水質(zhì)工程學(xué)課程方案說(shuō)明書(shū)

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)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(zhuān)業(yè)理論， 培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)知識(shí)綜 合分析和解決實(shí)際工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的初步能力，在設(shè)計(jì)、運(yùn)算、繪圖、 查閱資料和設(shè)計(jì)手冊(cè)以及使用設(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： 根據(jù)所給資料，設(shè)計(jì)一座城市自來(lái)水廠(chǎng)，確定水廠(chǎng)的規(guī)模、位置，對(duì) 水廠(chǎng)工藝方案進(jìn)行可行性研究， 計(jì)算主要處理構(gòu)筑物的工藝尺寸， 確 定水廠(chǎng)平面布置和高程布置， 最后繪出水廠(chǎng)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(xiě)出一份設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。 二工藝流程設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)1，設(shè)計(jì)供水量為 58000m3/d ，水廠(chǎng)

2、所在地為長(zhǎng)春地區(qū) 2，水廠(chǎng)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T 一級(jí)泵房T回轉(zhuǎn)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(jí)泵房方案二：原水T 一級(jí)泵房T往復(fù)式隔板絮凝池T平流沉淀池TV型濾池T清水池T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)單，施工方便 缺點(diǎn)：1、絮凝時(shí)間較長(zhǎng)2、水頭損失較小3、轉(zhuǎn)折處絮粒易破碎4、出水流量不易分配均勻1、水量大于 30000m3 /d的水廠(chǎng)2、水量變動(dòng)小収式優(yōu)點(diǎn)：1、絮凝效果較好2

3、、水頭損失較小3、構(gòu)造簡(jiǎn)單，管理方便 缺點(diǎn)：出水流量不易分配均勻1水量大于30000m3 /d的水廠(chǎng)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)1. 造價(jià)較低2. 操作管理方便，施工較簡(jiǎn)單3. 對(duì)原水濁度適應(yīng)性較強(qiáng)，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(jī)械排泥設(shè)備時(shí)，排泥效果好缺點(diǎn)

4、1. 占地面積較大2. 不采用機(jī)械排泥裝置時(shí)，排泥較困難3. 需維護(hù)機(jī)械排泥設(shè)備1. 耗材較多，老化后尚需更換， 費(fèi)用較咼2. 對(duì)原水濁度適應(yīng)性較平流池差3. 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 煩使用條件一般用于大中型凈水廠(chǎng)1. 可用于各種規(guī)模水廠(chǎng)2. 宜用于老沉淀池的改造，擴(kuò)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(guò)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。所以采用經(jīng)濟(jì)費(fèi)用較低的平流式沉淀池。3過(guò)濾池的比較過(guò)濾池普通快濾池V型濾池優(yōu)點(diǎn)1. 有成熟的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行穩(wěn)妥可靠2. 采用砂濾料，材料易得，價(jià)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(guò)濾，水質(zhì)較好1 運(yùn)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(zhǎng)，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(diǎn)1. 閥門(mén)多2. 必須設(shè)有全套沖洗設(shè)備1 配套設(shè)備多，如鼓風(fēng)機(jī)等2 土建較復(fù)雜，池身比普通快濾池深適用條件1.可適用大、中、小型水廠(chǎng)2 2 單池面積一般不宜大于 100m3.有條件時(shí)盡量采用表面沖洗或空氣助洗設(shè)備1 .適用大、中型水廠(chǎng)22.單池面積可達(dá)150m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(guò)濾效果好，因此本設(shè)計(jì)采用方案為：原水T 一級(jí)泵房T往復(fù)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(jí)泵房三.設(shè)計(jì)基本資料1.設(shè)計(jì)供水量為58000n3/d，水廠(chǎng)所在地為長(zhǎng)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(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7.08.05總硬度Mg/L CaCo3806總大腸菌群個(gè)/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(shí)間系數(shù)時(shí)間系數(shù)時(shí)間系數(shù)時(shí)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(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(guó)多 采用后者，采用濕投法時(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(guò)混凝 劑水

8、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(guò)混凝劑的水解和縮聚反應(yīng)而形成的高聚物的強(qiáng)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(wú)害、使用方便、貨源充足和價(jià)格低廉等優(yōu) 點(diǎn)，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(dāng)單獨(dú)使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(guò)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。池周?chē)鷳?yīng) 有工作臺(tái)，底部應(yīng)設(shè)置放空管。必要時(shí)設(shè)

9、溢流裝置。溶液池容積按下式計(jì)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(chǎng)的自用水量8%417cn41710 漢 2溶液池積為W,設(shè)置兩個(gè)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(hù)高，取0.2m; H 3-儲(chǔ)渣深度，取0.1m, 溶液池實(shí)際有效容積 W=4 x 3X 1.仁13.2m3滿(mǎn)足要求。溶液池尺寸：長(zhǎng)X寬X高=4nX 3nX 1.4m

10、3溶解池設(shè)計(jì)計(jì)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(zhǎng) a二F 1/2 = 2.0m;（取有效水深Hhi為0.9m,保護(hù)高H2為0.2m,儲(chǔ)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(shí)際有效容積 W=2 x2X 0.9=3.6m滿(mǎn)足要求。溶解池形狀采用正方形，尺寸：長(zhǎng)X寬X高 =2mx 2mx 1.2m溶解池的放水時(shí)間采用t = 15mi n,則放水流量 查水力計(jì)算表得放水管管徑 do= 100mm相應(yīng)流速V0=2.56m/s溶解池 底部設(shè)管

11、徑d= 100mnt勺排渣管一根。溶解池?cái)嚢柩b置采用機(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(guò)程，是進(jìn)行混凝和沉淀的重要前提，混凝過(guò)程要求在投藥后迅速完成?；旌纤俣纫?，藥劑應(yīng)在水流造成劇烈紊動(dòng)的條件下投入，一般混合時(shí)間10- 30秒，特別劇烈速度梯度超過(guò)1000秒-1和長(zhǎng)時(shí)間攪拌是不 宜的，這樣會(huì)導(dǎo)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(yīng)過(guò)程。投藥方式采用一點(diǎn)連續(xù)投藥，投在穩(wěn)壓井中然后進(jìn) 水。混合設(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 必須用管道連接時(shí)，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(shí)間不能超過(guò)2分鐘（即管道距離不宜超過(guò)120米）。 處理過(guò)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，才能有效提高藥劑使用率，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：采用D=1000m，則實(shí)際流速v=1.46m/s)采用參數(shù)(7) 水頭損失(水廠(chǎng)處理水量 Q=0.725nr/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)中采用的往復(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

13、凝池計(jì)算：水廠(chǎng)處理水量Q=62640r/d ；池?cái)?shù)n=2個(gè)；絮凝時(shí)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(shè)計(jì)水量 Qi = Q = 62640 = 1305 m3/h24n24><2有效容積 V =如 J305 2°=435m3 長(zhǎng)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(shè)計(jì)中：

14、a1=0.3m，實(shí)際流速 v=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、&則池子長(zhǎng)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(jì)，則池子總長(zhǎng)：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(gè)絮凝池尺寸：長(zhǎng)x寬X高 =24.8m

15、x 10mX 2.8m2平流式沉淀池計(jì)算：水廠(chǎng)處理水量Q=62640r/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 h1=0.5m;淀池污泥斗高度h2=0.4m單池設(shè)計(jì)水量°Q1T有效容積V二24Q 626403/31320m /d 31320 ?2 “ 3 2613m24長(zhǎng)度 L=3600vT=3600X 0.012 x 2=86.4m寬度B =261310.1m，設(shè)計(jì)中取10mLh 86.4 匯 3沉淀池長(zhǎng)度L與寬度B之比為：L/B=86.4/10=8.64 >4,滿(mǎn)足要求;長(zhǎng)度與深度之比L/h=

16、86.4/3=28.8 >10，滿(mǎn)足要求。總高度 H=h+ h1+ h 2=3.0+0.5+0.4=3.9m則單個(gè)沉淀池尺寸：長(zhǎng)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(shí)際運(yùn)行狀況，V型濾池來(lái)看采用氣水反沖洗技術(shù) 與單純水反沖洗方式相比，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）、較好地消除了濾 料表層、內(nèi)層泥球，具有截污能力強(qiáng)，濾池過(guò)濾周期長(zhǎng)，反沖洗水量 小特點(diǎn)?？晒?jié)省反沖洗水量4060%降低水廠(chǎng)自用水量，降低生產(chǎn) 運(yùn)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(bǔ)砂、換砂費(fèi)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(shè)計(jì)資料，綜合比較選用目前較廣泛使用的 V型濾池。設(shè)計(jì)水量（包括8%水廠(chǎng)自用水量）為：Q=62640r/d設(shè)計(jì)濾速采用V=8m/h，強(qiáng)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(shí)沖洗，最后再用水單獨(dú)沖洗。根據(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)具體如下：（1）沖洗強(qiáng)度第一步氣沖沖洗強(qiáng)度q氣i =16L/ s.m2 ；第二步氣-水同時(shí)反沖洗

18、， 空氣強(qiáng)度q氣2 =16L/ s.m2 ,水沖洗強(qiáng)度q水i =4.0L/ s.m2 ;第三步水沖洗 強(qiáng)度 q水2 = 6L/ s.m2。（2）沖洗時(shí)間第一步氣沖洗時(shí)間t氣二3min ,第二步氣-水同時(shí)反沖洗時(shí)間 t氣水=4min ,單獨(dú)水沖時(shí)間t水二5min ;沖洗時(shí)間共計(jì)為：t =12 min =0.2h ； 沖洗周期T = 48h ,反沖洗橫掃強(qiáng)度為2.0L/ sm2。2.設(shè)計(jì)計(jì)算(1)池體設(shè)計(jì)濾池工作時(shí)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(zhǎng)L單=22m, 面積330吊,共兩座，每座分四格，單個(gè)面積f=83m2,總面積332 校核強(qiáng)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(yù)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(gè)濾池尺寸：長(zhǎng)X寬X高 =22mx 15mx 3.93m(10) 加氯間計(jì)算水廠(chǎng)處理水量Q=62640r/d=2610miZh,消

20、毒采用液氯消毒，預(yù)氯化最大投加量為"mg/L，清水池最大投加量為 Mmg/L。預(yù)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(jì)算，則總加氯量為Q 總二Q1+Q2=0.315+2.61=2.925kg/h選用兩臺(tái)型號(hào) MJL-H加氯機(jī)，一用一備，加氯量 218kg/h。 330mmx 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

21、X 24Q總=20x 24 x 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=58000n/d，經(jīng)驗(yàn)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 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(shí)，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(gè)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(gè)清水池尺寸：長(zhǎng)x寬x高=29mx 25mx 4.5m ,實(shí)際每座清水池有效容積為329 x 25 x 4=2900m進(jìn)水管Qr = 99000m3 / d = 1.15m3 /s% = 1.2m/ s9.2清水池管道系統(tǒng)計(jì)算(1)進(jìn)水管Q! = 99000m3 / d = 1.15m3 /s= 1.2m/ s設(shè)兩座清水池，則采用DN8°°mm鋼管，貝y實(shí)際流速 v = 4Q24 1.15 2 = 1.14m/s門(mén)兀D2漢兀漢0.8出水管由于用戶(hù)的用水量時(shí)時(shí)變化，清水池的出水管應(yīng)按出水量最