课程设计1-格栅与提升泵站.doc

第章 城市污水处理系统的设计3.1 进水闸井和进水格栅间的设计3.1.1 进水闸井污水处理厂进水管要求：1. 进水流速在0.81.5m/s(如明渠，v=0.60.8 m/s)；2. 管材为钢筋混凝土管；3. 非满流设计，n=0.014. 由前面的计算和Qmax=1655.1 L/s,查手册1得： Dg=1600mm h/D=0.75 1000i=0.5 管内v=1.0 m/s h=16000.75=1.2m所以，水面标高为：28.8+1.2=30.0m； 管顶标高为：28.8+1.60=30.4m。3.1.2 进水闸井工艺设计进水闸井的作用是汇集各种雨水以改变进水方向，保证进水稳定性。进水闸井前设跨越管，跨越管的作用是当污水厂产生故障或维修时，可是污水直接进入水体，跨越管的管径比进水管大，取为1700mm。考虑施工方便以及水力条件，进水闸井采用格栅间同值等边长的正方形截面，污水来水管标高为28.8米，闸井井底标高为28.8-0.15=28.65米，考虑格栅间的宽度，进水闸井采用正方形构造，面积为6000*6000mm。采用明杆式青铜密封圆形闸门：D=1100mm 重量=10503.1.3 启闭机的选择1.启闭机的计算：F=T+W式中：W闸板及螺杆的重量；T克服水压的阻力，T=fp. 其中f为摩擦系数，取f=0.3，p为闸门受到的总压力。 P=1/4d21/2(P1+P2) 式中： P1最高水位时的水压力；P2最不利水位时的水压力。设最高水位为32.00米，则P1=1000（32.00-28.65）=3350/m2 最不利水位与管顶平齐既385.70m，则P2=1000（32.00-30.4）=1600/m2则p=1/43.141.121/2（3350+1600）=2350.88 T=fp=0.32350.88=705.26所以，启闭机为F=T+W=705.26+1050=1755.262.启闭机的选择根据启闭机在手册上查的采用QPL15型手电两用螺杆启闭机，其性能如下表3-1：表3-1 启闭机性能参数型号形式启闭能力（吨）工作转矩Kg.m外形尺寸（mm）生产厂家QDA45手电两用螺杆式启闭45ABDG湖北洪城通用机械股份有限公司471534035503.1.4 粗格栅的设计本设计采用两道格栅，两道粗格栅、三道细格栅。粗格栅设于污水泵站前，细格栅设于污水泵站后。1、设计参数 粗格栅间隙50100mm，0.10-0.50m3栅渣/103 m3； 格栅不宜少于两台，如为一台时，应设人工清除格栅备用； 过栅流速一般采用0.6-0.8m/s; 格栅前渠道内水流速度一般采用0.4-0.9 m/s; 格栅倾角一般采用4575；通过格栅的水头损失一般采用0.08-0.17 m/s; 格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m，工作台设有安全和冲洗设施； 格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m,工作台正面过道宽度：人工清除，不小于1.2m,机械清除，不小于1.5m, 机械格栅的动力装置一般宜设在室内或采取其他保护设备的措施； 设置格栅装置的构筑物必须考虑设有良好的检修、栅渣的日常清除。2、粗格栅的设计计算格栅计算草图见图3-1。设过栅流速取V=0.75 m/s，栅条间隙e=20mm，格栅安装倾角=75。栅前水深h=1.60.75+0.1=1.3m,设计渠道内流速V=0.7m/s(0.6m0.9m)。进水渠宽：B=图3.1 粗格栅计算草图 栅条间隙数n= B=s(n-1)+en式中，B栅槽宽度，m; s栅条宽度，m;e栅条间隙，2040mm; 取20mm.n格栅间隙数； Qmax最大设计流量，m3/s；倾角；75度；h栅前水深，m; V过栅流速，m/s，取0.61.0 m/sn= 设两道格栅，则每台格栅的间隙n=47个 B=s(n-1)+en=0.01(41-1)+0.0241=1.4m 。 进水渠道渐宽部分的长度L1=式中， L1进水渠道渐宽部分的长度，m.；B1进水渠道宽度，取2.3m;其渐宽部分展开角度，取20；L1=0.7m 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=L1/2式中：L2栅槽与出水渠道连接渠的渐缩部分长度，m。 L2=0.70/2=0.35m。 通过格栅的水头损失h1=kh0 h0= 式中，h1过栅水头损失，m。 h0计算水头损失，m； g重力加速度，9.81； k系数，一般取3； 阻力系数，与栅条断面形状有关，=（s/e）4/3,当为矩形断面时，=2.42 为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h1为补偿。h1= 栅前槽总高度：栅前槽高H1=34.5-28.7=5.8m 栅后槽总高度： H= H1+ h2=5.8+0.1=5.9m 栅槽总长度L： L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tg=0.7+0.35+0.5+1.0+5.8/tg75=4.1m 每日栅渣量W=式中：W每日栅渣量，W1栅渣量（m3/103污水），取0.1-0.01，粗格栅取用小值，细格栅取用大值，中格栅取用中值。当1625mm时，W1=0.050.1,本设计取0.07。 K生活污水流量总变化系数。W= m3/d0.2 m3/d 宜采用机械清渣。3、格栅除污机的选择本设计采用2台粗格栅；根据给水排水设计手册9册，选择GH-1400型链条回转式多耙平面格栅除污机两台，格栅上部设工作台，其高度高出栅前最高设计水位0.5m，工作台上设安全冲洗设施，格栅工作台两侧过道宽2.0m，工作台宽度为1.5m.表3-2 GH-1400型链条回转式多耙平面格栅除污机性能参数型号规格格栅宽度mm安装倾角(0)格栅间距mm电动机功率kw过栅流速m/sGH-14001400608016、2025、401.1-1.513.2 污水泵房的设计3.2.1 一般规定（1）应根据远近期污水量，确定污水泵站的规模，泵站设计流量一般与进水管设计流量相同；（2） 应明确泵站是一次建成还是分期建设，是永久性还是半永久性，以决定其标准和设施。并根据污水经泵站抽升后，出口入河道、灌渠还是进处理厂处理来选择合适的泵站位置；（3）污水泵站的集水池与机器间在同一构筑物内时，集水池和机器间须用防水隔墙隔开，不允许渗漏，做法按结构设计规范要求；分建时，集水井和机器间要保持的施工距离，其中集水池多为圆形，机器间多为方型；（4）泵站构筑物不允许地下水渗入，应设有高出地下水位0.5米的防水措施。3.2.2 选泵（1）污水泵站选泵应考虑因素1) 选泵机组泵的总抽升能力，应按进水管的最大时污水量计，并应满足最大充满度时的流量要求；2) 尽量选择类型相同和相同口径的水泵，以便维修，但还须满足低流量时的需求；3) 由于生活污水，对水泵有腐蚀作用，故污水泵站尽量采用污水泵，在大的污水泵站中，无大型污水泵时才选用清水泵。（2）选泵具体计算泵站选用集水池与机器间合建式的矩形泵站。1) 流量的确定Q Qmax=5958.3 m/h，取设计秒流量为1655L/s选择集水池与机器间合建式矩形泵房，本设计拟订选用5台泵（4用1备），则每台泵的设计流量为： Q= Qmax /4=1655/4=413.8 L/s2) 集水池容积V 泵站集水池容积一般取最大一台泵56分钟的流量设计V=413.8606/1000=149m3 有效水深h为3.5米，则水池面积F为: F=V/h=149/3.5=42.57m23) 扬程的估算HH=H+2.0+1.0 式中：2.0水泵吸水喇叭口到沉砂池的水头损失；1.0自由水头； H水泵集水池的最低水位H1与水泵出水管提升后的水位H2之差；水泵集水池的最低水位H按吸水井有效水深2.0m计算，则： H1=进水管底标高+ h 集水池有效水深过栅水头损失=28.8+1.60.7520.1=27.9m H2=厂区地面标高+（4m-5m自由水头） =34.5+5 =39.5mH= H2 - H1=39.5-27.9=11.6m 则：水泵扬程为：H= H+2.0+1.0=11.6+2+1.0=14.6 m 取26m4) 选泵由Q=1489.7m/h ，H=26 m，可查手册11-299页得：选用400QW1500-26-160型潜水排污泵，其各项性能见下表3-4所示。表3-4 400QW1500-15-90型潜水排污泵性能参数型号流量m3/h扬程m转速r/min轴功率kw效率%出口直径（mm）重量（kg）400QW1500-26-16015002674516082.174003200生产厂家：江苏亚太泵业集团公司3.2.3 吸、压水管路实际水头损失的计算（1）设计依据1）吸水管流速0.82.0m/s，安装要求有向水泵不断向上的坡度；2)压水管流速一般为1.22.5 m/s；3)吸压水管实际水头损失不大于2.5m（2）具体计算1）Q=416.7L/S，吸水管选用DN=600mm的铸铁管，压水管为DN=500 mm的铸铁管。 查手册1知：1000i=17.1 查手册1知：1000i=5.17水泵进出口径均为400mm2）吸水管路损失吸水管上有：一个喇叭口Dg=800mm, 1=0.1; Dg600 的闸阀一个，2=0.06，Dg600的90弯头一个，3=0.52；Dg600400的偏心渐缩管一个，4=0.20，直管部分长度为1.5mh局部=0.423 m设吸水管直管部分长度为1.5m，则，h沿程=iL=1.517.1/1000=0.026 m 吸水管总损失h=0.423+0.026=0.449m;3）压水管路损失压水管上有：Dg400500的渐放管一个， 1=0.29; Dg500 的逆止阀一个，2=1.8；Dg500 的闸阀一个，3=0.08；Dg500的90标准弯头两个，4=0.64； 压水管到细格栅前单管出水井处5=1.0H局部= 设压水管管长20m，则h沿程=AKLQ2= 压水管总损失h=1.117+0.015=1.132m4）水泵扬程校核整个管道总损失H=H静+h+2.0+1.0=11.6+0.449+1.132+2.0+1.0=16.181m所选水泵扬程为26m，能够满足需求，故选泵合适。3.2.4 集水池1.集水池形式：污水泵站的集水池宜采用敞开式。本设计集水池与进水泵站分建，集水池采用敞开式。2.集水池的通气设备集水池内设通气管，通向地外，并将管口做成弯头或加罩，以防止雨水及杂质入内。3.集水池清洁及排空措施集水池设有污泥斗，池底做成不小于0.01的坡度，坡向污泥井，从平台到底应设供上下用的扶梯，台上应有吊泥用的梁沟滑车。 4.集水池容积计算1）集水池容积按一台泵6分钟的流量设计：W=0.42660=90m3 2）有效水深采用4米，则：集水池的面积为：F=37.8m25.集水池的排砂污水杂质往往发表沉积在集水池内，时间长腐化变臭，甚至堵塞集水坑，影响水泵正常吸水，因此，在压水管路上设有压力冲洗管D100 mm伸入集水坑，定期将沉渣冲起，由水泵抽走。集水池可设连通的两格，以便检修。3.2.5 水泵机组基础的确定和污水泵站的布置1.水泵机组基础的确定机组安装在共同基础上，基础的作用是支撑并固定机组，使之运行稳定。不致发生剧烈震动，更不允许发生沉降，对基础的要求。1）坚实牢固，除能承受机组静荷载外，还能承受机械振动荷载；2）要浇制在较坚实的地基上，以免发生不均匀沉降或基础下沉。本设计采用QW型水泵，手册上没有这种泵的基础，为了安全起见，基础多出泵50mm，得水泵机组基础尺寸为2500*1200 mm。机组总重量也没有给出，为安全起见，基础高采用1200 mm。 2.污水泵站的布置本设计所选用泵的台数为5台，泵房采用矩形；进水侧基础与墙壁的净距为3000mm；基础尺寸为25001200 mm；基础间净距为1400mm；出水侧基础与墙壁的净距为1500mm。泵房尺寸为200007000 mm； 泵房具体布置如下图3.2。图3.2 泵房平面布置图3.2.6 泵房高度的确定（1）起吊设备最大起升重量为 3200kg,即4吨。选择CD1-5-12D型电动葫芦，其规格如下表3-5。表3-5 CD1-3-12D型电动葫芦规格参数表型号起重量t起升高度m起升速度m/min运行速度m/min工字梁轨道型号最大轮压KN重量kgCD1-5-12D512820（30）28a-63cGB706-6518.62555主起升电动机慢速起升电动机运行电动机钢丝网功率kw转速r/min功率kw转速r/min功率kw转速r/min绳径mm长度（m）7.514000.813800.813801529.6（2）高度的确定H=a+b+c+d+e+h 式中：a单轨吊车梁的高度，取0.1mb滑车的高度，取0.6mc起重葫芦在钢丝绳绕紧状态下的长度，取1080mmd起重绳的垂直长度；对于水泵为0.85x=0.851080=0.92m;e最大一台水泵或电动机的高度，e= 1.66m;h吊起物底部与泵房进口处室内地坪的距离，0.2m。H=0.1+0.6+1.080+0.92+1.66+0.2=4.56m集水池最高水位30.0m,最低水位27.9m水泵吸水管轴线高出集水池底1.1m,考虑到管径和基础高度的影响,适当放大到1.5m定泵房前集水池底标高为26.0m,泵房与集水池底在同一平面上,则泵房地下部分高度为:34.5-26.0=8.5m则，泵房高度H总=地上部分+地下部分=4.56+8.5=13.16m 取14m3.2.7 泵房附属设施及尺寸的确定（1）水位控制为适应污水泵房开停频率的特点，采用自动控制机组运行，自动控制机组启动停车的信号，通常是由水位继电器发出的。（2）计量设备由于污水中含有机械杂质，其计量设备考虑被堵塞的问题，可采用电磁流量计，采用压水干管的弯头作为计量设备。（3）排水 在机器间的地板上应设有排水沟和集水坑。排水沟沿墙设置，过水断面为0.10.2m, 坡度I=0.01，集水坑平面尺寸为0.50.5 m，深为0.5 m在吸水管上接出DN100 mm的小管伸到集水坑内，当水泵工作时把坑内积水抽走。选用排水泵型号5LN-33A型农排泵一台,各项参数如下: Q=22 l/s, H=4.5m 配备电机型号:JO2-22-4型,功率N=1.5kw, n=1450r/min（4）采光、采暖与通风集水坑一般不需要采暖设备，因为集水坑较深热量不易散失，且污水温度通常不低于10-20，机器间如需采暖时，可采用火炉也可以采用暖气设施。泵房在上层工作间设置窗户，保证有充足的自然采光，检修操作点是采用集中照明。泵房通风主要解决高温散热和空气污染问题，无水泵站的机械间机组台数较多，功率较大，且电机设在底平面以上，除四周设置窗户进行自然通风外，还设置机械通风和通风管。（5）泵房值班室、控制室及配电间值班室设在机器间一侧有门相通，并设置观察窗，根据运行控制要求设置控制和配电柜，其面积约为12-18 m2，能满足1-2人值班，因长年运行，因此安装电话。本设计泵房值班室及控制室合建，面积取为3*6m，配电间与泵房分开建,尺寸为15*9 m。（6）门窗及走廊、楼梯1）门：机器间至少应有满足设备的最大部件搬迁出入的门，宽不小于4 m。取宽2.0 m、高4.0 m，泵房靠近值班室一侧设小门，取门高2.0 m、宽0.8 m。 2）窗：泵房于阴阳两侧开窗，便于通风采光，开窗面积不小于泵房的1/5，于两侧设六扇窗，其尺寸为2400*2400 mm。3）走道：在泵房四周设走道，走道栏杆高0.8 m，在机器间的一侧设有楼梯，楼梯坡度倾角为1/0.75、宽0.8 m、扶手0.8 m。（7）卫生设备为了管理人员清刷地面和个人卫生，应就近设洗手池，接25 mm的给水管，并备有供冲洗的橡胶管。3.3 细格栅的设计计算细格栅的设计计算草图见下图3.2。 图3.3 细格栅计算草图采用三台细格栅，两用一备，取过栅流速取V=0.8 m/s，栅条间隙e=5mm,格栅安装倾角=70，栅前水深h=0.75m,则进水渠宽1.5m。 栅条间隙数n= B=s(n-1)+en