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摘 要
G1市位于湖南南部, 是重要的商貿(mào)中心，近期規(guī)劃人口30萬，遠(yuǎn)期規(guī)劃人口50萬。該市現(xiàn)有1座水廠（同心橋水廠），以同心河為水源，供水規(guī)模為6 萬T/d，由于現(xiàn)有水廠供水能力不能滿足近、遠(yuǎn)期發(fā)展需要，根據(jù)總體規(guī)劃，擬以郴江為水源興建一新水廠。新水廠建成后，與原水廠聯(lián)合向管網(wǎng)供水，形成多水源統(tǒng)一供水局面。
本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：取水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)；凈水廠設(shè)計(jì)；輸配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)；工程總概算四部分。
經(jīng)用水量計(jì)算知，新水廠近期供水規(guī)模為9萬T/d，遠(yuǎn)期為18萬T/d。由于原水受到微污染，所以新水廠處理工藝采用常規(guī)處理＋深度處理（臭氧－生物活性炭）。增加深度處理后，能使出廠水水質(zhì)明顯提高。
本設(shè)計(jì)對凈水廠的排泥水進(jìn)行了處置。濾池反沖洗水回收利用；沉淀池排泥水通過濃縮、脫水后進(jìn)行垃圾填埋。
工程總投資為19699.8萬元,單位制水成本為0.77元/
關(guān)鍵詞：取水構(gòu)筑物；配水管網(wǎng)；常規(guī)處理工藝；深度處理工藝；排泥水
Abstract
G1 city is located in the south of hunan province.It is the commercial center of nearby areas. The projected population values in the near future and further future are 300 000 and 500 000 respectively.The city has been built a water plant with 60 000 tons per day named Tong xin qiao,which intaking the Tong xin river.With the development of the city,the old plant can’t satisfy the water requirements in the future.According to the whole plan and developing tendency of the city,a new plant is planned on the upper reaches of Chen river. If the new plant is built,it will cooperate with the old one to feed water to pipe network,forming the situation of numerous water sources supplying water to comsumers at the same time.
This design includes:
Ⅰ. Design of the intake structure of the new water plant.
Ⅱ. Design of the new water plant.
Ⅲ. Design of the pipe network in the G1 city.
Ⅳ. Balance budget of water supply engineering and the running cost of the new plant.
According to the demand of pipe network in the G1 city,the scale of the new plant is determinted as 90 000 tons per day in the near future and 180 000 tons per day in the.futher future.Because of the raw water source is contaminated slightly,the water treatment process of the new plant is conventional treatment plus advanced treatment(-BAC).Adding advanced trement,the organic contaminants can be efficiently removed.
This design take steps to the water processing sludges.Filter wash water is recycled to the mixing basin.And the waste sludge from the settling tank is thickened and dewatered.After that the concentrated cake is disposed by landfill.
The total investment of the engineering is196,998,000 Yuan. The unit produced water cost is 0.77 yuan /.
Key Words: intake structure, pipe network, conventional treatment process, advanced treatment process, water processing sludges.
目 錄
1 設(shè)計(jì)原始資料及設(shè)計(jì)任務(wù) 1
1.1 原始資料 1
1.1.1 自然條件 1
1.1.2 城市概況 1
1.1.3 供水規(guī)劃 2
1.2 設(shè)計(jì)目的和要求 2
1.2.1 設(shè)計(jì)目的 2
1.2.2 設(shè)計(jì)要求 2
1.3 設(shè)計(jì)范圍 3
1.4 設(shè)計(jì)依據(jù) 3
2 設(shè)計(jì)水量 4
2.1 設(shè)計(jì)用水量 4
2.1.1 設(shè)計(jì)用水量組成 4
2.1.2 設(shè)計(jì)用水量計(jì)算 5
2.2 設(shè)計(jì)水量 5
3 給水水源及取水工程 6
3.1 給水水源 6
3.1.1 給水水源選擇 6
3.1.2 取水構(gòu)筑物位置的選擇 7
3.2 取水工程 8
3.2.1 取水構(gòu)筑物選型 8
3.2.2 吸水室 8
3.2.3 取水頭部 8
3.2.4 自流管 9
4 輸配水工程 10
4.1 取水泵站 10
4.2 管網(wǎng)設(shè)計(jì) 11
4.2.1 備選方案擬定 11
4.2.2 給水管網(wǎng)布置 11
4.2.3 管材選擇 12
4.2.4 初始流量分配 13
4.2.5 管徑確定 13
4.2.6 管網(wǎng)水力計(jì)算及管網(wǎng)核算 13
4.2.7 輸配水管網(wǎng)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 13
4.3 清水池 16
4.4 二級泵站 16
5 給水處理廠 18
5.1 總體設(shè)計(jì) 18
5.1.1 工程規(guī)模 18
5.1.2 廠址選擇 19
5.1.3 設(shè)計(jì)出水水質(zhì) 19
5.1.4 水處理工藝流程備選方案擬定 19
5.2 水處理構(gòu)筑物 25
5.2.1 配水井 25
5.2.2 絮凝沉淀池 27
5.2.3 濾池 31
5.2.4 臭氧化處理 34
5.2.5 生物活性炭濾池 35
5.2.6 加藥間 36
5.2.7加氯間 37
5.3 水廠排泥水處理 40
5.3.3工藝流程 40
5.3.2處理構(gòu)筑物 41
5.4 自動(dòng)控制系統(tǒng) 42
5.5 水廠總體布置 42
5.5.1 工藝流程布置 42
5.5.2 平面布置 43
5.5.3 高程布置 44
5.5.4 水廠綠化與道路 46
5.5.5 水廠管線設(shè)計(jì) 46
5.6 鋼制件及管道防腐 48
5.7水廠人員編制 48
6 給水工程投資估算及制水成本 49
6.1 工程投資估算 49
6.2 制水成本計(jì)算 49
7 環(huán)境保護(hù)與勞動(dòng)安全保護(hù) 52
7.1 環(huán)境保護(hù) 52
7.2 勞動(dòng)安全保護(hù) 52
小 結(jié) 54
致 謝 55
參考文獻(xiàn) 56
1 設(shè)計(jì)原始資料及設(shè)計(jì)任務(wù)
1.1 原始資料
1.1.1 自然條件
1. 氣候
G1市位于湖南南部，屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，四季分明。年平均溫度17.8℃，最低氣溫零下-9℃，夏季潮濕炎熱，雨量充沛，冬季寒冷干燥，雨量稀少。年降雨量1466.5毫米。年平均相對濕度79.8%，冬季多北風(fēng)，夏季多南風(fēng)，東南風(fēng)。
2. 地形地貌
市區(qū)內(nèi)地貌以丘陵，山地為主。標(biāo)高140~180米。該地段屬于華南褶皺系，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，背、向斜及斷層發(fā)育，對巖層整體性破壞嚴(yán)重，給巖層風(fēng)化、巖溶作用創(chuàng)造了條件，部分工程地段復(fù)雜。
3、地質(zhì)、地震
G1市區(qū)出露的巖石，土層主要有石炭紀(jì)，二疊紀(jì)灰?guī)r，砂頁巖和第四紀(jì)紅土，碎石土，砂礫石等。地下有大小溶洞，溶溝，溶槽，洼地等，這為滑坡，崩塌和地表塌陷提供了條件。
市區(qū)背向斜，斷層等較大地質(zhì)構(gòu)造均產(chǎn)生在燕山期以前，運(yùn)動(dòng)緩慢。根據(jù)國家地震局所編制的“中國地震區(qū)劃圖”，本區(qū)烈度屬于小于六度區(qū)。
4、水文
市區(qū)地表水主要為江河水，主要有郴江、同心河。
郴江全長75.7KM，總流域面積772km2，多年平均徑流量0.79億立方米，產(chǎn)水量1.42億立方米，白鹿洞河段50年一遇，最高水位達(dá)150.83米，最低水位140.30米，多年平均流量9.22m3/s。
同心河全長32KM，流域面積176KM2，平均降坡7.5‰，多年平均徑流量0.26億立方米。
1.1.2 城市概況
G1市是湖南省重要的有色金屬、建材農(nóng)副產(chǎn)品加工工業(yè)基地；湖南及湘粵、贛邊境地區(qū)重要的商貿(mào)、金融、信息中心和著名的風(fēng)景旅游地。老城區(qū)現(xiàn)有城市人口20萬，近期規(guī)劃人口30萬，遠(yuǎn)期規(guī)劃人口50萬。全市房屋建筑大部分為磚混結(jié)構(gòu)，層數(shù)控制在7層以下。居住建筑內(nèi)大都有給水排水衛(wèi)生設(shè)備和沐浴設(shè)備。
全市工業(yè)企業(yè)較多，工業(yè)用水比重較大，但比較突出的用水大戶只有冶煉廠、鋼廠和玻璃廠。它們的生產(chǎn)用水量（含職工上班生活用水）如表1所示。
G1市生產(chǎn)用水情況 表1
序號
廠名
最高日用水量（m3/d）
附居住區(qū)人數(shù)（人）
近期
遠(yuǎn)期
1
冶煉廠
12000
16000
2000
2
鋼 廠
10000
14000
1800
3
玻璃廠
2000
3000
1000
該市現(xiàn)有1座水廠（同心橋水廠），以同心河水為水源，供水規(guī)模為6 萬T/d。管網(wǎng)布置以樹狀為主，局部為環(huán)狀。水廠清水池池底標(biāo)高為163.40米。二泵房配置5臺(tái)S350-44A泵并聯(lián)，4用1備。市區(qū)供電比較充足，電價(jià)平均為0.45元/度。
其他情況見G1市近期規(guī)劃圖。
1.1.3供水規(guī)劃
由于現(xiàn)有水廠供水能力不能滿足近、遠(yuǎn)期發(fā)展需要，根據(jù)總體規(guī)劃，擬以郴江為水源興建一新水廠。新水廠建成后，與原水廠聯(lián)合向管網(wǎng)供水，形成多水源統(tǒng)一供水局面。試對新水廠及整個(gè)給水管網(wǎng)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)（新水廠工藝設(shè)計(jì)要求達(dá)到擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)深度；不考慮原有給水管理的布置）。
1.2 設(shè)計(jì)目的和要求
1.2.1 設(shè)計(jì)目的
畢業(yè)設(shè)計(jì)是訓(xùn)練和培養(yǎng)人才的教學(xué)過程中最后的也是極為重要的一部分，畢業(yè)設(shè)計(jì)的作用是總結(jié)、鞏固學(xué)生在校期間的學(xué)習(xí)成果，鍛煉學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識來解決工程實(shí)際中的問題的能力。
通過畢業(yè)設(shè)計(jì)，進(jìn)一步培養(yǎng)和提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，可使學(xué)生在以下幾個(gè)方面得到鍛煉：
（1）設(shè)計(jì)能力；
（2）綜合運(yùn)用各種理論知識來解決工程實(shí)際中問題的能力；
（3）貫徹黨和政府在基本建設(shè)方面的各項(xiàng)方針政策的能力。
1.2.2 設(shè)計(jì)要求
學(xué)生在老師的指導(dǎo)下獨(dú)立地、全面地完成設(shè)計(jì)任務(wù)書所規(guī)定的任務(wù)，并要求努力提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。具體要求如下：
（1）設(shè)計(jì)過程中必須獨(dú)立完成設(shè)計(jì)、計(jì)算和繪圖工作，認(rèn)真提出設(shè)計(jì)文件。
（2）設(shè)計(jì)的每一個(gè)階段完成后，必須經(jīng)指導(dǎo)老師審批后才能進(jìn)行下一階段的設(shè)計(jì)。
（3）各階段設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格按計(jì)劃進(jìn)行，定期完成。
（4）設(shè)計(jì)文件經(jīng)指導(dǎo)老師審查、考查及格后，再做畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。
1.3 設(shè)計(jì)范圍
根據(jù)設(shè)計(jì)資料，該市新水廠工程工藝初步設(shè)計(jì)范圍包括：
（1）城市給水工程規(guī)劃。
（2）輸水干管、管網(wǎng)系統(tǒng)的布置、管徑選擇及管網(wǎng)平差。
（3）給水處理廠內(nèi)各項(xiàng)構(gòu)筑物的形式選擇、內(nèi)容布置及尺寸計(jì)算。
（4）取水構(gòu)筑物的形式選擇、設(shè)備布置及尺寸計(jì)算。
（5）加壓泵站、水量調(diào)節(jié)設(shè)備、加藥設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)形式的選擇。
（6）城市給水工程投資估算和單位制水成本計(jì)算。
完成上述內(nèi)容后，需繪下圖：
（1）給水系統(tǒng)總體規(guī)劃圖；
（2）取水頭部，集水井、取水泵房，切換井工藝布置圖；
（3）處理廠總平面圖和高程布置圖；
（4）混凝沉淀池工藝布置圖；
（5）濾池工藝布置圖；
（6）清水池工藝布置圖；
（7）二級泵站工藝布置圖等。
1.4 設(shè)計(jì)依據(jù)
G1市給水工程初步設(shè)計(jì)以下列文件和資料為依據(jù)：
（1）《G1市給水工程初步設(shè)計(jì)任務(wù)書》（土木工程學(xué)院給水排水教研室，2006年3月）
（2）《給水工程畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》（土木工程學(xué)院給水排水教研室，2006年3月）
（3）G1市近期規(guī)劃圖（1：10000）
（4）采用的主要設(shè)計(jì)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)如下：
《給水排水設(shè)計(jì)手冊》（第一冊） 《常用資料》
《給水排水設(shè)計(jì)手冊》（第三冊） 《城鎮(zhèn)給水》
《給水排水設(shè)計(jì)手冊》（第九冊） 《專用機(jī)械》
《給水排水設(shè)計(jì)手冊》（第十冊） 《技術(shù)經(jīng)濟(jì)》
《給水排水設(shè)計(jì)手冊》（第十一冊） 《常用設(shè)備》
《給水排水設(shè)計(jì)手冊》（第十二冊） 《器材與裝置》
《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》 （ 1997年版）
《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 （）
《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》 （-85）
《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》 （）
《給水工程》 （教科書 第四版）
《給水排水項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評價(jià)與概預(yù)算》 （教科書 第一版）
《水泵及水泵站》 （教科書 第四版）
《給水排水制圖標(biāo)準(zhǔn)》 （）
2 設(shè)計(jì)水量
設(shè)計(jì)給水工程首先要確定設(shè)計(jì)水量，通常將設(shè)計(jì)用水量作為設(shè)計(jì)水量。
2.1 設(shè)計(jì)用水量
2.1.1 設(shè)計(jì)用水量組成
設(shè)計(jì)用水量是根據(jù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)用水單位數(shù)、用水定額和用水變化情況所預(yù)測的用戶用水總量，但不包括工業(yè)企業(yè)自備水源所供應(yīng)的水量。設(shè)計(jì)用水量應(yīng)根據(jù)下列各種用水確定：
（1）綜合生活用水（包括居民生活用水和公共建筑用水）；
（2）工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水和工作人員生活用水；
（3）消防用水；
（4）澆灑道路和綠地用水；
（5）未預(yù)見用水量及管網(wǎng)漏失水量。
城市設(shè)計(jì)用水量按照最高日用水量計(jì)算。
2.1.2 設(shè)計(jì)用水量計(jì)算
1. 近期規(guī)劃設(shè)計(jì)用水量
由計(jì)算書部分可知，該市近期最高日（平均時(shí)）用水量為，取。該市最高日最高時(shí)用水量，其值為。該市同時(shí)發(fā)生火災(zāi)次數(shù)按2次考慮，總共需消防用水量為110 。
2. 遠(yuǎn)期規(guī)劃設(shè)計(jì)用水量
由計(jì)算書部分可知，該市遠(yuǎn)期最高日（平均時(shí)）用水量為，取。遠(yuǎn)期規(guī)劃的最高日城市用水的時(shí)變化系數(shù)可近似采用近期規(guī)劃用水量的時(shí)變化系數(shù)，取1.44，于是可得遠(yuǎn)期規(guī)劃的最高日最高時(shí)用水量為。
2.2 設(shè)計(jì)水量
1. 新水廠取水構(gòu)筑物和一級泵站設(shè)計(jì)水量
取水構(gòu)筑物的土建和設(shè)備配置以及一級泵站土建按照遠(yuǎn)期處理規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)水量為；一級泵站內(nèi)部設(shè)備等按照近期處理規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)水量為。
2. 凈水構(gòu)筑物設(shè)計(jì)水量
新水廠內(nèi)各凈水構(gòu)筑物均按近期處理規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)，即設(shè)計(jì)水量為。
3. 新水廠二級泵站設(shè)計(jì)水量
二級泵站的設(shè)計(jì)流量與管網(wǎng)中是否設(shè)置水塔或高地水池有關(guān)，當(dāng)管網(wǎng)內(nèi)不設(shè)水塔時(shí)，任何小時(shí)的二級泵站供水量應(yīng)等于用水量。這時(shí)，二級泵站應(yīng)滿足最高日最高時(shí)的水量要求，否則就會(huì)存在不同程度的供水不足現(xiàn)象；相反當(dāng)管網(wǎng)中設(shè)置水塔或高地水池時(shí)，二級泵站一般采取分級供水，此時(shí)二級泵站的設(shè)計(jì)流量為最高一級的供水線。
根據(jù)G市的規(guī)劃圖，附近無高地可以利用，而建造水塔的造價(jià)較高，同時(shí)水塔如果容積取小，起不到很大的調(diào)節(jié)水量的作用，若取大，則相應(yīng)增加造價(jià)；并且水塔的存在對整個(gè)管網(wǎng)的水質(zhì)是起負(fù)面影響的，使水齡增長。因此本設(shè)計(jì)不推薦采用設(shè)水塔或高地水池。
所以二級泵站的設(shè)計(jì)流量為最高時(shí)流量。為了節(jié)省能量，二級泵站考慮采用變頻供水。
4. 配水管網(wǎng)設(shè)計(jì)水量
配水管網(wǎng)按最高日最高時(shí)用水量計(jì)，即：。
5. 清水池調(diào)節(jié)容積
清水池的調(diào)節(jié)容積應(yīng)根據(jù)一級泵站、二級泵站的供水線和城鎮(zhèn)用水量變化曲線確定，由于缺乏用水量變化規(guī)律資料，故按經(jīng)驗(yàn)估算。
由計(jì)算書可知，新水廠清水池調(diào)節(jié)容積按該水廠最高日供水量（）的10%計(jì)，即調(diào)節(jié)容積為9000。
3 給水水源及取水工程
3.1 給水水源
3.1.1 給水水源選擇
設(shè)計(jì)中水源選擇一般考慮以下原則：
（1） 所選水源水量充沛可靠，原水水質(zhì)符合要求；
（2） 符合衛(wèi)生要求的地下水，宜優(yōu)先作為生活飲用水的水源；
（3）所選水源可使取水、輸水、凈化設(shè)施安全經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便；
（4）所選水源具有施工條件。
根據(jù)所給資料，該市地下水量較少，不能滿足城市集中供水的需要，特別是該市有大型鋼鐵企業(yè)(供水安全性高)，因而不能作為供水水源。相反，G1市地表水則相當(dāng)豐富，主要為郴江及同心河，特別是郴江其徑流量大，水質(zhì)好，適宜作為飲用水源；再考慮舊水廠以同心河為水源，所以新水廠若以郴江為水源，將大大提高該市供水的可靠性。結(jié)合其它水文地質(zhì)條件，最后決定選用郴江作為新水廠的供水水源。
3.1.2 取水構(gòu)筑物位置的選擇
給水水源確定后，應(yīng)進(jìn)一步確定取水的位置。江河取水構(gòu)筑物位置的選擇是否恰當(dāng)，直接影響取水的水質(zhì)及水量、取水的安全可靠性、投資、施工、運(yùn)行管理以及對河流的綜合利用。因此正確選擇取水構(gòu)筑物的位置是一個(gè)十分重要的問題。在條件允許的情況下，應(yīng)盡可能深入現(xiàn)場做好調(diào)查研究。
江河取水構(gòu)筑物位置選擇時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：
（1）設(shè)在水質(zhì)條件好的地點(diǎn)；
（2）應(yīng)具有穩(wěn)定河床、河岸，靠近主流，有足夠水深；
（3）具有良好的地質(zhì)、地形及施工條件；
（4）靠近主要用水地區(qū)；
（5）應(yīng)注意河流上的人工構(gòu)筑物或天然障礙物；
（6）避免冰凌的影響；
（7）應(yīng)與河流的綜合利用相適應(yīng)。
從G1市規(guī)劃圖可知，在擬建水廠西南處有一座橋，取水構(gòu)筑物位置擬定在該橋上游約1000米且在郴江西岸處，其具體位置見給水系統(tǒng)總體布置圖所示。理由如下：
（1）取水點(diǎn)設(shè)于G1市的上游河段，可以避免生活和生產(chǎn)污水排入河流直接影響取水水質(zhì)免受污染，保證取得良好的水質(zhì)；
（2）選擇在水流暢通和靠近主流河段，避開河流中的回流區(qū)或“死水區(qū)”，確保取水點(diǎn)處在水質(zhì)較好河段，還可以減少水中懸浮物、雜草、泥砂等進(jìn)入取水口。
（3）在該橋上游段是彎曲河段，對于彎曲河段，取水點(diǎn)宜設(shè)水深岸陡、泥砂量少的凹岸地帶，但應(yīng)避開凹岸主流的頂沖點(diǎn)，一般設(shè)在頂沖點(diǎn)下游15～20m地段。本設(shè)計(jì)的取水口設(shè)在凹岸主流頂沖點(diǎn)下游約20m處。
（4） 由于橋孔縮減了水流斷面，使橋梁上游水流滯緩，造成淤積，抬高河床，將取水點(diǎn)設(shè)在淥江四橋上游1000m左右處，從而可以避開橋梁上游的淤積區(qū)。
（5） 取水點(diǎn)附近交通發(fā)達(dá)，具有良好的工程地質(zhì)、地形條件和施工條件。
（6）取水點(diǎn)較靠近用水用戶，與城市規(guī)劃相適應(yīng)；同時(shí)靠近水廠縮短了輸水管的長度，提高了供水的可靠性，方便水廠的運(yùn)行管理；
3.2 取水工程
3.2.1 取水構(gòu)筑物選型
考慮到郴江河河床穩(wěn)定，地質(zhì)條件好，地形較平坦，同時(shí)為了保證始終能取得水質(zhì)較好的水，確定選用河床式自流管取水構(gòu)筑物形式。
河床式取水構(gòu)筑物是由泵房、吸水室、自流管、取水頭部和進(jìn)水孔等組成。河水經(jīng)取水頭部的進(jìn)水孔流入，沿進(jìn)水管流至集水間，然后由泵抽走。
3.2.2 吸水室
本設(shè)計(jì)采用吸水室與泵站合建，合建的好處是設(shè)備布置緊湊，總建筑面積較小；吸水管路短，運(yùn)行安全，維護(hù)方便。
吸水室是用來安裝水泵吸水管。進(jìn)入吸水井內(nèi)的水流要求順暢、速度小、分布均勻、不產(chǎn)生旋渦。吸水室長度一般要滿足吸水條件，寬度應(yīng)根據(jù)吸水管的布置要求確定。一級泵站設(shè)一個(gè)吸水室，為了方便分隔清洗使用，將吸水室分成2格，中間隔墻上設(shè)置連通管和閘閥。每臺(tái)水泵用吸水井一格，水泵吸水管伸入吸水室吸水。
3.2.3 取水頭部
1. 形式選擇
取水頭部應(yīng)滿足以下要求：
（1）取水頭部應(yīng)設(shè)在穩(wěn)定河床的主流深處，有足夠的水深。
（2）應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)厥┕l件、施工力量和施工方法，考慮便于施工的形式。
（3）為防止船只、木筏碰撞，在其上游或周圍設(shè)置航標(biāo)加以保護(hù)。
（4）取水頭部至少分成兩格（個(gè)），以便于檢修和清洗。
（5）因局部沖刷，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)淖o(hù)底措施，并使取水頭部的基礎(chǔ)和埋沒在沖刷深度以下，在沖刷范圍內(nèi)沉排拋石，加固保護(hù)。
（6）進(jìn)水口的朝向，應(yīng)視河水所含雜質(zhì)、冰凌、流速、水深等條件而定，一般多朝向下游或垂直于水流方向。
取水頭部形式很多，可分為固定式和移動(dòng)式。常用的有喇叭管、蘑菇型、魚形罩、箱式、橋墩式等。每種類型有它的適用條件，具體選用哪種型式應(yīng)參照已有的工程實(shí)例。本設(shè)計(jì)在湖南郴州，在中南地區(qū)菱形箱式取水頭部應(yīng)用較普遍，效果較好。因此本設(shè)計(jì)推薦采用菱形箱式取水頭部。
菱形箱式取水頭部由周邊開設(shè)進(jìn)水孔的鋼筋混凝土箱和設(shè)在箱內(nèi)的喇叭管組成。由于進(jìn)水孔總面積較大，能減少冰凌和泥沙的進(jìn)入量。同時(shí)菱形水力條件較好，施工條件和設(shè)備安裝較方便。
2. 設(shè)計(jì)規(guī)模
土建及設(shè)備按規(guī)模實(shí)施及配置。
3. 構(gòu)筑物
取水頭部選用菱形箱式取水頭部，為了便于檢修和清洗，將其分成兩格。
在箱式取水頭部進(jìn)水口處設(shè)置細(xì)格柵，用以攔截水中漂浮物。格柵尺寸選用：（標(biāo)準(zhǔn)尺寸），水流通過柵條的水頭損失，采用0.1m。
3.2.4 自流管
設(shè)兩根自流管，自流管的管徑應(yīng)按正常供水時(shí)的設(shè)計(jì)流量計(jì)算，根據(jù)計(jì)算書部分內(nèi)容知，設(shè)計(jì)流量，自流管采用鋼管時(shí)，管內(nèi)流速，‰。
采用鋼管是因?yàn)殇摴芸梢詼p少接頭，方便施工，但需做好防腐措施。
4 輸配水工程
4.1 取水泵站
取水泵站土建按實(shí)施，內(nèi)部設(shè)備則按配置。
一級泵站采用圓形平面布置形式，這是因?yàn)閳A形泵房受力條件和水力條件比矩形的優(yōu)越，并且當(dāng)水位變幅大且泵房筒體深度較大時(shí)，圓形比矩形更經(jīng)濟(jì)。泵房內(nèi)徑為18m，泵房高度（從室內(nèi)地面至屋頂?shù)装宓母叨龋椤?
近期選用2臺(tái)型水泵（流量～，揚(yáng)程為～，軸功率），1臺(tái)工作，1臺(tái)備用；遠(yuǎn)期增加1臺(tái)同型號水泵：總計(jì)3臺(tái)型水泵，2臺(tái)工作，1臺(tái)備用。根據(jù)型水泵的要求，選用型配套電動(dòng)機(jī)（功率，電壓）。
水泵引水采用自灌式。每臺(tái)水泵有獨(dú)立的吸水管與出水管，出水管在切換井內(nèi)相互連接起來。吸水管與出水管按近期規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)，吸水管采用鋼管，出水管采用鋼管。
因泵房采用的是雙排橫向布置，所以采用環(huán)形吊車。選用LDH電動(dòng)單梁環(huán)形軌道起重機(jī)（起重量10t，跨度18.5m，配套電動(dòng)葫蘆型號為，起吊高度24m），操作方式為操縱室控制。
由于泵房較深，故采用電動(dòng)水泵排水。沿泵房內(nèi)壁設(shè)排水溝，將水匯集到集水坑內(nèi)，然后用泵抽送到吸水井去。選用兩臺(tái)型離心泵（流量～30，揚(yáng)程，電動(dòng)機(jī)功率，氣蝕余量，轉(zhuǎn)速）兩臺(tái)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，配套電機(jī)型電動(dòng)機(jī)。
由于與水泵配套的電機(jī)為水冷式，無需專用通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行空-空冷卻，但由于泵房筒體較深，仍選用風(fēng)機(jī)進(jìn)行換氣通風(fēng)。選用2臺(tái)型軸流風(fēng)機(jī)，（型號5.6，葉輪直徑為560，葉輪周速為42.5m/s,主軸轉(zhuǎn)速為1450r/min，葉片角度25o，風(fēng)量10739 ，風(fēng)壓為173Pa，配套電機(jī)YSF-8014,N=0.55KW。）
在凈水廠的送水泵站內(nèi)安裝電磁流量計(jì)統(tǒng)一計(jì)量，故本泵站內(nèi)不在設(shè)計(jì)量設(shè)備。
4.2 管網(wǎng)設(shè)計(jì)
4.2.1 備選方案擬定
根據(jù)G1市規(guī)劃圖、水源和地形等情況，決定采用以河流為水源的統(tǒng)一給水系統(tǒng)。凈水廠建在該市西南角。
考慮到G1市西高東低，地形高差有40多米。因此，決定方案一為管網(wǎng)中不分區(qū)，兩個(gè)水廠同時(shí)向管網(wǎng)供水；方案二則為分區(qū)供水，具體考慮在舊水廠處進(jìn)行分區(qū)供水，使得高區(qū)由兩水廠供水，形成多水源供水局面；低區(qū)則只由舊水廠供水。在高區(qū)與低區(qū)管網(wǎng)之間設(shè)連接閘閥，正常時(shí)關(guān)閉，事故時(shí)打開，高區(qū)管網(wǎng)中水可供應(yīng)到低區(qū)，從而提高供水的可靠性。兩種方案中，管網(wǎng)的布置形式相同，只是有無分區(qū)的區(qū)別。
4.2.2 給水管網(wǎng)布置
兩種方案中，管網(wǎng)的布置形式相同，只是有無分區(qū)的區(qū)別。
管網(wǎng)定線的一般要求是考慮管網(wǎng)分期建設(shè)的可能，并留有充分的發(fā)展余地；管線要遍布于整個(gè)給水區(qū)，以方便用戶取水；從管網(wǎng)布置上保證供水有足夠的安全可靠性，當(dāng)局部管網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，斷水范圍較小；力求以最短距離敷設(shè)管線，以降低管網(wǎng)造價(jià)和供水能量費(fèi)用。管網(wǎng)布置時(shí)，干管的延伸方向與二級泵站到大用戶、最不利點(diǎn)的水流方向一致；干管之間的距離，視街區(qū)大小和供水可靠性要求，取500m～800m不等；為保證供水安全，干管間設(shè)置連接管，連接管間距，視街區(qū)大小和供水可靠性要求，取800m～1000m不等；對城市邊緣地區(qū)或郊區(qū)用戶，采用樹狀管線供水，形成樹狀網(wǎng)和環(huán)狀網(wǎng)相結(jié)合的布置形式；對需過河管道采用從橋上通過。根據(jù)以上原則，結(jié)合城市實(shí)際情況，在此前提下布置管網(wǎng)，使水流方向大致指向控制點(diǎn)。定線時(shí)，盡量避免單側(cè)配水和管線曲折，充分利用管道和降低工程難度。
管網(wǎng)布置時(shí)，考慮到大用戶的生產(chǎn)與消防用水不允許間斷的特點(diǎn)，在各個(gè)大用戶周圍都盡量把管線設(shè)置成環(huán)。
管網(wǎng)的詳細(xì)布置形式見給水系統(tǒng)總體規(guī)劃圖。
4.2.3 管材選擇
1. 管材選擇的必要性
在給水工程中，給水管道的投資比重較大。工程投產(chǎn)后，由于管道的漏水、破損、檢修、維護(hù)以及摩阻系數(shù)等再成的運(yùn)營費(fèi)用也較大。水管的選擇，不僅與給水管道工程的投資直接相關(guān)，而且也與工程的運(yùn)營費(fèi)用和安全可靠性有密切的關(guān)系。因此，恰當(dāng)?shù)剡x擇水管式樣和材料，對于節(jié)約工程造價(jià)，降低經(jīng)營費(fèi)用，提高供水安全可靠性具有重要意義。
2. 管材選擇
各種水管的性能及優(yōu)缺點(diǎn)如下：
（1）鑄鐵管
鑄鐵管按材質(zhì)可分為普通鑄鐵管、高級鑄鐵管和球墨鑄鐵管。由于球墨鑄鐵管近年來在我國得到廣泛的應(yīng)用，故只考慮球墨鑄鐵管。
球墨鑄鐵管在我國是一種新興的鑄鐵管材，它具有較強(qiáng)的耐腐性、抗拉強(qiáng)度和耐水壓能力，管壁較薄、較輕，采用承插式橡膠圈柔性連接，施工方便，止水效果好。由于其具有相當(dāng)高的管身強(qiáng)度和較高的韌性，加之采用柔性接頭，具有一定的伸縮可撓性，抗爆和抗震能力強(qiáng)。
（2）鋼管
在室外給水工程中，通常只在管徑大和水壓高的地方，以及因地質(zhì)、地形條件限制或穿越鐵路、河谷和地震地區(qū)時(shí)使用。
（3）水泥壓力管
水泥壓力管價(jià)格較低，不易腐蝕與結(jié)垢，輸水能力可以長期保持不變。但根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，其承壓能力不高，爆管事故率較高。隨著一些優(yōu)質(zhì)管材的出現(xiàn)，其應(yīng)用的范圍將可能逐步縮小。
（4）塑料管
塑料管通常有硬聚氯乙烯（）和聚丙烯（）塑料管兩種。塑料管具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、不結(jié)垢、輸水阻力小、運(yùn)輸方便、價(jià)格便宜等突出優(yōu)點(diǎn)，但其具有易變形、易老化、管徑范圍小等缺點(diǎn)。
（5）玻璃鋼管
玻璃鋼管具有耐腐蝕，不結(jié)垢，輸水阻力小，耐壓能力強(qiáng)，質(zhì)量輕，對水質(zhì)無影響。但目前價(jià)格偏高。
根據(jù)以上闡述，綜合分析比較，本設(shè)計(jì)對于一般埋地管采用球墨鑄鐵管,當(dāng)穿越鐵路、橋梁時(shí)，則選用鋼管。
4.2.4 初始流量分配
進(jìn)行管網(wǎng)初始流量分配時(shí)，為供水安全可靠起見，在每個(gè)水廠供水區(qū)域的主要供水干線上分配大致相近的流量，而在大部分連接管上分配較少的流量。
初始流量分配時(shí)，除了考慮經(jīng)濟(jì)和安全供水這兩個(gè)因素外，還應(yīng)滿足節(jié)點(diǎn)流量平衡條件。
從二泵房至管網(wǎng)的兩條輸水管，為供水安全計(jì)，分配相近的流量。兩種方案最高用水時(shí)各管段的初始流量分配如圖4.1和4.2所示。
4.2.5 管徑確定
最高用水時(shí)初始流量分配完成后，即可進(jìn)行輸配水管網(wǎng)各管段管徑的計(jì)算。方案一和方案二各管段管徑如圖4.1和4.2所示。
4.2.6 管網(wǎng)水力計(jì)算及管網(wǎng)核算
管網(wǎng)的水力計(jì)算及管網(wǎng)核算詳見計(jì)算書部分。
推薦方案的三種工況下，管網(wǎng)平差校核結(jié)果詳見管網(wǎng)平差示意圖。
4.2.7 輸配水管網(wǎng)方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
從計(jì)算書中可知，方案一管網(wǎng)部分的建筑工程總造價(jià)為3255.03萬元，常年運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力費(fèi)為272.08萬元；方案二管網(wǎng)部分的建筑工程總造價(jià)為3474.11萬元，常年運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)力費(fèi)為251.94萬元。由上面計(jì)算可知，管網(wǎng)初期投資第二方案比第一方案多219.08萬元，而每年的動(dòng)力費(fèi)用第二方案比第一方案省20.14萬元。如果進(jìn)行靜態(tài)投資比較，11年后，第二方案就會(huì)比第一方案總造價(jià)低。另外，第二方案低區(qū)管網(wǎng)用的是老泵，故可節(jié)省兩臺(tái)泵的費(fèi)用；再加上分區(qū)后，管網(wǎng)中低區(qū)水壓普遍更合理，供水安全性大大提高。所以本設(shè)計(jì)推薦第二方案。
4.3 清水池
新水廠內(nèi)建2座清水池，每座清水池的有效容積為7500。采用矩形水池，設(shè)計(jì)有效水深為，超高0.3m，平面尺寸為。
進(jìn)水管采用標(biāo)準(zhǔn)管徑鋼管；出水管采用標(biāo)準(zhǔn)管徑鋼管，其設(shè)置形式：由于二級泵站前設(shè)有吸水井，故采用從池底集水坑敷管出水；溢水管管徑與進(jìn)水管相同，即。管端為喇叭口，管上不設(shè)置閥門； 排水管采用。
通氣孔共設(shè)置9個(gè)，分3排布置，每排3個(gè)。通氣孔池外高度布置有參差，分別采用高出地面900mm和1400mm，以利空氣自然對流。檢修孔各設(shè)置3個(gè)，池的進(jìn)水管、出水管和溢流管附近各設(shè)置一個(gè)，孔的直徑為1600毫米?？醉斣O(shè)置防雨蓋板。
池內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流墻的目的是為避免池內(nèi)水的短流和滿足加氯后的接觸時(shí)間的需要。為清洗水池時(shí)排水方便，在導(dǎo)流墻底部，隔一定距離設(shè)置流水孔，流水孔的底緣與池底相平，孔高150mm，寬300mm。
4.4 二級泵站
二泵房為半地下式泵房，內(nèi)部設(shè)備按照1500L/s規(guī)模配置，考慮到遠(yuǎn)期發(fā)展，設(shè)置2座預(yù)留基礎(chǔ)。二級泵站的平面采用矩形，泵房機(jī)組間平面尺寸為（未計(jì)入墻厚）。泵房高度（從室內(nèi)地面至屋頂?shù)装宓母叨龋?，泵房所在的室外地坪?biāo)高為174.00m，二泵房室內(nèi)地面低于室外2.68m。
根據(jù)管網(wǎng)部分的計(jì)算，已經(jīng)初步選好泵型及臺(tái)數(shù)。即近期2臺(tái)600S47和2臺(tái)350S44，1臺(tái)600S47和2臺(tái)350S44運(yùn)行，1臺(tái)600S47備用；遠(yuǎn)期增加2臺(tái)600S47水泵，3臺(tái)600S47和2臺(tái)350S44運(yùn)行，1臺(tái)600S47備用。
查水泵與電機(jī)樣本，600S47型離心泵與350S44型離心泵的性能參數(shù)如下：
（1）600S47型離心泵
600S47型離心泵流量～，揚(yáng)程～，轉(zhuǎn)速，軸功率，氣蝕余量，泵重量。
與600S47型離心泵配套電動(dòng)機(jī)型號，電動(dòng)機(jī)功率為，電壓，電機(jī)重量。
（2）350S44型離心泵
350S44型離心泵流量～，揚(yáng)程～，轉(zhuǎn)速，軸功率，氣蝕余量，泵重量。
與350S44型離心泵配套電動(dòng)機(jī)型號，電動(dòng)機(jī)功率為，電壓，電機(jī)重量。
每臺(tái)水泵有獨(dú)立的吸水管與出水管，出水管在切換井內(nèi)相互連接起來。兩種型號離心泵的吸水管與出水管均按近期規(guī)模進(jìn)行設(shè)計(jì)：600S47型離心泵吸水管采用鋼管，出水管采用鋼管；350S44型離心泵吸水管采用鋼管，出水管采用鋼管。
二級泵站設(shè)一個(gè)吸水井，按照實(shí)施及配置。為了方便分隔清洗使用，將吸水井分成2格，中間隔墻上設(shè)置連通管和閘閥。每3臺(tái)水泵（包括遠(yuǎn)期1臺(tái)）共用吸水井一格，水泵吸水管伸入吸水井吸水。吸水井長度30.1m，寬度4.2m，有效水深采用5.8m。
起重設(shè)備選用橋式吊車，選用LD-A型電動(dòng)單梁起重機(jī)，起重量為5T，跨度為10.5m。
水泵系采用非自灌式工作，采用真空泵充水。選用型真空泵，配套電動(dòng)機(jī)型號為，功率為10kW。采用角字形布置，參數(shù)：，，。
二泵房為半地下式泵房，二泵房室內(nèi)地面低于室外2.68m，采用電動(dòng)水泵排水。沿泵房內(nèi)壁設(shè)排水溝，將水匯集到集水坑內(nèi)，然后用泵抽送到室外下水道。選用兩臺(tái)型離心泵（流量）兩臺(tái)，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，配套電機(jī)型電動(dòng)機(jī)。
由于與水泵配套的電機(jī)為水冷式，同時(shí)泵房為半地下式，采用自然通風(fēng)即可取得良好的換氣效果，無須設(shè)置專用通風(fēng)設(shè)備。
安裝電磁流量計(jì)，共設(shè)兩個(gè)，每根輸水干管上各設(shè)一個(gè)電磁流量計(jì)。
水泵采用調(diào)速可使水泵運(yùn)行工況與要求的供水工況更好地相符合，達(dá)到節(jié)能的目的，且保持水泵運(yùn)行在較高效率區(qū)。關(guān)于調(diào)速裝置的選用不屬于本設(shè)計(jì)的范疇。
5 給水處理廠
5.1 總體設(shè)計(jì)
5.1.1 工程規(guī)模
新水廠近期工程建設(shè)總規(guī)模為，遠(yuǎn)期規(guī)模為。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，初步設(shè)計(jì)按近期規(guī)模設(shè)計(jì)，水廠自用水量按7%考慮，并考慮遠(yuǎn)期發(fā)展的需要，預(yù)留遠(yuǎn)期生產(chǎn)用地。
給水處理廠的主要構(gòu)筑物擬分為4組，近期設(shè)2組，每組4.5萬，遠(yuǎn)期再增加2組。
5.1.2 廠址選擇
廠址選擇應(yīng)在整個(gè)給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中全面規(guī)劃，綜合考慮，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。本設(shè)計(jì)的資料及藍(lán)圖中已確定了水廠的位置。
5.1.3 設(shè)計(jì)出水水質(zhì)
水廠設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)到國家現(xiàn)行《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（-85）。
5.1.4 水處理工藝流程備選方案擬定
1.水處理工藝流程的擬定
為使出廠水符合《國家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》，按照技術(shù)合理、經(jīng)濟(jì)合算、運(yùn)行可靠的指導(dǎo)思想，設(shè)計(jì)水處理工藝流程。
我國大多數(shù)已建水廠按GB5749-85生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)控制水質(zhì)，采用的工藝基本上是常規(guī)處理工藝。但是隨著我國經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步增強(qiáng)，人們物質(zhì)生活水平的提高，相應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)將不斷提高，2005年建設(shè)部公布的《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》CJ/T206－2005提出的水質(zhì)指標(biāo)達(dá)93項(xiàng)，遠(yuǎn)超過GB5749－85標(biāo)準(zhǔn)的35項(xiàng)指標(biāo)；同時(shí)隨著環(huán)境污染的不斷加劇，水源特別是地表水源受到不同程度的污染，近年來，水源水質(zhì)普遍出現(xiàn)了溶解性有機(jī)物增多、氨氮濃度高、水體有異味、色度增高、藻類大量繁殖等問題即所謂的微污染問題。傳統(tǒng)的處理工藝（混凝＋沉淀＋過濾+消毒）已不能滿足處理水的要求，所以從目前的趨勢看，在水廠中增設(shè)深度處理工藝已迫在眉睫。
從資料所給的原水水質(zhì)分析表可以看出，除了色度、混濁度、大腸桿菌、細(xì)菌總數(shù)這四個(gè)常規(guī)項(xiàng)目超標(biāo)外；酚、有機(jī)磷、氨氮這三個(gè)非常規(guī)項(xiàng)目也超標(biāo)，為了很好去除這些有機(jī)物，決定增加深度處理工藝。故新水廠處理工藝決定選用常規(guī)處理＋深度處理。
新水廠采用的處理工藝流程為：
投加消毒劑
↓
原水→配水井→絮凝→沉淀→過濾→深度處理→清水池→二級泵站
↑
投加混凝劑
圖5.1新水廠處理工藝流程
2. 主要處理構(gòu)筑物的選擇
（1）混合工藝
混合是原水與混凝劑或助凝劑進(jìn)行充分混合的工藝過程，是進(jìn)行絮凝和沉淀的重要前提?；旌鲜菍⑺巹┏浞?、均勻地?cái)U(kuò)散于水體的工藝過程，對于取得良好的混凝效果具有重要作用?；旌蠁栴}的實(shí)質(zhì)就是藥劑水解產(chǎn)物在水中的擴(kuò)散問題。
混合的方式有很多種，常用的有水泵混合、管式混合、機(jī)械混合。
① 水泵混合
水泵混合是將藥劑投加在取水泵吸水管或吸水喇叭口處，利用水泵葉輪高速旋轉(zhuǎn)以達(dá)到快速混合的目的。它適用于一級泵站距處理構(gòu)筑物較近（120m以內(nèi)），優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單；混合充分，效果較好；不另消耗動(dòng)能。缺點(diǎn)是安裝管理較復(fù)雜；配合加藥自動(dòng)控制較難。
② 管式混合
目前廣泛采用的管式混合器是靜態(tài)管式混合器，是利用水廠進(jìn)水管的水流，通過管道或管道零件產(chǎn)生局部阻力，使水流發(fā)生渦旋，從而使水體和藥劑混合。管式混合的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡單；不占地；在設(shè)計(jì)流量范圍，混合效果好。缺點(diǎn)是當(dāng)流量過小時(shí)效果下降。但從總體經(jīng)濟(jì)效果而言還是具有優(yōu)勢的。
③ 機(jī)械混合
機(jī)械混合是依靠外部機(jī)械供給能量，使水流產(chǎn)生紊流。它的優(yōu)點(diǎn)是水頭損失較小，適應(yīng)各種流量變化，能使藥劑迅速而均勻的分布在原水膠體顆粒上，同時(shí)使膠體顆粒脫穩(wěn)，具有節(jié)約投藥量等特點(diǎn)。缺點(diǎn)是增加相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備，需消耗電能，同時(shí)也增加了機(jī)械設(shè)備的維修及保養(yǎng)工作，管理維修比較復(fù)雜。
由于本工程取水泵房距水廠較遠(yuǎn)，不宜采用水泵混合；機(jī)械混合雖然混合效果較好，能耗較低，但占地較大，且投資較高；管式靜態(tài)混合器不占地，不需外加動(dòng)力，且混合器每一個(gè)單元體同時(shí)發(fā)生分流、交流和旋渦三種混合作用，混合效率達(dá)94%以上，因此本設(shè)計(jì)推薦使用管式靜態(tài)混合器。
（2）絮凝工藝
絮凝過程是將投加混凝劑并充分混合的原水，在水流作用下使絮凝粒相互接觸碰撞，以形成更大的絮粒，以適應(yīng)沉淀分離的要求。為了達(dá)到完善的絮凝效果，必須具備兩個(gè)主要條件：一是混凝劑水解后產(chǎn)生的高分子絡(luò)合物形成較強(qiáng)的吸附架橋連接能力，這是由混凝劑的性質(zhì)決定；二是保證顆粒獲得適當(dāng)?shù)呐鲎步佑|而又不致破壞的水力條件，這是由設(shè)備的動(dòng)力學(xué)條件決定。所以絮凝池形式的選擇，應(yīng)根據(jù)水質(zhì)、水量、沉淀池形式、水廠高程布置以及維修條件等因素來確定。
絮凝的方式有很多種，可分為機(jī)械和水力兩大類，常用的有機(jī)械絮凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、網(wǎng)格（柵條）絮凝池等。
① 機(jī)械絮凝池
機(jī)械絮凝池絮凝效果好，水頭損失小，反應(yīng)時(shí)間12～15分鐘，可適應(yīng)水質(zhì)、水量的變化，但機(jī)械設(shè)備維護(hù)量大，管理比較復(fù)雜，在國內(nèi)尚未普及。
② 隔板絮凝池
隔板絮凝池的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，管理方便，當(dāng)水量變化不大時(shí)，絮凝效果好。缺點(diǎn)是絮凝時(shí)間較長（15～24分鐘），絮凝池容積大，且當(dāng)水量變化大時(shí)，絮凝效果不穩(wěn)定。它適用于水量大于30000m3/d的水廠。
③ 折板絮凝池
折板絮凝池利用在池中加設(shè)一些擾流單元以達(dá)到絮凝所要求的紊流狀態(tài)，使能量損失得到充分利用，能耗與藥耗有所降低，停留時(shí)間縮短。折板絮凝池的優(yōu)點(diǎn)為絮凝時(shí)間短，絮凝效果好，容積較小。缺點(diǎn)是構(gòu)造較復(fù)雜，水量變化影響絮凝效果。它適用于水量變化不大的水廠。
④ 網(wǎng)格（柵條）絮凝池
網(wǎng)格（柵條）絮凝池是應(yīng)用紊流理論的絮凝池。絮凝池分成許多面積相等的方格，進(jìn)水水流順序從一格流向下一格，上下交錯(cuò)流動(dòng)，直至出口。在全池三分之二的分格內(nèi)，水平放置網(wǎng)格或柵條。通過網(wǎng)格或柵條的孔隙時(shí)，水流收縮，過網(wǎng)孔后水流擴(kuò)大，形成良好絮凝條件。它具有絮凝時(shí)間短、效果較好、構(gòu)造簡單等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是當(dāng)水量發(fā)生變化時(shí)將影響絮凝效果；安裝維修比較麻煩；絮凝池末端的豎井底部容易產(chǎn)生積泥現(xiàn)象。另外少數(shù)水廠還發(fā)現(xiàn)在網(wǎng)格上滋生藻類，堵塞網(wǎng)眼的現(xiàn)象。
由于機(jī)械絮凝在我國尚未普及，本設(shè)計(jì)仍考慮采用水力絮凝形式。在多種水力絮凝形式中，根據(jù)上述描述，本設(shè)計(jì)推薦采用折板絮凝池或柵條絮凝池。至于采用哪一種，會(huì)在方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較時(shí)確定。
（3）沉淀和澄清工藝
①沉淀工藝
給水處理中的沉淀工藝是指在重力的作用下，懸浮固體從水中分離出來的過程。它擔(dān)負(fù)著去除80～99%以上的懸浮固體，其設(shè)備的運(yùn)行狀況直接影響著出水水質(zhì)。目前國內(nèi)最為廣泛采用的沉淀池是平流沉淀池和斜管沉淀池。
a）平流沉淀池
平流沉淀池應(yīng)用最早，可謂是經(jīng)久不衰。平流沉淀池設(shè)計(jì)的關(guān)鍵在于均勻布水、均勻集水和排泥徹底與方便。平流沉淀池的進(jìn)水來自絮凝池，經(jīng)過穿孔花墻，以達(dá)到在整個(gè)池?cái)嗝鎯?nèi)均勻布水；平流沉淀池出口段一般采用堰口布置，或采用淹沒式出水孔口，以使沉淀后的水盡量在出水區(qū)均勻流出；至于及時(shí)排泥，國內(nèi)采用的桁架式吸泥機(jī)是一種很好的排泥方式。平流沉淀池的優(yōu)點(diǎn)是對水質(zhì)、水量的變化適應(yīng)性強(qiáng)，潛力大，處理效果穩(wěn)定；構(gòu)造簡單，池深較淺，造價(jià)較低；操作管理方便，施工較簡單；采用機(jī)械排泥效果好。缺點(diǎn)是占地面積大；需維護(hù)機(jī)械排泥設(shè)備。
b）斜管沉淀池
斜管沉淀池是設(shè)置斜管的沉淀池，依靠斜管的高效沉淀性能使得水中的大顆粒絮凝體分離出來，然后沿斜管滑落至池底部，而后采用穿孔管、污泥斗、刮泥機(jī)或吸泥機(jī)排至池外。斜管沉淀池具有占地面積小、停留時(shí)間短、沉淀效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是斜管耗用較多材料，老化后尚需要更換，費(fèi)用較高；對原水濁度適應(yīng)性較平流池的差；斜管沉淀池的停留時(shí)間短，要求配套的絮凝池有良好的絮凝效果；斜管內(nèi)易滋生藻類和積泥，要經(jīng)常停池沖刷。
② 澄清工藝
澄清池是在豎流沉淀池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種集混合、絮凝、沉淀于一體的水處理構(gòu)筑物，它是利用池中積聚的泥渣與原水中的雜質(zhì)顆粒相互接觸、吸附，以達(dá)到清水較快分離的凈水構(gòu)筑物，可充分發(fā)揮混凝劑的作用和提高澄清效率。目前國內(nèi)應(yīng)用最多且運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)較成熟的澄清池是機(jī)械攪拌澄清池。
機(jī)械攪拌澄清池是利用機(jī)械攪拌的提升作用來完成泥渣回流和接觸反應(yīng)。加藥混合后的原水進(jìn)入第一反應(yīng)室，與幾倍于原水的循環(huán)泥渣在葉片的攪動(dòng)下進(jìn)行接觸反應(yīng)，然后葉輪提升至第二反應(yīng)室繼續(xù)反應(yīng)，以結(jié)成較大的絮粒，再通過導(dǎo)流室進(jìn)入分離室進(jìn)行沉淀分離。國內(nèi)給排水工程師普遍認(rèn)為，機(jī)械攪拌澄清池是一種比較好的池型。其優(yōu)點(diǎn)是處理效率高，單位面積產(chǎn)水量較大；對水質(zhì)、水量的變化適應(yīng)性強(qiáng)，出水水質(zhì)好；水頭損失小，能適應(yīng)大、中型水廠。缺點(diǎn)是增加了一套機(jī)械攪拌設(shè)備，使維修工作量增加。
結(jié)合G1市經(jīng)濟(jì)狀況與水廠的管理技術(shù)水平，本設(shè)計(jì)采用沉淀工藝，推薦使用平流沉淀池。
（4）過濾工藝
過濾是凈水廠最關(guān)鍵的處理工藝部分。它一般是指以石英砂等粒狀濾料層截留水中懸浮雜質(zhì)，從而使水得到澄清的工藝過程。它不僅將水的濁度降低到1度以下，而且可以去除水中的部分有機(jī)物等，還使水中的細(xì)菌、病毒裸露出來，因此，過濾工藝的好壞直接決定凈水廠的最終水質(zhì)。
國內(nèi)目前全部采用的是快濾，主要池型有普通快濾池、雙閥濾池、無閥濾池、移動(dòng)罩濾池、虹吸濾池和V型濾池等。
① 普通快濾池
以石英砂作為濾料的普通快濾池使用歷史最久，是國內(nèi)水廠普遍采用的一種濾池。它的優(yōu)點(diǎn)是有成熟的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，出水水質(zhì)好；采用砂濾料，材料易得，價(jià)格便宜；采用大阻力配水系統(tǒng)，能保證反沖洗時(shí)配水均勻，因而單池面積可做得較大。缺點(diǎn)是閥門較多，管理較為不便，造價(jià)略微偏高。
② 雙閥濾池
目前采用的雙閥濾池有鴨舌閥式雙閥濾池和虹吸管式雙閥濾池。前者是以鴨舌閥取代進(jìn)水閥、虹吸管取代排水閥；后者以虹吸管取代進(jìn)水、排水閥。雙閥濾池其實(shí)跟普通快濾池差不多，只是減少了兩個(gè)閥門，以降低工程造價(jià)。
③ 無閥濾池
無閥濾池是一種沒有任何閥門的濾池，它的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，價(jià)格低廉，且能自動(dòng)進(jìn)行反沖洗。缺點(diǎn)是清砂、換砂不方便，且因采用小阻力配水系統(tǒng)，當(dāng)單個(gè)濾池面積大時(shí)，反沖洗配水不均勻。它適用于小型水廠一般在1萬m3/d以下，單池面積一般不大于25 m2。
④ 移動(dòng)罩濾池
移動(dòng)罩濾池由于設(shè)備維修量較大，對設(shè)備的要求較高，難于控制，目前國內(nèi)已很少使用。
⑤ 虹吸濾池
虹吸濾池是中型水廠常用的濾池形式，其主要特點(diǎn)是采用中、小阻力配水系統(tǒng)；用真空系統(tǒng)控制進(jìn)水和排水虹吸管，以代替進(jìn)水、排水閥門；利用濾池本身的出水及其水頭進(jìn)行沖洗，以代替高位沖洗水箱或水泵。它的主要缺點(diǎn)是占地面積大、池較深、處理效果不穩(wěn)定、濾料沖洗頻率大、耗能高等。
⑥ V型濾池
V型濾池是法國開發(fā)研制的均質(zhì)深層截污過濾技術(shù)。V型濾池采用均質(zhì)深層濾料，不均勻系數(shù)很小。此舉能大大提高濾料層的孔隙率，使濾速得以提高，過濾周期延長（比一般濾池長2～3倍），濾料層利用率高，且濾后水質(zhì)好。另外V型濾池采用先氣沖，后氣水混合洗，表面掃洗的獨(dú)特形式，具有同時(shí)可節(jié)省沖洗水量和電耗，是一種高效節(jié)能型的過濾設(shè)施。具有高度自動(dòng)化程序控制，可減少運(yùn)行管理人員。單池面積可達(dá)150m2以上。該濾池的缺點(diǎn)是造價(jià)高，對管理技術(shù)水平需求高，維護(hù)費(fèi)用高且難度大。
根據(jù)以上的比較，并結(jié)合G1市經(jīng)濟(jì)狀況與水廠的管理技術(shù)水平，本設(shè)計(jì)推薦采用普通快濾池和V型濾池兩種池型。至于采用哪一種，會(huì)在方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較時(shí)確定。
（5）深度處理工藝
深度處理技術(shù)，目前應(yīng)用較廣泛的主要包括活性炭吸附、臭氧氧化、生物活性炭（BAC）、膜技術(shù)、高級氧化技術(shù)等。活性炭能有效的去除水中的色度、嗅味、有機(jī)物等污染物，是飲用水處理中最有效、最通用的除污技術(shù)，因此本設(shè)計(jì)推薦使用活性炭。
活性炭吸附技術(shù)是利用活性炭巨大的比表面積帶來的良好吸附性能來吸附水中溶解物質(zhì)，活性炭對污染物的吸附作用有兩種方式即可逆吸附（物理吸附）和不可逆吸附（化學(xué)吸附）?？赡嫖绞侵肝劫|(zhì)通過范德華或物理吸附方式，結(jié)合到吸附劑表面上，被吸附分子的化學(xué)性質(zhì)保持不變；不可逆吸附是指吸附質(zhì)和活性炭表面之間靠化學(xué)建的作用，由電子交換或共享而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使吸附劑和吸附質(zhì)牢固的聯(lián)系在一起。目前，活性炭在飲用水處理中的應(yīng)用主要有：原水→常規(guī)工藝→顆?；钚蕴俊尽鏊驮Ｒ?guī)工藝→臭氧氧化→顆?；钚蕴俊尽鏊?。
以上兩種工藝的差別在于有無臭氧化處理。先臭氧化后活性炭吸附氧化的臭氧－生物活性炭工藝是將活性炭吸附、臭氧氧化、生物氧化、及臭氧滅菌四種技術(shù)合為一體的工藝，可顯著改善水質(zhì)。它與單獨(dú)活性炭吸附比較具有以下優(yōu)點(diǎn)：
a.預(yù)臭氧化的主要目的是用少量的臭氧，盡可能多地使水中不可生物降解有機(jī)物變成可生物降解有機(jī)物，增加被處理水的可生物降解性，為生物活性炭中微生物降解創(chuàng)造條件；同時(shí)，臭氧化還能提高水中溶解氧含量，保持活性炭床的好氧狀態(tài)。此外，臭氧化處理還具有微絮凝作用；
b.增加了有機(jī)物的去除率，提高了處理水水質(zhì)；
c.水中氨氮由于生物作用轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，可減少后氯化的投氯量，降低三鹵甲烷的生物量；
d.延長活性炭的使用壽命和再生周期，減少運(yùn)行費(fèi)用。
鑒于以上優(yōu)點(diǎn)，決定深度處理工藝采用臭氧－生物活性炭。
3. 備選方案擬定
通過上面對主要處理構(gòu)筑物的分析比較，從中制定出新水廠構(gòu)筑物流程圖，見圖5.2所示。為了最后確定新水廠的處理工藝流程，需進(jìn)行方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，但為了減少本設(shè)計(jì)的工作量，只考慮方案中不同部分比較即可，即從以下兩方面進(jìn)行比較：
1）折板絮凝池與柵條絮凝池比較；
2）普通快濾池與V型濾池比較。
5.2 水處理構(gòu)筑物
5.2.1 配水井
配水井按近期規(guī)模建造，設(shè)計(jì)規(guī)模為4012.5m3/h；二期工程增設(shè)一個(gè)，設(shè)計(jì)規(guī)模為4012.5m3/h。配水井是為了改善進(jìn)水泵池來水的水流條件，均勻分配原水至各組處理構(gòu)筑物，確保運(yùn)行的穩(wěn)定性。配水井同時(shí)作為濾池上清液的接納點(diǎn)。配水井水停留時(shí)間采用2.5，配水井有效容積為。配水井外徑為6m，內(nèi)徑為4m，井內(nèi)有效水深，配水井總高度為6.2m。
配水井進(jìn)水管采用鋼管，配水管管徑鋼管。
一級泵站
↓
配水井
↓
管式靜態(tài)混合器←投加混凝劑（硫酸鋁）
↓
折板絮凝池或柵條絮凝池
↓
平流沉淀池
↓
普通快濾池（或V型濾池）
↓
中間提升泵站
↓
配水井
↓
臭氧接觸池
↓
生物活性炭濾池
↓ ←投加消毒劑（液氯）
清水池
↓
吸水井
↓
二級泵站
圖5.2 新水廠處理工藝流程框圖（構(gòu)筑物）
5.2.2 絮凝沉淀池
處理規(guī)模設(shè)計(jì)規(guī)模為4012.5m3/h，絮凝沉淀池共分為2組，每組處理水量為2006.25 m3/h。
1. 混合
混合采用玻璃鋼管式靜態(tài)混合器，近期采用2個(gè)。
每組混合器處理水量為0.55