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1、黄河水利技术学院水处理工程技术给水厂设计说明书给水厂设计1万吨/d班级：电厂化学0901指导老师：丁可轩姓名：孟海军学号：2009040108目录1概述设计任务及依据1.1原水水质资料1.2 设计任务与步骤2.给水处理工艺流程的选择2.1 原水水质与处理标准对照分析2.2 水厂工艺流程选择2.2.1 设备选择2.2.2 初步制定工艺流程图2.3 水厂设计规模2.4 水处理构筑物设计计算2.4.1 配水井的设计2.4.2 管式静态混合器的设计2.4.3 折板絮凝池的设计2.4.4 竖流沉淀池的设计2.4.5 V型滤池的设计2.4.6 消毒2.4.7 清水池的设计3 水厂各处理构筑物平面布置的依据
2、说明及特点3.1 平面布置综述3.2 本设计平面布置4. 水厂高程布置4.1 高程布置综述5 设计总结6 参考资料给水厂设计1万吨/d1概述设计任务及依据1.1原水水质资料编号项目单位分析结果附注1色度度202浑浊度mg/200-15003嗅和味度合格4PH值7.75总硬度mg/250以CaCO3计6铜mg/0.87锌mg/0.28锰mg/0.019砷mg/0.00210细菌总数个/28011大肠菌群个/731.2 设计任务与步骤根据所给原始资料，进行城市净水厂工艺设计及工程扩大初步设计。设计任务与步骤如下所示：（1）根据原始资料计算水厂设计水量；（2）根据水质、水量、地区条件、施工条件和相似
3、条件水厂运转情况选定处理方案和确定处理工艺流程；（3）水厂自用水量按设计净产水量的5计；（4）选择各构筑物的形式和数目，初步进行水厂的平面布置和高程布置，在此基础上确定构筑物的形状、有关尺寸和安装位置等；（5）进行各构筑物的设计和计算，定出各构筑物和主要构件的尺寸，设计时要考虑到构筑物及其构件施工上的可能性；（6）根据各构筑物的确切尺寸，确定各种构筑物平面布置上的确切位置，并最后完成平面布置。确定各构筑物的连接管道的位置、管径、长度、材料及其附属设施，并最后定出水厂的高程布置；（7）绘制厂区总平面图、高程图（比例自定）； （8）就设计中需要说明的主要问题和计算成果写出设计计算说明书。2.给水处
4、理工艺流程的选择2.1 原水水质与处理标准对照分析项目单位原水处理标准分析结果色度度2015需处理浑浊度mg/110-1403度需处理嗅和味度合格合格PH值7.76.5-8.5合格总硬度mg/250450合格铜mg/0.81.0合格锌mg/0.21.0合格锰mg/0.010.1合格砷mg/0.0020.05合格细菌总数个/m280100需处理大肠菌群个/733需处理附注：总硬度以CaCO3计根据原水水质资料可知：原水中色度20度，浑浊度110140mg/L，细菌总数280个/L，大肠菌数73个/L，以上四项均超标。而其他项均符合水质要求。实际水质标准要求如上表所示，所以原水应属于高浊度水，对水
5、的处理工艺选择应着重在与处理水的浊度。2.2 水厂工艺流程选择给水处理工艺方法和工艺的选择，应根据原水水质及设计生产生产能力等选择，由于水源不同，水质各异，生活饮用水处理系统的组成和工艺流程也多种多样。当以地表水作为水源时，处理工艺流程通常包括混凝、沉淀、过滤及消毒。2.2.1 设备选择1 配水井工艺选择配水井主要用于调节水量，保证给水厂正常运行，保持必要的配水井容积并使出水均匀。由于原水中含有大量泥沙，配水井中沉降大量泥沙影响水厂正常工作，故选用两个配水井，配水井1主要用以沉降泥沙。配水井2主要用于调节水量。2 混凝设施选择混凝的作用有：（1）降低水的浊度和色度，去除多种高分子有机物、某些重
6、金属和放射性物质。（2）改善污泥的脱水性能。我国现常用的混合设施有管式静态混合器、机械混合器、扩散混合器。表1 混合方式比较方 式优 缺 点适 用 条 件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，混合效果好4. 不需外加动力 缺点：1.运行水量变化影响效果 2.水头损失较大3.混合器构造复杂适用于水量变化不大的各种规模的水厂机械混合器优点：1. 混合效果好 2.石头损失较小3.混合效果基本不受水量变化影响缺点：1.需耗动能2.管理维护复杂3.需建混合池适用于各种规模的水厂扩散混合器优点：1.不需外加动力 2.不需土建构筑物3 .不占地缺点：混合效果
7、受水量变化有一定影响适用于中等规模水厂给水厂的水量较稳定，且给水能力较小。因此经技术，经济比较，三种池型各有优缺点，此次设计推荐采用管式静态混合器。3 凝聚剂的选择凝聚剂通常在混凝过程中起脱稳作用，常用的凝聚剂有硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁和碱式氯化铝（PAC）等。PAC在混凝过程中消耗碱度少，耗药量少，净化效率高，适应的PH范围较硫酸铝宽（可在PH=59的范围内）且稳定。出水浊度低，色度小，过滤性好，对原水浊度高时较为显著。因此次设计推荐采用PAC。4 絮凝池选取絮凝池习惯上也称为反应池，它是完成絮凝过程的设施，现常用的絮凝池有：（1）隔板絮凝池：水流以一定的流速在隔板之间通过从而完成絮凝过程
8、。水流方向是水平运动的称为水平隔板絮凝池；水流方向为上下运动的称为垂直隔板絮凝池（2）折板絮凝池：在池中加设一些扰流单元（平折板或波纹折板）以达到絮凝所要求的状态。表2 两种絮凝池的比较形 式优 缺 点使 用 条 件隔板絮凝池往复式优点：1.絮凝效果较好；2.构造简单，施工方便；缺点：1.絮凝时间较长； 2.水头损失较大； 3.转折处絮粒易破碎；4.出水流量不易分配均匀；.1.水量大于3万m3/d的水厂2.水量变动小回转式优点：1. .絮凝效果较好； 2. 水头损失较小；3.构造简单，管理方便缺点：出水流量不易分配均匀；1.水量大于3万m3/d的水厂2.水量变动小3.适用于旧池改建和扩建折板絮
9、凝池优点：1.絮凝时间段；2.絮凝效果好；缺点：1.构造较复杂 2.水量变化影响絮凝效果水量变化不大的水厂所设计的给水厂水量变化不大，能力小于3万m3/d。经技术，经济比较，两种池型各有优缺点，折板絮凝池絮凝时间段，絮凝效果好，因此此次设计推荐采用折板絮凝池。5. 沉淀池选择目前沉淀池常用的有竖流式沉淀池、平流式沉淀池和辐流式沉淀池。竖流式沉淀池竖流沉淀池为中心进水，周边出水。原水从中心管进流入后，向下经反射板呈上向流流至出水堰，污泥沉入污泥斗并在静水压力的作用下排出池外。平流沉淀池 平流沉淀池原水从池一端进入，按水平方向在池内流动，从池另一端溢出。原水中悬浮物在重力作用下沉淀，刮泥机按纵向和
10、横向刮泥，将泥收集到在进水处的底部贮泥斗中，通过排泥管将沉淀污泥送至初沉污泥泵房。 辐流沉淀池 辐流沉淀池表面呈圆形，原水从池子中心进入，呈水平方向向四周辐射流动，流速从大到小变化，澄清水从池四周溢出。原水中悬浮物在重力作用下沉淀，采用回转式刮泥机将污泥沿径向刮进中心贮泥斗，利用池面水压将污泥排放到初沉污泥泵房。表3三种沉淀池的比较形 式优 缺 点适 用 条 件竖流式沉淀池优点：1.排泥方便，管理简单；2.占地面积较小缺点;1.池深大，造价高；2.对冲击负荷和高温变化的适应能力较差；3.池径不宜过大，否则布水不均匀小型水厂平流式沉淀池优点：1.沉淀效果好； 2.对冲击负荷和温度变化适应能力较强
11、；3.施工简单，造价较低；4.带有机械排泥设备时，排泥效果好；缺点：1.占地面积大，配水不易均匀；2.不采用机械排泥装置时，排泥较困难；3.需维护机械排泥设备地下水位高及地质较差地区，大、中、小型水厂辐流式沉淀池优点：1.多为机械排泥，运行可靠，管理简单；2.排泥设备已定型化缺点：机械排泥设备复杂，对施工质量要求高地下水位较高地区，大、中型水厂所设计的给水厂给水能力为1万m3/d属于小型水厂。经技术，经济比较，三中形式的沉淀池各有优缺点，综合考虑此此次设计推荐采用竖流沉淀池。6. 过滤设施的选择过滤一般用在混凝、沉淀或澄清等处理之后，用于进一步去除水中的细小悬浮颗粒，降低浊度。目前常见的快滤池
12、有虹吸滤池、重力式无阀滤池和V型滤池。虹吸滤池的主要优点：无需大型阀门及相应的开闭控制设备，操作管理方便，易于实现自动化；不需要设置冲洗水塔（箱）或冲洗泵；出水水位高于滤料层，过滤时不会出现负水头现象。主要存在问题是：由于虹吸滤池的构造特点，池深比普同快滤池大且池体构造复杂；冲洗均匀性差。适用于500050000m3/d的中小型水厂。重力式无阀滤池 优点：运行全部自动，操作管理方便；节省大型阀门，造价较低；出水面高出滤层，在过滤过程中滤料层内不会出现负水头。缺点：冲洗箱建于滤池上部，滤池总高度较大，出水水位较高，给水厂高程布置带来困难；池体结构较复杂，滤料处于封闭结构中，装御困难。适用于110
13、4m3/d的小型水厂，单池面积一般不大于16m2。V型滤池 特点：采用较厚的均匀级配粗砂滤料层，虑速较高，含污能力大，过滤周期长，出水水质好；采用气水结合冲洗，再加始终存在的表面扫洗，冲洗效果好，冲洗耗水量大，而且冲洗强度较小，滤料层不膨胀，不会产生水力筛分现象；整个运行过程中容易实现自动化控制管理。我国新建的大、中型水厂都采用V型滤池的虑水工艺。经过技术经济比较，三种工艺方案都能满足过滤要求，技术上都是可行的，经分析认为：虹吸滤池池大且池体构造复杂，冲洗均匀性差适用于500050000m3/d的中小型水厂；重力式无阀滤池虽适用本次所设计的给水厂但池体结构较复杂，滤料处于封闭结构中，装御困难。
14、V型滤池含污能力大，过滤周期长，出水水质好，容易实现自动化控制管理且我国新建的大、中型水厂都采用V型滤池的虑水工艺。综上所述，此次设计推荐采用V型滤池。7 消毒剂的选取现常用的消毒有物理消毒法：加热消毒，紫外线消毒，辐射消毒。化学消毒法：漂白粉消毒，臭氧法消毒，氯气消毒。加热消毒费用高，不经济；紫外线消毒，处理水层薄，耗电量大，成本高，没有持续消毒作用；辐射消毒，一次性投入大，且还要用到辐射源，有一定的风险；漂白粉消毒，一般用于小水厂或临时性用；臭氧法消毒，投资大，耗电大，成本高，设备管理较复杂；氯气消毒较适合大、中、小型水厂，投资相比较小，危险性也比较小，有持续消毒作用。因此综上所述，此次设
15、计推荐采用氯气消毒。2.2.2 初步制定工艺流程图示如下：加药、加氯及贮存药库 PAC 加氯气配水井2静态混合器清水池V型滤池竖流式沉淀池折板絮凝池泵来水 泵站排泥污泥脱水 用户污泥处理附注：混凝剂选择聚合氯化铝（PAC）折板絮凝池竖流沉淀池滤池选用V型滤池消毒剂选用氯气2.3 水厂设计规模水厂工艺设计供水能力120000/d。水厂构筑物及设施含配水井、加药间、药库、加氯间、氯库、絮凝池、沉淀池、滤池、清水池等。2.4 水处理构筑物设计计算2.4.1 配水井的设计已知：设计总进水量：Q =10000/d= 416.7/h， 流量充满配水井的时间为T=9min=0.15h，则： 配水井容量V=
16、QT=416.70.15=62.5设配水井水深H=5m，宽为B=4m，长为L=3.2m。则：配水井设计尺寸应为V=HBL= 543.2=642.4.2 管式静态混合器的设计（1）已知条件：设计总进水量：Q =10000/d= 416.7/h设计进水管流速应在0.81.0m/s，所以进水管采用2条DN900。（2）设计计算：进水管流速v根据d=900mm，q=10000/(3600242)=0.06/s=60L/s查水利计算表知v=1.08m/s,符合要求。混合器选择：选用管式静态混合器，规格DN900，静态混合器采用三节，静态混合器总长4600mm，混合器井占地面积采用7.2m5m。2.4.3
17、 折板絮凝池的设计（1）已知条件：设计进水量：Q =10000/d= 416.7/h（2）设计计算：絮凝池设2组，取絮凝时间T=10min，水深H=2m则每组絮凝池的流量：Q =10000/2=5000/d =208.4/h =0.06/s每组絮凝池的容积：W=Qt/60=208.410/60=35每组池面积：f=W/H=35/2=17.5m2 絮凝池长度取 L=5m，则净宽b=f/L=17.5/6=3.5 m，取4 m。将其垂直水流方向分5格，每格净宽1 m，平行水流方向分4格，每小格长1 m，共分20格，单格面积1 m1 m。絮凝过程分三段，第一絮凝段采用多通道同波折板，v=0.3m/s;
18、第二絮凝段采用多通道同波折板，v=0.2 m/s;第三絮凝段采用直板，v=0.1m/s。折板采用钢丝水泥板，折板宽0.5m，厚0.035m，折角90度，折板净长1.0m。采用钢筋混凝土墙，外墙厚采用300mm，内墙采用250mm，则絮凝池实长：5+0.32+0.255=6.85m实宽：4+0.3+0.254+1=6.3m2.4.4 竖流沉淀池的设计（1）已知条件：水厂设计总水量：Q =10000/d= 416.7/h ，沉淀池采用 n=2，沉淀时间1.0h，中心管内的流速v=80mm/s，污泥斗倾角为55，排泥管直径为200mm。初沉池水压力为1.8m,二沉池水压力为1.3m。（2）设计计算：
19、单池的处理水量为：Q= Q/2=10000/2=5000/d =208.4/h =0.06/s。池体尺寸：1）单池容积 W=Qt/n=416.71.0/2=208.352）中心管面积f1与直径d0f1=qmax/V0=0.06/0.08=0.75m2d0= =0.9m3) 中心管高度即有效沉淀高度h2=3600vt=36000.710-31.0=0.26m4)中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度为h3= qmax/v1d1=0.06(0.0350.9)=0.61m5) 沉淀区面积=85.726) 沉淀池总面积A和DA=+=0.75m2+85.72=86.47D=10.5m7）污泥斗斗高h5=(D
20、/2d/2)tan55=(10.5/1.98/2)0.005=0.02m8) 沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+0.26+0.61+0.3+0.02=1.49m2.4.5 V型滤池的设计（1）已知条件：水厂设计总水量：Q =10000/d= 416.7/h，。（2）设计计算：滤料系统，滤料采用石英砂，有效粒径d10=1.00mm,k80=1.3,滤层厚为1.0m,滤速v=8m/h。）滤池工作时间：T=24h）滤池总面积：F=Q/vT=10000/（8 24）=52.1m2）滤池的分格：选双格滤池，池底版用混凝土，单格宽4m，长4m，面积16m2，分为并列的两组，每组3座，共
21、6座，每座面积32m2，总面积192m2）滤池高度的确定滤池超高：H5=0.3m；滤层上的水深：H4=1.5m；滤料厚度：H3=1.0m；滤板厚度：H2=0.13m；滤板下布水区高度：H1=0.9m；则滤池总高：H=3.83m。）V型槽设计槽底设表扫水出水孔，直径：dv孔=0.025m，间隔0.15m。取V型槽底高度低于扫水出水孔0.15m。根据潜孔出流公式 表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗液面反冲洗时的排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式：2.4.6 消毒1. 已知条件 水厂设计水量：Q=10000m3/d=416.7m3/h采用滤后水加液氯消毒加氯量取1.0mg/L仓库储量按30d计
22、算加氯点在清水池前2. 设计计算2.1 加氯量QQ=0.0011.0416.70.0412kg/h 2.2 储氯量G G=30240.0412=29.7kg/月 2.3氯瓶数量 采用容量为500kg的焊接液氯钢瓶，共1瓶2.4 加氯机数量采用加氯机2台，交替使用 2.5 加氯间、氯库加氯间靠近氯池和清水池。因与反应池距离较远，无法与加药间合建。器，其位置在室内地面以上20cm。设置漏气报警仪，当检测的漏气量达到23mg/kg时报警，切换有关阀门，切断氯源，同时排风扇动作。为搬运氯瓶方便，氯库内设单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶正上方，轨道通到氯库大门以外。称量氯瓶质量的液压磅称在磅称坑内，磅称面和
23、地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。并设置报警器，达余氯下限时报警。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。2.4.7 清水池的设计（1）已知条件：水厂设计总水量：Q =10000/d（2）设计计算：清水池的调节容积取设计水量的10%，则调节容积：V=1000010%=1000消防用水量按同时发生两次火灾，一次灭火用水量取25L/s，连接灭火时间为2h,则消防容积180m3 安全贮水量：0排泥冲洗沉淀时用水量取设计水量的5%为500m3总容积：1680m3清水池设两个，有效水深取H=4.5m，则单池面积为： f=V/2H=1680/(24.5)=186.7 m2取BL=1
24、414=196m2。超高取0.5m，则清水池净高度取5.0m。加药间、药剂仓库、二级泵站、配电房及办公楼不是本设计的重点，在此说明中不做详细计算。3. 水厂各处理构筑物平面布置的依据说明及特点3.1 平面布置综述（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。此外应设置必要的超越管道。（4）沉淀池排泥或澄清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。
25、（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）根据水厂的平面形状，将生产流程布置成直线型，生产区和生活区之间用车道各开，水厂外围设置绿化带。水厂的附属建筑按功能分生产性和生活性两大类。生产性包括：化验室，机修间，车库，办公用房等；生活性包括：食堂，浴室，传达室，宿舍等。此外水厂内其他一些建筑物；如堆场，车棚，围墙。水厂的基本组成分为两部分：（1） 生产构筑物和建筑物，包括处理构筑物和清水池、二级泵房、药剂间等；3.2 本设计平面布置根据前面的设计计算可以确定各处理构筑物的几何尺寸。（1）配水井水深H=5m，宽为B=4m，长为L=3.2m。（2）混合器井占地面积采用7.
26、2m5m。（3）折板絮凝池长为6.85m，宽6.3 m，深2 m。（4）竖流沉淀池直径10.5m，高1.49 m。（5）滤池采用双格滤池，单格宽4m，长4m；共两组，每组长为45 m ，宽2 m，深4 m。（6）清水池长14m，宽14m，深5m。附注：其他构筑物尺寸查阅给排水设计手册。本水厂的平面布置如附图一所示。根据草图附图一绘制A1号水厂总平面布置图。该平面布置为折角式，较充分的利用了所给地形。整体上布局合理，工艺流畅，简洁大方。4. 水厂高程布置4.1 高程布置综述在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间的水面高差即为流程中的允许流速水头损失，包括构筑物本身、连接管道、
27、计量设备等水头损失在内。水头损失通过计算确定，并留有余地。当各项水头损失确定之后，便可进行构筑物高程布置。构筑物高程布置与厂区地形、地质条件及所采用的构筑物型式有关。本设计所给地形有自然坡度，有利于高程布置，应充分利用。4.2 本设计高程布置 处理构筑物中的水头损失与构筑物和构造有关，本设计通过查阅给排水设计规范估算：水头损失估算表名称水头损失/m名称水头损失/m配水井0.5絮凝池至沉淀池0.1管式静态混合器0.3沉淀池至滤池0.3-0.5折板絮凝池0.4-0.5滤池至清水池0.3-0.5平流式沉淀池0.2-0.3其它视管道长度而定V型滤池2本水厂的高程布置如附图一所示。根据草图附图二绘制A1
28、号水厂高程图。5 设计总结课程设计是大学学习生活的一项任务，是巩固所学专业知识的最佳途径。同时，它还是我们大学生理论联系实际的一个重要途径。通过学习，我们掌握了给排水工程专业的理论知识，在这次课程设计中，我们又灵活地运用所学知识，遇到并解决了许多实际问题。经此设计，我们认识到我们知识的单一性和理论联系实际的重要性，只有更全面的了解给排水系统的知识和不断的在实际中深化，才能更好的发挥我们的才能。通过这次课程设计，我们对水厂的设计有了更深地了解，为今后的工作打下了坚实的基础。感谢各位老师对我的帮助！以上是我的本次给水课程设计，肯请老师检阅并批评指正。6 参考资料、水处理构筑物设计与计算（第一版）；、水处理工程技术 3、给水排水设计手册 第三册 中国建筑工业出版社5、给水排水快速设计手册3、4册；6、给水排水课程设计指南17