某城市净水处理厂初步设计.doc
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1、摘 要:给水系统是保证城市、工矿企业等用水的各项构筑物和输配水管网组成的系统,当然,水在日常和生产生活中占有极其重要的地位,在现代化工业企业中,为了生产上的需要以及改善劳动条件,水更是必不可少,缺水将会直接影响工业产值和国民经济发展的速度,因此,给水工程成为城市和工况企业的一个重要基础设施,必须保证足够的水量、合格的水质、充裕的水压供应生活用水、生产用水和其他用水,还要兼顾今后的发展。给水工程的任务是向城镇居民、工矿企业、公共设施等提供用水,且保证水质、水量、水压要求。本次设计的题目为东北地区某市给水厂初步设计,选择设计水量为70000m3/d,给水厂处理工艺采用常规处理工艺:原水混凝沉淀(澄
2、清或气浮)过滤消毒饮用水。混合是在扩散混合器中投加碱式氯化铝,选用机械搅拌澄清池进行沉淀絮凝,过滤设备采用具有广阔发展前景的V型滤池,最后投加液氯进行消毒。经过给水厂中各处理构筑物处理后,出厂水能够达到饮用水要求。关键词:给水工程 往复式隔板絮凝池 普通快滤池 目录1设计任务及设计资料 11.1课程设计任务与要求 11.1.1课程设计任务 11.1.2设计要求 11.2课程设计原始资料 11.2.1气候资料 11.2.2原水水质 21.2.3城市规划资料 21.3课程设计结果 21.3.1设计计算的主要内容 21.3.2课程设计成果 22某城市净水处理厂初步设计计算说明书 42.1给水厂的设计
3、规模 42.2给水厂的工艺流程选择 42.3配水井的设计计算 42.3.1设计参数 42.3.2设计计算 42.4混凝剂的配置和投加 52.5隔板絮凝池设计计算 62.5.1设计参数 62.5.2设计计算 62.6斜管沉淀池 92.7普通快滤池设计计算 122.8消毒 162.9清水池设计 17 3 净水厂平面与高程布置193.1净水厂的平面布置 193.2水厂管线设计 193.3水厂高程布置 213.4水厂绿化及道路 214 结论22参考文献23231 设计任务及设计资料1.1课程设计任务与要求1.1.1课程设计任务此次设计题目为:某城市净水处理厂初步设计,其内容包括:1).设计计算(1)计
4、算城镇最高用水日与最高用水时水量。确定水厂处理水量(2)进行给水处理工艺确定。(3)进行主要构筑物设计计算。(4)水厂平面布置。(5)水厂高程设计计算。2)编写设计计算说明书一份。说明书内容包括:设计的原始资料和设计任务、各项设计与计算以及设计过程中的体会等,可附必要的计算草图。说明书要求,计算正确,说理清楚,简明扼要,文字通顺,篇幅15页左右。3)绘制下列设计图各一张(1)城市给水处理厂平面布置图(2)城市给水厂高程布置图以上二张图纸,给绘制完备后附在说明书后,装订成册上交定成绩。1.1.2设计要求出平面布置图和高程图各一张(1号工程图),附设计说明书。构筑物总体布置时即要兼顾目前一期设计,
5、又要留有二期、三期改扩建发展空间。1.2课程设计原始资料1.2.1气候资料某城市属于温带季风性大陆气候,占地一千多公顷,年平均气温18,最高气温34,最低气温-23,年降雨量1100mm,主导风向西南风,地下土壤类型为亚粘土,地下水位位于地表下8m,一条河流由城市北侧流向南侧。1.2.2原水水质原水水质分析如下表所示。表1.1 原水水质表项目单位数据项目单位数据色度度6-9CO2mg/L15.3嗅味/无Na+K+mg/L8-10浊度NTU40-60SO42-mg/L15-20pH/6.8-7.9溶解性固体mg/L120-150总硬度mgCaO/L2.0-3.2酚mg/L0.002总铁mg/L0
6、.12-0.24有机磷mg/L0.09Cl-mg/L15.5砷mg/L0.034HCO3-mg/L100-120耗氧量mg/L0.75Ca2+mg/L50-80氨氮mg/L0.03Mg2+mg/L4.8-9.7细菌总数mg/L36000NO3-mg/L5.8大肠杆菌mg/L5400F-mg/L2.5悬浮物mg/L4.5要求出水达到生活饮用水卫生标准(GB 57492006)的水质要求1.2.3城市规划资料:(1) 城市居住区面积约250公顷,给水人口普及率为100%。(2) 居住区情况:人口密度为(100+学号后两位数字)cap/公顷;综合生活用水定额为290 L/ 人d;(3)由城市管网供水
7、的企业1为造纸厂,生产能力为80t/d(每吨纸耗水量为250m3);企业2为化肥厂,生产用水量为3500m3/d。(4) 浇洒道路及绿地用水量考虑600m3/d。(5) 工厂要求城市管网供水,对水压无特殊要求。(6) 未预见及管网漏失系数取k=1.5。1.3课程设计结果1.3.1设计计算的主要内容给水厂的主要工艺流程,各构筑物的作用及主要尺寸和工艺要求等。1.3.2课程设计成果(1)设计计算书一份,约5000-10000字。设计水量确定与计算(须包括居民用水,工厂企业用水,市政绿地等用水)给水处理工艺流程设计,在确定给水处理工艺流程时,同时选择适宜的各处理构筑物的类型;各个构筑物的工艺设计计算
8、,包括类型、数目、参数和主要尺寸等的确定;泵站、泵房工艺设计要确定水泵机组的台数、水泵型号、泵站的结构形式等;对给水处理系统要做出较准确的水力计算与高程计算;(2)设计图纸2张(1号图,要求均用CAD绘图)。给水处理厂平面布置图应包括主体工艺构筑物级必要的附属构筑物,并符合实际。管线布置应包括厂区的工艺管线,给水管线,污水管线以及雨水管线。高程图以地面为基准标高,应体现出各个构筑物的特征及工艺过程。水平及纵向可取不同的绘制比例。2 某城市净水处理厂初步计算设计计算说明书2.1给水厂的设计规模城市居住区面积约250公顷,人口密度为117cap/公顷;综合生活用水定额为290 L/ 人d;则:居民
9、用水量为即: 企业1(造纸厂)企业2(化肥厂)的用水量;浇洒道路及大面积绿化所需水量最高日的用水量最高时设计用水量2.2给水厂的工艺流程的选择给水厂的工艺流程的选择: 加药 原水 配水井 扩散混合器 往复式隔板絮凝池 加氯 斜管沉淀池 普通快滤池 清水池2.3配水井的设计计算2.3.1设计参数:配水井按近期规模建造,考虑到远期工程可预留一个规模相同的配水井的位置。2.3.2设计计算1.配水井有效容积式中:2. 配水井进水管径设为一根进水管,设计流量为Q=48873.75m3/d进水管管径设为800mm时,v=1.13m/s,符合v=1.0-1.2m/s的要求3. 配水井直径式中:2.4混凝剂的
10、配置和投加1. 投药设备:投药设备包括溶解池,溶液池,搅拌设备等。(1)溶液池溶液池一般为高架式设置,以便能重力投加药剂。溶液池一般采用钢筋混凝土池体,内壁需进行防腐处理。设计混合剂最大投加量,药溶液浓度c=20%(按商品质量计),混凝剂每日配置次数n=2次。溶液池溶积:圆整:2.5m。溶液池设置两个,每个容积均为2.5 ;溶液池的形状采用矩形。设矩形长度L为2.5m,宽为1m,有效水深为0.7m,超高设为0.3m,则矩形尺寸为:。(2)溶解池为了方便投药,溶解池高成一般以设置在地平面以下为宜,池顶高出地面1m左右,以改善操作条件。溶解池容积:圆整为。溶解池的放水时间设为10min.则放水量:
11、2.药剂投加与混合系统在大多数情况下,水厂投药系统多采用压力投加,压力投加可采用水射器,利用水射器将药剂压入扩散混合器中。加药间面积取,平面设计尺寸为:。扩散混合器参数设计本设计在2.1.1章节已确定使用扩散混合器。查给水排水设计手册第三册城镇给水,混合管节长度,即根据给定要求,设计混合器尺寸为:,扩散混合器水头损失一般为。2.5隔板絮凝池设计计算2.5.1设计参数廊道内流采用4档:分两池。v1=0.5m/s,v2=0.4m/s,v3=0.35m/s,v4=0.3m/s 絮凝时间:T=30min 池内平均水深:H1=2.0m 超高:H2=0.3m 池数:n=2 转弯处的过水断面面积,取廊道断面
12、面积的1.3倍2.5.2设计计算1. 总容积的计算式中:2. 每池净平面面积F式中:3. 隔板间距隔板间距按廊道内流速的不同分为4档:取,则实际流速,取,则实际流速,按上述方法计算得:,4. 池体宽度与长度每一种间隔采取4条,则廊道总数为16条,水流转弯次数为15次。则池子长度(隔板间净距之和):池子宽度B:隔板厚度按计,则池子总长:5. 水头损失计算按廊道内的不同流速分成4段,分别计算水头损失。第一段:水力半径: 槽壁粗糙系数,流速系数,故 第一段廊道长度:第一段水流转弯次数: 则絮凝池第一段的水头损失为:各段水头损失计算结果如下,见表3-1。表3-1 各段水头损失计算结果段数141620.
13、140.1180.4757.280.086241620.180.0880.3559.370.036341620.180.0880.3559.370.036441620.210.0750.360.80.022根据上表,计算絮凝池总水头损失:6. 池底坡度 2.6斜管沉淀池沉淀池是指用于沉淀的构筑物,池体由进口区、沉淀区、出口区、泥渣区四部分组成。沉淀池的计算主要应确定沉淀区和泥渣区的容积及几何尺寸,计算和布置进、出口及排泥设施等。沉淀池型式的选择,应根据水质、水量、水厂的平面和高程布置的要求,并结合絮凝池结构形式等因素确定。某市给水处理厂为中型水厂,水源水质较好,综合考虑选用占地面积小且沉淀效率
14、高的上向流斜管沉淀池。计算内容包括池体尺寸,斜管装置,校核运行参数(停留时间、上升流速、雷诺数等),确定排泥设备及进水与出水系统等。设计数据设计流量表面负荷取斜管材料采用厚0.4mm塑料板热压成正六角形管,内切圆直径,长1000m,水平倾角计算按照下式求清水区面积:采取沉淀尺寸为为了配水均匀,进水区布置在16m长的一侧。在11.5中扣除无效长度0.5m。因此净出口面积(考虑斜管结构系数1.03):采用保护高0.3m,清水区1.3m,配穿孔排泥槽高0.8m,斜管高度,池子总高度H=0.3+1.3+1.6+0.8+0.87=4.87m,沉淀池采用穿孔墙,排泥采用穿孔管,集水系统采用穿孔管。核算(1
15、)雷诺数水力半径当水温时,水的运动粘度,可求得管内流速:(2)弗劳德数Fr(3)斜管中的沉淀时间(一般在之间)进口配水系统穿孔墙上的孔洞流速v采用v0.15 m/s,洞口的总面积:每个洞口尺寸定为20cm25cm,则洞口数为:则孔洞实际流速为:孔洞布置絮凝池出水通过溢流堪进入沉淀池配水区,配水区中的水通过穿孔墙分配,进口处用砖砌穿孔墙,墙长16,高12采用机械排泥时斜管底到池底的高度以不小于1.5为宜)1.孔孔布置成8排,每排孔洞数为10个2.水平方向孔洞间净距取1m,即4块砖的长度,则所占的宽度为: 0.2010+110=10.2m,剩余宽度30-10.2=19.8m,均分在各灰缝中。 垂直
16、方向孔眼净距取60 mm ,孔眼分布高度为:集水系统:采用淹没孔口集水槽集水,集水槽个数N=61.集水槽中心距a2.槽中流量考虑出水量超负荷的可能性,总流量按设计流量的1.1倍计算。槽中流量3.槽中水深 槽宽 起点槽中水深 终点槽中水深4.槽的高度 集水方法采用淹没式自由跌落。淹没深度取5cm,跌落高度取5cm,槽的超 高取0.15 ,则集水槽总高度5集水槽孔眼计算 (1)所需孔眼总面积w由 得 式中: q0 集水槽流量,m 3/s ; 流量系数,取0.62h 孔口淹没水深,m,此处为0.05 m;w 孔眼总面积, m 2 。 所以 (2)单孔面积 孔眼直径采用,则单孔面积(3)孔眼个数 ,取
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