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1、郑州大学毕业设计(论文)题 目: 某水厂工艺及供水泵站设计 指导教师: 职称: 副教授 学生姓名: 学号: 专 业: 给水排水工程 院(系): 水利与环境学院 完成时间: 2012.06 2012年 06 月 02 日目录摘要1Abstract21 前言31.1 工程概况31.2 设计依据31.3 设计的主要内容42给水厂工艺设计42.1 给水厂工艺流程的选择42.2 设计用水量52.3 跌水曝气设计62.4 溶液池与溶解池62.4.1 溶液池设计计算62.4.2 溶解池设计计算72.5 混凝剂投加与混合设备72.6 穿孔旋流絮凝池82.6.1 设计参数82.6.2 设计计算82.7 斜管沉淀

2、池92.7.1 设计参数92.7.2 沉淀池设计计算92.8 普通快滤池102.8.1 设计数据102.8.2 设计与计算112.9 加药加氯间的设计与计算152.9.1 加氯量计算.152.9.2 储氯量计算162.10 清水池162.10.1 设计水量162.10.2 清水池容积计算162.11 水厂排水设施173 二级供水泵站173.1 泵站设计流量173.2 泵站设计扬程183.3 水泵选型183.3.1 水泵选型规范183.3.2 选泵要点183.4 水泵机组布置及其基础193.4.1 机组基础尺寸的确定193.5 确定水泵安装高程193.6 水头损失及流程标高计算203.7 选择辅

3、助设备并布置223.7.1 起重设备223.7.2 引水设备223.7.3 排水设备223.7.4 通风设备223.7.5 计量设备233.8 泵房平面尺寸及建筑高度的确定233.8.1 泵房平面尺寸的确定233.8.2 泵房高度确定244 管路工程244.1 吸水管路244.1.1 进水管设计要求244.1.2 进水管管材和管径确定244.1.3 进水管管路附件254.2 出水支管254.2.1 出水管设计要求254.2.2 出水管管径确定254.2.3 出水管管路附件254.2.4 进水管水头损失校核254.3 输水管线264.3.1 输水管线设计要求264.3.2 管线布置274.3.3

4、 管路条数、管材和管径确定274.3.4 管道附件布置27结论28致谢29参考文献30附件附件一 外文文献附件二 外文翻译附图一 水厂平面布置图附图二 水厂工艺流程图附图三 供水泵房上层平面图附图四 供水泵房下层平面图附图五 供水泵房11剖面图附图六 供水泵房22剖面图 摘要 随着经济的发展,乡村地区对生活饮用水水质提出越来越高的要求。为了安全可靠的满足乡村地区的这一要求,本设计为某城市乡镇给水工程设计,为了安全可靠的满足该乡镇用水的要求进行给水设计。结合当地源水水质及地质条件等具体情况,本设计的主要内容包括:水厂工艺及供水泵站工艺设计两部分。给水厂工艺设计主要包括水厂规模的确定、水厂总体布置

5、、水厂工艺流程、水厂主要构筑物的设计计算以及水厂平面布置设计等。供水泵站工艺设计主要有泵站设计规模确定,泵站总体布置,水泵选型,管线布置,辅助设备选择布置,并选择了泵站附属设施等,在此基础上确定泵房的平面尺寸和泵房高度以及平面、剖面设计。关键词: 乡镇给水工程 水厂工艺 供水泵站 泵房设计AbstractWith the development of economy,rural areas propose higher and higher demands to the drinking water quality of life.In order to meet the safety and

6、 reliability of the rural areas that demand,This design for a city town water supply engineering design, safe and reliable in order to meet the requirements of the town water water design. Combined with the local source water quality and geological condition, the specific situation, the design of th

7、e main contents include: water technology and water supply pump station process design two parts. To process design includes water water: the scale of the overall layout, water, water, water main structures in the process of the design and calculation, and the layout design of waterworks. Water supp

8、ly pump station process design mainly pump station design size determined, the pump station layout, water pump selection, pipeline layout, auxiliary equipment choice to decorate, and choose the pump station affiliated facilities, etc, and based on this, determine the plane of pump room size and pump

9、 room height and plane, section design.Keywords: Rural water supply engineering Waterworks process Water supply pump station Pump room design1 前言该乡镇位于我国华中地区,人口2.5万,乡镇有一条河流穿过。由于是乡镇给水工程,工业用水量占乡镇用水量比例不是很大,需要根据河流水资源状况必须设计出一套适合该乡镇特色并考虑将来发展需要的给水工程。要求给水厂出水水质满足我国生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)的要求。本设计主要是完成某乡镇给水厂工艺及供水

10、泵站设计。1.1 工程概况该乡镇给水厂设计水量为最高日用水量与水厂10%的自用水量,拟建的给水厂及供水泵站厂位于史河的附近,拟采用史河水作为该乡镇村民生活生产及工业用水等的水源。河水在水厂内进行净化处理,要求给水厂供水量不小于最高日用水量。河流源水水质基本符合源水水质标准。河流源水水质检测报告如表1.1所示。表1.1 原水水质一览表检测项目检测结果检测项目检测结果菌落总数/(CFU/ml)275锰/(mg/l)4.6大肠菌群(MPN/100ml)240镉/(mg/l)<0.0004(最低检测限)硫酸盐/(mg/l)3总硬度98氯化物/(mg/l)34氟化物/(mg/l)0.4铁/(mg/

11、l)0.05锌/(mg/l)<0.001(最低检测限)色度5铬/(mg/l)<0.002(最低检测限)臭和味无异臭,无异味氨氮/(mg/l)0.06肉眼可见物无耗氧量/(mg/l)1.4PH值7.3汞/(mg/l)未检出浑浊度/NTU5铜/(mg/l)0.5硝酸盐氮/(mg/l)0.8溶解性总固体/(mg/l)460铅/(mg/l)<0.002(最低检测限)1.2 设计依据 (1)关于乡镇给水工程及供水泵站工程设计委托书; (2)乡镇给水工程及供水泵站工程设计可行性研究报告; (3)原水水质检测报告; (4)关于水厂供水水量、接入位置及水压要求的函件;(5)建设单位提供的输水

12、管线岩土勘察报告。1.3 设计的主要内容本设计的任务主要是根据该乡镇用水量和水质要求和源水水质情况,以及当地的地形,设计出适合该乡镇具体情况要求的给水工艺和供水泵站。本设计的主要内容包括:(1)给水工艺及供水泵站设计;(2)根据源水水质,选择适宜的水处理工艺流程;(3)管路设计;(4)给水处理厂主要处理构筑物以及的设计、设备的选型及运行参数确定;(5)绘制水厂的平面图和工艺流程图,泵房的平面图和剖面图。2 给水厂工艺设计2.1 给水厂工艺流程的选择水处理工艺流程的选择应当根据原水的水质、处理后水应达到的水质要求及设计处理规模等来确定。在确定工艺过程中,需要进行技术经济比较,优先选用。城镇给水处

13、理厂处理的目的是去除水中悬浮物、胶体物质、细菌及其它有害成分,使处理后的水质能满足生活饮用或工业生产的需要。因此,给水处理厂工艺流程的选择应该根据原水水质指标和生活饮用水卫生标准来确定。表2.1是生活饮用水卫生标准GB57492006中的部分水质常规指标及限值。表2.1 水质常规指标及限值指标限值指标限值菌落总数/(CFU/ml)100锰/(mg/l)0.1大肠菌群(MPN/100ml)不得检出镉/(mg/l)0.005硫酸盐/(mg/l)250总硬度450氯化物/(mg/l)250氟化物/(mg/l)1.0铁/(mg/l)0.3锌/(mg/l)1.0色度15铬/(mg/l)0.05臭和味无异

14、臭,无异味氨氮/(mg/l)0.5肉眼可见物无耗氧量/(mg/l)3PH值6.58.5汞/(mg/l)0.001浑浊度/NTU1铜/(mg/l)1.0硝酸盐氮/(mg/l)10溶解性总固体/(mg/l)1000铅/(mg/l)0.2通过原水水质检测项目的检测结果与生活饮用水卫生标准的限值比较得出,该乡镇给水处理厂源水水质菌落总数、大肠菌群、浑浊度和锰的检测值均超出标准限值,尤其是锰的含量指标超出限值较多,所以在给水处理厂工艺选择上应该有单独的除锰工艺。根据以上源水水质分析及给水工艺选择原则,给水厂工艺流程如下图:图2.1 给水厂工艺流程图2.2 设计用水量农村给水工程设计供水能力即最高日的用水

15、量应包括下列水量:(1)生活用水量;(2)乡镇工业用水量;(3)畜禽饲养用水量;(4)公共建筑用水量;(5)消防用水量;(6)其它用水量。(1) 生活用水量某乡镇人口数2.5万人,设该乡村户内有给水排水卫生设备无淋浴设备,则由CECS82-96农村给水设计规范查得,其人均用水定额为100L/(人·d),时变化系数为1.8。则Q1=100×25000/1000=2500m3/d。(2) 乡镇工业用水: Q2取60 m3/d。(3) 畜禽饲养用水量:取大牲口4000头,则畜禽饲养用水量Q3=4000×50=200m3/d。(4) 公共建筑用水量取生活用水量的15%(规

16、范要求8%25%)。则Q4=0.15×Q1=375 m3/d。(5) 未遇见用水量和管网漏失水量取生活用水量的15%(规范要求为15%25%),则Q5=0.15×Q1=375 m3/d。则最高日用水量Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=2500+60+200+375+375=351Om3/d,Qd取为3500m3/d,时变化系数为1.8。泵站的处理量Q按最高日的平均时流量计算,即: Q=aQd/T (2.1) 式中 a水厂自用水量的系数,其值一般在1.101.15,本设计取1.10;T泵站每天工作小时数,本设计按24h均匀工作考虑。则Q=aQd/T=1.1×350

17、0/24=160.42 m3/h=0.0446 m3/s2.3 跌水曝气设计跌水曝气装置设计的主要目的是对原水曝气,增加原水中溶解氧量以达到除铁除锰的效果。跌水曝气中水自高处自由下落,能挟带一定量的空气进入下部受水池,空气以气泡形式与水接触,使水得以曝气。跌水曝气的溶氧效率,与跌水的单宽流量、跌水高度以及跌水级数有关。一般,可采用跌水13级,每级跌水高度0.51.0m,单宽流量2050m³/(h·m)。曝气后水中溶解氧含量可增25mg/L。本设计跌水节数采用2级。第一级跌水高度采用0.7米,第二级跌水高度采用0.5米。取单宽流量q=30m3/(m·h)。在第一级跌

18、水池中水平布置3个喷嘴,喷嘴的喷水半径为0.5m。水厂最高日用水量为3500(m3/d),考虑到水厂自身用水量,取系数为1.10。则跌水堰的宽度为b=Qd/q=1.1×3500/(24×30)=5.35m(两组)。取设计宽度为5.4m。每级跌水宽度取2.7m。取设计为跌水堰采用钢筋混凝土预制板,厚度0.2m。每级跌水宽度取0.5m,最上层预制板宽度取1.5m。则每组跌水池的工艺尺寸为2.7m×1.5m×2.1m(考虑堰的厚度为0.2m),跌水池最低池底距地面高度为2.9m。图2.2 跌水曝气平面图和剖面图2.4 溶液池与溶解池 溶液池设计计算溶液池是配制

19、一定浓度溶液的构筑物,通常用耐腐泵或射流泵将溶解池内的浓药液送入溶液池,同时用自来水稀释到所需浓度以备投加。溶液池容积按下式计算: (2.2)式中 W2溶液池容积,m³; 处理的水量,m³/h; 混凝剂最大投加量,mg/L; 溶液浓度,一般取5%20%; 每日调制次数,一般不超过3次。本设计处理水量Q=aQd/T=1.1×3500/24=160.42 m³/h,混凝剂采用精制硫酸铝,混凝剂最大投加量=20 mg/L,溶液浓度=15%,每日调制次数取3次,则由(2.2)式,溶液池的容积为:=0.171m³,取0.175 m³溶液池尺寸L

20、×B×H=0.6m×0.6m×0.7m(考虑安全高度0.2m)。 溶解池设计计算溶解池一般建于地面以下以便于操作,池顶一般高出地面约0.2m,一般采用机械搅拌装置以加速溶解。小水厂的搅拌装置可用挂壁式。溶解池容积按下式计算: =(0.20.3) (2.3)式中 溶液池容积,m³;溶解池容积,m³。设计取W1=0.25W2,则溶解池容积W1=0.25×0.17=0.0425 m³,取0.045m³。则溶解池尺寸L×B×H=0.4m×0.4m×0.5m(考虑安全高度0.

21、2m)。底部设管径D=100mm的排渣管一根。2.5 混凝剂投加与混合设备混凝剂投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等。本设计采用计量泵投加方式,不必另备计量设备,泵上有计量标志,可通过改变计量泵行程或变频调速改变药液投加量,最适合用于混凝剂自动控制系统。选用3台,两用一备。图2.3 计量泵投加 1溶液池;2计量泵;3压水管采管式静态混合器作为进入反应池前的氯气与药剂混合设备,置于配水井与反应池之间的混合器井内。混合器井:平面尺寸2.4×0.9m,砖混两座。静态管道混合器:DN200×1800mm,水头损失0.5m,2台。图2.4 管式静态混

22、合器2.6 穿孔旋流絮凝池穿孔旋流絮凝池是由若干方格组成。分格数一般不少于6格。各格之间的隔墙上沿池壁开孔。孔口上下交错布置,水流沿池壁切线方向进入后形成旋流。第一格孔口尺寸最小,流速最大,水流在池内旋转速度也最大。而后孔口尺寸逐渐增大,流速逐格减小,以适应絮凝体的成长。 设计参数穿孔旋流絮凝池分为两组,每组流量为0.0223m3/s。 设计计算(1)絮凝池体积取絮凝时间为20min,(絮凝时间宜为1525min)。则絮凝池体积为V=QT=0.0223×20×60=26.76m3。由农村给水设计规范要求,每组絮凝池宜分格数为612格,本设计取6格,每格4.5m3则每格的尺寸

23、大小为L×B×H=2.0×1.5×1.8(m×m×m)(保护高度为0.3m)。(2)絮凝池孔口大小絮凝池孔口流速应按由大到小的渐变流速设计,起始端流速宜为0.61.0m/s,末端流速宜为0.20.3m/s。 取起端流速为1.0m/s,孔口面积A=Q/V=0.0223/1=0.0223m2。取开孔尺寸为0.15m×0.15m。 取中期流速为0.5m/s,孔口面积A=Q/V=0.0223/0.5=0.0446m2。取开孔尺寸为0.21m×0.21m。 取末端流速为0.3m/s,孔口面积A=Q/V=0.0223/0.3=

24、0.0743m2。取开孔尺寸为0.27m×0.27m。采用重力穿孔管排泥方式,管径为DN150。由池外安装电动蝶阀控制。穿孔旋流絮凝池平面图如下:图2.5 穿孔旋流絮凝池平面图2.7 斜管沉淀池从水力条件来说,斜管沉淀池水力半径较小,因而雷诺数较低,沉淀效果亦较显著,因而采用斜管沉淀池。斜管沉淀池采用两组,每组尺寸大小相同。 设计参数每组设计流量:Q=0.0223m3/s,斜管沉淀池与絮凝池合建。颗粒表面负荷取q=7.2m3/(m2.h)(由规范得:表面负荷在7.2m3/(m2.h) 9.0m3/(m2.h),斜管材料采用0.4mm塑料板热压成正六角形管,内切圆直径d=25mm,长1

25、m,水平倾角=60°,垂直高度为0.87m,清水区高度1.2m,配水区高度1.5m。 沉淀池设计计算(1)沉淀池尺寸清水区面积计算由下式得: q=Q/A (2.4)式中 q颗粒表面负荷,m3/(m2.h); Q设计流量,m3/s。A清水区面积,m2。则清水区面积:A=Q/q=0.0223/0.002=11.15m2。采用沉淀池尺寸3×4=12m2,为配水均匀,进水布置在4m长的一侧。在3m的长度上扣除无效长度0.5m。因此净出水面积为(考虑斜管结构系数1.03): A,=(3-0.5)×4/1.03=9.7m2采用保护高度0.3m,清水区高度1.2m,配水区高度1

26、.5m,穿孔排泥槽高0.80m。斜管高度:h=lsin=1×sin60°=0.87m。池子总高度:H=0.3+1.2+1.5+0.8+0.87=4.67m。(2)校核 雷诺数Re水力半径R=d/4=25/4=0.625mm。当水温20°C时,水的运动黏度为0.01cm2/s。v=Q/Asin60=0.0223/(9.7×sin60)=0.0027m/s。Re=Rv/=0.625×0.27/0.01=16.9。 Fr=v2/Rg=0.272/0.625×981=1.2×10-4。 斜管内沉淀时间:T=l/v=1000/2.7=

27、370s=6.2min(沉淀时间一般在48min)。(3) 穿孔墙孔口大小沉淀池进口采用穿孔墙,排泥采用穿孔管,集水系统采用穿孔集水管。穿孔墙洞口流速Vk=0.1m/s,孔洞面积:W=Q/Vk=0.0223/0.1=0.223m2。每个孔口尺寸定位10cm×10cm。则孔口数为0.223/(0.1×0.1)=22.3个,取23个。(4) 集水系统沿池长方向布置3条穿孔集水管,集水管中的水汇流到集水槽中。集水管中心距为3/3=1m,每管集水量为:q=0.0223/3=0.0074m3/s。管径选用150mm的钢管,集水管双侧开孔,孔径为25mm,孔数30,孔距0.2m。取集水

28、渠的渠宽为0.3m,集水渠高度为0.4m。出水管直径取200mm。(5) 排泥系统排水系统采用穿孔管排泥,穿孔管引水流平行方向布置,共设5根,排泥至集泥渠,集泥渠长8.0m,BH为0.5m0.5m。穿孔管长3.0m,孔眼采取等距布置, 取d=25mm,孔口面积f=0.00049,取孔距s=0.4m。孔眼数目为m=L/S-1=3/0.4-1=6.5个,取7个 。取穿孔管直径为100mm,孔眼自下和中垂线呈45°角,并排排列,采用气动快开式排泥阀。2.8 普通快滤池普通快滤池运转效果良好,首先是冲洗效果得到保证。适用于任何规模的水厂。 设计数据设计水量:Q=Qd =1.1×35

29、00m3/d0.0446m3/s(设两座,每座0.0223 m3/s)。滤速:v=9m/h。(规范要求单层滤料的正常滤速宜为810m/h)。反冲洗强度:q=14L/(s·m2)(规范要求宜为1215 L/(s·m2)。冲洗时间为6min(规范规定为57min)。滤料层厚度取1200mm。膨胀率取25%(规范规定为15%25%)。2.8.2 设计与计算(1) 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(式中只考虑反冲洗停用时间,不考虑排放初滤水时间),单座滤池面积为由下式得:F=Q/vt (2.5)式中 F单座滤池面积,m2; Q设计水量,m3/s

30、v滤速,m/h;t滤池实际过滤时间,h。则单座滤池面积F=(1.1×3500)/(9×23.8×2)=8.75m2。取单座滤池的尺寸为L×B=3.5m×2.5m。 (2) 滤池高度承托层高度:采用大阻力配水系统,H1采用0.45m。滤料层高度:滤料采用单层滤料,石英砂颗粒粒径dmax=1.2mm,dmin=0.5mm,不均匀系数K<2.0,厚度0.7m。砂面上水深:H3一般为 1.52.0m,本设计采用1.8m。保护高度:H4一般采用0.30m。故滤池总高:H=H1+H2+H3+H4=0.3+0.7+1.8+0.45=3.25m。(3)

31、配水系统(每只滤池)2.6 配水系统剖面图 干管干管流量:qg=fq=14×8.75=122.5L/s。采用钢筋混凝土渠道,断面尺寸为350mm×350mm,长3.5m。起端流速为1m/s。(一般为1.01.5m/s,符合要求)。 支管支管中心间距:一般为0.250.3m,本设计取ag =0.25m。每池支管数:n=3.5×2/0.25=28根。取每侧14根,支管长()/2=0.925m,取0.93m,式中0.3为考虑渠道壁厚及支管末端与池壁兼具。每根管进口流量=122.5/28=4.375L/s。支管直径选60mm。支管始端流速:v j =1.5m/s(一般为1

32、.41.8m/s,符合要求)。孔眼布置 孔口流速采用4m/s。(一般为3.55 m/s)。孔眼总面积:f=0.1225/4=0.031m2 配水系统开孔比=0.031/8.75=0.35。采用孔眼直径9mm,每个孔眼面积6.36×10-5m2, 则孔眼总数M为 481个。考虑干管顶开1排孔,20个,间距0.175m。每根支管孔眼数:(481-20)/28=16.5个。取18个孔设二排布置,与垂线成45°夹角向下交错排列,中心距e=0.925/9=0.1m。支管孔眼布置如图2.7: 图2.7 支管孔眼布置图 孔眼水头损失支管壁厚采用:=5mm。流量系数:=0.65。水头损失计

33、算由下式可得: h2=()2 (2.6)式中 h2滤池配水系统水头损失,m; q反冲洗强度,L/(s·m2);g重力加速度,9.8m/s2。则孔眼水头损失h2=(14/(10×0.375×0.65)2/(2×9.8)=1.7m。 复算配水系统实际孔口数m=20+18×28=524个。 孔眼实际总面积 f=524×6.36×10-5m2=0.033m2。实际孔口流速为v=0.123/0.033=3.73m/s。干管截面积w0=0.35×0.35mm。支管截面积wa=0.0028m2。( )2+()2=()2+()2=

34、0.25<0.29。a,=q/1000v,=14/(1000×3.73)=0.375%。符合配水均匀性达到95%以上要求。 (4)洗砂排水槽每个滤池设两个洗砂排水槽,排水槽长度: L=3.5m。每槽排水量由下式计算可得: Q1=0.5qF (2.7)式中 Q1冲洗排水槽出口流量,m3/s; q反冲洗强度,L/(s·m2); F单座滤池面积,m2。则每槽排水量:Q1=0.5×14×8.75=0.061m3/s。采用三角形标准断面。断面模数x按下式计算: x=0.45Q10.4 (2.8)式中 Q1冲洗排水槽出口流量,m3/s。则断面模数:x=0.45

35、×0.0610.4=0.15m。排水槽底厚度,采用=0.05m,保护高为0.07m,砂层最大膨胀率:e=45%。洗砂排水槽顶距砂面高度为: He=eH2+2.5x+0.07 (2.9)式中 e冲洗时滤层膨胀度; H2滤料层厚度,m; x冲洗排水槽断面模数,m; 冲洗排水槽底厚度,m; 0.07冲洗排水槽保护高,m。则洗砂排水槽顶距砂面高度为:He =0.45×0.7+2.5×0.15+0.05+0.07=0.81m。复算:排水槽总平面面积与滤池面积之比=2×l×2x/F=2×3.5×2×0.15/8.75=0.24

36、<0.25(符合要求)。(5)滤池各种管渠计算 进水进水总流量:Q1=0.0223m3/s。采用进水管直径:D2=200mm。管中流速:v=0.8m/s(在0.81.2 m/s之间)。 冲洗水冲洗水总流量:Q3=qf=14×8.75=0.123m3/s。采用管径:D3=300mm。管中流速:v3=2.1m/s(一般为2.02.5m/s,符合要求)。 清水清水总流量:Q4= Q1=0.0223m3/s。采用管径:D5=150mm。管中流速:v5=1.3m/s(一般为1.01.5m/s,符合要求)。 排水排水流量:Q6= Q3=0.123m3/s。排水渠断面:取其宽度B6=0.5m

37、,由公式得: Hc=1.73+0.2 (2.10)式中 Q滤池冲洗流量,m3/s; B渠宽,m; g重力加速度,9.8m/s2。则排水渠底距排水槽底高度为:Hc=1.73×+0.2=0.6m。即排水渠底到洗砂排水槽底的距离为0.6m。所以排水渠高h=1.9-0.315+0.6=2.185m,取其高度为2.2m。(6)反冲洗水的供给利用流速较大的反向水流冲洗滤料层,使整个滤层达到流态化状态,且具有一定的膨胀度。反冲洗水由冲洗水泵供给,冲洗水泵设于二级泵房。 水泵需要提供的流量Q=14×8.75=122.5L/S。 水泵需要提供的扬程h0为排水槽顶与清水池最低水位之差=0.61

38、+3.00=3.61m。h1为清水池到滤池的冲洗管道中的总水头损失,取0.5m。h2配水系统水头损失:采用的是管式大阻力配水系统,按孔口的平均水头损失计算,可采用式(2.6)计算:h2=()2=(14/(10×0.375×0.65)2/(2×9.8)=1.7m。经砾石支承层水头损失:h3=0.022qZ=0.022×14×0.45=0.14m。 滤料层水头损失由下式计算: h4=(r1/r2-1)(1-mo)H2 (2.11)式中 滤料的相对密度,石英砂为2.65;滤料膨胀前的孔隙率,石英砂为0.41;水的相对密度;滤层膨胀前厚度;则滤料层水头

39、损失为:h4=(r1/r2-1)(1-mo)H2 =(2.56/1-1)(1-0.41)×0.7=0.68m。富余水头:h5=1.5m。水泵扬程为:H0=h0+h1+h2+h3+h4+h5=3.61+0.5+1.7+0.14+0.68+1.5=8.13m。则选择10Sh-19A型水泵,(一用一备)。参数为:流量:89140L/S;扬程:8.613.7m。电机功率22KW。2.9 加药加氯间的设计与计算加氯加药间是安置加氯加药设备的操作间。由于氯气是有毒气体,故加氯间位置除了靠近加氯点外,还应位于主导风向下方,且需要与经常有人值班的工作间隔开,应特别注意通风、照明、防火、保温等。为了管

40、理方便,减少管理点,本设计采用加氯间和加药间合建的方式。由于本设计规模较小,故加药加氯间建筑尺寸设计为:9.0×6.0m。加氯间:设有工具箱、抢修用品及防毒面具等;设置照明和通风设备,照明和通风设备的开关应设在室外;加氯设备应保证不间断工作。液氯库:为防止强烈光线照射,设置百叶窗;设在水厂主导风向的下风向;应设有漏氯探头和漏氯报警器;应有强制通风设备;根据具体情况设置机械搬运设备。加药间内,设地下式溶药池一座,钢筋混凝土池体采用3层玻钢防腐措施。池顶设折浆搅拌机一台,人工加药投料方式。在贮药池外侧设置,隔膜计量泵2台,1开1备,计量泵性能参数:Q=750l/h,p=0.3MPa,最大

41、吸程=3m,N=750W。混凝剂采用硫酸亚铁,其最大投加量为25mg/L,日最大投加量为87.50kg/d。运行中其药剂投加量随水质变化而相应变化。自动控制设计,可据水量与水质浊度的变化,自动控制混凝剂投加量。药剂库,按一月药剂存量2.625t,设计地面堆存池1座,平面尺寸2.0×2.0m。 加氯量计算设计加氯量应根据试验或相似条件下水厂的运行经验,按最大用量确定,并应使余氯量符合生活饮用水卫生规范的要求。一般水源的滤前加氯为1.02.0mg/L;滤后或地下水加氯为0.51.0mg/L。本设计为滤后加氯,按最大量确定为1.0mg/L。(1)已知参数水厂设计水量Q=aQd=1.1

42、15;3500m3/d=3850 m3/d。一般滤后加氯为0.51.0mg/L,设计加氯量按最大用量确定,故本设计取a,=1.0mg/L。(2)加氯量Q,计算Q,=0.001aQ=0.001×1×3850=3.85kg/d。氯与水接触时间不小于30min,本设计取40min。2.9.2 储氯量计算储氯量:G=30×3.85=115.5kg/月(一般按最大用量的1530d计算,本设计为30d)。设计采用容量为50kg的液氯钢瓶(其外形尺寸为219,H=1.5m),共4只。另设中间氯瓶一只,以沉淀氯气中的杂质,还可防止水流入氯瓶内。为保证氯消毒时的安全和计量正确,采用

43、加氯机投氯,本设计选用V100-2系列真空加氯机加氯,加氯机两台,一用一备。加氯量0.15/h。前加氯机有流量配比自动投加系统控制,也可手动操作;后加氯机由流量配比控制后,再由余氯测定仪控制反馈调整投加量。氯库内除设置一般的氯气减压阀,液氯过滤器,真空调节器,自动切长装置,电子秤,电动起重机外,还须设置漏氯报警装置,发生泄漏时,可由设于氯库外的漏氯吸收装置进行处理。2.10 清水池一级泵站通常均匀供水,而二级泵站一般为分级供水,所以一、二级泵站的每小时供水量不相等。为了调节两泵站供水量差额,必须在一、二级泵站之间建造清水池。设两座清水池,即清水池分为两格,尺寸相同。 设计水量 设计水量由式(2

44、.1)得:Q=aQd/T=1.10×3500/24=160.42 m3/h=0.0446 m3/s 清水池容积计算缺乏用水量变化资料规律资料时,城市水厂的清水池调节容积,可凭运转经验,按最高日用水量的10%20%估算。供水量大的城市,因24h的用水量变化较小,可取较低百分数,以免清水池过大。此设计供水量较小,而且24h的用水量变化较大,可取较高百分数,以确保供水安全。清水池中除了贮存调节用水以外,还存放消防用水和水厂生产用水等。清水池有效容积Wc一般按式(2-4)计算:Wc=W1+W2+W3+W4 (m3) (2.12)式中 W1调节容积(m3),当缺乏资料情况下可按水厂最高日设计水

45、量的20%计算;W2为水厂冲洗滤池及排泥等生产用水量(m3);W3安全储量(m3),为避免清水池抽空,威胁供水安全,清水池保留一定水深的容量作为安全储量;W4消防贮水量(m3)。(1)调节容积按规范要求,在缺乏资料情况下可按水厂最高日设计水量的20%计算。则每座清水池的调节容积W1=3500×10%=350m3。(1)W2为水厂冲洗滤池及排泥等生产用水取5%。则W2=0.05Qd/2=3500×0.05/2=87.5m3。(3)W3为安全储量,取30m3。(4)W4为消防贮水量,消防时用水15L/S,持续2小时。则W2=15×2×3600/2=54m3。

46、则单个清水池体积为Wc=W1+W2+W3+W4=350+54+87.5+30=521.5m3。取有效水深3m,超高0.2m,则清水池尺寸为17.5m×10m×3.5m(考虑安全水位0.3m)。进水管直径,管中流速。出水管直径,管中流速。溢水管直径,排水管直径。通气孔2个,直径200mm。检修孔2个,直径800mm。单池设超声波水位计(3.5m)一套,清水池为钢筋混凝土体池顶覆土500mm,进行绿化。2.11 水厂排水设施水厂排水通常有雨水和生活废水。对于雨水的排放,采用水厂地面设置坡度的方法,使降落雨水沿着坡度汇集,最后由排水沟排进水厂外道路两侧的水沟,地面坡度设置为1%,

47、排水沟尺寸设计为200×300mm。对于生活废水的排放,由宿舍楼设置管道排入化粪池进行处理,排水管道管径为300mm,化粪池池尺寸为1000×1000×2000mm。(详见水厂平面布置图)。3 二级供水泵站3.1 泵站设计流量二级泵站水泵的流量应根据用水量变化曲线拟定,由于管网内不设水塔,要求任何小时的供水量应等于用水量。则二级泵站应满足最高日最高时的水量要求,否则会出现不同程度的供水不足现象。因为用水量每日每小时都在变化,所以二级泵站设三台水泵(一台备用),用水量大时两台开启,用水量小时一台开启。则设计流量: Q=KhQd/T (3.1) 式中 Kh时变化系数,

48、本设计为1.8;T泵站每天工作小时数,本设计按24h均匀工作考虑。则Q=1.8×3500/24=262.5m3/h=72.9L/S。3.2 泵站设计扬程泵站设计扬程: H=HST+h (3.2)式中 HST-清水池最低水位与控制点最高水位之差(m);H-水泵设计扬程(m);h-管路水头损失(m)。输水管与管网接入点经水力平差计算节点水压20mH2O,输水干管长500m。送水泵站静扬程 HST=20-(-3.2)=23.2m.泵站内管路水力损失估算 h1=2m。输水干管水力损失估算 h22m。泵站设计扬程 H=HST+h=23.2+2+2=27.2m。3.3 水泵选型 水泵选型规范(1

49、)最基本的要求是满足泵站设计流量和设计扬程的要求,同时要求在整个运行范围内,机组安全、稳定,并且有最高的平均效率。(2)要求在泵站设计扬程时,能满足泵站设计流量的要求;在泵站平均扬程时,水泵应有最高效率;在泵站最高或最低扬程时,水泵能安全、稳定运行,配套电机不超载。(3)有多种泵型可供选择时,应考虑机组运行调度的灵活性、可靠性、运行费用、主机组费用、辅助设备费用、土建费用、主机组事故可能造成的损失等因素进行比较论证,选择综合指标优良的水泵。 选泵要点(1)根据选泵依据和原则,在满足泵站设计流量和泵站设计扬程的同时,要求在平均流量和平均扬程下水泵高效运行。(2)结合泵站运行调度方案的制定进行比较

50、校核优选,在各个供水流量范围段,水泵扬程利用率高,能耗低,不但水泵效率高,而且整个装置效率高,还能使管网水压相对恒定;并作出最佳泵站运行调度方案。另外,由于水泵台数和水泵型号规格有限,要满足流量衔接的同时使各水泵在其高效段运行还必须对水泵组合进行运行优化调度。通过合理的运行调度,能保证不同流量段各水泵高效率运行,还能使管网水压相对恒定。(3)大小兼顾,调配灵活,可选用一定数量的调速泵和一定数量的备用泵。(4)合理地利用各水泵的运行高效段。根据设计流量和设计扬程以及水泵选泵原则,可行的选泵方案如下:方案一:选两台200S-42A水泵,一用一备。其参数为:流量73L/S,扬程36.81m。允许吸上

51、真空高度为5m,泵轴功率32.83kw,效率80.24,转速2950r/min,电动机功率37KW。 方案二:选三台6SA-8B型水泵,两用一备。其参数为:流量36.5L/S,扬程36.15m。允许吸上真空高度为5m,泵轴功率16.82kw,效率76.84,转速2950r/min,电动机功率22kw。对比两种方案:流量、扬程满足要求,可靠性高,效率较高,泵功率较小。由于管网内不设水塔,要求任何小时的供水量应等于用水量。二级泵站应满足最高日最高时的水量要求,否则会出现不同程度的供水不足。因为用水量每日每小时都在变化,所以二级泵站设三台水泵(一台备用),用水量大时两台开启,用水量小时一台开启。因此

52、选择方案二。3.4 水泵机组布置及其基础初选电机:查给水排水设计手册,根据3台水泵6SA-8B,选用3台电机,电机型号Y200L2-2,电机功率37KW。 机组基础尺寸的确定(1)对于带底座的小型泵基础尺寸:基础长度L底座长度L10.2m; 基础宽度B底座螺孔间距(在宽度方向上)b10.2m; 基础高度H底座地脚螺钉的长度0.2m。基础顶面高出泵房地板0.20.4m。(2)不带底座水泵机组基础尺寸:基础长度L地脚螺栓间距0.5m;基础宽度B地脚螺栓间距0.5m;基础高度H螺栓长0.2m。 校核基础高度:基础重量大于机组总重量的2.54倍。基础高度不小于0.50.7m。当基础与泵房地下室底板整体浇筑时,底板厚取2/3记入基础高度。设计采用混凝土基础,混凝土容重23520N/m3,机组的基础深度计算公式为: H (3.3)式中 W机组总重量(N);L 基础长度(m); B基础宽度(m); 基础所用材料的容重(N/m3)。查给水排水设计手册,计算出6SA-8B型水泵机组基础平面尺寸为1318×540mm,根据机组总重量,基础重量为水泵机组重量的3倍左右,计算基础

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