水质工程学课程设计概述.docx
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水质工程学课程设计概述
计概述
水质工程学课程设计
学生姓名:
学号:
班级:
指导老师:
20xx年6月
2020年4月19日
1任务指导0
1.1课程设计教学目的及基本要求0
1.2设计内容0
1.3设计资料1
1.3.1水源和水质1
1.3.2城市规划与供水规模1
1.3.3供水水质及水压1
1.3.4气象1
2总体设计2
2.1净水工艺流程的确定2
2.2处理构筑物及设备型式选择2
2.2.1药剂溶解池2
2.2.2混合设备3
2.2.3絮凝池4
2.2.4沉淀池错误!
未定义书签。
2.2.5滤池6
2.2.6消毒方法7
3混凝沉淀8
3.1混凝剂投配设备的设计8
3.1.1溶液池9
3.1.2溶解池10
2020年4月19日
3.1.3投药管11
3.2混合设备的设计11
3.2.1设计流量12
3.2.2设计流速12
3.3.3混合单元数12
3.2.4混合时间12
3.2.5水头损失12
326校核GT值12
3.3折板絮凝池的设计13
3.3.1设计水量13
3.3.2设计计算13
3.3.3折板絮凝池布置20
4斜管沉淀池设计计算20
4.1设计流量20
4.2平面尺寸计算21
4.2.1沉淀池清水区面积21
4.2.2沉淀池长度及宽度21
4.2.3沉淀池总高度21
4.3进出水系统22
4.3.1沉淀池进水设计22
4.3.2沉淀池出水设计23
4.3.3沉淀池斜管选择24
2020年4月19日
4.3.4沉淀池排泥系统设计24
4.3.5斜管沉淀池布置24
4.4.6核算25
5V型滤池26
5.1平面尺寸计算26
5.2进水系统28
5.2.1进水总渠28
5.2.2气动隔膜阀口的阀口面积28
5.2.3进水堰堰上水头29
5.2.4V型进水槽29
5.2.5V型槽扫洗小孔30
5.3反冲洗系统31
5.3.1气水分配渠31
5.3.2配水方孔面积和间距31
5.3.3布气圆孔的间距和面积32
5.3.4空气反冲洗时所需空气流量32
5.3.5底部配水系统33
5.4过滤系统33
5.5排水系统34
5.5.1排水渠终点水深34
5.5.2排水渠起端水深34
5.6滤池总高度35
2020年4月19日
6消毒处理36
6.1消毒方法的选择——液氯消毒.36
6.2加氯量计算.37
6.3加氯设备的选择37
6.3.1自动加氯机选择37
6.3.2氯瓶37
6.3.3加氯控制38
6.4加氯间和氯库38
6.5加氯间的布置注意事项38
7其它设计39
7.1清水池的设计39
7.1.1平面尺寸计算39
7.1.2管道系统40
7.1.3清水池布置42
7.2吸水井的设计43
7.3二泵房的设计43
7.3.1泵的选型43
7.3.2泵房平面布置45
8水厂总体布置45
8.1厂址的选择45
8.2水厂平面布置46
8.2.1生产区的布置47
2020年4月19日
8.2.2生活区的布置47
8.2.3道路和绿化48
8.2.4水厂管线布置49
8.2.5水厂平面布置示意图50
8.3高程布置50
8.3.1处理构筑物水头损失51
8.3.2构筑物之间的水头损失51
8.7.3高程计算53
参考资料:
55
2020年4月19日
1任务指导
1.1课程设计教学目的及基本要求
经过课程设计,使学生熟悉并掌握给水厂的设计内容、设计原理、方法和步骤,学会根据设计资料正确计算,正确地选定设计方案,具备设计城镇水厂的初步能力。
要求学生对水厂总体布置的设计思想,从工艺流程、操作联
系、生产管理以及物料运输等各方面考虑,而进行合理的布置设
计。
掌握设计说明书、计算书的编写内容和编制方法,并绘制工程图
纸。
1.2设计内容
1处理工艺流程的确定;
2正确计算供水量;
3水处理构筑物型式的比较与选择,拟定各构筑物的设计流量;构筑物的设计计算并绘草图;
④
确定混凝剂品种、投加量及投加方式、投加设备
⑤
选择消毒剂品种、投加量及投加方式、投加设备
⑥
确定水厂其它建、构筑物尺寸;
⑦
进行水厂平面及高程布置;
⑧
绘制本设计指定的技术图纸;
2020年4月19日
⑨完成设计计算、说明书
1.3设计资料
1.3.1水源和水质
1水源:
河水
2水质:
水质符合<地面水环境质量标准>二级标准
1.3.2城市规划与供水规模
规划到2020年,城市人口规模为5万人,日工业产值300万元,万元产值耗水量120m3/万元,综合生活用水量标准230L/
人•d(最高日),未预见及管网漏失量20%Q最高日计。
据省计划委员会批文及近远期需水量预测,确定本工程供水规模为6万m3/d。
1.3.3供水水质及水压
水厂出厂水质统一按现行国家生活饮用水卫生标准考虑。
水厂出厂水压为0.4MPa,以满足接管点处服务水头0.28MPa。
1.3.4气象
该市属亚热带季风湿润气候,特征为:
气候温和,雨水充沛,光照充分,四季分明,冬夏长,春秋短,无霜期长,全年主导风向为北
2020年4月19日
风,6~8月多为南风
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—02),原水水质符合地面水皿类水质标准,除浊度、菌落总数、大肠菌数偏高外,其余
参数均符合<生活饮用水卫生标准>(GB5749—)的规定。
水厂以地表水作为水源,工艺流程如图1所示。
消毒剂
混凝剂
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
1为便于投加药剂,溶解池高程一般以在地平面以下为宜,池
顶高出地面0.20m左右,。
2溶解池的底坡不小于0.02m,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。
3溶液池一般采用钢筋混凝土池体,内壁需进行防腐处理。
4投加量较小时,也可在溶液池上部设置淋浴斗以代替溶药
池,使用时将药剂置于淋浴斗中,经水力冲溶后的药剂溶液流入溶液池。
5投药设备采用计量泵投加的方式。
采用计量泵,不必另备
计量设备,泵上有计量标志,可经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。
222混合设备
混合设施比较
混合设施
优点
缺点
使用条件
水力混合
构造简单
难适应水质和水量的变化,占地面积少
当前已很少使用
水泵混合
混合效果好,不需要另建混合设施,节省动力
备复杂,管理麻烦,机械搅拌混合耗能大,管理复杂
适用于一级泵房离处理构筑物120m以内的水厂
管式混合
占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便
运行水量变化影响效果,水头损失大
适用于水量变化不大的各种规模的水厂
机械混合
混凝效果好,水头损失较小
需耗动能,管理维护较复杂,需建混合池
适用于各种规模的水厂
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,基建投资咼。
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。
223絮凝池
常见絮凝池的比较
形式
优缺点
适用条件
凝
板隔絮池
往复式
优点:
1、絮凝效果较好
2、结构简单,施工方便
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、水量大于
30000m/d的水厂
2、水量变动小
回转式
优点:
1、絮凝效果较好
2、水头损失较小
3、构造简单,管理方便缺点:
出水流量不易分配均匀
1水量大于30000m/d的水厂
2、水量变动小
3、适用于旧池改建和扩建
折板絮凝池
优点:
1、絮凝时间较短
2、絮凝效果好
缺点:
1、构造较复杂
2、水量变化影响絮凝效
果
水量变化不大的水厂
网格絮凝池
优点:
1、絮凝时间较短
2、絮凝效果好
3、构造简单
缺点:
水量变化影响絮凝效果
水量变化不大的水厂单池能力以1.0-2.5万m3/d为宜
机械絮凝池
优点:
1、絮凝效果较好
2、水头损失较小
3、可适应水质、水量的变化
缺点:
需机械设备和经常维修
大小水量均适用,并适用水量变化较大的水厂
综上比较,选用折板絮凝池。
相比其它絮凝池,折板絮凝池对
水质水量适应性强,停留时间短,絮凝效果好,,又能节约絮凝药剂。
224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。
常见沉淀池的比较
沉淀池
平流式
斜管式
优点
1、造价较低
2、操作管理方便,施工较简单
3、对原水浊度适应性较强,潜力大,处理效果稳定
4、带有机械排泥设备时,排泥效果好
1、沉淀效率咼
2、池体小,占地少
缺点
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
1、耗材较多,老化后尚需更换,费用较咼
2、对原水浊度适应性较平流池差
3、不设机械排泥装置时,排泥较困难;机械排泥时,维护管理较麻烦
使用条件
一般用于大中型净水厂
1、可用于各种规模水厂
2、宜用于老沉淀池的改造,扩建和挖槽
3、适用于需保温的低温地区
4、单池处理水量不宜过大
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可是,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。
225滤池
常见滤池的比较
滤池类型
优点
缺点
适用条件
普通快滤池
材料易得,价格低;大阻力配水系统,单池面积较大,可采用减速过滤,水质好
阀门多,价格咼,易损坏,需设有全套冲洗设备
般用于大中水厂,单池面积不
宜大于100m2
V型滤池
采用气水反冲洗,有表面横向扫洗作用,冲洗效果好,节水;配水系统一般采用长柄滤头冲洗过程自动控制
采用均质滤料,滤层较厚,滤料较粗,过滤周期长
适用于大中型水厂
虹吸滤池
不需大型阀门,易于自动化操作,管理方便
土建结构复杂,池深大单池面积小,冲洗水量大;等速过滤,水质不如变速过滤
适用于中型水厂,单池面积不
宜大于25
30m2
双阀滤池
材料易得,价格低,大阻力配水系统,单池面积可大,可米用减速过滤,水质好,减少两只阀门
必须有全套冲洗设备,增加形成虹吸的抽气设备
适用于中型水厂,单池面积不
宜大于25
30m2
移动罩滤
池
造价低,不需要大型阀门设备,池深浅,结构简单;自动连续运行,不需冲洗设备;占地少,节能
减速过滤,需移动冲洗设备,罩体与隔墙间密封技术要求高;起始滤速较咼,因而平均设计滤速不宜过高
适用于大中型水厂,单格面积
小于10m2
从实际运行状况,V型滤池来看采用气水反冲洗技术与单纯水
反冲洗方式相比,主要有以下优点
(1)较好地消除了滤料表层、内层泥球,具有截污能力强,滤
池过滤周期长,反冲洗水量小特点。
可节省反冲洗水量40~60%,
降低水厂自用水量,降低生产运行成本。
(2)不易产生滤料流失现象,滤层仅为微膨胀,提高了滤料使用寿命,减少了滤池补砂、换砂费用。
(3)采用粗粒、均质单层石英砂滤料,保证滤池冲洗效果和充分利用滤料排污容量,使滤后水水质好。
根据设计资料,综合比较选用当前较广泛使用的V型滤池。
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,可是由于二氧化氯价格昂贵,且其主要原料亚氯酸钠易爆炸,国内当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
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。
中国多采用后者,采用湿投法时,混凝处理工艺流程如图1所
配制
示。
水
水
1
池
T
1
1
解
1
十
■
;曲JU
1
11
1
1
1
1
:
原水
混辭
至沉淀池
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,因此参考分析相似水源有关水厂的经验数据,药剂投
加如下表1所示。
表1水厂投加药剂参考数值
取水水源
原水悬浮物含
混凝剂种类
混凝剂投加量(mg/L)
助凝剂投
加(mg/L)
量
(mg/L)
最高
最低
活化硅酸
河水
100〜
1000
聚合氯
化铝
50
10
2
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、货源充分和价格低廉等优点,因而使用聚合铝作为水处理的混凝剂。
取混凝剂最大投加量为50mg/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:
w2aQ-
417cn
式中W2—溶液池容积,;
Q—处理水量,m3/h;
a—混凝剂最大投加量,mg/L,取50mg/L;
c—溶液浓度,5%-20%,取15%;
n—每日调制次数,取门=3。
代入数据得:
W2込壬型7.23m3
417cn417153
溶液池设置两个,每个容积为3.62m3,一备一用,以便交替使用,保证连续投药。
取有效水深1.0m,总深H=H+H2+H=1.0+0.2+0.1=1.3m(式
中H2为保护高,取0.2m;H3为贮渣深度,取0.1m)。
溶液池形状采用矩形,尺寸为长X宽乂高=4.2mx2mx1.3m
3.1.2溶解池
(1)溶解池容积W=(0.2〜0.3)Wi,取0.3,即
W2=0.3W=0.3X7.23=2.17m3
(2)溶解池一般取正方形,有效水深Hi=1.0m,则:
面积F=W/H1,边长a=F1/2=1.47m;取边长为1.5m。
溶解池深度H=H+H+H3=1.0+0.2+0.1=1.3m(式中H为保护高
取0.2m;H3为贮渣深度,取0.1m)。
和溶液池一样,溶解池设置2个,一用一备。
(3)
溶解池的放水时间采用t=10min,则放水流量
查水力计算表得放水管管径do=5Omm采用塑料给水管;溶解池底
部d=100mn的排渣管一根
设计流速v=2.09m/s,i=94.31%。
(4)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投药管
投药管流量
查水力计算表得投药管管径d=25mm实际流速为0.35m/s3.2混合设备的设计
在给排水处理过程中原水与混凝剂,助凝剂等药剂的充分混
合是使反应完善,从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条
件,同时只有原水与药剂的充分混合,才能有效提高药剂使用率,
从而节约用药量,降低运行成本。
管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬
间混合的理想设备:
具有高效混合、节约用药、设备小等特点,它
是有二个一组的混合单元件组成,在不需外动力情况下,水流经过
混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用,混合效益达
90-95%,构造如图2所示:
Q药剂
—
管道原水
混合单元体
Q
I1
\J
—•1
1
静态混合器
图2管式静态混合器
321设计流量
Q=6.51
万m/d=2713m3/h=0.754m3/s
3.2.2设计流速
静态混合器设在絮凝池进水管中,设计流速v=1.0m/s,则管径为:
40.754
D4Q
Vv\3.141.0
0.98m980mm
采用D=1000mm则实际流速
v=0.96m/s。
3.3.3混合单元数
N2.36v0.5D0.3
2.36
0.960.510.3
2.41
取N=3,则混合器的长度为
L1.1ND1.131
3.3m
3.2.4
混合时间
TL空3.44sv0.96
3.2.5
水头损失
2
h—N
2g
1.43
2v
2g
1.43
30.20m
29.8
3.2.6
校核GT值
98000.20
Gh
T'.1.141033.44
707.0s1
在700〜1000s-1之间,符合设计要求
GT=707.0X3.44=2432.08>
水力条件符合设计要求。
3.3折板絮凝池的设计
3.3.1设计水量
折板絮凝池设两个系列
2713
Q1356.5m3/h0.377m3/s
2
3.3.2设计计算
折板絮凝池每个系列设计成4组
(1)单组絮凝池有效容积
VQ1T
式中,V--单组絮凝池有效面积
Q1--单组设计处理水量
T--絮凝时间,一般采用10〜15min设计中取T=12min.
135空12
460
3
67.83m3
(2)絮凝池长度
V
L—HB
式中丄絮凝池长度
H'--有效水深
B--单组池宽
设计中取H'=3.2m,B=6m,则
'67.83L3.53m,取3.6m。
3.26
絮凝池长度方向用隔墙分成三段,首段和中段、末段的各格格宽
均为0.6m,末段格宽为1.2m,隔墙厚为0.15m,则絮凝池总长度为
L3.650.154.35m
(3)各段分格数
与斜管沉淀池组合的絮凝池池宽为24.0m,用三道隔墙分成四
组,每组池宽:
B'(2430.15)5.8875m
4
首段分成10格,则每格长度:
2(5.887540.15)h1.06m
10
首段每格面积:
2
f10.61.60.636m
经过首段单格的平均流速:
中段分成8格,末段分成7格,则中段、末段的各格格长、面积、平均流速分别为:
l22(5.887530.15)/81.36m
20.094
f20.61..360.82m2,V20.115m/s
20.82
l2(5.887560.15)/70.71m
20.094
f31.20.710.852mV30.110m/s
'0.852
(4)停留时间计算
首段停留时间计算:
T1=10X3.2-0.148=216.2s〜3.60min
中段停留时间计算:
T2=8X3.2-0.115=222.6s〜3.71min
末段停留时间计算:
T3=7X3.2-0.110=203.6s〜3.39min
实际总停留时间
T=T1+T2+T3=3.60+3.71+3.39=10.70min
(5)隔墙孔洞面积和布置
水流经过折板上下转弯和隔墙上过水孔洞流速,首、中、末
分别为0.3m/s、0.2m/s和0.1m/s,则水流经过各段每格隔墙上孔
洞面积为:
际经过首段每格隔墙上孔洞流速为
际经过中段每格隔墙上孔洞流速为
vk2
0.094
0.188m/s
0.5
fk3
00¥0.94m2,取0.95m2,孑L宽为2.0,则孔高为0.48m,
实际经过末段每格隔墙上孔洞流速为
孔洞在隔墙上上、下交错布置。
(6)
中段采用两峰对齐,末段采用平
折板布置
折板布置首段采用峰对峰
行直板。
折板间距米用0.4m
(7)水头损失计算
①相对折板
22
ViV2h10.5
2g
式中,hi--折板渐放段水头损失
v1--峰处流速,一般取0.25〜0.35m/s
v2--谷处流速,一般取0.10〜0.15m/s
设计中取V1=0.3m/s,v2=0.12m/s
h1
0.5
0.320.122
29.81
0.00385m
h210.1
2g
式中,h2--折板渐缩段水头损失
F1--相对峰的断面积
F2--相对谷的断面积
22
设计中取Fi=0.56m,F2=1.06m
hi
式中,hi--转弯或孔洞的水头损失
Z3--阻力系数
v0--转弯或孔洞流速,为0.204m/s
hn(gh2)h
式中,艺h--首段相对折板总水头损失
n--折板水流收缩和放大次数,共40次
0.312m
h40(0.001360.00082)10(0.008480.0014)
②平行折板
2
h0.6—
2g
式中,h--折板水头损失
V--板间流速,一般采用0.15〜0.25m/s
hi
2
Vi
32g
式中,hi--
-上、下转弯或孔洞时的水头损失
h
0.6仝匚
29.81
0.00099m
vi--转弯或穿过孔洞时的流速
设计中取Vi=0.203m/s
上转弯时:
hj1.8^02030.00378m
29.81
2
下转弯或孔洞时:
h3.00.0042m
29.81
hnhhi
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- 水质 工程学 课程设计 概述