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1、水质工程学（一）课程设计说明书学 院：环境科学与工程学院 系 名： 市政工程系 专 业： 给水排水 姓 名： 姚忆文 学 号： 0720105111 班 级： 0711 指导教师： 黄 天 寅 指导教师： 2010 年 7 月 15 日水质工程学(一) 课程设计说明书- 1 -目 录第一章 设计基本资料和设计任务21.1 设计基本资料21.2 设计任务3第二章 水厂设计规模的确定4第三章 水厂工艺方案的确定6第四章 水厂各个构筑物的设计计算84.1 一级泵站84.2 混凝剂的选择和投加84.3 管式静态混合器114.4 往复式隔板絮凝池114.5 斜管沉淀池154.6 普通快滤池174.7 消
2、毒234.8 清水池244.9 二级泵站254.10 附属构筑物26第五章 水厂平面和高程布置275.1 平面布置275.2 高程布置27附：参考文献29水质工程学(一) 课程设计说明书- 2 -第一章 设计基本资料和设计任务1.1 设计基本资料1.生活用水量该地区现有人口 3.1 万,人均用水量标准(最高日)为220L/cap d2.城市大用户集中用水量工厂 A：0.7 万 m /d；工厂 B：0.6 万 m /d3 3工厂 C：0.8 万 m /d；工厂 D：1.4 万 m /d3.一般工业用水量一般工业用水量占生活用水量的 182 % .4.第三产业用水量第三产业用水量占生活用水量的 1
3、00 % .5.最大日时变化系数为 1.40.6.原水水质及水文地质资料(1)原水水质情况序号 名称 最高数 平均数 备注1 色度 40 152 PH 值 7.8 7.23 DO 溶解氧 11.2 6.384 BOD52.5 1.15 COD 4.2 2.46 SS 最高 570 300水质工程学(一) 课程设计说明书- 3 -7 其余均符合国家地面水水源 I 级标准(2)水文地质及气象资料a.河流水文特征最高水位:-1.0 m,最低水位:-3.0 m,常年水位:-2.0 mb.气象资料历年平均气温:20C，年最高平均气温:30C，年最低平均气温:0C年平均降水量:1000 mm，年最高降水量
4、:1800 mm，年最低降雨量:800 mm常年风向:东南风，频率：12%历年最大冰冻深度 20 cmc.地质资料第一层：回填、松土层，承载力 8kg/cm ,深 11.5 m；2第二层：粘土层，承载力 10kg/cm ,深 34 m；第三层：粉土层，承载力 8kg/cm ,深 34 m；2地下水位平均在粘土层下 0.5 m。1.2 设计任务1.某水厂工艺设计,确定水厂建设规模、位置；2.水厂工艺方案确定及可行性研究(进行两种方案比较)；3.水厂构筑物设计计算,完成水厂平面布置图、高程图(完成设计图 2 张以上,其中手工图 1 张以上)；4.设计计算说明书 1 份.水质工程学(一) 课程设计说
5、明书- 4 -第二章 水厂设计规模的确定1.近期规模已知:该地区现有人口 3.1 万,人均用水量标准(最高日)为220L/cap d工厂 A：0.7 万 m /d；工厂 B：0.6 万 m /d3 3工厂 C：0.8 万 m /d；工厂 D：1.4 万 m /d一般工业用水量占生活用水量的 182%第三产业用水量占生活用水量的 100 %最大日时变化系数为 1.4可得:Q 生活 = 31000220 = 682(万 L/d) = 0.682(万 m /d)3Q 集中 = 0.7 + 0.6 + 0.8 + 1.4 = 3.5(万 m /d)Q 生产 = Q 生活182 % = 0.682182
6、 % = 1.241(万 m /d)3Q 三产 = Q 生活100 % = 0.682100 % = 0.682 (万 m /d)由于最大日时变化系数为 1.4Q 生活 + Q 生产 + Q 三产 + Q 集中 = 6.105(万 m /d)3考虑管网漏失水量和未预计水量(系数 1.151.25)6.1051.20 =7.326 (万 m /d)3考虑水厂自用水量(系数 1.051.10)7.3261.05 = 7.692(万 m /d)3水质工程学(一) 课程设计说明书- 5 -近期水厂用水约为 8(万 m /d)33.水厂设计规模为:近期规模 8 万 m3 /d.水处理构筑物按照近期处理规
7、模进行设计.水厂的主要构筑物分为 2 组，每组构筑物类型相同,每组处理规模为4 万 m3 /d.近期建造 2 组第三章 水厂工艺方案的确定水处理构筑物类型的选择，应根据原水水质，处理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积和地形条件等，通过技术经济比较确定.初步选定两套方案如下:方案一:取水一级泵站管式静态混合器往复隔板絮凝池斜管沉淀池普通快滤池清水池二级泵房用户消毒剂方案二:取水一级泵站管式扩散混合器折板絮凝池平流沉淀池V型滤池清水池二级泵房用户消毒剂 方案一 方案二类别 管式静态混合器 管式扩散混合器优点构造简单，安装方便 。混合快速均匀管式孔板混合器前加装一个锥形帽，水流合药剂对冲锥形帽后扩散
8、形成剧烈紊流，使药剂和水达到迅速混合。不需外加水质工程学(一) 课程设计说明书- 6 -动力设备，不需土建构筑物，不占用地缺点 混合效果受水量变化有一定影响 1.水头损失稍大2.管中流量过小时，混合不充分适用条件 适用于水量变化不大的各种规模水厂 适合于中等规模类别 往复隔板絮凝池 折板絮凝池优点 1. 絮凝效果较好2. 构造简单,施工方便 1. 絮凝时间短2. 絮凝效果好缺点 1. 絮凝时间较长2. 水头损失较大3. 转折处絮粒易破碎4. 出水流量不易分配均匀1.构造较复杂2.水量变化影响絮凝效果适用条件 1. 水量大于 30000 m3 /d 水厂2. 水量变动小 水量变化不大的水厂类别
9、斜管沉淀池 平流沉淀池优点1.水力条件好，沉淀效率高2.体积小，占地少3 停留时间短1.造价较低2.操作管理方便，施工较简单；3.对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果稳定4.带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点1.抗冲击负荷能力差2.排泥复杂3.斜管耗用较多材料，老化后尚需要更换，造价费用较高4.对原水浊度适应性较平流池差6.处理水量不宜过大1.占地面积较大2.不采用机械排泥装置时，排泥较困难3.需维护机械排泥设备适用条件一般用于大中型水厂 1. 可用于各种规模水厂2. 宜用于老沉淀池的改建,扩建和挖潜3. 适用于需保温的低湿地区4. 单池处理水量不宜过大类别 普通快滤池 V 型滤池1.可采用降
10、速过滤，过滤效果较好2.构造简单，造价低3.运行稳定可靠4.采用大阻力配水系统，单池面1.运行稳妥可靠2.采用较粗滤料，材料易得 3.滤床含污量大，周期长，滤速高，水质好；不会发生水力分级现象，使滤层含污能水质工程学(一) 课程设计说明书- 7 -优点 积可做得较大，池深较浅 力提高4.具有气水反冲洗和水表面扫洗，冲洗效果好。使洗水量大大减少缺点 1.阀门多2.单池面积大3.抗冲击负荷能力差4.必须设有全套冲洗设备1.配套设备多，如鼓风机等2.土建较复杂，池深比普通快滤池深适用条件 1.进水浊度小于 102.可适用于大中型水厂3.单池面积一般不宜大于 1004.有条件时尽量采用表面冲洗或空气助
11、洗设备1.进水浊度小于 102.适用于大中型水厂3.单池面积可达 150以上根据技术性能比较,确定选择方案一,即:取水一级泵站管式静态混合器往复隔板絮凝池斜管沉淀池普通快滤池清水池二级泵房用户消毒剂第四章 水厂各个构筑物的设计计算4.1 一级泵站1.一泵房吸水井水厂地面标高 0.000m，河流洪水位标高为-1.000m，枯水位标高为-6.000m，设计一泵站吸水井底标高为-8.000m，进水管标高为-7.000m，一泵站吸水井顶标高为 0.500 米，宽为 6m，长度 20m，分为两格。水质工程学(一) 课程设计说明书- 8 -2.一泵房一泵房底标高为-9.000m,一泵房顶标高为 6.500
12、m.4.2 混凝剂的选择和投加设计原则:溶液池的底坡不小于 0.02，池底应有直径不小于 100mm 的排渣管。池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以上或半地下为宜，池顶宜高出地面 1.0m 左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池一般采用钢筋混凝土池体来防腐。已知条件:水厂单组构筑物设计流量 Q=40000m3/d 根据原水水质及水温，参考有关水厂的运行经验，选精致硫酸铝为混凝剂。最大投加量为30mg/L，精致硫酸铝投加浓度为 10%。采用计量投药泵投加。计算过程:1. 溶液池容积 W1W1=uQ/(417bn)式中：u混凝剂（
13、精致硫酸铝）的最大投加量，30mg/L;Q处理的水量，1666.7m 3/h;b溶液浓度（按商品固体重量计） ，10%；n每日调制次数，2 次。所以: W 1=301666.7/(417102)= 5.99 m3水质工程学(一) 课程设计说明书- 9 -溶液池容积为 8 m3 ,有效容积为 6 m3， 有效高度为 1.5m，超高为 0.5m，溶液池的形状采用矩形，长宽高=222m.置于室内地面上，池底坡度采用 0.03.溶液池旁有宽度为 2.0m 工作台，以便操作管理，底部设放空管。2. 溶解池(搅拌池)容积 W2W2=0.3W1=0.35.99=1.80 m3 其有效高度为 1.5m,超高为
14、 0.5m,设计尺寸为 1.51.02m,池底坡度为 3%。溶解池池壁设超高，以防止搅拌溶液时溢出。溶解池为地下式，池顶高出地面 0.5m，以减轻劳动强度和改善工作条件。由于药液具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道以及配件都采用防腐措施。溶液池和溶解池材料采用钢筋混凝土材料，内壁涂衬以聚乙烯板。为增加溶解速度及保持均匀的浓度，采用机械搅拌设备。使用中心固定式平桨板式搅拌机。桨直径 750mm,桨板深度 1400mm。3.加药间和药库加药间和药库合并布置，布置原则为:药剂输送投加流程顺畅,方便操作与管理,力求车间清洁卫生,符合劳动安全要求,高程布置符合投加工艺及设备条件.储存量一般按最大投药量的期间的 15-30 天的用量计算。混凝剂为精制硫酸铝，每袋的质量为 40kg，每袋的体积为0.50.40.2 m3，投药量为 30g/ m3，水厂设计水量为 2084m3/h，水质工程学(一) 课程设计说明书- 10 -药剂堆放高度为 1.5m，药剂贮存期为 30d。硫酸铝袋数 N = 24Qut/1000W= 241666.73030/(100040)900 袋有效堆放面积 A = NV/1.5（1-e）=9000.50.40.2/（1.50.
