安阳市某区给水工程工艺设计【刘声望】

天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计1摘 要随着社会发展，生活居民生活用水标准日益提高。为满足人口增长和城市发展需求，本设计为长春市新城区给水工艺设计，根据相关设计手册和规范，设计处理工艺相关设备和构筑物，使出水水质达到国家二类标准，并满足日供水量 11104m3/d。整个工程包括两大部分： 净水工程、供水工程。净水工程的设计主要包括净水厂的设计计算。供水工程的设计内容包括二泵站的相关计算。 净水厂的设计包括净水厂的位置选择、水处理工艺流程的确定、处理构筑物的设计计算以及水厂的平面和高程布置。通过技术经济比较，考虑水厂后期发展和环保等问题之后，确定净水厂的工艺流程选用方案： 原水一级泵站机械混合折板絮凝池斜管沉淀池双阀滤池清水池吸水井二级泵站用户关键字：折板絮凝 ; 机械混合 ; 斜管沉淀池 ; 双阀滤池天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计2Process Design of Water Supply Engineering for New urban In changchun City in JiLin ProvinceAbstractWith the social development,and the living warter standards rising . To meet the needs of population growth and urban development, the design process for the design of water supply in Changchun new City, according to the relevant design manuals and specifications, design treatment technology related equipment and structures, resorted to the national second-class water quality standards and meet the daily water supply volume of 11 104m3 / d.The project main includes two parts: water works, water supply projects.Design of the project include water purification plant design and calculation.Water supply pumping station designs include the double Valve FilterWater treatment plant design, including the location of water purification plant selection, water treatment process to determine, process design and calculation of structures and layout of water and elevation plane.Through technical and economic comparison, after consider water plant development and environmental protection issues , the process used to determine the next water program:Raw water Mechanical mixer Folded plate flocculatorSedimentation Pond Double Valve Filter Clear poolWater wells UsersKeywords: Folding flocculation;Mechanical mixer; and Sedimentation;Double valve filter天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计3目 录第一章 绪论1 1.1 目的和要求 11.2 原始依据 1 1.3 设计内容和要求 2 第二章 工艺确定2.1 净水工艺的要求 3 2.2 一般水源净水工艺流程选择 3 2.3 水处理工艺比较选择 3 第三章 处理构筑物和工艺计算3.1 设计流量的确定 8 3.2 加药设备的计算 8 3.3 机械混合器的设计计算10 3.4 折板絮凝池的设计计算11 3.5 斜管沉淀池的设计计算14 3.6 双阀滤池设计计算16 3.7 消毒设备设计计算20 3.8 清水池设计计算21 3.9 吸水井22 第四章 二泵站及其他设施 244.1 二泵站的设计计算24天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计44.2 水厂高程274.3 道路及绿化布置28注释 29参考文献 29附录 30外文资料中文译文致谢天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计5第一章 绪论1.1 目的和要求1） 通过设计加深生活给水处理所学基本知识的理解，并起到巩固和提高的作用。2） 掌握水厂工艺设计主要内容、步骤与方法，处理构筑物的设计计算。3) 提高制图能力，学会运用有关设计资料。4) 提高独立分析与解决问题的能力。5) 认真复习教材，阅读有关规范、设计手册及资料，认真、独立完成1.2 原始依据和任务1.2.1 原始依据根据相关设计资料，确定合理的工艺方案，使给水厂出水水质达到生活饮用水卫生标准（GB5749-2006），并安全输配到用户，满足用户的需求。（1）设计水量：满足最高日供水量 11 10 4m3/d；水厂自用水量取 5（2）原水水质：各项指标达到地表水环境质量标准（GB 3838-2002)中的类水质标准；表 1-1 地表水环境质量标准（GB 3838-2002)中的类水质标准项目 标准值 项目 标注值水温 ()周上升水温： 2周下降水温： 1硒 0.01pH值(无量纲) 69 砷 0.05溶解氧 6 汞 0.00005高锰酸盐指数 4 镉 0.005化学需氧量（COD） 15 铬（六价） 0.05五日生化需氧量（BOD 5） 3 铅 0.01氨氮(NH3-N) 0.5 氰化物 0.05总磷（以 P 计） 0.1 (湖、库O.025) 挥发酚 0.002天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计6总氮(湖、库.以 N计) 0.5 石油类 0.05铜 1.0 阴离子表面活性剂 0.2锌 1.0 硫化物 0.1氟化物（以 F - 计） 1.0 粪大肠菌群（个L） 2000（3）气象水文资料：参考给水排水设计手册（第 1册）常用资料气温：年平均 4.9 ，极端最高 38, 极端最低-36.5,降水量：平均年总量 593.8 mm，最大日 130.4mm，最大时 69.7 mm。相对湿度：最热月平均 78 。主导风向：年最多风向 SW ；风速:冬季平均： 4.2 m/s、夏季平均 3.5 m/s；平均气压： 997.9 mbar；最大冻土深度： 169 cm；最大积雪深度： 22 cm；（4）工程地质资料：土壤承载力满足基建设计要求，地下水水位相对标高 -5.0 m；（5）二泵站输水管起端节点自由水压 58 m。（6）设计地点为吉林省长春市新城区给水厂净水工艺设计（7）主要设计依据：室外给水设计规范，给排水工程手册 1、3 等1.2.2 设计内容和要求1设计内容（1）选择、确定处理工艺流程；（2）工艺设计 （含工艺及单体构筑物图的设计计算）。2设计成果要求（1）设计说明书一份（1.2 万字）；参考文献10 篇；相关外文文献资料翻译 1 份（5000 汉字）。（2）绘制的图纸折合零号图纸3 张，其中至少包括手绘图 2张，其内容应满足表1要求。表 1-2 毕业设计绘制图纸要求图纸内容 数量及尺寸要求天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计71 水厂总平面和高程布置图 1 张，1 号2 絮凝和沉淀池平剖面图 2 张，1 号3 滤池平剖面图 1 张，1 号4 清水池平剖面图 1 张，1 号5 送水泵站平剖面图 1 张，1 号第二章 工艺确定2.1 净水工艺的要求城镇水厂净水处理的目的是去除原水中悬浮物质，胶体物质、细菌、病毒以及其他有害万分，使净化后水质满足生活饮用水的要求。生活饮用水水质应符合下列基本要求：（1）水中不得含有病原微生物。（2）水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。（3）水的感官性状良好。2.2 一般水源净水工艺流程选择 水源取自长春市石头门水库，该水库位于长春市郊区，足有 6500万亩，平均水深 3.3-11米，河床主要为泥沙，浮游生物较多。浊度稍高。给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质有关。结合给水水质的特点（取水水源为水量充沛，水质良好的石头门水库水，其净水工艺流程为：图 2-1 工艺流程图原水 混合 沉淀池城市管网絮凝池 滤池二级泵房清水池絮凝剂消毒剂天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计82.3 水处理工艺比较选择2.3.1 混合设备在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件。混合是取得良好絮凝效果的重要前提，影响混合效果的因素很多，如药剂的品种、浓度、原水温度、水中颗粒的性质、大小等。混凝药剂投入原水后，应快速、均匀的分散于水中。混合方式有水泵混合、管道混合、静态混合器、机械搅拌混合、扩散混合器、跌水混合器等。表 2-2 各混合方式的特点方式 优缺点 适用条件水泵混合优点： 1、设备简单2、混合充分，效果较好3、不另消耗动能缺点： 1、吸水管较多时，投药设备要增加，安装、管理较麻烦2、配合加药自动控制较困难3、G 值相对较低适用于一级泵房离处理构筑物 120m以内的水厂静态混合器优点：1、设备简单，维护管理方便2、不需土建构筑物3、在设计流量范围，混合效果较好缺点：1、运行水量变化影响效果2、水头损失较大3、混合器构造太复杂适用于水量变化不大的各种规模的水厂扩散混合器优点：1、不需外加动力设备2、不需土建构筑物3、不占地缺点：混合效果受水量变化有一定的影响适用于中等规模的水厂天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计9跌水混合优点：1、利用水头的跌落扩散药剂2、受水量变化影响较小3、不需外加动力设备缺点：1、药剂的扩散不易完全均匀2、需建混合池3、容易夹带气泡适用于各种规模的水厂，特别当重力流进水水头有富余时机械混合优点：1、混合效果较好2、水头损失较小3、合效果基本上不受水量的变化影响缺点：1、需耗动能2、管理维护较复杂3、需建混合池适用于各种规模的水厂结合水质条件和水厂自身条件以及后期发展看，混合方式选择机械混合。混凝剂选择硫酸铝。最大投加量为 70mg/L。助凝剂选用活化硅。2.3.2 絮凝池的选择絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝体。目前国内使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝、栅条（网格）絮凝、和穿孔旋流絮凝。表 2-3 各絮凝池的性能特点类 型 特点 适用条件隔板式絮凝池往复式优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便；缺点：容积较大，水头损失较大，转折处钒花易破碎水量大于 30000m3/d的水厂；水量变动小者天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计10回转式优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便；缺点：出水流量不宜分配均匀，出口处宜积泥水量大于 30000m3/d的水厂；水量变动小者；改建和扩建旧池时更适用机械絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，适应水质、水量的变化，适合于水量变化不大的水厂。缺点：需机械设备和经常维修适用于各种规模的水厂折板式絮凝池优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小；缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价高流量变化较小的中小型水厂网格絮凝池 优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短；缺点：末端池底易积泥水量变化不变的水厂根据以上各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用折板絮凝池。2.3.3 沉淀池的选择原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来以完成澄清的作用。设计采用斜管沉淀池。相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大。而且斜管沉淀池因采用斜管组件，使沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好。各种形式沉淀池性能特点如表 2-4所示。表 2-4 各种形式沉淀池性能特点型式 性能特点 适用条件平流式优点： 1、可就地取材，造价低；2、操作管理方便，施工较简单；3、适应性强，潜力大，处理效果稳定； 1、 一般用于大中型净水厂2、原水含砂量大时作预沉池天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计114、带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点： 1、不采用机械排泥装置，排泥较困难2、机械排泥设备，维护复杂；3、占地面积较大；竖流式优点： 1、排泥较方便2、一般与絮凝池合建，不需建絮凝池；3、占地面积较小缺点： 1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差；2、施工较平流式困难1、一般用于小型净水厂；2、常用于地下水位较低时辐流式优点： 1、沉淀效果好；2、有机械排泥装置时，排泥效果好；缺点： 1、基建投资及费用大；2、刮泥机维护管理复杂，金属耗量大；3、施工较平流式困难1、 一般用于大中型净水厂2、在高浊度水地区作预沉淀池斜管（板）式优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少缺点：1、斜管（板）耗用材料多，且价格较高；2、排泥较困难1、 宜用于大中型厂 2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽2.3.4 滤池的选择（1）多层滤料滤池：优点是含污能力大，可采用较大的流速，能节约反冲洗用水，降速过滤水质较好，但只有三层滤料、双层滤料适用大中型水厂；缺点是滤料不易获得且昂贵管理麻烦，滤料易流逝且冲洗困难易积泥球，需采用助冲设备；（2）虹吸滤池：适用于中型水厂（水量 210 万吨/日），土建结构较复杂，池深大，反洗时要浪费一部分水量，变水头等速过滤水质也不如降速过滤：（3）无阀滤池、压力滤罐、微滤机等日处理小，适用于小型水厂；（4）移动罩滤池：需设移动洗砂设备机械加工量较大，起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不宜过高，罩体合隔墙间的密封要求较高，单格面积不宜过大（小于10m2 ）；（5）普通快滤池：是向下流、砂滤料的回阀式滤池，适用大中型水厂，单池面积一般不宜大于 100m2 。优点有成熟的运行经验运行可靠，采用的砂滤料，材料易得价天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计12格便宜，采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池深适中，采用降速过滤，水质较好；（6）双阀滤池：是下向流、砂滤料得双阀式滤池，优缺点与普通快滤池基本相同且减少了 2只阀门，相应得降低了造价和检修工作量，但必须增加形成虹吸得抽气设备。（7）V 型滤池：从实际运行状况，V 型滤池来看采用气水反冲洗技术与单纯水反冲洗方式相比，主要有以下优点： 较好地消除了滤料表层、内层泥球，具有截污能力强，滤池过滤周期长，反冲洗水量小特点。可节省反冲洗水量 4060%，降低水厂自用水量，降低生产运行成本。 不易产生滤料流失现象，滤层仅为微膨胀，提高了滤料使用寿命，减少了 滤池补砂、换砂费用。 采用粗粒、均质单层石英砂滤料，保证滤池冲洗效果和充分利用滤料排污容量， 使滤后水水质好。根据设计资料，考虑水厂自身资金问题和设备投入等条件，综合比较选用双阀滤池。2.3.5 消毒剂选用液氯消毒2.3.6 确定工艺从水源出来的水，经泵站输送到净水厂，进行水处理，根据供水规模和水源特点，最后经过技术、经济综合比较后，确定采用方案为：图 2-2 确定采用方案工艺流程图第三章 处理构筑物和工艺计算3.1 设计流量的确定。设计城市日用水量为 Q 供 =11104 m3/d。混凝剂加氯加氯原水一级泵房机械混合折板絮凝池斜管沉淀池双阀滤池清水池二级泵房吸水井用户污泥浓缩池 污泥脱水 泥饼外运加药、加氯及药库天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计13水厂自用水量取 5，则设计水量 Q 设 =1.05Q 供 =11.55104 m3/d=4812.5 m3/h=1337 L/S3.2 加药设备的计算3.2.1 加药方式 机械混合加药3.2.2 药剂品种硫酸铝原因：（1）净化效率高，耗药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好（2）温度适应性高，pH=59（适用范围宽）（3）操作方便，腐蚀性小，设备简单，成本较 FeCl3低（4）是无机高分子化合物3.2.3 加药量参考给水排水工程常用数据速查手册中国各地投加混凝剂资料确定最大投加量为 70 mg/L3.2.4 溶液池体积=26.93 m3nbQaW417式中： 混凝剂（PAC）的最大投加量 70（mg/L）溶液浓度，一般取 5%-20%，本设计取 10%；处理水量，本设计为 4812.5 Qh/3n每日调制次数本设计取 3 次溶液池尺寸：LBH = 5m5m1.4m（超高取 0.3m），溶液池设两个，一用一备，置于室内地面上，以便交替使用，保证连续投药3.2.5 溶解池容积 W2=(0.20.3)W1=0.326.93=8.08 m3式中： 溶解池容积（m 3 ），一般采用（0.2-0.3） ；本设计取 0.3 1W1天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计14溶解池尺寸：LBH = 3m3m1.4m（包括超高取 0.3）溶解池设两个，底部沉渣高度 0.2m，池底坡度采用 0.02。溶解池实际有效容积： = LBH=330.9=8.1 m 1W3溶解池的放水时间采用 t10min，则放水流量：q = =13.47 L/S 0t62查水力计算表得放水管管径 125mm，相应流速 v=1.02m/s，管材采用硬聚氯0d乙烯管。溶解池底部设管径 d125mm 的排渣管一根，坡降 16.1，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。3.2.6 药库尺寸设计药剂按最大投药量的 715d 用量储存。本设计均取十五天。硫酸铝所占体积：T 15 = 74.86 m3式中：T 15 天硫酸铝的用量（t）；15a硫酸铝投加量 70（mg/l）;Q处理水量（m /d）。3P硫酸铝密度 1.62（Kg/L）石灰所占体积计算：T = = 23.4 m315式中：T 15 天石灰的用量（t）；15a 石灰投加量 46.7（mg/l）;Q处理水量（m /d）。3P石灰密度 3.4（ Kg/L）两种药剂合计算占体积 V 总 =74.86+23.4 = 98.2699药品放置高度按 2.5m 计，则所需面积为 39.6m 取 40 m 。22考虑到药品的运输、搬运和磅秤算占体积，不同药品间留有间隔等，这部分面积按药品占有面积的 30计，则药库所需面积 401.3=52 m 药库平面尺寸取： 8.76m 。2库内设电动单梁悬挂起重机一台。3.3 机械混合器的设计计算天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计153.3.1 混合池容积尺寸计算采用混合时间 1min ，混合池个数取 4个 则混合池容积 W=20 m3混合池采用方形 BB=2.82.8则有效水深 H=2.6超高取 0.3m，则池子总高为 2.9 m3.3.2搅拌设备计算桨板外援直径 2 m，桨板宽度 0.5 m，桨板长度 0.7 m垂直轴上装两组叶轮，每组一对桨板，两组叶轮成 900角安装。桨板外沿尺寸采用线速度 v=2 m/s则 n0=19.219 r/min桨板旋转角速度0.1n0=1.9 r/min桨板转动时消耗的功率N0=0.492 KW式子中：C阻力系数采用 0.3水的密度，1000Kg/m 3Z桨板数，本设计为 4个R中心轴到桨板外沿距离，mr中心轴到桨板内沿距离，mg重力加速度，9.81m/s 2b桨板宽 0.5 m桨板所需电动机功率 N桨板转动时的机械总功率 1=0.75传动功率、去 0.7则 N=0.937 KW选用功率 0.95KW的电机3.4 折板絮凝池的设计计算天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计163.4.1 絮凝池基本参数絮凝池和沉淀池合建，沉淀池宽 15.6米；总絮凝时间 18min，分三段絮凝，第一、二段选用相对折板，第三段采用平行直板，折板布置采用单通道。絮凝池总 GT值大于 2104.絮凝池有效水深 H0，采用 5米絮凝池并联分为三组，每组设计流量为 0.447m3/s折板采用 600mm宽，板厚 60mm，夹角 900.图 3-1 絮凝池折板简图3.4.2 第一絮凝区计算（1）设计通道宽采用 2m宽，设计锋速 V1采用 0.34m/s，则峰距：b 1=0.657m 谷距：b 2= b1+2c=0.657+0.4242=1.505m边峰距：b 3=1.008边谷距：b 4= b3+c=1.008+0.424=1.432m中间谷速：V 2=0.149 m/s侧边谷速：V 2/=0.156 m/s侧边峰速：V 1/=0.222 m/s（2）中间部分水头损失:渐宽段：h 1=0.0024m天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计17渐缩段：h 2=0.0054m每格设八个渐缩段，则 h=8（0.0024+0.0054）=0.0624m（3）侧边部分水头损失：渐宽段：h 1/=0.0006m渐缩段：h 2/=0.0015mh=8（0.0015+0.0006）=0.0168m进出口及转弯损失：共一个进口、一个上转弯和两个下转弯。上弯处水深 H4为0.70m，下转弯处水深 H3为 0.90m。进口流速：V 3取 0.3m/s上转弯流速：V 4=0.319m/s 下弯 V5=0.248m/s上转弯取 1.8，下转弯及进口取 3.0h=3+23+1.8=0.0138+0.0188+0.00935=0.0419m则，总=h+ h+ h =0.0624+0.0168+0.0419=0.121m(4)第一区段总水头损失 H1=3=30.121=0.363m停留时间 T1=5.59min平均 G1=102.6S-13.4.3 第二絮凝区段(1)第二絮凝区段和第一絮凝区基本相同，主要数据和计算结果如下：通道宽度：采用 2.2m中间部分峰速采用 0.25m/s则峰距：b 1=0.813m 谷距：b 2= b1+2c=0.813+0.4242=1.661m边峰距：b 3=1.045m边谷距：b 4= b3+c=1.469m中间谷速：V 2=0.122 m/s侧边谷速：V 2/=0.138 m/s侧边峰速：V 1/=0.194 m/s天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计18(2)中间部分水头损失:渐宽段：h 1=m渐缩段：h 2=m每格设八个渐缩段，则 h=8（0.012+0.004）=0.042m(3)侧边部分水头损失：渐宽段：h 1/=m渐缩段：h 2/=mh=8（0.0005+0.0011）=0.013m进出口及转弯损失：共一个进口、一个上转弯和两个下转弯。上弯处水深 H4为0.70m，下转弯处水深 H3为 0.90m。进口流速：V 3取 0.3m/s上转弯流速：V 4=0.29m/s 下弯 V5=0.226m/s上转弯取 1.8，下转弯及进口取 3.0h=3+23+1.8=0.0096+0.0156+0.0077=0.0329m则，总=h+ h+ h =0.042+0.013+0.0329=0.088m(4)第二区段总水头损失 H1=3=30.088=0.264m停留时间 T1=6.15min平均 G1=69.5S-13.4.4 第三絮凝区段(1)第三区段采用直板平行布置，平均流速取 0.15m/s ,通道宽为=2.48m/s水头损失：共计一个进口以及三个转弯，流速采用 0.15m/s，取 3.0则单格水头损失 h=43.0=0.0138m(2)总水头损失 H3=30.0138=0.041m(3)停留时间 T3=6.66min速度梯度 G3=9.9S-1(4)总停留时间 T=6.66+6.15+5.59=18.4min(5)总水头损失 H=0.041+0.264+0.363=0.668m天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计193.5 斜管沉淀池的设计计算 区区区图 3-2 斜管沉淀池简图3.5.1 设计采用数据颗粒沉降速度取 0.35mm/s，清水区上升速度取 2.5mm/s，采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚 0.4mm，边距 30mm，水平倾角取 600。3.5.2 清水区面积沉淀池分两组每组的面积 A=268 m2，其中斜管占用面积按 3，则实际清水区所需面积：A =2681.03=276 m2进水从 15.6m 长一边布置。中间隔断取 600mm 则两座沉淀池并排放置，则尺寸为 7.536.8。沉淀池总尺寸为 7.5236.8=552m23.5.3 斜管长度管内流速：V 0=2.89mm/s斜管长度：L=30=607mm考虑管端紊流、淤泥堆积等因素，过渡区采用 300mm斜管总长 L=300+607=907mm。按 1000mm记取。3.5.4 池子高度保护高度采用 0.3m天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计20清水区 1.5m布水区 1.2m，穿孔排泥斗槽高 0.8m斜管高度 h=L=0.87m池子总高 H=0.3+1.5+1.2+0.8+0.87=4.67m管内雷诺数沉淀时间水利半径 R=d/4=30/4=0.75cm，管内流速 V0=0.289cm/s，运动粘度=0.01cm 2/s则雷诺系数：Re=21.68沉淀时间：T=346 s=5.77min （符合 T一般在 48min之间）3.6 双阀滤池设计计算3.6.1 设计数据水量：进水采用两组过滤，每组水量 Q57750 m 3/d=0.6685 m3/s正常滤速 v10 反冲洗强度 q12hm/ )/(2sL过滤水头 h1.8m 过滤周期 12h冲洗时间 10 进水渠流速 0.81.2m/sin进水虹吸管流速 0.61.0m/s 排水虹吸管流速 1.41.6m/s冲洗水管流速 2.02.5m/s 清水管流速 1.01.5m/s排水管流速 1.01.5m/s3.6.2 相关计算(1)滤池面积及尺寸滤池工作时间为 24小时，滤池实际工作时间： （不考虑排放初滤水）h8.2314.02 T每组滤池面积：F=243 m 2每组采用滤池数 N4，两组并排布置成对称双行排列。每个滤池面积：F=60.75 m 2天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计21采用滤池长宽比：L/B1.5 左右，滤池尺寸 L6.4m，B9.5m单个滤池实际面积 f6.49.560.8 2m实际滤池总面积 F4f 60.84243.2校核强制滤速：v vN/(N-1) 410/(4-1)13.33m/h，(2)滤池高度：承托层高度： 0.5m；滤料层高度： 0.7m1H2H砂面以上水深： 2.0m；超高： 0.3m34则滤池总高：H0.5+0.7+2+0.33.5m(3)配水系统（对单个滤池而言）配水干管 Qfq60.812 729.6L/s ；查水力计算表：采用管径 DN900mm，支管始端流速 v1.15m/s，1000i=1.63m 。配水支管支管中心间距 a0.4m每池支管数 n2（6.4/a）2（6.4/0.4）32 根每根支管入口流量 q729.6/3222.8 L/s每根支管长度 L(9.5 0.9)/2 4.3m，采用管径 DN150mm，支管始端流速 v1.36m/s。(4)孔眼布置支管孔眼总面积与滤池面积之比 K 取 0.25孔眼总面积：FKf 0.2560.8 0.152采用孔眼直径 D10mm；每个孔眼面积：f= =3.14=7.8510 -5 m2孔眼总数：N= =1936每根支管孔眼数 n=1936/3261 个。支管孔眼布置成两排，与垂线成 45 度夹角向下交错排列。天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计22每排孔眼中心距 a0.138m(5)洗砂排水槽洗砂排水槽中心距采用 a2.4m，排水槽根数 n9.5/2.44 根，排水槽长度 L6.4m，每槽排水量为 Q=126.42.4184.3L/s采用三角形标准断面，槽中流速采用 v0.8m/s根据水量及流速可算得槽断面尺寸x0.24m 2排水槽壁厚取 0.06m，槽底厚度为 0.06sin45 0.085m砂层最大膨胀率 e45，排水槽超高采用 0.07m洗砂排水槽顶距砂面高度：H0.450.72.50.240.0850.071.06m洗砂排水槽总平面面积：F20.246.44 12.29 2m(6)核算：洗砂排水槽总平面面积与滤池面积之比：12.29/60.820.2，符合要求（25）洗砂排水槽断面积：4 =40.24 0.23 ，符合要求（0.25）。2x22m滤池各种管渠计算进水渠每条渠道供 4 个池子用。进水总渠流量 Q 1=0.167 。s/3采用进水渠断面渠宽 B10.5m,水深为 0.4m，水流断面为 0.6m0.4m=0.20 。2m渠中流速 v10.167/0.200.84m/s。用虹吸管向滤池供水。(7)进水虹吸管设计进水支渠与滤池水面基本相平，虹吸水位差为 0.15m。虹吸管沿程水头损失不计。天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计23各局部阻尼系数为：进口 、出口 2 1.0 90 弯头（2 个） 3 20.961.92虹吸水流时局部水头损失为： ）（） （ g/v2321h）（） （ 8.9.0.5.0v0.87 m/s进水虹吸管管径按 1 个滤池停止运行，2 个滤池强制过滤计算，则管中流量为：Q1/20.167/20.0885 sm/3查水力计算表：进水虹吸管采用 DN300 钢管，流速为 1.22 m/s 。(8)冲洗总管冲洗水总流量：Q 2Q 3729.6L/s，查水力计算表：采用管径 DN900mm，管中流速 v31.15m/s，1000i1.63m 。(9)清水管清水支管：管中流量按 1 个滤池停止运行，7 个滤池强制过滤计算为Q41.34/70.1914 sm/3查水力计算表：采用管径 DN450mm，管中流速 v51.16m/s， 1000i4.04m 。清水总管：流量 Q511.55 1.337dm/1034s/3查水力计算表：采用管径 DN1000mm，管中流速 v51.71m/s， 1000i3.12m 。排水渠设有两条，每条收集单侧四个池子的反冲洗废水。排水流量 Q64Q 34 729.6L/s 2918L/s =2.92 sm/3排水渠宽 B61500m天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计24查水利计算表得暗渠满流流速流速取 1.5m/s 时，水深取 1200mm 用虹吸管进行排水。(10)排水虹吸管排水虹吸管的流速一般在 1.41.6 m/s 的范围内，冲洗时，废水渠中的水应自由跌落进入虹吸管进口水封井，跌落高度按 0.2m 计。这里设计虹吸水位差为 0.3m。虹吸管采用 DN900，管长约 10m。按流量 Q3729.6 L/s。查管道水力计算表得：管中流速 v=1.15m/s，1000i1.63m（11）冲洗水泵水泵流量 Q4729.6=2918L/s，水泵扬程计算如下：设排水槽顶与清水池最低容许水位差为 H08.0m；清水池至滤池配水系统之间管渠中的沿程和局部水头损失之和，应根据水厂工艺布置计算，设这部分水头损失为h11.0m，配水系统水头损失按孔口平均水头损失计 h2=4m，承托层水头损失：取h30.2m，滤料层水头损失：取 h40.7m，安全水头取 h52.0m水泵扬程：HH 0+ h1+ h2+ h3+ h4+ h58.0+1.0+4+ 0.2+0.7+ 2.015.9m，取为 16m。根据流量和扬程选择水泵，并考虑备用泵。为便于安装布置与维护管理，反冲洗泵安装在送水泵房中。本设计选用 20Sh-13 型离心泵两用一备 ， 其布置形式见送水泵房工艺图 。3.7 消毒设备设计计算采用液氯消毒（具有余氯的持续消毒作用；价格成本低；操作简单,投量准确；不需要庞大的设备）滤前加氯为 1.5mg/L；滤后加氯为 1.0mg/L。水和氯的接触时间不小于 30min。液 氯 消 毒 原 理 ：Cl2+H2O =H -+ Cl -+HOCl HOCl=H -+OCl -天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计25(1)预 加 氯 量 Q1为Q1=0.001Q=0.00124813=9.65kg/h(2)清水池加氯量为Q2 =0.001Q=0.0011.54813=7.22kg/h式中：a最大投氯量（ mg/L）Q需消毒的水量（m 3/h）(3)二泵站加氯量自行调节，在此不做计算，则总加氯量为Q=Q1+Q2=9.65+7.22=16.87kg/h为了保证氯消毒时的安全和计量正确，采用加氯机投氯，并设校核氯量的计量设备。选用 2 台 ZJ I 型转子加氯机，滤前一台，滤后一台，备用一台，共三台。(4)储氯量（按 15 天考虑）为：G=1524Q=152416.87=6073kg液氯储备于 8 个 1 吨氯瓶（HD=2020mm800mm）表 3-1 氯瓶参数阀门型号 QF-102G，七只储氯瓶一只中间瓶，防止倒吸。加氯机采用 10Kg-15Kg型加氯机，两用一备，共三台。3.8 清水池设计计算3.8.1 清水池的容积清水池容积按最高日用水量的 10%-20%计算，本设计取 10，则清水池贮存水量：=10%11= 11000m 3 采用四座清水池，每座清水池容积为： 天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计26取清水池超高 0.5m，有效水深为 4m。则请水池平面面积 A=687.5688m2 取清水池宽度为 1米，则长为：L=43m则每池尺寸为：43m16m4.5m=3096m 。33.8.2 管道系统(1)清水池进水管Q设=110000m/d=4583.3 m/h=1.273 m/s取进水管 v1=1.0 m/s，则进水管管径：取进水管管径为 DN800，则进水管中实际流速为 1.27m/s。(2)清水池出水管由于用户的用水量时时变化，清水池出水管应按高日高时流量计：时变化系数取 1.5，则 Qh=1.5110000/24= 6875m/h =1.91 m/s取出水管 v2=1.2 m/s，则出水管管径 ：取出水管管径为 DN1000，则流量最大时出水管内的流速为 1.22m/s。(3)清水池的溢流管：溢流管的直径与进水管管径相同，取 DN800。在溢流管管端设喇叭口，管上安装阀门。出口设置网罩，以防止爬虫等沿溢水管进入池内。(4) 通气孔及检修孔：通气孔设置在清水池顶部并设有网罩，通气孔共设 12个，每格设 4个，通气管的管径为 200mm，通气孔池外高度布置有参差，以利用空气自然对流。在清水池顶部设圆形检修孔设 3个，池的进水管、出水管、溢流管附近各设置一个。孔的直径为 1000毫米，孔顶设防雨盖板。(5) 池顶覆土：清水池顶部应有 0.51.0m的覆土厚度，并加以绿化，美化环境。此处取覆土厚度为 1m。3.9 吸水井天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计27吸水井是连通一、二级泵房与清水池之间的构筑物。吸水井设置成独立的两格，中间隔墙上安装阀门以保证足以通过邻格最大吸水流量。一泵站吸水井的长度为 ,宽度为 4m，深度为 8.5m，二泵站吸水井深度10.m为 6.5m。天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计28第四章 二泵站及其他设施4.1 二泵站的计算4.1.1 设计流量 = =5958.3m3/h=1655（l/s）hQKd24式中 最高日供水量，1110 4m3/d；dK 时用水变化系数，1.3，（室外给水设计规范（GB500132006）规定 K在 1.2-1.6之间）。4.1.2 设计扬程 Hp= Zc+ h 有效 + hv+ hs+ hc式中 Z c二泵站输水管起端节点水压，58m；h 有效 清水池有效水深，4m；hv清水池至吸水井输水管损失，0.1m；hs泵房内损失，2m；hc安全水头，2m；Hp =58+4+0.1+2+2=66.1（米） 4.2.3 选泵 （1）选泵要求： 在满足最大工况要求条件下，应尽量减少能量浪费； 应使选的泵工作在高效区并应合理利用各水泵效率段； 尽可能选同型号泵，使型号整齐，互为备用； 尽量选大泵（大泵效率高），但也应按实际情况考虑大小兼备，灵活调配； 保证吸水条件，照顾基础平正，减小泵站埋深；考虑必要备用机组；需进行消防，事故用水时校核；考虑泵站发展，实行近远期相结合；尽量选当低能生产的水泵型号。（2）泵的选型根据二泵站工作制度及选泵要求,统一供水二泵站型号为：4 台 500S98A 型单级离心清水泵，其中一台备用；水泵性能如下表：天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计29表 4-1 30090B 型离心清水泵性能水泵型号 Q(m3/h) H(m) n(r/min) N(kw) () Hs(m)500S98A 型离心清水泵1500-2170 67-96 970 609-542 74-78.5 6配套电机性能：电机型号，Y500-50-6；功率 220 kw。（4）二泵站形式的确定机组基础尺寸的确定： 表 4-3 机组基础尺寸500S98A 型清水泵外型尺寸及安装高度L L1 L2 L3 B B1 B21639.5 912 760 580 1550 750 1020B3 H H1 H2 H3 4-d800 1381 800 425 545 42Y500-50-6 型电机(无座安装)L1 H L B A 4-d2220 500 1900 1250 900 42300S90B型；离心去清水泵基础（不带底座）L=1639.5+912+760+580=3.89（m）B=1550+420=2000mm=2（m）H=1.0（m）500S98A型离心泵基础顶高 ：H=510电动机轴高：H=500mm；则高差： H 1-H=800-500=300mm电机基础高：=1.0+0.3=1.3m。d（5）吸水管: 天津大学仁爱学院 2007届毕业生毕业设计30吸水管不允许漏水，否则会使水泵的工作发生严重事故，吸水管一般采用钢管或铸铁管，本设计采用钢管.其强度高。接口用焊接，不易漏水，漏气时也易修理(埋在地下的钢管应涂沥青防腐层)。一般情况下：D250mm,V=1.01.2m/sD250mm,V=1.21.6m/s500S98A 型离心泵吸水管：DN800，v=1.48m/s,i=2.78（6）压水管: 泵站内压水管路经常受高压，所以要求坚固不漏水，本设计采用钢管，并采用焊接接口。一般情况下 D250mm,V=1.52.0m/sD250mm,V=2.02.5m/s500S98A型清水泵压水管：DN800，v=1.48m/s,i=2.78（7）机组与管道布置: 该地区冰冻线1.69m,压水管直穿出泵房位于冰冻线以下，为连络管设管沟。吸水井置于二泵房前 3 米。将吸水井分成两格，中间隔墙上设连通管及闸阀。（8）吸水井尺寸: B=2.5m；L=21m；H=6.5m（其中超高取 0.3m）部件尺寸：水泵吸水管进口喇叭口大头直径 DD水泵吸水管进口喇叭口长度 LL喇叭口距吸水井井壁距离喇叭口之间的距离喇叭口距吸水井井底距离喇叭口淹没水深 h泵房内部水头损失=吸水管路水头损失+压水管路水