斜管沉淀池.docx
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斜管沉淀池
斜管沉淀池
摘要:
随着经济的发展,人们生活水平的提高,人们对饮用水水质和水量的要求也越来越高。
给水工程直接关系到国家的发展和社会的安定。
本次设计题目是东北地区A城市给水工程设计,它包括取水工程,净水工程和输配水工程。
A城市有丰富的地表水资源,结合城市的近远期发展最终确定本次设计就近取用地表水作为水源;并根据地形选择了两套供水方案,通过经济比较最终选定分区给水方案为最佳方案。
净水厂采用了传统净水工艺:
混凝、沉淀、过滤、消毒,出水能够达到饮用水要求。
最后,对整个工程进行总概算,确定制水成本和年折算费用值,作为工程投产的参考。
全文对整个设计作了说明,是所绘图纸的依据。
关键词:
地表水水源;传统工艺;总概算
Abstract:
Withthedevelopmentofeconomicandtheimprovementofpeople’slife,therequirementofdrinkingwaterhasbecomemoreandmorestrict.Watersupplyengineeringdirectlyrelatestothedevelopmentofnationandstabilityofsociety.TheaimoftheworkistodesignawatersupplysystemforCityAintheNortheast,whichcontainwaterintakeengineering,watertreatmentengineeringandwatercarryingengineering.CityAhasabundantsurfacewatersothatsurfacewaterisdesignedastheresourceforCityA.Idesigntwodifferentprojectsasthenetworksandindependentwatersupplysystemisconsideredasthebetterone,accordingtotheresultsoftheeconomyandtechnologycomparison.Traditionaltreatmentsareusedinwatertreatmentplant,includingcoagulation,sedimentation,filtrationanddefection.Itcanmeetthenormofdrinkingwaterquality.Atlast,itisthebalancebudgetofthewholeengineeringandrunningcostperyear,whichisthereferenceofputtingintoproduction.Designdrawingsaremadelateraccordingthewholework.
Keyword:
surfacewaterresource;traditionaltreatment;balancebudget
1引言
水和空气一样,是人类赖以生存的必要因素,水在人类生活和生产中的作用是不言而喻的。
随着人类的进步和工农业生产的发展,人们逐渐认识到,水并不是取之不尽用之不竭的资源,而是人类社会正面临的紧缺资源。
日益严重的水资源短缺和严重的水环境污染困扰着国计民生,而且也已成为制约社会经济可持续发展的主要因素,直接关系到国家的发展和社会的安定。
毕业设计就是模拟实际工程的设计原始资料,以实际工程设计中的初设要求与规则为设计准则的一次实战。
本次的设计题目是东北地区A城市的给水工程,它包括取水工程、净水工程以及输配水工程。
设计内容包括:
(1)城市给水管网的扩初设计;
(2)取水构筑物的设计计算;
(3)净水厂工艺部分的设计计算;
(4)二级泵站的设计计算;
(5)城市给水工程的总概算和成本估计。
2供水方案的确定
2.1方案的提出
A城市位于我国东北地区,城市整体布置合理,街道整齐,适合居住,最高日用水量121670.22m³/d。
一条河流分布在城市的西南边,自西北向东南方向流去,水量充沛,水质良好,拟作为A市的饮用水水源。
该城市呈狭长形状发展,地形由西南向东北逐渐升高,河流处于城市地势最低处。
一条铁路贯穿城市南北,作为天然障碍将整个城市划分为两个区,各区人口密度适中,每区的楼层数和卫生设备情况略有不同,由此可以提出方案一:
分区给水(并联分区)。
另外,从所给原始数据可以看出,A城市的工矿企业等几种用水量不是很大,对水压有无特殊要求,且A城市属于总小型城市,故可采用方案二:
统一给水系统,即用同一系统供应生活、生产和消防等各种用水。
中小城市及城镇均可采用这种形式,其优势比较突出:
集中供水,节约占地面积,节省基建投资,而且便于维护管理。
2.2方案的技术经济比较
两种方案管网布置形式大体是相同的,所采用的处理工艺和管理方式也是相同的。
因此两种方案的主要区别在于输配水管道的费用和泵站内的电耗。
在第二方案中,水厂采取靠近用户端也是为了节省输水管的造价。
经过计算比较发现分区给水在经济上占有明显的优势,具体结果见表1-1。
表2-1分区给水与统一给水的经济比较
项目
基建总投资
(万元)
年经营费(万元)
制水成本
(元/吨)
年费用折算值
(万元)
统一供水
21300
3155.1
0.92
4575.1
分区供水
19655.9
2564.1
0.75
3874.5
从技术上讲,统一给水管网前端流量和压力较大,漏失率较高,供水安全性较差,一旦前端出现问题,整个城市管网都会受到影响。
在一二区相连处需要至少两根给水管穿越铁路,造价是普通铸铁管的4倍。
分区给水减少了低压区不必要的能量浪费,供水安全性较统一给水要高,而且整体管径要比统一给水的相应管径小,基建费用少。
分区给水避开了穿越铁路,免除顶管施工。
综上说述,最终确定分区给水为A城市的供水系统。
3取水工程的设计
本次设计采用岸边式取水构筑物,取水口设在城市的上游主流近岸处。
由于最高水位与最低水位相差8m,因此进水间采用两层进水口,设计流量为1.479m3/s;集水间与泵房合建,底板呈矩形布置,便于沉井施工;为了减小泵房埋深,水泵采用真空引水方式;为了减小泵房面积,联络管设置在泵房外的阀门井内。
泵房内共3台泵,1台300S32,2台800S32,备用大泵。
4净水工程的设计
4.1稳压井
为了均匀分配流量,在净水厂的前端设有稳压井,原水在稳压井内停留3min后,有三条出水管分别与管式静态混合器相连。
稳压井直径7m,地面以上高5m,地面以下2.5m。
4.2网格絮凝池
原水首先在距絮凝池35m外的管式静态混合器中与投加的PAC进行充分混和,然后进入絮凝池。
目前采用较多的两种絮凝池是网格絮池和机械絮凝池,由于机械絮凝池的维修量大大增加,国内采用较少。
网格絮凝池效果好,水头损失小,絮凝时间较短,一般为10~15min,本次取13min。
根据水量要求,共设3组絮凝池,每组两个,共用一根进水管。
每个池子共25格,均匀分成三段,前段网格19层,中段网格8层,末端不设,上下两层间距70cm。
经验证,平均速度梯度G值达10~75s
,使GT值达到
,符合要求。
在絮凝池底部留有0.6m的积泥区,通过设在池底的穿孔排泥管进行排泥。
4.3斜管沉淀池
在沉淀池有效容积一定的条件下,增加沉淀面积,可使颗粒去除率提高。
因此本设计采用斜管沉淀池,来增加沉淀面积。
沉淀池尺寸大小:
L×B=10m×8m为了与絮凝池相对应,沉淀池采用短边一侧进水。
由于长宽比不是很大,对沉淀效果影响不明显。
设计参数:
(1)颗粒沉降速度u0=0.5mm/s
(2)表面负荷q=10m3/(m2·h)=2.78mm/s;
(3)清水区上升流速取v=2.5mm/s;
(4)斜管倾角为60°,内切圆直径d=25mm,管长1000mm.。
絮凝池与沉淀池通过1.5m宽的过渡段来连接,过渡段底部坡向沉淀池。
沉淀池采用穿孔花墙配水,
,配水区高度1.5m。
沉淀池出水采用穿孔集水槽收集汇入总槽。
本次设计采用穿孔管排泥,根据积泥曲线,与进水方向垂直布置6根排泥管,间距1.65m。
沉淀池的排泥不作处理,干化后外运。
沉淀池的排泥管和放空管集为一体。
4.4滤池
为了应对紧急事故的发生,本次设计将普通快滤池改造成无烟煤——石英砂双层滤料滤池。
双层滤料滤池含污能力大,滤速较大,过滤周期长。
期设计参数:
滤速取v=12m/h,冲洗强度q=14L/s•m²,砂层膨胀率取45%,无烟煤膨胀率取55%。
冲洗周期为24h,冲洗时间取t=6min。
根据水量要求,共设计了12座滤池,分两排布置,共用一个管廊。
管廊中,除了排水渠之外,全部采用铸铁管连接。
滤池的反冲洗采用水冲洗,配水系统为穿孔管大阻力配水系统,冲洗水由反冲洗水塔供给。
反冲洗水塔在满足水头的前提下,应尽量的呈扁形,保证反冲洗出流稳定。
反冲洗水塔的水由两台IS150-125-250B的清水泵直接从滤池的出水总管上抽水供给。
4.5清水池
本次设计共有4座清水池,具体尺寸为:
L×B×H=37.7×37.7×4.8m,有效水深4.5m。
为了满足30min消毒接触时间,设置了4道导流墙。
池顶通风孔机检修空的个数根据标准图集选定。
4.6投加药剂
本次设计采用的混凝剂是聚合氯化铝(PAC),由于无需水解,对PH值的适应性较广,腐蚀性小,投药量少,效果显著。
投药量按相近城市相似水体,相近浊度时所用的混凝剂及其投量,因为设计地区为东北A市,且浊度为280NTU,则选定大庆水体作为参照,混凝剂用聚合氯化铝[
],最大投加量为45.4mg/L,最小投量6.7mg/L,平均投量14.3mg/L。
加药间里,设有3座溶解池,2用1备。
池的一角设有栅格,拦截药渣。
设有溶液池2座,1用1备。
投加和计量选用4台
型隔膜计量泵来完成,3用1备。
药库设有半个月的储量。
4.7消毒剂
本设计采用液氯消毒,它消毒效果好,而且具有余氯的持续消毒作用;成本低,来源广泛。
投氯量采用1.0mg/L,管网末梢的余氯量为0.05mg/L,接触时间不小于30min。
本次设计储存了半个月的加氯量,寻半个月更换一次滤瓶。
滤瓶在使用过程中要留有一定的余量,以免发生腐蚀和爆炸。
5二泵站
二泵站是净水工程与输配水工程的纽带,将日平均流量转化为符合供水变化曲线的流量,从而满足用户的要求。
由于分区供水,水泵数量较多,泵房内有3种型号的水泵,共8台。
2台300S32和2台350S44供给一区用水,1台350S44和1台500S59A供给二区用水,两区个备用1台大泵。
一二区之间设有连接管,管上设有2个电动闸阀,在事故时开启。
与取水泵站相同,采用真空泵引水。
当选用水泵的型号不同时,应特别注意压水管在同一标高上。
6总概算和成本估计
该市供水工程为分区供水工程,水厂设计日供水量为121670.22m³/d,构筑物主要采用容积指标和面积指标来计算经济造价,水量指标进行校核。
输配水管采用铸铁管,石棉水泥接口,埋深2m。
过河过铁路的管道工程直接费是相同条件下不穿铁路的四倍。
基建费用等于工程直接费和工程间接费之和。
经计算,基建费用为19214.16万元,年经营费用为2433.51万元,制水成本0.71元/吨。
结论
经过四个月的紧张工作,在袁一星老师的精心指导下,终于圆满完成了对东北地区A城市给水工程设计。
在这四个月来的设计过程中,重温了大学四年所学的专业知识,是对所学的专业课知识的一次全面系统的应用。
本次设计的成果:
最终确定A城市就近取用地表水作为水源,采用分区给水的管网布置形式,通过网格絮凝池,斜管沉淀池,双层滤料的普通快滤池,清水池消毒,最终由二泵站输送至用户。
书面成果:
说明书一份,十三张初步设计图纸。
参考文献
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5-8
设有一理想沉淀池,池窖V,表面积A,池长L,宽=B,高=H,处理水量Q,停留时间t,沉降速度U0。
则V=Qt,H=Uot,Q=Uot/H=U0A。
由浅池沉淀原理可知:
沉淀效率仅为沉淀池表面积的函数,而与水深无关。
当沉淀池容积为定值时,池子越浅则A值越大,沉淀效率越高。
所以,如果将沉淀池按高度分隔为n层,即分隔为n个高度为h=H/n的浅层沉降单元,在Q不变的条件下,颗粒的沉降深度由H减小到H/n,则沉淀池中可被完全除去的颗粒沉速范围由原来的u≥U0扩大到u≥U0/n,沉速u显然,分隔的浅层数越多,去除率也相应提高。
将这一原理可制成斜板或斜管沉淀池。