水污染控制1课设Word格式文档下载.docx
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1.1配水井设计计算16
1.2混合设备设计计算16
1.3垂直轴式机械絮凝池17
1.4斜管沉淀池设计计算18
1.5V型滤池设计计算21
1.6臭氧接触氧化塔27
1.7活性炭滤池27
1.8消毒和清水池计算29
1.9吸水井的设计30
1.10二泵房的设计30
2水厂高程布置计算31
2.1管渠的水力计算31
2.2给水处理构筑物高程计算32
（四）参考文献33
（五）小结34
（一）设计任务介绍
1.1工程概况
该市位于浙江省东北部。
由于工业发展和城市人都不断增加，用水量急剧上升，该市原有的地下水厂已不能满足供水要求，故拟建一座地表水厂。
拟建的地表水厂位于该市西南10多公里。
由于该市位于浙江水系的最下游，故拟建水厂的取水口的水质较差，受到印染、制革等工业废水及农药、化肥和居民生活污水的污染。
1.2工程规模
设计总规模为3.0万m3/d（包括未预见水量）。
1.3原水水质资料
原水呈现异色，存在着氨氮及耗氧量较高等问题，夏季尤为严重。
夏季的具体指标如下：
浊度：
一般120NTU左右，下雨时达400～600NTU；
色度：
微红色；
大肠菌群约500个/L；
细菌总数约为5000个/mL；
CODMn：
3.50～6.46mg/L；
氨氮：
0.87～3.62mg/L；
嗅味：
较重的河泥味。
其他指标基本符合供水水质标准。
1.4地质及气象资料
该市地质条件较好，地震烈度按7级考虑。
最大冰冻深度为0.65m。
风向：
该市东面紧邻杭州湾，受海风影响较大。
气温：
最冷月平均2～8℃,最热月平均27～30℃,极端温度:
最高41℃,最低-13℃。
1.5出水水质要求
出水水质要求：
出水水质应符合2007年7月1日开始实施的国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的要求。
出水水压要求：
从二级泵站室外地面算起达到350KPa。
用水是变化系数为1.4。
1.6水厂厂址及面积
原水有2条输水管从水厂南面接入。
水厂东西长170m，南北长120m，地面标高175.0m。
（二）设计说明书
1水厂工艺流程选择
1.1生活饮用水水质要求
城镇水厂净水处理的目的是去除原水中悬浮物质、胶体物质、细菌、病毒以及其他有害成分，使净水后水质满足生活饮用水的要求。
生活饮用水应符合：
水中不得含有病原微生物；
水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康；
水的感官性状良好。
1.2水处理方案确定
根据《地面水环境质量标准》（GB－3838－02），原水水质符合地面水Ⅲ类水质标准，除浊度、菌落总数、大肠菌数偏高外，其余参数均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749－2006）的规定。
方案二
方案一
方案一为普通给水处理的常规流程。
方案二流程中，加入了臭氧活性炭组合的深度处理，使原水中的污染物处理更有层次，效果更好。
首先混凝沉淀工艺能将浊度降到5NTU左右，满足滤池的进水要求，而后的快滤池可以把浊度降到1NTU以下，满足最新的生活饮用水的标准的限值。
随后是深度处理，臭氧接触氧化可以降低一定的CODMn，原水中的CODMn也不高，同时起到消毒杀菌的作用，最重要的是其间会去除一部分的氨氮，补充处理后水的溶解氧含量，此环节解决了CODMn和菌落的污染问题。
然后接的是活性炭滤池，通过活性炭的表面积大和孔隙率大的特点可以完全去除原水中的色度和臭味问题，另外滤池中还会有一些微生物，利用上步的臭氧为水中增加的溶解氧，可以再次氧化分解一部分氨氮，最后消毒工艺选用的是折点加氯也会去除水中残余的氨氮，有这三重净化，足以使水质得到最好地优化，从而完全的处理了原水的污染使其达到国标的限制。
经比较，方案二更适用于该市的微污染水源水厂设计。
2给水处理构筑物与设备型式选择
2.1加药间
2.1.1药剂溶解池
设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜，池顶宜高出地面0.20m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。
溶解池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm的排渣管，池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。
由于药液一般都具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。
溶解池一般采用钢筋混凝土池体，若其容量较小，可用耐酸陶土缸作溶解池。
2.1.2混凝剂药剂的选用与投加
（1）混凝剂药剂的选用
混凝剂选用:
碱式氯化铝[Aln（OH）mCL3n-m]简写PAC.碱式氯化铝在我国从七十年代初开始研制应用，因效果显著，发展较快，目前应用较普遍，具用使胶粒吸附电性中和和吸附架桥的作用。
本设计水厂混凝剂最大投药量为30mg/l。
其特点为：
①净化效率高，耗药量少除水浊度低，色度小、过滤性能好，原水高浊度时尤为显著。
②温度适应性高：
PH值适用范围宽（可在PH=5～9的范围内，而不投加碱剂）
③使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。
④设备简单、操作方便、成本较三氯化铁低。
⑤无机高分子化合物。
（2）混凝剂的投加
投加方式有干投法、湿投法和自动投加系统法三种，自动投加系统法由于成本太高不予考虑，对比干投和湿投法的优缺点比较，湿投法由于与水容易充分混合，不易阻塞入口，管理方便和投量易控的主要优点。
本设计选用湿投法，需设置储料间、溶解池、溶液池、搅拌设备、投加计量装置。
2.1.3加氯间
1、靠近加氯点，以缩短加氯管线的长度。
水和氯应充分混合，接触时间不少于30min。
为管理方便，和氯库合建。
加氯间和氯库应布置在水厂的下风向。
2、加氯间的氯水管线应敷设在地沟内，直通加氯点，地沟应有排水设施以防积水。
氯气管用紫铜管或无缝钢管，氯水管用橡胶管或塑料管，给水管用镀锌钢管，加氨管不能用铜管。
3、加氯间和其他工作间隔开，加氯间应有直接通向外部、且向外开的门，加氯间和值班室之间应有观察窗，以便在加氯间外观察工作情况。
4、加氯机的间距约0.7m，一般高于地面1.5m左右，以便于操作，加氯机（包括管道）不少于两套，以保证连续工作。
称量氯瓶重量的地磅秤，放在磅秤坑内，磅秤面和地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。
有每小时换气8-12次的通风设备。
加氯间的给水管应保证不断水，并且保持水压稳定。
加氯间外应有防毒面具、抢救材料和工具箱。
防毒面具应防止失效，照明和通风设备应有室外开关。
设计加氯间时，均按以上要求进行设计。
2.2混合设备
在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件。
混合是取得良好絮凝效果的重要前提，影响混合效果的因素很多，如药剂的品种、浓度、原水温度、水中颗粒的性质、大小等。
混合设备的基本要求是药剂与水的混合快速均匀。
同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行成本。
混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。
由于水力混合难以适应水量和水温等条件变化，且占地大，基建投资高；
水泵混合设备复杂，管理麻烦；
机械混合耗能大，维护管理复杂；
相比之下，管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备,管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。
它是有二个一组的混合单元件组成，在不需外动力情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达90-95%。
本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。
2.3絮凝池
絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝体。
目前国内使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝、栅条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。
絮凝池的类型及特点表
类型
特点
适用条件
隔板式絮凝池
往复式
优点：
絮凝效果好，构造简单，施工方便；
缺点：
容积较大，水头损失较大，转折处钒花易破碎
水量大于30000m3/d的水厂；
水量变动小者
回转式
絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便；
出水流量不宜分配均匀，出口处宜积泥
水量变动小者；
改建和扩建旧池时更适用
旋流式絮凝池
容积小，水头损失较小；
池子较深，地下水位高处施工较难，絮凝效果较差
一般用于中小型水厂
折板式絮凝池
絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小；
构造较隔板絮凝池复杂，造价高
流量变化较小的中小型水厂
网格絮凝池
絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短；
末端池底易积泥
水量变化不大的水厂；
单池能力以1.0～2.5万m3/d
根据以上各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用机械絮凝池。
2.4、沉淀池
常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件见如下的各种形式沉淀池性能特点和适用条件。
表2-2各种形式沉淀池性能特点和适用条件表
型式
性能特点
平流式
1、可就地取材，造价低；
2、操作管理方便，施工较简单；
3、适应性强，潜力大，处理效果稳定；
4、带有机械排泥设备时，排泥效果好
1、不采用机械排泥装置，排泥较困难
2、机械排泥设备，维护复杂；
3、占地面积较大
1、一般用于大中型净水厂；
2、原水含砂量大时作预沉池
竖流式
1、排泥较方便
2、一般与絮凝池合建，不需建絮凝池；
3、占地面积较小
1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差；
2、施工较平流式困难
1、一般用于小型净水厂；
2、常用于地下水位较低时
辐流式
1、沉淀效果好；
2、有机械排泥装置时，排泥效果好；
1、基建投资及费用大；
2、刮泥机维护管理复杂，金属耗量大；
3、施工较平流式困难
2、在高浊度水地区作预沉淀池
斜管（板）式
1、沉淀效果高；
2、池体小，占地少
1、斜管（板）耗用材料多，且价格较高；
2、排泥较困难
1、宜用于大中型厂
2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽
原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来以完成澄清的作用。
本设计采用斜管沉淀池。
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。
2.5滤池
表2-3各种形式滤池性能特点和适用条件表
普通快滤池
1、有成熟的运转经验，运行稳妥可靠；
2、采用砂滤池，材料易得，价格便宜；
3、采用大阻力配水系统，单池面积可做的较大，
池深较浅；
4、可采用降速过滤，水质较好
1、阀门多；
2、必须设有全套冲洗设备
1、一般用于大中小型净水厂；
2、单池面积一般不宜大于100m2；
3、有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备
双阀滤池
1、同普通快滤池；
2、减少二只阀门，相应降低了造价和检修工作量；
1、必须设有全套冲洗设备；
2、增加形成虹吸的抽气设备
与普通快滤池相同
均粒滤料滤池（V型滤池）
1、运行稳妥可靠；
2、采用砂滤料，材料易得；
3、滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好
4、具有气水反洗和水表面扫洗，冲洗效果好
1、配套设备多，如鼓风机等；
2、土建较复杂，池深比普通快滤池深；
1、一般用于大中型净水厂；
2、单池面积可达150m2
根据设计资料，综合比较选用目前较广泛使用的V型滤池。
2.6给水深度处理（臭氧—活性炭工艺）
2.6.1臭氧的应用
（1）生活饮用水和游泳池用水等的消毒：
杀菌和灭活病毒。
（2）去除水中可溶性铁、锰、氰化物、硫化物、亚硝酸盐等。
（3）使原水中溶解有机物产生微凝聚作用，强化水的澄清、沉淀和过滤效果，提高出水水质并节省终端消毒剂用量。
（4）去除水中的色、臭和味。
（5）去除水中微量有机污染物。
（6）循环冷却水的杀菌、除藻、除垢。
（7）生物活性炭处理过程的前处理。
2.6.2活性炭吸附在给水处理中应用
（1）当原水突发性或季节性出现污染物质增高、异味、异臭和THM前驱物质浓度很高时，作为应急措施投加粉状活性炭。
（2）为了除去有机污染物、THM的前驱物质和异味、异臭，在过滤后增加颗粒活性炭吸附。
（3）与臭氧联合应用，既利用活性炭的吸附作用、又利用活性炭外表面上附着的生物膜的降解作用，以承担去除范围广泛的污染物质，同时还可养长活性炭的再生周期，即采用生物活性炭。
2.6.3臭氧—活性炭工艺
该工艺是臭氧化处理和活性炭相结合而构成的工艺，也称臭氧化—生物活性炭法。
该工艺中的臭氧的作用是利用臭氧的强氧化作用改变大分子有机物的性质和结构，以利于活性炭微孔的吸附，并保证滤床中细菌所需要的溶解氧。
（1）如果在流入滤床的水中提供充足的溶解氧，则可使细菌的浓度增加10～100倍。
这种情况下，活性炭的使用寿命可以延长5倍以上。
（2）微生物（细菌）的大小在1um以上，不能进入作为活性炭主要吸附基础的微孔内，因此不是微生物直接分解被吸附的有机物，而是由于微生物分泌出来的胞外酶进入微孔内，与孔内吸附位上的有机物反应形成酶—基质复合体，进一步反应，加速了有机物的生物降解速度。
因此，臭氧—活性炭工艺是吸附物理或学过程、同以微生物所进行的生物分解相结合的过程。
2.7消毒方法
水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序，其目的在于杀灭水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致传染病的危害。
其方法分化学法与物理法两大类，前者系水中投家药剂，如氯、臭氧、重金属、其他氧化剂等；
后者在水中不加药剂，而进行加热消毒、紫外线消毒等。
经比较，采用液氯消毒。
氯是目前国内外应用最广的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。
加氯操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。
原水水质较好时，一般为滤后消毒，虽然二氧化氯，消毒能力较氯强而且能在管网中保持很长时间，但是由于二氧化氯价格昂贵，且其主要原料亚氯酸钠易爆炸，国内目前在净水处理方面应用尚不多。
3、水厂平面布置
3.1布置说明
水厂占地面积24000m²
，因地制宜并考虑到远期发展，工艺采用水厂现行布置，流程力求简短，适当增加绿地，使水厂里面丰满。
当各构筑物和建筑物的个数和面积确定之后，根据工艺流程和构筑物的功能要求，结合地质和地形条件，进行平面布置，布置时应考虑以下几点：
（1）布置紧凑，以减少水厂占地面积和连接管渠的长度，并便于操作管理。
但各构筑物之间应留处必要的施工和检修间距和管道地位；
（2）充分利用地形，力求挖填土方平衡以减少填、挖土方量和施工费用；
（3）各构筑物之间连接管应简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。
此外，有时也需要设置必要的超越管道，以便某一构筑物停产检修时，为保证必须供应的水量采取应急措施；
（4）建筑物布置应注意朝向和风向；
（5）有条件时最好把生产区和生活区分开，尽量避免非生产人员在生产区通行和逗留，以确保生产安全；
（6）对分期建造的工程，既要考虑近期的完整性，又要考虑远期工程建成后整体布局的合理性。
还应该考虑分期施工方便。
3.2水厂的平面布置
水厂布置采用折角型。
水厂布置的主要内容包括水厂的平面布置、高程布置以及各种管线的设计。
水厂布置的基本原则是流程合理、管理方便、节约用地、环境优美、并能与今后发展合理结合。
由于影响水厂布置的因素众多，例如，拟建场地的地形、地貌、地质条件，选用的水处理构筑物的形式，当地的气候特征，场地周边的环境条件，今后扩展的要求以及操作管理的经验等，都将影响水厂的布置，而且各项目拟建厂址的条件又各不相同，因此，在进行水厂的布置时，应因地制宜进行多方案比较，从中择优选用。
3.3水厂绿化及道路
水厂里面要有一定量的绿化面积，详见平面设计图。
道路分为三种：
主厂道、车行道、步行道。
主厂道是水厂中人员和物料运输的主要道路，宽度一般为4~6m；
车行道为厂区内各主要建筑物或构筑物间的联通道路，一般为单行道，宽度为4m左右；
步行道是水厂的辅助道路，宽度一般为1.5~2.0m。
（四）参考文献
[1]给排水设计手册（第3册）
[2]给排水设计手册（第9册）
[3]给排水设计手册（第11册）
[4]给排水设计手册（第12册）
[5]中国市政工程西南设计院主编.给水排水设计手册第1册（常用数据）.北京：
中国建筑工业出版社，1986
[6]严煦世，范瑾初主编.给水工程.第4版.北京：
中国建筑工业出版社，1999
[7]尹士君，李亚峰等编著.水处理构筑物设计与计算.北京：
化学工业出版社，2004
（五）小结
在以前的给水工程学习过程中，虽然对于水厂的一般工艺流程有了一个大概得了解，但所学到的知识仅限于课本上和老师在上课的时候所讲授的知识，只能对给水厂的设计有一个知识轮廓，但是对于具体的设计方法还是不能很好的理解与掌握，仅仅依照于课本上的知识来想象一个具体的水厂的设计，无异于“纸上谈兵”！
通过一周的给水工程课程设计，使我熟悉了给水工程的工艺流程，在做设计的过程中能够把以前所学到的抽象的知识应用于具体的实践当中，对于以前知识的掌握也就更加牢固。
同时，在设计过程中不可避免的会遇到课本上没有见到或者是涉及到的知识点，这就需要我们查阅各种资料来解决在现实的工程设计中所遇到的各种难题，比如说，许多的规范，由于课本知识的侧重点可能有所不同，很多的具体规范课本上是没有的，或者不是最新的。
再比如，很多在具体工程中所用到的阀件也需要我们查阅具体的设计手册！
在查阅资料的过程中，我们不但解决了我们在设计过程中所遇到的难题，同时我们也学到了新的关于给水工程工艺设计在具体的工程设计中能够用到的各种知识！
通过课程设计锻炼了我们多方面的能力，为我们以后走入社会奠定了良好的基础，在此！
对我的指导教师表示诚挚的感谢！
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