给水排水工程技术论文 36页

'毕业设计说明书题目：40000m3/d自来水厂处理工程设计（地表水源）院（部）：徐州工业职业技术学院专业：给水排水工程技术班级：姓名：学号：指导教师：完成日期：2010年11月20日36 摘要本工程为邳州市运河镇某自来水厂给水工程设计，水质为生活饮用水水源水质分为二级标准。该工程设计水量目标，预计该自来水厂总规模为40000m3/d。整个工程包括三大部分：取水工程、净水工程。取水工程设计主要以地表取水位置的选择，通过查阅资料，知道净水工艺流程的要求以及在选厂址时的基本原则，然后设计出一些方案，并做出比较，最后选出一个合适、可行性的方案根据水质、水量、地区条件、施工条件和一些水厂运行情况、确定处理工艺流程并，定处理方案，拟定各处理构筑物的设计流量。，净水工程主要设计内容为净水厂的设计计算，包括水处理流程的确定、处理水构筑物的设计计算及水厂平面和高程布置图。本设计主要计算的构筑物有药剂投配设备设计、静态混合器的、斜管沉淀池、无阀滤池、无阀滤池等设计计算。选定各构筑物的形式和数目，根据确定的净水厂位置，初步进行水厂的平面布置和高程布置，在此基础上确定构筑物的形状，有关尺寸和安装位置等。进行各构筑物的设计计算，定出各构筑物和各主要构件的尺寸，设计时要考虑到构筑物及构件施工的可能性，根据各构筑物的确定尺寸，确定各构筑物在平面位置上的确切位置，并最后完成平面布置，确定各构筑物间联接管道的位置、长度、材料及附属设施，并最后定出水厂的高程布置，绘制部分构筑物（滤池）及有关细部的计算草图关键词：40000m3/d、地表水源、常规处理36 AbstractThisengineeringisawaterworkspizhoucanaltownwaterengineeringdesign,waterqualityfordomesticanddrinkingwatersourceswaterisdividedintosecondarystandard.Theengineeringdesignwatertarget,expectedthewaterworkstotaldimensionsfor40000m3/d.Thewholeprojectincludesthreeparts:waterengineering,waterpurification.Waterengineeringdesignmainlybasedonthegroundwaterlocationchoice,accesstoinformation,knowpurificationprocessrequirements,aswellasinselectedsitewhenthebasicprinciple,thendesignedsomesolutionsandmakeacomparison,inordertochooseanappropriate,thefeasibleschemeaccordingtothewaterqualityandquantity,regionalconditions,theconstructionconditionandsomewaterworksoperationsituationanddeterminetreatmentprocessand,settlescheme,developthetreatmentstructuresdesignflow.,Waterpurificationmaindesigncontentforthedesignandcalculationofthe2004,includingwatertreatmentprocessesdefining,processingwaterstructuresdesigncalculationandwaterworksplaneandelevationlayout.Thisdesignmajorcomputationalstructureshaveelixirshotsmatchequipmentdesignandstaticmixer,inclinedpipetraps,novalvefilters,novalvefilter,suchasdesigncalculation.Selectedvariousstructuresandformof2004,accordingtodeterminethenumberofpositions,preliminaryontheplanlayoutofwaterworksandelevationlayout,andbasedonthis,determinetheshapeoftherelevantdimensions,structuresandinstallationposition,etc.Forvariousstructuresdesigncalculationofvariousstructuresandhonoringthemaincomponentofsize,designshouldconsiderwhenstructuresandthepossibilityofconstructioncomponents,accordingtovariousstructurestodeterminethesize,determinethevariousstructuresinplanepositionontheexactposition,andfinallycompleteplanelayout,determinethevariousstructuresbetweenconnectingpipeline,thepositionoflength,materialsandauxiliaryfacilities,andfinallydeterminewaterworkselevationlayout,drawingpartstructures(superscript)andrelevantdetailcalculationsketchKeywords:Schemeselection、process、staticmixer、inclinedpipeandsedimentbasins、mechanicalflocculationpool、commonfiltersfilterpipelinelayout、elevationlayout36 目录绪论6第一章概况81.1设计任务81.2设计原则81.3设计任务与要求8第二章供水方案的选择102.1水源选择102.2净水工艺的要求102.3厂址选择原则102.4一般水源净水工艺流程选择参考112.5水厂工艺流程确定122.5.1净水工艺方案：122.5.2方案比较13第三章自来水厂构筑物设计计算183.1取水工程的确定183.2静态混合器的设计计算193.3药剂投配设备设计203.4斜管沉淀池的设计计算223.5普通滤池的设计计算253.6清水池的设计计算2936 第四章水厂平面和高程布置314.1平面布置314.2高程布置324.3管线布置334.4道路的布置334.5环境美化33致谢34参考文献35附录3636 绪论一、设计的意义及目的通过毕业设计强化学生对基本知识和基本技能的理解和掌握，培养学生收集资料和调查研究的能力，一定的方案比较、论证的能力，一定的理论分析与设计运算能力，进一步提高应用计算机绘图的能力以及编写编制能力。另外对培养学生独立思考问题和解决问题的能力，为今后工作做好技术储备，具有十分重要意义。二、本课题研究内容取水工程：取水方案位置的确定、取水构筑物的形式和设备的设计计算并绘图。给水处理工程：净水厂场址的选择、水处理方案的比较与选择、工艺流程、总平面布置，各构筑物的形式、尺寸及设备选择、构筑物的原理及效果的设计计算并绘图。三、水处理的发展趋势随着饮用水源污染的加剧，对于受到微污染的饮用水源的预处理技术也显得越来越必要，而生物处理技术自身所拥有的特点，使得这类技术在饮用水的预处理领域得到了较大的发展。已经从物理化学处理过渡到生物处理法，生物化学处理法：城市给水水源、生活污水以及工业废水含有悬浮物质，水处理中的物理处理技术就是要去除这些水中的悬浮物质，这类处理技术主要有沉淀、浮选、膜分离、吸附等。在城市给水水源、生活污水以及工业废水中含有含量不等的各种有机物质，化学处理技术就是为了去除水中的这类污染物质，这类化学处理技术主要有萃取、离子交换、光照、电化学、还原法和氧化法等。根据物理化学处理技术专利申请的总量来看，存在一个明显的分界：在1990年代以前，物理化学技术专利的申请量比较少，1990年代以后专利申请的数量有了大幅度的提高，这说明在1990年代以后，物理化学处理技术在中国有了很大的发展。其中实用新型专利的申请数量在1990年代以前比发明专利数量少，1990年代以后则远远超过发明专利，这说明了在物理化学处理技术领域中，有相当一部分处理技术在中国处于发展阶段，处于技术改进阶段。生物处理发：36 生物处理技术主要是去除生活污水、工业废水中的有机污染物，相对于物理化学处理技术而言，这类技术的运行成本要低得多，因此这类技术在近20年中在中国有了很大的发展。此外随着饮用水源污染的加剧，对于这些受到微污染的饮用水源的预处理技术也显得越来越必要，而生物处理技术自身所拥有的特点，使得这类技术在饮用水的预处理领域也得到了较大的发展。生物处理技术根据是否需要氧气可以分为好氧处理技术，主要包括活性污泥法和生物膜处理技术；厌氧处理技术；以及好氧和厌氧联合处理技术等。根据生物处理技术专利申请的总量来看，这项技术在近20年中发展的速度非常快，所申请的发明专利从1990年以前平均每年16项左右发展到了最近三年平均80项左右，所申请的实用新型专利从1990年以前的平均每年8项左右发展到了最近三年平均80项左右。从发明专利和实用新型专利申请的数量对比来看，这两类专利相差并不多，基本一致，这说明了这项技术在污水处理中在当前阶段处于蓬勃发展的阶段，在不断的创新和技术改进。36 概况1.1设计任务工程名称：40000m3/d自来水厂处理工程设计（地表水源）工程类型：市政供水工程1.2设计原则（1）水源水质良好，水量充沛，便于卫生防护。水质良好，要求原水水质符合GB38—2002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GB3838—2002中的有关规定。（3）所选水源可使取水，输水，净化设施安全经济和维护方便。（4）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。（5）所选水源具有施工条件：该城市南面有一个水量充沛，水质良好的百脉泉系，经勘测和检验，作为生活饮用水水源，该城市的地势比较平坦，没有较大的起伏变化，城市的街区分布比较均匀，城市中各工业、企业和公共建筑等用户对水质水压没有特殊要求。经综合比较，决定采用统一给水系统，城市给水管网的布置取决于城市的平面布置、水源、调节构筑物的位置、大用户的分布等。1.3设计任务与要求（1）工程规模：根据综合考虑和要求预计水厂总规模为4000m3/d。（2）水质：水源水质为中华人民中和国国家标准《生活饮用水卫生二级标准》（GB5749-2006）.（3）水质要求：1.为防止介水传染病的发生和传播，要求生活饮用水不含病原微生物。2.水中所含化学物质及放射性物质不得对人体健康产生危害，要求水中的化学物质及放射性物质不引起急性和慢性中毒及潜在的远期危害（致癌、致畸、致突变作用）。3．水的感官性状是人们对饮用水的直观感觉，是评价水质的重要依据。生活饮用水必须确保感官良好，为人民所乐于饮用。4.水质受轻度污染。经常规净化处理（如絮凝、沉淀、过滤、消毒等），其水质即可达到GB5749规定，可供生活饮用者。（4）应用成熟且适合本项目情况的工艺、技术。工艺合理，布局紧凑、设备运行经济可靠，便于操作。设计说明书调理清晰、层次通顺、格式规范。36 （5）水质二标准的限值见表:色不应有明显的其他异，色浑浊度（度）≤3嗅和味应有明显的异臭、异味pH值6.5~8.5总硬度（以碳酸钙计）（mg/L）≤450溶解铁　　　　　　　（mg/L）≤0.5锰　　　　　　　　　（mg/L）≤0.1铜　　　　　　　　　（mg/L）≤1.0锌　　　　　　　　　（mg/L）≤1.0挥发酚（以苯酚计　　（mg/L）≤0.004阴离子合成洗涤剂　　（mg/L）≤0.3硫酸盐　　　　　　　（mg/L）<250氯化物　　　　　　　（mg/L）<250溶解性总固体　　　　（mg/L）<1000氟化物　　　　　　　（mg/L）≤1.0氰化物　　　　　　　（mg/L）≤0.05砷　　　　　　　　　（mg/L）≤0.05硒　　　　　　　　　（mg/L）≤0.01汞　　　　　　　　　（mg/L）≤0.001镉　　　　　　　　　（mg/L）≤0.01铬（六价）　　　　　（mg/L）≤0.05铅　　　　　　　　　（mg/L）≤0.07银　　　　　　　　　（mg/L）≤0.05铍　　　　　　　　　（mg/L）≤0.0002氨氮（以氮计）　　　（mg/L）≤1.0硝酸盐（以氮计）　　（mg/L）≤20耗氧量（ KMnO4法）　（mg/L）≤6苯并（α）芘　　　　（μg/L）≤0.01滴滴涕　　　　　　　（μg/L）≤1六六六　　　　　　　（μg/L）≤5百菌清　　　　　　　（mg/L）≤0.01总大肠菌群　　　　　（个/L）≤10000总α放射性　　　　　（bq/L）≤0.1总ß放射性　≤136 第二章供水方案的选择2.1水源选择设计中水源选择一般考虑一下原则：1．所选水源水质良好，水量充沛，便于卫生防护。2．所选水源可使取水，输水，净化设施安全经济和维护方便。3．所选水源具有施工条件。2.2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。生活饮用水水质应符合下列基本要求：①水中不得含有病原微生物。②水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。③水的感官性状良好。2.3厂址选择原则净水厂厂址的选择，应符合城市总规划和相关专项规划，并根据一下因素，通过技术经济比较确定：（1）给水系统布局合理；（2）不受洪水威胁；（3）有较好的工程地质条件；（4）有良好的工程地质条件；（5）有便于远期发展控制用地的条件；（6）有良好的卫生环境，便于设立护地带；（7）少拆迁，不占或少占良田；（8）施工，运行和维护方便。根据以上原则，具体厂址选在邳州大河流旁边，建造一座再来水厂。36 2.4一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，水处理工艺流程间表2.1。净水工艺流程适用条件Ⅰ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。Ⅱ原水→混凝沉淀或澄清→过滤→消毒一般进水浊度不大于2000~3000NTU，短时间内可达5000~10000NTUⅢ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Ⅳ原水→混凝沉淀→过滤→消毒（洪水期）原水→自然预沉→接触过滤→消毒（平时）山溪河流。水质经常清晰，洪水时含泥沙量较高Ⅴ原水→混凝→气浮→过滤→消毒经常浊度较低，短时间不超过100NTUⅥ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Ⅶ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36 2.5水厂工艺流程确定2.5.1净水工艺方案：在来水厂工艺选择考虑的重点影视去除浊度、藻类及杀菌。根据上述净水工艺分析，先采用预处理+常规处理的工艺的流程。本工艺的设计重点在于经济合理的组合构筑物、优化设备选择型，以期净水工艺达到投资经济合理、运行安全可靠、节能将耗、便于运行、维护和管理的工程建设目的。现设计提出三种工艺方案：方案一：方案二：方案三：36 2.5.2方案比较（一）消毒水的消毒处理是生活引用水处理工艺中的首要工序也是最后一道工序，其目的在于杀灭水中有害微生物（病原菌、病毒），防止水质传染的危害。化学物质的比较如下表所示：化学物质优缺点点适用条件液氯优点：1、消毒效果稳定；2、设备简单，造价和运行费用低；3、余氯保持时间长。缺点：1、加氯量较大时，能导致水味不良适用于处理站和病房，居民区保持一定的距离，处理站必须设置安全报警及安全防护装置。二氧化氯优点：1、消毒能力较强；2、能在管网中保持时间长。缺点：1、价格昂贵；2、化学性质不稳定，气态二氧化氯易爆炸。适用于传染病医院漂白粉优点：1、具有液氯的持续消毒作用；2、投加设备简单。缺点：1、价格高；2、容易分解；3、漂白粉有效含氯量，只有20%~30%，导致调制不变；4、计量投配困难。只适用于消毒比较集中小型水厂根据比较和现实水厂运行选择液氯可以满足水厂运行。（二）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、跌水混合器等。36 混合方式的特点如表所示。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由于水厂的的水量变化不大，根据比较，我们可以选择静态混合器作为本厂的混合设备。36 （二）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所示。类型特点适用条件隔板式絮凝池往复式优点：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。36 （四）沉淀池的选择各种形式沉淀池性能特点如表所示。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。故选择斜板沉淀池。（五）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；36 2）虹吸滤池：适用于中型水厂（水量2—10万吨/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：    　1）、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40～60%，降低水厂自用水量，降低生产运行成本。    　2）、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。    　3）、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：方案二：36 第三章自来水厂构筑物设计计算3.1取水工程的确定取水构筑位置的选择，应符合城镇总体规划的要求，在保证水质的前提下，尽可能接近用水地点，以节省投资和经费的使用。以此为据，根据现场查看，决定取水口应位于大运河附近，取水规模按40000m3/d。（1）水泵吸水管、压水管径的确定由给排水设计手册吸水管、出水管与流速的关系，即直径在250~1000mm时，吸水管流速为1.2~1.6m/s，压水管流速为2.0~2.5m/s，查水力计算表得：若d=250mm，v=2.06m/s，i=29‰；若d=300mm，v=1.37m/s，i=10‰考虑经济运行及水泵扬程的合理利用，吸水管管径为300mm，出水管径为250mm。（2）吸水管进口喇叭管的确定吸水管进口设喇叭口，以保证流态的稳定，避免发生气蚀现象，早喇叭口下设置格栅笼以拦截大的杂质，吸水管喇叭口直径D≥（1.25~1.50）d=300~4000mm，取350mm，喇叭口流速为0.62m/s。喇叭口间径距一般采用a=（1.50～2.00）D=525~700mm，考虑水泵机组的安装距离，两管道中心间距取2500mm，吸水口的最小淹没深度一般淹没深度不小于0.50~1.00mm，即设计喇叭口处标高为-2.50m（3）一级泵房的选择一级泵房设置在厂区内，至机械絮凝池距离L≈10m，采用管径250mm输水钢管，絮凝池水面的相对标高为4.3m，厂区地面高程为0.00mm。管道局部损失取沿程损失的20%，则管道总损失为：h=1.2iL=1.2×40×10.2‰=0.5m。设泵房内管道损失2.0m，絮凝池最高水位4.3m，河流最低水位-1.8m（设地面标高为0.00m），则水泵所需扬程为：H=4.2+2.0+1.8=8.6m设备按40000m3/d规模配置，即八台250S14A离心泵，四用四备，单泵流量320~450m3/h，扬程H=13.7~8.6m，配用电机Y200L-4,功率N=30kw。水泵的主要参数如表所示：流量/（m3/h）扬程/m吸上高度/(Hs/m)转速/（r/mim）进口直径/mm出口直径/mm320~50413.7~8.66.21450250300（4）泵房的确定泵房有水泵间、配电值班室组成，主泵房为为两层，设两倒楼梯。1)机组的布置36 水泵机组为直线排列，相邻的机组的间距应有一定的宽度为过道，以便工作人员通行，按照规范的电动机容量不大于55kw时，净距应不小于0.80m，取0.9m。根据水泵机组计算各部分的尺寸，泵房平面尺寸定为10m×8m。查水泵与电机样本，250S14（带底座）的基本尺寸为：基本长度L=L1+(0.20~0.40)=(1.34~0.26)=1.6m基本宽度B=B1+(0.20~0.40)=(0.6~0.30)=0.90m基本深度H=20×0.024+0.20=0.68m，取0.70m1)吸水管、出水管的布置一级泵站为减少尺寸，一般用蝶阀。安装蝶阀时要注意安装法兰短管，出水管上阀门一般手动，水泵吸水段采用拍新减缩管。出水管采用电动阀门。本次设计水泵喜水管上安装DN300钢法兰，DN300手动阀门，DN300×250偏心减缩管；出水管上安装DN250电动阀门，并DN250管道输送到絮凝池。在进水管上分别安装-0.25~0.25MPa真空压力表和0~1.0MPa压力表哥一个，以检测泵的工作状况3）水泵的安装高度计算一级泵房卧式离心泵安装高度决定了水泵启动方式和泵房安度。有曲线主要参数可知，250S14离心泵的吸上高度Hs为6.2m。蓄水口至一级泵房距离L=60m，采用管径300mm输水钢管，管道局部损失取沿程损失的20%，则管道总损失为：h=1.2iL=1.2×60×2.92‰=0.282m吸水井最低水位标高为Z2=-2.0m，而蹦吸水管水头损失为0.282m，二泵允许吸上真空高度为H1=6.2m，水泵轴心标高为：Z2+H1+h=-2.0+6.2-0.282=3.91m考虑施工的方便、造价问题，泵房直接建在地面上。（5）泵房排水设备由于泵房直接建在地面上，，考虑用管沟排水。沿泵房内壁设管沟，将水汇集到积水坑内，在送到厂区排水管道中。泵房内洗涤盆排水直接排至室外雨水管。3.2静态混合器的设计计算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。混合设备的基本要求是药剂与水的混合快速均匀。同时只有原水与药剂的充分混合，才能有效提高药剂使用率，从而节约用药量，降低运行成本。36 混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。由于水力混合难以适应水量和水温等条件变化，且占地大，基建投资高；水泵混合设备复杂，管理麻烦；机械混合耗能大，维护管理复杂；相比之下，管式静态混合器是处理水与混凝剂、助凝剂、消毒剂实行瞬间混合的理想设备,管式混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。它是有二个一组的混合单元件组成，在不需外动力情况下，水流通过混合器产生对分流、交叉混合和反向旋流三个作用，混合效益达90-95%，本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。（1）混合单元的计算：设计总进水量为Q=40000m3/d，水厂进水管投药口靠近水流方向的第一个混合单元，投药管插入管径的1/3处，且投药管上多处开孔，使药液均匀分布。静态混合器的水头损失一般小于0.5m，根据水头损失的计算公：h=0.1184n式中：h——水头损失（m）；Q——处理水量（m/d）;D——管道直径（m）；n——混合单元（个）。设计中取d=0.7m，Q=0.46m/s,当h=0.4时，需3.3个混合单元，当h=0.5时，需4.2个混合单元，选DN700内设4混合单元的静态混合器。（2）混合单元损失的计算：h=0.48m3.3药剂投配设备设计（1）混凝剂的选用混凝剂选用:碱式氯化铝[Aln(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61.3mg/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=5～9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。36 （2）混凝剂的投加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投加和计量泵投加。计量设备有孔口计量，浮杯计量，定量投药箱和转子流量计。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加。耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用（3）加药间的计算根据比较我们选用的是机械絮凝池，根据资料可得一些主要设计参数：（1）絮凝时间15~20min，平均G值20~70s-1，GT值1×104~1×105。（2）池内一般设3~4当搅拌机，每挡可用可用隔板墙或穿孔强分隔，以免短流。（3）搅拌机浆板中心处线速度从第一挡的0.5m/s，逐渐减少到末挡的0.2m/s。（4）每台搅拌机上浆板总面积易为水流截面积的10%~20%，不宜超过25%。（5）浆板长度不大与叶轮直径75%，宽度宜取100~300mm。垂直轴：（1）浆板顶应设于水面下0.3m；　　　（2）浆板底应设于池底以上0.3～0.5m；　　　（3）浆板长度不大于叶轮直径的75%;（4）浆板距池壁间距不大于0.25m;（5）每块浆板宽度为长度的1/10～1/15，一般为10～30cm。计算：（1）反应池的容积：产水量为40000m3/d=1666m3/h絮凝时间T一般取15-20min这里取T=18min。设置两个絮凝反应池，所以n=2则每个反应池的有效容积为m3(有效容积比较小，搅拌器采用垂直轴式安装)（2）絮凝池的布置：取絮凝池长L=15m,宽度B=4m,则高度4.37m（取4.4m）水池超高取0.27m,则水池全高为4.67m。将絮凝池按长度方向分为5格，则每格的长度L=B=4m,每格的容积为49。取每个隔板的厚度为0.2m。则总长度为15+4×0.2=15.8m36 （4）加氯间和氯库氯库和加氯间的集中采暖应用散热器等无明火方式。应有每小时换气8—12次.通风系统、加氯间和氯库的设计采用一些安全措施：①库不能设置阳光直射的窗户；②氯间必须与其他工作间隔开，并设置接通向外部并向外开启的门和固定观察窗。③库和加氯间应设置泄漏检测仪和报警设施，检测仪已设高低监测极限。④库应设置漏氯的处理设施，储氯量大于1t时，应设漏氯吸收装置。其装置应设置在临近氯库的单独的房间内。⑤氯间和氯库应设置在净水厂最小频率风向的上风向，宜与建筑物通风口保持一定的距离，并远离居住区、公共建筑、集会和游乐场所。图4.9计算机控制原理图加氯间及氯库应与其他建筑物的任何通风口相距不小于25m。贮存氯瓶、气态氯储槽和液态氯储槽的氯库与其他建筑物边界相距分别不少于20m、40m、60m.即取L×B=30m×15m。3.4斜管沉淀池的设计计算斜管沉淀池是浅池理论在实际中的具体应用，按照斜管中的水流方向，分为异向流、同向流、和侧向流三种形式。斜管沉淀池具有停留时间短、沉淀效率高、节省占地等优点。本设计沉淀池采用斜管沉淀池，设计2组。采用蜂窝六边形塑料斜管，板厚0.4mm，内切圆直径d=35mm，斜长1000mm，斜管水平倾角=600（1）沉淀池清水区面积36 式中—斜管沉淀池的表面积，—表面负荷，，一般采用设计中取A=m2考虑沉淀池与絮凝池宽度配合，池宽采用B=4m，并由此边进水，则有效长度为L=23.15m，增加0.5m的无效长度面积，考虑斜管结结构系数为1.03，则沉淀池总面积A总=（23.15×4×1.03+4×0.5）=97.4m2沉淀池总长L总=A总/B=97.4/4=24.3m（2）沉淀池高度采用池超高0.3m，清水池高度1m，斜管区高度h=1000sin600m=0.87m，取0.9m，配水区高度（按泥槽顶计）1.6m，穿孔排泥槽高0.5m，则池子的总高度H总=（0.3+0.5+0.9+1.6+1）=4.3m（3）沉淀池配水沉淀池配水区隔墙采用混凝土时，进水一般采用缝隙配水以便施工，缝隙流速0.02～0.05m/s。本设计在配水区采用同向流斜管配水，因而隔墙无需再开裂缝，而是整体进水。（4）采用淹没空口式集水槽沿池长方向布置3条集水槽，则集水槽中心距为：L集中=B/3=4/3=1.3m每槽计算流量：集槽=集水槽宽度：b集=（取0.38）0起端槽内水深：h集起=0.75b集=0.75×0.38=0.285m（取0.3m）末端槽内水深：h集末=1.25b集=1.25×0.38=0.475m（取0.49）集水总渠宽度：B集总=0.9（1.2×1.1Q）=0.56m集水总渠中水深:36 H集总=1.25B集总=1.25×0.26=0.7m集水槽开孔计算：采用集水槽孔自由出流，取孔口眼水头为h孔前=0.1m，孔口流量系数=0.62，则每条集水槽所孔眼面积：集孔=q集槽/=0.064/=0.074采用25mm孔，每孔面积：孔=×0.0252/3=0.0065m2集水槽两边开口开孔，则每边开孔数为：集孔=集孔/（2孔）=0.074/（2×0.0065）=57个集水槽超高取0.2m，取集水槽跌落差0.1m，集水槽总渠跌落差取0.15m。（2）进（出）水水管、排泥管进水流量：流量=1.05=1.1×40000=44000（m3/d）=1833（m3/h）=509（L/s）查表得：DN=900钢管，v沉淀=0.8m/s，1000i=0.841支管流量：沉支=流量/2=1833/2=916.3（m3/h）=0.255m3/s查表得：DN600钢管，v沉进支=0.9m/s，1000i=1.22（3）排泥管的设计反映池排泥管：反应池采用穿孔管排泥管，选用管径DN200钢管。孔径25mm，孔眼向下与垂直线成450角，分两行交叉排列，孔眼间距为300mm。沉淀池排泥管：沉淀池采用多斗式排泥，每两斗为一组，横向并联布置。（7）水头损失的计算沉淀池到滤池之间管线的沿程损失为0.03236 米，沿线设有两个阀门，进口与出口局部阻力系数分别为0.1，0.1，1.0，1.0，则水头损失为：式中h---沉淀池到滤池的管线水头损失，mi---水力坡度L---管线长度，mΣξ---管线上的局部阻力系数之和v---流速，m/sg---重力加速度，m/s2滤池的最大作用水头为2.0-2.5米，设计中用2.0米。3.5普通滤池的设计计算（1）平面尺寸计算1)设计参数：v=10m/h，冲洗强度q=14L/(s.m2)，冲洗时间为6mim。2）滤池总面积:式中—滤池总面积（）；—设计水量（）；—设计滤速（），石英砂单层滤料一般采用，双层滤料一般采用；—滤池每日的实际工作时间（）；—滤池每日的工作时间（）；—滤池每日冲洗停留和排放初滤水时间（）—滤池每日冲洗时间（）；36 —滤池每日的冲洗次数设计中取，，不考虑排放初滤水时间，设计中选用单层滤料石英砂滤池，取3）单格面积式中—单池面积（）；—滤池总面积（）—滤池个数，根据城镇给排水设计手册，设计中取N=5，采用双排排列（）设计中取L=9m，B=4m，滤池的实际面积9×4=36，实际滤速当一座滤池检修时，其余滤池的强制滤速强制4）滤池高度式中—滤池高度（）；—承托层高度（）；—滤料层高度（）；—滤料层上水深（），一般采用1.5～2.0m；—超高（），一般采用0.3m；设计中取36 （2）配水系统1）干管干管流量：qR==14×35.3=494.2L/s采用管径：dR=800mm（干管应埋入池底，顶部设滤头或开孔布置）干管始端流速：vR=1m/s2）支管支管中心间距采用=0.25m每池支管就数：根每根支管入口流量：q根=qR/n=494.2/72=6.9L/s3）孔眼布置：支管孔眼总面积与滤池面积之比K采用0.25%眼数总面积：Fk=Kf=0.25%×35.5=0.089m2=8900mm2采用孔眼直径;dk=9mm每个孔眼面积：fk=fk2=0.785×92=93.5mm2孔眼总数：Nk=Fk/fk=8900/63.5≈1398个每个支管孔眼数：nk=Nk/n=1398/72=19个支管眼孔布置设二排，与垂线成450夹角向下交错排列。每根支管长度：支=0.5（4－0.6）=1.7m每排孔眼中心距：k=支/0.5nk=1.7/9.5=0.18m4）孔眼水头水头损失支管壁厚采用=5mm，流量系数：=0.68.水头损失：hk=2=2=5m36 （3）洗砂排水槽洗杀排水槽中心距采用=1.7m排水槽根数：=4/1.7=2.3（取3跟）排水槽长度=L=9m每槽排水量：采用三角形标准断面。槽中流速采用=0.6m/s槽断面尺寸：m排水槽底厚度采用=0.05m层纱最大膨胀率：层纱厚度：洗砂排水槽顶距砂面高度：=1.265m洗砂排水槽平面总面积：m2复算：排水槽总平面面积与滤池面积之比一般小于25%，则符合要求（4）滤池各种管渠计算1）进水：进水总流量：Q1=1.1×40000=44000m3/d=0.51m3/s采用进水渠断面：渠宽B1=0.75m，水深0.6m。集中流速：各个滤池进水管流：m3/s采用进水管管径:=500mm管中流速：2）冲洗水：36 冲洗水总流量：m3/s采用管径：管中流速：3）清水：清水总流量：Q总=Q1=0.51m3/s清水渠断面：同进水渠断面（便于布置）.每个滤池清水管流量：Q4=Q2=0.102m3/s采用管径：管中流速：4）冲洗水箱冲洗水箱容积：m3水箱底至滤池配水管间的沿途及局部损失只和配水系统水头损失承托层水头损失：滤料层头损失：安全富余水头采用：冲水箱底应高出洗砂排水槽面：=1+4+0.17+0.68+1.5=7.35m每一个滤池的水头损失为：3.6清水池的设计计算本工程不设水塔或高位水池，二泵供水量应与用水情况保持一致，一泵用水量按最高日用水量来确，所以设计2座清水池。（1）清水池有效面积的计算清水池容积按最高日用水量的10%-20%计算，则清水池贮存水量：采用两座清水池，每座清水池容积为：取清水池超高0.5m，有效水深为4.0m。则清水池平面面积：36 取清水池宽度B=20m，则长为则每池尺寸为：26m×20m×4.5m=2250m。（2）清水池各管管径的确定清水池进水管与出水管流速取10m/s，进水管管径按最高日平均时水量计算，出水管管径按最高日最高时用水量计算。由用水量变化规律可知，最高日最高时用水量为：式中：—时变化系数，取1.3所以进水管管径为：取1000mm。出水管管径为：，取750。溢流管与进水管直径相同取100，放空管管径可按2小时内将水泄空计算，取，放空流速取。设两个检修孔，检修孔直径为1000，检修孔靠近进水管和出水管。池顶设6个通气管，均匀布置，通气管直径为100，池顶的覆土厚度为0.7。（3）水头损失的计算（4）清水池的布置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30min。每座清水池内导流墙设置3条，间距为15m，将清水池分成4格。导流墙底部每隔5m设0.1m×0.1m的过水方2）检修孔：在清水池的顶部设圆形检修孔2个，直径为1000mm3）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4个通气管，通气管管径为200mm其伸出地面高度高低错落，便于空气流通4）覆土厚度：取覆土厚度为0.7m。构筑物高程布置与厂区地形，地质条件及所采用的构筑物形成有关，而水厂应避免反应沉淀池在地面上架空太高，本设计采用清水池的最高水位与地面标高相同。本设计规定清水池的最高水位为±0.00m。36 第四章水厂平面和高程布置4.1平面布置水厂的基本组成分位两部分：⑴生产构筑物和建筑物，包括处理构筑物、清水池、二级泵站、药剂间等。⑵辅助建筑物，其中又分为生产辅助建筑物和生活辅助建筑物两种。前者包括化验室、修理部门、仓库及宿舍等；后者包括办公楼、食堂、浴室、职工宿舍等。水厂平面主要内容有：各种构造物和建筑物的平面定位；各种管道，阀门及管道配件的布置；排水管（渠）及窨井布置；道路，围墙，绿化及供电线路的布置等。一般水厂的布置由以下四部分组成：1、水处理构筑物水处理构筑物中，如絮凝池、沉淀（澄清、气浮）池、滤池、清水池、二级泵房、加药间、滤池冲洗设施，以及排水泵房等是水厂的主体；2、辅助建筑物为水处理构筑物服务的建筑物，如变配电室、化验间、机修间、仓库、食堂、值班宿舍、办公室、门卫室等；3、连接管道（渠）水处理构筑物之间的连接管（渠）以及加药管、排泥管、厂区用水管、雨水管、污水管、电缆沟（槽）和相应得仪表、；阀门等；4、道路及其他交通运输道路、厂区绿化布置、照明设施、围墙等。水厂布置采用直线式，此种布置有如下优点：工艺流程合理；各构筑物之间的连接管短，水头损失小；水处理构筑物各系列采用平行布置，易达到水厂分配的均衡；有利于水厂的扩建进行扩建工程时，对原有系统影响小。水厂规模是，按照《给水排水设计手册》第三册确定各建筑物面积如下：综合办公楼.1）综合办公楼中包括：生产管理用房、化验室面积，定员取人、机修间，定员6人、电修机，人数取3人、仓库（其中净水和消毒药剂的贮存不属于仓库范围，但包括仓库管理人员的办公面积）、浴室，综合面积为40×20。2）车库，一般由停车间、检修坑、工具间和休息室组成，其面积根据车辆的配备确定，取其面积为；长宽为；3）食堂面积定额为，设计水厂职工定员为50人，其面积取；锅炉房面积为；长宽为5）传达室面积取用，长宽为6）设一个标准篮球场。综合上述包括构筑物的面积及给排水设计手册水厂的面积为7000m2，长宽为100m×70m。36 4.2高程布置在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流，两构筑物之间水面高差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身，连接管道，计量设备等水头损失在内。处理构筑物中的水头损失与构筑物类型和构造相关，该水头损失包括构筑物内集水槽等水头跌落损失在内。各构筑物之间的连接管断面尺寸由流速决定，其值按下表采用，当地形有适当坡度可以利用时，可选用较大流速以减少管道直径及相应配件和阀门尺寸；当地形平坦时，为避免增加填、挖土方量和构筑物造价，宜采用较小流速。在选定管道流速时，应适当留有水量发展的余地。连接管的水头损失估算时通过下表确定。连接管段允许流速（m/s）水头损失（m）附注一级泵站至絮凝池1.0-1.2视管道长度而定絮凝池至沉淀池0.15-0.20.1应防止絮凝体破碎沉淀池至滤池0.80-1.200.30～0.50滤池至清水池1.0-1.50.30～0.50流速宜取下限留有余地当各项水头损失确定之后，便可进行构筑物高程布置。构筑物高程布置与厂区地形，地质条件及所采用的构筑物型式有关。当地形有自然坡度时，有利于高程布置；当地形平坦时，高程布置中既要避免清水池埋入地下过深，又应避免絮凝池在地面上抬高而增加造价，尤其当地质条件差，地下水位高时。根据设计计算，可知各构筑物间的管道直径如下表：构筑物管径（mm）流速（m/s）混合器－絮凝池7001.0絮凝池-沉淀池9001.0沉淀池池-过滤池5000.73过滤池-清水池7500.73给水处理构筑物水头损失计算及高程计算在处理工艺流程中，各构筑物之间水流均为重力流。两构筑物之间水面高差即位流程中的允许流速水头损失，包括构筑物本身，连接管道，计量设备等水头损失在内。水头损失通过计算确定，并留有余地。经计算和查表得管线的水头损失及流程标高见下表：水厂高程布置表名称水头损失（m）水位标高连接管段构筑物沿程及局部构筑物絮凝池0.244.45絮凝池至沉淀池0.06沉淀池0.154.3沉淀池至过滤池0.3过滤池1.474.419过滤池至清水池0.3清水池4.7536 4.3管线布置(1)给水管线：①原水管线：指进入沉淀池之前的管线，一般为两根。②沉淀水管线：由沉淀池至滤池的沉淀水管线。③清水管线：指滤池至清水池之间的管线。(2)排水管线：①水厂内生产废水的排除。②办公室、食堂、浴室、宿舍等生活污水的排除。4.4道路的布置在设计道路时，一般应遵循以下规则：⑴道路须能到达主要构筑物和建筑物。连接厂外道路的主车道宽度，一般为。厂区内主要构筑物和建筑物之间，用以运送物资的车行道宽度常采用，并布置成环状以便回车，水厂规模小或场地限制时，可在道路尽端设回车道。⑵车行道路面一般采用混凝土、沥青混凝土等，人行道采用水泥路面、混凝土预制板块等。4.5环境美化本工程设计中，厂区沿围墙内侧及厂区建筑物四周皆布置绿化，以提高环境质量，在用地可能产生不良影响的地区，构筑物尽量往内侧布置且尽量在此处布置大量绿化，不仅可以吸收部分气味，减少噪音，且有效改善了建筑环境素质，明显提高所需舒适度，整个厂区结合建筑物、道路、广植草坪花卉，在厂区入口道路布置一系列花，使人们进入厂区就感受到现代化花园式工厂的气氛。36 致谢随着毕业设计的结束，大学生活也即将结束，经过一个多月的毕业设计，使我对给排水专业有了更深刻的认识。在我的整个毕业设计过程中，从课题的确定到设计工作的展开以及方案的修改和审阅，始终得到了殷玉忠老师的悉心指导和关心支持，设计的每个环节都凝结了恩师大量的心血。在此，谨向殷师致以衷心的感谢！通过本次毕业设计，使我熟悉并掌握了给水工程设计程序、方法和相关技术规范，提高了我对给水工程设计计算、CAD绘图和设计计算说明书的编写能力，培养了严肃认真的科学态度和严谨求实的科学作风，同时，老师渊博的知识和严谨的治学态度，必将使学生终生收益。在殷老师孜孜不倦的教诲下，我把两年所学的知识汇集起来，第一次用理论系统地解决实际问题。经过这次模拟训练，使我对给水工程设计有了清晰的认识，为以后的学习和工作奠定了良好的基础。虽然要离开母校，但在我心中永远怀着对母校的热爱，对恩师的崇敬和感激之情。我将勇往直前，用自己所学的知识为社会做出应有的贡献。由于缺乏实际工程经验，加之设计者水平有限，设计中不妥之处在所在所难免，请各位老师给予批评指正。在整个设计过程中，我也得到了学校其他老师的悉心指导，他们也给我提出了许多宝贵意见，在此表示衷心的感谢！祝全体老师身体健康，工作顺利！36 参考文献[1]《室外给水设计规范》（GB50013-2006），中国建筑工业出版社；[2]《给水排水设计手册》（第二版）（第1、3、9、10、11、12册），中国建筑工业出版社；[3]崔玉川、员建、陈宏平主编《给水厂处理设施设计计算》，化学工业出版社；[4]王占先、刘文君编著，《微污染水源饮用水处理》，中国建筑工业出版社；[5]《给水排水工程快速设计手册》（第一册）；[6]《给水排水制图标准》（GB-T50106—2001）；[7]张智、张勤等，《给水排水工程专业毕业设计指南》，中国水利电力出版社；[8]吕宏德主编《水处理工程技术》，中国建筑工业出版社；[9]韩洪军、杜茂安主编，《水处理工程设计计算》，中国建筑工业出版社；36 附录1、静态混合器草图2、净水厂平面图3、净水长高程流图4、普通滤池平面图5、净水厂管线图36'