XXX工业区给水工程设计毕业论文.docx

济南大学毕业设计摘 要在经济与高科技高速发展的今天，水处理行业也飞速发展，虽然给水处理技术日新月异，但是传统的给水处理技术仍然在给水行业起重要的作用。本设计的主要任务是为杭州市萧山工业区进行给水工程初步设计，取水水源地是清水河，设计人口数为26万人，设计年限按10年考虑。经过对清水河水质进行综合分析、多种净水工艺方案比较、净水工程经济分析最终确定该工程的设计方案：取水工程采用合建式岸边取水工程；净水工艺采用传统的处理工艺（混凝沉淀过滤消毒清水池二级泵站市政管网）；管网为环状网布置形式。最后通过技术经济分析和制水成本分析，确定了该工程的单位制水成本为0.58元/m。关键词：取水工程；净水工艺；管网布置；制水成本abstractwith the rapid development of the economy and todays high-tech water treatment, water treatment industry is also developing rapidly, although water treatment technology becomes ever-changing, but the traditional water treatment technology still plays an important role in the water supply industry. the main task of the design is carried out for the preliminary design of hangzhou xiaoshan industrial area water supply project, the water sources is qingshui river, the design population of 26 million people, consider the design life of 10 years. through a a comprehensive analysis of the water quality of the river，a variety of water purification process scheme comparison and water purification project economic analysis ，we determine the final design of the project: intake project use in building engineering formula; water purification process using conventional treatment technology (coagulation sedimentation filtration disinfection clean water tanksecondary pumping station municipal network); pipe arranged in the form of a ring network. finally,we make the technical - economic analysis and water cost analysis and determine the cost of water is 0.58 yuan / m.keywords: intake project; water purification process; water distribution arrangement；the cost of water目 录摘 要iabstractii目 录iii1前言- 1 -1.1设计概述- 1 -1.2设计内容- 1 -1.3设计资料- 2 -1.3.1城市总体布置图- 2 -1.3.2用水资料- 2 -1.3.3地形地貌- 3 -1.3.4工程地质及水文资源- 3 -1.3.5气象- 4 -1.3.6河流水文及水质资料- 4 -1.3.7其它资料- 4 -2水量计算- 6 -2.1居民最高日生活用水量q1- 6 -2.2工业企业生活用水和淋浴用水q2- 6 -2.3工业企业生活用水q3- 6 -2.4浇洒道路及绿化用水q4- 6 -2.5消防用水量q5- 7 -2.6设计年限内城市最高日用水量- 7 -2.7最高日最高时设计水量qh- 7 -2.8最高日平均时流量qh- 7 -3管网水力计算- 8 -3.1管网定线- 8 -3.2比流量计算- 9 -3.3沿线流量计算- 9 -3.4管网平差- 10 -3.4.1最大用水量管网平差- 10 -3.4.2事故校核平差- 12 -3.4.3消防校核平差- 15 -4取水工程设计- 18 -4.1设计取水量q取- 18 -4.2格栅及进水孔设计- 18 -4.3格网及进水孔- 18 -4.4排泥及冲洗- 19 -4.5集水间设计- 19 -4.6取水泵站设计- 19 -4.6.1水泵流量和扬程估算- 19 -4.6.2初选水泵- 20 -4.6.3吸水管路与压水管路计算- 20 -4.6.4机组及管道布置- 20 -4.6.5吸水管路及压水管路水头损失计算- 21 -4.6.6泵房平面布置- 22 -4.6.7水泵安装高度及泵房高度计算- 22 -4.6.8泵房辅助设备- 23 -5净水厂设计- 25 -5.1设计规模和水处理工艺的确定- 25 -5.1.1设计规模- 25 -5.1.2处理工艺确定- 25 -5.2折板絮凝池设计- 25 -5.2.1第一段絮凝区- 25 -5.2.2第二段絮凝区- 27 -5.2.3第三段絮凝区- 29 -5.2.4各絮凝段的主要指标- 29 -5.2.5絮凝池排泥- 30 -5.2.6絮凝池尺寸- 30 -5.3平流沉淀池设计- 30 -5.3.1设计流量- 30 -5.3.2平面尺寸设计- 30 -5.3.3池体校核- 31 -5.3.4水流稳定性校核- 31 -5.3.5进出水系统设计- 31 -5.4v型滤池设计- 32 -5.4.1已知条件- 32 -5.4.2滤池尺寸- 32 -5.4.3进水及布水系统- 33 -5.4.4配气配水系统设计- 35 -5.4.5滤池管渠设计- 36 -5.4.6反冲洗泵房设计- 36 -5.4.7反冲洗空气泵房设计- 37 -5.5清水池设计- 39 -5.5.1清水池容积及平面尺寸- 39 -5.5.2管道布置- 40 -5.5.3清水池布置- 40 -5.6加药间和加氯间设计- 41 -5.6.1加药间设计- 41 -5.6.2加氯间设计- 41 -5.7污泥处理- 42 -5.7.1调节池- 42 -5.7.2浓缩池- 43 -5.7.3贮泥池- 44 -5.7.4脱水机房- 44 -6二级泵站设计- 45 -6.1水泵的确定- 45 -6.1.1设计流量- 45 -6.1.2设计扬程估算- 45 -6.1.3选水泵- 45 -6.1.4机组布置- 46 -6.2吸水管路与压水管路计算- 46 -6.2.1泵房管路布置- 46 -6.2.2管径计算- 46 -6.2.3管道附件- 47 -6.3泵房机器间布置- 47 -6.3.1机器间长度- 47 -6.3.2机器间宽度- 47 -6.4吸水井设计- 48 -6.5水泵扬程的确定- 48 -6.5.1吸水管总水头损失- 48 -6.5.2压水管总水头损失- 49 -6.5.3水泵实际扬程- 49 -6.6泵房高度设计- 49 -6.7泵房辅助设备- 50 -6.7.1起吊设备选型- 50 -6.7.2真空泵选型- 50 -6.7.3计量设备选型- 51 -6.7.4泵房排水- 51 -7 水厂平面及高程布置- 52 -7.1水厂平面布置- 52 -7.2高程布置图- 52 -8 技术经济及制水成本分析与计算- 54 -8.1取水工程总造价- 54 -8.2输配水管网工程造价- 54 -8.3净水厂总造价- 54 -8.3.1净水工艺造价- 54 -8.3.2清水池造价- 54 -8.3.3二级泵站总造价- 54 -8.3.4建筑直接费用- 55 -8.3.5建筑工程总造价- 55 -8.4水厂运转费用- 55 -8.4.1水资源费用- 55 -8.4.2动力费- 55 -8.4.3水处理药剂费- 55 -8.4.4水厂工作人员工资福利费- 56 -8.4.5设备折旧费- 56 -8.4.6设备检修维护费用- 56 -8.4.7其他费用- 56 -8.4.8年经营总费用- 56 -8.4.9年制水量- 56 -8.4.10单位制水成本- 56 -总 结- 57 -参 考 文 献- 58 -致 谢- 59 -ix1前言1.1设计概述本设计是杭州市萧山工业区以清河水作为水源的地表取水工程、水厂、输配水管网以及必要的调节构筑物设计。该工业区规划人口数为26万人，给水普及率为95%，房屋平均层数为67层，室内均有卫生设备。根据该工业区发展规划，净水工程采用分期建设。1.2设计内容取水工程设计：工程方案的优化选择、一级泵站设计、一级泵站至水厂配水井之间的管线设计；净水工程设计：工艺的选择、净水构筑物设计、二级泵站设计、水厂平面设计、净水厂内附属构筑物设计、厂内排水雨水管道设计；输水工程设计：管网定线、输水管网水力计算、联络管设计；配水工程设计：环状网定线、环状网水力计算、管网平差、消防校核、事故校核、附属调节构筑物设计；技术经济分析和成本计算；外文资料翻译。1.3设计资料1.3.1城市总体布置图图1.1城市总体布置图1.3.2用水资料（1）该工业区生活用水情况分析如下表:表1.1杭州市萧山工业区每小时用水量占最高日用水量百分比情况表时间小时用水量占最高日水量%时间小时用水量占最高日水量%时间小时用水量占最高日水量%012.52895.3516175.34122.079105.4517185.42231.8710115.5818195.10342.2211125.0219204.62452.5612134.6620214.01续表1.1时间小时用水量占最高日水量%时间小时用水量占最高日水量%时间小时用水量占最高日水量%563.9513144.8721223.37674.8414154.8122233.12785.2615165.0723242.81（2）工业企业用水该区共有工业企业4家，位置见城市总体规划布置图。各企业供水水质要求同生活用水，用水量情况如下：（a）热电厂，生产用水量10000m3/d。工人总人口数6000人，分3班工作，热车间占20%。第一班人数2000人，使用淋浴者人数400人，其中热车间人数400人；第二班人数2000人，使用淋浴者人数400人，其中热车间人数400人；第三班人数2000人，使用淋浴者人数400人，其中热车间人数400人。（b）球墨铸铁厂，生产用水量12000m3/d。工人总人口数6000人，分3班工作，热车间占20%。第一班人数2000人，使用淋浴者人数400人，其中热车间人数400人；第二班人数2000人，使用淋浴者人数400人，其中热车间人数400人；第三班人数2000人，使用淋浴者人数400人，其中热车间人数400人。（c）啤酒厂，生产用水量12000m3/d。工人总人口数3000人，平均分为3班工作，没有热车间。（d）解放军1688厂，生产用水量8000m3/d。工人总人口数4800人，平均分为3班工作，没有热车间。1.3.3地形地貌地形较平坦，平均海拔高度在5m14m之间。1.3.4工程地质及水文资源工程地质良好，适宜于工程建设，地质构造一般皆为四层：（1）表土或耕土厚0.5m左右；（2）粘土及砂质粘土，第四纪土层，厚6m左右，耐压力3.5kg/cm2以上；（3）砂砾岩，属于白沙井层，厚36m以上，耐压力28kg/cm2；（4）基岩，属于第三纪红色砂岩，有的地区夹石膏岩。1.3.5气象（1）气温：最热温度发生放在7月份，月平均最热温度为32.8；最低温度发生在1月份，月平均最低温度为10.2；年平均温度为21.5。（2）降雨量：年平均降雨量为1696.5mm，一日最大降雨量为284.9mm，一小时最大降雨量为83.9mm。（3）风速：冬季平均风速2.0m/s，夏季平均风速为1.75m/s。（4）没有自发地震源，最大强度在3.5级以下。1.3.6河流水文及水质资料（1）水源地取水口处年平均水位表1.2清水河水位情况表项目水位黄海标高（m）频率（%）最高水位81最低水位295厂水位5（2）水质资料表1.3水源水质资料编号项目单位分析结果附注1色度度102浊度ntu503ph值7.04嗅和味度无5总硬度mg/l300cac03计6铜mg/l0.97锌mg/l0.98锰mg/l0.19细菌总数个/l28010大肠菌群个/l8（3）水温多年统计，月平均气温为：1.420.51.3.7其它资料（1）电源：分别由城市的高压变电站提供10千伏的高压电源，电价为0.7元/度。（2）滤料：酌情选用。（3）混凝剂：pac。2水量计算2.1居民最高日生活用水量q1萧山市某开发区园区规划人口n为26万人，该区属于一区中小型城市，因此取居民最高日生活用水定额为200l/人.d，该区给水普及率按f=95%考虑。因此：2.2工业企业生活用水和淋浴用水q2表2.1工业企业生活用水和淋浴用水工厂车间热车间一般车间人数生活用水定额l/（人 班）淋浴用水量定额l/（人 班人数生活用水定额l/（人 班）热电厂400335601600325球墨铸铁厂400335601600325啤酒厂300025解放军168厂4800252.3工业企业生活用水q32.4浇洒道路及绿化用水q4城市浇洒道路平均用水量取2.5l/.d，绿化平均用水量按2.0l/.d计。2.5消防用水量q5城市规划规模为在20万至30万的地区，一次灭火用水量为55l/s，同一时间内的火灾次数按2次计。所以消防用水量为：2.6设计年限内城市最高日用水量本设计中，管网漏失量取1%，取整数位105000 m/d。2.7最高日最高时设计水量qh由该区居民用水量占最高日用水量的百分比情况变化表知，该区的最大用水量发生在1011时，为5.58%，则平均日用水量为，因此时变化系数为。最大时流量为： 2.8最高日平均时流量qh式中为净水厂包括滤池冲洗等自用水量，占总净水量的5%。- 17 -3管网水力计算3.1管网定线管网定线如下图图，水源点定于1节点图3.1 管网定线3.2比流量计算在环状网中，环内部所有的管线双侧供水，环外侧的管线为单侧供水。（1）管路总长度=22352.1m；（2）大用户集中用水量为：（3）该区总用水量为：（4）比流量为：3.3沿线流量计算计算公式：q1=qsl。（3.1）表3.1 沿线流量计算表管道编号管长（m）比流量（l/s）沿线流量（l/s）1-22-32-93-43-84-74-55-66-76-137-87-128-98-119-1013-1213-1412-1112-15733.6778.5904.8937.2965.5962.2651.7958.2684.11091.4931.71059.8860.91018.31051.2720.51083.9925.31063.90.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.051137.487039.781446.235347.890949.337149.168433.301948.964034.957555.770547.609954.155843.992052.035153.716336.817655.387347.282854.36511-109540.051148.7494续表3.1管道编号管长（m）比流量（l/s）沿线流量（l/s）11-1011-1610-1714-1514-2115-1615-2016-1716-1917-1821-2020-1919-189541037.61062696.7971.8928.7967.7861959.9911.5662.4931.7780.20.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.05110.051148.749453.021454.268235.601449.659047.456649.449543.997149.050946.577733.848647.609939.86823.4管网平差3.4.1最大用水量管网平差（1）平差计算基本数据和结果平差类型：反算水源压力管网平差计算公式：海曾威廉公式v=0.44*c*(re/c)0.075*(g*d*i)0.5(3.2) （3.3）局部损失系数：1.05 ，v=0.000001温度：20（2）节点参数表3.2 节点参数表节点编号流量（l/s）地面标高（m）节点水压（m）自由水头1-162810.34058.04147.701230.87610.35056.49246.142346.98410.22055.02644.806451.37110.44053.34642.906547.21010.12050.70740.587续表3.2节点编号流量（l/s）地面标高（m）节点水压（m）自由水头621.61110.60049.42438.824746.39510.78047.68036.900845.08910.90043.18432.284920.87710.95042.95032.0001044.06210.45042.45532.0051146.18910.44043.52633.0861243.66210.22046.31236.0921320.56610.10048.45238.3521444.98010.00051.32341.3231546.58710.66055.38344.7231696.48710.33052.39342.06317100.54410.23050.99340.7631896.76310.12046.37536.25519100.54410.12042.32832.2082096.31110.43044.01833.5882120.87710.55048.24037.690（3）管道参数表3.3 管道参数表管道编号管径mm管长m流量l/s流速m/s水损m管损m2-11000733.61628.0001.3752.1251.5593-16300860.956.5850.8113.1872.7343-2800905.4485.6550.9831.4761.3364-37001051.2382.0821.0101.8082.3195-18300861.072.4291.0385.0314.3325-46001062.2283.0821.0182.1832.3196-5500911.5164.2390.8501.9331.7627-6450780.2142.6280.9092.4661.9247-18300959.924.3990.3500.6720.6458-19300967.07.6260.1090.0780771.8351.0304.9554.6179-8300662.419.1990.2740.4280.28410-113001083.930.2000.4330.9971.081续表3.3管道编号管径mm管长m流量l/s流速m/s水损m管损m10-9300971.81.7580.2250.0050.00511-20300719.324.0910.3450.6570.47211-123001091.452.2980.7502.7543.00612-13300957.648.1050.6902.3602.26013-14300651.768.6710.9854.5592.97114-15450937.2175.7191.1203.6283.40015-2800778.2544.3491.1021.8231.41916-21300931.769.7931.1004.6944.37316-15600964.9322.0431.1542.7572.66017-166001018.3212.3780.7611.2761.30017-4600954.146.8330.6712.2462.14318-19300928.767.0160.9614.3584.04718-1719-103003001036.4689.166.95215.6200.9600.2244.3500.2954.5080.20319-203001063.334.4130.4931.2701.35020-17300925.391.7161.3157.7877.20520-2121-1221-143003003001059.8683.5960.963.09947.85562.0680.9050.6860.8903.8982.3373.7184.1311.5973.663（4）平差结果水源点1：节点流量-1628l/s；节点水压：58.041m；最大管径：1000mm； 最小管径：300mm；水压最低点9，压力：32m； 自由水压头最低点9，自由水头：32m。3.4.2事故校核平差（1）事故平差基本数据平差类型：事故校核计算公式海曾威廉公式 v=0.44*c*(re/c)0.075*(g*d*i)0.5（3.4） re=v*d/（3.5）计算温度：20，v=0.000001局部损失系数：1.05事故时管网的流量是最大时流量的0.7倍（2）节点参数节点编号流量（l/s）地面标高（m）节点水压（m）自由水头1-1139.610.34062.45652.116221.61310.35061.66151.311332.88910.22059.84049.620435.96010.44058.07847.638533.04710.12051.75941.439615.13810.60051.12840.528732.47710.78050.31339.533831.56210.90046.04735.147914.61410.95042.95032.0001030.84310.45042.45332.0031132.33210.44045.00134.5611230.56310.22048.33538.1151314.39610.10049.38339.2831431.48610.00052.81942.8191532.61110.66056.23745.5771667.54110.33053.53243.2021770.38110.23051.76041.5301867.73410.12049.23939.1191965.40510.12044.22834.1082067.41810.43045.23635.8062114.61410.55050.49139.941表3.4事故平差节点参数表（3）管道参数3.5 事故平差管道参数管道编号管径mm管长m流量l/s流速m/s水损m管损m2-11000733.61139.6000.9631.0980.8063-16300860.939.6100.5681.6471.4183-2800905.4339.9560.6880.7630.6914-37001051.2267.4580.7070.9350.9825-18300861.050.7000.7272.6012.2395-46001062.2198.7150.7121.1291.1996-5500911.5114.9670.5950.9990.9917-6450780.299.8400.6361.2750.9957-18300959.917.0790.2450.3470.3348-19300967.05.3380.1770.0400750.2840.7212.5612.3869-8300662.413.3840.1920.2210.14710-113001083.921.1400.3030.5160.55910-9300971.81.2300.1180.0030.00311-20300719.316.8640.2420.3390.24411-123001091.436.6090.5251.4241.55412-13300957.633.6740.4831.2201.16813-14300651.748.0700.6892.3571.53614-15450937.2123.0030.7841.8761.75815-2800778.2381.0440.7720.9420.73416-21300931.748.8340.7002.4262.26116-15600964.9225.4300.8081.4251.37517-166001018.3148.6650.5530.6600.67217-4600954.132.7830.4701.1611.10818-19300928.746.9110.6732.2532.09218-1719-103003001036.4689.146.86610.9340.6720.1572.2490.1522.3300.10519-203001063.324.0890.3450.6560.69820-17300925.364.2010.9204.0253.72420-2121-1221-143003003001059.8683.5960.944.16933.49843.4480.6330.4800.6232.0151.2081.9552.1360.8261.878（4）平差结果水源点1：节点流量-1139.6l/s；节点水压：62.456m；最大管径：1000mm； 最小管径：300mm；水压最低点9，压力：32m； 自由水压头最低点是9，自由水压头：32m。3.4.3消防校核平差（1）事故平差基本数据平差类型：事故校核计算公式海曾威廉公式 v=0.44*c*(re/c)0.075*(g*d*i)0.5（3.6） re=v*d/（3.7）计算温度：20，v=0.000001局部损失系数：1.05该区消防时的平均用水量是90l/s，假设在控制点9处（2）节点参数表3.6 消防校核平差节点参数表节点编号流量（l/s）地面标高（m）节点水压（m）自由水头1-171810.34060.54150.201237.47510.35059.49349.143349.24810.22058.02447.804455.37210.44055.34645.906549.22510.12050.90740.887626.62110.60050.43439.834750.23110.78049.70038.920847.15910.90045.18432.284922.27610.95042.95032.0001047.39210.45042.45532.0051149.12010.44044.52634.0861245.66210.22048.31238.1921324.13210.10048.55238.4521446.18510.00053.67343.6731549.56610.66055.58344.9231699.17810.33052.49342.16317109.23910.23051.49341.263续表3.6节点编号流量（l/s）地面标高（m）节点水压（m）自由水头1898.36210.12047.39537.27519110.47110.12043.32633.2062099.36710.43044.53034.1002124.14310.55049.24039.690（2）管道参数 表3.7 消防校核平差管道参数表管道编号管径mm管长m流量l/s流速m/s水损m管损m2-11000733.61718.0001.4752.5251.8523-16300860.960.5671.1013.3122.8513-2800905.4490.4511.0041.5121.3694-37001051.2399.4371.5112.1282.3325-18300861.080.5211.3125.6314.8485-46001062.2298.1231.5122.91235176.2450.9301.9451.7737-6450780.2155.1681.2172.8662.2367-18300959.926.3990.5500.9720.9338-19300967.018.6320.4240.2780.2698-7300931.775.3461.1865.0014.6599-8300662.425.2410.6310.6140.38210-113001083.936.3510.8331.1621.26010-9300971.815.4280.4310.1650.16011-20300719.326.1970.6450.8520.61311-123001091.457.4860.9202.8813.14412-13300957.655.2381.0022.5182.41113-14300651.770.1831.2104.6123.01114-15450937.2180.5821.6203.7493.51415-2800778.2580.1281.6122.1001.63416-21300931.775.7311.4304.7544.42916-15600964.9348.1441.7313.0072.90117-166001018.3222.1291.1131.8761.91017-4600954.152.4320.9222.5732.45518-19300928.776.0161.4614.5584.233续表3.7管道编号管径mm管长m流量l/s流速m/s水损m管损m18-1719-103003001036.4689.176.12420.6611.2210.6244.6500.5954.8190.41019-203001063.344.1280.8121.6131.71520-17300925.3100.8111.5127.9877.39020-2121-1221-143003003001059.8683.5960.970.12150.25968.7821.2260.9551.1104.0012.4573.9204.2401.6793.767（4）平差结果水源点1：节点流量-1718l/s；节点水压：60.541m；最大管径：1000mm； 最小管径：300mm；水压最低点9，压力：32m； 自由水压头最低点9，自由水压头：32m。4取水工程设计4.1设计取水量q取 4.2格栅及进水孔设计（1）设计参数：过栅流速取v0=1.0m/s，栅条间净距取b=50mm，栅条厚度取s=10mm，栅条引起的阻力系数k1=0.75，栅条由于面积减小而引起的阻力系数为进水孔总面积为： （2）单个进水孔面积：设置3个通水孔，则每个通水孔的面积为（3）设备选型表4.1 格栅规格进水孔尺寸（mm）格栅尺寸（mm）x栅条间有效面栅条根b1h1bh(mm)数（根）孔数积（）120080013009005519180.81（4）格栅除污机本设计选用回转耙式除污机。（5）通过格栅的水头损失取0.1m。4.3格网及进水孔本设计采用平板格网。（1）设计参数：水流通过格的网流速取v1=0.5m/s，收缩系数=0.70，格网由于面积减小引起的系数k2=0.5，网格尺寸b=10mm、网眼直径d=2mm、网丝引起的面积减小系数=0.69。格网总面积：设置3个孔，每个孔的面积为：（2）设备选型表4.2 格网规格进水口尺寸（mm）格网尺寸（mm）有效面积b1h1bh（）20002000213021302.76（3）通过格网的水头损失取0.15m。4.4排泥及冲洗（1）集水井通常会有泥沙淤积，故在运行中宜及时采取除泥措施。（2）本泵站清洗平板格网采用单轨吊车，将格网沿着导轨吊起，用高压水流反复冲洗。4.5集水间设计（1）集水间顶面标高h1h1=洪水水位+浪高+超高（2）进水间最低水位标高h2h2=97%枯水位-取水头部到进水间之间的管段总水头损失-格栅的总水头损失（3）进水间最低水位标高h3h3=进水间最低动水位标高-进水间到吸水间（包括格网）的水头损失（4）吸水间底部标高h4h4=97%的枯水位-格网净高+0.30.5的安全高度4.6取水泵站设计4.6.1水泵流量和扬程估算（1）设计参数：水厂滤池反冲洗、生活用水等的自用水系数=1.05，水厂全年运行，则设计流量为： （2）设计扬程估算吸水间最低水位为1.55m,水厂第一个水处理构筑物即折板絮凝池进水渠的水面标高顶为12.75m，故水泵所需静扬程hst=12.75-1.55=11.2m。泵站内的管配件、管路及泵站至折