某城市给水毕业设计p

1、 摘 要随着社会经济的发展，人民的生活水平日益提高，人们对生活质量的要求日益提高。给水工程，作为一项与人民日常生活息息相关的城市基础设施，也得到了蓬勃的发展。 本设计为B城镇给水工程设计,详细介绍了B城镇给水管网和给水厂的设计和计算过程。本设计给水管网部分采用环状网为主，枝壮管网为辅，最高日最高时设计水量为370.3L/s。根据原水水质和出水水质的要求，给水厂选择采用的水处理构筑物主要有机械絮凝池、斜板沉淀池和虹吸滤池。水厂设计水量为933 m3/h（包括5%的水厂自用水量）。水厂高程采用高架式布置。关键词： 给水工程 给水管网 给水处理厂 机械絮凝池 斜板沉淀池 虹吸滤池 管网平差 泵房 输

2、水管 自由水头 界限流量第1章 总论1.1 城镇概况该城镇位于我国的华北地区，设计人口9万，卫生设备齐全，地势西高东低，东西高程相差不大。1.2 设计任务及要求1.2.1设计题目根据给予的城镇总平面图，进行城镇给水工程的初步设计，包括城镇给水管网和给水处理厂的设计。1.2.2设计原始资料城镇总平面图一张。城镇位于我国的华北地区，设计人口为9万人，卫生设备齐全。该城镇冰冻深度为0.5米，土壤为砂粘土，地下水位距地表4米。气象资料：当地主导风向东南，气温（月平均）最高28，最低-1.9。给水水源拟定为河流，原水水质如下： 项目数量项目数量混浊度100500NTU总硬度4度（德国度）色度1度氯根21

3、mg/L水温020硫酸根32 mg/LPH值7.3固体残渣22 mg/L细菌总数12000个/毫升硝酸根0.05 mg/L大肠菌群3000个/升铁0.1 mg/L臭和味略有亚硝酸根0.04 mg/L耗氧量7.68碱度4度1.2.3设计内容确定城镇给水系统形式，进行城镇给水管网的设计计算。确定城镇给水处理厂的处理工艺流程及净水构筑物或设备的类型和数量。进行净水构筑物及设备的工艺设计计算。进行水厂各构筑物、建筑物以及各种管渠等总体布置。1.2.4设计成果设计说明书与计算书一份。设计图纸最少7张，具体包括：给水管网总平面图（1：20001：10000）给水管网平差结果示意图2张给水处理厂平面布置图（

4、1：2001：500）给水处理厂的处理工艺高程布置图（纵向1：501：100；横向1：1001：500）滤池或其它净化构筑物的工艺构造图2张（平面及剖面1：501：200）第2章 城镇给水管网设计由于该城镇地表水水源丰富，而且地势西高东低，可于城镇西部（河流上游）建一水厂，采用统一给水系统。2.1 给水管网定线的原则2.1.1 输水管线路的选择原则1)输水管的线路应尽量做到线路短、起伏小、土石方工程量少、造价经济、少占农田和不占良田。2)管走向和位置应符合城市和工业企业的规划要求，并尽量可能沿现有道路或规划道路敷设，以利施工和维护。3)输水管应尽量避免穿越河谷、山脊、沼泽、重要铁道和泄洪地区，

5、并注意避开滑坡、塌方以及易发生泥石流和高侵蚀性土壤地区。4)输水管网应尽量充分利用水位高差，当条件许可时优先考虑重力流输水。如为地形所限必须加压输水时，应根据设备和管材选用情况，通过技术经济比较确定增压级数和增压站址。5) 输水管线的选择应考虑近远期结合和分期实施的可能。2.1.2 管网定线的原则1) 配水管网应根据用水要求合理分布于全供水区。在满足各用户对水量、水压的要求及考虑施工维修方便的原则下，应尽可能缩短配水管线的总长度。管网一般可布置成环状网，当允许间断供水时也可敷设为树枝状。2)配水管网的布置应尽可能以最短距离到达主要用水地区及管网中的调节构筑物。3)管的布置，应尽可能在两侧有较大

6、用户的道路上，以减少配水支管的数目。4)配水干管之间应在适当位置处设置连接管以形成环网。连接管间距按供水区重要性、街坊大小、地形等条件考虑。5)用以配水主用户和消火栓的配水支管，一般采用管径为150200mm；负担消防任务的配水支管不得小于150mm。6)消火栓的数量及布置必须遵守消防规范，并取得当消防管理部门的同意。2.1.3 输配水管网上附属设备的布置要求1)重力输水管渠应设检查井和通气孔检查井的间距：当输送浑浊度不高的水时，管径在700mm以下，间距不大于200mm；当管径在7001400mm时，间距不大于400mm。当输送含砂量较多的原水时，可参照排水管道的要求设置检查井。2)于重力输

7、水的管渠，当地面坡度较陡时，应在适当位置设置跌水井、减压井或其它控制水位的措施。3)对于压力水管，应分析出现水锤的可能，必要时需设置消除水锤的措施。4)压力输水管道上的隆起点以及倒虹吸管的上、下游侧，一般应设进气阀和排气阀，以便及时排除管内空气，不使发生气阻；以及在放空管道或发生水锤时引入空气，防止管内产生负压。5)输配水管渠的低凹处应设置泄水管及泄水阀，泄水管应接至河沟或低洼处，当不能自流排出时，可设集水井，用提水机具将水排走。泄水管直径一般为输水管直径的1/3。6)管道上的法兰接口不宜直接埋在土中，而应设在检查井或地沟内，特殊情况下必须埋在土中时，应采取保护措施，以免螺栓锈蚀，影响维修。7

8、)配水管网上阀门、消火栓的布置重点：a.配水管网中的阀门布置，应能满足事故管段的切断需要。其位置可结合连接管以及重要供水支管的设置；b.一般情况下干管上的阀门可设在连接管的下游，以便阀门关闭时，尽可能少影响支管的供水；c.支管和干管相接处，一般在支管上设置阀门，以使支管的检修不影响干管供水。干管上的阀门应根据配水管网分段、分区检修的需要设置；d.在城市管网支管上的消火栓及工业企业重要水管上的消火栓，均应在消火栓前装设阀门。支管上阀门布置不应隔断5个以上的消火栓；e.消火栓的间距不应大于120mm；f.消火栓的接管直径不小于100mm；j.消火栓尽可能设在交叉口和醒目处。消火栓按规定应距建筑物不

9、小于5 mm，距车行道边不大于2mm，以便消防车上水，并不应妨碍交通，一般常设在人行道边。2.2 给水管网的基本设计计算2.2.1最高日设计流量最高日生活用水量:Q1=qNf=200*90000*90%=16200000l/d=187.5 l/s洒道路用水量: 主要道路面积s=86.4万m2,每天洒水一次,每平方米1.0 l/sQ3=10.l/s最高日用水量:Qd=1.25(Q1+Q3)=246.9 l/s最高日设计流量:Qh=khQd=370.3 l/s2.2.2节点流量配水干管计算总长度=22000m比流量 q=0.0168 l/(s*m)表21 节点流量计算表节点节点流量（l/s）1（8

10、00/2+1200+600/2+1350-600）q/2=22.22(1200+1600+1050)q/2=32.23(1600+600/2+1100-600)q/2=20.04(1150+1500+600/2+1100-600)q/2=28.95(1500+1050+1150+1250)q/2=40.76(600/2+1350-600+1250+1100)q/2=28.57(1100+1200+1200)q/2=29.38(1150+1450+1100+1200)q/2=40.19(1150+1450+1050/2)q/2=26.210(700+900+1000)q/2=21.911(900

11、+1100+500+1400-450+450/2)q/212(1200+1400-450+450/2)q/2=20.013(1050+700)q/2=10.314800q/2=6.7151000q/2=8.416500q/2=4.22.2.3分配流量流量分配步骤为：(1)按照管网的主要供水方向，初步拟定各管段的水流方向，并选定整个管网的控制点。(2)为了可靠供水，从二级泵站到控制点之间选定几条主要的平行干管线，这些平行干管中尽可能均匀地分配流量，并且符合水流连续性即满足节点流量平衡的条件。(3)根据分配到各管段上的流量确定各管段度管径。2.2.4管网平差为保证供水安全（考虑消防），二级泵站至给

12、水区的输水管，采用两根，初步分配各管段流量后，以平均经济流速选定管径，平差过程及结果。（详见图纸2）经过校正，各环闭合差均小于0.5米。大环1-2-3-4-9-13-10-11-12-7-6-1的闭合差为:h1-2+h2-3+h3-4+h4-9+h9-13+h13-10+h10-11+h11-12+h7-12+h6-7+h1-6=2.676+4.384+3.685+2.082+2.772+1.197-0.694-6.566-3.3-3.212-2.633=0.391小于允许值,可满足要求,计算完毕。2.2.5水压计算选15点为控制点,区域内平均层数为6层,则需服务水头:Hc=12+4*4=28

13、m由此点开始,按该点的水压标高Zc+Hc=19.53+28.00=47.53m往泵站方向推算，计算出各节点的水压标高及自由水压，将计算结果及相应节点出的地形标高一同写在相应的节点上。（详见图纸2）由水压计算结果可知，所需二及泵站最低供水水压标高为72.88m设清水池底标高(由水厂高程设计确定)为19.44m,泵站内吸、压水管路的水头损失取3.0m.则最高用水时所需二级泵站总扬程为:Hp=72.88-19.44+3.0=56.44m2.2.6消防时核算该城镇统一时间火灾次数为两次，一次火灾用水量为35L/s。从安全及经济角度考虑，失火点分别设在10节点和15节点出。消防时各接点的流量除10,15

14、节点各附加35l/s外,其余各节点的流量与最高用水时相同,消防时需向管网供应总流量为: Qh+Qx=370.3+35*2=440.3l/s (全部由二泵供水)消防时管网平差及水压计算成果。（详见图纸3）由水压计算结果可知,所需二级泵站最低供水水压标高为84.31m.泵站内吸、压水管路的水头损失取3.0m,则消防时所需二级泵站总扬程为:Hp=84.31-19.44+3.0=67.87m由于84.3172.88即消防时所需二级泵站最低供水水压的标高大于最高日时所需二级泵站最低供水水压的标高，而且相差很大,不符合(低压消防制)要求.所以需另设消防泵。第3章 给水厂的设计3.1城镇给水处理工艺流程的确

15、定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：水中不得含有病原微生物。水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。水的感官性状良好。1)原始资料：当地气温（月平均）最高28，最低1.9；原水浊度100500NTU，水温020，pH值为7.3。原水水质基本符合生活饮用水卫生标准规定的生活或工业用水水源水质要求，其净水工艺流程为：原水混合沉淀池城市管网絮凝池滤池二级泵房清水池絮凝剂消毒剂消毒剂图31 净水工艺流程图2)水处理给厂的设计处理量水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水

16、量进行设计，并以水质最不利情况进行校核。水厂自用水量主要用于滤池冲洗和澄清池排泥等方面。城镇水厂只用水量一般采用供水量的5%10%，本设计取5%，则设计处理量为：Q=Qd=1.05*21000=22050m3/d3)处理构筑物的选型因处理水量为22050m3/d，水量不大，原水浊度为100500NTU,水质很好,无需专门处理设备。在中型城市考虑城市发展情况和人们的消费情况选用传统的机械絮凝池、斜板沉淀池和虹吸滤池，消毒用液氯消毒。3.2药剂投配设备的设计混凝阶段所处理的对象，主要是水中悬浮物和胶体杂质，是水处理工艺的一个重要环节，其完善程度对后续工艺如沉淀过滤影响很大。水的混凝处理是向水中投加

17、混凝土凝剂，通过混凝土凝剂水解产物压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶体脱稳而相互凝聚或者通过混凝土凝剂的水解和缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附架桥作用，使胶体被吸附粘结。混凝处理过程包括了凝聚和絮凝两个阶段，凝聚阶段形成较小和微粒，再通过絮凝以形成较大的絮粒。在絮粒形成过程中，不但能吸附悬浮颗粒，还能吸附一部分细菌和溶解物质。絮粒可在一定的沉淀条件下从水中分离沉降出来。3.2.1水厂处理水量计算Q=（1+）Qd =1.05*21000/24=933m/hQ水厂处理水量Qd最高日用水量 水厂自用水量占供水量的百分比3.2.2药剂的选择应用于饮用水处理的混凝剂应符合以下要求：1)混凝剂效果好2)对人体无

18、害3)使用方便，货源充足，价格低廉根据水质的特点选用混凝剂采用三氯化铁为混凝剂，它具有混凝效果好，用量少，总净水费用低，温度和PH值适应强等特点。3.2.3药剂配制和投加1)设计参数根据原水水质及水温，参考有关井水厂的运行经验，选三氯化铁为混凝剂。最大投加量为10，最低6，三氯化铁投加浓度为15%，采用计量泵湿式投加，不需加助凝剂。2)设计计算溶液池容积:有效容积为0.75m3，有效高度为1m，超高0.2m，实际尺寸溶解池容积:有效高度为0.6m，超高0.2m实际尺寸，池底坡度采用2.5%。混合采用管道混合即将药剂直接投水管中以借助管中流速进行混合。(图设计要点：1）药剂加入水厂的进水管中 2

19、）投药后管道内的水头损失不小于0.3-0.4米 3)管道内流速为1.2-1.5米/秒图32 投加絮凝剂示意图3.3絮凝设备的设计 絮凝设备采用垂直轴式机械絮凝池,并配有无级变速传动装置.絮凝池对大小不同的水量均适用,比较适合中小型水厂优点: 反应效果好,节省药剂水头损失小可适应水质水量的变化3.3.1絮凝池尺寸絮凝时间取20min，絮凝池采用四个池子，没池设计流量Q=933/4=234m3絮凝池的有效容积：W=QT/60=234*20/60=78m3为配合沉淀池尺寸，絮凝池分三格，每格尺寸2.5*2.5m,絮凝池水深H=W/A=78/3/2.5/2.5=4.2m(超高取0.3m,总高度为4.5

20、m) 絮凝池分格隔墙上水孔上下交错布置,每格设一台搅拌设备,为加强搅拌效果，于池子周壁设四块固定挡板。3.3.2搅拌设备1)叶轮直径取池宽的80%，采用2.0m叶轮浆板中心线点速度采用v1=0.5m/s,v2=0.35m/s,v3=0.20m/s浆板长度取l=1.4m(浆板长度与叶轮直径之比l/D=0.7) 浆板宽度取b=0.12m（详见图3 每根轴上浆板数为8块,内外侧各4块,旋转浆板面积与絮凝池过水断面积之比为8*0.12*1.4/2.5/4.2=12.8% 四块固定挡板宽*高为0.2*1.2,其面积与絮凝池过水断面积之比为4*0.2*1.2/2.5/4.2=9.1% 浆板总面积占过水断面

21、积为12.8%+9.1%=21.9%,小于25%的要求图33 叶轮示意图2)叶轮浆板中心点旋转直径D0=（1000-440）/2+440*2=1.44m叶轮转速分别n1=6.63 r/min 1=0.663 rad/sn2=4.64 r/min 2=0.464 rad/sn3=2.65 r/min 3=0.265 rad/s浆板宽长比b/l=0.12/1.4=0.0861,查表得=1.10.k=56浆板旋转时克服水的阻力所耗功率：第一格外侧浆板：N01，=0.090kw第一格内侧浆板: N01,=0.014kw第一格搅拌轴功率:N01= N01，+ N01,=0.104kw以同样的方法,可求得

22、第二,三格搅拌轴功率为0.36kw,0.007kw3)设三台搅拌设备合用一台电动机,则絮宁池所耗总功率为： 0.104+0.036+0.007=0.147kw电动机功率(取) ： N=0.28kw3.3.3核算平均速度梯G值及GT值(按水温20。C计,=1.02*10-6kgs/m2)第一格：G1=6s-1第二格：G2=36s-1第三格：G3=16s-1絮凝池平均速度梯度： G=42s-1，GT=42*20*60=5.04*104经核算，G值和GT值均适合。3.4沉淀池设计由于斜板沉淀池沉淀效率高,池子容积小和占地面积少等优点,从实际情况考虑,采用斜板沉淀池，从处理水安全角度考虑,设两个沉淀池

23、。已知条件：进水量Q=933/2=0.127m3/s设计采用数据,有效系数=0.75,斜板水平倾角=60。斜板斜长l=1.5m,斜板板距P=0.1m,沉淀池水平流速v=20mm/s,颗粒沉降速度:=0.4mm/s斜板面积计算:Af=423m3 需要斜板实际总面积:Af,=846m3斜板高度计算:h=l*sin =1.5*sin60。=1.5*0.866=1.3m沉淀池宽度计算:B=5.1m斜板组合全长计算:斜板间隔数N=51/0.1=51 斜板组合全长L=11.5m斜板沉淀池布置示意图(详见图34)沉淀池长度:L=11.5m沉淀池高度:H=4.0m图34 斜板沉淀池示意图3.5滤池设计由于水厂

24、规模不大,因虹吸滤池无需大型阀门及相应的开闭控制设备,无需冲洗水塔(箱)或冲洗水泵,因而降低了水厂处理成本,并且不会出现负水头现象,所以采用虹吸滤池设计数据：设计滤速10米/时，冲洗强度q=15升/秒米23.5.1滤池面积滤池总面积：F=95.8(T滤池每日工作时间23小时)采用滤池数N=6成双行排列单格面积：F,=16m2,取单格宽B为4米,长L为4.5米单格实际面积：f=B*L=18m2实际滤速： v实=8.9m/h冲洗时滤 ：v冲=10.7m/h 3.5.2进水虹吸管 虹吸管进水量 :Q进=0.051m3/s事故冲洗时进水量: Q事=0.064m3/s断面面积: 进=0.128m2进水虹

25、吸管局部水头损失:hf据=*1.2v进事=0.5m/s =3.1hf据=0.05m进水管沿程阻力损失: hf沿=*lR=0.08C=54.7 (l取2米)hf沿=0.001米hf= hf沿+ hf据=0.05+0.001=0.051m(取0.1米)3.5.3进水槽及配水槽进水虹吸管出口至槽底h1取0.2米,进水虹吸管淹没深度h 2取0.2米,配水槽出水堰宽b1取1.2米配水堰堰上水头h3=()2/3 =0.09m=0.1m进水堰起高C取0.15米,H进=h1+h2+h3+hf+C=0.75m(取0.8米)图35 进水槽及配水槽示意图3.5.4清水渠出水堰堰上水头选堰宽b2=6m,堰上水头H堰=

26、()2/3=0.08m 3.5.5滤板水头损失 采用双层孔板，开孔比:上层为1%;下层为1.7% 开空面积比:上层上=18*1.0%=0.18m2 下层下=18*1.7%=0.306m2 冲洗时孔眼内流速v上=1.5m/s v下=0.88m/s 滤板内水头损失h上=0.199m h下=0.083m 滤板内总水头损失h板=h上+h下=0.28m考虑滤板制作及安装使用中的堵塞等因素,h板取0.3米3.5.6排水虹吸管 冲洗排水量Q排=qf=0.015*18=0.27m3/s 查水力计算表,当Dg=500mm时,v排=1.38m/s,I=0.505% 排水虹吸管长l=10米,hf局=0.3米 hf沿

27、=l*I=0.05m hf= hf局+hf沿=0.35m3.5.7滤池高度H=H0+H1+H2+H3+H4+H5+H6+H7+H8+H9+H10=0.4+0.2+0.2+0.7+0.14+0.67+0.05+1.2+0.1+1.5+0.15=5.31m H1滤板厚度按双层孔板计,H4洗砂排水槽外底至砂面高度 图36 滤池高度示意图3.6消毒设计3.6.1采用液氯消毒优点：1）具有余氯的持续消毒时间2）价值成本低3）操作简单，投量准确4）不需庞大设备3.6.2加氯量的计算设计加氯量根据实验按最大量计算，使余氯量符合生活饮用水标准的要求，本设计采用1.0mg/l,氯与水接触时间不少于30min加氯

28、量Q计算： Q=0.001aQd/24=0.88Kg/ha:最大投率量(毫克/升)Qd:需消毒的水的量(kg/h)3.6.3液氯投加设计液氯通过氯机直接加入水体，并采用淋水管喷淋提供液氯气化成氯气所需的热量，氯瓶内液氯的气化及用量采用自动计量3.6.4加氯设备的选择加氯机采用MJL-型转子加氯机2台，一用一备。采用容积为500kg的 氯瓶。其D=600mm ,L=1800mm需要氯瓶3个，2用1备。3.6.5加氯间的设计 加氯间靠近投加点加氯间氯瓶和加氯机分离，与其他工作间隔开，开设必要的安全措施加氯管线不应漏出地面，应敷设在沟槽内加氯管使用紫铜管或无缝钢管通往加氯间的高压水管道应保证不间断供

29、水，并保证水压稳定图37 投加液氯布置示意图3.7清水池容积及尺寸根据经验，清水池容积按最高日用水量15%估算 W=15%Qd=3150m3考虑部分安全调节容积，取清水池有效容积3200m3，采用4个矩型钢筋混凝土畜水池800m3（详见国标：s832）。 3.8水厂的总体布置水厂的基本组成分两部分：（1）生产构筑物和建筑物，包括处理构筑物、清水池、泵站、药剂间等 （2）辅助构筑物，其中又分生产辅助建筑物和生活辅助建筑物两种，前者包括化验室、机修间、仓库、车库、及值班室等，后者包括办公楼、食堂、浴室、职工宿舍等3.8.1水厂平面布置水厂平面布置主要内容有各种构筑物和建筑物的平面定位，各种管道、阀

30、门及管道配件的布置，排水管的布置，道路、围墙、绿化及供电线路的布置（详见图纸4）平面布置应考虑以下几点：1）布置紧凑，以减少水厂占地和连接管的长度，但是各构筑物之间应保留必要的施工、检修空间和管道位置。 2）充分利用地形，以求挖空方平衡以减少施工量。3）构筑物之间连接管应简单、短捷、尽量避免立体交叉、并考虑施工、检修方便。此外应设必要的超越管道。 4）沉淀池排泥或澄清池排泥及滤池冲洗废水排放方便，力求重力排除。 5）长区内应有管、配件堆场。 6）建筑物布置应注意朝向和风向。 7）有条件是最好把生产区和生活区分开。 8）应考虑水厂的扩建可能。根据本设计水厂的平面形状，可将生产流程布置成折线性，生产区和生活区用道路隔开，水厂外围设绿化带。3.8.2水厂高程布置在处理工艺流程里，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。水头损失应通过计算去确定，并留有余地。当各项水头