水质工程学1设计说明书

一、设计任务及相关资料1.设计题目长春市某净水厂设计2.设计时间第六学期，第15～16周3.设计任务水厂平面布置和高程布置4.具体要求4.1说明书一份，具体内容包括如下：①设计任务及要求②工艺流程选择及论证③各构筑物、凝聚剂、消毒剂选择依据④各参数选定原则，要为将来发展留有余地，符合国家规范要求⑤各构筑物计算过程⑥计算草图4.2绘制图纸3张①水厂平面图1张：绘制工艺管线；排水管线（检查井）；超越管线（一次只能超越一个构筑物）；标出消毒剂投加点；要有和厂区分开的生活区、综合楼等辅助建筑；要有预留地、堆场、围墙、大门；考虑厂区绿化和厂区道路。

②高程图（流程图）1张：要求标出水面标高、池底标高（可不按比例）。

③自选1个构筑物平、立剖面图：要求规范（图上尺寸、剖面线要清楚）。

4.3主要构筑物及设备一览表5.原始资料5.1水厂设计日供水量供水量5.2水厂所在地、常年主导风向水厂所在地：长春市长春市常年主导风向：西南风5.3以河水为水源，判断河水受到污染，水质分析报告如下：水质分析报告指标单位数值浊度NTU 最高800，平均110色度度13水温℃最高22℃，最低1℃PH —7.0～8.5总硬度380总大肠菌群枚750耗氧量 64氨氮0.9氯仿0.09二、工艺流程确定、选择及论证给水处理厂处理工艺流程的确定，应根据水源水质和《生活饮用水卫生标准GB 5749-85》及《生活饮用水卫生规范》、水厂所在地区的气候情况、设计水量规模等因素，通过调查研究，参考相似水厂的设计运行经验，同时还要经过技术经济比较才能确定给水处理厂工艺流程。

给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有关。

一般来讲，地下水只需要经消毒处理即可；对含有铁、锰、氟的地下水，则需采用除铁、除锰、除氟的处理工艺。

地表水为水源时，生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。

如果是微污染原水，则需要进行特殊处理（预处理）。

下面提供两种给水处理工艺流程方案，从中进行比较：两种方案想法：方案一：↓(凝聚剂) ↓(消毒剂)原水→混合→絮凝→沉淀→过滤→出水其中凝聚剂采用聚合铝(PAC)；混合设施采用机械混合；絮凝设施采用往复式隔板絮凝池；沉淀设施采用平流式沉淀池；过滤设备采用移动罩滤池；消毒剂采用氯消毒的方法。

方案二：↓(凝聚剂) ↓(消毒剂)原水→混合→絮凝→沉淀→过滤→出水)↑(Cl2其中凝聚剂采用聚合铝(PAC)；混合设施采用管式静态混合器；絮凝设施采用网格絮凝池；沉淀设施采用斜管沉淀池；过滤设备采用普通快滤池(双层砂滤料)；消毒剂采用氯消毒的方法。

相关构筑物、凝聚剂、消毒剂的选择及比较：凝聚剂：两个方案都在用聚合氯化铝(PAC)，该凝聚剂净化效率高，用药量少，出水浊度低、色度小、过滤性能好，原水浊度高时尤为显著。

混合设备：方案一采用是机械混合该方法适用于各种规格的水厂，但需增加混合设备和维修工作。

方案二采用的是管式静态混合器，该方法构造简单，无运动部件，安装方便，混合快速均匀。

絮凝设备：方案一采用往复式隔板沉淀池该方法虽然构造简单，施工方便，但是容积较大，水头损失大，折转处絮粒易破碎，出水流量不易分配均匀。

方案二采用的是网格絮凝池，该方法反应效果好，水头损失小，絮凝时间短。

沉淀设施：方案一采用的是平流式沉淀池，该方法操作管理简单，施工简单，但是占地面积大，水力排泥时，排泥困难。

方案二采用的斜管沉淀池，沉淀效率高，池体小，占地小。

过滤设备：方案一采用移动罩滤池，适用于大中型水厂，单格面积宜小于10。

而方案二采用的是普通快滤池一般适用于大中型水厂，单池面积不宜大于100。

消毒剂：两个方案采用的都是氯消毒的方法。

效果明显、常用、效果好。

同时还起到了保证出水余氯量的作用方案比较：方案一流程完全是传统常规处理流程，该流程主要处理未污染水源，缺少对已污染水源的预处理；然而方案二流程则采用的是预处理+常规处理流程的方法。

特别适用于本次的已受污染的水源。

通过对各个构筑物和方案处理流程的比较和经济合理性等各方面的比较。

故本次设计采用方案二的给水处理工艺。

经处理过后能保证出水水质合格。

三、设计计算过程1.日处理水量计算式中——水厂日处理水量()；——水厂自用水量系数，一般为设计供水量的5％～10％，设计中取8％；——设计供水量()；设计中取62000。

2.预处理因水源受污染，故在净水处理前先加氯进行预处理，目的是起到去除有机物的作用。

3.混凝剂3.1混凝剂投量混凝剂采用聚合氯化铝(PAC),根据实验数据确定，混凝剂日投量为32mg/L。

3.2混凝剂投加方法混凝剂投加方法有湿投和干投，干投应用较少，本设计采用湿投方法。

3.3混凝剂调制方法混凝剂采用湿投时，其调制方法有水力、机械搅拌方法，水力方法一般用于中、小型水厂，机械方法可用于大、中型水厂，本设计采用机械方法调制混凝剂。

3.4溶液池容积式中——溶液池容积()——水厂设计日处理水量()；——混凝剂最大投加量()；——混凝剂的浓度，一般采用5％～20％，取10％；——每日调制次数，一般采用不超过3次，取2次。

溶液池采用钢筋混凝土结构，单池尺寸为:LxBxH=3.3x2.5x1.9(m)其中高度中包括超高0.3m，沉渣高度0.3m。

溶液池实际有效容积W1′=3.3*2.5*1.3=10.73m3满足要求。

池旁设工作台，宽1.0～1.5m，池底坡度为0.02。

底部设置DN100mm放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管，池内壁用环氧树脂进行防腐处理。

沿地面接入药剂稀释用给水管DN80mm一条，于两池分设放水阀门，按1h放满考虑。

3.5溶解池容积式中——溶解池容积()；一般采用(0.2～0.3)——溶液池容积()。

溶解池尺寸为： L*B*H=1.6*1.3*1.8(m)高度中含超高0.3m，底部沉渣高0.2m。

为操作方便，池顶高出地面0.8m。

溶解池实际有效容积 W2‘=1.6*1.3*1.3=2.70m³溶解池采用钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理，池底设0.02坡度，设DN100mm排渣管，采用硬聚氯乙烯管。

给水管管径DN80mm，按10min 放满溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管。

3.6溶解池搅拌设备溶解池采用机械搅拌，搅拌桨为平桨板，中心固定式。

搅拌设备查《给水排水快速设计手册》第一册表7-6，适宜本设计的参数列于下列表中。

搅拌设备应进行防腐处理。

搅拌设备参数表溶解池尺寸池深桨叶直径桨叶深度搅拌机重量—3.7投加方式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器投加和计量泵投加。

3.8计量设备计量设备有孔口计量、浮杯计量、定量投药箱和转子流量计。

设计采用耐酸泵与转子流量计配合投加。

计量泵每小时投加药量：耐酸泵型号CQF15-8选用二台，一台工作，一台备用。

CQF15-8型耐酸泵参数：流量为1.2m³/h、扬程为8m、电动机功率为0.12kW 4.静态混合器静态混合器的水头损失一般小于，根据水头损失计算公式：设计中取d=0.8m，Q=0.775式中——水头损失(m)；——处理水量(m³/d)；——管道直径(m)；——混合单元(个)。

当h为0.4m时，需n=2.11个混合单元当h为0.5m时，需n=2.63个混合单元,选DN800 内装3个混合单元的静态混合器。

加药点设于靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布。

5.网格絮凝池5.1设计水量网格絮凝池分两个系列，每个系列分为两组，一组絮凝池设计水量：式中——单个絮凝池处理水量(m³/h)；——水厂处理水量(m³/d)；——运行时间(h)。

5.2絮凝池有效容积式中——单个絮凝池处理水量(m³/h)；——絮凝池有效容积(m³)；——絮凝时间(h)，一般采用10～15min，设计中取10min。

5.3絮凝池面积式中——絮凝池面积()；——絮凝池有效容积(m³)；——水深(m)。

设计取5.4单格面积设计中取式中——单个絮凝池处理水量(m³/h)；——单格面积 ()；——竖井内流速(m/s)，前段和中段0.12～0.14m/s，末段0.1～0.14m/s。

设每格为矩形，长边取1.4m，短边取1.13m，每格实际面积为1.58，由此得分格数为：每行分6格，每组布置4行。

絮凝池布置如下图：实际絮凝时间为：式中——实际絮凝时间(min)；——每格长边长度(m)；——每格短边长度(m)；——水深(m)——每个絮凝池处理水量(m³/s)；池的平均有效水深为3.0m，超高0.45m，污泥深度0.65m，得池的总高度为：5.5进水管与出水管5.5.1进水管,取流速为,管径，采用DN500mm的铸铁管。

5.5.2出水管,取流速为,管径，采用DN700mm的铸铁管。

5.6过水孔洞和网格设置过水孔洞流速从前向后分4档递减，每行取一个流速，进口为0.3m/s，出口为0.1m/s，则从前至后各行隔墙上孔洞尺寸分别为：、、和。

前三行每格均安装网格，每一行每格安装3层，网格尺寸为；第二行每格安装2层，网格尺寸为；第三行每格安装1层，每个尺寸。

6.斜管沉淀池6.1单池设计流量（本设计采用2个斜管沉淀池）：式中——单个沉淀池处理水量(m³/h)；——水厂处理水量(m³/d)；——运行时间(h)。

6.2沉淀池清水区面积：式中——单个沉淀池处理水量(m³/h)；——表面负荷，一般采用9.0～11.0，设计中取9。

6.3沉淀池长度和宽度：设计中取沉淀池长度L=20m，则沉淀池宽度：为了配水均匀，进水区布置在20m长度方向一侧。

在7.75m的宽度中扣除无效长度约0.5m，则净出口面积：式中——净出口面积()；——斜管结构系数，设计中取1.03。

6.4沉淀池总高度：式中——保护高度(m)，一般采用0.3～0.5m，设计中取0.3m；——清水区高度(m),一般采用1.0～1.5m，设计中取1.2m；——斜管区高度(m)，斜管长度为1.0m，安装倾角60°，则；——配水区高度(m)，一般不小于1.0～1.5m，设计中取1.2m；——排泥槽高度(m)，设计中取0.8m。

6.5沉淀池进水设计：沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积：式中——孔口总面积()；——孔口流速(m/s)，一般取值不大于0.15～0.20m/s，设计中取0.2m/s。

每个孔口的尺寸定为,则孔口数为163个。

进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。

6.6沉淀池出水设计：沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速，则穿孔总面积：设每个孔口的直径为4cm，则孔口的个数：式中——孔口个数；——每个孔口的面积()，。