华北理工水质工程学教案11水厂设计.docx

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1、课程名称：水质工程学I第一_周，第32讲次摘要第十一章水厂设计111设计步骤、要求和设计原则授课题目（章、节）112厂址选择【目的要求】通过本讲课程的学习，学会建立的方法，特点。【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】第十一章水厂设计111设计步骤、要求和设计原则一、设计步骤和要求：1、巨大项目：规划；可行性研究；方案设计；初步设计；施工图设计。2、水厂设计：一般分两阶段进行：扩大初步设计（简称扩初设计）；施工图设计。大型的或复杂的项目：在扩初设计之前，往往还需要进行工程可行性研究或所需特定的试验研究。3、水厂可行性研究：是提出工程建设的科学依据。主要内容包括：（1）城市概况和

2、供水现状分析；（2）工程目标；（3）工程方案和评价；（4）投资估算和资金筹措；（5）工程效益分析。还包括：环境影响评价；可能出现的问题等。可行性研究经有关专家评估并获得主管部门批准后，方可进行下一步工作一一初步设计。一般情况：不同工程项目，研究内容和要求也往往不同。大型工程或复杂工程：所涉及的问题可能很多，每一个问题（非细节问题）均需在可行性研究中得到解答。小型工程：可行性研究简单。有时可直接进行扩初设计。4、扩初设计：是在可行性研究基础上进行的，内容和要求比可行性研究更具体一些。进一步分析调查和核实已有资料。（1）所需主要资料：地形，地质，水文，水质，地震，气象，编制工程概算所需资料、设备、

3、管配件的价格和施工定额，材料、设备供应状况，供电状况，交通运或状况，水厂排污问题等。（2）设计方案的技术经济比较：内容：（是在可行性研究所提大方案下的具体方案比较。）确定：水厂位置、工艺流程、处理构筑物型式和初步尺寸、其它生产和辅助设施。初步确定水厂总平面布置和高程布置。水厂设计内容：还包括取水工程设计、水源选择、取水构筑物位置和型式的选择以及输水管线等，都需经过设计方案比较予以确定。（3）扩初设计的成果：包括设计说明书和若干附图等。设计说明书的主要内容：包括工程项目和设计要求概述,方案比较,各构筑物及建筑物的形式、尺寸和结构形式,工程概算,主要材料（钢筋、水泥、木材等）、管道及设备（水泵、电

4、动机、真空泵、大型阀门、起重设备、运输车辆、电器设备等）的规格、尺寸和数量,工程进度要求,人员编制,设计中尚存在的问题。有关设计资料也应附在说明书内。附图包括：取水工程布置图，流程图，水厂总平面布置图，电气设计系统图，主要处理构筑物简图。5、施工图设计：大扩初设计经审批后，方可进行施工图设计。6、施工交底：设计全部完成后，应向施工单位作施工交底。内容包括：介绍设计意图和提出施工要求。在施工过程中如需作某些修改，应由设计者负责修改。7、施工验收：施工完毕要进行验收。8、调试运行：设计者可配合建设单位有关人员进行水厂调试。以上介绍的仅属于一般设计步骤和要求。说明书的内容和要求应根据实际工程情况有所

5、增减。二、设计原则：设计规范中有水厂的设计原则，重点提出以下几点：（1）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设计，并以原水水质最不利情况进行校核。水厂自用水量主要用于滤池冲洗及沉淀池或澄清池排泥等。自用水量取决于所采用的处理方法、构筑物类型及原水水质等因素。城镇水厂自用水量一般采用洪水量的5%10%,必要时应通过计算确定。（2）水厂应按近期设计，考虑远期发展。根据使用要求和技术经济合理性等因素，对近期工程亦可作分期建造的安排。对于扩建、改建工程，应从实际出发，充分发挥原有设施的效能，并应考虑与原有构筑物的合理配合。（3）水厂设计中应考虑各构筑物或设备进行检修、清洗及部分停

6、止工作时，仍能满足用水要求。例如，主要设备（如水泵机组）应有备用量。城镇水厂内处理构筑物一般虽不设备用量，但通过适当的技术措施，可在设计允许范围内提高运行负荷。（4）水厂自动化程度，应本着提高供水水质和供水可靠性，降低能耗、药耗，提高科学管理水平和增加经济效益的原则，根据实际生产要求，技术经济合理性和设备供应情况，妥善确定。（5）设计中必须遵守设计规范的规定。如果采用现行规范中尚未列入的新技术、新工艺、新设备和新材料，则必须通过科学论证，确证行之有效，方可付诸工程实际。但对于确实行之有效、经济效益高、技术先进的新工艺、新设备和新材料，应积极采用，不必受现行设计规范的约束。112厂址选择厂址选择

7、应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通过技术经济比较确定。一、选择厂址应考虑的问题：（1）厂址应选择在工程地质条件较好的地方。一般选在地下水位低、承载力较大、湿陷性等级不高、岩石较少的地层，以降低工程造价和便于施工。（2）水厂应尽可能选择在不受洪水威胁的地方。否则应考虑防洪。（3）水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方。以利于施工管理和降低输电线路的造价。并考虑沉淀地排泥及滤池冲洗水排除方便。（4）当取水地点距离用水区较近时：水厂一般设置在取水构筑物附近，通常与取水构筑物建在一起；两种方案：当取水地点距离用水区较远时，厂扯选择有两种方案。（一）、将水厂设置在取水构筑物附近方案：优点

8、是：水厂和取水构筑物可集中管理，节省水厂自用水（滤池冲洗和沉淀池排泥）的输水费用，并便于沉淀地排泥和滤地冲洗水排除，特别对高浊度的水源。缺点：从水厂至主要用水区的输水管道口径要增大，管道承压较高，从而增加了输水管道的造价，特别是当城市用水量逐时变化系数较大及输水管道较长时；或者需在主要用水区增设配水厂（消毒、调节和加压），净化后的水由水厂送至配水厂，再由配水厂送入管网，这样也增加了给水系统的设施和管理工作。（二）、是将水厂设置在用水区较近的方案：优缺点：与前者正相反。对于高浊度水源，也可将预沉构筑物与取水构筑物建在一起，水厂其余部分设置在主要用水区附近。不同方案应综合考虑各种因素，结合其它具体

9、情况，通过技术经济比较确定。【本讲课程的小结】【本讲课程的作业】P题课程名称：水质工程学I第周，第33讲次SI113水厂工艺流程和处理构筑物选择114水厂平面和高程布置授课题目（章、节）S“丁白孙115水厂自动化【目的要求】通过本洲课程的学习，学会建立的方法，特点。【重点】【难点】内容【本讲课程的引入】【本讲课程的内容】11-3水厂工艺流程和处理构筑物选择给水处理方法和工艺流程的选择，应根据原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究、必要的试验并参考相似条件下处理构筑物的运行经验，经技术经济比较后确定。一、水厂工艺流程选择几种较典型的给水处理工艺流程：水源的不同，水质差异，饮用水处理系统的组成

10、和工艺流程有多种多样。（一）、常规工艺：地表水为水源的处理工艺流程通常包括：混合、絮凝，沉淀或澄清、过滤及消毒。工艺流程图：L4双合4dg-4jIdyLf用户LT1一（二）、微絮凝过滤：（一次净化工艺）当原水浊度较低（一般在50度以下）、不受工业废水污染且水质变化不大者,省略混凝沉淀（或澄清）构筑物，原水采用双层滤料或多层滤料滤池直接过滤，也可在过滤前设一微絮凝池，称微絮凝过滤。工艺流程见图：It令L检过二1浦也！一一|二例量唐卜一用户地表水一次“化JI艺漉程（三）、高浊水处理工艺：当原水法度高，含沙量大时，为了达到预期的混凝沉淀（或澄清）效果，减少混凝剂用量，应增设预沉池或沉砂池。工艺流程图

11、：*n鸟注度求处理工汇僦和（四）、深度处理工艺：若水源受到较严重的污染，按目前行之有效的方法，可在滤池后再加设深度处理一一臭氧/活性炭工艺。Ci2受污泉水源处用工艺（T）（五）、预处理：受污染水源还有预处理工艺。例如有的在常规处理工艺前增加生物预处理。包括：预氧化、粉末活性炭吸附、生物处理等。增加生物预处理工艺图：*TnI-叵习）arIl.一河.户ns*tt*）（六）、地下水：地下水作为水源时，由于水质较好，通常不需任何处理，仅经消毒即可，工艺简单。1、当地下水含铁锌量超过饮用水水质标准时，则应采取除铁除镒措施。2、当地下水含氟量超过饮用水水质标准时，采取除氟措施。3、其它内容：除汞；镉；格；

12、碑等。二、水处理构筑物类型选择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。通常根据设计运转经验确定几种构筑物组合方案进行比较。（一）、常规处理构筑物的组合：三阶段混凝沉淀他（澄清池）一过滤池一清水池”水厂中这三种构筑物在经济上和技术上占主要地位。有问题的组合：1、如平流沉淀池和无阀滤池的配合，不仅在各自适用水量大小上不相配，在高程上的配合也有困难。2、小于1万n?/d的小水厂，平流沉淀池和移动罩滤池就无需考虑。3、大于IO万/d的大水厂，水力循环澄清池和无阀滤池通常也无需考虑。设水厂规模10万in/d,根据具体情况和经验选定

13、以下6个可行方案：I-45；245；345；146；246；346；147；2斗力；347o然后分别求其终值，从经济上考虑，年成本最低者为优化方案。水依Ji翱贰突M疔案逸择在以上方案比较中，滤池后的清水池均相同，不参与比较。平流沉淀地和斜管沉淀池前的絮凝池还可进行几种方案比较。比较不仅考虑年成本方面，设计时还应考虑原水水质变化，处理效果，操作管理水平，材料设备供应等等因素。在选定处理构筑物型式组合以后，各单项构筑物（常规处理主要指：絮凝地、沉淀池、澄清池、滤池）处理效率或设计标准也有一个优化设计问题。因为设计规范中每种构筑物的设计参数均有一定的可变幅度。某一构筑物处理效率或设计标准往往与后续处

14、理构筑物的处理效率密切相关。例如：设已选定平流沉淀池和普通快滤池相配合，若平流沉淀池设计停留时间长些，造价高些，但出水浊度低些，于是快滤池滤速可选用高些，滤池面积小些，冲洗周期长些，从而滤池造价和冲洗耗水量少些。反之亦然。以上只是简单介绍一下处理构筑物选型的分析比较方法，而且经验占有相当重要地位。如何通过数学方法进行水处理系统优化设计，将是今后研究的课题之一。要做到这一点，必须积累大量而可靠的资料才行。114水厂平面和高程布置一、平面布置1、水厂的基本组成分为两部分：（1）生产构筑物和建筑物：处理构筑物、清水池、二级泵站、药剂间等；（2）辅助建筑物：2、生产辅助建筑物：化验室、修理部门、仓库、

15、车库及值班宿舍等;生活辅助建筑物：办公楼、食堂、浴室、职工宿舍等。3、生产构筑物及建筑物平面尺寸由设计计算确定。生活辅助建筑面积应按水厂管理体制、人员编制和当地建筑标准确定。生产辅助建筑物面积根据水厂规模、工艺流程和当地具体情况确定。4、当各构筑物和建筑物的个数和面积确定之后，根据工艺流程和构筑物及建筑物的功能要求，结合地形和地质条件，进行平面布置。5、处理构筑物一般均分散露天布置。北方寒冷地区需有采暖设备的,可采用室内集中布置。集中布置比较紧凑，占地少，便于管理和实现自动化操作，但结构复杂，管道立体交叉多，造价较高。6、水厂平面布置内容：各种构筑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）及各井布置；道路、围墙、绿化及供电线路的布置等。7、水厂平面布置的要求：（1）布置紧凑：以减少水厂占地面积和连接管（渠）的长度，并便于操作管理。如沉淀池或澄清池应紧靠滤地；二