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摘 要 G1市位于湖南南部, 是重要的商贸中心，近期规划人口30万，远期规划人口50万。该市现有1座水厂（同心桥水厂），以同心河为水源，供水规模为6 万T/d，由于现有水厂供水能力不能满足近、远期发展需要，根据总体规划，拟以郴江为水源兴建一新水厂。新水厂建成后，与原水厂联合向管网供水，形成多水源统一供水局面。本设计的主要内容包括：取水构筑物设计；净水厂设计；输配水管网设计；工程总概算四部分。经用水量计算知，新水厂近期供水规模为9万T/d，远期为18万T/d。由于原水受到微污染，所以新水厂处理工艺采用常规处理深度处理（臭氧生物活性炭）。增加深度处理后，能使出厂水水质明显提高。本设计对净水厂的排泥水进行了处置。滤池反冲洗水回收利用；沉淀池排泥水通过浓缩、脱水后进行垃圾填埋。工程总投资为19699.8万元,单位制水成本为0.77元/关键词：取水构筑物；配水管网；常规处理工艺；深度处理工艺；排泥水AbstractG1 city is located in the south of hunan province.It is the commercial center of nearby areas. The projected population values in the near future and further future are 300 000 and 500 000 respectively.The city has been built a water plant with 60 000 tons per day named Tong xin qiao,which intaking the Tong xin river.With the development of the city,the old plant cant satisfy the water requirements in the future.According to the whole plan and developing tendency of the city,a new plant is planned on the upper reaches of Chen river. If the new plant is built,it will cooperate with the old one to feed water to pipe network,forming the situation of numerous water sources supplying water to comsumers at the same time.This design includes:. Design of the intake structure of the new water plant. Design of the new water plant. Design of the pipe network in the G1 city. Balance budget of water supply engineering and the running cost of the new plant.According to the demand of pipe network in the G1 city,the scale of the new plant is determinted as 90 000 tons per day in the near future and 180 000 tons per day in the.futher future.Because of the raw water source is contaminated slightly,the water treatment process of the new plant is conventional treatment plus advanced treatment(-BAC).Adding advanced trement,the organic contaminants can be efficiently removed.This design take steps to the water processing sludges.Filter wash water is recycled to the mixing basin.And the waste sludge from the settling tank is thickened and dewatered.After that the concentrated cake is disposed by landfill.The total investment of the engineering is196,998,000 Yuan. The unit produced water cost is 0.77 yuan /.Key Words: intake structure, pipe network, conventional treatment process, advanced treatment process, water processing sludges.目 录1 设计原始资料及设计任务11.1 原始资料11.1.1 自然条件11.1.2 城市概况11.1.3 供水规划21.2 设计目的和要求21.2.1 设计目的21.2.2 设计要求21.3 设计范围31.4 设计依据32 设计水量42.1 设计用水量42.1.1 设计用水量组成42.1.2 设计用水量计算52.2 设计水量53 给水水源及取水工程63.1 给水水源63.1.1 给水水源选择63.1.2 取水构筑物位置的选择73.2 取水工程83.2.1 取水构筑物选型83.2.2 吸水室83.2.3 取水头部83.2.4 自流管94 输配水工程104.1 取水泵站104.2 管网设计114.2.1 备选方案拟定114.2.2 给水管网布置114.2.3 管材选择124.2.4 初始流量分配134.2.5 管径确定134.2.6 管网水力计算及管网核算134.2.7 输配水管网方案技术经济比较134.3 清水池164.4 二级泵站165 给水处理厂185.1 总体设计185.1.1 工程规模185.1.2 厂址选择195.1.3 设计出水水质195.1.4 水处理工艺流程备选方案拟定195.2 水处理构筑物255.2.1 配水井255.2.2 絮凝沉淀池275.2.3 滤池315.2.4 臭氧化处理345.2.5 生物活性炭滤池355.2.6 加药间365.2.7加氯间375.3 水厂排泥水处理405.3.3工艺流程405.3.2处理构筑物415.4 自动控制系统425.5 水厂总体布置425.5.1 工艺流程布置425.5.2 平面布置435.5.3 高程布置445.5.4 水厂绿化与道路465.5.5 水厂管线设计465.6 钢制件及管道防腐485.7水厂人员编制486 给水工程投资估算及制水成本496.1 工程投资估算496.2 制水成本计算497 环境保护与劳动安全保护527.1 环境保护527.2 劳动安全保护52小 结54致 谢55参考文献561 设计原始资料及设计任务1.1 原始资料1.1.1 自然条件1. 气候G1市位于湖南南部，属亚热带湿润季风气候，四季分明。年平均温度17.8，最低气温零下-9，夏季潮湿炎热，雨量充沛，冬季寒冷干燥，雨量稀少。年降雨量1466.5毫米。年平均相对湿度79.8%，冬季多北风，夏季多南风，东南风。2. 地形地貌市区内地貌以丘陵，山地为主。标高140180米。该地段属于华南褶皱系，地质构造复杂，背、向斜及断层发育，对岩层整体性破坏严重，给岩层风化、岩溶作用创造了条件，部分工程地段复杂。3、地质、地震 G1市区出露的岩石，土层主要有石炭纪，二叠纪灰岩，砂页岩和第四纪红土，碎石土，砂砾石等。地下有大小溶洞，溶沟，溶槽，洼地等，这为滑坡，崩塌和地表塌陷提供了条件。 市区背向斜，断层等较大地质构造均产生在燕山期以前，运动缓慢。根据国家地震局所编制的“中国地震区划图”，本区烈度属于小于六度区。 4、水文 市区地表水主要为江河水，主要有郴江、同心河。 郴江全长75.7KM，总流域面积772km2，多年平均径流量0.79亿立方米，产水量1.42亿立方米，白鹿洞河段50年一遇，最高水位达150.83米，最低水位140.30米，多年平均流量9.22m3/s。 同心河全长32KM，流域面积176KM2，平均降坡7.5，多年平均径流量0.26亿立方米。1.1.2 城市概况G1市是湖南省重要的有色金属、建材农副产品加工工业基地；湖南及湘粤、赣边境地区重要的商贸、金融、信息中心和著名的风景旅游地。老城区现有城市人口20万，近期规划人口30万，远期规划人口50万。全市房屋建筑大部分为砖混结构，层数控制在7层以下。居住建筑内大都有给水排水卫生设备和沐浴设备。全市工业企业较多，工业用水比重较大，但比较突出的用水大户只有冶炼厂、钢厂和玻璃厂。它们的生产用水量（含职工上班生活用水）如表1所示。 G1市生产用水情况 表1序号厂名最高日用水量（m3/d）附居住区人数（人）近期远期1冶炼厂120001600020002钢 厂100001400018003玻璃厂200030001000 该市现有1座水厂（同心桥水厂），以同心河水为水源，供水规模为6 万T/d。管网布置以树状为主，局部为环状。水厂清水池池底标高为163.40米。二泵房配置5台S350-44A泵并联，4用1备。市区供电比较充足，电价平均为0.45元/度。 其他情况见G1市近期规划图。1.1.3供水规划 由于现有水厂供水能力不能满足近、远期发展需要，根据总体规划，拟以郴江为水源兴建一新水厂。新水厂建成后，与原水厂联合向管网供水，形成多水源统一供水局面。试对新水厂及整个给水管网进行规划和设计（新水厂工艺设计要求达到扩大初步设计深度；不考虑原有给水管理的布置）。1.2 设计目的和要求1.2.1 设计目的毕业设计是训练和培养人才的教学过程中最后的也是极为重要的一部分，毕业设计的作用是总结、巩固学生在校期间的学习成果，锻炼学生综合运用所学知识来解决工程实际中的问题的能力。通过毕业设计，进一步培养和提高学生分析问题和解决问题的能力，可使学生在以下几个方面得到锻炼：（1）设计能力；（2）综合运用各种理论知识来解决工程实际中问题的能力；（3）贯彻党和政府在基本建设方面的各项方针政策的能力。1.2.2 设计要求学生在老师的指导下独立地、全面地完成设计任务书所规定的任务，并要求努力提高设计质量。具体要求如下：（1）设计过程中必须独立完成设计、计算和绘图工作，认真提出设计文件。（2）设计的每一个阶段完成后，必须经指导老师审批后才能进行下一阶段的设计。（3）各阶段设计必须严格按计划进行，定期完成。（4）设计文件经指导老师审查、考查及格后，再做毕业设计答辩。1.3 设计范围根据设计资料，该市新水厂工程工艺初步设计范围包括：（1）城市给水工程规划。（2）输水干管、管网系统的布置、管径选择及管网平差。（3）给水处理厂内各项构筑物的形式选择、内容布置及尺寸计算。（4）取水构筑物的形式选择、设备布置及尺寸计算。（5）加压泵站、水量调节设备、加药设备的工艺设计和结构形式的选择。（6）城市给水工程投资估算和单位制水成本计算。完成上述内容后，需绘下图：（1）给水系统总体规划图；（2）取水头部，集水井、取水泵房，切换井工艺布置图；（3）处理厂总平面图和高程布置图；（4）混凝沉淀池工艺布置图；（5）滤池工艺布置图；（6）清水池工艺布置图；（7）二级泵站工艺布置图等。1.4 设计依据G1市给水工程初步设计以下列文件和资料为依据：（1）G1市给水工程初步设计任务书（土木工程学院给水排水教研室，2006年3月）（2）给水工程毕业设计指导书（土木工程学院给水排水教研室，2006年3月）（3）G1市近期规划图（1：10000）（4）采用的主要设计规范及标准如下：给水排水设计手册（第一册） 常用资料给水排水设计手册（第三册） 城镇给水给水排水设计手册（第九册） 专用机械给水排水设计手册（第十册） 技术经济给水排水设计手册（第十一册） 常用设备给水排水设计手册（第十二册） 器材与装置室外给水设计规范 （ 1997年版）地面水环境质量标准 （）生活饮用水卫生标准 （-85）城市供水水质标准 （）给水工程 （教科书 第四版）给水排水项目经济评价与概预算 （教科书 第一版）水泵及水泵站 （教科书 第四版）给水排水制图标准 （）2 设计水量设计给水工程首先要确定设计水量，通常将设计用水量作为设计水量。2.1 设计用水量2.1.1 设计用水量组成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用水总量，但不包括工业企业自备水源所供应的水量。设计用水量应根据下列各种用水确定：（1）综合生活用水（包括居民生活用水和公共建筑用水）；（2）工业企业生产用水和工作人员生活用水；（3）消防用水；（4）浇洒道路和绿地用水；（5）未预见用水量及管网漏失水量。城市设计用水量按照最高日用水量计算。2.1.2 设计用水量计算1. 近期规划设计用水量由计算书部分可知，该市近期最高日（平均时）用水量为，取。该市最高日最高时用水量，其值为。该市同时发生火灾次数按2次考虑，总共需消防用水量为110 。2. 远期规划设计用水量由计算书部分可知，该市远期最高日（平均时）用水量为，取。远期规划的最高日城市用水的时变化系数可近似采用近期规划用水量的时变化系数，取1.44，于是可得远期规划的最高日最高时用水量为。2.2 设计水量1. 新水厂取水构筑物和一级泵站设计水量取水构筑物的土建和设备配置以及一级泵站土建按照远期处理规模进行设计，即设计水量为；一级泵站内部设备等按照近期处理规模进行设计，即设计水量为。2. 净水构筑物设计水量新水厂内各净水构筑物均按近期处理规模进行设计，即设计水量为。3. 新水厂二级泵站设计水量二级泵站的设计流量与管网中是否设置水塔或高地水池有关，当管网内不设水塔时，任何小时的二级泵站供水量应等于用水量。这时，二级泵站应满足最高日最高时的水量要求，否则就会存在不同程度的供水不足现象；相反当管网中设置水塔或高地水池时，二级泵站一般采取分级供水，此时二级泵站的设计流量为最高一级的供水线。根据G市的规划图，附近无高地可以利用，而建造水塔的造价较高，同时水塔如果容积取小，起不到很大的调节水量的作用，若取大，则相应增加造价；并且水塔的存在对整个管网的水质是起负面影响的，使水龄增长。因此本设计不推荐采用设水塔或高地水池。所以二级泵站的设计流量为最高时流量。为了节省能量，二级泵站考虑采用变频供水。4. 配水管网设计水量配水管网按最高日最高时用水量计，即：。5. 清水池调节容积清水池的调节容积应根据一级泵站、二级泵站的供水线和城镇用水量变化曲线确定，由于缺乏用水量变化规律资料，故按经验估算。由计算书可知，新水厂清水池调节容积按该水厂最高日供水量（）的10%计，即调节容积为9000。 3 给水水源及取水工程3.1 给水水源3.1.1 给水水源选择设计中水源选择一般考虑以下原则：（1） 所选水源水量充沛可靠，原水水质符合要求；（2） 符合卫生要求的地下水，宜优先作为生活饮用水的水源；（3）所选水源可使取水、输水、净化设施安全经济和维护方便；（4）所选水源具有施工条件。根据所给资料，该市地下水量较少，不能满足城市集中供水的需要，特别是该市有大型钢铁企业(供水安全性高)，因而不能作为供水水源。相反，G1市地表水则相当丰富，主要为郴江及同心河，特别是郴江其径流量大，水质好，适宜作为饮用水源；再考虑旧水厂以同心河为水源，所以新水厂若以郴江为水源，将大大提高该市供水的可靠性。结合其它水文地质条件，最后决定选用郴江作为新水厂的供水水源。3.1.2 取水构筑物位置的选择给水水源确定后，应进一步确定取水的位置。江河取水构筑物位置的选择是否恰当，直接影响取水的水质及水量、取水的安全可靠性、投资、施工、运行管理以及对河流的综合利用。因此正确选择取水构筑物的位置是一个十分重要的问题。在条件允许的情况下，应尽可能深入现场做好调查研究。江河取水构筑物位置选择时应考虑以下几点：（1）设在水质条件好的地点；（2）应具有稳定河床、河岸，靠近主流，有足够水深；（3）具有良好的地质、地形及施工条件；（4）靠近主要用水地区；（5）应注意河流上的人工构筑物或天然障碍物；（6）避免冰凌的影响；（7）应与河流的综合利用相适应。从G1市规划图可知，在拟建水厂西南处有一座桥，取水构筑物位置拟定在该桥上游约1000米且在郴江西岸处，其具体位置见给水系统总体布置图所示。理由如下：（1）取水点设于G1市的上游河段，可以避免生活和生产污水排入河流直接影响取水水质免受污染，保证取得良好的水质；（2）选择在水流畅通和靠近主流河段，避开河流中的回流区或“死水区”，确保取水点处在水质较好河段，还可以减少水中悬浮物、杂草、泥砂等进入取水口。（3）在该桥上游段是弯曲河段，对于弯曲河段，取水点宜设水深岸陡、泥砂量少的凹岸地带，但应避开凹岸主流的顶冲点，一般设在顶冲点下游1520m地段。本设计的取水口设在凹岸主流顶冲点下游约20m处。（4） 由于桥孔缩减了水流断面，使桥梁上游水流滞缓，造成淤积，抬高河床，将取水点设在渌江四桥上游1000m左右处，从而可以避开桥梁上游的淤积区。（5） 取水点附近交通发达，具有良好的工程地质、地形条件和施工条件。（6）取水点较靠近用水用户，与城市规划相适应；同时靠近水厂缩短了输水管的长度，提高了供水的可靠性，方便水厂的运行管理；3.2 取水工程3.2.1 取水构筑物选型考虑到郴江河河床稳定，地质条件好，地形较平坦，同时为了保证始终能取得水质较好的水，确定选用河床式自流管取水构筑物形式。河床式取水构筑物是由泵房、吸水室、自流管、取水头部和进水孔等组成。河水经取水头部的进水孔流入，沿进水管流至集水间，然后由泵抽走。3.2.2 吸水室本设计采用吸水室与泵站合建，合建的好处是设备布置紧凑，总建筑面积较小；吸水管路短，运行安全，维护方便。吸水室是用来安装水泵吸水管。进入吸水井内的水流要求顺畅、速度小、分布均匀、不产生旋涡。吸水室长度一般要满足吸水条件，宽度应根据吸水管的布置要求确定。一级泵站设一个吸水室，为了方便分隔清洗使用，将吸水室分成2格，中间隔墙上设置连通管和闸阀。每台水泵用吸水井一格，水泵吸水管伸入吸水室吸水。3.2.3 取水头部1. 形式选择取水头部应满足以下要求：（1）取水头部应设在稳定河床的主流深处，有足够的水深。（2）应结合当地施工条件、施工力量和施工方法，考虑便于施工的形式。（3）为防止船只、木筏碰撞，在其上游或周围设置航标加以保护。（4）取水头部至少分成两格（个），以便于检修和清洗。（5）因局部冲刷，应采取适当的护底措施，并使取水头部的基础和埋没在冲刷深度以下，在冲刷范围内沉排抛石，加固保护。（6）进水口的朝向，应视河水所含杂质、冰凌、流速、水深等条件而定，一般多朝向下游或垂直于水流方向。取水头部形式很多，可分为固定式和移动式。常用的有喇叭管、蘑菇型、鱼形罩、箱式、桥墩式等。每种类型有它的适用条件，具体选用哪种型式应参照已有的工程实例。本设计在湖南郴州，在中南地区菱形箱式取水头部应用较普遍，效果较好。因此本设计推荐采用菱形箱式取水头部。菱形箱式取水头部由周边开设进水孔的钢筋混凝土箱和设在箱内的喇叭管组成。由于进水孔总面积较大，能减少冰凌和泥沙的进入量。同时菱形水力条件较好，施工条件和设备安装较方便。2. 设计规模土建及设备按规模实施及配置。3. 构筑物取水头部选用菱形箱式取水头部，为了便于检修和清洗，将其分成两格。在箱式取水头部进水口处设置细格栅，用以拦截水中漂浮物。格栅尺寸选用：（标准尺寸），水流通过栅条的水头损失，采用0.1m。3.2.4 自流管设两根自流管，自流管的管径应按正常供水时的设计流量计算，根据计算书部分内容知，设计流量，自流管采用钢管时，管内流速，。采用钢管是因为钢管可以减少接头，方便施工，但需做好防腐措施。4 输配水工程4.1 取水泵站取水泵站土建按实施，内部设备则按配置。一级泵站采用圆形平面布置形式，这是因为圆形泵房受力条件和水力条件比矩形的优越，并且当水位变幅大且泵房筒体深度较大时，圆形比矩形更经济。泵房内径为18m，泵房高度（从室内地面至屋顶底板的高度）为。近期选用2台型水泵（流量，扬程为，轴功率），1台工作，1台备用；远期增加1台同型号水泵：总计3台型水泵，2台工作，1台备用。根据型水泵的要求，选用型配套电动机（功率，电压）。水泵引水采用自灌式。每台水泵有独立的吸水管与出水管，出水管在切换井内相互连接起来。吸水管与出水管按近期规模进行设计，吸水管采用钢管，出水管采用钢管。因泵房采用的是双排横向布置，所以采用环形吊车。选用LDH电动单梁环形轨道起重机（起重量10t，跨度18.5m，配套电动葫芦型号为，起吊高度24m），操作方式为操纵室控制。由于泵房较深，故采用电动水泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽送到吸水井去。选用两台型离心泵（流量30，扬程，电动机功率，气蚀余量，转速）两台，一台工作，一台备用，配套电机型电动机。由于与水泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空-空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。选用2台型轴流风机，（型号5.6，叶轮直径为560，叶轮周速为42.5m/s,主轴转速为1450r/min，叶片角度25，风量10739 ，风压为173Pa，配套电机YSF-8014,N=0.55KW。）在净水厂的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，故本泵站内不在设计量设备。4.2 管网设计4.2.1 备选方案拟定根据G1市规划图、水源和地形等情况，决定采用以河流为水源的统一给水系统。净水厂建在该市西南角。考虑到G1市西高东低，地形高差有40多米。因此，决定方案一为管网中不分区，两个水厂同时向管网供水；方案二则为分区供水，具体考虑在旧水厂处进行分区供水，使得高区由两水厂供水，形成多水源供水局面；低区则只由旧水厂供水。在高区与低区管网之间设连接闸阀，正常时关闭，事故时打开，高区管网中水可供应到低区，从而提高供水的可靠性。两种方案中，管网的布置形式相同，只是有无分区的区别。4.2.2 给水管网布置两种方案中，管网的布置形式相同，只是有无分区的区别。管网定线的一般要求是考虑管网分期建设的可能，并留有充分的发展余地；管线要遍布于整个给水区，以方便用户取水；从管网布置上保证供水有足够的安全可靠性，当局部管网发生事故时，断水范围较小；力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水能量费用。管网布置时，干管的延伸方向与二级泵站到大用户、最不利点的水流方向一致；干管之间的距离，视街区大小和供水可靠性要求，取500m800m不等；为保证供水安全，干管间设置连接管，连接管间距，视街区大小和供水可靠性要求，取800m1000m不等；对城市边缘地区或郊区用户，采用树状管线供水，形成树状网和环状网相结合的布置形式；对需过河管道采用从桥上通过。根据以上原则，结合城市实际情况，在此前提下布置管网，使水流方向大致指向控制点。定线时，尽量避免单侧配水和管线曲折，充分利用管道和降低工程难度。管网布置时，考虑到大用户的生产与消防用水不允许间断的特点，在各个大用户周围都尽量把管线设置成环。管网的详细布置形式见给水系统总体规划图。4.2.3 管材选择1. 管材选择的必要性在给水工程中，给水管道的投资比重较大。工程投产后，由于管道的漏水、破损、检修、维护以及摩阻系数等再成的运营费用也较大。水管的选择，不仅与给水管道工程的投资直接相关，而且也与工程的运营费用和安全可靠性有密切的关系。因此，恰当地选择水管式样和材料，对于节约工程造价，降低经营费用，提高供水安全可靠性具有重要意义。2. 管材选择各种水管的性能及优缺点如下：（1）铸铁管铸铁管按材质可分为普通铸铁管、高级铸铁管和球墨铸铁管。由于球墨铸铁管近年来在我国得到广泛的应用，故只考虑球墨铸铁管。球墨铸铁管在我国是一种新兴的铸铁管材，它具有较强的耐腐性、抗拉强度和耐水压能力，管壁较薄、较轻，采用承插式橡胶圈柔性连接，施工方便，止水效果好。由于其具有相当高的管身强度和较高的韧性，加之采用柔性接头，具有一定的伸缩可挠性，抗爆和抗震能力强。（2）钢管在室外给水工程中，通常只在管径大和水压高的地方，以及因地质、地形条件限制或穿越铁路、河谷和地震地区时使用。（3）水泥压力管水泥压力管价格较低，不易腐蚀与结垢，输水能力可以长期保持不变。但根据实际运行经验，其承压能力不高，爆管事故率较高。随着一些优质管材的出现，其应用的范围将可能逐步缩小。（4）塑料管塑料管通常有硬聚氯乙烯（）和聚丙烯（）塑料管两种。塑料管具有质量轻、耐腐蚀、不结垢、输水阻力小、运输方便、价格便宜等突出优点，但其具有易变形、易老化、管径范围小等缺点。（5）玻璃钢管玻璃钢管具有耐腐蚀，不结垢，输水阻力小，耐压能力强，质量轻，对水质无影响。但目前价格偏高。根据以上阐述，综合分析比较，本设计对于一般埋地管采用球墨铸铁管,当穿越铁路、桥梁时，则选用钢管。4.2.4 初始流量分配进行管网初始流量分配时，为供水安全可靠起见，在每个水厂供水区域的主要供水干线上分配大致相近的流量，而在大部分连接管上分配较少的流量。初始流量分配时，除了考虑经济和安全供水这两个因素外，还应满足节点流量平衡条件。从二泵房至管网的两条输水管，为供水安全计，分配相近的流量。两种方案最高用水时各管段的初始流量分配如图4.1和4.2所示。4.2.5 管径确定最高用水时初始流量分配完成后，即可进行输配水管网各管段管径的计算。方案一和方案二各管段管径如图4.1和4.2所示。4.2.6 管网水力计算及管网核算管网的水力计算及管网核算详见计算书部分。推荐方案的三种工况下，管网平差校核结果详见管网平差示意图。4.2.7 输配水管网方案技术经济比较从计算书中可知，方案一管网部分的建筑工程总造价为3255.03万元，常年运转的动力费为272.08万元；方案二管网部分的建筑工程总造价为3474.11万元，常年运转的动力费为251.94万元。由上面计算可知，管网初期投资第二方案比第一方案多219.08万元，而每年的动力费用第二方案比第一方案省20.14万元。如果进行静态投资比较，11年后，第二方案就会比第一方案总造价低。另外，第二方案低区管网用的是老泵，故可节省两台泵的费用；再加上分区后，管网中低区水压普遍更合理，供水安全性大大提高。所以本设计推荐第二方案。4.3 清水池新水厂内建2座清水池，每座清水池的有效容积为7500。采用矩形水池，设计有效水深为，超高0.3m，平面尺寸为。进水管采用标准管径钢管；出水管采用标准管径钢管，其设置形式：由于二级泵站前设有吸水井，故采用从池底集水坑敷管出水；溢水管管径与进水管相同，即。管端为喇叭口，管上不设置阀门； 排水管采用。通气孔共设置9个，分3排布置，每排3个。通气孔池外高度布置有参差，分别采用高出地面900mm和1400mm，以利空气自然对流。检修孔各设置3个，池的进水管、出水管和溢流管附近各设置一个，孔的直径为1600毫米。孔顶设置防雨盖板。池内设置导流墙的目的是为避免池内水的短流和满足加氯后的接触时间的需要。为清洗水池时排水方便，在导流墙底部，隔一定距离设置流水孔，流水孔的底缘与池底相平，孔高150mm，宽300mm。4.4 二级泵站二泵房为半地下式泵房，内部设备按照1500L/s规模配置，考虑到远期发展，设置2座预留基础。二级泵站的平面采用矩形，泵房机组间平面尺寸为（未计入墙厚）。泵房高度（从室内地面至屋顶底板的高度）为，泵房所在的室外地坪标高为174.00m，二泵房室内地面低于室外2.68m。根据管网部分的计算，已经初步选好泵型及台数。即近期2台600S47和2台350S44，1台600S47和2台350S44运行，1台600S47备用；远期增加2台600S47水泵，3台600S47和2台350S44运行，1台600S47备用。查水泵与电机样本，600S47型离心泵与350S44型离心泵的性能参数如下：（1）600S47型离心泵600S47型离心泵流量，扬程，转速，轴功率，气蚀余量，泵重量。与600S47型离心泵配套电动机型号，电动机功率为，电压，电机重量。（2）350S44型离心泵350S44型离心泵流量，扬程，转速，轴功率，气蚀余量，泵重量。与350S44型离心泵配套电动机型号，电动机功率为，电压，电机重量。每台水泵有独立的吸水管与出水管，出水管在切换井内相互连接起来。两种型号离心泵的吸水管与出水管均按近期规模进行设计：600S47型离心泵吸水管采用钢管，出水管采用钢管；350S44型离心泵吸水管采用钢管，出水管采用钢管。二级泵站设一个吸水井，按照实施及配置。为了方便分隔清洗使用，将吸水井分成2格，中间隔墙上设置连通管和闸阀。每3台水泵（包括远期1台）共用吸水井一格，水泵吸水管伸入吸水井吸水。吸水井长度30.1m，宽度4.2m，有效水深采用5.8m。起重设备选用桥式吊车，选用LD-A型电动单梁起重机，起重量为5T，跨度为10.5m。水泵系采用非自灌式工作，采用真空泵充水。选用型真空泵，配套电动机型号为，功率为10kW。采用角字形布置，参数：，。二泵房为半地下式泵房，二泵房室内地面低于室外2.68m，采用电动水泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水汇集到集水坑内，然后用泵抽送到室外下水道。选用两台型离心泵（流量）两台，一台工作，一台备用，配套电机型电动机。由于与水泵配套的电机为水冷式，同时泵房为半地下式，采用自然通风即可取得良好的换气效果，无须设置专用通风设备。安装电磁流量计，共设两个，每根输水干管上各设一个电磁流量计。水泵采用调速可使水泵运行工况与要求的供水工况更好地相符合，达到节能的目的，且保持水泵运行在较高效率区。关于调速装置的选用不属于本设计的范畴。5 给水处理厂5.1 总体设计5.1.1 工程规模新水厂近期工程建设总规模为，远期规模为。根据设计要求，初步设计按近期规模设计，水厂自用水量按7%考虑，并考虑远期发展的需要，预留远期生产用地。给水处理厂的主要构筑物拟分为4组，近期设2组，每组4.5万，远期再增加2组。5.1.2 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。本设计的资料及蓝图中已确定了水厂的位置。5.1.3 设计出水水质水厂设计出水水质达到国家现行生活饮用水卫生标准（-85）。5.1.4 水处理工艺流程备选方案拟定1.水处理工艺流程的拟定为使出厂水符合国家生活饮用水卫生标准，按照技术合理、经济合算、运行可靠的指导思想，设计水处理工艺流程。我国大多数已建水厂按GB5749-85生活饮用水标准控制水质，采用的工艺基本上是常规处理工艺。但是随着我国经济的进一步增强，人们物质生活水平的提高，相应的水质标准将不断提高，2005年建设部公布的城市供水水质标准CJ/T2062005提出的水质指标达93项，远超过GB574985标准的35项指标；同时随着环境污染的不断加剧，水源特别是地表水源受到不同程度的污染，近年来，水源水质普遍出现了溶解性有机物增多、氨氮浓度高、水体有异味、色度增高、藻类大量繁殖等问题即所谓的微污染问题。传统的处理工艺（混凝沉淀过滤+消毒）已不能满足处理水的要求，所以从目前的趋势看，在水厂中增设深度处理工艺已迫在眉睫。从资料所给的原水水质分析表可以看出，除了色度、混浊度、大肠杆菌、细菌总数这四个常规项目超标外；酚、有机磷、氨氮这三个非常规项目也超标，为了很好去除这些有机物，决定增加深度处理工艺。故新水厂处理工艺决定选用常规处理深度处理。新水厂采用的处理工艺流程为： 投加消毒剂 原水配水井絮凝沉淀过滤深度处理清水池二级泵站投加混凝剂图5.1新水厂处理工艺流程2. 主要处理构筑物的选择（1）混合工艺混合是原水与混凝剂或助凝剂进行充分混合的工艺过程，是进行絮凝和沉淀的重要前提。混合是将药剂充分、均匀地扩散于水体的工艺过程，对于取得良好的混凝效果具有重要作用。混合问题的实质就是药剂水解产物在水中的扩散问题。混合的方式有很多种，常用的有水泵混合、管式混合、机械混合。 水泵混合水泵混合是将药剂投加在取水泵吸水管或吸水喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转以达到快速混合的目的。它适用于一级泵站距处理构筑物较近（120m以内），优点是设备简单；混合充分，效果较好；不另消耗动能。缺点是安装管理较复杂；配合加药自动控制较难。 管式混合目前广泛采用的管式混合器是静态管式混合器，是利用水厂进水管的水流，通过管道或管道零件产生局部阻力，使水流发生涡旋，从而使水体和药剂混合。管式混合的优点是设备简单；不占地；在设计流量范围，混合效果好。缺点是当流量过小时效果下降。但从总体经济效果而言还是具有优势的。 机械混合机械混合是依靠外部机械供给能量，使水流产生紊流。它的优点是水头损失较小，适应各种流量变化，能使药剂迅速而均匀的分布在原水胶体颗粒上，同时使胶体颗粒脱稳，具有节约投药量等特点。缺点是增加相应的机械设备，需消耗电能，同时也增加了机械设备的维修及保养工作，管理维修比较复杂。由于本工程取水泵房距水厂较远，不宜采用水泵混合；机械混合虽然混合效果较好，能耗较低，但占地较大，且投资较高；管式静态混合器不占地，不需外加动力，且混合器每一个单元体同时发生分流、交流和旋涡三种混合作用，混合效率达94%以上，因此本设计推荐使用管式静态混合器。（2）絮凝工艺絮凝过程是将投加混凝剂并充分混合的原水，在水流作用下使絮凝粒相互接触碰撞，以形成更大的絮粒，以适应沉淀分离的要求。为了达到完善的絮凝效果，必须具备两个主要条件：一是混凝剂水解后产生的高分子络合物形成较强的吸附架桥连接能力，这是由混凝剂的性质决定；二是保证颗粒获得适当的碰撞接触而又不致破坏的水力条件，这是由设备的动力学条件决定。所以絮凝池形式的选择，应根据水质、水量、沉淀池形式、水厂高程布置以及维修条件等因素来确定。絮凝的方式有很多种，可分为机械和水力两大类，常用的有机械絮凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、网格（栅条）絮凝池等。 机械絮凝池机械絮凝池絮凝效果好，水头损失小，反应时间1215分钟，可适应水质、水量的变化，但机械设备维护量大，管理比较复杂，在国内尚未普及。 隔板絮凝池隔板絮凝池的优点是构造简单，管理方便，当水量变化不大时，絮凝效果好。缺点是絮凝时间较长（1524分钟），絮凝池容积大，且当水量变化大时，絮凝效果不稳定。它适用于水量大于30000m3/d的水厂。 折板絮凝池折板絮凝池利用在池中加设一些扰流单元以达到絮凝所要求的紊流状态，使能量损失得到充分利用，能耗与药耗有所降低，停留时间缩短。折板絮凝池的优点为絮凝时间短，絮凝效果好，容积较小。缺点是构造较复杂，水量变化影响絮凝效果。它适用于水量变化不大的水厂。 网格（栅条）絮凝池网格（栅条）絮凝池是应用紊流理论的絮凝池。絮凝池分成许多面积相等的方格，进水水流顺序从一格流向下一格，上下交错流动，直至出口。在全池三分之二的分格内，水平放置网格或栅条。通过网格或栅条的孔隙时，水流收缩，过网孔后水流扩大，形成良好絮凝条件。它具有絮凝时间短、效果较好、构造简单等优点。缺点是当水量发生变化时将影响絮凝效果；安装维修比较麻烦；絮凝池末端的竖井底部容易产生积泥现象。另外少数水厂还发现在网格上滋生藻类，堵塞网眼的现象。由于机械絮凝在我国尚未普及，本设计仍考虑采用水力絮凝形式。在多种水力絮凝形式中，根据上述描述，本设计推荐采用折板絮凝池或栅条絮凝池。至于采用哪一种，会在方案的技术经济比较时确定。（3）沉淀和澄清工艺沉淀工艺给水处理中的沉淀工艺是指在重力的作用下，悬浮固体从水中分离出来的过程。它担负着去除8099%以上的悬浮固体，其设备的运行状况直接影响着出水水质。目前国内最为广泛采用的沉淀池是平流沉淀池和斜管沉淀池。a）平流沉淀池平流沉淀池应用最早，可谓是经久不衰。平流沉淀池设计的关键在于均匀布水、均匀集水和排泥彻底与方便。平流沉淀池的进水来自絮凝池，经过穿孔花墙，以达到在整个池断面内均匀布水；平流沉淀池出口段一般采用堰口布置，或采用淹没式出水孔口，以使沉淀后的水尽量在出水区均匀流出；至于及时排泥，国内采用的桁架式吸泥机是一种很好的排泥方式。平流沉淀池的优点是对水质、水量的变化适应性强，潜力大，处理效果稳定；构造简单，池深较浅，造价较低；操作管理方便，施工较简单；采用机械排泥效果好。缺点是占地面积大；需维护机械排泥设备。b）斜管沉淀池斜管沉淀池是设置斜管的沉淀池，依靠斜管的高效沉淀性能使得水中的大颗粒絮凝体分离出来，然后沿斜管滑落至池底部，而后采用穿孔管、污泥斗、刮泥机或吸泥机排至池外。斜管沉淀池具有占地面积小、停留时间短、沉淀效率高、出水水质好等优点。缺点是斜管耗用较多材料，老化后尚需要更换，费用较高；对原水浊度适应性较平流池的差；斜管沉淀池的停留时间短，要求配套的絮凝池有良好的絮凝效果；斜管内易滋生藻类和积泥，要经常停池冲刷。 澄清工艺澄清池是在竖流沉淀池基础上发展起来的一种集混合、絮凝、沉淀于一体的水处理构筑物，它是利用池中积聚的泥渣与原水中的杂质颗粒相互接触、吸附，以达到清水较快分离的净水构筑物，可充分发挥混凝剂的作用和提高澄清效率。目前国内应用最多且运行管理经验较成熟的澄清池是机械搅拌澄清池。机械搅拌澄清池是利用机械搅拌的提升作用来完成泥渣回流和接触反应。加药混合后的原水进入第一反应室，与几倍于原水的循环泥渣在叶片的搅动下进行接触反应，然后叶轮提升至第二反应室继续反应，以结成较大的絮粒，再通过导流室进入分离室进行沉淀分离。国内给排水工程师普遍认为，机械搅拌澄清池是一种比较好的池型。其优点是处理效率高，单位面积产水量较大；对水质、水量的变化适应性强，出水水质好；水头损失小，能适应大、中型水厂。缺点是增加了一套机械搅拌设备，使维修工作量增加。结合G1市经济状况与水厂的管理技术水平，本设计采用沉淀工艺，推荐使用平流沉淀池。（4）过滤工艺过滤是净水厂最关键的处理工艺部分。它一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水得到澄清的工艺过程。它不仅将水的浊度降低到1度以下，而且可以去除水中的部分有机物等，还使水中的细菌、病毒裸露出来，因此，过滤工艺的好坏直接决定净水厂的最终水质。国内目前全部采用的是快滤，主要池型有普通快滤池、双阀滤池、无阀滤池、移动罩滤池、虹吸滤池和V型滤池等。 普通快滤池以石英砂作为滤料的普通快滤池使用历史最久，是国内水厂普遍采用的一种滤池。它的优点是有成熟的运转经验，运行稳定可靠，出水水质好；采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，能保证反冲洗时配水均匀，因而单池面积可做得较大。缺点是阀门较多，管理较为不便，造价略微偏高。 双阀滤池目前采用的双阀滤池有鸭舌阀式双阀滤池和虹吸管式双阀滤池。前者是以鸭舌阀取代进水阀、虹吸管取代排水阀；后者以虹吸管取代进水、排水阀。双阀滤池其实跟普通快滤池差不多，只是减少了两个阀门，以降低工程造价。 无阀滤池无阀滤池是一种没有任何阀门的滤池，它的优点是构造简单，价格低廉，且能自动进行反冲洗。缺点是清砂、换砂不方便，且因采用小阻力配水系统，当单个滤池面积大时，反冲洗配水不均匀。它适用于小型水厂一般在1万m3/d以下，单池面积一般不大于25 m2。 移动罩滤池移动罩滤池由于设备维修量较大，对设备的要求较高，难于控制，目前国内已很少使用。 虹吸滤池虹吸滤池是中型水厂常用的滤池形式，其主要特点是采用中、小阻力配水系统；用真空系统控制进水和排水虹吸管，以代替进水、排水阀门；利用滤池本身的出水及其水头进行冲洗，以代替高位冲洗水箱或水泵。它的主要缺点是占地面积大、池较深、处理效果不稳定、滤料冲洗频率大、耗能高等。 V型滤池V型滤池是法国开发研制的均质深层截污过滤技术。V型滤池采用均质深层滤料，不均匀系数很小。此举能大大提高滤料层的孔隙率，使滤速得以提高，过滤周期延长（比一般滤池长23倍），滤料层利用率高，且滤后水质好。另外V型滤池采用先气冲，后气水混合洗，表面扫洗的独特形式，具有同时可节省冲洗水量和电耗，是一种高效节能型的过滤设施。具有高度自动化程序控制，可减少运行管理人员。单池面积可达150m2以上。该滤池的缺点是造价高，对管理技术水平需求高，维护费用高且难度大。根据以上的比较，并结合G1市经济状况与水厂的管理技术水平，本设计推荐采用普通快滤池和V型滤池两种池型。至于采用哪一种，会在方案的技术经济比较时确定。（5）深度处理工艺深度处理技术，目前应用较广泛的主要包括活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭（BAC）、膜技术、高级氧化技术等。活性炭能有效的去除水中的色度、嗅味、有机物等污染物，是饮用水处理中最有效、最通用的除污技术，因此本设计推荐使用活性炭。活性炭吸附技术是利用活性炭巨大的比表面积带来的良好吸附性能来吸附水中溶解物质，活性炭对污染物的吸附作用有两种方式即可逆吸附（物理吸附）和不可逆吸附（化学吸附）。可逆吸附是指吸附质通过范德华或物理吸附方式，结合到吸附剂表面上，被吸附分子的化学性质保持不变；不可逆吸附是指吸附质和活性炭表面之间靠化学建的作用，由电子交换或共享而发生化学反应，使吸附剂和吸附质牢固的联系在一起。目前，活性炭在饮用水处理中的应用主要有：原水常规工艺颗粒活性炭消毒出水和原水常规工艺臭氧氧化颗粒活性炭消毒出水。以上两种工艺的差别在于有无臭氧化处理。先臭氧化后活性炭吸附氧化的臭氧生物活性炭工艺是将活性炭吸附、臭氧氧化、生物氧化、及臭氧灭菌四种技术合为一体的工艺，可显著改善水质。它与单独活性炭吸附比较具有以下优点： a.预臭氧化的主要目的是用少量的臭氧，尽可能多地使水中不可生物降解有机物变成可生物降解有机物，增加被处理水的可生物降解性，为生物活性炭中微生物降解创造条件；同时，臭氧化还能提高水中溶解氧含量，保持活性炭床的好氧状态。此外，臭氧化处理还具有微絮凝作用；b.增加了有机物的去除率，提高了处理水水质；c.水中氨氮由于生物作用转化为硝酸盐，可减少后氯化的投氯量，降低三卤甲烷的生物量；d.延长活性炭的使用寿命和再生周期，减少运行费用。鉴于以上优点，决定深度处理工艺采用臭氧生物活性炭。3. 备选方案拟定通过上面对主要处理构筑物的分析比较，从中制定出新水厂构筑物流程图，见图5.2所示。为了最后确定新水厂的处理工艺流程，需进行方案技术经济比较，但为了减少本设计的工作量，只考虑方案中不同部分比较即可，即从以下两方面进行比较：1）折板絮凝池与栅条絮凝池比较；2）普通快滤池与V型滤池比较。5.2 水处理构筑物5.2.1 配水井配水井按近期规模建造，设计规模为4012.5m3/h；二期工程增设一个，设计规模为4012.5m3/h。配水井是为了改善进水泵池来水的水流条件，均匀分配原水至各组处理构筑物，确保运行的稳定性。配水井同时作为滤池上清液的接纳点。配水井水停留时间采用2.5，配水井有效容积为。配水井外径为6m，内径为4m，井内有效水深，配水井总高度为6.2m。配水井进水管采用钢管，配水管管径钢管。一级泵站配水井 管式静态混合器投加混凝剂（硫酸铝）折板絮凝池或栅条絮凝池平流沉淀池普通快滤池（或V型滤池） 中间提升泵站配水井臭氧接触池生物活性炭滤池 投加消毒剂（液氯）清水池吸水井二级泵站图5.2 新水厂处理工艺流程框图（构筑物）5.2.2 絮凝沉淀池处理规模设计规模为4012.5m3/h，絮凝沉淀池共分为2组，每组处理水量为2006.25 m3/h。1. 混合混合采用玻璃钢管式静态混合器，近期采用2个。每组混合器处理水量为0.557m3/s，水厂进水管投药口至絮凝池的距离为10m，进水管采用两条DN800钢管。管式静态混合器，规格DN800，静态混合器采用3节，静态混合器总长4100mm，管外径为820mm，质量1249kg，投药口直径65mm。水流经过管式静态混合器的水头损失为0.3m。2. 絮凝反应（絮凝）工艺采用折板絮凝池或栅条絮凝池。（1）推荐方案一：采用折板絮凝池近期采用2座，每座絮凝池分为并联的两组，每组设计水量为。絮凝池与沉淀池合建，絮凝池尺寸：，有效水深为3.80m。分三段絮凝，第一段采用相对折板，第二段采用平行折板，第三段采用平行直板。每段絮凝区分为串联运行的两格。各絮凝段的主要指标如表5.1所示。表5.1 各絮凝段主要指标絮凝段絮凝时间（min）水头损失(m)G(s-1)GT值第一絮凝段4.390.2658992.61104第二絮凝段6.280.114454.32.05104第三絮凝段8.160.018419.110.94104合 计18.830.398658.556.62104折板布置采用单通道，折板板宽采用500mm，夹角90，板厚60mm。各絮凝区之间进水孔尺寸如下： 第一絮凝区进口流速取，进水孔宽取0.90m，高取1.03m； 第二絮凝区进口流速取，进水孔宽取1.20m，高取1.16m； 第三絮凝区进口流速取，进水孔宽取1.50m，高取1.86m。絮凝池采用穿孔排泥管排泥，在每格池下部设排泥斗，设置一根排泥管（应尽量布置得使各泥斗排泥均匀），采用手动杠杆式快开阀门，每根排泥管管端设一个。排泥管采用DN200管，排泥槽宽取1.0m。（2）推荐方案二：采用栅条絮凝池近期采用2座，单池设计水量（包括7%自用水）为。总絮凝时间。絮凝池与沉淀池合建，絮凝池尺寸：，有效水深为3.80m。过水孔洞流速按进口递减到计算，得各过水孔洞的尺寸如表5.2所示。絮凝池布置如图5.2所示，絮凝池分三段:前段放密栅条, 竖井数为8个,单个竖井栅条层数为3层,共计24层，过栅流速=0.25m/s,竖井平均流速；中段放疏栅条, 竖井个数为8个,分别布置2, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1层栅条.共计12层，过栅流速为,竖井平均流速；末段不放栅条,竖井平均流速为0.12m/s，排泥方式采用穿孔排泥管排泥，排泥阀采用快开排泥阀。表5.2 栅条絮凝池过水孔洞尺寸竖井编号123456孔洞高宽（m）0.882.100.952.100.982.101.062.101.112.101.152.10流速（m/s）0.30.280.270.250.240.23分格编号789101112孔洞高宽（m）1.262.101.332.101.332.101.392.101.472.101.562.10流速（m/s）0.210.200.200.190.180.17分格编号131415161718孔洞高宽（m）1.662.101.662.101.772.101.772.101.892.102.042.10流速（m/s）0.160.160.150.150.140.13分格编号19202122孔洞高宽（m）2.212.102.412.101.332.101.332.10流速（m/s）0.120.110.10.1（3）方案比选为了减小技术经济比较计算中产生的误差，拟将絮凝沉淀池的比较结果作为絮凝池的比较结果。根据设计手册第10册经计算，折板絮凝沉淀池的投资总计，网格絮凝沉淀池的投资总计。由此可见，栅条絮凝池的建筑工程总造价比折板絮凝池的略高，并且由于栅条絮凝池的栅条上易滋生藻类，堵塞栅孔，安装维修比较麻烦，导致常年运转费用较高。故从技术经济上综合考虑，本设计絮凝工艺采用折板絮凝池。3. 沉淀沉淀采用平流沉淀池，近期采用2座。单座沉淀池的设计水量为。沉淀池采用钢筋砼结构，其设计参数如下：尺寸：有效水深：停留时间：池内平均水平流速：弗劳德数：（在范围内）雷诺数：（一般为400015000）图5.3 栅条絮凝池示意图注：图中各格中所标数字作为水流依次通过竖井的编号,顺序(如箭头所示),“上”，“下”表示竖井隔墙的开孔位置，上孔上缘在最高水位以下，下孔下缘与排泥槽齐平，单个竖井的池壁壁厚考虑250mm。平流沉淀池设有导流墙，以减少水力半径，降低雷诺数，以稳定水流。导流墙采用砖砌，导流墙宽为250mm。沉淀池进水区的作用是使水流均匀地分布在整个进水截面上，并尽量减少扰动。沉淀池进水区采用穿孔配水墙配水，孔眼尺寸考虑施工方便取为0.15m0.08m，单座沉淀池的开孔率为12.1%。穿孔墙在池底积泥面以上0.5m范围内不设孔眼，以免冲动沉泥。沉淀池出口布置要求在池宽方向均匀集水，并尽量滗取上层澄清水，减少下层沉淀水的卷起。采用指形槽出水。每座沉淀池的指形槽个数，指形槽的中心距。每条指形槽长，指形槽宽，槽中水深为0.5m，指型槽总高度为0.70m。集水方法采用锯齿三角堰自由出流，每个三角堰流量为，三角堰个数为216个，相邻三角堰中心距离为0.5。沉淀池排泥方采用机械排泥，选用虹吸式机械吸泥机，型号为，轨距为14m，每座沉淀池设置一部。5.2.3 滤池过滤工艺采用普通快滤池或V型滤池。（1）方案一：采用普通快滤池近期设计2组普通快滤池，每组呈单排布置，中间为控制室。滤池设计水量为，每组采用的滤池个数为5个，每个滤池面积为30.72，尺寸为：。滤池采用钢筋砼结构，滤池采用的设计滤速，强制滤速为。普通快滤池按大阻力配水系统设计，单独用水反冲洗，冲洗强度，冲洗时间为6min。普通快滤池滤料采用单层石英砂滤料，粒径范围：0.51.2mm。采用冲洗水箱冲洗，冲洗时间为6min，冲洗水箱的容积为232.2 ，其尺寸为：水池有效水深采用2.6m，超高0.3m，池长为15m，池宽为6m，冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面的高度为6.80m。.将滤池反冲洗排水集中排入回收水池，经回收泵送回原水配水井中再次进行处理。回收水池容积为154.8，回收水池尺寸：水池有效水深采用3.0m，超高0.3m，池长为8.6m，池宽为6m。回收水泵型号，两用一备。回收水泵房建于回收水池上，泵房净宽6m，长9m，高4.5m。（2）方案二：采用V型滤池V型滤池按近期规模设计。设计水量为：。为节省占地，选双格型滤池，池底板采用混凝土。单格池宽，池长，面积为42。分为并列的两组，每组2座，共4座。4座滤池分成独立的两组，采用双排对称布置，中间为控制室。设计滤速采用，强制滤速。滤池采用单层石英砂均粒滤料，有效粒径在0.951.35m，不均匀系数。冲洗方式采用：先气冲洗，再气-水同时冲洗，最后再用水单独冲洗。各步气水冲洗强度和冲洗时间，参数具体如下： 冲洗强度第一步气冲冲洗强度；第二步气-水同时反冲，空气强度，水强度；第三步水冲冲洗强度。 冲洗时间第一步气冲冲洗时间；第二步气-水同时反冲冲洗时间；第三步单独水冲时间。冲洗时间共计。冲洗周期。表面扫洗强度采用2.0。反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底侧布水方孔配水到滤池底部布水区。沿渠长方向两侧各均匀布置20个配水方孔，共计40个，孔口中心距为0.6m，每个孔口尺寸取。反冲洗配水干管采用钢管。反冲洗用空气由反冲洗配气干管输送至气水分配渠，由气水分配渠两侧布气小孔配气到滤池底部布水区，布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔的相同，两侧各20个，共计40个，布气小孔直径采用。反冲洗配气干管采用钢管。气水分配渠起端宽取1.0m，高取1.5m；末端宽取1.0m，高取1.2m。进水总渠过水流量按照强制过滤流量计算，4座滤池分成独立工作的两组，每组进水总渠宽为1m，水面高为0.56m。每座滤池由进水侧壁开3个小孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池。两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭，中间进水孔孔口设手动调节闸板，在反冲洗时不关闭，供给反洗表扫用水。调节闸门的开启度，使其在反冲洗时的进水量等于表扫水用水量。中间孔尺寸：孔口宽，高；侧孔尺寸：孔口宽，高。两个侧孔口设有阀门，采用橡胶囊充气阀。 V型槽底部开有水平布水孔，表面扫洗水经此布水。布水孔沿槽长方向均匀布置，内径采用，每座滤池V型槽的水平布水孔总数为，即每座滤池单侧V型槽的水平布水孔数为，布水孔间距为 0.15m。V型槽的垂直高度为，V型槽斜壁顶与排水集水槽顶的垂直距离为，V型槽的倾角采用。冲洗水采用冲洗水泵供应。冲洗时间：气水同时冲洗时间；单独水冲时间。水冲洗强度：气水同时冲洗时，水冲洗强度为；单独水冲时，水冲冲洗强度。根据冲洗流量及冲洗扬程的要求，选四台250S14单级双吸离心泵，三用一备。扬程为11米时，每台泵的流量为576。反洗空气由鼓风机供给。根据气水同时反冲洗时反冲洗系统对空气的压力、风量要求选C901.5型离心鼓风机2台，一用一备。风量为90，风压为100kPa，电动机功率为110kw。将滤池反冲洗排水集中排入回收水池，经回收泵送回原水配水井中再次进行处理。回收水池容积为 353 ，回收水池尺寸：水池有效水深采用3.5m，超高0.3m，池长为10m，池宽为10m。 回收水泵型号为，两用一备。回收水泵房建于回收水池上，泵房净宽6m，长9m，高4.5m。（3）方案比选根据设计手册第10册经计算， 普通快滤池的投资总计，V型滤池的投资总计。V型滤池的造价比普通快滤池的造价要高的多，这主要是因为V型滤池的配套设备较多。无可否认，普通快滤池在我国使用较早，有着成熟的运行的经验且造价低；但是随着人们生活水平的不断提高，水质标准不断提高，如何能保证充足的优质生活饮用水供应已经越来越重要。而V型滤池作为一种新型的滤池形式，具有运行稳妥，滤床含污量大，周期长，滤速高，水质好，具有气水反洗和表面扫洗，冲洗效果好等优点。因此本设计推荐采用V型滤池。5.2.4 臭氧化处理（1）臭氧化法工艺的系统组成示意见图5.4。图5.4 臭氧化法工艺系统组成示意图（2）臭氧接触池臭氧作为深度处理手段，其投加量约为0.5-1.0mg/L，在臭氧生物活性炭联合处理工艺中，臭氧的投加量约为0.5-1.5mg/L。在本设计中，臭氧投加量选为1mg/L,需投加的臭氧量为4.01kg/h，臭氧在水中的半衰期为20min。设计氧化接触时间一般为515min,本设计考虑采用11min。接触池分两室，在第一室内投加60的臭氧量，在第二投加室内投加40。接触池考虑设两组，远期增加2组。经计算确定臭氧接触池的尺寸为LBH=17.6m12.65m7.0m。微孔扩散元件选用微孔钛板，材料型号为WTD3型微孔钛板，孔径2540，厚4mm。（3）其它设备考虑到水厂需臭氧量较大，所以供臭氧发生器的气源采用空气，现场制备。原料空气的处理设备选型本设计未考虑。根据计算臭氧量，查臭氧发生器产品样本，选择QHW-2000XY-450型卧管式臭氧发生器3台，2用一备。其参数如下：臭氧产量为1.82.0kg/h，臭氧浓度为1018g/m3,发生器本身耗电量为1518kWh/kg ,工作空气流量120150 。5.2.5生物活性炭滤池生物活性炭滤池选用普通快滤池池型。近期设计2组炭滤池，每组呈单排布置，中间为控制室。滤池设计水量为，每组采用的滤池个数为6个，每个滤池面积为46.08，尺寸为：。滤池采用钢筋砼结构，炭滤池采用的设计滤速，强制滤速为。炭滤池按小阻力配水系统设计，采用气水反冲洗，第一步先气冲，强度，；第二步为气水同时反冲洗，；第三步为水洗，。活性炭滤料采用山西大同的颗粒活性炭，粒径为0.50.7mm，碘值1000mg/g,亚甲基兰碘值120mg/g，堆积密度为0.450.5g/L，比表面积1050m2/g，灰分10。炭滤层总高度为1.7m，配水系统采用长柄滤头。反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底侧布水方孔配水到滤池底部布水区。沿渠长方向两侧各均匀布置20个配水方孔，共计40个，孔口中心距为0.48m，每个孔口尺寸取。反冲洗配水干管采用钢管。反冲洗用空气由反冲洗配气干管输送至气水分配渠，由气水分配渠两侧布气小孔配气到滤池底部布水区，布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔的相同，两侧各20个，共计40个，布气小孔直径采用。反冲洗配气干管采用钢管。气水分配渠起端宽取1.0m，高取0.5m；末端宽取1.0m，高取0.5m。根据冲洗流量及冲洗扬程的要求，选用400QHL-10水泵，转速为730r/min两台，一用一备，Q为305478L/s , H为11.57.55m，配用YQGW55-8型电机,功率55kw。反洗空气由鼓风机供给。根据气水同时反冲洗时反冲洗系统对空气的压力、风量要求选择C60-1.7型离心鼓风机，风量为60，风压为1.7个绝对大气压,配用Y315S2电机,选用两台,一用一备。5.2.6 加药间1. 混凝剂选用关于混凝剂种类的选择以及最佳投药量的确定，目前尚不能用统一公式计算，这是由于各地区水源的水质情况不同，即使浑浊度相同的两个水样，也往往因为造浑成分，性质及影响因素的不同，而使混凝效果相差很大。因此一般混凝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。本设计地区在湖南郴州，故参照株洲市的情况（其原水水质为：浊度30900度；水温330）。选用硫酸铝为混凝剂，最大投加量为32mg/L，平均为25mg/L。2. 加药间加药间按照净水厂远期规模设计，远期设计水量为8025m3/h。设计混凝剂的最大投加量为32.0mg/L，最低为6.7 mg/L，平均25 mg/L。硫酸铝配制浓度为15%，每日配制4次。采用计量泵湿式投加，计量泵型号为J-Z400/2.5，单台的设计流量为427.5L/s。溶液池共建3组，近期每次使用一个池子，三个池子交替使用，远期则每次使用两个池子，一个池子作为备用。每组的有效容积为5.2 m3，有效高度为1.3m，超高0.5m，每组的实际尺寸为LBH=2.0m2.9m1.8m。溶液池置于室内地面上，池底坡度采用2.5%，并设一根管径DN200的塑料排渣管。溶液池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。溶解池共建2组，交替使用。每组的有效容积为3.24 m3，有效高度为1.0m，超高0.5m，每组的实际尺寸为LBH=1.8m1.8m1.5m。溶解池采用机械搅拌，搅拌设备ZJ型折桨式搅拌机，型号ZJ-700型，每组溶解池1台，共2台。配套功率4kW，转速为85r/min。溶解池置于地下，池顶高出地面约0.2m，池底坡度采用2.5%，并设一根管径DN200的塑料排渣管。溶解池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。3. 药剂仓库新水厂的药库土建工程按总规模设计，设计流量，药剂的堆放高度采用2.0m，药剂储量按最大投加量的30d用量计算，药库与加药间之间采用单轨吊车运输药剂。药库平面尺寸。投药间与药剂仓库合建，如图5.4所示。加药管采用硬聚氯乙烯管。5.2.7 加氯间1. 消毒剂选用室外给水设计规范（GBJ1386）规定，生活饮用水必须消毒。消毒的目的并不是把水中的微生物全部消灭，而是只要消除水中致病微生物的致病作用。常用的消毒方法有紫外线、臭氧、液氯、二氧化氯等。紫外线消毒和臭氧消毒具有杀菌效率高、管理简便、消毒效果好等优点。但其缺点是运行费用较高；没有持续的消毒作用，易受二次污染等。液氯消毒和二氧化氯消毒具有余氯持续的消毒作用，能有效防止二次污染。这两者相比，二氧化氯的杀菌能力是液氯的35倍，不会与水体中的有机物反应生成致癌物三卤甲烷，还可避免液氯消毒发生泄氯恶性事故的危险，生产安全性较高，但其成本较高，维护工作量大，运行成本是液氯的2倍以上。通过以上比较，同时考虑到液氯消毒在国内使用的时间比较的长，经验也比较丰富，经济有效，因此本设计推荐采用传统的液氯消毒方法。图5.4 加药间平面布置（单位：mm）2. 加氯间加氯间按照净水厂远期规模设计，计算水量为；加氯设备按照净水厂近期规模设计，计算水量为。采用液氯进行滤后消毒，投加点在通往清水池的管道中，最大投氯量为，氯与水接触时间不小于30min 。为保证液氯消毒时的安全和计量正确，需使用加氯机投加液氯，加氯设备按照近期规模选用。选用2台，型号为（加氯量范围120kg/h），一用一备，远期再增加一台。采用容量为的焊接液氯钢瓶，其外形尺寸为：共18只。另设中间氯瓶一只，以沉淀氯气中的杂质，还可防止水流进入氯瓶。3. 氯库氯库按照净水厂远期规模设计，计算水量为。加氯间与氯库合建，布置在水厂的下风向。加氯间、氯库的平面尺寸如图5.5所示。图5.5加氯间、氯库布置（单位：mm）4. 其他设备（设施）在加氯间、氯库低处各设排风扇一个，换气量每一小时812次，并安装漏氯检测器，其位置在室内地面以上20cm，设置漏气报警仪，当检测到漏气量达到23mg/kg时即报警。切换有关阀门，并切断氯源，同时排风扇工作。为搬运方便，氯库内设LD-A型电动单梁起重机，起重量为1t，跨度为10m。轨道通到氯库大门以外，称量氯瓶质量的液压磅秤放在磅秤坑内，磅秤面与地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。磅秤输出20mv的DC信号到值班室，指示余氯量，并设置报警器，达到余氯下限时报警。加氯间外设置放毒面具、检修工具和抢救材料等，照明和通风设备在室外设有开关。在加氯间引入一根的给水管，水压大于，供加氯机投药使用；在氯库引入给水管，通向氯瓶上空，供喷淋用，水压大于。氯气管采用无缝钢管，进水管用塑料管。5.3 水厂排泥水的处理5.3.1工艺流程净水厂排泥水处理对象主要是滤池的冲洗废水和沉淀池的排泥水，其成分一般为原水中的悬浮物质和部分溶解物质以及在净水过程中投加的各种药剂。排泥水处理工艺的选择主要取决于水厂净水工艺和运行方式，以及水源水质和泥饼的最终处置。工艺选择最主要的内容是确定浓缩方式和脱水方式。选择时应综合考虑建设费用、日常运行维护费用、管理难易、处理效果及占地大小等多方面的因素。排泥水处理系统通常包括调节、浓缩、平衡、脱水以及泥饼处理等工序。结合G1市老水厂的运行经验，确定排泥水处理流程如图5.6所示。沉淀池排泥池浓缩池污泥调节池脱水机上清夜排入城市下水道 分离液滤池回收水池污泥外运图5.6 排泥水处理流程示意图5.3.2处理构筑物1排泥池从污泥处理系统泥水平衡计算可知，排泥池近期流量为2537m3/d,考虑设两座，水深取4m，超高取1.0m。平面尺寸定为18m18m ，远期增设两个。排泥池内为防止污泥沉积，设液下搅拌装置，排泥池进出水泥管选用DN200。 2浓缩池浓缩池为连续式进泥，其设计流量为：105.7m3/h，浓缩池池型选用中进周出式辐流沉淀池，固体通量取24kg/(m2.d)，池体直径为19m，总高度为5.2m，近期设两座，远期增加两座。采用中心传动旋转式刮泥机，型号为CG18A。3贮泥池贮泥池的设计容积为，设一座，池型为圆形，直径为13m，池体总高度取6.9m。4脱水机房 采用板框压滤机，每日需处理的干泥量为12.74t，脱水机每日运行两班，每班8h。考虑设三台板框压滤机，两用一备。型号为：XMZG140/1000-U。5.4 自动控制系统净水厂在生产过程中采用自动化技术，不仅是为了节省人力，更主要的是加强各个生产环节的合理运行，提高出水水质，提高供水安全性，降低能耗，降低药耗，降低生产成本。自动化控制系统采用常规的三级控制，即调度室集中控制、分控站PLC控制及就地手动控制。本设计在此处略。 技术经济比较后确定的净水厂处理工艺流程图如图5.7所示。5.5水厂总体布置净水厂总体布置主要是将水厂内各项构筑物进行合理的组合和布置，以满足工艺流程、操作联系、生产管理和物料运输等方面的要求。布置的原则是流程合理、管理方便、节约土地、美化环境，并考虑日后留有发展的可能。本设计水厂总体布置由生产构筑物布置、辅助及附属构筑物布置、各类管道布置和其他设施（厂区道路、绿化布置、围墙及大门等）布置四部分组成。5.5.1 工艺流程布置净水厂工艺流程布置时必须考虑下列主要原则：（1）流程力求最短，避免迂回重复，使净水过程中的水头损失最小。构筑物应尽量靠近，即沉淀池应尽量紧靠滤池，二级泵站尽量靠近清水池，但各构筑物之间应留出必要的施工和检修间距。（2）构筑物布置应注意朝向和风向。净水构筑物一般无朝向要求，但滤池的操作廊、二级泵站、加药间、化验室、检修间、办公楼等则有朝向要求，尤其散发大量热量的二级泵房对朝向和通风的要求更应注意，布置时应使符合当地最佳方位，尽量接近南北向布置。（3）考虑近远期协调。本设计水厂采用分期建设，在流程布置时既要有近期的完整性，又要求有分期的协调性，布置时应避免近期占地过早过大。根据以上原则，考虑给定水厂的场地形状，决定本设计水厂常规处理构筑物的流程布置采用常见的直线型布置，依次为配水井、管式静态混合器、折板絮凝平流沉淀池、V型滤池、清水池。同时将深度处理构筑物集中布置在常规处理构筑物的下方，由于从V型滤池到臭氧接触池较远，水损较大，需设置中间提升泵站。详见净水厂平面布置图所示。从进水到出水整个流程呈直线，这种布置具有生产管线短、管理方便、有利于日后逐组扩建等优点。5.5.2 平面布置本设计本着按照功能分区集中，因地制宜，节约用地的原则，同时考虑物料运输、施工要求以及远期扩建等因素来进行水厂的总平面设计。平面布置具体如下：首先，将综合楼、食堂、浴室、职工宿舍、传达室等建筑物组合为一区，称为生活区。生活区设置在进门附近，便于外来人员的联系，使生产系统少受外来干扰。其次，将机修间、水表间、泥木工间、电修间、配电间、管配件堆场、车库及仓库等，组合为一区，称为维修区。由于维修区占用场地较大，堆放配件杂物较乱，所以设计时与生产系统分开，成为一个独立的区块。最后，将常规处理构筑物与深度处构筑物、水厂排泥水处理构筑物分开。这样便于管理。关于远期预留地，近期设计时，远期预留地作为绿化用地，当扩建时再进行二期工程建设。水厂平面布置示意详见净水厂平面布置图。一级泵站配水井 管式静态混合器投加混凝剂（硫酸铝）折板絮凝池平流沉淀池V型滤池 中间提升泵站配水井臭氧接触池生物活性炭滤池 投加消毒剂（液氯）清水池吸水井二级泵站图5.7新水厂处理工艺流程框图（构筑物）5.5.3 高程布置在进行水厂高程布置时，主要考虑了以下几点：（1）在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面高差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身、连接管道、计量设备等水头损失在内。水头损失应通过计算确定，并留有余地。（2）水厂高程布置时应充分利用地形，使各种构筑物、建筑物基础处理的造价尽可能低。（3）使二泵房、清水池埋深较小，同时尽量降低滤池的池底标高。（4）使各种构筑物、建筑物基础处理的造价尽可能较低。结合以上原则，净水构筑物的高程布置采用目前常用的高架式布置形式，因为高架式布置时，主要净水构筑物池底埋设地面下较浅，构筑物大部分高出地面，从而造价较低。新水厂地面标高为174.00m，各净水构筑物水位标高由计算确定，计算结果如表5.3所示。新水厂的高程布置示意详见净水厂高程布置图。表5.3 净水构筑物水位标高计算名 称水 头 损 失 （m）水位标高（m）连接管段构筑物沿程及局部构筑物配水井0.12178.82配水井至絮凝池0.20管式混合器0.30絮凝池0.40178.20絮凝池沉淀池0.1沉淀池0.15177.70沉淀池至V型滤池0.32V型滤池2.5177.23V型滤池至中间提升泵站0.82中间提升泵站提升5.73m中间提升泵站配水井1.18配水井0.12178.46配水井至臭氧接触池0.24臭氧接触池0.36178.10臭氧接触池至生物活性炭滤池0.36生物活性炭滤池2.9177.38生物活性炭滤池至清水池至清水池0.48清水池174.00表5.3 排泥水处理构筑物水位标高计算名 称水 头 损 失 （m）泥面标高（m）连接管段构筑物沿程及局部构筑物沉淀池168177.71沉淀池至排泥池21排泥池0.3017393污泥提升泵提升1.69m集配水井0.217562集配水井至浓缩池0.42浓缩池1217500浓缩池至集配水井0.53集配水井0217327提升泵站提升5.23m贮泥池178505.5.4 水厂绿化与道路1. 绿化绿化是水厂设计中的一个重要组成部分，它是美化水厂环境的重要手段。在建筑物的前坪和道路交叉口处设置绿地；在道路与构筑物（或建筑物）之间的带状空地上进行绿化布置，形成绿地；在主要道路两侧栽植香樟树等；在净水构筑物附近栽植夹竹桃等小乔木；在需要围护的地方设置绿篱，既起到隔离的作用，又可以达到美化的效果。 为了使水厂整体效果比较好，建筑物和构筑物的外形设计尽量协调，颜色的选用也应考虑用同一色系。2. 道路设计水厂道路设计应满足日常交通、物料运输和消防通道等的要求。一般在主要建筑物的附近必须有道路到达。道路的设计如下：（1）主厂道主厂道是水厂中人员和物料运输的主要道路，它与厂外的入厂道路相连接，一直伸向厂内各个适当地方。厂内主厂道宽度按8m设计。（2）道路转弯所有道路的转弯半径均为8m。5.5.5 水厂管线设计厂区管线一般包括：给水管线、排水（泥）管线、加药和厂内自用水管线、动力电缆、控制电缆等。后两者不属于本设计的设计范畴。1. 给水管线给水管线包括原水管线、沉淀水管线、清水管线和超越管线。给水管道采用钢管，布置方式为埋地式。各构筑物之间连接管管径如下： 配水井至絮凝池连接管采用钢管 沉淀池至V型滤池连接管采用钢管 V型滤池至中间提升泵站连接管采用钢管 中间提升泵站至配水井连接管采用钢管 配水井至臭氧接触池连接管采用钢管 臭氧接触池至生物活性炭滤池连接管采用钢管 生物活性炭滤池至清水池连接管采用钢管 清水池至吸水井连接管采用钢管2. 厂内排水厂内生活污水与雨水采用分流制，雨水就近排入水体；污水排入城市下水道。生产废水（沉淀池排泥水及滤池反冲洗水）出路：沉淀池排泥水经排泥槽汇集进行处理；滤池反冲洗水集中排入回收水池，上清液经回收泵送回原水配水井再次进行处理，底部沉泥由回收水池的放空管直接排入厂区下水道。排泥水处理构主物之间连接管管径如下：沉淀池至排泥池连接管采用钢管排泥池至集配水井连接管采用钢管集配水井至浓缩池连接管采用钢管浓缩池至集配水井连接管采用钢管集配水井至污泥提升泵站连接管采用钢管污泥提升泵站至贮泥池连接管采用钢管贮泥池至脱水机连接管采用钢管3. 加药管线加药、加氯管线做成浅沟敷设，上做盖板。加药管采用硬聚氯乙烯管；氯气管采用无缝钢管。4. 自用水管线厂内自用水是指水厂生活用水、泵房、药间等冲洗溶解用水以及清洗水池用水。厂内自用水均单独成为管系，自二级泵房出水管接出。5.6 钢制件及管道防腐1. 钢制件防腐在水厂建设中，一般专指与水接触或暴露于地面以上的钢制管件，如沉淀池中的虹吸排泥桁架、泵房管道外壁等。其防腐要求是：涂料应耐酸、碱及强附着力，无毒。设计采用的涂料品种为1PN高分子互穿网络聚合物（8710-1型），涂层要求为两道底漆，颜色自定，总干膜厚150180微米。该涂料不需严格除锈，可在常温下固化，涂刷方便。2. 管道防腐内外壁涂层设计采用普通防腐层，做法同上。5.7 水厂人员编制二水厂（新水厂）的人员编制定为60人，人员分布情况如下：（1）水厂办公室人员共6人，白班；（2）生产技术人员共7人，白班；（3）化验室共5人，白班；（4）一、二级泵房调度人员共6人，三班倒；（5）维修人员共12人，三班倒；（6）其他人员（包括门卫、食堂工作人员）共24人。6. 给水工程投资估算及制水成本6.1 工程投资估算本设计只进行近期设计的工程投资估算。采用造价指标法，该方法虽然较复杂，但比较准确。给水工程总造价由以下几个部分组成：取水工程总造价、净水工程总造价和输配水管道工程总造价。G1市给水工程投资估算计算结果如表6.1所示。由表可知，工程建设总投资为19699.8万元。6.2 制水成本计算按给水工程制水成本的构成项目，计算全年的费用，然后除以全年的制水量，即为单位制水成本，以表示。构成给水工程制水成本的费用如下：水资源费、动力费、药剂费、工资福利费、折旧费、摊销费、大修理基金提成率、检修维护费、利息支出以及其他费用。经计算，单位制水成本为：。表6.1 G市给水工程投资估算序号估算金额/万元备注工程项目及费用名称建筑安装工程费用设备购置费其他费用合计1234567A.工程费用1取水工程905.22250.381155.60综合指标2配水井6.00粗估3管式混合器6.00粗估4折板絮凝池平流沉淀池568.1792.10660.27分项指标5V型滤池520.021297.281817.30分项指标6臭氧接触池148.2123.00171.21粗估7中间提升泵房20.00粗估8活性炭滤池462.24314.16776.40分项指标9清水池371.42371.42分项指标10吸水井62.6862.68分项指标11二级泵房211.86108.88320.74分项指标12排泥池184.685.74190.42分项指标13辐流式浓缩池37.028.5245.54分项指标14污泥提升泵房30.00粗估15贮泥池16.00粗估16脱水机房15.8732.0647.93分项指标17加药间24.892.9527.84分项指标18加氯间28.6347.3876.01分项指标19综合楼86.9325.56112.49分项指标20机修间12.590.8313.42分项指标21水表间、泥木工间30.00粗估22电修间18.00粗估23配电间12.87100.39113.26分项指标24车库3.00粗估25仓库21.290.3821.67分项指标26食堂、浴室37.2813.6850.96分项指标27传达室2.00粗估28职工宿舍36.004.4240.42分项指标29管配件堆场1.80粗估30砂石滤料堆场1.20粗估31运动场地4.00粗估32围墙绿化70.00粗估33输配水管道3474.13474.1分项指标34合计7221.972327.719757.68B.其他费用征地、拆迁费337333按每亩15万计算供电增容费68.30*0.7%工程设计费97.58*1.0%可行性研究、环境评估费117.09*1.2%工程勘测费19.52*.02%预算编制费11.71*1.0%竣工图编制费1.17*1%设备及三材标书编制费11.71*10%建设单位管理费195.15*2%生产人员培训费48.79*0.5%办公、及生活用具购置费0.98*0.01%工器具及生产用具购置费46.55设备购置费*2%工程建设监理费126.85*1.3%工程质量监理费24.39*0.25%联合试运转费9.76*0.1%合计5842.19=（1-15）C.基本预备费3808.80（+）*10%D.价差预备费不计E固定资产投资19408.67+F.贷款利息291.13贷款利率取1.5%G工程建设总投资19699.80+7 环境保护与劳动安全保护7.1 环境保护本工程投产后主要污染来自以下三个方面：（1）机泵产生的噪声；（2）加氯间及氯库可能因发生事故而引起氯气外溢；（3）沉淀池及滤池排污。各种污染采取的环境保护措施如下：（1）机泵噪音防治设计选用噪音较小的水泵，由于机泵在室内运转，对室外影响不大，为尽量减少对周围的影响，应加强机房周围绿化隔离带的设置。（2）对用氯安全的防护措施本设计设置了轴流风机加强通风，采用了进口加氯机，并设置了漏氯报警仪、漏氯吸收装置，一旦发生泄氯事故，可自动报警，有效保障用氯安全。（3）沉淀池及滤池排污平流沉淀池排泥水经排泥槽汇集集中处理后外运；滤池反冲洗水集中排入回收水池，上清液经回收泵送回原水配水井再次进行处理，底部沉泥由回收水池的放空管直接排入厂区下水道。7.2 劳动安全保护新水厂应按水厂特点致力改善操作人员的工作环境。（1）噪音泵站的噪声源是机房内运转中的水泵与电机。按工业企业噪声卫生标准规定，工厂每班与噪声接触时间不得超过12h。一般水泵值班工在机房巡检时间不会超过2h。应在控制间与机房之间做好隔音设施来抑制噪声污染，使工人在巡检之间得到较安静的环境。（2）防暑降温机房热源产生于电机，应保证泵房有良好的自然通风设施，但夏季要求机房内外温差不超过两度是有困难，因此控制室可装置空调来达到卫生标准要求。对因工作需要在夏季长时间露天作业者，应搭凉棚作业，避免曝晒。（3）电气电气设备接地线必须按接地保护规程办理。电气防火安全措施：采用干式灭火机，安置在配电间值班室内。小 结毕业设计已经接近了尾声，通过此次毕业设计，我认为使我在以下两方面有所收获：一是使我对本专业特别是给水工程的基本理论、基本知识有了更系统、更透彻的掌握，对实际工程的分析解决能力有了很大提高；二是动手能力得到提高，能熟练运用计算机绘图软件进行给水工程初步设计图纸的绘制。作为从事工程设计的专业人才，动手与分析解决实际问题的能力的培养永远是最重要的。在此次水厂设计中，有意识的增加了国内设计实例较少，但将来有很大的发展前景的领域深度处理工艺及水厂排泥水处理工艺。在这些方面国内起步较晚，相关设计资料较少、很多还只是经验设计，希望能起一个抛砖引玉的作用。设计过程中，我也发现了一些不足，诸如思考问题不全面，预见性不高，对一些附属构筑物缺乏概念，缺少实践经验，设计过程中有些细节比较盲目等等，今后在工作和学习中一定会加以注意、改进。致 谢毕业设计接近了尾声，在设计过程中，我参阅了大量资料与文献，更得到了许多老师、同学的大力支持与帮助，才使本次设计得以顺利完成。首先我要感谢我的指导老师XXX老师，在此次毕业设计过程中，X老师自始至终都给予我很大的指导与帮助；同时我还要感谢给水组的XX老师、XX老师、XXX老师和童丽老师，在设计过程中，各位老师都给予我悉心的指导，使我对给水工程设计有了更深的认识，也得到了一些宝贵的经验。同时，各位老师的严谨治学态度液深深地影响了我，使我懂得了工程设计来不得半点虚假，科学、认真、严谨是工程设计永恒不变的真理，这些将使我终身受益。在大学四年学习期间，我得到了许多老师和同学的热情帮助，在此向所有帮助、关心和鼓励过我的老师、同学和朋友致以诚挚的谢意。另外，衷心感谢我的家人，是他们最无私的奉献、无微不至的关怀和默默的支持给了我学习和工作上最大的动力。谢谢！最后再次感谢所有给予我支持、帮助的人！参考文献1 南国英，张志刚主编给水排水工程专业工艺设计北京；化学工业出版社，20042 钟淳昌主编净水厂设计北京：中国建筑工业出版社，19863 聂梅生总主编水工业工程设计手册水资源及给水处理北京：中国建筑工业出版社，20014 丁亚兰主编国内外给水工程设计实例北京：化学工业出版社，20005 李亚峰，尹士君主编给水排水工程毕业设计指南北京：化学工业出版社，20036 严熙世，范瑾初主编. 给水工程. 北京：中国建筑工业出版社，19997 谢水波，余健主编. 现代给水排水工程设计. 长沙：湖南大学出版社，20008 给水排水设计手册，第1，3，9，10，11册. 北京：中国建筑工业出版社，20049 余健，陈治安等编著. 给水排水项目经济评价与概预算. 北京：化学工业出版社，200210 蒋白懿，李亚峰等编著. 给水排水管道设计计算与安装. 北京：化学工业出版社，200511 尹士君，李亚峰等编著. 水处理构筑物设计与计算. 北京：化学工业出版社，200412 张智，张勤等编著. 给水排水专业毕业设计指南. 北京：中国水利水电出版社，200013 姜乃昌主编. 水泵及水泵站. 北京：中国建筑工业出版社，199814 金建华，王烽主编. 水力学. 长沙：湖南大学出版社，200415 何纯提著. 净水厂排泥水处理. 北京：中国建筑工业出版社，2006目 录1 设计水量计算11.1 近远期规划设计用水量计算11.1.1 最高日用水量计算11.1.2 最高日最高时用水量计算31.1.3 设计流量确定32 取水工艺计算52.1 设计流量52.2自流管设计计算62.3 取水头部设计计算73 输配水工艺计算83.1第一方案83.1.1节点流量计算83.1.1.1比流量计算83.1.1.2 沿线流量计算103.1.1.3 节点流量计算103.1.2初始流量分配133.1.3管径确定133.1.4管网水力计算173.2第二方案453.2.1节点流量计算453.2.1.1沿线流量计算453.2.1.2节点流量计算473.2.2初始流量分配483.2.3经济管径的确定493.2.4管网水力计算513.3 方案技术经济计算873.3.1 管道造价873.3.2常年运转动力费893.4新水厂取水水泵选配及一级泵站工艺布置903.4.1 一级泵站平面形状确定903.4.2 取水水泵选配913.4.3 一级泵站工艺布置设计计算933.5新水厂送水泵选配及二级泵站工艺布置1003.5.1 送水泵选配1003.5.2 二级泵站工艺布置设计计算1014 净水厂工艺设计计算1174.1 工艺流程方案1174.2水处理构筑物计算1204.2.1 配水井设计计算1204.2.2 混合工艺设计计算1224.2.3投药工艺及投药间的设计计算1234.2.4 反应（絮凝）工艺设计计算1274.2.4.1折板絮凝池的设计计算：1284.2.4.2栅条絮凝池设计计算:1364.2.5 沉淀工艺设计计算1424.2.6 过滤工艺设计计算1484.2.6.1 普通快滤池设计计算1484.2.6.2 V型快滤池设计计算1544.2.7 清水池设计1714.2.8加氯工艺及加氯间设计计算1734.2.9臭氧接触池前配水井设计1754.2.10臭氧化处理设计1754.2.11 生物活性炭滤池设计1844.3 供选方案技术经济比较计算1904.3.1 絮凝池供选方案技术经济比较计算1904.3.2 滤池供选方案技术经济比较计算1914.4水厂排泥水处理设计1934.4.1处理流程的确定1934.4.2排泥水处理系统构筑物设计计算1944.5 净水厂人员编制及辅助使用面积计算2004.6 净水厂绿化与道路设计2014.6.1 绿化设计2014.6.2 道路设计2024.7 净水厂总体布置设计计算2024.7.1 工艺流程布置设计2034.7.2 平面布置设计2034.7.3 水厂管线设计2044.7.4 高程布置设计计算2054.7.4.1水处理构筑物的高程布置设计计算2054.7.4.2排泥水处理构筑物的高程布置设计计算2135 给水工程投资估算及制水成本计算2165.1 工程投资估算2165.2 制水成本计算2201 设计水量计算1.1 近远期规划设计用水量计算1.1.1 最高日用水量计算 最高日用水量由综合用水量，包括居民生活用水和公共建筑及设施用水；工业企业生产用水和工作人员生活用水；浇洒道路和绿地用水；未预计水量及管网漏失水量。1综合生活用水量:该市人口现有20万,近期规划人口30万,远期50万，属中小型城市。综合用水指城市居民生活用水和公共建筑用水(包括团体单位用水),但不包括浇洒道路、绿地用水和其它市政用水。对于城市给水系统应参照综合生活用水定额表中的规定选用。选用时应按地理分区、城市大小、城市发展情况、经济水平、人民生活及住房条件等选用具体的数值。并考虑城市近期发展与远期规划，结合现状和附近的地区用水情况，还要估计到水资源和水价的影响。该市位于湖南南部，属一区，综合生活用水量定额最高日用水量应为：220370L/（人.天）。考虑到该市是湖南省重要的有色金属、建材、农副产品加工基地；湖南及湘粤、赣边境重要商贸、金融、信息中心及著名风景旅游地，经济发达，人们生活水平较高，公路、铁路较发达，流动人口较多，且水资源又较丰富，水质及取水条件较好。同时参照相邻用水量较大及较小的城市，选取用水量定额为：320L/（人.d）,同时自来水普及率采用95。故该市近期综合生活用水量最高日为：32030104/10000.95=91200m3/d远期综合生活用水量最高日为：32050104/10000.95=152000m3/d2工业企业生产用水及工作人员生活用水量: G市工业企业较多，工业用水比重较大，但比较突出的用水大户只有冶炼厂、化肥厂和玻璃厂。它们的生产用水量（包括职工上班生活用水）如表1所示。则近期远期表1序号厂名最高日用水量（m3/d）附居住区人数（人）近期远期1冶炼厂120001600020002化肥厂100001400018003玻璃厂2000300010003消防用水量:参照城镇、居住区室外消防用水量可以看出，人数30万时，室外消防考虑同时发生两次，每次用水量为55。因此消防用水量。4浇洒道路与绿地用水量Q4:考虑当地气候等情况，浇洒道路取2.0L/(次.m2),每日按一次计；绿地用水根据土壤和气候条件，一般平均取2.0L/(次.m2). 道路面积近期取60ha，绿地取100ha；远期为近期的两倍。则近期远期5未预见水量及管网漏失水量Q5：这部分供水量按正常最高日用水量的1525计算，本设计取20，则为近期远期6总计：近期最高日用水量：取150000m3/d。远期最高日用水量：，为便于近远期相结合，取240000m3/d。1.1.2 最高日最高时用水量计算根据室外给水设计规范4.0.9款规定：城市供水的时变化系数、日变化系数应根据城市性质和规模、国民经济和社会发展、供水系统的布局，结合现状供水曲线和日用水变化分析确定，在缺乏实际用水量的情况下，最高日城市综合用水的时变化系数宜为1.2-1.6;日变化系数为1.1-1.5.本设计取1.44。则最高时用水量为：1.1.3 设计流量确定1. 新水厂取水构筑物、一级泵站和净水构筑物设计流量取水构筑物、一级泵站和净水构筑物等按最高日平均时流量加上水厂自用水量计算，即：式中新水厂所供给的最高日平均时流量，m3/d； 考虑水厂自身用水量的系数，以供沉淀池排泥、滤池冲洗等用水，其值取决于水处理工艺、构筑物类型及原水水质等因素，一般在1.051.10之间。为安全计，本设计取=1.07； 一级泵站每天工作的小时数，h，按24h计。于是，新水厂取水构筑物、一级泵站和净水构筑物设计流量为：近期 远期 新水厂取水构筑物、一级泵站和净水构筑物的土建按照远期处理规模进行设计，水处理构筑物以及内部设备等按照近期处理规模设计。2.新水厂二级泵站设计流量二级泵站的设计流量与管网中是否设置水塔或高地水池有关，当管网内不设水塔时，任何小时的二级泵站供水量应等于用水量。这时，二级泵站应满足最高日最高时的水量要求，否则就会存在不同程度的供水不足现象；相反当管网中设置水塔或高地水池时，二级泵站一般采取分级供水，此时二级泵站的设计流量为最高一级的供水线。根据G市的规划图，附近无高地可以利用，而建造水塔的造价较高，同时水塔如果容积取小，起不到很大的调节水量的作用，若取大，则相应增加造价；并且水塔的存在对整个管网的水质是起负面影响的，使水龄增长。因此本设计不推荐采用设水塔或高地水池。所以二级泵站的设计流量为最高时流量。为了节省能量，二级泵站考虑采用变频供水。3. 配水管网设计流量配水管网按最高日最高时用水量计，即：4.清水池和水塔调节容积水塔和清水池的调节容积的计算，通常采用两种方法：一种是根据24h供水量和用水量变化曲线推算，一种是凭经验估算。由于缺乏用水量变化规律资料，故按经验估算，取最高日用水量的1020。本设计取10。清水池中除贮存调节用水以外，还存放消防用水和水厂生产用水，因此清水池有效容积等于：式中，调节容积，；消防贮水量，按2小时火灾延续时间计算；水厂冲洗滤池和沉淀池排泥等生产用水，等于最高日用水量的510；安全贮量，。取708则。2 取水工艺计算新水厂选用郴江作为供水水源，取水构筑物位置拟定在拟建水厂的郴江上游。根据所确定的取水位置，综合取水量、水质和供水安全可靠的要求，结合河床地形、河床淤积、水位变幅、冰冻和航运等情况以及施工条件，本设计采用河床式自流管取水构筑物形式。河床式取水构筑物是由泵房、集水井、自流管、取水头部和进水孔等组成。河水经取水头部的进水孔流入，沿进水管流至集水间，然后由泵抽走。2.1 设计流量新水厂取水构筑物按远期处理规模进行设计，设计流量按新水厂远期供给的最高日平均时流量加上水厂自用水量（按7%计）计，即：根据郴江市区段水文站历年特征值：最高水位为150.83m，最低水位为140.30m，多年平均流量为9.22，完全满足需水量要求。2.2自流管设计计算1. 设计流量确定自流管根数应根据取水量、管材、施工条件、操作运行要求等因素，按最低水位通过水力计算确定。自流管一般不得少于2根，当事故停用一根时，其余管能满足事故设计水量要求（一般为7075的最大设计流量）。同时自流管的管径应按正常供水时的设计流量和流速确定。本设计自流管取2根，按远期流量设计。则每根管的设计流量为： 2. 管材选择自流管管材有钢管和钢筋混凝土管，采用钢管可以减少接头，方便施工，但需做好防腐措施；而混凝土管由于单节管长较短，接头多，施工麻烦，但它耐腐蚀性能良好。在实际中，一般大中型取水构筑物均采用钢管，故本设计推荐采用钢管。3. 管径确定自流管的设计流量，查设计手册水力计算表，采用钢管时，管内流速，。4. 校核管内最小流速自流管内流速应考虑不产生淤积，一般不宜小于。由于自流管按远期设计，所以近期时流速较低。当每根自流管内通过近期设计流量的50%时，管内的流速最小，此为最不利工况。此时每根自流管内通过的流量为：查水力计算表，当采用钢管时，管内流速，满足不淤流速的要求。2.3 取水头部设计计算1. 取水头设计要点取水头部应满足以下要求：（1）取水头部应设在稳定河床的主流深处，有足够的水深。（2）应结合当地施工条件、施工力量和施工方法，考虑便于施工的形式。（3）为防止船只、木筏碰撞，在其上游或周围设置航标加以保护。（4）取水头部至少分成两格（个），以便于检修和清洗。（5）因局部冲刷，应采取适当的护底措施，并使取水头部的基础和埋没在冲刷深度以下，在冲刷范围内沉排抛石，加固保护。（6）进水口的朝向，应视河水所含杂质、冰凌、流速、水深等条件而定，一般多朝向下游或垂直于水流方向。2.取水头部设计计算（1）取水头部选型取水头部形式很多，可分为固定式和移动式。常用的有喇叭管、蘑菇型、鱼形罩、箱式、桥墩式等。每种类型有它的适用条件，具体选用哪种型式应参照已有的工程实例。本设计在湖南郴州，在中南地区，菱形箱式取水头部应用较普遍，效果较好。因此本设计推荐采用菱形箱式取水头部。菱形箱式取水头部由周边开设进水孔的钢筋混凝土箱和设在箱内的喇叭管组成。由于进水孔总面积较大，能减少冰凌和泥沙的进入量。同时菱形水力条件较好，施工条件和设备安装较方便。（2）取水头部格栅设置取水头部采用菱形箱式取水头部，双面进水。进水孔上设置格栅，共四个。栅条形状采用矩形。设计流量为。进水孔的面积：式中进水孔的面积，；Q进水孔的设计流量，；进水孔设计流速，当江水有冰絮时，采用0.20.6m/s；无冰絮时采用0.41.0m/s。当取水量较小，江河水流速度较小、泥沙和漂浮物较多时，可取小值。反之，可取大值，此处；栅条引起的面积减小系数，为栅条净距，一般采用30120mm，此处取50mm,为栅条厚度，一般采用10mm，则；格栅阻塞系数，采用0.75;代入相关数据得，每个进水口的面积为：进水孔尺寸采用格栅尺寸选用（标准尺寸）3 输配水工艺计算考虑到G市西高东低，地形高差有40多米。因此，决定方案一为管网中不分区，两个水厂同时向管网供水；方案二则为分区供水，具体考虑在旧水厂处进行分区供水，使得高区由两水厂供水，形成多水源供水局面；低区则只由旧水厂供水。在高区与低区管网之间设连接闸阀，正常时关闭，事故时打开，高区管网中水可供应到低区，从而提高供水的可靠性。两种方案中，管网的布置形式相同，只是有无分区的区别。3.1第一方案3.1 .1节点流量计算3.1.1 .1比流量计算比流量的计算有两种方法，一是按管段的计算长度计算；一是按管段的供水面积计算。第一种方法存在一定的缺陷，它忽视了沿线供水人数和用水量的差别，所以与实际配水量并不一致；而第二种虽然较精确，由于复杂在实际中很少采用，本设计采用第一种方法。以单位长度管段计的比流量按下式计算：式中比流量，；管网总用水量，；各大用户集中用水量总和，；管网各管段计算长度之和，。计算长度是指用来计算比流量和沿线流量的管段长度。当管段沿两侧配水时，计算长度等于管段实际长度；沿一侧配水时，为管段实际长度的一半；不配水时，计算长度为0。最高用水时，；包括冶炼厂、化肥厂、玻璃厂、火车站。在最高时它们的用水量分别为：冶炼厂 化肥厂 玻璃厂 火车站 各大用户集中用水量总和为：经计算，管网中管段计算长度之和因此，比流量为：3.1.1.2 沿线流量计算各管段沿线流量按下式计算：式中沿线流量，；该管段的计算长度，。根据上述公式，管网中每一管段的沿线流量计算结果如表3.1所示。3.1.1.3 节点流量计算管网中任一节点的节点流量等于与该节点相连各管段的沿线流量总和的一半，即： 根据上述公式，管网中每一管段的节点流量计算结果如表3.2所示。冶炼厂的集中流量为，分配在节点3（）和节点4（）上；化肥厂的集中流量为，假定在节点7流出；玻璃厂的集中流量为，分配在节点10（）和节点11（）上；火车站的集中流量为，分配在节点23()和节点24()上。 表3.1管段编号实际长度(m)计算长度(m)比流量(L/(m.s)沿线流量(L/s)1-24704700.0627683134582624029.51-3136013600.0627683134582624085.41-8188013900.0627683134582624087.22-89309300.0627683134582624058.42-73103100.0627683134582624019.53-46206200.0627683134582624038.93-18213016900.06276831345826240106.13-5150015000.0627683134582624094.25-66606600.0627683134582624041.46-76506500.0627683134582624040.85-172402400.0627683134582624015.117-18130013000.0627683134582624081.68-913809300.0627683134582624058.47-9137013700.0627683134582624086.09-101301300.062768313458262408.26-10160016000.06276831345826240100.45-14100010000.0627683134582624062.811-148006500.0627683134582624040.810-117407400.0627683134582624046.410-12145014500.0627683134582624091.011-1213606800.0627683134582624042.712-136506500.0627683134582624040.816-174504500.0627683134582624028.215-169609600.0627683134582624060.314-157707700.0627683134582624048.316-206906900.0627683134582624043.320-196506500.0627683134582624040.818-194004000.0627683134582624025.115-27121012100.0627683134582624075.927-213003000.0627683134582624018.820-212502500.0627683134582624015.721-22106010600.0627683134582624066.522-233403400.0627683134582624021.323-19133013300.0627683134582624083.523-24295021500.06276831345826240135.022-243503500.0627683134582624022.024-255505500.0627683134582624034.525-266706700.0627683134582624042.126-278708700.0627683134582624054.626-30120012000.0627683134582624075.325-293003000.0627683134582624018.825-284004000.0627683134582624025.1表3.2节点编号与节点相连管段节点流量(L/s)节点编号与节点相连管段节点流量(L/s)11-8,1-2,1-3-1398.9 1615-16,16-17,16-2065.9 21-2,2-8,2-753.7 1716-17,5-17,17-1862.5 31-3,3-4,3-5,3-18231.8 1817-18,18-19,3-18106.4 43-488.9 1918-19,19-23,19-2074.7 53-5,5-6,5-17,5-14106.7 2020-21,16-20,20-1949.9 65-6,6-7,6-1091.3 2120-21,21-27,21-22-949.5 76-7,2-7,7-9188.8 2221-22,22-23.22-2454.9 81-8,2-8,8-9102.0 2322-23,19-23,23-24125.7 98-9,9-10,7-976.3 2423-24,22-24,24-25101.5 109-10,10-11,10-12,6-10134.6 2524-25,25-26,25-28,25-2960.3 1110-11,11-12,11-1476.5 2625-26,26-27,26-3086.0 1211-12,12-13,10-1287.2 2726-27,15-27,27-2174.7 1312-1320.4 2828-2512.6 1411-14,5-14,14-1575.9 2925-299.4 1514-15,15-16,15-2792.3 3026-3037.7 3.1 .2初始流量分配最高用水时，管网总供水量为，由于老水厂的供水规模为6万吨/天，新水厂供水规模为9万吨/天，供水规模之比为2：3，则新水厂二级泵站的供水量为（按最高用水时管网总供水量的60%计），老水厂的供水量为，根据两水厂的供水量划分供水区域，初步确定供水分界线。两者的分界线通过5、14、17节点。在老水厂供水区域内进行初始流量分配时，为安全可靠起见，在主要供水干线21201617和2127159和21222425上分配大致相近的流量，而大部分连接管上分配较少的流量。在新水厂供水区域内进行初始流量分配时，出于同样的原因，在两条主要供水干线1276和1318及189上分配大致相近的流量；对于连接管28、610（也可看成是干管），因事故时它们转输的流量较大，故也分配较多的流量。从老水厂至管网的两条输水管，为供水安全计，平均分配流量；出于同样考虑，从新水厂至管网的两条输水管也分配相等的流量。3.1 .3管径确定最高用水时初始流量分配完成后，即可进行输配水管网各管段管径的计算。1. 环状管网各管段管径确定环状管网各管段管径可按简化公式计算：式中该市给水管道拟采用球墨铸铁管材，并以海曾-威廉公式进行管网水力计算。因此上式中：，。为求经济因素，作如下假定：，因此：上述各物理量的物理意义：管段计算流量，；经济因素，由计算；管段计算管径，m；，分别为水头损失计算公式中的指数；水头损失计算公式的系数；泵站供水能量变化系数；电价，元/度，设计任务书提供数据：；，分别为敷管单价公式中的系数和指数；水泵站总效率，%；年平均维修费用的费率，%；投资回收系数；基准收益率，%，目前我国自来水行业的通常取8%；项目计算期，a，给水排水工程项目方案合理的计算期为2025 a。按最高用水时的初始分配流量，应用式即可得各管段计算管径，然后就近取标准管径。以管段12为例：实际取标准管径800mm。个别管段进行了适当的放大，是因为在消防时通过的流量较大，水头损失较大。2. 树状管网各管段管径确定树状管网除1213管段（控制点所在管段）外，其余均为起点水压已知的管段。对于起点水压已知的管段，为了充分利用现有水压进而降低管网造价，各管段管径仍按式计算，再在管网平差中，通过调整管径，使得树状管网在满足末端最小服务水头的同时，管段的造价最低。但此法确定的管径不利于给水管网的远期扩建。通过上述方法确定的管网各管段管径如表3.3所示。表3.3管段编号初分流量(L/s)经济管径(m)选用管径（mm）1-2578.20.7690898001-3470.70.7033927001-83500.61856002-8900.3430043502-7434.50.6793767003-488.90.3411783503-18800.3259083003-5700.3075533005-644.40.2524022506-7215.70.5012865005-1717.80.16973620017-1818.90.1742122008-93380.6092046007-9300.2129042509-10291.70.5714646006-10800.3259083505-1410.10.13272220011-14530.27256625010-11187.10.47126845010-12500.26575925011-1257.60.28259430012-1320.40.18008525016-1725.60.19873920015-16200.17854320014-15330.22189720016-2071.50.31039730020-191500.42815740018-1945.30.25461125015-27145.30.42228140027-213800.64097960020-21271.40.55384860021-22298.10.57687360022-231200.38862940023-19300.21290420023-2424.30.19429320022-24123.20.39309440024-25460.25631125025-2636.30.23127125026-271600.44032245026-3037.70.23510125025-299.40.12864820025-2812.60.146096200新水厂输水管7500.861037800旧水厂输水管5000.7220747003.1 .4管网水力计算本设计采用美国环保署开发的水力平差软件EPANET进行平差.该软件采用的是节点水压法，节点方程法最为常用，且该法具有计算准备工作较少，通用性较强等优点。只需将管段的管径、管长、粗糙系数；节点的地形标高、节点流量输入即可。 1. 最高用水时管网平差（1）管网平差最高用水时老水厂和新水厂同时向管网供水，其中老水厂的二级泵站供水量为，新水厂的二级泵站供水量为。老水厂清水池池底标高为163.40m，新水厂池底标高取170.00m。控制点设在节点13处，服务水头为28m（按6层楼考虑），系数C取130（按球墨铸铁管考虑）。利用EPANET管网平差计算软件进行平差，最高时管网平差结果如图3.4和表3.5和表3.6所示。图3.4最高时管网平差示意图表3.5方案一最高时节点水压、自由水头计算节点编号地形标高/m节点流量/L/s节点水压/m自由水头/m备注1173.6-1398.9213.7240.12新水厂接入点2171.653.7212.3240.723170231.8211.4141.41417188.9209.938.95165.3106.7206.2740.976167.591.3209.3541.857170188.8211.1241.128171.25102209.9338.68916976.3207.3138.3110170134.6207.1137.1111170.576.5205.3734.8712171.187.2201.7930.6913200.220.4200.228.00控制点1416875.9203.9735.971516692.3206.7940.791616365.9206.6543.651716562.3205.1540.1518161106.4205.8844.8819159.874.7207.948.120161.549.9209.9748.4721163-949.5210.3447.34旧水厂接入点22156.854.9206.3349.5323157125.7205.6348.6324155101.5204.8749.8725150.560.3203.2152.712616286207.1945.1927163.574.7209.5646.0628145.912.6202.8156.91291559.4203.0348.0330166.237.7204.1137.91表3.6方案一最高时管网平差结果管段编号起始节点终止节点管长/m管径/mm粗糙系数流量/L/s流速/m/s水力坡度m/km水头损失/m1121365020013020.40.652.441.58621112136030013061.810.872.643.590431012145025013045.790.933.685.33641011740450130169.031.062.361.74645910130600130283.611.510.19636891380600130320.51.131.92.6227181880600130331.141.172.023.797682893035013091.360.952.572.3901912470700130614.551.62.991.405310131360700130453.211.181.72.3121127310600130469.491.663.851.19351279137025013039.40.82.783.80861376650500130241.291.232.731.774514610160035013065.810.681.42.2415111480025013030.710.631.751.4166566030013084.181.194.673.082217514100020013019.770.632.32.318151477020013025.420.813.662.81821951724020013028.930.924.661.11842015169602001304.460.140.150.14421161745020013024.130.773.331.498522181713002001309.240.290.560.72823318213030013061.290.872.65.5382435150030013071.221.013.435.145253462035013088.90.922.441.512826191840025013054.351.115.052.02271923133020013016.830.541.712.2743282019650400130145.881.163.182.06729201669030013085.571.214.823.32583027151210400130122.180.972.292.7709312120250600130281.3511.490.3725322127300600130379.921.342.60.78332726870450130183.051.152.732.3751342630120025013037.70.772.563.07235262567025013059.351.215.943.97983625293002001309.40.30.580.17437252840020013012.60.410.438242555020013022.950.733.031.66653921221060500130288.221.473.794.0174402224350350130118.411.234.151.4525412223340400130114.910.912.050.69742232429502001306.040.190.260.767 （2）二级泵站最高时扬程计算假定二级泵站内管路的水头损失为2.00m（粗估），另取2.00m的安全水头，则最高用水时二级泵站所需扬程为：新水厂最高时所需扬程其中0.5为输水管损失。旧水厂最高时所需扬程为其中0.5为输水管损失。（3）二级泵站水泵选型根据最高时的设计流量和设计扬程进行初步选泵，并对最高时、消防时、事故时进行校核。查给排水设计手册之常用设备，考虑水泵组合方案能适应管网用水量的变化，同时管理运行方便进行选泵。新水厂设计流量为1500L/s，设计扬程为48.22m，最后决定选用6台350S44离心泵，5台运行，1台备用；老水厂的原有泵不能满足要求，需进行换泵，其设计流量为1000 L/s,设计扬程为51.44m，选用5台350S44，4台运行，1台备用。2最高时校核最高时校核的目的是为了确定两水厂所选的水泵能否合理的协同工作，当实际校核流量的偏差在设计流量的10以内时，初选水泵满足要求，否则须进行换泵。最高时校核的结果见图3.6和表3.7、3.8。表3.7 方案一最高时校核节点水压、自由水头计算节点编号地形标高/m节点流量/L/s节点水压/m自由水头/m备注1173.6101.1216.4342.832171.653.7215.0243.423170231.8214.1444.14417188.9212.6341.635165.3106.7208.9743.676167.591.3212.0544.557170188.8213.8343.838171.25102212.6341.38916976.32104110170134.6209.8139.8111170.576.5208.0537.5512171.187.2204.4733.3713172.220.4203.9331.731416875.9206.5838.581516692.3209.1543.151616365.9209.146.11716562.3207.8842.8818161106.4209.0648.0619159.874.7210.0650.2620161.549.9212.2650.762116350.5212.6449.6422156.854.9208.6151.8123157125.7207.9150.9124155101.5207.1652.1625150.560.3205.5552616286209.4947.4927163.574.7211.8648.3628145.912.6205.159.2291559.4205.3250.3230166.237.7206.4140.2131163.40213.0549.65旧水厂输水管节点32161.4#N/A161.40旧水厂清水池331740216.7742.77新水厂输水管节点34168.8#N/A168.80新水厂清水池表3.8 方案一最高时管网校核结果管段编号起始节点终止节点管长/m管径/mm粗糙系数流量/L/s流速/m/s水力坡度m/km水头损失/m备注1121365025013020.40.420.820.53321112136030013061.770.872.633.576831012145025013045.830.933.685.33641011740450130169.771.072.381.76125910130600130284.21.011.520.19766891380600130321.031.141.92.6227181880600130331.531.172.023.797682893035013091.490.952.572.3901912470700130614.911.631.4110131360700130450.661.171.682.28481127310600130469.721.663.851.19351279137025013039.470.82.793.82231376650500130241.451.232.731.774514610160035013066.010.691.412.25615111480025013031.510.641.841.472166566030013084.141.194.673.082217514100020013020.220.642.42.418151477020013024.180.773.342.57181951724020013028.640.914.571.09682015169602501304.310.090.050.04821161745020013021.660.692.721.224221817130020013012.010.380.911.18323318213030013058.540.832.385.06942435150030013071.411.013.445.16253462035013088.90.922.441.512826191840030013059.860.852.480.992271923133020013016.330.521.612.1413282019650400130150.891.23.392.203529201669030013083.241.184.583.16023027151210400130120.790.962.252.7225312120250600130284.0411.520.38322127300600130378.591.342.580.774332726870450130183.11.152.732.3751342630120025013037.70.772.563.07235262567025013059.41.215.953.98653625293002001309.40.30.580.17437252840020013012.60.410.438242555020013022.90.733.021.6613921221060500130288.671.473.84.028402224350350130118.381.234.151.4525412223340400130115.390.922.060.700442232429502001306.020.190.250.737543200700130500.91.32.050.41旧厂输水管44200700130500.91.32.050.41旧厂输水管45#N/A#N/A#N/A1001.80-51.65旧水厂泵46150800130749.11.492.250.3375新厂输水管47150800130749.11.492.250.3375新厂输水管48#N/A#N/A#N/A1498.20-47.97新水厂泵图3.6最高时校核示意图3消防时校核：消防时老水厂和新水厂同时向管网供水，管网用水量为，其中为2处室外消防用水量，分别布置于节点3（冶炼厂）和控制节点13上。校核结果显示此时老水厂二级泵站供水量为，新水厂二级泵站供水量为。控制点仍在节点13处，服务水头为18.57m，满足常低压消防体制10m服务水头要求。具体各管段的校核结果见图3.9和表3.10。表3.10 方案一消防时校核节点水压、自由水头计算节点编号地形标高/m节点流量/L/s节点水压/m自由水头/m备注1173.6101.1214.941.32171.653.7213.441.83170286.8212.1642.16417188.9210.6439.645165.3106.7207.2841.986167.591.3210.2442.747170188.8212.1442.148171.25102210.6139.36916976.3207.5138.5110170134.6207.2637.2611170.576.520534.512171.187.2196.7925.6913172.275.4190.7718.571416875.9204.2636.261516692.3208.4342.431616365.9208.3845.381716562.3206.641.618161106.4208.1547.1519159.874.7209.4349.6320161.549.9211.8550.352116350.5212.2749.2722156.854.9208.2151.4123157125.7207.550.524155101.5206.7651.7625150.560.3205.154.62616286209.0847.0827163.574.7211.4647.9628145.912.6204.758.8291559.4204.9249.9230166.237.7206.0139.8131163.40212.6949.29旧水厂输水管节点32161.4#N/A161.40旧水厂清水池331740215.2741.27新水厂输水管节点34168.8#N/A168.80新水厂清水池表3.11 方案一消防时管网校核结果管段编号起始节点终止节点管长/m管径/mm粗糙系数流量/L/s流速/m/s水力坡度m/km水头损失/m备注1121365025013075.41.549.266.0221112136030013096.651.376.038.2031012145025013065.951.347.2210.4741011740450130194.811.223.072.275910130600130318.571.131.880.246891380600130351.111.242.253.117181880600130353.761.252.284.2982893035013099.351.0332.79912470700130636.081.653.191.5010131360700130496.451.292.022.751127310600130483.031.714.061.261279137025013043.760.893.384.631376650500130250.471.282.921.9014610160035013076.780.81.862.9815111480025013021.650.440.920.74166566030013082.381.174.492.9617514100020013022.880.733.023.0218151477020013031.3615.414.171951724020013022.030.72.810.672015169602501304.60.090.050.0521161745020013026.430.843.941.77221817130020013013.840.441.191.5523318213030013051.520.731.884.002435150030013069.230.983.254.88253462035013088.90.922.441.5126191840030013068.720.973.211.28271923133020013015.420.491.451.93282019650400130158.841.263.732.4229201669030013087.731.245.043.483027151210400130128.261.022.513.04312120250600130296.471.051.640.41322127300600130386.051.372.680.80332726870450130183.091.152.732.38342630120025013037.70.772.563.0735262567025013059.391.215.953.993625293002001309.40.30.580.1737252840020013012.60.410.4038242555020013022.910.733.021.663921221060500130289.591.473.824.05402224350350130118.431.234.151.45412223340400130116.260.932.090.7142232429502001305.980.190.250.7443200700130511.311.332.130.43旧厂输水管44200700130511.311.332.130.43旧厂输水管45#N/A#N/A#N/A1022.610-51.29旧水厂泵46150800130-793.691.582.510.38新厂输水管47150800130793.691.582.510.38新厂输水管48#N/A#N/A#N/A1587.390-46.47新水厂泵图3.9消防时校示意图4事故时校核管网主要管线损坏时必须进行检修，在检修期间内供水量允许减少，一般按最不利管段损坏而需断水检修的条件，核算事故时的流量及水压要求。事故时，在满足各节点70的用水量的情况下，应满足28m（考虑6层）的水压要求。事故时校核时，各节点流量均改为最高时的70，最不利管段考虑9号管段。水泵考虑新水厂开4台泵，老水厂开2台泵。其结果显示，按最高时选的泵完全可以满足事故要求。结果见图3.12和表3.13和3.14。表3.13方案一最高时节点水压、自由水头计算节点编号地形标高/m节点流量/L/s节点水压/m自由水头/m备注1173.670.8218.8345.232171.637.6203.231.63170162.3216.746.7417162.2215.9244.925165.374.7203.4738.176167.563.9203.1435.647170132.2203.1433.148171.2571.4208.1336.88916953.4204.6735.671017094.2204.4534.4511170.553.6203.5333.0312171.161201.6930.5913172.214.3201.4129.211416853.1202.734.71516664.6204.3538.351616346.1204.3241.321716543.61203.3738.371816174.5205.5944.5919159.852.3205.645.820161.534.9206.1144.612116335.4206.2543.2522156.838.4204.2247.422315788203.8846.882415571.1203.4748.4725150.542.2202.5852.082616260.2204.6242.6227163.552.3205.8442.3428145.98.8202.3856.48291556.6202.4947.4930166.226.4203.0336.8331168.8#N/A168.80新水厂清水池32161.4#N/A161.40旧水厂清水池331740219.0145.01新水厂输水管节点34163.40206.4443.04旧水厂输水管节点表3.14 方案一事故时管网校核结果管段编号起始节点终止节点管长/m管径/mm粗糙系数流量/L/s流速/m/s水力坡度m/km水头损失/m备注1121365025013014.30.290.430.28211121360300130-43.160.611.361.8531012145025013032.140.651.912.7741011740450130-119.870.751.250.935910130600130-295.521.051.630.216891380600130-372.971.322.513.467181880600130-579.592.055.6910.70882930350130135.221.415.34.939124707001300000.00事故管段10131360700130432.511.121.562.12112731060013097.620.350.210.071297137025013024.050.491.121.531367650500130-10.530.050.010.0114106160035013049.310.510.821.3115111480025013023.110.471.040.831656660300130-25.120.360.50.33175141000200130-10.950.350.770.77181514770200130-19.040.612.151.66195172402001307.890.250.420.102015169602501303.670.070.030.03211617450200130-18.880.62.110.952218171300200130-16.840.541.712.22233182130300130-89.351.265.2211.1224351500300130-118.661.688.8213.232534620350130-62.20.651.260.78261918400250130-20.040.010.00271923133020013014.460.461.291.7228201965040013068.760.550.790.51292016690300130-61.30.872.61.793027151210400130-87.320.691.231.49312120250600130-164.960.580.550.14322127300600130-267.520.951.360.41332726870450130127.910.81.411.233426301200250130-26.40.541.331.60352625670250130-41.310.843.042.04362529300200130-6.60.210.30.09372528400200130-8.80.280.510.2038242555020013016.290.521.610.893921221060500130199.331.021.912.02402224350350130-83.030.862.150.7541222334040013077.90.6210.344223242950200130-4.360.140.140.4143200700130333.610.870.970.19旧水厂输水管44200700130333.610.870.970.19旧水厂输水管45150800130-541.451.081.230.18新水厂输水管46150800130541.451.081.230.18新水厂输水管图3.12方案一事故时管网校核图3.2第二方案考虑到第一方案中低区水压普遍过高，供水既不经济也不安全。所以第二方案在旧水厂处进行了分区处理。分区给水后，使管网的水压不超过进水管可以承受的压力，以免损坏水管和附件，并可减少漏水量；同时可以降低供水能量费用。考虑到第二方案与第一方案管网布置相同，管网的计算长度相等。故比流量不需另外计算。3.2 .1节点流量计算3.2 .1.1沿线流量计算 沿线流量的计算成果见表3.15。表3.15管段编号实际长度计算长度比流量QS沿线流量1-24704700.06276829.51-3136013600.06276885.41-8188013900.06276887.22-89309300.06276858.42-73103100.06276819.53-46206200.06276838.93-18213016900.062768106.13-5150015000.06276894.25-66606600.06276841.46-76506500.06276840.85-172402400.06276815.117-18130013000.06276881.68-913809300.06276858.47-9137013700.06276886.09-101301300.0627688.26-10160016000.062768100.45-14100010000.06276862.811-148006500.06276840.810-117407400.06276846.410-12145014500.06276891.011-1213606800.06276842.712-136506500.06276840.816-174504500.06276828.215-169609600.06276860.314-157707700.06276848.316-206906900.06276843.320-196503250.06276820.418-194004000.06276825.115-27121012100.06276875.927-213001500.0627689.420-212501250.0627687.821A-22106010600.06276866.522-233403400.06276821.323-19133013300.06276883.523-24295021500.062768135.022-243503500.06276822.024-255505500.06276834.525-266706700.06276842.126-27A8708700.06276854.626-30120012000.06276875.325-293003000.06276818.825-284004000.06276825.121A-27A3001500.0627689.420A-21A2501250.0627687.819A-20A6503250.06276820.43.2 .1.2节点流量计算 节点流量的计算成果见表3.16。表3.16节点编号与节点相连管段由沿线流量转化而来节点流量集中流量节点流量11-8,1-2,1-3101.1-1500-1398.921-2,2-8,2-753.753.731-3,3-4,3-5,3-18162.369.5231.843-419.569.488.953-5,5-6,5-17,5-14106.7106.765-6,6-7,6-1091.391.376-7,2-7,7-973.1115.7188.881-8,2-8,8-9102.0102.098-9,9-10,7-976.376.3109-10,10-11,10-12,6-10123.011.6134.61110-11,11-12,11-1465.011.576.51211-12,12-13,10-1287.287.21312-1320.420.41411-14,5-14,14-1575.975.91514-15,15-16,15-2792.392.31615-16,16-17,16-2065.965.91716-17,5-17,17-1862.362.31817-18,18-19,3-18106.4106.41918-19,19-2022.822.82020-21,16-20,20-1935.835.82120-21,21-278.6-1000-991.42221-22,22-23.22-2454.954.92322-23,19-23,23-24119.95.8125.72423-24,22-24,24-2595.75.8101.52524-25,25-26,25-28,25-2960.360.32625-26,26-27,26-3086.086.02715-27,27-2142.742.72828-2512.612.62925-299.49.43026-3037.737.721A21A-27A,20A-21A,21A-2241.941.927A21A-27A,26-27A32.032.020A20A-21A,19A-20A14.114.119A20A-21A,23-19A51.951.93.2 .2初始流量分配 最高用水时，管网总供水量为，其中一水厂二级泵站的供水量为，二水厂（新水厂）二级泵站的供水量为。对于低区管网，只由一水厂供应，供水量为628L/s；对于高区管网，两个水厂同时供水，其中一水厂供，二水厂供1500L/s。对于低区管网，属单水源供水的情况，初始分配流量时，主要考虑在几条干管上分配大致相近的流量，连结管分配较小的流量；而对于高区管网，是多水源供水情况，对于多水源供水的管网，应先根据每一水源的供水量划分大致供水范围，然后从每一水源开始，循主要水流方向，从供水经济安全角度考虑进行流量分配。3.2.3经济管径的确定 经济管径的计算公式同第一方案，不再详述。具体各管段的初分流量及经济管径的选用见表3.17。表3.17管段编号初分流量经济管径标准管径1-2598.20.7805259558001-3450.70.6902582477001-8350.00.6184998126002-880.00.3259076893502-7464.50.699354617003-488.90.3411781743503-1850.00.2657585662503-580.00.3259076893005-674.90.3167203453006-7245.70.5304389155005-1734.80.22707265125017-1836.40.2315470652508-9328.00.6013130496007-930.00.2129040782509-10281.70.5628758756006-1079.50.3250219043505-1413.40.15005269720011-1442.50.24765575525010-11176.60.45959994745010-1250.00.26575856625011-1257.60.28259433230012-1320.40.18008479320016-1763.90.29561857330015-1635.00.22763823225014-1520.00.17854338120016-20164.80.4460079545020-1942.80.24841311125018-1920.00.17854338120015-2777.30.321086535027-21120.00.38862866540020-21243.40.52827770650026-3037.70.2351012125025-299.40.12864807220025-2812.60.146096098200新厂输水管750.00.8610371800旧厂输水管186.00.470063737500（低区管网)21A-20A50.00.26575856625021A-22321.50.59611095660021A-27A203.00.48825308550020A-19A35.90.23016098325019A-2316.00.16205993720023-2440.00.24122325925022-2490.70.34415989535022-23175.90.45880824945024-2535.00.22763823225025-2812.60.14609609820025-299.40.12864807220025-2647.30.25943092925026-3037.70.2351012125026-27171.00.453215754450旧厂输水管308.20.5852779896003.2.4管网水力计算本设计采用解节点方程法对管网进行电算平差，因节点方程法最为常用，且该法具有计算准备工作较少，通用性较强等优点，具体使用EPANET管网平差软件。1低区管网11最高时平差：低区管网仅由旧水厂供水，供水量为628L/s。经EPANET软件计算，其结果见表3.18、3.19和图3.19。表3.18方案二低区管网最高时平差节点水压、自由水头计算节点编号地形标高/m节点流量/L/s节点水压/m自由水头/m备注2616286195.4733.4725150.560.3192.9942.49291559.4192.8137.8128145.912.6192.5946.6924155101.5194.339.322156.854.9195.9339.1323157125.7195.2438.2427A163.532197.5334.0321A163-586.1198.1235.1220A161.514.1197.0935.5919A159.851.9192.8633.0630194.2377194.22800控制点表3.19方案二低区管网最高时平差结果管段编号起始节点终止节点管长/m管径/mm粗糙系数流量/L/s流速/m/s水力坡度m/km水头损失/m备注1262567025013045.950.943.72.48225293002001309.40.30.580.173252840020013012.60.410.404242555025013036.350.742.41.3252224350350130125.651.314.631.6262223340450130155.160.982.010.6872324295025013012.20.250.320.94827A26870450130169.651.072.372.06921A27A300500130201.651.031.960.591021A221060600130335.711.192.072.191121A20A25025013048.740.994.131.031220A19A65020013034.641.16.54.23132319A133020013017.260.551.792.38142630120030013037.70.531.061.27图3.20低区管网平差示意图12初步选泵：旧水厂供水量为628L/s,设计扬程H=198.12+0.5+2-163.4=37.22m,考虑旧水厂原有的4台泵，最后决定选用3台350S44A,2台运行，1台备用。泵站内水泵选型工作完成后，然后求出单台水泵工作的特性曲线方程，便可根据上述计算方法核算各种典型工况下管网各节点的水压（包括自由水压）、各管段的流量以及水源的供水量。13最高时校核校核结果见表3.21、3.22和图3.23。表3.21方案二低区管网最高时校核节点水压、自由水头计算节点编号地形标高/m节点流量/L/s节点水压/m自由水头/m备注2616286195.5533.5525150.560.3193.0742.57291559.4192.937.928145.912.6192.6746.7724155101.5194.3939.3922156.854.9196.0139.2123157125.7195.3338.3327A163.532197.6234.1221A16341.9198.235.220A161.514.1197.1735.6719A159.851.9192.9533.1530166.237.7194.2928.09控制点表3.22方案二低区管网最高时校核结果管段编号起始节点终止节点管长/m管径/mm粗糙系数流量/L/s流速/m/s水力坡度m/km水头损失/m备注1262567025013045.950.943.72.48225293002001309.40.30.580.173252840020013012.60.410.404242555025013036.350.742.41.3252224350350130125.641.314.631.6262223340450130155.170.982.010.6872324295025013012.210.250.320.94827A26870450130169.651.072.372.06921A27A300500130201.651.031.960.591021A221060600130335.711.192.072.191121A20A25025013048.740.994.131.031220A19A65020013034.641.16.54.23132319A133020013017.260.551.792.38142630120030013037.70.531.061.27152006001303141.111.830.37输水管162006001303141.111.830.37输水管图3.23方案二低区管网最高时校核示意图14. 消防时管网校核考虑消防时流量有两处35L/s，分别放在控制点30和大流量较高节点26。利用节点方程法管网平差计算软件进行消防时管网核算，核算结果如表3.24和3.25及图3.26所示。表3.24方案二低区管网消防时校核节点水压、自由水头计算节点编号地形标高/m节点流量/L/s节点水压/m自由水头/m备注26162121190.1328.1325150.560.3188.5438.04291559.4188.3633.3628145.912.6188.1442.2424155101.5190.5835.5822156.854.9192.4135.6123157125.7191.7134.7127A163.532193.7630.2621A16341.9194.7131.7120A161.514.1193.6732.1719A159.851.9189.3929.5930166.272.7185.8619.66控制点表3.25方案二低区管网消防时校核结果管段编号起始节点终止节点管长/m管径/mm粗糙系数流量/L/s流速/m/s水力坡度m/km水头损失/m备注1262567025013036.250.742.391.60225293002001309.40.30.580.173252840020013012.60.410.4042425550250130-46.050.943.712.0452224350350130-134.021.395.221.8362223340450130156.240.982.040.69723242950250130-13.520.280.381.12827A26870450130229.951.454.173.63921A27A300500130-261.951.333.180.951021A221060600130345.171.222.182.311121A20A25025013048.9814.161.041220A19A65020013034.881.116.584.28132319A1330200130-17.020.541.742.31142630120030013072.71.033.564.27152006001303491.232.220.44输水管162006001303491.232.220.44输水管图3.26方案二低区管网消防时校核示意图15事故时校核 事故时，考虑6号管段关闭，水泵全部工作。校核结果见表3.27、3.28及图3.29。表3.27方案二低区管网事故时校核节点水压、自由水头计算节点编号地形标高/m节点流量/L/s节点水压/m自由水头/m备注2616260.2203.1241.1225150.542.21195.3644.86291556.6195.2740.2728145.98.8195.1549.252415571.05194.5739.5722156.838.4205.0648.262315787.99204.4747.4727A163.522.4205.2341.7321A16329.33205.7742.7720A161.59.87205.2543.7519A159.836.3203.1543.3530166.226.4202.4636.26控制点表3.28方案二低区管网消防时校核结果管段编号起始节点终止节点管长/m管径/mm粗糙系数流量/L/s流速/m/s水力坡度m/km水头损失/m备注1262567025013085.081.7311.587.76225293002001306.60.210.30.09325284002001308.80.280.510.204252455025013027.470.561.430.79522243504001300000.0062223340450130144.110.911.750.60723242950250130-43.580.893.359.88827A26870450130171.681.082.432.11921A27A300500130-194.080.991.820.551021A221060600130182.510.650.670.711121A20A25025013033.630.692.080.521220A19A65020013023.760.763.242.11132319A1330200130-12.540.40.991.32142630120030013026.40.370.550.6615200600130219.780.780.940.19输水管16200600130219.780.780.940.19输水管图3.29方案二低区管网事故时校核示意图16校核结论经过上面的三种典型工况校核，可以看出初选水泵完全满足条件，不需换泵。2高区管网21最高时平差最高时平差见表3.30、3.31和图3.32。表3.30方案二高区管网最高时平差节点水压、自由水头计算节点编号地形标高/m节点流量/L/s节点水压/m自由水头/m备注1217187.2200.7329.7311170.576.5204.333.810170134.6206.0536.051416875.9202.934.91516692.3204.8838.8827163.542.7207.5644.06916976.3206.2437.248171.25102208.7337.487170188.8210.7740.776167.591.3208.5841.082171.653.7211.4139.815165.3106.7206.2340.931716562.3205.5540.551616365.9206.3943.3920161.535.8207.6446.1421163-363.4208.345.319159.822.8204.3844.5818161106.4202.2241.223170231.8210.1540.151173.6-1398.9212.2338.63417188.9208.6337.63Tank 13200.2#N/A200.20假定水塔表3.31方案二高区管网最高时平差结果管段编号起始节点终止节点管长/m管径/mm粗糙系数流量/L/s流速/m/s水力坡度m/km水头损失/m备注1121365025013020.40.420.820.5321112135030013061.890.882.643.5631012145025013045.710.933.665.3141011740450130169.131.062.361.755910130600130279.110.991.470.196891380600130312.171.11.812.507181880600130316.991.121.863.5082893035013097.181.012.882.68912470800130653.61.31.750.8210131360700130428.311.111.532.081127310700130502.721.312.060.641279137025013043.250.883.314.531376650500130270.671.383.372.1914610160035013070.330.731.582.5315111480025013030.740.631.761.411665660350130109.051.133.562.3517514100020013024.140.773.333.3318151477020013021.020.672.581.991951724025013039.730.812.830.6820161596025013028.990.591.581.5221161745030013051.530.731.880.85221718130025010028.960.592.563.3323318213025013046.090.943.727.922435150030013061.520.872.613.92253462035013088.90.922.441.5126191840020013031.3515.42.1627201965025013054.151.15.013.26282016690450130146.420.921.811.25292120250500130236.361.22.630.66302127300400130127.041.012.470.74312715121035013084.340.882.212.67图3.32方案二高区管网最高时平差示意图22初选水泵：旧水厂供水量为372L/S,设计扬程为H=209.35+0.5+2-163.4=48.45m。选用3台300S58A,2台运行，1台备用。新水厂供水量为1500L/s,设计扬程为H=213.28+0.5+2-170.8=44.98m。根据设计流量及扬程，查给排水设备手册。最后待选方案如表3.33所示。表3.33 方案二新水厂二级泵站水泵配置方案方案水泵型号与台数典型工况开泵情况备注最高用水时消防时事故时方案一6台350S445台300S445台350S444台350S441台350S44备用方案二2台600S47 与2台350S441台600S47 与2台300S441台600S47 与2台350S441台600S47 与1台350S441台600S47备用方案一的优点是水泵型号单一，安装检修方便。其缺点是水泵组合方案较少，较难适应管网用水量的变化。方案二的优点是水泵组合方案较多，调度较方便，费用较低，泵站效率较高。其缺点是600S47型泵作为350S44型泵的备用泵偏大，造成能量浪费，增加运行成本，但短期影响不大。由以上分析比较可知，从技术、经济（定性）等方面综合考虑，方案二较好。因此以方案二作为一水厂二级泵站水泵配置的最优方案。23最高时校核最高时校核见表3.34、3.35和图3.36。表3.34方案二高区管网最高时校核节点水压、自由水头计算节点编号地形标高/m节点流量/L/s节点水压/m自由水头/m备注1217187.2202.9431.94控制点11170.576.5206.5236.0210170134.6208.2338.231416875.9205.2837.281516692.3207.6641.6627163.542.7210.4646.96916976.3208.4239.428171.25102210.8839.637170188.8212.942.96167.591.3210.7743.272171.653.7213.5341.935165.3106.7208.643.31716562.3208.1243.121616365.9209.1746.1720161.535.8210.5349.03211638.6211.2248.2219159.822.8207.1247.3218161106.4204.7943.793170231.8212.2942.291173.6101.1214.3440.74417188.9210.7839.78表3.35方案二高区管网最高时校核结果管段编号起始节点终止节点管长/m管径/mm粗糙系数流量/L/s流速/m/s水力坡度m/km水头损失/m备注1121365025013020.40.420.820.53211121350300130620.882.653.5831012145025013045.60.933.655.2941011740450130167.161.052.311.715910130600130276.770.981.450.196891380600130310.041.11.792.477181880600130315.311.121.843.4682893035013096.731.012.852.65912470800130648.631.291.730.8110131360700130424.951.11.512.051127310700130498.21.292.030.631279137025013043.020.883.284.491376650500130266.381.363.282.1314610160035013070.590.731.592.5415111480025013028.660.581.541.231665660350130104.491.093.292.1717514100020013024.090.773.323.3218151477020013023.150.743.082.371951724025013033.20.682.030.4920161596025013029.010.591.581.5221161745030013058.080.822.351.06221718130025010028.990.592.563.3323318213025013044.750.913.527.502435150030013059.50.842.463.69253462035013088.90.922.441.5126191840020013032.671.045.832.3327201965025013055.471.135.243.41282016690450130152.990.961.961.35292120250500130244.251.242.790.70302127300400130129.151.032.540.76312715121035013086.450.92.322.81322005001301910.971.770.35旧厂输水管332005001301910.971.770.35旧厂输水管361508001307451.482.230.33新厂输水管371508001307451.482.230.33新厂输水管24消防时校核消防时考虑两处消防流量，每处各55L/s。分别放在控制点13及大用户节点3处，最后平差结果见表3.37、3.38及图3.39。表3.37方案二高区管网消防时校核节点水压、自由水头计算节点编号地形标高/m节点流量/L/s节点水压/m自由水头/m备注1217187.2194.7823.7811170.576.5202.9732.4710170134.6205.1935.191416875.9202.3734.371516692.3206.0640.0627163.542.7209.1845.68916976.3205.4236.428171.25102208.3537.17170188.8210.7740.776167.591.3208.5341.032171.653.7211.4339.835165.3106.7206.541.21716562.3206.2541.251616365.9207.6844.6820161.535.8209.2347.73211638.62104719159.822.8205.5645.7618161106.4202.9341.933170286.8209.7739.771173.6101.1212.2838.68417188.9208.2637.2613172.275.4188.7716.57控制点表3.38方案二高区管网消防时校核结果管段编号起始节点终止节点管长/m管径/mm粗糙系数流量/L/s流速/m/s水力坡度m/km水头损失/m备注1121365025013075.41.549.266.0221112135030013096.891.376.068.1831012145025013065.711.347.1810.4141011740450130192.781.213.012.235910130600130311.381.11.80.236891380600130340.391.22.122.937181880600130337.641.192.093.93828930350130104.751.093.33.07912470800130668.421.331.820.8610131360700130474.081.231.852.521127310700130509.971.332.120.661279137025013047.290.963.95.341376650500130273.881.393.452.2414610160035013081.710.852.093.3415111480025013019.40.40.750.601665660350130100.861.053.082.0317514100020013027.110.864.134.1318151477020013029.390.944.83.701951724025013022.870.471.020.2420161596025013030.10.611.691.6221161745030013068.380.973.181.43221718130025010028.950.592.563.3323318213025013042.570.873.216.842435150030013055.810.792.183.27253462035013088.90.922.441.5126191840020013034.881.116.592.6427201965025013057.681.185.643.67282016690450130164.381.032.241.55292120250500130257.871.313.080.77302127300400130134.291.072.730.82312715121035013091.590.952.583.1232200500130200.381.021.930.39旧厂输水管33200500130200.381.021.930.39旧厂输水管36150800130790.621.572.490.37新厂输水管37150800130790.621.572.490.37新厂输水管图3.36方案二高区管网最高时校核示意图图3.39方案二高区管网消防时校核示意图25事故时校核：考虑9号管段关闭，各节点流量为最高时的70。新水厂运行1台350S44和1台600S47水泵，旧水厂运行2台300S58A。校核结果见表3.40、3.41和图3.42。表3.40方案二高区管网事故时校核节点水压、自由水头计算节点编号地形标高/m节点流量/L/s节点水压/m自由水头/m备注1217161.04205.2534.2511170.553.55207.1536.651017094.22207.8937.891416853.13207.0139.011516664.61211.0645.0627163.529.89213.2849.78916953.41208.0739.078171.2571.4210.9439.697170132.16207.1937.196167.563.91207.2439.742171.637.59207.2135.615165.374.69208.1542.851716543.61209.2544.251616346.13211.7748.7720161.525.06213.251.7211636.02213.8150.8119159.815.96211.0151.211816174.48209.2848.283170162.26218.248.21173.670.77219.8346.23417162.23217.4246.4213172.214.28204.9832.78控制点表3.41方案二高区管网事故时校核结果管段编号起始节点终止节点管长/m管径/mm粗糙系数流量/L/s流速/m/s水力坡度m/km水头损失/m备注1121365025013014.280.290.420.2721112135030013044.010.621.411.9031012145025013031.310.641.822.6441011740450130106.30.6710.745910130600130265.720.941.340.176891380600130336.981.192.082.877181880600130524.741.864.738.89828930350130116.361.214.023.749124708001300000.0010131360700130375.860.981.21.63112731070013078.770.20.070.021279137025013017.850.360.640.88137665050013035.550.180.080.0514610160035013033.890.350.410.661511148002501308.740.180.170.14166566035013065.570.681.390.9217514100020013013.520.431.141.1418151477020013030.870.985.254.041951724025013051.521.054.571.1020161596025013019.220.390.740.7121161745030013092.741.315.592.5222171813002501002.390.050.030.0423318213025013049.1114.198.9224351500300130102.251.456.710.05253462035013062.230.651.260.7826191840020013027.760.884.311.7227201965025013043.720.893.372.19282016690450130158.080.992.081.44292120250500130226.861.162.430.61302127300400130106.150.841.770.53312715121035013076.260.791.842.2332200500130169.520.861.420.28旧厂输水管33200500130169.520.861.420.28旧厂输水管36150800130485.680.971.010.15新厂输水管37150800130485.680.971.010.15新厂输水管图3.42方案二高区管网事故时校核示意图26校核结论从上面结果可以看出，初选水泵合适。3.3 方案技术经济计算仅通过两个管网的建筑安装工程造价及二级泵站常年运行费用比较两方案的优略。3.3.1 管道造价两方案的管道造价如表3.43所示。表3.43第一方案造价分项指标管径长度单位造价/元.100米总造价/元万元承插球墨铸铁管开槽埋管工程80030022463667390867.3908承插球墨铸铁管开槽埋管工程70022301867144163722.2416.372承插球墨铸铁管开槽埋管工程60042501503096388132.5638.813承插球墨铸铁管开槽埋管工程50017101217552082010.5208.201承插球墨铸铁管开槽埋管工程45016101052101693881169.388承插球墨铸铁管开槽埋管工程4002200886641950608195.061承插球墨铸铁管开槽埋管工程3503500722542528890252.889承插球墨铸铁管开槽埋管工程3006340558433540446.2354.045承插球墨铸铁管开槽埋管工程2506540454192970402.6297.04承插球墨铸铁管开槽埋管工程2008950349943131963313.196291239642912.4桥管工程(40M)以内安装工程造价/处土建工程造价/处共八处(管径均小于500)410823872054282873426296342.63合计(万元)3255.03第二方案造价承插球墨铸铁管开槽埋管工程8007702246361729697.2172.97承插球墨铸铁管开槽埋管工程70016701867143118123.8311.812承插球墨铸铁管开槽埋管工程60048501503097289986.5728.999承插球墨铸铁管开槽埋管工程50016001217551948080194.808承插球墨铸铁管开槽埋管工程45026401052102777544277.754承插球墨铸铁管开槽埋管工程4003008866426599226.5992承插球墨铸铁管开槽埋管工程3505370722543880039.8388.004承插球墨铸铁管开槽埋管工程3004500558432512935251.294承插球墨铸铁管开槽埋管工程25013420454196095229.8609.523承插球墨铸铁管开槽埋管工程2004850349941697209169.721桥管工程(40M)以内安装工程造价/处土建工程造价/处31314837.13131.48共八处(管径均小于500)410823872054282873426296342.63合计(万元)3474.113.3.2常年运转动力费常年运转动力费计算式为：式中二泵站每年的动力费用，元；最高时该泵站的供水量，；二级泵站的全部扬程，；电费单价，元/（）；水泵和电动机的效率，一般采用70%80%。供水能量变化系数。对于第一方案，已知新水厂二级泵站实际供，所需扬程，则方案一常年运转的动力费为：方案二常年运转的动力费为：3. 推荐方案的提出由上面计算可知，管网初期投资第二方案比第一方案多219.08万元，而每年的动力费用第二方案比第一方案省20.14万元。如果进行静态投资比较，11年后，第二方案就会比第一方案总造价低。另外，第二方案低区管网用的是老泵，故可节省两台泵的费用；再加上分区后，管网中低区水压普遍更合理，供水安全性大大提高了。所以本设计推荐第二方案。3.4新水厂取水水泵选配及一级泵站工艺布置3.4.1 一级泵站平面形状确定一级泵站平面形状常见的有圆形和矩形。矩形泵房便于机组及管路布置，在水泵台数较多时更显优势；圆形泵房受力条件和水力条件比矩形的优越。当水位变幅大且泵房筒体深度较大时，圆形比矩形更经济，但水泵台数不宜过多。因此，当水位变幅不大且水泵台数较多时，常用矩形泵房；当水位变幅较大且台数不多时，常用圆形水泵。根据以上原则，通过综合分析，本设计一级泵站采用圆形平面布置形式。3.4.2 取水水泵选配1. 已知条件新水厂近期设计水量为；远期设计水量为，设计水量已包括水厂自用水量（按7%计）。采用两条直径为1000mm的自流管（钢管）从江中取水。水源洪水位标高为150.83m，枯水位标高为140.30m。二水厂（新水厂）絮凝池前配水井的水面标高为179.93m，自流管全长为200m，泵站到净水厂的输水干管全长为500m。2. 设计扬程估算（1）水泵所需静扬程自流管的设计流量确定管径为DN1000, v=1.43m/s,i=2.18。从取水头部到吸水井的水头损失按最不利情况（即一条自流管检修，另一条通过75的流量）进行计算：沿程损失：局部损失：式中，喇叭口局部阻力系数，取0.1; 90弯头局部阻力系数，取1.08; 出口局部阻力系数，取1.0。另外，水通过取水构筑物的损失一般为0.05-0.1m。取0.08m。故取水头部到吸水井的总损失为：此时吸水室中最高水位标高为：；吸水室最低水位标高为：所以水泵所需静扬程为：洪水位时，枯水位时，（2）原水输水干管中的水头损失设采用两条DN1000钢管并联作为原水输水干管，当一条输水干管检修时，另一条输水管应通过75的设计水量，即：。查水力计算表得管内流速v=2.14m/s,1000i=4.9m。输水干管大约为500米。所以（式中1.1系包括局部损失而增大的系数）。（3）泵站内管路中的水头损失粗估为2.00m。（4）水泵设计扬程考虑2.00m的安全水头，则水泵的设计扬程为：设计枯水位时，设计洪水位时，3. 初选水泵和电机（1）初选水泵和电机根据设计流量和设计扬程来确定水泵的型号。近期2台28SAP-10J型水泵（Q=3362-4707 ，H=51.6-42.3m，N710kW,n=740r/min）,一台工作，一台备用。远期增加一台同型号水泵，2台工作，一台备用。配套电机为YKK5608(10kv,水冷式)。3.4.3 一级泵站工艺布置设计计算1. 机组基础尺寸的确定（1）基础长度对于不带底座的大、中型水泵，基础长度等于水泵和电机最外端螺孔间距加上0.40.6m，并长于水泵和电机总长。基础长度LB+（0.4-0.5m）=1.4+1.591+1.0+(0.4-0.5),取0.409m，则L=4.4m。（2）基础宽度对于不带底座的大、中型水泵，基础宽度等于水泵或电动机最外端螺孔间距（取其最宽者）加上0.40.6m。基础宽度B=+(0.4-0.5m)=1.2+(0.4-0.5m)取0.4m,则B1.6m。（3）基础高度基础高度按下式进行计算：式中机组总重量，;基础长度，m；基础宽度，m；混凝土基础所用材料的容重，。已知，2400kg/W=则基础高度为：基础的实际深度连同泵房底板在内，应为3.4m。水泵基础施工时，应待厂家确定后，核对基础尺寸无误后，再进行基础浇注。2. 吸水管路与出水管路计算（1）吸水管已知当mm时，吸水管内流速范围为1.21.6m/s。采用DN1000钢管，则v=1.43m/s,1000i=2.18m。（2）出水管已知当mm时，出水管内流速范围为2.02.5m/s。采用DN800，则v=2.23m/s,1000i=7.11m3. 水泵机组平面布置水泵机组的排列是泵房内布置的重要内容，它决定泵房建筑面积的大小。机组布置应保证运行、安装、装卸和维修管理方便，管道总长度短，配件少且小，水头损失小，并应考虑有扩建的余地。对于卧式离心泵，常用的布置形式有单列横向布置、单列纵向布置和双列横向交错布置三种排列形式。双列横向交错布置中，水泵成两列横向布置，两列机组相互交错，这种排列布置紧凑，节约泵房面积，适用于水泵流量大、台数多的泵房。根据本设计的实际情况，推荐采用双列横向交错布置。需特别说明的是双列横向交错布置形式的两列水泵转向是相反的，在订货时应加以说明。4. 管道布置每台水泵有单独的吸水管、压水管，引出泵房后两两连接起来，水泵出水管上设有多功能水泵控制阀一个，吸水管上设手动闸板闸阀一个。为了减少泵房建筑面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条DN1000输水干管用DN1000的蝶阀连接起来，每条输水管上各设切换用的蝶阀一个。各种配件的选用如下：名称规格大小型号长度/mm闸阀DN1000GZ41-10840多功能水泵控制阀DN800JD745X101560伸缩器DN800S3131.0MPa360蝶阀DN1000D371X-1.02205. 吸水管路和压水管路中水头损失的计算取一条最不利管路，从吸水口到输水干管上切换闸阀为止为计算线路图。吸水管路中水头损失式中吸水管路的沿程水头损失，m；吸水管路的局部水头损失，m。式中，吸水管进口局部阻力系数，0.75；DN1000闸阀局部阻力系数，按开启度考虑，；偏心渐缩管DN1000700局部阻力系数，0.21;,带入得，故压水管路水头损失iL=7.1121.8/103=0.15m式中， DN500800渐放管局部阻力系数，0.31； DN800多功能控制阀局部阻力系数，0.15; DN800伸缩器局部阻力系数，0.21; DN800钢制45弯头局部阻力系数，0.53； DN800钢制90弯头局部阻力系数，1.05； DN8001000渐放管局部阻力系数，0.18; DN1000钢制正三通局部阻力系数，1.5; DN1000蝶阀局部阻力系数，0.15。 水泵出口处的流速，5.71m/s; DN800管中流速，2.23m/s; DN1000管中流速，1.43m/s带入相关数据得，从水泵吸水口到输水干管上切换闸阀间的全部水头损失为：因此，水泵的实际扬程为：设计枯水位时，设计洪水位时，由此可见，初选的水泵机组符合要求。6. 水泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算为了便于沉井法施工，将泵房机器间底板放在与吸水间底板同一标高，因而水泵为自灌式工作，所以水泵的安装高度小于其允许吸上真空高度，无须计算。已知吸水间最低水位标高为138.73m，为保证正常吸水，吸水管的中心标高为136.93m（吸水管上缘的淹没深度为138.73136.931.3m）。取吸水管下缘距吸水间底板0.7m，则吸水间底板标高为136.93()=136.930.50.7=135.73m洪水位标高位150.83m，考虑1.0m的浪高。则操作平台的标高为150.83+1.0=151.83m。故泵房筒体高度为：7. 附属设备的选择和布置（1）起重设备的选型和布置因泵房采用的是双排横向布置，所以采用环形吊车。最大起重量为电动机YKK5608，重量为6600kg，最大起吊高度为：16.1+2.0=18.1m（其中2.00m是考虑操作平台上汽车的高度）。为此选用环形吊车，查相关设计手册，选用LDH型电动单梁环形轨道起重机，起重量为10T，单梁，跨度为18.5m，电动葫芦，起吊高度为24m。（2）引水设备选型和布置本泵系自灌式工作，不需要引水设备。（3）排水设备选型和布置由于泵房较深，故采用电动水泵排水。沿泵房内壁设排水沟将水汇集到集水坑内，然后用泵抽回到吸水间去。取水泵房的排水量一般按2040考虑，排水泵的静扬程按15.1m计，水头损失大约为5m，故总扬程在15.1+5=20.1m。可选用IS8065160A（Q=46.8,H=28m,N=5.03KW,n=2900r/min）两台，一台工作，一台备用。配套电机为。（4）通风设备由于与水泵配套的电机为水冷式，无需专用通风设备进行空空冷却，但由于泵房筒体较深，仍选用风机进行换气通风。换气量的计算：按泵房每小时换气810次所需通风空气量计算：风机的风量应为810V（），取10V。，故换气量为11412。风压计算：设计流量为11412，查相关通风手册，选用d=700mm的钢管，v=8.4m/s，i=0.99Pa/m。1）沿程损失：，L为风管的计算长度，这里L为15.6m。所以0.9915.6=15.4 Pa2）局部损失：式中，地面弯头进风口，2.3; 90弯头， 0.23; 设计风速，8.4m/s; 空气的容重，当t=30时，1.12kg/带入相关数据得，故15.4+102=117.4 Pa查设计手册，决定选用2台T3511型轴流风机：型号5.6，叶轮直径为560，叶轮周速为42.5m/s,主轴转速为1450r/min，叶片角度25，风量10739 ，风压为173Pa，配套电机YSF-8014,N=0.55KW。（5）计量设备在净水厂的送水泵站内安装电磁流量计统一计量，故本泵站内不在设计量设备。8. 泵房建筑高度的确定根据规范规定，当泵房有吊车起重设备时，应通过计算确定。本泵站为地下式泵站，对于地下式泵站，式中，泵房地上部分高度； 泵房地下部分高度。泵房筒体高度已知为16.1m,即16.1m。式中，一般不小于0.3m，取0.3m； 行车梁高度（m），0.708m; 行车梁底到起重钩中心的距离（m）, 1.193m; 起重绳的垂直长度（对于水泵为0.85x,对于电动机为1.2x，x为起重部件的宽度）（m）, 1.92m; 最大一台水泵或电动机的高度，2.4m； 吊起物底部至泵房进口处室内地坪或平台的距离，一般不小于0.30.5m,取0.5m。代入数据得，为安全计，取7.5m。所以泵房的总高度为：9. 泵房平面尺寸的确定根据水泵机组、吸水与出水管道的布置条件以及排水泵机组和通风机等附属设备的设置情况，从给水排水设计手册中查出有关设备和管道配件的尺寸，通过计算，求得泵房内径为18m。3.5新水厂送水泵选配及二级泵站工艺布置3.5.1 送水泵选配1. 已知条件根据管网部分的计算，已经初步选好泵型及台数。即近期2台600S47和2台350S44，1台600S47和2台350S44运行，1台600S47备用。，远期增加2台600S47水泵，3台600S47和2台350S44运行，1台600S47备用。2. 水泵性能参数查水泵与电机样本，600S47型离心泵与350S44型离心泵的性能参数如下： 600S47型离心泵600S47型离心泵流量，扬程，转速，轴功率，气蚀余量，泵重量。与600S47型离心泵配套电动机型号，电动机功率为，电压，电机重量。 350S44型离心泵350S44型离心泵流量，扬程，转速，轴功率，气蚀余量，泵重量。与350S44型离心泵配套电动机型号，电动机功率为，电压，电机重量。3.5.2 二级泵站工艺布置设计计算1. 机组基础尺寸的确定（1）600S47离心泵 基础长度对于不带底座的大、中型水泵，基础长度等于水泵和电机最外端螺孔间距加上0.40.6m。600S47型水泵机组基础长度为：取0.448m，则 基础宽度对于不带底座的大、中型水泵，基础宽度等于水泵或电动机最外端螺孔间距（取其最宽者）加上0.40.6m。600S47型水泵机组基础宽度为：取0.4m。则 基础高度基础高度按下式进行计算：式中机组总重量，;基础长度，m；基础宽度，m；混凝土基础所用材料的容重，。已知，W=，则基础高度为：水泵基础施工时，应待厂家确定后，核对基础尺寸无误后，再进行基础浇注。（2）350S44型离心泵 基础长度对于不带底座的大、中型水泵，基础长度等于水泵和电机最外端螺孔间距加上0.40.6m，350S44型水泵机组基础长度为：，取0.407m，则 基础宽度对于不带底座的大、中型水泵，基础宽度等于水泵或电动机最外端螺孔间距（取其最宽者）加上0.40.6m。250S65A型水泵机组基础宽度为：，取0.492m。则 基础高度基础高度按下式进行计算：式中机组总重量，;基础长度，m；基础宽度，m；混凝土基础所用材料的容重，。已知，W=，则基础高度为：水泵基础施工时，应待厂家确定后，核对基础尺寸无误后，再进行基础浇注。2. 吸水管路和出水管路计算每台水泵有独立的吸水管与出水管，出水管在切换井内相互连接起来。（1）600S47型离心泵吸水管与出水管按近期规模进行设计，根据管网平差校核结果，每台600S47型离心泵设计流量为：。 吸水管当mm时，吸水管内流速范围为1.21.6m/s。采用钢管，查水力计算表，可知：v=1.41m/s,1000i=2.46m 。 出水管当mm时，出水管内流速范围为2.02.5m/s。采用钢管，查水力计算表，可知：v=2.34m/s,1000i=9.31。（2）350S44型离心泵吸水管与出水管按近期规模进行设计，根据管网平差校核结果，每台250S65A型离心泵设计流量为：。 吸水管当mm时，吸水管内流速范围为1.21.6m/s。采用钢管，查水力计算表，可知：v=1.53m/s,1000i=6.12m 出水管当mm时，出水管内流速范围为2.02.5m/s。采用钢管，查水力计算表，可知：v=2.4m/s,1000i=20.3m。3. 二级泵站水泵机组平面形状确定本设计二级泵站内有2台600S47型离心泵和2台350S44型离心泵，其中1台600S47泵作为备用泵。考虑到远期发展，预留2座基础，其水泵机组基础大小按600S47型离心泵设置。此外，送水泵房内还设有值班室、配电间、调速装置、真空泵、排水沟、集水坑等。根据经验，二级泵站的平面一般为矩形。由于考虑远期发展，二泵站水泵台数达6台，水泵台数并不是很多，所以为了使水泵机组便于检修，二级泵站水泵机组的布置采用单行排列布置。二级泵站水泵机组布置示意如图3.44所示。图3.44 二级泵站机组布置示意4. 管道布置（1）600S47型离心泵吸水管上设电动闸阀作为水泵检修用，出水管引出后，在切换井内相互连接起来。每条出水管上均设有多功能控制阀、闸阀和伸缩器各一个。多功能控制阀兼有阀门和止回阀及水锤消除三重功能，保护水泵机组和管网设备。（2）350S44型离心泵吸水管上设电动闸阀作为水泵检修用，出水管引出后，在切换井内相互连接起来。每条出水管上均设有多功能控制阀、闸阀和伸缩器各一个。多功能控制阀兼有阀门和止回阀及水锤消除三重功能，保护水泵机组和管网设备。各种配件选用如下表：名称规格大小型号长度/mm电动闸阀DN900Z948T-101100电动闸阀DN500Z948T-10700多功能控制阀DN7001520多功能控制阀DN400980闸阀DN700660闸阀DN400480伸缩器DN700S313310伸缩器DN400S313290（3）闸阀切换井布置为了减少泵房的面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条的输水干管用型闸阀连接起来，每条输水管上各设切换用的型闸阀一个。输水管上的所用闸阀公称直径均为，其规格和外形尺寸：，重量为621kg。切换井的布置示意如图3.11所示，5. 吸水井设计计算（1）吸水井设计由于当水厂内清水池有两个或两个以上时，必须设置分离式吸水井。分离式吸水井是邻近泵房吸水管一端设置的独立构筑物。进入吸水井内的水流要求顺畅、速度小、分布均匀、不产生旋涡。吸水井长度、宽度应根据吸水管的布置要求确定。二级泵站设一个吸水井，为了方便分隔清洗使用，将吸水井分成2格，中间隔墙上设置连通管和闸阀。每3台水泵（包括远期1台）共用吸水井一格，水泵吸水管伸入吸水井吸水。（2）吸水井尺寸计算对于离心泵吸水井的尺寸，通常按吸水喇叭口间距决定。为了计算方便，按照600S47型离心泵吸水喇叭口进行计算。各部分尺寸确定如下： 吸水喇叭口直径D吸水喇叭口直径D一般采用，其中为吸水管直径。吸水喇叭口直径D按下式计算：，取 吸水喇叭口的最小悬空高度（喇叭口与井底间距）悬空高度过小，将使进口处水的流线过于弯曲，水头损失增加，水泵效率较低，严重时使池底冲刷；悬空高度过大将形成单面进水并使吸水室底板落深，增加工程造价。本设计喇叭管采用垂直布置，吸水喇叭口的最小悬空高度（喇叭口与井底间距）按下式计算：，取 喇叭口间距a) 喇叭口间净间距喇叭口间净间距按下式计算：b）喇叭口中心线与后墙距离c喇叭口中心线与后墙距离c按下式计算：c）喇叭口中心线与侧墙距离b喇叭口中心线与侧墙距离b按下式计算： 吸水喇叭口最小淹没水深喇叭管口垂直布置时，吸水喇叭口最小淹没水深应大于（1.0，即大于1200mm。 吸水井进水长度多台水泵的吸水井应有一定的进水流程，以调整水流使顺直均布地流向各吸水管。一般要求吸水井格网出水至喇叭口中心的流程长度不小于，即：实际绘图时，在满足上述要求的前提下，根据水泵机组的实际尺寸进行合理布置，来计算吸水井实际尺寸（长度和宽度）。经计算，二级泵站吸水井长度30.1m，宽度4.2m，有效水深采用5.8m。6. 吸水管路和出水管路中水头损失的计算（1）600S47型离心泵600S47型离心泵计算线路图 吸水管路吸水管长度从布置图中量得约为4.2m，在吸水管上有喇叭口一个、90弯头一个、DN600900偏心大小头一个、DN900闸阀一个。则式中，喇叭口的局部阻力系数，0.56; 90弯头局部阻力系数，1.07; DN600900偏心大小头局部阻力系数，0.21; DN900闸阀局部阻力系数，0.15； 吸水管流速，1.41m/s; 水泵吸水口处流速，3.2m/s。带入相关数据得，故 出水管路压水管长度从布置图中量得DN700管长为10.7m，流量为900L/s，1000i=9.31m,v=2.34m/s；DN800管长3.5m，流量为900 L/s，1000i=4.59m,v=1.79m/s；DN800管长2.6m，流量1200 L/s，1000i=8.16m, v=2.39m/s；DN800管长3m，流量1500 L/s，1000i=12.7m, v=2.98m/s；在压水管上有DN400700渐放管一个、DN700多功能控制阀一个、DN700闸阀一个、DN700伸缩器一个，DN800700直三通一个、DN800400直三通两个、DN800直三通两个、DN800闸阀两个。则式中，DN400700渐放管局部阻力系数，0.32; DN700多功能控制阀局部阻力系数，0.15; DN700闸阀，0.15; DN700伸缩器，0.21; DN800700直三通，1.5; DN800400直三通，1.0； DN800直三通，0.1; DN800直三通，1.5； DN800闸阀，0.15。 压水管流速，2.34m/s;压水管流速，1.79m/s；压水管流速，2.39m/s；压水管流速，2.98m/s； 水泵出口的流速，7.2m/s。代入相关数据得，故所以，从吸水口到输水管上闸阀切换井为止的水头损失共计：（2）350S44型离心泵350S44型离心泵计算线路图 吸水管路从布置图上量得，吸水管的长度为5m。在吸水管上有喇叭口一个、90弯头一个、DN500闸阀一个、DN350500偏心渐缩管一个。则式中，喇叭口的局部阻力系数，0.56; 90弯头局部阻力系数，1.01; DN350500偏心大小头局部阻力系数，0.19; DN900闸阀局部阻力系数，0.15； 吸水管流速，1.53m/s; 水泵吸水口处流速，3.12m/s。带入相关数据得，故 出水管路压水管长度从布置图中量得DN400长7.8m，1000i=20.3m，v=2.4m/s；DN800管长2.6m，流量1200 L/s，1000i=8.16m, v=2.39m/s；DN800管长3m，流量1500 L/s，1000i=12.7m, v=2.98m/s；在计算线路上有DN300400渐放管一个、DN400多功能阀一个、DN400闸阀一个、DN400伸缩器一个、DN800400直三通两个、DN800直三通一个、DN800闸阀两个。则式中，DN300400渐放管局部阻力系数，0.13; DN400多功能阀局部阻力系数，0.15; DN400闸阀，0.15; DN400伸缩器，0.21; DN800400直三通，1.0; DN800直三通，1.5； DN800闸阀，0.15;压水管流速，2.4m/s；压水管流速，2.39m/s；压水管流速，2.98m/s； 水泵出口的流速，4.3m/s。代入相关数据得， 故所以，从吸水口到输水管上闸阀切换井为止的水头损失共计：由以上计算可以看出，对于600S47型离心泵，泵站内的水头损失比估计的2m多1.5m左右的损失，但选泵时已经预计到这种水头损失的增加，通过EPA软件的运行，最高时校核结果仍能满足水压要求。所以初选水泵合适。7. 水泵最大安装高度计算根据离心水泵的允许吸上真空高度的特性，取水水泵采用非自灌式充水（借助真空泵充水）。水泵轴线的安装高度按下式计算：式中吸水高度，即泵轴或基准面与吸水处水面高差，m；按实际装置所需的真空吸上高度，m，若，将发生汽蚀。实际设计中为考虑安全一般采用其中在标准状况下，水泵样本中给出的最大允许吸上真空高度，m；水泵吸水管路总水头损失，m。（1）600S47型离心泵已知，则600S47型离心泵轴线的最大安装高度为：实际在布置时，取2.4m，则600S47型离心泵水泵泵轴高度为：式中吸水井最低水位标高，m。（2）350S44型离心泵已知，则350S44型离心泵的最大安装高度为：实际在布置时，取2.5m，350S44型离心泵水泵泵轴高度为：式中吸水井最低水位标高，m。8. 二泵房室内地坪标高计算以600S47型离心泵来计算。二泵房泵坑地坪标高为：式中离心泵泵轴高度，m；350S75B型离心泵水泵底座至轴心的高度，m；0.3水泵基础高出泵坑地坪高度。泵房所在的室外地坪标高为174.00m，二泵房泵坑地面低于室外2.68m。二泵房为半地下式泵房。9. 附属设备的选择和布置（1）起重设备的选型和布置选用桥式吊车，最大起重量为4330kg，选用LD-A型电动单梁起重机，起重量为5T，跨度为10.5m。（2）引水设备水泵为非自灌式工作，故需设引水设备。本设计采用真空泵引水。真空泵的选用应根据所需要的抽气流量和最大真空值选用。真空泵的抽气流量：式中 吸水管内空气容积（）;泵壳内空气容积，大约相当于吸入口面积乘以吸入口到出水闸门的距离（）；大气压的水柱高度（m）,取10.33m；水泵安装几何高度（自吸水井水位到水泵轴中心或基准面的垂直高度）（m）；水泵充水时间（min），不宜超过5min；漏气系数，采用1.1。取4min。代入得，最大真空值选用型真空泵2台，配套电动机型号为，抽气量为1.65功率为10kW。采用角字形布置，参数：，。真空泵布置示意如图3.45所示。图3.45真空泵布置示意（3）排水设备选型和布置泵房为半地下式泵房，深度接近3m，为便于排水，采用电动泵排水，沿泵房四周布置宽度为300mm的排水沟，将水汇集到集水坑中，然后用泵抽送到下水管道。集水坑尺寸为：。送水泵房的排水量考虑15，排水泵的扬程考虑9m，选用型离心泵（）两台，一用一备。（4）通风设备由于与水泵配套的电机为水冷式，同时泵房为半地下式，采用自然通风即可取得良好的换气效果，无须设置专用通风设备。（5）计量设备安装电磁流量计，共设两个，在每根输水管上各安装一部型电磁流量计。10. 泵房建筑高度的确定根据规范规定，当泵房有吊车起重设备时，应通过计算确定。本泵站为半地下式泵站，对于地下式泵站，式中，泵房地上部分高度； 泵房地下部分高度。式中，一般不小于0.3m，取0.3m； 行车梁高度（m），0.7m; 行车梁底到起重钩中心的距离（m）, 1.13m; 起重绳的垂直长度（对于水泵为0.85x,对于电动机为1.2x，x为起重部件的宽度）（m）, 1.44m; 最大一台水泵或电动机的高度，1.65m； 吊起物底部至泵房进口处室内地坪或平台的距离，一般不小于0.30.5m,取0.5m。代入数据得，为安全计，取6.0m。地下部分高度由布置图可知为2.68m，故泵房的总高度为。11. 泵房平面尺寸的确定根据水泵机组、吸水与出水管道的布置条件以及排水泵机组和通风机等附属设备的设置情况，从给水排水设计手册中查出有关设备和管道配件的尺寸，通过计算，求得泵房平面尺寸为（不计墙厚）。4 净水厂工艺设计计算4.1 工艺流程方案原水水质分析表项 目单 位数 据项 目单 位数 据色度度10CO2Mg/L14.26嗅味/无Na+K+Mg/L8.46浑浊度度50-1000SO42-Mg/L17.2PH/7.2溶解固体Mg/L139.0总硬度Mg-N/L2.29酚Mg/L0.019Fe2+Fe3+Mg/L0.03有机磷Mg/L0.09CL-Mg/L15.51砷Mg/L0.034HCO3-Mg/L119.6好氧量Mg/L3.78Ca2+Mg/L32.46氨氮Mg/L0.5Mg2+Mg/L3.05细菌总数个/mL38000NO2-Mg/L2.75大肠杆菌个/L1300我国大多数水厂按GB5749-85生活饮用水标准控制水质，但随着我国经济的进一步增强，人民生活水平的不断提高，相应的水质标准将不断提高，同时随着环境污染的不断加剧，传统的处理工艺（混凝沉淀过滤+消毒）已不能满足处理水要求，从原水水质分析表可以看出，除了色度、混浊度、大肠杆菌、细菌总数这四个常规项目超标外；酚、有机磷、氨氮这三个非常规项目也超标，为了很好去除这些有机物，决定增加臭氧生物活性炭工艺。故新水厂处理工艺决定选用常规处理深度处理。新水厂采用如图4.1所示的工艺流程。通过对主要处理构筑物的分析比较，从中制定出新水厂处理工艺流程如图4.2所示。 投加消毒剂 一级泵站配水井絮凝沉淀过滤深度处理清水池二级泵站投加混凝剂图4.1 新水厂处理工艺流程一级泵站配水井 管式静态混合器投加混凝剂（硫酸铝）折板絮凝池或栅条絮凝池平流沉淀池普通快滤池（或V型滤池） 中间提升泵站配水井臭氧接触池生物活性炭滤池 投加消毒剂（液氯）清水池吸水井二级泵站图4.2 新水厂处理工艺流程框图（构筑物）为了最后确定新水厂的处理工艺流程，需进行方案技术经济比较，但为了减少本设计的计算量，只考虑两个方案中不同部分比较即可，即从以下两方面进行比较：（1）折板絮凝池与栅条絮凝池比较；（2）普通快滤池与V型滤池比较。4.2水处理构筑物计算4.2.1 配水井设计计算1. 设计参数配水井按近期规模建造，设计规模为4012.5m3/h；二期工程增设一个，设计规模为4012.5m3/h。本设计只计算与一期工程配套的配水井。2. 设计计算（1）配水井有效容积配水井水停留时间采用23，取，则配水井有效容积为：（2）进水管管径配水井进水管的设计流量为，查水力计算表知，当进水管管径时，（在1.01.2范围内）。（3）矩形薄壁堰进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再由管道接入2座后续处理构筑物。每个后续处理构筑物的分配水量为。配水采用矩形薄壁溢流堰至配水管。 堰上水头因单个出水溢流堰的流量为，一般大于100采用矩形堰，小于100采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高取）。矩形堰的流量公式为：式中矩形堰的流量，；流量系数，初步设计时采用；堰宽，取堰宽；堰上水头，。已知，代入下式，有： 堰顶宽度根据有关试验资料，当时，属于矩形薄壁堰。取，这时（在00.67范围内），所以，该堰属于矩形薄壁堰。（4）配水管管径由前面计算可知，每个后续处理构筑物的分配流量为，查水力计算表可知，当配水管管径时，（在0.81.0范围内）。（5）配水井设计配水井外径为6m，内径为4m，井内有效水深，考虑堰上水头和一定的保护高度，取配水井总高度为6.2m。4.2.2 混合工艺设计计算考虑设絮凝池2座,混合采用管式混合。设水厂进水管投药口至絮凝池的距离为50米。进水管采用两条, 设计流量为Q=96300/24/2=0.557 。进水管采用钢管,直径为DN800,查设计手册1册,设计流速为1.11m/s，1000i=1.8m，混合管段的水头损失。小于管式混合水头损失要求为0.3-0.4m。这说明仅靠进水管内流速不能达到充分混合的要求。故需在进水管内装设管道混合器,本设计推荐采用管式静态混合器，管式静态混合器示意图见图4.3。 1. 设计参数：采用玻璃钢管式静态混合器（如图4.3），近期采用2个。每组混合器处理水量为0.557m3/s，水厂进水管投药口至絮凝池的距离为10m，进水管采用两条DN800钢管。2. 设计计算：（1）进水管流速v：据，查水力计算表可知，（手册：0.81.0m/s；厂家：0.91.2 m/s，基本均在上述范围内）。（2）混和器的计算:混合单元数取N=3,则混合器长度为混合时间水头损失: 校核G：。水力条件符合。（3）混合器选择：查设备手册选用管式静态混合器，规格DN800。静态混合器采用3节，静态混合器总长4100mm，管外径为820mm，质量1249kg，投药口直径65mm。图4.3 管式静态混合器4.2.3投药工艺及投药间的设计计算1. 设计参数加药间及药库按照净水厂远期规模设计。关于混凝剂种类的选择以及最佳投药量的确定，目前尚不能用统一公式计算，这是由于各地区水源的水质情况不同，即使浑浊度相同的两个水样，也往往因为造浑成分，性质及影响因素的不同，而使混凝效果相差很大。因此一般混凝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。本设计地区在湖南郴州，故参照株洲市的情况（其原水水质为：浊度30900度；水温330）。选用硫酸铝为混凝剂，最大投加量为32mg/L，平均为25mg/L。（1）溶液池:溶液池的容积：式中混凝剂最大投加量，远期设计流量，为混凝剂的投加浓度，取15。每日的投加次数，取4次。溶液池按两个设计，备用一个，共建3个溶液池。近期一次使用一个池子，三个池子交替使用，远期则每次使用两个池子，一个池子作为备用。溶液池的平面形状采用正方形，有效水深取1.3m，则边长为2.0m。考虑超高为0.5m。则溶液池尺寸为LBH2.0m2.0m1.8m。溶液池池底设DN200的排渣管一根，溶液池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。（2）溶解池：容积溶解池建两座，一用一备，交替使用。远期每日调制四次，近期则每日调制两次。取有效水深为1.0m，平面为正方形形状，边长为1.8m。考虑超高0.5m，则池体尺寸LBH1.8m1.8m1.5m。溶解池的放水时间采用，则放水流量为：查水力计算表：放水管管径采用DN70，相应流速为1.34m/s。溶解池底部设管径DN200的排渣管一根，溶解池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。投药管的流量为：查水力计算表得，投药管直径为DN32，相应流速为0.6m/s。溶解池的搅拌装置：每池设搅拌机一台。选用ZJ-700型折桨式搅拌机，功率为4KW,转速为85r/min。（3）计量泵加药采用计量泵湿式投加，总流量为：考虑远期选用5台，四用一备；近期只安装3台，两用一备，远期泵预留位置。计量泵型号为J-Z400/2.5，单台的设计流量为427.5L/s。（4）其他设备溶解池和溶液池之间根据需要设置提升泵。若有条件的话，设置药剂自动投加系统，从而实现从药剂配制、中间提升到计量投加整个过程均实现自动控制。（5）药剂仓库计算： 药剂仓库与加药间应连在一起，储存量一般按最大投药期间12个月用量计算。仓库内应设有磅秤，并留有1.5m的过道，尽可能考虑汽车运输的方便。混凝剂选用精制硫酸铝，每袋质量是40kg,每袋的体积为0.540.2m3,药剂储存期为30d，药剂的堆放高度取2.0m。 硫酸铝的袋数：公式为：式中，水厂设计水量，；混凝剂最大投加量，；药剂的最大储存期，；每袋药剂的质量，；将相关数据代入上式得，袋。 有效堆放面积A：公式为：式中，药剂得堆放高度，；每袋药剂得体积，；堆放孔隙率，袋堆时代入数据得：图4.4 加药间平面布置（单位：mm）4.2.4 反应（絮凝）工艺设计计算絮凝池考虑采用折板絮凝池或栅条絮凝池,具体选哪个,通过技术经济比较后确定。4.2.4.1折板絮凝池的设计计算：1. 设计参数近期考虑两座,每座设2组,每组设计水量为0.2785m3/s。两组之间的隔墙厚取200mm，采用三段式，总絮凝时间18min，第一段为相对折板,第二段为平行折板,第三段为平行直板。絮凝池布置如图4.5。速度梯度G要求由90s-1减至20 s-1左右，絮凝池总GT值大于2104。絮凝池与沉淀池合建，为配合沉淀池，单座絮凝池实际宽采用14m；絮凝池有效水深H0采用3.8m。图4.5 折板絮凝池布置图2. 设计计算：（1）第一絮凝区:设通道宽为1.4m,设计峰速为0.34m/s,则峰距: ,取0.6m。实际峰速为：。谷距: 。折板布置如草图，板宽采用500mm，夹角90，板厚60mm。第一絮凝区布置草图：侧边峰距:侧边谷距: 中间部分谷速: 侧边峰速: 侧边谷速: 水头损失计算: 中间部分:渐放段损失:m渐缩段损失:m按图布置,每格设有12个渐缩和渐放,故每格水头损失:h=12(0.0022+0.005)=0.0864m。 侧边部分:渐放段损失: m。渐缩段损失: m每格共6个渐缩和渐放,故h=6(0.00025+0.000625)=0.0053m。 进口及转弯损失:共1个进口,2个上转弯,3个下转弯,上转弯处水深H4为0.7米,下转弯处水深为H3=1.2米,进口流速取0.3m/s。进口尺寸为0.9m1.0m。上转弯流速为: ,下转弯流速: 上转弯取1.8,下转弯及进口取3.0,则每格进口及转弯损失之和为:m 总损失:每格总损失: 第一絮凝区总损失: 第一絮凝区停留时间: 第一絮凝区平均G值:（2）第二絮凝区:采用平行折板,折板间距等于第一区的中间部分峰距即0.6米。通道宽取2.0米。布置形式如下图:中间部分流速为: ,可以.侧边峰距b3:b3=6.9-60.6-70.04=3.02m.由图可知,b3+b3+c=3.02m,故侧边谷距b4=b3+c=0.335+1.3325=1.6675m.侧边峰速侧边谷速水头损失计算: 中间部分:一个90弯头的水头损失按图布置,共有18个/每格,则每格水头损失. 侧边部分渐放段损失: 渐缩短损失: 每格共有6个渐缩和渐放,故h=6(0.0001+0.00026)=0.00216m。 进口及转弯损失:共有1个进口,3个上转弯,4个下转弯,上转弯处水深H4为0.7米,下转弯处水深为1.2米,进口流速取定为0.2m/s,进口尺寸为0.8m1.75m,上转弯处流速为,下转弯处流速为: 。上转弯取1.8,进口及下转弯取3.0,则每格进口及转弯损失为:每格总损失为: .第二絮凝区总损失为: 第二絮凝区的停留时间: 平均速度梯度G值: （3）第三絮凝区:本区采用平行直板,板厚为84mm,具体布置见下图:平均流速取0.1m/s,通道宽度为: ,取2.6米。水头损失:共1个进口及5个转弯,流速采用0.1m/s, =3.0,则单格损失为: 。总水头损失为：停留时间为: 平均G值为: （4）各絮凝段主要指标絮凝段絮凝时间(min)水头损失(m)G(s-1)GT值第一絮凝段4.390.2658992.61104第二絮凝段6.280.114454.32.05104第三絮凝段8.160.018419.110.94104合计18.830.398658.556.62104（5）各絮凝区进水孔 第一絮凝区进口流速取，则第一絮凝区进水孔所需面积为：进水孔宽取0.90m，高取1.03m。 第二絮凝区进口流速取，则第二絮凝区进水孔所需面积为：进水孔宽取1.2m，高取1.16m。 第三絮凝区进口流速取，则第三絮凝区进水孔所需面积为：进水孔宽取1.5m，高取1.86m。（6）排泥设施:排泥采用穿孔排泥管，穿孔管的孔眼布置有等间距布置和不等间距布置，实际中采用等间距布置的较多，故本设计采用等间距布置。穿孔管管材采用钢管，排泥阀门采用手动杠杆式快开快开阀门，孔眼向下与垂线成45交叉排列。水深H3.8m，穿孔管长度6.9m，首端末端的积泥比ms=0.5，由排泥均匀度ms=0.5，查表得Kw=0.72。取孔口直径=25mm，孔口面积f=0.00049m2，取孔距0.3m。孔眼数目：取22个孔眼总面积：穿孔管断面积：穿孔管管径：选用DN150，则=0.05孔口阻力系数：，无孔输泥管局部阻力系数，输泥管管径D=200mm。穿孔管末端流速： = =2.55m/s穿孔管末端流量：Q=wv=0.0252.55=0.045m3/s孔口流速：4.2.4.2栅条絮凝池设计计算:1设计参数:絮凝池分两组,絮凝时间取12min,絮凝池分三段:前段放密栅条,过栅流速=0.25m/s,竖井平均流速；中段放疏栅条,过栅流速为,竖井平均流速；末段不放栅条,竖井平均流速为0.12m/s。前段竖井的过孔流速0.30-0.20m/s,中段0.2-0.15m/s,末段0.1-0.14m/s。2设计计算：（1）池体尺寸：每组的设计流量为:2006.25m3/h,=0.557m3/s。絮凝池的容积W为:W=Qt=0.5571360=434.46.m3絮凝池的平面面积A:为与沉淀池配合,絮凝池的池深为3.8米.絮凝池单个竖井的平面面积f为: 取竖井的l=2.2米,宽b=2.2米.单个竖井的实际平面为，竖井个数n为: 个,为便于布置,取25个。（2）竖井内栅条的布置:选用栅条材料为钢筋混凝土,断面为矩形,厚度为50mm,宽度为50mm,预制拚装。 前段放置密栅条后: 竖井过水面积为: 竖井中栅条面积为: 。单栅过水断面面积：。所需栅条数为，取27根。两边靠池壁各放置栅条1根,中间排列放置25根,过水缝隙为26个。平均过水缝宽:。实际过栅流速为: 中段设置疏栅条后:竖井过水面积为:竖井中栅条面积为: 单栅过水面积所需栅条数为: 两边靠池壁各放1根,中间排列放置19根，过水缝隙为20个。平均过水缝宽。实际过栅流速为: 。絮凝池的总高:絮凝池的有效水深为3.8米,取超高为0.3米,池底设泥斗及快开阀排泥.泥斗深取0.6米,则池的总高H为:H=3.8+0.3+0.6=4.7m。絮凝池的长、宽: 絮凝池的布置见下图4.6:图4.6栅条絮凝池布置示意图注：图中各格右上角的数字作为水流依次通过竖井的编号,顺序(如箭头所示),“上”，“下”表示竖井隔墙的开孔位置，上孔上缘在最高水位以下，下孔下缘与排泥槽齐平，单个竖井的池壁壁厚考虑250mm。竖井隔墙的孔洞尺寸：竖井隔墙孔洞的过水面积：，如1竖井的孔洞面积。取孔的尺寸为:BH=2.1m0.88m其余各孔的尺寸见表:竖井编号孔的尺寸BH/m过孔流速/m/s2#2.10.950.283#2.10.980.274#2.11.060.255#2.11.110.246#2.11.150.237#2.11.260.218#2.11.330.209#2.11.330.2010#2.11.390.1911#2.11.470.1812#2.11.560.1713#2.11.660.1614#2.11.660.1615#2.11.770.15162.11.770.1517#2.11.890.1418#2.12.040.1319#2.12.210.1220#2.12.410.1121#2.11.330.122#2.11.330.1（3）水头损失计算:.第一段计算数据如下: 竖井数为8个,单个竖井栅条层数为3层,共计24层, =1.0,过栅流速竖井8个孔洞, 过孔流速分别为:0.3m/s, 0.28m/s, 0.27m/s, 0.25m/s, 0.24m/s, 0.23m/s, 0.21m/s, 0.2m/s。.第二段计算数据如下:竖井个数为8个,分别布置2, 2, 2, 2, 1, 1, 1, 1层栅条.共计12层. 过栅流速;竖井隔墙有8个孔洞,过孔流速分别为:0.2m/s, 0.19m/s, 0.18m/s ,0.17m/s ,0.16m/s ,0.16m/s, 0.15m/s, 0.15m/s 。.第三段计算数据如下:水流通过孔数为6个,过孔流速分别为0.14m/s, 0.13m/s 0.12m/s 0.11m/s, 0.1m/s 0.1m/s 。（4）各段停留时间:第一段: 第二段: 第三段: （5） G值:,当温度为20时, ,第一段: 第二段: 第三段: 平均。4.2.5 沉淀工艺设计计算1设计参数：絮凝池设独立的两座，故沉淀池与之相对应，设2座。采用平流沉淀池,每座设计流量为0.557m3/s。按沉淀时间和水平流速计算方法计算。沉淀时间取1.5h,水平流速取12mm/s。2设计计算：（1）池体设计计算：池长L3.6vT=3.6121.5=64.8m,取65m。池平面面积F池宽，取14m。实际有效水深为：取超高0.49m。则池深为3.8m。校核: L/B=65/14=4.64,L/H=65/3.31=19.610。中间设两道250mm的隔墙将沉淀池分成三格，每格宽为4.5m。则，水力半径：弗劳德数：（Fr在之间）雷诺数：（一般为400015000）可见均满足要求。沉淀池示意见图4.7。图4.7 沉淀池示意图（2）沉淀池的进水设计：进水采用穿孔墙布置，尽量做到在进水断面上水流的均匀分布，避免已形成的絮体破碎。单座池墙长14m，墙高3.8m，有效水深3.31m，布水墙如图4.8。图4.8 砖砌穿孔布水墙根据设计手册：当进水端用穿孔配水墙时，穿孔墙在池底积泥面以上0.30.5m处至池底部分不设孔眼，以免冲动沉泥。本设计采用0.5m。 单个孔眼的面积：孔眼尺寸考虑施工方便，采用尺寸：15cm8cm。 孔眼总面积:孔眼流速采用，孔眼总数：个，取465个。孔眼实际流速为： 孔眼布置：孔眼布置成9排，每排孔眼数为个。水平方向孔眼的间距取190mm，则计算的水平长度为：，可以。竖直方向的间距为150mm,最上一排孔眼的淹没深度假定为0.3m，最下一排孔眼距池底为0.3m，则竖向的计算高度为：，可以。（3）沉淀池的集水系统：沉淀池的出口布置要求在池宽方向上均匀集水，并尽量滗取上层澄清水，减小下层沉淀水的卷起，目前采用的办法多为采用指形槽出水。 指形槽的个数 ： N=6 指形槽的中心距 ： 指形槽中的流量： ，考虑到池子的超载系数为20，故槽中流量为： 指形槽的尺寸：槽宽，为便于施工，取。取堰上负荷为250，则指形槽长度：每根槽长：，取9m。起点槽中水深：终点槽中水深：为便于施工，槽中水深统一取。 槽的高度：集水方法采用锯齿形三角堰自由出流方式，跌落高度取0.05m，槽的超高取0.15m。则指形槽的总高度（说明：该高度为三角堰底到槽底的距离）。 三角堰的计算：a. 每个三角堰的流量:堰上水头取0.08m，则b. 三角堰的个数：个，取213个。每根指形槽上的个数为：个，取36个。三角堰的中心距：。 集水槽的设计：集水槽的槽宽，为便于施工，取m。起点槽中水深：终点槽中水深：为便于施工，槽中水深统一取1.0m。自由跌水高度取0.07m。则集水槽的总高度为：，为便于与后续构筑物的连接，采用出水斗出水。出水斗底板取低于排水槽底0.5m.,自由跌落高度为0.07m，出水斗的平面尺寸取为1.6m1.6m。(4)沉淀池排泥：排泥是否顺畅关系到沉淀池净水效果，当排泥不畅、泥渣淤积过多时，将严重影响出水水质。排泥方法有多斗重力排泥、穿孔管排泥和机械排泥。机械排泥具有排泥效果好、可连续排泥、池底结构简单、劳动强度小、操作方便可以配合自动化等优点。故本设计采用虹吸式机械排泥。虹吸式机械排泥的设计：采用SXH型虹吸式吸泥机，轨距l14000mm干泥量假设含水率为98污泥量吸泥机往返一次所需的时间：（桁架行进速度）虹吸管计算：设吸泥管管数为10根，管内流速为1.5m/s。单侧排泥最长虹吸管长为22.5m。采用连续式排泥，管径为：选用DN50水煤气管。吸口的断面确定：吸口的断面与管口断面相等。已知吸管的断面积。设吸口宽度吸泥管管路水头损失计算：进口，出口，90弯头个，则局部水头损失为：管道部分水头损失：含水率为98，一般为紊流。总水头损失：考虑管道使用年久等因素，实际排泥槽总长取65461m，槽宽取0.8m，水深取1.0m。引流泵选用YQX-5型潜水泵。(5)放空管管径确定：沉淀池放空时间取3h，则放空管管径为：， 取DN350。4.2.6 过滤工艺设计计算过滤工艺采用普通快滤池或V型滤池，至于采用哪一种，需通过设计计算后方可确定。普通快滤池的设计计算：1. 设计参数设计水量为Q=900001.07=96300m3/d=4012.5m3/h,滤速v=10m/h,冲洗强度q=14L/(s.m2),冲洗时间为6min。2. 设计计算 滤池面积及尺寸:滤池的工作时间为24h,冲洗周期为12h。滤池实际工作时间。(式中只考虑反冲洗停用时间,不考虑排放初滤水时间)滤池面积为: 采用滤池数N=10个，单池面积。采用滤池长宽比:L/B=3:1,采用滤池尺寸:9.6m3.2m。校核强制滤速: 滤池的高度:支撑层高度: 采用0.45m,滤料层高度: 采用0.7m,砂面上水深: 采用1.7m,保护高度: 采用0.3m。故滤池总高为:图4.9 穿孔管式大阻力配水系统 配水系统:(每只滤池)干管(渠)干管(渠) ,采用钢筋混凝土渠道,断面尺寸为650mm650mm,长度为9.6米,起端流速为: 支管:支管中心距:采用每池的支管数为: 每根支管入口流量: 采用钢管,管径为DN70,支管始端流速为。孔眼布置:孔口流速采用5.6m/s。孔口总面积配水系统开孔比为:孔口直径取9mm,每个孔口面积。孔口数考虑干管顶开2排孔,孔口中心间距为: ,每根支管孔眼数: ,取18个。支管孔眼布置设两排,与垂线成45夹角向下交错排列,每根支管长度: 每排孔眼中心距: 0.2m。孔眼水头损失:支管壁厚采用: 。水头损失:复算配水系统:支管长度与直径之比不大于60, 孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5,则干管横截面积与支管总横截面积之比,一般为1.75-2.0.则:实际孔口数: 实际孔口面积: 实际孔口流速为: ,满足配水均匀性达到95%以上的要求。洗砂排水槽:洗砂排水槽的中心距,采用排水槽的根数: 排水槽长度: 每槽的排水量: 采用三角形标准断面,槽中流速,采用，横断面尺寸: ,采用0.17m。排水槽底厚度,采用。砂层最大膨胀率: ,砂层厚度: 洗砂排水槽顶距砂面的高度:,取0.87m。洗砂排水槽总平面面积: 复算:排水槽总平面面积与滤池面积之比,一般小于25%,则滤池各种管渠的计算:图4.10普快滤池的布置示意图进水:进水总流量,采用进水渠断面:断面尺寸BH=1.0m1.2m,设计流速为,各个滤池的进水管流量: ,采用进水管管径DN400,管中流速为0.86m/s。冲洗水:冲洗水总流量,选用管径DN500,设计流速为2.11m/s。清水:清水总流量: ,为便于布置,清水渠断面尺寸同进水总渠断面。每个滤池的清水流量,采用管径DN350,流速为1.12m/s。 排水:排水流量,选用DN600,v=1.47m/s.。 冲洗水箱冲洗时间t=6min冲洗水箱的容积: 水箱底至滤池配水管间的沿途及局部水头损失之和为,配水系统的水头损失: 承托层的水头损失: 。滤料层水头损失: 安全富裕水头,采用。冲洗水箱底应高出洗砂排水槽面: 回收水池及回收水泵将滤池反冲洗排水集中排入回收水池，经回收泵送回原水配水井中再次进行处理。 回收水池回收水池容积为：回收水池尺寸：水池有效水深采用3.0m，超高0.3m，池长为8.6m，池宽为6.0m。 回收水泵设水泵工作时间为30min，则水泵的流量为：水泵的扬程经粗略计算，确定为左右，选泵的型号为，两用一备。回收水泵房建于回收水池上，泵房净宽6m，长9m，高4.5m。V型滤池的设计计算：1. 设计参数：设计水量（包括7%水厂自用水量）为：设计滤速采用，强制滤速。滤池采用单层石英砂均粒滤料，冲洗方式采用：先气冲洗，再气-水同时冲洗，最后再用水单独冲洗。根据设计手册第三册P612表9-8确定各步气水冲洗强度和冲洗时间，参数具体如下：（1）冲洗强度第一步气冲冲洗强度；第二步气-水同时反冲洗,空气强度,水冲洗强度；第三步水冲洗强度。（2）冲洗时间第一步气冲洗时间,第二步气-水同时反冲洗时间,单独水冲时间；冲洗时间共计为: ；冲洗周期,反冲洗横扫强度为。2. 设计计算：（1）池体设计: 滤池工作时间：(式中未考虑排放初滤水)。滤池总面积F:滤池分格:查表，采用法国德力曼公司标准池型,为便于节省用地,选双格V型滤池,池底板用混凝土,单格宽,长,面积42m2,共四座,每座面积,总面积336m2.校核强制滤速:。滤池的高度确定:滤池超高,滤层上水深,滤层厚度。承托层厚取。滤板厚参考滤板用0.05m厚预制板,上浇0.08m混凝土层,故取。滤板下布水区高度取。滤池的总高度为: 图4.11 进水及布水系统示意水封井的设计:滤池采用单层加厚均粒滤料,粒径0.95-1.35mm,不均匀系数1.2-1.6。均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算:式中: 20时为0.0101;所以根据经验,滤速为9-10m/h时,清洁滤料层水头损失一般为30-40cm,计算值比经验值低,取经验值的底限30cm为清洁滤料层的过滤水头损失。正常过滤时,通过长柄滤头的水头损失,忽略其他水头损失,则每次反冲洗后刚开始过滤时的水头损失为: 。为保证滤池正常过滤时池内的液面高出滤料层,水封井出水堰顶标高与滤料层相同,设计水封井平面尺寸2m2m,堰底板比滤池底板低0.3m。水封井出水堰总高为: 因为每座滤池的过滤水量:。所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式计算得:。则反冲洗完毕,清洁滤料层过滤时滤池液面比滤料层高0.18+0.52=0.7m。（2）反冲洗管渠系统:反冲洗水量按水洗强度最大时计算。单独水洗时反洗强度最大,为6L/(s.m2)。 。V型滤池反冲洗时,表面扫洗同时进行,其流量：。反冲洗配水系统的断面计算:配水干管进口流量应为1.5m/s,配水干管(渠)的截面积:。反冲洗配水干管选用钢管,DN700,流速为1.31m/s,反冲洗水由反洗配水干管输送到气水分配渠,由气水分配渠底侧的布水方孔配水到滤池底部布水区。反冲洗水通过配水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。配水支管或孔口的流速为1-1.5m/s左右,取。则配水支管(渠)的截面积:此即配水方孔总面积,沿渠长方向两侧各布置20个配水方孔,共40个,孔中心间距0.6m。面积:，每个孔口尺寸取0.12m0.12m。反冲洗用气量的计算:反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算,这时气冲的强度为,配气系统的断面计算:配气干管(渠)进口流速应为5m/s左右,则配气干管(渠)的截面积：反冲洗配气干管用钢管,DN600,流速为4.75m/s,反冲洗用空气,由反冲洗配气干管输送至气水分配渠,由气水分配渠两侧的布气小孔到滤池底部布水区,布气小孔紧贴滤板下缘,间距与布水方孔相同,共计40个,反冲洗用空气通过配气小孔的流速按反冲洗配气支管的流速取值。反冲洗配气支管流速或孔口流速应为10m/s左右,则配气支管(渠)的截面积为: 。每个布气小孔面积: 孔口直径每孔配气量:气水分配渠的断面设计:对气水分配渠断面面积要求的最不利条件发生在气水同时反冲洗时,亦即气水同时反冲洗时要求气水分配渠断面面积最大,因此气水分配渠的断面设计按气水同时反冲洗的情况设计,气水同时反冲洗时反冲洗水量为:气水同时反冲洗时,反冲洗时用空气的流量:气水分配渠的气水流速均应按相应的配气配水干管流速取值,则气水分配干渠的断面积:(3)滤池管渠的布置:反冲洗管渠:a.气水分配渠:气水分配渠起端宽取1.0m,高取1.5m,末端宽取1.0m,高取1.0m,则起端截面积0.6m2,末端截面积0.4m2。两侧沿程各布置20个配气小孔和20个布水方孔,孔间距0.6m,共40个配气小孔和40个配水方孔。气水分配渠末端所需最小截面积,满足要求。图4.12 均粒滤料滤池剖面示意b.排水集水槽:排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m,则排水集水槽起端槽高:式中,排水槽末端高度为: 式中,底坡: c.排水集水槽排水能力校核:由矩形断面暗沟(非满流,n=0.013)计算公式校核集水槽排水能力。设集水槽超高为0.3m,则槽内水位高,槽宽。湿周水流断面: 水力半径: 水流速度: 过流能力: 实际过水量: ，满足要求。图4.13 排水系统布置示意进水总渠:a.进水总渠:四座滤池,分成独立的两组,每组进水总渠过水流量按强制过滤流量计,滤速为0.8-1.2m/s。强制过滤流量进水总渠水流断面积: 进水总渠宽1m,高0.6m，考虑超高0.3m。则进水总渠高为0.9m，考虑到施工方便，进水总渠高与配水渠高相同，故取1.0m。b.每座滤池的进水孔:每座滤池由进水侧壁开3个进水孔,进水总渠的浑水通过三个进水孔进入滤池。两侧进水孔口在反冲洗时关闭.中间进水孔孔口设手动调节闸板,在反冲洗时不关闭,供给反冲洗表扫用水。调节阀门的开启度,使其在反冲洗时的进水量等于表扫水用水量。孔口面积按孔口淹没出流公式计算.其总面积按滤池强制过滤水量计,孔口两侧水位差取0.1m,则孔口总面积：中间孔面积及表面扫洗水量的计算:孔口宽两个侧孔口设闸门,采用橡胶囊充气阀,每个侧孔面积: 孔口宽c.每座滤池内设的宽顶堰:为保证进水的稳定性,进水总渠引来的浑水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠,再经滤池内的配水渠分配到两侧的V型槽。宽顶堰堰宽,宽顶堰与进水总渠平行设置,与进水总渠侧壁相距0.5m,堰上水头由矩形堰的流量公式得, d.每座滤池的配水渠:进入每座滤池的浑水经过宽顶堰溢流至配水渠,由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽.滤池配水渠宽,渠高为1.0m,渠总长等于滤池总宽.则渠长.当渠内水深时,流速(进来的浑水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去,每侧流量为) ：,基本满足滤池进水管渠流速在0.8-1.2m/s的要求。e.配水渠过水能力校核:配水渠的水力半径:配水渠的水力坡降:渠内水面降落量:因为配水渠最高水位(渠高),所以配水渠的过水能力满足要求。V型槽的设计:V型槽的设计a. 扫洗水布水孔 V型槽底部开有水平布水孔，表面扫洗水经此布水。布水孔沿槽长方向均匀布置，内径一般为2030，过孔流速为左右，本设计采用，。每座滤池V型槽的水平布水孔总截面积为：每座滤池V型槽的水平布水孔总数为：每座滤池单侧V型槽的水平布水孔数为，布水孔间距为 0.15m。b. V型槽垂直高度的确定 滤池冲洗时槽内水面低于斜壁顶约50100mm，本设计采用。根据孔口出流公式，则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面的高度为：扫洗水布水孔中心一般低于用水单独冲洗时池内水面50150mm，本设计采用。取V型槽槽底的高度低于表扫水出水孔中心为。反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式求得，其中为集水槽长，；为单格滤池反冲洗水量，则反冲洗时排水集水槽的堰上水头为：V型槽的垂直高度为：V型槽斜壁顶与排水集水槽顶的垂直距离为：V型槽的倾角采用。c. 校核过滤时V型槽流速V型槽在滤池过滤时处于淹没状态，槽内设计始端流速不大于。V型槽过滤时始端的截面积为：单格滤池过滤时V型槽的流量为：滤池过滤时V型槽始端流速为：，满足要求d. 校核反冲洗时V型槽流速V型槽内设计始端流速不大于。V型槽反冲洗时始端的截面积为：单格滤池反冲洗时V型槽的流量为：滤池反冲洗时V型槽始端流速为：，满足要求。（4）冲洗水的供应： 可选用冲洗水泵或冲洗水箱供水，本设计采用冲洗水泵。a.冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失反洗配水干管用钢管，DN700,管内流速为1.31m/s,1000i=2.88m，布置管长总计为50m。则反冲洗总管的沿程水头损失主要配件及局部阻力系数见下表：配件名称数量/个局部阻力系数90弯头2DN600闸阀2等径四通28.34则冲洗水泵到滤池配水系统的管路损失 b.清水池最低水位与排水槽堰顶的高差 c.滤池配水系统的水头损失（a）气水分配渠的水头损失按最不利条件，即气水同时反冲洗时计算。此时渠上部是空气，下部是反冲洗水，按矩形暗管（非满流，n=0.013）近似计算。气水同时反冲洗时，则气水分配渠内的水面高为：水力半径水力坡降渠内的水头损失（b）气水分配干渠底部配水方孔水头损失气水分配干渠底部配水方孔水头损失按孔口淹没出流公式，计算。其中为，A为配水方孔的总面积。由反冲洗配水系统的断面计算部分内容可知，配水方孔的实际总面积为。则（c）查手册，反洗水经过滤头的水头损失（d）气水同时通过滤头时增加的水头损失气水同时反冲洗时气水比，长柄滤头配气系统的滤帽缝隙总面积与滤池过滤总面积之比约为1.25%，则长柄滤头中的水流速度通过滤头时增加的水头损失则滤池配水系统的水头损失 d.砂滤层的水头损失滤料为石英砂，容重，水所谓容重为，石英砂滤料膨胀前的孔隙率，滤料层膨胀前的厚度。则滤料层的水头损失 e.富裕水头取1.5m。则反冲洗水泵的最小扬程为：选四台250S14单级双吸离心泵，三用一备。扬程为11米时，每台泵的流量为576。(5)反洗空气的供给长柄滤头的气压损失气水同时反冲洗时，反冲洗用空气流量。长柄滤头采用网状布置，约55个/,则每座滤池共计安装长柄滤头每个滤头的通气量根据厂家提供的数据，在该气体流量下的压力损失最大为：气水分配渠配气小孔的气压损失反冲洗时气体通过配气小孔的流速压力损失按孔口出流公式计算式中孔口流量系数，0.6;孔口面积，；压力损失，mm水柱；重力加速度，；气体流量，；水的相对密度，1。则气水分配渠配气小孔的气压损失 配气管道的总压力损失a.配气管道的沿程压力损失反冲洗空气流量，配气干管用DN600钢管，流速4.75m/s，满足配气干管（渠）流速为为5m/s左右的条件。反冲洗空气管总长为50m，气水分配渠内的压力损失忽略不计。反冲洗管道内的空气气压计算公式 式中，空气压力，kPa; 长柄滤头距反冲洗水面的高度，m，。则反冲洗时空气管内的气体压力空气温度按30考虑，查表，空气管道的摩阻为。则配气管道沿程压力损失为b.配气管道的局部压力损失主要配件及长度换算系数见下表配件名称数量/个长度换算系数KDN60090弯头4DN600闸阀3等径三通2621当量长度的换算公式：式中管道当量长度，m；管径，m；长度换算系数。空气管配件换算长度则局部压力损失配气管道的总压力损失 气水分配室中的冲洗水水压（只计算设水塔反冲洗的情况，设水泵反冲洗的计算方法相同）本系统采用气水同时反冲洗，对气压的要求最不利情况发生在气水同时反冲洗时。此时要求鼓风机或贮气罐调压阀出口的静压为：式中输气管道的压力总损失，kPa;配气系统的压力损失，kPa，本设计；气水冲洗室中的冲洗水水压，kPa;富余压力，4.9 kPa。所以，鼓风机或储气罐调压阀出口的静压为：设备选型 根据气水同时反冲洗时反冲洗系统对空气的压力、风压要求选C901.5型离心鼓风机2台，一用一备。风量为90，风压为100kPa，电动机功率为110kw。(5)回收水池及回收水泵将滤池反冲洗排水集中排入回收水池，经回收泵送回原水配水井中再次进行处理。 回收水池回收水池容积为：回收水池尺寸：水池有效水深采用3.5m，超高0.3m，池长为10m，池宽为10m。 回收水泵设水泵工作时间为1h，则水泵的流量为：水泵的扬程经粗略计算，确定为左右，选泵的型号为，两用一备。回收水泵房建于回收水池上，泵房净宽6m，长9m，高4.5m。4.2.7 清水池设计1设计参数：清水池容积根据前面计算得到为15000m3，近期考虑设两个，相互联通。远期增加2个。2设计计算：清水池的容积为：考虑设两个，相互联通。有效水深取5.0m。则单个面积： 采用近似正方形平面，超高取0.3m。单池的尺寸为：36m42m5.3m。4.14 单座清水池布置图4.2.8加氯工艺及加氯间设计计算1设计参数：加氯间及氯库按照净水厂远期规模设计；加氯设备按照净水厂近期规模设计。远期设计的计算水量为；近期设计的计算水量为。采用液氯进行滤后消毒，投加点在通往清水池的管道中，最大投氯量为，氯与水接触时间不小于30min，仓库储存量按30天计算。2. 设计计算（1）加氯量Q:加氯量按下式计算：式中加氯量，；最大加氯量，；需消毒的水量，。（2）储存量G：（3）氯瓶数量：采用容量为1000kg的焊接液氯钢瓶，其外形尺寸为：共18只。另设中间氯瓶一只，以沉淀氯气中的杂质，还可防止水流进入氯瓶。（4）加氯机数量：加氯机选用型号REGAL2100，加氯量范围在120kg/L。近期考虑设两台，一用一备。远期增加一台，两用一备。（5）加氯间、药库布置水厂所在地主导风向为西北风 ，加氯间靠近滤池和清水池。设在水厂东南角处，因为与反应池距离较远，无法与加药间合建，加氯间布置见平面布置图。（6）其他设备（设施）在加氯间、氯库低处各设排风扇一个，换气量每一小时812次，并安装漏氯检测器，其位置在室内地面以上20cm，设置漏气报警仪，当检测到漏气量达到23mg/kg时即报警。切换有关阀门，并切断氯源，同时排风扇工作。为搬运方便，氯库内设LD-A型电动单梁起重机，起重量为1t，跨度为10m。轨道通到氯库大门以外，称量氯瓶质量的液压磅秤放在磅秤坑内，磅秤面与地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。磅秤输出20mv的DC信号到值班室，指示余氯量，并设置报警器，达到余氯下限时报警。加氯间外布设防毒面具、抢救材料、和工具箱。照明和通风设备在室外设开关。在加氯间引入一根DN50的给水管，水压大于20m,供加氯机使用。在氯库引入DN32的给水管通向氯瓶上空，供喷林使用，水压大于。4.15 加氯间、氯库布置图4.2.9臭氧接触池前配水井设计由于流量相等，此处配水井决定与絮凝池前配水井相同，以减小工作量。具体计算参见4.2.1。此处略。4.2.10臭氧化处理设计.臭氧化的水处理流程选择：根据不同的处理目的，臭氧在处理系统中可以投加在混凝沉淀前、沉淀后、活性炭过滤前以及作为出厂水的最终消毒处理。本设计选择在活性炭过滤前投加。在活性炭过滤前投加臭氧的作用是杀死细菌、去除病毒、氧化水中有机物（如苯酚、洗涤剂、农药）和生物难降解有机物，将COD转化为BOD、氧化分解螯合物等。与活性炭联用，增加活性炭的生物作用，延长活性炭再生周期。臭氧化法工艺的系统组成：臭氧化法工艺的系统组成示意见图4.16。（1）气源系统气源制备一般可采用空气处理、液态纯氧蒸发和现场纯氧制备等方法。当采用空气作气源时，包括无油空气压缩机、冷却器、冷冻、冷凝装置，过滤净化及稳压、减压装置、空气吸附、干燥及干燥剂再生装置等。（2）臭氧发生系统制造臭氧化气，以供水处理用，包括：臭氧发生器、供电设备及发生器设备。（3）臭氧水的接触反应系统用于水的臭氧化处理，包括臭氧扩散装置和接触反应池。（4）尾气处理系统用于处理臭氧接触池排放的残余臭氧，达到环境允许的浓度。图4.16臭氧化法工艺的系统组成示意图.设计计算1气源系统设计供臭氧发生器的气源可以是空气，也可以是纯氧。纯氧可以在现场制备，也可以购买液态氧通过蒸发取得。三种气源的特点如下：（1）干燥纯净压缩空气（CDA）：效率较低，能耗较高，空气源易取得。（2）液态纯氧(LOC):效率高，具灵活性，适应小水厂。（3）现场制氧气（VGOC）：效率高，可靠性好，适应大中型水厂。结合本工程的实际情况，且为大中型水厂。决定选用空气为气源。(1)原料空气及处理流程根据当地的工作条件和气候条件以及对空气的要求选择处理流程如图4.17。图4.17原料空气处理流程图（2）空气气量的计算a.干空气量的计算：式中干空气气量；根据水处理要求计算出来的臭氧产量；单位体积空气产出的臭氧量，根据发生器而定；系数，取0.92。代入得，b.总干空气量：公式中的系数1.21.5，是考虑增加再生干燥剂的用气量。取1.5代入数据得， 2臭氧发生系统的设计与计算臭氧发生装置包括臭氧发生器和其供电设备、电气控制和量测设备及空气净化设备。a.发生器发生量的计算式中，1.06是安全系数。b.发生器的选择查臭氧发生器产品样本，选择QHW-2000XY-450型卧管式臭氧发生器3台，2用一备。其参数如下：臭氧产量为1.82.0kg/h，臭氧浓度为1018g/m3,发生器本身耗电量为1518kWh/kg ,工作空气流量120150 。3臭氧接触反应系统设计与计算a. 接触反应装置的选择确定需要去除物质在水中与臭氧接触反应的速度过程，是属于传质速度控制还是化学反应速度控制。臭氧化法用于受传质速度控制的污染物去除时，应选用传质效率高的接触反应装置，如蜗轮注入器、固定螺旋混和器、喷射器等。臭氧化法用于受化学反应速度制的污染物去除时，宜选用具有较大的液相容积，可较长时间保持一定溶解臭氧浓度的接触反应装置，如微孔扩散接触池。考虑到目前臭氧化法在在给水处理中大多采用微气泡接触反应。本设计采用接触反应池。b.设计参数臭氧作为深度处理手段，其投加量约为0.5-1.0mg/L，在臭氧生物活性碳联合处理工艺中，臭氧的投加量约为0.5-1.5mg/L。在本设计中，臭氧投加量选为1mg/L,需投加的臭氧量为4.01kg/h，臭氧在水中的半衰期为20min。设计氧化接触时间一般为515min,本设计考虑采用11min。接触池分两室，在第一室内投加60的臭氧量，在第二投加室内投加40。接触池考虑设两组，远期增加2组。c.设计计算池体尺寸计算：池子的面积：式中 单组接触池的面积，；池的个数；设计流量，；接触时间，min；扩散器以上水深，一般取57m。，,。代入得，单池宽度取5.8m，则单组池子总净度为。第一接触室得长度：第二接触室长度：，为便于施工及安装设备，取4.8m。具体布置见图4.18，最后确定臭氧接触池的尺寸为LBH=17.6m12.65m7.0m。d.臭氧化布气系统计算：1)式中，每小时投配的总臭氧量，；水中所需臭氧投加量，；设计流量，；，代入得，2)式中， 水中所需投加的臭氧化气流量，；发生器所产臭氧化气浓度，一般在1020范围内，代入得，3)式中，水中所需投加的发生器工作状态下（，）的臭氧化气流量，。代入得，。4)微孔扩散元件数的计算：公式为：，式中，微孔扩散元件数；每只扩散元件的总表面积，；气体扩散速度，依微孔材料及其微孔直径和扩散气泡直径而定；微孔扩散元件选用微孔钛板，材料型号为WTD3型微孔钛板，孔径2540，厚4mm。则气体扩散速度按下式计算式中，气泡直径，取2mm；系数，取0.19；微孔直径，取30mm；系数，取0.066。代入得，故微孔扩散元件数e.所需臭氧发生器得工作压力计算式中， 臭氧发生器工作压力，以9.8kPa计；池内水柱高度，以9.8kPa计；布气元件水头损失，以9.8kPa计；臭氧化气输送管道水头损失，以9.8kPa计。（查表按最不利情况）。则4.18臭氧接触池布置图（4）臭氧尾气的利用与处理当尾气直接排入大气并使大气中臭氧浓度大于0.1mg/L时，即会对人们的眼、鼻、喉以及呼吸器官带来刺激，造成大气的二次污染。因此必须消除这种污染，并提高臭氧的利用率。在设计水与臭氧的接触反应装置时，应同时考虑尾气中剩余臭氧的利用与处理。本设计借鉴生产方面经验，将这种尾气用于被处理原水的预处理，投配到水臭氧接触反应装置的进水管中。4.2.11 生物活性炭滤池设计1设计参数设计水量为96300，正常滤速取7.5,滤池的工作时间为24h,冲洗周期为48h。采用气水反冲洗，采用第一步先气冲，强度，；第二步为气水同时反冲洗，；第三步为水洗，。2设计计算滤池面积及尺寸的确定滤池的实际工作时间（式中只考虑了反冲洗停用时间，未考虑排放反冲洗水的初滤水时间）则滤池的面积为：，滤池格数考虑12格，则单格面积为44.8,考虑长宽比为2：1，则单格尺寸为：LB=9.6m4.8m。强制滤速为：滤池高度：炭滤池的总高度有下式计算：式中，吸附滤池的总高度（m）; 配水系统的高度(m); 承托垫层的高度(m); 炭滤层厚度（m）; 炭滤层上水深（m）; 保护高度（m）。配水系统采用小阻力长柄滤头配水配气气水反冲洗。取1.0m。取0.1m，H取1.7m，取1.5m，取0.7m。代入后，得洗砂排水槽：洗砂排水槽中心距，采用洗砂排水槽的根数为：排水槽的长度为4.8m，每槽的排水量为采用三角形标准断面。槽中流速，采用0.6m/s，槽的断面尺寸：排水槽底的厚度，采用。炭滤层的最大膨胀率：，炭滤层厚度为1.7m。洗砂排水槽顶到炭滤层面的高度为：，取1.1m。洗砂排水槽总平面面积：复算：排水槽的总平面积与滤池的面积之比一般小于25，则，合适。配水、配气系统计算1)反冲洗管渠系统:反冲洗水量按水洗强度最大时计算。单独水洗时反洗强度最大,为6L/(s.m2)。 。反冲洗配水系统的断面计算:配水干管进口流量应为1.5m/s,配水干管(渠)的截面积:。反冲洗配水干管选用钢管,DN600,流速为1.57m/s,反冲洗水由反洗配水干管输送到气水分配渠,由气水分配渠底侧的布水方孔配水到滤池底部布水区。反冲洗水通过配水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。配水支管或孔口的流速为1-1.5m/s左右,取。则配水支管(渠)的截面积:此即配水方孔总面积,沿渠长方向两侧各布置20个配水方孔,共40个,孔中心间距0.48m。面积:，每个孔口尺寸取0.11m0.11m。反冲洗用气量的计算:反冲洗用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算,这时气冲的强度为,配气系统的断面计算:配气干管(渠)进口流速应为5m/s左右,则配气干管(渠)的截面积：反冲洗配气干管用钢管,DN450,流速为5.21m/s,反冲洗用空气,由反冲洗配气干管输送至气水分配渠,由气水分配渠两侧的布气小孔到滤池底部布水区,布气小孔紧贴滤板下缘,间距与布水方孔相同,共计40个,反冲洗用空气通过配气小孔的流速按反冲洗配气支管的流速取值。反冲洗配气支管流速或孔口流速应为10m/s左右,则配气支管(渠)的截面积为: 。每个布气小孔面积: 孔口直径每孔配气量:2)气水分配渠的断面设计:对气水分配渠断面面积要求的最不利条件发生在气水同时反冲洗时,亦即气水同时反冲洗时要求气水分配渠断面面积最大,因此气水分配渠的断面设计按气水同时反冲洗的情况设计,气水同时反冲洗时反冲洗水量为:气水同时反冲洗时,反冲洗时用空气的流量:气水分配渠的气水流速均应按相应的配气配水干管流速取值,则气水分配干渠的断面积:气水分配渠宽取1.0,高取0.5m,两侧沿程各布置20个配气小孔和20个布水方孔,孔间距0.6m,共40个配气小孔和40个配水方孔。3)滤池滤板设计每个滤池面积46.08m2,选用0.91.0m2滤板51块,每块板上布置49个滤头,则每m2滤头数为54个,合乎要求。长柄滤头杆长50cm,其顶滤帽有缝隙36条,每条缝长20mm ，宽0.25m,总面积1.8cm2,则滤板开孔率为,属小阻力配水系统，滤头杆内径17.5mm，每个滤池设 51块滤板，共设 51492499个滤头。4）气反洗设备的选用鼓风机气量为Q=600.82949.74m3/min风压计算:反冲洗滤料至顶水深1.5m，滤料厚1.7m孔板及承托层0.10m，配气配水区1m则风压为个绝对大气压空气管道损失0.17大气压，再取0.1大气压的安全气压则H=1.7个绝对大气压。由Q、H来选风机:选用C60-1.7风机，风量60m3/min,出口1.7个绝对大气压,配用Y315S2电机,选用两台,一用一备。5）水反洗设备的选用长柄滤头杆长50cm,内径17.5mm每池冲洗水量水泵扬程计算:H=h1+h2+h3+h4h1洗砂排水槽顶与反冲洗进水管之间的静水位差h1=1.1+1.7+0.1+1.0-0.4=3.5mh3-滤料层水头损失，取h3=1.20m水柱h4-富余水头，取h4=1.0mh2-配水系统水头损失，计算如下每滤头水量,滤头杆的内径D=17.5mm则滤帽缝中流速 滤杆长L=50cm，滤帽缝隙面积f=180mm2则则H=3.5+0.33+1.20+1.0=6.03m由Q、H选用400QHL-10水泵，转速为730r/min两台，一用一备，Q为305478L/s , H为11.57.55m，配用YQGW55-8型电机,功率55kw6）起重设备选用SDQ型手动单梁起重机,起重量5吨，起吊高度310m，跨度6m。4.3 供选方案技术经济比较计算为了最后确定二水厂（新水厂）的处理工艺流程，需从以下两方面进行比较：（1）折板絮凝池与栅条絮凝池比较；（2）普通快滤池与V型滤池比较。供选方案技术经济比较部分的设计计算从上述两方面进行。采用生产规模指数估算法进行单项工程的投资估算，即根据已建成的性质与拟建项目类似的项目投资额，估算同类型而不同规模的项目的投资的方法，其估算式为：式中拟建项目投资额；已建同类型项目投资额；已建同类型项目的生产规模；拟建项目的生产规模；增价系数，按考虑；生产规模指数，01。关于“”值取定的要求：若已建同类项目的装置规模与拟建项目的装置规模相差不大，生产能力比值在0.52.0之间，；若已建同类型项目装置与拟建项目装置的规模相差不大于50倍，且拟建项目的扩大仅靠扩大设备规格来达到时，0.60.7；若是靠增加相同规格的设备的数量达到时，0.80.9。4.3.1 絮凝池供选方案技术经济比较计算本设计推荐采用折板絮凝池和栅条絮凝池。为了减小技术经济比较计算中产生的误差，拟将絮凝沉淀池的比较结果作为絮凝池的比较结果。1. 折板絮凝池技术经济计算根据设计手册第10册，生产规模为30000的折板絮凝沉淀池建筑安装工程费用为1756869元，设备购置费用为286907元，费用合计2043776元。根据生产规模指数法估算。已知元，取，则本设计采用的折板絮凝沉淀池的投资总计：2. 栅条絮凝池技术经济计算根据设计手册第10册，生产规模为150000的网格絮凝沉淀池建筑安装工程费用为5827465元，设备购置费用为1500903元，费用合计7328368元。根据生产规模指数法估算。已知元，取，则本设计采用的栅条絮凝沉淀池的投资总计：通过上述计算，栅条絮凝池的建筑工程总造价比折板絮凝池的略高，并且由于栅条絮凝池的栅条上易滋生藻类，堵塞栅孔，安装维修比较麻烦，导致常年运转费用较高。故从技术经济上综合考虑，本设计絮凝工艺采用折板絮凝池。4.3.2 滤池供选方案技术经济比较计算本设计推荐采用普通快滤池和V型滤池。1. 普通快滤池技术经济计算根据设计手册第10册，生产规模为120000的普通快滤池建筑安装工程费用为8514888元，设备购置费用为3068879元，费用合计11583767元。根据生产规模指数法估算。已知元，取，则本设计采用的普通快滤池的投资总计：2. V型滤池技术经济计算根据设计手册第10册，生产规模为100000的V型滤池建筑安装工程费用为5424141元，设备购置费用为12972789元，费用合计18396930元。根据生产规模指数法估算。已知元，取，则本设计采用的V型滤池的投资总计：通过上述计算， V型滤池的造价比普通快滤池的造价要高的多，这主要是因为V型滤池的配套设备较多。无可否认，普通快滤池在我国使用较早，有