25万吨给水厂毕业设计说明计算书_毕业设计论文.doc
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25万吨给水厂毕业设计说明计算书
毕业设计(论文)
目录
设计说明书
1.毕业设计的目的-----------------------------------------2
2.毕业设计的内容和原始数据-------------------------------2
3.工艺确定-----------------------------------------------4
4.各构筑物形式确定及设备型号选择-------------------------5
设计计算书
第一章取水构筑物----------------------------------------6
第二章药剂选择及投加方式--------------------------------7
第三章混合设施-----------------------------------------10第四章净水工程
1.水厂设计水量------------------------------------------11
2.机械搅拌澄清池----------------------------------------11
3.滤池设计计算------------------------------------------21
4.清水池的计算------------------------------------------30
5.二泵房的计算设计--------------------------------------32
6.配水井和吸水井的设计计算------------------------------36
7.加氯间的设计计算--------------------------------------37
第五章泥处理系统
1.设计条件----------------------------------------------39
2.设计计算----------------------------------------------40
3.排泥池设计--------------------------------------------41
4.浓缩池设计--------------------------------------------41
5.污泥调节池设计----------------------------------------43
6.脱水机房设计------------------------------------------44
第六章水厂附属建筑物和人员编制-------------------------45
第七章水厂总体布置
1.水厂的平面布置----------------------------------------46
2.水厂的高程布置----------------------------------------46
第八章高程计算-----------------------------------------47
设计说明书
1.本毕业设计(论文)课题应达到的目的:
通过毕业设计,使学生熟悉并掌握给水工艺的设计内容、设计原理、方法和步骤,学会根据设计原始资料正确地选定设计方案,正确计算,具备设计中、小城镇水厂的初步能力。
对取水工程、输水管道、净水厂进行工艺设计
要求学生对总体布置的设计思想,从工艺流程、操作联系、生产管理以及物料运输等各方面考虑,而进行合理的组合布置设计。
掌握设计说明书、计算书的编写内容和编制方法,并绘制工程图纸。
2.本毕业设计(论文)课题任务的内容和原始数据
设计内容
(1)取水工程
水源选择、取水方案及位置的确定、取水构筑物形式和设备设计计算并绘图。
(2)输水工程
输水管道工程的设计计算并绘图。
(3)给水处理工程
净水厂厂址选择、水处理方案的比较与选择、建构筑物型式、尺寸及设备选择计算并绘图。
设计资料
(1)城市概况
密云县位于北京市东北部,属燕山山地与华北平原交接地,全县幅员面积2226.5平方公里,辖19个乡镇(其中一个满族乡),含347个行政村。
聚住着汉、满、回、蒙古、朝鲜、壮、布依、彝8个民族,人口43万,其中农业人口33.8万。
密云历史悠久,古人曾誉为“燕国天府”。
秦代设渔阳郡;隋为檀州;明永乐元年改北平府为顺天府,密云县隶之;雍正六年改密云县直属顺天府北路厅;民国初废顺天府,改称京兆,密云县属京兆;1928年废京兆,改隶河北省;1958年9月28日归北京市所辖。
密云县既是全国农业生态试点县,又是全国绿化先进县。
享有“北京山水大观,首都郊野公园”之盛誉。
(2)自然条件
1)地理位置及地形
密云县位于北京市东北部、燕山山脉南麓、华北大平原北缘,是平原与山区交接地带,平均海拔高度43.5米。
北邻河北省滦平县,东接河北省承德县和兴隆县。
南与平谷、顺义县相连,西与怀柔县毗邻。
县城距北京东直门65公里,全县总面积2226.5平方公里,县城呈三角形。
密云水库宛若一块碧玉镶嵌在燕山群峰之中,水面面积188平方公里,蓄水量43.75亿立方米约占全县面积的十分之一,如此辽阔的水面在华北地区首屈一指。
2)气象资料
密云县为暖温带季风型大陆性半湿润半干旱气候。
夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥,春、秋短促。
年平均气温10~12摄氏度,1月-7~-4摄氏度,7月25~26摄氏度。
极端最低-27.4摄氏度,极端最高42摄氏度以上。
全年无霜期180~200天,西部山区较短。
年平均降雨量600多毫米,为华北地区降雨最多的地区之一,山前迎风坡可达700毫米以上。
降水季节分配很不均匀,全年降水的75%集中在夏季,7、8月常有暴雨。
因受地形的影响,冬季多东北风和西北风,夏季西南风。
全年的主导风向为东北风。
3)工程地质及地震资料
地质结构主要为亚粘土层、粘土层、软塑亚粘土层。
亚粘土层埋藏于地下0.5米以下,厚度0.5~11.5米,粘土层埋藏于地下0.5~0.8米,厚度0.5~0.8米,软塑亚粘土埋藏于地下2.5~8.0米,厚度1.4~5.0米。
地震裂度按8度考虑。
4)水文资料
密云河流众多,主要属潮白河水系,较大的河流有14条,年平均自然流量达13.5亿立方米,潮白河纵贯南北,汇合于县城西南3公里处。
众多的河流,使密云的水利资源十分丰富,境内除拥有占地224平方公里的密云水库外,还有23座中小型水库。
密云水库宛若一块碧玉镶嵌在燕山群峰环抱之中,水面面积188平方公里,蓄水量43.75亿立方米,约占全县面积的十分之一,如此辽阔的水面在华北地区首屈一指。
全县有效灌溉面积1.83万公顷。
与水库配套兴建的26座小型水电站,装机容量9.4万千瓦,发电量居京郊之首。
5)厂址选择
厂址选在县城西南城边处,采用潮白河水作为水源。
6)水质分析结果
表1水质分析结果
指标
max
min
平均
指标
max
min
平均
温度
/
0
5
氰
0.002
/
/
色度
18
0
5
砷
0.001
/
/
浊度
/
/
450
汞
/
/
/
PH
/
/
6.9
Cr6+
0.03
0.001
0.007
硬度
110
66
80
铅
0.08
0.002
0.008
Fe2+
0.20
0.01
0.08
NH-N
0.03
0.02
0.07
Mn2+
0.05
0.002
0.009
BOD
/
/
/
铜
/
/
/
COD
1
/
/
锌
/
/
/
大肠杆菌
28930
氟
0.08
0.03
0.06
细菌总数
4820
7)设计地下水位
地下水位在地下1.5米左右。
(3)设计水量出水水质及水压的要求。
1)设计水量
设计供水量:
25万m3/d。
2)出水水质
出水水质达到生活饮用水卫生标准。
3)水压
管网最大水头损失按0.294MPa考虑。
水厂出厂水压应≥0.58MPa,以满足最不利点处服务水头0.28MPa的要求。
城市用水逐日时变化如表2。
表2城市用水变化情况
时间
时变化系数
时间
时变化系数
时间
时变化系数
0-1
1.04
8-9
6.21
16-17
4.52
1-2
0.95
9-10
5.62
17-18
4.94
2-3
0.95
10-11
5.28
18-19
5.15
3-4
1.20
11-12
5.28
19-20
5.67
4-5
1.65
12-13
4.91
20-21
6.81
5-6
3.41
13-14
4.81
21-22
4.92
6-7
6.84
14-15
4.11
22-23
3.05
7-8
6.84
15-16
4.18
23-24
1.66
3.工艺流程确定
由于出水水质要求达到饮用水水质标准,即符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-85)的规定。
水厂采用潮白河水作为水源,拟采用工艺如下:
混合
机械搅拌澄清池
原水
混凝剂
清水池
二级泵房
用户
消毒剂
普通快滤池
4.各构筑物形式确定及设备型号选择
(1)取水构筑物
由于该水源地处北方,冬天必然会有冰凌出现,又由于含沙量为0.45kg/m3,故而选用斗槽式取水构筑物,形式为顺流式。
取水头部选用垂直向下式喇叭口取水头部。
泵房内水泵选用卧式离心泵。
(2)药剂溶解池
设计药剂溶解池时,为便于投置药剂,溶解池的设计高度一般以在地平面以下或半地下为宜,池顶宜高出地面0.20m左右,以减轻劳动强度,改善操作条件。
溶解池的底坡不小于0.02,池底应有直径不小于100mm的排渣管,池壁需设超高,防止搅拌溶液时溢出。
由于药液一般都具有腐蚀性,所以盛放药液的池子和管道及配件都应采取防腐措施。
溶解池一般采用钢筋混凝土池体,若其容量较小,可用耐酸陶土缸作溶解池。
投药设备采用计量泵投加的方式。
采用计量泵(柱塞泵或隔膜泵),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量,最适合用于混凝剂自动控制系统。
(3)混合设备
使用管式混合器对药剂与水进行混合。
在混合方式上,由于混合池占地大,基建投资高;水泵混合设备复杂,管理麻烦,机械搅拌混合耗能大,管理复杂,相比之下,采用管式静态混合器混合具有占地极小、投资省、设备简单、混合效果好和管理方便等优点而具有较大的优越性。
(4)澄清池
由于进水悬浮物浓度450mg/L<1000mg/L,符合机械搅拌澄清池的适用条件。
并且,机械搅拌澄清池又有处理效率高,单位面积产水量大、适应性较强、处理效果稳定等优点,故而选用机械搅拌澄清池。
(5)滤池
普通快滤池适用范围广且冲洗效果好,节水,虽然阀门多,但冲洗过程自动控制减少人工管理,操作方便。
本设计采用普通快滤池单层砂滤料。
(6)消毒方法
水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序,其目的在于杀灭水中的有害病原微生物(病原菌、病毒等),防止水致传染病的危害。
采用被广泛应用的氯及氯化物消毒,氯消毒的加氯过程操作简单,价格较低,且在管网中有持续消毒杀菌作用。
虽然二氧化氯,消毒能力较氯强而且能在管网中保持很长时间,但是由于二氧化氯价格昂贵,且其主要原料亚氯酸钠易爆炸,国内目前在净水处理方面应用尚不多。
设计计算书
第一章取水构筑物
1.斗槽计算
深度h:
一般最低水位以下不小于3~4m,按下式计算
式中Z-----斗槽入口处的水位差:
-----河水平均流速(m/s),取为0.05m/s;
θ------斗槽中水流方向与河中水流方向的分叉角(°),因为取的是顺流式,
故θ=0°;
δ------河流中冰盖最大厚度(m),取为0.05m;
h1------进水孔口顶至冰盖下的距离,此处为2.0m;
D------进水孔口直径,DN=1.5(m);
h2-------进水孔口底栏高度,一般采用0.5~1.0m,此处采用0.5m
取h=4.1m
宽度B
式中Q------斗槽中的流量();
------斗槽中的设计流速()
B=Q/vh=2.8935/(0.1*4.1)=7.06(m)
取B=7.10m
长度L
按潜冰上浮的要求计算:
式中k-----考虑涡流及紊流影响的安全系数,可采用3.0;
------冰凌期最低河水位时,斗槽中的水深,取为1.7(m);
------冰凌期最低河水位时,斗槽中的水流平均流速,取为0.016(m/s);
u------潜冰的上浮速度,与斗槽所在的河流情况有关。
宜采用0.002~0.005m/s,这里采用0.003m/s
2.取水头部
采用垂直向下式的管式取水头部
第二章药剂选择及投加方式
1.混凝剂的选择
应用于水处理的混凝剂应符合以下要求:
混凝效果好;对人体健康无害;使用方便;货源充足,价格低廉。
水处理工程常用混凝剂如表5-3:
水处理工程常用混凝剂表2—1
名称
硫酸铝
硫酸亚铁(绿矾)
三氯化铁
聚合氧化铝(PAC)(又名碱式氧化铝)
化学式
对水温和PH的适性
适用于20℃~40℃;
PH=5.7~7.8时,主要去除水中悬浮物;
PH=6.4~7.8时,处理浊度高、色度低的水;
适用于碱度和浊度高、PH=8.5~11.0的水;
受温度影响小
不大受温度影响,适用于PH=6.0~8.4
温度适应性强,适用于PH=5.0~9.0
使用条件
一般都可适用,原水须有一定碱度;
处理低温低浊水时,絮凝效果差,絮凝效果差,投加量大时,有剩余和,影响水质
处理低浊度水时,效果好于铝盐;
不适于色度高和含铁量高的水;
使用时,一般要把转化成
适用于高浊度原水,刚配制的水溶液温度高
适用于低浊、高浊、和污染的原水
特点
腐蚀性较小
价格低,絮凝体易沉淀,易腐蚀溶液池,因此需有溶液池防锈涂料;
絮凝体比重大,易下沉,易溶解,杂质少;
对金属和混凝土腐蚀极大;
操作方便;
腐蚀性较小;
应用较普遍;
据表2-3常用混凝剂性质比较,选择碱式氯化铝()作为水处理用混凝剂,另外碱式氯化铝本身无害,据全国各地使用情况,净化后的生活用水一般符合国家饮用水水质卫生标准,所以选择碱式氯化铝作为水处理混凝剂是一个较好的选择。
2.混凝剂投量的计算
由于原水的浑浊度及当地的气温条件的不同,其适用的混凝剂药剂和最佳用量也不同。
设计中采用聚合氯化铝,根据原水水质,最大投药量取=51.4mg/L。
最低为6.7mg/L,不需投加助凝剂。
混凝剂投量计算:
T=Q/1000=(51.4*262500)/1000=13492.5kg/d
3.混凝剂的投加方式
混凝剂的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,投药设备由投加方式确定。
(1)计量设备:
主要有转子流量泵、电磁流量泵、苗嘴、计量泵等,其中苗嘴适用于人工控制,其他既可人工,也可自控。
采用转子流量计。
(2)投加方式:
主要有泵前投加、高位溶液池重力投加、水射器投加、计量泵投加等方式。
本设计选用计量泵投加:
计量准确,可以实现自控。
图2-1计量泵投加
4.混凝剂的调制方法
混凝剂采用湿投时,其调制方法有水力、机械搅拌方法,水力方法一般是适用于中、小型水厂,机械方法可用于大、中型水厂,本设计采用机械方法调制混凝剂。
5.溶液池容积
最大投药量a=51.4mg/L,投加浓度15%,一天调制n=4次,
W1=Q/417bn=(51.4*10937.5)/(417*15*4)=22.47(m3)(设计中取22.5)
溶液池设置2个,每个格的有效容积取11.25,有效高度为2.0m,超高和沉渣高为0.5m,
形状采用矩形,尺寸为B×L×H=2m×3m×2.5m
溶液池实际有效容积W1=2m×3m×2m=12m3
池底坡度为0.02。
底部设置DN100mm放空管,采用硬聚氯乙烯塑料管。
采用钢筋混凝土结构,池内壁用环氧树脂进行防腐处理。
置于地下,池顶高出室内地面0.5m。
沿地面接入药剂稀释用给水管DN80mm一条,于两池分设放水阀门,按1h放满考虑。
6.溶解池容积
设计中取W2=0.2W1=0.2×22.5=4.5m3
溶解池池体尺寸为:
高度中包括超高0.2m,底部沉渣高度0.1m。
溶解池实际有效容积
溶解池采用钢筋混凝土结构,内壁用环氧树脂进行防腐处理,池旁设工作台,宽1.0—1.5m,底设0.02坡度,采用硬聚氯乙烯管。
给水管管径DN80mm,按10min放满溶解池考虑,管材采用硬聚氯乙烯管。
则放水流量为:
查水力计算表得放空管管径为DN125mm,相应流速为0.65m/s,本设计的溶解池的放空管和排渣管共用一根管,在底部设DN125mm一根即可。
7.投药管
投药管流量
q=(W1*n*1000)/(24*60*60)=(22.47*4*1000)/(24*60*60)=1.040(l/s)
查表得:
投药馆管径d=32mm,相应流速为0.75m/s,溶解池底部设管径d=125mm的排渣管一根。
8.设备
投药计量设备:
采用柱塞计量加药泵,泵型号J-Z1250/0.8,单台投加量为1250L/h,选用四台,三用一备。
搅拌设备:
溶解池搅拌设备采用ZJ型折桨式搅拌机,规格为,功率为3kw,转速为85r/min。
9.加药间及药库
(1).加药间
各种管线布置在管沟内:
给水管采用镀锌钢管、加药管采用塑料管、排渣管为塑料管。
加药管内设两处冲洗地坪用水龙头DN32mm。
为便于冲洗水集流,地坪坡度≥0.005,并坡向集水坑。
(2).药库
药剂按最大投量30d用量储存,每袋质量是50kg,每袋规格为,投药量为51.4mg/L,水厂设计水量为,262500m3/d=10937.5m3/h药剂堆放高度为1.5m。
聚合氯化铝的袋数
N=(Q×24ut)/1000W=(0.024*10937.5*51.4*30)/50=8096(袋)
有效堆放面积A=NV/H(1-e)=(8096*0.5*0.4*0.25)/(1.5-1.5e)=262m3
考虑药库的运输,搬运和磅秤所占面积,不同药品间留有间隔等,这部分面积按药品占有面积的30%计,则药库所需面积为262×1.3=340.6m3。
药库平面尺寸取:
L×B=25×14=350m3。
第三章混合设施
1.混合方式
混凝剂投入原水后,应快速、均匀的分散于水中。
混合方式有水泵混合、管道混合、静态混合器、机械搅拌混合、扩散混合器等。
混合设施应根据混凝剂的品种进行设计,使药剂与水进行恰当、急剧充分的混合。
一般混合时间10~30s,混合方式基本分为两大类:
水力混合和机械混合。
水力混合简单,但不能适应流量的变化;机械混合可进行调节,能适应各种流量的变化。
具体采用何种混合方式,应根据水厂工艺布置、水质、水量、投加药剂品种及维修条件等因素确定。
本设计的混合设施采用“管式静态混合器”,管式静态混合器有其独特的优点,构造简单、安装方便、维修费用低。
又由于水厂运行稳定,并不存在“流量降低,混合效果下降”的情况,所以选用管式静态混合器
2.静态混合器混合的计算
(1)已知条件:
设计水量Q’=2.5×105m3/d,自用水量取总用水量的5%,则:
总进水量为:
Q=2.625×105m3/d。
4座澄清池进水管采用4条DN900。
(2)设计计算:
1)进水管流速v,据d1=900mm,得:
q==2.625*105/24/4=2734.375m3/h
查水力计算表知v=0.79m/s.
2)混合管段的水头损失h
说明仅靠进水管的内流不能达到充分混合的要求。
故需在进水管内装设管道混合器。
如装设孔板混合器。
3)孔板的孔径
因为
所以d2=0.75d1=0.75*900=675mm,取700mm
4)孔板处流速
v’=v(d1/d2)2=0.79*(900/700)2=1.306m/s
孔板的水头损失
h’=ξv’2/2g=3.25*1.3062/2/9.81=0.28m
式中--孔板局部阻力系数,
选用规格为DN900管式静态混合器。
第四章净水工程
1.水厂设计水量
根据资料,水厂设计供水量25万m3/d,考虑到水厂自用水和水量的损失,确定安全系数K=1.05。
这总处理水量Q=1.05×25=26.25万m3/d=10937.5m3/h=3.04
m3/s,取为10940m3/h。
2.机械搅拌澄清池
考虑施工条件、运行管理,采用4座机械搅拌澄清池
Q=3.04/4=0.76m3/s
本池计算按不加斜板进行,但保留以后加设斜板(管)的条件,在计算过程中对进出水、集水等流路系统按2Q进行校核,其他有关工艺数据采用低限。
(1)第二反应室
Q’=5Q=5*0.76=3.8m3/s
设第二反应室内导流板截面积为0.04,为50mm/s
W1=Q/=3.8/0.05=76m2
D1=√4(W1+A1)/π=9.84m
取二反应室直径=10.0m,反应室壁厚=0.25m
=+2δ1=10.0+2*0.25=10.5m
H1=Qt1/W1=3.8*60/(π/4×10.02)=2.90m(取t1=60s)
考虑构造布置,选用=3.09m
(2)导流室
倒流室中导流板截面积:
导流室面积:
W2=W1=76m2
取导流室直径为14.4m,导流室壁厚=0.1m
D2=D2+2δ2=14.4+2*0.1=14.6m
H2=(D2-D1)/2=(14.6-10.5)/2=2.05m设计中取用=2.1m
导流室出口流速:
=0.05m/s
出口面积:
A3=Q/u6=3.8/0.05=76m2
则出口截面宽H3=2*76/π/(14.6+10.5)=1.93m取=1.9m
出口垂直高度H3=√2*1.9=2.69m,取为2.7m
(3)分离室
取为0.001m/s
分离室面积:
W3=Q/u2=0.76/0.001=760m2
池总面积:
W=W3+πD22/4=760+π14.62/4=927.42m2
池直径:
D=√4W/π=30.4m
取池直径为30.4m,半径R=15.2m
(4)池深计算
池深见下图,取池中停留时间T为1.5h
有效容积:
V=3600QT=4104m3
考虑增加4%的结构容积,则池计算总容积:
V=V(1+0.04)=4104*1.04=4268.16m3
取池超高,设池直壁高H4=2.5m
则池直壁部分容积
W1=H4πD2/4=2.5*π*30.42/4=1814.58m3
W2+W1=V-W1=4268.16-1814.58=2453.58m3
取池圆台高度:
H5=5.3m,池圆台斜边倾角为45°,
则底部直径:
DT=
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