【《渭南市渭河北岸某给水厂设计计算过程案例分析》16000字】

渭南市渭河北岸某给水厂设计计算过程案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u29186渭南市渭河北岸某给水厂设计计算过程案例分析 1126861、设计基础资料 218271.1项目背景 2260891.2设计资料 257531.3自然资料 271192、设计说明 335022.1设计概况 375822.2设计方案 3152553、给水厂设计计算 4156163.1给水厂规模确定 463303.2取水泵房设计计算 5204463.2.1进水室设计计算 5196933.2.2格栅设计及计算 5107513.2.3格网设计计算 689563.2.4其它计算与设备选型 683443.2.5水泵设计计算 7252143.2.6真空泵和排水泵的设计计算 9203053.2.7泵房平面布置 1023603.2.8高程布置 11211383.3给水处理厂工艺设计计算 13268213.3.1混凝 1323243.3.2絮凝设计计算 1547053.3.3沉淀池设计计算 18161293.3.4过滤 2125543.3.5消毒 24305163.3.6清水池 25171543.3.7净水厂的平面布置 27274793.3净水厂高程布置 27155063.4二级泵房设计计算 28250583.4.1水泵选型 28327323.4.2机组基础尺寸的确定 29126363.4.3吸水管和出水管计算 2969173.4.4真空泵设计计算 29169623.4.5泵房平面布置 30173603.4.6高程布置 321、设计基础资料1.1项目背景由于城市日益发展，用水出现短缺现象，因此国家启动了南水北调，引黄入渭工程，引黄入渭工程由抽黄供水工程、北水厂工程以及渭河综合廊桥工程组成，本项目立足于此背景，为缓解渭南市城区用水资源供需矛盾，设计一给水工程。1.2设计资料经开区位于陕西省渭南市渭河北岸，拟在该区建设水厂，满足渭南市城三区用水要求，总人口为66万人，用水普及率为98.5%，其中经开区人口为12万人，临渭区为33万人，高新区人口为21万人。本项目拟在绝对标高为+300.00m的地方修建给水厂。建成水厂需向两个工厂供水，一个是青岛啤酒厂，一个是华山牧奶业。两个工厂对生产用水有特殊要求，仅需要提供厂区内工作人员的日常生活用水。1.3自然资料地质资料：该城市土壤种类为黏质土，地下水深9m。降水资料：年平均降水量为816.5mm。常年主导风向资料：西北风。地动资料：6级。水文资料：本设计采用的水源为南水北调工程水源，其最高水位为297m，常水位为292m，最低水位为283m。2、设计说明2.1设计概况经开区位于陕西省渭南市渭河北岸，拟在该区建设水厂，满足渭南市城三区用水要求，总人口为66万人，用水普及率为98.5%，其中经开区人口为12万人，临渭区为33万人，高新区人口为21万人。本项目拟在绝对标高为+300.00m的地方修建给水厂。建成水厂需向两个工厂供水，一个是青岛啤酒厂，一个是华山牧奶业。两个工厂对生产用水有特殊要求，仅需要提供厂区内工作人员的日常生活用水。2.2设计方案结合项目设计背景，设计取水的水源是渭南市南水北调工程的黄河水，水质良好，故采用常规处理工艺：混凝剂消毒剂原水取水泵站混合器絮凝沉淀过滤清水池二泵站管网3、给水厂设计计算3.1给水厂规模确定（1）各类日常生活用水（其中包含由居民的生活用水与城市各种公共设施用水）。（2）工厂员工的日常生活用水量。（3）绿化用水量。（4）管网系统输水过程中漏水损失水量。（5）各类未预见用水量。（6）消防用水量。给水系统的设计规模由（1）-（5）以上各部分的最大日用水量之和确定，消防用水量不必计入设计总用水量。经开区给水厂拟满足城三区用水，总人口为66万人，用水普及率为98.5%，其中经开区人口为12万人，临渭区为33万人，高新区人口为21万人。总人口在50万-100万之间，属于二类城市，因此查阅《室外给水设计规范》，选择250L/（cap·d）作为综合生活用水定额[1]。1）城市最高日综合生活用水量Q1 Q1=qN=162525m3/d2）工厂工作人员生活用水量和淋浴用水量Q2 （m³/d） （3-2）如下表：表SEQ表\*ARABIC1淋浴用水量和生活用水量计算表班制生活用水淋浴用水日用水量合计m3/d一般车间25L/(cap·班)高温车间35L/(cap·班)一般车间40L/(cap·班)高温车间60L/(cap·班)每班人数每班人数每班人数每班人数12200510011004480546.322000450018003910514.13180044007403350429.6Σ1490则Q2=1490m3/d3）绿化用水量Q3查规范，在本设计中，浇洒道路用水取2.5L/(m2·d)；浇洒绿地用水取2.0L/(m2·d)；渭南市的街道面积约为1443000m2，绿化面积约为137.75m2。则Q3=（2.5×1443×10³+137.75×2.0）/1000=3607.8(m2·d)4）给水管网漏失水量Q4依据规范，管网系统输水过程中漏水损失水量应按（1）～（3）的总用水量的10%～12%进行计算，在本设计中取10%。则 Q4=（Q1+Q（5）各类未预见水量Q5依据规范，在本设计中取取（1）～（4）用水量之和的10%作为Q5。则（6）消防用水量Q6在本设计中，按照有三起火灾同时发生，用90L/s的水量进行灭火，则：Q6=3×90=270L/s（7）居民区最高日设计用水量Q7 取Q73.2取水泵房设计计算设计取水的水源是渭南市南水北调工程的黄河水，水质良好，南水北调的原水先供给到原水池中储存，再由泵房取水供给到给水厂进行净化处理，取水水量为Q=202819×（1+5%）=212959.95m³/d=2.46m³/s3.2.1进水室设计计算水由进水孔流入进水室，本设计中水源来自调水工程，供水量较稳定，但在调水水源地干旱时也会发生水位降低，其中，原水池的常水位为292.00m，最低水位为283.00m，变幅为超过6m，因此设计两层进水孔来保证给水厂的正常运行。进水室分为5个独立的隔室，水平分开。每台泵配有一个格网和一个格栅，每个格栅相互连接。本次设计上取水口上沿设置在正常水位以下1.0m，下取水口上沿设置在设计最低水位以下0.5m[1]。3.2.2格栅设计及计算（1）格栅面积计算： F0=QK1 K2=bb+s求得K2=0.833；故：F0=6.58m2。因为每层5个格栅，故各格栅的面积：f=6.58÷5=1.316㎡取f=1.32㎡；（2）进水孔及格栅尺寸选择表SEQ表\*ARABIC2进水孔与格栅参数标准图号型号进水口尺寸/mm格栅尺寸/mm有效面积（m2）B1H1BHS321-1912001000130011001.003.2.3格网设计计算由于本设计原水来自南水北调工程，在原取水地经过了一层格栅过滤，故在本设计中采用平板格网。平板格网面积按下式计算： （3-8） （3-9）故：F1=22.36m2；设5个格网，则单个格网面积为4.48m2。参照图集，选择C14平面格网。尺寸参数如下表所示。表SEQ表\*ARABIC3格网尺寸参数型号进水口尺寸（mm）格网尺寸（mm）有效面积（m2）B1H1BHC1420002000213021302.763.2.4其它计算与设备选型（1）标高确定1）操作平台的标高：设备工作地标高=最高水位（由于水源稳定供给，取常水位292m）+浪高（因为水源取自调水工程，原水是先储存在一水池中，因此不需计算浪高）+保护高度=292.0+0.00+0.50=292.5m，水厂所在地标高300.0m,故设备工作地标高取300.0m。2）进水室水位最浅时标高：进水室水位最浅时标高=设计最浅水面位置-格栅水损=282.93）吸水室水位最浅时标高：吸水室水位最浅时标高=进水室最低水位标高-格网水损=282.9-0.15=282.75m4）进水孔的标高：第一层进水孔最上处标高=常水位-1=292-1=291m;第一层进水孔最下处标高=最上处标高-1=291-1=290m；第二层进水孔最上处标高=干水位-0.5=283-0.5=282.5m;第二层进水孔最下处标高=最上处标高-1=282.5-1=281.5m（2）启闭设备进水方法为通过上进水口进行进水时，将下进水口和闸板合在一起，防止从下进水口流入的沉淀物的沙子进入进水室。在本设计中，进水口采用的是规格为1.6m×1.6m的QFZh94W-0.5轻型电动方闸门。在进水室、吸水室隔墙设置规格为DN800的QYZh24W-0.5轻型圆闸门[3]。（3）进水间的起吊设备起吊设备的作用是将进水间的各种设备吊起进行清洗或检查。本设计中采用的起重机型号参数见下表：表SEQ表\*ARABIC4起重设备尺寸参数起重设备型号起重量（t）提升高度（m）工字钢型号总重量（Kg）CD11-24D12416-28bGB706-65205起吊设备吊顶距离操作平台地面高度： H=a+b+c+d+e+f （3-10）因此H=0.27+0.21+0.3+2.17+0.73=3.68m取H为3.7m，则起吊架标高=3.70+300.0=303.70m。3.2.5水泵设计计算（1）水泵流量设计流量为： Q=202819×（1+5%）=212959.95m³/d=8873m³/h=2.46m³/s （3-11）（2）水泵扬程的估算 H=H1在本设计中，最低水位为283m，净水厂第一个净水构筑物的高度为4m，净水厂所在标高为300m,则：H1=300-283+4=21.00m取吸水管、压水管流速均为2.0m/s，取局部阻力系数为8.0（忽略沿程损失），则 h1=λv每个水泵拥有两个用来配送水的管道，在运行时一起送水，每根管流量为：Q=8873÷2=4436.5m3/h=1232.36L/s水泵的设计扬程：H=21.0+1.63+0.561+2.0=25.19m取H＝25.2m（3）水泵选型通过参考《给水排水设计手册》-11册，选择五个500S35型水泵，其中一个作为备用水泵[7]，其具体参数见下表：表SEQ表\*ARABIC5500S35型水泵的主要参数型号流量扬程转速轴功率电动机功率效率吸上高度重量m3/hmr/minkWkW%mKg500S35234028970209.9280854.02210上表所示为水泵在最高效的运行条件下的参数，在实际运行中，四台泵均开启，每台泵的流量为617L/s，扬程为25.19m。水泵的尺寸如下表所示表SEQ表\*ARABIC6500S35型水泵的外形尺寸型号外形尺寸LL1L2L3BB1B2B3500S35137376676058013506301020800（4）水泵基础设计计算：泵功率大于100kW，用无底座安装。水泵螺栓直径为42mm，螺纹孔中心和基座边缘的距离应为0.3m以上，本设计取0.4m。电机螺栓直径为32毫米，螺纹孔中心与基座边缘的距离应为0.2m以上，本设计取0.3m[4]。水泵基础长度：L=0.58+0.4+0.987+0.76+0.3=3.027m，这里取3.1m。水泵基础宽度：B=0.8+0.4+0.4=1.6m。水泵基础高度：H=0.002×42+0.2=1.04m。（5）吸水管和出水管计算：吸水管路的设计要求：不漏气、不积气、不吸气。查《给水排水设计手册（03册）城镇给水》可知，当管径小于250mm时，流速为1.0~1.2m/s;管径等于或大于250mm时，流速为1.2~1.6m/s；在吸水管的管路不长且地形吸水高度不很大的情况下，取1.6~2.0m/s压水管管径小于250mm时，为1.5~2.0m/s;管径等于或大于250mm时，为2.0~2.5m/s；1）吸水管在本设计中取吸水管流速为1.5m/s，则流量为：8873÷3600÷4=0.62m3/s，则吸水管管径为：0.73m，因此，水泵的吸水管管径取DN800，此时吸水管管内流速为：1.23m/s，在设计要求范围内。2）出水管：在本设计中取出水管流速为2.0m/s，流量为8873÷3600÷4=0.62m3/s，则出水管管径为：0.63m，因此水泵的出水管管径取DN600，此时出水管管内流速为：2.20m/s，在设计要求范围内。3.2.6真空泵和排水泵的设计计算（1）真空泵的设计计算本次设计泵的操作方式是非自灌启动，需要先打开真空泵后再打开水泵，当泵的顶部冲水时，需要立刻关闭真空泵。非自灌启动法可以有效减小水头损失，但是装置比较复杂，需要花费较长的时间去启动。1）真空泵抽气量W：真空泵的抽气量W： (m3/min) （3-14）其中K——真空泵的漏气系数，这里取1.1W1——吸水管容积，即水泵吸入口横截面面积与吸入口距出水闸门的长度之积W2——真空泵泵壳内空气容积，相当于吸入口的横截面面积与吸入口距出水闸门的长度之积T——水泵充水所需时间，在本设计中取5min；Zs——水泵安装高度，在本设计中取2.70m；计算得：W=91.8m³/h=1.53m3/min2）最大真空值Hrmax Hrmax=ZS×9.81=2.70×9.81=26.487k根据计算结果，选择两台SZ2型真空泵，一用一备，具体参数如下：表SEQ表\*ARABIC7真空泵选型参数真空泵型号抽气量（m3/min）电动机型号功效（kW）一字型摆放LlBSZ21.65JO2-52-41041001500700（2）排水泵设计在泵房中设置长宽高均为1m的正方形集水坑，若令其在20分钟内抽完，则所用排水泵的流量为：Q=3.33(m3/h)因此选用两台排水泵，其中一台备用，型号为QX5-10-030型，水泵的各类参数如下：表SEQ表\*ARABIC8QX5-10-030型水泵各类参数型号流量扬程转速功率电压配用水管内径重量m3/hmr/minkwkwmmKgQX5-10-03051028000.322038183.2.7泵房平面布置（1）机组布置1）机组净间距L本设计所用离心泵电机功率为280kW，两台相邻泵组之间的净距按规范要求不小于1.8m，考虑柱子与吸入管、水管通过墙体的距离，每台机组净距分别为2.5m、5.9m、3.3m、2.5m[5]。2）泵房跨度本设计采取预制构件屋面梁为标准，跨度为12m。柱距为4.2m。（2）吸水管路布置1）每台泵均配有一根DN800的吸水管从吸水室中进行抽水工作。该吸水管的吸水速度为v=1.234m/s。2）设计中在吸入管上安装阀门。选择直径为DN800的型蜗轮传动暗杆楔式闸阀。（3）出水管路布置1）出水管采用直径为DN600焊接接口的钢管，流速为2.20m/s。2在抽水室内设置管径为DN1000的泵的排水联络管和2根输送水管，2根管径与DN1000的供水管用三通连接。在联络管上设置电动法兰式蝶阀，型号是DN1000、D941X。（4）吸水池布置水泵室前面有一个吸水池。吸水箱的大小取决于吸水喇叭口的距离。水泵的吸水管深吸水，吸水箱和吸水箱用隔墙隔开为五格。并在中间隔开的墙壁上放着闸门阀和连接管。1）吸水喇叭口直径D： D=（1.3-1.5）d（mm） （3-16）其中D——吸水管管径，这里取0.8故D=1.5×0.8=1.2m，选择一个D为1.2m的喇叭口。2）喇叭口中心线与后墙的距离b b=1.0D=1200mm （3-17）3）喇叭口中心线与侧墙的距离C C>1.5D=1800mm （3-18）4）吸水池进水长度L1L1≥3D，即：L1≥3×1.2=3.6m，取L1=4m。5）喇叭口中心与进水室进水孔间距L2L2＞4D，设2m为本设计中进水室的宽度，L2=2+4=6m。因此符合要求。6）喇叭口的悬空高度h1取0.8D，即:h1=0.8×1200=960mm（5）其他布置要点1）在设置在泵室外部的出口时，必须设置卡车可通过的宽3m、高4.5m的闸门。而且在入口设置了宽3米的吊车工作台。2）水泵室周围设置了宽1.2米供人通行的过道，并安装护栏来保障通行安全。3）将潜水泵和潜水备用泵一同放置于集水井里，而把真空泵挨着墙体放置即可。4）采用三室合建的方法，由于水泵工作时会产生较大的噪音，因此需在泵房的上方设置隔音效果良好的操作控制室，其尺寸为12×4.4（米），并在旁边修建配电室。（6）泵房平面尺寸计算泵房跨度L=12m；泵房总宽度B=L+2×0.25=12.5m；泵房柱距为4.2m，泵房两侧各设置10根柱子；泵房的总长度为L=4.2×11+0.25×2=46.7m。（7）进水间平面尺寸计算1）长度计算靠左第一个吸水口和侧壁的距离为2m，靠右第一个吸水口和侧壁的距离为1.8m，每两个吸水管的距离=对应单元的净间隔+基础长度。可获取：吸水室总长度L=1.8+2.5+5.9+3.3+2.5+3.1×4+2+0.37×2=31.14m。进水室总长度=吸水室总长度=31.14m2）宽度计算进水间前墙距后墙的长度B1=2+0.12×2=2.24m。净宽度为2m。吸水池前墙距后墙的长度：B2=吸水喇叭口中心距后墙轴线的长度+吸水池进水长度=4+1.2+0.25=5.45m，净宽度为5.08m。3.2.8高程布置（1）水泵安装高度计算水泵安装高度为： （3-19）本设计中选取允许吸上真空高度为4m的水泵，[Hs]取90%H，因此： [Hs]=90%HS=4×90%=3.6m进水口的直径为DN500，流量为0.62m3/s，因此进水口流速为3.16m/s。吸水管的管径为800mm，流速为1.234m/s，1000i=1.07×1.2342÷0.81.3=2.178。局部水头损失计算结果如下表所示：表SEQ表\*ARABIC9局部水头损失计算表配件名称90°弯头偏心渐缩管喇叭口和水泵入口Σξ数量111/规格DN800DN800-500//局部阻力系数1.050.211.12.36则水泵最大安装高度为：Hss=2.89m安全起见，这里取最大安装高度为2.7m。泵轴的标高=吸水室最低水位+安装高度=282.75+2.7=285.45m（2）起重设备选择该项目中使用的最重的设备是10公斤重的卧式离心泵500s35。由于泵房深度较大，采用USADA电动滚梁桥作为提升设备，设计采用标准12米加长泵房，可采用LK范围=10.5m的桥式起重机，采用电动梁式起重机Ldt4-S，相关起重机参数如下：表SEQ表\*ARABIC10LDT4-S型电动单梁起重机技术数据型号起重量跨度重量HWE电动葫芦tmkgmmmmmmLDT4-S410.525455872000476AS310-164/1图SEQ图\*ARABIC1LDT4-S型起重设备安装尺寸图（3）泵房高度泵房地面层标高=设计最高水位+浪高+安全高度=292.0+0+0.5=292.5m，由于室外地坪标高为300.0m，所以泵房地坪标高取300.0m。泵房室内地面标高=泵轴标高-基础高出地面高度-泵轴线到基础表面的高度=284.45-0.4-0.80=283.25m因此地面层下部分泵房的高度为300.0-283.25=16.75m，因此本设计采用地下式泵房。泵房高度： H=H1+H2 （3-21） H1=a+b+c+d+h+h1+h2 （3-22）因此H1=0.587+0.910+2.352+1.27+1.5+0.2+0.2=7.019m取H1=7.1m，则有H=H1+H2=16.75+7.100=23.85m。（4）通风设备由于本次设计泵房较深，为防止泵房通风不畅，采用机械通风方式，选用的通风设备参数如下：表SEQ表\*ARABIC11T35-11型轴流通风机主要参数机号叶轮直径mm风量m3/h全压Pa电动机型号电动机功率Kw5.656010739173YSF-80140.75（5）噪声消除和水锤消除1）噪声消除

采用结构简单的水冷消声器发。消音器的主要消声功能是中高频。它不仅降噪量大，而且压力损失小，消声效果明显。

2）水锤消除优点是在管内压力下降时，可以及时的在水锤压力升高前，将水排出，效地消除水锤造成的破坏。3.3给水处理厂工艺设计计算3.3.1混凝（1）混凝剂的选择净水混凝必须满足以下要求：易于使有机颗粒聚集为絮体、不会对人体健康造成损害、在使用过程中简单易操作、易于购得且便宜[3]。常用的混凝剂如下：硫酸铝：固体硫酸铝易运输，但是制备方法繁琐困难，水解缓慢；而且液态硫酸铝需要罐装运输。聚合氯化铝（PAC）具有较强的净化效率、试剂消耗低、浊度低、铬含量低、易过滤等特点，特别是在原水中浊度较高时；温度适应性强，pH值值域高（5-9）；便于操作，温和无强腐蚀性；设备简单，操作方便，价格低廉。三氯化铁：三氯化铁的pH范围宽，能够形成较大密度的絮体，硫酸铝对低温水和低浊度水的效果更好但它具有很强的腐蚀性，容易吸水而难以保存。硫酸亚铁：能够在短时间内形成稳定的絮凝体，但是具有较强的腐蚀性，因此适合处理浊度很高且强碱度的水。通过比较和借鉴关中地区现有水厂的处理经验，确定采用（PAC）作为混凝剂，根据关中地区某水厂总结的最大PAC用量与浊度的关系：表SEQ表\*ARABIC12最大PAC用量与浊度的关系浊度项目10度10-80度(x)80度80-1000度(x)1000度原料3.3g/t0.38x-0.5(g/t)30g/t0.05x+26(g/t)70g/t则水厂聚合氯化铝的最大投加量为56.0g/t，不需再加助凝剂。（2）药剂配置1）溶液池设计计算 ，取38m （3-23）其中n——每天需要配置几次，在本设计中，每天配置两次。在本设计中，溶液池具有2.5m的有效高度，而溶液池底部沉渣所占有的高度为0.2m，超高0.3m。因此溶液池的总高度3.0m，横截面为2.8m×2.8m的正方形，因此其有效容积为2.82.82.5=19.6m3，需要总容积大于38m³，因此设置两个该尺寸的溶液池即可，为了防止意外情况的发生，另外设置一个同尺寸的溶液池备用。溶液池设置1.5m宽的平台进行工作，安全起见，在工作台周围安装栏杆，为了更好的排水，在池底设置有坡度为0.03的缓坡，另外还在池底设管径为DN100的排气管，在溶液池高2.8m的位置设管径为DN100的溢流管。搅拌设备为zj-800型搅拌机，转速84r/min，功率3kW。2）溶解池设计计算 （3-24）其中——溶液池容积，m3；——溶解池容积，m3。当设计系数为0.25时，溶解槽容积为0.25×38=9.5m³，取10m³。如果每个溶液池都配有溶解池，那么每个溶解罐的容积均为5m³。如果有效高度为1.6m，底沙高度为0.2m，超高为0.3m，则总高度为2.1m。当池底尺寸为1.8m～1.8m时，单池有效容积为1.8×1.8×1.6=5.18m，满足设计要求。溶解池为钢筋混凝土结构，为了保障工作人员的人身安全，在池周设置围栏，高1m。池底坡度为0.03并设有DN100排渣放空管。（3）药剂投加采用计量泵投加的方式投加药剂（4）药剂混合设计水量：Q=2.46/4=0.615m3/s；设计流速：本设计取1.2m/s；设计管径：D===0.808m，取800mm； （3-25）失水量计算：本次设计中，管式静态混合器按公式采用三个搅拌单元，由公式： h=0.1184， （3-26）求得h=0.320m。采用双孔加药的方式来使药剂分布的更加均匀。在管式静态混合器之后，用一根1m长的管管径为800mm的管道与絮凝池相接。3.3.2絮凝设计计算（1）工艺选择絮凝工艺是水处理工艺中不可缺少的一步，它是指利用专业设备将絮凝剂投加入原水中并且混合产生可以沉淀过滤的絮体的过程。絮凝池分为很多类型，在大方面可分为水力搅拌式和机械搅拌式两种类型，目前广泛应用的类型主要有隔板絮凝池、折板絮凝池、机械絮凝池和格栅絮凝池。隔板絮凝池常常被应用于规模较大的给水厂，因为其具有简单的构造，所以方便工作人员日常的管理维修。它的缺点在于一旦流量不稳定，出现较大变化时，他的絮凝效果也会随之变得不稳定而且没有理想的水流条件，很大一部分都是无效能耗，需要很长的絮凝时间以及较大的池容。另外，由于此类絮凝池有较大的水流转角，还会造成絮体的破碎。折板絮凝池在工程实践中应用广泛。这种絮凝池通过在池中设置同波和异波折板，来改善水流条件。但折板絮凝池板间距小，安装维护困难。机械絮凝池有着良好的絮凝效果。絮凝速度会根据水质水量进行调节，以保证絮凝效果。但是机械絮凝池需要经常对他进行养护维修。格网絮凝池设计为多网格竖井回流式，它具有良好的絮凝效果，可在短时间内快速絮凝，而且不会造成大的水头损失。但根据已建格栅和格栅絮凝池的运行经验，末端池底仍有污泥堆积。一些自来水厂发现电网上有藻类生长，电网被堵塞。网格絮凝池仍在开发和改良中。通过对比，最终采用竖流单通道折板絮凝池。四个絮凝池并联运行。各絮凝池宽度b=12m，有效水深h=3.3m，超高0.3m。每个絮凝池分为三组，每组宽3.9m，用0.15m宽隔板隔开。各组处理量为0.205m/s。折叠板的角度是90度，板宽500mm，波高C=0.355m，材料为钢筋混凝土板，厚度t=50mm。有关参数选择，请参阅手册和《竖流折板絮凝工艺的设计与运行》一文。（2）异波区设计计算1）参数计算设通道宽m为1.4m，中间水流峰速v1＝0.35m/s，则b1＝Qbv1＝0.205 b2＝bb3＝0.93m；b4＝b3v2＝Qmb2＝0.205v3＝Qmb3＝0.205v4＝Qmb4＝0.2052）各部分水头损失计算hh3h5＝3×0.322×9.81＝0.0138m上转弯水头损失h6＝1.8×0.2362下转弯水头损失h7＝3×0.23623）总水头损失计算h＝0.0138+2×0.0050+0.0087+6×(0.0010+0.0054+0.0001+0.0007)＝0.0757m则每组絮凝池异波区总水损： H1＝3h＝3×0.0757＝0.227m （3-36）4T1值、G1值和GT1值T1＝VQ＝3×3.9×1.4×3.30.205＝263.67s； G1＝γH1μT1GT1＝85.17×263＝22399.71（3）同波区设计计算1）参数计算 v1＝Qmb1＝0.205 v2＝Qmb2＝0.205 v3＝Qmb3＝0.205 v4＝Qmb4＝0.2052）各部分水头损失计算h1＝εv222gh3＝0.2×0.0005＝0.0001m； （3-44） h4＝[1+ε2－(F3F4)2]v322g＝[1+0.05－(进口水头损失：h5＝3×0.232上转弯水头损失h6＝1.8×0.1262下转弯水头损失h7＝3×0.12623）总水损计算每格絮凝池水损：h＝0.0081+2×0.0014+0.0024+8×0.0014+6×(0.0001+0.0006)＝0.0287m则每组絮凝池同波区总水头损失：H2＝3h＝3×0.0287＝0.0861m4T2值、G2值和GT2值 T2＝VQ＝3×3.9×1.6×3.30.205＝301s； G2＝γH2μT2 GT2=52.4×320＝15772.4（4）平板区设计计算1）参数计算设通道宽m＝1.6m，挡板厚0.08m，则板距b＝0.915m；则通道流速 v＝Qbm＝0.2051.6×0.915＝0.140m/s，满足要求。2）各部分水头损失计算设进口流速0.14m/s，则进口水损：h1＝3×0.142转弯水深取1.2m，则过水流速为0.10m/s，水损h2＝3×0.1023）总水头损失计算每格絮凝池水损：h＝0.003+3×0.0015＝0.0075m则每组絮凝池平板区总水损：H3＝3h＝3×0.0075＝0.0225m4）T3值、G3值和GT3值 T3＝VQ＝3×3.9×1.6×3.30.205＝301s；G3＝γH3μ3GT3＝27.73×301＝8346.7（5）校核1）絮凝总时间T＝T1+T2+T3=263.67+301+301＝865s＝14.42min，满足要求。2）平均速度梯度G＝＝85.71+51.4+27.733＝54.94s-13）GT＝865×54.94＝47523，满足要求。4）絮凝区总长度L＝1.4×3＋1.6×6+0.1×8＝14.6m（隔墙厚度取0.1）。5）絮凝池总水头损失H＝H1+H2+H3=0.227+0.0861+0.0225＝0.3356m。（6）进水与出水进水口用宽度×高度=0.9m×0.8m的渠道配水时，渠道起点流速v=0.821m/s。异波区的第一格絮凝池从底部进水，进水尺寸为0.8m×0.8m；同波区进口尺寸为长度×高度=0.88m×1.0m；平板区进水口尺寸为长度×高度=0.88m×1.5m，絮凝池的最后一个网格与穿孔花墙相连，有1m宽的廊道，以便均匀配水，并在廊道底部设排泥管。（7）排泥一般来说，絮凝池是不需要进行排泥的，但本设计采取的絮凝工艺末端流速很低，而且上下混合，非常容易造成污泥在絮凝池底部淤积，故在本设计中，采用DN200排泥管进行排泥。3.3.3沉淀池设计计算（1）工艺选择本设计采用平流沉淀池，适用于大中型水厂。其优点是：1）成本低；2）便于操作管理，易于施工；3）能够适应比较脏的污水，具有很大的处理潜力；其缺点是：1）占地面积与其他沉淀池相比略大；2）若无排泥设备，则会造成排泥困难的问题；3）需要对设备进行日常维护。（2）设计计算1）流量计算采用四组沉淀池并联使用，则每组设计流量Q=2.46/4=0.615m/s2）有效容积令沉淀时间t=2h，则沉淀池有效容积 V=Qt=0.6152×60×60=4428m （3-51）3）设计长度水平流速v采用0.015m/s，则沉淀池设计长度 L=vt=60×60×0.015×2=108m （3-52）4）设计宽度及高度有效水深h采用3.3m，则沉淀池设计宽度 B==4428108×3.在沉淀池内设置一道0.3m厚的导流墙，将沉淀池分为两格，每格宽度6.25m。则沉淀池实际深度 H====3.417m （3-54）设底部泥层厚0.3m，超高取0.2m，则沉淀池总高取3.9m。5）校核长深比、长宽比长深比L/h=108/3.3=32.7>10，满足要求。长宽比L/B=108/12.5=8.64>4，满足要求。6）复核沉淀池中水流的稳定性，计算弗劳德数 （3-55）弗劳德数介于之间，满足要求。进水系统控制孔口流速，使其不大于絮凝池的最后一档流速，以免由于流速过快而造成的絮凝体破碎，故v=0.12m/s[6],则孔口的总面积为 （3-56）如果每个孔的高度和宽度分别为18cm和16cm，则每个孔的面积为0.0288m2，需要168个孔，在中间留有导流墙的空隙。从上至下第一排孔口淹没高度为0.25m，由下至上第一排的孔口最低出到池底的距离为0.8m，每两排孔口具有0.16m的高差h=0.25+7×0.16+7×0.18+0.18+0.8=3.61m单数排两边的孔口与池壁的距离为0.09m，每个孔口之间间隔0.395m，则单数排孔口分布长度l1=0.09+(0.395+0.16)21+0.16+0.09=11.995m。双数排两边的孔口与池壁的距离为0.37m，每个孔口之间间隔0.395m，则双数排孔口分布长度l2=0.37+(0.395+0.16)20+0.37+0.16=12m。进口水头损失 （3-57）此处取0.05米。（4）出水系统1）出水方式上层清水必须尽量倒出，避免下层沉淀水翻腾，收集时必须采用指槽收集的方式。沉淀池采用三角堰溢流至指槽。三角堰由90度钢板制成，高0.1米，宽0.2米。水从中间两侧和两侧收集[8]。2）溢流率计算本设计需要设计8条1.5m×10.5m的溢流堰，则溢流堰总长为0.35×7+10.582=170.45m，溢流率为292.29m3/(m.d)300m3/(m.d)，因此满足设计要求。3）三角堰计算根据手册，本设计取堰上水头高度为0.05mq1=1.343H12.47（3-58）则三角堰个数 n==706个 （3-59）三角堰中心距l==0.2549m4）集水槽计算集水槽宽度B B=0.9Q0.4 （3-60）则B=0.358m集水槽起点水深H1H1=0.75B=0.268m集水槽终点水深H2H2=1.25B=0.447m槽内水的平均深度为45m。设堰口与集水槽顶的距离为0.05m，与槽内水位的距离为0.1m，则集水槽总高HH=0.45+0.1-0.05=0.50m5）出水渠计算 H’=1.73=0.697m，取0.7m （3-61）出水渠总深度H=H’+0.1+0.15-0.05=0.9m渠内流速 v1=Q/S==0.88m/s （3-62）设沉淀池出水管管径为DN900，则管内流速v2=4QπD（5）排泥系统为了使排泥效果更佳，在本设计中采用机械抽吸的方式进行排泥作业，这种排泥方式，不用考虑设置存储污泥的地方，充分利用沉淀池的溶剂，无需经常清洗，大大的节约了人力成本。3.3.4过滤工艺选择目前来讲，应用较为广泛的滤池有以下几种类型：普通快速滤池：过滤效果良好，能有效应用于各类水厂，缺点在于配件较多，运行复杂。无阀滤池：适用于规模不大的净水厂。具有成本低、管理运行方便的长处。但是其结构复杂，不利于装卸滤料，可能导致过滤前构筑物标高增加，不利于标高布置。V型过滤器：滤层的含污能力高，反冲洗效果好。结构复杂。适用于规模较大自来水厂。虹吸过滤器：无需大阀门，自动运行，无需复杂操作。土建结构复杂，水池深。适用于中型自来水厂。经过比较上述滤池，选择了四个的快速滤池并联工作。设计计算基本参数流量计算：Q=0.615m/s滤速：取v=10m/h工作周期：1d承托层：如下表所示表SEQ表\*ARABIC13承托层配料层次(自上而下)1234材料砾石砾石砾石砾石粒径(mm)2~44~88~1616~32厚度(mm)100100100本层顶面高度至少应高出配水系统孔眼100反冲洗方式：水冲冲洗强度：15L/(s.m2)冲洗时间：7min2）平面布置1d为周期进行工作，每个周期花费0.2h进行冲洗操作，可得滤池实际工作时长为：h每组滤池总面积： （3-64）实际滤速为m/s校核强制滤速：m/h，在12~16m/h之间，符合要求。 （3-65）3）滤池高度H=h1+h2+h3+h4+h5则滤池总高度H=3.45m。配水系统采用穿孔管大阻力配水系统1）干管计算 Q=fq=4015=600L/s （3-66）采用管径d=0.8m，长10m，始端流速1.20m/s。在池子底部铺设干管，池顶打孔，孔口用挡板进行遮盖。2）支管计算支管中心间距取0.25m支管数n=2=80根，两侧各布置40根。 支管长 （3-67）每根支管入口流量q==7.5L/s。支管管径选用d=0.07m，那么始端流速为v=1.96m/s。3）孔口计算孔口流速采用v=6m/s故孔口面积f=m2孔口总面积与滤池总面积之比K=0.0025，满足设计要求。孔口直径采用0.01m，则单个孔口的面积为孔口数m=个，取1274个。如果干管顶部有两排孔，孔中心距为0.25m，则每排有40个孔。每根支管孔口数为个，取两排共15个孔，同一排各孔的中心距为m。4）孔口水头损失支管壁厚采用δ＝5mm，流量系数μ取0.68水头损失： （3-68）5）配水系统校核实际孔口数m=8016=1280个；实际孔口总面积f=；实际孔口流速v=；实际开孔比K=；支管长度与直径之比=＜60，满足要求；干管横截面积与支管总横截面积之比=，稍小于1.75；孔口总面积与支管总横截面积之比=＜0.5，满足要求；＜0.29，配水均匀性达到95%以上，满足要求。排水系统滤池冲洗后会产生废水，通过排水槽两边流入排水槽中，最后各个排水槽中收集到的废水全部流入废水通道，在废水通道的最末端流入一排水立管，通过该立管进行排放[9]。每一个滤池有两个排水槽，槽长，中心间距每槽排水量 =0.3 （3-69）采用三角形标准断面 x＝0.45Q0.4排＝0.45×0.30.4＝0.277m （3-70）排水槽顶距砂面高度： H＝eh3+2.5x+δ+h＝0.5×0.8+2.5×0.277+0.06+0.06＝1.215m （3-71）其中e——滤层膨胀度，取50%——滤料层高度，m——排水槽底厚，取0.06m——排水槽保护高度，取0.06m冲洗排水槽在水平面的总面积：排水槽总平面积与滤池面积之比：，稍大于25%。3.3.5消毒消毒是水处理过程中不可或缺的一环，他是指在过滤后的水中添加消毒药剂去消灭水中的各类微生物，常用的消毒方法如下：液氯是最常见的消毒药剂，5min即可杀灭99%以上的细菌。并且可以在管道中长时间停留，因此消毒的效果更持久，可以有效防止微生物在输水过程中再生，但当水中有机物含量较高时，易产生有毒副产物。二氧化氯是一种氧化消毒能力强的消毒剂，能够吸附并渗透各种微生物的细胞壁，与氯消毒相比，也能在管道中长时间的停留，并且不会产生有毒的消毒副产物，不太被水pH值所影响。臭氧消毒的原理是臭氧本身具有很强的氧化性，能迅速杀灭细菌和病毒，其主要优点是不产生消毒副产物，杀菌能力强，但由于臭氧不稳定，在供水管网中无法长期稳定存在，因此不能保证在供水过程中避免微生物再生造成的二次污染问题，因此在使用臭氧消毒之后，还要添加氯或是二氧化氯，来保证管网中的杀菌效果持久，避免二次污染的发生，由于臭氧制备设施复杂，投资大，因此在我国使用较少[8]。（1）工艺的选择通过对以上方案的比较，本次设计采用液氯消毒，结合本次工程的水质特点，参考类似净水厂的经验，最大添加量为a=1.0mg/l，氯气与水的接触时间不小于30min。（2）加氯量的确定 Q＝0.001aQ’ （3-72）式中，Q——加氯量；a——最大投加氯量，mg/L；Q’——处理水量，m3/d。则每天加氯量为Q＝0.001aQ’＝0.001×1×202819＝202.819kg/d＝8.45kg/h储氯量(按15d考虑)：G＝15Q＝15×203＝3045kg取3.1t（3）加氯设备的选择1）加氯机采用两台墙挂式真空加氯机，为了防止意外情况的发生，另加一台作为备用。每台加氯量在0-5kg/h之间。2）氯瓶使用容量为500kg的氯瓶，单个尺寸为直径0.6m，长度1.8m，重量400kg，共有6个氯瓶可交替使用。3）自动检测与控制装置计算机可以根据余氯量的不同，以过滤水流量为推进剂变量，余氯量为反馈变量对氯含量进行控制。3.3.6清水池（1）容积计算有效容积： W=W1其中W1——调节容积，根据管网部分计算可知取24338m3W2——生产用水，这里取5%最高日用水量W3——消防贮水，W3=TQ7×3600/1000=3.6TQ7其中T——火灾被扑灭所用时间，本设计取2hQ7——在消防过程中所需的水量，L/sW4——安全储水量。按取0.5%最高日用水量。W3=T W2=5%Q W4=0.5%清水池的有效容积：W=37436.9m3为了减小清水池容积，滤池采用水箱反冲洗的方式，故减小了W2，因此取清水池总容积为36000m3，分成4座，每座容积9000m3（2）平面计算清水池长45m，宽45m，高4.5m因此清水池的实际容积为9112.5m3，满足要求。为了保险起见取0.3m超高，则总高度为4.8m。（3）管道系统1）进水管进出水管分别布置在不同位置，以促进水循环。为避免进水管因池内水位变化而产生空气阻力，进水管入池后用弯头下弯。通过最高日平均时来确定管径，管内流速大于0.7m/s小于1.0m/s。Q＝0.615m3/s进水管管径采为1m，流速为0.762m/s，因此满足要求。2）出水管在本设计中，每个清水池均配备出水管，并以水泵形式设置，直接弯入池底吸水坑吸水，然后通过出水管排入二泵房的吸水井中。在管端设直径为1.3m的喇叭口。出水管管径按最大日最大时用水量计算，管内流速大于0.7m/s小于1.0m/s。Q＝113184m3/h＝0.786m3出水管管径采用DN1000，管内流速为0.98m/s，满足要求。3）溢流管溢流管直径也采用DN1000。并在管端设DN1300的喇叭口，在出口处覆盖网罩以防小虫子由出口进入池中破坏水质。4）排水管令池底具有倾斜向集水坑的坡度，以方便池子排水，排水时长取2h，则排水管管径为DN1200。池内设置一定的倾斜度以便于将池子中的水排空，朝水坑倾斜i＝5‰，如果排空时间为2h，排水管直径为DN1200。（4）清水池的布置4）覆土厚度此处取清水池顶部覆土厚度为0.5m，并加以绿化。5）集水坑集水坑尺寸为长×宽×高＝10m×4.2m×2m。1）导流墙每个水池配置4个导流墙，将水池分为5格，每格宽9m。底部以1.0m为间隔设置0.1×0.1m的过水孔，方便清扫。2）检修孔水池顶安装3个圆形维修孔，直径1.4m，并在孔顶设置防水盖板。3）通气管在池顶均匀设置15个通气管来防止通气不畅的发生，其管径为DN200，在地面上的部分长短不一交错布置，各高出地面0.9m、1.4m，以方便空气的流通。4）覆土厚度这里将水池顶部的土覆盖厚度设为0.5米并进行绿化。5）集水坑集水坑尺寸为长10m宽4.2m高2m3.3.7净水厂的平面布置（1）生产性构筑物包括加药间、药库、氯库、折板絮凝池、管式静态混合器、普通快滤池、加氯间、平流沉淀池、清水池、二次泵房及变电室[7]。（2）辅助设施辅助生产设施包括自来水厂的办公楼、放置水表仪器以及药剂的仓库、维修车间、砂场、管件场、变电站等。辅助生活设施包括食堂、宿舍和接待室。（3）各种管道厂区需铺设各种消防管、自用管、加药管等各类管道（4）其他设施其他设施包括厂区的门、围墙、灯、路等。3.3净水厂高程布置（1）水头损失的计算在净水过程中，构筑物主要依赖于重力流。水头整体损失包括结构本身、连接管道、测量设备等造成的水头损失。过程结构中的水头损失与结构类型和结构有关，具体值见下表表SEQ表\*ARABIC14水头损失计算表处理构筑物及管线局部水损(m)沿程水损(m)总水损(m)管式静态混合器0.3180.318混合器——絮凝池0.0680.0020.070折板絮凝池0.3310.331絮凝池——沉淀池0.0500.050平流式沉淀池0.3000.300沉淀池——滤池0.1640.0310.195普通快滤池2.5002.500滤池——清水池0.1250.1380.263清水池——吸水井0.0800.0700.150合计4.176（2）各构筑物标高计算1）清水池清水池最高水位标高＝水厂地面标高＝300.00m2）普通快滤池滤池水面标高＝清水池最高水位+清水池到滤池出水连接管渠的水头损失+滤池的最大作用水头＝300.00+0.26+2.50＝302.76m3）平流沉淀池沉淀池出水渠水面标高＝滤池水面标高+沉淀池到滤池的连接管渠水头损失＝302.76+0.20＝302.96m沉淀池集水槽水面标高＝沉淀池出水渠水面标高+跌水＝302.96+0.15＝303.11m沉淀池沉淀区水面标高＝沉淀池集水槽水面标高+跌水＝303.11+0.15＝303.26m4）絮凝池与沉淀池连接渠絮凝池与沉淀池连接渠水面标高＝沉淀池水面标高+沉淀池配水穿孔墙的水头损失＝303.26+0.05＝303.31m5）折板絮凝池絮凝池起端水面标高＝连接渠水面标高+絮凝池水头损失＝303.31+0.33＝303.64m3.4二级泵房设计计算在给水系统的设计计算中，一般来说，需要在清水池后设置二级泵房，用来满足向管网供水所需的水压以及扬程[6]。3.4.1水泵选型通过计算可知，用水时变化系数Kh=1.27，因此二级泵房的设计流量为Q=Qh=10732.49m3/h=2981.3L/s=2.9810m3/s，取2.98m³/s，有两种备选方案：方案一4台24Sh-19型水泵。三台工作，一台备用。方案二5台24sh-19A型水泵。四台工作，一台备用。表SEQ表\*ARABIC15水泵性能表水泵型号流量（L/s）扬程（m）转速（r/min）轴功率（kW）电机功率（kW）效率（%）叶轮直径(mm)允许吸上真空高度（m）24sh-19700~110037~22970295~27938085~895402.524sh-19A600~100031.5~20970187~20722080~84.54502.5综合上表对比可知，方案一的能量利用略好于方案二，且泵台数更为合理，因此最终选择方案一[10]。由于的泵的电动机功率大于100kW，所以采用无底座安装。根据4台24sh-19型水泵的要求选JRQ-147-6型电动机4台。表SEQ表\*ARABIC16电机配置表水泵型号轴功率（kW）转速（r/min）电机型号电机功率（kW）24sh-19295~279970JSQ-1510-83803.4.2机组基础尺寸的确定机组的基础地基应当坚实，不可以浇筑在松软的地基上，以免后期会塌陷。基础的作用为支撑起机组的运行，分担机组运行时所产生的震动，避免由于机组运行震动而造成的地面塌陷沉降，因此，对于基础而言，不知需要能够承受机组的净荷，还要承受机组运行时产生的机械力，由于所选的泵采用无底座的安装方式，因此选用混凝土块式作为基础[7]。表SEQ表\*ARABIC17水泵及电机尺寸表水泵电机W/kgL/mB/mH/m型号/kg型号/kgJRQ-147-62400JSQ-1510-8185037803.71.00.83 W=Wp＋Wm=2400×9.80＋1850×9.80=42650N （3-77）基础深度H按下式计算:H=3.0×W/(L×B×y)其中L——基础长度，L=3.7m；B——基础宽度，B=1.0m；Y——材料容重，在本设计中，机组基础为混凝土材料，y=23520N/m3H=3.0×42650/(3.7×1.0×23520)=1.43机组基础的实际深度应包括泵房地板，应为3m。3.4.3吸水管和出水管计算吸水管路的设计要求：不漏气、不积气、不吸气。1）吸水管在本设计中取吸水管流速为1.5m/s，则流量为（2.98/3）m3/s=0.99m3/s，则吸水管管径为：879mm。因此，水泵的吸水管管径取DN900，QUOTE此时吸水管管内流速为：1.54m/s，在设计要求范围内。2）出水管：在本设计中取吸水管流速为1.5m/s，则流量为（2.98/3）m3/s=0.99m3/s，则吸水管管径为：879mm因此，水泵的吸水管管径取DN900，QUOTE此时吸水管管内流速为：1.54m/s，在设计要求范围内。3.4.4真空泵设计计算本次设计泵的操作方式是非自灌启动，需要先打开真空泵后再打开水泵，当泵的顶部冲水时，需要立刻关闭真空泵。非自灌启动法可以有效减小水头损失，但是装置比较复杂，需要花费较长的时间去启动。（1）真空泵抽气流量W （3-78）计算得：W=1.21m3/min（2）最大真空值Hvmax Hvmax=Zs×9.81=0.70×9.81=6.9（kPa） （3-79）选择一台真空泵型号为SZ2的真空泵，为了保证在意外情况下泵站仍能正常运行，保障人民群众以及企业的正常用水，再选择同型号的一台真空泵作为备用，当发生意外情况，立即启用备用泵，真空泵与所选备用泵共用一个气水分离罐，并排摆放[10]，各项参数如下：表SEQ表\*ARABIC18SZ2型真空泵主要参数真空泵型号抽气量（m3/min）电动机型号功效（kW）一字型布置LlBSZ21.65JO2-52-41041001500700（2）排水泵设计在泵房中设置长宽高均为1m的正方形集水坑，若令其在20分钟内抽完，则所用排水泵的流量为：Q=3.33(m3/h)因表SEQ表\*ARABIC19QX5-10-030型水泵各类参数型号流量扬程转速功率电压配用水管内径重量m3/hmr/minkwkwmmKgQX5-10-03051028000.322038183.4.5泵房平面布置（1）机