課 程 ： 給 水 課 程 設(shè) 計某自來水廠工藝設(shè)計說明書組 別：第四組組 員：彪艷霞、沈曉慧、施誼琴、楊佳莉趙文潔、陳艷丹、倪晶晶、趙維詰錢嘉騁、張 旭指導(dǎo)老師：劉洪波專 業(yè)：環(huán)境工程學(xué) 院：環(huán)境與建筑學(xué)院某自來水廠工藝設(shè)計說明書第一章 概 述1.1 設(shè)計任務(wù)及要求給水處理是一門實踐性很強的課程,是學(xué)生畢業(yè)后經(jīng)常能用到的專業(yè)核心課程之一。為了使學(xué)生更好地掌握其基本理論、熟悉和掌握給水廠（自來水廠）設(shè)計的原則、步驟與方法，獨立完成相關(guān)工藝選擇、主要構(gòu)建筑物設(shè)計計算、設(shè)備選型，從而培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)理論和技術(shù)知識，綜合分析及解決實際工程設(shè)計問題的初步能力，使學(xué)生在設(shè)計計算、繪圖、查閱資料和設(shè)計手冊以及使用設(shè)計規(guī)范等基本技能上得到初步訓(xùn)練和提高，開展此課程設(shè)計。本課程設(shè)計的重點在于：1. 給水處理廠處理工藝流程的選擇與工藝設(shè)計；2. 給水處理常規(guī)構(gòu)筑物如絮凝池、沉淀池、過濾池、清水池、二級泵房、加氯間等構(gòu)建筑物的工藝計算；3. 合理優(yōu)化布置處理廠的平面與高程。1.2 基本資料1.2.1 水廠規(guī)模與基本情況水廠1：某市地處長江下游（東部地區(qū)），屬 亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，日照充分，雨量充沛。氣候溫和濕潤，年平均氣溫15.7 。春（4月-5月）、秋（10月-11月）較短，冬（12月-次年3月）、夏（6月-9月）較長。有春雨、梅雨、秋雨三個雨期，年平均氣溫20，最冷月平均溫度3，最熱月平均溫度35，最高溫度39，最低溫度1。年平均降雨量1325mm，80%以上的降雨發(fā)生在6月至10月的五個月中，多年平均最大時降雨量為59.45mm，最大日降雨量為156.2mm，常年最大風(fēng)速為2.9m/s，主導(dǎo)風(fēng)向為西南風(fēng)。該市水源主要為地表水，擬建一給水廠，以地表水為水源。（ 1） 水 廠 近 期 凈 產(chǎn) 水 量 為 :15萬 m3/d。（2）水源水質(zhì)資料：測 定 值分 析 項 目 單 位最 大 最 小水 溫 33.5 2.3色 度 度 40 3渾 濁 度 度 80 小 于 10pH值 9.1 6.8細(xì) 菌 總 數(shù) 個 / ml 1010 30大 腸 菌 群 個 /ml 10 3BOD5 mg/L 8 2CODMn mg/L 5 2氨 氮 mg/L 0.5 0.1總 硬 度 度 25 5酚 g/L 5 0銅 mg/L 0.65 0鐵 mg/L 0.3 0錳 mg/L 0.1 0砷 mg/L - 0鋅 mg/L 0.24 0硒 mg/L 0 0氰 化 物 mg/L 0 0汞 mg/L 0 0鉻 mg/L 0 0鎘 mg/L 0 0（3）河水洪水位標(biāo)高 90.5 米，枯水位 85.0 米，常年平均水位標(biāo)高 88.2 米。（4）地質(zhì)資料：給水廠地區(qū)高程以下 03.2 米為粘質(zhì)砂土，3.26 米為砂石堆積層，再下層為紅砂巖。地基允許承載力為 2.80 公斤/厘米。（5）廠區(qū)地形平坦，平均高程為 98.50 米，水源取水口位于水廠西北 60米，水廠位于城市北面 2km。（6）二級泵站揚程（至水塔）為 40 米。第二章 總體設(shè)計2.1 凈水工藝流程圖 1 某水廠水處理工藝流程圖（以地表水為水源）2.2 處理構(gòu)筑物及設(shè)備型式選擇2.2.1 藥劑溶解池設(shè)計藥劑溶解池時，為便于投置藥劑，溶解池的設(shè)計高度一般以在地平面以下或半地下為宜，池頂宜高出地面 0.20m 左右，以減輕勞動強度，改善操作條件。溶解池的底坡不小于 0.02，池底應(yīng)有直徑不小于 100mm 的排渣管，池壁需設(shè)超高，防止攪拌溶液時溢出。由于藥液一般都具有腐蝕性，所以盛放藥液的池子和管道及配件都應(yīng)采取防腐措施。溶解池一般采用鋼筋混凝土池體，若其容量較小，可用耐酸陶土缸作溶解池。投藥設(shè)備采用計量泵投加的方式。采用計量泵（柱塞泵或隔膜泵），不必另備計量設(shè)備，泵上有計量標(biāo)志，可通過改變計量泵行程或變頻調(diào)速改變藥液投量，最適合用于混凝劑自動控制系統(tǒng)。2.2.2 混合設(shè)備由于該水廠水量較大，不能使用管式混合器，我們采用機械混合池混合絮凝劑和原水。2.2.3 絮凝處理構(gòu)筑物的選擇絮凝設(shè)備的基本要求是：原水及藥劑經(jīng)混合后，通過絮凝設(shè)備應(yīng)形成肉眼可見的大的密實絮凝體，絮凝形式較多，主要有水力攪拌式和機械攪拌式等，我國在水力絮凝池的新型池型研究上已達(dá)到較高水平。水力絮凝池中的隔板絮凝池是應(yīng)用歷史較久、目前仍常應(yīng)用的絮凝池型，有往復(fù)式和回轉(zhuǎn)式兩種，后者是在前者的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)而成的，所以作為水里絮凝池的基礎(chǔ)，往復(fù)式隔板絮凝池的原理和運行經(jīng)驗對現(xiàn)在的水廠絮凝設(shè)計具有重要意義。往復(fù)式隔板絮凝池雖然節(jié)省絮凝時間、減少水力損失、保護(hù)絮凝體不被破壞、使出水分布均勻等方面較新型絮凝池型沒有明顯的優(yōu)勢，但在設(shè)計合理、運行條件控制恰當(dāng)?shù)那闆r下，其絮凝效果也較好，而且構(gòu)造簡單，施工方便。本課程設(shè)計選擇往折板絮凝池作為絮凝構(gòu)筑物。2.2.4 沉淀池原水經(jīng)投藥、混合與絮凝后，水中懸浮雜質(zhì)已形成粗大的絮凝體，要在沉淀池中分離出來以完成澄清的作用。設(shè)計采用斜管沉淀池，沉淀效率高、占地少。相比之下，平流式沉淀池雖然具有適應(yīng)性強、處理效果穩(wěn)定和排泥效果好等特點，但是，平流式占地面積大。而且斜管沉淀池因采用斜管組件，使沉淀效率大大提高，處理效果比平流沉淀池要好。2.2.5 濾池采用擁有成熟運轉(zhuǎn)經(jīng)驗的 V 型快濾池。它的優(yōu)點是采用砂濾料，材料易得，價格便宜；采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可較大；降速過濾，效果好。虹吸濾池池深比普快濾池大，沖洗強度受其余幾格濾池的過濾水量影響，沖洗效果不如 V 型快濾池穩(wěn)定 1。故而以 V 型濾池作為過濾處理構(gòu)筑物。2.2.6 消毒方法水的消毒處理是生活飲用水處理工藝中的最后一道工序，其目的在于殺滅水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致傳染病的危害。采用被廣泛應(yīng)用的氯及氯化物消毒，氯消毒的加氯過程操作簡單，價格較低，且在管網(wǎng)中有持續(xù)消毒殺菌作用。雖然二氧化氯，消毒能力較氯強而且能在管網(wǎng)中保持很長時間，但是由于二氧化氯價格昂貴，且其主要原料亞氯酸鈉易爆炸，國內(nèi)目前在凈水處理方面應(yīng)用尚不多。2.3 處理構(gòu)筑物流程圖圖 2 某水廠給水處理構(gòu)筑物流程圖第三章 計 算1.一級泵房及吸水井1.1. 一級泵房設(shè)計取水泵房在水廠中也稱一級泵房,是用于將水源地的水送到水廠的構(gòu)筑物，本設(shè)計將取水泵房設(shè)在水廠外，先使河水通過重力流流入取水井，然后水泵通過吸水管將取水井中的水送到水處理構(gòu)筑物。1、設(shè)計流量和揚程的確定：（1）設(shè)計流量：為了減小取水構(gòu)筑物、輸水管道各凈水構(gòu)筑物的尺寸，節(jié)約基建投資，在這種情況下，我們要求一級泵站中的泵晝夜不均勻工作。同時，考慮到干管漏損和凈化廠本身用水，取水自用系數(shù) =1.05。因此，泵房的設(shè)計流量為：=1.05 =6562.5m3/h=2.734m3/sTQdr24150（2）設(shè)計揚程：設(shè)計揚程包括凈揚程和各種水頭損失。凈揚程為取水井最低水位與凈水廠中取水井最高水位之差。通過取水部分的計算已知在最不利情況下，從取水頭部到泵房吸水間的全部水頭損失為約為 1.2m。河流最低水位為 85m，水流通過格柵進(jìn)入取水井的最低水位為 85m，凈水廠中混合井最高水位為 101.57m，故凈揚程為：Hst =101.57-85+1.2=17.77m。輸水管（鋼管）路設(shè)三根，采用 DN700，流速為 v=2.11m/s，i=4.28（參考給水排水工程快速設(shè)計手冊 5），實際流速為 2.1 m/s，輸水管長為 400m，故輸水管路水頭損失為（其中 1.1 包括局部損失而加大的系數(shù)）：h=hf+hj=1.1hf=1.14004.28=1.883(m)設(shè)泵房內(nèi)水頭損失為 2.0m，安全水頭為 2.0m 故水泵設(shè)計揚程為：HH sth2.0 2.017.771.8832.0 2.023.6(m)二、水泵機組的選擇：1、選擇原則為了在城市用水量減少時進(jìn)行靈活調(diào)配，并且節(jié)能，選擇幾臺水泵并聯(lián)工作來滿足最高時用水量和揚程需要；而在用水量減少時，減少并聯(lián)水泵臺數(shù)或單泵供水，并保持工作水泵在其高效段工作。2、水泵機組選擇根據(jù) Q=6562.5m3/h，H=23.6m，可選用四臺（三用一備）(600S-47) S 型離心泵（上海圣馳實業(yè)有限公司）并聯(lián)；電機配置采用水泵廠家指定的配套電機，見下表。表 1 水泵性能表 2 電機配置水泵型號 軸功率（kW） 轉(zhuǎn)速（r/min） 電機型號電機功率（kW）600S47 465 970 Y4505-2 5603、水泵最大安裝高度（1）安裝高度的要求： 對于大型水泵以及啟動要求迅速的水泵和供水安全要求高的泵房，宜采用自灌式充水。采取自灌式充水，水泵軸心安裝高度應(yīng)滿足水泵外殼頂點低于吸水井內(nèi)的最低水位； 離心水泵可利用允許吸上真空高度的特性，采用非自灌式充水，提高水泵的安裝高度，節(jié)省泵房土建造價。（2）水泵最大安裝高度計算：水泵型號流量（L/s）揚程（m）轉(zhuǎn)速（r/min）軸功率（kW）電機功率（kW）效率（%）允許吸上真空高度（m）600S47 3170 47 970 465 560 88 6.5水泵廠允許的水泵吸上真空高 Hs=6m，吸水管從喇叭口到泵進(jìn)口的水頭損失為1.0m，水溫為 20，泵房最大安裝高度 Hss=Hs -v12/2g-hs（v 1為水泵進(jìn)口處的流速為 2.1m/s）。故 Hss=6-2.12/2g-1=4.78m，水泵安裝高度應(yīng)小于 4.78m。即水泵軸線與取水井最低水位差要小于 4.78m。4、泵房布置（1）泵房布置內(nèi)容水泵、電動機機組及進(jìn)水管道和閥門配件等的布置； 起重機械、真空設(shè)備及真空管線、排水設(shè)備及排水管線、通風(fēng)設(shè)備及通風(fēng)管道； 電氣設(shè)備以及操作控制室的布置；管溝，檢修場地，工作平臺，人行通道及樓梯等布置； 噪聲消除措施的布置；工具儲藏以及生活間等布置。（2）機組管道布置水泵機組采用橫向單排布置，這樣可以使泵房跨度減小，進(jìn)出水管順直，水力條件好，節(jié)省電耗。泵房長 L 為：控制間 5m，第一臺泵軸與墻凈距 3.5m，各水泵軸線凈距4m2=8m，最外面水泵軸線到墻壁的凈距 3.5m，另留 4m 作為吊裝機械電葫蘆和工作平臺用，共 24m。泵房寬 B 為：進(jìn)水側(cè)水泵基礎(chǔ)與墻壁的凈距 1.8m，最大水泵寬度為0.9m，出水側(cè)水泵基礎(chǔ)與墻壁的凈距 4.0m，共 6.7m，取 7.2m。泵房高度 H 為：取水井枯水位標(biāo)高為 85.0m，設(shè)取水井水深為 2.5m，則取水井底標(biāo)高為 82.5m，設(shè)泵房地面高出取水井底 2.8m，則泵房地下部分高為5.7m，設(shè)地面以上高為 4.9m，則取水泵房總高為 10.6m。取水井總長 5.5m，分成兩部分，中間用格柵分開，每格 2.5m，格柵寬0.5m。取水井寬 3.0m。取水井最低水位為 85.0m，水泵進(jìn)水口軸線標(biāo)高為84.0m，則水泵安裝高度為 1.0m，小于最大允許安裝高度 4.87m 故符合要求。（3）管道布置1)管道布置要點取水管及出水管的流速根據(jù)手冊的范圍選定。 所有閥門都應(yīng)安裝電動或液壓傳動裝置。 每臺水泵宜設(shè)置單獨的吸水管直接向取水井或清水池中吸水。 取水管路應(yīng)盡可能短，一般采用鋼管或鑄鐵管，并應(yīng)注意避免接口漏氣。取水管應(yīng)有向水泵不斷上升的坡度（i0.005），并防止由于施工允許誤差，和泵房與管道的布均勻沉降而引起取水管的倒坡，必要時采用較大的上升坡度。為了避免在吸水管路內(nèi)聚積空氣，形成空氣囊，應(yīng)避免不正確的安裝方法。 水泵吸入端漸縮管必須采用偏心漸縮管。 吸水喇叭口必須具有足夠的淹沒水深和適當(dāng)?shù)膽铱崭叨?。避免出現(xiàn)旋渦而吸入空氣，使水泵工作不穩(wěn)，出水量減少，機組振動以致引起水泵汽蝕等。喇叭口保持適當(dāng)?shù)膽铱崭叨?，可使進(jìn)口流速分布均勻、取水阻力減小。2)取水管路和壓水管路的設(shè)計每臺水泵有單獨的吸水和壓水管路，管道均采用鋼管。取水管流量為 Q=0.91m3/s，選擇管徑 DN=700mm 的鑄鐵管，v=2.1m/s（符合水泵取水管路直徑大于 250mm 時，流速在 1.21.6m/s 之間