【包头市10万吨每天净水厂设计14000字（论文）】

-PAGE2-包头市10万吨每天净水厂设计摘要本工程设计是为了解决目前包头市生活用水不足的问题,设计计算照《给排水设计手册》进行设计,出水质量符合国家《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006而设计的。设计的主要内容包括:城市用水量计算、水源厂址选择、给水处理系统设计、给水处理工艺方案比较、给水处理工艺构筑物设计、水厂总平面设计和高程设计。水厂水源为昆都仑书库，水质符合二级水源水标准。由于水质优良本工艺仅采用常规处理工艺工艺流程为：取水-静态混合管式-隔板絮凝池-斜管沉淀池-V型滤池-清水池-二级泵房V四座快滤池和四座清水池。总体设计宗旨是在确保供水安全的前提下，合理布置节约用地，采用比较成熟的工艺，按照经济合理，节能节水，施工方便的原则进行设计，并为今后的水厂建设发展留有余地。关键词：给水工程；净水厂；包头市；V型滤池目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 IABSTRACT II第一章概述 41.1城市概况 41.2设计原始资料 41.3设计任务 7第二章给水系统的选择与方案比较 9一、水源的选择 9二、给水处理工艺流程的选择 11三、方案的比较与确定 11第三章净水构筑物的设计与计算 183.1加药 183.2混凝 213.3沉淀 273.4水力涡流反应器 313.5过滤 323.6消毒 373.7清水池 39第四章输配水工程的设计与计算 404.1取水泵房的设计 414.2调节构筑物的设计 424.3二泵站的设计 43第五章水厂总体设计 455.1水厂总体设计 455.2平面布置 465.3水厂的高程布置 52第六章给水工程概算与成本分析 566.1工程预算 566.2制水成本 57第七章存在的问题与建议 60参考文献 61第一章概述1.1城市概况包头市是中国一座美丽的北方城市,是内蒙古经济主要中枢所在,是我国冶金稀土机械行业的核心工业都市。素有草原钢城稀土地球之都的称号，我国主要机械基础制造业基地，包头市是中国联系华北与西北的主要交通枢纽城市,历史上包头市也是沟通北方地区草原游牧文化和中原地区农耕文明的要冲。1.2设计相关气象资料温度:全年平均气温6.5℃;最冷月平均最低气温18.5℃,﹔最热月份平均最高29.5℃﹔,极端最高温度38.4C;极端平均最低气温31.4C;1.2.1.2降雨量:年降雨量308.9mm;最大时降雨量33.1mm;最大日降雨量100.8mm;1.2.1.3风向与风速:年最大风向频率为北风;夏季:东风、东南风;冬天:北风、西西风;夏季日均风力约3.3m/s;冬季平均风速3.2m/s:夏季最大风向频率15;冬季最大风向频率17；图SEQ图\*ARABIC1.1包头市风玫瑰图1.2.1.4最大积雪深度21mm;冰冻期150天;1.2.1.5相对湿度:冬季最冷时为54%;最热月平均58%;1.2.1.6蒸发量:年蒸发量2324.2毫米。1.2.1.7工程地质资料:地下水位深度170厘米，最大冰冻深度170厘米;土壤承载力满足基建设计要求。1.2.2水文条件1.2.2.1水源概况水源地来自昆都仑水库昆都仑水电站地处内蒙自治州较大的工业城包头市,位于包头市西北部约十千米就是与阴山大青山和乌拉山连接的峡谷中,距市中心十二千米处,昆都仑河在乌拉山与大苍山之间连接的垭口经昆都仑区后泻入黄河,昆都仑水电站始建于一九五八年,设计库容总量为7850万立方米,是一个集防汛，供水水保与旅游功能于一身的综合型水利工程。建成使用了六十余年,成功拦截洪灾一百余次,为工农业供应接近九亿吨水,为包头市国民经济发展和社会进步作出了巨大贡献。图1.2昆都仑水库卫星图表1.11.2.2.3原水水质表1.2昆仑度水库水质参数补充资料：项目测量值水质类别Ⅲ类标准pH7.94Ⅰ6—9溶解氧14.14Ⅰ≥5氨氮0.20Ⅱ≤1.0高锰酸钾指数5.03Ⅲ≤61.3设计任务1.3.1设计用水量城市居民饮用水主要由下列四部分构成：①综合生活水为城市居民日常生活用水和公共设备水Q1,前者主要是指城市城乡居民的饮水、烹调、洗刷、沐浴等生活用水;后者包含了娱乐场所、酒店、浴室、商场、校园和办公室,但不涉及道路绿化和市政用;②工人生产需要的用水量和公司日常消耗水量Q2；③道路周围绿化用水以及施工时消耗水量Q3；④管网信息漏水量和失水量预期Q4。

1.3.5设计用水量1.3.5.1综合用水量Q1的计算按照《室内外给水设计规范》中的要求,城市类型属于二区城市中的超大城市。最高日综合生活用水定额为200-300[L/(人d)],平均日综合生活用水定额为150-230[L/(人d)],中心城区自来水普及率为百分之一百。本净水厂的设计选取,最高日综合生活用水定额为250[L/(人d)].大中城市或居民区的最大日生存用水数据为:Q1=qNf(m3/d)式中,人q——最高日生活用水量定额单位,[L/(人d)];N为在设计年限在服务人数，本设计取20万;所以得：Q1=qNf=0.25×200000×100%=50000m3/d浇洒绿化用水浇洒道路和绿化使用量约为城市生活饮用水的百分之三十。Q2=30%；Q1=15000m3/d工业用水量工业用水量为生活用水量的50%.Q3=50%；Q1=25000m3/d未预计水量及管网漏失水量未计划水量或管网漏失量,按实际生活用水量的百分之十计算。Q4=10%Q1=5000m3/d总用水量计算Q=Q1+Q2+Q3+Q4=95000m3/d≈10万吨/d,符合要求。1.3.5.2供水水压管网的最高水头损失按0.2MPa考核。水厂的出厂水压,应当达到在最不利地点处服务于水头0.18MPa时的要求。第二章给水系统的选择与方案比较一、选择水源2.1.1选择合适水源地的原则供水源的选择原则如下：①水源地水量足够多，可以保证供应水厂的需要。②水源可以保证未来20年的用水量，保证水厂长期的可用性。③设施安全经济维护方便。④所选水源具有施工条件从以上可以看出本设计净水厂拟以昆都仑水库为取水水源。2.1.2净水厂厂址的选择2.1.2.1厂址选择的原则昆都仑水库,作为中国内蒙古自治区的包头市中心西部的主要水库,由于昆都仑水库水量丰富,所有水质达到了地面水环境保护III类别标准的规定,所以,昆都仑水库也是本设计理想的取水水源,而另外,由于水库中所存在的富营养化现象,在进行水质处理方面的研究与设计过程中,应当关注到这一点。同时,昆都仑水库所在位置远离了城中心,这保证了其地下水水位较低,没有过量开采地下水的情况出现,从而对于水厂的设立有天然优势。并且由于昆都仑水库水源相对较为充足,能够充分满足净水厂的用水需要,所以,把昆都仑水库用作取水水源,无论从水质、水量等水文条件,还是从技术经济等方面以及城市远期规划等方面考量,都是科学、经济、合理的。2.1.2净水厂厂址的选择2.1.2.1净水厂选择原则在选择厂址时,一般应考虑以下几个方面的问题:①厂址在对工程地质条件要求较好的地点以减少施工成本并方便施工管理。②水厂设备应尽可能选址不受山洪危害的地点,否则应考虑抗洪措施。③变配电所或室应集中设置，靠近用电负荷中心，减少线损，并设置集中补偿装置，提高功率因数。④在取水点离用水区较近时,水厂通常建立在引水建筑物周围,也通常和引水构筑物建立在一起;当引水地点离供水区较远时,地点选取有二个方法,一个是将自来水厂布置在引水建筑物旁边,另一个是将自来水厂布置在距供水区较近的位置。按照工程地质、地理环境、水文气象、自然生态和人为因素等五个,主要影响原因的建设用地环境适宜性评估指标,再综合考虑原水水质设计生产能力等各种因素,选取包头市三道坝村和柏树沟村中间附近靠近G6省道并且靠近昆都仑水库的位置作为净水厂厂址。具体位置如下图:图2.1净水厂厂址示意图选址处交通方便,紧邻取水水源地,而且地理条件优越,是昆都仑水库周边地形相对平缓的地区,而且与附近市民相距不近,因此施工时间并不会对附近市民日常生活带来影响。经济条件良好,并不是城中心黄金地带,地价不高,能够节省工程造价。该处距离旧城中心集中用水区约8km,确保了净水厂的上班时间不致影响市民日常生活,且输水距离不远,输水成本得到有效控制。二、方案的比较与确定2.2.1工艺方案一2.2.2工艺方案二2.3.3比较两种混凝剂氯化铁

优点:①对高浊度的水处理效果更好，要比硫酸铝更好。包头的这个水库冬天会形成低温低浊水，需要用氯化铁混凝②混凝效率高③腐蚀性小于硫酸亚铁缺点：①铁盐中的铁离子和水的腐蚀性物质可产生,水溶性产物主要是由自来水带的铁色素②会有腐蚀性，可能腐蚀管线硫酸铝

优点:①使用方便②价格便宜③来源广泛④固体硫酸铝运输方便缺点:由于温度降低硫酸镁的分解困难,且絮凝松散效果远不及铁盐混凝剂。对比两种混凝,综上所述。结合包头市水源水厂规模及当地温度资料对两种混凝剂进行了比较。由于包头市在冬季气温比较低,可能形成一段时间的低温低浊水,采用硫酸铝作为混凝剂可能存在水解困难的问题,混凝效果不理想,因此综合经济成本与混凝效率考虑,本设计选择氯化铁作为混凝剂。2.3.4絮凝池的比较网格絮凝池一般只适合于水流速变动较小的水厂。隔板絮凝池除了与网格絮凝池具有絮凝期限短絮凝效益高的优势外,其结构更为简单。而和折板絮凝池相比,网格絮凝池的絮凝效果也直接受到处理水流量的影响,故网格絮凝池也只适用于流量变化不大。2.3.5沉淀池的比较沉淀池类型的优缺点:斜管沉淀池优点:①沉淀面积大，②效率高产水量大，③水力条件好雷诺数小弗劳德数大有利于沉淀④池体积小占地面积小⑤排泥效果好缺点:①停留时间短缓冲能力差②对混凝要求比较高③维护管理比较困难,不便于更换斜管④管口易滋生藻类平流沉淀池优势:①水量不限,沉淀性能好②适应浊度和水温改变的能力好③总体水平面设计紧凑费用相对低廉④当装有机械排泥装置时,排泥效果比较好缺陷:①入、出水易分配不均②用地面积大③多斗排泥时,每斗均要设有排泥管且自动操纵作业较繁琐。使用工具,刮泥时易于锈蚀原液在进行了投药搅拌和絮凝之后,混凝效果已经比较好,形成了较大的絮凝体,可以在沉淀池中沉淀分离。平流沉淀池虽然适应性较强,效果稳定,不过由于用地面积过于大,耗费大量空间,而斜管沉淀池占地面积虽然要少得多,但沉积效果却大幅增加,因此处理效果要好于平流沉淀池,所以,本设计选用斜管沉淀池。2.3.6反应设备的比较由于原水中硬度偏高,所以要在水中加入药剂使水软化,现在用的比较多的是石灰软化法,即加入氧化钙后在反应池内和水反应,从而去除水中大部分硬度,而后在移动罩滤池中进一步去除,达到较好地去除硬度的效果。为节约时间和造价,本设计采用水力涡流反应器。2.3.7过滤池的比较移动罩滤池:构造简易,费用低廉,电能耗费较低,但必须加装移动冲洗装置。V类滤池的处理:运行效率较高,出流水质好;选用砂质滤材,滤料选择来源较广,物美价廉;V型滤池处理应用在大、中水厂时,其单池面积一般在以上。2.3.8消毒剂的比较消毒剂的优缺点氯胺优点:①当水体出现有机质和苯酚时,氯胺消毒过程不生成氯臭味和氯酚臭②可长期保持水体余氯的保留,可用于长供水管道缺点:①杀菌效果较慢且杀菌能力也比自有氯弱,②费用也相对较高氯优点:①产品价格较低,操作简单②由于含有余氯具有持续的杀菌效果③不需要大型的杀菌装置缺点:①氯气本身有毒使用时可能有泄漏的风险②氯杀灭孢子很难有效④氯是危险化学品，保护氯不泄露的成本高，可能需要建造专门的房间保存。消毒可以去除水中的大肠菌群等微生物,减少其对人体的危害,使水达到饮用的标准。虽然液氯使用比较广泛,但由本于液氯与有机物反应可产生多种消毒副产物严重危害人体健康现在基本上不用氯单独消毒。而由于氯胺可以减少三卤甲烷和对氯酚的产生,拉长了管线中余氯的时间并防止管线中细菌的形成中的二次污染,从而减少了自来水的氯味,所以设计中选择氯胺进行消毒。综上所述，通过对两套方案的各个流程的比较，我们不难发现，结合包头市的具体情况以及昆都仑水库的水质情况，包头市冬季气温较低，全年气温也偏低，每年降雨量较小，气候比较稳定。昆都仑水库作为我国比较著名的水库，水质十分稳定，符合国家各类标准，所以我们选择方案一作为设计方案。整体流程为：原水→取水泵房→加混凝剂（氯化铁）→静态管式混合器→隔板絮凝池→斜管沉淀池→V型滤池→加氯胺消毒→清水池→二级泵房→管网。第三章净水构筑物的设计与计算-PAGE9-第三章净水构筑物的设计与计算结合包头市实际情况，该工程算是环境友好型项目。同时，该工程建成以后，可以较大缓解包头市的用水紧张的问题，提高了用户饮水的口感与体验，下面就对该净水厂各工艺的构筑物进行计算。3.1加药3.1.1溶液池溶剂池是生产某种浓度溶剂的设备溶解池内的稀释液一般由耐腐蚀水泵或射流水泵输送到溶剂池用自来水稀释到要求的浓度至少有二格,可轮流使用。3.1.1.1溶液池的体积计算溶液池的理论体积W²=AQ/417cn=40×100000×1.05/(24×417×10×2)=21m3

3.1.1.2溶液池的设计计划在地下建造二层溶剂池,长宽取3m,有效宽度取1.5m,取高度为0.3m,用以防止溢出溶剂在搅拌的时候。因此，设计溶液池的尺寸决定为长L=3m,宽B=3m,H=1.8m,计算得到的最后的总的体积是3×3×1.8×2=32.4m3,这样大的体积，在设计事是为了它可以应对紧急情况。3.1.2溶解池3.1.2.1溶解池的体积3.1.2.2药剂投加方法与投加方式①投加方法水厂除投加石灰外,一般采用湿投法,因此本净水厂在混凝剂投加时采用湿投法,在降低水质硬度投加石灰时,采用干投法。②投加方式常用投加方式的比较如下表:表3.1常用投加方式比较投加方式优点缺点适用情况重力投加操作简单，投加安全必须建造高位药液池，必须增加加药间层高，增加成本中小型水厂且输液管线不宜过长压力投加可以定量投加，不受压力所限价格比较贵，不便于维护大中型水厂在多数情况下，水厂都选用压力投加方式，因此本净水厂采用计量泵的压力投加方式，便于控制投药量。3.1.3软化药剂投配设备3.1.3.1软化药剂的选用本设计选用石灰为软化剂，可以把钙、镁离子转化成碳酸钙和氢氧化镁沉淀，从而去除溶解性碳酸盐硬度。3.1.3.2石灰投加量的计算石灰投放量理论误差为(每立方米处理水消耗100%CaO的克数):根据原水的资料，原水中的钙硬度HCaO=3.7mmol/L，CO2=0.08mmol/L，Fe=0.002mmol/L，a取0.4mmol/L。则CaO=28(3.7+0.08+0.002+0.4)=111.7g/m3。则一天的投加量为111.7×105000=12295kg/d。库存30天的药量，则库存量为12295×30=368.9t。CaO的相对密度为3.25，则CaO占体积368.9/3.25=113.5m3。每袋药剂的尺寸为：A×B×H=0.8×0.5×0.2=0.08m3。则药剂总袋数为216.5/0.08=1419袋，本设计中取1420袋。则实际体积V=1420×0.08=113.6m3。3.1.2.3药剂库尺寸设计药品放置高度按2.0m计，则所需的药剂面积S=113.6/2=56.8m2。取药剂库长10m，宽6m。3.2混凝3.2.1机械混合池的设计计算3.2.1.1机械混合池设计要点机械搅拌池有很多种类型,包括桨板式、推进式、涡流式等,应用最多的是桨板式。桨板式的构造简洁,生产制作方便,且所能提供的混合功率也较小。为了提高搅拌效率,除在池内设置的快速螺旋桨板之外,还可在周壁设置固定的挡板四片,各笔的有效长度b均采用(十分之一~十二分之一)D(D即混合池的直径),并且上、下边缘离静止的液体表面距离与池底高度均为四分之一D。搅动池内通常有二叶的桨板搅动器,搅动器距池底约0.5~0.75D0(搅拌器直径)。当H(有效水量):D≤1.2~1.3时,混合器设于一层;当H(有效水量):D﹥1.2~1.3时,水混合器为两层;当H(有效水深):D比例很大时,搅拌器可设多层;每层间距(1.0~1.5)D0。相邻二层桨板均采用90°交叉布置。搅拌器直径D0=（1/3～2/3）D；搅拌器的宽度B=（0.1～0.25）D。3.2.1.2机械混合池设计计算3.2.2回转式隔板絮凝池3.2.1.3设计参数按照标准，隔板絮凝池隔板间距最小为0.5米。本设计中廊道内流速采用6档：v1=0.5m/s，v2=0.4m/s，v3=0.35m/s，v4=0.3m/s，v5=0.25m/s，v6=0.2m/s絮凝反应时间T=20min，在冬天则延长至30min。池内平均水深H1=2.4m；墙超高H2=0.3m，，则池高位2.7m，池数n=2.图3.1折板絮凝池结构图3.2.1.4设计计算总容积：W=QT=（4372/60）*20=1458.33m³设计为两个池子，每个池子所占的面积为：F'=絮凝池和沉淀池相连，所以池子的宽度B应和沉淀池相同，则B=12.5m。池子的长度：L=隔板间距分为6段，各廊道流速定为:v1=0.5m/s,v2=0.4m/s,v3=0.35m/s,v4=0.3m/s,v5=0.25m/s,v6=0.2m/saaaaaa各段廊道数设计为四条,若廊道数量为二十四条,水流的旋转次数亦为二十三次,则池子的长:L’=4*(a1+a2+a3+a4+a5+a6)=4*(0.7+0.9+1.0+1.2+1.45+1.8)=28.2m隔板厚度若按0.2m计算，那么池子的总长L即为28.2+0.2*（24-1）=32.8m。表3.2廊道宽度和流速列表:根据廊道中的不同水流分为六阶段,依次表示水头损失。第一段水头损失：水力半径：R选取壁槽粗糙系数n=0.013，y1则流速系数:第一廊道长度：l1=4*12.4=35.6m第一段水流转弯次数：S1=4隔板絮凝池转弯处的过水断面面积取廊道断面面积的1.2倍，则转弯处的速度为廊道速度除以1.2即:v则絮凝池第一段的水头损失为：h1表3.3各段水头损失计算表H总=0.288G的值计算过程在下面:G=γh60×μ×T=1000×0.28860×1.029×1其中代表了水的密度，取1000kg/m3代表了水运动粘度，单位是kg·s/m2GT=48.6×20×60=58366这个值是处在10000和100000之间的，所以是符合设计要求的接下来是计算池底坡度的过程：i=h/l=0.288/32.8=0.94%3.3沉淀3.3.1斜管沉淀池设计原则在设计沉淀池时,应当遵循以下设计原则:斜管的截面形式一般可采用山形或蜂窝形六角形,而体径及边距的比值一般取在之间。倾斜钢管的直径一般取在范围内,具体数字可通过有关水力计算的结果或根据所使用倾斜钢管的材料来判断。斜管的水平倾斜角通常采用。清水区一般设在斜管上,其标高一般都不低于,适当的清水区标高可以增加出水的均匀量,减少对日照的负面影响,并且减少藻类生长所引起的负面影响。布水区一般设在倾斜管道下方,其标高一般不小于地面,在罐入水时必须做好为整流电路配水的相应保护措施,以便使布水充分均匀,一般也可使用烤架或穿孔花墙等方式来完成为整流电路的配水。工程设计时,必须按照沉泥量、沉泥浓缩程度以及所选择的排泥方法等要求,来决定积泥区的高程,排泥方法可采用穿孔排泥板或机械排泥等。(二)沉淀池的设计1.设计水量斜管沉淀池的设计流速为:Q=aQT=1.22m³/s本设计中共设二组斜管沉淀罐,其每组沉淀罐的总流量均为:0.61m³/s2.沉淀池池体尺寸计算(1)沉淀池设计参数选取本工程设计中,斜管沉淀池的有关工程设计基本参数的取值如下表:颗粒的沉降速度:;清水区内的上升流速:v=2.4mm/s;本设计为塑料片热压六边形蜂窝管,管壁较厚,蜂窝管的切圆的孔径为,倾斜管的安装倾斜角为30°。(2)清水区计算清水区的面积为:A=Q/V=255.6㎡其中,若斜管结构所占用的空间比例为,则清水区需要的实际建筑面积约为263.2㎡故本设计中取清液区的总建筑面积约为270m为确保配水的平衡,斜管区可选择为如下平面尺寸:B×L=27x10,入水沿27m长边布置

(3)斜管长度本设计中过渡区取了280mm,亦即斜管的全长为,在本设计中取斜管总长为1000mm3.进水、出水和排泥设备沉淀罐的进水水质端设计了穿孔花墙来实现给整流电路配水,并通过穿孔管来实现排泥,集水管理系统中也使用了穿孔管。(1)进水区设计沉淀池的进水端处设有穿孔花墙来供整流及配水用,孔内的体积:A2=Qv=0.610.15=4.03m2其中:A2——进水区孔口的总面积,m2v——进水区孔口流速,本设计中取0.15m/s每个孔眼的设计长度均取为×,每个孔眼的总体积均为0.01m²,孔眼的总数量为405,取水口位置处于斜管下,在沉淀区以上的地方本工程设计中,将进水墙沿沉淀池约二十七m长度的一边进行了布设,将孔眼均衡地布置于进水墙,并分为排。为避免进水时扰动池底的积泥,在池底的积泥面上方的区域内并不设有孔眼。(2)出水区计算沉降罐的出水端在布置上必须保证沿池宽的走向上均衡地集水,并尽可能吸收上部的澄清城市污水,并且尽量减少下部沉降污泥被扰动和卷起。充分考虑了上述斜管沉淀池的各种技术参数后,本设计中采用了穿孔管和集流量槽实现出水。(1)集水槽集水槽的总长度L=½(Q/q-B)=126.3m其中:——,通常可取在120~480m3/(mg∙d)之间,本设计中取为200m3/(mg∙d)[;——沉淀池的最大单池流量,本工程中为52500m3/d;——沉淀池宽,本设计中取10m。每条集水槽的长度设为15m,则集水槽的数量为n=126.3/10=13:每条集水槽的流量为q0=0.61/13=0.048m3/s:集水槽的宽度为:B=0.9·q·0.4=0.9×0.48×0.4=0.25每条集流量沟均汇水至出水总渠,总渠长约0.8m,平均水深系数为m。沉淀池的出流进到集流量槽内后,本工程便使用了锯齿三角堰作为主要出流方式。本设计若为堰上水头,则单个三角溢流堰的最大流速为:需要的三角溢流堰的数量为:n1=q·q1=0.048·0.00082≈60(2)穿孔管所需的孔口总面积:A3=f=βQμ2gh=1.3×0.61062×2×9.81×0.61=0.37m²其中:

H——所设孔眼中心线上淹没水头,本设计中的h=0.06m;β——超越系数,在1.2~1.5之间,本设计取1.3；μ——流量系数,本设计中取0.62Q——沉淀池的最大单池流速,本设计中为0.61m3/小时s采用的单孔直径为取d=30mm,则每孔建筑面积:所要求的孔眼数量是:n=fs=520本工程设计中沉淀池的出水区共设十三条集水槽,即在各话水槽上需要设置的孔眼数量n0=n6=5206≈88所以,原本设计中每条集水槽上可设有88个孔眼,但因为集水槽采用了双边进水的型式,所以实际上每边设有44个孔眼。4.排泥系统该方法使用了穿洞式排泥管,因本法所使用机具数量较少,耗水量少,且池底设计也较为简单。穿孔管排泥的方式为纵向布设,等距布孔,共设定了五根,其直径与沉淀池的尺寸一致L=27m。(1)取首末端积泥比ms=0.5,则查表所得Kw=0.72(2)穿孔管孔口直径d=30mm,孔口面积f0=0.0007075m2孔眼数目:m=Ls-1=270.4-1=66.5≈67其中:L——穿孔管长度,本设计中L=27m;s——孔距,本设计中取为0.4m;孔眼总面积A4:A4=w0=πd24=67×0.0007065m²=0.0473m2其中:d——穿孔管孔口径,本设计取d=30mm,孔口体积为w0=0.0007065m²穿孔管断面积:w=w·kw=0.0473·0.72=0.067m2其中:kw——本设计中取首末端积泥比ms=0.5,查表得到kw=0.72

表3.4污泥比和kw的关系穿孔管直径:D0=4wπ=0.29m采用了直径为300mm,口径为30mm的穿孔管,孔眼方向与垂直度线呈45°角,分二条路线交叉布设,阀门则采用排泥阀。3.4水力涡流反应器3.4.1水力涡流反应器示意图查阅资料可得水力涡流反应器示意图：图3.2水力涡流反应器示意图3.4.2水力涡流反应器设计参数①原水进口流速为：3～5m/s；②锥角为：30°~45°；③锥角处上升流速为：0.8～1.0mm/s；④出水管处的上升流速为：4～6mm/s；⑤涡流反应的时间一般在10～18min；⑥池底部立管高度不小于0.8m。3.4.3水力涡流反应器设计计算①设计流量Q=105000m3/d=1.22m3/s②设计采用10个池子，则圆柱部分的面积f1=Q/3.6v1n=1.22/6×10=20.3m2式中：v1——上部圆柱部分上升流速，本设计取6mm/s。③圆柱直径D1=(4f1/π)0.5=3.59m④圆锥底部的面积f2=Q/v2n=1.22/(0.7×10)=0.18m2式中：v2——进口流速，本设计取0.7m/s。⑤圆锥底部的直径D2=(4f2/π)0.5=0.33m⑥圆锥部高度H1=(D1-D2)/2×cotθ=(7.18-0.35)/2×cot45°=4.11m式中：θ——圆锥底部锥角，本设计取45°。⑦圆柱部分高度H2=D1/2=7.18/2=1.80m⑧每池容积式中：H3——池底部立管高度，取0.8m。⑨反应时间T=Wn/60q=267.85×10/2.43×60=18.4min，近似符合要求。⑩水头损失h=h0(H1+H2+H3)+v2/g=0.03×(7.18+3.59+0.8)+0.72/9.8=0.40m式中：h0——池中每米的工作高度水头损失，本设计取0.03m；取进水流速为v3=1m/s，进水管径D1=(4Q/v1πn)0.5=0.56m，故本设计取管径为350mm。取出水流速为v4=0.7m/s，出水管径D2=(4Q/v4πn)0.5=0.66m，故本设计取管径400mm。3.5过滤由于滤料层含污容积较大,流出水质较好,滤波期限也较长,滤波速率较高。使用空气-水流的共同反冲,清洗耗水量较小,冲刷效果好。也易于进行自动过滤和清洗。滤速一般在在7~20m/h范围内选用。表3.5V型滤池冲洗强度冲洗类型气冲冲洗强度（L/(m2s)）14~17冲洗历时（min）4气冲+水冲（14~17）气+（4）水4水冲42表面扫洗1.4~2.0开始至结束3.5.1设计标准要求1）滤池的分格数n≥2。2)V式滤池,过滤时的平均水头损失最宜在2.0m~2.5m,且滤池表面上的平均水深也不宜低于1.2m。3)V式滤池处理二侧进水槽的,槽底配水孔内与中央排水沟边缘之间的水位间距宜在3.5m之内,不得大于5m。表面扫洗时配水孔的纵向主轴应该处于同一水准。4)V型进水槽斜面与池壁的倾斜度一般为45°~50°。5)V型滤池,应使用长柄滤头的配气、配水控制系统。3.5.2设计参数设计4组滤池，每组滤池设计水量Q=26250m³/d,设计滤速ν为10m/h，过滤周期48h。滤层水头损失：冲洗前的滤层水头损失采用2.0m滤池采用单层加厚均质石英砂滤料，粒径0.96-1.35mm，不均匀系数1.2-1.6。反冲洗时间t=10min；冲洗周期T=48h；反冲洗强度1.8L/(s.m²)。第一步气冲冲洗强度=15L/(s.m²)，气冲时间=4min第二步气、水同时反冲=15L/(s.m²)，=4L/(s.m²)，=4min第三步水冲强度=4L/(s.m²)，=2min3.5.3设计计算1)滤池工作时间T/=24—t24T=24—0.2×2)滤池总面积F=QvT'=10500010∗23.9QUOTEQv3)滤池的分格滤池底板用混凝土，单格宽B=5m,单格长L=11m,面积110㎡，共4座，每座面积110m²，总面积440m²。4)校核强制滤速v’v’=NVN−1=4∗104−1=13m/h,满足5)滤池高度的确定H=H1＋H2＋H3＋H4＋H5式中：据实际经验,当滤速约为8~12m/s时,洁净滤材层的水头损失值一般为30~50㎝,此估算值相较于实际经验量为低,取实际经验值的底限30㎝为洁净滤材层的最大过滤水头破坏。通常滤波时,使用长柄式滤头的总水头损失为δ0.22m,若忽视了其余水头损失因素,即在每次反冲后刚进行滤波时的总水头损失为H=0.52m3.6消毒本设计水厂为10万吨/天，属于中小型给水厂，供水管道比较长（最小运输距离八千米），宜采用以氯胺为主的消毒方式。3.6.1加氯量计算3.6.1.1投氯量QCl计算QCl=0.001aQ=0.001*1.5*4375=6.5625kg/h。3.6.1.2投氨量计算当我们在使用氯胺对从昆都仑水库取来的水进行消毒时候，非常需要注意的是，氯和氯胺投入到其中进行消毒时，需要的比例。根据经验来说呢，这个比例一般会取1:3~1:6，在本设计中决定取1:5。加氨量：QNH4=Qcl3.6.1.3储氯量G的计算假设药品可以储存一个月，G=30*24*6.5625=4725kg3.6.1.4储氨量G’的计算假设药品可以储存一个月，G’=30*24*1.3125=945kg3.6.2加氯设备本设计采用10kgMB-Ⅱ水射型加氯机两台，一用一备，加氯量为10kg/h左右，尺寸L115.27−86.46=28.81mB1500×0.0028=4.2mH=700mm*1000mm*300mm，水射器进水压力>2.5kg/cm图3.3加氯系统示意图3.6.3加氯间与仓库设计3.6.3.1设计要求加氯间、加氨间和氯库、氨库,宜安排在水厂内最小频率方向的上风向。2）加氯间、氯库内温度控制在40℃以下，并且应设每小时换气8~12次的通风系统。3）氯和氨的投加系统不能采用铜制质材料，否则已造成铜的腐蚀。本水厂位置西北风较多，加氯（氨）间和氯（氨）库应尽量设置在东边或者南边。3.6.3.2设计计算为了方便管理，加氯间和氯库合建，具体设计尺寸为L*B*H=6*6*4m.加氨间和氨库合建，面积设计尺寸为L*B=5*5*4m3.7清水池3.7.1清水池设计3.7.1.1平面尺寸调节容积：V=K∗Q=0.1∗150000=15000m³式中：K—经验系数，一般采用10％至20％，本设计取10％；Q—设计供水量根据经验，消防用水量和水厂自用水以及安全储量根据经验按最用水量的占比计算。本设计占比系数Kb取10％。所以清水池的总容积为V总=V+Q∗10％=30000m³采用矩形清水池四座，有效水深H=6m，那么每座清水池面积：F=V总4H=1250m³，取B超高取0.5m，那么清水池高度为6.5m。清水池尺寸为36m*36m*6.5m。清水池池顶设在地面，同时为了保温，清水池池顶覆土1m。3.7.1.2管道系统（1）进水管设计清水池进水管管径D1：D1=式中：D1为进水管的直径，单位是mv所代表的是流速，是进水管内的所有液体的，单位是m/s，跟据以往的设计经验，一般情况下是0.7~1.0m/s，0.9m/s为本设计选取的值。代入数值：D1=D=0.77米，因此取管径为800mm的钢管，作为本设计中，清水池进水管采用的直径的钢管。进水管设置高度一般在清水池水位变化大约三分之一有效水深处，本设计管路距离池子底部2.7m处。(2)溢流管设计外溢管理也是保障清水池安全工作的重要具体措施,当进水量比出水量还大且清水池的水量超过规定程度的时,剩余的污水经由溢流管溢出。为保持溢流道畅通,外溢管的口径要和内进水管口径一致即可,选择直径为800mm的管道。3.7.1.3清水池布置要求(1)集水坑每个或每个清水池都设计为一个集水洼处,集水坑口通常比池子低约1m,并从此导出了清水池的出水管道和放空中交通管理。(2)导流墙导流墙可以提高水体流动性,促进新旧水体混合,提高氯和水体的混合,提高消毒效果。导流墙在池子下部每隔10m安设一座,真空腔流孔规格为400mm*400mm。(3)通风管与外界大气联通,便于进出水,同时保持清水池内空气的流通。每个清水池顶部均设有通风管八个,孔径均为200mm。(4)水位尺采用标杆水位尺来了解清水池内蓄水情况,即使对水量的变化作出回应。(5)人孔人孔是人和池内设施出入池的管道,各个清游泳池都有二个长度均为的圆型人孔,1m设有于容易泛滥成灾管和出管道的附近,便于管道检修。第四章输配水工程的设计与计算4.1取水泵房的设计本净水厂设计的一级泵站为半地下泵站。4.1.1一泵房的平面形状泵室的平面造型主要有圆形、矩形、椭圆形、半圆形等。矩形便于安装泵、管道的起吊等设备,而椭圆则相反。但是圆形受力情况较好,当泵房的尺寸很大,其土建工程造价较长方形泵房大。在设计自动化泵设备、管道和附属设施时,既要符合运行、保养和发展需要,也要尽可能减少泵房的体积。所以,将泵房的平面造型为矩形。4.1.2水泵的选择水泵的流量Q=105000m3/d=1.22m/s。水泵的扬程H=HST+hs+hd+h。式中：H——泵站的扬程(m)；HST——静扬程，采用净水构筑物进口水面标高与吸水井最枯水位差(m)；hs——吸水和压水管路的静扬程(m)，本设计取2m；hd——输水管路水头损失(m)；h——安全水头，本设计取2m。静扬程HST=净水构筑物进水面标高-吸水井最枯水位差=63.7-22.4=41.3m。输水管路的水头损失hd取2m。则泵站的扬程H=41.3+2+2+2=47.3m。综上，一本站的流量为1.223/s，扬程为47.3m，根据流量和扬程选取水泵。查阅资料选用四台500S35型单级离心清水泵（三用一备）。4.1.3水泵管路特性曲线符合以下方程：根据之前的计算，流量取时，扬程为，此时对应的吸水和压水管总水头损失为：则管路的阻力系数为：水泵的静扬程为：故本设计中，管路特性曲线的方程为：选定500S35型单级离心清水泵三台并联工作供水。4.2调节构筑物的设计根据同类水厂的运行经验，本设计中配水井停留混合时间取1.5min。配水井容积为：V=Q取配水井高度为4.8m，超高为0.3m，井体设计为圆形。配水井表面积为：S=V4.3二泵站的设计4.3.1二级泵站流量请看下面这张，用水量变化图：图4.1用水量变化曲线图二级泵站流量按最高日最高时流量计算：Q式中Kh表示的是每个小时的变化系数Qd表示的则是日设计用水量的最高值其中：K则最高日最高时设计用水量为：Q4.3.2二级泵站扬程管网用水量最大时水头损失取15m，管网要求的服务水头为30m。所以二级泵站的设计扬程：H=15+30=45m4.3.3水泵的选择查阅资料选用500S35型单级离心清水泵三台并联工作供水符合以下方程：通过计算我们可以发现，当设计中取时，设计计算的扬程就是，此时对应的吸水和压水管总水头损失为：则管路的阻力系数为：水泵的静扬程为：所以我们可以得到，本设计的特性方程选定500S35型单级离心清水泵三台并联工作供水。4.3.4二级泵房的设计设计参考一级泵房的设计，确定尺寸为L*B*H=40m*10m*12m第五章水厂总体设计第五章水厂总体设计5.1水厂总体设计根据《给排水设计手册》的第三册-城市给水水厂和《工业企业总平面图设计规范》,总体布局主要合理组合和布局水厂内部的不同结构,以适应工艺、作业联系、生管或者水物料搬运等的需要而布局。我们设计的原则就是，不仅要考虑合理性，还要考虑水厂以后的发展。5.1.1水厂组成首先在设计之前，我们要明确，一个给水厂最基础的组成部分有哪些？请看以下四点：①生产功能建构物和设备②辅助设备及辅助生活设施③各类管线④其它设施工厂街道的绿化布置照明围墙大门等。5.2平面布置平面布置的主要内容有:各类建筑物的水平位置,各类管道阀门管件的布设,排水管渠检查井的布设,以及街道墙体绿化供电线的布设。5.2.1平面布置原则在自来水厂的主体结构的流程布局确定之后,即完成整个自来水厂的总体平面设计,将所有产品与辅助设备加以综合布局,布置时应注意以下要点。1.按照集中布置的基本原则，划分时应该按照不同的功能划分不同的区域。2.要把每个净水构筑的材料质量和施工质量放在第一位，保证好水厂建造完成之后，能够高质量加入使用。3.考虑各个净水构筑物之间的关系，设计时注意配合。4.要做到根据不同的地方，不同的情况,来选择施工情况，并且注意节约用地5.2.2水厂附属构筑物的平面布置水厂平面布置一览见下表：表5.1净水厂主要构筑物平面布置一览表5.3水厂的高程布置由于净水建筑物高度,受流程制约各建筑物间的高度差应该严格按流程计算确定。附属建筑和生活服务设施应按照具体场地要求作灵活布局,并应保证总体的协调性。在处理流程中,各结构内部水为重力水流。两个构件之间的水面高度差为流程中的最大水头损失,若涉及构件本身或连接管道测量设备等的水头损失时,应经过测算确认或预留空间。同时,结构的高度布置又和厂址的地形地质条件以及所选择的构造型式相关,当地势上有自然斜坡时有利高度布置;在地势较平缓时,高度布置不但要防止清水池埋于地底,太深时还要防止絮凝沉淀池;而在地面就读位较高处,尤其是在地质不良且地下水位高时,由于水厂地势平缓且地质较好,因此地下水位也较高,所以池体不应埋太深。5.3.1生产管线水厂的生产管线主要包括以下几种：5.3.1.1给水管线(1)原水管道:指入沉淀池之前的管道,通常为二根,连接方式须充分考虑远期的协调以及检修时间对生产工作的影响。原管道可选用钢、球墨或铸铁管,因阀门、配件、短管等较多,故较少选用钢筋砼原管道。(2)沉降水管道由沉淀罐至滤池的沉降水管道主要有二种布设方法:一是架空线路,好处是水头损失较小,道路也可用作行人道路。一为掩埋式,不危害池间通过沉降水管道时的流速,并充分考虑沉淀罐长期超负荷工作的可能性,如对部分沉淀罐维护增加了其他沉淀罐的工作荷载。(3)清水管道:注意地下雨面和污水的渗入情况,在有二个以上的清水池中的清水池间往往的连接管路因为在池底联通,而埋设得比较深,且阀门设置麻烦,因此有采用虹吸管道在池顶进行联通的。而二级泵房结构,则尽可能采用在吸井中以减少与清池间的联系。5.3.1.2排水管线中小型自来水厂除生活污水独自形成一个体系外,其余的一般并为一个体系。大中型水厂则一般采用分别排出,但由于雨水系统可利用地形,因此填筒较浅。而生产废水则通常填筒较深,对排出时间也要有一定要求。5.3.1.3加药管线加矾、加氯、加氨管道,通常作成浅沟敷设,上做盖板,以避免锈蚀。加药线路的管材通常使用塑料管,以防腐。5.3.2管内流速、水头损失及流程标高计算5.3.2.1管内流速及水头损失①连接管中允许流速和部分水头损失具体内容可以看下面的表格，均有标注：表5.2连接管中允许流速和水头损失5.3.2.2净水构筑物的水头损失具体内容可以看下面的表格，均有标注：表5.3净水构筑物水头损失5.3.2.3管道及构筑物的水头损失具体内容可以看下面的表格，均有标注：表5.4连接管中的流速与水头损失管道及构筑物名称配水井配水井至絮凝池絮凝池絮凝池至沉淀池沉淀池水头损失（m）0.30.20.30.2管道及构筑物名称沉淀池至滤池滤池滤池至清水池清水池至吸水井水头损失（m）0.43.450.40.25.3.2.4各构筑物标高具体内容可以看下面的表格，均有标注：表5.5各构筑物计算标高构筑物名称水面标高（m）池底标高（m）配水井255.5250.9絮凝池254.3252.5沉淀池254.3249.5V型滤池255251.2清水池253247吸水井255252.66查的资料可知厂址当地标高为为253.5m，规定厂址地面标高为±0.00，则各构筑物标高见下表。表5.6各构筑物相对标高第六章给水工程概算与成本分析第六章给水工程概算与成本分析6.1工程预算参考《给水排水设计手册》第10册《技术经济》P174-254“给水构筑物分项指标（表3-29）”，本水厂处理水量为Q=100000m3/d，查表得各构筑物的造价按单位体积水量估算如下：表6.1净水构筑物造价估算通过计算和整合，得到总造价为大约1亿元，这里取1亿元。表6.2附属构筑物造价估算通过计算，最终造价为大约500万元，这里取500万元。因此，我们大概可以算出基本的成本是一千零五十万元，计算结果是1×108+5×106=1.05×108元，将总成本除以总的用水吨数=1.05×108/150000，算出每一吨水的成本基本为700元。6.2制水成本6.2.1水资源费按照相关部门的规定，计算水资源费，公式为E1=365k1·E·k2代入数据得365×1.05×0.61×5×10000=1533.0万元式中:Q为日供水量的最大值,m3/dk1是自用水系数k2是用水变化系数e——原水价格,元/m3,本设计取0.6

6.2.2动力费以各级泵电动机的总用电为主要考虑标准,而厂内各供电设施则按增加的百分之五考虑。E2=365×1.05×50×0.8×.75×1.5×10000=154万元式中:H——总扬程d——电力价格，本设计取0.86.2.3工资福利费E3=AN=100000×60=600万元式中:A表示的是