237给水厂设计计算书

设计说明书课程设计Ⅰ计算书专业：11给排水（卓越）班级：2班学号：11203070237姓名：何涛课题：水质工程学课程设计Ⅰ（给水厂设计）指导教师：刘绍根、薛同站2014年11月07日-2014年12月07日摘要：本设计是拥有合肥地质结构城市的自来水厂设计，设计流量5.6万吨每天，厂址在水库附近，设计地面标高22m，该市最不利地面标高28m.关键词：管式静态混合折板絮凝池、斜管沉淀池普通快滤池清水池二级泵站目录第一章给水处理厂水量计算………………………………第二章处理流程的设计……………………………………第三章原水取水……………………………………………第四章混凝与沉淀………………………………………一、混凝剂……………………………………………二、混合器……………………………………………三、絮凝反应池……………………………………四、沉淀池……………………………………………第五章滤池设计……………………………………………一、正常过滤系统设计二、反冲洗系统设计三、反冲洗水泵和风机选型第六章消毒设计计算………………………………………第七章清水池设计计算……………………………………第八章水厂平面布置………………………………………第九章高程布置…………………………………………第十章厂区附属建筑物设计第十一章设计心得参考文献……………………………………………………第一章给水处理厂水量计算城市自来水厂规模为7.4万m3/d，即3083.3m3/h,0.8565m3/s。设计流量为：Q设=Q×（1+α）=3083.3m3/h×（1+0.08）=3329.96m3/h=925L/s式中α为水厂自用水量系数，取值0.08。第二章处理流程的设计水源→管式静态混合器→折板絮凝池+平流沉淀池→普通快滤池→清水池→吸水井→二级泵站→市政给水管网→用户混凝剂采用：PAC，管式静态混合器消毒剂采用：液氯消毒，滤前滤后加氯，加氯机加氯重力自流取水，其中流量为925L/s，流速为1.2~1.6m/s,为使水量得到保证，采用2根铸铁输水管同时向给水处理厂输水，即每根输水管的流量为462.5L/s，且每根可单独保证75％的输水能力。查水力计算表可得：每根输水管的管径为DN900，管内流速为1.09m/s,坡度为1.482‰。第四章混凝与沉淀一、混凝(1)、混凝剂选择：根据原水的水质水温和PH值的情况，选用混凝剂为碱式氯化铝，投加浓度为15％，最大投加量为40（mg/l）。优点：净化效率高、用药量少、出水浊度低、色度小，过滤性能好，温度适应性高，PH值使用范围宽（PH=5~9）。操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本较低。采用计量泵湿式投加，不需要加助凝剂。(2)、药剂配制及投加方式的选择：混凝剂的投加分干投与湿投法两种。本设计采用后者。采用计量泵投加。(3)、混合设备的设计本设计中采用管式静态混合器，故不单独设构筑物。(4)、混凝剂的溶解与调配药剂调配一般有水力、机械、压气、水泵等方法。本设计采用空气调制方法。(5)、溶液池容积W1根据设计流量Q=3083.3m3/h，最大药剂投加量为α=50mg/L，溶液浓度c=15%，每天调制次数n=2，则溶液池容积为：W1=αQ/417cn=50×3083.3/(417×15×2)=12.3m3采用两个溶液池。每个池子的有效容积为W2，。溶液池的基本尺寸L×B×H=2.5m×2.5m×2.2m,其中H为实际高度，已包括超高0.2m。(6)、溶解池容积W2因用的是聚合氯化铝，需设溶解池，溶解池容积按溶液池容积的30%计：W2=0.3W1=0.3×12.3=3.69m3溶解池尺寸为L×B×H=1.8m×1.8m×1.4m,其中H为实际高度，已包括超高0.2m。溶解池的放水时间采用t=10min,则放水流量：q0=W2÷60t=3.69×1000÷(60×10)=6.15L/s选择放水管管径DN=100mm,相应流速v0=0.78m/s。溶解池底部设管径D=100mm的排渣管一根。溶解池采用压缩空气搅拌，其中，空气供给强度设为10L/（S·m2），空气管流速设为13m/s,孔眼直径设为3mm，流速为26m/s,支管间距设为500mm。溶解池置于地下，池顶高出地面0.2m。溶解池和溶液池材料都采用钢筋混凝土，内壁衬以聚乙烯板。(7)、投加设备1）药液提升设备2）投药管每池设一根投药管，投药管流量：q=W1×2×1000/86400=0.285选择投药管管径DN=50mm,相应流速为0.15。(8)、计量设备拟采用LZB-40型转子流量计。LZB型玻璃转子流量计由一个垂直安装的锥形玻璃管与转子组成，可以从锥形管外壁的刻度上直接读出介质的流量值。锥体管长度430mm，工作环境-20～120℃，压力≦6kg/cm2。(9)、药剂仓库的计算1）已知条件混凝剂为聚合氯化铝(PAC)，每袋质量是25Kg,每袋规格为0.25m×0.5m×0.2m。投药量为50mg/L，水厂设计水量为3083.3m3/h。药剂堆放高度1.5m，药剂储存期为30天。2）设计计算聚合氯化铝（PAC）的袋数N=(Q×24)ut/(1000w)=(3083.3×24×50×30)÷(1000×25)=4440（袋）堆放面积A=NV/［H（1-e）］=（4440×0.25×0.5×0.2）÷［1.5×（1-0.2）］=92.5m2仓库平面尺寸B×L=10m×10m=100m2（10）、加药间的设计计算采用佛山水泵厂生产的计量加药泵，泵型号JZ1000/16，选用三台，二用一备，加药间的平面尺寸为B×L=15m×20m二、混合器本设计采用管式静态混合器。Q=3083.3m3/h=0.8565m3/s=856.5L/Sh水损0.5m,h=(0.1184*Q^2/d^4.4)*n当d=900时，取n=3，解得h=0.414m0.5m取DN900，管内流速为1.09m/s,坡度为1.482‰三、絮凝反应池本设计采用折板絮凝反应池。1、设计参数：根据设计流量Q=3083.3m3/h，设2池，单池设计水量=3083.3/2=1541.65m3/h=0.428m3/s。絮凝池和沉淀池合建，沉淀池宽xm。2、主要数据和布置总絮凝时间为XXmin，分三段絮凝，第一段采用相对折板，第一段采用平行折板，第三段采用平行直板，分两组，每组两格，每个设计流量q=0.925/4=0.231m^3/s。(1)第一絮凝区:设通道宽度为1.4m，设计峰速v1采用0.35m/s，则峰距：b1=0.231/(0.35*1.4)=0.47m谷距b2=b1+2c=0.47+2*0.355=1.18m侧边峰距b3=（B-2b1-3（t+c））/2=（3.5-2*0.47-3*（0.04+0.355））/2=0.6875m侧边谷距b4=b3+c=0.6875+0.355=1.0425m中间部分谷速v2=0.231/（b2*1.4)=0.231/(1.18*1.4)=0.140m/s(0.1~0.15m/s)侧边峰速v1’=0.231/（1.4*b3）=0.231/(1.4*0.6875)=0.24m/s(0.25~0.35m/s)侧边谷速v2’=0.231/(1.4*b4)=0.231/(1.4*1.0425)=0.158m/s水头损失计算：1）中间部分：渐放段损失：h1=δ1*（v1^2-v2^2）/2g=0.5*(0.35^2-0.14^2)/2*9.8=0.0026m渐缩段损失：h2={[1+δ2-(F1/F2)^2]*v1^2}/2*9.8={[1+0.1-(0.47/1.18)^2]*0.35^2}/2*9.8=0.0059m按图布置每格各6个渐缩和渐放，故每格水头损失：h=6*（0.0026+0.0059）=0.051m2）侧边部分：渐放段损失：h1’=δ1*（v1’^2-v2’^2）/2g=0.5*(0.24^2-0.158^2)/2*9.8=0.00083m渐缩段损失：h2’={[1+δ2-(F1’/F2’)^2]*v1’^2}/2*9.8={[1+0.1-(0.6875/1.0425)^2]*0.24^2}/2*9.8=0.00042m每格各6个渐缩和渐放，故每格水头损失：h’=6*（0.00083+0.00042）=0.0075m3）进口及拐弯损失：共一个进口，一个上弯和二个下弯。上转弯处水深H4为0.5m，下转弯处水深H3为0.9m。进口流速：v3取0.3m/s上转弯流速：v4=0.231/（0.5*1.4）=0.33m/s下转弯流速：v5=0.231/（0.9*1.4）=0.183m/s上转弯ζ取1.8；下转弯及进口ζ取3.0，则每格进口及损失h’’=1*3*（0.3^2/2g)+2*3*(0.183^2/2g)+1*1.8*(0.33^2/2g)=0.01378+0.01025+0.01000=0.03403m总损失：每格总损失：∑h=h+h’+h’’=0.051+0.0075+0.03403=0.09253m第一絮凝区总损失：H1=4*∑h=0.37012m第一絮凝区停留时间：T1=4*1.4*3.5*3.2/（0.231*60）=4.525min第一絮凝区平均G值：G=√(γH1/60μT1)=√[1000*0.37012/(60*1.029*10^(-4)*4.525)]=115.10s^-1(2)第二絮凝区:采用平行折板。通道宽度取1.9m,板间流速取0.18m/s。板间距b1=0.231/（0.18*1.9）=0.68m侧边峰距b3=（B-2b1-3t-c）/2=（3.5-2*0.68-3*0.04-0.355）/2=0.8325m侧边谷距b4=b3+c=0.8325+0.355=1.1875m侧边峰速v1’=0.231/（1.9*b3）=0.231/(1.9*0.8325)=0.146m/s侧边谷速v2’=0.231/(1.9*b4)=0.231/(1.9*1.1875)=0.102m/s水头损失计算：1）中间部分：一个90弯头水头损失h1=ζ*v^2/2g=0.6*0.18^2/2*9.8=0.001m,共有12个/没格，则每格水头损失h=12*h1=12*0.001=0.012m2）侧边部分：渐放段损失：h1’=δ1*（v1’^2-v2’^2）/2g=0.5*(0.146^2-0.102^2)/2*9.8=0.00028m渐缩段损失：h2’={[1+δ2-(F1’/F2’)^2]*v1’^2}/2*9.8={[1+0.1-(0.8325/1.1875)^2]*0.146^2}/2*9.8=0.00066m每格各6个渐缩和渐放，故每格水头损失：h’=6*（0.00028+0.00066）=0.00564m4）进口及拐弯损失：共一个进口，一个上弯和二个下弯。上转弯处水深H4为0.5m，下转弯处水深H3为0.9m。进口流速：v3取0.3m/s上转弯流速：v4=0.231/（0.5*1.9）=0.243m/s下转弯流速：v5=0.231/（0.9*1.9）=0.135m/s上转弯ζ取1.8；下转弯及进口ζ取3.0，则每格进口及损失h’’=1*3*（0.3^2/2g)+2*3*(0.135^2/2g)+1*1.8*(0.243^2/2g)=0.01378+0.00558+0.0054=0.02478m总损失：每格总损失：∑h=h+h’+h’’=0.012+0.00564+0.02478=0.04242m第二絮凝区总损失：H2=4*∑h=0.16968m第二絮凝区停留时间：T2=4*1.9*3.5*3.2/（0.231*60）=6.14min第二絮凝区平均G值：G2=√(γH2/60μT2)=√[1000*0.16968/(60*1.029*10^(-4)*6.14)]=66.90s^-1(3)第三絮凝区:采用平行直板。板厚为60mm，隔板间距为755mm。平均流速取0.1m/s，通道宽度为：0.231/（0.1*0.755）=3.1m共一个进口和三个转弯，流速采用0.1m/s