水处理厂的设计 2

目录第一章设计任务第一节设计原始资料---第二节水质标准---第三节主要设计内容----第二章总论第一节水厂水量---第二节---第三节第三章第一节---第二节---第三节---第四节---第五节---第六节---第四章第一节第二节第三节第一章设计任务本课程设计以净水工程为主要内容。第一节设计原始资料1．用水资料（1）生活用水市区规划人口数30万人；给水普及率按88%考虑；设定房屋平均层数为6层。城市用水量较均匀，时变化系数为1.44。（2）工业用水假定该市有大型工业企业2家，用水量情况如下表所示：工业企业用水量情况统计表编号厂名企业用水量（m³/d）水压(kg/cm2)生产班制（时间）A钢铁厂100002.524B化工厂40002.518注：上述各厂供水水质要求同生活用水。（3）其他绿化浇洒道路每日以500m³计。2．原水水质资料编号项目单位分析结果附注1色度度402SSmg/Ｌ6003嗅和味度合格4PH值6.95总硬度mg/Ｌ480以CaCO3计6溶解性总固体mg/Ｌ7607铁mg/Ｌ3.0/0.28锰mg/Ｌ0.019氟化物mg/Ｌ0.6/1.510细菌总数个/Ｌ600011大肠菌群个/Ｌ8003.地形地貌与地质按平坦地形设计，平均海拔高度在800米左右。工程地质良好，适宜于工程建设，地质构造一般皆为四层，耐压力在2kg/cm2以上；第二节水质标准根据生活饮用水卫生标准GB5749—2006对比可得项目单位原水处理标准分析结果色度度40≤15需处理SSmg/Ｌ600≤1度需处理嗅和味度合格合格PH值6.96.5～8.5合格总硬度mg/Ｌ480≤450需处理溶解性总固体mg/Ｌ760≤1000合格铁mg/Ｌ3≤0.3需处理锰mg/Ｌ0.01≤0.1合格氟化物mg/Ｌ0.6≤1.0合格细菌总数个/Ｌ6000≤100需处理大肠菌群个/Ｌ800≤3需处理第三节主要设计内容根据以上设计原始资料及水质标准，本设计的设计内容主要有:1.根据原始资料计算水厂设计水量；2.对各处理构筑物进行设计计算；3.进行净水厂平面布置；4.主体构筑物平、剖面图；5.编写设计计算说明书。第二章总论太原位于山西省境中央，太原盆地的北端，于华北地区黄河流域中部，西、北、东三面环山，中、南部为河谷平原，全市整个地形北高南低呈簸箕形。地处南北同蒲和石太铁路线的交汇处。海拔最高点为2,670米，最低点为760米，平均海拔约800米，地理坐标为东经111°30′～113°09′，北纬37°27′～38°25′。区域轮廓呈蝙蝠形，东西横距约144公里，南北纵约107公里。黄河的第二大支流——汾河，自北向南横贯太原市全境，流经境内约100公里。市区东有太行山阻隔，西有吕梁山。太原市属温带季风性气候，冬无严寒，夏无酷暑，昼夜温差较大，无霜期较长，日照充足。年平均降雨量456毫米，年平均气温9.5℃，一月份最冷，平均气温～6.8℃；七月份最热，平均气温23.5℃。全年日照时数2808小时。太原市地处大陆内部，距东部海岸线较远，其西北部为广阔的欧亚大陆腹地。在全国气候区划中，属于暖温带大陆性季风气候类型，气候的形成主要受太阳辐射、大气环流、地理环境三个因素的综合影响。太原地区所处的北半球中纬度地理位置和山西高原的地理环境，使之能够接受较强的太阳辐射，光能热量比较丰富，在农业光能利用划分上属于高照率范畴；同时，受西风环流的控制及较高的太阳辐射的影响，又使其气候干燥，降雨偏少，昼夜温差大，是典型的的大陆性气候。第一节水厂设计水量的计算1．综合生活用水：根据综合生活用水定额可以确定该城区综合生活用水定额为:200L/cap·d。最高日综合生活用水量:Q1=qNf=200×30×104×0.88=52800m³/d2．工业企业用水量Q2=(10000+4000)m³/d=14000m³/d3．绿化浇洒道路用水量Q3=500m³/d4．管网漏失量Q4=(Q1+Q2+Q3)×11%=(52800+14000+500)×11%=7403m³/d5．未预见水量Q5=(Q1+Q2+Q3+Q4)×11%=74703×0.11=8218m³/d6．总用水量Q=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=52800+14000+500+7403+8218=82921m³/d7．水厂自用水量Q自=Q×5%=82921×0.05=4146.05m³/d8．实际设计用水量Q总=Q+Q自=82921+4146.05≈87068m³/d第二节水源地本设计要求采用地表水作为水源第三节厂址的选择厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通过技术经济比较确定。在选择厂址时，一般应考虑以下几点：（1）厂址应选择在工程地质条件较好的地方。一般选在地下水位低、承载力较大、湿陷性等级不高、岩石较少的地层，以降低工程造价和便于施工。（2）水厂应尽可能选择在不受洪水威胁的地方。否则应考虑防洪措施。（3）水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价。（4）当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近，当取水地点距离用水区较远时，厂址选择有两种方案：一是将水厂设置在取水构筑物附近；另一是将水厂设置在离用水区较近的地方。以上方面应综合考虑并结合其它具体情况确定。第四节混凝剂种类及混凝投加方式的选择1．混凝剂种类的选择根据资料中SS为600mg/L，通过换算可知NTU为300。根据水的浑浊度与混凝剂种类及投加量的表格可得：混凝剂种类可选硫酸铝、碱式氯化铝、三氯化铁。参照其它净水厂设计使用药剂的经验，决定采用碱式氯化铝，其制造工艺简单，混凝效果好，使用方便，价格便宜，对处理后的水质无任何不良的影响，且有充足的货源。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查表可知，混凝剂的最大投加量为17.4mg/L，澄清池出水浊度为10～15mg/L。2.混凝投加方式的选择在原水中投加净水药剂是进行澄清和过滤的前提。选择适宜的净水药剂和确定最佳用量是使澄清取得良好效果的必要条件。（1）常用的药剂投加方法有干投法和湿投法两种。干投法：设备占地小，一般不腐蚀设备，药液较为新鲜，但加药量大，需要一套混凝设备，劳动条件差，药剂不易与水均匀混合影响混凝效果。湿投法：容易与原水充分混合，不易堵塞入口，管理方便，投量易于调节。因此本水厂采用湿投法。（2）常用的混凝剂投加方式有：泵前投加：此种投加方式安全可靠，一般适用于取水泵房距水厂较近者。高位溶液池重力投加：建造高架溶液池利用重力将药液投入水泵压水管上或投加在混合池入口处。此种投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。水射器投加：设备简单，使用方便，溶液池高度不受太大限制，但水射器效率较低，且易磨损。本设计决定采用适合于中小型水厂的高位溶液池重力投加。（3）混合方式：混合的主要作用是让药剂迅速而均匀地扩散到水中，使其水解产物与原水中的胶体颗粒充分作用完成脱体脱稳，以便进一步去除，对混合的基本要求是快速与均匀，一般混合时间10～30s，混合方式基本分为两大类：水力混合和机械混合，水力混合简单，但不能适应流量的变化，机械混合可进行调节，能适应各种流量的变化，具体采用何种混合方式，应根据净水工艺布置、水质、水量、投加药剂品种及数量以及维修条件等因素确定。①管式混合优点：混合简单，无需建混合设施缺点：当混合效果不稳定，流速低时混合不充分静态混合器优点：构造简单，无运动部件，安装方便，混合快速均匀缺点：当流量降低时，混合效果下降②水泵混合优点：混合效果好，不需增加混合设施，节省动力缺点：使用腐蚀性药剂时对水泵有腐蚀作用③机械混合优点：混合效果好，且不受水量变化影响，适用于各种规格的水厂缺点：需增加混合设备和维修工作综上所述，因为水厂水量变化不大，以整体经济效益而言是最具有优势的，本计采用管式静态混合器。第三章水处理构筑物的设计计算第一节溶解池及溶液池的设计（一）计算水量Q=87068m³/d=3627.8m³/h（二）设计参数：混凝剂最大投加量a=17.4mg/L要溶液的浓度c=20%混凝剂每日调制次数n=2（三）溶液池的容积3178.32204178.36274.17417mcnaQW溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，内壁衬以聚乙烯板。设置2个，每个容积为W1（一备一用），以便交替使用，保证连续投药。溶液池尺寸为：2×1.5×1.5m，高度中包括超高0.3m，置于室内地面上。（四）溶解池的容积3121475.1825.33.03.0mWW溶解池也采用矩形钢筋混凝土结构，内壁衬以聚乙烯板溶解池尺寸。为便于操作，溶解池置于地下，池顶高出地面0.5米。溶解池尺寸为：2×1×1m。其中包括超高0.3m。溶解池的放水时间采用10min.则放水流量为：sLtwq9.11060101475.16032查界限流量表可得管径为d1=50mm。则流速v=0.97m/s。池底设管径d2=100mm的排渣管一根。（五）投药管的设计sLwq052.0606024100011查表得管径为10mm，相应流速为0.7m/s.（六）计量泵的投加量sLwq5.15724100078.32412q2为每小时的投加量。W1为溶解池有效尺寸。第二节配水井的设计（一）配水井有效容积配水井水力停留时间采用2～3min,取T=2min。则配水井有效容积为：331216024287068mmQTW（二）进水管管径配水井有一根进水管，进水管的设计流量为Q=87068m³/d。查水力计算表可得：（1.0～1.2m/s）DN1100：1000i=1.068v=1.052m/s（三）出水溢流第三节加药间的设计（一）加药间尺寸溶液池尺寸:2×1.5×1.5m，两个，一备一用。溶解池尺寸:2×1×1m计量泵:泵两台，一用一备。加药间尺寸为:10×6×3m。（二）仓库容积仓库容积考虑存放7～15天的混凝用量，仓库与混凝室之间采用单轨吊车运输药剂。碱式氯化铝的袋数N：（袋）总1018025100074.178706824100024wutQN式中Q----水厂设计水量，m³/d；u----投药量，17.4mg/L；t----药剂储存期，7d；w---每袋药剂质量，25Kg。有效堆放面积A：21819.05.204.010180)1(meHNVA式中，H----药剂堆放高度，2.5m；V----每袋药剂体积，0.5×0.4×0.2=0.04m³；e----堆放孔隙率，堆放时e=10%。因此仓库尺寸为：20×10×3m。第四节混合设备的设计本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。设计总进水量为Q=87068m³/d，水厂进水管投药口靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布，进水管采用两条，管径为均1000mm，流速v=1.0m/s。（一）设计管径静态混合器设在澄清池进水管中，设计流量smQq/5.060602428706823；则静态混合器管径为：mvD8.00.15.04q4ππ，本设计采用D=800mm；（二）混合单元数混合单元数一般为2～4节，本设计中取N=4节。则混合器的混合长度为：mDNL8.448.05.145.1（三）混合时间svLT8.40.18.4（四）水头损失D=800mm投加药剂原水出水mmnDqh5.024.038.05.01184.01184.04.424.42＜,符合设计要求。因此，本设计选用管径为800mm的管式静态混合器，规格DN800，静态混合器采用4节，总长为4800mm。第五节真空脉冲澄清池的设计计算（一）设计原始数据供给30万人城市市民生活用水。二类地区，大城市。（二）基本参数二级地