水质工程学课程设计1计算书.docx

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1、1总论21.l设计任务及要求21.2根本资料2设计规模错误!未定义书签。1.2.2 原水水质分析错误!未定义书签。1.2.3 地质条件4124气象条件错误味定义书签。1.2.5 处理要求错误!未定义书签。1.2.6 厂区地形错误!未定义书签。2总体设计42.1 净水工艺流程确实定42.2 构筑物形式选择错误!未定义书签。3混凝沉淀.43.1 混凝剂投配设计4混凝剂投量计算4水的Ph和碱度影响5石灰投量53.1.4混凝剂投加方法和调制方法5溶液池容积5溶解池容积63.1.7计量设备63.1.8加药间和加药库73.2 机械混合池的设计错误!未定义书签。有效容积错误!未定义书签。搅拌器转速错误!未定

2、义书签。搅拌器角速度错误!未定义书签。轴功率错误!未定义书签。所需轴功率错误!未定义书签。电动机功率错误!未定义书签。3.3 折板絮凝池的设计9设计水量9平面尺寸计算错误!未定义书签。各段停留时间10隔墙空洞面积与布置错误!未定义书签。折板布置错误!未定义书签。水头损失计算H3.3.7 G值和GT值123.3.8 折板絮凝池布置133.4 斜管沉淀池的设计错误!未定义书签。设计水於错误!未定义书签。平面尺寸计算15复核管内雷诺数及沉淀时间164过滤174.1 滤池的选择174.2 V型滤池的布置174.3 V型滤池的设计计算174.3.1 平面尺寸计算174.3.2 进水系统194.3.3 反

3、冲洗系统194.3.4 过滤系统224.3.5 排水系统224.3.6 游池总高度235消毒245.1 消毒方法的选择245.2 加氯量计算245.3 加氯设备的选择245.3.1 自动加氯机选择245.3.2 氯瓶245.3.3 加氯控制245.3.4 加氯间和氯库246其他设计256.1 清水池的设计256.1.1 平面尺寸计算256.1.2 管道系统266.1.3 清水池布置277水厂总体布置277.1 水厂的平面布置277.2 水厂的高程布置288设计体会309参考文献301总论1.1 设计任务及要求城市给水处理厂课程设计的目的在于学习工程设计方法、培养工程观念。通过课程设计，学会主要

4、工程节点的根本设计方法，受到专业工程师应具备的根本技能的初步训练，为今后的进一步学习和系统训练打下根底课程设计的内容是根据所给资料，完成给水处理厂方案设计，即在给出设计任务的根底上，完成所给资料的分析、整理，进行水厂选址，工艺流程选择，方案比拟，构筑物的选型，水厂的平面和高程布置以及处理构筑物的初步设计等工作。1.2 根本资料某市位于江苏省中南部。近年来，由于经济的开展、城市化进程的加快和城市人民生活水平的提高,用水的需求不断增长，原有水处理厂的生产能力已不能满足要求，对经济开展和人民生活造成了严重影响，为缓解这一矛盾，经市政府部门研究并上报请上级主管部门批准，决定以城市附件某河流为水源地,新

5、建给水处理厂一座。设计规模该给水厂总设计规模为9104m3d净水厂出水水压为4550m。原水水质分析原水水质分析如下表:序号工程单位数值备注1浑浊度度54.232细菌总数个mL280正常3总大肠菌群个/L9200正常4色度色度单位20155嗅和味-无臭无味6肉眼可见物微粒不得含有7PH7.37正常8总硬度(CaCo3)mg/L42正常9总碱度mg/L47.510氯化物mg/L15.2正常11硫酸盐mg/L13.31012总铁mg/L0.17正常13镒mg/L0.07正常14铜mg/L0.01正常15锌mg/L0.05正常16BOD5mg/L1.9617阴离子合成剂mg/L-18溶解性总固体mg

6、/L107正常19氨氮mg/L3.14L2L3,设计中取一层搅拌器叶数：Z=4搅拌器距池底高度：()5DO=().85n搅拌器转速搅拌器外缘速度取v=3.0ms,D0=1.7m搅拌器角速度轴功率取阻力系数C=O.38,搅拌器叶数Z=4,搅拌器层数3=1层，搅拌器半径与=0.85m,那么所需轴功率水的动力黏度为=1029x1(ie.s,取速度梯度g=730s,那么NiN2,满足要求。电动机功率取传动机械效率Z%=0.85,那么机械混合池计算各局部尺寸示意如图2所示。图2机械混合池示意图3.3 折板絮凝池设计折板絮凝池对水质适应性强，停留时间短，絮凝效果好，又能节约絮凝剂而广泛采用。设计水量水厂总

7、设计规模为9000OInd,自用水量取5%。折板絮凝池分为两个系列，每个系列设计水量为：平面尺寸计算折板絮凝池每个系列设计成4组。(1)单组絮凝池有效容积取絮凝时间T=I2min,那么(2)设计中取有效水深=2.73m,单组池宽5=6.0m,那么絮凝池长度方向用隔墙分成三段，首段和中段格宽均为LOm,末段格宽为2.Om,隔墙后为O.15m,那么絮凝池总长度为：(3)各段分格数与斜管沉淀池组合的絮凝池池宽为24.Om,用三道隔墙分成四组，每组池宽为1 .首段分成10格，那么每格长度乙：首段每格面积I=1.01.06=1.06m2通过首段每格的平均流速V1=坐线=0.129ms1.06x42 .中

8、段分为8格，那么每格长度中断每格面积：入=L36通过中段每格的平均流速v2三0547=0.10151.3643 .末段分为7格，那么每格长度4：末端每格面积为：f2=71x2=1.42/通过末段每格的平均流速V3=叉-=0.09651.42x4各段停留时间计算首段停留时间1=10x2.73+0.129=211.6s3.53in中段停留时间(=8x2.73+0.101=216.2s3.60in末段停留时间7；=7x2.730.096=199.1s3.32min实际总停留时间=+=3.53+3.603.32=10.4511i11隔墙空洞面积和布置水流通过折板上、下转弯和隔墙上过水孔洞流速，首、中、

9、末段分别为0.3m/s、0.2ms和0.lms,那么水流通过各段每格格墙上孔洞面积为：小0.13675八，h=03=046加，取0.45m2,孔宽1.0m,那么孔高为0.45m,实际通过首段每格格墙上孔洞流速10.13675八“ZI/vk=045=0304ms,00.13675八）f：=0.68nJk0.2SZ0.65m2,孔宽1.0m,那么孔高0.65m,实际通过中段每格格墙上孔洞流速vk=0.136750.65=0.210ms,3_0136752Jk一511一，取1.35m2,孔宽2.0m,那么孔高0.675m,实际通过末段每格格墙上孔洞流速E=震=。1旬S孔洞在格墙上上、下交错布置0折板

10、布置折板布置首段采用峰对峰，中段采用两峰相齐，末段采用平行直板。折板间距采用0.4m。折板长度和宽度各段分别采用2.0mx0.6m、1.5OmXo.6m和1.5OmXo.6m。水头损失计算(1)相对折板取谷处流速V2=0.27mst峰处流速V1=0.14阳/，那么折板渐放段水头损失九二05ZL21 = 0.5 吃=0.001362g2x9.8取相对峰的断面积F1=0.56m2F2=.06m2f那么渐缩段的水头损失取上转弯阻力系数&=L8,下转弯或孔洞阻力系数刍=30,转弯或孔洞流速二0304硒，那么转弯或孔洞的水头损失v230424=&-2-=L8X=0.00848机心女,S2g2x9.8(上

11、转弯时)V20.3042%=a方=3.0x=0.014m(下转弯或孔洞时)折板水流收缩和放大次数H=40=n(1+2)+Z4=40(0.00136+0.00082)+10(0.00848+0.014)=0.312z段相对折板总水头损失(2)平行折板取板间流速V=0.16m/s那么折板水头损失t=0.6=0.6-=0.00078m2g29.8取转弯或穿过孔洞时流速匕=0.203 m/s,那么转弯或孔洞时水头损失hi=3-=1.8-=0.00378w卜钻药肝】32g29,8（上转弯时）.匕匕20.2032CMziC(下转弯或孔洞时)hi=.=3.0=0.0042/7?32g2x9.8取90。转弯次

12、数=24,那么平行折板总水头损失(3)平行直板取平均流速V=OJOlms那么转弯水头损失=3-=3.0匕9-=0.00156m32g29.8(4)折板絮凝池总水头损失G值和GT值(1)首段G值和GT值取首段水头损失%=0.312初,水的动力黏度=60X1.005X10呃s,反响时间T=2.99min,那么G=EK=I100OXo312G2L首段速度梯度1160V601.005lO-32.99中段和末段G值和GT值分别为：G2=21.4SlG2T2=3916.2G3=8.5,G3T3=1372.8(2)折板絮凝池总G值和GT值折板絮凝池布置在絮凝池各段每格隔墙底部设20OmmX20Omm排泥孔，

13、池底设2.0%坡度，坡向沉淀池，在过渡段设排泥管，管径DN200。折板絮凝池布置如图3。图3折板絮凝布置3.4斜管沉淀池的设计设计采用斜管沉淀池，沉淀效率高、占地少。相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大。而且斜管沉淀池因采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好。设计水量水厂总设计规模为90000nf/d,自用水量取5%。沉淀池个数采用两个。那么单池设计水量为3.4.2平面尺寸计算(1)沉淀池清水区面积式中q外表负荷加/(zw2*/?)nt,/(n2h),本设计取9mi/(m2/1)(2)沉淀池的长度及宽度设计中取沉淀池

14、长度L=24m那么沉淀池宽度B=A=变=9.125m,设计中取9m1.24为配水均匀，进水区布置在24长的一侧。在9m的长度中扣除无效长度0.5m,因此进出口面积(考虑斜管结构系数1.03)式中：k1斜管结构系数，取L03沉淀池总高度式中hi保护高度(m),一般采用0.3-0.5m,本设计取0.3m；h清水区高度(m),一般采用LoT.5m,本设计取L2m；h3斜管区高度(m),斜管长度为LOnb安装倾角60，那么=sin600=0.87m；h配水区高度(m),一般不小于LOT.5m,本设计取L5m；h5一一排泥槽高度(m),本设计取0.83m。进出水系统(1)沉淀池进水设计沉淀池进水采用穿孔

15、花墙，孔口总面积：式中V孔口速度(ms),一般取值不大于0.15-0.2Om/s。本设计取0.2m/s。每个孔口的尺寸定为15CmX8cm,那么孔口数228个。进水孔位置应在斜管以下、沉泥区以上部位。(2)沉淀池出水设计沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速V尸0.6ms,那么穿孔总面积：设每个孔口的直径为4cm,那么孔口的个数式中F每个孔口的面积(11,F=三x0.042=0.001256n.4设每条集水槽的宽度为0.4m,间距L5m,共设K)条集水槽，每条集水槽一侧开孔36个，孔间距为20cm。10条集水槽汇水至出水总渠，出水总渠宽度0.8m,深度L0m。出水的水头损失包括孔口损失和集水

16、槽速度内损失。孔口损失：式中：进口阻力系数，本设计取J=2.集水槽内水深为04m,槽内水力坡度按i=0.01计，槽内水头损失为：出水总水头损失Zh=Zhl+h2=0.037+0.09=0.127m,设计中取0.15m(3)沉淀池斜管选择斜管长度设计中取Lonb管径30mm；斜管为聚丙烯材料，厚度0.4-0.5mm。(4)沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力排泥，每天排泥一次。穿孔管管径为200mm,管上开孔孔径为5mm,孔间距I5mm0沉淀池底部为排泥槽，共12条。排泥槽顶宽2.0m,底宽0.5m,斜面与水平夹角约为45,排泥槽斗高复核管内雷诺数及沉淀时间(1)雷诺数ReR=-=-=7.5三=

17、0.75cm水力半径44当水温=20C时，水的运动粘度y=0.01cns斜管内水流速速为=0.32cm / sQ0.547y=A1sin60198sin60o_R%0.750.32.Rf)=241.0msA10.059反冲洗系统1.气水分配渠(按反冲洗水流量计算)q一FqH5一100OH2XB2=-V5式中(35一反冲洗水流量5%)；qi反冲洗强度【L/(Sn?)】，一般采用46L(sm2);V5一气水分配渠中水的流速(ms),一般采用1.01.5ms;出一气水分配渠内水深(m);B2一气水分配渠宽度(m)。设计中取q=5L(sm2),v5=l.0ms,B2=04m5552Qs=0.275m3

18、s10000.275-H2=0.68m1.00.42 .配水方孔面积和间距/1式中F1一配水方孔总面积(m2)；V6配水方孔流速(ms),一般采用V6=0.5ms;Fi一单个方孔的面积(11?);由一方孔个数(个)；设计中取V6=0.5ms,f1=0.100.IOm20.275八,F=0.55m0.50.55人113=y56个0.01在气水分配渠两侧分别布置28个配水方孔，孔口间距0.4m。3 .布气圆孔的间距和面积布气圆孔的数目及间距和配水方孔相同，采用直径为60mm的圆孔，其单孔面积为0.0028m2,所有圆孔的面积之和为560.0028=0.157m2o4 .空气反冲洗时所需空气流量C.

19、夕气Q100O式中Q气一空气反冲洗时所需空气流量(s);q.一空气冲洗强度L(sn?)】，一般采用1317L(sm2)o设计中取q气=15L(s-m2)15x55八Q(=0.825m3s100OaX25空气通过圆孔的流速为-=5.25ms0.1575 .底部配水系统底部配水系统采用QS型长柄滤头，材质为ABS工程塑料，数量为55只/m2,滤头安装在混凝土滤板上，滤板搁置在梁上。滤头长28.5cm；滤帽上有缝隙36条;滤柄上部有2mm气孔，下部有长65mm,宽Imm条缝。滤板，滤梁均为钢筋混凝土预制件。滤板制成矩形或正方形，但边长最好不要超过1.2m。滤梁的宽度为IOCm,高度和长度根据实际情况

20、决定。为了确保反冲洗时滤板下面任何一点的压力均等，并使滤板下压入的空气可以尽快形成一个气垫层，滤板与池底之间应有一个高度适当的空间。一般来讲，滤板下面清水区的高度为0850.95m,该高度足以使空气通过滤头的孔和缝得到充分的混合并均匀分布在整个滤池面积之上，从而保证了滤池的正常过滤和反冲洗效果。设计中取滤板下清水区的高度H5为0.85m。过滤系统滤池选用石英砂，粒径0.951.35mm,不均匀系数k8o=l.O1.3,滤层厚度一般采用L21.5m,设计中取滤层厚度K为1.2m。滤层上水深一般采用1.21.3m,设计中取滤层上水深H?为1.2m。排水系统1 .排水渠终点水深*+113-式中H3一

21、排水渠起端水深(m)V7一排水渠流速(ms),一般采用v72l.5ms设计中取排水渠和气水分配渠等宽，即B2=0.4m,v7=1.5msH3=0.099 + 0.2750.4 1.5=0.62m2.排水渠起端水深Z 2il式中乩一排水渠起端水深(m);hk一排水渠临界水深(m);i一排水渠底坡；1一排水渠长度(m);设计中取排水渠长度等于漉池长度，即I=Ilm,排水渠底坡i=8.2%/(0.099+0.275)2hk=iIz=0.45mV9.80.42H4=2xO.453V 0.620.082x11+ 0.62320.082ll3=0.18m按照要求，排水槽堰顶应高出石英砂滤料0.5m,那么中

22、间渠总高为滤板下清水区的高度+滤板厚+滤料层厚+0.5,即0.85+0.10+1.2+0.5=2.65mo滤池总高度H=H5+H6+H7+H8+H9式中H一滤池总高度(m);H5一漉板下清水区的高度(m);H6滤层厚度(m);H7漉层上水深(m);H8一滤板厚度(m);H9一超高(m);设计中取H8=0.12m,H9=03mH=0.85+1.2+1.2+0.12+0.3=3.67mV型滤池剖面示意图5消毒处理5.1消毒方法的选择液氯消毒液氯消毒是目前国内外应用最广泛的消毒方法，其具有余氯的持续消毒作用；价格本钱较低；操作简单,投加准确；不需要庞大设备等优点5.2加氯量计算取加氯量b=1.0gm

23、3,设计流量Q=94500m3dQ=Qb=1.094500=94500gd=94.5kgd5.3加氯设备的选择加氯设备包括自动加氯机、氯瓶和自动检测与控制装置等。自动加氯机选择选用ZJ-Il型转子真空加氯机2台，1用1备，每台加氯机加氯量为0.59kgh0加氯机的外形尺寸为：宽X高=33OmmX370mm。加氯机安装在墙上，安装高度在地面以上1.5m,两台加氯机之间的净距为0.8m。氯瓶采用容量为500kg的氯瓶，氯瓶外形尺寸为：外径600mm,瓶高1800mm。氯瓶自重146kg,公称压力2MPao氯瓶采用两组，每组8个，1组使用，1组备用，每组使用周期约为42d。加氯控制根据余氯值，采用计

24、算机进行自动控制加氯量。加氯间和氯库加氯间是安置加氯设备的操作间，氯库是储藏氯瓶的仓库。采用加氯间与氯库合建的方式，中间用墙分隔开，但应留有供人通行的小门。加氯间平面尺寸为：长3.0m,宽9.0m；氯库平面尺寸为：长12.0m,宽9.0m。加氯间与氯库的平面布置如下图。6.其他设备6.1清水池平面尺寸计算(1)有效容积取经验系数无=10%,那么清水池共设4座，那么v_V_9000_3每座清水池的有效容积K=I=2-5(2)平面尺寸取清水池的有效水深=40”那么V122509V、每座清水池的面积A=T=TF=5625取清水池的宽度8=15印,那么_A_562.5_.1.=Z=一7=37.57,设

25、计中取为38m那么清水池实际有效容积为38154,0=2280,K取清水池超高二05团，那么清水池总高H=h+=0.5+4.0=4.5m管道系统C)清水池的进水管取进水管管内流速y二.7ms,那么进水管管径设计中取进水管管径为DN700nm,那么管内实际流速为0.71ms(2)清水池的出水管由于用户的用水量时时变化，清水池的出水管应按出水最大流量计。取时变化系数K=L5,那么最大流量Ql=墨=k5x50=5906.3=1.641s取出水管管内流速二7ms,那么出水管管径4=J405v1=Lo黑0.7=864w设计中取出水管管径为DN900mm,那么流量最大时出水管内的流速为0.65mso(3)

26、清水池的溢流管溢流管的管径与进水管管径相同，取为DN700m在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。(4)清水池的排水管取放空时间Z=2，排水管内水流速度叱=12Ms,那么排水管的管径-z36000.785v22280 V236000.7851.2= 0.5 筋设计中取排水管管径为DN600mm清水池布置(1)导流墙在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，保证氯与水的接触时间不小于30min每座清水池内设置2条导流墙，间距为5.0m,将清水池分成3格。在导流墙底部每隔1.Om设0.lm0.Im的过水方孔，使清水池清洗时排水方便。(2)检修孔在清水池底部设圆形检修孔2个，直径为1200mm。(3)通气管为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设通气孔。通气孔共设12个，每格设4个，通气管的管径为20Onlnb通气管伸出地面的高度上下错落，便于空气流通。(4)覆土厚度清水池顶部应有0.5LOm的覆土厚度，并加以绿化，美化环境。此处取覆土厚度为LOm。水处理厂布置7.1 平面布置工艺流