某某市区供水工程设计方案.doc

1、内蒙古工业大学本科毕业设计说明书学校代码： 10128学 号： 040605036 本科毕业设计说明书（题 目：L市给水工程学生姓名： 学 院：建筑工程学院系 别：市政工程系专 业：给水排水工程班 级：指导教师：二 八 年 六 月 引 言随着人民生活质量的提高以及水污染日益严重，水处理在城镇生活中显得尤为重要。我的毕业设计题目就是设计一个中小城市的给水工程。建国以来，我国给水事业无论在科学理论或生产工艺各方面都有了飞跃的发展与进步，并取得丰硕的成果，这些成果有的已经接近或达到国际先进水平，有力地推动了国民经济的发展。但从总体看我国给水工艺与世界先进技术相比还有一定距离。及时了解和总结我国给水工

2、艺水平发展状况及与国外先进水平的差距，才能督促和鼓励给水工作者奋起直追，尽快赶上国际水平。长期以来，给水工艺仍然是混凝、沉淀、过滤和消毒几个阶段，宏观上理论上尚无重大突破，然而在微观上，净化工艺却不断地改进。现在给水工程较以往的任何时候都更加注意原水的预处理工作和在传统工艺后面的深度处理，这是当前发展最快的方面，也是我国和国外给水工艺水平主要差距所在。毕业设计是本科生教学环节中重要的一环，通过毕业设计，可以把所学习的理论知识进行系统地实践，培养学生的综合分析问题和解决问题的能力，为今后的实际工作奠定必要的基础，同时把书本上学到的知识系统化。我们在今后的实践中还需要不断学习，不断探索，不断总结经

3、验。从这个意义上说，毕业设计是我们在大学期间最接近工程实践的一次训练，通过它我们可以掌握工程中的一般思想，计算方法和设计技巧，为今后的实际工作奠定良好的基础。所以说毕业设计也是一次最重要最正规的大型考核。第一章 概述1.1 设计题目： L 市的给水工程；1.2 设计原始资料：1城市平面图：比例1：100002城市分区及人口总数： 15 万人。3该城市房屋的平均层数： 6 层。4城市主要工业企业:工业企业位置在平面图中标出, 其用水量情况见下表。工厂名称用水量（m3/d）用水时间备注甲厂2.0万全天均匀使用水质与生活饮用水相同，水压无特殊要求。乙厂1.5万全天均匀使用5城市自然概况：城市土壤种类

4、为 亚粘土 ；地下水位深度 -4.80 米；冰冻线深度 -1.60 米；年降水量 350 毫米；城市最高温度 37.5 ，最低温度 -23 ；常年主导风向： 西北 风。自来水厂处的土壤种类为 亚粘土 ，地下水位深度 -4.80 米。6给水水源：(1) 采用地表水源，河流位于城市的 南 部;(2) 流量：最大流量 180 m3/s,最小流量 80 m3/s;多年平均流量 125 m3/s；(3) 最大流速： 1.3 m/s；(4) 最高水位 -1.00 米；常水位 -3.00 米，最低水位（97%） -5.00 米；最低水位时河宽 75 米；冰的最大厚度 0.7 米；(5) 该河流为不通航河流。

5、7水源水质分析结果：见表1。8城市用水量变化：见表2。表1-1 水源水质分析结果编号名 称单 位分 析 结 果1水的臭和味无2浑浊度最高mg/L900800最低3色度度154总硬度mg/L45pH值7.56碱度mg/L87溶解性固体mg/L3008硝酸盐mg/L0.0319亚硝酸盐mg/L0.01510耗氧量mg/L4811细菌总数枚/毫升1250012大肠菌群枚/毫升30000表1-2 城市用水量变化时间（时）小时用水量占最高日用水量时间（时）小时用水量占最高日用水量时间（时）小时用水量占最高日用水量011.04896.2116174.52121.109106.1217184.93231.1

6、010115.5818195.14341.2011125.4819205.66451.6512134.9720215.80563.1113144.8121224.91676.8414154.1122233.05786.8415164.1823241.651.3 设计内容：1城市输水管与给水管网设计；2取水构筑物设计的工艺部分；3净水厂设计的工艺部分；4二泵站设计的工艺部分。第二章 设计水量按城市给水工程规划规范规定：城市给水工程规划的主要内容应该包括：预测城市水量，并进行水资源和城市用水量之间的供需平衡分析；选择城市给水水源并提出相应的给水系统布局框架；确定给水枢纽工程的位置和用地；提出水资源

7、保护以及开源节流的要求和措施。城市给水工程规划期限应与城市总体规划期限一致。城市给水工程规划应重视近期规划且应适应城市远景发展的需要。城市给水系统的设计年限应符合城市的总体规划，远近期结合，以近期为主。一般近期宜采用510年，远期宜采用1020年。设计水量由下列各项组成：1 综合生活用水量；包括居民生活用水和公共建筑及设施用水。前者包括城市中居民的饮用、烹调、洗涤、冲厕、洗澡等日常生活用水；后者包括娱乐场所、宾馆浴室、商业、学校和机关办公楼等用水，但不包括城市浇洒道路、绿化和市政等用水。2 工业企业生产用水量；3 浇洒道路和绿地用水量；4 管网漏失量；5 未预见水量；6 消防用水量；城市总用水

8、量计算时，应包括设计年限内该给水系统所供应的全部用水：居住区综合生活用水、工业企业生产用水、消防用水、浇洒道路和绿地用水以及未预见水量和管网漏失量，但不包括工业自备水源所需的水量。2.1 用水量的计算1综合生活用水量 城市最高日生活用水量为： (/d) 式中：最高日生活用水量定额，取200L/cap.d； 设计年限内计划人口数，15万； 自来水普及率，100%；=20015100%=30000(/d)2工业企业生产用水量=+ =20000+15000=35000(/d)3浇洒道路和绿地用水用水量= =4管网漏失量=11%（+） =11%（30000+35000+2443）=7418.73(/d

9、) 5未预见水量=10%（+） =7486.17(/d)6消防用水量= 式中：消防用水量定额，取45 ； 火灾次数，取2次；=452=90（）2.2 最高日用水量=+=30000+35000+2443+7418.73+7486.17=82347.9（/d）取83000（/d）根据最高日用水量变化曲线，得=24=1.64；最高日最高时用水量: =5671.67() =1575.46()清水池调节容积计算表表2-1清水池调节容积计算表小时给水处理供水量（%）供水泵站供水量（%）清水池调节容积计算（%）（1）（2）（3）（2）-（3）0-14.171.043.133.131-24.161.103.0

10、66.192-34.171.103.079.263-44.171.202.9712.234-54.171.652.5214.755-64.163.111.0515.806-74.176.84-2.6713.137-84.176.84-2.6710.468-94.166.21-2.058.419-104.176.12-1.956.4610-114.175.58-1.415.0511-124.165.48-1.323.7312-134.174.97-0.802.9313-144.174.81-0.642.2914-154.164.110.052.3415-164.174.18-0.012.3316

11、-174.174.52-0.351.9817-184.164.93-0.771.2118-194.175.14-0.970.2419-204.175.66-1.49-1.2520-214.165.80-1.64-2.8921-224.174.91-0.74-3.6322-234.173.051.12-2.5123-244.161.652.510.00100.00100.00调节容积 = 19.43第三章 管网定线和水力计算3.1 给水管网布置原则与形式3.1.1 给水管网布置原则1按照城市总体现划，结合当地实际情况布置给水管网，要进行多方案技术经济比较； 2主次明确，先搞好输水管渠与主干管布置

12、，然后布置一般管线与设施； 3尽量缩短管线长度，节约工程投资与运行管理费用； 4协调好与其他管道、电缆和道路等工程的关系； 5保证供水具有安全可靠性； 6尽量减少拆迁，少占农田； 7管渠的施工、运行和维护方便 8远近期结合，留有发展余地，考虑分期实施的可能性。3.1.2 给水管网布置基本形式 给水管网布置的基本形式有树状网和环状网。 树状网一般适用于小城市和小型工矿企业，树状网的供水可靠性较差。环状网管线连接成环，当任一管线损坏时水可以从另外管线供应用户，所以供水比较安全。 在本次设计中，为考虑供水安全，在城市中心采用环状网布置形式，在郊区则以树状管网向周边延伸。这样既考虑到供水安全，同时也可

13、以降低管网造价。3.2 输水管渠定线原则 输水管渠定线时，必须与城市建设规划相结合，尽量缩短线路长度，减少拆迁，少占农田；应选择最佳的地形和地质条件，尽量沿现有道路定线；减少与铁路、公路和河流的交叉；管线避免穿越滑坡、岩层、沼泽、高地下水位，以降低造价和便于管理。 该城市的地形比较平坦，所以地形对于输水管渠的定线影响较小。考虑到供水安全，避免输水管渠局部损坏时输水量降低过多，所以泵站到管网的输水管选择两条，管径为1000。3.3 给水管网定线定线时，干管延伸方向应和二级泵站输水到水池、水塔、大用户的水流方向基本一致。循水流方向以最短的距离布置条或数条干管，干管应从用水量较大的街区通过。干管的间

14、距，可根据街区情况，采用500800m。从经济上来说，给水管冈的布置采用一条干管接出许多支管，形成树状网，费用最省，但从供水可靠性着想，以布置几条接近平行的干管并形成环状网为宜。干管和干管之间的连接管使管网形成了环状网。连接管的作用在于局部管线损坏时，可以通过它重新分配流量，从而缩小断水范围，提高供水管网系统的可靠性。连接管的间距可根据街区的大小考虑在8001000左右。在本次管网设计中共设了八个环，其它的以支状管网向四周延伸。考虑到增加环的数量会增加管网投资，所以局部支管段距离超过了1000。管网布置简图如下： 图 31 管网布置图给水管网布置定线后，各管段长度和配水长度如下所示：表3-1管

15、段长度和配水长度编号管段长度配水长度编号管段长度配水长度10014118011802600300157707703690690167807804570570177907905120060018780780611005501914808907125062520109010908820820211260126098408402212601260108808802390090011139013902485085012110011002513406701312601260合计20845表3-2最高时集中用水量工厂名称用水量（）用水时间备注甲厂2.0万全天均匀使用水质与生活饮用水相同，水压无特殊要求。乙

16、厂1.5万全天均匀使用按管段配水长度进行沿线流量分配，先计算比流量：表3-3最高时管段沿线流量分配与节点设计流量管段或者节点编号管段配水长度（）管段沿线流量（L/s）节点设计流量计算（L/s）集中流量沿线流量供水流量节点流量100.000.001575.46-1575.46230016.8333.3933.39369038.7427.7827.78457031.9874.4174.41560033.6832.8332.83655030.8855.3055.30762535.0856.5556.55882046.0442.2442.24984047.14114.54114.541088049.3

17、9111.75111.7511139078.10115.38115.3812110061.74231.4854.99286.4713126070.8477.1777.1714118066.2087.9087.9015770 43.20 118.26 118.2616780 43.78 81.17 81.1717790 44.34 173.6144.06 217.67 1878043.78 42.65 42.651989049.95 / / / /20109061.18 / / / /21126070.84 / / / /22126070.84 / / / /2390050.51 / / / /

18、2485047.71 / / / /2567037.60 / / / /合计208451170.37 405.09 1170.37 1575.46 0.00表3-4流量分配管段编号初分流量(L/s)确定管径()管段编号初分流量(L/s)确定管径()1787.73100014266.026002640.01100015115.327003612.239001651.124004192.727001790.344005159.906001820.462006127.2450019902.061000771.4540020709.571000822.6440021570.5590090.763002

19、2102.415001029.2130023259.5480011345.10800240.7820012323.247002541.8740013261.85600流量初分后进行管网平差计算，确定最大用水量时管段的水头损失，确定二级泵站的扬程。（平差结果见附录一、二、三）第四章 方案比较4.1 水源选择 由于城市地下水水源地质资料不足，地表水水源符合国家地表水取水标准，所以选用地表水为该市取水水源。 城市南部有一条河流，由河流的径流特征得知： 而 所以，可取水量满足城市供水要求且水质分析结果表明：该河流适于作为给水水源。 该城市拟采用单一水源地表水供水方式。 4.2 取水构筑物（含一级泵站）

20、 河流最高水位-1米，常水位-3米，最低水位（97%）-5米，水位变幅不大。河岸较陡，主流靠近河岸，可采用岸边式取水构筑物。 该取水泵房设计规模较大（87150/d），对安全要求较高，可采用合建式。 4.3 输水管渠 城市供水采用管道输送原水，以保护水质和防止水量流失。输水管道采用直线形式，最大可能缩短管道长度，管道穿过地区，地质条件良好且无各类建筑。考虑供水安全性，输水管道设置两条，其间设连接管。 4.4 水处理工艺 4.4.1 工艺流程原水水质较好，浊度为90080，色度15度，总硬度4，水源未受工业、生活污水污染。 水处理工艺采用地表水常规处理工艺流程： 原水混凝沉淀过滤消毒二级泵站用户

21、4.4.2 方案技术比较 1. 絮凝工艺：方案一 机械絮凝池优点： 絮凝效果好；水头损失小；可适应水质、水量的变化。缺点： 需机械设备和经常维修。方案二 网格絮凝池 优点：絮凝效果好；水头损失小；絮凝时间短。 缺点：存在池底积泥现象，如有积泥现象应当及时清除。 2. 沉淀工艺：方案一 平流沉淀池优点：造价较低；操作管理方便；施工简单；对原水浊度适应性较强；处理效果稳定；采用机械排泥设施时，排泥效果好。缺点：需要维护机械排泥设备；占地面积较大；水力排泥时排泥困难；一般使用于中型水厂。方案二 斜管沉淀池优点：沉淀效率高；池体小；占地面积小。缺点：斜管耗材多；对原水适应性较平流沉淀池差；若不设排泥装

22、置时排泥困难若设排泥装置，维护管理麻烦；尤其使用于沉淀池改造扩建和挖潜。3过滤工艺：方案一 V型滤池 优点：可以采用均质滤料，截污能力大，反冲洗干净，过滤周期长，处理水质稳定，节省反冲洗水量。 缺点：对施工的精度和操作管理水平要求甚严，否则会产生如下问题：反冲洗不均匀，有较严重的短流现象发生；跑砂；滤板接缝不平、滤头套管处密封不严，滤头堵塞甚至发生开裂；阀门启闭不畅等现象时有发生。方案二 普通快滤池 优点：运行管理可靠，有成熟的运行经验，池深较浅。 缺点：阀件较多，一般为大阻力冲洗，需设冲洗设备 根据以上方案技术比较，拟选用机械絮凝池和平流沉淀池。机械絮凝池处理效果好，水头损失消，可适应水质、

23、水量的变化。而且适用于大小水量，水量变化较大的水厂。平流沉淀池造价较低，操作管理方便，施工简单，对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果稳定。 经沉淀池处理后的出水，其后接均粒滤料滤池（V型滤池），该种滤池满足水厂处理水量的要求，运行稳妥可靠，采用下向流均粒砂滤料，材料易得，滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好，具有气水反冲洗和水表面扫洗，冲洗效果好。第五章 给水厂工艺设计5.1 给水厂处理规模及流程1给水厂的处理水量以最高日平均时流量计并考虑5%的水厂自用水，即处理规模为3631.25。2处理工艺流程的选择 根据原水水质和处理后水质要求，经过综合比较拟采用给水处理的工艺流程为：原水机械絮凝池 平

24、流沉淀池V型滤池清水池二级泵站5.2 加药间 5.2.1 药剂的选择 根据原水水质及水温，参考有关净水厂的运行经验，选择碱式氯化铝。净化效率高，耗药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好。温度适应性高，pH适用范围宽，因而可不投加碱剂。使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好。设备简单，操作方便，成本较低。 5.2.2 设计计算 1用量计算： 式中碱式氯化铝用量； 碱式氯化铝投加量； 水厂处理水量。 设计中取，最大投加量 2溶液池容积： 式中，溶液池容积（）； 设计处理水量（）； 混凝剂最大投加量（）； 混凝剂的浓度，一般采用5%20%； 每日调制的次数，一般不超过3次。 溶液池采用钢混结构，单池尺

25、寸为，高度中包括超高0.3，沉渣高度0.2。 溶液池实际有效容积：满足要求。 池旁设工作台，宽，池底坡度为0.02。池内壁用环氧树脂进行防腐处理。 3溶解池容积 式中，溶解池容积（），取0.25； 溶液池容积（）。 溶解池单池尺寸：，高度中含超高0.3,底部沉渣高0.2。池顶高出地面1.2。 溶解池实际有效容积：，满足要求。 溶解池搅拌设备采用ZJ-700型折桨式搅拌机，功率4，桨叶底距池底高300，转速85。 溶解池采用钢筋混凝土结构，内壁用环氧树脂进行防腐处理，池底设0.02坡度。给水管按10放满溶解池考虑，管材采用硬聚氯乙烯管。 4投药设备 选用两台J-ZMF1250/0.8型隔膜计量泵

26、（一用一备），流量1250，泵速102次/，电动机功率1.5，进出口直径4。5.2.3 药剂混合采用热浸镀锌管式静态混合器，静态混合器的水头损失一般小于0.5 ，根据水头损失计算公式： 式中，水头损失，取0.5； 管道直径，100； 处理水量； 混合单元（个）。 经计算得，=6，即选DN1000内装3个混合单元的静态混合器2组。5.3 机械絮凝池 机械絮凝池絮凝效果好，水头损失小，可适应水质、水量的变化。而且适用于大小水量，水量变化较大的水厂。5.3.1 计算总面积 根据水厂水量，选用垂直轴式 式中 单池絮凝池容积 （）； 单池涉及处理水量 （）； 絮凝时间 （min）。 设计中取=20min

27、 絮凝池分成四格，每格尺寸4.04.0，水深取3.0，共三组。絮凝池实际容积： 实际絮凝时间为： 超高取0.3，则池总高度3.3，絮凝池分格墙上过水孔道上下交错布置。过孔流速分别为0.5/s、0.4/s、0.3/s和0.2/s，则孔洞面积分别为0.34、0.42、0.56、0.84，孔洞尺寸分别取为0.70.5、0.90.5、0.80.7、1.00.8，实际过孔流速分别为0.48/s、0.37/s、0.30/s、0.21/s，每格设一台搅拌设备。5.3.2 搅拌设备1叶轮直径 叶轮直径取格宽的90%，其直径为40.9=3.6。叶轮浆板中心点线速度采用、，浆板长度取2.3。（上端水面下0.3，下

28、端距底0.30.5）（浆板长度与叶轮直径之比） 浆板宽度取0.16，每根轴上浆板数设8块，内外侧各4块。 旋浆板面积与絮凝池过水面积之比为： 满足10% 20% 要求 每块浆板宽为浆板长度的0.07，满足的要求。 池壁设四块挡板，尺寸为0.11.0，其面积与过水断面积之比为： 图51浆板安装示意图2叶轮浆板中心点旋转直径 式中叶轮浆板中心点旋转直径（）； 浆板轴中心至外浆板外缘的距离（）； 浆板轴中心至内浆板内缘的距离（）。设计中取=1800、=800 式中第一格叶轮转速（r/min）； 第一格叶轮浆板中心线速度（rad/s）； 叶轮浆板中心点旋转直径（）。3叶轮转速 浆板宽长比 式中k 系数

29、 ； 阻力系数 ； 水的密度(1000kg/) ； g 重力加速度() 。 4浆板旋转时克服水的阻力所耗功率第一格外侧浆板： 式中第一格外侧浆板所耗功率(kW) ；y 外侧浆板数(块) ；k 系数 ； 浆板长度() ；叶轮半径() ；叶轮半径与将板宽度之差() ；叶轮旋转的角速度(rad/s) 。设计中取y=4块，k=56，=2.3, =1.8, =1.64, =0.367rad/s 第一格内侧浆板所耗功率： 第一格所需搅拌轴功率： 同样计算第二、三、四格所需轴功率分别为0.15 kW，0.063 kW和0.019 kW。设四台搅拌设备合用一台电动机，则每组絮凝池所耗功率为： 每台电动机功率为

30、： 式中电机功率(kW) ；一组絮凝池所耗功率(kW) ； 搅拌器机械总效率 ；传动功率，一般采用0.60.95 。设计中采用=0.75 ，=0.7 5核算平均速度梯度值(按水温20计，) 式中絮凝池平均速度梯度() ； 每组絮凝池所耗功率(kW) ； 水的动力粘度() ； 第一格容积() 。 絮凝池平均速度梯度： 垂直轴式絮凝池布置平面图： 图52 絮凝池平面布置5.4平流沉淀池 平流沉淀池对水质、水量变化有较强的适应性，构造简单，处理效果稳定，是一种常用的沉淀形式。5.4.1设计流量 式中单池设计水量 ； 设计日产水量 ； 水厂用水量占设计日用水量的百分比，一般采用5%10% ； 沉淀池个

31、数，一般采用不少于2个 。 设计中取，=5%，=2 5.4.2平面尺寸计算 1沉淀池有效容积 式中沉淀池的有效容积() ； 停留时间()，一般采用1.03.0。 设计中取=1.5 2沉淀池长度 式中沉淀池长度() ； 水平流速()，一般采用0.010.025。 设计中取=0.014 3沉淀池宽度 式中沉淀池宽度() ； 沉淀池有效水深()，一般采用3.03.5。 设计中取=3.0 超高采用0.3，则池深为3.3沉淀池长度与宽度之比为：/=75.6/12=6.34，满足要求；长度与深度之比/=75.6/3=25.210，满足要求。复核沉淀池中水流的稳定性，计算弗劳德数 式中弗劳德数 ； 水力半径

32、()，其值为 ； 水流断面积 ； 湿周() ； 重力加速度 。 设计中， 弗劳德数介于0.00010.00001之间，满足要求。5.4.3进出水系统 1沉淀池的进出水部分设计 沉淀池的配水，采用穿孔花墙进水方式，则空口总面积为： 式中孔口面积 ； 孔口流速()，一般取值不大于0.150.20 ； 设计中取=0.2 每个孔口的尺寸定位158，则孔口数为210个。进口水头损失为 式中进口水头损失() ； 局部阻力系数 。 设计中取=2 可以看出，计算得出的进水部分水头损失非常小，为了安全，此处取为0.05。 2沉淀池的出水部分设计 沉淀池的出水采用薄壁溢流堰，渠道断面采用矩形。溢流堰的总堰长 式中

33、溢流堰的总堰长() ； 溢流堰的堰上负荷，一般不大于500 。 设计中取溢流堰上负荷=250 出水堰采用指形堰，共5条，双侧集水，汇入出水总渠。出水堰的堰口标高能通过螺栓上下调节，以适应水位变化。出水渠起端水深 式中出水渠起端水深() ； 渠道宽度() 。设计中取=0.8 出水区的总深设为1.0，跌水高度0.21。渠道内的水流速度 式中渠道内的水流速度() 。 沉淀池的出水管经初定为DN900，此时管道内的流速为 式中管道内的水流速度() ； 出水管的管径() 。 3沉淀池放空管 式中放空管管径() ； 放空时间() 。 设计中取=2 设计中取放空管管径为DN500。 4排泥设备选择沉淀池排泥采用HX8-14型行车式虹吸泥机，驱动功率为0.372kW,行车速度为1.0/min。在沉淀池两边设排泥渠。5沉淀池总高度 式中沉淀池总高度() ； 沉淀池超高()，一般采用0.30.5 ； 沉淀池污泥斗高度() 。 设计中取=0.5，=0.4