水質(zhì)工程學(xué)課程設(shè)計(jì)(5萬8)剖析

課程設(shè)計(jì)說明書姓名：班級(jí)：學(xué)號(hào)：時(shí)間：一：設(shè)計(jì)任務(wù)及要求1設(shè)計(jì)任務(wù)：此課程設(shè)計(jì)的目的在于加深理解所學(xué)專業(yè)理論，培育運(yùn)用所學(xué)學(xué)問綜合分析和解決實(shí)際工程設(shè)計(jì)問題的初步實(shí)力，在設(shè)計(jì)、運(yùn)算、繪圖、查閱資料和設(shè)計(jì)手冊(cè)以及運(yùn)用設(shè)計(jì)規(guī)范等基本技能上得到初步訓(xùn)練和提高。2.設(shè)計(jì)要求：依據(jù)所給資料，設(shè)計(jì)一座城市自來水廠，確定水廠的規(guī)模、位置，對(duì)水廠工藝方案進(jìn)行可行性探討，計(jì)算主要處理構(gòu)筑物的工藝尺寸，確定水廠平面布置和高程布置，最終繪出水廠平面布置圖、高程布置圖（達(dá)到初步設(shè)計(jì)的深度），并簡(jiǎn)要寫出一份設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。工藝流程設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)1，設(shè)計(jì)供水量為58000m3/d，水廠所在地為長(zhǎng)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(gè)凈水工藝方案，進(jìn)行比較分析：方案一：原水→一級(jí)泵房→回轉(zhuǎn)式隔板絮凝池→斜管沉淀池→一般快濾池→清水池→二級(jí)泵房方案二：原水→一級(jí)泵房 →往復(fù)式隔板絮凝池→平流沉淀池→V型濾池→清水池→二級(jí)泵房1.絮凝池的比較形式優(yōu)缺點(diǎn)適用條件隔板絮凝池往復(fù)式優(yōu)點(diǎn)：1、絮凝效果較好2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，施工便利缺點(diǎn)：1、絮凝時(shí)間較長(zhǎng)2、水頭損失較小3、轉(zhuǎn)折處絮粒易破裂4、出水流量不易安排勻稱1、水量大于30000m/d的水廠2、水量變動(dòng)小回轉(zhuǎn)式優(yōu)點(diǎn)：1、絮凝效果較好2、水頭損失較小3、構(gòu)造簡(jiǎn)潔，管理便利缺點(diǎn)：出水流量不易安排勻稱1水量大于30000m/d的水廠2、水量變動(dòng)小3、適用于舊池改建和擴(kuò)建比較各種絮凝池優(yōu)缺點(diǎn)和適用條件結(jié)果比較：綜上所述以及綜合本設(shè)計(jì)原始資料，選用往復(fù)式絮凝池。回轉(zhuǎn)式適用于舊池的改建的擴(kuò)建，不宜在初期就建回轉(zhuǎn)式，且回轉(zhuǎn)式絮凝池減小了絮粒碰撞的機(jī)會(huì)，減小了絮凝的速度，增長(zhǎng)了時(shí)間。所以選用選用絮凝效果較好的往復(fù)式絮凝池。2.沉淀池的比較沉淀池平流式斜管式優(yōu)點(diǎn)造價(jià)較低操作管理便利，施工較簡(jiǎn)潔對(duì)原水濁度適應(yīng)性較強(qiáng)，潛力大，處理效果穩(wěn)定帶有機(jī)械排泥設(shè)備時(shí)，排泥效果好沉淀效率高池體小，占地少缺點(diǎn)占地面積較大不采納機(jī)械排泥裝置時(shí)，排泥較困難需維護(hù)機(jī)械排泥設(shè)備耗材較多，老化后尚需更換，費(fèi)用較高對(duì)原水濁度適應(yīng)性較平流池差不設(shè)機(jī)械排泥裝置時(shí)，排泥較困難；機(jī)械排泥時(shí)，維護(hù)管理較麻煩運(yùn)用條件一般用于大中型凈水廠可用于各種規(guī)模水廠宜用于老沉淀池的改造，擴(kuò)建和挖槽適用于需保溫的低溫地區(qū)單池處理水量不宜過大結(jié)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(fèi)用較貴。所以采納經(jīng)濟(jì)費(fèi)用較低的平流式沉淀池。3過濾池的比較過濾池一般快濾池V型濾池優(yōu)點(diǎn)有成熟的運(yùn)轉(zhuǎn)閱歷，運(yùn)行穩(wěn)妥牢靠采納砂濾料，材料易得，價(jià)格便宜采納大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可做的較大，池深較淺可采納降速過濾，水質(zhì)較好1．運(yùn)行穩(wěn)妥牢靠2.采納砂濾料，材料易得3.濾床含污量大，周期長(zhǎng)，濾速高，水質(zhì)好4.具有水汽反沖洗和水面掃洗，沖洗效果好缺點(diǎn)閥門多必需設(shè)有全套沖洗設(shè)備配套設(shè)備多，如鼓風(fēng)機(jī)等土建較困難，池身比一般快濾池深適用條件可適用大、中、小型水廠單池面積一般不宜大于100m2有條件時(shí)盡量采納表面沖洗或空氣助洗設(shè)備1．適用大、中型水廠2.單池面積可達(dá)150m2以上結(jié)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(shè)計(jì)采納方案為：原水→一級(jí)泵房→往復(fù)式隔板絮凝池→平流沉淀池→v型濾池→清水池→二級(jí)泵房三．設(shè)計(jì)基本資料設(shè)計(jì)供水量為58000m3/d，水廠所在地為長(zhǎng)春地區(qū)2原水水質(zhì)資料(1)原水水質(zhì)狀況：以河流水為水源，河水受到污染，水質(zhì)分析報(bào)告如下：序號(hào)指標(biāo)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------7.0~8.05總硬度Mg/LCaCo33806總大腸菌群個(gè)/mL6507耗氧量Mg/L78BOD5Mg/L59氨氮Mg/L0.910CODMg/L2011氯仿Mg/L0.9（2）城市用水量改變表時(shí)間系數(shù)時(shí)間系數(shù)時(shí)間系數(shù)時(shí)間系數(shù)0~11.156~76.3112~136.8218~196.071~20.97~86.3113~145.2319~205.562~31.078~96.6114~154.2120~213.163~41.159~106.5015~164.7521~222.224~51.5010~116.8816~174.3422~231.645~63.8111~127.1117~185.7923~240.91四，單體構(gòu)筑物計(jì)算1設(shè)計(jì)流量2混凝劑（聚合鋁PAC）投配設(shè)備的設(shè)計(jì)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干脆投加，濕投法是將混凝劑配制成肯定濃度溶液投加。我國(guó)多采納后者，采納濕投法時(shí)，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），通過混凝劑水解產(chǎn)物壓縮膠體顆粒的擴(kuò)散層，達(dá)到膠粒脫穩(wěn)而相互聚結(jié)；或者通過混凝劑的水解和縮聚反應(yīng)而形成的高聚物的猛烈吸附架橋作用，使膠粒被吸附粘結(jié)。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(duì)人體健康無害、運(yùn)用便利、貨源足夠和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而運(yùn)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(dāng)單獨(dú)運(yùn)用混凝劑不能取得預(yù)期效果時(shí)，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(dāng)進(jìn)水濁度較高時(shí)，可通過試驗(yàn)確定其用量后投加。2溶液池設(shè)計(jì)計(jì)算溶液池一般以高架式設(shè)置，以便能依靠重力投加藥劑。池四周應(yīng)有工作臺(tái)，底部應(yīng)設(shè)置放空管。必要時(shí)設(shè)溢流裝置。溶液池容積按下式計(jì)算－溶液池容積，；Q－處理水量，Q=2610；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（考慮水廠的自用水量8%）溶液池積為W1，設(shè)置兩個(gè)以便交替運(yùn)用，保證連續(xù)投藥。取有效水深H1=1.1m，總深H=1.1+0.2+0.1=1.4m。H2→愛護(hù)高，取0.2m；H3→儲(chǔ)渣深度，取0.1m，溶液池實(shí)際有效容積W1`=4×3×1.1=13.2m3滿意要求。溶液池尺寸：長(zhǎng)×寬×高=4m×3m×1.4m3溶解池設(shè)計(jì)計(jì)算溶解池容積W2=0.27W1=0.27×12.52=3.4m3（取溶解池溶解W2為溶液池容積W1的0.27倍）面積F＝=3.78m≈4m邊長(zhǎng)1/2＝2.0m；（取有效水深H1為0.9m，愛護(hù)高H2為0.2m，儲(chǔ)渣深度H3為0.1m）總深H=H1+H2+H3=0.9+0.2+0.1=1.2m。溶液池實(shí)際有效容積W2`=2×2×0.9=3.6m滿意要求。溶解池形態(tài)采納正方形，尺寸：長(zhǎng)×寬×高=2m×2m×1.2m溶解池的放水時(shí)間采納t＝15min，則放水流量查水力計(jì)算表得放水管管徑d0＝100mm，相應(yīng)流速V0=2.56m/s溶解池底部設(shè)管徑d＝100mm的排渣管一根。溶解池?cái)嚢柩b置采納機(jī)械攪拌：以電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)漿板或渦輪攪動(dòng)溶液。4混合設(shè)備混合是原水與混凝劑或者助凝劑進(jìn)行充分混和的過程，是進(jìn)行混凝和沉淀的重要前提，混凝過程要求在投藥后快速完成。混合速度要快，藥劑應(yīng)在水流造成猛烈紊動(dòng)的條件下投入，一般混合時(shí)間10－30秒，特殊猛烈速度梯度超過1000秒和長(zhǎng)時(shí)間攪拌是不宜的，這樣會(huì)導(dǎo)致絮體不行逆的破壞，惡化懸浮物的粘附性質(zhì)和減慢隨后的反應(yīng)過程。投藥方式采納一點(diǎn)連續(xù)投藥，投在穩(wěn)壓井中然后進(jìn)水?；旌显O(shè)備離后續(xù)處理構(gòu)筑物越近越好，盡可能與構(gòu)筑物連接，如必需用管道連接時(shí)，則在連接管道內(nèi)的流速為0.8――1.0米/秒，管道內(nèi)的停留時(shí)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(yīng)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(shí)只有原水與藥劑的充分混合，才能有效提高藥劑運(yùn)用率，從而節(jié)約用藥量，降低運(yùn)行成本。管式靜態(tài)混合器(6)設(shè)計(jì)流速靜態(tài)混合器設(shè)在絮凝池進(jìn)水管中，設(shè)計(jì)流速v=1.5m/s，則管徑為：采納D=1000mm，則實(shí)際流速)采納參數(shù)(7)水頭損失（水廠處理水量Q=0.725m3/s；管道直徑d=1.0m；混合單元n=3個(gè)(8)絮凝池與沉淀池布置本設(shè)計(jì)中采納的往復(fù)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(fù)式隔板絮凝池計(jì)算：水廠處理水量Q=62640m3/d；池?cái)?shù)n=2個(gè)；絮凝時(shí)間T=20min；流速分4段：v1=0.5m/s；v2=0.4m/s；v3=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(shè)計(jì)水量QUOTE有效容積QUOTE長(zhǎng)度QUOTE隔板間距:第一段隔板間距設(shè)計(jì)中：a1=0.3m，實(shí)際流速v1`=0.483m/s；a2=0.4m，實(shí)際流速v2`=0.363m/s；a3=0.5m，實(shí)際流速v3`=0.29m/s；a4=0.7m，實(shí)際流速v4`=0.207m/s。各段隔板條數(shù)分別為：11、10、9、8。則池子長(zhǎng)度：L`=11a1+10a2+9a3+8a4=11×0.3+10×0.4+9×0.5+8×0.7=17.4m隔板厚按0.2m計(jì)，則池子總長(zhǎng)：L=17.4+0.2×（38-1）=24.8m取超高0.3m，則池子高H=H`+0.3=2.5+0.3=2.8m則單個(gè)絮凝池尺寸：長(zhǎng)×寬×高=24.8m×10m×2.8m2平流式沉淀池計(jì)算：水廠處理水量Q=62640m3/d停留時(shí)間T=2h；沉淀池個(gè)數(shù)n=2個(gè);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h(yuǎn)1=0.5m;淀池污泥斗高度h2=0.4m單池設(shè)計(jì)水量有效容積長(zhǎng)度L=3600vT=3600×0.012×2=86.4m寬度QUOTE，設(shè)計(jì)中取10m沉淀池長(zhǎng)度L與寬度B之比為：L/B=86.4/10=8.64＞4，滿意要求；長(zhǎng)度與深度之比L/h=86.4/3=28.8＞10，滿意要求?？偢叨菻=h+h1+h2=3.0+0.5+0.4=3.9m則單個(gè)沉淀池尺寸：長(zhǎng)×寬×高=86.4m×10m×3.9m有效水深，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（9)濾池1）濾池的選擇V型濾池：從實(shí)際運(yùn)行狀況，V型濾池來看采納氣水反沖洗技術(shù)與單純水反沖洗方式相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）、較好地消退了濾料表層、內(nèi)層泥球，具有截污實(shí)力強(qiáng)，濾池過濾周期長(zhǎng)，反沖洗水量小特點(diǎn)。可節(jié)約反沖洗水量40～60%，降低水廠自用水量，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。（2）、不易產(chǎn)生濾料流失現(xiàn)象，濾層僅為微膨脹，提高了濾料運(yùn)用壽命，削減了濾池補(bǔ)砂、換砂費(fèi)用。（3）、采納粗粒、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。依據(jù)設(shè)計(jì)資料，綜合比較選用目前較廣泛運(yùn)用的V型濾池。設(shè)計(jì)水量（包括8%水廠自用水量）為：Q=62640m3/d設(shè)計(jì)濾速采納，強(qiáng)制濾速≤。濾池采納單層石英砂均粒濾料，沖洗方式采納：先氣沖洗，再氣-水同時(shí)沖洗，最終再用水單獨(dú)沖洗。依據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)第三冊(cè)P612表9-8確定各步氣水沖洗強(qiáng)度和沖洗時(shí)間，參數(shù)詳細(xì)如下：（1）沖洗強(qiáng)度第一步氣沖沖洗強(qiáng)度；其次步氣-水同時(shí)反沖洗,空氣強(qiáng)度,水沖洗強(qiáng)度；第三步水沖洗強(qiáng)度。（2）沖洗時(shí)間第一步氣沖洗時(shí)間,其次步氣-水同時(shí)反沖洗時(shí)間,單獨(dú)水沖時(shí)間；沖洗時(shí)間共計(jì)為:；沖洗周期,反沖洗橫掃強(qiáng)度為。2.設(shè)計(jì)計(jì)算（1）池體設(shè)計(jì)①濾池工作時(shí)間：(式中未考慮排放初濾水)。②濾池總面積F:≈328m3③濾池分格:選雙格V型濾池,池底板用混凝土,單格寬B單=15m,長(zhǎng)L單=22m,面積330m2,共兩座,每座分四格，單個(gè)面積f=83m2,總面積332m2④校核強(qiáng)制濾速:。⑤濾池的高度確定:濾池超高,濾層上水深,濾層厚度。承托層厚取。濾板厚參考濾板用0.05m厚預(yù)制板,上澆0.08m混凝土層,故取。濾板下布水區(qū)高度取。濾池的總高度為:排水系統(tǒng)布置示意則單個(gè)濾池尺寸：長(zhǎng)×寬×高=22m×15m×3.93m(10)加氯間計(jì)算水廠處理水量Q=62640m3/d=2610m3/h,消毒采納液氯消毒，預(yù)氯化最大投加量為，清水池最大投加量為。預(yù)加氯量為清水池加氯量為二泵站加氯量自行調(diào)整，在此不做計(jì)算，則總加氯量為Q總=Q1+Q2=0.315+2.61=2.925kg/h選用兩臺(tái)型號(hào)MJL-Ⅱ加氯機(jī)，一用一備，加氯量2～18kg/h。330mm×370mm，。加氯間的平面尺寸為：長(zhǎng)9.0m，寬3.0m；氯庫(kù)平面尺寸為：12.0m，寬9.0m。（11）儲(chǔ)氯量計(jì)算儲(chǔ)氯量按20天考慮為：G=20×24Q總=20×24×2.925=1404kg(12)清水池計(jì)算1)清水池的有效容積計(jì)算已知設(shè)計(jì)供水量Q=58000m3/d，閱歷系數(shù)k=10%，共設(shè)相等容積清水池2座，清水池有效水深h=4.0m,清水池超高h(yuǎn)1=0.5m,則，清水池總有效容積W1=kQ=0.1×58000=5800m3每座清水池的有效容積,每座容積為：2900m3>2000m3時(shí)，采納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(gè)面積為，取，超高取，則清水池高度取。清水池總高H=h+h1=4.0+0.5=4.5m,則單個(gè)清水池尺寸：長(zhǎng)×寬×高=29m×25m×4.5m,實(shí)際每座清水池有效容積為29×25×4=2900m3(2)進(jìn)水管，9.2清水池管道系統(tǒng)計(jì)算(1)進(jìn)水管，設(shè)兩座清水池，則采納鋼管，則實(shí)際流速(2)出水管由于用戶的用水量時(shí)時(shí)改變，清水池的出水管應(yīng)按出水量最大流量設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中取時(shí)改變系數(shù)=1.