城镇净水厂工艺设计.docx

《 城市给水处理 》

课程设计报告

题 目： ××城镇净水厂工艺设计
院 （系）： 城市建设学院
专业班级： 给水排水工程1301
学生姓名：
学 号：
指导教师：

20 15 年 12 月 13 日至20 15 年 12 月 26 日

武昌首义学院制

城市给水处理 课程设计任务书
一、设计（调查报告/论文）题目
××城镇净水厂工艺设计
二、设计主要内容
（1）确定净水工艺流程；
（2）选择各净水构筑物型式并进行工艺计算；
（3）估算各辅助建筑物的平面尺寸；
（4）进行净水厂平面布置和高程布置。
三、原始资料
1 设计规模
近期 万m3/d 远期 万m3/d
按近期规模设计净水厂一座，并考虑到远期规模进行扩建的可能。
2 原始资料
（1）自然概况
城市土壤种类为砂质粘土，地下水位深度7.00m，年降水量800mm，最高温度42.2℃，最低气温：－14.6℃。主导风向：夏季东北风。
（2） 给水水源水质分析结果
水源水质资料
项目
PH值
色度
浑浊度
总硬度（以CaCO3）计
溶解性
固体
细菌总数
大肠菌群
单位

度
NTU
mg/l
mg/L
个/mL
个/L
测定值
7.3～7.9
2～2.5
20～850
50～132
300~820
2300～21500
260～364
四、要求的设计（调查/论文）成果
根据计算结果，编制净水厂设计计算说明书一份
净水厂枢纽图（包括平面布置和高程布置）一张（比例1：500）。图上内容包括净水厂平面布置图，标明平面坐标尺寸；净水厂高程布置图，标明高程；构、建筑物一览表；图例、说明等。
五、其他要求
净水厂构筑物与建筑物主要尺寸（以m计）
名称
Q＝10m3/d
Q＝15万m3/d
Q＝20万m3/d
备注
加矾间与矾库（混合）L×B
25×12
30×12
35×12
含近远期
加氯间与氯库（混合）L×B
8 ×5
10×5
12×5
含近远期
吸水井(砼) L×B×H
14×2.5×5
16×2.5×5
18×2.5×5
含近远期
二级泵房（混合）L×B×H
21×8×6
24×8×6
27×8×6
含近远期
传达室（混合）L×B
6×4
6×4
6×4
含近远期
办公楼（混合）L×B
30×12
30×12
30×12
含近远期
堆砂场(砼) L×B
15×10
18×10
21×10
含近远期
堆料场(砼) L×B
18×15
20×15
22×15
含近远期
修理间（混合）L×B
12×6
13×6
14×6
含近远期
车库（混合）L×B
8×6
9×6
10×6
含近远期
仓库（混合）L×B
12×6
14×6
16×6
含近远期
六、说明书编写目录（供参考）
1 前言
说明工程项目提出的背景、建设的必要性和经济意义。
2 总论
（1）编制依据
上级部门的有关文件、主管部门批准的项目建议书及有关政策方面的文件，环境影响评价报告书和城市总体规划文件。
（2）编制范围
合同中所规定的范围和经双方商定的有关内容和范围。
（3）城市概况
3 方案论证
（1）工艺流程选择及论证
（2）处理方案及处理效果选择及论证
（3）水质处理厂位置选择及论证
4 方案设计
（1）设计原则
（2）工程规模、规划人数及用水量定额、排水量等额的确定
（3）水质处理程度的确定
（4）处理构筑物尺寸计算，主要设备选型计算
5 管理机构、劳动定员及建设进度设想
（1）水质处理厂的管理机构设置和人员编制
（2）工程项目的建设进度要求和建设阶段的划分
6 环境保护与劳动安全
（1）处理厂内的绿化要求，可能产生的污染物的处置
（2）劳动安全和卫生保护、防范措施。
7 投资估算及自己筹措
（1）投资估算
（2）成本分析
（3）资金筹措
8 财务及工程效益分析
（1）财务预测
（2）财务投资分析
（3）工程效益分析
节能效益分析、经济效益分析和环境效益及社会效益分析。
9 结论和存在问题
（1）结论
在技术、经济、效益等方面论证的基础上，提出水处理工程项目的总评价和推荐方案意见。
（2）存在的问题
说明有待进一步解决的主要问题。
10 附图纸和文件
七、进程安排
星期一
上午
布置设计任务，熟悉设计数据和图纸
下午
考虑设计方案，确定工艺流程和构筑物型式，进行工艺计算
星期二
进行平面布置和高程布置，并在厂区地形图上绘制平面布置图
星期三
绘制净水厂平面布置图
星期四
绘制净水厂高程布置图，完成图纸绘制
星期五
编制设计说明书、计算书，上交设计成果

八、主要参考资料
[1] [中国] 严煦世,给水工程（第四版）.北京:中国建筑工业出版社,1999.
[2] [中国] 给水排水设计手册（第三册）.北京：中国建筑工业出版社，2004.
[3] [中国] 室外给水设计规范（GB50013-2006）.北京：中国建筑工业出版社，2006.
指导教师（签名）：
2015年12月8日

22

课程设计计算说明书
目录
1原始资料.......................................................6
2净水构筑物的计算...............................................7
2.1往复式隔板絮凝池...........................................7
2.11设计水量................................................7
2.12采用数据................................................7
2.13计算....................................................7
2.2平流沉淀池.................................................10
2.21条件....................................................10
2.22采用数据................................................10
2.23计算....................................................10
2.3普通快滤池.................................................12
2.31计算滤池面积及尺寸......................................12
2.32计算滤池高度............................................12
2.33计算滤池配水系统........................................12
2.34洗砂排水槽..............................................14
2.35滤池各种灌渠计算........................................14
2.36冲洗水箱或水泵..........................................15
2.4清水池.....................................................16
2.41清水池的有效容积........................................16
2.42清水池尺寸设计计算......................................16
2.43管道系统设计计算........................................16
3设计体会.......................................................18
4课程设计成绩评定表.............................................19
1 设计规模
近期 10 万m3/d 远期 20 万m3/d
按近期规模设计净水厂一座，并考虑到远期规模进行扩建的可能。
2 原始资料
（1）自然概况
城市土壤种类为砂质粘土，地下水位深度7.00m，年降水量800mm，最高温度42.2℃，最低气温：－14.6℃。主导风向：夏季东北风。
（2） 给水水源水质分析结果
水源水质资料
项目
PH值
色度
浑浊度
总硬度（以CaCO3）计
溶解性
固体
细菌总数
大肠菌群
单位

度
NTU
mg/l
mg/L
个/mL
个/L
测定值
7.3～7.9
2～2.5
20～850
50～132
300~820
2300～21500
260～364

往复式隔板絮凝池

(1) 设计水量
(2) 采用数据：
廊道内流速采用6档：，，，，，
絮凝时间：T=20 min
池内平均水深：
超高：
池数：n=2
(3)计算
计算容积：W=
分为两池，每池净面积：
池子宽度B:按沉淀池宽采用6 m
池子长度（隔板间净距之和）：
隔板间距按廊道内流速不同分为6档：

取=0.15 m,则实际流速

取=0.20 m,则实际流速，按上法计算得：

每一种间隔采取10条，则廊道总数为60条，水流转弯次数为59次。则池子长度(隔板间净距之和)：
隔板厚度按0.2 m计，则池子总长：
水损：
按廊道内的不同流速分成6段，分别计算水头损失。第一段：
水力半径：
槽壁粗糙系数n=0.013,流速系数

第一段廊道长度
第一段水流转弯次数
则絮凝池第一段的水头损失为：

各段水头损失计算结果见下表。
各段水头损失计算
段数

1
0.15
10
60
0.073
0.402
0.563
0.152
51.7
0.344
2
0.2
10
60
0.097
0.301
0.422
0.152
54.0
0.176
3
0.25
10
60
0.121
0.241
0.338
0.151
55.9
0.107
4
0.3
10
60
0.144
0.201
0.281
0.151
57.4
0.072
5
0.35
10
60
0.167
0.172
0.241
0.151
58.7
0.051
6
0.41
9
54
0.194
0.147
0.206
0.150
60.1
0.033

h=∑hn=0.784
GT值计算（t=20℃）：

池底坡度：

平流沉淀池
(1)条件：
,分设2池，每池
(2) 采用数据：
1) 沉淀时间
2) 絮凝时间
3) 沉淀池平均水平流速
4) 絮凝池采用变流速
5) 沉淀池有效水深3.5 m，超高采用0.3 m，则池深为3.8m

(3) 计算
1) 沉淀池长：
2) 沉淀池容积：
3) 沉淀池宽度：
采用轮距为1.6 m的HJX型桁架式吸泥机
4) 絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙。穿孔墙上的孔口流速采用0.2 m/s，则孔口总面积为。每个孔口尺寸定为,则孔口总数为：

5) 水池平面尺寸：
a沉淀池长81 m
b出水井长采用3 m
c池宽为6 m
d沉淀池水力条件复核：
水流截面积
水流湿周
水力半径
弗劳德数
普通快滤池
设计处理能力为50000 m3/d的快滤池：
设计水量：Q=1.05×50000=52500 m3/d
设计数据：滤速 v=10 m/h ,冲洗强度 q=14 L/(s*m2),冲洗时间为6min
计算：
(1)滤池面积及尺寸：
滤池工作时间为24 h，冲洗周期为12 h,滤池实际工作时间T=24-0.1×24/12=23.8 h（式中只考虑反冲洗停用时间，不考虑排放初滤水时间），滤池面积为 F=Q/(V×T)=52500/(10×23.8)=165 m2
采用滤池数N=6,布置成对称双行排列，每个滤池面积为 f=F/N=165/6=27.5 m2
采用滤池长宽比：=1.5:1
采用滤池尺寸：L=6.5 m,B= 4.3 m
校核强制滤速：v’===12 m/h
(2)滤池高度：
支承层高度：H1采用0.45 m
滤料层高度：H2采用0.7 m
砂面上水深：H3采用1.7 m
保护高度： H4采用0.3 m
故滤池总高：H=H1+H2+H3+H4=0.45+0.7+1.7+0.30=3.15 m
(3)配水系统(每只滤池)：
1)干管：
干管流量：=f*q=27.5×14=385 L/s
采用管径：=700 mm(干管应埋入池底，顶部设滤头或开孔布置）
干管始端流速：=1.19 m/s
2) 支管：
支管中心间距：采用aj=0.25 m
每池支管数：===52根
每根支管入口流量：===7.40 L/s
采用管径：=70 mm
支管始端流速：=1.6 m/s
3) 孔眼布置：
支管孔眼总面积与滤池面积之比采用0.25%
孔眼总面积：=Kf=0.25%×27.5=0.06875 m2=68750 mm2
采用孔眼直径：=9 mm
每个孔眼面积：==0.785×92=63.5 mm2
孔眼总数：===1083个
每根支管孔眼数：=/=1083/52=21个
支管孔眼布置设二排，与垂线成45°夹角向下交错排列
每根支管长度：=*（B-dg)=×(4.3-0.7)=1.8 m
每排孔眼中心距：===0.171 m
4) 孔眼水头损失：
支管壁厚采用：δ=5 mm
流量系数：μ=0.68
水头损失： hk===3.5 m
5） 复算配水系统：
支管长度与直径只比不大于60，则==26<60
孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5，则==0.34<0.5
干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为1.75～2.0，则
==1.92
孔眼中心距应小于0.2，则=0.17<0.2 m
(4)洗砂排水槽
洗砂排水槽中心距，采用a0=1.6 m
排水槽根数：n0=4.3/1.6≈2根
排水槽长度：l0=L=6.5 m
每槽排水量：q0=ql0a0=14×6.5×1.6=145.6 L/s
采用三角形标准断面。
槽中流速，采用v0=0.6 m/s
槽断面尺寸：X===0.246 m,采用0.25 m
排水槽底厚度，采用δ=0.05 m
砂层最大膨胀率：е=45%
砂层厚度：H2=0.7 m
洗砂排水槽顶距砂面高度：
He=еH2+2.5X+δ+0.075=0.45×0.7+2.5×0.25+0.05+0.075=1.07 m
洗砂排水槽总面积：F0=2Xl0n0=2×0.25×6.5×2=6.5 m2
复算：排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于25%，则
F0/f=6.5/27.5=23%
(5) 滤池各种灌渠计算：
1) 进水：
进水总流量：Q1=52500 m3/d=0.608 m3/s
采用进水渠断面：渠宽B1=0.75 m,水深为0.6 m
渠中流速：v1=0.81 m/s
各个滤池进水管流量：Q2=0.608/6=0.102 m3/s
采用进水管直径：D2=350 mm
管中流速：V2===1.06 m/s
2) 冲洗水：
冲洗水总流量：Q3=qf=14×27.5=0.385 m3/s
采用管径：D3=500 mm
管中流速：v3===1.96 m/s
3) 清水：
清水总流量：Q4=Q1=0.608 m3/s
清水渠断面：同进水渠断面（便于布置）。
每个滤池清水管流量：Q5=Q2=0.102 m3/s
采用管径：D5=300 mm
管中流速：v5===1.44 m/s
4) 排水：
排水流量：Q6=Q3=0.385 m3/s
排水渠断面：宽度B6=0.6 m,渠中水深0.5 m。
渠中流速： v6=1.0 m/s
(6)冲洗水箱(或水泵)：
冲洗时间：t=6 min
冲洗水箱容积：W=1.5qft=1.5×14/1000×27.5×6×60=208 m3
水箱底至滤池配水管间的沿途及局部损失之和h1=1.0 m
配水系统水头损失：h2=hk=3.5 m
承托层水头损失：h3=0.022H1q=0.022×0.45×14=0.14 m
滤料层水头损失：h4=(-1)(1-m0)H2=(2.65/1-1)×(1-0.41)×0.7=0.68 m
安全富余水头，采用h5=1.5 m
冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面：=1.0+3.5+0.14+0.68+1.5=6.8m
清水池
(1) 清水池的有效容积：
W1=50000×10%=5000 m3
(2) 清水池尺寸确定
滤后水经过消毒后进入清水池。
有效水深取：4.2 m 超高采用0.3 m
L=60 m
B=V/H/L=5000/4.2/60=19.85 m
取B=20 m
清水池有效容积=LBH=60×20×4.2=5040 m3
清水池几何尺寸为60 m × 20 m × 5 m
(3)管道系统设计计算
1) 清水池进水管径
D1=
式中,D1为清水池进水管管径
Q为清水池流量(m3/s),设计中Q=50000×1.05=52500 m3/d=0.61 m3/s
v1为进水管管内流速，设计中取v1=0.9 m3/s
D1==0.929 m
取进水管管径为DN900 mm,进水管内实际流速为0.96 m/s
2) 清水池的出水管径
由于用户的用水量实时变化，清水池的出水管应按出水最大流量计：
Q1=KQ
式中，Q1为最大流量
K 为时变化系数
则Q1=1.5×0.61=0.915 m3/s
出水管径：
D2=
式中，D2为清水池出水管管径
v2为出水管管内流速，设计中取v2=1.0 m3/s
D2==1.08 m
取进水管管径为DN1000 mm,出水管内实际流速为1.17 m3/s

心得体会
此次学期末的课程设计，让我不仅一次的感受到了把所学的知识应用到规范化的设计中来，让我理解了开展课程设计的目的和重要性，也对将来的目标有一定工作认识和心理准备，明白了给水厂的设施分类，工艺流程，计算算法，以及学会了相关规范手册的使用。我认为这次课程设计也相当于一次社会实践，为以后工作迈出了认知的一步，体会到了设计计算的艰辛与耐心。我也知道此次设计就好比冰山一角，只能窥视到一个点，一个大概，后面的路还很长，需要付出更多的汗水和脑力，这些都需要我们时刻准备着。在此次的给水厂的设计计算中，虽然每天都是在电脑旁忙碌，但是在一个组之中，我们相互探讨，相互学习，相互监督，营造了一个融洽愉快的学习讨论氛围。我们学会了合作，分工，相互理解，相互支持，齐头并进。
总的来说相比于前几次的课设，这次的课程设计是最轻松的（可能是时间特别充裕），但是开始还是被难住了，不知道如何开始，后来也是想到去图书馆借设计手册，这才知道了怎么开始，开始写设计书后，后面的都简单了，一步到位。

课程设计成绩评定表
成
绩
评
定
项 目
比例
得 分
平时成绩（百分制记分）
30%

业务考核成绩（百分制记分）
70%

总评成绩（百分制记分）
100%

评定等级
优 良 中 及格 不及格
指导教师（签名）：

20 年 月 日