计算书

课程设计计算书

专 业： 给排水工程

班 级： ①班

学 号： 111203070132 姓 名： 陈峰

课 题： 给水厂设计 指导教师： 刘绍根

2014年11月17日 -2014年12月7日

摘要：本设计是拥有合肥地质结构城市的自来水厂设计，设计流量 5.2万吨每天，厂址在水库附近，设计地面标高22m，该市最不利地面标高28m. 关键词：混凝 沉淀 V型滤池 清水池 二级泵站

目 录

第一章 给水处理厂水量计算……………………………… 第二章 处理流程的设计…………………………………… 第三章 混凝与沉淀……………………………………… 一、混凝……………………………………………

二、混合器……………………………………………

安徽建筑大学给水处理厂课程设计

三、絮凝反应池…………………………………… 四、沉淀……………………………………………

第四章 滤池设计…………………………………………… 一、正常过滤系统设计 二、反冲洗系统设计 三、反冲洗水泵和风机选型

第五章 消毒设计计算……………………………………… 第六章 清水池设计计算…………………………………… 第七章 水厂平面布置……………………………………… 第八章 高程布置…………………………………………… 一、水头损失计算 二、处理构筑物高程确定

三、水厂至最不利用户处所需水压的计算 四、二级泵站泵选型 第九章 厂区附属建筑物设计 第十章 设计心得

参考文献 ……………………………………………………

第一章 给水处理厂水量计算

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城市自来水厂规模为5.2万m3/d，即2166.7 m3/h, 0.602m3/s。设计流量为： Q设=Q×（1+α）=2166.7m3/h×（1+0.05）=2275.0m3/h=632.0L/s 式中α为水厂自用水量系数，取值0.05。

第二章 处理流程的设计

水源 → 管式静态混合器 → 折板板絮凝池 + 平流沉淀池 → 普通快滤池 → 清水池 → 吸水井 → 二级泵站 → 市政给水管网→用户 混凝剂采用： FeCl3，管式静态混合器

消毒剂采用：液氯消毒，滤前滤后加氯，加氯机加氯

重力自流取水，其中流量为632.0 L/s，流速为1.2~1.6m/s,为使水量得到保证，采用2根铸铁输水管同时向给水处理厂输水，即每根输水管的流量为316.0 L/s，且每根可单独保证75％的输水能力。查水力计算表可得：每根输水管的管径为DN500，管内流速为1.55m/s,坡度为6.208‰。

第三章 混凝与沉淀

一、混凝

(1)、混凝剂选择：

根据原水的水质水温和PH值的情况，选用混凝剂为三氯化铁，投加浓度为15％，最大投加量为40（mg/l）。

优点：净化效率高、用药量少、出水浊度低、色度小，过滤性能好，温度适应性高，PH值使用范围宽（PH=5~9）。操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本较低。采用计量泵湿式投加，不需要加助凝剂。 (2)、药剂配制及投加方式的选择：

混凝剂的投加分干投与湿投法两种。本设计采用后者。采用计量泵投加。 (3)、混合设备的设计

本设计中采用管式静态混合器，故不单独设构筑物。 (4)、混凝剂的溶解与调配

药剂调配一般有水力、机械、压气、水泵等方法。本设计采用空气调制方法。

(5)、溶液池容积W2

根据设计流量Q=2275m3/h，最大药剂投加量为α=50mg/L，溶液浓度c=12%，

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每天调制次数n=2，则溶液池容积为：

W2=αQ/417cn=50×2275/(417×12×2)=11.4m3

采用两个溶液池。每个池子的有效容积为W2，。溶液池的基本尺寸L×B×H=2.5m×2.0m×2.5m,其中H为实际高度，已包括超高0.2m。 (6)、溶解池容积W1

因用的是聚合氯化铁，需设溶解池，溶解池容积按溶液池容积的30%计：

W1=0.3 W2=0.3×11.4=3.42 m3

溶解池尺寸为L×B×H=2.5m×2.0m×1.0m,其中H为实际高度，已包括超高0.2m。 溶解池的放水时间采用t=10min, 则放水流量：

q0= W1÷60t=3.42×1000÷(60×10)=5.7 L/s

选择放水管(铸铁管）管径DN=75mm,相应流速v0=1.33m/s。 溶解池底部设管径D=75mm的排渣管一根。

溶解池采用压缩空气搅拌，其中，空气供给强度设为10L/（S·m2），空气管流速设为13m/s,孔眼直径设为3mm，流速为26m/s,支管间距设为500mm。溶解池置于地下，池顶高出地面0.2m。

溶解池和溶液池材料都采用钢筋混凝土，内壁衬以聚乙烯板。

(7)、投加设备

1）药液提升设备 2）投药管

每池设一根投药管，投药管流量：

q=W2×2×1000/86400=0.26L/s

选择投药管管径DN=40mm,相应流速为0.29m/s，管材为硬聚氯乙烯管。 (8)、计量设备

拟采用LZB-40型转子流量计。LZB型玻璃转子流量计由一个垂直安装的锥形玻璃管与转子组成，可以从锥形管外壁的刻度上直接读出介质的流量值。锥体管长度430mm，工作环境-20～120℃，压力≦6kg/cm2。 (9)、药剂仓库的计算

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1）已知条件

混凝剂为聚合氯化铁(PFC)，每袋质量是50Kg,每袋规格为 0.5m×0.5m×0.2m。投药量为50mg /L，水厂设计水量为2275m3/h。药剂堆放高度1.5 m，药剂储存期为28天。 2）设计计算

聚合氯化铁（PFC）的袋数

N=(Q×24)ut/(1000w)=( 2275×24×50×28)÷(1000×50)=1529（袋） 堆放面积

A=NV/［H（1-e）］=（1529×0.5×0.5×0.2）÷［1.5×（1-0.2）］=64m2 仓库平面尺寸

B×L=10 m×10 m=100 m2 （10）、加药间的设计计算

采用佛山水泵厂生产的计量加药泵，泵型号JZ1000/16，选用三台，二用一备， 加药间的平面尺寸为B×L=15m×20m 二、混合器

本设计采用管式静态混合器。 三、絮凝反应池

本设计采用往复式隔板絮凝反应池。 1、设计参数：

根据设计流量Q=2275m3/h，设2池。廊道内流速采用4段：V1=0.5m/s，

V2=0.4m/s，V3=0.3m/s，V4=0.25m/s，絮凝时间T=20min,池内平均水深h1=2.5m，超高h2=0.3m。 2、设计计算：

（1）总容积的计算: W=Q×T/60=2275×20/60=758m3 （2）每池面积:

分设2池，由于平均水深h1=2.5m则每池净平面面积：

F=W/（n×h1）=758/(2×2.5)=151.6m2 池子宽度B，按沉淀池宽采用6.2m,

池子长度（隔板间净距之和）：L’=151.6m2/6.2m=24.5m

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第二步气-水同时反冲洗，空气强度取q气（下标）=15L(s2·m2)，水洗强度取q水=6 L(s2·m2)，冲洗时间取t气水-4min;

第三步水冲，冲洗强度取q水=6 L(s2·m2)，冲洗时间取t水=5min； 表洗贯穿整个冲洗的过程，表洗强度取1.8 L(s2·m2)。 （1）中央排水槽

反冲洗时中央排水槽接收流量为Q反=Q表+Q冲=（q表+q冲）f，已知反冲洗强度

q冲=6L/(s2m2)，表洗水强度为q表=1.8L/(s2m2)，则中央排水槽接收水量为：

Q反=（1.8+6）349/1000=0.3822m3/s 设水流的出水断面为正方形。

则B=H=0.9Q0.4=0.930.38220.4≈0.612m，设计中取0.62m。 则 起端水深 H1=0.75HP =0.7530.62≈0.46m 末端水深 H2=1.25HP =1.2530.62≈0.78m

设计中取起点超高0.15m，底板厚0.10m。取终端槽底与滤板相平，因为承托层厚0.05m、滤层厚1.2m，取排水槽顶部距滤层高度0.5m。

则 排水槽起端总高H1=0.15+0.46+0.10=0.71m 排水槽末端总高H2=0.05+1.20+0.50=1.75m

为了防止冲洗时跑砂，同时为了顺利排水，中央排水槽顶部采用楔形，上部倾角采用45°，下部与水平面夹角采用15° （2）反冲洗进水进气孔洞

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①反冲洗进水孔洞

单池反冲洗水量为Q冲=q冲f=6.0349/1000=0.294m3/s，设计中取反冲洗进水孔为方孔，孔内流速取1.0m/s。

则配水方孔总面积为F1=Q/v=0.294/1.0=0.294m2；

两槽侧壁均匀开孔，则两墙每墙上的开孔面积约为0.13m2； 设计孔洞尺寸为0.130.1m，则每墙上开孔0.13/0.12=13个。

因为V型滤池长8.18m，则每两个方孔的中心间距为8.18/13≈0.63m，两边两个方孔中心距池壁的距离为0.35m。

② 反冲洗进气孔洞

由Q气=q气2F/1000得，一个滤池的反冲洗进气量为：

Q气=q气2F/1000=15349/1000=0.735m3/s。

为了施工方便，排水槽上进气孔和进水孔的间距和数目设置相同，取气孔直径d=50mm，则一个滤池所有通气孔面积为：

F2=263π30.0252≈0.051m2

则气孔的空气流速为：v气=0.735/0.051≈14.4m/s，查《室外给水设计规范》（GB50013-2006）得，V型滤池的输气管渠流速为10～15m/s，显然符合要求。 ③ 反冲洗空气管

空气由反冲洗空气管进入中央渠道，反冲洗空气管的流速取10m/s，则由满流公式得，空气管管径为：d气=[4Q气/(πv)]0.5=[430.735/(π310)]0.5=0.306m。

设计中取空气管管径为d气=300mm，则管内的实际空气流速为：

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v气=4Q气/(πd0.5)≈10.4m/s，显然符合规范要求。

反冲洗空气管用焊接钢管，在敷设的时候要架空敷设，使主风管中心高出池内水面0.3～0.5m。，以防止水流倒灌。

（3）反冲洗排水渠

反冲洗排水渠用于收集反冲时洗中央排水槽的排水，为了节省用地，设在进水渠下面。每个排水渠收集5个滤池的反冲洗排水，因为反冲洗不可能同时发生，一次只有一个滤池反冲洗，则排水渠的设计水量按一个滤池的冲洗排水量设计。

即Q排= Q表+Q冲=（q表+q冲）f=（1.8+6）349/1000=0.3822m3/s 查《室外给水设计规范》（GB50013-2006）得，排水渠的流速为1.0～1.5m/s，设计中取排水流速为1.3m/s，则排水渠过水断面面积为A排=Q排/v=0.3822/1.3≈0.29m 2。假设排水渠中过水断面为正方形，则排水渠宽度 B=H=A停^0.5=0.29^0.5≈0.54m,为了和上方的溢流堰向协调，设计中取排水渠的宽度为B宽=1.25m。 三、反冲洗水泵和风机选型

查《给排水设计手册》地十一册。根据泵扬程和流量选泵，选择350S16型单级单吸离心泵，近期两台，一用一备，远期加够一台，两用一备。

表 350S160型单级单吸离心泵特性参考表

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配水系统水头损失h2:

h2=8V

2

滤干/(2g)+10V

2

2滤支

/(2g)

2

=8×1.35/(2×9.8)+10×2.83/(2×9.8)

=4.83(mH2o)

承托层的水头损失h3:

h3=0.022×H14=0.198(mH2o)

滤承

q

冲洗

=0.022×0.6×

石英砂密度取2.65t/ m3,滤料层膨胀前的孔隙率为0.4.无烟煤密度取1.8t/ m3, 滤料层膨胀前的孔隙率为0.45,滤料的水头损失h4:

h4=(p煤/p水-1)(1-m煤)H煤+(p砂/p水-1)(1-m砂)H砂 =(1.8/1-1) (1-0.4)0.7

=0.85(mH2o)

备用水头h5: 取h5=1.5 (mH2o)

△H= h1+ h2+ h3+ h4+ h5=2.82+4.83+0.198+0.85+1.5=10.198(mH2o)

×(1-0.45)0.4+(2.65/1-1) ×

第五章 消毒设计计算

水厂设计水量：Q=52000m3/d=2275m3/h，采用滤前滤后水加液氯消毒，加氯

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量取2mg/L，仓库储量按20d计算，加氯点在清水池前和原水进厂时。

设计计算：

加氯量Q:

Q=0.001×2.0×2275=4.55kg/h 储氯量G:

G=20×24×4.55=2184kg/20天 氯瓶数量:

采用容量为600kg的焊接液氯钢瓶，其外形尺寸：直径600mm，H=1800mm，共5瓶,另采用中间氯瓶一只,以沉淀氯气中的杂质,还可防止水流进氯瓶. 加氯机数量:

采用加氯机2台，交替使用 加氯间、氯库:

加氯间靠近氯池和清水池.因与反应池距离较远，无法与加药间合建。设置在水厂的北部.

第六章 清水池设计计算

水厂内建两座清水池，每座有效容积为：W=W1+W2+W3+W4 清水池调节容积取设计水量的15%，则调节容积为W1:

W1=54600×0.15=8190(m)

消防用水量：按同时发生两次火灾,一次灭火用水量取25L/s,灭火时间为2h,则消防容积W2为:W2=25×2×3600/1000=180 (m) 生产自用水量取设计水量的5% ,W3为:W3=54600×0.05=2730(m)，根据本水厂选用的构筑物特点，水厂自用水贮备容积W4为0.

W=8190+180+2730+0=11100(m)

池深采用h=4m，采用矩形清水池，则每座清水池平面面积

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3

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为A=11100/（2×4）=1387.5(m)，采用边长40m×40m的正方形。超高0.3m，则清水池净高度为4.3m。

进水管(钢管)DN=900mm,出水管DN450mm,流速=0.89m/s，益流管与进水管直径相同DN=900mm，排水管直径DN=600mm，清水池设2个检修孔DN=1000mm，池顶设6个通气管DN=200mm，池顶的覆土厚度为0.7m。

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第七章 水厂平面布置

当水厂的主要构筑物的流程布置确定以后，即可进行整个水厂的总平面设计，将各项生产和辅助设施进行组合布置，布置时应注意下列要求。

（1）按照功能，分区集中：将工作上有直接联系的辅助设施，尽量予以靠近，以利于管理，一般水厂可分为：

1）生产区：生产区是水厂布置的核心，除上述系统流程布置要求外，尚需对有关辅助生产构筑物进行合理安排。

加药间（包括投加混凝剂、加氯及相应的药剂仓库）应尽量靠近投加点，一般可设置在沉淀池附近，形成相对完整的加药区。

冲洗泵房和鼓风机房宜靠近滤池布置，以减少管线长度和便于操作管理。 2）生活区，将办公楼、值班宿舍、食堂厨房等建筑物组合为一区。生活区尽可能放在进门附近，便于外来人员联系。同时，也可以使生产免受外来干扰。

（2）注意净水构筑物扩建时的衔接，净水构筑物一般可以逐组扩建，但二泵房、加药间以及某些辅助设施不宜分组过多，为此在布置平面时，应郑重考虑远期净水构筑物扩建后的整体性。

（3）考虑物料运输、施工和消防要求：日常交通、物料运输和消防通道是水厂道路设计的主要目的，也是水厂平面设计的重要组成。一般在主要构筑物的附近必须有道路到达，为了满足消防要求和避免施工影响，某些构筑物之间必须留有一定间距。

（4）因地制宜和节约土地：水厂布置应避免点状分散，以致增加道路，多用土地。

第八章 高程布置

一、水头损失计算

在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间的水面高差即为流程中的允许流速水头损失，包括构筑物本身、连接管道、计量设备等水

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头损失在内。水头损失通过计算确定，并留有余地。 （1）处理构筑物水头损失

处理构筑物中的管式静态混合器和平流沉淀池水头损失，根据设计手册第3册进行估算，分别取值0.3m和0.50m；絮凝池和V型滤池则按具体工艺（如各种跌水和水损）和设计计算水头损失，计算得到水头损失分别为0.68m和2.50m。各种构筑物的水头损失列于下表：

表 净水构筑物水头损失估算表

（2）连接管线水头损失

管道连线的水头损失一般为0.3-0.5m，为了安全起见，在本设计中均采用0.5m的管道水头损失。 二、处理构筑物高程确定

当各项水头损失确定之后，便可进行构筑物高程布置。构筑物高程布置与厂区地形、地质条件及所采用的构筑物型式有关。

水厂地面标高为22.00m，各净水构筑物水位标高由计算确定，计算结果如下：

名称连接管絮凝池-沉淀池沉淀池沉淀池至V型滤池V型滤池V型滤池到清水池清水池清水池到吸水井吸水井构筑物絮凝池水头损失（m）水位标高沿程及局部构筑0.34260.10.325.560.52.524.760.521.760.521.26

三、水厂至最不利用户处所需水头

（1）静扬程：28-21.26=6m。

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（2）服务水压：0.28Mpa。

(3)沿程水头损失：v取经济流速1.2m/s D=（(Q/2)/0.785v）=0.431 所以D取450mm 带回去反算流速v v=Q/2A=1.1m/s 符合经济流速。

运用哈森-威廉姆斯公式

hf=6.82（L/D^1.17）(v/Cn)^1.85 Cn取81 hf=6.82(1700/(0.45^1.17))(1.1/81)^1.85 =10.37m。

H=6.74+28+10.37=45.11m。 四、二级泵站泵选型

泵房水泵采用自吸式，泵站建造采用地面式。考虑远期规划，泵房布置时预留出远期用地。近期设置3台水泵，采用2用1备，远期再设置一套。另外泵房还布置了两台真空泵、两台排污泵以及相关的起重设备等。

查设计手册选择水泵型号，供水水泵采用500S59型单级离心水泵，2用1备共3台，该水泵的特性参数如下：

泵房采用水泵单行布置，水泵房宽10.0m，水泵间距3.0m，水泵距墙的距离取2.5m。因此可计算泵房长：1.6436＋3.035＋2.532＝29.84m。另外还有配电间采用尺寸5310m，考虑到可能存在的其他因素，泵房尺寸采用35310m。与泵房配套的吸水井采用3033m。

第九章 厂区附属建筑物设计

所有的附属建筑均以远期规模来设计。 （1）生产管理及行政办公用房（综合楼） ①生产管理用房面积

查《给水排水设计手册》第三册得，生产管理用房面积为300～350m2，在此取300m2。

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②行政办公用房

管理行政办公房的总面积为：300+60=360m2，设计尺寸30312m，墙宽0.3m。 （2）化验室

按远期规模设计，查《给水排水设计手册》得，化验室面积为160～180m2， 人数为5～6人。在本设计中取化验室人数为6人；取化验室面积160m2，设计尺寸为10316m，墙厚0.3m。

（3）维修车间 ①机修间

本设计中采用中修机修间，查《给水排水设计手册》得：车间面积为130～160m2，辅助面积为60～70m2，人数为10～11人。在本设计中取人数10人；取车间140m2，取维修间60m2，则总面积为140+60=200m2,设计尺寸取10320m，墙厚0.3m。

②水表修理间

取50m2，设计尺寸取1035，墙厚0.3m。 ④泥木工间

按远期规模设计，查《给水排水设计手册》得，泥木工间面积为45～60m2，人数为3～4人。在本设计中取电修间人数为3人；取电修间面积50m2，设计尺寸1035m，墙厚0.3m。

（4）车库

设计中该给水处理场采用两辆4t卡车，一辆2t卡车，二辆吉普车。则查《给水排水设计手册》得，面积为：64+22+36=122 m2，设计尺寸取1638m，则实际面积为128 m2，墙厚0.3m。

（5）仓库

查《给水排水设计手册》得，仓库面积为200～250m2。在本设计中取仓库面积200m2，设计尺寸取20310m，墙宽0.3m。

（6）食堂

查《给水排水设计手册》得，食堂的个人就餐人员面积为2.0～1.9m2/人。设计中取个人就餐面积为2.0 m2/人，取水厂总人数为60人，则食堂面积为2.0360=120m2。数设计尺寸为1538m，墙宽0.3m。

（7）浴室与锅炉房

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查《给水排水设计手册》得，男女浴室的总面积为60～70m2。在本设计中取70m2。设计尺寸取1037m，墙宽0.6m。

（8）传达室

查《给水排水设计手册》得，传达室的面积为25～35m2。在本设计中取30m2，设计尺寸为635m，墙宽0.3。

（9）职工宿舍

查《给水排水设计手册》得，宿舍面积按4m2/人考虑，住宿人数按职工总人数的45%～55%考虑。在本设计中按50%考虑，则宿舍面积为：4350%340=80m2， 设计尺寸为19.2312m，墙厚0.3m。

（10）堆场

查《给水排水设计手册》得，管件堆场的面积为100～200m2。在本设计中取121 m2，设计尺寸11311m。

第十章、课设心得

这次课程设计让我有很大的收获，让我将课本上学到的理论知识运用到实例中，原来没有理解的许多问题也在和同学间的探讨与请教中理解得更为透彻。

参考文献

[1]《给水排水设计手册》，第三册，城镇给水，中国建筑工业出版社：北京，2004.4 [2]《给水排水设计手册》，第一册，常用资料，中国建筑工业出版社：北京，1986.7 [3]《给水排水设计手册》，第十一册，常用设备，中国建筑工业出版社：北京，2004.6 [4] 给水排水设计手册（第10册）器材与装置.中国市政工程华北设计院. 中国 建筑工业出版社.

[5]《给排水快速设计手册-- 基础知识卷》、《给排水快速设计手册--设备卷》、《给排水制图标准GBT50106-2001》 [6]软件·水力计算表

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/vz6g.html