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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