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水质工程学（一）课程设计说明书学院：程学院系名：专业：给水排水姓名：学号：班级：指导教师：指导教师：2012年6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机械搅拌澄清池………………………………………………114.5V型滤池……………………………………………………174.6消毒……………………………………………………………234.7清水池…………………………………………………………244.8二级泵站………………………………………………………254.9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1.1.1设计水量水厂设计流量根据本人学号确定：一班同学的设计水量：（学号后两位数值）m3万/d二班同学的设计水量：（学号后两位数值+0.5）m3万/d1.1.2原水水质及水文地质资料(1)原水水质情况序号名称含量备注1悬浮物最高1800mg/L最低50mg/L平均300mg/L.2细菌总数250个/mL3大肠杆菌10个/mL4臭和味微量7其余均符合国家地面水水源Ⅱ级标准(2)水文地质及气象资料a.河流水文特征位于厂址北侧的河流作为取水水源，河流洪水位:23.80m,最河流枯水位:17.60m,常年水位:22.60mb.气象资料最热月平均气温:25.6°C，最冷月平均气温:2.7°C风向:冬季主导风向为西北风，夏季主导风向为西南风。水质工程学(一)课程设计说明书-3-c.地形地质水厂规划用地面积满足水厂用地指标要求，用地形状自定，地形图如下：1.1.3出厂水质、水压要求出水达到国家生活饮用水卫生标准（GB5749-2006），二泵站出水扬程要求为28米。1.2设计任务1.方案选择：根据原水水质水量和处理后水质要求选择并确定给水厂工艺流程。2.通过经济技术比较选择并确定各水处理构筑物类型。3.对水厂构筑物进行设计计算,并附有必要的单线草图。4．确定辅助构筑物尺寸和位置，进行水厂平面布置并绘制水厂平面布置图5.计算各净水构筑物和连接管忠的水头损失，考虑水厂地形，确定各净水构筑物的标高，绘制水厂高程布置图。第二章水厂设计规模的确定1.近期规模设计规模为(29+0.5)=29.5万m3/d（3.414m3/s），制水能力Q=29.5×1.07=31.565万m3/d=13152m3/h，其中水厂自用水5%～10%，取7%。近期规模31.565万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8组，每组构筑物类型相同,每组处理规水质工程学(一)课程设计说明书-4-模为3.945625万m3/d(1644m3/h)。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.初步选定三套方案如下:方案一:取水→一级泵站→管式静态混合器→机械搅拌澄清池→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→机械搅拌澄清池→移动罩滤池→清水池→二级泵房→用户↑消毒剂方案三：一级泵站→管式静态混合器→机械搅拌澄清池→V型滤池→清水池→二级泵房→用户↑消毒剂方案一方案二方案三类别管式静态混合器管式扩散混合器管式静态混合器优点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.不需外加动力设备水质工程学(一)课程设计说明书-5-备需土建构筑物，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，混合不充分混合效果受水量变化有一定影响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适用于水量变化不大的各种规模水厂类别普通快滤池移动罩滤池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.池体结构简单2.能自动连续运行，无需冲洗水箱或水塔3．造价低，无大型阀门，管件少4.节约用地，节约点电耗5降速过滤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4.必须设有全套冲洗设备1.需设移动冲洗设备，对机械加工，材质要求高2其实设计滤速高，因为滤池平均设计滤速不宜过高3罩体与隔墙间的密封要求较高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.单个面积不宜过大（例如小于10㎡）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,确定选择方案三,即:消毒剂↓水质工程学(一)课程设计说明书-6-取水→一级泵站→管式静态混合器→机械搅拌澄清池→V型滤池→清水池→二级泵房→用户第四章水厂各个构筑物的设计计算取水泵房：已知吸水间最低动水位标高为17.60-0.6m=17.0m(0.6m为水头损失，为估算值),为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为15.5m。（吸水管上缘的淹没深度为17.0—15.5—D/2=1m，其中D取1000mm）。取吸水管下缘距吸水间底板0.75m,则吸水间底板标高为15.5-(D/2+0.75)=14.25m。洪水位标高为23.80，考虑1.50m的浪高，则操作平台标高为25.30m。故泵房筒体高度为：H=25.30-14.25=11.05m操作平台以上的建筑高度，根据起重设备及起吊高度、电梯井机房的高度、采光及通风的要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距离取为6m,从平台楼板到房顶底板净高为1.5m,所以整个一泵房的高度为11.05+6+1.5=18.75m。4.1配水井每个配水井设计规模为6576m3/h，设计2个，配水井是为了改善进水泵池来水的水流条件，均匀分配原水至各组处理构筑物，确保运行的稳定性。配水井同时作为滤池上清液的接纳点。配水井水停留时间采用2.5min，配水井有效容积为274m3。配水井外径为8m，内径4m，井内有效水深为5.45m，配水井总高度为6m。配水井进水管采用DN1300mm钢管，配水井出水管采用800DNmm钢管。水质工程学(一)课程设计说明书-7-一级泵站↓配水井↓管式静态混合器←投加混凝剂（硫酸铝）↓机械搅拌澄清池↓V型滤池↓←投加消毒剂（液氯）清水池↓吸水井↓二级泵站4.2混凝剂的选择和投加设计原则: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:水质工程学(一)课程设计说明书-8-水厂单组构筑物设计流量1644m3/h，设计2座溶液池，每座提供4组的混凝剂即Q=1644×4=6576m3/h。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15%。采用计量投药泵投加。计算过程:1.溶液池容积W1W1=aQ/(417cn)式中：a—混凝剂（精致硫酸铝）的最大投加量，30mg/L;Q—处理的水量，6576m3/h;c—溶液浓度（按商品固体重量计），15%；n—每日调制次数，3次。所以:W1=30×6576/(417×15×3)=10.513m3溶液池容积为12m3,有效容积为10.52m3，，溶液池的形状采用矩形，长×宽×高=2m×2m×3m，包括超高0.5m，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。2.溶解池(搅拌池)容积W2W2=0.3W1=0.3×10.513=3.154m3设计尺寸为长×宽×高=1.6×1.0×2.5m,其中包括超高为0.5m,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。溶解池的放水时间采用t=10min，则放水流量q0=W2/60t=5.26L/s水质工程学(一)课程设计说明书-9-查水力计算表得放水管管径d0=50mm，相应流速为2.50m/s，采用钢管。溶解池池底部设管径DＮ100mm的排渣管一根。3.投药管投药管流量q=w1×2×1000/24×60×60=0.24L/s,查水力计算表得管径为d=25mm，相应流速为0.47m/s，采用钢管。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。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13152m3/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=24×13152×30×30/(1000×40)≈7102袋有效堆放面积A=NV/1.5（1-e）=7102×0.5×0.4×0.2/（1.5×0.8）=236.8㎡其中e为堆放孔隙率，袋堆时e=20%。水质工程学(一)课程设计说明书-10-4.3管式静态混合器管式静态是什么、、、、、、、计算过程：1.设计流量每组混合器处理水量为:1644m3/h=0.4567m3/s2.水流速度和管径由流量为1644m3/h，查水力计算表得:v=0.92m/s,管径800mm,1000i=1.25.投药口至澄清池距离为。。。。4.3机械搅拌澄清池水质工程学(一)课程设计说明书-11-已知条件：每组机械搅拌澄清池的设计流量为Q=1644m3/h=456.7L/s。泥渣回流量按4倍设计流量计。第二反应室提升流量Qˊ=5Q=5×456.7=2283.5(L/s)=2.2835(m3/s)。水的总停留时间t总=1.5h。（1.2-1.5h）第二反应室上升流速及导流室下降流速u1=50mm/s=0.05m/s(以Qˊ计)。(40-70mm/s)第二反应室内水的停留时间t1=0.6min=36s。(0.5-1min)分离室上升流速u2=1mm/s(0.8-1.1mm/s)计算过程:设第二反应室内导流板截面积A1为0.035