上海城市给水工程优秀设计图纸附余设计说明

【设计总说明】本设计对该市的用水、供水现状进行了调查，了解了该市的人口、地形及工业企业分布情况。根据当地地形气候等条件，选择B市北面一条自西向东流淌的河流作为该市的取水水源，以保证稳定有效的取水。并通过分析原水水质，并结合当地其他水厂净水工艺处理经验，探究取水构筑物形式和净水工艺流程并对所采用的每一个构筑物进行了仔细的计算和校核；对不同的给水管网方案进行经济技术比较，权衡其经济可行性以及可操作性，选用最优方案作为B市的给水管网系统，。（1）设计背景B市为二类城市，分为三个区：一区有人口10万，平均楼层高度为6层；二区有人口35万，平均楼层高度为7层；三区有人口20万，平均楼层高度有8层。B市地势中间高，四周低，采用吴淞高程系，水厂所在地的绝对标高为+300.00m。B市共有两个企业，一个是化工厂，一个是电视机厂。化工厂的日产量是20000吨，单位产品用水量为0.7吨水/吨，电视机厂日产量2000台，单位产品用水量为4.5吨水/台。B市土壤种类为粘土，地下水位深9.0m，城市最高温度为42℃，最低温度为0℃，平均温度为20℃；主导风向为西北风。B市取水水源最大流量为10000m3/s，最小流量为6000m3/s。最大流速为8m/s，最高水位（1%）为297m，常水位为292m，最低水位为（97%）282m，取水点河床断面最低标高为296.0m，最低水位时河宽70m。该河流为输送木材的河流，通航河流。水源水质较好。所以净水厂采用常规处理工艺对水源水进行处理。（2）处理工艺简介B市用水量为21.3万吨/日，水源为城市北部的一条河流，主流近岸，地质条件较好，同时考虑到取水量大、安全性要求较高，故选择合建式岸边式取水构筑物。取水泵房包括进水室、吸水室和泵房三部分，土建一次建成。根据流量和扬程选择500S35型水泵五台，四用一备。折板絮凝池与平流式沉淀池合建，共三座。折板絮凝池分为三段：异波折板段、同波折板段及平行直板段，以使原水的到更好的絮凝效果。每座絮凝池长12.24m，宽17.15m。平流式沉淀池共设10根放空管，采用虹吸式刮泥机进行机械排泥；单座沉淀池长111.5m，宽17.15m。V型滤池由法国德利满公司在20世纪70年代发展的一种重力式快滤池，适用于大、中型水厂，现在V型滤池在中国的使用广泛。其属于等水位等速过滤；采用均质滤料，滤层厚度比普通快滤池厚，截污量也比普通快滤池大，故滤速较高，过滤周期长，出水效果好；冲洗采用空气、水反冲洗和表面扫洗，提高了冲洗效果并节约冲洗用水。本设计设滤池两座，每座滤池中滤池个数N=8，布置成对称双行排列，每个滤池分左右两格，每格宽3.5m，长10.0m，实际每个滤池过滤面积70.0m2。设计主要参数有：滤速8m/h，过滤周期24h，允许最大水头损失2.0m。本设计设置四座矩形钢筋混凝土清水池。根据管网计算得出清水池的调节容积为处理水量的12.07%，即为24480m3。清水池总容积为37580m3。单座清水池体积为37580÷4=9395m3，设清水池有效水深4.40m，则单格清水池占地面积为2136m2，尺寸设为B×L=39.6m×54m，则实际面积为2139m2，实际水深为4.40m。水厂采用液氯消毒，滤后水加氯量为1.0mg/L。氯与水接触时间不小于30min。加氯点在清水池前。二级泵房前设5.8m×41.8m的吸水井一座，泵房土建一次建成。本设计用水量时变化系数为1.27。B市的给水管网采用并联分压式给水管网系统，所以二级泵房有高压泵五台，四用一备；低压泵三台，两用一备。每台高压泵流量为630.66L/s，扬程为69.82m，用水高峰期全部开启，用水低峰期可以减少开启的台数来进行调节；每台低压泵流量为229.34L/s，扬程为52.44m。（3）预期效果由于在设计前对该市的水量和原水水质进行了详细的调查，并有相近水厂作为参照，从原水水质及本次设计的工艺上分析，水厂能够较好地满足当地居民对水质水量的要求。【关键词】常规水处理工艺；折板絮凝池；平流式沉淀池；V型滤池；氯消毒GraduationDesignofCityB’sWaterSupplyProjectWater&WastewaterEngineeringChunfangWangTeacherShuiliYu【GeneralInformationDesign】AccordingtothesurveywiththewatersupplystatusofcityB,wegraspthecity’spopulation,topographyanddistributionofindustrialenterprises.Accordingtothelocalterrainandclimateconditions,weselectariverinthenorthofcityBflowingfromwesttoeastasthewatersources.Byanalyzingtherawwaterqualityandcombiningwithotherwaterplants’waterpurificationprocess,wechoosethebestwaterpurificationformsandstructuresandchoosethebestsolutionasthewatersupplynetworkofcityB.（1）backgroundofthedesignAsasecond-classcity,cityBisdividedintothreezones.Zoneonehasapopulationof100,000andtheaveragefloorheightis6layers;Zonetwohasapopulationof350,000andtheaveragefloorheightis7layers;Zonethreehasapopulationof200,000andtheaveragefloorheightis8layers.CityBhastwocompanies,oneischemicalplantandanotherisaTVfactory.Thedailyoutputofthechemicalplantis20,000tonsandtheTVfactoryis2000units.Thelargestflowofthesourcewateris10,000m3/sandtheminimumflowoftheriveris6,000m3/s.Themaximumflowrateis8m/s,.Thehighestlevel(1%)is297.00m.Theaverageleveloftheriveris292.00mandthelowestlevelis282.00m.（2）IntroductionofthewatertreatmentprocessTakingtheexperienceofotherwaterplantsandwaterconditionintoconsideration,thetypicalwatertreatmentprocess–coagulation,sedimentation,filtration,disinfection-canpurifytherowwatertotheSanitaryStandardforDrinkingWaterQuality.Therawwaterispumpedbyfirst-stagepumphousetothefoldedplateflocculator.Theflocculatorcanformtheflocs.WeselecttheadvectionsedimentationtanksandV-shapedfiltertopurifythewater.（3）TheexpectedresultsWecarriedoutadetailedinvestigationofrawwaterqualitybeforethedesign.SowecanpurifytherowwatertotheSanitaryStandardforDrinkingWaterQuality.【Keywords】conventionalwatertreatmentprocesses;foldedplateflocculator;advectionsedimentationtanks;V-shapedFiltration;DisinfectionwithChlorine目录HYPERLINK1设计任务及要求 7HYPERLINK2设计说明 8HYPERLINK2.1设计概况 8HYPERLINK2.1.1城市概况 8HYPERLINK2.1.2自然概况 8HYPERLINK2.1.3给水水源概况 8HYPERLINK2.2设计方案 8HYPERLINK2.2.1取水构筑物 9HYPERLINK2.2.2输水管道 10HYPERLINK2.2.3混凝 10HYPERLINK2.2.4沉淀 11HYPERLINK2.2.5过滤 11HYPERLINK2.2.6消毒 12HYPERLINK2.2.7处理工艺流程图 12HYPERLINK3净水厂设计计算 13HYPERLINK3.1取水泵房设计计算 13HYPERLINK3.1.1进水室设计计算 14HYPERLINK3.1.2格网设计计算 15HYPERLINK3.1.3其它计算与设备选型 16HYPERLINK3.1.4水泵设计计算 17HYPERLINK3.1.5真空泵和排水泵设计计算 20HYPERLINK3.1.6泵房平面布置 21HYPERLINK3.1.7高程布置 23HYPERLINK3.2反应沉淀池设计计算 27HYPERLINK3.2.1混合设计计算 27HYPERLINK3.2.2折板絮凝池设计计算 27HYPERLINK3.2.3平流式沉淀池设计计算 32HYPERLINK3.3V型滤池设计计算 36HYPERLINK3.3.1滤池设计参数 37HYPERLINK3.3.2滤池分格及平面尺寸计算 37HYPERLINK3.3.3滤池进水及布水系统 38HYPERLINK3.3.4V形槽设计计算 40HYPERLINK3.3.5滤池深度计算 40HYPERLINK3.3.6水封井设计计算 41HYPERLINK3.3.7配气配水系统设计计算 42HYPERLINK3.3.8冲洗水泵设计计算 44HYPERLINK3.3.9鼓风机设计计算 48HYPERLINK3.3.10中央排水渠设计计算 50HYPERLINK3.3.11清水总渠设计计算 50HYPERLINK3.3.12排水总渠设计计算 50HYPERLINK3.4清水池设计计算 50HYPERLINK3.4.1容量计算 50HYPERLINK3.4.2尺寸计算 51HYPERLINK3.4.3清水池配管布置 51HYPERLINK3.4.4清水池各部分标高 52HYPERLINK3.5二级泵房 52HYPERLINK3.5.1水泵选型 52HYPERLINK3.5.2水泵基础计算 54HYPERLINK3.5.3吸水管、出水管计算 55HYPERLINK3.5.4真空泵设计计算 56HYPERLINK3.5.5排水泵设计计算 57HYPERLINK3.5.6泵房平面布置 57HYPERLINK3.5.7吸水井布置 58HYPERLINK3.5.8其它布置要点 60HYPERLINK3.5.9平面尺寸确定 60HYPERLINK3.5.10高程确定 60HYPERLINK3.6加药间 62HYPERLINK3.6.1药剂选择与投药量 62HYPERLINK3.6.2药剂投加系统 63HYPERLINK3.6.3其它布置要求 65HYPERLINK3.7加氯间 65HYPERLINK3.7.1液氯消毒原理 65HYPERLINK3.7.2加氯量 65HYPERLINK3.7.3加氯设备 66HYPERLINK3.7.4其它布置要点 66HYPERLINK3.8平面布置图 66HYPERLINK3.8.1平面布置原则 66HYPERLINK3.8.2水厂道路布置 67HYPERLINK3.8.3水厂构筑物布置形式 67HYPERLINK3.8.4水厂附属构筑物布置 68HYPERLINK3.8.5生产管线布置 69HYPERLINK3.8.6管线埋深 70HYPERLINK3.9高程布置图 70HYPERLINK3.9.1各构筑物之间的连接管道的水头损失 70HYPERLINK3.9.2净水构筑物的水头损失 72HYPERLINK3.9.3各构筑物标高的计算 72HYPERLINK4给水管网设计一方案 73HYPERLINK4.1管网定线 73HYPERLINK4.2居民区给水管网系统设计计算 74HYPERLINK4.2.1水厂设计规模 74HYPERLINK4.2.2居民区用水规律 76HYPERLINK4.2.3是否设置水塔的讨论 76HYPERLINK4.2.4清水池有效容积的计算 78HYPERLINK4.2.5管网系统计算 79HYPERLINK4.3工业区给水管网系统设计计算 96HYPERLINK4.3.1水厂二设计规模 96HYPERLINK4.3.2工业区管网设计计算 96HYPERLINK5给水管网设计二方案 100HYPERLINK5.1管网定线 100HYPERLINK5.2居民区给水管网系统设计计算 100HYPERLINK5.3工业区给水管网系统设计计算 118HYPERLINK6管网设计方案比较 119HYPERLINK6.1方案一给水工程造价 119HYPERLINK6.1.1管道造价 119HYPERLINK6.1.2取水工程造价 120HYPERLINK6.1.3净水工程造价 120HYPERLINK6.1.4清水池造价 120HYPERLINK6.1.5二级泵房造价 120HYPERLINK6.1.6建筑直接费 120HYPERLINK6.1.7建筑间接费 120HYPERLINK6.1.8建筑工程总造价 120HYPERLINK6.1.9常年运转费 120HYPERLINK6.1.10制水成本 121HYPERLINK6.2方案二给水工程造价 121HYPERLINK6.2.1管道造价 121HYPERLINK6.2.2取水工程造价 122HYPERLINK6.2.3净水工程造价 122HYPERLINK6.2.4清水池造价 122HYPERLINK6.2.5二级泵房造价 122HYPERLINK6.2.6建筑直接费 122HYPERLINK6.2.7建筑间接费 123HYPERLINK6.2.8建筑工程总造价 123HYPERLINK6.2.9常年运转费 123HYPERLINK6.2.10制水成本 123HYPERLINK6.3管网方案最终确定 123HYPERLINK参考文献 1241设计任务及要求完成B市给水工程设计。B市为二类城市，分为三个区：一区有人口10万，平均楼层高度为6层；二区有人口35万，平均楼层高度为7层；三区有人口20万，平均楼层高度有8层。B市地势中间高，四周低，采用吴淞高程系，水厂所在地的绝对标高为+300.00m（采用吴淞高程系）。B市共有两个企业，一个是化工厂，一个是电视机厂。化工厂的日产量是20000吨，单位产品用水量为0.7吨水/吨，电视机厂日产量2000台，单位产品用水量为4.5吨水/台。B市取水水源为北部一条自西向东流淌的河流，最大流量为10000m3/s，最小流量为6000m3/s。最大流速为8m/s，最高水位（1%）为297m，常水位为292m，最低水位为（97%）282m，取水点河床断面最低标高为296.0m，最低水位时河宽70m。该河流为输送木材的河流，通航河流。水源水质较好。所以净水厂采用常规处理工艺对水源水进行处理。水厂设计规模：202819吨/日；要求出水水质：达到生活饮用水水质标准；给水管网系统：采用并联分压给水管网系统，二泵房的高压泵给高压区供水；低压泵给低压区供水。设计的内容是对B市进行净水厂设计以及给水管网设计，包括1、水厂工艺流程的选择，包括取水泵站、反应沉淀池、滤池、清水池、二级泵站、加药系统的设计计算2、拟定两套给水管网系统方案并对其进行经济技术比较，最终选择一套最优方案3、完成相应单体构筑物的工艺设计图，水厂的总平面布置及高程布置图、给水管网最高时工况图、管网纵剖面图。设计完成主要成果有：（1）完成主要单体构筑物施工图（包括取水泵站或二级泵站、折板絮凝池与平流式沉淀池（合建）、V型滤池、清水池等），水厂总平面布置图及高程图，给水管网最高时工况图，管网纵剖面图共计合2#图纸16张以上，其中2张手画；（2）设计说明书一份（不少于15000字，并写出不少于300个英文单词的摘要）；（3）英文资料翻译（不少于2万英文字符或译出5000个汉字以上的专业文献或者相关技术资料）。2设计说明2.1设计概况2.1.1城市概况本设计为B市给水工程设计，包含B市净水厂及供水管网设计。B市为二类城市，共分为三个区：一区人口数为10万人，房屋的平均层数为6层；二区人口数为35万人，房屋的平均层数为7层；三区人口数为20万人，房屋的平均层数为8层。B市地势中间高，四周低，绝对标高采用吴淞高程系，水厂所在地的绝对标高为+300.00m。B市共有两个企业：化工厂和电视机厂。化工厂的日产量为20000吨，单位产品用水量为0.7吨水/吨，共有2万名工人，分三班工作，其中热车间占70%；电视机厂日产量2000台，单位产品用水量为4.5吨水/台。2.1.2自然概况B市土壤种类为粘土，地下水位深度为9.0m，城市最高温度为42℃，最低温度为0℃，年平均温度为20℃；主导风向为西北风。2.1.3给水水源概况B市给水水源的最大流量为10000m3/s，最小流量为6000m3/s。最大流速为8m/s，最高水位（1%）为297.00m，常水位为292.00m，最低水位为（97%）282.00m，取水点河床断面最低标高为296.00m，最低水位时河宽70m。该河流为输送木材的河流，通航河流。水源水质较好。2.2设计方案结合该工程的设计背景来分析，净水厂的取水水源为B市北部自西向东流淌的河流，其水质标准达到国家地表水Ⅲ类水体标准。根据《地表水环境质量标准》，Ⅲ类水源水质主要适用于集中生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区。因此，该河流适合作为饮用水水源。由于原水水质良好，所以本设计只采用常规水处理工艺对原水进行处理便可以达到国家饮用水卫生标准，因此给水处理工艺流程选择为：混凝—沉淀—过滤—消毒。其各个过程中采取的构筑物分别为折板絮凝池，平流式沉淀池，V型滤池以及清水池。2.2.1取水构筑物本设计采用地表水作为取水水源，地表水的取水构筑物有多种形式。按水源分，有河流、湖泊、水库、海水取水构筑物；按取水构筑物的构造形式分，有固定式（岸边式、河床式、斗槽式）和活动式（浮船式、缆车式）两种。固定式取水构筑物主要有岸边式和河床式两种。岸边式取水构筑物是指直接从江河岸边取水的构筑物，是由进水间和泵房两部分组成，适用于江河岸边较陡，主流近岸，岸边有足够水深，水质和地质条件较好，水位变幅不大的情况。岸边式取水构筑物又分为合建式和分建式两种。合建式是进水间与泵房合建在一起设在岸边，优点是布局紧密，占地面积小，水泵吸水管路短，运行管理方便，适用于岸边地质条件较好时。分建式是当岸边地址条件较差，进水间不宜与泵房合建时采用。进水间设于岸边，泵房则设于岸内地质条件较好的地点，但不宜距离进水间太远，以免吸水管过长。河床式取水构筑物采用深入江河的进水管（其末端设有取水头部）来代替岸边式进水间的进水孔，因此，河床式取水构筑物是由泵房、进水间、进水管和取水头部组成的。适用于河床稳定，河岸较平坦，枯水期主流离岸较远，岸边水深不够或水质不好，而河中又有足够水深或较好水质时采用。斗槽式取水构筑物是指在岸边或河床式取水构筑物之前设置“斗槽”进水的构筑物。斗槽是在河流岸边用堤坝围成的，或者在岸内开挖的进水槽，目的在于减少泥沙和冰凌进入取水口，适用于河流含沙量较大，冰絮较严重，取水量大，地形条件合适时采用。移动式取水构筑物主要有浮船式和缆车式两种，在水源水位变幅大，供水要求急和取水量不大并且建造固定式取水构筑物有困难时，可考虑采用移动式取水构筑物。本设计从江河中取水，根据其水文地质条件，由于其河岸坡度较陡，主流靠近河岸，岸边水深较深，同时，地质条件较好，具有岩石基础，所以采取岸边合建式取水构筑物。并且底板呈阶梯式布置，这种布置可以充分利用水泵吸水高度以减小泵房的深度，从而减少挖土方量，有利于施工和降低造价。考虑到主流近岸，取水构筑物采用进水孔进水，经由格栅，格网之后进入吸水井，再由一级泵房输送到水处理构筑物。取水泵房内水泵流量按照B市最高日平均时用水量加水厂自用水量设计。选取5台500S35型水泵，四用一备。泵房形状采用矩形设计，一次性完工。由于采用的离心泵启动时需要水灌满水泵，所以需要设置相应的真空充水设备。2.2.2输水管道为了保证供水的安全性，输水管一般布置两条。B市最高日平均时用水量为20.2819万吨/天，考虑到自用水量，取自用水量系数为0.05，则水厂处理水量为21.3万吨/天，即Q=2.47m3/s。则每根输水管内流量为1.235m3/s，取输水管管径为DN1000，则输水管流速为：v===1.5m/s(2-1)2.2.3混凝混凝过程可分为两个步骤：混合与絮凝。（1)混合混合是原水与混凝剂进行充分混合的工艺过程，要求在加药后迅速完成。混合方式有水泵混合、管式混合和机械搅拌混合。水泵混合是一种很好的混合方式，它将药剂投加到水泵的吸水管或吸水喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转以达到快速混合的目的，无需另建混合设施或构筑物，设备最为简单，所需能量由水泵提供，不必另外增加能源。但是经水泵混合后的水流不宜长距离输送，所以适用于取水泵房靠近絮凝构筑物较近的水厂，两者间距不宜大于150米，本设计中两者距离为200米，则不宜使用水泵混合方式。管式混合包括孔板式、文氏管式混合器混合、扩散混合器混合以及静态混合器混合。设备简单，不占地，但是当流量减小时可能在管中反应沉淀，适用于流量变化不大的水厂。一般的管道混合效果较差，采用静态混合器效果较好，但是水头损失较大。机械搅拌混合，效果较好，水头损失小，但需耗动能且管理维护较复杂适用于各种规模的水厂。综合以上比较分析，本设计中泵房距离絮凝池大于150米且流量变化不大，再从经济的角度出发，机械混合需要的构筑物太多，所以本设计选择静态混合器混合方式。此方法不需要另外建造混合池，设备的构造也很简单，而且其混合的效果不错，水量变化的问题只需要控制好一级泵房的出水即可解决。（2)絮凝絮凝是原水与药剂混合后，通过絮凝设备形成密实的絮凝体。絮凝池的形式较多，概括起来分为两种：水力搅拌式和机械搅拌式，主要有隔板絮凝池、折板絮凝池、机械絮凝池以及网格（栅条）絮凝池。隔板絮凝池常用于大中型水厂，构造简单管理方便。但流量变化大者絮凝效果不稳定，与折板及格网絮凝池相比，水流条件不甚理想，能量消耗中无效部分比例较大，所以絮凝时间长，池子容积较大。并且隔板絮凝池中水流要做90度甚至180度转弯，在转折处絮粒容易破碎。折板絮凝池在现在的工程实践中广泛应用。它利用水流在同波折板间的曲折流动以及异波折板间缩放流动且连续不断，以致形成众多小涡旋从而提高了颗粒碰撞絮凝效果，水流条件大大改善反应时间短，池子的容积较小。但是折板絮凝池板距较小，安装维修较困难，折板费用较高。机械絮凝池反应效果好，水头损失小，能够随着水质、水量的变化随时改变转速以保证絮凝效果，适用于任何规模的水厂，但是需要机械设备并且增加了机械维修工作。格网（栅条）絮凝池设计成多格竖井回流式，每个竖井安装若干层网格或栅条。网格絮凝池效果较好，水头损失小，絮凝时间短。不过，根据已建的网格和栅条絮凝池运行经验，还存在末端池底积泥现象，少数水厂发现网格上滋生藻类、堵塞网眼的现象，网格絮凝池还在不断地发展完善当中。综合以上上分析比较，本设计水量、水质变化不大，且从经济方面考虑选择折板絮凝池。2.2.4沉淀目前国内常用的沉淀池有平流式沉淀池、斜管（板）沉淀池等。平流式沉淀池应用很广，特别是在城市水厂中常被采用。它造价低、操作管理方便，施工简单；对原水浊度适应较强，处理效果稳定；当机械排泥时效果较好。但是，池子占地面积较大，停留时间长，且使用机械排泥时需要维护设备。斜管（板）沉淀池属于浅池沉淀，基于增大沉淀面积，减少单位面积的产水量来提高杂质去除率，所以池体小、占地少。缺点是对原水浊度适应性较差，设置机械排泥时维护管理较平流式沉淀池麻烦。综合以上分析总结，本设计处理水量较大，地势平坦，机械排泥，所以采用平流式沉淀池。综合2.2.3和2.2.4所述，混凝、沉淀过程处理效果最优的组合是：静态混合器+折板反应池+平流式沉淀池，其中折板反应池和平流式沉淀池合建。2.2.5过滤水中悬浮颗粒经过具有孔隙的戒指或滤网被截留分离出来的过程称为过滤，在自来水处理中，过滤是保证饮用水卫生安全的主要措施。滤池的形式很多，滤料级配、反冲洗方法各异，但去除水中杂质的原理基本相同。滤池的设计是否得当往往决定其运行是否正常可靠，决定整个水厂的运行状态。目前，国内外常用的滤池有普通快滤池、V型滤池、虹吸滤池、移动罩滤池等。普通快滤池是一种应用广泛、效果稳定的快滤速的过滤构筑物，下向流过滤多为单层细砂级配滤料，四阀控制。普快滤池运行稳定，管理可靠，具有成熟的运行经验，多采用大阻力配水系统，单池面积较大，阀门较多，适用于大中小型水厂，单池面积不宜超过100m2。.虹吸滤池是一种用虹吸管代替闸阀，并以真空系统控制滤池工作状态的重力式滤池，下向流过滤多为单层细砂级配滤料，无阀式控制。反冲洗水来自于临近工作滤池的滤后水，无需专门的反冲洗设备，不会发生负水头现象。但是，池深较大，结构复杂，施工难度大，反冲洗强度受到限制，并且，由于采用了变水头恒速过滤，水质不如减速过滤的滤池。V型滤池是一种滤料粒径均匀的重力式快滤型滤池，由法国得利满（Degremont）公司开发的。其截污量大，过滤周期长，而且采用了气水反冲洗方式，下向流水头恒速过滤，多为单层粗砂均匀级配滤料，进出水为四阀控制。近年来在我国应用广泛，适用于大中型水厂。V型滤池工作周期长，反冲洗效果较好且反冲洗强度低，耗水量小，但冲洗配套设备复杂，需要鼓风设备。根据上述比较分析可知，普通快滤池的冲洗效果不如V型滤池，而虹吸滤池的水质得不到保证并且池深较大，结构复杂，施工难度大；反冲洗条件受限。所以本设计采用V型滤池进行过滤。均质滤料滤池的反冲洗用水在远期的规划中可以考虑回收利用，通过对该反冲洗水一定的处理过程，将其同原水混合之后进入到反应池中进行净化，节约水量。2.2.6消毒消毒即是通过投加一定消毒剂的方式将水中的致病微生物消除。常用的消毒方式有氯消毒、臭氧消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒等。氯消毒是最普遍的消毒方式，其消毒效果好，价格成本低，接触时间短，只需要接触5min就可以杀灭超过99%的细菌，同时能够保证管网中的余氯量，具有持久的消毒效果。但是在有机物含量较高的水体中易产生消毒副产物。二氧化氯作为消毒剂时，具有较强的氧化消毒能力，对细菌的细胞壁具有较强的吸附和穿透能力，最大的优点是不会与水中的有机物作用生成消毒副产物，且余量能在管网中保持很长时间，受水的pH值影响较小。但是二氧化氯本身就对人体血红细胞有损害，另外二氧化氯一般都现场制作与投加，所以限制了它的使用。臭氧消毒的机理是氧化作用，可以迅速的杀灭细菌、病毒等，其主要优点是不会产生消毒副产物，杀菌能力很强。但是由于臭氧本身不稳定，易消失，不能够保证管网不受二次污染，所以在臭氧消毒后，投加少量的氯或二氧化氯以保证管网中有持久的杀菌作用。由于臭氧生产设备较为复杂，投资较大，所以在我国应用较少。综合以上分析比较，本设计水源水质较好，有机物含量少，所以采用液氯消毒，当水经过滤池的过滤之后就直接进入到清水池中与氯气接触，进行消毒过程。水经过消毒后，已经完成了常规工艺的各项处理过程，水质满足饮用水安全卫生标准，即可通过二级泵站向城市管网供水。2.2.7处理工艺流程图由于本设计给水水源水质较好，所以采用常规处理工艺即可，图2.1为处理工艺流程图：原水静态混合器混合原水静态混合器混合V型滤池清水池折板反应池池平流式沉淀池池图2.1净水厂工艺流程图3净水厂设计计算3.1取水泵房设计计算本设计中给水水源为B市北部一条自西向东流淌、水质良好的河流，取水河流断面图见图3.1。根据《给水排水设计手册（第03册）城镇给水》4.4.3.2条中对于不同水源的典型取水形式的介绍，由于河流的河岸坡度较陡，主流靠近河岸，岸边水深较深，同时，地质条件较好，具有岩石基础，所以采取岸边合建式取水构筑物。并且底板呈阶梯式布置，这种布置可以充分利用水泵吸水高度以减小泵房的深度，从而减少挖土方量，有利于施工和降低造价。但是水泵启动需要抽真空，所以在泵房设计时要注意对真空泵的选择。取水泵房按最高日平均时用水量+水厂自用水量（5%）设计，一次性建成。所以取水水量为Q===8873.4m3/h=2.47m3/s（3-1）图3.1取水河流断面图3.1.1进水室设计计算（1）进水室设计要点：1）水通过进水孔进入进水室，本设计中河流的最高水位为297.00m，最低水位为282.00m，变幅为15m，超过6m，所以设置两层进水孔，由于最高水位是按照百年一遇设计的，如果在最高水位下设置进水孔，则这一层进水孔用到的机会很少。所以在最低水位下设一层进水孔，在常水位下设置一排进水孔。两层进水孔采用并列分层布置。上下两层进水孔的尺寸相同。初步设计选用5台泵，所以每层设置5个进水孔，则进水室墙壁上共有10个进水孔孔洞。2）进水室横向分为独立的5格。采用一台泵设置一个分格，一个格网。各个分格是相互连通的。3）进水孔口高宽比宜尽量符合标准设计的格栅和闸门尺寸，因此可先确定格栅尺寸再设计进水墙孔尺寸。4）本设计中上层进水孔的上缘在常水位下1.0m，下层进水孔的上缘在设计最低水位以下0.5m。（2）格栅设计计算：1）格栅面积计算：QUOTEF0=(m2)（3-2）式中Q——设计流量（m3/s），为21.3万吨/天，即2.47m3/s；K1——格栅的堵塞系数，采用0.75；K2——栅条引起的面积减小系数为K2=（3-3）其中b——栅条净间距（mm），采用30-50mm，取50mm；S——栅条厚度（mm），取10mm；K2==0.833v0——允许过栅流速，岸边式取水构筑物，在无冰絮的情况下为0.4~1.0m3/s，取0.6m3/s；故：F0===6.59m2每层共有5个格栅，每个格栅的面积f===1.32m2通过参考S321图集选择进水孔及格栅尺寸：表3.1格栅尺寸参数标准图号型号进水口尺寸（mm）格栅尺寸（mm）有效面积（m2）B1H1BHS321-1912001000130011001.002）将栅条放在进水孔外侧的导槽中，可以拆卸，以便清洗和检修。3）格栅与水平面最好布置成65°-75°的倾角，但实际上多采用90°。4）水通过格栅的水头损失一般采用0.05~0.10m，取0.10m。3.1.2格网设计计算格网分为平板格网和旋转格网两种。平板格网的优点是构造简单，占地面积较小，可以缩小进水室尺寸。在中小水量、漂浮物不多时采用较广。其缺点是冲洗麻烦；网眼不能太小，因而不能拦截较细小的漂浮物；每当提起格网冲洗时，一部分杂质会进入吸水室。旋转格网构造复杂，所占面积较大，但是冲洗较方便，拦污效果较好，可以拦截细小的杂质，故宜用在水中漂浮物较多，取水量较大的取水构筑物。由于本设计河水中漂浮物不多，故采用平板格网，一般不设置格网室，将格网设置在进水室与吸水室之间的隔墙前后。（1）格网一般设计要点：1）采用平面格网，一般不设置格网室，可将格网设置在进水室与吸水室之间的隔墙前后。2）进水室宽度b1应根据水流通过格网时能到达均匀的要求确定，取2.0m。（2）平板格网面积计算：平板格网面积按下式计算：F1QUOTE(m2)（3-4）式中Q——设计流量，2.47m3/s；v1——过网流速，一般采用0.3~0.5m/s，本设计取0.4m/s；K1——网丝引起的面积减小系数，K1=（3-5）其中b——网眼尺寸（mm），取10mm×10mm；d——网丝直径（mm），取2mm；K1==0.69K2——格网堵塞面积减小系数，一般为0.5；ε——水流收缩系数，可采用0.64~0.8，取0.8；故：F1==22.37m2设5个格网，则单个格网面积为4.48m2。通过参考S321图集选择平板格网的尺寸：表3.2格网尺寸参数型号进水口尺寸（mm）格网尺寸（mm）有效面积（m2）B1H1BHC1420002000213021302.76（3）平板格网构造：1）平板格网采用槽钢或角钢做成框架，把金属网固定在框架上。2)每格设置1个格网，并列设置，共5个格网。3）网格钢丝的材料采用镀锌钢丝，并在制成后涂防腐漆。4）通过格网的水头损失，一般采用0.10~0.15m,取0.15m。3.1.3其它计算与设备选型（1）标高确定①操作平台的标高：操作平台的标高=河流设计最高水位+浪高+保护高度=297.0+1.00+0.50=298.5m，由于室外地坪为300.0m,所以操作平台标高取300.0m。②进水室最低水位标高：进水室最低水位标高=河流设计最低水位-格栅水头损失=282.0-0.10=281.9m③吸水室最低水位标高：吸水室最低水位标高=进水室最低水位标高-格网水头损失=281.9-0.15=281.75m=4\*GB3④进水孔标高上层进水孔上缘的标高=常水位-1.0=292.0-1.0=291.0m;下缘的标高=上缘标高-1.0=291.0-1.0=290.0m下层进水孔上缘的标高=最低水位-0.5=282.0-0.5=281.5m;下缘的标高=上缘标高-1.0=281.5-1.0=280.5m（2）启闭设备在进水间的进水孔、格网和横向隔墙的连通孔都设有启闭设备，以便在进水间冲洗和设备检修时使用。此外当采用上层进水口进水时，利用闸板关闭下层进水孔，从而避免下层进水口处河流的泥沙量较高而进入到进水室当中。启闭设备采用闸板，进水口采用QFZh94W-0.5轻型电动方闸门，规格为1600mm×1600mm。进水室、吸水室隔墙设置QYZh24W-0.5轻型圆闸门，规格为DN800。（3）进水间起吊设备起吊设备的作用是将进水间中的格栅、格网、闸板等设备提起进行检修或冲洗。本设计中吊格栅和格网的起重机都采用CD11-24D型电动葫芦。相关参数如下：表3.3起重设备尺寸参数型号起重量t提升高度m工字钢型号总重量KgCD11-24D12416-28bGB706-65205CD11-24D型电动葫芦吊顶距离操作平台地面高度：H=a+b+c+d+e+f（3-6）式中a——起吊架顶部距工字钢梁顶部高度，取200mm。b——工字钢梁的高度，，为280mm。c——工字钢梁至吊钩的高度，为750mm。d——被提升物件的高度，取进水间最大物件的高度，2130mm；e——吊起物底部与地坪的高度，取300mm。因此H=200+280+750+2130+300=3660mm取3700mm，则起吊架标高=300.0+3.70=303.70m。（4）排泥及冲洗设备1）为了冲洗底部泥沙，吸水室底部设置具有高压水的喷嘴，利用高压水边冲洗边排泥。2）清洗平板格网及格栅可采用电动吊车，将格网、格栅沿导向槽提起，用压力水冲洗。为了便于运行管理和清洗，可在格网前后装设测量水位的仪表或标尺。3.1.4水泵设计计算（1）水泵流量一级泵站的设计流量为：Q===8873.4m3/h=2.47m3/s（3-7）（2）水泵扬程估算H=H1+h1+h2+h3（3-8）其中：H1—取水水源最低水位与净水厂内第一个净水构筑物的几何高度（水在净水厂内是重力自流）。h1—吸水管、出水管路总水头损失，m。h2—输水管路总水头损失，m。h3—富裕水头，m。取2m。本设计中，取水水源最低水位是282.00m，净水厂地坪标高为300.00m,设净水厂第一个净水构筑物高出地坪4.00m，则：H1=300.00+4.00-282.0=22.00m吸水管内流速为1.5-2.0m/s，压水管内流速为2.0-2.5m/s，取吸水管流速为2.0m/s，压水管流速为2.0m/s，局部阻力系数取8.0（忽略沿程损失），则h1=λv2/2g=8.0×2.02÷2÷9.81=1.63m（3-9）水泵采用两根输水管，双管并行，每根输水管流量为Q=8873.4÷2=4436.7m3/h=1232.42L/s采用DN1000，流速为1.57m/s，输水管长200m，则输水管沿程水头损失为0.52m,设局部水头损失为沿程水头损失的10%，为0.052m，则输水管总水头损失为h2=0.52+0.052=0.572m。则水泵的设计扬程：H=22.0+1.63+0.572+2.0=26.2m（3）水泵选型根据设计流量及设计扬程，参考《给水排水设计手册》11册，选择5台500S35型水泵，四用一备，水泵主要参数如下：表3.4500S35型水泵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以上是泵在最高效运行条件下的参数，而实际运行中，四台泵均开启，每台泵的流量为616.21L/s，扬程为28.95m。进行事故校核，当其中一根输水管坏掉，则由另一根承担70%的流量，此时，输水管流速为2.2m/s，水损为0.97m，水泵的扬程为33.22m，水泵扬程的增加量大于输水管水头损失的增加量，所以，通过事故校核，选泵合适。水泵外形及安装尺寸：图3.2500S35型水泵外形尺寸表3.5500S35型水泵的外形尺寸型号外形尺寸LL1L2L3BB1B2B3500S351373.576676058013506301020800（4）水泵基础设计计算：由于水泵功率在100Kw以上，所以采用无底座安装。图3.3500S35型水泵安装尺寸表3.6500S35型水泵安装尺寸型号安装尺寸BAL2L3B3n-φdH500S357607909875808004-32500水泵的螺栓直径为42mm，则螺孔中心距离基础边缘>300mm，取400mm，电动机螺栓直径为32mm，则螺孔中心距离基础边缘>150-200mm，取300mm。基础长度L=580+987+760+400+300=3027mm，取3100mm。基础宽度B=800+400+400=1600mm。基础高度H=20d螺+50+150=20×42+50+150=1040mm。水泵基础顶面高出室内地坪400mm，本设计采用整体式基础，以增大刚度。（5）吸水管和出水管计算：根据《给水排水设计手册（03册）城镇给水》，吸水管直径在250~1000mm内的，流速可取1.2-1.6m/s，在1000~1600mm内的，流速可取1.5-2.0m/s；出水管直径在250~1000mm及1000mm~1600mm内的，流速可取2.0-2.5m/s。1）吸水管设吸水管流速为1.5m/s，流量为0.62m3/s，则吸水管管径为：D===726mm（3-10）取管径为800mm，此时流速为：v===1.234m/s（3-11）2）出水管：设出水管流速为2.0m/s，流量为0.62m3/s，则出水管管径为：D===629mm（3-12）取管径为600mm，此时流速为：v===2.20m/s（3-13）所以，水泵的吸水管管径为DN800，出水管管径为DN600。3.1.5真空泵和排水泵设计计算（1）真空泵设计本设计泵房中的水泵为非自灌启动，需要靠真空引水启动。采用的真空引水方式为真空泵直接抽气引水方式，即每次启动水泵时，先启动真空泵，待泵顶充水后，再启动水泵，并停止真空泵。优点是水头损失小，启动迅速，效率较高。缺点是真空泵装置和真空管路复杂，真空泵自动启停频繁，初始运行抽气时间长。1）真空泵抽气量W：真空泵根据抽气量选择用大泵计算，真空泵的抽气量W计算得：W=K(m3/min)（3-14）式中W1——吸水管内空气容积（m3），吸水管管径为800mm，查表得，空气量为0.503m3/min，吸水管长度取8m，W1=0.503×8=4.03m3；W2——泵壳内空气容积，大约相当于吸入口面积乘吸入口到出水闸门的距离（m3），取1.38m3，W2=3.14×0.82÷4×2.17=1.09m3；Hg——大气压的水柱高度(m)，取10.33m；Zs——水泵的安装几何高度(m)，取2.70m；T——水泵充水时间（min），不宜超过5min，取5min；K——漏气系数，采用1.05~1.10，取1.10。计算得：W=1.10××=1.53m3/min2）最大真空值HrmaxHrmax=Zs×9.81=2.70×9.81=26.49（kPa）（3-15）选择SZ2型真空泵两台，一用一备，两台共用一个气水分离罐。采取一字型摆放，参数如下：表3.7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）一字型布置LlBSZ21.65JO2-52-41041001500700（2）排水泵设计泵房中设置1000×1000×1000的集水坑，体积为1.0m3，设20min内抽完，则可知排水泵的流量为：Q==3(m3/h)（3-16）取选QX5-10-030型潜水泵，流量5m3/h，扬程为10m。选两台，一用一备，。具体参数如下：表3.8QX5-10-030型潜水泵主要参数型号流量扬程转速功率电压配用水管内径重量m3/hmr/minkwkwmmKgQX5-10-03051028000.32203818排水管将水排入100mm宽的排水沟，排水沟以1%的坡度坡向集水井，由集水井中的潜水泵将水排出。3.1.6泵房平面布置（1）机组布置取水泵房的平面采用矩形布置，本设计中有5台500S35卧式离心泵，水泵机组的布置采用直线单排布置。=1\*GB3①机组净间距L：500S35离心泵的电动机功率为280kw，所以根据规范，相邻两水泵机组突出部分的净距不小于1.8-2.0m。根据泵的尺寸布置，要求泵基础间的净距大于电机轴长+0.3m，同时不小于1.5m。本设计中电动机轴长为1.96m，L>1.96+0.3=2.26m，考虑到吸水管及输水管穿墙时与柱子的距离，则设置各个机组净间距分别为2500mm，5900mm，3300mm，2500mm。=2\*GB3②泵房跨度本设计采取标准预制构件屋面梁，采用跨度12m。柱距为4.2m。=3\*GB3③水泵距前后墙的距离则根据蝶阀、渐缩管、法兰及短管的长度来确定。（2）吸水管路布置=1\*GB3①每台泵设置单独的吸水管从吸水室中吸水，吸水管直径为DN800的钢管，流速为v=1.234m/s。=2\*GB3②如水泵位于最高检修水位以上，吸水管可不装阀门，但是本设计中最高水位高于泵轴线，故在吸水管上安装阀门，选择型蜗轮传动暗杆楔式闸阀，直径为DN800。=3\*GB3③吸水管上应安装的部件为：DN800的90°弯头；DN800的刚性穿墙套管；DN800的型蜗轮传动暗杆楔式闸阀；DN800的单法兰管道限位伸缩接头；DN800-500的偏心渐缩管。（3）出水管路布置=1\*GB3①出水管采用钢管，焊接接口，直径为DN600，流速为2.20m/s。=2\*GB3②水泵的出水联络管和两条输水管均设在泵房内，联络管管径为DN1000，用等径三通将联络管与DN1000的2条输水干管相连。在联络管上设置DN1000，D941X型电动法兰式蝶阀。=3\*GB3③出水管上应该安装的部件有：DN350-600的异径管；DN600的HH49X-1型蝶式微阻缓闭止回阀；DN600的D941型电动法兰式蝶阀；DN600的涡轮传动对夹式手动蝶阀，型号为D371X(H,F)；DN600-1000的异管径；DN1000的90°弯头；DN1000×1000×1000的等径三通。（4）吸水池布置吸水池设置于泵房前，由水泵吸水管深入池中吸水。吸水池同进水池一样分成5格，中间隔墙上设置连通管和闸阀。吸水池的尺寸由吸水喇叭口的间距决定。=1\*GB3①吸水喇叭口直径D：D=（1.3-1.5）dmm（3-17）其中，d为吸水管直径，则D=1.5×800=1200mm，在《给水排水标准图集S3》中选择一个相应的喇叭口，直径D=1200mm。=2\*GB3②喇叭口中心线与后墙的距离bb=1.0D=1.0×1200=1200mm（3-18）=3\*GB3③喇叭口中心线与侧墙的距离CC>1.5D=1.5×1200=1800mm（3-19）=4\*GB3④吸水池进水长度L1多台水泵的吸水井应有一定的进水流程，以调整水流使顺直均布地流向各吸水管。一般要求吸水井格网出水至吸水喇叭口中心的流程长度L1不小于3D，及L1≥3D。即：L1≥3×1200=3600mm，取L1=4000mm。=5\*GB3⑤喇叭口中心与进水室进水孔间距L2L2至少大于4D，本设计中进水室宽度设为2000mm，L2=2000+4000=6000mm。符合要求。=6\*GB3⑥喇叭口的悬空高度h1喇叭口的悬空高度取0.8D，即:h1=0.8×1200=960mm，采用支架支撑喇叭口。（5）其他布置要点=1\*GB3①泵房对外设置的出口中，有一个大门能使卡车通过。大门尺寸为宽3m，高4.5m。在进门口处有一个起吊平台，宽3米。=2\*GB3②泵房四周设置人行走到，宽1.2m。护栏高1米。=3\*GB3③真空泵靠墙设置，潜水泵及其备用泵放在集水井中。=4\*GB3④在泵房的端部设置与水泵间隔声的操作控制室，宽12m，长4.44m。旁边设置配电室，宽12m，长5.04m。泵房、操作室、配电室合建。（6）泵房平面尺寸计算本设外墙采用三七墙，内墙采用二四墙，外墙轴线两侧分别为250mm,120mm，内墙轴线两侧均为240mm。根据以上设置可以算得：泵房的跨度L=12m；泵房的总宽度B=L+250×2=12500mm；泵房的柱距=4.2m，泵房共设置20根柱子（一侧10根）；泵房总长度为L=4200×11+250×2=46700mm。（7）进水间平面尺寸计算=1\*GB3①长度计算最右侧吸水喇叭口距离侧墙的净距离为1800mm，最左侧吸水喇叭口距离侧墙的净距离为2000mm，相邻两吸水管的距离=对应机组净间距+基础总长度。则：吸水室总长度L=1800+2500+5900+3300+2500+3100×4+2000+370×2=31140mm进水室总长度=吸水室总长度=31140mm=2\*GB3②宽度计算进水室前后墙轴线距离为B1