包頭市磴口自來水廠設計【含CAD圖紙+文檔】
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摘 要自來水是通過凈化、消毒等一系列工藝后生產(chǎn)出來的符合國家標準的供人們生活、生產(chǎn)使用的水。它主要通過水廠的取水泵站汲取江河湖泊及地下水,地表水。并經(jīng)過沉淀、消毒、過濾等工藝流程,最后通過配水泵站輸送到各個用戶。此次畢設的題目是包頭市磴口自來水廠設計。首先,根據(jù)源水的各項指標,自然條件,水文條件等查閱資料,通過比較當前的自來水處理工藝確定了一套完整的工藝。本次設計采用的工藝流程為:水平軸機械攪拌絮凝池斜管沉淀池普通快濾池消毒。所選工藝成熟,處理效果較好,能滿足設計要求。對凈水系統(tǒng)、主要構筑物尺寸以及高程做了計算。最后結合計算數(shù)據(jù),繪制各單元構筑物的工藝圖,平面布置圖,高程布置圖等相關圖紙。關鍵詞:自來水;混凝;過濾;消毒ABSTRACTDrinking water is water which meets national standards after Series of treatment process such as purification ,disinfection etc.Its used for living and production.Rivers and lakes Water, groundwater and surface water is absorbed mainly through water pumping station.After sedimentation, disinfection, filtration and other process, water is transportedn to all users through water pumping station finally.The topic of the graduation desigh is The design of Deng kou Bao tou waterplant.First,according to the source water indicators, natural conditions, hydrological conditions etc ,consult data access. Determine a set of complete process by comparing the current water treatment process. The process is: Horizontal axis mechanic alagitation flocculation tanktubesettlerrapid filterdisinfection. Technology used is mature, the treatment effect is good, it can satisfy design requirements. Water purification system, the main structuress sizes and elevation are calculated. Finally, with the calculated data draw every structures,the layout, elevation map and other related drawings.Key words:tapwater;coagulation;filtration;disinfection目 錄 第一章 概論11.1 設計依據(jù)及設計范圍11.2 自然狀況及水源選擇2第二章 水質、水量、水壓52.1 水質52.2 水量、水壓5第三章 水處理廠的工藝設計63.1 廠址的位置63.2 設計原則63.3 處理流程方案的選定63.4 水廠平面布置及高程布置83.5 構筑物計13第四章 安全措施及人員編制214.1 安全措施214.2 人員編制21第五章 各構筑物的設計計算225.1 設計水量計算225.2 加藥設計計算225.3 混合設備設計計算235.4 機械攪拌絮凝池設計計算235.5 斜管沉淀池設計計算265.6普通快濾池濾池設計計算295.7 消毒設計設計計算335.8 清水池設計計算345.9 二泵站及吸水井的設計計算36參考文獻38外文資料中文資料致謝5第一章 概論1.1 設計依據(jù)及設計范圍1.1.1 設計題目包頭市磴口自來水廠設計1.1.2 設計任務根據(jù)指定水源、廠址和有關設計資料,設計水廠一座。并滿足:(1)設計供水規(guī)模80000m3/d;(2)出廠水壓要求0.46MPa;(3)出廠水質要求:達到國家生活飲用水衛(wèi)生標準(GB 5749-2006)。1.1.3 設計依據(jù)本次設計依據(jù)下列資料: (1)設計任務書(2)室外給水設計規(guī)范(GB 50013-2006)(3)給水排水設計手冊(第一冊、第三冊、第十冊、第十一冊、第十二冊)1.1.4 設計范圍本次設計的范圍為設計建設包頭市磴口自來水廠。其任務是擔負城市居民生活用水的和工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)用水。1.1.5 設計要求(1)畢業(yè)設計是總結和鞏固在校四年所學知識,培養(yǎng)學生將所學理論綜合運用于解決工程實際問題,提高獨立工作能力,培養(yǎng)刻苦鉆研和創(chuàng)造的精神。(2)在教師指導下,學生應獨立地作出自己的畢業(yè)設計并提出個人的設計文件。如有可能,根據(jù)教師的意見,學生可結合自己情況對某些問題作深入一步的鉆研,并提出相應的報告。(3)畢業(yè)設計中,學生應從搜集、分析資料開始至施工圖設計為止,進行全部工藝設計過程,完成凈水廠擴初工藝設計和部分處理構筑物的施工圖設計。1.1.6 設計步驟及成果(1)根據(jù)水質、水量、地區(qū)條件、施工條件和水廠運行情況、確定凈水廠的處理工藝流程;(2)擬定各處理構筑物的設計流量,并根據(jù)確定的凈水廠位置,選擇適宜采用的處理構筑物,確定設計采用的處理構筑物的形式及數(shù)量;(3)進行各構筑物的設計計算,確定各構筑物和各主要構件的尺寸并繪制部分計算簡圖,設計時要考慮到構筑物及其構件施工上的可能性,并符合要求。1)投藥及混合根據(jù)原水水質、處理要求、貨源及其他經(jīng)濟技術條件選定混凝劑品種及投加量,設計溶解池、溶液池,布置加藥間及藥庫,畫出草圖;確定混合方式,進行混合工藝設計計算和設備選擇。2)絮凝、沉淀(或澄清池)絮凝池和沉淀池應同時進行計算和設計,并應注意兩者的關系與配合,要使兩池之間在高程、水流銜接、深度和池數(shù)等方面相互配合。根據(jù)設計流量,絮凝池、沉淀池應至少分為獨立相同的兩組,每組可根據(jù)需要分為若干格。也可根據(jù)水質情況選用澄清池,并進行設計計算。3)濾池在北方,濾池一般應設在室內(nèi),沖洗水泵房應盡可能與濾池合建。4)消毒選定消毒劑并根據(jù)水質有關參考資料確定其投加量,投加點應根據(jù)水質情況確定。進一步選擇投加設備,布置加藥間及藥庫,繪出草圖。5)清水池清水池之間要既能互相連通,又能單池運行。清水池應根據(jù)水量大小、地形及設計高程而定,由單池容積和設計水深決定水池平面尺寸。(4)根據(jù)各構筑物的確定尺寸,確定各構筑物在平面位置上的確切位置,完成平面布置;確定各構筑物間聯(lián)接管道的位置,管徑、長度、材料及附屬設施,完成水廠的高程布置。(5)繪制凈水廠平面及高程布置圖,凈水構筑物工藝平、剖面圖。(6)二泵站設計計算選泵臺數(shù)不宜過多,也不宜過少,應能滿足各種不同流量及揚程之需要為宜,一般4-7臺,盡可能同型號。確定泵站形式,進行泵站設計計算;繪制二泵站工藝圖。2設計成果要求(1)設計說明書一份(1.2萬字);參考文獻10篇;相關外文文獻資料翻譯1份(5000漢字)。(2)繪制的圖紙折合零號圖紙3張。1.2 自然概況及水源選擇1.2.1 地形概況水廠位于市區(qū)北部,廠區(qū)占地面積約5.3萬公頃,廠內(nèi)地勢平坦(略有起伏),地面標高1004-1005m。1.2.2 工程地質(1)地下水位深度170cm; 最大冰凍170cm;(2)設計地耐力13t/m2;地震等級6級;設計地震烈度8度。1.2.3 氣象資料(1)氣溫 全年平均氣溫6.5;最冷月平均最低氣溫18.5;最熱月平均最高氣溫29.5;極端最高氣溫38.4;極端最低氣溫31.4;(2)降雨量 年降雨量308.9 mm,最大時降雨33.1mm;最大日降雨100.8mm; (3)風向夏季 東風、東南風 ;冬季 北風、西北風 ;夏季平均風速3.3 m/s;冬季平均風速3.2m/s;夏季最多風向頻率15;冬季最多風向頻率17;(4)最大積雪深度21mm;冰凍期150天;(5)相對濕度冬季空氣調節(jié)54%;最熱月平均58%;(6)氣壓大氣壓888.4毫巴;(7) 年蒸發(fā)量年蒸發(fā)量2324.2mm。1.2.4 河流概況(1)河流冰凍情況冰凍期間 11月20日-3月;冰凍厚度50-80cm。(2)河流水溫原水最高溫度28攝氏度;平均溫度21攝氏度;河水最低溫度4攝氏度;平均最低溫度6攝氏度。(3)河水含砂量最高含砂量6.36公斤/立方米。1.2.5 水源選擇經(jīng)管線輸入磴口自來水廠。 (氣象、水文、地質資料總結于表1-1中。)表1-1 氣象、水文、地質資料項目數(shù)據(jù)項目數(shù)據(jù)氣壓 (毫巴)888.4最大積雪厚度 (毫米)21年平均氣溫 ()6.5最大凍土厚度 (厘米)170最熱月平均最高氣溫 ()29.5地下水位深度 (厘米)170最冷月平均最低氣溫 ()-18.5河水最低水溫 ()4極端最高氣溫 ()38.4河水最高水溫 ()28極端最低氣溫 ()-31.4河水平均最低水溫()6最熱月平均相對濕度 ()58河水平均最高水溫()21均年總降水量 (毫米)308.9最大時降雨 (毫米)33.1夏季平均風速 (米/秒)3.3最大日降雨 (毫米)100.8冬季平均風速 (米/秒)3.2冰凍期 (天)150最多風向及頻率 ()冬NNW17冰凍厚度 (厘米)50-80夏ESE15冰凍期間11月20日-3月地震烈度 (度)8度地震等級 (級)6級設計地耐力 (噸/平方米)13廠區(qū)地面標高 (米)1004-1006第二章 水質、水量、水壓2.1 水質2.1.1 水源水質各項指標達到地表水環(huán)境質量標準(GB 3838-2002)中的類水質標準;2.1.2 出水水質達到國家生活飲用水衛(wèi)生標準(GB 5749-2006)。2.2 水量、水壓2.2.1 最高日供水量 。2.2.2 出廠水壓 P0.46MPa。 第三章 水處理廠的工藝設計3.1 廠址的位置包頭市自來水廠位于包市區(qū)東北部。3.2 設計原則(1)水處理構筑物的生產(chǎn)能力,以最高日供水量加水廠自用水量進行設計,并以原水水質最不利情況進行校核。(2)水廠按近期設計,考慮擴建可能。根據(jù)使用要求和技術經(jīng)濟合理性等因素,對近期工程亦可做分期建造的安排。(3)水廠設計中考慮各構筑物或設備進行檢修、清洗及部分停止工作時,仍能滿足用水要求。(4)設計中嚴格遵守設計規(guī)范的規(guī)定。(5)水廠內(nèi)設備機械化和自動化程度,本著提高科學管理水平和增加經(jīng)濟效益的原則,根據(jù)實際生產(chǎn)要求、技術經(jīng)濟合理性和設備供應情況,妥善確定, 逐步提高。3.3 處理流程方案的選定3.3.1 確定處理工藝的原則工藝先進,技術成熟,適應性強,管理方便,有一定的運轉經(jīng)驗,根據(jù)原水水質水量,考慮氣象、水文、地質條件,并結合水廠的設計規(guī)模及各個構筑物的優(yōu)缺點確定水處理的工藝流程。3.3.2 確定處理工藝(1)確定處理流程設計水廠的水源其水質有很高的含砂量。從原水水質資料中看出,原水的濁度和細菌學指標不達標,但污染并不嚴重,并且沒有重金屬和有毒化學物質污染,經(jīng)傳統(tǒng)的混凝沉淀過濾消毒處理工藝后應可達到供水水質標準。具體流程為:圖3-1 水處理流程圖(2) 方案確定由于包頭地區(qū)較寒冷,冰凍期較長,處理構筑物需要有較好的保溫措施,所以不選用平流沉淀池,以降低造價。綜合池型匹配原則,以及機械攪拌絮凝池絮凝效果好,水頭損失小,適應水質、水量的變化,適合于水量變化不大的水廠。和普通快濾池具有成熟的運行經(jīng)驗運行可靠,采用的砂濾料,材料易得價格便宜,采用大阻力配水系統(tǒng),單池面積可做得較大,池深適中,采用降速過濾,水質較好等優(yōu)點;經(jīng)比較后確定方案:圖3-2 自來水廠工藝確定3.3.3 選擇藥劑(1) 選擇混凝劑品種:三氯化鐵,硫酸鋁,堿式氯化鋁(聚合氯化鋁)等。選擇原則:原水水質:如水溫、pH、堿度、色度、濁度等;價格;運輸條件;貨源。根據(jù)表1-1中的氣象水文資料和表2-1中水源水質資料,原水水溫在4C-28C,平均pH值8.05。由于凈化效率高,耗藥量少,出水濁度低,色度小,過濾性能好,溫度適應性高,pH=59(適用范圍寬),操作方便,腐蝕性小,設備簡單,成本較FeCl3低。最終選擇,堿式氯化鋁(聚合氯化鋁)。(2)選擇助凝劑包頭地區(qū)冬季溫度較低,冰凍期長,所以在冬季處理低溫水要加助凝劑。原水濁度較高,所以在冬季選擇適宜處理低溫水的活化硅酸作助凝劑。(3)加藥和混合方式重力投加,操作較簡單,投加安全可靠。水泵混合,在水泵吸水管吸水喇叭口處加藥。混合效果好,節(jié)省動力,大中小型水廠均適用。3.3.4 選擇消毒劑選擇品種:氯消毒效果較好,而且可以形成余氯持續(xù)消毒,防止管網(wǎng)二次污染,技術成熟,價格便宜,綜合考慮經(jīng)濟、技術等多方面因素,選擇液氯作為消毒劑。投加點:二點加濾,一點在斜板沉淀池出水渠濾前加氯,另一點在濾池清水渠濾后加氯。3.4 水廠平面布置及高程布置3.4.1 水廠平面布置(1) 水廠平面布置原則按功能分區(qū),配置得當。主要是指對生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)、生活福利各部分的布置,要做到分區(qū)明確,不過分獨立分散。既有利生產(chǎn),又避免非生產(chǎn)人員在生產(chǎn)區(qū)通行和逗留,以確保生產(chǎn)安全。在有條件時(尤其新建水廠和大水廠),最好把生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)分開,但二者之間不必設置圍墻。功能明確,布置緊湊。首先應保證生產(chǎn)的需要,結合地形、地質、土方,結構和施工等因素全面考慮。布置時力求減少占地面積,減少連接管(渠)的長度,便于操作管理。符合工藝要求,確保安全供水。求緊湊,占地面積小,但操作管理要方便,留有施工、檢修及堆放管件的場地,并考慮有分期修建和擴建的可能。充分利用地形,力求實現(xiàn)各處理構筑物間的重力流銜接(盡量避免中途加壓)以及各構筑物的重力排泥和放空。水流方向要順,管路盡可能短,并考慮施工、維修的方便,避免過多的立體交叉。應當考慮超越管。當原水水質有季節(jié)變化,如冬季濁度低,原水可以不經(jīng)沉沙池而直接到反應池、沉淀池,甚至直接到濾池,但由于超越管口徑較大,管線長,投資多,一般只繞不易修復部分或只有一組構筑物的部分。構筑物布置應注意朝向和風向,加藥間,加氯(氨)間,氯(氨)倉庫等,盡可能設在水廠主導風向的下風方向,泵房及其他建筑物,盡量布置成南北向。廠內(nèi)生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)盡可能分開布置避免非生產(chǎn)人員在生產(chǎn)區(qū)逗留和出入,以確保生產(chǎn)安全。 (2) 做水廠平面布置時,應考慮下述幾點要求流程力求簡潔,以減少水廠占地面積和連接管(渠)的長度,并便于操作管理。如沉淀池或澄清池應緊靠濾池;二級泵房盡量靠近清水池。但各構筑物之間應留出必要的施工和檢修間距和管(渠)道地位。盡量適應地形,力求挖土填方平衡以減少填、挖方量和施工費用。例如沉淀池或澄清池應減量布置在地勢較高處,清水池盡量在地勢較低處。各構筑物之間連接管(渠)應簡單,盡量避免立體交叉,并考慮施工、檢修方便。此外,有時也需設置必要的超越管道,以便某一構筑物停產(chǎn)檢修時,為保證必需供應的水量采取應急措施。建筑物布置應注意朝向和風向。如加氯間和氯庫應盡量在水廠主導風向的下風向;泵房及其它建筑盡量布置成南北向。有條件時(尤其大水廠)最好把生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)分開,以確保生產(chǎn)安全。近遠期協(xié)調,對分期建設的工程,既要考慮近期的完整性,又要考慮遠期工程建成后整體布置的合理性。還應考慮分期施工方便。(3)水廠的平面布置內(nèi)容和特點水廠的基本組成分成兩部分:生產(chǎn)構筑物和建筑物,包括處理構筑物(絮凝池、沉淀池、濾池)、清水池、二級泵站、藥劑間等;輔助建筑物。其中又分生產(chǎn)輔助建筑物和生活建筑物兩種。前者包括化驗室、修理部門、倉庫、車庫及值班宿舍等;后者包括辦公樓、食堂、浴室、職工宿舍等。生產(chǎn)構筑物及建筑物平面尺寸由設計計算確定。生活輔助建筑面積應按水廠管理體制、人員編制和當?shù)亟ㄖ藴蚀_定。生產(chǎn)輔助構筑物面積根據(jù)水廠規(guī)模、工藝流程和當?shù)鼐唧w情況確定。當各構筑物和建筑物的個數(shù)和面積確定之后,根據(jù)工藝流程和構筑物及建筑物的功能要求,結合地形和地質條件,進行平面布置。生產(chǎn)構筑物、建筑物和輔助建筑物基本按南北向成一字形布置,三者各成一列,排列整齊,管理方便,能有效利用廠區(qū)面積。有人的構筑物、建筑物均按南北朝向建設。處理構筑物一般均分散露天布置,由于包頭地區(qū)冬季較寒冷,有五個月冰凍期,處理構筑物需采取保溫措施,清水池覆土保溫,絮凝池、沉淀池、濾池建在室內(nèi),絮凝池與沉淀池合建,用導流渠連接,各建筑物需有采暖設備的,可采用室內(nèi)集中布置。集中布置比較緊湊,占地少,便于管理和實現(xiàn)自動化操作。但結構復雜,管道立體交叉多,造價較高。(4)水廠內(nèi)道路、綠化、堆場等的平面布置方法:首先對生產(chǎn)構筑物和建筑物進行組合安排,在位置、操作條件、走向、面積等方面統(tǒng)盤考慮。安排時應注意高程、距離、管線和道路等。生產(chǎn)輔助建筑物布置;變電站臨近用電量最大的二泵站。堆砂場應靠近濾池。車庫、值班室宜放在廠區(qū)前。預留面積的考慮。主要指生產(chǎn)設施的擴建用地。生活輔助建筑物布置。宜放在廠前區(qū)內(nèi),如辦公室盡量結合有關建筑物,地位應在水廠進門處,便于聯(lián)系工作,水廠內(nèi)的廁所應遠離水池等生產(chǎn)構筑物,按防護帶距離規(guī)定應不小于10m。水廠生產(chǎn)區(qū)內(nèi)不宜設職工宿舍。鍋爐房盡量靠近采暖房屋中心附近的主導風向下方。堆煤場應靠近鍋爐房。道路、圍墻及綠化帶的布置。通常一般構(建)筑物應設置人行道,寬度1.5-2.0m;構筑物和建筑物之間的車行道,其路面寬為46m,轉彎半徑為6m,縱坡一般不大于1%2%,路面一般采用混凝土、瀝青等材料。凈水構筑物上的主要通道應設欄,欄高1.0m。水廠布置還應注意美觀、充分綠化,在沉淀池周圍,不易種植喬木,以免落葉入池。道路和綠化約占全廠面積的20%30%。(5)水廠總占地面積約為4公頃。3.4.2 水廠高程布置(1)水廠高程布置原則水廠的高程布置應根據(jù)廠址地形、地質條件、周圍環(huán)境以及進水水位標高確定。由于凈水構筑物高程受流程控制,各構筑物之間的高差應按流程計算決定。輔助建筑物以及生活設施則可根據(jù)具體場地條件作靈活布置,但應保持總體的協(xié)調。(2)水廠高程布置及高程計算方法在處理工藝流程中,各構筑物之間水流應為重力流。兩構筑物之間水面高差即為流程中的水頭損失,包括構筑物本身,連接管道、計量設備等水頭損失在內(nèi)。水頭損失應通過計算確定,并留有余地。處理構筑物中的水頭損失與構筑物形式和構造有關,該水頭損失應包括構筑物內(nèi)集水槽(渠)等水頭跌落損失在內(nèi)。(數(shù)據(jù)詳見給排水設計手冊第三冊。)各構筑物之間的連接管(渠)斷面尺寸由流速決定,當?shù)匦斡袝r當坡度可以利用時,可選用較大流速以減小管道直徑及相應配件和閥門尺寸,當?shù)匦纹教箷r,為避免增加填、挖土方量和構筑物造價,宜采用較小流速。在選定管(渠)到流速時,應適當留有水量發(fā)展余地。連接管(渠)的水頭損失(包括沿程和局部)應通過水利計算確定。當各項水頭損失確定之后,便可進行構筑物高程布置。構筑物高程布置與廠區(qū)地形、地質條件及所采用的構筑物形式有關。當?shù)匦斡凶匀黄露葧r,有利于高程布置;當?shù)匦纹教箷r,高程布置中既要避免清水池埋入地下過深,又應避免絮凝沉淀池在地面上抬高而增加造價,尤其是當?shù)刭|條價差、地下水位高時。本設計高程計算方法如下:以清水池最高水位為相對標高0.00,加上從清水池到濾池連接管段的沿程水頭損失、各個局部水頭損失以及濾站本身的水頭損失,得到濾池的過濾水位相對標高,根據(jù)濾池高度設計,可以得到濾池底標高,以此類推到絮凝池,檢驗絮凝池底標高是否高于最大冰凍深度,如果高于則將整套處理構筑物標高向下移動,直到池底在最大冰凍深度之下。再根據(jù)水廠進水水位和絮凝池水位高差及二者間的水頭損失,確定一泵站所需揚程,根據(jù)揚程和流量選泵。同理根據(jù)市政管網(wǎng)供水壓力要求和清水池水位差及二者間的水頭損失,確定二泵站所需揚程,根據(jù)揚程和流量選泵。具體計算如下:1)處理構筑物水頭損失:處理構筑物中的水頭損失與構筑物的型式和構造有關,具體根據(jù)設計手冊第3冊表15-13(P868)進行估算,估算結果如下表所示。凈水構筑物水頭損失估算值:表3-1 構筑物水頭損失構筑物名稱水頭損失(m/s)絮凝池0.5沉淀池0.29普通快濾池2.142)連接管線水頭損失:連接管線水頭損失(包括沿程和局部)應通過水力計算確定,計算常用的公式為: 式中沿程水頭損失,; 局部水頭損失,;單位管長的水頭損失;連通管段長度,;局部阻力系數(shù);連通管中流速,; 重力加速度,。(1)絮凝池至沉淀池,絮凝池與沉淀池合建,其損失取0.1m。(2)沉淀池至濾池連接管線水頭損失:a)沿程水頭損失沉淀池至濾池連接管采用鋼管,管長(按最不利情況計算)。i=0.016,管長22m算得沿程損失為:b)局部水頭損失:管內(nèi)流速,則管路局部水頭損失為:c)總水頭損失:(3)濾池至清水池連接管線水頭損失a)沿程水頭損失濾池至清水池連接管采用鋼管,管長,i=0.016。則四閥濾池至清水池連接管沿程損失為:b)局部水頭損失:管內(nèi)流速,則管路局部水頭損失為:c)總水頭損失:(4) 清水池至吸水井連接管線水頭損失:a)沿程水頭損失清水池至吸水井連接管采用鋼管,管長,i=0.0027至清水池連接管沿程損失為:b)局部水頭損失管內(nèi)流速,則管路局部水頭損失為:c)總水頭損失:2. 處理構筑物高程確定水廠高程圖見圖。表3-2 連接管段水頭損失及高程推算連接管段管段長度(m)沿程水頭損失(m)構筑物損失(m)局部水頭損失(m)水頭損失總和(m)起點水面高程(m)終點水面高程(m)清水池濾池350.562.140.373.070.003.07濾池沉淀池220.3520.290.521.1623.074.23沉淀池絮凝池進水渠0.50.10.64.234.83二泵站及吸水井的計算 根據(jù)清水池到吸水井的水頭損失,吸水井最低水位和最高水位分別比清水池的最低和最高水位低0.31米,市政管網(wǎng)所需壓力0.46MPa,約為46米水柱,泵站損失2米,吸水井損失0.3米,泵站揚程為46+3.5+2.3=51.8m,為了留一定富裕量,二泵站揚程約為53米。以上所用高程均為相對標高,清水池最高液面標高0.00米,絕對標高1005.03米,即所有相對標高加上1005.03米的絕對標高。3.5 構筑物設計3.5.1 絮凝池機械攪拌絮凝池(水平軸式機械攪拌絮凝池)(1)設計原則和要點為保證運行,應設兩套平行的處理構筑物(每套按設計流量的1/2計算)。考慮一套檢修停產(chǎn)時,保證供水。 池型匹配:反應池和沉淀池的池寬池高盡量相等或一致。同寬:保證配水均勻;高度一致:避免不均勻沉降。機械攪拌絮凝池(水平軸式機械攪拌絮凝池)應注意以下幾點:池數(shù)一般不少于2個。攪拌器排數(shù)一般為34排(不應少于3排),水平攪拌軸應設在池中水深1/2處。 絮凝時間宜為1520min。池內(nèi)攪拌設34檔,漿板線速度由第一檔的0.5m/s逐步減至末檔的0.2m/s。 葉輪直徑應比絮凝池水深小0.3m,葉輪盡端與池子側壁間距0.2m。水平軸式絮凝池每只葉輪的漿板數(shù)一般為46塊,漿板長度葉輪直徑的75%。每根攪拌軸上漿板總面積宜為水流截面積的10%20%,不宜25%,每塊漿板的寬度為漿板長的1/101/15,一般為1030cm。池身一般為34m。(2)設計內(nèi)容采用水平軸式機械攪拌絮凝池,兩座,設計流量采用高日流量加上水廠自用水量,每座絮凝池處理水量1750 m3/h。絮凝池單池總容積583.33立方米。為了和沉淀池寬度高度上能夠匹配,設計每池池長15m,寬10.8m,池高為3.6m,超高0.3m。設計水平攪拌軸數(shù)為三排,每排設計三個攪拌器。每個攪拌器長3.33m,攪拌器間的凈距和其離壁的距離為0.2m。攪拌器外緣直徑為3.3m,攪拌器間的凈距和其離壁的距離為0.15m。每個攪拌器上裝有四塊葉片,葉片寬度b采用0.2m。3.5.2 斜管沉淀池(1)設計原則和要點斜管斷面一般采用蜂窩六角形或山形,其內(nèi)徑或邊距d一般采用2535mm。斜管長度一般為8001000mm左右,可根據(jù)水力計算結合斜管材料決定。斜管的水平傾角常采用60o。斜管上部的清水區(qū)高度,不宜小于1.0m,較高的清水區(qū)有助于出水均勻和減少日照影響及藻類繁殖。斜管下部的布水區(qū)高度不宜小于1.5m,為使布水均勻,再沉淀池進口處應設穿孔墻或隔柵等整流措施。積泥區(qū)高度應根據(jù)沉泥量、沉泥濃縮程度和排泥方式等確定。排泥設備可采用穿孔管排泥或機械排泥。斜管沉淀池采用側面進水時,斜管傾斜以反向進水為宜。斜管沉淀池的出水系統(tǒng)應使池子的出水均勻,其布置與一般澄清池相同,可采用穿孔管或穿孔集水槽等集水。(2)設計內(nèi)容每座設計處理水量1750 m3/h,顆粒沉降速度:u=0.35mm/s,清水區(qū)上升流速2.53.0mm/s,選用v=3.0mm/s,即表面負荷。采用塑料片熱壓六邊形蜂窩管,管厚0.4mm,邊距d=30mm水平傾角=600,清水區(qū)面積163.3m2,其中斜管結構占用面積按3%計,則實際清水區(qū)需要面積168.2m2,設計尺寸沉淀池寬10.8m,池長15.5m,設計平面尺寸10.8m15.5m。斜管總長按1000mm計。采用保護高度0.3m,清水區(qū)高度1.2m,布水區(qū)高度1.5m,穿孔排泥槽高度0.8m,斜管垂直高度0.87m,總高H為4.67m。集水系統(tǒng)采用集水穿孔管,設20個集水槽,槽中心距1.4m,最外側槽距池壁1.4m,每槽流量0.0245m3/s,流量超載系數(shù)為1.21.5,取1.5,集水槽寬0.24m。中間設一條集水渠,寬為0.68m。集水槽兩側各設置間距為133mm的小孔37個。進口采用穿孔墻,流速,采用0.15m/s,單孔面積等于一塊磚面積0.0072,孔口個數(shù)為454。出水設導流渠。采用穿孔排泥。斜管內(nèi)流速為0.289m/s,沉淀時間為5.77min。3.5.3 普通快濾池(1)設計原則和要點濾池數(shù)量的布置不得少于2個,濾池個數(shù)少于5個時宜采用單行排列,反之可用雙行排列,單個濾池面積大于50平方米時,管廊中可設置中央集水渠。單個濾池的面積一般不大于100平方米,長寬比大多數(shù)在1.25:1 1.5:1之間,小于30平方米時可用1:1,當采用旋轉式表面沖洗時可采用1:1.2:1.3:1。濾池的設計工作周期一般在1224個小時,沖洗前的水頭損失一般為2.02.5m。對于單層石英砂濾料濾池,飲用水的設計濾速一般采用810米/小時,當要求濾后水濁度為1度時,單層砂濾層設計濾速在46米/小時,煤砂雙層濾層的設計濾速在68米/小時。濾層上面水深,一般為1.52.0米,濾池的超高一般采用0.3米。單層濾料過濾的沖洗強度一般采用1215L/sm2,雙層濾料過濾沖洗強度在1216L/sm2。單層濾料過濾的沖洗時間在75分鐘,雙層濾料過濾沖洗時間在86分鐘。(2)普通快速濾池在建造設計中注意的問題配水系統(tǒng)干管末端應裝有排氣管;濾池底部應設有排空管;濾池閘閥的起閉一般采用水力或電力,但當池數(shù)少時且閥門直徑等于小于300mm時,也可采用手動;每個池應裝上水頭損失計和取樣設備;池內(nèi)與濾料接觸的壁面應拉毛,以避免短流造成出水水質不好;池底坡度約為0.005,坡向排空;各種密封渠道上應設入孔,以便檢修;(3)設計內(nèi)容設計一座普通快濾池,內(nèi)部為8個濾池。每個尺寸為L=9.4m,B=4.8m。面積為45.12m2。濾池總面積為360.96m2。.處理水量為84000m3/d,濾速為10m/h,實際工作時間為23.8h,沖洗強度q=14L/(m2s)。進水渠斷面:渠寬為B=1m,水深為0.8m,渠中流速:v1=1.21 m/s分兩條總進水管,每條進水管流量為0.485m3/s,管徑為DN700mm, 管中流速為1.26m/s。濾池高度:支承層高度:H1采用0.45m,濾料層高度:H2采用0.7m,砂面層高度:H3采用1.6m,保護高度:H4采用0.30m故濾池總高:H=H1+H2+H3+H4=0.45+0.7+1.6+0.30=3.05m3.5.4 加藥間及藥庫(1)設計原則和要點1)加藥間布置加藥間宜與藥庫合并布置,布置原則為:藥劑輸送、投加流程順暢,方便操作與管理,力求車間清潔衛(wèi)生,符合勞動安全要求,高程布置符合投加工藝及設備條件。加藥間位置應盡量靠近投加點,建設規(guī)模宜與水廠其他生產(chǎn)性建筑物的規(guī)模相協(xié)調,可布置成各種形狀,一字形、L形、T形較多。倉庫和加藥間應根據(jù)具體情況設置機械搬運設備,加藥間室內(nèi)應設有沖洗設施。加藥間布置應兼顧電氣、儀表自控等專業(yè)的要求。加藥間應保持良好的通風。管溝應設有排水措施,并防止室外管溝積水的倒灌攪拌池邊宜設置排水溝,四周地面坡向排水溝。由加藥間至加注點的加藥管根數(shù)不宜少于兩根,并設置切換閥門,方便檢修。根據(jù)藥劑品種確定加藥管管材,考慮地坪的防腐措施。加藥間藥液池邊應設工作臺,工作臺寬度以1-1.5m為宜。當采用高位溶液池時,操作平臺與屋頂?shù)膬艨崭叨炔灰诵∮?.20m。對于有水解聚丙烯酰胺溶液池的加藥間,因有氨氣放出,室內(nèi)要加強通風設施。冬季使用聚丙烯酰胺的室內(nèi)溫度不低于2oC。2)藥庫布置固體藥庫和液體藥庫儲存池的儲備量應符合設計規(guī)范的規(guī)定,一般可按最大投藥量的1530天用量計算。藥庫宜與加藥間合并布置,室外儲液池應盡量靠近加藥間。藥庫外設置汽車運輸?shù)缆?,并有足夠的倒車道,一般設汽車運輸進出的大門,門凈寬不小于3米?;炷齽┒逊鸥叨纫话悴捎?.52.0米。藥庫一般設置電動葫蘆或電動單梁懸掛起重機。藥庫層高一般不小于4米,窗臺高度高于藥劑堆放高度。藥庫面積根據(jù)儲存量和堆高計算確定,并留有1.5米左右寬的通道以及卸貨的位置。應有良好的通風條件,并應防止藥劑受潮。地坪與墻壁應根據(jù)藥劑的腐蝕程度采取相應的防腐措施。對于存儲量較大的散裝藥劑,可用隔墻分格。(2)設計內(nèi)容1)藥劑選擇選擇混凝劑品種:三氯化鐵,硫酸鋁,堿式氯化鋁(聚合氯化鋁)等。選擇原則:原水水質:如水溫、pH、堿度、色度、濁度等;價格;運輸條件;貨源。根據(jù)氣象水文資料和水源水質資料,原水水溫在4C28C,平均pH值8.05。由于凈化效率高,耗藥量少,出水濁度低,色度小,過濾性能好,溫度適應性高,pH=59(適用范圍寬),操作方便,腐蝕性小,設備簡單,成本較FeCl3低。最終選擇,堿式氯化鋁(聚合氯化鋁)。(2)選擇助凝劑包頭地區(qū)冬季溫度較低,冰凍期長,所以在冬季處理低溫水要加助凝劑。原水濁度較高,所以在冬季選擇適宜處理低溫水的活化硅酸作助凝劑。2)加藥點和投加、混合方式重力投加,操作較簡單,投加安全可靠。水泵混合,在水泵吸水管吸水喇叭口處加藥。混合效果好,節(jié)省動力,大中小型水廠均適用。3)在加藥管上安裝轉子流量計。4)加藥量:選用堿式氯化鋁,最大投加量40mg/L,濃度10%,泵前吸水喇叭口投加。5)溶液池容積17m3 ,矩形,尺寸:(包括超高0.2m),同時備用一個同樣尺寸的溶液池。溶解池容積5.1m3,(包括超高0.2m)6)按15天儲藥量計算加藥間藥庫體積m3,堆積高度1.5m,藥劑總占地面積為283.m2,考慮到藥品的運輸、搬運和磅秤算占體積,不同藥品間留有間隔等,這部分面積按藥品占有面積的30計,則藥庫所需面積: ,設計藥庫大門凈寬3m,藥庫尺寸為3.5.5 加氯間及氯庫(1)設計原則和要點1)加氯間的布置加氯間一般應設在靠近投加地點。加氯量大的加氯間,氯瓶和加氯機應考慮分格。在加氯間出入處,應設有工具箱、搶修用品箱及防毒面具等,照明和通風設備的開關應設在室外。加氯間內(nèi)的管線不宜露在地面,應敷設在溝槽里。應設有磅秤作為校核設備。加氯間及氯瓶間可根據(jù)具體情況設置每小時12次的通風設備,通風管材應考慮防氯腐蝕。加氯設備應保證不間斷工作,一般每種不少于兩套。通向加氯間的壓力水管道應保證不間斷供水,并盡量保持管道內(nèi)水壓穩(wěn)定。當加氯間需要采暖時宜用暖氣。2)液氯倉庫液氯倉庫建筑應防止強烈光線照射,可考慮設百葉窗。液氯的儲備量應按供應和運輸?shù)葪l件確定,一般按最大用量的1530天計算。液氯倉庫一般應設在水廠主導風向的下風向,并與廠外經(jīng)常有人的建筑物保持盡可能遠的距離。倉庫外應設有檢察漏氣的觀察孔。應有強制通風設備。消毒藥劑倉庫和加氯間應根據(jù)具體情況設置機械搬運設備。液氯倉庫應設置漏氯報警儀及漏氯吸收裝置或采取其他安全措施。(2)設計內(nèi)容1)加氯間與氯庫合建,平面尺寸:。2)投加點二點加濾,一點在斜管沉淀池出水渠濾前加氯,另一點在濾池清水渠濾后加氯。設計水量為最高日水量及水廠自用水量,加氯量為3.0mg/L,倉庫儲量按15天計算3780kg/月。3)氯瓶數(shù)量4個1噸氯瓶(HD=2020mm800mm)44)四臺加氯機,兩用兩備,型號REGAL2100,加氯量1-20kg/h。5)為防止氯泄漏造成嚴重的環(huán)境影響,設置漏氯吸收裝置,吸收液為NaOH。3.5.6 清水池(1)設計原則和要點1)當缺乏制水曲線和供水曲線資料時,對于配水管網(wǎng)中無調節(jié)構筑物的清水池有效容量,可按最高日容水量的10%20%考慮。要復核必要的消毒接觸容量。2)清水池的池數(shù)或分格數(shù),一般不少于兩個,并能單獨工作或分別放空。3)清水池進、出水管應分設,結合導流墻布置,以保證池水能經(jīng)常流通,避免死水區(qū)。4)進水管管徑按最高日平均時水量計算。5)出水管管徑一般按最高日最高時水量計算。6)溢水管管徑一般于進水管相同,管端為喇叭口,管上不得安裝閥門,出口應設置網(wǎng)罩。7)排水管管徑可按2h內(nèi)將余水泄空計算,但最小管徑不得小于100mm,如清水池埋深大,排水有困難時,可在池外設置排水井,也可利用潛水泵直接由清水池抽除。池底應有一定底坡,并設置排水集水坑。8)通氣孔及檢修孔的數(shù)目根據(jù)水池大小而定,通氣孔應設置在清水池頂部并設有網(wǎng)罩,以結合導流墻布置,用氣孔池外高度宜布置有參差,以利空氣自然對流。檢修孔宜設置于清水池進水管、出水管、溢流管和集水坑附近,同時宜成對角線布置,檢修孔設置不宜少于兩個,孔的尺寸應滿足池內(nèi)管配件進出要求,孔頂應設置防雨蓋板。9)為避免水短流和滿足加濾后接觸時間的要求,清水池應設置導流墻,在導流墻底部隔一段距離設置流水孔,流水孔的底緣應與池底相平。10)池頂覆土厚度需滿足清水池抗浮要求,避免池頂面直曬,并應符合保溫要求。11)清水池應設置水位連接測量裝置,水位儀應選擇投入式或與池水不接觸式,便于檢修。(2)設計內(nèi)容設兩個清水池,有效水深取4.4m,超高取0.55m,壓池底水0.3m,則池深為5.25m。進水管:選DN900mm的鑄鐵管。出水管:選DN1000mm的鑄鐵管。溢流管管徑與進水管管徑相同,DN1000mm放空管:選DN600mm的鑄鐵管潛水泵:為便于排水,清水池底應有一定坡度,取i=5。查手冊,選用QXG1350-8.5-45型潛水泵。其流量為375L/s,揚程為8.5m,轉速740r/min,電機功率45kw,效率83%。通氣孔及檢修孔:設9個通氣孔,孔徑為200mm,設2個檢修孔,孔徑為1000mm。導流墻:池內(nèi)每隔10m設一導流墻。導流墻上設過水小孔,孔尺寸為100mm100mm。導流墻與最高水位同高。設超聲波水位指示儀進行水位指示。清水池方形,有效容積按最高日用水量10%設計,單個清水池有效容積4000m3,平面尺寸:30m30m。3.5.7 廠區(qū)給排水及道路圍墻(1)生產(chǎn)廢水排入預沉池,經(jīng)沉淀后送入一泵站吸水井。(2)廠區(qū)給水管網(wǎng)設計、消火栓、灑水栓布置,生活污水和雨水管網(wǎng)按給水排水設計手冊第三冊有關規(guī)定設計,給水管網(wǎng)、污水管網(wǎng)和雨水管網(wǎng)均設計為枝狀管網(wǎng),消火栓布置按有關防火規(guī)范規(guī)定,兩消火栓間距離小于120m,詳細布置見水廠總平面施工圖。(3)廠區(qū)主干道6m,轉彎半徑6m;單車道3.5m,轉彎半徑3.5m;人行道取2m,轉彎半徑2m。(4)圍墻為磚墻。3.5.8 其余附屬構筑物其余附屬構筑物詳細布置見總平面圖及高程圖。第四章 安全措施及人員編制4.1 安全措施4.1.1 處理構筑物、閘門、跨越管等確保供水安全可靠的措施(1)處理構筑物和管線除濾站外均設兩套設備,一套檢修或出現(xiàn)故障時另一套仍可用。(2)設閘閥,供檢修時使用。(3)跨越管作用1)水質好時,可超越絮凝池、沉淀池,直接過濾。2)池子或管路出現(xiàn)故障時使用。4.1.2 供電安全措施廠區(qū)設兩套供電系統(tǒng)以備使用。4.2 人員編制根據(jù)水廠規(guī)模及水廠性質,水廠人員編制見表4-1表4-1 水廠人員編制列表名稱人數(shù)名稱人數(shù)食堂8濾站4二泵站4宿舍3辦公室20機修間9化驗室6泥木工間3鍋爐房2傳達室2管配件堆場2車庫2廠外管道維修5加藥間2浴室2加氯間2電修間5綠化工人3水表間3總計 87第五章 各構筑物的設計計算5.1 設計水量計算Q供=80000m/dQ設=1.05Q供=1.0580000 m/d=84000 m/d=3500 m/h5.2 加藥設計計算1)藥劑品種:堿式氯化鋁Aln(OH)mCl3n-m(PAC)原因:(1)凈化效率高,耗藥量少,出水濁度低,色度小,過濾性能好(2)溫度適應性高,pH=59(適用范圍寬)(3)操作方便,腐蝕性小,設備簡單,成本較FeCl3低(4)是無機高分子化合物2)加藥量:參考給水排水工程常用數(shù)據(jù)速查手冊中國各地投加混凝劑資料,原水水質濁度平均為200NTU,最高為1000NTU,最低為50NTU,與蘭州黃河相似。故Aln(OH)mCl3n-m最高投加量為40 mg/L,最低為5 mg/L。3)加藥設備:加藥方式:泵前重力加藥溶液池容積:=16.787取17m式中:混凝劑(PAC)的最大投加量(mg/L)溶液濃度,一般取5%-20%,本設計取10%;處理水量,本設計為3500 每日調制次數(shù),一般不超過3次,本設計取2次。溶液池尺寸:LBH =4m3m1.62m,其中包括超高0.2m。溶液池設兩個,一用一備,置于室內(nèi)地面上,以便交替使用,保證連續(xù)投藥溶解池容積:式中: 溶解池容積(m3 ),一般采用(0.20.3);本設計取0.3 溶解池尺寸:LBH = 2.5m2m1.22m,溶解池設兩個,超高為0.2m。藥庫的設計參數(shù):混凝劑堿式氯化鋁所占體積:T15=Q15=8400015=50400kg=50.4t 式中: T15藥劑按最大投藥量的15d用量儲存a堿式氯化鋁最大投加量(mg/l),本設計取40.0mg/lQ處理水量(m/d)。 聚合氯化鋁的相對密度為1.19,則算占體積V=藥品放置高度為1.5m,則所需面積為A=28.3 m ??紤]到藥品的運輸、搬運和磅秤算占體積,不同藥品間留有間隔等,這部分面積按藥品占有面積的30計,則藥庫所需面積:,則藥庫尺寸LBH=9m5m5m(藥庫層高一般不小于4m,本方案取5m)。加藥間、藥庫布置:平面尺寸:一字型,藥庫與加藥間合并布置5.3 混合設備設計計算水泵混合(設備簡單,混合充分,效果好,不另消耗動能):投放點與反應池距離小于120米5.4 機械攪拌絮凝池設計計算(1)采用機械絮凝池(水平軸式機械攪拌絮凝池)原因:絮凝效果好水頭損失小可適應水質,水量變化(2)絮凝池尺寸:絮凝池設計2組,每組設1池,每池設計流量為Q= 1/2Q設=3500/2=1750m/h每池容積W=583.33 m式中:Q每池設計流量(m/d);T絮凝時間,一般為15-20min,本設計取20min。根據(jù)水廠高程系統(tǒng)布置,水深H=取3.6m,超高0.3m,則池長: LaZH=1.333.6=14.04m式中:a系數(shù),一般采用1.0-1.5;Z攪拌軸排數(shù)(34排),本設計為3排。L=15m池寬 B=10.8m,所以,絮凝池的尺寸為LBH=15m10.8m3.9m2)攪拌設備:每排設三個攪拌器每個攪拌器長:l=(10.8-40.2)/3=3.33m式中:0.2攪拌器間的凈距和其離壁的距離為0.2m。攪拌器外緣直徑:D=3.6 -20.15=3.3m式中:0.15攪拌器間的凈距和其離壁的距離為0.15m。每個攪拌器上裝有四塊葉片,葉片寬度b采用0.2m,每根軸上漿板總面積為3.30.243=7.92m,占水流截面積10.83.6=38.89m的20每個攪拌器旋轉時克服水阻力所消耗的功率:各排葉輪漿板中心點線速度采用:v=0.5m/s, v=0.35m/s, v=0.2m/s。葉輪漿板中心點旋轉直徑D0=3.3-0.2=3.1m。葉輪轉速及角速度分別為:第一排:n=3.08r/min, w=0.308rad/s第二排:n=2.16r/min,w=0.216rad/s第三排:n=1.24r/min,w=0.124 rad/s漿板寬長比=0.041,查手冊得=1.10
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