管中流量过小时，混合不充分混合效果受水量变化有一定影响适用条件适用于水量变化不大的各种规模水厂适合于中等规模适用于水量变化不大的各种规模水厂类别普通快滤池移动罩滤池V型滤池优点1.可采用降速过滤，过滤效果较好2.构造简单，造价低3.运行稳定可靠4.采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深较浅1.池体结构简单2.能自动连续运行，无需冲洗水箱或水塔3造价低，无大型阀门，管件少4.节约用地，节约点电耗5降速过滤1.运行稳妥可靠2.采用较粗滤料，材料易得 3.滤床含污量大，周期
7、长，滤速高，水质好；不会发生水力分级现象，使滤层含污能力提高4.具有气水反冲洗和水表面扫洗，冲洗效果好。使洗水量大大减少缺点1.阀门多2.单池面积大3.抗冲击负荷能力差4.必须设有全套冲洗设备1.需设移动冲洗设备，对机械加工，材质要求高2其实设计滤速高，因为滤池平均设计滤速不宜过高3罩体与隔墙间的密封要求较高1.配套设备多，如鼓风机等2.土建较复杂，池深比普通快滤池深适用条件1.进水浊度小于102.可适用于大中型水厂3.单池面积一般不宜大于1004.有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备1.进水浊度小于102适用于大中型水厂3.单个面积不宜过大（例如小于10）1.进水浊度小于102.适用于大中
8、型水厂3.单池面积可达150以上根据技术性能比较,确定选择方案三,即:消毒剂取水一级泵站管式静态混合器机械搅拌澄清池V型滤池清水池二级泵房用户 第四章 水厂各个构筑物的设计计算取水泵房：已知吸水间最低动水位标高为17.60-0.6m=17.0m(0.6m为水头损失，为估算值),为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为15.5m。（吸水管上缘的淹没深度为17.015.5D/2=1m，其中D取1000mm）。取吸水管下缘距吸水间底板0.75m,则吸水间底板标高为15.5-(D/2+0.75)=14.25m。 洪水位标高为23.80，考虑1.50m的浪高，则操作平台标高为25.30m。故泵房筒体
9、高度为： H=25.30-14.25=11.05m操作平台以上的建筑高度，根据起重设备及起吊高度、电梯井机房的高度、采光及通风的要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距离取为6m,从平台楼板到房顶底板净高为1.5m,所以整个一泵房的高度为11.05+6+1.5=18.75m。4.1 配水井每个配水井设计规模为6576m3/h，设计2个，配水井是为了改善进水泵池来水的水流条件，均匀分配原水至各组处理构筑物，确保运行的稳定性。配水井同时作为滤池上清液的接纳点。配水井水停留时间采用2.5，配水井有效容积为274 m3。配水井外径为8m，内径4m，井内有效水深为5.45m，配水井总高度为6m。配水井进水管采
10、用DN1300mm钢管，配水井出水管采用钢管。一级泵站配水井 管式静态混合器投加混凝剂（硫酸铝）机械搅拌澄清池V型滤池 投加消毒剂（液氯）清水池吸水井二级泵站4.2 混凝剂的选择和投加设计原则:溶液池的底坡不小于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。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上或半地下为宜，池顶宜高出地面1.0m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池一般采用钢筋混凝土池体来防腐。已知条件:水厂单组构筑物设计流量1644m3/h，设计2座溶液池，每座提供4组的混凝剂即Q=16444=6576 m3/h。根据原
11、水水质及水温，参考有关水厂的运行经验，选精致硫酸铝为混凝剂。最大投加量为30mg/L，精致硫酸铝投加浓度为15%。采用计量投药泵投加。计算过程:1. 溶液池容积W1W1=aQ/(417cn)式中：a混凝剂（精致硫酸铝）的最大投加量，30mg/L; Q处理的水量，6576 m3/h; c溶液浓度（按商品固体重量计），15%； n每日调制次数，3次。所以: W1=306576/(417153)= 10.513 m3溶液池容积为12 m3 ,有效容积为10.52m3，溶液池的形状采用矩形，长宽高=2m2m3m， 包括超高0.5m，置于室内地面上，池底坡度采用0.03.溶液池旁有宽度为2.0m工作台，
12、以便操作管理，底部设放空管。2. 溶解池(搅拌池)容积W2W2=0.3W1=0.310.513=3.154 m3 设计尺寸为长宽高=1.61.02.5m,其中包括超高为0.5m,池底坡度为3%。溶解池池壁设超高，以防止搅拌溶液时溢出。溶解池为地下式，池顶高出地面0.5m，以减轻劳动强度和改善工作条件。溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流量q0=W2/60t=5.26L/s查水力计算表得放水管管径d0=50mm，相应流速为2.50m/s，采用钢管。溶解池池底部设管径D100mm的排渣管一根。3. 投药管投药管流量q=w121000/246060=0.24L/s,查水力计算表得管径为d=2
13、5mm，相应流速为0.47m/s，采用钢管。由于药液具有腐蚀性，所以盛放药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钢筋混凝土材料，内壁涂衬以聚乙烯板。为增加溶解速度及保持均匀的浓度，采用机械搅拌设备。3.加药间和药库加药间和药库合并布置，布置原则为:药剂输送投加流程顺畅,方便操作与管理,力求车间清洁卫生,符合劳动安全要求,高程布置符合投加工艺及设备条件.储存量一般按最大投药量的期间的15-30天的用量计算。 混凝剂为精制硫酸铝，每袋的质量为40kg，每袋的体积为0.50.40.2 m3，投药量为30g/ m3，水厂设计水量为13152m3/h，药剂堆放高度为1.5m，药剂贮
14、存期为30d。硫酸铝袋数N = 24Qut/1000W = 24131523030/(100040)7102袋有效堆放面积A = NV/1.5（1-e）=71020.50.40.2/（1.50.8）=236.8其中e为堆放孔隙率，袋堆时e=20%。4.3 管式静态混合器管式静态是什么、计算过程： 1.设计流量每组混合器处理水量为: 1644m/h=0.4567 m/s2.水流速度和管径由流量为1644m/h，查水力计算表得:v=0.92m/s,管径800 mm, 1000i= 1.25.投药口至澄清池距离为。4.3机械搅拌澄清池已知条件：每组机械搅拌澄清池的设计流量为Q=1644m/h=456
15、.7L/s。泥渣回流量按4倍设计流量计。第二反应室提升流量Q=5Q=5456.7=2283.5(L/s)=2.2835(m/s)。水的总停留时间t总=1.5h。（1.2-1.5h）第二反应室上升流速及导流室下降流速u1=50mm/s=0.05m/s(以Q计)。(40-70mm/s)第二反应室内水的停留时间t1=0.6min=36s。(0.5-1min)分离室上升流速u2=1mm/s(0.8-1.1mm/s)计算过程:设第二反应室内导流板截面积A1为0.035 ，则：1=45.67直径=取二反应设计要点:1.滤池清水池应设短管或留有堵板,管径一般采用75200mm,以便滤池翻修后排放初滤水.2.
16、滤池底部应设有排空管,其入口出设栅罩,池底坡度约0.005,坡向排空管.3.配水系统干管的末端一般装排气管,当滤池面积小于25时,管径为40mm,滤池面积为25100时,管径为50mm.排气管伸出滤池顶处应加截止阀.4.每个滤池上应装有水头损失计或水位尺以及取样设备等.设计计算:设计2组滤池，每组滤池设计水量为：Q=40000 m3/d滤速：v=10m/h反冲洗强度q=14L/(s m2)保护层高度H4 采用0.3 m滤池总高度H 为: H= 0.5 + 0.6 + 1.8 + 0.3 = 3.2 m(3)配水系统(每只滤池)干管:干管流量: qg = fq = 28.114 = 393.4
17、L/s采用管径: dg = 700mm干管始端流速: vg = 1.02 m/s支管支管中心间距:采用aj = 0.25 m采用孔眼直径: dk = 9 mm 每个孔眼面积: fk = dk/4 = 0.78599 = 63.5 mm孔眼总数: Nk = Fk/ fk = 70250/63.5 = 1107 个每根支管孔眼数: nk = Nk / nj = 1400/50 = 28个支管孔眼布置设二排，与垂线成450夹角向下交错排列.复算配水系统：支管长度与直径之比不大于60，则lj/dj = 2.15/0.08 = 27 60清水渠断面:同进水渠断面4.7 消 毒设计计算:1.加氯量已知条件
18、: 设计水量Q1=80000 m3/d=3333.3 m3/h，清水池最大投加量a为1mg/L.预加氯量为0清水池加氯量Q= 0.001aQ1= 0.00113333.3= 3.33kg/h二泵站加氯量不做考虑2.加氯间仓库储备量按30d最大用量计算：M= 3.333024= 2398kg选用1t的氯瓶3个，氯瓶长L=2020mm，直径D=800mm，公称压力2.2Mpa.加氯间中将氯瓶和加氯机分隔布置.加氯间有直接通向外部的门,保持通风. 加氯间外布置防毒面具、抢救材料和工具箱，照明和通风设备在室外设开关.4.8 清水池设计计算:已知条件:设计水量Q =31.565万m3/d. 1.清水池调
19、节容积取设计流量即最高日用水量的10%，则调节容积为：W1=10%Q=10%31.56510000=31565m32.消防用水量按同时发生两次火灾,一次灭火用水量取25L/s连续灭火为2h,则消防容积为: W2=2523600/1000=180 m33.水厂自用水(用于冲洗滤池，沉淀池排泥等)的贮备容积为:W3=7%Q已在设计流量考虑范围内.4.安全储量:不做考虑W4= 05.每组清水池的容积为: W= W1 + W2 + W3 + W4= 31565 + 180 + 0= 31745m36.水厂内建4座矩形清水池,容量为W/4=7936.25m3清水池有效水深取4.5m,超高0.3m，则清水
20、池的平面尺寸为63m30m.7.清水池进水管按最高日平均时流量计算，采用钢管，直径为800mm，流速为0.91m/s。清水池出水管按最高日最高时流量计算，采用钢管，直径为800mm，流速为0.91m/s。溢流管与进水管直径相同为800mm，管端为喇叭口，管上不得安装阀门.排水管直径为600mm。8.清水池设2个检修孔，孔顶设有防雨盖板.检修孔直径为600mm.池顶设8个通气管，并设有网罩。通气管直径为200mm.9.考虑清水池容积较大，为满足抗浮要求，清水池池顶覆土0.5m.10.清水池设有水位连续测量装置，供水位自动控制和水位报警之用.4.9 二级泵站1.吸水井吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管
21、进口喇叭口的要求.吸水井最高水位标高=清水池最高水位标高-连接管道中的水损=20.63-0.15m=20.48m吸水井最低水位标高=清水池池底标高-连接管道中的水损=16.75-0.15=16.60m吸水井长度30m,吸水井宽度8m.吸水井高度为6.2m.水深6m.2.泵房高度根据流量Q=315650 m3/d=3.653 m3/s，流量变化范围为0.85Q/（20.9）-1.15Q/（20.9），即1.73-2.33 m3/s，扬程28米，效率以及离心泵性能曲线综合考虑，近期选择3台1200S32型水泵(Q=2400L/s，H=35m，N=992kw)，两台工作，一台备用。根据1200S32
22、型水泵的要求选用Y1400-6/1430型异步电动机(1400kw，10 kv),IP23防护。二泵房室内低坪标高为18.48m,泵房所在的室外地坪标高为20.48m，二泵房室内地面低于室外2m.泵房为半地下室.选用LH5t电动葫芦双梁桥式起重机，泵房地面上高度为:H1=a2+c2+d+e+h+n,其中:a2为行车梁高度，c2为行车梁底至其重钩中心的距离；d为其重钩的垂直长度， e为最大一台机组的高度， h为吊起物底部与泵房进口处平台的距离泵房地下高度H2=2.000m,则泵房高度H= H1 + H2= 7.500 + 2.000= 9.500m泵房长度40m，宽度10m，高度9.5m.4.1
23、0 附属构筑物附属构筑物包括生产辅助建筑物和生活附属建筑物.1.生产辅助建筑物: 主要有维修车间、配电房、加氯间和药库，化验间，仓库，露天堆场等.2.生活附属建筑物:生活附属建筑物包括水厂的办公楼、车库、值班宿舍、控制室、食堂、浴室及锅炉房，传达室等.各附属建筑物及建筑小品的大小根据规范和水厂规模选择如下：构建筑物名称大小LB生产管理行政办公楼（3层）20m10m加药间和药库30m20m食堂10m10m维修间20m18m仓库20m13m化验室18m10m锅炉房10m10m浴室10m7.2m宿舍（3层）10m8m管配件堆场20m10m砂石滤料堆场20m10m车库18m10m篮球场28m15m文体
24、健身活动室20m10m传达室7m5m喷泉R=8m花坛R=8m水厂内绿化面积为总面积的30%.厂内道路多数为6-8米，包括人行小道3米.所有道路的转弯半径均为6米.绿地由草地、绿篱、花坛、树木配合构成，面积大的可以在中间设建筑小品和人行走道形成小型花园.在建筑物的前坪，道路交出口的附近都设绿地.在建筑物或构筑物与道路之间的带状空地进行绿化布置，形成绿带.在需要围护的地方设绿篱，既起到隔离的作用，又可以达到美化的效果.水厂四周设置高2.50米的防护围墙，采用砖砌围墙.第五章 水厂平面和高程布置5.1 平面布置平面布置时，应考虑一下几点：1.布置紧凑，以减少水厂占地和连接管渠的长度，但是各构筑之间应
25、留出必要的施工和检修空间和管道位置.2.充分利用地形，力求挖填方平衡以减少施工量.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.4.沉淀池排泥及滤池冲洗废水排除方便，力求重力排污.5.厂区内应有管、配件等露天堆场.6.建筑物布置应注意朝向和风向.7.有条件时最好把生产区和生活区分开.8.应考虑水厂扩建可能.9.水厂的工艺流程采用直线型布置，流程力求简短，适当增加绿地，使水厂立面丰富.5.2 高程布置高程布置应根据厂址地形，地质条件，周围环境以及进水水位标高确定。一般布置方式有高架式，低架式，斜坡式，台阶式。本水厂整体采用斜坡式，局部地区因地制宜。名称水头损失(m)
26、水位标高(m)管段构筑物沿程构筑物机械澄清池0.726.22机械澄清池至v形滤池0.40025.12V型滤池3.99V型滤池至清水池0.500清水池0.120.63清水池至吸水井005清水池20.48第六章 设计小结和有关图纸6.1设计小结为期两周的给水工程课程设计结束了，不管怎样，首先肯定自己独立完成，没有抄袭其他同学，遇到问题及时找同学交流，找老师解答，在此也谢谢老师和大家的帮忙，对于此次给水厂的设计总结如下：1. 水厂规模的确定要考虑自用水。2. 水工艺方案的确定要从多方面考虑，着重在技术和经济上，并且整个工艺要合理搭配。3. 各个构筑物的计算及许多参数的选择要符合规范要求，需要校核的地
27、方一定要校核，计算要细心详细，4. 构筑物的布置利用地势，做到整体协调，构筑物周围考虑必要的空地，便于维修及发展。5. 附属构筑物的大小，布置也要合理，可以考虑集中一侧，便于管理和交通。6. 厂区的其他管道也可以考虑布置，增加整体合理性。7. 绘图要选择合适的比列，尽量做到合理美观，标注及管线要清楚。还有一些心得就不写了，总之自己要勤快，不懂得多问多交流，当然也要先积极思考，这次在机械搅拌澄清池的计算上花的时间很多，通过寝室同学之间的交流和请教老师，最终解决了问题，课设学的知识总是比光去研究课本来得快来的深，虽然还有许多的细节和疑问之处需要我们进一步去摸索，但是这不影响这一阶段的结束及对自己的肯定，知识的获取总是需要过程和时间的，最后有许多不足和错误之处，希望老师指正批评，让我更进一步！6.2有关图纸名称大小数量给水厂平面布置图A11张给水厂高程布置图A11张具体内容祥见图纸参考文献1.给水工程(第4版)严煦世，范瑾初主编，中国建筑工业出版社2.给水排水工程设计手册(第3册)中国市政工程毕业设计研究所主编，中国建筑工业出版社3.给水厂处理设施设计计算崔玉川，员建，陈宏平主编，化学工业出版社4水质工程学（一）课程设计指导书给排水教研室主编-第 - 21 - 页-