蚌埠市某区给水工程工艺设计

1摘 要本设计的主要任务是蚌埠市某区给水工程的工艺设计。设计的主要内容包括：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。本设计的设计规模是9.5万m 3/d，以地表水为水源。采用的给水系统为工艺流程为：原水管式静态混合器网格絮凝池平流沉淀池V 型滤池液氯消毒清水池二级泵房城市管网。选用硫酸铝为混凝剂，液氯为消毒剂。水厂出水水质要求达到生活饮用水卫生标准（GB5749-2006 ）。关键词：给水工程设计；网格絮凝池；平流沉淀池；V 型滤池 2ABSTRACTThe main task of this design is the preliminary design of the county water supply project for BengBu City.The design of water purification project contains of the selection of water treatment process of identification, handling the design of structures and the calculation of the plane and elevation water plant layout. This design is the size of the recent design of 95,000m3 / d, for the water to river. Used for water supply system: raw water tubular static mixergrid flocculating tankhorizontal flow sedimentatiao tankV filterschlorine disinfectionclear water reserviorecond pump station.Use aluminum sulfate as coagulant, liquid chlorine as disinfectant. Effluent quality requirements of water to drinking water health standards(GB5749-2006).Key words: Water-supply engineering design ;grid flocculating tank;horizontal flow sedimentatiao tank;V filters.3目 录第一章 设计任务及要求 .11.1 设计任务及工作要求 .11.2 设计原始资料 .2第二章 总体设计 .32.1 设计原则 .32.2 厂址选择 .32.3 水厂工艺流程选择 .42.4 水处理工艺的选择 .5第三章 净水构筑物的计算 .133.1 设计水量 .133.2 药剂投配设备设计 .133.3 混合设备的设计 .153.4 絮凝设施的设计 .163.5 沉淀设施 的设计 .203.6 过滤设施的设 计 .233.7消毒设施的设计 .3343.8 清水池 .34第四章 送水泵房的计算 .384.1 流量设计 .384.2 扬程计算 .384.3 选泵 .384.4 动力设备的配置 .404.5 泵站机组的布置 .404.6 吸水管和压水管的设计 .414.7 水泵安装高度的计算 .424.8 泵站内主要附属设备的选择 .434.9 水泵、管路主要附件的选择 .434.10 水头损失校核 .43第五章 水厂平面和高程布置 .445.1 平面布置 .445.2 高程布置 .44参考文献 .47外文资料中文译文5致谢天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计1第一章 设计任务及要求1.1 设计任务及工作要求1.1.1 设计题目蚌埠市某区给水工程工艺设计1.1.2 设计任务（1）确定净水厂的处理工艺流程；（2）完成构筑物形式的选择和确定；（3）完成各构筑物的设计计算；（4）完成水厂的平面及高程布置；（5）绘制净水厂平面及高程布置图，净水构筑物工艺平、剖面图；（6）完成二泵站设计计算。1.1.3 设计要求（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1张，其内容应满足表1要求。表1-1 毕业设计绘制图纸要求图纸内容 数量及尺寸要求1 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号天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计21.2 设计原始资料1.2.1 设计水量满足最高日供水量 9.5 10 4m3/d。1.2.2 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；1.2.3 气象水文资料1）气温：年平均15.1 ，极端最高41.3 , 极端最低-19.4,最热月月平均最高32.6 ，最冷月月平均最低-2.8 。2）降水量：平均年总量905.4mm，最大日154.0mm，最大时68.7mm。3）相对湿度：最热月平均 80。4）主导风向： 年最多风向为东北偏东；夏季最多风向：6月为东南偏南、7月为东北偏东、8月为东北偏东、冬季最多风向：12月为东北偏东、1月为东北偏东、2月为东北偏东、5）风速:冬季平均为2.6m/s、夏季平均为2.3m/s；6) 平均气压：1002.3mbar ；7）最大冻土深度：15cm；8）最大积雪深度：35cm 1；1.2.4 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 ；1.2.5 二泵站输水管起端节点自由水压二泵站输水管起端节点自由水压为50 m。天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计3第二章 总体设计2.1 设计原则 (1)水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并按原水水质最不利情况进行校核。水厂自用水量取决于所采用的处理方法、构筑物类型及原水水质等因素，城镇水厂自用水量一般采用供水量的5%10%，必要时可通过计算确定。(2)水厂应按近期设计，并考虑远期发展。根据使用要求及技术经济合理性等因素，对近期工程亦可做分期建设的可能安排。对于扩建、改建工程，应从实际出发，充分发挥原有设施的效能，并应考虑与原有构筑物的合理配合。(3)水厂设计中应考虑各构筑物或设备进行检修、清洗及部分停止工作时，仍能满足用水要求、主要设备应有备用量；处理构筑物一般不设备用量，但可通过适当的技术措施，在设计允许范围内提高运行负荷。(4)水厂自动化程度，应本着提供水水质和供水可靠性，降低能耗、药耗，提高科学管理水平和增加经济效益的原则，根据实际生产要求，技术经济合理性和设备供应情况，妥善确定。(5)设计中必须遵守设计规范的规定。如果采用现行规范中尚未列入的新技术、新工艺、新设备和新材料，则必须通过科学论证，确证行之有效，方可付诸工程实际。但对与确实行之有效、经济效益高、技术先进的新工艺、新设备和新材料，应积极采用，不必受现行设计规范的约束 2。2.2 厂址选择在选择厂址时，一般应考虑以下几个问题：(1)厂址应选择在工程地质条件较好的地方，一般选在地下水位低，承载力较大，湿陷性等级不高，岩石较少的地层，以降低工程造价和便于施工。(2)水厂尽可能选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。(3)水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价，并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除方便。(4)当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近，通常与取水构筑物建在一起，当取水地点距离用水区较远时，厂址选择有两种方案天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计4，一是将水厂设置在取水构筑物附近；另一是将水厂设置在离用水区较近的地方。前一种方案主要优点是：水厂和取水构筑物可集中管理，节省水厂自用水（如滤池冲洗和沉淀池排泥）的输水费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排除，特别对浊度较高的水源而言。但从水厂至主要用水区的输水管道口径要增大，管道承压较高，从而增加了输水管道的造价，特别是当城市用水量逐时变化系数较大及输水管道较长时；或者需在主要用水区增设配水厂（消毒、调节和加压），净化后的水由水厂送至配水厂，再由配水厂送入管网，这样也增加了给水系统的设施和管理工作。后一种方案优缺点与前者正相反。对于高浊度水源，也可将预沉构筑物与取水构筑物建在一起，水厂其余部分设置在主要用水区附近。以上不同方案应综合考虑各种因素并结合其他具体情况，通过技术经济比较确定 2。2.3 水厂工艺流程选择给水处理方法和工艺流程的选择，应根据原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究、必要的实验并参考相似条件下处理构筑物的运行经验，经技术经济比较后确定。合给水水质的特点，水处理工艺流程见表2.1。表2.1 各净水工艺流程的特点净水工艺流程 适用条件 原水简单处理（如用筛网过滤） 水质要求不高，如某些工业冷却用水，只要求去除粗大杂质。 原水混凝沉淀或澄清过滤消毒 一般进水浊度不大于20003000NTU，短时间内可达500010000NTU 原水接触过滤消毒 进水浊度一般不大于25NTU，水质较稳定且无藻内繁殖 原水混凝沉淀过滤消毒（洪水期）原水自然预沉接触过滤消毒（平时）山溪河流。水质经常清晰，洪水时含泥沙量较高 原水混凝气浮过滤消毒 经常浊度较低，短时间不超过100NTU 原水（调蓄预沉或自然预沉或混凝预沉）混凝沉淀或澄清过滤消毒高浊度水二级沉淀（澄清）工艺，适用于含沙量大、砂峰持续时间较长的原水处理天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计5 原水混凝气浮（沉淀）过滤消毒 经常浊度较低，采用气浮澄清；洪水期浊度较高，则采用沉淀工艺2.4 水处理工艺的选择2.4.1 混凝剂1)混凝剂的选择与投加(1)精制硫酸铝 Al 3(SO4)218H2O制造工艺复杂，水解作用缓慢；含无水硫酸铝50%52%；适用于水温为2040。当PH=4-7时，主要去除有机物；PH=5.77.8时，主要去除悬浮物；PH=6.47.8时，处理浊度高，色度低（小于30度）的水。(2)粗制硫酸铝 Al 3(SO4)218H2O制造工艺简单，价格低；设计时，含无水硫酸铝一般可采用20%25%；含有 20%30%不溶物，其他同精制硫酸铝(3)硫酸亚铁FeSO 47H2O 絮体形成较快，沉淀时间短；使用于碱度高、浊度高，PH=8.1-9.6，混凝作用好，但原水色度较高时不宜采用；当PH较低时，常用氯氧化物使铁氧化成三价，腐蚀性较高(4)三氯化铁FeCl 36H2O不受水温影响，絮体大，沉淀速度快，效果好。易溶解，易混合，残渣少。 对金属（尤其对铁）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料会因发热而引起变形。原水PH=6.08.4之间为宜，当原水碱度不足时应加适量石灰；处理低浊水时效果不显著(5) 聚合氯化铝简称 PAC净化效率高，用药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好，原水浊度高时尤为显著。温度适应性高，PH值使用范围宽（PH=5 9），因而可调 PH值。天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计6操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本低。(6)聚丙烯酰胺又名三号絮凝剂，简写PAM 处理高浊度水池效果显著，既可保证水质，又可减少混凝剂用量和沉淀池容积，目前被认为是处理高浊水最有效的絮凝剂之一，适当水解后，效果提高，常与其他混凝剂配合使用或作助凝剂，其单体丙烯酰胺有毒，用于饮用水净化应控制用量。2)混凝剂投加方式选择(1)水泵投加采用计量泵投加，不需另设计量设备。(2)水射器投加采用水射器投加，设备简单，使用方便，但水射器效率较低，且易磨损。(3)重力投加将溶液池架高，利用重力将药液投入水泵压水管或混合设施入口处，这种投加方式安全可靠，但溶液池位置较高。综上所述，本设计采用计量泵投加混凝剂，混凝剂选用精制硫酸铝。2.4.2 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。各混合方式的特点见表2-2。综上所述，本设计采用静态混合器。2.4.3 絮凝设备絮凝池形式的选择和絮凝时间的采用，应根据原水水质情况和相似条件下的运行经验或通过试验确定。(1)隔板式絮凝池往复式隔板絮凝池 优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便。天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计7缺点：容积较大，水头损失较大，转折处矾花易破碎。适用条件：水量大于30000m 3/d的水厂，水量变动小者。回转式隔板絮凝池 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天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计8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：出水流量不易分配均匀，出口处易积泥。适用条件：水量大于30000m 3/d的水厂，水量变动小者，改建和扩建旧池时适用。(2)旋流式絮凝池优点：容积小，水头损失较小。缺点：池子较深，地下水位高处施工较困难，絮凝效果较差。适用条件：一般用于中小型水厂。(3)折板絮凝池优点：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，造价较高。适用条件：流量变化较小的中小型水厂。(4)涡流式絮凝池优点：絮凝时间短，容积小，造价较低。缺点：池子较深，锥底施工较困难，絮凝效果较差。适用条件：水量小于30000m 3/d的水厂。(5)网格、栅条絮凝池优点：絮凝池效果好，水头损失小，凝聚时间短。缺点：末端池底易积泥。(6)机械絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，可适应水质、水量变化。缺点：需机械设备和经常维修。适用条件：大小水量均适用，并能适应水量变动较大者。(7)悬浮絮凝池加隔板絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失较小，造价较低。天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计9缺点：斜挡板在结构上处理较困难，重颗粒泥砂易堵塞在斜挡板底部。综上所述，由于水厂水量变化不大，水量为9.5万m 3/d，故采用网格絮凝池。2.4.4 沉淀池选择沉淀池类型时，应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求，并考虑原水水湿变化、处理水量均匀程度以及是否连续运转等因素，结合当地条件通过技术经济比较确定沉淀池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于2个。经过混凝沉淀的水，在进入滤池前的浑浊度一般不宜超过10度，遇高浊度原水或低湿低浊度原水时，不宜超过15度。设计沉淀池时需要考虑均匀配水和均匀集水，沉淀池积泥区的容积，应根据进出水的悬浮物含量、处理水量、排泥周期和浓度等因素通过计算确定。当沉淀池排泥次数较多时，宜采用机械化或自动化排泥装置，应设取样装置。(1)平流式沉淀池优点：造价较低，操作管理方便，施工较简单；对原水浊度适应性强，处理效果稳定，采用机械排泥设施时，排泥效果好缺点：采用机械排泥设施时，需要维护机械排泥设备；占地面积大，水力排泥时，排泥困难适用条件：一般适用于大中型水厂(2)斜管（板）沉淀池优点：沉淀效率高，池体小，占地小缺点：斜管（板）耗材多，对原水浊度适应性较平流池差；不设排泥装置时，排泥困难，设排泥装置时，维护管理麻烦适用条件：尤其适用于沉淀池改造扩建和挖潜(3)竖流式沉淀池优点：排泥较方便，占地面积小缺点：上升流速受颗粒下沉速度所限，出水量小，一般沉淀效果较差，施工较平流式困难适用条件：一般用于小型净水厂，常用于地下水位较低时(4)辐流式沉淀池天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计10优点：沉淀效果好缺点：基建投资大，费用高，刮泥机维护管理较复杂，金属耗量大，施工较困难适用条件：一般用于大中型净水厂，在高浊度水地区，作预沉淀池结合优缺点，本设计采用平流式沉淀池。2.4.5 滤池供生活饮用水的滤池出水水质经消毒后应符合现行生活饮用水卫生标准的要求；供生产用水的过滤池出水水质，应符合生产工艺要求；滤池形式的选择，应根据设计生产能力、原水水质和工艺流程的高程布置等因素，结合当地条件，通过技术经济比较确定。(1)普通快滤池单层砂滤料 优点：材料易得，价格低；大阻力配水系统，单池面积较大，可采用减速过滤，水质好；缺点：阀门多，价格高，易损坏，需设有全套冲洗设备；适用条件：一般用于大中水厂，单池面积不宜大于100m 2。无烟煤石英砂双层滤料 优点：含污能力大，可采用较大滤速；可采用减速过滤，水质好，冲洗用水少；缺点：滤料价格高，易流失；冲洗困难，易积泥球；适用条件：使用于大中型水厂，宜采用大阻力配水系统，单池面积不宜大于100m 2，需要采用助冲设施。砂煤重质矿石三层滤料 优点：含污能力大，可采用较大滤速；可采用减速过滤，水质好，冲洗用水少;缺点：滤料价格高，易流失；冲洗困难，易积泥球;适用条件：使用于中型水厂，宜采用中阻力配水系统，单池面积不宜大于50-60m2，需要采用助冲设施。(2)V型滤池优点：采用气水反冲洗，有表面横向扫洗作用，冲洗效果好，节水；配水天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计11系统一般采用长柄滤头冲洗过程自动控制；缺点：采用均质滤料，滤层较厚，滤料较粗，过滤周期长；适用条件：适用于大中型水厂。(3)虹吸滤池优点：不需大型阀门，易于自动化操作，管理方便；缺点：土建结构复杂，池深大单池面积小，冲洗水量大；等速过滤，水质不如变速过滤；适用条件：适用于中型水厂，单池面积不宜大于25-30m 2(4)双阀滤池(单层砂滤料)优点：材料易得，价格低，大阻力配水系统，单池面积可大，可采用减速过滤，水质好，减少两只阀门；缺点：必须有全套冲洗设备，增加形成虹吸的抽气设备适用条件：适用于中型水厂，单池面积不宜大于25-30m 2。(5)移动罩滤池(单层砂滤料)优点：造价低，不需要大型阀门设备，池深浅，结构简单；自动连续运行，不需冲洗设备；占地少，节能；结合优缺点，本设计采用V型滤池。2.4.6 消毒(1)液氯消毒优点：经济有效，使用方便，PH值越低消毒作用越强，在管网内有持续消毒杀菌作用；缺点：氯和有机物反映可生成对健康有害的物质。(2)漂白粉消毒优点：持续消毒杀菌；缺点：漂白粉不稳定，有效氯的含量只有其20%25%。(3)二氧化氯消毒优点：对细菌、病毒等有很强的灭活能力，能有效地去除或降低水的色、嗅及铁、锰、酚等物质；缺点：ClO 2本身和副产物ClO 2-对人体血红细胞有损害。天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计12(4)臭氧消毒优点：杀菌能力很高，消毒速度快，效率高，不影响水的物理性质和化学成分，操作简单，管理方便；缺点：不能解决管网再污染的问题，成本高；综合上述优缺点，鉴于液氯消毒目前使用最为广泛，经济有效，使用方便，所以本设计采用液氯消毒。本设计取水水源为水量充沛，水质良好的水源，故此所选净水工艺流程为：原水管式静态混合器网格絮凝池V型滤池液氯消毒 清水池图2-1 净水工艺流程图平流沉淀池二级泵房城市管网天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计13第三章 净水构筑物的计算3.1 设计水量本设计处理水量为Q=95000 m3/d，水厂自用水量占5，故设计总进水量为Q=950001.05=99750m 3/d=4156.25 m3/h=1.15 m3/s。3.2 药剂投配设备设计1 溶液池容积 1W= =9.96m =10.00m3 nbQa47130471523式中： a混凝剂的最大投加量，本设计取30mg/L；Q设计处理的水量，4156.25m 3/d；b溶液浓度（按商品固体重量计），一般采用5%-20%，本设计取15% ；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 1（一备一用），以便交替使用，保证连续投药。单池尺寸为LBH =32.52.0，高度中包括超高0.3m，沉渣高度0.3m，置于室内地面上。溶液池实际有效容积：W 1=LBH=3.02.51.4=10.5m ，满足要求。3池旁设工作台，宽1.0-天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计141.5m，池底坡度为0.02。池内壁用环氧树脂进行防腐处理。2 溶解池容积 2WW2=（0.20.3）W 1=0.2 9.96=1.99m3=2.00m3 式中： 溶解池容积（m 3 ），一般采用（0.2-0.3） ；本设计取0.2 。2 1W1溶解池也设置为2池，单池尺寸：LB H=2.01.51.2，高度中包括超高0.3m，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=2.01.50.7=2.1 m 1W3溶解池的放水时间采用t10min，则放水流量：q = =3.32 L/S0t62查水力计算表得放水管管径 50mm，相应流速 v=1.21m/s，管材采用硬d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。3 投药管投药管流量q= = =0.23L/S60241W9.21046查水力计算表得投药管管径d20mm，相应流速为0.53m/s。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:q= =0.83 m /h12W3式中： 溶液池容积， m3。1W计量泵型号为J-D1000/3.2，选用两台，一备一用。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，并尽可能考虑汽天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计15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。硫酸铝所占体积T30=30aQ/1000=303099750/1000=89775kg=89.8t硫酸铝相对密度为1.62，则硫酸铝所占体积为：90/1.62=55.56m3药品堆放高度按2.0m计，则所需面积为55.56/2=27.78 m 2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：27.781.3=36.11 m2，设计中取40 m 2药库平面尺寸取：5.08.0m。3.3 混合设备的设计本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。设计总进水量为Q=950001.05=99750m 3/d，水厂进水管采用两条，每根进水管内的流量为99750/2=49875 m3/d=0.58 m3/s根据水头损失的计算公式h=0.1184 n24.Qd式中：h水头损失（m）；Q处理水量（m /s）；3d管道直径（m）；n混合单元（个）。设计中取d=0.7m，Q=0.58m/s，当h为0.5时，需2.6个静态混合器，当h为0.6时，需3.1个静态混合器，据给排水设计手册第三册当管道流速为1.01.5m/s分节数为23节段h 应为0.50.8m，故选DN700内设3个混合单元的静态混合器。加药点设于靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3 处，且投药管上多处开孔，使药液均布。天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计16则进水管内流速为1.51m/s，静态混合器的水头损失为：h=0.1184 n=0.11840.5823/0.74.4=0.57m24.Qd原水管道药剂混合单元体静态混合器图3-1 管式静态混合器简图3.4 絮凝设施的设计本设计选用网格絮凝池。3.4.1 设计水量絮凝池分为两个系列，每个系列设计水量为0.58 m 3/s。3.4.2 池体设计絮凝时间为15分钟，得絮凝的有效容积为：V=0.581260=417.6m3设平均水深为3.5m，得池的面积为：A= =119.3m2417.635竖井流速取为0.12m/s，得单格面积为：f= =4.83 m20.81设每格为方形，边长为2.2m,每格面积为4.84 m 2，由此得分格数为：n= =24.65取为259.348实际絮凝时间为:t= =730.2s2.520天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计17絮凝池有效水深为3.5m，取超高为0.3m，泥斗深度为0.6m，得池的总高度为：H=3.5+0.3+0.6=4.4m从絮凝池到沉淀池的净宽为0.2m，则单组絮凝池长：52.2+60.2=12.2m宽：52.2+60.2=12.2mQ=0.58 m3/s，取流速为1.0 m/s，则进水管管径为：D= =0.86m，采用DN900的铸铁管。4Qv过水孔洞流速按进口0.3 m/s递减到出口0.1 m/s（给水工程P285表15-3）计算，得各过水孔洞的尺寸 3如下：表3-1 各过水孔洞的尺寸分格编号 1 2 3 4 5 6 7 8孔洞高宽m0.872.2 0.872.2 0.982.2 1.052.2 1.152.2 1.262.2 1.392.2 1.392.2分格编号 9 10 11 12 13 14 15 16孔洞高宽m1.392.2 1.462.2 1.462.2 1.552.2 1.552.2 1.652.2 1.762.2 1.882.2分格编号 17 18 19 20 21 22孔洞高宽m1.882.2 1.882.2 1.952.2 2.032.2 1.322.2 0.634.63.4.3 内部水头损失16段为前段，其竖井之间孔洞流速为0.300.20m/s，水过网孔流速为0.250.30m/s (给水工程P285表15-3）；715段为中段，其竖井之间孔洞流速为0.200.15m/s，水过网孔流速0.220.35m/s (给水工程P285表15-3）；前段：网格孔眼尺寸为8080mm，取网孔流速为v 1=0.30m/s，净空断面为：A2=0.58/0.30=1.93m2天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计18每个网格的孔眼数为：1.93/0.08 2=302前段共设网格16块，前段网格水头损失为：h前1 =n1v2/2g=0.073m式中：h 前1 前段网格水头损失，m；1网格阻力系数，此处取为1；v网孔流速，m/s；n网格数目。前段孔洞水头损失为：h前2 = 2v2/2gh前2 =3（0.3 2+0.32+0.272+0.252+0.232+0.212）/2g =0.063m式中：h 前2 前段孔洞水头损失，m；1孔洞阻力系数，此处取为3；v孔洞流速， m/s。中段：网格孔眼尺寸为100100mm，取网孔流速为v 1=0.25m/s，净空断面为：A2=0.58/0.25=2.32m2每个网格的孔眼数为：2.32/0.1 2=232中段共设网格8块，中段网格水头损失为：h中1 =n1v2/2g=0.025m式中：h 中 1中段网格水头损失，m；1网格阻力系数，此处取为1；v 网孔流速， m/s；n 网格数目。中段孔洞水头损失为：h中2 = 2v2/2gh中2 =3（0.19 2+0.192+0.192+0.182+0.182+0.172+0.172+0.162+0.152）/2g =0.043m式中：h 中2 中段孔洞水头损失，m；天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计191孔洞阻力系数，此处取为3；v孔洞流速， m/s。后段：不设网格，孔洞水头损失为：h后 =3（0.14 2+0.142+0.142+0.1352+0.132+0.12+0.12）/2 g =0.017m絮凝池总水头损失为：h= h前1 + h前2 + h中1 + h中2 + h后h=0.073+0.063+0.025+0.043+0.017=0.221m3.4.4 核算实际絮凝时间为t= =730.2s2.3.52081.前段停留时间t 1=6t/25=175.2sh前 =0.073+0.063=0.136mG1= =87.22s-1ghT式中：h水头损失，m；水的动力粘度，Pas；T停留时间， s。2.中段停留时间t 2=9t/25=262.9sh中 =0.025+0.043=0.068mG2= =50.35s-1ghT3.后段停留时间t 3=730.2-175.2-262.9=292.1sh后 =0.017m天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计20G3= =23.88s-1ghT总G= =54.46s-1GT=39767.66，在110 4110 5的范围内，符合设计要求。下上下 下下 下 下下下 下 下上 上上 上上 上上 上 上上101229143238150147169251782下上图3-2 絮凝池简图3.5 沉淀设施的设计本设计采用平流沉淀池。3.5.1 设计流量本设计采用两组池子，每组设计流量为Q=99750/2=49875 m3/d=2078.125 m3/h=0.58 m3/s3.5.2 平面尺寸计算1.单池容积为：V=QT=2078.1251.5=3117m3式中：V沉淀池的有效容积，m 3；T停留时间，h，一般采用1.03.0h，设计中取为1.5h。天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计212.沉淀池长为：L=3.6vT=3.6141.5=75.6m，采用76m 。式中：L 沉淀池长度， m；v水平流速，mm/s，一般采用1025 mm/s(水处理工程设计计算第五章)，设计中取为14 mm/s。3.沉淀池宽为：B=V/LH=3117/（763.5）=11.7m，取为12.2m式中：B沉淀池宽度，m；H沉淀池有效深度，m，一般采用3.03.5 m (水处理工程设计计算第五章)，设计中取为3.5m。3.5.3 校核沉淀池长宽比为L /B=76/12.2=6.24，满足要求。沉淀池长深比为L /h=76/3.5=21.710，满足要求。水流截面积 =6.13.5=21.35m2水流湿周 =6.1+3.52=13.1m水力半径R=21.35/13.1=1.63m弗劳德数Fr=v 2/Rg=1.42/（163981）=1.210 -510-5雷诺数Re=vR/ =1.4163/0.01=22820,为紊流状态符合设计要求。3.5.4 进出水系统1.沉淀池进水部分设计絮凝池与沉淀池之间采用穿孔花墙配水。孔口总面积为A=Q/v=0.58/0.2=2.9m2.式中：A孔口总面积，m 2；v孔口流速，m/s，一般取值不大于0.150.2 m/s (水处理工程设计计算第五章)，设计中取为0.2m/s 。每个孔口尺寸定为15cm8cm，则孔口数为2.9/（0.150.08）=242个。进天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计22口水头损失为：h1=v12/2g=0.004m式中： h 1进口水头损失，m；孔洞阻力系数，此处取为2。为了安全，此处取为0.05m。2.沉淀池的出水部分设计沉淀池的出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形。溢流堰的总堰长为：l=Q/q式中： l溢流堰的总堰长，m；q溢流堰的堰上负荷，m 3/(md)，一般不大于500 m 3/(md)。设计中取溢流堰的堰上负荷q=250 m 3/(md)l=Q/q=2078.12524/250=199.5m，取为 200m出水堰采用指形堰，共5条，双侧集水，汇入出水总渠。出水堰的堰口标高能通过螺栓上下调节，以适应水位变化。出水堰起端水深为：h2=1.73 =1.73 =0.57m23gB230.5891式中：h 2 出水渠起端水深，m；B渠道宽度，取为1.0m。出水渠道的总深度设为0.8m，跌水高度0.23m。渠道内水流速度为：v2=Q/(bh2)=0.58/(1.00.57)=1.02m/s沉淀池的出水管管径初定为DN800，此时管内流速为v3=4Q/(D 2)=40.58/(3.140.80.8)=1.13m/s3.沉淀池的放空管沉淀池放空时间按3h计，则放空管直径为d= = =0.335m0.5.7BLHT0.5.71263采用DN=350mm 。4.排泥设施选择沉淀池底部设泥斗，污泥斗深0.6m。采用机械排泥。天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计235.沉淀池总高度 13H总 =h3+h4+H=0.5+0.6+3.5=4.6m式中：H 总 沉淀池总高度，m；h3 沉淀池超高，m，一般采用0.30.5m，设计中取为0.5m；h4 泥斗高度，m。潜孔进水 出 水 总 管出 水 总 渠集 水 渠图3-3 平流沉淀池简图3.6 过滤设施的设计本设计采用V型滤池。3.6.1 设计数据的选用滤速v=12m/h；第一步气冲冲洗强度q 气1 =15L/（sm 2）,第二步气-水同时反冲，空气强度q 气2 =15L/（sm 2），水强度q 水1 =4L/（sm 2），第三步水冲强度q 水2 =5L/（sm 2）；第一步气冲时间t 1=3min，第二步气水反冲时间 t2=4min，单独水反冲时间t 3=5min，冲洗时间共计 t=12min=0.2h；反冲洗周期T =48h；反冲横扫强度1.8 L/（sm 2）。3.6.2 池体设计1.池体工作时间tt=24- t =24-0.1=23.9h24T天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计242.滤池面积F滤池总面积为：F= = =347.8m2Qvt9750123.3.滤池的分格为节省占地选双格V型滤池，池底板用混凝土，单格宽 B=3.5m，长L=13m，面积45.5m 2。滤池数N=4 个，每座滤池面积f=94m 2，总面积376 m2，两两合建共2组。4.校核强制滤速v= = =16 m/h55 kw时，1.2m； 2.相邻机组突出部分间的净距以及突出部分与墙壁间净距：电机容量55 kw时，0.7m；电机容量55 kw时，1.0m；3.泵房主要通道宽度不小于1.2m。4.考虑就地检修时，至少在每个机组一侧设置大于水泵机组宽度0.5m 的通道 。4.5.2 布置方式由于所选泵为S 型故采用横向排列即水泵轴线呈一条直线的方式布置机组。横向排列虽然会稍微增加泵房的长度，但跨度会减小，进出水管顺直，水利条件好，节省电耗。故采用横向排列的方式布置机组。布置方式如下图： 天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计41图4-2 水泵布置方式其中（1）A 1等于最大设备宽度加1 m，但不得小于2 m，本设计取为2.5m。（2）B 1不宜小于3 m,本设计取为5m。（3）D 1不小于1 m，本设计取为1.4m。（4）C 1=电机轴长+0.5 m，本设计取为2.6m。（5）E 1=C1。（6）吸水阀门可设置在泵房外。4.5.3 基础的尺寸基础尺寸可按所选水泵样本上提供的安装尺寸决定。1.带底座的小型水泵基础长度=水泵底座长度 +（0.150.20）m；基础宽度=水泵底座螺孔间距+ （0.150.20）m；基础高度=水泵底座螺栓的长度+ （0.150.20）m。2.不带底座的大、中型水泵基础长度=水泵机组底脚螺孔长向间距+ （0.40.5）m；基础宽度=水泵或电机底座螺孔宽向间距较大者+ （0.40.5）m；基础高度=水泵底座螺栓的长度+ （0.150.20）m。水泵或电机底座螺孔宽向间距较大者为800mm，则基础宽为0.8+0.5=1.3m。查手册11知500S59 型水泵的安装尺寸长为 3800mm，则基础长为3.8m基础平面尺寸为4.21.3m 2。天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计424.6 吸水管和压水管的设计1.吸水管管径按最大抽水量Qmax及设计流速决定。(Qmax 指该泵在单独或并联工作中可能出现的最大出水量)设计流速可按下述数据决定：d250mm v采用1.01.2 m/sd250mm v采用1.21.6 m/s当为自灌式时，设计流速可增至1.62.0 m/s。2.压水管管径按通过的最大流量及设计流速决定，设计流速可按下述数据决定：d250mm v采用1.52.0 m/sd250mm v采用2.02.5 m/s3.总压水管管径在泵站内按上述原则决定，在站外按输水管管径决定。根据以上原则，计算得：500S59型水泵的吸水管管径为681787mm，故取 500S59的吸水管管径为700 mm。同理其压水管管径为600 mm。4.7 水泵安装高度的计算 由选定的水泵根据其在可能的工作范围内的最大抽水量在水泵性能曲线上查出对应的H S，如果水泵的安装地点的气压不是 10.33 m水柱或水温不是20时，应对H S作出修正，变为H S， 并由下式计算该泵的最大吸水安装高度H SSHSS=HS， h Sv 12/2g式中 h S吸水管中水头损失；v12/2g安装真空表处的水头损失。整理得：式中h 水平 吸水管水平段的损失，h 水平 =iL，其中i =0.04；ihgvHss 12 水 平局 部天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计43h局部 包括从吸水喇叭口真空表安装处的所有水头损失（沿程与局部）；v12/2g根据最大抽水量和真空表处的过水断面积来计算；根据上述原则计算各泵的安装高度如下：表4-1 水头损失表管件名 局部阻力系数最大流量/(m 3/h)最大流速/(m/s)v12/2g 水头损失/m喇叭口 0.8 2100 1.52 0.1 0.0890弯头 0.6 2100 1.52 0.1 0.06异径管 0.2 2100 1.52 0.1 0.02故h 局部 =0.08+0.06+0.02=0.16 mh水平 =iL=0.016 mHS=6 m,HSS=（6-0.1-0.16-0.016）/（1+0.004 ）=5.7 m 4.8 泵站内主要附属设备的选择 4.8.1 流量计选为电子流量计4.8.2 排水方式自流排水4.9 水泵、管路主要附件的选择 4.9.1 进出口法兰查水泵外型尺寸知进口法兰为DN500，出口法兰为DN350。4.9.2 异径管选择700500 及600350 型异径管各 4个。4.9.3 喇叭口选择DN1000型喇叭口4个。4.9.4 止回阀天津大学仁爱学院2011届本科生毕业设计44选择DN600型旋启式止回阀4个。4.10 水头损