某城市污水雨水管网的设计计算(毕业设计)_secret

-1第1章城市污水雨水管网的设计计算1.1、城市污水管网的设计计算1.1.1确定城市污水的比流量：由资料可知，丁市人口为41.3万（1987年末的统计数字），属于中小城市，居民生活用水定额（平均日）取150l/cap.d。而污水定额一般取生活污水定额的80-90%，因此，污水定额为150l/cap.d*80%=120l/cap.d。则可计算出居住区的比流量为q0=864*120/86400=1.20（l/s）1.1.2各集中流量的确定：○1市柴油机厂450*103*3.0=15.624（l/s）○2新酒厂取用9.69（l/s）○3市九中取用15.68（l/s）○4火车站设计流量取用6.0（l/s）总变化系数KZ=11.07.2Q（Q为平均日平均时污水流量，l/s）。当Q5l/s时，KZ=2.3；当Q〉1000l/s时，KZ=1.3；其余见下表：对于城市居住区面积及街坊的划分可见蓝图所示，而对城市污水管段的计算由计算机计算，其结果可见后附城市污水管网设计计算表。1.2、城市雨水管网的设计计算：计算雨水管渠设计流量所用的设计暴雨强度公式及流量公式可写Q5154070100200500KZ2.32.01.81.71.61.51.4-2成：q=167A1（1+clgP）/（t1+mt2+b）n式中：q——设计暴雨强度（l/（s·ha））P——设计重现期（a）t1——地面集水时间（min）m——折减系数t2——管渠内雨水流行时间（min）A1﹑b﹑c﹑n——地方系数。首先，确定暴雨强度公式：由资料可计算径流系数ψψ=5%*0.9+15%*0.9+5%*0.4+17%*0.3+13%*0.15=0.68暴雨强度公式：参考长沙的暴雨强度公式：q=3920（1+0.68lgp）/（t+17）0.86重现期p=1年,地面集水时间取t1=10min，t=t1+mt2，折减系数取m=2.0，所以可以确定该地区的暴雨强度公式为：q0=ψ*q=0.68*3920*（1+0.7lg1.0）/（27+2∑t2）0.86=2665.6/（27+2∑t2）0.86对于城市雨水汇水面积及其划分可见蓝图所示，而对城市雨水管段的计算由计算机计算，其结果可见后附的城市雨水管网设计计算表。特别说明：将雨湖设为一个雨水处理调节水池，雨湖的面积约为11000m3，根据雨湖两侧的地面标高差约为0.2m则：设雨湖的有效调节水深为0.1m，所以调节水池的容积为1100m2。-3设调节水池24h排空一次则：进入雨湖外排管段的集水井的调节水量为：11000000/86400=12.73(l/s)第2章城市污水处理厂的设计计算2.1、污水处理构筑物的设计计算2.1.1中格栅设计：为保证后续污水提升泵房的安全运行，隔除较大的漂浮物质及垃圾，在污水提升泵房前端设有中格栅。格栅的间距为e=40mm，栅前部分长度0.5m，中隔栅设2组，水量小时可只开一组，水量大时两组都开启。配置自动除渣设备。栅前流速取0.6m/s,栅前水深根据最优水力断面公B1=2h=vQ2=6.0382.0*2=1.13m，则h=0.56m,过栅流速取v=0.7m/s，栅条间隙e=20mm，格栅的安装倾角为60°，则栅条的间隙数为：n=Qmax*sinа0.5/ehv=0.382*（sin60°）0.5/（0.02*0.56*0.7）=45.3n取46栅槽宽度：取栅条宽度为S=0.01mB2=S*（n-1）+e*n=0.01*（23-1）+0.02*23=0.68m，即每个槽宽为0.68m，则槽宽度B=2*0.68=1.36m（考虑了墙厚）。栅槽总长度：L=L1+L2+1.0+0.5+tgH1，-4L1=112tgBB=(1.36-1.13)/(2*tg20°)=0.32m]L2=L1/2=0.16mH1=h+h2=0.56+0.3=0.86m则，L=L1+L2+1.0+0.5+tgH1=0.32+0.16+1.0+0.5+0.86/tg60°=2.48m每日栅渣量：（单位栅渣量取W1=0.05m3栅渣/103m3污水）W=Q*W1=3*104*0.05/103=1.5m3/d〉0.2m3/d宜采用机械清渣方式。栅槽高度：起点采用h1=0.5m，则栅槽高度为H=0.56+0.5=1.06m。由于格栅在污水提升泵前，栅渣清除需用吊车。为了便于操作，将栅槽增高0.8m，以便在工作平台上设置渣筐，栅渣直接从栅条落入栅筐，然后运走。2.1.2细格栅设计：设栅前水深h=0.56m，进水渠宽度B1=2h=1.13。过栅流速取v=0.8m/s，栅条间隙e=10mm，格栅的安装倾角为60°，则栅条的间隙数为：n=Qmax·sinа0.5/ehv=0.382*（sin60°）0.5/（0.01*0.56*0.8）=79.35n取80栅槽宽度：取栅条宽度为S=0.01mB2=S*（n-1）+e*n-5=0.01*（80-1）+0.01*80=1.59m取1.60m进水渠道渐宽部分长度：L1=（B2-B1）/2tg1=（1.59-1.13）/2tg20°=0.65m1—进水渠展开角，B2=B—栅槽总宽，B1—进水渠宽度。栅槽与出水渠连接渠的渐宽长度：L2=L1/2=0.65/2=0.32m过栅水头损失：设栅条为矩形断面，h1=k*ξ*v22*sin/2gk—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，取k=3；v2—过栅流速；ξ—阻力系数，与栅条断面形状有关，ξ=（s/e）34，当为矩形断面时，=2.42。代入数据得：h1=3*2.42*（0.01/0.01）34*0.82*sin60°/（2*9.81）=0.21m为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h1作为补偿。栅后槽总的高度：取栅前渠道超高为h2=0.3（m），栅前槽高H1=h+h2=0.86mH=h1+h+h2=0.21+0.56+0.3=1.07m栅槽总长度：L=l2+l1+0.5+1.0+H1/tg60°=0.32+0.65+1.0+0.5+0.86/tg60°-6=2.97m每日栅渣量：取W1=0.1m3/（103*m3）W=Qmax*W1*86400/（K总*1000）=0.382*0.1*86400/（1.4*1000）=2.4m3/d〉0.2m3/d宜采用机械清渣方式中格栅和细格栅均采用型号为JT的阶梯式格栅清污机，并选用Ø285型长度为5m的无轴螺旋运送机两台。2.1.3污水提升泵站设计参数：○1平均秒流量Q=261.564（l/s）○2最大秒流量Qmax=261.564*1.46=381.88（l/s）○3进水管管底标高31.624m，管径Dg=900mm，充满h/d=0.3，水面标高31.957m，地面标高38.300m。○4出水管提升后的水面标高38.800m经100m管长至污水处理构筑物。选择集水池与机器间合建式的圆型泵站，考虑3台水泵（其中1台备用）。设计内容：每台水泵的容量为Qmax/2=381.88/2=190.94（l/s）,集水池容积相当于采用一台泵6min的容量：W=190.94*60*6/1000=68.74（m3）。有效水深采用H=2.0m，则集水池面积为34.37m2。选泵前总扬程估算：经过格栅的水头损失为0.1m，集水池最低工作水位与所需提升-7的最高水位之间的高差为：38.800-（31.624-0.9*0.37-0.1-2.0）=9.609（m）出水管管线水头损失：a）总出水管：Q=381.88l/s，选用管径500mm，v=1.94m/s，1000i=9.88。当一台水泵运转时，Q=190.94l/s，v=0.97m/s〉0.7m/s。设总出水管管中心埋深1.0m，局部损失为沿程损失的30%,则泵站外管线水头损失为：[320+（38.800-38.300+1.0）]*9.88*1.3/1000=4.129mb）水泵总扬程：泵站内的管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m，则水泵的总扬程为：H=1.5+4.129+9.609+1.0=16.239（m）c）选泵：选用250WD污水泵3台（其中1台备用），水泵参数如下：Q=180.5—278l/sH=12—17m转数n=730转/分轴功率N=37—64KW配电动机功率70KW效率=69.5—73%允许吸上真空高度Hs=4.2—5.2m叶轮直径D=460mmd）泵站经平剖面布置后，对水泵总扬程进行核算：吸水管路水头损失计算：每根吸水管Q=190.94l/s，选用管径450mm，v=1.21m/s，1000i=4.41。根据图示，直管部分长度为1.2m，喇叭口(=0.1),Dg=450mm90º弯头1个（=0.67），Dg=450mm闸门1个（=0.1），Dg=450×dg200mm渐-8缩管1个（=0.21）沿程损失：1.2*4.41/1000=0.0053m局部损失：（0.1+0.67+0.1）*1.212/2g+0.21*6.52/2g=0.518（m）则吸水管路水头总损失为：0.518+0.0053=0.523（m）出水管路水头损失计算：（计算图见泵房平剖面图）每根出水管Q=190.94l/s，选用管径400mm，v=1.53m/s，1000i=8.23。从最不利点A点起，沿A、B、C、D、E线顺序计算水头损失：A—B段Dg200×400mm渐放管1个（=0.30），Dg400mm单向阀1个（=1.40），Dg400mm90º弯头1个（=0.60），Dg400mm阀门1个（=0.10）。局部损失：0.30*6.52/2g+（1.40+0.60+0.10）*1.532/2g=0.90（m）B—C段选用Dg500mm管径，Q=190.94l/s，v=0.97m/s，1000i=2.60，直管部分长0.70m，丁字管1个（=1.5，转弯流）。沿程损失：0.70*2.60/1000=0.002（m）局部损失：1.5*1.532/2g=0.179（m）C—D段选用Dg500mm管径，Q=381.88l/s，v=1.94m/s，1000i=9.88，直管部分长0.70m，丁字管1个（=0.10，直流）。沿程损失：0.70*9.88/1000=0.007（m）局部损失：0.10*1.942/2g=0.019（m）D—E段-9直管部分长5.0m，丁字管1个（=0.10），Dg500mm90º弯头2个（=0.64）。沿程损失：5.0*9.88/1000=0.049（m）局部损失：（0.10+2*0.64）1.942/2g=0.265（m）综上，出水管路总水头损失为：4.128+0.90+0.002+0.179+0.007+0.019+0.049+0.265=5.549（m）则水泵所需总扬程：H=0.523+5.549+9.609+1.0=16.688(m)故选用250WD型污水泵是合适的。2.1.4平流沉砂池（设2组）○1长度:设平流沉砂池设计流速为v=0.25m/s停留时间t=40s，则，沉砂池水流部分的长度（即沉砂池两闸板之间的长度）：L=v*t=0.25*40=10m○2水流断面面积:A=Qmax/v=0.382/0.25=1.52m2○3池总宽度:设n=2格，每格宽b=1.2m，则，B=n*b=2*1.2=2.4m（未计隔离墙厚度，可取0.2m）○4有效深度:h2=A/B=1.52/2.4=0.64m○5沉砂室所需的容积:V=Qmax*T*86400*X/（kz*105）-10V—沉砂室容积，m3；X—城市污水沉砂量，取3m3砂量/105m3污水；T—排泥间隔天数，取2d；K总—流量总变化系数，为1.4。代入数据得：V=86400*0.382*2*3/（1.4*105）=1.41m3，则每个沉砂斗容积为V'=V/（2*2）=1.41/(2*2)=0.35m3.○6沉砂斗的各部分尺寸：设斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为55°，斗高h3ˊ=0.5m，则沉砂斗上口宽：a=2h3ˊ/tg55°+a1=2*0.5/1.428+0