第九章-给水管网计算及水厂设计

第九章给水管网计算及水厂设计第1节给水管网计算给水管网树枝状管网环状管网树枝状管网树枝状管网树枝状管网树枝状管网树枝状管网1)UPVC、PE等硬塑料管的单位管长水头损失，可按公式计算：i=0.000915Q1.774/d4.774式中Q—管段流量，m3/s；d—管道内径，m；2)钢管、铸铁管的单位管长水头损失，可按下列公式计算：当ν＜1.2m/s时，、i=0.000912v2(1+0.867/v)0.3/d1.3当ν≥1.2m/s时，、i=0.00107v2/d1.3式中v—管内流速，m/s；D—管道内径，M；管网水头损失计算一）沿程水头损失3)混凝土管、钢筋混凝土管的单位管长水头损失，可按公式计算：i=10.294n2Q2/d5.333式中Q—管段流量，m3/s；d—管道内径，m；n—粗糙系数，应根据管道内壁光滑程度确定，可为0.013～0.014。二）局部水头损失沿程水头损失的5%～15%计算第2节给水厂的设计一、水厂的厂址选择1、给水厂位置的设置方式（1）取水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，再通过配水泵房（二泵房）把自来水送入输配水管网送至用户。（2）取水点与用水区较远的情况方案一：净水厂建在靠近用水区的地方，原水用取水泵房抽取后，用输水管将原水送到净水厂，处理后在用配水泵房（二泵房）把自来水输入配水管。方案二：在一的基础上再建一个配水厂（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，再经配水泵进入管网（3）高浊度原水可将预沉淀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附近。（4）地下水为水源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。2、厂址选择的原则给水系统布局合理不受洪水威胁有较好的废水排除条件有良好的工程地质条件有良好的卫生环境、并便于设立防护带少拆迁，不占或少占良田施工、运行和维护方便必须考虑防洪措施水厂的设计必须考虑污泥的处理与处置问题二、设计步骤与设计原则1、设计步骤（1）可行性研究(水源、工程系统方案、净水方案、经济分析与评价）编制依据编制范围城市（或供水地区）概况项目背景、总体规划和建设项目的必要性工程规模、水源水质与处理后水质要求厂址选择工艺方案初选方案设计（2个或2个以上方案分别进行）工艺设计（各单元的工艺与设备）总体设计（功能分区、辅助建筑物、厂平面、高程）辅助专业设计（建筑、结构、电器、仪表自控等）公用辅助设施设计（道路、厂区给排水、绿化、运输等）安全生产、劳动保护、环保设施、节能等管理机构、劳动定员构筑物、建筑物与主要设备汇总工程投资估算与成本估算方案比较与推荐方案项目建设实施计划及资金筹措经济评价结论和存在问题等（2）初步设计（针对可研确定的方案进一步细化，确定工程概算）初步设计成果包括设计说明书、设计图纸、主要工程量表、主要材料设备数量表和工程概预算书。初步设计说明书应该包括：㈠概况设计依据主要设计资料现有供水概况、自然条件㈡工程设计工程规模水质与水压要求水源、给水系统、输配水系统净水工艺流程确定与设计处理构筑物设计、设备选型处理构筑物、建筑物与功用辅助设施的辅助专业设计（建筑设计、结构设计、电气仪表、仪表自控设计等）总体设计㈢人员编制与经营管理管理机构与人员编制主要经济指标（年总成本、单位制水成本、单位水量的投资指标等）㈣对下一阶段的设计要求初步设计图纸应该包括：㈠总图部分总体布置图厂平面图（工艺、建筑等）高程图（竖向布置图）厂区管线综合图厂区道路图厂区（园林）绿化图等㈡工艺部分各主要构筑物设计图㈢建筑㈣结构㈤电气㈥自动控制与仪表㈦厂区给排水、通风、锅炉房、供热等㈧机械设备布置与非标机械设备总装简图等（3）施工图设计（工程技术方案完全确定，经济投资基本确定范围，进一步施工细节设计，达到照图施工的程度）施工图设计文件包括：设计说明书、设计图纸、工程数量表、材料设备表、修正概算或施工预算设计说明书包括：设计依据（初步设计批准的部门、文号、日期及主要审批内容、施工图设计资料依据）设计变更部分（对照初步设计的变更内容、原因、依据等）施工安装注意事项一质量验收要求运转管理注意事项施工设计的图纸范围与初步设计形似，但要求更为详细确切，需增加：各构建筑物的平、剖面图、局部详图、管渠纵断面图、配筋图、安装图、接线图、布置图等，以及非标设备的总装图、部件图、零件图等修正概预算的编制要求与初步设计相同。2、总体设计原则给水厂的总体设计原则是：水处理构筑物的生产能力，应按最高日供水量加自用水量确定，必要时还应包括消防补充水量。城镇水厂的自用水率一般可以采用供水量的5%-10%水厂应按近期设计，考虑远期发展；水厂设计中应考虑任一构筑物和设备检修、清洗或停止工作时仍能够满足供水要求；总体设计还要满足建筑、消防、道路、绿化、环保、文明生产等要求。三、水厂工艺流程与主要处理构筑物的选择水厂处理工艺流程和主要处理构筑物的选择，应根据原水水质的特点、水厂规模、出水水质要求、技术经济能力、当地条件等多项因素，并结合已有或相关的经验，经技术经济比较后确定1、工艺流程选择在各方面的因素中，水源水的特性是确定净水工艺的首要因素（1）地下水水源的净水工艺（2）一般地表水水源的净水工艺（3）低温、低浊、高藻水源水净水工艺（4）微污染水水源的净水工艺（5）高浊度水源水的净水工艺2、水处理构筑物的选择处理构筑物的类型选择需要考虑水质特点、水厂规模和高程匹配，合理选择适宜的处理构筑物处理构筑物应选择技术先进、产水能力高、处理效果好、能耗低、管理方便的处理构筑物形式3、滤池冲洗废水回用与水厂污泥外排问题（1）滤池冲洗废水回用问题滤池冲洗水约占水厂供水能力的5%-8%，许多水厂对滤池冲洗废水进行回收利用，以节省水资源。但是这种做法可能产生系列的问题，应慎重考虑。（2）水厂污泥外排问题水产废水与污泥中富集了大量的污染物质和药剂，会产生环境污染问题，必须进行处理。四、水厂平面与高程布置1、水厂平面布置（1）水厂内部功能分区生产区包括处理构筑物、清水池、泵房、加药间、污泥处理设施、变电室等生产辅助区包括检修、仓库、料库、车库等办公与生活辅助区包括综合办公楼、总控制室、化验室、食堂、锅炉房、宿舍等（2）生产区平面布置原则水处理构筑物宜分为可以独立操作的两组，或两组以上。系统力求简单，净水构筑物宜按流程布置成直线型，以减少管线的长度，并有利于今后的扩建。对于进出口在同一个方向的回转型平面布置，更应考虑如何远近期布置相结合的问题分期建设的水厂，近远期净水构筑物宜品行布置。构筑物间距应满足各构筑物和管线的施工要求，布置要紧凑。絮凝池与沉淀池宜建成一体。加药间、加氯间与氯库宜合建为节约用地，可考虑在平流式沉淀池下面建清水池、泵房地上部分建变电配电室、滤池控制间上建反冲洗水箱等北方地区还要考虑防冻问题等2、水厂高程布置原则应充分利用原有地形坡度，减少施工的土方量在水处理工艺流程中，各构筑物之间的水流应为重力流。流程中前后构筑物间的水面高程设置应考虑构筑物各部分水头损失之和。连接管应按正常流量计算，并按超载流量进行校核，适当选用较大尺寸各构筑物的水头损失和连接管中的允许流速详见P291五、水厂生产过程监测与自动控制1.监测参数（1）监测参数为了保证工艺过程的正常运行，在水厂的生产过程中需监测各项运行参数，以确保运行安全，保证出水水质，降低药耗能耗管理，实行科学管理。水的监测参数包括流量水质液位压力水温机电设备温度电气系统等以上项目的监测点根据需要设于取水构筑物、各主要处理构筑物、清水池、二泵站等处，及其机电设备处，并设置状态显示与报警系统、数据处理和记录系统等。对于水厂水质监测的具体项目和频率，在《城镇供水厂运行、维护及安全技术规程》（CJJ58—94）和《生活饮用水集中式供水单位卫生规范》中做了详细规定。（2）过程检测和控制仪表为了提高水厂的监测和控制水平，应考虑设置必要的过程监测和控制仪表。包括：压力计液位计流量计温度计水质在线检测仪水送器与显示仪表等对于水质在线检测仪，最常用的有：浊度仪、余氯仪、PH计、电导仪、COD、TN、TP等。地表水厂自动检测仪表的基本配置为地表水取水口水位、水泵吸水井水位水厂出厂水的压力计配水管网水压测定与数据传输清水池水位指示，并带有上、下限报警滤池水头损失，带上限报警冲洗水塔（箱）水位原水、絮凝池进水的PH计原水、沉淀水、滤后水、出厂水的浊度连续测定仪滤后水、出厂水的余氯连续测定仪水温溶液池液位与混凝剂加量其他水质在线检测仪等2.水厂自动控制（1）分散控制、集中监测的方式水厂的自动控制目前多采用分级控制的方式，即分散控制、集中监测。此方式是对各处理构筑物和工序（如取水泵房、加药间、混凝池、沉淀池（控制沉淀池排泥）、滤池、加氯间、二泵房等）分别进行现场自动控制（如PCL），在全厂的总调度室只进行数据的显示、记录、处理、打印等。（2）集中监测、集中控制的方式一些自动化水平较高的水厂或小型水厂则采用集中监测、集中控制的方式，可在中央控制室直接对各设备进行遥控。