[上海]城市給水工程優(yōu)秀設計【含17張CAD圖紙】

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 【設計總說明】本設計對該市的用水、供水現(xiàn)狀進行了調查，了解了該市的人口、地形及工業(yè)企業(yè)分布情況。根據當?shù)氐匦螝夂虻葪l件，選擇B市北面一條自西向東流淌的河流作為該市的取水水源，以保證穩(wěn)定有效的取水。并通過分析原水水質，并結合當?shù)仄渌畯S凈水工藝處理經驗，探究取水構筑物形式和凈水工藝流程并對所采用的每一個構筑物進行了仔細的計算和校核；對不同的給水管網方案進行經濟技術比較，權衡其經濟可行性以及可操作性，選用最優(yōu)方案作為B市的給水管網系統(tǒng)，。 （1）設計背景 B市為二類城市，分為三個區(qū)：一區(qū)有人口10萬，平均樓層高度為6層；二區(qū)有人口35萬，平均樓層高度為7層；三區(qū)有人口20萬，平均樓層高度有8層。B市地勢中間高，四周低，采用吳淞高程系，水廠所在地的絕對標高為+300.00m。B市共有兩個企業(yè)，一個是化工廠，一個是電視機廠?；S的日產量是20000噸，單位產品用水量為0.7噸水/噸，電視機廠日產量2000臺，單位產品用水量為4.5噸水/臺。 B市土壤種類為粘土，地下水位深9.0m，城市最高溫度為42℃，最低溫度為0℃，平均溫度為20℃；主導風向為西北風。 B市取水水源最大流量為10000m3/s，最小流量為6000m3/s。最大流速為8m/s，最高水位（1%）為297m，常水位為292m，最低水位為（97%）282m，取水點河床斷面最低標高為296.0m，最低水位時河寬70m。該河流為輸送木材的河流，通航河流。水源水質較好。所以凈水廠采用常規(guī)處理工藝對水源水進行處理。 （2）處理工藝簡介 B市用水量為21.3萬噸/日，水源為城市北部的一條河流，主流近岸，地質條件較好，同時考慮到取水量大、安全性要求較高，故選擇合建式岸邊式取水構筑物。取水泵房包括進水室、吸水室和泵房三部分，土建一次建成。根據流量和揚程選擇500S35型水泵五臺，四用一備。 折板絮凝池與平流式沉淀池合建，共三座。折板絮凝池分為三段：異波折板段、同波折板段及平行直板段，以使原水的到更好的絮凝效果。每座絮凝池長12.24m，寬17.15m。平流式沉淀池共設10根放空管，采用虹吸式刮泥機進行機械排泥；單座沉淀池長111.5m，寬17.15m。 V 型濾池由法國德利滿公司在20 世紀70 年代發(fā)展的一種重力式快濾池，適用于大、中型水廠，現(xiàn)在V型濾池在中國的使用廣泛。其屬于等水位等速過濾；采用均質濾料，濾層厚度比普通快濾池厚，截污量也比普通快濾池大，故濾速較高，過濾周期長，出水效果好；沖洗采用空氣、水反沖洗和表面掃洗，提高了沖洗效果并節(jié)約沖洗用水。本設計設濾池兩座，每座濾池中濾池個數(shù)N=8，布置成對稱雙行排列，每個濾池分左右兩格，每格寬3.5m，長10.0m，實際每個濾池過濾面積70.0m2。 設計主要參數(shù)有：濾速8m/h，過濾周期24h，允許最大水頭損失2.0m。 本設計設置四座矩形鋼筋混凝土清水池。根據管網計算得出清水池的調節(jié)容積為處理水量的12.07%，即為24480m3。清水池總容積為37580 m3。單座清水池體積為37580÷4=9395 m3，設清水池有效水深4.40m，則單格清水池占地面積為2136 m2，尺寸設為B×L=39.6m×54m，則實際面積為2139 m2，實際水深為4.40m。 水廠采用液氯消毒，濾后水加氯量為1.0mg/L。氯與水接觸時間不小于30min。加氯點在清水池前。 二級泵房前設5.8m×41.8m 的吸水井一座，泵房土建一次建成。本設計用水量時變化系數(shù)為1.27。B市的給水管網采用并聯(lián)分壓式給水管網系統(tǒng)，所以二級泵房有高壓泵五臺，四用一備；低壓泵三臺，兩用一備。每臺高壓泵流量為630.66L/s，揚程為69.82m，用水高峰期全部開啟，用水低峰期可以減少開啟的臺數(shù)來進行調節(jié)；每臺低壓泵流量為229.34L/s，揚程為52.44m。 （3）預期效果 由于在設計前對該市的水量和原水水質進行了詳細的調查，并有相近水廠作為參照，從原水水質及本次設計的工藝上分析，水廠能夠較好地滿足當?shù)鼐用駥λ|水量的要求。 【關鍵詞】常規(guī)水處理工藝；折板絮凝池；平流式沉淀池；V型濾池；氯消毒 Graduation Design of City B’s Water Supply Project Water & Wastewater Engineering Chunfang Wang Teacher Shuili Yu 【General Information Design】 According to the survey with the water supply status of city B, we grasp the city’s population, topography and distribution of industrial enterprises. According to the local terrain and climate conditions, we select a river in the north of city B flowing from west to east as the water sources. By analyzing the raw water quality and combining with other water plants’ water purification process, we choose the best water purification forms and structures and choose the best solution as the water supply network of city B. （1）background of the design As a second-class city , city B is divided into three zones. Zone one has a population of 100,000 and the average floor height is 6 layers; Zone two has a population of 350,000 and the average floor height is 7 layers; Zone three has a population of 200,000 and the average floor height is 8 layers. City B has two companies, one is chemical plant and another is a TV factory. The daily output of the chemical plant is 20,000 tons and the TV factory is 2000 units . The largest flow of the source water is 10,000 m3/s and the minimum flow of the river is 6,000 m3/s. The maximum flow rate is 8 m/s,. The highest level (1%) is 297.00m. The average level of the river is 292.00m and the lowest level is 282.00m. （2）Introduction of the water treatment process Taking the experience of other water plants and water condition into consideration, the typical water treatment process –coagulation, sedimentation, filtration, disinfection-can purify the row water to the Sanitary Standard for Drinking Water Quality. The raw water is pumped by first-stage pump house to the folded plate flocculator. The flocculator can form the flocs. We select the advection sedimentation tanks and V-shaped filter to purify the water. （3）The expected results We carried out a detailed investigation of raw water quality before the design. So we can purify the row water to the Sanitary Standard for Drinking Water Quality. 【Keywords】 conventional water treatment processes; folded plate flocculator; advection sedimentation tanks; V-shaped Filtration; Disinfection with Chlorine 目 錄 1 設計任務及要求 7 2 設計說明 8 2.1 設計概況 8 2.1.1 城市概況 8 2.1.2 自然概況 8 2.1.3 給水水源概況 8 2.2 設計方案 8 2.2.1 取水構筑物 9 2.2.2 輸水管道 10 2.2.3 混凝 10 2.2.4 沉淀 11 2.2.5 過濾 11 2.2.6 消毒 12 2.2.7 處理工藝流程圖 12 3 凈水廠設計計算 13 3.1 取水泵房設計計算 13 3.1.1 進水室設計計算 14 3.1.2 格網設計計算 15 3.1.3其它計算與設備選型 16 3.1.4水泵設計計算 17 3.1.5真空泵和排水泵設計計算 20 3.1.6泵房平面布置 21 3.1.7高程布置 23 3.2 反應沉淀池設計計算 27 3.2.1 混合設計計算 27 3.2.2折板絮凝池設計計算 27 3.2.3平流式沉淀池設計計算 32 3.3 V型濾池設計計算 36 3.3.1 濾池設計參數(shù) 37 3.3.2 濾池分格及平面尺寸計算 37 3.3.3 濾池進水及布水系統(tǒng) 38 3.3.4 V形槽設計計算 40 3.3.5濾池深度計算 40 3.3.6水封井設計計算 41 3.3.7配氣配水系統(tǒng)設計計算 42 3.3.8沖洗水泵設計計算 44 3.3.9鼓風機設計計算 48 3.3.10中央排水渠設計計算 50 3.3.11清水總渠設計計算 50 3.3.12排水總渠設計計算 50 3.4 清水池設計計算 50 3.4.1 容量計算 50 3.4.2 尺寸計算 51 3.4.3 清水池配管布置 51 3.4.4 清水池各部分標高 52 3.5二級泵房 52 3.5.1 水泵選型 52 3.5.2 水泵基礎計算 54 3.5.3吸水管、出水管計算 55 3.5.4 真空泵設計計算 56 3.5.5 排水泵設計計算 57 3.5.6 泵房平面布置 57 3.5.7 吸水井布置 58 3.5.8 其它布置要點 60 3.5.9 平面尺寸確定 60 3.5.10高程確定 60 3.6 加藥間 62 3.6.1 藥劑選擇與投藥量 62 3.6.2 藥劑投加系統(tǒng) 63 3.6.3 其它布置要求 65 3.7 加氯間 65 3.7.1 液氯消毒原理 65 3.7.2 加氯量 65 3.7.3 加氯設備 66 3.7.4 其它布置要點 66 3.8 平面布置圖 66 3.8.1 平面布置原則 66 3.8.2水廠道路布置 67 3.8.3水廠構筑物布置形式 67 3.8.4水廠附屬構筑物布置 68 3.8.5生產管線布置 69 3.8.6管線埋深 70 3.9 高程布置圖 70 3.9.1 各構筑物之間的連接管道的水頭損失 70 3.9.2 凈水構筑物的水頭損失 72 3.9.3 各構筑物標高的計算 72 4 給水管網設計一方案 73 4.1 管網定線 73 4.2 居民區(qū)給水管網系統(tǒng)設計計算 74 4.2.1 水廠設計規(guī)模 74 4.2.2居民區(qū)用水規(guī)律 76 4.2.3是否設置水塔的討論 76 4.2.4清水池有效容積的計算 78 4.2.5管網系統(tǒng)計算 79 4.3工業(yè)區(qū)給水管網系統(tǒng)設計計算 96 4.3.1水廠二設計規(guī)模 96 4.3.2工業(yè)區(qū)管網設計計算 96 5 給水管網設計二方案 100 5.1 管網定線 100 5.2 居民區(qū)給水管網系統(tǒng)設計計算 100 5.3工業(yè)區(qū)給水管網系統(tǒng)設計計算 118 6 管網設計方案比較 119 6.1 方案一給水工程造價 119 6.1.1管道造價 119 6.1.2取水工程造價 120 6.1.3凈水工程造價 120 6.1.4清水池造價 120 6.1.5二級泵房造價 120 6.1.6建筑直接費 120 6.1.7建筑間接費 120 6.1.8建筑工程總造價 120 6.1.9常年運轉費 120 6.1.10制水成本 121 6.2 方案二給水工程造價 121 6.2.1管道造價 121 6.2.2取水工程造價 122 6.2.3凈水工程造價 122 6.2.4清水池造價 122 6.2.5二級泵房造價 122 6.2.6建筑直接費 122 6.2.7建筑間接費 123 6.2.8建筑工程總造價 123 6.2.9常年運轉費 123 6.2.10制水成本 123 6.3管網方案最終確定 123 參考文獻 124 1 設計任務及要求 完成B市給水工程設計。 B市為二類城市，分為三個區(qū)：一區(qū)有人口10萬，平均樓層高度為6層；二區(qū)有人口35萬，平均樓層高度為7層；三區(qū)有人口20萬，平均樓層高度有8層。B市地勢中間高，四周低，采用吳淞高程系，水廠所在地的絕對標高為+300.00m（采用吳淞高程系）。B市共有兩個企業(yè)，一個是化工廠，一個是電視機廠?；S的日產量是20000噸，單位產品用水量為0.7噸水/噸，電視機廠日產量2000臺，單位產品用水量為4.5噸水/臺。 B市取水水源為北部一條自西向東流淌的河流，最大流量為10000m3/s，最小流量為6000m3/s。最大流速為8m/s，最高水位（1%）為297m，常水位為292m，最低水位為（97%）282m，取水點河床斷面最低標高為296.0m，最低水位時河寬70m。該河流為輸送木材的河流，通航河流。水源水質較好。所以凈水廠采用常規(guī)處理工藝對水源水進行處理。 水廠設計規(guī)模： 202819噸/日； 要求出水水質： 達到生活飲用水水質標準； 給水管網系統(tǒng)：采用并聯(lián)分壓給水管網系統(tǒng)，二泵房的高壓泵給高壓區(qū)供水；低壓泵給低壓區(qū)供水。 設計的內容是對B市進行凈水廠設計以及給水管網設計，包括1、水廠工藝流程的選擇，包括取水泵站、反應沉淀池、濾池、清水池、二級泵站、加藥系統(tǒng)的設計計算2、擬定兩套給水管網系統(tǒng)方案并對其進行經濟技術比較，最終選擇一套最優(yōu)方案3、完成相應單體構筑物的工藝設計圖，水廠的總平面布置及高程布置圖、給水管網最高時工況圖、管網縱剖面圖。 設計完成主要成果有： （1）完成主要單體構筑物施工圖（包括取水泵站或二級泵站、折板絮凝池與平流式沉淀池（合建）、V型濾池、清水池等），水廠總平面布置圖及高程圖，給水管網最高時工況圖，管網縱剖面圖。 （2）設計說明書一份（不少于15000字，并寫出不少于300個英文單詞的摘要）； 2 設計說明 2.1 設計概況 2.1.1 城市概況 本設計為B市給水工程設計，包含B市凈水廠及供水管網設計。B市為二類城市，共分為三個區(qū)：一區(qū)人口數(shù)為10萬人，房屋的平均層數(shù)為6層；二區(qū)人口數(shù)為35萬人，房屋的平均層數(shù)為7層；三區(qū)人口數(shù)為20萬人，房屋的平均層數(shù)為8層。B市地勢中間高，四周低，絕對標高采用吳淞高程系，水廠所在地的絕對標高為+300.00m。 B市共有兩個企業(yè)：化工廠和電視機廠。化工廠的日產量為20000噸，單位產品用水量為0.7噸水/噸，共有2萬名工人，分三班工作，其中熱車間占70%；電視機廠日產量2000臺，單位產品用水量為4.5噸水/臺。 2.1.2 自然概況 B市土壤種類為粘土，地下水位深度為9.0m，城市最高溫度為42℃，最低溫度為0℃，年平均溫度為20℃；主導風向為西北風。 2.1.3 給水水源概況 B市給水水源的最大流量為10000m3/s，最小流量為6000m3/s。最大流速為8m/s，最高水位（1%）為297.00m，常水位為292.00m，最低水位為（97%）282.00m，取水點河床斷面最低標高為296.00m，最低水位時河寬70m。該河流為輸送木材的河流，通航河流。水源水質較好。 2.2 設計方案 結合該工程的設計背景來分析，凈水廠的取水水源為B市北部自西向東流淌的河流，其水質標準達到國家地表水Ⅲ類水體標準。根據《地表水環(huán)境質量標準》，Ⅲ類水源水質主要適用于集中生活飲用水地表水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產養(yǎng)殖區(qū)等漁業(yè)水域及游泳區(qū)。因此，該河流適合作為飲用水水源。 由于原水水質良好，所以本設計只采用常規(guī)水處理工藝對原水進行處理便可以達到國家飲用水衛(wèi)生標準，因此給水處理工藝流程選擇為：混凝—沉淀—過濾—消毒。其各個過程中采取的構筑物分別為折板絮凝池，平流式沉淀池，V型濾池以及清水池。 2.2.1 取水構筑物 本設計采用地表水作為取水水源，地表水的取水構筑物有多種形式。按水源分，有河流、湖泊、水庫、海水取水構筑物；按取水構筑物的構造形式分，有固定式（岸邊式、河床式、斗槽式） 和活動式（浮船式、纜車式）兩種。 固定式取水構筑物主要有岸邊式和河床式兩種。 岸邊式取水構筑物是指直接從江河岸邊取水的構筑物，是由進水間和泵房兩部分組成，適用于江河岸邊較陡，主流近岸，岸邊有足夠水深，水質和地質條件較好，水位變幅不大的情況。岸邊式取水構筑物又分為合建式和分建式兩種。合建式是進水間與泵房合建在一起設在岸邊，優(yōu)點是布局緊密，占地面積小，水泵吸水管路短，運行管理方便，適用于岸邊地質條件較好時。 分建式是當岸邊地址條件較差，進水間不宜與泵房合建時采用。進水間設于岸邊，泵房則設于岸內地質條件較好的地點，但不宜距離進水間太遠，以免吸水管過長。 河床式取水構筑物采用深入江河的進水管（其末端設有取水頭部）來代替岸邊式進水間的進水孔，因此，河床式取水構筑物是由泵房、進水間、進水管和取水頭部組成的。適用于河床穩(wěn)定，河岸較平坦，枯水期主流離岸較遠，岸邊水深不夠或水質不好，而河中又有足夠水深或較好水質時采用。 斗槽式取水構筑物是指在岸邊或河床式取水構筑物之前設置“斗槽”進水的構筑物。斗槽是在河流岸邊用堤壩圍成的，或者在岸內開挖的進水槽，目的在于減少泥沙和冰凌進入取水口，適用于河流含沙量較大，冰絮較嚴重，取水量大，地形條件合適時采用。 移動式取水構筑物主要有浮船式和纜車式兩種，在水源水位變幅大，供水要求急和取水量不大并且建造固定式取水構筑物有困難時，可考慮采用移動式取水構筑物。 本設計從江河中取水，根據其水文地質條件，由于其河岸坡度較陡，主流靠近河岸，岸邊水深較深，同時，地質條件較好，具有巖石基礎，所以采取岸邊合建式取水構筑物。并且底板呈階梯式布置，這種布置可以充分利用水泵吸水高度以減小泵房的深度，從而減少挖土方量，有利于施工和降低造價?？紤]到主流近岸，取水構筑物采用進水孔進水，經由格柵，格網之后進入吸水井，再由一級泵房輸送到水處理構筑物。 取水泵房內水泵流量按照B市最高日平均時用水量加水廠自用水量設計。選取5臺500S35型水泵，四用一備。泵房形狀采用矩形設計，一次性完工。由于采用的離心泵啟動時需要水灌滿水泵，所以需要設置相應的真空充水設備。 2.2.2 輸水管道 為了保證供水的安全性，輸水管一般布置兩條。B市最高日平均時用水量為20.2819萬噸/天，考慮到自用水量，取自用水量系數(shù)為0.05，則水廠處理水量為21.3萬噸/天，即Q=2.47m3/s。則每根輸水管內流量為1.235m3/s，取輸水管管徑為DN1000，則輸水管流速為： v ===1.5m/s (2-1) 2.2.3 混凝 混凝過程可分為兩個步驟：混合與絮凝。 （1) 混合 混合是原水與混凝劑進行充分混合的工藝過程，要求在加藥后迅速完成。混合方式有水泵混合、管式混合和機械攪拌混合。 水泵混合是一種很好的混合方式，它將藥劑投加到水泵的吸水管或吸水喇叭口處，利用水泵葉輪高速旋轉以達到快速混合的目的，無需另建混合設施或構筑物，設備最為簡單，所需能量由水泵提供，不必另外增加能源。但是經水泵混合后的水流不宜長距離輸送，所以適用于取水泵房靠近絮凝構筑物較近的水廠，兩者間距不宜大于150米，本設計中兩者距離為200米，則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、擴散混合器混合以及靜態(tài)混合器混合。設備簡單，不占地，但是當流量減小時可能在管中反應沉淀，適用于流量變化不大的水廠。一般的管道混合效果較差，采用靜態(tài)混合器效果較好，但是水頭損失較大。 機械攪拌混合，效果較好，水頭損失小，但需耗動能且管理維護較復雜適用于各種規(guī)模的水廠。 綜合以上比較分析，本設計中泵房距離絮凝池大于150米且流量變化不大，再從經濟的角度出發(fā)，機械混合需要的構筑物太多，所以本設計選擇靜態(tài)混合器混合方式。此方法不需要另外建造混合池，設備的構造也很簡單，而且其混合的效果不錯，水量變化的問題只需要控制好一級泵房的出水即可解決。 （2) 絮凝 絮凝是原水與藥劑混合后，通過絮凝設備形成密實的絮凝體。絮凝池的形式較多，概括起來分為兩種：水力攪拌式和機械攪拌式，主要有隔板絮凝池、折板絮凝池、機械絮凝池以及網格（柵條）絮凝池。 隔板絮凝池常用于大中型水廠，構造簡單管理方便。但流量變化大者絮凝效果不穩(wěn)定，與折板及格網絮凝池相比，水流條件不甚理想，能量消耗中無效部分比例較大，所以絮凝時間長，池子容積較大。并且隔板絮凝池中水流要做90度甚至180度轉彎，在轉折處絮粒容易破碎。 折板絮凝池在現(xiàn)在的工程實踐中廣泛應用。它利用水流在同波折板間的曲折流動以及異波折板間縮放流動且連續(xù)不斷，以致形成眾多小渦旋從而提高了顆粒碰撞絮凝效果，水流條件大大改善反應時間短，池子的容積較小。但是折板絮凝池板距較小，安裝維修較困難，折板費用較高。 機械絮凝池反應效果好，水頭損失小，能夠隨著水質、水量的變化隨時改變轉速以保證絮凝效果，適用于任何規(guī)模的水廠，但是需要機械設備并且增加了機械維修工作。 格網（柵條）絮凝池設計成多格豎井回流式，每個豎井安裝若干層網格或柵條。網格絮凝池效果較好，水頭損失小，絮凝時間短。不過，根據已建的網格和柵條絮凝池運行經驗，還存在末端池底積泥現(xiàn)象，少數(shù)水廠發(fā)現(xiàn)網格上滋生藻類、堵塞網眼的現(xiàn)象，網格絮凝池還在不斷地發(fā)展完善當中。 綜合以上上分析比較，本設計水量、水質變化不大，且從經濟方面考慮選擇折板絮凝池。 2.2.4 沉淀 目前國內常用的沉淀池有平流式沉淀池、斜管（板）沉淀池等。 平流式沉淀池應用很廣，特別是在城市水廠中常被采用。它造價低、操作管理方便，施工簡單；對原水濁度適應較強，處理效果穩(wěn)定；當機械排泥時效果較好。但是，池子占地面積較大，停留時間長，且使用機械排泥時需要維護設備。 斜管（板）沉淀池屬于淺池沉淀，基于增大沉淀面積，減少單位面積的產水量來提高雜質去除率，所以池體小、占地少。缺點是對原水濁度適應性較差，設置機械排泥時維護管理較平流式沉淀池麻煩。 綜合以上分析總結，本設計處理水量較大，地勢平坦，機械排泥，所以采用平流式沉淀池。 綜合2.2.3和2.2.4所述，混凝、沉淀過程處理效果最優(yōu)的組合是：靜態(tài)混合器+折板反應池+平流式沉淀池，其中折板反應池和平流式沉淀池合建。 2.2.5 過濾 水中懸浮顆粒經過具有孔隙的戒指或濾網被截留分離出來的過程稱為過濾，在自來水處理中，過濾是保證飲用水衛(wèi)生安全的主要措施。濾池的形式很多，濾料級配、反沖洗方法各異，但去除水中雜質的原理基本相同。濾池的設計是否得當往往決定其運行是否正?？煽?，決定整個水廠的運行狀態(tài)。目前，國內外常用的濾池有普通快濾池、V型濾池、虹吸濾池、移動罩濾池等。 普通快濾池是一種應用廣泛、效果穩(wěn)定的快濾速的過濾構筑物，下向流過濾多為單層細砂級配濾料，四閥控制。普快濾池運行穩(wěn)定，管理可靠，具有成熟的運行經驗，多采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積較大，閥門較多，適用于大中小型水廠，單池面積不宜超過100m2。. 虹吸濾池是一種用虹吸管代替閘閥，并以真空系統(tǒng)控制濾池工作狀態(tài)的重力式濾池，下向流過濾多為單層細砂級配濾料，無閥式控制。反沖洗水來自于臨近工作濾池的濾后水，無需專門的反沖洗設備，不會發(fā)生負水頭現(xiàn)象。但是，池深較大，結構復雜，施工難度大，反沖洗強度受到限制，并且，由于采用了變水頭恒速過濾，水質不如減速過濾的濾池。 V型濾池是一種濾料粒徑均勻的重力式快濾型濾池，由法國得利滿（Degremont）公司開發(fā)的。其截污量大，過濾周期長，而且采用了氣水反沖洗方式，下向流水頭恒速過濾，多為單層粗砂均勻級配濾料，進出水為四閥控制。近年來在我國應用廣泛，適用于大中型水廠。V型濾池工作周期長，反沖洗效果較好且反沖洗強度低，耗水量小，但沖洗配套設備復雜，需要鼓風設備。 根據上述比較分析可知，普通快濾池的沖洗效果不如V型濾池，而虹吸濾池的水質得不到保證并且池深較大，結構復雜，施工難度大；反沖洗條件受限。所以本設計采用V型濾池進行過濾。均質濾料濾池的反沖洗用水在遠期的規(guī)劃中可以考慮回收利用，通過對該反沖洗水一定的處理過程，將其同原水混合之后進入到反應池中進行凈化，節(jié)約水量。 2.2.6 消毒 消毒即是通過投加一定消毒劑的方式將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、紫外線消毒等。 氯消毒是最普遍的消毒方式，其消毒效果好，價格成本低，接觸時間短，只需要接觸5min就可以殺滅超過99%的細菌，同時能夠保證管網中的余氯量，具有持久的消毒效果。但是在有機物含量較高的水體中易產生消毒副產物。 二氧化氯作為消毒劑時，具有較強的氧化消毒能力，對細菌的細胞壁具有較強的吸附和穿透能力，最大的優(yōu)點是不會與水中的有機物作用生成消毒副產物，且余量能在管網中保持很長時間，受水的pH值影響較小。但是二氧化氯本身就對人體血紅細胞有損害，另外二氧化氯一般都現(xiàn)場制作與投加，所以限制了它的使用。 臭氧消毒的機理是氧化作用，可以迅速的殺滅細菌、病毒等，其主要優(yōu)點是不會產生消毒副產物，殺菌能力很強。但是由于臭氧本身不穩(wěn)定，易消失，不能夠保證管網不受二次污染，所以在臭氧消毒后，投加少量的氯或二氧化氯以保證管網中有持久的殺菌作用。由于臭氧生產設備較為復雜，投資較大，所以在我國應用較少。 綜合以上分析比較，本設計水源水質較好，有機物含量少，所以采用液氯消毒，當水經過濾池的過濾之后就直接進入到清水池中與氯氣接觸，進行消毒過程。水經過消毒后，已經完成了常規(guī)工藝的各項處理過程，水質滿足飲用水安全衛(wèi)生標準，即可通過二級泵站向城市管網供水。 2.2.7 處理工藝流程圖 由于本設計給水水源水質較好，所以采用常規(guī)處理工藝即可，圖2.1為處理工藝流程圖：原水 靜態(tài)混合器混合 V型濾池 清水池 折板反應池池 平流式沉淀池池 圖2.1 凈水廠工藝流程圖 3 凈水廠設計計算 3.1 取水泵房設計計算 本設計中給水水源為B市北部一條自西向東流淌、水質良好的河流，取水河流斷面圖見圖3.1。根據《給水排水設計手冊（第03冊）城鎮(zhèn)給水》4.4.3.2條中對于不同水源的典型取水形式的介紹，由于河流的河岸坡度較陡，主流靠近河岸，岸邊水深較深，同時，地質條件較好，具有巖石基礎，所以采取岸邊合建式取水構筑物。并且底板呈階梯式布置，這種布置可以充分利用水泵吸水高度以減小泵房的深度，從而減少挖土方量，有利于施工和降低造價。但是水泵啟動需要抽真空，所以在泵房設計時要注意對真空泵的選擇。 取水泵房按最高日平均時用水量+水廠自用水量（5%）設計，一次性建成。所以取水水量為 Q = = =8873.4 m3/h=2.47 m3/s （3-1） 圖3.1 取水河流斷面圖 3.1.1 進水室設計計算 （1）進水室設計要點： 1）水通過進水孔進入進水室，本設計中河流的最高水位為297.00m，最低水位為282.00m，變幅為15m，超過6m，所以設置兩層進水孔，由于最高水位是按照百年一遇設計的，如果在最高水位下設置進水孔，則這一層進水孔用到的機會很少。所以在最低水位下設一層進水孔，在常水位下設置一排進水孔。兩層進水孔采用并列分層布置。上下兩層進水孔的尺寸相同。初步設計選用5臺泵，所以每層設置5個進水孔，則進水室墻壁上共有10個進水孔孔洞。 2）進水室橫向分為獨立的5格。采用一臺泵設置一個分格，一個格網。各個分格是相互連通的。 3）進水孔口高寬比宜盡量符合標準設計的格柵和閘門尺寸，因此可先確定格柵尺寸再設計進水墻孔尺寸。 4）本設計中上層進水孔的上緣在常水位下1.0m，下層進水孔的上緣在設計最低水位以下0.5m。 （2）格柵設計計算： 1）格柵面積計算： F0 = ( m2 ) （3-2） 式中 Q——設計流量（m3/s），為21.3萬噸/天，即2.47 m3/s； K1——格柵的堵塞系數(shù)，采用0.75； K2——柵條引起的面積減小系數(shù)為 K2 = （3-3） 其中 b——柵條凈間距（mm），采用30-50mm，取50mm； S——柵條厚度（mm），取10mm； K2 = =0.833 v0——允許過柵流速，岸邊式取水構筑物，在無冰絮的情況下為0.4~1.0 m3/s，取0.6 m3/s； 故： F0 = = = 6.59 m2 每層共有5個格柵，每個格柵的面積 f = ==1.32 m2 通過參考S321圖集選擇進水孔及格柵尺寸： 表3.1 格柵尺寸參數(shù) 標準圖號 型號 進水口尺寸（mm） 格柵尺寸（mm） 有效面積 （m2） B1 H1 B H S321-1 9 1200 1000 1300 1100 1.00 2）將柵條放在進水孔外側的導槽中，可以拆卸，以便清洗和檢修。 3）格柵與水平面最好布置成65°-75°的傾角，但實際上多采用90°。 4）水通過格柵的水頭損失一般采用0.05~0.10m，取0.10m。 3.1.2 格網設計計算 格網分為平板格網和旋轉格網兩種。平板格網的優(yōu)點是構造簡單，占地面積較小，可以縮小進水室尺寸。在中小水量、漂浮物不多時采用較廣。其缺點是沖洗麻煩；網眼不能太小，因而不能攔截較細小的漂浮物；每當提起格網沖洗時，一部分雜質會進入吸水室。旋轉格網構造復雜，所占面積較大，但是沖洗較方便，攔污效果較好，可以攔截細小的雜質，故宜用在水中漂浮物較多，取水量較大的取水構筑物。 由于本設計河水中漂浮物不多，故采用平板格網，一般不設置格網室，將格網設置在進水室與吸水室之間的隔墻前后。 （1）格網一般設計要點： 1）采用平面格網，一般不設置格網室，可將格網設置在進水室與吸水室之間的隔墻前后。 2）進水室寬度b1應根據水流通過格網時能到達均勻的要求確定，取2.0m。 （2）平板格網面積計算： 平板格網面積按下式計算： F1 (m2) （3-4） 式中 Q——設計流量，2.47 m3/s； v1——過網流速，一般采用0.3~0.5m/s，本設計取0.4m/s； K1——網絲引起的面積減小系數(shù)， K1= （3-5） 其中 b——網眼尺寸（mm），取10mm×10mm； d——網絲直徑（mm），取2mm； K1 = =0.69 K2——格網堵塞面積減小系數(shù)，一般為0.5； ε——水流收縮系數(shù)，可采用0.64~0.8，取0.8； 故： F1==22.37 m2 設5個格網，則單個格網面積為4.48 m2。通過參考S321圖集選擇平板格網的尺寸： 表3.2 格網尺寸參數(shù) 型號 進水口尺寸（mm） 格網尺寸（mm） 有效面積 （m2） B1 H1 B H C14 2000 2000 2130 2130 2.76 （3）平板格網構造： 1）平板格網采用槽鋼或角鋼做成框架，把金屬網固定在框架上。 2) 每格設置1個格網，并列設置，共5個格網。 3）網格鋼絲的材料采用鍍鋅鋼絲，并在制成后涂防腐漆。 4）通過格網的水頭損失，一般采用0.10~0.15m,取0.15m。 3.1.3其它計算與設備選型 （1）標高確定 ① 操作平臺的標高： 操作平臺的標高=河流設計最高水位+浪高+保護高度=297.0+1.00+0.50=298.5m，由于室外地坪為300.0m,所以操作平臺標高取300.0m。 ② 進水室最低水位標高： 進水室最低水位標高=河流設計最低水位-格柵水頭損失=282.0-0.10=281.9m ③ 吸水室最低水位標高： 吸水室最低水位標高=進水室最低水位標高-格網水頭損失=281.9-0.15=281.75m ④ 進水孔標高 上層進水孔上緣的標高=常水位-1.0=292.0-1.0=291.0m; 下緣的標高=上緣標高-1.0=291.0-1.0=290.0m 下層進水孔上緣的標高=最低水位-0.5=282.0-0.5=281.5m; 下緣的標高=上緣標高-1.0=281.5-1.0=280.5m （2）啟閉設備 在進水間的進水孔、格網和橫向隔墻的連通孔都設有啟閉設備，以便在進水間沖洗和設備檢修時使用。此外當采用上層進水口進水時，利用閘板關閉下層進水孔，從而避免下層進水口處河流的泥沙量較高而進入到進水室當中。啟閉設備采用閘板，進水口采用QFZh94W-0.5輕型電動方閘門，規(guī)格為1600mm×1600mm。進水室、吸水室隔墻設置QYZh24W-0.5輕型圓閘門，規(guī)格為DN800。 （3）進水間起吊設備 起吊設備的作用是將進水間中的格柵、格網、閘板等設備提起進行檢修或沖洗。本設計中吊格柵和格網的起重機都采用CD11-24D型電動葫蘆。相關參數(shù)如下： 表3.3 起重設備尺寸參數(shù) 型號 起重量 t 提升高度m 工字鋼型號 總重量Kg CD11-24D 1 24 16-28b GB706-65 205 CD11-24D型電動葫蘆吊頂距離操作平臺地面高度： H=a + b+ c +d +e+ f （3-6） 式中 a——起吊架頂部距工字鋼梁頂部高度，取200mm。 b——工字鋼梁的高度，，為280mm。 c——工字鋼梁至吊鉤的高度，為750mm。 d—— 被提升物件的高度，取進水間最大物件的高度，2130mm； e——吊起物底部與地坪的高度，取300mm。 因此 H=200+280+750+2130+300=3660mm 取3700mm，則起吊架標高=300.0+3.70=303.70m。 （4）排泥及沖洗設備 1）為了沖洗底部泥沙，吸水室底部設置具有高壓水的噴嘴，利用高壓水邊沖洗邊排泥。 2）清洗平板格網及格柵可采用電動吊車，將格網、格柵沿導向槽提起，用壓力水沖洗。為了便于運行管理和清洗，可在格網前后裝設測量水位的儀表或標尺。 3.1.4水泵設計計算 （1）水泵流量 一級泵站的設計流量為： Q = = = 8873.4 m3/h=2.47 m3/s （3-7） （2）水泵揚程估算 H=H1+h1+h2+h3 （3-8） 其中：H1—取水水源最低水位與凈水廠內第一個凈水構筑物的幾何高度（水在凈水廠內是重力自流）。 h1—吸水管、出水管路總水頭損失，m。 h2—輸水管路總水頭損失，m。 h3—富裕水頭，m。取2m。 本設計中，取水水源最低水位是282.00m，凈水廠地坪標高為300.00m,設凈水廠第一個凈水構筑物高出地坪4.00m，則： H1=300.00+4.00-282.0=22.00m 吸水管內流速為1.5-2.0m/s，壓水管內流速為2.0-2.5m/s，取吸水管流速為2.0m/s，壓水管流速為2.0m/s，局部阻力系數(shù)取8.0（忽略沿程損失），則 h1=λv2/2g=8.0×2.02÷2÷9.81=1.63m （3-9） 水泵采用兩根輸水管，雙管并行，每根輸水管流量為 Q=8873.4÷2=4436.7m3/h=1232.42L/s 采用DN1000，流速為1.57m/s，輸水管長200m，則輸水管沿程水頭損失為0.52m,設局部水頭損失為沿程水頭損失的10%，為0.052m，則輸水管總水頭損失為h2=0.52+0.052=0.572m。 則水泵的設計揚程： H=22.0+1.63+0.572+2.0=26.2m （3）水泵選型 根據設計流量及設計揚程，參考《給水排水設計手冊》11冊，選擇5臺500S35型水泵，四用一備，水泵主要參數(shù)如下： 表3.4 500S35型水泵主要參數(shù) 型號 流量 揚程 轉速 軸功率 電動機功率 效率 吸上高度 重量 m3/h m r/min kW kW % m Kg 500S35 2340 28 970 209.9 280 85 4.0 2210 以上是泵在最高效運行條件下的參數(shù)，而實際運行中，四臺泵均開啟，每臺泵的流量為616.21L/s，揚程為28.95m。 進行事故校核，當其中一根輸水管壞掉，則由另一根承擔70%的流量，此時，輸水管流速為2.2m/s，水損為0.97m，水泵的揚程為33.22m，水泵揚程的增加量大于輸水管水頭損失的增加量，所以，通過事故校核，選泵合適。 水泵外形及安裝尺寸： 圖3.2 500S35型水泵外形尺寸 表3.5 500S35型水泵的外形尺寸 型號 外形尺寸 L L1 L2 L3 B B1 B2 B3 500S35 1373.5 766 760 580 1350 630 1020 800 （4）水泵基礎設計計算： 由于水泵功率在100Kw以上，所以采用無底座安裝。 圖3.3 500S35型水泵安裝尺寸 表3.6 500S35型水泵安裝尺寸 型號 安裝尺寸 B A L2 L3 B3 n-φ d H 500S35 760 790 987 580 800 4-32 500 水泵的螺栓直徑為42mm，則螺孔中心距離基礎邊緣>300mm，取400mm，電動機螺栓直徑為32mm，則螺孔中心距離基礎邊緣>150-200mm，取300mm。 基礎長度L=580+987+760+400+300=3027mm，取3100mm。 基礎寬度B=800+400+400=1600mm。 基礎高度H=20d螺+50+150=20×42+50+150=1040mm。 水泵基礎頂面高出室內地坪400mm，本設計采用整體式基礎，以增大剛度。 （5）吸水管和出水管計算： 根據《給水排水設計手冊（03冊）城鎮(zhèn)給水》，吸水管直徑在250~1000mm內的，流速可取1.2-1.6m/s，在1000~1600mm內的，流速可取1.5-2.0m/s；出水管直徑在250~1000mm及1000mm~1600mm內的，流速可取2.0-2.5m/s。 1）吸水管 設吸水管流速為1.5m/s，流量為 0.62m3/s，則吸水管管徑為： D ===726mm （3-10） 取管徑為800mm，此時流速為： v ===1.234m/s （3-11） 2）出水管： 設出水管流速為2.0m/s，流量為 0.62m3/s，則出水管管徑為： D = = =629mm （3-12） 取管徑為600mm，此時流速為： v ===2.20m/s （3-13） 所以，水泵的吸水管管徑為DN800，出水管管徑為DN600。 3.1.5真空泵和排水泵設計計算 （1）真空泵設計 本設計泵房中的水泵為非自灌啟動，需要靠真空引水啟動。采用的真空引水方式為真空泵直接抽氣引水方式，即每次啟動水泵時，先啟動真空泵，待泵頂充水后，再啟動水泵，并停止真空泵。優(yōu)點是水頭損失小，啟動迅速，效率較高。缺點是真空泵裝置和真空管路復雜，真空泵自動啟停頻繁，初始運行抽氣時間長。 1）真空泵抽氣量W： 真空泵根據抽氣量選擇用大泵計算，真空泵的抽氣量W計算得： W= K (m3/min) （3-14） 式中 W1——吸水管內空氣容積（m3），吸水管管徑為800mm，查表得，空氣量為0.503 m3/min，吸水管長度取8m，W1=0.503×8=4.03 m3； W2——泵殼內空氣容積，大約相當于吸入口面積乘吸入口到出水閘門的距離（m3），取1.38m3 ，W2=3.14×0.82÷4×2.17=1.09 m3 ； Hg——大氣壓的水柱高度(m)，取10.33m； Zs——水泵的安裝幾何高度(m)，取2.70m； T——水泵充水時間（min），不宜超過5min，取5min； K——漏氣系數(shù)，采用1.05~1.10，取1.10。 計算得： W=1.10 ××=1.53m3/min 2）最大真空值Hr max Hr max= Zs×9.81= 2.70×9.81=26.49（kPa） （3-15） 選擇SZ2型真空泵兩臺，一用一備，兩臺共用一個氣水分離罐。采取一字型擺放，參數(shù)如下： 表3.7 真空泵選型參數(shù) 真空泵型號 抽氣量 （m3/min） 電動機型號 功效 （kW） 一字型布置 L l B SZ2 1.65 JO2-52-4 10 4100 1500 700 （2）排水泵設計 泵房中設置1000×1000×1000的集水坑，體積為1.0 m3，設20min內抽完，則可知排水泵的流量為： Q = = 3(m3/h) （3-16） 取選QX5-10-030型潛水泵，流量5 m3/h，揚程為10m。選兩臺，一用一備，。具體參數(shù)如下： 表3.8 QX5-10-030型潛水泵主要參數(shù) 型號 流量 揚程 轉速 功率 電壓 配用水管內徑 重量 m3/h m r/min kw kw mm Kg QX5-10-030 5 10 2800 0.3 220 38 18 排水管將水排入100mm寬的排水溝，排水溝以1%的坡度坡向集水井，由集水井中的潛水泵將水排出。 3.1.6泵房平面布置 （1）機組布置 取水泵房的平面采用矩形布置，本設計中有5臺500S35臥式離心泵，水泵機組的布置采用直線單排布置。 ① 機組凈間距L： 500S35離心泵的電動機功率為280kw，所以根據規(guī)范，相鄰兩水泵機組突出部分的凈距不小于1.8-2.0m。根據泵的尺寸布置，要求泵基礎間的凈距大于電機軸長+0.3m，同時不小于1.5m。本設計中電動機軸長為1.96m，L>1.96+0.3=2.26m，考慮到吸水管及輸水管穿墻時與柱子的距離，則設置各個機組凈間距分別為2500mm，5900mm，3300mm，2500mm。 ② 泵房跨度 本設計采取標準預制構件屋面梁，采用跨度12m。柱距為4.2m。 ③ 水泵距前后墻的距離則根據蝶閥、漸縮管、法蘭及短管的長度來確定。 （2）吸水管路布置 ① 每臺泵設置單獨的吸水管從吸水室中吸水，吸水管直徑為DN800的鋼管，流速為v=1.234m/s。 ② 如水泵位于最高檢修水位以上，吸水管可不裝閥門，但是本設計中最高水位高于泵軸線，故在吸水管上安裝閥門，選擇型蝸輪傳動暗桿楔式閘閥，直徑為DN800。 ③ 吸水管上應安裝的部件為：DN800的90°彎頭；DN800的剛性穿墻套管；DN800的型蝸輪傳動暗桿楔式閘閥；DN800的單法蘭管道限位伸縮接頭；DN800-500的偏心漸縮管。 （3）出水管路布置 ① 出水管采用鋼管，焊接接口，直徑為DN600，流速為2.20m/s。 ② 水泵的出水聯(lián)絡管和兩條輸水管均設在泵房內，聯(lián)絡管管徑為 DN1000，用等徑三通將聯(lián)絡管與DN1000的2條輸水干管相連。在聯(lián)絡管上設置DN1000，D941X型電動法蘭式蝶閥。 ③ 出水管上應該安