1.给水处理厂课程设计任务书一、目的和内容净水厂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。

课程设计的内容是根据所给资料，设计一座城市净水厂，要求对主要处理构筑物的工艺尺寸进行计算，确定水厂平面布置和高程布置，最后绘出水厂平面布置图、高程布置图和某个单项处理构筑物(絮凝沉淀池、澄清池或滤池)的工艺设计图(应达到初步设计的深度)，并简要写出一份设计计算说明书。

设计题目: 某市自来水厂工艺设计二、原始资料（1）水厂规模：11.6万m3/d(2)水源为河流地面水，原水水质分析资料如下：(3)厂区地形：(比例1:500, 按平坦地形和平整后的设计地面高程32.00m设计), 水源取水口位于水厂东北方向150m，水厂位于城市北面1 km。

(4)工程地质资料1)地质钻探资料土壤承载力:20 t/m2.2)地震计算强度为186.2kPa。

3)地震烈度为9度以下。

4)地下水质对各类水泥均无侵蚀作用。

(5)水文及水文地质资料10 历年三小时最大水m/3h 1.04位涨落地下水位：在地面以下1.8m(6)气象资料该市位于亚热带，气候温和，年平均气温15.90C，七月极端最高温度达390C，一月极端最低温度－15.30C，年平均降雨量954.1mm，年平均降雨日数117.6天，历年最大日量降雨量328.4mm。

常年主导风向为东北偏北（NNE），静风频率为12％，年平均风速为3.4m/s。

土壤冰冻深度：0.4m。

风向玫瑰图2 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：⑴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。

⑵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。

⑶ 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。

⑷ 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设计水量为11.6万m 3/d ，自用水5%，则Q=11.6*10^4*(1+0.05)=12.18万m 3/dQ 一泵=αQ d /T=1.05×116000/24=5075m 3/h=1.41m 3/sQ 二泵=αK h Q d /86.4=1.05×1.3×116000/86.4=1832.6L/s4 净水方案的确定水厂以地表水作为水源，工艺流程如图1所示：原水混 合絮凝沉淀池滤 池混凝剂消毒剂清水池二级泵房用户图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——→折板絮凝池——→斜管沉淀池——→V型滤池或移动罩滤池——→清水池——→二级泵房（1）絮凝池对比表2-4 各种絮凝池的比较综上所述，由于水量比较大，选用往复式隔板絮凝池。

(2) 沉淀池的比较表2-5 各种沉淀池的比较综上所述，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，而竖流式沉淀池不适用于大型水厂，水的浊度比较低，也不需要采用辐流式沉淀池。

所以采用经济费用较低的平流式沉淀池。

(3) 过滤池的比较结果比较：两种滤池都适用于大型水厂，V型滤池的造价比较高，所以采用普快滤池。

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。

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/L。

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：2417aQ W cn =式中 2W －溶液池容积，3m ；Q －处理水量，Q=50753/mh ；a －混凝剂最大投加量，a=40mg/L ； c －溶液浓度，取10%； n －每日调制次数，取n ＝2。

代入数据得：W2= aQ/417cn=40*5075/(417*10*2)=24.343m 溶液池设计两个，每个容积为2W ，以便交替使用，保证连续投药。

有效水深取H 1＝1.0m ，总深H ＝H 1+H 2+H 3（式中H 2为保护高，取0.3m ；H 3为贮渣深度，取0.1m ）＝1.0+0.3+0.1＝1.4m 。

溶液池形状采用矩形，尺寸为长×宽×高＝4.5m*4.4m*1.4m 5.1.2 溶解池设计计算溶解池容积 W1=0.3*W2=0.3*24.34=7.33m 溶解池一般取正方形，有效水深H 1＝1.0m ，则： 面积 F ＝W 1/H 1=7.3m 边长 a F =1/2＝2.7m ；溶解池深度 H ＝H 1+H 2+H 3 （式中H 2为保护高，取0.2m ；H 3为贮渣深度，取0.1m ）＝1.0+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q0=W2/60t=24.34*1000/(60*15)=27.04L/s查水力计算表得放水管管径0d ＝150mm ，相应流速V o=1.53m/s溶解池底部设管径d ＝150mm 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=2*1000*W2/(24*60*60)=2*1000*24.34/(24*60*60)=0.5634查水力计算表得投药管管径d ＝15mm 。

5.1.4 投加泵的选择计量泵每小时投加药量:q =122W =24.43/12= 2.04 m 3/h 式中：W 2——溶液池容积（m 3）计量泵型号J-D2500/1.6选用2台，一备一用。

5.1.5 加药间及药库的设计药剂仓库与加药间应连在一起，储存量一般按最大投药期间1－2个月用量计算。

仓库内应设有磅秤，并留有1.5m 的过道，尽可能考虑汽车运输的方便。

混凝剂选用聚合氯化铝，每袋质量是40kg ,每袋的体积为0.5×0.4×0.2m 3,药剂储存期为30d ，药剂的堆放高度取2.0m 。

聚合氯化铝的袋数：240.0241000Q u t QutN W W⨯⨯⨯==⨯⨯； 式中: Q -水厂设计水量，3/m h ；u -混凝剂最大投加量，/mg L ； t -药剂的最大储存期，d ； W -每袋药剂的质量，kg ；将相关数据代入上式得， N=Q*24*u*t/1000*W=5846袋。

有效堆放面积A ：()1NVA H e =-；式中:H -药剂得堆放高度，m ；V -每袋药剂得体积，3m ； e -堆放孔隙率，袋堆时20%e = 代入数据得:A=5846*0.5*0.4*0.2/(2*(1-0.2))=146.2考虑目前使用及日后扩容，可按远期设计及，适当增加面积，取A=200m 2。

5.2 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，流量过小时效果下降。

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m/3Q=12.18*10000/24/3600=1.41s5.2.2 设计流速静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.6m/s，则管径为：D^2=4*1.41/3.14*1.6=1.075m^2,D=1.06m采用D=1000mm，则实际流速v=1.80m/s5.2.3 混合单元数按下式计算N≥2.36*v^-0.5*D^-0.3=2.36*1.80^-0.6*1.0^-0.3=1.66 取N=2，则混合器的混合长度为：1.1 1.12 1.02.2==⨯⨯=L ND m5.2.4 混合时间T=L/v=2.2/1.8=1.22s5.2.5 水头损失h=1.43*1.8^2*2/(1.0^0.4*2*9.8)=0.47m5.2.6 校核GT值G=1820s-1GT=1820*1.22=2220(2000≥，水力条件符合要求）6 絮凝池与沉淀池计算 6.1 絮凝池与沉淀池布置本设计中采用的往复式隔板絮凝池将与平流沉淀池合建，它们的宽B 相同。

已知条件: 设计水量Q=50753/m h ，分两池， Q ‘=Q/2=2537.53/m h =0.705s m /3采用数据: 沉淀时间 错误!未找到引用源。

絮凝时间: 220min T沉淀池平均水流流速: 15.8/mm s 絮凝池采用变流速: 0.50.2m/s6.2絮凝池与沉淀池面积尺寸沉淀池边长 L1=3.6v*T1=3.6*15.8*1.5=85.3m 沉淀池容积 W1=Q*T1=2537.5*1.5=3806 絮凝池容积 W2=Q*T2=2537.5*20/60=854.8沉淀池宽取有效水深H1=3.0m ，超高取0.3m ，则池深为3.3mB=W1/H1*L1=14.9m采用轨距为14.87/2+1.5/2-0.1+0.1-0.3=7.9m 的机械吸泥机，每池设置两部，考虑到走道宽度和隔墙尺寸，每隔净距为 14.9/2+1.5/2-0.1=8.1m 絮凝池长取平均水深H2=2.1m，超高取0.3m，则池深为2.4mL2=W2/H2*B=27.4m沉淀池放空排泥管直径d=(0.7*B*L1*H^0.5/T)^0.5=(0.7*14.9*85.3*3^0.5/1.5*3600)^0.5=0.534m取d=600mm水池平面尺寸: 絮凝池长27.4m沉淀池长85.3m出水井长3m池宽14.9m6.3 絮凝池水力条件复核絮凝池双排，廊内流速分为6档v1=0.5m/s v2=0.4m/s v3=0.35m/sv4=0.3m/s v5=0.25m/s v6=0.2m/sa1=Q/(3600*n*v1*H)=5075/(3600*2*0.5*2.1)=0.671m 取a1=0.70则v1=0.48m/sa2=Q/(3600*n*v2*H)=5075/(3600*2*0.4*2.1)=0.85m取a2=0.85m 则v2=0.4m/s按上法计算得，a3=1m v3=0.34m/sa4= 1.1m v4=0.305m/sa5=1.35m v5=0.25m/sa6=1.6m v6=0.21m/s间隔分别为4 4 5 4 4 4 条，则廊道总数为25条，水流转弯次数为24次，池子长度（隔板间隔之和）L=4*(a1+a2+a4+a5+a6)+5*a=27.4m隔板厚度按0.2m计，池子总长L=27.4+0.2*（25-1）=32.2m按廊道内不同流速分成6段，分别计算水头损失，第一段：水力半径错误!未找到引用源。