某市地表水水廠(chǎng)課程設(shè)計(jì)

第一章概述設(shè)計(jì)任務(wù)及依據(jù)1設(shè)計(jì)目的及基本要求通過(guò)本次設(shè)計(jì)，應(yīng)達(dá)到如下教學(xué)目的：（1）掌握給水處理廠(chǎng)工藝設(shè)計(jì)的基本步驟，復(fù)習(xí)和消化課程講授的內(nèi)容；（2）掌握給水處理廠(chǎng)各處理構(gòu)筑物形式的選擇方法與工藝設(shè)計(jì)計(jì)算方法，給水處理廠(chǎng)平面布置與高程設(shè)計(jì)的原則和方法，具備初步的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力；（3）掌握設(shè)計(jì)與制圖的基本技能；（4）提高綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)獨(dú)立分析和解決問(wèn)題的能力。（5）設(shè)計(jì)中，應(yīng)做到設(shè)計(jì)合理、計(jì)算準(zhǔn)確、圖面清晰、語(yǔ)言通順、說(shuō)明簡(jiǎn)練、字體端正。2設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1設(shè)計(jì)題目某市新區(qū)地表水水廠(chǎng)設(shè)計(jì)。2.2設(shè)計(jì)原始資料圖紙凈水廠(chǎng)地形圖見(jiàn)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(wàn)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(shí)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(jì)表編號(hào)廠(chǎng)名企業(yè)用水量（m33/d）水壓(kg/cm2)生產(chǎn)班制（時(shí)間）A化工廠(chǎng)60002.58，16B紡織廠(chǎng)40002.58，16C制藥廠(chǎng)100002.57，15，23D食品廠(chǎng)100002.57，15，23注：上述各廠(chǎng)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(jì)。未預(yù)見(jiàn)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(hào)項(xiàng)目單位分析結(jié)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(jì)6銅mg/Ｌ0.87鋅mg/Ｌ0.28錳mg/Ｌ0.019砷mg/Ｌ0.00210細(xì)菌總數(shù)個(gè)/Ｌ28011大腸菌群個(gè)/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(shè)，地質(zhì)構(gòu)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(jì)土層，厚8m左右，耐壓力2kg/cm2以上；2.3設(shè)計(jì)任務(wù)與步驟根據(jù)所給原始資料，進(jìn)行城市凈水廠(chǎng)工藝設(shè)計(jì)及工程擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)任務(wù)與步驟如下所示：（1）根據(jù)原始資料計(jì)算水廠(chǎng)設(shè)計(jì)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(chǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況選定處理方案和確定處理工藝流程；（3）水廠(chǎng)自用水量按設(shè)計(jì)凈產(chǎn)水量的5％計(jì)；（4）選擇各構(gòu)筑物的形式和數(shù)目，初步進(jìn)行水廠(chǎng)的平面布置和高程布置，在此基礎(chǔ)上確定構(gòu)筑物的形狀、有關(guān)尺寸和安裝位置等；（5）進(jìn)行各構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)和計(jì)算，定出各構(gòu)筑物和主要構(gòu)件的尺寸，設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到構(gòu)筑物及其構(gòu)件施工上的可能性；（6）根據(jù)各構(gòu)筑物的確切尺寸，確定各種構(gòu)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(gòu)筑物的連接管道的位置、管徑、長(zhǎng)度、材料及其附屬設(shè)施，并最后定出水廠(chǎng)的高程布置；（7）繪制廠(chǎng)區(qū)總平面圖、高程圖（比例自定）；（8）就設(shè)計(jì)中需要說(shuō)明的主要問(wèn)題和計(jì)算成果寫(xiě)出設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。3設(shè)計(jì)成果及要求設(shè)計(jì)成果包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份和圖紙二張；3.1設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)內(nèi)容包括下列各項(xiàng)：（1）目錄；（2）概述設(shè)計(jì)任務(wù)和依據(jù)，簡(jiǎn)要分析設(shè)計(jì)資料的特點(diǎn)；（3）計(jì)算設(shè)計(jì)流量；（4）給水處理流程選擇的各種因素分析和依據(jù)說(shuō)明；（5）各處理構(gòu)筑物及其輔助設(shè)備的工藝計(jì)算、工作特點(diǎn)的說(shuō)明；（6）給水處理構(gòu)筑物之間的水力計(jì)算及其高程設(shè)計(jì)；（7）處理構(gòu)筑物總體布置的特點(diǎn)及依據(jù)說(shuō)明。說(shuō)明書(shū)應(yīng)簡(jiǎn)明扼要，表格說(shuō)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(chǎng)區(qū)總平面圖，圖中應(yīng)表示出各工藝構(gòu)筑物的確切位置，外形尺寸，相互距離、各構(gòu)筑物連接溝管的位置、管徑、管材、管長(zhǎng)，其他輔助性構(gòu)筑物的位置。廠(chǎng)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(chǎng)區(qū)道路、綠化及衛(wèi)生防護(hù)區(qū)的布置等。該圖中各種管道以單線(xiàn)條表示，圖中應(yīng)繪出各種線(xiàn)條表示的圖例，注明構(gòu)筑物名稱(chēng)。繪出地形等高線(xiàn)，填方挖方輪廓線(xiàn)等。（2）工藝流程高程圖，圖中應(yīng)標(biāo)出各構(gòu)筑物頂、底、水面、主要構(gòu)件及溝管的設(shè)計(jì)標(biāo)高，室內(nèi)外地坪標(biāo)高。第二章給水廠(chǎng)的設(shè)計(jì)步驟及工藝選擇1.水廠(chǎng)設(shè)計(jì)流量的計(jì)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(wàn)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(yù)見(jiàn)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(chǎng)最高日用水量：Q=αQd=1.05×112632=118263.6/d取水廠(chǎng)總設(shè)計(jì)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(biāo)準(zhǔn)對(duì)照分析項(xiàng)目單位原水處理標(biāo)準(zhǔn)分析結(jié)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(xì)菌總數(shù)個(gè)/mＬ280≤100需處理大腸菌群個(gè)/Ｌ73≤3需處理附注：總硬度以CaCO3計(jì)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(xì)菌總數(shù)280個(gè)/L，大腸菌數(shù)73個(gè)/L，以上四項(xiàng)均超標(biāo)。而其他項(xiàng)均符合水質(zhì)要求。實(shí)際水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求如上表所示，所以原水應(yīng)屬于高濁度水，對(duì)水的處理工藝選擇應(yīng)著重在與處理水的濁度。2.2水廠(chǎng)工藝流程選擇給水處理工藝方法和工藝的選擇，應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)及設(shè)計(jì)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(dāng)以地表水作為水源時(shí)，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(shí)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(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)模水廠(chǎng)工藝設(shè)計(jì)，水廠(chǎng)自用水量按供水量的%計(jì)算，總設(shè)計(jì)供水能力120000/d。水廠(chǎng)構(gòu)筑物及設(shè)施含配水井、加藥間、藥庫(kù)、加氯間、氯庫(kù)、絮凝池、沉淀池、濾池、清水池等。2.4水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算2.4.1配水井的設(shè)計(jì)已知：設(shè)計(jì)總進(jìn)水量：Q=120000/d=5000/h，流量充滿(mǎn)配水井的時(shí)間為T(mén)=6min=0.1h，則：配水井容量V=QT=5000×0.1=500設(shè)配水井水深H=8m，寬為B=6m，長(zhǎng)為L(zhǎng)=10.5m。則：配水井設(shè)計(jì)尺寸應(yīng)為V=HBL=8×6×10.5=5042.4.2管式靜態(tài)混合器的設(shè)計(jì)（1）已知條件：設(shè)計(jì)總進(jìn)水量：Q=120000/d=5000/h設(shè)計(jì)進(jìn)水管流速應(yīng)在1.0—1.2m/s，所以進(jìn)水管采用2條DN900。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算：進(jìn)水管流速v根據(jù)d=900mm，q=120000/(3600×24×2)=0.69/s=690L/s查水利計(jì)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(zhǎng)4600mm，混合器井占地面積采用7.2m×5m。2.4.3折板絮凝池的設(shè)計(jì)（1）已知條件：設(shè)計(jì)進(jìn)水量：Q=120000/d=50000/h（2）設(shè)計(jì)計(jì)算：絮凝池設(shè)2組，取絮凝時(shí)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(zhǎng)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(zhǎng)1m，共分48格，單格面積2m×1m。絮凝過(guò)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(zhǎng)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(shí)長(zhǎng)：16+0.3×2+0.25×7=18.35m實(shí)寬：6+0.3+0.25×6+1=8.8m2.4.4平流沉淀池的設(shè)計(jì)（1）已知條件：水廠(chǎng)設(shè)計(jì)總水量：Q=120000/d=5000/h，沉淀池采用n=2，沉淀時(shí)間1.5h，池內(nèi)平均水平流速v=10mm/s。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算：?jiǎn)纬氐奶幚硭繛椋篞=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(zhǎng)L=W/BH=3750/(17.75×3)=70.4m（取71m）Ⅲ）每池中間設(shè)一導(dǎo)流槽，導(dǎo)流槽采用磚砌，導(dǎo)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(zhǎng)寬比L/b=70.4/8.76=8.0＞4符合要求；長(zhǎng)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(jìn)水采用穿孔墻布水（3）排泥設(shè)施：采用虹吸式機(jī)械吸泥機(jī)排泥。Ⅰ）干泥量Q干=60000×（1000－10）/1000000=59.4/d。設(shè)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(jī)往返一次所需時(shí)間t=2l/v=2×70.4/1=140.8min（柵車(chē)行進(jìn)速度v=1m/min）Ⅳ）虹吸管計(jì)算設(shè)吸泥管排列數(shù)為10根，管內(nèi)流速為1.5m/s，單側(cè)排泥管最長(zhǎng)虹吸管長(zhǎng)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(shè)吸水口長(zhǎng)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(jì)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(shí)際H=1.3h=1.3×1.92=2.5m。排泥槽總長(zhǎng)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(cè)孔口自由出流式集水槽集水。Ⅰ）集水槽個(gè)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(zhǎng)：取槽長(zhǎng)L=10mm，則堰上負(fù)負(fù)荷為600000/（10×8××2）=375/((m*d)＜＜500,符合要求。起點(diǎn)槽中水深：HH=0.755b=0.775×0.44=0.3mm終點(diǎn)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(jì)。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(shè)計(jì)（1）已知條件：水廠(chǎng)廠(chǎng)設(shè)計(jì)總水量量：Q=1200000/dd=50000/h，濾速v=8mm/h。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算：Ⅰ）濾池工作時(shí)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(zhǎng)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(shè)計(jì)槽底設(shè)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(shí)V型槽內(nèi)水位位高出濾池反反沖洗液面反沖洗時(shí)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(shè)計(jì)計(jì)（1）已知條件：水廠(chǎng)廠(chǎng)設(shè)計(jì)總水量量：Q=1200000/dd（2）設(shè)計(jì)計(jì)算：清水池的調(diào)節(jié)容積積取設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)發(fā)生兩次火火災(zāi)，一次滅滅火用水量取取55L，連續(xù)滅火火時(shí)間為2h，則消防容容積：VV=55×22×36000/10000=396根據(jù)本水廠(chǎng)選用的的構(gòu)筑物特點(diǎn)點(diǎn)，水廠(chǎng)自用用水儲(chǔ)備容積積V=0。清水池總總?cè)莘e為：V=V+V++V=122000+3396+0==123966清水池設(shè)兩個(gè)，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(cāng)庫(kù)庫(kù)、二級(jí)泵站站、配電房及辦公公樓的設(shè)計(jì)加藥間、藥劑倉(cāng)庫(kù)庫(kù)、二級(jí)泵站站、配電房及及辦公樓不是是本設(shè)計(jì)的重重點(diǎn)，在此說(shuō)說(shuō)明中不做詳詳細(xì)計(jì)算。3.水廠(chǎng)各處處理構(gòu)筑物平平面布置的依依據(jù)說(shuō)明及特特點(diǎn)3.1平面布布置綜述水廠(chǎng)平面布置是綜綜合性很強(qiáng)的的設(shè)計(jì)工作，它它不僅需要考考慮工藝的要要求，還需要要結(jié)合土建、電電氣、建筑、環(huán)環(huán)境等因素進(jìn)進(jìn)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(shè)計(jì)規(guī)劃過(guò)程中要要綜合考慮水水廠(chǎng)工藝的水水力流程、場(chǎng)場(chǎng)地平整、凈凈水構(gòu)筑物的的系列、廠(chǎng)區(qū)區(qū)管道、附屬屬建筑、道路路綠化等要素素。力求達(dá)到到凈水廠(chǎng)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(jié)合。3.2本設(shè)計(jì)計(jì)平面布置根據(jù)前面的設(shè)計(jì)計(jì)計(jì)算可以確定定各處理構(gòu)筑筑物的幾何尺尺寸。（1）配水井水深8mm，寬為6m，長(zhǎng)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(zhǎng)為88.8m，寬18.355m，深3.5mm。（4）平流沉淀池長(zhǎng)為771m，寬18.355m，深3.3mm。（5）濾池采用雙格濾池池，單格寬4m，長(zhǎng)14m；共兩組，每每組長(zhǎng)為45m，寬20m，深4m。（6）清水池長(zhǎng)46mm，寬30m，深5m。附注：其他構(gòu)筑物物尺寸查閱給給排水設(shè)計(jì)手手冊(cè)。本水廠(chǎng)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(hào)水廠(chǎng)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(jiǎn)潔大方方。4.水廠(chǎng)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(gòu)筑物物之間水流應(yīng)應(yīng)為重力流。兩兩構(gòu)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(gòu)筑物本本身、連接管管道、計(jì)量設(shè)設(shè)備等水頭損損失在內(nèi)。水水頭損失通過(guò)過(guò)計(jì)算