給水廠設計(自動保存的)

1、一、設計說明書1、工藝流程的選擇1.1原水水質原水呈現(xiàn)異色，存在著氨氮及耗氧量較高等問題。具體水質指標如下：濁度：一般80度左右，下雨時達350-450度； 色度：微紅色； 大腸菌群數(shù)約100個/L； 細菌總數(shù)約為700個/mL； CODmn：2-5mg/L； 氨氮：1-3 mg/L； 嗅味： 較重的泥味。其它指標基本符合供水水質標準。1.2生活飲用水標準（GB 5749-2006）濁度： 小于1NTU（水源與凈水技術條件限制時為3NTU）；色度：不得超過15度，并不得呈現(xiàn)其他異色；大腸菌群數(shù)：不得檢出；細菌總數(shù)：小于100CFU/ml；CODmn：小于3mg/L（水源限制，原水耗氧量大于6m

2、g/L時，為5mg/L）；氨氮：小于0.5mg/L；嗅味：無嗅無味。1.3工藝流程的設計通過查閱設計手冊及國內外給水廠凈水工藝研究綜述，確定各工藝對氨氮、CODmn、濁度的去除率，以確定能否滿足出水要求。工藝功能去除效果%增加費用有機物氨氮基建費（元/m3/d）運轉費（元/m3/d）常規(guī)處理除濁、消毒2010-20臭氧-活性炭去除有機物20-5080-9035-400.05生物預處理去除氨氮、亞硝酸氮、有機物10-2585-90100-1200.10活性炭吸附去除有機物20-50少量80-1000.12-0.15由設計手冊可查，常規(guī)處理后(濾池出水)濁度為1NTU以下，色度、大腸菌群、細菌和臭

3、味，亦達到出水水質標準。針對水質情況，本次微污染源水處理流程主要依據(jù)氨氮和COD mn的去除率設計。方案一：混凝劑 原水混合絮凝池沉淀池過濾池臭氧接觸氧化池生物活性炭濾池消毒清水池二級泵站出水1） 氨氮的去除率：常規(guī)處理：剩余氨氮為3*（1-10%）=2.7mg/L臭氧-活性炭：剩余氨氮為2.7*（1-90%）=0.27mg/L根據(jù)出水水質標準，剩余氨氮需小于0.5mg/L,所以方案一符合氨氮出水標準。2） CODmn的去除率：常規(guī)處理：剩余CODmn為5*（1-20%）=4mg/L臭氧-活性炭：剩余CODmn為4*（1-50%）=2.0mg/L根據(jù)出水水質標準，剩余CODmn需小于3mg/L

4、，所以方案一符合CODmn出水標準。方案二：混凝劑 原水混合絮凝池沉淀池生物接觸氧化過濾池活性炭濾池消毒清水池二級泵站出水1） 氨氮的去除率：常規(guī)處理：剩余氨氮為3*（1-10%）=2.7mg/L生物接觸氧化：剩余氨氮為2.7*（1-90%）=0.27mg/L活性炭濾池：經(jīng)前兩個處理已經(jīng)滿足出水水質要求，所以符合氨氮出水水質標準2） CODmn的去除率：常規(guī)處理：剩余量為5*（1-20%）=4.0mg/L生物接觸氧化池：剩余量為4.0*（1-20%）=3.2mg/L普通快濾池:剩余量為3.2*（1-40%）=1.92mg/L根據(jù)出水水質標準，剩余CODmn的量小于3mg/L，所以符合標準。1.

5、4工藝流程的比較選擇通過從經(jīng)濟、去除率、副產(chǎn)物等方面對方案一和方案二的比較，最后選擇方案二。 2.構筑物的選擇 2.1混合1）混凝劑的選擇由于原水為微紅色，可能含有一定的鐵和錳，所以選擇聚合氯化鋁，優(yōu)點：a對污染嚴重或低濁度、高濁度、高色度的原水都可以達到好的混凝效果；b.水溫低時，仍有好的混凝效果；c.礬花形成快，顆粒大而重，沉淀性能好，投藥比硫酸鋁少；d.適宜的酸堿范圍較大5-9。3） 混合設備 混合設備的基本要求是，藥劑與水的混合必須快速均勻。混合設備種類較多，我國常用的混合設備有：水泵混合、管式混合、機械混合、擴散混合。 方式優(yōu)點缺點使用條件水泵混合1.設備簡單2.混合充分，效果較好3

6、.不另消耗動能吸水管較多時，投藥設備要增加，安裝、管理較麻煩適用于一級泵房離處理構筑物120米以內的各種規(guī)模水廠管式混合1. 設備簡單，維護管理方便2. 不需土建構筑物3. 在設計流量范圍內，混合效果好 4. 不需外加動力設備1.當流量減小時，可能在管中反應沉淀2.一般的管道混合效果較差，采用靜態(tài)混合器效果較好，但水頭損失較大適用流量變化不大的水廠機械混合1 混合效果較好2 水頭損失較小1. 需耗動能2. 管理維護較復雜適用于各種規(guī)模水廠擴散混合1.不需外加動力設備2.不需土建構筑物3.不占地1.混合效果受水量變化有一定的影響適用于中等規(guī)模水廠 本設計選用擴散混合器。2.2絮凝 常用的有機械絮

7、凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、網(wǎng)格（柵條）絮凝池、穿孔旋流絮凝池。絮凝池的選擇和絮凝時間的采用，應根據(jù)原水水質情況和相似條件下的運行經(jīng)驗或通過試驗確定。形式優(yōu)點缺點使用條件隔板絮凝池往復式1.反應效果好2.構造簡單，施工方便1.容積較大2.水頭損失較大3.轉折處絮粒易破碎4.出水流量不易分配均勻1.水量大于3萬m3/d的水廠2.水量變動小回轉式1.反應效果好2.水頭損失小3.構造簡單，管理方便出水流量不易分配均勻1.水量大于3萬m3/d的水廠2.水量變動小3.適用于舊池改造和擴建渦流絮凝池1.反應時間短2.容積小3.造價較低1.池子較深2.錐底施工較困難3.反應效果較差水量小于2.5萬m3/d

8、的水廠折板反應池1.反應時間短2.容積小3.反應效果好造價較高水量變化不大的水廠綜合考慮，采用往復式隔板絮凝池。2.3沉淀目前國內最為廣泛采用的沉淀池是平流式沉淀池和斜管（板）沉淀池 。形式優(yōu)點缺點適用條件平流式1.造價低2.操作管理方便，施工較簡單3.對原水濁度適應性強，潛力大，處理效果穩(wěn)定4.帶有機械排泥設備時，排泥效果好1.占地面積較大2.不采用機械排泥裝置時，排泥較困難 3.需維護機械排泥設備 一般用于大中型凈水廠斜管（板）式1.沉淀效果高2.池體小，占地少1.斜管（板）耗用較多材料，老化后尚需更換，費用較高2.對原水濁度適應性較平流池差3.不設機械排泥裝置時，排泥較困難；設機械排泥時

9、，維護管理較平流池麻煩1.宜用于大中型廠2.宜用于舊沉淀池的擴建、改建和挖槽 考慮到水廠的設計規(guī)模，選用斜管沉淀池。2.4生物接觸氧化生物接觸氧化池主要有兩種：生物陶粒接觸氧化濾池和彈性填料生物接觸氧化池。兩者的優(yōu)缺點： 1） 生物陶粒濾池對、濁度、氨氮和藻類等污染物具有更高的去除效率，而且處理效果穩(wěn)定。 2） 陶粒填料掛膜容易，掛膜周期短，在較低溫度下仍可保證正常工作。而彈性立體填料上的生物膜易受環(huán)境條件變化的影響，會意外發(fā)生生物膜大量脫落問題，從而影響處理效果. 3） 生物陶粒濾池反沖洗后，能在短時間恢復處理能力，而彈性立體填料生物接觸氧化池，一旦填料上生物膜大量脫落，再恢復將會非常困難，

10、甚至需要數(shù)月時間。4） 生物陶粒濾池雖需要定期反沖洗，其反沖洗系統(tǒng)比彈性填料生物接觸氧化池略為復雜，能耗高。但是由于生物陶粒濾池的水頭損失直接與陶粒上生物膜和截留懸浮物多少有關，因此在管理上更容易準確地控制反沖洗周期，維護正常運行更容易些。 通過比較選擇生物陶粒接觸氧化濾池。2.5過濾濾池形式的選擇，應根據(jù)設計生產(chǎn)能力、原水水質和工藝流程的高程布置等因素，結合當?shù)貤l件，通過技術經(jīng)濟比較確定。國內常用的濾池形式有普通快濾池、無閥濾池、雙閥濾池、多層濾料濾池、虹吸濾池、移動罩濾池和V型濾池等。形式優(yōu)點缺點適用條件普通快濾池1.有成熟的運轉經(jīng)驗，運行穩(wěn)妥可靠2.采用砂濾料，材料易得，價格便宜3.采用

11、大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可做得較大，池深適中4.可采用降速過濾，水質較好1.閥門多，價格貴，閥門易損壞2.必須設有全套沖洗設備1.一般適用于大中型水廠2.單池面積一般不宜大于100米2雙層濾料濾池1.含污能力大2.可采用較高的濾速3.降速過濾水質較好4.可方便的改建舊廠普通快濾池，以提高產(chǎn)水量1.濾料不易獲得且昂貴2.管理麻煩，濾料易流失3.沖洗困難易積泥球1.適用于大中型水廠2.單池面積一般不應超過100米2三層濾料濾池1.含污能力大2.可采用較大的濾速3.能節(jié)約反沖洗用水4.降速過濾水質較好1.濾料不易獲得且昂貴2.管理麻煩，濾料易流失3.沖洗困難易積泥球4.宜采用中阻力配水系統(tǒng)1.適用于

12、中型水廠2.單池面積不宜大于50-60米2虹吸濾池1.不需大型閥門2.不需沖洗水泵或沖洗水箱3.易于自動化操作1.土建結構較復雜2.池深大，反洗時要浪費一部分水量3.變水頭等速過濾，水質也不如降速過濾1.適用于中型水廠（水量210萬噸/日）2.單池面積不宜大于30-25米2通過比較，選用普通快濾池。2.6活性炭濾池 深度處理方法：有活性炭濾池和臭氧接觸池。1） 活性炭濾池：對色度的去除率為50%-70%，氨氮為57%-87%，CODDmn去除率為40%-60%，出水的溶解氧高。2） 臭氧接觸池：使原水中溶解有機物產(chǎn)生凝聚作用，強化水澄清，沉淀和過濾效果，提高出水水質并減少消毒用量，具有刺激性氣

13、味?？紤]原水水質較差，采用活性炭濾池。2.7消毒水的消毒通常應用氯及氯化物來消毒，有液氯、二氧化氯、氯胺、漂白粉、臭氧等。由于液氯具有余氯的持續(xù)消毒作用，成本低，操作簡單，不需大的設備等優(yōu)點，所以液氯消毒適用的最為廣泛。 本設計水廠采用液氯消毒。2.8清水池清水池主要有圓形和矩形。該設計采用矩形鋼筋混凝土清水池。2.9加藥室加氯機的選擇：為了保證液氯 消毒時的安全和計量正確，需使用加氯機投加液氯。常用的有轉子加氯機、自動真空加氯機。本設計采用自動真空加氯機。 2.10最終工藝的流程構筑物 聚合氯化鋁混凝劑 原水一級泵站配水井擴散混合器往復式隔板絮凝池異向流斜管沉淀池生物陶粒接觸氧化濾池普通快濾

14、池固定床顆粒活性炭濾池自動加氯機矩形鋼筋混凝土清水池二級泵站出水 3. 水廠平面布置說明3.1常規(guī)因素 根據(jù)水廠的需要，考慮以下因素：1） 生產(chǎn)構筑物和生產(chǎn)附屬建筑物分別集中布置。2） 生活區(qū)和生產(chǎn)區(qū)分開布置，生活區(qū)主要有辦公樓、食堂、浴室、職工寢室。3） 藥劑室應與生活區(qū)保持一定安全距離，并處于下風區(qū)。4） 廁所和化糞池的位置于生產(chǎn)構筑物的距離要大于10m。5） 新建水廠的綠地面積不小于水廠面積的20%；即240*100*20%=4800m26） 根據(jù)需要設置道路。3.2特殊因素根據(jù)水廠的地理位置條件，考慮以下特殊因素：1）供水城市位于水廠的東南方向，故出水應在東南方向；且考慮風向影響，為了

15、避免消毒工藝危害，宜在南面出水。該設計選擇在南面出水。2）原水由兩條輸水管道從西面接入。3）該市的年平均溫度在15.4，而最低溫度達-10，處理構筑物部分建于室內。3.3水廠高程布置目前常用的高程布置方式有高架式、低架式、斜坡式、臺階式。考慮本水廠地形因素、經(jīng)濟因素等，選用高架式。在處理工藝流程中，各構筑物之間水流應為重力流。兩構筑物之間水面高差即為流程中的水頭損失，包括構筑物本身，連接管道、計量設備等水頭損失在內。水頭損失應通過計算確定，并留有余地。清水池最高水位與地面標高一致，即300m。二、計算說明書1.設計用水量原水一級泵站配水井1.1Q擴散混合器消耗1.1Q往復式隔板絮凝池消耗1.1

16、Q異向流斜管沉淀池消耗1.1Q生物陶粒接觸氧化濾消耗5%Q=1.05Q普通快濾池消耗2%Q=1.03Q固定床顆?；钚蕴繛V池消耗2%Q=1.01Q自動加氯機消耗1%Q=1Q矩形鋼筋混凝土清水池二級泵站 設計總規(guī)模8+18=12.24萬m3/d（包括為預見水量）。水廠的主要構筑物分為2個系列，每個系列構筑物類型相同，每組處理規(guī)模為6.12萬m3/d。按最高日用水量設計：Qd=122400*1.4/24=7140m3/h=1.984m3/s，水廠自用水系數(shù)為10%。水廠取水量：Q=122400*（1+10%）=134640m3/d=5610m3/h=1.558m3/s泵站出水量：Q出=122400m

17、3/d2配水井設計計算2.1設計參數(shù) 配水井設計規(guī)模為Q=122400*1.1=1.558m3/s2.2配水井有效容積配水井水停留時間采用2-3min，取T=2.5min則配水井有效容積為： W=QT=1.558*2.5*60=233.7m3 2.3配水井尺寸其有效容積為W=QT=1.558*2.5*60=233.7m3 ，取240m3尺寸為L*B*H=15m*4m*4m，設計2個，一個作備用。3混合加藥計算3.1加藥量計算 Q=122400*1.1=134640m3/d=1.558m3/s，每個系列處理水量為0.779m3/s。聚合氯化鋁最大投加量為a，該設計取35mg/L（最大濁度為450

18、NTU）。3.2溶解池和溶液池容積溶解池一般建于地面以下便于操作，池頂一般高出地面約0.2m左右。溶解池容積W1為： W1=（0.2-0.3）W2 溶液池是配制一定濃度溶液的設施。溶液池容積為： W2=aQ/417cn 式中 Q處理的水量，m3/h；a 混凝劑最大投加量，mg/L；c-溶液濃度（%），一般取5%-20%； n每日調制次數(shù)，一般不超過3次； 本設計c取15%，n取2次。即 W2=35*122400*1.1/417*15*2*24=15.70m3（考慮自用水10%）取16m3 。取有效水深H1=1.Om，總深H=H1+H2+H3(H2為保護高，取0.2m；H3為貯渣深度，取 0.1

19、m)，即 H=1.0+0.2+O.1=1.3m。 尺寸為L*B*H=5*2.5*1.3，共設2個，一個備用。溶解池容積：W1=0.25*15.70=3.93m3，取4m3 有效深H取1.0m，所以L=B=2.0m。尺寸為L*B*H=2*2*1，池底坡度采用0.02，設有2個，一個備用。4擴散混合器擴散混合器的構造見圖。擴散混合器的水頭損失一般為0.3-0.4m。5絮凝池設計計算采用往復式隔板絮凝池，池數(shù)為2個。5.1設計水量 q=Q/n=134640/2=67320m3/d=2805m3/h=0.779m3/h5.2采用數(shù)據(jù)廊道內流速采用6檔：V1=0.5m/s,V2=o.4m/s,V3=0.

20、35m/s,V4=0.3m/s,V5=0.25m/s,V6=0.2m/s 絮凝時間：20min池內平均水深：H1=2.8m超高：H2=0.3m5.3計算 容積： W=QT/60=2805*20/60=935m3 池凈平面面積： F=W/H1 =935/2.8=334m2池子寬度B取20m，則池子的長度L（隔板間凈距之和）為： L=334/20=16.7m隔板間距按廊道內流速不同分成6檔： a1=Q/（3600*V1*H1）=2805/（3600*0.5*2.8）=0.56m取a1=0.6，則實際流速V1=0.464m/s, a2=Q/(3600*V2*H1)=2805/(3600*0.4*2.

21、8)=0.70m取a2=0.7m，則實際流速V2=0.4m/s，按上述方法計算： a3=0.8m,V3=0.348m/s a4=1.0m,V4=0.278m/s a5=1.15m,V5=0.24m/s a6=1.4m,V6=0.199m/s每一種間隔采用3條，則廊道總數(shù)為18條，水流轉彎次數(shù)為17次。則池子長度： L=3（a1+a2+a3+a4+a5+a6）=3*（0.6+0.7+0.8+1.0+1.15+1.4）=16.95m 隔板厚按0.1m計，則池子總長：16.95+0.1*（18-1）=18.65m則，絮凝池尺寸為18.65m*20m*3m按廊道內的不同流速分為6段，分別計算水頭損失。

22、第一段： 水力半徑： R1=（a1*H1）/(a1+2*H1)=(0.6*2.8)/(0.6+2*2.8)=0.27m槽壁粗糙系數(shù)n=0.013，流速系數(shù)Cn=Rny/n，（y=0.15）故 C1=0.270.15 /0.013=63.2 第一段廊道長度：L=3B=3*20=60m取隔板轉彎處的過水斷面面積為廊道斷面面積的1.3倍，則第一段轉彎處 V0=V1/1.3=0.357m/s第一段水流轉彎次數(shù)S為3，則絮凝池第一段的水頭損失為 =0.070m各段水頭損失計算如下：段數(shù)SiLiRiVoViCihi13600.270.3570.46463.20.0723600.310.3080.464.5

23、0.05133600.350.2680.34865.70.03843600.420.2140.27867.50.02353600.480.1850.2468.90.01762400.560.1530.19970.50.008 總水頭損失h=0.207m5.4校核GT值計算（t=20攝氏度）G=(1000*0.207)/(60*1.029*0.0001*20)1/2=40.94s-1GT=40.94*20*60=49128(GT在104-105的范圍內)池底坡度;i=h/l=0.207/18.65=0.015.5設計草圖 6.沉淀池設計計算設置兩個斜管沉淀池，則設計流量q=Q/n=122400/

24、2=67320m3/d=2805m3/h=0.779m3/s6.1基本參數(shù)（1）設計流量Q=0.779m3/s;(2) 表面負荷為5-9m3/（m2*h），取9m3/(m2*h)=2.5mm/s；（3）顆粒沉降速度0 ：0.5mm/s；（4）采用蜂窩狀斜管，D40，L1000mm，60。6.2沉淀區(qū)平面尺寸 （1）清水區(qū)面積：A=Q/v=0.779/0.0025=311.6m2 ，其中斜管結構占用面積按3%算，則實際清水區(qū)面積為311.6/0.97=321.2m2，為了配水均勻，采用斜管區(qū)平面長寬為16.1m*20m（寬度和絮凝池一樣）（2）池子高度：保護高取0.3m，清水區(qū)取1.0m，布水區(qū)

25、取1.5m穿孔排泥槽高0.8m斜管高度：h=L* sin=1*sin60=0.87m池子總高：H=0.3+1+1.5+0.8+0.87=4.47m（3）沉淀池進口采用穿孔墻，排泥采用穿孔管，集水系統(tǒng)采用穿孔管。（4）核算： Re=Rv0/ 水力半徑R=d/4=30/4=7.5mm=0.75cm 管內流速：v0= =0.29cm/s 運動黏度: =0.01cm /s(當t=20時), Re=0.75*0.29/0.01=21.75 弗勞德數(shù) Fr=（0.29）2/（0.75*981）=1.1*10-4 沉淀時間：t=L/v0=1000/2.9=5.7min（一般為4-8min） 所以，尺寸為16

26、.1m*20m*4.47m。6.3設計草圖 7生物陶粒接觸氧化濾池設計計算選用下向流生物濾池，根據(jù)給排水設計手冊(3)，其對的去除率與上向流基本一致，而對氨氮和濁度的去除效果更好。 設計流量Q=128520/2=2677.5，濾速v=6，沖洗強度 q=15L/(s m2)，沖洗時間 5min .7.1平面尺寸 總面積A=Q/V=2677.5/6=446.25m2，取450m2 氧化池個數(shù)采用23個，每個面積取20m2 ， 單個池的尺寸為L*B=5m*4m7.2氧化池高度H=H1+H2+H3+H4 =0.5+1.5+2+0.5=4.5mH1承托層厚度，取0.5m；H2填料層厚度，取1.5m；H3

27、填料以上水深，取2m；H4保護高，取0.5m。7.3反沖洗（1）單池反沖洗流量Q=fq=20*15=300L/S（2）反沖洗排水槽 每個池設置一個排水槽，長為4m，流速0.6m/s，模數(shù)x=0.45Q0.4=0.28m濾層膨脹度為e=40%，濾層高h=1.5m，排水槽底厚=0.05m槽頂距砂面的距離： H=eh+2.5x+0.07=0.4*1.5+2.5*0.28+0.05+0.07=1.42m （3）沖洗水箱 容積V=0.09qft=0.09*15*20*5=135m3，取140m3水箱深不大于3m，取2.5m，則L*B*H=7m*8m*2.5m7.4曝氣系統(tǒng)采用汽水比1:1，Q汽=Q水=2

28、677.5m3/h，單池氣流量q=2677.5/23=117m3/h選用TR型自吸式曝氣機，尺寸為807mm*700mm*271mm7.5設計草圖 8普通快濾池8.1基本參數(shù)濾速：10m/h，強制濾速：14m/h,承托層厚度0.4m，濾層厚度為0.8m，濾層上面水深1.5m，濾池超高0.38.2快濾池平面尺寸面積：A=Q/v=（122400*1.03）/（24*10*2）=262.65m2，取270m2濾池高度：H=0.4+0.8+1.5+0.3=3m則該池的尺寸為L*B*H=18m*5m*3m 9固定床顆?；钚蕴繛V池9.1設計參數(shù)設計水量Q=（122400*1.01）/24=5151m3/h，空床濾速為10m/h，過濾周期為6d，活性炭濾層為1.5m，承托層高度為0.5m，配水高0.9m，填料層以上水深1.5，保護高0.4m，反沖洗強度為14L/（m2*s），沖洗時間為5min。設計四個濾池，兩組布置。9.2設計計算面積A=Q/v=