10万吨地表水水厂优秀课程设计

某市新区地表水水厂设计第1页共29页第二章设计资料1设计目的及基本要求通过本次设计，应达到如下教学目的：（1）掌握给水处理厂工艺设计的基本步骤，复习和消化课程讲授的内容；（2）掌握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，具备初步的独立设计能力；（3）掌握设计与制图的基本技能；（4）提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。（5）设计中，应做到设计合理、计算准确、图面清晰、语言通顺、说明简练、字体端正。2设计内容2.1设计题目某市新区地表水水厂设计。2.2设计原始资料2.2.1图纸净水厂地形图见附图。2.2.2用水资料（1）生活用水该城市新区位于山东中部，东平湖畔。拟建水厂以东平湖为水源地，一期工程日供水能力10万吨/天。2.2.3原水水质资料（见附表）2.2.4地形地貌地形较平坦，平均海拔高度在223~233米之间。2.2.5工程地质及水文地质工程地质良好，适宜于工程建设，地质构造一般皆为四层：（1）表土或耕土厚0.5m左右；（2）粘土及砂质粘土，即第四纪土层，厚8m左右，耐压力2kg/cm2以上；2.3设计任务与步骤根据所给原始资料，进行城市净水厂工艺设计及工程扩大初步设计。设计任务与步骤如下所示：（1）根据原始资料计算水厂设计水量；（2）根据水质、水量、地区条件、施工条件和相似条件水厂运转情况选定处理方案和确定处理工艺流程；（3）水厂自用水量按设计净产水量的9％计；（4）选择各构筑物的形式和数目，初步进行水厂的平面布置和高程布置，在此基础上确定构筑物的形状、有关尺寸和安装位置等；（5）进行各构筑物的设计和计算，定出各构筑物和主要构件的尺寸，设计时要考某市新区地表水水厂设计第2页共29页虑到构筑物及其构件施工上的可能性；（6）根据各构筑物的确切尺寸，确定各种构筑物平面布置上的确切位置，并最后完成平面布置。确定各构筑物的连接管道的位置、管径、长度、材料及其附属设施，并最后定出水厂的高程布置；（7）绘制厂区总平面图、高程图（比例自定）；（8）就设计中需要说明的主要问题和计算成果写出设计计算说明书。3设计成果及要求设计成果包括设计说明书一份和图纸三张；3.1设计说明书设计说明书内容包括下列各项：（1）目录；（2）概述设计任务和依据，简要分析设计资料的特点；（3）计算设计流量；（4）给水处理流程选择的各种因素分析和依据说明；（5）各处理构筑物及其辅助设备的工艺计算、工作特点的说明；（6）处理构筑物之间的水力计算及其高程设计；（7）处理构筑物总体布置的特点及依据说明。说明书应简明扼要，表格说明、要求文字通顺、段落分明、字迹工整。3.2图纸绘制下列图纸：（1）厂区总平面图，图中应表示出各工艺构筑物的确切位置，外形尺寸，相互距离、各构筑物连接沟管的位置、管径、管材、管长，其他辅助性构筑物的位置。厂区内各种管道：上水、下水、雨水、暖气管、电缆等的总平面布置。厂区道路、绿化及卫生防护区的布置等。该图中各种管道以单线条表示，图中应绘出各种线条表示的图例，注明构筑物名称。绘出地形等高线，填方挖方轮廓线等。（2）工艺流程高程图，图中应标出各构筑物顶、底、水面、主要构件及沟管的设计标高，室内外地坪标高。4参考资料１、《给水工程》（第四版）；２、给水排水快速设计手册3、4册；３、给水排水设计手册1、3、9、10等；４、给水简明设计手册；５、水资源及给水处理。附表：原水水质资料编号项目单位分析结果附注1色度CU50某市新区地表水水厂设计第3页共29页2浑浊度NTU150—3003嗅和味度合格4PH值7.75总硬度mg/Ｌ250以CaCO3计6铜mg/Ｌ0.87锌mg/Ｌ0.28锰mg/Ｌ0.019砷mg/Ｌ0.00210细菌总数个/Ｌ28011大肠菌群个/Ｌ73第三章给水处理工艺流程（1）原水的水质分析原水的嗅和味，PH值，总硬度，铜，锰，砷等水质指标均符合饮用水水质标准，因而这些物质均不用去除，只需去除色度，浊度，细菌，大肠杆菌等物质。（2）确定给水处理工艺流程根据以上原水水质分析，确定该厂的水处理工艺流程如下：第四章构筑物的工艺尺寸的计算1设计水量的计算该水厂的日供水量为10万吨，水厂的自用水量为9%，因此水厂的设计供水量为Q=10×104×(1+9%)t/d=10.9×104t/d=1.26m3/s。2混凝剂的配制投加及混合原水浊度为150—300，参考国内水厂成功经验，混凝剂选用PAC（碱式氯化铝）作絮凝剂，投加量13.5~64mg/L，平均30mg/L，溶液浓度取15%，每天调制两次，采用计量泵（两台，一用一备，轮流使用）湿投，应用自动控制系统。下图为投药工艺流程。（1）溶液池容积W¬1==10.88m3，溶液池分2格，每格有效容积为5.5m3，有效高度1.4m，超高0.6m，每格实际尺寸2×2×2m3,半地下式，高出地面1m。（2）溶解池容积W2=0.25W1=0.25×10.88m3=2.72m3，有效高度1.0m，超高0.3m，设计尺寸：1.3×1.5×1.5m3，池底坡度采用2.5%，溶解池上沿与溶液池平齐。采用中心固定桨板式搅拌机。（3）采用管式静态混合器（两个，一用一备）混合药剂与原水。某市新区地表水水厂设计第4页共29页投药管流量q==0.25L/s静态混合器的设计流量Q=10×104×(1+9%)t/d=10.9×104t/d=1.26m3/s静态混合器设计流速取为1.7m/s，则管径为D==972mm，采用钢管DN1000，则实际流速为v=1.7m/s。混合单元数计算按下式计算N≥2.36v-0.5D-0.3=2.36×=1.8，取N=2则混合器的长度L=1.1×1×2=2.2m混合时间T==1.3s水头损失h=0.42m3平流沉淀池的设计计算（1）设计参数的确定：采用平流沉淀池，和絮凝池一样分2组，沉淀时间为T=1.5h，水平流速为v=15mm/s，有效水深采用H0=3.2m，超高为0.3，故池总深为3.5m，池底坡度为i=3‰，下图即为平流沉淀池。（2）池体的计算每组池子的设计流量Q==2271m3/h=0.63m3/s沉淀池的容积W=Q•T=2271×1.5=3406.5m3沉淀池的长度L=3.6vT=3.6×15×1.5=81m沉淀池的宽度B==13.14m采用13.4m，沿纵向设置一道导流墙分成两格，导流墙宽0.2m，每格沉淀池净宽度为6.6m，导流墙中有多个穿孔，将两边流通。絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙连接。穿孔墙上的孔口流速采用0.2m/s，则孔口总面积为0.63/0.2=3.15m2。每个孔口的尺寸为15×10cm，则孔口的个数为3.15/0.015=210个。沉淀池放空时间按3h计，则放空管的管径为d==0.36m采用DN=400mm采用三角堰出水，出水渠断面宽度采用1.0m，出水渠起端高H=1.73=0.59m某市新区地表水水厂设计第5页共29页为保证堰口自由出水，出水堰保护高采用0.1m，则出水渠深度为0.69m，取0.7m。（3）水力条件校核水流截面积ω=6.6×3.2=21.12m水流湿周χ=6.6+2×3.2=13m水力半径R==1.62m弗劳德数Fr==1.42×10-510-5符合要求。雷诺数Re==24300(按20°C计算)（4）沉淀池排泥该水厂的原水平均浊度为250NTU，平流沉淀池出水的平均浊度为5NTU，水厂的进水浊度不是很高，为了方便水厂运行操作，节省水厂的生产费用采用多斗重力排泥。沉淀池下层已经过排泥的水回流到原水中重新处理。原水的的SS为SS1=bT=1.5×250=375mg/L平流沉淀池出水的SS为SS2=1.5×5=7.5mg/L每日的干污泥量V==40t每日泥浆体积V0==444m3(干污密度ρ=1.8t/m3,污泥的含水率取P2=95%)水厂共有两组平流沉淀池，每组池子分两格，每格池子的尺寸为6.6×81m，每格池子建3个集泥斗，总共建12个集泥斗。泥斗的上表面尺寸为6×4m，下表面的尺寸为4×1m，侧边与水平面成60°，则泥斗深2.25m。集泥斗的体积V1==28.3m3平均排泥周期T==0.8d4絮凝池的设计计算（1）设计参数的确定：本水厂设计的絮凝池为往复式隔板絮凝池，供水量较大，分2组池子进行处理，絮凝时间采用T=20min，絮凝池的宽度根据平流沉淀池子要求设为13.4m，平均水深为2.7m，池子超高为0.3m。絮凝池内流速分四档，分别为v1=0.5m/s，v2=0.4m/s,v3=0.35m/s，v4=0.3m/s，v5=0.2m/s。（2）池体的计算每组絮凝池的设计流量Q==2271m3/h=0.63m3/s絮凝池的净长度=21.20m隔板间距按廊道内流速的不同分为5档b1==0.47m≈0.5m则实际流速v′1=0.47m/sb2==0.58m≈0.6m某市新区地表水水厂设计第6页共29页则实际流速v′2=0.38m/sb3=0.7v′3=0.33m/s;b4=0.9mv′4=0.29m/s;b5=1.3mv′5=0.2m/s廊道分成五段,各段廊道宽度和流速见下表。廊道宽度和流速计算表廓道分段编号12345各段廊道的宽度(m)0.50.60.70.91.3各段廊道的实际流速(m/s)0.470.380.330.290.20各段廊道数55556各廊道总净宽(m)2.53.03.54.57.8各段廊道的宽度之和∑b=2.5+3.0+3.5+4.5+7.8=21.3m取隔板厚度δ=0.1m，共25块隔板，则絮凝池的总长度L为：L=21.3+25×0.1=23.8m（取24m）（3）计算各段水头损失采用公式hi=xmi水力半径:Ri=槽壁粗糙系数n=0.013，流速系数Ci=以下各段水头损失计算表。各段水头损失计算表段数miliRivivitCihi15660.250.470.6161.050.3025660.290.380.4962.580.2035660.340.330.4364.260.1545660.440.290.3867.090.1155660.620.200.2671.030.05∑h=0.81m平均速度梯度G===80s-1GT=80×20×60=96000（在104～～105范围内）池度坡度i==3.4%5普通快滤池的设计计算（1）滤池设计参数的确定本水厂采用普通快滤池进行过滤，根据用水量的情况，采用8个构造相同的普通某市新区地表水水厂设计第7页共29页快滤池，布置成对称双行排列，则每个滤池的设计流量Q==568m3/h=158L/s。：滤速v=10m/h,冲洗强度为q=14L/(s•m2)，冲洗时间为t=6min，滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h，采用石英砂单层滤料。下图为普通快滤池。（2）滤池池体的计算每个滤池的实际工作时间T=24-0.1×2=23.8h滤池的总面积F==458m2每个滤池的面积f=458/8=57.3m2,采用58m2，正方形滤池，每个池的边长为7.6m。确定滤池的高度支承层高度H1，采用0.45m滤池层高度H2，采用0.7m砂面上水深H3，采用1.7m保护高度H4，采用0.30m每格滤池的总高度为H=0.45+0.7+1.7+0.3=3.15m（3）配水系统的计算(单个滤池)1）干管干管流量qg=fq=58×14=812L/s,采用钢管DN900,干管埋入池底，顶部开孔布置。干管始端流速为v0=1.40m/s。2）支管支管中心间距采用a=0.25m每池支管数n=2=60.8，取61根。每根支管入口流量q1=812/61=13.3L/s,采用钢管DN100，始端流速为2.0m/s。3）孔眼布置支管孔眼总面积与滤池面积之比采用K=0.25%孔眼总面积F=Kf=0.25%×58=0.15m2采用孔眼直径d=9mm=0.009m孔眼总数N==2359个每根支管孔眼个数为n==39,支管孔眼布置设两排,与垂线成45°。每根支管长度l0=(7.6-1)=3.30m每排孔眼中心距Ak==0.17m4)孔眼水头损失支管壁厚采用δ=5mm，流