精品给水排水工程毕业设计万吨净水厂设计说明书.docx
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精品给水排水工程毕业设计万吨净水厂设计说明书
给水排水工程毕业设计万吨净水厂设计说明书
1概述1
1.1设计依据1
1.1.1设计任务书1
1.1.2主要规范和标准1
1.1.3主要参考资料1
1.2城市概况2
1.2.1自然条件2
1.2.2城市现状及总体规划2
2总体设计4
2.1工程规模4
2.2水质及水压要求4
2.3水源选择5
2.4给水系统5
3一级泵站设计6
3.1设计流量6
3.2设计扬程6
3.3水泵和电机的选择6
3.4吸、压水管路计算6
3.5管路水损校核7
3.6泵房布置8
3.7水泵最大安装高度计算10
3.8配套设备11
3.9泵房建筑高度的确定12
3.10阀门井设计13
3.11吸水井设计13
3.12配水井设计14
4净水厂工程设计15
4.1工艺方案15
4.1.1主要内容15
4.1.2确定依据15
4.1.3方案确定16
4.2往复式絮凝池20
4.2.1混凝剂投量的计算20
4.2.2混凝剂的配制和投加20
4.2.3加药间及药库21
4.2.4混合设施21
4.2.5设计计算21
4.3平流式沉淀池23
4.3.1设计流量23
4.3.2平面尺寸计算23
4.3.3进出水系统23
4.4普通快滤池25
4.4.1设计参数25
4.4.2相关计算25
4.5生物活性炭滤池28
4.5.1平面尺寸计算28
4.5.2滤池高度29
4.5.3配水系统29
4.5.4排水槽29
4.5.5支承系统30
4.6消毒30
4.6.1加氯量计算30
4.6.2设备选择31
4.6.3加药间与仓库31
4.7清水池32
4.7.1平面尺寸32
4.7.2管道系统32
4.7.3清水池布置32
4.7.4吸水井33
4.8二级泵站34
4.8.1设计输水量和扬程34
4.8.2水泵和电机的选择35
4.8.3吸、压水管路计算35
4.8.4机组与管道布置35
4.8.5水泵最大安装高度计算36
4.8.6高程计算36
4.8.7配套设备36
4.8.8泵房建筑高度的确定38
5水厂平面和高程布置39
5.1平面布置39
5.2高程布置40
6水厂附属建筑、道路和绿化42
7仪表及自控设计43
7.1设计原则43
7.2控制方式设计43
7.3过程检测仪表的配置43
8水厂供电设计45
8.1供电电源45
8.2供配电设计原则45
8.3计量及无功补偿45
8.4电机控制方式45
8.5继电保护45
8.6照明46
8.7电缆的选择与敷设46
8.8防雷接地46
9运行管理47
9.1管理体制47
9.2管理机构、岗位定员47
9.2.1工程等级及标准47
9.2.2机构定员设计47
9.2.3经营管理48
9.3运行机制48
9.4服务体系49
1概述
1.1设计依据
1.1.1设计任务书
《邯郸市15万m3/d净水厂工艺设计》设计任务书
1.1.2主要规范和标准
《室外给水设计规范》GB50013-2006
《室外排水设计规范》GB50014-2006
《给水排水制图标准》GB/T50106—2001
《给水排水设计基本术语标准》GBJ125—89
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GB50236-98
《泵站设计规范》GB/T50265-97
《城市给水工程规划规范》GB50282—98
《城市排水工程规划规范》GB50318—2000
《城市工程管线综合规划规范》GB50289—98
《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069—2002
《给水排水构筑物施工及验收规范》GBJ141—90
《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119-2003
《地表水环境质量标准》GB3838-2002
《室外给水排水工程设施抗震鉴定标准》GBJ43—82
《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067-97
1.1.3主要参考资料
严煦世、范瑾初主编《水质工程》.中国建筑工业出版社,2009
上海市政工程设计研究院.《给水排水设计手册第1册》常用资料.中国建筑工业出版社
上海市政工程设计研究院.《给水排水设计手册第3册》城镇给水.中国建筑工业出版社
上海市政工程设计研究院.《给水排水设计手册第11册》常用设备.中国建筑工业出版社
姜乃昌主编,《泵与泵站》(第五版).北京:
中国建筑工业出版社,2007
《全国通用给水排水标准图集》
崔玉川、员建、陈宏平《给水厂处理设施设计计算》.化学工业出版社
《市政公用工程设计文件编制深度规定》.中华人民共和国建设部
1.2城市概况
1.2.1自然条件
1)地理位置:
河北省邯郸市
2)地形地貌:
邯郸市地势自西向东呈阶梯状下降,高差悬殊,地貌类型复杂多样。
以京广铁路为界,西部为中、低山丘陵地貌,东部为华北平原。
海拔最高1898.7米,最低32.7米,相对高差1866米,总坡降为11.8‰。
全市自西向东大致可分为五级阶梯:
西北部中山区、西部低山区、中部低山丘陵区、中部盆地区、东部冲积平原。
3)气象资料
(1)邯郸市属典型的暖温带半湿润大陆性季风气候,日照充足,雨热同期,干冷同季,随着四季的明显交替,依次呈现春季干旱少雨,夏季炎热多雨,秋季温和凉爽,冬季寒冷干燥;
(2)年平均气温13.5℃,最冷月份(一月)平均气温-2.3℃,极端最低气温-19℃,最热月份(七月)平均气温26.9℃,极端最高气温42.5℃,全年无霜期200天,年日照2557小时;
(3)平均降雨量:
715.5mm;
(4)常年主导风向:
西南风;
(5)冰冻线冻土厚度:
1.52m;
(6)城市土壤种类:
亚粘土;
(7)地下水位深度:
8.6cm。
4)地面水源资料
(1)河流流量:
最大流量500m3/s,最小流量100m3/s;
(2)河水最大流速:
3.7m/s;
(3)河水位:
最高水位258m,常水位255m,最低水位251m;
(4)最大冰冻厚度:
1.1m。
1.2.2城市现状及总体规划
邯郸,位于河北省南端,河北省第三大城市。
中原经济区第二大城市,中原地区经济第二增长极。
邯郸市是国家历史文化名城、中国优秀旅游城市、国家园林城市、全国双拥模范城和中国成语典故之都,入选首批国家智慧城市试点。
国务院批准具有地方立法权的“较大的市”(河北省共3个,全国共18个)和市区人口超百万的大城市。
邯郸市位于河北省南端,地处东经114°03'—40',北纬36°20'—44'之间,西依太行山脉,东接华北平原,与晋、鲁、豫三省接壤,辖5区(丛台区、复兴区、邯山区、高开区、峰峰矿区)1市、14县总面积1.2万平方公里,总人口993.1万人。
该市规划区范围为1515平方公里,到2020年,中心城区城市人口控制在220万人以内,城市建设用地控制在209平方公里以内。
进一步优化城市空间布局,引导人口合理分布。
2总体设计
2.1工程规模
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,并以水质最不利情况进行校核。
水厂自用水量主要用于滤池冲洗和澄清池排泥等方面,则设计处理量为,在本设计中取。
式中:
—水厂最高日处理量,;
—平均日用水量,为136000;
a—水厂自用水量系数,一般采用供水量的5%—10%,本设计取10%。
同时,最高日最高时用水量为,
式中:
—水厂最高日最高时处理量,;
—居民用水时变化系数,一般小城镇为1.4~1.8,本设计取1.4。
2.2水质及水压要求
出水水质:
本设计处理之后的水必须达到生活饮用水卫生标准。
(1)为防止介水传染病的发生和传播,要求生活饮用水不含病原微生物。
(2)水中所含化学物质及放射性物质不得对人体健康产生危害,要求水中的化学物质及放射性物质不引起急性和慢性中毒及潜在的远期危害(致癌、致畸、致突变作用)。
(3)水的感官性状是人们对饮用水的直观感觉,是评价水质的重要依据。
生活饮用水必须确保感官良好,为人民所乐于饮用。
(4)生活饮用水水质标准共35项。
其中感官性状和一般化学指标15项,主要为了保证饮用水的感官性状良好;毒理学指标15项、放射指标2项,是为了保证水质对人不产生毒性和潜在危害;细菌学指标3项是为了保证饮用水在流行病学上安全而制定的。
水压:
管网最大水头损失按0.30MPa考虑。
水厂出厂水压应满足最不利点处服务水头0.28MPa的要求。
2.3水源选择
本设计处理的水为南水北调的水。
南水北调是缓解中国北方水资源严重短缺局面的重大战略性工程。
我国南涝北旱,南水北调工程通过跨流域的水资源合理配置,大大缓解我国北方水资源严重短缺问题,促进南北方经济、社会与人口、资源、环境的协调发展。
2.4给水系统
给水系统是指从水源地将原水引进给水处理厂,经水厂内的设施对原水中含有的悬浮物质、胶体、藻类、微生物等除去使原水净化达到使用标准,再经过城市管网、建筑配水管件将水送入千家万户。
本设计重点对水厂内部的处理设施进行介绍并计算各处理单元水池尺寸。
3一级泵站设计
3.1设计流量
一泵站的设计流量即为该工艺处理最高日生产能力,即。
3.2设计扬程
本设计的泵扬程为。
式中:
—沿程水头损失;
—絮凝池的水头损失;
—沉淀池的水头损失;
—快滤池的水头损失;
—活性炭滤池的损失。
3.3水泵和电机的选择
根据设计流量和设计扬程H=7.3m,选用4台泵,3用1备,则每台工作泵的流量为Q′=。
选用三台500S13型单级双吸离心泵,主要参数:
Q=578.66L/s,
扬程H=12.55m,N=730r/min,hs=4.4m,泵重3300kg;同时选用电动机型号Y400-50-8,主要参数:
功率为110kw,电机重3500kg。
水泵进口法兰直径为600mm,出口法兰直径500mm。
3.4吸、压水管路计算
每台水泵有独立的吸水管和压水管。
规范规定吸水管直径在250-100mm之间时,流速为1.2-1.6m/s:
压水管直径在250-1000mm之间时流速为2.0-2.5m/s。
吸压水管路左进右出。
1)吸水管
已知Q′=,则采用铸铁管,取直径D=900mm,则v=1.27m/s,1000i=1.99。
2)压水管
在泵房内部采用铸铁管,取直径D=700mm,则v=2.10m/s,1000i=7.54。
3.5管路水损校核
1)吸水管中的水头损失:
∑hs=∑hls+∑hfs
∑hfs=li×is=1.99×10.3×8.2=0.016m。
∑hls=
=。
式中:
—吸水管进口局部阻力系数,取0.75;
—DN900钢制90°弯头,取1.07;
—DN900手控闸阀,按开启度a/d=1/8,取0.15;
—DN900电动闸阀,按开启度a/d=1/8考虑,取0.15;
—偏心渐缩管DN900×600,取0.21。
∑hs=∑hls+∑hfs=0.016+0.22=0.226m。
2)压水管路水头损失∑hd
∑hd=∑hfd+∑hld
=(4+3)×0.00754+(1.5+4.8+290)×0.000724=0.053+0.214=0.26m。
式中:
—DN500×700渐缩管,取0.24;
—DN700止回阀,取1.7;
—DN700闸阀,取0.15;
—DN700钢制90°弯头,取1.02;
—异径三通,取3.36;
—DN100钢制90°弯头,取1.08;
—DN100钢制90°弯头,取1.08;
—DN100闸阀,按开启度a/d=1/8计算,取0.15。
∑=0.24×0.853+(1.7+0.15+1.02)×0.225+(3.36+1.08+1.08+0.15)×0.368
=1.06m
∑hd=∑hfd+∑hld=0.26+1.06=1.32m。
从泵吸水口到输水干管上切换闸阀的全部水头损失为
∑h=∑hs+∑hd=1.32+0.24=1.56m.
所选水泵机组符合要求。
3.6泵房布置
1)布置原则
(1)机组间距不应当妨碍操作和维修的需要,应保证运行安全,装卸、维修和管理方便;
(2)应使管道长度最短、接头配件最少、水头损失最小;
(3)考虑泵站有扩建的余地。
2)布置形式
(1)纵向单排,即各机组轴线平行单排并列。
适用于小泵房中单级单吸悬臂式离心泵,如IS型泵和单级双吸离心泵,如S型泵。
(2)横向单排,适用于侧向进出水的水泵,如单级双吸卧式S、SA型离心泵在中小型水厂广泛采用,水泵的台数一般不超过5-6台。
(3)横向双行,这种布置形式两行水泵的转向从电机方向看去是彼此反向的,在设置中应说明。
适用于大型双吸卧式离心泵,水泵一般在6台以上;起重设备需考虑采用桥式吊车。
3)布置要求
(1)相邻机组的基础之间应有一定宽度的过道。
有起吊设备:
电动机功率20-55kW时,基础间距不小于0.8m,电动机功率大于55kW,基础间距不小于1.2m。
地下式泵房、活动式取水泵房或电动机的功率小于20kW时,间距可适当减小。
但在任何情况下,设备的突出部分与墙壁的间距不小于0.7m,电机功率大于55kW时,不小于1.Om。
无起吊设备时:
至少在每个机组的一侧,设有比机组宽度大0.5m的通道,以保证泵轴和电机转子在检修时能拆卸。
(2)辅助泵(排水泵、真空泵)安置于泵房内适当的地方,尽量不增加泵房尺寸。
可靠墙设置,只须一边留出过道。
真空泵可设置于托架上。
根据以上的的条件,本设计确定的机组排列形式为单行横向排列。
水泵和电机安装在共同的基础上,基础的作用是支撑固定机组,使它运行平稳不致发生剧烈振动,更不允许基础沉陷。
基础要坚实牢固,应该浇注在较坚实的地基上,不宜浇制在松软的地基或新填土上,以免发生基础下沉或不均匀沉陷。
查泵的外型及安装尺寸(不带基础),L=4484mm,B=1760mm。
则基础长为4484mm,取4.5m,基础宽为1760+300=2060mm,取2.1m。
基础平面尺寸为4.5×2.1㎡。
基础总重量:
W=3300+3500=6800kg;
基础深度。
式中:
W—基础总重量;
L—基础长度;
B—基础宽度;
R—基础所用浇注材料混凝土的容重2400kg/m3。
实际深度连泵房底板在内为0.9+0.3=1.2m,取1.5m。
为了保证机组维修方便,以及保证正常通道,本设计取机组间距2.4m。
机组间内布置如下示意图3-1:
图3-1机组间布置示意图
图中:
a—机组基础长度为4500mm;
b—机组基础间距离为2400mm;
c—机组与墙之间间距为2000mm。
图3-2吸压水管路布置示意图
图中:
L0—闸阀长度;
L1—闸阀长度;
L2—进口短管长度;
L3—机组基础宽度;
L4—出口短管长度;
L5—止回阀长度;
L6—闸阀长度;
L7—短管夹。
3.7水泵最大安装高度计算
水温在10℃时,饱和蒸汽压为0.12mH2O,海拔255m时大气压ha=10.1mH2O。
。
水泵进口法兰直径为600mm,则进口流速;
;
令∑hs=1.8m,
则水泵最大允许安装高度。
取Hss=4m,则泵轴允许标高=吸水室水面标高+水泵高度=249.18+4=253.18m,
泵房地面允许标高=253.18-0.95-0.15-0.2=251.88m。
式中:
0.95—泵轴到底座高度;
0.15—底座厚度;
0.2—基础高出地面厚度。
3.8配套设备
1)起重设备
最大重量为6800kg的电动机和水泵,故选择LDT8-S型电动单梁起重机,起重量为8000kg,箱型主梁,跨度16.5m,起什高度3.5-6m,配用AS520-244/1型电动葫芦。
2)通风设备
考虑到泵房整体较深,电动机功率较大,决定采用自然通风和机械通风的形式。
风管的进口与电动机的排风口相接,用风机抽风。
风机设置在上层楼板上,置于出风口圈筒内,通风管沿壁安设。
风管外壁与墙相距300mm。
计算从略。
采用T30型号的轴流抽风机4台,配用电动机JO2-51型,N=5.5KW.
3)排水设施
由于泵房较深,故采用电动水泵排水。
沿泵房内壁设置排水设备即排水沟将水汇集到集水坑中。
集水坑为1000×600×500,取水泵站的排水量一般按20-40立方米考虑,排水扬程在30m以内。
故采用Is50-32-16A型水泵:
Q=10-30m3/h,H=28.5-20m,N=2.2kw,n=2900转/分。
配用电动机Y90L-2型2台,1台工作,1台备用。
4)真空泵选择
当水泵在吸入式工作时,在启动前必须引水,故设置真空泵引水。
(1)真空泵抽气量的计算
W1—吸水管路中空气容积;
W2—泵壳内空气容积大致等于水泵吸入口面积乘以吸入口到出水阀门的距离;
T—水泵引水时间,一般小于5min;
k—漏气系数,一般为1.05-1.00,取1.05
Zs—水泵轴心到吸水井最低水位高差;
最大真空计算
Hsmax=73.6;Zs=73.6*4=294.4mmHg
选用SZ-2型水环式真空泵,Q=0.95-1.65,Hv=152-304mmHg,选择2台,1台工作,1台备用,配用电机型号JO2-52-4型。
3.9泵房建筑高度的确定
泵房高度除了要满足采光和通风条件外,主要取决与起重设备的要求。
由于取水泵房采用地下式泵房,故泵房高度为H=H1+H2.
式中:
H1—为地上部分高度;
H2—泵房在地面以下高度。
1)
式中:
a1—行车轨道高度,取0.4m;
b—吊车梁高,取0.22m。
c1—行车轨道中心至起吊钩中心垂直距离,取0.54m;
d—起重绳的垂直距离,对于水泵为0.85B,对于电动机为1.2B,B为起重部件宽度。
则0.85B=0.85×2.1=1.79m,1.2B=1.2×0.82=0.984m,取1.79m;
e—起吊物高度,本设计取最高者—水泵1.48m;
h—起吊物底部与泵房平台或者进口处至室内地坪距离取0.5m。
则H1=0.4+0.22+0.54+1.79+1.48+0.5=4.93m。
2)H2计算
水泵轴线标高=吸水井最低水位标高+水泵最大安装高度=249.18+4=253.18m;
水泵基础标高=水泵基础标高-基础到地坪的距离-底座厚度=253.18-0.95-0.2-0.15=251.88m,
水泵基础高出地坪0.2m,底座厚度0.15m。
一泵站地面标高255.3m,
则H2=一泵站的地面标高-地坪标高=255.3-251.88=3.42m;
则H=H1+H2=4.93+3.42=8.35m。
图3-3为泵房的简体高度示意图:
图3-3泵房高度示意图
3.10阀门井设计
阀门在调节流量、进行检修、保证安全供水等方面起着极为重要的作用,因而,布置好阀门在整个泵站设计中显得相当重要。
阀门的布置须满足以下要求:
(1)水泵位于吸水位以下时,每台泵的吸水管都应当装阀门,以便断水检修,一般可用手动阀门。
压水管上一般都设阀门和止回阀。
(2)当压力小于0.15-0.20MPa时,也可不设止回阀,只设经常启闭的阀门。
一般在水管直径不小于300mm时用电动或液压传动阀门。
(3)水泵进出水管上的阀门和止回阀直径,一般和水管直径相同。
(4)尽量将水泵的进出阀门分别布置在一条直线上。
(5)管沟内敷设大型阀门和止回阀时,注意其旁通管和旁通阀的安装位置和水流方向,必要时管道中线可偏离管沟中心。
采用液压止回阀时,须考虑重锤移动范围和检修地位,管沟也要相应加宽。
(6)直径较大的检修阀门、切换阀门、止回阀和跨越管等,可设在泵房外的阀井内,以便检修,北方地区还应防止冰冻。
(7)采用蝶阀时,阀门开启时所占位置可能超过阀体长度,在布置时应注意。
(8)阀门、止回阀和较大水管下面应设支墩。
3.11吸水井设计
吸水管在吸水井布置计算:
吸水喇叭口一般采用D=(1.3-1.5)d=(1.3-1.5)×900=1170-1350,取1200mm。
吸水喇叭口最小悬空高度h1=(0.6-0.8)D=(0.6-0.8)×1200=720-960,取800mm。
吸水喇叭口最小淹没深度h2:
为了避免吸水池水面产生漩涡,使泵吸入空气,取h2=1.1m。
喇叭口净距a和喇叭口与井壁间距b:
a=(1.5-2.0)D=(1.5-2.0)×1200=1800-2400mm,取a=2000mm,
b=(0.75-1.0)D=(0.75-1.0)×1200=900-1200mm,取b=1000mm。
3.12配水井设计
根据同类水厂的运行经验,本设计中配水井的停留混合时间取1.5分钟,则配水井的容积为:
。
取配水井有效水深4.8m,超高0.3m,井体采用圆形,则配水井表面积:
,半径:
,则
实际容积可以采用。
为了防止一侧进水直接冲击出水管,应在进水侧设置一座挡水墙,墙高采用2.0m。
出水管采用Dg=1200mm的铸铁管,其流量按照水量的75%进行计算:
,1000i=1.191。
4净水厂工程设计
4.1工艺方案
4.1.1主要内容
净水工艺方案的主要内容包括:
净水工艺流程选择,例如,要不要预沉池,采取何种反应池、滤池,是否需要除铁除锰、净水药剂(混凝剂、助凝剂等)的选择;
净水构筑物和设备型式的选择和计算药剂配制与投加设备、混合设备、反应池、沉淀(澄清)、气浮池、滤池及其反冲洗设施、消毒设备等;
进行合理的工艺流程安排和组合,设置其它生产构筑物或设备(如配水井、流量计,余氯计量装置,在特殊情况下的处理流程与措施(如超越管的设置、多处加药点的设置等)。
4.1.2确定依据
1)水质情况
(1)明确必须处理的水质项目;
(2)当原水水质变化很大时,选用哪个数值作为处理的依据。
2)水量要求
要求的安全程度和保证率等。
3)水处理实验资料
决定药剂种类、投量和影响因素、沉降速度的取值、预氯化处理的必要性等。
4)水厂所在地区的有关具体条件
如药剂和建筑材料供应、技术水平和管理经验等。
5)对计量设备、水质检验及自动化程度的要求
设备的自动化既可以减轻管理工作,又可以严格控制工程达到安全经济供水的目的。
6)处理后(生活用水或工业用水)的水质要求
以地表水为水源时,生活饮用水处理通常采用混合、絮凝、沉淀或澄清、过滤和消毒的工艺流程。
工业用水或以地下水为水源的生活用水、净水工艺流程常比较简单。
遇特殊原水水质,如微污染原水、含藻类、含铁、锰、氟或以海水为水源时,则需进行特殊处理。
总之,净水方案的选择,决定于水源水质,用户对水质的要求,生产能力,当地条件,并参考水处理试验资料和相似条件下净水厂的运转管理经验,通过技术经济比较综合研究决定。
4.1.3方案确定
1)工艺流程的选择
水厂工艺流程的选择是水厂设计最为关键的问题,直接关系到工程造价、运行成本和出水水质。
一般来讲,地下水只需要经消毒处理即可,对含有铁、锰、氟的地下水,则需采用除铁、除锰、除氟的处理工艺。
地表水为水源时,生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒的处理工艺。
如果是微污染原水,则需要进行特殊处理。
一般净水工艺流程选择:
原水→简单处理(如用筛网隔滤)
适用条件:
水质要求不高,如某些工业冷却用水,只要求去除粗大杂质时
原水→混凝、沉淀或澄清
适用条件:
一般进水悬浮物含量应小于2000-3000mg/L,短时间内允许到5000-10000mg/L,
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