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1、课程设计计算说明书课题名称水质工程学一净水厂课程设计学院（系）建筑工程学院管理与市政工程系专业给水排水工程学号学生姓名2010年7月3日至2009年7月17日共2周一、设计目的及任务1. 目的城市给水处理设计室给水工程课程教学环节之一，其目的在于加深理解所学的知识，培养学生运用所学的理论和技术知识分析和解决实际工程设计问题的初步能力，使学生在设计、运算、绘图、查阅资料设计手册及使用设计规范等基本技能上得到初步训练和提高，初步树立技术经济意识。2. 任务根据所给的资料和设计要求进行系统设计，并对主要构筑物或设备的工艺尺寸进行计算，确定平面布置和高程布置，最后绘制出系统图、平面布置图和高程图，并简
2、要写出一份设计说明书和工艺计算书，给出设备清单和材料清单。二、水厂总体设计水厂厂址的选择，应符合城镇总体规划和相关专项规划，并根据下列要求综合确定：1. 给水系统布局合理；2. 不受洪水威胁；3. 有较好的废水排除条件；4. 有良好的工程地质条件；5. 有便于远期发展控制用地的条件；6. 有良好的卫生环境，并便于设立防护地带；7. 少拆迁，不占或少占良田；8. 施工、运行和维护方便。水厂总体布置应结合工程目标和建设条件，在确定的工艺组成和处理构筑物形式的基础上进行。平面布置和竖向设计应满足各构筑物的功能和流程要求；水厂附属建筑和附属设施应根据水厂规模、生产和管理体制，结合当地实际情况确定。三、
3、给水处理厂的设计规模及流程选择1 .根据室外给水设计规范（GB50013-2006可知：水处理构筑物的设计水量，应按最高日供水量加水厂自用水量确定。水厂自用水率应根据原水水质、所采用的处理工艺和构筑物类型等因素通过计算确定，一般可采用设计水量的5%-10%。当滤池反冲洗水采取回用时，自用水率可适当减小。本设计水厂最高日供水量为Q=20X104m3/d,滤池反冲洗水采取回用，水厂自用水系数取5%。水厂自用水量Q=20X104X5%=K104m3/d则给水处理厂处理规模为Q=Q+Q=x104m3/d2 .给水处理厂的主要构筑物拟分为2组，2组平行设置，同时运行，每组处理规模为X104m3/d。处理
4、后的水符合国家的生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）。3 .根据室外给水设计规范（GB50013-2006规定：水处理工艺流程的选用及主要构筑物的组成，应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求，经过调查研究以及不同工艺组合的实验或参照相似条件下已有水厂的运行经验，结合当地操作管理条件，通过技术经济比较综合研究确定。由上可得，给水处理工艺流程的选取取决于原水水质和用户对水质的要求（即处理后水质的要求），在水质分析资料中，最大浑浊度不大于3000NTU具分析水质项目除细菌数和大肠菌群（可在工艺后期消毒去除）均符合饮用水标准，根据给水排水设计手册第4 册城镇给水（第二版）的表6-5，本设
5、计采用混凝、沉淀、过滤后消毒的地面水常规处理工艺。成都市岷江水系地处南方，年均气温较高，故在具体的水处理构筑物选型设计时，不考虑低温低浊时处理效果。给水处理厂采用常规的水处理工艺，原水由一级泵站加压后经压力输水管道，进入厂区进行水质净化处理。结合我国城市供水2000年规划对供水水质的要求有所提高的情况，经过技术、经济综合比较，参考吉林市第三供水厂，采用的工艺流程如下图所示：图1四、取水头的设计1 .取水构筑物选择根据室外给水设计规范（GB50013-2006规定：取水构筑物的型式，应根据取水量和水质要求，结合河床地形及地质、河床冲淤、水深及水位变幅、泥沙及漂浮物、冰情和航运等因素以及施工条件，
6、在保证安全可靠的前提下，通过技术经济比较确定。取水构筑物在河床上的布置及其形状的选择，应考虑取水工程建成后，不致因水流情况的改变而影响河床的稳定性。根据规范规定并结合本设计资料，采用河床式固定取水构筑物，集水井与泵房合建。2 .取水头的计算a.米用固定式取水头。取水头部设计要点：1 ）应选择合理的外形和较小的体积;2 ）进水口流速应根据水中漂浮物、水生物、冰凌、河水流速、取水量、清理格栅条件等因素决定；3 ）应结合当地施工条件，施工力量和施工方法，考虑便于施工的形式。由于箱式取水头采用混凝土结构，能防止冰凌、泥沙的冲击，且进水面积大，因此本设计采用棱形箱式取水头。取水头在侧面开设进水孔，每侧开
7、设2个进水孔，共4个进水孔,取水头分成两格。取水头侧面进水孔下缘距河床的高度不得小于；侧面进水孔上缘在设计最低水位下的深度不得小于。取水头示意图如下图所示：景伟水位图2b.格栅设在取水头进水孔上，用来拦截水中粗大的漂浮物及鱼类格栅面积按下式计算：K1K2V0式中F0一进水孔或格栅的面积，m2;Q一进水孔的设计流量，m3/s;v0一进水孔设计流速，当江水有冰絮时，采用；无冰絮时采用；K1栅条引起的面积减少系数，Ki,b为栅条净距，一般采用30-120mmbss为栅条厚度（或直径），一般采用10mmK2一格栅阻塞系数，采用。水流通过格栅的水头损失一般采用进水孔的设计流量Q=x104m3/d=s。本
8、设计取V0=s,栅条净b=50mim则：b s 50 10进水孔总面积为：f F0 972 2.43m20.833F0Q-2439.72m2,每个进水孔面积为：K1K2vo0.8330.750.4,进水孔尺寸采用：BiXH=X;格栅尺寸选用：BXH=1760mmi660mm44（标准尺寸）。c.自流管设计进水自流管不宜少于两条，当一条管道停止工作时，其余管道的通过流量应满足事故用水要求。设计流速不宜小于s,以免泥沙沉积，发生淤积现象；设计流速也不宜过大，以免水头损失过大，增加集水间和泵房的深度。当一条管线冲洗或检修时，管中流速允许达到。本设计设置2条平行自流管，采用钢管。每条自流管设计流量为q
9、=Q/2=2=s。管中流速Mv=s,则自流管管径为：4q41.215D,q.1.311m1311mm,v,3.140.9本设计采用2条DN1300miW钢管作为自流管，管内实际流速为s,满足正常供水要求。事故用水量CT=70%Q=70%=s,此时只用一根自流管，管内流速为s,满足要求。五、一泵站的设计1.集水井集水井与取水泵房合建。集水井水下部分分为进水室、格网和吸水室，集水井顶面设操作平台。操作平台上安装用以起吊闸门、格网等设备的装置。根据安全运行、检修和清洗、排泥等要求，进水室用隔墙分为可独立工作的两格。在进水室与吸水室之间的隔墙前后设置平板格网，用以拦截水中细小的漂浮物。平板格网的面积可
10、按下式计算：QF1K1K2v1式中F1一平板格网的面积，m2;c一通过格网的流量，m/s；1通过格网的流速，一般采用;K1网丝引起的面积减少系数，K1b2,b为网眼尺寸,mmd为金属丝直（bd）径，mmK2一格网阻塞后面积减少系数，一般采用；e水流收缩系数，一般采用。通过平板格网的水头损失，一般采用。本设计取v产s,b=5mmd=2mm设计流量Q=s,取水流收缩系数e=,则：220.510b522(bd)(52)平板格网总面积为:FiQK1K2 vi2.430.510 0.5 0.80 0.3239.71m2共设置8个格网，每个格网所需要的面积为。进水部分尺寸为BXH=X,面积为5n2平板格网
11、尺寸选用BXH=2130mm2630mm（标准尺寸）。2.取水泵房取水泵房内设置4台取水泵，3用1备。取水泵流量按最高日平均时流量进行设计，则单台泵流量为Q21.0102916.67m3/h。243水泵扬程采取估算。在本设计水处理工艺流程中，各构筑物之间水流均为重力流。整个水厂只有一泵站提供能量，一泵站所提供的压力损失在所有水处理构筑物的局部水头损失以及各构筑物之间连接管的沿程水头损失上。a.各个处理构筑物局部水头损失的估算处理构筑物中的水头损失与构筑物型式和构造有关，估算时结合给水工程（第四版）和城市与村镇给水工程进行估算。估算结果如下：构筑物名称水头损失估算值配水井管式静态混合器絮凝池沉淀
12、池滤池各个处理构筑物的局部水头损失之和为=+、b.连接管沿程水头损失的估算各构筑物之间的连接管断面尺寸由流量和流速决定。连接管水头损失根据给水工程(第四版)和城市与村镇给水工程进行估算。估算结果如下：连接管段水头损失估算值配水井至管式静态混合器管式静态混合器至絮凝池絮凝池至沉淀池沉淀池至滤池滤池至清水池则各个连接管的沿程水头损失之和为h2=+=则从配水井至清水池的总水头损失估算为：h=hi+h2=+=则一泵站水泵扬程应满足将水提升到配水井液面高度的要求。假设一泵站水泵的净扬程为12ml水泵吸、压水管水头损失估算为2ml安全水头取2ml则一泵站水泵扬程粗估为H=12+2+2=16m根据已知泵的流
13、量和扬程，查给水排水设计手册第11册一常用设备(第二版)，选用型号为24SA-28单级双吸离心清水泵4台，3用1备。泵的参数如下表：型号a#q(m/h)扬程H(mD转速n(r/min)轴功率(kw)电动机功率(kw)效率4(%气蚀余量(NPSHr(m)24SA-2832002196019625089六、配水井的设计净水厂内共设2套系统，每套系统内设2组处理构筑物。整个水厂设置一座配水井1 .设计参数设计流量Q=x104m3/d=min,水力停留时间T二。2 .设计计算配水井有效容积V=QXT=X=配水井平面尺寸A=LXB=10m6m=60m有效水深H=V/A=60=,取H=10m超高，则井深为
14、。配水井实际水力停留时间为F=。为了使配水均匀，配水井分成2格。配水井设置DN1200miW溢流管一根,溢流水位10m并设置DN1000mm放空管一根；配水井出水管采用两条DN1200mlM管。配水井平面布置见下图所示：七、给水处理构筑物设计及计算（一）混凝剂配置和投加1 .设计参数设计流量Q=x104m3/d=8750m3/h=m3/s根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选碱式氯化铝（PAC为混凝剂，采用计量泵湿式投加，碱式氯化铝含量W=10%武汉市某一水厂水质及混凝剂投加量资料如下：原水浊度混凝剂浓度最小投加量最大投加量500-2000NTUPAC10%mg/Lmg/L结合以上资料，混凝剂最大投加量取a=40mg/L,每天调制药剂次数n=3次2 .设计计算（1）溶液池容积W溶液池是配制一定浓度溶液的设施。通常用耐腐泵或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。溶液池容积按下式计算：24100aQaQ川10001000cn417cn式中W溶液池容积，m3;Q处理的水量，m3/h;a混凝剂最大投加量，mg/L；c溶液浓度，一般取5%-20%（按商品固体重量计）；n一每日调制次数，一般不超过3次。本设计处理的水量Q=8750n3/h,混凝剂最大投加量a=50mg/
