给水厂课程设计

给水排水工程《水质工程一》课程设计书给水水厂设计学生姓名：吴焘专业班级：2013级给排水科学与工程（1）班学号：2013100751指导教师：王香莲、高桂青南昌工程学院课程设计（论文）任务书I、课程设计(论文)题目：常德某开发区净水厂设计（单号）II、课程设计(论文)使用的原始资料(数据)及设计技术要求：（一）工程概况1、城市概述该开发区是1992年经湖南省人民政府批准的省级重点开发区，位于湖南省常德市西北部，距离市中心约25公里。经过近十多年的艰苦创业，该开发区已经具备大规模开发建设的总体框架,形成了良性循环的软硬投资环境，吸引了近20个国家和地区的投资,目前该开发区已经成为湖南省及常德市对外开放的战略重心和新的经济增长点。由于该区内需水量较大，经有关部门与水利、环保等部门协商后，决定建一新水厂，从沅江取水。该区近期水厂设计规模3万m3/d，远期5万m3/d。2、气象水文地质资料（1）地理位置东径108°北纬27°（2）地形地貌城区地形平坦，其吴淞标高为32.0米。（3）气象资料气温：历年最高气温39oC历年最低气温-5oC常年平均气温18oC风向：常年主导风向为东南风冬季冰冻期：5天，土壤冰冻深度：0.1米（4）土壤地质资料土壤承载力2.3kg/cm2浅层地下水离地面1.5米3、水源状况：①河流概述：水源水量丰富，水质符合国家规定的饮用水源水质标准，因河道航运繁忙，取水构筑物不得影响航运。②河流特征：水位水面标高m流量m3/s流速m/s设计频率%保证率%最高水位30.038003.02常水位28.030002.3最低水位25.022001.595③水质资料编号项目单位分析结果备注最高最低月平均最高月平均最低1水温℃3032352臭和味少许3色度少许4浑浊度毫克/升70030300405PH7.26.37.06.86细菌总数个/毫升320007大肠菌群个/升1508藻类个/升20009其他指标合格（二）水处理用材料与药剂资料1.混凝剂：硫酸铝、三氯化铁、碱式氯化铝原水浊度=1002003004006008001000混凝剂投加量(mg/L)硫酸铝13.518.230.737.654.572.386.6三氯化铁12.014.621.528.432.837.742.8碱式氯化铝10.012.817.422.026.828.532.12.混凝剂投加量参考值3.当地所产滤料：石英砂、无烟煤、铁矿石等均有供应。4.用于消毒的药剂：液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等均有供应，其他材料可按设计要求采购。（二）设计要求（学生在规定的时间内，独立完成下列成果）：1.完成设计计算书一份，书写整齐并装订成册。包括：计算依据的资料，各构筑物的计算，并附有草图。2.绘制工艺流程图、平面布置图、高程布置图，主要构筑物大样图各1张，图幅为2号。要求布局合理、比例协调、线条粗细分明、字体工整，文字书写一律采用仿宋字，严格按制图标准作图。III、课程设计(论文)工作内容及完成时间：1.选择工艺流程，并进行方案比较2.选择构筑物的形式、并进行尺寸的计算3.绘制水厂的平面布置图和高程布置图完成时间：2016年6月13日―――2016年6月24日Ⅳ主要参考资料：《给水工程（第四版）》，中国建筑工业出版社《给水排水工程专业课程设计》，张志刚主编，化学工业出版社《给水排水工程专业工艺设计》，南国英张志刚主编，化学工业出版社给水排水设计手册（1）常用资料给水排水设计手册（3）城市给水给水排水设计手册（9）专用机械给水排水设计手册（11）常用设备给水排水设计手册（12）器材与装置城市给水工程项目建设标准城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ41—91CJJ41—91风机和水泵调速手册土建学院给水排水专业类13给排水1班学生：日期：自2016年6月13日至2016年6月24日指导教师：高桂青助理指导教师(并指出所负责的部分)：王香莲（指导学生平面图和高程图的绘制）教研室主任：给水厂设计说明书1总论1.1设计任务及要求净水厂课程设计的目的在于加深理解所学专业理论，培养运用所学知识综合分析和解决实际工程设计问题的初步能力，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。课程设计的内容是根据所给资料，设计一座城市净水厂，要求对主要处理构筑物的工艺尺寸进行计算，确定水厂平面布置和高程布置，最后绘出水厂平面布置图、高程布置图和某个单项处理构筑物（絮凝沉淀池、澄清池或滤池）的工艺设计图（达到初步设计的深度），并简要写出一份设计计算说明书。1.2基本资料1.2.1水厂规模5万m3/d（按近期3万m3/d，远期5万m3/d进行分期建设）1.2.2原水水质资料①河流概述：水源水量丰富，水质符合国家规定的饮用水源水质标准，因河道航运繁忙，取水构筑物不得影响航运。②河流特征：水位水面标高m流量m3/s流速m/s设计频率%保证率%最高水位30.038003.02常水位28.030002.3最低水位25.022001.5951.2.3厂区地形地形比例1:500，按平坦地形和平整后的设计地面高程32.00m设计，水源取水口位于水厂东北方向150m，水厂位于城市南面1km。1.2.4工程地质资料土壤地质资料土壤承载力2.3kg/cm2浅层地下水离地面1.5米1.2.5水文及水文地质资料编号项目单位分析结果备注最高最低月平均最高月平均最低1水温℃3032352臭和味少许3色度少许4浑浊度毫克/升70030300405PH7.26.37.06.86细菌总数个/毫升320007大肠菌群个/升1508藻类个/升20009其他指标合格1.2.6气象资料（1）地理位置东径108°北纬27°（2）地形地貌城区地形平坦，其吴淞标高为32.0米。（3）气象资料气温：历年最高气温39oC历年最低气温-5oC常年平均气温18oC风向：常年主导风向为东南风冬季冰冻期：5天，土壤冰冻深度：0.1米2总体设计2.1净水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Ⅲ类水质标准，除浊度，色度和菌落总数偏高外，其余参数均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749－85）的规定。水厂以地表水作为水源，工艺流程如图1所示。原水混合絮凝沉淀池滤池混凝剂消毒剂清水池二级泵房用户图1水处理工艺流程2.2处理构筑物及设备型式选择2.2.1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，可用耐酸陶土缸作溶解池。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。2.2.2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。2.2.3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，从工程造价来说，栅条造价为折板的1/2，为波纹板的1/3，因此采用栅条絮凝。2.2.4沉淀池原水经投药、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。2.2.5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；降速过滤，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。故而以普快滤池作为过滤处理构筑物。2.2.6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。采用被广泛应用的氯及氯化物消毒，氯消毒的加氯过程操作简单，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，国内目前在净水处理方面应用尚不多。3混凝沉淀3.1混凝剂投配设备的设计水质的混凝处理，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。混凝剂的投加分为干投法和湿投法两种，干投法指混凝剂为粉末固体直接投加，湿投法是将混凝剂配制成一定浓度溶液投加。我国多采用后者，采用湿投法时，混凝处理工艺流程如图2所示。图2湿投法混凝处理工艺流程本应根据原水水质分析资料，用不同的药剂作混凝试验，并根据货源供应等条件，确定合理的混凝剂品种及投药量。由于缺少必要的条件，所以参考相似水源有关水厂的药剂投加资料，如下表1所示。混凝剂：硫酸铝、三氯化铁、碱式氯化铝原水浊度=1002003004006008001000混凝剂投加量(mg/L)硫酸铝13.518.230.737.654.572.386.6三氯化铁12.014.621.528.432.837.742.8碱式氯化铝10.012.817.422.026.828.532.1混凝剂投加量参考值当地所产滤料：石英砂、无烟煤、铁矿石等均有供应。用于消毒的药剂：液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等均有供应，其他材料可按设计要求采购。聚合铝，包括聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铝（PAS）等，具有混凝效果好、对人体健康无害、使用方便、货源充足和价格低廉等优点，因而使用聚合铝作为水处理的混凝剂。浊度为700mg/L，取混凝剂最大投加量为64mg/L。3.1.1溶液池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。溶液池容积按下式计算：2417aQWcn式中2W－溶液池容积，3m；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n＝3。代入数据得：241034175000006.164417a2cnQW=11.33m（考虑水厂的自用水量6%）溶液池设置两个，每个容积为2W，以便交替使用，保证连续投药。取有效水深H1＝1.0m，总深H＝H1+H2+H3（式中H2为保护高，取0.2m；H3为贮渣深度，取0.1m）＝1.0+0.2+0.1＝1.3m。溶液池形状采用矩形，尺寸为长×宽×高＝6m×3m×1.3m。3.1.2溶解池溶解池容积213.0WW=3.393m溶解池一般取正方形，有效水深H1＝1.0m，则：面积F＝W1/H1→边长a＝F1/2＝1.85m；溶解池深度H＝H1+H2+H3（式中H2为保护高，取0.2m；H3为贮渣深度，取0.1m）＝1.85+0.2+0.1＝2.15m和溶液池一样，溶解池设置2个，一用一备。溶解池的放水时间采用t＝15min，则放水流量tWo60q2=3.77L/s查水力计算表得放水管管径0d＝mm，相应流速0/dms。溶解池底部设管径d＝100mm的排渣管一根。溶解池搅拌装置采用机械搅拌：以电动机驱动浆板或涡轮搅动溶液。3.1.3