水厂设计计算说明书5万吨.doc
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1、精品文档,仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除姓名:李国率班级:应化0902学号:2009040901目 录第一章 前 言11.1 研究或设计的目的和意义11.1.1 总体目标11.1.2 具体目标1第二章 本 论22.1.2 用水量计算22.2 水处理构筑物设计42.2.1 反应设备的计算42.2.2 沉淀设备的设计82.2.3 滤池工艺设计与计算132.2.4 反冲洗泵房工艺设计与计算252.2.5 加药间及药库282.2.6 清水池工艺设计与计算302.2.7 吸水井布置342.2.8 送水泵站工艺设计与计算342.3 水厂平面布置352.3.1 一般要求352.3.2 布置原则362
2、.3.3 水厂的平面布置362.3.4 水厂高程布置36第三章.37参 考 文 献37第一章前言1.1.1 总体目标按照工程实际的具体要求完成*设计规模为1.0105m3/d的城镇给水处理厂的工艺设计,包括工艺计算和图纸绘制两部分工作,计算成果达到扩大初步设计要求。工艺选择和设计要能满足现行国家规范和标准的要求,经构筑物处理后的水即要保证城市用水量要求,又要满足出厂水达到生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)的具体标准值。1.1.2 具体目标1 完成设计说明书1份 内容完整、方案合理、格式规范、论证合理、章节设置合理、层次分明、计算正确、文字通顺、图表清晰; 2完成工艺专业图1套图纸深度
3、基本上达到初步设计要求、图面整洁、表达正确、布局合理、线条分明、尺寸标注规范;3意义通过对水厂的设计,能在学习理论知识的同时,有效的将理论知识与生产实际相结合,在对水厂处理工艺和处理流程进行计算设计的同时,进一步掌握并熟练运用城镇给水处理厂工艺设计的相关理论知识和设计方法、程序、技巧等,并学会充分利用现今发达的网络资源进行辅助设计和资料查询,为今后走上工作岗位,能够胜任工作打下基础。第二章 本 论2.1.1 用水量计算城市用水量包括居民生活用水、工业企业生产用水和生活用水、消防用水、浇洒道路和绿化用水、未预见水量、管网漏失水量。根据定兴县县城总体规划(修编)(20032020)及室外给水设计规
4、范(GB50013-2006)以及县自来水公司提供的供水数据,目前定兴县城人均最高日生活用水量约为160 L/cap.d,考虑到定兴县城社会经济发展, 2015年定兴县城人均最高综合生活用水量确定为180L/cap.d;工业用水量按最高日综合生活用水量的10计;道路广场浇洒按1.0L/(m2d)计;绿化用水按1.0L/(m2d)计;管网漏损按上述水量之和的10计;未预见水量按上述五项水量之和的8计;水厂自用水量按最高日上述五项水量之和的6计。定兴县城2015、2020年用水量测算如表2.1所示。2.1.2建设规模确定根据定兴县城用水量测算表,2015年定兴县城最高日总需水量为9.26万m3/d
5、,2020年最高日需水量为12.28万m3/d。定兴县城现有水厂设计总规模为2.30万m3/d,为解决目前定兴县城喝水难的问题,充分发挥现有水厂的产水能力,本工程按照近期日输水规模10.00万m3/d设计,因此在定兴南关新建水厂一座,规模为10.00万m3/d,并配套建设取水、输水工程,以满足远期县城的用水需求。本工程的配水管网按照远期2020年最高日供水12.28万m3/d设计,并视县城的发展在2020年前逐步完善。2.1.3设计方案的选定 综合上述比较,考虑到该城市的经济现状,结合本工程实际情况,选用“栅条絮凝池斜管沉淀池V型滤池液氯消毒”的主体工艺。 序号项目单位2015用水量2020用
6、水量1服务人口104cap43.2046.522综合生活用水量标注L/capd180.00200.003供水普及率%90.0095.004综合生活用水量104m3/d7.008.845工业用水量104m3/d0.700.886规划道路广场面积104m280.20100.257浇洒道路广场用水指标L/(m2d)1.001.008浇洒道路广场用水量104m3/d0.080.109规划公用绿地面积104m260.9568.3710浇洒绿地用水指标L/(m2d)1.001.0011浇洒绿地用水量104m3/d0.060.0712管网漏损用量104m3/d0.791.0413未预见水量104m3/d0.
7、690.9214最高日用水量104m3/d9.2612.28表2.1 定兴县城2015、2020年用水量测算表2.2 水处理构筑物设计2.2.1 反应设备的计算在絮凝池内水平放置栅条形成栅条絮凝池,栅条絮凝池布置成多个竖井回流式,各竖井之间的隔墙上,上下交错开孔,当水流通过竖井内安装的若干层栅条或栅条时,产生缩放作用,形成漩涡,造成颗粒碰撞。栅条絮凝池的设计分为三段,流速及流速梯度G值逐段降低。相应各段采用的构件,前段放密栅条,中段放疏栅条,末段不安装栅条。1.设计参数本设计采用栅条絮凝池,设计水量Q0=1.06105m3/d=1.23m3/s。絮凝池分为2组,每组1个池子,每组设计流量 Q=
8、1.23/2=0.62m3/s。絮凝时间:,有效水深H0=4.5m(与后续沉淀池水深相配合),超高0.3m,池底设泥斗及快开排泥阀排泥,泥斗高0.6m,故絮凝池总高H=4.5+0.3+0.6=5.4m;絮凝池分为三段:前段放密栅条,过栅流速v1栅=0.25m/s,竖井平均流速v1井=0.12m/s;中段放疏栅条,过栅流速v2栅=0.20m/s,竖井平均流速v2井=0.12m/s;末段不放栅条, 竖井平均流速v井=0.12 m/s。前段竖井的过孔流速0.30-0.20m/s ,中段0.20-0.15m/s ,末段0.14-0.10m/s。2.池体平面尺寸计算每组池子容积V=QT=0.62720=
9、446.4m2竖井的平面面积A=V/H0=446.4/4.5=99.2m2絮凝池单个竖井的平面面积f=Q/v井=0.62/0.12=5.17m2取竖井尺寸采用2.27m2.27m,则竖井实际尺寸为f=2.272.27=5.15m2那么竖井的个数n=A/f=99.2/5.15=19.26个取n=20个,布置成5行4列,见图2.1。 图中各格右上角的数字为水流依次流过竖井的编号,顺序(如箭头所示)。“上” 、“下”表示竖井隔墙的开孔位置,上孔上缘在最高水位以下,下孔下缘与排泥槽齐平,、 表示每个竖井的网格层数。竖井内墙厚度取0.25m,外墙厚度取0.4m每组池子总长L=52.27+40.25+20
10、.4=13.15m 宽B=42.27+30.25+20.4=10.63m 3.竖井内栅条的设计选用栅条材料为钢筋混凝土,断面为矩形,厚度为50mm,宽度为50mm,预制拼装。1)前段放置密栅条后:竖井过水断面面积为:A1水=Q/v1栅=0.62/0.25=2.48m2竖井中栅条面积为:A1栅=5.15-2.48=2.67m2单栅过水断面面积为:1栅=2.270.05=0.114m2所需栅条数为:M1=A1栅/1栅=2.67/0.114=23.4(根),取M1=24根。两边靠池壁各放置栅条1根,中间排列放置22根,过水缝隙数为23个。 平均过水缝宽S1=(2270-2450)/23=47mm实际
11、过栅流速v1栅=2)中段放置疏栅条后:图2.1 絮凝池布置图 竖井过水断面面积为:A2水=Q/v2栅=0.62/0.2=3.1m2竖井中栅条面积为:A2栅=5.15-3.1=2.05m2单栅过水断面面积为:2栅=2.270.05=0.114m2所需栅条数为:M2=A2栅/2栅=2.05/0.114=17.98(根),取M1=18根。两边靠池壁各放置栅条1根,中间排列放置16根,过水缝隙数为17个。平均过水缝宽S1=(2270-1850)/17=80.6mm实际过栅流速v1栅=4.竖井隔墙孔洞尺寸竖井隔墙孔洞的过水面积=,如0-1竖井的孔洞面积为: = 孔洞高度h=0.91m即,取孔的宽为2.2
12、7m,高为 0.46m。其余各竖井的孔洞的计算尺寸见。表2.2:5.各段水头损失 (2.1)式中 h为各段总水头损失,m; h1为每层栅条的水头损失,m; h2为每个孔洞的水头损失,m; 为栅条阻力系数,前段取1.0,中段取0.9; 为孔洞阻力系数,取3.0; 为竖井过栅流速,m/s; 为各段孔洞流速,m/s 中段放置疏栅条后(1)第一段计算数据如下:竖井数7个,单个竖井栅条层数3层,共计21层;过栅流速=0.253m/s;竖井隔墙7个孔洞,过孔流速分别为则 H2o(2) 第二段计算数据如下:竖井数6个,前面4个竖井每个设置栅条板2层,后2个设置栅条板1层,总共栅条板层数=42+21=10层;
13、过栅流速;竖井隔墙6个孔洞,过孔流速分别为,则 H2O(3)第三段计算数据如下:水流通过的孔洞数为7,过孔流速为, ,。则 H2O(4)总水头损失H2O6.水力校核实际絮凝时间为 t=fH20/Q =2.272.274.520/0.62 =748.00s=12.47 min G= T=20C时, u=1.02910-4Pas,G=GT=56.64748.0=42367 G介于20-70S-1范围之内,GT介于1104-1105范围之内,满足要求。2.2.2 沉淀设备的设计采用上向流斜管沉淀池,水从斜管底部流入,沿管壁向上流动,上部出水,泥渣由底部滑出。斜管材料采用厚0.4mm蜂窝六边形塑料板,
14、管的内切圆直径d=30mm,长l=1000mm,斜管倾角=。如图2.2所示,斜管区由六角形截面的蜂窝状斜管组件组成。斜管与水平面成角,放置于沉淀池中。原水经过絮凝池转入斜管沉淀池下部。水流自下向上流动,清水在池顶用穿孔集水管收集;污泥则在池底也用穿孔排泥管收集,排入下水道。 1.设计水量(1) 水厂自用水量6%。(2) 和絮凝池一样,斜管沉淀池也设置两组,每组设计流量 Q=0.62m3/s2.沉淀池面积 (3) 淀池清水区面积 (4) (2.2)式中 为斜管沉淀池的表面积, 为表面负荷,一般采用设计中取 清水区有效面积A= (5) 沉淀池初拟面积A斜管结构占用面积按5计,则A=初拟平面尺寸为图
15、2.2 斜管沉淀池剖面图 (3)沉淀池建筑面积A建斜管安装长度 考虑到安装间隙,长加0.07m,宽加0.1m沉淀池长度为方便施工取长度沉淀池宽度 沉淀池建筑面积A建= (4)池体高度保护高 =0.5m;斜管高度 =0.87m;配水区高度 =1.5m;清水区高度 =1.2m; 池底穿孔排泥槽高 =0.75m。(6) 则池体总高为 3.复核管内雷诺数及沉淀时间(1)管内流速(2)斜管水力半径(3)雷诺数满足要求(4)管内沉淀时间t 4.沉淀池进口穿孔花墙 絮凝池与沉淀池之间的配水渠宽度为2.0m,总长度为12.35m,深度同絮凝池为5.4m。沉淀池进水采用穿孔花墙,孔口总面积 (2.3)式中 为孔
16、口总面积 为孔口流速m/s,一般取值不大于絮凝池的末端流速,设计中取0.08m/s. A2=Q/V=0.62/0.08=7.75m2 每个洞口尺寸定为h b=30cm30cm,则洞口数为: (个)孔进水孔位置应该在斜管以下、沉泥区以上部位,进水孔排列成3排。 5. 集水系统(1) 集水槽沿池长方向布置11条穿孔集水槽,为了施工方便槽底为平坡,集水槽中心距为: d=L/n=22.0/(11+1)=1.833m. 每槽集水量为: q=0.62/11=0.056m3/s考虑池子的超载系数为20%,故槽中流量为: q0=1.2q=1.20.056=0.0672 m3/s对于矩形槽,其最佳过流断面的宽深
17、比为2,即b=2h.再由临界水深的计算公式可得槽宽为: b=0.9q00.4=0.90.06720.4=0.306m为了便于施工取b=0.30m,槽内水流速度为v=0.8m/s。集水槽终点水深为h=q/(vb)=0.056/(0.30.8)=0.233m.为了便于施工,槽中水深统一按H2=0.25m计。集水方法采用淹没式自由跌落,淹没深度取0.05m,跌落高度取0.05m,槽的超高取0.15m。则集水槽总高度:H=H2+0.05+0.05+0.15=0.50m(2) 孔眼计算集水槽两侧开有圆孔以收集清水。a. 所需孔眼总面积由 得 式中 集水槽流量,; 流量系数,取0.62;孔口淹没水深,取0
18、.05m;所以 b. 单孔面积0孔眼直径采用d=30mm,则单孔面积: 0 孔眼个数n集水槽每边孔眼个数n孔眼实际个数为78个,孔眼从中心向两边排列。 图2.3集水槽断面(3)出水管及出水总渠a. 11条集水槽汇入出水支渠,渠内流量为0.62m3/s。按最佳过流断面计算渠宽为:b=0.9q0.4=0.90.620.4=0.74m为方便施工此处取0.8m出水总渠的终点水深为:h=q/(vb)=0.62/(0.80.8)=0.969m为了便于施工设计中取出水渠的水深为1.0m。b. 两条出水支渠汇入出水总渠,渠内流量为1.23m3/s按最佳过流断面计算渠宽为:b=0.9q0.4=0.91.230.
19、4=0.97m为方便施工此处取1.0m出水总渠的终点水深为:h=q/(vb)=1.23/(0.81.0)=1.538m为了便于施工设计中取出水渠的水深为1.6m。出水管流速为0.6-1.0m/s取DN1300mm,v=0.93m/s。出水总渠起端水深取0.3m,考虑到集水槽水流进入出水总渠时应自由跌落高度取0.05m,即集水槽应高于出水渠起端水面0.05,则集水渠总高度为: H=0.15+0.50+0.05+1.0=1.6(m) c. 出水的水头损失包括孔口损失、集水槽内的损失及集水槽出水的水头损失和出水渠内的水头损失。由于集水槽出水和出水渠出水的水头损失过小忽略不计。孔口损失为h1=v12/
20、2g,设计取=2.0v1= u(2gh)0.5=0.62(29.810.05)0.5=0.61m/s.h1=V12/2g=0.612/(29.81)2=0.038m.集水槽内的损失为h2=il=0.0112=0.12m故出水的总水头损失为h=0.038+0.12=0.158m,设计取0.160m.6.排泥采用穿孔排泥管,沿池宽(B=22m)横向铺设6条V形槽,两边槽宽3.8m,中间四条槽各宽3.6,槽壁倾角50o,槽壁斜高0.75m,排泥管上装快开闸门。2.2.3 滤池工艺设计与计算1 设计数据:1)设计水量Q=1000001.06=106000(水厂自用水量占6%),滤速V=14m/h。2)
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