净水厂设计说明书、计算书

第1页共25页广东工业大学课程设计任务书题目名称万吨/日净水厂设计学生学院土木与交通工程学院专业班级给水排水工程11级（1）班姓名陈梓君学号3211003484一、课程设计的内容根据所给定的原始资料，设计某城镇生活给水水厂，该设计属初步设计。设计的内容有：1.净水厂的处理工艺流程的选择。2.净水构筑物及设备型式的选择。3.净水构筑物的工艺计算。4.净水厂的总平面布置和高程布置。5.编写设计说明书和计算书。6.绘制净水厂的总平面布置图和高程布置图。7.绘制处理构筑物工艺图。二、课程设计的要求与数据要认真阅读课程设计任务书，并复习教材有关部分章节并熟悉所用规范、手册、标准图等文献资料。要求设计选用参数合理，计算正确；说明书要有净水厂处理工艺流程及净水构筑物型式选择的理由，净水厂的总平面布置图和高程布置图要有详尽的阐述。叙述简明扼要，文理通顺；设计计算书、说明书包括必要的计算公式、草图和图表。图纸内容完整，布局合理，制图要规范。保证在规定时间内，质量较好地完成任务书中所规定的设计任务。三、课程设计应完成的工作应完成上述课程设计的内容，达到初步设计的程度。提交设计成果，包括设计计算书、说明书及设计图纸。设计图纸有：（1）净水厂平面布置图（1张）；(2)净水厂处理流程高程布置图（1张）。第2页共25页四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献任务书给出的原始资料、手册、标准、规范及有关的专著。主要参考资料：1.《给水排水工程快速设计手册.给水工程》，严煦世编；2.《给水排水设计手册.城镇给水》（第3册）；3.《给水排水工程师常用规范选》（上册）；4.《室外给水设计规范》；5.《给水排水简明设计手册》；6.《给水工程》，严煦世编。7.《给水排水标准图集》发出任务书日期：2014年6月23日指导教师签名：计划完成日期：2014年6月27日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：附录：一、设计资料1.水厂近期净产水量为25.2万m3/d，要求远期发展到40万m3/d。2.水源为河水，原水水质如下所示：编号项目单位分析结果备注1水温℃最高30，最低52色度＜15度3嗅和味无异常臭和味4浑浊度NTU最大300，最小20，月平均最大1305pH7.06总硬度mg/L(以CaCO3计)1257碳酸盐硬度mg/L(以CaCO3计)958非碳酸盐硬度mg/L(以CaCO3计)309总固体mg/L20010细菌总数个/mL＞110011大肠菌群个/L80012其它化学和毒理指标符合生活饮用水标准第3页共25页3.河水洪水位标高73.20米，枯水位标高65.70米，常年平均水位标高68.20米。4.气象资料：年平均气温22℃，最冷月平均温度4℃，最热月平均温度34℃，最高温度39℃，最低温度1℃。常年风向东南。5.地质资料：净水厂地区高程以下0～3米为粘质砂土，3～6米为砂石堆积层，再下层为红砂岩。地基允许承载力为2.5～4公斤/厘米。6.厂区地形平坦，平均高程为70.00米。水源取水口位于水厂西北50米，水厂位于城市北面1km。7.二级泵站扬程（至水塔）为40米。二、设计成果格式要求（一）设计说明书及设计计算书第一部分设计说明书1.概述2.净水工艺流程的确定3.净水厂处理构筑物及设备型式选择4.处理构筑物设计要点及说明5.净水厂平面布置及高程布置说明第二部分设计计算书1.混合设备的设计2.絮凝设备的设计3.沉淀（澄清）池的设计4.滤池的设计5.投药系统及消毒系统的设计6.清水池的设计7.净水厂平面布置及高程布置（二）设计图纸1.净水厂平面布置图净水厂总平面布置图应按照初步设计要求完成。图上应绘出主要净水构筑物、水泵站、清水池、药剂间、辅助建筑物、道路、绿化地带及围墙等，并用坐标表示其外形尺寸和相互距离，同时绘出各种连接管渠、阀门等。构筑物管道均以单线表示。管线上应标明管径（渠道断面尺寸）。图中注明各生产构筑物及辅助建筑物的名称、数量及主要外形尺寸（或列表以序号表示之）等。2.净水厂处理工艺高程布置图（纵向1：50～1：100，横向比例同平面布置图的比例）净水厂高程图上，应标出各净水构筑物之顶、底及水面标高，主要构件及管渠的标高。第4页共25页第一部分设计说明书1.概述根据《地面水环境质量标准》（GB－3838－88），原水水质符合地面水Ⅲ类水质标准，除浊度、细菌总数和大肠菌群偏高外，其余参数均符合《生活饮用水卫生标准》（GB－5749—2006）的规定。本水厂设计净水量为25.2万m3/d，为大型水厂，需设混凝剂配制的溶解池。原水从输水管进入水厂，利用计量泵将配制好浓度的PAC投加于压水管，并使其于管式混合器中与水充分混合，水从管式混合器经压力管进入折板絮凝池进行絮凝，后直接进入平流式沉淀池进行沉淀，接着进入V型滤池进行过滤，得到澄清的水，在水输送到清水池的管道中，投加氯进行消毒。最后经处理后的净水进入清水池，并经过输水管输送至二级泵站。整个工艺流程如上，由于本设计水厂水大型水厂，设计时需预留发展地。2.设计工艺流程：原水混合絮凝沉淀池滤池混凝剂消毒剂清水池二级泵房用户3.净水厂处理构筑物及设备型式选择3.1混凝3.1.1混凝剂的选择本设计选用聚合氯化铝（即PAC）。选择理由：（1）PAC广泛使用，且我国是研制PAC较早的国家之一，具有成熟的使用经验可借鉴。（2）效能优于硫酸铝，相对于硫酸铝，对水的pH值适应性强。（3）投加量相对于硫酸铝少，成本降低。3.1.2混凝剂的配制和投加药剂投加采用湿式投加系统。（1）混凝剂的配制设计混凝剂溶解池时，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，通常设在加药间底层。池顶宜高出地面0.20m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池的底坡应大于2％，池底应有直径不小于100mm的排渣管。池壁需设超高，超高为0.2～0.3m，用于防止搅拌溶液时溢出。此外，还需设置溶液池，溶液池是配制一定浓度溶液的设施。采用射流泵将溶解池内的浓药液送入溶液池，同时用自来水稀释到所需浓度以备投加。本设计选用机械搅拌，但需采取防腐材料。（2）混凝剂的投加投药设备采用计量泵投加的方式。采用计量泵，不必另备计量设备，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，最适合用于混凝剂自动控制系统。示意图如下：第5页共25页3.1.3混合设备的选择选择管式混合，即将药剂基质投入水泵压水管中以借助管中流速进行混合。选择理由：混合方式上，由于机械混合池占地大，基建投资高，增加机械设备并相应地增加维修工作；水泵混合设备复杂，管理麻烦，机械搅拌混合耗能大，管理复杂，相比之下，管式混合具有占地极小、投资省、在管道上安装容易，维修工作量少，能快速混合，混合效果良好和管理方便等优点因而具有较大的优越性。示意图如下：3.1.4絮凝设备的选择絮凝设备的基本要求是，原水与药剂经混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体。反应作用在于使凝聚微粒通过絮凝形成具有良好沉淀性能的大的絮凝体。目前国内使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝和机械絮凝。这三种形式的絮凝池在大、中型水厂中均有使用。隔板絮凝池构造简单，管理方便，流量变化大时，絮凝效果不稳定。折板絮凝池对原水水量和水质变化的适应性较强，停留时间较短，并可以相应节约絮凝剂量，但造价较高。与隔板絮凝池相比，水流条件大大改善，即在总的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，絮凝时间可以缩短，池子体积减小，但建造费高，检修困难、检修费用增加。网格絮凝池虽然效果好，水头损失小，絮凝时间较短等优点，但其会出现在末端池底积泥现象，有不完善的地方。综上所述，本设计水厂为大型水厂，决定采用隔板絮凝池。3.2沉淀设计采用平流式沉淀池，一般用于大，中型水厂，单池处理的水量大，具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，虽然平流式占地面积大。斜管沉淀池因采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好，但斜管的费用比较高，并且使用约5~10年后必须更新，还要注意斜管内滋生藻类和淤泥的问题。综合上述，所以选择平流沉淀池。其分设四个池子，并与混凝池合建，其宽度同样大小，同样的由于宽度较大，每个池子分别沿纵向设置一道隔墙，分成两格。本设计采用机械排泥，不另设排泥斗，充分利用沉淀池的容积。机械排泥效果好，一般不需定期放空清洗，并可降低劳动强度。3.3过滤V型滤池的反冲洗采用水冲洗、气冲洗和表面扫洗相结合的方式。冲洗水仅为常规冲洗水量的1/4，大大节约了清洁水的使用量，表面冲洗所用的水为未经过滤的滤前水，所有扫洗时不加重滤池负担，是一种滤速较高、生产能力强、节水经济的滤池。V型滤池采用气水反冲洗技术与单纯水反冲洗方式相比，主要有以下优点：（1）较好地消除了滤料表层、内层泥球，具有截污能力强，滤池过滤周期长，反冲洗水量小特点。第6页共25页（2）可节省反冲洗水量；40～60%，降低水厂自用水量，降低生产运行成本；不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了滤料使用寿命，减少了滤池补砂、换砂费用。（3）采用粗粒、均质单层石英砂滤料，保证滤池冲洗效果和充分利用滤料排污容量，使滤后水水质好。综上，本设计采用V型滤池。3.4消毒水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序，其目的在于杀灭水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致传染病的危害。本设计采用氯消毒，氯消毒的加氯过程操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。虽然二氧化氯，消毒能力较氯强而且能在管网中保持很长时间，但是由于二氧化氯价格昂贵，且其主要原料亚氯酸钠易爆炸，国内目前在净水处理方面应用尚不多。所以，本设计采用氯消毒。由于本设计的水厂为大型水厂，采用自动加氯机及设置加氯间和氯库。3.5清水池清水池容积为10%水量，选型为矩形，方便建造及节省占地面积，初定深为3-3.5m。4.处理构筑物设计要点及说明4.1溶解池和溶液池：溶解池的规格为：L×B×H=2×2×2(m)，高度中包括超高0.3m，沉渣高度0.2m溶液池的规格为：L×B×H=4×3×2.3(m)，高度中包括超高0.3m，沉渣高度0.3m4.2隔板絮凝池（往复式）：1)设计用水量（包括自用水量）Q＝24000×1.05＝252000＝2.52m3/s2)絮凝池采用2个池子，每个池子分为2格。每格规格：L×B×H=26.23m×13.9m×2.7m3)絮凝池时间T=20min4)池的平均有效水深为h=2.4m。5)隔墙壁厚取0.2m。4.3平流式沉淀池1)沉淀池的规格为：L×B×H=81m×55.6m×3.8m（高含超高）2)沉淀池个数采用4个，每个沉淀池分2格，共8格。3)沉淀时间T＝1.5h；平均流速v＝15mm／s4)进水区采用穿孔墙，墙上孔口流速取0.2m／s；设计要点：1.混凝沉淀时，出水悬浮物含量一般不超过20mg/L2.池数或分个数一般不少于2个3.池内平均水平流速，混凝沉淀一般为10～25mm/s4.沉淀时间一般采用1～3h；5.有效水深一般为3～3.5h；6.池的长宽比不应小于4：1，池的长深比不小于10：1；7.池子进水端用穿孔墙时，孔口流速不宜大于0.15～0.2m/s，洞口的断面形状宜沿水流方向逐渐扩大，以减少进口的射流；8.沉淀池的水力条件用弗劳德数Fr控制。9.为缓和出水区附近的流线过于集中，应尽量增加出水堰的长度，以降低堰口的第7页共25页流量负荷。堰口溢流一般小于500m3/（m·d）4.4V型滤池1)每座滤池规格为：L×B×H=14.7m×8m×3.88m2)6座滤池成行对称布置；3)滤速v＝15m/h；4)冲洗强度q＝15L/s.m2；5)冲洗周期t1＝48h；6)工作周期T＝24h；7)冲洗时间t2＝12min＝0.2h；8)膨胀度为e＝45％；9)滤料采用单层滤料；10)承托层采用天然卵石或砾石设计要点：1.单池平面可为正方形或矩形，一般单池面积不大于100㎡，滤池个数不得少于两个；2.滤池总深度一般为3~3.5m；3.滤池底部应设排空管，其入口处设栅罩，池底坡度约为0.005的坡向排空