城市给水工程净水厂设计计算.docx
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1、城市给水工程净水厂设计计算1.I取水泵房设计计算1.Ll进水室设计计算112格网设计计算1.L3其它计算与设备选型1.1.4水泵设计计算12115真空泵和排水泵设计计算18116泵房平面布置211.1.7高程布置251.2 反应沉淀池设计计算33121混合设计计算33122折板絮凝池设计计算341.2.3平流式沉淀池设计计算441.3 V型滤池设计计算5111滤池设计参数521L2滤池分格及平面尺寸计算541.1.3滤池进水及布水系统55114V形槽设计计算581.1.5 滤池深度计算60水封井设计计算611.1.7配气配水系统设计计算6311.8冲洗水泵设计计算681.1.9鼓风机设计计算7
2、51.LIO中央排水渠设计计算791.LIl清水总渠设计计算801.L12排水总渠设计计算801.4 清水池设计计算80141容量计算801.4.2尺寸计算81143清水池配管布置82144清水池各部分标高841.5 二级泵房851.5.1 水泵选型85152水泵基础计算88153吸水管、出水管计算89154真空泵设计计算91155排水泵设计计算93156泵房平面布置94157吸水井布置97158其它布置要点1001.5.9 平面尺寸确定10015IO高程确定1011.6 加药间105161药剂选择与投药量1051.6.2 药剂投加系统1061.6.3 其它布置要求1101.7 加氯间1101
3、71液氯消毒原理Ill172加氯量Ill173加氯设备11217.4其它布置要点1121.8 平面布置图113平面布置原则1131.8.2水厂道路布置1141.8.3 水厂构筑物布置形式1151.8.4 水厂附属构筑物布置1161.8.5 生产管线布置1191.8.6 管线埋深1211.9 高程布置图122191各构筑物之间的连接管道的水头损失1221.9.2净水构筑物的水头损失125193各构筑物标高的计算1251.1 取水泵房设计计算本设计中给水水源为B市北部一条自西向东流淌、水质良好的河流,取水河流断面图见图l.lo根据给水排水设计手册(第03册)城镇给水4.4.1.2条中对于不同水源的
4、典型取水形式的介绍,由于河流的河岸坡度较陡,主流靠近河岸,岸边水深较深,同时,地质条件较好,具有岩石基础,所以采取岸边合建式取水构筑物。并且底板呈阶梯式布置,这种布置可以充分利用水泵吸水高度以减小泵房的深度,从而减少挖土方量,有利于施工和降低造价。但是水泵启动需要抽真空,所以在泵房设计时要注意对真空泵的选择。取水泵房按最高日平均时用水量+水厂自用水量(5%)设计,一次性建成。所以取水水量为Q=8871.4m3h=2.47m3s(3-1)图1.1取水河流断面图1.1.1 进水室设计计算(1)进水室设计要点:1)水通过进水孔进入进水室,本设计中河流的最高水位为297.00m,最低水位为282.00
5、m,变幅为15m,超过6m,所以设置两层进水孔,由于最高水位是按照百年一遇设计的,如果在最高水位下设置进水孔,则这一层进水孔用到的机会很少。所以在最低水位下设一层进水孔,在常水位下设置一排进水孔。两层进水孔采用并列分层布置。上下两层进水孔的尺寸相同。初步设计选用5台泵,所以每层设置5个进水孔,则进水室墙壁上共有10个进水孔孔洞。2)进水室横向分为独立的5格。采用一台泵设置一个分格,一个格网。各个分格是相互连通的。3)进水孔口高宽比宜尽量符合标准设计的格栅和闸门尺寸,因此可先确定格栅尺寸再设计进水墙孔尺寸。4)本设计中上层进水孔的上缘在常水位下LOm,下层进水孔的上缘在设计最低水位以下0.5m。
6、(2)格栅设计计算:1)格栅面积计算:错误!未指定书签。F0=(m2)(3-2)式中Q设计流量(m3s),为21.3万吨/天,即2.47m3/s;Ki格栅的堵塞系数,采用0.75;K2一栅条引起的面积减小系数为K2=(3-3)其中b栅条净间距(mm),采用30-50mm,取50mm;S栅条厚度(mm),取10mm;K2=0.833V0一允许过栅流速,岸边式取水构筑物,在无冰絮的情况下为0.4-1.0r3s,取0.6m3/s;故:Fo=-=6.59m2每层共有5个格栅,每个格栅的面积f=1.32m2通过参考S321图集选择进水孔及格栅尺寸:表Ll格栅尺寸参标准图号型号进水口尺寸(mm)格栅尺寸(
7、mm)有效面积(m2)BiHiBHS321-91200100O1300IlOO1.002)将栅条放在进水孔外侧的导槽中,可以拆卸,以便清洗和检修。3)格栅与水平面最好布置成65。-75。的倾角,但实际上多采用90oo4)水通过格栅的水头损失一般采用0.05-0.10m,0.10mo1.1.2 格网设计计算格网分为平板格网和旋转格网两种。平板格网的优点是构造简单,占地面积较小,可以缩小进水室尺寸。在中小水量、漂浮物不多时采用较广。其缺点是冲洗麻烦;网眼不能太小,因而不能拦截较细小的漂浮物;每当提起格网冲洗时,一部分杂质会进入吸水室。旋转格网构造复杂,所占面积较大,但是冲洗较方便,拦污效果较好,可
8、以拦截细小的杂质,故宜用在水中漂浮物较多,取水量较大的取水构筑物。由于本设计河水中漂浮物不多,故采用平板格网,一般不设置格网室,将格网设置在进水室与吸水室之间的隔墙前后。(1)格网一般设计要点:1)采用平面格网,一般不设置格网室,可将格网设置在进水室与吸水室之间的隔墙前后。2)进水室宽度b应根据水流通过格网时能到达均匀的要求确定,取2.0m。(2)平板格网面积计算:平板格网面积按下式计算:F1错误!未指定书签。(m2)(3-4)式中Q设计流量,2.47m3/s;Vi过网流速,一般采用030.5ms,本设计取0.4ms;Ki网丝引起的面积减小系数,Kl=(3-5)其中b网眼尺寸(mm),取10m
9、m10mm;d网丝直径(mm),取2mm;Ki=0.69K2格网堵塞面积减小系数,一般为0.5;水流收缩系数,可采用0.640.8,取0.8;故:F=22.37m2设5个格网,则单个格网面积为4.48m2o通过参考S321图集选择平板格网的尺寸:表L2格网尺寸参数型号进水口尺寸(mm)格网尺寸(mm)有效面积(m2)BiHiBHCl420002000213021302.76(3)平板格网构造:1)平板格网采用槽钢或角钢做成框架,把金属网固定在框架上。2)每格设置1个格网,并列设置,共5个格网。3)网格钢丝的材料采用镀锌钢丝,并在制成后涂防腐漆。4)通过格网的水头损失,一般采用0.10H5m,取
10、0.15m。1.L3其它计算与设备选型(1)标确定操作平台的标高:操作平台的标高=河流设计最高水位+浪高+保护高度=297.0+1.00+0.50=298.5m,由于室外地坪为300.Om,所以操作平台标高取300.0m。进水室最低水位标高:进水室最低水位标高二河流设计最低水位-格栅水头损失=282,0-0.10=281.9m吸水室最低水位标高:吸水室最低水位标高二进水室最低水位标高格网水头损失=28L9-0.15=28L75m进水孔标高上层进水孔上缘的标高二常水位-L0=292.0-1.0=291.0m;下缘的标高二上缘标高-1.0=291.0-1.0=290.0m下层进水孔上缘的标高二最低
11、水位-0.5=282.0-0.5=281.5m;下缘的标高=上缘标高-1.0=281.5-1.0=280.5m(2)启闭设备在进水间的进水孔、格网和横向隔墙的连通孔都设有启闭设备,以便在进水间冲洗和设备检修时使用。此外当采用上层进水口进水时,利用闸板关闭下层进水孔,从而避免下层进水口处河流的泥沙量较高而进入到进水室当中。启闭设备采用闸板,进水口采用QFZh94W-0.5轻型电动方闸门,规格为160OmmXI600mm。进水室、吸水室隔墙设置QYZh24W-0.5轻型圆闸门,规格为DN800o(3)进水间起吊设备起吊设备的作用是将进水间中的格栅、格网、闸板等设备提起进行检修或冲洗。本设计中吊格栅
12、和格网的起重机都采用CDl-24D型电动葫芦。相关参数如下:表1.3起重设备尺寸参数型号起重量t提升高度m工字钢型号总重量KgCDi1-24D12416-28bGB706-65205CDl-24D型电动葫芦吊顶距离操作平台地面高度:H=a+b+c+d+e+f(3-6)式中a起吊架顶部距工字钢梁顶部高度,取200mmob工字钢梁的高度,为280mm。c工字钢梁至吊钩的高度,为750mm。d被提升物件的高度,取进水间最大物件的高度,2130mm;吊起物底部与地坪的高度,取300mm。因此H=200+280+750+2130+300=366Omm取3700mm,则起吊架标高=300.0+L70=30
13、L70m。(4)排泥及冲洗设备1)为了冲洗底部泥沙,吸水室底部设置具有高压水的喷嘴,利用高压水边冲洗边排泥。2)清洗平板格网及格栅可采用电动吊车,将格网、格栅沿导向槽提起,用压力水冲洗。为了便于运行管理和清洗,可在格网前后装设测量水位的仪表或标尺。1.L4水泵设计计算(1)水泵流量一级泵站的设计流量为:Q=8871.4m3h=2.47m3s(3-7)(2)水泵扬程估算H=HI+h1+h2+h3(3-8)其中:Hi取水水源最低水位与净水厂内第一个净水构筑物的几何高度(水在净水厂内是重力自流)。hl吸水管、出水管路总水头损失,moh2输水管路总水头损失,moh3富裕水头,mo取2m。本设计中,取水
14、水源最低水位是282.00m,净水厂地坪标高为300.0Om,设净水厂第一个净水构筑物高出地坪4.00m,则:H=300.00+4.00-282.0=22.00m吸水管内流速为1.5-2.0ms,压水管内流速为2.0-2.5ms,取吸水管流速为2.0ms,压水管流速为2.0ms,局部阻力系数取8.0(忽略沿程损失),则h=v22g=8.0X2.0229.81=1.63m(39)水泵采用两根输水管,双管并行,每根输水管流量为Q=8871.42=4436.7m3h=1232.42Ls采用DNlOOO,流速为1.57ms,输水管长200m,则输水管沿程水头损失为052m,设局部水头损失为沿程水头损失
15、的10%,为0.052m,则输水管总水头损失为h2=0.52+0.052=0.572r11o则水泵的设计扬程:H=22.0+1.63+0.572+2.0=26.2m(3)水泵选型根据设计流量及设计扬程,参考给水排水设计手册11册,选择5台500S35型水泵,四用一备,水泵主要参数如下:表1.4500S35型水泵主要参数型号流量扬程转速轴功率电动机功率效率吸上高度重量m3/hmr/minkWkW%mKg500S35234028970209.9280854.02210以上是泵在最高效运行条件下的参数,而实际运行中,四台泵均开启,每台泵的流量为616.21Ls,扬程为28.95m。进行事故校核,当其
16、中一根输水管坏掉,则由另一根承担70%的流量,此时,输水管流速为2.2ms,水损为0.97m,水泵的扬程为31.22m,水泵扬程的增加量大于输水管水头损失的增加量,所以,通过事故校核,选泵合适。水泵外形及安装尺寸:图1.2500S35型水泵外形尺寸表1.5500S35型水泵的外形尺寸型号外形尺寸LLiL213BBiB2B3500S351371.576676058013506301020800(4)水泵基础设计计算:由于水泵功率在100KW以上,所以采用无底座安装。图L3500S35型水泵安装尺寸表1.6500S35型水泵安装尺寸型号安装尺寸BAL2L?B3n-dH500S35760790987
17、5808004-32500水泵的螺栓直径为42mm,则螺孔中心距离基础边缘30Omm,取400mm,电动机螺栓直径为32mm,则螺孔中心距离基础边缘150-20Omm,取300mm。基础长度L=580+987+760+400+300=3027mm,取3100mmo基础宽度B=800+400+400=1600mmo基础高度H=20d螺+50+150=20x42+50+150=1040mm。水泵基础顶面高出室内地坪400mm,本设计采用整体式基础,以增大刚度。(5)吸水管和出水管计算:根据给水排水设计手册(03册)城镇给水,吸水管直径在250-100Omm内的,流速可取L2-1.6ms,在1000
18、1600mm内的,流速可取1.5-2.0ms;出水管直径在250100Omm及1OOOmm-1600mm内的,流速可取2.0-2.5So1)吸水管设吸水管流速为L5ms,流量为0.62m3s,则吸水管管径为:D=726mm(3-10)取管径为800mm,此时流速为:V=1.234ms(3-11)2)出水管:设出水管流速为2.0ms,流量为0.62m3s,则出水管管径为:D=629mm(3-12)取管径为60Omm,此时流速为:V=2.20ms(3-13)所以,水泵的吸水管管径为DN800,出水管管径为DN600o1.1.5真空泵和排水泵设计计算(1)真空泵设计本设计泵房中的水泵为非自灌启动,需
19、要靠真空引水启动。采用的真空引水方式为真空泵直接抽气引水方式,即每次启动水泵时,先启动真空泵,待泵顶充水后,再启动水泵,并停止真空泵。优点是水头损失小,启动迅速,效率较高。缺点是真空泵装置和真空管路复杂,真空泵自动启停频繁,初始运行抽气时间长。1)真空泵抽气量W:真空泵根据抽气量选择用大泵计算,真空泵的抽气量W计算得:W=K(m3min)(3-14)式中Wi吸水管内空气容积(m3),吸水管管径为800mm,查表得,空气量为0.503nrVmin,吸水管长度取8m,WI=O.503x8=4.03m3;W2泵壳内空气容积,大约相当于吸入口面积乘吸入口到出水闸门的距离(m3),取1.38m3,W2=
20、L140.8242.17=1.09m3;Hg大气压的水柱高度(m),取10.33m;Zs水泵的安装几何高度(m),IZ2.70m;T水泵充水时间(min),不宜超过5min,取5min;K漏气系数,采用L05L10,(LlOo计算得:W=l.10=1.53m3min2)最大真空值HiXHrmax=Zs9.81=2.709.81=26.49(kPa)(3-15)选择SZ2型真空泵两台,一用一备,两台共用一个气水分离罐。采取一字型摆放,参数如下:表1.7真空泵选型参数真空泵型号抽气量(m3min)电动机型号功效(kW)一字型布置L1BSZ21.65JO2-52-41041001500700(2)排
21、水泵设计泵房中设置10001000100O的集水坑,体积为1.0m3,设20min内抽完,则可知排水泵的流量为:Q=3(m3h)(3-16)取选QX5-10-030型潜水泵,流量5m3h,扬程为IOm。选两台,一用一备,。具体参数如下:表1.8QX5-10-030型潜水泵主要参数型号流量扬程转速功率电压配用水管内径重量m3/hmr/minkwkwmmKgQX5-10-030510280O0.32203818排水管将水排入IOomm宽的排水沟,排水沟以1%的坡度坡向集水井,由集水井中的潜水泵将水排出。1.1.6泵房平面布置(1)机组布置取水泵房的平面采用矩形布置,本设计中有5台500S35卧式离
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