给水工程课程设计

第一章 设计说明书

一、前言 1．1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11400m3/d，主要供生活饮用水的净水厂，设计期限为2005年12月1日至2006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。该水厂所在地形平坦，厂区内最大高差小于1m，平均地面标高为60.00m。厂址南侧紧邻二级公路，厂址北侧500m处即为该厂选定水源××河，附近无其它水源可供利用，进厂水压为12m。 河水最高水位：53.20m； 最低水位：49.50 m； 常水位：52.00 m；

河水最小流量：65 m3/s； 最大冻土深度：0.2 m 河水水质分析资料见表：

注：

1 1

C Ca2 ,Mg2

2 硬度mmol/L的基本单位为 2

1

C OH ,CO32 ,HCO3

2 碱度mmol/L的基本单位为

当地最高气温：39.5 oC； 最低气温：-7.2 oC； 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：2.0kg/cm2

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

白粉和液氯均保证供应，最大投氯量可采用1.0 mg/L。 水厂自用水量按10%计，远期水量为近期的1.5倍。

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，参照相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 ↓ ↓

原水 → 混合 → 絮凝沉淀池 → 滤池 → 清水池 ↓ ↑

→ 澄清池 →

（二）

混凝剂 高分子助凝剂 消毒剂 ↓ ↓ ↓ 原水 → 混合 → 直接过滤池 → 清水池

（三）

混凝剂 消毒剂 ↓ ↓

原水 → 沉砂池 → 混合 → 絮凝沉淀池 → 滤池 → 清水池 ↓ ↑

→ 澄清池 →

方案二适用于原水浊度较低，一般低于50度。且原水水质变化小，采用双层或多层滤料直接过滤，也可在过滤前设一微絮凝池。方案三适用于原水浊度较高，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吸水喇叭口处，这种投药方式安全可靠，一般适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变频调速改变药液投量，最适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FeCl3，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，冲洗完全自动、操作方便。但池体结构复杂，滤料装卸困难，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

消毒剂采用氯或漂白粉，最大的投氯量根据以往经验用1.0mg/L,氯清除细菌，消灭病毒性能优良，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FeCl3，投药量采用23mg/L，投加方式采用水射器投加。设两个容积为1.25 m3。尺寸为长1.5m，宽1.0m，高1.0m。

2．絮凝沉淀构筑物采用水力循环澄清池。总容积为250.1 m3，池总高为6.14m，共2只泥斗，每个容积为6.4 m3。

3．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208.9 m3，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5min。

4．消毒剂采用氯，最大加氯量采用1.0mg/L。 5．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》ＧＢＪ １３－８６ 2．《净水厂设计知识》建筑工业出版社 3. 《给水排水设计手册》建筑工业出版社

4．有关标准图纸－兰州交通大学环境与市政工程学院图书分馆

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 → 澄清 → 过滤 → 消毒 → 出水 二、 处理构筑物及设备型式的选择

设计产水量为11400 m3/d ,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）适用的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（FeCl3）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（FeCl3）的投加量为23mg/L。

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] 3[a] [x] [ ]

∴无需投加混凝剂 四、选择投药设备 采用湿投法

=3

23

-2.8+0.5 0162.5

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:混凝剂最大投加量，取22mg/L3aQ25 11400 1.09

1 3.1mc:溶液浓度，取10%417cn417 10 1 24 n:每日调制次数，取1次

2、溶解池

2 0.3 1 0.3 3.1 0.93m3

设3个溶解池，其中1个应用，另1个备用。 实际尺寸为：长×宽×高=1×1×1 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 → 浮球阀 → 恒位水箱 → 出液管 → 苗嘴 → 投加设备 §3-2 水力循环澄清池 采用数据： 进水总量

Q=

11400 1.09

0.1438m3/s

24 3600 Q

0.0719m3/s2

单池进水量

q

回流比 1：4

3q 4Q 4 0.0719 0.2876m/s 1设计循环总流量

喷嘴流速 0 7.5m/s 喉管流速 1 2.5m/s

第一反应室出口流速 2 60mm/s 第二反应室进口流速 3 40mm/s 清水区上升流速 4 1.0mm/s 喉管混合时间 t1 0.6s 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

1d0

0.111m

取d0 110m

设进水管流速 1.0m/s

则进水管直径

d

0.30m 300m

设喷嘴的收缩角为 16.5

300 110

ctg16.5 320mm2则斜壁高为

要求净作用水头 图见图一所示

hp 0.06 02 0.06 7.52 3.375m

喷嘴直段长度取 100mm,则 h0 470mm

2

d1

0.383m

取d1 380m 0.2876 1 2.53 m/s1为： 则实际喉管流速0.785 0.382

令t1 0.6s,则 h1 1 t1 1.524m,取1.520m

3、喉管喇叭口

取d5 2d1 2 0.39 0.78m 0 45 ,则h5

d5 d1

tg45 0.195m 195mm

2

采用连接喇叭口大端圆筒部分高 hs 380mm

图见图二所示

4、喷嘴与喉管间距

s 2d0 2 110 220mm

二、第一反应室的计算

d2

4

2.47m,取2.50m

2 d22 0.785 0.2502 4.91m3

∴实际出口流速为

0.2728

60mm/s锥形筒夹角 取30 0.785 2.502

2.50 0.38 1 3.96m,取4.00md d1

h2 21

2tg2tg15

2

图见图三所示

三、第二反应室的计算

3

d3

q1

0.2876

7.19m3

0.04

3

3.92m取3.9m

2

7.19m3实际断面积

实际进口流速

h6

3

q1

3

0.2876

0.04m/s 40mm/s7.19

4q1t34 0.876 100

2.41m,取2.6m d323.14 3.92

h4取0.25m,则h3 h4 h6 0.25 2.6 2.85m

1

d4

23

2 d2

d2 2xd2

x 0.8 0.25 tg15 0.697m 2.4 2 0.697 1.01md2 1

3.9 4

2

1.012 11.14m3

图见图四所示

四、澄清池各部尺寸计算 1、

4

q

4

0.0719

71.9m2

0.001

D

10.34m

取D 10.4m实际上升流速：

4

0.0719

0.99mm/s

0.785 10.42 4.91 7.19

2、澄清池高度H

1）澄清池内第二反应室要求的水深

H3 h h0 h1 h2 h4 S

0.25 0.22 0.15 0.450 1.52 4.0

6.59m

（h为喷嘴底法兰至池底距离，取0.15m） 2) 澄清池总高

H H3 H4 6.59 0.15 6.74m

）

（

h4

为反应室保护高度，取

h4 0.15m

3）锥体部分高度

10.34 1.5 D D0 H1 tg tg40 3.71m

2 2

D 1.5m 400（设池底部直径，锥角）

4）H2 H H1 6.48 3.61 3.03m 图见图五所示

五、各部容积及停留时间计算

1、喉管混合时间 t1 h1/ 1 1440/2540 0.57s

第一反应室停留时间 t2 1）第一反应室容积

1

22

h2 d2 d2d1 d1

22

3.14 3.80 2.50 2.50 0.38 0.38 7.30m3

34

3

4

2）t2 1/q1 7.30/0.2876 25.4s 2、第二反应室停留时间 t3 1）第一反应室容积

2

4d3h3

2

h6 d22 d2d2 d2 2

3

4

3.143.14 2.7 2.502 2.50 1.01 1.012 23 3.9 2.85 27.11m434

2）t3 2/q1 27.11/0.2876 95s 3、分离室停留时间 t4

t4

h3 0.052850 50

2.828s 47min

0.99 4

4、净水历时 T

T t1 t2 t3 t4 0.6 25.4 95 2828

2949.0s 49min

及停留时间T 3.14 3.715、澄清池总容积3.142

41）总容积

12

2

3.14 10.34 2.58/4 3.14 124.68/12H1 3.7122 D[H H1 H0 ] D DD0 D02 4 121.0312 337.56m3

10.34 [6.74 3.71 0.45 ]

10.34

2

10.34 1.50 1.502

2）总停留时间 T /q 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 1.2m/s 2、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%

∴环行集水槽中心线处直径为

D1

7.5m

0.45 4 2 3

4

D12

2）环行集水槽宽度b

b 0.9q20.4

1q2 qk

2经验公式： 0.4

1

b 0.9 k 为超载系数，取0.0719 1.2 0.255m1.2 2

∴取b 0.26m

槽起点水深 h7 0.75b 0.75 0.26 0.195m 槽终点水深 h8 1.25b 1.25 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0.53m。 图如图六所示