给水处理厂设计课程设计.pdf
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1、 四川理工学院课程设计 C 市给水处理厂设计 学 生:学 号:专 业:给水排水工程 班 级:指导教师:四川理工学院建筑工程学院 二 年 月 第 1 页 共 40 页 四 川 理 工 学 院 课 程 设 计 任 务 书 设计题目:C 市给水处理厂设计 学院:建工学院 专业:给排水 班级:2011 学号:学生:指导教师:接受任务时间 2014 年 6 月 30 日 教研室主任 (签名)学院院长 (盖章)1课程设计的主要内容及基本要求 需完成课程设计提供的C 市给水处理厂设计中涉及全部内容。可徒手绘图或者采用计算机出图,并将结果编写完整的计算书。计算书的内容及要求详见课程设计任务书与指导书。2指定查
2、阅的主要参考文献及说明(1)给水排水设计手册(第 1 册)常用资料.(2)给水排水设计手册(第 3 册)城镇给水.(3)给水排水工程快速设计手册(第 1 册)给水工程.(4)建筑给水排水制图标准GB/T501062010(5)给水排水国家标准图集(S1、S2 等)(6)室外给水设计规范GB50013-2006 3进度安排 序号 设计(论文)各阶段名称 起 止 日 期 1 接受及完成课程设计方案草图 2014.6.30 2014.7.3 2 完成课程设计图纸和计算说明书 2014.7.4 2014.7.12 3 上交设计图纸及计算说明书 2014.7.13 注:1、本表一式三份,学院、指导教师、
3、学生各一份。2、附图纸的电子文件。四川理工学院课程设计 第 2 页 共 40 页 摘 要 作为给水系统中相当重要的一个组成部分,给水处理决定了供给用户的水是否符合水质要求,给水处理厂需要根据用户对水质水量的要求进行相应的处理。本次给水工程课程设计旨在对 C 市给水处理厂进行一个初步设计,根据已给的 C市地形图、江流以及设计水量,确定给水处理厂的位置以及占地面积;根据江流水的水质情况,通过各絮凝池、沉淀池以及滤池的比较,最终确定采用折板絮凝池、异向流斜管沉淀池、重力式无阀滤池、液氯消毒组成的常规工艺处理,从而使供水水质达到国家生活饮用水水质标准(GB5749-2006)。对各净水构筑物、给水处理
4、厂高程进行计算,画出给水处理厂管线平面布置图和构筑物平面布置图、净水流程高程布置图以及主要净水构筑物工艺图。关键词:给水处理厂;折板絮凝池;异向流斜管沉淀池;重力式无阀滤池 四川理工学院课程设计 第 3 页 共 40 页 目 录 1.前 言.5 2.设计任务与设计资料.6 2.1 设计题目.6 2.2 设计目的.6 2.3 设计原始资料.6 2.4 设计要求.7 3.给水处理厂设计规模.8 3.1 给水处理厂位置的确定.8 3.2 给水处理厂设计规模.8 4.给水厂处理方案的确定.9 4.1 处理工艺流程的选择.9 4.2 净水构筑物的选择.10 4.2.1 混凝构筑物的确定.10 4.2.2
5、 沉淀构筑物的确定.11 4.2.3 过滤构筑物的确定.12 5.给水处理厂工艺的设计.13 5.1 配水井.13 5.2 混凝剂投配.13 5.3 折板絮凝池.14 5.4 斜管沉淀池.20 5.5 重力式无阀滤池.23 5.6 消毒设施的设计.29 5.7 清水池设计.30 5.8 二泵房设计.31 6.给水厂平面及高程布置.32 6.1 给水厂平面布置.32 6.2 给水厂高程布置.33 6.2.1 高程计算要求.33 6.2.2 连接管线水头损失.33 6.2.3 净水构筑物高程确定.35 四川理工学院课程设计 第 4 页 共 40 页 7.结束语.36 参考文献.37 致谢词.38
6、附录.39 四川理工学院课程设计 第 5 页 共 40 页 1.前 言 课程设计是实现高等工科院校培养目标所不可缺少的教学环节,是教学计划中一个重要组成部分。通过给水工程下课程设计训练学生综合应用所学理论知识,在老师指导下,培养学生独立完成一个给水处理厂设计的能力;让学生熟练掌握给水处理厂设计的相关的内容、方法步骤,以及设计说明书的编写。水是万物生命之源,原水一般不满足用户对水水质的要求,故在供给用户之前,必须经过给水处理以达到相应的水质标准,给水处理厂是城市生活、工业用水必不可少的一个环节。给水处理厂的设计是根据地形地势、风向河流以及城市的整体规划等综合因素考虑后进行,按照基本建设程序及有关
7、的设计规定、规程确定的。包括其中最重要的净水工艺构筑物、综合管线以及办公楼等其他附属构筑物,同时满足近期和远期的发展要求。其主要内容包括:设计基本资料、给水处理厂厂址的选择、给水处理工艺流程方案的选择、各处理构筑物的选择及其设计计算、给水处理厂的平面布置等。通过本次设计,加强学生对给水工程理论知识的理解,培养学生的设计思路,并且引导同学深入思考问题,提高学生分析问题和解决问题的能力。四川理工学院课程设计 第 6 页 共 40 页 2.设计任务与设计资料 2.1 设计题目 C 市给水处理厂设计 2.2 设计目的 通过设计使学生熟悉和掌握净水厂设计的原则、方法和步骤;在于加深理解所学知识,培养学生
8、运用所学理论和技术知识,综合分析及解决实际工程设计问题的初步能力;使学生在设计运算、绘图、查阅资料和设计手册以及使用设计规范等基本技能上得到初步训练和提高。根据所给的资料作出净水厂的初步设计。2.3 设计原始资料 1.设计水量:一期 15000m3/d,二期 15000m3/d。2.给水水源:某江 3.水源水质资料 1)浑浊度:2070 ntu 2)碱度:5mg/L 3)总硬度:月平均最高 4.0 meq/L,月平均最低 1.8 meq/L。4)PH 值:6.97.6 5)色度:5 6)大肠菌指数:38000 个/L,细菌总数 12000 个/ml。7)水温:月平均最高 27.7,月平均最低
9、6.9。8)嗅和味:微量 9)铁:0.1mg/L 4.净化水质要求 生活用水:达到国家生活饮用水水质标准(GB5749-2006)生产用水:无特殊要求 5.净水厂地形图:比例尺 1:1000。6.地质资料 水厂地质为:砂质粘土,抗压强度 1.5kg/cm2以上,无地下水。7.建筑材料供应情况:各种建筑材料均可供应。8.混凝剂采用 Al2(SO4)318H2O,纯度 50%,最大投加量 40mg/L。四川理工学院课程设计 第 7 页 共 40 页 9.消毒剂采用液氯,最大加氯量 0.52.0mg/L。10.气象资料:最冷月平均气温 5.7 最热月平均气温 31.8 极端温度:最高 39.5,最低
10、-3.0 风向:见地形图中风玫瑰图 11.净水厂出水水压为 35m。12.净水厂绿化面积,不宜小于净水厂总面积的 20%。2.4 设计要求 1.写设计说明书一份:说明书中应说明设计任务、设计依据的资料,决定净水工艺流程和选择净水构筑物型式的理由,主要净水构筑物的设计计算,并附必要的单线草图。2.绘制净水厂平面布置及高程系统图。3.一个单体构筑物工艺图(平面、剖面图)。四川理工学院课程设计 第 8 页 共 40 页 3.给水处理厂设计规模 3.1 给水处理厂位置的确定 由于 C 市的地形从北向南逐渐降低,经常处于南北风情况下,且 C 市被某江贯穿流过,故给水处理厂的位置确定在 C 市江流南边紧邻
11、江流。该处地质为砂质粘土,抗压强度 1.5kg/cm2以上,无地下水,满足给水处理厂设计的要求。3.2 给水处理厂设计规模 在已知给水处理厂规模的前提条件下,通过表 3-1 可计算出给水处理厂的占地面积。表 3-1 给水厂用地指标 由原始资料可知给水厂远期设计水量为 30000m3/d,故给水处理厂的占地面积为220.1hmA,给水厂尺寸为 LB=120m100m。净水工艺构筑物远近期相结合,分别按两组设计,每组设计流量 Q=7500m3/d,留有远期发展的余地。水厂设计规模 用地指标(hm2)水量 510 万 m3/d 2.053.50 水量 1030 万 m3/d 3.508.40 水量
12、3050 万 m3/d 8.4011.00 四川理工学院课程设计 第 9 页 共 40 页 4.给水厂处理方案的确定 4.1 处理工艺流程的选择 由于水源不同,水质各异,给水处理工艺流程也多种多样。本处采用地表水作为水源,有以下几种处理工艺流程:1.常规处理工艺 图 4-1 地表水常规处理工艺流程 2.当原水浊度较低(一般在 100NTU 以下)、不受工业废水污染且水质变化不大者,可省略混凝沉淀(或澄清)构筑物,原水采用双层滤料或多层滤料直接过滤,也可在过滤前设微絮凝池,称微絮凝过滤,习惯上常称一次净化。工艺流程见图 4-2。图 4-2 地表水一次净化工艺流程 3.当原水浊度高,含砂量大时,为
13、了达到预期的混凝沉淀(或澄清)效果,减少混凝剂用量,应增设预沉池或沉砂池,工艺流程见图 4-3。图 4-3 高浊度水处理工艺流程 4.当水源受到较严重的污染时,可在常规处理工艺前加预处理(预氧化、粉末活性炭吸附、生物处理等),或者在常规处理工艺后加深度处理(粒状活性炭四川理工学院课程设计 第 10 页 共 40 页 吸附、物理化学氧化法、膜滤法等)。工艺流程见图 4-4。图 4-4 受污染水源处理工艺流程 根据设计原始资料,为达到国家生活饮用水水质标准(GB5749-2006),经过比较分析 4 种处理工艺,可确定本给水厂采用常规处理工艺流程进行给水处理。4.2 净水构筑物的选择 混凝、沉淀、
14、过滤等过程主要是通过相应的净水构筑物来完成的。同一过程有着不同形式的净水构筑物,且各具特点,包括构造形式、设备材料要求、运行方式、管理和维护要求等。同时,建造以及运行费用也有一定的差异。故对各净水构筑物进行技术经济比较,以确定综合而言最佳的净水构筑物。4.2.1 混凝构筑物的确定 混凝过程包括混合阶段和絮凝阶段,相应的处理设备为混合设备和絮凝设备。1.混合工艺 根据设计原始资料,本次混凝剂采用 Al2(SO4)318H2O,硫酸铝具有使用、运输方便的优点。混凝剂投加方式有水泵投加、高位溶液池重力投加和水射器投加三种,各自优缺点见表 4-1。表 4-1 混凝剂投加方式比较 水泵投加 高位溶液池重
15、力投加 水射器投加 优点 采用计量泵投加,不需另设计量设备 安全可靠 设备简单,使用方便 缺点 溶液池位置高 效率较低,且易磨损 通过三者的比较分析,由于计量泵投加其使用方便,操作简单,工作可靠,且不必另设计量设备,广泛被应用于加药系统,故确定采用计量泵投加。混合设备种类比较多,现就我国常用的三大类归纳为水泵混合、管式混合和机械混合,各自优缺点见表 4-2。混合方式的选择应根据净水工艺布置、水质水量、投加药剂品种数量以及维修条件等综合因素确定。由于给水厂紧邻某江布置,则取水泵房离水处理构筑物较近,又水泵混合效果好且不需另建混合设施,节省动力;因此,本次设计采用水泵混合方式。四川理工学院课程设计
16、 第 11 页 共 40 页 表 4-2 混合设备的比较 水泵混合 管式混合 机械混合 优点 混合效果好,不需另建混合设施,节省动力 混合效果好 混合效果好,不受水量变化影响 缺点 流量过小时效果下降 增加机械设备,增加维修工作 2.絮凝工艺 原水与药剂混合后,通过絮凝设备形成肉眼可见的大而密实的絮凝体。絮凝池形式较多,概括为水力搅拌式和机械搅拌式。为了尽量减少投资和工作量,本次设计考虑选择水力絮凝池,具体形式见表 4-3。表 4-3 絮凝设备的比较 隔板絮凝池 折板絮凝池 穿孔旋流絮凝池 网格、栅条絮凝池 优点 构造简单,管理方便 相比隔板絮凝池,水流条件大大改善,池子体积减小 构造简单,造
17、价较低和施工方便 絮凝效果好,絮凝时间相对较少,水头损失小 缺点 流量变化大时,絮凝效果不稳定,与折板絮凝池相比,水流条件不理想,无效能耗较大,池子容积较大 板距小,安装维修较困哪,折板费用较高 水量变化较大时,效果不能保证,各格的竖向流速低,底部可能会积泥 网眼易堵塞,池内平均流速低,容易积泥 经过比较,本次设计污水处理厂紧邻城区,土地资源宝贵,结合各絮凝池的使用经验,最终确定采用折板絮凝池。4.2.2 沉淀构筑物的确定 良好的沉淀池能较好的分离水中的絮凝体,从而获得较好的水质。目前我国净水厂常用的沉淀池一般多采用平流式沉淀池和斜管(板)沉淀池,其优缺点见表 4-4。表 4-4 沉淀池的比较
18、 平流式沉淀池 斜管(板)沉淀池 优点 处理效果稳定;可就地取材,造价低;操作管理方便,施工较简单;可与折板、沉淀面积增大,沉淀效率高,产水量大;水力条件好,Re 小,Fr 大,有利于沉淀;四川理工学院课程设计 第 12 页 共 40 页 续表 4-4 优点 网格等絮凝池合建 停留时间短、占地面积小 缺点 采用人工排泥时,排泥较困难;机械排泥设备的维修较复杂;占地面积较大 由于停留时间短,其缓冲能力差;对混凝要求高;维护管理较难,使用一段时间后需更换斜管(板);费用较高 给水厂紧邻城区,土地资源宝贵,考虑到水厂今后改扩建的问题,经过两种沉淀池相比较,确定采用异向斜管沉淀池。4.2.3 过滤构筑
19、物的确定 过滤是混凝、沉淀后进一步降低水中的杂质,达到用户所需水质标准的工艺过程。由于混凝沉淀之后水中浊度不能达到标准,含有微小的絮凝颗粒,需要更进一步去除,过滤即主要去除水中悬浮体系中微量的残留悬浮物。目前我国给水处理厂常用普通快滤池、重力式无阀滤池、虹吸滤池和移动罩滤池等。其各自优缺点见表 4-5。表 4-5 滤池工艺的比较 普通快滤池 重力式无阀滤池 虹吸滤池 移动罩滤池 优点 应用广泛,运行稳定可靠 不需要大型阀门,冲洗完全自动,操作管理较方便;造价较相同规模的普通快滤池高 不需要大型阀门,不设单独的反冲洗水塔或水箱,可以通过控制虹吸管实现水力自动控制 池体简单;无需冲洗水塔或水箱;无
20、大型阀门,管件少 缺点 阀门多,运行与检修工作量大 池体结构复杂,滤料处于封闭状态,装卸困难;冲洗水箱位于滤池上部,出水标高较高 土建结构复杂,池深较大 自动控制和维修复杂(多机电及控制设备)该给水厂处理水量 15000m3/d,综合考虑,确定采用重力式无阀滤池。综上所诉,最终确定采用的工艺流程见图 4-5。图 4-5 给水处理厂工艺流程图 四川理工学院课程设计 第 13 页 共 40 页 5.给水处理厂工艺的设计 给水处理厂近期设计流量为smdmQ/174.0/1500033近,远期时设计流量为smdmQ/348.0/3000033远。5.1 配水井 1.配水井有效容积 配水井按近期设计,远
21、期再增加一座,配水井水力停留时间采用 T=2min,则配水井有效容积为 W=QT=0.174260=20.88m3 2.进水管管径 配水井进水管的设计流量为 Q近=0.174m3/s,查给水排水设计手册(第一册)水力计算表可确定,进水管管径 D1=450mm,水流速度 v=1.1m/s。3.配水管管径 进水从配水井底中心进入,再由管道接入絮凝沉淀池。查给水排水设计手册(第一册)水力计算表可确定,配水管管径 D2=450mm,流速 v=1.1m/s。4.配水井设计 配水井溢流堰出水流量 q=0.174m3/s=174.0L/s,一般大于 100L/s 采用矩形堰,小于 100L/s 采用三角堰,
22、故本设计采用矩形堰。根据配水井有效容积,考虑 0.3m 的保护高度,确定配水井尺寸 LBH=2.8m2.8m3.0m。5.2 混凝剂投配 本设计混凝剂采用 Al2(SO4)318H2O,纯度 50%,最大投加量 40mg/L。1.溶液池设计 溶液池一般以高架式设置,以便能依靠重力投加药剂。池周围应有工作台,底部应设置放空管,必要时设溢流装置。溶液浓度一般取 5%20%,本次取 c=15,药剂每日调制次数取 n=2。则溶液池容积 3200.22154174.626404171000100010024mcnaQcnaQW 溶液池有效水深取1.2m,考虑超高0.3m。则溶液池单池尺寸为LBH=1.3
23、m1.3m1.5m,溶液池设两个,一用一备,远期再增加一个。2.溶解池设计 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平面以四川理工学院课程设计 第 14 页 共 40 页 下或半地下为宜,池顶宜高出地面 1 m 左右,池壁需设超高,防止搅拌溶液时溢出。由于药液一般都具有腐蚀性,所以投放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池容积32150.000.225.025.0mWW。溶解池分两格,每格溶解池尺寸为 LBH=0.8m0.8m0.7m,包括 0.3m的超高。3.混凝剂投加 本次设计采用计量泵投加混凝剂,流量为 hLdmnWq/7.166/00.4200.232 近期
24、采用两台,一用一备,远期再增加一台。根据给水排水设计手册(第十一册),选取 J-ZM200/2.0型隔膜计量泵,单台设计流量为200L/s,排出压力 1.02.0,泵速 102 次/min,电机功率 0.75KW。根据流量查水力计算表可得,投药管采用 De15 的 PE 管。5.3 折板絮凝池 本次设计设置一座折板絮凝池,水流通过水泵混合后,DN450mm 的配水管分成两根 DN350mm 的进水管进入折板絮凝池,每根管段流量为 0.087m3/s,流速0.9m/s。每个独立格处理水量为 0.087m3/s,每个独立分格分为异波折板、同波折板、平行折板三段,整座絮凝池共有 6 条廊道。采用絮凝
25、时间 T=15min,平均设计水深为 4.8m。絮凝池容积 V:36.1566015174.0mQTV 表面积 A:263.328.46.156mHVA 絮凝池分为独立的两格,独立格之间隔墙厚度300mm,每个独立格分为 3 段,3 段之间隔墙厚度 200mm,每段的净宽度为 1000mm,则整座絮凝池宽度:mB1.7420030061000 絮凝池长度 L:mBAL6.41.764.32 絮凝池的絮凝过程分为三段:第一段:v1=0.3m/s 第二段:v2=0.2m/s 四川理工学院课程设计 第 15 页 共 40 页 第三段:v3=0.12m/s 1.异波折板通道设计 每个独立格分为 3 段
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