水质工程学（一）课程设计
说明书
学院：环境科学与工程学院系名：市政工程系专业：给水排水工程姓名：
学号: 班级：给排 1311
指导教师: 指导教师:
201５年１２月２5 日
目录
第一章设计基本资料和设计任务 0
1.1 设计基本资料........................................... 错误!未定义书签。
1。2设计任务?1
第二章水厂设计规模的确定?错误!未定义书签。
2．1 近期规模?错误!未定义书签。
2。2 水厂设计规模.......................................... 错误!未定义书签。第三章水厂工艺方案的确定. (3)
3。1初步选定两套方案....................................... 错误!未定义书签。
3.2方案构筑物特性比较?错误!未定义书签。
3。３方案确立?错误!未定义书签。
第四章水厂各个构筑物的设计计算?错误!未定义书签。
4。1 一级泵站.............................................. 错误!未定义书签。
4。2 混凝剂的选择和投加?错误!未定义书签。
4。3 管式静态混合器........................................ 错误!未定义书签。
４．4 水力循环澄清池....................................... 错误!未定义书签。
４。5 无阀滤池............................................. 错误!未定义书签。
４.６消毒.............................................. 错误!未定义书签。
4.7 清水池?错误!未定义书签。
4。８二级泵站............................................. 错误!未定义书签。
４.9 附属构筑物?错误!未定义书签。
第五章水厂平面和高程布置?错误!未定义书签。
５.1 平面布置.............................................. 错误!未定义书签。
5.2 高程布置?错误!未定义书签。
参考文献?错误!未定义书签。
第一章设计基本资料和设计任务
1。１设计基本资料
1。生活用水量
该地区现有人口２.5万,人均用水量标准（最高日）为220L／caｐ?d
２。城市大用户集中用水量
工厂A:0．7万m3／d；工厂B：0．9万m3/d
工厂C:0。5万ｍ3/ｄ；工厂D：０．3万m3/d
３。一般工业用水量
一般工业用水量占生活用水量的180％ .
4。第三产业用水量
第三产业用水量占生活用水量的8５% 。
5。最大日时变化系数为1。5５
6．原水水质及水文地质资料
(１)原水水质情况
（2）水文地质及气象资料
ａ。河流水文特征
最高水位:8.35 m，最低水位:3。1２ m,常年水位：5．73 m
ｂ.气象资料
历年平均气温:２０°C，年最高平均气温:3９°Ｃ，年最低平均气温：-2°C
年平均降水量：1290 mm，年最高降水量:12９0 mm，年最低降雨量：１29０ｍm
常年风向:东南风，频率：1２.5％
历年最大冰冻深度２0 cm
c．地质资料
第一层：回填、松土层，承载力8kg/cm2，深1～1.5 m；
第二层：粘土层，承载力10kg/cm2,深３～４m;
第三层：粉土层，承载力8ｋg/cｍ2，深3～4 ｍ；
地下水位平均在粘土层下０。5 m。
1.2设计任务
1.某水厂工艺设计,确定水厂建设规模、位置；
2．水厂工艺方案确定及可行性研究（进行两种方案比较）;
３．水厂构筑物设计计算，完成水厂平面布置图、高程图(完成设计图 2 张以上，其中手工图1张以上）；
4。设计计算说明书1份.
第二章水厂设计规模的确定
2。１近期规模
已知：该地区现有人口2．５万,人均用水量标准(最高日)为２２０L/cap?ｄ工厂A：0.７万m3／d；工厂B:0.9万m3／d
工厂C：0.5万m3/d;工厂D:０.3万m3/d
一般工业用水量占生活用水量的1８0%
第三产业用水量占生活用水量的85 %
最大日时变化系数为1.55
由以上资料可得：
Ｑ生活 = ２5000×220 ＝５5０（万Ｌ／d） = 0。550(万m3/d)
Q集中 = 0．7 + 0。9 + 0.5 + 0.3 = 2.4(万m3/d）
Q生产 = Q生活×1８０％ = 0.5５０×18０％＝0.990（万m3/d）Q三产 = Q生活×85 ％= ０。550×85 % = 0。4675 (万m3／d）
Ｑ生活+ Q生产 + Ｑ三产＋Q集中 = 4。407５(万m3／d)
考虑管网漏失水量和未预计水量，系数β＝1.20,则最高日用水量:
Q=4.4０7５×1.2０ =5。289 （万ｍ3／ｄ)
考虑水厂自用水量，系数α＝１。05，则：
Q
总
=5。28９×1．05 = 5。5５３４５（万m3/d)
所以近期水厂规模为6（万m3/d）
由于最大日时变化系数K
h
＝1。５５,则最高日最高时用水量:
Q
h =K
h
×Q=１。5５×5．289=8．198（万m3/d)
最高日平均每小时用水量:Q=Q
h
／24＝０．342(万m3/ｄ）(注：以下设计规模以１2０００m3/ｄ进行设计)
2.2 水厂设计规模
近期规模1２０0０m3 ／d,水处理构筑物按照近期处理规模进行设计。?
第三章水厂工艺方案的确定
水处理构筑物类型的选择,应根据原水水质，处理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积和地形条件等,通过技术经济比较确定.
3。1初步选定两套方案
方案一:
取水→一级泵站→管式静态混合器→水力循环澄清池→无阀滤池→清水池→二级泵房→用户
↑消毒剂
方案二:
取水→一级泵站→管式扩散混合器→平流沉淀池→Ｖ型滤池→清水池→二级泵房→用户
↑消毒剂
3．2方案构筑物特性比较
表3—1
表３—2
表3－3
3。3方案确立
根据技术性能比较，确定选择方案一，即:
取水→一级泵站→管式静态混合器→水力循环澄清池→无阀滤池→清水池→二级泵房→用户
↑消毒剂
第四章水厂各个构筑物的设计计算
4.1 一级泵站
１．一泵房吸水井
水厂地面标高0。０00m，河流洪水位标高为8。3５m，枯水位标高为３。１２m，设计一泵站吸水井底标高为—8。00０ｍ，进水管标高为-7.0０0m，一泵站吸水井顶标高为0．5０0米，宽为3ｍ,长度也为3m。
2.一泵房
一泵房底标高为-１.５0０m，一泵房顶标高为6.000m。
4.2 混凝剂的选择和投加
设计原则:
溶液池的底坡不小于0。02,池底应有直径不小于１00mｍ的排渣管。池壁需设超高,防止搅拌溶液时溢出。设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以上或半地下为宜，池顶宜高出地面1。0m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件.溶解池一般采用钢筋混凝土池体来防腐。
已知条件：
水厂构筑物设计流量Q=12０00m3/d根据原水水质及水温,参考有关水厂的运行经验，选精致硫酸铝为混凝剂。最大投加量为30mｇ／L，精致硫酸铝投加浓度为10%。采用计量投药泵投加。
计算过程:
1.溶液池容积W
1
W
=uQ/(41７bｎ）
1
式中：u—混凝剂(精致硫酸铝)的最大投加量，3０ｍg/L;
Ｑ—处理的水量，50０m3/h;
b—溶液浓度（按商品固体重量计)，１0％；
n-每日调制次数,２次。
=３０×500/(417×10×2）＝ 1。80ｍ3
所以： W
1
溶液池容积为2m3，有效容积为１．8 ｍ3，有效高度为１.8ｍ，超高为0。2m，溶液池的形状采用矩形，长×宽×高=1×1×2ｍ。置于室内地面上,池底坡度采用0。0３.
溶液池旁有宽度为２.0m工作台，以便操作管理,底部设放空管。
2.溶解池（搅拌池）容积W
2
W
2=0.３Ｗ
１
=０．3×１。8=0。54 m3
其有效高度为0。9ｍ，超高为0．1ｍ，设计尺寸为０。8×0．８×1m，池底坡度为3%。溶解池池壁设超高，以防止搅拌溶液时溢出。溶解池为地下式，池顶高出地面0．5m，以减轻劳动强度和改善工作条件。
由于药液具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道以及配件都采用防腐措施。溶液池和溶解池材料采用钢筋混凝土材料，内壁涂衬以聚乙烯板。
为增加溶解速度及保持均匀的浓度,采用机械搅拌设备。使用中心固定式平桨板式搅拌机。桨直径75０ｍm，桨板深度1400mm。
3.加药间和药库
加药间和药库合并布置，布置原则为：药剂输送投加流程顺畅,方便操作与管理,力求车间清洁卫生，符合劳动安全要求，高程布置符合投加工艺及设备条件.储存量一般按最大投药量的期间的15－３0天的用量计算。
混凝剂为精制硫酸铝，每袋的质量为40kg，每袋的体积为0。５×0。４×0。2 m３,投药量为７g/ ｍ3,水厂设计水量为500m3/ｈ,药剂堆放高度为1m,药剂贮存期为30ｄ。
硫酸铝袋数Ｎ = ２4Qut/1000W
= 24×５00×７×３0/（１0０0×４０)＝６3袋
有效堆放面积Ａ = NV/１.５（１—e)
=６3×0.5×0．４×0.2／(１×0．8）=３。15㎡
取长宽均为2m×2m.
４．3 管式静态混合器
图 4—１管式静态混合器
１。设计流量
每组混合器处理水量为120０0 m3/d=５０0m3/h＝0．139m3/s
2．水流速度和管径
由流量为120０0m3／d,查水力计算表得：v=1.08m／s，
管径ｄ＝４00 mm, 1000i= ４.11
4。4 水力循环澄清池
图４—2 水力循环澄清池
根据水厂规模，采用设置三个相同的澄清池，以下计算以一个为例。
回流比采用4，总进水量q＝0.0486m3/s，设计循环总流量q
1
＝４ｑ=0.194４m3/s,喷嘴
流速v
０=６．5m／s，喉管流速ｖ
1
=2.5m／ｓ，第一反应室出口流速ｖ
2
=60mm/s,第二反应室出
口流速v
３
=4０mｍ/s.
清水区（分离室）上升流速v
4=1．0mm/ｓ喉管混合时间t
１
=0．６ｓ，第一反应室反应时
间ｔ
2＝２0s,第二反应室反应时间t
3
＝１00s,分离时间t
4
=40miｎ。
尺寸计算：1.喷嘴
d
0=√4q/πv
０
＝０.０9７６ｍ,取ｄ
０
＝10０ｍm.
设进水管流速v=１．２ｍ/s,则进水管直径d=√4ｑ/πｖ＝0.2２7m，取d=225mm，设喷嘴收缩角为15．５°，则斜壁高为225mm。
喷嘴直段长度取１00mm，则h
=375ｍm,
要求净作用水头ｈp=0.06ｖ
2＝２．535ｍ.
2.喉管
d
1＝√4q
1
/πv
１
＝０。315ｍ,取d
1
=3２0mm，
则实际喉管流速ｖ
1’=2．42m/s，t
１
＝０．６ｓ，则h
1
=v
1
’ｔ
1
=1.452ｍ，取h
1
=14５0ｍ
m
3.喉管喇叭口
d
5=2d
1
则d
5
＝0.６4m，α
=45,则h
５
’’=taｎ45°(d5－d１）/２=160mm。
连接喇叭口大端圆筒部分高ｈｓ’=d１=3２０mm。喷嘴与喉管间距S=２ｄ
=２０0mm（并设调整装置）4.第一反应室计算
上端出口直径ｄ
２=√4q
1
/πv
2
＝２。０3m，取d
2
=2。1m
上端出水口面积ω
2=πd
2
２／4＝3．4６m2
则实际出水口流速为56mm/s(锥形筒夹角α取30°)
反应室高度ｈ
２=(d
２
-d
１
）/2tanα／2=３.32m,取h
2
=3.3ｍ。
5.第二反应室计算
上端断面积ω
3=q
１
／ｖ
３
=4．８6m2
第二反应室直径d
３=√［4（ω
３
+ω
2
）/π]=3。２6ｍ，取d
3
＝3。3m
实际断面积ω
３
=5．09m2
实际进口流速v
３=q
１
/ω
3
=３8.2mｍ/s
h
６=4q
1
ｔ
3
/π（d
3
２-d
2
2）=３。8２m，取h
6
=3.8ｍ
h
4取0.2m，则h
3
=ｈ
6
+h
4
=4m，即第二反应室高4m
d
2’2=d
2
-2x=０.06４
下端断面积ω
1＝π（d
３
２-ｄ
2
’2)/4=８.55m２
出口流速v
5＝ｑ
１
／ω
1
=0。023m/ｓ
6.澄清池各部尺寸计算
澄清池长度D=√[4（ω
2+ω
3
+ω
４
）／π]=8.53m,取Ｄ=８。5m
ω
４=q/v
4
＝４8。6ｍ2
实际上升流速v
4'=ｑ/（πD
2
/4－ω
2
-ω
３
)＝1.01ｍｍ/s。
h为喷嘴法兰距池底的距离,取0。25m