给水厂设计

2. 设计说明 2.1 方案比较 2.1.1 预选方案进行综合考虑之后，拟采用以下两种工艺流程：加矾方案一： 源水 −→−斗槽（一泵房）−→−栅条絮凝池凝池加氯 −→−平流式沉淀池 −→− V 型滤池 −→− 清水池 −→− 吸水井 −→−二泵−→−城市管网加矾方案二： 源水 −→−斗槽（一泵房）−→− 机械絮凝池 + 往复式隔板絮−→−加氯斜管沉淀池−→− 普通快滤池−→− 清水池 −→− 吸水井 −→−二泵 −→− 城市管网2.1.2 方案技术比较从这两个方案来看都符合一般的流程要求而且出水的水质可以得到保障，所不同的主要是单体构筑物有区别，现将其比较如下： （1）絮凝工艺：方案一 采用网格絮凝池。

优点：絮凝效果好；水头损失小；絮凝时间短。

缺点：存在池底积泥现象，如有积泥现象应当及时清除。

方案二 采用机械絮凝池和往复式隔板絮凝池组合使用机械絮凝池优点：絮凝效果好，节省药剂；水头损失小；可适应水质水量的变化。

缺点：需机械设备和经常维修。

往复式隔板絮凝池优点：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；转弯处絮粒容易破碎；出水流量不易分配均匀；出口处易积泥，适用于流量每日大于3万立方米且水量变化较小的水厂。

两种形式絮凝池组合使用有如下优点：当水质水量发生变化时，可以调节机械搅拌速度以弥补隔板往复式絮凝池的不足；当机械搅拌装置需要维修时，隔板往复式絮凝池仍可继续运行。

此外，若设计流量较小，采用往复式隔板絮凝池往往前端廊道宽度不足0.5m，不利于施工，则前端采用机械絮凝池可弥补此不足。

（2）沉淀工艺：方案一采用平流沉淀池优点：造价较低；操作管理方便；施工简单；对源水浊度适应性较强；处理效果稳定；采用机械排泥设施时，排泥效果好。

缺点：需要维护机械排泥设备；占地面积较大；水力排泥时排泥困难；一般使用于中型水厂。

方案二采用斜管沉淀池优点：沉淀效率高；池体小；占地面积小。

缺点：斜管耗材多；对源水适应性较平流沉淀池差；若不设排泥装置时排泥困难若设排泥装置，维护管理麻烦；尤其使用于沉淀池改造扩建和挖潜。

（3）过滤工艺：方案一 V型滤池优点：可以采用均质滤料，截污能力大，反冲洗干净，过滤周期长，处理水质稳定，节省反冲洗水量。

缺点：对施工的精度和操作管理水平要求甚严，否则会产生如下问题：反冲洗不均匀，有较严重的短流现象发生；跑砂；滤板接缝不平、滤头套管处密封不严，滤头堵塞甚至发生开裂；阀门启闭不畅等现象时有发生。

方案二采用普通快滤池优点：运行管理可靠，有成熟的运行经验，池深较浅。

缺点：阀件较多，一般为大阻力冲洗，需设冲洗设备。

方案一较好，故本设计中采用方案一给水处理工艺流程。

2.2 水厂设计说明2.2.1 设计规模设计用水量定额是确定设计用水量的主要依据，它可影响给水系统相应设施的规模、工程投资、工程扩建的期限、今后水量的保证等方面，所以必须慎重考虑，应结合现状和规划资料并参照类似地区或企业的用水情况，确定用水定额。

城市生活用水和工业用水的增长速度，在一定程度上是有规律的，但如果对生活用水采取节约用水措施，对工业用水采取计划用水、提高工业用水重复利用率等措施，可以影响用水量的增长速度，在确定设计用水量定额时应考虑这种变化。

居民生活用水定额和综合用水定额，应根据当地国民经济和社会发展规划和水资源充沛程度，在现有用水定额基础上，结合给水专业规划和给水工程发展条件综合分析确定。

设计任务书已给出最高日用水量为：dQ＝49000 3m d，水厂自用水系数按5％计，则设计水量为：dQ= 49000⨯1.05 = 51450 3md。

2.2.4 混凝剂的配制与投加。

混凝剂投加采用如下流程：搅拌－→提升－→贮液－→计量－→投加拟定：选用精制硫酸铝, 最大的投加量为40mg/l，混凝剂每日配置次数为3次，药溶液浓度为10％，不用助凝剂。

2.2.4.4 投药计量设备采用JM型微型机械隔膜计量泵。

2.2.4.5 药剂仓库混凝剂为精制硫酸铝，每袋质量是40kg，每袋规格为0.50.40.2m m m⨯⨯。

药剂堆放高度为1.5 m，药剂储存期为30 d 。

仓库平面尺寸为：1510B L m⨯=⨯。

2.2.4.6 投药间投药间靠近投药点，与药剂仓库相连，设置两条投药管路，具有良好的通风和采光效果。

投药间要求有值班室，面积在152m 左右。

3． 设计计算3.1 给水处理厂设计用水量 3.1.1 最高日设计用水量设计任务书已给出最高日用水量为：d Q ＝490003m d，水厂自用水系数按5％计，则最高日设计用水量为：d Q =49000⨯ 1.05 =514503md=2143.753mh≈0.603ms。

3.3 混凝剂的配制和投加 3.3.1混凝剂的配制和投加 混凝剂的配置和投加采用如下流程：搅拌 －→ 提升 －→ 贮液 －→ 计量 －→ 投加 3.3.1.1设计参数 3混凝沉淀3.1 混凝剂投配设备的设计水质的混凝处理，是向水中加入混凝剂（或絮凝剂），通过混凝剂水解产物压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶粒脱稳而相互聚结；或者通过混凝剂的水解和缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附架桥作用，使胶粒被吸附粘结。

混凝剂的投加分为干投法和湿投法两种，干投法指混凝剂为粉末固体直接投加，湿投法是将混凝剂配制成一定浓度溶液投加。

我国多采用后者，采用湿投法时，混凝处理工艺流程如图2所示。

图2 湿投法混凝处理工艺流程 本应根据原水水质分析资料，用不同的药剂作混凝试验，并根据货源供应等条件，确定合理的混凝剂品种及投药量。

聚合铝，包括聚合氯化铝（PAC ）和聚合硫酸铝（PAS ）等，具有混凝效果好、对人体健康无害、使用方便、货源充足和价格低廉等优点，因而使用聚合铝作为水处理的混凝剂。

取混凝剂最大投加量为40mg/L 。

3.1.1溶液池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。

溶液池容积按下式计算：1417aQ W cn=式中 2W －溶液池容积，3m ； Q －处理水量，3/m h ；a －混凝剂最大投加量，mg/L ；c －溶液浓度，取10%； n －每日调制次数，取n ＝2。

代入数据得：3140214410.28417417102aQ W m cn ⨯===⨯⨯溶液池设置两个，每个容积为'1W =5.143m ，取53m ，以便交替使用，保证连续投药。

取有效水深H 1＝1.0m ，总深H ＝H 1+H 2+H 3（式中H 2为超高，取0.3 m ；H 3为贮渣深度，取0.2m ）＝1.0+0.3+0.2＝1.5m 。

溶液池形状采用矩形，尺寸为长×宽×高＝3m ×2.5m ×1.5m 。

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。

沿池面接入药剂稀释采用给水管DN60mm ，按1h 放满考虑。

3.1.2溶解池 溶解池容积31208.328.103.0)3.02.0(m W W =⨯=-=式中： 2W ——溶解池容积（m 3 ），一般采用（0.2-0.3）1W ；本设计取0.31W溶解池一般取正方形，有效水深H 1＝1.0m ，则：面积F ＝W 1/H 1→边长a ＝F 1/2＝1.75 m ；溶解池深度H ＝H 1+H 2+H 3 （式中H 2为保护高，取0.3m ；H 3为贮渣深度，取0.2m ）＝1.75+0.3+0.2＝2.25 m和溶液池一样，溶解池设置2个，一用一备。

溶解池的放水时间采用t ＝10min ，则放水流量：q=t W 602=6010100008.3⨯⨯=5.13 L/S,查水力计算表得放水管管径0d ＝80mm ，相应流速v=0.92m/s ，管材采用硬聚氯乙烯管。

溶解池底部设管径d ＝80mm 的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。

溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理。

溶解池搅拌装置采用机械搅拌：以电动机驱动浆板或涡轮搅动溶液。

3.1.3投药管投药管流量12100010.28210000.24/246060246060W q L s ⨯⨯⨯⨯===⨯⨯⨯⨯查水力计算表得投药管管径d ＝15mm ，相应流速为1.24L/s 。

3.2 混合设备的设计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，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。

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：具有高效混合、节约用药、设备小等特点，它是有二个一组的混合单元件组成，在不需外动力情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达90-95%，构造如图所示。

图 管式静态混合器 3.2.2设计流速静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.0m/s ，则管径为：40.600.883.14 1.0D m⨯==⨯采用D=900mm ，则实际流速0.96/v m s = 3.2.3混合单元数按下式计算0.50.30.50.32.36 2.36/0.960.9 2.3N D υ--≥=⨯= 取N=3，则混合器的混合长度为：L=1.1ND=1.10.93 2.7m ⨯⨯= 3.2.4混合时间T= 2.7 2.80.96L s v==3.2.5水头损失2220.40.41.43 1.430.96()()3220.929.8v v h N N g D g ζ==⨯=⨯⨯=⨯3.3 反应设备的设计在絮凝池内水平放置栅条形成栅条絮凝池，栅条絮凝池布置成多个竖井回流式，各竖井之间的隔墙上，上下交错开孔，当水流通过竖井内安装的若干层栅条或栅条时，产生缩放作用，形成漩涡，造成颗粒碰撞。

栅条絮凝池的设计分为三段，流速及流速梯度G 值逐段降低。

相应各段采用的构件，前段为密网，中段为疏网，末段不安装栅条。

3.3.1平面布置絮凝池分为两组 每组设计流量30.60/20.30/Q m s ==3.4 给水处理构筑物设计 3.4.1絮凝池设计 3.4.2 平流沉淀池设计 （1）设计数据采用两组平流沉淀池，总设计流量为d Q =49000⨯1.05 =514503m d=2143.753mh ≈0.603ms。

每组设计流量为332143.7510720.302m mQ h s ===，，沉淀池停留时间取 1.5T h =，沉淀池水平流速取10mm v s=。

沉淀池有效水深取3.5 m 。

（2）池体尺寸沉淀池容积：21072 1.51608W QT m ==⨯=；沉淀池长为：3.6 3.610 1.554L v T m =⨯⨯=⨯⨯=；沉淀池宽为：16088.554 3.5W B m HL ===⨯，取9.00 m ；沉淀池有效水深为H=3.5 m ，取保护高为0.3 m ，沉淀池总高度为3.8 m 。