1.设计任务及资料1.1设计原始资料长垣镇最高日设计用水量为近期5万吨/天，远期10万吨/天，规划建造水厂一座。

已知城区地形平坦，地面标高为21.00米；水源采用长江水；取水构筑物远离水厂，布置在厂外。

管网最小服务水头为28.00米；二级泵站采用二级供水到管网系统，其中最大一级供水量占全天用水量的百分数为5.00%，时间为早上6：00～晚上10：00，此时管网系统及水厂到管网的输水管的总水头损失为11.00米；另一级供水时管网系统及水厂到管网的输水管的总水头损失为5.00米。

常年主导风向：冬季为东北风、夏季为东南风。

水厂大门朝向为北偏西15°。

1.2设计任务1、设计计算说明书1本。

内容包括任务书、目录、正文、参考资料、成绩评定表等，按要求书写或打印并装订成册。

其中正文内容主要包括：工程项目和设计要求概述，方案比较情况，各构筑物及建筑物的形式、设计计算过程、尺寸和结构形式、各构筑物设计计算草图、人员编制、水厂平面高程设计计算和布置情况以及设计中尚存在的问题等。

2、手工绘制自来水厂平面高程布置图1张（1号铅笔图，图框和图签按标准绘制）。

要求：比例选择恰当，图纸布局合理，制图规范、内容完整、线条分明，字体采用仿宋字书写。

2. 设计规模及工艺选择2.1设计规模根据所提供的已知资料：最高日用水量为近期5万吨/天，远期10万吨/天。

d Q=Q αα为自用水系数，取决于处理工艺、构筑物类型、原水水质及水厂是否设有回收水设施等因素，一般在1.05-1.10之间，取α =1.07，则水厂生产水量近期：Q 0=1.07Q d =1.07×50000=53500m 3/d=2229.2m 3/h远期：Q 0=1.07Q d =1.07×100000=107000 m 3/d=4458.3m 3/h水处理构筑物的设计，应按原水水质最不利情况时所需供水量进行校核。

2.2水厂工艺流程选择2.2.1概述给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中杂质，使之符合生活饮用或工业使用要求的水质。

给水处理工艺方法和工艺的选择，应根据原水水质及设计生产生产能力等选择，由于水源不同，水质各异，生活饮用水处理系统的组成和工艺流程也多种多样。

2.2.2水处理流程选择水处理方法应根据水源水质的要求确定。

所给的设计资料中指出，水源采用长江水，其水质应该较好，采用一般传统的水处理工艺，即：混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒。

混凝剂采用硫酸铝，设溶解池和溶液池，计量泵投加药剂，管式静态混合器混合。

絮凝池采用水平轴机械絮凝池。

沉淀池采用平流沉淀池。

滤池采用普通快滤池。

↓←↓工艺流程示意图3.设计说明计算书3.1加药间的设计计算3.1.1药剂选择选用碱式氯化铝()n 3n m m Al OH Cl -⎡⎤⎣⎦简写PAC 。

碱式氯化铝在我国从七十年代初开始研制应用，因效果显著，发展较快，目前应用较普遍，具用使胶粒吸附电性中和和吸附架桥的作用。

本设计水厂混凝剂最大投药量为30mg/l 。

其特点为：1）净化效率高，耗药量少除水浊度低，色度小、过滤性能好，原水高浊度时尤为显著。

2）温度适应性高：PH 值适用范围宽（可在PH=5～9的范围内，而不投加碱剂）3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。

4）设备简单、操作方便、成本较三氯化铁低。

5）无机高分子化合物。

混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加;压力投加方式有水射投加和计量泵投加。

计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。

本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。

3.1.2溶解池与溶液池1.溶液池的体积溶液池的体积按如下的公式计算：1uQ W =417bn式中：313W m u 30mg /LQ m /h%b n ----------溶液池体积，混凝剂最大投加量，取处理水量溶液浓度（%）,取15每日调制次数，取2水厂近期设计水量为Q=2229.23m /h ，所以：31302229.2W ==5.35m 417215⨯⨯⨯ 溶液池按两个设计，一用一备，交替使用。

溶液池的平面形状采用长方形，有效水深采用1.5m ，考虑超高0.5m 。

溶液池的尺寸为L B H=2 1.32⨯⨯⨯⨯（m ）。

采用高架式设置，以便重力投加药剂。

池周围有工作台，池底坡度为0.02，底部设DN200的放空管。

2.溶解池的体积溶解池的体积采用如下公式计算：21W =~W （0.20.3）取系数0.3，则：0.332W = 5.35=1.605m ⨯溶解池的尺寸为L B H=112⨯⨯⨯⨯（m ）。

为方便投加药剂，溶解池高程一般设置在地坪一下，池顶高出地面约0.2m 。

池底采用坡度0.02，并设置排渣管。

3.1.3投药管 投药管流量1W 21000 5.3521000q===0.122L/s 24606086400⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 投药管采用DN15mm 的管道，相应流速为0.69m/s 。

3.1.4计量投加设备混凝剂的投加方式有重力投加和压力投加两种类型，本设计选用计量泵塔里投加。

计量泵每小时投药量：31W 5.25q=0.44m /h 1212== 选用耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用。

3.1.5加药间根据溶解池、溶液池容积以及药剂投加设备的使用情况，加药间的尺寸定位为：10m 8m 5m ⨯⨯。

3.1.6药剂仓库规范规定储量按15~30天。

本次设计按30天来计。

投加的混凝剂为PAC ，每袋体积为30.5m 0.4m 0.2m=0.04m ⨯⨯，质量为50kg 。

投加混凝剂的袋数为：24Qat 242187.53030N===9451000W 100050⨯⨯⨯⨯袋 式中：3Q m /ha mg Lt dW kg——水厂设计流量，——药剂最大投加量，/——药剂最大储存期，——每袋药剂的质量，所以有效堆放面积A 为： 2NV 9450.04A===31.5m H e 1.5⨯⨯⨯（1-）（1-0.2）式中：3H mV m e %——药剂堆放高度，——每袋药剂的体积，——堆放孔隙率，取20房内留有2.0m 宽的过道，考虑到远期发展，同时考虑到卸货，所以库房设计尺寸为29m 5m=45m ⨯ 。

药库层高设 4.5m ，顶部设置电动单轨梁悬挂起重机。

药库与加药间之间采用单轨吊车运输药剂。

3.1.3混合设备混合设备的基本要求是，药剂与水的混合必须快速均匀。

混合设备种类众多，我国常用的归纳起来有三类：水泵混合、管式混合、机械混合。

本设计选用管式混合。

管式混合就是将药剂直接投入泵的压水管中借以管中流速进行混合。

管中流速不宜小于1m/s ，投药点后的管内水头损失不小于0.3~0.4m 。

投药点至末端出口距离以不小于50倍管道直径为宜。

为提高混合效果，可在管道内增设孔板或文丘里管。

目前使用最广泛的管式混合器是“管事静态混合器”，本设计采用这种。

混合器内按要求安装若干固定混合单元。

每一个混合单元由若干固定叶片按一定的角度交叉组成。

水流和药剂通过混合器时，将被单元体多次分割、改向并形成漩涡，达到混合目的。

1.静态混合器管径设计总进水量为Q=53500m 3/d ，水厂进水管投药口靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布，进水管采用两条，流速v=1.0m/s 。

静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量：335350026750/0.309/2====Q q m d m s n 则静态混合器管径为：440.3090.633.14 1.0π⨯===⨯q D m v ，本设计采用D=650mm 。

2.混合单元数0.50.30.50.32.36 2.36 1.00.65 2.68N v D ----≥=⨯⨯=，本设计取N=3。

则混合器的混合长度为：1.1 1.10.6532.15L DN m ==⨯⨯=3.混合时间2.15 2.151.0L T s v === 4.水头损失 224.4 4.40.3060.11840.118430.2260.65==⨯⨯=Q h N m d <0.3m ,符合设计要求。

5.校核GT 值11010.9-===G s ，在700-10001s -之间，符合设计要求1010.9 2.152173.52000=⨯=≥GT ，水力条件符合设计要求3.2机械絮凝池的设计计算3.2.1设计参数采用水平轴式机械絮凝池2座。

采用3排搅拌器，池分3格。

絮凝时间T=20min 。

则设计流量为2229.2 3m /h （包括5%自用水）。

单池的流量为1114.63m /h 。

3.2.2设计计算1.机械絮凝池的尺寸絮凝池的有效容积：3QT 1114.620W===371.5m 6060⨯ 根据水厂高程系统布置，水深取3.3m ，池宽取7.4m ，池长取15.2m 。

2.搅拌器的尺寸每排采用3个搅拌器,每个搅拌器长为：(7.440.2) 2.2m =-⨯=l式中:0.2-搅拌器间的净距和其离壁的距离为0.2m搅拌器外缘直径:D=3.3-2⨯0.15=3m式中:0.15m 为搅拌器上缘离水面及下缘离池底的距离。

每个搅拌器上装有4块叶片,叶片宽度采用0.2m ,每根轴上桨板总面积为:22.20.243=5.28m ⨯⨯⨯占水流截面积7.4⨯3.3=24.422m 的21.6%，满足要求。

3.每个搅拌器旋转时克服水阻力所消耗的功率各排叶轮桨板中心的总线速度采用：第一排：1v =0.5m/s ;第二排：2v =0.35 m/s ;第三排：1v =0.2 m/s叶轮桨板中心总旋转直径:0 3.00.4 2.6m =-=D叶轮转速及角速度分别为; 第一排:11060600.5n 3.41/min 3.14 2.8π⨯===⨯v r D , 10.357/=w rad s 第二排:22060600.35n 2.39/min 3.14 2.8π⨯===⨯v r D ,20.250/=w rad s第三排: 33060600.2n 1.36/min 3.14 2.8π⨯===⨯v r D , 30.143/=w rad s 桨板宽长比 /0.2/2.20.091b l ==<查设计手册3表7-25得ϕ=1.10，则1.10100056229.81k g ϕρ⨯===⨯ 桨板旋转时每个叶轮克服水的阻力所消耗的功率为:34421()408yklw N r r =- 第一排每个叶轮所耗功率：3441456 2.20.357()0.1211.50 1.30408⨯⨯⨯=-=kw N 以同样的方法计算得到第二、三排每个叶轮所耗功率分别为20.042kw =N 、30.0078kw =N 。