lzc 的水质工程学课程设计.docx
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1、水质工程学课程设计指导书设计课题:水质工程学课程设计专业:给水排水工程2010级(2)班学号:6姓名: 吕志成指导教师: 白翠萍 湖北理工学院环境科学与工程学院给排水教研室2013年 12月目录第一章 概况第一节 设计任务和工程概况第二节 基本资料第二章 给水处理工艺设计方案 第三章 给水处理构筑物设计第一节 混凝剂投加种类、设备及混凝池设计第二节 沉淀池设计第三节 过滤池设计第四节 氯化消毒,加氯间及氯库设计第五节 清水池设计第四章 给水厂总体布置第一节 给水厂主要构筑物与附属建筑物第二节 给水厂平面布置 第三节 给水厂高程布置第一章 概况第一节:设计任务以及基本资料1、课程设计题目某城市日
2、处理量50000万m3给水处理工程设计2、课程设计内容(含技术指标)1给水厂设计的用水量分析与总用水量计算,或由教师给定的水量作为本设计的设计水量。2根据取水河床断面水位,设计吸水井和一级泵房。3根据所给水质情况,进行工艺比选,确定处理工艺流程。4根据混凝实验结果选用混凝剂并决定其投量(也可参考设计手册比照相似情况选用),设计计算溶药池、溶液池的溶积、设计投药系统及药库并进行相应的平面布置。5设计计算混合池(混合器)、絮凝池、沉淀池(或澄清池),并在设计说明书中绘出它们的工艺流程图(单线图)。6设计计算滤池,并绘出工艺图。7设计计算加氯间、氯库。清水池的容积按最高日用水量15%计算。8水厂平面
3、图的布置,设计计算各构筑物之间的联接管道(包括水头损失值)及高程图的设计。9绘出水厂平面布置和高程布置图。10设计说明书与计算书的编制。3、基本资料1、水厂产水量:一组:50000m3/d二组:80000 m3/d三组: m3/d2、城市概述该市是我国沿海开放城市之一,自改革开放以来,全市工农业生产、城市建设得到了迅猛的发展。根据该市总体规划,近期规划城市人口14万人,远期人口18万人,室内均有给排水卫生设备和淋浴设备。由于该地区地下水资源贫乏,规划水源为东江。3、自然条件(1)地理位置东径113 北纬22(2)地形地貌 城区地形较平坦,其吴淞标高为35.0米。(3)气象资料 气温: 历年最高
4、气温 37 oC 历年最低气温 -1 oC 常年平均气温 22 oC 风向: 常年主导风向为东南风 降雨量: 年平均为1520毫米 冬季冰冻期: 5天, 土壤冰冻深度: 0.1米(4)土壤地质资料 土壤承载力 2.4 kg/cm2 浅层地下水离地面 1.6 米3、水源状况:河流概述:水源水量丰富,水质符合国家规定的饮用水源水质标准,因河道航运繁忙,取水构筑物不得影响航运。 河流特征: 表 1水位水面标高m流量m3/s流速m/s保证率%最高水位32.530002.7常水位30.0 2300 2.1最低水位 24.01400 1.395河床断面图(见下图)35.00m m32.50m m30.00
5、m m24.00m m水质资料编号项目单位分 析 结 果备注最高最低月平均最高月平均最 低1水 温2632152臭和味少 许3色 度少 许4浑浊度毫克/升10001005002005PH6.37.56.86总硬度毫克当量/升280202201507细菌总数个/毫升500008大肠菌群个/升1609藻类个/升2800其他指标合 格表 2饮用水经处理后应符合生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)要求。4、进度安排1第1周前2天,分析设计课题的内容与要求,到图书馆或系资料室查找相关资料,并借阅部分参考资料与书籍;2第1周34天,结合授课内容、教材与参考资料选定设计方案,进行相关内容计算;3第1
6、周第5天第2周前2天,编写设计说明书和计算书;4.第2周的第3第5天,完成相关图纸绘制;5.第2周最后2天,整理整个课程设计内容,并根据老师意见修订,最后装订成册。5、基本要求1设计计算说明书一份(A4纸);2设计图纸(以下图纸各一张,A2A3幅面,手绘或打印均可):给水处理厂平面布置图一张;高程布置图一张;主体构筑物工艺图一至两张。6、参考资料1给水排水设计手册中国建工出版社,(1、5、9、11、12册)2给水排水工程快速设计手册中国建工出版社,(2、5册)3室外排水工程规范GB50014-20064给水排水设计标准图集5给水排水制图标准GB/T5010620017给水工程,(第四版),张自
7、杰主编,中国建筑工业出版社8. 水处理工程设计计算韩洪军编,中国建筑工业出版社9. 水质工程范瑾初、金兆丰 主编,中国建筑工业出版社 给水排水教研室第二章:给水处理工艺设计方案第一节:设计规模水厂处理水量50000m3/d,考虑水厂自用水量5%,故该设计水量52500m3/d。第二节:处理工艺根据原水水质资料可知,原水浊度为100-1000mg/L,色度少许,pH值为6.3-7.5,细菌总数为50000个/mL,大肠杆菌数为160个/L,水质污染较严重,微生物数量超标。总硬度20-280毫克当量每升,其他指标合格,均已符合国家生活饮用水卫生标准。因此,工艺流程应从降低浊度,减少水中大量细菌为目
8、的,并且考虑技术与成本因素,选择水处理工艺流程如下:第三节:净水构筑物型式(1)取水构筑物取水构筑物采用岸边合建式,一泵站安装三台机组,两用一备,便于修检。(2)药剂溶解池为便于投置药剂,溶解池一般设计为或者半地下式为宜,由于药液具有腐蚀性,所以盛放药液的池体和管道及配件都应采取防腐措施。投药设备采用泵组与转子流量计联合的投加方式,可使用中央计算机改变泵组转速实行自动控制。药剂选用PAC。(3)混合设备本设计采用水平轴机械搅拌混合器添加的对药剂进行混合。在混合池内安装搅拌设备,以电动机组驱动搅拌器完成药剂的混合。(4)反应池本设计采用了往复式隔板絮凝池,与斜管沉淀池合建。(5)沉淀池因技术、成
9、本、占地大小等因素综合考虑,本设计采用斜管沉淀池,与往复式隔板絮凝池合建。(6)滤池本设计采用普通快滤池,大阻力配水系统,配备自动反冲洗系统。(7)消毒设施本设计消毒设施采用常规氯消毒,操作简单,价格低廉,且在管网中有持续消毒能力。 (8)附属构筑物办公楼、职工宿舍、停车场等办公生活建筑集中布置在远离处理构筑物的地方,配电室、机修间、门卫室和景观设施按需布置。第三章:给水处理构筑物设计第一节:溶解池设计方案 混凝剂投加种类 设备式中:W2 溶液池容积,m3;Q 处理水量,m3/h;a 混凝剂最大投加量,取a=60mg/L;c 溶液浓度,取10%;n 每日调制次数,取n=2;溶液池设置两个,每个
10、容积W2=6.87m3,保证连续投药。取有效水深H1=1.3m,超高H2=0.2m,贮渣深度H3=0.3m,则总高度H=H1+H2+H3=1.8m溶液池采用矩形,尺寸为:LBH=3.6m3.6m1.3m=16.85 m3 溶解池设计方案(1)溶解池容积溶解池设计成正方形,设计有效水深H1=1.2m, 长宽高=2m2m1.2m,其中包 括保护高度H2 0.3m,H3为储渣深度0.2m(2)溶解池高度H=1.2+0.3+0.2=1.7m(3)溶解池尺寸LBH=2m2m1.2m溶解池设置2个,一用一备。溶解池的放水时间采用t=15min,则放水流量:;根据水力计算表得放水管管径d0=80mm,流速v
11、0=0.835m/s。溶解池底部设管径DN100排渣管一根。溶解池搅拌装置采用机械搅拌,以电动机驱动桨板搅动溶液。加药间设计方案(1)加药管路 投药管流量根据水力计算表,投药管管径d=20mm,相应流速为0.83m/s。(2)加药间尺寸加药间内含溶液池2,溶解池2,还要考虑预留面积,过路面积,药品堆积面积,所以加药间总面积Sj=80m2,尺寸:LB=10m8m混合设备设计方案因为溶液池平面尺寸:LB=3.6m3.6m,总高度Hy=1.3m。挡水板:设计挡水板宽度0.15m,长度0.8m,距池底0.50m,共4块。搅拌器:搅拌器分为两层共4块叶片,每块叶片宽B=0.30m,半径r=0.60m。上
12、下两层叶片90交叉安装,下层叶片距池底0.50m,两层叶片间距0.5m。搅拌功率:取搅拌器边缘线速度v=3.0m/s,则旋转角速度:取CD=1.19,则:如果选用的搅拌机旋转速度n=48r/min,则搅拌机实际功率代入公式计算得:电机功率PD=1.2P=6.0k反应设备设计方案本设计采用往复式隔板絮凝池往复式隔板絮凝池设计草图(与斜管式沉淀池合建)(1)池组设计絮凝池设计n=2组,每组设1池,每池设计流量为设絮凝时间T=20min(2)絮凝池有效容积为:因为考虑到往复式隔板絮凝池与斜管沉淀池合建,絮凝池平均水深取h1=1.8m,池宽取B=16m。(3)絮凝池有效长度为:取超高h2=0.5m,则
13、往复式隔板絮凝池总高度为H=2.3m(4)隔板间距计算絮凝池起端流速取,末端流速取。起端廊道宽度:末端廊道宽度:廊道宽度分成4段,廊道水深递减。廊道流速计算表四段廊道宽度之和:取隔板厚度=0.20m,共27块隔板,则絮凝池总长度L为(5)水头损失廊道水头损失计算公式:式中:第i段廊道内水流转弯次数隔板转弯处局部阻力系数,180时,90时第i段廊道内水流转弯处水流流速,等于廊道内流速的1/1.5-1/1.2第i段廊道过水断面水力半径第i段廊道流速系数, 廊道壁面、池底粗糙系数,通常取或者速度梯度:式中:水的重度,水的动力黏度,20 时为各段水头损失计算表 符合20C设计要求 符合要求絮凝池与沉淀
14、池合建,中间过渡段宽度为2.0m。配水廊道底部以2的坡度坡向水流流动方向,在每道配水廊道底部设DN200的排泥管。本设计采用斜管沉淀池,与往复式隔板絮凝池合建,设计2座。每座沉淀池设计流量为27500m3/d,表面负荷q=9m3/m2h=2.5mm/s,斜管材料采用厚0.4mm塑料板热压成正六角形管,内切圆直径d=25mm,长1000mm,水平倾角=60。(1)尺寸计算a.沉淀池清水区面积式中:q表面负荷,一般采用9.011.0 m3/(m2h),本设计取9 m3/(m2h)b.沉淀池长宽沉淀池宽度设计为B=16m,则长L=8m,尺寸为LB=8m16m=128m2为配水均匀,进水区布置在16m
15、一侧。在8m的长度中扣除0.05m的无效长度,则净出口面积为:式中:k1斜管结构系数,取1.03c.沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+1.5+0.87+1.5+0.80=4.97m式中:h1保护高度,取0.3mh2清水区高度,取1.5mh3斜管区高度,斜管长度为1.0m,安装倾角60,则h3=sin60=0.87mh4配水区高度,取1.5mh5排泥槽高度,取0.8m(2)进出水系统计算a.进水方案进水采用穿孔花墙方案,孔口总面积为:式中:v孔口速度,取0.18m/s每个孔口的尺寸设计为12cm8cm,则孔口个数n=158个。进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。(3)出水
16、系统方案a.穿孔总面积出水系统采用穿孔集水槽,出水孔口流速设计为v1=0.6m/s,则穿孔总面积为:设沿池长方向布置8条穿孔集水槽,中间为1条集水渠,槽底平坡,集水槽中心距为:L=8m/8=1m,每条集水槽长L=(16-1)/2=7.5m。沉淀池超载系数设计为20%,故槽中流量为:q=1.2q=1.20.018=0.0216m3/s槽宽度:b=0.9q0.4=0.90.02160.4=0.19m起点槽中水深H1=0.75b=0.750.19=0.15m终点槽中水深H2=1.25b=1.250.19=0.24m因此槽中水深为H2=0.24m。集水方式采用淹没式自由跌落,淹没深度取H3=0.05m
17、,跌落高度取H4=0.05m,槽的超高取H5=0.15m。则集水槽总高度为:H=H2+H3+H4+H5=0.35+0.05+0.05+0.15=0.49mc.集水渠高度集水槽为双侧开孔型,孔径直径d=25mm,每侧50个孔,孔间距15cm。8条集水槽汇水至集水渠,集水渠流量按0.17m3/s,集水渠起端的水流截面为正方形,则出水渠宽度为:b=0.9Q0.4=0.90.170.4=0.44m起端水深0.44m,集水槽自由跌落高度取H2=0.05m,则集水渠总高度为:H=0.05+0.44+0.44=0.93md.水头损失孔口损失:h1=0.037集水槽内水深为H2=0.24m,槽内水力坡度设计为
18、i=0.01,槽内水头损失为:h2=iL=0.017.5=0.075m;总水头损失为:h=h1+h2=0.037+0.075=0.112m第二节平流沉淀池设计方案1. 已知设计水量(包括自耗水量):Q=(50000*1.02)m3/d=2188m3/h 沉淀池个数:n=2 沉淀池沉淀时间:T=2h 池内平均水平流速:v=16mm/s 有效水深:H=3.0m,超高:0.3m 原水平均浑浊度为350mg/l2. 设计计算 (1)池体尺寸 单池容积V V=QT/2=1094*2=2188 m3 池长L L=3.6vT=36000.014162=100.8m 池宽B 池的有效水深采用H=3.0m,超高
19、采用0.3m,则池深为3.3m。则池宽 B=V/LH=7.24m采用20m(为配合絮凝池的宽度) 每池中间设一导流墙,导流槽采用砖砌,导流槽宽为240mm, (2)校核池子尺寸比例 长宽比:L/B=100.8/7.8=12.94 符合要求 长深比:L/H=100.8/3.0=33.610 符合要求(3)进水穿孔墙沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水,墙长6m,墙高3.5m,有效水深3.0m,用虹吸式机械吸泥机排泥,其积泥厚度为0.1m,超高0.2m。穿孔墙孔眼形式采用矩形的半砖孔洞,其尺寸为12cm8cm。孔洞处流速采用v0=0.2m/s,则穿孔墙孔洞总面积: = Q/3600VO = 0.304/0
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