大学毕业设计论文50000吨净水厂初步设计.docx
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大学毕业设计论文50000吨净水厂初步设计
大学毕业设计（论文）50000吨净水厂初步设计
第一章设计总说明1
第一节概述1
一设计题目1
二取水水源水质概况见表111
三城市概况1
四自然条件1
第二节设计指导思想及设计原则2
一设计指导思想2
二设计原则2
第三节取水构筑物选择3
一取水构筑物位置的选择3
二取水构筑物设计3
第四节净水厂工艺流程的选择4
一净水工艺选择原则4
二净水工艺选择5
三处理构筑物及设备形式选择5
四排泥系统选择6
第五节取水构筑物设计6
一基本形式6
二取水头部7
三进水间7
第六节泵房设计7
一设计要求7
二水泵选型8
三泵房的布置9
四吸水管路和压水管路9
五管道流速11
六附属设备11
第七节输水工程11
一输水方式的确定11
二输水管渠的定线11
三管材选用与附件配件布置11
第八节投药系统及药房布置12
一混凝剂的选择12
二调制设备12
三加药间布置12
第九节水处理构筑物13
一辐流式预沉池13
二机械搅拌澄清池13
三普通快滤池15
第十节消毒选择16
一一般规定16
二消毒方式的选择依据17
三液氯消毒18
第十一节清水池18
一清水池的设计要求18
二清水池尺寸19
三清水池布置19
第十二节二级泵房19
第十三节排泥水构筑物20
一排泥水处理构筑物的选择20
二设计参数21
三污泥处理构筑物21
第十四节水厂平面及高程布置22
一水厂平面布置22
二水厂高程布置24
第二章设计计算书25
第一节取水构筑物设计计算25
一形式与构造25
第二节一级泵房设计计算28
一设计流量的确定和设计扬程的估算28
第三节预沉池设计30
一已知条件30
二设计计算30
第四节投药系统设计34
一加药间设计计算34
第五节机械搅拌澄清池计算36
一已知条件36
二二反应室36
三导流室37
四分离室计算37
五池深计算39
六配水三角槽计算40
七第一反应室40
八容积计算41
九进水系统42
十集水系统42
十一排泥及排水计算43
十二机械搅拌设备计算46
第六节普通快滤池设计计算49
一平面尺寸计算49
二滤池高度50
三配水系统51
四洗砂排水槽55
五滤池反冲洗57
六进出水系统59
第七节消毒设计计算59
一加氯量计算60
二加氯设备的选择60
三加氯间和氯库61
第八节清水池的设计61
一清水池的容积61
二管道系统62
三清水池的布置63
第九节排泥设计63
一污泥量的计算64
二排水池的设计64
三排泥池的设计65
四辐流浓缩池的设计65
五污泥平衡池设计67
六离心式脱水机的设计67
第十节二级泵房设计计算68
一设计参数68
二选泵与电机68
三机组基础尺寸确定68
四吸水管与压水管确定69
五附属设备的选择70
六平面尺寸的确定70
第十一节水厂的平面布置70
一水厂平面布置要求71
二工艺流程的布置71
三附属构筑物72
第十二节高程布置72
一水路高程计算72
二泥路高程设计计算74
结束语76
致谢77
参考文献78
第一章设计总说明
第一节概述
一设计题目
二取水水源水质概况见表1项目单位分析结果备注最高最低月平均最高月平均最低1水温℃293235 2臭和味 少许 3色度 少许 4浑浊度mgL80030800400 5PH 637568 6总硬度以CaCO3280200220150 7细菌总数个mL50000 8大肠菌群个升140 9藻类个升2800 10其他指标 合格 三城市概况
浅层地下水离地面16米
5河流概述水源水量丰富水质符合国家规定的饮用水源水质标准
因河道航运繁忙取水构筑物不得影响航运水流含沙量
6河流特征
水位水面标准m流量流速ms设计频率保证率最高水位2653000292 常水位25230022 最低水位20140014 95第二节设计指导思想及设计原则
一本次设计的目的是
1综合运用所学的基础理论和专业知识根据国家的方针政策解决工程实际问题达到总结巩固扩大深化所学的知识
2培养分析问题和解决问题的能力提高独立工作能力
3同时可以更多地阅读参考资料使用规范设计手册标准设计图纸产品目录进一步培养计算和绘图编写说明书的技能二设计内容及范围
本次设计内容按初步设计要求对各处理进行比较详细的工艺计算绘制必要的图纸提出所需的主要设备设计内容包括给水处理和污泥处理两部分
设计原则
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以远水水质最不利情况进行校核
水厂应按近期设计考虑远期发展根据使用要求和技术经济合理性等因素对近期工程亦可作分期建造的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分配
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
水厂自动化程度应本着提高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
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辅助工程实取水构筑物一取水构筑物符合城市总体规划的要求在保证水质的情况下尽可能接近用水地点以节省投资和经营费用在取水位置的具体选择时还考虑下列因素
水质因素
河床及地形取水构筑物设计
取水构筑物选型
根据所取定的取水位置应考虑取水河段的水深水位及变化幅度岸坡河床形状河水含沙量的分布冰冻与漂浮物航运取水量及安全度等因素确定江河取水构筑物形式
具体形式特点和适应条件见表形式特点适应条件自流管式自流管淹没在水中靠重力自流工作较可靠自流管埋深不大时采用虹吸管式当水源水位高于虹吸管顶时无需抽真空即可自流进水当水源水位低于虹吸管顶时需先将虹吸管抽真空方可进水河滩宽阔河岸较高埋设自流管开挖土石方量太大或管道需穿越防洪堤时采用水泵直接吸水式不设集水间水泵吸水管直接伸入水源中取水结构简单施工方便造价较低水中漂浮物不多吸水管不长的中小型取水泵房经综合考虑本设计采用式取水构筑物底板呈水平式布置取水头部选型
1两种设计方案均选用箱式取水头部它适用于水深较浅含沙量较少以及冬季潜冰较多的河流且取水量较大时
2箱式取水头部的特点钢筋混凝土箱体可采用预制构件根据施工条件作为整体浮运或分成几部分在水下拼接
根据要求选择箱式取水头部水厂自动化程度应本着提高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辅助工程实际→岸边式取水构筑物→一级泵站→平流式预沉池→机械搅拌澄清池→普通快滤池→消毒→清水池→二级泵站→用户
方案2
原水→岸边式取水构筑物→一级泵站→辐流式沉淀池→机械搅拌澄清池→普通快滤池→消毒→清水池→二级泵站→用户
方案3
原水→岸边式取水构筑物→一级泵站→辐流式沉淀池→平流式沉淀池→V型滤池→消毒→清水池→二级泵站→用户
综合考虑选择方案2处理工艺作为该水厂的处理流程
三处理构筑物及设备形式选择
根据设计任务书由于大通河水源受到污染较轻但原水浊度很高且含沙量较高所以主要去除原水中浊度是本设计的最基本任务河水的特点是泥沙季节变化不大由于原水浊度很高用其处理工艺二级处理
一预沉池的选择
由于原水浊度很高用其处理工艺二级处理为了达到预期混凝效果应增设预沉池或沉砂池辐流式沉淀池管理方便工作可靠便于机械刮泥但占地面积大投资大经考虑此水厂采用辐流式预沉池
二澄清池的选择
在澄清池的选择上可选择的澄清池有水力循环澄清池脉冲澄清池悬浮澄清池机械搅拌澄清池等水力循环澄清池投药量较大要消耗较大的水头对水质水温变化适应性较差脉冲澄清池需要需要一套真空设备较为复杂虹吸式水头损失较大脉冲周期较难控制对原水水质和水量变化适应性较差悬浮澄清池需设气水分离器对进水量水温等因素较敏感处理效果不如加速澄清池稳定双层式时池深较大机械搅拌澄清池处理效果高单位面积产水量较大适应性较强处理效果较稳定采用机械刮泥设备后对高浊度水也具有一定适应性故选择机械搅拌澄清池
三滤池的选择
在滤池的选择上普通快滤池的优点有有成熟的运转经验运行稳妥可靠采用砂滤料材料易得价格便宜采用大阻力配水系统单池面积可做的较大池深较浅可采用降速过滤水质较好等双阀滤池与普通快滤池效果差不多但需要设有全套冲洗设备和抽气设备V型滤池也是配套设备多土建较复杂并且它试用于大型水厂虹吸滤池在发冲洗时浪费一部分水增加了水的处理量并且它有土建结构复杂池深大单池面积不能过大等缺点综合考虑本设计采用普通快滤池
四排泥系统选择
本次设计采用离心脱水机的排泥水处理系统主要处理水包括滤池冲洗水全部回用和预沉池排泥水进入排泥池经排泥池调节后进入斜板浓缩池浓缩上清液回用浓缩经平衡后用离心脱水机脱水脱水前投加高分子絮凝剂脱水分离液回流至排泥池排出
排泥水处理系统通常包括调节浓缩脱水以及泥饼处置等工序取水构筑物由于河流宽阔河岸地质条件良好决定采用箱式取水头部格栅及进水孔面积按远期设计取水量计算进水流速采用栅条采用扁钢厚度栅条净距采用
设置个进水孔每个进水孔尺寸为总面积为格栅尺寸为
取水头部上缘的最小淹没水深取12进水孔下缘距河底高度取10进水箱底部埋入河床下深12因此取水头部设置处河流最小水深应为3
三进水间
进水间一般由进水室和吸水室两部分组成进水间由纵向隔墙分为进水室和吸水室两室之间设有平板格网或旋转格网在进水室外壁上开有进水孔孔侧设有格网进水孔一般为矩形
进水孔的下缘至少应高出河底05m取07m其上缘至少应在设计最低水位以下03m进水孔的高宽比宜尽量配合格栅和闸门的标准尺寸进水间上部是操作平台设有格栅格网闸门等设备的起吊装置和冲洗系统
第六节泵房设计
一设计要求
一工作水泵的型号及台数应根据逐时逐日和逐季水量变化水质情况调节水池大小机组的效率和功率因素等综合考虑确定当供水量变化大时应考虑大小搭配但型号不宜过多电机的电压宜一致
水泵的选择应符合节能要求当供水水量和变化较大时泵房一般宜设一至二台备用水泵备用水泵型号与工作水泵一致
不得间断供水的泵房应设两个外部独立电源如不能时应设备用动力设备其能力应能满足发生事故时的用水要求
要求起动快的大型水泵宜采用自灌充水非自灌充水水泵的引水时间不宜超过5用泵的台数取决于泵房供水的重要性一般城市供水泵房内设一台备用泵型号与泵房内最大一台水泵相同高浊度水源的取水泵房由于叶轮磨损严重维修频繁故一般备用率较高常按供水量的30～50设置备用泵大型工矿企业应根据供水重要性及安全要求确定对于多水源城市的供水或建有足够调蓄水量高位水池时亦可不设置备用泵
泵房应根据具体情况采用相应的采暖通风和排水设施
四吸水管路和压水管路
吸水管路和压水管路是泵站设计的重要部分正确设计合理布置与安装吸水管压水管对于保证泵站内的安全运行节省投资减少耗电量有很大的关系
一吸水管路
对于吸水管路的基本要求是3点
1不漏气吸水管是不允许漏气的否则会使水泵的工作发生严重的故障当水泵的吸水管中进入空气时水泵的出水量将减少有可能吸不上水因此吸水管路一般采用钢管因钢管强度高接口可焊接密封性胜于铸铁管钢管埋于土中时应涂沥青防腐层当然也有不少泵站采用铸铁管的但施工时接头一定要严密确保接口出不渗漏
2不积气水泵吸水管内的真空值达到一定值时水中的溶解气体就会因管路中的压力减少而释放出来如果在设计时考虑不妥吸水管内有的地方就会出现积气形成气囊影响过水能力严重时会破坏真空吸水为了使水泵能及时排走吸水管内的空气吸水管应有沿水流方向连续上升的坡度一般大于0005以免形成气囊
3不吸气吸水管进口淹没深度不够时由于进口处产生漩涡吸水时带进大量空气严重时也将破坏水泵的正常吸水这类情形多见于取水泵房在河道枯水位情况下吸水为了避免吸水井池水面产生旋涡使水泵吸入空气吸水管进口在最低水位下的淹没深度应大于05～水泵吸水管及出水管的流速宜采用下列数值
吸水管
的钢管则
二压水管
的钢管则
六附属设备
一起重设备
用LH型电动葫芦起重量为起吊高度为
第七节输水工程
一输水方式的确定
根据输送水量水质输水距离输水地形和城乡建设规划考虑采用的输水方式为管渠方式遵循输水管渠的定线原则定线具体要求如下
1沿现有的道路或规划道路布管线
2尽量缩短输水距离
3充分利用地形高差优先考虑重力输水
4尽可能避开障碍物和工程地质条件不良地区
本设计采用两条DN的钢管并联作为原水输水干管当一条输水管检修时另一条输水管通过70的设计流量本设计选用的输水管材为钢管采用法兰连接形式属于柔性接口选用这种管材的原因
1使用年代较久应用最为普遍
2防腐能力比刚管强但内外仍需一般防腐处理
3有标准配件适用于配件及支管过多的管线1水解速度快水合作用弱形成的矾花密实沉降速度快受水温变化影响小可以满足在流动过程中产生剪切力的要求 2固态产品为棕褐色红褐色粉末极易溶于水 3可有效去除源水中的铝离子以及铝盐混凝后水中残余的游离态铝离子 4适用范围广生活饮用水工业用水生活用水生活污水和工业污水处理等 5用药量少处理效果好比其它混凝剂节约10-20费用
碱铁溶药池采用药剂搅拌罐代替选择JBH-300型混合搅拌机其池径为池深取桨叶直径300mm功率075kw的搅拌罐两套
三加药间布置
加药间设有溶液池溶解池计量泵值班室仓库搅拌机等
采用药库和加药间合建的方式加药间的布置尺寸为
采用机械连续刮泥排泥由预沉池排泥含固率指排泥历时内平均排泥浓度大于3％直接进入平衡池不进行浓缩处理出水浊度为10NTU
二机械搅拌澄清池
本设计采用机械搅拌澄清池两座
一主要设计参数
二反应室设计流量考虑回流因素在内一般为出水量的倍
清水区上升流速一般采为mms当处理低温低浊水时可采用mms
水在池中的总停留时间一般为第一反应室和第二反应室的停留时间一般控制在第二反应室按计算流量计的停留时间为
为使进水分配均匀可采用三角配水槽缝隙或空口出流以及穿孔管配水等为防止堵塞也可采用底部进水方式
加药点一般设于池外在池外完成快速混合一反应室可设辅助加药管以备投加助凝剂
第二反应室应设导流板其宽度一般为其直径的110左右
清水区高度为m
底部椎体坡度一般在45°左右当装有刮泥装置时也可设成平底
污泥斗和底部排泥宜用定时排泥的电磁排泥阀电磁虹吸排泥装置或橡皮斗阀也可使用手动快开阀手动排泥
机械搅拌澄清池的搅拌机由驱动装置提升叶轮搅拌桨叶和调流装置组成驱动装置一般采用无级变速电动机以便根据水质和水量变化调整回流比和搅拌强度提升叶轮用以将第一反应室水体提升至二反应室并形成澄清区泥渣回流至一反应室搅拌桨叶用以搅动一反应室水体促使颗粒接触絮凝调流装置用作调节回流量
二机械搅拌澄清池设计数据
1第二絮凝室
二絮凝室的流量为一般流量的5倍采用一组两个澄清池分两组二絮凝室的直径絮凝室壁厚第二絮凝室的停留时间
2导流室
导流室中的导流板截面积导流室面积导流室内径壁厚第二絮凝室顶的出流水深流速为出口面积出口截面宽出口垂直高度
3分离室
分离室中的上升流速为分离室面积池总面积池的直径壁厚
4澄清池高度
池中的停留时间为有效容积取超高池直壁高圆台高则底部直径本池池底采用球壳式结构取球冠高池总高
5配水三角槽
逆水流量曾加百分之十的排泥水量设槽内流速三角槽采用孔口出流孔口流速同槽内流速出水孔总面积采用直径每孔的面积为每72°设一孔出水孔数50个
6第一絮凝室
二絮凝室的板厚直径总高按等腰三角形计算
7容积
则实际各室容积比
第二絮凝室第一絮凝室分离室
池各室停留时间
第二絮凝室
第一絮凝室
分离室
其中第二絮凝室和第一絮凝室停留时间之和为在20～30min之间
8进水系统
进水管选用流速出水管选用
9集水系统
本池因池径较小水均匀性本身能达到要求采用沿外圆周外侧做环形集水槽按孔口出水方式出水材质小型的采用钢丝水泥结构较多也有采用塑料制作的但后者变形小老化快造价高故采用不多圆外采用钢制较多由于其防锈工作量大故每年要维修
辐射集水槽流量流速
设计取槽内起点水深为槽内终点水深为孔口出流前水位孔口出流跌落槽超高
10排泥及排水
污泥浓缩室总溶积据经验按池总容积的1考虑即
污泥斗的上底面积下底面积分三斗所以总有效容积
排泥历时设排泥斗的排泥直径排泥管上设快开闸门进行重力排泥排泥历时
放空时间池底排空直径断面面积管长放空时间
11搅拌机
1提升叶轮
叶轮外径211m叶轮内径106m叶轮转速140rmin叶轮外线流速15ms
2搅拌叶片
浆叶高度238m浆叶外直径239m浆叶数8片浆叶宽度08m
3电动机
根据计算选择搅拌机型号为电机功率叶轮直径叶轮开启度
12刮泥机
选择刮泥机型号电动机功率刮壁直径
三普通快滤池
设计一组滤池每组滤池设计四格采用滤池长宽比为
单格有效尺寸采用
1滤池高度
滤料层高度
砂面上水深
保护高度
总高度
2冲洗系统
冲洗时间t6min
水量
设冲洗水泵2台设置于消毒池边上一用一备扬程20m
3进水系统
采用进水渠断面水深07流速
各个滤池进水管流量
采用进水管管径管中流速
4冲洗排水系统
排水流量
排水渠断面渠宽水深05m
5反冲洗水泵
根据流量和扬程选择水泵型号为14Sh-28A两台一备一用泵的参数为流量650-950Ls扬程13-175m
6鼓风机
根据所需风量和风压选择两台罗茨风机一备一用风机型号为其参数为口径200A转速1310rmin流量为4972出口静压力65m所需动力为7481kw
第十节消毒选择
一一般规定
对于消毒及消毒剂的选择规范有如下规定
生活饮用水必须消毒可采用氯消毒氯胺消毒二氧化氯消毒臭氧消毒及紫外线消毒也可采用上述方法的组合
消毒剂和消毒方法的选择应依据原水水质出水水质要求消毒剂来源净水处理工艺等通过技术经济比较确定
消毒剂投加点应根据原水水质工艺流程和消毒方法等确定并适当考虑水质的变化情况可在过滤后单独投加也可在工艺流程中多点投加
消毒剂的设计投加量宜通过试验根据相似条件水厂运行经验或按最大用量确定出厂水消毒剂残留浓度和消毒副产物应符合现行生活饮用水卫生标准要求液氯具有价值成本低操作方便投量准确消毒效果好不需要庞大的设备等优点本设计中水厂厂址本地液氯供应充足所以选择液氯消毒
三加氯间
加氯间与氯库合建中间用墙分隔开但应留有供人通行的小门加氯间平面尺寸为长度宽度
第十一节清水池
一清水池的设计要求
一净水厂清水池的有效容积应根据产水曲线送水曲线自用水量及消防储备水量等确定并满足消毒接触时间的要求当管网无调节构筑物时在缺乏资料情况下一般可按水厂最高日设计水量的10％～20％计算
二管网供水区域较大距离净水厂较远且供水区域有合适的位置和适宜的地形可考虑在水厂外建高位水池水塔或调节水池泵站其调节容积应根据用水区域供需情况及消防储备水量等确定
三清水池的个数或分格数不得少于2个并能单独工作和分别泄空在有特殊措施能保证供水要求时亦可修建1个
四生活饮用水的清水池调节水池水塔应有保证水的流动避免死角防止污染便于清洗和通气等措施
五生活饮用水的清水池和调节水池周围10m以内不得有化粪池污水处理构筑物渗水井垃圾堆放场等污染源周围2m以内不得有污水管道和污染物当达不到上述要求时应采取防止污染的措施
二清水池尺寸
拟建一个清水池池子有效水深取采用园形清水池实际有效容积为
进水管每池设两根进水管DN500
出水管DN700
溢流管DN500
排水管DN600
三清水池布置
一导流墙
在清水池内设置导流墙以防止池内出现死角保证氯与水的接触时间不小于
二检修孔
在清水池顶部设置圆形检修孔2个直径
三通气管
为了使清水池内空气流通保证水质新鲜在清水池顶部设通气孔通气孔共设置4个通气管的管径为通气管伸出地面的高度高低错落便于空气流通
四覆土厚度
清水池顶部的覆土厚度并加以绿化美化环境
第十二节二级泵房
一设计流量与扬程
泵站设计工作流量
水泵的设计扬程为
二选泵与电机
设计三台泵两用一备远期选择四用两备
选择200S42型水泵其流量为280m3h扬程为42m
三泵基础尺寸
型水泵
四吸水管与压水管
吸水管300mm流速083ms1000i369
压水管400mm流速177ms1000i105
五泵房尺寸
泵房尺寸
六附属设备
1起重设备
采用LDT16-s型电动单梁起重机
2排水设备
采用电动排除积水沿泵房内壁设排水沟将水汇集到集水坑内集水坑设于泵房一角设排水管排入厂内排水管送水泵房的排水量一般按40～～
由于泵房筒体不深决定采用自然通风自然抽风的通风方式在泵房上层设置排风扇泵房顶层铺设一层棉絮消除泵房内的噪音
第十三节排泥水构筑物
水厂生产过程中产的的排泥水如不经处理直接排放势必会造成水环境的二次污染加之泥砂淤积抬高河床影响取水占水厂供水量左右的排泥量若能收回利用还可在一定程度上缓解水资源短缺的矛盾符合国家的节水方针同时由于原水浊度偏低排泥水回收利用还可在一定程度上改善絮凝条件节省矾耗因此有必要考虑水厂排泥水的处理和回收利用水厂生产过程中产的的排泥水如不经处理直接排放势必会造成水环境的二次污染加之泥砂淤积抬高河床影响取水占水厂供水量24左右的排泥量若能收回利用还可在一定程度上缓解水资源短缺的矛盾符合国家的节水方针同时由于原水浊度偏低排泥水回收利用还可在一定程度上改善絮凝条件节省矾耗因此有必要考虑水厂排泥水的处理和回收利用水厂排泥水处理工艺及系统组成可能各有不同但根本区别在于将沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水两类排泥水合并处理还是分别处理两种选择
水厂沉淀池排泥水的悬浮杂质含固率一般为高出滤池冲洗废水的含固率倍滤池反冲洗废水量很大因此将沉淀池排泥水进入排泥池滤池反冲洗废水进入回用水调节池排泥池的泥经过浓缩脱水后运往外边浓缩池的上清液和反冲洗水一起进入回用水调节池一起送至经行二次循环处理d水厂自用水量5计
设计原水浊度400NTU出水浊度1NTUNTUSS12碱式氯化铁加注率为20mgL
预沉池三池出水浊度设为10NTU每池每天排泥一次排泥历时为484h排泥含固率058
滤池为3格冲洗周期24h每次冲洗水量1134m3冲洗废水含水率9997含固率003冲洗废水回流主混合池
浓缩池24h连续运行上清液回流
离心脱水机按每天16h工作脱水机进泥含固率为3脱水后泥饼含率30脱水机分离效率982
三污泥处理构筑物
一调节池
据此设计回水
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