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自来水厂课程设计1自来水厂课程设计设计题目：设计一座产水量为_2.662万m3/d___3米/日，只要供生活饮用水的净水厂设计期限______________年____________月__________日至______________年____________月__________日学生姓名__宋旭航_______指导教师_______________兰州交通大学环境与市政工程学院自来水厂课程设计2设计任务书一、设计用原始资料1、净水厂厂址该净水厂位于我国华东地区某镇。根据当地政府批准的关于城镇建设发展规划，有一定的土地面积供水厂使用（具体水厂使用时用多少土地，在与指导教师商量后确定）。该厂所在地形平坦，厂区内最大高差小于1米，平均地面标高为60.0m。厂址南侧近邻二级公路，厂址北侧500m处即为该厂选定水源××河，附近无其他水源可供利用。2、河水水位资料最高水位：53.20m；最低水位：49.50m；常水位：52.00m。3、河流流量最小流量：65m3/s。4、河水水质分析资料表1河水水之分析资料编号项目单位分析结果1浑浊度度2色度度153嗅和味无4总硬度mmol/l3.55碱度mmol/l2.86PH6.7~7.77蒸发残渣mg/L4508细菌总数个/ml194009大肠菌群个/L9700010水温(℃)11其他化学指标符合国标12其他毒理学指标符合国标注：硬度mmol/l的基本单元为C（2221,21MgCa）碱度mmol/l的基本单元为C（323,21,HCOCOOH）自来水厂课程设计35、冰冻资料冬季河流冰冻：_____0.05m___________；最大冻土深度：_____0.2___________m；6、地质资料地基承载力：_________8_______kg/cm2地下水位深度：______________m7、气象资料最高气温_______38________℃；最低气温_______-1________℃。主导风向：夏季：东南风冬季：西北方8、地震烈度：Ⅱ9、其他条件：（1）可保证按二级负荷供电：（2）当地精制硫酸铝，三氯化铁供应充足。并有如下混凝试验资料供设计参考（20℃）。浑浊度100200300400500硫酸铝投量(mg/L)1419242933三氯化铁投量(mg/L)811151820（3）当地产石英砂，无烟煤可供各种滤池作为滤料、供货单位石英砂筛分结果如下：筛的标准孔径(mm)留在筛上的砂量(g)通过筛孔的砂量g%2.3620.199.999.91.65110.389.689.60.99120.768.968.90.58948.620.320.30.24618.61.51.50.2081.5--筛底盘0.2自来水厂课程设计4（4）漂白粉和液氯均可保证供应，最大投氯量可采用1.0mg/L。（5）水厂自用水量5~10%。（6）远期水量为近期水量的1.5倍。二、设计内容要求1、净水厂总说明书一份（6~10页）。2、工艺设计计算书一份（附有必要的计算，曲线及草图）。3、应完成图纸（1）净水厂总平面及高程系统图（二号图一张）。（2）净水构筑物平面及剖面图（二号图一张）。4、以上文字及图纸部分均需装订成册。附：设计说明书和计算书应根据内容分标题论述或计算，文字要简练并附有必要的计算曲线或草图，说明书前要有目录及图纸内容一览表，计算书末要附有主要参考资料，说明书和计算书装订成一册，并要有封面。一、说明书内容1、设计题目，设计下达单位的要求，设计期限及应交出的设计成果。2、设计基本原则，处理方案和工艺流程的选定，包括对几个处理方案，流程的技术比较。主要依据是：原水水质，出水水质，产水量，运转操作管理水平，气象、水厂占在面积，地形高程及前后处理构筑物等关系比较后确定。3、主要构筑物和设备类型选择。4、设计主要成果及主要构筑物数量规格。5、设计人员认为有必要说明的其它内容（如供水制度和工作制度，人员编制，管线埋深，污泥排放等）。二、工艺设计计算书主要内容（按流程先后顺序计算）1、投药设备（1）药剂类型的选择（2）投药量的确定和计算，投药点的选定。（3）投药设备类型选择及计算（4）加药间及药库的设计（附有必要的草图）2、混合絮凝设备的设计与计算（附有必要的草图）自来水厂课程设计53、沉淀或澄清构筑物的设计计算（附有必要的草图）4、过滤构筑物的设计计算（附有必要的草图）5、贮水构筑物（1）清水池容量计算（2）标准设计图纸的选定5、消毒设备（1）投氯量的确定和计算（2）投氯设备类型的选择（3）加氯间设计（附有必要的草图）6、水厂布置（1）水厂总平面布置（要有详细的说明）（2）水厂高程系统布置和高程计算7、主要参考资料一览表三、建议参考资料一览表1、《室外给水设计规范》GB50013－20062、《净水厂设计知识》建筑工业出版社3、《给水排水设计手册》建筑工业出版社4、有关标准设计图纸-兰州交通大学环境与市政工程学院图书馆5、《给水工程主要构筑物及设备工艺计算》兰州大学出版社6、《给水工程》同济大学主编7、《给水处理理论》建设工业出版社8、《水处理工程设计计算》，韩洪军、杜茂安，中国建筑工业出版社，2006年3月9、《给水排水工程专业工艺设计》，南国英，化学工业出版社，2004年8月自来水厂课程设计6设计说明书一、水厂设计规模的确定水厂设计规模为近期：2.42×1.1=2.662万m3/d（1.1为水厂自用水量系数），水处理构筑物按照近期处理规模进行设计。远期水量为近期水量的1.5倍，即2.662×1.5=3.993万m3/d。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1.21万m3/d，近期建造2组。二、水质分析1）、原水水质资料如下表：原水水质资料表表2-1编号项目单位分析结果1浑浊度度2002色度度153嗅和味无4总硬度mmol/l3.55碱度mmol/l2.86PH6.7~7.77蒸发残渣mg/L4508细菌总数个/ml194009大肠菌群个/L9700010水温(℃)2011氨氮mg/L0.512CODmmg/L213其他化学指标符合国标14其他毒理学指标符合国标由上表知，该水源的浑浊度、蒸发残渣、细菌总数和大肠菌群都超标，是设计水厂时要考虑的对象，另外像嗅和味、氨氮、CODm、其他化学指标和其他毒理学指标等都符合国标要求，则无需处理，所以说，该水厂不需要设计预处理和深度处理。2）、目标水质经净水厂处理过的水质要符合国标要求，使浑浊度＜3，细菌总数＜100个/mL，大肠菌群不得检出。三、水厂工艺流程选择给水处理方法和工艺流程的选择，应根据原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究、必要的试验并参考相似条件下处理构筑物的运行经验，技术经济比较后确定。方案一、由于水源不同，水质各异，饮用水处理系统的组成和工艺流程有多种多样。自来水厂课程设计7以地表水作为水源时，处理工艺流程中包括混合、絮凝、沉淀或澄清、过滤及消毒。工艺流程如图3-1。→→→滤池→清水池→二级泵房→用户↑消毒剂图3-1方案二、若水源受到严重污染，按目前行之有效的方法，可在砂滤池后加设臭氧/活性炭处理。如图3-2混凝剂原水→混合→澄清池→砂滤池→臭氧接触池→活性炭滤池→清水池→二级泵房→用户图3-2综上，，根据原水水质、原水浑浊度（最高位200mg/L）、处理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积、地形条件和工艺选择方案的要求等，通过技术经济比较后确定为如下方案。即水厂工艺流程为：原水→管式静态混合→机械絮凝→沉淀→快滤→清水池→二级泵房→用户。四、水处理构筑物选择根据所选择的工艺流程确定设计中的水处理构筑物为：原水→管式静态混合→絮凝池→沉淀池→快滤池→清水池→二级泵房→用户。4.1、加药系统的设计4.1.1、投药系统的组成药剂投加方法有干投法及湿投法，我国大多采用湿投法。湿投法投药系统如下图所示：由图知，投加到原水中的溶液流量需要按原水中应投的药剂剂量准确控制，因此要根据原水水量和水质的变化随时调节。药剂投加到水中需要适当的设备，投加设备往往与混合设备结合在一起。原水混合絮凝沉淀池自来水厂课程设计8投加方法比较表表4-1水水药剂搅拌水4.1.2、药剂类型的选择1）、混凝剂选择混凝剂种类很多，据目前所知，不少于200-300种。按化学成分可分为无机和有机两大类。无机混凝剂品种较少，目前主要是铁盐和铝盐及其聚合物，在水处理中用的最多。铁盐具有腐蚀性，因此在使用时要考虑防措施。常用混凝药剂如表4-3。容药池溶液池甲溶液池乙定量控制设备投药设备混合设备自来水厂课程设计9常用混凝药剂表4-3根据原水水质资料及考虑处理效果综合考虑，选择三氯化铁作为絮凝剂，因为三氯化铁是铁盐混凝剂中最常用的一种阳离子型高分子常用混凝药剂，其可对负电荷起电性中和与吸附架桥双重作用，絮凝体一般比较密实，其适用的PH范围较宽，温度适应性高，操作方便，腐蚀性小，成本较低。2）、助凝剂选择絮凝剂通常指在混凝过程中主要起帮助脱稳作用的药剂；助凝剂主要通过吸附架桥作用把颗粒连接起来所投加的药剂；助凝剂是指改善混凝效果而投加的各种辅助药剂。助凝剂选用聚丙烯酰胺。自来水厂课程设计10聚丙烯酰胺介绍表表4-24.1.3、混凝剂的投加混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等。（1）、计量设备：主要有转子流量泵、电磁流量泵、苗嘴、计量泵等，其中苗嘴适用于人工控制，其他既可人工控制，也可自动控制。（2）、投加方式：主要有泵前投加（如图a、b）、高位溶液池重力投加（如图c）、水射器投加（如图d）、计量泵投加（如图e）等方式。自来水厂课程设计11（c）自来水厂课程设计12（d）（e）投加方式优缺点比较表4-4自来水厂课程设计13经过上述比较，综合考虑之后，本设计选用计量泵投加（如图e）。计量准确，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。（3）、药剂注入方式：如下图，管口与水流方向成60度夹角，有利于药剂与水的充分混合。4.1.4、混凝剂的调制（1）、药剂的调制方法：水力、机械、压缩空气等。①、水力调制适用于中、小型水厂和易溶解的药剂，可利用水厂出水压力，节省机电等设备②、机械调制适用于各种药剂和各种规模水厂。使用较普遍、一般旁人式用于小型水厂；中心式用于大中型水厂。③、压缩空气调制适用于较大水厂与各种药剂，不宜用作较长时间的石灰乳液连续搅拌。（2）、混凝剂投加系统（如下图）（3）、调制设备：调制设备一般包括溶药池、溶液池、搅拌设备等。（如表4-5）调制方法优缺点比较表4-5自来水厂课程设计14为了使药剂迅速、均匀地溶解和保证溶液浓度的均匀，该设计采用机械调制。因为使用于不同药剂和各种水厂，而压缩空气调制适用于较大水厂，由于本设计水厂规模较小，，则压缩空气调制不使用，但应注意的是搅拌设备应有防腐措施。4.2、混合设备自来水厂课程设计15混合方式基本分为两大类：水力和机械。前者简单，但不能适应流量的变化；后者可进行调节，能适应各种流量的变化，但需有一定的机械维修量。设计中具体根据水厂水工艺布置、水质。、水量、投加药剂及数量及维修条件确定为水力混合。目前较常采用的水力混合有：水泵混合、管式静态混合器混合、扩散混合器混合、跌水混合和水跃混合。关于这几种混合方式的优缺点比较见表4-6。混合方式比较表4-6经比较确定设计中采用管式静态混合器混合的方式，则混合设备为管式静态混合器（如下图）。管中流速不宜小于1m/s，投药点后的管内水头损失不小于0.3-0.4m。投药点至末端出口距离以不小于50倍管道直径为宜。管式静态混合器构造简单，安装方便。混合快速均匀。为提高混合效果，可在管道内增设孔板和文丘利管。自来水厂课程设计164.3、絮凝池4.3.1、絮凝池选择絮凝设备与混合设备一样，可分为两大类：水力和机械。前者简单，单不适应于流量的变化；后者能进行调节，使用于流量变化，但机械维修量较大。絮凝池形式的选择，应根据水质、水量、沉淀形式、水厂高程布置以及维修要求等因素确定。几种絮凝池主要优缺点如表4-7。絮