给排水毕业设计论文

'本科毕业设计题目：乐清市给水工程毕业设计学院:城市建设学院专业:给水排水工程学号:学生姓名:刘全坤指导教师:刘晓艳日期:二〇一五年五月 武汉科技大学本科毕业设计摘要近年来，随着社会经济的发展和繁荣，城市建设突飞猛进，城市面貌日新月异，城市居民生活水平大幅度提高，城市生产、生活用水量也在逐年增加，且增长速度很快。若供水设施不能满足城市的用水需要，将严重影响城市各行业的发展及居民的正常生活。为了缓解供水的紧张状况，除了考虑有效利用水资源及节约用水外，必须尽快兴建新的供水设施。乐清市位属浙江省，近期规划人口60万人，设计水量为22万吨每天；远期发展至70万人，设计水量增至26万吨每天。根据城市总体规划，拟在月河上游建设一水厂，水厂建成后通过泵站向城市管网供水。本次设计采用统一供水方式；水源采用水库取水；采用自流管式取水构筑物；净水工艺流程为：原水→取水泵房→管式静态混合器→网格絮凝池→平流式沉淀池→V型滤池→清水池→吸水井→送水泵房→城市管网。根据原水水质和水温，该净水厂采用聚合氯化铝作为混凝剂；用液氯进行滤后消毒。水厂绿化面积占水厂总面积的30％。净水厂出水水质满足我国《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中的有关指标。本设计说明书主要内容包括：设计原始资料；取水、净水、输水工程主要构筑物工艺设计计算等。关键词：自流式取水构筑物；网格絮凝池；平流式沉淀池；V型滤池IV 武汉科技大学本科毕业设计AbstractInrecentyears,alongwiththesocialeconomydevelopmentandprosperity,theurbanconstructionhasadvancedbyleapandbound,theapperanceofmanycitieshasbeenchangingwitheachpassingday,theurbanresidents’livingstandardshasrisengreatly.Alsotheconsumptionofwaterintheurbanproductionandlifehasbeenincreaseingataveryfastpaceeachyear.Ifthewatersupplyfacilitiescannotmeettheneedsofurbanwaterconsumption,thedevelopmentofurbanindustriesandthenormallifeofurbanresidentswillbeseriouslyaffected.Inordertoeaseoffthetensionsofthewatersupply,besidesconsideringeffectiveutilizationofwaterresourcesandwaterconservation,newwatersupplyfacilitiesmustbeconstructedassoonaspossible.LeQingcityislocatedinZheJiang.Thecityhasaplanningpopulationof600,000which,andthedesignwaterquantityis220thousandstonperday;inlongterm,willbeexpandedto700,000,andthedesignwaterquantitywillincreaseto260thousandstonperday.Accordingtothecity’scomprehensiveplanning,itisproposedthatanewwaterworksshouldbeconstructedontheupperreachesofMoonRiver.Whenitiscompleted,thewaterworkswillsupplywatertothepipenetworkbypumpingstation.Thisdesignusestheuniformwatersupplymode.Thesurfacewaterisusedforwatersources,andthewaterisdraftedbyartesianpipewaterintakestructure.Theprocessofpurifiedwatertechnologyisrawwater→pumphouseofintakewater→tubingstaticstateadmixer→gridflocculatingtank→horizontalflowsedimentationtank→Vtypefilter→cleanwaterreservoir→suctionwell→pumphouseofdeliverywater→citypipenetwork.Accordingtothequalityandthetemperatureofrawwater,thewatertreatmentplantadoptsPAC.Itadoptschlorinationafterfiltration.Thegreenareashallaccountsfor30％ofthetotalofthewaterplant.Theeffluentqualitymeetstherelatedindicatorsof‘Sanitarystandardfordrinkingwater’(GB5749-2006).Thisdesignspecificationmainlyincludes:theoriginalmaterialdesign,IntakeIV 武汉科技大学本科毕业设计water,purifiedwater,waterconveyanceprojectdesigncalculation.Keywords:Selfgravitywaterintakestructure,Meshflocculationtank,Advectionsedimentationtank,VrapidfilterIV 武汉科技大学本科毕业设计目录1概述11.1设计题目11.2设计目的11.3任务及主要内容11.4基本资料11.4.1城市概况11.4.2设计原始资料12水厂厂址选择42.1净水厂位置选择42.2厂址选择的原则43给水系统73.1水源取水系统73.1.1给水水源分类73.1.2乐清市给水水源73.2给水管网系统73.2.1给水系统应该满足的要求73.2.2给水管网系统作用83.2.3给水管网系统组成83.2.4给水管网系统类型93.2.5给水管网布置形式93.2.6管网设计参数103.3给水处理系统103.3.1取水构筑物的选择103.3.2取水泵房133.3.3取水地点133.3.4净水工艺流程的选择143.3.5水处理构筑物设计174工程方案234.1设计原则234.2工程建设规模及主要内容234.2.1取水工程234.2.2给水管网工程244.2.3净水厂工程254.2.4水厂附属构筑物264.2.5净水厂的布置275设计计算285.1取水泵房285.1.1已知条件285.1.2进水间计算285.1.3吸水间计算295.1.4水泵选用305.2净水构筑物31IV 武汉科技大学本科毕业设计5.2.1管式静态混合器315.2.2反应池325.2.3V型滤池395.2.4消毒和清水池485.3二级泵房505.3.1设计参数505.3.2选泵515.3.3二级泵房的布置515.3.4泵房高度计算515.3.5管道计算515.4二级泵房吸水井设计515.4.1二级泵房吸水井类型515.4.2二级泵房吸水井的设计水位515.4.3二级泵房吸水井的有效容积525.5加药间设计525.5.1溶液池525.5.2溶解池535.5.3药库535.6加氯间设计535.6.1加氯机535.6.2氯瓶545.7水厂平面布置图546工程概算556.1给水工程基建投资556.1.1水厂基建费用556.1.2输水管线基建费用566.1.3城市配水管网基建费用566.1.4基建总投资费用566.2年经营管理576.2.1年经营管理费用576.2.2单位制水成本586.2.3效益分析58参考文献60致谢61IV 武汉科技大学本科毕业设计1概述1.1设计题目设计题目：乐清市给水工程设计1.2设计目的训练学生综合应用基础课、技术基础课和专业课所学知识，在老师指导下独立完成给水工程设计的能力，并能通过设计应熟悉和了解给水工程设计的一般原则和方法，掌握单项构筑物的设计计算方法，了解设计说明书的编制和施工设计图纸的绘制方法。熟悉和应用设计规范、手册的能力；锻炼学生的工程师技术和能力，使得学生在给水工程设计方面有较全面的认识，系统学习，培养学生独立分析、解决问题的能力和创新能力；掌握计算机绘图能力；能够利用参考文献及进行专业翻译。1.3任务及主要内容根据所提供的基础设计资料和图纸，完成乐清市给水系统的确定、城区给水管道系统的定线，设计计算和图纸的绘制；完成取水点的确定，取水泵站的设计计算和图纸的绘制；给水处理厂技术经济方案比较及方案确定；处理构筑物和附属建筑物的设计计算，绘制水厂平面图、工艺流程图和主要的处理构筑物工艺图；完成设计说明书和计算书的编制。1.4基本资料1.4.1城市概况乐清市位于我国东南地区。根据该市的总体规划，近期（2015年）该市城市人口为60万人，远期（2025年）城市人口达70万人。是个中等城市。1.4.2设计原始资料1.乐清市城市平面图，比例1：50000.61 武汉科技大学本科毕业设计2.城市分区及人口密度乐东区260人/hm2；乐西区240人/hm2；乐北区230人/hm2，乐南区250人/hm23.该城市居住房屋的卫生设备情况乐东区：有给排水卫生设备，70%有淋浴设备；乐西区：有给排水卫生设备，50%有淋浴设备；乐北区：有给排水卫生设备，30%有淋浴设备；乐南区：有给排水卫生设备，20%有淋浴设备；4.该城市房屋的平均层数乐东区6层；乐西区5层；乐北区6层；乐南区4层5.该城市的工业企业，位置见城市平面图乐清市预计到2015年工业产值为715.7亿元，单位产值用水量为2.5m3/万元，到2025年工业产值为932.9亿元，单位产值用水量为2.5m3/万元。6.自然状况乐清市属亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛，温暖湿润。气温：年平均气温17.22℃；绝对最高气温36.9℃(1996年8月2日)；绝对最低气温-6.6℃(1977年1月2日)；无霜期平均年为252天，常年主导风向为东北偏北风，年平均风速2.4m/s。降雨量：平均年降雨量1672mm；最大年降雨量2346mm(1973年)；最小年降雨量1044mm(1979年)。7.给水水源(1)地面水源：市内最大的河流为月河月河及其下游水系属平原河网水系，水位稳定，流速平缓。月河宽25～30米，水深5～10米。1）流量：Qmax=54.00m3/s，Qmin=36.00m3/s。2）最大流速：2.9m/s。3）最高水位（1%）9.00m;常水位：7.50m；最低水位（97%）：6.50m。（2）地下水源市区的地质条件以太平路为界，路东为软土层区，路西为砾石地层区。软土层多为粘土和亚粘土，天然地基承载力6～8吨/平方米，地下水位较高，一般距地面0.5米左右。砾石地层区地势较高，地下水位较低，地基承载力较好。乐清市在历史上从未发生过大的地震，小地震也不多，是一个少震的地区，城区地震烈度可按VI度设防。61 武汉科技大学本科毕业设计由于过量开采孔隙承压水，乐清市地下水开采区出现了严重的地面沉降，使地面高层系统受到破坏，市域内遭受洪涝灾害的风险增加，水利工程、市政工程和高速公路建设等均受到影响，因此地下水不能作为温岭市的城市供水水源。8.水源水质分析结果见表1.1表1.1水源水质分析结果编号名称单位分析结果1水的臭和味级22浊度NTU20～803色度度20.04总硬度度8.05碳酸盐硬度度5.06非碳酸盐硬度度3.07pH值7.18碱度度1.49溶解性固体mg/L82010水温：最高温度0C30最低温度0C0.511细菌总数个/mL1000012大肠菌群个/L2569.城市用水量逐时变化情况见表1.2表1.2城市用水量逐时变化情况时间每小时用水占全天用水量的百分数时间每小时用水占全天用水量的百分数0～11.1712～135.281～21.1813～144.652～31.1814～154.463～41.7915～165.184～52.8216～174.615～64.4817～185.586～76.1418～195.697～86.3819～205.388～95.8620～215.549～105.7521～223.6510～115.4422～232.2511～124.9823～241.56时变化系数Kh=6.38/4.17=1.5361 武汉科技大学本科毕业设计2水厂厂址选择2.1净水厂位置选择给水厂的设计厂址应在整个给水系统中全面规划，综合考虑。以地表水为水源的给水厂，在整个供水系统中的位置有下述设置方式：1)对于取水地点与用水区较近的情况，净水设施一般与取水构筑物（一泵房）建在一起，原水经净化后，在通过配水泵房（二泵房）把自来水泵入自来水输配水管网送至用户。此法的优点是：水厂与取水构筑物可以集中管理，节省水厂自用水（如滤池冲洗水和沉淀排泥水）的输送费用。但对于水厂与用水区较远的情况，因自来水的压力较高和必须满足不同时间自来水的用水量，对输水管道的要求高，增加了自来水输水干管的成本。2)对于取水点与用水区较远的情况，此时一般将净水厂建在靠近用水区的地方，原水用取水泵房抽取后，先用输水管把原水送至净水厂，处理后再用配水泵房（二泵房）把自来水泵入配水管网。此方案的优点与前一个方案正好相反。3)第2方案的另一种形式是在用水区附近再建一个配水厂（设清水池、消毒和配水泵房），净水厂出水先用输水干管送至配水厂，再经水泵进入管网。4)对于高浊度原水，可将预沉部分建在取水构筑物处，主体净水处理构筑物部分设在靠近用水区的地方。对于以地下水为水源的给水厂，因不需设置净水构筑物，水厂（清水池、加氯间、配水泵房）一般设在用水区附近。本设计取水点与用水区较远，故将净水厂建在靠近用水区的地方。2.2厂址选择的原则根据《室外给水设计规范》，对于具体的水厂厂址选择，应根据下列要求，通过技术经济比较确定：1)给水系统布局合理；2)不受洪水威胁，否则应考虑防洪措施；3)有较好的废水排除条件；4)有良好的工程地质条件，即水厂一般选在地下水位低、承载力较大、湿陷性等级不高、岩石较少的地层，以降低工程造价和便于施工；5)有便于远期发展控制用地的条件；6)有良好的卫生环境，并便于设立防护地带；61 武汉科技大学本科毕业设计1)少拆迁，不占或少占农田；2)施工、运行和维护方便。根据以上水厂位置选择和厂址原则，并通过对资料的分析，提出两选址方案。A、B处位置见图。方案一：净水厂选在靠近城区给水管网的A处，该处地面标高在5.00~8.00m标高范围，净水厂距离水库约1.7km；方案二：净水厂选在靠近水库的B处，该处地面标高在8.00~10.00m标高范围，净水厂距离水库约0.3km。两方案的经济技术比较见表2.1：表2.1水厂选址方案比较表方案一方案二优点1、无居民拆迁，地质和地形条件好。2、厂址面积足够，既可满足近期新建水厂的需要，又可为远期水厂发展留有余地。3、靠近电源、道路，施工及运行管理方便。4、水厂排水方便，排水管较短。5、水厂靠近供水城区，清水输水管较短。6、厂址处空地较多，且远期有发展用地。1、厂址靠近水源水库，原水输水管较短。缺点1、厂址距水库比方案二远，原水输水管比方案二多投资约130万元。1、清水输水管距供水城区比方案一远，增加清水输水管成本。通过综合比较，选择方案一为推荐方案，即远期建设规模为26万吨/日的水厂，厂址选在靠近供水城区的A处。61 武汉科技大学本科毕业设计图2.1水厂选址方案比较图61 武汉科技大学本科毕业设计3给水系统3.1水源取水系统3.1.1给水水源分类给水水源可分成两大类：地下水源和地表水源。地下水源包含潜水（无压地下水）、自流水（承压地下水）和泉水；地表水源包含江河、湖泊、水库和海水。大部分地区的地下水由于受到形成、埋藏和补给等条件的影响，具备水质澄清、水温稳定、分布面广泛等特点；大部分地区的地表水源流量较大，由于受到地面各种因素的影响，通常表现出与地下水相反的特点。水源选择要结合城市远近期规划和工业总体布局的要求，从整个给水系统（取水、输水、水处理设施）的安全和经济来考虑，还要考虑历年来的水质、气象、水文和水文地质资料，取水点和附近地区的卫生状况及地方病等因素，从卫生、水资源、技术、经济等多方面进行综合评价。选择水质良好、水质充沛、便于防护的水源。取水点应设计在城镇和工矿企业的上游。3.1.2乐清市给水水源本设计选择的水源为水库取水，其水量充沛、流量较为平稳，而且此处水源水质如pH值、浑浊度、硬度、水温、细菌总数、气温等条件都较好。3.2给水管网系统给水系统是保证城镇、工矿企业等用水的各项输配水管网和构筑物组成的系统。按使用目的通常分成生活用水、工业生产用水和消防给水系统三大类。给水工程已成为城镇和工矿企业的一个重要基础设施，必须保证有足够的水量、合格的水质、充裕的水压供应生活用水、生产用水和其他用水，不仅能满足近期的需要，还可以兼顾到远期的发展。3.2.1给水系统应该满足的要求①用水对象近、远期对水质、水压、水量的要求；②用水对象近远期对供水可靠性要求；③现行技术规范和标准的要求，尤其是消防、卫生防护、抗震等方面的规定；④预留一定程度的改造潜力与发挥能力。61 武汉科技大学本科毕业设计3.2.2给水管网系统作用①向人们制定的用水地点及时可靠的提供满足用户需求的用水量；②水质达到或超过人们用水需要；③为用户的用水提供符合标准的用水压力，使用户在任何时候都能取得充足的水量。即水量保障、水质保障和水压保障。水量可通过清水池、水塔、加压泵站等调节；水质要符合原水水质标准《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）和给水水质标准《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）；水在输送中的压力方式以下四种：a.全重力给水b.一级加压给水c.二级加压给水d.多级加压给水根据地形选择合理的加压给水方式。本设计地势较为平坦，采用二级加压给水方式。3.2.3给水管网系统组成给水管网系统一般由输水管、配水管网、水压调节设施（泵站、减压阀）以及水量调节设施（清水池、水塔、高位水池）等构成。输水管：是指在较长距离内输送水量的管道，输水管一般不沿线向外供水。配水管网：是指分布在供水区域内的配水管道网络。其功能是将来自于较集中点（如输水管渠的末端或贮水设施等）的水量分配输送到整个供水区域，使用户能从较近处接管用水。配水管网由主干管、干管、支管、连接管、分配管等构成。泵站：泵站是输配水系统中的加压设施，一般由多台泵并联组成。给水管网系统中的泵站有供水泵站（又称二级泵站）和加压泵站（又可称三级泵站）两种形式。水量调节设施：有清水池，又称清水库、水塔和高位水池（或水塔）等形式。其主要作用是调节供水与用水的流量差，也称调节构筑物。水量调节设施也可用于贮存备用水量，以保证检修、消防、事故和停电等情况下的用水，提高系统的供水安全可靠性。61 武汉科技大学本科毕业设计减压设施：用减压阀和节流孔板等降压和稳定输配水系统局部的水压，以免水压过高造成管道或其他设施的漏水、爆裂、水锤破坏，避免用水的不舒适感。3.2.4给水管网系统类型①按水源的数目分类1)单水源给水管网系统：指只有一个清水池（清水库），清水通过泵站加压后进入输水管和管网，所有用户的用水来自于一个水厂清水池（清水库）。较小的给水管网系统，如企事业单位或小城镇给水管网系统，多为单水源给水管网系统。2)多水源给水管网：有多个水厂的清水池（清水库）作为水源的给水管网系统，清水从不同的地点经输水管进入管网，用户的用水可以来源于不同的水厂。较大的给水管网系统，如大中城市甚至跨城镇的给水管网系统，一般是多水源给水管网系统。②按系统构成方式分类1)统一给水管网系统：系统中只有一个管网，即管网不分区，统一供应生产、生活和消防等各类用水，其供水具有统一的水压。2)分区给水管网系统：将给水管网系统划分为多个区域，各区域管网具有独立的供水泵站，供水具有不同的水压。管网分区的方法分两种：一种是串联分区，设多级泵站加压；还有一种是并联分区，不同压力要求的区域由不同泵站供水。大型管网系统有时既有串联分区又有并联分区，以便节约能量。③按输水方式分类1)重力输水管网系统：指水源处地势比较高，清水池（清水库）中的水靠自身重力，经重力输水管流入管网并供给用户使用。重力输水管网系统无动力消耗，是一种运行经济的输水管网系统。2)压力输水管网系统：指清水池（清水库）的水由泵站加压送出，经输水管流入管网供用户使用，甚至要通过多级加压将水送至更高或更远处用户使用。压力给水管网系统需要消耗动力。本设计中根据实际情况采用单水源统一给水管网系统，并采用二级供水，因城市地形平坦，故不设水塔或高位水池，而是采用变频泵供水。3.2.5给水管网布置形式给水管网有两种基本布置形式：树状网和环状网。树状网一般适用于小城市和小型工矿企业，该形式供水可靠性较差，管网末端水质容易变坏；环状网供水可靠性增加，可大大减轻因水锤作用产生的危害，但造价明显比树状网要高。61 武汉科技大学本科毕业设计给水管网的布置应满足以下要求：1)依照城市规划平面图布置管网，布置时应考虑给水系统分期建设的可能，并且留有充分的发展余地；2)管网布置必须保证供水安全可靠，当局部管网发生事故时，断水范围应减到最小；3)管线遍布在整个给水区内，保证用户有充足的水量和水压；4)力求用最短距离敷设管线，以降低管网的造价和供水能量费用。3.2.6管网设计参数规划人口：近期60万人，远期扩展至70万人。给水普及率：98％用水量标准：200L/cap·d3.3给水处理系统净水厂的厂址选择比较见上一章。本设计中选定的水厂建在靠近供水城区的A处。该水厂靠近城市道路，整个地势平坦，便于建造水处理构筑物。本设计采用的处理工艺流程图为：原水取水泵房配水井网格絮凝池管式静态混合器用户二泵房清水池V型滤池平流式沉淀池图3.1水厂处理工艺流程图其中具体构筑物形式的选择见下。3.3.1取水构筑物的选择61 武汉科技大学本科毕业设计江河取水构筑物位置选择是否妥当，直接影响取水的水量和水质、取水的施工、投资、运行管理、安全可靠性以及河流的综合利用。所以，正确的选择取水构筑物位置是设计中的一个非常重要的问题。在设计取水构筑物时，应注意收集以下有关河段的水位、流量和流速的资料：1)河段历年的最高水位和最低水位、最月平均水位和年常水位；2)河段历年的最大流量和最小流量；3)河段取水点历年的最大流速、最小流速和平均流速。取水构筑物设计应满足如下原则：1)取水构筑物应保证在枯水季节仍能取水，并满足在设计枯水保证率下取得所需的设计水量。用地表水作为城市供水水源时，其设计枯水流量的保证率，在根据城市规模和工业大用户的重要来选定，一般可采用90％～97％。用地表水作为工业企业供水水源时，其设计枯水量的保证率，应按各有关部门的规定执行。村、镇供水的设计枯水流量保证率，可根据具体情况适当降低。2)对于河道条件复杂，或取水量占河道的最枯流量比例较大的大型取水构筑物，应进行水工模型试验。3)当自然状态下河流不能取得所需设计水量时，应修拦河坝或其他确保可取水量的措施。4)取水构筑物位置的选择应全面掌握河流的特性，根据取水河段的水文、地形、地质、卫生防护、河流规划和综合利用等条件进行综合考虑。5)在洪水季节取水构筑物应不受冲刷和淹没。设计最高水位和最大流量一般按100年一遇的频率确定（小型取水构筑物按供水对象可适当降低标准）。6)在取水构筑物进水口处，一般要求不小于2.5~3.0m的水深；对小型取水口，水深可降低到1.5~2.0m，当河道最低水位的水深较浅时，应选用合适的取水构筑物形式和设计数据。7)作为生活饮用水水源和水质，应满足处理后达到生活饮用水水质标准。8)水源、取水地点和取水量等的确定，应取得有关部门同意。水源应按《生活饮用水卫生标准》采用相应的卫生防护措施。地表水取水构筑物分类由于地表水水源的种类、性质和取水条件不同，取水构筑物的形式也多种多样，一般分为固定式、移动式、山区浅水河流式和湖泊、水库取水构筑物等。本设计是以水库作为取水水源，故接下来重点介绍一下水库取水的相关内容。①湖泊、水库取水构筑物形式。如表3.1所示：表3.1湖泊、水库取水构筑物的形式比较表名称特点与使用条件61 武汉科技大学本科毕业设计与坝身合建的取水塔取水适用于水位变化幅度和取水量较大的深水湖泊和水库取水与泄水口合建的取水塔取水适用于水位变化幅度和取水量较大的深水湖泊和水库取水潜水泵直接取水适用于水中漂浮物少和取水量小的情况岸边式自流管取水适用于水位变化幅度较小的浅水湖泊和水库取水岸边式虹吸管取水适用于水位变化幅度较小的浅水湖泊和水库取水②水库取水特点1)水库可以通过年径流调节，以确保枯水期时取得所需的水量。2)水库水含砂量少，浑浊度小，水质较好。3)当被淹没的河谷具有湖泊的形态及水文特征时，其取水形式以注意问题与湖泊取水类同。4)当水库被淹没的河谷较窄，库身狭长、弯曲，深度较小时，具有河流的形态及水文特征，其取水形式及注意问题与河流取水类同。大型水库按形态特征及水文情势可分为下游近坝部分、中游部分、上游部分及回水末端部分。下游近坝部分的水深大、流速小（泄水时例外），底部不受波浪影响，水位降低时，波浪可破坏高水位时形成的浅滩，是水库取水的有利位置。但水面波浪较大，库岸的被侵袭作用较强烈。③选择湖泊、水库构筑物位置时，取水构筑物位置选择应注意以下几点：1)不要选择在湖岸芦苇丛生处附近。2)不要选择在夏季主风向的向风面的凹岸处。3)为了防止泥沙淤积取水头部，取水构筑物位置应选在靠近大坝附近，或远离支流的汇入口。4)取水构筑物应建在稳定的湖岸或库岸处。④取水构筑物的类型1)隧洞式取水构筑物：适用于水深大于10m以上的大型水库。2)引水明渠取水：根据库岸的地形与地质条件，选择合建式或分建式的岸边取水构筑物形式。3)水深很大的水库取水：为取得浊度低、水质好的原水，可采用分层取水，建分层取水构筑物，或将取水构筑物与库坝合建。4)自流管式取水构筑物：在浅水湖泊和水库取水，一般采用自流管或虹吸管把水引入岸边深挖的吸水井内，然后水泵的吸水管直接从吸水井内抽水，泵房与吸水井既可合建，也可分建。结合本设计具体的地形、水文资料，本设计水库水质良好且距水厂较近，故宜采用水库取水，并且水库水深较浅，宜采用自流管式取水构筑物。因此，最终选择在水库取水，采用自流管式取水构筑物，并且不设集水井。61 武汉科技大学本科毕业设计3.3.2取水泵房取水泵房按水泵是否直接安放在水中可分为干式取水泵房和湿式取水泵房：干井：水泵和电机集中布置，便于维修和管理，各种设备不与水直接接触，使用寿命相对较长，但其设备投资增加，且要承受外部水压，空间畅通，易于气体流通。湿井：内外水压平衡，土建结构简单，土建费用相对较低，投资也随之减少，但是因为水泵和电机分开布置，这样对管理以及检修造成不便，且由于电机布置位置较高，噪音大，对周围环境造成影响。另外，由于泵房自流进水，所以泵房相应应有较大的深度，增加土建费用，湿井也应做好防腐的处理，尤其是水泵，否则，容易造成水泵的腐蚀，减少水泵的使用寿命。而且运行检修的安全可靠性都得不到保障。湿井式泵房的通风采光条件都较干式泵房要差。经过综合比较，本设计采用干式取水泵房，由自流管直接进水，泵房前不设集水井。取水头部：采用喇叭口带格栅，喇叭口口径d＝1500mm；进水管：设两条DN1000的进水管，当事故一根停水时，另一根仍能保证70％的水量。3.3.3取水地点对于取水地点与用水区较近的情况，净水设施一般与取水构筑物（一泵房）建在一起，原水经净化后，在通过配水泵房（二泵房）把自来水泵入自来水输配水管网送至用户。此法的优点是：水厂与取水构筑物可以集中管理，节省水厂自用水（如滤池冲洗水和沉淀排泥水）的输送费用。但对于水厂与用水区较远的情况，因自来水的压力较高和必须满足不同时间自来水的用水量，对输水管道的要求高，增加了自来水输水干管的成本。对于取水点与用水区较远的情况，此时一般将净水厂建在靠近用水区的地方，原水用取水泵房抽取后，先用输水管把原水送至净水厂，处理后再用配水泵房（二泵房）把自来水泵入配水管网。此方案的优点与前一个方案正好相反。第2方案的另一种形式是在用水区附近再建一个配水厂（设清水池、消毒和配水泵房），净水厂出水先用输水干管送至配水厂，再经水泵进入管网。对于高浊度原水，可将预沉部分建在取水构筑物处，主体净水处理构筑物部分设在靠近用水区的地方。对于以地下水为水源的给水厂，因不需设置净水构筑物，水厂（清水池、加氯间、配水泵房）一般设在用水区附近。本设计中水厂离取水泵房较远，取水泵房到净水厂的距离约300m，设计两根DN1061 武汉科技大学本科毕业设计00的管道将水输送到净水厂进行处理，原水在净水厂里经过一系列的处理工艺达到供水水质要求后通过两根DN1000的管道将水输送到用水区域。3.3.4净水工艺流程的选择3.3.4.1净水工艺选择原则净水工艺选择的原则应是针对当地水质的特点以最低的基建投资和经常运行的费用达到要求的出水水质。在选择净水工艺时，需要充分掌握以下资料：1)原水水质的历史资料：对原水水质应当作长期的观察。就地表水而论，枯水期和丰水期的水质、受潮汐影响的河流的落潮与涨潮水质以及表层与深层的水质都需要加以分析比较。2)污染物的形成以及发展趋势：对产生污染物的原因进行分析，找到污染源。对于潜在的污染影响和今后的发展趋势也应当做出分析与判断。3)出水水质的要求：不一样的供水对象对水质的要求不同。以城市供水而言，需要符合国家规定的水质要求。确定水质目标的同时还应当结合往后水质可能的提高做出对应的规划考虑。4)当地或者近似水源净水处理的实践：当地已经有给水处理厂，其处理效果是对所采用工艺最可靠的验证，也是选择净水工艺非常重要的参考内容。5)操作工作人员的经验和管理水平：要使工艺过程能达到预期处理目标，操作管理人员有十分重要的作用。同样的设备由于工作人员的不同或许产生不同的效果。所以在工艺选择时，应尽量选择符合使用要求和当地习惯的净水工艺。6)场地的建设条件：不同的处理工艺对占地或地基承载会有不同的要求，所以在工艺选择时还应当结合建设场地可能提供的条件进行综合考虑。有些处理工艺对气温关系密切，在其选用时应当充分注意气候条件。7)今后可能的发展：伴随水质要求的提高，或原水水质的变化，可能对今后净水工艺作出新的要求，所以选择工艺的要求对今后发展应有较大的适应性。8)经济条件：经济条件是工艺选择中一个非常重要的因素。有些工艺尽管对提高水质具有较好的效果，但是由于投资较大或运行费用较高而难以被接受。因此工艺选择还应结合当地的经济条件进行考虑。3.3.4.2净水工艺选择城市水厂中净水处理的目的，主要是去除原水中的悬浮物质、胶体物质、细菌及其它有害成分，常规采用的净水工艺有自然沉淀、混凝沉淀或澄清、氧化、气浮、消毒、过滤、吸附等方法。同时根据原水水质的特殊情况尚须采用除藻、除铁、除锰及除氟等特种处理工艺。1)净水工艺流程的分类61 武汉科技大学本科毕业设计a.地表水常规处理工艺流程图3.2地表水常规处理工艺流程图b.地表水一次净化工艺流程图3.3地表水一次净化工艺流程图适用范围：原水浊度较低(一般在50度以下)，不受工业废水污染且水质变化不大时。c.高浊度水处理工艺流程图3.4高浊度水处理工艺流程图适用范围：原水浊度高，含砂量大时。d.受污染水处理工艺Ⅰ方案61 武汉科技大学本科毕业设计图3.5受污染水处理工艺流程图（Ⅰ方案）Ⅱ方案图3.6受污染水处理工艺流程图（Ⅱ方案）适用范围：水源受到较严重的污染1)确定工艺流程将原始资料中原水各项指标与生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）中各项指标进行比较说明以确定处理工艺流程，见下表：表3.2水质指标比较表指标原水生活饮用水卫生标准总浊度20~80NTU不超过1NTU，水源与净水技术条件限制时不超过3NTU总硬度80mg/L不超过450mg/L(以CaCO3计)pH值7.16.5～8.5色度20.0度不超过15度，无异臭、异味大肠菌指数256个/mL100ml水中不得检出细菌总数10000个/mL100ml水中不得检出嗅和味略微有异味无异臭、异味由比较结果可以看出：61 武汉科技大学本科毕业设计A.由于原水进水浊度大于1度，最高达80度，可不进行预处理，即不用设预沉池。因此采用混凝、沉淀、过滤、消毒的常规工艺，用于去除原水中悬浮物及胶体杂质；B.由于原水的硬度80mg/L,远小于450mg/L。因此不必进行软化处理；C.由于原水的pH值为7.1，在生活饮用水卫生标准规定的6.5~8.5之间。因此不必加入中和工艺调节pH值。D.由于色度、嗅和味均为微量。因此一般工艺即可去除。E.原水中大肠菌群数为256个/L，远大于标准规定的100mL水中不得检出；原水中细菌总数为10000个/L，远大于标准规定的100mL水中不得检出。因此，必须用消毒过程杀灭水中致病微生物，通常采用滤后加氯。综上所述，选定工艺流程如下图所示：图3.7水厂工艺流程图3.3.5水处理构筑物设计水处理构筑物类型的选择，应根据原水水质，处理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积的地形条件等，通过技术经济比较确定。通常根据设计运转经验确定几种构筑物组合方案进行比较。常规处理构筑物的组合主要是指：“混凝沉淀池（澄清池）--过滤池--清水池”三阶段的配合，因为水厂中这三种构筑物在经济上和技术上占主要地位。各构筑物的选择如下：净水厂的远期规模为26万吨/日，该规模即为水厂的设计规模。3.3.5.1混合混合设备的基本要求是药剂与水的混合必须快速均匀。混合方式基本分为两大类：水力和机械。前者简单，但不能适应流量的变化；后者可进行调节，能适应各种流量的变化，但需有一定的机械维修量。具体采用何种形式应根据净水工艺布置、水质、水量、投加药剂品种及数量以及维修条件等因素确定。常用的水力混合有：管式静态混合器混合、水泵混合、跌水混合和水跃混合、61 武汉科技大学本科毕业设计扩散混合器混合、机械混合等。1)水泵混合优点：设备简单，混合充分，效果较好，不另消耗动能。缺点：吸水管较多时，投药设备要增加，管理、安装较麻烦；配合加药自动控制较困难；G值相对较低。适用条件：适用于一级泵房距处理构筑物120m以内的水厂。2)管式静态混合器优点：设备简单，维护管理方便，不需土建构筑物，在设计流量范围，混合效果较好；不需外加动力设备。缺点：运行水量变化影响效果；水头损失较大；混合器构造较复杂。适用条件：适用于水量变化不大的各种规模的水厂。3)扩散混合器优点：不需外加动力设备；不需土建构筑物；不占地。缺点：混合效果受水量变化有一定影响。适用条件：适用于中等规模水厂。4)跌水（水跃）混合优点：利用水头的跌落扩散药剂；受水量变化影响较小；不需外加动力设备。缺点：药剂的扩散不易完全均匀；需建混合池；容易夹带气泡。适用条件：适用于各个规模水厂。5)机械混合优点：混合效果较好；水头损失较小；混合效果基本不受水量变化影响。缺点：需耗动能；管理维护较复杂；需建混合池。适用条件：适用于各种规模的水厂。本设计的设计流量可选用多种混合方式。经过综合比较，选用管式静态混合器，安装在配水井出口和絮凝池进口之间。设计参数：采用4条进水管，每条设计流量：0.67m3/s流速：1.0m/s混合单元数：n=3设计结果：DN=500mm3.3.5.2絮凝池絮凝是使脱稳的胶体或者细微悬浮物聚集长大为絮体的过程。絮凝设备的基本要求是，原水与药剂混合后通过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体。61 武汉科技大学本科毕业设计絮凝设备和混合设备一样，可分为两大类：水力和机械。前者简单，但不能适应流量的变化；后者能进行调节，适应流量变化，但机械修理工作量较大。分类：隔板絮凝池、网格（栅条）絮凝池、穿孔旋流絮凝池、涡流絮凝池。1)隔板絮凝池隔板絮凝池分为往复式和回转式。a.往复式隔板絮凝池优点：絮凝效果好；构造简单，施工方便。缺点：絮凝时间长；转折处絮粒易破碎；水头损失较大；出水流量不易分配均匀。适用条件：水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小。b.回转式隔板絮凝池优点：絮凝效果好；水头损失较小；构造简单，管理方便。缺点：构造简单，管理方便。适用条件：水量变动小；水量大于30000m3/d的水厂；适用于旧池改建和扩建。2)折板絮凝池优点：絮凝效果好；絮凝时间短。缺点：构造较复杂；水量变化影响絮凝效果。适用条件：水量变化不大的水厂。3)网格（栅条）絮凝池优点：絮凝效果好；絮凝时间短；构造简单。缺点：水量变化会影响絮凝效果。适用条件：水量变化不大的水厂；单池处理能力以1.0～2.5万m3/d为宜。4)机械絮凝池优点：水头损失小；絮凝效果好；可适应水质、水量的变化。缺点：需机械设备和经常维修。适用条件：大小水量均适合，并适应水量变动较大的水厂。经过比较，本设计选用网格絮凝池。该水厂单池处理水量为1.82万吨/日，满足单池处理能力在1.0～2.5万吨/日的范围。网格絮凝池又分为改良型和普通型。改良型网格絮凝池具有通过降低竖井流速、减少分格数、减少网格层数和缩小网格孔眼尺寸达到相同的絮凝作用。改良型网格絮凝池，一般设3～6格，按絮凝时间分为3～4段。本设计采用8格式网格絮凝池。设计参数：设计流量：0.33m3/s絮凝时间：12min61 武汉科技大学本科毕业设计每个反应池设置25个竖井设计结果：单格平面尺寸：1.7m×1.7m有效水深：3.5m超高0.3m排泥斗高度0.6m反应池总高度：4.4m3.3.5.3沉淀池水中悬浮颗粒靠重力作用，从水中分离出来的过程称作沉淀。原水经过投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来以后完成澄清的作用。常用沉淀池的种类：平流沉淀池、斜管（板）沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池。1)平流沉淀池优点：单位体积造价较低；操作管理方便，施工简单；对原水浊度、污水进水水质变化的适应性强，挖潜能力大，处理效果较为稳定；带有机械排泥设备时，排泥效果好。缺点：占地面积较大；不采用机械排泥装置时，排泥较困难；设置机械排泥装置时，增加维护工作量。适用条件：大中型水厂；大中小型污水厂。2)斜管（板）沉淀池优点：沉淀效率高；池体小、占地少。缺点：材料耗用较多，需定期更换；对原水浊度适应性较差；采用机械排泥装置时，维护管理较平流池麻烦。适用条件：用于各种规模水厂；用于各种规模污水厂的初沉池；适合旧沉淀池的改扩建和挖潜。3)竖流式沉淀池优点：排泥方便、管理简单；占地面积较小；可与絮凝池合建，不需另设絮凝池。缺点：上升流速受颗粒沉降速度影响，出水量小，一般沉淀效果较差；池子深度大，施工比较；对冲击负荷和温度变化适应性较差；池径不宜过大，否则布水不均。适用条件：适用于小型水厂、污水厂。4)辐流式沉淀池优点：沉淀效果好；设置机械排泥时，运行可靠，管理简单。缺点：基建投资及经常运行费用大；刮泥机维护管理费用大；对施工技术水平要求高。适用条件：适用于大中型污水厂及中型水厂的高浊度水的预沉。61 武汉科技大学本科毕业设计本设计采用平流式沉淀池。设计参数：分为4组每个池子流量：2410m3/h沉淀时间：t=2h池内平均水平流速：11mm/s沉淀池尺寸：L×B×H=85.5×18.8×3超高：h=0.3m弗劳德数：Fr=1.8×符合要求雷诺数：Re=14755符合要求3.3.5.4滤池在常规水处理过程中，过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。滤池分类：普通快滤池、双阀滤池、V型滤池、多层滤料滤池、虹吸滤池、无阀滤池、移动罩滤池等。1)普通快滤池滤池特点：下向流、砂滤料的四阀式滤池。优点：有成熟的运转经验，运行稳妥可靠；采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大；池深较浅；可采用降速过滤，水质较好。缺点：阀门多；必须设有全套冲洗设备。适用条件：可适用于大、中、小型水厂；单池面积一般不宜大于100m2；有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备。2)双阀滤池滤池特点：下向流，砂滤料的双阀滤池。优点：有成熟的运转经验，运行可靠稳妥；采用砂滤料，材料易得，价格便宜；采用大阻力配水系统，单池面积可做得较大；池深较浅；可采用降速过滤，水质较好；减少二只阀门，相应降低了造价和检修工作量。缺点：必须设有全套冲洗设备；增加形成虹吸的抽气设备。适用条件：可适用于大、中、小型水厂；单池面积一般不宜大于100m2；有条件时尽量采用表面冲洗或空气助洗设备。3)（均质滤料滤池）V型滤池滤池特点：下向流均粒砂滤料，带表面扫洗的汽水反冲洗滤池优点：运行稳妥可靠；采用砂滤料，材料易得；滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好；具有气水反冲洗和水表面扫洗，冲洗效果好。61 武汉科技大学本科毕业设计缺点：配套设备多，如鼓风机等；土建较复杂，池深比普通快滤池深。适用条件：适用于大、中型水厂；单池面积可达150m2以上。1)虹吸滤池滤池特点：下向流、砂滤料、低水头互洗式无阀滤池。优点：不需大型阀门；不需冲洗水泵或冲洗水箱；易于自动化操作。缺点：土建结构复杂；池深大，单池面积不能过大，反洗时要浪费一部分水量，冲洗效果不易控制；变水位等速过滤，水质不如降速过滤。适用条件：适用于中型水厂（水量）；单池面积不宜过大；每组滤池个数不小于6池。1)无阀滤池滤池特点：下向流、砂滤料、低水头带水箱反冲洗的无阀滤池。优点：不需设阀门；自动冲洗，管理方便；可成套定型制作（钢制）。缺点：运行过程看不到滤层情况；清砂不便；单池面积较小；冲洗效果较差，反洗时要浪费部分水量；变水位等速过滤，水质不如降速过滤。适用条件：适用于小型水厂；单池面积一般不大于25m2。本设计采用V型滤池。设计参数：滤池分12组，每组流量0.22m3/s滤速：v=9m/h，单独气洗时，气冲洗强度=15L/（s.m2）,气水同洗时，其冲洗强度=15L/（s.m2），水冲洗强度=4L/（s.m2），单独水洗时，水冲洗强度=5L/（s.m2），反冲横扫强度=1.8L/（s.m2），冲洗时间共计12min，单独气洗时间3min，单独水洗5min，气水同洗4min，冲洗周期T=48h。设计结果：滤池尺寸：单床L×B×H=15×3×3.5超高0.3m61 武汉科技大学本科毕业设计4工程方案4.1设计原则①在城市总体规划的指导下，结合城市供水现状，合理地确定水厂规模，采用经过实践并运行可靠的先进的工艺和技术；②在选择方案时，应尽量减少占地面积，节约用地，机电设备以内感高效节能又经济实用为宜；③水厂出水水质应符合国家生活饮用水水质卫生标准。4.2工程建设规模及主要内容根据具体计算，整个管网的设计用水量约为220000m3/d。本设计包括以下三大部分内容：1)水源取水系统2)给水处理系统3)给水管网系统4.2.1取水工程4.2.1.1取水方式61 武汉科技大学本科毕业设计经过上述取水系统的比较讨论，本设计以盐井河水库作为取水水源，采用自流管式取水，泵房设计规模为220000m3/d。4.2.1.2取水计算取水头部：本工程设计4个进水口，进水孔过栅流速V0为0.4～1.0m/s，本设计V0取0.6m/s。栅条采用扁钢，厚度为S＝10mm，栅条净距采用b＝50mm。进水管：设两条DN1000的进水管，当事故一根停水时，另一根仍能保证70％的水量。4.2.1.3取水泵站取水泵站为干式取水方式；泵站设在距水厂约1500m的地方，设计规模为22万m3/d。1)设计流量Q＝9636m3/h2)水泵扬程：水泵静扬程：按10m计算由流量和所需扬程选泵如下：QXG3000-11-132型水泵配Y315M-4型电机（功率为220Kw，电压为380V）；两用一备，远期增设一台。水泵机组的间距大于1.9m。4.2.2给水管网工程城市给水管网定线是指在地形平面图上确定管线的走向和位置，取决于城市平面布置，供水区的地形，水源和调节水池位置，街区和用户特别是大用户的分布，河流、铁路、桥梁等的位置等。4.2.2.1管网定线原则1)干管的延伸应当和二级泵站输水到水池、水塔，大用户的水流方向一致。2)以水流方向为基准，以最短的距离布置一条或数条干管，干管应从水量较大的街区通过，但避免穿越高级路面和重要街道。3)干管区的干管间距在500～800m之间，干管联络管的间距考虑为800～1000m左右。管网一般布置为环状，在允许间断供水时可布置成枝状，但应为以后发展为环状网考虑。4)城镇生活饮用水管网，严禁与各单位自备的生活饮用水供水系统直接连接，必须连接时，采取有效的安全隔断措施。5)对于供水空间范围大的配水管网或水厂与主供水区距离较远的管网，应考虑是否增设水量调节措施。61 武汉科技大学本科毕业设计根据以上管网定线原则，结合城市具体情况，管网布置见给水工程总平面布置图，各区分别成环。4.2.2.2管网计算本设计中，按最高日最高时用水量确定管径，并对消防工况和事故工况进行校核，以验证在消防工况和事故工况下是否满足水量和水压的要求。4.2.2.3管网平差环状管网水力计算是联立求解连续性方程、能量方程和压降方程。在初分流量确定管径的基础上，重新分配各管段流量，反复计算，直到同时满足连续性方程和能量方程为止。4.2.2.4管网计算情况管网的管径和水泵扬程，按设计年限内最高日最高时用水量和水压要求决定。在本设计中，按最高日最高时用水量经平差确定管径，又用消防工况和事故工况对所选管径进行校核，以验证在消防工况和事故工况下能否保证所需的水量和水压。具体计算详见计算书中相应部分。4.2.3净水厂工程4.2.3.1净水厂概述净水厂厂址选在靠近供水城区的A处，具体厂址比较见前述内容。净水厂远期规模为26万m3/d。4.2.3.2净水厂工艺流程图4.1净水厂工艺流程图净水厂的主体构筑物为：配水井、管式静态混合器、加强型网格絮凝池、斜管沉淀池、无阀滤池、清水池、吸水井、二泵房。各构筑物的计算详见计算书。61 武汉科技大学本科毕业设计4.2.4水厂附属构筑物4.2.4.1加药间混凝剂采用聚合硫酸铝。加药间内设有溶药池，加药间的平面尺寸为：10.0×8.0m，高约6.0m，为两层砖混结构。4.2.4.2加氯间根据库水质情况，决定采用液氯进行消毒，液氯由加氯机投加到清水池进水管内。加氯机采用的型号为2101型墙挂式加氯机，两台，交替使用。为了保证出厂水水质，特设置有余氯连续测定仪，同时为了保证加氯的安全，在加氯值班室和氯库设置漏氯报警仪，在漏氯吸收间设有余氯吸收装置一套，当氯瓶发生大量泄漏事故时，通过漏氯报警仪报警，并将余氯吸收装置自动投入运行，以保证安全。氯库中设有CD1-6D单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶正上方，以便将氯瓶吊上吊下。在加氯间出入处，应设有工具箱、抢修用品箱及防毒面具等。照明和通风开关设在室外。加氯间平面尺寸为：9.0×4.5m。4.2.4.3二泵房及变配电间城市用水时变化系数采用1.53，设计规模为330000m3/d；二泵站扬程为51.50m；所选水泵如下：三台300S58，一台300S58A；其中一台300S58为备用泵。300S58型水泵配Y315M-4型电机（功率为200kw，电压为380V），300S58A型水泵配Y315L1-4型电机（功率为160kw，电压为380V）。二泵房平面尺寸为：29.60×12.60m；高为12.40m，地下部分深3.90m，采用钢筋混凝土结构，地上部分高为8.50m，二泵房土建工程一次建成，水泵基础设备一次安装。变配电间及值班室与二泵房合建，平面布置图见计算书部分。4.2.4.4机修间根据水厂规模，查给水排水设计手册第一册得，机修间面积为130.0m2，其平面尺寸为13.0×10.0m，包括电修间（20.0m2）、机修间（80.0m2）和水表修理间（30.0m2）。4.2.4.5工具、设备仓库根据水厂规模，查给水排水设计手册第一册得，工具、设备仓库面积为247.0m2，其平面尺寸为19.0×13.0m。4.2.4.6传达室根据水厂规模，查给水排水设计手册第一册得，传达室面积为24.0m2，其平面尺寸为6.0×4.0m。61 武汉科技大学本科毕业设计4.2.4.7综合楼根据水厂规模，查给水排水设计手册第一册得，综合楼面积为150.0m24.2.5净水厂的布置4.2.5.1平面布置原则1)按照功能、分区集中，即将工作上有直接联系的设施，尽量予以靠近，以利管理；a.生活区：将办公化验楼、传达室、食堂、职工宿舍为一区。生活区放在进门处附近，从而可以使生产系统少受外来干扰；b.维修区：将机修间、仓库组合为一区；c.加药间：将加药间、加氯间集中设置，加药间靠近沉淀池，加氯间靠近清水池。2)注意净水构筑物的衔接；3)考虑物料运输和施工场地要求为了日后生产需要，一般在主要构筑物处必须有道路到达；4)因地制宜和节约用地为了节约用地，水厂布置应根据地形，各构筑物之间水流呈重力流，构筑物间或辅助构筑物间采用组合或合并的形式，节约用地和造价；本设计水厂地形平坦，故将水厂地形整平后在布置各净水构筑物和辅助构建筑物，且本设计布置紧凑，流程简捷，连接管线最短；5)道路及绿化面积约为20～30%以上；6)水厂生产辅助建筑物如化验室、修理车间、器材仓库、值班室、车库等，其面积可参照手册和设计规范采用；7)水厂内管线有生产管线、排水管线、生产消防管线、加药管线、加氯管线、排泥管线等，其管径需根据计算确定；8)厂内道路，通向一般建筑物，设人行道，宽度为1.5～2.0m，采用碎石、炉渣、灰土路面；通向仓库、修理车间、堆砂场、泵房、变电站等时，应设置车行道，路面宽度为3.5～6.0m，转弯半径为6m，纵坡不大于3%，应有回车的可能，采用沥青、混凝土、碎石、灰土路面。4.2.5.2高程布置时的注意事项1)选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证在任何情况下系统都能够正常运行2)水尽量经一次提升就能靠重力通过净水构筑物，而中间不再经加压提升3)61 武汉科技大学本科毕业设计进行构筑物高程布置时，应与厂区的地形地质条件相联系，当地形有自然坡度时，有利于高程布置1)协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，有利于污水污泥输送，又有利于减少投资和运行成本。在处理流程中，相邻构筑物相对高差，取决于这两个构筑物之间的水面高差，水面高差就是流程中的水头损失。5设计计算5.1取水泵房5.1.1已知条件（1）设计水量该水厂设计水量近期为220000m3/d，远期为260000m3/d。子用水量系数取α=1.05。（2）水源条件水源来自于水库取水，最低水位高度-0.89m。（3）取水泵站类型根据取水水源性质，采用自流管式取水，泵站距离水厂的输水干管全场将近300m。5.1.2进水间计算（1）格栅尺寸进水孔的面积按下式计算：式中Q——进水孔的设计流量，m3/s；61 武汉科技大学本科毕业设计v0——进水孔设计流速，当江水无冰絮时采用0.4~1.0m/s，取0.6m/s；K1——栅条引起的面积减少系数，，b为栅条净距，采用50mm；s为栅条厚度，采用10mm，则K1=0.83；K2——栅条阻塞系数，采用0.75则进水孔总面积为：设计4个进水孔，每个进水孔的面积为f=2.12m2根据标准图集，选用90s321-2型格栅，有效过水面积s=2.21m2进水口尺寸B×H=1900mm×1500mm，格栅尺寸为2000mm×1600mm。（1）进水孔位置进水孔下缘标高-3.59m，相邻两个进水孔间距2700mm，进水孔与边墙间距2850mm。（3）其他装置格栅安装在导轨内，格栅采用电动葫芦起吊。电动葫芦的型号为CD1-18D，起重量为1t，起吊高度为18m，电动葫芦的安装高度为51.55m。进水孔后电动闸门，以切换上、下层格栅的交替使用。电动闸门为自制，尺寸1300mm1700mm。5.1.3吸水间计算（1）格网尺寸平面格网面积由下式计算：式中Q——通过格网的流量，m3/s；v0——通过格网的流速，一般采用0.2~0.4m/s，取0.4m/s；K1——网丝引起的面积减少系数，，b为网眼尺寸，取5mm5mm方格网；d为金属丝直径，取1mm；K1=0.69；ε——水流收缩系数，一般采用0.64~0.80，取0.7；61 武汉科技大学本科毕业设计K2——格网堵塞面积减少系数，一般采用0.5；则格网总面积为：根据设计手册提供的格栅类型，选用8个型号为C17的格网，有效面积为3.32㎡，格网尺寸B×H=2380mm×2130mm，进水口尺寸2250mm×2000mm。（1）进水孔位置进水孔下缘在最低水位以下2.80m，则进水口的下缘标高为-3.79m。在平面布置上，相邻两个进水孔的间距为640mm，进水孔与边墙的距离为640mm。（2）吸水喇叭口水泵吸水管径为1000mm，吸水喇叭口通常取吸水管管径的1.3~1.5倍，查标准图集配用标准吸水喇叭口的直径为1500mm。（3）其他装置格网采用电动葫芦起吊，电动葫芦型号及安装高度均与格栅一致。格网后设置电动闸门，闸门为自制，尺寸为2500mm2200mm。5.1.4水泵选用（1）水泵型号本设计近期采用QXG3000-11-132型水泵，两用一备，备用率为100％，远期增设一台，备用率为50％。（2）吸水管、出水管吸水管管径取DN1000，流速为1.58m/s，出水管管径取800m/s，流速取2.47m/s。（3）水泵安装高度取水泵安装高度Z=3.00m，即水泵泵轴离吸水间水面的距离为3.00m。则泵轴安装高度为15.76m。（4）水泵基础无底盘的水泵基础满足以下要求：①基础长度L=地盘长度L1+（0.20~0.30）m；61 武汉科技大学本科毕业设计②基础宽度B=底盘螺孔间距（在宽度方向上）+0.30m；③基础高度H=地脚螺栓埋入长度h螺+（0.10~0.15）m；④基础高度应不小于50~70cm，基础顶面应高出室内地坪约10~20cm；⑤预留螺孔尺寸水泵为200mm200mm，电机为150mm150mm；（1）泵房平面尺寸设计由泵轴高度可定出泵房的地面标高。泵轴离基础高度1150mm，基础高出地面700mm，地面标高-0.11m，则泵轴标高为1.74m，安装高度为2.77m，在允许安装高度范围内。（2）泵房高度本设计为设有桥式吊车的地下式泵房，泵房地上部分高度H用下式计算：其中n——般采用不小于0.3m，取0.5m；a2——行车梁高度，取730mm；c2——行车梁底至起重钩中心的距离，取1.32m；d——起重绳的垂直长度，对于水泵为0.85xm，取1.72m；e——最大一台水泵或电机的高度，取1.895m；h——吊起物底部与泵房进口处室内地坪或平台的距离，一般不小于0.3~0.5m，取0.5m；泵房高H=H1+H2（地下部分高度）=13.81m，取18.00m。5.2净水构筑物5.2.1管式静态混合器（1）设计管径为使药液均匀分布，进水管采用4根，流速为1m/s。静态混合器设在絮凝池进水管中，设计流量q=2.68/4=0.67m/s。则静态混合器管径为：，本设计采用D=900mm；（2）混合单元数按，本设计取N=3；则混合器的混合长度为：L=1.1DN=2.97m61 武汉科技大学本科毕业设计（1）混合时间s（2）水头损失，符合设计要求。（3）校核GT值，在之间，符合设计要求。GT=850×2.97=2526≥2000，水利条件符合设计要求。5.2.2反应池5.2.2.1絮凝池（1）设计参数设计进水量：；共设计8组网格絮凝池，则每池设计水量：；絮凝池时间：T=12min；池内平均水深：；超高：。（2）设计计算A.总容积W：B.总平面面积A：C.单池平面面积f：；单池尺寸取，则单格竖井的实际平面D.竖井个数n：取25个；E.栅条厚50mm，宽50mm；①　前段放置密栅条后竖井过水面积61 武汉科技大学本科毕业设计竖井中栅条面积单栅过水断面面积所需栅条数取19根；两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置17根，过水缝隙数为18个，则平均过水缝宽实际过栅流速①　中断设置疏栅条后竖井过水面积竖井中栅条面积单栅过水断面面积所需栅条数取17根两边靠池壁各放置栅条1根，中间排列放置17根，过水缝隙数为18个，则平均过水缝宽实际过栅流速F.絮凝池的总高絮凝池的有效水深为3.5m，取超高0.3m，池底设泥斗及快开排泥阀排泥，泥斗深度0.60m，池的总高HG.絮凝池的长宽布置如图5.1所示：61 武汉科技大学本科毕业设计图5.1网格絮凝池单池平面示意图图中各格右上角的数字为水流依次流过竖井的编号，‘上’、‘下’表示竖井隔墙的开孔位置，上孔上缘在最高水位以下，下孔下缘与排泥槽齐平。一、二、三表示每个竖井中的网格层数。单竖井絮凝池的长为9700mm，宽9700mm。H.竖井隔墙孔洞尺寸竖井隔墙孔洞的计算尺寸见表5.1：表5.1竖井编号12345678（孔洞高×宽）/m0.66×1.660.66×1.660.74×1.660.83×1.660.83×1.660.90×1.660.99×1.660.99×1.66竖井编号910111213141516（孔洞高×宽）/m1.05×1.661.05×1.661.10×1.661.10×1.661.17×1.661.24×1.661.24×1.661.33×1.66竖井编号171819202122（孔洞高×宽）/m1.42×1.661.53×1.661.53×1.661.66×1.660.90×1.660.49×3.4I.水头损失h61 武汉科技大学本科毕业设计式中h--总水头损失，m；h1--每层网格、栅条的水头损失，m；h2--每个孔洞的水头损失，m；ζ1--栅条、网格阻力系数，前者取1.0，后者取0.9；ζ2--孔洞阻力系数，可取3.0；v1--竖井过栅、过网流速，m/s；v2--个段孔洞流速，m/s；1)第一段计算数据如下。竖井数8个，单个竖井栅条层数3层，共计24层。过孔流速依次为2)第二段计算数据如下。竖井数8个，4个竖井内设置2层栅条，4个竖井内设置1层栅条，共计12层。过孔流速依次为3)第三段计算数据如下。水流通过的孔数为6。4)过孔流速依次为61 武汉科技大学本科毕业设计J.各段停留时间第一段第二段第三段K.G值的计算当T=20°C时，GT值在范围内，说明设计合理L.进水管：每组网格絮凝池设计水量Q=330L/s，所以采用DN=600mm钢管，v=1.13m/s，而没两组共一个进水总管，进水总管取DN=900mm。M.絮凝池排泥：反应池底部设穿孔排泥管，管径为200mm，此排泥管兼作反应池的放空管。经反应池底部的穿孔排泥管排至排泥渠。排泥总管采用DN1000mm。5.2.2.2沉淀池一、设计参数（一）已知条件水厂设计水量Q=9639m3/s，沉淀池分4座，沉淀时间t=2.0h，池内平均水平流速v=12mm/s。（二）设计计算61 武汉科技大学本科毕业设计单池容积：为与絮凝池配合取池净宽B=18.8m，有效水深采用H=3m，则池长：①　校核池子尺寸比例长宽比L/B=85.5/18.8=4.55符合要求长深比L/H=85.5/3=28.5符合要求沉淀池水平流速符合要求②　沉淀池进口处用砖砌穿孔墙布水，墙长18.8m，墙高3.8m，有效水深3.5m，用虹吸式机械吸泥装置排泥，积泥厚度0.1m，超高0.3m。③　穿孔墙孔洞总面积s孔洞处流速采用v=0.2m/s则：s=Q/v=0.67/0.2=3.35㎡孔洞个数N穿孔墙孔眼采用圆形的孔洞，孔洞尺寸为半径0.1m则孔口数，取100个则过水孔布置5排，每排20个。水平方向上，过水孔中心距离0.85m，边孔中心距池壁1.3m。竖直方向上，过水孔中心距离0.5m，边孔中心距池壁0.5m。④　集水槽布置采用0.2m宽指形槽集水，槽中心间距1.0m。每个指形槽长4.5m，边槽单边集水，中间槽双面集水，集水堰总长度集水堰溢流率为符合要求61 武汉科技大学本科毕业设计①　排泥设施：为取得较好的排泥效果，采用虹吸式机械吸泥机排泥。1)泥量。设含水率为98%2)污泥量3)吸泥机往返一次所需时间（栅车行进速度v=1m/min）4)虹吸管计算设吸泥管排列数为10根，管内流速为1.5m/s，单侧排泥最长虹吸管长l=22.5m采用连续式排泥，管径：选用DN50水煤气管v=1.1m/s②　吸水断面确定吸口的断面与管口断面积相等。已知吸管的断面积设吸水口长为l=0.2m。则吸水宽度b=A/l=0.002/0.2=0.01m③　放空管设计设置10根DN200的放空管对称布置在池子的两侧，每侧放空管间距为20米。④　吸水管路水头损失计算。进口ζ1=0.1出口ζ2=190°弯头ζ3=1.975×2，则局部水头损失：管道部分水头损失：含水率98%一般为紊流状态。总水头损失：考虑管道使用年久等因素，实际H=1.3h=1.3m。61 武汉科技大学本科毕业设计①　沉淀池水力条件校核：水力半径：弗劳德数：该值在规定范围内，符合条件雷诺数：该值在规定范围内，符合条件5.2.3V型滤池一、设计参数滤速：v=9m/h，单独气洗时，气冲洗强度=15L/（s.m2）,气水同洗时，其冲洗强度=15L/（s.m2），水冲洗强度=4L/（s.m2），单独水洗时，水冲洗强度=5L/（s.m2），反冲横扫强度=1.8L/（s.m2），冲洗时间共计12min，单独气洗时间3min，单独水洗5min，气水同洗4min，冲洗周期T=48h。二、设计计算1)池体设计①　计算水量Q滤池设计水量Q=230000m3/d②　滤池面积FF=Q/vT=230000/9×24=1075.4㎡③　滤池的分格滤池分为12格。采用双床V型滤池，单床宽度B=3.0m，长度L=15m，每格滤池面积f=2×L×B=90㎡滤池总面积F=Nf=1080㎡滤速修正为v=Q/(TF)=8.96m/h校核强制滤速v强=vN/(N-1)=10.75m/h④　滤池高度的确定。滤池超高0.3m，滤池上层水深1.5m，滤料层厚1.0m，滤板厚度0.13m，滤板下布水区高0.9m则H=3.83m。61 武汉科技大学本科毕业设计①　水封井设计。滤池采用单层加厚均粒滤料，粒径0.95~1.35mm，不均匀系数1.2~1.6。均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算。式中ΔH清--水流通过清洁滤料层的水头损失，cm；V--水的运动黏度，c㎡/s，取0.0101;g--重力加速度，981cm/s2;m0--滤料孔隙率，取0.5；d0--与滤料粒径相同的球体直径，cm，取0.1cm；l0--滤层厚度，cm，取100cm；v--滤速ɸ--滤料颗粒球度系数，天然砂砾为0.75~0.8，取0.8.由上式得：在通常所采用的滤速范围内，清洁滤层中的水流属层流状态。就砂滤池而言，滤速为8～10m/h时，清洗滤料层水头损失一般是30～40cm，计算值一般比经验值低，取经验值的底限30cm，为清洗滤料层过滤水头损失。正常过滤时，长柄滤头的水头损失≤0.22m，忽略掉其他的水头损失，则每次反冲洗之后刚开始过滤的水头损失为=0.3+0.22=0.52m,为保障正常过滤时池内液面高出滤料层，水封井出水堰顶高与滤料层相同，设水封井平面尺寸2×2m²。堰底板比滤池底板底相平，水封井出水堰总高为=+++=0.3+0.9+0.13+1.0=2.33m因为每座滤池过滤水量：=vf=9×70=806.4m³/h=0.224m³/s因此水封井出水堰堰上水头，可由矩形堰流量公式Q=计算得：==0.153m则反冲洗完毕清洁滤料层过滤的时候，滤池液面比滤料层高0.153+0.52=0.673m。1)反冲洗管渠系统①　反冲洗用水流量的计算反冲用水流量按水洗强度最大时计算，此时反冲洗用水流量：=f=5×90=450L/s=0.45m3/s61 武汉科技大学本科毕业设计V型滤池反洗时，表洗同时进行，其流量：=f=0.0018×90=0.162m2/s反冲洗用水量①　反冲洗配水系统断面计算依据《室外给水设计规范》(GB50013-2006)9.5.15配水干管进口端流速为1.5m/s左右。配水干管截面积：，反冲洗配水干管采用钢管，查《给水排水设计手册》（第一册，常用资料）选择DN500，流速2.21m/s。反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底两侧的布水方孔配水到滤池底部布水区，反冲洗水通过布水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。依据《室外给水设计规范》(GB50013-2006)9.5.15配水支管流速为1.0~1.5m/s。取，则配水方孔的截面积为：===0.45m2沿渠长方向均匀布置25个配水方孔，共50个，孔中心间距为0.6m，则每一个孔口面积为：，每个孔口尺寸取。则修正为0.01㎡，实际最大过孔流速修正为②　反冲洗用气量计算反冲用气流量按气冲强度最大时的空气流量计算，这时气冲强度为15L/(m²·s)=f=15×90=1350L/s=1.35m3/s③　配气系统的断面计算依据《室外给水设计规范》(GB50013-2006)9.5.15配气干管进口端流速取10m/s，则配气干管的截面积===0.1350m2反冲洗配气干管采用钢管，查《排水工程》附录三，取用DN400，流速13m/s。61 武汉科技大学本科毕业设计反冲洗用空气经过反冲洗配气干管送至气水分配渠，由气水分配渠两侧的布气小孔配气到滤池底部布水区。布气小孔紧贴着滤板下缘，间距和布水方孔相同共计50个，反冲洗用空气经过布气小孔的流速以反冲洗配气支管的流速取值。依据《室外给水设计规范》(GB50013-2006)9.5.15反冲洗配气支管流速为10m/s左右，配气支管的截面积===0.135m²每个布气小孔面积：=m²孔口直径：==0.06m，取60mm。每孔配气量：=/50=1.350/50=0.027m³/s=97.2m³/h①　气水分配渠的断面计算对气水分配渠断面面积要求的最不利条件发生在气水同时反冲洗时，亦即气水同时反冲洗时要求气水分配渠断面面积最大。因此气水分配渠的断面设计按气水同时反冲洗的情况设计。气水同时反冲洗时反冲洗水的流量=f=4×90=360L/s0.36m³/s气水同时反冲洗时反冲洗空气的流量=f=15×90=1350L/s=1.350m³/s气水分配渠的气水流速均按相应的配水配气干管流速取值，则气水分配干渠的断面积=/+/=0.51m2气水分配渠起端宽取0.4m，高取1.5m，末端宽取0.4m，高取1.0m，则起端截面积为0.6m²，末端截面积0.4m²，两侧沿程各布置25个配水小孔和25个配气小孔，孔间距0.6m，共50个配水小孔和50个配气小孔，气水分配渠末端所需最小截面积为0.36/50=0.072﹤末端截面积1.2m²，满足要求。1)排水集水槽设计与校核排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m，则排水集水槽起端槽高：=++++=1.03m式中H1，H2，，同前，1.5为气水分配渠起端高度；排水集水槽末端槽高：=++++=1.53m61 武汉科技大学本科毕业设计其中1.0为气水分配渠末端高度坡底i==0.032﹥0.02，符合设计要求。1)排水槽排水能力校核由矩形断面暗沟（非满流，n=0.013）计算公式校核集水槽排水能力。设集水槽超高0.3m，则槽内水位高=0.73m，槽宽=0.4m。湿周X=b+2h=0.4+2×1.03=2.46m水流断面：==0.4×0.73=0.292m2水力半径：R=/X=0.297m水流速度：v===6.85m/s过流能力：=v=0.292×6.852.0m³/s2)进水管渠a.配水总渠12座滤池分两条配水渠配水，依据《室外给水设计规范》(GB50013-2006)9.5.20，滤池进水流速范围为0.8～1.2m/s，取0.9m/s，则进水总渠水流端面积为：m2，取配水总渠宽1.5m，水深1.0m，超高0.3m。b.单池进水孔每座滤池在进水侧壁开三个进水孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池，两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭，中间进水孔孔口设手动调节闸板，在反冲洗时不关闭，供给反洗表扫用水。调节闸板的开启度，使其在反冲洗时的进水量等于表面扫洗用水量。孔口面积按孔口淹没出流公式计算，其总面积按滤池强制过滤水量计。强制过滤水量，孔口两侧水位差取0.05m。孔口总面积=0.339m2中间孔面积按表面扫洗水量设计：=×61 武汉科技大学本科毕业设计孔口宽=0.45m，孔口高=0.45m两个侧孔口设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积A侧=m2孔口宽=0.27m，孔口高=0.27m。a.进水堰为保证进水稳定性，进水总渠引来的待滤水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，在经配水渠分配到两侧的V型槽。溢流进水堰与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5m。溢流进水堰堰宽取5m，堰上水头b.配水渠进入每座滤池的待滤水经过宽顶堰溢流至配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽，配水渠按正常过滤流量设计，按强制过滤流量校核。c.配水渠过水能力校核配水渠水力半径=0.18m配水渠水力坡降=0.000334渠内水面降落=0.00125m因为配水渠最高水位h=+=0.6+0.00125=0.60125m﹤渠高1.0m，所以配水渠的过水能力满足要求。1)V型槽设计V型槽槽底设表扫水出水孔，直径取0.025m，间隔0.125m，每槽共计100个，则单侧V型槽表扫水出水孔总面积为：=×100=0.049m2表扫水出水孔低于排水集水槽堰顶0.15m，即V型槽槽底的高度低于集水槽堰顶0.15m。据潜孔出流公式，其应为单个滤池的表扫水流量，则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液位61 武汉科技大学本科毕业设计==0.22m反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰的流量公式Q=求得，其中b为集水槽长10m==0.058mV型槽倾角45°，垂直高度0.8m，壁厚0.10m。反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面高度为：H=0.8－0.15－=0.8－0.15－0.058=0.592m反冲洗时V型槽顶高出槽内液面高度为：H=0.8－0.15－－=0.8－0.15－0.058－0.22=0.372m。1)反冲洗水的供给①　反冲洗供给方式选择选择用冲洗水泵供水②　反冲洗水泵扬程计算a.冲洗水泵到滤池配水系统的管路水头损失反冲洗配水干管用钢管DN500，管内流速2.21m/s，1000i=12.6，布置管长总80m，则反冲洗总管沿程水头损失为：。依据设计经验，局部水头损失设为沿程水头损失的2倍，管路中水头损失为：b.滤池配水系统的水头损失1.气水分配干渠的水头损失气水分配干渠的水头损失按最不利条件，即气水同时反冲洗时计算。此时渠上部是空气，渠下部是反冲洗水，按矩形管(非满流，n=0.013)近似计算：前述计算可知：=0.36/s，则气水分配渠内水面高为：=/()=m水力半径：=m61 武汉科技大学本科毕业设计水力坡度：=0.0135渠内水头损失：=×=0.2m1.气水分配干渠底部配水方孔水头损失据气水分配干渠底部配水方孔水头损失按孔口淹没出流公式Q=0.8A计算：其中Q为；A为配水方孔总面积m2；由反冲洗配水系统的断面计算部分可知，配水方孔的实际总面积为＝0.5（方孔总面积），则=m2.查手册，反冲洗经过滤头的水头损失≤0.22m3.气水同时通过滤头时增加的水头损失，气水同时反冲洗时,气水流量比为n=3.75，则长柄滤头中水流速度：=/(1.25﹪f）=0.36/(0.0125×90)=0.32m/s通过滤头增加的水头损失：=9810×n×(0.01－0.01+0.12×)=702Pa=0.07m则滤池配水系统水头损失=0.2+0.041+0.22+0.07=0.531ma.砂滤层水头损失滤料为石英砂，容重=2.65t/，水的容重=1t/，石英砂滤料膨胀前的孔隙=0.41。滤料层膨胀前的厚度=1.0m，则滤料层水头损失：=(/－1)(1－)=(2.65/1－1)(1－0.41)×1.0=0.97mb.富余水头取1.5m（1）则反冲水泵的最小扬程：61 武汉科技大学本科毕业设计=5.5+2.91+0.531+0.97+1.5=10.91m1)反冲洗水泵的选择反冲洗水泵流量为=0.45m3/s=1620m3/h扬程为H=10.91m选三台300S19型单级双吸离心泵，两用一备，扬程12m，水泵流量790m3/s。2)反冲洗空气的供给1.长柄滤头的气压损失气水同时反冲洗时反冲洗用空气流量Q反气＝1.350m3/s=4860m3/h。长柄滤头采用网状布置，约49个/㎡(一般30~50个/㎡)，则每座滤池共有长柄滤头：n＝49×90＝4410个。每个滤头的通气量：1.350×1000/4410=0.306L/s根据实验数据，在该气体流量下的压力损失量最大为：＝3000Pa=3kPa2.气水分配渠配气小孔的气压损失反冲空气通过配气小孔流速：＝0.02/0.0028＝9.64m/s压力损失按孔口出流公式Q＝3600计算：式中：—孔口流量系数，=0.6；A—单个孔口面积，；△P—压力损失，Pa；g—重力加速度，g=9.8/s；Q—气体流量，/s；—水的形对密度,=1。则气水分配渠配气小孔的压力损失==1.275Kpa61 武汉科技大学本科毕业设计1.配气管道的总压力损失a.配气管道的沿程压力损失ΔP，反冲洗空气管长度为60m，管径400mm，管内空气流速11.23m/s，查《给水排水设计手册》第5册表6-2，空气管道的比摩阻为3.82Pa/m，空气湿度30°C时浊度修正系数为0.98.配气管道沿程压力损失b.配气管道的局部压力损失配气管道的总压力损失4.气水冲洗室中的冲洗水压==28.84KPa三.设备选型根据气水同时反冲洗时反冲洗系统对空气的压力风量要求，=2.32+3.13+86.92+4.9=97.27KPa=f=15×70=1050L/s=63造三台RE150型风机，两用一备，风量38/min，风压98KPa，电机功率110KW，正常工作风量：76/min>=69.3/min。5.2.4消毒和清水池一、设计参数已知设计水量Q=9639m3/h，本设计消毒采用液氯消毒，最大投加量取1mg/L。二、设计计算（一）加氯量计算预加氯量为按15天考虑，储氯量为：61 武汉科技大学本科毕业设计选用容量为1000Kg的液氯钢瓶，共4只，另设中间氯瓶2只，以沉淀氯气中的杂质和防止水倒流进氯瓶。为保证氯消毒时的安全和计量正确，采用加氯机投氯，并设校核氯量的计量设备。加氯机采用0~40Kg/h加氯机2台，交替使用。（一）清水池平面尺寸的计算1.清水池有效容积：调节容积取设计水量的10%，则调节容积为：自用水调节储量：按自用水量的10%，则消防储量：安全储量：取水深H=4.5m，有效面积则所以2.清水池的平面尺寸清水池设2个，有效水深取4.5m，则单池面积：取B×L=40×100=4000㎡，则每个清水池的实际容积为V=4000×4.5=18000m3取超高0.3m，则清水池总高度H=3.8m。3.管道系统1)清水池的进水管径：，取1100mm，流速0.7m/s2)清水池的出水管61 武汉科技大学本科毕业设计由于用户的用水量时变化，清水池的出水管应按出水量最大流量计。设计取时变化系数k=1.5出水管管径：，取1200mm，则流量最大时出水管内流速为0.88m/s。1)清水池的溢流管溢流管的管径与进水管的管径相同，取1100mm，在溢流管管段设喇叭口，管上不设阀口，出口设置网罩，防止虫类进入池内。2)清水池的排水管清水池的水在检修时需要放空，因此应设排水管，排水管的管径应按2h内将池水放空计算，排水管内流速按1.2m/s估计，则排水管的管径设计中取排水管管径为DN1600。1.清水池布置1)导流墙在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，保证氯与水的接触时间30min。每座清水池内导流墙设置5条，将清水池分成6格。导流墙底部每隔5m设0.1m×0.1m的过水方孔。2)检修孔在清水池顶部设矩形检修孔2个。3)通气孔为使清水池内空气流通，保证水质新鲜，在清水池顶部设通气孔，通气孔共设9个，通气孔的管径为200mm，通气孔的伸出地面的高度高低错落，便于空气流通。4)覆土厚度取覆土厚度为0.5m，并加以绿化，美化环境。5.3二级泵房5.3.1设计参数（一）设计扬程61 武汉科技大学本科毕业设计根据管网平差示意图得净水厂到控制点沿线水头损失为24.38m根据原始图资料得净水厂至控制点高差为3.78m根据原始资料得最不利点处平均楼层为5层则水泵扬程为：H=24.38+3.78+2+2+(4×5+4)=56.16m（一）设计流量二级泵房的设计流量应等于最高日最高时的水量5.3.2选泵根据扬程和设计水量确定水泵，选用32SA-10B（两用一备，远期增设一台）。水泵经过校核符合流量和扬程的要求。5.3.3二级泵房的布置水泵机组的排列是泵房布置的重要内容，机组的间距以不能妨碍操作和维修的需要为原则。因二级泵房的泵选用的是sh型单级双吸式离心泵，，所以用横向排列。横向排列可能要适当增加泵房的长度，但是跨度较小，特别是进出水管顺直，水力条件好，可减少水力损失。根据手册上提供的水泵泵外形尺寸以及电机外形尺寸，泵的基础大小为4058mm1750mm，水泵之间的距离为电机轴长+0.5m，电机轴长为2250mm，取水泵净间距为3900mm。5.3.4泵房高度计算泵房高度：取12m。5.3.5管道计算水泵吸水管取DN1000mm，流速为1.42m/s，出水管管径取DN800mm，流速为2.32m/s。吸水管配用的吸水喇叭口的管径为1500mm。61 武汉科技大学本科毕业设计5.4二级泵房吸水井设计5.4.1二级泵房吸水井类型由于厂区面积的限制，本设计的吸水井采用分离式吸水井，即吸水井是独立的构筑物，其优点是调度管理方便、吸水管道短，提高水泵运行的安全程度。5.4.2二级泵房吸水井的设计水位二级泵房吸水井的水位随着清水池水位的涨落而变化，并和清水池水位保持一定的水位差，此值即等于清水池到吸水井的管路水头损失。吸水井的最低水位，一般按清水池的池底标高减去管路的水头损失值，即-4.30-0.5=-4.80m，粗估水头损失为0.50m。5.4.3二级泵房吸水井的有效容积二级泵房吸水井的有效容量根据最小尺寸法来确定。由于水泵吸水管的相对位置要考虑水泵的相对安装位置，因此吸水井的尺寸由二级泵房水泵的布置决定，尺寸见后。吸水井分两格。吸水井的最小容量用水泵最大流量与给定时间的乘积来表示：(5.6)式中W——最小容量，m3Qmax——水泵最大流量，1.08m3/st——给定时间，取5min5.5加药间设计5.5.1溶液池溶液池容积按下式计算：(5.7)61 武汉科技大学本科毕业设计式中Q——处理水量，9639m3/h；u——混凝剂最大投加量，15mg/L；b——溶液浓度，混凝剂溶液一般采用5~20，取15%；n——每日调制次数，取3次；(5.8)溶液池设置两个，以便交替使用，保证连续投药，尺寸为3.0m×3.0m×1.0m。溶液池池底坡度取0.05，底部设置DN100的排渣管。5.5.2溶解池溶解池容积W2按照30%溶液池的容积计算，相应的溶解池容积为2.6m3，溶解池的尺寸取2m×2m×1.0m，设置两个，溶解池池底坡度取0.05，底部设置DN100的排渣管。5.5.3药库药库的储备量一般按最大投药量的15~30d用量计算，取15d。选用袋装硫酸铝混凝剂，每袋体积约为0.5×0.4×0.2=0.04m3，内装硫酸铝重40kg。则15d内需投加的硫酸铝袋数：仓库堆放高度取1.5m，有效堆放面积A：由于药库中还包括PAM的存储量，因此药库面积适当增加，药库平面尺寸为10.0m×6.0m，药库设置LX型电动单梁悬挂桥式起重机，额定起重量为0.5t，跨度为8.5m，起升高度为6m。5.6加氯间设计5.6.1加氯机本设计的加氯量为9.6461 武汉科技大学本科毕业设计kg/h，设置两台ZJ-1型转子加氯机。ZJ-2型转子加氯机由旋流分离器、弹簧膜阀、转子流量计、中转玻璃罩、平衡水箱及水射器等部件组成，其规格见下表。表5.2ZJ-2型加氯机规格型号加氯量（kg/h）设备重量（kg）外形尺寸（mm）ZJ-20~4030550×770×3105.6.2氯瓶氯库的固定储备量在15d左右，则氯库的储备量为3.47t，则需要的氯瓶个数为4个，其规格见下表。表5.3氯瓶规格公称压力（kg/cm2）规格外形尺寸直径×长度（mm）总重（kg）生产厂221.0吨Φ800×2000350上海耐酸陶瓷厂61 武汉科技大学本科毕业设计5.7水厂平面布置图图5.2水厂总平面布置图1—办公楼；2—化验室；3—职工宿舍；4—门卫室；5—停车场；6—晒砂场；7—仓库；8—机修车间；9—配电所；10—网格絮凝池；11—平流式沉淀池；12—污泥泵房；13—V型滤池；14—反冲洗泵房；15—鼓风机房；16—清水池；17—吸水井；18—二级泵房；19—加药间；20—废水池6工程概算给水工程总概算是在初步设计基础上完成的，使工程的计划价格。工程项目设计的概预算管理与控制，是国家对建设工程计划价格的投资管理与控制，是国家对建设进行科学管理与监督的一种重要手段。概算是设计的重要组成部分，也是衡量设计是否经济合理的基本文件。它不仅是考核设计方案的经济性和合理性的重要指标，也是确定基本建设投资、编制建设计划、计算产品成本的主要依据。61 武汉科技大学本科毕业设计6.1给水工程基建投资6.1.1水厂基建费用①　一泵站体积指标：900元/m3，一泵站体积3190.00m3，集水间体积971.52m3。M1=(3190.00+971.52)×900=374.54(万元)②　网格絮凝池及平流式沉淀池体积指标：900元/m3，网格絮凝池体积1927.8m3，平流式沉淀池19280m3。M2=900×(1927.8+19280)=1908(万元)③　V型滤池面积指标：8858元/m2，面积4992m2M3=8858×4992=4421.9(万元)④　清水池体积指标：750元/m3，体积35755m3。M4=750×35755=2681.62万元⑤　二泵站体积指标：796元/m3，体积3740.00m3。M6=3740×796=297.70(万元)⑥　加药间投氯间及药剂库面积指标：2458元/m2，面积535.5m2。M7=2458×535.5=131.62(万元)⑦　机修间面积指标：1092元/m2，面积100m2。M8=1092×100=10.92(万元)⑧　变配电所面积指标：1914元/m2，面积150m2。M11=1914×150=28.71(万元)⑨　综合楼群面积指标：2862元/m2，面积1293.84m2。M13=2862×1293.84=370.30(万元)生活区水厂基建费用计算公式如下：M生=M1+M2+M3+M4+M5+M6+M7+M8+M9+M10+M11+M12+M13=374.54+1908+4421.9+2681.62+297.7+131.62+10.92+28.71+370.3=10225.31(万元)6.1.2输水管线基建费用生活区输水管线输水管线基建费用计算公式如下：1660×123067/100×2＝408.58（万元)61 武汉科技大学本科毕业设计6.1.3城市配水管网基建费用城市配水管网基建费用见表6.1。表6.1分质供水城市管网造价表管径（mm）管长(m)单价（元／100m）造价（万元）2002133026458564.3530034028377221283.6040027525511821408.7850019792761541507.24600238294984226.257005086112217570.739003335130756436.0710004584152156697.481100729170545124.3212001861191987357.2814001151210997242.8516001111230984256.62400（穿河道）2051182×33.07500（穿河道）2076154×34.57700（穿河道）20112217×36.73总计123127—7689.946.1.4基建总投资费用基建总投资=1.05×(M生+M输+M网)=1.05×(10225.31+408.58+7689.94)=19240.02万元6.2年经营管理6.2.1年经营管理费用1)水资源费E1水资源费用计算公式如下：E1=365Q×d式中Q——最高日供水量，（m3/d）；d——原水单价(元)，取0.005元/m3。则61 武汉科技大学本科毕业设计(万元)1)动力费用E2动力费用计算公式如下：(6.2)式中d——电费单价（元/kWh）；H——计算总扬程(m)；——水泵和电机的效率（一般为70%～75%）；K1——用水量日变化系数，取1.2。则(万元)2)药剂费E3药剂费用由城市供水和工业区供水两部分组成。城市供水：式中a1——聚凝剂平均投加量（mg/L），聚合硫酸铝15mg/L；b2——聚凝剂单价（元/t），约1600元/t；a1——消毒剂平均投加量（mg/L），液氯1mg/L；b2——消毒剂单价（元/t），约1800元。则(万元)3)工资福利费用E4工资福利费用费用计算公式如下：E4=AN式中A——职工每人每年的工资福利费（元/年）；N——职工人数（人）。则(万元)4)其他费用E7其它费用计算公式如下：E5＝0.1(E1+E2+E3+E4)=168.33(万元)5)年经营管理费用年经营管理源费用计算公式如下：E=E1+E2+E3+E4+E5=1851.68(万元)61 武汉科技大学本科毕业设计6.2.2单位制水成本①　年制水量年制水量计算公式如下：ΣQ=365×220000=8.03×107(t/年)②　制水成本制水成本计算公式如下：(元/t)6.2.3效益分析年经营费现值P´：P´=式中i——贴现率，取10%；A——年经营费(万元)，1851.68万元；n——分析期(年)，取7年；n´——施工期(年)，从动工到投入使用时间，取2年。则P´=(万元)工程总费用P：P=P´+S=7450.21+19240.02=26690.23(万元)地面水每天效益按0.8元/t计，则每年效益A´:A´=1.5·Q·365=0.8×220000×365=6424(万元)工程总效益W´：W´==32937.96(万元)则工程净效益W：W=W´-P=32937.96-26690.23=6247.73(万元)61 武汉科技大学本科毕业设计参考文献[1]给水排水设计手册（第1册）．中国建筑工业出版社．2001.6．[2]给水排水设计手册（第3册）．中国建筑工业出版社．2001.6．[3]给水排水设计手册（第9册）．中国建筑工业出版社．2001.6．[4]给水排水设计手册（第10册）．中国建筑工业出版社．2001.6．[5]给水排水设计手册（第11册）．中国建筑工业出版社．2001.6．[6]给水排水设计手册（第12册）．中国建筑工业出版社．2001.6．[7]室外给水设计规范．GB50013-2006．中国计划出版社．[8]室外排水设计规范．GB50014-2006．中国计划出版社．[9]全国通用给水排水标准图集（S1合订本）．中国建筑标准设计研究所．[10]全国通用给水排水标准图集（S3合订本）．中国建筑标准设计研究所．[11]南国英，张志刚.给水排水工程专业工艺设计．化学工业出版社，2004．61 武汉科技大学本科毕业设计[1]混凝土结构设计规范.GB50010-2002．中国建筑工业出版社．[2]砌体结构设计规范.GB50003-2001．中国建筑工业出版社．[3]崔玉川给水厂处理设施设计计算化学工业出版社[4]JinkeunKim.DBPsremovalinGACfilter-adsorber.WaterResearch,2008,42.[5]D.Petruzzelli.Coagulantsremovalandrecoveryfromwaterclarifiersludge.WaterResearch,2000,34.[6]R.G.Riceetal.OxidationByproductsfromDrinkingWaterTreatment.ProceddingsoftheSecondNationalConferenceonDrinkingWater,1986,107-133.致谢终于终于，为期3个月的毕业设计总算完成，我于感慨之余向很多帮助我的老师们与同学们表示深深的感谢。在这3个月中，我遇到了许许多多的挫折和失败，在反复的修改图纸和计算中，让我深刻的体会到了工程设计的辛苦，现在回想起来依然唏嘘不已。但正是经过并克服了这些困难与考研，我才能有更多的收获。这些收获不仅仅是专业知识上的进一步了解，更是一种面对困难迷茫的一份坚持不懈的精神。也许正是通过这次毕业设计，我才能从一个无法单独面对困难的雏鸟进化成一只可以直面困难并解决困难的雄鹰。或许以后工作会出现更多更大的困难，但我相信，我有信心也有能力去完成。61 武汉科技大学本科毕业设计本次设计是在刘晓艳老师的精心指导下完成的。相比于同组其他很多优秀的组员，我的基础知识显得很薄弱，但是您的认真负责给了我许多精神上的鼓励，而您开阔的思维与一丝不苟的修改意见也让我在设计中获得了许多启发。如果没有您的帮助，我将很难完成这次的毕业设计。虽然我们接触相处的时间只有这短短的3个月，但我却在您的身上学到了一种人生态度，那就是凡是都要用心去做，只有用心才会成功。我将铭记你的许多教诲，在以后的学习、工作中向您学习，以认真踏实的态度去做人做事。另外我要感谢同组其他几位同学对我的关心与帮助，尤其是刘莲同学，在我一次又一次的提问下，放下手中繁忙的设计工作细心的为我讲解，并在我因为困难而险些放弃的时候安慰我、鼓励我。最后，再一次衷心感谢给予我帮助的老师同学们！谢谢你们！61'