第一章概述設計任務及依據(jù)1設計目的及基本要求通過本次設計，應達到如下教學目的：（1）掌握給水處理廠工藝設計的基本步驟，復習和消化課程講授的內(nèi)容；（2）掌握給水處理廠各處理構筑物形式的選擇方法與工藝設計計算方法，給水處理廠平面布置與高程設計的原則和方法，具備初步的獨立設計能力；（3）掌握設計與制圖的基本技能；（4）提高綜合運用所學的理論知識獨立分析和解決問題的能力。（5）設計中，應做到設計合理、計算準確、圖面清晰、語言通順、說明簡練、字體端正。2設計內(nèi)容2.1設計題目某市新區(qū)地表水水廠設計。2.2設計原始資料圖紙凈水廠地形圖見附圖用水資料（1）生活用水該城市新區(qū)位于廣東南部，珠江岸邊。市區(qū)規(guī)劃人口數(shù)30萬人；給水普及率按88%考慮；房屋平均層數(shù)為6-7層。城市用水量較均勻，時變化系數(shù)為1.44。（2）工業(yè)用水該城市有工業(yè)企業(yè)4家，位置如城市總體規(guī)劃布置圖所示。用水量情況如表2所示：**市新區(qū)工業(yè)企業(yè)用水量情況統(tǒng)計表編號廠名企業(yè)用水量（m33/d）水壓(kg/cm2)生產(chǎn)班制（時間）A化工廠60002.58，16B紡織廠40002.58，16C制藥廠100002.57，15，23D食品廠100002.57，15，23注：上述各廠供水水質(zhì)要求同生活用水。（3）其他綠化澆灑道路每日以500m3計。未預見水量及管網(wǎng)漏失水量占最高日用水量的20%。原水水質(zhì)資料編號項目單位分析結果附注1色度度202渾濁度mg/Ｌ200-150003嗅和味度合格4PH值7.75總硬度mg/Ｌ250以CaCO3計6銅mg/Ｌ0.87鋅mg/Ｌ0.28錳mg/Ｌ0.019砷mg/Ｌ0.00210細菌總數(shù)個/Ｌ28011大腸菌群個/Ｌ73地形地貌地形較平坦，平均海拔高度在223-233米之間。2.2.5工程地質(zhì)及水文地質(zhì)工程地質(zhì)良好，適宜于工程建設，地質(zhì)構造一般皆為四層：（1）表土或耕土厚0.5m左右；（2）粘土及砂質(zhì)粘土，即第四紀土層，厚8m左右，耐壓力2kg/cm2以上；2.3設計任務與步驟根據(jù)所給原始資料，進行城市凈水廠工藝設計及工程擴大初步設計。設計任務與步驟如下所示：（1）根據(jù)原始資料計算水廠設計水量；（2）根據(jù)水質(zhì)、水量、地區(qū)條件、施工條件和相似條件水廠運轉(zhuǎn)情況選定處理方案和確定處理工藝流程；（3）水廠自用水量按設計凈產(chǎn)水量的5％計；（4）選擇各構筑物的形式和數(shù)目，初步進行水廠的平面布置和高程布置，在此基礎上確定構筑物的形狀、有關尺寸和安裝位置等；（5）進行各構筑物的設計和計算，定出各構筑物和主要構件的尺寸，設計時要考慮到構筑物及其構件施工上的可能性；（6）根據(jù)各構筑物的確切尺寸，確定各種構筑物平面布置上的確切位置，并最后完成平面布置。確定各構筑物的連接管道的位置、管徑、長度、材料及其附屬設施，并最后定出水廠的高程布置；（7）繪制廠區(qū)總平面圖、高程圖（比例自定）；（8）就設計中需要說明的主要問題和計算成果寫出設計計算說明書。3設計成果及要求設計成果包括設計說明書一份和圖紙二張；3.1設計說明書設計說明書內(nèi)容包括下列各項：（1）目錄；（2）概述設計任務和依據(jù)，簡要分析設計資料的特點；（3）計算設計流量；（4）給水處理流程選擇的各種因素分析和依據(jù)說明；（5）各處理構筑物及其輔助設備的工藝計算、工作特點的說明；（6）給水處理構筑物之間的水力計算及其高程設計；（7）處理構筑物總體布置的特點及依據(jù)說明。說明書應簡明扼要，表格說明、要求文字通順、段落分明、字跡工整。3.2圖紙繪制下列圖紙：（1）廠區(qū)總平面圖，圖中應表示出各工藝構筑物的確切位置，外形尺寸，相互距離、各構筑物連接溝管的位置、管徑、管材、管長，其他輔助性構筑物的位置。廠區(qū)內(nèi)各種管道：上水、下水、雨水、暖氣管、電纜等的總平面布置。廠區(qū)道路、綠化及衛(wèi)生防護區(qū)的布置等。該圖中各種管道以單線條表示，圖中應繪出各種線條表示的圖例，注明構筑物名稱。繪出地形等高線，填方挖方輪廓線等。（2）工藝流程高程圖，圖中應標出各構筑物頂、底、水面、主要構件及溝管的設計標高，室內(nèi)外地坪標高。第二章給水廠的設計步驟及工藝選擇1.水廠設計流量的計算根據(jù)所提供的已知資料：市區(qū)規(guī)劃人口數(shù)N=30萬人；給水普及率f=88%；綜合用水定額：q=240綜合生活用水量：Q1=fqN=88%×240×300000=63360/d工業(yè)生產(chǎn)用水量：Q2=6000+4000+10000+10000=30000/d澆灑道路和綠地用水：Q3=500/d未預見水量和管網(wǎng)漏失水量：Q4=20%×（Q1+Q2+Q3）=20%×（63360+30000+500）=18772/d消防用水量：Qx=qxNx=55×2=110L/d最高日用水量：Qd=Q1+Q2+Q3+Q4=63360+30000+500+18772=112632/d所以，水廠最高日用水量：Q=αQd=1.05×112632=118263.6/d取水廠總設計供水能力120000/d。2.給水處理工藝流程的選擇2.1原水水質(zhì)與處理標準對照分析項目單位原水處理標準分析結果色度度20≤10需處理渾濁度mg/Ｌ200-15000≤1度需處理嗅和味度合格合格PH值7.7合格總硬度mg/Ｌ250≤450合格銅mg/Ｌ0.8≤1.0合格鋅mg/Ｌ0.2≤1.0合格錳mg/Ｌ0.01≤0.1合格砷mg/Ｌ0.002≤0.05合格細菌總數(shù)個/mＬ280≤100需處理大腸菌群個/Ｌ73≤3需處理附注：總硬度以CaCO3計根據(jù)原水水質(zhì)資料可知：原水中色度20度，渾濁度200—1500mg/L，細菌總數(shù)280個/L，大腸菌數(shù)73個/L，以上四項均超標。而其他項均符合水質(zhì)要求。實際水質(zhì)標準要求如上表所示，所以原水應屬于高濁度水，對水的處理工藝選擇應著重在與處理水的濁度。2.2水廠工藝流程選擇給水處理工藝方法和工藝的選擇，應根據(jù)原水水質(zhì)及設計生產(chǎn)生產(chǎn)能力等選擇，由于水源不同，水質(zhì)各異，生活飲用水處理系統(tǒng)的組成和工藝流程也多種多樣。當以地表水作為水源時，處理工藝流程通常包括混合、絮凝、沉淀及消毒。因此，根據(jù)實際情況可初步制定工藝流程。圖示如下：附注：混凝劑選擇聚合氯化鋁（PAC）折板絮凝池與平流沉淀池合建濾池選用V型濾池2.3水廠設計規(guī)模水廠工藝設計，水廠自用水量按供水量的%計算，總設計供水能力120000/d。水廠構筑物及設施含配水井、加藥間、藥庫、加氯間、氯庫、絮凝池、沉淀池、濾池、清水池等。2.4水處理構筑物設計計算2.4.1配水井的設計已知：設計總進水量：Q=120000/d=5000/h，流量充滿配水井的時間為T=6min=0.1h，則：配水井容量V=QT=5000×0.1=500設配水井水深H=8m，寬為B=6m，長為L=10.5m。則：配水井設計尺寸應為V=HBL=8×6×10.5=5042.4.2管式靜態(tài)混合器的設計（1）已知條件：設計總進水量：Q=120000/d=5000/h設計進水管流速應在1.0—1.2m/s，所以進水管采用2條DN900。（2）設計計算：進水管流速v根據(jù)d=900mm，q=120000/(3600×24×2)=0.69/s=690L/s查水利計算表知v=1.08m/s,符合要求?；旌掀鬟x擇：選用管式靜態(tài)混合器，規(guī)格DN900，靜態(tài)混合器采用三節(jié)，靜態(tài)混合器總長4600mm，混合器井占地面積采用7.2m×5m。2.4.3折板絮凝池的設計（1）已知條件：設計進水量：Q=120000/d=50000/h（2）設計計算：絮凝池設2組，取絮凝時間T=7min，水深H=3.2m則每組絮凝池的流量：Q=120000/2=60000/d=2500/h=0.69/s每組絮凝池的容積：W=Qt/60=2500×7/60=291.7每組池面積：f=W/H=291.7/3.2=92絮凝池長度取L=16m，則凈寬b=f/L=92/16=5.75m，取6m。將其垂直水流方向分8格，每格凈寬2m，平行水流方向分6格，每小格長1m，共分48格，單格面積2m×1m。絮凝過程分三段，第一絮凝段采用多通道同波折板，v=0.3m/s;第二絮凝段采用多通道同波折板，v=0.2m/s;第三絮凝段采用直板，v=0.1m/s。折板采用鋼絲水泥板，折板寬0.5m，厚0.035m，折角90度，折板凈長1.0m。采用鋼筋混凝土墻，外墻厚采用300mm，內(nèi)墻采用250mm，則絮凝池實長：16+0.3×2+0.25×7=18.35m實寬：6+0.3+0.25×6+1=8.8m2.4.4平流沉淀池的設計（1）已知條件：水廠設計總水量：Q=120000/d=5000/h，沉淀池采用n=2，沉淀時間1.5h，池內(nèi)平均水平流速v=10mm/s。（2）設計計算：單池的處理水量為：Q=Q/2=120000/2=60000/d=2500m/h=0.69/s。池體尺寸：Ⅰ）單池容積W=Qt/n=5000×1.5/2=3750Ⅱ）平流沉淀池與絮凝池配合取池凈寬B=（18.35－0.3×2）=17.75m，有效水深H=3.5m，則池長L=W/BH=3750/(17.75×3)=70.4m（取71m）Ⅲ）每池中間設一導流槽，導流槽采用磚砌，導流槽寬為240mm，則沉淀池每格寬度b=（17.75－0.24）/2=8.76mⅣ）校核池子尺寸比例長寬比L/b=70.4/8.76=8.0＞4符合要求；長深比L/H=70.4/3=23.5＞10符合要求；沉淀池水平流速v=L/t=70.4×1000/1.5×3600=13.0mm/s符合要求。Ⅴ）進水采用穿孔墻布水（3）排泥設施：采用虹吸式機械吸泥機排泥。Ⅰ）干泥量Q干=60000×（1000－10）/1000000=59.4/d。設含水率為98%。Ⅱ）污泥量Qs=Q干/（1－98%）=59.4/0.02=2970/d=123.75/h。Ⅲ）吸泥機往返一次所需時間t=2l/v=2×70.4/1=140.8min（柵車行進速度v=1m/min）Ⅳ）虹吸管計算設吸泥管排列數(shù)為10根，管內(nèi)流速為1.5m/s，單側排泥管最長虹吸管長l=22.5m。采用連續(xù)式排泥，管徑：選用DN50水煤氣管v=1.46。Ⅴ）吸口的斷面確定吸口的斷面與管口斷面積相等。已知吸管的斷面積A=設吸水口長為l=0.2m。則吸口的寬度b=A/l=0.002/0.2=0.01m。Ⅵ）吸泥管路水頭損失計算則局部水頭損失管道部分水頭損失：含水率98%，一般為紊流狀態(tài)?？偹^損失：考慮管道使用年久等因素，實際H=1.3h=1.3×1.92=2.5m。排泥槽總長取68m，寬0.8m,深1.0m。引流泵選用YQX-5X型潛水泵。沉淀池放空管直徑：管徑采用300mm。沉淀池水力條件校核：水力半徑：弗勞德數(shù)：該值在規(guī)定范圍內(nèi)。（4）集水系統(tǒng)采用兩側孔口自由出流式集水槽集水。Ⅰ）集水槽個數(shù)N=8Ⅱ）集水槽的中心距：Ⅲ）槽中流量：考慮到池子的超載系數(shù)為20%，故槽中流量：Ⅳ）槽的尺寸槽寬：槽長：取槽長L=10mm，則堰上負負荷為600000/（10×8××2）=375/((m*d)＜＜500,符合要求。起點槽中水深：HH=0.755b=0.775×0.44=0.3mm終點槽中水深：HH=1.255b=1.225×0.44=0.5mm為了便于施工，槽槽中水深統(tǒng)一一取H=0.55m計。Ⅴ）槽的高度H，集集水方法采用用孔口自由出出流，孔口深深取0.07m，跌落高度取0.05m，槽起高取0.15m，則集水槽高高度：V型濾池的設計（1）已知條件：水廠廠設計總水量量：Q=1200000/dd=50000/h，濾速v=8mm/h。（2）設計計算：Ⅰ）濾池工作時間：：Ⅱ）濾池總面積：FF=Q/vTT=1200000/（8×23.9）=627..6m2Ⅲ）濾池的分格：選選雙格濾池，池池底版用混凝凝土，單格寬寬4m，長14m，面積56m2，分為并列列的兩組，每每組3座，共6座，每座面面積112m2，總面積672m2Ⅳ）濾池高度的確定定濾池超高：H5==0.3m；；濾層上的水深：HH4=1.5mm；濾料厚度：H3==1.0m；濾板厚度：H2==0.13mm；濾板下布水區(qū)高度度：H1=0.9mm；則濾池總高：H==3.83mm。Ⅴ）V型槽設計槽底設表掃水出水水孔，直徑：：dv孔=0.0225m，間隔0.15m。取V型槽底高度低于掃掃水出水孔0.15m。根據(jù)潛孔出流公式式表面掃洗時V型槽內(nèi)水位位高出濾池反反沖洗液面反沖洗時的排水集集水槽的堰上上水頭由矩形形堰的流量公公式：2.4.6清清水池的設計計（1）已知條件：水廠廠設計總水量量：Q=1200000/dd（2）設計計算：清水池的調(diào)節(jié)容積積取設計水量量的10%，則調(diào)節(jié)容容積：V=11200000×10%==120000消防用水量按同時時發(fā)生兩次火火災，一次滅滅火用水量取取55L，連續(xù)滅火火時間為2h，則消防容容積：VV=55×22×36000/10000=396根據(jù)本水廠選用的的構筑物特點點，水廠自用用水儲備容積積V=0。清水池總總容積為：V=V+V++V=122000+3396+0==123966清水池設兩個，有有效水深取H=4.55m，則單池面積積為：f=V/2H=112396//(2×4.5))=13777.3m2取B×L=46×330=13880m2。超高取0.5m，則清水池池凈高度取5.0m。加藥間、藥劑倉庫庫、二級泵站站、配電房及辦公公樓的設計加藥間、藥劑倉庫庫、二級泵站站、配電房及及辦公樓不是是本設計的重重點，在此說說明中不做詳詳細計算。3.水廠各處處理構筑物平平面布置的依依據(jù)說明及特特點3.1平面布布置綜述水廠平面布置是綜綜合性很強的的設計工作，它它不僅需要考考慮工藝的要要求，還需要要結合土建、電電氣、建筑、環(huán)環(huán)境等因素進進行綜合考慮慮。地形條件件、地質(zhì)條件件、氣象條件件、發(fā)展要求求、環(huán)境等的的影響都是平平面布置的影影響因素。設計規(guī)劃過程中要要綜合考慮水水廠工藝的水水力流程、場場地平整、凈凈水構筑物的的系列、廠區(qū)區(qū)管道、附屬屬建筑、道路路綠化等要素素。力求達到到凈水廠布置置的基本原則則：流程合理理、管理方便便、節(jié)約用地地、環(huán)境優(yōu)美美、并能與今今后發(fā)展合理理結合。3.2本設計計平面布置根據(jù)前面的設計計計算可以確定定各處理構筑筑物的幾何尺尺寸。（1）配水井水深8mm，寬為6m，長為10.5m。（2）混合器井占地面積積采用7.2m××5m。（3）折板絮凝池長為88.8m，寬18.355m，深3.5mm。（4）平流沉淀池長為771m，寬18.355m，深3.3mm。（5）濾池采用雙格濾池池，單格寬4m，長14m；共兩組，每每組長為45m，寬20m，深4m。（6）清水池長46mm，寬30m，深5m。附注：其他構筑物物尺寸查閱給給排水設計手手冊。本水廠的平面布置置如附圖一所所示。根據(jù)草草圖附圖一繪繪制A1號水廠總平平面布置圖。該平面布置為折角角式，較充分分的利用了所給給地形。整體體上布局合理理，工藝流暢暢，簡潔大方方。4.水廠高程程布置4.1高程布布置綜述在處理工藝流程中中，各構筑物物之間水流應應為重力流。兩兩構筑物之間間的水面高差差即為流程中中的允許流速速水頭損失，包包括構筑物本本身、連接管管道、計量設設備等水頭損損失在內(nèi)。水水頭損失通過過計算