有用自来水厂设计说明

水质工程课程设计水质工程课程设计1目录一、设计基本资料及任务要求………………………………21.1设计基本资料………………………………………21.2原水水质及水文地质资料…………………………21.3设计任务……………………………………………3二、设计计算内容………………………………………………42.1水厂规模及水量确定……………………………42.2水厂工艺方案确定及技术比较……………………52.3给水单体构筑物设计计算…………………………72.3.1混凝剂配置和投加…………………………72.3.2静态混合器…………………………………82.3.3往复隔板絮凝池……………………………92.3.4平流沉淀池…………………………………122.3.5普通快滤池…………………………………152.3.6消毒…………………………………………192.3.7清水池………………………………………202.4泵站设计计算………………………………………212.5水厂平面布置及附属构筑物确定…………………232.6水厂高程计算………………………………………25三、参考文献……………………………………………………27四、致谢…………………………………………………………28水质工程课程设计水质工程课程设计2一设计基本资料及任务要求一，设计基本资料设计人口1.3万人均用水量标准（最高日）220SS最高/(mg/l)550SS平均/(mg/l)300最大日时变化系数1.88工厂A（万m3/d）0.3工厂B（万m3/d）0.5工厂C（万m3/d）0.1工厂D（万m3/d）0.6一般工业用水占生活用水％200％第三产业用水占生活用水％90％未预见用水及漏水系数取%水厂自用水系数取%20％5％二，原水水质及水文地质资料2.1原水水质情况序号名称最高数平均数备注1色度40152PH值7.87.23DO溶解氧11.26.38水质工程课程设计水质工程课程设计34BOD52.51.15COD4.22.46其余均符合国家地面水水源I级标准2.2水文地质及气象资料1，河流水文特征最高水位-1m，最低水位-3m，常年水位-2m2，气象资料历年平均气温：15℃，年最高平均气温：30℃，年最低平均气温：0℃。年平均降水量：1200mm，年最高降水量：1800mm，年最低降水量：900mm。常年风向：东南风，频率：12％。历年最大冻土深度：20cm。3，地质资料第一层：回填、松土层，承载力8kg/cm2，深1～1.5m；第二层：粘土层，承载力10kg/cm2，深3～4m；第三层：粉土层，承载力8kg/cm2，深3～4m；地下水位平均在粘土层下0.5m。4，平均地面标高：6.0m三，设计任务某地给水工程规划设计，确定水厂建设规模、水厂工艺方案选择。对确定的方案进行单体构筑物计算、水厂平面布置和高程布置计算。水质工程课程设计水质工程课程设计4二设计计算内容一、水厂规模及水量确定生活用水量：Q1=13000×220=2860000L/d=2860m3/d一般工业用水量：Q2=200％Q1=5720m3/d三产用水量：Q3=90％Q1=2574m3/d大型工厂集中用水量：Q4=QA+QB+QC+QD=0.3+0.5+0.1+0.6=1.5万m3/d=15000m3/d设计水量：Qd=1.88×(Q1+Q2+Q3)+Q4=1.88×(2860+5720+2574)+15000=35969.52m3/d未预见用水及管网漏水量取20%水厂自用水量取5%水厂设计规模：Q=a×b×Qd=1.2×1.05×35969.52m3/d=45321.59m3/d取Q=45400m3/d二、水厂工艺方案确定及技术比较1、给水处理厂工艺流程方案的选择及确定方案一：原水→一泵房→静态混合器→往复式隔板絮凝池→平流沉淀池→普通快滤池→清水池→二泵房→用户方案二：原水→一泵房→扩散混合器→折板絮凝池→斜板沉淀池→V型滤池→清水池→二泵房→用户水质工程课程设计水质工程课程设计52、方案技术比较：方案一方案二项目优缺点项目优缺点一泵站岸边直接取水优点：布置紧凑，占地面积小，水泵吸水管路短，运行管理方便，应用广泛，适用在岸边地质条件较好时，取水可靠，维护管理较简单缺点：投资较大，水下工程量较大，施工期限长，合建式土建结构复杂，施工较困难。静态混合器优点：1.设备简单，维护管理方便2.不需土建构筑物3.在设计流量范围，混合效果较好4．不需外加动力设备缺点：1.水头损失较大2.运行水量变化影响效果扩散混合器优点：1.不需土建构筑物2.不需外加动力设备3.不占地缺点：混合效果受水量变化有一定影响往复式隔板絮凝池优点：1.絮凝效果较好2.结构简单，施工方便缺点：1.絮凝时间较长2.水头损失较大3.转折处絮粒易破碎折板絮凝池优点：1.絮凝效果好2.絮凝时间短缺点：1.构造复杂，水量影响絮凝效果平流沉淀优点：1.造价较低斜板沉淀优点：1.沉积效率高水质工程课程设计水质工程课程设计6池2.操作方便，施工简单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.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池2.池体小，占地少缺点：1.斜管耗用较多材料，老化后尚需要更换，费用较高2.对原水浊度适应性较平流沉淀池差3.不设机械排泥装置时，排泥较困难，设机械排泥装置时，维护管理较平流沉淀池麻烦普通快滤池优点：1.有成熟的运转经验，运行稳妥可靠2.采用砂滤料，材料易得，价格便宜3.采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深较浅4.可采用降速过滤，水质较好缺点：1.阀门多V型滤池优点：1.运行稳妥可靠2.采用砂滤料，材料易得3.滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好4．具有气水反洗和水表面扫洗，冲洗效果好缺点：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综上所述：方案一较合理。水质工程课程设计水质工程课程设计7三、给水单体构筑物设计计算（一）混凝剂配制和投加1.设计参数根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选碱式氯化铝为混凝剂。最大投加量为20mg/L，最低为7.0mg/L，平均为12mg/L。碱式氯化铝投加浓度为10%。2.设计计算2.1溶液池容积W1W1=aQ/（417cn）式中：a—混凝剂（碱式氯化铝）的最大投加量，20mg/L;Q—处理的水量，1891.67m3/h;c—溶液浓度（按商品固体重量计），10%；n—每日调制次数，3次。故W1=201891.67/（417103）=3.1（m3）溶液池设置两个，单池容积W’1W’1=W1/2=1.6（m3）溶液池的形状采用矩形，长×宽×高=1.3m×1.3m×1.3m，其中包括超高0.2m。池底坡度采用3‰。溶液池旁有宽度为1.0m的工作台，以便操作与管理，底部设有放空管。2.2溶解池容积W2W2=0.3W1=0.3×3.1=0.93（m3）取1.0m3水质工程课程设计水质工程课程设计8溶解池设置两个，单池容积W’2W’2=W2/2=0.5（m3）溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流量q0=W’2/（60t）=0.5×1000/（60×10）=0.84（L/s）溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。溶解池的形状采用矩形，长×宽×高=0.8m×0.7m×1.3m，其中包括超高0.2m。池底坡度采用3‰。溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机。溶解池为地下式，池顶高出地面0.2m，以减轻劳动强度和改善工作条件，溶解池池壁设超高，以防止搅拌溶液时溢出。由于药液具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道以及配件都采用了防腐措施。溶液池和溶解池材料采用钢筋混凝土，内壁衬以聚乙烯板。2.3药剂仓库考虑到远期发展，面积为150m2，仓库与混凝剂室之间采用人力手推车投药,药剂仓库平面设计尺寸为10.0m×15.0m。2.4用耐酸泵加转子流量计投加药剂。（二）静态混合器在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件，同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用水质工程课程设计水质工程课程设计9药量，降低运行成本。管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消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%，构造如图所示。1．设计流量Q=45400m3/d=0.53m3/s2．设计流速静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流速v=1.12m/s，则管径为800mm3.混合单元数N=3混合器的混合长度L=2.5m混合时间T=L/V=2.8S4.水头损失h=0.5m5.校核GT值G=1465.91/sGT=1465.9×2.8=4104.8均符合要求(三)往复式隔板絮凝池1．设计水量（包括自耗水量）水质工程课程设计水质工程课程设计10Q=45400m3/d=1891.67m3/h2．采用数据：廊道内流速采用5档：v1=0.5m/s，v2=0.4m/s，v3=0.35m/s，v4=0.25m/s，v5=0.2m/s。絮凝时间：T=20min池内平均水深：H1=1.8m超高：H2=0.3m池数：n=23．计算计算总容积：W=QT/60=1891.67×20/60=630.56m3分为两池，每池净平面面积：F’=W/(nH1)=630.56/(2×1.8)=176m2池子宽度B：按沉淀池宽采用20m池子长度（隔板间净距之和）：L’=176/20=8.8m隔板间距按廊道内流速不同分成5档：α1=Q/(3600nv1H1)=1891.67/(3600×2×0.5×1.8)=0.29m取α1=0.3m，则实际流速v1’=0.487m/sα2=Q/(3600nv2H2)=1891.67/(3600×2×0.4×1.8)=0.37m取α2=0.4m，则实际流速v2’=0.37m/sα3=Q/(3600nv3H3)=1891.67/(3600×2×0.35×1.8)=0.42m取α3=0.5m，则实际流速v3’=0.29m/sα4=Q/(3600nv4H4)=1891.67/(3600×2×0.25×1.8)=0.59m水质工程课程设计水质工程课程设计11取α4=0.6m，则实际流速v4’=0.24m/sα5=Q/(3600nv5H5)=1891.67/(3600×2×0.2×1.8)=0.73m取α5=0.8m，则实际流速v5’=0.19m/s每一种间距采取3条，则廊道总数为15条，水流转弯次数为14次。则池子长度（隔板间净距之和）：L’=3×(α1+α2+α3+α4+α5+α6)=3×(0.3+0.4+0.5+0.6+0.8)=7.8m隔板厚按0.2m计，则池子总长：L=7.8+0.2×(15-1)=10.6m按廊道内的不同流速分成5段，分别计算水头损失。第一段：水力半径：R1=α1H1/(α1+2H1)=0.3×1.8/(0.3+2×1.8)=0.138m槽壁粗糙系数n=0.013，流速系数Cny1=2.5n-0.13-0.751R(n-0.10)=0.1511故：10.1511110.13957.050.013yRCn第一段廊道长度：l1=3B=3×20=60m第一段水流转弯次数：S1=3取隔板转弯处的过水断面面积为廊道断面面积的1.3倍，则第一段转弯处v01=v1/1.3=0.375m/s则絮凝池第一段的水头损失为：2222011122110.3750.48733600.096229.8157.170.138nvvhSlgCR水质工程课程设计水质工程课程设计12各段水头损失计算结果见下表：各段水头损失计算SnlnRnyv0vnCnhn13600.1850.15110.3750.48757.170.09623600.1800.15060.2850.3759.420.053360