给水排水工程毕业设计（论文）焦作市温县县城给水工程初步设计

华北水利水电学院毕业设计 第第 1 页 共 43 页 焦作市温县县城给水工程初步设计摘要：地上式溶解氧法除铁除、锰工艺流程，有几种形式。选用什么样的流程主要取决于原水的化学成分，如水的碱性；铁和锰的含量。当水中碱度大于 2.0mg/l；铁小于2.0mg/l；锰小于 1.5mg/l 时可采用简单曝气一级过滤法处理，达到除铁、除锰的目的。当水中铁的含量大于 5mg/l；锰大于 1.5mg/l 时一般采用二级过滤工艺，一级过滤先除铁，二级过滤再除锰原因是当铁和锰同时存在于水中时，铁能干扰锰的去除，特别是铁和锰的含量较高时，除锰就更困难。必须采用曝气一级过滤二次曝气二次过滤工艺流程,方能将水中的铁和锰除去,若采用曝气一级过滤的简单工艺是不可能达到除锰的目的。为了尽可能除锰，一级除铁后的过滤出水，应增加了机械强制曝气措施，其目的有二个，一是尽量除去一级处理出水中的二氧化碳，提高水的 PH 值（据有关资料介绍，表面曝气法可以去除 50%-70%的二氧化碳）；二是尽可能的向一级出水中充氧（溶解氧饱和度可达 80%-90%），将水中的二价锰大部分氧化成三价锰，然后进入二级过滤时，将水中的锰和一级过滤后残留在水中的铁彻底除去，保证出水水质。关键词 ：溶解氧法，除铁，除锰，曝气，二级过滤 华北水利水电学院毕业设计 第第 2 页 共 43 页Abstract ： Ground-DO Act iron, manganese process, there is several forms. What kind of selection process mainly depends on the original chemical composition of water, as water alkaline; Iron and manganese content. When alkalinity is less than 2.0mg/l; Rail 2.0mg/l; Manganese is less than 1.5mg/l deals with a simple aeration filter, in addition to iron, and manganese from the purpose. When the water content of the iron manganese than 5mg/l; than 1.5mg/l when two commonly used filtering technology In addition to a first filter iron and two filtered manganese reason is that when iron and manganese exist in the water, can interfere with iron manganese removal, especially iron and manganese content is high, with the exception of manganese is even more difficult. It is must to get a aeration second aeration filter secondary filtration process, in order to the water to remove iron and manganese. If using aeration a simple filtering process is unlikely to be able to achieve the purpose of manganese. To the extent possible, manganese, iron after a filter from the water, should increase the mandatory mechanical aeration measures, the purpose of which is two. First, as a treatment to remove carbon dioxide from the water, raising the pH of water (according to the information sheets, surface aeration method can remove the carbon dioxide 50%-70%); Second, as much as possible out of the water to a 256 (dissolved oxygen saturation of up to 80%-90% ) Water will be the two most manganese oxide of manganese into three, and then enter two filters, of manganese in water filtration and a residue of iron in the water removed completely, and ensure water quality. Key words: DO Act, removing iron, removing manganese, aeration, secondary filter 华北水利水电学院毕业设计 第第 3 页 共 43 页1 设 计说明书1.1 工程设计基础资料1.1.1 城市概况温县位于河南省西北部，黄河北岸，地理位置在东径 11251至 11313，北纬 3452至 3502之间，北界沁河与博爱为邻，南隔黄河与巩县、荥阳县相望，东连武陟县，西邻孟县，西北与沁阳市接壤。东西长 31 公里，南北宽 24 公里，总面积 477.2 平方公里。温县辖三镇十乡：温泉镇、赵堡镇、祥云镇，和岳村、招贤、番田、杨磊、黄庄、林肇、徐堡、北冷、武德镇、南张羌等十乡，249 个村民委员会。县城位于县中心偏南，面积 62 平方公里，辖 29 个村民委员会。1.1.2 气候条件温县属暖温带大陆性季风型气候，旱年多、涝年少，夏秋热，冬春寒冷干燥，年平均气温 14.3C，7 月份最热，月平均气温 27.4C，1 月份最冷，月平均气温-0.1C,历史上最高气温 42.3C，最低温度零下 14.6C。主导风向东北、西南风，其次西北、东南风，多年平均风速 9.8 米/秒，历史最大风速 42 米/秒。年平均降雨量 552.4 毫米，多集中在夏季 7、8 月份，日最大降雨量 126.0 毫米，最长连续降雨日数 1966 年 7 月 21 日至 23 日降雨量为 179.4 毫米。年平均无霜期 214 天，年平均日照时数 2512 小时。1.1.3 水文温县河流均系黄河水系，主要河流有黄河、沁河及排涝河系，境内河道全长 190 公里，平均年径流量近 500 亿立方米，平均年利用量为 2717.8 万立方米。温县境内还有高河、广济河、北冷涝河、兴隆河、常济河、姚庄涝河、老荣涝河、大平堰、番田涝河等河渠。全县水资源总量 18402.7 万立方米，其中深层地下水 5765.7 万立方米，浅层地下水12637 万立方米。1982 年全县地下水平均埋深 11.98 米，最大埋深 20.51 米，总体是南区和东北区好，西部和中部缺水严重。水资源总量加入境水和引过境水，可利用量为 16715.9万立方米，已利用量为 10217.8 万立方米。温县县城可供选择的水资源有两大类：地表水资源和地下水资源。1.1.3.1 地表水资源县城附近的老蟒河、蚰蜒河、荣涝河，均属排涝、排污河，不宜作为饮用水源。新蟒河由于受上游工业排放废水的污染，水质恶化、污染严重，也不宜作为饮用水水源。 华北水利水电学院毕业设计 第第 4 页 共 43 页流经温县县城的黄河河段位于小花区间，该区间起始端有洛阳市吉利区的废污水直接排入，还有洛河、汜水河、新蟒河、老蟒河、沁河、枯水河等支流水系相继汇入，随着流域经济发展，这些支流都已遭受严重污染，也使得黄河干流水污染明显加重，时常出现超类甚至超类标准，不能满足地面水环境质量标准 （GHZB1-2005）类水域使用功能的要求，已不宜作为生活饮用水源。1.1.3.2 地下水资源 (1) 地下水资源现状县城城区地下水由于多项水质指标超标，已严重危害了居民的身体健康、增加了工业生产成本，同时由于常年超量开采，地下水水位逐年下降，已引起部分地面下沉。城南 3 公里远的黄河高漫滩区是整个县城地下水的富水地段，此地带的地下水补给源充分，补给条件好，年补给量与消耗大体相当。因此在本区内增建 6 万米3/日的水源地，地下水资源量是有保障的。(2) 地下水水质 据取样分析结果可知：本区地下水除铁、锰含量超标外，其它均符合城市供水水质标准 （CJ/T 206-2005） ，属重碳酸镁钙型水，矿化度小于 0.5g/L，比较适于饮用。(3) 水源地特点水源地黄河高漫滩区还具有以下特点：地形平坦，滩区距县城仅 3 公里，施工、管理方便。区域内最富水的中层含水层组底板埋深仅 150 米左右，且含水层颗粒粗，导水性强，厚度大，易开采，有较好的天然保护层，不易被外界污染。随着黄河小浪底工程的建成，该区域不再受黄河泛滥威胁。这里几乎无工业分布，污染源少，水质比较好。1.1.4 地貌温县处黄河下游，总的地势是西北高、东南低，属黄、沁河冲积平原。由于黄、沁河历史上多次泛滥、改道。使全县形成“南滩北洼中间岗”的地貌特征。县城地势较为平坦，高程多在 105110 米之间。城南水源地高程在 105 米左右，比城区地势低。1.1.5 工程地质温县位居黄河北岸，全为第四系冲积平原，在大地构造上位于豫西降起和山西隆起的衔接地带，处于济源凹陷中部的南侧，县境北部与凹隆起带相连，县境南部邙山之断 华北水利水电学院毕业设计 第第 5 页 共 43 页裂层横贯全境。县境之内，构造主体呈东西向，且被北东向断裂三处切割。县西有拓贤断裂；县北有北冷断裂、徐堡断裂；县东有赵堡、南张羌断裂；向西延伸，经县城北转为北东向，穿岳村乡方头村西侧，向西南方向展布与黄河断裂相接。县城地质系冲击层，土层较厚，地表面为中壤土和轻壤土，一般土壤承载力：西北方向为 1.21.5kg/cm2，东南方向为 1.01.2 kg/cm2。县城境内地震不多，震级不高，最大震级 5.0 级，震前大都有气象异常，但受外围震波影响较频繁，烈度较高。据 1977 年国家地震局武汉地震大队编制的河南省地震烈度区划图所示，温县县城地震烈度为六度。1.1.6 给水量计算参数1.1.6.1 最高日人均给水定额根据温县县城总体规划及给水工程规划，参照该县城目前的人均生活用水指标，并结合室外给水设计规范（GB 50013-2006） ，考虑温县县城的居民生活水平和节水意识，确定综合生活用水定额 q 近期取 210 升/人日；远期 215 升/人日。1.1.6.2 人口规模温县县城 2005 年年末城区人口 N0为 7.5 万人，当年人口增长率为 1.06%，则温县县城规划人口 N=N0(1+f)n至近期规划年限，将达到 12.78 万人；至远期规划年限，将达到21.77 万人。则综合生活用水量 Q1=qN 近期为 2.68 万吨/日，远期为 4.68 万吨/日。1.1.6.3 工业用水 Q2据统计，2005 年县城城区工业产值 Q20为 6 亿元，到远期工业产值增长率 f 为7.5%，因此，预计近期城区工业产值 Q20(1+f)n1为 11.5 亿元，远期工业产值 Q20(1+f)n2为 22.1 亿元。根据河南省县城平均水平、参照焦作地区相近县城情况，温县县城工业万元产值耗水量 q 近期取为 85 吨/万元，远期取 80 吨/万元。则预计该县城工业用水量 Q2= Q20(1+f)nq 近期 2.68 万吨/日，远期 4.84 万吨/（注意单位换算） 。1.2 设计方案选择的说明1.2.1 设计方案的提出根据水源水质分析结果和生活饮用水卫生规范的对照，拟采用以下几种工艺流程方案：(1)方案一： 华北水利水电学院毕业设计 第第 6 页 共 43 页本设计中采用地下水，浊度、色度都在标准值之下，铁锰超标，其它各项生化指标都合标准，所以可以采用传统除铁锰工艺进行处理，就能达到生活饮用水卫生标准 。原水曝气除铁锰滤池清水池二级泵房用户(2)方案二：考虑到水中铁锰含量比较高，采用一级过滤铁离子干扰锰离子的去除，影响最终水质，因此采用二级过滤，先除铁，再除锰。原水曝气除铁滤池除锰滤池清水池二级泵房用户(3)方案三：由于水源铁含量高，采用二级过滤除铁锰，并不能在一级过滤中彻底去除的铁离子，在二级过滤中仍然会对锰离子的去除造成干扰。因此，在二级过滤前进行再次曝气，使一级过滤后残余的铁离子在二级过滤中二次去除，以保证铁锰去除率。原水简单曝气除铁滤池二次曝气除锰滤池二级泵房用户1.2.2 方案的比较选择参考水质工程学 、 给水工程可以很容易的得出这个结论: 铁小于 2.0mg/l；锰小于 1.5mg/l 时可采用简单曝气一级过滤法处理，达到除铁除锰的目的。当水中铁的含量大于 5mg/l；锰大于 1.5mg/l 时一般采用二级过滤工艺，一级过滤先除铁，二级过滤再除锰原因是当铁和锰同时存在于水中时，铁能干扰锰的去除，特别是铁和锰的含量较高时，除锰就更困难。本设计中，原水中铁含量为 15mg/l，锰含量为 5mg/l。采用方案一、二都不能较彻底的去除水中铁锰离子。另根据已建地下水处理工程（海拉尔自来水厂）运行经验，当原水中铁含量大于10mg/l，处理工艺采用方案二，出水管道中有大量锰质沉淀；在二级 滤池前增加二次曝气装置后，这种状况得到 明显改善，再无沉淀积层，出水水质也明显提高。此外，二级曝气只需增加曝气构筑物即可，工艺较为简单，水处理成本不会因此而大大提高。经以上工艺理论、工程实践分析比较，本设计采用方案三。1.3 滤池的选择说明 1.3.1 设计原则滤池的设计原则主要包括以下己方面内容:(1)供生活饮用水的滤池出水水质经消毒后应符合现行生活饮用水卫生准 。(2)供生产用水的过滤池出水水质，应符合生产工艺要求。 华北水利水电学院毕业设计 第第 7 页 共 43 页(3)滤池形式的选择，应根据设计生产能力、原水水质和工艺流高程布置等结合当地条件，通过技术经济比较确定。(4)滤料应只有足够的机械强度和抗蚀性能，并不得台有有害成分，一般可采用石无烟煤和重质矿石等。(5)快滤池、无阀滤池和压力滤池的个数及单个滤池面积，应根据生产规模和运1等条件通过技术经济比较确定，但个数不得少于2个。(6)滤池应按正常情况下的滤速设计，并以检修情况下的强制滤速校核。正常情况水厂全部滤池进行工作，检修情况系指全部滤池中的一个或两个停产进行检修、翻砂。(7)滤池的工作周期，宜采用1224h。(8)滤池的滤速及滤料组成，宜按规范采用。(9)滤池的滤速及滤料组成，宜按规范采用。(10)快滤池宜采用大阻力或中阻力配水系统。大阻力配水系统孔眼总面积与滤池面积比为0200.28；中阻力配水系统孔眼总面积与滤池面积之比为0. 60.8。1.3.2 普通快滤池与V型滤池的比较单层滤料的普通快滤池有材料易得，单池面积大的特点，但阀门多，而且要全套得冲洗设备，适用于大中型水厂；双层滤料的普通快滤池含污能力强，出水水质好，单池面积不宜大于100m2,和单层滤料的普通快滤池相似。V型滤池一般采用单层滤料，配水系统一般采用ABS长柄滤头，冲洗过程可自动控制。本设计采用二级过滤 接触氧化法除铁锰，要求较大的滤层厚度和较小的滤速，对其它方面无特殊要求。再我国已经投产的除铁锰净水处理工艺中，V型滤池和普通快滤池都有较为广泛的应用。考虑到V型滤池构造较为复杂，造价较高，而普通快滤池在我国应用较为广泛，技术较为成熟，操作方便，依温县县城的发展现状和经济势实力，选用普通快滤池1.3.3 普通快滤池的设计要求普通快滤池的设计要求主要有以下几个方面：（1）快滤池冲洗阀的水头损失，宜采用2.07.0m。每个滤池应装设水头损失计。（2）滤层表面以上的水深，宜采用152.0m。（3）当快滤池采用大阻力配水系统时，其承托层宜按规范采用。（4）大阻力配水系统按冲洗流量设计，并根据下列数据通过计算确定：配水干管(渠)进口处的流速为1.01.5m/s，配水支管进口处的流速为1.5m/s，孔眼流速为56m/s。干管(渠) 华北水利水电学院毕业设计 第第 8 页 共 43 页上宜装通气管。（5）三层滤料滤池宜采用中阻力配水系统。（6）洗砂排水槽的平面面积，不应大于滤池面积的25，洗砂槽底到滤料表面的距离等于滤层冲洗时的膨胀高度。（7）滤池冲洗水的供给方式可采用冲洗水泵或高值水箱。当采用冲洗水泵时，水泵的能力应按冲洗单格滤池考虑，并应有备用机组；当采用冲洗水箱时，水箱有效容积应按单格滤池冲洗水量的1.5倍计算。（8）快滤池应有下列管：进水管081.2ms；不超过1.5ms。其断面宜根据下列流速通过计算确定：出水管1.01.5ms；即冲洗水管2.02.5ms ; 排水管1.01.5 ms。1.4 除铁滤池前曝气说明根据原水水质分析认为，除铁对解除提高值无特殊要求，选择压缩空气装2COpH置。空气流量为 14236l/s，选用 4 台静压力为 49KPa 的 LSR-WD250mm-I 型罗茨风机，转速 1450 r/min，流量 62.7 m3/min ，3 用 1 备。在除铁滤池前设置气水混合器，水力停留时间为 15s，直径为 800mm。 1.5 除铁滤池的设计说明拟采用 2 组滤池，每组分 8 个，呈双行排列。单池设计尺寸为 4.5m9m。则每组过滤池的设计水量为 Q=41000（） ，设计滤速 6m/s，采用设计设计采用气水反冲洗，dm /3先气冲 3min，再水冲 8min，水冲强度 g 为 15L(sm2)，气冲强度为 20L(sm2)。滤池工作时间为 24h，冲洗周期为 20h。滤层采用无烟煤、石英沙双层滤料。1.6 除锰滤池前曝气说明除锰曝气的主要目的是充分解除水中的二氧化碳，以提高水中的值。故采用叶轮pH表面曝气装置。曝气池采用圆柱形，池深 H 与池径 D 相当，既 H=D，则池直径、高均6.5m 叶轮直径 1.1m , 叶轮转速 84.93r/min, 叶轮的叶片 26 个，叶片高 0.105m，叶片长0.105m,进气孔直径 0.038m，叶轮浸没深度 0.074m,轴功率 3.5。kw1.7 除锰滤池的设计说明拟采用 2 组滤池，每组分 8 个，呈双行排列。单池设计尺寸为 4.5m9m。则每组过滤池的设计水量为 Q=41000（） ，设计滤速 6m/s，采用设计设计采用气水联合反冲dm /3洗，先气冲 3min，再水冲 8min，水冲强度 g 为 15L(sm2)，气冲强度为 20L(sm2)。滤池工作时间为 24h，冲洗周期为 20h。滤层采用无烟煤、石英沙双层滤料。 华北水利水电学院毕业设计 第第 9 页 共 43 页1.8 消毒系统的说明消毒采用加氯消毒，根据给水工程可知，在缺乏实验资料时，一般的地面水经混凝、沉淀和过滤后，或清洁的地下水，加氯量可采用 1.0-1.5mg/L，本设计中水源为水库水，工艺流程包括混凝、沉淀和过滤，所以加氯量选用 1.2mg/L，既可满足出厂水游离余氯在接触 30min 后不低于 0.3mg/L，在管网末梢不低于 0.05mg/L，达到生活饮用水卫生规范要求。加氯设备有自动加氯机和滤瓶，并设置余氯自动连续检测和自动控制装置，所有这些装置都放在加氯间内，加氯间保持通风。1.9 清水池和二级泵房的设计说明1.9.1 清水池的说明清水池容积按最高日用水量 15%取,消防水量取 15L/S，火灾延续时间 2 个小时。采用矩形钢筋混凝土清水池,查规范,取用标准图号为 S833 的清水池,设计单池容积为12100m的清水池。单池内净尺寸为：40.0m50.0m ；单池外净尺寸:40.20m50.80m ，总高度 5.5m ，最大水深 5.3m。1.9.2 泵房的说明沿着泵房四周布置排水沟，排水沟尺寸（宽高）0.61.2 ，排水沟底坡度取 2% ，在检修间下布置积水坑。泵基础高出泵房地面 0.3m ,以泵水平轴线分别向两面地面取 2%坡度,坡向排水沟.集水坑取 2min 水量 80m ,集水坑尺寸为 4m5m4m=80m ,在坑中设有液位计,并设自动控制系统,控制潜水泵的启停,实现自动排除水泵房中的集水,防止损坏电机。送水泵房建为半地下式，使水能自灌启泵，不用考虑水泵安装高度，泵轴线在清水池最低水位以上 1.8m 处。在吸水管和压水管上安装阀门，吸水管安装低压闸阀，压水管安装普通型闸阀，吸水管流速取为 1.3m/s ,压水管流速取为 2.1m/s 。送水泵房内采用双轨吊车进行搬运东西。1.10 水厂辅助设计说明1.10.1 水厂自动控制系统水厂采用必要的自动控制系统，以便节约人力，降低成本。本设计水厂的自动控制系统参考海南琼山市供水工程设计。水厂关键工艺单元采用自动控制系统，加药采用 SCN 单因子控制技术，根据水水质和出水水质自动控制混凝剂的投加，节约投加量，加氯按滤池出水流量控制投加量，以 华北水利水电学院毕业设计 第第 10 页 共 43 页余氯值反馈调整投加量，保证良好的消毒效果。滤池的过滤和反冲洗过程通过 PLC 进行自动控制。根据工艺监测的需要，在重要的工艺环节设置流量、压力、水位、浊度等的检测仪表。全场采用集散控制系统，水厂中心控制室设主控机 2 台，互为备用。在反应淀池、虹吸滤池、送水泵房、加药间设 4 个现场监控站，实现沉淀池自动排泥、虹吸滤池自动反冲洗、泵房的水泵自动开停、加药间自动加药加氯。主控机为全厂数据监测与控制中心，实现数据采集、储存、处理以及打印各种生产报表的功能等。1.10.2 水厂面积规划水厂面积 按每生产万 m3水量的用地面积取 3000m2，其中道路和绿化约占 35%，考虑到远期发展，厂区实际设计尺寸：220m325m。1.10.3 其他说明滤池的操作间、二级泵房、化验室、检修间、办公室等应尽量南北布置，净水构筑物上的主要通道应设栏杆，栏杆高度 1.0 m。本设计中焦作温县地处河南，所以冬季室外净水构筑物不结冰。水厂原水管一般为两个根，因阀门、配件和短管较多，常用钢管或铸铁管。水厂生产用水、冲洗和溶药用水、生活用水、消防用水等管道由二级泵房接出，在厂区内自成给水系统。加药管和加氯管一般用塑料管或橡胶管，放在地沟内，上有活动盖板，以便堵塞时清通管线。水厂内排水系统只设一套，雨水、生活污水和生产废水合用一套，排入集水坑中，由潜水泵排入市政管网。电缆沟深为 1m，宽度取 0.8m，上有盖板，沟底作成一定坡度，以利于排水。 华北水利水电学院毕业设计 第第 11 页 共 43 页2 设计计算书设计计算书2.1 用水量的计算设计给水工程首先耍确定设计水量,通常将设计用水量作为设计水量。设计用水量是根据设计年限内用水单位数、用水定额和用水变化情况所预测的用户日用水总量。设计用水量包括下列用水：综合生活用水量，包括居民生活用水量和公共建筑及设施用水；1Q工业企业生产用水量；浇洒道路和绿地用水量；未预见水量及管网漏失量。2Q3Q4Q2.1.1 最高日用水量2.1.1.1 综合生活用水量1Q =0.215 100% 217700=46800（m3/d） )/(3111dmNfqQ 式中，f 为给水普及率，取 100%；为最高日综合生活用水定额，取 0.215m3/d；1q为设计年限内计划人口数，为 217700。1N2.1.1.2 工业企业生产生活用水量2Q=q2N2=（m3/d) 2Q85 605.548400式中，为工业万元产值用水量，取 80m3/万元；2q为设计年限内日计划万元产值，为 605.5 万元/天；2N2.1.1.3 浇洒道路及绿地用水量3Q=3Q31114122q N s nq N s n=（m3/d）14.8 1.0 217.7 27.7 1.5 217.7 111472.7 式中，q3为道路用水指标,取 1.0L/(m2次) ，为绿地用水指标，取 1.5L/(m2次)；4qN1为设计年限内计划人口数，为 217700；1N为人均道路面积，取 14.8 m2/人，1s为人均绿地面积，取 1.5 m2/人 ；2s为日道路浇洒次数，取 2 次/天，1n为日绿地浇洒次数，取 1 次/天。2n2.1.1.4 未预见及管网漏失水量4Q 华北水利水电学院毕业设计 第第 12 页 共 43 页=15% （+）=16000.9（m3/d）4Q1Q2Q3Q4Q2.1.1.5 消防用水量00.5qql5QT =792 （m3/d）xxxNqQ 式中，为一次灭火用水量 L/s，取 0.055/s；xq3m为同一时间内火灾次数，取 2 次；xNT 为火灾持续时间，取 2h。由以上可得最高日用水量为+=122673.71（m3/d）dQ1Q2Q3Q4Q2.1.1.5 最高时用水量 7155.8（m3/h）1987.72（L/s）hQ3600241000dhQK式中取 1.4，即时变化系数。hK2.1.1.6 平均时用水量即在上式中取1.0 时的用水量，hK 1.42（/s）hQ3m2.2 管网的水力计算计算依据是设计流量，输水水质，输水区地形图及工程地质资料，输水起点，终点高程等。根据本设计中的地质资料确定两条配水管线：考虑到经济方面的因素，选择如图所示的一种方案。 输水管渠定线原则有：沿线有道路或规划道路；尽量缩短输水距离；充分利用地形高差，优先考虑重力输水；尽可能避开障碍物和工程地质条件下不良地区；减少拆迁，少占农田，不占良田；便于施工运行和维护。管网水力计算的目的是确定管网各管段的管径和水头损失，为选配二级泵站提供依据。管网水力计算，按配水源数目不同，可分为单水源管网，多水源管网计算；按管网图形结构不同，可分为树状管网环状管网计算。根据本设计的图形设计，比较安全情况，选环状管网。即不同的计算课题，计算方法有所不同。2.2.1 管材选择与管网附件布置应根据水压，外部荷载，土的性质。施工维护和材料供应等确定。 华北水利水电学院毕业设计 第第 13 页 共 43 页2.2.2 比流量计算qs，hsQqql式中，Q 为管网总用水量，；为大用户集中用水量总和，；为干管总长slqsll度，不包括无建筑地区的管线，只有一侧配水的管线，长度按一半计算。1987.72784.26290310.041hsQqqlls m2.2.3 沿线流量计算lsqq l式中，为沿线流量，； 为该管段的长度，m。lqsll沿线流量计算结果如表 1表格 1 沿线流量计算表管段号管长 L（m)沿线流量 L/(ms)管段号管长 L（m)沿线流量L/(ms)1-2105043.0515-1699040.591-161506.1516-1730012.31-2496039.3617-1848019.682-360024.617-2499040.592-1548019.6818-1954022.143-460024.618-2366027.064-563025.8319-2060024.64-1560024.619-2266027.064-1175030.7520-2163025.835-684034.4420-3660024.66-754022.1421-2260024.66-1160024.621-2960024.67-845018.4521-3760024.67-1060024.622-2351020.918-954022.1422-2784034.44 华北水利水电学院毕业设计 第第 14 页 共 43 页管段号管长 L（m)沿线流量 L/(ms)管段号管长 L（m)沿线流量L/(ms)9-1060024.623-2690036.99-1260624.84623-92490036.99-3448019.6824-2578031.9810-1360024.625-2651020.9110-1157023.3726-2751020.9111-1460024.626-3378031.9812-1360024.627-2857023.3712-2099040.5927-3290036.912-3560024.628-292409.8413-1460024.628-3045018.4513-1999040.5929-3857023.3714-1569028.2930-3148019.6814-18105043.0530-3951020.912.2.4 节点流量计算，其中节点 13、14、18、19、22 有集中流量，各个节点集中流量均为0.5iqql112.05。sl管网中节点流量计算如表 2表格 2 接点流量计算表节点号节点流量q（L/s)节点号节点流量q（L/s)节点号节点流量q（L/s)124.0314156.542759.15227.211557.892826.13318.661630.052929.07454.091738.663030.17521.8318152.53110.12626.919124.373218.98726.772029.433316.45814.972137.953410.12946.6322153.483512.65 华北水利水电学院毕业设计 第第 15 页 共 43 页节点号节点流量q（L/s)节点号节点流量q（L/s)节点号节点流量q（L/s)1049.672362.333612.651153.042457.893712.651231.672518.663812.0313130.72656.623910.772.2.5 管网平差结果计算管网平差计算分为最高时、事故时、消防时三种工况：（1）最高时时平差结果见下表3 表格 3 最高时平差结果计算表管段号管长L（m)管径 D(mm)流量Q(L/s)计算流速V(m/s)水头损失 (m)sh1-21050800353.80.700.751-161501000934.41.190.231-24960800451.40.901.122-3600600146.50.520.342-15480500180.20.921.093-4600400127.81.022.264-563030053.50.761.934-1560030048.50.691.514-1175040068.70.550.815-684030026.30.380.646-754030022.50.350.296-1160020017.70.571.757-84502007.40.510.237-1060020011.60.370.758-95402007.60.310.299-1060030032.90.470.699-1260630031.40.450.649-3448020010.10.320.4410-1360030048.10.681.4810-1157030046.10.651.29 华北水利水电学院毕业设计 第第 16 页 共 43 页管段号管长L（m)管径 D(mm)流量Q(L/s)计算流速V(m/s)水头损失 (m)sh11-1460030048.20.681.4912-1360050049.00.701.5412-2099030026.70.380.7612-3560020012.70.400.8913-14600500175.30.891.2913-1999040052.60.420.6314-15690700321.90.840.8314-18105040058.10.470.8215-16990600248.10.881.6216-17300800656.31.310.7417-18480800570.81.140.9017-2499050046.80.320.1518-19540600321.11.131.4818-2366030039.20.561.0819-20600400101.10.811.4119-2266030043.00.611.3020-2163030032.30.460.7020-3660020012.70.410.8921-2260040076.60.610.8121-2960040058.30.822.1821-3760020012.70.410.8922-23510500218.01.111.7022-2784030030.90.440.8623-2690030035.40.501.2023-24900600276.50.981.8324-25780600163.70.580.5525-26510400145.11.152.4726-27510400107.40.851.3526-3378020016.50.541.9627-2857030060.20.852.2027-3290020019.00.603.00 华北水利水电学院毕业设计 第第 17 页 共 43 页管段号管长L（m)管径 D(mm)流量Q(L/s)计算流速V(m/s)水头损失 (m)sh28-2924030017.20.310.0728-3045040051.10.610.2729-3857020012.10.390.7630-3148015010.10.572.1130-3951015010.80.350.55（2）事故时平差结果如表格4（节点流量为最高时的70%，控制点水压为28.2，断开1-24管段） 。2mH O表格 4 事故时平差结果计算表管段号管长L（m)管径D(mm)流量Q(L/s)计算流速V(m/s)水头损失 (m)sh1-21050800279.620.560.471-161501000938.121.190.231-249608000002-3600600110.780.390.202-15480500149.720.920.753-460040097.651.021.324-563030038.770.761.014-1560030034.420.690.764-1175040055.370.550.535-684030023.420.380.496-754030019.200.350.216-1160020013.230.570.977-84502007.760.510.257-106002007.370.370.308-95402002.800.310.049-1060030028.320.470.519-1260630014.270.450.139-344802007.080.320.2210-1360030032.410.680.6710-1157030038.110.650.88 华北水利水电学院毕业设计 第第 18 页 共 43 页管段号管长L（m)管径D(mm)流量Q(L/s)计算流速V(m/s)水头损失 (m)sh11-1460030033.170.680.7012-1360050040.580.701.0512-209903004.780.380.0212-356002008.860.400.1313-14600500147.520.890.9213-1999040016.970.420.0714-15690700269.270.840.5814-18105040021.000.470.1115-16990600194.570.880.9916-17300800722.441.310.9017-18480800457.331.140.5717-24990500237.980.323.9318-19540600258.401.130.9618-2366030071.490.563.6019-2060040089.060.811.1019-2266030065.310.613.0020-2163030054.750.462.0120-366002008.860.410.4421-2260040076.60.610.1121-2960040058.30.821.4321-3760020012.70.410.4422-23510500218.01.110.3622-2784030030.90.440.8323-2690030035.40.500.7623-24900600276.50.980.2424-25780600163.70.580.1925-26510400145.11.150.8226-27510400107.40.850.4326-3378020016.50.540.9627-2857030060.20.850.7927-3290020019.00.421.47 华北水利水电学院毕业设计 第第 19 页 共 43 页管段号管长L（m)管径D(mm)流量Q(L/s)计算流速V(m/s)水头损失 (m)sh28-2924030018.340.260.0928-3045040035.880.290.1329-385702008.420.270.3730-314801507.080.401.0330-395101507.540.350.27（3）消防时平差结果如下5(着火点设在节点8、节点28，控制点水压为10)。2mH O表格 5 消防时平差结果计算表管段号管长L（m)管径 D(mm)流量Q(L/s)计算流速V(m/s)水头损失 (m)sh1-21050800380.670.760.751-161501000997.581.270.231-24960800471.380.941.122-3600600160.480.570.342-15480500192.990.131.093-4600400141.821.132.264-563030065.760.931.934-1560030054.980.781.514-1175040076.950.610.815-684030038.860.380.646-754030041.170.350.296-1160020024.140.571.757-845020034.920.510.237-1060020020.520.650.758-954020035.051.120.299-1060030044.640.630.699-1260630047.160.670.649-3448020010.120.330.4410-1360030059.290.841.4810-1157030055.540.791.2911-1460030055.770.791.49 华北水利水电学院毕业设计 第第 20 页 共 43 页管段号管长L（m)管径 D(mm)流量Q(L/s)计算流速V(m/s)水头损失 (m)sh12-1360050057.120.811.5412-2099030034.360.470.7612-3560020012.650.260.8913-14600500196.080.101.2913-1999040051.020.460.6314-15690700346.540.910.8314-18105040061.860.470.8215-16990600266.420.881.6216-17300800701.111.310.7417-18480800621.431.140.9017-2499050041.020.320.1518-19540600368.851.131.4818-2366030038.220.561.0819-20600400101.910.811.4119-2266030036.550.611.3020-2163030025.470.460.7020-3660020012.650.410.8921-2260040082.050.610.8121-2960040056.920.822.1821-3760020012.650.410.8922-23510500228.161.111.7022-2784030029.180.440.8623-2690030035.200.501.2023-24900600287.470.981.8324-25780600167.040.580.5525-26510400148.381.152.4726-27510400110.510.851.3526-3378020016.450.521.9627-2857030061.560.872.2027-3290020018.980.603.0028-2924030015.810.220.07 华北水利水电学院毕业设计 第第 21 页 共 43 页管段号管长L（m)管径 D(mm)流量Q(L/s)计算流速V(m/s)水头损失 (m)sh28-3045040051.10.410.2729-3857020012.030.380.7630-3148015010.120.572.1130-3951015010.770.340.552.3 除铁滤池前简单曝气设备2.3.1 供气设备根据原水水质分析认为，对解除提高值无特殊要求，选择压缩空气装置。2COpH取a=4,除铁所需的溶解氧浓度： =2Okw空气密度取1.2，氧在空气中的质量百分比为0.231，溶解氧饱和度=30。r/g lmax2/(0.231)rVO 比5.6/(0.231 1200 0.31)0.07滤前水的压力取1个大气压，向单位体积水中加入的空气体积为=0.25。V比 空气流量为： 30.25 3416.7854.18/ )QVQmh比气（14236.3( /min)l选用 4 台静压力为49KPa 的LSR-WD250mm-I 型罗茨风机，转速，流量1450 /minr m3/min ，3用1备。62.72.3.2 混合器混合器每座滤池处理水量41000，进水管800，流速1.20，上设气水混合器一dm /3DN/m s个，水在混合器中的停留时间为。根据公式0.8m，既混合15ts31/3/ ,(/ )tn d v ntv d器直径D= 800mm 。 2.4 除铁滤池的设计计算2.4.1 设计参数拟采用 2 组滤池，每组分 2 个。考虑到整个水厂的设计都是一用一备，故该过滤池也是一用一备。则每组过滤池的设计水量为 Q=41000（） ，设计滤速 6m/s，采用设dm /3 华北水利水电学院毕业设计 第第 22 页 共 43 页计设计采用气水反冲洗，先气冲 3min，再水冲 8min，水冲强度 g 为 15L(sm2)，气冲强度为 20L(sm2)。2.4.2 滤池面积及尺寸 滤池工作时间为 24h，冲洗周期为 20h。滤池实际工作时间为：240.1 24/2023.88Th滤池面积：=286 m2 布置成对称双行排列，每组滤池单格数为 8，每个滤池TvQF1的面积为： 2/35.75fF nm采用滤池长宽比为；2:1则考虑滤池设计尺寸为 4.5m9m，实际滤速为=5.3mh，1v校合强制滤速。2v8 5.3/(8 1)6.1/m h2.4.3 滤池高度承托层高：铺设粒径 12mm，厚 100mm 的粗砂；滤料层厚：采用双层滤料，厚 h=1200mm，其中无烟煤厚 660mm，石英砂厚540mm；滤层上最大水深 1875mm；滤板厚 130mm；滤头固定板下的气水室高度为 800mm；超高 300m。滤池高度 H 为： =100+1200+1875+130+800+300=4405mm；H每个滤他的配水系统：采用 ABS 长柄滤头，L250mm，20mm，每平方米设滤头 49 个，每个滤池铺设滤头数为 1984 个。洗砂排水槽：洗砂排水槽中心距采用 a9518m，排水槽设 5 根。排水槽总长 4.5m，每槽排水量为： 154.51.8121.5Lsaqlq00采用三角形标准断面，槽中流速采用 V01.0ms。排水槽断面尺寸为： 华北水利水电学院毕业设计 第第 23 页 共 43 页 z05(1000)0.50.5(121.510001.0)0.5=0.14m0q0v排水槽底厚度采用0.05m，砂层最大膨胀率 e45；洗砂排水槽顶距砂面高度 He 为： +451.26+2.50.14+0.05+0.075=1.02meHeH2.5z0.075洗砂排水槽总面积为： 2Z456.3 m20F校核：6.34115.425符合要求。0Ff2.4.4 滤池的各种管渠计算2.4.4.1 总进水管设一条，进水管的流量为 0.47m3s，管中流速为 12ms，则进水管直径为 (40.4712)0.5800mm2 . 141QD 每条进水渠宽 600mm，水深 425m 叫各个滤池进水管流量为 0.06 m3s，管中流速为072ms，则各进水支管的管径为： 350mm2 . 144QD 2.4.4.2 反冲洗水管 流量为486Ls，管中流速为 21ms，则管径为：qf(40.48621)0.5550 mm2 . 143QD 反冲洗水进水渠宽为 800mm，水深为 260mm，渠内水为压力流。2.4.4.3 清水管 清水总渠流量为 0.47m3s，渠中流速为 12ms，渠宽为 600mm，水深为840mm，渠内水为压力流。每个滤他清水管的流量为 0.06m3s，流速采用 10ms，则清水支管的管径为(40061.0)0.5300mm4Q滤后水总管直径为 800mm。2.4.4.4 反冲洗水排水 华北水利水电学院毕业设计 第第 24 页 共 43 页排水流量为 0.486m3s，管中流速为 25ms，反冲洗排水管的直径为：=500mm；2 . 143QD 反冲洗排水渠宽 800mm，高 700mm。2.4.5 反冲洗高位水箱 反冲洗高位水箔的容积为：V15fqt=35m3；水深为 3.5m，直径为 12m，超高0.3m。水箱高度：取水箱底至滤池配水管网的沿程及局部损失之和 1.0m；配水系统水头损失为 1.5m；承托层水头损失为 0.022m；滤料层水头损失为 0.79m；安全富余水头 1.5m。则得出冲洗水箱底高出洗砂排水槽为=1.0+1.5+0.022+0.79+1.5=4.74m,取 48m。0H2.4.6 配气系统设置 供气方式采用空压机通过中间储气罐向滤池送气。空压机容量为：W(0. 062040.53106)1133146m3min配气管的直径计算：气冲强度为 20L(sm2)，单格面积为 40.5 m2，则空气流量为810Ls；4 条配气支管，管内的空气流速为 10ms；2 条配气干管，管内的空气流速为8m/s，则配气支管直径为 d64800( 101000)0.50.3m300m配气干管的直径为 d74810( 81000)0.50.35 m=350 mm2.5 除锰滤池前曝气设备除锰曝气的主要目的是充分解除水中的二氧化碳，以提高水中的值。故采用叶轮pH表面曝气装置。根据滤前水含盐量得 =0.000022=0.0049p713.43 10K要求曝气后的值=7.3，故曝气后水的二氧化碳浓度pH0.516.46 7.5 0.0352 1012 101.0(/ )pkpHCOmg l碱 二氧化碳在水中的平衡浓度取 0.7。/mg l 华北水利水电学院毕业设计 第第 25 页 共 43 页 取，叶轮周边线速度 =4。/6D dV/m s曝气所需停留时间： 0a2.520() lg1.3 1.1751.019aVTccpdcct曝 2.544 2079.550.76 lg1.00.77.34(min)1.3 1.1751.019曝气池的容积 ： 3/601708.3 7.34/60209.0)WQtm曝曝（ 曝气池采用圆柱形，池深 H 与池径 D 相当，既 H=D，则池直径： , 取 6.5m1/34/4 209/6.43( )DWm曝 叶轮直径: , 取 1.1m/6.43/61.07( )dDm 叶轮转速：60/60 4/ 0