给水课程设计说明书.doc

XX县净水厂 设计说明书 目 录 第一章 总论 - 2 - 一 设计任务及要求 - 2 - 1、设计任务 - 2 - 2、设计要求 - 2 - 二 设计原始资料 - 3 - 1、用水量资料 - 3 - 2、水源资料 - 4 - 第二章 水厂规模 - 5 - 城市用水量计算 - 5 - 第三章 总体设计 - 6 - 一 供水工程整体方案确定 - 6 - 二 净水厂厂址选择 - 6 - 三 处理工艺流程的选择和布置 - 6 - 第四章 各构筑物的选择及设计计算 - 7 - 一 配水井 - 7 - 二 药剂投配系统 - 7 - 三 混合构筑物 - 8 - 四 折板絮凝池 - 8 - 五 平流沉淀池 - 10 - 六 V型滤池 - 10 - 七 消毒剂 - 11 - 八 清水池 - 12 - 九 其他 - 13 - 十 管材的选用及管道的布置 - 13 - 十一 净水厂的高程布置 - 17 - 十二 设计心得 . - 17 - 第五章 主要参考文献资料 - 18 - 第六章 实习报告 - 19 - 第一章 总论 一 设计任务及要求 设计任务 给水工程课程设计题目是“xx县城给水处理厂初步设计（为初步设计阶段），其内容包括以下部分： 1．用水量的计算，水厂设计规模确定。 2．净水工程方案比较和选择。 3．各类水处理构筑物型式的比较和选择。 4．对单项构（建）筑物（如预沉池，沉砂池，反应池，沉淀池或澄清池，滤池，清水池，二级泵站，加药及加氯设备等）进行简要设计计算。 5．附属构筑物确定。 6．水处理厂平面布置。 7．水处理厂高程系统布置。 8．设计说明计算书编写。 9．给水处理厂平面布置图及高程系统图绘制。 设计要求 1.工程规模及对水质、水压的要求 说明近、远期用水量计算（说明生产用水量计算的依据资料；确定生活用水和消防用水定额、变化系数以及未预见水量百分比的考虑原则；编制用水量计算表，包括用水总量，近、远期生产、生活、公共建筑、消防、绿化用水量等），对水质、水压的要求和工程规模、工程分区的确定。 2.给水系统选择 根据总体规划、分期建设、自然条件，提出方案进行比较，从技术、经济和耗用能源及主要材料等全面衡量，论证方案的合理性和先进性，择优确定。 3.水处理厂的设计 说明水源选择及取水构筑物型式的确定，给水系统方案比较，净水构筑物（预沉池、混合池、反应池、沉淀池、滤池、清水池、二级泵站、加药设备、消毒设备等）的方案比较和设计计算，辅助建筑物的设计，水厂平面布置、高程布置以及各种管线的设计。 4.设计说明书和计算书； 设计说明书和计算书要求装订成册，内容包括：目录、总说明、水量计算、水厂选址、工艺流程选择、方案比较、构筑物的选型、水厂的平面和高程布置以及处理构筑物的简要设计计算，附有必要的计算图和计算表格。请参考课程设计指示书中的相关内容与要求。 5.图纸部分 （1）给水处理厂平面布置图（1：500）； （2）给水处理厂高程布置图； （3）说明(包括工程概况、管材选用、设计规模及施工安装注意事项)。 二 设计原始资料 1.用水量资料 1.概述： 该县城地处西南中部，属亚热带，西南季风气候，年平均气温15.4℃。绝对最高气温为34.5℃，最低气温-4.3℃，年平均降雨量1300mm，80%以上的降雨发生在6月至10月的五个月中，多年平均最大时降雨量为59.45mm，最大日降雨量为156.2mm，常年最大风速为2.9m/s，主导风向为西南风。该县水源主要为河流。有工厂近两百个，地震频繁，为8度地震设防区。 2.城市用水情况： 城市用水按近期人口5～9万人，远期规划人口7～12万人计算，室内卫生设备情况为：室内有给排水设施，有淋浴设备。 出厂水要求水压3.0公斤，水源至水厂为重力输水，水头损失为16m。 3.靠城市水厂供水的工业企业情况： 工厂总用水量为8500m3/d，职工总人口数为12000人，热车间人数占总人数的10%。淋浴人数占40%。 水质要求:同生活饮用水水质。 4.单位用水： 医院用水量为700m3/d，学校用水量为800m3/d，用水时间10h。 5.其它用水： （1）道路洒水 近期 60米3/日 远期 80米3/日； （2）绿化用水 近期 80米3/日 远期 100米3/日； （3）消防用水按规范计算； （4）配水管网漏损按10%～12%计，未预见水量按8%～10%计； （5）给水普及率按100%计算； 2.水源资料 1.该县虽有地下水，但不能大量开采。 2.河水水文资料： （1）河流概述：河床稳定、主流靠岸，枯水季节水深大于2米，岸陡、岸边系红砂岩构造，位于县城西北方向。 （2）水位、流速、流量资料： 水位 水位标高 流速 流量 最高水位 1965米 5米/秒 12200米3/秒 最低水位 1952米 4米/秒 1万米3/秒 3.水源水质资料： 分析项目  单位  测定值     最大  最小   水温  ℃  18.5℃  3.5℃   色度  度  50  2   浑浊度  度  700  小于60   pH值   7.8  7.0   细菌总数  个/毫米  1004  48   大肠菌群  个/ml  >3  <3   耗氧量  mg/L  1.64  0.26   游离氨  mg/个  0.28  0   总硬度  度  19  5.04   酚  mg/L  0  0   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  0.0015  0   第二章 水厂规模 一 城市用水量计算 城市居民用水量计算 居民生活最高日用水量： 近期：Q1=160*60000=9600m3/d 远期：Q1’=160*120000=19200 m3/d 公共建筑物用水量计算 Q2=700+800=1500 m3/d 生产单位用水量计算 生产用水 8500 m3/d 职工生活用水：12000*90%*25*3.0+12000*10%*35*2.5=915 m3/d 淋浴用水：12000*90%*10%*40*3+12000*10%*10%*60*3=201.6 m3/d Q3=8500+915+21.6=9616.6 m3/d 4. 道路及绿化用水量计算 近期： Q4=60+80=140 m3/d 远期：Q4’=80+100=180 m3/d 5.官网漏失水量： 近期：Q5=11%*(Q1+Q2+Q3+Q4)=2294.226 m3/d 远期：Q5’=11%*（Q1’+Q2+Q3+Q4’）=3354.6 m3/d 6.未预见水量： 近期：Q6=0.12*(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)=2778.099 m3/d 远期：Q6’=0.12*（Q1’+Q2+Q3+Q4’+Q5’）=4062.144 m3/d 设计水量： 近期：(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5+Q6)*1.08=25927.85 m3/d 远期：（Q1’+Q2+Q3+Q4’+Q5’+Q6’）*1.08=40946.41 m3/d 注：水厂自用水量取8% 7.确定水厂规模 从城市用水量计算得出： 规模 时期  近期  远期   水厂规模  计算规模  25927.85  40946.41   考虑到该县城今后发展的不确定性因素等，现确定该县城净水厂的规模为： 规模 时期  近期  远期   水厂规模  设计规模  30000  45000   第三章 总体设计 一 供水工程整体方案确定 给水系统有如下几种 分质系统：由于供水水质要求不一，采用分系统供应； 统一系统：该系统统一按生活饮用水水质供水，为一般中、小城镇所采用； 分区系统：按地区形成不同的供水区域。对于地形起伏较大的城镇，其高、低区域采用由同一水厂分压供水的系统；采用增压泵房（或减压措施）从某一区域取水，向另一区域供水的系统。 根据所给原始资料，城市地形较平坦，不宜采用分压供水，同时分质供水的成本比较高，根据目前国内城镇规划经验、技术经济条件及该县城的经济、发展状况；经比较得出：该县城的供水工程给水系统方案选定“统一给水系统供水”。 二 净水厂厂址选择 净水厂一般应设在工程地质条件较好、地下水位底、承载力较大、湿陷性等不高、岩石较少的地层，以降低工程造价和便于施工。水厂还应考虑防洪措施，同时尽量把水厂设在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价。 依据上理论厂址设在取水点附近。地形相对城区有一定的高度。（海拔为1924.8m） 三 处理工艺流程的选择和布置 处理工艺流程的选择 据设计原始资料中给出的水源水质资料和《生活饮用水卫生标准GB5749-2006》可以得出：该县城的水源水中金属含量少、无剧毒物质、铁锰含量低、总硬度低及无其他难以去除的物质，所以该县城净水厂的工艺流程中不需要设置深度处理工艺；同时水源水中色度、浑浊度都很低把基本方案定为： 方案范围确定 方案Ⅰ 原水→混凝→沉淀→过滤→消毒→处理水 方案Ⅱ 原水→混凝→沉淀 二．方案确定 处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有关，一般来讲地下水只需要经消毒处理即可，对含铁、锰、氟的地下水，则需采用除铁、除锰、除氟的处理工艺。地表水为水源时，生活引用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。工业生产用水一般为原水、混凝、沉淀的处理工艺。 综上，选择方案Ⅰ作为此次的设计方案。 工艺流程为： 原水→配水井→混合池→反应池→沉淀池→过滤池→清水池→二级泵站 第四章 各构筑物的选择及设计计算 一 配水井 由取水构筑物经输水管渠的取、输送水量确定，从取水构筑物取水量到自来水厂的水量应等于水厂的远期规模—45000m³/d。 据经验数据给排水设计规范，选定的配水井为直径为4m，有效水深为1.5m池顶高为2.0m的圆柱体，有3个配水出水口：两个为近期设计使用，另一个为远期规划预留，可分别为三组处理单元构筑物均匀分配水量。每根配水管道的配水能力为：Qh=45000/24=1875 m³/h，Q1= Qh/3600=0.52 m³/s。 由设计手册有，配水管的允许流速1.0-1.2m/s，所以取v=1.0m/s，则配水管直径D=（4 Q1/πv）1/2=[4×0.52/（π×1）] 1/2=0.81m，所以取配水管直径D=900mm。 二 药剂投配系统 一、药剂选择 根据原水的水质水温和PH值的情况，选用混凝剂为碱式氯化铝（又名聚合氯化铝或羟基氯化铝），投加浓度为10%，最大投加量为50（mg/L）。 二、药剂投配系统及加药间设计计算 该设计采用聚合氯化铝絮凝剂，投加量50mg/L （说明：药剂投配系统按远期规划计算） 1.溶液池容积 容积W1=uQ(1/417bn)=[40×(55000/24)]/(417×10×3)=7.33m³ 取7.5m³ 溶液池有两个，每个容积均为W1； 溶液池形状为矩形，尺寸为：长×宽×高=2×3×1.5 其中超高0.2m 2.溶解池容积 容积W2=0.3W1=0.3×7.5=2.25m³ 3．用量 (1) 设计参数： 水量Q=55000/24=833.3m³/h 最大加药量a=50mg/L 仓库储量按30d计算 且与加氯合并布置 (2) 设计计算 1.加药量 R=50×10-3×55000=2750kg/d 30天的用量：30×2750=82500kg 固体按92%计算：则30天需(82500×10%)/92%=8967.4kg 固体每袋重50kg，需 8967.4/50=179.3袋 取180袋 4.絮凝剂投加 采用计量泵投加，不必另设计量设备，泵有计量标志，可通过改变计量泵行程改变药液投量，适用于絮凝剂自动控制系统。 三 混合构筑物设计 一、混合构筑物的选择 本设计中采用管式静态混合器，故不单独设构筑物。 二、混合构筑物的计算 近期采用两条进水管，管径为配水管管径D=600mm 管式静态混合器口径与配水管相同Φ=600mm 四 折板絮凝池 本设计采用折板絮凝池。 折板絮凝池是在絮凝池内，放置一定数量的折板，水流沿折板上、下流动，经过无数次折转，促进颗粒絮凝。这种絮凝池因对水质水量适应性强，停留时间短，絮凝效果好，又能节约絮凝药剂，因此选用次絮凝池。 设计计算： 单组絮凝池有效容积 Q=30000/24=1250m3/h V=QT=1250*12/4/60=62.5m3 2.絮凝池长度 取 H’=3.25m,B=6.0m L’=V/H’/B=62.5/3.04/6=3.25m 絮凝池长度方向用隔墙分成三段，首段和中段均为1.0米，末段格宽为2.0米，隔墙厚为0.15米，则絮凝池总长度为 L=3.25+5*0.15=4.0m 各段分隔数 与沉淀池组合的絮凝池池宽为24.0米，用三道隔墙分成四组，每组池宽为 B’=[24-3*0.15]/4=5.8875m 首段分成10格 则每格长度 L1=2[5.8875-4*0.15]/10=1.06m 首段每格面积为 f1=1.0*1.06=1.06m2 通过首段单格的平均流速为 v1=1250/3600/4/1.06=0.082m/s 中段分为8格，末段分为7格，则中段和末段的各格格长、面积、平均流速分别为 L2=1.36m f2=1.36m2 v2=0.064m/s L3=0.71m f3=1.42m2 v3=0.061m/s 水头损失计算 相对折板 取v1=0.14m/s v2=0.27m/s h1=0.5*（v12-v22）/2g=0.00136m 渐缩段水头损失 取F1=0.56m2 F2=1.06m2 h2=[1+0.1-（F1/F2）2]v2/2g=0.00082m h=0.312m 平行折板 取v=0.2 h1=0.6*v2/2g=0.6*0.22/2/9.81=0.001223m 同理 h2=0.00378m h3=0.0042m h=24*0.00082+8*（0.00378+0.0042）=0.083m 平行直板 h 1=3*0.1012/2/9.81=0.00156m h=7*0.00156=0.011m 总水头损失为 H=0.312+0.083+0.011=0.406m 五 平流沉淀池 平流沉淀池对水质、水量的变化有较强的适应性，构造简单，处理效果稳定，是一种常用的沉淀池形式，一般用于大、中型水厂，单池处理水量一般在2*104m3/d以上。与水力循环澄清池的投药量大，须较高的进水压力，对原水水质和水量的适应性较差相比，平流沉淀池更优，故本设计选择平流沉淀池。 由于Q=30000m3/d,分两池后，则每池流量Q=0.5(30000/24)=625m3/h 1.表面负荷Q/A =u0=0.6mm/s=51.8m3/(m2d) 沉淀池停留时间 T=2h 沉淀池水平流速 v=14mm/s 3.计算 表面积A=625×24/51.8=289.6m2 长度L=3.6×14×2 =100.8m 有效水深取 3.2m 宽度B=625*2/100.8/3.2=3.87m 取B=4m 絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙。穿孔墙的孔口流速采用0.2 m/s，则孔口总面积为0.23/0.2=1.15m2,每个孔口尺寸定位15×10 mm,则个数计算： n=1.15/(0.15×0.10)=76个 放空管径计算：放空时间按2h D=((0.78×5×76×3.51/2)/(2×3600))1/2=0.277m 取D=300mm 出水渠起端水计算：出水渠起端采用薄壁溢流堰，断面采用矩形,取宽度为1.0m,设渠道底坡为零时 H=1.73(0.232/(9.81×1.02)1/3=0.52m 为保证堰口自由落水，出水堰保护高度采用0.1m,则出水渠深度为0.62m。 水力校核 动力粘度取0.01（20oC） 水流截面积A=4*3.2=12.8m 水流湿周 X=2×3.2+4=10.4m 水力半径 R=12.8/10.4=1.23m 弗劳德数Fr=10.4*0.0152/12.8/9.8=0.000194 满足要求 六 V型滤池 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。与虹吸滤池冲洗强度随滤池出水量的降低而降低，反冲洗时会浪费一部分水量相比。V型滤池更优。因此本设计采用V型滤池. 1.设计取 v=10m/h n=2 每组滤池所需面积 F=Q/n/v=1250/10/2=62.5 m2 取N=2 2.单格滤池面积 f =F/N=31.25m2 3.单格滤池实际面积 取单格池宽为3.0m,长为11.0m f’=B*L=3.0*11.0=33m2 4.正常过滤时实际滤速 v’=Q1/N/f’=1250/4/33=9.47m/h 5.进水总渠 H1*B=Q/v1 取H1=0.8m v1=0.6m/s B1=1250/2/3600/0.6/0.8=0.4m 滤池总高度 H=H5+H6+H7+H8+H9=0.5+1.2+1.2+0.12+0.3=3.32m 七 消毒剂 一、消毒剂的选择 氯是一种黄绿色窒息性气体，有剧毒。在常压下的液化点为-33.6℃，在0℃压力大于3.66大气压时转化为液体。0℃时每升液氯的重量为1468.4克，同样重量的液氯，其体积仅为气态氯的1/457。在10℃以下时，在氯的饱和溶液中会析出氯的水化结晶物，这种现象会造成加氯设备故障。 氯之所以能消毒，主要是它能破坏细菌中的酶系统。主要反应如下： Cl2+H2O←→HCl+HOCl HOCl←→H++OCl- 根据相似条件下水厂的运行经验，按最大用量确定，并应使余氯量符合饮用水卫生标准的要求。投加量一般取决于滤化的目的，并随水中的氨氮比、PH值、水温和接触时间等变化.一般水源的滤前投加量为 1.0-1.2mg/L,滤后水或地下水的加氯量为0.5～1.0mg/L。投量取2mg/L，管网末端含量0.05 mg/L，接触时间不少于32min。 大型真空加氯机由于结构复杂，零部件、仪表容易损坏，维修困难等原因，国内水厂目前已少采用。本设计采用ZJ型转子加氯机。ZJ型转子加氯机是由旋流分离器、弹簧膜阀、控制阀、转子流量计、中转玻璃罩，平衡水箱及水射器等组成。分ZJ-1 和ZJ-2 两种。 设置加氯间，要注意风向，加氯间应设在水厂或增压站等构筑物的主导风向下游。加氯、加氯间应尽量靠近投加点。 加氯机至少应分为两组，即加氯机至少设置两台，分别有两根加氯管通到加氯点，互作备用。加氯机按最大投氯量来选用，原则上以一台加氯机对接一只氯瓶进行布置。加氯机台数按最大投氯量计算，并考虑10-20%备用台，但备用台数不得少于1台。 4.加氯管管道布置 加氯管采用管径为150mm的聚乙烯管。 二、加氯量及加氯间面积计算 1.设计计算： 加氯量W： 取b=0.7g/m3 q=Q*b=0.7*30000=21kg/d 储氯量： 存储30d的用量：30×21=620kg 氯瓶： 氯瓶容量500kg每月需620/500=1.24瓶 取2瓶。 另有2瓶周转，共4瓶。 加氯机选3台ZJ---I型转子加氯机，二用一备。 加氯间面积： 加氯间面积：4×4m 氯库面积： 4×7m 八 清水池 一、清水池的设计 1.清水池容量： 清水池容量由两部分组成，一是调节容量，一是储备容量，前者为调节用水 负荷而必须储存的水量，后者为消防或其他特殊需要而储备的水量，这部分水量 在一般请情况下是不动用的。清水池的总调节容量可按水厂产水量10%设计，池 子个数不应少于2个。本设计中采用两个池子，每个池子容积2500m3,按规定要求，当容积大于2000m3 ,采用矩形水池。 储备水量主要是消防用水量，大中城市因用水量大，发生火警所需的消防水占城市用水量的比例不大，一般不予考虑。小城镇用水量不多，消防用水量所占的比例应增大。 二、清水池的计算 1.清水池容积计算 V=Qk=15%*30000=4500m3 清水池共2座，则每座清水池有效容积为 V1=4500/2=2250m3 2.清水池的平面尺寸 每座清水池的面积 A=V1/h=2250/4=562.5m2 取清水池宽度为22m, 则长度为 L=562.5/22=25.56m 取26m 则清水池实际有效容积为26*22*4=2288m3 清水池超高取0.5米，清水池总高H=4+0.5=4.5m 九 其他 一、附属构筑物的设计 1.超越管 水厂运行过程中，当有处理构筑物发生故障不能正常运行时，用超越管将加药的原水从混合池引流到滤池。超越管的管径为DN600。 2.二级泵房： 2.1、水源水来自河水，河水的最低水位是1952m，从水源地到水厂的水头损失为16m，而水厂所在地的高程最高处为1931.2m。二者高差大于水头损失，所以从水源地到水厂无需一级泵站来提升。 2.2