水厂工艺流程设计(课程设计)[1].docx
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1、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:给水排水姓名:姚忆文学号:0720105111班级:0711指导教师:黄天寅指导教师:2010年7月15日目录第一章设计根本资料和设计任务21.1 设计根本资料21.2 设计任务3第二章水厂设计规模确实定4第三章水厂工艺方案确实定6第四章水厂各个构筑物的设计计算84.1 一级泵站84.2 2混凝剂的选择和投加84.3 管式静态混合器114.4 4往复式隔板絮凝池114.5 斜管沉淀池154.6 普通快滤池174.7 消毒234.8清水池244.9二级泵站254.10附属构筑物26第五章水厂平面和高程布置275.1平面布
2、置275.2高程布置27附:参考文献29第一章设计根本资料和设计任务1.1设计根本资料1 .生活用水量该地区现有人口3.1万,人均用水量标准(最高日)为220Lcapd2 .城市大用户集中用水量工厂A:0.7万nP/d;工厂B:0.6万11)3d工厂C:0.8万nP/d;工厂D:1.4万H?)3 .一般工业用水量一般工业用水量占生活用水量的182%.4 .第三产业用水量第三产业用水量占生活用水量的100%.5 .最大日时变化系数为1.40.6 .原水水质及水文地质资料(1)原水水质情况序号名称最高数平均数备注1色度40152PH值7.87.23DO溶解氧11.26.384BOD52.51.15
3、COD4.22.46SS最高5703007其余均符合国家地面水水源I级标准水文地质及气象资料a.河流水文特征最高水位:T.Om,最低水位:-3.0m,常年水位:-2.0mb.气象资料历年平均气温:20。C,年最高平均气温:30C,年最低平均气温:0C年平均降水量:100OnInb年最高降水量:1800mm,年最低降雨量:800mm常年风向:东南风,频率:12%历年最大冰冻深度20cmc.地质资料第一层:回填、松土层,承载力8kgc11)2,深.5叱第二层:粘土层,承载力IOkg/cm?,深34m;第三层:粉土层,承载力8kgc11)2,深34m;地下水位平均在粘土层下0.5mo1.2设计任务1
4、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(进行两种方案比拟);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确实定1 .近期规模该地区现有人口3.1万,人均用水量标准(最高日)为220Lcapd工厂A:0.7万nP/d;工厂B:0.6万11)3d工厂C:0.8万m3/d;工厂D:1.4万11)3d一般工业用水量占生活用水量的182%第三产业用水量占生活用水量的100%最大日时变化系数为L4可得:Q生活=31000义220=682(万Ld)=0.682(万nP/d)Q
5、集中=0.7+0.6+0.8+1.4=3.5(万m3d)Q生产二Q生活X182%=0.682X182%=1241(万田3/(1)Q三产二Q生活XlOo%=0.682X100%=0.682(万nP/d)由于最大日时变化系数为L4Q生活+Q生产+Q三产+Q集中=6.105(75m3d)考虑管网漏失水量和未预计水量(系数L15L25)6. 105X1.20=7.326(万r113d)考虑水厂自用水量(系数1.05-1.10)7. 326X1.05=7.692(万nP/d)近期水厂用水约为8(万nf/d)3.水厂设计规模为:近期规模8万m3d.水处理构筑物按照近期处理规模进行设计.水厂的主要构筑物分为
6、2组,每组构筑物类型相同,每组处理规模为4万m3d.近期建造2组第三章水厂工艺方案确实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,通过技术经济比拟确定.初步选定两套方案如下:方案一:取水一一级泵站一管式静态混合器一往复隔板絮凝池一斜管沉淀池一普通快滤池一清水池一二级泵房一用户t消毒剂方案二:取水一一级泵站f管式扩散混合器f折板絮凝池f平流沉淀池fV型滤池f清水池f二级泵房一用户t消毒剂方案一方案二类别管式静态混合器管式扩散混合器优点构造简单,安装方便。混合快速均匀管式孔板混合器前加装一个锥形帽,水流合药剂对冲锥形帽后扩散形成剧烈紊流,使药剂和水
7、到达迅速混合。不需外加动力设备,不需土建构筑物,不占用地缺点混合效果受水量变化有一定影响L水头损失稍大2.管中流量过小时,混合不充分适用条件适用于水量变化不大的各种规模水厂适合于中等规模类别往复隔板絮凝池折板絮凝池优点1.絮凝效果较好2.构造简单,施工方便1.絮凝时间短2.絮凝效果好缺点1 .絮凝时间较长2 .水头损失较大3 .转折处絮粒易破碎4 .出水流量不易分配均匀L构造较复杂2.水量变化影响絮凝效果适用条件1.水量大于30000m/d水厂2.水量变动小水量变化不大的水厂类别斜管沉淀池平流沉淀池优点L水力条件好,沉淀效率高2.体积小,占地少3停留时间短L造价较低2 .操作管理方便,施工较简
8、单;3 .对原水浊度适应性强,潜力大,处理效果稳定4 .带有机械排泥设备时,排泥效果好缺点1 .抗冲击负荷能力差2 .排泥复杂3 .斜管耗用较多材料,老化后尚需要更换,造价费用较高4 .对原水浊度适应性较平流池差6 .处理水量不宜过大1.占地面积较大2 .不采用机械排泥装置时,排泥较困难3 .需维护机械排泥设备适用条件一般用于大中型水厂1 .可用于各种规模水厂2 .宜用于老沉淀池的改建,扩建和挖潜3 .适用于需保温的低湿地区4 .单池处理水量不宜过大类别普通快滤池V型滤池优点1 .可采用降速过滤,过滤效果较好2 .构造简单,造价低3 .运行稳定可靠4 .采用大阻力配水系统,单池面积可做得较大,
9、池深较浅L运行稳妥可靠2 .采用较粗滤料,材料易得3 .滤床含污量大,周期长,滤速高,水质好;不会发生水力分级现象,使滤层含污能力提高4 .具有气水反冲洗和水外表扫洗,冲洗效果好。使洗水量大大减少缺点L阀门多2 .单池面积大3 .抗冲击负荷能力差4 .必须设有全套冲洗设备L配套设备多,如鼓风机等2.土建较复杂,池深比普通快滤池深适用条件1.进水浊度小于102.可适用于大中型水厂3.单池面积一般不宜大于100m21.进水浊度小于102 .适用于大中型水厂3 .单池面积可达150m?以上4.有条件时尽量采用外表冲洗或空气助洗设备根据技术性能比拟,确定选择方案一,即:取水一一级泵站一管式静态混合器一
10、往复隔板絮凝池一斜管沉淀池一普通快滤池一清水池一二级泵房一用户t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O.OOOrn,河流洪水位标高为T.OOOrn,枯水位标高为-6.000m,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6m,长度2(,分为两格。2. 一泵房一泵房底标高为-9.000m,一泵房顶标高为6.500m.4.2混凝剂的选择和投加设计原那么:溶液池的底坡不小于0.02,池底应有直径不小于IOomm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
11、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.Om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。条件:水厂单组构筑物设计流量Q=40000m7d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30mgL,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WlW1=uQ(417bn)式中:u混凝剂(精致硫酸铝)的最大投加量,30mgL;Q一处理的水量,1666.7n?/h;b溶液浓度(按商品固体重量计),10%;n一每日调制次数,2次。所以:W1=301666.7/(417102)=5.99m3溶液池容
12、积为8m3,有效容积为6m31有效高度为1.5m,超高为0.5m,溶液池的形状采用矩形,长X宽义高=2X2X2m.置于室内地面上,池底坡度采用0.03.溶液池旁有宽度为2Om工作台,以便操作管理,底部设放空管。2 .溶解池(搅拌池)容积WZW2=O.3W1=0.35.99=1.80m3其有效高度为L5m,超高为0.5m,设计尺寸为L5XLOX2m,池底坡度为3%o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。
13、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1400mmo3 .加药间和药库加药间和药库合并布置,布置原那么为: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,符合劳动平安要求,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0.5X0.4X0.2m3,投药量为30gm3,水厂设计水量为2084m7h,药剂堆放高度为L5m,药剂贮存期为30do硫酸铝袋数N=24Qut1000W=24X1666.73030/(1000X40)-900袋
14、有效堆放面积A-NV1.5(l-e)=9000.50.40.2/(1.50.8)=30m24 .3管式静态混合器计算过程:1.设计流量每组混合器处理水量为:40000m3d=1666.7m3h=0.46mVs2.水流速度和管径由流量为1666.7m3/h,查水力计算表得:v=L03ms,管径800mm,1000i=l.56.4.4往复式隔板絮凝池设计原那么:1 .池数为2个,絮凝时间2030分钟,色度高,难于沉淀的细颗粒较多时宜采用高值.2 .进口流速一般为0.5-0.6ms,出口流速一般为0.20.3ms.3 .隔板间净距应大于0.5m,进水口设挡水措施,防止水流直冲隔板.4 .絮凝池超高一
15、般采用0.3m.5 .隔板转弯处过水断面面积,应为廊道断面面积的1.2L5倍.6 .池底坡向排泥口的坡度,一般为2%3%,排泥管直径不小于150mm.7 .絮凝效果可用速度梯度G和反响时间T值来控制.设计计算:(1)条件:设计水量(包括自耗水量)Q=80000m3d=3333.3m3h采用数据:廊道内流速采用6档:v=0.5ms,V2=0.4ms,V3=0.35ms,vf0.3ms,V5=0.25ms,v=O.2ms。絮凝时间:T=20min池内平均水深:出二2.5m超高:H2=0.3m池数:n=2(3)数据计算计算总容积:W=QT/60=3333.3X20/60=1111.1m3分为两池,每
16、池净平面面积:F,=W(nH)=1111.1(22.5)=222.2m2池子宽度B:按沉淀池宽采用16m池子长度(隔板间净距之和):1.,=222.2/16=13.89m隔板间距按廊道内流速不同分成6档:a=Q(3600nvH)=3333.3/(360020.52.5)=0.37m取a=O.4m,那么实际流速Vj=0.463msa2=Q(36OOnv2H2)=3333.3/(360020.42.5)=0.46m取a2=0.5m,那么实际流速v2=0.37msa3=Q(36OOnv3H3)=3333.3/(360020.352.5)=0.53m取a3=0.6m,那么实际流速v3=0.309msa
17、4=Q(3600nv4H4)=3333.3/(360020.32.5)=O.62m取a4=0.7m,那么实际流速v/=0.264msa5=Q(3600nv5H5)=3333.3/(360020.252.5)=0.741m取a5=0.8m,那么实际流速v5=0.231msa6=Q(3600nv6H6)=3333.3/(360020.202.5)=0.926m取6二1.Om,那么实际流速V6=0.185ms每一种间隔采取3条,那么廊道总数为18条,水流转弯次数为17次.那么池子长度(隔板间净距之和):1.=3(a1+a2+a3a4a5a6)=3(0.4+0.5+0.60.7+0.8+1.0)-12
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