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湖北省丹江口市给水工程毕业论文

 2021-10-24 03:10  

1 绪论

1.1 设计任务

根据所给资料进行湖北丹江口市给水工程设计

1.2 城镇概述

1.2.1 概述

丹江口市,湖北省辖县级市,由十堰代管,位于湖北省西北部、汉江中上游。有“中国水都、亚洲天池”之称,是南水北调中线工程的核心水源区、坝区,是世界文化遗产、道教圣地武当山所在地。

丹江口历史文化比较悠久,老县城1958年修建丹江口水利枢纽时全部淹没,现址依坝建城,因地处丹江汇入汉江的口子处而得名。丹江口市是南水北调中线工程坝区(丹江口大坝)、库区和移民主要安置区。市境内有世界文化遗产、国家5A级风景区、道教圣地——武当山;南水北调中线工程调水源头、国家级风景名胜区——丹江口水库。

全市总面积3121平方公里,辖20个镇(办、处、区),总人口46.3万。近年,先后获得中国优秀旅游城市、全国武术之乡、国家园林城市、国家旅游名片 ;省级文明城市、卫生城市、森林城市、环保模范城市等称号。2013年至2017年连续五年被评为湖北省发展县域经济先进县市。

2017年,完成地区生产总值225.14亿元,实现公共财政预算总收入20.89亿元,工业总产值346.5亿元,固定资产投资总额235.9亿元。全年实现外贸进出口总额4079.18万美元。全年接待游客1491万人次。

1.2.2 自然条件

(1)地形及工程地质

丹江口市地处秦岭山系武当山隆起与大横山余脉之间,地势高低悬殊,山地、河谷、丘陵地貌单元众多,多种类型均有分布,山地之中有丘陵,山丘之中有盆谷。根据各地貌单元的海拔高度、营力作用方式、分布范围,大致可将其分为三大地形地貌单元区:南部武当山中高山区、中部丘陵河谷区(丹江口水库贯穿本区)、北部大横山低山区。主要山脉有两条:一为绵亘在汉水以南的武当山。此山为秦岭山系的大巴山支脉,自西北向东南走向,方圆400平方千米。70余座山峰,分布在官山镇、六里坪镇、武当山旅游经济特区、盐池河镇、浪河镇和三官殿办事处。其中千米以上的山峰31座。一为汉水北部的大横山。此山属秦岭山系伏牛山脉东端的余脉。由西北向东南走向,分布在江北的习家店、蒿坪、柳河口、薛桥、凉水河等地。平均海拔500米,长60千米,面积200平方千米。最高峰铜锣寨海拔1049.3米,主要山段有方山岭、马头山、风洞山、乌头山、江寨、天地垭、八里寨、王山、菊花山、寺山、羊山。其中方山岭面积最大,四周15千米,包括霸王寨、回子山和方山。最高点方山,海拔478米,长约1千米。(2)地震烈度

查湖北省地震烈度图,丹江口地震烈度为六度。

(3)气象资料

城区气候属亚热带季风气候,日照充足,雨量充沛,四季分明。

年平均气温15.8℃

历年极端最高气温41.5℃

历年极端最低气温—12.4℃

年平均降雨量900mm

(4)水文资料

地表水源洪水wei4标高为65.41m(1%保证率),枯水位标高为46.70m(98%保证率)。

1.3 用水量预测

1.3.1预测期限

本工程按本年度立项到顺利建设投入运用约需1—2年,考虑到与城市近、中期发展相适应,本工程水量预测年限确定为近期2020年,远期2030年。

1.3.2 供水人口

规划人口近期10万人,远期12万人. 本工程供水普及率100%计,则供水人口确定为10万人。

1.4 工程设计

1.4.1 设计任务

设计题目:丹江口市给水工程

给水工程设计范围包括:取水工程,净水工程与输配水工程。

1.4.2 设计内容

1.用水量初步计算及设计规模确定。

2.给水方案,给水系统的比较和选择。

3. 取水工程设计,包括取水头部、进水管和取水泵房设计等。

4. 净水厂设计,包括生产构筑物工艺设计及水厂平面高程布置等。

5. 输配水管网设计,包括输水管和配水管网系统。

6. 编制工程概算及制水成本分析。

2 设计用水量

2.1 水源的选择

按照选择给水水源的一般原则,所选水源必须水质良好、水量充沛、便于保护。

2.2 供水系统的选择

该城市用水主要以生活用水为主,工业及其它用水量少,且对水质无特殊要求,拟定采用统一供水系统。

2.3 设计用水量

2.3.1 居住区综合生活用水量

=qf = 60000×0.23×100% =13800

= qf= 72000×0.23×100% =16560

2.3.2 公共建筑,生产企业等集中用水量:

2.3.3市政用水量(包括浇洒道路和绿化用水量):

2.3.4未预见水量及管网漏水量:

2.3.5 消防用水量

2.3.6 最高日用水量

近期

远期

2.3.7 最高日最高时用水量

取1.4

2.4取水构筑物处、一级泵站、水理构筑物设计流量

3 给水处理工艺流程和给水处理构筑物的选择

给水处理厂设计内容包括设计规模的确定,厂址选择,水处理工艺选择,处理构筑物选择与计算,处理用药剂选择与用量确定,二级泵站设计与计算,药剂(包括混凝剂,助凝剂,消毒剂等)配制与投加方式选择和计算附属构筑物设计,水厂平面和高程布置,厂区道路,管线综合布置,厂区绿化布置。

3.1 设计原则

⑴ 水处理构筑物的生产能力,应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计,并按原水水质最不利情况进行校核。水厂自用水量取决于所采用的处理方法、构筑物类型及原水水质等因素,城镇水厂自用水量一般采用供水量的5%—10%,必要时可通过计算确定。

⑵ 水厂应按近期设计,并考虑远期发展。根据使用要求及技术经济合理等因素,对近期工程亦可做分期建设的可能安排。对于扩建、改建工程,应从实际出发,充分发挥原有设施的效能,并应考虑与原有构筑物的合理配合。

⑶ 水厂设计中应考虑各构筑物或设备进行检修、清洗及部分停止工作时,仍能满足用水要求、主要设备应有备用量;处理构筑物一般不设备用量,但可通过适当的技术措施,在设计允许范围内提高运行负荷。

⑷ 水厂自动化程度,应本着提供水水质和供水可靠性,降低能耗、药耗,提高科学管理水平和增加经济效益的原则,根据实际生产要求,技术经济合理性和设备供应情况,妥善确定。

⑸ 设计中必须遵守设计规范的规定。如果采用现行规范中尚未列入的新技术、新工艺、新设备和新材料,则必须通过科学论证,确证行之有效,方可付诸工程实际。但对与确实行之有效、经济效益高、技术先进的新工艺、新设备和新材料,应积极采用,不必受现行设计规范的约束。

3.2 设计规模

给水厂处理构筑物设计规模按最高日平均时流量计,即: ()

式中,为水厂最高日供水量,(),为自用水系数,取决于处理工艺、构筑物类型、原水水质及水厂是否设有回收水设施等因素,一般在1.05-1.10之间,T为一级泵站每天工作小时数。

水处理构筑物的设计,应按原水水质最不利情况时所需供水量进行校核。

3.3 厂址选择

厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划,综合考虑,通过技术经济比较确定。

在选择厂址时,一般应考虑以下几个问题:

⑴ 厂址应选择在工程地质条件较好的地方,一般选在地下水位低,承载力较大,湿陷性等级不高,岩石较少的地层,以降低工程造价和便于施工。

⑵ 水厂尽可能选择在不受洪水威胁的地方,否则应考虑防洪措施。

⑶ 水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方,以利于施工管理和降低输电线路的造价,并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除方便。

⑷ 当取水地点距离用水区较近时,水厂一般设置在取水构筑物附近,通常与取水构筑物建在一起,当取水地点距离用水区较远时,厂址选择有两种方案,一是将水厂设置在取水构筑物附近;另一是将水厂设置在离用水区较近的地方。前一种方案主要优点是:水厂和取水构筑物可集中管理,节省水厂自用水(如滤池冲洗和沉淀池排泥)的输水费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排除,特别对浊度较高的水源而言。但从水厂至主要用水区的输水管道口径要增大,管道承压较高,从而增加了输水管道的造价,特别是当城市用水量逐时变化系数较大及输水管道较长时;或者需在主要用水区增设配水厂(消毒、调节和加压),净化后的水由水厂送至配水厂,再由配水厂送入管网,这样也增加了给水系统的设施和管理工作。后一种方案优缺点与前者正相反。对于高浊度水源,也可将预沉构筑物与取水构筑物建在一起,水厂其余部分设置在主要用水区附近。以上不同方案应综合考虑各种因素并结合其他具体情况,通过技术经济比较确定。

3.4 水厂工艺流程选择

给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中杂质,使之符合生活饮用或工业使用要求的水质。水处理方法应根据水源水质的要求确定。本设计选择典型的工艺流程,有两种可供选择的工艺:

方案一:丹江口水库水源→浮船式取水泵站→网格絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→清水池→送水泵房→市政管网

方案二:丹江口水库水源→取水泵站→回转式隔板絮凝池→平流沉淀池→V型滤池→清水池→送水泵房→市政管网

最终选择方案一作为取水工程的工艺流程。

3.5 处理构筑物的选择

3.5.1 混凝剂的选择与投加

① 精制硫酸铝 .18

制造工艺复杂,水解作用缓慢;含无水硫酸铝50%—52%;适用于水温为20—40℃

当PH=4-7时,主要去除有机物;PH=5.7-7.8时,主要去除悬浮物;PH=6.4-7.8时,处理浊度高,色度低(小于30度)的水。

② 粗制硫酸铝 .18

制造工艺简单,价格低;设计时,含无水硫酸铝一般可采用20%—25%;含有20%—30%不溶物,其他同精制硫酸铝

③ 硫酸亚铁 .7

絮体形成较快,沉淀时间短;使用于碱度高、浊度高,PH=8.1-9.6,混凝作用好,但原水色度较高时不宜采用;当PH较低时,常用氯氧化物使铁氧化成三价,腐蚀性较高

④ 三氯化铁 .6

不受水温影响,絮体大,沉淀速度快,效果好。易溶解,易混合,残渣少。

对金属(尤其对铁)腐蚀性大,对混凝土亦腐蚀,对塑料会因发热而引起变形

原水PH=6.0—8.4之间为宜,当原水碱度不足时应加适量石灰;处理低浊水时效果不显著

⑤ 聚合氯化铝 ,简称PAC

净化效率高,用药量少,出水浊度低,色度小,过滤性能好,原水浊度高时尤为显著

温度适应性高,PH值使用范围宽(PH=5-9),因而可调PH值。

操作方便,腐蚀性小,劳动条件好,成本低

⑥ 聚丙烯酰胺 又名三号絮凝剂,简写PAM

处理高浊度水池效果显著,既可保证水质,又可减少混凝剂用量和沉淀池容积,目前被认为是处理高浊水最有效的絮凝剂之一,适当水解后,效果提高,常与其他混凝剂配合使用或作助凝剂,其单体丙烯酰胺有毒,用于饮用水净化应控制用量

3.5.2 混凝剂投加量的确定

关于药剂种类的选择及最佳投药量的确定,目前尚不能用统一的公式计算,这是由于各地区水源的水质不同,即使浑浊度相同的两个水样,也往往会因造浑物质的成分,性质及影响因素不同,而使混凝效果相差很大。因此,一般药剂的选用应通过实验确定,也可采用条件相似的已有水厂的运行数据,下表为一些参考数据。

混凝剂投加量参考值

原水浊度

lt;=100

200

300

400

600

800

1000

混凝剂

投加量(mg/L)

硫酸铝

13.5

18.2

30.7

39.6

54.5

70.3

86.6

三氯化铁

12

14.6

21.5

28.4

32.8

37.7

42.8

碱式氯化铝

10

12.8

17.4

23

26.8

29.5

32.1

3.5.3 混凝剂的投加方式

混凝剂的投加设备包括计量设备、药液提升设备、投药箱、必要的水封箱以及注入设备等,投药设备由投加方式确定。

(1)计量设备:主要有转子流量泵、电磁流量泵、苗嘴、计量泵等,其中苗嘴适用于人工控制,其他既可人工,也可自控。

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