14万吨给水厂毕业设计

设计计算说明书设计规模和工艺流程设计规模某水厂总设计能力为140345.9387m3/d，水厂自用水量按供水量的6%计算。一级泵站、配水井、加药间、药库、加氯间、氯库、二级泵站等土建工程同时兴建。工艺流程比较水质着重处理浊度。选择普通工艺，即：预沉----混凝----沉淀----过滤----消毒。工艺流程图如下：图1工艺流程水处理构筑物设计计算辐流式预沉池的设计预沉采用自然沉淀1.1已知条件设计水量Q=5847.7475m3/h原水含砂量为500JTU=500mg/L。采用连续刮泥。1.2设计计算1.2.1总面积式中F---沉淀池总面积（m2）u---静止沉淀时的浑液面沉降速度（mm/s）f0----每池进水竖管的股流区面积（m2）---系数，为动水沉降速度与静水沉降速度的比值；n-----沉淀池个数1.2.2悬浮物(或浑液面)沉降速度自然沉淀取=0.13mm/s。1.2.3单池出水量式中取1.1f----单个沉淀池的面积（m2）f0----每个沉淀池涡流区面积（m2），采用100m2；u----沉降速度（mm/s）。1.2.4池子个数n取4个1.2.5池子容积（1）每池总容积W式中R---沉淀池半径（m），此处R=D/2=35m；r---沉淀池底部集泥坑半斤（m），采用r=1.0m；H0---池周边处水深（m）；i---池底坡度。设计中取r=1m，H0=3m，i=0.05每池有效容积考虑到实际运行时有10%的容积因死角等原因而不起作用，故吃的有效容积W0=0.9W=0.913783.24m3=12404.92m31.2.6沉淀时间1.2.7池内水流速度v1.2.8比值D/HD/H=70/3=23.3>3.5~61.3进水系统1.3.1进水管计算进水管采用D1=600mm流速1.3.2进水竖井计算进水竖井采用D2=2.0m进水竖井采用多孔配水，配水口尺寸a×b=0.5×1.5,共设6个沿井壁均匀分布。流速孔距l:1.3.3稳流筒计算筒中流速v3=0.03~0.02m/s，采用0.03m/s。稳流筒过流面积稳流筒直径D3=1.4出水系统1.4.1出水槽计算采用单侧90°三角堰出水，出水槽沿池壁环形布置，环形槽中水流由左右两侧汇入出水口。每侧流量q’=0.4061/2=0.203m3/s设出水槽宽度B=0.5m，水深0.80m则水流速度出水堰周长三角堰顶宽0.16m，深0.08m，每池有三角堰216.66/0.16=1354个每堰流量每堰水深三角堰后自由跌落0.1m，则出水堰水头损失为0.127m1.4.2出水管出水流量0.4061m3/s选管径DN600，管内流速v=1.39m/s1.4.3刮泥装置采用中心驱动刮泥机，刮泥机底部设有刮泥板，将泥推入集泥坑。1.4.4排泥管采用DN150mm的排泥管，间歇排泥。2.管式静态混合器的设计2.1已知条件总进水量为Q=140345.9387m3/d。水厂进水管投药口至絮凝池的距离为60m，进水管采用4条铸铁管DN600。时用水量Qh=5847.7475m3/h2.2设计计算2.2.1进水管流速v椐d1=600mm,q=140345.9387/(3600×24×4)=0.0406m3/s，查水利计算表知v=1.39m/s，i=3.92,则水头损失H=iL=3.92×60×4/1000=0.94m2.2.2混合器选择选用管式静态混合器，规格铸铁管DN600，如图2。图2·静态混合器3.机械絮凝池的设计3.1已知条件已知设计水量（包括自耗水量）Q=5847.7475m3/h采用四座絮凝池，每池设计流量1461.94m3/h3.2设计计算絮凝时间20min3.2.1絮凝池有效容积m33.2.2池长池内平均水深采用3.2m，搅拌器排数采用3，则水池长度式中----系数，一般采用10.~1.5，本设计采用1.4；Z----搅拌器排数（3~4）排；H----平均水深（m）取14m3.2.3池子宽度取10.9m图3·机械絮凝池平面图（单位dm）图4·机械絮凝池剖面图（单位·m）3.2.4搅拌器尺寸每排采用3个搅拌器，每个搅拌器长式中0.2----搅拌器间的净距和其离壁的距离为0.2m搅拌器外缘直径D=3.2—2×0.15=2.9m式中0.15----为搅拌器上缘离水面及下缘离池底的距离为0.15m每个搅拌器上装有四块叶片，叶片宽采用0.2m每根轴上桨板总面积为3.4×0.2×4×3=8.16m2占水流截面积10.9×3.2=34.88的23.39%。3.2.5每个搅拌器旋转时克服阻力所消耗的功率各排桨板中心点线速度采用叶轮桨板中心点旋转直径D0=2.9－0.2=2.7m，叶轮转数及角速度分别为桨板宽长比<1,查《给水排水设计手册》第3册（城镇给水第二版）表7-27得式中----水的密度为1000kg/m3；----重力系数第一排每个叶轮所耗功率式中kW同样求得第二排、第三排叶轮所耗功率分别为N2=0.056kW,N3=0.010kW3.2.6电动机功率设三排搅拌器合用一台电动机带动，则絮凝池所耗总功率为电动机功率（）3.2.7核算平均速度梯度值及值（按水温20℃计，=102×10-6kg·s/m2）第一排：反应池平均速度梯度：在104~106范围内。经核算，值及值均较合适。4.辐流式沉淀池的设计6.虹吸滤池的计算6.1平面计算6.1.1设计水量式中设计中取n=4四组虹吸滤池相同的形式和工艺参数，本设计就一组系统进行设计计算。6.1.2滤池面积式中设计中取v=10m/h6.1.3滤池分格数式中设计中取q=15取6格6.1.4单格面积取单格长度 L=6m，宽B=4.1m，布置如图单个实际面积。6.1.5正常过滤时的实际滤速6.1.6一格冲洗时其他5格的滤速一格滤池反冲洗时其他滤格可提供的最大反冲洗强度6.2.进水系统6.2.1进水渠道进水渠道内流速按扣除进水虹吸管所占进水断面计算，一般在0.8~1.2m/s，在条件许可时应取低值以减少渠道内的水头损失，使各格滤池能均匀进水，为便于施工渠道宽度应不小于0.7m。设计中设2条钢筋混凝土矩形水渠道，每条渠道的设计流量Q26.2.2进水虹吸管每格滤池的进水量进水虹吸管断面面积式中SS-----进水虹吸管断面面积；Qi-----每格滤池的进水量；vi-----虹吸管内流速（m/s）；一般采用0.6~1.0m/s设计中采用vi=0.6m/s进水虹吸管采用钢制矩形管取其长L1=0.45m，宽B1=0.30m，进水虹吸管实际断面=B1×L1=0.30×0.45=0.135m2虹吸管内实际流速。设最不利情况为一格检修，一格反冲洗，则强制冲洗时进水量强制冲洗时管内虹吸流速6.2.3正常过滤时进水虹吸管的水头损失=1\*GB3①进水虹吸管局部水头损失式中设计中取=2\*GB3②进水虹吸管的沿程水头损失式中h1-----进水虹吸管盐城水头损失（m）；L------进水虹吸管总长（m）；R------水力半径（m）；C------谢才系数；x------湿周；n------粗糙系数。查得n=0.012设计中取L=1.2m进水虹吸管总水头损失为，设计中取0.056.2.4强制冲洗时进水虹吸管的水头损失如前所述，强制冲洗时虹吸管内流速为0.75m/s根据水头损失和流速的平方呈正比关系即可求出强制冲洗时的水头损失强制冲洗时水位壅高为0.11-0.05=0.06m6.2.5堰上水头式中H12------堰上水头（m），一般以不超过0.1m为宜；la------堰板长度（m），为减少水头损失应尽量采用较大的堰板长度，一般采用1.0~1.2m设计中取la=1.2m同理强制冲洗时堰上水头强制冲洗时堰上水头增加0.13-0.098=0.032m6.2.6强制冲洗时的总水位壅高强制冲洗时的总水位壅高H17为强制冲洗时水位壅高与强制冲洗时堰上水头增加值的和：H17=0.06+0.032=0.0926.2.7虹吸管安装高度式中0.04------凹槽底在强制冲洗时水位以上的高度（m）；0.06------虹吸管顶部转弯半径（m）H19=0.045+0.092+0.04+0.06=0.237m取0.24m6.2.8虹吸水封高度式中H14------虹吸水封高度（m）；Si--------进水斗横截面积（m2）设计中取Si=0.6×1.2=0.72m26.2.9进水渠道水头损失=1\*GB3①所需渠道过水断面面积式中设计中取vw=0.80m/s假定活动堰板高度H13=0.05,由此可推出进水渠道的末端水深Hend=H15+H14+H13+H12+H16式中Hend-----进水渠道的末端水深（m）;H15-------虹吸进水管底距进水斗的距离（m）设计中取H15=0.2mHend=0.2+0.058+0.05+0.098+0.045=0.451m进水渠宽假设进水虹吸管采用钢板厚度为0.01m，则整个虹吸管所占的宽度为0.30+2×0.01=0.32m，设计中取WW=0.58m则进水渠道整个宽度应为0.58+0.32=0.9m=2\*GB3②进水渠道的水头损失式中6.2.10进水渠总高度H10=H15+H14+H13+H12+H16+H17+h1c+H18式中H10----进水渠总高度（m）；H13-----活动堰高（m）。一般≤0.1m；H18-------进水渠总的超高（m），一般采用0.1~0.3设计中取H18=0.140m，H13=0.05mH10=0.2+0.058+0.05+0.098+0.045+0.092+0.017+0.135=0.70m6.2.11降水管水头损失=1\*GB3①降水管管中流速式中v11---降水管管中流速（m/s）；d----降水管直径（m）设计中取d=0.5m=2\*GB3②降水管的水头损失降水管的水头损失包括局部损失和沿程损失，其中沿程损失很小可以忽略不计，其局部损失即可代表降水管的水头损失。式中设计中取6.3出水系统出水系统包括清水室、出水孔洞、清水渠和堰板见图过滤后的清水首先经过清水室垂直向上，通过出水孔洞进入清水渠，然后再经过堰板跌落到池外。冲洗时清水由清水渠向下经出水孔洞进入清水室，然后在进入到滤池底部的配水室进行滤池反冲洗；为满足单格检修的要求，每格滤池单独设置清水室和出水（检修）孔洞。设置堰板的目的是为了保证一定的冲洗水头，设置活动堰板的目的是为了适应不同水温时反冲洗强度的变化。6.3.1清水室和出水渠宽度的确定清水是按构造配置，宽度取0.8m。清水渠宽度按照两个清水室宽度和它们之间的隔墙的厚度确定，设计中隔墙厚度取0.2m，则整个清水渠的宽度为1.8m。6.3.2出水堰堰上水头为降低堰上水头，设计中取b=6m6.4反冲洗系统6.4.1配水系统虹吸滤池采用中、小阻力配水系统。6.4.2反冲洗水到滤池的局部损失和沿程损失这一部分水头损失包括水经过检修孔洞的水头损失和水流经底部配水空间的水头损失，因为沿程损失很小，可以忽略不计，因而主要计算局部损失。一格滤池设计两个Φ500的检修孔，水流经检修孔洞时的局部损失设计中取，q=0.015m3/（s·m2），f=24.6m2，d=500mm滤池底部配水空间进口部分的局部阻力式中hx----滤池底部配水空间进口部分的局部损失（m）；----局部阻力系数；u1----进口流速（m/s）；H1----滤池底部配水空间的高度（m）；W-----滤池宽度（m）。设计中取H1=0.04m,=0.56.4.3.水流经小阻力配水系统的水头损失双层孔板。滤板的开孔比上层为1%，下层为1.7%；则上层的开孔面积为ω上=2406×1%=0.246m2，下层的开孔面积为ω下=24.6×1.7%=0.4182m2；冲洗时孔口内流速，。滤板内水头损失式中------滤板内水头损失（m）；------双层滤板中上层滤板的水头损失（m）；------双层滤板中下层滤板的水头损失（m）；-------孔口流量系数，一般采用0.65~0.79.设计中取=0.76，=0.69考虑滤板制作及安装使用中的堵塞等因素，取=0.3m。6.4.4.反冲洗水流经承托层的水头损失式中h’g----反冲洗水流经承托层的水头损失（m）----水的粘度系数[kg/(s·m)]H3-------承托层厚度（m）u------反冲洗流速（m/s），数值上等同于反冲洗强度D-----承托层平均粒径（m）m-----孔隙率水温20℃时，设计中取H3=0.2m，D=0.0032m，m=0.38，6.4.5.水流经滤料时的水头损失式中滤料的密度（kg/m3），对于石英砂滤料，通常取2650kg/m3；H8-----滤料层厚度（m）；m0--------滤料膨胀前的孔隙率。设计中取H8=0.7m，m0=0.416.4.6.总水头损失=0.023+0.001+0.3+0.065+0.68=1.069m7.清水池的计算已知设计用水量Q=140345.9387m3/d=5847.7475m3/h。设计计算过程如下：清水池调节容积取设计水量的10%，则调节溶积V1=140345.9387×10%=14034.6m3消防用水量按同时发生两次火灾，一次灭火用水量取55L/s，连续灭火时间为2h,则消防容积V2=55×2×3600÷1000=396m3根据本水厂选用的构筑物特点,水厂自用水储备容积为V3=0.则清水池总容积为V=V1+V2+V3=14034.6+396+0=14430.6m3清水池设两个,有效水深取H=5m,则单池面积为A=V/2H=14430.6÷2÷5=1443.06m2取B×L=30×49=1470m2。超高取0.5m，则清水池高度取5.5m8.加药间的设计计算已知计算水量Q=140345.9387m3/d=5847.7475m3/h。混凝剂选择硫酸铝，混凝剂最大投药量u=20mg/L,药溶液的浓度b=15%，混凝剂每日配制次数n=2次。设计计算过程如下：8.1溶液池溶液池体积3。取9.4m3形状采用矩形，尺寸为B×L×H=3m×3m×1.2m=11.25m3。其中包括超高。8.2溶解池溶解池体积W2=0.3W1‘=0.3×9.4=2.81m3。溶解池池体尺寸为B×L×H=2m×1m×（1.4+0.3）m溶解池的放水时间采用t=30min，则放水流量放水管采用塑料管，查水力计算表得管径do=25mm,相应流速vo=2.365m/s溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。8.3投药管投药管流量查水力计算表得投药管管径d=32mm,相应流速v=2.1245m/s溶解池底部设管径d=100mm的排渣管一根。8.4投药计量设备9.药剂仓库的计算9.1已知条件混凝剂为精制硫酸铝，每袋质量是40Kg,每袋规格为0.5m×0.4m×0.2m。投药量为20mg/L，水厂设计水量为5847.7475m3/h。药剂堆放高度1.5m，药剂储存期为30天。9.2设计计算硫酸铝的袋数式中Q---水厂设计水量，m3/h;U---投药量，mg/L；T---药剂储存期，d；W---每袋药剂质量，kg(袋)，取2106袋。堆放面积A2）式中H----药剂堆放高度，m；V----每袋药剂体积，m3；e---堆放孔隙率，每堆时e=20%70.2m2仓库平面尺寸B×L=8.5m×10m=85m210.加氯间的设计计算 10.1已知条件计算水量Q=5847.7475m3/h。查表取预氯化最大投加量为1.5mg/L，清水池最大投加量1.0mg/L。10.2设计计算预加氯量为QL=0.001αQ=0.001×1.5×5847.7475=8.772Kg/h