某水厂给水工程设计【内蒙古包头市磴口水厂给水工程】
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某水厂给水工程设计【内蒙古包头市磴口水厂给水工程】,水厂,给水,工程设计,内蒙古,包头市,磴口,工程
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设计任 务 书指导教师： 学生姓名： 设计题目： 内蒙古包头市磴口水厂给水工程给水排水教研室任务书一、设计任务接受设计任务的学生应在规定时间内完成给水工程设计。给水工程设计范围包括：取水工程、净水工程与输配水工程。设计内容一般有：1、 水量计算，编制总用水量计算表，确定设计规模；2、 给水系统选择和给水方案比较选择水源与取水方式。确定水厂厂址与净水工艺，提出可行的给水系统，并进行方案比较；3、 取水工程设计；4、 净水厂设计；5、 二级泵站设计；二、原始资料1、地形概况：内蒙古包头市位于中国北方，黄河以北。城市现有青山水厂、昆山水厂两座，分别位于城市的东北和西部。而磴口水厂位于城郊，城市的东南方。磴口水厂可设置在黄河边上，位于城市东南方的城郊，远离居民区，附近有糖厂、铝厂、砖瓦厂，所在位置地面标高约为1004米，地形为北高南低，不平坦。磴口水厂也可设置在城市东南方向，靠近城市的边缘，地面标高约为1050米。可进行方案比较确定。2、供水要求规划城市人口数：10万人，用水普及率：100%。1）出水要求达到卫生部生活饮用水卫生规程；2）最高日供水量：6.5万吨/日；3）出厂水压：38米水头。3、工程地质：地下水位深度：170厘米；最大冰冻：175厘米；设计地耐力：13吨/米2；地震等级：6级；设计地震烈度：8度。4、气象资料：1)气温： 年平均：6.5；1极端最高：38.4；极端最低：-31.4；最冷月平均最低：-18.5；最热月平均最高：29.5。2)相对湿度： 冬季空气调节：54%； 最热月平均：58%。3)风速与风向频率：夏季平均风速：3.3米/秒；冬季平均风速：3.2米/秒；夏季最多风向：东风、东南风；冬季最多风向：北风、西北风；夏季最多风向频率：15；冬季最多风向频率：17；4)大气压： 888.4毫巴。5)降水量： 年降水量：308.9毫米；最大时降水量：33.1毫米； 最大日降水量：100.8毫米。6)年蒸发量： 2342.2毫米。7)最大积雪厚度： 21厘米。8)冰冻期： 150天。5、黄河河流概况：1）河流流量：河流平均流量824米3/秒；河流最小流量43米3/秒；河流最大流量5390米3/秒。2）河流水位：河流平均水位998米；河流最低水位994米；河流最高水位1001米；河流正常水位996米。3）河流流速： 河流平均最低流速1.4米/秒。4）河水温度：河水最高温度：28；河水平均最高温度：21；河水最低温度：4；河水平均最低温度：6。5）河水冰冻情况：冰冻期间11月20日3月；冰冻厚度：5080厘米。6）河水含砂量： 最高含砂量：6.36公斤/米3。6、水源选择指定选择黄河磴口处水源。浑浊度最高值1000度；平均值200度；最低值50度。水源水质项目数量项目数量色度5度总硬度16.38德国度嗅和味无细菌总数不可数个/毫升pH值8.05大肠菌群数1000个/毫升溶解氧 7.56 mg/l 0.44毫克/升非离子氮0.02 mg/l 0.39毫克/升溶解固体50毫克/升0.16毫克/升三、水处理所用材料1、 混凝剂：硫酸铝、三氯化铁 、碱式氯化铝等有供应。2、 滤料：石英砂、无烟煤、铁矿石等有供应。3、 石英砂筛分结果筛号筛孔（mm）留在筛上的砂重量（克）通过该号筛的重量重量（克）百分率（%）121.68 2.5141.41 8.4161.19 18.6181.00 23.3200.84 20.6250.71 12.4350.50 7.8450.35 4.6底盘 1.84、 消毒药剂：液氯、二氧化氯等有供应。5、 日用水量变化规律小时0112233445566778%2.182.251.992.032.943.744.485.29小时89910101111121213131414151516%5.725.885.625.545.714.604.895.01小时16171718181919202021212222232324%4.964.894.734.364.183.613.102.30四、毕业设计进度计划表第1-2周：熟悉任务书内容，查阅各种参考资料、翻译外文资料，审核有关设计参数，确定初步设计方案。第34周：进行初步设计，绘制设计铅笔底图。第59周：扩初设计，绘制设计图纸。第1011周：整理设计说明书、计算书，并交指导老师审阅。修改部分图纸。第12周：设计成果交评阅老师，并准备毕业答辩。第13周：毕业答辩。要求严格按照进度表完成各阶段的设计任务，并按阶段进行检查。主要参考资料：1、给水工程（第四版） 中国建筑工业出版社2、给水排水工程规范汇编 中国建筑工业出版社3、净水厂设计知识 中国建筑工业出版社4、给水排水设计手册 中国建筑工业出版社5、市政工程技术经济指标 中国建筑工业出版社6、净水厂设计 中国水利电力出版社7、给水排水工程施工手册 中国建筑工业出版社8、净水厂工艺设计计算 中国建筑工业出版社9、给水工程主要构筑物及设备工艺设计计算 兰州大学出版社10、给水排水工程设计相关的标准图集11、给水排水工程专业毕业设计指南 中国水利水电出版社12、各类专业杂志相关论文2摘要：本设计的主要任务是内蒙古包头市磴口水厂给水工程设计。设计的主要内容包括：设计规模的确定、给水系统选择、给水方案比较、取水工程设计、净水厂设计和二级泵房设计。设计书由设计资料、设计说明书和设计计算书三部分组成。本设计的设计规模是6.5万m3/d，以黄河干流为水源。采用的给水系统为：源水斗槽（一泵房）管式静态混合器机械絮凝池 + 往复式隔板絮凝池平流式沉淀池V型滤池清水池二泵城市管网。选用硫酸铝为混凝剂，液氯为消毒剂。水厂出水水质要求达到生活饮用水卫生规范（2001）。水厂位于包头市郊，城市的东南方，地面标高为1058m，总占地面积4.70公顷，绿化面积约占25，附属面积约占总面积的15，内设标准化篮球场和排球场，力争创建一个清新怡人的现代化水厂。关键词：斗槽，机械絮凝池，隔板絮凝池，平流沉淀池，V型滤池，泵房Abstract:The main task of my design is for the water supply engineering of dengkou water plant in the city of Baotou,Nengmenggu province. The design mainly includes: the calculation for the volume of the required daily water supply;the choice of the water supply system;the comparison for the process of water supply;the design of water source engineering;the design of the water plant and the secondary pumping station.The design file consists of three parts which are design data,explanation file and calculation file. The volume of the required daily water supply of my design is 65000 m3/d .Huanghe River is the source of the water supply. The system of the water supply which is adopted in my design is following:water source bucket basin(first pumping station) mixermachinery flocculating tank+ baffleplate flocculating tankadvection sediment basinv filterclear-water reservoirsecondary pumping stationwater network. Al2 (SO4) 2 is used as coagulant while Cl2 is used as disinfectant. The quality of processing water must satisfy the norm of domestic drinking water(2001).The water plant is located in the southeastern suburb of the city of Baotou whose elevation is 1058m.The plant covers 47000m2,which includes 25% green area and 15% accessory area.Besides,standardized basketball and volleyball grounds are set up in order to build a beautiful and harmonious water plant.Keywords:bucket basin, machinery flocculating tank, baffleplate flocculating tank, advection sediment basin, v filter, pumping station.目 录第一篇 设计说明书1 概述 11.1 城市概况 11.2 城市现有给水工程概况 11.3 原始设计资料 11.3.1 地质条件 11.3.2 气象资料 11.3.3 日用水量变化系数 21.3.4 城市原管网规划图 21.4 工程设计 22 设计水量 42.1 设计用水量 42.2 设计水量 43 给水工程规划 53.1 给水工程方案 53.1.1 水源的选择 53.1.2 水处理工艺选择 53.2 给水工程设计方案 53.2.1 技术比较 53.2.2 经济比较 53.2.3 综合方案比较 63.2.4 各处理构筑物设计参数的选择 74 给水水源及取水工程 104.1 取水位置选择 104.2 取水构筑物选型 105 输配水工程 115.1 取水泵站（一级泵站） 115.2 输水工程 115.3 配水工程 125.4 调节构筑物 135.5 二级泵站 146 水处理工程 166.1 水处理工艺流程 166.2 水处理构筑物 16 6.2.1 投药工艺 16 6.2.2 配水井 16 6.2.3 网格絮凝池 16 6.2.4 平流沉淀池 18 6.2.5 普通快滤池 18 6.2.6 回收水泵和回收水池 18 6.2.7 消毒工艺 19 6.2.8 吸水井 196.3 给水处理厂平面布置和高程布置 196.3.1 平面布置 20 6.3.2 高程布置 206.3.3 附属构筑物 217 设计特色及存在的问题和建议 22第二篇 设计计算8 设计用水量计算 238.1 设计规模 238.2 设计水量的确定 239 输配水工艺计算 249.1 输水管设计及计算 249.2 取水水泵选配计算及一级泵站工艺布置 249.2.1设计参数 249.2.2设计计算 24 9.3 配水管网设计及水力计算 279.3.1 比流量计算 279.3.2 节点流量 279.3.3 管段流量计算 289.3.4 管网程序平差 29 9.4 送水水泵选配计算及二泵站工艺布置 32 9.4.1 选泵 329.4.2 水泵吸水管水头损失 339.4.3 水泵压水管水头损失 339.4.4 泵房高度 349.4.5 水泵房内设备 349.4.6 选择真空泵 349.4.7 排水泵 349.5 调节构筑物计算 3410 给水处理厂工艺计算 3810.1 投药工艺计算 3810.1.1 已知条件 3810.1.2 设计计算 3810.2 混合工艺计算 3910.2.1 设计概述 3910.2.2 设计计算 3910.3 絮凝工艺计算 4010.3.1 已知条件 4010.3.2 设计计算 4010.4 沉淀工艺计算 4110.4.1 已知条件 4110.4.2 设计计算 4110.5 过滤工艺计算 5210.5.1 已知条件 5210.5.2 设计计算 5210.6 回收水池及回收水泵 5710.7 厂内配水井 5710.8 消毒工艺计算 5710.8.1 已知条件 5710.8.2 设计计算 57 10.9 吸水井 5811 给水处理厂人员编制及辅助建筑物使用面积计算 6011.1 水厂辅助建筑物设置 6011.2 水厂平面布置 6011.3 水厂高程布置 6012 谢辞 6213 主要参考文献 63第三篇 附录14 综述 64目 录第1章 设计资料1.1 概况 1 1.1.1 地形概况 11.1.2 供水要求 1 1.1.3 工程地质 1 1.1.4 气象资料 1 1.1.5 黄河河流概况 21.1.6 水源选择 31.1.7 水处理所用材料 31.2 设计任务 4第 2 章 设计说明2.1 方案比较 42.1.1 预选方案 42.1.2 方案技术比较 52.1.3 方案经济比较 72.1.4 方案综合比较 92.2 水厂设计说明 102.2.1 设计规模 102.2.2 取水方式选择 102.2.3 取水构筑物 112.2.4 混凝剂的配置和投加 152.2.5 混合设备 162.2.6 絮凝池 162.2.7 平流沉淀池 172.2.8 V 型滤池 182.2.9 清水池 192.2.10 吸水井 202.2.11 二泵房 202.2.12 消毒 212.2.13 水厂平面与高程布置 212.3 设计特色及存在问题 232.3.1 设计特色 242.3.2 存在问题与建议 24第 3 章 设计计算3.1 水厂设计用水量 25 3.1.1 最高日设计用水量 253.1.2 最高时设计用水量 253.1.3 平均时设计用水量 253.2 取水构筑物设计 253.2.1 斗槽工作室计算 253.2.2 沙淤积量计算 273.2.3 操作平台 283.2.4 取水进水间与吸水间 283.2.5 进水间附属设备 293.2.6 选泵 313.2.7 水泵基础设计 333.2.8 泵房高度计算 343.2.9 附属设备选择 353.3 混凝剂的配置和投加 36 3.3.1 混凝剂的配置和投加 36 3.3.2 混合设备 383.4 给水处理构筑物设计 393.4.1 絮凝池设计 393.4.2 平流沉淀池设计 473.4.3 V 型滤池设计 513.5 清水池设计 633.5.1 清水池调节容积计算 643.5.2 清水池总容积计算 653.5.3 清水池各管管径的确定 653.6 吸水井设计 663.7 消毒设计 673.8 二泵房设计 683.8.1 初选水泵 683.8.2 吸水管水头损失计算 693.8.3 压水管水头损失计算 693.8.4 选泵校核 703.8.5 水泵基础设计 703.8.6 泵房高度计算 713.8.7 附属设备选择 723.9 水厂辅助性构筑物及生活型建筑物设计 73 3.9.1 水厂辅助性构筑物及生活型建筑物面积确定 73 3.9.2 水厂平面布置 73 3.9.3 水厂高程布置 74谢辞 75 主要参考文献 761. 设计资料1.1 概况1.1.1 地形概况：内蒙古包头市位于中国北方，黄河以北。城市现有青山水厂、昆山水厂两座，分别位于城市的东北和西部，而磴口水厂位于城郊，城市的东南方。磴口水厂可设置在黄河边上，位于城市东南方的城郊，远离居民区，附近有糖厂、铝厂、砖瓦厂，所在位置地面标高约为1004米，地形为北高南低，不平坦。磴口水厂也可设置在城市东南方向，靠近城市的边缘，地面标高约为1050米。可进行方案比较确定。1.1.2 供水要求：规划城市人口数：10万人，用水普及率：100%。1）出水要求达到卫生部生活饮用水卫生规程；2）最高日供水量：6.5万吨/日；3）出厂水压：38米水头。1.1.3 工程地质：地下水位深度：170厘米；最大冰冻：175厘米；设计地耐力：13吨/米2；地震等级：6级；设计地震烈度：8度。1.1.4 气象资料：1)气温：年平均：6.5；1极端最高：38.4；极端最低：-31.4；最冷月平均最低：-18.5；最热月平均最高：29.5。2)相对湿度： 冬季空气调节：54%； 最热月平均：58%。3)风速与风向频率：夏季平均风速：3.3米/秒；冬季平均风速：3.2米/秒；夏季最多风向：东风、东南风；冬季最多风向：北风、西北风；夏季最多风向频率：15；冬季最多风向频率：17；4)大气压：888.4毫巴。5)降水量：年降水量：308.9毫米；最大时降水量：33.1毫米； 最大日降水量：100.8毫米。6)年蒸发量：2342.2毫米。7)最大积雪厚度：21厘米。8)冰冻期：150天。1.1.5 黄河河流概况：1）河流流量：河流平均流量824米3/秒；河流最小流量43米3/秒；河流最大流量5390米3/秒。2）河流水位：河流平均水位998米；河流最低水位994米；河流最高水位1001米；河流正常水位996米。3）河流流速： 河流平均最低流速1.4米/秒。4）河水温度：河水最高温度：28；河水平均最高温度：21；河水最低温度：4；河水平均最低温度：6。5）河水冰冻情况：冰冻期间11月20日3月；冰冻厚度：5080厘米。6）河水含砂量： 最高含砂量：6.36公斤/米3。1.1.6 水源选择：指定选择黄河磴口处水源。浑浊度最高值1000度；平均值200度；最低值50度。表1-1 水源水质表项目数量项目数量色度5度总硬度16.38德国度嗅和味无细菌总数不可数个/毫升pH值8.05大肠菌群数1000个/毫升溶解氧7.56 mg/l0.44毫克/升非离子氮0.02 mg/l0.39毫克/升溶解固体50毫克/升0.16毫克/升筛号筛孔（mm）留在筛上的砂重量（克）通过该号筛的重量重量（克）百分率（%）121.68 2.597.597.5141.41 8.489.189.1161.19 18.670.570.5181.00 23.347.247.2200.84 20.626.626.6250.71 12.414.214.2350.50 7.86.46.4450.35 4.61.81.8底盘 1.81.1.7 水处理所用材料：（1）混凝剂：硫酸铝、三氯化铁 、碱式氯化铝等有供应。（2）滤料：石英砂、无烟煤、铁矿石等有供应。（3）石英砂筛分结果见下表。表1-2 石英砂筛分结果表（4）消毒药剂：液氯、二氧化氯等有供应。(5) 日用水量变化规律：见下表。小时0112233445566778%2.182.251.992.032.943.744.485.29小时89910101111121213131414151516%5.725.885.625.545.714.604.895.01小时16171718181919202021212222232324%4.964.894.734.364.183.613.102.30表1-3 日用水量变化规律表1.2设计任务：（1）水量计算，确定设计规模；（2）给水系统选择和给水方案比较选择水源与取水方式。确定水厂厂址与净水工艺，提出可行的给水系统，并进行方案比较；（3）取水工程设计；（4）净水厂设计；（5）二级泵站设计。2. 设计说明2.1 方案比较2.1.1 预选方案根据设计任务书要求，采用的水源水来于黄河磴口（黄河干流）。设计中选择给水水源，一般应考虑以下原则：（1） 所选水源应当水质良好，水量充沛，便于卫生防护。水质良好，要求原水水质符合生活饮用水卫生标准中的有关规定或符合生活饮用水水源水质标准的规定；水量充沛，要求地下水取水量小于等于允许开采量，地表水取水量小于等于其枯水期的可取水量。水源可取水量既要保证近期用水量，也要满足远期用水量；便于卫生防护，要求所选水源卫生防护地带设置符合生活饮用水水源水质标准中的有关规定。（2） 符合卫生要求的地下水，宜优先作为生活饮用水源。（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） 所选水源有条件时应集中与分散取水，地下取水与地表取水相结合。（5） 所选水源具有施工条件。黄河磴口水源满足生活饮用水的水质、水量要求，符合生活饮用水水源水质标准，可以直接作为饮用水水源，不需要进行预处理。由于黄河磴口水源有一定的含砂量，所以采用双向斗槽取水，起到预沉作用。进行综合考虑之后，拟采用以下两种工艺流程： 加矾方案一： 源水 斗槽（一泵房）机械絮凝池 + 往复式隔板絮凝池 加氯 平流式沉淀池 V型滤池 清水池 吸水井 二泵 城市管网 加矾方案二： 源水 斗槽（一泵房） 网格絮凝池 斜管沉淀池 加氯 普通快滤池 清水池 吸水井 二泵 城市管网2.1.2 方案技术比较从这两个方案来看都符合一般的流程要求而且出水的水质可以得到保障，所不同的主要是单体构筑物有区别，现将其比较如下：（1）絮凝工艺：方案一 采用机械絮凝池和往复式隔板絮凝池组合使用机械絮凝池优点：絮凝效果好，节省药剂；水头损失小；可适应水质水量的变化。 缺点：需机械设备和经常维修。往复式隔板絮凝池 优点：絮凝效果好；构造简单；施工方便。 缺点：容积较大；水头损失较大；转弯处絮粒容易破碎；出水流量不易分配均 匀；出口处易积泥，适用于流量每日大于3万立方米且水量变化较小的水厂。两种形式絮凝池组合使用有如下优点：当水质水量发生变化时，可以调节机械 搅拌速度以弥补隔板往复式絮凝池的不足；当机械搅拌装置需要维修时，隔板往复式絮凝池仍可继续运行。此外，若设计流量较小，采用往复式隔板絮凝池往往前端廊道宽度不足0.5m，不利于施工，则前端采用机械絮凝池可弥补此不足。方案二 采用网格絮凝池。 优点：絮凝效果好；水头损失小；絮凝时间短。 缺点：存在池底积泥现象，如有积泥现象应当及时清除。（2）沉淀工艺：方案一 采用平流沉淀池 优点：造价较低；操作管理方便；施工简单；对源水浊度适应性较强；处理效果稳定；采用机械排泥设施时，排泥效果好。 缺点：需要维护机械排泥设备；占地面积较大；水力排泥时排泥困难；一般使用于中型水厂。方案二 采用斜管沉淀池 优点：沉淀效率高；池体小；占地面积小。缺点：斜管耗材多；对源水适应性较平流沉淀池差；若不设排泥装置时排泥困难若设排泥装置，维护管理麻烦；尤其使用于沉淀池改造扩建和挖潜。（3）过滤工艺：方案一 V型滤池 优点：可以采用均质滤料，截污能力大，反冲洗干净，过滤周期长，处理水质稳定，节省反冲洗水量。 缺点：对施工的精度和操作管理水平要求甚严，否则会产生如下问题：反冲洗不均匀，有较严重的短流现象发生；跑砂；滤板接缝不平、滤头套管处密封不严，滤头堵塞甚至发生开裂；阀门启闭不畅等现象时有发生。方案二 采用普通快滤池 优点：运行管理可靠，有成熟的运行经验，池深较浅。 缺点：阀件较多，一般为大阻力冲洗，需设冲洗设备。2.1.3 方案经济比较：因为斗槽、取水泵站、吸水井、二泵、管网系统在两个方案中相同，不再做比较，仅在其流程的不同单体构筑物上进行经济上的比较。参考技术经济手册，估算出两种方案各主要处理构筑物的造价，分别为：方案一：机械絮凝池 + 隔板往复絮凝池（参考设计水量为每日六万立方米，采用一座） 指标基价：781508.00 建筑安装工程费用：1155384.00 设备购置费用：736447.00 总计：2673339.00 平流沉淀池（参考设计水量为每日三万立方米，采用两座） 指标基价：1747952.00 建筑安装工程费用：2521720.00总计：3969672.00 V型滤池（参考设计水量为每日十万立方米，采用一座）指标基价：3845255.00 建筑安装工程费用：5424141.00总计：9269396.00单体构筑物费用之和：15912407.00方案二 网格絮凝池（参考设计水量为每日两万五立方米，两组池子） 指标基价：1366336.67 建筑安装费用：1942488.33 设备购置费用：500301.00 总计：3809126.00 斜管沉淀池（参考设计水量为每日两万五立方米，两组池子） 指标基价：1883050.00 建筑安装费用：265712.00 设备购置费用：985514.00 总计：2895276.00 普通快滤池 （参考设计水量为每日七万五立方米，采用一座） 指标基价：4808854.00 建筑安装费用：6635712.00 设备购置费用：1337452.00 总计：12782018.00 单体构筑物费用之和：19486420.00由以上比较可见：方案一的单体构筑物费用之和明显小于方案二的单体构筑物费用之和，即方案一在经济上明显优于方案二。 2.1.4 方案综合比较各方案评分矩阵评价：评价项目的基准权数按其重要程度进行级差量化处理，本设计中按判别准则的相对重要性分为五等，评价项目的效果值按5分制评分。表2-1 按重要程度的权数分等级重要程度极重要很重要重要应重要意义不大加权数168421表2-2 按符合准则程度评分完善程度完美很好可以通过勉强很差不相关评分543210根据以上项目，则两方案的评分矩阵具体见下表：表2-3 各方案评分矩阵表评价项目基 准权 数（一）（二）评价得分评价得分技术对工业布局变化的适应性4416416对用水增长的适应性8540324施工困难度4416520日常管理和维修24836经济造价8540324总得分12086根据上表，方案一较好，故本设计中采用方案一给水处理工艺流程。2.2 水厂设计说明2.2.1 设计规模设计用水量定额是确定设计用水量的主要依据，它可影响给水系统相应设施的规模、工程投资、工程扩建的期限、今后水量的保证等方面，所以必须慎重考虑，应结合现状和规划资料并参照类似地区或企业的用水情况，确定用水定额。城市生活用水和工业用水的增长速度，在一定程度上是有规律的，但如果对生活用水采取节约用水措施，对工业用水采取计划用水、提高工业用水重复利用率等措施，可以影响用水量的增长速度，在确定设计用水量定额时应考虑这种变化。居民生活用水定额和综合用水定额，应根据当地国民经济和社会发展规划和水资源充沛程度，在现有用水定额基础上，结合给水专业规划和给水工程发展条件综合分析确定。最高日设计用水量内容包括：城市最高日综合生活用水量（包括公共设施生活用水量）、工业企业生产用水量、工业企业职工的生活用水和淋浴用水量、浇洒道路和大面积绿化用水量、未预见水量和管网漏失水量、消防用水量。由于消防用水量是偶然发生的，不累计到设计总用水量中，仅作为设计校核用。但是对于较小规模的给水工程，消防用水量占总用水量比例较大时，应将消防用水量计入最高日用水量。设计任务书已给出最高日用水量为：65000 ，水厂自用水系数按5计，则设计水量为：= 650001.05 = 68250。2.2.2 取水方式选择2.2.2.1 黄河水系特点：黄河水系多分布在我国的黄土高原及黄土丘陵地带，沿岸沟壑纵横，土质细而疏松，水土流失严重。这些河流径流量虽不大，但受气候的影响，季节性变化很大。冬季几乎不降水，流量很小，不少支流发生断流现象。夏季降水量集中，不仅河流的流量雨水位骤增，河水的含砂量也很高。一般河水含砂量大于时，就产生浑液面沉降现象，称为高浊度河道。黄河水系高浊度河道，由于泥沙运动的结果，常具有游荡性河段的特性，即河床与河岸的可动性都较大，河床内砂无法与河岸连接，在河床中形成不规则的江心滩、江心洲及汊道，游荡性河段河身宽而浅，河滩密布，水流湍急，河床变形迅速，主流游荡不稳。 此外，黄河水系的部分河段位于北纬，气候寒冷，冰情严重。河套地区常出现冰坝、“麻浮”、水浅、流急、水内冰现象。2.2.2.2 鉴于黄河水系的上述特征，选用固定式取水构筑物时，采用双向斗槽式取水构筑物，如下图。 图2-1 斗槽示意图（1）具有顺流式和逆流式斗槽的特点；（2）夏秋汛期河水含砂量大时，可利用顺流式斗槽进水，当冬春冰凌严重时，可利用逆流式斗槽进水。2.2.3 取水构筑物2.2.3.1 斗槽 斗槽全部设置在河床内，适用于河床较陡或主流离岸较远以及岸边水深不足的河流。设置斗槽后，还应注意不影响洪水排泄。斗槽工作室的大小，应根据在河流最低水位时，能保证取水构筑物正常的工作，使潜冰上浮，泥沙沉淀，水流在槽中有足够的停留时间及清洗方便等因素：（1）槽底泥沙淤积高度取0.51.0 m，取0.8 m；（2）槽中的冰盖厚度为河流冰盖厚度的1.35倍；（3）槽中最大设计流速采用 0.050.15；（4）水在槽中的停留时间不小于20分钟，取30分钟；（5）斗槽尺寸应考虑挖泥船能进入工作。该设计中，斗槽入口处的水位差为0.1 m ，河水平均流速为1.4，斗槽中水流方向与河中水流方向的叉角为180，河流中冰盖最大厚度为0.8 m ，进口孔口顶边至冰盖下的距离为0.70 m ，进水口直径为2.80 m ，进水孔口底栏高度为1.0 m ，工作室深度为5.68 m 。斗槽设计流量为0.80，设计流速为0.025，斗槽宽度为6m 。冰凌期最低河水位时斗槽中的水深为4.50 m ，潜水的上浮速度取0.002。洪水期槽中的平均流速为0.05，斗槽内泥沙的沉降速度为0.05，斗槽总长为171.6 m 。采用绞吸式挖泥船，挖泥船每年工作天数为240天，每天工作时数为16小时，挖泥船设计生产能力为68.9，选定40半液压式挖泥船，船总长为17.7 m ，共2艘。 2.2.3.2 堤坝斗槽的堤坝可以用当地的砂质粘土材料砌筑，非淹没式堤坝的坝顶应高出最高水位0.50.75m以上，取0.8m，宽度一般为2.04.0m ，取3.0m 。堤坝两侧边坡按筑坝材料而定，沙质粘土，取1：3.5。堤坝边坝(尤其是靠河的一侧)及坝端，易遭水流的冲刷及冰块的撞击，应予加固，靠河一侧的堤坝边坡可采用双层的石铺面（干砌石块）、石笼、混凝土及钢筋混凝土，甚至挡土墙等加固，坝端可采用双层石铺面、抛石、混凝土及钢筋混凝土、挡土墙等加固；坝脚可采用抛石或沉排等加固。2.2.3.4 取水头部采用管式取水头部（喇叭口取水头部），取水头部外形为圆形。2.2.3.5操作平台为便于操作检修，将操作平台设于地面之上。2.2.3.6 取水进水间与吸水间 进水间横向分成四格，进水孔分上下两层。吸水间与进水间尺寸相同，均为：。A 格栅格栅总面积为3.20m2 ，过栅允许流速取0.4，栅条间净距取50mm，栅条厚度10mm，每个进水间各设置一个格栅，工作时三用一备。采用S321-1的格栅标准，型号为6，其进水口BH为10001000mm，格栅尺寸为11001100mm（标准尺寸），栅条间孔数15孔，栅条根数16根，有效面积0.84m2。并配置QL型钢丝绳牵引葫芦抓斗式格删除污机，升降速度8m/min，宽度与栅条配套，电动机功率4.5kw，设备重量3000kg。配备的起重设备为SC型手动单轨小车，起重量0.510T，起升高度312m 。格栅与水平面最好布置成的倾角，但实际上可采用。格栅断面为扁钢，格栅由金属框架与栅条组成，框架的外形为矩形。通过格栅的水头损失，一般采用，取0.10m，则四个为0.40m。B 格网采用平板格网，设在进水室与吸水室之间的隔墙之间，格网面积13.07 m2；过网流速采用0.3；网眼尺寸取55mm ；网丝直径取2.0mm 。用三个格网备一个隔网，每个格网面积3.27m2 。采用型号是C12格网，进水口尺寸17502000mm，网格尺寸18802130mm（标准尺寸），有效面积3.42m。起重设备采用SDQ手动单梁起重机，起重量110T，起升高度310m 。2.2.3.7 水泵型号和机组的布置选四台型号为12sh-6单级双吸离心泵，三用一备。将四座基础交错并列布置成两排，四台水泵，两台正向旋转，两台反向旋转，每台水泵均有单独的吸水管和压水管，吸水管直径为DN500，压水管直径为DN400，四根压水管在泵房内连成两根DN500出水管，然后分别引出泵房，在泵房外，两根出水管再与一根DN1000的输水管相连。水泵吸水管上设一个DN500的闸阀和一个DN500300的渐缩管。压水管上设两个DN400蝶阀，一个DN400止回阀，一个DN200400的渐扩管和一个DN400500的渐扩管。另配有弯头等配件。2.2.3.8 泵房高度最低动水位标高为994m，最高动水位标高为1001m，水泵轴心标高为996.45m，泵房底板标高为995.80m，泵房地面下高度为9.17m，泵房地面上高度为4.74m，泵房筒体总高度为13.91m。2.2.3.9 排泥、排水、起吊设备及真空设备A 排泥 集水井往往会沉积泥沙，为在运行中及时清理排除，选排污泵两台（一用一备），型号：PWA，流量Q=72=28，扬程H=11m，转速n=970转/分，配电机功率：,允许吸上真空高度：。 设五个具有高压水的喷嘴，用来冲动底部沉积的泥沙及网格。在格网前后装设测量水位的标尺，以便于运行管理和清洗格网。为了清洗平板格网可采用电动吊车，将格网沿导向槽提起，用压力水冲洗。 格网选用PGZ型平面钢闸门，进水洞口尺寸为：；外形尺寸为：。B 排水及通风取水泵房排水按照20-40计，排水泵静扬程按7 m计，水头损失约2 m。所以总扬程9 m左右，可选用ZS-80-50-200A离心泵，流量22，扬程9.5m，配用的电机Y160L-4，均设两台，一用一备。通风设备选用一台T35-11型轴流风机，配用的电机YSF-8026。C 起吊设备 启闭闸门的启闭机选用QPL3手动两用螺杆式起闭机，启闭能力为3吨。起吊设备选用JJM-5型慢速卷扬机，额定静拉力为5吨。泵房内选用LH5t型电动葫芦双桥式起重机。D 真空设备选用两台SZ-1型真空泵，一用一备，功率4KW，抽气量。2.2.4 混凝剂的配制与投加。混凝剂投加采用如下流程：搅拌 提升 贮液 计量 投加根据原水出水水质及水温，参考有关净水厂运行经验，选用精制硫酸铝, 最大的投加量为40mg/l，混凝剂每日配置次数为3次，药溶液浓度为10，不用助凝剂。2.2.4.1 溶液池分成两格，备用一格。每格的有效容积为4.55，形状采用矩形，有效高度为1.2m，超高0.3 m，每格的实际尺寸为1.9m2.0m1.5m，置于室内地面上。2.2.4.2 溶解池溶解池分成两格，每格有效容积为1.40，有效高度0.7m，超高0.3m，每格的实际尺寸1.0m2.0m1.0m。溶解池的放水时间采用10min，放水管管径取50mm。溶解池底部设管径为100mm排渣管一根，池底坡度采用2.5。溶解池搅拌设备采用中心固定式平桨板式搅拌机，桨直径为750mm，桨板深度800mm，质量200kg。溶解池置于地下，池顶高出室内地面0.5m。溶解池和溶液池材料都采用钢筋混凝土，内壁衬以聚乙烯板。2.2.4.3 投药管投药管采用硬聚氯乙烯管（塑料管），投药管的管径25mm，相应的流速0.43。2.2.4.4 投药计量设备 采用JM型微型机械隔膜计量泵。 2.2.4.5 药剂仓库 混凝剂为精制硫酸铝，每袋质量是40kg，每袋规格为。药剂堆放高度为1.5 m，药剂储存期为30 d 。仓库平面尺寸为：。2.2.4.6 投药间投药间靠近投药点，与药剂仓库相连，设置两条投药管路，具有良好的通风和采光效果。投药间要求有值班室，面积在15左右。2.2.5 混合设备 采用2个热浸镀锌管式静态混合器，水厂进水管投药处至絮凝池的距离为30m ，进水管采用两条DN700钢管。静态混合器设三节混合元件，混合时间为30s，两个静态混合器共用一个混合器井，混合器井的尺寸为：长宽=3m6m。投药点应该靠近水流方向第一节的混合元件，投药管插入管内径即可。2.2.6 絮凝池2.2.6.1 絮凝池选用 因为Q=65000，故应属于小型水厂，当采用隔板絮凝池时，往往前端廊道宽度不足0.5m，则前端采用机械絮凝池可弥补此不足，故采用机械絮凝池前置，隔板絮凝池后置来组合适用。在这样的条件下，机械絮凝池机械设备不多，可减少设备运行维修工作量，当需要检修时，又有隔板絮凝池起保护作用，从而较好地适应了水量水质要求。2.2.6.2 机械絮凝池机械絮凝池设成两组，每组又有六池，均采用垂直轴式机械絮凝池，每组设计流量为34125。絮凝时间为10分钟，平均水深3.3m，每格尺寸为，单格面积为，絮凝池超高取0.3 m，总高度为3.6 m。絮凝池分格墙上过水孔洞上下交错布置，每格设一台搅拌设备。叶轮直径采用2.76 m，桨板长度为1.93 m，桨板宽度取0.12 m。每根轴上桨板数为8块，内外侧各4块。每格设四块挡板，尺寸为：宽高=0.2m1.0m。叶轮桨板中心点线速度分别采用：第一格和第二格相同取，第三格和第四格相同取，第五格和第六格相同取。叶轮桨板中心点旋转直径为2.04 m。六台搅拌设备各配备一台电动机，每台电动机所需功率为0.175kw，选用型号为Y801-2小型三相鼠笼式异步电动机。进水管管径取DN700，进水流速为。进水孔洞流速分别取：第一个孔洞和第二个孔洞相同，取；第三个孔洞和第四个孔洞相同，取；第五个孔洞和第六个孔洞相同，取。进水孔洞直径分别为：第一个孔洞和第二个孔洞相同，为1.00 m；第三个孔洞和第四个孔洞相同，为1.12 m；第五个孔洞和第六个孔洞相同，为1.30 m。絮凝池采用钢筋混凝土结构，外用水泥砂浆抹面。2.2.6.3 往复式隔板絮凝池往复式隔板絮凝池分为两组，每组设计流量为34125。絮凝时间取10分钟，池内平均水深取2.3 m，每组絮凝池总容积为，面积为103 m。隔板厚度按0.2 m计。池子宽度与平流沉淀池宽度相同，为7.30m。廊道内流速采用四档，分别为：、0.15。隔板间距按廊道内流速不同分成四档，分别为：0.65 m、0.70 m、0.70 m、0.80 m。各段水深分别对应为：2.0 m，2.3 m，2.8 m，3.3 m 。廊道总数为20，根据间距不同分为四段，第一段和第四段各取4个廊道，第二段和第三段取6个廊道，池子总长为17.80 m 。絮凝池采用钢筋混凝土结构，外用水泥砂浆抹面。为减小水流转弯处水头损失，转弯处过水断面积取廊道过水断面积的1.2倍，同时，水流转弯处应做成圆弧形。池底平均坡度为7.3% 。2.2.7 平流沉淀池平流沉淀池设为两组，每组设计流量为34125。沉淀池表面负荷为=43.2，停留时间取2.0 h ，沉淀池水平流速取。每组沉淀池表面积为790 m，长度为108 m ，宽度为7.30 m ，池壁宽取0.3 m 。沉淀池有效水深为3.6 m ，保护高为0.3 m ，沉淀池总高为3.9 m 。由于往复式隔板絮凝池末端水深与沉淀池有效水深不一样，为了便于前后衔接，故在两者之间设一个过渡段。过渡段与沉淀池之间采用钢筋混凝土穿孔布水墙，墙高3.9m，有效水深为3.6m，超高0.3m，共开98个孔口，每个孔口尺寸为，分五排布置，每排20个孔口。集水方式采用两侧三角锯齿形集水槽集水，每组沉淀池的集水槽个数为四个，集水槽槽宽取0.4 m，堰口溢流率为，每个集水槽长度取10 m ，槽中水深统一取0.5 m 。跌落高度取0.05 m ，槽起高取0.15 m ，集水槽总高度为0.70 m，每条集水槽的设计流量为。采用出水三角堰，堰上水头采取0.07 m ，堰口下缘与出水槽水面之距为0.05m，每个三角堰的流量为，每条集水槽的三角堰个数为64个，三角堰中距为0.3 m。集水渠宽取0.8 m ，集水渠水深统一取1.0 m ，自由跌水高度取0.07 m ，则集水渠总高度为1.99 m。在集水渠的末端设置一个DN700的出水管。沉淀池放空时间按3 h计，采用DN450的钢管。采用轨距为8m的HJX2型虹吸式机械吸泥机。2.2.8 V型滤池 选双格型滤池，分为并列的两组，每组3座，共6座，每座面积为63 m，总面积为378 m。单格宽3.0 m ，长10.50 m ，面积为31.5 m。滤速为8，强制滤速20。第一步气冲冲洗强度为15；第二步气-水同时反冲，空气强度为15，水强度为4；第三步水冲强度为5。第一步气冲时间为3 min ，第二步气-水同时反冲时间为4 min ，单独水冲时间为5 min ，冲洗时间共计12 min = 0.2 h 。冲洗周期为48 h ，反冲横扫强度1.8。滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径为，不均匀系数为。每座滤池过滤水量为504。清洁滤料层过滤，滤池液面比滤料层高0.83 m 。滤池超高为0.3 m，通过控制出水阀门的开启度来保证滤层上的水深为1.5 m，滤料厚度为1.0 m，滤板厚度为0.13m，滤板下布水区高度为0.9 m，滤池总高为3.83 m。水封井平面尺寸为，堰底板比滤池底板低0.3 m，水封井出水堰总高为2.93 m。反冲洗用水量为0.315，表面扫洗用水量为0.12。反冲洗配水干管用钢管，DN500，流速为。配水支管DN500，流速为。沿渠长方向两侧各均匀布置15个配水孔，共30个，孔中心间距0.6 m，每个孔的面积为0.01 m，每个孔口尺寸取。反冲洗水过孔流速为。反冲洗用气量为0.945，反冲洗配气干管用钢管DN500，流速为。布气小孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同，共计30个。布气小孔面积为0.00315 m，孔口直径取65mm 。反洗空气过孔流速为，每孔配气量为113.4。气水分配渠宽取1.2 m，起端高取1.5 m，末端高取1 m。两侧沿程各布置15个配气小孔和15个布水方孔，孔间距0.6 m ，共30个。排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5 m，排水集水槽起端高为1.03 m，末端高为1.53 m，排水集水槽底坡为0.0477。集水槽超高0.3 m ，槽内水位高0.73 m ，槽宽1.2 m ，水流速度为，过流能力为6.07。排水槽设一个电动蝶阀，DN500。进水总渠宽1 m ，水面高0.5m 。中间孔口面积为0.09 m，孔口宽0.30 m ，高0.30m ，两个侧孔的面积均为0.065 m，侧孔宽0.25m，高0.25m，侧孔与中间孔口的间距为1.05m。宽顶堰堰宽5 m ，宽顶堰与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5 m ，堰上水头为0.079 m 。滤池配水渠宽0.5 m ，渠高1 m ，渠总长等于滤池总宽为7.2 m 。V型槽槽底设表扫水出水孔，直径取0.025 m ，间隔0.15 m ，取V型槽槽底的高度低于表扫水出水孔0.15 m 。表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面0.50 m 。V型槽倾角，垂直高度1.0 m ，壁厚0.05 m ，反冲洗时V型槽顶高出池内液面的高度为0.80 m 。反冲洗时选用两台型号为14sh-28A单级双吸离心泵，一用一备流量为240350，扬程为1610m，转速为1470。根据反冲洗系统对空气的压力、风量要求选三台LG40风机，风量，风压，电机功率55 kw ，两用一备，正常工作鼓风量为。2.2.9 清水池设两座矩形清水池，每座清水池总容积为6775 m。清水池的水深4.5 m，超高0.3 m，每座清水池的平面尺寸为长宽=30m50m。清水池进水管管径700 mm，设计流速1.0，出水管管径900 mm，设计流速1.0，溢流管与进水管直径相同取900mm，其出水接入水厂下水道系统，但是溢流管不与下水道直接相连，采用溢流井，溢流井内设拍门，出口处要有尼龙网罩之类的包扎以防护。放空管管径700mm ，放空流速2.5。集水坑比池底落差1.2m ，出水管和放空管由此接出 。导流墙砌筑到清水池最高水位，使顶部空间保持通畅，有助于空气流通。导流墙底部每隔一定距离开一个流水孔，尺寸200200mm，便于排泄池底废水，考虑到水中有氯气，导流墙采用材料要防止氯的腐蚀。通风管的设计根据清水池容量要求，采用的通气管直径200mm ，通气管数量6个，管口高出池顶700mm以上，并且在气孔上装有防护网。每只清水池设两只人孔，人孔直径为1000mm，靠近溢水管和出水管处，便于管道安装和维护。人孔上缘要高出覆土面一定距离，并且装有锁栓的盖板。扶梯与人孔配套设置，直立靠壁安装，其材料应该可以防腐。水位尺安装于池顶，选择水流缓和处架立。池顶的覆土厚度为0.7 m 。2.2.10 吸水井根据需要设置分建式吸水井，靠近泵房一侧与二泵平行设置，与泵房之间的距离为2 m，分成独立的两格，中间隔墙上安装阀门以保证足以通过邻格最大吸水流量。其调度管理方便，吸水管道短，水泵运行安全程度高。其存水量经常变化，井口水位随清水池水位涨落而变化，并和清水池保持一定的水位差，吸水井要有一定的超高。水在吸水井的停留时间为，吸水井的有效容积为142.0。有四个吸水管，每个吸水管的管径为600 mm，吸水管喇叭口直径取1m，喇叭口最小淹没深度为1.2m，喇叭口与吸水井井底距离为0.8m，吸水井宽度取4.5m，吸水井长度为15.80 m，吸水井最低水位标高为1053.20m。2.2.11 二泵房本设计采用的是泵直接从吸水井中将水抽出送到管网，选四台型号为单级双吸离心泵，三用一备。泵房所在室外地坪标高1058m，二泵房室内底板标高1055.8m，水泵基础高出室内地坪高度0.1m，水泵底座到轴心的距离0.9m，二泵房的地面下高度为3.07m，地面上高度为5.66m，泵房筒体高度为8.73m。水泵房内有一值班室，高低压配电间，变电间。有两台真空泵（一用一备），一条排水沟，一个集水坑，一台排水泵。真空泵泵壳内的空气体积为0.39，吸水管中的空气体积为3.08，泵的安装高度3.5m ，选用SZ-2型真空泵，配带动力10kw ，水消耗量30，一字形布置，尺寸为：L =4100mm, H=1500mm, B=700mm。排水选一台ZS-80-50-200A离心泵，流量22，扬程9.5m，配用的电机Y160L-4。包头市位于中国北方，故采用热水集中供暖，泵房内自然通风。2.2.12 消毒向滤后水加液氯消毒，水和氯的接触时间大于30min ，加氯量为2.844，储氯量为2048。选用三台LS80-4转子真空加氯机，两用一备，氯瓶选用四只YL-50型焊接钢瓶，重量0.5t，外径600mm ，高度1800mm 。要设置中间氯瓶，沉淀氯气中的杂质，还可以防止水流进氯瓶。根据氯瓶的重量，设置磅秤型号TXS500B。加氯间低处要设置排风扇及时排除室内积聚的氯气，氯库和加氯间应该设漏气报警仪。氯水管线敷设在地沟内直到加氯点，地沟内有排水设施防止积水，氯水管管材用橡胶管，氯气管用无缝钢管，给水管用镀锌钢管，在氯库引入DN32的给水管，通向氯瓶上方，供喷淋用。为搬运方便，氯库内设CD11-60单轨电葫芦一个，轨道在氯瓶上方，轨道通道氯库大门以外。2.2.13 给水处理厂平面和高程布置 水厂的基本组成包括两部分：生产构筑物和附属建筑物。 生产构筑物尺寸根据计算确定，生活附属建筑物建筑面积应按管理体制、人员编制和当地建筑标准确定，生产附属建筑物应根据水厂规模、工艺流程和当地具体情况确定。 各构筑物数量、平面尺寸确定后，根据构筑物的功能要求，结合地形和地质条件，进行水厂平面布置。处理构筑物一般均应分散露天布置，北方寒冷地区可采用室内集中布置。 2.2.13.1 平面布置水厂平面布置的内容包括：各构筑物的平面定位，各种管道（处理工艺用的原水管、加药管、沉淀水管、清水管、反冲洗水管、加氯管、排泥管、放空管、水厂自用水管、厂区排水管、雨水管、电缆线、通讯线路等），阀门及配件布置，厂区道路、围墙、绿化等。 水厂平面布置要求： A 构筑物间距宜紧凑，但应满足各构筑物和管线的施工要求。 B 构筑物布置应注意朝向和风向，如加氯间和氯库应尽量设置在水厂主导风向的下风向，泵房及其它建筑物应尽量布置成南北向。 C 生产构筑物间连接管道的布置，应水流顺直和防止迂回。 D 生产构筑物与附属构筑物应分开布置。 E 并联运行的净水构筑物应配水均匀，必要时可设置配水井。 F 加药间、沉淀池和滤池相互间的布置，宜通行方便。 G 水厂排水一般宜采用重力流排放，必要时可设排水泵站。 H 新建水厂绿化占地面积不宜少于水厂总面积的20。 I 水厂内根据需要，设置滤料、管配件等露天堆放场所。 J 水厂内设置通向各构筑物和附属构筑物的道路，一般按下列要求设计： （1）主要车行道的宽度，单车道为3.5m，双车道为6m，并应有回车道。人行道的宽度为1.52.0m。大型水厂一般可设双车道，中、小型水池拿过可设单车道。 （2）车行道转弯半径不宜小于6m。 （3）城镇水厂或设在工厂区外的工业企业自备水厂周围，应设置围墙，其高度一般不宜小于2.0m。整个厂区在总平面布局上做到功能区分明确，生产区和生活区分开。厂区交通流线清楚流畅，主干道贯穿东西。各单体构筑物在建筑风格上做到清新明快，既保持水厂的园林风味，又体现了现代水厂的流畅简洁的气派。水厂的工艺流程采用回转型布置，管线力求简短，厂区内水配以草地、树木等绿化，力争创建一个清新怡人的现代化水厂。水厂总占地面积4.70公顷。总平面图中，绿化面积约占25，附属面积约占总面积的15。2.2.13.2 高程布置水厂处理构筑物高程布置应充分利用原有地形坡度，各构筑物间应采用重力流。构筑物间的水面高差即流程中的水头损失，包括构筑物、连接管道、计量设备的水头损失。水头损失一般应通过计算确定，也可参照规范进行估算，并考虑水头跌落损失。表2-4 水厂高程布置表名称水头损失（m）水位标高连接管段构筑物沿程及局部构筑物m絮凝池0.171061.44絮凝池至沉淀池0.02沉淀池0.151061.25沉淀池至滤池0.60滤池1.501060.50滤池至清水池1.00清水池0.101058.00清水池至吸水井0.20吸水井1057.702.2.13.3 附属建筑物 水厂的附属建筑物一般包括办公用房、化验室、维修车间（机修、电修、仪表修理、泥木工场），车库、仓库、食堂、浴室及锅炉房、门卫值班室、宿舍、露天堆场等。各附属建筑物面积查室外给水工程规范附属建筑面积章节取用。2.3 设计特色及存在问题2.3.1 设计特色（1）本设计的突出特点是采用了机械絮凝池和隔板絮凝池组合使用。两种形式絮凝池组合使用有如下优点：当水质水量发生变化时，可以调节机械搅拌速度以弥补隔板往复式絮凝池的不足；当机械搅拌装置需要维修时，隔板往复式絮凝池仍可继续运行。此外，若设计流量较小，采用往复式隔板絮凝池往往前端廊道宽度不足0.5m，不利于施工，则前端采用机械絮凝池可弥补此不足。（2）本设计采用V型滤池又是设计的一大优点。V 型滤池是恒水位过滤，池内的超声波水位自动控制可调节出水清水阀，阀门可根据池内水位的高、低，自动调节开启程度，以保证池内的水位恒定。V 型滤池所选用的滤料是铺装厚度较大（约1.00），粒径也较粗（0.951.35）的石英砂均质滤料。当反冲洗滤层时，滤料呈微膨胀状态，不易跑砂。V 型滤池的另一特点是单池面积较大，过滤周期长，水质好，节省反冲洗水量。单池面积普遍设计为7090，甚至可达100以上。由于滤料层较厚，截污量大，滤后水的出水浊度普遍小于0.5NTU。（3）本设计另一大特点是采用双向斗槽取水。由于磴口水厂的水源是黄河水，水中含沙量较大，此外，黄河水系的部分河段位于北纬，气候寒冷，冰情严重。河套地区常出现冰坝、“麻浮”、水浅、流急、水内冰现象。鉴于黄河水系上述特点，采用双向斗槽式取水构筑物能很好地适应这种情况：夏秋汛期河水含砂量大时，可利用顺流式斗槽进水，当冬春冰凌严重时，可利用逆流式斗槽进水。2.3.2 存在问题与建议选用的混凝剂为精制硫酸铝，对pH值适应范围较小，且原水需有一定的碱度，特别是投加量大时。当处理低温低浊度水时，硫酸铝水解困难，絮体松散，效果较差，投加量大时有剩余Al或SO离子，影响水质。在以后的设计中宜采用聚合氯化铝。本设计未曾对水厂泥线和水厂的配水工程进行设计，因而是本设计的一大缺憾。另外，由于包头市地处中国北方，年平均气温较低，所以水厂主要处理构筑物应做成室内式，本设计并没有对此进行设计。3 设计计算3.1 给水处理厂设计用水量3.1.1 最高日设计用水量设计任务书已给出最高日用水量为：65000 ，水厂自用水系数按5计，则最高日设计用水量为：= 650001.05 = 68250= 28440.80。3.1.2 最高时用水量从城市用水量变化表可知910时用水量最高，则最高时用水量为：= 682505.88% = 4013 3.1.3平均时用水量= 6825024 = 2844，则时变化系数为 。3.2 取水构筑物本设计采用的水源是黄河磴口处水源（黄河干流），常水位996 m ，枯水位994 m ，洪水位1001 m ，平均水位998 m ，采用斗槽式取水构筑物。3.2.1 斗槽工作室计算3.2.1.1 深度计算一般最低水位以下不小于34m，按下式计算：，其中，图3-1 斗槽深度示意图3.2.1.2 宽度计算 3.2.1.3 长度计算（1）按潜水上浮的要求计算：考虑涡流及紊流影响的安全系数，可采用3.0；冰凌期最低河水位时斗槽中的水深；冰凌期最低河水位时，斗槽中的水流平均流速= 0.025；u潜水的上浮速度，与斗槽所在河流有关，宜采用0.0020.005，取0.002，。(2) 按沉淀泥沙的要求计算：斗槽内流速分布的不均匀系数，顺流采用2.0 ，逆流采用1.5 ，采用较大值2.0 ；洪水期槽中的平均流速，取0.05；u斗槽内泥沙的沉降速度，根据预计需要沉淀泥沙的颗粒确定，一般颗粒大于0.150.20mm的泥沙应在斗槽中沉淀，取0.05； 。（3）槽长 。（4）计算所得的长度再以水在斗槽的停留时间来复核： 为使取水进口均匀，斗槽长度宜为宽度的5倍以上，符合要求。3.2.2 沙淤积量计算和斗槽的清淤设施（1）设斗槽的泥沙去除率为90 % ，则斗槽年产泥量计算如下：（2）挖泥船设计生产能力，可按下式计算： 式中： 挖泥船设计生产能力； W预沉池终年总积泥量； 绞吸式挖泥船的工作效率，一般为0.70.8 ，取0.7； 挖泥船利用效率。主要考虑到辅助工作所占的时间（如移锚、移缆、冲洗、小修等），一般取0.70.8 ，取0.7； 每年工作的天数，取240天； 每天工作时数（一般按三班制考虑）。（3）选定40半液压式挖泥船，船总长17.7m ，挖泥船数量： ，故选2艘。3.2.3 操作平台集水井上部操作台安装起吊闸门，格栅，格网等装置，其建筑在湖泊，水库边，应当满足其高度H + h+0.5 H 设计最高水位标高1001mh浪高，设为0.5m而操作平台位于地面之上，地面标高1004m ，所以满足要求。3.2.4 取水进水间及吸水间 进水间横向分成4格，进水孔分上下两层，进水间长度取10 m ，宽度取3 m ，深度按照下式计算： ，取16.50m ，式中， h斗槽工作室深度； 斗槽工作室底部泥沙淤积厚度，取0.8 m ；河流最高水位与最低水位的高差，为7 m ；一泵房地面标高与最高水位差值，为3 m 。吸水间与进水间尺寸相同为：。 图3-2 进水间深度计算图3.2.5 进水间的附属设备3.2.5.1 格栅进水孔分上、下两层，在设计时，按河流最低水位计算下层进水孔面积，上层与下层相同，格栅面积按下式计算： ，式中：进水孔或格栅的面积；进水孔的设计流量，= 0.80；进水孔设计流速，当河水有冰絮时，采用0.20.6，无冰絮时采用0.41.0，当取水量较小，江河水流速较小，泥沙和漂浮物较多时，取较小值。反之，取较大值，取0.4；栅条引起的面积减少系数，b为栅条间距，一般采用30120 mm ， S为栅条厚度（或直径），一般采用10 mm 。栅条采用扁钢，厚度s = 10 mm ，栅条净间距采用b = 50mm ， 。格栅阻塞系数，采用0.75 ； 故每个进水孔口面积：；进水孔尺寸采用：格栅尺寸选用：（标准尺寸），标准图号：S321-1，型号：6，x = 45mm ，栅条间孔数：15 ，栅条根数：16 ，有效面积：0.84。3.2.5.2 格网采用平板格网，设在进水室与吸水室之间的隔墙后。平板格网面积按下式计算： ， 式中： 平板格网的面积；设计流量，；通过格网的流速，一般采用0.20.4，采用0.3；K1网丝引起的面积减小系数， ，为网眼尺寸，为金属丝直径，网眼尺寸采用，网丝直径=2 mm ，故格网面积减少系数为： ； 格网阻塞后面积减少系数，一般采用0.5 ； 水流收缩系数，一般采用0.640.80 ，取0.80 ；设置四个格网，每个格网需要的面积为：进水部分尺寸为： 格网尺寸选用：（标准尺寸），型号为，有效面积为3.42。3.2.6 选泵3.2.6.1 设计水量的确定 设计水量 3.2.6.2 一泵房与净水厂之间输水管路水头损失计算 输水管根数与管长的确定 输水管一般不宜少于2条，以保证供水可靠性，但由于包头市已有两个水厂，故一处水源断水并不影响包头市整个供水系统的可靠性，所以磴口水厂的输水管只取一根。 由磴口水厂的具体位置和包头市地形图的比例尺，估算出一泵房与净水厂之间输水管路总长约为8390m ，再加上地形高低起伏所带来的影响，取输水管路总长为9000 m。 输水管管径和流速的确定 输水管管径和流速应按平均经济流速来确定，如下表：表3-1平均经济流速管径（mm）平均经济流速()100-4000.6-0.90.9-1.4 输水管流量按最高日平均时流量来确定，为，输水管选用球墨铸铁管，平均经济流速取，查水力计算表，得管径为1000 mm ，水损为：1000i = 1.11 。 输水管水头损失的计算 输水管沿程水头损失为：， 输水管局部水头损失为：，故输水管总水头损失为：。3.2.6.3 一泵房与净水厂之间所需净扬程的确定 由包头市高程图可知：最低水位标高为，磴口净水厂地面标高为，由水厂高程图可知水厂第一个处理构筑物机械絮凝池的水面标高为，所以水泵所需净扬程为。3.2.6.4 初选水泵 根据以上计算，为了满足流量和扬程的需要，初步选用4台型号为单级双吸离心泵，三用一备。水泵型号具体资料如下表：表3-2 水泵型号资料表流量（）扬程m转速（）配用电机的型号（V）Hs （m）水泵重量（kg）电机重量（kg）16426098821470Y355-43.580020653.2.6.5 一泵房内部水头损失计算每台泵均有单独的吸水管和压水管，吸水管和压水管设计流速要求如下表：表3-3 吸水管和压水管设计流速要求表管径（mm）吸水管流速（）压水管流速（） 每台泵吸水管路水头损失计算吸水管长8m ，吸水管流量，吸水管直径500mm ，流速1.34，1000i4.30，吸水管沿程水头损失为：。吸水管局部阻力系数如下表：表3-4 吸水管路局部阻力系数表名称喇叭口弯头闸阀渐缩管水泵进口DN（mm）1000500500500-300300数量11111局部阻力系数0.30.680.060.201.0流速（）1.341.341.343.733.73水泵吸水管路的局部水头损失为：水泵吸水管路的总水头损失为： 每台泵压水管路水头损失计算 压水管长20 m ，压水管流量，压水管直径400mm ，流速2.10，1000i14.30，压水管沿程水头损失为：。压水管局部阻力系数如下表：表3-5 压水管路局部阻力系数表名称渐扩管蝶阀蝶阀止回阀三通弯头水泵吐口DN（mm）200-400400400400等径400200数量1111121局部阻力系数0.300.060.061.73.00.681.0流速（）8.382.102.102.102.102.108.38水泵压水管路局部水头损失为：水泵压水管路的总水头损失为：。3.2.6.6 一泵扬程的确定一泵所需扬程为：3.2.6.7 选泵校核 根据以上计算可知，每台泵所需的设计水量为，所需扬程为86 m ，选四台型号为单级双吸离心泵，三用一备，参照该泵的具体资料，所选水泵满足工况要求。 3.2.7 水泵基础设计 查资料得：单级双吸离心泵的外形尺寸为：Y355-4电机的安装尺寸为：由水泵的外形尺寸和电机的安装尺寸确定出基础的平面尺寸为：长度：取。宽度：，取大值，故宽度。基础深度的确定： ，式中基础长度，基础宽度，基础所用材料容重，选用钢筋混凝土，水泵和电机重量，为安全起见，取，符合要求。由高程图可知，该泵房为地下式泵房，所以采用整体式基础，即水泵基础、电机基础和泵房底板连成整体，具体情况如下图： 图3-3 一泵房水泵和电机基础图3.2.8 水泵轴心标高的确定和泵房高度的计算3.2.8.1 水泵轴心标高的确定原水最低水位为，一泵吸水管水头损失为，一泵允许吸上真空高度为，水泵轴心标高为：，考虑到吸水安全留有余地，采用水泵轴心标高为996.45m。泵房底板标高为： ，式中0.55水泵底座至轴心的标高，0.10水泵混凝土基础高出泵房地面的高度。泵房所在地坪标高为1004m，泵房外底标高为994.83m，故取水泵房地面下高度为：3.2.8.2 泵房高度的计算水泵重量800kg，电机重量2065kg，选用LH5t型电动葫芦双桥式起重机，泵房地面上高度为(不包括行车梁以上高度) 式中，为行车梁高度；为行车梁底到其重钩中心的距离，； 为起重绳垂直长度，电机宽的1.2倍；为最大的一台机组的高度，955mm ；为吊起物底部与泵房进口处平台的距离，200 mm ；为100 mm 。由3.2.8.1中的计算可知，泵房地面下高度，所以泵房的总高度为：3.2.9 附属设备的选择（1）起重设备水泵重量800Kg，电机重量2065Kg，选用LH5t型电动葫芦双桥式起重机，起重量为5吨，跨度7.522.5m，起重高度为12m。（2）排水设备由于泵房位于地下较深，采用电动水泵排水。沿泵房内壁设排水沟，将水集中到集水坑，再用泵抽吸到吸水间。取水泵房排水按照20-40计，排水泵静扬程按7m计，水头损失约2m。所以总扬程9m左右，可选用ZS-80-50-200A离心泵，流量22，扬程9.5m，配用的电机Y160L-4，均设两台，一用一备。（3）通风设备泵设于地下，需要及时的通风换气，选用一台T35-11型轴流风机，配用的电机YSF-8026。（4）真空泵选择抽气流量： 式中，吸水管中空气的体积（0.196），；泵壳内的空气体积，为0.089；大气压的水柱高度，为10.33 m；漏气系数，采用1.05；水泵充水时间，为4min；水泵的安装高度。选用两台SZ-1型真空泵，功效4KW，抽气量。3.3 混凝剂的配制和投加3.3.1混凝剂的配制和投加混凝剂的配置和投加采用如下流程： 搅拌 提升 贮液 计量 投加3.3.1.1设计参数根据原水出水水质及水温，参考有关净水厂运行经验，混凝剂采用精制硫酸铝。混凝剂最大投加量为40，最小投加量为20，平均投加量为30，硫酸铝溶液浓度为10，不用助凝剂，混凝剂每日配置次数为3次。3.3.1.2 设计计算A 溶液池溶液池容积 ，设计流量 ，最大投加量40，溶液浓度b=10% ，每天调制次数n = 3，溶液池的调节容积： 溶液池分成两格，备用一格，每格的有效容积为4.55，形状采用矩形，有效高度为1.2m，超高0.3m。每格的实际尺寸为：长宽高 = 1.9 m2.0m1.5m ，置于室内地面上。 B 溶解池溶解池分成两格，每格容积为： ，取1.4有效高度0.7 m ，超高0.3 m ，每格的实际尺寸为：长宽高=1.0m2.0m1.0m。溶解池建于地下，池顶高出室内地面0.5m。溶解池放水时间采用t = 10 ，则放水流量为： 查水力计算表得放水管管径，相应流速。溶解池搅拌设备采用中心固定式平浆板式搅拌机。溶解池底部设管径的排渣管一根。图3-4 加药间内部布置图C 投药管投药管的计算 其中：n为每天投药次数投药管采用硬聚氯乙烯管（塑料管），查水力计算表得：投药管的管径（公称外径），相应的流速0.43。 D 隔膜计量泵根据投药管流量，选用三台JM型微型机械隔膜计量泵，两用一备，额定流量0.47。3.3.1.3 药剂仓库的设计计算混凝剂为精制硫酸铝，每袋质量是40kg，每袋规格为，最大投药量为40，水厂设计水量为2844。药剂堆放高度为1.5 m，药剂储存期为30 d。硫酸铝的袋数为：药剂堆放面积为：，取70仓库平面尺寸为： 。3.3.2混合设备采用两个管式静态混合器，每个混合器处理水量为：，按照平均经济流速要求：每个混合器进水管的直径取700，进水管流速为：，每个静态混合器设3节混合原件，即 n=3,混合时间为30s，规格为DN700，混合器与后续机械絮凝池之间的距离取为30m。两个静态混合器共用一个混合器井，混合器井平面尺寸为。水流过静态混合器的水头损失为：投药点应该靠近水流方向第一节的混合元件，投药管插入管内径1/3即可。管式静态混合器结构如下图：图3-5 管式静态混合器3.4 给水处理构筑物设计3.4.1絮凝池设计3.4.1.1 机械絮凝池设计（1）机械絮凝池设计水量机械絮凝池设成两组，每组又有六池，总设计规模为68250，分成两组后，每组的流量为34125，其中已考虑水厂的自用水量5%，则设计水量为 （2）絮凝池容积设絮凝时间为10分钟，则絮凝池的有效容积为： （3）絮凝池平面尺寸 每组絮凝池分成六格，每格尺寸为，每格面积为11.9（4）絮凝池水深 ，絮凝池超高取0.3 m ，总高度为3.6 m 。（5）絮凝池搅拌设备 絮凝池分格墙上过水孔洞上下交错布置，每格设一台搅拌设备，具体布置见下图： 图3-6 机械絮凝池内部布置图1） 叶轮直径取池宽的80 % ，采用2.76 m ，叶轮桨板中心点线速度分别采用：第一格和第二格相同取，第三格和第四格相同取，第五格和第六格相同取。桨板长度与叶轮直径之比取0.7，桨板长度为1.93 m ，桨板宽度取0.12 m。每根轴上桨板数为8块，内外侧各4块（装置尺寸见下图）。旋转桨板面积与絮凝池过水断面积之比为：%。为了防止水流短路，每格设四块挡板，尺寸为：宽高=0.2m1.0m，其面积与絮凝池过水断面积之比为：。总桨板面积与絮凝池过水断面积之比为：，小于25%，满足要求。图3-7 垂直轴搅拌设备尺寸图2）叶轮桨板中心点旋转直径为： 叶轮转速分别为：，； ，； ，。桨板宽长比，查资料得：，桨板旋转时克服水的阻力所耗功率为：第一格外侧桨板： ，第一格内侧桨板：，第一格搅拌轴功率为：；第二格搅拌轴功率与第一格相同，为：；同理可得：第三格外侧桨板：第三格内侧桨板：第三格搅拌轴功率为：；第四格搅拌轴功率为：；第五格外侧桨板：第五格内侧桨板：第五格搅拌轴功率为：；第六格搅拌轴功率为：。3）机械絮凝池总功率为：，设六台搅拌设备各配备一台电动机，每台电动机功率为（取）：。选用型号为Y801-2小型三相鼠笼式异步电动机，额定功率为0.75KW。（3）核算平均速度梯度G值和GT值（按水温计，水的动力粘度）： 第一格和第二格相同，为： 第三格和第四格相同，为：第五格和第六格相同，为：絮凝池平均速度梯度：，经核算：和值均较合适。（4）孔洞设计 第一格进水管管径取700 mm ，则进水流速为：，满足平均经济流速要求。进水孔洞流速分别取：第一个孔洞和第二个孔洞相同，取；第三个孔洞和第四个孔洞相同，取；第五个孔洞和第六个孔洞相同，取。则孔洞面积分别为： 第一个孔洞和第二个孔洞相同，为； 第三个孔洞和第四个孔洞相同，为； 第五个孔洞和第六个孔洞相同，为孔洞直径分别为： 第一个孔洞和第二个孔洞相同，为； 第三个孔洞和第四个孔洞相同，为； 第五个孔洞和第六个孔洞相同，为。（5）孔洞水损计算 取孔洞局部水损系数为，则孔洞水损分别为： 第一个孔洞和第二个孔洞相同，为；第三个孔洞和第四个孔洞相同，为；第五个孔洞和第六个孔洞相同，为，故总水损为：。3.4.1.2 隔板絮凝池的设计(1) 采用往复式隔板絮凝池，它与机械絮凝池的前后连接如图（平面图）： 图3-8 絮凝池平面连接图它与平流沉淀池前后连接如图（剖面图）： 图3-9 絮凝池与沉淀池连接图 (2) 设两组隔板絮凝池，每组设计流量为：。 廊道内流速采用四档，分别为： 。 絮凝时间取。为了与平流沉淀池高度相适应，取池内平均水深为。（3）总容积：， 总面积：， 池子宽度与平流沉淀池宽度相同，为7.30 m ，池子净长度（隔板间净距之和）为，隔板间距按廊道内流速不同分成三档，分别为：，。各种间距所廊道数为：和取四个廊道，和取六个廊道，则廊道总数为20，水流转弯次数为19次。池子长度（隔板间净距之和）为，隔板厚度按0.2 m计，则池子总长为（4）水头损失计算 按廊道内的不同流速分成四段进行计算。四种廊道的水力半径分别为： ， ，。 第一段廊道水流转弯次数，第二段廊道水流转弯次数，第三段廊道水流转弯次数，第四段廊道水流转弯次数。第一段廊道总长为，第二段廊道总长为，第三段廊道总长为，第四段廊道总长为。絮凝池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥砂浆抹面，粗糙系数。为减小水流转弯处水头损失，转弯处过水断面积应为廊道过水断面积的1.21.5倍，取1.2，同时水流转弯处应做成圆弧形。各段廊道转弯处的流速分别为：；。各段廊道转弯处的开口宽度分别为：，各段廊道的谢才系数分别为：，。絮凝池各段水损分别为：第一段廊道水损为：；第二段廊道水损为：；第三段廊道水损为：第四段廊道水损为：故总水损为：。（5）G和GT校核 ，在范围内。（6）池底坡度 %。3.4.2 平流沉淀池设计（1）设计数据采用两组平流沉淀池，总设计流量为，每组设计流量为，表面负荷为，沉淀池停留时间取，沉淀池水平流速取。（2）池体尺寸沉淀池表面积：； 沉淀池长为：； 沉淀池宽为：，取7.30m； 沉淀池有效水深为，取保护高为0.3 m ，沉淀池总高度为3.9 m。 校核池子尺寸比例： 长宽比，符合要求； 长深比，符合要求。（3）穿孔墙设计过渡段与沉淀池之间采用钢筋混凝土穿孔布水墙，墙长7.30m，墙高3.9m，有效水深3.6 m，超高0.3m。穿孔墙上的孔口流速采用，则孔口总面积为，每个孔口尺寸为，则孔口数为：个。 孔口布置成5排，每排孔口数为：个，每排孔口间距为0.35m，孔口与侧壁间距为0.325m。上下各排孔口间距为0.5m，底排孔口与底板距离为0.6m，上排孔口与水面距离为1.0m。穿孔墙具体尺寸见下图图3-10 穿孔布水墙孔口布置图 （4）校核 水流截面积为， 水流湿周为， 水力半径为，弗劳德数为，雷诺数为（按水温计），均符合要求。（5）指形集水槽 采用两侧三角锯齿堰指形集水槽集水。集水槽个数为，集水槽的中心距为，槽中流量为，考虑到池子的超载系数为20%，故槽中流量为。 槽宽，为便于施工取0.4 m 。集水槽长度按堰口溢流率计算，堰口溢流率取，则集水槽总长度为：，8个集水槽，双侧进水，每个集水槽长度取10 m ，则集水槽实际总长度为：，符合要求。起点槽中水深为，终点槽中水深为，为便于施工，槽中水深统一取。集水方法采用三角锯齿堰，跌落高度取0.05 m ，槽起高取0.15 m ，则集水槽总高度为。采用出水三角堰，堰上水头采取，每个三角堰的流量为，每条集水槽的设计流量为，每条集水槽的三角堰个数为，取64个，堰口下缘与出水槽水面之距为0.05 m ，三角堰中距为。图3-11 三角堰布置图（6）集水渠计算 集水渠宽，为了便于施工取0.8 m 。 起点渠中水深， 终点渠中水深，为了便于施工，渠中水深统一取1.0 m ，自由跌水高度取0.07 m ，集水渠总高度为： 在每条集水渠的末端设一个出水管，根据平均经济流速要求，管径为DN700。（7）放空管 沉淀池放空时间按3 h计，则放空管直径为： 采用DN350mm的钢管（8）吸泥 根据沉淀池宽，采用轨距为8m的型虹吸式机械吸泥机。 图3-12 平流沉淀池平面图3.4.3 V型滤池设计3.4.3.1 滤料筛分 根据设计资料，石英砂筛分结果见下表：筛号筛孔（mm）留在筛上的砂重量（克）通过该号筛的重量重量（克）百分率（%）121.682.597.597.5141.418.489.189.1161.1918.670.570.5181.0023.347.247.2200.8420.626.626.6250.7112.414.214.2350.507.86.46.4450.354.61.81.8底盘1.8根据石英砂筛分表做出石英砂筛分曲线，如图3-13表3-6 石英砂筛分结果表图3-13 石英砂筛分曲线 由筛分曲线可知：筛选前，不均匀系数为，不满足设计要求，根据设计要求，滤池采用单层加厚石英砂滤料，不均匀系数取1.21.6之间，根据和重新做筛分曲线如图3-12，由新的筛分曲线可知：，不均匀系数为，在1.21.6之间，满足设计要求。由图可知，大粒径（）石英砂颗粒约去除17%，小粒径（）石英砂颗粒约去除45%，共筛除62%。3.4.3.2 主要设计参数对于单层石英砂滤料，当不均匀系数时，滤速为，强制滤速，故取滤速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；第三步水冲强度； 第一步气冲时间，第二步气水同步反冲时间，单独水冲时间；冲洗时间共计。 滤池工作时间为，反冲横扫强度，滤池采用单层加厚石英砂滤料，粒径，不均匀系数。3.4.3.3 设计计算（1） 池体设计 滤池平均每天工作时间。 滤池总面积。 滤池的分格：为节省占地，选双格型滤池，池底板用混凝土，单格宽，长，面积。分为并列的两组，每组3座，共6座，每座面积，总面积。 校核强制滤速 ，满足的要求。 滤池高度的确定：滤池超高，滤层上的水深，滤料厚度，滤板厚度，滤板下布水区高度，则滤池总高。 图3-14 V型滤池剖面图 水封井的设计：均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算式中，为均粒滤料清洁滤料层的水头损失，为水的运动粘度，取，为与滤料体积相同的球体直径，取1mm，为滤层厚度，取100 cm，为滤料颗粒球度系数，取0.8 根据经验，滤速为时，清洁滤料层的水头损失一般为，计算值比经验值低，取经验值的低限30 cm为清洁滤料层的水头损失。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式水头损失为：，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取滤料层上表面标高以上0.2 m 。 设计水封井平面尺寸，堰底板比滤池底板低0.3 m ，水封井出水堰总高 ， 因为每座滤池过滤水量 ， 所以水封井出水堰上水头由 计算得 则滤池施工完毕，初次投入运行时，清洁滤料层过滤，滤池液面比滤料层高随时间的增加，过滤水损越来越大，正常过滤较清洁滤料层增加的水损为0.65m，则正常过滤时，通过调整出水阀门的开启度，保证滤池液面比滤料层高，为留有余地，取1.5m。（2）水反冲洗管渠系统 反冲洗用水量的计算 反冲洗用水量按水洗强度最大时计算。单独水洗时反洗强度最大，为。 V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量 水反冲洗系统的断面计算如下： 配水干管进口流速应为左右，配水干管的截面积 反冲洗配水干管用钢管，流速，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。配水支管流速取，则配水支管的截面积为： 配水支管用钢管，流速。 沿渠长方向两侧各均匀布置15个配水方孔，共30个，孔中心间距0.7 m，每个孔的面积，每个孔口尺寸取，反冲洗水过孔流速，满足要求。 反冲洗用气量的计算 反冲洗用气量按气冲强度最大时的空气量计算， 配气系统的断面计算 配气干管进口流速为左右，则配气干管的截面积为： 反冲洗配气干管用钢管，流速。反冲洗空气由反冲洗配气干管输送至气水分配取，由气水分配渠两侧的布气小孔配气到滤池底部布水区。布气小 孔紧贴滤板下缘，间距与布水方孔相同，共计30个。 配气支管流速应为左右，则配气支管的截面积为： 配气支管用钢管，流速。配气孔口流速应为，则布气小孔总面积为： 每个布气小孔面积 孔口直径。 反洗空气过孔流速为，满足要求。 每孔配气量。 气水分配渠的断面设计 气水同时反冲洗时反冲洗水量为 气水同时反冲时反冲洗用空气量为 气水分配渠的气、水流速均按相应的配气、配水干管流速取值。则气水分配渠的断面积为 （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1.2 m ，高取1.5 m ，末端高取1 m ，则起端截面积，末端截面积。两侧沿程各布置15个配气小孔和15个布水方孔，孔间距0.7m ，共30个，气水分配渠末端所需最小截面积为，满足要求。 b 排水集水槽 排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5 m ，则排水集水槽起端槽高为 ，排水集水槽末端高为，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。 进水管渠 a 进水总渠 6座滤池分成独立的两组，流速，取，每组过滤流量为。过水断面 ，进水总渠宽1.0 m ，水面高0.5 m 。b每座滤池的进水孔 每座滤池由进水侧壁开三个进水孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池。中间进水孔设气动隔膜阀，在反冲洗时关闭，两侧进水孔不设阀门，在反冲洗时供给反洗表扫时用水。孔口面积按孔口淹没出流公式，其总面积按滤池强制过滤水量计。强制过滤水量。孔口两侧水位差取0.1 m ，则孔口面积为，两侧孔面积按表面扫洗水量设计，每个侧孔面积为，孔口宽，高。中间孔口面积为：，孔口，高。 c 宽顶堰 宽顶堰堰宽，与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5 m 。堰上水头由矩形堰的流量公式得： d 每座滤池的配水渠 滤池配水渠宽，渠高1m，渠总长等于滤池总宽，则渠长，当渠内水深时，渠内流速为： e 配水管渠过水能力校核： 配水渠的水力半径 配水渠的水力坡度 渠内水面降落量 因为配水渠最高水位，所以配水渠的过水能力满足要求。 d V型槽的设计 V型槽槽底设表扫水出水孔，直径，间隔0.175 m，每个V型槽共设61个表扫水出水孔， 取V型槽槽底的高度低于表扫水出水孔0.15 m 。 根据潜孔出流公式，其中应为单格滤池的表扫水流量，则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面 反冲洗时的排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式求得，其中b为集水槽长，为单格滤池反冲洗流量 ，所以 V型槽倾角，垂直高度1.0 m ，壁厚0.05 m 。 （4）冲洗水的供给 反冲洗时，选用冲洗水泵供水。 冲洗泵房到滤池配水系统的管路损失 反冲洗配水干管用钢管，管内流速，布置管长总计40m，则反冲洗总管的沿程水头损失为：管路主要配件的局部阻力系数见下表表3-7 局部阻力系数值统计表配件名称数量（个）局部阻力系数弯头6DN500闸阀3等径三通57.68 管路的局部水头损失为， 则冲洗泵房到滤池配水系统的管路总水头损失为： 滤池配水系统的水头损失 a 气水分配干渠的水头损失气水分配干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，）近似计算。气水同时反冲洗时 ，水冲洗水量为 ，则气水分配渠内水面高为 ，水力半径 ，水力坡降 ，渠内水头损失 ，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计算，其中为，为配水方孔总面积。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 由厂家产品样本及相关技术参数值，反洗水经过滤头的水头损失，气水同时通过滤头时增加的水头损失，气水同时反冲时气水比，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为： 通过滤头时增加的水头损失 则滤池配水系统的水头损失 。 砂滤层水头损失 滤料为石英砂，密度，石英砂滤料膨胀前的孔隙率，滤料层膨胀前的厚度，则滤料层水头损失为。富余水头取1.5 m ，清水渠与排水槽堰顶的高差。则反冲洗水泵所需最小扬程为：选两台14sh-28A单级双吸离心泵，一用一备，流量为240350，扬程为1610m，转速为1470。（5）反洗空气的供给 a长柄滤头的气压损失 气水同时反冲洗时反冲洗用空气量，长柄滤头采取网状布置，约，则每座滤池共计安装长柄滤头，每个滤头的通气量，根据厂家提供数据，在该气体流量下的压力损失最大为。 b 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，为孔口流量系数，取0.6 ，则气水分配渠配气小孔的气压损失为： c配气管道的沿程压力损失 反冲洗空气流量，配气干管用钢管，流速。反冲洗空气管总长50 m ，气水分配渠内的压力损失忽略不计。反冲洗管道的空气气压依下式计算 ，式中，为长柄滤头距反冲洗水面的高度，则反冲洗时空气管内的气体压力为。空气温度按考虑，查表得空气管道的摩阻为，则配气管导沿程压力损失 d 配气管道的局部压力损失配气管道主要配件及长度换算系数见下表表3-8 配气管道主要配件及长度换算系数配件名称数量（个）局部阻力系数弯头10.7DN500闸阀3等径三通58.1 当量长度的换算公式，式中，为长度换算系数，为管道当量长度，则空气管配件换算长度为： 则局部压力损失为 所以配气管道的总压力损失为。 e 气水冲洗室中的冲洗水水压 本系统采用气水同时反冲洗，对气压要求最不利情况发生在气水同时反冲洗时，此时要求鼓风机或储气罐调压阀出口的静压为式中，为输气管道的压力总损失，为配气系统的压力损失，为气水冲洗室中的冲洗水水压，为富余压力，取。所以鼓风机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队空气的压力、风量要求选三台LG40风机。风量，风压，电机功率 ，两用一备，正常工作鼓风量，符合要求。3.5 清水池设计3.5.1 清水池调节容积的计算：表3-9 清水池调节容积计算表时间用水量（%）一级泵房供水量 （%）二级泵房供水量（%）清水池调节容积计算（1）（2）（3）（4）（3）（4）012.184.172.181.991.99122.254.172.251.923.91231.994.161.992.176.08342.034.172.032.148.22452.944.172.941.239.45563.744.163.740.429.87674.484.174.480.319.56785.294.175.291.128.44895.724.165.721.566.889105.884.175.881.715.1710115.624.175.621.453.7211125.544.165.541.382.3412135.714.175.711.540.8013144.604.174.600.430.3714154.894.164.890.730.3615165.014.175.010.841.2016174.964.174.960.791.9917184.894.164.890.732.7218194.734.174.730.563.2819204.364.174.360.193.4720214.184.164.180.023.4921223.614.173.610.562.9322233.104.173.101.071.8623242.304.162.301.860.00100.00100.00 不设水塔或高位水池，二泵供水量应与用水情况保持一致，一泵用水量按最高日用水量来确定。 根据包头市日用水量变化规律表列出清水池调节容积计算表，如表3-9。由表可知： 所以清水池调节容积为 3.5.2 清水池总容积的计算 水厂内建两座矩形清水池，每座清水池的有效容积为： 式中，为清水池调节容积， ； 为2小时室外消防用水量，查资料得：同一时间内的火灾次数为两次，一次灭火用水量为，； 为水厂自用水量，； 为安全贮水量，安全水深取0.2 m ； 清水池的水深取4.5 m ，超高0.3 m ，清水池的平面尺寸取，所以安全贮水量为3.5.3 清水池各管管径的确定 清水池进水管与出水管流速取，进水管管径按最高日平均时水量计算，出水管管径按最高日最高时用水量计算。由包头市日用水量变化规律表可知，最高日最高时用水量出现在时，为： 时变化系数，最高日平均时用水量为： 进水管管径为：， 出水管管径为：，取，溢流管与进水管直径相同取，放空管管径可按2小时内将池中水泄空计算，取，放空流速取。设两个检修孔，检修孔直径为1000 mm ，检修孔靠近进水管和出水管。池顶设6个通气管，均匀布置，通气管直径为200 mm 。池顶的覆土厚度为0.7 m 。3.6 吸水井设计根据需要设置分建式吸水井，靠近泵房一侧与二泵平行设置，与泵房之间的距离为2 m ，分成独立的两个，中间隔墙上安装阀门以保证足以通过邻格最大吸水流量。其调度管理方便，吸水管道短，水泵运行安全程度高。其存水量经常变化，井口水位随清水池水位涨落而变化，并和清水池保持一定的水位差，吸水井要有一定的超高。最低水位为清水池池底标高减去管路水头损失，清水池池底标高为1053.50m，故吸水井最低水位为1053.30m。吸水井主要计算其有效容量，采用最小容量法，设水在吸水井的停留时间为，则吸水井的有效容积为： 142.2二泵房设有四台泵，三用一备，每台泵都有单独的吸水管，根据二泵设计，吸水管内的流速为1.32，管径为600mm，根据吸水管管径定出吸水井部分尺寸，如下：喇叭口直径D取，取1.0m；喇叭口与吸水井井底距离为；喇叭口的最小淹没深度应在吸水井最低水位以下0.61.2m,，取；吸水井宽度取；吸水井长度 = 图3-15 吸水井立面图3.7 消毒向滤后水加液氯消毒。氯是目前国内外应用最广泛的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。加氯操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。根据相似水厂运行经验，并按最大容量确定，余氯量应该符合生活饮用水卫生标准，出厂水游离余氯不低于0.3，管网末稍不低于0.05，水和氯的接触时间大于30 min 。水厂设计水量 （包括水厂自用水量）采用滤后加氯消毒，仓库储量按30d计算，加氯点在清水池前(1) 加氯量 式中 最大需氯量，取1.0（2）储氯量 储氯量按一个月考虑，（3）加氯设备和附属设备选用三台LS80-4转子真空加氯机，两用一备。液氯储备量按照最大用量的30天计算，氯瓶选用YL-50型焊接钢瓶，外径600mm ，高度1800mm，共四只，每只重0.5t。要设置中间氯瓶，沉淀氯气中的杂质，还可以防止水流进氯瓶。根据氯瓶的重量，设置磅秤型号TXS500B放在磅称坑内，磅称面和地面齐平，使氯瓶上下搬运方便。加氯间低处要设置排风扇及时排除室内积聚的氯气，氯库和加氯间应该设测定空气中氯气浓度的仪表和漏气报警仪。加氯间外布置防毒面具、抢救材料和工具箱，照明和通风设备在室外设开关。由于包头市夏季最多风向为东南风，冬季最多风向为西北风，故将加氯间设在水厂的东北方，靠近滤池和清水池。氯水管线敷设在地沟内直到加氯点，地沟内有排水设施防止积水，氯水管管材用橡胶管，氯气管用无缝钢管，给水管用镀锌钢管。在加氯间引入一根的给水管，水压大于，供加氯机投药用；在氯库引入给水管，通向氯瓶上空，供喷淋用，以便加速液氯气化，水压大于。为搬运氯瓶方便，在氯库内设单轨电葫芦一个，轨道在氯瓶上方，轨道通向氯库大门以外。 图3-16 加氯流程图3.8 二泵房的设计3.8.1 初选
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