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说明书
摘要
本设计是顺义城市供水厂水处理工艺设计。
设计的主要内容包括:
设计规模的确定、给水水源的选择、给水方案比较确定、取水工程设计、净水厂工艺设计、泵房设计、水厂占地面积,人员配备,厂内建筑物布置和管线定位等。
设计书由以下四部分组成:
设计资料、设计说明书、设计计算书、设计日志。
本设计一期设计规模为5.0万m3/d,因为潮白河水未被污染,所以本设计仍以潮白河水作为给水水源。
采用的流程为:
水源→自流管→一泵站→管式混合器→配水井→机械搅拌澄清池→普通快滤池→清水池→二泵站→用户。
选用碱式氯化铝作为混凝剂,最大投加量为51.4mg/L,药剂浓度取10%。
选用氯胺作为消毒剂,最大投加量为1mg/L。
从而保证水厂出水水质要求达到生活饮用水卫生规范(2006)。
机械搅拌澄清池的水力停留时间是1.48h。
普通快滤池的设计滤速为V=10m/h,工作时间24小时,冲洗周期12小时。
水厂占地面积为57500平方米,地面平均标高35米。
水厂绿化面积大约站水厂面积的30%。
此外本设计还包括给水厂附属构筑物设计包括:
综合楼、锅炉房、食堂、车库、仓库等总的占地面积约占总面积的15%。
整个厂区布局合理、环境宜人是一座美观大方的现代化水厂。
关键词:
机械搅拌澄清池、普通快滤池、清水池、泵站
Abstract
窗体顶端
ThedesignisShunyiurbanwaterplantswatertreatmentprocessdesign.Thedesignofthemaincontentsinclude:
thedesignscale,thechoiceofthewatersupplywater,watersupplyprogramtodetermine,waterengineering,processdesignofwaterpurificationplants,pumpingstationdesign,waterplantcoversanareaofstaffing,thefactorybuildinglayoutandpipelocating.
Thedesigndocumentconsistsofthefollowingfourcomponents:
thedesigndata,designspecifications,designcalculations,designlog.
Thisdesign,adesignscaleof50,000m3/d,becausethetheChaobaiwaterisnotcontaminated,sothedesignstillthetheChaobaiwaterasthewatersupplywater.Theprocessused:
water→artesiantube→apumpingstationwithwells→mechanicalmixingtoclarifytheordinaryrapidfiltertank→tubemixer→clearwatertank→twopumpingstations→user.
Selectionofbasicaluminumchlorideasacoagulant,themaximumdosageof51.4mg/L,pharmaceuticalconcentrationof10%.Theselectionofchloramineasadisinfectant,themaximumdosageof1mg/L.InordertoensurethewaterplanteffluentqualityrequirementstoachievethespecificationoftheDrinkingWater(2006).
Mechanicalstirringclarifiersthehydraulicretentiontimewas1.48h.
ThedesignfiltrationrateofthenormalrapidfilterV=10m/h,24hoursworkingtime,therinsecycleof12hours.
Waterplantcoversanareaof57,500squaremeters,theaveragesurfaceelevationof35meters.Waterworksgreenareaofabout30%oftheareaofthestationwaterworks.Inaddition,thedesignalsoincludesthedesignincludes:
comprehensivebuilding,boilerroom,cafeteria,garage,warehousecoversanareaofabout15%ofthetotalareaofwaterworkssubsidiarystructures.Theentireplantlayoutisreasonable,andpleasantenvironmentisanicemodernwaterworks.
Keywords:
mechanicalagitationclarifiers,ordinaryrapidfilter,clearwatertank,pumpstation
第一章总论
1.1城市概况
顺义区历史悠久,春秋战国时属战国,汉时属渔阳郡,唐代属顺州,明初改为顺义县。
新中国成立后属河北省通州专区,1958年划归北京市。
1998年3月,经国务院批准,顺义撤县设区,称顺义区。
顺义区总面积1021平方公里,人口54万。
下辖19个地区办事处和镇,425个行政村,47个居委会。
地区面积15平方公里,常住人口13万。
1.2自然条件
1.2.1地理位置及地形
顺义位于北京市东北郊,城区距市中心30公里,地处燕山南麓,华北平原北端,属潮白河冲击扇下段。
地势北高南低,坡度6/10000,北部山地最高点海拔637米,平原海拔25-45米,平均海拔35米。
1.2.2气象资料
顺义区气候属温热带半湿润大陆性季风性气候,年平均气温11.5度,一月平均气温4.9度,顺义区气候属温热带半湿润大陆性季风性气候,年平均气温11.5度,一月平均气温4.9度,最低气温零下19.1度。
七月平均气温25.7度,最高气温40.5度。
年日照2750小时,无霜期195天左右。
年均相对湿度50%,年均降雨量约625毫升,为华北地区降雨量较平衡的地区之一全年降水的75%集中在夏季。
1.2.3工程地质及地震资料
地质结构主要为亚粘土层、粘土层、软塑粘土层。
亚粘土层埋藏于地下0.5米以下,厚度0.5—11.5米,粘土层埋藏于地下0.5-0.8米,厚度0.5-0.8米,软塑粘土层埋藏于地下2.5-8.0米,厚度1.4-5.0米。
地震裂度按8度考虑。
1.2.4水文资料
顺义区境内有大小河流20余条,分属北运河、潮白河、蓟运河3个水系,河道总长232公里,径流总量1.7亿立方米。
地表水可用水量年平均为4300万立方米,地下水资源年平均可开采量约4亿立方米,为北京市区每年提供生活用水2亿立方米。
1.2.5水质分析结果
指标
max
min
平均
指标
max
min
平均
温度
/
0
5
氰
0.002
/
/
色度
18
0
5
砷
0.001
/
/
浊度
/
/
450
汞
/
/
/
PH
/
/
6.9
0.03
0.001
0.007
硬度
110
66
80
铅
0.08
0.002
0.008
0.2
0.01
0.08
NH-N
0.03
0.02
0.07
0.05
0.002
0.009
BOD
/
/
/
铜
/
/
/
COD
1
/
/
锌
/
/
/
大肠杆菌
28930
氟
0.08
0.03
0.06
细菌总数
4820
第二章总体规划和方案论证
2.1水源论证
2.1.1水源选择一般原则
水源选择遵循的一般原则有:
(1)水源选择前,必须进行水资源勘察。
(2)水源选用应通过技术经济比较确定,一般应满足下列要求:
✧水量充沛可靠;
✧原水水质符合要求;
✧符合卫生要求的地下水,优先作为生活饮用水的水源;
✧与农业、水利综合利用;
✧取水、输水、净化设施安全经济和维护方便;
✧具有施工条件。
(3)用地下水作为供水水源时,应有确切的水文地质资料,取水量必须小于容许开采量,严禁盲目开采。
(4)用地表水作为城市供水水源时,其设计枯水流量的保证率,应根据城市规模和工业大用户的的重要性选定,一般可采用90%-97%。
(5)确定水源、取水点和取水量等,应取得有关部门的同意。
(6)生活饮用水水源的水质和卫生防护,应符合现行的《生活饮用水卫生标准》的要求。
2.2净水厂水源选择原则、厂址选择原则及方案的确定
2.2.1、水厂水源选择的一般原则
水源选择应遵循的一般规则有:
1.水源选择前,必须进行水资源勘察。
2.水源选用应通过技术经济比较确定,一般应满足下列要求
✧水量充沛可靠;
✧原水水质符合要求;
✧符合卫生要求的地下水,优先作为生活饮用水的水源;
✧与农业、水利综合利用;
✧取水、输水、净化设施安全经济和维护方便;
✧具有施工条件。
2.2.2、水厂厂址选择的原则
水厂厂址的选择,应根据下列要求,通过技术经济比较确定。
✧给水系统布局合理;
✧不受洪水威胁;
✧有较好的废水排除条件;
✧有良好的工程地质条件;
✧有良好的卫生条件,便于设立卫生防护地带;
✧少拆迁、不占或少占良田;
✧施工、运行和维护方便。
2.2.3水处理方案的选择
1、根据上述论证,顺义供水系统工程可形成两套方案,方案见图2.2.1和图2.2.2
水源一级泵房管式混合器配水井
机械搅拌澄清池普通快滤池清水池二泵站用户
图2.2.1
水源一级泵房管式混合器配水井
隔板絮凝池平流沉淀池V型滤池清水池→
二级泵房配水管网用户
图22.2
2.2.4方案确定
通过综合技术经济比较可见,第一套反方案更具有综合优势,近期设计采用第一套方案。
第三章工程方案内容
3.1设计原则
本工程设计遵循的主要设计原则有:
1.以批准的城镇总体规划和给水专业规划为主要依据,水源选择、净水厂位置、输配水管线路等的确定应符合相关专项规划的要求。
2.从全局出发,综合考虑水资源的节约、水生态环境保护和水资源的可持续利用,正确处理各种用水的关系,符合建设节水型城镇的要求。
3.给水工程设计应贯彻节约用地原则,合理利用土地资源。
建设用地指标应符合《城市给水工程项目建设标准》的有关规定。
4.给水工程应按远期规划、近远期结合、以近期为主的原则进行设计。
近期设计年限采用5~10年,远期规划设计年限采用10~20年。
5.给水工程中构筑物的合理设计使用年限为50年,管道及专用设备的合理设计使用年限按材质和产品更新周期经技术经济比较确定。
6.以提高供水安全可靠性和供水水质,降低能耗、药耗、水耗,节约能源和资源,优化运行管理,提高科学管理水平,降低运行操作人员的劳动强度,降低工程造价和运行成本,增加经济效益为主旨,在不断总结生产实践经验和科学试验的基础上,积极采用行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备。
7.给水系统的选择应根据当地地形、水源情况、城镇规划、供水规模、水质及水压要求,以及原有给水工程设施等条件,从全局出发,通过技术经济比较后综合考虑确定。
8.生活用水的给水系统,其供水水质必须符合现行的生活饮用水卫生标准的要求;专用的工业用水给水系统,其水质标准应根据用户的要求确定。
3.2工程项目规模及内容
3.2.1工程规模
工程设计规模:
5000m3/d,全天连续供水。
3.2.2工程内容
工程设计内容包括:
水源地取水工程、输水管道工程、水厂以及相应的供配电、自动化监控、土建工程。
参照北京市城市用水情况和给水工程规划、设计规范要求,本工程用水日变化系数取1.1,时变化系数为1.22。
各取水构筑物、取水泵联络管道、输水管道按最高日平均时设计,水厂处理构筑物按最高日平均时设计,二级泵房按最高日最高时用水量设计,并能够适应用水量变化。
第四章净水厂
4.1取水构筑物
4.1.1取水构筑物选型
根据所确定的取水位置,综合其位置的水深,水位及其变化幅度,岸坡,河床的形状,河水含砂量分布,冰冻与漂浮物,取水量及安全度等因素确定选用河床式自流管及设集水孔进水井取水构筑物形式。
河床式自流管及设集水孔进水井取水构筑物特点:
1在非洪水期利用自流管取得河心较好的水,而在洪水期利用集水井上的进水孔取得上层水质较好的水;
2比单用自流管进水安全可靠;
3集水井设于河岸上,可不受水流冲刷河冰凌的影响;
4进水头部升入河床,检修和清洗方便;
5冬季保温,防冻条件比岸边好;
4.1.2取水头部选择
选用蘑菇取水头部其适用于中小型取水构筑物,有如下特点;
1头部高度较大,要求枯水期有一定的水深;
2进水方向系自帽盖底下曲折流入,一般泥沙和漂浮物带入较少;
3帽盖可做成装配式,便于拆卸和检修;
4施工较困难;
取水头部外形选用菱形a取60度,水力条件较好,施工条件,设备布置和安装方便。
4.2取水泵站(一级泵站)
4.2.1选泵
根据设计流量和设计扬程选择水泵的型号和数量,选用4台12sh-13A(三用一备)流量Q=551-810m3/h,扬程H=30-24m的水泵。
电动机型号Y280S—4,各泵的具体参数见给排水设计手册第11册或本水厂设计的计算书。
吸水管流速为1.15m/s,管径为DN900,L=3m。
压水管流速2.0m/s,管径DN700,L=100m。
吸水管选用铸铁管,压水管选用钢管。
分别采用两条吸水管和两条压水管。
4.2.1集水间的设计
1、集水间采用和建淹没式;
2、格网面积为8m2分为四格每格的面积为2m2,每个网格的尺寸H=1m,B=1m
总宽为1m。
4.2.3泵房布置
水泵机组的排列是泵房布置的重要内容,它决定泵防建筑面积的大小,机组的间距以不能妨碍操作和维修的需要为原则。
因所选的泵的是sh型水泵是侧向进水和侧向出水的水泵,所以采用横向排列可能要适当曾加泵房的长度,但跨度小,进出水管顺直,水利条件好,可减少水头损失,省电。
1水泵凸出部分到墙的净距A1=2.04m;
2出水侧水泵基础与墙的净距B1=3m(包括一个止回阀和一个闸阀的长度);
3进水侧水泵基础与墙的净距D1=2.3m(包括一个闸阀的长度);
4电动机凸出部分与配电设备的净距应保证电动机转子检修时能拆卸,并保持一定的距离C1=2.5m。
5水泵基础之间的净距E1=C1=2.5m。
水泵房的尺寸为:
4.2.4起重设备的选型与布置
因最大设备的重量为609kg,所以选用起重在0.5-2.0吨之间的电动单轨吊车梁。
单轨吊车梁配置电动葫芦。
即可垂直起举设备,也能水平运移。
其运动轨迹取决于吊车梁的布置。
采用U形布置形式。
根据起重量,跨度,起升高度选用DX型电动单梁悬挂起重机。
跨度1.25-16m,
起升高度12m,大车电机运行速度20m/s,型号2DY12-4配套电动葫芦型号CD1。
精确的跨度15.5m,长17.5m,最大轮压0.98吨总重1.69吨,CD11-12D电动葫芦。
D=7.4m主要尺寸长954-974m重量1.98吨。
4.2.5泵房高度
水泵采用自灌引水方式,其泵心低于吸水井的最低水位,泵房的高度在有吊车起重设备时,其高度通过计算确定(起吊物底部与吊运越过的固定物顶部应有净距0.5m以上)
单轨吊车梁地下式泵房:
H1=a+b+c+d+e+h
a单轨吊车梁的高度
b滑车的高度
c起重葫芦在钢丝绳绕绳绕紧状态下长度
d起重绳的垂直高度
e最大一台泵或电机的高度
f吊起物底部和最高一台机组顶部距
g最高一台泵和电动机顶室内地坪的高度
H1=a+b+c+d+e+h=0.66+0.78+0.85+0.3+0.57+0.884+1.5=6m.
4.3机械搅拌澄清池
其特点是利用机械搅拌的提升作用来完成泥渣回流和接触反应,加药混合后进入第一反应室。
与几倍于源水的循环泥在叶片的搅动下进行接触反应。
然后经叶轮提升至第二反应室继续反应,以结成大的絮粒,再经导流室进入分离室进行沉淀分离。
4.3.1二反应室
二反应室的流量为一般出流流量的5倍,采用一组两个澄清池分两组。
所以流量为0.765m3/s。
二反应室的直径D1=4.5m,反应室壁厚0.25m,二反应事高度为H1=2.5m。
4.3.2导流室
导流室中的导流板截面积A2=A1=0.02m2,导流室面积15.3m2,D2=6.7m,壁厚0.1m,导流室出水窗高度H2=0.85m,出口流速为0.05m/s,出口面积A3=15.3m2,出口截面宽H3=0.8m,出口垂直高度H3
=1.17m。
4.3.3分离室
分离室中的流速为0.001m/s,分离室面积153m2池总面积190.37m2,池的直径D=15.6m
4.3.4池深
取水在池中的停留时间为1.5h,有效容积826.2m2,考虑增加百分之四的结构容积所以有效容积为859.248m2,取超高0.3m,池直壁高H4=2m,圆台高H5=4m则底部直径DT=7.6m,本池池底采用球壳式结构取球冠高H6=1m,池总高H=7.3m。
4.3.5配水三角槽
逆水流量增加百分之一的排泥水量,设槽内流速0.5m/s,B1=0.58m,三角槽采用孔口出流,孔口流速同槽内流速。
出水孔总面积0.3366m2采用直径0.1m,每孔的面积为0.007854m2出水孔数45个。
4.3.6第一反应室
二反应室的板厚0.15m,直径D3=6.5m,H7=3.35m,D4=10.35m,回流缝宽度B2=0.125m,裙板厚0.06m,,D5=9.8m。
按等腰三角形计算:
,H8=0.544mH9=2.806mH10=1.1m。
4.3.7容积计算
V1=241.2m3,V2=69.36m3,V3=501.492m3。
则实际容积比;一反应室:
二反应室:
分离室=1:
3.47:
7.23。
池各室停留时间;第一反应室=26.37min
第二反应室=7.55min
分离室=54.58min
其中第一反应室和第二反应室的总停留时间之和为33.92min。
4.3.8进水系统
进水管选用d=600mm,流速0.74m/s;出水管选用d=600mm。
4.3.9集水系统
本池因池径较大,用辐射集水槽和环形集水槽集水。
设计时辐射槽、环形槽、总出水槽之间按水面连接考虑。
根据要求本池考虑加斜板可能,所以对集水系统除按设计水量计算外,还以2Q进行校核,决定槽的断面尺寸。
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。
环形集水槽:
流量0.15m3/s,流速0.6m/s,槽宽0.5m
槽起点水深0.52m,终点水深0.5m。
加一倍流量:
流量0.3m3/s流速0.8m/s,
槽起点水深0.9m,终点水深0.5m。
槽断面总高:
1.32m
总出水槽:
流量0.152m3/s流速0.8m/s。
槽宽0.7m
槽起点水深0.268m,终点水深0.27m。
设计取用槽内起点水深为0.6m,终点水深为0.8m,超高0.3m,总高1.1m。
孔口出流:
流速0.6m/s,流量0.06m3/s孔径0.032mm,将塑料剔除孔径为0.032mm孔口面积0.098m2空口数110.5个。
4.3.10排泥及排水
污泥浓缩室总容积据经验按池总容积的1%考虑即8.12m3
污泥斗的上底面积:
5.19m2,下底面积:
0.2025m2分两斗。
所以总有效容积4.08m3
排泥历时:
设排泥斗的排泥直径dg=100mm,其断面积为0.00785m2,电磁排泥阀适用水压小于4m,排泥流量0.0229m3/s,排泥历时:
135.78s
放空时间:
池底排空直径dg=250mm,断面面积:
0.04909m2,管长:
15m,放空时间:
2.5h。
4.3.11搅拌机
(1)提升叶轮
出水口宽度:
0.28m,叶轮转速:
9.48r/min,叶轮外径:
2.42m,叶轮提升消耗功率:
0.63kw
(2)浆叶
浆叶消耗功率:
2.04kw,提升和搅拌功率:
2.67kw,浆叶高度:
2.43m,浆叶外半径:
2.8m,浆叶数:
6片,内半径:
1.089m,浆叶宽度:
0.81m
(3)驱动
电动机功率:
采用自锁蜗杆时,电磁调速电动机效率:
0.8kw,三角带传动功率:
0.96kw,蜗轮减速器功率:
0.7kw,轴承功率:
0.9kw所以电动机功率:
0.48kw
根据以上数据选用型号JJ-2.5的搅拌机。
4.3.12刮泥机
采用机械搅拌澄清池刮泥机,刮板的工作圆周半径
,排泥槽半径
,刮板与刮臂的夹角
,泥砂对池底、刮板的摩擦系数
,刮板外缘线速度
,刮板转一周的时间
,总机械效率70%,刮板与刮臂的自身重力8000N转动套和销齿轮等的重力为8000N。
4.4普通快滤池
设计水量52500m3/d,设计数据:
滤速10m/h,冲洗强度14l/s.m2,冲洗时间6min
4.4.1滤池面积及尺寸
工作时间24h;冲洗周期12h;实际工作时间23.8h;滤池面积220.58m2;采用滤池数六个,双行对称排列;每个池的面积36.76m2;采用滤池长宽比既l/b=3左右,采用滤池的尺寸l=10m,b=3.7m;校核强制滤速12m/h。
4.4.2滤池高度
支承高度:
滤料层高:
砂面上水深:
超高:
滤池总高:
4.4.3冲洗方式:
采用水泵、水箱冲洗。
1冲洗历时6min,和冲洗强度7.12m
4.4.4滤池各种管
1、进水渠
进水总流量0.607m3/s;各个滤池进水管流量0.101m3/s;采用两条总进水管直径400mm;管中流速0.808m/s。
2、冲洗水
冲洗水流量0.514m3/s;采用管径600mm;管中流速1.82m/s。
3、清水
清水总流量0.607m3/s;每个滤池清水管流量0.101m3/s;采用总出水管管径为400mm;管中流速
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