最新水质工程课设说明书净水厂工艺设计计算说明书.docx
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最新水质工程课设说明书净水厂工艺设计计算说明书
A.实体完整性约束B.域完整性约束
10.在INPUT、ACCEPT和WAIT三个命令中,必须要以回车键表示输入结束的命令是______。
41.下面SQL语句的执行结果是________。
C.复合索引文件(CDX)D.非结构化复合索引文件
B、它既可以传输模拟信号,也可以传输数字信号
英语N51存放英语成绩
【答案】D
3.________是处理数据库存取和各种管理控制的软件系统,是数据库系统的中心枢纽。
settalkoff
11.设D=5>6,VARTYPE(D)的输出值是________。
《水质工程学》Ⅰ课程设计
班级
姓名
学号
指导教师
设计时间
《水质工程学》
课程设计任务书………………………………………...1
《水质工程学》
课程设计指导书................................................................3
净水厂工艺设计计算说明书………………………………………….…...5
第一节工艺流程的选择……………………...........................…….………5
第二节加药间设计……........................................................................…...6
第三节混合设备设计………………………........….........…...……...……7
第四节絮凝池设计………………….........………............…...……………7
第五节沉淀池设计……………………………………...............….…...…11
第六节滤池设计…………………………………........……...........………14
第七节加氯池设计………………………………...........................………17
第八节清水池设计……………………………...............................………18
第九节水厂平面与高程布置………………………...................…………21
第十节地表水一泵站与二泵站设计...........................................................22
《水质工程学》Ⅰ课程设计任务书
一、设计任务
某城镇生活用水自来水厂
二、基本资料
1、水厂净产水量42500m3/d
2、水质资料:
水质条件如下:
项目
河水
水库水
浊度
150-1000NTU
10~50NTU(短时500NTU)
色度
14度
水温
0-270C
PH
7.0
细菌总数
10000个/ml
14000个/ml
总大肠菌群
30000个/L
35000个/L
总硬度
2mmol/l
2.8mmol/l
碱度
0.2mmol/l
2mmol/l
嗅和味
微量
其他
符合饮用水标准
三、提供设计的自然资料(城市概况)
某市一乡镇,供水包括集镇和下属的主要行政村。
1、地质条件:
,该地区地质上处于沉积平原,中部起伏平缓,地震烈度为7度,地基承载力为100KN/m2。
水厂厂址平面为一荒地,地形平坦,地面标高为7.5m。
2、气象资料
1)年平均气温14.2℃,最高温度39oC,最低温度一15℃
2)年平均降雨量1060毫米,最大年降雨量1535毫米,最小年降雨量542.31毫米
3)主导风向:
东南风
3、最大冻土深度:
100mm
4、地下水平均水位:
0.51m
5、水源状况
河流从该镇西边缘穿过,为通航内河,河水位变化较小,水质较好,可作为供水水源
河面宽约100米,河床稳定,流量大,自净能力强。
常水位0.9m,最高水位2.56m,最低水位-0.40m
河水外堤地面标高6.0m
四、水处理所用材料
1、混凝剂:
三氯化铁
2、消毒剂:
液氯
3、滤料:
石英砂,筛分结果资料:
筛号
筛孔(毫米)
筛的校准孔径(毫米)
剩在筛上的砂重
经过该号筛的砂重
重量(克)
百分率%
12
1.68
1.51
2.5
97.5
97.5
14
1.41
1.23
12.4
85.1
85.1
16
1.19
1.01
20.4
64.7
64.7
18
1.00
0.9
23.5
41.2
41.2
25
0.71
0.64
23.9
17.3
17.3
35
0.50
0.49
11.4
5.9
5.9
60
0.25.
0.24
5.6
0.3
0.3
底盘
0.3
0
0
五、日用水量变化规律
小时
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
%
2.25
2.7
2.45
2.5
2.6
4.3
5.4
5.9
小时
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
%
6.0
5.84
6.0
5.56
5.8
5.3
4.2
4.5
小时
16-17
17-18
18-19
19-20
20-21
21-22
22-23
23-24
%
5.75
5.85
3.7
3.8
2.4
2.24
2.7
2.26
B出厂水压力0.42MPa
六、主要参考资料
1、《水质工程》中建出版社
2、《室外给水设计规范》2006
3、《净水厂设计知识》中建出版社
4、《给排水设计手册》1.3.10.11中建出版社
5、《净水厂设计》水利电力出版社
6、《给排水快速设计手册1》中建出版社
7、《给水处理工艺设计计算》
8、《给水排水工程设计实训教程》机械工业出版社
《水质工程学》Ⅰ课程设计指导书
一、内容和深度
《水质工程学》Ⅰ课程设计的目的,在于加深理解所学知识,培养学生运用所学理论和技术知识综合分析和解决实际工程设计问题的初步能力,使学生在设计、运算、绘图、查阅资料和设计手册以及使用设计规范等基本技能上得到初步训练和提高。
二、总的要求
(一)根据任务书中所给资料,设计一座中小型净水厂。
要求学生对主要处理构筑物的工艺尺寸进行计算,确定水厂平面布置和高程布置,最后给出水厂平面与高程布置图和某个单项处理机筑物[沉淀(澄清)池或滤池]的设计图(达到初步设计的深度),并简要写出一份设计说明书和工艺计算书。
一、二级泵只作规划不作设计。
1、课程设计不要求对设计方案比较,可以按一定经验选择构筑物。
2、说明书要用正楷字体书写,图纸要按标准绘制,全部设计文件应装订成册。
(二)对设计内容及质量的要求:
1、图纸
(1)水厂总平面图应按初步设计要求完成,图上应绘出主要净水构筑物、水泵站、清水池及附属房屋建筑、道路、绿化地带及厂区界限等,并用坐标表示其外形尺寸和相互距离。
同时绘出各种连络管渠、阀门等。
构筑物管道均以单线条表示。
管线上应标明管径(渠道断面尺寸)、长度和坡度。
图中应绘出图例并加必要说明。
注明各生产构(建)筑物及辅助建筑物的名称、数量及主要外形尺寸(或列表以序号表示之)等。
(2)水厂高程图上,应标出各净水构筑物之顶、底及水面的标高;重要构件及管渠的标高以及原地面与平整后地面标高等。
(3)沉淀池或滤池工艺构造应有平面图和剖面图,完成相当于技术设计的图纸构筑物构造图。
图中应注明主要工艺尺寸、相互距离、构件及管渠名称及其安装高度。
对有关的问题,应作必要说明。
图中各构筑物壁及各种管渠皆用双线表示。
剖面图应能表示出构筑物内部构造。
图中应注明各构筑物之顶、底及水面的标高、各构件及管渠的安装高度、内部地面及外部地面的标高。
(4)图中应注明图名及比例。
图中文字一律用仿宋体书写。
图例的表示方法应符合一般规定和标准。
图纸应清洁美观。
线条粗细应主次分明。
图纸幅面规格:
水厂平面图和高程布置图可视情况绘在一张图内,滤池或其他处理构筑物的构造图及平面图规格可采用2号图或3号图。
关于图纸的图框尺寸、图标格式按统一格式绘制,剖切线、指北针及图例等画法,可参见《净水厂设计知识》等。
2、说明与计算:
应说明水厂净水工艺过程,以及选择构筑物型式的理由,对水厂的总平面布置及高程设计作深入的阐述。
应计算药剂投配设备、混合、絮凝池、沉淀(澄清)池、滤池及清水池的主要尺寸。
应简要说明消毒设备的选用理由及主要参数。
在计算书中,应列出所采用的全部计算公式、计算方法和采用的计算数据并注明资料来源和选用理由,并附相应的计算草图。
说明书内容应完整,简明扼要,文句通顺,字迹端正。
课程设计的说明书和计算书不再分开写。
3、说明书的内容:
第一章总论
§1—1设计任务及要求
§1—2基本资料
第二章总体设计
§2—1工艺流程的确定
§2—2处理构筑物及设备型式选择(包括混凝药剂种类、投药方法及消毒方法的选择)
第三章净水厂设计
§3—1药剂投配设备的设计
§3—2混合设备的选择与设计
§3—3絮凝设备的选择与设计
§3—4沉淀澄清设备的设计
§3—5滤池的设计计算
§3--6消毒
加药量的确定,设备的选择,加药间的布置。
§3—7水厂其他设计
清水池的设计计算,泵房设计等。
第四章水厂总体布置
对平面布置及高程布置应说明其合理性,以及所存在的问题等。
净水厂工艺设计计算说明书
第一节工艺流程的选择
一、水厂设计流量
水厂净水量Qd=42500m³/d,自用水系数α=5%
Q=1.05Qd=1.05×42500=44625m³/d=1859.4m³/h=0.52m³/s
2、工艺流程的选择
㈠混凝
⒈混凝剂与助凝剂:
常用的混凝剂为铁盐和氯盐及其水解聚合物等无机药剂。
有机混凝剂主要是一些有机药剂。
考虑到设计地区冬季水温较低,为保证混凝效果,选用三氯化铁,其主要优点有:
温度适应性较高;适应的PH范围较大;价格较低,使用方便,但成分较复杂,需经化验无毒后方可使用。
在冬季低温低浊期,投加活化硅酸作为助凝剂,改善混凝效果。
混凝剂采用湿投法,投加和计量设备采用计量泵。
⒉混合:
常用的有水泵混合、管式混合和机械混合。
由于取水泵房距水量变化不大,因此采用管式静态混合器。
其优点包括:
设备简单,维护管理方便;不需土建构筑物;再设计流量范围内混合效果较好;不需外加动力设备。
其缺点是水量变化大时影响混合效果,且水头损失大。
⒊絮凝:
常用的有隔板絮凝池、折板絮凝池、网格(栅条)絮凝池、机械絮凝池等。
本设计采用网格絮凝池,反应时间短,絮凝效果好,构造简单,使用于水量变化不大的水厂。
㈡沉淀
目前,常用的沉淀池是平流沉淀池和斜管沉淀池。
平流沉淀池操作管理方便,对原水浊度适应性强,处理效果稳定,但占地面积大,一般用于大中性水厂;基于浅池理论诞生的斜板和斜管沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地面积小等优点。
故本次设计采用斜管沉淀池。
㈢过滤
目前,常用的滤池有普通快滤池、双阀滤池、虹吸滤池、无阀滤池、移动罩滤池、V形滤池、多层滤池等。
移动罩滤池机电及控制设备较多,自动控制和维修较复杂,对大型水厂才能体现其优点;虹吸滤池和重力无阀滤池,出水水质不稳定;V形滤池对配水系统精度要求高,增加供气设备,增加基建投资和维修工作量。
普通快滤池的出水水质较好且稳定,适用于不同规模的水厂。
根据本设计的水厂规模,选用普通快滤池。
㈣消毒
水的消毒方法很多,包括氯及氯化物消毒、臭氧消毒、紫外线消毒等。
加氯消毒操作简单,投加量准确,价格便宜,来源广泛,且在管网中有持续消毒杀菌作用。
本设计中原水有机物含量不高,考虑到消毒副产物前驱物已在前几项工艺中基本去除,液氯消毒氯化副产物极低,特别是采用氯后消毒的加氯点,基本不会产生三氯甲烷等有害人体健康的消毒副产物。
故仍采用传统的液氯消毒方式。
综上所述,确定水厂工艺流程为
三氯化铁
水源一级泵房静态混合器网格絮凝池斜管沉淀池普通快滤池
清水池吸水井二级泵房出水
第二节加药间设计
一、混凝剂的种类
根据原水水质及水温,参考有关净水厂的运行经验,选用三氯化铁为混凝剂,投加浓度c=15%(按商品质量计),最大投加量A=50mg/L,每天调剂2次,采用计量泵(两台,一用一备,轮流使用)湿投,应用自动控制系统。
二、混凝剂的投加
㈠溶液池
分为3格,两用一备,交替使用,其容积为:
采用钢筋混凝土结构,形状采用矩形,每格实际尺寸
=2.5m×1.5m×1.5m,有效高度1.0m,超高0.3m,沉渣高度0.2m,每格有效容积为3.75m3。
㈡溶解池
溶解池容积:
W2=(0.2~0.3)W1=0.74~1.12m3,取1.0m3
分为3格,两用一备,交替使用,每格有效容积为1m3,有效高度0.5m,超高0.3m,沉渣0.2m,实际设计尺寸
=1.0m×1.0m×1.0m,池底坡度采用2%,溶解池上沿与溶液池齐平。
搅拌设备采用机械搅拌,中心固定式桨板搅拌机,桨叶直径350mm,桨板深度700mm。
㈢投药和计量设备
本设计采用计量泵投加混凝剂,计量泵每小时加药量为q=
=0.31m3/h
㈣药剂仓库
与加药间合并布置,储存量按最大投药量的7~15d用量计算。
⒈混凝剂贮存袋(包)数:
N=Q×24AT/1000w
式中:
Q--设计处理水量,m3/d;Q=1859.4m3/d
A--混凝剂投加量,mg/L;A=50mg/L
T--贮存天数,d;T=15d
W--每袋(包)混凝剂质量,kg,每袋25kg
则N=1859.4×24×50×15/(1000×25)=1339袋
⒉有效堆积面积:
A=NV/H(1-e)=1339×0.02/(2.0×1-0.2)=15m2,L×B=5m×3m
式中:
V--每袋(包)混凝剂所占体积,m3;V=0.02m3
H--堆放高度,m;一般为1.5~2.0m,取H=2.0m
e--堆放孔隙率,袋堆时e=0.2
加药间内含溶液池×2,溶解池×2,还要考虑预留面积、过路面积、药品堆积面积,所以加药间尺寸:
L×B=12m×9m。
第三节混合设备设计
在混合阶段,要求混合要快速剧烈,在10~30s最多不超过2min内完成。
本设计采用管式静态混合器。
已知水厂原水管采用两根DN700管道,每条管道设计流量为432.4L/s,设计流速为1.12m/s。
根据静态混合器内水头损失公式为
n——混合单元,取3
满足混合要求,因此每根输水管上安装一个DN700内装3个混合单元的静态混合器。
第四节絮凝池设计
设计2组平行系统,每组一个絮凝池。
一、设计水量
单池流量Q1=Q/2=44625/2m³/d=22312.5m³/d=929.7m³/h=0.258m³/s。
2、絮凝池形式及设计参数的确定
网格絮凝池絮凝时间短,效果较好,构造简单。
㈠竖井内前段和中段流速为0.12~0.14m/s,末段流速为0.1~0.14m/s。
设计中取V1=0.12m/s。
㈡规范规定:
絮凝时间一般宜为12~20min,取T=14min。
㈢池有效水深:
H=4m(与斜管沉淀池配套时,有效水深为4m)
㈣根据《给水排水设计手册(第二版)》,混合池至絮凝池连接管中设计流速为1.0~1.5m/s,故每座絮凝池进水管取钢管DN500,v=1.28m/s,1000i=4.21。
三、池体的设计
㈠絮凝池有效容积:
W=Q1T=0.258×14×60=216.72m³
㈡絮凝池有效面积:
A=W/H=216.72/4=54.18m
㈢单格竖井中的平面面积:
f=Q1/V1=0.258/0.12=2.15m²
设计单格为矩形,L×B=2.25m×1.0m
因此实际每格面积为2.25m²,由此得到分格数为n=54.18/2.25=25格。
㈣絮凝池内实际絮凝时间:
t=25×2.25×4/0.258=872.1s=14.5min
㈤絮凝池总高:
有效水深4.0m,取超高0.3m,排泥斗深0.85m,则池的总高H=0.3+4+0.85=5.15m
㈥池长和池宽
内壁厚取0.2m,外壁厚取0.3m,对于一座沉淀池有
池长L=
+0.3+
=6.1m
池宽B=
+
+
=12.65m
㈦过水孔洞和网格的设置
絮凝池分为4段,1~8格为第一段,放置密网格,净空尺寸为50mm×50mm,网格层距为0.6m,放置三层;9~14格为第二段,放置疏网格,净空尺寸为80mm×80mm,网格层距为0.6m;15~20格为第三段,不放置网格;21~23格为第四段,不放置网格。
进口流速为0.3m/s,出口0.1m/s。
网格采用厚25mm的木板拼装而成,每段竖井间的过孔流速与各段的过网流速相对应。
表1竖井开孔位置及空间尺寸(m)
竖井编号
1
2
3
4
5
6
7
孔洞L×B
1.0×0.9
1.0×0.9
1.0×0.9
1.0×0.9
2.25×0.4
1.0×0.9
1.0×0.9
开孔位置
上
下
上
下
上
下
上
竖井编号
8
9
10
11
12
13
14
孔洞L×B
1.0×0.9
1.0×1.35
2.25×0.6
2.25×0.6
1.0×1.35
2.25×0.6
1.0×1.35
开孔位置
下
上
下
上
下
上
下
竖井编号
15
16
17
18
19
20
21
22
孔洞L×B
1.0×1.7
1.0×1.7
2.25×0.76
1.0×1.7
1.0×1.7
2.25×0.76
1.0×1.3
开孔位置
上
下
上
下
上
下
上
下
23
2.25×0.57
上
⒈第一段网孔尺寸50mm×50mm,网孔面积共0.90m²
过网孔流速V1网=0.258/0.90=0.29m/s(满足0.30~0.25m/s)
取1~8格竖井连接孔流速为0.29m/s,则孔口面积A1=0.258/0.29=0.89m²
孔洞宽度取1.0m,则高为0.89/1.0=0.89m,取0.9m,孔洞实际流速为0.29m/s(满足0.30~0.25m/s)。
第五格孔洞宽度取2.25m,则高为0.89/2.25=0.395m,取0.4m,孔洞实际流速为0.29m/s(满足0.30~0.25m/s)。
每个竖井的最大网格层数为(4.0-2×0.9)/0.6=3.7,设置3层网格.
8格共计24层网格。
⒉第二段网孔尺寸80mm×80mm,网孔面积共1.08m²
过网孔流速V2网=0.258/1.08=0.24m/s(满足0.25~0.22m/s)
取9~14格竖井连接孔流速为0.18m/s,则孔口面积A2=0.258/0.18=1.43m²
孔洞宽度取1.0m,则高为1.43/1.0=1.43m,取1.35m,孔洞实际流速为0.19m/s(满足0.20~0.15m/s)。
第10、11、13格孔洞宽度取2.25m,则高为1.43/2.25=0.636m,取0.6m,孔洞实际流速为0.19m/s(满足0.20~0.15m/s)。
每个竖井的最大网格层数为(4-2×1.35)/0.6=2.2设置2层网格。
6格共计12层网格。
⒊取第三段15~20格竖井连接孔流速为0.15m/s,则孔口面积A3=0.258/0.15=1.72m²
孔洞宽度取1.0m,则高为1.72/1.0=1.72m,取1.7m,孔洞实际流速为0.152m/s。
第17、20格孔洞宽度取2.25m,则高为1.72/2.25=0.764m,取0.76m,孔洞实际流速为0.15m/s。
⒋取第四段21~23格竖井连接孔流速为0.10m/s,则孔口面积A4=0.258/0.1/2=1.29m²,
第21,22格孔洞宽度取1.0m,则高为1.29/1.0=1.29m,取1.3m,孔洞实际流速为0.10m/s。
23格孔洞宽度取2.25m,则高为1.29/2.25=0.573m,取0.57m,孔洞实际流速为0.10m/s。
⒌絮凝池的布置如图1所示,图中水流流过竖井的顺序如数字所示,③、②表示每个竖井的网格层数,絮凝池竖井开孔位置及孔洞尺寸见上表,上孔上缘在池顶面高以下0.6m,下孔下缘与排泥区顶齐平。
㈧进出水
进水管从第一格进水,管轴在水面以下1.0m。
出水至过渡段。
高与絮凝池相同,池宽2.0m,出水从过渡段经沉淀池配水花墙进入沉淀池沉淀。
四、水头损失计算
㈠h=∑h1+∑h2=∑ξ1v12/2g+∑ξ2=v22/2g
ξ1──网格阻力系数,ξ1=1.0~0.9(前1.0,中0.9)
ξ2──孔洞阻力系数,ξ2=3.0图1
第一段:
h1=24×1.0×0.29²/2g+8×3.0×0.29²/2g=0.206m
第二段:
h2=12×0.9×0.24²/2g+6×3.0×0.19²/2g=0.064m
第三段:
h3=6×3.0×0.15²/2g=0.019m
第四段:
h4=5×3.0×0.10²/2g=0.008m
总水头损失∑h=h1+h2+h3+h4=0.297m
㈡各段的停留时间
第一段:
t1=v1/Q=1.50×1.50×4.0×8/0.258=279.07s=4.65min
第二段:
t2=v2/Q=1.50×1.50×4.0×6/0.258=209.30s=3.49min
第三段:
t3=v3/Q=1.50×1.50×4.0×6/0.258=209.30s=3.49min
第四段:
t4=v4/Q=1.50×1.50×4.0×5/0.258=174.42s=2.91min
总停留时间T=t1+t2+t3+t4=14.54min
五、速度梯度
=
查表得水:
T=15℃,ρ=999.1kg/m³,ν=1.139×10
m²/s
G1=√9.8×0.206/(1.139×10
×279.07)=79.69s
G2=√9.8×0.064/(1.139×10
×209.30)=51.29s
G3=√9.8×0.019/(1.139×10
×209.30)=27.95s
G4=√9.8×0.008/(1.139×10
×139.53)=22.21s
G平均=√9.8×0.297/(1.139×10
×837.20)=55.25s
G平均T=55.25×837.20=4.6×10
满足要求
六、排泥系统
㈠为了便于冲洗排泥,池底按0.02的坡度坡向沉淀池。
㈡采用5根穿孔排泥管,双侧排泥至集泥渠。
排泥管直径为200mm,穿孔管池内部分长6.3m。
孔眼采取等距布置,排泥均匀度取ms=0.5m。
㈢查《给排水设计手册》得kw=0.72,孔眼直径d=30mm,孔口面积w=0.00071m²,取孔距s=0.3m,孔眼数目m=L/S-1=6.3/0.3-1=20个,孔眼向下成4
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