某给水工程可行性研究报告

目录TOC\o"1-2"\h\z\u1.概述11.1工程背景及工程建设的必要性11.2编制依据及主要设计标准和标准31.3编制范围42.园区概况52.1园区性质、规模及行政区划52.2自然条件52.3园区供水现状及存在问题112.4工业园区总体规划及供水规划概况123.需水量预测及供需水量平衡133.1需水量预测133.2供需规划174.工程设计标准194.1水量目标194.2水质目标194.3水压目标195.水源论证205.1取水水源可供水量及水位论证205.2取水水源等级论证206.工程方案论证236.1供水系统方案236.2厂址选择266.3取水工程286.4引水输水工程376.5净水厂工程397.推荐工程方案657.1工艺设计657.2总图布置727.3结构设计727.4建筑设计767.5电气设计807.6自控设计838.主要工程量及主要设备材料869.管理机构及人员编制及工程进度方案889.1工程组织889.2建设进度899.3劳动定员8910.投资估算及财务评价9110.1投资估算9110.2资金筹措和用款方案9510.3财务评价9711.工程社会、经济、环境效益评价12511.1社会效益12511.2经济效益12611.3环境效益12611.4小结12712.水源防护、环境保护、节能、消防及劳动保护12812.1水源防护12812.2环境保护12912.3节能措施13012.4消防13012.5平安生产和劳动保护13113.工程招投标要求及内容13213.1招标根本情况13213.2招标初步方案13314.结论及存在问题13414.1结论13414.2存在问题及建议135附录1361.概述1.1工程背景及工程建设的必要性工程背景某市于2001年启动建设江北化工产业开发带，属国家级大型工业园区。是以高新技术为先导，以石油化工及其产品的深加工、根本有机化工原料、精细化工、高分子材料、生物医药及新型化工材料为主的化学工业园区，将来形成一个大型的综合性化学工业和石化产业基地。其规划范围由……围合的区域组成，总面积约101.5km2。规划地区地形平坦，可供使用土地面积较大，但地势较低。建设工程的必要性为切实推动某的建设，确保化工园区内生产和生活正常进行，尽快使化工园区形成规模，创造良好的投资环境，并为化学工业园区的健康开展提供良好的根底设施条件，香港贝斯国际投资和某公用事业有限责任公司共同投资组建某水业，建设化工园区供水工程，为园区招商入驻企业提供生产、生活用水，以满足园区开展的需要。目前化工园区的入驻企业已陆续建设，故作为根底设施重要组成局部的水厂建设已成为当务之急，该工程的实施不但十分必要，而且十分迫切。编制过程2004年3月，某水业经过设计招标，某市政设计研究院有限责任公司〔以下简称：我院〕成为中标单位。受该公司正式委托，我院组织工程组技术人员屡次踏勘现场，向长江水利委员会长江下游水文水资源勘测局、江苏省环境科学研究院、江苏省水文水资源勘测局等有关部门了解情况和收集工程有关资料，并与业主方屡次对工程的有关技术问题进行讨论，在各方的共同努力下完本钱次可研报告的编制工作。在此对以上各部门工作的大力支持表示感谢。主要内容1.本工程包括取水头部、引水输水管线和净水厂三局部；2.采用长江水作为取水水源，取水头部位于长江水源保护区。一次建成60万m3/d取水能力。3.选用DN1800引水输水管线两根，单根管线长1700m；4.净水厂总规模60万m3/d，分三期建设，建设规模分别为10万m3/d、20万m3/d、30万m3/d；5.净水厂工艺流程为生活给水处理工艺除去消毒工艺环节，其主体工艺为：折板絮凝池→平流沉淀池→V型滤池；6.一期工程总投资为16953万元，通过财务评价与工程效益分析，论证了本次工程对国民经济效益所做出的奉献。并且综合财务评价和国民经济效益两项分析，在企业财务方面，一期工程制水本钱为0.58元/m3〔还完贷款后年份〕，按测算售水价格1.14元/m3，那么企业在财务上可获利21668.39万元。1.2编制依据及主要设计标准和标准编制依据1.《某区供水工程工程建议书》某水业2004年3月2.《某供水工程水资源论证报告》江苏省水文水资源勘测局2004年4月3.《关于某区供水工程工程立项的批复》……4.《某水厂取水口工程河势可行性研究报告》长江水利委员会长江下游水文水资源勘测局2003年11月5.《某10万吨/天区域供水工程工程环境影响报告书》江苏省环境科学研究院2004年4月6.设计委托书采用的主要设计标准和标准1.企业提供的相关资料2.《室外给水设计标准》GBJ13－86〔97版〕3.《城市给水工程规划标准》GB50282－984.《地表水环境质量标准》GB3838－20025.《城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准》20016.《生活饮用水水质卫生标准》〔GB5739－85〕7.《生活饮用水水源水质标准》CJ3020－938.《城市供水行业2000年技术开展进步规划》〔水质目标〕9.《建筑设计防火标准》〔修订本〕GBJ16－8710.《供配电系统设计标准》GB50052－9511.《10KV及以下变电所设计标准》GB50053－9412.《低压配电设计标准》GB50054－9513.《通用用电设备配电设计标准》GB50055－9314.《建筑物防雷设计标准》GB50057－94〔2000年版〕15.《35～110KV变电所设计标准》GB50059－9216.《3～110KV高压配电装置设计标准》GB50060－9217.《电力装置的继电保护和自动装置设计标准》GB50062－9218.《电力装置的电气测量仪表装置设计标准》GBJ63－9019.《电力工程电缆设计标准》GB50217－9420.《给水排水工程管道结构设计标准》GB50332－200221.《给水排水工程构筑物结构设计标准》GB50069－200222.《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计标准》GB50069-200223.《建筑结构荷载标准》GB50009－200124.《混凝土结构设计标准》GB50010－200225.《建筑抗震设计标准》GB50011－200126.《建筑地基根底设计标准》GB50007－200227.《建筑地基处理技术标准》JGJ79－2002J220－200228.《混凝土水池软土地基处理设计标准》CECS86：9629.《地下工程防水技术标准》GB50108－200130.《构筑物抗震设计标准》GB50191－9331.《市政公用工程设计文件编制深度规定》中华人民共和国建设部2004年3月1.3编制范围按照中标通知书中所规定的范围，编制范围包括取水工程、引水输水管、净水厂三个局部。2.园区概况2.1园区性质、规模及行政区划某是某市于2001年启动建设的江北化工产业开发带，初步规划为“一带两片”，总面积约101.5km2。2.2自然条件建设工程所在区域地理位置某市于2001年启动建设的江北化工产业开发带正是处于该基地，它的形成为进一步引进类似产业提供基地，促使该区经济开展上一个新台阶。地形地貌规划区地形较平坦，仅在某镇的西北部有少量丘陵局部，高程在12～30m〔吴淞高程，以下同〕左右，起伏平缓，绿化植被情况较好。建设用地略有起伏，根本高程在12～20m米，某工程建设区经过填土抬高，地面高程亦到达10.5米区域地质构造1.区域地质构造2.地震地质评价气候、气象某地区属于亚热带湿润气候区，春夏秋冬四季清楚，冬寒夏热湿差显著。该开发区由于受江风影响气温略比某市区偏低，秋季这一地区的温差最大。雨季多集中于6～9月份，其中6～8月平均降水量443.2mm，占全年总降水量的45%，雨水多的1954年夏季降水量达844.1mm，1931年7月一个月降水量达618.8mm。1.风季风风向，春夏多EES，秋冬多NEN、NE常风向NE，出现频率10%最大风速25m/s〔1974年6月17日〕2.气温日平均气温15.4最高平均气温32.5最低平均气温－1.5极端最高气温43℃〔1924年7月13日极端最低气温－14℃〔1955年1月6日3.雨年最大降雨量1621.3mm〔1915年〕年最小降雨量567.6mm年平均降雨量1001.8mm年平均降雨天数120天日降雨量大于和等于中雨的天数，年平均为29.4天。4.雾雾日以秋冬为多，雾时较短，能见度多在三级以上，对船舶航行无大的影响。年最多雾日69天〔1915年〕年最少雾日12天〔1969年〕年平均雾日31.9天水文特征根据江苏省水利厅长江某站1912～1996年的水文观测资料，长江最低水位为1956年的吴淞标高1.54m，最高水位为1954年的吴淞标高10.22m。该厂内现地面黄海标高3.9～5.3m，相当于吴淞标高5.8～7.21.长江水位特征值〔以吴淞为零点〕：历史最高水位10.22m〔1954年8月17日〕历史最低水位1.54m〔1956年1月9日〕历史最大水位差7.70m〔1954年〕流速、流向：以径流为主的单向流洪水期最大流速：3.39m/s平均流速：1.1～1.4m/s枯水期流速：1.0m/s长江某段的流量及泥沙情况见表2.1、表2.2长江大通水文站流量、泥沙特征统计表表2.1项目特征值发生日期统计年份流量〔m3/s〕历年最大926001950～2002历年最小46201950～2002多年平均287001950～2002含沙量〔kg/m3〕历年最大3.241951～2002历年最小0.0161951～2002多年平均0.4791951～2002大通水文站长江水流量及输沙量年内分配统计表表2.2月份流量多年平均输沙率多年平均含沙量〔kg/m3〕多年平均〔m3/s〕年内分配〔%〕多年平均〔kg/s〕年内分配〔%〕1110003.2511300.710.0982117003.1611700.670.0943160004.7224401.540.1424244006.9163403.870.23853390010.02120007.560.32964030011.541700010.370.41075050014.953720023.500.76084430013.113040018.540.72394030011.552720017.130.68810334009.891690010.300.50611233006.6867304.250.29312143004.2325401.550.1735～10月4050071.062350087.410.588年平均28700135000.479备注：流量根据1950～2002年资料统计输沙率、含沙量根据1951、1953～2002年资料统计；2.滁河常年水位6.5～7.0洪水位8.0～9.5米3.河道水文2.3园区供水现状及存在问题园区供水现状存在问题随着化工园区的全面建设和招商企业的不断进驻，园区的生活给水及工业用水还是空白，故为园区提供保质保量的生活和工业用水已成为当务之急。2.4工业园区总体规划及供水规划概况根据《某区总体规划》，片区规划总需水量约30万m3/d；片规划需水量为33万m3/d，水源为水源〔长江〕。3.需水量预测及供需水量平衡3.1需水量预测预测方法目前，对于用水量确实定常用以下几种方法：1.据园区内不同性质用地用水量指标确定；2.根据园区内单位人口综合用水量指标来确定；3.根据园区内单位建设用地综合用水量指标确定。鉴于本次某内，工业用水比例较大，所以利用方法2和方法3来预测水量，对用水量的估算偏差较大；而方法1中根据较为准确的各类工业用地指标，在结合相应行业用水指标，即可相应估算出需水量。本工程拟采用方法1进行需水量预测，再用方法3进行校核。预测分析与结论现有某石化水厂设计能力为日供水43.2万吨，1986年4月建设投产，占地11公顷，1997年通过扩容改造，日供水能力到达66万吨；现有某街道水厂供水能力2万m3/d。某片在起步阶段可由某水厂供水〔取水能力2.7m3/h，目前实际用水1.8m3/h，即43.2万m表3.1为现状用地状况，其中工业用地主要为某等石化工业。目前拥有以40万吨/年乙烯装置和85万吨/年芳烃联合装置为核心的26套生产装置，每年可以加工原油550万吨等。而规划化工工业园两片区中一期、二期用地主要以生产乙烯、芳烃和原油为主。由于两者产业结构非常相似，所以现状用水量指标对化工园区的用水预测具有很好的参考意义。某片区现状用地性质分类表表3.1用地性质面积〔ha〕占建设用地比例居住用地62.36.5%公共设施用地35.73.7%市政用地131.513.6%仓储用地116.612.1%工业用地560.158.1%道路交通用地58.26.0%建设用地小计964.4100.0%农田、水面50.3总用地1014.7结合上表中用地现状，可以推断出目前工业园区中工业用地用水量指标到达7.5万m3/(km2·d)，而此指标对于石化行业用水量来说偏高。目前我国石化行业正在向节水节能的方向开展。我国石化行业2000年、2010年节水规划目标表3.2指标冷却水循环利用率工艺水回用率蒸汽冷凝水回用率重复利用率万元产值水量m3/万元生活用水量m3/人·d200097%48%50%92%1200.20201098%52%54%95%800.25石化行业2000年、2010年单位产品取水量单位：m3/t表3.3指标原油加工乙烯橡胶塑料化纤合成氨润滑油20002.012.0406.520015.05.520101.07.0303.010012.04.5通过上面数据可以发现到2010年石化行业用水量将较2000年节水30%以上，故目前某化工工业园中工业用地指标可以取5.0万m3/(km2·d)，根据工业园中规划用地性质可以推测出总用水量为126万m3/d〔包括某某工业用地〕。如表3.4、表3.5：某片规划用地用水量一览表表3.4用地性质面积ha用水量指标万m3/(km2·d)用水量万m3/d备注工业用地1565.15.0078.26包括某、某工业园520公顷仓储用地193.30.400.77公共设施用地101.11.001.01对外交通用地162.30.400.65道路交通用地246.40.300.74公用工程用地257.81.002.58绿化用地1700.200.34总用地269684.35某片规划用地用水量一览表表3.5用地性质面积〔ha〕用水量指标万m3/(km2·d)用水量万m3/d备注工业用地7305.0036.50仓储用地1300.400.52公共设施用地821.000.82对外交通用地3970.401.59道路交通用地2380.300.71公用工程用地1801.001.80绿化用地1400.200.28总用地189742.22上表中，某片区供水总规模84.35万m3/d;某片区供水总规模42.22万m3/d;而某石化水厂目前规模为66万m3/d，所以目前本次供水总规模可以定为60万m3/d3.2供需规划由于园区内用水量主要为工业用水，所以可以依据工业用地开展来确定水厂建设的分期规划。根据某规划中所述，某区工业用地主要分为起步区〔2.6km2〕、二期开发区〔5.5km2〕、三期开发区〔5.4km2〕，共13.5km2，主要为某某的配套化工开发。某片起步区为深水港区〔4km2〕、一期开发区〔7km2〕、二期开发区〔4.5km2〕。如以下图：由上可估算出起步区、一期开发区、二期开发区需水量分别为10万m3/d、20万m3/d、30万m3/d。4.工程设计标准4.1水量目标取水头部：一次建成取水能力60万m3/d取水能力。净水厂：一期规模为10万m3/d，远期总规模为60万m3/d。4.2水质目标工业水：到达工业用水水质标准生活水：到达国标GB5739－85标准本工程根据与业主等单位的共同商定，工业水水质按生活给水标准，仅在工艺中取消消毒环节。4.3水压目标本工程供水区域末梢管网压力0.28MPa。一期供水范围为某片区。5.水源论证5.1取水水源可供水量及水位论证取水水源可供水量论证依据《某供水工程水资源论证报告》〔以下简称“水资源报告”〕结论：水源地在保证率为99％时的最小流量为4900m3/s，而某供水工程取水最大流量为10.2m取水水源可供水位论证依据“水资源报告”论证：“在P＝99％时某潮位站历年最低潮位为1.43m，考虑到本工程位于某站下游〔距某站约15km〕，根据长江宁、镇段水面比降，建设工程地P＝99％时年最低潮位根据某站和镇江站之间的水位差进行插补，为1.35m。5.2取水水源等级论证依据“水资源报告”所述，通过江苏省水环境监测中心在2004年4月上旬对该建设工程取水口附近进行水质监测数据〔见表5.1〕及2003年上游某水厂的监测数据〔见表5.2〕，下游长江某栖霞左岸的监测数据〔见表5.3〕，建设工程取水口所在江段的各项水质指标都到达了《地面水环境质量标准》〔GB3838－2002〕Ⅱ类水标准和《生活饮用水水源水水质标准》要求，源水水质状况良好。建设工程取水口附近进行水质监测数据表表5.1监测工程水温(℃)pH电导率(us/cm)DO(mg/L)NH3-N(mg/L)Imn(mg/L)BOD5(mg/L)氰化物(mg/L)挥发酚(mg/L)监测数值14.37.93178.60.253.6<2.4<DL<DL标准值6～9≥6≤0.5≤4≤3≤0.05≤0.002某水源2003年水质情况表表5.2月份浊度(mg/L)温度(℃)CODmn(mg/L)NO2-N(mg/L)NO3-N(mg/L)CI－(mg/L)总硬度(mg/L)挥发酚(mg/L)pH18472.90.0243.099.3111<DL7.425692.90.0222.219.2119<DL7.43107113.12.639.4102<DL7.44106173.11.9810.0104<DL7.55112213.32.189.0103<DL7.661252531.9210.2104<DL7.77291263.52.369.1115<DL7.88191283.41.748.8106<DL7.99310263.11.8610.6122<DL7.910223212.91.489.9122<DL7.911130172.81.4211.1126<DL7.81274112.71.5413.0142<DL7.8标准值≤4<0.0026～9长江某段栖霞左断面2003年水质情况表5.3监测日期水温pH电导率(us/cm)DO(mg/L)NH3-N(mg/L)Imn(mg/L)BOD5(mg/L)氰化物(mg/L)0.87.9424192.40.9<DL14.87.532738.72.81.2<DL32.08.073016.52.31.5<DL15.67.952627.52.61.3<DL标准值6～9≥6≤4≤3≤0.05监测日期挥发酚(mg/L)六价镉(mg/L)总磷(mg/L)镉(mg/L)铅(mg/L)铜(mg/L)锌(mg/L)氟化物(mg/L)<DL――0.202<DL<DL0.0090.0160.202<DL<DL0.162――――――――――<DL――0.073――――――――――<DL<DL――――――――――――标准值<0.002≤0.05≤0.1≤0.005≤0.01≤1≤1≤16.工程方案论证6.1供水系统方案本供水工程的效劳范围为两个相互独立的片区——某片和某片；用水户主要为石油化学工业用水，同时供应该区域的生活、消防和市政等用水，其对水质的要求各不相同。因此，化学工业园供水工程的供水系统方案主要针对水质和水压的不同要求，选择合理的、既经济又具有可操作性的供水系统方案。1.供水水质区域内的生活用水、消防和市政用水以及局部水质要求不高的工业用水，其水质按生活饮用水水质标准就能满足要求。但也有一些工业用水采用生活饮用水水质标准时不能满足生产工艺要求〔如锅炉用水需软化，某些生产工艺和产品质量等的用水需除盐〕，需要对水作进一步处理〔如软化、除盐以及水质稳定等〕。水厂供水要满足所有用水户的水质要求，那么需采用分质供水。采用分质供水那么水厂内净水工艺复杂、管理不便，同时需几套输水管网，在城市干道中很难实施。因此，一期工程采用统一供水水质，即按生活饮用水水质标准〔除细菌指标外〕统一供水，局部工业用水水质不能满足要求时，应根据各自的用水水质要求再自行处理。这样供水管网系统较单一，管道的通道易于解决。同时水厂内的净化设施简化，便于管理，即经济合理、又易于实施。因而，本工程一期建议用统一水质供水系统，其出厂水水质满足现行《生活饮用水卫生标准》要求〔除细菌指标外〕。考虑到将来沉淀池出水能到达工业用水标准时，采用沉淀池出水直接供水，因此在沉淀池预留超越管，以便远期实现分质供水。2.供水水压本工程供水区域为某片和某片，两片之间约有5km长的九里埂生态农业带，水厂座落于某片的西南角，距离某片供水距离最长约4km；而某片最远端约12km，相差约8km，同时某片地形标高在6～12m而某片为圩区地面标高根本在5～7m。据初步估算，某片的水压要高于某片12m以上。m3/d规模计，每年多耗约465万度〔3.供水水源化工园区可供选择的水源有两种：地下水和长江水。〔1〕地下水水源根据《某供水工程水资源论证报告》所述：“建设工程附近地下水属长江漫滩孔隙水，地下水位埋深一般为1～3m。单井最大涌水量可达3000m3/d，水温18长江漫滩水化学类型较简单，主要是HCO3～Ca·Mg；矿化度在0.4～0.75g/L之间，为淡水；pH值在6.9～8.3之间，铁离子含量在0.5～30.0mg/L之间，均大于国家饮用水水质标准〔0.3mg/L〕；砷含量0.05～0.20mg/L，局部地段超标〔标准为小于0.05mg/L〕，主要超标地段是浦口兰花、江心洲等地。总硬度在291～828mg/L之间，在291～450mg/L的硬水只占三分之一，大于450mg/L的极硬水占总数的三分之二左右。因此，地下水不能作为本工程的取水水源。〔2〕长江水水源化工园区位于长江北岸。长江是我国第一大河，水量丰富。根据我院的了解，化工园区附近可供选择的水源有大厂区水厂水源、某水厂水源和黄天荡水源三个水源。a.大厂区水厂水源：见图6.1中位置A，在江心八卦洲，目前取水能力为45万m3/d。原水水质好，但目前实际用水已经到达饱和。b.某水厂水源：见图6.1中位置B，目前取水能力为66万m3/d，目前用水量已经到达43.2万m3/d，原水水质一般。本供水工程考虑到将到达总规模为60万m3/d，利用此取水头部，不利于水厂远期的扩建。c.黄天荡水源：见图6.1中位置C，即黄天荡水源保护区，根据江苏省水环境监测中心2004年4月的水质检测结论：各水质指标符合《地面水环境质量标准》〔GB3838－2002〕Ⅱ类水标准，此处水质较好，微冲不淤，是比拟理想的取水点。此处下游约1.2km远外为规划液体码头泊位。根据有关标准，二类保护区应设立在取水口上、下游各1000m，而此处属于取水头部的三类保护区，该区域内的工业废水和生活污水达标即可排放，故影响并不是很大。经过以上的全面分析和比拟，确定采用长江水作为取水水源，取水头部位于长江黄天荡水源保护区。为了对长江黄天荡水源保护区水源作进一步的评价，2004年4月江苏省水文水资源勘测局对提出了某供水工程水资源论证报告。报告指出：a.建设工程以长江为水源，长江水量充分，稀释、自净能力强，取水处水质达Ⅱ类水体水质标准，符合《生活饮用水水源水质标准》〔CJ3020－93〕、《地表水环境质量标准》〔GB3838－2002〕和《城市给水工程规划标准》〔GB50282－98〕中关于城市生活饮用水水厂取水水源的标准。取水流量占长江径流量99％保证率流量的0.21％。因此，长江是水厂的理想水源，取水水源地的水质、水量都能满足拟建工程的取水要求。b.根据长委会长江下游水文资源勘测局对长江新济洲段的河床演变分析的结论，拟建工程区岸线自有效的护岸工程实施以来，该段的深泓摆动减缓，深槽根本稳定。因此，拟建取水口的位置符合水源厂的取水要求。c.建议取水口头部高程设置－10.00m左右为宜。综上所述，某水厂供水系统方案投标采用“统一水质、分压供水”的供水系统方案，供水水源为长江黄天荡水源保护区。6.2厂址选择根据《某总体规划》中所述，其净水厂位置如图6.1中D点位置，距C点北侧约1.7km处，离取水头部距离较近。并且此处为某片的西边，有利于某的起步区和一期的开展，还能兼顾某区的供水，与某水厂供水形成对峙。通过对规划仔细分析，并勘察现场，在规划水厂西南部，与规划铁路之间的不规那么地块约21公顷〔见图6.1〕假设在此处建设工业水厂，可以合理有效利用占地，空出规划水厂东侧大面积规那么土地作为其它工业用地。此外，将取水泵房与净水厂合建，可以省去取水泵房的便电所，节约引水管线长度，降低造价，便于统一管理，具体技术经济比拟见下一节。图6.1取水头与净水厂位置图6.3取水工程取水口河势分析本工程拟建取水口位于长江八卦洲汊道汇流段的左岸，初步设想布置在距上游左汊出口下约550米，距下游拐头凸咀约3800m。八卦洲汊道在历史上极不稳定，主支汊自然易位。上世纪40年代前左汊为主汊，其后左汊衰退，右汊开展。在1959年以来的近期演变中，80年代前以自然演变为主，其变化特征是洲头崩退、深槽岸线冲退、边滩岸线淤积，滩、槽移位，左汊不断衰退，右汊开展，平面变形较大。80年代后，八卦洲汊道的人工抛石护岸工程陆续竣工，逐步稳定了八卦洲汊道的河势。目前，分流区对左汊入流有利。实测说明：左汊分流比减小已趋缓，这对延缓八卦洲左汊的衰退，稳定八卦洲汊道河势是有利的，八卦洲汊道河势的稳定，为下游龙潭水道提供了一个稳定的入流条件。龙潭水道1970年前处于自然演变期，河道大幅度左淤右冲，变化剧烈。1970～1985年期间的抛石护岸未取得显著效果。1985年开始的对西坝、石埠桥及三江口全面整治工程，至1992年完工后，根本控制了龙潭水道的河势。分析说明，目前龙潭水道的河势已趋于根本稳定。西坝～拐头一带是八卦洲的汇流段，也是龙潭水道的上弯道，位于水流的凹岸，主流贴岸。1972年开始抛石护岸工程，以后陆续加固和延长，1998年长江大水后，又进行了加固。总体来看，八卦洲汊道汇流区西坝～拐头一带是八卦洲汊道段和龙潭水道的连接段，该段河势的稳定主要依赖于上游八卦洲汊道的稳定及自身护岸工程的作用，同时，该段河势的稳定又直接影响到龙潭水道的下弯的稳定。通过分析认为，自有效的护岸工程实施以来，该段的深泓摆动减缓，深槽根本稳定，拟建工程区岸线变化不大，断面形态稳定少变，拟建取水口段上下游河势趋于稳定，为某工业水厂建设和岸线开发提供了河势稳定的条件。从局局部析来看，西坝段〔NJA12－NJA15断面〕岸线在上世纪70年代中期初步得到控制。70～80年代，随着上游八卦洲汊道和下游龙潭水道的河势趋于稳定，上段〔NJA12～NJA13－1断面〕0m岸线淤积幅度减小；中段〔NH01～NH08断面〕0m岸线微冲微淤，趋于稳定；分析说明在护岸工程正常发挥作用下，河床通过自动调整，本段近岸－10m、－12m、－15m线横身摆动减小。贯穿近岸的－根据本文分析拟建水厂取水口工程段近岸河床条件，取水口NJA12－A断面附近在已做抛石工程范围的上游，也在西坝段微弯顶冲区的上游。1975年前，该断面以淤积为主，1959～1970年近岸0m、－10m线分别右淤472、265m。以后呈微冲微淤，近岸深槽也根本稳定下来，断面形态处于相对稳定之中，根本具备工程建设的条件。目前大堤离0m水边约在1.1km。近岸的0m～－35m线相对较为平顺，其中－10m、－20m、－30m线距0m岸线距离适中，2003年11月测图分别为36、68、108m。因此，可考虑取水口工程头部可以布置在－10m等高线左右。化学工业园工业水厂工程位于长江下游的某河段八卦洲汇流段左岸，取水口头部拟布置在NJA12－A断面附近，见图6.2，水边距主防洪大堤相对较远，约在1.1km，存在大片3.8～5.2m高程的滩地，和高约0.5～1.0m的子堤。目前，本段左岸〔NJA12－A断面〕主防洪大堤堤顶高在8.2～9.0m〔黄海基面〕，堤宽在3.0～4.0m，堤坡比在1：2.5～1：4.1；右岸筑有防洪堤和防洪墙，顶高在8.8～9.8m，两岸主江堤宽度在2330m。从拟建的位置来看，NJA12－A断面附近属分汊河段汇流段河弯顶冲位置的上游，深槽贴岸，岸线多年来根本稳定。一般而言，水厂取水口工程的水工下建筑物规模和占用的滩地面积有限，水厂取水口的建设对本段河势的稳定不致于产生明显不利影响。从拟建工程段近岸水域情况来看，见附图，拟布置取水口头部的NJA12－A断面附近距下游过江电缆线约在880m，近岸的0m～－35m线相对较为平顺，其中－10m、－20m、－根据以上条件，在本工程拟建水源地附近，从河势角度分析中断(NH01～NH08断面)0米岸线微冲微淤，作为水源地最为理想，但此段已规划作为化工园区固体货物港区。本工水源地选择上段〔NJA12～NJA13－1〕，该段淤积幅度逐年减少，断面形态处于相对稳定之中。根本具备工程建设的条件。近一步深化设计中应充分考虑岸坡稳定，尽量减少取水工程对岸坡的影响。在建设中应结合某河段规划进行必要的工程守护。在今后的运行过程中应做好护岸的监测与维护。图6.2取水口近岸局部水域情况取水头部形式的选择根据长江本河段水文特征及河床演变情况，参照长江大中型水厂取水头部的常规做法，本工程拟选喇叭管取水头部的两种形式，即垂直向上式和垂直向下式进行比拟，前者取水条件较好，吸水夹带泥沙量小，可以取到较好的原水，但管道埋设较深，后者较前者埋设深度浅，但进水条件不如前者，易夹带较多泥沙，且因管道埋设较浅，易与航道要求发生矛盾。经以上分析比拟，拟采用垂直向上式喇叭管取水头部，并结合本工程的实际情况，从长远考虑，为平安起见，采取将来取水口可外延的措施。进水管方案比拟取水口工程的进水管形式，一般有自流式进水管和虹吸式进水管两种形式。自流式进水管，依重力自流进水，不需设置真空管路系统，运行平安可靠，但管道埋设深度较大。虹吸式进水管的施工质量要求高，在运行管理上亦要求保持管内严密不漏气，且需装设一套真空管路系统，当虹吸管管径较大时，启动时间长，运行不便。本工程取水规模较大，引水管单管管径到达DN1800，且引水管长度达1700m左右，故从工程的平安重要性考虑，本设计进水管采用自流进水形式。取水泵站位置比拟本报告根据水源地地形特点，对取水泵房位置提出设在长江标准防洪堤内和堤外的两个方案，分别进行技术和经济两方面比拟，详见表6.1、表6.2。取水泵房位置技术方案比拟表表6.1方案工程堤内取水泵房堤外取水泵房优点1.不受长江水位影响，防洪要求低，较堤外方案平安可靠2.置于净水厂，减少一套辅助构筑物和相应的管理人员，便于集中管理3.靠近开发区供电中心，节省一套供电线路，且供电线路短，节省电力投资，由于在堤内，不受长江汛期和潮位影响4.施工工期安排灵活，便于工程进展的加快5.构筑物不阻水、对长江行洪及航运没有影响1.引水管长度为800m，管道局部投资较堤内省2.堤外局部管道施工可采用大开挖法，施工要求较简单缺点1.引水管长度达1700m，管道局部投资较高2.需采用顶管方式穿越长江大堤，工程要求较高1.受长江水位影响，防洪要求高，平安性不如堤内泵房2.需单独建设一套辅助构筑物，增加相应的管理人员，管理分散、不便3.距离开发区供电中心较远，需单独设置一套供电线路，且供电线路较长，增加电力投资费用4.构筑物阻水、对长江行洪及航运有影响5.需要建引桥，投资量大取水泵房方案经济比拟表表6.2工程方案一：堤内泵房方案二：堤外泵房引水管投资3760万元1800万元规模60万m3/d60万m3/d取水泵房投资917万元917万元规模60万m3/d60万m3/d泵房设备投资250万元250万元规模10万m3/d10万m3/d附属设施检修道路、征地、管理用房、用电——900万元浑水管投资——1620万元规模——60万m3/d合计总投资4927万元5487万元通过对两个泵房位置比拟，堤内堤外泵房位置各有利弊，但堤外泵房管理不方便，而且供电线路增加；堤内泵房顶管工程量大，但堤内泵房平安性好，管理方便，而且施工条件较堤外好，鉴于上述原因，本报告推荐堤内取水泵房方案。水泵形式选择根据本工程取水规模和所需扬程以及净水厂分期实施的特点，选用以下二种泵型〔即卧式双吸离心泵和斜流泵〕进行技术特性比拟，其主要优缺点见表6.3。水泵特性比拟表表6.3卧式双吸离心泵斜流泵优点1.本工程泵效率较斜流泵高出约8.7%2.泵机安装精度要求相对斜流泵低3.水泵检修方便，无水下部件4.装机功率较斜流泵低15kw5.水泵价格较斜流泵廉价1.泵体平面尺寸小，充分利用了井室空间，减少泵房平面尺寸。2.水泵电机间通风采光条件好3.对进水前池水力流态要求较低缺点1.泵体平面尺寸大，增加泵房平面尺寸2.水泵层较低，需考虑通风、采光费用及上下楼梯的费用3.对进水前池水力流态要求较高，要求进水流道满足一定的长度要求，流道分隔较多1.泵效率较离心泵低，能耗高2.装机功率较离心泵高3.泵机安装精度要求高4.水下部件多，安装检修难度较大5.泵房电机间高度较高6.水泵价格相对离心泵较高投资1128万元〔一次性投资〕960万元〔一次性投资〕节电105.6万元/年通过上述技术经济的综合比拟，本工程推荐双吸离心泵方案。6.4引水输水工程1.线路选择从取水水源到净水厂引水输水管线全长约1.7km，目前尚没有建成的道路，故本工程引水输水管拟采用直线穿越大堤，沿农田一次敷设。2.管材比拟管材的选择对供水质量、工程造价和供水平安的影响很大，因此，合理的选择管材十分重要。下面就目前市场上通用的几种管材的特点性能进行比拟。〔1〕钢管属于市场广泛采用的输水管材，供水平安可靠性好，强度较高，不易爆管，且加工制作方便，可加快工程施工进度，尤其适合顶管工程，过河、过路等部位。缺点是需要做内外防腐处理。〔2〕球墨铸铁管属于近年较为常用的输水管材。承受内、外压的能力较高，且管接头采用柔性橡胶接口，施工方便。市场上成品管材较多，施工时不需另外做防腐处理。缺点是管接头及管配件需向厂家购置，不便于现场施工方案调整。管道自重较大，遇到过河、过沟处仍需换成钢管。运输较困难，管材价格高。〔3〕预应力钢筋砼管属于较为传统的压力输水管材，使用安装经验较多，不需内外防腐，且价格较廉价，接口为柔性接口，但管道重量重，运输施工困难，且易爆管。〔4〕HOBAS管〔玻璃钢夹砂管〕属于近几年来的新型管材，耐腐蚀，重量轻，内壁光滑，摩阻系数较小，在同等水量和扬程下，管径可适当减小一级。施工方便，便于抢工期。缺点是对敷设要求较高，要求回填土的密度达90％以上，故使用场合受限制。综合以上管材性能的比拟，考虑到本工程取水规模较大，且一次性施工，平安可靠性要求高，同时工期要求紧，本次管材拟采用钢管、球墨铸铁管、预应力砼管进行比选。其技术经济比拟详见表6.4四种管材的经济特性表表6.4管材工程钢管球墨铸铁管HOBAS管预应力钢筋砼管综合造价元/m9400960082006400摩阻系数i=1.32‰i=1.32‰i=0.87‰i=1.5‰注：表中综合造价均按DN1800管径计算。水力坡降均按10万m3/d规模核算，并考虑了局部阻力系数。当管径增大，综合造价也相应提高。通过以上技术经济的综合比拟，工程综合造价球墨铸铁管最高，预应力钢筋砼管最廉价，HOBAS管和钢管位居中间。由于本工程对于化工园区供水有着极其重要的意义，供水平安问题尤为重要，结合技术性能、价格、施工管理经验等多方考虑，本工程引水输水管线推荐采用钢管。3.管径选择本工程取水量总规模60万m3/d。为保证供水可靠性和不间断性，取水头部和引水管一次建成。选用两根DN1800钢管，壁厚为18mm。沉管段50m，顶管段1650m。6.5净水厂工程净水工艺流程选择1.原水水质根本特征长江水量充分，自净能力强。水质符合地面水环境标准Ⅱ类标准。根据某提供的水口源水水质资料，浊度：20～800mg/L，PH：6～9，色度：5度，水温：24℃，COD：3.3mg/L，臭和味：0级。2.出水水质要求化工园区预测的供水对象，与建设方和有关部门共同研究，确定本次工程出水水质到达国标GB5749－85有关水质标准〔除细菌学指标外〕。3.工艺流程选择原那么〔1〕根据长江的原水特征，其有机污染较低，为降低投资，本方案不考虑深度处理，仅考虑常规处理工艺流程。〔2〕净水工艺选择中，除了从卫生角度考虑外，主要对象为去除水中悬浮物〔浊度〕。〔3〕根据悬浮物的含量，采用常规的絮凝－沉淀－过滤工艺可以满足处理的要求；当悬浮物含量过高时可采用添加助凝剂和加强排泥措施解决。〔4〕为了使出水水质符合国家标准，对各处理阶段要求的控制浊度值为：沉淀水﹤7NTU，过滤水〔出厂水〕≦1NTU。〔5〕考虑到国家对环境保护要求的日益提高，水厂的排泥废水拟通过浓缩、脱水进行污泥处理。〔6〕根据水质情况及当地货源情况，混凝剂以液体碱式氯化铝为主。〔7〕考虑到化工园区供水对象目前的不确定性，与有关方面进一步沟通，确定本次工艺流程为生活给水处理工艺除去消毒工艺环节。4.净水工艺流程概述净水工艺方案的拟定应针对长江黄天荡的原水水质特点，以最低的基建投资和经常运行费用到达要求的出水水质。为此应充分考虑以下主要因素：〔1〕常规水处理工艺所谓“常规水处理”包含有两层含义：其一是指被处理原水在水温、浊度、含砂量以及污染物含量方面均在常见值范围以内；另一层含义是指所采用的处理工艺仅限于混凝、沉淀〔气浮〕、过滤和消毒。因此，常规水处理工艺系指对一般浊度的原水采用混凝、沉淀〔或气浮〕、过滤、消毒的净水过程，以去除浊度、色度、细菌和病毒为主的处理工艺。尽管常规水处理工艺有其一定的局限性，但仍是给水处理中最常用和最根本的处理方法。为了改善滤池过滤性能，可根据原水情况考虑投加助滤剂，以提高去除率，降低出水浊度，但运行周期那么相应缩短。假设出水水质不能满足水质稳定要求时，还应投加水质稳定剂，以使出水水质到达稳定要求。〔2〕强化常规水处理常规水处理工艺的主要目的是去除水中浊度、色度和致病微生物。实践说明，随着浊度的降低，原水中的有机物也可得到一定程度的去除。尽管由于原水水质的不同，对有机物的去除效果也会有一定差异，但一般均可到达20%左右。强化常规水处理工艺就是在根本维持原有常规处理构筑物不变的情况下，通过强化混凝和强化过滤等措施，在除浊的同时增加对有机物等的去除。与臭氧──活性炭以及生物预处理工艺相比，强化常规水处理工艺具有投资省、流程简单、构筑物少、占地少以及经常运行费用低等优点，更适合对原有系统的改造，但其去除有机物的效果相对较差。〔3〕低温低浊水处理工艺在气候寒冷地区，冬季地表水水温降到0～3℃，浊度降到10～20NTU左右，这种低温低浊度水很难处理，如仍用常规给水处理工艺，即使加大投药量，也难以到达饮用水水质标准。我国南方地区冬季也存在相对的低温低浊问题。a.低温季节时水质难处理的原因城市水厂水处理主要通过下述工序来实现：混凝、絮凝、沉淀和过滤。为了取得良好的净水效果，各个处理工艺都应保证应有的条件或工艺参数。低温季节时，水质条件与夏秋季节相比有较大的变化，水温低到0～3℃，浊度低到10～30NTU，碱度高，pH值低，色度高约15～20度，以致难以保证处理效果。为此，在探讨低温季节水质难以处理的原因时，首先应了解低温季节水质的某些特点。在水处理过程中，当向水中投加凝聚剂后，凝聚与絮凝作用非常缓慢，形成的絮体细小、轻松，不易下沉，使絮凝沉淀和过滤效果很差，滤后水浊度一般在7～10NTU以上，有的竟高达20NTU。经理论分析，低温低浊度水难以处理的原因是多方面的，但水温低的影响是主要的因素。试验说明，水温每升高10℃，絮凝速率要增高2倍，在冬季水温低至0～2℃时，凝聚与絮凝效果很差。在絮凝沉淀过程中，颗粒细小的悬浮物和胶体杂质却在水中长期处于分散悬浮状态，具有“胶体稳定性”此外，水温对凝聚剂的水解反响也有明显的影响，水温低对无机盐类凝聚剂〔铝、铁盐〕的水解速度极为缓慢，再加上水温低时，水的粘度大，也会增加水流剪力，不利于微粒碰撞、凝聚和絮体成长，从而减慢了沉淀速度。基于上述分析，要解决低温、低浊度水处理的技术难题，就应从改变凝聚剂的性质、促进絮体形成、提高浊度促进泥渣吸附等方面着手，提高混凝沉淀效果，才能从根本上解决问题。b.低温低浊水处理方法从上节分析可知：低温季节时3个处理过程都受影响。但其中主要矛盾是絮凝过程效果不佳。在絮凝过程中，最终未能生成较大的絮体，低浊度的因素起重要影响。问题应从两方面解决。一是加强混凝过程，促使水中微粒逐渐生成粗大的絮体以便为后续的沉淀、过滤创造良好条件。为此，应选择适宜的构筑物，投药除投加凝聚剂外，还应投加某些辅助药剂以改善絮凝效果，这类药剂称为助凝剂。常用的助凝剂有活化硅酸、聚丙烯酰胺等。使用时，各有一定的工艺要求，并且与原水水质有密切关系，必须因地制宜，通过实践确定投加率和投加点。二是利用泥渣的剩余活性，相当于增加了水中颗粒的数目，故可保证有较充分的碰撞时机，消除低浊度引起的缺乏。在这方面具体措施有两个，一个是将过滤反冲洗废水回流到混合池内与原水混合，另一个是将沉淀〔或澄清池〕泥渣回流到絮凝池内。这两种方法有一个共同点，即都是设法将水中微粒变成大颗粒或吸附于大颗粒上以便截留别离。c.选择适宜、高效的絮凝方法絮凝效果对低温低浊水处理尤为重要，以往的絮凝池，如隔板絮凝池、穿孔旋流絮凝池、折板絮凝池等，在处理低温低浊水中不够理想。我国近年来应用紊流理论开展起来的新池型－－网格絮凝池，已在很多工程中得到应用，尤其在低温低浊水处理中，它能形成良好絮凝条件，可降低凝聚剂用量，缩短絮凝时间，较好地克服和缓和低温低浊对水处理效果的影响，受到人们的关注。〔4〕浮沉法气浮净水技术在我国已推广使用近20年。这种方法处理低温低浊水虽然效果良好，但当原水浊度达100NTU以上时，效果甚差，不能适应全年水质变化。采用浮沉池可以解决这一难题。浮沉池并不是气浮与沉淀两种工艺的前后串联，而是在斜板〔管〕沉淀池的根底上，安装了气浮设备，成为兼有气浮池和沉淀池两种作用的池型。根据冬、夏季不同原水水质的混凝和絮体别离特性，灵活运用与当时水质相适应的可变的处理工艺。即当低温低浊或藻类大量繁殖季节，絮体颗粒不容易下沉，浮沉池以气浮方式运行；当夏季原水水温和浊度升高时，那么改为沉淀方式运行。充分发挥了气浮与沉淀两种工艺的优势，提高了固液别离的速度和质量。〔5〕生物预处理生物预处理是微污染原水的可行处理方案之一。以微污染原水与废水相比，尽管污染物的种类和浓度有所不同，但水的生物可处理性是相接近的，所以废水生物处理中的生物膜法，如生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物流化床等，均可用来处理微污染原水，但因原水中的基质浓度比废水中为低，两者的设计和运行参数应有差异。常规水处理工艺虽在保证饮用水水质方面起着重要作用，但并不能去除水源水中的天然有机物和微量有机污染物。而生物预处理可以去除常规处理时不易去除的污染物，如氨氮、合成有机物和溶解性可生物降解有机物等。不过，常规处理工艺不管有无生物预处理，并不能改变水源水的致突变性，处理前后水的致突变性没有明显的差异。近年来，在常规处理之前设置生物预处理池的工艺，已在个别水厂中采用。生物预处理去除微污染技术，在国内有代表性的处理构筑物有生物接触氧化池和淹没式颗粒填料生物接触氧化池〔简称生物陶粒滤池〕两类。〔6〕深度处理深度处理，也称后处理，主要有臭氧、活性炭、膜处理等。水源受到污染的水厂，其处理方法世界各国较多采用氧化和吸附工艺，主要是应用臭氧和活性炭，以弥补常规处理的缺乏，使多种多样的污染物，尤其是有机污染物得以去除。应用活性炭吸附，方法是在滤池内同时放入石英砂和颗粒活性炭，组成双层滤料滤池；也有滤池之后设置活性炭吸附池，通常采用后一种方式。而通过膜处理的水可以较完全地去除微污染物，包括有机污染物和消毒副产物，改善了色度、浊度、臭味和微生物等多项指标。推荐工艺流程根据以上比拟，本工程净水厂的工艺流程如图6.3：主要净水构筑物选择图6.3净水厂的工艺流程处理工艺比拟1.混合混合是整个絮凝过程的重要环节，目的在于使投入水中的混凝剂能迅速而均匀的扩散于水体，使水中的胶体脱稳，提高凝聚效果。目前在大中型水厂中主要以管式混合、机械混合为主。管式静态混合器因其安装容易、不需维修，在国内水厂中被广泛使用。其主要缺点是混合效果随管道内流量的变化而变化，随水流速度的减小而降低；由于要保持管内一定的水流速度，因此水头损失较大，一级静态混合器水头损失一般为0.8m左右，三级静态混合器水头损失高达1.5m左右。机械混合是利用机械搅拌器的快速旋转，使混凝剂迅速、有效均匀地扩散于整个水池之中，混合效果良好。其最大的优点是混合效果不受水量变化的影响，在进水流量变化过程中都能获得良好的混合效果。混合工艺的选择应遵循快速、充分的原那么，G值适当增大，可使混合形成的絮体有较大密度，反之那么絮体密度降低，对沉淀池排泥及过滤均不利。根据我院对以长江为水源水厂的设计经验，本工程建议用“一级静态混合器”混合方式。2.絮凝絮凝在常规强化水处理工艺上占有很重要的地位，絮凝效果的好坏对最终出水水质影响很大。实现絮凝阶段的高速、高效成为水处理界研究的热点。水中的胶体颗粒脱稳后，在絮凝设施中形成粗大密实且沉降性能良好的絮体颗粒。为使微絮体良好成长，絮凝设施要有良好的水力条件，操作运行合理直接影响到最终的出水水质。随着水处理工作者对混凝机理以及絮凝动力学研究的深入，按照新的混凝理论出现的絮凝设施主要是能够提供有利于矾花成长的水力条件，增大絮凝体的碰撞机率，提高絮凝效率。常用絮凝池主要有三大类，第一类为依靠水流紊动促使微絮凝体相互碰撞聚集成絮凝体，如各种类型的隔板反响、折板反响、机械搅拌反响、漩流反响和涡流反响器。第二类为依靠悬浮层接触絮凝，即主要依靠上向水流使成熟絮凝体处于悬浮状态，而微絮凝体通过悬浮层时产生接触碰撞絮凝。如各种类型悬浮澄清池。第三类为利用多孔固体介质接触絮凝，如各种接触滤池。隔板絮凝池应用较多，目前仍常应用的一种水力搅拌絮凝池，隔板絮凝池在流量变化不大情况下，絮凝效果有保证。隔板絮凝池优点是构造简单，管理方便。缺点是流量变化大时，絮凝效果不稳定，其直线型的构造，水流条件不理想，能量消耗中的无效局部比拟大，故需较长絮凝时间，池子容积较大。絮凝动力的致因研究，从湍流微尺度对混凝的动力影响角度，提出惯性效应是絮凝的动力学致因。湍流剪切力是絮凝反响中决定性的动力学因素。矾花颗粒在水中的混凝是由小涡旋运动造成的。为了提高混凝反响的效率，从动力学观点来看就是增加紊流中小涡旋的比例。按照这一理论，通过改变隔板絮凝池直线段的构型，使水流产生有利于絮体成长的紊动效果，到达提高絮凝效率的目的。国内近年来的大量研究取得生产经验的高效率絮凝池形成已证明是可行的。隔板絮凝池有3种形成：a.将呈直线的隔板改为呈折线的隔板，即折板絮凝池。b.在隔板间沿水流方向增加产生紊动的装置，如波纹板絮凝池。c.在隔板间的垂直水流方向上增加产生紊动的装置，如网格絮凝池。折板絮凝池可以为同曲折板或异曲折板。水流在同曲折板之间曲折流动或在异曲折板之间缩、放流动，形成众多的小涡旋，提高了颗粒碰撞絮凝效果。在折板的每一个转角处，两折板之间的空间可以视为多格单元反响器串连，接近推流型反响器。与隔板絮凝池相比，水流条件改善。在总的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，所需絮凝时间缩短，池子体积减小。特别适用于大中型水厂。波纹板絮凝池由波长和波高之比约为5：1的波形板按波峰、波谷对应组成。相对的波峰板距较小构成缩颈，相对的波谷板距较大，构成一个异形腔体。当水流流过时在缩颈处流速大，形成较大的G值，使需要的能耗从波纹板间损失获得。由于反响过程主要靠相互串联工作的腔体产生的同等能级的涡流完成，不仅容积利用率高，而且能量在每一水体微单元上的分配是均匀的，从而极大地提高了反响的速率。为了适应絮体增长的要求，把反响器按G值由大到小分为三级。由于施加能量的变化，使反响容积的效果得以充分发挥，试验和生产实践说明波形板反响器具有反响时间短，反响效率高。对流量的变化有较强的适应性，在流量变化±35%左右时，仍能保持良好的反响效果，从而克服了水力反响器对水量变化敏感的弱点，获得优良的反响性能。由于效率高，停留时间短，使反响容积减小为一般水力反响器的1/2～1/4，从而减小占地面积，同时造价也较一般反响池要低，在我院设计的多座水厂中已得到成功的应用。网格絮凝池设计成多格竖流式。每格安装假设干层网格。各格之间的隔墙上、下，交错开孔。每格的网格数至出水端逐渐减少，一般分3段控制。前端为密网，中段为疏网，末端不安装网格。当水流通过网格时，形成涡旋，造成颗粒碰撞。水流通过格间孔洞流速及过网流速逐渐减少。网格絮凝池所造成的水流紊动接近于局部各向同性紊流，各向同性紊流理论应用于网格絮凝池更为适宜。网格具有结构简单，节省材料、水头损失小〔0.1～0.5m〕及絮凝效果较好等优点，适用于中小型水厂。目前，长江沿岸中下游城市水厂采用折板絮凝池较多，特别是近几年来兴建的大中型水厂。综上所述，本工程建议采用混凝效果较好的水平折扳絮凝池。3.沉淀〔澄清〕和气浮沉淀或气浮的目的是去除水中悬浮物，以使出水到达待滤水的水质要求。〔1〕平流沉淀池目前沉淀池国内应用较多的主要有斜管沉淀池和平流沉淀池。沉淀池的池型选择与原水水质和处理规模密切相关。平流沉淀池是全国大中型水厂最推荐的池型，构造简单，处理效果好，矾耗低，对水量和水质变化的适应性好，运行管理方便。对大型工程而言，平流沉淀池的综合造价较斜管池低，其缺点是其占地面积较大，但通过与清水池叠合布置，水厂总占地面积甚至比斜管沉淀池方案略省。〔2〕斜管沉淀池斜管沉淀池的斜管局部容易形成藻类繁殖，带来管理困难和影响水质；斜管沉淀池由于使用塑料管，存在老化问题，使用8～10年后须更换，此外，因斜管沉淀池停留时间短，要求配套的絮凝池亦具有良好的效果。〔3〕高密度澄清池沉淀池在经历了平流沉淀、斜管〔板〕沉淀池和机械加速〔脉冲〕澄清之后，出现了一种新型的澄清池──高密度澄清〔DENSADGE〕。工作原理：高密度澄清池〔DENSADEG〕是由法国得利满公司研制的一种采用斜管沉淀及污泥循环方式的快速、高效的澄清池。其工作原理基于以下五个方面：·原始概念上的整体化的絮凝反响池。·推流式反响池至沉淀池之间的慢速传输。·污泥的外部再循环系统。·斜管沉淀机理。·采用合成絮凝剂+高分子助凝剂。系统组成：高密度澄清池由三个主要局部组成：一个“反响池”、一个“预沉池──浓缩池”以及一个“斜管别离池”。得利满专利产品反响池是本工艺的根本特色。在该池中进行物理──化学反响，或在池中进行其他特殊沉淀反响。反响池分为两个局部：一个是快速混凝搅拌反响池，另一个是慢速混凝推流式反响池。快速混凝搅拌反响池将原水〔通常已经过预混凝〕引入到反响池底板的中央。一个叶轮位于中心稳流型的圆筒内。该叶轮的作用是使反响池内水流均匀混合，并为絮凝和聚合电解质的分配提供所需的动能量。混合反响池中悬浮絮状或晶状固体颗粒的浓度保持在最正确状态，该状态取决于所采用的处理方式。通过来自污泥浓缩区的浓缩污泥的外部再循环系统使池中污染浓度得到保障。·推流式反响池上升式推流反响池是一个慢速絮凝池，其作用就是连续不断地使矾花颗粒增大。因此，整个反响池〔混合和推流式反响池〕可获得大量高密度、均质的矾花，以到达最初设计的要求。沉淀区的速度应比其他系统的速度快得多，以获得高密度矾花。预沉池──浓缩池矾花慢速地从一个大的预沉区进入到澄清区，这样可防止损坏矾花或产生漩涡，使大量的悬浮固体颗粒在该区均匀沉积。矾花在澄清池下部聚集成污泥并浓缩。浓缩区分为两层：一层位于排泥斗上部，一层位于其下部。上层为再循环污泥的浓缩。污泥在这层的停留时间为几小时。然后排入到排泥斗内。排泥斗上部的污泥入口处较大，无需开槽。为了更好地使污泥浓缩，刮泥机配有尖桩围栏。在某些特点情况下〔如：流速不同或负荷不同等〕，可调整再循环区的高度。由于高度的调整，必会影响污泥停留时间及其浓度的变化。局部浓缩污泥自浓缩区用污泥泵排出，循环至反响池入口。下层是产生大量浓缩污泥的地方。浓缩污泥的浓度至少为20g/l采用污泥泵从预沉池──浓缩池的底部抽出剩余污泥，送至污泥脱水间。斜管别离区逆流式斜管沉淀区将剩余的矾花沉淀。通过固定在清水收集槽下侧的纵向板进行水力分布。这些板有效地将斜管分为独立的几组以提高水流均匀分配。不必使用任何优先渠道，使反响沉淀可在最正确状态下完成。澄清水由一个集水槽系统回收。絮凝物堆积在澄清池的下部，形成的污泥也在这局部区域浓缩。通过刮泥机将污泥收集起来，循环至反响池入口处，剩余污泥排放。运行条件：要使高密度澄清池工作状况良好，应考虑到几个重要事项：·高效的絮凝及混凝过程·污泥层泥位界面的控制·高效的斜管分布、设置·连续的工况自动监控高密度澄清池是集机械混合、絮凝、污泥浓缩、浓缩污泥回流、斜管别离于一体的高效澄清池。它既具备了斜管沉淀池、机械搅拌澄清池的优点，外表负荷高，但也不可防止地承袭了两者的缺点，而且结构复杂，设备多，管理难度大，国内缺少运行经验。〔4〕气浮池沉淀与澄清属于重力沉降范畴，而气浮那么与之相反，气浮工艺采用导入无数微气泡使其粘附于絮粒上，从而大幅度降低絮粒的整体密度，并借助气体上升速度强行使其上浮，以此来实现固、液快速别离，在处理低浊高藻的原水时十分有效。与沉淀和澄清相比气浮具有以下特点：a.对絮粒的大小及重度的要求比沉淀、澄清为低，一般情况下能节省混凝剂投加量及减少絮凝时间；b.由于气泡的粘附，使絮粒与水的比重差增大，可以缩短水与泥渣的别离时间，使单位池面的产水量提高，气浮池的容积与占地可以减少；c.无数微气泡几乎能网捕所有不同粒度的絮体杂质，因此可以防止沉淀、澄清常见的“跑矾花”现象，使出水水质有较大幅度的提高。但气浮池存在一定的缺点，主要有：a.气浮池外表的浮渣有碍观感，甚至感觉上有臭味；b.气浮池排渣废水进入水体后也会产生浮渣，且难以处理对环境造成很坏影响；c.气浮池产生微气泡需要增加动力消耗，而且本工程出厂水为重力输水，水厂内设有送水泵房，因而需另设泵房提供压力水，不但投资增加，而且增加管理难度。根据上述分析，结合本工程原水水质及总规模较大等特点和水厂平面布置，拟选择平流沉淀池。4.过滤给水处理中的过滤一般是指通过过滤介质的外表或滤层截留水体中悬浮固体和其他杂质的过程。对于大多数地面水处理来说，过滤是消毒工艺前的关键性处理手段，对保证出水水质具有重要的作用。在常规水处理过程中，过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清的工艺过程。滤池有多种形式，其中普快滤池使用历史最久。为了充分发挥滤料截留杂质的能力，冲洗更干净，节省冲洗水量，普快滤池逐渐被新出现的气水反冲的单、双层滤料滤池所取代。〔1〕气水反冲洗滤池单独用水反冲洗必须是高速反冲洗，即反冲洗时滤料膨胀流化，整个滤层呈悬浮状态，它的优点是：简单易行，只需一套配水系统，并有较多的运行经验，但缺点是要求较大的冲洗强度，耗水量大，对本工程的实际情况来说，显然是不合理的，此外单独水反冲洗的清洗能力较弱，高速反冲洗可能产生砾石承托层走动，导致漏砂等事故。气水反冲洗的优点是清洗效果好，由于空气擦洗时颗粒间流速大，颗粒互相冲撞和摩擦作用强烈而清洗效率高，如果采用低速反冲洗，滤层不用流化，因而允许采用较粗粒径的滤料。此外由于反冲洗强度的大大降低，从而减少了反冲洗设备的容量，节约了大量的反冲洗水，但它比单独水反冲洗增加了一套鼓风系统及其相应的管路。气水反冲洗均质滤料滤池的主要特点是滤料的粒径均匀，厚度大而粒径较粗，具有较强的截污能力，可延长冲洗周期，出水水质有保证。采用微膨胀的气水反冲洗，可以使滤料的截污得到充分去除。此外过滤的恒水位以及反冲过程的自动化更使滤池表达出先进水平。根据国外运行经验，滤速可达12m/h〔2〕“V”型滤池“V”型滤池是法国德格雷蒙公司设计的一种快滤池，进水为“V”型槽，采用气水反冲洗，适用于大、中型水厂。“V”型滤池的主要特点是：可采用较粗较厚滤层以增加过滤周期，由于反冲时滤层不膨胀，故整个滤层在深度方向的粒径分布根本均匀，不发生水力分级现象，即所谓“均质滤料”，使滤层含污能力提高。一般采用均粒砂滤料，有效粒径d10=0.95～1.50mm，不均匀系数K60≤1.5，滤层厚约0.95～1.5m。气、水反冲再加外表扫洗，冲洗效果好，冲洗水量大大减少。大中型水厂采用最多的是能确保出水水质的气水反冲洗滤池──“V”型滤池。净水药剂选择1.混凝剂的选择自来水厂选择混凝剂应遵循的根本原那么：原水经混凝剂处理和净化后，其自来水水质应良好。首先，所选混凝剂务必符合卫生质量要求，对自来水不会造成二次污染。其次，混凝剂的混凝处理性能要好，具体表现为：a.其水解生成的化学沉淀物的水合作用弱，因而生成的矾花密实、沉降快、受水温变化的影响小，处理低温低浊度水时仍能生成良好的矾花；b.矾花吸附性能好，以提高对源水中溶解性天然高分子有机物的去除率；c.矾花强度大，不易破碎，即使遭到破碎，也易于重新絮凝；d.适用的pH值范围宽。选择混凝剂时，过多地计较混凝剂价格是不适宜的，混凝剂的品质和性能对自来水水质的影响极大，而混凝剂费用在制水本钱中所占比例很小，采用优质混凝剂与采用质量差的混凝剂相比，其对自来水本钱的影响很小。目前一些水厂现状混凝剂为硫酸铝，其在水温和PH值较低时混凝效果不佳，同时其投加量较碱铝大，污泥产量也大，会给后续的污泥脱水工艺增加投资和运行费用。因此，针对原水水质特点，参考沿江城市水厂的经验，建议本工程水厂混凝剂采用碱式氯化铝〔PAC〕。消毒剂的选择〔针对生活饮用水处理工艺〕饮用水微生物平安性是与人民健康休戚相关的问题。因为饮用水水源容易受到粪便和生活污水等的污染，管网水在输送过程中也可能由于各种原因受到污染，会使水中微生物增加，其中的致病菌可能引起多种水致疾病〔water－relateddisease〕，如贾第虫病、隐孢子虫病、肝炎、脊髓灰质炎、细菌性痢疾等等，一旦发作，便会引起区域性爆发性流行，涉及人数多，影响大。消毒是杀灭水中的病原菌、病毒和其它致病性微生物。国家标准规定生活饮用水的细菌学指标是在37℃下培养24h的水样中，细菌总数不超过100个/ml。总大肠菌群和粪大肠菌群每100ml液氯消毒已有百年以上的历史，由于液氯消毒经济有效，使用方便，效果好，一直是水处理中广泛使用的消毒剂。我国水厂通常采用预加氯和后加氯。预氯化可以防止水厂各类构筑物中滋生青苔，还可以氧化破坏有机胶体外表的保护膜、提高混凝沉淀效果，同时延长氯胺接触时间，节省加氯量，在以含藻类高的水库为水源的水厂，预加氯一度受到重视，但资料说明产生的90%致癌性氯化副产物是来自预加氯，对人体危害很大，预氯化会产生大量的THMSHAAS等消毒副产物，传统的水处理工艺对浊度、细菌是有效的，但对大量有机污染物和消毒副产物却无能为力，且在后续的传统水处理工艺单元中大量的消毒副产物无法去除，使液氯消毒工艺受到很大限制。消毒剂的选择应考虑六个因素：a.杀灭病原体的效果及其对生物膜的控制能力；b.剩余消毒剂及剩余消毒剂的稳定性；c.对水质感官性状会造成什么影响；d.消毒剂及消毒副产物的毒理学影响，如对人体健康可能造成的影响及预防或消除不良影响的可能性；e.工程实践中控制和监测的难易程度；f.经济和技术上的可行性。化学性质稳定、有一定的持续作用、毒副作用小、能有效控制生物膜、生成消毒副产物少的消毒剂是水处理工作者的理想选择。当出厂输水管线较长时，为了输水管网中的余氯能维持较长时间，往往采用氯胺消毒形式。这种情况要求原水经处理后，原水中的一局部有机物得到去除后，先加氯以游离氯形式消毒，保证消毒效果；在满足接触时间要求后，再投加氯以氯胺形式保证管网水较长时间维持余氯量。二氧化氯〔ClO2〕是一种较强的氧化剂，能氧化有机络合铁、锰，能有效地控制在生物膜的蓄积，并能将附着在其上的细菌暴露在消毒剂前，有利于杀灭细菌。在饮用水条件下，不会形成氯酚。ClO2可以单独使用，也可以与其他消毒剂联合使用。例如，前处理中用ClO2作为主消毒剂和氧化剂，在滤后水中加氯或氯胺，既能防止THNS的形成，又能防止管网水中ClO2、ClO2－和ClO3－的总量过高，威胁用户健康。也可以采用氯作为主消毒剂，在滤后水中加ClO2，这种方法较单独使用ClO2的本钱低，表达出ClO2的稳定性，而且可以防止氯臭。值得注意的是，二氧化氯的消毒副产物ClO2－和ClO3－毒理学影响较大，可能会抑制人体甲状腺素的分泌，引起胎儿小脑重量下降、神经行为作用缓慢或细胞数下降，还可能造成婴幼儿大脑重量下降、神经系统作用缓慢或皮肤增生。所以，采用二氧化氯消毒应该严格控制管网水中ClO2、ClO2－和ClO3－的含量。臭氧由于其强氧化作用、极优的消毒效果，欧美及加拿大的很多水厂都采用它作为消毒剂或替代氯应用于前处理中；相应地对臭氧消毒的副产物研究也日渐深入。实验说明，预臭氧化后氯消毒产生的THMS，和HAAS都减少了。与没有预臭氧化的纯氯消毒过程相比，DBPS减少了28.3%，水中的致突变物质减少了54.7%。醛类是臭氧消毒的普遍副产物，如氯醛水合物；臭氧化会将一局部TOC转换为AOC，增加水的生物不稳定性。研究还发现，预臭氧化──后氯化系统中氯醛水合物的生成较氯化消毒系统少。因为臭氧不够稳定，容易自行分解，半衰期短，应就地生产使用；设备复杂，对操作人员的技术水平要求高；投资大，电耗高；当水质水量变化时，调节投加量比拟困难；在水中的溶解度低，尾气处理不当会形成空气污染；假设作为最终消毒对水源及管网要求高。所以，从现有情况看使用臭氧消毒的可行性不高。紫外线的主要优点是：处理后的水无味无色，不会产生有害副产物。但是其消毒效力受水中悬浮物含量影响大，无消毒余量，且消毒费用较高。目前我国的紫外线消毒一般用于少量水处理，如高级宾馆或饮料业。综上所述，在现阶段，饮用水的主要消毒剂仍然是液氯。本工程由于水源为长江，原水水质非常好，且未采用预氯化工艺。以长江水为水源的城市供水厂根本上均是采用液氯消毒效果良好。排泥水处理方案1.排泥水处理的必要性水厂生产过程中排放的废水，其污染物由原水中的污染物在净水过程中被浓缩，浓度较原来高出数倍甚至数十倍。排泥水如不经处理直接排放至长江水体，对长江受纳水体也会造成不同程度的污染，不利于长江水体水环境的保护。2.排泥水处理工艺选择水厂排泥水处理工艺及系统组成可能各有不同，水厂沉淀池排泥水的悬浮杂质含固率一般为0.2%～1.0%，高出滤池冲洗废水的含固率二、三十倍，滤池反冲洗废水量很大，因此，假设将沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水按如图6.4所示的合并处理工艺一起进入污泥调节池，虽可比图6.5所示的分别处理工艺省却了回收水池，减少了该局部的基建投资和占地，但沉淀池排泥水却被滤池冲洗废水极度稀释，非常不利于其后的浓缩设施的污泥浓缩效果，浓缩设施也因处理水量增大，浓缩效果差而需增加基建投资和占地，致使污泥处理工程的总投资反而增大。因此本工程推荐采用沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水分别处理工艺。图6.4合并处理工艺流程示意图图6.5分别处理工艺流程示意图回收水池中收集的滤池反冲洗废水考虑用潜水泵输往机械混合池前作原水使用。浓缩池上清液及污泥脱水滤液那么考虑直接排入污水管网，以免污染物质富集影响出水水质。3.排泥水处理构筑物、设备和药剂选型〔1〕污泥浓缩、脱水方式选择自来水厂沉淀池的排泥水含固率一般仅为0.2～1.0%，需经浓缩后缩小污泥体积，再将浓缩后的污泥送往后续工艺进行污泥脱水。通常要求浓缩污泥的含固率到达2～3%左右，以满足污泥脱水机械高效率地进行污泥脱水的需要。常用的污泥浓缩、脱水方式有重力浓缩、机械脱水和机械浓缩、机械脱水两种。重力浓缩其本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。浓缩前由于污泥浓度较高，颗粒之间彼此接触支撑。浓缩开始后，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的水被挤出界面，颗粒之间相互拥挤得更加紧密。通过这种拥挤和压缩过程，污泥浓度进一步提高，从而实现污泥浓缩。重力浓缩、机械脱水方式的优点是浓