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河北工程大学毕业设计（论文） 1 第第 1 1 章章 概况概况 1.11.1 设计依据及设计任务设计依据及设计任务 1.1.11.1.1 设计题目设计题目 义乌市给水工程设计 1.1.21.1.2 设计原始资料设计原始资料 1. 城市概述 地势平缓，平均海拔仅为 68 米。地理坐标为北纬 29 014， ，东经 19 057， 。位于井口盆 地最宽处，深积岩层厚，地下水含量丰富，含水层为 3-70 米。根据该市总体规划水厂 服务人口近期规划为 20 万人，远期人口 21 万人，规划建筑为 6 层混合式,室内均有给 排水卫生设备和沐浴设备。规划采用深塘水库作为给水水源。 2. 自然条件 （1）气温 极端最低气温为 26.8 0C，最高气温为 43.30C（市区） 。年日照 2447-2871 小时。无 霜期 165-210 天。年均径流量 24.5 亿立方米。 （2）降水量 年均降雨量 575.4 毫米；极大年 1005.2 毫米；极小年 363.2 毫米。 （3）相对湿度 最热月平均 60% （4）主导风向 夏季西南风；冬季西北风 （5）风速 冬季平均 2.4m/s;夏季平均 2.0m/s （6）气压 平均气压 1013.7kpa （7）积雪 最大积雪厚度 230 （8）冰冻期 冰冻期 70-80 天 （9) 最大冻土深度 0.45m 3. 水源状况 （1）概况 深塘水库建于 1958 年，1975 年对大坝进行加固，集雨面积为 9.3 平方公里， 总库容为 878 万 m 3，正常库容为 454m3，死枯容为 8 万立方米，最低水位 64.5 米，最高 水位为 74.7 米，输水管直径 1 米，底标为 63.5 米。根据义乌市疾病预防控制中心提供 河北工程大学毕业设计（论文） 2 的深塘水库水质报告显示，水库水质较好，满足饮用水水源标准。 （2）水质资料 表 1-1 编号项目单位分析结果备注 最高最低月 平 均 最高 月 平 均 最低 1水温 0C 293235 2臭和味少许 3色度少许 4浑浊度毫克/升8 0 0 3040080 5pH6.37.56.8 6总硬度毫克当量/升2 8 0 20220150 7细菌总数个/毫升50000 8大肠菌群个/升140 9藻类个/升2800 其他指标合格 （3）用水资料 居民生活用水变化曲线 时段1-22-33-44-55-66-77-88-9 用水百分数221.53.54665 时段9-1010-1111-1212-1313-1414-1515-1616-1 7 用水百分数44554445 时段17-1818-1919-2020-2121-2222-2323-2424-1 用水百分数66554333 工业用水量与生活用水量比例为 1.5：1（参考类似城市的资料） 其他用水量按生活用水量与工业用水量之和的 10%计 未预见用水量按上述用水量的 10%-25%计 河北工程大学毕业设计（论文） 3 1.1.31.1.3 设计任务安排设计任务安排 设计任务安排与资料查阅1 周 毕业实习3 周 设计计算5 周 绘图4 周 计算说明书整理1 周 准备毕业答辩1 周 1.1.41.1.4 参考资料参考资料 1. 执行的主要设计规范和标准 （1） 地表水环境质量标准 （GB3838-88) （2） 室外给水设计规范 （GB50013-2006) (3)建筑设计防火规范 （GBJ16-87) （4） 生活饮用水卫生标准 （GB5749-2002) （5） 城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准 （CJJ41-91) （6） 给水排水制图标准 （GB/T50106-2006) （7） 给水排水设计基本术语标准 （GBJ125-89) 2. 主要参考书目 （1） 给水排水设计手册1，3，9，11，12 册 （2） 给水排水工程快速设计手册 （3） 给水排水工程专业毕业设计指南 河北工程大学毕业设计（论文） 4 第第 2 2 章章 技术方案比较技术方案比较 方案一：取水机械混合池机械反应池平流沉淀池V 型滤池液氯消毒清水池 市政管网 方案二：取水管式静态混合器折板絮凝池斜管沉淀池普通快滤池液氯消毒 清水池市政管网 方案三：取水泵前混合澄清池普通快滤池液氯消毒清水池市政管网 比较： 混合器： ：管式静态混合器：构造简单，无活动部件，安装方便，混合快速而均匀，唯一 缺点是当流量过小时效果下降。 ：机械混合池：效果好，不受水量变化的影响，但是增加机械设备，并相应增加 维修工作。 ：泵前混合：只适用于取水泵房靠近水厂处理构筑物的场合。 三者比较后，机械混合池比较好。 反应池： ：折板反应池：构造简单，不便施工，流量变化大时效果不稳定，能量消耗大， 絮凝时间长，池子容积大。 ：机械反应池：可随水质水量变化而随时改变转速以保证效果，能适于任何规模 的水厂。 二者比较后，机械反应池比较好。 沉淀池： ：平流沉淀池：造价较低，管理方便，施工简单，处理效率稳定，但占地面积大。 ：斜管沉淀池：沉淀效率高，体积小，占地少，对原水浊度适应性差，管理不便， 施工困难。 ：澄清池：处理效率高，对原水的水量、水质、水温等因素的变化影响比较明显。 三者比较后，平流沉淀池比较好。 过滤池： ：普通快滤池：运转效果良好，但管配件及阀门较多，操作较其他滤池稍复杂。 ：V 型滤池：目前我国在应用日益增多，应用于大、中型水厂，效果好，能减少 冲洗水量等。 二者比较后，V 型滤池比较好。 综上所述，以上三个方案，第一个方案适合本设计。 河北工程大学毕业设计（论文） 5 第第 3 3 章章 岸边式取水构筑物设计计算岸边式取水构筑物设计计算 3.13.1 设计资料设计资料 3.1.13.1.1 设计取水量以及扬程设计取水量以及扬程 设计最高日供水量为 184800m 3/d，水厂自用水量为设计供水量的 7%，设计取水量 为 197736m 3/d。水库最低水位到水厂所需扬程为 15.5m。 3.23.2 设计计算设计计算 3.2.13.2.1 形式与构造形式与构造 岸边式取水构筑物采用合建式，根据地质条件，底板采用水平布置，水泵采用卧 式泵。构造为钢筋混凝土结构，采用筑岛沉井方法施工。 3.2.23.2.2 外形外形 岸边取水构筑物平面形状采用矩形 3.2.33.2.3 平面构造与计算平面构造与计算 进水间由隔墙分成进水室与吸水室，两室之间设平板格网。在进水室外壁上设进 水孔，进水孔上装闸板和格栅。进水孔也采用矩形。 1.进水孔(格栅)面积计算 F0=Q/k1k2v0 k1=b/b+S 式中 F0-进水孔或格栅的面积，m 2； Q-进水孔设计流量； v0-进水孔设计流速，m/s，当江河有冰絮时，采用 0.2-0.6m/s； 无冰絮时采用 0.4-1.0m/s。 当取水量较小、 江河水流速度较小、 泥沙和漂浮物较多时，可取较小值。反之可取较大值； k1-栅条引起的面积减小系数； b-为栅条净距，mm，一般采用 30-50mm； S-为栅条厚度或直径，mm，一般采用 10mm； k2-格栅阻塞系数，一般采用 0.75。 由于最高洪水位与枯水位高差较大(12.3m)，进水孔分上、下两层，设计时，按河流 枯水位计算下层进水孔面积， 上层面积与下层相同。 设计中取进水孔设计流速 v0=0.6m/s 栅条采用圆钢，其直径 S=10mm； 取栅条净距 b 为 50mm，取格栅阻塞系数 k2为 0.75 k1=50/(50+10)=0.833 F0=2.29/(0.8330.750.6)=6.11m 2 进水孔设 4 个，进水孔与泵房水泵配合工作，进水孔需 3 用 1 备，每个进水孔面积 F=F0/3=2.04m 2 河北工程大学毕业设计（论文） 6 进水孔尺寸采用 B1H1=1600mm1400mm 格栅尺寸采用 BH=1760mm1560mm(标准尺寸) 实际进水孔面积 F0=1.61.43=6.72m 2 通过格栅的水头损失一般采用 0.05-0.10m，设计采用 0.1m。 2.格网尺寸计算 采用平板格网，过网流速采用 0.5m/s，网眼尺寸采用 10mm10mm，直径 d=2mm。 格网网丝引起的面积减少系数： k1=b 2/(b+d)2 式中k1-网丝引起的面积减小系数； b-网眼尺寸，mm； d-网丝直径，mm。 k1=10 2/(10+2)2=0.69 平板格网所需要的面积 F1=Q/(k1k2v1) 式中F1-平板格网面积，m 2； k2-格网阻塞后面积减小系数，一般采用 0.5； -水流收缩系数，一般采用 0.64-0.80； v1-通过格网的流速，m/s，一般采用 0.2-0.4m/s。 设计取=0.8，v1=0.5m/s F1=2.29/(0.690.50.80.5)=16.59m 2 设置 4 个格网，同样三用一备，每个格网所需要面积为5.33m 3。进水部分尺寸为 B1H1=2250mm2500mm， 面积为 5.625m 2， 平板格网尺寸 选用 BH=1880mm 2630mm(标 准尺寸)。 实际通过格网流速： v1=Q/(k1k2F1)=2.29/(0.690.50.85.6253)=0.49m/s 通过平板格网的水头损失，一般采用 0.1-0.2m，设计取 0.2m。 3.平面布置 进水间用隔墙分成 4 格，进水间进水窗口设上下 2 层，每层设 4 个窗口。进水孔 设平板闸板以及平板格栅，两者共槽。吸水间下层设平板格网，每格一个。 4.高程布置计算 下层进水孔布置与计算 河北工程大学毕业设计（论文） 7 下层进水孔上缘标高设在最低水位减去冰盖高度，再减去 0.2m 水层厚度即 64.5-0.5-0.2=63.8 下层进水孔下缘距离河床底面不小于 0.5m，设计取 0.7m。 上层进水孔上缘在最高水位以下 1.0m。 超高取 0.5m. 图 3-1取水构筑物高程布置示意图 5.起吊设备、排泥与启闭设备 进 水 间 沉 降 的 泥 沙 ， 用 排 泥 泵 排 除 ， 采 用2PN 型 泥 浆 泵 Q=30-58m 3/h,H=22-17m,n=1450r/min,轴功率 N=5.45-6.9kW,配套电机功率 N d=10kW,效 率=33%-39%。为提高排泥效率，在井底设穿孔冲洗管，利用高压水边冲洗边排泥。 在进水孔上设置平板闸门或者平板格栅，格网进水孔上设平板格网,隔墙下部连通 管上设蝶阀，格栅以及格网以操作器开启。 起吊设备设于进水间上得平台上，用以起吊格栅、格网、闸门等。选用 SC 型手动 单轨小车起吊，起重量 1t，起升高度 3-12m。 6.防冰措施 为防止格栅被冰絮沾附而结冰，影响进水，栅条用空心栅条，在结冰期、易生冰絮 的季节，可将热水或者蒸汽通过栅条，加热格栅，防止结冰。 7.取水泵房设计 (1)水泵选择 水泵选择 4 台，三用一备，由水库最低水位至水厂稳压井高差 16.5m 和到水厂距离 2000.0m，选 24SA-18A 型卧式离心泵，其性能为:Q=3000m 3/h, H=23m,n=960r/min,泵轴 动率 N=211kW，配套电机功率 Nd=250kW,=89%,允许气蚀余量 Hs=4.0m。 (2)泵房布置 河北工程大学毕业设计（论文） 8 泵房采用矩形，与进水间连接。 (3)泵房地面层的设计标高 泵房地面层的设计标高，又称泵房顶层进口平台，与进水间平台一致，为 75.6m， 室内地面标高 75.9m。 (4)泵房的起吊、通风、交通和自控设计 泵房深度在 20m 以内，采用一级起吊，最大起重设备电机重 3.6t,选用 DL 型电动单 梁桥式起重机，起重量 5t，地面操纵。起重机运行速度 60m/min，电机型号 ZDR12-4 型， 功率 21.5kW，转速 1380r/min。 因泵房深度较大，采用自然进风、机械排风方式。 泵站内交通采用楼梯上下维护与检修，上层设走道板，楼梯至下层走道板，再以小 梯子到泵间地面。 取水泵房在地面层设自控室、值班室、高低压配电室、生活间等。 (5)泵房的防渗和抗浮设计 泵房井壁以及底部应进行防水处理， 防止渗透。 泵房受库水以及地下水的浮力很大， 设计中应采用抗浮措施：加大泵房自重；将泵底部打入锚桩与基岩锚固；在运行中不应 在高水位时对进水间排泥冲洗。 河北工程大学毕业设计（论文） 9 第第 4 4 章章 主要处理构筑物的设计及计算主要处理构筑物的设计及计算 4.14.1 设计水量的计算设计水量的计算 4.1.14.1.1 综合生活用水量综合生活用水量 Q Q1 1的计算的计算 查阅用水定额表可得，该城市的综合用水定额为最高日 280L/（人日） Q1=(2802010 4)1000=56000m3/d 4.1.24.1.2 工业用水量工业用水量 Q Q2 2的计算的计算 Q2=1.5Q1=1.556000m 3/d=84000m3/d 4.1.34.1.3 其他用水量其他用水量 Q Q3 3的计算的计算 Q3=10%(Q1 Q2)=0.1(5600084000)m 3/d=14000m3/d 4.1.44.1.4 未预见水量未预见水量 Q Q4 4的计算的计算 Q4=20%( Q1 Q2Q3)=0.2(560008400014000）m 3/d=30800m3/d 4.1.54.1.5 最高日设计用水量最高日设计用水量 Q Qd d的计算的计算 Qd= Q1 Q2 Q3 Q4=（56000840001400030800）m 3/d=184800m3/d 4.1.64.1.6 统一供水时日处理水量统一供水时日处理水量 Q Q 的计算的计算 Q=QdQd 式中 ： Q水厂日处理水量（m 3/d） 水厂自用水量系数，一般为设计供水量的 5%-10% Qd设计供水量（m 3/d） 设计中取=7% 则 Q=1.07184800m 3/d=197736m3/d=8239m3/h=2.29m3/s 4.24.2 加药间和药库的设计计算加药间和药库的设计计算 4.2.14.2.1 设计要求设计要求 1.加药间宜设在投药点邻近处。加药间药液边应设工作台，工作台宽 11.5 米为宜； 2.药剂仓库和加药间应根据具体情况设置机械搬运设备； 3.各管线应布置再管沟中，常用管材有： 给水管镀锌钢管 加药管塑料管，橡皮管 排渣管塑料管，陶土管 4.加药间室内地坪坡度不小于 0.005，并破向积水坑；根据使用药剂考虑地坪是否 采取防腐措施； 5.加药间内室应设有冲洗设备； 6.加药间应保持良好的通风。 7.药剂仓库与加药间应连在一块，储量一般按最大投加量的 13 个月用量计算并 根据药剂供应情况和运输条件等因素适当减少； 8.混凝剂堆放一般采用 1.5 米，有调运设备时可适量增加； 9.考虑放置磅秤仓库尽可能考虑汽车运输方便，.留有 1.5 米过道； 河北工程大学毕业设计（论文） 10 10.仓库应有良好的通风条件，并防止受潮。 4.2.24.2.2 混凝药剂的选用混凝药剂的选用 本设计选用碱式氯化铝 4.2.34.2.3 混凝药剂用量的计算混凝药剂用量的计算 T=1000Q 式中 ： T-碱式氯化铝用量（kg/d) -碱式氯化铝投加量（mg/l） Q-水厂处理水量（m 3/d） 设计中取=197736m 3/d，最大投加量 max=50mg/l,平均aver=30mg/l 则 Tmax=501000197736=9886.8kg/d Taver=301000197736=5932.08kg/d 4.2.44.2.4 溶液池容积的计算溶液池容积的计算 W1=(Q)(417bn) 式中 ：W1-溶液池容积（m 3) -碱式氯化铝最大投加量（mg/l） Q-处理水量（m 3/h） b-溶液浓度（%） ，一般采用 5%-20% n-每日调制次数，一般不超过 3 次 设计中取 Q=8239m 3/h， b=10%，n=2 则 W1=508239417102=49.39m 3 取 W1=50.0m 3 溶液池分三个格，二用一备，交替使用。所以药剂溶液池的每格有效容积为 25m 3。 有效高度为 1.5 米，超高 0.3 米，每格实际尺寸为 LBh=4m4m1.8m。置于室内地 面上。 池旁设工作台，宽 1.0-1.5m，池底坡度为 0.02，底部设置 200 放空管，采用硬 聚氯乙烯塑料管， 池内壁用环氧树脂进行防腐处理。 沿池面接入药剂稀释用给水管 DN150 一条，于两池分设放水阀门，按 1h 放满考虑。 4.2.54.2.5 溶解池容积的计算溶解池容积的计算 W2=（0.2-0.3）W1 式中 ：W1-溶液池容积（m 3) W2-溶解池容积（m 3) 设计中取 W2=0.3W1 则 W2=0.350.0m 3=15.0m3 格数与溶液池相同， 二用一备， 交替使用。 单格有效容积为 7.5m 3， 有效高度取 1.0m， 超高取 0.3m，设计尺寸为 2.5m2.5m1.3m。池底坡度采用 2.5%。 4.2.64.2.6 溶解池搅拌设备溶解池搅拌设备 采用中心固定式平桨板式搅拌机。 桨的直径为750， 桨板深度1400， 质量200kg。 溶解池置于地面以上，池底与溶液池顶相平。溶解后的药液依靠重力流入溶液池内。溶 解池底部设管径 d=100 的排渣管一根。采用硬聚氯乙烯管。给水管管径 DN150 ， 按 10min 放满溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管。搅拌设备应进行防腐处理。 搅拌设备参数表表 4-1 溶解池尺寸 BB(m)池深 H(m)桨叶直径 D（） 桨板深度 L（）搅拌机重 量（kg) 2.52.51.37501400200 河北工程大学毕业设计（论文） 11 4.2.74.2.7 投加方式投加方式- -高位溶液池重力投加高位溶液池重力投加 4.2.84.2.8 计量设备计量设备- -计量泵计量泵 计量泵每小时投加药量q=W1/8 式中： q-计量泵每小时投加药量（m 3/h） W1-溶液池容积（m 3) 则 q=508=6.25m 3/h 设 4 台活塞式隔膜计量泵，3 用 1 备。单台投加量 2.25m 3/h 各种管线布置在管沟内，给水管采用镀锌钢管，加药管采用塑料管。排渣管为塑料 管。 加药间内设两处冲洗地坪用水龙头 DN25 。 为便于冲洗水集流， 地坪坡度0.005， 并坡向集水坑。 4.2.94.2.9 药库药库 药剂按最大投加量的 30 天用量储存。 每天需药量 M 。=19773610310-650kg/d=9886.8kg/d=9.9t/d 堆高 1.5m，通道系数采用 115%=1.15 则仓库面积=（9.9301.15）1.5 =227.7 在仓库内设有磅秤，尽可能考虑汽车运输方便，并留有 1.5m 宽的过道，药库与加 药间合建，合建平面尺寸为 16m15m 图 4-1加药间平面布置图 4.34.3 配水井的计算配水井的计算 给水厂内设计二座配水井。 4.3.14.3.1 设计参数设计参数 设计流量 Q ,=Q/2m3/s=2.292m3/s=1.15m3/s=68.7m3/min 水力停留时间 T=4.0min 4.3.24.3.2 设计计算设计计算 1.配水井体积 V=Q T=68.7m3/min4min=274.8m3 2.配水井的平面尺寸 A=LB=10m4m=40 3.有效水深 H=274.840=6.87m， 取 H=7.0m,超高 0.3m。则井深为 7.3m 配水井出水处设溢流堰，采用渠道与混合池连接，渠道的宽度 b=1.0m，流速取 河北工程大学毕业设计（论文） 12 v=1.0m/s。则有效水深为 h=Q /(bv)=1.151.01.0m=1.15m,取 1.2m 超高取 0.3m,渠道深 H ,=(1.2+0.3)m=1.5m。 配水井设 DN=1200mm 溢流管， 溢流管溢 流水位 10m。放空管径 DN600 。 4.44.4 机械混合池的设计计算机械混合池的设计计算 混合池设计 4 座，与絮凝沉淀池合建在室内。 4.4.14.4.1 设计要求设计要求 1.混合池池深与池宽之比为(1:3)-(1:4),混合时间控制在 10-60s，G 值一般采用 500-1000s -1。 2.混合池可采用单格或多格串联。 3.机械搅拌机一般采用立式安装，搅拌机轴中心适当偏离混合池的中心，可减少 共同旋流。 4.桨板式搅拌器的直径 D0=(1/3-2/3)D(D 为混合池的直径） ；搅拌器宽度 B= （0.1-0.25）D。搅拌器离池底（0.5-0.75）D。 5.当 H:D1.2-1.3 时，搅拌器设 1 层；当 H:D1.3 时，搅拌器可以设 2 层或多 层，每层间距（1.0-1.5）D。 6.为避免产生共同旋流，混合池中可设置四块竖直挡板，每块宽度 b 可以采用 （1/10-1/12)D。其上、下缘离水面和池底均为（1/4)D。 4.4.24.4.2 设计参数设计参数 池数 n=4 座，单池设计流量 Q1=Q/4=2.294m 3/s=0.57m3/s 混合时间 T=60s 4.4.34.4.3 设计计算设计计算 1.单池容积 V=Q1T=0.5760m 3=34.2m3 单池直径 D=3.8m 有效水深 h=3.3m,超高取 0.3m,则池总高度 H=（3.3+0.3）m=3.6m 2.机械混合池的搅拌器尺寸 搅拌器直径 D0=(2/3)D=2.6m， 搅拌器宽度 B=0.1D=0.38m设计中取 0.4m 搅拌器离池底距离 h ,=(0.5-0.75)D,取 h,=0.5D=1.9m H:D=3.63.8=0.95（1.2-1.3） 则搅拌器设一层。搅拌器叶数 Z=4；为加强混合效果，防止水流随桨板回转，在池周 壁设四块固定挡板，每块宽度 b ,=D/11=0.35m。其上下缘离静止液面和池底均为 D/4=3.8/4m=0.95m,挡板长 l ,=H-2B/4=(3.6-20.95)m=1.4m 3.搅拌器转速 n0 搅拌器外缘线速度采用 v=3.0m/s 则 n0=60v/(D0)=6033.142.6r/min=22.05r/min 4.搅拌器角速度 w W=2v/D0=232.6rad=2.31rad 5.轴功率 N2 N2=(Cw 3ZBR 0 4)/408g 式中： C-阻力系数， C=0.2-0.5，取 C=0.3 -水的密度，1000kg/m 3 河北工程大学毕业设计（论文） 13 Z-搅拌器叶数，取 Z=4 块 R0-搅拌器半径，此处 R0=1.3m B-搅拌器层数，此处为 1 g-自由落体加速度，9，81m/s 2 则 N2=0.310002.31 3411.344089.81=16.21Kw 6.所需轴功率 N1 N1=uVG 2/102 式中： N1-所需轴功率（Kw） u-水的动力粘度（Pa.s) V-混合池的容积 G-速度梯度（s -1),一般采用 500-1000s-1 设计中取 G=700s -1 则 N1=1.02910 -434.27002102=16.91Kw N1N2满足要求 7.所需电动机功率 N3 N3= N2/n 式中:N3-电动机功率（Kw） N2-设计轴功率（Kw） n-传动机械效率 设计中取n=0.85 则 N3=16.210.85=19.07Kw 计算简图如下图所示 图 4-2机械搅拌混合池 4.54.5 机械絮凝池的设计计算机械絮凝池的设计计算 4.5.14.5.1 设计要求设计要求 1.絮凝池一般不小于 2 组。每组絮凝池内一般放 3-6 挡搅拌机。各挡搅拌机之间 用隔墙分开，隔墙上、下交错开孔。 2.絮凝时间一般为 15-20min。 河北工程大学毕业设计（论文） 14 3.机械絮凝池的深度一般为 3-4m。 4.叶轮桨板中心处的线速度一般由第一挡 0.4-0.5m/s 逐渐减小，最后一挡为 0.1-0.2m/s。各挡搅拌速度梯度值 G 一般取 20-30s -1。 5.每一搅拌轴上的桨板总面积为絮凝池水流断面的 10%-20%。 每块桨板的长度不大 于叶轮直径的 75%，宽度一般为 100-300 。 6.水平搅拌轴设于池身一半处，搅拌机上的桨板直径小于池水深 0.3m，桨板的末 端距池壁不大于 0.2m。 4.5.24.5.2 设计参数设计参数 由于处理水量较大，采用配有变频调速电动机的水平轴式等径叶轮机械搅拌。 设计流量 Q=2.29m 3/s,池数 n=4 座，单池设计流量 Q 1=0.57m 3/s 絮凝时间 T=20min 池内平均水深采用 h=3.3m,超高取 0.3m,搅拌器的排数 Z=4 排 4.5.34.5.3 设计计算设计计算 1.池体尺寸 单池容积 V=Q1T=0.572060m 3=684m3 絮凝池分成4格， 每格尺寸32503250， 水深3.3m。 则实际容积V ,=3.253.25 3.344=557.7m 3,实际絮凝时间为 16min。池总高为 3.6m 絮凝池分隔墙上过水孔道 上下交错布置，过孔流速分别为 0.4m/s、0.3m/s、0.2m/s 和 0.1m/s，则孔洞面积分别 为 0.36 、0.48 、0.71 和 1.43 ，孔洞尺寸分别取为 0.8m0.5m、1.0m0.5m、 1.5m0.5m 和 3.0m0.5m,实际过孔流速分别为 0.36m/s、 0.29m/s、 0.19m/s 和 0.1m/s。 2.搅拌设备 （1)搅拌器尺寸 搅拌器长度：L=3.25-0.152=2.95m（满足距池壁距离0.2m） 搅拌器外缘直径：D=3.25-20.15=2.95m 搅拌器外缘距水面和池底距离要求为 0.15m。 叶片宽度采用 0.2m，每个叶轮上设置叶片数四块，共设四排轴每排轴装四个叶轮， 16 块叶片。每排搅拌器上桨板总面积与絮凝池过水断面积之比为 160.22.9514 3.3=20.43%25%（符合要求） （2)搅拌器的转数 n0=60v/(D0) 式中：n0-搅拌器的转数（r/min) v-叶轮边缘的线速度（m/s） 第一排至第四排分别采用 v1=0.5m/s,v2=0.4m/s,v3=0.3m/s,v4=0.2m/s D0-叶轮上桨板中心点的旋转直径，D0= D-b=2.95-0.2=2.75 每排搅拌器的转数 noi(i=1,2,3,4)为 no1=60v1/(D0)=600.53.142.75r/min=3.47r/min 取 4r/min no2=60v2/(D0)=600.43.142.75r/min=2.78r/min 取 3r/min no3=60v3/(D0)=600.33.142.75r/min=2.08r/min 取 2r/min no4=60v4/(D0)=600.23.142.75r/min=1.39r/min 取 1.4r/min 则各排叶轮半径中心点的实际线速度 v1=（D0no1)/60=3.142.75460m/s=0.576m/s v2=（D0no2)/60=3.142.75360m/s=0.43m/s v3=(D0no3)/60=3.142.75260m/s=0.288m/s 河北工程大学毕业设计（论文） 15 v4=(D0no4)/60=3.142.751.460m/s=0.201m/s (3)叶轮旋转时克服水的阻力所消耗的功率 No No=yklw 3(r 2 4-r 1 4)/408 式中 ：No-叶轮旋转时克服水的阻力所消耗的功率（Kw） y-每个叶轮上的叶片数目（个） ，取 y=4 个 l-叶片长度（m） ，l=2.95m r2-叶轮半径（m)，r2=D0/2=2.75/2=1.375m r1-叶轮半径与桨板宽度之差（m)，r1=r2-b=（1.375-0.2)m=1.175m w-叶轮旋转的角速度 k-系数，k=/(2g) 其中，-水的密度，1000 /m 3 -阻力系数，根据叶片宽度和长度之比（b/l)确定 本设计 b/l=1.3752.95=0.474(符合要求） 长深比 L/h=110/3.5=31.4310(符合要求） 沉淀池水平流速 v=L/t=(1101000)/(2.53600)mm/s=12.22mm/s 2.进水穿孔墙 为使水流均匀地分布在整个进水截面上，并尽量减少扰动，在沉淀池进口处用砖砌 穿孔墙布水 （墙长 13.6m,墙高3.8m,用机械刮泥装置排泥,其积泥厚度 0.1m， 超高0.2m)。 (1)穿孔墙孔洞总面积 孔洞处流速采用 v0=0.2m/s(为防止絮凝体破碎， 孔口流速不宜大于 0.15m/s-0.2m/s) 则=Q1/v0=0.57/0.2 =2.85 (2)孔洞个数 N 孔洞形状采用半砖矩形孔眼， 尺寸为15*8 。 则N=/(0.150.08)=2.85/(0.15 0.08)个=237.5 个 实际取 N=238 个 (3)孔眼的实际流速 v0=Q1/(2380.150.08)=0.57/2.856=0.2m/s (4)孔眼布置 水平方向孔眼间距取 400 ，孔眼布置成 10 排，每排孔眼数为 238/10=24 个。其 所占的宽度为 （240.15+230.40） m=12.8m,剩余宽度为： B-13.9=(13.6-12.8)m=0.8m, 均匀分布在各灰缝中。 垂直方向孔眼净距取 200 ，最上一排的淹没水深为 0.25m,则孔眼的分布高度为 河北工程大学毕业设计（论文） 18 H0=(0.25+0.0810+0.29）m=2.85m。 池子进水端的花墙距进水池壁的距离为 2m，至池底部分不设孔眼。 3.集水系统 为保证沉淀池出水均匀出流，本设计采用指形槽收集出水后汇入集水渠。 (1)集水槽 取溢流堰上负荷为 134m 3/(m.d) l=0.57360024134=367.5m 沿池宽方向布置，6 条穿孔集水槽。 每条槽长为 367.512=30.6m 槽中流量 q1 ,=(0.57/6)m3/s=0.095m3/s 考虑到池子的超载系数为 20%，故每个槽中流量 q1=1.2q1 ,=(1.20.095)m3/s=0.114m3/s 每条槽的宽度 b ,=0.9q 1 0.4=(0.90.1140.4)m=0.377m 为便于施工取 b ,=0.4m，槽底为平坡。 为保证自由出流，堰口位于槽内水面以上 0.07m，槽起端高取 0.15m。 采用双侧布水孔，指形槽进水孔孔径为 25 ，则单孔面积 w=0.00049 堰口上的 水头 h ,=0.05m,重力加速度 g=9.81m/s2。 设开孔中心间距 e0=200 =0.2m，每侧各开 153 个孔 孔口流速 vc=0.57/(60.00049306)m/s=0.63m/s 集水槽有效水深 h =q 1/(b ,v c)=0.114/(0.40.63)m=0.45m 取 h =0.5m 集水槽的总高度 H1=0.07+0.15+h ,+h=（0.07+0.15+0.05+0.5)m=0.77m (2)集水渠 假定集水渠起端水流截面为正方形，则渠的宽度为 b =0.9Q 1 0.4 =0.9*0.57 0,4m=0.719m,为便于施工取 b=0.8m 起点水深 H1=0.75b =0.750.8m=0.6m 终点渠中水深H2 ,=1.25b=1.250.8m=1.0m 为了便于施工，渠中水深统一取 1.0m。自由落水高度取 0.07m,即集水槽底应高于 集水渠起端水面 0.07m，同时考虑到集水槽顶与集水渠顶相平。 集水渠总高度为 H2= H10.07+1=（0.77+0.07+1）m=1.84m 出水管流速取 1.2m/s,则管径 D=（0.5741.23.14） 0.5m=0.778m 取 D=800 集水系统的计算简图如图所示 河北工程大学毕业设计（论文） 19 图 4-4指形槽平面图 4.排泥系统 机械排泥装置可充分发挥沉淀池的容积利用率，且排泥可靠,故在此采用虹吸式机 械吸泥机排泥，栅车行走速度 v=1.0m/min (1)干污泥量 Q干=Q4（1000-10）10 -6=(1977364)m3/d(1000-10)10-6=48.94m3/d (2)污泥量 设污泥含水率为 95%,则 Qs=Q干(1-95%)=(48.940.05)m 3/d=978.8m3/d=40.78m3/h (3)吸泥机往返一次所需时间 t=2Lv=21101.0min=220min (4)设虹吸管排列数为 Z=10 根，管内流速 v1=1.5m/s,单侧排泥。 最长虹吸管长 l ,=22.5m。采用连续式排泥，虹吸管管径为 d ,=(4Q sv1Z_) 0.5=(440.783.141.5103600)0.5103=31.00 选用 DN30 水煤气管，管内流速 v1=1.45m/s (5)吸口的断面确定 吸口的断面积与管口断面积相等 已知吸管的断面积 A=d ,2/4=3.140.0524 =0.002 设吸水口长 l =0.2m,则吸口宽度 b=A/l=0.0020.2=0.01m （6)吸泥管路水头损失计算 进口1=0.1，出口2=1，90 0弯头 3=1.9752 河北工程大学毕业设计（论文） 20 则局部水头损失 hi=(0.1+1+1.9752)1.5 229.81m=0.58m 管道部分水头损失 hg=(l ,v 1 2)/(d,2g)=0.02622.51.520.0529.81m=1.34m 总水头损失 h1=hihg=(0.58+1.34)m=1.92m 考虑管道使用年久等因素，实际水头损失 H1=1.3h1=1.31.92m=2.5m 排泥槽总长取 110m,槽宽取 1.0m,深取 1.0m。 引流泵选用 YQX-5 型潜水泵。 （7）沉淀池放空管直径 d=(0.7BLh 0.5/t)0.5 式中：d-放空管直径（m) B-池宽（m) L-池长（m) h-池的有效水深（m) t-泄空时间（s)。此处按 4h 计。 则 d=（0.7141103.5 0.543600）0.5=0.374m 取 400 5.沉淀池水力条件校核 水力半径 R=w/=bh/(2h+B/2)=700350(2350+700)=175cm 弗劳德数 Fr=v 2/(Rg)=1.22175981=0.8410-5(该值稍小于 110-5） ，基本满足。 絮凝池与沉淀池合建在室内。 4.74.7 V V 型滤池的设计计算型滤池的设计计算 4.7.14.7.1 设计要求设计要求 1.滤料采用石英砂， 有效粒径 d10=0.95-1.50 ,不均匀系数 K80为 1.3-1.4.不超过 1.6。滤料层厚度为 1.0-1.3m,粒径粗、滤速大时采用较厚的滤层。 2.长柄滤头配气配水系统需要根据滤头形式和滤头间距，综合考虑是否设置较薄的 承托层或不设承托层。承托层一般为粒径 1-2 ，厚 100 的粗砂。 3.过滤速度一般为 8-15m/h。滤层上的水深一般大于 1.2m。反冲洗时水位下降到排 水槽顶，水深只有 0.5m。 4.长柄滤头配气配水系统的滤帽缝隙总面积与滤池面积之比一般为 1.5%左右。 长柄 滤头在滤板上均匀布置，每平方米约布置 50-60 个。 5.滤头固定板下的气水室高度为 700-900 。 6.向气水室配气的配气干管（渠）的进口流速为 5m/s 左右；配气支管或孔口流速 为10m/s左右； 配水干管 （渠） 进口流速为1.5m/s左右； 配水支管或孔口流速为1-1.5m/s。 4.7.24.7.2 设计参数设计参数 设计流量 Q=2.29m 3/s。共设计 8 座滤池。 滤速 v=12m/h,强制滤速17m/h 河北工程大学毕业设计（论文） 21 采用先用空气反冲，然后用气-水同时反冲，最后再用水反冲的操作方式。 第一步气冲冲洗强度 q气 1=15L/(s.m 2) 第二步气-水同时反冲洗强度 q 气 2=15L/(s.m 2)，q 水 1=4L/(s.m 2) 第三步单独水冲洗强度 q水 2=5L/(s.m 2)表面扫洗用原水，冲洗强度取 q 表水=1.9L/(s.m 2)。 冲洗时间共计 t=12min=0.2h 第一步气冲时间 t 气=3min;第二步气水同时反冲洗时间 t气水=4min 第三步单独水冲时间 t水=5min;冲洗周期 T=48h 4.7.34.7.3 设计计算设计计算 1.池体尺寸 （1)滤池工作时间 t ,=24-24t/T=24h-240.248h=23.9h (2)滤池面积 F=Q/vt ,=1977361223.9 =689.46 取 F=690 选双格型滤池，滤池底板用混凝土，单格宽 B=3.5m,长 L=13m,面积 45.5 ，共 8 座池，每座面积 f=91 ,总面积 728 实际滤速 v1=Q/Ft ,=19773672823.9=11.36m/h (3)校核强制滤速 v , v ,=nv 1/(n-1)=811.367=12.98m/h 1.1m/s 满足要求。 （3）反冲洗用气量 Q反气的计算 反冲洗用气量按气冲强度最大时的空气流量计算。这时气冲的强度为 15L/(s.m 2)。 Q反气=q气f=1510 -3m3/(s.m2)91 =1.365m3/s 河北工程大学毕业设计（论文） 23 (4)配气系统的断面计算 配气干管进口流速为 5m/s 左右，则配气干管（渠）的截面 A 气干= Q反气/v气干=1.3655 =0.273 反冲洗配气干管同样用钢管，直径 DN600mm,流速 4.24m/s。反冲洗所用空气由 反冲洗配气干管输送至气水分配渠，由气水分配渠两侧的布