1、上海理工大学 给水处理设厂计1目录第一章 前言 .11.1 设计的目的和意义 .11.1.1 总体目标 .11.1.2 具体目标 .11.2 主要设计指导思想、设计内容和需要解决的问题 .11.2.1 本设计的指导思想 .11.2.2 本设计应解决的主要问题 .11.3 设计参考资料 .21.4 设计成果 .2第二章 给水厂处理工艺的选择 .32.1 设计资料 .32.1.1 城市现状 .32.1.2 水文及水文地质资料 .32.1.3 水源水质资料 .32.2 给水处理流程的选择 .42.2.1 一般净水工艺流程 .42.2.2 本设计净水处理工艺流程 .42.3 给水处理构筑物与设备型式选
2、择 .52.3.3 絮凝池 .62.3.4 沉淀池 .7上海理工大学 给水处理设厂计22.3.5 滤池 .8第三章 主要单体构筑物的设计计算 .103.1 加药间设计计算 .103.1.1. 设计参数 .103.1.2. 设计计算 .103.2 混合设备设计计算 .123.2.1 设计参数 .123.2.2 设计计算 .121.设计管径 .122.混合单元数 .123.混合时间 .124.水头损失 .125.校核 GT 值 .133.3 机械絮凝池设计计算 .133.3.1 主要设计参数 .133.3.2 计算 .133.4 沉淀设备的设计 .173.5 滤池设计计算 .223.5.1 计算依
3、据 .233.5.2 设计计算 .233.5.3 校核强制滤速 v .244.5.4 滤池高度 .24上海理工大学 给水处理设厂计33.5.5 水封井的设计 .243.5.6 水反冲洗管渠系统 .253.5.7 滤池管渠的布置 .273.5.9 反洗空气的供给 .333.5.10 设备选型 .353.6 清水池设计计算 .353.6.1 清水池平面尺寸的计算： .353.6.2 清水池的管道系统 .363.6.3 清水池的布置 .373.7 液氯消毒及加氯间设计 .373.8 泵房设计 .393.8.1 一级泵房设计 .393.8.2 吸水井设计 .423.8.3 二泵房的设计 .42第 4
4、章 水厂平面布置和高程布置 .444.1 工艺流程布置设计 .444.2 平面布置设计 .444.3 水厂管线设计 .454.4 高程布置设计计算 .45上海理工大学 给水处理设厂计4第一章 前言1.1 设计的目的和意义给水处理是一门实践性很强的课程,是学生毕业后经常能用到的专业核心课程之一。通过开展此课程设计，以使学生更好地掌握其基本理论、熟悉和掌握给水厂（自来水厂）设计的原则、步骤与方法，独立完成相关工艺选择、主要构建筑物设计计算、设备选型，从而培养学生运用所学理论和技术知识，综合分析及解决实际工程设计问题的初步能力，使学生在设计计算、绘图、查阅资料和设计手册以及使用设计规范等基本技能上得
5、到初步训练和提高。1.1.1 总体目标按照工程实际的具体要求，以某市地表水为水源进行一个给水厂（自来水厂）的工艺设计。包括工艺计算和图纸绘制两部分工作，计算成果达到扩大初步设计要求。工艺选择和设计要能满足现行国家规范和标准的要求，经构筑物处理后的水即要保证城市用水量要求，又要满足出厂水达到生活饮用水卫生标准 （GB5749-2006）的具体标准值。1.1.2 具体目标1完成设计说明书 1 份内容完整、方案合理、格式规范、论证合理、章节设置合理、层次分明、计算正确、文字通顺、图表清晰； 2绘制工艺图 1 套图纸深度基本上达到初步设计要求、图面整洁、表达正确、布局合理、线条分明、尺寸标注规范； 3
6、意义通过对水厂的设计，能在学习理论知识的同时，有效的将理论知识与生产实际相结合，在对水厂处理工艺和处理流程进行计算设计的同时，进一步掌握并熟练运用城镇给水处理厂工艺设计的相关理论知识和设计方法、程序、技巧等，并学会充分利用现今发达的网络资源进行辅助设计和资料查询，为今后走上工作岗位，能够胜任工作打下基础。1.2 主要设计指导思想、设计内容和需要解决的问题1.2.1 本设计的指导思想1对水处理工艺流程方案进行比较和选择；2对各个水处理构筑物的类型进行比较和选择；3对推荐的构筑物进行完整的工艺设计及计算；4对推荐的各个构筑物的工艺设备进行比较和选择；5完成构筑物的工艺图的绘制；6完成整个厂区的平面
7、布置和规划；7完成整个厂区的高程布置上海理工大学 给水处理设厂计51.2.2 本设计应解决的主要问题1对水处理构筑物的类型进行比选；2对反应池、沉淀池、滤池平面布置方案的选择；3对反应池、沉淀池、滤池图纸的绘制；4对水处理工艺流程方案的比较和选择；5借鉴其他水厂的经验，对整个水厂进行平面和高程的布置。1.3 设计参考资料1给水排水常用资料设计手册；2给水排水城镇给水设计手册；3给水排水器材与装置设计手册；4给水排水专用设备设计手册；5简明给排水设计手册；6给水排水设计规范；7. 给水净化新工艺净水厂设计；8. 给水排水标准规范实施手册；9. 给水排水标准图集；10.给水排水标准图集净水厂设计知
8、识。1.4 设计成果1.编写设计说明书一份，说明书中应包括设计任务、设计依据的资料、决定净水工艺流程和选择构筑物型式的理由，主要净水构筑物的设计计算，并附必要的单线草图。2. 绘制给水厂平面布置图（1：2001：500）和给水厂高程布置图（纵向1：51：100，横向 1：1001：500）各一张，分别为 A1 和 A2 纸。3.单体净水构筑物的构造图（平面及剖面 1：501：200） ，A3 纸。上海理工大学 给水处理设厂计6第二章 给水厂处理工艺的选择2.1 设计资料2.1.1 城市现状某 市 地 处 东 南 中 部 ， 属 亚 热 带 ， 东 南 季 风 气 候 ， 年 平 均 气 温 1
9、6 ，最 冷 月 平 均 温 度 2 ， 最 热 月 平 均 温 度 34 ， 最 高 温 度 39 ， 最 低 温度 -3 。 年 平 均 降 雨 量 1125mm， 80%以 上 的 降 雨 发 生 在 6月 至 9月 的四 个 月 中 ， 多 年 平 均 最 大 时 降 雨 量 为 54.45mm， 最 大 日 降 雨 量 为147.2mm， 常 年 最 大 风 速 为 2.9m/s， 主 导 风 向 为 西 北 风 。 该 市 水 源 主 要为 河 流 。 拟 建 一 给 水 厂 ， 以 某 一 河 流 为 水 源 。 水 厂 近 期 净 产 水 量 为30万 m3/d。2.1.2 水
10、文及水文地质资料1. 河水洪水位标 77.15 米，枯水位 65.90 米，常年平均水位标高 70.20 米。2. 地质资料：给水厂地区高程以下 03.2 米为粘质砂土，3.26 米为砂石堆积层，再下层为红砂岩。地基允许承载力为 2.80 公斤/厘米。3. 厂区地形平坦，平均高程为 71.00 米，水源取水口位于水厂西北 60 米，水厂位于城市北面 1km。4. 二级泵站扬程（至水塔）为 40 米。2.1.3 水源水质资料测 定 值分 析 项 目 单 位 最 大 最 小水 温 19.5 3.3色 度 度 51 3浑 浊 度 度 702 小 于 60pH值 7.8 7.0细 菌 总 数 个 /毫
11、 米 1010 45大 肠 菌 群 个 /ml 3 3BOD5 mg/L 7.64 1.26CODmn mg/L 6 4.2氨 氮 mg/L 3 0.5总 硬 度 度 19 5.04酚 mg/L 0 0上海理工大学 给水处理设厂计7铜 mg/L 0.65 0铁 mg/L 0.3 0锰 mg/L 0.1 0砷 mg/L - 0锌 mg/L 0.24 0硒 mg/L 0 0氰 化 物 mg/L 0 0汞 mg/L 0 0铬 mg/L 0 0镉 mg/L 0 02.2 给水处理流程的选择2.2.1 一般净水工艺流程1. 原水混凝、沉淀或澄清适用条件：一般进水悬浮物含量应小于 2000-3000mg/
12、L，短时间内允许到5000-10000mg/L，出水浊度约为 10-20 度，一般用于水质要求不高的工业用水。2. 原水混凝沉淀或澄清过滤消毒一般地表水广泛采用的常规流程，进水悬浮物允许含量同上，出水浊度小于 2NTU。3. 原水接触过滤消毒1) 一般可用于浊度和色度低的湖泊水或水库水处理。2) 进水悬浮物含量一般小于 100mg/L，水质稳定、变化较小且无藻类繁殖。4. 原水调蓄预沉、自然预沉或混凝预沉混凝沉淀或澄清过滤消毒高浊度水二级沉淀（澄清） ，适用于含砂量大，砂峰持续时间较长时，预沉后原水含砂量可降低到 1000mg/L 以下。2.2.2 本设计净水处理工艺流程图 2-1 水厂处理工
13、艺流程上海理工大学 给水处理设厂计8图 2-2 水厂处理工艺流程框图（含构筑物）2.3 给水处理构筑物与设备型式选择2.3.1 加药间1药剂溶解池设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜，池顶宜高出地面 0.20m 左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池的底坡不小于 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。由于药液一般都具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。2 混凝剂药剂的选用与投加1) 混凝药剂的选用混凝剂选用:碱
14、式氯化铝Al n(OH)mCL3n-m简写 PAC. 碱式氯化铝在我国从七十年代初开始研制应用，因效果显著，发展较快，目前应用较普遍，具用使胶粒吸附电性中和和吸附架桥的作用。本设计水厂混凝剂最大投药量为30mg/l。其特点为：a) 净化效率高，耗药量少除水浊度低，色度小、过滤性能好，原水高浊度时尤为显著；b) 温度适应性高：PH 值适用范围宽（在 PH=5 9 的范围内，而不投加碱剂） ；c) 使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好；d) 设备简单、操作方便、成本较三氯化铁低；e) 无机高分子化合物。2) 混凝剂的投加混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶
15、液池重力投加;压力投加方式有水射投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。耐酸泵型号 25FYS-20 选用 2 台，一备一用。3 加氯间1) 靠近加氯点，以缩短加氯管线的长度。水和氯应充分混合，接触时间不少于上海理工大学 给水处理设厂计930min。为管理方便，和氯库合建。加氯间和氯库应布置在水厂的下风向。2）加氯间的氯水管线应敷设在地沟内，直通加氯点，地沟应有排水设施以防积水。氯气管用紫铜管或无缝钢管，氯水管用橡胶管或塑料管，给水管用镀锌钢管，加氨管不能用铜管。3）加氯间和其他工作间隔开，加氯间应有直接通向外部、且向外开的
16、门，加氯间和值班室之间应有观察窗，以便在加氯间外观察工作情况。4）加氯机的间距约 0.7m，一般高于地面 1.5m 左右，以便于操作，加氯机（包括管道）不少于两套，以保证连续工作。称量氯瓶重量的地磅秤，放在磅秤坑内，磅秤面和地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。有每小时换气 8-12 次的通风设备。加氯间的给水管应保证不断水，并且保持水压稳定。加氯间外应有防毒面具、抢救材料和工具箱。防毒面具应防止失效，照明和通风设备应有室外开关。设计加氯间时，均按以上要求进行设计。2.3.2 混合设备混合是原水与混凝剂或助凝剂进行充分混合的工艺过程，是进行絮凝和沉淀的重要前提。混合是将药剂充分、均匀地扩散于水体的工艺
17、过程，对于取得良好的混凝效果具有重要作用。混合问题的实质就是药剂水解产物在水中的扩散问题。混合的方式有很多种，常用的有水泵混合、管式混合、机械混合。1. 水泵混合水泵混合是将药剂投加在取水泵吸水管或吸水喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转以达到快速混合的目的。它适用于一级泵站距处理构筑物较近（120m 以内） ，优点是设备简单；混合充分，效果较好；不另消耗动能。缺点是安装管理较复杂；配合加药自动控制较难。2. 管式混合目前广泛采用的管式混合器是静态管式混合器，是利用水厂进水管的水流，通过管道或管道零件产生局部阻力，使水流发生涡旋，从而使水体和药剂混合。管式混合的优点是设备简单；不占地；在设计流量范围
18、，混合效果好。缺点是当流量过小时效果下降。但从总体经济效果而言还是具有优势的。3. 机械混合机械混合是依靠外部机械供给能量，使水流产生紊流。它的优点是水头损失较小，适应各种流量变化，能使药剂迅速而均匀的分布在原水胶体颗粒上，同时使胶体颗粒脱稳，具有节约投药量等特点。缺点是增加相应的机械设备，需消耗电能，同时也增加了机械设备的维修及保养工作，管理维修比较复杂。通过以上的分析与比较，管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备, 管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点，故本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。2.3.3 絮凝池絮凝过程是将投
19、加混凝剂并充分混合的原水，在水流作用下使絮凝粒相互接触碰撞，以形成更大的絮粒，以适应沉淀分离的要求。上海理工大学 给水处理设厂计10絮凝的方式有很多种，可分为机械和水力两大类，常用的有机械絮凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、网格（栅条）絮凝池等。1. 机械絮凝池机械絮凝池絮凝效果好，水头损失小，反应时间 1215 分钟，可适应水质、水量的变化，但机械设备维护量大，管理比较复杂。2. 隔板絮凝池隔板絮凝池的优点是构造简单，管理方便，当水量变化不大时，絮凝效果好。缺点是絮凝时间较长（1524 分钟） ，絮凝池容积大，且当水量变化大时，絮凝效果不稳定。它适用于水量大于 30000m3/d 的水厂。3.
20、折板絮凝池折板絮凝池利用在池中加设一些扰流单元以达到絮凝所要求的紊流状态，使能量损失得到充分利用，能耗与药耗有所降低，停留时间缩短。折板絮凝池的优点为絮凝时间短，絮凝效果好，容积较小。缺点是构造较复杂，水量变化影响絮凝效果。它适用于水量变化不大的水厂。根据以上各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用机械絮凝池。2.3.4 沉淀池给水处理中的沉淀工艺是指在重力的作用下，悬浮固体从水中分离出来的过程。它担负着去除 8099%以上的悬浮固体，其设备的运行状况直接影响着出水水质。常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件见如下的各种形式沉淀池性能特点和适用条件。表 2-1 各种形式沉淀池性能特点和适用条件表型式 性能特点 适用条件平流式优点： 1、可就地取材，造价低；2、操作管理方便，施工较简单；3、适应性强，潜力大，处理效果稳定； 4、带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点： 1、不采用机械排泥装置，排泥较困难2、机械排泥设备，维护复杂；3、占地面积较大1、 一般用于大中型净水厂；2、原水含砂量大时作预沉池竖流式优点： 1、排泥较方便2、一般与絮凝池合建，不需建絮凝池；3、占地面积较小1、一般用于小型净水厂；2、常用于地下水位较低时
