摘 要

本次毕业设计的题目源自工程实例，是大悟县大新镇给水处理厂的建设工程，设计需达到初步设计的要求。该工程分两期建设，近期建设规模为10000m³/d，远期规模为20000m³/d。

该工程水源确定为王家冲水库，该水源水质良好且稳定。采用碱式氯化铝作为混凝剂，消毒剂采用液氯，为了保证供水安全，加氯方式为滤前加氯和滤后加氯。处理流程通过比选确定为：源水→取水泵房→网格絮凝斜管沉淀池（合建）→精密滤池→清水池→送水泵房→供水用户。除此之外，本工程还需设计计算配水管网。

最终设计成果包括：设计说明书、设计计算书与设计图纸。

关键词：大悟县；给水处理厂；处理流程；配水管网

Abstract

The title of this graduation project is derived from the engineering example. It is the construction project of the water treatment plant of Daxin Town, Dawu County, and the design needs to meet the requirements of preliminary design. The project is constructed in two phases. The recent construction scale is 10,000m³/d and the long-term scale is 20000m³/d.

The water source of the project was identified as Wangjiachong Reservoir, which has good and stable water quality. The basic aluminum chloride is used as the coagulant, and the disinfectant is made of liquid chlorine. In order to ensure the safety of the water supply, the chlorination method is chlorination before filtration and chlorination after filtration. The treatment process is determined by comparison: source water→take pump house→grid flocculation inclined pipe sedimentation tank (construction)→precision filter→clear water pool→water pumping room→water supply user. In addition, the project also needs to design and calculate the water distribution network.

Key Words: Dawu County; water treatment plant; treatment process; water distribution network

目录

摘要 II

Abstract III

第1章 绪论 1

一、设计内容 1

二、设计目的 1

第2章 设计说明书 3

一、概述 3

1.1工程项目建设背景 3

1.2编制规范和标准 4

1.3区域概况 4

1.4.自然条件 5

1.4.1地形地貌 5

1.4.2气候水文 5

二、设计任务与规模 5

2.1设计内容 5

2.2设计规模 6

三、工艺选择 6

3.1取水工程 6

3.1.1取水形式选择 6

3.1.2取水泵房 6

3.2净水工程 7

3.2.1 净水流程的确定 7

3.2.2 净水工艺选择 7

3.3输水工程 8

3.3.1管网布置原则 8

3.3.2管网布置形式选择 9

第3章 设计计算书 10

一、取水工程 10

1.1供、取水规模的确定 10

1.2集水井计算 10

1.2.1高程计算 10

1.3取水泵房设计计算 11

1.3.1水泵扬程计算 11

1.3.2水泵选型 11

1.3.3吸水管路设计 12

1.3.4压水管路计算 13

1.3.5水泵间平面布置 13

1.3.6泵房安装高度和泵房高度计算 13

二、混凝 14

2.1混凝剂投配设备 14

2.2加药间及贮液池 17

2.3混合设备 18

2.4反应设备 19

2.5排泥设备 23

三、沉淀 23

3.1设计参数 23

3.2设计计算 24

四、过滤 27

4.1.设计参数 27

4.2滤池面积和尺寸 27

五、消毒 28

5.1加氯量计算 29

5.2 加氯设备的选择 29

5.3加氯间和氯库 30

六、清水池 30

6.1有效容积 30

6.2平面尺寸 30

6.3进出水管 31

6.4溢流管 31

6.5泄水管 31

6.6导流管 31

6.7通气管 31

6.8覆土厚度 32

七、送水泵房 32

7.1 概述 32

7.2 流量计算 32

7.3扬程计算 32

7.4水泵选型 33

7.5泵房布置 33

7.6起重设备选择 33

7.7泵房高度计算 33

7.8 管道计算 35

7.9吸水井计算 35

八、水厂高程计算 35

九、配水管网 36

9.1流量计算 36

9.2给水管道布置和水力计算 37

第4章 给水工程投资概算 59

一、工程基建投资 59

1.1取水工程 59

1.2净水工程 59

1.3输配水工程 60

1.4基建总投资 61

二、年经营费用 61

2.1电费 61

2.2药剂费 61

2.3工资福利费 61

2.4折旧提成费 61

2.5大修和检修维护费 62

2.6其他费用 62

2.7单位制水成本 62

致 谢 63

参考文献 64

第1章 绪论

一、设计内容

1.用水量设计：编制总用水量计算表，确定设计规模；

2.给水系统选择和给水方案比较：选择水源与取水方式，确定给水厂厂址与给水工艺，提出可行的给水系统方案进行比较，推荐最佳方案；

3.输水管与给水管网设计；

4.净水厂净水工艺设计；

5.编制工程概算。

二、设计目的

通过大悟县给水厂工艺设计，熟悉并掌握给水工艺的设计内容、设计原理、方法和步骤，学会根据设计原始资料正确地选定设计方案，正确计算,具备设计城市给水厂的初步能力。通过对取水工程、输水管道、净水厂进行工艺设计，培养自己从工艺流程选择、方案比较、施工方法、生产及运行管理等各方面综合考虑，进行合理的组合、布置、设计的工程设计思想。掌握设计说明书、计算书的编写内容和编制方法，并绘制工程图纸。通过此次设计基本达到以下能力：

1.调查研究、查阅文献资料的能力；

2.方案论证、分析比较的能力；

3.设计、计算、绘图与标准规范的正确选择的能力；

4.本专业常用手段、设备的应用能力；

5.本专业英文资料阅读能力，利用计算机CAD绘图软件和文、表、图、公式的录入与编辑能力；

6.撰写设计说明书的能力；

7.语言表达、思维能力，阐述观点准确、清晰回答问题的能力。

同时要熟练掌握给水厂基本设计内容：

1.设计用水量的计算，供水规模的确定；

2.给水系统选择与方案比较；

3.水厂工艺选择与设计计算；

(1)确定给水厂厂址；

(2)根据原水水质与水厂设计水量确定给水厂的工艺流程；

(3)根据选定的工艺流程，选定各类生产构（建）筑物型式和设备及其工艺设计计算；

(4)水厂内各类管渠的定线和水力计算；

(5)水厂的总体布置（平面与高程布置）及辅助建筑物与其它设施的选定。

4.配水管网设计计算。

第2章 设计说明书

一、概述

1.1工程项目建设背景

根据《省人民政府关于全面推进乡镇生活污水治理工作的意见》要求，2018年底前，全省乡镇生活污水处理设施建设项目要全面建成投产，包括已建生活污水处理设施处理不达标、运行不稳定、管网不配套，必须同步完成改造。乡镇生活污水管网普及率大于90%，生活污水收集率大于80%；管网建设实行雨污分流，已建合流制管网的应同步完成改造。

随着大新城镇化水平的不断提高，城镇人口不断集中，乡镇企业迅速发展，城镇的污水排放量也不断增加，但相应配套的污水管道不完善，污水收集率较低，部分污水仍处于散排状态，这不仅直接污染了城镇的自身环境，而且造成了下游的河湖水体的严重污染。小城镇的污水已成为区域性水环境的重要污染源。同时，由于小城镇紧邻农村，附近的畜禽养殖、水产养殖、农业及化肥等面源污染也较为严重。水环境污染严重制约了小城镇经济的可持续发展。因此，实施乡镇生活污水处理厂配套管网建设项目对于做好小城镇污水收集及治理工作，建设资源节约型和环境友好型社会具有重要的意义。

针对上述排水现状，我院接受大悟县城乡建设局的委托，承担了大新镇污水管网建设工程的施工图设计任务。接受任务后，我公司立即组织技术人员通过踏勘现场，收集镇区现有污水管网及镇域规划、污水厂厂址等资料，并与有关部门的领导及工作人员就一些具体技术问题进行反复商讨，对现状污水处理系统的总体布局、污水主干管的走向、拟建污水收集项目等储备情况进行了认真地分析和研究，通过技术经济比较，于2018年3月编制了完成了大新镇污水管网建设工程的施工图设计图纸和设计说明书（A版）。本次根据管网优化讨论会意见，形成优化后B版施工图设计图纸。

1.2编制规范和标准

（1）《室外给水设计规范》（GB50013-2006）

（2）《镇（乡）村给水工程规划规范》（CJJ/T246-2016）

（3）《镇（乡）村给水工程技术规程》（CJJ123-2008）

（4）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）(2016年版)

（5）《泵站设计规范》（GB50265-2010）

（6）《城市给水工程规划规范》（GB50282-2016）

（7）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）

1.3区域概况

大悟县，位于东经114°3’—114°35’，北纬31°18’—31°50’之间，东西宽48公里，南北长约55公里，全县国土面积1979平方公里。县境地处大别山与桐柏山的相接地带，主要为大别山的余脉延伸，构成 群山环抱，丘陵起伏的地势。境北与河南省信阳市、罗山县、新县交界，南与武汉黄陂区、孝昌县接壤，东与红安县相邻，西与广水市相连。

大悟县辖乡镇场街合计17个，乡镇17个（14个镇、3个乡主要为城关镇、阳平镇、大新镇、新城镇、夏店镇、刘集镇、河口镇、大新镇、吕王镇、黄站镇、宣化店镇、大新镇、大新镇、三里城镇、东新乡、高店乡、彭店乡）,村民委员会362个，村民小组3685个, 境内地形特征大体上是“七山一水二分田”。

中央提出的“促进中部崛起”战略，区域包括山西、安徽、江西、河南、湖北和湖南六省，大悟县正好处于中原城市群和武汉城市圈的地理中心位置，同时也是鄂豫两省交界地带的地理中心。在武汉城市圈层面，孝感市是武汉城市圈东西走向和南北走向城镇聚合轴交汇点，是城市圈的核心。大悟县位于武汉都市空间发展范围内，是武汉城市圈城镇化发展的重点和二级密集区，是武汉城市圈的重要支撑。

1.4.自然条件

1.4.1地形地貌

大悟县地处湖北省东北部鄂豫边界，大别山脉西南段，跨长江、淮河两大流域。境内分布有五大主峰：北部五岳山；西北部的娘娘顶、光秃山；中部仙居顶；南部大悟山，其中五岳山为全县最高峰（海拔高度858.3米）。余下的低山丘陵、岗地平畈以及河流海拔高度在44米—500米之间。由于沟壑纵横，形成了澴河、滠水和竹竿河三条主要河流，地跨长江、淮河两大流域。从整体来看，大悟县是山岳、丘陵、岗地、平畈、河流交织分布的地形地貌，资源资源较为丰富。

1.4.2气候水文

大悟县属北亚热带季风气候，冬季受西北冷气团的影响，夏季受东南、西南季风控制，形成冬冷、夏热、冬干、夏湿，雨量充沛、光照充足、四季分明、无霜期较长，严寒酷暑短的气候特征。降雨的四季分布极为产均。下半年受南方暖湿气流影响，雨量充沛。年平均气温各地在14.9℃—15.7℃之间。

大悟县地跨长江、淮河两大水系，水资源较为丰富，年平均降水量1097毫米。境内有澴河、滠水、竹竿河为主的三条水系，共有大小支流324条，总长度1216.46公里。其中：澴河位于我县西部，纵贯南北，境内流程52.47公里，县内流域面积886.1平方公里，客水面积85平方公里，多年平均泾流量4.483亿立方米。全县水能理论蕴藏量12万千瓦，其中环水流域6万千瓦，滠水流域2万千瓦，竹竿河流域4万千瓦，全年平均可发电80000万度，目前装机2万千瓦时，年发电4800万度，仅占总蕴藏量的6%，还有很大的开发利用潜力。

二、设计任务与规模

2.1设计内容

大悟县大新镇给水处理厂建设工程，包括配套的管网设计。以王家冲水库作为水源。

2.2设计规模

根据大悟县相关人口统计资料，给水处理厂规模设计近期为10000吨/天，远期为20000吨/天。

三、工艺选择

3.1取水工程

3.1.1取水形式选择

取水构筑物形式的选择，需根据水源死水位时流量保证条件，水源洪枯水位变幅、水流形态、水势、淤冲对底部及岸坡的稳定条件、河流含砂量、取水规模及取水保证条件、航运和堤防要求，以及工程地质条件、岸线功能安排等因素来综合考虑。

对于一般水厂，通常选用岸边固定取水构筑物型式。移动或浮船式取水构筑物这种型式，虽工程用材少，投资小，无复杂水下工程，但是取水安全可靠性较差，风险大，锚缆区占用岸线长并影响航运，操作管理也较困难，维修保养频繁。作为监利县城乡供水水源的主要取水构筑物，应以安全可靠为前提，故采用取水安全可靠的固定式取水构筑物。

固定式取水构筑物包括合建式和分建式，合建式即为集水井与泵房合建，而分建式即为集水井与泵房分开建，泵房可以不建在岸边。合建式的结构紧凑、占地面积小，集水井和泵房合建利于维护，因此本次设计中集水井和泵房合建。

3.1.2取水泵房

合建式取水构筑物通常采用圆形泵房。圆形取水泵房设在水库岸边，采用岸边固定（湿式），集水井和泵房合建。

3.2净水工程

3.2.1 净水流程的确定

在选择净水工艺时需要考虑原水水质、出水水质的要求，同时还要兼顾经济条件以及后期的管理运行情况。总的来说，选用的净水工艺流程既要有良好的处理效果，同时又便于管理、投资成本合理、方便维护。

水源取自王家冲水库，水源水质达到Ⅲ类水，可以作为生活饮用水水源，因为本工程的水源水质良好，所以本工程同样采用常规处理流程，即混凝沉淀、过滤、消毒等处理单元结合。

3.2.2 净水工艺选择

1．絮凝

絮凝方式主要有水力絮凝和机械絮凝，因为机械设备维护麻烦、造价高等因素限制了机械絮凝在国内水厂的推广，国内水厂大多数采用的都是水力絮凝。所以，本次设计中同样采用水力絮凝。

目前常见的水力絮凝形式包括隔板絮凝、网格絮凝（栅条）絮凝及折板絮凝等。折板絮凝池和网格絮凝池都具有絮凝时间短、絮凝效果好的特点，但是折板絮凝池构造比较复杂，两种絮凝池都受水量变化的影响。隔板絮凝池虽然絮凝效果好，构造也比较简单，但是水头损失较大，出水流量分配不均。

综合考虑，采用网格絮凝池，网格絮凝池在国内水厂应用广泛，具有处理效果好、高效、节约土地以及水头损失小等特点。

本次设计2组网格絮凝池，每组设计流量为0.0608m³/s。单组絮凝池分为20格，每格尺寸为0.8m×0.8m，絮凝时间为10.5min。絮凝池为钢筋混凝土结构。

絮凝池排泥采用穿孔排泥管排泥。

2. 混凝剂

通常自来水厂选择混凝剂应遵循的基本原则是：  

（1）所选混凝剂首先必须符合卫生质量要求，不造成二次污染； 

（2）混凝剂的处理性能要好。

根据水源的水质情况，选择碱式氯化铝作为混凝剂，此混凝剂有以下优点：

1. 处理低浊、高浊、高色度的水都有很好的絮凝效果；
2. 矾花形成形成大而快，沉淀效果好；
3. 用量较少，成本低；
4. 对温度和PH的适应范围广。

3．沉淀

目前，运用较多的沉淀池主要是平流沉淀池和斜管沉淀池。

和平流沉淀池相比，斜管沉淀池有以下优点：

①利用了层流原理，提高了沉淀池的处理能力；