G市给水工程初步设计毕业设计计算书

1、xx 学院给水排水工程专业毕业设计计算书设计题目： G 市给水工程初步设计学生姓名：学生班级：指导教师：（签字）答疑教师：（签字）审题教师：（签字）发题日期：年月日完成日期：年月日1给水处理厂毕业设计计算书1.1 工艺流程方案水厂采用如图 1 所示的工艺流程。 通过对主要处理构筑物的分析比较， 从中制定出水厂处理工艺流程如图 2 所示。图 1 水厂处理工艺流程图 2 水厂处理工艺流程框图（构筑物）1.2 水处理构筑物计算配水井设计计算1. 设计参数配水井设计规模为4012.5m3/h。2. 设计计算（1）配水井有效容积2配水井水停留时间采用23 min ，取 T2.5min ，则配水井有效容积

2、为：WQT4012.52.5/ 60167.19 m3（2）进水管管径 D1配水井进水管的设计流量为 Q4012.5 m3 / h 1.11m3 / s ，查水力计算表知，当进水管管径 D1 1100mm时， v1.179m / s（在 1.01.2 m/ s 范围内）。（3）矩形薄壁堰进水从配水井底中心进入， 经等宽度堰流入2 个水斗再由管道接入2 座后续处理构筑物。每个后续处理构筑物的分配水量为q4012.5/ 22006.25m3 / h0.557m3 / s 。配水采用矩形薄壁溢流堰至配水管。 堰上水头 H因单个出水溢流堰的流量为 q0.557m3 / s 557L / s ，一般大于

3、 100 L / s 采用矩形堰，小于 100 L / s 采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高h 取 0.5m ）。矩形堰的流量公式为：qmb 2gH 3/ 2式中q 矩形堰的流量， m3/ s ；m 流量系数，初步设计时采用m0.42 ；b 堰宽， m ，取堰宽 b6.28m；H 堰上水头， m 。已知 q 0.557m3/ s ， m 0.42， b5.71m ，代入下式，有：H (q)2/3(0.557)2/30.14mmb 2 g0.426.282 9.8 堰顶宽度 BB根据有关试验资料，当0.67 时，属于矩形薄壁堰。取B0.05m，这时HB0.36 （在 0 0.67 范围内）

4、，所以，该堰属于矩形薄壁堰。H（4）配水管管径 D23由前面计算可知，每个后续处理构筑物的分配流量为q0.557 m3 / s ，查水力计算表可知，当配水管管径D2800mm 时， v1.11m / s （在 0.81.0 m/ s 范围内）。（5）配水井设计配水井外径为 6m，内径为 4m，井内有效水深 H 05.9m ，考虑堰上水头和一定的保护高度，取配水井总高度为6.2m。混合工艺设计计算考虑设絮凝池2 座,混合采用管式混合。设水厂进水管投药口至絮凝池的距离为 50 米。进水管采用两条 , 设计流量为 Q=96300/24/2=0.557 m3 / s 。进水管采用钢管 ,直径为 DN8

5、00,查设计手册 1 册,设计流速为 1.11m/s，50 1.81000i=1.8m，混合管段的水头损失hiL0.09m。小于管式混合水头损1000失要求为 0.3-0.4m。这说明仅靠进水管内流速不能达到充分混合的要求。故需在进水管内装设管道混合器,本设计推荐采用管式静态混合器，管式静态混合器示意图见图 1.3。1. 设计参数：采用玻璃钢管式静态混合器 2 个。每组混合器处理水量为 0.557m3/s，水厂进水管投药口至絮凝池的距离为10m，进水管采用两条DN800 钢管。2. 设计计算：（1）进水管流速 v：据 d1800mm ， Q0.557 m3 / s ，查水力计算表可知， v1.

6、11m / s（手册：0.81.0m/s；厂家： 0.91.2 m/s，基本均在上述范围内） 。（2）混和器的计算 :混合单元数取 N=3,则混合器长度为 L1.1 DN 1.10.8 3 2.64混合时间L2.642.38m/ sT1.11v水头损失: hv2Q 2N0.11840.557230.294mN0.11844.40.84.42gD4校核 G：Gh9800 0.2941049.1s 1T1.110 52.38GT1049.1 2.382496.82000 。水力条件符合。（3）混合器选择：静态混合器采用3 节，静态混合器总长4100mm，管外径为820mm，质量1249kg，投药口

7、直径 65mm。药剂管道混合单元体管道原水静态混合器管式静态混合器投药工艺及投药间的设计计算1. 设计参数本设计选用硫酸铝为混凝剂，最大投加量为32mg/L，平均为 25mg/L 。（1）溶液池 :溶液池的容积：W1241000u QuQ32 4012.5 5.13m3b n10001000417bn417 15 4式中u 混凝剂最大投加量，32mg / LQ 设计流量，为 4012.5m3 / hb 混凝剂的投加浓度，取15。n 每日的投加次数，取4 次。5溶液池按两个设计， 一次使用一个池子， 两个池子交替使用。 溶液池的平面形状采用正方形，有效水深取1.3m，则边长为 2.0m。考虑超高

8、为 0.5m。则溶液池尺寸为 L×B×H2.0m×2.0m×1.8m。溶液池池底设DN200 的排渣管一根，溶液池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。（2）溶解池：容积 W20.3W10.35.131.54 m3溶解池建两座，一用一备，交替使用 ,每日调制两次。取有效水深为 1.0m，平面为正方形形状，边长为1.5m。考虑超高0.5m，则池体尺寸L×B×H 1.5m×1.5m×1.5m。溶解池的放水时间采用t10min ，则放水流量为：q0W21.5460t602.57L / s10查水力计算表：放水管管

9、径采用DN70，相应流速为 1.34m/s。溶解池底部设管径DN200 的排渣管一根，溶解池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐） 。投药管的流量为：W141035.134103投药管直径 为q36002436000.24 L / s 查水力 计算表得，24DN32，相应流速为0.6m/s。溶解池的搅拌装置：每池设搅拌机一台。选用ZJ-700 型折桨式搅拌机，功率为4KW,转速为85r/min。（3）计量泵加药采用计量泵湿式投加，总流量为：W1 /125.13/ 60.855m3 / h855L / h安装 3 台，两用一备。计量泵型号为 J-Z400/2.5，单台的设计流量为427.5

10、L/s。（ 4）药剂仓库计算：药剂仓库与加药间应连在一起，储存量一般按最大投药期间12 个月用量6计算。仓库内应设有磅秤，并留有1.5m 的过道，尽可能考虑汽车运输的方便。混凝剂选用精制硫酸铝，每袋质量是40kg,每袋的体积为0.5 ×4×0.2m3,药剂储存期为 30d，药剂的堆放高度取 2.0m。 硫酸铝的袋数：公式为： NQ 24 u t0.024Qut1000 WW式中， Q 水厂设计水量， m3/ h ；u 混凝剂最大投加量， mg / L ；t 药剂的最大储存期， d ；W 每袋药剂的质量， kg ；4012.5 32 30将相关数据代入上式得，N0.02423

11、12袋。 有效堆放面积 A ：NV公式为： AH 1e式中， H药剂得堆放高度， m ；V 每袋药剂得体积， m3 ；e堆放孔隙率，袋堆时e20%代入数据得：A23120.50.40.257.8m2210.2反应（絮凝）工艺 : 折板絮凝池的设计计算：1. 设计参数设计两座 ,每座设2 组 ,每组设计水量为0.2785m3/s。两组之间的隔墙厚取200mm，采用三段式，总絮凝时间18min，第一段为相对折板 ,第二段为平行折板 ,第三段为平行直板。絮凝池布置如下图。速度梯度 G 要求由 90s-1 减至 20 s-1 左右，絮凝池总 GT 值大于 2×104。絮凝池与沉淀池合建， 为

12、配合沉淀池， 单座絮凝池实际宽采用14m；絮凝池有效水深7H0 采用 3.8m。进水孔第一段絮凝区第二段絮凝区折板折板絮凝池布置图2. 设计计算：（ 1）第一絮凝区 :设通道宽为 1.4m,设计峰速为 0.34m/s,则峰距 b1 :b10.27850.585m ,取 0.6m。0.341.40.2785实际峰速为：v10.60.332m / s 。1.4谷距 b 2 :b2b1 2c0.6 2 0.355 1.31m 。第三段絮凝区上集水渠上穿孔花墙折板布置如草图，板宽采用500mm，夹角 90°，板厚 60mm。第一絮凝区布置草图：8侧边峰距 b3B4b1 5(tc) 6.9 4

13、 0.6 5 (0.355 0.04): b321.263m2侧边谷距 :b4b3c1.2630.355 1.618m中间部分谷速v2 : v20.27851.40.152m / s1.31侧边峰速 v1: v10.27850.158m / s1.41.263侧边谷速 v2:v20.27850.123m / s1.41.618水头损失计算 : 中间部分 :渐放段损失 :1v12v2222h10.50.3320.1522g20.0022 m9.8渐缩段损失 :F12222h21v110.60.3322F 22g0.10.005 m1.312 9.89按图布置,每格设有12个渐缩和渐放,故每格水头

14、损失 :h=12 ×(0.0022+0.005)=0.0864m。 侧边部分 :渐放段损失 :h1'1 v '12v '220.50.15820.12320.00025 m。2g29.8渐缩段损失 :F1'2v '121.2632h2'10.10.15822F 2'11.6180.000625m2g2 9.8每格共 6 个渐缩和渐放 ,故 h=6×(0.00025+0.000625)=0.0053m。 进口及转弯损失 :共 1 个进口 ,2 个上转弯 ,3 个下转弯 ,上转弯处水深 H4 为 0.7 米,下转弯处水深为

15、 H3=1.2 米 ,进口流速取 0.3m/s。进口尺寸为 0.9m×1.0m。上转弯流速为 : v40.27850.284m / s ,1.4下转弯流速 : v50.27850.166m / s1.21.4上转弯 取 1.8,下转弯及进口取 3.0,则每格进口及转弯损失之和h 为 :h '' 1.8 2 0.2842330.166230.320.290420.2480.270.0412 m29.829.829.89.8 总损失:每格总损失 :hhhh0.08640.00530.04120.1329m第一絮凝区总损失 : H12h 2 0.1329 0.2658m第一

16、絮凝区停留时间 : T121.46.93.80.2785604.39min第一絮凝区平均 G 值: G1rH 16010000.265899S 160T11.02910 44.39（ 2）第二絮凝区 :采用平行折板 ,折板间距等于第一区的中间部分峰距即 0.6 米。通道宽取 2.0 米。布置形式如下图 :10中间部分流速为 : 0.27850.232m / s,20.6可以 .侧边峰距 b3:b3=6.9-6 ×0.6-7 ×0.04=3.02m.由图可知 ,b3+b3+c=3.02m,故 b33.020.3551.3325m2侧边谷距 b4=b3+c=0.335+1.33

17、25=1.6675m.侧边峰速 v1'0.27850.105m / s2.01.3325侧边谷速 v2'0.27850.084m/ s2.01.6675水头损失计算 : 中间部分 :一个 90o 弯头的水头损失 h1v20.6 0.23220.00165m 按图布置 ,共有2g29.818 个/每格 ,则每格水头损失 h180.001650.0297m . 侧边部分渐放段损失 :11h1'1v1'2v2'20.5 0.10320.08420.0001m2 g29.8渐缩短损失 :22h2'12F1'v1 ' 210.11.3325

18、0.10520.00026mF2'2g1.66752 9.8每格共有 6个渐缩和渐放 ,故 h=6×(0.0001+0.00026)=0.00216m。 进口及转弯损失 :共有 1 个进口 ,3 个上转弯 ,4 个下转弯 ,上转弯处水深 H4 为 0.7 米 ,下转弯处水深为 1.2米,进口流速 v3 取定为 0.2m/s,进口尺寸为0.8m×1.75m,上转弯处流速为v40.27850.199m / s ,下转弯处流速为 : v5 0.27850.116m/ s 。上转弯 取2.00.721.21.8,进口及下转弯取 3.0,则每格进口及转弯损失 h'&#

19、39;为:h''30.221.830.19923.040.11620.120.2140.1610.0253m2g2g2 g2 9.8每格总损失为 :hh h'h''0.02970.002160.0253 0.0572m .第二絮凝区总损失为 : H 22h20.05720.1144m第二絮凝区的停留时间 : T2226.93.86.28min0.278560平均速度梯度 G 值 :G2rH 210000.114454.3s160 T2601.02910 4 6.28（ 3）第三絮凝区 :本区采用平行直板 ,板厚为 84mm,具体布置见下图 :12平均流速

20、取 0.1m/s,通道宽度为 :0.27852.58m,取 2.6 米。0.11.08水头损失 :共 1个进口及 5 个转弯,流速采用0.1m/s,=3.0, 则 单格 损失 为 :h 60.123 0.0092 m 。2g总水头损失为：H 30.009220.0184m停留时间为 :T322.66.93.80.27858.16min60平均 G值为:G3rH 310000.018419.11s 160 T360 1.02910 4 8.1613（ 4）各絮凝段主要指标絮凝段絮凝时间水头损失 (m)G(s-1)GT 值(min)第一絮凝段4.390.2658992.61 ×104第二

21、絮凝段6.280.114454.32.05 ×104第三絮凝段8.160.018419.110.94 ×104合计18.830.398658.556.62 ×104（ 5）各絮凝区进水孔 第一絮凝区进口流速 v3 取 0.3m / s ，则第一絮凝区进水孔所需面积为：A3q0.2780.93m2v30.3进水孔宽取 0.90m，高取 1.03m。 第二絮凝区进口流速 v3取 0.2m/ s ，则第二絮凝区进水孔所需面积为：A3q0.2781.39m2v30.2进水孔宽取 1.2m，高取 1.16m。 第三絮凝区进口流速 v3取 0.1m / s ，则第三絮凝区进水

22、孔所需面积为：A3q0.2782.78m2v30.1进水孔宽取 1.5m，高取 1.86m。（ 6）排泥设施 :排泥采用 DN200mm 穿孔排泥管。14沉淀工艺设计计算1设计参数：絮凝池设独立的两座，故沉淀池与之相对应，设 2 座。采用平流沉淀池 ,每座设计流量为 0.557m3/s。按沉淀时间和水平流速计算方法计算。沉淀时间取 1.5h,水平流速取 12mm/s。2设计计算：（1）池体设计计算：池长 L 3.6vT=3.6 ×12×1.5=64.8m,取 65m。池平面面积 F F QT 2006.25 1.5911.93m2H3.3池宽 BF911.93 14.03m

23、 ，取 14m。L65实际有效水深为： 2006.25 1.53.31m取超高 0.49m。则池深为 3.8m。1465校核 :L/B=65/14=4.6>4,L/H=65/3.31=19.6>10。中间设两道 250mm 的隔墙将沉淀池分成三格，每格宽为4.5m。则，水力半径： R4.53.314.53.313.3124.51.34m11.12弗劳德数： Frv20.01221.1 10 5 （ Fr 在 1 10 41 10 5之间）Rg1.349.8雷诺数：RevR0.0121.341590315000（一般为 400015000）1.01110 6可见 Fr ,Re 均满足

24、要求。沉淀池示意见下图。15指型槽配集穿出水水水孔渠斗渠花墙沉淀池示意图（2）沉淀池的进水设计：进水采用穿孔墙布置，尽量做到在进水断面上水流的均匀分布，避免已形成的絮体破碎。 单座池墙长 14m，墙高 3.8m，有效水深 3.31m，布水墙如下图。砖砌穿孔布水墙根据设计手册：当进水端用穿孔配水墙时，穿孔墙在池底积泥面以上 0.3 0.5m 处至池底部分不设孔眼，以免冲动沉泥。本设计采用 0.5m。 单个孔眼的面积w0 ：孔眼尺寸考虑施工方便，采用尺寸：15cm×8cm。 w00.150.080.012m2 孔眼总面积0 :16孔眼流速采用 v1 0.1m / s ， 0q0.5575

25、.57 m2v10.1孔眼总数 n0 ：05.57个，取 465个。n0464.2w00.012孔眼实际流速为： v1'q0.5570.099m / sn0 w0 4650.012 孔眼布置：孔眼布置成 8排，每排孔眼数为 465 8 58.12559 个。水平方向孔眼的间距取 160mm，则计算的水平长度为：59 805816014000mm 。竖直方向的间距为 150mm,最上一排孔眼的淹没深度假定为0.5m，最下一排孔眼距池底为 0.5m，则竖向的计算高度为：0.1580.15 70.5 0.5 3.25m ，可以。（ 3）沉淀池的集水系统：沉淀池的出口布置要求在池宽方向上均匀集

26、水，并尽量滗取上层澄清水， 减小下层沉淀水的卷起，目前采用的办法多为采用指形槽出水。 指形槽的个数：N=6 指形槽的中心距：B14a2.3mN 6 指形槽中的流量： q0'Q0.5570.093m3 / s ，考虑到池子的超载系数为20，故槽中流量为：N6q01.2q0'1.20.0930.1116m3 / s 指形槽的尺寸：槽宽 b0.9q00.40.90.1116 0.40.37 m ，为便于施工，取 b 0.4m 。取堰上负荷为 450 m3 /( m.d ) ，则指形槽长度：L96300/ 2450107m176 个集水槽，双侧进水。每根槽长：8.92m，取 9.0m。

27、起点槽中水深： H 10.75b0.750.40.3m终点槽中水深： H 21.25b1.250.40.5m为便于施工，槽中水深统一取H 20.5m 。 槽的高度：集水方法采用锯齿形三角堰自由出流方式，跌落高度取0.05m，槽的超高取0.15m。则指形槽的总高度 H 3H 20.150.050.70m（说明：该高度为三角堰底到槽底的距离）。 三角堰的计算：a. 每个三角堰的流量 q1 ，堰上水头取 0.08m，则：q11.343H 1 2.471.3430.082.470.00262 m3 / sb. 三角堰的个数：q0.557212.6 个，取 213个。三角堰的中心距： 9（36 / 2)

28、 0.5m 。n0.00262q1 集水槽的设计：集水槽的槽宽 b'0.9Q 0.40.90.5570.40.712m ，为便于施工，取 0.8m。起点槽中水深： H 10.75b'0.750.80.6m终点槽中水深： H 21.25b'1.250.81.0m为便于施工， 槽中水深统一取 1.0m。自由跌水高度取 0.07m。则集水槽的总高度为： H0.7 0.071.0 1.77m 。(4)沉淀池排泥：排泥是否顺畅关系到沉淀池净水效果， 当排泥不畅、 泥渣淤积过多时， 将严重影响出水水质。 排泥方法有多斗重力排泥、 穿孔管排泥和机械排泥。 机械排泥具有排泥效果好、可连

29、续排泥、池底结构简单、劳动强度小、操作方便可以配合自动化等优点。故本设计采用虹吸式机械排泥。虹吸式机械排泥的设计：18采用 SXH 型虹吸式吸泥机，轨距l 14000mm干泥量干963001000 1010647.67m3/ d假设含水率为 98Q2污泥量 QsQ干47.672383.5m3 / d99.31m3 / h198%0.02吸泥机往返一次所需的时间：t2l 265130min （桁架行进速度 v1m / min ）v1虹吸管计算：设吸泥管管数为 10 根，管内流速为 1.5m/s。单侧排泥最长虹吸管长为18m。采用连续式排泥，管径为：DQs10699.3110648.34mm0.3

30、33v10.3331.51099.31选用 DN50 水煤气管 v36001.4m / s 。10.052104吸口的断面确定：吸口的断面与管口断面相等。 已知吸管的断面积 A10.0520.002m2 。4设吸口宽度 bA0.0020.20.01ml吸泥管管路水头损失计算：进口 10.1，出口 21，90o弯头 31.9752 个，则局部水头损失为：hj0.111.975 21.420.51m29.8管道部分水头损失：含水率为98，一般为紊流。h管lv 2181.420.0260.0520.936mD0 2g9.8总水头损失： h hjh管0.51 0.936 1.446m考虑管道使用年久等

31、因素，实际H1.3h1.3 1.4461.88m(5)放空管管径确定：沉淀池放空时间取3h，则放空管管径为：190.714653.310.5取 DN350。d30.328m ，3600过滤工艺： V 型滤池的设计计算：1. 设计参数：设计水量（包括7%水厂自用水量）为： Q 9.63 10 4 m3 / d 1.11m3 / s设计滤速采用 v12m / h ，强制滤速 v 20m/ h 。滤池采用单层石英砂均粒滤料，冲洗方式采用：先气冲洗，再气-水同时冲洗，最后再用水单独冲洗。根据设计手册第三册P612 表 9-8 确定各步气水冲洗强度和冲洗时间，参数具体如下：（1）冲洗强度第一步气冲冲洗强

32、度 q气1 16L / s.m2；第二步气 -水同时反冲洗 ,空气强度 q气 216L / sm.2, 水 冲 洗 强 度 q水14. 0L2/ s m. ； 第 三 步 水 冲 洗 强 度2q水 2 6 L / s. m 。（2）冲洗时间第一步气冲洗时间 t 气 3min ,第二步气 -水同时反冲洗时间 t气水 4 min , 单独水冲时间 t水 5min ；冲洗时间共计为 : t 12min 0.2h ；冲洗周期 T 48h ,反冲洗横扫强度为 2.0L / sm.2。2. 设计计算：（ 1）池体设计 :滤池工作时间 t ：t '24 t2424 0.22423.9h (式中未考虑

33、排放初滤水 )。T48滤池总面积 F:Q963002Fvt '1223.9335.8m滤池分格 :选双格 V 型滤池 ,池底板用混凝土 ,单格宽 B单3.5m ,长 L单12m ,面积 42m2,20共四座 ,每座面积 f84 m2 ,总面积 336m2.校核强制滤速 v':v'Nv412的要求 。N 1416m / h 20m / h1滤池的高度确定 :滤池超高 H 60.3m ,滤层上水深 H 51.5m ,滤层厚度 H 4 1.0m 。承托层厚取H 30.1m 。滤板厚参考滤板用0.05m厚预制板 ,上浇0.08m 混凝土层 ,故取H 2 0.13 m 。滤板下布

34、水区高度取 H 10.9m 。滤池的总高度为 :HH 1H 2H 3H 4H 5H 60.90.130.11.01.50.33.93m水封井的设计 :滤池采用单层加厚均粒滤料,粒径 0.95-1.35mm,不均匀系数1.2-1.6。均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算:1212H清m0l0v1803d0gm0式中 :H 清 水流通过清洁滤料层的水头损失,cm;水的运动黏度 ,cm2 / s, 20时为 0.0101cm2 / s;g重力加速度 ,981 cm2 / s2 ;m0滤料孔隙率 ; 取 0.5;d0与滤料体积相同的球体直径, cm,根据厂家提供的数据 0.1cm.l0滤层厚度 ,c

35、m,l0 100cm;v滤速， cm / s, v12m / h0.33cm / s;滤料颗粒球度系数，天然砂粒为0.75-0.8,取 0.8.所以0.01011 0.52210.33 19.11cmH 清1809810.530.81000.121根据经验 ,滤速为 9-10m/h 时,清洁滤料层水头损失一般为 30-40cm,计算值比经验值低 ,取经验值的底限 30cm 为清洁滤料层的过滤水头损失。正常过滤时 ,通过长柄滤头的水头损失 h 0.22m,忽略其他水头损失 ,则每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为 :H 开始0.30.220.52m 。为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层,水

36、封井出水堰顶标高与滤料层相同 ,设计水封井平面尺寸2m×2m,堰底板比滤池底板低0.3m。水封井出水堰总高为 :H水封0.3 H1 H2H 30.3 0.90.131.02.33m因为每座滤池的过滤水量 :Q单 vf12841008 m3h0.28 m3。所以水s3封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式Q 1.84 bh2 计算得 :Q单2233h水封 0.2820.18m 。则反冲洗完毕 ,清洁滤1.84b堰1.84料层过滤时滤池液面比滤料层高0.18+0.52=0.7m。（ 2）反冲洗管渠系统 :反冲洗水量按水洗强度最大时计算。单独水洗时反洗强度最大, 为6L/(s.m2)。Q反水0.504m3/ s3。6 84 504L / s1814.4m / hV 型滤池反冲洗时 ,表面扫洗同时进行 ,其流量：Q表水 q表水f 0