晋中市给水工程设计【含CAD图纸+文档】
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图书分类号:密 级:毕业设计(论文)半岛蓝湾大酒店给水排水工程设计THE DESIGN OF BUILDING WATER AND WASTEWATER ENGINEERING FOR THE PENINSULA ISLAND RESORT HOTEL 学生姓名学院名称专业名称指导教师20xx年月日xxx学院学位论文原创性声明本人郑重声明: 所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外,本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名: 日期: 年 月 日xxx学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定,即:本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝,允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容,可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名: 导师签名: 日期: 年 月 日 日期: 年 月 日摘要 随着我国经济改革的进行,我国的工业、农业都获得了很大的发展,人民的生活水平也有了很大的改善。生活水平的提高,使人们对水质、水量的要求越来越高,这就要求给水排水工程专业人员予以城市给水系统合理的规划和设计。 本设计的主要任务是山西省晋中市给水工程初步设计。设计的主要内容包括:取水工程、净水工程、输配水工程三大部分的初步设计。并完成一套完整的设计书。设计书由设计资料、设计说明书和设计计算书三部分组成。 晋中市的生活用水和生产用水,需要建设一净水厂及其附属构筑物,包括取水点的确定、取水形式和构筑物的确定、净水厂工艺和处理构筑物的设计、输配水管网的设计等内容。以上即为本设计的主要内容。 取水工程选用的是城市东面一个河流,作为生活饮用水水源,水厂建于河流上游,即是在城市东北方向;取水构筑物采用的是岸边合建式取水构筑物,底板水平布置。 净水厂的设计包括净水厂的位置选择、水处理工艺流程的确定、处理构筑物的设计计算以及水厂的平面和高程布置。水厂位置位于城市的东北方向,通过技术经济比较,确定净水厂的工艺流程选用方案: 原水加药、混合网格絮凝平流沉淀普通快滤池氯消毒清水池二泵房管网;根据各个构筑物的面积以及管线等其他设施的安排确定水厂的布置面积及高程。水厂设计水量为115700 m3/d,本设计采用管式混合中的静态混合器进行混合,方式简单,不占地表面积,对聚合氯化铝采用湿投加法投加,采用平流沉淀池,长宽高分别为100.80m,15.94m和 3.90m,普通快滤池,单池的长宽高分别为11.0m,11.0m和3.10m,清水池每座容积为5785m3,一泵房3台24SA-10J型清水泵,二泵房4台500S98A型离心泵。 输配水的设计包括水泵的选用,泵房的安置,比流量的计算,流量分配的确定,及管网平差的计算,管网的定线。本给水工程设计能够缓解晋中市用水需求,符合其经济、工业水平的不断发展要求,也有利于晋中市的进一步发展要求。关键词:输配水工程;岸边合建式取水构筑物;工艺流程;流量分配;管网 Abstract With the conduct of Chinas economic reform, Chinas industry, agriculture development, peoples living standard has been greatly improved. Improvement of living standards, so that people have become increasingly demanding on water quality and quantity, which requires water and wastewater engineering professionals to be reasonable planning and design of urban water supply systems. The design of the main task is the preliminary design of the water supply project in Jinzhong City, Shanxi. The design of the main contents include: water engineering, water purification works, water distribution networks of the preliminary design of three parts. And completed a complete set of design books. The design document consists of three parts of the design data, design specifications and design calculations. Domestic water and water for production of Jinzhong City, the construction of a water treatment plant and its ancillary structures, including the determination of the water intake point, the water forms and structures to determine the water purification plant process design and processing structures, design of Water Distribution Networksand so on. The above is the the design main content. Water projects selected cities east of the river, as sources of drinking water, water treatment plant was built in the upper reaches of the river, in the northeast of the city; shore water intake structures is jointly built by intake structures, floor level features. Including the choice of location of the water treatment plant, water treatment process to determine the design of the water treatment plant, processing the structures design calculations and Waterworks plane and elevation arranged.Water plant location is located in the northeast of the city, through the technical and economic comparison to determine the process of water purification plant selection programs: two pump raw waterdosing, mixinggrid flocculation advection sedimentationCommon rapid filterchlorine disinfectionclean water tank pipe network; arrangement according to the area of the structures and pipelines and other facilities to determine the layout area and elevation of the water treatment plant.Waterworks design of water 115700 m3 / d, the design uses a static mixing tube mixer for mixing is simple, not covering the surface area of the wet cast additions PAC dosing, using advection sedimentation tanks, length and breadth were 100.80m, 15.94m and 3.90m,general rapid filter, Single pool length and breadth were 11.0m, 11.0m and 3.10m,clean water tank volume of each block 5785m3, a pump 3 sets 24SA-10J-type water pump, two pump four 500S98A centrifugal pump. Water distribution design including selection of the pump, pumping stations placed than the determination of the calculation of the flow, flow distribution, the calculation of the pipe network adjustment, the alignment of the pipe network. The water supply project designed to ease the demand for water in Jinzhong City, in line with its economic, industrial level of the continuous development of requirements, but also conducive to the further development of the requirements of Jinzhong City.Keywords water distribution networks shore joint construction water intake structures process flow distribution pipe networkIII目 录1 绪 论11.1 引言11.2 取水工程、净水工程及输配水工程21.2.1 取水工程21.2.2 净水工程41.2.3 输配水工程131.3 设计的要求和目的161.3.1 设计目的161.3.2 设计要求161.4 国内外研究及应用情况171.4.1 给水常规工艺的优化处理171.4.2 给水预处理技术171.5 城市概述181.6 设计资料综述181.6.1 城市规划181.6.2 城市状况192 方案的选择和管网计算222.1供水方案的确定222.1.1设计后的工程要求222.1.2可行方案的确定222.2设计水量223 给水管网设计253.1 管网定线253.2管网水力计算253.2.1 比流量计算253.2.2 沿线流量计算263.2.3 节点流量计算273.2.4 进行流量分配,初拟管径283.2.5管网平差的计算303.3 泵站扬程与水塔高度设计363.3.1 设计工况水力分析363.3.2 泵站扬程设计373.3.3水塔高度设计383.3.4 管网消防校核计算384 给水处理厂设计计算444.1 设计水量444.2 确定工艺454.3 混凝设备454.3.1 溶液池454.3.2 溶解池464.3.3 混合设备的选择464.3.4 计量投加设备474.4 往复式隔板絮凝池474.4.1 设计参数474.4.2 设计计算474.4 平流沉淀池494.4.1 设计参数494.4.2 设计计算504.5 普通快滤池534.5.1 设计参数534.5.2 平面尺寸计算534.5.3 滤池高度544.5.4 配水系统554.5.5 洗砂排水槽594.5.6 滤池反冲洗614.5.7 进出水系统624.6 液氯消毒及其投加设备634.6.1 加氯量计算634.6.2 加氯设备的选择634.6.3 加氯间和氯库644.7 清水池设计计算654.7.1 清水池容积654.7.2 清水池尺寸设计664.7.3 清水池管道系统665 水厂总图设计695.1 水厂平面布置695.2 水厂高程布置706 取水工程设计726.1 进水间设计736.1.1 一泵站设计水量736.1.2 取水头部及尺寸计算736.1.3扬程设计736.2 水泵机组的选择746.2.1 水泵选型确定746.2.2 水泵机组尺寸确定746.2.3水泵机组基础尺寸746.3 管路布置设计756.3.1 吸水管路756.3.2 压水管路766.4 附属设备766.4.1 起重设备766.4.2通风设备767 二级泵站设计767.1 水泵机组的选择777.1.1 水泵选型确定777.1.2 水泵机组尺寸确定777.1.3水泵机组基础尺寸787.2 管路布置设计787.2.1 吸水管路设计787.2.2 压水管路设计797.3 水泵间平面尺寸的确定797.4 泵房高度的确定807.4.1 水泵安装高度807.4.2 泵房高度80结论82致谢83参考文献841 绪 论1.1 引言给水工程是城市基础设施的一个组成部分,为保障人民生活和工业生产,城市必须具有完善的给水系统。经过30多年改革开放的发展和积累,我国已处于城市化高速增长期,高速城市化伴随着城市实体的快速发展和拓展。给水工程作为城市经济和城市空间实体赖以存在和发展的支撑条件之一,其设施的建设水平是城市现代化水平的标志之一。给水工程规划是对城市水源、供水、用水等各要素进行综合布置、设计和管理、优化水之源的配置,科学的规划可以促进城市给水系统的良性循环和城市的可持续发展,而科学合理的规划取决于高起点的统一的规划编制办法和要求。 城市给水系统规划的基本原则有以下几点: (1)可持续原则 水资源利用是一个相对古老的命题,水资源的可持续利用则是近年来提出的新课题。水资源的可持续利用强调允许当代人满足其需求而不损害后代人满足其自身需求的可能性,水资源的可持续利用与水资源保护互为因果、互相促进。实现水资源的可持续利用,支撑和保障经济社会的可持续发展,是世界各国共同面临的紧迫任务,需要全世界各国政府和人民采取行动,从各个方面促进有效节约、保护、开发、管理和使用水资源,应对全球资源短缺的挑战。规划过程中必须考虑水资源的承载能力,必须在掌握其特点和规律的基础上进行适度、可持续的开发利用,兼顾经济发展和生态平衡。 (2)经济型原则我国城市在发展过程中,资源占用与能量消耗过大,建设行为过于分散。要坚持适用、经济的原则,贯彻勤俭建国的方针,这对于中国这样的发展中国家来说尤为重要。规划过程中要科学合理地确定城市给水工程各项定额指标,对一些重大水环境问题和决策进行经济综合论证,切忌仓促拍板,造成不良后果。因此,在城市规划中要把集约建设放在首位考虑。 (3)前瞻性与可操作性统一原则既要考虑当前实际,量力而行,使规划具有可操作性,又要考虑文明发展的长期目标,使规划具有前瞻性。 (4)安全性原则 规划中要考虑系统的安全性,包括供水安全性、生态安全性等方面的问题。供水系统要在一定时间一定范围内有足够的水质水量能满足要求,供水系统输送到用户要有一定的保证率,要考虑在重大环境地质灾害(如在地震、洪水、海啸、台风等)、认为破坏(污染、投毒等)的条件下保证最基本的生活用水,要有足够的备用水源和可靠的供水系统。 (5)整合原则要坚持从实际出发,正确处理和协调各种关系的整合原则。应当使城市的发展规模、各项建设标准、定额指标等于国家和地方的经济技术发展水平相适应。要正确处理好城市局部建设和整体发展的辩证关系;正确处理好近期建设和远期发展的辩证关系。任何城市都有一个形成、发展、改造、更新的过程,城市的近期建设是远期发展的重要组成部分。因此,既要保持近期建设的相对完整,又有科学预测城市远景发展的需要,不能只顾眼前利益而忽视长远发展,要为远期发展留有余地。要处理好城市经济发展和环境建设的辩证关系。要注意保护和改善城市生态环境,防止污染和其他公害;加强城市绿化建设和市容环境卫生建设;保护历史文化遗产、城市传统风貌、地方特色和自然景观。不能片面追求经济效益,而以污染环境、破坏生态平衡、影响城市发展为代价,避免重复“先污染,后治理”的老路,而要使城市的经济发展与环境建设同步进行。人与环境是相互依存的有机整体,保持人与自然相互协调,既是当代人类的共同责任,也是城市给水工程规划工作的基本原则。 城市规划中给水系统设计的重点,主要表现在以下两方面: 要充分考虑城市给水的基本需求,给水系统的设计,要符合城市整体规划的要求。 城市给水工程主要包括取水工程、净水工程和输配水工程。1.2 取水工程、净水工程及输配水工程1.2.1 取水工程1、取水构筑物的设计原则(1)取水构造物应保证在枯水季节仍能取水,并满足在设计枯水保证率下取得所需的设计水量。枯水流量的保证率,对于减少水量而严重影响生产的工业企业的水源,应不低于 9097。对于允许减少生产用水水量的工业企业,其设计枯水流量保证率应按各有关部门的规定执行。对于城市供水的水源,应根据城市规模河大工业用户的重要性选定。一般可采用9097。村、镇供水的设计枯水流量保证率,可根据具体情况适当降低。(2)对于河道条件复杂,或取水量占河道的最枯流量比例较大的大型取水构造物,应进行水工模型试验。(3)取水构造物位置的选择应全面掌握河流的特性,根据取水河段的水文、地形、地质、为生防护、河流规划和综合利用等条件进行综合考虑。2、取水构筑物的形式在本设计中,设置取水构筑物的河段的河岸地形、地貌情况较好,冰冻期长,便于机械施工,因此采用了泵房地板呈现阶梯形式的合建式岸边取水构筑物。此形式可以减少泵房深度,减少投资。占地面积少,结构紧凑,水泵洗水管短,避免因冰冻造成的麻烦,但是水泵启动需采用抽真空方式,启动时间较长。河水经过进水孔进入进水室,为保证以后水净化的方便,本设计仍然采用格栅和网格先后拦截的方式。3、取水泵房的平面形式及设计要求取水泵房平面布置形式有矩形、圆形、椭圆形、半圆形、棱形及其他组合形式。矩形泵房常用于深度小于10m的泵房,水泵和管道易于布置。水泵台数多(4台以上)时更为合适。圆形泵房适用于深度大于10m的泵房,其水力条件和结构受力条件较好,在水位变化幅度大和泵房较深时比矩形泵房更为经济,但水泵台数不宜多,最好小于4台(立式泵出外)。椭圆形(适用于流速较大的河心泵房)和棱形平面的泵房可根据实际情况通过技术经济比较确定。取水泵房平面布置要求如下:(1)取水泵房除安装水泵机组的主要建筑物外,还应考虑到附属建筑物的布置,如值班室、高低压配电室、控制室、维修间、生活间等。平面布置应从方便操作及维护管理方面统一考虑。远离城市且检修又比较复杂的大型取水泵房,除水泵机组旁边应有修理场地外还需设专门的检修场地。(2)取水泵房与集水井可以合建也可以分建。目前合建式常采用的两种形式为:合建式中圆形泵房取水小半圆作为集水井。集水井附于泵房外壁采用矩形。合建式泵房布置紧凑,节省面积,水泵吸水管短,但是结构处理困难。在泥砂含量较高的河流中取水时,为防止吸水管路堵塞,尽量缩短吸水管的长度,常将集水井深入中间,取得较好的效果。湿井泵房或小型泵房中可以采用集水井置于泵房的底部。(3)为了减少泵房的平面尺寸,可以将阀门,逆止阀,水锤消除器,流量计等放置在室外的阀门井内。泵房内可以设置不同高度的平台,放置真空泵,配电盘等辅助设备,宜充分利用空间。(4)水泵台数在满足需要的前提下,不宜过多,水泵台数越多,占地面积越大。一般包括备用泵在内36台为宜。圆形泵房最好不大于4台。(立式水泵除外)(5)取水泵房的布置以近期为主,考虑远期发展并留有一定的余地,可以适当增大泵的机组合墙壁的净距,留出小泵换大泵或另行增加水泵所需的位置。4、水泵吸水管和压水管布置一般每台水泵设置单独的吸水管,当合用吸水管时,应尽量做到自灌进水,同时吸水管的根数不少于两条,当一条吸水管发生事故时,其余吸水管按设计水量的75考虑。为了避免吸水管中积气形成空气囊,应采用正确的安装方法。吸水管应有向水泵上升的坡度(i0.01)。水泵吸水管在吸水间中的布置原则为水头损失小,不产生漩涡,防止井内泥砂沉积。1.2.2 净水工程1、设计原则(1)水处理构筑物的生产能力,应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计,并按原水水质最不利情况进行校核。水厂自用水量取决于所采用的处理方法、构筑物类型及原水水质等因素,城镇水厂自用水量一般采用供水量的5%10%,必要时可通过计算确定。(2)水厂应按近期设计,并考虑远期发展。根据使用要求及技术经济合理等因素,对近期工程亦可做分期建设的可能安排。对于扩建、改建工程,应从实际出发,充分发挥原有设施的效能,并应考虑与原有构筑物的合理配合。(3)水厂设计中应考虑各构筑物或设备进行检修、清洗及部分停止工作时,仍能满足用水要求、主要设备应有备用量;处理构筑物一般不设备用量,但可通过适当的技术措施,在设计允许范围内提高运行负荷。(4)水厂自动化程度,应本着提供水水质和供水可靠性,降低能耗、药耗,提高科学管理水平和增加经济效益的原则,根据实际生产要求,技术经济合理性和设备供应情况,妥善确定。(5)设计中必须遵守设计规范的规定。如果采用现行规范中尚未列入的新技术、新工艺、新设备和新材料,则必须通过科学论证,确证行之有效,方可付诸工程实际。但对与确实行之有效、经济效益高、技术先进的新工艺、新设备和新材料,应积极采用,不必受现行设计规范的约束。2、设计规模给水厂处理构筑物设计规模按最高日平均时流量计算,即 Q=(/h) 式(1.1)式中:为水厂最高日供水量,为自用水系数,取决于处理工艺、构筑物类型、原水水质及水厂是否设有回收水设施等因素,一般在1.05-1.10之间,T为一级泵站每天工作小时数。水处理构筑物的设计,应按原水水质最不利情况时所需供水量进行校核。3、厂址选择厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划,综合考虑,通过技术经济比较确定。在选择厂址时,一般应考虑以下几个问题:(1)厂址应选择在工程地质条件较好的地方,一般选在地下水位低,承载力较大,湿陷性等级不高,岩石较少的地层,以降低工程造价和便于施工。(2)水厂尽可能选择在不受洪水威胁的地方,否则应考虑防洪措施。(3)水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方,以利于施工管理和降低输电线路的造价,并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除方便。(4)当取水地点距离用水区较近时,水厂一般设置在取水构筑物附近,通常与取水构筑物建在一起,当取水地点距离用水区较远时,厂址选择有两种方案,一是将水厂设置在取水构筑物附近;另一是将水厂设置在离用水区较近的地方。前一种方案主要优点是:水厂和取水构筑物可集中管理,节省水厂自用水(如滤池冲洗和沉淀池排泥)的输水费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排除,特别对浊度较高的水源而言。但从水厂至主要用水区的输水管道口径要增大,管道承压较高,从而增加了输水管道的造价,特别是当城市用水量逐时变化系数较大及输水管道较长时;或者需在主要用水区增设配水厂(消毒、调节和加压),净化后的水由水厂送至配水厂,再由配水厂送入管网,这样也增加了给水系统的设施和管理工作。后一种方案优缺点与前者正相反。对于高浊度水源,也可将预沉构筑物与取水构筑物建在一起,水厂其余部分设置在主要用水区附近。以上不同方案应综合考虑各种因素并结合其他具体情况,通过技术经济比较确定。4、水厂净水工艺给水处理工艺流程的选择与原水水质和处理后的水质有关。结合给水水质的特点,水处理工艺流程见表1-1。 表1-1 各净水工艺流程的特点序号净水工艺流程适用条件1原水简单处理(如用筛网过滤)水质要求不高,如某些工业冷却用水,只要求去除粗大杂质。2原水混凝沉淀或澄清过滤消毒一般进水浊度不大于20003000NTU,短时间内可达500010000NTU。3原水接触过滤消毒进水浊度一般不大于25NTU,水质较稳定且无藻内繁殖。4原水混凝沉淀过滤消毒(洪水期)原水自然预沉接触过滤消毒(平时)山溪河流。水质经常清晰,洪水时含泥沙量较高。5原水(调蓄预沉或自然预沉或混凝预沉)混凝沉淀或澄清过滤消毒高浊度水二级沉淀(澄清)工艺,适用于含沙量大、砂峰持续时间较长的原水处理。6原水混凝气浮(沉淀)过滤消毒经常浊度较低,采用气浮澄清;洪水期浊度较高,则采用沉淀工艺。 取水水源水量充沛,水质良好,其净水工艺流程如图1-1。原水混合沉淀池城市管网絮凝池滤池二级泵房清水池絮凝剂消毒剂图1-1 净水工艺流程5、混凝剂选择(1)精制硫酸铝 18O制造工艺复杂,水解作用缓慢;含无水硫酸铝50%52%;适用于水温为2040当PH=47时,主要去除有机物;PH=5.77.8时,主要去除悬浮物;PH=6.47.8时,处理浊度高,色度低(小于30度)的水。(2)粗制硫酸铝 18O制造工艺简单,价格低;设计时,含无水硫酸铝一般可采用20%25%;含有20%30%不溶物,其他同精制硫酸铝(3)硫酸亚铁Fe7O 絮体形成较快,沉淀时间短;使用于碱度高、浊度高,PH=8.19.6,混凝作用好,但原水色度较高时不宜采用;当PH较低时,常用氯氧化物使铁氧化成三价,腐蚀性较高(4)三氯化铁Fe6O不受水温影响,絮体大,沉淀速度快,效果好。易溶解,易混合,残渣少。 对金属(尤其对铁)腐蚀性大,对混凝土亦腐蚀,对塑料会因发热而引起变形原水PH=6.08.4之间为宜,当原水碱度不足时应加适量石灰;处理低浊水时效果不显著(5)聚合氯化铝 简称PAC净化效率高,用药量少,出水浊度低,色度小,过滤性能好,原水浊度高时尤为显著温度适应性高,PH值使用范围宽(PH=5-9),因而可调PH值。操作方便,腐蚀性小,劳动条件好,成本低(6)聚丙烯酰胺 又名三号絮凝剂,简写PAM 处理高浊度水池效果显著,既可保证水质,又可减少混凝剂用量和沉淀池容积,目前被认为是处理高浊水最有效的絮凝剂之一,适当水解后,效果提高,常与其他混凝剂配合使用或作助凝剂,其单体丙烯酰胺有毒,用于饮用水净化应控制用量。(7)混凝剂投加方式选择1)水泵投加采用计量泵投加,不需另设计量设备2)水射器投加采用水射器投加,设备简单,使用方便,但水射器效率较低,且易磨损3)重力投加将溶液池架高,利用重力将药液投入水泵压水管或混合设施入口处,这种投加方式安全可靠,但溶液池位置较高结合上述优缺点,采用计量泵投加混凝剂综上所述,PAM等有机高分子混凝剂有毒性,不易控制用量,由于在投混凝剂前加液氯进行预处理,如用硫酸亚铁作混凝剂,易被氧化成三价铁。本设计采用精制硫酸铝混凝剂,配合使用活化硅酸作为助凝剂。无机高分子混凝剂操作方便,腐蚀性小,劳动条件好,成本低,净化效率高,用药量少,温度适用性高。采用水射器压力投加,因为其使用方便,操作简单,工作可靠,广泛应用于加药系统,即混凝剂采用精制硫酸铝水射器压力投加。6、混合设备混合的主要作用是让药剂迅速而均匀地扩散到水中,使其水解产物与原水中的胶体颗粒充分作用完成脱体脱稳,以便进一步去除,对混合的基本要求是快速与均匀,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,应根据净水工艺布置、水质、水量、投加药剂品种及数量以及维修条件等因素确定。(1)管式混合管道混合 优点:混合简单,无需建混合设施。缺点:当混合效果不稳定,流速低时混合不充分。静态混合器 优点:构造简单,无运动部件,安装方便,混合快速均匀。缺点:当流量降低时,混合效果下降。(2)水泵混合优点:混合效果好,不需增加混合设施,节省动力。缺点:使用腐蚀性药剂时对水泵有腐蚀作用。(3)机械混合优点:混合效果好,且不受水量变化影响,适用于各种规格的水厂。缺点:需增加混合设备和维修工作。综上所述,因为水厂水量变化不大,以整体经济效益而言是最具有优势的,本设计采用管式静态混合器。7、絮凝设备絮凝池形式的选择(1)隔板式絮凝池1)往复式隔板絮凝池 优点:絮凝效果好,构造简单,施工方便。缺点:容积较大,水头损失较大,转折处矾花易破碎。适用条件:大中型水厂,水量变动小者。2)回转式隔板絮凝池 优点:絮凝效果好,水头损失小,构造简单,管理方便。缺点:出水流量不易分配均匀,出口处易积泥。适用条件:水量大于30000/d的水厂,水量变动小者,改建和扩建旧池时适用。(2)旋流式絮凝池优点:容积小,水头损失较小。缺点:池子较深,地下水位高处施工较困难,絮凝效果较差。适用条件:一般用于中小型水厂。(3)折板絮凝池优点:絮凝效果好,絮凝时间短,容积较小。缺点:构造较隔板絮凝池复杂,造价较高。适用条件:流量变化较小的中小型水厂。(4)涡流式絮凝池优点:絮凝时间短,容积小,造价较低。缺点:池子较深,锥底施工较困难,絮凝效果较差。适用条件:水量小于30000/d的水厂。(5)网格、栅条絮凝池优点:絮凝池效果好,水头损失小,凝聚时间短。缺点:末端池底易积泥。(6)机械絮凝池优点:絮凝效果好,水头损失小,可适应水质、水量变化。缺点:需机械设备和经常维修。适用条件:大小水量均适用,并能适应水量变动较大者。(7)悬浮絮凝池加隔板絮凝池优点:絮凝效果好,水头损失较小,造价较低。缺点:斜挡板在结构上处理较困难,重颗粒泥砂易堵塞在斜挡板底部。综上所述,由于水厂水量变化不大,水量大于50000/d,故采用往复式隔板絮凝池。8、沉淀设备(1)沉淀池类型的选择选择沉淀池类型时,应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求,并考虑原水水湿变化、处理水量均匀程度以及是否连续运转等因素,结合当地条件通过技术经济比较确定沉淀池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于2个。经过混凝沉淀的水,在进入滤池前的浑浊度一般不宜超过10度,遇高浊度原水或低湿低浊度原水时,不宜超过15度。设计沉淀池时需要考虑均匀配水和均匀集水,沉淀池积泥区的容积,应根据进出水的悬浮物含量、处理水量、排泥周期和浓度等因素通过计算确定。当沉淀池排泥次数较多时,宜采用机械化或自动化排泥装置,应设取样装置。1)平流式沉淀池优点:造价较低,操作管理方便,施工较简单;对原水浊度适应性强,处理效果稳定,采用机械排泥设施时,排泥效果好缺点:采用机械排泥设施时,需要维护机械排泥设备;占地面积大,水力排泥时,排泥困难适用条件:一般适用于大中型水厂2)斜管(板)沉淀池优点:沉淀效率高,池体小,占地小缺点:斜管(板)耗材多,对原水浊度适应性较平流池差;不设排泥装置时,排泥困难,设排泥装置时,维护管理麻烦适用条件:尤其适用于沉淀池改造扩建和挖潜3)竖流式沉淀池优点:排泥较方便,占地面积小缺点:上升流速受颗粒下沉速度所限,出水量小,一般沉淀效果较差,施工较平流式困难适用条件:一般用于小型净水厂,常用于地下水位较低时4)辐流式沉淀池优点:沉淀效果好缺点:基建投资大,费用高,刮泥机维护管理较复杂,金属耗量大,施工较困难适用条件:一般用于大中型净水厂,在高浊度水地区,作预沉淀池结合优缺点,本设计采用平流式沉淀池。(2)排泥方法1)人工排泥优点:池底结构简单,不需要其他设备;造价低; 缺点:劳动强度大,排泥历时长;耗水量大;排泥时需要停水;适用条件:原水终年很清,每年排泥次数不多;一般用于小型水厂;池数不少于2个,交替使用; 2)多斗底重力排泥 优点:劳动强度较小,排泥历时较短;耗水量比人工排泥少;排泥时可不停水; 缺点:池底结构复杂,施工较困难;排泥不彻底;适用条件:原水浑浊度不高;每年排泥次数不多;地下水位较低;一般用于中小型水厂; 3)穿孔管排泥 优点:劳动强度小,排泥历时较短;耗水量少;排泥时不停水;池底结构较简单; 缺点:孔眼易堵塞,排泥效果不稳定;检修不便;原水浑浊度较高时,排泥效果差; 适用条件:原水浑浊度适应范围较广;每年排泥次数较多;地下水位较高;新建或改建的水厂多采用。 (4)机械排泥吸泥机 优点:排泥效果好;可连续排泥;池底结构较简单;劳动强度小,操作方便;缺点:耗用金属材料多;设备较多;适用条件:原水浑浊度较;排泥次数较多;地下水位较高;一般用于大、中型水厂平流沉淀池; 刮泥机 优点:排泥彻底,效果好;可连续排泥;劳动强度小,操作方便; 缺点:耗用金属材料及设备多;池底结构要配备刮板装置,结构较复杂;适用条件:原水浑浊度高;排泥次数较多;一般用于大、中型水厂辐流式沉淀池及加速澄清池。 吸泥船 优点:排泥效果好;可连续排泥;操作方便;缺点:操作管理人员多,维护较复杂;设备较多;适用条件:原水浑浊度较高,含砂量大;一般用于大型水厂预沉淀池中。综上所述,本设计采用斜管沉淀池,和穿孔排泥管排泥。9、过滤设备(1)过滤形式的选择供生活饮用水的滤池出水水质经消毒后应符合现行生活饮用水卫生标准的要求;供生产用水的过滤池出水水质,应符合生产工艺要求;滤池形式的选择,应根据设计生产能力、原水水质和工艺流程的高程布置等因素,结合当地条件,通过技术经济比较确定。1)普通快滤池单层砂滤料 优点:材料易得,价格低;大阻力配水系统,单池面积较大,可采用减速过滤,水质好;缺点:阀门多,价格高,易损坏,需设有全套冲洗设备;适用条件:一般用于大中水厂,单池面积不宜大于100。无烟煤石英砂双层滤料 优点:含污能力大,可采用较大滤速;可采用减速过滤,水质好,冲洗用水少;缺点:滤料价格高,易流失;冲洗困难,易积泥球;适用条件:使用于大中型水厂,宜采用大阻力配水系统,单池面积不宜大于100,需要采用助冲设施。砂煤重质矿石三层滤料 优点:含污能力大,可采用较大滤速;可采用减速过滤,水质好,冲洗用水少;缺点:滤料价格高,易流失;冲洗困难,易积泥球;适用条件:使用于中型水厂,宜采用中阻力配水系统,单池面积不宜大于50-60,需要采用助冲设施。2)V型滤池优点:采用气水反冲洗,有表面横向扫洗作用,冲洗效果好,节水;配水系统一般采用长柄滤头冲洗过程自动控制;缺点:采用均质滤料,滤层较厚,滤料较粗,过滤周期长;适用条件:适用于大中型水厂。3)虹吸滤池优点:不需大型阀门,易于自动化操作,管理方便;缺点:土建结构复杂,池深大单池面积小,冲洗水量大;等速过滤,水质不如变速过滤;适用条件:适用于中型水厂,单池面积不宜大于25-304)双阀滤池(单层砂滤料)优点:材料易得,价格低,大阻力配水系统,单池面积可大,可采用减速过滤,水质好,减少两只阀门;缺点:必须有全套冲洗设备,增加形成虹吸的抽气设备适用条件:适用于中型水厂,单池面积不宜大于25-30。5)移动罩滤池(单层砂滤料)优点:造价低,不需要大型阀门设备,池深浅,结构简单;自动连续运行,不需冲洗设备;占地少,节能;缺点:减速过滤,需移动冲洗设备,罩体与隔墙间密封技术要求高;起始滤速较高,因而平均设计滤速不宜过高; 适用条件:适用于大中型水厂,单格面积小于10综上所述,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。10、消毒(1)消毒方式选择1)液氯消毒优点:经济有效,使用方便,PH值越低消毒作用越强,在管网内有持续消毒杀菌作用;缺点:氯和有机物反映可生成对健康有害的物质。2)漂白粉消毒优点:持续消毒杀菌;缺点:漂白粉不稳定,有效氯的含量只有其20%25%。3)二氧化氯消毒优点:对细菌、病毒等有很强的灭活能力,能有效地去除或降低水的色、嗅及铁、锰、酚等物质;缺点:本身和副产物对人体血红细胞有损害。4)臭氧消毒优点:杀菌能力很高,消毒速度快,效率高,不影响水的物理性质和化学成分,操作简单,管理方便;缺点:不能解决管网再污染的问题,成本高;综合上述优缺点,鉴于液氯消毒目前使用最为广泛,经济有效,使用方便,所以本设计采用液氯消毒。1.2.3 输配水工程1、供水系统的选择该城市用水主要以生活用水为主,工业及其它用水量少,且对水质无特殊要求,拟定采用统一供水系统。2、管网设计(1) 输水和配水系统输水和配水系统是保证输水到给水区内并且配水到所有用户的全部设施。它包括输水管渠、配水管网、泵站、水塔和水池。对输水和配水系统的总要求是:供给用户所需的水量、保证配水管网足够的水压、保证不间断给水。输水管渠指从水源到城市水厂或者从城市水厂到相距较远管网的管线或渠道。(2)给水管网的布置给水管网的布置应满足以下要求:1)按照城市规划平面布置管网,布置时应考虑给水系统分期建设的可能,并留有充分的发展余地。2)管网布置必须保证供水安全可靠,当局部管网发生事故时,断水范围应减到最小。3)管线遍布在整个给水区内,保证用户有足够的水量和水压。4)力求以最短的距离敷设管线,以降低管网造价和供水能量费用。一般小城市和小型工矿企业中供水要求不太严格时,可以采用树状网。一般在较大或供水要求较高不能断水的地区,均应采用环状管网。给水管网必须有充足的输配水能力,工作安全可靠,经济实用。在实际工程中,采用树状网和环状网混合布置。根据具体情况,在主要供水区或城市中心地区布置成环状网,而在次要城市或郊区则以树状网形式向四周延伸。供水可靠性要求较高的工矿企业必须采用环状网,并用树状网或双管输水到个别较远的车间。3、管网定线管网定线时,干管的间距可根据街区情况采用500800m。干管和干管之间连接管使管网形成了环状网,连接管的作用在于局部管线损坏时,可以通过它重新分配流量,从而缩小断水范围,较可靠地保证供水。连接管的间距可根据街区的大小考虑在8001000m左右。4、输水管渠定线输水管渠定线时,必须与城市建设规划相结合,尽量缩短线路长度,减少拆迁,少占农田,便于管渠施工和运行维护,保证供水安全;选线时,应选择最佳的地形和地质条件,尽量沿现有道路定线,以便施工和检修;减少与铁路、公路和河流的交叉;管线避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位和河水淹没与冲刷地区,以降低造价和便于管理。5、管网水力计算节点流量计算:对于每个节点+ =0式中节点上的节点流量 ,L/s; 与管段相连的节点流量。6、初分配流量(1)分配流量时流向任意节点的流量必须等于流出节点的流量,以保持水流的连续。流出节点的流量为负,流入节点的流量为正。(2)直接到大用户的管段应该分配较大的流量,主要干管中分配较大的流量,并尽可能采用相近的管径,使其中的一干管损坏时,不至于引起个别管段的流量负荷过大。(3)分配时先拟定每一管段水流方向,并选定在正常时和事故时都应该满足所需自由水压的控制点,控制点的位置在远离二泵站和地势较高的位置。 (4)管相连的管段,平时流量不大,只在干管损坏时才转输较大的流量。因此流量分配不应该过大,以免增大管径,增大投资成本。7、管网的核算条件管网的管径和水泵扬程,按设计年限内最高日最高时的用水量和水压要求决定。但是用水量是发展的也是经常变化的,为了核算所定的管径和水泵能否满足不同工作情况下的要求,就需进行其他水量条件下的计算,以确保经济合理地供水。通过核算,有时需将管网中个别管段的直径适当放大,也有可能需另选合适的水泵。消防时的流量和水压要求消防时的管网核算,是以最高确定的管径为基础,然后按最高用水时另行增加消防时的管段流量和水头损失,计算时只是在控制点另外增加一个集中的消防流量。如按照消防要求同时有两处失火时,则可从经济和安全方面的考虑,将消防流量一处放在控制点,另一处放在离二级泵站较远或靠近大用户和工业企业的节点处。虽然消防时比最高用水时所需服务水头要小的多,但因消防时通过的管网流量增大,各管段的水头损失相应增加,按最高用水时确定的水泵扬程有可能不够消防时的需要,这时须放大个别管段的直径,以减小水头损失。个别情况下因最高用水时和消防时的水泵扬程相差很大,须设专用消防泵供消防时使用。经核算不能符合要求时,应在技术上采取措施。如当地给水管理部门有较强的检修力量,损坏的管段能迅速修复,且断水产生的损失较小时,事故时的管网核算要求可适当降低。8、泵与泵站(1)选泵原则1)首先要满足最高供水工况的流量和扬程要求,并使所选水泵特性曲线的高效率范围尽量平缓,对特殊工况,必要时另设专用水泵来满足其要求。2)尽可能选用同型号水泵,或扬程相近、流量大小搭配的泵。3)应该考虑近远期结合,一般考虑远期增加水泵台数或换装大泵。4)一般尽量减少水泵台数,选用效率较高的大泵,但亦要考虑运行调度方便,适当配置小泵,通常取水泵房至少需设2台,送水泵房至少23台(不包括备用泵)。5)泵在高效率段运用(特别对经常运行工况)。6)尽可能选用允许吸上真空度值大或必需气蚀余量值小的泵,以提高水泵安装高度,减少泵房埋深,降低造价。7)水泵选择必需考虑节约能源,除了选用高效率泵外,还可考虑运行工况的调节。8)高浊度水源的取水泵房应选用低转速,耐磨的水泵,有条件可在水泵内壳留道,叶轮表面涂耐磨涂料。(2)泵房布置泵房布置包括下述内容:1) 水泵、电动机机组及进水管道和阀门配件等的布置;2) 起重机械、真空设备及真空管线、排水设备及排水管线、通风设备及通风管道;3) 电气设备以及操作控制室的布置;4) 管沟,检修场地,工作平台,人行通道及楼梯等布置;5) 噪声消除措施的布置;6) 工具储藏以及生活间等布置。1.3 设计的要求和目的1.3.1 设计目的给水工程毕业设计是本专业教学必不可少的极为重要的实践性教学环节之一,是检验学生掌握所学专业知识程度的重要手段。通过给水工程毕业设计,可使学生系统掌握给水工程设计原则及程序,设计步骤和方法,标准图集的参考与选用,以及对设计说明书和图纸的要求,使学生在工程设计方面得到一次全面锻炼。1.3.2 设计要求应具备的能力1.方面:系统地掌握本专业所必须的基础理论知识,掌握工程水力学、水分析化学和污染控制微生物学等主要专业基础课的理论知识,具有系统的给水工程、排水工程等专业知识,对本专业的新工艺、新材料、新设备有一定的了解。2.力技能方面:具有给水、排水系统规划与工艺设计能力,具有本专业必需的制图、运算、计算机等方面的操作能力。1.4 国内外研究及应用情况随着经济和技术的不断发展,给水处理的新技术也在不断地进步着,在社会上也得到了广泛的应用。下面简单介绍一些新技术。1.4.1 给水常规工艺的优化处理我国一直使用混合、絮凝、沉淀、过滤等组成的常规水处理工艺,这种工艺在广泛的实践应用中被证实为可行的,并为世界各国所接受,该工艺虽以去除浊度为主要目的,但是随着浊度的降低吸附于胶体颗粒的有机物也相应降低,各种微生物和病毒也能随浊度的去除而减少,从而满足用水水质的各项要求。不过该工艺仅是一种给水处理的通式,具有一定的局限性,特别是对某些特殊水质的处理能力有限,如:低温低浊水、高浊度水有机污染物过多的水等等。即使对常规水质的处理在供水水质标准日趋严格的情况下也变得力不从心。因此,对给水常规工艺的优化处理已经成为一个重要的课题。给水常规工艺的优化处理包括加强混合、絮凝、沉淀和过滤等工艺,对各个工艺单元进行优化,并改善工艺流程,在工艺形式不变的情况下,提高各流程的处理效果从而增加处理能力。其中加强混合、絮凝、沉淀就主要是指采用高效混凝剂、采用合理助凝剂等措施来提高絮凝效果;加强过滤主要是指改进滤池形式、改变滤料(如均质滤料等)、强化反冲洗等方法提高过滤效果增强出水水质;强化消毒包括控制消毒副产
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