毕业设计（论文）-衡水市给水工程设计

徐州工程学院毕业设计（论文）图书分类号：密 级：毕业设计(论文)衡水市给水工程设计THE DESIGN OF WATER SUPPLY PROJECT OF HENGSHUI全套图纸加扣3012250582 学生姓名学院名称环境工程学院专业名称给水排水工程指导教师2013年5月31日II徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期： 年 月 日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日9摘要本设计是衡水市给水工程设计，该设计日处理能力为96000m3，主要包括：取水工程、净水工程和输配水工程。根据设计原始资料中的用水量、水质、水体资料等，首先选择进行用水量计算，确定设计规模；其次确定城市给水系统的水源选择，水源位置，取水方式，输配水方式；城市净水厂方案选择与比较，净水厂扩大初步设计；城市输水管与给水管网的设计；取水工程工艺设计；二泵房工艺设计；最后编写设计说明书绘制图纸。取水工程：根据该市的地形及地理条件，将水厂建于河流中上游，靠近河流西岸北侧地形平坦处，选用岸边式统一供水方案。一级泵选用20SA-22A型水泵四台，其中一台备用。每台泵有单独的吸水管路和压水管路，管道均采用钢管，管径分别为700mm，500mm。净水工程：（1）混凝：混凝剂采用聚合氯化铝（其中Al2O3为10%），采用管道静态混合器混合。往复式隔板絮凝池反应时间20min，长22m，宽16m，有效水深2.0m廊道宽度按廊道内流速不同分为4段；（2）沉淀：平流式沉淀池设两座，停留时间取2h，长108m，宽13m，有效水深3.0m，总高3.9m；（3）过滤：普通快滤池滤速10m/h，强制滤速13.3m/h，设4组滤池，双行对称布置，每组长10m，宽10m，总高3.1m，反冲洗方式采用高位水箱反冲洗；（4）消毒：消毒采用液氯消毒，加氯量4.2kg/h；（5）清水池：设两座，单座平面尺寸为50m24m，有效水深4.0m；（6）二级泵站：选用350S125型水泵六台，其中二台备用。每台泵有单独的吸水管路和压水管路，管道均采用钢管，管径分别为600mm，450mm。输配水工程：从水源到水厂的输水管及从水厂到管网的配水管都选用管径为1000mm的铸铁管，配水管网布置成环状，由送水泵站统一输水。根据最高日最高时用水量分配流量并进行管网平差，进行消防校核，以符合设计规范要求。该工程的建成和投产有望能够有效解决衡水市目前存在的供水能力不足现状，较大幅度地提高该市饮用水的安全可靠性。关键词 取水工程；净水工程；输配水工程；往复式隔板絮凝池AbstractThis design is hengshui city water supply engineering design, the design, processing capacity of 96000 m3, mainly including: water engineering, water purification and water distribution project.According to the design of the original data of water use, water quality, water, materials, etc., first choose water consumption calculation, determine the design scale; Followed by determination of urban water supply system water source selection, water, water, water water distribution; City water treatment works scheme selection and comparison, water treatment works expanded preliminary design; City water pipe and water pipe network design; Water intake engineering process design; 2 pump room process design; Finally write the design specification drawings.Water intake project: according to the citys terrain and geographical condition, the plant was built in the river shelter-forest, near the river west bank north of flat terrain, selects the shore type unified water supply scheme.Pump selection of 20SA-22A type water pump four, one is a backup. Each pump pipeline and water pressure pipe separate water pipeline are made of steel pipe, pipe diameter, respectively 700mm, 500mm.Water purification engineering:(1) Coagulants: using polymerization chloride coagulant (Al2O3 is 10%),the static mixer mixing using pipes. Reciprocating clapboard flocculation pool response time to 20 min, 22 m long, 16 m wide, the effective depth of 2.0 m;(2) precipitation: flat set two sedimentation basin, stay 2 h, 108 m long, wide and 13 m, effective depth of 3.0 m, total 3.9 m high;(3) filtering: ordinary fast filter filter speed m/h, 10 mandatory filter speed 13.3 m/h, set up four groups filter, double line symmetric arrangement, each team leader 10 m, 10 m wide, total 3.1 m high, USES the cistern backwash back-flushing mode;(4) disinfection： disinfection using liquid chlorine disinfection and chlorine quantity is 4.2 kg/h;(5) effluent tank regulation: two set, single plane size is 50 m x 24 m, the effective depth of 4.0 m;(6) two pumping stations: selection of 350S125 type water pump six, of which two backup. Each pump pipeline and water pressure pipe separate water pipeline are made of steel pipe, pipe diameter, respectively 600mm, 450mm.water distribution project: water distribution project from water to water plants water pipe and from plant to the plumbing pipes all choose pipe diameter is 1000 mm cast iron pipe, water pipes into a ring, water by water pumping station. According to the highest, the distribution of water flow and pipe network adjustment, fire fighting, to comply with the design specification requirements.The project is completed and put into production is expected to be able to effectively solve the insufficient water supply capacity present situation, existing in hengshui city is greatly improve the safety and reliability of the citys drinking water.Key words water engineering; Clean water engineering; water distribution project; Reciprocating clapboard flocculation pool.IV目 录1 绪论11.1 我国水环境现状11.2 设计内容11.2.1 取水工程11.2.2 净水工程21.2.3 输配水工程71.3 国内外研究现状与发展趋势91.4 课题来源、目的意义及主要设计内容101.4.1 课题来源101.4.2 课题目的和意义101.4.3 主要设计内容112 工程概况112.1 概述122.2 原始资料122.2.1 自然状况122.2.2 水文资料122.3 原水水质123 设计用水量143.1 近期设计用水量143.2 远期设计用水量153.3 一级泵站的设计水量163.4 管网设计水量173.5 水厂设计水量174 给水管网设计184.1 供水系统方案选择184.1.1 选定水源位置和水塔位置184.1.2 选定供水系统方案184.2 管网定线184.2.1 定线原则184.2.2 实际定线194.3 设计流量分配及管径设计204.3.1 节点设计流量分配计算20I4.3.2 管段的管径设计224.4 管网平差224.5 泵站扬程与水塔高度设计274.5.1 设计工况水力分析计算274.5.2 泵站扬程设计274.5.3 水塔的高度设计284.6 管网设计校核285 净水厂工艺设计335.1 混凝设备335.1.1 溶液池345.1.2 溶解池345.1.3 混合设备355.2 往复式隔板絮凝池355.2.1 设计参数355.2.2 设计计算365.3 平流式沉淀池365.3.1 设计参数365.3.2 设计计算375.3.3 进出水系统385.4 普通快滤池405.4.1 设计参数405.4.2 设计计算405.4.3 配水系统425.4.4 洗砂排水槽455.4.5 滤池反冲洗475.4.6 进出水系统485.5 液氯消毒485.5.1 加氯量计算485.5.2 加氯设备495.5.3 加氯间和氯库495.6 清水池505.6.1 清水池容积505.6.2 清水池尺寸设计515.6.3 管道系统516 一级泵站设计536.1 进水室设计536.2 设计流量和设计扬程536.3 水泵机组的选择546.4 吸水管路与压水管路设计556.5 机组与管道布置556.6 水头损失计算557 二级泵站设计577.1 水泵机组的选择577.2 管路布置设计587.2.1 吸水管路设计587.2.2 压水管路设计597.3 水泵间平面尺寸的确定597.4 泵房高度的确定607.4.1 水泵安装高度607.4.2 泵房高度608 水厂平面及高程布置628.1 水厂平面布置628.2 水厂高程布置638.3 水厂绿化与道路64结论64致谢66参考文献67III1 绪论1.1 我国水环境现状水是生命之源,是人类社会不可缺少和不可替代的宝贵资源。水资源是我国基础的自然资源，是生态环境的控制因素之一，同时又是战略性经济资源。当前水资源短缺已经成为我国经济持续发展的限制因素。人多水少，水资源空间分布不均，水土资源与经济社会发展布局不相匹配，是中国的基本水现状。可以预见，水工业作为21世纪的朝阳工业，前途是远大的。给水工程作为一项新兴的工业,在人们日常生活和工业生产中有着举足轻重的地位。目前，我国的水资源面临着两大严重的问题。首先，由于人们过度的开采，现今的水资源变得十分紧缺，越来越多的地区出现了不同程度的缺水情况。除此之外，水源水的污染也变得相当严重。各种工矿企业的开发运行对水源造成了相当大的污染。然而，人们对于现今水质的要求却在逐日提高，这也增加了水厂处理水的难度。研究水源的选取、水处理工艺的选择等有了更大的意义。1.2 设计内容1.2.1 取水工程取水工程是给水工程的重要组成部分之一。它的任务是从水源取水，并送至水厂或用户。由于水源不同，使取水工程设施对整个给水系统的组成、布局、投资及维护运行等的经济性和安全性产生重大影响。因此，给水水源的选择和取水工程的建设是给水系统建设的重要项目，也是城市和工业建设的一项重要课题。取水构筑物一般分为地表水取水构筑物和地下水取水构筑物两类。常见的地下水取水构筑物有管井和大口井。管井用于开采深层地下水，深度一般在200m以内，但最大深度也可达1000m以上。大口井广泛应用于取浅层地下水，地下水埋深通常小于12m，含水层厚度在520m之内。地表水取水构筑物有岸边式取水构筑物，它直接从江河岸边取水，它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，水位变化不大的情况；河床式取水构筑物用伸入江河中的进水管来替代岸边式进水间的进水孔，它适用于河床稳定，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但河中具有足够水深或较好水质的情况；斗槽式取水构筑物则在那边开挖进水槽，它适用于河流含沙量大，冰凌较严重，取水量较大的情况。1.2.2 净水工程城市水厂净水处理的目的是去除原水中悬浮物质、胶体物质、细菌、病毒以及其他有害成分，使净化后水质满足生活饮用水的要求。给水处理工艺中主要的单元工艺有曝气（气提）、混凝沉淀、过滤、化学沉析、离子交换、膜处理、化学氧化及消毒、吸附以及生物处理等。净水工艺流程应根据原水水质和用户对水质的要求。一般水源净水工艺流程选择可参考给水排水设计手册第3册表6-5。目前用作净水处理的构筑物类型众多，一般形式及适用条件可参考给水排水设计手册第3册表6-4。根据净水工艺选择原则和本设计的原水水质，选择净水工艺流程：原水 混凝 沉淀 过滤 消毒（1）混凝剂及投加为了达到混凝作用所投加的各种药剂统称为混凝剂。按混凝剂在混凝过程中所起的作用可分为凝聚剂、和助凝剂。习惯上也常把凝聚剂成为混凝剂。应用于饮用水处理的絮凝剂需要满足以下基本要求：对人体健康无害、使用方便、货源充足、价格廉价。混凝剂种类很多，主要包括无机和有机两大类。有机混凝剂主要是高分子化合物，在给水处理的应用比较少，无机混凝剂主要包括铁盐、铝盐及其聚合物。在水处理中使用比较多。常用的无机混凝剂主要有以下几种：1.硫酸铝：硫酸铝有固态、液态两种形态，我国常用的是固态硫酸铝。其特点是使用方便，但水温低时硫酸铝水解比较困难，形成的絮凝体比较松散，效果不及铁盐混凝剂。 2.聚合铝：聚合铝包括聚合氯化铝（PAC）和聚合硫酸铝（PAS）等。目前使用较多的是聚合氯化铝，其化学式有很多种，碱式氯化铝就是其中一种，其絮凝效果很好，而聚合硫酸铝目前在生产上尚未广泛使用。3.三氯化铁：三氯化铁是铁盐絮凝剂中使用地最多的一种，其特点是价格较低、使用方便，但化学成分比较复杂，须经化验无毒后才能使用。4.聚合铁：聚合铁包括聚合硫酸铁（PFS）和聚合氯化铁（PFC）。聚合氯化铁目前还在研究中。聚合硫酸铁已投入生产使用。聚合硫酸铁有良好的絮凝效果，它的腐蚀性远小于三氯化铁。在单独使用絮凝剂无法取得预期效果的时候，往往会使用助凝剂来提高混凝效果。目前水厂常用的助凝剂包括：骨胶、聚丙烯酰胺及其水解产物、活化硅酸、海藻酸纳等。除了有机絮凝剂和无机絮凝剂以外，从上个世纪90年代开始国外开始开发生物絮凝剂，因不存在二次污染，使用方便，应用前景诱人。如红平红球菌及由此制成的NOC-1是目前发现的最佳微生物絮凝剂，具有很强的絮凝活性，广泛用于畜产废水、膨化污泥、有色废水的处理。微生物絮凝剂主要包括利用微生物细胞壁提取物的絮凝剂，利用微生物细胞壁代谢产物的絮凝剂、直接利用微生物细胞的絮凝剂和克隆技术所获得的絮凝剂。微生物产生的絮凝剂物质为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、DNA等高分子化合物，相对分子质量在105以上。 微生物絮凝剂是利用生物技术，从微生物体或其分泌物提取、纯化而获得的一种安全、高效，且能自然降解的新型水处理剂。由于微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷，最终实现无污染排放，因此微生物絮凝剂的研究正成为当今世界絮凝剂方面研究的重要课题。混凝剂的投加方法有干投法和湿投法两种。根据原水的水质水温和pH值的情况，选用混凝剂为聚合氯化铝，投加浓度为15%，采用湿投法。聚合氯化铝的优点：净化效率高，耗药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好；温度适应性高，pH适用范围宽（可在pH=59的范围内），因而可不投加碱剂；使用时操作方便，腐蚀性小，劳动条件好；设备简单，操作方便。采用计量泵湿式加注，不需要加助凝剂。湿投法的优点：容易与原水充分混合；不易阻塞入口，管理方便；投加量易于调节。（2）混合技术生活用水处理的混凝剂，不得使处理后的水质对人体健康产生有害的影响。用于生产用水处理时，不得含有对生产有害的成分。应符合以下要求：混凝效果好；对人体无危害；使用方便；货源充足，价格低廉。混凝剂的投加应根据原水水质分析资料，用不同的药剂做混凝试验，并根据货源供应等条件，确定合理的混凝剂品种及投药量。聚合铝，包括聚合氯化铝和聚合硫酸铝等，具有混凝效果好，对人体健康无害，使用方便，货源充足和价格低廉等优点，因而使用聚合铝作为水处理的混凝剂。（3）絮凝 絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝体。我们的絮凝反应设备总体上和国外水平差距不大，传统上的絮凝反应多采隔板反应，随着给水理论的深入研究和发展，从能量耗散的角度出发提出“自由紊流”的微旋涡理论，我国在此理论之上研制出多种设备反应亦投入生产运行。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。絮凝池的形式很多，大致分为两类：水力搅拌式和机械搅拌式。具体如下：表1-1 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折板絮凝池优点：絮凝效果好时间短，容积小；缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价高 水量变化较小的中小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：末端池底易积泥水量变化不大的水厂；单池能力以1.0-2.5万m3/d为宜机械絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，可适应水量、水质的变化；缺点：需机械设备和经常维修大小水量均适用，并适应水量变化较大的水厂 根据以上各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用往复式隔板絮凝池，其使用有多年的运行经验，在水量变动不大情况下，絮凝效果有保证。往复式的池内水流作900转弯，局部水头损失比较小、絮凝效果很好。（4）沉淀平流沉淀池是给水行业最古老的一种池型，大型水厂应用较多，我国与国外技术水平相差无几，所不同的是，国外停留的时间较长，一般为24小时，我国停留时间多为12小时。选择较长的停留时间可以节约药剂，提高沉淀后的水质，并有足够的调节余地，抗冲击负荷能力较强。停留时间短可以节省基建投资，减少占地面积。具体设计停留时间多长为好，这需要根据国家发达程度、沉淀后水质指标要求，并进行经济技术比较后确定，根据我国水质标准和国情，采用1.52.0小时停留时间为好。根据水在池中流动的方向，沉淀池分为平流式、竖流式和辐流式沉淀池。近年来，斜板、斜管沉淀池的应用已较普遍。沉淀池形式的选择，应根据水质、水量、净水厂平面和高程布置要求，并结合反应池结构型式等因素确定。常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件如下表。表1-2 沉淀池形式比较 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、适应性强，潜力大，处理效果稳定 4、带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点： 1、占地面积较大，需维护机械排泥设备 2、不采用机械排泥装置，排泥较困难1、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，占地面积较小 2、一般与絮凝池合建，不需建絮凝池；缺点： 1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差； 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、刮泥机维护管理复杂，金属耗量大； 3、施工较平流式困难1、一般用于大中型净水厂；2、在高浊度水地区作预沉淀池斜管（板）式优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少缺点：1、斜管耗用材料多，且价格较高； 2、对原水浊度适应性较平流池差 3、无机械排泥设备时，排泥较困难1、 用于各种规模水厂2、 宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽3、 单池处理水量不宜过大原水经投药、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。本设计采用平流式沉淀池。平流式沉淀池对水质、水量的变化有较强的适应性，其构造简单，处理效果稳定，是一种常见的沉淀池形式。（5）过滤过滤在水处理上一般称为二级处理，通常是设于沉淀、澄清、气浮等一级设备之后，用来进一步降低水中浊度。最早的过滤是使用慢滤池。这是利用生物膜过滤工艺。慢滤池出水水质高，但生产效率低。当前国内外过滤过程多使用快滤池以提高生产效率。快滤池的过滤机理是接触絮凝。快滤池发展历史已百余年，创造出多种池型，有四阀滤池、双阀滤池、虹吸滤池、无阀滤池、压滤罐等。1）普通快滤池：是向下流、砂滤料的回阀式滤池，适用大中型水厂，单池面积一般不宜大于100m2 。优点有成熟的运行经验运行可靠，采用的砂滤料，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，池深适中，采用降速过滤，水质较好；2）多层滤料滤池：优点是含污能力大，可采用较大的流速，能节约反冲洗水，过滤水质较好，但只有三层滤料、双层滤料适用大中型水厂；缺点是滤料不易获得且昂贵管理麻烦，滤料易流逝且冲洗困难易积泥球，需采用助冲设备；3）虹吸滤池：适用于中型水厂（水量210万吨/日），土建结构较复杂，池深大，反洗时要浪费一部分水量，变水头等速过滤，水质也不如降速过滤；4）移动罩滤池：需设移动洗砂设备机械加工量较大，起始滤速较高，因而滤池平均设计滤速不宜过高，罩体合隔墙间的密封要求较高，单格面积不宜过大（小于10m2 ）；5）双阀滤池：是下向流、砂滤料得双阀式滤池，优缺点与普通快滤池基本相同且减少了2只阀门，相应得降低了造价和检修工作量，但必须增加形成虹吸抽气设备；6）V型滤池：滤池冲洗时滤层呈微膨胀状态，反冲洗干净，冲洗水量小，不易产生滤料流失，滤层不易积球；截污能力强，过滤周期长；处理水质稳定；适用于大中型水厂。缺点是需要的设备较多。7）无阀滤池、压力滤罐、微滤机等日处理小，适用于小型水厂；本设计采用普通快滤池，普通快滤池应用最广，有成熟的运行经验，运行稳定可靠，适用于大、中、小型水厂，单池面积一般不宜大于100m2 ，以免冲洗不均匀。采用的砂滤料，材料易得价格便宜，采用大阻力配水系统，池深适中，采用降速过滤，出水水质较好。（6）消毒水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序，其目的在于杀灭水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致传染病的危害。传统的消毒杀菌剂主要是采用氯及其化合物。该方法操作技术简单、价格低、杀菌效果好。在国外至今仍为主要杀菌方法之一，我国应用更为普遍。 据有关资料介绍，通过臭氧与其它消毒剂比较研究后得出以下结论：从消毒效果后，臭氧化二氧化氯氯氯胺。而从消毒后水的致突变性看则氯氯胺二氧化氯臭氧。常用消毒剂特点如下：表1-3 常用消毒剂的特点 消毒剂优点缺点 液氯对细菌有很强的灭活能力具有持续消毒能力使用方便，易贮存、运输，成本较低可能产生有毒消毒副产物氯对病毒的灭活能力相对差些氯气的泄露可以发生在各个环节上二氧化氯具有广谱杀菌能力，效果好，用量少，作用快，消毒持久具有净水功能，可去除水中色度、嗅味、铁、锰等杀菌力受pH值的影响小，而且温度高，杀菌效果增强不会与氨氮反应，也不会水解，腐蚀性比氯气低需现场发生制作，管理水平较高消毒无机副产物毒性很高成本较高 氯胺作用时间较长，可防止细菌再次污染消毒能力比氯低氯化和消毒能力比较缓慢 臭氧有很高的杀菌能力能有效控制水中THMs的浓度会产生醛类及溴酸盐等有毒副产物不易保存，需现场制备及使用设备投资昂贵，占地面积大，运转费高次氯酸钠一种强氧化剂消毒效果不如氯强不易保存，需现场发生投加劳动强度大，电耗、盐耗高 本设计选择液氯为消毒剂：其在国内外应用最广，除消毒外，还起氧化作用；加氯操作简单，价格低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。1.2.3 输配水工程输水和配水系统是保证输水到给水区内并且配水到所有用户的全部设施。它包括：输水管渠、配水管网、泵站、水塔和水池等。其中管网是给水系统的主要组成部分。1. 泵与泵站的选择 （1）选泵原则1) 首先要满足最高供水工况的流量和扬程要求，并使所选水泵特性曲线的高效。率范围尽量平缓，对特殊工况，必要时另设专用水泵来满足其要求。2) 尽可能选用同型号水泵；或扬程相近、流量大小搭配的泵。3) 应该考虑近远期结合，一般考虑远期增加水泵台数或换装大泵。4) 一般尽量减少水泵台数，选用效率较高的大泵，但亦要考虑运行调度方便，适当配置小泵，通常取水泵房至少需设2台，送水泵房至少23台（不包括备用泵）。5) 泵在高效率段运用（特别对经常运行工况）6) 尽可能选用允许吸上真空度值大或必需气蚀余量值小的泵，以提高水泵安装高度，减少泵房埋深，降低造价。7) 水泵选择必需考虑节约能源，除了选用高效率泵外，还可考虑运行工况的调节。8) 高浊度水源的取水泵房应选用低转速，耐磨的水泵，有条件可在水泵内壳留道，叶轮表面涂耐磨涂料。 （2）泵房布置泵房布置包括下述内容：1) 水泵、电动机机组及进水管道和阀门配件等的布置；2) 起重机械、真空设备及真空管线、排水设备及排水管线、通风设备及通风管道。3) 电气设备以及操作控制室的布置；4) 管沟，检修场地，工作平台，人行通道及楼梯等布置；5) 噪声消除措施的布置；6) 工具储藏以及生活间等布置。结合水泵与泵站选用原则以及水源和城市给水要求，二泵站选用6台350S125型双吸卧式离心泵，四用二备。2. 管网的布置给水管网布置有两种基本型式树状网和环状网。 （1）给水管网的布置原则：1）按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，并留有充分发展的余地；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，断水范围应减小到最小；3）管线遍布在整个给水区内，保证用户足够的水量和水压；4）力求以最短距离敷设管线，以降低管网造价和供水能量费用。树状网一般适用于小小城市和小型工矿企业。树状网的供水可靠性较差，在树状网末端水流缓慢甚至停止不流动，易使水质变坏。但树状网造价较低。环状网中，管网连接成环状，供水可靠性强。环状网还可以大大减轻因水锤作用产生的危害，而在树状网中，则往往因此而使管线损坏。环状网的造价明显比树状网高。本设计的给水管网是布置成环状网。 （2） 管区定线要求按照室外给水设计规范 （GBJ1386）规定：1) 尽量缩短线路长度；2) 减少拆迁，少占农田；3) 管渠的施工、运行和维护方便。4) 从水源至城镇水厂或工业企业自备水厂的输水管渠的设计流量，应按最高日平均时供水量加自用水量确定。当长距离输水时，输水管渠的设计流量应计入管渠漏失水量。向管网输水的管道设计流量，当管网内有调节构筑物时，应按最高日最高时用水条件下，由水厂所负担供应的水量确定；当无调节构筑物时，应按最高日最高时供水量确定。注：上述输水管渠，当负有消防给水任务时，应分别包括消防补充流量或消防流量。5) 水干管一般不宜少于两条，当有安全贮水池或其他安全供水措施时，也可修建一条输水干管。输水干管和连通管管径及连通管根数，应按输水干管任何一段发生保障时仍能通过事故用水量计算确定。城镇的事故水量为设计水量的70%，工业企业的事故水量按有关工艺要求确定。当负有消防给水任务时，还应包括消防水量。6) 输水管渠应根据具体情况设置检查井和通气设施。检查井间距：当管径为700mm以下时，不宜大于200m；当管径为700至1400mm时，不宜大于400m。7) 非满流的重力输水管渠，必要时还应设置跌水井或控制水位的措施。8) 工业企业配水管网的形状，应根据厂区总图布置和供水安全要求等因素确定。根据给水管网的定线和输水管网的布置原则，结合衡水市的地形条件及街区情况，本次设计管网共设5个环，由于城市中各工业、企业和公共建筑等用户对水质、水压没有特殊要求，故采用泵站和水塔供水。1.3 国内外研究现状与发展趋势建国以来，我国给水事业无论在科学理论或生产工艺各方面都有了飞跃的发展与进步，并取得丰硕的成果，这些成果有的已经接近或达到国际先进水平，有力地推动了国民经济的发展。但从总体看我国给水工艺与世界先进技术相比还有一定距离。随着对出水水质要求的提高，近年来各水厂普遍加强了对个工艺阶段水质的控制。一般沉淀池的出水浊度维持在35NTU左右，出厂水则控制在1NTU以下。以混凝、沉淀、过滤为主的组成的水处理工艺是我国应用最广也是最基本的处理手段。随着对出水水质要求的提高，近年来各水厂普遍加强了对工艺阶段水质的控制。一般，沉淀池的出水浊度维持在35NTU左右，出厂水在1NTU以下。目前混凝剂的使用多以铝盐为主。三氯化铁、聚合硫酸铁、氯化硫酸亚铁等混凝剂也在一些城市中被采用。除了特殊的水处理和特殊情况外，高分子助凝剂一般很少采用。关于药剂投加的控制，近年来有了较大发展。原来由人工控制的方法逐渐被计量泵和自动投加所取代。自动加药的应用对节约药耗、控制水质起到了明显效果。快速混合对于改善絮凝条件是一个重要环节，已引起普遍重视。混合的方式一般采用静态混合器或快速机械搅拌，都能取得较好的效果。目前较多的倾向于采用单层石英砂均粒滤料。与级配滤料相比，它具有较高的截污能力，出水水质好，运行周期长。冲洗方式也由原来的单水反冲洗倾向于采用气、水反冲，以保持滤料的清洁。对于级配滤料的反冲，采用增加表面冲洗措施也有所应用。国外先进国家的过滤设备与我国相比在三个方面有较大改进：滤料品种、级配的改进；辅助冲洗的普遍应用；自用水的降低。国外在常规水处理的基础上进行预处理和深度处理，目前主要处理措施有：生物预处理；利用臭氧作为氧化、消毒剂或高猛酸钾以及过氧化氢剂改善处理水的水质；活性炭过滤；慢滤处理。1.4 课题来源、目的意义及主要设计内容1.4.1 课题来源本设计是根据“衡水市发展规划”要求而建的配套净水处理设施，近期服务人口20万人，远期25万人。城内有大型工业企业3家，甲厂年产值为1.8亿元，万元产值用水量为160m3；乙厂年产值为1.2亿元，万元产值用水量为150m3；丙厂年产值为2.6亿元，万元产值用水量为180m3。学校用水量为2600m3/d，车站用水量为800m3/d。要求新建一座城市净水厂，自来水厂出水水质要求达到国家生活饮用水水质标准。1.4.2 课题目的和意义近年来，随着城市人口的急剧增长，衡水市的饮用水供需缺口日益增大，城市供水能力不足的问题日益凸显，严重制约了该市经济的可持续发展。本课题旨在于衡水市新建一座净水厂，工程的建成与投产有希望能够有效解决该市目前存在的供水能力严重不足的问题，保证社会经济的可持续发展。1.4.3 主要设计内容给水工程设计包括取水工程、净水工程和输配水工程设计。要求完成一套完整的设计计算书、说明书，完成各部分的初步设计图。具体包括以下设计内容： 用水量计算,编制城市总用水量计算表,确定设计规模； 城市给水系统水源选择，水源位置，取水方式，输配水方式的选择与方案比较； 城市净水厂方案的选择与比较，净水厂扩大初步设计； 城市输水管与给水管网设计； 取水工程工艺设计； 二泵站工艺设计； 净水厂部分处理构筑物初设图设计； 编制工程概预算与成本估算。2 工程概况2.1 概述本课题是根据“衡水市发展规划”要求而建的配套净水处理设施，近期服务人口20万人，远期25万人。城内有大型工业企业3家，甲厂年产值为1.8亿元，万元产值用水量为160m3；乙厂年产值为1.2亿元，万元产值用水量为150m3；丙厂年产值为2.6亿元，万元产值用水量为180m3。学校用水量为2600m3/d，车站用水量为800m3/d。要求新建一座城市净水厂，自来水厂出水水质要求达到国家生活饮用水水质标准。2.2 原始资料2.2.1 自然状况年平均气温14.5 ，极端最低气温-8.6 ，极端最高气温39.7 ；多年平均降水量为926mm；平均相对湿度 70%；夏季：东南风 ；冬季：北风；最大冻土深度 50cm。地下水深 16 m；地势平坦开阔；地震烈度7度。2.2.2 水文资料市内有河流流经，其多年平均径流量为11318万m3，河流量10.3 m3/s，最高水位48.2 m，最低水位43.2m；河水温度及冰冻：平均温度 14.7 ，最高温度26.4 ，最低温度3.1 ，最大冰冻厚度15.5cm；无冰凌； 冰冻期限：1月到2月。2.3 原水水质原水水质情况见表2-1。表2-1 原水水质项 目单 位数 量Na+K+mg/L8.45Ca2+mg/L32.41Mg2+mg/L8.02Fe2+Fe3+mg/L0.03Clmg/L8.45NO2mg/L0.015NO3mg/L2.71HCO3mg/L119.2SO42mg/L17.3浑浊度mg/L最高926，平均246，最低18总硬度度6.32总酸盐度度5.41溶解固体mg/L116耗氧量mg/L1.87氨氮mg/L0.25项 目单 位数 量碱度mg/L2.53色度度10嗅味无pH7.5细菌总数个/ml35000大肠菌群个/L8503 设计用水量 设计用水量定额是确定设计用水量的主要依据，它可影响给水系统相应设施的规模、工程投资、工程扩建的期限，今后水量的保证等方面，应结合现状和规划资料并参照类似地区或企业的用水情况，确定用水量定额。 城市最高日设计用水量计算时，应包括设计年限内该给水系统所供应的全部用水：居住区综合生活用水，工业企业生产用水和职工生活用水，消防用水，浇洒道路和绿地用水以及未预见水量和管网漏失量。3.1 近期设计用水量 （1）城市最高日综合生活用水量（包括公共设施生活用水量）为： Q1 = qN+Q, 式（3.1）式中 Q1城镇最高日综合生活用水量，m3/d； q 居住区最高日用水量标准m3/（capd）； N 城镇设计居住人口（cap）。 Q1 = qN+Q, = (240200000/1000)+2600+800=51400 m3/d （2）城市工业企业生产用水量为： Q2=q2iN2i(1-f2i) 式（3.2）式中 Q2 城镇工业企业用水量，m3/d； q2i 各工业企业最高日生产用水定额，m3/万元； N2i 城镇各工业企业产值，万元/d； f2i城镇各工业企业用水重复率，%。 Q2=q2iN2i(1-f2i) =(1.8160+1.2150+2.6180)10000/365=25644m3/d （3）浇洒道路和绿化用水量为： 式（3.3）式中 Q3 城镇浇洒道路和绿化用水量，m3/d； q3a 城镇浇洒道路用水量定额，L/(m2次)； N3a城镇最高日浇洒道路面积，m2； f3城镇最高日浇洒道路次数； q3b 城镇绿化用水量定额，L/(m2d)； N3b城镇最高日绿化用水面积，m2。根据城市地形图估算浇洒道路面积为20公顷，用水量一般为每平方米路面每次1.02.0L，取1.0L，每日2次；城市绿化占地面积60公顷，用水量标准取2.0L/(m2d）。则 （4） 未预见水量及管网漏失水量未预见水量及管网漏失水量的总和可按最高日水量的1525%计算（取20%）； Q3 =0.2(Q1+Q2+Q3)=0.2（51400+25644+1600）=15728.8 m3/d （5）城市消防用水量为： Q5=q5f5 式（3.4） 式中 q5消防用水量定额（L/s）； f5同一时间内火灾次数，按有关消防规定选取查下表。 Q5=q5f5=452=90L/s表3-1 城市、居住区的室外消防用水量 人数（万人）同一时间内的火灾次数（次）一次灭火用水量（L/s）1.01102.51155.022510.023520.024530.0255 近期城市最高日设计用水量为： Qd= Q1+Q2+Q3 +Q4=51400+25644+1600+15728.8 =94372.8m3/d 最高日设计用水量取Qd=96000m3/d3.2 远期设计用水量 （1）城市最高日综合生活用水量（包括公共设施生活用水量）为： Q1 = qN+Q, 式（3.5）式中 Q1城镇最高日综合生活用水量，m3/d； q 居住区最高日用水量标准m3/（capd）； N 城镇设计居住人口（cap）。 Q1 = qN+Q, = (240250000/1000)+2600+800=63400 m3/d （2）城市工业企业生产用水量为： Q2=q2iN2i(1-f2i) 式（3.6）式中 Q2 城镇工业企业用水量，m3/d； q2i 各工业企业最高日生产用水定额，m3/万元； N2i 城镇各工业企业产值，万元/d； f2i城镇各工业企业用水重复率，%。 Q2=q2iN2i(1-f2i) =(1.8160+1.2150+2.6180)10000/365=25644m3/d （3）浇洒道路和绿化用水量为： 式（3.7）式中 Q3 城镇浇洒道路和绿化用水量，m3/d； q3a 城镇浇洒道路用水量定额，L/(m2次)； N3a城镇最高日浇洒道路面积，m2； f3城镇最高日浇洒道路次数； q3b 城镇绿化用水量定额，L/(m2d)； N3b城镇最高日绿化用水面积，m2。根据城市地形图估算浇洒道路面积为20公顷，用水量一般为每平方米路面每次1.02.0L，取1.0L，每日2次；城市绿化占地面积60公顷，用水量标准取2.0L/(m2d）。则 （4） 未预见水量及管网漏失水量未预见水量及管网漏失水量的总和可按最高日水量的1525%计算（取20%）； Q3 =0.2(Q1+Q2+Q3)=0.2（51400+25644+1600）=18128.8 m3/d 远期城市最高日设计用水量为： Qd= Q1+Q2+Q3 +Q4=63400+25644+1600+18128.8 =108772.8m3/d 最高日设计用水量取Qd=110000m3/d3.3 一级泵站的设计水量取水泵站设计水量按照近期最高日平均时加水厂自用水量设计取水量，则取水泵站的设计水量： 式（3.8）式中 Q取取水泵站设计水量（m3/d）； Qd近期设计供水量（m3/d），为96000m3/d； a水厂自用水量系数，一般为设计水量的5%10%，设计中取5%。m3/d3.4 管网设计水量供水管网设计水量按近期最高日最高时设计用水量计算，则供水管网设计水量 式（3.9）式中 Qs设计供水总流量（L/s）； Qh最高日最高时设计用水量（L/s）； Kh是最高日城市综合用水时变化系数，一般采用1.31.6，取1.4 （1）清水池容积设计在缺乏资料时，一般清水池容积可按最高日用水量的10%20%设计。清水池有效容积为W=10%Qd=10%96000=9600m3 （2）水塔容积设计在缺乏资料时，一般水塔容积可按最高日用水量的2.5%3%至5%6%计算。水塔有效容积为W=4Qd=4%96000=3840m33.5 水厂设计水量 水厂设计水量按近期最高日水量计算，则水厂日处理水量 式（3.10）式中 Q水厂日处理水量（m3/d）； Qd近期设计供水量（m3/d），为96000 m3/d； a水厂自用水量系数，一般为设计供水量的5%10%，设计中取5%。