设计计算书

第一节、水量计算

该水厂设计产水量为 18500 m³/d

自用水系数 10%

水厂的井水量为 Q=18500（1+0.1）=20350 m³/d=847.92=0.24

第2节、混凝

1.混凝剂药剂的选用

根据任务书，选取药剂为三氯化铁，三氯化铁的投加量选取为10㎎/L，其特点为：

三氯化铝的混凝效果受温度影响小，絮粒较密实，适用原水的pH值约在6.0--8.4之间。

药剂投加方式

干式与湿式的优缺点的比较：

投加方式一般有重力投加和压力投加，大多数情况下水厂采用压力投加，本设计采用水射器投加方式。如下图：

混凝剂的湿式投加系统如下图：

2、加药间的设计计算

设计要求：加药间尽量设置在投药点的附近；加药间和药剂仓库可根据具体情况设置机械搬运设备；加药管可以采用塑料管、不锈钢或橡皮管，溶药用的给水管选用镀锌钢管，排渣管采用塑料管；加药间要有室内冲洗设施，室内地面要有5‰的坡度坡向集水坑；加药间要通风良好，冬季有保温措施；加药间与仓库连在一起，仓库储量按最大投加期间的1～3个月的用量计算。

3、溶液池容积

= =1.02m 取1.5 m

式中：—混凝剂（三氯化铁）的最大投加量（mg/L），本设计取10mg/L；

—溶液浓度，一般取5%-20%，本设计取10%；

—处理水量，本设计为847.92

—每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。

溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2座，一备一用，保证连续投药。单池尺寸为L×B×H=1.5×1.0×1.6，高度中包括超高0.3m，沉渣高度0.3m，置于室内地面上。溶液池实际有效容积： = L×B×H=1.5×1.0×1.0=1.5m，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。沿池面接入药剂稀释采用给水管DN60mm，按1h放满考虑。

4、溶解池容积

式中： —溶解池容积（m3 ），一般采用（0.2-0.3）；本设计取0.3

溶解池也设置为2池，单池尺寸：L×B×H=1.0×0.5×1.5，高度中包括超高0.3m，底部沉渣高度0.2m，池底坡度采用0.02。则溶解池实际有效容积： = L×B×H=1.0×0.5×1.0=0.5 m ，满足要求。

溶解池的放水时间采用t＝10min，则放水流量：

q===0.75 L/S,

查水力计算表得放水管管径＝50mm，相应流速v=0.38m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径d＝50mm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。

5、投药管

投药管流量： q===0.04L/S

查水力计算表得投药管管径d＝10mm，相应流速为0.5m/s。

6、 溶解池搅拌设备

溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机。

7、计量投加设备

本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。

计量泵每小时投加药量:q===0.125m/h

式中：——溶液池容积（m3）

耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用.

8、药库的设计参数

混凝剂三氯化铁所占体积：

T=×Q×15=×20350×15=3052.5㎏=3.1t

式中：T—药剂按最大投药量的15d用量储存

a—三氯化铁（mg/l），本设计取10mg/l

Q—处理水量（m/d）。

三氯化铁的相对密度为1.19，则算占体积V=

药品放置高度按1.0m计，则所需面积为2.61m

考虑到药品的运输、搬运和磅秤算占体积，不同药品间留有间隔等，这部分面积按药品占有面积的30℅计，则药库所需面积：，则药库平面尺寸取L×B×H=2.5m×2..0m×3m 。

9、静态混合器的设计计算

本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。设计总进水量为Q=20350m3/d，水厂进水管投药口靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布。静态混合器的水头损失一般小于0.5m，根据水头损失的计算公式:h=0.1184n

式中：h——水头损失（m）；

Q——处理水量（m/d）;

d——管道直径（m）；

n——混合单元（个）。

设计中取d=0.6m，Q=0.3 m/S,当h=0.4，n=3时，h=0.3m<0.5m。所以选DN600内设3个混合单元的静态混合器。

图:管式静态混合器

第三节、水力循环澄清池的设计

澄清池是将絮凝和沉淀综合于一个构筑物中，主要依靠活性泥渣层达到澄清的目的。本设计采用水力循环澄清池，主要由喷嘴、混合室、喉管、第一絮凝室、第二絮凝室分离室、进水集水系统与排泥系统组成。

1、水力循环澄清池设计参数

水力循环澄清池一般为圆形池子。进水悬浮物的含量一般小2000短时

间内允许达到5000。

（1）设计回水量一般采用进水流量的3～5倍，原水浊度时取下限，反之取上限。

（2）喷嘴直径与喉管直径之比为（1：3）～（1：4），喉管截面积与喷嘴截面

积之比为12～13.

（3）喷嘴流速为7～8，水头损失为3～4m。喉管的进水喇叭口距离池底一

般为0.15m，喷嘴顶离池底的距离为0.6m。

（4）喉管流速为2.0～3.0，喉管处的水流混合时间为0.5～1.0s。喉管喇

叭口的扩散角为，喉管长度为直径的5～6倍。

（5）第一应室室的出口流速为50～60，应室时间为20～30s,锥形扩散角

小于。第二应室室进口流速为30～40，应室时间为110～140s。应室室有效高度为3m。水流时间在池中总停留时间为1.2～1.5h。

（6）清水区水流上升流速为0.7～1.0，低温地浊水可以取低值，水流停

留时间为40min左右。清水区高度一般为2.5～3.0m，池子超高为0.3m。保证出水水质，清水区高度最好取高值。在分离区内设斜板等设施能提高澄清效果，增加出水量和减少药耗。

（7）水池的斜壁与水平的夹角一般为

（8）排泥装置同机械搅拌澄清池。排泥耗水量约为进水量10%。池子底设放空管。

采用数据：

本设计采用4座水力循环澄清池，则单池设计流量，采用回流比n=4，总循环流量为。

设计循环总流量 ：

喷嘴流速 ：

喉管流速 ：

第一反应室出口流速 ：

第二反应室进口流速 ：

清水区（分离室）上升流速 ：

喉管混合时间 ：

第一反应室反应时间 ：

第二反应室反应时间 ：

分离时间 ：

:

（7）进出水系统计算

进水管采用=300，管内流速取1.2

出水系统：采用环形穿孔集水槽，根据澄清池设计经验，环形集水槽中心线 内所围面积等于分离区面积的45% 即0.45 则环形集水槽中心线处直径环形集水槽宽度按经验公式 k为超载系数取1.2 则

槽起点水深

槽终点水深

集水槽平均流速为：

（8）孔眼计算：

设孔眼淹没深度则所需孔眼总面积为采用孔眼直径=25mm，则每个孔眼面积，要求的孔眼数个

孔眼间距：（采用等间距法）

外侧采用93

内侧采用87

8条辐射集水槽的开孔部分总长度为：

假定环形集水槽所占宽度为0.38m

靠池壁的的环形集水槽开孔部分长度为：

3.14（9.3-2×0.38）-8×0.32=24.26m

穿孔集水槽（包括辐射槽和环形槽）的开孔部分总长度L为：

L=39.52+24.26=63.78

孔口近距x为：

x=

（9）储水槽计算：

总出水量=2=2总槽流速采用0.75

槽宽B=

（10）排泥系统计算：

污泥浓缩室容积

其中：，，，，

泥斗只+·数，则每只泥斗容积

（11）排泥管采用=150

排泥流量

其中：—澄清池水面至排泥出口的高差

排泥历时

（12）放空管采用=200

（13）溢流管采用=300与进水管相同

第4节、普通快滤池的设计

1.设计要点

(1) 滤池清水管应设短管或留有堵板，管径一般采用75--200mm.以便滤池翻修后排放初滤水。

(2) 滤池底部宜设有排空管，其入口处设栅罩，池底坡度约0.005，坡向排空管。

(3) 配水系统干管的末端一般装排气管，当滤他面积小于2 5㎡时。管径为400mm,滤池面积为25--100㎡时，管径为50mm排气管伸出滤池顶处应加截止阀。

(4) 每个滤池上应装有水头损失计或水位尺以及取样设备等。

(5) 滤池数目较少，且直径小于300mm的阀门，可采用手动，但冲洗阀门一般采用电动、液动或气动。

(6) 各种密封渠道上应有1--- 2个人孔。

(7) 管廊门及通道应允许最大配件通过，并考虑检修方便。

(8) 滤池池壁与砂层接触处抹面应拉毛，避免短流口

(9) 滤池管廊内应有良好的防水、排水措施和适当的通风，照明等设施。

4，

（2）支管：

第五节、清水池的设计

本工程不设水塔或高位水池，二泵供水量应与用水情况保持一致，一泵用水量按最高日用水量来确，所以设计2座清水池。

1、清水池总容积的计算

清水池容积按最高日用水量的10%-20%计算，则清水池贮存水量：

采用两座清水池，每座清水池容积为：

取清水池超高0.5m，有效水深为4.0m。则清水池平面面积：

取清水池宽度B=15m，则长为

则每池尺寸为：25.5m×15m×4.5m=1721.25m。

2、清水池各管管径的确定

清水池进水管与出水管流速取，进水管管径按最高日平均时水量计

算，出水管管径按最高日最高时用水量计算。由用水量变化规律可知，最高日最高时用水量为：

式中：—时变化系数，取1.3

所以进水管管径为：。

出水管管径为：，取750。

溢流管与进水管直径相同取650，放空管管径可按2小时内将池中水泄空计算，取，放空流速取。

设两个检修孔，检修孔直径为650 ，检修孔靠近进水管和出水管。池顶设6个通气管，均匀布置，通气管直径为100 ，池顶的覆土厚度为0.7 。

第六节、液氯消毒及加氯间的设计

氯是目前国内外应用最广泛的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。加氯操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。根据相似水厂运行经验，并按最大容量确定，余氯量应该符合生活饮用水卫生标准，出厂水游离余氯不低于0.3，管网末稍不低于0.05，水和氯的接触时间大于30 min 。水厂设计水量 （包括水厂自用水量）

采用滤后加氯消毒，仓库储量按30d计算，加氯点在絮凝池和清水池前。

1、加氯量的确定

本工程絮凝池前耗氯有两部分，一是微生物的氧化；二是水中常规还原性物质的氧化。清水池前加氯用于消毒杀菌。用于常规物质氧化的氯量取a取0.8 mg/L。则总加氯量为：

储氯量按一个月考虑，

2、 加氯设备

加氯机的作用是保证消毒安全和计量准确，为保证连续工作，其台数应按最大加氯量选用。加氯机应安装2台以上（包括管道），备用台数不少于一台。选用LS80-4转子真空加氯机，安装3台，2用1备，加氯量为1.19kg/h，外型尺寸为：，两台加氯机的间距在0.8，安装高度高出地面0.9m。

氯瓶采用900kg液氯钢瓶，尺寸为：外径×瓶高=600mm×1800mm，自重246kg，公称压力2Mpa，氯瓶采用2组，每组4个，一组使用一组备用，使用时使用多只氯瓶并联直接供氯。采用计算机控制自动加氯方式。

3、加氯间、氯库

为了减少占地面积，同时节省土建成本，考虑加矾间与加氯间临近合建中间用墙隔开。在加氯间、氯库低处各设排气扇一个，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30cm，设报警仪，当检测的漏气量达到2~3mg/kg

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。

4、氯气收集装置

适用范围：氯气吸收装置可以使加氯间内因事故泄漏的大量气体迅速吸收。是保证安全操作的一项措施。

组成：氯气吸收装置主要有喷淋器、离心分离器、循环泵、碱液槽等组成。本次设计选用ＬＸ型氯气吸收装置尺寸为：

第四章、水厂平面和高程布置

第一节、平面布置

水厂的基本组成分位两部分：⑴生产构筑物和建筑物，包括处理构筑物、清水池、二级泵站、药剂间等。⑵辅助建筑物，其中又分为生产辅助建筑物和生活辅助建筑物两种。前者包括化验室、修理部门、仓库及宿舍等；后者包括办公楼、食堂、浴室、职工宿舍等。

水厂平面主要内容有：各种构造物和建筑物的平面定位；各种管道，阀门及管道配件的布置；排水管（渠）及窨井布置；道路，围墙，绿化及供电线路的布置等。一般水厂的布置由以下四部分组成：

1、水处理构筑物 水处理构筑物中，如絮凝池、沉淀（澄清、气浮）池、滤池、清水池、二级泵房、加药间、滤池冲洗设施，以及排水泵房等是水厂的主体；

2、辅助建筑物 为水处理构筑物服务的建筑物，如变配电室、化验间、机修间、仓库、食堂、值班宿舍、办公室、门卫室等；

3、连接管道（渠） 水处理构筑物之间的连接管（渠）以及加药管、排泥管、厂区用水管、雨水管、污水管、电缆沟（槽）和相应得仪表、；阀门等；

4、道路及其他 交通运输道路、厂区绿化布置、照明设施、围墙等。

水厂布置采用直线式，此种布置有如下优点：工艺流程合理；各构筑物之间的连接管短，水头损失小；水处理构筑物各系列采用平行布置，易达到水厂分配的均衡；有利于水厂的扩建进行扩建工程时，对原有系统影响小。水厂规模是，按照《给水排水设计手册》第三册确定各建筑物面积如下：

1）生产管理用房取；办公楼面积，取，尺寸为

2）化验室面积，取，定员取人；

3）机修间面积取用，定员6人；电修机面积为，长宽尺寸为人数取3人；

4）车库，一般由停车间、检修坑、工具间和休息室组成，其面积根据车辆

的配备确定，取其面积为；长宽为。

5）仓库面积取，长宽为（其中净水和消毒药剂的贮存不属于仓库范围，但包括仓库管理人员的办公面积）；

6）食堂面积定额为，设计水厂职工定员为50人，其面积取；

7）浴室面积为；长宽为

8）锅炉房面积为；长宽为

9）传达室面积取用；

10）宿舍面积按计算，宿舍人数约为水厂定员人数的，即人，宿舍面积为长宽为

11）管配件堆放场为

12）设一个标准篮球场

各水处理构筑物和辅助建筑物一览表

第二节、高程布置

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

处理构筑物中的水头损失与构筑物类型和构造相关，该水头损失包括构筑物内集水槽等水头跌落损失在内。

各构筑物之间的连接管断面尺寸由流速决定，其值按下表采用，当地形有适当坡度可以利用时，可选用较大流速以减少管道直径及相应配件和阀门尺寸；当地形平坦时，为避免增加填、挖土方量和构筑物造价，宜采用较小流速。在选定管道流速时，应适当留有水量发展的余地。连接管的水头损失估算时通过下表确定。

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。当地形有自然坡度时，有利于高程布置；当地形平坦时，高程布置中既要避免清水池埋入地下过深，又应避免絮凝池在地面上抬高而增加造价，尤其当地质条件差，地下水位高时。

根据设计计算，可知各构筑物间的管道直径如下表：

给水处理构筑物水头损失计算及高程计算

在处理工艺流程中，各构筑物之间水流均为重力流。两构筑物之间水面高差即位流程中的允许流速水头损失，包括构筑物本身，连接管道，计量设备等水头损失在内。水头损失通过计算确定，并留有余地。

经计算和查表得管线的水头损失及流程标高见下表：

水厂高程布置表

第五章、设计总结

随着课程设计的结束，经过一个多星期的设计，使我对给排水专业有了更深刻的认识。在我的整个课程设计过程中，从课题的确定到设计工作的展开以及方案的修改和审阅，始终得到了指导老师的悉心指导和关心支持，设计的每个环节都凝结了恩师大量的心血。在此，谨向指导老师致以衷心的感谢！

通过本次课程设计，使我熟悉并掌握了给水工程设计程序、方法和相关技术规范，提高了我对给水工程设计计算、CAD绘图和设计计算说明书的编写能力，培养了严肃认真的科学态度和严谨求实的科学作风，同时，老师渊博的知识和严谨的治学态度，必将使学生终生收益。

在唐老师孜孜不倦的教诲下，我把四年所学的知识汇集起来，用理论系统地解决实际问题。经过这次模拟训练，使我对给水工程设计有了清晰的认识，为以后的学习和工作奠定了良好的基础。由于缺乏实际工程经验，加之设计者水平有限，设计中不妥之处在所在所难免，请各位老师给予批评指正。

在整个设计过程中，我也得到了学校其他老师的悉心指导，他们也给我提出了许多宝贵意见，在此表示衷心的感谢！

参考文献

[1]《室外给水设计规范》（GB50013-2006），中国建筑工业出版社；

[2]《给水排水设计手册》（第二版）（第1、3、9、10、11、12册），中国建筑工业出版社；

[3]李圭白主编，《水质工程学》，中国建筑工业出版社；

[4]王占先、刘文君编著，《微污染水源饮用水处理》，中国建筑工业出版社；

[5]《给水排水工程快速设计手册》（第一册）；

[6]《给水排水制图标准》（GB-T50106—2001）；

[7]张智、张勤等，《给水排水工程专业毕业设计指南》，中国水利电力出版社；

[8]周云、何义亮主编，《微污染水源净水技术及工程实例》，化学工业出版社；

[9]韩洪军、杜茂安主编，《水处理工程设计计算》，中国建筑工业出版社；

[10]崔玉川、员建、陈宏平，《给水厂处理设施设计计算》，化学工业出版社；

水厂设计计算书