【精编】给水工程设计说明书.pdf
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1、1 给 水 处 理 厂 课 程 设 计 任务书一、课程设计的目的通过净水厂课程设计,巩固学习成果,加深对给水处理课程内容的学习与理解,掌握净水厂设计的方法,培养和提高计算能力、设计和绘图水平。在教师指导下,基本能独立完成一个给水处理厂工艺设计,锻炼和提高分析及解决工程问题的能力。二、课程设计的要求基本要求:完成设计计算书明书一份,工艺扩初设计图纸2 张(1#),其中:净水厂平面布置图及工艺流程程图1 张,单体构筑物图1 张。学生根据课程设计任务书和指示书,教师先介绍设计方法,安排设计进度表,学生以独立完成为主,教师定时答疑,共性问题集中讲解。三、课程设计的内容1、原始资料的分析、整理。2、结合
2、城市建设,综合考虑,通过技术经济比较确定水厂厂址。3、根据水质、水量、地区条件、施工条件和一些水厂运转情况选定处理方案和确定处理工艺流程。4、进行方案比较。5、构筑物的选型。6、处理构筑物的初步设计,定出各构筑物和主要构件的尺寸,设计时要考虑到构筑物及其构造、施工上的可能性,并符合建筑模数的要求。7、水厂的平面和高程布置。根据各构筑物的确切尺寸,确定各构筑物在平面布置上的确切位置,并最后完成平面布置。8、写出设计说明书及计算说明书。四、课程设计的成果1、设计说明计算时(包括技术经济比较、方案选择、构筑物的选型、定位及竖向布置的说明等)。2、给水处理厂平面布置图1 张(1:500);3、净水构筑
3、物高程布置图及主要设备、材料和必要的图纸说明1 张;4、一个主要水处理构筑物的扩初设计图纸1 张;五、课程设计原始资料1、水厂水源采用*水库水,此水库是集雨区积蓄的雨水,水质较好,平均色度和浊度分别为 56HU和,偶遇浊度峰值也在30FTU以下,出水浊度要求,日产水量为23 万 m3/d。2.城市自然状况2 城市土壤种类为黏质土,地下水水位深度为3m,年降水量为1200mm。城市最高温度为,最低温度为5,。夏季主导风向为东南风,冬季主导风向为东北风。3 给水处理厂课程设计计算说明书第一部分混凝处理一、混凝药剂的选择生活用水处理用的混凝剂,不得使处理后的水质对人体健康产生有害的影响,用于生产用水
4、处理时,不得含有对生产有害成分。混凝药剂种类很多,按其化学成分可分为无机和有机两大类。无机混凝剂主要是铁盐和铝盐及其水解聚合物,如硫酸铝、明矾、聚合氯化铝、聚合硫酸铝、三氧化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁、聚合氯化铁等。无机混凝剂品种虽少,但在水处理中应用最多。有机混凝剂是高分子物质,品种多,在水处理中用量比无机的少。本水厂处理水属于水库集雨区积蓄的雨水,水质较好,平均色度和浊度分别为56HU和,偶遇浊度峰值也在30FTU以下,可以选用三氯化铁处理效果较好。二、混凝剂投量计算用于生活饮用水厂的混凝药剂首先应满足以下要求:对人体健康无害;混凝效果好;货源充足、运输方便。原水水质不同,其适用的混凝药剂和
5、最佳用量也不同。当同一水源已有建成水厂时,混凝药剂和投量可参照已建水厂的资料,对水质相似的已建水厂的资料,亦可参照。但在参照时,应对照混凝条件的差别(如混合、反应、投药点等),进行适当的调整。混凝剂投量计算:T=aQ/1000式中 T-日混凝剂投量(kg/d);a-单位混凝剂最大投量(mg/L);Q-日处理水量(m3/d)。设计中取 Q=230000 =253000 m 3/d,(式中为水厂自用水系数)采用三氯化铁,根据原水水质,参考某地水厂,投量取a=5mg/L。T=5/1000253000=1265kg/d三、水的 pH值和碱度影响4 三氯化铁除浊的最佳pH值范围在之间,其对胶粒具有十分优
6、异的絮凝作用。由于三氯化铁水解过程中不断产生氢离子,而导致水的pH值下降。为使 pH值保持在最佳范围内,应使水中具有足够的碱性物质与氢离子中和。当原水碱度不足或混凝剂投量多时,会使水的pH值大幅下降并影响三氯化铁继续水解。为此,需向水中投加碱剂,通常投加的碱剂为CaO.由水质资料知,原水中碱度为L。三氯化铁投量为5mg/L,市售石灰纯度为50%。FeCl?分子量为,投药量相当于592%/=L。Ca0投量 CaO=a-x+式中a-混凝剂投量(mmol/L);x-原水碱度,按mmol/L CaO计;-保证反应顺利进行的剩余碱度,一般采用。设计中取=LCaO=CaO 分子量为56,则市售石灰投量为:
7、56/=L。四、混凝剂的配制和投加1.混凝剂投加方法混凝剂投加方法有湿投和干投,干投应用较少,本设计采用湿投方法。在药剂湿投法系统中,首先把固体(块状或粒状)药剂置人溶解池中,并注水溶化。2.混凝剂调制方法混凝剂采用湿投时,其调制方法有水力、机械搅拌方法,水力方法一般用于中、小型水厂,机械方法可用于大、中型水厂,为增加溶解速度及保持均匀的浓度,一般采用水力、机械及压缩空气等方法搅拌,投药量较小的水厂也有采用人工进行搅拌调制的。本设计采用机械方法调制混凝剂。5 3.溶液池与溶解池容积设计药剂溶解池时,为便于投置药剂,溶解池的设计高度一般以在地面以下或半地下为宜,池顶宜高出地面1m左右,以减轻劳动
8、强度,改善操作条件。溶液池溶液池是配制一定浓度溶液的设施。通常用耐腐泵或射流泵将溶解池内的浓药液送入溶液池,同时用自来水稀释到所需浓度以备投加。采用两个溶液池,以便交替使用,保证连续投药。溶液池容积按下式计算:W2=(24 100aQ)/(1000 1000cn)=aQ/417cnW2 溶液池容积,m 3;Q 处理的水量,m 3/h;a混凝剂最大投加量,mg/L;c溶液浓度,一般取5-20(按商品固体重量计);n每日调制次数,一般不超过3 次。此设计中 c 取 15%,n取 2W2=(5/(417 152)=3溶液池尺寸:LBH=2 2,超高,沉渣高度,则有效容积LBH=2 2=3溶解池溶解池
9、一般建于地面以下以便于操作,池顶一般高出地面约左右。溶解池容积W1按下式开算:W1=W2式中 W2-溶液池容积。W1=W2=3溶解池尺寸:LBH=1 1 超高,沉渣高度,则LBH=1 1=3溶解池采用钢筋混凝土结构,由于药液一般都具有腐蚀性,所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。内壁采用环氧树脂进行防腐处理,底坡设坡度,池底设 DN100mm的排渣管,采用硬聚氯乙烯管。给水管管径DN80mm,按 10min 放满溶解池考虑,采用硬聚氯乙烯管。五、溶解池搅拌设备6 溶解池搅拌设备采用机械搅拌,搅拌桨为平桨板,中心固定式。六、投加方式混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型。重力投
10、加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加。压力投加方式有水射器投加和计量泵投加。水射器用于抽吸真空、投加药液、提升和输送液体。加注式水射器多用于向泵后的压力管道投药。水射器的进水压力一般采用2.4516 105 Pa。虽然水射器效率较低(15%30%),但设备简单,使用方便,工作可靠。所以本设计采用水射器投加。七、计量设备计量设备有孔口计量、浮杯计量、定量投药箱和转子流量计。设计采用耐酸泵与转子流量计配合投加。计量泵每小时投加药量 q=W1/12式中 q 一计量泵每小时投加药量(m3/h);W1一溶液池容积 (m 3)。设计中取W1=m3 q=12=m 3/h八、混合设施混合的主要作用,是让药剂迅
11、速而均匀地扩散到水中,使其水解产物与原水中的胶体微粒充分作用完成胶体脱稳,以便进一步去除。按现代观点,脱稳过程需时很短,理论上只要数秒钟。在实际设计中,一般不超过2min。对混合的基本要求是快速与均匀。“快速”是因混凝剂在原水中的水解及发生聚合絮凝的速度很快,需尽量造成急速的扰动,以形成大量氢氧化物胶体,而避免生成较大的绒粒。“均匀”是为了使混凝剂在尽量短的时间里与原水混合均匀,以充分发挥每一粒药剂的作用,并使水中的全部悬浮杂质微粒都能受到药剂的作用。1.混合方式的选择混凝药剂投人原水后,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
12、。根据下表,本设计中采用管式静态混合器。2.混合设备的计算静态混合器的水头损失一般小于,根据水头损失计算公式7 h=2/d式中 h-水头损失(m);Q-处理水量(m3/d);d-管道直径(m);n-混合单元(个)。设计中取 d=,Q=m 3/s,当 n 为 2 时,h=,满足要求,所以选DN1500内装 2 个混合单元的静态混合器。加药点设于靠近水流方向的第一个混合单元,投药管插人管径的1/3 处,且投药管上多处开孔,使药液均匀分布第二部分往复式隔板絮凝池一、往复式絮凝池的选择8 往复式絮凝池也称隔板絮凝池,为一般常规的水平或垂直式水力絮凝反应池。即在流水渠中加装了横折或竖折档板,使加药混合后
13、的水流形成近似于弦形弯曲。池内挡板或隔板的间距的安置使水流的速度梯度位分布呈逐步递减。底部还有一定的坡度以保持水深。此种形式的池可在相当宽广的流量范围内得到合理的成效。机械絮凝器相比,絮凝时间由于更为均匀的剪力场,故而常只需要前者的一半。往复式隔板絮凝池的构造简单,管理方便。因此本设计采用往复式隔板絮凝池。二、往复式絮凝池的设计计算1、设计水量Q1=Q/24n设计中取 Q=253000 m3/d,n=4 个Q1=253000/24*4=m3/h=m3/s2、设计计算(1)、絮凝池有效容积V=QT设计中取 T=25minV=*25/60=1100 m3设计中絮凝池与平流沉淀池合建,所以有效水深取
14、3m.池宽取。(2)、絮凝池长度L=V/HB设计中取超高,H=3m,B=12mL=1100/(3*12)=(3)、隔板间距设计中将絮凝池中流速分为4 段:v1=s,v2=s,v3=s,v4=sa1=Q1/(3600*n*v1*H)设计中将 H=3m,n=1,A1=Q1/(3600*n*v1*H)=设计中:a1=,实际流速v1=s a2=,实际流速v2=s a3=,实际流速v3=s a4=,实际流速v4=s9 各段隔板条数分别为:13,11,13,11,池子长度:L=13*+11*+13*+11*=隔板厚度按计算,则池子总长:L=+*(48-1)=(4)、水头损失计算hi=mivit2/2g+v
15、i2*li/Ci2Ri曼宁公式计算:R1=a1H/(a1+2H)=*3/+2*3)=C1=R1/6/n=6/=C12=其他段计算结果为:R2=,C2=,C22=R3=,C3=,C32=R4=,C4=,C42=廊道转弯处的过水断面面积为廊道断面积的倍,此处设计取,则转弯处流速为:vit=Q/*ai*H*3600)各段的转弯处流速为:v1t=m/sv2t=sv3t=m/sv4t=m/s各段的转弯处宽度为:、各段廊道长度为:、段数miLiRivitviCiCi2hi113211313410合计h=hi=(5)、GT值计算(t=20)10 G=p*h/(60*u*T)G=1000*(60*25*10-
16、4)=GT=*25*60=(满足要求)3、往复隔板絮凝池布置絮凝池与沉淀池设过渡段,宽,过渡段设DN200排泥管,每条隔墙底面设200*200mm排泥孔两个。第三部分平流式沉淀池一、平流式沉淀池的选用平流式沉淀池沉淀效果好,使用较广泛,但占地面积大。常用于处理水量大于15000 立方米/天的污水处理厂。本设计中处理水量为23 万立方米/天,故可采用平流式沉淀池。二、平流式沉淀池计算1.设计流量Q=Q设*(1+k)/24n K水厂用水量占设计日用水量的百分比一般采用5%10%。n沉淀池个数,一般不少于2 个。设计中 Q设=230000m 3/d,k=10%,n=4。Q=Q设*(1+k)/24n=
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