第八章 水厂设计 （waterworks design）
z
项目设计及建设步骤
可行性研究 立项 扩初设计 施工设计 施工 竣工 验收
项目建议书
工程建设的基本建设程序包括： 立项、勘查、设计、施工、验收等多个环节。
对城市给水工程项目
可行性研究主要内容包括： ? 城市概况和供水现状分析
? ? ? ? ? 工程目标 工程方案和评价 投资估算和资金筹措 工程效益分析 环境影响评价
扩初设计的主要内容：
? 进一步分析和核实已有的资料 ? 提出几种设计防案进行技术经济比较 ?确定水厂的位置、工艺流程、处理构筑物型式和初步尺寸及 其他的生产辅助设施。 ? 确定水厂的总平面布置和高程布置。
扩初设计的最后成果：设计说明书一份，若干 设计图，主要材料设备表和工程总概算。 施工图设计： 在初步设计基础上，根据土建施工、设备安装 和组件加工所需要的程度，按初步设计原则和 方案进行进一步细化、具体化，设计深度满足 施工深度的要求。完成施工图并向施工单位交 底。
一、城镇给水处理厂设计（以地表水源为主）
1.城镇给水处理厂的设计内容
z z
根据给水规划要求确定设计规模和厂址； 根据原水水质及用水要求确定给水处理工艺流程和水处理构 筑物的型式；
z z z
选定混凝剂、助凝剂、消毒剂种类、投加量和投加设备； 设计布置附属构（建）筑物及编制水厂定员； 进行水厂的总体布置（平面与高程）及厂区道路、绿化和管 线综合布置；
z
按照要求进行给水厂的自动控制设计。
2.城镇给水处理厂设计原则
z z
z
z
z
城镇给水厂应按近期设计，考虑远期发展的可能性。 水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量和水厂自备用 水量之和进行设计，并以原水水质在最不利情况下所需最大 供水量进行校核。城镇给水处理厂自备用水量一般采用供水 量的5%～10%，必要时应通过计算确定。 设计中应考虑对各水处理构筑物或设备进行检修、清洗及部 分停止工作时，仍能满足用水要求。 水厂内设备机械化和自动化程度，应根据实际生产要求，技 术、经济合理性和设备供应情况，妥善确定，逐步提高。 设计中必须遵守设计规范的规定。如果采用现行规范中尚未 列入的新技术、新工艺、新设备和新材料，则必须通过科学 论证，确证行之有效，方可付诸工程实际。
3.城镇给水处理厂厂址选择 厂址选择应通过方案比较，即 技术上：供水安全、管理方便
经济上：造价与管理费用最低
一般应考虑以下几点: （1）最好有自然坡度，这样有利于构筑物高程布置
反应沉淀池
过滤
二泵房 清水池
（2）有良好的地基，承载能力大，地下水位低。这样可以降低 工程造价和便于施工。 （3）安全：不受洪水威胁，以战备角度看，不要设在目标显著 的地方（如大桥附近）。 （4）卫生条件好：为防止污染，一般建在城市上游，并位于工 业区主导风的上方。 （5）排污方便。为此水厂应设在地势较高并靠近河道的地方。 z 交通方便；靠近电源，以利于施工管理和降低输电费用。
（6）不占良田或少占良田（如黄石水厂利用山坡，白沙洲水厂 利用洼地）。 （7）有发展余地。
8.布置合理 （1）当水源离用户较近时，水厂设在水源附近； （2）当水源和用户相距较远时，有三种布置： ⅰ.水厂靠近水源 优点：a）便于管理； b）节约水厂自用水源的输水费用 c）排泥方便
缺点：水厂至用户管径较大（应按最大日最大时计 算），承受的压力较高，从而使管道造价高。 适用于：输水管不太长的情况。
ⅱ.水厂靠近用户，其优缺点与i想反。 适用于：输水管较长的情况。
ⅲ.水厂位于中途。介于i和ii之间。 当地形可以利用时，可采用此种情况
4.生活饮用水工艺与主要构筑物的选择
（1）选择工艺流程时应具备的基础资料 z 原水水质资料 z 出水水质资料 z 当地类似水源水处理工艺的应用情况 z 操作人员的经验和管理水平 z 水厂场地的建设条件 z 当地经济发展情况 z 污染物的形成及其发展变化 z 今后可能的发展。随着水质要求的提高，或者原水水质 的变化，可能会对今后净水工艺提出新的要求，因此选 择的水处理工艺要求对今后的发展具有较大的适应性。
（2）给水处理工艺流程的选择原则
z
z
总的原则：给水处理工艺应该在技术上是可行的、经济上 是合理的、运行上是安全可靠和便于操作的，这样才能使 所选工艺达到最优。 1.地表水常规处理工艺系统 以去除水中的悬浮物(浊度)和杀灭致病细菌为目标的常 规水处理工艺系统，主要由混凝、沉淀、过滤、消毒组 成。如下图所示。
z
常规处理工艺适用于浊度几十至几百NTU的地面水。
2.低浊度原水净化工艺流程 当原水浊度较低(一般在50NTU以下)，未受污废水污染，水 质变化不大且无藻类繁殖时，可采用直接过滤。
3.高浊度原水净化工艺流程 当原水浊度高、含沙量大时，为了减少混凝剂用量，应增 设预沉池或沉砂池。
z
4.微污染原水净化工艺流程 在常规处理工艺之前，采用预处理，如生物氧化去除水中 有机物和氨氮。
z
也可在常规处理工艺之后，采用深度处理，如臭氧-活性炭 处理工艺。
（3） 生活饮用水处理构筑物类型选择
z
选择原则：处理构筑物类型的选择，应根据原水水质、处 理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积和地形条件等， 通过技术、经济等各方面因素的比较，选择最合适的构筑 物。 选择方法：根据设计运转经验确定几种构筑物组合方案进 行比较。
混凝池 沉淀池 池型 ＊平流式 ＊斜板式 ＊斜管式 ＊竖流式 ＊辐流式 ＊…… 过滤池 池型 ＊快滤池 ＊无阀滤池 ＊虹吸滤池 ＊移动罩滤池 ＊Ｖ型滤池 ＊压力滤池 ＊ 清水池 消毒方法 ＊氯气 ＊……
z
混合形式 ＊水泵混合 ＊管式混合 ＊机械混合
池型 ＊往复式隔板 ＊回转式隔板 ＊同波折板 ＊异波折板 ＊水平轴机械 ＊垂直轴机械 ＊
z
水处理构筑物类型选择
z z z z z z z z
各构筑物对来水水量要求 各构筑物对来水水质要求 各构筑物处理效率 各构筑物运行经验数据 构筑物之间高程的配合 各构筑物操作管理难易 各构筑物材料设备供应 ……
从运行效果、投资、管理、 技术成熟程度和设计者偏好 等方面综合考虑，确定最佳 流程，并进行适当优化。
5.城镇给水处理厂的平面布置 （一）内容 1.构筑物、建筑物定位 （1）生产性构筑物和建筑物，包括处理构筑物（反应、 沉淀或澄清、过滤池），清水池，二泵房、加氯间 等。 （2）辅助建筑物 a) 生产性：包括化验室、修理间、仓库、车库等。 b) 生活性：包括办公楼、食堂、浴室、职工宿舍等。 （靠近水厂大门）
2.管线定位
连接管线——构筑物之间的连接线 给水管——水厂本身用水管，厂内生活用 水，药剂制备，水池清洗及消防等，一般由 送水泵房出水管上接出。 排水管——水厂本身排水管，厂区生活污 水排放，滤池冲洗水排放及沉淀池污泥排放。 雨水管——厂区雨水收集排放。 加药管线——加矾、加氯管、甲胺管等， 这些管道均从药剂制备间连接到投加点。
3.道路(4-6m）、围墙、绿化（>20%)、供电线路布 置
给水工程——第1-3章冯萃敏
1 给水系统 题：给水系统可按供水方式分为( A )供水系统。 A.重力、水泵、混合 B.自流、重力、压力 C.水泵、压力、混合 D.重力、水泵、压力 题：给水系统按使用目的可分为( D )系统。 A.城市给水、工业给水 B.城市给水、工业给水、循环给水 C.循环给水、复用给水 D.生活给水、生产给水、消防给水
题：关于给水系统的布置形式： A.统一给水系统简单，应用最广泛；（√） B.分质给水系统水处理费用低，管网的造价低；（×） C.分压给水系统的水泵型号单一，长期运行电费较高；（×） D.分区给水系统应用最广。（×）
题：在工业给水系统中，工业用水重复利用率的含义是（重复用水量在总用水量）中所占的百分数。 题：工业企业生产用水系统的选择，应从全局出发，考虑水资源的节约利用和水体的保护，并应尽可能采用( 复用或循环 )系统。
1.2 设计用水量 题：给水工程应按远期规划、近远期结合、以近期为主的原则进行设计。近期设计年限宜采用 （5~10）年，远期设计年限宜采用（10~20）年。 题：设计配水管网时，应按(最高日最高时用水量及设计水压)设计，按(最高用水兼消防、最大转输、最不利管段事故三种情况)的流量和水压分别进行校核
题：综合生活用水是指( 居民生活用水和公共建筑用水 ) 题：如果用综合生活用水量定额计算用水量，除了居民日常生活用水外还应包括( 公共建筑用水量 )。 题：综合生活用水一般不包括( C )。 A.居民生活用水 B.学校和机关办公楼等用水 C.工业企业工作人员生活用水 D.公共建筑及设施用水
第三章 地表水取水构筑物
我国江河概况
? 江河等地表水资源较丰富，但人均水资源不足。 ? 地表水资源水量充沛，分布广泛，应用广泛。 ? 地表水取水工程受自然条件和环境影响很大。我国南北各
地自然地理条件不同，江河径流特征也不同。 ? 北方地区降雨量少，河网密度低，地表水不丰富，黄河等
流域河流含沙量大，河床变迁也很频繁；北方地区河流冬 季结冰封冻，可能形成底冰，使取水构筑物进水口变窄或 堵塞；南方地区年降雨量多，水量丰富，且河流上游地质 条件相对较好，冬季一般无冰冻现象，修建取水工程比较 有利，其中约90%以上为地表水作为水源。
3.1 影响地表水取水的主要因素
1 河流的径流变化
江河径流特征主要是指水位、流量和流速等因素的变 化特征。
设计取水构筑物时应收集的有关资料： (1)河段历年最高水位和最低水位、逐月平均水位和 常年水位； (2)河段历年最大流量和最小流量； (3)河段取水点历年的最大流速、最小流速速、平均 流速。
2 泥沙运动和河床演变
水流对河床的冲刷及挟砂的沉积,长期的冲刷和淤 积，轻则使河床变形，严重者会使河流改道。如果 构筑物位置选择不当，泥砂的淤积会使取水构筑物 取水能力下降，严重会使整个取水构筑物报废。
3 水中漂浮物情况
水中漂浮物包括：水草、树枝、泥砂、冰块 甚至山区河流中的木排等。
3.2 地表水取水构筑物位置的选择
1.流域内环境变化对取水的影响
重要，why？
水质影响：取水口上游流域污水排放；上游森林采伐、
草场砂化使植被覆盖面积减少（水土保持工作持续改
善），河流含沙量增加（减少）；
水量影响：大规模农田灌溉系统投入运行，修建蓄水构
筑物等；
人为因素对河床稳定性影响：建立河心工程构筑物如桥
梁，围堤造田，迫使河流主流改变等。
2.取水构筑物对环境的影响
通航、渔业、农业用水