河北建筑工程学院净水厂课程设计.doc

目 录第一章 设计原始资料第二章 工艺流程选择第三章 设计水量与取水工艺计算第四章 泵站计算第一节 取水水泵选配及一级泵房设计计算第二节 送水泵选配及二级泵房设计计算第五章 净水厂工艺计算第一节 絮凝沉淀池的计算第二节 普通快滤池计算第三节 清水池计算第四节 配水池计算第五节 投药工艺及加药间计算第六节 加氯工艺及加氯间计算第七节 净水厂人员编制及辅助建筑物使用面积计算第八节 检测仪表设 计 计 算 书第一章设计原始资料：地理条件：地形平坦，稍向西倾斜，地势平均标高22m（河岸边建有防洪大堤）。厂位置占地面积：水厂位置距离河岸200m，占地面积充分。水文资料：河流年径流量3.7614.82亿立方米，河流主流量靠近西岸。取水点附近水位：五十年一遇洪水位：21.84m； 百年一遇洪水位：23.50m； 河流平常水位：15.80m； 河底标高：10m。气象资料及厂区地质条件：全年盛行风向：西北；全年雨量：平均63mm；冰冻最大深度1m。厂区地基：上层为中、轻砂质粘土，其下为粉细砂，再下为中砂。地基允许承载力：1012t/m2。厂区地下水位埋深：34m。地震烈度为8度。水质资料：浊度：年平均68NTU，最高达3000NTU；PH值：7.48.6；水温：4.521.5；色度：年平均为1113度；臭味：土腥味；总硬度：123.35mg/L CaCO3;溶解氧：年平均10.81 mg/L；Fe：年平均0.435 mg/L，最大为0.68 mg/L；大肠菌群：最大723800个/mL，最小为24600个/ mL；细菌总数：最大2800个/ mL，最小140个/ mL。水质、水量及其水压的要求：设计水量：根据资料统计，目前在原地下水源继续供水的情况下，每天还需5万立方米。水质：满足现行生活饮用水水质标准。水压：二级泵站扬程按50米考虑。第二章工艺流程选择原水 集水井 一级泵房 自动加药设备 折板絮凝池 平流式沉淀池 普通快滤池 清水池 配水池 二级泵房 给水管网 用户同时，本设计课题还包括：水厂占地面积，人员配备，厂内建筑物布置和管线定位等。第三章设计水量与取水工艺计算设计水量计算取水厂的自用水系数为5，故总水量为：取水工艺计算1、集水间采用分建式2、格网面积计算第四章泵站计算第一节 取水水泵选配及一级泵房设计计算一、扬程计算 根据原始资料，水泵扬程为： H=50m二、选泵根据扬程和设计水量确定水泵，选用20sh-22A型水泵4台（三用一备）流量水泵经校核符合流量和扬程的要求。其他各尺寸都和前面所选泵相同给泵留相应的空间.三、水泵机组的布置水泵机组的布置是泵房布置的重要内容,他决定泵房建筑面积的大小.机组的间距以不能妨碍操作和维修的需要为原则.因sh泵是侧向进水和侧向出水的水泵,所以采用横向排列.横向排列可能要曾加泵房的长度,但跨度小,进出水管顺直,水力条件好,可减少水头损失,省电费.综合考虑确定水泵房的尺寸为: 四、泵房高度计算 采用自灌式引水方式，所以其泵轴心低于吸水井的最低水位即可。泵房的高度在有吊车起重设备时，其高度通过计算确定。综合考虑确定水泵房的尺寸为:H8.2m六、管道计算吸水管:流速为1.3m/s,管径DN700mm。出水管:流速为1.71m/s,管径DN600mm。七、通风与抽水设备 由于机组工作会产生大量的热，所以应该注意加设通风设备，同时还应考虑到排水。第二节 送水泵选配及二级泵房设计计算二级泵站又称送水泵房，直接向供水区供水，因而需满足配水管网的水量和水压的要求。一、流量计算二级泵房的设计流量应等于最高日最高时的水量。Q1.52187.53281.25 m3/h二、扬程根据设计需要H=50m三、选泵选用20sh-19、14sh-28单级双吸式离心泵各一台。24sh-28两台，其中一台备用。水泵经校核符合流量和扬程的要求.四、二级泵房的布置 水泵机组的排列是泵房布置的重要内容,机组的间距以不能妨碍操作和维修的需要为原则.因二级泵房的泵选用的是sh型单级双吸式离心泵,所以用横向排列.横向排列可能要适当曾加泵房的长度但是,跨度较小,特别是进出水管顺直,水力条件好,可减少水力损失.综合考虑可以得出二级泵房的尺寸： 五、泵房高度计算 六、管道计算 二级泵房中水泵的吸水管的管径:流速v=2.0m/s则D=600mm;七、通风与抽水设备计算由于机组工作会产生大量的热，所以应该注意加设通风设备，同时还应考虑到排水。第五章净水厂工艺计算第一节 折板絮凝池设计计算：1.已知条件： 设计进水量:设计水量(包括5%自用水): 2.主要数据和布置:总絮凝时间16min，分三段絮凝，第一、二段采用相对折板，第三段采用平行直板。折板布置采用单通道。速度梯度G要求由90渐减至20左右，絮凝池总GT值大于2。絮凝池有效水深，采用3.1m。3.絮凝池布置见图1-1，分为并联的三组，每组设计流量q为0.202。每组絮凝区分为串联运行的三格（见图1-1）。折板布置见图1-2，板宽采用500mm，夹角，板厚60mm。各段絮凝区计算如下：第一段絮凝区：设通道宽为1.4m，设计峰速采用0.34m/s，则峰距： 谷距： 侧边峰距：根据图1-2布置草图为 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：渐缩段损失：图1-3布置每格各有6个渐缩和渐放，故每格水头损失：h=6（0.00250.0057）=0.0492m 侧边部分：渐放段损失：渐缩段损失：每格共有6个渐缩和渐放，故 进口及转弯损失：共一个进口、一个上转弯和二个下转弯。上转弯处水深为0.53m，下转弯处水深为0.9m。进口流速: 取0.3上转弯流速： 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为 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：第一絮凝区平均值：第二絮凝区：第二絮凝区布置形式及计算与第一絮凝区基本相同，主要的数据及计算结果如下： 通道宽度：采用1.9m 中间部分峰速：采用0.253m/s 中间部分谷速：为0.094 m/s 侧边部分峰速：为0.113 m/s侧边部分谷速：为0.082 m/s总水头损失：为0.1326m停留时间： 为5.7min平均速度梯度：为61.4第三絮凝区：第三絮凝区采用平行直板布置见图1-3。平均流速：取0.10m/s通道宽度：为0.202/0.100.915=2.2m水头损失：共1个进口和3个转弯，采用0.10m/s，=3.0，则单格损失为总水头损失：停留时间： 速度梯度：各絮凝段主要指标见表1-1。各絮凝段主要指标 表1-1絮凝段絮凝时间（min）水头损失（m）G( )GT值第一絮凝段第二絮凝段第三絮凝段4.25.76.60.25020.13260.018398.261.421.22.472.100.84合 计16.50.401162.75.41 从上表可见，G值完全符合设计要求。 第二节 平流式沉淀池设计计算:1.采用两组平行沉淀池每组设计流量：2.设计数据的选用：表面负荷：QA=0.6mm/s=51.8沉淀池停留时间：T=1.5h沉淀池水平流速：v=14mm/s3.计算：沉淀池表面积： 沉淀池长：L=3.6141.5=75.6m，采用76m。沉淀池宽： 沉淀池有效水深：，采用3.5m（包括保护高）。校核： ， 絮凝池与沉淀池之间采用穿孔部水墙。穿孔墙上的孔口流速采用0.2m/s，则孔口总面积为0.608/0.2=3.04。每个孔口尺寸定为15 cm8 cm，则孔口数为3.04/0.150.08=253个。沉淀池放空时间按3h计，则放空管直径按公式计算：采用DN=100mm。出水渠断面宽度采用1.0m，出水渠起端水按公式计算：为保证堰口自由落水，出水堰保护高采用0.1m，则出水渠深度为0.5m。4.水力条件校核：水流截面积： 水流湿周：水力半径R： 弗劳德数Fr： 雷诺数： （按水温20计算）第三节 普通快滤池设计计算:1.设计数据： 设计水量Q=52500m3/d =2187.5m3/h滤速V=10m/h 冲洗强度q=14L/(s.m2) 冲洗时间为6min2.设计计算滤池工作时间为24h，冲洗周期为12h，滤池实际工作时间T=24-0.124/12=23.8h（只考虑反冲洗停用时间，不考虑排放初滤水时间）。 滤池面积及尺寸： 滤池面积为 F= 采用滤池数N=6，布置成对称双行排列，每个滤池面积为 f=221/6=37 m2采用滤池长宽比：L/B=2左右滤池尺寸：L=7.0 m，B=3.5 m 校核强制滤速：=m/h 滤池高度： 支承层高度：=0.45 m 滤料层高度：=0.70 m 砂面上水深：=1.70 m 保护高度：=0.30 m 故滤池总高H= + + =0.45+0.70+1.70+0.30=3.15 m配水系统（每只滤池）： 干管： 干管流量： 采用管径： =800mm（干管应埋入池底，顶部设滤头或开孔布置）干管始端流速： =1.03m/s （在1.01.5m/s之间，符合要求。）支管：支管中心间距：采用=0.25m每池支管数： =根每根支管入口流量：=/ nj=518/56=9.25L/s采用管径：=80mm支管始端流速：=1.84m/s （在1.52.0m/s之间，符合要求。）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，与垂直成夹角向下交错排列，见图3-1。每根支管长度：每排孔眼中心距：孔眼水头损失：支管壁厚采用：流量系数：水头损失：复算配水系统：支管长度与直径之比不大于60，则孔眼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1.75-2.0，则孔眼中心距应小于0.2，则0.129洗砂排水槽：洗砂排水槽中心距，采用排水槽根数：排水槽长度：每槽排水量：采用三角形标准断面。槽中流速，采用槽断面尺寸：x=采用0.26m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25%，则(6)滤池各种管渠计算：进水： 进水总流量：采用进水渠断面：渠宽 水深为0.7m渠中流速： （在0.81.0之间，符合要求。）各个滤池进水管流量：采用进水管直径：管中流速：1)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)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：,水深0.6m 渠中流速（在1.01.5之间）5)冲洗水箱冲洗时间：冲洗水箱容积：水箱底至滤池配水管间的沿途与局部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：第四节 清水池设计: 1.有效容积：其中-调节容积 -消防贮水量 -水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水 -安全贮量调节容积，取K=10%，消防用水量按同时发生两次火灾，一次灭火用水量25L/s，连续灭火时间为2h，则消防容积，等于冲洗水流量和沉淀池排泥等生产用水，按最高日用水量的10%计算，则，安全贮量可忽略不计，则 清水池共设2座，每座有效容积 。 2.清水池的平面尺寸 每座清水池的面积（取有效水深h为4.0m），A=5340/4.0=1335，取清水池的宽度B为20m，则清水池长度L=A/B=1335/20=66.75m，则清水池的有效容积为66.75204=5340。 清水池超高取为0.5m，清水池总高H=+h=4.0+0.5=4.5m。 3.管道系统 (1)清水池的进水管 清水池进水管管径；u进水管管内流速（m/s）一般采用0.71.0m/s，取u为0.7m/s。=因此设计中取进水管管径为DN=700mm，进水管内实际流速为0.79m/s。(2)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量最大流量计。 取时变化系数K=1.5=KQ=1.50.608/2=0.456清水管的出水管管径因此取出水管管径DN=800mm,则流量最大时水管内实际流速为0.90m/s.(3)清水池的溢流管溢流管的管径与进水管的管径相同,取为700mm,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。(4)清水池的排水管清水池的水在检修时需要放空,因此应设排水管,排水管的管径应按2h内将池水放空计算.排水管内流速按1.2m/s估计,则排水管的管径设计中取排水管管径为DN=900mm，清水池的放空也常采用潜水泵排水，在清水池低水位时进行。4.清水池布置（1）导流墙在清水池内设导流墙,以防止池内出现死角,保证氯与水的接触时间不小于30min.每座清水池内导流墙设置2条,间隔为0.5m,将清水池分成3格.在导流墙底每隔1m设的过水方孔,使清水池清洗时排水方便。(2)检修孔在清水池底部设圆形检修孔2个,直径为1200mm.。(3)通气孔为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,通气管的伸出地面的高度高低错落,便于空气流通。(4)覆土厚度清水池顶部应用0.51.0m的覆土厚度，并加以绿化，美化环境。此处覆土厚度为1.0m。第五节 投药及加药工艺计算1、流河水水温不太低，浊度中等，水生生物不多，所以采用粗制硫酸铝，其絮凝能力强。投量小，沉淀效果好，能对浊度高，色度高和温度变化的适应性强。PH值使用范围较宽，腐蚀性小，设备简单，操作方便。采用管式静态混合。2、最大混凝剂投量为，流速保持在之间，硫酸铝溶液按考虑，每日调三次，每8h一次。3、溶液池容积:取11采用2个池子，每个池子容积约为5.5。有效高采用1.4m，超高0.3m，总高1.7m，平面尺寸2.02.0m，面积约4.0，则实际总体积为。共三池，一个备用（水厂扩建时修建）4、溶解池溶解池单池容积：，取1.7采用2个池子，每个池子容积约为1.7。有效高采用0.9m，超高0.3m，总高1.2m，平面尺寸2.01.0m，面积约2，则实际总体积为。共三池，一个备用（水厂扩建时修建）5、仓库仓库存储间考虑存放30d的混凝剂用量，仓库与混凝剂室之间采用单轨吊车运输药剂。每日混凝剂用量堆高采用1.5米，通道系数采用1151.15m仓库面积第六节 加氯工艺及加氯间计算1.消毒剂选择采用氯气消毒：1：能延长管网中余氯持续时间抑制细菌生成。2：防止管网中铁细菌繁殖。2、加药间及药库布置（1）已知条件 计算水量，预氯化最大投加量为1.5mg/l, 清水池最大投加量为1mg/l。（2）设计计算预加氯量 清水池加氯量（3）采用氯瓶：采用容量为1000kg的氯瓶，直径为800mm，共4只。（4）采用的MJL-加氯机两台，交替使用。（5）加氯管道采用镀锌钢管。（6）水厂所在地主导风向为西北风，加氯间靠近滤池和清水池，设在水厂的东南部。第七节 净水厂人员编制及辅助建筑物使用面积计算净水厂的附属建筑按功能分生产性和生活性两大类。生产性包括：化验室，机修间，车库，办公用房等；生活性包括：食堂，浴室，锅炉房，传达室，宿舍等。此外水厂内其他一些建筑物；如堆场，车棚，围墙，篮球场。各尺寸见下表：附属构筑物面积（）人员（个）化验室1105机修车间13010电修间304泥木工间，仪表修理间483仓库150车库45办公用房210食堂180浴室50厕所20传达室20值班宿舍4单身宿舍45运动场150堆场50机修间常用设备数量表：车床中修最大直径360mm最大加工长度750mm牛头刨床最大刨削长度650mm钻床台钳最大钻孔直径12mm落地砂轮机最大250mm弓锯床最大锯料直径220mm起重设备环链手拉葫芦起重量为2t台钳3台电焊机交流额定电流500A乙炔发生器最大正常生产率1氧气瓶40kg 3瓶厂内道路多数为6米，包括人行道1.5米。所有道路的转弯半径均为12米。绿地由草地、绿篱、花坛、树木配合构成，面积大的可以在中间设建筑小品和人行走道形成小型花园。在建筑物的前坪，道路交出口的附近都设绿地。在建筑物或构筑物与道路之间的带状空地进行绿化布置，形成绿带。在主要道路两侧栽种悬铃木；在构筑物附近栽种夹竹桃等小乔木；在需要围护的地方设绿篱，既起到隔离的作用，又可以达到美化的效果。水厂四周设置高2.50米的防护围墙，采用砖砌围墙。为了使水厂整体效果比较好，所以要求建筑物和构筑物的外形设计尽量协调，颜色的选用也应考虑用同一色系。第八节 检测仪表1、液位仪：超声波物位计超声波液位计变送器FMU860，量程0.5-1.0，防护等级65。（12个）2、压力表：弹簧管压力表XTF-15，公称直径150mm，量程0-0.4mpa，精度1.5。（4个）3、流量计：电磁流量计LD系列，公称直径6-800mm，精度0.5，工作压力1.6mpa，环境温度-10-55，介质温度180C（4个）4、温度计：双金属温度计WSS-411，直型，量程-4080，直径小于1000mm，精度1.5。（1个）5、余氯计：余氯测量传感器CCS规格141，量程0.015mg/l，最小流量1.5cm/s。（1个）6、浊度计：浊度WP262，量程02000NTU，温度060度，流速小于3m/s，不锈钢。（2个）7、PH值计：量程014，被测温度0110度，压力小于10mpa，工作温度-20度60度。（2个）