毕业设计说明书（正文） - 福州市高新区给水工程工艺设计

天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计1摘 要本设计为福州市高新区给水工程工艺设计，工程设计规模为 80000m3/d。整个工程包括三大部分： 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供水泵站的设计。 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，确定净水厂的工艺流程选用方案： 原水静态混合器机械絮凝池斜管沉淀池普通快滤池消毒清水池二级泵站城市管网关键词：净水工程；静态混合器；机械絮凝池；斜管沉淀池；普通快滤池天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计2AbstractThe design is water supply project for donghai city with the total volume of 90 thousand cubic meters.The whole project consists of three parts which is Water purification project，water giving project .Water purification project contains of water proportioning plant design.The water giving project consists of the design of pump station. The design of water purification project contains of the selection of water treatment factory address, water treatment process of identification, handling the design of structures and the calculation of the plane and elevation water plant layout.According to compare to both technologically and economically. And the programme is preferred. The whole process is as follows: raw waterStatic mixerMachinery flocculation pondsettling tankhigh speed filter celldisinfection(add chlorine) second pump station municipal pipe network. Key words: water purification project; Static mixer; Machinery flocculation pond; settling tank; high speed filter cell天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计3目 录第一章 设计任务及要求11.1设计任务及要求11.2 设计工作内容1第二章 总体设计22.1城镇给水系统的确定2天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计42.2城镇给水处理工艺流程的确定2第三章 城镇给水处理厂设计93.1药剂投配设备设计93.2絮凝设施的设计113.3沉淀设施的设计153.4 过滤设施的设计193.5消毒设计243.6清水池的设计253.7二泵站及高程设计26参考文献 外文资料中文译文致谢 第一章 设计任务及要求1.1 设计任务及工作要求天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计51.1.1 设计题目 福州市高新区给水工程工艺设计1.1.2 设计任务根据相关设计资料，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。1.1.3 工作要求（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 1-3 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1.2 设计内容（1）选择、确定处理工艺流程；天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计6（2）工艺设计 （含工艺及单体构筑物图的设计） 。第二章 总体设计2.1 城镇给水系统的确定设计中选择给水水源，一般应该考虑以下原则：1所选水源应当水质良好，水量充沛，便于卫生防护。水质良好，要求原水水质符合 GB382002 标准要求；水量充沛要求地下水取水量小于等于允许开采量，地表水取水量小于等于其枯水期的可取用水量。水源可取用水量既要保证近期用水量，也要满足远期用水量；便于卫生防护，要求所选水源卫生防护地带设置符合 GB38382002 中的有关规定。符合卫生要求的地下水，宜优先作为生活饮用水源。所选水源可使取水，输水，净化设施安全经济和维护方便。所选水源有条件时应集中与分散取水，地下水与地表水相结合。所选水源具有施工条件。2.2 城镇给水系统处理工艺流程的确定2.2.1 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。天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计7生活饮用水水质应符合下列基本要求： 水中不得含有病原微生物。 水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。 水的感官性状良好。2.2.2 一般水源净水工艺流程选择参考 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，水处理工艺流程表 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） 山溪河流。水质经常清晰，洪水时含泥沙量较高天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计8原水自然预沉接触过滤消毒（平时） 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 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，则采用沉淀工艺净水工艺流程为：图 2-1 净水工艺流程2.2.3 水处理工艺选择（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、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 2010 届本科生毕业设计9跌水混合器等。混合方式的特点如表 2-2 所示。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 2010 届本科生毕业设计10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(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。各絮凝池的特点如表 2-3 所示。表 2-3 各絮凝池的性能特点类 型 特点 适用条件天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计11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；水量变动小者隔板式絮凝池回转式优点：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，本设计选用机械絮凝池。(3)沉淀池的选择各种形式沉淀池性能特点如表 2-4 所示。天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计12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； 4、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；1、 一般用于大中型净水厂；2、原水含砂量大时作预沉池竖流式优点： 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天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计13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。(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，采用降速天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计14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，综合比较选用目前较广泛使用的普通快滤池。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：原水水泵混合机械絮凝池斜管沉淀池普通快滤池清水池吸水井二级泵房用户天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计15天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计16第三章 城镇给水处理厂设计3.1 药剂投配设备设计3.1.1 混凝剂药剂的选用混凝剂选用:碱式氯化铝Al n(OH)mCL3n-m简写 PAC. 碱式氯化铝在我国从七十年代初开始研制应用，因效果显著，发展较快，目前应用较普遍，具用使胶粒吸附电性中和和吸附架桥的作用。本设计水厂混凝剂最大投药量为28.9mg/l。其特点为：1）净化效率高，耗药量少除水浊度低，色度小、过滤性能好，原水高浊度时尤为显著。2）温度适应性高：PH 值适用范围宽（可在 PH=59 的范围内，而不投加碱剂）3）使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。4）设备简单、操作方便、成本较三氯化铁低。5）无机高分子化合物。3.1.2 确定设计流量Q 供=80000m/dQ 设=1.05 Q 供=1.0580000 m/d=84000 m/d=3500 m/h=0.972 m/s3.1.3 加药间设计计算加药设备设计：（1）药剂品种：硫酸铝/明矾 天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计17（2）加药量：根据给水排水工程常用数据速查手册平均加药量为28.9mg/L（3）加药设备： 加药方式：泵前压力加药溶液池容积：= =12.13m 取 13 m nbQaW417210359.833式中： 混凝剂（PAC）的最大投加量（mg/L）溶液浓度，一般取 5%-20%，本设计取 10%；b处理水量，本设计为 3500 Qh/m3每日调制次数，一般不超过 3 次，本设计取 2 次。n溶液池尺寸：LBH = 3.3m2.5m1.8m，高度中含超高 0.3m,置于地面之上。有效容积： =3.52.51.5=13.13 ,满足条件。,W3m每个溶液池设两个，一用一备，置于室内地面上，以便交替使用，保证连续投药溶解池容积：312 9.3.0).0( mW式中： 溶解池容积（m 3 ） ，一般采用（0.2-0.3） ；本设计取2 1W0.3 1溶解池尺寸：LBH = 1.5m1.5m2.0m，高度中含超高 0.2m，有效容积：W=1.51.51.8=4.05m, 满足要求。溶解池设两个。天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计18药库设计参数混凝剂聚合氯化铝所占体积：tQaT504384203103 药品放置高度为 1.5m,则 2.1mA考虑间隔占 30%，所以 38.6.则 410HBL加药间、药库呈一字型布置计量泵投加流量：3、混合设备：采用管式静态混合器设计流量 smdnQq/486.0428033选 800mm，流速 ,管长 l=50m1dsv/.1水头损失 ilh4.0369.0538.孔板混合器管径： md60875.0.12 孔板处流速 sdv/78.1)(.1)( 322, 水头损失 OHgh22, 49.0.6.3.2 絮凝设施的设计反应设备：垂直轴机械絮凝天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计19（1）参数：絮凝池分四组，总絮凝时间为 20min（2）计算水厂设计水量为 80000 m /d，水厂自用水量为 5，机械絮凝池分为两个系列，3每个系列设计水量Q= =1750 m /h=0.486 m /s 2405.1833絮凝池有效容积 x= 35860217QT絮凝池分为三格，每格尺寸 3.8m3.8m，水深取为 3.4m，共四组，则絮凝池的实际容积为：W =3.83.83.434=589.2 m 3絮凝池超高 0.3m，总高度 3.7m 絮凝池分格隔墙上过水孔道上下交错布置，每格设一台搅拌设备，为加强搅拌效果，于池子周壁设四块固定挡板。叶拌设备叶轮直径取池宽的 80，其直径为 3.80.80=3.04m，设计中取 3.0m，叶轮桨板中心点线速度 v =0.5m/s ,v =0.35m/s ,v =0.2m/s。浆板长度取1232.0m（浆板长度与叶轮直径之比（ =0.670.75 ）浆板宽度取 0.12m，每根轴0.3上浆板数设 8 块，内外各为 4 块。天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计20图 2-1 桨板尺寸简图旋转浆板面积与絮凝池过水面积之比为：=13.3 8.3021池壁设四块挡板，尺寸为 0.2m2.0m，其面积与过水断面积之比为：=11.18.3024浆板总面积占过水面积为：13.3+11.1=24.425，故满足要求。叶轮桨板中心点旋转直径 D =2( +L ) 020L式中：D 叶轮浆板中心点旋转直径（mm） ；0L浆板轴中心与外浆板外缘的距离（mm）;L 浆板轴中心至内浆板内缘的距离（mm） 。0天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计21D =2( +L )=2( +780)=2.28m020L278015n =106v式中：n 第一格叶轮转速（r/min）;1v 第一格叶轮浆板中心线速度（m/s）;D 叶轮浆板中心点旋转直径（mm） 。0叶轮转速n = = =4.19r/min w =0.419rad/s 106v28.4351n = = =2.94r/min w =0.294rad/s 20D. 2n = = =1.67r/min w =0.167 rad/s 306v28.143浆板长宽比 = 1，lb.K= g2式中：k系数阻力系数，查表 =1.1水的密度（1000 ）3/mkgG重力加速的（m/s ）2K= = =56g8.910天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计22浆板旋转时克服水的阻力所消耗的功率第一格外侧浆板：N = （r -r ） 1y4083klw241式中： N 第一格外侧浆板所耗功率（kw） ；1yy外侧浆板数（块） ；k系数；l浆板长度；r 叶轮半径；2r 叶轮直径与浆板宽度之差（m） ；1w 叶轮旋转的角速度（rad/s）;设计中取 y=4 块，k=56 ， l=2.0m，r =1.50m，r =1.38m，w =0.419rad/s211N = （ r -r ）= （1.50 -1.38 ）1y4083kl2414089.564=0.116kw第一格内侧浆板所耗功率：N = （ r -r ）= （0.78 -0.66 ）1n4083yklw24140829.564=0.005kw第一格所需搅拌轴功率：N = N + N =0.116+0.005=0.121kw1y1n同样计算第二格和第三格所需轴功率 N 和 N 分别为 0.042kw 和 0.008kw。23天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计23设三台搅拌机合用一台电动机，则每组絮凝池所耗功率为：N= N + N + N =0.121+0.042+0.008=0.171kw123每台电动机的功率为：N = d21式中： N 电机功率（kw） ；dN一组絮凝池所耗功率（kw） ；搅拌机机械总效率；1传动功率，一般采用 0.60.95。2设计中取 =0.7， =0.75 12N = = =0.325kw0.33kwd2175.0核算平均速度梯度值（按水温 20计）G = 1W10式中： G 第一格速度梯度（ s ） ；1 1N 第一格所需搅拌轴功率（ kw） ；水的动力黏度（kg/s.m）;W第一格容积（ m ） ，为 49.096 m 。33第一格：G = = 10 =49.6 s 50 s1N102096.42131天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计24第二格：G = = 10 29 s2WN210096.4231第三格：G = = 10 13 s33.1831絮凝池的平均速度梯度：G= =34 s61028.47101GT=342060=40800经核算，G 值和 GT值较合适。3.3 沉淀设施的设计沉淀设备与反应设备合建，选用斜管沉淀池。 （水力条件好，沉淀效率高，处理负荷较高，池体小，占地少） （1）参数：沉淀池分两组，一组一池，每池的设计流量为 Q= 1/2Q 设=1750 m/h=0.486m/s。颗粒沉降速度： =0.5mm/s清水区上升流速 v=3.0mm/s斜管采用塑料片热压六边形蜂窝管，管厚为 0.4mm，内切圆直径 d=30mm，水平倾角 =60， 95.0（2）计算1）清水区净面积 ,A2, 1603.48mvQ2）斜管部分的面积 A天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计252, 53.1709.6mA斜管部分的平面尺寸（宽 长）采用=15.8 10.8,BL3）沉淀池进水由边长为 15.8m 的一侧流入，该边长度与絮凝池宽度相符。则净出口面积211 5.1603.8)5.0()5.0( mkLBA其中， 为斜管结构系数设计中取为 .4）管内流速考虑到水边波动，采用 smv/405）管长有效管长：根据 和 值，l/d=20 ，则0uvmdl632过渡段长度 ,采用ll20,斜管总长 L8,6）池宽调整池宽 mBo8.160cs8.41cos, 斜管支承系统采用钢筋混凝土柱、小梁及角钢架设。7）复核雷诺数根据管内流速 ，管径 d=30mm，查表得雷诺数 Re=30smv/40天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计268）管内沉淀时间 tt=L/ =800/4=200s=3.33min0v9）池高 1H斜板区高度 mL7.086.0sin1 超高采用 0.3m清水区高度采用 0.9m配水区高度采用 1.3m排水槽高度采用 0.8m有效池深 =0.7+0.9+1.3=2.9m,H池子总高 H= +0.8+0.3=4m,沉淀池进出水系统：沉淀池进水设计沉淀池进水采用穿孔花墙，孔口总面积vQA2式中 孔口总面积（ ）22m孔口流速（ ） ，设计中取vssm20.243.0.486A每个孔口的尺寸定为 ，则孔口数为 203 个。进水孔位置应该在斜c15管以下、沉泥区以上部位。沉淀池出水设计天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计27沉淀池的出水采用穿孔集水槽，出水孔口流速 v1=0.6m/s，则穿孔总面积：A = 31vQ式中： A 出水孔口总面积（ ） 。3 2mA = = =0.8131vQ6.0482设每个孔的直径为 4cm，则孔口的个数N= = =645 个 F3204.1.8设每条集水槽的宽度为 0.4m，间距 1.5m，共设 10 条集水槽，每条集水槽一侧开孔数为 40 个，孔间距为 20cm。10 条集水槽汇水至出水总渠，出水总渠宽度 0.8m，深度 1.0m。出水的水头损失包括孔口损失和集水槽内损失。孔口损失h = 1gv2式中： h 孔口水头损失（m） ；1进口阻力系数。设计中取 =2h = =2 =0.037m1gv28.9602集水槽内水深取为 0.4m，槽内水流速度为 0.32m/s,槽内水力坡度按 0.01 计，槽内水头损失天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计28h =iL 2式中： h 集水槽内水头损失（ m） ；i水力坡度；l集水槽长度（m） ；设计中取 i=0.01，l=10mh =iL=0.0110=0.1m2出水总水头损失h=h +h =0.037+0.1=0.137m，设计中取为 0.15m12沉淀池斜管的选择斜管长度一般为 0.81.0m，设计中取为 1.0m；斜管管径一般为2535mm，设计中取为 30mm；斜管为聚丙烯材料，厚度为 0.40.5mm。沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力排泥，每天排泥一次。穿孔管管径为 200mm，管上开孔孔径为 5mm，孔间距为 15mm。沉淀池底部为排泥槽，共 12 条。排泥槽顶宽为 2.0m，底宽为 0.5m，斜面与水平夹角约为 45，排泥槽斗高为 0.83m。斜管沉淀池计算草图根据上面计算结果，绘制斜管沉淀池示意图，如图 2-2所示。天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计29区区区图名 2-2 斜管沉淀池简图核算雷诺数 Re斜管内的水流速度为：v = 2sin1AQ式中： v 斜管内水流速度（m/s） ；2斜管安装倾角，一般采用 6075 。设计中取 =60v = = =0.0035m/s=0.35cm/s2sin1AQ60sin7.584雷诺数Re= vR2式中：R 水力半径（cm） ，R=0.75cmV水的运动黏度（cm/s） 。天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计30设计中当水温 t=20时，水的运动黏度 v=0.01cm/sRe= = =26500，满足设计要求。vR201.357弗劳德数 FrF = = =0.000166 rRgv298175.032F 介于 0.0010.0001 之间，满足设计要求。r斜管中的沉淀时间T = 21vL式中：l 斜管长度（m） 。1设计中取 l =1.0m1T = = =286s=4.8min2vL035.基本上满足要求（一般在 25min 之间） 。3.4 过滤设施的设计过滤设备：选用四阀滤池（普通快滤池）原因：有成熟的运转经验，运行稳妥可靠；采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大，池身较浅；可采用降速过滤，水质较好。（1）参数个数：8 个 长：宽=1.5：1天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计31单层石英砂滤料滤池 滤速 10m/h冲洗强度：15L/() 冲洗时间 5min冲洗周期 T=24h（2）计算滤池的工作时间 ,t滤池 24h 连续运转，其有效工作时间为滤池面积 F滤池总面积查表得，滤池个数 N=8 个，成双行布置，每个滤池面积 f=F/N=52 2m单池平面尺寸：由 4-3 得，L/B=1.5 ，则滤池平面尺寸 8.5BL校核强制滤速 ,v满足条件滤池高度 H采用：承托层高度 m50.1滤料层高度 7.2砂面上水深 H0.13滤池超高 m.4所以滤池总高度为：天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计32mHH2.3.07.15.04321 冲洗强度 q 632.0.15.2)(vedmudm7.190.1计算水量 hQ35单池冲洗流量 1qsmfq/624.0531冲洗排水槽1)断面尺寸两槽中心距采用 a=2.0m个52.4081aLn槽长 l=B=5.8m槽内流速，采用 0.6m/s排水槽采用标准半圆形槽底断面形式，其末端断面模数为： mvqlax2.06.4578122)设置高度滤料层厚度采用深 Hn7.0排水槽底厚采用深 m5.天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计33槽顶位于滤层面以上的高度为： m03.175.0.2.57.05.0.2 xeHmE3)核算面积排水槽平面总面积与单个滤池面积之比为： 25.04.528.052xf集水渠集水渠采用矩形断面，渠宽采用 b=0.75m1)渠始端水深 qH2)集水渠底低于排水槽底的高度 mHqm03.128.0配水系统采用大阻力配水系统，其配水干管采用方形断面暗渠结构1)配水系统干渠始端流速采用 smv/3.1干渠始端流量 qQ/24.60冲干干渠断面积=0.48 ,采用 0.492干渠断面尺寸采用 249.07.m干渠壁厚采用 1.,天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计34干渠预留面应开设孔眼2)配水支管支管中心距采用 ms25.0,支管总数 根71.82SLn支管流量 sqQ/0.685432干支支管直径采用 ，流速md71 mv/.21支管长度 Bl 45.).0.(1核算 63075.421dl3）支管孔眼孔眼总面积 与滤池面积 f 的比值 ，采用 ，则%24.0a213.0524.0maf孔径采用 d.0单孔面积 26220 1030.785.41m孔眼总数 个193.63n每一支管孔眼数（分两排交错排列）为： 个163.571089n234天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计35孔眼中心距 mnls31.0645.2410孔眼平均流速sqav/24.0由 得)1(2qghm/5.01即 av0冲洗水箱1）容量 V 30 710652.1)6(5.1 mqftv 水箱内水深，采用 .m3箱h圆形水箱直径 1.5304.v箱D2）设置高度水箱底至冲洗排水箱的高差 ，由下列几部分组成。Ha 水箱与滤池间冲洗管道的水头损失 1h管道流量sqQ/m24.603冲冲b 管径采用 冲D管长 sl/m72.1冲查水力计算表得： smv/72.1冲 1i04.20g冲v天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计36冲洗管道上的主要配件及其局部阻力系数如表 2-1：表 2-1 阻力系数表配件名称 数量（个） 局部阻力系数水箱出口 1 0.05弯 头092 2.160DN600 闸阀 3 8.3文氏流量计 1 1.00等径转弯流三通 3 50.413合计 38.7 OHilh 221 m4.5.208371gv支冲b.配水系统水头损失 2hOH2222 m.71.8901.893gv8h 干c.承托层水头损失 3h承托层厚度采取 m5.40HOHq203 1.0.2.h天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计37d.滤料层水头损失取 4hOmHLmh 20124 68.07)41.)(165.2()( e.备用水头取 OHh25.1mh56.7168.02.7.54.24321 3.5 消毒设计消毒设备采用液氯消毒（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 ： OClHl lC21） 预 加 氯 量 Q1为Q1=0.001Q=0.00123500=7kg/h2）清水池加氯量为Q2 =0.001Q=0.0011.53500=5.25kg/h式中：a最大投氯量（ mg/L）Q需消毒的水量（m 3/h）天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计383）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=7+5.25=12.25kg/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 20 天考虑）为：G=2024Q=202412.25=5880kg液氯储备于 6 个 1 吨氯瓶（HD=2020mm800mm）表 2-2 氯瓶规格简表容量（kg）直径（mm）长度（mm）瓶自重（kg）氯瓶总量（kg）350500100035060080013351800202035040030070090018003.6 清水池的设计清水池（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的调节量。清水池的调节容积：=kQ=0.1 =8000m 1V80天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计39式中：k经验系数一般采用 10%-20%；本设计 k=10%；Q设计供水量 Q=100000m/d；消防用水量按同时发生两次火灾，一次火灾用水量取 25L/s，连续灭火时间为 2h，则消防容积： 325360/18Vm根据本水厂选用的构筑物特点，不考虑水厂自用水储备。则清水池总有效容积为： 32181080V清水池共设 2座，有效水深取 H=4.0m，则每座清水池的面积为：25.10.48mHvF取 =2738=1026m2 ，超高取 0.5m，则清水池净高度取 4.5m。BL(2)管道系统清水池的进水管： mvnQD367.08214.391 （设计中取进水管流速为 =0.8m/s） v设计中取进水管管径为 DN1000mm，进水管内实际流速为：1.00m/s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量最大流量设计，设计中取时变化系数 =1.5，所以：k天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计40smhKQ/389.15.6224805.11 出水管管径： vnD53.08214.391 （设计中取出水管流速为 =0.8m/s） v设计中取出水管管径为 DN1100mm，则流量最大时出水管内流速为：0.79m/s 清水池的溢流管溢流管的管径与进水管相同，取为 DN1000mm。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。清水池的排水管清水池内的水在检修时需要放空，需要设排水管。排水管径按 2h 内将水放空计算。排水管流速按 1.2m/s 估计，则排水管的管径为： mvtD3.02.143602841 设计中取排水管径为 DN800mm3.7 二泵站及高程设计（1）设计流量和扬程设计流量 = hQKd24= =5000m3/h=1388.9（l/s）5.180天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计41式中 最高日供水量，810 4m3/d；dQK 时用水变化系数，1.5， （室外给水设计规范（GB500132006）规定 K 在 1.21.6 之间） 。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，54m；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 =54+4+0.1+2+2=62.1（米） （2） 水泵和电机的选择选泵 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； 1应使选的泵工作在高效区并应合理利用各水泵效率段； 2尽可能选同型号泵，使型号整齐，互为备用； 3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； 4保证吸水条件，照顾基础平正，减小泵站埋深； 5天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计42考虑必要备用机组； 6需进行消防，事故用水时校核； 7考虑泵站发展，实行近远期相结合； 8尽量选当低能生产的水泵型号。 9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：5 台 350S44 型清水泵，其中一台备用；水泵性能如表 3-1：表 3-1 500S59 型清水泵性能水泵型号 Q(m3/h) H(m) n(r/min) N(kw) () Hs(m) W(kg)350S44 型清水泵9731476 3750 1450 164189 7987 6.3 1210表 3-2 配套电机性能电机型号 N(kw) 电压 (V) W(kg)Y355M-4 220 6000 3600（3）二泵站设计计算二泵站形式的确定二泵站的工艺特点是水泵机组较多，占地面积较大。要求吸水条好，且要求减少挖土高程。因此，大多数二泵房建成地面或半地下式。设计计算天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计431）机组基础尺寸的确定： 表 3-3 机组基础尺寸350S44 型清水泵外型尺寸及安装高度L1L2LB 1B1232.5 675 600 1080 5103BH 12H3500 980 620 300 3004-d34Y 电机1LHhBA1750 355 905 630 6104- 1d28进出口法兰及吐出锥管尺寸:进口: mdnmDmDN 2316,50,46,3501111 出口 dn231,40,40,30 2222天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计44吐出锥管: mdnmDmDN 2316,50,46,350 333 基础尺寸: 基础长:L= + + +(0.40.6)；1L23宽 B=b+(0.40.6)；高 H=(2.54.0)w/rLB；500S59型清水泵基础（不带底座） ；L=1232.5+675+ 600+492.5=3（m） ；B=1080+420=1500mm=1.5（m） ；H= =1.34（m） 5.13240)6(.350S44型清水泵基础顶高 ：=620mm；1H电动机轴高： =355mm； 则高差： - =620-355=265mm； 1H电机基础高： =1.34+0.265=1.61m。 d2）吸水管路和压水管路设计: 天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计45每台水泵有单独吸水管与用水管，设计时。每台泵按流量最大的情况进形吸水管设计。吸水管: 1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 A、D250mm,V=1.0 1.2m/s B、D250mm,V=1.21.6m/s 350S44型清水泵吸水管： DN600，v=1.23m/s,i=3.1。 压水管: 2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 AD250mm,V=1.52.0m/s BD250mm,V=2.0 2.5m/s 500S59 型清水泵压水管： DN450，v=2.18m/s, i=14.4。3）机组与管道布置: 压水管直穿出泵房位于冰冻线以下，由于吸水管管径不太大，不设管沟，而连络管管径较大，只为连络管设管沟。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。天津大学仁爱学院 2010 届本科生毕业设计46吸水井尺寸: B=2.3m； L=21.0m； H=6.5m。超高：0.3m。 4）部件尺寸：水泵吸水管进口喇叭口大头直径 DmdD9072.15.水泵吸水管进口喇叭口长度 Ld