水质工程学课程设计

给水处理课程设计给水处理课程设计计算说明书院系城市建设学院专业给水排水工程专业班级给排水11001班姓名杨待良学号20100020432013年9月给水处理课程设计2目录第一章设计基本资料和设计任务……………………………………31.1设计任务及要求…………………………………………………31.2基本资料…………………………………………………………4第二章水厂设计规模…………………………………………………5第三章水厂工艺流程的确定…………………………………………5第四章水厂构筑物的设计计算………………………………………74.1配水井……………………………………………………………74.2药剂溶解池……………………………………………………94.3反应池…………………………………………………………104.4混凝………………………………………………………………114.5加药间和药库……………………………………………………144.6往复式隔板絮凝池………………………………………………154.7斜管沉淀池………………………………………………………184.8普通快滤池………………………………………………………234.9消毒………………………………………………………………274.10清水池…………………………………………………………284.11送水泵站………………………………………………………284.12附属构筑物……………………………………………………29第五章水厂平面和高程布置…………………………………………295.1平面布置…………………………………………………………295.2高程布置…………………………………………………………29第六章参考文献………………………………………………………30第七章致谢……………………………………………………………31给水处理课程设计3第1章设计基本资料和设计任务1.1设计任务及要求1.1.1主要任务（1）净水系统的工艺选择和系统的工艺计算,两个单体水处理构筑物的设计计算工作(混合池,反应池,沉淀池,滤池)（2）水厂平面布置图。（3）水厂高程（流程）布置图。（4）设计说明书。1.1.2具体要求（1）说明与计算部分：1）说明水厂净水工艺过程以及构筑物型式选择的理由，对水厂的总平面布置及高程设计作深入的阐述。要求主体生产构筑物按近期、远期相同两组并联设计，远期预留；生产附属构筑物及生活建筑物一次建设。2）需计（估）算药剂投配设备、混合池、反应池、沉淀(澄清)池、滤池及清水池的主要尺寸，其中选择两个单体水处理构筑物进行工艺构造设计计算工作(混合池,反应池,沉淀池,滤池)；应简要说明消毒设备的选用理由及主要参数。3）在计算书中，应列出所采用的全部计算公式和采用的计算数据并注明资料来源和选用理由。应附相应的计算草图。说明书说明设计计算方法及计算草图,内容应完整，简明扼要，文句通顺，字迹端正。（2）图纸部分1）水厂总平面图应按初步设计要求完成，图上应绘出主要净水构筑物、水泵站、清水池及附属房屋建筑、道路、绿化地带及厂区界限等，并表示其外形尺寸和相互距离。构筑物管道均以单线条表示。2）水厂工艺平面布置图应绘出各种连络管渠、阀门等。3）水厂给排水平面布置图应绘出厂区内生产、生活及消防用水管网，厂区雨水、污水管网等。4）水厂高程流程图上，应标出各净水构筑物之顶、底及水面的标高；重要构件及管渠的标高等。5）图中应注明图名及比例，并有必要的说明。图中文字一律用仿宋体书写。图例的表示给水处理课程设计4方法应符合一般规定和标准。图纸应清洁美观。线条粗细应主次分明。1.2基本资料1.2.1工程概况本设计为一座10万m3/d自来水厂，分两期建设，近远期各5万m3/d。拟定水厂区域内,地形较平坦,南高北低，标高在49～53.5m。地质条件：水厂地表层为2.7m的亚粘土,下部4.7m的细纱,以下是基岩。气象条件:该地区主导风向为东北风，冬季最低气温-15度,冰冻深度320mm。水源：取水泵站水源输水管道为两根DN600的管道，位于水厂西北面。1.2.2源水水质资料原水主要水质指标：PH7.4～6.9浊度200～20度耗氧量（KMnO4法）（mg/L）7氟化物（mg/L）0.04色度20～11Fe（mg/L）0.04～0.05总硬度（mgCaCO3/L）250溶解性总固体（mg/L）300～130氨氮（mg/L）2.8～1.0大肠菌群（个/L）7500～3500夏季:最高水温30度，冬季:最低水温3度，平均19度。给水处理课程设计5第2章水厂设计规模2.1水厂规模根据资料，水厂净水产量10万m3/d，其中近、远期各5万m3/d。水处理构筑物按照近、远期处理规模进行设计，水厂的主要构筑物分为2组，每组构筑物类型相同,每组处理规模为5万m3/d。考虑到水厂自用水和水量的损失，乘以安全系数K=1.05。总处理水量Q=1.05×5=5.25万m3/d=2187.5m3/h。第3章水厂工艺流程水处理构筑物类型的选择，应根据原水水质，处理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积和地形条件等，通过技术经济比较确定.初步选定两套方案如下:方案一:取水→一级泵站→管式静态混合器→往复隔板絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→清水池→二级泵房→用户↑消毒剂方案二:取水→一级泵站→管式扩散混合器→折板絮凝池→平流式沉淀池→V型滤池→清水池→二级泵房→用户↑消毒剂方案一方案二类别管式静态混合器管式扩散混合器优点构造简单，安装方便。混合快速均匀管式孔板混合器前加装一个锥形帽，水流合药剂对冲锥形帽后扩散形成剧烈紊流，使药剂和水达到迅速混合。不需外加动力设备，不需土建构筑物，不占用地缺点混合效果受水量变化有一定影响1.水头损失稍大给水处理课程设计62.管中流量过小时，混合不充分适用条件适用于水量变化不大的各种规模水厂适合于中等规模类别往复隔板絮凝池折板絮凝池优点1.絮凝效果较好2.构造简单,施工方便1.絮凝时间短2.絮凝效果好缺点1.絮凝时间较长2.水头损失较大3.转折处絮粒易破碎4.出水流量不易分配均匀1.构造较复杂2.水量变化影响絮凝效果适用条件1.水量大于30000m3/d水厂2.水量变动小水量变化不大的水厂类别斜管沉淀池平流沉淀池优点1.水力条件好，沉淀效率高2.体积小，占地少3停留时间短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，排泥效果好缺点1.抗冲击负荷能力差2.排泥复杂3.斜管耗用较多材料，老化后尚需要更换，造价费用较高4.对原水浊度适应性较平流池差5.处理水量不宜过大1.占地面积较大2.不采用机械排泥装置时，排泥较困难3.需维护机械排泥设备适用条件一般用于大中型水厂1.可用于各种规模水厂2.宜用于老沉淀池的改建,扩建和挖潜3.适用于需保温的低湿地区4.单池处理水量不宜过大类别普通快滤池V型滤池给水处理课程设计7优点1.可采用降速过滤，过滤效果较好2.构造简单，造价低3.运行稳定可靠4.采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深较浅1.运行稳妥可靠2.采用较粗滤料，材料易得3.滤床含污量大，周期长，滤速高，水质好；不会发生水力分级现象，使滤层含污能力提高4.具有气水反冲洗和水表面扫洗，冲洗效果好。使洗水量大大减少缺点1.阀门多2.单池面积大3.抗冲击负荷能力差4.必须设有全套冲洗设备1.配套设备多，如鼓风机等2.土建较复杂，池深比普通快滤池深适用条件1.进水浊度小于102.可适用于大中型水厂3.单池面积一般不宜大于100㎡4.有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备1.进水浊度小于102.适用于大中型水厂3.单池面积可达150㎡以上根据技术性能比较,确定选择方案一,即:取水→一级泵站→管式静态混合器→往复隔板絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→清水池→二级泵房→用户↑消毒剂第4章水厂构筑物的计算4.1配水井1.设计参数配水井设计规模为2187.5m3/h。2.设计计算（1）配水井有效容积配水井水停留时间采用2～3min，取2.5minT，则配水井有效容积为：给水处理课程设计8315.91605.25.2187mQTW（2）进水管管径1D配水井进水管的设计流量为Q=2187.5m3/h=0.61m3/s，查水力计算表知，当进水管管径D=600mm时，v=2.16/ms。（3）矩形薄壁堰配水采用矩形薄壁溢流堰至配水管。①堰上水头H因单个出水溢流堰的流量为q=0.61m3/s=610L/s，一般大于100/Ls采用矩形堰，小于100/Ls采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高h取0.5m）。矩形堰的流量公式为：3/22qmbgH式中q——矩形堰的流量，3/ms；m——流量系数，初步设计时采用0.42m；b——堰宽，m，取堰宽6.28bm；H——堰上水头，m。已知q=0.61m3/s，0.42m，6.28bm，代入下式，有：mgmbqH14.0)81.9228.642.061.0()2(3/23/2②堰顶宽度B根据有关试验资料，当0.67BH时，属于矩形薄壁堰。取0.05Bm，这时0.36BH（在0～0.67范围内），所以，该堰属于矩形薄壁堰。（4）配水管管径2D由前面计算可知，每个后续处理构筑物的分配流量为q=0.61m3/s，查水力计算表可知，当配水管管径D=600mm时，v=2.16m/s。（5）配水井设计配水井长为5m，宽为4m，井内有效水深H=4.7m，考虑堰上水头和一定的保护高度0.3m，取配水井总高度为5m。给水处理课程设计94.2药剂溶解池（1）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。（2）加药间加药间应与药剂仓库毗连，并靠近投药点。溶液池边设工作台，工作台宽度以1-1.5米为宜。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，可用耐酸陶土缸作溶解池。与混凝剂接触的池内壁、设备、管道和地坪，应根据混凝剂性质采取相应的防腐措施。各种管线应设在地沟内。加药间需有保障工作人员卫生安全的劳动保护措施。当采用发生异臭或粉尘的混凝剂时，应在通风良好的单独房间内制备，可考虑设置通风设备。（3）药剂仓库药剂仓库应根据具体情况设置计量工具和搬运设备。药剂仓库的固定储备量，应按当地供应、运输等条件确定，一般可按最大药量的15-30天用量计算。可考虑设置通风设备，并采取防潮防腐措施。（4）混合设备根据设计规范和参考类似水厂，混合设备使用管式混合器对药剂与水进行混合。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的优越性。如下表：给水处理课程设计10采用管式静态混合器4.3反应池反应池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。目前国内使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、栅条絮凝、折板絮凝和波纹板絮凝。这几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。综合考虑，本设计采用往复式隔板絮池。（1）滤池本设计的原水水质条件较好，水源原水浑浊度平均200～20NTU，可采用直接过滤法，滤池应采用多层滤料，所以相应的为提高净化效果，考虑采用高分子助凝剂。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；降速过滤，效果好