《给水工程》课程设计(共29页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上给水工程课 程 设 计 说 明 书设计题目： A市净水厂设计姓 名 学 院 土木工程与建筑学院专 业 给排水学 号 指导教师 2013年 11 月 10 日目录一、水厂设计规模41.1 水厂基本资料41.2 水厂规模5二、水厂净水工艺选择52.1工艺选择5三、混凝设施53.1 药剂53.2 混凝剂投量计算63.3 混凝剂的配制和投加6四、机械混凝84.1 有效容积84.2 搅拌转速84.3 搅拌器角速度84.4 轴功率84.5 所需轴功率84.6 电动机功率8五、折板反应池95.1 单池设计水量95.2 设计计算95.3 水头损失计算115.4 折板絮凝池布置16六、沉淀池176.1 设计流量176.2 进水系统186.3 沉淀池的出水部分设计186.4 沉淀池放空管196.5 排泥设备选择196.6 沉淀池总高度19七、普通快滤池的计算207.1 滤池的布置207.2 滤池的面积尺寸207.3 滤池高度217.4 配气系统21八、清水池的计算268.1 有效容积268.2 平面尺寸268.3 清水池的进水管278.4 清水池的出水管278.5 清水池的溢流管278.6 清水池的排水管27九、清水池布置279.1 导流墙279.2 检修孔289.3 通气管289.4 覆土厚度28十、加氯间的设计28十一、液氯仓库28参考文献.29专心-专注-专业A市净水厂设计一、 水厂设计规模1.1水厂基本资料1.1.1厂址区气候资料土质为亚粘土，冰冻深度-0.4m，地下水位为-7m，年降水量1500 mm，年最高气温38，最低气温-12，年平均气温22。常年主导风向为东北偏北（NNE），静风频率为12，年平均风速为3.4m/s。 风向玫瑰图1.1.2厂址区地形资料厂址区所在地区为湖北地区，水厂位置距离河岸200m，占地面积充分。厂区地形平坦，地面标高185.00m。厂区地形图如下。1.1.3水源资料水源为地面水源，水量充沛；河流最高水位178m，最低水位168m，常水位171m。水质符合饮用水源的水质标准，具体水质指标见下表，进水悬浮物平均含量约2100mg/L。表1 原水水质分析结果项 目化 验 结 果最 大最 小平 均水 温oC27.03.018.8色 度 （度）/10浊 度500525pH/7.7总硬度mg/L（CaO）100铁 mg/L0.06锰 mg/L0.05氟化物 mg/L0.04氰化物 mg/L无砷 mg/L无汞 mg/L无镉 mg/L无铬（六价）mg/L0.02铅 mg/L0.03氨 氮 mg/L0.5亚硝酸盐 mg/L0.10高锰酸盐指数 mg/L2.96总大肠菌群 个/L1000细菌总数 个/ml801.1.4 出厂水水质水质：出厂水满足生活饮用水卫生标准（GB57492006）的相关要求。1.2 水厂规模水厂承担A市近期城市水量为 m3/d,远期水量为 m3/d，根据水厂规模的相关规范，日产水量大于m3/d为大型水厂，故A市水厂设计规模为产水量m3/d的大型水厂。水厂占地面积S二、水厂净水工艺选择2.1工艺选择水厂以天然地表水水源为取水来源，原水水质符合饮用水水质标准，进水悬浮物含量2100mg/L，要求出水水质满足生活饮用水卫生标准（GB57492006）的相关要求，因此根据相关规范规定可采用PAC氯消毒原水机械混合池折板反应池斜管沉淀V型滤池 清水池三、 混凝设施3.1药剂根据原水的水质水温和pH值的情况，选用混凝剂为聚合氯化铝，投加浓度为10。 优点：净化效率高、用药量少、出水浊度低、色度小，过滤性能好，温度适应性高，pH值使用范围宽（pH=59）。操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本较低。采用计 量泵湿式投加，不需要加助凝剂。3.2混凝剂投量计算设计中取日处理水量（不包含自用水）；采用碱式氯化铝，根据原水水质及武汉地区凝聚剂应用情况，单位混凝剂投量大取。当a取26.0mg/L时：日混凝剂投量3.3 混凝剂的配制和投加3.3.1 混凝剂投加方法混凝剂投加方法有湿投和干投，干投应用较少，本设计采用湿投方法。3.3.2混凝剂调制方法混凝剂采用湿投时，其调制方法有水力、机械搅拌方法，水力方法一般用于中、小型水厂，机械方法可用于大、中型水厂，本设计采用机械方法调制混凝剂。3.3.3 溶液池容积设计中取混凝剂的浓度，每日调制次数次，混凝剂最大投加量，设计处理水量，则溶液池容积溶液池采用钢筋混凝土结构，单池尺寸为，高度中包括超高0.3 m，沉渣高度0.3 m。溶液池实际有效容积满足要求。池旁设工作台，宽1.01.5m，池底坡度为0.02。底部设置DN100mm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。沿地面接入药剂稀释用给水管DN80mm一条，于两池分设放水阀门，按1h放满考虑。3.3.4 溶解池容积溶解池尺寸为，高度中含超高0.3m，底部沉渣高0.2m。为操作方便，池顶高出地面0.8m。溶解池实际有效容积溶解池采用钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理，池底设0.02坡度，设DN100mm排渣管，采用硬聚氯乙烯管。给水管管径DN80mm，按10min放慢溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管。3.3.5 溶解池搅拌设备溶解池采用机械搅拌，搅拌桨为平桨板，中心固定式，搅拌桨板安装见图1。溶解池搅拌机示意图搅拌设备查给水排水快速设计手册第一册表7-6，适宜本设计的参数列于表1中。搅拌设备应进行防腐处理。 搅拌设备参数表 表1溶解池尺寸B×B(m)池深H(m)桨叶直径D(mm)桨板深度L(mm)H1(mm)H(mm)E(mm)搅拌机重量（kg）2.1×2.1167501200100330/2003.3.6 投加方式混凝剂的湿投方式分为重力投加和压力投加两种类型。重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加。压力投加方式有水射器投加和计量泵投加。3.3.7 计量设备计量设备有孔口计量、浮杯计量、定量投药箱和转子流量计。设计采用耐酸泵与转子流量计配合投加。 计量泵每小时投加药量 耐酸泵型号25F-25选用二台，一用一备。 25F-25型耐酸泵参数：流量为1.983.96 m3/h、扬程为26.824.4m、转数为2960转/分、配套电机功率1.5kW，生产单位石家庄水泵厂。四、机械混凝4.1 有效容积取混合时间，池数n=4个，则机械混合池尺寸及有关参数选定，直径：深： 池总高： 搅拌器外缘速度： 搅拌器直径：，设计中取2.0 m 搅拌器宽度：，设计中取0.4 m 搅拌器层数：因，设计中取一层 搅拌器叶数： 搅拌器距池底高度：4.2搅拌转速4.3搅拌器角速度4.4轴功率取阻力系数，搅拌器层数层，搅拌器半径，则4.5所需轴功率取水的动力黏度，速度梯度，则 ，满足要求。4.6电动机功率取传动机械效率，则 机械混合池计算各部分尺寸示意如图所示。五、折板反应池5.1单池设计水量水厂总设计规模为 m3/d，折板絮凝池分为两个系列，每个系列设计水量为： 5.2设计计算折板絮凝池每个系列设计成4组。5.2.1单组絮凝池有效容积 取絮凝时间，则 分三段絮凝，第一段采用相对折板，第二段采用平行折板，第三段采用平行直板折板布置采用单通道，絮凝池与沉淀池合建。取有效水深，单组池宽，则 将絮凝池垂直水流方向分6格，每格1.7m.沿着水流方向平行分6格，每格1m。絮凝池长度方向用隔墙分成3段，首段和中段格宽均为1.0m，末段格宽为2.0m，隔墙后为0.15m，则絮凝池总长度为： 5.2.2各段分格数与平流沉淀池组合的絮凝池池宽为32.0m，用3道隔墙分成4组，每组的流量每组池宽为首段分成10格，则每格长度:首段每格面积 通过首段每格的平均流速 中段分为8格，末段分为7格，则中段、末段的各格格长、面积、平均流速分别为：，5.2.3停留时间计算首段停留时间 中段停留时间 末段停留时间 实际总停留时间5.2.4隔墙空洞面积和布置水流通过折板上、下转弯和隔墙上过水孔洞流速，首、中、末段分别为0.3m/s、0.2m/s和0.1m/s，则水流通过各段每格格墙上孔洞面积为：，取0.75 m2，孔宽1.0 m，则孔高为0.75 m，实际通过首段每格格墙上孔洞流速 ，取1.1m2，孔宽1.0m，则孔高1.1m，实际通过中段每格格墙上孔洞流速 ，取2.2m2，孔宽1.5m，则孔高1.47m，实际通过末段每格格墙上孔洞流速 孔洞在格墙上、下交错布置。5.2.5折板布置折板布置首段采用峰对峰，中段采用两峰相齐，末段采用平行直板。折板间距采用0.4m。折板长度和宽度各段分别采用2.0m×0.6m、1.50m×0.6m和1.50m×0.6m。5.3水头损失计算5.3.1相对折板设通道宽为1.4m,设计峰速为0.34m/s,则峰距: ,取0.6m。实际峰速为：。谷距: 。板宽采用500mm，夹角90°，板厚60mm。侧边峰距:侧边谷距: 中间部分谷速: 侧边峰速: 侧边谷速: 水头损失计算:中间部分:渐放段损失:m渐缩段损失:m按图布置,每格设有12个渐缩和渐放,故每格水头损失:h=12×(0.0022+0.005)=0.0864m。侧边部分:渐放段损失: m。渐缩段损失: m每格共6个渐缩和渐放,故h=6×(0.00025+0.)=0.0053m。进口及转弯损失:共1个进口,2个上转弯,3个下转弯,上转弯处水深H4为0.7米,下转弯处水深为H3=1.2米,进口流速取0.3m/s。进口尺寸为0.9m×1.0m。上转弯流速为: ,下转弯流速: 上转弯取1.8,下转弯及进口取3.0,则每格进口及转弯损失之和为:m总损失:每格总损失: 第一絮凝区总损失: 第一絮凝区停留时间: 第一絮凝区平均G值:5.3.2平行折板折板间距等于第一区的中间部分峰距即0.6米。通道宽取2.0米。布置形式如下图:中间部分流速为: ,可以.侧边峰距b3:b3=6.9-6×0.6-7×0.04=3.02m.由图可知,b3+b3+c=3.02m,故侧边谷距b4=b3+c=0.335+1.3325=1.6675m.侧边峰速侧边谷速水头损失计算:中间部分:一个90º弯头的水头损失按图布置,共有18个/每格,则每格水头损失.侧边部分渐放段损失: 渐缩短损失: 每格共有6个渐缩和渐放,故h=6×(0.0001+0.00026)=0.00216m。进口及转弯损失:共有1个进口,3个上转弯,4个下转弯,上转弯处水深H4为0.7米,下转弯处水深为1.2米,进口流速取定为0.2m/s,进口尺寸为0.8m×1.75m,上转弯处流速为,下转弯处流速为: 。上转弯取1.8,进口及下转弯取3.0,则每格进口及转弯损失为:每格总损失为: .第二絮凝区总损失为: 第二絮凝区的停留时间: 平均速度梯度G值: 5.3.3平行直板板厚为84mm,具体布置见下图平均流速取0.1m/s,通道宽度为: ,取2.6米。水头损失:共1个进口及5个转弯,流速采用0.1m/s, =3.0,则单格损失为: 。总水头损失为：停留时间为: 平均G值为: 5.3.4折板絮凝池总水头损失5.3.5各絮凝段主要指标絮凝段絮凝时间(min)水头损失(m)G(s-1)GT值第一絮凝段4.390.2658992.61×104第二絮凝段6.280.114454.32.05×104第三絮凝段8.160.018419.110.94×104合计18.830.398658.556.62×1045.3.6各絮凝区进水孔第一絮凝区进口流速取,则第一絮凝区进水孔所需面积为：进水孔宽取0.90m，高取1.03m。第二絮凝区进口流速取，则第二絮凝区进水孔所需面积为：进水孔宽取1.2m，高取1.16m。第三絮凝区进口流速取，则第三絮凝区进水孔所需面积为：进水孔宽取1.5m，高取1.86m。5.4折板絮凝池布置在絮凝池各段每格隔墙底部设200mm×200mm排泥孔，池底设2.0%坡度，坡向沉淀池，在过渡段设排泥管，管径DN200。折板絮凝池布置如图3。六、沉淀池 本设计水厂日产水量吨，厂区面积大，地势平坦，合适建设平流和斜管（板）沉淀池。考虑平流式沉淀池基建费用较低，抗水质、水量变化能力较强，构造简单，利于管理因此选择建设平流式沉淀池。6.1设计流量取沉淀池个数n=4， 6.1.1平面尺寸计算沉淀池有效容积取停留时间，则每个沉淀池的设计水量为6.1.2沉淀池长取水平流速，则6.1.3沉淀池宽度取沉淀池有效水深h=3.1m,则，设计中取17m。沉淀池长宽比，满足要求；长深比6.1.4复核沉淀池中水流的稳定性水流断面积 ，湿周 ，则水力半径 弗劳德数，介于0.00010.00001之间，满足要求。 6.2进水系统6.2.1沉淀池的进水部分设计沉淀池的配水，采用穿孔花墙进水方式。墙长12m，墙高3.4m，有效水深3.1m。取孔口流速，则孔口总面积 每个孔口采用矩形的半砖空洞，其尺寸为0.125m×0.126m，开孔率为0.125×0.126/（0.125×0.126*3.1）=3.23%，则孔口数为540个。取局部阻力系数则进口水头损失 可以看出，计算得出的进水部分水头损失非常小，为了安全，此处取为0.05m。布水墙如下图6.3沉淀池的出水部分设计沉淀池的出口布置要求在池宽方向上均匀集水，并尽量滗取上层澄清水，减小下层沉淀水的卷起，目前采用的办法多为采用指形槽出水。指形槽的个数 ：N=6指形槽的中心距 ： 指形槽中的流量：，考虑到池子的超载系数为20，故槽中流量为： 槽宽，为便于施工，取b=0.57m6个集水槽，双侧进水。每根槽长：8.92m，取9.0m沉淀池的出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形。取溢流堰的堰上负荷，则溢流堰的总堰长 出水堰的堰口标高能通过螺栓上下调节，以适应水位变化。取渠道宽度，则出水渠起端水深 出水渠道的总深设为1.1m，跌水高度0.24m。渠道内的水流速度 沉淀池的出水管管径初定为DN1100mm，此时管道内的流速 6.4沉淀池放空管取放空时间t=2h，则放空管管径 设计中取放空管管径为DN700mm。6.5排泥设备选择沉淀池底部设泥斗，每组沉淀池设8个污泥斗，污泥斗顶宽1.25m，底宽0.45m，污泥斗深0.4m。采用HX8-14型行车式虹吸泥机，驱动功率为0.37×2kW，行车速度为1.0m/min。6.6沉淀池总高度取沉淀池超高污泥斗高度则七、普通快滤池计算77.1滤池的布置采用普通快滤池，双排布置，按单层滤料设计，采用石英砂作为滤料。拟用大阻力配水系统，单独水反冲洗。主要参数如下设计水量 滤速 冲洗强度 冲洗时间 7.2 滤池面积及尺寸滤池工作时间为24h,冲洗周期为12h,滤池实际工作时间（只考虑反冲洗停留时间，不考虑排放初滤水时间）滤池总面积为滤池个数采用N=12个，成双排对称布置单池面积 >30采用滤池长宽比 每池平面尺寸采用校核强制滤速 (满足强制滤速的要求)7.3滤池高度承托层高度：H1采用0.45m滤料层高度：H2采用0.70m沙面上水深：H3采用1.70m保护高度：H4采用0.25m故滤池总高度：H= H1+ H2+ H3 +H4=0.45+0.7+1.70+0.25=3.10m普通快滤池总体布置见图3图3 普通快滤池示意图（单位m）：7.4配水系统（每只滤池）采用大阻力配水系统，其配水干管采用方形断面暗渠结构。布置见下图4。图4 穿孔管大阻力配水系统示意图7.4.1干管采用钢筋混凝土渠道，断面尺寸采用0.7m×0.7m，断面面积f总=0.49m2，干渠长11m。干渠流量 采用流速 （干管埋入池底，顶部设滤头或开孔位置）干渠始端流速 7.4.2支管支管中心距采用 每池支管总数 每根支管入口流量 支管直径采用，支管截面面积支管始端流速 7.4.3孔眼布置支管孔眼总面积与滤池面积之比K采用0.25%孔眼总面积 采用孔眼直径 每个孔眼面积 孔眼总数 每根支管孔眼数 支管孔眼布置设两排，与垂线成45°夹角向下交错排列每根支管长度 每排孔眼中心距 7.4.4 孔眼水头损失支管壁厚采用，流量系数水头损失7.4.5复算配水系统支管长度与直径之比不大于60，则孔口总面积与支管总横截面积之比小于0.5，则干管横截面积与支管总横截面积之比，一般为1.752.0，则孔口中心距应小于0.2，即7.4.6洗砂排水槽两槽中心距，采用排水槽个数：根排水槽长度：每槽排水量：槽底断面采用三角形标准断面。 槽底断面尺寸：，取0.45m排水槽底厚度，采用砂层最大膨胀率；砂层厚度：洗砂排水槽顶距砂面高度：洗砂排水槽总平面面积：复算： 排水槽总平面面积与滤池面积之比，一般小于，则7.4.7滤池各种管渠计算(1) 进水进水总流量： 采用进水渠断面：渠宽，水深为，进水渠中的流速：各个滤池进水管流量：采用进水管直径： 管中流速：(2) 冲洗水冲洗水总流量：采用管径： 管中流速：(3) 清水清水总流量：清水渠断面：同进水渠断面（便于布置）B=0.8 H=0.6每个滤池清水管流量：采用管径： 管中流速： (4) 排水排水流量排水渠断面： 宽度，渠中水深渠中流速： (5) 冲洗水箱冲洗时间： 冲洗水箱容积：水箱内水深采用： 圆形水箱直径： 水箱底至滤池配水管间的沿途及水头损失之和： 配水系统水头损失： 承托层水头损失：滤料层水头损失：安全富余水头，采用冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面圆形水箱直径 八、清水池的计算8.1有效容积取经验系数，则 清水池共设6座，则每座清水池的有效容积 8.2平面尺寸取清水池的有效水深，则每座清水池的面积 取清水池的宽度，则 清水池长度 ，设计中取为38m则清水池实际有效容积为 取清水池超高，则清水池总高 8.3清水池的进水管取进水管管内流速，则 进水管管径 设计中取进水管管径为DN900mm，则管内实际流速为0.77 m/s。8.4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最大流量计。 取时变化系数，则最大流量 取出水管管内流速，则出水管管径 设计中取出水管管径为DN1200mm，则流量最大时出水管内的流速为0.78m/s。8.5 清水池的溢流管溢流管的管径与进水管管径相同，取为DN900mm。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。8.6清水池的排水管 取放空时间，排水管内水流速度，则排水管的管径 设计中取排水管管径为DN700mm。九、清水池布置9.1 导流墙在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，保证氯与水的接触时间不小于30min。每座清水池内设置2条导流墙，间距为5.0m，将清水池分成3格。在导流墙底部每隔1.0m设0.1m×0.1m的过水方孔，使清水池清洗时排水方便。9.2 检修孔在清水池底部设圆形检修孔2个，直径为1200mm。9.3 通气管为了使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设通气孔。通气孔共设12个，每格设4个，通气管的管径为200mm，通气管伸出地面的高度高低错落，便于空气流通。9.4 覆土厚度清水池顶部应有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1.0m。十、加氯间的设计10.1 已知条件 计算水量Q=×1.05=11068.75m3/h，预氯化最大投加量为1.5mg/L，清水池最大投加量为1mg/L。10.2 设计计算清水池加氯量为二泵站加氯量自行调节，在此不做计算。为保证氯消毒时的安全和剂量正确，采用加氯机加投氯，并设校核氯量的计量设备。选用LS80-3转子真空机加氯机5台，3用2备。十一、液氯仓库11.1已知条件 计算水量Q=×1.05=11068.75m3/h预氯化最大投加量为1.5mg/L，清水池最大投加量为1mg/L。11.2设计计算 仓库储备量按照15天最大用量计算，则储备量为M=24×（16.603+11.068）×15=9767.17kg选用容量为1t的氯瓶9个。 参考文献 严熙世，范谨初. 给水工程（第四版）.中国建筑工业出版社，1999，北京严熙世，给水排水快速设计手册第一册，给水工程，中国建筑工业出版社：北京1995严熙世，给水排水快速设计手册第三册，常用设备，中国建筑工业出版社：北京1995给水排水设计手册，第三册，城镇给水，中国建筑工业出版社：北京，2004.4给水排水设计手册，第一册，常用资料，中国建筑工业出版社：北京，2004.4给水排水设计手册，第十册，常用设备，中国建筑工业出版社：北京，2004.4