某县净水厂给水处理设计计算书(课程设计)

给水处理课程设计

计算说明书

题 目：某县净水厂水处理设计 指导教师： 专 业： 学 号： 姓 名：

目 录

第一章 设计任务 第二章 总 论 2.1 水源的选择 2.2 厂址的选择 2.3 净水方案的比较

2.4 混凝剂种类及混凝投加方式的选择 第三章 水处理构筑物的设计计算 3.1 溶解池和溶液池的设计

3.2 脉冲澄清池的设计 3.3 虹吸滤池的设计 3.4 加药间的设计 3.5 清水池的设计 3.5 附属构筑物的选用 第四章 平面布置

第 一 章 设计任务

本课程设计以净水工程为主要内容。根据某县“七五”规划要求，为满足县城的工业、农业生产和人民生活需要，决定建设净水厂，其日产水量初步确定为20000m3/d,分两期建成，即第一期工程为10000 m3/d，与二期工程统一考虑一次设计。主要设计内容有：

1. 拟定两个净水工艺方案，进行分析后，确定采用方案； 2. 对各处理构筑物进行设计计算； 3. 进行净水厂平面布置； 4. 主体构筑物平、剖面图。

第二章 总 论

该县城位于镇江专区西北部，距南京45Km,宁杭公路从县城东北部穿过。年平均气温16℃，主导

风向：冬季-东北；春季-东北偏南；秋季-西北偏北。

2.1 水源的选择

该净水厂可采用的水源有地下水和地表水。

（1）地下水 城东浅层地下水较丰富，地下水具有水质澄清，水温稳定，分布面积广等优点，比地表水更适合作水源。但它的径流量小，硬度大，易受污染，含铁量较高等缺点，若作为水源时，还需要采取除铁措施，这样未必经济。考虑有其它更好的水源，因此不选用地下水。

（2）房家坝水库 县城地面水资源较丰富，城东北的房家坝水库，土坝通过句容河与北山水库和句容水库相通。一方面北山水库通过长江翻水站补给，因此水库足够满足一、二水厂的供水要求。另一方面从已知的水库资料来看，它具有足够水深，水位变化小，良好的水质，水中氨氮含量很小，其它重金属离子和有毒有害物质含量也较小，附近有供建取水泵房的地质条件等优点。基于以上原因将水库作为水源最合适。

综上所述，房家坝水库是句容县第二净水厂最理想的取水水源。 2.2 厂址的选择

厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通过技术经济比较确定。在选择厂址时，一般应考虑以下几点：

（1）厂址应选择在工程地质条件较好的地方。一般选在地下水位低、承载力较大、湿陷性等级不

高、岩石较少的地层，以降低工程造价和便于施工。

（2）水厂应尽可能选择在不受洪水威胁的地方。否则应考虑防洪措施。

（3）水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价。 （4）当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近，当取水地点距离用水区较

远时，厂址选择有两种方案：一是将水厂设置在取水构筑物附近；另一是将水厂设置在离用水区较近的地方。以上方面应综合考虑并结合其它具体情况确定。

2.3 净水方案的比较

现拟定两个净水工艺方案，进行比较分析。

方案一： 原水

一级泵房

池 二级泵房 方案二： 原水

一级泵房 二级泵房

（1）方案一需投入的能源量少，节能效果较好，但运行可靠性不太好，处理效果不太好。而方案二能克服以上缺点，但其投入的能源量大，耗电量大，不太环保和经济。综合考虑以上因素选用方案一。 （2）澄清池

械搅拌澄清池 虹吸滤池 清水池 脉冲澄清池

虹吸滤池 清水

机械搅拌澄清池的构造较脉冲澄清池复杂，加工困难，但其澄清效率较高，适应性较强，处理效

果较稳定。另处它存在着需要机械搅拌设备，管理和维护较麻烦的缺点。然而本厂临近县城，电力设备还可以保证。

脉冲澄清池设备简单，池深较浅便于布置，它的来水在脉冲发生器的作用下，有规律地间断进入

池底配水区，从而使活性悬浮泥渣层有规律地上下运动，形成周期性的膨胀 和收缩。但存在着对水量的变化适应性较差，操作管理要求较高。考虑该水厂为中小型水厂，每日处理的水量不太大也可以采用此种澄清池，相对比较节能和经济。

2.4 混凝剂种类及混凝投加方式的选择 1．混凝剂种类的选择

参照其它净水厂设计使用药剂的经验，决定采用粗制硫酸铝，其制造工艺简单，混凝效果好，使用方便，价格便宜，对处理后的水质无任何不良的影响，且有充足的货源，与铁盐混凝相比，腐蚀性小。

2.混凝投加方式的选择

在原水中投加净水药剂是进行澄清和过滤的前提。选择适宜的净水药剂和确定最佳用量是使澄清取得良好效果的必要条件。

（1）常用的药剂投加方法有干投法和湿投法两种。

干投法：设备占地小，一般不腐蚀设备，药液较为新鲜，但加药量大，需要一套混凝设备，劳动条件差，药剂不易与水均匀混合影响混凝效果。

湿投法：容易与原水充分混合，不易堵塞入口，管理方便，投量易于调节。因此本水厂采用湿投法。 （2）常用的混凝剂投加方式有：

泵前投加：此种投加方式安全可靠，一般适用于取水泵房距水厂较近者。

高位溶液池重力投加：建造高架溶液池利用重力将药液投入水泵压水管上或投加在混合池入口处。此种投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。

水射器投加：设备简单，使用方便，溶液池高度不受太大限制，但水射器效率较低，且易磨损。 本设计决定采用适合于中小型水厂的高位溶液池重力投加。

（3）本设计采用管式静态混合器进行混合，其优点是构造简单，无活动部件，安装方便，混合快速而均匀。

第三章 水处理构筑物的设计计算

3.1 溶解池和溶液池的设计

一、计算水量：（1）水厂净产水量：Q净=20000 m3/d

(2) 取水厂自用水系数为1.08（包括示预见水量3%） （3）水厂设计水量：

Q1.082000021600m3/d900m3/h

二、设计参数：混凝剂最大投加量

a35mg/L，

药溶液的浓度c=20%,混凝剂每日调制次数n=2次。

（1） 溶液池的容积：

w1aQ359001.89m3取2m3

417cn417202溶液池设两个，其中一个备用，每个池的容积约为2m3 ，采用矩形，其尺寸为1.4×1.4×1.0m (2) 溶解池的容积

w20.3w10.320.6m3，其平面尺寸：1×1×0.6 m 溶解池的放水时间采用t=10min,则放水流量为：

q0w20.610001.0L/s

60t6010查水力计算表得放水管管径d0=18mm,相应流速v0=3.9m/s,溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。

（3）投药管 投药量为：

w121000221000q0.046L/s

246060246060查水力计算表得投药管管径d=10mm,相应流速为0.6m/s。 3.2 脉冲澄清池的设计

一、水量计算：（同上）

Q1.082000021600m3/d900m3/h0.25m3/s250L/s 二、布局考虑：从分期建设，施工条件，运行管理等方面考虑，该水厂采用4座钟罩式虹吸脉冲澄清池，分两期建设，每期2座。

三、钟罩式虹吸脉冲澄清池的计算

0.250.0625m3/s，1.设计参数：单个池子的设计水量Q1清水区上升流速v1=0.4mm/s,4脉冲周期为t=40其中进水时间t1=24s,放水时间t2=6s,稳流板缝流速v=50mm/s 。

2.池体的设计计算 （1）澄清池面积

1）清水区面积：F1=Q/v1=0.0625/0.4×10=156.25m 2）中央渠面积：F2=1.5×2m=3m

设渠壁厚度0.2m，则中央渠总面积为:

2

2

-3

2

F2’ = 1.9×2.4=4.56 m

3）池总面积：F= F1+ F2’=156.25+4.56=160.81≈161m取为162 m，则池平面尺寸采用：9×18m 。 4）污泥浓缩室面积：一般为池总面积的10%-25%， F3=F×15%=162×15%=24.3 m 浓缩室总长L=18-2.4=15.6m，

每个浓缩室的长度：L1=L/2=15.6/2=7.8m

每个浓缩室的宽度：B1=F3/L1=24.3/7.8=3.12m，取3.0 m （2）进出水管 管径采用d=300mm ,v=0.88m/s 。 （3）配水管渠 1）中央渠内流速

2

2

2 Qt1Q243QQ5Q50.06250.31m/s 脉冲流量Q′= t26V中= Q′/ F2=0.31/2=0.103(m/s) 2） 配水支渠（采用2条配水支渠） 渠中流量:q= Q′/2=0.31/2=0.155m/s 渠中流速取0.6m/s,渠道断面面积：

3

fq0.1550.26m2 v0.6渠道断面尺寸采用：宽1.3m ，高0.2m 。

3）配水支管

配水支管长度为：L293.00.222.8(m)（浓缩室壁厚

20.2m ）,支管间

距取1.0米，支管条数：2×18/1.0=36，支管直径采用d=150mm 。 支管中的脉冲流量:q=0.31/36=0.01m/s 支管在脉冲流量时的流速为0.57 m/s

3

支管上孔眼总面积采用澄清池面积的0.5%，即： F孔=0.005F=0.005×62=0.81 m，孔眼直径采用d1=25mm,

2

孔眼面积：

f孔4d10.7850.02520.000491m2

2孔眼总数为：n= F孔/f孔=0.81/0.000491≈1650 每条支管的孔眼数为：1650/36≈46 孔眼间距：

l2.8/460.06m

支管中心离池底距离采用0.2m 。 （4）稳流板

Q0.310.04m 稳流板缝隙宽度：b60L2v缝602.80.05采用人字形稳流板，顶角为90°。 （5）集水槽

1）穿孔集水槽共6条，槽距3米；

2）集水槽断面取水量超载系数1.5，集水槽流量为

Q1槽宽

11.50.06250.0156(m3/s) 60.40.40.90.01560.17m取0.2m

B30.9Q1槽起点水深：0.75B3=0.75×0.2=0.15m ； 槽终点水深：1.25 B3=1.25×0.2=0.25m ； 为安装方便，全槽采用槽宽0.2m，槽高0.3m。

3）孔眼：采取集水槽孔口自由出流，设孔口前水位为0.05m 则孔眼总面积为f0Q12gh0.01560.6229.810.052

2

0.0254m2

孔眼直径采用20mm，则单孔面积f0=0.785×0.02=0.000314m, 每槽孔眼总数

nff000.025480.8981（个）

0.000314每槽两侧各设一排孔眼，位于槽顶下方150mm处,

孔距s=2×9/81=0.22(m)工程上采用s=0.2m,以留有充分余地

4）集水总槽

总槽流量Q2=6Q1=6×0.0156=0.0936（m/s） 槽中流速采用0.5m/s，水深0.5m ，则槽宽为:

3

BQ20.09360.37m,集水总槽断面采用高0.7m,宽0.4m

vH0.50.5(6) 澄清池高度H

底部配水系统的高度（包括配水管渠顶板厚度0.15m）0.6m,悬浮区1.8m ，清水区1.8m ，超高0.3m H=0.6+1.8+1.8+0.3=4.5m

(7)穿孔排泥管，每个污泥浓缩室容积：

W=3.0×7.8×1.4-2(1/2×0.9×0.9×sin60°×7.8)=27.3m 排泥时间采用t=5min,

排泥流量:q=W/t=27.3/5×60=0.091（m/s）

每个污泥浓缩室高2条穿孔排泥管，其直径采用d=250mmm,孔眼流速采用2.0m/s,则穿孔排泥管的孔眼总面积为：

3

3

q0.0910.0455(m2)，孔径采用d=20mm,则 22f孔4d10.7850.0220.000314m2

0.045572

2f孔20.0003142每根排泥管上孔数N孔距s=2L1/N=2×7.8/72=0.22m

3.3 虹吸滤池的设计

一、水量计算：水厂设计水量，取水厂自用水系数1.05，则

Q11.052000021000m3/d875m3/h

二、布局考虑：该水厂采用两座矩形虹吸滤池，分两期建设，每期一座。 三、矩形虹吸滤池的设计计算

1.设计参数：计算流量Q2=21000/2=10500m3/d=437.5m3/h 滤池过滤周期T=23.5h, 冲洗时间t0=24-23=0.5h, 设计滤速选用v=5m/h,冲洗强度q=14L/(s*m2)

2.设计计算：

Q105002F89.36m（1）滤池总面积：

523.5523.5（2）滤池分格数：分格数采用n=6,则单格面积为： f=F/n=89.36/6=14.89(m) 取15m

2

2

2

单池面积≤30m，则滤池长宽比为1：1，其平面尺寸为：

LBf153.87m

6格滤池每3格一组，两组并列连通，检修时，可停一组池子使运行的每格池子增加50%的出水量，则3格池子可供3×1.5/6=75%原设计水量。 冲洗强度采用q=14L/(s*m2)，相当于上升流速

（3）冲洗排水槽

冲洗水量为Q冲=15×14=210L/s，每格池宽3.87 ，每格布置一个排水槽，采用槽底为三角形的标准排水槽，则排水槽的断面模数为：2x=0.4m。

水面上用5cm保护高，槽厚采用0.05m ，则槽子总高为：

vq143.650.4(m/h)

x0.475Q冲2/50.4750.212/50.17m，采用0.20m,则槽宽为

H槽0.05x1.5x0.0520.050.51.50.20.051.410.62m ,采

用0.7m。槽子占滤池面积百分数

0.420.05100%12.9%25%

3.87（4）进水虹吸管 按一格冲洗时计算每格池子进水量为： Q进=Q2/（n-1）=437.5/(6-1)==87.5m/h=24.3L/s

进水虹吸管流速取0.5m/s ，则虹吸管断面积为：0.0243/0.5=0.05m,断面尺寸采用20cm×25cm。 虹吸水流时局部水头损失为：

2

3

h进局1.2(进290弯出）v2/2g1.2(0.520.51)0.52/19.620.04(mH2O)沿程损失可按折合圆形管的阻力计算，先计算出矩形管的水力半径

R进0.20.250.06m（20.20.25），矩形管的阻力可以按直径为4R进=4×0.06=0.024m，即约为

Dg250的圆管计算。

在流速为0.5m/s，Dg 250的每米阻力只有0.0018m，进水虹吸管长约1.5m，沿程损失为0.0018×1.5=0.0027m,此值与局部损失相比可忽略。

最后取虹吸管的水头损失为hf=0.1m（约为局部损失0.04m的2倍）相当于水量增加50%时的水头损失，这样在一组池子检修时，可供给75%的设计水量。

(5)进水总槽

单格滤池的进水由矩形堰控制，堰宽0.4m，堰顶水头按池子增加50%出水量估计，则流量为Q=1.5Q进=1.5×24.3=36.5L/s 。

由矩形堰流量公式Q=1.84bh得：则h=0.136m,取用0.15m 进水槽深度计算如下：

3/2h3/2Q0.03650.05 1.84b1.840.4虹吸管底距槽底：0.15m；虹吸管出口淹没深度：0.15m； 虹吸管出口后堰顶水头：0.15m；虹吸管水头损失：0.10m 超高：0.10m；则进水槽深度为0.65m。

进水槽宽度用0.4m，水流断面积为0.4×0.4=0.16m

每条渠道供3个池子用，按事故时增加50%流量计，则流量为：

2

1437.51.50.091(m3/s)，流速为0.091/0.16=0.57（m/s）

23600（6）单池进水槽

根据上面计算数据，单个池子进水槽深度可为0.65m ，平面尺寸为0.45×0.45m ，出水总管断面尺寸为0.4×0.4m（取出水管流速0.5 m/s），用4mm厚钢板焊制后固定在钢筋混凝土墙上。

（7）滤池的高度（计算包括三个方面）

1）滤池各组成部分高度采用滤板小阻力配水系统 底部配水空间高度：0.3m ；滤板厚：0.10m；

石英砂滤料层厚：0.70m；滤料膨胀50%的高度：0.35m ； 冲洗排水槽高度：0.70m；共计：2.15m。

2）反冲洗水头

滤料层水头损失：0.70m；滤板水头损失：0.35m； 排水槽上损失：0.05m；共计：1.10m。

3）最大过滤水头选用2m，池子超高用0.3m，则滤池总高为： H=2.15+1.10+2.0+0.3=5.55m （8）反冲洗虹吸管

流速采用1.5m/s ，则断面面积为：冲Q冲1.50.210.14（m2) 1.5采用矩形断面35cm×40cm,用4mm厚钢板焊制，管外尺寸为36cm×41cm。

进口端距池子进水渠底0.2m和出口水封堰顶平，出口伸进排水渠0.1m，虹吸管顶下部和滤池水面平，管子出口端最小淹没深度为0.6-0.2=0.4m。

进口端的最小淹没深度可由虹吸管工作量所需的水头算得，局部水头损失的计算同进水虹吸管一样，即：

h局1.2(进290弯出）v2/2g1.2(0.520.51)1.52/19.620.344(m)

虹吸管的长度为：4.650.213.14(0.40.36)4.650.210.5m 2沿程损失可按Dg400钢管的水头损失估算，每米为8.19mm, 故共计h冲沿=10.5×8.19/1000=0.086m。

虹吸管的总水头损失为：hf冲=0.344+0.086=0.43m,取0.45m

所以，流速为1.5m/s时，虹吸管进水端的水面应比出口水封堰至少高0.45m，并且最小淹没深度也是0.45m。 （9）底部冲洗排水渠 其高度为0.3m，宽度为0.4m（即池子进水槽宽0.45m减去顶板支承宽0.05m）则渠断面面积为：0.3×0.4=0.12m ，流速为0.21/0.12=1.75m/s 断面的水力半径为：0.3×0.4/2×（0.3+0.4）=0.086m

该水力半径相当于直径为4R=4×0.086=0.342m，Dg350的管子。

（10）排水管 采用直径为500mm的排水管。为了在反冲洗虹吸管的出水端形成水封，在底部排水渠和直径500mm的排水管间设一道堰，堰高可以调节，最低时可以和反冲洗虹吸管进口端、排水管顶相平为0.6m。

3.4 加药间的设计 一、加矾间的设计

1.溶液池 （前第一节已计算过）采用两个池子，一用一备，其平面尺寸为

1.4×1.4×1.0m

2.溶解池 采用两个池子，一用一备，其平面尺寸为1.0×1.0×0.6m 3.提升设备 选用两台金属耐腐蚀离心泵。

4.仓库 仓库容积考虑存放15-30天的混凝用量，仓库与混凝室之间采用单轨吊车运输药剂。药库面积

设计为：

6×4=24m

2

2

5.加矾间面积：6×5=30m 二、加氯间的设计

2

本设计采用液氯消毒，氯是目前国内外应用最广的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。加氯操作简单，工业产品瓶装液氯来源可靠，加氯消毒的一次性设备投资作运行费用均比较低，消毒效果也比较稳定，且有成熟的设计经验。

针对水源水有机酚含量较高，秋季出出现高藻，所以需用氯进行杀菌，防止藻类生长，因此需采用滤前消毒，其投加点在配水井，为了降低水的色度还需进行滤后消毒，其投加点在通往清水池的管道中。通过消毒后，生活饮用水的细菌含量和余氯量应符合国家《生活饮用水卫生标准》的规定。

1.投氯量：

过滤前1.5mg/L ，过滤后1.0mg/L ，水量Q=21600m/d 每日加氯量：滤前：21600×1.5×0.001=32.4kg/d 滤后：21600×1.0×0.001=21.6kg/d 总计：32.4+21.6=54kg/d

2.加氯设备：选用转子真空加氯机，滤前一台，滤后一台，备用一台，共三台。 3.氯库面积需 6×4=24m

加氯间面积 6×2=12m3.5 清水池的设计

水厂清水池有效容积Wc =W调节+W安全储量+W消防贮量。当缺乏用水曲线和供水曲线资料时，对于配水管网中无调节构筑物的清水池有效容积Wc，可按最高日用水量的10%-20%考虑，小水厂采用较大百分比鉴于设计为小水厂采用20%Qd，则

W =20%×Qd=20%×21600=4320m≈4500m。共设2个V=2250m的池子，当清水池容量大于2000m时，往往采用矩形水池，因为它施工方便，模板周转率高且布置紧凑故采用两个18×28m的矩形水池，池高4.5m，其中有效高度4.2m，超高0.3m，其管路包括进水管、出水管、溢水管、放空管。

3

3

3

3

2 2

3

1.进水管：取v=0.7m/s, 则 D进 采取D进=500mm

4Q40.1220.471m v3.140.72.出水管：取v=0.7m/s, 则 D进采取D出=500mm

3.溢水管：D溢=D进=500mm

4Q40.1220.471m v3.140.74.放空管：保证清水池1-2小时放空完，经验取值D放=300mm 5.其它：通气孔及检修孔分别设两个。

导流墙：为避免池内水的短流和满足加氯后的接触需要而设置，为清洗水池时排水方便，水池导流墙的底部隔一定间距设有流水孔。

3.5 附属构筑物的选用

1.办公用房与化验室合建成楼房式100m2 2.维修车间：100m2 3.车库：120m2=10×12m 4.仓库：108m2=9×12m

5.食堂、浴室、锅炉房：120m2=4×30m 6.传达室：16m2 7.堆砂场：90m2 8.其它：

（1）主要车行道宽取为6米，次要车行道取为4米 （2）变电间：90m2

（3）配水井：3×6m

第四章 平面布置

平面布置力求配置得当，布置紧凑，流程简捷，并适当留有余地，同时建筑物布置应注意朝向和风向。针对该水厂的地形情况，因地形较平坦，其中有一处洼地，所以决定将流程从北到南布置下来，四组构筑物均在一行顺排。

1.为了便于管理和节省用地，避免平面上的分散和零乱，决定把几个构筑物搞成组合体布置，如加药间与加氯间放在一处，修理间与仓库在一起，食堂、浴室、锅炉房布置在一起。

2.构筑物之间的净距离，按它们中间的道路宽度和铺设管线所需要的宽度，或其它特殊要求确定。 3.由于该水厂内的占地有限，并且主导风向下方又没有设生活建筑物，所以将加药间与加氯间布置在靠近上风向处是比较合理可行的。

4．生产、生活辅助建筑物布置：堆砂场靠近滤池布置，车库宜放在厂前区，便于用车。办公楼尽量结合有关建筑物，地位放在水厂进门处，便于联系工作。

5.道路及绿化带的布置：通向一般建筑物都设置了车行道和人行道，便于运输，同时考虑到了回车的可能。在构筑物的建筑处理上，绿化要因地制宜，与周围环境相称。

6.水厂管线布置：水厂管线包括生产管线、排水管线、厂区用水管线、加氯管线、加矾管线。布置管线时，管线与附近构（建）筑物之间，应留出适当的距离，给水管或排水管距构筑物不小于3米，当给排水管线交叉

时，给水管应在上面，排水管在下面，其最小垂直净距离不应小于0.5米。

生产管线在进出构筑物时应都设闸阀，为保证供水可靠安全，各组生产管线之间都有连通管。排水管线上拐弯，流量发生变化，管径发生变化及隔适当位置布置检查井，将排水靠近排入附近的小清河中。

结 束 语：通过亲自动手设计，我对给水处理技术和方法有了全面而系统的了解，发现了自己在平时学习过程中理解不够正确的地方，从而对所学知识有了进一步的巩固和把握。我认真的对待设计中遇到的每个问题从中也学到了很多东西，但由于设计时间及本人所学知识的限制，本设计还存在一些问题，希望老师能给予指正。