【正文】 目 錄北京市懷柔區(qū)15噸/天給水工程設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄南 開 大 學(xué) 1本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 1摘 要 IIABSTRACT III目 錄 IV第1章 概述 1 城市概況 1 水文資料 1 氣象資料 3 設(shè)計(jì)任務(wù) 4 設(shè)計(jì)依據(jù) 4 設(shè)計(jì)水量工程規(guī)模 4第2章 給水系統(tǒng)的選擇與方案比較 8 水源的選擇 8 給水處理工藝流程的選擇 8 方案的比較與確定 10 工藝流程布置類型 13第3章 取水工程的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14 取水構(gòu)筑物的位置及形式選擇 14 進(jìn)水間的設(shè)計(jì)計(jì)算 15 一泵站的工藝設(shè)計(jì) 19第4章 凈水構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)與計(jì)算 23 工藝流程 23 加藥間設(shè)計(jì) 23 混合設(shè)備設(shè)計(jì) 27 絮凝池設(shè)計(jì) 28 沉淀池設(shè)計(jì)與計(jì)算 32 濾池設(shè)計(jì)與計(jì)算 36 消毒間設(shè)計(jì) 44 清水池的設(shè)計(jì)與計(jì)算 48第5章 二泵站的設(shè)計(jì) 51 水泵的選擇與計(jì)算 51 二泵站水泵間的布置 55第6章 水廠總體設(shè)計(jì) 56 水廠總體設(shè)計(jì) 56 平面布置 56 水廠的管線設(shè)計(jì)和高程布置 60第7章 給水工程概算與成本分析 66 凈水構(gòu)筑物造價(jià)計(jì)算 66 給水管道工程綜合指標(biāo) 70 制水成本計(jì)算 70參考文獻(xiàn) 74致 謝 75第1章 概述 城市概況懷柔區(qū)位于位于東經(jīng)116176。739。116176。5339。北緯40176。1439。40176。0439。之間，北京東北部，距市區(qū)50公里，地處燕山南麓。東臨密云縣，南與順義、昌平相連，西與延慶縣搭界，北與河北省赤城縣、豐寧縣、灤平縣接壤。境內(nèi)地勢(shì)北高南低，分為深山區(qū)、淺山區(qū)、丘陵和平原四種地形，%。，%的面積為首都一、二、三級(jí)飲用水源保護(hù)區(qū)，水質(zhì)優(yōu)良，地表水質(zhì)量達(dá)到國(guó)家飲用水二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。懷柔區(qū)除東南部為華北平原北緣的平原區(qū)外，其余均為山地。地貌類型由于受山脈阻隔影響，使全區(qū)地貌類型多樣，主要有平原、丘陵、低山、中山、河谷、盆地等地貌類型。地勢(shì)由南向北逐漸升高，中北部湯河口盆地海拔264米，南部平原梭草村最低海拔只有34米。氣候：屬暖溫帶大陸性季風(fēng)型半濕潤(rùn)氣候，四季分明，雨熱同期,夏季暖熱濕潤(rùn),冬季寒冷少雪。全年日照時(shí)數(shù)為2748─2878小時(shí)，年平均氣溫9攝氏度。 水文資料 可用作水源的河流概況懷柔是北京市重要的飲用水采水和補(bǔ)水區(qū)。懷柔水庫(kù)位于北京市懷柔區(qū)城西，潮白河支流、懷河山峽出口、懷九河與懷沙河交匯處，屬海河流域潮白河水系。控制流域面積525 k㎡，1958年7月20日建成。179。，179。，興利庫(kù)容6 550萬m179。它既是京密引水渠的調(diào)節(jié)水庫(kù)和補(bǔ)充水庫(kù)，也是全市重要的生活飲用水源地之一。懷柔水庫(kù)一、二級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)水質(zhì)執(zhí)行國(guó)家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB38382002)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中的生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。因此，懷柔水庫(kù)水質(zhì)的好壞直接關(guān)系著首都居民的生活安全和社會(huì)穩(wěn)定。 水位表11 水位歷年平均常水位（m）最高水位(p=1%)（m）最低水位(p=97%)（m） 原水水質(zhì)分析列表原水水質(zhì)分析（見表）：河水的水質(zhì)符合二類水源水的水質(zhì)指標(biāo)，原水濁度不超過30。水質(zhì)有關(guān)資料見下表。（未找到準(zhǔn)確的原水水質(zhì)指標(biāo)，以地面水二類水標(biāo)準(zhǔn)代替） 表12 原水水質(zhì)總磷(TP)mg/l溶解性磷酸鹽mg/l 總氮TNmg/l氨氮mg/l 亞硝酸鹽氮mg/l 耗氧量mg/l 溶解氧mg/l≤4≤6化學(xué)需氧量mg/l生化需氧 量mg/l揮發(fā)酚mg/l透明度(m)PH值水質(zhì)分析綜合評(píng)價(jià)153≤~Ⅱ圖11 河流斷面圖 氣象資料 氣溫、降水表13 氣溫、降水年平均氣溫,℃月平均最高,℃年最低氣溫,℃－月平均最低,℃－年最高氣溫,℃月平均氣溫,℃年平均降雨量，mm660全年日照百分率，%63日最大降水量，mm最熱月平均相對(duì)濕度，%78時(shí)最大降水量，mm夏季平均氣壓，mbar最大積雪厚度，mm240最大凍土深度，mm850 風(fēng)向、風(fēng)速表14 風(fēng)向、風(fēng)速冬季夏季12月1月2月6月7月8月風(fēng)向頻率風(fēng)向頻率風(fēng)向頻率風(fēng)向頻率風(fēng)向頻率風(fēng)向頻率N14NNW14NNW12S9S9N10C15C15因此:冬季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镹和NNW（頻率均為為9），夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镹（頻率為10）。風(fēng)速： m/s， m/s。北京風(fēng)玫瑰圖如右圖所示： 設(shè)計(jì)任務(wù)給水廠設(shè)計(jì)范圍包括：給水工藝選擇及處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容：(1)用水量計(jì)算：編制城市總用水量計(jì)算表，確定設(shè)計(jì)規(guī)模；(2)城市給水系統(tǒng)水源選擇，水源水質(zhì)狀況分析；(3)城市給水廠方案的選擇與比較，給水廠擴(kuò)大初步設(shè)計(jì)；(4)二泵站工藝設(shè)計(jì)；(5)給水廠部分處理構(gòu)筑物施工圖設(shè)計(jì)；(6)編制工程概算和成本估算 設(shè)計(jì)依據(jù)根據(jù)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB 574906）》確定給水廠出水標(biāo)準(zhǔn)。 設(shè)計(jì)水量工程規(guī)模 用水量定額查表可知：對(duì)近期人口來說，居民生活用水定額為：最高日100 L/（人d）~160 L/（人d），平均日70 L/（人d）~120 L/（人d）.綜合生活用水定額為:最高日150 L/（人d）~240 L/（人d），平均日110 L/（人d）~180 L/（人d）。結(jié)合現(xiàn)有城市的綜合用水量調(diào)查表可知：對(duì)近期39萬計(jì)劃人口來說最高日(224～668 L/人d)； 平均日(189～449 L/人d)。本設(shè)計(jì)中所采用的最高日綜合生活用水量定額取200 L / (人d ) 用水量計(jì)算 設(shè)計(jì)用水量組成綜合生活用水，包括居民生活用水和公共建筑及設(shè)施用水，Q1。工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水和工作人員生活用水，Q2。消防用水，Q3。澆灑道路和綠地用水，Q4 Q4=10%Q1。未預(yù)計(jì)水量及管網(wǎng)漏失水量，Q5。城市總用水量計(jì)算時(shí)，應(yīng)包括設(shè)計(jì)年限內(nèi)該給水系統(tǒng)所供應(yīng)的全部用水，包括居住區(qū)綜合生活用水，工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水和工作人員生活用水，消防用水，澆灑道路和綠地用水，未預(yù)計(jì)水量及管網(wǎng)漏失水量，但不包括工業(yè)設(shè)備水源所需的水量。 用水量計(jì)算1) 最高日的用水量Qd計(jì)算Q1=qNf (m3/d) 其中，q為最高日生活用水量定額，(cap?d)；N為設(shè)計(jì)年限內(nèi)計(jì)劃人口數(shù)；f為自來水普及率，%。Q1=2003910000100%=104（m3/d）；Q2=50%Q1=104 (m3/d)；消防用水量Q3,消防用水只在火災(zāi)時(shí)使用，歷時(shí)短暫，但是從數(shù)量上說，它在城市用水量中站有一定的比例，尤其是中小城市，所占比例甚大。但因?yàn)閿?shù)據(jù)資料的缺乏，難以計(jì)算，本設(shè)計(jì)將其納入到未預(yù)見水量中去。Q4=10%Q1=104m3/d)；未預(yù)見水量和管網(wǎng)漏水量相當(dāng)于最高日用水量的15%~25%。Qd=（~）*(Q1+Q2+Q3+Q4)=(Q1+Q2+Q3+Q4)=(++)104=104 (m3/d)；本設(shè)計(jì)取15104 m3/d。2) 最高日平均時(shí)的設(shè)計(jì)用水量計(jì)算QI= =*150000/24=179。/h=179。/s其中，QI為最高日平均時(shí)的設(shè)計(jì)用水量，m179。/h。α是考慮水廠自用水量的系數(shù)，水廠自用水量主要用于濾池沖洗及沉淀池或澄清池排泥等方面，其值取決于水處理工藝、構(gòu)筑物類型及原水水質(zhì)等因素，一般在 ～ 之間，本設(shè)計(jì)取α=。T 為一級(jí)泵站每天工作小時(shí)數(shù)，按三班制 24h 均勻工作來考慮。3) 最高日最高時(shí)用水量Qh計(jì)算最高日最高時(shí)用水量：Qh= 其中： Kh——時(shí)變化系數(shù)； Qd——最高日設(shè)計(jì)用水量。由上圖可知，Kh=，則Qh=1000**150000/(24*3600)=2500(L/s)第2章 給水系統(tǒng)的選擇與方案比較 水源的選擇 水源選擇及依據(jù) 根據(jù)第1章的論述，給水廠擬將懷柔水庫(kù)作為取水水源。懷柔水庫(kù)作為該區(qū)給水廠的取水水源地，無論從水質(zhì)，水量等水文狀況，還是從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度和城市遠(yuǎn)期規(guī)劃方面考慮，都十分科學(xué)和合理，可靠。 給水廠位置的選擇及原因綜合考慮原水水質(zhì)以及設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力等因素，并結(jié)合地形，水文，氣候等條件，且由于水庫(kù)的水位比較穩(wěn)定，相當(dāng)于給水廠的一泵站前的調(diào)節(jié)池，因此可以考慮利用懷柔水庫(kù)現(xiàn)有取水口，給水廠直接從水庫(kù)取水進(jìn)行處理。因此選取懷柔水庫(kù)為凈水廠水源，給水廠設(shè)在懷柔水庫(kù)附近。 給水處理工藝流程的選擇 給水工藝流程水廠水源懷柔水庫(kù)的水質(zhì)指標(biāo)常年監(jiān)測(cè)結(jié)果符合國(guó)家《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）二類水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。故本水廠選用“混凝—沉淀—過濾—消毒”的常規(guī)處理工藝。混合方式采取泵前加藥，充分混合后進(jìn)行均勻配水。 常用處理工藝給水處理工藝中主要采用的單元工藝有曝氣（氣提）、混凝沉淀、過濾、化學(xué)沉析、離子交換、膜處理、化學(xué)氧化及消毒、吸附以及生物處理等。（1）曝氣或氣提曝氣或氣提主要被用于去除水中的溶解氣體，例如二氧化碳、硫化氫、其他引起嗅、味的物質(zhì)以及揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）。曝氣還可以補(bǔ)充水中的溶解氧，以氧化鐵和錳。曝氣還是生物處理中提供溶解氧的重要手段。（2）混凝混凝過程是通過向水中投加藥劑使膠體物質(zhì)脫穩(wěn)并聚集成較大顆粒，以使在后續(xù)的沉淀過程中分離或在過濾過程中被截除?；炷?、沉淀、過濾是去除懸浮物的主要手段。隨著懸浮物質(zhì)的去除，細(xì)菌等微生物也可有相當(dāng)程度的降低?；炷龑?duì)于大分子的天然有機(jī)物和合成有機(jī)物也有一定的去除效果。經(jīng)氧化后的鐵、錳可以在過濾過程中得到有效去除。（3）化學(xué)沉析化學(xué)沉析一般用于軟化處理和除鐵、除錳。化學(xué)沉析對(duì)于重金屬和放射性污染物的去除也有效?；瘜W(xué)沉析還能去除部分溶解的有機(jī)化合物和使病毒、細(xì)菌有所降低。采用石灰進(jìn)行軟化處理和去除重金屬及放射性污染物是化學(xué)沉析中應(yīng)用較普遍的方法。高錳酸鉀和氯是用來沉析溶解性鐵和錳的最常用的氧化劑。（4）離子交換離子交換在水處理中應(yīng)用最多的領(lǐng)域是水的軟化和脫鹽。采用離子交換的小型軟化裝置有時(shí)比石灰軟化更加經(jīng)濟(jì)，且容易達(dá)到自動(dòng)化。陽離子、陰離子以及非離子吸附柱還可以用于做有毒離子和放射性物質(zhì)的去除，如鋇、砷、氟、硝酸鹽、鐳和鈾等?；钚匝趸X常被用于除氟和除砷。（5）膜處理膜處理作為凈水工藝近年來得到了較迅速的發(fā)展，包括反滲透、電滲析、微濾、超濾和納濾。膜處理按其孔徑的不同，對(duì)懸浮雜質(zhì)、有機(jī)物、細(xì)菌、病毒等都有較好的去除效果。（6）化學(xué)氧化在水處理中采用化學(xué)氧化可以有多種目的，例如控制水池和管網(wǎng)中的生物生長(zhǎng)、降低色度、控制臭和味、特定有機(jī)物的去除、改善絮凝、鐵和錳的消毒和氧化等。最常用的氧化劑有氯、氯胺、臭氧、二氧化氯和高錳酸鉀等。（7）粉末或粒狀活性炭粉末或粒狀活性炭（PAC或GAC）吸附一般用做溶解有機(jī)物的去除、色度的降低以及去除引起臭和味的物質(zhì)。通常活性炭對(duì)于大分子量、飛機(jī)性物質(zhì)的吸附比低分子量、極性物質(zhì)的吸附更為有效。粉末活性炭一般用于突發(fā)性或季節(jié)性污染時(shí)的處理，加注量從150mg/L。雖然粒狀活性炭處理的費(fèi)用比粉末活性炭貴，但粒狀活性炭對(duì)有機(jī)物去除范圍（包括引起臭、味的物質(zhì)，TOC，THM潛質(zhì)，揮發(fā)性有機(jī)物、合成有機(jī)物等）較粉末活性炭大得多。（8）生物處理在給水處理中引入生物處理是近年來國(guó)內(nèi)外研究較多的領(lǐng)域。目前給水處理中所采用的生物反應(yīng)器大多為生物膜類型。當(dāng)含有污染物質(zhì)的原水通過載體上附著的生物膜時(shí)，污染物質(zhì)在微生物的作用下進(jìn)行分解。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，生物處理對(duì)于氨氮有良好的去除效果，即使在低溫時(shí)也能達(dá)到70%左右。同時(shí)生物處理對(duì)于有機(jī)物、色度、鐵、錳等也有一定的去除效果，而且還能減少后續(xù)工藝混凝劑的投加量。 方案的比較與確定 備選方案根據(jù)水源水質(zhì)，提出了兩種處理工藝： 方案一投藥 折板絮凝池一級(jí)泵房原水 機(jī)械混合池清水池V型濾池平流沉淀池加氯二泵房 方案二投藥 隔板絮凝池一級(jí)泵房原水清水池普通快濾池斜管沉淀池加氯二泵房 方案比較 混合設(shè)備的比較 優(yōu)點(diǎn)：混合效果較好，水頭損失較小，混合效果基本不受水量變化影響缺點(diǎn)：需耗動(dòng)能，管理維護(hù)較復(fù)雜，需建混合池適用范圍：各種水廠優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單，混合充分，效果較好，不另消耗動(dòng)能缺點(diǎn)：吸水管較多時(shí)，投藥設(shè)備要增加，安裝，管理較麻煩，G值相對(duì)較低適用范圍：一級(jí)泵房離處理構(gòu)筑物120m以內(nèi)的水廠 絮凝設(shè)備的比較 優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡(jiǎn)單，管理方便。缺點(diǎn)：流量變化大者，絮凝效果不穩(wěn)定；水流條件不理想，能量消耗（即水頭損失）中的無效部分比例較大，故需較長(zhǎng)絮凝時(shí)間，池子容積大。適用范圍：適用于大、中型水廠，并適應(yīng)水量變動(dòng)較小的水廠優(yōu)點(diǎn)：與隔板絮凝池相比，水力條件大大改善，有效能量消耗比例提高，絮凝時(shí)間縮短，池體積較小。水流曲折流動(dòng)，提高了顆粒碰撞絮凝效果。缺點(diǎn)：安裝維修較困難，折板費(fèi)用較高。 沉淀設(shè)備的比較