泵與泵站課程設(shè)計(jì)--城市污水處理廠泵房設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　本科課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　《泵與泵站》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的2</b><

2、/p><p>　　二、某城市污水處理廠泵房設(shè)計(jì)原始資料2</p><p>　　三、工作內(nèi)容及要求3</p><p>　　第一節(jié)、水泵設(shè)計(jì)流量及揚(yáng)程4</p><p>　　第二節(jié)、水泵機(jī)組選擇4</p><p>　　第三節(jié)、集水池及吸壓水管的設(shè)計(jì)6</p><p>　　一、集水池體積的估算:

3、6</p><p><b>　　二、池體設(shè)計(jì)7</b></p><p>　　三、吸水管路、壓水管路的布置8</p><p>　　第四節(jié)、泵站內(nèi)的輔助設(shè)施：10</p><p>　　第五節(jié)、水質(zhì)處理工藝的選取11</p><p>　　第六節(jié)、泵機(jī)組的布置12</p><

4、;p>　　第七節(jié)、泵站內(nèi)部標(biāo)高的確定13</p><p>　　一、水泵軸心標(biāo)高的確定13</p><p>　　二、泵房形式及高度的計(jì)算13</p><p>　　第八節(jié)、擬定本設(shè)計(jì)污水泵站剖面圖如下15</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b&g

5、t;　　摘要</b></p><p>　　根據(jù)某城市各種條件進(jìn)行污水廠泵房的相關(guān)計(jì)算設(shè)計(jì)。</p><p>　　污水處理廠泵房的設(shè)計(jì)，不僅僅是確定泵的流量及其揚(yáng)程，還包括進(jìn)出廠水質(zhì)處理能力的設(shè)計(jì)和相應(yīng)工藝的選定，地下管路、吸壓水管道材質(zhì)及管徑的設(shè)計(jì)校核。綜合各方面，經(jīng)濟(jì)與效率雙管齊下，最終選定符合近期、遠(yuǎn)期污水處理能力的處理泵站。</p><p>　　本

6、次設(shè)計(jì)處理水質(zhì)工藝擬選用倒置AAO處理技術(shù)。該技術(shù)初沉?xí)r間的縮短,一方面使得沉砂池出水中的微生物和部分或全部有機(jī)物直接進(jìn)入生化反應(yīng)系統(tǒng),增加了反應(yīng)池進(jìn)水的有機(jī)物總量,保證了脫氮除磷新工藝對(duì)碳源的需要,提高了化反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)氮、磷的去除效率;另一方面為微生物提供了良好的棲息場(chǎng)所,使系統(tǒng)的生物種類和數(shù)量都大幅度提高。</p><p>　　通過本次設(shè)計(jì)，提升了同學(xué)們靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。</p>

7、<p>　　關(guān)鍵詞：流量、揚(yáng)程、泵站、倒置AAO</p><p>　　《泵與泵站》課程設(shè)計(jì)任務(wù)書</p><p>　　本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是根據(jù)所給定的原始資料設(shè)計(jì)某城市新建污水處理廠水泵房。 </p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)目的</b></p><p>　　本課程設(shè)計(jì)是環(huán)境工程工程專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的一個(gè)重要

8、環(huán)節(jié)。通過本次課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生鞏固和加強(qiáng)對(duì)《泵與泵站》的基本理論和基本概念的理解，深化和擴(kuò)展專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生查閱資料、運(yùn)用工具書、理論聯(lián)系實(shí)際、分析問題和解決問題的能力，達(dá)到訓(xùn)練泵站設(shè)計(jì)與基本技能的目的。</p><p>　　二、某城市污水處理廠泵房設(shè)計(jì)原始資料</p><p>　　1、排水體制：完全分流制</p><p><b>　　2、污水量<

9、/b></p><p>　　（1）污水量 （40000+學(xué)號(hào)×5000）米3/日。主要以生活水為主。</p><p>　?。?）混合污水變化系數(shù)K日= 1.2。 </p><p><b>　　3、混合水質(zhì)</b></p><p>　　BOD5=300mg/L、CODcr=500mg/L、SS=300mg/

10、L、TP=5mg/ L，重金屬及有毒物微量。 </p><p><b>　　4、處理廠處理程度</b></p><p>　　CODcr<50mg/L、BOD5<10mg/ L、SS<20mg/ L、TP<0.5mg/ L。</p><p><b>　　5、氣象資料 </b></p>

11、<p>　　（1）氣溫：年平均8℃，夏季最熱月（7月）平均氣溫24.5℃，冬季最冷月（1月）平均氣溫-31.5℃。 </p><p>　　（2）非采暖季主導(dǎo)風(fēng)向：西南。</p><p>　?。?）年平均降水量695毫米。</p><p>　　6、工程地質(zhì)資料: 設(shè)計(jì)地震烈度6度。</p><p>　　7、污水處理廠進(jìn)水管數(shù)據(jù)

12、: 管底標(biāo)高28.60米，管徑1100毫米，充盈度0.65</p><p><b>　　三、工作內(nèi)容及要求</b></p><p>　　本設(shè)計(jì)的工作內(nèi)容由兩部分組成：</p><p><b>　　1、說明書 </b></p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)圖紙</b></

13、p><p><b>　　其具體要求如下：</b></p><p><b>　　1、說明書</b></p><p><b>　?。?）設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p><b>　?。?）總述</b></p><p>　　（3）水泵設(shè)計(jì)流

14、量及揚(yáng)程</p><p><b>　　（4）水泵機(jī)組選擇</b></p><p>　?。?）吸、壓水管的設(shè)計(jì)</p><p>　?。?）機(jī)組及管路布置</p><p>　?。?）泵站內(nèi)管路的水力計(jì)算</p><p>　　（8）輔助設(shè)備的選擇和布置</p><p>　?。?）

15、泵站各部分標(biāo)高的確定</p><p>　?。?0）泵房平面尺寸確定</p><p><b>　　2、設(shè)計(jì)圖紙</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算成果及取水構(gòu)筑物的布置草圖，按工藝初步設(shè)計(jì)要求繪制送水泵房平面圖、剖面圖及機(jī)組大樣圖，圖中應(yīng)繪出各主要設(shè)備、管道、配件及輔助設(shè)備的位置、尺寸、標(biāo)高。</p><p>　　第

16、一節(jié)、水泵設(shè)計(jì)流量及揚(yáng)程</p><p>　　1. 設(shè)計(jì)日平均水量Q=（40000+學(xué)號(hào)×5000）m3/d</p><p>　　=(40000+20×5000)=140000 m3/d</p><p>　　設(shè)計(jì)日最高水量Qmax=Kz*Q</p><p>　　=1.2×140000=168000 m3/d<

17、;/p><p>　　表1.污水量單位換算</p><p><b>　　2. 揚(yáng)程的計(jì)算</b></p><p>　　污水經(jīng)過處理達(dá)標(biāo)后排放到河流中，排水口標(biāo)高為43m，污水在處理過程中的水頭損失為10.8m，排放時(shí)需要2m的自由水頭，泵站的吸水管路和壓水管路的水頭損失為2m，集水池最低水位為26m，所以確定泵站揚(yáng)程H=43+10.8+2+2－26=

18、31.8m</p><p>　　污水量最小設(shè)為30L/s時(shí)，所對(duì)應(yīng)最小揚(yáng)程H，=43+2+2+1.5-26=22.5m</p><p>　　第二節(jié)、水泵機(jī)組選擇</p><p>　　由最高污水量所確定的點(diǎn)a（1944.44L/s,31.8m）,和最小污水量確定的點(diǎn)b(30L/s,22.5m)兩點(diǎn)在Q-H特性曲線上的a、b兩點(diǎn)連線 ，可初步確定此污水處理廠所選泵的型號(hào)

19、（兩臺(tái)24Sh-19或兩臺(tái)24Sh-19A）。其中任意兩臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行可滿足a點(diǎn)運(yùn)行要求，且24Sh-19及24Sh-19A單泵運(yùn)行時(shí)高效段均與ab線相交，并且分別在700L/s和900L/s的流量下運(yùn)行，本案采用兩用一備的原則。</p><p>　　圖1.Sh型離心泵性能曲線圖譜</p><p><b>　　表2.選泵方案比較</b></p><p&

20、gt;　　從表2可以看出，第二方案由于第一方案，泵效率高，且泵的臺(tái)數(shù)少，為同一型號(hào)，因此采用第二方案。</p><p>　　查閱相關(guān)資料得所選離心泵24Sh-19、24Sh-19A的基本參數(shù)及配套電機(jī)參數(shù)見表3、表4。</p><p><b>　　表3.選定水泵參數(shù)</b></p><p>　　表4.泵對(duì)應(yīng)的電機(jī)參數(shù)</p>&l

21、t;p>　　第三節(jié)、集水池及吸壓水管的設(shè)計(jì)</p><p>　　一、集水池體積的估算:</p><p>　　一般采用不小于泵站中最大一臺(tái)泵5min出水量的體積 m3</p><p>　　如下，圖2中的集水池為基本模型。</p><p>　　集水池間的通風(fēng)管必須伸到工作平臺(tái)以下，以免抽風(fēng)時(shí)臭氣從室內(nèi)通過影響工作人員健康。集水池中一般設(shè)事故

22、排水管，有被洪水淹沒的可能時(shí)，設(shè)防洪設(shè)施，其標(biāo)高比當(dāng)?shù)睾樗桓?.5m以上。</p><p>　　圖2.集水池基本模型</p><p><b>　　二、池體設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.已知給水管徑為1100mm。</p><p>　　壓水管徑的確定，設(shè)定流速v=2.5m/s時(shí)，</p><

23、p>　　D1=（取D1=1000mm）</p><p>　　2.集水池邊壁形狀確定：采用漸開線型的進(jìn)水池，這樣對(duì)水泵吸水管管口水力損失ζ較小。</p><p><b>　　3.尺寸確定</b></p><p>　　（1）吸水管喇叭口直徑Dx= （1.3-1.5）D=1.31.1=1.43m</p><p>　?。ㄈ?/p>

24、Dx=1.5m）</p><p>　?。?）池寬B：B=2.5Dx=2.51.1=2.75m（兩邊的池壁厚取0.7m） 隔墩厚度取=0.5m</p><p>　　進(jìn)水池凈寬：B=B1</p><p>　　（3）吸水管進(jìn)口高H：H=0.8Dx=0.81.5=1.2m</p><p>　?。?）吸水管喇叭口邊緣距井壁L =（0.75~1.0）Dx

25、=0.81.5=1.2m</p><p>　?。?）安全超高：取0.5m</p><p>　　（6）池深 (取3m)</p><p><b>　?。?）池長(zhǎng)x</b></p><p>　　（8）管口距進(jìn)水池邊壁距離A：=(1.25-0.5) Dx=1.073m</p><p>　?。?）

26、管口之間距離S=2.5Dx-Dx=2.145m</p><p>　　三、吸水管路、壓水管路的布置</p><p>　　1、吸水管長(zhǎng)10m ，吸水管流量1.9444 m3/s，吸水管直徑500mm ，流速1.5，i＝2.8‰。</p><p>　　吸水管沿程水頭損失為：h1f=iL=2.8×10/1000=0.028m</p><p>

27、;　　表5.吸水管路局部阻力系數(shù)表</p><p>　　水泵吸水管路的局部水頭損失為：</p><p>　　h1j=∑v2/2g=（0.25+0.06+1.0+1.3+0.5）×1.52/19.6=0.472m</p><p>　　水泵吸水管路的總水頭損失為：</p><p>　　h1= h1f +h1j=0.028+0.472=0

28、.5m</p><p>　　2、壓水管長(zhǎng)10m ，壓水管流量1.9444m3/s，壓水管直徑500mm ，流速1.5，i＝2.8‰。</p><p>　　壓水管沿程水頭損失為：h2f=iL=2.8×10/1000=0.028m</p><p>　　表6.壓水管路局部阻力系數(shù)表</p><p>　　水泵壓水管路的局部水頭損失為：<

29、;/p><p>　　h2j=∑v2/2g=(0.25+0.6+1.8+1.0+1.3) ×1.52/19.6=0.568m</p><p>　　水泵壓水管路的總水頭損失為：</p><p>　　h2= h2f + h2j=0.028+0.568=0.596m</p><p><b>　　3、泵的校核</b><

30、/p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算可知，每臺(tái)泵所需的設(shè)計(jì)水量為0.9722m3/s，所需揚(yáng)程為25m ，選兩臺(tái)型號(hào)為24Sh-19單級(jí)雙吸離心泵，兩用一備，參照該泵的具體資料，所選水泵滿足工況要求。如下圖3為壓水管路的布置圖。</p><p>　　圖3.壓水管路的布置圖</p><p>　　第四節(jié)、泵站內(nèi)的輔助設(shè)施：</p><p>　　1.為有效調(diào)

31、度泵站的工作，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算，泵站必須設(shè)置計(jì)量設(shè)施（電磁流量計(jì)和超聲流量計(jì)是較好的選擇）。</p><p>　　2.泵房?jī)?nèi)起重設(shè)備的選定依據(jù)見下表7。</p><p>　　表7.泵房?jī)?nèi)起重設(shè)備的選定</p><p>　　所以，本設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)重量大于5噸，應(yīng)采用電動(dòng)橋式行車。</p><p>　　3.吸水管不裝底閥時(shí)，采用真空泵引水，運(yùn)行可靠，易

32、于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。</p><p>　　4.格柵是污水泵站中最主要的輔助設(shè)備。格柵一般有一組平行的柵條組成，斜置于泵站集水池的進(jìn)水口。傾斜度為60度到80度。柵條間隙根據(jù)泵的性能確定。格柵后應(yīng)設(shè)工作臺(tái)，一般應(yīng)高出格柵上游最高水位0.5米。</p><p>　　5.泵為非自灌式時(shí)，機(jī)器間高于集水池。如機(jī)器間污水不能自行流入集水池，應(yīng)設(shè)排水泵，將坑中水抽到集水池。</p><p

33、>　　第五節(jié)、水質(zhì)處理工藝的選取</p><p>　　介于該污水處理廠對(duì)于進(jìn)出水水質(zhì)有要求，選用倒置AAO工藝進(jìn)行水質(zhì)凈化。</p><p>　　根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)不同，通過縮短初沉?xí)r間或者取消初沉池(由超越管實(shí)現(xiàn))來滿足倒置AAO工藝的需要:初沉?xí)r間的縮短，一方面使得沉砂池出水中的微生物和部分或全部有機(jī)物直接進(jìn)入生化反應(yīng)系統(tǒng)，增加了反應(yīng)池進(jìn)水的有機(jī)物總量，保證了脫氮除磷新工藝對(duì)碳源的需要

34、，提高了生化反應(yīng)系統(tǒng)對(duì)氮、磷的去除效率;另一方面為微生物提供了良好的棲息場(chǎng)所，使系統(tǒng)的生物種類和數(shù)量都大幅度提高。</p><p>　　缺氧池、厭氧池配有攪拌設(shè)備，好氧池通過曝氣維持供氧。三個(gè)工藝段的作用如下:缺氧段，微生物利用進(jìn)水中有機(jī)物為碳源，使得回流污泥帶來的硝態(tài)氮反硝化，形成N2或N0，逸至大氣中，達(dá)到脫氮目的;厭氧段，水中溶解氧和硝態(tài)氮結(jié)合氧均已消耗完畢處于厭氧狀態(tài)，聚磷微生物利用胞內(nèi)聚磷分解產(chǎn)生的能量

35、吸收污水中的易降解COD，同時(shí)釋放磷酸鹽;好氧段，前段主要降解污水中的有機(jī)質(zhì)并過量吸磷，到好氧區(qū)后段則BOD大幅度降低，BOD值較低利于硝化菌的生長(zhǎng)，主要進(jìn)行硝化反應(yīng)。</p><p>　　倒置AAO工藝的設(shè)計(jì)特點(diǎn)與常規(guī)AAO工藝相比，倒置AAO工藝省去了混合液內(nèi)回流，適當(dāng)加大了污泥回流比，其工藝流程如圖4所示。 </p><p>　　圖4.倒置AAO工藝流程圖</p>

36、;<p>　　根據(jù)要求，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)處理的效率如下表。</p><p>　　表8.各項(xiàng)指標(biāo)處理效率</p><p>　　第六節(jié)、泵機(jī)組的布置</p><p>　　所有機(jī)組之間間距應(yīng)符合以下要求場(chǎng)地寬度用管外壁和墻體凈距A表示。A=最大設(shè)備寬度+1m，但不下于2m。</p><p>　　泵外形凸出部分與墻壁的凈距D不小于1m（如泵外

37、行不突出基礎(chǔ)，D表示基礎(chǔ)與墻壁間的距離）。</p><p>　　管與管之間的距離不小于0.7m。</p><p>　　管外壁與配電設(shè)備的安全距離C（高壓配電時(shí)為2m，低壓配電時(shí)為1.5m）。</p><p>　　電機(jī)外形凸出部分與墻壁凈距E，一般為電機(jī)軸長(zhǎng)+0.5m，不小于3m。</p><p>　　管外壁與相鄰機(jī)組凸出部分機(jī)組F不小于0.7

38、m。</p><p>　　對(duì)于帶底座的小型泵可選?。?lt;/p><p>　　1、基礎(chǔ)長(zhǎng)度L=底座長(zhǎng)度L1+（0.15~0.20）m=8+0.2=8.2m</p><p>　　2、基礎(chǔ)寬度B=底座螺孔間距（在寬度方向上）b1+（0.15~0.20）m=4+0.2=4.2m</p><p>　　3、基礎(chǔ)高度H=底座地腳螺釘?shù)拈L(zhǎng)度l1+（0.15~0

39、.20）m=1+0.2=1.2m</p><p>　　可計(jì)算得:基礎(chǔ)面積=8.24.2=34.44m2</p><p>　　4、泵體與電機(jī)的重量=31492+45002=15298kg</p><p>　　所以，單位占地承載質(zhì)量（max）=/ m3</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)中泵的型號(hào)皆為Sh型，則選用橫向排列的方案。</p>

40、<p>　　第七節(jié)、泵站內(nèi)部標(biāo)高的確定</p><p>　　一、水泵軸心標(biāo)高的確定</p><p>　　原水最低水位為25m，泵吸水管水頭損失為h1=0.5m，泵允許吸上真空高度為Hs=2×6.4=12.8m，水泵軸心標(biāo)高為：Z=25+12.8-0.5=37.3m，考慮到吸水安全留有余地，采用水泵軸心標(biāo)高為38m。</p><p>　　∴泵房

41、底板標(biāo)高為：38-0.8-0.1= 37.1m，</p><p>　?。ㄊ街?， 0.8水泵底座至軸心的標(biāo)高，0.1水泵混凝土基礎(chǔ)高出泵房地面的高度。）</p><p>　　泵房所在地形標(biāo)高為34m，泵房底標(biāo)高為37.1m，</p><p>　　故取水泵房地面下高度為：H1=37.1-34=3.1m</p><p>　　二、泵房形式及高度的計(jì)算

42、</p><p>　　水泵重量3149kg，電機(jī)重量4500kg，選用電動(dòng)葫蘆雙橋式起重機(jī)，泵房地面上高度為(不包括行車梁以上高度)</p><p>　　H2=h1+h2+h3+h4+h5+h6 =1450+1100×1.2+1000+200+100=4070mm=4.07m</p><p>　　式中，h1為行車梁高度；</p><p&

43、gt;　　h2為行車梁底到其重鉤中心的距離；</p><p>　　h3為起重繩垂直長(zhǎng)度，電機(jī)寬的1.2倍；</p><p>　　h4為最大的一臺(tái)機(jī)組的高度，1000mm ；</p><p>　　h5為吊起物底部與泵房進(jìn)口處平臺(tái)的距離，200 mm ；</p><p>　　h6為100 mm 。</p><p>　　由上

44、式計(jì)算可知，泵房地面下高度3.1m，所以泵房的總高度為：</p><p>　　H=H1+H2+1.0=4.07+3.1+1.0=8.17m</p><p>　　對(duì)于類似本案大、中型泵站可取進(jìn)水管渠計(jì)算水位標(biāo)高。集水池的有效水深，從最高水位到最低水位，一般取1.5-2.0m，如圖2，i=0.1-0.2傾向集水坑。集水坑的大小應(yīng)保證泵有良好的吸水條件，一般設(shè)為0.4m0.4m,深為0.5-0.

45、6m。吸水管的喇叭口放在集水坑內(nèi)，一般朝下安置，其下緣在集水池中最低水位以下0.4m，離坑口的距離不小于喇叭口進(jìn)口直徑的0.8倍，布置如圖2。</p><p>　　清理格柵工作平臺(tái)應(yīng)比最高水位高0.5米以上。平臺(tái)寬度應(yīng)不小于0.8-1.0m。沿工作平臺(tái)邊沿應(yīng)有1.0m的欄桿。工作平臺(tái)到池底設(shè)爬梯，為便于下到池底進(jìn)行檢修和清洗。</p><p>　　由于本設(shè)計(jì)中污水含有腐蝕性物質(zhì)，所以采用材

46、質(zhì)為PVC-U型管道。此管具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、阻力小、耐腐蝕、易安裝、壽命長(zhǎng)及無(wú)毒衛(wèi)生、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于各種流體輸送領(lǐng)域。</p><p>　　第八節(jié)、擬定本設(shè)計(jì)污水泵站剖面圖如下</p><p>　　圖5.圓形污水泵站橫剖圖</p><p>　　圖6. 圓形污水泵站俯視圖</p><p>　　圖7. 圓形污水泵站縱剖圖</p&g

47、t;<p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　楊岳平,徐新華等.廢水處理工程及實(shí)例分析.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.2</p><p>　　崔玉川，馬志毅等.廢水處理工藝設(shè)計(jì)計(jì)算.北京：水利水電出版社，1994.10</p><p>　　給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì).給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 2006.2.</