给水处理专业课程设计.doc
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1、哈尔滨工业大学给水处理课程设计给水处理课程设计学生姓名张 婷学院名称市政环境工程学院专业名称给水排水工程指导老师11月 14日 目 录1 设计说明书31.1 课程设计题目31.2 课程设计原始数据:31.2.1 原始资料31.3 课程设计(论文)内容和要求(包含技术要求、图表要求和工作要求等)41.3.1 设计任务和内容41.3.2 进度安排41.3.3 基础要求41.4 课程设计应完成技术文件:41.4.1 绘制图纸41.4.2 写出计算书和说明书52 设计方案确实定52.1 给水处理厂设计52.1.1 给水处理厂设计内容52.1.2 给水处理厂设计标准52.1.3 给水处理厂厂址选择62.
2、2 生活饮用水处理工艺选择63 给水处理设计计算书63.1 工艺步骤及设计计算63.1.1 给水处理工艺步骤选择63.1.2 设计水量73.2 混凝剂配制和投加73.2.1 混凝剂投量计算73.2.2 溶液池、溶解池容积设计计算83.2.3 溶解池搅拌设备83.2.4 投加方法和计量设备83.2.5 活化硅酸投加93.3 加药间及药库计算93.3.1 加药间93.3.2 药库93.4 混合设施103.4.1 隔板混合池103.5 往复式隔板絮凝池计算113.5.1 设计水量113.5.2 设计计算113.6 平流式沉淀池计算133.6.1 平面尺寸计算133.6.2 进出水系统143.7 V型
3、滤池163.7.1 平面尺寸计算163.7.2 进水系统173.7.3 反冲洗系统193.7.4 过滤系统203.7.5 排水系统203.7.6 滤池总高度213.8 消毒处理233.8.1 加氯量计算233.8.2 加氯设备选择233.8.3 加氯间和氯库233.9 清水池计算233.9.1 平面尺寸计算243.9.2 管道系统253.9.3 清水池部署263.10 二泵站计算263.10.1 泵选择263.10.2 泵站尺寸确实定264 给水处理工程高程部署275.1 管渠水力计算275.2 给水处理构筑物高程计算284小结和提议295参考文件301 设计说明书1.1 课程设计题目给水处理
4、课程设计1.2 课程设计原始数据:1.2.1 原始资料该城市地处江苏北部地域,是一座中等城市,该市实施计划,计划拟建一座给水处理厂,采取统一供水方法供给该市工业企业及居民用水。水厂设计基础资料以下:(1)水厂设计产水量:7.5104(1+) m3/d,其中Y为学号末2位。(2)水文及水文地质资料:1)河流最高洪水位:32.50m 最大流量:25.65m3/s2)河流常水位: 30.50m 平均流量:14.85m3/s3)枯水位: 28.70m 最小流量:9.28m3/s4)设计地面标高:(35.30+0.1Y)m,其中,Y为学号末2位。(3)原水水质以下:名称单位检测结果浑浊度NTU1060色
5、度度30总硬度mg/L(以CaCO3计)450(mg/L)左右PH值7.2水温020溶解性固体mg/L800细菌总数个/mL40000大肠菌群个/L290(4)厂区地形:按平坦地形设计,水源口在水厂西北方向80m,水厂在城市北面1km。(5)自然情况城市土壤种类为砂质黏土,地下水位6.00m,冰冻线深度0.38m,年降水量980mm,最冷月平均为-5.2,最热月平均为25.5;极端温度:最高39.5,最低-7.5。主导风向:夏季西南,冬季西北。1.3 课程设计(论文)内容和要求(包含技术要求、图表要求和工作要求等)1.3.1 设计任务和内容包含设计计算说明书和设计图纸两部分。1)设计计算说明书
6、水源选择;厂址选择;给水处理方案选择;构筑物选型、定位、竖向部署;一个关键水处理构筑物计算说明。2)设计图纸水厂平面部署图;工艺步骤图、净水构筑物高程部署图;一个关键水处理构筑物施工图(平面、剖面图)。1.3.2 进度安排课程设计时间为1.5周,关键完成设计方案及工艺计算部分。确定水厂处理步骤 0.5天处理构筑物计算 3.0天图纸绘制 2.5天编制计算说明书 1.5天1.3.3 基础要求学生应在老师指导下,按时独立完成所要求内容和工作量,同时必需满足以下几项要求:1)经过调查研究和搜集相关资料,确定设计方案,选择合理设计方案。2)课程设计说明书,应包含工程设计关键原始资料、方案比较和各系统设备
7、选型分析,说明,参数选择,工艺设计计算和相关简图等,要求内容系统完整,计算正确,叙述简练明了,文理通顺,书写工整,装订整齐。说明书通常应包含目录、序言、正文、小结及参考文件等。3)课程设计图纸应能较正确地表示设计意图,图面努力争取布局合理、紧凑、正确清楚,符合制图标准,专业规范及相关要求,用工程字注文。图纸不少于 3 张(按1号图纸)。1.4 课程设计应完成技术文件:1.4.1 绘制图纸1)水厂平面部署图画出澄清池、滤池、隶属构筑物等平面部署图。2)工艺步骤图、净水构筑物高程部署图画出水厂工艺步骤图及净水构筑物高程部署。3)一个关键水处理构筑物施工图一个关键水处理构筑物平面、剖面图4)图例、说
8、明等课程设计图纸应能很好地表示设计意图,图面应布局合理、正确、清楚,并符合制图标准及相关要求。1.4.2 写出计算书和说明书一份完整计算书和说明书关键内容包含:1)水源选择简明理由。2)各系统计算过程。3)各系统平面部署说明。课程设计说明书、计算书应包含目录、序言、正文、小结及参考文件等。要求内容系统完整,计算正确,叙述简练明了,文理通顺,书写工整,装订整齐。2 设计方案确实定2.1 给水处理厂设计2.1.1 给水处理厂设计内容给水厂设计内容通常包含:依据给水计划要求确定设计规模和厂址;依据原水水质即用水要求确定给水处理工艺步骤和水处理构筑物形式;选定药剂(混凝剂、助凝剂、消毒剂)种类、投加量
9、和投加设备;设计部署隶属构筑物及编制水厂定员;进行水厂总体部署(平面和高程)及厂区道路、绿化和管线综合部署;根据要求进行给水厂自动控制设计等。2.1.2 给水处理厂设计标准相关城镇给水处理厂设计标准,在国家设计规范中已经有全方面要求。这里关键介绍一下几点:1) 水处理构筑物生产能力,应以最高日供水量和水厂自备用水量之和进行设计,并以原水水质在最不利情况下所需最大供水量进行核实。2) 城镇自来水厂应按近期设计,考虑远期发展可能性。3) 城镇自来水处理厂内设备机械化和自动化程度,应本着提升科学管理水平和增加经济效益标准,依据实际生产要求,技术、经济合理性和设备供给情况,妥善确定,逐步提升。4) 城
10、镇自来水处理厂设计中应考虑对水处理构筑物或设备进行检修、清洗及部分停止工作时,仍能满足用水要求。5) 设计中必需遵守设计规范要求。2.1.3 给水处理厂厂址选择城镇自来水处理厂厂址选择应在整个给水处理系统设计方案中全方面计划,综合考虑,经过技术、经济比较确定。在选择时要结合城市或工厂总体计划、地形、管网部署、环境保护要求等原因,进行现场勘查,作多方案比较。在选择厂址时,通常应考虑以下多个问题:1) 厂址应选择在工程地质条件比很好地方。2) 水厂应尽可能选择在不受洪水威胁地方,不然应考虑防洪方法。3) 水厂应尽可能降低拆迁,少占或不占良田,并留有合适发展余地。4) 尽可能设置在供电安全、可靠地方
11、,方便于施工管理和降低输电线路造价,并使管网基建费用最省。5) 考虑交通和运输方便、防火距离、卫生防护距离、环境保护方法,应靠近关键用水点,远离污染源。6) 当取水地点距离用水区较近时,水厂通常设置在取水构筑物周围地方,通常和取水构筑物建在一起;当取水地点距离用水区较远时,厂址选择有两种方案:一是将水厂设置在取水构筑物周围;而是将水厂设置在离用水区较近地方。7) 考虑发展扩建可能。2.2 生活饮用水处理工艺选择地表水处理常规处理工艺时,关键是指在以天然地表水为水源水城市自来水厂中采取最广一个工艺系统,关键是以去除水中悬浮物和杀灭致病细菌为目标而设计。以去除悬浮物(浊度)为目标常规水处理工艺系统
12、,关键由混凝、沉淀和过滤三个单元处理方法组成。3 给水处理设计计算书3.1 工艺步骤及设计计算3.1.1 给水处理工艺步骤选择给水处理工艺步骤选择和原水水质和处理后水质要求相关。通常来讲,地下水只需要经消毒处理即可,对含有铁、锰、氟地下水,只需要采取除铁、除锰、除氟处理工艺。地表水为水源时,生活饮用水通常采取混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒处理工艺。假如是微污染原水,则需要进行特殊处理。该水厂以地表水为水源,依据该水源水质特点(符合类水质标准),先确定该水厂工艺步骤图3-1所表示。混凝沉淀原水混凝剂过滤消毒剂清水池二级泵房管网图3-1 自来水处理厂水处理工艺系统3.1.2 设计水量水处理构筑物生产
13、能力,应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计,并以水质最不利情况进行校核。水厂自用水量关键用于滤池冲洗和澄清池排泥等方面。城镇水厂只用水量通常采取供水量5%10%,本设计取5%,则设计处理量为:式中 Q水厂日处理量;a水厂自用水量系数,通常采取供水量5%10%,本设计取6%; Qd设计供水量(m3/d),为10万m3/d.3.2 混凝剂配制和投加3.2.1 混凝剂投量计算用于生活饮用水厂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。混凝剂投量计算: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=105000m3
14、/d,采取精制硫酸铝,依据原水水质,参考某地水厂,最大投量取a=61.3mg/L,平均取a=38.0mg/L当a取61.3mg/L时:当a取38.0mg/L时:混凝剂投加方法有湿投和干投,干投应用较少,本设计采取湿投方法。混凝剂采取湿投时,其调整方法有水力、机械搅拌方法,水力方法通常见于中小型水厂,机械方法可用于大、中型水厂,本设计采取机械方法调制混凝剂。3.2.2 溶液池、溶解池容积设计计算1.溶液池容积式中 W1溶液池容积(m3) Q设计处理水量(m3/L); a混凝剂最大投加量(mg/L);a=61.3mg/L b混凝剂浓度,通常采取5%20%;b=15% n每日调整次数,通常不超出3次
15、。n=2次溶液池采取钢筋混凝土结构,设置两个,方便交替使用,确保连续投药。单池尺寸为,高度中包含超高0.3m,沉渣高度0.3m。溶液池实际有效容积:满足要求。池旁设工作台,宽1.01.5m,池底坡度为0.02。底部设置DN100mm放空管,采取硬聚氯乙烯塑料管,池内壁用环氧树脂进行防腐处理。沿池面接入药剂稀释用给水管DN80mm一条,于两池分设放水阀门,按1h放满考虑。2. 溶解池容积溶解池容积,取0.28溶解池尺寸:,高度中包含超高0.3m,底部沉渣高0.2m。溶解池实际有效容积:溶解池采取钢筋混凝土结构,内壁用环氧树脂进行防腐处理,池底坡度为0.02,设DN100mm排渣管,采取硬聚氯乙烯
16、管。给水管管径DN80mm,按10min放满溶解池考虑,管材采取硬聚氯乙烯管。3.2.3 溶解池搅拌设备溶解池采取机械搅拌,搅拌桨为平桨板,中心固定式。搅拌设备查给水排水快速设计手册第一册表7-6,适宜本设计参数列于表3-1.搅拌设备应进行防腐处理。 搅拌设备参数表 表3-1溶解池尺寸B*B(m)池深H(m)桨叶直径D(mm)桨板深度L(mm)h1(mm)h(mm)E(mm)搅拌机重量(kg)2.0*2.01.5750120012001001003303002002003.2.4 投加方法和计量设备混凝剂湿投方法分为重力投加和压力投加两种类型。重力投加方法有泵前投加和高位溶液池重力投加。压力投
17、加方法有水射器投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量、浮杯计量、定量投药箱和转子流量计。本设计采取耐酸泵和转子流量计配合投加。式中 q计量泵每小时投加药量() 溶液池容积()耐酸泵型号25F-25选择二台,一台工作,一台备用。25F-25型耐酸泵参数:流量为1.98-3.96、扬程为26.8-24.4m、转数为2960转/分、配套电机功率为1.5KW。3.2.5 活化硅酸投加北方地域低温低浊期,常采取活化硅酸作为助凝剂,以提升混凝效果。活化硅酸投量式中 T每小时活化硅酸需要量(kg/h) a活化硅酸投加量(mg/L),取a=3mg/L Q水厂处理水量(m3/h)一日按二次配制,则一次需配制活化硅
18、酸为:3.3 加药间及药库计算3.3.1 加药间多种管线部署在管沟内:给水管采取镀锌钢管、加药管采取塑料管、排渣管为塑料管。加药间内设洗地坪用水龙头DN25mm。为便于冲洗水集流,地坪坡度=0.005,并坡向集水坑。3.3.2 药库药剂按最大投加量30d用量储存。硫酸铝所占体积式中 30天硫酸铝用量(t) a硫酸铝投加量(mg/L) Q处理水量(m3/d)硫酸铝相对密度为1.62,则硫酸铝所占体积为:活化硅酸所占体积式中 30天活化硅酸用量(t) 活化硅酸投加量(mg/L),取 Q处理水量(m3/d)活化硅酸时相对密度为1.4,含量为28%,配制稀释后含量仅为0.5%,其活化硅酸所占体积9.5
19、m3两种药剂所占体积119.2+9.5=128.7m3药品堆放高度按2.0m计(采取吊装设备),则所需面积为64.35m3考虑药剂运输、搬运和磅秤所占面积,不一样药品间留有间隔等,这部分面积按药品占有面积40%计,则药库所需面积,设计中取95。药库平面尺寸取:。库内设电动单梁悬挂起重机一台,型号为DX0.5-10-20。3.4 混合设施3.4.1 隔板混合池池内设隔板三道,隔板混合池长度式中 隔板混合池长度(m); T混合时间(s);取T=30s v池内平均流速(m/s).取v=0.8m/s池宽取1.5m,隔板间距取8m,隔板厚度0.1m,壁厚0.2m,溢流廊道长取3.0m,则池总长池总宽度:
20、池总高度:H=1.4(水深)+0.6(超高)=2.0m进水管管径为DN1000,溢流管管径为DN1200,出水管管径为DN1200。隔板孔道面积孔道宽设为1.1m,则孔道高为1.1m。水流流经孔道水头损失:水流流经孔道总损失:满足混合阶段G=500-1000要求。隔板混合池设计尺寸见图3-1图3-2 隔板混合池平面图3.5 往复式隔板絮凝池计算3.5.1 设计水量式中 单池设计水量(m3/h) 水厂处理水量(m3/d) 池数,n=2个3.5.2 设计计算1. 絮凝池有效容积式中 V絮凝池有效容积(m3) Q设计处理水量(m3/h) T絮凝时间(min),絮凝时间为20-30min,本设计中取2
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