某港口经济区的净水厂建设工程布局设计21000字【论文】

摘要：根据毕业设计过程中的进度安排，本设计的阶段和完成的内容分别有：池和V型滤池。用CAD软件进行给水厂主要构筑物的绘制。福州可门港经济区距A县城约40公里，距福州市区约85公里，位于罗源湾的南部。可门港经济区背靠高山，港口交通便利。本次设计的规划范围从北茭开始至马透平原，北部为罗源湾，南面定海湾、黄岐湾，总用地约340平方公里，建设用地规模达79.5平方公里，其中中心区用地65平方公里。随着可门港经济区的不断发展与开发，各方企业投资的力度加大，各类工业项目的建设，不仅人口在增多，且需水量也在逐步增加，客观上要求供水设施应优先建设。结合可门港经济区的开发建设速度和经济发展要求，兴建现代化的净水厂是十分必要和迫切。根据用水量预测，本设计净水厂采用近期(2015年)4.0万m³/d的规模设计。关键词：给水厂，需水量，工艺流程摘要 I 11.1工程设计期限 11.2工程服务范围 11.3用水量预测 11.3.1预测方法 11.3.2预测指标 11.4远期需水量预测 3 1.5近期用水量预测 4 5 4.3给水处理方案及比选……4.3.1净水工艺………4.3.2构筑物形式…… 6.2管径计算 53第七章给水厂平面及高程布置 547.1平面布置 54 55(1)清水池标高 55 55 56(6)二级泵站标高 56 60 60第1章绪论设计期限：近期至2015年，中期至2020年，远期至2030年。安凯、下宫等9个乡镇。法。随着社会的经济发展和居民生活水平的提高，万元用水量逐步下降，居民的生活用水量增长趋于缓慢，同时由于缺少各类用户的长期用水量数1.3.2预测指标福建省城乡规划设计研究院和福建省城市建设协会在对福建省进行大该标准于2010年11月1日开始实施。该标准适用于福建省县级以上城市(含县城)的给水排水工程规划及市政设计中的用水量预测。该标准主要水量指标如下：表1-1最高日人均居民生活用水量指标(L/p/d)设区市县级市、县城最高日平均日最高日平均日表1-2人均综合用水量指标(L/p/d)设区市县级市、县城最高日平均日最高日平均日表1-3最高日单位居住用地用水量指标(m³/(hm.d))设区市县级市、县城表1-4最高日单位工业用地用水量指标(m³/(hm².d))类别用水量指标主要适用工业类别瓷制品制造、金属工具制造、结构金属制品制造、不锈钢制造及类似的日用金属制品制造);特种装备制造(印刷、医药、日化制造、特种装备制造、农林牧渔、特种工程)等。中用水量药生产(生物和生化产品生产)、非金属矿产品工业；通用设备制造(锅炉/驱动机械制造、金属加工机械制造、金属铸造、锻造)等。高用水量纺织业(棉花、合成纺织品及印染剂、羊毛纤维及染整剂等);毛皮及其制品工业(皮革鞣制和加工);人造纤维的制造；钢铁和金属加工业；有色金属精加工和压延行业；饮料生产(酒精，酒制造，软饮料生产)等设区市县级市、县城考虑到《福建省城市用水量标准》较贴合福建省的实际情况，本设计主要按照《福建省城市用水量标准》结合其他相关规范和标准进行水量预1.4远期需水量预测1.4.1分类用水量指标法《福州可门港经济区总体规划修编方案初稿》只对规划中心区进行远期 (2030年)的用地平衡分析，未对城乡统筹区及可门港近期、中期进行用地平衡分析，近期、中期可门港的工业用地、道路面积、绿化面积等指标数据无法选取，故只能对可门港中心规划区远期的用水量进行分类估算。根据《城市给水工程规划规范》以及《福建省城市用水量标准》,可门港中心规划区分类估算法预测远期用水量如下：(1)居民生活综合用水量居民生活用水量根据最高日居民生活用水指标法进行计算。表1-6最高日居民生活用水量预测远期规划人□(万人)指标取值(L/p/d)居民生活用水量(万m³/d)(2)工业企业用水综合考虑《城市给水工程规划规范》GB50282-2016和《福建城市用水量标准》DBJ/T13-127-2010,工业企业用水量如下：表1-8工业企业用水量预测工业用地(ha)指标(m³/hm².d)(3)道路浇洒和绿地用水量道路和绿化面积(ha)指标(L/m².d)(万m³/d)(4)管网漏损水量和未预见水量根据《城市给水工程规划规范》GB50282-2016和《福建城市用水量标准》DBJ/T13-127-2010,管网漏损水量和未预见水量按(1)~(3)款水量之和的10%~25%取值，本设计取20%。表1-10管网漏损和未预见水量预测居民生活用水量(万m³/d)工业企业用化用水量(万系数管网漏损水量和未预见水量(万(6)总用水量表1-11总用水量预测(单位：万m³/d)居民生活用水量工业企业用水量道路浇洒和绿化用水量管网漏损水量总用水量根据《福州可门港经济区总体规划修编方案初稿》,仅对可门港远期规港用地定位以港口物流、铁路物流、生态居住、综合服务、生态旅游社区、旅游度假、产业制造为主，因此本工程远期的单位建设用地综合用水量指标取福建省县城平均值，即0.30万m³/km²●d。规划建设用地面积单位建设用地综合用水量指标(万m³/km².d)用水量(万m³/d)1.5近期用水量预测由于《福州可门港经济区总体规划修编方案初稿》未对可门港经济区近期、中期发展进行详细规划，故只能采用经验法来确定可门港经济区近期需水量规模。预测近期(2015年)可门港经济区人口约为21.98万人。生活用水量Qi=0.2×21.98=4.4万m³/d工业用水量Q₂≈1.7万m³/d其他用水量Q3=(4.4+1.7)×0.5=3.05万m³/d近期总用水量Q=Qi+Q₂+Q3=4.4+1.7+3.05=9.15万m³/d1.6工程规模确定根据需水量预测及供水平衡分析，确定可门港经济区近期设计可门港第一水厂按4.0万m³/d规模建设，中远期供水规模扩建4.0万m³/d,总规模为8.0万m³/d。第二章配水管网设计目前常用的管网定线形式有枝状管网和环状管网。枝状管网的优点是造价较低，施工方便。但供水安全性较差，一旦出现管网中途漏损，将会严重影响不利点的供水。环状管网的供水安全性较高，供水水压相对稳定，但造价相对较高，施工过程复杂。考虑到可门港经济区的主要用地类型为居住和制造业，根据可门港经济区的地形情况，结合可门港地区其余水厂的用水量平衡分析，本设计定线采用环状管网配水的形式。2.2管材选择由于本设计规划的范围较大，管线长度较长，因此设计的管径较大。因此需要进行管材的方案比选，采取既经济，水头损失又小的方案。目前常见的管材有很多，考虑到造价和地形因素，本设计仅对钢管、PE管和球墨铸铁管进行比较。管材名称优缺点备注钢管优点：1.机械强度高，使用寿命较长2.内衬图层后抗腐蚀性强大2.焊接的强度要求比较严格2.耐腐蚀性强，可以适应各种腐蚀性的条件3.重量轻，水头损失比较小缺点：适合用于温度较低的条件球墨铸铁管优点：1.耐腐蚀性的能力强2.建造成本低，安装方便3.机械性能好缺点：壁厚较大，内衬涂推荐管材综合考虑，虽然管径过小或过大的情况会导致球墨铸铁管的造价比较高，但球墨铸铁管的机械性能和技术性能较好，且耐腐蚀性强，结合造价概算的情况考虑，本设计配水管网决定采用球墨铸铁管。第三章配水管网计算3.1流量计算配水管网设计流量按最高日最高时流量计算，参考《GB50013.2配水干管的有效长度计算根据上述的定线原则，确定供水方向，同时进行经济管道编号管长(m)有效管长管道编号有效管长(m)03.3比流量计算ZL—一管网配水干管总计算长度，m。一侧配水的管段(例如只有一侧配水的管道)计入实际长度的一半。对于两侧配水的管段，计算长度与实际长度相对应；两边没有配水的管道的长度不计算在内(即不穿越广场、公园等无建筑物地区的管线长度)。管道编号管长(m)有效管长(m)比流量00干管布置及节点分布如下图所示：各节点的节点流量计算表如下：节点编号节点总流量(L/s)3.5管网平差计算表分配：平差计算依据和结果1、平差类型反算水源压力2、计算公式V=0.44*C*(Re/C)^0.075*(g*D*I计算温度：13℃v=0.0000013、局部损失系数：1.10无参数水源点编号节点流量(L/s)节点压力(m)最大管径(mm):900.00最小管径(mm):200.00最大流速(m/s):3.889最小流速(m/s):0.010水压最低点53压力(m):59.66自由水头最低点49自由水头(m):28.00节点编号流量(L/s)地面标高(m)节点水压(m)自由水头(m)123456789管道编号管径)管长(m)流量(L/s)流速(m/s)千米损失(m)管道损失3.5消防与事故校核3.5.1消防校核平差计算依据和结果1、平差类型消防校核2、计算公式V=0.44*C*(Re/C)^0.075*(g*D*计算温度：13℃v=0.0000013、局部损失系数：1.10无参数5、管网平差结果特征参数水源点编号节点流量(L/s)节点压力(m)最大管径(mm):900.00最小管径(mm):200.00最大流速(m/s):4.009最小流速(m/s):0.008水压最低点52自由水头最低点49自由水头(m):28.00节点编号流量(L/s)地面标高(m)节点水压(m)自由水头(m)1234579管道编号管径(mm)管长(m)流量(L/s)流速(m/s)千米损失管道损失鸿利软件进行事校核，将管段19-2设为事故管段进行校核。平差计算依据和结果1、平差类型事故校核V=0.44*C*(Re/C)^0.075*(g*D*I计算温度：13℃v=0.0000013、局部损失系数：1.10无参数水源点编号节点流量(L/s)节点压力(m)最大管径(mm):900.00最小管径(mm):500.00最大流速(m/s):2.305最小流速(m/s):0.027水压最低点53压力(m):63.33自由水头最低点19自由水头(m):28.00节点编号流量(L/s)地面标高(m)节点水压(m)自由水头(m)13456789编号管径管长(m)流量(L/s)流速(m/s)千米损失(m)管道损失(m)第四章给水厂布置及工艺选择工程地点附近的水源有：(1)鳌江(2)鳌江流域水库(3)莲花山水库(4)财溪水库(5)塘坂引水工程根据分析，鳌江流域是本工程地点附近最可靠水源，无论水质还是水量均可满足本工程的需求，而且考虑到塘坂水库下游存在许多污染，故本方案二：莺头村厂址方案。该方案净水厂厂区位于官坂镇莺头村现状201省道南侧，厂区占地约70.9亩，现状地面标高约为11~33m,净水厂水处理区设计地面标高约为19m,污水、污泥处理区设计地面标高约为11m。方案三：白鹤岭厂址方案。该方案净水厂厂区位于文山隧道出口西侧约1.60km处，白鹤岭西北面的山头上，厂区占地约130亩，现状地面标高约为30~65m,净水厂水处理区设计地面标高约为35m,污水、污泥处理区设计地面标高约为25m。经综合比较，方案三原水、配水干管线路较长，投资较高，仅规划为远期净水厂厂址。方案一、方案二原水管道和配水干管线路长度基本相同，与方案二相比，方案一的场地面积更大，投资更低，更能充分利用塘坂引水工程在文山隧道附近的水压，故选择方案一：官岭村厂址方案作为本设4.3给水处理方案及比选4.3.1净水工艺净水工艺的流程根据原水水质的不同而各异，下表对各种情况的水质所适合的常用工艺流程进行比较：工艺流程适用条件成本备注在水源井处投加消毒剂比较浅层的地下水低设置高位水池，在水源井到高位水池中间投加消毒剂较低沉淀+过滤后投加消毒剂，必要时设置水塔调蓄原水浊度小于50NTU的地表水较低推荐工艺过滤前投加混凝剂和消毒剂原水浊度小于100NTU的地表水较低在水源和泵站中间投加凝聚剂和消毒剂，采用接触过滤和综合净水器的处理工艺当原水浊度大于100NTU且小于500NTU中等由于引水水源是塘坂水库，水库的水质较好，浊度不高，结合厂址选地的实际情况，本设计决定选用沉淀加过滤后消毒的工艺流程。同时为了防止在远期的水质会有波动的情况，在水厂内预留空间以备远期再建设深度处理工艺，初步设计流程为臭氧加生物处理，净水厂的出水浊度控制目标在0.5NTU以内。(1)混合方式优缺点适用条件备注优点：1、单位功率产生的流量大2、剪切率小3、分布均匀3、需要建混合池适用于各种规模的水厂推荐工艺管式静态混合器2、结构相对紧凑3、管段截面各处浓度均匀3、占地面积大变化幅度小的各种规模的水厂为适应原水水量的变化幅度，经过综合考虑分析后，本设计决定采用机械搅拌混合池。絮凝与混合密切相关，分为水力搅拌和机械搅拌两种。其原理是在原水中形式优缺点适用条件备注2、能耗可以控制在较低的水平缺点：1、运行的周期较长2、出水流量容易波动，不易控制1、不适合水量太小的水厂幅度不大隔板絮凝池回转式2、能量的损失少3、管理、施工及维修方便，成本低不易控制1、不适合水量太小的水厂2、水量变化幅度不大3、水厂的扩建和改造中较为常见折板絮凝池时较少修保养不方便2、运行效率受水质的影响水量变化幅度较小的水厂推荐工艺网格(栅条)絮凝池时较少方便，成本低缺点：水量变化影响絮凝效果水量变化幅度较小的水厂机械絮凝池2、能耗低3、能较好地适应水质变化成本较高水量变化幅度较小的水厂根据上表对比，结合其他同类型水厂的运行管理经验，考虑到后期的设备维护保养的投资，本设计采用立式折板絮凝池。(3)沉淀一般沉淀池用于分离原水混凝过程产生的絮体。由于其他常见类型的沉淀池对水质的适应性不如平流式和斜板沉淀池，而且考虑到水厂运行能耗及投资的问形式优缺点适用条件优点：1、维护和保养比较容易2、不存在运行效率被水质影响而大幅度波动的问题3、通常会设置机械排泥设备一般用于大、中型净水淀池缺点：1、投资和成本相对较高2、比较占用面积厂3、如果使用重力排泥效率较低淀池优点：1、前期建造的成本不高3、面积占用不大缺点：后期的维护和保养花费较高1、不适合大型水厂2、不适合温度变化大的地区3、进水的水量不宜过大经上述表格的综合比较，结合福建省相关的规范及其他相似类型的水厂设计，考虑到本设计水厂进水水质可能会有较大的变化，且水量可能时常不均，因此在控制前期投入成本的情况下，本设计采用平流沉淀池。(4)过滤过滤的作用是在滤池中把沉淀池中无法过滤的残渣、固体悬浮物等大小中等的颗粒进一步排出，目前应用的比较广泛的构筑物形式是V型滤池。下表对V型滤池和翻板滤池进行比较：优点以延长过滤的周期2、冲洗所用的水量相对比较少3、能和现状大部分自动化系统配套，管理方便5、占地面积不大设计经验较丰富7、投入产出比高1、建造构筑物时施工进度较快，周期较短2、反冲洗布水布气比较均匀，不3、由于是自动翻版，因此出现负水头的概率较低4、能和现状大部分自动化系统配套，管理方便5、滤料的流失的概率比较低缺点1、后期维修保养会比较复杂2、建造的成本较高1、建造的成本较高2、池体中的悬浮物无法排除彻养从上表的比较可以看出，两种类型的滤池均可适合本设计现状规模下的水厂。但考虑到V型滤池在目前应用的更广泛，有较多的水厂设计经验可以作为参考，且后期的运行管理经验也比较多。经过综合考虑，本设计决定采用V型滤池。(5)预氧化处理工艺预氧化是在常规水处理工艺的基础上，提高混凝效果的一种工艺。其主要特点是可以除去水中引起色度的物质。为求出水水质的指标达到目标，本设计决定增加预氧化的比选。预氧化类型特点备注氯气预氧化氯气氧化的效果较好，但比较容易产生三致物质二氧化氯预氧化目前二氧化氯的投加安全浓度暂时没有标准高锰酸钾预氧化推荐臭氧预氧化处理效果比较好，但缺点是原料成本比较高，投资大经过上表比较分析，氯气的氧化效果虽然比较好，效率高，但比较容易产生致癌物质。而臭氧的制造成本较高，因此为了适应远期水质的变化，本设计采用在投加混凝剂之前进行高锰酸钾预氧化的方式。(6)投药种类及方式混凝剂：混凝剂一般分为无机和有机，但有机混凝剂的造价成本较高，因此本设计仅考虑无机混凝剂。混凝剂的反应原理是通过投加高分子物质，使水中的悬浮颗粒和大颗粒物质凝聚形成漂浮的絮凝体。铝系混凝剂中常用的混凝剂是聚合氯化铝，即PAC,适合使用的PH范围是5.5~8.0。而铁系混凝剂适用的PH较铝系更广，为5.0~11.0。但铁系无机混凝剂比较容易腐蚀，因此本设计对仅聚合氯化铝和聚合硫酸铝进行比选。混凝剂名称优缺点备注聚合氯化铝(PAC)优点：1.净水的效果好2.同等净水量的成本比聚合硫酸铝略低3.采用PAC做净水剂可以不用投加碱剂聚合硫酸铝(PAS)优点：1.净水效果比任何传统的净水剂都要出色2.絮凝的速度快，絮体形成及沉淀快3.活性高，能够适应各种情况的水质缺点：存放和保存条件比较严苛推荐通过上表的比较分析，两者的净水效果都比较出色，但经过综合考虑，为了适应远期水厂内水质的波动，本设计决定采用聚合硫酸铝，即PAS作投加方式：常见的混凝剂投加方式如下：投加方式适用条件备注重力投加一般适用于中小型的水厂，不需要投加设备，成本较低，操作简单，但条件是必须设置高位罐压力投加缺点是需要设置水泵，运行耗费成本比较高推荐虹吸投加法虹吸法也能在一定范围内通过调整高差控制投加的量，比较稳定，条件是必须设置高位罐经过比较，由于采取的净水工艺流程不太适合设置高位水罐，而且为了适应远期的水质变化，需要精准控制投加药剂的量，因此本设计决定采活性炭的投加：为了将出水水质控制在目标内，本设计采用投加活性炭的方法进一步强化后续流程的反应。粉末活性炭的吸附效果是最好的，但容易产生扬尘。颗粒活性炭的投加环境较好，但由于颗粒较大，比表面积相对较小，因此吸附效果不如粉末活性炭。综合考虑，决定采用滤前投(7)消毒系统消毒方式优缺点备注紫外线消毒缺点：2.运行维护的成本相对较低3.设备空间小，节省空间1.消毒的效果受外界因素影响较大2.不能做到持续消毒氯消毒优点：缺点：1.运行维护的成本相对较低2.消毒的速度快，周期短3.所用的设备简单，后期维修保养方便容易产生致癌致畸和致突变的物质次氯酸钠消毒优点：消毒处理的效率高大3.处理后的水没有异味残留推荐工艺臭氧消毒优点：缺点：1.消毒的效率高2.不会产生难以处理的积累性物质1.投资大、成本高花费较高本设计的水厂近期规模为4.0万m³/d,参考其他同类型水厂的设计经验，第五章给水厂工程计算5.1机械混合池近期设计1座机械混合池，设计规模为4.0万m³/d,水厂自用水系数(1)混合池容积设计俯视尺寸为正方形，边长2.0m。所以有效水深H=4.15m,设计超高取0.40m。实际混合池高度等于4.15+0.4=4.55m。(2)挡水板设计挡水板共4块。长度和宽度分别为1.30m和0.15m,挡水板底部距离池底0.50m,距离自由水面0.50m。(3)搅拌器搅拌器分为两层4块叶片，每块叶片宽L=0.30m,半径r=0.70m。下层叶片距池底0.90m,两层叶片间距1.85m。(4)搅拌功率公式(5-1)CD—一绕流阻力系数w—一桨板旋转角速度，rad/sr—一桨板外边缘半径，m取搅拌器边缘线速度v=3.5m/s,则旋转角速度w=3.5/0.70=5rad/s。选用电机功率=1.2P=6.42kW,设计中配备变频搅拌机，功率为7.5kW。(5)搅拌速度梯度公式(5-2)P-一耗散在水体上的功率，WV-一反应池容积，m³μ—一水的动力黏度，Pa.s取20℃时水的动力黏度μ=1.0×10-³Pa.s5.2折板絮凝池近期设计1座折板絮凝池，折板絮凝池与混合池合建，设计规模为4.0万m³/d,水厂自用水系数取5%,絮凝池分隔为可独立运行的2组，每组2.0万m³/d。絮凝池有效水深取3.6m,超高取0.4m。为确保絮凝充分完整进行，取水力停留时间20min。絮凝池容积W=60QT=60×0.243×20=291.6m³公式(5-3)设计反应池的长16.2m,那么每组反应池宽B=5m。则絮凝池的实际尺寸为L×B×H=17.0m×10.5m×4.0m,折板的最小设计要求夹角90°,宽度设计为5.2.1第一段絮凝设第一段絮凝区底部通道宽为1.6m,峰速v₁取0.30m/s,则满足设计要求的峰距bi:b₁=0.243/(0.30×1.6)=0.5谷距b₂为：b₂=b₁+2c=0.51+2×0.2=0.91m公式(5-4)v₂=0.243/(0.91×1.6)=0.1侧边峰速vo₁为：Vo1=0.243/(0.38×1.6)=0.侧边谷速vo2为：Vo₂=0.243/(0.58×1.6)=0.2公式(5-6)(1)中段部分第一段絮凝区的水头损失为：中部阶段絮凝区的水头损失：公式(5-8)本设计采用6个渐缩和6个渐放，所以每格水头损失：h=6×(0.0032+0.0036)=0.0(2)侧边段部分公式(5-10)则侧边段的水头损失为：ho=6×(0.0023+0.0055)=0.0(3)进口处和转弯处的水头损失进水流速v₃取0.3m,则第一段转弯中：第二段转弯中：则每格进口及转弯损失hoo为公式(5-11)(4)总水头损失综合絮凝区设计要求每格总损失：公式(5-12)第一部分的总水头损失：H₁=3×Zh=3×0.116=0.348m公式(5-13)第一部分设计的停留时间：公式(5-14)第一部分设计的平均G₁值：5.2.2第二段絮凝与上述计算的第一段絮凝的计算方法类似。结果如下：通道宽度：采用m中段部分的最高峰速值v₁采用0.2m/s中段部分最低流速值v₂=0.12m/s侧边段的最大峰速值vo₁=0.43m/s侧边段的最低流速值vo2=0.25m/s第二段絮凝区的总水头损失H₂=0.271m第二段絮凝区的停留时间T₂=4.12min第二段絮凝区的平均速度梯度G₂=103s-15.2.3第三段絮凝与上述计算的第一段絮凝的计算方法类似。结果如下：通道宽度：采用m中段部分的最高峰速值v₁采用0.15m/s中段部分最低流速值v2=0.09m/s侧边段的最大峰速值vo₁=0.35m/s侧边段的最低流速值vo2=0.22m/s第二段絮凝区的总水头损失H₃=0.12m第二段絮凝区的停留时间T₃=6.17min第二段絮凝区的平均速度梯度G3=56s-15.3沉淀池本设计近期采用1座平流沉淀池。沉淀池与清水池、折板絮凝池合建，设计规模为4.0万m³/d,水厂自用水系数取5%,絮凝池分隔为可独立运行的2组，故n=2,每组2.0万m³/d。根据设计标准，沉淀所需的时间采用1h到3h,本设计取沉淀时间T=1h。水流的平均速度一般为10~25mm/s,故本设计水流平均流速取v=14mm/s。单组池容积W:W=QT=0.243×1×3600=874.8m³(公式5-16)沉淀池长度L:L=3.6vT=3.6×14×2=84m(公式5-17)每组沉淀池宽B:絮凝池宽度为10.5m,则沉淀池宽应该和絮凝池宽度相同，即也为10.5m。池体墙壁厚度为125mm。两组沉淀池中间设计用导流墙隔开，导流墙厚度取350mm。故沉淀池的宽度为9.4m,每组宽度4.7m。沉淀池有效水深H:H=W/LB=874.8/(84×4.7)=2.22m(公式5-18)不符合3.0~3.5m的要求，因此设计取3.0m,超高取0.5m。沉淀池净尺寸为L×B×H=84m×9.4m×3.0m沉淀池实际尺寸为L×B×H=84.3m×10.5m×3.5mL/B=84/9.4=8.94>4,长宽比大于4:1,因此符合设计要求L/H=84/3.0=28.0>10,长深比大于10:1,因此符合设计要求介于1×10-⁵~1×10⁴的范围中，因此符合设计要求。(公式5-19)(公式5-20)沉淀池的进水采用布孔进水的方式，进水面的墙壁厚度9.4m,高度3.5m。进水布孔总面积A:小孔的个数N计算如下：小孔采用尺寸为12cm×12cm的正方形，则小孔个数：设计取170个(公式5-21)(公式5-22)小孔一共设计分为5排，每排24个，每个小孔间距200mm,则所有小孔所垂直方向的小孔距离设计为200mm,则所有小孔所占高度H为：沉淀池末端出水采用不锈钢穿孔集水槽集水。设计中取集水槽的长度与单组沉淀池的宽度接近，即4.7m。间距2m,共20条，每组沉淀池各10条。每条流量q=0.243/20=0.0122m³/s集水槽起始位置的水深约等于槽宽，则B=0.9q⁰.4=0.9×0.01220.4=0.155m(公式5-23)在集水槽的两边设置d=25mm的小孔用于进水，设计小孔的淹没深度,相邻的小孔间距约为783mm。沉淀池的水经过集水槽后流入出水渠，从出水渠中间设置的出水管流入滤池。设计出水渠的宽度为1.5m,则出水渠的水深集水槽内出水设计为自由跌落。出水渠宽度设计为1.5m,水深0.3m。5.3.5沉淀池排泥设计沉淀池排泥采用刮泥机，底部设计排泥槽。污泥通过刮泥机进入排泥槽后到达排泥管。排泥的放空时间取6h,则排泥管直径d:(公式5-24)根据沉淀池的实际布局情况，设计取排泥管直径为200mm。排泥设备选择：2台水下刮泥机，B=9.4m。平流沉淀池出水后通过连接出水渠的尺寸为DN800管进入V型滤池。V型滤池按近期4.0万m³/d规模设计，,布置形式为中间布置管廊，两侧布置滤池，预留其中一侧用于远期滤池的建设，水厂自用水系数取5%。冲洗时间共计t=1+6+5=12min=0.2h,冲洗周期取T=24h,设计滤速v=8m/s。5.4.1池体设计(1)设计水量QQ=1.05Q’=1.05×40000=42000m³(2)滤池工作时间(3)滤池面积(4)滤池分格滤池格N设计取5格。每格滤池单床长度为L单=8.18m,宽度为B单=3.0m,则每格滤池面积f=2L单B单=2×8.18×3=49.08m²(公式5-27)设计中取50m²。滤池占地的总面积为：F'=Nf=5×50=250m²(公式5-28)修正滤速为校核强制滤速则设计滤池平面尺寸为39.5m×11.68m。(5)滤池高度的确定池内超高设计为Hs=0.3m,滤池的有效水深为H₄=1.48m,滤料的厚度H₃=1.2m,滤板厚度H₂=0.05m,滤板下部的高度H₁=1.0m。则滤池的实际高度H:H=H₁+H₂+H₃+H₄+H₅=1.0+0.05+1.2+1.48+(6)水封井的设计滤层材料采用均匀石英砂。滤层的水头损失计算如下：(公式5-31)其中运动粘度取0.0101cm²/s,滤料孔隙率取0.5,过滤速度取8m/h,滤料颗粒的球度系数取0.8。则：每座滤池流量h水封=[Q单/(1.84b堰)]2/³=[0.11/(1.84×2]2/³=0.072m(公式5-33)滤料层的水头损失取0.2m。则反冲洗后开始过滤时水头损失计算如下：△H开始=0.3+0.22=0.52mH水封=0.3+H₁+H₂+H₃=0.2+1+0.05+1.2=2.45m5.4.2反冲洗反冲洗泵房与V型滤池合建。反冲洗的三个阶段分别为：a.气洗+扫洗气洗强度为：15L/s●m²,扫洗强度为：2L/s●m²;b.气水反冲洗+扫洗冲洗历时：6min,气洗强度为：15L/s●m²,水洗强度为：3L/s●m²,冲洗时间为：5min,水洗强度为：5L/s●m²,扫洗强度为：2L/s●m²。Q反=Q反水+Q表水=0.1+0.1=0.2m³/s(公式5-33)(2)反冲洗配水。反冲洗水管径为DN500mm,则流速为：(公式5-34)A小孔=Q反水/V水支=0.1/0.6=0.17m²(公式5-35)A小孔=0.17/28=0.006m²V水支=Q反水/(28A小孔)=0.1/(28×0.01)=0.36m/s(公式5-36)(4)配气计算。反冲洗供气管设计取管径为DN300mm,则管内的气流速度计V气干=(4Q反气)/(Ⅱd2干)=(4×0.1)/(3.14×0.3²)=1.42m/s气洗的供气孔位于滤板的下方，设计布气孔的间距取580mm,与布水孔一A气孔=A气支/72=0.5/72=0.007m²d气孔=√4×0.007/3.14=0.004mQ气孔=Q反气/72=0.75/72=0.01m³/s=37.5m³/h5.4.3设备的选型设计安装3台反冲洗水泵。因为本设计为近期规用GLF200K-18型不锈钢卧式离心泵(Q=430m³/h,H=16m,N=37kW),该型设计安装3台鼓风机。传统设计使用较为常见的是罗茨鼓风机，但为了配套远期另一侧滤池的建设，决定设计使用KG/KGV160-18型无油螺杆鼓风机 (Q=1398m³/h,N=75kW)。这种鼓风机对比传统罗茨鼓风机的特点是：而言从0.5BAR压力开始能耗减少约25%,在压力大于0.8BAR压力下能耗减少大约35%。2.进气的过滤精度可以达到15um,压力损失不超过500Pa。防护等级为IP54。设计安装2台空气压缩机，为滤池的气动阀门提供气源。选用ADV-11型永磁变频螺杆式空压机(Q=0.90~1.80m³/min,Pn=0.7MPa,N=11kW)。清水池叠建于折板絮凝平流沉淀池下部，近期共设1座清水池，设计反应沉淀池下部清水池调节容积为供水规模的9.0%。5.5.1清水池有效容积安全用水量W₂W₂=40000×0.5%=200m³(按设计水量0.5%计消防用水量W₄根据《建筑设计防火规范》GB50016-2014,当相同时间时可能发生的火灾次数2次时，那么每次灭火所用水的量为45L/s,假设火灾的持续时间为2h,则则W=W₁+W₂+W₃=3600+200+650=4450m³设计取4500m³5.5.2清水池尺寸5.5.3管道布置(1)进水管(2)出水管(3)溢流管(4)检修人孔5.6.1尺寸设计二级泵站土建按8.0万m³/d规模设计。根据管网平差计算再结合可门港地区其他水厂的供水平衡分析，设计扬程取为38m。泵房长度为33.7m,泵房通过两根DN600和一根DN700的吸水管与吸水井连接。吸水井的体积按水泵吸水水力条件及输送泵在5min内通过的流量设计，尺寸为21.885.6.2设备选择设计种二级泵房的送水泵采用EBARA公司的IFW型单机端吸泵(最大流量Q=1800m³/h,最大扬程H=150m,最大工作压力1.37MPa)三台，两用一备。该型号水泵的特点是：1.低NPSH性能，即汽蚀余量较低。2.机械密封配置较好，轴承强度高，适合不同介质下的工况要求。3.零部件互换性强，过流部件的强度较高。4.适用的温度范围-50℃~200℃,能应用的范围较广。5.7溶液池(公式5-37)在公式中，根据处理的水量为1749.6m³/h,则设计药剂投加量30混合比例取5%,投加次数n取2次，则设计取有效高度ho=2.5m,超高h’=0.2m,则溶解池的实际高度为：(公式5-39)L₁×B₁×H₁=2.7m×2.7m×2.7m4.8溶解池L₂×B₂×H₂=2.5m×2.5m×2m放空时间取t=10min,则放空流量5.9搅拌与投药设备设置一台搅拌机，查阅《给排水设计手册》(第11册，常用设备),根据溶解池尺寸L₂×B₂×H₂=2.5m×2.5m×2m,溶解池的搅拌设备选择ZJ折桨式搅拌机，旁入式搅拌，型号为ZJ-700,功率为4kW,转速为85r/min。本设计中，在充分考虑本水厂的设计情况过后，确定每天投药次数1次，则设计取5台电动加药折桨式搅拌机(N>4kW),2台耐腐蚀液下泵(Q=12m3/h,H=12m,N=1.1kW),2台隔膜式计量泵(Q=1200L/h,H=3bar,N=1.5kW)5.10药库设计前面的设计中混凝剂选用的是聚合硫酸铝(PAS),消毒药品选用为成品次氯酸钠。根据相关的厂家提供的资料大概得知每袋PAS质量W=25kg,尺寸大约为0.5m×0.3m×0.15m。聚合硫酸铝的保质期大约为2年。药剂的最长存放时间按t=15d设计，药剂的堆放后的最大高度取H=4.0m,混凝剂的最大投加量μ=30mg/L。当孔隙率取0.3时，有效堆放面积A为：(公式5-41)(公式5-42)5.11排泥水调节池排泥水调节池按远期8.0万m³/d的规模设计。(1)设计参数根据《给水排水设计手册(第03册)城镇给水》,排泥池平均含固率为C₁=0.01%,经排水池的排泥水平均含固率为C₂=0.03%。滤池反冲洗排水量(2)排泥池的尺寸设计S=(K₁C₀+k₂D)k₀Q×10-⁶(公式5-3)S=(32×1.76+4×1.53)×设计澄清池进入排泥池的排泥水的含固率为0.7%,则排泥水的量为：(公式5-4)调节池分为可独立运行的两格，单格平面净尺寸为9.70×12.00m,有效水深3.2m,总平面尺寸为12.80×20.50m。设计取潜水搅拌机4台，每台功率为2.2kW;潜水泵4台，2用2备，每台潜水泵Q=11.1L/s,H=10m,N=3kW。5.12浓缩池污泥浓缩池采用重力式浓缩池，参考《GB50013-2018室外给水设计标准》4.0.9。排泥池排放至浓缩池的废水量约325m³/d,设计浓缩池2座，直径8m,因此，设计直径8m的浓缩池2座。浓缩池中设计配置一台潜水搅拌器，N=8.5kW。5.13污泥脱水间设计一座污泥脱水机房，取干化周期T=60d,G=200kgTDs/m²,则干化厂人工排水层下设透水层，则干化场面积取1500m²。设计干化场5格，每格进泥螺杆泵4台，Q=60m³/h,H=6bar;污泥螺杆泵2台，Q=45m³/h,H=12bar;平衡池内潜水搅拌机两台，N=2.2kW。第六章取水管设计6.1设计取水量设计最高日供水量为4.0万m³/d,水厂自用水量为设计供水量的5%。则设计取水量为4.2万m³/d。由于本设计由塘坂水库引水，水库的标高整体高于水厂的标高，因此取水管道采用重力流的方式。6.2管径计算参考《GB50013-2018室外给水设计标准吸水管：直径小于250mm时，为1.0-1.2m/s;直径在250-1000mm时，为1.2-1.6m/s;直径大于1000mm时，为1.5-2.0m/s。出水管：直径小于250mm时，为1.5-2.0m/s;直径在250-1000mm时，为2.0-2.5m/s;直径大于1000mm时，为2.0-3.0m/s。本设计中吸水管采用三用一备，管径取800mm,则管道流速为第七章给水厂平面及高程布置7.1平面布置(1)充分利用场地，尽量平衡开挖和回填，降低建设成本；(2)沉淀池的排泥、澄清池的排泥和过滤池的漂洗水易于排出，并尽量采(3)设置空地以防临时摆放管材、设备；(4)建筑朝向设计要做好；(5)综合区域和生产区不能互相干扰；(6)远期水厂如果计划扩建，需要预留空地；(1)清水池清水池自由水位高度-0.15m,池面超高0.3m,顶盖厚度0.4m,则清水池顶面标高为0.55m。有效水深3.8m,则清水池底面标高为-3.95m。(2)吸水井吸水井自由水面高加上超高0.9m,吸水井顶面标高为0.50m。经计算，清水池到滤池的水头损失为3.38m,进水渠的水损为0.1m。V型滤池自由水面标高=清水池自由水面高+清水池至滤池的水损进水渠自由水面高=V型滤池自由水面高+进水渠到滤池的水损(4)平流式沉淀池沉淀池到V型滤池的水损为0.11m,出水渠水损为0.21m。沉淀池自由水面高=滤池自由水面高+管线到滤池的水损+出水渠水损(5)折板絮凝池絮凝池与沉淀池连接渠自由水面高=沉淀池自由水面高+沉淀池墙壁上配水絮凝池自由水面高=絮凝池与沉淀池连接渠自由水面高+折板的水损(6)二级泵站第八章给水厂处理费用及造价概预算设备名称主要参数数量1水下刮泥机2刀闸阀排泥阀不锈钢排泥槽排泥管冲洗栓长柄滤头气动闸板阀5气动调节蝶阀5气动蝶阀5气动蝶阀5气动蝶阀5加固型可屈挠橡胶接头5加固型可屈挠橡胶接头5加固型可屈挠橡胶接头5加固型可屈挠橡胶接头5反冲洗泵房不锈钢卧式离心泵3无油螺杆鼓风机3手动蝶阀3静音止回阀3手动蝶阀3手动蝶阀3安全阀2止回阀3消声器3双法兰限位伸缩接头3双法兰限位伸缩接头3双法兰限位伸缩接头6单机端吸泵3手动蝶阀3电动蝶阀2电动蝶阀1电动蝶阀2电动蝶阀1静音止回阀2静音止回阀1双法兰限位伸缩接头3双法兰限位伸缩接头4双法兰限位伸缩接头1双法兰限位伸缩接头1DL-3,LK=9.5m1加药间折桨式搅拌机5耐腐蚀液下泵Q=12m³/h,H=12m,N=1.1kW2隔膜式计量泵Q=1200L/h,H=3bar,N=121电动单梁悬挂起重机CD1型1排泥水调节池4潜水泵4手动蝶阀2软密封闸阀4止回阀4加固型可屈挠橡胶接头2加固型可屈挠橡胶接头4浓缩池N=8.5kW1中心传动悬挂式浓缩机2软密封闸阀9止回阀4加固型可屈挠橡胶接头9污泥脱水间进泥螺杆泵4污泥螺杆泵2N=2.2kW2配套管及阀门、配件18.2给水厂构筑物造价本次设计的给水厂处理规模为4万m³/d,部分构筑物预留远期规模的空地，部分设备安装按照远期的规模配套设计。通过对上述设备统计表的粗略估算，给水厂内构筑物的造价概预算如下表：编号工程费用及名称建筑工程安装工程需装设备无需设备合计1折板絮凝平流沉淀池23清水池4加药间5二级泵房6排泥水调节池7浓缩池8污泥脱水间9吸水井综合楼机修间运输设备净水厂总平根据上表的造价概算得知，本次设计的给水厂总造价约为4797.43万元。8.3给水厂运行费用给水厂每日的运行费用主要包括投加药剂的成本、运行电费费用、自用水消耗的费用。根据同规模其他类似水厂的运行