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水质工程学课程设计报告.pdf
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1、 .Word 文档 课 程 设 计 题 目:市净水厂工艺设计 学 院:市政与环境工程 专 业:给水排水工程 姓 名:孔朋月 学 号:024213106 指导老师:肖晓存 完成时间:2014 年 6 月 20 日 .Word 文档 .Word 文档 前言 实习很快结束了,没有失望,这次实习让我了解、认识学到了很多课本上没有的知识。这种结合日常生活,联系课本知识,与生活环境挂钩学习,让大家都认识到了本专业的重要性。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练,是我们迈向社会,从事职业工作前一个必不少的过程。我今天认真的进行课程设计,学会脚踏实地迈开这一步,就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实
2、的基础。此次课程设计,一方面让我对专业课有了新的认识,另一方面也让我提起来是对专业课的兴趣,也让我认识到了水资源的重要性和保护环境的必要性。专业方面,针对给水设备、给水处理工艺流程展开了讨论,进行了一次又一次的有目的的实习。非常感指导老师对我们的指导和耐心解答。实习容有叙述不到位的地方,也请老师们能指出并给予建议和意见。.Word 文档 Preface Practice soon ended,not disappointed,this internship,let me know,knowledge learned without a lot of textbook knowledge.Thi
3、s combination of daily life,with the textbook knowledge,learning and living environment of hook,let us recognize the importance of the professional.Curriculum design is our professional curriculum knowledge comprehensive application of practice,as we move towards society,occupation before a most nec
4、essary process.Through the curriculum design,I deeply appreciate the true meaning of the ancient wisdom.Im serious curriculum design today,stand on solid ground to take this step,it is robust to run and lay a solid foundation in the trend of the society for tomorrow.The curriculum design,on one hand
5、,let me have a new understanding of the professional course,on the other hand,let me put up interest in professional course,also let me realize the necessity and the importance of water resources and Protect environment.Professional,the process of water supply equipment,water treatment were discusse
6、d,were once again to practice.Thank a teacher to our guidance and patience to answer.Practice contents are described not in place,also please the teacher can point and give suggestions and comments.Word 文档 目 录 1、水厂设计资料及设计原则.1 1.1设计题目.1 1.2设计基础资料.1 1.3设计容.1 1.4设计成果及要求.1 2、水厂规模的确定.3 3、总体设计.4 3.1 净水厂工艺
7、流程的确定.4 3.2 处理构筑物及设备型式选择.4 3.2.1 药剂溶解池.4 3.2.2 混合设备.5 3.2.3 反应池.5 3.2.4 沉淀池.5 3.2.5 滤池.6 3.2.6 消毒方法.6 4、混凝沉淀.8 4.1 混凝剂投配设备的设计.8 4.1.1 溶液池.8 4.1.2 溶解池.9 4.1.3 投药管.10 4.1.4 药剂仓库的设计计算.10 .Word 文档 4.1.5 加药间.10 4.2 混合设备的设计.10 4.2.1 设计流量.11 4.2.2 设计流速.11 4.2.3 混合单元格.11 4.2.4 混合时间.11 4.2.5 水头损失.11 4.2.6 校核
8、 GT 值.11 4.3反应设备的设计.11 4.3.1 设计流量.11 4.3.2 设计总容积.12 4.3.3 絮凝池分池容积.12 4.3.4 实际流速.12 4.3.5 水头损失.13 4.3.6 校核 GT 值.15 4.4 沉淀池设计.15 4.4.1 设计流量.15 4.4.2 沉淀池面积.15 4.4.3 池体高度.16 4.4.4 复核管雷诺数及沉淀时间.16 4.4.5 配水槽.16 4.4.6 集水系统.17 .Word 文档 5、过滤.19 5.1 滤池面积及尺寸.19 5.2 滤池高度.19 5.3 配水系统.19 5.4 洗砂排水槽.21 5.5 滤池各种管渠计算.
9、21 5.5.1进水管渠的计算.22 5.5.2冲洗水设计.22 5.5.3清水渠设计.22 5.5.4排水管渠的计算.22 5.5.6冲洗水箱.22 6、消毒.24 6.1设计计算.24 6.2氯瓶.24 7、其他设计.25 7.1 清水池的设计.25 7.1.1 平面尺寸.25 7.1.2 管道系统.25 7.2 吸水井的设计.27 7.3二级泵站.27 8、水厂高程布置.28 8.1高程布置.28 .Word 文档 8.2高程计算.28 8.3水厂自动化控制要求.28 9、心得体会.31 参考文献.33 .Word 文档 1、水厂设计资料及设计原则 1.1设计题目 市净水厂工艺设计 1.
10、2设计基础资料 1、城市用水量 64000 m3/d。2、厂址区水文地质资料 厂址区土质为亚粘土,冰冻深度-0.3m,地下水位为-6m,年降水量1500 mm,年最高气温 38.5,最低气温-10,年平均气温 20,主导风向自定。3、厂址区地形资料 厂址区地形平坦,地面标高 148.00m。4、水源资料 水源为地面水源,水量充沛;河流最高水位 145m,最低水位 136m,常水位 140m。水质符合饮用水源的水质标准,浊度 100 度。1.3设计容 1、确定净水厂设计规模 2、工艺流程选择;3、水处理构筑物选型及工艺设计计算;4、平面布置,绘制水厂总平面布置图;5、进行水力计算与高程布置计算,
11、绘制高程布置图。1.4设计成果及要求 设计说明书 1份;图纸 2。1、设计说明书 .Word 文档 3-5万字,300 字左右的摘要要有中英文对照。容包括:摘要(前言);目录;概述(简单说明设计任务、设计依据、设计资料等);处理流程阐述;构筑物的设计计算;平面布置说明;高程布置计算;设计中需要说明的问题。设计说明书应有封面、前言、目录、正文、小结及参考文献。包括设计依据、设计基础资料、水厂规模确定、工艺流程选择方案、各处理构筑物的选型及设计计算、总体布置说明等。应包括设计中的阐述说明及计算成果,应简明扼要、文理通顺、段落分明、字迹清晰工整,容应系统完整,计算正确,草图和表格不得徒手草绘,图中各
12、符号应有文字说明,线条清晰,大小合适,装订整齐。2、设计图纸 容包括:水厂平面布置图(比例 1:500-1:1000)。图中应表示出各构筑物平面坐标,图左下角为零坐标;辅助建筑物位置;厂区道路、绿化等,还应有管线图例,构筑物一览表。高程布置图(横向比例 1:500-1:1000,纵向比例 1:50-1:200)。图中应标出各构筑物的顶、底、水面、连接管渠标高、地面标高。上述图纸应注明图名及比例,图中文字一律用仿宋字体书写,图中线条应粗细主次分明,图纸一律用 2 号图,图右下角留出标题栏。设计图纸应基本达到技术(扩大初步)设计深度,准确地表达设计意图;图面力求布置合理、正确、清晰、比例合适,符合
13、工程制图要求及有关规定。.Word 文档 2、水厂规模的确定 设计计算得用水水量为 64000m3/d,水厂自用水量按 5%计算,则水厂自用水量为:Q=640001.05=67200m3/d。根据水厂设计水量 1万5 万 m3/d小型水厂,5 万10m3/d万为中型水厂,10 万 m3/d以上为大型水厂的标准可知水厂为中型水厂。.Word 文档 3、总体设计 3.1 净水厂工艺流程的确定 根据地面水环境质量标准(GB 3838 88),原水水质符合地面水类水质标准,综合分析后确定工艺流程如下图所示:混凝剂 消毒剂 原水 混合 回转式隔板絮凝池 斜管沉淀池 普通快滤池 清水池 二级泵站 用户 图
14、 1 水处理工艺流程 3.2 处理构筑物及设备型式选择 3.2.1 药剂溶解池 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下或半地下为宜,池顶宜高出地面 0.20m 左右,以减轻劳动强度,改善操作条件。溶解池的底坡不小于 0.02,池底应有直径不小于 100mm的排渣管,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,所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。溶解池一般采用钢筋混凝土池体,若其容量较小,可用耐酸土缸作溶解池。.Word 文档 投药设备采用计量泵投加的方式。采用计量泵(柱塞泵或隔膜泵),不必另备计量设备,泵上有计量标志,可通过改变计量泵行
15、程或变频调速改变药液投量,最适合用于混凝剂自动控制系统。3.2.2 混合设备 根据快速混合的原理,实际生产中设计开发了各种各样的混合设施,主要可以分为以下四类:水力混合、水泵混合、管式混合和机械混合。在本次设计采用管式混合器对药剂与水进行混合。管式混合是利用原水泵后到絮凝反映设施之间的这一段压水管使药剂和原水混合的一种混合设施。主要原理是在管道中增加一些各种结构的能改变水流水力条件的附件,从而产生不同的效果。在混合方式上,由于混合池占地大,基建投资高;水泵混合设备复杂,管理麻烦,机械搅拌混合耗能大,管理复杂,相比之下,管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大
16、的优越性。管式混合器采用管式静态混合器。3.2.3 反应池 反应作用在于使凝聚微粒通过絮凝形成具有良好沉淀性能的大的絮凝体。目前国使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式,主要有网格(栅条)絮凝、折板絮凝和波纹板絮凝。这三种形式的絮凝池在大、中型水厂中均有使用,都具有絮凝效果好、水头损失小、絮凝时间短、投资小、便于管理等优点,并且都能达到良好的絮凝条件。回转式隔板絮凝池的构造简单,管理方便,效果较好,因此,选用往复式隔板絮凝池。3.2.4 沉淀池 .Word 文档 原水经投药、混合与絮凝后,水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体,要在沉淀池中分离出来以完成澄清的作用。设计采用斜管沉淀池,沉淀效率
17、高、占地少。相比之下,平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点,但是,平流式占地面积大。而且斜管沉淀池因采用斜管组件,使沉淀效率大大提高,处理效果比平流沉淀池要好。3.2.5 滤池 采用拥有成熟运转经验的普通快滤池。它的优点是采用砂滤料,材料易得,价格便宜;采用大阻力配水系统,单池面积可较大;变速过滤,较一般的快滤池减少了阀门数量,操作方便效果好。虹吸滤池池深比普快滤池大,冲洗强度受其余几格滤池的过滤水量影响,冲洗效果不如普通快滤池稳定。故而以普通快滤池作为过滤处理构筑物。水厂的过滤设施,往往集中在一个建筑物,称为快滤池或滤站。使用普通快滤池的滤站,其主要设施有下列五个部分
18、组成:(1)滤池本体对普通快滤池来说主要由进水管渠、排水槽、过滤介质(滤料层)、过滤介质承托层、配(排)水系统等部分组成。(2)管廊其中主要有设置五种管渠和闸门:浑水进水、清水出水、冲洗进水、冲洗排水、初滤排水以及一次检测指示仪表等。(3)控制室其位置常设在滤池管廊上部的上层,是值班人员进行操作和巡视的地方,放有控制台和二次监测指示仪表等。(4)冲洗设备冲洗水渠或水塔及辅助冲洗设施等。3.2.6 消毒方法 水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序,其目的在于杀灭水 .Word 文档 中的有害病原微生物(病原菌、病毒等),防止水致传染病的危害。采用被广泛应用的液氯消毒,液氯消毒的加氯过程
19、操作简单,价格较低,且在管网中有持续消毒杀菌作用。虽然二氧化氯,消毒能力较氯强而且能在管网中保持很长时间,但是由于二氧化氯价格昂贵,且其主要原料亚氯酸钠易爆炸,国目前在净水处理方面应用尚不多。.Word 文档 4、混凝沉淀 水质的混凝处理,是向水中加入混凝剂(或絮凝剂),通过混凝剂水解产物压缩胶体颗粒的扩散层,达到胶粒脱稳而相互聚结;或者通过混凝剂的水解和缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附架桥作用,使胶粒被吸附粘结。图 1 湿投法混凝处理工艺流程 4.1 混凝剂投配设备的设计 4.1.1 溶液池 溶液池投加药剂以计量泵为投加设备,该种方法进行投加药品可以利用变频泵做到用药量上的精确控制。池周围有
20、工作台,底部设有放空管。必要时设溢流装置。溶液池容积按下式计算:W2=cnaQ417 式中 W2溶液池容积,3m;.Word 文档 Q 处理水量,3/mh;a混凝剂最大投加量,mg/L;c溶液浓度,取 10%;n每日调制次数,取 n2。代入公式得:W2=cnaQ4171.202241041705.16400060(考虑水厂的自用水量 5%)溶液池设置两个,每个容积为 W1,以便交替使用,保证连续投药。取有效水深 H11.2m,总深 H H1+H2+H31.2+0.3+0.21.7m。H2为超高,取 0.3m,H3为贮渣深度,取 0.2m。溶液池取矩形,尺寸为长宽高4.5m 3m 1.7m22.
21、95m3,则溶液池实际容积为 22.95m3 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,采用硬聚氯乙烯塑料管,池壁用环氧树脂进行防腐处理。沿地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。4.1.2 溶解池 溶解池容积 W10.3W实0.322.956.89 m3 溶解池取形,有效水深H11.0m,则 面积 F W1/H1,即边长 a F1/22.6m;溶解池深度H H1+H2+H31+0.3+0.11.4m,其中H2为超高,设为0.3m;H3为贮渣深度,取 0.1m。溶解池形状为矩形,则其尺寸为:长宽高2.62.
22、61.4 9.46 m3。溶解池设为两个,一用一备。.Word 文档 溶解池放水时间为 15 分钟,则放水量为:sLtWq/7.71560100089.6601 查水力计算表得放水管管径 d0=100mm,相应流速为 1.0m/s,溶解池底部设管径 d=100mm的排渣管一根。4.1.3 投药管 投药管流量:q6060241000295.2260602410002W0.53L/s 查水力计算表得投药管管径为 50mm,相应流速为 0.26m/s。4.1.4 药剂仓库的设计计算 混合剂为聚合氯化铝,每袋质量为 25kg,每袋规格为 0.5m 0.25m 0.2m最大投加量为 60mg/L,水厂设
23、计水量为:67200m/d 2800m/h,药剂堆放高度 1.5m,药剂储存期为 30d,则 聚合氯化铝的袋数为:N 2510003060280024100024Qwtn4838.4 袋;药剂堆放面积为:A)1(eHNV)(2.015.12.025.05.04.4838100.8,取为105m2,设仓库尺寸为 10.5m10m。4.1.5 加药间 加药间包括两个溶液池、两个溶解池和一个药剂仓库。则其面积为:13.5 2+6.76 2+10.5 10145.52m2 考虑过道和预留面积满足要求的长宽选择为:长 17m,宽 12m。4.2 混合设备的设计 管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消
24、毒剂实行瞬间混合的理想设备:具有高效混合、节约用药、设备小等特点,它是有二个一组的混合单元件组成,在不需外动力情况下,水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用,混合效益达 90-95%。.Word 文档 4.2.1 设计流量 Q 3600246400005.10.78m3/s 4.2.2 设计流速 静态混合器设在絮凝池进水管中,设计流速 1.1m/s,则管径为 D=95.01.114.3478.0m 采用 D=1000mm,则实际流速为 v=0.99m/s 4.2.3 混合单元格 由 N 2.36v-0.5D-0.32.36 10.3/0.990.52.37 取 N 3,则管式静态
25、混合器长度为:L1.1ND1.1 3 13.3m 4.2.4 混合时间 TL/v3.3/0.993.33s 4.2.5 水头损失 h=21.038.9299.0143.1)243.1224.024.02NgvDNgv()(4.2.6 校核 GT 值 G=700(29.7361033.314.121.0980013sTh1000s-1)GT=736.29 3.332451.85(2000,符合水力要求)4.3反应设备的设计 根据常用絮凝池的特点、本设计相关资料和类似水厂的工艺特点,经综合比较选用往复式隔板絮凝池较合适。4.3.1 设计流量 .Word 文档 Q=smhm/78.0/2800240
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