水质工程学（一）课程设计任务书题目：1万吨给水处理厂方案设计学 院：环境科学与工程学院专 业：指导教师： 二一三 年 七 月目录1.总论61.1设计任务及要求61.2 设计基本资料61.3 设计流量Q62.水处理工艺比较与确定62.1 混合设备62.2 絮凝池72.3 沉淀池82.4 过滤池92.5 工艺的确定93 配水井93.1配水井容积94混凝剂药剂的选择与投加104.1 混凝剂的选用104.2 混凝剂的投加104.3混凝剂投配的设计104.3.1混凝剂用量计算104.3.2溶液池容积W1114.3.2溶解池容积W2114.4氯投配的设计124.5 加药间及药库布置124.5.1加药间124.5.2 药剂仓库135.管式静态混合器136.折板絮凝池146.1设计要点及絮凝形式选择156.1.1设计要点156.1.2絮凝池形式选择156.2折板絮凝池的设计计算157.斜管沉淀池197.1沉淀池类型的选择197.2斜管沉淀池的设计计算197.2.1已知条件197.2.2设计采用数据207.2.3清水区面积207.2.4斜管长度l207.2.5池子高度207.2.6复算管内雷诺数及沉淀时间207.3沉淀池进出口形式及计算217.4穿孔墙设计238.普通快滤池248.1普通快滤池面积和尺寸248.2滤池高度248.3每个滤池的配水系统258.4洗砂排水槽278.5滤池反冲洗289.除锰滤池289.1 除锰滤池前曝气设备289.2除锰滤池的设计计算299.2.1设计参数299.2.2滤面积及尺寸299.2.3滤池高度309.2.4滤池的各种管渠计算319.2.5 反冲洗高位水箱319.2.6配气系统设置3210. 消毒3210.1 液氯消毒原理3210.2 加氯量的计算3310.3加氯设备的选择3310.4 氯瓶选择3310.5氯库及加氯间3410.5.1氯库尺寸3410.5.2加氯间和氯库布置3410.5.3辅助设备3410.6加氯控制3510.7 漏氯吸收装置3511. 清水池3611.1 平面尺寸计算3611.2管道系统3611.3 其他附属设施3712.水厂总体布置3812.1水厂布置要求3812.2 水厂布置3812.2.1平面布置3912.2.2工艺流程布置3912.3水厂附属建筑物布置4012.4水厂管线设计4112.4.1管道设计流速4112.4.2管线水头损失4112.5水厂高程布置4112.5.1高程布置原则4112.5.2高程布置类型4212.5.3构筑物的水头损失4212.5.4构筑物水位标高的确定4312.6水厂绿化及道路4312.6.1水厂绿化4312.6.2水厂道路4313 工程概预算4413.1 工程总概算4413.1.1 净水厂部分4413.1.2 输配水部分4413.1.3 附属构筑物部分4513.2 制水成本计算4513.2.1 计算资料4513.2.2 制水成本计算46参考文献：481.总论1.1设计任务及要求根据任务书给定的资料，综合运用所学的专业知识，设计一个中小型给水处理厂，即在给出设计任务的基础上，完成所给资料的分析、整理，确定水厂的规模和位置，对水厂工艺方案进行可行性研究，计算主要构筑物的工艺尺寸，确定水厂的平面布置和高程布置，最后绘制水厂平面图、高程布置图和单体构筑物的初步设计图等，并写出一份设计计算说明书。1.2 设计基本资料(1) 原水水质资料浙江省某海岛小镇需新建一座给水厂，设计规模为10000m3/d。水厂水源为新建水库，原水水质指标中，浊度平均为7.8NTU，铁平均为12mg/L，锰为12mg/L，细菌总数为2000CFU/mL。(2) 城市主导风向为东南风，水厂水源所在地区为城市南部。(3) 百年一遇洪水位标高23.00m，97%枯水位标高17.16m。(4) 土质为粘土，泵站为岸边式取水构筑物，距离给水厂1000m。(5) 进水管水头损失约为0.90m，给水厂配水井地面标高41.61m。(6) 二级泵站供水扬程约为52m。1.3 设计流量Q包括水厂的自用水，取10%2.水处理工艺比较与确定2.1 混合设备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。混合是取得良好絮凝效果的重要前提，影响混合效果的因素很多，如药剂的品种、浓度、原水温度、水中颗粒的性质、大小等。混合设备的基本要求是药剂与水的混合快速均匀。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。混合的方式有水力混合、水泵混合、管式混合和机械混合。由于水力混合难以适应水量和水温等条件变化，且占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦；机械混合耗能大，维护管理复杂；相比之下，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，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。本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。2.2 絮凝池絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，而形成更大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，主要有隔板絮凝、折板絮凝、机械絮凝、栅条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。各种池类型及特点汇总见下表1表1 絮凝池的类型及特点表 类 型特点适用条件隔板絮凝池往复式优点：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折板絮凝池优点：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机械絮凝池优点：絮凝效果好，节省与药剂；水头损失小缺点：机械维修量大适用于小中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：末端池底易积泥对水质水量变化适用性强 续表旋流式絮凝池优点：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已知水厂的设计水量为1万m3/d，根据以上各种絮凝池的特点及实际情况，选用折板絮凝池。2.3 沉淀池沉淀池是使悬浮颗粒从水中分离的构筑物。常见沉淀池有竖流式、平流式、辐流式以及斜管斜板式。现将各种形式沉淀池的性能特点以及适用条件汇总如下表2。表2 沉淀池类型及特点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；3、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沉淀优点：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；2、排泥较困难1、 适用于大中型水厂 2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽原水经投药、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。设计采用斜管沉淀池。斜管沉淀池因采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好2.4 过滤池表3 过滤池的比较过滤池V型滤池普通快滤池优点运行稳妥可靠；采用砂滤料，材料易得；虑床含污量大、周期长、滤速高、水质好；冲洗效果好；有成熟的运转经验，运行稳妥可靠；采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积大，池身较浅；可采用降速过滤，水质较好；缺点配套设备多；土建复杂，池身比普通快滤池阀门多；必须有全套冲洗设备。本设计为小型水厂，选用普通快滤池，运行可靠，占地面积小。 2.5 工艺的确定通过上述构筑物的选择，确定工艺流程如下：图1 水处理工艺流程图3 配水井（1） 配水井容积设计一座圆形配水井，设水力停留时间为2.5min，设计流量为：取水厂自用水系数为10%，设计流量。则配水井有效容积为：（2） 进水管管径D1根据配水井进水管的设计流量，取经济流速为1.5m/s。由Q=AV得D1=332mm,取D1=350mm.此时v=1.35m/s4混凝剂药剂的选择与投加4.1 混凝剂的选用已知有硫酸铝、三氯化铁、碱式氯化铝三种混凝剂。由混凝剂投加参考值可知，当浊度一定时，混凝剂投加量与药剂的选择相关。考虑经济最优原则，选定水厂混凝剂为硫酸铝。硫酸铝因效果显著，发展较快，目前应用较普遍，絮凝效果较好。4.2 混凝剂的投加混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加；压力投加方式有水射投加和计量泵投加。计量设备有苗嘴，电磁流量计，计量泵和转子流量计。综合比较，本设计采用计量投加。4.3混凝剂投配的设计在药剂湿投法系统中，首先把固体药剂置入溶解池中，并注水溶化。为增加溶解速度及保持均匀的浓度，一般采用水力、机械及压缩空气等方法搅拌，本设计采用机械搅拌。4.3.1混凝剂用量计算混凝剂用量按下式计算：式中，T混凝剂用量，kg/d； a硫酸铝投加量，mg/L，本设计最大投加量为30mg/L； Q水厂处理水量，m3/d，本设计为11000m3/d。则硫酸铝药剂用量为4.3.2溶液池容积W1溶液池一般以高架式设置，以便能依靠重力投加药剂。池周围应有工作台，底部应设置放空管，必要时设溢流装置。 式中：a混凝剂（硫酸铝）的最大投加量，取30 mg/L； Q处理的水量，458.3m3/h； c溶液浓度,一般采用5%20%，本设计取10%； n每日调制次数，2次。溶液池设在地面上，采用矩形