第一章设计任务及要求。
1.1 设计任务及工作要求。
1.1.1 设计题目。
某地区给水工厂工艺设计。
1.1.2 设计任务。
主要任务：完成城市给水处理厂方案设计。设计规模为（10+m）×104m3/d。原水水质资料、地形地址、气象条件等参数见附《城市给水处理厂课程设计基础资料》
设计要求：完成水源水质评价，设计包括工艺确定、主体处理构筑物初步设计计算、厂区平面、系统高程和主要管网布置等。
设计成果：设计说明及计算书1份（总篇幅1万字以上），包括：目录、原始资料、系统选择、处理工艺设计计算、平面及高程等内容。
完成给水处理厂平面图（1：500）和处理系统高程图（1：100）1张（1#
1.2 设计原始资料。
1.2.1 设计水量。
满足最高日供水量 30×104m3/d。
1.2.2 原水水质。
原水水质的主要参数见表1。
原水水质资料表1
1.2.3 气象水文资料。
项目所在地，属暖温带、半湿润大陆季风气候，四季分明。春季干旱风沙多，夏季炎热雨集中，秋季凉爽温差大，冬季寒冷雨雪少。盛行风向：夏季南风，冬季东北风。
年平均气温14.0℃，最热月平均气温(7月份)27.1℃，最冷月平均气温(1月份)-0.
5℃，平均日照时数2267.6小时，无霜期(年平均)214天，年平均降雨量627.5mm，年最大降雨量948.
4mm，年最小降雨量248.2mm，年主导风向为nne风和ssw风。最大风速28m/秒，年平均风速3.
0m/秒，最大冻土深度2l0mm。
1.2.4 工程地质资料。
根据岩土工程勘察报告，水厂厂区现场地表层分布较厚的素填土层，并夹杂大量的块石，平均厚度为5米左右，最大层厚达9.4米，该土层结构松散，工程地质性质差，未经处理不能作为构筑物的持力层，为提高地基承载力及减少构筑物的沉降变形，本工程采用振动沉管碎石桩对填土层进行加固处理。桩体填充物为碎石，碎石粒径为2~5cm，桩径为400毫米，桩孔距为1m，按梅花形布置。
1.2.5 二泵站输水管起端节点自由水压。
二泵站输水管起端节点自由水压为50 m。
第二章总体设计。
2.1 设计原则
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，并按原水水质最不利情况进行校核。水厂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供水量的5%—10%，必要时可通过计算确定。
2)水厂应按近期设计，并考虑远期发展。根据使用要求及技术经济合理性等因素，对近期工程亦可做分期建设的可能安排。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、清洗及部分停止工作时，仍能满足用水要求、主要设备应有备用量；处理构筑物一般不设备用量，但可通过适当的技术措施，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**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。但对与确实行之有效、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[2]。
2.2 厂址选择。
在选择厂址时，一般应考虑以下几个问题：
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)水厂尽可能选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。
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，并考虑沉淀池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，当取水地点距离用水区较远时，厂址选择有两种方案，一是将水厂设置在取水构筑物附近；另一是将水厂设置在离用水区较近的。
地方。前一种方案主要优点是：水厂和取水构筑物可集中管理，节省水厂自用水（如滤池冲洗和沉淀池排泥）的输水费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排除，特别对浊度较高的水源而言。
但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。后一种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。
以上不同方案应综合考虑各种因素并结合其他具体情况，通过技术经济比较确定[2]。
2.3 水厂工艺流程选择。
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、必要的实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。
合给水水质的特点，水处理工艺流程见表2.1。
表2.1 各净水工艺流程的特点。
2.4 水处理工艺的选择。
2.4.1 混凝剂。
1)混凝剂的选择与投加。
1)精制硫酸铝 al3(so4)2·18h2o
制造工艺复杂，水解作用缓慢；含无水硫酸铝50%—52%；适用于水温为20—40℃。
当ph=4-7时，主要去除有机物；ph=5.7—7.8时，主要去除悬浮物；ph=6.4—7.8时，处理浊度高，色度低（小于30度）的水。
2)粗制硫酸铝 al3(so4)2·18h2o
制造工艺简单，**低；设计时，含无水硫酸铝一般可采用20%—25%；含有20%—30%不溶物，其他同精制硫酸铝。
3)硫酸亚铁feso4·7h2o
絮体形成较快，沉淀时间短；使用于碱度高、浊度高，ph=8.1-9.6，混凝作用好，但原水色度较高时不宜采用；当ph较低时，常用氯氧化物使铁氧化成三价，腐蚀性较高。
4)三氯化铁fecl3·6h2o
不受水温影响，絮体大，沉淀速度快，效果好。易溶解，易混合，残渣少。
对金属（尤其对铁）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料会因发热而引起变形。
原水ph=6.0—8.4之间为宜，当原水碱度不足时应加适量石灰；处理低浊水时效果不显著。
5) 聚合氯化铝简称pac
净化效率高，用药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好，原水浊度高时尤为显著。
温度适应性高，ph值使用范围宽（ph=5—9），因而可调ph值。
操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本低。
6)聚丙烯酰胺又名三号絮凝剂，简写pam
处理高浊度水池效果显著，既可保证水质，又可减少混凝剂用量和沉淀池容积，目前被认为是处理高浊水最有效的絮凝剂之一，适当水解后，效果提高，常与其他混凝剂配合使用或作助凝剂，其单体丙烯酰胺有毒，用于饮用水净化应控制用量。
2)混凝剂投加方式选择。
1)水泵投加。
采用计量泵投加，不需另设计量设备。
2)水射器投加。
采用水射器投加，设备简单，使用方便，但水射器效率较低，且易磨损。
3)重力投加。
将溶液池架高，利用重力将药液投入水泵压水管或混合设施入口处，这种投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。
综上所述，本设计采用计量泵投加混凝剂，混凝剂选用精制硫酸铝。
2.4.2 混合设备。
在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件。混合是取得良好絮凝效果的重要前提，影响混合效果的因素很多，如药剂的品种、浓度、原水温度、水中颗粒的性质、大小等。混凝药剂投入原水后，应快速、均匀的分散于水中。
混合方式有水泵混合、管道混合、静态混合器、机械搅拌混合、扩散混合器、跌水混合器等。
表2.2 各混合方式的特点。
续表。综上所述，本设计采用静态混合器。
2.4.3 絮凝设备。
絮凝池形式的选择和絮凝时间的采用，应根据原水水质情况和相似条件下的运行经验或通过试验确定。
1)隔板式絮凝池。
往复式隔板絮凝池
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