1、 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 1 页 1 设计任务书 1 1 设计资料 1.1.1 设计题目 某城市净水厂处理工艺设计 1.1.2 设计规模 根据某市“十一五”规划要求，为满足城市、工业、人民生活需要，决定建设净水厂一座，日产水量 6 万3m/d，分两期建成，即第一期工程为 3 万3m/d，与二期工程统一考虑一次设计 1.1.3 自然条件 1.1.3.1 地理位置 1.1.3.2 气象 1.1.4 水文地质资料 1.1.4.1 地形地貌 该城市高程大约在 10331082cm 左右 1.1.4.2 水文资料 1.1.4.3 B 水库水文资料 1.1.5 水质资料 水库水质符合二 类水
2、源水的水质指标，水温最高为 23，最低为 1，水库出水浊度不大于 200 度，特殊情况（如汛期洪水）时出水浊度不大于 500 度。细菌总数 54 个 /L，大肠杆菌数为 42 个 /L,水库主要特征值见表 1.2 设计内容 主要以下内容： 1.2.1 净水工艺方案选择 1.2.2 各处理构筑物的设计和计算 1.2.3 厂区给排水管道布置 1.2.4 净水厂平面布置和高程布置设计 1.2.5 水厂处理成本计算 1.3 设计成果 1.3.1 设计计算书一份 1.3.2 图样：给水厂总平面及高程布置图 2张 2 净水厂工艺处理的确定 2.1 净水厂的 处理水量以最高日平均时流量计，近期处理规模为 d
3、m /1021.3 34（包括 7%水厂自用水量），远期达到 6.424310 md，水处理构筑物按照远期处理规模设计。 2.2 净水厂的主要构筑物拟分为四组，每组处理规模为 1.6054310近期建西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 2 页 两组，远期再建两组，净水厂处理后的水符合国家生活饮用水卫生标准（ GB5749 2006）。 净化工艺流程拟采用常规处理工艺，经过技术、经济综合比较后采用如下图所示的工艺流程。 3 水处理构筑物设计计算 3.1 混凝剂配制和投加工艺设计 3.1.1 混凝剂配制和投加 3.1.1.1 设计参数 设计流量 Q=6.424310md=26753m/h=0.7
4、53/s，根据原水水质及水温参考有关，水厂的运行经验选择的絮凝剂为碱式氯化铝，采用水量泵湿式投加。碱式氯化铝含量 w=10%混凝剂最大投加量 a=50mg/L,每天调制药剂次数 n=3 次。 3.1.1.2 设计计算 3.1.1.2.1 溶液池的容积 31 69.103104 1 7 2 6 7 5504 1 7 mbnaQV 双阀滤池 配水井 原水 机械混合池 机械絮凝池 平流沉淀池 清水池 送水泵房 加药间 污泥调节池 加氯间 回流调节池 雨水泵房 厂区污水 回流至配水井 加氯 补氯 用 户 反冲 排水 溢流水 排入河 排入河 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 3 页 取1v=11.0
5、3m溶 液池分三个格，二用一备，交替使用，药剂溶液池的每格有效容积为 5.53m，有效高度 2.25m，超高 0.5m，每格实际尺寸为 L B h=2m 2m 2.75m，置于室内地面上。 3.1.1.2.2 溶解池容积2v取溶解池容积为溶液池容积的 0.3 倍，即 2V =0.31V =0.3 11.0 3m =3.3 3m 格数与溶液池相同，二用一备，交替使用，单格有效容积 1.653，有效高度取1.7m，超高 0.3m。设计尺寸为 1m 1m 2m。池底颇度采用 2.5%. 3.1.1.2.3 溶解池溶解设备 采用中心固定式平桨板式搅拌机，桨的直径为 750mm,桨板深度为 1400mm
6、，质量200kg，溶解池置于地面以上，池底与溶液池顶相平，溶解后的药液依靠重力，流入溶液池内，溶解池底部设置管径 d=100mm 的排渣管一根，溶解池和溶液池 材料都采用钢筋混凝土，内壁粘贴聚氯乙烯板。 3.1.1.2.4 药剂仓库 药库与加药间何建在一起，药库的储备量按最大投药量的 30 天用量计算，每天需药量 M= dkg /5010101042.6 634 =3.21t/d，堆高 1.5m，通道系数采用1+15%=1.15。则仓库的面积 = 5.1/)15.13021.3( =73.83 2m 。在仓库内设有磅 秤，尽可能考虑汽车运输方便，并留有 1.5m 宽的过道，药库与加药间合建，平
7、面尺寸为 10m 9m。 3.1.1.2.5 计量设备 设六台活塞式隔膜计量泵，四用二备，单台投加量 600L/h. 3.1.1.2.6 混凝剂投加 混凝剂投加采用复合循环控制，在加药间内设有一套 PLC，在净水厂的进水管设有流量计。在混合反应沉淀池内设有游动电流检测仪。游动电流检测仪的取样点在混合反应沉淀池的出水口处。运行时，投药泵 PLC 现根据进水流量计的信号控制投药泵自动进行比例投加，然后根据游动电流检测仪反馈的信号进行负反馈控制，调整投药泵 的投药量，从而实现投药的复合循环控制。 3.2 配水井工艺设计 净水厂内反应沉淀处理工艺分为四组，每组设计两座处理构筑物，设计一座配水井。 3.
8、2.1 设计参数 3.2.1.1 设计流量 Q=3/4 /m s=0.193 /ms=11.43 minm水力停留时间 T=4min 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 4 页 3.2.1.1.2 设计计算 配水井体积 V=Q T=11.4 min/3m 4min=45.6 3m 配水井平面尺寸 A= 2623 mBL 有效水深 H=45.6/6=7.6m 取 H=8.0m,超高 0.5m,则井深为 8.5m 配水井出水处设溢流堰，采用渠道与混合池连接，渠道的宽度 b=1.0m,流速取v=1.0m/s,则有效水深 mbvQh 19.011 19.0 取 0.2m 超高取 0.3m，渠道深H=
9、（ 0.2+0.3） m=0.5m，配水井设 DN=1200mm 溢流管，溢流管溢流水位 10m，放空管径 DN600mm。 3.3 机械混合池工艺设计 混合池设计四组，一期工程和二期工程各两组，每组两个池，与絮凝沉淀池合建在室内。 3.3.1 设计参数 池数 n=8 座 单池设计流量 1Q =Q/8=0.75/83 /ms=0.103 /,混合时间 T=65s 3.3.2 设计计算 3.3.2.1 单池容积 V=1T=0.10653m=6.53，每座混合池分为两格，每格容积为 3.33m，单格平面尺寸 L B=1m 1m，有效水深 h=3.3m,超高取 0.3m,则池的总高度 H=3.3+0
10、.3=3.6m 3.3.2.2 机械混合池的桨板尺寸 桨板外缘直径 0D =1.2m，桨板宽度 b=0.2m,桨板长度 l=0.4m,搅拌器离池底距离 h=（ 0.50.75） 0D ，取h=0.5 0D =0.6m,H/B=3.3/1=3.3(1.21.3),则搅拌器设两层，每层间隔=（ 1.01.5） 0D ，取h=1.0 0D =1.2m，垂直轴上装设两个叶轮，每个叶轮装一对桨板，为加强混合效果，防止水流随桨板回转，在池周壁上设四块固定挡板，每块宽度b=B/11=1/11=0.1m，其上下缘离水面和池底均为B/4=1/4=0.25m,挡板长l=H-24B =(3.3-2 0.25)=2.
11、8m 3.3.2.3 垂直轴转速 No(rad) 桨板外缘线速度采用 v=2.0m s,则 m in/85.312.114.3 26060 00 rD vn 3.3.2.4 浆板旋转角度 r a dnw 33.330 85.3114.330 0 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 5 页 3.3.2.5 浆板转动时消耗功率 No g rRz b ecN 4 0 8 443o e-搅拌器层数，此处 e=2 c-阻 力系数， c=0.2-0.5，取 c=0.3 - 水的密度， 1000 m3 Z-桨板数，取 z=4（块） R-垂直轴中心到桨板边缘的距离， R=Do 2=1.2 2m=0.6m r
12、-垂直轴中心到桨板内缘的距离（ m）， m2.0m)4.0-6.0( LRr g-重力加速度， g=9.8m 2s 所以 kwN 889.181.9408 )2.06.0(22.0433.31013.0 44330 3.3.2.6 转动桨板所需电动机效率 N(KW) 浆 板 转 动 时 的 机 械 总 效 率 75.0 转动效率 75.0 ，则kwNN 3 5 8.375.075.0 8 8 9.121 0 选用功率为 4.0KW 的电动机 3.4 机械搅拌絮凝池工艺设计 由于处理水量较大，采用配有变频调速的电动机的水平轴式等径叶轮机械搅拌絮凝池。 3.4.1 设计参数 设计流量 Q= sm
13、/75.0 3 ，池数 n=8 座，单池设计流量 smQ /10.0 3 ，絮凝时间t=20min，池内平均水流采用 n=3.3m，超高取 0.3m，搅拌器的排数排 n=4 排。 3.4.2 设计计算 3.4.2.1 池体尺寸 单池容积 3120602010.0 mtQV 3.4.2.2 池长 mmL 1.163.3422.1zh ，取 =16m 式中 ）系数，（ 5.1-0.1 Z 搅拌器档数 3.4.2.3 池宽 mLhVB 27.23.316 1 2 0 取 B=3.0m 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 6 页 3.4.2.4 搅拌设备 3.4.2.4.1 叶轮直径 D 叶轮旋转时
14、，应不露出水面，也不触及池底。取叶轮边缘与水面及池底间净空h =0.15m,则 D=h-2 h=3.3-20.15m=3.0m 3.4.2.4.2 叶轮的桨板尺寸 桨板长度取 L=0.5m(L/D=0.5/3.0=0.1718 1.10 1.15 1.19 1.29 1.40 2.00 所以07.5681.92 100010.1 k西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 8 页 sr a dsr a dDVsr a dsr a dDVsr a dsr a dDVsr a dsr a dDVooo/14.0/8.22 0 5.022/21.0/8.22 9 3.022/3 1 4.0/8.244.
15、022/4 1 9.0/8.25 8 6.02o244332211每个叶轮旋转时克服水的阻力所消耗的功率 )4321( 、 iN oi 为 kwN 0 1 1.04 1 9.01 4 3.04 0 8 )2.14.1(5.01.564 332201 kwN 004.0314.0143.0143.0 33202 kwN 0 0 1 3.021.0143.0143.0 3303 kwN 0 0 0 4.01 4 6.01 4 3.01 4 3.0 3304 3.4.2.4.6 各排轴转动每个叶轮所需的电动机功率 )4321(i 、iN 21i oiNN Ni-电动机功率 (KW) 75.011 搅
16、拌器机械总功率，取 85.095.0-6.0- 22 ，取传动功率，可采用 各排轴上叶轮的效率为 kwNN 0 1 6.085.075.0 01.021 011 kwNN 006.021 022 kwNN 002.021 033 kwNN 0 0 0 6.021 044 3.4.2.4.7 每排搅拌轴所需电动机功率 iN 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第 9 页 kwNN 064.0016.044 11 kwNNkwNNkwNN0024.04008.04024.04443322 3.4.2.4.8 计算 GT 值 絮凝池的平均速度梯度 G值用下式计算 PG 310G-平均速度梯度（ 1-s
17、 ） P-单位时间，单位体积液体所消耗的功，即外加干水的输入功率（ KW/m3） - 水的动力粘度（ pa.s） ,水温按 15计， spa 3-1014.1 其中 304030201 /0 0 0 5.0120 )0 0 0 4.00 0 1 3.0004.001.0(44 )(4 mkwNNNNp 所以 133 94.201014.1 0 0 0 5.010 sG GT=20.94 20 60=2.5 410 在 54 101101 范围内符合要求。 3.5 絮凝池与沉淀池合建 。 已知：采用平流式沉淀池，近期和远期各设计两组，每组两座，共八座池。 3.5.1 设计参数 单池设计流量 1Q
18、 =0.10m/s，沉淀时间 t=2.5h，水平流速 v=11.0mm/s，有效水深 h=3.5m。 3.5.2 设计计算 3.5.2.1 池体尺寸 3.5.2.1.1 池容积 31 9 0 03 6 0 05.210.0 mtQV 3.5.2.1.2 池长 mvtL 995.2116.36.3 取 L=100m 3.5.2.1.3 池宽 mLhVB 57.25.3100 900 取 B=3m（配合絮凝池便于合建） 每池中间设一导流墙，导流墙用砖砌，导流墙宽为 240mm，则沉淀池每格宽度 mBb 38.12 24.032 24.0 3.5.2.1.4 尺子尺 寸校核 西南交通大学本科毕业设计
19、（论文） 第 10 页 长宽比 L/B=100/3=33.34 （符合设计要求） 长深比 （符合设计要求） 沉淀池水平流速 （符合设计要求） 3.5.2.2 进水穿孔墙 为使水流均匀地分布在整个进水截面上，并尽量减少扰动，在沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水（墙长 10m，墙高 3.8m，用机械刮泥装置排泥，其积泥厚度 0.1m，超高 0.2m）。 3.5.2.2.1 穿孔墙总面积。孔洞处流速采用 0v =0.20m/s（为防止絮凝体破碎，孔口流速不宜大于 0.15 0.2m/s）。则 = 20 5.02.010.0 mvQ t 孔洞个数 N。孔洞采用半砖矩形孔眼，尺寸为 15cm 8cm。则 67
20、.4108.015.0 5.0 N 个，实取 N=41 个 3.5.2.2.2 孔眼的实际流速 smQv /2.05.0 10.008.015.041 10 3.5.2.2.3 孔眼的布置。水平方向孔眼净间距取 400mm，孔眼布置成九排，每排孔眼数为 41/9=4 个，其所占的宽度为（ 4 0.15+3 0.40） m=2.0m，剩余宽度为：B-2=（ 3-2） m=1m，均分在各灰缝中。垂直方向孔眼净距取 270mm，最上一排的淹没水深为 0.25m，则孔眼的分布高度为 0H =（ 0.25+0.08 9+0.27 8） m=3.13m。池子进水端的花墙距进水池壁的距离为 2.0m，至池底
21、部分的花墙不设孔眼。 3.5.2.3 集水系统 为保证沉淀池出水均匀出流，本设计采用指形槽收集出水后汇入集水槽。 3.5.2.3.1 集水槽。沿池长方向布置八条穿孔集水槽。 中心距 mBa 375.0838 槽中流量 smq /0 1 2 5.0810.0 31 考虑到池子的超载系数为 20%，故每个槽中流量 smqq /0 1 5.00 1 2 5.02.12.1 311 每条槽的宽度 mqb 1 6 8.00 1 5.09.09.0 4.04.01 为便于施工，取 b=0.2m，槽底为平坡。为保证自由出流，堰口位于槽内水面以上 0.07m，槽起端高取 0.15m。采用双侧布水孔，指形槽进水孔孔径为 25mm，则单孔面积： =0.00049m，堰口上的水头 h=0.05m，重力加速度 g=9.81m/ s。 单个孔口流量为 smhg wQq /0 0 0 0 5.005.081.92 0 0 0 4 9.010.02 312 106.285.3100 hL smmsmmtLv 11.11360 05.2 100 0100
