《水质工程学Ⅰ》——给水厂设计课程设计专业: 给排水18-2班学号:**********姓名:倪萍指导教师：尤永军老师2016年12月10 日目录第一章.绪论1.设计任务 (1)2.设计资料 (1)第二章.设计内容、步骤和方法1.确定处理流程 (3)2.确定处理流量 (4)3.混凝剂及助凝剂 (4)4.药库及加药间设计 (6)5.药库容积设计 (7)6.药剂投加系统 (7)7.计量设备 (8)8.混合 (8)9.絮凝 (10)10.沉淀 (16)11.过滤 (17)12.消毒 (23)第三章.其他设备及构筑物1.清水池 (27)2.清水池布置 (27)第四章.平面布置1.水厂的平面布置 (28)2.厂区道路布置 (29)3.厂区绿化布置 (29)4.厂区管线布置 (29)第五章.高程布置1.管渠水力计算 (31)2.给水处理构筑物高程计算 (32)第六章.主要参考教材第七章.设计心得第一章.绪论1.设计任务根据指定的水源、厂址、处理流程和有关设计资料，设计主要处理设备及构筑物，使出水水质达到生活饮用水标准，并满足最高日供水量.2.设计资料原水水质分析资料气象水文及其它基础资料第二章.设计内容、步骤和方法1.确定处理流程2.确定处理流量城市设计人口15万，设计人均用水量为200L/d.城市中工厂A 用水量为0.7万吨/天，工厂B 用水量为0.4万吨/天.d m /110004.07.0Q 31=+=323000m 0.2×150000Q ==/d321345100Q ＋Q ％10Q m ==）（/dh m d m /2.1879/45100Q ＋Q ＋Q Q 33321===3.混凝剂及助凝剂根据根据原水水质、处理要求、货源及经济条件选用聚合氯化铝（PAC ）作为混凝剂，骨胶作为助凝剂。

设计混凝剂的最大投加量为u=20mg/l ，浓度为10％，每日调剂次数为2次. 则时用量为 0.02×1879.2=37.6kg/h 日用量为 0.02×45100=902kg/d4.药库及加药间设计×315.42×10×4171879.2×20W m ==∴溶液池容积取4.8m3,有效高度取1.6m,超高0.2m.设置两个溶液池，单池面积为2.4㎡，设计尺寸为1.2×1.2×1.8，实际容积为2.592m3.32 1.35m 4.5×3.0W ==∴溶解池容积取1.6m3,有效高度取0.8m,超高0.2m.设置两个溶解池，单池面积为0.8㎡，设计尺寸为1.0×0.9×1.0，实际容积为0.9m3.根据所设计的溶解池和溶液池的容积，加药间容积设计为83m ，设计尺寸为2.1×2.1×1.8，实际容积为7.938m 3。

5.药库容积设计根据资料显示，所选混凝剂PAC 的质量规格为30kg 包装袋，包装袋外尺寸规格为0.4×0.4×0.2.投药量为20mg/l,设计流量为45100m 3/d,设计堆积高度为1.8m,存期为30d.304.16A 1A8.1902×0.2×0.4×4.0m =∴≤设计高度为5m,设计尺寸为4.4×4.4×5.0，实际容积为96.8m3 6.药剂投加系统采用泵前投加，湿投法7.计量设备采用计量泵8.混合混合设施采用水泵混合已知设计中日处理流量为Q=45100m3/泵的型号选择泵外形尺寸型号流量Q m ³/h扬程H (m)转速(r/min ） 轴功率（kw ） 电动机功率（kw ）效率(%)气蚀余量(NPSH ) 叶轮直径（mm ）生产厂家24SA-18JA300017.573013416089 4.4535南京制泵厂型号 泵外形尺寸（mm ）A0 A1 A2 A3 B0 B1 B2 B3 B4 B5 H0 H1 H2 H3L24SA-18JA21781141 940 780 1760 740960360360 241480900550 250 36电机外形尺寸9.絮凝电动机外形尺寸（mm）L0 L L1 泵重量（kg）电动机L1 B A b H H H1 d2 600 34791247型号功率重量765 550 71874599570 32 330095 1250絮凝设施采用机械絮凝池，设置两组，每组设置一个池子。

Q=1879.2h m /3，单池Q=939.6hm /3。

（1）.絮凝池尺寸絮凝时间取15min ，絮凝池有效容积为39.2341×6015×6.93960m n QT w ===根据水厂高程布置，水深H 取2.8m,采用三排搅拌器，则水池长度L=1.2×3×2.8=10.08m(2)池子宽度m LH W 3.82.8×08.109.234B ===(3)搅拌器尺寸每排采用三个搅拌器，每个搅拌器长：L=(8.3-4×0.2)/3=2.5(4)搅拌器外缘直径：D=2.8-2×0.15=2.5m每个搅拌器上有四块叶片，叶片宽度采用0.16m,每根轴上浆板总面积为2.5×0.16×4×3=4.8㎡占水流截面积8.3×2.8=23.24㎡的21％(5)每个搅拌器旋转时克服水阻力所消耗的功率叶轮浆板中心点旋转直径：D=2.5-0.16=2.34m第一排s rad w r D v n /408.0min,/08.42.34×3.140.5×6060111====π第二排s rad w r D v n /286.0min,/86.22.34×3.140.35×6060222====π第三排s rad w r D v n /163.0min,/63.12.34×3.140.2×6060233====π浆板宽长比b/l=0.16/2.5=0.064<1,查表得阻力系数φ=1.101.569.8×21000×10.12g φ===ρk第一排每个叶轮所耗功率：kw r r yklw 096.0)09.125.1(4080.048×2.5×56×4)(408N 4434142311=-=-=第二排每个叶轮所耗功率：kw r r yklw 033.0)09.125.1(4080.286×2.5×56×4)(408N 4434142322=-=-= 第三排每个叶轮所耗功率：kw r r yklw 006.0)09.125.1(4080.163×2.5×56×4)(408N 4434142333=-=-=（6）电动机功率第一排所需功率：№1=0.096×3=0.288kw第二排所需功率：№2=0.033×3=0.099kw第三排所需功率：№3=0.006×3=0.018kw设三排搅拌器合用一台电动机带动，则絮凝池所耗总功率为№总=0.288+0.099+0.018=0.405kw（7）电动机功率（取η1=0.75，η2=0.7）：kw 77.07.075.0405.0η1η2总№N =⨯==（8）核算平均速度梯度G 值及GT 值（按水温20℃，运动黏度μ=102×610kg.s/㎡）第一排 161114610139102288.0102N 102G -=⨯⨯⨯==s w μ第二排162222710139102099.0102N 102G -=⨯⨯⨯==s w μ第三排 163331110139102018.0102N 102G -=⨯⨯⨯==s w μ（9）反应池平均速度梯度：1631.3110417102405.0102总№102G -=⨯⨯⨯==s w μGT=31.31×15×60=28179经核算，G 值和GT 值均符合标准10.沉淀（1）清水区面积进水量Q=1879.2m3/h=0.522m3/s,颗粒沉降速度μ=0.35mm/s设计采用数据：清水区上升流速v=2.8mm/s采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚0.4mm,边距d=30mm,θ=600清水区面积A=Q/V=0.522/0.0028=186㎡,其中斜管结构占用面积按3％计算，则实际清水区需要面积为A*=186×1.03=191.58㎡为了配水均匀，采用斜管区平面尺寸为8.5m×22.6m,使进水区沿22.6m一边布置（2）斜管长度管内流速v0=v/sin θ=2.8/sin600=3.23mm/s斜管长度l=mm d coos 84.684305.035.0866.035.023.333.1)sin v 33.1(0=⨯⨯⨯-⨯=-θμθμ 考虑管端紊流，积泥等因素，过渡区采用250mm.斜管总长 L ’=684.84+250=934.84mm,按1000mm 计（3）池子高度采用保护高度0.3m,清水区1.2m,布水区1.8m,穿孔排泥斗槽高0.8m,斜管高度h=l ’sin θ=1×0.870=0.870m池子高度H=0.3+1.2+1.8+0.8+0.8+0.87=4.97m沉淀池进口采用穿孔墙，排泥采用穿孔管，集水系统采用穿孔管，以上各项计算均同一般沉淀池设计（4）复算管内雷诺数及沉淀时间=e R 50225.2401.0323.04/304/0<=⨯=⨯=ννV d RV沉淀时间t=l ’/V0=1000/3.23=309.6s=5.16min ）（84-∈）各项均符合标准11.过滤设计水量Q=1.05×45100=47355m3/d(包括自用水量5％)滤速v=10m/h,冲洗强度q=14l/(s ×㎡),冲洗时间为6min（1）滤池面积及尺寸滤池工作时间为24h,冲洗周期为12h,滤池实际工作时间为T=24-0.1×(24÷12)=23.8h(式中只考虑反冲洗停用时间，不考虑排放初滤水时间)，滤池面积为21998.231047355vT Q F m =⨯==采用滤池数N=6，布置成对称双行排列，每个滤池面积为f=F/N=199/6=33.2㎡采用滤池长宽比L/B=3，采用滤池尺寸 L=10m,B=3.4m校核强制滤速 h m N v /12161061N v =-⨯=-=’（2）滤池高度支承层高度H1=0.45m,滤料层高度H2=0.7m,砂面上水深H3=1.7m,保护高度H4=0.3m 故滤池高度H=H1+H2+H3+H4=0.45+0.7+1.7+0.3=3.15m（3）配水系统（每只滤池）a.干管干管流量 Q干=fq=33.2×14=464.8L/S采用管径D干=0.7m(干管应埋入池底，顶部设滤头或开孔布置或采用渠道) 干管始断流速V干=1.21m/sb.支管支管中心距采用a支=0.4m每池支管数 n支=2×(L/a)=2×(10/0.4)=50根每根支管入口流量Q支=Q干/n支=464.8÷50=9.296L/s采用管径d支=0.11m支管始端流量v支=0.98m/sc.孔眼布置支管孔眼总面积与滤池面积之比K采用0.25％孔眼总面积 F孔=kf=0.25％×33.2=0.083㎡采用孔眼直径 d孔=12mm,每个孔眼面积f 孔=2204.1134mm d =孔π孔眼总数 （个）孔孔73504.11383000f F =孔N ==每根支管孔眼数 7.1450735N ===支孔孔n n支管孔眼布置成二排，与垂线成450夹角向下交错排列每根支管长度m 35.17.04.35.0D B 21=支L =-⨯=-）（）（干每排孔眼中心距m n a 18.0155.035.121L =⨯==孔支孔e.孔眼水头损失支管壁厚采用δ=5mm,流量系数ξ=0.68水头损失m k q 46.3)25.068.01014(8.921)10(2g 1=孔h 22=⨯⨯⨯⨯=ξf.复算配水系统支管长度与直径之比不大于60 ，6027.1211.035.1 ==支支d l孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.518.0105.950083.03=⨯⨯=-支支孔f n F干管横截面积与支管总横截面积之比一般为1.75-2.081.011.0507.022=⨯=支支干f n f孔眼中心距应小于0.2m,a 孔=0.18m<0.2mg.洗砂排水槽洗砂排水槽中心距采用a 孔=1.7m排水槽根数nc=3.4/1.7=2排水槽长度Lc=L=10m每槽排水量qc=qLcac=14×10×1.7=238L/s采用三角形标准断面 槽中流速vc=0.6m/s槽断面尺寸m v q x c c 32.0100021==采用0.32m排水槽底厚度δ=0.05m ，砂层最大膨胀率e=45％，砂层厚度为0.7m洗砂排水槽顶距砂面高度H=eHs+2.5x+δ+0.075=0.45×0.7+2.5×0.32+0.05+0.075=1.24m洗砂排水槽总平面面积为 Fc=2xLcnc=2×0.32×10×2=12.8㎡h.复算：洗砂排水槽总平面面积与滤池面积之比一般小于25％Fc /F=12.8/199=6.4％(4)滤池各种管渠计算a.进水进水总流量Q 1=1973.2m3/h=0.55m3/s采用进水渠断面 渠宽B 1=0.75m,H 1=0.6m,V 1=0.81m/s各个滤池进水流量Q 2=0.55/6=0.09m3/s采用管径D 2=350mm,求得v 2=0.94m/sb.冲洗水冲洗水总流量Q3=14×33.2=464.8L/s采用管径D3=500mm，求得V3=2.36m/sc.清水总流量 Q4=0.55m3/s清水渠断面同进水渠断面每个滤池清水管流量Q5=0.99m3/s采用管径D5=900mm,求得v5=1.56m/se.排水排水流量Q6=Q3=464.8L/s排水渠断面:B6=0.6m,H6=0.5m渠中流速V6=1.5m/s(为便于布置可采用同进水渠断面) 冲洗水箱（或水泵）冲洗时间t=6min,冲洗水箱容积W=1.5qft=1.5×14×33.2×6×60=251m3 水箱底至滤池配水间的沿途及局部水头损失之和h1=1.0m 配水系统水头损失h2=h孔=3.46m承托层水头损失h3=0.022H1q=0.022×0.45×14=0.1386m滤料层水头损失m H m h 66.07.0)41.01()1161.2()1)(1(2014=⨯-⨯-=--=γγ安全富裕水头h5=1.5m冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面H0=h1+h2+h3+h4+h5=1.0+3.46+0.1386+0.66+1.5=6.8586m12.消毒（1）确定消毒方法本次消毒处理工艺选择液氯消毒，液氯消毒是目前国内外应用最广泛的消毒方法，其具有余氯的持续消毒作用；价格成本较低；操作简单，投加准确；不需要庞大设备等优点（2）确定加氯量取最大加氯量a=0.8mg/L,氯与水接触时间为t=40min,需要消毒的水量Q=1879.2m3/h则每时加氯量Q=0.001×0.8×1879.2=1.5kg/h每天加氯量Q=1.5×24=36kg/d(3)加氯设备的选择选用ZJ-Ⅱ型转子真空加氯机2台，1用1备，每台加氯机加氯量为0.5～9kg/h。