1设计任务此课程设计的目的在于加深理解所学专业理论，培养运用所学知 识综合分析和解决实际工程设计问题的初步能力，在设计、运算、绘 图、查阅资料和设计手册以及使用设计规范等基本技能上得到初步训 练和提高1.1设计要求根据所给资料，设计一座城市自来水厂，确定水厂的规模、位置, 对水厂工艺方案进行可行性研究，计算主要处理构筑物的工艺尺寸， 确定水厂平面布置和高程布置，最后绘出水厂平面布置图、高程布置 图（达到初步设计的深度），并简要写出一份设计计算说明书1.2基本资料1.2.1城市用水量资料设计人□人均用水量标准（最高）SS最高（mg/1）SS平均（mg/1）最大日变化系数5.2万2406804201.3工厂A工厂工厂C工厂D一般工业用第三产业用水（万 m3/d）B（万 m3/d）（万 m3/d）水占生活用占生活用水（万 m3/d）水0.50.80.61.1178%82%1.2.2原水水质及水文地质资料(1) 原水水质情况：水源为河流地面水序号项 目最高数平均数备注1色度40152PH值7.87.23DO溶解氧11.26.384bod52.51.15COD4.22.46其余均符合国家地面水水源I级标准⑵水文地质及气象资料%1 河流水位特征最高水位-Im,,最低水位・5m,常年水位・3m%1 气象资料历年平均气温16.0C,年最高平均气温39C,年最低平均气温-3C,年平均降水量1954.1mm,年最高降水量2634.5mm,年最低降 水量1178.7mm。
常年主导风向为东南风，频率为78%，历年最大冰 冻深度：20cmo%1 地质资料第一层：回填、松土层，承载力8kg/cm2?深1〜1.5m第一层：粘土层，承载力lOkg/cn?,深3〜4m 第一层：粉土层，承载力8kg/cm2,深3〜4m 地下水位平均在粘土层下0.5m2水厂选址厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通 过技术经济比较确定在选择厂址时，一般应考虑以下几个方面：（1） 厂址应选择在工程地质条件较好的地方一般选在地下水位 低、承载力较大、湿陷性等级不高、岩石较少的地层，以降低工程造 价和便于施工2） 水厂应尽可能选择在不受洪水威胁的地方否则应考虑防洪 措施3） 水厂应尽量设置在交通方.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并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除方 便4） 当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物 附近，通常与取水构筑物建在一起；当取水地点距离用水区较远时， 厂址选择有两种方案，一是将水厂设置在取水构筑物附近；另一是将 水厂设置在离用水区较近的地方根据综合因素考虑，将水厂设置在取水构筑物附近，水厂和构筑 物可集中管理，节省水厂自用水的输水费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排除。
3水厂规模及水量确定Q 生活=240 X 52000 X 10-3=12480m3/dQ 工业=12480 X 1.78=22214.4m3/dQ 三产=12960 X 0.82=10233.6m3/dQ 工厂=0.5+0.8+0.6+l・l=30000m3/dQ漏=1.2 ( Q生活+Q工业+Q三产+Q工厂)=1.2X(12480+22214.4+10233.6+30000)^90000m3/dQ —泵=Q Qd/T=l. 10X90000/24=4125m3/h=l. 15 m3/sQ 二疙 a KhQd/86.4=l. 10 X 1.3X 90000/86.4=1489.6L/s4净水方案的确定和比较水厂以地表水作为水源，工艺流程如图1所示：混凝剂 消毒剂原水土混 合|~+絮凝沉淀池I~~~~，二级泵房|一>用户图1水处理工艺流程现拟定两个净水工艺方案，进行比较分析：方案一：原水 > 一级泵房 > 往复式隔板絮凝池 > 平流沉淀池 > 普通快滤池 > 清水池 > 二级泵房方案二： 原水 > 一级泵房 > 回转式隔板絮凝池 > 斜管沉淀池 > V型滤池 > 清水池 > 二级泵房(1)絮凝池的比较絮凝池回转式往复式优点絮凝效果较好；水头损失较小；构造简单，操作方便；絮凝效果好；构造简单，施工方便；缺点出水流量不易分配均匀；絮凝时间较长水头损失大；转折处絮体易破碎使用条件L水量大于30000m3/d的水厂2 .水量变动小3 .适用于旧池改建和扩建1.水量大于水量大于30000m3/d 的水厂;2 .水量变动小结果比较:综上所述，选用往复式絮凝池。
回转式适用于旧池的改建的扩建, 不宜在初期就建回转式，且回转式絮凝池减小了絮粒碰撞的机会，减 小了絮凝的速度，增长了时间所以选用选用絮凝效果较好的往复式 絮凝池2)沉淀池的比较沉淀池平流式斜管式优点1. 造价较低2. 操作管理方便，施工较简单1. 沉淀效率高2. 池体小，占地少 3. 对原水浊度适应性较强，潜 力大，处理效果稳定4. 带有机械排泥设备时，排泥 效果好缺点1. 占地面积较大2. 不采用机械排泥装置时，排泥较困难3. 需维护机械排泥设备1. 耗材较多，老化后尚需 更换，费用较高2. 对原水浊度适应性较平流池差3. 不设机械排泥装置时， 排泥较困难；机械排泥时， 维护管理较麻烦使用条件一般用于大中型净水厂1. 可用于各种规模水厂2. 宜用于老沉淀池的改造，扩建和挖槽3. 适用于需保温的低温地区4. 单池处理水量不宜过 大结果比较:综上所述，虽然斜管式沉淀池出水量较大，但是池底易淤积，且费用较贵所以采用经济费用较低的平流式沉淀池3)过滤池的比较 过滤池普通快滤池V型滤池优点1. 有成熟的运转经验，运行稳妥可 罪2. 采用砂滤料，材料易得，价格便 宜3. 采用大阻力配水系统，单池面积 可做的较大，池深较浅4. 可采用降速过滤，水质较好1. 运行稳妥可靠2. 采用砂滤料，材料 易得3. 滤床含污量大，周 期长，滤速高，水质 好4. 具有水汽反冲洗和 水面扫洗，冲洗效果 好缺点1. 阀门多2. 必须设有全套冲洗设备1. 配套设备多，如 鼓风机等2. 土建较复杂，池 身比普通快滤池深适用条件1. 可适用大、中、小型水厂2，单池面积一般不宜大于100m23. 有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备1. 适用大、中型水厂2. 单池面积可达150m2以上结果比较:综上所述：选用普通快滤池比较好。
虽然V型滤池采用均质滤 料，过滤效果好，但是土建较复杂，运行费用也较贵，不适合所有的 水厂而普通快滤池过滤的出水水质也较好，只是阀门多，操作复杂, 但造价便宜，运行可靠，所以采用普通快滤池 因此本设计采用第一个方案5单体构筑物计算5.1混凝剂投配设备的设计水质的混凝处理，是向水中加入混凝剂（或絮凝剂），通过混凝 剂水解产物压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶粒脱稳而相互聚结；或者 通过混凝剂的水解和缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附架桥作用， 使胶粒被吸附粘结混凝剂的投加分为干投法和湿投法两种，干投法指混凝剂为粉末 固体直接投加，湿投法是将混凝剂配制成一定浓度溶液投加我国多 采用后者，采用湿投法时，投加方式为高位溶液池重力投加，混凝处 理工艺流程如图2所示水配制 混凝图2湿投法混凝处理工艺流程本应根据原水水质分析资料，用不同的药剂作混凝试验，并根据 货源供应等条件，确定合理的混凝剂品种及投药量由于缺少必要的 条件，所以参考相似水源有关水厂的药剂投加资料聚合铝，包括聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铝（PAS）等，具 有混凝效果好、对人体健康无害、使用方便、货源充足和价格低廉等 优点，因而使用聚合铝作为水处理的混凝剂。
取混凝剂最大投加量为 42.0mg/Lo当单独使用混凝剂不能取得预期效果时，需投加某种助凝 剂以提高混凝效果，通常选用聚丙烯酰胺及其水解产物，当进水浊度 较高时，可通过试验确定其用量后投加5.1.1溶液池设计计算溶液池一般以高架式设置，以便能依靠重力投加药剂池周围应 有工作台，底部应设置放空管必要时设溢流装置溶液池容积按下式计算：is此-417馈式中必一溶液池容积，〃匚Q —处理水量，Q=4125"；a一混凝剂最大投加量，a=42mg/L；c —溶液浓度，取10%；n—每调制次数，取n=2o42x4125 一20 8冷代入数据得：2 4%〃 417x10x2 •（考虑水厂的自用水量10%）溶液池设置两个，每个容积为叫，以便交替使用，保证连续投约取有效水深Hi = 1.0m，总深H = H]+H2+H3 （式中足为保护高，取 0.2m； H3 为贮渣深度,取 0.1m) = L0+0.2+0.1 = 1.3m溶液池形状采用矩形，尺寸为长X宽X高=4m x 4m x 1.3m5.1.2溶解池设计计算溶解池容积 叱=0.3必=0.3x20.8 = 6.24”溶解池一般取正方形，有效水深H| = 1.0m，则:面积 F=W|/Hi=6.24m边长 o = Q2=2.5m；溶解池深度 H = H1+H2+H3 （式中足为保护高，取0.2m； H3为贮渣深度,取 0.lm) =1.04-0.2+0.1 = 1.3m和溶液池一样，溶解池设置2个，一用一备。
溶解池的放水时间采用t=15min,则放水流量性=1000x20.8 = 23.0』 60/ 15x 60查水力计算表得放水管管径=100mm,相应流速Vo=2.56m/s 溶解池底部设管径d= 100mm的排渣管一根溶解池搅拌装置采用机械搅拌：以电动机驱动浆板或涡轮搅动溶 液5.1.3投药管设计计算投药管流量q =吧 x2xl 20.8x2x1 48』 24x60x 60 24 x 60 x 60 查水力计算表得投药管管径d=15mm5.2混合设备的设计在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是 使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件，同时 只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用 药量，降低运行成本管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混 合的理想设备：具有高效混合、节约用药、设备小等特点，缺点是水 头损失稍大，流量过小大效果下降它是有二个一组的混合单元件组 成，在不需外动力情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和 反向旋流三个作用，混合效益达90-95%,构造如图3所示图3管式静态混合器5.2.1设计流量99000= 1.15 24x3600in3 / s5.2.2设计流速静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=L5m/s,则管径为: 4x1.150.99m3.14x1.5采用D = 1000mm,则实际流速v = \A6m!s523混合单元数按下式计算N > 2.36疽5。
妲=2.36/(1.465。