水质综合项目工程学设计项目说明指导书.doc

一、设计任务及有关资料1.设计题目长春市某净水厂设计2.设计时间 第六学期，第1516周3.设计任务 水厂平面布置和高程布置4.详细规定 4.1阐明书一份，详细内容涉及如下： 设计任务及规定 工艺流程选取及论证 各构筑物、凝聚剂、消毒剂选取根据 各参数选定原则，要为将来发展留有余地，符合国家规范规定 各构筑物计算过程 计算草图 4.2绘制图纸3张 水厂平面图1张：绘制工艺管线；排水管线（检查井）；超越管线（一次只能超越一种构筑物）；标出消毒剂投加点；要有和厂区别开生活区、综合楼等辅助建筑；要有预留地、堆场、围墙、大门；考虑厂区绿化和厂区道路。高程图（流程图）1张：规定标出水面标高、池底标高（可不按比例）。自选1个构筑物平、立剖面图：规定规范（图上尺寸、剖面线要清晰）。 4.3重要构筑物及设备一览表5.原始资料 5.1水厂设计日供水量 供水量 5.2水厂所在地、常年主导风向 水厂所在地：长春市 长春市常年主导风向：西南风 5.3以河水为水源，判断河水受到污染，水质分析报告如下：水质分析报告指标单位数值浊度NTU最高800，平均110色度度13水温最高22，最低1PH7.08.5总硬度380总大肠菌群枚750耗氧量64氨氮0.9氯仿0.09二、工艺流程拟定、选取及论证给水解决厂解决工艺流程拟定，应依照水源水质和生活饮用水卫生原则GB 5749-85及生活饮用水卫生规范、水厂所在地区气候状况、设计水量规模等因素，通过调查研究，参照相似水厂设计运营经验，同步还要通过技术经济比较才干拟定给水解决厂工艺流程。给水解决工艺流程选取与原水水质和解决后水质规定关于。普通来讲，地下水只需要经消毒解决即可；对具有铁、锰、氟地下水，则需采用除铁、除锰、除氟解决工艺。地表水为水源时，生活饮用水普通采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒解决工艺。如果是微污染原水，则需要进行特殊解决（预解决）。下面提供两种给水解决工艺流程方案，从中进行比较：两种方案想法：方案一： (凝聚剂) (消毒剂)原水 混合 絮凝 沉淀 过滤 出水其中凝聚剂采用聚合铝(PAC)；混合设施采用机械混合；絮凝设施采用往复式隔板絮凝池；沉淀设施采用平流式沉淀池；过滤设备采用移动罩滤池；消毒剂采用氯消毒办法。方案二： (凝聚剂) (消毒剂) 原水 混合 絮凝 沉淀 过滤 出水 (Cl2)其中凝聚剂采用聚合铝(PAC)；混合设施采用管式静态混合器；絮凝设施采用网格絮凝池；沉淀设施采用斜管沉淀池；过滤设备采用普通快滤池(双层砂滤料)；消毒剂采用氯消毒办法。有关构筑物、凝聚剂、消毒剂选取及比较：凝聚剂：两个方案都在用聚合氯化铝(PAC)，该凝聚剂净化效率高，用药量少，出水浊度低、色度小、过滤性能好，原水浊度高时尤为明显。混合设备：方案一采用是机械混合该办法合用于各种规格水厂，但需增长混合设备和维修工作。方案二采用是管式静态混合器，该办法构造简朴，无运动部件，安装以便，混合迅速均匀。絮凝设备：方案一采用往复式隔板沉淀池该办法虽然构造简朴，施工以便，但是容积较大，水头损失大，折转处絮粒易破碎，出水流量不易分派均匀。方案二采用是网格絮凝池，该办法反映效果好，水头损失小，絮凝时间短。沉淀设施：方案一采用是平流式沉淀池，该办法操作管理简朴，施工简朴，但是占地面积大，水力排泥时，排泥困难。方案二采用斜管沉淀池，沉淀效率高，池体小，占地小。过滤设备：方案一采用移动罩滤池，合用于大中型水厂，单格面积宜不大于10。而方案二采用是普通快滤池普通合用于大中型水厂，单池面积不适当不不大于100。消毒剂：两个方案采用都是氯消毒办法。效果明显、惯用、效果好。同步还起到了保证出水余氯量作用方案比较：方案一流程完全是老式常规解决流程，该流程重要解决未污染水源，缺少对已污染水源预解决；然而方案二流程则采用是预解决+常规解决流程办法。特别合用于本次已受污染水源。通过对各个构筑物和方案解决流程比较和经济合理性等各方面比较。故本次设计采用方案二给水解决工艺。经解决过后能保证出水水质合格。三、设计计算过程1.日解决水量计算式中 水厂日解决水量()； 水厂自用水量系数，普通为设计供水量510，设计中取8； 设计供水量()；设计中取6。2.预解决 因水源受污染，故在净水解决前先加氯进行预解决，目是起到去除有机物作用。3.混凝剂3.1混凝剂投量混凝剂采用聚合氯化铝(PAC),依照实验数据拟定，混凝剂日投量为32mg/L。3.2混凝剂投加办法混凝剂投加办法有湿投和干投，干投应用较少，本设计采用湿投办法。 3.3混凝剂调制办法 混凝剂采用湿投时，其调制办法有水力、机械搅拌办法，水力办法普通用于中、小型水厂，机械办法可用于大、中型水厂，本设计采用机械办法调制混凝剂。 3.4溶液池容积 式中 溶液池容积() 水厂设计日解决水量()； 混凝剂最大投加量()； 混凝剂浓度，普通采用520，取10； 每日调制次数，普通采用不超过3次，取2次。溶液池采用钢筋混凝土构造，单池尺寸为:LxBxH=3.3x2.5x1.9(m)其中高度中涉及超高0.3m，沉渣高度0.3m。溶液池实际有效容积W1=3.3*2.5*1.3=10.73m3满足规定。池旁设工作台，宽1.01.5m，池底坡度为0.02。底部设立DN100mm放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管，池内壁用环氧树脂进行防腐解决。沿地面接入药剂稀释用给水管DN80mm一条，于两池分设放水阀门，按1h放满考虑。 3.5溶解池容积 式中 溶解池容积()；普通采用(0.20.3) 溶液池容积()。溶解池尺寸为： L*B*H=1.6*1.3*1.8(m)高度中含超高0.3m，底部沉渣高0.2m。为操作以便，池顶高出地面0.8m。溶解池实际有效容积 W2=1.6*1.3*1.3=2.70m溶解池采用钢筋混凝土构造，内壁用环氧树脂进行防腐解决，池底设0.02坡度，设DN100mm排渣管，采用硬聚氯乙烯管。给水管管径DN80mm，按10min放满溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管。 3.6溶解池搅拌设备 溶解池采用机械搅拌，搅拌桨为平桨板，中心固定式。搅拌设备查给水排水迅速设计手册第一册表7-6，适当本设计参数列于下列表中。搅拌设备应进行防腐解决。搅拌设备参数表溶解池 尺寸池深桨叶直径桨叶深度搅拌机重量 3.7投加方式混凝剂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液池重力投加。压力投加方式有水射器投加和计量泵投加。 3.8计量设备计量设备有孔口计量、浮杯计量、定量投药箱和转子流量计。设计采用耐酸泵与转子流量计配合投加。计量泵每小时投加药量：耐酸泵型号CQF15-8选用二台，一台工作，一台备用。CQF15-8型耐酸泵参数：流量为1.2m/h、扬程为8m、电动机功率为0.12kW4.静态混合器 静态混合器水头损失普通不大于，依照水头损失计算公式： 设计中取d=0.8m，Q=0.775式中 水头损失(m)； 解决水量(m/d)； 管道直径(m)； 混合单元(个)。 当h为0.4m时，需n=2.11个混合单元当h为0.5m时，需n=2.63个混合单元,选DN800内装3个混合单元静态混合器。加药点设于接近水流方向第一种混合单元，投药管插入管径1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布。5.网格絮凝池5.1设计水量网格絮凝池分两个系列，每个系列分为两组，一组絮凝池设计水量：式中 单个絮凝池解决水量(m/h)； 水厂解决水量(m/d)； 运营时间(h)。5.2絮凝池有效容积式中 单个絮凝池解决水量(m/h)； 絮凝池有效容积(m)； 絮凝时间(h)，普通采用1015min，设计中取10min。5.3絮凝池面积式中 絮凝池面积()； 絮凝池有效容积(m)； 水深(m)。设计取5.4单格面积 设计中取式中 单个絮凝池解决水量(m/h)； 单格面积 ()； 竖井内流速(m/s)，前段和中段0.120.14m/s，末段0.10.14m/s。设每格为矩形，长边取1.4m，短边取1.13m，每格实际面积为1.58，由此得分格数为：每行分6格，每组布置4行。絮凝池布置如下图：实际絮凝时间为：式中 实际絮凝时间(min)； 每格长边长度(m)； 每格短边长度(m)； 水深(m) 每个絮凝池解决水量(m/s)；池平均有效水深为3.0m，超高0.45m，污泥深度0.65m，得池总高度为：5.5进水管与出水管 5.5.1进水管 ,取流速为,管径，采用DN500mm铸铁管。 5.5.2出水管 ,取流速为,管径，采用DN700mm铸铁管。5.6过水孔洞和网格设立过水孔洞流速从前向后分4档递减，每行取一种流速，进口为0.3m/s，出口为0.1m/s，则从前至后各行隔墙上孔洞尺寸分别为：、和。前三行每格均安装网格，每一行每格安装3层，网格尺寸为；第二行每格安装2层，网格尺寸为；第三行每格安装1层，每个尺寸。6.斜管沉淀池6.1单池设计流量（本设计采用2个斜管沉淀池）：式中 单个沉淀池解决水量(m/h)； 水厂解决水量(m/d)； 运营时间(h)。6.2沉淀池清水区面积：式中 单个沉淀池解决水量(m/h)； 表面负荷，普通采用9.011.0，设计中取9。6.3沉淀池长度和宽度：设计中取沉淀池长度L=20m，则沉淀池宽度：为了配水均匀，进水区布置在20m长度方向一侧。在7.75m宽度中扣除无效长度约0.5m，则净出口面积：式中 净出口面积()； 斜管构造系数，设计中取1.03。6.4沉淀池总高度：式中 保护高度(m)，普通采用0.30.5m，设计中取0.3m； 清水区高度(m),普通采用1.01.5m，设计中取1.2m； 斜管区高度(m)，斜管长度为1.0m，安装倾角60，则； 配水区高度(m)，普通不不大于1.01.5m，设计中取1.2m； 排泥槽高度(m)，设计中取0.8m。6.5沉淀池进水设计：沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：式中 孔口总面积()； 孔口流速(m/s)，普通取值不不不大于0.150.20m/s，设计中取0.2m/s。每个孔口尺寸定为,则孔口数为163个。进水孔位置应在斜管如下、沉泥区以上部位。6.6沉淀池出水设计： 沉淀池出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速，则穿孔总面积：设每个孔口直径为4cm，则孔口个数：式中 孔口个数； 每个孔口面积()，。设每条集水槽宽度为0.4m，间距1.5m，共设7条，每条集水槽一侧开孔数为37个，孔间距为20cm。 7条集水槽汇水至出水总渠，出水总渠宽度0.8m，深度1.0m。 出水水头损失涉及孔口损失和集水槽内损失。孔口损失：式中 孔口水头损失(m)； 进口阻力系数，设计中取。集水槽内水深取为0.4m，槽内水流速度为0.38m/s，槽内水力坡度按0.01计，槽内水头损失：式中 集水槽内水头损失(m)； 水力坡度； 集水槽长度(m)。出水总水头损失：6.7沉淀池斜管选取长度普通为0.81.0m，设计中取为1.0m；斜管管径普通为2535mm，设计中取为30mm；斜管为聚丙烯材料，厚度0.40.5mm。6.8沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力排泥，每天排泥一次。穿泥管管径为200mm，管上开孔孔径为5mm，孔间距15mm，沉淀池底部为排泥槽，共12条。排泥槽顶宽2.0m，底宽0.5m，斜面与水平夹角约为45，排泥槽斗高为0.83m。6.9斜管沉淀池示意图依照上面计算成果，绘制斜管沉淀池示意图：6.10核算 6.10.1雷诺数 斜管内水流速度为：式中 斜管内水流速度(m/s)； 安装倾斜角，普通采用6075，设计中取。雷诺数式中 水力半径(cm)，； 水运动黏度，设计中当水温t=20时，水运动黏度v=0.01。6.10.2弗劳德数 介于0.0010.0001之间，满足设计规定。6.10.3斜管中沉淀时间式中 斜管长度(m)，设计中取。7.普通快滤池(双层滤料)7.1滤池总面积式中 滤池总面积； 设计水量；设计滤速，双层滤料普通采用1014m/h； 滤池每日实际工作时间； 滤池每日工作时间(h)；滤池每日冲洗后停用和排放初滤水时间(h)； 滤池每日冲洗时间(h)； 滤池每日冲洗次数(次)。设计中取次，不考虑排放初滤水时间，即取设计中选用双层滤料石英砂滤池，取7.2单池面积设计中取，布置成对称双行排列式中 单池面积； 滤池总面积； 滤池个数，普通采用个。设计中取，滤池实际面积，实际滤速：当一座滤池检修时，别的滤池强制滤速式中 当一座滤池检修时别的滤池强制滤速,普通采用1014。7.3滤池高度式中 滤池高度(m)，普通采用3.203.60m； 承托层高度(m)，设计中取0.8m； 滤料层厚度(m)，设计中取0.4m； 滤层上水深(m)，普通采用1.52.0m，设计中取1.8m； 超高(m)，设计中取0.3m。7.4配水系统7.4.1最大粒径滤料最小流化态流速式中 最大粒径滤料最小流化态流速(cm/s)； 滤料粒径(m)； 球度系数； 水动力黏度； 滤料孔隙度。设计中取，水温20时7.4.2反洗强度 式中 反洗强度，普通采用1215； 安全系数，普通采用1.11.3，设计中取1.3。7.4.3反洗水流量式中 反冲洗干管流量。7.4.4干管始端流速 设计中取式中 干管始端流速，普通采用1.01.5； 反冲洗水流量； 干管管径(m)。7.4.5配水支管根数 式中 单池中支管根数(根)； 滤池长度； 支管中心间距(m)，普通采用0.250.30m，设计中取。7.4.6单根支管入口流量 7.4.7支管入口流速式中 支管入口流速（m/s），普通用1.52.0m/s；为支管管径，设计中取0.1m。7.4.8单根支管长度式中 为单根支管长度(m)； 单个滤池宽度(m)； 配水干管管径(m)。7.4.9配水支管上孔口总面积式中 配水支管上孔口总面积； 配水支管上孔口总面积与滤池面积之比，普通采用0.2%0.25%，本设计取0.25%；7.4.10配水支管上孔口流速式中 为配水支管上孔口流速普通取56m/s。7.4.11单个孔口面积式中 配水支管上单个孔口面积； 配水支管上孔口直径(mm)，普通采用912mm，设计中取。7.4.12孔口总数式中 孔口总数(个)。7.4.13每根支管上孔口数式中 每根支管上孔口数(个)； 支管上孔口布置成二排，与垂线成45夹角向下交错排列。7.4.14孔口中心距式中 孔口中心距(m)。7.4.15孔口平均水头损失式中 孔口平均水头损失(m)； 冲洗强度； 流量系数，与孔口直径和壁厚比值关于，设计中取，则孔口直径与壁厚之比，则流量系数取； 支管上孔口总面积与滤池面积之比，普通采用，设计中取；7.4.16配水系统校核对大阻力配水系统，规定其支管长度与直径之比不不不大于60。 对大阻力配水系统，规定配水支管上孔口总面积与所有支管横截面之和比值不大于0.5。式中 配水支管横截面积。7.5洗砂排水槽7.5.1洗砂排水槽中心距式中 洗砂排水槽中心距； 每侧洗砂排水槽数(条)。 因洗砂排水槽长度不适当不不大于6m，故在设计中将每座滤池中间设立排水渠，在排水渠两侧对称布置洗砂排水槽，每侧洗砂排水槽数条，池中洗砂排水槽总数条7.5.2每条洗砂排水槽长度式中 每条洗砂排水槽长度； 中间排水渠宽度，设计中取0.8m。7.5.3每条洗砂排水槽排水量式中 每条洗砂排水槽排水槽； 单个滤池反冲洗水流量； 洗砂排水槽总数(条)。7.5.4洗砂排水槽断面模数 7.5.5洗砂排水槽顶距砂面高度 式中 洗砂排水槽顶距砂面高度； 砂层最大膨胀率，石英砂滤料普通采用，设计中取； 排水槽底厚度，设计中取； 滤料层厚度，设计中取； 洗砂排水槽超高，设计中取。7.5.6排水槽总平面面积式中 排水槽总平面面积。 校核排水槽总平面面积和滤池面积之比，基本满足规定。7.5.7中间排水渠 中间排水渠选用矩形断面，渠底距洗砂排水槽底部高度式中 中间排水渠渠底距洗砂排水槽底部高度； 中间排水渠宽度； 反冲洗排水流量； 重力加速度。7.6滤池反冲洗 滤池反冲洗水可由高位水箱或专设冲洗水泵供应。设计中采用水泵供水供水方式。7.6.1单个滤池反冲洗用水总量式中 单个滤池反冲洗用水总量； 单个滤池反冲洗历时(s)， 设计中取。7.6.2 水泵流量式中 水泵流量；7.6.3承托层水头损失 式中 承托层水头损失； 承托层厚度，设计中取。7.6.4冲洗时滤层水头损失 式中 冲洗时滤层水头损失； 滤料密度，石英砂密度普通采用2650； 水密度； 滤料未膨胀前孔隙率； 滤料未膨胀前厚度。设计中取，7.6.5水泵扬程 式中 水泵扬程； 排水槽顶与清水池最低水位高差，普通采用7m左右； 水泵压水管路和吸水管路水头损失； 安全水头，普通采用。设计中取，依照水泵流量和扬程进行选泵，最后拟定水泵型号为20sh-28A，泵扬程为15.210.6m，流量为650950L/s。配套电机选用JS-117-6；共选两台泵，一用一备。水泵吸水管采用钢管，吸水管直径800mm，管中流速v=1.31m/s，符合规定、水泵压水管也采用钢管，压水管直径600mm，管中流速v=2.32m/s，符合规定。7.7进出水系统7.7.1进水总渠 滤池总进水量为，设计中取进水总渠渠宽，水深为，渠中流速。 单个滤池进水管流量，采用进水管直径，管内流速7.7.2反冲洗进水管冲洗水流量，采用管径，管中流速。7.7.3清水管清水总流量，为了便于布置，清水渠断面采用和进水渠断面相似尺寸。单个滤池清水管流量，采用管径，管中流速。7.7.4排水渠 排水流量，排水渠断面宽度,渠中水深，渠中流速。8.消毒解决本设计消毒采用氯消毒，一方面起到消毒效果，另一方面起到了保证出水余氯效果。8.1加氯量依照水厂运营经验及本设计水质特点，滤后或地下水加氯量为0.5-1.0mg/L ,设计投氯量采用1.0mg/L，管网末梢余氯量为0.05mg/ L，接触时间不不大于30min。式中 每天投氯量； 设计水量； 加氯量，普通采用，设计取。8.2加氯设备选取加氯设备涉及自动加氯机、氯瓶和自动检测与控制装置等。8.2.1自动加氯机选取选用ZJ-型转子真空加氯机2台，一用一备，每台加氯机加氯量为。加氯机外形尺寸为：宽高=。加氯机安装在墙上，安装高度在地面以上，两台加氯机之间净距为。8.2.2氯瓶采用容量为氯瓶，氯瓶外形尺寸为：外径，瓶高。氯瓶自重，公称压力。氯瓶采用2组，每组14个，一组使用，一组备用，每组使用周期约。8.2.3加氯控制依照余氯值，采用计算机进行自动控制投氯量。8.3加氯间和氯库加氯间是安顿加氯设备操作件，氯库是储备氯瓶仓库。采用加氯见与氯库合建方式，中间用墙隔开，但应留有供人通行小门。9.清水池 通过解决后水进入清水池，清水池可以调节水量变化并贮存消防用水。此外，在清水池内有助于消毒剂与水充分接触反映，提高消毒效果。9.1清水池有效容积式中 清水池总有效容积； 经验系数，普通采用，设计中取； 设计供水量。清水池共设4座，则每座清水池有效容积为：9.2清水池平面尺寸 每座清水池面积：式中 每座清水池面积； 清水池有效水深。取清水池宽度为16m，则清水池长度为：则清水池实际有效容积为。清水池超高取为0.5m，则清水池总高：9.3清水池进水管设计中取进水管管径为，进水管内实际流速为式中 清水池进水管径； 进水管管内流速，普通采用，设计中取。9.4清水池出水管由于顾客用书量时时变化，清水池出水管应按出水最大流量计：式中 最大流量； 时变化系数，普通采用，设计采用； 设计水量。出水管管径式中 出水管管径； 出水管管内流速，普通采用，设计取； 设计水量。9.5清水池溢流管 溢流管直径与进水管管径相似，取为。在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门。出口设立网罩，防止虫类进入池内。9.6清水池排水管 清水池内水在检修时需要放空，因而应设排水管。排水管管径按2h内将池水放空计算。排水管内流速按预计，则排水管管径式中 排水管管径； 放空时间，设计取； 排水管内水流速度。设计中取排水管管径为。清水池放空也常采用潜水泵排水，在清水池低水位时进行。9.7清水池布置9.7.1导流墙 在清水池内设立导流墙，以防止池内浮现死角，保证氯与水接触时间不不大于。每座清水池内导流墙设立2条，间距，将清水池提成3格。在导流墙底部每隔，设过水方孔，使清水池清洗时排水以便。9.7.2检修孔在清水池顶部设圆形检修孔2个，直径。 9.7.3通气管为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设通气孔，通气孔共设12个，每格设4个，通气管管径为，通气管伸出地面高度高低错落，便于空气流通。9.7.4覆土厚度清水池顶部应有覆土厚度，并加以绿化，美化环境。此处取覆土厚度为。四、高程设计计算构筑物水头损失表构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）网格絮凝池0.40普通快滤池2.25斜管沉淀池0.25清水池0.20通过详细计算，详细高程标高如下：清水池最高水面标高为地面标高，其中地面标高为104.00m。（1）滤池水面标高=清水池最高水位+清水池到滤池出水连接管渠水头损失+滤池最大作用水头=104.00+0.23+2.25=106.48m。（2）沉淀池水面标高=滤池水面标高+滤池进水管到沉淀池出水管之间水头损失+沉淀池出水渠水头损失=106.48+0.19+0.25=106.92m。（3）絮凝池与沉淀池连接渠水面标高=沉淀池水面标高+沉淀池配水穿孔墙水头损失=106.92+0.2=107.12m。（4）絮凝池水面标高=沉淀池与絮凝池连接渠水面标高+絮凝池水头损失=107.12+0.4=107.52m。五、参照文献1 严熙世、范瑾初主编.给水工程.北京,中华人民共和国建筑工业出版社，1999.12.2 给水排水设计手册 第1,3，11册.中华人民共和国市政工程西南设计研究院主编.北京,中华人民共和国建筑工业出版社，.3 给水排水工程专业课程设计，张志刚主编，化学工业出版社.4 水解决工程设计计算，韩洪军、杜茂安主编，中华人民共和国建筑工业出版社，.3.