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1、吉林农业大学发展学院课程设计 某城市净水厂处理工艺设计 1 设计任务书11设计资料1.1.1设计题目某城市净水厂处理工艺设计1.1.2设计规模根据某市“十一五”规划要求，为满足城市、工业、人民生活需要，决定建设净水厂一座，日产水量6万/d，分两期建成，即第一期工程为3万/d，与二期工程统一考虑一次设计1.1.3自然条件1.1.3.1地理位置1.1.3.2气象1.1.4水文地质资料1.1.4.1地形地貌该城市高程大约在10331082cm左右1.1.4.2水文资料1.1.4.3 B水库水文资料1.1.5水质资料水库水质符合二类水源水的水质指标，水温最高为23，最低为1，水库出水浊度不大于200度
2、，特殊情况（如汛期洪水）时出水浊度不大于500度。细菌总数54个/L，大肠杆菌数为42个/L,水库主要特征值见表1.2设计内容主要以下内容：1.2.1净水工艺方案选择1.2.2各处理构筑物的设计和计算1.2.3厂区给排水管道布置1.2.4净水厂平面布置和高程布置设计1.2.5水厂处理成本计算1.3设计成果1.3.1设计计算书一份1.3.2图样：给水厂总平面及高程布置图2张2 净水厂工艺处理的确定2.1净水厂的处理水量以最高日平均时流量计，近期处理规模为（包括7%水厂自用水量），远期达到6.42，水处理构筑物按照远期处理规模设计。2.2净水厂的主要构筑物拟分为四组，每组处理规模为1.605近期建
3、两组，远期再建两组，净水厂处理后的水符合国家生活饮用水卫生标准（GB57492006）。净化工艺流程拟采用常规处理工艺，经过技术、经济综合比较后采用如下图所示的工艺流程。排入河双阀滤池配水井原水机械混合池机械絮凝池平流沉淀池清水池送水泵房加药间污泥调节池加氯间回流调节池雨水泵房厂区污水回流至配水井加氯补氯用户反冲排水溢流水排入河3 水处理构筑物设计计算3.1混凝剂配制和投加工艺设计3.1.1混凝剂配制和投加3.1.1.1设计参数设计流量Q=6.42=2675/h=0.75/s，根据原水水质及水温参考有关，水厂的运行经验选择的絮凝剂为碱式氯化铝，采用水量泵湿式投加。碱式氯化铝含量w=10%混凝剂
4、最大投加量a=50mg/L,每天调制药剂次数n=3次。3.1.1.2设计计算3.1.1.2.1溶液池的容积取=11.0溶液池分三个格，二用一备，交替使用，药剂溶液池的每格有效容积为5.5，有效高度2.25m，超高0.5m，每格实际尺寸为LBh=2m2m2.75m，置于室内地面上。3.1.1.2.2溶解池容积取溶解池容积为溶液池容积的0.3倍，即=0.3=0.311.0=3.3格数与溶液池相同，二用一备，交替使用，单格有效容积1.65，有效高度取1.7m，超高0.3m。设计尺寸为1m1m2m。池底颇度采用2.5%.3.1.1.2.3溶解池溶解设备采用中心固定式平桨板式搅拌机，桨的直径为750mm
5、,桨板深度为1400mm，质量200kg，溶解池置于地面以上，池底与溶液池顶相平，溶解后的药液依靠重力，流入溶液池内，溶解池底部设置管径d=100mm的排渣管一根，溶解池和溶液池材料都采用钢筋混凝土，内壁粘贴聚氯乙烯板。3.1.1.2.4药剂仓库药库与加药间何建在一起，药库的储备量按最大投药量的30天用量计算，每天需药量M=3.21t/d，堆高1.5m，通道系数采用1+15%=1.15。则仓库的面积=73.83。在仓库内设有磅秤，尽可能考虑汽车运输方便，并留有1.5m宽的过道，药库与加药间合建，平面尺寸为10m9m。3.1.1.2.5计量设备设六台活塞式隔膜计量泵，四用二备，单台投加量600L
6、/h.3.1.1.2.6混凝剂投加混凝剂投加采用复合循环控制，在加药间内设有一套PLC，在净水厂的进水管设有流量计。在混合反应沉淀池内设有游动电流检测仪。游动电流检测仪的取样点在混合反应沉淀池的出水口处。运行时，投药泵PLC现根据进水流量计的信号控制投药泵自动进行比例投加，然后根据游动电流检测仪反馈的信号进行负反馈控制，调整投药泵的投药量，从而实现投药的复合循环控制。3.2配水井工艺设计净水厂内反应沉淀处理工艺分为四组，每组设计两座处理构筑物，设计一座配水井。3.2.1设计参数3.2.1.1设计流量=0.19=11.4水力停留时间T=4min3.2.1.1.2设计计算配水井体积V=T=11.4
7、4min=45.6配水井平面尺寸A=有效水深H=45.6/6=7.6m取H=8.0m,超高0.5m,则井深为8.5m配水井出水处设溢流堰，采用渠道与混合池连接，渠道的宽度b=1.0m,流速取v=1.0m/s,则有效水深 取0.2m超高取0.3m，渠道深=（0.2+0.3）m=0.5m，配水井设DN=1200mm溢流管，溢流管溢流水位10m，放空管径DN600mm。3.3机械混合池工艺设计混合池设计四组，一期工程和二期工程各两组，每组两个池，与絮凝沉淀池合建在室内。3.3.1设计参数池数n=8座 单池设计流量=Q/8=0.75/8=0.10,混合时间T=65s3.3.2设计计算3.3.2.1单池
8、容积V=T=0.1065=6.5，每座混合池分为两格，每格容积为3.3，单格平面尺寸LB=1m1m，有效水深h=3.3m,超高取0.3m,则池的总高度H=3.3+0.3=3.6m3.3.2.2机械混合池的桨板尺寸桨板外缘直径=1.2m，桨板宽度b=0.2m,桨板长度l=0.4m,搅拌器离池底距离=（0.50.75），取=0.5=0.6m,H/B=3.3/1=3.3(1.21.3),则搅拌器设两层，每层间隔=（1.01.5），取=1.0=1.2m，垂直轴上装设两个叶轮，每个叶轮装一对桨板，为加强混合效果，防止水流随桨板回转，在池周壁上设四块固定挡板，每块宽度=B/11=1/11=0.1m，其上下
9、缘离水面和池底均为B/4=1/4=0.25m,挡板长=H-2=(3.3-20.25)=2.8m3.3.2.3垂直轴转速No(rad)桨板外缘线速度采用v=2.0ms,则3.3.2.4浆板旋转角度3.3.2.5浆板转动时消耗功率Noe-搅拌器层数，此处e=2c-阻力系数，c=0.2-0.5，取c=0.3水的密度，m3Z-桨板数，取z=4（块）R-垂直轴中心到桨板边缘的距离，R=Do2=1.22m=0.6mr-垂直轴中心到桨板内缘的距离（m），g-重力加速度，g=9.8m所以3.3.2.6转动桨板所需电动机效率N(KW)浆板转动时的机械总效率转动效率，则 选用功率为4.0KW的电动机3.4机械搅拌
10、絮凝池工艺设计由于处理水量较大，采用配有变频调速的电动机的水平轴式等径叶轮机械搅拌絮凝池。3.4.1设计参数设计流量Q=，池数n=8座，单池设计流量，絮凝时间t=20min，池内平均水流采用n=3.3m，超高取0.3m，搅拌器的排数排n=4排。3.4.2设计计算3.4.2.1池体尺寸单池容积3.4.2.2池长，取=16m式中 Z搅拌器档数3.4.2.3池宽取B=3.0m3.4.2.4搅拌设备3.4.2.4.1叶轮直径D叶轮旋转时，应不露出水面，也不触及池底。取叶轮边缘与水面及池底间净空=0.15m,则D=h-2h=3.3-20.15m=3.0m3.4.2.4.2叶轮的桨板尺寸桨板长度取L=0.
11、5m(L/D=0.5/3.0=0.170.75满足要求)，桨板宽度取b=0.2m.每个叶轮上设置桨板数，共设四排轴，每排轴装四个叶轮，16块桨板。3.4.2.4.3每排搅拌器上桨板面积与絮凝池过水面积之比25符合要求3.4.2.4.4搅拌器的转数-搅拌器的转数（r/min）V-叶轮边缘的线速度（m/s）,第1至第4排分别采用Do-叶轮上桨板中心点的旋转直径=Do=D-b=(3.0-0.2)m=2.8m.每排搅拌区的转数取则各排叶轮半径中心点的实际线速度。3.4.2.4.5叶轮旋转时克服水的阻力所消耗的功率NoNo-叶轮旋转时克服的阻力所消耗的功率（KW） L-桨板长度（m）,L=0.5m-叶轮
12、半径 =2.8/2=1.4m-叶轮半径与桨板宽度之差 =-b=1.4-0.2=1.2mW-叶轮旋转的角速度（rad/s),w=2v/k-系数 -水的密度=1000kg/-阻力系数 根据桨板的宽度和长度之比（b/l)确定本设计b/l=0.2/0.5=0.41 取=1.10 表3-1 不同的b/l的 值b/l181.101.151.191.291.402.00所以每个叶轮旋转时克服水的阻力所消耗的功率为3.4.2.4.6各排轴转动每个叶轮所需的电动机功率Ni-电动机功率(KW) 各排轴上叶轮的效率为3.4.2.4.7每排搅拌轴所需电动机功率3.4.2.4.8计算GT值絮凝池的平均速度梯度G值用下式
13、计算G-平均速度梯度（）P-单位时间，单位体积液体所消耗的功，即外加干水的输入功率（KW/m3）水的动力粘度（pa.s）,水温按15计，其中所以GT=20.942060=2.5在范围内符合要求。3.5絮凝池与沉淀池合建。已知：采用平流式沉淀池，近期和远期各设计两组，每组两座，共八座池。3.5.1设计参数单池设计流量=0.10m/s，沉淀时间t=2.5h，水平流速v=11.0mm/s，有效水深h=3.5m。3.5.2设计计算3.5.2.1池体尺寸3.5.2.1.1池容积 3.5.2.1.2池长 取L=100m 3.5.2.1.3池宽 取B=3m（配合絮凝池便于合建） 每池中间设一导流墙，导流墙用
14、砖砌，导流墙宽为240mm，则沉淀池每格宽度3.5.2.1.4尺子尺寸校核长宽比 L/B=100/3=33.34 （符合设计要求） 长深比 （符合设计要求） 沉淀池水平流速 （符合设计要求）3.5.2.2进水穿孔墙为使水流均匀地分布在整个进水截面上，并尽量减少扰动，在沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水（墙长10m，墙高3.8m，用机械刮泥装置排泥，其积泥厚度0.1m，超高0.2m）。3.5.2.2.1穿孔墙总面积。孔洞处流速采用=0.20m/s（为防止絮凝体破碎，孔口流速不宜大于0.150.2m/s）。则 =孔洞个数N。孔洞采用半砖矩形孔眼，尺寸为15cm8cm。则 个，实取N=41个3.5.2.2.2孔眼的实际流速 3.5.2.2.3孔眼的布置。水平方向孔眼净间距取400mm，孔眼布置成九排，每排孔眼数为41/9=4个，其所占的宽度为（40.15+30.40）m=2.0m，剩余宽度为：B-2=（3-2） m=1m，均分在各灰缝中。垂直方向
