净水厂课程设计任务书.pdf
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1、 1 内蒙古工业大学课程设计任务书 学院(系):土木工程学院 课程名称:水质工程学 指导教师(签名):专业班级:给排 08-2 班 学生姓名:学号:一 课程设计目的 水质工程学课程设计 I-某城市净水厂设计 二 课程设计的目的 1,加深课堂所讲授的内容理解,巩固学习成果;2,掌握城市净水厂的一般设计步骤和方法,使学生在设计计算,图纸绘制,查阅资料及使用设计规范,设计手册等技能上得到初步训练;3,培养学生综合运用所学知识解决实际工程设计问题的能力。三 课程设计的主要内容和要求(包括原始数据,设计参数,设计要求,工作量要求等)1.原始数据及技术参数:(1)城市自来水处理量为23万吨/日(2)原水水
2、质:浊度:最大 1000mg/L,最小 100mg/L;水温:0-20;色度:15 度;嗅和味:微量;细菌总数:12000 个/mL;大肠菌数:33000个/L;耗氧量:9.68mg/L;PH 值:7.2;碱度:8 度;总硬度:4 度(德国度);总固体:298mg/L;碳酸盐硬度:4 度(德国度);氯化物:21mg/L;硝酸盐:0.05mg/L;铁:0.1mg/L;亚硝酸盐:0.038mg/L(3)气象资料:风向:西北风;气温:最冷月平均:-6.8 最热月平均:25.4 极端气温:最高 38,最低:-23 厂区土壤冰冻深度:1.00m(4)工程地质与地震资料:地震烈度为 9 度以下;地下水质对
3、各类水泥均无侵蚀作用(5)厂区地面标高:0.00m(6)石英砂筛分记录 筛孔孔径(mm)2.362 1.651 0.991 0.589 0.246 0.208 筛盘底 留在筛上的砂量(%)0.2 10.0 20.3 45.5 21.6 2.2 0.2 2设计要求:设计成果包括设计说明书 1份和图纸 2 张。(1)设计说明书:说明书应简明扼要,力求多用草图、表格说明,要求文句通顺段落分明,字迹工整。(2)本设计应作出下列图纸 厂区总平面图(1:200-1:500)及高程图(纵向比例 1:100-1:500),可与水厂平面布置图画在一张纸上,图中应表示出各工艺构筑物的确切位置,外形尺寸,相互距离,
4、各构筑物间连接管沟的位置及其它辅助性构筑物的位置。厂区绿 2 化、道路、及卫生防护区得布置等。该图应绘出各种线条表示的图例,说明构筑物名称。滤 滤池的平、剖面图(1:50-1:200)平面图应能表示出构筑物中各构件、厂房内所设房间及管道的平面布置;剖面图应能表示出构筑物中内部构筑物的全部构造。图中构筑物的壁、内部构造及房屋内各管道要用双线条表示,并要注明构筑物主要构造尺寸,相互距离、构筑物及管沟名称。构筑物顶、底、水面、各构件及管沟的设计标高,室内外地地坪标高。四 工作安排 设计方案确定:2 天 污水处理构筑物设计计算 2 天 图纸绘制 1天 设计计算说明书的编制 1 天 五 主要参考文献 1
5、严煦世,范瑾初.给水工程(第四版)M.北京:中国建筑工业出版社,1999 2给水排水设计手册(第 3 册城镇给水)M.北京:中国建筑工业出版社,1986 3张志刚.给水排水工程专业工艺设计M.北京:化学工业出版设,2004 4李亚峰.给水排水工程专业毕业设计指南M.北京:化学工业出版社,2003 5中华人民共和国卫生部.生活应用水卫生标准Z.2006-12-29 审核批准意见 系(教研室)主任(签字)3 目 录 第一章 工艺选择和布置5 1.1工程原始资料5 1.2设计要求6 1.3工艺流程选择6 第二章 水处理构筑物的设计计算7 2.1混凝7 2.1.1混凝剂的选择7 2.1.2药剂的投加7
6、 2.2沉淀池8 2.2.1沉淀池的计算8 2.3絮凝池8 2.3.1机械絮凝池8 2.4过滤12 2.4.1滤池12 2.4.2设计参数的确定13 2.5清水池20 2.5.1清水池的有效容积20 2.5.2清水池的平面尺寸21 2.5.3管道系统21 2.5.4清水池布置22 2.6加氯量计算23 2.6.1加氯设备的选择23 2.6.2加氯间和氯库23 2.7碱式氯化铝的配制和投加24 2.7.1用量计算24 2.7.2溶液池容积24 2.7.3溶解池容积24 2.7.4碱式氯化铝投加24 2.8水厂的平面布置25 2.8.1辅助型构筑物的面积25 2.8.2 水厂管线布置26 2.9水
7、厂的高程布置26 4 2.9.1 清水池26 2.9.2 滤池26 2.9.3 反应沉淀池27 2.9.4 吸水井27 2.9.5 给水处理构筑物高程计算28 2.9.6给水构筑物高程布置28 第三章 总结与体会 29 总结与体会29 参考文献30 5 第一章 工艺选择和布置 1.1 工程原始资料 1、城市自来水厂处理量为24.0万 m3/d;2、源水水质:表 1-1 浑浊度 色度 水温 pH值 细菌总数 大肠菌数 臭和味 耗氧量 500-1500mg/L 15 度 0-20 7.2 12000个/mL 33000个/L 微量 9.68mg/L 总硬度 碳酸盐硬度 氯化物 总固体 硝酸盐 铁
8、亚硝酸盐 碱度 4 度(德国度)4 度(德国度)21mg/L 298mg/L 0.05 mg/L 0.1 mg/L 0.038 mg/L 8 度 3、气象资料 风向:主导风向为西北风 气温:最冷月平均为:-6.8 最热月平均为:25.4 极端温度:最高 38;最低-23 土壤冰冻深度:1.00m 4、工程地质资料:地质钻探资料:表 1-2 表土 砂质粘土 细砂 中砂 粗砂 粗砂砾石 粘土 砂岩石层 1m 1.5m 1m 2m 0.8m 1m 2m 地震烈度为 9 度以下 地下水质对各类水泥均无侵蚀作用 5、厂区地形:按平坦地形设计,水源取水口位于水厂西北方向 50m,水厂位于城市北 6 面 1
9、km。1.2 设计要求 生活饮用水水质标准 浑浊度:不超过 1 度,特殊情况下不超过5 度;色度:不超过 15 度,并不得呈现其他颜色;嗅和味:不得有异味;PH:6.5-8.5;总硬度:450ml;总固体:1000mg/l;大肠杆菌:每 100ml中不得检出;细菌总数:100 设计成果包括设计说明书1 分和图纸 2 张 包括:水厂平面布置图(1:200-1:500)水厂的处理工艺高程布置图(纵向1:50-1:200,横向 1:100-1:500),可与水厂平面布置图画在一张图纸上;一张滤池或其它净水构筑物的工艺构造图(平面及剖面1:50-1:200)。本次设计应做出的下列图纸:1)厂区总平面图
10、(1:500)。图中应表示出各工艺构筑物的确切位置,外型尺寸,相互距离;各构筑物之间的连接管道及场区内各种管道的平面位置、管径、长度、坡度;其它辅助建筑物的位置、厂区道路、绿化布置等。2)高程图(纵向比例尺 1:50-200)。该图应标出各工艺构筑物顶、底、水面、主要构件及沟管的设计标高,室内外地平标高。3)滤池(或者沉淀池,或者澄清池)工艺图(1:50-200)。平面图应能表示出构筑物中各构件及管道的平面布置;剖面图应能表示出构筑物中内部构件的全部构造。1.3 工艺流程选择 1.3.1 选择原则 处理工艺系统应该是技术上可行的,在经济上合理的,在运行上是安全可靠和便于操作的。给水处理工艺系统
11、的技术可行性,除了通过实验验证意外,已建的源水水质相近的水处理工艺系统的运行经验,也作为总要的参考。水处理工艺系统的抗冲击性,也是保证处理水质满足用户要求的前提下,使在资金偿还期限内建设费用和运行 7 费用之和最低。根据水质,水量,地区条件,施工条件和一些水厂运转的情况处理工艺流程和选定处理方案。1.3.2 方案的选定 图 1-1 本厂的净水工艺 机械静态混合器:适用于各种规模的水厂,效果好,水头损失小,混合效果好。比起其他混合池,具有占地少,运行稳定的特点。机械絮凝池:比起其他絮凝池具有以下优点:大小量适合,絮凝效果好,水头损失小,可适应水质水量的变化。平流沉淀池:选用平流沉淀池的原因:造价
12、较低;操作管理方便,施工较简单;对原水浊度适应性强,潜力大,处理效果稳定;带有机械排泥设备时,排泥效果较好。V型滤池的特点:运行可靠,采用砂滤料,材料易得,滤床含污量大、周期长、滤速高和水质好,具有汽水反冲洗和表面扫洗效果好,使用于大中型水厂。缺点是,配套设备多,需鼓风机,土建复杂,池深比普通快滤池深。第二章 水厂处理构筑物的设计计算 2.1混凝 2.1.1 混凝剂的选择 根据水厂进水水质的特点,结合常用的混凝剂的一些优缺点,本厂选用碱式氯化铝(PAC)作为混凝剂。混凝剂的最大投加量为 40mg/L,平均投加量为 30mg/L,采用计量泵湿式投加。2.1.2 药剂的投加 本次设计采用管式静态混
13、合器。图 2 管式静态混合器 原水 机械絮凝池 平流沉淀池 V型滤池 清 水 池 二 级 泵 站淀池 用户 8 原水管道药剂混合单元体静态混合器管道 图 2-1 2.2沉淀池 2.2.1 沉淀池计算:Q 进=254400/2=127200m3/d=5300m3/h=1.47m3/s;(1)沉淀池长:3.61=3.6v1T1=3.6x15x2.0=108(m3)(2)沉淀池容积:W1=Q*T1=5300 x2=10600(m3)(3)絮凝池容积:W2=Q/2*T2=5300/2x20/60=883.33(m3)(4)沉淀池宽:b=W1/H1*L1=10600/3.5x108=28.04(m)设计
14、2 座平流沉淀池,其中H1为沉淀池有效水深,采用3.5m,超髙采用0.3m,则池深为3.8m.采用轨距为14.25m的机械吸泥机,每池设置两部,考虑到走道宽度及隔墙尺寸,每格净宽为14.55m,(5)絮凝池长:L2=W2/H2*b/2=883.33x2/3.8x29.1=15.97(m)(其中穿孔配水墙厚0.2m,穿孔配水墙前的廊道2.0m,H2为絮凝池中平均水深,采用3.8m。)水池平面尺寸:(1)沉淀池长采用108m,沉淀池平均水流速度取v1=15mm/s;(2)出水井长采用3m;(3)沉淀池宽为29.3m(分两格,每格净宽:14.55m),有效水深3.5m,池深H1=3.8m。2.3絮凝
15、池 2.3.1机械絮凝池:9 机械絮凝的主要优点是可以适应水量变化以及水头损失小.如配上无级变速传动装置,则更易使絮凝达到最佳状态,国外应用较为普遍,但由于机械絮凝池需要机械装置,加工较困难,维修量较大。机械絮凝池,根据搅拌轴的安放位置,可分为水平轴式(见图);水平轴的方向有与水流方向垂直的,也有平行的。设计I 要点:(1)池数一般不少于2 个。(2)搅拌器排数一般为3 4 排(不应少于3 徘),水平搅拌轴应设于池中水深1/2处.垂直搅拌轴则设于池中间。(3)叶轮桨板中心处的线速度,第一排采用0.40.5m/s;最后一排采用0.2m/s,各排线速度应逐渐减小。(4)水平轴式叶轮直径应比絮凝池水
16、深小0.3m,叶轮尽端与池子侧壁间距不大于0.2m.(5)水平轴式絮凝池每只叶轮的桨板数目一般为4 6 块,桨板长度不大于叶轮直径的75%。(6)同-搅拌器两相邻叶轮应相互垂直设置。(7)每根搅拌轴上桨板总面积宜为水流截面积的10%20%,不宜超过25%,每块桨板的宽度为桨板长的1/101/15,般采用1030cm。(8)必须注意不要产生水流短路,垂直轴式的应设固定挡板.见图。(9)为了适应水量、水质和药剂品种的变化,宜采用无级变速的传动装置。(10)絮凝池深度按照水厂标髙系统布置确定,一般为3 4m。10 水平轴式机械絮凝池 图2-2 垂直轴式机械搅拌絮凝池 阻力系数:表2-1 b/l 小于
17、1 1 2 2.54 4.510 10.518 大于18 1.10 1.15 1.19 1.29 1.40 2 00(9)全部搅拌轴及叶轮等机械设备,均应考虑防腐。(10)水平轴式的轴承与轴架宜设于池外,以避免设在池内容易进人泥砂,致使轴承的严重磨损和轴杆的折断。水平轴式机械絮凝池计算:1、絮凝池的设计流量(包括自耗水量)Q=1.06x240000=254400m3/d;设计采用4 座絮凝池,每池设计处理水量:Q1=254400/4=63600m3/d=0.736m3/s;(1)机械絮凝池中絮凝时间T 一般宜取1520min,为确保出水水质,设计取20min。(2)絮凝池有效容积:W=Q*T=
18、0.736x20 x60=883.33(m3);(3)絮凝池深度一般取3 4m,根据水厂高程系统布置,水深取4.0m,超高采用0.3m;采用三排搅拌器,则水池长度:L2=a*Z*H2=15.97(m)11 1)池子净宽度:B=14.55m 絮凝池尺寸:L2=15.97m,取16m;B2=14.55m,取14.6m;2)搅拌器尺寸:每排上采用5 个搅拌器,每个搅拌器长:L=(14.55-0.2x6)/5=2.67m;式中0.2搅拌器间的净距和其离壁的距离为 0.2m。搅拌器外缘直径:D=4.0-2x0.15=3.7m;(式中0.15为搅拌器上缘离水面及下缘离池底的距离0.15m;)每个搅拌器上装
19、有四块叶片,叶片宽度采用 0.2m,每根轴上桨板总面积为2.67x0.2x4x5=10.68m;水流截面积:14.55x4=58.2(m2);搅拌器总面积占水流截面积:10.68/58.2x100%=18.53,所选桨板面积较适合。3)电动机功率:图2-3 各排叶轮桨板中心点线速度采用叶轮转数及角速度分别为:第一排:v1=0.5m/s;第二排:v2=0.35m/s;第三排:v3=0.2m/s;叶轮桨板中心点旋转速度:D0=3.7-0.2=3.5m;叶轮转数及角速度:n=60v1/D0;第一排:n1=60 x0.5/3.14x3.5=2.73r/min;1=0.273rad/s;第二排:n2=1
20、.91r/min,2=0.191rad/s;桨板宽长比:b/L=0.20/2.67=0.0741.0m/s 反冲洗系统 1、气、水分配渠(按反冲洗水流量计算)=式中,-反冲洗水流量(m/s);-反冲洗强度L/(s*),一般采用 46 L/(s*);-气、水分配渠中水的流速(m/s),一般采用 1.01.5m/s;-气、水分配渠内水深(m);-气、水分配渠宽度(m);设计中取=5 L/(s.),=m/s 18 =2、配水方孔面积和间距 式中,-配水方孔总面积(m);-配水方孔流速(),一般采用=0.5m/s;-单个方孔的面积(m);-方孔个数(个)。设计中取=0.5m/s,=0.100.10 m
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