泵與泵站課程設計--城市污水處理廠泵房設計

1、<p><b>　　本科課程設計</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p>　　《泵與泵站》課程設計任務書2</p><p><b>　　一、設計目的2</b><

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

3、6</p><p><b>　　二、池體設計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)的輔助設施：10</p><p>　　第五節(jié)、水質處理工藝的選取11</p><p>　　第六節(jié)、泵機組的布置12</p><

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

5、t;　　摘要</b></p><p>　　根據(jù)某城市各種條件進行污水廠泵房的相關計算設計。</p><p>　　污水處理廠泵房的設計，不僅僅是確定泵的流量及其揚程，還包括進出廠水質處理能力的設計和相應工藝的選定，地下管路、吸壓水管道材質及管徑的設計校核。綜合各方面，經(jīng)濟與效率雙管齊下，最終選定符合近期、遠期污水處理能力的處理泵站。</p><p>　　本

6、次設計處理水質工藝擬選用倒置AAO處理技術。該技術初沉時間的縮短,一方面使得沉砂池出水中的微生物和部分或全部有機物直接進入生化反應系統(tǒng),增加了反應池進水的有機物總量,保證了脫氮除磷新工藝對碳源的需要,提高了化反應系統(tǒng)對氮、磷的去除效率;另一方面為微生物提供了良好的棲息場所,使系統(tǒng)的生物種類和數(shù)量都大幅度提高。</p><p>　　通過本次設計，提升了同學們靈活運用所學知識解決實際問題的能力。</p>

7、<p>　　關鍵詞：流量、揚程、泵站、倒置AAO</p><p>　　《泵與泵站》課程設計任務書</p><p>　　本課程設計的任務是根據(jù)所給定的原始資料設計某城市新建污水處理廠水泵房。 </p><p><b>　　一、設計目的</b></p><p>　　本課程設計是環(huán)境工程工程專業(yè)教學計劃中的一個重要

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

9、/b></p><p>　?。?）污水量 （40000+學號×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</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>　?。?）非采暖季主導風向：西南。</p><p>　　（3）年平均降水量695毫米。</p><p>　　6、工程地質資料: 設計地震烈度6度。</p><p>　　7、污水處理廠進水管數(shù)據(jù)

12、: 管底標高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>　　本設計的工作內(nèi)容由兩部分組成：</p><p><b>　　1、說明書 </b></p><p><b>　　2、設計圖紙</b></

13、p><p><b>　　其具體要求如下：</b></p><p><b>　　1、說明書</b></p><p><b>　　（1）設計任務書</b></p><p><b>　?。?）總述</b></p><p>　　（3）水泵設計流

14、量及揚程</p><p><b>　?。?）水泵機組選擇</b></p><p>　?。?）吸、壓水管的設計</p><p>　?。?）機組及管路布置</p><p>　　（7）泵站內(nèi)管路的水力計算</p><p>　?。?）輔助設備的選擇和布置</p><p>　?。?）

15、泵站各部分標高的確定</p><p>　?。?0）泵房平面尺寸確定</p><p><b>　　2、設計圖紙</b></p><p>　　根據(jù)設計計算成果及取水構筑物的布置草圖，按工藝初步設計要求繪制送水泵房平面圖、剖面圖及機組大樣圖，圖中應繪出各主要設備、管道、配件及輔助設備的位置、尺寸、標高。</p><p>　　第

16、一節(jié)、水泵設計流量及揚程</p><p>　　1. 設計日平均水量Q=（40000+學號×5000）m3/d</p><p>　　=(40000+20×5000)=140000 m3/d</p><p>　　設計日最高水量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. 揚程的計算</b></p><p>　　污水經(jīng)過處理達標后排放到河流中，排水口標高為43m，污水在處理過程中的水頭損失為10.8m，排放時需要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，所以確定泵站揚程H=43+10.8+2+2－26=

18、31.8m</p><p>　　污水量最小設為30L/s時，所對應最小揚程H，=43+2+2+1.5-26=22.5m</p><p>　　第二節(jié)、水泵機組選擇</p><p>　　由最高污水量所確定的點a（1944.44L/s,31.8m）,和最小污水量確定的點b(30L/s,22.5m)兩點在Q-H特性曲線上的a、b兩點連線 ，可初步確定此污水處理廠所選泵的型號

19、（兩臺24Sh-19或兩臺24Sh-19A）。其中任意兩臺并聯(lián)運行可滿足a點運行要求，且24Sh-19及24Sh-19A單泵運行時高效段均與ab線相交，并且分別在700L/s和900L/s的流量下運行，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，且泵的臺數(shù)少，為同一型號，因此采用第二方案。</p><p>　　查閱相關資料得所選離心泵24Sh-19、24Sh-19A的基本參數(shù)及配套電機參數(shù)見表3、表4。</p><p><b>　　表3.選定水泵參數(shù)</b></p><p>　　表4.泵對應的電機參數(shù)</p>&l

21、t;p>　　第三節(jié)、集水池及吸壓水管的設計</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>　　集水池間的通風管必須伸到工作平臺以下，以免抽風時臭氣從室內(nèi)通過影響工作人員健康。集水池中一般設事故

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

23、p>　　D1=（取D1=1000mm）</p><p>　　2.集水池邊壁形狀確定：采用漸開線型的進水池，這樣對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>　?。?）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>　　（2）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>　　進水池凈寬：B=B1</p><p>　?。?）吸水管進口高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>　　（5）安全超高：取0.5m</p><p>　?。?）池深 (取3m)</p><p><b>　?。?）池長x</b></p><p>　?。?）管口距進水池邊壁距離A：=(1.25-0.5) Dx=1.073m</p><p>　　（9）

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)以上計算可知，每臺泵所需的設計水量為0.9722m3/s，所需揚程為25m ，選兩臺型號為24Sh-19單級雙吸離心泵，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)的輔助設施：</p><p>　　1.為有效調

31、度泵站的工作，并進行經(jīng)濟核算，泵站必須設置計量設施（電磁流量計和超聲流量計是較好的選擇）。</p><p>　　2.泵房內(nèi)起重設備的選定依據(jù)見下表7。</p><p>　　表7.泵房內(nèi)起重設備的選定</p><p>　　所以，本設計中基礎重量大于5噸，應采用電動橋式行車。</p><p>　　3.吸水管不裝底閥時，采用真空泵引水，運行可靠，易

32、于實現(xiàn)自動化。</p><p>　　4.格柵是污水泵站中最主要的輔助設備。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。格柵后應設工作臺，一般應高出格柵上游最高水位0.5米。</p><p>　　5.泵為非自灌式時，機器間高于集水池。如機器間污水不能自行流入集水池，應設排水泵，將坑中水抽到集水池。</p><p

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

34、，提高了生化反應系統(tǒng)對氮、磷的去除效率;另一方面為微生物提供了良好的棲息場所，使系統(tǒng)的生物種類和數(shù)量都大幅度提高。</p><p>　　缺氧池、厭氧池配有攪拌設備，好氧池通過曝氣維持供氧。三個工藝段的作用如下:缺氧段，微生物利用進水中有機物為碳源，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，達到脫氮目的;厭氧段，水中溶解氧和硝態(tài)氮結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，同時釋放磷酸鹽;好氧段，前段主要降解污水中的有機質并過量吸磷，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，主要進行硝化反應。</p><p>　　倒置AAO工藝的設計特點與常規(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，對各項指標處理的效率如下表。</p><p>　　表8.各項指標處理效率</p><p>　　第六節(jié)、泵機組的布置</p><p>　　所有機組之間間距應符合以下要求場地寬度用管外壁和墻體凈距A表示。A=最大設備寬度+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，D表示基礎與墻壁間的距離）。</p><p>　　管與管之間的距離不小于0.7m。</p><p>　　管外壁與配電設備的安全距離C（高壓配電時為2m，低壓配電時為1.5m）。</p><p>　　電機外形凸出部分與墻壁凈距E，一般為電機軸長+0.5m，不小于3m。</p><p>　　管外壁與相鄰機組凸出部分機組F不小于0.7

38、m。</p><p>　　對于帶底座的小型泵可選?。?lt;/p><p>　　1、基礎長度L=底座長度L1+（0.15~0.20）m=8+0.2=8.2m</p><p>　　2、基礎寬度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、基礎高度H=底座地腳螺釘?shù)拈L度l1+（0.15~0

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

40、<p>　　第七節(jié)、泵站內(nèi)部標高的確定</p><p>　　一、水泵軸心標高的確定</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，采用水泵軸心標高為38m。</p><p>　　∴泵房

41、底板標高為：38-0.8-0.1= 37.1m，</p><p>　?。ㄊ街?， 0.8水泵底座至軸心的標高，0.1水泵混凝土基礎高出泵房地面的高度。）</p><p>　　泵房所在地形標高為34m，泵房底標高為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算

42、</p><p>　　水泵重量3149kg，電機重量4500kg，選用電動葫蘆雙橋式起重機，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為起重繩垂直長度，電機寬的1.2倍；</p><p>　　h4為最大的一臺機組的高度，1000mm ；</p><p>　　h5為吊起物底部與泵房進口處平臺的距離，200 mm ；</p><p>　　h6為100 mm 。</p><p>　　由上

44、式計算可知，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>　　對于類似本案大、中型泵站可取進水管渠計算水位標高。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。集水坑的大小應保證泵有良好的吸水條件，一般設為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口直徑的0.8倍，布置如圖2。</p><p>　　清理格柵工作平臺應比最高水位高0.5米以上。平臺寬度應不小于0.8-1.0m。沿工作平臺邊沿應有1.0m的欄桿。工作平臺到池底設爬梯，為便于下到池底進行檢修和清洗。</p><p>　　由于本設計中污水含有腐蝕性物質，所以采用材

46、質為PVC-U型管道。此管具有質量輕、強度高、阻力小、耐腐蝕、易安裝、壽命長及無毒衛(wèi)生、造價低等優(yōu)點，廣泛用于各種流體輸送領域。</p><p>　　第八節(jié)、擬定本設計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</b></p><p>　　楊岳平,徐新華等.廢水處理工程及實例分析.北京：化學工業(yè)出版社，2003.2</p><p>　　崔玉川，馬志毅等.廢水處理工藝設計計算.北京：水利水電出版社，1994.10</p><p>　　給水排水設計手冊編委會.給水排水設計手冊[M]. 2006.2.</