4万吨某给水厂设计说明书

给水处理厂设计

1.1.1.设计原始资料 1.1.1.设计水量

设计水厂总供水量：近期4万吨/天，远期6万吨/天。本设计中按近期设计。 1.1.2.给水水源

县城现状取水点为取水站 1.1.3.水源水质资料

水资源：水资源总量不富，开发利用率低。全县多年平均水资源总量为6.514亿立方米，人均占有水量836立方米，其中地表水5.081亿m3，地下水0.387亿m3，过境水1.046亿m3。

涪江从城区中心穿过，将县城分割为江北片区和江南的老城片区、凉风垭-哨楼片区。涪江多年来水量572 m3/s，枯水流量（1979年测值）为185 m3/s，河水最大流速为4.75m/s。

水质资料

采样地点 测试项目 浑浊度（度） pH 挥发酚类（mg/L） 氰化物（mg/L） 砷 （mg/L） 汞 （mg/L） 镉 （mg/L） 六价铬（mg/L） 铅 （mg/L） 气 温 （℃） 水 温 （℃） 最高大肠杆菌（个/L） 细菌总数（个/ml） 含砂量（Kg/m3） 王家坟 20~10000 7.7~8.0 <0.002 <0.002 <0.01 <0.001 <0.01 <0.005 <0.01 2~38 6~27.5 ≯1000 10000 11.2

1.1.4.净化水质要求

生活用水：达到国家生活饮用水水质标准(GB5749-2006)

1

生产用水：无特殊要求 1.1.5.混凝剂

最大投加量50mg/L（以商品纯重量计）,平均投加量25mg/L。液体聚合氯化铝Al2O3含量10%，液体密度10% 1.1.6.消毒剂

采用液氯，最大加氯量0.5～2.0 mg/L。 1.1.7.气象资料

潼南县地处北纬30度附近，为亚热带季风性湿润气候，具有冬温夏热、热量丰富、降水充沛、季节变化大、多云雾、少日照等特点。多年平均气温为17.9℃,最高年份为18.4℃，最低年份为１7.1℃，气温变化较为稳定，潼南最热月为８月，平均气温达28℃，极端最高温度40.8℃；最冷月为1月，平均气温为6.9℃，极端最低气温为-3.8℃。潼南县地处四川盆地底部，冬季温暖、很少霜冻，多年平均无霜期为335天，最长则长年无霜，无霜年率为14%。多年平均日照时数1218.8小时。

全县多年平均降雨量974.8毫米，最高年份达1413.9毫米，最少仅650.8毫米，年际变化显著。降水量的季节分配也不均匀，夏半年（5-10月）降水量偏多，达781.40毫米，占全年总降水量的80%，冬半年（11-4月）降水量仅195.4mm，占年总降水量的20%。 1.1.8.常规工艺流程

水厂是给水处理中的主要部分，其任务是通过必要的处理方法，去除水中的悬浮物质，胶体物质，细菌及其它有害成分及杂质，使之符合生活饮用或工业使用所要求的水质。常规水处理工艺采用的净水流程一般为：

取水—配水井—混合设备—絮凝池—沉淀池—滤池—清水池—二泵站—用户

1.2.工艺流程

水厂以地表水作为水源，常见工艺流程如下图所示。

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混凝剂原水混 合絮凝沉淀池消毒剂滤 池清水池二级泵房用户水处理工艺流程

1.3.设计水量及主要处理构筑物的选择

1.3.1.总设计水量

水处理构筑物的生产能力应以最高日供水量加水厂自用水量进行计算，城镇自用水量一般采用供水量的5%～10%。分两组。

Qd=40000*1.05=42000m3/d=486.11L/s，则每组的设计水量为243.05L/s 1.3.2.配水井

配水井设在处理构筑物之前，起缓冲水量，均匀配水的作用，同时可设置固液分离机拦截较大悬浮物。配水井出水设超越管，当原水浊度较低时，不需进行预沉时，超越预沉池。配水井有效水深为3m，超高0.3m，尺寸为：L×B×H＝12m×3.8m×3.3m。 1.3.3.混合设备

混合设备的基本要求是药剂与水的混合必须快速均匀。 类别 优点 方案一 管式静态混合器 方案二 管式扩散混合器 构造简单，安装方便 。混合快速管式孔板混合器前加装一个锥均匀 形帽，水流合药剂对冲锥形帽后扩散形成剧烈紊流，使药剂和水达到迅速混合。不需外加动力设备，不需土建构筑物，不占用地 缺点 混合效果受水量变化有一定影响 1.水头损失稍大 2.管中流量过小时，混合不充分 适用条件 适用于水量变化不大的各种规模适合于中等规模 水厂 所以在本工程中选用管式静态混合器。

管式静态混合器混合效果好，构造简单，无活动部件，制作安装方便，其主

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要由数个混合元件组成，将其放入絮凝池进水管即可。水和药剂通过混合器时，被单元体多次分割，改向并形成涡旋，以达到混合的目的。相对于水力混合池和机械搅拌混合池来讲，管式静态混合器可节约占地面积，减少基建费用和运行费用。

药剂管道混合单元体管道原水静态混合器

管式静态混合器

1.3.4.絮凝池

絮凝池方案比较： 类别 优点 往复隔板絮凝池 ① 絮凝效果较好 ② 构造简单,施工方便 缺点 1. 絮凝时间较长 2. 水头损失较大 3. 转折处絮粒易破碎 4. 出水流量不易分配均匀 絮凝设备的基本要求是：原水及药剂经混合后，通过絮凝设备应形成肉

眼可见的大的密实絮凝体，絮凝形式较多，主要有水力搅拌式和机械搅拌式等，我国在水力絮凝池的新型池型研究上已达到较高水平。水力絮凝池中的隔板絮凝池是应用历史较久、目前仍常应用的絮凝池型，有往复式和回转式两种，后者是在前者的基础上加以改进而成的，所以作为水里絮凝池的基础，往复式隔板絮凝池的原理和运行经验对现在的水厂絮凝设计具有重要意义。往复式隔板絮凝池虽

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折板絮凝池 1. 絮凝时间短 2. 絮凝效果好 1.构造较复杂 2.水量变化影响絮凝效果

然节省絮凝时间、减少水力损失、保护絮凝体不被破坏、使出水分布均匀等方面较新型絮凝池型没有明显的优势，但在设计合理、运行条件控制恰当的情况下，其絮凝效果也较好，而且构造简单，施工方便。本课程设计选择往复式隔板絮凝池作为絮凝构筑物，便于加深对絮凝工艺基本原理的理解，也便于参照设计手册运用已有的工程经验，更贴近于工程实际，也为今后实际工作打下良好的基础。 1.3.5.沉淀池 方案比较： 类别 优点 斜管沉淀池 1.水力条件好，沉淀效率高 2.体积小，占地少 3 停留时间短 平流沉淀池 1.造价较低 2.操作管理方便，施工较简单； 3.对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果稳定 4.带有机械排泥设备时，排泥效果好 缺点 1.抗冲击负荷能力差 2.排泥复杂 3.斜管耗用较多材料，老化后尚需要更换，造价费用较高 4.对原水浊度适应性较平流池差 6.处理水量不宜过大 适用条件 一般用于大中型水厂 1. 可用于各种规模水厂 2. 宜用于老沉淀池的改建,扩建和挖潜 3. 适用于需保温的低湿地区 4. 单池处理水量不宜过大 本工程选用斜管沉淀池。

斜管沉淀池相对于其他沉淀池具有停留时间短，沉淀效率高，占地省等特点。沉淀池内斜管材料仍采用无毒聚氯乙烯塑料，断面为正六边形，内径取25mm，

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1.占地面积较大 2.不采用机械排泥装置时，排泥较困难 3.需维护机械排泥设备

集水槽清水区斜管区配水区穿孔排泥管积泥区斜管沉淀池计算示意图

2.6.普通快滤池

2.6.1.设计参数

单层石英砂滤料，密度ρs=2.65t/ m3，滤料膨胀前孔隙率m0=0.41； 设计流量：Q=21000m3/d=875m3/h = 0.2431 m3/s； 设计滤速： V＝8～10m/h，取10 m/h； 冲洗强度：12～15L/m2·s，取14 L/m2·s； 冲洗时间：t＝6min； 冲洗周期：T=12h； 工作时间；t=24h. 2.6.2.设计计算 2.6.2.1.冲洗强度

冲洗强度q按经验公式计算

43.2dm1.45(e?0.35)1.632q?(1?e)?0.632

式中

dm－滤料平均粒径；

e－滤层最大膨胀率，取e= 40%；

?－水的运动黏滞度，??1.44mm2/s。

砂滤料的有效直径

d10=0.7mm

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与

dm对应的滤料不均匀系数u=1.5

dm所以， =0.9u

d10=0.9×1.5×0.7=0.945 mm

43.2?0.9451.45(0.4?0.35)1.6322冲洗强度q??14.12L/(sm) 0.632(1?0.4)1.442.6.2.2.滤池面积

滤池实际工作时间t0＝24－（0.1×

24）＝23.8（h） 12（注：式中只考虑反冲洗时间，未考虑初滤水的排放时间）；

滤池总面积F?Q21000??88.24m2 v10*23.8滤池个数采用N=4个，双行并列布置；

单池面积f=F/N=88.24/4=22.06m2，取22.2m2； 每池平面尺寸采用L×B=6m×3.7m

池的长宽比为6/3.7=1.62（符合设计规范，规范要求： 1.5:1～2:1；） 滤池高度 支承层高度 滤料层高度 砂面上水深 超高（干弦）滤池总高

H1?0.45mH2?0.7mH3?2m

H4?0.3mH?H1?H2?H3?H4?0.45?0.7?2?0.3?3.45m2.6.2.3.单池冲洗流量

q冲?fq?22.2?14.12?313.5L/s=0.314L/s

2.6.2.4.冲洗排水槽 1) 断面尺寸 两槽中心距采用a=3m

排水槽个数n1=L/a=6/3=2（个） 槽长l=B=3.7m 槽内流速，采用0.6m/s

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排水槽采用标准半圆形槽底断面形式，其末端断面模数为： X=(q*l*a/4570/v)0.5=(14.12*6*3/4570/0.6)0.5=0.30(m) 槽宽：b=2X=2*0.30=0.6m。 2) 设置高度

滤料层厚度采用Hn=0.7m 排水槽底厚度采用δ=0.05m 槽顶位于滤层面以上的高度为： He=eHn+2.5x+δ+0.075=1.03m 3) 核算面积

排水槽平面总面积与单个滤池面积之比： 2*2*x*l/f=2*0.3*6/22.2=0.24<0.25 2.6.2.5.集水渠

集水渠采用矩形断面，渠宽采用b=0.75m 渠始端水深Hq

fq2/322.2?14.122/3Hq?0.81()?0.81?()?0.561m

1000b1000?0.75

集水渠底低于排水槽底的高度Hm

Hm?Hq?0.2?0.761m,取0.8m。

2.6.2.6.配水系统

采用大阻力配水系统，其配水干管采用方形断面暗渠结构。 (1)配水干渠 干渠始端流速采用

v干?1.5m/s

干渠始端流量Q干?q冲?0.318m3/s

干渠断面积A?Q干/v干?0.318/1.5?0.212m2，取0.25m 干渠断面尺寸采用0.5m×0.5m (2)配水支管

支管中心距采用s=0.25m

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2

支管总数n2=2L/s=2×6/0.25=48（根） 支管流量Q支?Q干/n2?0.318/48?0.0066m3/s 支管直径采用流速 v支?d支?75mm?，

Q支A支0.0066?1.50m/s 0.0044支管长度l1?B?dg2?B?(0.6?2?0.1)?1.45m

2核算l1/d支?1.45/0.075?19.33?60 (3)支管孔眼

孔眼总面积Ω与滤池面积f的比值a，采用??0.24%，则

???f?0.0025?22.2?0.0555m2

孔径采用

d0?12mm?0.012m

???d02/4?3.14?0.0122/4?113?10?6m2单孔面积 孔眼总数n3??/??0.0555/113?10?6?491(个) 每一支管孔眼数（分两排交错排列）为：

n4?n3/n2?491/60?8.2(个), 取8个

孔眼中心距s0?2l1/n4?2?1.1/8?0.275m

孔眼平均流速v0?q/(10?)?14.12/(10?0.275)?5.13m/s 2.6.2.7. 冲洗水箱

冲洗水箱与滤池合建，置于滤池操作室屋顶上。 (1)容量V

t冲洗历时采用0=6min

V?1.5?(qft0?60)/1000?0.09qft0

?0.09?14.12?22.2?6?169.3m3

水箱内水深，采用

h箱?3.5m

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圆形水箱直径D箱?(2)设置高度

4V??h箱4?169.3?7.85m

??3.5水箱底至冲洗排水箱的高差?H，由以下几部分组成。 ① 水箱与滤池间冲洗管道的水头损失管道流量Q冲?q冲?0.854m3/s 管径采用

D冲?600mmh1

，管长l=7m

， 1000i?13.5

查水力计算表得：

v冲?2.55m/s冲洗管道上的主要配件及其局部阻力系数合计???7.38

h1?il冲???v2/2g?13.5?70/1000?7.38?2.552/(2?9.81)?3.39② 配水系统水头损失h2 h2按经验公式计算

mH2O

h2?8v干/(2g)?10v支/(2g)?8?1.52/19.62?10?2.22/19.62?3.27mH2O ③ 承托层水头损失h3 承托层厚度采用H0=0.45m

h3?0.022H0q?0.022?0.45?14?0.12mH2O22

④ 滤料层水头损失h4

h4?(?2/?1?1)(1?m0)L0

式中

?2－滤料的密度，石英砂为2.65t/m3；

?1－水的密度，t/m3；

m0－滤料层膨胀前的孔隙率（石英砂为0.41）； －滤料层厚度，m。

h4?(2.65/1?1)(1?0.41)?0.7?0.68L0所以

mH2O

⑤ 备用水头h5=mH2O

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则

?H?h1?h2?h3?h4?h5?3.39?3.27?0.12?0.68?1.5?8.96mH2O

2.6.2.8.反冲洗水泵计算

水泵所需的供水量:Q＝qf＝14.12×22.2＝313.4L/s 清水池至滤池间冲洗管道中的总水头损失：h6＝1.0m 则H=8.96+ h6=9.96mH2O；

设冲洗水泵三台，两用一备。水泵型号为300S12A，其特性为：Q=160L/s,H=10.81m, 配备Y90S-2型电动机，功率N=95Kw，电压V=380V。

在清水池和滤池附近设反冲洗泵房，水泵竖向并排排列布置，泵房平面尺寸为：L×B＝11.2m×5.4m。

2.7.消毒 2.7.1.加药量的确定

最大投氯量为a=3mg/L 加氯量为：

Q?3mgl?8.0?104m3d?0.001?10kgh

储氯量（按一20天考虑）为：

M储备量?10kg/h?24?20?4800kg

2.7.1.加氯间的布置

加氯间靠近滤池和清水池，在加氯间、氯库低处各设排风扇一个，换气量每小时8～12次，并安装漏气探测器，其位置在室内地面以上20cm。设置漏气报警仪，当检测的漏气量达到2～3mg/kg时即报警，切换有关阀门，切断氯源，同时排风扇动作。

为搬运氯瓶方便，氯库内设单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶正上方，轨道通到氯库大门以外。

加氯间外布置防毒面具、抢救材料和工具箱，照明和通风设备在室外设开关。 在加氯间引入一根DN50的给水管，水压大于20mH2O，供加氯机投药用；在氯库引入DN32给水管，通向氯瓶上空，供喷淋用。

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2.8.清水池

2.8.1.设计参数

单组设计规模：Q=2万m3/d 2.8.2.设计计算

设计供水量：Q0=2×1.05=2.1万m3/d（考虑水厂自用水量）

清水池的调节容积按水厂设计供水量的15%考虑，有效水深采用h=3.7m，超高h0=0.3

清水池的总高度：H＝h+h0=4 m

清水池的调节容积：V清水池=2.1×104×15%＝3150m3

考虑每组设1个清水池，每个清水池尺寸：L×B×H＝38m×22.4m×4m 则有效容积为3150 m3。

2.9.二泵房

2.9.1.吸水井

吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求.

吸水井最高水位标高=清水池最高水位标高-连接管道中的水损=3.700-0.15=3.550m

吸水井最低水位标高=吸水井最高水位标高-吸水井有效水深 =3.550-4.600=-1.050m，吸水井超高1m。

吸水井长度18m,吸水井宽度3m.吸水井高度为5.6m。 2.9.2泵房设计

供水总量Q0=4×1.05=4.2万m3/d，采用时变化系数Kh = 1.3

水泵总流量：Qb= Qmax=Kh×Q0=1.3×4.2=5.46万m3/d=2275 m3/h=631.9L/s 所需水泵扬程：Hb=60m

二泵房中泵型号的选择：三用一备

流量Q=631.9L/s,扬程H=60m,查《给排水设计手册第11册常用设备》选泵：重庆大耐泵业有限公司生产的300S90B型，电动机型号为Y355M1-4 型号 流量Q m3/h L/s 扬程转速轴功电动效率气蚀余量H n(r/22

率机功η(XPSH)r(

(m) min) (kw) 率(kw) (%) m) 16SA-9JB(16SA-9E) 900 720 540 250 200 150 57 67 72 200 220 70 73 70 4 4 4 1450 180 151 泵房的尺寸：32m×10m，长度为：控制间3m，泵基础之间的间距为2m，泵基础长为3.5m，靠近控制间的泵于靠近吊装间的泵距离墙的距离也为3m，另外设3m作为吊装机械电葫芦用，共计32m；宽度为：吸水管4m，泵和电动机基础宽为2.5m，压水管长度3m，共计9.5m取为10m。

配电设备与水泵机组放在水泵间，控制设备放在值班室内，水泵间需设起重设备。

综合各种因素，二泵房采用半地下式，泵房平面尺寸为：L×B×H＝25m×9m×8m。配电间平面尺寸为：L×B＝10.9m×5.6m.

2.10.投药间

投药间主要用于向絮凝反应池投加混凝剂，水厂采用混凝剂为聚合氯化铝，最大投加量50 mg/L，平均投加量25mg/L。液体聚合氯化铝Al2O3含量10%，液体密度10%。

溶液池：溶液浓度采用c=50%，每日调制次数n=3，最大投加量a=50 mg/L。 溶液池容积：

溶解池溶积：W1=0.3 W2=0.3×21.8=6.56 m3

代入数据得：W2 =21.9m3

溶液池尺寸：L×B×H＝7.3m×3m×1m 溶解池尺寸：L×B×H＝4.4m×1.5m×1m

投药间平面尺寸为6.6×12m。投药间为两层建筑，底层为药剂仓库和溶解池，二层为投药间，投药间内中建有6m×3m×2m.溶液池一个。同时安装成套加药设备一套CT（A）－2XV/3XJ型设备，用于投加聚合氯化铝，投药量为500L/h，含溶液箱2个，计量泵3台，控制柜1个及其它配套1套；另一套CT（A）－1XV/2XJ型设备，用于在高浊度水时投加聚丙烯酰胺，投药量为250L/h，含溶

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液箱1个，计量泵1台，控制柜（共用）1个及其它配件1套。

溶解池可采用人工投药，并设搅拌设备。底层设有药液提升泵，将溶解池中混合液提升至溶液池中。

投药间采用成套加药设备实现自动投药。在配水井中装有ZZ-1C 型浊度计连续测定原水浊度，在斜管沉淀池出口装有ZZ-1B型浊度仪连续测定沉淀池出水浊度。在管式静态混合器出口管上设有取样管，检测投药后的原水经混合后水样中的流动电流值，并将各种仪器信号传至投药间的控制箱以实现投药的自动控制。

2.11.加氯间

消毒剂采用液氯，加氯量为0.5～2.0 mg/L，平均投加1.5 mg/L最大加氯量各为2.0 mg/L。

近期最大加氯量q?(40000?1.05)?0.004＝7kg/h；

24加氯间含加氯值班室、氯库和漏氯吸收间，平面尺寸为L×B×H＝13.2×6.6×6.0m。

加氯间值班室里装有2台V10K型加氯机（一用一备），每台加氯机的最大加氯量为10kg/h。考虑滤后加氯，加注点设在滤池后清水总管上，平均投加量都为1.5mg/L，最大投加量为2.0mg/L。

氯库中设有1吨电动葫芦，以便将氯瓶吊上吊下，加氯值班室和氯库中设有漏氯报警仪。

漏氯吸收间设有余氯吸收装置一套，当氯瓶发生大量泄漏事故时，通过漏氯报警仪报警，并将余氯吸收装置自动投入运行，以保证安全。

2.12.冲洗废水回收池

冲洗废水回收池主要用于滤池反冲洗废水的回收，同时考虑其他生产构筑物（如清水池）的冲洗废水的收集。因滤池冲洗周期短，冲洗频率高，冲洗水量大，所以主要考虑滤池冲洗废水容积。废水回收池停留时间取t=6h，滤池冲洗周期为12h，共设有4格滤池，故每隔3小时就有1格滤池冲洗废水排入，1格滤

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池冲洗废流量为317.7L/s，冲洗时间为6min，则在其停留时间内共收集废水量为：

Q=60×6×317.7×6/1000= 686.2m3

适当考虑其他构筑物冲洗废水排入时的调节容积，取其容积为750m3。 废水回收池尺寸为：L×B×H＝20m×12.5m×3m。

2.13.高程计算

2.13.1.清水池

以清水池池底标高为±0.00m， 有效水深3.7m，故水面标高3.700m。 超高0.3m，故水池池顶标高为4.000m。 覆土深度0.7m，故地面标高为4.700m。

清水池进水管位于距池底2/3处，进水管标高为2.600m。 2.13.2.普通快滤池—清水池

普通快滤池到清水池之间有一根管道相连，管段长度为12.4m，管道选用铸铁管。管道中流量0.2431m3/s，流速范围0.8～1.2m/s，由水力计算表取流速：0.86m/s，管径：600mm，i＝1.614‰

沿程水头损失： 1.614‰×12＝0.0193 m

连接管中产生局部损失的配件，附件及局部阻力系数如下： 管道水流进口阻力系数：0.5 闸阀1个阻力系数：0.07

v2局部水头损失＝?＝（0.5+0.07）×0.862/（2×9.81）=0.0148m

2g总水头损失=0.0148+0.0193=0.0341 2.13.3.普快滤池

由设计手册查得普快滤池中水头损失一般为2.0～2.5m，取2.5m。普快滤池到清水池间管道12.4m，沿程水头损失为0.0193。局部水损为0.0148m。

滤池内水面标高为：4 +2.5+0.0341＝6.534m

滤池超高0.30m，故滤池池顶标高为：6.534＋0.30＝6.834m 滤池水深为3.15m，故滤池池底标高为：6.534-3.15＝3.384m

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