水质工程学课程设计说明书.docx
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1、目录一、设计规模及处理工艺的确定21.1原水水质情况21.2出水水质要求21.3厂区自然及地质资料31.4设计水量的确定31.5处理工艺的确定3二、混合32.1混凝剂的选择及用量32.2药剂配置42.3 药剂投加52.4药剂混合52.5药剂存储6三、絮凝63.1 工艺选择63.2异波区设计计算73.3 同波区设计计算83.4 平板区设计计算93.5校核103.6 进水103.7 出水103.8排泥10四、沉淀114.1 工艺选择114.2设计计算114.3 进水系统124.4 出水系统134.5 放空系统144.6排泥系统15五、过滤155.1工艺选择155.2设计计算155.3配水系统175
2、.4排水系统185.5各种管渠计算205.6 冲洗水箱20六、消毒216.1工艺选择216.2 加氯量的确定216.3加氯设备的选择216.4加氯间与氯库布置22七、 清水池227.1容积计算227.2平面尺寸247.3管道系统247.4清水池布置25八、净水厂平面布置258.1给水处理工程设施组成258.2 平面布置268.3厂区道路布置268.4厂区绿化布置268.5厂区管线布置26九、净水厂高程布置279.1 水头损失计算279.2标高计算27一、设计规模及处理工艺的确定1.1原水水质情况表4.1 水源水质分析结果表编 号名 称单 位分 析 结 果感观指标1水温最高30最低52臭和味级微
3、弱3浑浊度NTU6004色度度30一般化学指标5总硬度以CaCO3计,mg/L2806pH值7.57高锰酸盐指数mg/L4.18溶解氧mg/L7.3微生物指标9细菌总数CFU/mL200010粪大肠菌群MPN/100mL1300经分析,该河流水源水质情况良好,符合地表水环境质量标准中对于水源水的要求,且水量充沛。1.2出水水质要求出水水质需满足生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)。1.3厂区自然及地质资料城市土壤种类为半粘土;地下水位深度 -6.5m;年降水量 1056mm;城市最高温度 40.5,最低温度 -5,年平均温度 20.2;主导风向:夏季东南风,冬季东北风。自来水厂处的土壤
4、种类为半粘土;地下水位深度 -8m。1.4设计水量的确定水厂设计水量应按城市的最高日用水量加上水厂的自用水量计算,自用水量按最高日用水量的6%算,则水厂设计水量为:Q=1.06Qd=1.06188521.9 m/d =199833.2 m/d ,取200000 m/d则水厂设计水量Q = 200000 m/d = 8333.33 m/h = 2.315 m/s1.5处理工艺的确定由于水质良好,故采用常规处理工艺混凝剂 消毒剂 原水取水泵站混合器絮凝沉淀过滤清水池二泵站管网二、混合2.1混凝剂的选择及用量应用于水质净化中的混凝剂应满足以下要求:混凝效果好,对人体健康无害,使用方便,货源充足,价格
5、低廉。常用的混凝剂有:硫酸铝:分固体和液体两种。固体硫酸铝运输方便,但制造工艺复杂,水解作用缓慢;液体硫酸铝需坛装或罐装运输。聚合氯化铝:即PAC,它具有如下特点:净化效率高,耗药量小,出水浊度低、色度小、过滤性能良好,原水高浊度时尤为显著;温度适应高,pH适应范围宽(59);使用时操作方便,腐蚀性小,劳动条件好;设备简单,操作方便,成本较三氯化铁低;是无机高分子化合物。三氯化铁:使用的pH范围较宽,形成的絮凝体比铝盐絮凝体密实,处理低温水或低浊度水的效果由于硫酸铝。但腐蚀性较强,且固体产品易吸水潮解,不易保管。硫酸亚铁:絮凝体形成较快,较稳定,沉淀时间短,腐蚀性高,适用于高浊度,高碱度的水。
6、经比较,且参照我国华东地区其它已有水厂的处理经验,决定选用聚合氯化铝(PAC)为混凝剂。参照华东某水厂总结出的PAC最大投加量与浊度的关系,浊度项目10度10-80度(x)80度80-1000度(x)1000度原料3.3g/t0.38x-0.5 (g/t)30g/t0.05x+26 (g/t)70 g/t则水厂PAC的最大投药量为56.0 g/t,不需再加助凝剂。2.2药剂配置2.2.1溶液池计算,取38m式中,溶液池容积,m3; Q处理的水量,m3/h; a混凝剂的最大投加量,mg/l,取56.0;c溶液浓度,一般为5%-20%,取15%;n每日调制次数,取2次。溶液池共设三座,两用一备交替
7、使用,每座体积19 m,有效高度2.5m,底部沉渣高度0.2m,超高0.3m,则总高度为3.0m,底面尺寸取2.8m2.8m,则单个溶液池有效体积为2.82.82.5=19.6 m,满足要求。溶液池采用钢筋混凝土结构,池周围设有工作台,宽1.5 m,并在池周围设有1m高的栏杆。池底坡度为0.03,底部设置DN100的放空管,在池内高2.8 m处设DN100的溢流管。池内管材均采用硬聚氯乙烯塑料管,池内壁用环氧树脂防腐处理。搅拌设备采用ZJ-800型搅拌机,转速84 r/min,功率3 kw。2.2.2溶解池计算式中,溶液池容积,m3; 溶解池容积,m3。本设计系数取0.26,则溶解池体积 =
8、0.2638 = 9.88 m3,取10 m3。每个溶液池配一个溶解池,则每个溶解池体积为5 m3。有效高度1.6m,底部沉渣高度0.2m,超高0.3m,则总高度为2.1m,底面尺寸取1.8m1.8m,则单个溶液池有效体积为1.81.81.6=5.184 m,满足要求。溶解池采用钢筋混凝土结构,池周围设有1m高的栏杆。池底坡度为0.03,底部设置DN100的排渣放空管。池内管材均采用硬聚氯乙烯塑料管,池内壁用环氧树脂防腐处理。搅拌设备采用ZJ-470型搅拌机,转速125 r/min,功率1.5 kw。2.3 药剂投加每个溶液池配四台计量泵。计量泵选用GM-400/0.5型,流量400 L/h,
9、压力0.5 MPa,冲次144次/min,功率0.55 kW,进出口径DN25。2.4药剂混合采用4组热浸渡锌管式静态混合器。这种混合方式具有坚固耐用、结构简单、无运动部件、不需专门占用场地、安装容易、投资少、使用寿命长、混合效率高等特点,在运行过程中无任何有害物质溶解析出。设计水量:Q = 2.315/4 = 0.579 m/s;设计流速:管内流速不宜小于1m/s,本设计取1.2m/s;设计管径:D=0.784m,取800mm;水损计算:本设计中管式静态混合器采用三节混合单元,即n=3,根据公式h=0.1184,求得h=0.318m。由于管内径较大,且为了使药液更均匀分布,采用双孔投药。管式
10、静态混合器后接长1m的DN800管道至絮凝池。2.5药剂存储选用袋装固体精制聚合氯化铝,每袋重25 Kg,尺寸为0.5m0.4m0.3m。最大投药量为11200 kg/d。仓库容量按最大投药量的10d用量计算,则共储存精制聚合氯化铝4480袋,所需总容积为268.8m3。根据规范,设计混凝剂堆放高度为1.8m,则所需面积为149.3m2。设计仓库留有1.5m宽的过道,则仓库平面尺寸为S = LB = 1414 = 196 m2可堆放面积为12.512.5=156.25 m2 149.3 m2,满足要求。三、絮凝3.1 工艺选择表4.2 絮凝池的类型及特点表类 型特点适用条件隔板絮凝池往复式优点
11、:絮凝效果好,构造简单,施工方便;缺点:容积较大,水头损失较大,转折处絮粒易破碎。水量大于30000m3/d的水厂;水量变动小者。回转式优点:絮凝效果好,水头损失小,构造简单,管理方便;缺点:出水流量不宜分配均匀,出口处宜积泥。水量大于30000m3/d的水厂;水量变动小者;改建和扩建旧池时更适用。机械絮凝池优点:可随水质,水量变化而随时改变转速以保证絮凝效果;缺点:需增加机械保养和维修工作。任何规模水厂折板絮凝池优点:絮凝效果好,絮凝时间短,容积较小;缺点:构造较隔板絮凝池复杂,造价高。流量变化较小的水厂网格絮凝池优点:絮凝效果好,水头损失小,絮凝时间短;缺点:末端池底易积泥。中小型水厂根据
12、水厂日处理水量和水质要求,经比较,决定选用竖流式单通道折板絮凝池。采用四座絮凝池并联的运行方式。为配合沉淀池的尺寸,每座絮凝池宽度B=12m,有效水深H=3.3m,超高=0.3m。每座絮凝池又分并联运行的三组,每组的宽度为3900mm,组与组之间用宽150mm的隔墙隔开。经计算,每组处理水量为0.193 m/s。每组絮凝池又分三部分:第一部分采用异波折板,第二部分采用同波折板,第三部分采用平板。每部分又分为串联运行的三格。折板夹角采用90,板宽500mm,则波高c0.355m,材料选用钢丝网水泥板,板厚t50mm。参数选择参照手册及竖流折板絮凝工艺的设计与运行一文。3.2异波区设计计算1参数计
13、算设通道宽m为1.4m,中间水流峰速v10.33m/s,则中间峰距b1Qbv10.1930.331.40.42m;中间谷距b2b1+2c0.42+20.3551.13m;侧边峰距b30.92m;侧边谷距b4b3+c0.92+0.3551.28m;中间谷速v2Qmb20.1931.41.130.122m/s;侧边峰速v3Qmb30.1931.40.920.150m/s;侧边谷速v4Qmb40.1931.41.280.108m/s。2各部分水损计算中间渐扩部分:h10.20.0010m;中间渐缩部分:h21+2(F1F2)2v122g1+0.05(0.421.13)20.33229.810.005
14、1m;侧边渐扩部分:h30.20.0001m;侧边渐缩部分:h41+2(F3F4)2v322g1+0.05(0.921.28)20.15229.810.0006m;设进口流速0.3m/s,则进口水损:h530.3229.810.0138m;上转弯水深取0.59m,则过水流速为0.234m/s,水损h61.80.234229.810.0050m;下转弯水深取0.59m,则过水流速为0.234m/s,水损h730.234229.810.0084m。3总水损计算每格含进水口1个,上转弯2个,下转弯1个,中间渐扩、中间渐缩、侧边渐扩、侧边渐缩各6个,则每格絮凝池水损:h0.0138+20.0050+0
15、.0084+6(0.0010+0.0051+0.0001+0.0006)0.073m则每组絮凝池异波区总水损:H13h30.0730.219m4T1值、G1值和GT1值T1VQ33.91.43.30.193280s; G1H1T187.18s-1,满足要求; GT187.1828024410.43.3 同波区设计计算1参数计算与异波区对应,则水平方向上,折板间距b10.78m;垂直于折板方向,折板间距b2b120.55m;侧边峰距b30.92m;侧边谷距b4b3+c0.92+0.3551.28m;取流速v20.22m/s,则通道宽m1.6m,则拐点流速v1Qmb10.1931.60.780.1
16、55m/s;板间流速v2Qmb20.1931.60.550.219m/s;侧边峰速v3Qmb30.1931.60.920.131m/s;侧边谷速v4Qmb40.1931.61.280.094m/s。2各部分水损计算板间部分:h1v222g0.60.219229.810.0015m;侧边渐扩部分:h30.20.0001m;侧边渐缩部分:h41+2(F3F4)2v322g1+0.05(0.921.28)20.131229.810.0005m;设进口流速0.22m/s,则进口水损:h530.22229.810.0074m;上转弯水深取0.94m,则过水流速为0.128m/s,水损h61.80.128
17、229.810.0015m;下转弯水深取0.94m,则过水流速为0.128m/s,水损h730.128229.810.0025m。3总水损计算每格含进水口1个,上转弯2个,下转弯1个,板间廊道8个,侧边渐扩、侧边渐缩各6个,则每格絮凝池水损:h0.0074+20.0015+0.0025+80.0015+6(0.0001+0.0005)0.029m则每组絮凝池同波区总水损:H23h30.0290.087m4T2值、G2值和GT2值T2VQ33.91.63.30.193320s; G2H2T251.4s-1,满足要求; GT251.4320164483.4 平板区设计计算1参数计算设通道宽m1.6
18、m,挡板厚80mm,则板距b3.9-30.0840.915m;则通道流速vQbm0.1931.60.9150.132m/s,满足要求。 2各部分水损计算设进口流速0.15m/s,则进口水损:h130.15229.810.0035m;转弯水深取1.2m,则过水流速为0.101m/s,水损h230.101229.810.0016m。3总水损计算每格含进水口1个,转弯3个,则每格絮凝池水损:h0.0035+30.00160.0083m则每组絮凝池平板区总水损:H33h30.00830.025m4T3值、G3值和GT3值T3VQ33.91.63.30.193320s; G3H3327.55s-1,满足
19、要求; GT327.5532088163.5校核1絮凝总时间TT1+T2+T3=280+320+320920s15.33min,满足要求。2平均速度梯度G87.18+51.4+27.55355.38s-1,满足要求。3GT92055.3850949.6,满足要求。4隔墙厚度取0.1m,则絮凝区总长度L1.431.66+0.1814.6m。5絮凝池总水损HH1+H2+H3=0.219+0.087+0.0250.331m。3.6 进水进水采用宽高0.9m0.8m的渠配水,渠内始端流速v0.804m/s。异波区第一格絮凝池由底部进水,进水口尺寸为0.8m0.8m;同波区进水口尺寸为长高0.88m1.
20、0m;平板区进水口尺寸为长高0.88m1.5m。3.7 出水絮凝池最后一格接宽1m的廊道至穿孔花墙,以均匀配水。廊道底设排泥管。3.8排泥 絮凝池通常不设排泥设施,但因竖流折板絮凝工艺各段尤其是末端流速较低,且为上、下翻腾,造成絮凝区池底易积泥,故采用DN200的排泥管排泥。排泥管布置见图纸。四、沉淀4.1 工艺选择本设计采用平流式沉淀池,该沉淀池适用于大、中型水厂。其优点:(1)造价较低; (2)操作管理方便,施工较简单; (3)对原水浊度适应性强,潜力大,处理效果稳定; (4)带有机械排泥设备时,排泥效果好。 其缺点:(1)占地面积较大; (2)不采用机械排泥装置时,排泥较困难; (3)需
21、维护机械排泥设备。4.2设计计算1流量计算采用四组沉淀池并联,则每组设计流量Q = 50000 m/d = 2083.33 m/h = 0.579 m/s2有效容积沉淀时间t采用2小时,则沉淀池有效容积V = Qt = 2083.332 = 4166.67 m3设计长度水平流速v采用0.015m/s,则沉淀池设计长度L = 3600vt = 36000.0152 = 108 m4设计宽度及高度有效水深h采用3.3m,则沉淀池设计宽度B = = = 11.69 m ,取12 m在沉淀池内设置一道300mm厚的导流墙,将沉淀池分为两格,每格宽度6m。则沉淀池实际深度H = = = 3.215 m设
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