毕业设计论文--深圳市笔架山净水厂初步设计—20万吨-天自来水厂初步设计.docx

兰州交通大学毕业设计（论文）
摘要
随着人口增长、经济发展及人类生活水平的提高，人类对水的需求日益增长，对水质、水量的要求越来越高。
本设计的内容是深圳市笔架山水厂——20万吨/天自来水厂初步设计。桥头镇南面为东江，原水就是取自东江，目前东江作为香港、深圳及东莞的供水水源，江面宽阔，河岸地质条件良好，水量丰富，受污染较轻，可作为取水水源。
水源：采用地表水。
取水方式：岸边合建式取水构筑物取水。
净水工艺流程为：原水→取水泵站→预臭氧接触池→折板絮凝池→平流式沉淀池→后臭氧接触池→生物活性碳滤池→普通快滤池→液氯消毒→清水池→送水泵站→用户。根据原水水质及水温，混凝剂选用三氯化铁。选液氯消毒剂，采用滤后加氯。水厂绿化面积占水厂总面积的35%。出水水质符合《生活饮用水卫生标准》。
根据用户分布情况和水质要求，城市给水管网采用统一供水，管网水压、水质、水量均满足用户用水要求。

关键词：岸边式取水构筑物；平流式沉淀池；普通快虑滤池；生物活性炭滤池。

第一部分 设计说明书
第一章 概述
第一节 设计题目
深圳市笔架山净水厂初步设计—20万吨/天自来水厂初步设计。
第二节 取水水源水质概况
表1.1 水质资料
项 目
实测值
(Max.)
GHZB1－1999
(II类)
生活饮用水水源
水质标准(二级)
氨氮 (以氮计)
2.38
≤0.5
≤1.0
亚硝酸盐 (以氮计)
0.784
≤ 0.1

生化需氧量(BOD5)
12.4
≤ 3.0

耗氧量(KMnO4法)
或高锰酸盐指数
16.7或5.13
高锰酸盐指数≤4
≤6
总磷
0.142
≤ 0.1

溶解氧
Min.3.95
≥ 6

第三节 城市概况
深圳市是我国现代产业协调发展的综合性经济特区，珠江三角洲地区区域性经济中心，是现代化的国际性城市。深圳市位于广东省南部珠江口东岸，南与香港陆地接壤。全市土地面积2020 km2。
深圳市地处北回归线以南，属南亚热带海洋性季风气候。多年平均气温22°C，极端最高气温38.7°C，极端最低气温0.2°C。雨量充沛，但降水相对集中在汛期5~9月，多年平均降雨量1933.3 mm，汛期雨量约占全年降雨量的80%。年平均风速2.6m/s，极端最大风速大于40m/s，风力超过12级。
深圳市地势东南高、西北低，地貌类型包括丘陵、台地和平原。

第二章 净水厂设计
第一节 净水厂厂址的选择
净水厂，一般应设在工程地质条件比较好、地下水位底、 承载力较大、湿陷性不高、岩石较少的地层以降低工程造价，且便于施工。水厂还应该考虑防洪措施同时尽量把水厂设在靠近电源、交通方便的地方以便于减小输电线路的造价和便于管理。
设计中水源选择一般要按以下原则进行考虑：
1 所选的水源水质良好水量充沛便于卫生防护；
2 所选的水源可使取水、输水、净化设施维护方便和安全经济；
3 所选的水源具有施工条件。
市区南面为湘江，江面宽阔，河岸地质条件良好，水量丰富，受地面污染较轻，可作为取水水源。
根据水文资料：东江水面标高：最高水位18m，最低水位10.5m，变化不大；东江河岸较稳定，河岸较陡，有足够水深。设计选择岸边式取水构筑物，并且集水间和取水泵房合建。
第二节 工艺流程的选择
根据水源水质分析结果和《生活饮用水质标准》的对照，拟采用以下几种工艺流程方案：
方案一：采用活性炭预前处理，在加城市自来水厂常规工艺。
原水→粉末活性炭→絮凝沉淀→砂虑→消毒→出水
方案二：生物法组合工艺。
原水→生物接触氧化→常规处理→出水
方案三：深度处理，臭氧活性炭工艺
原水→絮凝沉淀→砂滤→臭氧+生物活性炭→消毒→出水
方案四：预处理加深度处理
原水→预臭氧→絮凝沉淀→砂滤→臭氧→活性炭→消毒→出水
深圳市笔架山水厂原水有机物含量高，氨氮含量更是达到2.38mg/L,方案一和方案二所处理水氨氮含量一般为0.65~1.2，该水厂不适用，故在方案三和方案四中选取，考虑到方案三方案四出水都可满足水质标准，方案四采用臭氧预处理后，不但可以降低其常规工艺中各处理构筑物的负荷，而且因后面深度处理要制备臭氧所以预处理使用臭氧成本不高，不用专门制备，也可以减轻深度处理的难度，所以经过比选，选择方案四作为最终方案。
常规处理方案的选择：
表1 混合池的类型及特点
类 型
特点
适用条件
水泵混合
优点：混合效果好，节省动力；
缺点：投量大，对水泵叶轮有腐蚀，以过早在管中形成絮凝体
大中小型水厂均可采用
管式混合
优点：混合效果好，不需另建设备，简单易行；水头损失小；
缺点：流量小时效果下降
中小型水厂
机械混合
优点：混合效果好，不受水量影响；
缺点：增加机械设备及维修工作
各种规模水厂
根据以上各种混合池的特点以及我国的实际情况并进行比较，本设计选用管式（静态）混合器。
表2 絮凝池的类型及特点
类 型
特点
适用条件
隔板式絮凝池
往复式
优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便；
缺点：容积较大，水头损失较大，转折处钒花易破碎
水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者
回转式
优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便；
缺点：出水流量不宜分配均匀，出口处宜积泥
水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者；改建和扩建旧池时更适用
旋流式絮凝池
优点：容积小，水头损失较小；
缺点：池子较深，地下水位高处施工较难，絮凝效果较差
一般用于中小型水厂
折板式絮凝池
优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小；
缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价高
流量变化较小的大中型水厂
网格絮凝池
优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短；
缺点：末端池底易积泥
一般用于中小型水厂
根据以上各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用竖流式折板絮凝池。
沉淀池:
常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件见如下的各种形式沉淀池性能特点和适用条件。
表3 各种形式沉淀池性能特点和适用条件
型式
性能特点
适用条件
平流式
优点： 1、可就地取材，造价低；
2、操作管理方便，施工较简单；
3、适应强，潜力大，处理效果稳定；
4、有机械排泥设备时，排泥效果好
缺点： 1、不用机械排泥装置，排泥较困难
2、机械排泥设备，维护复杂；
3、占地面积较大
1、一般用于大中型净水厂；
2、原水含砂量大时作预沉池
竖流式
优点：1、排泥较方便
2、与絮凝池合建，不需建絮凝池；
3、占地面积较小
缺点： 1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，沉淀效果较差；
2、施工较平流式困难
1、一般用于小型净水厂；
2、常用于地下水位较低时
辐流式
优点： 1、沉淀效果好；
2、有机械排泥装置时，排泥效果好；
缺点： 1、基建投资及费用大；
2、刮泥机维护复杂，金属耗量大；
3、施工较平流式困难
用于大中型净水厂；
2、高浊度水地区作预沉池
斜管（板）式
优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少
缺点：1、斜管（板）耗用材料多，价格高；
2、排泥较困难
1、宜用于大中型厂
2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽
原水经投药、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完成澄清的作用。设计采用平流式沉淀池。相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，
综上，根据实际情况并比较，此工艺采用平流式沉淀池。
表4 滤池的类型及特点
类 型
特点
普通快滤池
优点：运转成熟，运行稳定，出水水质好
缺点:阀门较多，管理较为不便，造价略微偏高
双阀滤池
与普通快滤池类似
无阀滤池
优点：构造简单，价格低廉，且能自动进行反冲洗；
缺点：清砂换砂不便，反冲洗配水不均匀。用于小型水厂
移动罩滤池
设备维修量较大，要求较高，难于控制，国内已很少使用
虹吸滤池
缺点：占地面积大、池较深、处理效果不稳定、滤料冲洗频率大、耗能高等；用于中型水厂
V型滤池
优点：V型滤池采用均质深层滤料，不均匀系数很小，过滤周期延长（比一般滤池长2～3倍），滤料层利用率高，且滤后水质好，高效节能，高度自动化程序控制；
缺点：造价高，管理技术水平需求高，维护费用高且难度大。
综上，此设计选择普通滤池。
经过比较，可以得出水厂常规工艺流程如下：
原水→管式静态混合→竖流式折板絮凝池→平流式沉淀池→普通快滤池→清水池→二级泵房→管网
水厂总工艺流程：
原水→预臭氧→管式静态混合→往复式隔板絮凝池→斜管沉淀池→后臭氧接触池→活性炭滤池→普通快滤池→清水池→二级泵房→管网
第三节 药剂的选择
一、混凝剂选择及其投加方式
1、硫酸铝
硫酸铝有固、液两种形态我国常用的是固态硫酸铝。其价格较低，运输方便；精制产品纯度较高；使用方便对水温要求高，当水温较低时，硫酸铝水解较困难，形成的絮凝体比较松散效果不及铁盐混凝剂；混凝效果较好。
2、三氯化铁
三氯化铁是铁盐混凝剂中最常用的一种。三氯化铁的混凝机理与硫酸铝相似但是混凝特性与硫酸铝又略有区别。一般三甲铁使用的ph值范围较宽；形成的絮凝体比铝盐絮凝体要密实；处理低温或低浊水的效果优于硫酸铝。但三氯化铁腐蚀性较强且固体产品易吸水潮解不宜保管。
3、硫酸亚铁
硫酸亚铁固体产品是半透明的绿色结晶体俗称绿矾。硫酸亚铁，在水中离解出的是铁离子水解产物只是单核配合物故不具有的优良混凝效果。故采用硫酸亚铁作混凝剂时，应将氧化成。
4、聚合氯化铝
聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂。
聚合氯化铝作为混凝剂处理水时，有下列优点：
(1)对污染严重或低浊度、高浊度、高色度的原水都可达到好的混凝效果。
(2)水温低时，仍可保持稳定的混凝效果，因此在我国北方地区更适用。
(3)矾花形成快；颗粒大而重，沉淀性能好，投药量—般比硫酸铝低。
(4)适宜的pH值范围较宽，在5—9间，当过量投加时也不会像硫酸铝那样造成水浑浊的反效果。
(5)其碱化度比其他铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用小，且处理后水的pH值和碱度下降较小。
为保证稳定的出水效果选用碱式聚合氯化铝作为混凝剂，最大投药量a=20mg/L。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加计量泵每小时投加药量:，耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用.
二、消毒
消毒并非要把水中的微生物全部消灭只是要消除水中致病微生物的致病作用。消毒的方法很多分为物理法和化学法两种。前者在水中不加化学剂，而进行加热消毒、紫外线消毒等，后者在水中加化学剂如氯、臭氧、重金属、其它氧化剂等。下面就几种消毒方法作一简单的比较。
1、液氯消毒
因液氯消毒，操作过程简单，价格较低并且经济有效，使用历史悠久安全可靠，在管网中有持续杀菌消毒作用，是目前国内外应用最广泛的消毒剂它除具有消毒作用外，还具有氧化作用。但氯和有机物发生反应可生成对健康有害的物质，有被其它消毒剂取代的趋势。
2、二氧化氯消毒
二氧化氯在常温常压下是一种黄绿色的气体，具有和氯相似的刺激性气味，沸点110C，凝固点-590C极不稳定，气态和液态均易爆炸所以必须以水溶液的形式现场制取，即使使用。二氧化氯消毒的主要优点是：消毒能力比氯的要强，故在同等的条件下投加量比氯少且二氧化氯在管网中保持的时间较长，二氧化氯在水中以溶解气体的形式存在不发生水解反应，消毒效果受PH值的影响很小，二氧化氯还具有很强的氧化性能有效地降低或去除水的色、嗅及铁、锰、酚等物质，但是采用二氧化氯消毒或者作为氧化剂也存在很大的问题，二氧化氯本身和产生的副产物CLO2-对人体的血红细胞有损害，还对认得神经系统和生殖系统有损害。另外制取二氧化氯的价格也比较高，这也限制了二氧化氯消毒的广泛应用。
3、氯胺消毒
氯胺消毒作用缓慢，杀菌能力比自由氯要若。但是氨氯消毒也有它的优点其优点是：当水中含有有机物和酚时氨氯消毒是不会产生氯臭和氯酚臭，同时，大大减少了产生的可能性；能够保持水中余氯较久、适用于供水管网较长的情况。不过，因杀菌能力弱，所以单独采用氯胺消毒的水厂很少，通常作为辅助消毒剂来抑制管网中细菌的再繁殖生长。
4、漂白粉消毒
漂白粉是由氯气和石灰加工而成的。为白色粉末，有氯的气味，易受光、热和潮气作用而分解使有效率降低所以必须放在阴凉干燥和通风良好的地方。漂白粉消毒，一般用于小水厂或临时性给水。
5、次氯酸钠消毒
次氯酸钠也是强氧化剂和消毒剂，但是消毒效果没有氯的强。次氯酸钠是用发生器的钛阳极电解食盐水而制得的。由于次氯酸钠容易分解必须采用次氯酸钠发生器在现场制取就地投加，不宜贮运。制作成本就是食盐和电耗费用。次氯酸钠消毒通常用于小型水厂。
6、臭氧消毒
臭氧是由三个氧原子组成，在常温常压下，它是淡蓝色的具有强烈刺激性气味的气体。臭氧密度是空气的1.7倍，易溶于水并且在空气或水中均容易分解消失。并且臭氧对人体健康还有影响，当空气中臭氧浓度达到1000mg/l时即有致命的危险，所以在水处理中散发出来的臭氧尾气必须处理。
臭氧不仅消毒剂，更是氧化能力很强的氧化剂。在水中投入的臭氧进行消毒或者氧化通称为臭氧化。作为消毒剂，由于臭氧在水中不稳定易消失，故在臭氧消毒后往往仍需投加少量的氯、二氧化氯或氨氯以维持水中剩余消毒剂。臭氧作为唯一的消毒剂的极少。当前臭氧作为氧化剂去除水中有机物更为广泛。臭氧生产设备较复杂，投资较大电耗也较高，目前我国很少用。
综上所述，选择液氯消毒。

第三章 各构筑物的设计成果
第一节 取水构筑物
根据所查资料，河流岸边较陡，主流近岸，岸边有足够水深，水质较好，城市土壤为黏土，地质条件较好，水位变幅相对不大。因此，经过比较，本设计决定采用的取水构筑物形式为岸边合建式。
该构筑物的特点：
1．进水间与泵房合建在一起，设在岸边，河水经过格栅进入集水井的进水间，再经过格网进入吸水间，由水泵输送到净水厂。在进水孔上设有格栅，用以拦截水中粗大的漂浮物，设在进水间中的格网用以拦截水中细小的漂浮物。
2．合建式的优点是：布置紧凑，占地面积小，水泵吸水管路短，运行管理方便。
3．合建式的缺点是：土建结构复杂，施工较困难。
考虑到取水的便利、管线布置等多方面因素，将取水泵房位置确定在河流上游处较窄、流速较大的地方。
一、进水间
合建式岸边取水构筑物，汉江支流河水经过进水孔进入进水间的进水室，再经过格网进入吸水室，然后由水泵抽送至水厂的澄清池。
在进水孔上设有格栅，用以拦截水中粗大的漂浮物设在进水间中的格网用以拦截水中的细小漂浮物。
采用八个格栅，上层四个下层四个，型号为S321-1/7，格栅尺寸为BH＝1100mm1300mm，格栅格网的起吊设备采用CD或型电动葫芦。
采用八个格网，型号为C18，格网尺寸为BH＝2380mm2630mm，进水口尺寸B1H1＝2250mm2500mm。
二、取水泵房
泵房： 长×宽=17.71m×12.19m
水泵：选用四台KQSN600－N27/466泵，三用一备。配套电机为Y355M3－6。均配带底座。泵的主要功能参数如下：
型号
流量（）
扬程(m)
转数(r/min)
轴功率（KW)
电动机功率(KW)
效率（％）
气蚀余量NPSH（m）
600-N27
434.9
24
990
163.2
200
63
5.9
742.8
20
166.0
84
869.7
14
155.6
74
选用电动单梁起重机，起重量，跨度。单轨吊车梁配置 电动葫芦,起升高度为。
第二节 预臭氧接触氧化池
一、设计要点及参数
设计水量Q=202000m3/d=8416.7m3/h。
1.预臭氧接触池采用密闭式结构.
2.池顶设置尾气排放管和自动气压释放阀.
二、设计成果
座数：1
尺寸：L×B×H=14.5m×10m×4.5m
出水：采用薄壁堰跌落出水
第三节 管式静态混合器
一、设计要点及参数
1设计水量：Q=202000
2.设计流速：v=1.5m/S
3. 投药管插入管径的1/3处
二、设计成果
个数：2个
管径：D=1000mm
混合器的混合长度为:L=2.2m
混合时间：T=1.5s
第四节 折板絮凝池
一、设计要点及参数
1、单池设计流量 Q = 50500m/d = 2104.2.m/h = 0.58m/s
2、絮凝时间宜为8～15min；
3、絮凝过程中的流速应逐段降低，分段数不宜少于三段，第一段流速可为0.25～ 0.35m/s，第二段流速为0.15～0.25m/s，第三段流速为0.10～0.15m/s。 
4、折板夹角可为90o～120o。
二、设计结果
座数：4
单池尺寸：LB=14.66
总絮凝时间：T=15.33min
进水：采用宽×高＝0.9m×0.8m的渠配水
出水：絮凝池最后一格接宽1m的廊道至穿孔花墙
第五节 沉淀池
一、设计要点及参数
1.单池流量 Q = 50500m/d = 2104.2.m/h = 0.58m/s
2.设计流速v=0.015m/s
二、设计成果
座数： 4
尺寸：BLH=121083.9
进水系统：采用穿孔墙进水方式
出水系统：采用薄壁堰跌落出水
放空管管径：DN400
排泥系统：HJXH2—12.3型桁车式虹吸吸泥机
第六节 普通快滤池
一、设计要点及设计参数
1.单池流量：Q = 50500m/d = 2104.2.m/h = 0.58m/s
2.滤料：采用双层滤料，上层为无烟煤，厚度h1=400mm，下层为石英砂，厚度h2=400mm。
3.滤速：取v = 10m/h
4.工作周期：24h
5.反冲洗方式：水冲
6.冲洗强度：15L/(s.m2)
7.冲洗时间：7min
二、 计算结果
座数：4
单格滤池尺寸：BL=4m10m
格数：5
滤池总高：H=3.45m
滤池总高度
支撑层高度：150mm；
承托层高度：400mm；
滤料层高度：800mm；
滤层表面以上水深：1.8m；
超高：0.3m。
配水干管：D=800mm
配水支管：D=60mm
反冲洗水箱尺寸：水箱内水深取2.5m，底面为圆形，D＝14m
水箱高度：高出洗砂排水槽面高度7.3m
风机选型：根据气水同时反冲洗时反冲洗系统对空气的压力，风量要求选 3台LG50风机。风量50m3/min，风压49kpa，电机功率60kw，两用一备
表3.7 反冲洗泵的设计参数
型号
流量Q(m3/h)
扬程H（m）
轴功率（KW）
电动机功率P（kW）
允许吸上的真空高度（m）

612～900
10～14.5
30.3～33.0
40
50
第七节 生物活性炭滤池
一、设计要点及参数
1.设计水量：Q=202000
2.空床流速 ：8 m/h
3.第一步气冲冲洗强度：,
4.第二步水冲洗强度：,
5.第一步气冲洗时间 ：,
6.第二步水冲时间：;
7.冲洗周期：。
二、设计成果
1.座数：16
2.每座分格数：2
3.单格尺寸：BL=3.5m10m
4.座填充活性炭的质量：G=52.5t
5.活性炭每年补充次数：n=1
6.反冲洗配水干管：DN700
7.反冲洗用气量 ：0.84
8. 反冲洗配气干管用钢管：DN300
9.进水总渠：宽为0.8m，水面高为0.52m。
10.排水渠：宽取0.8m，渠内水深1.0m。
第八节 清水池
一、设计重点和参数
1.设计水量 ：Q=202000
2.清水池有效容积取最高日用水量的18%
二、设计成果
座数：4座
尺寸：
高度：H=4.8m
超高：
清水池的有效水深：h=4.5m
进水管管径：
出水管管径：
溢流管： D=1000mm
排水管：
第九节 消毒
采用液氯消毒。
加氯量： 8.25Kg/h
储氯量（15天）
加氯间尺寸： 15m×5m
加氯机台数： 3台
型号： REGAL2100型
加氯量： 1～20kg/h，
第十节 输水泵站
吸水井： L×B=26.86m×95m。
泵房： L×B=29.38m×10.84m
水泵：选用四台KQSN600-N13/606型泵，三用一备，配套电机型号为Y400L－6，功率400Kw

第四章 平面高程布置
第一节 平面布置
一、布置内容
水厂的基本组成分为两部分：
生产构筑物和建筑物包括处理构筑物、清水池、二级泵站、药剂间等；
辅助建筑物。其中又分为生活辅助建筑物和生产辅助建筑物这两种。前者主要包括办公楼、食堂、浴室、宿舍等；后者主要包括化验室、修理部门、仓库、车库等。
水厂平面布置的主要内容有：各种构筑物和建筑物的平面定位；阀门、管道及管道配件的布置；排水管的布置；道路、围墙、绿化及供电线路的布置等。
二、水厂布置应考虑的因素:
1、布置要紧凑以减少净水厂占地面积，生产构筑物间连接管的长度便于操作管理但是各构筑物间要有必要的距离。
2、要充分的利用地形尽量做到土方量平衡。
3、各构筑物之间连接管应该简单、短捷尽量的避免立体交错并考虑施工、检修方便此外应设有必要的超越管线。
4、澄清池的排泥和滤池的排水要方便尽量靠重力排除避免用排泥泵。
5、构筑物的布置要注意朝向和风向例如加氯间和氯库应该尽量布置在主导风向的下风向。
6、如果有条件的话尽量把生产区和生活区分开。
7、应该考虑水厂的扩建的可能并留有发展的余地。
8、水厂应该设有必要的道路。
水厂内应设置通向各构筑物和附属建筑物的道路一般可按以下要求设计：
①主要车行道的宽度：单车道为3.5 米双车道为6 米并应设有回车道。
人行道路的宽度一般为1.5～2.0 米。大型水厂一般可设双车道中、小型水厂一般设单车道。
②车行道转弯的半径不宜小于6 米。
9、水厂要充分的绿化并设有围墙其高度一般不宜小于2.5 米。
根据以上要求及水厂的规模决定的辅助构筑物平面尺寸布置的水厂总平面图见图纸。
第二节 高程布置
水厂处理构筑物高程布置,应该充分利用原有的地形坡度构筑物之间应该为重力流。构筑物之间的水面高差即流程中的水头损失包括构筑物、连接管道、计量设备的水头损失。水头损失应通过计算来确定。
设计中采用直线型。直线型是最常见的布置方式从进水到出水整个流程呈直线这种布置方式生产联系管线段管理方便有利于日后水厂的发展。
水厂水处理构筑物的平面及标高计算详见计算书，计算结果见下表：
各构筑物高程见表4.1

第二部分 设计计算书
第五章 设计水量
水处理构筑物的生产能力应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并以水质最不利情况进行校核，水厂自用水量主要用于滤池冲洗和絮凝池排泥等方面，城镇水厂自用水量采用供水量的1%，则设计处理量为：

式中： Q------水厂日处理量
a-------水厂子用水量系数，一般采用供水量的5%~10%，本设计采取10%,并考虑到了未预见用水量
Qd------设计供水量（）为20万

第六章 取水构筑物的设计计算
第一节 岸边合建式取水构筑物
根据所查资料，河流岸边较陡，主流近岸，岸边有足够水深，水质较好，城市土壤为黏土，地质条件较好，水位变幅相对不大。因此，经过比较，本设计决定采用的取水构筑物形式为岸边合建式。
该构筑物的特点：
1．进水间与泵房合建在一起，设在岸边，河水经过格栅进入集水井的进水间，再经过格网进入吸水间，由水泵输送到净水厂。在进水孔上设有格栅，用以拦截水中粗大的漂浮物，设在进水间中的格网用以拦截水中细小的漂浮物。
2．合建式的优点是：布置紧凑，占地面积小，水泵吸水管路短，运行管理方便。
3．合建式的缺点是：土建结构复杂，施工较困难。
考虑到取水的便利、管线布置等多方面因素，将取水泵房位置确定在河流上游处较窄、流速较大的地方。
第二节 进水孔
该河流的最高水位98.0m，最低水位(97%)89.5m，由于98.0-89.5=8.5m>6 m，因此采用2层的分层进水孔，并采用分层并列布置。
下层进水孔的下缘至少高出河床0.5m，上缘在设计最低水位以下0.5m，即89.5-0.5=89.0 m，并确与冰盖下缘不少于0.2m。上层进水孔的上缘在洪水位以下1.0m，即98.0-1.0=97.0 m。进水孔的高宽比应配合格栅、格网、闸门等设备的起吊装备和冲洗系统。
第三节 格栅设计
格栅面积
式中：Q——流量，m3/s；
k1——格栅阻塞系数，0.75；
k2——栅条引起的面积减小系数，

b——栅条净距，50mm；
s——栅条厚度，10mm；
v——过栅流速，0.4～1.0m/s，取0.8m/s。
采用八个格栅，上层四个下层四个，型号为S321-1/7，格栅尺寸为BH＝1100mm1300mm，进水口尺寸B1H1＝1000mm1200mm。过栅水损取0.1m。
相邻进水间设DN600连通管，上设阀门。
第四节 一泵站设计
一、设计流量和扬程的计算
1、设计流量Q

2、设计扬程H
1）水泵所需静扬程Hst
絮凝池水位标高为103.44m，吸水间最低动水位标高为89.25m，则
Hst＝103.44－89.25＝14.19m
2）输水管中的水头损失
根据手册15.4.2.1的规定，一泵房至混合池的设计流速去1.0～1.2m/s。本设计输水管选用两条DN1100的钢管并联输水，管中流速1.218m/s。当一条输水管检修时，另一条设计通过75％的流量，则流速为1.83m/s，1000i＝3.16m。泵站到净水厂管线全长60m，则沿程水损h1＝0.19m
局部水损h2＝净水厂内丁字管水损＋弯头水损＝0.3+0.14＝0.44m
则输水管中总水头损失＝h1＋h2＝0.63m
3）泵站内水损hp取2.0m，安全水头取2.0m
则水泵设计扬程H＝Hst＋＋hp＝14.19＋0.63＋2.0＋2.0＝18.82m
3、水泵和电机的选择
二、方案比较
方案一：选用四台KQSN600－N27/466泵，三用一备。配套电机为Y355M3－6。均配带底座。泵的主要功能参数如下：
表3.1 方案一水泵参数表
型号
流量（）
扬程(m)
转数(r/min)
轴功率（KW)
电动机功率(KW)
效率（％）
气蚀余量NPSH（m）
600-N27
434.9
24
990
163.2
200
63
5.9
742.8
20
166.0
84
869.7
14
155.6
74
方案二：选用五台KQSN500－M19/434泵，四用一备。配套电机为Y355M1－6。均配带底座。泵的主要功能参数如下：
表3.2 方案二水泵参数表
型号
流量（）
扬程(m)
转数(r/min)
轴功率（KW)
电动机功率(KW)
效率（％）
气蚀余量NPSH（m）
500-M19
323.2
24
990
106.0
160
71
4.8
538.7
20
125.8
86
646.4
17
126.2
86
方案比较：虽然从泵的效率上来讲方案二比方案一要高，但泵的台数增多，泵房面积增大，土建造价也就增大。经经济比较，选用方案一。
选用电动单梁起重机，起重量，跨度。单轨吊车梁配置 电动葫芦,起升高度为。
第五节 吸水管路计算
吸水管内流量Q＝0.772m3/s，采用DN900管径，流速v＝1.214m/s，满足要求。管端设喇叭口，根据《泵站设计规范（GB/T50265－97）》第9.2款的规定，取喇叭口直径D＝1200mm，悬空高度900mm，喇叭管中心线距后墙1200mm，距进水室进口2000mm。电动阀门后接900－600偏心渐缩管至水泵吸口。主要配件及尺寸见表3.3

表3.4吸水管路主要配件及尺寸
名称
型号规格
主要尺寸（mm）
喇叭口
DN900钢制
900×1200
偏心渐缩管
DN900×DN600
L=750
90°弯头
DN900
R=900，L=900
电动碟阀
DN900
L=520
第六节 压水管路计算
压水管内流量Q＝0.772m3/s，采用DN700管径，流速v＝2.006m/s，满足要求。泵出口依次接500－700渐扩管，DN700电动蝶阀及DN700止回阀。至阀门井后合并至两根DN1100输水管。主要配件及尺寸见表3.4
表3.5出水管路主要配件及尺寸
名称
型号规格
主要尺寸(mm)
渐扩管
DN500×DN700
L=550
止回阀
DN700，XH41X－1.0/700
L=1400
电动碟阀
DN700
L=570
90°弯头
DN700
R=700，L=700
渐扩管
DN700×DN900
L=550
十字管
DN900×DN900
L=1100
渐扩管
DN900×DN1100
L=550
电动蝶阀
DN900
L=520
闸阀
DN1100，Z945T－10
L=900
第七节 泵房布置
根据《给水排水工程快速设计手册》3.7节的规定，泵房深度小于10m时一般宜用矩形泵房，即节省成本且有利于泵及管道的布置。由于本设计中河流的最高和最低水位相差相对较小，且采用非自灌式引水以减小泵房深度，节省泵房造价，故本设计取水泵房采用矩形。
四台泵分两排布置，两台正转，两台反转。两排泵净距2m。取泵距墙2m，管道距最近的机组1.6m。最近一排泵在泵房内的吸水管长度为1m。
经计算，求得泵房总平面尺寸为17.71m×12.19m。
第八节 高程计算
吸水管中心线标高＝92.4m
吸水管管顶标高＝92.4+0.45＝92.85m
泵房地面标高＝92.85－0.3－0.43－0.21＝91.91m
压水管中心线标高＝91.91+0.21+0.465＝92.585m
压水管管顶标高＝92.585+0.35＝92.935m
泵房地下部分高度＝99.5－91.91＝7.59m
第九节 泵房建筑高度的确定
泵房地下高度已知为7.59m。操作平台以上的建筑高度，根据起重设备及起吊高度、电梯井机房的高度、采光及通风的要求，吊车梁底板到操作平台楼板的距离为6.0m，从平台楼板到房顶底板净高为6.50m。

第七章 各构筑物的选择及设计计算
第一节 配水井的计算
设计参数
1、流量Q=202000m3/d=2.338m3/s
计算配水井有效容积, 取2min停留时间.
V水=202000×120/(24×60×60)=280.56m3(取280m3）
2、设计采用圆形的配水井：圆形直径8m，水深5.5m，超高0.5m，则配水井部分体积：
3、进水管流速： V=1.0.m/s (最大流量时，流速可介于1.0~1.5m/s之间，在最低流量时，流速不得小于0.4~0.6m/s，特殊渠道流速可减至0.2~0.3m/s.)
4、进水管截面积A=Q/v=2.338㎡
5、采用两个进水管进水，进水管直径：=2.1m
直径取D=2.00m
6、出水管流速： V=1m/s
7、出水管截面积a=Q/(2×v)=0.58㎡
8、出水管直径：d= 1.0m
配水井设有2个DN2000的进水管，2个DN1000的出水管
9、矩形薄壁堰
进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再由管道接入2座后续处理构筑物。每个后续处理构筑物的分配水量为0.58m3/s。配水采用矩形薄壁溢流堰至配水管。
10、堰上水头
因单个出水溢流堰的流量为0.58m3/s=580 ，一般大于100 采用矩形堰，小于100 采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高h取0.5m）。
矩形堰的流量公式为：

式中 ——矩形堰的流量，；
——流量系数，初步设计时采用；
——堰宽，，取堰宽；
——堰上水头，。
代入下式，有：
m
11、堰顶宽度
根据有关试验资料，当时，属于矩形薄壁堰。取，这时（在0～0.67范围内），所以，该堰属于矩形薄壁堰。
第二节 预臭氧接触氧化池设计计算
一、设计参数
预臭氧接触池采用密闭式结构，池顶设置尾气排放管和自动气压释放阀，设计水量Q=202000m3/d=8416.7m3/h。
二、设计计算
1、臭氧接触池容积的计算
=
式中：Q—处理水量，/h
t—水力停留时间，min。本设计取4min
2、 接触池平面尺寸

式中：h—有效水深，取4m
—超高，取0.5m

一般接触池长宽比取2:1～1:1，所以取
L×B=14.5m×10m
有效容积V’=145×4=580>560.1，符合要求。
出水采用薄壁堰跌落出水。
3、臭氧发生器
臭氧需要量 =1.06×8416.7×1.0=8921.7
式中：—臭氧需要量，g/h；
Q—处理水量，；
C—臭氧投加量，本设计取1.0.
臭氧化（干燥）空气量
=
式中：—臭氧化干燥空气量，；
—臭氧化空气浓度，，一般去10~14 ，设计取12.

要求臭氧发生器的工作压力 H>=23m
—臭氧接触池水深，m，本设计为4m
—臭氧接触池扩散装置水头损失，一般取10~10m，本设计取14m；
—输气管水头损失取5m。
臭氧发生器采用WH-CF-G -3000g型卧管式发生器，每台臭氧产量为3000g/h，
共采用台，3用2备，备用率为2/3>50%
臭氧采用安装在池底部的多孔扩散装置分散成微小气泡后进入水中，扩散装置具体布置见图纸。
4、干燥器
进入干燥器的湿空气量
=
式中: —进入干燥器的湿空气量，；
—进入干燥器湿空气的气压，KPa，取240KPa；
—进入干燥器湿空气的绝对温度，K,=283K;
—进入臭氧发生器的干燥空气量，;
—进入臭氧发生器干空气的气压，KPa，=H=230kpa；
—进入臭氧发生器干空气的绝对温度，K,=293KPa；