凈化后水質要求為滿足北京市作為首都的特殊要求和考慮到北京市長期使用地下水的歷史狀況，凈化后水質除滿足飲用水衛生標準外，還要求濁度一般不大于0.15NTU，特殊情況不大于2NTU；色度不大于5度，嗅閾值不大于4。工藝流程選擇根據上述原水水質情況，水處理的主要項目是濁度、色度、臭和味及藻類。考慮北京市的特殊地位對水質的高要求，并依據試驗及一期運行經驗，給水排水三期均采用常規處理加深度處理工藝，即混凝、沉淀、過濾、炭吸附處理工藝。為節省藥劑，在設計中考慮了根據原水水質變化采用直接過濾或常規處理的靈活性。在原水濁度低于5NTU時，可跨越沉淀池直接過濾，在原水濁度高于5NTU時及藻類高潮期采用常規處理。構筑物及設備選型中的新技術、新設備二、三期工程規模均為50萬m3/d，各分為兩個系列。
二、三期工程由于采用了新技術、新設備，使凈水工藝高效、優質，在015h之內就完成混合、絮凝、沉淀過程，能夠有效地去除原水中的污物，去除率在90%以上，再經煤濾池過濾和炭吸附，進一步除污、去色、去臭，使出水水質各項指標符合要求，達到國際先進水平。套筒式多噴口流量控制閥多噴口流量控制閥既能調流、消能又能實現高流速并防止汽蝕損壞。該閥在設計上有其獨特之處：在套筒表面交錯排列布置具有特殊尺寸的帶錐度的噴口，水流通過可調節套筒上的噴口高速噴流，進入閥體中的水流不沖擊對面管壁，水中產生的氣泡只在水流中撞擊，使汽蝕現象遠離閥體金屬表面，防止了汽蝕對閥體的損壞。該控制閥使用美國Bailey公司產品，允許汽蝕系數為0.115，當汽蝕系數R�115時，不產生汽蝕，其汽蝕特性優于其他類型控制閥。
二、三期工程從密云水庫庫內取水，由于水庫水位變幅大，高低水位差約30m，故在水庫出口處設置了壓力式的流量控制閥。庫水通過控制閥可根據需要調節取水量，并可消除水庫富裕水頭，以保障輸水管道安全。當水庫水位在15715m至12610m范圍變化時，控制閥汽蝕系數在012015，故選用了汽蝕系數低的套筒式多噴口流量控制閥2臺，直徑116m。由于采用了調流、消能及泄壓等新技術和新設備，事故發生時管道壓力可降低3040m。經計算，將32km直徑216m的球墨鑄鐵管壁厚由25mm減到23mm，節約了工程投資。混合混凝的效果主要取決于混合的效果。混合的作用在于使混凝劑尚未發生水解吸附和架橋作用之前就迅速均勻地擴散到水體中去，同水中最大數量的膠體顆粒相接觸，以創造良好的水解和聚合條件。二、三期工程使用堿式鋁為混凝劑。為使混凝劑快速均勻地擴散到整個水體，設計采用了國際新型快速軸流式機械攪拌器。該攪拌器有3片特殊設計的葉片，葉片的尺寸是針對其性能、強度和重量進行了優化設計的，葉片前緣阻力小，以小角度安裝，施加非常小的能量就可產生大的軸向動力，產生較多的液體攪動。
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