1、- 1 -某师净水厂设计一、 设计原始资料1. 净产水量：5000m 3/d2. 水源为河水，建胜河3. （1）最高浑浊度为 2000NTU（2）碱度为 5mg/L（3）总硬度：月平均最高 368mg/L, 月平均最低 156mg/L（4）PH 值： 6.97.6（5）色度：12 度（6）大肠菌群数：1800CFU/100ml（7）水温：月平均最高 27.7月平均最低 6.94净化出水要求：达到国家生活饮用水卫生标准 （GB5749-2006）要求。5净水厂地形图：比例尺 1：2006地形资料：拟建水厂厂址地形平坦，地质为砂质粘土，地基承载力特征值 fa=600kPa,无地下水7各种材料均可供
2、应。二设计计算（一） 确定净水厂的设计水量根据 GB500132006 规定：水处理构筑物的设计水量，应按最高日供水量加水厂自用水量确定。水厂自用水率应根据原水水质、所采用的处理工艺和构筑物类型等因素通过计算确定，一般可采用设计水量的 510。当滤- 2 -池反冲洗水采取回用时，自用水率可适当减小。考虑滤池反冲洗水采取回用及用水安全，自用水率取 8%则设计水量 Q=5000(1+0.08)=5400 m3/d（二）确定净水厂工艺流程和净化构筑物的型式1混凝剂的投配及加药间尺寸确定根据最高浊度，此河水水质与长江水类似，则混凝剂采用硫酸铝（含三氧化二铝 16%） ，投加量最高为 28.7mg/L,
3、最低为 15.6 mg/L，平均 24.8 mg/L，无需助凝剂。每天工作时间为 16h。（1）确定石灰（纯度 50%）投加量：硫酸铝投加量计算时取 28 mg/L，折合成三氧化二铝为 28 mg/L16%=4.48 mg/L。三氧化二铝分子量为 102，故投加量相当于4.48/102=0.044mmol/L.剩余碱度取 0.37 mmol/L，则得 CaO =30.044-0.125+0.37=0.377 mmol/LCaO分 子 量 为 56， 则 石 灰 投 加 量 为 0.37756/0.5=42 mg/L（2）药库尺寸计算设计参数：水量Q=5400/16=337.5m/h；最大加药量
4、a=28mg/L；仓库储量按7-15d计算，这里取7d。设计计算加药量g=2810 -35400=151.2kg/d，7天的用量：- 3 -7151.2=1058.4kg固体按90%计算：则7天需1058.4/90%=1176kg，固体每袋重25kg，需1176/25=47.4袋 ， 取 50袋 ， 每 袋 尺 寸 为 0.50.40.2 m， 则 每 袋 体 积 为 0.04 m， 50袋 体 积 为 2 m， 取 堆 放 尺 寸为 1.21.21.5 m， 则 药 库 尺 寸 为 44m2。(3)溶解池 W1和溶液池 W2的确定W2=（8100aQ）/（10001000cn）=（81002
5、85400）/(10001000102)=6.048m3a-混凝剂最大投加量；Q-处理水量；n-液体投加混凝剂时，溶解次数应根据混凝剂投加量和配制条件等因素确定，每日不宜超过 3 次，这里取 2 次；c-混凝剂投配的溶液浓度，可采用 5%20%（按固体重量计算） ，取 10%计算；W1=(0.2-0.3)W2取 0.3，则 W1=0.3W2=1.81 m3（4）加药间W2尺寸为 2m2m1.7m，超高取为 0.2m；W 1尺寸1.5m1m1.5m，超高取 0.25m；则加药间尺寸为 4m4m。（5）投加方式的确定采用计量泵投加，不必另设计量设备，泵有计量标志，可通过- 4 -改变计量泵行程改变
6、药液投量，适用于絮凝剂自动控制系统。2絮凝池的确定目前我国正在推广应用穿孔旋流絮凝池，所以本设计采用穿孔旋流絮凝池。一般分格数不少于 6 格，起点孔口流速宜取 1.0-1.5m/s,末端孔口流速宜取 0.05-0.1m/s，絮凝时间 10-20min,其优点构造简单，施工方便，造价低，可用于中小型水厂，所以选择穿孔旋流絮凝池，分 1 个池，每池格数取为 8 格。（1）絮凝池设计流量 Q=5400/（163600）=0.094 m 3/s,则絮凝池体积 W=0.0941660=90m3（2）设平均水深为 3m,则絮凝池面积为 S=90/3=30 m3。 每格面积 s=30/8=3.75m2则每格
7、边长 a=1.94m（3）孔口流速起点孔口流速 V0取 1.1m/s,末端孔口流速 V8取 0.08m/s其它孔口流速按照公式 Vi=V0+V8-V8 求得：11280niV1=0.78m/s;V2=0.63m/s;V3=0.50m/s;V4=0.40m/s;V5=0.3m/s;V6=0.23 m/s;V7=0.15 m/s;（4）孔口水头损失计算式为 hi=1.06 gvi2求得- 5 -h0=0.075m，h 1=0.033m，h 2=0.021m，h 3=0.014m，h 4=0.009m，h 5=0.005m,h6=0.003m,h7=0.001m,h8=0.0004m(5)孔口尺寸及
8、位置出口孔口尺寸的长取边长 a，高 l=Q/(v8a)=0.094/(0.081.94)=0.6m;其其它孔口尺寸按长高比 3：2计算（进口孔口除外） ， li = ，计算其孔口高度依次为ivQ5.10.28m,0.32m,0.35m,0.40m,0.45m,0.52m,0.65m。孔口上边缘宜在水面下至少 10cm，孔口下边缘宜在泥斗上 20-30cm。（6）泥斗泥斗倾角取 45。 ，上边长为 2m，泥斗下孔口为正方形，边长取 0.30m。泥斗高为 0.85m。泥斗个数取 8 个。（7）总高度保护高 0.30m，平均水深 3.00m，泥斗高度取 0.82m。则总高为 0.30+3.00+0.
9、82=4.12m。 3沉淀设备的确定本设计采用斜管式沉淀池，具体参数如下：（1）设计流量 Q=0.094m3/s；（2）表面负荷为 5-9 m3/(m2.h)，取 q=9m3/(m2.h)=2.5mm/s；（3）颗粒沉降速度 0：0.4mm/s；（4）采用蜂窝形斜管，D30，L1000，60。（5）沉淀区的平面尺寸- 6 -沉淀池的沉淀区表面积 F m2，其中斜管6.370.2594结构占用面积按 3%计，则实际清水区需要面积：F=37.61.03=38.73 m2.为了配水均匀，采用清水区平面尺寸 85m，使进水区沿 8m 长一边布置；每个沉淀池实际沉淀面积 8540m 2；沉淀池清水区实际
10、上升流速为：V 上 smFQ/3.240.9沉淀池的无效长度为 0.5m，则其无效面积为 0.55=2.5 m2。（6）沉淀池的总高度超高 0.30m，清水区高度 1.20m，配水区高度 1.50m，泥斗高度 1.00m,斜管高度 h=lsin=1sin60 。 =0.87m。因此，沉淀池总高度为：H0.301.201.500.871.004.87m（7）穿孔集水槽计算一个沉淀池设有 5 个集水槽，集水槽间距 1.50m，则两边集水槽距离池壁为 1m，每个集水槽流量 q ；sm/018.594.3集水槽宽 b0.9（q） 0.4（ 一般取 1.21.5）0.9（1.20.0188） 0.40.
11、198m，取 0.20m； 集水槽水深：h 10.75b；h 2=1.25b- 7 -为了施工方便，采用平底集水槽，集水槽水深 h0.20m；集水槽深 Hh+ h 3 +h4 +h5=0.20+0.07+0.05+0.07=0.39mh3-跌水高度， 70mm；h4-孔口上水头， 50mm；h5-超高， 70mm（8）孔眼计算孔径 d 取 25mm每孔流量 412ghq05.8190.8. =0.0003985m3/s 其中 为孔口面积每根集水槽孔眼数 个；57098.21qn两侧交错开孔，每侧开孔数分别为 28 个和 29 个；集水槽上孔距 ml17295排泥斗斗底坡度经验算：斗底坡度为 5
12、055，排泥顺畅。（9）复算管内雷诺数及沉淀时间：Re= vR0式中 水力半径 R=D/4=30/4=7.5mm=0.75cm;- 8 -管内流速 v0= =0.31cm/s;06sin运动粘度 =0.01cm 2(当 T=20时),Re= =23.2101.375沉淀时间 T= = =322s=5.37min0vl.4.过滤设备的确定选用重力式无阀滤池,两个无阀滤池合用一个冲洗水箱。 设计数据净产水量为 5000/16=312.5m3/h，滤池分为 2 格，每格水量为 156.25m3/h=43.4L/s。设计滤速采用 8.0m/h；主要计算（1）滤池面积过滤面积 f1= =156.25 /
13、8=19.5m2；vQ连通渠考虑采用边长为 0.40m 等腰直角三角形，其面积f 2=0.50.40.4=0.08m2并考虑连通渠斜边部分混凝土壁厚为 80mm，则每边长=0.40+0.08=0.51m，面积为：2f2=0.50.510.51=0.13 m2故要求滤池面积 f= f1+ f2=19.5+40.13=20.02 m2滤池为正方形，每边长 L= =4.47m，为了便于施工取用4.5m；滤池实际面积 F=4.54.5=20.25 m2实际过滤面积 F=20.25-40.13=19.73 m2- 9 -实际滤速 v=Q/ F=156.25/19.73=7.92m/h（2）滤池高度底部集
14、水区高度采用 H1 0.40m；滤板高度采用 H2 0.10m；承托层高度采用 H3 0.20m；滤料层高度采用 H4 0.70m；净空高度采用 H550%0.70+0.10=0.45m；顶盖高度采用 H60.54.5tan12。 =0.48m；冲洗水箱高度 H7：为降低高度，采用两格共用一个冲洗水箱。（3）水箱容积：按冲洗一次所需水量，同时考虑在一个冲洗时，另一格滤池向水箱供水。所以：V=Ft（3.6q-v ）/60式中:q-冲洗强度 , 取 15L/sm2t-冲洗历时,5minv-滤速（m/h）,7.92m/hF-滤池总面积,20.25m 2计算得 V=77.76m3水箱有效水深 H =V
15、/2F=1.92m7（4）水箱连通管水头损失，取为 0.05m冲洗水箱高度为 H7=1.92+0.05=1.97m超高 H8 采用 0.15m- 10 -池顶板厚度 0.10m故滤池总高度为：0.4+0.1+0.2+0.7+0.45+0.48+1.97+0.15+0.10=4.55m。(5)进水系统进水分配槽面积f=Q/v=43.4/(0.04 1000)=1.085m2 采用长方形分配槽，规格为 1.2m0.9m进水管滤池进水管由沉淀池总出水渠接出，进水管流量Q=43.4L/s，沉淀池到滤池的允许流速 0.8-1.2m/s，取流速0.8m/s,管径 d= =263mm，选用 DN300 管道
16、，流速)4Q/(vvj=0.61m/s，水力坡度降 ij=2.66，管长 lj=14m；进水管水头损失：h= il+ gv2考虑局部阻力，包括管道进口，90弯头 3 个的损失，则hj= 0.0026614+（0.5+30.6） g261.0=0.08134m(6).配水系统小阻力，采用孔板或陶瓷滤板(7).几个控制标高滤池出水口（即冲洗水箱水位）高程=滤池总高度- 滤池底板入土埋深- 超高=4.55-0.50-0.15=+3.90m。- 11 -虹吸辅助管管口高程=滤池出水口高程+ 期终容许水头损失值=3.90+1.70=5.60m。进水分配槽槽底标高 一般与滤池出水口相同为 3.90m进水分
17、配槽堰顶标高=虹吸辅助管管口标高+进水管水头损失+安全高度（0.10.15m）=5.60+0.08134+0.15=5.83m进水分配槽槽顶标高=堰顶标高+堰上水头+安全高（后两项一起通常取 0.20.3m）=5.83+0.4=6.23m。(8).虹吸管管径连通渠的水头损失取 hl =0.07m配水系统的水头损失 h2h2 =q2/ 2g(10 ) 2=15/29.81（100.751.1）=0.168m流量系数，取 0.75开孔比，取 1.1%承托层水头损失 h3h3=0.022qH3 H3承托层厚度，0.20mh3=0.022150.2=0.066m滤料层水头损失 h4h4=（ -1） （
18、1-m 0）H 421=(2.65/1-1)（1-0.4） 0.7=0.693m- 12 -挡水板的水头损失 h5 ，取 0.05m虹吸管的沿程水头损失，假设冲洗时不停止进水，因冲洗时不停止进水 Qj=43.4L/sQ=qA+ Qj =1519.73+43.4=339.35L/s滤池水量为 339.35L/s，假设虹吸管上升管D1=400mm，下降管 D2=400mm，查水力计算表得, v1=v2=2.71m/s, i1=i2=25.8。沿程水力损失：hy =i1l1+i2l2l1上升管的长度，取 1.8ml2下降管的长度，取 6m则 hy =0.02581.8+0.02586=0.201m局
19、部水头损失：hj = 进口 v0/2g+( 三通 + 60+ 120) v1/2g+( 缩小 + 出口 )v2/2g=0.50.612 +（0.1+0.5+2+0.17+1.0 ）2.71/29.81=1.42mh6= hy +hj =0.201+1.42=1.621m h= 0.07+0.168+0.066 +0.693+ 0.05+ 1.621=2.668m滤池出水口标高=滤池高度超高=4.550.15=4.40m- 13 -冲洗水箱平均水位标高=出水口标高H 7/2=4.40-1.97/2=3.415m平均冲洗水头 Ha=冲洗水箱平均水位标高排水井堰顶标高=3.4150.7=2.715m
20、Ha h 虹吸水位差大于反冲洗水量时的总水头损失，可以保证冲洗。5、消毒.加氯量已知条件: 设计水量 Q1=5400 m3/d=337.5 m3/h（按一天16小时计算），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= 0.0011337.5=0.3375kg/h二泵站加氯量不做考虑.加氯间仓库储备量按15d最大用量计算：M= 0.33751516=81kg选用 350kg 的氯瓶 2 个，一用一备。氯瓶长 L=1335mm，直径D=350mm，氯甁自重 350kg。加氯机选用 LS80-4 转子真空加氯机，安装 2 台，1 用 1 备，加氯量为 0.45kg
21、/h，外型尺寸为BH=610mm260mm，两台加氯机的间距在 0.8m，安装高度高出地面 0.9m。- 14 -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.按照 GB50013-2006。加氯（氨）间及其仓库应设有每小时换气 812 次的通风系统。所以在加氯间、氯库低处各设排气扇一个，换气量每小时 10 次，并安装漏气探测器，其位置在室内地面以上 30cm，设报警仪，当检测的漏气量达到23mg/kg 自动报警。为搬运氯瓶方便，氯库内设 CD11-60 单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶正上方，轨道通到氯库
22、大门以外。6、清水池的设计设计规模，Q=5000m 3/d；（1）清水池的容积取为最高日供水量的 15%；则清水池的容积为 V=500015%=750m3；清水池内用导流隔墙分开；选用矩形钢筋混凝土清水池，尺寸为：B H L=16.7012.504.00m，图集号为 S832。有效水深：3.70m；故其有效容积 V =16.7012.503.70=772m3； （2）清水池各管管径的确定清水池进水管与出水管流速取 1.2m/s，进水管管径按最高日平均时水量计算，出水管管径按最高日最高时用水量计算。- 15 -由用水量变化规律可知，最高日最高时用水量为：Qh=KhQd/16=1.35000/16
23、=406.25m3/h=112.85L/s式中：时变化系数，取 1.3hK进水管管径为：d 1= =0.359m，取 350mm2.104vp出水管管径为：d 2= =0.346m，取 350mm。.3Qh溢流管与进水管直径相同取 350mm，放空管管径可按 2 小时内将池中水泄空计算，取 d3=300mm，放空流速取 2.0m/s。设两个检修孔，检修孔直径为 650mm，检修孔靠近进水管和出水管。池顶设 6 个通气管，均匀布置，通气管直径为100mm，池顶的覆土厚度为 0.7m。7、泵房的设计二级泵房水泵吸水管管径为 DN200，喇叭口外形尺寸查标准图集 S311-（32-27） ，DN20
24、0 吸水管的喇叭口直径为 300，泵房高为 5m。三、水厂内应设置通向各构筑物和附属建筑物的道路。可按下列要求设计： 1 水厂设置环行道路； 2 主要车行道的宽度：单车道为 3.5m ，双车道为 6m ，支道和 车间引道不小于 3m ；3 车行道转弯半径 610m ； 4 人行道路的宽度为 1.52.0m 。四、水厂构筑物水头损失计算连接各构筑物的生产管线管内流速及水头损失- 16 -1 沿程水头损失计算表管径mm计算管长m流量m3/s流速m/s1000i 沿程水损 m原水反应池400 10.00 0.094 0.71 1.96 0.019沉淀池滤池300 7.10 0.087 1.19 7.
25、14 0.051滤池清水池350 10.20 0.087 0.87 3.25 0.0332 局部水头损失计算表部件 V h原水反应池 进口 1.0出口 0.36DN400 蝶阀 0.3DN400 90弯头 4 个0.9045.26 0.981 0.258沉淀池滤池 进口 1.0DN300 弯头 6个0.876出口 0.366.58 0.642 0.138滤池清水池 进口 1.0 6.76 0.981 0.332- 17 -DN350 三通转弯流1.5DN400 蝶阀 0.3DN350 90弯头 4 个0.904出口 0.36清水池泵房 进口 1.045急转弯管2 个0.352DN350 90弯
26、头 1 个0.90出口 0.362.96 0.49 0.0363 构筑物间总水头损失计算表沿程 m 局部 m 总水头损失 m原水反应池 0.019 0.258 0.277沉淀池滤池 0.051 0.138 0.189滤池清水池 0.033 0.332 0.554清水池泵房 0.069 0.036 0.1054 构筑物自身水头损失表构筑物名称 构筑物内水头损失 m反应池 0.4-0.5沉淀池 0.2-0.3- 18 -滤池 1.5-2.0五、水厂高程计算高程布置（一）、清水池：清水池所在的地面标高为 367.5m，取为基准标高0.00m。池顶高出地面 1.5m，所以池顶标高为 1.5m，超高 0
27、.3m，清水池水面标高为 1.2m，水深 3.7m，清水池底标高为-2.5m。（二） 、无阀滤池： 从无阀滤池到清水池的水头损失为 0.554m，滤池内水头损失为 1.5m，所以滤池内平均水面标高为 1.754m，超高为0.15m，滤池顶高为 1.904m，滤池高 4.55m，所以池底标高为-2.646m。(三） 、斜管沉淀池： 从沉淀池到无阀滤池的水头损失为 0.189m，沉淀池内水头损失为 0.2m，所以沉淀池内平均水面标高为 2.143m，超高为0.3m，沉淀池顶高为 2.443m，池子总高 4.87m，池底标高为-2.427m。(四) 、穿孔旋流絮凝池： 从穿孔旋流絮凝池到斜管沉淀池水
28、头损失为 0.1m，斜管沉淀池内水头损失为 0.2m，所以絮凝池内平均水面标高为2.443m。水深 3.0m，超高 0.3m。絮凝池顶标高为 2.743m，池高为 4.12，池底标高为-1.377m。- 19 -(五) 、二级泵房： 水头损失为 0.105m，为了确保清水池最低水位能够高于泵轴高度，泵轴标高度为-2.605m， 泵房底高为-3.0m。泵房高为 5m，所以，泵房顶标高为 2.0m。泵房为半地下式建造。各处理构筑物水面标高及构筑物地面标高见施工图图。六、设计总结通过本次课程设计，我加深了对给水工程理论课程教学内容的理解，进一步复习和消化了课程讲授的内容，培养了理论联系实际的综合素质
29、，巩固了学习成果。在本次为期一周的设计过程中，我掌握了给水处理厂工艺设计的基本步骤，掌握了给水处理厂各处理构筑物形式的选择方法与工艺设计计算方法，给水处理厂平面布置与高程设计的原则和方法，具备了初步的独立设计能力；掌握了设计与制图的基本技能；提高了综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。在此过程中我走了不少弯路，尤其在绘制图纸过程中发现很多问题，但最终在指教员的指导下，我独立完成了设计！感谢教员对我的帮助！以上是我的本次给水课程设计，肯请教员检阅并批评指正！七、主要参考文献资料【1】 给水排水设计手册 （第三册） ，中国建筑工业出版社，1985.4；- 20 -【2】 中小城镇给水 ，中国建筑工业出版社；【3】钟淳昌， 净水厂设计 ，中国建筑工业出版社；【4】 生活饮用水水质标准（GB5749-2006） ；【5】严煦世、范瑾初， 给水工程 ，中国建筑工业出版社；【6】 室外给水设计规范 （GB50013-2006）
