某水廠工藝及供水泵站設計

1、鄭州大學畢業(yè)設計（論文）題 目： 某水廠工藝及供水泵站設計 指導教師： 職稱： 副教授 學生姓名： 學號： 專 業(yè)： 給水排水工程 院（系）： 水利與環(huán)境學院 完成時間： 2012.06 2012年 06 月 02 日目錄摘要1Abstract21 前言31.1 工程概況31.2 設計依據(jù)31.3 設計的主要內容42給水廠工藝設計42.1 給水廠工藝流程的選擇42.2 設計用水量52.3 跌水曝氣設計62.4 溶液池與溶解池62.4.1 溶液池設計計算62.4.2 溶解池設計計算72.5 混凝劑投加與混合設備72.6 穿孔旋流絮凝池82.6.1 設計參數(shù)82.6.2 設計計算82.7 斜管沉淀

2、池92.7.1 設計參數(shù)92.7.2 沉淀池設計計算92.8 普通快濾池102.8.1 設計數(shù)據(jù)102.8.2 設計與計算112.9 加藥加氯間的設計與計算152.9.1 加氯量計算.152.9.2 儲氯量計算162.10 清水池162.10.1 設計水量162.10.2 清水池容積計算162.11 水廠排水設施173 二級供水泵站173.1 泵站設計流量173.2 泵站設計揚程183.3 水泵選型183.3.1 水泵選型規(guī)范183.3.2 選泵要點183.4 水泵機組布置及其基礎193.4.1 機組基礎尺寸的確定193.5 確定水泵安裝高程193.6 水頭損失及流程標高計算203.7 選擇輔

3、助設備并布置223.7.1 起重設備223.7.2 引水設備223.7.3 排水設備223.7.4 通風設備223.7.5 計量設備233.8 泵房平面尺寸及建筑高度的確定233.8.1 泵房平面尺寸的確定233.8.2 泵房高度確定244 管路工程244.1 吸水管路244.1.1 進水管設計要求244.1.2 進水管管材和管徑確定244.1.3 進水管管路附件254.2 出水支管254.2.1 出水管設計要求254.2.2 出水管管徑確定254.2.3 出水管管路附件254.2.4 進水管水頭損失校核254.3 輸水管線264.3.1 輸水管線設計要求264.3.2 管線布置274.3.3

4、 管路條數(shù)、管材和管徑確定274.3.4 管道附件布置27結論28致謝29參考文獻30附件附件一 外文文獻附件二 外文翻譯附圖一 水廠平面布置圖附圖二 水廠工藝流程圖附圖三 供水泵房上層平面圖附圖四 供水泵房下層平面圖附圖五 供水泵房11剖面圖附圖六 供水泵房22剖面圖 摘要 隨著經(jīng)濟的發(fā)展，鄉(xiāng)村地區(qū)對生活飲用水水質提出越來越高的要求。為了安全可靠的滿足鄉(xiāng)村地區(qū)的這一要求，本設計為某城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水工程設計，為了安全可靠的滿足該鄉(xiāng)鎮(zhèn)用水的要求進行給水設計。結合當?shù)卦此|及地質條件等具體情況，本設計的主要內容包括：水廠工藝及供水泵站工藝設計兩部分。給水廠工藝設計主要包括水廠規(guī)模的確定、水廠總體布置

5、、水廠工藝流程、水廠主要構筑物的設計計算以及水廠平面布置設計等。供水泵站工藝設計主要有泵站設計規(guī)模確定，泵站總體布置，水泵選型，管線布置，輔助設備選擇布置，并選擇了泵站附屬設施等，在此基礎上確定泵房的平面尺寸和泵房高度以及平面、剖面設計。關鍵詞： 鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水工程 水廠工藝 供水泵站 泵房設計AbstractWith the development of economy,rural areas propose higher and higher demands to the drinking water quality of life.In order to meet the safety and

6、 reliability of the rural areas that demand,This design for a city town water supply engineering design, safe and reliable in order to meet the requirements of the town water water design. Combined with the local source water quality and geological condition, the specific situation, the design of th

7、e main contents include: water technology and water supply pump station process design two parts. To process design includes water water: the scale of the overall layout, water, water, water main structures in the process of the design and calculation, and the layout design of waterworks. Water supp

8、ly pump station process design mainly pump station design size determined, the pump station layout, water pump selection, pipeline layout, auxiliary equipment choice to decorate, and choose the pump station affiliated facilities, etc, and based on this, determine the plane of pump room size and pump

9、 room height and plane, section design.Keywords: Rural water supply engineering Waterworks process Water supply pump station Pump room design1 前言該鄉(xiāng)鎮(zhèn)位于我國華中地區(qū)，人口2.5萬，鄉(xiāng)鎮(zhèn)有一條河流穿過。由于是鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水工程，工業(yè)用水量占鄉(xiāng)鎮(zhèn)用水量比例不是很大，需要根據(jù)河流水資源狀況必須設計出一套適合該鄉(xiāng)鎮(zhèn)特色并考慮將來發(fā)展需要的給水工程。要求給水廠出水水質滿足我國生活飲用水衛(wèi)生標準（GB5749-2006）的要求。本設計主要是完成某鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水廠工藝及供水

10、泵站設計。1.1 工程概況該鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水廠設計水量為最高日用水量與水廠10%的自用水量，擬建的給水廠及供水泵站廠位于史河的附近，擬采用史河水作為該鄉(xiāng)鎮(zhèn)村民生活生產(chǎn)及工業(yè)用水等的水源。河水在水廠內進行凈化處理，要求給水廠供水量不小于最高日用水量。河流源水水質基本符合源水水質標準。河流源水水質檢測報告如表1.1所示。表1.1 原水水質一覽表檢測項目檢測結果檢測項目檢測結果菌落總數(shù)/(CFU/ml)275錳/(mg/l)4.6大腸菌群(MPN/100ml)240鎘/(mg/l)<0.0004（最低檢測限）硫酸鹽/(mg/l)3總硬度98氯化物/(mg/l)34氟化物/(mg/l)0.4鐵/(mg/

11、l)0.05鋅/(mg/l)<0.001（最低檢測限）色度5鉻/(mg/l)<0.002（最低檢測限）臭和味無異臭，無異味氨氮/(mg/l)0.06肉眼可見物無耗氧量/(mg/l)1.4PH值7.3汞/(mg/l)未檢出渾濁度/NTU5銅/(mg/l)0.5硝酸鹽氮/(mg/l)0.8溶解性總固體/(mg/l)460鉛/(mg/l)<0.002（最低檢測限）1.2 設計依據(jù) （1）關于鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水工程及供水泵站工程設計委托書； （2）鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水工程及供水泵站工程設計可行性研究報告； （3）原水水質檢測報告； （4）關于水廠供水水量、接入位置及水壓要求的函件；（5）建設單位提供的輸水

12、管線巖土勘察報告。1.3 設計的主要內容本設計的任務主要是根據(jù)該鄉(xiāng)鎮(zhèn)用水量和水質要求和源水水質情況，以及當?shù)氐牡匦?，設計出適合該鄉(xiāng)鎮(zhèn)具體情況要求的給水工藝和供水泵站。本設計的主要內容包括：（1）給水工藝及供水泵站設計；（2）根據(jù)源水水質，選擇適宜的水處理工藝流程；（3）管路設計；（4）給水處理廠主要處理構筑物以及的設計、設備的選型及運行參數(shù)確定；（5）繪制水廠的平面圖和工藝流程圖，泵房的平面圖和剖面圖。2 給水廠工藝設計2.1 給水廠工藝流程的選擇水處理工藝流程的選擇應當根據(jù)原水的水質、處理后水應達到的水質要求及設計處理規(guī)模等來確定。在確定工藝過程中，需要進行技術經(jīng)濟比較，優(yōu)先選用。城鎮(zhèn)給水處

13、理廠處理的目的是去除水中懸浮物、膠體物質、細菌及其它有害成分，使處理后的水質能滿足生活飲用或工業(yè)生產(chǎn)的需要。因此，給水處理廠工藝流程的選擇應該根據(jù)原水水質指標和生活飲用水衛(wèi)生標準來確定。表2.1是生活飲用水衛(wèi)生標準GB57492006中的部分水質常規(guī)指標及限值。表2.1 水質常規(guī)指標及限值指標限值指標限值菌落總數(shù)/(CFU/ml)100錳/(mg/l)0.1大腸菌群(MPN/100ml)不得檢出鎘/(mg/l)0.005硫酸鹽/(mg/l)250總硬度450氯化物/(mg/l)250氟化物/(mg/l)1.0鐵/(mg/l)0.3鋅/(mg/l)1.0色度15鉻/(mg/l)0.05臭和味無異

14、臭，無異味氨氮/(mg/l)0.5肉眼可見物無耗氧量/(mg/l)3PH值6.58.5汞/(mg/l)0.001渾濁度/NTU1銅/(mg/l)1.0硝酸鹽氮/(mg/l)10溶解性總固體/(mg/l)1000鉛/(mg/l)0.2通過原水水質檢測項目的檢測結果與生活飲用水衛(wèi)生標準的限值比較得出，該鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水處理廠源水水質菌落總數(shù)、大腸菌群、渾濁度和錳的檢測值均超出標準限值，尤其是錳的含量指標超出限值較多，所以在給水處理廠工藝選擇上應該有單獨的除錳工藝。根據(jù)以上源水水質分析及給水工藝選擇原則，給水廠工藝流程如下圖：圖2.1 給水廠工藝流程圖2.2 設計用水量農(nóng)村給水工程設計供水能力即最高日的用水

15、量應包括下列水量：（1）生活用水量；（2）鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)用水量；（3）畜禽飼養(yǎng)用水量；（4）公共建筑用水量；（5）消防用水量；（6）其它用水量。（1） 生活用水量某鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口數(shù)2.5萬人，設該鄉(xiāng)村戶內有給水排水衛(wèi)生設備無淋浴設備，則由CECS82-96農(nóng)村給水設計規(guī)范查得，其人均用水定額為100L/（人·d），時變化系數(shù)為1.8。則Q1=100×25000/1000=2500m3/d。（2） 鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)用水: Q2取60 m3/d。（3） 畜禽飼養(yǎng)用水量:取大牲口4000頭，則畜禽飼養(yǎng)用水量Q3=4000×50=200m3/d。（4） 公共建筑用水量取生活用水量的15%（規(guī)

16、范要求8%25%）。則Q4=0.15×Q1=375 m3/d。（5） 未遇見用水量和管網(wǎng)漏失水量取生活用水量的15%（規(guī)范要求為15%25%）,則Q5=0.15×Q1=375 m3/d。則最高日用水量Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=2500+60+200+375+375=351Om3/d，Qd取為3500m3/d，時變化系數(shù)為1.8。泵站的處理量Q按最高日的平均時流量計算，即： Q=aQd/T （2.1） 式中 a水廠自用水量的系數(shù)，其值一般在1.101.15，本設計取1.10；T泵站每天工作小時數(shù)，本設計按24h均勻工作考慮。則Q=aQd/T=1.1×350

17、0/24=160.42 m3/h=0.0446 m3/s2.3 跌水曝氣設計跌水曝氣裝置設計的主要目的是對原水曝氣，增加原水中溶解氧量以達到除鐵除錳的效果。跌水曝氣中水自高處自由下落，能挾帶一定量的空氣進入下部受水池，空氣以氣泡形式與水接觸，使水得以曝氣。跌水曝氣的溶氧效率，與跌水的單寬流量、跌水高度以及跌水級數(shù)有關。一般，可采用跌水13級，每級跌水高度0.51.0m，單寬流量2050m³/(h·m)。曝氣后水中溶解氧含量可增25mg/L。本設計跌水節(jié)數(shù)采用2級。第一級跌水高度采用0.7米，第二級跌水高度采用0.5米。取單寬流量q=30m3/（m·h）。在第一級跌

18、水池中水平布置3個噴嘴，噴嘴的噴水半徑為0.5m。水廠最高日用水量為3500(m3/d)，考慮到水廠自身用水量，取系數(shù)為1.10。則跌水堰的寬度為b=Qd/q=1.1×3500/(24×30)=5.35m（兩組）。取設計寬度為5.4m。每級跌水寬度取2.7m。取設計為跌水堰采用鋼筋混凝土預制板，厚度0.2m。每級跌水寬度取0.5m，最上層預制板寬度取1.5m。則每組跌水池的工藝尺寸為2.7m×1.5m×2.1m（考慮堰的厚度為0.2m），跌水池最低池底距地面高度為2.9m。圖2.2 跌水曝氣平面圖和剖面圖2.4 溶液池與溶解池 溶液池設計計算溶液池是配制

19、一定濃度溶液的構筑物，通常用耐腐泵或射流泵將溶解池內的濃藥液送入溶液池，同時用自來水稀釋到所需濃度以備投加。溶液池容積按下式計算： （2.2）式中 W2溶液池容積，m³； 處理的水量，m³/h； 混凝劑最大投加量，mg/L； 溶液濃度，一般取5%20%； 每日調制次數(shù)，一般不超過3次。本設計處理水量Q=aQd/T=1.1×3500/24=160.42 m³/h，混凝劑采用精制硫酸鋁，混凝劑最大投加量=20 mg/L，溶液濃度=15%，每日調制次數(shù)取3次，則由（2.2）式，溶液池的容積為：=0.171m³，取0.175 m³溶液池尺寸L

20、×B×H=0.6m×0.6m×0.7m（考慮安全高度0.2m）。 溶解池設計計算溶解池一般建于地面以下以便于操作，池頂一般高出地面約0.2m，一般采用機械攪拌裝置以加速溶解。小水廠的攪拌裝置可用掛壁式。溶解池容積按下式計算： =（0.20.3) (2.3)式中 溶液池容積，m³；溶解池容積，m³。設計取W1=0.25W2，則溶解池容積W1=0.25×0.17=0.0425 m³，取0.045m³。則溶解池尺寸L×B×H=0.4m×0.4m×0.5m（考慮安全高度0.

21、2m）。底部設管徑D=100mm的排渣管一根。2.5 混凝劑投加與混合設備混凝劑投加設備包括計量設備、藥液提升設備、投藥箱、必要的水封箱以及注入設備等。本設計采用計量泵投加方式，不必另備計量設備，泵上有計量標志，可通過改變計量泵行程或變頻調速改變藥液投加量，最適合用于混凝劑自動控制系統(tǒng)。選用3臺，兩用一備。圖2.3 計量泵投加 1溶液池；2計量泵；3壓水管采管式靜態(tài)混合器作為進入反應池前的氯氣與藥劑混合設備，置于配水井與反應池之間的混合器井內。混合器井：平面尺寸2.4×0.9m，磚混兩座。靜態(tài)管道混合器：DN200×1800mm，水頭損失0.5m，2臺。圖2.4 管式靜態(tài)混

22、合器2.6 穿孔旋流絮凝池穿孔旋流絮凝池是由若干方格組成。分格數(shù)一般不少于6格。各格之間的隔墻上沿池壁開孔?？卓谏舷陆诲e布置，水流沿池壁切線方向進入后形成旋流。第一格孔口尺寸最小，流速最大，水流在池內旋轉速度也最大。而后孔口尺寸逐漸增大，流速逐格減小，以適應絮凝體的成長。 設計參數(shù)穿孔旋流絮凝池分為兩組，每組流量為0.0223m3/s。 設計計算（1）絮凝池體積取絮凝時間為20min，（絮凝時間宜為1525min）。則絮凝池體積為V=QT=0.0223×20×60=26.76m3。由農(nóng)村給水設計規(guī)范要求，每組絮凝池宜分格數(shù)為612格，本設計取6格，每格4.5m3則每格的尺寸

23、大小為L×B×H=2.0×1.5×1.8(m×m×m)（保護高度為0.3m）。（2）絮凝池孔口大小絮凝池孔口流速應按由大到小的漸變流速設計，起始端流速宜為0.61.0m/s,末端流速宜為0.20.3m/s。 取起端流速為1.0m/s，孔口面積A=Q/V=0.0223/1=0.0223m2。取開孔尺寸為0.15m×0.15m。 取中期流速為0.5m/s，孔口面積A=Q/V=0.0223/0.5=0.0446m2。取開孔尺寸為0.21m×0.21m。 取末端流速為0.3m/s，孔口面積A=Q/V=0.0223/0.3=

24、0.0743m2。取開孔尺寸為0.27m×0.27m。采用重力穿孔管排泥方式，管徑為DN150。由池外安裝電動蝶閥控制。穿孔旋流絮凝池平面圖如下：圖2.5 穿孔旋流絮凝池平面圖2.7 斜管沉淀池從水力條件來說，斜管沉淀池水力半徑較小，因而雷諾數(shù)較低，沉淀效果亦較顯著,因而采用斜管沉淀池。斜管沉淀池采用兩組，每組尺寸大小相同。 設計參數(shù)每組設計流量：Q=0.0223m3/s，斜管沉淀池與絮凝池合建。顆粒表面負荷取q=7.2m3/(m2.h)(由規(guī)范得：表面負荷在7.2m3/(m2.h) 9.0m3/(m2.h)，斜管材料采用0.4mm塑料板熱壓成正六角形管，內切圓直徑d=25mm，長1

25、m，水平傾角=60°，垂直高度為0.87m，清水區(qū)高度1.2m，配水區(qū)高度1.5m。 沉淀池設計計算（1）沉淀池尺寸清水區(qū)面積計算由下式得： q=Q/A (2.4)式中 q顆粒表面負荷，m3/(m2.h)； Q設計流量，m3/s。A清水區(qū)面積，m2。則清水區(qū)面積：A=Q/q=0.0223/0.002=11.15m2。采用沉淀池尺寸3×4=12m2，為配水均勻，進水布置在4m長的一側。在3m的長度上扣除無效長度0.5m。因此凈出水面積為(考慮斜管結構系數(shù)1.03)： A，=（3-0.5）×4/1.03=9.7m2采用保護高度0.3m，清水區(qū)高度1.2m，配水區(qū)高度1

26、.5m，穿孔排泥槽高0.80m。斜管高度：h=lsin=1×sin60°=0.87m。池子總高度：H=0.3+1.2+1.5+0.8+0.87=4.67m。（2）校核 雷諾數(shù)Re水力半徑R=d/4=25/4=0.625mm。當水溫20°C時，水的運動黏度為0.01cm2/s。v=Q/Asin60=0.0223/(9.7×sin60)=0.0027m/s。Re=Rv/=0.625×0.27/0.01=16.9。 Fr=v2/Rg=0.272/0.625×981=1.2×10-4。 斜管內沉淀時間：T=l/v=1000/2.7=

27、370s=6.2min（沉淀時間一般在48min）。(3) 穿孔墻孔口大小沉淀池進口采用穿孔墻，排泥采用穿孔管，集水系統(tǒng)采用穿孔集水管。穿孔墻洞口流速Vk=0.1m/s,孔洞面積：W=Q/Vk=0.0223/0.1=0.223m2。每個孔口尺寸定位10cm×10cm。則孔口數(shù)為0.223/（0.1×0.1）=22.3個,取23個。(4) 集水系統(tǒng)沿池長方向布置3條穿孔集水管，集水管中的水匯流到集水槽中。集水管中心距為3/3=1m，每管集水量為：q=0.0223/3=0.0074m3/s。管徑選用150mm的鋼管,集水管雙側開孔,孔徑為25mm,孔數(shù)30,孔距0.2m。取集水

28、渠的渠寬為0.3m,集水渠高度為0.4m。出水管直徑取200mm。(5) 排泥系統(tǒng)排水系統(tǒng)采用穿孔管排泥,穿孔管引水流平行方向布置,共設5根,排泥至集泥渠,集泥渠長8.0m,BH為0.5m0.5m。穿孔管長3.0m,孔眼采取等距布置, 取d=25mm,孔口面積f=0.00049,取孔距s=0.4m。孔眼數(shù)目為m=L/S-1=3/0.4-1=6.5個，取7個 。取穿孔管直徑為100mm,孔眼自下和中垂線呈45°角,并排排列,采用氣動快開式排泥閥。2.8 普通快濾池普通快濾池運轉效果良好，首先是沖洗效果得到保證。適用于任何規(guī)模的水廠。 設計數(shù)據(jù)設計水量：Q=Qd =1.1×35

29、00m3/d0.0446m3/s（設兩座，每座0.0223 m3/s）。濾速：v=9m/h。（規(guī)范要求單層濾料的正常濾速宜為810m/h）。反沖洗強度：q=14L/（s·m2）（規(guī)范要求宜為1215 L/（s·m2）。沖洗時間為6min（規(guī)范規(guī)定為57min）。濾料層厚度取1200mm。膨脹率取25%（規(guī)范規(guī)定為15%25%）。2.8.2 設計與計算(1) 濾池面積及尺寸濾池工作時間為24h，沖洗周期為12h，濾池實際工作時間（式中只考慮反沖洗停用時間，不考慮排放初濾水時間），單座濾池面積為由下式得：F=Q/vt （2.5）式中 F單座濾池面積，m2； Q設計水量，m3/s

30、v濾速，m/h；t濾池實際過濾時間，h。則單座濾池面積F=(1.1×3500)/(9×23.8×2)=8.75m2。取單座濾池的尺寸為L×B=3.5m×2.5m。 (2) 濾池高度承托層高度：采用大阻力配水系統(tǒng)，H1采用0.45m。濾料層高度：濾料采用單層濾料,石英砂顆粒粒徑dmax=1.2mm，dmin=0.5mm,不均勻系數(shù)K<2.0,厚度0.7m。砂面上水深：H3一般為 1.52.0m，本設計采用1.8m。保護高度：H4一般采用0.30m。故濾池總高：H=H1+H2+H3+H4=0.3+0.7+1.8+0.45=3.25m。(3)

31、配水系統(tǒng)（每只濾池）2.6 配水系統(tǒng)剖面圖 干管干管流量：qg=fq=14×8.75=122.5L/s。采用鋼筋混凝土渠道，斷面尺寸為350mm×350mm，長3.5m。起端流速為1m/s。（一般為1.01.5m/s，符合要求）。 支管支管中心間距：一般為0.250.3m，本設計取ag =0.25m。每池支管數(shù)：n=3.5×2/0.25=28根。取每側14根，支管長（）/2=0.925m，取0.93m，式中0.3為考慮渠道壁厚及支管末端與池壁兼具。每根管進口流量=122.5/28=4.375L/s。支管直徑選60mm。支管始端流速：v j =1.5m/s（一般為1

32、.41.8m/s，符合要求）?？籽鄄贾?孔口流速采用4m/s。（一般為3.55 m/s）?？籽劭偯娣e：f=0.1225/4=0.031m2 配水系統(tǒng)開孔比=0.031/8.75=0.35。采用孔眼直徑9mm，每個孔眼面積6.36×10-5m2， 則孔眼總數(shù)M為 481個?？紤]干管頂開1排孔，20個，間距0.175m。每根支管孔眼數(shù)：（481-20）/28=16.5個。取18個孔設二排布置，與垂線成45°夾角向下交錯排列，中心距e=0.925/9=0.1m。支管孔眼布置如圖2.7： 圖2.7 支管孔眼布置圖 孔眼水頭損失支管壁厚采用：=5mm。流量系數(shù)：=0.65。水頭損失計

33、算由下式可得： h2=()2 （2.6）式中 h2濾池配水系統(tǒng)水頭損失，m； q反沖洗強度，L/(s·m2)；g重力加速度，9.8m/s2。則孔眼水頭損失h2=(14/(10×0.375×0.65)2/(2×9.8)=1.7m。 復算配水系統(tǒng)實際孔口數(shù)m=20+18×28=524個。 孔眼實際總面積 f=524×6.36×10-5m2=0.033m2。實際孔口流速為v=0.123/0.033=3.73m/s。干管截面積w0=0.35×0.35mm。支管截面積wa=0.0028m2。（ ）2+（）2=（）2+（）2=

34、0.25<0.29。a,=q/1000v,=14/(1000×3.73)=0.375%。符合配水均勻性達到95%以上要求。 （4）洗砂排水槽每個濾池設兩個洗砂排水槽，排水槽長度： L=3.5m。每槽排水量由下式計算可得： Q1=0.5qF （2.7）式中 Q1沖洗排水槽出口流量，m3/s； q反沖洗強度，L/(s·m2)； F單座濾池面積，m2。則每槽排水量：Q1=0.5×14×8.75=0.061m3/s。采用三角形標準斷面。斷面模數(shù)x按下式計算： x=0.45Q10.4 （2.8）式中 Q1沖洗排水槽出口流量，m3/s。則斷面模數(shù)：x=0.45

35、×0.0610.4=0.15m。排水槽底厚度，采用=0.05m，保護高為0.07m，砂層最大膨脹率：e=45%。洗砂排水槽頂距砂面高度為： He=eH2+2.5x+0.07 （2.9）式中 e沖洗時濾層膨脹度； H2濾料層厚度，m； x沖洗排水槽斷面模數(shù)，m； 沖洗排水槽底厚度，m； 0.07沖洗排水槽保護高，m。則洗砂排水槽頂距砂面高度為：He =0.45×0.7+2.5×0.15+0.05+0.07=0.81m。復算：排水槽總平面面積與濾池面積之比=2×l×2x/F=2×3.5×2×0.15/8.75=0.24

36、<0.25（符合要求）。（5）濾池各種管渠計算 進水進水總流量：Q1=0.0223m3/s。采用進水管直徑：D2=200mm。管中流速：v=0.8m/s（在0.81.2 m/s之間）。 沖洗水沖洗水總流量：Q3=qf=14×8.75=0.123m3/s。采用管徑：D3=300mm。管中流速：v3=2.1m/s（一般為2.02.5m/s，符合要求）。 清水清水總流量：Q4= Q1=0.0223m3/s。采用管徑：D5=150mm。管中流速：v5=1.3m/s（一般為1.01.5m/s，符合要求）。 排水排水流量：Q6= Q3=0.123m3/s。排水渠斷面：取其寬度B6=0.5m

37、，由公式得： Hc=1.73+0.2 （2.10）式中 Q濾池沖洗流量，m3/s； B渠寬，m； g重力加速度，9.8m/s2。則排水渠底距排水槽底高度為：Hc=1.73×+0.2=0.6m。即排水渠底到洗砂排水槽底的距離為0.6m。所以排水渠高h=1.9-0.315+0.6=2.185m，取其高度為2.2m。（6）反沖洗水的供給利用流速較大的反向水流沖洗濾料層，使整個濾層達到流態(tài)化狀態(tài)，且具有一定的膨脹度。反沖洗水由沖洗水泵供給，沖洗水泵設于二級泵房。 水泵需要提供的流量Q=14×8.75=122.5L/S。 水泵需要提供的揚程h0為排水槽頂與清水池最低水位之差=0.61

38、+3.00=3.61m。h1為清水池到濾池的沖洗管道中的總水頭損失，取0.5m。h2配水系統(tǒng)水頭損失：采用的是管式大阻力配水系統(tǒng)，按孔口的平均水頭損失計算，可采用式（2.6）計算：h2=()2=(14/(10×0.375×0.65)2/(2×9.8)=1.7m。經(jīng)礫石支承層水頭損失：h3=0.022qZ=0.022×14×0.45=0.14m。 濾料層水頭損失由下式計算： h4=（r1/r2-1）（1-mo）H2 （2.11）式中 濾料的相對密度，石英砂為2.65；濾料膨脹前的孔隙率，石英砂為0.41；水的相對密度；濾層膨脹前厚度；則濾料層水頭

39、損失為：h4=（r1/r2-1）（1-mo）H2 =（2.56/1-1）（1-0.41）×0.7=0.68m。富余水頭：h5=1.5m。水泵揚程為：H0=h0+h1+h2+h3+h4+h5=3.61+0.5+1.7+0.14+0.68+1.5=8.13m。則選擇10Sh-19A型水泵，（一用一備）。參數(shù)為：流量：89140L/S；揚程：8.613.7m。電機功率22KW。2.9 加藥加氯間的設計與計算加氯加藥間是安置加氯加藥設備的操作間。由于氯氣是有毒氣體，故加氯間位置除了靠近加氯點外，還應位于主導風向下方，且需要與經(jīng)常有人值班的工作間隔開，應特別注意通風、照明、防火、保溫等。為了管

40、理方便，減少管理點，本設計采用加氯間和加藥間合建的方式。由于本設計規(guī)模較小，故加藥加氯間建筑尺寸設計為：9.0×6.0m。加氯間：設有工具箱、搶修用品及防毒面具等；設置照明和通風設備，照明和通風設備的開關應設在室外；加氯設備應保證不間斷工作。液氯庫：為防止強烈光線照射，設置百葉窗；設在水廠主導風向的下風向；應設有漏氯探頭和漏氯報警器；應有強制通風設備；根據(jù)具體情況設置機械搬運設備。加藥間內，設地下式溶藥池一座，鋼筋混凝土池體采用3層玻鋼防腐措施。池頂設折漿攪拌機一臺，人工加藥投料方式。在貯藥池外側設置，隔膜計量泵2臺，1開1備，計量泵性能參數(shù)：Q=750l/h,p=0.3MPa，最大

41、吸程=3m，N=750W?；炷齽┎捎昧蛩醽嗚F，其最大投加量為25mg/L，日最大投加量為87.50kg/d。運行中其藥劑投加量隨水質變化而相應變化。自動控制設計，可據(jù)水量與水質濁度的變化，自動控制混凝劑投加量。藥劑庫，按一月藥劑存量2.625t，設計地面堆存池1座，平面尺寸2.0×2.0m。 加氯量計算設計加氯量應根據(jù)試驗或相似條件下水廠的運行經(jīng)驗，按最大用量確定，并應使余氯量符合生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范的要求。一般水源的濾前加氯為1.02.0mg/L；濾后或地下水加氯為0.51.0mg/L。本設計為濾后加氯，按最大量確定為1.0mg/L。（1）已知參數(shù)水廠設計水量Q=aQd=1.1

42、15;3500m3/d=3850 m3/d。一般濾后加氯為0.51.0mg/L，設計加氯量按最大用量確定，故本設計取a，=1.0mg/L。（2）加氯量Q，計算Q，=0.001aQ=0.001×1×3850=3.85kg/d。氯與水接觸時間不小于30min，本設計取40min。2.9.2 儲氯量計算儲氯量：G=30×3.85=115.5kg/月（一般按最大用量的1530d計算，本設計為30d）。設計采用容量為50kg的液氯鋼瓶（其外形尺寸為219，H=1.5m），共4只。另設中間氯瓶一只，以沉淀氯氣中的雜質，還可防止水流入氯瓶內。為保證氯消毒時的安全和計量正確，采用

43、加氯機投氯，本設計選用V100-2系列真空加氯機加氯，加氯機兩臺，一用一備。加氯量0.15/h。前加氯機有流量配比自動投加系統(tǒng)控制，也可手動操作；后加氯機由流量配比控制后，再由余氯測定儀控制反饋調整投加量。氯庫內除設置一般的氯氣減壓閥，液氯過濾器，真空調節(jié)器，自動切長裝置，電子秤，電動起重機外，還須設置漏氯報警裝置，發(fā)生泄漏時，可由設于氯庫外的漏氯吸收裝置進行處理。2.10 清水池一級泵站通常均勻供水，而二級泵站一般為分級供水，所以一、二級泵站的每小時供水量不相等。為了調節(jié)兩泵站供水量差額，必須在一、二級泵站之間建造清水池。設兩座清水池，即清水池分為兩格，尺寸相同。 設計水量 設計水量由式（2

44、.1）得：Q=aQd/T=1.10×3500/24=160.42 m3/h=0.0446 m3/s 清水池容積計算缺乏用水量變化資料規(guī)律資料時，城市水廠的清水池調節(jié)容積，可憑運轉經(jīng)驗，按最高日用水量的10%20%估算。供水量大的城市，因24h的用水量變化較小，可取較低百分數(shù)，以免清水池過大。此設計供水量較小，而且24h的用水量變化較大，可取較高百分數(shù)，以確保供水安全。清水池中除了貯存調節(jié)用水以外，還存放消防用水和水廠生產(chǎn)用水等。清水池有效容積Wc一般按式（2-4）計算：Wc=W1+W2+W3+W4 (m3) (2.12)式中 W1調節(jié)容積(m3)，當缺乏資料情況下可按水廠最高日設計水

45、量的20%計算；W2為水廠沖洗濾池及排泥等生產(chǎn)用水量(m3)；W3安全儲量(m3)，為避免清水池抽空，威脅供水安全，清水池保留一定水深的容量作為安全儲量；W4消防貯水量(m3)。（1）調節(jié)容積按規(guī)范要求，在缺乏資料情況下可按水廠最高日設計水量的20%計算。則每座清水池的調節(jié)容積W1=3500×10%=350m3。（1）W2為水廠沖洗濾池及排泥等生產(chǎn)用水取5%。則W2=0.05Qd/2=3500×0.05/2=87.5m3。（3）W3為安全儲量，取30m3。（4）W4為消防貯水量，消防時用水15L/S,持續(xù)2小時。則W2=15×2×3600/2=54m3。

46、則單個清水池體積為Wc=W1+W2+W3+W4=350+54+87.5+30=521.5m3。取有效水深3m，超高0.2m，則清水池尺寸為17.5m×10m×3.5m（考慮安全水位0.3m）。進水管直徑，管中流速。出水管直徑，管中流速。溢水管直徑，排水管直徑。通氣孔2個，直徑200mm。檢修孔2個，直徑800mm。單池設超聲波水位計（3.5m）一套，清水池為鋼筋混凝土體池頂覆土500mm，進行綠化。2.11 水廠排水設施水廠排水通常有雨水和生活廢水。對于雨水的排放，采用水廠地面設置坡度的方法，使降落雨水沿著坡度匯集，最后由排水溝排進水廠外道路兩側的水溝，地面坡度設置為1%，

47、排水溝尺寸設計為200×300mm。對于生活廢水的排放，由宿舍樓設置管道排入化糞池進行處理，排水管道管徑為300mm，化糞池池尺寸為1000×1000×2000mm。（詳見水廠平面布置圖）。3 二級供水泵站3.1 泵站設計流量二級泵站水泵的流量應根據(jù)用水量變化曲線擬定，由于管網(wǎng)內不設水塔，要求任何小時的供水量應等于用水量。則二級泵站應滿足最高日最高時的水量要求，否則會出現(xiàn)不同程度的供水不足現(xiàn)象。因為用水量每日每小時都在變化，所以二級泵站設三臺水泵（一臺備用），用水量大時兩臺開啟，用水量小時一臺開啟。則設計流量： Q=KhQd/T （3.1） 式中 Kh時變化系數(shù)，

48、本設計為1.8；T泵站每天工作小時數(shù)，本設計按24h均勻工作考慮。則Q=1.8×3500/24=262.5m3/h=72.9L/S。3.2 泵站設計揚程泵站設計揚程： H=HST+h （3.2）式中 HST-清水池最低水位與控制點最高水位之差(m)；H-水泵設計揚程（m）；h-管路水頭損失（m）。輸水管與管網(wǎng)接入點經(jīng)水力平差計算節(jié)點水壓20mH2O，輸水干管長500m。送水泵站靜揚程 HST=20-(-3.2)=23.2m.泵站內管路水力損失估算 h1=2m。輸水干管水力損失估算 h22m。泵站設計揚程 H=HST+h=23.2+2+2=27.2m。3.3 水泵選型 水泵選型規(guī)范（1

49、）最基本的要求是滿足泵站設計流量和設計揚程的要求，同時要求在整個運行范圍內，機組安全、穩(wěn)定，并且有最高的平均效率。（2）要求在泵站設計揚程時，能滿足泵站設計流量的要求；在泵站平均揚程時，水泵應有最高效率；在泵站最高或最低揚程時，水泵能安全、穩(wěn)定運行，配套電機不超載。（3）有多種泵型可供選擇時，應考慮機組運行調度的靈活性、可靠性、運行費用、主機組費用、輔助設備費用、土建費用、主機組事故可能造成的損失等因素進行比較論證，選擇綜合指標優(yōu)良的水泵。 選泵要點（1）根據(jù)選泵依據(jù)和原則，在滿足泵站設計流量和泵站設計揚程的同時，要求在平均流量和平均揚程下水泵高效運行。（2）結合泵站運行調度方案的制定進行比較

50、校核優(yōu)選，在各個供水流量范圍段，水泵揚程利用率高，能耗低，不但水泵效率高，而且整個裝置效率高，還能使管網(wǎng)水壓相對恒定；并作出最佳泵站運行調度方案。另外，由于水泵臺數(shù)和水泵型號規(guī)格有限，要滿足流量銜接的同時使各水泵在其高效段運行還必須對水泵組合進行運行優(yōu)化調度。通過合理的運行調度，能保證不同流量段各水泵高效率運行，還能使管網(wǎng)水壓相對恒定。（3）大小兼顧，調配靈活，可選用一定數(shù)量的調速泵和一定數(shù)量的備用泵。（4）合理地利用各水泵的運行高效段。根據(jù)設計流量和設計揚程以及水泵選泵原則，可行的選泵方案如下：方案一：選兩臺200S-42A水泵，一用一備。其參數(shù)為：流量73L/S,揚程36.81m。允許吸上

51、真空高度為5m，泵軸功率32.83kw，效率80.24，轉速2950r/min，電動機功率37KW。 方案二：選三臺6SA-8B型水泵，兩用一備。其參數(shù)為：流量36.5L/S,揚程36.15m。允許吸上真空高度為5m，泵軸功率16.82kw，效率76.84，轉速2950r/min，電動機功率22kw。對比兩種方案：流量、揚程滿足要求，可靠性高，效率較高，泵功率較小。由于管網(wǎng)內不設水塔，要求任何小時的供水量應等于用水量。二級泵站應滿足最高日最高時的水量要求，否則會出現(xiàn)不同程度的供水不足。因為用水量每日每小時都在變化，所以二級泵站設三臺水泵（一臺備用），用水量大時兩臺開啟，用水量小時一臺開啟。因此

52、選擇方案二。3.4 水泵機組布置及其基礎初選電機：查給水排水設計手冊，根據(jù)3臺水泵6SA-8B,選用3臺電機，電機型號Y200L2-2，電機功率37KW。 機組基礎尺寸的確定（1）對于帶底座的小型泵基礎尺寸：基礎長度L底座長度L10.2m； 基礎寬度B底座螺孔間距（在寬度方向上）b10.2m； 基礎高度H底座地腳螺釘?shù)拈L度0.2m?；A頂面高出泵房地板0.20.4m。（2）不帶底座水泵機組基礎尺寸：基礎長度L地腳螺栓間距0.5m；基礎寬度B地腳螺栓間距0.5m；基礎高度H螺栓長0.2m。 校核基礎高度：基礎重量大于機組總重量的2.54倍。基礎高度不小于0.50.7m。當基礎與泵房地下室底板整體澆筑時，底板厚取2/3記入基礎高度。設計采用混凝土基礎，混凝土容重23520N/m3,機組的基礎深度計算公式為： H （3.3）式中 W機組總重量（N）；L 基礎長度（m）； B基礎寬度（m）； 基礎所用材料的容重（N/m3）。查給水排水設計手冊，計算出6SA-8B型水泵機組基礎平面尺寸為1318×540mm，根據(jù)機組總重量，基礎重量為水泵機組重量的3倍左右，計算基礎