毕业设计计算书-东湖市给水工程设计（酚超标） .docx

四川大学本科生毕业设计 东湖市给水工程设计（酚超标）第一章 设计用水量11.1 居民生活用水量11.2 工业企业用水量11.3 公共建筑用水量11.4 市政用水量11.5 未预见水量和管网漏失水量11.6 最高日设计用水量11.7 水厂自用水量11.8 用水量变化曲线11.9 清水池容积计算1第二章 取水构筑物的设计计算12.1 取水点与取水构筑物的选择12.2 取水构筑物的设计计算1第三章 输配水工程的设计计算13.1 输配水管网设计与计算13.2 二级泵房1第四章 水处理工程14.1 配水井设计与计算14.2 药剂投配设备设计与计算14.3 混合设备设计与计算14.4 絮凝设备设计与计算14.5 沉淀设备设计及计算14.6 过滤设备设计与计算14.7 二氧化氯间设计与计算14.8 清水池设计与计算15.9 污泥浓缩池设计与计算1第五章 水厂总体设计15.1 水厂平面布置15.2 水厂附属建筑物15.3 水厂管线设计15.4 高程布置16.5 水厂绿化及道路16.6 水厂仪表和自控设计148 东湖市给水工程设计计算书第一章 设计用水量1.1 居民生活用水量1.1.1 设计参数选择给水系统的设计年限，应符合城市的总体规划，近远期相结合，在设计时，以近期为主。城区近期规划为15万人，远期规划为20万人，属于中小型城市，根据室外排水设计规范（gb 50013-2006），四川省属于二区城市，结合表1-1中城市或居住区居民生活用水定额，选择给水定额为q=140l/capd，给水普及率为100%，时变化系数为kh=1.34。表1-1 居民生活用水定额（l/cap*d）城市规模特大城市大城市中、小城市最高日平均日最高日平均日最高日平均日一区180270140210160250120190140230100170二区1402001101601201809014010016070120三区14018011015012016090130100140701101.1.2 居民生活用水量计算城市居民生活用水量 ：式中最高日生活用水量定额，；设计年限内计划人口数；自来水普及率，。=140 l/capd150,000 cap/1000=21,000 m3/d1.2 工业企业用水量1.2.1 设计参数选择表1-2 工业企业及公用建筑物用水量序 号企业及建筑物名称日用水量 m3/d(生产用水或公共用水)最大时用水量m3/d人数（人）班制（班/天）1东方电机厂110032东方电子机械厂70033第二重型工业厂150034食品厂50025内燃机配件厂90026铸造厂60027卷烟厂20028白酒厂35039铝塑管材厂200210地质学院100011机械学院80012建工学院80013电力工程学院100014人民医院20015中医院150注：工业企业内工作人员的生活用水量及淋浴用水量参照规范及手册确定，（估计工业企业内的车间总人数为5000人），医院等公共建筑物的用水量变化可参照居住区按常识拟定。其余未注明的用水量的工业企业，按均匀用水计算。（注：估计车间总人数、热车间工人数占20%，普通车间80%，热车间工人全部进行淋浴，普通车间占其工人数的40%进行淋浴，三班制工人占车间总人数的60%，两班制工人占车间总人数40%。）工业企业的用水量包括工厂生产用水、职工生活用水以及淋浴用水。工业企业的生产用水量以及人数详见表1-2，根据设计手册和设计规范的要求，工业企业的生活用水及淋浴用水的标准见表1-2。表1-2 工业企业的职工生活用水和淋浴用水标准一般车间高温车间职工生活用水25 l/人班35 l/人班淋浴用水40l/人班60 l/人班工厂淋浴分为热车间与普通车间，三班制与两班制，淋浴在下班后一小时内进行，经过计算，工业企业的淋浴时间安排见表2-31.2.2 工业企业用水量计算该市工业企业的班制为：三班制：07:00-15:00，15:00-23:00，23:00-07:00两班制：06:00-14:00，14:00-22:00（1）生活用水量三班制生活用水量：50000.6（0.20.035+0.80.025）=81 m3/d两班制生活用水量：50000.4（0.20.035+0.80.025）=54 m3/d生活用水总量：81+54=135 m3/d（2）淋浴用水量三班制淋浴用水量：50000.6（0.20.06+0.80.40.04）=74.4 m3/d两班制淋浴用水量：50000.4（0.20.06+0.80.40.04）=49.6 m3/d淋浴用水总量：74.4+49.6=124 m3/d表1-3 工业企业淋浴时间安排时间段781415151622232324水量（m3/h）24.824.824.824.824.8（3）生产用水量三班制：1100+700+1500+350=3,650 m3/d二班制：500+900+600+200+200=2,400 m3/d三班制工厂与两班制工厂生活用水均按照24h均匀设计，生产用水也均匀设计，工厂的各项用水量汇总指标见表1-4。表1-4 各项用水量计算表生产用水量（m3/d）生活用水（m3/d）淋浴用水（m3/d）两班制24005449.6三班制36508174.4总计6050135124小型企业有70个，均匀用水为15 m3/d。所以，小型企业用水总量为nq=7015=1050 m3/d。工业企业总用水量q2：q2=6050 +135+124+1050=7359m3/d。1.3 公共建筑用水量根据表1-1，公共建筑用水量q3=1000+800+800+1000+200+150=3950 m3/d。1.4 市政用水量市政用水量包括浇洒道路和浇洒绿地用水，应根据路面种类、绿化面积、气候和土壤等条件确定，本设计中选用居民生活用水量和工业企业生产用水量以及公共建筑用水量的5%进行设计，则q4=（21000+3950+6050+1050）5%=1602 m3/d。浇洒道路分两个小时进行，分别为早晨78点和晚上2021点，浇洒绿地在中午1213点进行。三次浇洒，每次用水量为534 m3/d。1.5 未预见水量和管网漏失水量管网漏失水量：按照以上总水量的10%进行计算：q5=0.10（q1+ q2+q3+q4）=0.10（21000+7359+3950+1602）=3391.1 m3/d；未预见水量：按照以上总水量的8%进行计算：q6=0.08（q1+ q2+q3+q4+ q5）=0.08（21000+7359+3950+1602+3391.1）=2984 m3/d。1.6 最高日设计用水量qd= q1+ q2+q3+q4+ q5+ q6=40286.268 m3/d。1.7 水厂自用水量城市的最高日设计水量确定后，取水构筑物和水厂的设计规模将随一泵站的工作情况而确定，大中型水厂的以及泵站一般按三班制即24h均匀工作来考虑，以缩小构筑物规模和降低造价。小型水厂的一泵站考虑一班或两班运转。取水构筑物、一级泵站和水厂等按最高日平均时进行计算：即式中是考虑水厂本身用水量的系数，以供沉淀池排泥、滤池冲洗等用水，其值取决于水处理工艺、构筑物类型及原水水质等因素，一般在1.051.10之间。t为一级泵站每天工作小时数。q自= qd1.05%=1763 m3/h。1.8 用水量变化曲线1.8.1 编制最高日逐时用水量变化表根据东湖市资料，其属于中等城市，选择日变化系数为1.34，选择c项。经计算后，拟定最高日逐时用水量变化表（附表1）。1.8.2 绘制用水量变化曲线一级泵站一天工作24小时平均供水，二级泵站工作分两级：621时，二级泵站运转，流量占最高日用水量的5%，其他时间21次日6时二级泵站运转流量占最高日用水量的2.78%。根据表1-5，绘制图1-1。表1-5 东湖市用水量变化表时间用水量 （%）二级泵站供水量（%）一级泵站供水量（%）清水池调节容积（%）12345012.57 2.78 4.17 -1.39 122.26 2.77 4.17 -1.40 232.13 2.78 4.16 -1.38 342.37 2.78 4.17 -1.39 452.66 2.78 4.17 -1.39 563.54 2.78 4.16 -1.38 674.57 5.00 4.17 0.83 786.38 5.00 4.17 0.83 894.92 5.00 4.16 0.84 9104.98 5.00 4.17 0.83 10115.07 5.00 4.17 0.83 11124.69 5.00 4.16 0.84 12135.90 5.00 4.17 0.83 13144.59 5.00 4.17 0.83 14154.62 5.00 4.16 0.84 15164.79 5.00 4.17 0.83 16174.91 5.00 4.17 0.83 17184.96 5.00 4.16 0.84 18194.75 5.00 4.17 0.83 19204.42 5.00 4.17 0.83 20215.48 5.00 4.16 0.84 21223.57 2.78 4.17 -1.39 22233.05 2.78 4.17 -1.39 23242.84 2.77 4.16 -1.39 累计100.00 100.00 100.00 10.28 图1-1 东湖市用水量变化曲线图1.9 清水池容积计算1.9.1 清水池调节容积计算清水池的调节容积清水池调节容积占最高日用水量的百分数，10.28%。1.9.2 清水池有效容积计算给水系统中，清水池的作用之一是调节一级、二级泵站供水量之间的差额，清水池除了贮存调节水外，还存放消防用水和水厂生产用水，因此清水池的有效容积为： 调节容积，；消防贮水量，按2h火灾延续时间计算；水厂自用水量，等于最高日用水量的5%；安全贮水，避免清水池被抽空，威胁供水安全，第二章 取水构筑物的设计计算2.1 取水点与取水构筑物的选择2.1.1确定取水点根据表2-1中凯江与旌河汇合处的河床资料，绘制出距离水文站5000m处的河床断面图2-1。表2-1 距汇合处4800m的河床资料 距汇合处5500 m的河床资料起点距（m）高程（m）起点距（m）高程（m）右岸（0）424右岸）（0）425.810420.630422.120416.840420.425413.850418.330410.160416.540412.970414.750416.58041260419.79041370422.4100414.5左岸（80）424110416.9120418130420.3140422150423.7160424.5左岸（170）425.8图2-2 河床断面图由图2-2可以看出，上游距水文站5000m处的河床稳定，地质条件较好，无回流区和死水区，有足够的淹没深度，比较适合进行取水，因此将取水点选在5000m处。2.1.2 枯洪水位的确定取水构筑物的设计最高水位应按百年一遇频率确定，p=1%。设计枯水位的保证率，应根据水源情况和供水重要性选定，一般可采用9097，本设计中取97%（p=3%）常用的经验频率公式如下： (1-1) 式中 p等于和大于某一水位（或流量）的频率；m水位（或流量）的编号；n观测的流量（或水位）总个数（或年数）。根据频率图（附图1），水文站处洪水位为：412.42m枯水位为：405.60m测量得到水文站和取水口之间的距离为5000m，水力坡度为i洪=2.12i常=1.83i枯=1.65所以，取水口处洪水位： 412.42m+5000m2.12=423.02m枯水位： 405.60m+5000m2.12=416.20 m由于洪枯水位相差在6m以上，所以设置双层取水口。2.2 取水构筑物的设计计算取水泵房采取岸边式合建式中的底板水平布置（采用卧式泵），进水口前设置粗拦栅。2.2.1 进水孔（1）进水孔面积设计流量q=40286.271.05=42300.6 m3/d=0.49 m3/s（其中5%为水厂自用水量）。由于洪枯水位相差超过了6m，因此设计进水孔时，进水孔分上下两层，但设计时，按河流最低水位计算下层进水孔面积，上层可与下层相同。水孔设计流速取0.5m/s。栅条采用扁钢，厚度s=10mm，栅条净距离采用b=50mm，格栅阻塞系数采用k2=0.75。栅条引起的面积减少系数k1=b/(b+s)=50/(50+10)=0.833进水孔总面积为：f0=1.44 m2, 每个进水口面积f=1.44/4=0.36 m2进水孔尺寸采取：b1h1=0.9m0.4m格栅尺寸选取：b2h2=1000mm500mm根据给水排水设计手册.第01册.常用资料，查局部水头损失得=1.43，水头损失为：0.02m（2）格网尺寸采用平板格网。过网流速采用v1=0.3m/s,网眼尺寸采用55mm，网丝直径d=2mm。格网阻塞系数k2=0.5，水流收缩系数采用=0.8。格网面积减少系数k1=0.51平板网格所需面积为：f1= = 7.35 m2设置2个格网，每个格网需要的面积为3.68m2。进水部分尺寸为bh=2500mm1500mm，面积为3.75 m2。通过平板网格的水头损失为0.1m。2.2.2 取水泵房的设计东湖市给水工程近期（人口15万）设计水量为40286.268 m3/d，采用岸边式取水泵房通过取水孔取水，洪水位为423.02m（1%频率），枯水水位为416.20m（97%保证率）。净水厂反应池前配水井的水面标高为426.5m。 初步设计取水泵站和输水管的布置及长度见图2-3.图2-3 取水泵站及输水管的布置（1）净扬程吸水井最高水位标高为：423.02m-0.12m=422.90m吸水井最低水位标高为：416.20m-0.12m=416.08m在本设计中，净水厂配水井的高程426.50m，所以，泵所需净扬程为：洪水位时：hst=426.50-422.90=3.60m枯水位时：hst=426.50-416.08=9.42m（2）输水干管中的水头损失h采用两条dn500钢管并联作为原水输水干管，设计流量q1=490/2=245l/s,查水利计算表，q1=245l/s时，管内流速v=1.2m/s，1000i=3.73；当一条输水管检修时，另一条输水管应通过75%的设计流量，即：q=0.75490l/s=367.5l/s，查水利计算表，管内流速v=1.81m/s，1000i=8.43.所以，h=1.18.4310-3112m=1.04m（1.1是包括局部损失儿加大的系数）（3）泵站内管路中的水头损失粗估为2m安全水头取2m则水泵的设计扬程为：洪水位时：hmin5.60+1.04+2+2=10.64m枯水位时：hmax12.42+1.04+2+2= 17.46m（4）初选水泵和电机近期三台14sa-10jb型水泵（q=166.7250l/s，扬程=1823m，泵轴功率n=53.2kw，汽蚀余量hsv=4.1m），两台工作，一台备用。远期增加一台同型号的水泵，三台工作一台备用。根据14sa-10jb型水泵的要求选用y355s-6型电机（功率75kw，效率83%，电压380v，1600kg）。（5）机组基础样式的确定查给水排水设计手册第11册，可知此种机组属于不带底座，计算出14-sa10jb型水泵机组基础平面尺寸2585mm1392mm，机组总重量w=wp+wm=（1210+1600）9.8=27538n基础深度 h=3w/（lb）=327538 （2.5851.39223520）= 0.97m （23520n/ m3为基础所用材料的容重）设计泵房底板厚1.8m，机组基础实际深度联通泵房底板在内为2.77m。地脚螺栓在混凝土中的锚固长度取20倍的螺栓直径：水泵为0.56m，电机为0.70m。详情见图2-4。图2-4 机组基础详图（6）吸水管路和压水管路计算每台泵都有单独的吸水管和压水管，q=490/2=245l/s，吸水管：采用dn450的钢管，查水力计算表v=1.49m/s，1000i=6.54压水管：采用dn350的钢管，查水力计算表v=2.45m/s，1000i=24.5（7）泵机组及管路布置为了布置紧凑，充分利用建筑面积，四台机组按照双排布置，两台为正常转向，两台为反向转向，在订货时应予以说明。每台泵都有单独的吸水管和压水管，压水管引出泵房后两两连接起来。泵出水管上设有液控蝶阀(dx7k41x-10型蓄能式，l=190mm)和手动蝶阀（d341型涡轮传动法兰式,l=190mm），吸水管上设手动闸板闸阀（z45w-10型暗杆楔式）。为了减少泵房建筑面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条dn500输水管用2个dn蝶阀（d341型涡轮传动法兰式，l=229）连接起来，每条输水关上各设切换用的蝶阀（d341型涡轮传动法兰式，l=229）一个。在泵出口处末设置止回阀。（8）吸水管路和压水管路中的水头损失的计算取一条最不利线路（即靠近泵房墙壁的两条管路中的一条），从吸水口到输水干上切换闸阀为计算线路。见图2-5。图2-5 最不利管线计算1）吸水管路中的水头损失=16.54/1000=0.0065m 吸水管进口局部阻力系数，=0.75； 偏心减缩管dn450350，=0.18； dn450闸门局部阻力系数，按开启度 考虑，=0.15；则0.14m 2）压水管路中水头损失 =()=（3.1+5.2+4.48+2+0.85+1.5+1.5+1）0.021=0.576m 1.29mdn300350渐放管， =0.05；dn350伸缩接头，=0.21； dn350止回阀，=3.0； dn350钢制90弯头，=0.89；dn350手动蝶阀，=0.15；dn350钢制正三通，=1.5；=0.58+1.29=1.87m3）水泵内部水头损失估计为0.8m从泵吸水口到输水干管上切换闸阀间的全部水头损失为：因此，泵的实际扬程为：洪水位时，hmin=5.60+0.89+2.82+2=11.31m枯水位时，hmax=12.42+0.89+2.82+2=16.13m由此可见，初选的泵机组符合要求。（9）泵房安装高度的确定和泵房筒体高度的计算1）泵房筒体高度已知吸水间最低动水位标高为416.08m，为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为414.68（吸水管上缘淹没深度为416.08-414.68-（d/2）=1.2m）。取吸水管下缘距吸水间地板0.7m,则吸水间底板标高为414.68-（d/2+0.7）=413.78，洪水位标高为422.90m，考虑1m的浪高，则操作平台标高为422.90+1=423.90m。故泵房筒体高度为： h=423.90-413.78=10.12m 2）泵安装高度为了便于用沉井法施工，将泵房机器间地板放在吸水间地板同一高度，因而泵为自灌式工作，所以泵的安装高度小于允许吸上真空高度，无须计算。吸水管中心标高为414.68m，根据吸水管和水泵的链接关系，泵轴标高为415.01m，确定出水泵底座高程为414.69m，电机底座高程为414.71m。规定，混凝土基础应高出室内地坪约1020cm。泵房底板标高413.78,，计算得，混凝土基础高出室内地坪0.91m，符合规定。泵壳顶的高程414.69+0.6=415.29m吸水井最低设计水位416.08m，满足自灌要求。吸、压水管官邸到底板的高差均大于0.3m，满足施工要求。（10） 泵站辅助设备1）起重设备最大起重量为14sa-10jb型水泵重量wp=1210kg，最大起吊高度为11.95+2.0=13.95m（其中2.0是考虑操作平台上汽车的高度）。因此，选用ldh型电动单梁环形轨道起重机（起重量2t，跨度16.5m，zdr12-4电动机，md12-18d电动葫芦，起吊高度18m）。2）引水设备泵为自灌式工作，不需要引水设备。3）排水设备由于泵房较深，采用电动泵排水。沿泵房内壁设排水沟，讲水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水井去。去睡泵房的排水量一般按2040m3/h考虑，排水泵的静扬程按13m计算，水头损失大约为5m，故总扬程在13+5=18m左右，选用is65-50-125型单级单吸悬臂式离心泵（q=1530m3/h，h=21.818.5m，n=3kw，n=2900r/min）两台，一台工作，一台备用，配套电机为y100l-2。4）通风设备由于与泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空-空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。风机排风量按8倍泵房容积计算，初估泵房内径为16m，所有q=8v=8（8810.12）=16278m3。选用两台t35-11型轴流风机（叶轮直径560mm，转速1450r/min，叶片角度25，风量7755m3/h，风压173pa，配套电机f-8024.）5）计量设备在净水站的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，故本泵站内不再安装。（11）泵房建筑高度的计算根据其中设备及起吊高度，确定吊车梁底板到操作平台楼板的最小距离为5.2m，从平台楼板到房顶底板净高为7.3m。（12）泵房平面尺寸的确定根据泵机组、吸水与压水管道的布置条件以及排水泵机组和通风机等附属设备的设置情况，从给水排水设计手册中查出有关设备和管道配件的尺寸，通过计算，求得泵房的内径为16m。详见平面图。第三章 输配水工程的设计计算3.1 输配水管网设计与计算输水和配水系统是保证输水道给水区内并且配水到所有用户的全部设施，包括：输水管渠、配水管网、泵站、水塔和水池等。一般给水管网按照远期规划，近期设计，本设计中按照近期，最高日最高时的流量为q=714.02l/s，供水压力以满足大多数用户要求来考虑，而不能根据个别的高层建筑或要求水压较高的工业企业或地形陡高的个别地方的水压来确定。对于个别要求水压高的用户或地形陡高的地段，进行局部加压来满足需要。输水和配水系统的总要求是供给用户所需的水量，保证管网足够的水压及不间断供水。输水管是指从水厂到相距较远官网的管线，本设计中，以近期为设计参数，综合考虑远期，经最后的决定，选择输水管为管径dn700的球墨铸铁管。3.1.1 管网布置方案及选择本设计中，设计了两套供水方案。方案一中采用9个环，方案二采用8个环。又由于设计后的计算，经过经济技术平定和造价估算的比较，选择方案二来进行设计。3.1.2 管网设计校核（1）流量校核按照最不利情况，最高时用水加上消防流量的工况进行消防校核，节点自由水头只要求满足火灾出节点的灭火服务所需水头，而非正常的服务水头（28m）。本设计中考虑两处火灾，分别在节点j8处以及节点j21处。（2）水压校核高压消防系统的水压应满足直接灭火的水压的要求，低压消防系统允许控制水压降至10m，本设计中，属于中小城市，采用低压消防系统，由消防车从消火栓中接水加压，以10m作为参数进行校核。通过校核，本设计中的水压均能满足消防水压和水量的要求。（3）事故校核管网主要管线损坏时必须及时检修，在检修期或回复供水以前，管段停止输水，整个管网中的水要进行重新分配，必然使管网的水力特性发生改变，供水能力降低，按照事故点进行校核的时候，本设计中考虑管段4-5发生事故，经校核，水压和水量均能满足要求。3.1.3 管网计算设计中使用鸿业给排水市政管线平差软件来进行管网平差计算，按照设计步骤，确定供水类型，管长面积系数等，计算公式为海曾威廉公式，设计时选择计算温度为13，局部水头损失系数为1.20.方案二三种工况下的平差结果见附表2（节点参数表）与附表3（管段参数表）。3.2 二级泵房3.2.1 设计扬程设计扬程为50m，按照最高日最大时进行设计，结合远期，按照近期记性计算，流量为714.02l/s。3.2.2 水泵选型通过对比16sa-9a与16sa-9b两种型号的单级双吸中心离开清水泵的规格，最终选用型号为16sa-9b型单级双吸中心离开清水泵（流量q=300450l/s，扬程h=6878m，转速n=1450r/min，效率=86%，汽蚀余量r=7.9）。近期三台，两用一备，远期四台，三用一备。配套电机为jrq148-4型电动机（440kw，3300kg）。3.2.3 管径的确定吸水管：根据规范，当管径在250mm1000mm时，流速应在1.2m/s1.6m/s内，所以，采用dn600的钢管（v=1.22m/s，i=0.00302）。压水管：根据规范，当管径在250mm1000mm时，流速应在2.0m/s2.5m/s内，所以，采用dn450mm的钢管（v=2.16m/s，i=0.0138）。3.2.4 泵房布置二级泵房设在净水厂内部，采用矩形布置，近期布置三台，预留一个位置供远期增加用。四台机组并列成两排布置，两台正转，两台反转（提前与厂家说明），每台有单独的吸压水管。3.2.5 附属设备起重设备：ldh行电动单梁环形轨道起重机（起重量3t，起吊高度18m，电机型号2dy-12-4）排水设备：is65-50-125型单级吸悬臂式离心泵（一备一用，电机型号y100l-2）。通风设备：t35-11型轴流风机（一备一用，电机型号f8024）。3.2.6 泵房尺寸为了便于用沉井法施工，将泵房机器间地板放在吸水间地板同一高度，因而泵为自灌式工作，所以泵的安装高度小于允许吸上真空高度，无须计算。吸水管中心标高为420.83m，根据吸水管和水泵的链接关系，泵轴标高为421.20m，确定出水泵底座高程为420.64m。规定，混凝土基础应高出室内地坪约1020cm。泵房底板标高419.83,，计算得，混凝土基础高出室内地坪0.81m，符合规定。机组采用横向双行排列，根据给水排水设计手册以及教材泵与泵站规定，机组之间各部尺寸应满足设计要求。根据以各项要求，确定各个构筑物和设备之间的距离，布置平面图，可得到，泵房内部长为15m，宽度为8m，泵房的高度为11m。3.2.7 吸水间吸水井采用敞开式，吸水管之间不设隔墩。本设计中，吸水井与二级泵站分开布置。1）吸水喇叭口直径：d=1.4d吸水管=1.4600=840mm2）吸水喇叭口最小悬空高度h悬（指喇叭口中心）：喇叭口水平布置h悬=0.6d=0.6840=504mm。3）吸水喇叭口最小淹没深度h淹没采用0.5m。4）喇叭口之间净距离a和喇叭口与侧壁之间净距离b：a=1.5d=1.5840=1260mmb=0.75d=0.75840=630mm所以，吸水间宽为1260mm3+630mm2=5040mm，取6m；吸水间长为840mm+630mm2=2100mm，取3m。所以，吸水间平面尺寸为6m3m。第四章 水处理工程水处理工程主要包括水厂净水工艺的选择，水厂的平面布置，及各个管线的布置，排泥的布置等。水厂为24小时均匀制水，设计中按照两组平行工艺设计，使得设备检修时不影响水厂的正常运行，每条生产线的设计流量为21150 .3m3/d=881.25 m3/h=0.245 m3/s。4.1 配水井设计与计算配水井一般设置在水厂处理构筑物的前端，设计中采用两组构筑物进行设计，需要将两组构筑物中的水量进行分配，防止出现一组超负荷运行，一组欠负荷运行的情况。同时，由于设计中洪枯水位相差较大，导致泵房较深，同时水泵的扬程较高，尤其在枯水季节，导致管道中的水压较高，需要设置配水井来分配水量和调节水压。4.1.1 有效体积为了使配水均匀，配水井分成2格。水停留时间为3.5min，则配水井有效容积为：m3,取103 m3。配水井高5.3m（其中包括0.3m超高）。配水井平面采用矩形，总面积为20m2，每个配水井面积为10m2，两个配水井之间有dn500的焊接钢管作为连通管。平面尺寸为4m2.5m（长宽）。4.1.2 进水管流量q=245l/s，采用管径dn500的钢管，查水力计算表得，流速为1.2m/s。4.1.3 溢流管配水井中有一定的水位限制，以防止配水井中的水溢流出来。溢流管安装在配水井顶部以下30cm处，管径为200mm的塑料管。4.1.4 出水管配水井的水通过管道流入反应沉淀池，采用焊接钢管，dn500。4.2 药剂投配设备设计与计算根据原水的水质、水温和ph值的情况，混凝剂选用聚合氯化铝（pac）。最大投加浓度b=10%，最大投加量为30mg/l，混凝剂每日配制次数n=2次。优点：此药剂净化效率高，耗药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好，且湿度适应性高，操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本较三氯化铁低。采用计量泵湿式投加，不需要助凝剂。4.3.1 溶液池容积w1=1762.5=6.35m3。设计取6.4 m3，溶液池分两格，一备一用，形状采取巨型，有效高度为1m，超高取0.2m，则实际溶液调配池尺寸为：长宽深=2.3m2.3m1.2m4.3.2 溶解池容积w2=0.3w1=0.36.4=1.92 m3。(取2 m3)溶解池的放水时间采用t=15min，则放水流量q0=2.1l/s查水力计算表得放水管管径d0=40mm，相应流速v0=1.67m/s。溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。4.3.3 投药管投药管流量q=0.15l/s查水力计算表得投药管管径d=10mm，相应流速为1.44m/s。溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。4.3.4 平面尺寸仓库容积考虑存放30天的混凝剂用量。仓库靠近加药间。药剂堆放高度为2m。每日混凝剂用量为：w=1269kg=12.69吨药剂通道系数取15%，则面积为115%。药剂堆积高度为1.5m，则药库面积：12.69301.15/2=218.9m2，取220m2。考虑投药设备的占地面积设为10 m2，所以，总面积为230 m2，平面尺寸采用10m23 m（长宽）。仓库中要通风良好，同时，聚合氯化铝在存放时，要注意不能与其他药剂混合堆放。4.3 混合设备设计与计算4.3.1 混合设备概述及选择混合设备选用管式静态混合器。当加入药剂的水通过混合器时，将被单元体分割多次，同时发生分流、交流和涡流，已达到混合效果。如图4-1。图4-1 管式静态混合器4.3.2 管式静态混合器设计共设置两个混合器，每个生产线设置1个。静态混合器内水流速度取1.3m/s，静态混合器设两节混合元件，即n=2，混合器距离絮凝池10m。混合时间取8s。则静态混合器直径为：d=水流经过管内的水头损失为：h=n=实测损失往往与理论计算有较大出入，根据经验值，在该流速与分段数下水头损失约为0.4m。考虑到药剂溶液的腐蚀性，选择abs管进行设计。4.4 絮凝设备设计与计算4.4.1 絮凝设备概述及选择絮凝阶段的主要任务是，创造适当的水利条件，使药剂与水混合后所产生的微絮凝体，在一定时间内凝聚成具有良好物理性能的絮凝体，并为杂质颗粒在沉淀澄清阶段迅速沉降分离创造良好的条件。本设计中选用机械絮凝池，且由于水量较大，所以选用水平轴式等径叶轮机械絮凝池。4.4.2 机械絮凝池设计要点在本设计中，每组生产线设置1机械反应池，絮凝时间为20min。搅拌器设3排，搅拌叶轮中心设于池水深处。每排搅拌叶轮上的桨拌叶轮上的桨拌总面积为水流截面积的20%，每块宽度为20cm。水平轴式的每个叶轮的廊道圈数和宽度桨板数目为4块，桨板长度不大于叶轮直径的75%。叶轮直径比絮凝池水深小0.3m，叶轮边缘与池子侧壁间距为0.2m。叶轮半径中心点的线速度自第一档的0.5m/s逐渐变小至末档的0.2m/s。各排搅拌叶轮的转速沿顺水流方向逐渐减小。搅拌装置应进行防腐处理。轴承与轴架设于水位以上，以避免池中泥砂进入导致严重磨损或折断。4.4.3 机械絮凝池设计（1）容积w池数n=1个，絮凝时间t=20min，则w=m3，取300 m3。（2）池长l为了配合沉淀池，池内水深采用h= 4.77m。搅拌器的排数采用z=3则l=zh=1.533=13.5m，取14m式中系数，=1.01.5，取1.5。则b=。（3）搅拌设备1）叶轮直径d叶轮旋转时，应不露出水面，也不触及池底。取叶轮边缘与水面净空h=0.17m，则d=h2h=320.15=2.7m2）叶轮的桨板尺寸桨板长度取l=1.8m（l/d=1.5/2.7=0.5675%）桨板宽度取b=0.20m3）每个叶轮上设置桨板数 y=4块4）每个搅拌轴上装设叶轮个数第一排轴装2个叶轮，共8块桨板；第二排轴装1个叶轮，共4块桨板；第三排轴装2个叶轮，共8块桨板。5）每排搅拌器上桨板总面积与絮凝池过水断面积之比6）搅拌器转数n0（r/min）式中v叶轮边缘的线速度，m/s；本设计中，第一排叶轮v1=0.5m/s；第二排叶轮v2=0.3m/s；第三排叶轮v3=0.2m/s；d0=叶轮上桨板中心点的旋转直径，m。d0=2.70.2=2.5m所以，第一排搅拌器转数n01n01=3.8r/min，取4r/min；第二排搅拌器转数n02n02=2.3r/min，取3r/min；第三排搅拌器转数n03n03=1.5r/min，取2r/min；所以，各排叶轮半径中心点的实际线速度为：=0.654m/s=0.393m/s=0.262m/s7）每个叶轮旋转时克服水的阻力所消耗的功率n0n0=（）kw式中y每个叶轮上的桨板数目，个，此处y=4；l桨板长度，m，此处l=1.8m；r2叶轮半径，m，此处r2=1.25m；r1叶轮半径与桨板宽度之差，m，此处r1= r2b=1.250.2=1.05m；叶轮旋转的角速度，rad/s。=rad/s）所以，1=rad/s2=0.314rad/s3=0.210rad/sk系数，k=；水的密度，1000kg/m3；阻力系数，根据桨板宽度与长度之比确定，见表4-1。本题中桨板宽长比=0.1331，故=1.10。表4-1b/l181.11.151.191.291.42k各排轴上每个叶轮的功率n0第一排n01=1.011=1.2130.5163=0.167kw；第二排n02=1.213=1.2130.3143=0.037kw；第三排n03=1.213=1.2130.213=0.012kw。8）转动每个叶轮所需电动机功率n（kw）式中搅拌器机械总效率，采用0.75；传动效率，采用0.8。各排轴上每个叶轮的功率第一排=0.3kw第二排=0.12kw第三排=0.024kw9）每排搅拌轴所需电动机功率n第一排=20.3=0.6kw第二排=10.12=0.12kw第三排=20.024=0.048kw（4）gt值絮凝池的平均速度梯度gg=（）式中p单位时间、单位体积液体所消耗的功，即外加于水的输入功率，kw/m3；p=0.0026kw/m3水的绝对粘度，pas。水温t-15，=1.139510-3pas。g=47.77s1gt=47.772060=57324，在104105范围内。（5）排泥根据絮凝池尺寸，在池底设置泥斗，每个沉淀池内设置8个泥斗，棱锥形，锥角采用60。最上端尺寸为3.5m3.6m采用斗底排泥，沉淀池内水含固率为0.09m3/t，则干泥量：q干=21150.30.009/1000=0.19m3/d设污泥含水量为99%，则湿污泥量：q= q干/(1-99%)=0.19/0.01=19 m3/d=0.8 m3/h排泥管中流速取2m/s，排泥管直径采用150mm每个沉淀池池底分别设8个泥斗，每个泥斗底部设置一个直径为150mm的排泥管。4.5 沉淀设备设计及计算斜管沉淀池是一种在沉淀池内装有许多直径较小的平行倾斜管的沉淀池。特点是沉淀效率高，尺子容积小和占地面积少。与斜板沉淀池相比，斜管沉淀池的水力半径更小，因而雷诺系数更低，沉淀效果较显著。本设计中采用的是逆向流斜管沉淀池。4.5.1 斜管沉淀池设计要点（1）斜管采用塑料片热压六边形蜂窝管，其内径采用30mm，管厚0.4mm，斜管长度取1m，水平倾角取60。（2）斜管上部的清水区高度取1.2m。斜管下部的布水区高度取1.6m，为了使布水均匀，在沉淀池进口处应设穿孔花墙。（3）清水区上升速度v=2.5mm/s，颗粒沉降速度=0.35mm/s；（4）过渡段为3.6m，并且设置排泥斗，尺寸同沉淀池排泥斗相同。4.5.2 斜管沉淀池的设计（1）管内流速：v0=（2）斜管长度：l=（）d=（）30 =607mm考虑管端紊流、积泥等因素，过渡区采用250mm。（3）斜管长度：l=250+607=857mm，按1000mm计。（4）池长调整 池长l= 14.5+ lcos60=14.5+0.5=15m（5）池子高度保护高度：0.3m清水区：1.2m布水区：1.6m穿孔排泥斗槽高：0.8m斜管高度：h=lsin=1sin60=0.87m池子总高：h=0.3+1.2+1.6+0.8+0.87=4.77m(6)沉淀池进口采用穿孔墙，排泥采用穿孔管，集水系统采用穿孔管。（7）复核管内雷诺数及沉淀时间：re=水力半径r=d/4=30/4=7.5mm=0.75cm管内流速：v0=3.0mm/s=0.3cm/s，运动粘度：=0.016cm2s（t=15）re= re=14.1（8）排泥与泥斗的计算根据沉淀池尺寸，在池底设置泥斗，每个沉淀池内设置8个泥斗，棱锥形，锥角采用60。最上端尺寸为3.6m3.6m采用斗底排泥，沉淀池内水含固率为0.09m3/t，则干泥量：q干=21150.30.009/1000=0.19m3/d设污泥含水量为99%，则湿污泥量：q= q干/(1-99%)=0.19/0.01=19 m3/d=0.8 m3/h排泥管中流速取2m/s，排泥管直径采用150mm每个沉淀池池底分别设8个泥斗，每个泥斗底部设置一个直径为150mm的排泥管。（9）集水槽1