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1、鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題 目: 某水廠工藝及供水泵站設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師: 職稱: 副教授 學(xué)生姓名: 學(xué)號(hào): 專 業(yè): 給水排水工程 院(系): 水利與環(huán)境學(xué)院 完成時(shí)間: 2012.06 2012年 06 月 02 日目錄摘要1Abstract21 前言31.1 工程概況31.2 設(shè)計(jì)依據(jù)31.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容42給水廠工藝設(shè)計(jì)42.1 給水廠工藝流程的選擇42.2 設(shè)計(jì)用水量52.3 跌水曝氣設(shè)計(jì)62.4 溶液池與溶解池62.4.1 溶液池設(shè)計(jì)計(jì)算62.4.2 溶解池設(shè)計(jì)計(jì)算72.5 混凝劑投加與混合設(shè)備72.6 穿孔旋流絮凝池82.6.1 設(shè)計(jì)參數(shù)82.6.2 設(shè)計(jì)計(jì)算82.7 斜管沉淀
2、池92.7.1 設(shè)計(jì)參數(shù)92.7.2 沉淀池設(shè)計(jì)計(jì)算92.8 普通快濾池102.8.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)102.8.2 設(shè)計(jì)與計(jì)算112.9 加藥加氯間的設(shè)計(jì)與計(jì)算152.9.1 加氯量計(jì)算.152.9.2 儲(chǔ)氯量計(jì)算162.10 清水池162.10.1 設(shè)計(jì)水量162.10.2 清水池容積計(jì)算162.11 水廠排水設(shè)施173 二級(jí)供水泵站173.1 泵站設(shè)計(jì)流量173.2 泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程183.3 水泵選型183.3.1 水泵選型規(guī)范183.3.2 選泵要點(diǎn)183.4 水泵機(jī)組布置及其基礎(chǔ)193.4.1 機(jī)組基礎(chǔ)尺寸的確定193.5 確定水泵安裝高程193.6 水頭損失及流程標(biāo)高計(jì)算203.7 選擇輔
3、助設(shè)備并布置223.7.1 起重設(shè)備223.7.2 引水設(shè)備223.7.3 排水設(shè)備223.7.4 通風(fēng)設(shè)備223.7.5 計(jì)量設(shè)備233.8 泵房平面尺寸及建筑高度的確定233.8.1 泵房平面尺寸的確定233.8.2 泵房高度確定244 管路工程244.1 吸水管路244.1.1 進(jìn)水管設(shè)計(jì)要求244.1.2 進(jìn)水管管材和管徑確定244.1.3 進(jìn)水管管路附件254.2 出水支管254.2.1 出水管設(shè)計(jì)要求254.2.2 出水管管徑確定254.2.3 出水管管路附件254.2.4 進(jìn)水管水頭損失校核254.3 輸水管線264.3.1 輸水管線設(shè)計(jì)要求264.3.2 管線布置274.3.3
4、 管路條數(shù)、管材和管徑確定274.3.4 管道附件布置27結(jié)論28致謝29參考文獻(xiàn)30附件附件一 外文文獻(xiàn)附件二 外文翻譯附圖一 水廠平面布置圖附圖二 水廠工藝流程圖附圖三 供水泵房上層平面圖附圖四 供水泵房下層平面圖附圖五 供水泵房11剖面圖附圖六 供水泵房22剖面圖 摘要 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,鄉(xiāng)村地區(qū)對(duì)生活飲用水水質(zhì)提出越來(lái)越高的要求。為了安全可靠的滿足鄉(xiāng)村地區(qū)的這一要求,本設(shè)計(jì)為某城市鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水工程設(shè)計(jì),為了安全可靠的滿足該鄉(xiāng)鎮(zhèn)用水的要求進(jìn)行給水設(shè)計(jì)。結(jié)合當(dāng)?shù)卦此|(zhì)及地質(zhì)條件等具體情況,本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括:水廠工藝及供水泵站工藝設(shè)計(jì)兩部分。給水廠工藝設(shè)計(jì)主要包括水廠規(guī)模的確定、水廠總體布置
5、、水廠工藝流程、水廠主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算以及水廠平面布置設(shè)計(jì)等。供水泵站工藝設(shè)計(jì)主要有泵站設(shè)計(jì)規(guī)模確定,泵站總體布置,水泵選型,管線布置,輔助設(shè)備選擇布置,并選擇了泵站附屬設(shè)施等,在此基礎(chǔ)上確定泵房的平面尺寸和泵房高度以及平面、剖面設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞: 鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水工程 水廠工藝 供水泵站 泵房設(shè)計(jì)AbstractWith the development of economy,rural areas propose higher and higher demands to the drinking water quality of life.In order to meet the safety and
6、 reliability of the rural areas that demand,This design for a city town water supply engineering design, safe and reliable in order to meet the requirements of the town water water design. Combined with the local source water quality and geological condition, the specific situation, the design of th
7、e main contents include: water technology and water supply pump station process design two parts. To process design includes water water: the scale of the overall layout, water, water, water main structures in the process of the design and calculation, and the layout design of waterworks. Water supp
8、ly pump station process design mainly pump station design size determined, the pump station layout, water pump selection, pipeline layout, auxiliary equipment choice to decorate, and choose the pump station affiliated facilities, etc, and based on this, determine the plane of pump room size and pump
9、 room height and plane, section design.Keywords: Rural water supply engineering Waterworks process Water supply pump station Pump room design1 前言該鄉(xiāng)鎮(zhèn)位于我國(guó)華中地區(qū),人口2.5萬(wàn),鄉(xiāng)鎮(zhèn)有一條河流穿過(guò)。由于是鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水工程,工業(yè)用水量占鄉(xiāng)鎮(zhèn)用水量比例不是很大,需要根據(jù)河流水資源狀況必須設(shè)計(jì)出一套適合該鄉(xiāng)鎮(zhèn)特色并考慮將來(lái)發(fā)展需要的給水工程。要求給水廠出水水質(zhì)滿足我國(guó)生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)的要求。本設(shè)計(jì)主要是完成某鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水廠工藝及供水
10、泵站設(shè)計(jì)。1.1 工程概況該鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水廠設(shè)計(jì)水量為最高日用水量與水廠10%的自用水量,擬建的給水廠及供水泵站廠位于史河的附近,擬采用史河水作為該鄉(xiāng)鎮(zhèn)村民生活生產(chǎn)及工業(yè)用水等的水源。河水在水廠內(nèi)進(jìn)行凈化處理,要求給水廠供水量不小于最高日用水量。河流源水水質(zhì)基本符合源水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。河流源水水質(zhì)檢測(cè)報(bào)告如表1.1所示。表1.1 原水水質(zhì)一覽表檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果菌落總數(shù)/(CFU/ml)275錳/(mg/l)4.6大腸菌群(MPN/100ml)240鎘/(mg/l)<0.0004(最低檢測(cè)限)硫酸鹽/(mg/l)3總硬度98氯化物/(mg/l)34氟化物/(mg/l)0.4鐵/(mg/
11、l)0.05鋅/(mg/l)<0.001(最低檢測(cè)限)色度5鉻/(mg/l)<0.002(最低檢測(cè)限)臭和味無(wú)異臭,無(wú)異味氨氮/(mg/l)0.06肉眼可見(jiàn)物無(wú)耗氧量/(mg/l)1.4PH值7.3汞/(mg/l)未檢出渾濁度/NTU5銅/(mg/l)0.5硝酸鹽氮/(mg/l)0.8溶解性總固體/(mg/l)460鉛/(mg/l)<0.002(最低檢測(cè)限)1.2 設(shè)計(jì)依據(jù) (1)關(guān)于鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水工程及供水泵站工程設(shè)計(jì)委托書; (2)鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水工程及供水泵站工程設(shè)計(jì)可行性研究報(bào)告; (3)原水水質(zhì)檢測(cè)報(bào)告; (4)關(guān)于水廠供水水量、接入位置及水壓要求的函件;(5)建設(shè)單位提供的輸水
12、管線巖土勘察報(bào)告。1.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容本設(shè)計(jì)的任務(wù)主要是根據(jù)該鄉(xiāng)鎮(zhèn)用水量和水質(zhì)要求和源水水質(zhì)情況,以及當(dāng)?shù)氐牡匦?,設(shè)計(jì)出適合該鄉(xiāng)鎮(zhèn)具體情況要求的給水工藝和供水泵站。本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括:(1)給水工藝及供水泵站設(shè)計(jì);(2)根據(jù)源水水質(zhì),選擇適宜的水處理工藝流程;(3)管路設(shè)計(jì);(4)給水處理廠主要處理構(gòu)筑物以及的設(shè)計(jì)、設(shè)備的選型及運(yùn)行參數(shù)確定;(5)繪制水廠的平面圖和工藝流程圖,泵房的平面圖和剖面圖。2 給水廠工藝設(shè)計(jì)2.1 給水廠工藝流程的選擇水處理工藝流程的選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)原水的水質(zhì)、處理后水應(yīng)達(dá)到的水質(zhì)要求及設(shè)計(jì)處理規(guī)模等來(lái)確定。在確定工藝過(guò)程中,需要進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,優(yōu)先選用。城鎮(zhèn)給水處
13、理廠處理的目的是去除水中懸浮物、膠體物質(zhì)、細(xì)菌及其它有害成分,使處理后的水質(zhì)能滿足生活飲用或工業(yè)生產(chǎn)的需要。因此,給水處理廠工藝流程的選擇應(yīng)該根據(jù)原水水質(zhì)指標(biāo)和生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定。表2.1是生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB57492006中的部分水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)及限值。表2.1 水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)及限值指標(biāo)限值指標(biāo)限值菌落總數(shù)/(CFU/ml)100錳/(mg/l)0.1大腸菌群(MPN/100ml)不得檢出鎘/(mg/l)0.005硫酸鹽/(mg/l)250總硬度450氯化物/(mg/l)250氟化物/(mg/l)1.0鐵/(mg/l)0.3鋅/(mg/l)1.0色度15鉻/(mg/l)0.05臭和味無(wú)異
14、臭,無(wú)異味氨氮/(mg/l)0.5肉眼可見(jiàn)物無(wú)耗氧量/(mg/l)3PH值6.58.5汞/(mg/l)0.001渾濁度/NTU1銅/(mg/l)1.0硝酸鹽氮/(mg/l)10溶解性總固體/(mg/l)1000鉛/(mg/l)0.2通過(guò)原水水質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目的檢測(cè)結(jié)果與生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的限值比較得出,該鄉(xiāng)鎮(zhèn)給水處理廠源水水質(zhì)菌落總數(shù)、大腸菌群、渾濁度和錳的檢測(cè)值均超出標(biāo)準(zhǔn)限值,尤其是錳的含量指標(biāo)超出限值較多,所以在給水處理廠工藝選擇上應(yīng)該有單獨(dú)的除錳工藝。根據(jù)以上源水水質(zhì)分析及給水工藝選擇原則,給水廠工藝流程如下圖:圖2.1 給水廠工藝流程圖2.2 設(shè)計(jì)用水量農(nóng)村給水工程設(shè)計(jì)供水能力即最高日的用水
15、量應(yīng)包括下列水量:(1)生活用水量;(2)鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)用水量;(3)畜禽飼養(yǎng)用水量;(4)公共建筑用水量;(5)消防用水量;(6)其它用水量。(1) 生活用水量某鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口數(shù)2.5萬(wàn)人,設(shè)該鄉(xiāng)村戶內(nèi)有給水排水衛(wèi)生設(shè)備無(wú)淋浴設(shè)備,則由CECS82-96農(nóng)村給水設(shè)計(jì)規(guī)范查得,其人均用水定額為100L/(人·d),時(shí)變化系數(shù)為1.8。則Q1=100×25000/1000=2500m3/d。(2) 鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)用水: Q2取60 m3/d。(3) 畜禽飼養(yǎng)用水量:取大牲口4000頭,則畜禽飼養(yǎng)用水量Q3=4000×50=200m3/d。(4) 公共建筑用水量取生活用水量的15%(規(guī)
16、范要求8%25%)。則Q4=0.15×Q1=375 m3/d。(5) 未遇見(jiàn)用水量和管網(wǎng)漏失水量取生活用水量的15%(規(guī)范要求為15%25%),則Q5=0.15×Q1=375 m3/d。則最高日用水量Qd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=2500+60+200+375+375=351Om3/d,Qd取為3500m3/d,時(shí)變化系數(shù)為1.8。泵站的處理量Q按最高日的平均時(shí)流量計(jì)算,即: Q=aQd/T (2.1) 式中 a水廠自用水量的系數(shù),其值一般在1.101.15,本設(shè)計(jì)取1.10;T泵站每天工作小時(shí)數(shù),本設(shè)計(jì)按24h均勻工作考慮。則Q=aQd/T=1.1×350
17、0/24=160.42 m3/h=0.0446 m3/s2.3 跌水曝氣設(shè)計(jì)跌水曝氣裝置設(shè)計(jì)的主要目的是對(duì)原水曝氣,增加原水中溶解氧量以達(dá)到除鐵除錳的效果。跌水曝氣中水自高處自由下落,能挾帶一定量的空氣進(jìn)入下部受水池,空氣以氣泡形式與水接觸,使水得以曝氣。跌水曝氣的溶氧效率,與跌水的單寬流量、跌水高度以及跌水級(jí)數(shù)有關(guān)。一般,可采用跌水13級(jí),每級(jí)跌水高度0.51.0m,單寬流量2050m³/(h·m)。曝氣后水中溶解氧含量可增25mg/L。本設(shè)計(jì)跌水節(jié)數(shù)采用2級(jí)。第一級(jí)跌水高度采用0.7米,第二級(jí)跌水高度采用0.5米。取單寬流量q=30m3/(m·h)。在第一級(jí)跌
18、水池中水平布置3個(gè)噴嘴,噴嘴的噴水半徑為0.5m。水廠最高日用水量為3500(m3/d),考慮到水廠自身用水量,取系數(shù)為1.10。則跌水堰的寬度為b=Qd/q=1.1×3500/(24×30)=5.35m(兩組)。取設(shè)計(jì)寬度為5.4m。每級(jí)跌水寬度取2.7m。取設(shè)計(jì)為跌水堰采用鋼筋混凝土預(yù)制板,厚度0.2m。每級(jí)跌水寬度取0.5m,最上層預(yù)制板寬度取1.5m。則每組跌水池的工藝尺寸為2.7m×1.5m×2.1m(考慮堰的厚度為0.2m),跌水池最低池底距地面高度為2.9m。圖2.2 跌水曝氣平面圖和剖面圖2.4 溶液池與溶解池 溶液池設(shè)計(jì)計(jì)算溶液池是配制
19、一定濃度溶液的構(gòu)筑物,通常用耐腐泵或射流泵將溶解池內(nèi)的濃藥液送入溶液池,同時(shí)用自來(lái)水稀釋到所需濃度以備投加。溶液池容積按下式計(jì)算: (2.2)式中 W2溶液池容積,m³; 處理的水量,m³/h; 混凝劑最大投加量,mg/L; 溶液濃度,一般取5%20%; 每日調(diào)制次數(shù),一般不超過(guò)3次。本設(shè)計(jì)處理水量Q=aQd/T=1.1×3500/24=160.42 m³/h,混凝劑采用精制硫酸鋁,混凝劑最大投加量=20 mg/L,溶液濃度=15%,每日調(diào)制次數(shù)取3次,則由(2.2)式,溶液池的容積為:=0.171m³,取0.175 m³溶液池尺寸L
20、×B×H=0.6m×0.6m×0.7m(考慮安全高度0.2m)。 溶解池設(shè)計(jì)計(jì)算溶解池一般建于地面以下以便于操作,池頂一般高出地面約0.2m,一般采用機(jī)械攪拌裝置以加速溶解。小水廠的攪拌裝置可用掛壁式。溶解池容積按下式計(jì)算: =(0.20.3) (2.3)式中 溶液池容積,m³;溶解池容積,m³。設(shè)計(jì)取W1=0.25W2,則溶解池容積W1=0.25×0.17=0.0425 m³,取0.045m³。則溶解池尺寸L×B×H=0.4m×0.4m×0.5m(考慮安全高度0.
21、2m)。底部設(shè)管徑D=100mm的排渣管一根。2.5 混凝劑投加與混合設(shè)備混凝劑投加設(shè)備包括計(jì)量設(shè)備、藥液提升設(shè)備、投藥箱、必要的水封箱以及注入設(shè)備等。本設(shè)計(jì)采用計(jì)量泵投加方式,不必另備計(jì)量設(shè)備,泵上有計(jì)量標(biāo)志,可通過(guò)改變計(jì)量泵行程或變頻調(diào)速改變藥液投加量,最適合用于混凝劑自動(dòng)控制系統(tǒng)。選用3臺(tái),兩用一備。圖2.3 計(jì)量泵投加 1溶液池;2計(jì)量泵;3壓水管采管式靜態(tài)混合器作為進(jìn)入反應(yīng)池前的氯氣與藥劑混合設(shè)備,置于配水井與反應(yīng)池之間的混合器井內(nèi)?;旌掀骶浩矫娉叽?.4×0.9m,磚混兩座。靜態(tài)管道混合器:DN200×1800mm,水頭損失0.5m,2臺(tái)。圖2.4 管式靜態(tài)混
22、合器2.6 穿孔旋流絮凝池穿孔旋流絮凝池是由若干方格組成。分格數(shù)一般不少于6格。各格之間的隔墻上沿池壁開(kāi)孔??卓谏舷陆诲e(cuò)布置,水流沿池壁切線方向進(jìn)入后形成旋流。第一格孔口尺寸最小,流速最大,水流在池內(nèi)旋轉(zhuǎn)速度也最大。而后孔口尺寸逐漸增大,流速逐格減小,以適應(yīng)絮凝體的成長(zhǎng)。 設(shè)計(jì)參數(shù)穿孔旋流絮凝池分為兩組,每組流量為0.0223m3/s。 設(shè)計(jì)計(jì)算(1)絮凝池體積取絮凝時(shí)間為20min,(絮凝時(shí)間宜為1525min)。則絮凝池體積為V=QT=0.0223×20×60=26.76m3。由農(nóng)村給水設(shè)計(jì)規(guī)范要求,每組絮凝池宜分格數(shù)為612格,本設(shè)計(jì)取6格,每格4.5m3則每格的尺寸
23、大小為L(zhǎng)×B×H=2.0×1.5×1.8(m×m×m)(保護(hù)高度為0.3m)。(2)絮凝池孔口大小絮凝池孔口流速應(yīng)按由大到小的漸變流速設(shè)計(jì),起始端流速宜為0.61.0m/s,末端流速宜為0.20.3m/s。 取起端流速為1.0m/s,孔口面積A=Q/V=0.0223/1=0.0223m2。取開(kāi)孔尺寸為0.15m×0.15m。 取中期流速為0.5m/s,孔口面積A=Q/V=0.0223/0.5=0.0446m2。取開(kāi)孔尺寸為0.21m×0.21m。 取末端流速為0.3m/s,孔口面積A=Q/V=0.0223/0.3=
24、0.0743m2。取開(kāi)孔尺寸為0.27m×0.27m。采用重力穿孔管排泥方式,管徑為DN150。由池外安裝電動(dòng)蝶閥控制。穿孔旋流絮凝池平面圖如下:圖2.5 穿孔旋流絮凝池平面圖2.7 斜管沉淀池從水力條件來(lái)說(shuō),斜管沉淀池水力半徑較小,因而雷諾數(shù)較低,沉淀效果亦較顯著,因而采用斜管沉淀池。斜管沉淀池采用兩組,每組尺寸大小相同。 設(shè)計(jì)參數(shù)每組設(shè)計(jì)流量:Q=0.0223m3/s,斜管沉淀池與絮凝池合建。顆粒表面負(fù)荷取q=7.2m3/(m2.h)(由規(guī)范得:表面負(fù)荷在7.2m3/(m2.h) 9.0m3/(m2.h),斜管材料采用0.4mm塑料板熱壓成正六角形管,內(nèi)切圓直徑d=25mm,長(zhǎng)1
25、m,水平傾角=60°,垂直高度為0.87m,清水區(qū)高度1.2m,配水區(qū)高度1.5m。 沉淀池設(shè)計(jì)計(jì)算(1)沉淀池尺寸清水區(qū)面積計(jì)算由下式得: q=Q/A (2.4)式中 q顆粒表面負(fù)荷,m3/(m2.h); Q設(shè)計(jì)流量,m3/s。A清水區(qū)面積,m2。則清水區(qū)面積:A=Q/q=0.0223/0.002=11.15m2。采用沉淀池尺寸3×4=12m2,為配水均勻,進(jìn)水布置在4m長(zhǎng)的一側(cè)。在3m的長(zhǎng)度上扣除無(wú)效長(zhǎng)度0.5m。因此凈出水面積為(考慮斜管結(jié)構(gòu)系數(shù)1.03): A,=(3-0.5)×4/1.03=9.7m2采用保護(hù)高度0.3m,清水區(qū)高度1.2m,配水區(qū)高度1
26、.5m,穿孔排泥槽高0.80m。斜管高度:h=lsin=1×sin60°=0.87m。池子總高度:H=0.3+1.2+1.5+0.8+0.87=4.67m。(2)校核 雷諾數(shù)Re水力半徑R=d/4=25/4=0.625mm。當(dāng)水溫20°C時(shí),水的運(yùn)動(dòng)黏度為0.01cm2/s。v=Q/Asin60=0.0223/(9.7×sin60)=0.0027m/s。Re=Rv/=0.625×0.27/0.01=16.9。 Fr=v2/Rg=0.272/0.625×981=1.2×10-4。 斜管內(nèi)沉淀時(shí)間:T=l/v=1000/2.7=
27、370s=6.2min(沉淀時(shí)間一般在48min)。(3) 穿孔墻孔口大小沉淀池進(jìn)口采用穿孔墻,排泥采用穿孔管,集水系統(tǒng)采用穿孔集水管。穿孔墻洞口流速Vk=0.1m/s,孔洞面積:W=Q/Vk=0.0223/0.1=0.223m2。每個(gè)孔口尺寸定位10cm×10cm。則孔口數(shù)為0.223/(0.1×0.1)=22.3個(gè),取23個(gè)。(4) 集水系統(tǒng)沿池長(zhǎng)方向布置3條穿孔集水管,集水管中的水匯流到集水槽中。集水管中心距為3/3=1m,每管集水量為:q=0.0223/3=0.0074m3/s。管徑選用150mm的鋼管,集水管雙側(cè)開(kāi)孔,孔徑為25mm,孔數(shù)30,孔距0.2m。取集水
28、渠的渠寬為0.3m,集水渠高度為0.4m。出水管直徑取200mm。(5) 排泥系統(tǒng)排水系統(tǒng)采用穿孔管排泥,穿孔管引水流平行方向布置,共設(shè)5根,排泥至集泥渠,集泥渠長(zhǎng)8.0m,BH為0.5m0.5m。穿孔管長(zhǎng)3.0m,孔眼采取等距布置, 取d=25mm,孔口面積f=0.00049,取孔距s=0.4m。孔眼數(shù)目為m=L/S-1=3/0.4-1=6.5個(gè),取7個(gè) 。取穿孔管直徑為100mm,孔眼自下和中垂線呈45°角,并排排列,采用氣動(dòng)快開(kāi)式排泥閥。2.8 普通快濾池普通快濾池運(yùn)轉(zhuǎn)效果良好,首先是沖洗效果得到保證。適用于任何規(guī)模的水廠。 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)水量:Q=Qd =1.1×35
29、00m3/d0.0446m3/s(設(shè)兩座,每座0.0223 m3/s)。濾速:v=9m/h。(規(guī)范要求單層濾料的正常濾速宜為810m/h)。反沖洗強(qiáng)度:q=14L/(s·m2)(規(guī)范要求宜為1215 L/(s·m2)。沖洗時(shí)間為6min(規(guī)范規(guī)定為57min)。濾料層厚度取1200mm。膨脹率取25%(規(guī)范規(guī)定為15%25%)。2.8.2 設(shè)計(jì)與計(jì)算(1) 濾池面積及尺寸濾池工作時(shí)間為24h,沖洗周期為12h,濾池實(shí)際工作時(shí)間(式中只考慮反沖洗停用時(shí)間,不考慮排放初濾水時(shí)間),單座濾池面積為由下式得:F=Q/vt (2.5)式中 F單座濾池面積,m2; Q設(shè)計(jì)水量,m3/s
30、v濾速,m/h;t濾池實(shí)際過(guò)濾時(shí)間,h。則單座濾池面積F=(1.1×3500)/(9×23.8×2)=8.75m2。取單座濾池的尺寸為L(zhǎng)×B=3.5m×2.5m。 (2) 濾池高度承托層高度:采用大阻力配水系統(tǒng),H1采用0.45m。濾料層高度:濾料采用單層濾料,石英砂顆粒粒徑dmax=1.2mm,dmin=0.5mm,不均勻系數(shù)K<2.0,厚度0.7m。砂面上水深:H3一般為 1.52.0m,本設(shè)計(jì)采用1.8m。保護(hù)高度:H4一般采用0.30m。故濾池總高:H=H1+H2+H3+H4=0.3+0.7+1.8+0.45=3.25m。(3)
31、配水系統(tǒng)(每只濾池)2.6 配水系統(tǒng)剖面圖 干管干管流量:qg=fq=14×8.75=122.5L/s。采用鋼筋混凝土渠道,斷面尺寸為350mm×350mm,長(zhǎng)3.5m。起端流速為1m/s。(一般為1.01.5m/s,符合要求)。 支管支管中心間距:一般為0.250.3m,本設(shè)計(jì)取ag =0.25m。每池支管數(shù):n=3.5×2/0.25=28根。取每側(cè)14根,支管長(zhǎng)()/2=0.925m,取0.93m,式中0.3為考慮渠道壁厚及支管末端與池壁兼具。每根管進(jìn)口流量=122.5/28=4.375L/s。支管直徑選60mm。支管始端流速:v j =1.5m/s(一般為1
32、.41.8m/s,符合要求)??籽鄄贾?孔口流速采用4m/s。(一般為3.55 m/s)??籽劭偯娣e:f=0.1225/4=0.031m2 配水系統(tǒng)開(kāi)孔比=0.031/8.75=0.35。采用孔眼直徑9mm,每個(gè)孔眼面積6.36×10-5m2, 則孔眼總數(shù)M為 481個(gè)。考慮干管頂開(kāi)1排孔,20個(gè),間距0.175m。每根支管孔眼數(shù):(481-20)/28=16.5個(gè)。取18個(gè)孔設(shè)二排布置,與垂線成45°夾角向下交錯(cuò)排列,中心距e=0.925/9=0.1m。支管孔眼布置如圖2.7: 圖2.7 支管孔眼布置圖 孔眼水頭損失支管壁厚采用:=5mm。流量系數(shù):=0.65。水頭損失計(jì)
33、算由下式可得: h2=()2 (2.6)式中 h2濾池配水系統(tǒng)水頭損失,m; q反沖洗強(qiáng)度,L/(s·m2);g重力加速度,9.8m/s2。則孔眼水頭損失h2=(14/(10×0.375×0.65)2/(2×9.8)=1.7m。 復(fù)算配水系統(tǒng)實(shí)際孔口數(shù)m=20+18×28=524個(gè)。 孔眼實(shí)際總面積 f=524×6.36×10-5m2=0.033m2。實(shí)際孔口流速為v=0.123/0.033=3.73m/s。干管截面積w0=0.35×0.35mm。支管截面積wa=0.0028m2。( )2+()2=()2+()2=
34、0.25<0.29。a,=q/1000v,=14/(1000×3.73)=0.375%。符合配水均勻性達(dá)到95%以上要求。 (4)洗砂排水槽每個(gè)濾池設(shè)兩個(gè)洗砂排水槽,排水槽長(zhǎng)度: L=3.5m。每槽排水量由下式計(jì)算可得: Q1=0.5qF (2.7)式中 Q1沖洗排水槽出口流量,m3/s; q反沖洗強(qiáng)度,L/(s·m2); F單座濾池面積,m2。則每槽排水量:Q1=0.5×14×8.75=0.061m3/s。采用三角形標(biāo)準(zhǔn)斷面。斷面模數(shù)x按下式計(jì)算: x=0.45Q10.4 (2.8)式中 Q1沖洗排水槽出口流量,m3/s。則斷面模數(shù):x=0.45
35、×0.0610.4=0.15m。排水槽底厚度,采用=0.05m,保護(hù)高為0.07m,砂層最大膨脹率:e=45%。洗砂排水槽頂距砂面高度為: He=eH2+2.5x+0.07 (2.9)式中 e沖洗時(shí)濾層膨脹度; H2濾料層厚度,m; x沖洗排水槽斷面模數(shù),m; 沖洗排水槽底厚度,m; 0.07沖洗排水槽保護(hù)高,m。則洗砂排水槽頂距砂面高度為:He =0.45×0.7+2.5×0.15+0.05+0.07=0.81m。復(fù)算:排水槽總平面面積與濾池面積之比=2×l×2x/F=2×3.5×2×0.15/8.75=0.24
36、<0.25(符合要求)。(5)濾池各種管渠計(jì)算 進(jìn)水進(jìn)水總流量:Q1=0.0223m3/s。采用進(jìn)水管直徑:D2=200mm。管中流速:v=0.8m/s(在0.81.2 m/s之間)。 沖洗水沖洗水總流量:Q3=qf=14×8.75=0.123m3/s。采用管徑:D3=300mm。管中流速:v3=2.1m/s(一般為2.02.5m/s,符合要求)。 清水清水總流量:Q4= Q1=0.0223m3/s。采用管徑:D5=150mm。管中流速:v5=1.3m/s(一般為1.01.5m/s,符合要求)。 排水排水流量:Q6= Q3=0.123m3/s。排水渠斷面:取其寬度B6=0.5m
37、,由公式得: Hc=1.73+0.2 (2.10)式中 Q濾池沖洗流量,m3/s; B渠寬,m; g重力加速度,9.8m/s2。則排水渠底距排水槽底高度為:Hc=1.73×+0.2=0.6m。即排水渠底到洗砂排水槽底的距離為0.6m。所以排水渠高h(yuǎn)=1.9-0.315+0.6=2.185m,取其高度為2.2m。(6)反沖洗水的供給利用流速較大的反向水流沖洗濾料層,使整個(gè)濾層達(dá)到流態(tài)化狀態(tài),且具有一定的膨脹度。反沖洗水由沖洗水泵供給,沖洗水泵設(shè)于二級(jí)泵房。 水泵需要提供的流量Q=14×8.75=122.5L/S。 水泵需要提供的揚(yáng)程h0為排水槽頂與清水池最低水位之差=0.61
38、+3.00=3.61m。h1為清水池到濾池的沖洗管道中的總水頭損失,取0.5m。h2配水系統(tǒng)水頭損失:采用的是管式大阻力配水系統(tǒng),按孔口的平均水頭損失計(jì)算,可采用式(2.6)計(jì)算:h2=()2=(14/(10×0.375×0.65)2/(2×9.8)=1.7m。經(jīng)礫石支承層水頭損失:h3=0.022qZ=0.022×14×0.45=0.14m。 濾料層水頭損失由下式計(jì)算: h4=(r1/r2-1)(1-mo)H2 (2.11)式中 濾料的相對(duì)密度,石英砂為2.65;濾料膨脹前的孔隙率,石英砂為0.41;水的相對(duì)密度;濾層膨脹前厚度;則濾料層水頭
39、損失為:h4=(r1/r2-1)(1-mo)H2 =(2.56/1-1)(1-0.41)×0.7=0.68m。富余水頭:h5=1.5m。水泵揚(yáng)程為:H0=h0+h1+h2+h3+h4+h5=3.61+0.5+1.7+0.14+0.68+1.5=8.13m。則選擇10Sh-19A型水泵,(一用一備)。參數(shù)為:流量:89140L/S;揚(yáng)程:8.613.7m。電機(jī)功率22KW。2.9 加藥加氯間的設(shè)計(jì)與計(jì)算加氯加藥間是安置加氯加藥設(shè)備的操作間。由于氯氣是有毒氣體,故加氯間位置除了靠近加氯點(diǎn)外,還應(yīng)位于主導(dǎo)風(fēng)向下方,且需要與經(jīng)常有人值班的工作間隔開(kāi),應(yīng)特別注意通風(fēng)、照明、防火、保溫等。為了管
40、理方便,減少管理點(diǎn),本設(shè)計(jì)采用加氯間和加藥間合建的方式。由于本設(shè)計(jì)規(guī)模較小,故加藥加氯間建筑尺寸設(shè)計(jì)為:9.0×6.0m。加氯間:設(shè)有工具箱、搶修用品及防毒面具等;設(shè)置照明和通風(fēng)設(shè)備,照明和通風(fēng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)應(yīng)設(shè)在室外;加氯設(shè)備應(yīng)保證不間斷工作。液氯庫(kù):為防止強(qiáng)烈光線照射,設(shè)置百葉窗;設(shè)在水廠主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向;應(yīng)設(shè)有漏氯探頭和漏氯報(bào)警器;應(yīng)有強(qiáng)制通風(fēng)設(shè)備;根據(jù)具體情況設(shè)置機(jī)械搬運(yùn)設(shè)備。加藥間內(nèi),設(shè)地下式溶藥池一座,鋼筋混凝土池體采用3層玻鋼防腐措施。池頂設(shè)折漿攪拌機(jī)一臺(tái),人工加藥投料方式。在貯藥池外側(cè)設(shè)置,隔膜計(jì)量泵2臺(tái),1開(kāi)1備,計(jì)量泵性能參數(shù):Q=750l/h,p=0.3MPa,最大
41、吸程=3m,N=750W。混凝劑采用硫酸亞鐵,其最大投加量為25mg/L,日最大投加量為87.50kg/d。運(yùn)行中其藥劑投加量隨水質(zhì)變化而相應(yīng)變化。自動(dòng)控制設(shè)計(jì),可據(jù)水量與水質(zhì)濁度的變化,自動(dòng)控制混凝劑投加量。藥劑庫(kù),按一月藥劑存量2.625t,設(shè)計(jì)地面堆存池1座,平面尺寸2.0×2.0m。 加氯量計(jì)算設(shè)計(jì)加氯量應(yīng)根據(jù)試驗(yàn)或相似條件下水廠的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),按最大用量確定,并應(yīng)使余氯量符合生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范的要求。一般水源的濾前加氯為1.02.0mg/L;濾后或地下水加氯為0.51.0mg/L。本設(shè)計(jì)為濾后加氯,按最大量確定為1.0mg/L。(1)已知參數(shù)水廠設(shè)計(jì)水量Q=aQd=1.1
42、15;3500m3/d=3850 m3/d。一般濾后加氯為0.51.0mg/L,設(shè)計(jì)加氯量按最大用量確定,故本設(shè)計(jì)取a,=1.0mg/L。(2)加氯量Q,計(jì)算Q,=0.001aQ=0.001×1×3850=3.85kg/d。氯與水接觸時(shí)間不小于30min,本設(shè)計(jì)取40min。2.9.2 儲(chǔ)氯量計(jì)算儲(chǔ)氯量:G=30×3.85=115.5kg/月(一般按最大用量的1530d計(jì)算,本設(shè)計(jì)為30d)。設(shè)計(jì)采用容量為50kg的液氯鋼瓶(其外形尺寸為219,H=1.5m),共4只。另設(shè)中間氯瓶一只,以沉淀氯氣中的雜質(zhì),還可防止水流入氯瓶?jī)?nèi)。為保證氯消毒時(shí)的安全和計(jì)量正確,采用
43、加氯機(jī)投氯,本設(shè)計(jì)選用V100-2系列真空加氯機(jī)加氯,加氯機(jī)兩臺(tái),一用一備。加氯量0.15/h。前加氯機(jī)有流量配比自動(dòng)投加系統(tǒng)控制,也可手動(dòng)操作;后加氯機(jī)由流量配比控制后,再由余氯測(cè)定儀控制反饋調(diào)整投加量。氯庫(kù)內(nèi)除設(shè)置一般的氯氣減壓閥,液氯過(guò)濾器,真空調(diào)節(jié)器,自動(dòng)切長(zhǎng)裝置,電子秤,電動(dòng)起重機(jī)外,還須設(shè)置漏氯報(bào)警裝置,發(fā)生泄漏時(shí),可由設(shè)于氯庫(kù)外的漏氯吸收裝置進(jìn)行處理。2.10 清水池一級(jí)泵站通常均勻供水,而二級(jí)泵站一般為分級(jí)供水,所以一、二級(jí)泵站的每小時(shí)供水量不相等。為了調(diào)節(jié)兩泵站供水量差額,必須在一、二級(jí)泵站之間建造清水池。設(shè)兩座清水池,即清水池分為兩格,尺寸相同。 設(shè)計(jì)水量 設(shè)計(jì)水量由式(2
44、.1)得:Q=aQd/T=1.10×3500/24=160.42 m3/h=0.0446 m3/s 清水池容積計(jì)算缺乏用水量變化資料規(guī)律資料時(shí),城市水廠的清水池調(diào)節(jié)容積,可憑運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn),按最高日用水量的10%20%估算。供水量大的城市,因24h的用水量變化較小,可取較低百分?jǐn)?shù),以免清水池過(guò)大。此設(shè)計(jì)供水量較小,而且24h的用水量變化較大,可取較高百分?jǐn)?shù),以確保供水安全。清水池中除了貯存調(diào)節(jié)用水以外,還存放消防用水和水廠生產(chǎn)用水等。清水池有效容積Wc一般按式(2-4)計(jì)算:Wc=W1+W2+W3+W4 (m3) (2.12)式中 W1調(diào)節(jié)容積(m3),當(dāng)缺乏資料情況下可按水廠最高日設(shè)計(jì)水
45、量的20%計(jì)算;W2為水廠沖洗濾池及排泥等生產(chǎn)用水量(m3);W3安全儲(chǔ)量(m3),為避免清水池抽空,威脅供水安全,清水池保留一定水深的容量作為安全儲(chǔ)量;W4消防貯水量(m3)。(1)調(diào)節(jié)容積按規(guī)范要求,在缺乏資料情況下可按水廠最高日設(shè)計(jì)水量的20%計(jì)算。則每座清水池的調(diào)節(jié)容積W1=3500×10%=350m3。(1)W2為水廠沖洗濾池及排泥等生產(chǎn)用水取5%。則W2=0.05Qd/2=3500×0.05/2=87.5m3。(3)W3為安全儲(chǔ)量,取30m3。(4)W4為消防貯水量,消防時(shí)用水15L/S,持續(xù)2小時(shí)。則W2=15×2×3600/2=54m3。
46、則單個(gè)清水池體積為Wc=W1+W2+W3+W4=350+54+87.5+30=521.5m3。取有效水深3m,超高0.2m,則清水池尺寸為17.5m×10m×3.5m(考慮安全水位0.3m)。進(jìn)水管直徑,管中流速。出水管直徑,管中流速。溢水管直徑,排水管直徑。通氣孔2個(gè),直徑200mm。檢修孔2個(gè),直徑800mm。單池設(shè)超聲波水位計(jì)(3.5m)一套,清水池為鋼筋混凝土體池頂覆土500mm,進(jìn)行綠化。2.11 水廠排水設(shè)施水廠排水通常有雨水和生活廢水。對(duì)于雨水的排放,采用水廠地面設(shè)置坡度的方法,使降落雨水沿著坡度匯集,最后由排水溝排進(jìn)水廠外道路兩側(cè)的水溝,地面坡度設(shè)置為1%,
47、排水溝尺寸設(shè)計(jì)為200×300mm。對(duì)于生活廢水的排放,由宿舍樓設(shè)置管道排入化糞池進(jìn)行處理,排水管道管徑為300mm,化糞池池尺寸為1000×1000×2000mm。(詳見(jiàn)水廠平面布置圖)。3 二級(jí)供水泵站3.1 泵站設(shè)計(jì)流量二級(jí)泵站水泵的流量應(yīng)根據(jù)用水量變化曲線擬定,由于管網(wǎng)內(nèi)不設(shè)水塔,要求任何小時(shí)的供水量應(yīng)等于用水量。則二級(jí)泵站應(yīng)滿足最高日最高時(shí)的水量要求,否則會(huì)出現(xiàn)不同程度的供水不足現(xiàn)象。因?yàn)橛盟棵咳彰啃r(shí)都在變化,所以二級(jí)泵站設(shè)三臺(tái)水泵(一臺(tái)備用),用水量大時(shí)兩臺(tái)開(kāi)啟,用水量小時(shí)一臺(tái)開(kāi)啟。則設(shè)計(jì)流量: Q=KhQd/T (3.1) 式中 Kh時(shí)變化系數(shù),
48、本設(shè)計(jì)為1.8;T泵站每天工作小時(shí)數(shù),本設(shè)計(jì)按24h均勻工作考慮。則Q=1.8×3500/24=262.5m3/h=72.9L/S。3.2 泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程: H=HST+h (3.2)式中 HST-清水池最低水位與控制點(diǎn)最高水位之差(m);H-水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程(m);h-管路水頭損失(m)。輸水管與管網(wǎng)接入點(diǎn)經(jīng)水力平差計(jì)算節(jié)點(diǎn)水壓20mH2O,輸水干管長(zhǎng)500m。送水泵站靜揚(yáng)程 HST=20-(-3.2)=23.2m.泵站內(nèi)管路水力損失估算 h1=2m。輸水干管水力損失估算 h22m。泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程 H=HST+h=23.2+2+2=27.2m。3.3 水泵選型 水泵選型規(guī)范(1
49、)最基本的要求是滿足泵站設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程的要求,同時(shí)要求在整個(gè)運(yùn)行范圍內(nèi),機(jī)組安全、穩(wěn)定,并且有最高的平均效率。(2)要求在泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程時(shí),能滿足泵站設(shè)計(jì)流量的要求;在泵站平均揚(yáng)程時(shí),水泵應(yīng)有最高效率;在泵站最高或最低揚(yáng)程時(shí),水泵能安全、穩(wěn)定運(yùn)行,配套電機(jī)不超載。(3)有多種泵型可供選擇時(shí),應(yīng)考慮機(jī)組運(yùn)行調(diào)度的靈活性、可靠性、運(yùn)行費(fèi)用、主機(jī)組費(fèi)用、輔助設(shè)備費(fèi)用、土建費(fèi)用、主機(jī)組事故可能造成的損失等因素進(jìn)行比較論證,選擇綜合指標(biāo)優(yōu)良的水泵。 選泵要點(diǎn)(1)根據(jù)選泵依據(jù)和原則,在滿足泵站設(shè)計(jì)流量和泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程的同時(shí),要求在平均流量和平均揚(yáng)程下水泵高效運(yùn)行。(2)結(jié)合泵站運(yùn)行調(diào)度方案的制定進(jìn)行比較
50、校核優(yōu)選,在各個(gè)供水流量范圍段,水泵揚(yáng)程利用率高,能耗低,不但水泵效率高,而且整個(gè)裝置效率高,還能使管網(wǎng)水壓相對(duì)恒定;并作出最佳泵站運(yùn)行調(diào)度方案。另外,由于水泵臺(tái)數(shù)和水泵型號(hào)規(guī)格有限,要滿足流量銜接的同時(shí)使各水泵在其高效段運(yùn)行還必須對(duì)水泵組合進(jìn)行運(yùn)行優(yōu)化調(diào)度。通過(guò)合理的運(yùn)行調(diào)度,能保證不同流量段各水泵高效率運(yùn)行,還能使管網(wǎng)水壓相對(duì)恒定。(3)大小兼顧,調(diào)配靈活,可選用一定數(shù)量的調(diào)速泵和一定數(shù)量的備用泵。(4)合理地利用各水泵的運(yùn)行高效段。根據(jù)設(shè)計(jì)流量和設(shè)計(jì)揚(yáng)程以及水泵選泵原則,可行的選泵方案如下:方案一:選兩臺(tái)200S-42A水泵,一用一備。其參數(shù)為:流量73L/S,揚(yáng)程36.81m。允許吸上
51、真空高度為5m,泵軸功率32.83kw,效率80.24,轉(zhuǎn)速2950r/min,電動(dòng)機(jī)功率37KW。 方案二:選三臺(tái)6SA-8B型水泵,兩用一備。其參數(shù)為:流量36.5L/S,揚(yáng)程36.15m。允許吸上真空高度為5m,泵軸功率16.82kw,效率76.84,轉(zhuǎn)速2950r/min,電動(dòng)機(jī)功率22kw。對(duì)比兩種方案:流量、揚(yáng)程滿足要求,可靠性高,效率較高,泵功率較小。由于管網(wǎng)內(nèi)不設(shè)水塔,要求任何小時(shí)的供水量應(yīng)等于用水量。二級(jí)泵站應(yīng)滿足最高日最高時(shí)的水量要求,否則會(huì)出現(xiàn)不同程度的供水不足。因?yàn)橛盟棵咳彰啃r(shí)都在變化,所以二級(jí)泵站設(shè)三臺(tái)水泵(一臺(tái)備用),用水量大時(shí)兩臺(tái)開(kāi)啟,用水量小時(shí)一臺(tái)開(kāi)啟。因此
52、選擇方案二。3.4 水泵機(jī)組布置及其基礎(chǔ)初選電機(jī):查給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè),根據(jù)3臺(tái)水泵6SA-8B,選用3臺(tái)電機(jī),電機(jī)型號(hào)Y200L2-2,電機(jī)功率37KW。 機(jī)組基礎(chǔ)尺寸的確定(1)對(duì)于帶底座的小型泵基礎(chǔ)尺寸:基礎(chǔ)長(zhǎng)度L底座長(zhǎng)度L10.2m; 基礎(chǔ)寬度B底座螺孔間距(在寬度方向上)b10.2m; 基礎(chǔ)高度H底座地腳螺釘?shù)拈L(zhǎng)度0.2m。基礎(chǔ)頂面高出泵房地板0.20.4m。(2)不帶底座水泵機(jī)組基礎(chǔ)尺寸:基礎(chǔ)長(zhǎng)度L地腳螺栓間距0.5m;基礎(chǔ)寬度B地腳螺栓間距0.5m;基礎(chǔ)高度H螺栓長(zhǎng)0.2m。 校核基礎(chǔ)高度:基礎(chǔ)重量大于機(jī)組總重量的2.54倍?;A(chǔ)高度不小于0.50.7m。當(dāng)基礎(chǔ)與泵房地下室底板整體澆筑時(shí),底板厚取2/3記入基礎(chǔ)高度。設(shè)計(jì)采用混凝土基礎(chǔ),混凝土容重23520N/m3,機(jī)組的基礎(chǔ)深度計(jì)算公式為: H (3.3)式中 W機(jī)組總重量(N);L 基礎(chǔ)長(zhǎng)度(m); B基礎(chǔ)寬度(m); 基礎(chǔ)所用材料的容重(N/m3)。查給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè),計(jì)算出6SA-8B型水泵機(jī)組基礎(chǔ)平面尺寸為1318×540mm,根據(jù)機(jī)組總重量,基礎(chǔ)重量為水泵機(jī)組重量的3倍左右,計(jì)算基礎(chǔ)
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