水厂毕业设计说明书.doc

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1、 目 录摘要41前言 52概述 52.1 设计依据52.2 设计原则62.3 城市概况62.4 气象资料62.5 水文资料73 总体设计73.1 水厂规模73.2 厂址确定93.3 原水水质和出水水质103.4 工艺流程104 取水构筑物设计计算104.1 进水间设计计算114.2 取水泵房设计计算135 混凝工艺设计计算145.1 混凝投配设备设计计算155.2 混合设备设计计算186 絮凝池设计计算206.1 设计参数216.2 栅条絮凝池计算226.3 水力校核267 沉淀池设计计算277.1 设计参数277.2 沉淀池计算277.3 水力校核297.4集水系统297.5排泥 318 滤

2、池设计计算318.1 设计参数318.2 滤池计算328.3 冲洗排水槽328.4 排水渠338.5 集水渠338.6 配水系统338.7 冲洗水箱359 消毒379.1 加药量379.2 加氯间布置3710 清水池设计计算3811 二级泵房设计计算3811.1设计流量3811.2 扬程3911.3 水泵选型及附属设备选择3911.4 泵房布置4012 辅助建筑物设计4013 水厂平面布置4013.1水厂平面布置主要内容4013.2水厂平面布置的要求4113.3水厂具体布置4114 水厂高程布置4115 结论43总结与体会43谢辞43参考文献44摘 要本设计是对射洪县自来水厂进行工艺设计。自来

3、水厂的设计规模为，原水水质符合地面水类水质标准，除浊度、色度和细菌总数外，其余参数均符合生活饮用水水质卫生规范（卫生部.2001）。本设计根据进水水量和水质，选择适当的工艺流程，并对各处理构筑物进行设计，包括取水构筑物、一级泵房、混凝设备、絮凝池、沉淀池、滤池、清水池、消毒设备、二级泵房等。最后，对自来水厂进行平面布置和高程布置，以及附属构筑物的设计。结果表明，射洪县自来水厂的工艺设计，在技术上是可行的。关键词：常规水处理工艺；平面布置；高程布置 AbstractThe design was about the technology project of Shehong county wate

4、r plant in Sichuan province. The The flow is , and the quality of the original water is up to the water standard, except the turbidity、colour and the total number of the bacteria.The other parameters can achieve the“Drinking Water Standard”(Ministry of Health.2001).The rational process flow is chose

5、n according to the quality and the quantity of the original flow.The structures designing include intake structure、pumping houses、flocculator、setting tank、filter、clean-water tank、sterilizing equipment and so on.At last,the horizontal layout and elevation layout of the waterworks are made,and the aux

6、iliary structures are designed. The outcomes shows that the regular water-treatment process is feasible in both economy and technology.Key words: regular water-treatment process; horizontal layout; elevation layout（字体已改）1前 言我国供水事业已有百余年历史，随着经济的发展，供水规模越来越大，供水普及率越来越高。在现有众多的水厂中，既有运行了上百年的水厂，也有新建的采用先进工艺的水

7、厂，还有许多规模较小的城郊和农村水厂。多年来，水厂在运行管理方面已积累了不少经验，特别是大型水厂，工艺和设备不断改进，技术力量雄厚，运行管理先进，取得了明显的社会效益和经济效益。目前，我国水资源总量28000亿m3/a，居世界第六。人均水量2730m3/人，居第88位，是世界平均水平的1/4，且时空分布不均。我国可供利用的水资源为11000亿m3/a,已开采5000亿m3/a(其中农业占65%，工业占13%，生活占20%），预测2000年我国需水量达7000亿m3/a。目前我国缺水1600万m3/d，333座城市不同程度的缺水，108座城市严重缺水。并且水源污染严重,我国7大水系和内陆河流11

8、0个重点河段符合水环境质量标准，类和类占32%，类占29%，类和类占39%。水利部对全国条大河流近10万km河长的检测表明，现有河流近1/2河长受到污染，1/10 河长严重污染。全国城市90%水域受到污染，大河干流占13%，支流55%被污染。射洪县城人口28万，随着经济的持续发展，人口的增多，原有的小水厂不能满足当前和今后城市发展的需要。因此，在射洪县修建一个可供生活和生产用水的大型自来水厂是十分必要的。 2 概 述（各章另起一页） 2.1 设计依据地表水环境质量标准（GHZB1-1999）泵站设计规范（GB/T50265-97）建筑结构荷载设计规范（GB50046-95）给水排水工程设计规范

9、（GB50046-95）建筑设计防火规范（GBJ16-87）生活饮用水卫生标准（GB5749-85）给水排水制图标准（GBJ106-87）城市防洪工程设计规范（CJJ50-92） 2.2 设计原则 水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并按原水水质最不利情况进行校核。 水厂应按近期设计，并考虑远期发展。根据使用要求及技术经济合理等因素，对近期工程亦可做分期建设的可能安排。对于扩建、改建工程，应从实际出发，充分发挥原有设施的效能，并应考虑与原有构筑物的合理配合。 水厂设计中应考虑各构筑物或设备进行检修、清洗及部分停止工作时，仍能满足用水要求、主要设备应有备用量；处理构筑

10、物一般不设备用量，但可通过适当的技术措施，在设计允许范围内提高运行负荷。 水厂自动化程度，应本着提供水水质和供水可靠性，降低能耗、药耗提高科学管理水平和增加经济效益的原则，根据实际生产要求，技术经济合理性和设备供应情况，妥善确定。 设计中必须遵守设计规范的规定。如果采用现行规范中尚未列入的新技术、新工艺、新设备和新材料，则必须通过科学论证，确证行之有效，方可付诸工程实际。但对与确实行之有效、经济效益高、技术先进的新工艺、新设备和新材料，应积极采用，不必受现行设计规范的约束。2.3 城市概况射洪县地处四川盆地中部丘陵区北缘，幅员面积1495.97平方公里。海拔最高674.4米，最低299米。县境

11、呈心脏形，西北高，东南低。全县以丘陵地貌为主，丘陵地区占89.1%，涪江、梓江河谷地貌占10.9%，江边地质条件较差。城区人口数为28万人。房屋平均层数为6层，室内卫生设备齐全。城区内有两个大型企业，食品加工厂职工人数1000人，工业用水量为15000L/d，化工厂职工人数2000人，工业用水量为25000L/d。需浇洒道路面积50000，绿地浇水面积70000。2.4 气象资料射洪县气候属四川盆地亚热带湿润气候区。年平均气温17.2，年降雨量908-933。常年主导风向为西北偏北，静风频率为12，年平均风速为3.4m/s，土壤冰冻深度0.4m。2.5 水文资料 涪江水文资料见表2.1。表2.

12、1射洪水文站观测资料项目数量单位备注历年最高水位(p=2%)595.38m 黄海高程系统历年最低水位(p=95%)582.47m历年平均水位590.64m历年最大流量14600m3/s历年最小流量180m3/s历年平均流量1340m3/s历年最大含砂量4.82kg/ m3历年最大流速4m/s历年每日最大水位涨落5.69m/d历年三小时最大水位涨落1.04m/3h3 总体设计3.1 水厂规模 综合生活用水Q1（包括居民生活用水和公共建筑设施用水） Q1=qNf式中q最高日城市综合用水量定额，取0.4m3/（d人）； N设计年限内计划人口数，取28万人； f自来水普及率，取100。代入数据得，Q1

13、=qNf=0.4280000100=112000 m3/d 工业企业生产用水Q2 Q2=式中食品加工厂工业用水量m3/d； 化工厂工业用水量m3/d。代入数据得，Q2=15+25=40 m3/d 工业企业工作人员生活用水和淋浴用水Q3a. 工业企业工作人员生活用水QQ=qN式中q工业企业内工作人员生活用水量定额，取25L/（d人）； N工业企业工作人员数量，3000人。代入数据得，Q=253000=75000L/d=75 m3/db. 工业企业工作人员淋浴用水Q Q=qN式中q工业企业内工作人员淋浴用水量定额，取40L/（d人）； N工业企业工作人员数量，3000人。代入数据得，Q=40300

14、0=120000 L/d=120 m3/d工业企业工作人员生活用水和淋浴用水Q3= Q+Q=75+120=195 m3/d 市政用水Q4（包括浇洒道路和绿地用水）Q4=式中n每日道路浇洒次数，取2次；A需浇洒道路面积，取50000；浇洒道路用水量，取；需浇洒的绿地面积，取70000；浇洒绿地用水量，取。 代入数据得，Q4= 未预见水量和管网漏水量Q 未预见水量和管网漏水量取最高日用水量的15%，则 Q=0.15（）= 水厂设计规模Q设计年限内城市最高日用水量=112000+40+195+340+16886=129461水厂自用水取城市最高日用水量的5%，则水厂设计水量=1.05=1.05129

15、461=135934水厂设计规模定为Q=15万=6250=1.7363.2 厂址确定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问题： 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。 水厂尽可能选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。 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。厂区设在太和镇城区北面1处，水源取水口位于水厂东北方向150m，从涪江直接取水。厂区按平坦地形和平

16、整后的地面高程600m设计。3.3 设计水质 原水水质指标及水厂设计出水水质指标见表3.1。 表3.1 原水水质及出水水质项目原水水质设计水质单位浊度75-1693NTU色度2015度PH6.9-7.26.5-7.5/硬度75-135450mg/L(CaCO3)细菌总数290-1500100CFU/ML 3.4 工艺流程根据地面水环境质量标准（GB-3838-88），原水水质符合地面水类水质标准。除浊度、色度和细菌总数外，其余参数均符合生活饮用水水质卫生规范（卫生部.2001）。所以，自来水厂工艺采用常规处理工艺，工艺流程如图3.1所示。原水混合絮凝池沉淀池滤池清水池二级泵房用户混凝剂消毒剂一

17、级泵房 图3.1 水厂工艺流程图4 取水构筑物设计计算取水构筑物的类型很多，可以分为固定式取水构筑物和活动式取水构筑物两类。在型式选择时，应根据取水量和水质要求，结合河床地形、河床冲淤、水位变幅、冰冻和航运等情况以及施工条件，在保证取水安全可靠的前提下，通过技术经济比较确定。固定式取水构筑物与活动式取水构筑物相比具有取水可靠，维护管理简单，适应范围广等优点，但投资大，水下工程量大，施工期长，在水源水位变幅较大时尤其这样。但所设计的水厂设计水量较大，水量变幅小，所以确定采用固定式取水构筑物。江河固定式取水构筑物主要分为岸边式和河床式两种。涪江岸边较陡，主流近岸，岸边有足够水深，且水质较好。但岸边

18、地质条件较差，所以采用分建式岸边取水构筑物。4.1 进水间设计计算进水间采用矩形结构，便于布置设备。进水间由纵向隔墙分为进水室和吸水室，两室之间设有平板格网。在进水室外壁开有矩形进水孔，孔侧设有格栅。进水间横向分为三格。 格栅格栅设在进水间的进水孔上，用来拦截水中较大的漂浮物及鱼类。格栅由金属框架和栅条组成，断面采用圆形。a. 格栅面积=式中格栅的面积，； Q进水孔的设计流量，； 进水孔设计流速，取0.8； 栅条引起的面积减少系数，。其中b为栅条间距，采用b=80mm,为栅条直径，采用s=10mm。则=0.89； 格栅阻塞系数，采用0.75。代入数据得，=3.25b. 每格进水口面积 进水口尺

19、寸 格栅尺寸 (标准尺寸)水流通过格栅的水头损失取0.1m。 格网格网设在进水间内，用于拦截水中细小的漂浮物。采用平板格网，构造简单，所占地较小。并在格网两侧设测量格网两侧水位差的标尺，根据信号及时冲洗格网，以免格网前后水位差过大，使网破裂，设置4个格网。a. 平板格网面积式中平板格网的面积，； 通过格网的流量， 通过格网的流速，采用0.4m/s； 网丝引起的面积减少系数，。其中b为网眼尺寸，采用b=50mm,d为金属丝直径，采用b=10mm。则 格网阻塞后面积减少系数，采用0.5； 水流收缩系数，采用0.8。代入数据得，b. 每个格网面积进水部分尺寸采用20002100，平板格网尺寸采用21

20、002200。水流通过格网的水头损失取0.1m。 排泥、启闭及起吊设备含泥水较多的河水进入进水间后，由于流速减低，常有大量泥沙沉积，需要及时排除，以免影响取水，选用一台排泥泵排泥。在进水间的进水孔、格网和横向隔墙的连通孔上设置闸板，以便在进水间冲洗和设备检修时使用。起吊设备设在进水间上部的操作平台上，用以起吊格栅、格网、闸板和其它设备。起吊设备采用单轨吊车。 防草措施采用机械方法及时清理格栅，并在进水孔前设置挡草木排。4.2 取水泵房设计计算 流量：Q=1.736 扬程河流平均水位标高590.64m，自来水厂栅条絮凝池水面标高605.57m（见水厂高程布置），进水间最低水位标高585m。水泵静

21、扬程=605.57-585=20.57m管道总水头损失估计为=1.5m则水泵设计扬程为20.57+1.5=22.07m 水泵选型及附属设备选择 根据流量、扬程水泵选型原则，选用三台沅江YUJ36P-26A型立式单级单离心清水泵，其中一台为备用泵并兼做厂区消防泵使用（两用一备）。水泵性能参数见表4.1。表4.1 YUJ36P-26A型立式单级单吸离心清水泵性能参数参数型号流量Q扬程H转速n轴功率Pa配带电动机效率必须汽蚀余量泵口径泵重功率型号吸入吐出mR/minKwKw%mmmmmtYUJ36P-26A1.622.8495427.8500YLST560-1283.65.790080011计量设备

22、选用超声波流量计；水泵引水设备采用SZB-8型水环式真空泵装置；起重设备采用单轨吊车；排水设备采用小型排水泵，泵站内设地沟集水。 泵房布置泵房平面形状为矩形。矩形便于布置水泵、管路和起吊设备。平面尺寸为16m10.9m，深为16.8m。泵房采用自然进风、机械排风，通风效果较好，降低因电动机散热而导致的泵房温度升高。5 混凝工艺设计计算混凝工艺包括投药、混合和絮凝三个过程。水厂进水中投加混凝剂和其它药剂后，经过几秒钟的强烈混合，药剂迅速而均匀地分布于水中，使水中的污染物胶体颗粒失去稳定性，从相互排斥转变为相互吸引，然后脱稳得胶体颗粒在絮凝池中因相互碰撞而结合，最后生成有一定大小、密度和强度的絮凝

23、体，俗称“矾花”，可在以后的沉淀池和滤池中去除。混凝工艺流程示意图见图5.1所示。药剂水溶解池溶液池溶液池计量设备投药设备混合设备反应设备至沉淀池原水搅 拌水 图5.1混凝工艺流程图5.1 混凝投配设备设计计算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。湿式投加设备简单、使用方便、工作可靠、效率高，所以本设计选用湿式投加法。参考相似水源有关水厂的药剂投加资料，从而确定本水厂的药剂投加量。参考数值见表5.1。表5.1 某水厂药剂投加参考数值 单位：mg/L原水悬浮物含量混凝剂种类混凝剂投加量助凝剂种类助凝剂投加量最高最低最高最低5

24、5-250聚合氯化铝6413.5氯21水厂采用聚合氯化铝作为混凝剂，取混凝剂最大投加量为64mg/L。 溶液池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。溶液池设置两个，一用一备。a. 溶液池容积式中溶液池容积，；Q处理的水量，取6250； a混凝剂的最大投加量，取64mg/L； c溶液浓度，取10%； n每日调制次数，取3次。代入数据得，=b. 溶液池深度H 式中有效水深，取1.5m； 保护高度，取0.2m； 贮渣深度，取0.1m。代入数据得H=1.5+0.2+0.1=1.8m 溶液池形状采用矩形，尺寸为长宽高=6m3

25、m1.8m 校核：实际溶液池容积V=631.8=32.432，满足要求。 溶解池溶解池设置两个，一用一备。a. 溶解池容积，式中为溶液池容积。代入数据得=0.332=9.6b. 溶解池深度H式中有效水深，取1.2m； 保护高度，取0.2m； 贮渣深度，取0.1m。代入数据得，H=1.2+0.2+0.1=1.5mc. 溶解池形状采用正方形，则边长式中溶解池容积，； H溶解池深度，m。 代入数据得，实际溶解池容积V=2.62.61.5=10.149.6,满足要求。d. 放水流量式中溶解池容积，； t 溶解池的放水时间，取15min。代入数据得查水力计算表，放水管直径，相应流速，溶解池底部设管径d=

26、100mm的排渣管一根。溶解池搅拌装置采用机械搅拌，以发动机驱动桨板搅动溶液。 投药管投药管流量q式中溶液池容积，。代入数据得，查水力计算表，投药管管径d=20mm,相应流速v=2.36m/s。 投加方式和计量设备的选择采用计量泵投加，不必另设计量设备，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。5.2 混合设备设计计算为了形成良好的矾花，很重要的是在投加药剂时立即快速混合。混合是通过紊动水流的作用，使药剂尽快地均匀分散在原水中。混合设备的基本要求是，药剂与水的混合必须快速均匀。混合设备种类较多，常用的有水泵混合、管式混合和机械混合三种。选用目前广

27、泛使用的管式静态混合器。混合器内按要求安装若干固定混合单元。每一混合单元由若干固定叶片按一定角度交叉组成。水流和药剂通过混合器时，将被单元体多次分割、改向并形成涡旋，达到混合目的。这种混合器构造简单，无活动部件，安装方便，混合快速而均匀。管式静态混合器的构造如图5.2所示。 图5.2 管式静态混合器 设计流量Q=1.736 设计流速v=1.2m/s，则管径D=采用DN1400口径的管式静态混合器及输水管道，则实际流速 混合单元数N 式中v实际流速，v=1.13m/s； D管式静态混合器口径，D=1.4m。代入数据得，取N=3。则混合器的混合长度L=1.1ND=1.131.4=4.62m 混合时

28、间T T=式中L管式静态混合器的混合长度，L=4.62m； v实际流速，v=1.13m/s。代入数据得，T= 水头损失h 式中水头损失系数，=1.248； v实际流速，v=1.13m/s； g重力加速度，取9.8； N混合单元数，N=3。代入数据得 水力校核G 式中速度梯度，； 水的重度，； h混凝设备中的水头损失，m； 水的动力粘度，Pas； T水流在混凝设备中的停留时间，s。 代入数据得， ,G值符合要求。 =2928.82000，GT值符合要求。 投药点设在至末端出口70m的地方，并在管道内增设文丘里管以提高混合效果。6 絮凝池设计计算絮凝是在混凝剂和水快速混合以后的重要净水工艺过程。这

29、时，水中胶体杂质颗粒已经失去稳定性，开始相互发生絮凝，逐渐结合成为肉眼可见的矾花。因为混合的时间非常短暂，形成的絮粒很小，肉眼基本上看不到，这种微小絮粒很难在沉淀池中下沉，或者说需要的沉淀时间太长，这就需要絮凝过程，为微细的絮粒创造相互碰撞，长成大颗粒矾花的条件，使能在沉淀或过滤时去除。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。絮凝池形式较多，概括起来分为两大类：水力搅拌式和机械搅拌式。根据生产实践，栅条絮凝池在水温为4.034.0，原水浊度为25250NTU的条件下运行时，效果稳定。并且栅条加工比较方便，用料省，造价低。所以选用栅条絮凝池。6.1

30、设计参数 栅条絮凝池的设计参数见表6.1。表6.1 栅条絮凝池主要设计参数絮凝池型絮凝池分段栅条缝隙尺寸（mm）板条宽度（mm）竖井平均流速（m/s）过栅流速（m/s）竖井之间孔洞流速（m/s）栅条构件布设絮凝时间（min）流速梯度（）栅条絮凝池前段50500.120.140.250.300.300.20357 100中段80500.120.140.220.250.200.153540 60末端0.100.140.100.144510 20 设计流量Q絮凝池分为6组，每组池子设计流量 絮凝时间TT=12min=720s，前、中、末段的絮凝时间分别为4min、4min、4min。 絮凝池深度H式

31、中有效水深，取4.5m； 超高，取0.3m； 池底设快开排泥阀及泥斗排泥，泥斗高0.6m。代入数据得，=4.5+0.3+0.6=5.4m 设计流速前段：过栅流速，竖井平均流速中段：过栅流速，竖井平均流速 末段：竖井平均流速6.2 栅条絮凝池计算 平面布置每组池子的平面布置形式采用18格洪湖模式。布置形式示意图见6.1所示。876952341 图6.1栅条絮凝池布置形式示意图 平面尺寸计算每组池子容积V单个竖井的平面面积f竖井尺寸采用正方形1.61.6，内墙厚度取0.2m，外墙厚度取0.3m。每组池子总长L=每组池子总宽B= 栅条设计栅条材料为钢筋混凝土，断面为矩形。a. 前段放置密栅条，栅条宽

32、度为50mm，栅条缝隙尺寸为50mm：竖井过水断面面积竖井中栅条面积单栅过水断面面积所需栅条数两边靠池壁各放置栅条一根，中间放置16根，过水缝隙数为17个平均过水缝宽实际过栅流速b. 中段放置疏栅条，栅条宽度为50mm，栅条缝隙尺寸为80mm：竖井过水断面面积竖井中栅条面积单栅过水断面面积所需栅条数两边靠池壁各放置栅条一根，中间放置14根，过水缝隙数为15个平均过水缝宽实际过栅流速 竖井隔墙孔洞尺寸竖井隔墙孔洞的过水面积=，竖井隔墙孔洞尺寸见表6.2。 表6.2 每组池子竖井隔墙孔洞尺寸孔洞号孔洞流速v（m/s）孔洞高度h（m）孔洞尺寸（宽高）010.30120.28230.25340.224

33、50.20560.18670.15780.12790.12出水孔洞0.10 前、中、末各段水头损失h水头损失 式中栅条水 头损失，m； 孔洞水头损失，m； 栅条水头损失系数，前段取=1.0，中段取=0.9； 孔洞水头损失系数，取=3.0； 过栅流速，m/s； 过孔流速，m/s。a. 前段：竖井数3个，单个竖井栅条层数3层，共有33=9层 过栅流速 竖井隔墙3个孔洞，过孔流速分别为， = b. 中段：竖井数3个，前两个栅条层数2层，第三个栅条层数1层，共22+1=5层 过栅流速 竖井隔墙3个孔洞，过孔流速分别为， =c. 末段：竖井隔墙4个孔洞，过孔流速分别为 ， =d. 总水头损失h h=0.0659+0.0302+0.0094=0.1055m 各段停留时间前段：中段、末段：6.3 水力校核 速度梯度G式中速度梯度，； 水的重度，； h混凝设备中的水头损失，m； 水的动力粘度，Pas； T水流在混凝设备中的停留时间，s。 表6.3 水力校核表段号停留时间（s）水头损失（m）G（）前段2400.0659中段2