给排水毕业设计--某净水厂工艺设计 35页

'水处理工程（一）课程设计说明书题目：某净水厂工艺设计学院：市政与环境工程学院专业：给水排水工程 前言水是人类生命的源泉，科学用水是人类社会发展史上最重要的社会活动和生产活动内容之一，为保证人们能够正常生活，供水系统就变的非常重要。水质工程学是给水排水工程专业的主要专业课程之一。它是一门为工业与民用建筑提供必需的生产条件和舒适、卫生、安全的生活环境的应用科学。课程设计是巩固课本知识与联系实际工程的重要手段，设计的好坏能直接反映大家对这么课程的理解程度。净水处理厂是一个在城市发展过程中起到决定性作用的单位，水质问题直接决定了城市居民的生产生活的安全性，因此，合理的安排水厂布置，科学的选择水处理构筑物是非常有必要的。在设计过程中，我们会用到给水排水专业的很多设计手册及设计规范，通过对有关书籍的查阅，能够了解到以前不知道的专业知识，使个人的能力得到进一步提高。设计中所涉及的有水处理工艺、水处理构筑物及构筑物高程的控制与特点、水厂整体性布置、水处理过程中遇到的相关问题等，因为设计属于初步设计，所以在设计中会出现有些地方说明不清楚或者错误的，自己会继续努力，尽最大可能做出一份合格的设计说明。-0- ForewordWateristhesourceofhumanlife,thescientificdevelopmentofhumansocietyinthehistoryofwateristhemostimportantsocialeventsandactivitiesofproduction,toensurethatpeopleareabletoliveanormallife,watersupplysystembecomesveryimportant.    Waterqualityengineeringisthemainwatersupplyanddrainageengineeringoneofprofessionalcourses.Itisanindustrialandcivilbuildingsprovidethenecessaryproductionconditionsandcomfortable,healthyandsafelivingenvironmentforappliedscience.    Courseisdesignedtoconsolidateknowledgeandpracticeengineeringtextbooksimportantmeanstodesignqualitysoeveryonecandirectlyreflectthelevelofunderstandingofthecourse.Isawatertreatmentplantinthecityhasplayedadecisiveroleinthedevelopmentprocessunits,waterqualitydirectlydeterminestheproductionofurbanresidentslivingsecurity,therefore,reasonablearrangementsforwaterplantlayout,scientificchoicetreatmentstructuresareverynecessary.Inthedesignprocess,wewillusealotofwatersupplyanddrainagedesignmanualsandprofessionaldesign,throughinspectionaboutbooks,canunderstandtheexpertisedidnotknowtheindividual"scapacityhasbeenfurtherimproved.    Involvedinthedesignofawatertreatmentprocess,watercontrolstructuresandstructuresandcharacteristicsofelevation,wateroverallIII arrangement,water-relatedissuesencounteredintheprocess,etc.,becauseofthedesignofapreliminarydesign,sothedesignwillappearsomeplacesunclearorerroneousinstructions,theywillcontinuetheireffortstothemaximumextentpossibletomakeaqualifieddesignspecification.III 目录1工程概况及设计任务11.1设计任务11.2设计基础资料11.3设计内容22净水厂处理工艺的确定42.1设计规模42.2工艺流程43水处理构筑物设计与计算103.1混凝103.2配水井113.3混合设备的设计123.4絮凝池133.5平流式沉淀池153.6普通快滤池193.7清水池233.8管道系统233.8加氯间254净水厂平面及高程布置264.1净水厂平面布置264.2净水厂高程布置265总结29参考文献30III 河南城建学院水处理工程（一）课程设计1工程概况及设计任务1工程概况及设计任务1.1设计任务某城镇净水厂工艺设计1.2设计基础资料1、城市用水量m3/d。2、厂址区水文地质资料厂址区土质为亚粘土，冰冻深度-0.3m，地下水位为-6m，年降水量1500mm，年最高气温38℃，最低气温-10℃，年平均气温20℃，主导风向为北风。3、厂址区地形资料厂址区地形平坦，地面标高150.00m。4、水源资料水源为地面水源，水量充沛；河流最高水位147m，最低水位137m，常水位141m。水质符合饮用水源的水质标准，浊度为200度。5、工程地质资料(1)地质钻探资料表土砂质粘土细砂中砂粗砂粗砂砾石粘土砂岩石层1m1.5m1m2m0.8m1m2m土壤承载力:20t/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。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－15.3028 河南城建学院水处理工程（一）课程设计1工程概况及设计任务C，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1.3设计内容1、确定净水厂设计规模2、工艺流程选择；3、水处理构筑物选型及工艺设计计算；4、平面布置，绘制水厂总平面布置图；5、进行水力计算与高程布置计算，绘制高程布置图。1.4设计成果及要求设计说明书1份；图纸2张（手绘铅笔图）。1、设计说明书3-5万字，300字左右的摘要要有中英文对照。内容包括：①摘要（前言）；②目录；③概述（简单说明设计任务、设计依据、设计资料等）；④处理流程阐述；⑤构筑物的设计计算；⑥平面布置说明；⑦高程布置计算；⑧设计中需要说明的问题。设计说明书应有封面、前言、目录、正文、小结及参考文献。包括设计依据、设计基础资料、水厂规模确定、工艺流程选择方案、各理构筑物的选型及设计算、总体布置说明等。应包括设计中的阐述说明及计算成果，应简明扼要、文理通顺、段落分明、字迹清晰工整，内容应系统完整，计算正确，草图和表格不得徒手草绘，图中各符号应有文字说明，线条清晰，大小合适，装订整齐。28 河南城建学院水处理工程（一）课程设计1工程概况及设计任务2、设计图纸内容包括：①水厂平面布置图（比例1：500-1：1000）。图中应表示出各构筑物平面坐标，图左下角为零坐标；辅助建筑物位置；厂区道路、绿化等，还应有图例，构筑物一览表。②高程布置图（横向比例1：500-1：1000，纵向比例1：50-1：200）。图中应标出各构筑物的顶、底、水面、连接管渠标高、地面标高。上述图纸应注明图名及比例，图中文字一律用仿宋字体书写，图中线条应粗细主次分明，图纸一律用2号图，图右下角留出标题栏。设计图纸应基本达到技术（扩大初步）设计深度，准确地表达设计意图；图面力求布置合理、正确、清晰、比例合适，符合工程制图要求及有关规定。3.水厂的设计原则：1)水处理构筑物的处理能力，应以最高日用水量加水厂自用水量来进行设计，并以原水水质最不利情况进行校核。2)水厂应按近期设计，考虑远期发展。根据使用要求和技术经济合理性等因素对近期工程亦作分期建造的安排。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。3)水厂设计中应考虑个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。4)水厂机械化和自动化程度，应本着提高科学管理水平和增加效益的原则，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，逐部提高。5)设计中必须遵循设计规范的规定。28 河南城建学院水处理工程（一）课程设计2净水厂处理工艺的确定2净水厂处理工艺的确定2.1设计规模设计用水量为,已加上水厂自用水量按5%。根据水厂设计水量1万～5万小型水厂，5万～10万为中型水厂，10万以上为大型水厂的标准可知水厂为大型水厂。2.2工艺流程2.2.1工艺流程的选择根据《地面水环境质量标准》（GB－3838－88），原水水质符合地面水Ⅲ类水质标准，综合分析后确定工艺流程如下图所示：混凝剂消毒剂↓↓原水→混合絮凝（絮凝池）→沉淀池→滤池→清水池→管网↓用户图2-1水处理工艺流程2.2..2处理构筑物及设备型式选择1、药剂溶解池28 河南城建学院水处理工程（一）课程设计2净水厂处理工艺的确定设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜，池顶宜高出地面0.20m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm的排渣管，池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。由于药液一般都具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。投药设备采用计量泵投加的方式。采用计量泵（柱塞泵或隔膜泵），不必另备计量设备，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。2、混合设备根据快速混合的原理，实际生产中设计开发了各种各样的混合设施，主要可以分为以下四类：水力混合、水泵混合、管式混合和机械混合。在本次设计采用管式混合器对药剂与水进行混合。管式混合是利用原水泵后到絮凝反映设施之间的这一段压水管使药剂和原水混合的一种混合设施。主要原理是在管道中增加一些各种结构的能改变水流水力条件的附件，从而产生不同的效果。在混合方式上，由于混合池占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦，机械搅拌混合耗能大，管理复杂，相比之下，管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。管式混合器采用管式静态混合器。使用分流隔板式混合槽对药剂与水进行混合。其具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点。3、絮凝池反应作用在于使凝聚微粒通过絮凝形成具有良好沉淀性能的大的絮凝体。目前国内使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有网格絮凝、隔板絮凝和波纹板絮凝，特点见下表2-1。这三种形式的絮凝池在大、中型水厂中均有使用，都具有絮凝效果好、水头损失小、絮凝时间短、投资小、便于管理等优点，并且都能达到良好的絮凝条件，这次设计采用隔板往复式絮凝池。28 河南城建学院水处理工程（一）课程设计2净水厂处理工艺的确定表2-1各种类型的絮凝池的特点一览表类型特点适用条件隔板式絮凝池往复式优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便；缺点：容积较大，水头损失较大，转折处钒花易破碎水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者回转式优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便；缺点：出水流量不宜分配均匀，出口处宜积泥水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者；改建和扩建旧池时更适用旋流式絮凝池优点：容积小，水头损失较小；缺点：池子较深，地下水位高处施工较难，絮凝效果较差一般用于中小型水厂折板式絮凝池优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小；缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价高流量变化较小的中小型水厂网格絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短；缺点：末端池底易积泥4、沉淀池原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来以完成澄清的作用。沉淀池的类型与适用条件见下表2-2。平流式沉淀池具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好、水头损失小等特点，本次设计采用平流式沉淀池。28 河南城建学院水处理工程（一）课程设计2净水厂处理工艺的确定表2-2各种形式沉淀池性能特点和适用条件表型式性能特点适用条件平流式优点：1、可就地取材，造价低；2、操作管理方便，施工较简单；3、适应性强，潜力大，处理效果稳定；4、带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点：1、不采用机械排泥装置，排泥较困难2、机械排泥设备，维护复杂；3、占地面积较大1、一般用于大中型净水厂；2、原水含砂量大时作预沉池竖流式优点：1、排泥较方便2、一般与絮凝池合建，不需建絮凝池；3、占地面积较小缺点：1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差；2、施工较平流式困难1、一般用于小型净水厂；2、常用于地下水位较低时辐流式优点：1、沉淀效果好；2、有机械排泥装置时，排泥效果好；缺点：1、基建投资及费用大；2、刮泥机维护管理复杂，金属耗量大；2、施工较平流式困难1、一般用于大中型净水厂；2、在高浊度水地区作预沉淀池斜管（板）式优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少缺点：1、斜管（板）耗用材料多，且价格较高；3、排泥较困难1、宜用于大中型厂2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽5、滤池28 河南城建学院水处理工程（一）课程设计2净水厂处理工艺的确定采用拥有成熟运转经验的普通快滤池。它的优点是采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积可较大；降速过滤，效果好。虹吸滤池池深比普快滤池大，冲洗强度受其余几格滤池的过滤水量影响，冲洗效果不如普通快滤池稳定。故而以普快滤池作为过滤处理构筑物。表2-3各种滤池优缺点及适用条件形式优缺点适用条件普通快滤池有成熟的运行经验运行可靠，采用的砂滤料，材料易得价格便宜，采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深适中，采用降速过滤，水质较好适用大中型水厂，单池面积一般不宜大于100m2双阀滤池与普通快滤池基本相同且减少了2只阀门，相应得降低了造价和检修工作量，但必须增加形成虹吸得抽气设备。适用于中型水厂，单池面积不宜过大，每组滤池不小于6池V型滤池较好地消除了滤料表层、内层泥球，具有截污能力强，滤池过滤周期长，反冲洗水量小特点，降低水厂自用水量，降低生产运行成本。适用于大中型水厂，单池面积可达150㎡以上移动罩滤池需设移动洗砂设备机械加工量较大，起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不宜过高，罩体合隔墙间的密封要求较高，适用于大中型水厂，单格面积不宜过大（小于10m2）；6、消毒方法28 河南城建学院水处理工程（一）课程设计2净水厂处理工艺的确定水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序，其目的在于杀灭水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致传染病的危害。采用被广泛应用的氯及氯化物消毒，液氯消毒的加氯过程操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。虽然二氧化氯消毒能力较氯强且能在管网中保持很长时间，但是由于二氧化氯价格昂贵，目前应用不多。本次设计采用液氯消毒。28 3水处理构筑物设计与计算3.1混凝1、已知计算水量（单组）Q=79000m3/d=3291.7m3/h。混凝剂选择聚合氯化铝（PAC），混凝剂最大投药量u=51.4mg/L,药溶液的浓度b=15%，混凝剂每日配制次数n=2次。设计计算过程如下：（1）溶液池溶液池体积W1=uQ/(417bn)=51.4×6583.3÷（417×15×2）=27.0m3。溶液池分为两格，容积为W1=14m3。形状采用矩形，尺寸为B×L×H=3m×3m×（1.5+0.5）m=18m3。超高0.5m。（2）溶解池溶解池体积W2=0.3W1=0.3×27=8.1m3。溶解池分为两格，池体尺寸为B×L×H=1.8m×1.8m×（1.5+0.3）=5.83m3超高为0.3m。溶解池的放水时间采用t=15min，则放水流量qo=W2/60t=5830÷(60×15)=6.47L/s放水管采用水煤气管，查水力计算表得管径do=50mm,相应流速vo=1.57m/s溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。（3）投药管投药管流量q=(W1×3×1000)÷(24×60×60)=(7×3×1000)÷(24×60×60)=0.243L/s查水力计算表得投药管管径d=32mm,相应流速v=0.73m/s溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。（4）投药计量设备采用本溪水泵厂生产的计量加药泵，泵型号JZ1000/16，选用三台，二用一备，加药间的平面尺寸为B×L=11.8m×19.8m28 2、药剂仓库的计算（1）已知条件混凝剂为聚合氯化铝（PAC），每袋质量是50Kg,每袋规格为0.5m×0.5m×0.2m。投药量为35mg/L，水厂设计水量为4900m3/h（两组一个仓库）。药剂堆放高度1.5m，药剂储存期为20天。（2）设计计算聚合氯化铝（PAC）的袋数N=(Q×24)ut/(1000w)=(6583.3×24×51.4×20)÷(1000×50)=6455.3（袋）取6456袋。堆放面积A=NV/［H（1-e）］=（6456×0.5×0.5×0.2）÷［1.5×（1-0.2）］=269m2仓库平面尺寸B×L=10m×27m=270m23.2配水井净水厂内反应沉淀处理工艺共分为4组。每组设计两座处理构筑物，设计一座配水井。3.2.1设计参数设计流量，水力停留时间4min。3.2.2设计计算配水井体积配水井平面尺寸A=BL=3m10m=30有效水深H=113.6/30=3.79m，渠4m，超高0.5m，则井深为4.5m。配水井出水处设溢流堰，采用渠道与混合池连接，渠道的宽b=1.0m，流速为v=1.0m/s，则有效水深为，取0.5m。超高取0.3m，渠道深H1=(0.5+0.3)=0.8m。配水井设DN=1200mm溢流管，溢流管溢流水位为10m，放空管为DN600mm。28 3.3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，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3-1管式静态混合器1、设计流量2、设计流速静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.1m/s，则管径为：采用D=1000mm，则实际流速3、混合单元数按下式计算取N=3，则混合器的混合长度为：L=1.1ND=4、混合时间T=5、水头损失28 6、校核GT值，水力条件符合要求）3.4絮凝池3.4.1絮凝池池体尺寸絮凝池的有效容积V：V＝Qt＝6583.3×20／60＝2195m絮凝池设计n=2组，每组设1池，每池设计流量为单组絮凝池有效容积考虑与平流式沉淀池合建，絮凝池平均水深取2.4m，池宽取B=19.1m。絮凝池有效长度：式中：H——平均水深(m);本设计取超高0.3m，H=2.4m；3.4.2水头损失计算隔板间距按廊道内流速不同分为六档，分别为；0.76m取则=0.95m，取则依次取值可得到28 取可得到取可得到取可得到取可得到每一种隔板采取三条，则廊道总数为18条，水转弯次数为17次，则池子长度（隔板间距之和）L=隔板厚度按照0.2m计，则池子总长：按廊道内不同的流速分成六段，分别计算水头损失，第一段;水力半径：槽壁粗糙系数n=0.013，流速系数则第一段廊道长度：第一段水流转弯次数=3则絮凝池第一段的水头损失为各段水头损失计算结果见表表3-1各段水头损失段数1357.30.340.3970.47665.40.08122357.30.400.3330.4067.00.05583357.30.450.2880.34668.20.04114357.30.510.2440.29369.50.02925357.30.570.2120.25470.70.021828 6238.20.680.1670.2072.60.0134h=0.193.4.3GT值计算在t=20时,符合设计要求；（在-105范围之内）池底坡度絮凝池与沉淀池合建，中间过渡段宽度为1.5m。3.5平流式沉淀池3.5.1设计水量沉淀时间T=1.5h，池内平均水平流v=15mm/s。导流槽采用砖砌，导流槽宽为200mm。需处理水的流量；分为两组，单池处理水量3.5.2沉淀池池体尺寸1）池长为沉淀池宽其中H为沉淀池有效水深取3.2m，超高为0.3m，则池深为3.5m每一个池的净宽为b=4.7m，则应划分为n=19.1/4.7=42)校核池子尺寸比例长宽比L/b=81÷4.7=217.23>4符合要求28 长深比L/H=81÷3.8=21.3>10符合要求进水穿孔墙3）沉淀池进出口处用转砌穿孔墙布水，墙长13.2m，墙高4.1m，有效水深3m，用虹吸式机械吸泥机排泥，其泥厚度0.1m，超高0.2m。4）穿孔墙孔眼形式采用矩形的半砖孔洞，其尺寸为0.125m×0.126m，开孔率为0.125×0.126÷（0.125×0.126×3.8）=26.3%3.5.3排泥设施为取得较好的排泥效果，采用虹吸式机械吸泥机排泥。1）干泥量Q干=×（1000-10）×10-6=156.4m3/d。设含水率为97%。2）则污泥量QS=Q干/（1-97%）=5214m3/d=217.25m3/h。3）吸泥机往返一次所需时间t=2L/v=2×81.4÷1=162.8min(栅车行进速度v=1m/min)。4）虹吸管计算设吸泥管排列数为9根，管内流速为1.6m/s，单侧排泥最长虹吸管长L=24m。采用连续式排泥，管径D=（4QS/vz）1/2=［4×80.83×109÷3600÷(3.14×1600×9)］1/2=72.94mm选用DN50水煤气管V=1.42m/s5）吸口的断面确定吸口的断面与管口断面面积相等。已知吸管的断面积A=pr2=3.14×(0.052÷4)=0.0019m2设吸水口长为L=0.19m，则吸口宽度b=A/L=0.0019÷0.19=0.01m6)吸泥管路水头损失计算进口ξ1=0.1，出口ξ2=1.0，90o弯头ξ1=1.925×2，则局部水头损失hi=(0.1+1+1.925×2)×1.62÷(2×9.81)=0.646m管道部分损失：含水率97%。一般为紊流状态。h管=0.026Lv2/(Do2g)=0.026×24÷0.045×1.62÷(2×9.81)=1.81m总水头损失h=hi+h管=0.646+1.81=2.46m考虑管道使用年久等因素，实际H=1.25h=1.25×2.46=3.08m排泥槽总长取70m，槽宽取1m，深取1m。28 引流泵选用YQX-5型潜水泵。沉淀池放空管直径d=［(0.7BLHo0.5)/t］1/2=［0.7×(12-0.4)×60×3.90.5÷(3×3600)］1/2=0.298m其中，Ho为平均水深m，此处3.8+0.1=3.9m；为放空时间，按3h计。管径采用300mm。沉淀池水力条件校核水力半径R=ω/ρ=BH/（2H+B）=4.13×3.8÷［2×3.8+4.13］=1.338m弗劳德数Fr=v2/(Rg)=0.0152÷(1.338×9.81)=1.71×10-5该Fr值在规定范围1×10-5~1×10-4内3.5.4集水系统采用两侧孔口自由出流式集水槽集水。1）集水槽个数N=82）集水槽的中心距a=B/6=12.8÷8=2.13m3)槽中流量=Q/N=0.68÷6=0.1133m3/s考虑到池子的超载系数为20%，故槽中流量4)槽的尺寸槽宽b=0.9q00.4=0.9×0.0.1360.4=0.405m，为了施工方便取b=0.4m。槽长L=58800÷（500×6×2）=9.8m［堰上负荷小于500m3/(m2d)］取槽长L=10m，则堰上负荷为58800÷（10×6×2）=490.67m3/(m2d)，符合要求。起点槽中水深H1=0.75b=0.75×0.4=0.3m终点槽中水深H2=1.25b=1.25×0.4=0.5m为了便于施工，槽中水深统一取H2=0.5m计。28 5）槽的高度H3集水方法采用孔口自由出流，孔口深度取0.08m，跌落高度取0.05m，槽起高度取0.2m，则集水槽总高度H3=H2+0.08+0.05+0.2=0.83m6）孔眼计算所需孔眼总面积ω，由q0=μω（2gh）1/2得ω=q0/［μ（2gh）1/2］=0.136÷0.62÷（2×9.81×0.08）1/2=0.140m2孔眼直径采用d=10mm，则单孔面积ωo=πd2/4=3.14÷4×0.012=7.85×10-5m2孔眼个数nn=ω/ωo=0.140÷(7.85×10-5)=1783.4，取1784个集水槽每边孔眼个数n0=1784÷（6×2）=149个，取150个。孔眼中心距离So=10×1000÷(150+1)=66.2mm3.5.5配水槽计算配水槽宽=0.9Q0.4=0.9×0.680.4=0.771m，为了施工方便取0.8m。起点槽中水深H1=0.75×=0.75×0.8=0.6m中点槽中水深H2=1.25×=1.25×0.8=1.0m为了便于施工，槽中水深统一取1.0m计。自由跌水高度取0.07m，则排水总高度为0.83+0.07+1.0=1.9m出水斗底板取低于排水槽底0.5m，自由跌落高度为0.08m，出水斗平面尺寸1.6m×1.6m，折板絮凝平流沉淀池计算简图5所示：28 图3-2平流沉淀池（单组）计算简图3.6普通快滤池拟用大阻力配水系统，单独水反冲洗。3.6..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滤速V1=10m/h。滤池面积为F=Q/V1T=÷（2×10×23.8）=332m2每组滤池单格数为N=6，布置成对称双行排列。每个滤池面积为：f=F/N=332/6=56m2滤池设计尺寸为12m×4.7m，滤池长宽比为2.5/1；校核强制滤速=NV/（N-1）=6×10÷（6-1）=12m/h满足强制滤速不大于14m/h的要求。单格滤池计算简图7-1如下：28 图3-3单格滤池计算简图3.6.2滤池高度的确定承托层高：450mm。滤料层厚：采用单层滤料，厚=800mm，滤层上最大水深1800mm。超高300mm。滤池高度H为H=450+800+1800+300=3350mm3.6.3每个滤池的配水系统1）大阻力配水系统的干管水冲强度q=14L/(m2·s)，干管流量为：qg=fq=56×14=784L/s干管的起端流速为1.2m/s，采用管径=800mm。2）支管支管的中心距离采用aj=0.25m。每池的支管数为：nj=2L/aj=2×12/0.25=96根每根支管的进口流量为：qj=qg/nj=5784/96=8.17(L/s)支管的起端流速为1.8m/s，支管直径=80mm。28 3）孔眼布置支管孔眼总面积与滤池面积之比K采用0.25%。孔眼总面积为：FK=Kf=0.25%×56=0.14（m2）采用孔眼直径为10mm，每个孔眼面积为78.5mm2，孔眼总数为：NK=FK/fk=/78.5≈1784个每根支管孔眼数为：nk=Nk/nj=1784/96≈19个每根支管孔眼布置成两排，与垂线成450夹角向下交错排列。每根支管长度为：lj==0.5×（4.7-0.8）=1.95m每排孔眼中心距：ak==1.95/(0.5×19)=0.205m4）孔眼水头损失支管壁厚采用5mm，流量系数μ=0.68。孔眼的水头损失为：5）配水系统校核支管长度与直径之比为不宜大于60，即孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5，则干管横截面积与支管横截面积之比一般为1.75-2.0，则基本符合。3.6.4洗砂排水槽洗砂排水槽中心距采用a=1.5m,排水槽设3根，排水槽总长12m。28 每槽排水量为：qo=qloa=14×12×1.5=252L/s采用三角形标准断面，槽中流速采用VO=0.6m/s，排水槽断面尺寸为：χ=0.5（qo/1000vo）0.5=0.5×(252/1000×0.6)0.5=0.19m排水槽底厚采用δ=0.05m，砂层最大膨胀率e=40%。洗砂排水槽顶距砂面高度He为He=eh+2.5χ+δ+0.075=40%×0.8+2.5×0.19+0.05+0.075=0.92m洗砂排水总面积为：F0/f=10.26/56=19%（在误差范围允许）3.6.5滤池的各种管渠计算1）进水支管进水管的流量为=0.91m3/s，渠中流速为0.8m/s。采用进水渠宽1000mm，水深840mm；各个滤池进水管流量为0.151m3/s，管中流速为0.82m/s，则各进水管的管径为：D1=（4×0.151/0.82π）0.5≈500mm2）反冲洗水管流量为=qf=14×56=0.78m3/s,管中流速为2.2m/s。则管径为：D2=（4×0.78/2.2π）0.5≈650mm反冲洗水进水渠宽550mm，水深500mm；渠内流速为2.1m/s。3）清水管清水总渠流量为0.91m3/s，渠中流速为0.8m/s，渠宽1000mm，水深840mm，渠内为压力流。每个滤池清水管的流量为0.151m3/s，流速为0.95m/s，则清水支管的管径为：D3=（4×0.151/0.822π）0.5≈500mm4）反冲洗水排水排水流量为0.78m3/s，管中流速为1.2m/sD4=（4×0.58/1.2π）0.5≈900mm反冲洗排水管渠宽750mm，高770mm。28 3.7清水池经过处理后的水进入清水池，清水池可以调节水量的变化并储存消防用水，此外，在清水池内有利于消毒剂与水充分接触反应，提高消毒效果。3.7.1清水池有效容积已知设计用水量Q=m3/d=6583.3m3/h。设计计算过程如下：清水池调节容积取设计水量的10%，则调节容积V1=×10%=15800m3消防用水量按同时发生两次火灾，一次灭火用水量取45L/s，连续灭火时间为2h,则消防容积V2=45×2×3600÷1000=324m3为则清水池总容积为V=V1+V2=15800+324=16124m3为3.7.2清水池的平面尺寸（1）每座清水池的面积：A=V1/h，取有效水深h=5.0m，则A=16124/5=3224.8m2（2）每座清水池的平面尺寸确定取清水池宽度B=50m，则长度L=A/B=3224.8/31=65m，则清水池的平面尺寸为L×B=50m×65m。（3）清水池总高度：H=h1+h=5.0+0.5=5.5m，其中清水池超高h1=0.5m。3.8管道系统3.8.1进水管的确定进水管的管径按下式计算：28 式中v—管中流速（m/s），一般取0.7～1.0m/s，设计中取v=0.7m/s；Qs—水厂单组设计总流量（m3/s）。所以设两根进水管。D1，取D1=700mm。则进水管的实际流速v=0.884m/s。3.8.2出水管的确定由于用户的用水量变化，清水池的出水管按出水最大流量计Q1，其中K为时变化系数,本设计中可取K=1.5。设置两根出水管，则出水管的流量为;Q1=同理出水管的管径为：D2=0.964，取D2=1000mm，（其中取v1=0.7m/s），则流量最大流速=0.65m/s.3.8.3溢流管溢流管的管径与进水管相同，取为700mm，在溢流管端设喇叭口，管上不设阀门，出口设置网罩防止虫类进入池内。3.8.4排水管清水池内的水在检修时需放空，因此应设排水管。排水管的管径按2h内将池水放空计算，排水管内流速按1.2m/s估计，则排水管的管径：D3=0.915，取D3=1000mm。28 3.8加氯间3.8.1单组加氯间的设计计算计算水量Q=3291.7m3/h，查表取预氯化最大投加量为2mg/L，清水池最大投加量1.0mg/L。清水池加氯量QL=0.001αQ=0.001×0.8×3291.7=2.6Kg/h二泵站加氯量自行调节，在这里不做计算。为保证氯消毒时的安全和计量正确，采用加氯机投氯，并设校核氯量的计量设备。选用ZJ-1型转子加氯机2台，1用1备。3.8.2两组液氯仓库计算水量Q=4900m3/h，查表取预氯化最大投加量为2mg/L，清水池最大投加0.8mg/L。仓库储备量按15天最大用量计算，则储备量为M=24×2.6×15×2=1872Kg选用1t的氯瓶1个，0.5t的氯瓶2个。28 4净水厂平面及高程布置4.1净水厂平面布置厂的基本组成分为两部分：1.生产构筑物，包括处理构筑物、清水池、二级泵站、药剂间等；2.辅助构筑物，其中分为生产辅助构筑物和生活辅助构筑物两种。前者包括化验室、修理部门、仓库、车库及值班宿舍等；后者包括办公楼、食堂、浴室及职工宿舍等。（1）布置紧凑，以减少水厂占地和连接管渠的长度，但是各构筑之间应留出必要的施工和检修空间和管道位置。（2）各构筑物之间连接管应简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。此外应设置必要的超越管道。（3）厂区内应有管、配件等露天堆场。（4）建筑物布置应注意朝向和风向。（5）根据水厂的平面形状，将生产流程布置成直线型，生产区和生活区之间分开布置，便于管理并用车道各开，水厂外围设置绿化带。由于厂区内构筑物较多，管线也会比较繁多，其中主要包括有给水、排水、加药等管线。给水管道常采用钢管，埋地式。对于雨水可让它自由排放进入附近水体，而生活污水排入市政管网，反冲洗水和脱污泥后的水经管道再次进入絮凝池重新利用。加药管采用塑料管，加氯采用铜管，均放在地沟内，上面敷设活动盖板，以便堵塞时清通管线。4.2净水厂高程布置在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身，连接管道，计量设备等水头损失在内。水头损失应通过计算确定，并留有空地。连接各段水头损失如下表：28 表4-1连接段水头损失连接管段允许流速水头损失混合池—絮凝池1.0～1.5m/s0.1絮凝池—沉淀池0.15～0.2m/s0.05～0.20沉淀池—滤池0.6～1.0m/s0.3～0.5滤池—清水池1.0～1.5m/s0.3～0.5清水池—吸水井1.0～1.5m/s0.1各段水头损失如下：表4-2水头损失统计处理构筑物及管线管线直径（mm）各分段水头损失（或）(m)总水头损失（或）(m)溶解池0.10.1溶解池至溶液池管段10000.350.35溶液池0.10.1溶液池至管式静态式混合器10000.350.35管式静态式混合器0.350.35管式静态式混合器至网格絮凝池管段10000.10.1隔板絮凝池0.40.4隔板絮凝池至平流沉淀池管段10000.10.1平流沉淀池2.462.4628 平流沉淀池至滤池管段10000.40.4普通快滤池2.52.5滤池至清水池管段10000.50.5清水池0.10.1清水池至吸水井10000.40.428 5总结这次给水工程课程设计持续两周时间，在这次的设计当中我重新学习了给水处理的工艺选择，还有各个构筑物的选择及每个的工作特点，各种处理工艺的优缺点以及各个构筑物的计算方法。在这次设计中，要感谢李老师让我们大家都坐在一起做设计，遇到很多比较难解决的问题时大家就会互相讨论，互相学习，在无形中自主学习的能力也得到了很大的提高，还有老师定期去教室答疑，明显的加快了我们设计的进度。通过这种学习模式使我们的自主学习能力大幅度的提高，大家可以翻阅资料来找到自己需要的材料。同时，我也认识到在将来的学习当中必须是将理论与实践结合起来，否则就是纸上谈兵，无法最后应用到实践中去。通过此次设计我发现单纯的课本理论知识并不可以完全胜任设计要求，比如在进行设计絮凝池时，设计手册有提到单池的生产量为2万吨左右。而在实践的应用例子中就可以反驳它。其次在设计水厂时。我们绝对不可以仅仅掌握理论，而抛弃了实际情况，应该要因地制宜。因此要求我们在理论学习中与实践多多结合。同时我也看到了自己的不足。课本知识掌握的不是很娴熟，这就要求我在接下来的学习当中要再接再厉，认真刻苦学习好每一门课程；专业绘图软件应用也不是很熟练，之前开设的CAD课程结束后没有在第一时间去加强巩固训练，学习更多的专业软件知识。这就要求我在接下来的学习中药充分发挥自学能力，只有这样才能够学习到更多的专业知识。最后要非常感谢李宝宏老师和谭水成老师对我们设计的巨大帮助。28 参考文献1.严煦世，范谨初主编.给水工程（第四版）.北京：中国建筑工业出版社，19992.崔玉川，员建，陈红平编.给水厂处理设施设计计算.北京：化学工业出版社，20033.南国英，张志刚主编.给水排水工程工艺设计.北京：化学工业出版社，20044.尹士君，李亚峰等编著.水处理构筑物设计与计算.北京：化学工业出版社，20045.中国市政工程西南设计院编.给水排水设计手册：第1、2、3、9、11册，北京：6.中国建筑工业出版社，19867.室外给水设计规范：GBJ13-86《生活饮用水卫生标准》GB5749-85，《生活饮用水卫生规范》卫生部，20018.给水排水制图标准GB/T50106-20019.张智，张勤，郭士权等编著.给水排水工程专业毕业设计指南.北京：中国水利水电出版社，200010.工程建设标准规范分类汇编.室外给水工程规范.北京：中国建筑工业出版社，200028'