水厂设计毕业设计

绪论水厂设计，主要是对高浊度黄河水的处理，本次设计可说是对大学所学理论知识的一次总结，是实现高等工科院校培养目标所不可缺少的教学环节，是教学计划中的一个有机组成部分，是培养学生综合运用所学的基础理论，基础知识和技能、分析、解决实际问题能力的重要一环。它与其他教学环节紧密配合、相辅相成，在某种程度上是前面各个教学环节的继续，深化和发展。通过毕业设计，能使学生受到工程师所必需的综合训练，在不同程度上提高了调查研究、查阅文献、收集资料和正确熟悉使用工具书的能力；理论分析，制定设计方案的能力；设计计算和绘图能力；技术经济分析和组织工作能力；总结提高、撰写设计说明书的能力等。本次设计研究范围包括用水量计算，编制总用水量计算表，确定设计规模；给水系统选择和给水方案比较，速择水源与取水方式，确定净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；取水构筑物的设计计算；水处理厂的设计及处理构筑物的工艺设计计算；给水一、二级泵站的设计计算以及编制给水工程设计说明书及计算书。XX市位于XXX北部，XX平原的南端，南临黄河、北依太行。XX市辖XX六县五区，市区总面积187平方公里，现建成区面积60平方公里，市区人口75.37万，国内生产总值280.38亿元。新乡市现有自来水厂四个，综合生产能力为36万m3/d，但二、三水厂取用地下水作为水源，由于超量开采，已形成较大范围的降落漏斗，造成不稳定供水状况，急需新建一座地表水厂。因此便有了这次关于第五水厂的毕业设计，由于临近黄河，水源水质较好，但浊度及含沙量较高，水量可以满足用水量要求，可以作为供水水源。该水厂处理工艺的突出特点就是对高浊度黄河水的处理，我国是高浊度河流众多的国家之一。据初步统计，黄河中游地区每年每km2被冲去的土壤约为3700t，为全世界土壤平均侵蚀模数134t/km2年的27.5倍。黄河是典型的高浊度水河流，年输沙量和平均含沙量均居世界首位；1977年8月初黄河下游出现一次高含沙洪峰，小浪底的最大含沙量达到898kg/m3，黄河支流某些河段的实测最大含沙量达到1600kg/m3，亦即泥沙的体积占水体体积60%左右。黄河年输沙总量1.6×109t。长江上游高浊度水也较严重；黄河、长江的总输沙量占世界十三条大河总沙量的29.3%，其它地区也有季节性的高浊度河流。因此，对高浊度水处理技术的研究，已成为我国经济建设和水资源开发中一项重大研究课题。高浊度水的含义是“浊度较高的含沙水体中，大于均浓水层的极限粒径的泥沙，按其粒径大小，以各自的沉速下沉，而等于和小于极限粒径的泥沙组成均浓浑水层。此均浓水层中的稳定泥沙，其大小不同的泥沙颗粒以相同的沉速组成群体下沉，此群体的沉速就是浑液面沉速”。其含沙量一般为10～30kg/m3以上。在高浊度水中，由于泥沙颗粒众多，颗粒间的碰撞机率较高，自凝作用尤为一般水体要强烈。在研究中发现影响颗粒自凝过程有两个主要因素，一是粒径，粒径越细，自凝越强烈；另一是浓度，浓度越高，自凝也越强烈。由此可见:在高浊度水中，由于自凝作用，使粗细不同的泥沙，在沉淀中通过凝聚成絮凝体而提高沉速。因此，在高浊度水处理技术研究中，经常被由于自凝作用产生的影响所干扰，使某些研究成果得出掩盖真相的参数。为了更好的研究高浊度水的沉淀机理，经常采用分散剂处理高浊度水的泥样，使其消失自凝作用。在高浊度水处理技术中，研究的主要对象是泥沙组成中的稳定泥沙，因为非稳定泥沙容易去除。对稳定泥沙的研究，许多论文提出≤0.016～0.031mm的粒径为稳定泥沙粒径的科学论据，这些提法在一定的研究范围中都是合适的。但许多学者发现高浊度水中稳定泥沙体积浓度并不是一个固定数值，稳定泥沙体积浓度随稳定泥沙重量浓度的增高而增大。高浊度水处理应用技术，目前水平主要体现在下列几个方面:1.在总结我国三十余年处理高浊度水设计、科研、生产经验的基础上，用了七年时间，编出国内外第一部《高浊度水给水规范》，它反映了我国净化高浊度水给水技术的特色和水平。2.编写了有实用价值的处理高浊度水的设计手册，对今后的净化高浊度水的水厂设计和研究有指导意义。3.高浊度水的取水口位置选择，是工程设计中首要解决的重要问题。现已摸索出在稳定河段取水、不稳定河段取水、游荡型河段取水的设计要点和各种取水构筑物的适用条件，为高浊度水工程取水口的设计提供了重要经验。4.基本掌握处理高浊度水技术中各环节的要点，对高浊度水的定义统一了看法，确定了一级处理流程和二级处理流程的选择原则，为保证供水安全可靠，提供了有效的数据。5.总结了黄河上中下游不同河段取水口与净化工艺，为进一步开发利用黄河水资源提供了初步的经验。6.基本掌握处理高浊度水的各种药剂的最大含沙量值，总结了聚丙烯酰胺的最佳配置浓度和投加浓度，配置药剂的搅拌罐已有一套标准设计图，聚丙烯酰胺产品标准目前正在编制。7.高浊度水处理流程自动化，已在兰州市自来水公司等单位实现。为了提高水厂运行可靠性，保证水质，消除浑水季节紧张情况、降低产水成本，已实现投药、排泥、辐流池运行的自动化管理，取得了预期的效果。当然，在新工艺的选择和研究等方面仍存在一些缺陷和不足，有许多值得我们深入思考的问题，希望这些问题在今后的科研实践中能够得到进一步的解决，相信我国的高浊度水处理事业一定能上一个新的台阶。

1概况自然概况城市概况地理概况新乡市位于河南省北部，华北平原的南端，南临黄河、北依太行。城市南与郑州、开封隔河相望，北与安阳、鹤壁、濮阳接壤，东与山东荷泽毗邻，西与焦作、山西晋城、长治相连。新乡市辖二市六县五区，市域总面积8169平方公里，总人口540.36万，国内生产总值280.38亿元。新乡市市区总面积187平方公里，现建成区面积60平方公里，市区人口75.37万。《新乡市城市总体规划》于1999年经国务院批准实施，总体规划确定了新乡市城市性质为豫北地区交通枢纽，以电子、轻纺工业为主的综合性区域中心城市。新乡市委、市政府根据国务院批准的新乡市城市总体规划，决定在市区东部开发建设占地约20平方公里的新城区。新城区的范围为：北至北干道，西至牧野路，南至南二环，东至东明路。新区属于文化商业中心风貌区，体现历史文化传统气氛和开阔高雅的民俗特色。（2）新区人口规划：依据新区居住用地布局，结合本区现状用地情况，规划安排居住用地524.02公顷，根据国家人均18～28m2居住用地的指标要求，考虑本区为城市新区，应提供舒适、优美的居住环境，确定本区人均居住用地为26～27m2，以此推算本区可容纳居住人口为20万人。大学新区是本区内重要的组成部分，根据相关资料，大学新区的学生教职工人数估算为4万人。印染厂和华北石油局五普、四物的居住总人口数为2万人。因此，本区的人口总规模按26万人控制。工业产值至2010年为39亿元。自然条件（1）地形地貌新乡市位于黄河冲积平原和太行山前倾斜平原的过渡区。新城区内地势平坦，海拔高程72米左右。地形自然坡度一般在1/2000-1/3000之间。（2）水文新乡市区属海河流域。新城区内主要河流有卫河、人民胜利渠。卫河：是海河水系的主要支流之一，向东北经山东、河北达天津入海河。卫河流经市区25公里，是市区排涝的主要河道。人民胜利渠：是1952年修建的引黄济卫水利工程，上起武陡县境内接黄河，下至市区与卫河交汇，由西南向东北穿越市区，市区段总长6公里。原设计流量50立方米/秒，季节性放水，主要承担新乡附近地区的农田灌溉和部分城市用水的供给。（3）气候条件：新乡市属北温带大陆性气候区。四季分明，冬寒夏热，秋凉春早。气温：历年平均气温14.0℃；历年最高气温40.9℃；历年最低气温-21.3℃降水：历年平均降雨617.8mm；历年最大降雨1168.4mm；历年最小降雨227.2mm；历年最大积雪厚度190mm风：历年盛行风向为东北风频率15%，西南风频率7%，南风频率6%。历年最大风速32m/s；历年最大风力8级其它：历年平均日照2382小时；历年平均无霜期211天；历年平均湿度68%。（4）工程地质平原地区岩土承载力一般为1.2－2.0kg/cm2，丘陵地区亚粘土、轻亚粘土、泥灰岩承载力为1.8－5.0kg/cm2。（5）水文地质根据地下水埋藏条件、水理性质和水力特征，本区域地下水有碳酸盐岩裂隙岩深水，含水层顶板埋深一般14～40米，局部达80～100米，厚度17～63米。富水程度好，单井涌水量一般为3000～5000立方米/日；碎屑岩类裂隙孔隙水含水层多属较密实的泥质粉细砂、砂砾、中细砂和细砂组成。富水性较弱，单井涌水量不足1000立方米/日；松散岩类空隙水，浅层水单井涌水量一般在1000-3000立方米/日，最大可达5000立方米/日，中层水单井涌水量一般在1000～3000立方米/日，深层水单井涌水量1000立方米/日以下。共产主义渠以北水质较好，共产主义渠以南至卫河及南部古背堤洼地水质较差，市区以南的八杨树村、朗公庙、关堤、古固寨、福宁集、安乐庄一带浅层和中层地下水储量丰富，水质好，易开采，具有较大规模供水开采意义。（6）地震烈度：新乡市城区地震烈度为8度。1.2供水现状及规划1、给水现状新乡市现有自来水厂四个，综合生产能力为36万m3/d，另有北站水厂1万m3/d作为调配。其中地下水占总供水量的33.63%，地表水占总供水量的66.37%。市区各单位有自备水井平均总开采能力约为14.32万m3/d。2、存在问题供水管网建设不配套，与水厂规模不相适应；人民胜利渠是新乡市主要供水渠道，因渠上游排入大量工业废水，耗氧量超标，造成水质严重污染；黄河水是新乡市主要供水水源，由于受季节影响，水源保证率较低，使供水水源处于被动状态；二、三水厂取用浅层地下水作为水源，由于超量开采，已形成较大范围的降落漏斗，造成不稳定供水状况。3、新建第五水厂需水量预测和工程规模的确定正确确定城市供水工程的规模，将直接关系到是否能在一定时期内满足人民生活、工矿企业生产和公共设施等用水量的需要。根据城市总体规划，按生活和工业用水分项预测，此方法便于同节水办提供的数据相对应。其中生活用水中，考虑生活用水量综合指标和普及率的提高；工业用水中，考虑万元产值用水量重复利用率及节能措施等因素，对新城区的需水量进行预测。4、生活用水量预测规划新乡市2000年，最高日综合生活用水量标准采用180升/人.日，市区需水人口70万人；远期2010年，最高日综合生活用水量标准采用220升/人.日，市区需水人口91万人。依据新乡市城市总体规划及新乡市新城区规划，新乡市新城区2010年总人口控制规模为26万人，最高日综合生活用水指标采用220L/人.日。5、工业需水量预测根据有关资料推算，新乡市近期年工业总产值142亿元，万元产值用水量为110m3/万元，工业用水重复利用率达到65%；远期年工业总产值343亿元，万元产值用水量为80m3/万元，工业用水重复利用率达到67.5%。2010年新乡市新城区年工业产值为39亿元，万元产值取水量为55m3/万元，日变化系数Kd＝1.2。市政用水、未预见水量及管网漏失水量按以上两项之和的15%计量。供水方案设计水源选择指定选择离厂区约18公里处的黄河某处水源。浑浊度最高值1500度；平均值300度；最低值100度。原水水质项目数量项目数量色度5度总硬度12.38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7.56mg/L0.44毫克/升非离子氮0.02mg/L0.39毫克/升溶解固体50毫克/升0.16毫克/升取水点及取水构筑物形式确定于黄河水源地堤坝处开挖长200m，宽28m，深13m的引水渠，引水渠底部坡度为5‰，起端底部标高与河床底部标高相同，为77m，渠顶于坝顶齐平，为89m；末端渠底标高76m，渠顶标高仍为坝顶标高89m，末端采用箱式取水头部取水，经自流管进入取水泵房的集水井。厂区选择由于该水厂远期还要为新城区提供供水服务，因此，水厂选址为黄河北岸，临近城东新区牧野路、二环路一带，占地规模为271.5m×208.5m水厂工艺流程确定净水工艺流程是针对新乡市黄河水水质特点、较低的基建资本、运行费用以及处理效果需要达到《生活用水水质标准》的综合要求来进行选择的。水厂以黄河水作为水源，河水属于高浊度水源，所以处理工艺采用预处理加常规工艺，计划采取以下两种方案之一进行设计：方案一城市管网消毒二级泵站V型滤池清水池斜管沉淀折板絮凝池机械混合池一级泵站引水渠城市管网消毒二级泵站V型滤池清水池斜管沉淀折板絮凝池机械混合池一级泵站引水渠2、方案二二级泵站清水池普通快滤池平流沉淀网格絮凝管式静态混合一级泵站斗槽城市管网消毒二级泵站清水池普通快滤池平流沉淀网格絮凝管式静态混合一级泵站斗槽城市管网消毒水处理构筑物形式的选择1、混凝剂的选择和投加方式的确定（1）混凝剂的选择常见混凝剂特性一览表药剂名称硫酸铝硫酸亚铁三氯化铁聚合氯化铝外观及化学式Al2（SO4）3·18H2O，白色或略带灰色的块粒状，精制含Al2O3≥15.7%，粗制含Al2O3≥10.7%~16.5%。粗制硫酸铝含有20%~30%不溶物，杂质多FeSO4·7H2O半透明的淡蓝绿色结晶，含量≥95%~96%FeSO4·6H2O黑褐色结晶，有金属光泽，易潮解，纯度45%[Al2(OH)nCl6-n]m，简写为PAC，有液体和固体产品，氧化铝含量：固体43%~46%，液体8%~10%水温和pH的适应性适用水温为20~40°C，pH=5.7~7.8时主要去除水中悬浮物，pH=6.4~7.8时，处理浊度高、色度低的水适用于碱度和浊度高，pH=8.5~11.0的水。受温度影响小不大受温度影响，使用的pH=6.0~8.4温度适应性强，pH=5.0~9.0范围均适用适用条件一般情况下都可以使用，原水需要有一定碱度，特别是投加量大时，处理低温低浊水时，絮体松散效果较差，投加量大时有剩余的Al或者SO4离子，影响水质价格较低，絮体易于沉淀，一般用氯氧化成三价铁，不适用于色度和含铁量较高的原水，冬夏季均可以使用，处理低温低浊水效果比铝盐好絮体比重大，易于下沉，易溶解，杂质少，处理低浊度水和色度较高的原水效果不显著，适于浊度较高的原水，刚配制的水溶液温度高，有可能使塑料泵变形液体PAC需要专门的运输和储液设施，操作方便，腐蚀性较小，应用较为普遍，处理水碱度降低少，对低温低浊、高浊和污染原水的处理效果较好，无定型产品，质量不够稳定经过比较，计划采用聚合氯化铝作为混凝剂，但是经过查阅资料，发现目前有一种新型混凝剂效果比PAC更好，且用量更少，现对其特点进行阐述：聚氯化铝铁（PAFC），它凝聚了无机高分子聚合氯化铝（PAC）和聚合氯化铁（PFC）各种特性，化为一体，具有特别的混凝性能，从而达到更好的效果。化学通式：[AL2(OH)nCl6-n]m·[Fe2(OH)nCl6-n]，式中：n≤5,m≤10。PAFC也是我国目前无机高分子最佳水处理剂，处理各种浓度的水效果相当好，且用量少，其用量比相同浓度的硫酸铝少50％，比相同浓度的聚合氯化铝少用10％。高效果，低能量主要是由于PAFC的聚合度高，因为一般铁盐、铝盐水处理剂在水解过程中只能生成AL(OH)2＋、AL(OH)2＋、Fe(OH)2+、Fe(OH)2＋等简单的水解羟基离子，而PAFC本身就是AL3＋、Fe3＋预水解产物，它在水解过程中除生成上述羟基离子，它主要能生成大量的高聚合度，正电荷离子：AL4(OH)84+、Fe4(OH)84+等聚羟基阳离子，来中和水中胶体微粒电荷和压缩双电层，同时发生羟基架桥，交联、表面吸附等系列反应，在相应碰撞下，凝聚成大的矾花，迅速沉淀。本类产品采用氢氧化铝粉、铝矾土，工业盐酸为原料，用先进设备、科学的配方，独有的工艺精制而成。产品质量好，稳定可靠。产品特点：本产品外观固体为淡黄色、黄色片状，易溶于水。液体为淡黄色、黄褐色透明液体。在常温下，化学性质稳定，久贮不变质，固体颗粒易吸潮，但不变质，无毒、无害。反应快、矾花大、沉降迅速、滤性好，可提高设备利用率，耗量少，制水成本低。适应水酸碱度范围宽，pH4~14，但最佳处理值范围6~8。适用处理国家规定的各类饮用水源及工业水源，浊度大小均能处理。对水中的SS、BOD、COD去除和脱色效果均高于PAC处理效果。对除去原水中的砷、铁、锰等重金属，硅、氟，有机物及藻类效率远高于PAC的处理效果，可提高饮用水质。综上所述，最终选定使用PAFC作为该厂的混凝剂。混凝剂投加方式的选择目前普遍采用的混凝剂投加方式，是将混凝剂配制成一定浓度的溶液，直接定量投加到原水中，目前可选择的投加方式有重力投加和压力投加。投加方式优缺点以及适用条件重力投加操作简单，但是需要必须建造高位药液池，增加加药间层高，土建比较复杂；适用于中小型水厂压力投加分为使用水射器和计量泵两种，水射器构造简单，但是效率较低，但是有时药剂可能会堵塞喷嘴且需要增加计量设备；计量泵可以从溶液池抽送溶液到压力水管内，定量投加，无需另设计量设备，但是价格较为昂贵考虑到该水厂涉及规模较大，使用重力投加会增加相当大的土建工作量，而且从远期考虑，计量泵操作简单，且能节省计量设备费用，故选用计量泵压力投加作为该水厂混凝剂投加的主要方式。投药系统用来投加混凝剂的投药系统，包括溶解池、溶液池、计量设备、提升设备和投加设备等，本水厂采用水力调剂，通过计量泵进行投加。（4）混合方式原水中投加混凝剂后，应当立即瞬时强烈搅动，使得在很短时间内，将混凝剂均匀地分散在水中，这一过程称之为混合。在水处理中十分重要，目前混合方式大致分为两类即水力混合和机械混合，水力混合虽然比较简单，但是混合强度随着流量的增减而变化，因而不能经常达到预期的效果；利用机械进行混合效果较好，但是需要相应设备，并且增加维修工作量。混合方式以及适用条件见下表：混合类型混合方式特点适用条件水力混合利用压力水管混合无需增添设备；混合效果常不能保证，特别是管内流量变化较大时；压力管中加药时，混凝剂需要用滤网筛滤，以防堵塞水射器和转子流量计适用于流量变化较小时；投药点到絮凝池至少有50倍管径的距离，或两者之间的水头损失不小于0.3~0.4m，管径大时也可以按照所需混合时间计算投药点的距离静态混合器投资省，在管道上易安装，维修工作量小；能够快速混合，效果良好；会产生一定的水头损失适用于流量变化较小的水厂；混合器内采用1~4个分流单元扩散混合器混合器构造是锥形帽后加孔板，管道流速1m/s左右；混合器长度在0.5m以上，用法兰安装在原水管上；水头损失为0.3~0.4m多用于管径400~800的进水管；安装位置应低于絮凝池水面；适用于中小型水厂跌水混合器药剂加注到跌落水流中，快速混合，设备简单；产生一定的水头损失；在混合池出水管上安装活动套管，由套管的高低调节混合效果适用于水量小时；活动套管内外水位差应保持0.3~0.4m，最大不超过1.0m机械混合利用水泵叶轮混合设备简单，无需专门的混合构筑物；无需额外能量，运行时间省；使用腐蚀性强的药剂会腐蚀水泵叶轮；水泵和吸水管较多时需增加投药设备；吸水管中加药时，混凝剂浓度宜稍高，否则在水封箱中稀释、水解而降低混凝作用投药点距离混凝池较近（100m之内），否则絮体可能会在管道中沉淀，或在进入絮凝池以前破碎；需要设置水封箱，以防止空气进入水泵吸水管桨板式机械混合池混合效果好，水头损失较小；需要消耗电能，机械设备管理和维护较复杂大中小型水厂都适用；停留时间1~2min；平均速度梯度采用500s-1左右经过比较，由于机械搅拌混合池适用范围广，混合效果好，水头损失较小，且相较于管式静态混合器而言对流量波动的适应性要强，因此，选用机械搅拌混合池进行混合。（5）絮凝池形式的选择絮凝池形式的选择，应根据原水水质情况、水量的变化、水厂高程布置等相关因素确定，目前常见的絮凝池见下表：种类名称原理优缺点及适用条件隔板絮凝池水流沿着隔板方向往复流动，多次转折，促使絮凝优点：水头损失小，构造简单，管理方便，效果较好；缺点：絮凝时间较长，占地面积大；适用：产水量大于3万m3/d的水厂，单池水量103~104m3/h；水量变动较小，以保证稳定的絮凝效果；回转式适用于新建、扩建或者旧池改建；一般和平流沉淀池或者斜管沉淀池合建折板絮凝池在池内放置一定数量的平板或者波纹板，水流沿着折板竖向上下流动，多次转折，促使絮凝优点：对原水水量和水质变化适应性较强，停留时间较短，节约絮凝剂用量缺点：造价较高适用：水量变化较小的水厂，单池产水量可达到10×104m3/d，可以和平流沉淀池或者斜管沉淀池合建网格（栅条）絮凝池平面布置和穿孔絮凝池相类似，由多格竖井串联而成，进水水流按顺序从一格流到下一格，上下对角交错流动，直到出口。在垂直水流方向放置网格或者栅条，通过网格或者栅条的孔隙时，水流收缩，过网孔后水流扩大，形成良好的絮凝条件优点：降低絮凝剂使用量，缩短絮凝时间缺点：构造较为复杂，适用于中小流量适用：单池出流量1~2.5万m3/d较合适，以免因为单池面积过大影响效果；适用于新建也可用于旧池改造机械絮凝池利用桨板驱动水流，使得水中胶体相互碰撞，发生絮凝优点：水头损失较小，絮凝效果较好缺点：增加维修工作量适用：各种水量，水质变化较大时均可以适用；水厂需要有一定的管理和维修能力；可以和隔板絮凝池组合使用，两者互为前后，充分发挥两者的长处考虑到，需要较大的单池处理能力以及较好的絮凝效果，本水厂选用折板絮凝池作为本次建设的絮凝池。（6）沉淀池沉淀池种类多样，沉淀池的选择需要从分考虑到水质、水量、高程布置以及占地面积等多方面因素，目前国内常用的沉淀池类型如下表：种类名称工作原理优缺点及适用条件平流沉淀池通过水在流动过程中，颗粒的自由沉降以达到沉淀的目的优点：对水质、水量变化的适应性强，处理效果稳定，构造简单，池深较浅，造价较低，管理方便缺点：占地面积较大适用：一般适用于大中型水厂；单池处理水量2万m3/d以上；因为池深较浅，为与滤池高程配合，应当选用合适的滤池形式；地面平整，地质条件较均匀的滤池形式；也可以作为高浊度水处理时的预沉池斜管沉淀池“浅池理论”优点：停留时间短，沉淀效率高，占地省缺点：费用较高，斜管使用5~10年后需要调换更新适用：适用于大中小型水厂；为了提高产水量和挖掘潜力，可以在平流沉淀池和各种澄清池内加设斜管或者斜坡气浮池投加混凝剂的原水经过混合后进入絮凝池，絮凝后水流流入气浮室的接触池，在此由溶气释放器通入大量微气泡，使得气泡附着在絮体上，使得絮体上浮，而清水则是从池子底部流出适用：低温低浊水，色度高的原水，用沉淀法效果较差时；含藻类较多（＞10万个/L）的水考虑到占地面积、处理效率以及处理效果，本水厂沉淀池选用斜管沉淀池。（7）滤池滤池是地表水厂中不可缺少的净水构筑物，它是将沉淀池或者澄清池出来的浊度为10度左右的水，进一步处理成为低浊度水。目前常用的滤池类型见下表：种类名称优缺点适用条件普通快滤池应用范围广，运行稳定可靠适用于大中型水厂，单池面积不宜超过100m3，以免冲洗不匀；可以和平流或者斜管沉淀池组合使用，在原水常年浊度低、含藻量少时，可以考虑不经过沉淀直接过滤；高度为3.0~3.2m，需要和所选絮凝、沉淀和清水池的高度相配合虹吸滤池省去普快滤池所需的阀门每池适用水量为0.5~5万m3/d；水厂地形平坦时，虹吸滤池常和池体较高的澄清池配套使用无阀滤池优点：不用大阀门，可以自动过滤和冲洗，造价低缺点：单池面积小，滤料装卸不便分为重力型和压力型两种，多适用于中小型水厂V型滤池优点：不需大型阀门，不需冲洗水泵或冲洗水箱，易于自动化操作缺点：土建结构复杂，池深大，单池面积不能过大，反洗时要浪费一部分水量，冲洗效果不易控制，变水位等速过滤，水质不如降速过滤适用于大、中型水厂，单池面积不宜过大，每组滤池数不小于六个根据水厂的供水规模以及经济等多方面考虑，本水厂选用V型滤池。（8）消毒原水经过常规处理并不能保证饮用水细菌学指标，消毒可进一步去除细菌和病毒，是出厂水满足生活饮用水卫生标准的重要保证。消毒工艺可根据原水水质和处理要求，采用滤前及滤后二次消毒，也可仅采用滤前或滤后消毒。由于原水经过沉淀过滤后为常规水质，因此采用滤后消毒。目前国内常用的消毒剂见下表：种类名称优缺点适用条件液氯优点：操作简单，投量精确；价值成本较低；不需要庞大的设备缺点：原水有机物高时会产生有机氯化物；原水含酚时产生氯酚味；氯气有毒，使用时须注意安全，防止漏氯一般水质均可使用氯胺优点：能降低三卤甲烷和氯酚（消毒副产物）的产生；能延长管网中剩余氯的持续时间抑制细菌生成；减轻氯消毒时产生的氯酚味或减低氯味缺点：消毒作用比液氯进行的慢，需较长接触时间；需增加加氨设备，操作管理麻烦原水中有机物多以及供水管线较长时漂白粉优点：具有与余氯的持续消毒作用；投加设备简单；价格低廉缺点：同液氯，将产生有机氯化物和氯酚味；易受光、热、潮气作用而分解失效，需注意储存；漂白粉的溶解及调制不便；漂白粉含氯量仅20%-30%，因而用量大，设备容积大仅适用于小水厂次氯酸钠优点：具有余氯的持续消毒作用；操作简单，比投加液氯安全、方便；使用成本虽较液氯高，但较漂白粉低缺点：不能贮存，必须现场制取使用；目前设备尚小，产气量少，使用受限制；必须耗用一定电能及食盐小型水厂或管网的中途加氯二氧化氯优点：不会生成有机氯化物；较自由氯的杀菌效果好；具有强烈的氧化作用，可除臭、去色、氧化锰、铁等物质；投加量少，接触时间短，余氯保持时间长缺点：成本较高；一般需现场随时制取使用；制取设备较复杂；需控制氯酸盐和亚氯酸盐等副产物有机污染严重时紫外线优点：杀菌效率高，需要的接触时间短；不改变水的物理、化学性质，不会生成有机氯化物和氯酚味；已具有成套设备，操作方便缺点：没有持续的消毒作用，易受重复污染；电耗较高，灯管寿命有待提高适用于工矿企业等集中用户用水，不适用管路过长的供水臭氧优点：具有强氧化能力，为最活泼的氧化剂之一，对微生物、病毒、芽孢等均具有杀伤力，消毒效果好，接触时间短；能除臭、去色，及去除铁、锰等物质；能除酚，无氯酚味；不会生成有机氯化物缺点：基建投资大，经常电耗高；O3在水中不稳定，易挥发，无持续消毒作用；设备复杂、管理麻烦；制水成本高适用于有机污染严重时，因为不具备持续消毒作用，因此在进入管网的水中还应该加入少量氯消毒因此，决定采用氯气消毒，使用时要注意安全，设置加氯机保证消毒安全和计量准确。综上所述，采用方案一进行设计，即：二级泵站V型滤池清水池斜管沉淀折板絮凝池机械混合池一级泵站引水渠城市管网消毒二级泵站V型滤池清水池斜管沉淀折板絮凝池机械混合池一级泵站引水渠城市管网消毒各构筑物设计流量的确定水厂各构筑物设计流量取最高日平均时流量，即水厂近期最高日供水量为120000m3/d，远期最高日供水量251000m3/d取水构筑物及一级泵站设计4.1引水渠的设计计算于黄河水源地堤坝处开挖长200m，宽28m，深13m的引水渠，引水渠底部坡度为5‰，起端底部标高与河床底部标高相同，为77m，渠顶于坝顶齐平，为89m；末端渠底标高76m，渠顶标高仍为坝顶标高89m，末端采用箱式取水头部取水，经自流管进入取水泵房的集水井。挖泥的主要设备有海狸1600型绞吸式挖泥船、辅助船只及相应的管道等。海狸1600型绞吸式挖泥船是国家河湖疏浚挖泥船建造项目（百船工程）专门为黄河疏浚施工配备的，其主要性能指标如下：型宽7.95m，型深2.46m，总长（绞刀桥架呈水平状态时）33.0m，吃水1.32m（空载）/1.5m（满载），泥泵额定流量3500m3/h，吸泥管内径550mm，排泥管内径500mm，排距2500mm，主机最大持续功率945kW，拆卸后最大件质量71t，最小开挖宽度23m（摆角20°），最大开挖宽度48m，（摆角45°），最佳开挖宽度28m到38m（摆角25°到35°），最小开挖深度3m，最大开挖深度14m。4.2取水泵站的设计计算1．流量和扬程的确定(1)设计流量Q考虑到输水干管漏损和净化场本身用水，取自用水系数=1.05，则近期流量为：Q=1.05112666=118299m³/d，取120000=1.39远期流量为：Q’=1.05×238952=250900，取251000=2.91(2）设计扬程H1）泵所需要的静扬程①自流管管径选择远期流速＞0.6m/s近期流速，符合要求故取DN1200钢管两根并联作为自流管。②则自流管最不利Q=0.510458.33=7930m3/h，查水力计算表知：v=1.284m/s，1000i=1.381,则从取水头部到泵房吸水间的全部水头损失为:h=1.10.001381200m=0.304m吸水间的最高水面标高：86-0.304=85.696m最低水面标高：78-0.304=77.696m输水干管取DN1200铸铁管两根，远期事故流量Q=5229，查表得：流速V=1.284m/s，i=1.388×10-3，所以：h=1.1×1.388×10-3×17600m=26.872m3）泵站内管路中的水头损失hp粗估为3m，净水厂机械混合池标高为76.898m则泵设计的扬程为：H=（76.948-77.696）+26.872+3+2=3.124m。2．初选泵和电机近期四台500S35型单级双吸离心泵(m=3450kg，Q=2020m³/h，H=35m，N=219kw，（NPSH）r=6m)。近期四台，三台工作，一台备用。远期增加三台同型号泵，六台工作，一台备用。根据500S35型泵的要求，选用兰州电机厂生产的Y450-6型异步电动机（990r/min，280kw，3710kg）3．机组基本尺寸的确定：500S35型泵的基础平面尺寸为1000mm1300mm,泵重Wp=1700×9.8=16660kg；Y450-6型异步电动机的基本平面尺寸为：1400mm1210mm，电机重Wm=27109.8=26588N。查表得合建式基础尺寸为3100×1300mm。单独基础深度：合建后基础高度为4．吸水管路和压水管路计算：（1）吸水管Q1=5000/3=1667m3/h采用DN600钢管，则V=1.58m/s1000i=5.07（2）压水管采用DN500钢管，则V=2.27m/s1000i=13.35．机组和管道的布置为了布置紧凑，充分利用建筑面积，将四台机组横向布置成一排，三台为正常使用，一台为备用泵。每台水泵有单独的吸水管，压水管引出泵房后与连通管连接起来。泵出水管设有液控蝶阀（D917X-10）,吸水管上设有对夹式电动蝶阀（D971X-10）。为了减少泵房面积，闸阀切换井设在泵房外面，两条DN1200的输水干管用DN1200蝶阀连接起来，每条输水管上各设切换用的蝶阀一个。阀门选择如下：蝶阀—D971X-10型对夹式电动蝶阀（DN600）,L=154mm，选4个。止回阀--HH49X-1型蝶式微阻缓闭止回阀（DN500），L=330mm，选4个。液位蝶阀—D971X-10型对夹式电动蝶阀（DN500）。L=114mm，选4个。手动蝶阀—D371X-1型对夹式蜗杆传动蝶阀（DN500）,L=114mm选4个。蝶阀—D371XP-6型对夹式蜗杆传动蝶阀（DN=1200），L=254mm，选3个。6．吸水管和压水管路中水头损失的计算取一条最不利的线路，从吸水口到输水管干管上切换闸阀止为计算路线图。（1）吸水管路中水头损失∑hs=∑hfs+∑hls∑hfs=l1×is=1.22.9010-3=0.0035m∑hls=(ζ1+ζ2)×+ζ3×=(0.75+0.15)×(1.58/（2g）)+0.18×(2.76/（2g）)=0.1426m其中式中：ζ1—吸水管进口局部阻力系数，ζ1=0.75ζ2—DN600蝶阀局部阻力系数，按开启度a/d=1/8考虑，ζ2=0.15ζ3—偏心渐缩管DN600×500,ζ3=0.18故：∑hs=∑hfs+∑hls=0.0035+0.1426=0.1461m（2）压水管路水头损失∑hd∑hd=∑hfd+∑hld∑hfd=(l2+l3+l4)×id1+（l5+l6+l7+l8+l9）×id2=10.052×13.2×10-3+6×13.2×10-3+16×1.388×10-4=0.2141m∑hld=ζ4×+(ζ5+ζ6+ζ7+ζ8)×+(ζ9+ζ10+2ζ11+ζ12)×=0.21×3.61/（2g）+(0.7+0.15+0.21+0.15+3×1.01+0.45)×2.27/（2g）+(3.0+1.5+0.15×2+1.5)×1.23/（2g）=1.7480m故∑hd=∑hfd+∑hld=0.2141+1.7480=1.9621m其中式中：ζ4—DN350×500渐放管，ζ4=0.21ζ5—DN450旋启式止回阀，ζ5=1.7ζ6—DN450液控蝶阀，ζ6=0.15ζ7—DN450伸缩接头，ζ7=0.21ζ8—DN450手动蝶阀，ζ8=0.15ζ9—等径丁字管汇合流，ζ9=3.0ζ10—等径丁字管直流汇合，ζ10=1.5ζ11—DN1200蝶阀，ζ11=0.15ζ12—等径丁字管分支流，ζ12=1.5全部水头损失∑h=∑hs+∑hd=0.1461+1.9621=2.1082m因此，水泵的实际扬程为H=（76.948-77.696）+26.872+2.1082+2=30.2322m。由此可见，初选的水泵符合要求。7．水泵安装高度的确定和泵房筒体高度计算为了便于用沉井法施工，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，无需计算。已知吸水间最低动水位标高为77.696,为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为74.896m，吸水管上缘的淹没深度为77.696-74.896-D/2=2.50m。取吸水管下缘距吸水间底板0.9m,则吸水间底板标高为74.896-(D/2+0.90)=73.696m。洪水位标高为85.696m,考虑1.0m的浪高，以及堤坝的安全高度和防止雨水倒灌，则操作平台标高为89.50m。故泵房筒体高度为:H=89.50-73.696=15.804m。8．附属设备的选择（1）起重设备最大起重量为Y450-6型异步电动机重量Wm=3710kg，最大起吊高度为16.00+2.0=18.00m,(其中2.00是考虑操作平台上汽车的高度)。为此，选用电动双梁双钩桥式型起重机，跨度为25.5m，起重量为5t，起吊高度为18m。（2）排水设备由于泵房较深，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39~50m3/h考虑，排水泵的静扬程按14m计，水头损失大约5m，故总扬程在14+5=19m左右，可选用250QJ50-20/1型潜水泵（Q=50m3/h，H=20m，N=5.5kw，n=2975r/min）两台，一台工作，一台备用，配套电机为YQS250-5.5。（3）通风设备选用两台T35-11型轴流风机（叶轮直径700mm，转速960r/min，叶片角度15°，风量10127m3/h，风压90Pa,配套电机YSF-8026,N=0.37kw）。9．泵房建筑高度的确定泵房建筑高度已知为13.00m,操作平台以上的建筑高度，根据起重设备及起吊高度、采光及通风的要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距离为6.8m，从平台楼板到房顶底板净高位7.5m.10．泵房平面尺寸的确定根据水泵机组、吸水与压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，求得泵房长×宽×高=28.00×21.30×23.5m。净水构筑物设计给水厂处理构筑物设计规模按最高日平均时流量计，该水厂近期最高日平均时供水量为：120000/24=5000m3/h，远期最高日平均时供水量为：251000/24=10458m3/h。换算成秒流量，则Q近=1.388m3/s，Q远=2.905m3/s混凝剂、助凝剂制备投加及加药间溶液池：采用湿投法，每日调三次，8小时一次，共一组。W1====10.66m3，取10.7m3有效高度取1.5m，超高0.3m，平面面积7.13m2，取3×2.4m，实际体积为10.8m3采用一用一备，共两座。溶解池浓度按照30%考虑，W2=0.3W1=0.3×10.8=3.24m3有效高度取1.5m，超高0.3m，平面面积2.16m2，取1.2×1.8m，池底坡度为3%设计溶解池水位高出地面1.2m，通过重力流入溶液池。由于药液具有腐蚀性，因此盛放药液的池子以及管道、配件均采用防腐措施，溶液池和溶解池采用钢筋混凝土材料，内壁图衬以聚乙烯板；为增加溶解速度以及保持均匀的浓度，采用机械搅拌设备；使用中心固定式平桨板式搅拌机，桨直径750mm，深度1400mm。加药间及仓库储存量按照最大投药量30天计算，混凝剂采用聚氯化铝铁，药剂所占体积：V30=，相对密度1.19，其所占体积为：144/1.19=121m3，药品堆放高度按2.0m设计，所需面积为60.5m2，每次投加量为1.6t，所占体积约为1m3，因此设计投加平台平面尺寸为3.2m×1.5m考虑药剂运输、搬运、磅秤所占面积以及不同药品间留有间隔等，这部分面积按照药品占总面积的30%计算，因此药库所需面积为86.43m2。考虑水厂远期规模，按照9m2/万m3·d，平面尺寸为12×19m。加药间平面布置图混合方式采用桨式机械混合池（1）池体尺寸计算混合时间2min，则W=，有效水深取4m，平面尺寸3.3×3.3m，超高0.5m，总高度4.5m。（2）搅拌设备计算桨板尺寸：桨板外缘直径2.2m，桨板宽度0.4m，长度0.7m，垂直轴上面装设两个叶轮，每个叶轮安装一对桨板，H/D=1.2＜1.3，所以搅拌器设置一层；垂直轴转速n0：桨板外缘线速度采用2m/s，则n0=，桨板旋转角速度ω=。桨板转动时消耗功率：N0=（4）转动桨板所需要电动机功率：桨板转动时的机械总功率η1=0.75，传动功率η2=0.6—0.95，取0.7，N=，因此选用1Kw的电机。机械混合池结构图混凝池的设计计算选用折板絮凝池，分为四组，每组设计流量30000m3/d=1250m3/h=0.347m3/s，絮凝时间取t=18min，有效水深4.0m，超高0.5m。1、池体设计容积有效面积为了与后续斜管絮凝池宽度配合，取池宽12.8m，沿着宽度方向分为4格，每格3.2m，隔墙厚度0.2×3＋0.3×2＝1.2m，总宽度14m，池长初步定为L=93.75/12.8=7.34m。每格沿宽度方向再布置数成小格，分别装设异波、同波和平行板。2、折板尺寸以及布置折板采用钢筋水泥板，折板宽度0.3m，夹角90°，板厚30mm，折板净长度1.5m。折板絮凝池沿着水力方向分为三段，第一段采用单通道异波折板，第二段采用单通道同波折板，第三段采用平直板，考虑到絮凝池内积泥的问题，采用穿孔管排泥。第一段异波折板：设计停留时间t1=6.5min，波峰速度=0.25m/s；第二段同波折板：设计停留时间t2=7.0min，波峰速度=0.15m/s；第三段平值板：设计停留时间t3=6.0min，波峰速度=0.10m/s。第一段：每一段进水流量为，故异波段体积0.0868×6.5×60=33.852m3，有效水深4m，则表面积为33.852÷4=8.463m2，由于折板长度为1.5m，所以异波段长度为：8.463÷1.5=5.642m。因为每格宽度为3.2m，因此，异波折板安装两小格。波峰间距，波谷间距，取0.67m实际波峰速度：，实际波谷速度：，折板距侧边距离为0.24＋0.3×sin45°＋0.3×sin45°/2=0.558，取0.6m；根据板的厚度以及波峰间距计算可知，每一小格安置折板数为5条，共两小格，累计安装10条。第二段：同波段体积为0.0868×7.0×60=36.456m3，表面积为36.456÷4=9.114m2，因为折板长度为1.5m，因此折板段长度为9.114÷1.5=6.076m，6.076÷3.2=1.90格，选用两格。板间距，取0.29m实际流速：，折板距侧边距离为0.29/sin45°-0.3×sin45°/2=0.30m；0.29/sin45°=0.41m。根据折板厚度以及板间距计算可知，每一小格安置折板数为6条，共两小格，累计安装12条。第三段：平行直板段体积为0.0868×6.0×60=31.248m3，表面积31.248÷4=7.812m2，因为直板长度为1.5m，因此直板段长度为7.812÷1.5=5.208m，5.208÷3.2=1.63格，选用二格。板间距，实际流速：，直板距侧边距离为0.58m，根据直板厚度以及直板间距计算可知，每一格内安置4条直板，累计安装8条。折板絮凝池简化结构图各段水损计算以及G值校核第一段异波折板，渐放段阻力系数ζ1=0.5，渐缩段阻力系数ζ2=0.1，上转弯处阻力系数ζ3=1.8，下转弯处阻力系数ζ4=3.0。（1）中间部分渐放段损失：，渐缩段损失：折板每格各有7个渐缩以及7个渐放，因此每格水损：h=7×（1.30＋2.88）×10-3m=0.042m。（2）侧边部分：进水口侧边处：渐放段流速：渐缩段流速：渐放段水损：渐缩段水损：渐缩及渐放段各有7个，因此h’=7×（0.71＋6.47）×10-3=0.0072m出水口侧边处：渐放段流速：渐缩段流速：渐放段水损：渐缩段水损：渐缩及渐放段各有7个，因此h’=7×（0.97＋2.40）×10-4=0.0024m（3）进口以及转弯处损失：每格共有一个进口，二个上转弯，三个下转弯，转弯处水深0.4m。设计进口流速，上转弯流速：下转弯流速：则每格进口以及转弯损失为：，因此，第一格的总损失为：，异波段总水头损失为0.2046×2=0.41m；第一段停留时间：，第二段为同波折板，每一个90°弯道阻力系数ζ=0.6（1）折板：每格90°弯道损失：（2）上下转弯处损失：（3）第二段总损失为：第二段停留时间：，第三段采用平行直板，每格有2个上转弯，2个下转弯，每格180°弯道的阻力系数ζ=3.0总水头损失为：第三段停留时间：，总G值和GT值絮凝池单格总水头损失：0.41＋0.14＋0.012=0.562m总停留时间：7.0＋6.8＋7.1=20.9min,，介于10000到100000之间，符合要求。4、排泥系统絮凝池底部采用排泥渠，沿水流方向布置4条，排泥到集泥渠。排泥渠高度0.2m，宽度0.4m。沉淀池设计计算选用斜管沉淀池设计流量120000m3/d，分四组，与絮凝池合建，池宽14m，表面负荷取q=10m3/m2·h，斜管材料采用由0.4mm的塑料板热压成的六角形蜂窝管，内切圆直径d=25mm，斜管倾角θ=60°，沉淀池有效系数取ψ=0.95，颗粒沉降速度取0.4mm/s。池体设计清水区净面积；斜管部分面积；沉淀池的长度和宽度：L=A/B=125/（14-0.3×2）=9.19m，131.58/13.6=9.67m，取10m，为了配水均匀，进水区布置在14m长一侧，实际面积A=13.6×10=136m2；斜管长度：有效管长取800mm，过渡段长度取200mm，总长1000mm池长调整：L=10＋1×cos60°=10.5m。沉淀池总高度：斜管区高度H1=Lsin60°=0.866m，取0.9m，超高0.5m清水区高度采用1.2m，配水区高度取1.8m，排泥槽高度0.6m因此，有效池深池子总高度进出水系统沉淀池进水设计采用穿孔花墙，孔口总面积，每个孔口尺寸定为30cm×15cm，孔口数N=3.47/（0.3×0.15）=77.11，取78个，孔的位置在斜管以下，沉泥区以上部位（配水区）分为三层布置，每层26个。穿孔花墙布置图沉淀池出水设计采用孔口出流，孔口流速0.6m/s，故穿孔总面积：，设计每个孔口直径25mm，故孔口个数设沿着池长方向布置8条集水槽，槽中心间距1.48m，集水槽长10.5m，每条水量为，槽宽：，起点槽中水深：H1=0.75b=0.75×0.26=0.195m，终点槽中水深：H2=1.25b=1.25×0.26=0.325m。为了便于施工，槽中水深统一按照H2=0.33m计，集水方法采用淹没式自由跌落，淹没深度取0.05m，跌落高度取0.07m，槽超高0.15m，故总高度为H=0.33＋0.05＋0.07＋0.15=0.6m。集水槽双侧开孔，孔径25mm，每条槽中流量q=1250/（3600×8）=0.0434m3/s，考虑超载系数20%，故q=0.0434×1.2=0.0521m3/s采用双侧开孔，每条集水槽开孔148个，孔距：1.2L=1.2×10.5=12.6cm。假定集水渠起端水流截面为正方形，则出水渠宽度为b，，，取0.7m。起端水深0.6m，考虑到集水槽水流进集水渠时应自有跌落高度取0.05m，同时考虑集水槽顶相平，故集水渠总高度为，出水的水头损失包括孔口损失以及槽内速度水头，其中孔口损失：集水槽内水深0.3m，水力坡度按i=0.01计，槽内水损∑h2=i·L=0.01×10.5=0.105m出水总水头损失：∑h=0.037＋0.15=0.152m3、排泥系统设计采用穿孔排泥管重力排泥，管横向布置，沿着与水流垂直方向设置8根，双侧排泥至集泥渠，穿孔管长7m，首末端集泥比ms=0.5，查表得kw=0.72，取孔径d=30mm，孔口面积f=0.0071㎡，取孔距s=0.3m，孔眼数目m=7/0.3-1=23个，孔眼总面积∑ω0=23×0.0071=0.0163m3，故穿孔排泥管断面面积：ω=∑ω0/kw=0.0163/0.72=0.0227m2，可得D=0.17m，选用DN200的排泥管。斜管沉淀池剖面图滤池的设计计算V型滤池1、主要参数如下设计水量Q=120000m3/d=5000m3/h=1.39m3/s滤速V=8m/h，强制滤速≤20m/h滤池冲洗条件见下表：冲洗强度L/（s·m2）冲洗时间（min）第一步（气冲）153第二步（气-水同时冲洗）空气154水5第三步（水冲）55总冲洗时间12min冲洗周期T=24h反冲横扫强度1.8L/（s·m2）（一般为1.4～2.0L/(s·m2)）滤池采用单层加厚均滤料，粒径0.96~1.35mm，不均匀系数1.2~1.62、池体设计：（1）滤池工作时间(未考虑排放滤水)（2）滤池面积（3）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B单=3.5m，长L单=12m，单格面积42m2，分为并列2组，每组4座，一共8座，每座面积84m2，总面积672m2（4）校核强制滤速，满足的要求（5）滤池高度的确定滤池超高0.3m，滤层上的水深1.5m，滤料厚度1.0m，滤板厚度0.13m，滤板下布水区高度0.9m滤池总高度H=0.9+0.13+1.0+1.5+0.3=3.83m（6）水封井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：△H清—水流通过清洁滤料层的水头损失，cmγ—水的运动黏度，m3/s；20℃时为0.0101cm2/s；g—重力加速度，9.81m3/s；m0—滤料孔隙率;取0.5；d0—与滤料体积相同的球体直径，cm，根据厂家提供数据为0.1cm；L0—滤层厚100cmv—滤速，cm/s，v=8m/h=0.22cm/s；ψ—滤料粒径球度系数，天然砂粒为0.75～0.8，取0.8；根据经验，滤速为8～10m/h时，清洁滤料层的水头损失一般为30～40cm，计算值比经验值低，取经验值的低限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△h≦0.22m，忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时，水头损失为△H开始=0.3+0.22=0.52m，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0.2m。设计水封井平面尺寸3m×3m，堰底板比滤池底板低0.3m。水封井出水堰总高：H水封=0.3+H1+H2+H3=0.3+0.9+0.13+1.0+0.2=2.53m因为每座滤池过滤水量所以水封井出水堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh2/3计算得：则冲洗完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高：0.006+0.52+0.2=0.726m3、反冲洗管渠系统（1）反冲洗水量的计算反冲洗用水量按水洗强度最大时计，单独水冲洗时反洗强度最大，为V型滤池反冲洗时，表面扫洗同时进行，其流量：反冲洗系统的断面计算方法如下：配水干管用钢管，DN700，流速1.1m/s。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补水方孔配水到滤池底部的布水区。反冲洗通过布水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。配水支管流速或孔口流速1~1.5m/s左右，取1.5m/s，则配水支管的截面积此即配水方孔总面积，，选用DN600的钢管。沿渠长方向两侧各均匀布置20个配水方孔，共40个，孔中心间距0.6m，每个孔的面积：每个孔口尺寸取0.1m×0.1m。反冲洗水过孔流速V=0.42/（2×20×0.1×0.1）=1.05m/s，满足要求。（2）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流量计算。这时气冲强度为。（3）配气系统断面积算配气干管进口流速应为10m/s左右，则配气干管的截面积反冲洗配气干管用钢管，DN400，流速10.03m/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40个。反冲洗用空气通过配气小孔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空口流速应为15m/s左右，则配气支管的截面积：，，选用DN300的钢管。每个布气小孔面积：孔口直径：，取50mm。反冲洗空气过孔流速：，满足要求。每孔配气量：（4）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，即气水同时反冲洗时要求气水分配渠面面积最大。因此，气水分配渠的面积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流量：气水同时反冲洗时反冲洗用空气的量：气水分配渠的气、水流速均按相应的气、配水干管流速取值。则气水分配渠的断面面积：4、滤池管渠的布置（1）反冲洗管渠①气水分配渠气水分配渠起端宽度取1m，高度1.5m，末端宽度取1m，高度1m。则起端截面积1.5m2，末端宽度取截面积1m2，两侧沿程布置20个配气小孔和20个布水方孔，孔间距0.6m，共40个，气水分配渠末端所需最小面截面积：0.476/40=0.0119m2，小于1.2m2，满足要求。②排水集水槽排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m，则排水集水槽高：H起=H1+H2+H3+0.5－1.5=0.9+0.13+1+0.5－1.5=1.03m式中H1、H2、H3，同前池体造型设计部分滤池高度确定的内容，1.5m为气水分配渠起端高度。排水槽末端高：H末=H1+H2+H3+0.5－1.0=0.9+0.13+1.0+0.5－1.0=1.53m1.0m为气水分配渠末端高度，底坡i=(1.53－1.03)/L=0.033V型滤池示意图（1）③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h排集=1.03-0.3=0.73m，槽宽b排集=1m，湿周X=b+2h=1+2×0.73=2.46m水流断面：A排集=b×h=1×0.73=0.73m2水力半径：R=A排集/X=0.73/2.46=0.297m水流速度：过流能力：Q排集=A排集·v=0.73×6.22=4.54m3/s实际过水量：Q反=Q反水+Q表水=0.42+0.1512≈0.57m3/s（2）进水管渠V型滤池结构示意图（2）①进水总渠8座滤池分成独立两组。每组进水总渠过水流量按强制过滤流量计算，流速0.8~1.2m/s,则强制过滤流量：Q=120000/2=60000m3/d=0.694m3/s过水断面：，取宽1m，高0.7m。进水总渠宽1m，高1m。②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，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，供给反冲洗表扫用水，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。孔口面积按口淹没出流公式：,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0.1m，则孔口面积中间孔面积按表面扫水量两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积孔口宽取0.15m，高取0.3m。③每座滤池内设的宽顶堰为保证进水稳定性，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，再经过滤池内的配水渠分配到两侧的V型槽。宽顶堰宽0.5m，宽顶堰与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相聚0.5m。堰上水头由矩形堰的流量公式，得：④每座滤池的配水渠进入每座滤池的混水经过宽顶堰溢流进配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽。滤池配水管渠宽0.5米，高1米，渠总长等于滤池总宽3.5×2＋1=8m，当渠内水深0.6m时，末端流速（进来的浑水由分配渠中段向两侧进水孔流去，每侧流量Q强/2满足滤池进水管渠要求。⑤配水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0.6+0.001＜渠高1m，所以，配水的过水能力满足要求。（3）V型槽的设计V型槽底设表扫水出水孔，直径取0.025m，间隔0.15m。取V型槽槽底高度低于表扫水出水孔0.15m，根据浅孔出流公式，其中Q应为单格滤池的表扫水量。则侧表面扫洗时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堰流公式，其中为集水槽长为12m，单格滤池反冲洗流量为0.397m3/s所以，V型槽倾角45°，垂直高度1m，壁厚0.05m，反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面的高度为1-0.15-0.06=0.79m；反冲洗时V型槽顶高出槽内液面高度为1-0.15-0.069-0.461=0.321m。5、反冲洗水的供给（采用冲洗泵）（1）冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失Δht反冲配水干管用钢管，DN600，管内流速1.26m/s，1000i=2.70，布置管长总计60m。则反冲洗总管的沿程水头损失：主要配件以及局部阻力系数ζ见下表：配件名称数量/个局部阻力系数ζ90°弯头66×0.6DN600闸阀33×0.06等径三通22×1.5∑ζ6.78，则冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失：（2）清水池最低水位与排水槽堰顶的高差H0=5m。（3）冲洗泵到滤池配水系统的管路水损ΔH1ΔH1=0.16+0.54=0.68m（4）滤池配水系统的水损ΔH2Q反气水=0.336m3/s，h反水=0.336/（1.5×1.0）=0.224m，水力半径R=1.0×0.224/（2×0.224+1.0）=0.155m水力坡降i反渠=（0.013×1.5/0.1552/3）2=4.57×10-3渠内水损为4.57×10-3×12=0.055m。气水分配干渠底部配水方孔水损：查手册，反冲洗水过滤水头的水损Δh滤≤0.22m气水同时反冲洗时增加的水损Δh增：反冲洗时气水比n=15/4=3.75，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：，则ΔH2=0.055+0.08+0.22+0.07=0.425m。（5）砂滤层水损。（6）富余水头数ΔH4=1.5m。所以反冲洗水泵的最小扬程为因此，选用三台300S12型单级双吸离心泵，每台流量790m3/h，扬程12m，两用一备。6、反洗空气的供给（1）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1.26m3/s，长柄滤头采用网状布置，55/m2，每座滤池共计安装55×84=4620个。每个滤头通气量：1.26×1000/4620=0.27L/s根据厂家提供数据，在该气体流量下的压力损失最大为：，（2）气水分配渠配气小孔的气压损失为ΔP气孔，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,则气水分配渠配气小孔气压损失=14.17mmH2O=0.014m=139Pa=0.139Kpa。（3）配气管道的损失ΔP管反冲洗空气流量1.26m3/s，配气干管用DN500钢管，流速6.42m/s,反冲洗空气管长60m，气水分配渠内压力损失忽略不计，反冲洗管道压力：空气温度22度，查表，空气管道摩擦阻力为9.8KPa/km。配气管道的局不压力损失ΔP1=9.8×60/1000=0.59Kpa，主要配件及长度换算系数如下表：主要配件及长度换算系数ζ值统计配件名称数量/个局部阻力系数ζ90°弯头55×0.7闸阀35×0.25等径25×1.336.91当量长度换算公式，所以：ΔP2=166.9×9.8/1000=1.64KPa，所以ΔP管=0.59＋1.64=2.33KPa。（4）气水冲洗室中的冲洗水水压P水压=（3.735-0.84-0.055-0.08）×9.81=27.08KPa。本系统采用气水同时反冲洗，对气压要求最不利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：7、设备选型选用四台LG50风机，风量50m3/min，风压49KPa，电功率60KW，两用一备，100m3/min＞1.1Q反气=1.1×1.26×60=83.16m3/min。清水池的设计计算已知设计水量120000m3/d。1、有效容积取k=20%，则V=kQ=24000m3，清水池共设置2座，则V1=24000/2=12000m32、平面尺寸：取清水池有效水深h=4.5m，则A=12000/4.5=2666.67m2，取清水池宽度B=38m，则L=1333.33/44.5=70.18m，取70.2m。则清水池实际有效容积38×70.2×4.5=120004.2m3取清水池超高0.5m，则H=5m，3、清水池进水管取进水管管内流速1.2m/s，则，故管径取900mm，管内实际流速为1.09m/s。4、清水池的出水管出水管按照出水最大流量计算取时变化系数k=1.2，则Q1=1.2×120000/24=6000m3/h=1.67m3/s，设出水管管内流速为1.0m/s，则，管径取1000mm，实际流速1.06m/s5、清水池溢流管溢流管管径与进水管相同，取为900mm，在溢流管管端设置喇叭口，管上不设阀门，出口设置网罩，防止虫类进入池内。不设置排水管，通过潜水泵直接抽送至厂区排水管。7、检修孔在清水池四角各设置一个检修孔，检修孔直径为1000mm，检修孔靠近进水管和出水管。8、通气管池顶设9个通气管，直径为200mm，分四排均匀布置，通风管高低错落布置，中间一排超出覆土高度1.2m，周边两排超出覆土高度为1.0和0.7m。清水池剖面图9、覆土厚度池顶覆土厚度可为0.5～1.0m，此处取0.5m。10、导流墙每座清水池内沿着长度方向设置导流墙，如下图所示，导流墙排数与池内支柱排数相同，内设六排，将清水池分成七部分。清水池结构示意图加氯间设计1、流量为120000m3/d，预氧化最大投加量1.5mg/L，清水池最大投加量1mg/L，2、，3、存储量按照30天考虑，M=24×（7.5+5）×30=9000kg，所以使用1t的氯瓶10个，每个氯瓶直径800mm，长2020mm加氯间平面布置图6二级泵站设计6.1设计参数确定设计总规模为120000m3/d。根据生产需求，要求供水压力0.45MPa。6.2水泵选型1、流量Q12、泵所需要的静扬程HST冷却水清水池出口处最低水面标高为24.10m，则：3、泵站内管路水头损失hp粗估为2m则泵设计扬程为：Hmax=49.5+2+2=53.50m4、初选泵和电机选四台20SA-10型泵(Q=2160m3/h，H=60m，N=401kw)。三台工作，一台备用，为调节用水不均匀性，其中一台水泵设置变频调速装置，保持供水量与管网用水量一致，以利于降低电耗，节约生产成本。根据20SA-10型泵的要求，选用JR127-6型异步电动机。最大安装高度为：HSS=ha-hva-Hsv=10.33-0.24-6.6=3.49m5、机组基本尺寸的确定：20SA-10型泵基础平面尺寸1400×1520mm，泵机组的基本平面尺寸为4020×1520mm，机组的总重量：w=（1610+1600）×9.8N=31458N泵基础深度：机组基础深度：6.3进出水管路设计1、吸水管Q=5000/3=1666.67m3/h，采用DN600钢管，则V=1.58m/s，i=5.07‰2、压水管采用DN500钢管，则V=2.27m/s，i=13.29‰，之后汇流到一根压水管，汇流总管。Q=5000m3/h，采用DN900钢管，则V=2.18m/s，i=5.90‰6.4泵房平面布置电机轴长为1907mm，因此泵基础间距为1907+500=2407mm，取2410mm；吸水管长度选用5.2m，考虑闸阀等设备，泵基础侧边距墙壁为1m，泵出水侧式操作管理的主要通道，考虑泵房整体稳定性，因此宽度设定为10m；泵基础距离侧壁距离与泵基础间距相近，取2500mm。6.5泵房高程布置已知吸水间最低动水位标高为67.20m,为保证吸水管的正常吸水，取吸水管的中心标高为70.00m，吸水管上缘的淹没深度为70-67.2-D/2=2.50m。取吸水管下缘距吸水间底板0.9m,则吸水间底板标高为70-(D/2+0.90)=68.80m。最高水位标高为72.7m，则集水井顶部标高取73.70m。故集水井高度为:H=73.7-68.8=4.90m。6.6泵房附属设施1、起重设备最大起重量为JSQ1510-6型异步电动机重量m=4550kg，最大起吊高度为16.00+2.0=18.00m,(其中2.00是考虑操作平台上汽车的高度)。为此，选用LD-A型电动单梁起重机，跨度为7.5m，起重量为5t，起吊高度为6m。2、排水设备采用电动水泵排水。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。二泵房的排水量一般按20~40m3/h考虑，排水泵的静扬程按3.5m计，水头损失大约1.5m，故总扬程在5m左右，可选用IS80-65-160B型离心泵（Q=21.7m3/h，H=6m，N=0.55kw，n=1450r/min）两台，一台工作，一台备用，配套电机为90S-4。3、通风设备选用两台T35-11型轴流风机（叶轮直径700mm，转速960r/min，叶片角度15°，风量10127m3/h，风压90Pa,配套电机YSF-8026,N=0.37kw）。真空泵选用SZB-4型水环式真空泵，流量0~330L/min，真空度-56.7~-83.8kPa，转数1250r/min，轴功率1.1~1.3，配套电机为Y100L1-4，功率2.2kw。7生产废水处理7.1设计水量及水质1、排泥水量及水质原水经过引水渠的沉淀作用后，进水浊度至少降低60%，峰值浊度降低为600NTU，排泥量的计算采用峰值，即原水中含砂量为600mg/l。混凝剂最大投加量为40mg/l，助凝剂最大投加量为5mg/l，所以处理水