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1、第一章设计说明书-ULb1-一、刖g1.1设计题目给水处理课程设计1.2设计任务来源兰州交通大学环境与市政工程学院给排水教研室1.3设计要求设计一座产水量为H400m3d,主要供生活饮用水的净水厂，设计期限为2005年12月1日至2022年1月5日，设计成果如下：净水厂设计说明书一份工艺设计计算书一份，附有必要的计算及草图净水厂平面图及高程系统图净水构筑物，平面及剖面图1.4原始资料该净水厂位于我国山东省某镇，根据当地政府批准的关于城镇建设发展规划，有一定的土地面积可以供水厂使用。该水厂所在地形平整，厂区内最大高差小于Inb平均地面标高为60.OOmo厂址南侧紧邻二级公路，厂址北侧500In处
2、即为该厂选定水源XX河，附近无其它水源可供利用，进厂水压为12mo河水最高水位：53.20m；最低水位：49.50m；常水位：52.00m；河水最小流量：65m3/s；最大冻土深度：0.2m河水水质分析资料见表：编号项目单位分析结果1浑浊度度12811802色度度(153嗅和味无4总硬度mmol/L3.55缄度mmol/L2.86PH值6.77.77蒸发残渣mg/L4508细菌总数个/个194009大肠菌群数个/L9700010水温oC42411其他化学指标符合国标12其他毒理学指标符合国标注:(11、CIC2+,Mg2+I硬度mmolL的基本单位为匕三2!COH-,-CO2-,HCO-碱度m
3、mol/L的基本单位为233当地最高气温：39.5oC；最低气温：-7.2oC；主导风向：夏季东南风冬季西南风地震烈度：II地下水深度：3.6m；地基承载力：2.0kgcm2可保证二级负荷供电，有充足的精制硫酸铝，三氯化铁供应，当地石英砂，无烟煤可供各种滤池作为滤料。漂II白粉和液氯均保证供应，最大投氯量可采用LOnlg/L。水厂自用水量按10%计，远期水量为近期的L5倍。供货单位石英砂筛分结果如下:筛的标准孔径(mm)留在筛上的砂量(g)通过筛孔的砂量(g)(g)2.3620.199.999.91.6518.391.691.60.99122.768.968.90.58948.620.320.
4、30.24618.61.71.70.2081.50.20.2筛底盘0.2/二、设计的基本原则及指导思想1 .水处理工艺流程及主要构筑物的组成是根据原水水质，设计生产能力，处理后水质要求，参照像似条件下水厂的运行经验，结合当地条件通过技术经济比较综合研究确定的。2 .水处理构筑物的生产能力按最高日供水量加自用水量确定，必要时应包括消防补充水量。3 .净水厂出水水质执行GB5749-85生活饮用水卫生标准，根据1992年印发的城市供水行业2000年技术进步发展规划本净水厂属于第四类水司。4 .以安全、高效、节水、自动控制为设计的指导思想，随着给水工程设施化的发展进程，应为今后的技术改进留有适合的空
5、间。5 .稳固的防护地带是保证水厂安全运行的关键，是水厂基本功能发挥的基础，必须屏蔽不稳定因素的影响。三、处理方案概述及确定根据原水水质及设计生产能力等因素，通过研究调查，必要的实验并参考相似的条件下处理构筑物的运行经验，选择处理方法和工艺流程；本设计的水厂以地表水为水源，处理工艺流程通常包括混合、絮凝、沉淀或者澄清，过滤及消毒。主要的工艺流程图有以下三种：（一）混凝剂消毒剂II原水一混合f絮凝沉淀池f滤池一清水池It一澄清池一（二）混凝剂高份子助凝剂消毒剂I!I原水一混合一直接过滤池一清水池（三）混凝剂消毒剂II原水f沉砂池f混合f絮凝沉淀池f滤池f清水池Itf澄清池f方案二合用于原水浊度较
6、低，普通低于50度。且原水水质变化小，采用双层或者多层滤料直接过滤，也可在过滤前设一微絮凝池。方案三合用于原水浊度较高，含砂量的水质。为了达到出水要求，减少混凝剂用量，增设了预沉池或者沉砂池。根据原水的特点，水质变化不大，原水浊度不高，含砂量较少，通过了解相似条件下处理构筑物的运行经验。确定选用方案一的混合、絮凝、沉砂、过滤、消毒。四、主要构筑物和设备类型的选择1 .投药方式类型的确定1) .泵前投加药液投加在水泵吸水管或者吸水喇叭口处,这种投药方式安全可靠，普通合用于取水泵房距水厂较近者。2) .高位溶液池重力投加当取水泵房距水厂较远者，应建造高架溶液池利用重力将药液投入水泵压水管上，或者投
7、加在混合池入口处。这种投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。3) .水射器投加利用高压水通过水射器喷嘴和喉管之间真空抽吸作用将药液吸入，同时随水的余压注入原水管中，这种投加方式设备简单，使用方便，溶液池高度不受太大限制，但水射器效率较低，且易磨损。4) .泵投加泵投加有两种方式：一是采用计量泵，一是采用离心泵配上流量计。采用计量泵不必另设计量设备，泵上有计量标志，可通过改变计量泵行程或者变频调速改变药液投量，最合用于混凝剂自动控制系统。根据以上分析比较，本设计选用计量泵投加。药剂采用Fed3,其主要优点是PH范围广，不受温度影响，絮体大，且絮体不易破碎；但其腐蚀性强，内壁处做防腐处理，接头处用塑
8、料管。投加方式采用湿投法，用水射器投加；这种投加方式设备简单，使用方便，溶液池高度不受太大限制。2 .无阀滤池无阀滤池多用于中、小型给水工程。节省阀门，造价低，冲洗彻底自动、操作方便。但池体结构复杂，滤料装卸艰难，出水标高较高，相应抬高了滤前处理构筑物的标高。3 .消毒药剂选择消毒剂采用氯或者漂白粉，最大的投氯量根据以往经验用LOnIg/L,氯清除细菌，泯灭病毒性能优良，在PH为7时，加氯较好。五、设计主要成果及主要构筑物数量规格1 .药剂采用FeCl,投药量采用23mgL,投加方式采用3水射器投加。设两个容积为1.25m3O尺寸为长L5m,宽1.0m,高1.Omo2 .絮凝沉淀构筑物采用水力
9、循环澄清池。总容积为250.1m3,池总高为6.14m,共2只泥斗，每一个容积为6.4i3o3 .过滤设备采用重力式无阀滤池，共三座，用两座，备用一座，每座净产水量208.9ma,每座分两格，为正方形，边长为3.23m,采用小阻力配水系统。排水管Dg=500mm,虹吸破坏管及冲洗管Dg=15mm,虹吸辅助管采用40钢管，冲洗历时5mino4 .消毒剂采用氯，最大加氯量采用1.0mgLo5 .清水池两座，有效容积为2160m3六、主要参考资料1 .室外给水设计规范GBJ13-862 .净水厂设计知识建造工业出版社3 .给水排水设计手册建造工业出版社4 .有关标准图纸一兰州交通大学环境与市政工程学
10、院图书分馆5 .给水工程主要构筑物及工艺设计计算兰州大学出版社6 .给水工程同济大学主编第二章总体设计一、工艺流程的确定根据由设计书提供的河水水质分析资料得出：原水除浑浊度、细菌总数和大肠菌群数未达到生活饮用水卫生标准外，其余各项均达标。由于浑浊度不是很高，所以不需预沉处理。选定工艺流程如下：加药、原水一澄清一过滤一消毒一出水二、处理构筑物及设备型式的选择设计产水量为11400m3d,所以选用水力循环澄清池。水力循环澄清池结构比较简单，体积小，占地面积小，并且利用水力在水射器的作用下进行混合和达到泥渣循环回流，不用机械搅拌和提升，只是排泥系统较复杂。滤池选用重力式无阀滤池。重力式无阀滤池不需设
11、置闸阀，自动冲洗，管理方便，可成套定型制作上马快，适于中小型水厂。第三章澄清3.1药剂投配设备的设计一、混凝剂的选择根据原水的浊度和PH值，鉴于三氯化铁（FeCl3）合用的PH值较宽，混凝效果不受水温的影响，絮凝效果好等优点,并且当地的三氯化铁（FeCl3）供应充足，因此选择精制三氯化铁（FeCI3）为混凝剂。但是由于其具有腐蚀性，溶解池内要注意防腐，且管道宜采用塑料管。二、投药量的确定根据混凝实验资料做图，由图可知，浊度为600时三氯化铁（FeCI3）的投加量为23mgLo三、助凝剂的选择当原水中碱度不足时，应投加一定量的助凝剂，以维持一定的PH值。CaO=3a-冈+62?=3x-_-2.8
12、+0,501625无需投加混凝剂四、选择投药设备采用湿投法1、溶解池2、溶液池3、漏斗4、水射器5、压水管6、高压水管五、溶解池与溶液池的计算1、溶液池体积a:混凝a0最大*t11城O,OX照朝叫/L飞落液1浓n度=4取110*0124=msn:每日调制次数，取1次2、溶解池(1)=0.3()=0.33.1=0.93321设3个溶解池，其中1个应用，另1个备用。实际尺寸为：长X宽X高=IX11有效水深：0.80m六、计量设备选择选择用孔口计量，苗嘴大小由投药量决定计量过程：药剂溶液一浮球阀恒位水箱一出液管一苗嘴一投加设备3-2水力循环澄清池采用数据：进水总量Q=11400x1.0924乂360
13、0=0.1438m3/sQ单池进水量q=0.0719m3/S2回流比1：4设计循环总流量q=4Q=4x0.0719=0.2876m3/S喷嘴流速A0=75ms喉管流速=2.5ms第一反应室出口流速=GOmnVs第二反应室进口流速3=40mm/s清水区上升流速=10mms喉管混合时间t1=06s第一反应室反应时间t2=25s第二反应室反应时间t3=100s分离时间t4=40min一、水力护畀器%的Oi)T7算191、瞰岫T=J3.14x7.5二Wm取d=110m0设进水管流速=1.0m/s4qMg0.719d=J=/=0.30m=300m则进水管直径柏七.14根1设喷嘴的收缩角为16.5030根
14、ctg16.5o=320mm则斜壁高为2要求净作用水头”=006do2=。侪艮7.52=3.375m喷嘴直段长度取Ioomm,则h=470mm4 根 0.2876飞陪=383m4q冗管ID图见图一所示取d=380m,10.28765山l如实而獭f三速Y?为3m：/s令t=0.6s,则h=Dzt=1.524m,取1.52Om3、喉管喇叭口取d=2d=2根0.39=0.78m51aO=45o,则%=(I：-5i-tg45o=0.195m=195mm采用连接喇叭口大端圆筒部份高h=380mm图见图二所示4、喷嘴与喉管间距S=2d=2110=220mmO二、第一反应室的计算d=但Z=叵或丝=2.47m
15、,取2.5Om2 YuV3.140.063 =d2=0.7850.2502=4.91r3242，实际出口流速为0272-=60mms0.7852502d d 1(2.50 0.38)-1=3.96m,取4.00m tg15o图见图三所不三、第二反应室的计算q0.2876O=-F=7.19ma3O0.043,4(+)4人(7.19+4.91)oqo由GCd=i32-L=J-L-3.92m取3.9m3V几Y3.14实际断面积03=7.19m2q0.2876O=-f=0.04m/s=40mm/s实际进口流速3037.19h=4qt3.=40876100=2.41m,X2,6m6几d23.14人3.9
16、23h取0.25m,则h=h+h=0.25+2.6=2.85m4346O=。2)1432=d-2x22X=(0.80.25)人tg15。=0.697md,=2.4-20.697=1.01m2:0=-(3.921.012)=11.14m31 4图见图四所示四、澄清池各部尺寸计算q0.0719万cmco=-=71.91121、 4U,0.(X)l415m)3)锥体部份高度1.JD-DY10.34-1.5,zin74H=,o.,tg=tg40o=3.71m1 I2J2(设池底部直径DO=I.5m,锥角B=40o)4)H=H-H=6.48-3.61=3.03mF21图见图五所示五、各部容积及停留时间计
17、算1、喉管混合时间t=h=1440/2540=0.57s第一反应室停留时间1)第一反应室容积Kh(d2+dd+d2)3.14X3.80(250242.50X0.38+0.382=2211=g134342)t=q=7.30/0.2876=25.4s2、第二反应室停留时间t31)第一反应室容积:.Xhd2-dd,d2a三cun-62222-24333I43.14CCon.3.14X2.7(2.5022.501.01+1.012=X3.92x2.85-=27.11m343I4J2)t3=(,4/q1二27.11/0.2876=95sh-0.053、分离室停留时间t42850-50COCo-7=2.8
18、28s=47min0.994、净水历时P=t1t4+495+2828=2949.0s=49min+ 3.14 . 3.71 (10 342 +10.34 x 1.50+1.502 ) 125、_澄3清14池总容积及停留时间(L.*03426.74-1371O.45)1)总4容积峭檄喘忙叫N嘴锻=337.56r32）总停留时间T=Oq=337.56/259=1.30h六、进水出水系统计算1、进水管：采用d=250mm,管内流速0=1.2ms2、出水系统1）采用环行穿孔集水槽由澄清池设计经验知：环行集水槽中心线内所围面积等于分离区总面积的45%H0.45+O+O=D242341,环行集水槽中心线处
19、直径为n_/0.45根7L9+4.91+7i9d0.785=75m2）环行集水槽宽度bb=0.9q0.421经验公式那b二哪济现7挪喋嗷力=l2255m.Zb=0.26m槽起点水深h?=075b=0.75根0.26=0.195m槽终点水深h=1.25b=1.25根0.26=0.325m考虑构造及施工方便，水深按0.33m,采用相同断面，槽高0.53mo图如图六所示3）集水槽平均宽度为0.0432-/=CCC=0.63m/sb026(r1h =0.05m94）孔眼计算设孔眼淹没深度所需孔眼总面积nf =- 0 u2q2 0.043gF.62 rx 9.8 X 0.05UO.140r3采用孔眼直径
20、d4=25mm,则每个孔眼面积f=0.7850.0252=0.000494m30所需孔眼数0.140明二：285f0三孔眼间距外侧(Db) 3.14x(7.5 + 0.26) =1=2852= 0.171m取a=0.180m=180mm(D-b)3.14x(7.5-0.26)a-=0.160m2口285内侧2取a2三0.160m=160mm5)出水总槽计算总出水量q=2q=20.043=0.086r113/s32总槽流速采用D5=08msq0.086B=m=0.325m槽宽Uh08x0.33W=0.35m实际流速为C普%=074ms0.350.33q0.086h=0.31m槽内水深0:B080
21、35七、排泥系统计算q(s-s)V=141、污泥浓缩室容积Cs为620毫克/升1S为10毫克/升4T采用1小时C采用IoOO毫克/升259x(620-10)1：V=15.8m10000泥斗只数n=2,则每斗容积为7.9r113O图如图七所示上部面积=dx4.63-妲68.73.1412煽行CoDVAOB180=9.6Om22.182.98CC,2.4868.73.14下部面积S=S2.4xS_3.2522扇行fVAOB180=0.44r2实际容积V=(9.6030.449.600;44/=7.26m32、排泥管计算采用d=200mm排泥管,(u=0.0314r2O其中=1/斤取3.3米进口弯头
22、闸门+2出口入取0=.03.5+0.5+0.1+1.0=2.1I取Iom,.= 1/0.03X10C4A+2.1=0.40.1q=0.40.34x29.83.4=0.101Om3s0t-v-79-7gs排泥历时0%01013、放空管计算采用d=200mm放空管，=0.0314r112,取0.4放空时间t,=2kfHC-Hqr2kDaHrI-IDH,2+lHr2Ctg201121y2(013015121420Ca33-6)+21,4,r1.42a61-S1.43.6f2Ctg40o43.6ltctg240oI35=2954s=0.82小时其中 -KO +4.91 +7.19 + 71.9-2 i
23、02=15100.40.314 T83.14kJid2440.40.314aX9.84、溢流管采用d=250mm,直径与进水管相同。第四章过滤选择重力式无阀滤池，滤料用单层石英砂一、石英砂筛分结果如下：由筛分曲线得：J。=0.42mm1.31mmd1.31k=3.12.0d0.4280根据要求选择d10=0.55mmk=2.0则dQO=11m按此标准重新筛分二、计算1、设计水量净产水量为(11400x1.09)/24=518m3卜近期两座，远期增加一座。单个滤池的净产水量为259m3h,滤池分两格，每格水量129.5rWh,滤池自身冲洗水量设为净产水量的4%o则设计水量为：129.5x104%
24、=134.68m3/h=37.41US2、设计数据滤速：10mh平均冲洗强度：15Lsgm2冲洗历时：5min终期允许水头损失：1.75m排水井堰口标高：59.3m滤池底板埋深：0.5m3、计算1)滤池面积过滤面积：Tro-=135m2连渠通考虑采用边长为o.35m的等腰直角三角形，面积为：f=X0.352=0.0613m222考虑连渠通斜边部份混凝土壁厚80mm则边长为：03520.08=0.463m:f=0.4632=0.106t222滤池面积f=1+f2=135+0106=13.606r2滤池为正方形，其边长为：L7=3.69m滤池实际面积F=L2=3.692=13.62m2实际过滤面积
25、P=13.62-0.1064=13.20m22）滤池高度底部集水区高度0.40m滤板高度0.10m支撑高度0.20m滤料层高度0.70m净空高度0.40m顶盖高度0.40m，冲洗水箱高度为：60Fqt6013.20155=2.18mF2100013.62x2x1000超高采用0.15m,池顶板厚度0.1Om工滤池总高度为：H=0.40.4+0.2+0.7+0.4+0.42.2+0.15+0.1=4.65m3）冲水分配箱流速勺取005msQ0.0374A=0.748r2面积0-05根据结构要求选取：09mx1.20m进水管Q=37.41Ls,选用直径Dg=250mm管道流速D.=0,72ms3.
26、36。/。.=15m局部阻力包括管道进水口、3个90。弯头和三通，则进水管的水头损失为：D2h=Xil+X飞二0.00363寺g5+（0.5+3人0.61.5）=0.155m滤池出水管与进水管采用相同的管径，即Dg=250mm4）控制标高滤池出水口高程二滤池总高度-滤池底版入土埋深-（冲洗水箱水位高程）超高-迟顶盖厚+平面地面标高=4.65+0.50.250.1+60=63.8m虹吸辅助管口高程二滤池出水口高程+终期允许水头损失值=63.8+1.07=65.5m进水分配箱堰顶高程二虹吸辅助管口高程+进水水头损失+适当的安全高度14m=65.5+0.5+0.14=65.79m5）虹吸管管径反冲洗
27、流量QCh=qF,=15人13.20=198L/S因冲洗时不住手进水Qj=37.4Ls故虹吸管流量h=198+374=2354Ls假定虹吸上升管管径为35Omm,下降管管径为30Omm当G=二2卦24S时：i=22.5。/h上上OOD=3.10m/si=51.5。/下下。当Q=198Ls时：D=2.05m/sch上当Q=198Ls时：D=2.80m/s,ch卜Q0.198D=Ui=0.81m/s1f40352)4三角形连通管内流速22个SS)4OR =： x1 C=R n0.0613=0.05m0.35) 2 + 2) 0.351 、1! 6 =) 0.05e = 46.6QA20R0.013
28、D2 0.812,=rz= _ . _ x 7.46 o/C2R 46.6) 0.05每一个连通渠长取14m6)在冲洗流量下的水头损失：从水箱至排水井(1)沿程水头损失Xhf=hfhfhf3连通渠hf=0.00746)1.4=0.010m虹吸上升管h=0.0225)6.0=0.135m(管长取6.0m)虹吸下降管hf=0515)6.0=0.309m(管长取6.0m)：Xhf=0.0100.1350.309=0,454m(2)局部水头损失式中局部阻力包括：三角形连通渠出口、进口、挡水板水头损失；虹吸上升管进口，三通、6O弯头，126弯头、虹吸下降管及出口管。:xhf=加他疆下。痂+。霓*1+。5
29、+2.。)2鬻+(。.25+1.022QCdhn=0.050+0.05+0.107+0.777+0.613=1.597(3)小阻力配水系统及滤层损失小阻力配水采用穿孔板，穿孔板损失采用20Cm滤料层及支撑层损失h=(trir_1)|(1_mo)H=(2,65-r1)(l-0.4g0.7=0.68m2.总水头损失=0.424+1.597+0.2+0.68=2.93m冲洗水箱平均水位高程(61.94+63.8)/2=62.87m虹吸水位差=冲洗水箱平均水位高程一排水井堰高=62.87_59.55=3.32m2.93m7)排水管计算Q=235.4L/sDg=600mmo=0.80ms8)虹吸破坏管及
30、虹吸辅助管确定由经验确定，虹吸破坏管及强制冲洗管管径均为15mm,虹吸辅助管选040钢管。第五章消毒一、消毒方法的选择氯消毒经济有效，且当地提供充足二、氯与水接触时间不小于30分钟三、加氯量计算Q=0.001aQl=0.0011.0l1140)，24)-0.475四、加氯机选择选择MJLj加氯机，可以在0.1:3.0范围内使用五、加氯间加氯间应设在挨近投加地点，直接通向外部且外开门，内置换气扇，准备称量校核，并设紧急池(有一定的坡度，且常储备定量的水)第六章其他设计清水池设计计算清水池容积二调节容积，+消防容积m自用水容积m3小：取产水量的15%计算1m=1140015%=171Om31:按5万：10万人规模计算，q=35Ls（一次灭火用水量）2=qnT=3510-3223600=504ri3：按产水量的3%计算3=114003%=342m333=*小五n=1710+504+342=2556m3123近期设两座清水池，远期增加一座。
