水厂设计报告

第一章总论1、设计任务及要求1.1设计任务给水工程课程设计题目是“某给水厂课程设计”，其内容包括以下部分：1）确定净水厂设计规模；2）工艺流程选择；3）水处理构筑物选型及工艺设计计算；4）平面布置，绘制水厂总平面布置图；5）进行水力计算与高程布置计算，绘制高程布置图。

1.2 设计内容内容包括：①水厂平面布置图（比例1:500-1:1000）。

图中应表示出各构筑物平面坐标，图左下角为零坐标；辅助建筑物位置；厂区道路、绿化等，还应有管线图例，构筑物一览表。

②高程布置图（横向比例1:500-1:1000，纵向比例1:50-1:200）。

图中应标出各构筑物的顶、底、水面、连接管渠标高、地面标高。

2、设计原始资料a、城市用水量20万t/db、厂址区水文地质资料厂址区土质为亚粘土，冰冻深度-0.3m，地下水位为-6m，年降水量1500 mm，年最高气温38℃，最低气温-10℃，年平均气温20℃，主导风向东南风。

c、厂址区地形资料厂址区地形平坦，地面标高150.00m。

d、水源资料水源为地面水源，水量充沛；河流最高水位147m，最低水位137m，常水位141m。

水质符合饮用水源的水质标准，浊度为 60 度。

第二章设计工艺流程的确定1、水厂规模的确定设计计算得用水量为20万t/d,水厂自用水量按5%计算，则水厂的设计水量为：Q=200000×1.05=210000m3/d 。

根据水厂设计水量1万～5万t/d小型水厂，5万～10万t/d为中型水厂，10万以m3/d上为大型水厂的标准可知水厂为大型水厂。

2、水处理工艺流程的确定为使出厂水符合《国家生活饮用水卫生标准》，按照技术合理、经济合算、运行可靠的指导思想，设计水处理工艺流程。

水厂采用的处理工艺流程为：投加消毒剂↓一级泵站→配水井→絮凝→沉淀→过滤→清水池→二级泵站↑投加混凝剂图2-1 水厂处理工艺流程3、各构筑物的方案选择3.1 絮凝工艺絮凝过程是将投加混凝剂并充分混合的原水，在水流作用下使絮凝粒相互接触碰撞，以形成更大的絮粒，以适应沉淀分离的要求。

为了达到完善的絮凝效果，必须具备两个主要条件：一是混凝剂水解后产生的高分子络合物形成较强的吸附架桥连接能力，这是由混凝剂的性质决定；二是保证颗粒获得适当的碰撞接触而又不致破坏的水力条件，这是由设备的动力学条件决定。

所以絮凝池形式的选择，应根据水质、水量、沉淀池形式、水厂高程布置以及维修条件等因素来确定。

絮凝的方式有很多种，可分为机械和水力两大类，常用的有机械絮凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、网格（栅条）絮凝池等。

3.1.1优缺点比较① 机械絮凝池机械絮凝池絮凝效果好，水头损失小，反应时间12～15分钟，可适应水质、水量的变化，但机械设备维护量大，管理比较复杂，在国内尚未普及。

② 隔板絮凝池隔板絮凝池的优点是构造简单，管理方便，当水量变化不大时，絮凝效果好。

缺点是絮凝时间较长（15～24分钟），絮凝池容积大，且当水量变化大时，絮凝效果不稳定。

它适用于水量大于30000m 3/d 的水厂。

③ 折板絮凝池折板絮凝池利用在池中加设一些扰流单元以达到絮凝所要求的紊流状态，使能量损失得到充分利用，能耗与药耗有所降低，停留时间缩短。

折板絮凝池的优点为絮凝时间短，絮凝效果好，容积较小。

缺点是构造较复杂，水量变化影响絮凝效果。

它适用于水量变化不大的水厂。

④ 网格（栅条）絮凝池网格（栅条）絮凝池是应用紊流理论的絮凝池。

絮凝池分成许多面积相等的方格，进水水流顺序从一格流向下一格，上下交错流动，直至出口。

在全池三分之二的分格内，水平放置网格或栅条。

通过网格或栅条的孔隙时，水流收缩，过网孔后水流扩大，形成良好絮凝条件。

它具有絮凝时间短、效果较好、构造简单等优点。

缺点是当水量发生变化时将影响絮凝效果；安装维修比较麻烦；絮凝池末端的竖井底部容易产生积泥现象。

另外少数水厂还发现在网格上滋生藻类，堵塞网眼的现象。

由于机械絮凝在我国尚未普及，本设计仍考虑采用水力絮凝形式。

在多种水力絮凝形式中，根据上述描述，本设计初步确定采用隔板絮凝池或网格絮凝池。

3.1.2 网格（栅条）絮凝池由于，本地区存在一正在运行中的同样规模的水厂，借鉴其成熟生产工艺选用网格（栅条）絮凝池。

絮凝时间取15min 。

絮凝池有效容积3188.5466015/608.03m s m T Q V =⨯⨯==水深的确定及校核考虑与平流沉淀池合建，絮凝池平均水深取 5.14m，则池面积A=V/5.14=106.4m2，竖流井流速取为0.12m/s，得单格面积为f=Q/v=0.608/0.12=5.07m2设每格为正方形，边长采用2.25m，因此每格面积为5.07m2，由此分格数n=106.4/5.07=20.98，取21个。

3.2 沉淀工艺给水处理中的沉淀工艺是指在重力的作用下，悬浮固体从水中分离出来的过程。

它担负着去除80～99%以上的悬浮固体，其设备的运行状况直接影响着出水水质。

目前国内最为广泛采用的沉淀池是平流沉淀池和斜管沉淀池。

3.2.1 优缺点比较①平流沉淀池平流沉淀池应用最早，可谓是经久不衰。

平流沉淀池设计的关键在于均匀布水、均匀集水和排泥彻底与方便。

平流沉淀池的进水来自絮凝池，经过穿孔花墙，以达到在整个池断面内均匀布水；平流沉淀池出口段一般采用堰口布置，或采用淹没式出水孔口，以使沉淀后的水尽量在出水区均匀流出；至于及时排泥，国内采用的桁架式吸泥机是一种很好的排泥方式。

平流沉淀池的优点是对水质、水量的变化适应性强，潜力大，处理效果稳定；构造简单，池深较浅，造价较低；操作管理方便，施工较简单；采用机械排泥效果好。

缺点是占地面积大；需维护机械排泥设备。

②斜管沉淀池斜管沉淀池是设置斜管的沉淀池，依靠斜管的高效沉淀性能使得水中的大颗粒絮凝体分离出来，然后沿斜管滑落至池底部，而后采用穿孔管、污泥斗、刮泥机或吸泥机排至池外。

斜管沉淀池具有占地面积小、停留时间短、沉淀效率高、出水水质好等优点。

缺点是斜管耗用较多材料，老化后尚需要更换，费用较高；对原水浊度适应性较平流池的差；斜管沉淀池的停留时间短，要求配套的絮凝池有良好的絮凝效果；斜管内易滋生藻类和积泥，要经常停池冲刷。

③澄清工艺澄清池是在竖流沉淀池基础上发展起来的一种集混合、絮凝、沉淀于一体的水处理构筑物，它是利用池中积聚的泥渣与原水中的杂质颗粒相互接触、吸附，以达到清水较快分离的净水构筑物，可充分发挥混凝剂的作用和提高澄清效率。

目前国内应用最多且运行管理经验较成熟的澄清池是机械搅拌澄清池。

机械搅拌澄清池是利用机械搅拌的提升作用来完成泥渣回流和接触反应。

加药混合后的原水进入第一反应室，与几倍于原水的循环泥渣在叶片的搅动下进行接触反应，然后叶轮提升至第二反应室继续反应，以结成较大的絮粒，再通过导流室进入分离室进行沉淀分离。

国内给排水工程师普遍认为，机械搅拌澄清池是一种比较好的池型。

其优点是处理效率高，单位面积产水量较大；对水质、水量的变化适应性强，出水水质好；水头损失小，能适应大、中型水厂。

缺点是增加了一套机械搅拌设备，使维修工作量增加。

本设计采用沉淀工艺，不选择澄清工艺。

由原始资料可知：该地区年降水量为1500mm，属于中国年降雨量比较多的地区，雨水对河流的补充相当充分，但需要考虑的是洪水到来时对水质的影响较大。

出于此种情况考虑，斜管沉淀池沉淀时间太短，所以在运转过程中如果一旦遇到洪水来临，水质急速恶化，会对斜管本身损坏较大，而且会影响下一步滤池的反应，增大滤池的负担，如果洪水期较长，也会影响出水水质。

所以，确定选择平流沉淀池，不再进行技术比较。

3.3 过滤工艺过滤是净水厂最关键的处理工艺部分。

它一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水得到澄清的工艺过程。

它不仅将水的浊度降低到1度以下，而且可以去除水中的部分有机物等，还使水中的细菌、病毒裸露出来，因此，过滤工艺的好坏直接决定净水厂的最终水质。

国内目前全部采用的是快滤，主要池型有普通快滤池、双阀滤池、无阀滤池、移动罩滤池、虹吸滤池和V型滤池等。

①普通快滤池以石英砂作为滤料的普通快滤池使用历史最久，是国内水厂普遍采用的一种滤池。

它的优点是有成熟的运转经验，运行稳定可靠，出水水质好；采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，能保证反冲洗时配水均匀，因而单池面积可做得较大。

缺点是阀门较多，管理较为不便，造价略微偏高。

②双阀滤池目前采用的双阀滤池有鸭舌阀式双阀滤池和虹吸管式双阀滤池。

前者是以鸭舌阀取代进水阀、虹吸管取代排水阀；后者以虹吸管取代进水、排水阀。

双阀滤池其实跟普通快滤池差不多，只是减少了两个阀门，以降低工程造价。

③无阀滤池无阀滤池是一种没有任何阀门的滤池，它的优点是构造简单，价格低廉，且能自动进行反冲洗。

缺点是清砂、换砂不方便，且因采用小阻力配水系统，当单个滤池面积大时，反冲洗配水不均匀。

它适用于小型水厂一般在1万m3/d以下，单池面积一般不大于25 m2。

④移动罩滤池移动罩滤池由于设备维修量较大，对设备的要求较高，难于控制，目前国内已很少使用。

⑤虹吸滤池虹吸滤池是中型水厂常用的滤池形式，其主要特点是采用中、小阻力配水系统；用真空系统控制进水和排水虹吸管，以代替进水、排水阀门；利用滤池本身的出水及其水头进行冲洗，以代替高位冲洗水箱或水泵。

它的主要缺点是占地面积大、池较深、处理效果不稳定、滤料冲洗频率大、耗能高等。

⑥V型滤池V型滤池是法国开发研制的均质深层截污过滤技术。

V型滤池采用均质深层滤料，不均匀系数很小。

此举能大大提高滤料层的孔隙率，使滤速得以提高，过滤周期延长（比一般滤池长2～3倍），滤料层利用率高，且滤后水质好。

另外V 型滤池采用先气冲，后气水混合洗，表面扫洗的独特形式，具有同时可节省冲洗水量和电耗，是一种高效节能型的过滤设施。

具有高度自动化程序控制，可减少运行管理人员。

单池面积可达150m2以上。

该滤池的缺点是造价高，对管理技术水平需求高，维护费用高且难度大。

由于九里山水厂采用的是V型滤池，该水厂设计水量和本水厂相同，而且九里山水厂的V型滤池效果良好，所以本设计采用V型滤池。

第三章 各构筑物的设计计算1、加药间及药剂仓库1.1设计参数设计流量Q=21×104m3/d=8750m3/h ，根据原水水质及水温，参考有关水厂的运行经验，选择的絮凝池为碱式氯化铝，采用计量泵湿式投加，碱式氯化铝含量w b =10％,混凝剂最大投加量a=50mg/L ，每天调制药剂次数n=3次。

1.2设计计算a 、溶液池总容积V 1 m bn aQ v 3197.34310417875050417=⨯⨯⨯==，取V 1=35m 3 溶液池设置三个，两用一备，交替使用。

每个容积为18 m 3，有效高度2.25米，超高0.5米，每格尺寸:B ×L ×H=2.8×2.8×2.75=21.56 m 3b 、 溶解池容积V 2v 2=0.3v 1=0.3×35=10.5 m 3溶解池格数与溶液池一样，二用一备，交替使用。