给水厂设计计算书.doc

水质工程学（一）课程设计说明书 专业：给水排水科学与工程 班级：班 学号：11203070135 姓名：管义山 课题：给水厂设计 指导教师：刘绍根 李卫华2014年11月17日至2014年12月7日共3周 目录第一章 概述21.1 当地概括21.2 水源情况3第二章 净水构筑物的计算4 2.1 设计水量4 2.2 设计配水井4 2.3 药剂投配设备设计4 2.4混合设施的设计. 6 2.5反应/絮凝设施的设计. 7 2.6平流沉淀池.8 2.7 普快滤池的设计17 2.8清水池的计算. 18第三章 加氯间的设计计算183.1 加氯设备及加氯量203.2 液氯仓库20第四章 二级泵站204.1 吸水井204.2 泵房高度21第五章 各构筑物的附属装置及其工艺构造21第六章高程布置21参考文献21 第一章.概述1.项目所在地概况 1.1当地概况该城市地形略有起伏，地质属于盆地基质结构，地基允许承载力250kPa，城市地处北亚热带湿润气候区，全年主导风向为东南风，年平均气温约为15，最高气温约为40，最低气温约为-10。年平均降雨量为1020mm，全年无霜期为235天。城市规模有近期与远期规划，厂址选在淮河附近，设计地面标高22 m，该城市地面最不利点地面标高28m，建筑层数6层。1.2水源条件该城市水源为淮河水，距该城市1.7公里，根据水质化验报告，该水库水质良好，设计水源水质见下表。项目化验结果最大最小平均水温oC30.03.020.0色度（度）201012.0浊度3002010PH/7.7总硬度mg/l（CaO）85铁 mg/l0.06锰 mg/l0.05铜 mg/l0.5锌 mg/l0.3氟化物 mg/l0.04氰化物 mg/l无砷 mg/l无汞 mg/l无镉 mg/l无铬（六价）mg/l0.02铅 mg/l0.03氨氮 mg/l10亚硝酸盐 mg/l0.08五日生化需氧量mg/l2.8耗氧量 mg/l12大肠菌群个/l200细菌总数个/ml80第二章. 净水构筑物的计算此次设计选择的工艺为：原水水力混合池折板絮凝平流沉淀池普通快滤池清水池PAC氯消毒二级泵站2.1 设计水量本设计处理水量为Q=5.4101.05m/d=56700m/d=2362.5m/h2.2 设计配水井一般按照设计规模一次建成，停留时间取30s。为使水位稳定和便于后期改造，配水井出水端设置调节堰板；为防止调压阀误操作和失控，配水井一端设置溢流井和调节堰板。2.2.1 设计计算1）配水井体积为；V=Qt=30=19.7m=20m（2） 设计配水井尺寸；设计其高为H=2m，其中包括0.5m超高。则配水井底面积为；，取D=4m。池子的有效容积为，满足要求。2.3 药剂投配设备设计2.3.1 溶液池容积= =5.65m6m 式中：a混凝剂的最大投加量，取20mg/L；Q设计处理的水量；c溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-15%，本设计取10%；n每日调制次数，一般不超过3次，本设计取2次。溶液池采用矩形钢筋混凝土结构，设置2个，每个容积为W=6m （一备一用），以便交替使用，保证连续投药。单池尺寸为LBH=222.2，高度中包括超高0.4m，沉渣高度0.3m，置于室内地面上。溶液池实际有效容积：W1=LBH=221.5=6m，满足要求。池旁设工作台，宽1.01.5m，池底坡度为0.02。池内壁用环氧树脂进行防腐处理。2.3.2 溶解池容积 W=（0.20.3）W=0.26=1.2m 式中：溶解池容积（m ），一般采用（0.2-0.3）；本设计取0.2。溶解池也设置为2池，单池尺寸：LBH=1.511.5，高度中包括超高0.5m，底部沉渣高度0.2m，池底坡度采用0.025。 溶解池实际有效容积： = LBH=1.510.8=1.2m 溶解池的放水时间采用t5min，则放水流量：查水力计算表得放水管管径80mm，相应流速v=0.72m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。溶解池底部设管径d100mm的排渣管一根，采用硬聚氯乙烯管。溶解池的形状采用矩形钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理。2.3.3 投药管投药管流量q=0.139L/S查水力计算表得投药管管径d20mm，相应流速为0.70m/s，管材采用硬聚氯乙烯管。2.3.4 计量投加设备本设计采用计量泵投加混凝剂。计量泵每小时投加药量:=0.5m/h式中：溶液池容积，m3。计量泵型号为J-D1000/3.2，电动机功率是4kw，重量340kg，选用两台，一备一用。2.3.5药库的设计(1)药剂仓库与加药间宜连接在一起，存储量一般按最大投加量期的1个月用量计算。(2)仓库除确定的有效面积外，还要考虑放置泵称的地方，并尽可能考虑汽车运输方便，留有1.5米宽的过道。(3)应有良好的通风条件，并组织受潮，同时仓库的地坪和墙壁应有相应的防腐措施。PAC所占体积V=30aQ/1000=302056700/1000=34020kg=34tPAC相对密度为2.34，则PAC所占体积为：34/2.34=14.52m3=15m3药品堆放高度按2.0m计，则所需面积为15/2=7.5m2考虑药剂的运输、搬运和磅秤等所占面积，这部分面积按药品占有面积的30计，则药库所需面积为：7.51.3=9.75 m2，设计中取10 m2药库平面尺寸取：4.05.0m。2.4混合设施的设计本设计采用来回隔板式混合池对药剂和水混合。2.4.1已知条件已知设计处理水量Q=56700m/d=0.56m/s，混合时间选择60s，隔板数设计为7个，隔板间距为0.8m，通过水流在隔板中间来回流动，并且在弯道处产生紊流使水和药剂混合均匀。2.4.2.设计计算（1） 混合池体积；V=Qt=0.5660=33.6m=34m选择两个混合池，则单个混合池体积为；V=34m（2） 池长L为；L=80.8=6.4m则BH=5.31m2（3） 池高H；设置H=3m；其中超高0.5m（4） 池宽B；B=2.5m（5） 池子的尺寸为；溶解池也设置为2池，单池尺寸：LBH=6.42.53,高度中包括超高0.5m,池底坡度采用0.02。溶解池实际有效容积： = LBH=5.312.52.5=33.2m （6） 放空管；单池放水流量Q=650L/s放空管管材采用钢筋混凝土圆管，查水力计算表得放空管管径DN800mm，相应流速为1.3m/s。2.5反应/絮凝设施的设计本设计采用折板反应池使胶体脱稳，使其转化成不稳定的小絮体，有利于下一步的沉淀，但在絮凝时应注意控制流体速度，避免已经形成的絮体破碎或絮体在絮凝池中沉淀。2.5.1已知条件絮凝池要有足够的絮凝时间，一般宜在1030min，在本次设计中选择的t=20min，设计用n=2个絮凝池。2.5.2设计计算（1）单组絮凝池流量及有效容积 Q=1181.25m/h=0.328m/sV=QT=394m每组池子面积AA=87.56每组池子的净宽为了与沉淀池配合，絮凝池的净长=6.4m，则池子的净宽=13.68m（2）絮凝池的布置絮凝池的絮凝过程为三段：第一段； 第二段； 第三段；将絮凝池垂直水流方向分为9格，每格净宽为1m，每三格为一絮凝段，第一二、三格采用单通道异波折板；第四、五、六格采用单通道同波折板；第七、八、九格采用直板。（3）折板尺寸及布置（如图3.6所示）折板采用钢丝水泥板，折板宽度0.5m，厚度0.06m，折角90,折板净长度0.8m。9050070035350图3.6 折板尺寸示意图（4）絮凝池长度L和宽度B 考虑折板所占宽度为0.069,池壁厚200mm，池底厚300mm,絮凝池的实际宽度B=10.1m；考虑隔板所占长度为0.2m, 絮凝池的实际长度L=10.6m,超高0.3m因此，由以上计算尺寸对絮凝池进行平面布置，絮凝池平面图如图3.7所示。图3.7 折板絮凝池平面布置图（5）各折板的间距及实际流速第一、二、三格： ,取b=0.6m第四、五、六格： 第七、八、九格： 图3.8 折板絮凝池计算简图（6）水头损失h 计算参照图3.8。第一、二、三格为单通道异波折板 式中 总水头损失，m； 一个缩放组合的水头损失,m； 转弯或孔洞的水头损失，m； n缩放组合的个数； 渐放段水头损失，m； 渐放段段阻力系数； 渐缩段阻力系数； 转弯或孔洞处阻力系数； 相对峰的断面积，； 相对谷的断面积，； 峰速，m/s； 谷速，m/s； 转弯或孔洞处流速，。第一格通道数为4，单通道的缩放组合个数为4个，n=4。； ； ； ；上转、下转弯各为两次，取转弯髙为1.5m，；渐放段水头损失： 渐缩段水头损失： 转弯或孔洞的水头损失： = =0.1m第二、三格的计算同第一格。第四格为单通道折板式中 每一转弯的阻力系数； n转弯的个数； v板间流速,m/s； 同上。计算数据如下：第四格通道数为4，单通道转弯数为6，。折角为90，则h=n+h=240.6+2.3710=5.310m。第五、六格的计算同第四格。第七格为单通道直板：式中 转弯处阻力系数；n转弯次数； v平均流速，m/s。其计算数据如下： 第七格通道数为3，两块直板180，转弯次数，进口、出口孔洞2个；180转弯，进口孔；v=0.10m/s(7)絮凝池各段的停留时间第一、二、三格水流停留时间为： 第四、五、六格均为 第七、八、九格水流停留时间为：2.6平流沉淀池1.6.1设计流量1）取沉淀池个数n=2,则取停留时间为T=2h2）计算沉淀池的有效容积由于絮凝池与沉淀池相连，絮凝池的长等于沉淀池的宽，即B=6.4m取有效水深H=3m又L=vt则mm/s沉淀池水平流速为11mm/s，在10mm/s-30mm/s之间，符合要求。沉淀池长宽比沉淀池长深比符合沉淀池中水流的稳定性水流断面面积湿周则水力半径3）弗劳德数 4）进水系统1.沉淀池的进水部分设计沉淀池的配水，采用穿孔花墙进水方式。墙长10m，墙高3.5m，有效水深3m。取孔口流速m/s，则孔口总面积 每个孔口采用矩形的半砖空洞，其尺寸为，孔眼面积孔眼总数为 取 420个 取局部阻力系数，则进口水头损失可以看出，计算出的进水部分水头损失非常小，为了安全，此处取为0.05m。2.6.2.沉淀池的出水部分设计沉淀池的出口布置要求在池宽方向上均匀集水，并尽量滗取水上层澄清水，减小下层沉淀水的卷起，目前采用的方法多为采用指形槽出水。指形槽个数：N=5指形槽的中心距：指形槽中的流量：，考虑单组池子的超载系数20，故槽中流量为：槽宽，为便于施工，取0.32m5个集水槽、双侧进水。每根槽长8.92m沉淀池的出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形取溢流堰的堰上负荷，则溢流堰的总堰长出水堰的堰口标高能通过螺栓上下调节，以适应水位变化。取渠道宽度b=0.5m，则出水渠起段水深 ，出水渠超高定为0.1m，出水渠总深设为0.85m，跌水高度0.24m。沉淀池出水管管径初定为DN1100mm，此时管道内流速2.6.3沉淀池放空管径取放空时间t=2h，则放空管管径设计中去放空管管径为DN400mm2.6.4排泥设备选择为取得较好的排泥效果，可采用机械排泥。即在池末端设集水坑，通过排泥管定时开启阀门，靠重力排泥。沉淀池底部设泥斗，每组沉淀池池设8个污泥斗，污泥斗顶宽1.25m，污泥斗的的底宽0.45m，污泥斗深0.4m，采用HX8-14型行车式虹吸泥机，驱动功率为0.372kw，行车速度为1m/min。2.6.5沉淀池总高度 去沉淀池超高为0.5m污泥斗高度0.4m。则H=0.4+0.5+3=3.9m。2.7普快滤池的设计2.7.1已知条件设计水量滤速 2.7.2 设计计算（1）冲洗强度 式中 滤料平均粒径，mm； 滤层最大膨胀率，%，采用 ； 水的运动粘滞度，1.14（平均水温为15）.砂滤料的有效直径 与对应的滤料不均匀系数 所以 （2）滤池面积 滤池总面积 滤池个数采用 N=10个，成双排布置单池面积 每池平面尺寸采用池的长宽比为12/4=3/1（3）单池冲洗流量 （4）冲洗排水槽1、断面尺寸两槽中心距采用a=2.0m排水槽个数槽长 槽内流速，采用0.6排水槽采用标准半圆形槽底断面形式，其末端断面模数为：槽的断面尺寸，见图4-1集水渠与排水槽的平面布置，见图4-2。2、设置高度滤料层厚度采用排水槽底厚度采用槽顶位于滤层面以上的高度为：3、核算面积排水槽平面总面积与单个滤池面积之比为：（5）冲洗水箱1、容量 水箱内水深，采用圆形水箱直径 2、设置高度水箱底至冲洗排水箱的高差 ，由下列几部分组成。a. 水箱与滤池间冲洗管道的水头损失管道流量 管径采用 管长 查水力计算表得：；1000i=13.5冲洗管道上的主要配件极其局部阻力系数列于表4-1合计冲洗管配件及阻力系数b. 配水系统水头损失 也可按下述经验公式计算c.备用水头取2.8 清水池的计算2.8.1清水池的有效容积清水池的有效容积包括调节容积、消防贮水量和水厂自用水量的调节量。清水池的总有效容积：式中： 清水池的总有效容积，； 经验系数，一般为1020取为10；设计供水量，m3/d，为。清水池设2座，则每座清水池的有效容积为：2.8.2清水池的平面尺寸每座清水池的面积式中： 每座清水池的面积，；清水池的有效水深，。设计中取h=4.0m取清水池宽度B为35m，则清水池长度L为：L= A/B=2500/35=71.4，设计中取为75m则清水池实际有效容积为清水池超高h1取为0.5m，清水池总高H为:2.8.3清水池管道系统1.清水池的进水管式中：清水池进水管管径，m；进水管管内流速，m/s，一般采用0.71.0 m/s。设计中取。设计中取进水管管经为DN1200，进水管内实际流速为0.6m/s。2.清水池的出水管由于用户的用水量时时变化，清水池的出水管应按出水最大流量计：式中： 最大流量，；时变化系数，一般取1.32.5，本设计取为1.5；设计水量，。出水管管径式中： 清水池出水管管径，m;进水管管内流速，m/s，一般采用0.71.0 m/s。设计中取设计中取出水管管经为DN1500，出水管内实际流速为0.68 m/s。3.清水池的溢流管溢流管的直径与进水管管径相同，取为DN1200。在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。4.清水池的排水管排水管的管径按2h内将池水放空计算。排水管内流速按1.2 m/s估计，则排水管的管径为： 式中： 排水管的管径，m；放空时间，h；排水管内流速，m/s。设计中取排水管管径为DN1500.5.覆土厚度清水池顶部应有0.51.0m的覆土厚度，并加以绿化，此处取覆土厚度为1.0m。 第三章. 加氯间的设计计算1加氯设备及加氯量已知条件 计算水量，与氧化最大投加量为1.5mg/L，清水池最大投加量为1mg/L。设计计算清水池加氯量为为保证氯消毒时的安全和计量正确，采用加氯机加氯，并设校核氯量的计量设备。选用LS80-3转子真空机加氯机5台，3用2备2液氯仓库已知条件 计算水量，与氧化最大投加量为1.5mg/L，清水池最大投加量为1mg/L。设计计算仓库储备量按照30天最大用量计算则储备量为 第四章. 二级泵站1.吸水井吸水井尺寸应满足安装水泵吸水管进口喇叭口的要求.吸水井最高水位标高=清水池最高水位标高=0.500m吸水井最低水位标高=清水池池底标高-连接管道中的水损=-4.000-0.15=-4.150m吸水井长度18m,吸水井宽度10m.吸水井高度为6.2m.2.泵房高度二泵房室内低坪标高为 -2.000m,泵房所在的室外地坪标高为0.000m，二泵房室内地面低于室外2m.泵房为半地下室.选用LH5t电动葫芦双梁桥式起重机，泵房地面上高度为:H1=a2+c2+d+e+h+n,其中:a2为行车梁高度，c2为行车梁底至其重钩中心的距离；d为其重钩的垂直长度， e为最大一台机组的高度， h为吊起物底部与泵房进口处平台的距离泵房地下高度H2=2.000m,则泵房高度H= H1 + H2= 7.500 + 2.000= 9.500m第五章 各构筑物的附属装置及其工艺构造各构筑物根据设计要求应有：排泥管、放空管、溢流管、超越管、反冲洗管还应考虑结构施工和运行管理的需要，设置走道、栏杆、检修入孔（根据各种池子的要求考虑）。第六章高程布置为了配合平面布置，我们首先应根据下表估