长春市某净水厂课程设计

<<水质工程学Ｉ>> 课程设计说明书
姓名：焦义利
班级：10-水二班
学号：100070234
时间：2013年5月
第一部分：设计任务和要求
一．设计题目
某市净水厂设计
二．设计任务
水厂平面布置及高层布置
三．设计时间
2013年5月
四．具体要求
1.书写说明书一份，包括设计任务及要求；工艺流程设计及论证；构筑物计算；凝聚剂、助凝剂、消毒剂的选择。

2.绘制图纸三张
水平面布置图（绘出工艺管线、排水管线、超越管线、标出消毒剂投加点）；要有和厂区分开的生活区、综合楼；要有预留地、堆场、围墙、大门；要考虑厂区绿化和厂区道路。

3.高程图（流程图)
(1)、水面标高
(2)、池底标高，要表示清楚，可不按比例（相对标高）
4.任选取一构筑物平、立、剖面图，要表示清楚，规范要有尺寸，
5.所有图纸要有图标、图例，必要说明，主要构筑物及设备一览表（最好在平面图上表示）
五．原始资料：
1、设计供水量：Q=84000m3
2、厂区所在地：长春地区
3
4
5、长春地区最大冻土深度：169cm
第二部分：工艺流程设计及评价
1.设计流量
取水厂自身用水系数0.1
最高日用水量：
Q= q×(1+0.1)=84000×1.1=92400（m3/d）=3850（3m/h）
d
2.工艺流程的选择及论证
给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质要求有关。

一般来讲，地下水只需要经消毒处理即可；对含有铁、锰、氟的地下水，则需采用除铁、除锰、除氟的处理工艺。

地表水为水源时，生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。

如果是微污染原水，则需要进行特殊处理。

由于本设计所取源水受到污染，根据上述要求，本设计选择“原水
混凝沉淀过滤活性炭过滤消毒清水池”的处理工艺（采用精制硫酸铝作为混凝剂，采用活化硅酸座助凝剂，在活性炭滤池前投加臭氧）。

3.构筑物形式的选择
根据已选工艺流程，设计中混合设施选用静态混合器，选用往复式隔板絮凝池，选用斜板沉淀池，选用移动罩滤池，活性炭滤池，采用加氯消毒。

3.1隔板絮凝池优点和作用
1.絮凝效果好；
2.结构简单，施工方便。

作用：通过搅拌使水中胶粒脱稳聚集，小颗粒变成大颗粒，利于沉淀。

3.2斜板沉淀池优点
（a）应用浅池理论，提高沉淀效率；
（b）水力半径小，雷诺数小，Fr大，改善水力半径。

作用：水中的较大颗粒在重力的作用下从水中分离出来。

3.3移动罩滤池优点：
(a)造价低，不需要大量阀门；
(b)池深浅，结构简单；
(c)能自动连续运行，不需要冲洗水塔或水泵；
作用：过滤沉淀过程中为除去的小颗粒杂志，去除一部分细菌。

3.4活性炭滤池
作为深度处理，通过活性炭吸附作用去除原水中的有机物杂质。

3.5采用氯消毒的优点
（a）具有余氯的持续消毒作用；
（b）操作简单，成本低；
（c）不需要庞大的设备
该设计流程采用常规处理加深度处理工艺流程，经处理后出水水质能达到合格。

给水处理构筑物设计
1.混凝剂投量计算
设计中取日处理水量Q=92400 m 3/d ；采用精制硫酸铝，根据原水水质，参考当地某厂，单位混凝剂最大投量最大取L mg a 3.61=，平均取 L mg a 0.38=。

当a 取61.3 mg/L 时：
日混凝剂投量 T=aQ/1000 =61.3×92400/1000=56641.2kg/d
当a 取38 mg/L 时： T=aQ/1000=38.0×92400/1000=3511.2kg/d 2.水的pH 和碱度的影响
（1）水的pH 和碱度的影响
硫酸铝除浊的最佳pH 值范围在6.5～7.5之间，在此范围内，主要存在形态是高聚合度氢氧化铝，其对胶粒具有十分优异的聚合作用。

由于硫酸铝水解过程中不断产生+H ，而导致水的pH 值下降。

为使pH 值保持在最佳范围内，应使水中具有足够的碱性物质与+H 中和。

当原水碱度不足或硫酸铝投量多时，会使水的pH 值大幅下降并影响硫酸铝继续水解。

为此，需向水中投加碱剂，通常投加的碱剂为CaO 。

（2）石灰投量计算
由水质资料知，原水中碱度为1.4度， 精制硫酸铝投量为61.3 mg/L ，市售石灰纯度为50%。

投药量折合32O Al 为61.3x 16%=9.81mg/L
32O Al 分子量为102，投药量相当于9.81/102=0.096mmol/L 。

原水中碱度为1.4度相当于14mg/L CaO ，相当于14/56=0.25 mmol/L ，则 CaO 投量 ： [CaO ]=3[a]-[x]+[ ]=3x0.096-0.25=312=0.35 mmol/L 式中：[a]—混凝剂投量（mmol/L ）
[x]—原水碱度，按mmol/L CaO 计
[ ]—保证反应顺利进行的剩余碱度，一般采用0.25—0.5 mmol/L CaO 设计中取[ ]=0.312 mmol/L ，
CaO 分子量为56，则市售石灰投量为0.35x56/0.5=39.2mg/L 。

3.混凝剂的配制和投加
（1）混凝剂投加方法
混凝剂投加方法有湿投和干投，干投应用较少，本设计采用湿投方法。

（2）混凝剂调制方法
混凝剂采用湿投时，其调制方法有水力、机械搅拌方法，水力方法一般用于中、小型水厂，机械方法可用于大、中型水厂，本设计采用机械方法调制混凝剂。

（3）溶液池容积
设计中取混凝剂的浓度%15=b ，每日调制次数2=n 次，混凝剂最大投加量L mg a 3.61=，设计处理水量Q=3850m 3/h ，则
溶液池容积 W 1=aQ/(417bn) =61.3x 3850/(417x 2x 15)=18.87m 3
式中：W 1—溶液池容积（m 3）
Q —设计处理水量（m 3/h ）
a —混凝剂最大投量（mg/L ）
b —混凝剂浓度，一般采用5%—20%；取b=15%；
n —每日调制次数，一般不超过3次.取n=2
溶液池采用钢筋混凝土结构，单池尺寸为:L x B x H=4x 3x 1.9(m)，
高度中包括超高0.3 m ，沉渣高度0.3 m 。

溶液池实际有效容积W 1′=4*3*1.3=15.6m 3满足要求。

池旁设工作台，宽1.0～1.5m ，池底坡度为0.02。

底部设置DN100mm 放空管，采用硬聚氯乙烯塑料管，池内壁用环氧树脂进行防腐处理。

沿地面接入药剂稀释用给水管DN80mm 一条，于两池分设放水阀门，按1h 放满考虑。

（4）溶解池容积
W2=0.28W1=0.28*18.87=5.3 m 3
W2—溶解池容积，一般采用（0.2—0.3）W1；
溶解池尺寸为 L*B*H=2.0*2.0*1.8(m)
高度中含超高0.3m ，底部沉渣高0.2m 。

为操作方便，池顶高出地面0.8m 。

溶解池实际有效容积 W2=2.0*2.0*1.3=5.2 m 3
溶解池采用钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理，池底设0.02坡度，设DN100mm 排渣管，采用硬聚氯乙烯管。

给水管管径DN80mm ，按10min 放慢溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管。

（5）溶解池搅拌设备
溶解池采用机械搅拌，搅拌桨为平桨板，中心固定式。

搅拌设备查《给水排水快速设计手册》第一册表7-6，适宜本设计的参数列于表1中。

搅拌设备应进行防腐处理。

（6）投加方式
混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型。

重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加。

压力投加方式有水射器投加和计量泵投加。

（7）计量设备
计量设备有孔口计量、浮杯计量、定量投药箱和转子流量计。

设计采用耐酸泵与转子流量计配合投加。

/12=18.87/12=1.57m3/h
计量泵每小时投加药量:q=W
1
耐酸泵型号25F-25选用二台，一用一备。

25F-25型耐酸泵参数：流量为1.98～3.96 m3/h、扬程为26.8～24.4m、转数为2960转/分、配套电机功率1.5kW，生产单位石家庄水泵厂。

4.石灰乳的制备和投加
（1）石灰乳的计量方法
石灰计量投加的方式有干法计量和湿法计量两种。

根据采用的石灰乳配制方法，采用湿法计量。

（2）计量设备
石灰投量的计量设备有计量泵和水射器等。

（3）石灰乳投量
石灰乳投加浓度要求不超过4%，设计中取3.87%，则每升石灰乳内含CaO30g。

根据原水碱度影响计算，市售石灰投量为39.2mg/L，则每小时设计处理水量所需CaO量为:
39.2/1000*3850=150.92kg
则石灰乳量为:150.92/30=5.03m3
选JD-6000/6.3型计量泵，电机功率4kW。

5.活化硅酸的制备和投加
商品水玻璃20℃是的相对密度为1.4，SiO2含量为28％，配制稀释后的SiO2
含量引诱0.5％，其商品水玻璃所占体积<9.5m3。

三种药剂的总体积：104.2+31.75+9.5=145.45m3
药品堆放高度按2.0m计（采用吊装设备），则所需面积为72.73 m2 考虑药剂的运输、搬运和磅秤所占面积，不同药品间留有间隔等，这部分面积按药品占有面积的30%计，则药库所需面积为
72.73×1.3=94.5m2，设计中取95m2。

药库平面尺寸取：10.0m×9.5m。

库内设电动单梁悬挂起重机一台，型号为DX0.5-10-20。

6．加药间及药库
（1）加药间
各种管线布置在管沟内：给水管采用镀锌钢管、加药管采用塑料管、排渣管为塑料管。

加药间内设两处冲洗地坪用水龙头DN25mm。

为便于冲洗水集流，地坪坡度≧0.005，并坡向集水坑。

（2）药库
药剂按最大投加量的30d用量储存。

硫酸铝所占体积:T30=aQ*30/1000=61.3*92400*30/1000=169923.6kg=169.9t 硫酸铝相对密度为1.62，则硫酸铝所占体积为：169.9/1.62=104.9 m3
设计中取石灰投加量a′=39.2mg/L，则
=a*Q*30/1000=39.2*92400*30/1000=108.7t 石灰30天用量:T3。