水厂工艺流程设计(课程设计)

水质工程学（一）课程设计说明书学院：环境科学与工程学院系名：市政工程系专业：给水排水姓名：姚忆文学号：0720105111班级：0711指导教师：黄天寅指导教师：2010年7月15日水质工程学(一)课程设计说明书-1-目录第一章设计基本资料和设计任务……………………………………21.1设计基本资料…………………………………………………21.2设计任务………………………………………………………3第二章水厂设计规模的确定…………………………………………4第三章水厂工艺方案的确定…………………………………………6第四章水厂各个构筑物的设计计算…………………………………84.1一级泵站…………………………………………………………84.2混凝剂的选择和投加……………………………………………84.3管式静态混合器…………………………………………………114.4往复式隔板絮凝池………………………………………………114.5斜管沉淀池……………………………………………………154.6普通快滤池……………………………………………………174.7消毒……………………………………………………………234.8清水池…………………………………………………………244.9二级泵站………………………………………………………254.10附属构筑物……………………………………………………26第五章水厂平面和高程布置…………………………………………275.1平面布置………………………………………………………275.2高程布置………………………………………………………27附：参考文献…………………………………………………………29水质工程学(一)课程设计说明书-2-第一章设计基本资料和设计任务1.1设计基本资料1.生活用水量该地区现有人口3.1万,人均用水量标准(最高日)为220L/capd2.城市大用户集中用水量工厂A：0.7万m3/d；工厂B：0.6万m3/d工厂C：0.8万m3/d；工厂D：1.4万m3/d3.一般工业用水量一般工业用水量占生活用水量的182%.4.第三产业用水量第三产业用水量占生活用水量的100%.5.最大日时变化系数为1.40.6.原水水质及水文地质资料(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11.26.384BOD52.51.15COD4.22.46SS最高5703007其余均符合国家地面水水源I级标准水质工程学(一)课程设计说明书-3-(2)水文地质及气象资料a.河流水文特征最高水位:-1.0m,最低水位:-3.0m,常年水位:-2.0mb.气象资料历年平均气温:20°C，年最高平均气温:30°C，年最低平均气温:0°C年平均降水量:1000mm，年最高降水量:1800mm，年最低降雨量:800mm常年风向:东南风，频率：12%历年最大冰冻深度20cmc.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。1.2设计任务1.某水厂工艺设计,确定水厂建设规模、位置；2.水厂工艺方案确定及可行性研究(进行两种方案比较)；3.水厂构筑物设计计算,完成水厂平面布置图、高程图(完成设计图2张以上,其中手工图1张以上)；4.设计计算说明书1份.水质工程学(一)课程设计说明书-4-第二章水厂设计规模的确定1.近期规模已知:该地区现有人口3.1万,人均用水量标准(最高日)为220L/capd工厂A：0.7万m3/d；工厂B：0.6万m3/d工厂C：0.8万m3/d；工厂D：1.4万m3/d一般工业用水量占生活用水量的182%第三产业用水量占生活用水量的100%最大日时变化系数为1.4可得:Q生活=31000×220=682(万L/d)=0.682(万m3/d)Q集中=0.7+0.6+0.8+1.4=3.5(万m3/d)Q生产=Q生活×182%=0.682×182%=1.241(万m3/d)Q三产=Q生活×100%=0.682×100%=0.682(万m3/d)由于最大日时变化系数为1.4Q生活+Q生产+Q三产+Q集中=6.105(万m3/d)考虑管网漏失水量和未预计水量(系数1.15～1.25)6.105×1.20=7.326(万m3/d)考虑水厂自用水量(系数1.05～1.10)7.326×1.05=7.692(万m3/d)近期水厂用水约为8(万m3/d)水质工程学(一)课程设计说明书-5-3.水厂设计规模为:近期规模8万m3/d.水处理构筑物按照近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4万m3/d.近期建造2组第三章水厂工艺方案的确定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2.管中流量过小时，混合不充分水质工程学(一)课程设计说明书-6-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6.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水质工程学(一)课程设计说明书-7-4.必须设有全套冲洗设备适用条件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↑消毒剂第四章水厂各个构筑物的设计计算4.1一级泵站1.一泵房吸水井水厂地面标高0.000m，河流洪水位标高为-1.000m，枯水位标高为-6.000m，设计一泵站吸水井底标高为-8.000m，进水管标高为-7.000m，一泵站吸水井顶标高为0.500米，宽为6m，长度20m，分为两格。2.一泵房一泵房底标高为-9.000m,一泵房顶标高为6.500m.4.2混凝剂的选择和投加水质工程学(一)课程设计说明书-8-设计原则:溶液池的底坡不小于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。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上或半地下为宜，池顶宜高出地面1.0m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池一般采用钢筋混凝土池体来防腐。已知条件:水厂单组构筑物设计流量Q=40000m3/d根据原水水质及水温，参考有关水厂的运行经验，选精致硫酸铝为混凝剂。最大投加量为30mg/L，精致硫酸铝投加浓度为10%。采用计量投药泵投加。计算过程:1.溶液池容积W1W1=uQ/(417bn)式中：u—混凝剂（精致硫酸铝）的最大投加量，30mg/L;Q—处理的水量，1666.7m3/h;b—溶液浓度（按商品固体重量计），10%；n—每日调制次数，2次。所以:W1=30×1666.7/(417×10×2)=5.99m3溶液池容积为8m3,有效容积为6m3，有效高度为1.5m，超高为0.5m，溶液池的形状采用矩形，长×宽×高=2×2×2m.置于室内地面上，池底坡度采用0.03.溶液池旁有宽度为2.0m工作台，以便操作管理，底部设放空管。水质工程学(一)课程设计说明书-9-2.溶解池(搅拌池)容积W2W2=0.3W1=0.3×5.99=1.80m3其有效高度为1.5m,超高为0.5m,设计尺寸为1.5×1.0×2m,池底坡度为3%。溶解池池壁设超高，以防止搅拌溶液时溢出。溶解池为地下式，池顶高出地面0.5m，以减轻劳动强度和改善工作条件。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防腐措施。溶液池和溶解池材料采用钢筋混凝土材料，内壁涂衬以聚乙烯板。为增加溶解速度及保持均匀的浓度，采用机械搅拌设备。使用中心固定式平桨板式搅拌机。桨直径750mm,桨板深度1400mm。3.加药间和药库加药间和药库合并布置，布置原则为:药剂输送投加流程顺畅,方便操作与管理,力求车间清洁卫生,符合劳动安全要求,高程布置符合投加工艺及设备条件.储存量一般按最大投药量的期间的15-30天的用量计算。混凝剂为精制硫酸铝，每袋的质量为40kg，每袋的体积为0.5×0.4×0.2m3，投药量为30g/m3，水厂设计水量为2084m3/h，药剂堆放高度为1.5m，药剂贮存期为30d。硫酸铝袋数N=24Qut/1000W=24×1666.7×30×30/(1000×40)≈900袋有效堆放面积A=NV/1.5（1-e）=900×0.5×0.4×0.2/（1.5×0.8）=30㎡水质工程学(一)课程设计说明书-10-4.3管式静态混合器计算过程：1.设计流量每组混合器处理水量为:40000m3/d=1666.7m3/h=0.46m3/s2.水流速度和管径由流量为1666.7m3/h，查水力计算表得:v=1.03m/s,管径800mm,1000i=1.56.4.4往复式隔板絮凝池设计原则:水质工程学(一)课程设计说明书-11-1.池数为2个,絮凝时间20～30分钟,色度高,难于沉淀的细颗粒较多时宜采用高值.2.进口流速一般为0.5～0.6m/s,出口流速一般为0.2～0.3m/s.3.隔板间净距应大于0.5m,进水口设挡水措施,避免水流直冲隔板.4.絮凝池超高一般采用0.3m.5.隔板转弯处过水断面面积,应为廊道断面面积的1.2～1.5倍.6.池底坡向排泥口的坡度,一般为2%～3%,排泥管直径不小于150mm.7.絮凝效果可用速度梯度G和反应时间T值来控制.设计计算:(1)已知条件:设计水量(包括自耗水量)Q=80000m3/d=3333.3m3/h(2)采用数据:廊道内流速采用6档:v1=0.5m/s，v2=0.4m/s，v3=0.35m/s，v4=0.3m/s，v5=0.25m/s，v6=0.2