水質(zhì)工程學課程方案說明書

1、課程設計說明書姓名：班級：學號：時間：一：設計任務及要求1 設計任務： 此課程設計的目的在于加深理解所學專業(yè)理論， 培養(yǎng)運用所學知識綜 合分析和解決實際工程設計問題的初步能力，在設計、運算、繪圖、 查閱資料和設計手冊以及使用設計規(guī)范等基本技能上得到初步訓練 和提高。2. 設計要求： 根據(jù)所給資料，設計一座城市自來水廠，確定水廠的規(guī)模、位置，對 水廠工藝方案進行可行性研究， 計算主要處理構筑物的工藝尺寸， 確 定水廠平面布置和高程布置， 最后繪出水廠平面布置圖、 高程布置圖 （達到初步設計的深度） ，并簡要寫出一份設計計算說明書。 二工藝流程設計及評價1，設計供水量為 58000m3/d ，水廠

2、所在地為長春地區(qū) 2，水廠以地表水作為水源，工藝流程如圖 1 所示 圖 1 水處理工藝流程3，論證：為了確定絮凝池和沉淀池的選定， 現(xiàn)擬定兩個凈水工藝方案， 進行比較分析:方案一：原水T 一級泵房T回轉式隔板絮凝池T斜管沉淀池T普通快濾池T清水池T二級泵房方案二：原水T 一級泵房T往復式隔板絮凝池T平流沉淀池TV型濾池T清水池T二級泵房1. 絮凝池的比較形式優(yōu)缺點適用條件隔板絮凝池往復式優(yōu)點：1、絮凝效果較好2、結構簡單，施工方便 缺點：1、絮凝時間較長2、水頭損失較小3、轉折處絮粒易破碎4、出水流量不易分配均勻1、水量大于 30000m3 /d的水廠2、水量變動小収式優(yōu)點：1、絮凝效果較好2

3、、水頭損失較小3、構造簡單，管理方便 缺點：出水流量不易分配均勻1水量大于30000m3 /d的水廠2、水量變動小3、適用于舊池改建和擴建比較各種絮凝池優(yōu)缺點和適用條件結果比較：綜上所述以及綜合本設計原始資料， 選用往復式絮凝池?；剞D式適用 于舊池的改建的擴建，不宜在初期就建回轉式，且回轉式絮凝池減小 了絮粒碰撞的機會，減小了絮凝的速度，增長了時間。所以選用選用 絮凝效果較好的往復式絮凝池。2. 沉淀池的比較沉淀池平流式斜管式優(yōu)點1. 造價較低2. 操作管理方便，施工較簡單3. 對原水濁度適應性較強，潛力大，處1. 沉淀效率咼2. 池體小，占地少理效果穩(wěn)定4.帶有機械排泥設備時，排泥效果好缺點

4、1. 占地面積較大2. 不采用機械排泥裝置時，排泥較困難3. 需維護機械排泥設備1. 耗材較多，老化后尚需更換， 費用較咼2. 對原水濁度適應性較平流池差3. 不設機械排泥裝置時，排泥較 困難；機械排泥時，維護管理較麻 煩使用條件一般用于大中型凈水廠1. 可用于各種規(guī)模水廠2. 宜用于老沉淀池的改造，擴建 和挖槽3. 適用于需保溫的低溫地區(qū)4. 單池處理水量不宜過大結果比較：綜上所述，雖然斜管式沉淀池出水量較大，但是池底易淤積，且費用較貴。所以采用經(jīng)濟費用較低的平流式沉淀池。3過濾池的比較過濾池普通快濾池V型濾池優(yōu)點1. 有成熟的運轉經(jīng)驗，運行穩(wěn)妥可靠2. 采用砂濾料，材料易得，價格便宜3.

5、采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可做的較大，池深較淺4. 可采用降速過濾，水質(zhì)較好1 運行穩(wěn)妥可靠2. 采用砂濾料，材料易得3. 濾床含污量大，周期長，濾速咼，水質(zhì)好4. 具有水汽反沖洗和水面掃洗，沖洗效果好缺點1. 閥門多2. 必須設有全套沖洗設備1 配套設備多，如鼓風機等2 土建較復雜，池身比普通快濾池深適用條件1.可適用大、中、小型水廠2 2 單池面積一般不宜大于 100m3.有條件時盡量采用表面沖洗或空氣助洗設備1 .適用大、中型水廠22.單池面積可達150m以上結果比較：綜上所述：選用比較好。V型濾池均質(zhì)濾料，過濾效果好，因此本設計采用方案為：原水T 一級泵房T往復式隔板絮凝池T平流沉淀

6、池T v型濾池T清水池T二級泵房三.設計基本資料1.設計供水量為58000n3/d，水廠所在地為長春地區(qū)2原水水質(zhì)資料(1)原水水質(zhì)情況：以河流水為水源，河水受到污染，水質(zhì)分析報告 如下：序號指標單位數(shù)值1濁度NPU最高800,平均1002色度度133水溫最高22,最低14PH值7.08.05總硬度Mg/L CaCo3806總大腸菌群個/mL6507耗氧量Mg/L78BODMg/L59氨氮Mg/L0.910CODMg/L2011氯仿Mg/L0.9（2）城市用水量變化表時間系數(shù)時間系數(shù)時間系數(shù)時間系數(shù)011.15676.3112136.8218196.07120.9786.3113145.231

7、9205.56231.07896.6114154.2120213.16341.159106.5015164.7521222.22451.5010116.8816174.3422231.64563.8111127.1117185.7923240.91四，單體構筑物計算1設計流量2混凝劑（聚合鋁PAC投配設備的設計混凝劑的投加分為干投法和濕投法兩種，干投法指混凝劑為粉末 固體直接投加，濕投法是將混凝劑配制成一定濃度溶液投加。 我國多 采用后者，采用濕投法時，投加方式為高位溶液池重力投加，混凝處 理工藝流程如圖所示。濕投法混凝處理工藝流程水質(zhì)的混凝處理，是向水中加入混凝劑（或絮凝劑），通過混凝 劑水

8、解產(chǎn)物壓縮膠體顆粒的擴散層， 達到膠粒脫穩(wěn)而相互聚結；或者 通過混凝劑的水解和縮聚反應而形成的高聚物的強烈吸附架橋作用， 使膠粒被吸附粘結。聚合鋁，包括聚合氯化鋁（PAC和聚合硫酸鋁（PAS等，具有 混凝效果好、對人體健康無害、使用方便、貨源充足和價格低廉等優(yōu) 點，因而使用聚合鋁作為水處理的混凝劑。取混凝劑最大投加量為 42.0mg/L。當單獨使用混凝劑不能取得預期效果時，需投加某種助凝 劑以提高混凝效果，通常選用聚丙烯酰胺及其水解產(chǎn)物，當進水濁度 較高時，可通過試驗確定其用量后投加。2溶液池設計計算溶液池一般以高架式設置，以便能依靠重力投加藥劑。池周圍應 有工作臺，底部應設置放空管。必要時設

9、溢流裝置。溶液池容積按下式計算wiaQ-417cnW1溶液池容積，m3 ；Q處理水量，Q=26153/h ；a混凝劑最大投加量，a=40mg/L;n 每日調(diào)制次數(shù)，取n = 3c 溶液濃度，取10%一般5 20;代入數(shù)據(jù)得wiaQ 型迪 12.52m3 （考慮水廠的自用水量8%417cn41710 漢 2溶液池積為W,設置兩個以便交替使用，保證連續(xù)投藥。取有效水深H=1.1m，總深 H=1.1+0.2+0.1=1.4m。H2 -保護高，取0.2m; H 3-儲渣深度，取0.1m, 溶液池實際有效容積 W=4 x 3X 1.仁13.2m3滿足要求。溶液池尺寸：長X寬X高=4nX 3nX 1.4m

10、3溶解池設計計算溶解池容積W2=0.27W=0.27 X 12.52=3.4m3 （取溶解池溶解W為溶 液池容積W的0.27倍）面積F =毀=3.78m4m邊長 a二F 1/2 = 2.0m;（取有效水深Hhi為0.9m,保護高H2為0.2m,儲渣深度H為0.1m）總深 H二h+H+H = 0.9+0.2+0.1 = 1.2m。溶液池實際有效容積 W=2 x2X 0.9=3.6m滿足要求。溶解池形狀采用正方形，尺寸：長X寬X高 =2mx 2mx 1.2m溶解池的放水時間采用t = 15mi n,則放水流量 查水力計算表得放水管管徑 do= 100mm相應流速V0=2.56m/s溶解池 底部設管

11、徑d= 100mnt勺排渣管一根。溶解池攪拌裝置采用機械攪拌： 以電動機驅動漿板或渦輪攪動溶液。4混合設備混合是原水與混凝劑或者助凝劑進行充分混和的過程，是進行混凝和沉淀的重要前提，混凝過程要求在投藥后迅速完成。混合速度要快，藥劑應在水流造成劇烈紊動的條件下投入，一般混合時間10- 30秒，特別劇烈速度梯度超過1000秒-1和長時間攪拌是不 宜的，這樣會導致絮體不可逆的破壞，惡化懸浮物的粘附性質(zhì)和減慢 隨后的反應過程。投藥方式采用一點連續(xù)投藥，投在穩(wěn)壓井中然后進 水?；旌显O備離后續(xù)處理構筑物越近越好，盡可能與構筑物連接，如 必須用管道連接時，則在連接管道內(nèi)的流速為0.81.0米/秒，管道內(nèi)的停

12、留時間不能超過2分鐘（即管道距離不宜超過120米）。 處理過程中原水與混凝劑，助凝劑等藥劑的充分混合是使反應完善， 從而使得后處理流程取得良好效果的最基本條件，同時只有原水與藥劑的充分混合，才能有效提高藥劑使用率，從而節(jié)約用藥量，降低運行成本。管式靜態(tài)混合器(6) 設計流速靜態(tài)混合器設在絮凝池進水管中，設計流速v=1.5m/s，則管徑為：采用D=1000m，則實際流速v=1.46m/s)采用參數(shù)(7) 水頭損失(水廠處理水量 Q=0.725nr/s ;管道直徑d=1.0m;混合單元n=3個(8) 絮凝池與沉淀池布置本設計中采用的往復式隔板絮凝池將與平流沉淀池合建，它們的寬B相同。1往復式隔板絮

13、凝池計算：水廠處理水量Q=62640r/d ；池數(shù)n=2個；絮凝時間T=20min;流速分 4 段: vi=0.5m/s ； v 2=0.4m/s ； v 3=0.3m/s ； V4=0.2m/s考慮與平流式沉淀池合建，有效水深 H'=2.5m;池寬B=10.0m單池設計水量 Qi = Q = 62640 = 1305 m3/h24n24><2有效容積 V =如 J305 2°=435m3 長度 L' 43517.4m60602.5 漢 10隔板間距：第一段隔板間距a1Q113050.29m3600v1H' 3600 7" 2.5設計中：

14、a1=0.3m，實際流速 v=0.483m/s ； a2=0.4m，實際流速 V2、=0.363m/s ；a3=0.5m,實際流速 V3、=0.29m/s ； a4=0.7m,實際流速 V4、=0.207m/s。各段隔板條數(shù)分別為：11、10、9、&則池子長度:L'=11ai+10a2+9a3+8a4=1lx 0.3+10 X 0.4+9 x 0.5+8 x 0.7=17.4m隔板厚按0.2m計，則池子總長：L=17.4+0.2 x(38-1 ) =24.8m取超高 0.3m，則池子高 H二H'+0.3=2.5+0.3=2.8m則單個絮凝池尺寸：長x寬X高 =24.8m

15、x 10mX 2.8m2平流式沉淀池計算：水廠處理水量Q=62640r/d 停留時間T=2h;沉淀池個數(shù) n=2個；沉淀池水平流速 v=0.012m/s;沉淀池有效池深h=3.0m;沉淀池超高 h1=0.5m;淀池污泥斗高度h2=0.4m單池設計水量°Q1T有效容積V二24Q 626403/31320m /d 31320 ?2 “ 3 2613m24長度 L=3600vT=3600X 0.012 x 2=86.4m寬度B =261310.1m，設計中取10mLh 86.4 匯 3沉淀池長度L與寬度B之比為：L/B=86.4/10=8.64 >4,滿足要求;長度與深度之比L/h=

16、86.4/3=28.8 >10，滿足要求?？偢叨?H=h+ h1+ h 2=3.0+0.5+0.4=3.9m則單個沉淀池尺寸：長x寬x高 =86.4mx 10nX 3.9m有效水深H1 =3.0m，超高取0.5m,則池深為3.5m,考慮到走道寬度和隔墻尺寸，每隔凈距為10.1 2.0 =6.052（9）濾池1）濾池的選擇V 型濾池：從實際運行狀況，V型濾池來看采用氣水反沖洗技術 與單純水反沖洗方式相比，主要有以下優(yōu)點：（1）、較好地消除了濾 料表層、內(nèi)層泥球，具有截污能力強，濾池過濾周期長，反沖洗水量 小特點。可節(jié)省反沖洗水量4060%降低水廠自用水量，降低生產(chǎn) 運行成本。（2）、不易產(chǎn)

17、生濾料流失現(xiàn)象，濾層僅為微膨脹，提高了 濾料使用壽命，減少了濾池補砂、換砂費用。（3）、采用粗粒、均質(zhì)單層石英砂濾料，保證濾池沖洗效果和充分利用濾料排污容量，使濾后水水質(zhì)好。根據(jù)設計資料，綜合比較選用目前較廣泛使用的 V型濾池。設計水量（包括8%水廠自用水量）為：Q=62640r/d設計濾速采用V=8m/h，強制濾速v < 20m/h。濾池采用單層石英砂均粒濾料，沖洗方式采用：先氣沖洗，再氣-水同時沖洗，最后再用水單獨沖洗。根據(jù)設計手冊第三冊P612表9-8確定各步氣水沖洗強度和沖洗時間，參數(shù)具體如下：（1）沖洗強度第一步氣沖沖洗強度q氣i =16L/ s.m2 ；第二步氣-水同時反沖洗

18、， 空氣強度q氣2 =16L/ s.m2 ,水沖洗強度q水i =4.0L/ s.m2 ;第三步水沖洗 強度 q水2 = 6L/ s.m2。（2）沖洗時間第一步氣沖洗時間t氣二3min ,第二步氣-水同時反沖洗時間 t氣水=4min ,單獨水沖時間t水二5min ;沖洗時間共計為：t =12 min =0.2h ； 沖洗周期T = 48h ,反沖洗橫掃強度為2.0L/ sm2。2.設計計算(1)池體設計濾池工作時間t :=24 t 竺=24 一0.2 24T48= 23.9h (式中未考慮排放初濾水濾池總面積 F:F=23 = 327-62m3328m 濾池分格:選雙格V型濾池，池底板用混凝土，

19、單格寬B單=15m長L單=22m, 面積330吊,共兩座，每座分四格，單個面積f=83m2,總面積332 校核強制濾速v':Nv 4 8v10.5m/h : 20m/ h的要求。N -14 -1 濾池的高度確定：濾池超高 叫=0.3口，濾層上水深 也=1.5口，濾層厚度 出=1.0口。承 托層厚取出=0.佃。濾板厚參考濾板用 0.05m厚預制板，上澆0.08m 混凝土層,故取H2=0.13m。濾板下布水區(qū)高度取H0.9m。濾池的總高度為：排水系統(tǒng)布置示意則單個濾池尺寸：長X寬X高 =22mx 15mx 3.93m(10) 加氯間計算水廠處理水量Q=62640r/d=2610miZh,消

20、毒采用液氯消毒，預氯化最大投加量為"mg/L，清水池最大投加量為 Mmg/L。預加氯量為 Q0.001-0.001 1.5 2610 =0.315kg/h清水池加氯量為 Q2 =0.001-Q =0.001 1.0 2610 =2.61kg/h二泵站加氯量自行調(diào)節(jié)，在此不做計算，則總加氯量為Q 總二Q1+Q2=0.315+2.61=2.925kg/h選用兩臺型號 MJL-H加氯機，一用一備，加氯量 218kg/h。 330mmx 370mm。加氯間的平面尺寸為：長 9.0m,寬3.0m;氯庫平面尺寸 為：12.0m,寬 9.0m。(11) 儲氯量計算儲氯量按 20 天考慮為：G=20

21、X 24Q總=20x 24 x 2.925=1404kg(12) 清水池計算1)清水池的有效容積計算已知設計供水量 Q=58000n/d，經(jīng)驗系數(shù)k=10%共設相等容積清水池2座，清水池有效水深 h=4.0m,清水池超高h1=0.5m,則，清水池總有效容積 V=kQ=0.1X 58000=5800每座清水池的有效容積 W2 =些=5800 = 2900m3,每座容積為：2900rt>2 22000用時，采用矩形水池由于清水池有效水深為h=4.0m,每座清水池的單個面積為F工性二空0 = 725m2，取B L =25 29 =725m2，超高取05m，則清水h 4池高度取40m。清水池總高H=h+h1=4.0+0.5=4.5m ,則單個清水池尺寸：長x寬x高=29mx 25mx 4.5m ,實際每座清水池有效容積為329 x 25 x 4=2900m進水管Qr = 99000m3 / d = 1.15m3 /s% = 1.2m/ s9.2清水池管道系統(tǒng)計算(1)進水管Q! = 99000m3 / d = 1.15m3 /s= 1.2m/ s設兩座清水池，則采用DN8°°mm鋼管，貝y實際流速 v = 4Q24 1.15 2 = 1.14m/s門兀D2漢兀漢0.8出水管由于用戶的用水量時時變化，清水池的出水管應按出水量最