《水质工程》设计说明书.doc
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1、课 程:水质物理化学净化工程题 目: 城市给水处理厂工艺设计 指导老师: 吴 慧 英 老 师院 系: 土木工程学院专 业: 给排水科学与工程班 级: 1 1 0 1班姓 名: 王东浩学 号: 2 0 1 1 0 1 1 2 1 0 1日 期: 2014年9月21日目 录第一部分 前言1一、设计目的与要求1二、设计任务1三、设计内容1 四、设计期限及建设分期1第二部 水处理构筑物设计2一、给水处理厂设计规模2二、原水水质分析2三、厂区地形分析2四、处理流程的确定2五、药剂的选择及投加方式3第三部分 给水处理工艺构筑物的设计计算4一、配水井4二、混合工艺4三、投药工艺及投药间5四、往复式隔板絮凝池
2、6五、平流式沉淀池8六、普通快滤池21 / 2612七、清水池14 八、加氯工艺及加氯间15第四部分 给水处理厂总体布置和处理效果分析17一、平面布置17二、高程布置17三、处理效果分析20第五部分 参考书籍资料20水质物理化学净化工程课程设计说明书第一部分 前言一、设计目的与要求1、掌握给水处理厂设计的一般步骤、内容和方法,并提高设计计算、绘图能力,培养自己分析问题、解决问题的能力。2、对给水处理所学内容进一步系统的总结和学习,加深理解,巩固所学知识。3、熟悉一些设计常用的资料,并能应用之。4、培养自己刻苦钻研、严格细致、精益求精的精神,提高自学和独立工作的能力。二、设计任务根据所给水质情况
3、,设计一个城市给水处理厂。三、设计内容1、分析水质情况,确定处理工艺流程。2、确定水厂的设计规模。3、各单体构筑物形式的选择及其尺寸的设计计算。4、计算各构筑物之间的连接管道。5、绘制滤池工艺图。6、设计全厂总平面布置和高程布置,并绘制给水处理厂总平面图布置图和高程布置图。四、设计期限及建设分期给水处理厂投资巨大,宜按近期规模设计,近远期结合,考虑远期发展的可能。留有充分发展的余地。第二部分 水处理构筑物设计一、给水处理厂设计规模该给水处理厂设计水量为12万吨/天,考虑水厂自用水量,采用5%,则水厂的总设计水量为:Q=1.05Qd=1.05120000=126000 m3/d=5250m3/h
4、=1.46 m3/s二、原水水质分析原水水质分析表项目单位数据GB5749-2006水质标准项目单位数据GB5749-2006水质标准色度度101514.26嗅味/无无异臭、异味8.46浑浊度度501000,水源和净水条件限制时为耗氧量1.783,水源限制,原水耗氧量时为5pH/7.26.58.5溶解固体139.01000总硬度2.29450(以计)酚0.0020.0020.030.3有机磷0.0915.51250砷0.010.01119.617.225032.46氮氨0.53.05细菌总数380001002.75大肠杆菌1300不得检出三、厂区地形分析厂区地面已平整,高程定为。四、处理流程的
5、确定选用常规给水处理工艺,其净水工艺流程为:投加消毒剂一级泵站配水井絮凝沉淀过滤清水池二级泵站投加混凝剂其中,絮凝池选用往复式隔板絮凝池,沉淀池采用平流式沉淀池,过滤池采用普通快滤池,据此可得到如下所示的净水工艺各构筑物的处理流程图:投加混凝剂(PAC)一级泵站 配水井 管式混合器 折板絮凝池 平流沉淀池二级泵站 吸水井清水池 普快滤池投加消毒剂(液氯)五、药剂的选择及投加方式1、混凝剂(1) 混凝剂的选择应用于给水处理的混凝剂应符合以下要求:混凝效果好;对人体健康无害;使用方便;货源充足,价格低廉。据此,结合本给水处理原水碱度和浊度较高、色度低、等特点,考虑技术与经济因素,该处理工艺选择碱式
6、氯化铝(,简称)作为水处理的混凝剂。(2)混凝剂投加量的确定其投加量参考值如下表所示:投加量原水浊度1002003004006008001000()1012.817.42326.829.532.1而原水浑浊度最高值为,据此确定混凝剂的最大投加量为。(3)混凝剂投配机理和投加方式的确定水质的混凝处理,是向水中加入混凝剂或絮凝剂,通过其水解产物压缩胶体颗粒的扩散层,使胶粒脱稳而相互聚结;或通过其水解和缩聚反应形成高聚物的强烈吸附架桥作用,使胶粒被吸附粘结。其投加方式主要有干投和湿投,根据本给水处理工艺的规模和特点,采用湿投法。2、消毒剂(1)消毒剂的选择根据消毒效果,考虑到管网余氯量,并结合本给水
7、处理工艺特点,决定选择液氯为消毒剂,其加氯操作简单,价格低廉,且在管网中的余氯量具有持续消毒杀菌的作用。(2)加氯装置的确定本给水处理工艺采用加氯机作为加氯装置,其台数按最大加氯量确定,至少安装两台,一备一用。第三部分 给水处理工艺构筑物的设计计算一、配水井为均匀配水,在处理构筑物之前设置配水井,配水井设置1池。其尺寸设计计算如下所示:(1)配水井有效容积水在配水井中的停留时间为23,取,则字有效容积为:V=QT=5250/603=262.5m3 (2) 配水井尺寸设计取配水井的有效水深,则其直径为:为安全起见,取直径,内径取d=6m。(3) 进水管管径采用两根引入管合成一根进水管,其管材选用
8、钢管,由总设计流量Q=5250m3/h=1.46 m3/s得,进水管的流量为。由此查水力计算表可确定,进水管管径为,此时流速,满足的要求。引入管采用管径为DN1000mm,此时流速为0.93m/s。(4) 配水管管径配水井采用1池,由此确定后续处理构筑物所分配的流量为,其配水管管径为DN1000mm,此时流速为0.93m/s,满足的要求。(5)配水井高度配水井超高取,则配水井池高为:二、混合工艺考虑设絮凝池2座,混合采用管式混合。设水厂进水管投药口至絮凝池的距离为50米。进水管采用两条, 设计流量为进水管采用钢管,直径为DN1000,查设计手册1册,设计流速为0.93m/s,1000i=0.9
9、59m,混合管段的水头损失。小于管式混合水头损失要求为0.30.4m。这说明仅靠进水管内流速不能达到充分混合的要求。故需在进水管内装设管道混合器,本设计推荐采用管式静态混合器,管式静态混合器示意图见图1。混合器采用3节,其总长为:L=1.1vT=1.11.03=3.3m投药口直径取。三、投药工艺及投药间本设计选取碱式氯化铝(,简称)作为混凝剂。碱式氯化铝据全国各地使用情况,净化后的生活用水一般均符合国家饮用水水质卫生标准,是给水处理中最常用的混凝剂之一。水温适用范围为2040。采用计量泵投加装置,如图2所示。其最大投加量为。其尺寸设计如下所示:1、溶液池(1)取溶液浓度,每日调制次数n=3,则
10、溶液池容积为:(2)溶液池采用矩形,取其有效水深,超高,贮渣深度,则池体总深度为:因此,池体尺寸为:。(3)溶液池采用相同的2座,一备一用,交替使用,以保证投药的连续性。2、溶解池(1)溶解池容积为:(2) 溶解池采用矩形,取其有效水深,超高,贮渣深度,则池体总深度为:因此,池体尺寸为:。(3)溶解池采用相同的2座,一备一用,交替使用。(4)溶解池的放水时间取,则放水流量为:采用镀锌钢管,由此查水力计算表得:放水管直径为,流速。(5)每座溶解池底部设管径为的排渣管1根。(6)溶解池采用中心式机械搅拌溶解池,以电动机驱动桨板或涡轮搅动溶液,如图3所示。3、投药管计算(1)投药管每日的流量为:设计
11、汇总采用2根投药管,便于一根损坏或检修时,仍能正常投加药剂。(2)采用镀锌钢管,由此查水力计算表得:投药管管径为,流速。4、药库计算该给水处理厂规模达,因此其药剂来源于本厂自行生产,采用液体药剂投加,贮夜池储存2天的药量。矾库与搅拌池置于底层,溶液池设于二层,以减少占地面积。矾库分隔为三仓,车辆可分别进入。加药的计量泵集中设于一室。5、 加药间设计 加药间为方形,LB=25m10m,池体深度H=2.1m,取5m超高,所以加药间总体高度是7.1m。四、往复式隔板絮凝池 采用往复式隔板絮凝池,并考虑与沉淀池合建,且设置2个,如图4所示。其设计计算如下所示:1、主要设计参数(1)廊道中起端流速一般为
12、0.50.6,取末端流速一般为0.20.3。(2)转弯处过水断面积为廊道过水断面积的1.21.5倍,同时水流转弯处尽量做成圆弧形。(3)絮凝时间一般采用2030。(4)隔板间净距一般宜大于0.5,以便于施工和检修;池底应有0.020.03的坡度,并设直径小于150的排泥管。(5)总水头损失一般为0.30.5左右。2、设计参数的选择设置2个絮凝池,则每个絮凝池设计流量为:絮凝池的宽长比取;池内平均水深取H=1.7m;絮凝时间取;廊道内流速采用6档,即,;隔板转弯处的宽度取廊道宽度的1.3倍。3、设计计算(1)絮凝池总容积为:(2)单池平面面积为:(3)隔板间净距总长为:(4)池宽为:(5)廊道宽
13、度和流速按廊道内流速不同,廊道宽度也不同。根据采用的6档流速,结合以下公式:计算得到如下表所示的廊道宽度和流速。廊道宽度和流速表设计流速 廊道宽度实际流速计算值采用值0.50.43 0.50 0.47 0.440.49 0.55 0.42 0.380.57 0.65 0.35 0.320.67 0.75 0.30 0.260.83 0.90 0.25 0.21.07 1.10 0.19 (6)水流转弯次数池内每3条廊道宽度相同的隔板为一段,共分6段,则有:廊道总数:条,隔板数:条水流转弯次数为17次(7)池长复核(未计入隔板厚度)(8)池底坡度由池内平均水深H=1.7m,取最浅端水深1.55m
14、,最深端水深1.95m,则池底坡度为:,满足要求。(9)水头损失按廊道内不同流速分成6段进行计算,其各段水头损失计算公式为:式中:隔板转弯处局部阻力系数,往复式隔板取3.0;该段廊道内水流转弯次数; 该段隔板转弯处平均流速,;流速系数; 廊道断面水力半径,; 该廊道长度和,。其中有:,(式中为隔板转弯处面积,取)。絮凝池采用钢筋混凝土及砖组合结构,外用水泥砂浆抹面,则粗糙系数。前5段中,第6段。据此可得如下水头损失计算表。各段水头损失计算表段数130.358 59.7 0.218 58.80.47 0.075 230.325 60.5 0.237 58.80.42 0.061 330.275
15、61.9 0.273 58.80.35 0.042 430.239 63.2 0.307 58.80.30 0.030 530.199 64.8 0.356 58.80.25 0.021 620.163 66.4 0.416 39.20.19 0.009 总水头损失为:(10)值在水温条件下,查得动力粘度,从而有:因此,可求得介于范围内,满足要求。五、平流式沉淀池该给水处理厂采用平流式沉淀池,设置2组,如图5所示。其设计计算如下所示:1、主要设计参数(1)池内平均水平流速一般为1025;(2)沉淀时间一般采用1.03.0;(3)有效水深一般为3.03.5,超高一般为0.30.5;(4)沉淀池池
16、长一般在80100之间;(5)池水位长宽比应不小于4:1,每格宽度或倒流墙间距一般采用38,最大为15 ;(6)池的长深比不小于10:1;(7)尺子进水端用穿孔花墙配水时,花墙距进水端池壁的距离应不小于12,在沉泥面以上0.30.5处至池底部分的花墙不设孔眼;(8)泄空时间一般不超过6;(9)水流紊动性用雷诺数判别,一般控制在400015000之间;(10)其水力条件用佛汝德数负核控制,一般控制在之间。2、设计计算(1)采用2组沉淀池,则每组的设计流量为,沉淀池停留时间取,则沉淀池有效容积(不计污泥区)为:(2)沉淀池水平流速取,则沉淀区长度为:,满足要求。(3)因絮凝池与沉淀池合建,故沉淀池
17、池宽取B=18.3m,由此计算得到沉淀池池深:,满足要求。(4)校核长深比、长宽比长宽比为:,满足要求。长深比为:,满足要求。(5)由于宽度B=19.0m较大,故沿纵向设置2道250的导流墙,将沉淀池分成3格,每格池宽约为b=6.3m,则其水力半径为:从而有:,满足要求。,大致满足要求。(6)沉淀池进水设计沉淀池采用穿孔墙布置进水,如图6所示,尽量做到进水断面水流均匀分布,避免已形成的絮凝体破碎。穿孔墙长取,因沉淀池有效水深,考虑超高,积泥厚度,故墙高取。穿孔墙孔口流速采用,则穿孔墙孔洞总面积为:孔口形状采用矩形,其尺寸采用,则孔洞数目为:,取181个。孔眼布置成6排,则每排孔眼数为:281/
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