某自来水厂工艺设计说明

课程：给水课程设计某自来水厂工艺设计说明书组别：第四组组员：彪艳霞、沈晓慧、施谊琴、杨佳莉赵文洁、陈艳丹、倪晶晶、赵维诘钱嘉骋、张旭指导老师：刘洪波专业：环境工程学院：环境与建筑学院某自来水厂工艺设计说明书第一章概述1.1设计任务及要求《给水处理》是一门实践性很强的课程,是学生毕业后经常能用到的专业核心课程之一。为了使学生更好地掌握其基本理论、熟悉和掌握给水厂（自来水厂）设计的原则、步骤与方法，独立完成相关工艺选择、主要构建筑物设计计算、设备选型，从而培养学生运用所学理论和技术知识，综合分析及解决实际工程设计问题的初步能力，使学生在设计计算、绘图、查阅资料和设计手册以及使用设计规范等基本技能上得到初步训练和提高，开展此课程设计。本课程设计的重点在于：1.给水处理厂处理工艺流程的选择与工艺设计；2.给水处理常规构筑物如絮凝池、沉淀池、过滤池、清水池、二级泵房、加氯间等构建筑物的工艺计算；3.合理优化布置处理厂的平面与高程。1.2基本资料1.2.1水厂规模与基本情况水厂1：某市地处长江下游（东部地区），属亚热带季风气候，四季分明，日照充分，雨量充沛。气候温和湿润，年平均气温15.7℃。春（4月-5月）、秋（10月-11月）较短，冬（12月-次年3月）、夏（6月-9月）较长。有春雨、梅雨、秋雨三个雨期，年平均气温20℃，最冷月平均温度3℃，最热月平均温度35℃，最高温度39℃，最低温度1℃。年平均降雨量1325mm，80%以上的降雨发生在6月至10月的五个月中，多年平均最大时降雨量为59.45mm，最大日降雨量为156.2mm，常年最大风速为2.9m/s，主导风向为西南风。该市水源主要为地表水，拟建一给水厂，以地表水为水源。（1）水厂近期净产水量为:15万m3/d。（2）水源水质资料：分析项目单位测定值最大最小水温℃33.5℃2.3℃色度度403浑浊度度80小于10pH值9.16.8细菌总数个/ml101030大肠菌群个/ml103BOD5mg/L82CODMnmg/L52氨氮mg/L0.50.1总硬度度255酚μg/L50铜mg/L0.650铁mg/L0.30锰mg/L0.10砷mg/L-0锌mg/L0.240硒mg/L00氰化物mg/L00汞mg/L00铬mg/L00镉mg/L00（3）河水洪水位标高90.5米，枯水位85.0米，常年平均水位标高88.2米。（4）地质资料：给水厂地区高程以下0～3.2米为粘质砂土，3.2～6米为砂石堆积层，再下层为红砂岩。地基允许承载力为2.80公斤/厘米。（5）厂区地形平坦，平均高程为98.50米，水源取水口位于水厂西北60米，水厂位于城市北面2km。（6）二级泵站扬程（至水塔）为40米。第二章总体设计2.1净水工艺流程图1某水厂水处理工艺流程图（以地表水为水源）2.2处理构筑物及设备型式选择2.2.1药剂溶解池设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜，池顶宜高出地面0.20m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm的排渣管，池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。由于药液一般都具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。投药设备采用计量泵投加的方式。采用计量泵（柱塞泵或隔膜泵），不必另备计量设备，泵上有计量标志，可通过改变计量泵行程或变频调速改变药液投量，最适合用于混凝剂自动控制系统。2.2.2混合设备由于该水厂水量较大，不能使用管式混合器，我们采用机械混合池混合絮凝剂和原水。2.2.3絮凝处理构筑物的选择絮凝设备的基本要求是：原水及药剂经混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体，絮凝形式较多，主要有水力搅拌式和机械搅拌式等，我国在水力絮凝池的新型池型研究上已达到较高水平。水力絮凝池中的隔板絮凝池是应用历史较久、目前仍常应用的絮凝池型，有往复式和回转式两种，后者是在前者的基础上加以改进而成的，所以作为水里絮凝池的基础，往复式隔板絮凝池的原理和运行经验对现在的水厂絮凝设计具有重要意义。往复式隔板絮凝池虽然节省絮凝时间、减少水力损失、保护絮凝体不被破坏、使出水分布均匀等方面较新型絮凝池型没有明显的优势，但在设计合理、运行条件控制恰当的情况下，其絮凝效果也较好，而且构造简单，施工方便。本课程设计选择往折板絮凝池作为絮凝构筑物。2.2.4沉淀池原水经投药、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，沉淀效率高、占地少。相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大。而且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。2.2.5滤池采用拥有成熟运转经验的V型快滤池。它的优点是采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积可较大；降速过滤，效果好。虹吸滤池池深比普快滤池大，冲洗强度受其余几格滤池的过滤水量影响，冲洗效果不如V型快滤池稳定[1]。故而以V型滤池作为过滤处理构筑物。2.2.6消毒方法水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序，其目的在于杀灭水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致传染病的危害。采用被广泛应用的氯及氯化物消毒，氯消毒的加氯过程操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。虽然二氧化氯，消毒能力较氯强而且能在管网中保持很长时间，但是由于二氧化氯价格昂贵，且其主要原料亚氯酸钠易爆炸，国内目前在净水处理方面应用尚不多。2.3处理构筑物流程图图2某水厂给水处理构筑物流程图第三章计算1.一级泵房及吸水井1.1.一级泵房设计取水泵房在水厂中也称一级泵房,是用于将水源地的水送到水厂的构筑物，本设计将取水泵房设在水厂外，先使河水通过重力流流入取水井，然后水泵通过吸水管将取水井中的水送到水处理构筑物。一、设计流量和扬程的确定：（1）设计流量：为了减小取水构筑物、输水管道各净水构筑物的尺寸，节约基建投资，在这种情况下，我们要求一级泵站中的泵昼夜不均匀工作。同时，考虑到干管漏损和净化厂本身用水，取水自用系数α=1.05。因此，泵房的设计流量为：TQQdr=1.05×24150000=6562.5m3/h=2.734m3/s（2）设计扬程：设计扬程包括净扬程和各种水头损失。①净扬程为取水井最低水位与净水厂中取水井最高水位之差。通过取水部分的计算已知在最不利情况下，从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为约为1.2m。河流最低水位为85m，水流通过格栅进入取水井的最低水位为85m，净水厂中混合井最高水位为101.57m，故净扬程为：Hst=101.57-85+1.2=17.77m。②输水管（钢管）路设三根，采用DN700，流速为v=2.11m/s，i=4.28‰（参考给水排水工程快速设计手册5），实际流速为2.1m/s，输水管长为400m，故输水管路水头损失为（其中1.1包括局部损失而加大的系数）：∑h=hf+hj=1.1hf=1.1×400×4.28‰=1.883(m)③设泵房内水头损失为2.0m，安全水头为2.0m故水泵设计扬程为：H＝Hst＋∑h＋2.0＋2.0＝17.77＋1.883＋2.0＋2.0＝23.6(m)二、水泵机组的选择：1、选择原则为了在城市用水量减少时进行灵活调配，并且节能，选择几台水泵并联工作来满足最高时用水量和扬程需要；而在用水量减少时，减少并联水泵台数或单泵供水，并保持工作水泵在其高效段工作。2、水泵机组选择根据Q=6562.5m3/h，H=23.6m，可选用四台（三用一备）(600S-47)S型离心泵（上海圣驰实业有限公司）并联；电机配置采用水泵厂家指定的配套电机，见下表。表1水泵性能表2电机配置水泵型号轴功率（kW）转速（r/min）电机型号电机功率（kW）600S47465970Y4505-25603、水泵最大安装高度（1）安装高度的要求：①对于大型水泵以及启动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，水泵轴心安装高度应满足水泵外壳顶点低于吸水井内的最低水位；②离心水泵可利用允许吸上真空高度的特性，采用非自灌式充水，提高水泵的安装高度，节省泵房土建造价。（2）水泵最大安装高度计算：水泵厂允许的水泵吸上真空高Hs=6m，吸水管从喇叭口到泵进口的水头损失水泵型号流量（L/s）扬程（m）转速（r/min）轴功率（kW）电机功率（kW）效率（%）允许吸上真空高度（m）600S47317047970465560886.5为1.0m，水温为20℃，泵房最大安装高度Hss=Hs-v12/2g-∑hs（v1为水泵进口处的流速为2.1m/s）。故Hss=6-2.12/2g-1=4.78m，水泵安装高度应小于4.78m。即水泵轴线与取水井最低水位差要小于4.78m。4、泵房布置（1）泵房布置内容①水泵、电动机机组及进水管道和阀门配件等的布置；②起重机械、真空设备及真空管线、排水设备及排水管线、通风设备及通风管道；③电气设备以及操作控制室的布置；④管沟，检修场地，工作平台，人行通道及楼梯等布置；⑤噪声消除措施的布置；⑥工具储藏以及生活间等布置。（2）机组管道布置水泵机组采用横向单排布置，这样可以使泵房跨度减小，进出水管顺直，水力条件好，节省电耗。泵房长L为：控制间5m，第一台泵轴与墙净距3.5m，各水泵轴线净距4m×2=8m，最外面水泵轴线到墙壁的净距3.5m，另留4m作为吊装机械电葫芦和工作平台用，共24m。泵房宽B为：进水侧水泵基础与墙壁的净距1.8m，最大水泵宽度为0.9m，出水侧水泵基础与墙壁的净距4.0m，共6.7m，取7.2m。泵房高度H为：取水井枯水位标高为85.0m，设取水井水深为2.5m，则取水井底标高为82.5m，设泵房地面高出取水井底2.8m，则泵房地下部分高为5.7m，设地面以上高为4.9m，则取水泵房总高为10.6m。取水井总长5.5m，分成两部分，中间用格栅分开，每格2.5m，格栅宽0.5m。取水井宽3.0m。取水井最低水位为85.0m，水泵进水口轴线标高为84.0m，则水泵安装高度为1.0m，小于最大允许安装高度4.87m故符合要求。（3）管道布置1)管道布置要点①取水管及出水管的流速根据手册的范围选定。②所有阀门都应安装电动或液压传动装置。③每台水泵宜设置单独的吸水管直接向取水井或清水池中吸水。④取水管路应尽可能短，一般采用钢管或铸铁管，并应注意避免接口漏气。⑤取水管应有向水泵不断上升的坡度（i≥0.005），并防止由于施工允许误差，和泵房与管道的布均匀沉降而引起取水管的倒坡，必要时采用较大的上升坡度。为了避免在吸水管路内聚积空气，形成空气囊，应避免不正确的安装方法。⑥水泵吸入端渐缩管必须采用偏心渐缩管。⑦吸水喇叭口必须具有足够的淹没水深和适当的悬空高度。避免出现旋涡而吸入空气，使水泵工作不稳，出水量减少，机组振动以致引起水泵汽蚀等。喇叭口保持适当的悬空高度，可使进口流速分布均匀、取水阻力减小。2)取水管路和压水管路的设计①每台水泵有单独的吸水和压水管路，管道均采用钢管。②取水管流量为Q=0.91m3/s，选择管径DN=700mm的铸铁管，v=2.1m/s（符合水泵取水管路直径大于250mm时，流速在1.2~1.6m/s之间的要求），i‰=4.28③取水管的进口高于井底不小于0.8D，D为取水管喇叭口扩大部分的直径，通常取D为取水管直径的1.3-1.5倍。故取D=0.70×1.5=1.05m。④取水管喇叭口边缘距离井壁不小于0.75-1.0D，即取0.7m。⑤压水管为钢管材料，选用DN=700mm管径，v=1.59m/s，i‰=4.28⑥水泵出口连接管管径也为DN=700mm。3)取水管配件：①45º弯头：DN700mm,ξ=0.45②D371X-1型对夹式电动蝶阀，DN700mm③DN700×250偏心渐缩管，L=750mm4)压水管路上配件①D371X-1型对夹式