毕业设计(论文)计算书

2018 年 06 月 01 日

目录

设计内容概述 3

1. 取水工程设计 3

1.1取水构筑物形式选择 3

1.2取水头部形式 3

1.3集水井设计 4

1.4取水泵房设计 5

2. 净水工程设计 9

2.1给水处理厂规模及流程 9

2.2药剂投加系统 10

2.3澄清池设计 13

2.4过滤系统 27

2.5加氯间设计计算 34

2.6清水池设计 35

2.6二泵站设计 37

3. 净水厂平面布置及高程布置 43

计算说明书

设计内容概述：

水量目标：一期建成，最高日产水量为5.0万m³/d。

水压目标：净水厂出厂水水压0.45MPa

本设计中自来水厂的工艺流程为：

1. 取水工程设计

1.1取水构筑物形式选择

①岸边式：适用于河岸较陡，主流靠近河岸且有一定取水深度，水位的变化较小的情况。

②河床式：适用于河岸角度较缓，主流远离河岸，缺乏必要取水深度时。

综上：由于河床式式取水构筑物适用范围较广，选择河床式取水构筑物。

1.2取水头部形式

1.2.1形式选择：

形式：管式取水头部（喇叭口水平），头部外形选择菱形。

特点：构造简单、造价较低、施工方便；水平式适用水深较浅和纵坡降较小时的情况。

设计要求：喇叭口上应设置格栅用于粗大漂浮物；格栅的进水流速不宜过大。

1.2.2格栅面积计算：

1.2.3进水管设计:

1. 一般要求——数目为两根，一根事故时另一根要求通过设计流量的70%；设计流速采用1.0-1.5m/s。
2. 形式——选择自流管，一般采用钢管，不易冲刷的河床，管顶最小埋深在河床以下0.5m

1.3集水井设计

1.3.1布置形式：

集水井与一泵房合建，淹没式。

1.3.2进水间：

a.设置两个分格;

b.每一分格设置一个进水孔；

c.进水孔布置在侧面，对于侧面进水的要求为：

最顶层进水孔的上缘在设计最低水位下，距离水面大于0.3m；

最底层进水孔的下缘在设计最低水位下，距离河床大于0.5m。

1.3.3格网面积计算：

采用平板格网，面积为

1.4取水泵房设计

1.4.1水泵选择：

a.设计流量

泵站从水源取水，输送到净水构筑物的设计流量为

b.设计扬程

取水泵房输水至净水厂时的水泵扬程H为

枯水位时：

c.水泵和电机：

水泵参数

方案比较：

方案二水泵的运行适用于不同水位情况，洪水期水泵运行较经济，但14sh-19A型水泵作为14sh-19型水泵的备用泵，扬程偏低、效率低，且水泵型号多，台数多，管理维护不便。

方案一水泵台数较少，且只有一种型号，施工安装以及管理维护都比较方便；但洪水位时水泵工作效率较低。考虑到全年中高水位期不长，方案一优点较多，故采用方案一作为设计方案。

1.4.2机组尺寸的确定：

水泵及配套电机尺寸

1.4.3吸、压水管路计算：

每台水泵有单独的吸、压水管，吸、压水管路中对水流经济流速的基本要求为：

吸水管路流速：DNlt;250时 1.0～1.2m/s

DN≧250时 1.2～1.6m/s

压水管路流速：DNlt;250时 1.5～2.0m/s

DN≧250时 2.0～2.5m/s

因为本设计采用水泵型号为14sh-19，两用一备，每台水泵的额定流量为，所以经计算吸水管路管径为DN450，出水管管径DN400。

因为横向联络管的流量应为两台较大泵并联流量即，因为每条输水管按最大总流量的75%考虑，即，所以取。

1.4.4泵房设计计算

（1）平面尺寸设计

本设计泵房中水泵采用横向排列。

①水泵及机组到门厅一侧的距离：

②水泵出水侧到墙壁距离：

③水泵进水侧到墙壁距离：

④电机突出部分与配电设备的净距：

⑤水泵之间的净距：

机械维修平台的长度取，过道的长度取。

则

泵房长度

取24.0m

泵房宽度

取8.0m

（2）泵房高度设计

①吊车梁的高度

②滑车的高度

③电动葫芦的极限长度

④起重绳的垂直长度

⑤最高一台电机的高度

⑥吊起物底部到最高一台电机机顶的高度

⑦最高一台电机到地坪的高度

⑧吊起物底部到进口处室内平台的高度

则泵房高度

（3）吸水井设计

本设计采用吸水井与一泵房合建的方式。

因为吸水井的有效容积应大于等于最大一台水泵3分钟出水量，又因为本设计中一泵站水泵型号统一，所以经计算得：吸水井的有效容积不小于，最终确定的吸水井尺寸为。

1. 净水工程设计

2.1给水处理厂规模及流程

2.1.1给水处理厂的设计规模

根据最高日设计流量计算，为（1 5%）50000/d=52500/d（5%为水厂自用水量）

2.1.2处理厂工艺流程的选择

本工程选用地表水作为城市供水水源，地表水水源水位变化不大，色度较稳定，浊度硬度能稳定在一个固定的范围内，并不存在Fe、Mn过量等问题，因此水处理流程如图所示：

水源→取水泵站→机械搅拌澄清池→V型滤池→加氯消毒→清水池→二泵站→用户

2.2药剂投加系统

2.2.1混凝剂选择：

据设计资料中提供的硫酸铝、三氯化铁、碱式氯化铝的性质比较，选择碱式氯化铝（）（10%）作为水处理用混凝剂。

2.2.2混合设施：

常用混合方式的主要特点及使用

本设计采用“管式静态混合器”，管式静态混合器的构造简单、安装方便、维修费用低，且水厂运行稳定，混合效果可保持稳定所以选用管式静态混合器。

管式静态混合器

2.2.4配水井：

设计流量

则配水井直径

2.3澄清池设计

2.3.1形式比选：

2.3.2工作原理：

2.3.3设计参数

本设计按照不加斜板进行，考虑以后加斜板，计算过程中对进水、出水、集水等按照2Q进行校核。

机器设置两座，则

其中5%为水厂自用水量。

1. 第二絮凝室

取第二絮凝室导流板截面积=0.035㎡，流速=40mmm/s

则第二絮凝室截面积

第二絮凝室内径

取=7m，絮凝室壁厚=0.25m

则第二絮凝室外径为

停留时间取60s，则第二絮凝室高度为：

（2）导流室

导流室内导流板截面积取

导流室面积：

则导流室内径为

，取10m

取导流室壁厚=0.1m

则导流室外径为

第二絮凝室出水窗高度为：

导流室出口流速=0.04m/s

则导流室出口面积为

出口断面宽为

出口垂直高度

（3）分离室

取分离室流速=0.001m/s

则分离室面积为

澄清池总面积为

澄清池直径为

，取22m。

（4）池深

取水停留时间取为T=1.5h

则池子有效容积为

考虑增加4%的结构容积，则池子计算总容积

取池子超高H₀=0.30m

池子直壁部分高度H₄=1.80m

池子直壁部分容积

取圆台高度为：H₅=3.7m；池子圆台斜边倾角为45°

则底部直径为

澄清池底部采用球壳式结构，取球冠高度H₆=1.05m

圆台容积：

球冠半径：

球冠容积：

池子实际有效容积：

实际总停留时间：

池子总高度：

（5）配水三角堰

进水流量增加10%的排泥量，槽内流速取u₃=0.5m/s

则三角堰直角边长为

三角堰采用孔口出流，孔口流速同u₃

则出水孔总面积为

取空口直径为0.10m，出水孔总数为86个；为施工方便，采取沿三角堰，每4°设置一孔，共90个。

孔口实际流速

（6）第一絮凝室

取第二絮凝室底板厚度

则第一絮凝室上端直径为

第一絮凝室高度为

伞形板延长线交点处直径为：

取泥渣回流量为Q’’=4Q，回流速度u₄=0.15m/s

则回流缝宽度

设裙板厚度为=0.06m

则伞形板下端圆柱直径为：

按照等腰三角形计算

伞形板下端圆柱体高度为：

伞形板离池体高度为：

伞形板锥部高度为：

（7）容积计算

第一絮凝室：

第二絮凝室：

分离室：

1. 进水系统

取进水流速为=1.0m/s,进水管管径

设计中取进水管管径为DN700，则实际进水流速为：

据此设计出水管管径为700mm。

（9）集水系统

a.辐流式集水槽：

共设12根辐流式集水槽，每根集水槽流量为

设辐射槽宽b₁=0.25m，槽内水流速度u₅=0.4m/s，槽内坡降iL=0.1m

则槽内终点水深为

槽内临界水深：

槽起点水深为：

按2q₁校核，取槽内水流流速μ^‘₅₁=0.6m/s，

槽起点断面高为：0.27 0.07 0.05 0.20=0.59m

槽终点断面高为：0.33 0.07 0.05 0.20=0.65m

b.环形集水槽

槽内终点水深为：

槽内起点水深为：

设计取用环槽内水深为0.7m，槽断面高为0.7 0.07 0.05 0.30=1.02m（槽超高定为0.3m）。

c.总出水槽

设计流量为Q=0.304m³/s,槽宽b₃=0.7m

总出水槽按矩形渠道计算，槽内水流流速μ₅₃=0.8m/s，槽底坡降il=0.10m，槽长为5.8m，n=0.013

槽内终点水深：

槽内起点水深：

（10）排泥设施：

污泥浓缩室：

总容积

分设四斗，每斗

设污泥斗上底面积：

其中的

下底面积：

污泥斗容积：

总容积：

排泥周期：

S₁-S₄与T₀关系值：

排泥历时：

设污泥斗排泥管为DN100，其断面

，

局部阻力系数：

入口处

三通

出口处

45度弯头

闸阀

流量系数：

排泥流量：

排泥历时：

放空时间：

流量系数：

瞬时排水量：

放空时间：

（s)

式中

则

2.4过滤系统

2.4.1滤池比选：

本设计采用V型滤池。

2.4.2尺寸设计计算

设计中共设两组滤池，每组采用单排布置；

每组滤池的池数为三个，单池采用双格布置。

设计水量：

滤速：v=10m/h

冲洗强度：①气冲强度

②气水同冲：气冲

水冲强度

③单水冲：强度

冲洗周期24h，冲洗时间12min；

气源：鼓风机；冲洗水：水泵提供。

1. 滤池面积：

单格滤池面积

单格滤池的尺寸为3.5m×10.5m。

单格滤池的实际面积：

则

正常过滤时实际滤速

（2）进水系统

a.进水总渠

设计中取H₁=1.5m，v₁=0.5m/s,

b.气动隔膜阀的阀口面积

c.进水堰堰上水头

d.V型进水槽

V型槽垂直高度为380mm,壁厚为80mm，V型槽采用钢筋混凝土结构。

e.V型槽扫洗小孔

验算小孔流速v₄

符合要求。

（3）反冲洗系统：

a.气、水分配渠（按反冲洗水量计算）

反冲洗水管的管径 取600mm

b.配水方孔面积和间距

c.布气圆孔

布气圆孔的数目及间距和配水方孔一样，采用直径为40mm的圆孔

单孔面积为；

所有圆孔的面积之和为。

d.空气反冲洗时所需空气的量

e.底部配水系统

f.过滤系统

（4）排水系统：

a.排水渠终点水深

b.排水渠起点水深

按照要求，排水槽堰顶应高出石英砂滤料0.5m，则中间渠总高为滤板下清水区的高度 滤板厚 滤料层厚 0.5，

即0.85 0.10 1.20 0.50=2.65m

（5）滤池总高度：

2.5加氯间设计计算

2.5.1消毒剂选择：

本设计选择液氯为消毒剂。

2.5.2加氯量计算：

加氯量Q计算

2.6清水池设计

2.6.1尺寸计算

（1）有效容积

清水池共设2座，则每座清水池的有效容积V₁为：

（2）平面尺寸

2.6.2管道系统

（1）进水管

（2）出水管

清水池的出水管按照出水最大流量计算：

则出水管管径：

（3）溢流管

溢流管的直径与出水管管径相同，取为DN700mm。在溢流管管端设喇叭口，管上不设阀门。出口设置网罩，防止虫类进入池内。

（4）排水管

池水放空时间为2h，排水管内流速取1.2m/s，则

2.6.3清水池的布置

（1）导流墙

2.7二泵站设计

2.7.1水泵选择

1. 设计流量：

泵站从清水池取水，输送到用户的设计流量为

1. 设计扬程：

1. 水泵及电机参数：

水泵表（350S-75）

配套电机

2.8.2泵房设计计算

（1）平面尺寸设计

本设计泵房中水泵采用横向排列。因为水泵均选用单级双吸式离心泵，，横向排列虽然增长泵房的长度，但跨度可减小管配件简单，进出水顺直水利条件好，检修场地宽畅。

①水泵突出部分到门厅距离：

②水泵出水侧到墙壁距离：

③水泵进水侧到墙壁距离：

④电机突出部分与配电设备的净距：

⑤水泵之间的净距：

机械维修平台的长度取，过道的长度取。

则

泵房长度

取26.5m

泵房宽度

取8m

（2）泵房高度设计

本设计选用单轨吊车参数为：起升高度，钢丝绳直径为，绳总长度为。

本设计采用半地下式二级泵房，因为水泵和电机的型号统一，所以最高一台电机的高度为；

又因为吊起物底部和最高一台机组顶的距离不小于0.5m，所以泵房低于地面2m地面以上泵房的有效高度为5.5m，

①单轨吊车梁的高度

②滑车的高度

③电动葫芦的极限长度（钢丝绳绕紧）

④起重绳的垂直长度

⑤最高一台电机的高度

⑥吊起物底部到最高一台电机机顶的高度

⑦最高一台电机到地坪的高度

⑧吊起物底部到进口处室内平台的高度

则泵房高度

（3）吸水井设计

本设计采用吸水井与二泵房合建的方式。

因为吸水井的有效容积应大于等于最大一台水泵3分钟出水量，又因为本设计中二泵站水泵型号统一，所以经计算得：吸水井的有效容积不小于，最终确定的吸水井尺寸为。

1. 吸、压水管路设计

吸、压水管路中对于水流经济流速的基本要求为：

吸水管路流速：DNlt;250时 1.0～1.2m/s

DN≧250时 1.2～1.6m/s

压水管路流速：DNlt;250时 1.5～2.0m/s

DN≧250时 2.0～2.5m/s

因为本设计采用水泵型号为350S-75，三用一备，每台水泵的额定流量为，所以经计算吸水管路管径为DN400，出水管管径DN300；因为横向联络管的流量应为两台较大泵并联流量即Q=600 L/s，因为每条输水管按最大总流量的75%考虑，即，所以取DN700。

1. 净水厂平面布置及高程布置

3.1水厂平面布置

水厂各水处理构筑物和辅助建筑物情况如下：

3.2水厂的高程布置

3.2.1净水工艺流程高程计算

本设计采用清水池的最高水位与地面标高相同，又因为水厂所在区域地势平坦，地面标高设为0.00m，则清水池水位也为0.00m。

连接管中设计流速

1. 滤池至清水池

由设计流量和连接管的设计流速可得断面面积，

经计算可得，滤池至清水池的连接管设计参数为：

， ，

沿程水头损失

局部水头损失

连接管线的总水头损失

V型滤池内部的水头损失取

总水头损失为

因此，滤池水面相对标高为。

（2）澄清池至滤池

由设计流量和连接管的设计流速可得断面面积，

经计算可得，澄清池至滤池的连接管设计参数为：

，，

DN700的闸阀局部阻力系数为

又因为澄清池至滤池管长为，

则沿程水头损失

局部水头损失

连接管线的总水头损失

澄清池内部的水头损失取

总水头损失

因此，澄清池水面标高为。

（3）配水井至澄清池

由设计流量和连接管的设计流速可得断面面积，

经计算可得，配水井至澄清池的连接管设计参数为：

，，

DN700的闸阀局部阻力系数为

又因为澄清池至滤池管长为，

则沿程水头损失

局部水头损失

连接管线的总水头损失

配水井内部的水头损失取

总水头损失

则配水井内的水面标高为。

（4）清水池至吸水井

由设计流量和连接管的设计流速可得断面面积，

经计算可得，清水池至吸水井的连接管设计参数为：

，，

DN700的闸阀局部阻力系数为，DN700的弯管局部阻力系数为

又因为澄清池至滤池管长为，

则沿程水头损失为

局部水头损失为

连接管线的总水头损失为

吸水井内部的水头损失取

总水头损失为

则吸水井内的水面标高为。

参考文献：

1.《地表水环境质量标准》 （GB3838-2002）

2.《地下水环境质量标准》 （GB/T14848-93）

3.《生活饮用水水源水质标准》 （CJ3020-93）

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