凈水工程課程設(shè)計-14萬噸日凈水廠設(shè)計

設(shè)計名稱凈水工程課程設(shè)計題目名稱14萬噸/日凈水廠設(shè)計第一部分設(shè)計說明書1．概述1.1課程設(shè)計的內(nèi)容根據(jù)所給定的原始資料,設(shè)計某城鎮(zhèn)生活給水廠，該設(shè)計屬初步設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容有：（1）凈水廠的處理工藝流程的選擇。（2）凈水構(gòu)筑及設(shè)備型式的選擇。（3）凈水構(gòu)筑物的工藝計算。（4）凈水廠的總平面布置和高程布置。（5）編寫設(shè)計說明書和計算書。（6）繪制凈水廠的總平面布置圖和高程布置圖。（7）繪制處理構(gòu)筑物工藝圖。1.2設(shè)計資料（1）水廠近期產(chǎn)水量為14萬m3/d（2）水源為河水，原水水質(zhì)如下所示：編號項目單位分析結(jié)果備注1水溫℃最高30，最低52色度＜15度3嗅和味無異常嗅和味4渾濁度NTU最大300，最小20，月平均最大1305PH7.06總硬度mg/L（CaCO3計）1257碳酸鹽硬度mg/L（CaCO3計）958非碳酸鹽硬度mg/L（CaCO3計）309總固體mg/L20010菌落總數(shù)個/mg＞110011大腸菌群個/L80012其他化學(xué)和毒理指標(biāo)符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)（3）河水洪水位標(biāo)高73.20米，枯水位標(biāo)高65.70米，常年平均水位標(biāo)高68.20米。（4）氣象資料：年平均氣溫22℃，最冷月平均溫度4℃，最熱月平均溫度34℃，最高溫度39（5）地質(zhì)資料：凈水廠地區(qū)高程以下0～3米為粘質(zhì)砂土，3～6米為砂石堆積層，再下層為紅砂巖。地基承載里為２.５～４公斤／厘米。(6)廠區(qū)地形平坦，平均高程為70.00米。水源取水口位于水廠西北50米，水廠位于城市北面1km(7)二級泵站揚程（至水塔）為40米?？傮w設(shè)計處理工藝流程的選擇和布置處理工藝流程的選擇據(jù)設(shè)計原始資料中給出的水源水質(zhì)資料和《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006》可以得出：該縣城的水源水中金屬含量少、無劇毒物質(zhì)、鐵錳含量低、總硬度低及無其他難以去除的物質(zhì)，所以該縣城凈水廠的工藝流程中不需要設(shè)置深度處理工藝；同時水源水中色度、渾濁度都很低把基本方案定為：方案范圍確定方案Ⅰ原水→混凝→沉淀→過濾→消毒→處理水方案Ⅱ原水→混凝→沉淀二．方案確定處理工藝流程的選擇與原水水質(zhì)和處理后的水質(zhì)要求有關(guān)，一般來講地下水只需要經(jīng)消毒處理即可，對含鐵、錳、氟的地下水，則需采用除鐵、除錳、除氟的處理工藝。地表水為水源時，生活引用水通常采用混合、絮凝、沉淀、過濾、消毒的處理工藝。工業(yè)生產(chǎn)用水一般為原水、混凝、沉淀的處理工藝。綜上，選擇方案Ⅰ作為此次的設(shè)計方案。工藝流程為：原水→一級泵站→混合池→反應(yīng)池→沉淀池→過濾池→清水池→二級泵站水廠設(shè)計水量水廠設(shè)計水量按凈產(chǎn)水量加上5％的水廠自用水量計算，則水廠設(shè)計水量為：Q=140000×1.1=154000m3/d=641各構(gòu)筑物的選擇及設(shè)計計算一進水管由取水構(gòu)筑物經(jīng)輸水管渠的取、輸送水量確定，從取水構(gòu)筑物取水量到自來水廠的水量應(yīng)等于水廠的規(guī)?！?54000m3/d。據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)給排水設(shè)計規(guī)范，選配水管道的總配水能Qh=154000/24=6416.67m3/h，Q1=Qh/3600=1.782m3/s。此水廠有3組泵站（2用1備），則每條配水管能力為1/2Qh=3208.333m3/h，Q1==0.891m3/s由設(shè)計手冊有，配水管的允許流速1.0-1.2m/s，所以取v=1.1m/s，則配水管直徑D=（4Q1/πv）1/2=[4×0.891/（π×1）]1/2=1.032m，所以取配水管直徑D=1100mm。二藥劑投配系統(tǒng)一、藥劑選擇根據(jù)原水的水質(zhì)水溫和PH值的情況，選用混凝劑為堿式氯化鋁（又名聚合氯化鋁或羥基氯化鋁），投加濃度為10%，最大投加量為50（mg/L）。二、藥劑投配系統(tǒng)及加藥間設(shè)計計算該設(shè)計采用聚合氯化鋁絮凝劑，投加量50mg/L1.溶液池容積容積W1=uQ/（417cn）=[50×6416.67)]/(417×10×3)=25.646m3溶液池有兩個，每個容積均為W1=25.646/2=12.823m3，為了有保證預(yù)留空間，以及施工方便，取13.6m3溶液池形狀為矩形，尺寸為（m）：長×寬×高=2×4×1.7其中高出地面0.2m2.溶解池容積容積W2=0.3W1=0.3×13.6=4.08m3，取4m3，尺寸為（m）：長×寬×高=2×3．用量(1)設(shè)計參數(shù)：水量Q=154000/24=6416.67m3最大加藥量a=50mg/L倉庫儲量按30d計算且與加氯合并布置(2)設(shè)計計算1.加藥量R=50×10-3×154000=7700kg/d30天的用量：30×7700=固體按92%計算：則30天需(231000×10%)/92%=25108.69kg固體每袋重50kg，需25108.69/50=502.17袋取503袋，設(shè)計面積為長10m，寬15m4.絮凝劑投加方式采用計量泵投加，不必另設(shè)計量設(shè)備，泵有計量標(biāo)志，可通過改變計量泵行程改變藥液投量，適用于絮凝劑自動控制系統(tǒng)。三混合構(gòu)筑物設(shè)計一、混合構(gòu)筑物的選擇本設(shè)計中采用管式靜態(tài)混合器，故不單獨設(shè)構(gòu)筑物。二、混合構(gòu)筑物的計算近期采用兩條進水管，管徑為配水管管徑D=1100mm管式靜態(tài)混合器口徑與配水管相同Φ=1100mm四絮凝設(shè)備本設(shè)計采用隔板絮凝池。隔板絮凝池通常用于大、中型隔板絮凝池優(yōu)點是構(gòu)造簡單，而且管理方便。1.單組絮凝池有效容積：Q=154000/24=6416.67m3/h=1.782mQ1=1/2Q=77000m3/d=3208.335m設(shè)計絮凝時間采用20min，絮凝池寬度為17m，平均水深2.8m，可求得絮凝池長度L=QT/BH=0.891*60*20/（17*2.8）=22.462.廊道寬度設(shè)計：絮凝池起端流速去v=0.55m/s,末端流速v=0.25m/s。首先根據(jù)起、末端流速和平均水深算出起沒端廊道度，然后按流速遞減原則，決定廊道分段數(shù)和各段廊道寬度。起端廊道寬度b=Q/HV=0.891/(2.8*0.55)=0.578，取0.6m末端廊道寬度b=Q/HV=0.891/(2.8*0.25)=1.272，取1.28m廊道寬度分成4段，各段廊道寬度和流速見下表.(由于流速均按平均水深算，故所得流速為真實流速的近似值)廊道寬度和流速計算表廊道分段號12345各段廊道寬度（m）0.60.70.81.051.25各段廊道流速(m/s)0.550.480.410.330.25各段廊道數(shù)65555各段廊道總凈寬（m）3.63.54.005.256.25四段廊道寬度之和∑b=3.6+3.5+4+5.25+6.25=22.60m取隔板厚度d=0.1m，共19塊隔板，則絮凝池總長度L為L=22.60+26*0.1=25.20m五平流沉淀池平流沉淀池對水質(zhì)、水量的變化有較強的適應(yīng)性，構(gòu)造簡單，處理效果穩(wěn)定，是一種常用的沉淀池形式，一般用于大、中型水廠，單池處理水量一般在2*104m1.由于Q=154000m3/d,分兩池后，則每池流量Q=0.5*(154000/24)=3208.33m3表面負荷Q/A=u0的關(guān)系計算出沉淀池表面積A：2.設(shè)計數(shù)據(jù)選用u0一般0.3~0.6mm/s，最高達1mm/s,這里取u0=0.6mm/s=51.8m3/(m2沉淀池停留時間T=1.4h沉淀池水平流速v=18mm/s3.計算沉淀池表面積A=3208.33*24/51.8=1486.48㎡沉淀池長L=3.6*14*1.8=90.72m，采用91m沉淀池寬B=1486.48/91=16.33m，采用17m沉淀池有效水深H=QT/BL=3208.33*1.8/(17*91)=3.733m.采用4m（包括保護高，0.3m左右）絮凝池與沉淀池之間采用穿孔布水墻。穿孔墻上的空口流速采用0.2m/s，則孔口總面積為0.891/0.2=4.455m2,每個孔口尺寸定位15×8mm,則個數(shù)計算：n=4.455/(0.15×0.08)=372個沉淀池放空時間按3h計，則放空管直徑公式d={(0.7*17*91*41/2/(3*3600)}1/2=0.采用DN450mm出水渠斷面寬度采用1.0m，出水渠起端水按公式H=1.73（Q2/gB2）1/3=1.73*(0.8912/9.8*1）1/3=0.為保證為保證堰口自由落水，出水堰保護高度采用0.1m,則出水渠深度為0.849m4.水利條件校核動力粘度取0.01（20oC）水流截面積w=17*4=68水流濕周X=17+2*4=25水力半徑R=68/25=2.弗勞德數(shù)Fr=1.8*1.8/272/980=1.22*10-5滿足要求六濾池設(shè)計1.濾速：當(dāng)要求水質(zhì)為飲用水時，單層砂濾料的正常濾速一般采用8~10m/h，這里取v=10m/h2．濾池總面積，個數(shù)及單池尺寸（1）.濾池總面積F=Q/vTT=T0-t0-t1T0濾池每日工作時間；t0沖洗后停用和排放初濾水時間0.5~0.67h；t1濾池每日沖洗及操作時間（單層石英砂濾料沖洗時間5~7min），設(shè)工作時間為24h，沖洗周期12h。則T=24-（0.5-0.1）X2=22.8hF=154000/10/22.8=6（2）濾池個數(shù)每組F=1/2F=337.72㎡每組選用10個濾池雙排排列（3）單池尺寸：f=F/N(㎡)=337.72/10=33.772㎡,采用33.9㎡f=B*L=3*11.3=33.9㎡（4）正常濾時實際濾速v’=Q1/N/f’=3208.333/10/33.9=9.46（5）濾池高度濾層厚度：800mm0.8m濾層上面水深1.7m1.7m濾池超高0.3m0.3m承托曾厚度0.45m0.45m總高度3.25m七消毒劑一、消毒劑的選擇氯是一種黃綠色窒息性氣體，有劇毒。在常壓下的液化點為-33.6℃，在0℃壓力大于3.66大氣壓時轉(zhuǎn)化為液體。0℃時每升液氯的重量為1468.4克氯之所以能消毒，主要是它能破壞細菌中的酶系統(tǒng)。主要反應(yīng)如下：Cl2+H2O←→HCl+HOClHOCl←→H++OCl-根據(jù)相似條件下水廠的運行經(jīng)驗，按最大用量確定，并應(yīng)使余氯量符合飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。投加量一般取決于濾化的目的，并隨水中的氨氮比、PH值、水溫和接觸時間等變化.一般水源的濾前投加量為1.0-1.2mg/L,濾后水或地下水的加氯量為0.5～1.0mg/L。投量取2mg/L，管網(wǎng)末端含量0.05mg/L，接觸時間不少于32min。大型真空加氯機由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，零部件、儀表容易損壞，維修困難等原因，國內(nèi)水廠目前已少采用。本設(shè)計采用ZJ型轉(zhuǎn)子加氯機。ZJ型轉(zhuǎn)子加氯機是由旋流分離器、彈簧膜閥、控制閥、轉(zhuǎn)子流量計、中轉(zhuǎn)玻璃罩，平衡水箱及水射器等組成。分ZJ-1和ZJ-2兩種。設(shè)置加氯間，要注意風(fēng)向，加氯間應(yīng)設(shè)在水廠或增壓站等構(gòu)筑物的主導(dǎo)風(fēng)向下游。加氯、加氯間應(yīng)盡量靠近投加點。加氯機至少應(yīng)分為兩組，即加氯機至少設(shè)置兩臺，分別有兩根加氯管通到加氯點，互作備用。加氯機按最大投氯量來選用，原則上以一臺加氯機對接一只氯瓶進行布置。加氯機臺數(shù)按最大投氯量計算，并考慮10-20%備用臺，但備用臺數(shù)不得少于1臺。4.加氯管管道布置加氯管采用管徑為150mm的聚乙烯管。二、加氯量及加氯間面積計算1.設(shè)計計算：加氯量W：取b=0.7g/m3q=b*Q=0.7*154000=107.8kg/d儲氯量：存儲30d的用量：30×107.8=3234氯瓶：氯瓶容量500kg每月需3234/500=6.468瓶取7瓶。另有3瓶周轉(zhuǎn)，共10瓶。加氯機選3臺ZJ---I型轉(zhuǎn)子加氯機，二用一備。加氯間面積：加氯間面積：4×4m氯庫面積：8×14八清水池一、清水池的設(shè)計1.清水池容量：清水池容量由兩部分組成，一是調(diào)節(jié)容量，一是儲備容量，前者為調(diào)節(jié)用水負荷而必須儲存的水量，后者為消防或其他特殊需要而儲備的水量，這部分水量在一般請情況下是不動用的。清水池的總調(diào)節(jié)容量可按水廠產(chǎn)水量10%設(shè)計，池子個數(shù)不應(yīng)少于2個。本設(shè)計中采用兩個池子，每個池子容積7700m3,按規(guī)定要求，當(dāng)容積大于儲備水量主要是消防用水量，大中城市因用水量大，發(fā)生火警所需的消防水占城市用水量的比例不大，一般不予考慮。小城鎮(zhèn)用水量不多，消防用水量所占的比例應(yīng)增大。二、清水池的計算1.清水池容積計算（每個）V=Qk=10%*154000=15400清水池共2組，每組2座，則每座清水池有效容積為V1=15400/4=38502.清水池的平面尺寸每座清水池的面積A=V1/h=3850/4=962.5m取清水池寬度為30m,則長度為L=962.5/30=32.08m取33m則清水池實際有效容積為33*30*4=3960m3清水池超高取0.5米，清水池總高H=4+0.5=4.5m 十.一、二級泵房：當(dāng)原水從吸水頭部經(jīng)輸水管進入到一級泵房吸水間，再到絮凝池，枯水位時，水面有9m，沿程水頭損失0.55m，泵站內(nèi)部水頭損失2m，總共11.55m。所以要建設(shè)一級泵站1.選4臺20sh-19型，3臺為工作泵，1臺備用。經(jīng)計算：加上泵房內(nèi)加上泵房內(nèi)機修間及值班室的面積380m2，選用圓形泵房（直徑22m，高13.3m）。2.當(dāng)處理后的水進入管網(wǎng)時，需要有40m的水壓（至水塔）選3臺20sh-13型，2臺為工作泵，1臺備用經(jīng)計算：加上泵房內(nèi)機修間及值班室的面積300m2(泵房的長：20m；寬：15m；高：113.吸水井吸水井與二級泵房分開建，工作面積為20m2，吸水井的尺寸分別是：長：2.0m；寬：10m十一高程布置一、清水池：清水池所在的地面標(biāo)高為70.00m，池頂高出地面1.5m，所以池頂標(biāo)高為71.5m，超高0.5m，清水池水面標(biāo)高為71.00m，水深4m二、普通快濾池：從快濾池池到清水池的水頭損失為0.5m，濾池內(nèi)水頭損失為2.0m，所以濾池內(nèi)平均水面標(biāo)高為73.5m，超高為0.3m，濾池頂高為73.8m，濾池高3.25m，所以池底標(biāo)高為70.55m。三、平流沉淀池：從沉淀池到快濾池的水頭損失為0.5m，沉淀池內(nèi)水頭損失為0.2m，所以沉淀池內(nèi)平均水面標(biāo)高為74.2m，超高為0.3m，沉淀池頂高為74.5m，池子總高4m，池底標(biāo)高為70.5m。四、隔板絮凝池：從隔板絮凝池到平流沉淀池水頭損失為0.1m，絮凝池內(nèi)水頭損失為0.4m，所以絮凝池內(nèi)平均水面標(biāo)高為74.7m。超高0.3m，池頂高為75