净水厂设计计算使用说明

1、福州市西区水厂一期扩建工程设计说明书1 自然条件1.1 地形、地质福州市地处闽江下游福州盆地， 盆地总面积约 200Km 2，四周有鼓山、 旗山、 五虎山莲花峰等群山环抱。 地貌类型以平原为主， 地势由西北向东南倾斜， 市中 心散落有乌山、于山和屏山等小山，南台岛上有仓山、盖山和城门山。市区高程 一般为515m (黄海高程系)，闽江横贯市区，由于地势较低，易受洪涝灾害， 需沿江、河筑堤。市区主要有两类地质：一是靠山的丘陵地区，主要在于于山、 乌山、屏山一带以及市区四周群山余脉高地和仓山区丘陵地带，容许承载力约 0.25Mpa ；二是淤积、冲积地区为高压缩性土，范围较广，淤泥埋藏浅，容积 承载力

2、为0.050.08MPa，地下水位高，一般在地面下 0.52.0m。1.2 气象条件福州市属于亚热带海洋性季风气候，夏季炎热多雨，冬季温暖少雨。( 1 )气温年平均：19.6 摄氏度极端最高：41.1 摄氏度( 1950 年7月19 日)极端最低： 2.5 摄氏度( 1940 年 1 月 25 日)( 2)水量年平均： 1355.8mm年平均降水天数： 151.2 天24 小时最大降水量： 167.4mm 暴雨主要出现月份： 5 9 月( 3 )霜冻年无霜期 326 天( 4 )风常年主导风向为西北风和东南风，冬季多西北风，夏季盛行东南风。平均风速： 2.8m/s极大风速： 40.7m/s基本

3、风压： 0.6KN/m2台风影响本市始于 5 月，结束于 11 月中旬，以 7 月中旬至 9 月中旬次数最 多。（5）湿度年平均相对湿度 77% 最大相对湿度 84% 最小相对湿度 5% （6）蒸发量 年平均蒸发量 1451.1mm1.3 水文条件闽江是福建省最大河流， 水量充沛。闽江在淮安以下分为两支， 北支为北港， 穿越市区至马尾，将中心城区分为江北平原和南台岛两部分，长为 30.5km ，平 均水面坡降0.15 %o,枯水季水面宽 150200m。南支为南港，又名乌龙江， 经洪塘、湾边、纳入大漳溪河以后， 出峡兜于马尾、 长乐营前与北港又合二为一， 南港长 34.4km ，进入河口段经亭

4、江、倌口、琅歧流入东海。闽江流域面积 60992Km2 ，水系全长 2959Km ，流经 36 个县、市。根据竹歧水文站 1936 年 至 1980 年统计资料：闽江下游年平均径流总量为 552.7 亿 m3， 1992 年 7 月 7 日最大洪峰流量 30300m3/s ， 1971 年 8 月 30 日最枯流量 196m3/s ，水口 电站建成后，水库对洪峰调节作用不显著，最大下泄流量（坝下保证流量）为 308m 3/s。市区西端洪山桥最高水位 8.441m、最低水位1.181m 。1.4 地震发生情况福州市区位于福建沿海长乐诏安深大断裂带北段，为中等地震潜在震 源区（M = 6级），在未

5、来100年内具有发生大于M = 5.5级以上地震的危险性。 在活动断裂带附近地段可能会局部放大地震效应， 故在断裂带附近的建筑物除 7 度地震烈度抗震设防外，还应因地制宜采用有效的构造加强措施。2 城市概况2.1 城市经济发展情况福州市市福建省省会， 我国东南沿海重要的经贸中心之一， 国家级历史文化 名城，是国务院批准的沿海十四个开放城市之一。 福建市中心城范围包括江北的鼓台区、 鼓山区、新店区和江南的金山区、 建新区、 盖山区、城门区、仓山区。 1995 年市区人口 150.3 万人，其中中心城区 133 万 人， 2000 年规划人口 166 万，其中中心城区 144 万。改革开放后，福州

6、市城市建设和经济建设发展迅速， 1996 年以来福州市曾 两次调整城市总体规划。 为进一步加大改革力度， 继续改善投资环境， 加强和完 善功能建设， 使之成为具有坚实基础的全省政治、 经济、科技、信息和文化中心。 充分发挥侨乡和区位优势， 大力发展外向型经济， 建设全方位开放的现代化大都 市。建设以高新技术为先导，第三产业发达，产业结构合理，具有高效益、高素 质的经济格局。形成公共设施配套、基础设施完善、生态环境良性循环、适应对 外开放大都市的需要。福州市经济发展计划确定， 2000 年全市城乡人均各项主要指标水平达到国 内先进城市水平， 人均国民生产总值比 1990 年翻两翻多，即国民生产总

7、值达到 700 亿元（ 1990 年不变价）。1995 年中心城 GNP 达到 195.34 亿元，人均 GNP 为 14687 元。2.2 城市用水资料福州市中心城现有六座水厂， 实行联网供水， 水源均取自闽江， 设计供水能 力共为74.0万m3/d。其中江北总供水量为60.5万m3/d，江南总供水量为14.0 万m3/d。997年最高日用水量为84.12万m3/d，平均日用水量74.84万m3/d , 日变化系数为 1.12 。现规划建设西区水厂一期扩建工程，设计水量为25万m3/d。水厂出水水压 为 4055m ，以缓解城市的高峰用水量3工程方案设计及计算3.1设计依据依据的规范规程室外

8、给水设计规范(GB50013-2006 )城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准(GJJ41-91 )生活饮用水水源水质标准(CJ3020-1993)生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)给水排水设计手册 第3册 城镇给水(第二版)给水排水制图标准(GB/T50106-2001)给水排水设计基本术语标准(GBJ125-89)3.2工艺设计流程的选择水厂的工艺流程采用：原水-混合一絮凝池一沉淀池一过滤池一清水池，在 混合之前投加絮凝剂；在清水池之前投加消毒剂。工艺流程图如图1。消看削混合沉泄池|施迪 '摘水迅-” |二级泵房战户图1工艺流程图3.3各处理构筑物设计计算3.3.1药剂投

9、配与混合设施混凝剂选用固体硫酸铝混凝剂,设置溶解池与溶液池(2个)，并采用压缩空气搅拌调制药剂。1) 溶液池容积uQ417bn取混凝剂最大投加量u 20mg/L，药液浓度b 15%，混凝剂每日配制次数n 2，水厂设计流量Q 25万m3/d 104167m'/h 2.89m'/s。带入数据计算得溶液池容积 W116.7m3按规范，溶液池设置 2 个，交替使用，每个容积都为 16.7m3 ，形状采用 矩形，尺寸为：长宽高 5m 5m 1m。其中超高为0.2m。2) 溶解池容积W20.3W10.3 16.75.0m3溶解池设置 1 个，形状采用矩形， 尺寸为： 长 宽 高 2.5m

10、2m 1.2m， 其中超高为 0.2m。3) 搅拌空气量根据规范，溶解池空气供给强度为8 10L/(s m2)，取10L/(s m2)；溶液 池空气供给强度为3 5L/(s m2)，取5L/(s m2)。溶液池需要的空气量2Q1 nFq 2 (5 5) 5250L/(s m2)溶解池需要的空气量2Q2 nFq 1(2.5 2) 1050L/(s m2)需要空气总量2Q0 Q1 Q2300L/(s m2)根据规范，空去管流速为10 15m/s，取 12m/s。4 ) 投加方式由于水射器投加法使用方便、设备简单、工作可靠，适用于大中型水厂 药剂的投加， 所以本次 设计 采用水射器投加方式， 进水压

11、力为2.4516 105Pa 。示意图见图 2。浮球阀图2水射器投药系统图5）混合方式管式静态混合器设备简单，维护管理方便；不需土建构筑我；不需外加 动力设备；混合效果好，适用于各种规模的水厂，所以本次设计混合方式采 用管式静态混合器。6）药库与加药间布置方式：采用加药间与药库合并布置，按规范，药剂存储期为15-30天，取30天。3.3.2絮凝池1）絮凝池的选取由于往复式隔板絮凝池絮凝效果好，构造简单，适用于水量大于3万m3/d， 的水厂，所以选用往复式絮凝池。设絮凝池数4个，絮凝时间T=20min，池内平均水深2.4m，超高0.3m。廊道内流速采用 6 档：vi 0.5m/s,V2i 0.4

12、m/s,V3 0.35m/s,V4 0.3m/sv50.25m/s,v60.2m/s2) 池体的计算Qt603472m3总容积：单池平面面积:34724 2.4362 m2池宽B:按沉淀池长(详见沉淀池计算)算，取 B=20.4m池长(隔板间净距之和儿：L f 17.7mB隔板间距：按廊道内流速不同分成6档，对应廊道宽度为anQ3600 nvnH 110416.73600 4 2.4 vn0.301求得a10.60m，取a10.60m，则实际流速w0.301a10.5m/s各廊道宽度与流速计算值见表1表1廊道宽度与流速计算表段数设计流速vn (m/s)廊道宽度an /m实际流速vn/(m/s)

13、计算值采用值10.500.600.600.5020.400.750.750.4030.350.860.900.3340.301.001.000.3050.251.201.200.2560.201.511.500.20每一种间隔采用3条廊道，共18条。水流转弯17次，则实际池长（隔板 间净距之和）：L 3（a1 a2 a3 a4 a5 a6）17.9m隔板厚按0.2m计，池实际总长：L0L' 0.2 17 21.3m3）水头损失的计算按廊道内地饿不同流速分成6段，分别计算每一段的水头损失第一段:水力半径:R1a1 H1a1 2H10.6 2.40.6 2 2.40.27m流速系数：C1

14、丄 R：1n粗糙系数n=0.013，y1 25、n 0.13 0.75 , R( n 0.10) 0.15计算得C163.1。第一段廊道长度：11 3B 3 20.461.2m第一段水流转弯的次数：S1 3（前5段为3，第6段为2）絮凝池第一段水头损失:SnInRnV0VnCn段数hnhi2 2V。ViSi2g 2g其中为局部阻力系数。取3.0Vo为转弯处的平均流速VoQ3600 1.2a-i nH0.419m/s带入数据。计算得第一段水头损失：h10.095m其余各段水头损失计算结果见表21361.20.2670.4190.5063.10.0952361.20.3240.3350.4065.

15、00.0593361.20.3790.2790.3366.60.0404361.20.4140.2510.3067.50.0325361.20.4800.2090.2569.00.0226261.20.5710.1670.2070.80.009表2各段水头损失计算表总水头损失：h hn 0.256m4) GT值的计算水密度 取 1000kg/m3，水动力粘度在20 °C时取1.029 10 4kg s/m2。所以G值：G46s、60 tGT值：GT 46 20 60 55200GT值在104 105范围内，满足要求。3.3.3沉淀池1 )沉淀池及其参数的选取斜管沉淀池沉淀效率高，占地

16、面积少，本次设计选用斜管沉淀池。根据规范,沉淀池参数设计如下沉淀池个数设置为4个。液面上升流速v 3.0mm/s，颗粒沉降速度o 0.4mm/s。采用蜂窝六边形塑料斜管，管厚 0.4mm，内切圆直径d 30mm，水瓶倾斜角 60。进水方式采用长边一侧进水，该边长度与絮凝池宽度相同进口配水采用穿孔墙配水系统,穿孔流速取0.1m/s；集水系统采用淹没孔集水槽，集水槽中距取1.5m2）沉淀池池体设计计算清水区净面积:Qnv240.8m24 0.003斜管占用面积安3%计实际清水区面积：A1.03248.1m2斜管区采用矩形平面尺寸:长宽 20.4m 12m斜管长计算管内流速：斜管长V。Vsin3.4

17、6mm/s1.33v00sind638mm0 COS考虑管段紊流，积泥等因素，过渡段采用250mm。斜管总长丨250 638 888mm按1000mm 计。沉淀池高度依据规范，选取高度参数： 米用保护咼度0.3m 清水区高度1.2m布水区高度1.2m穿孔排泥斗槽高0.8m斜管高度h I'sin 0.87m沉淀池总高：H 0.3 1.2 1.2 0.8 0.87 4.37m复算管内雷诺数及沉淀时间水力半径：R d 30 0.75cm44运动粘度（按稳定为20 C时计）：0.01cm2 s雷诺数：Re 匹 0.75 3.46 25.95满足要求。0.01I沉淀时间：T 1000289s 4

18、.82min 在 4-8min 内。v03.463.3.4滤池1）滤池及其参数的选取均粒滤池（v型滤池）采用均粒滤料，含污能力高，单池面积大，冲洗方式 采用气水反洗、表面扫洗像结合的方式，反洗效果好，适用于大中型水厂。本次 设计采用均粒滤池。根据规范，设计参数选取如下：滤池设置个数N 8，采用并排双格布置。过滤周期为48h，正常虑速取v 10m/h。气水冲洗时间共计t 12min，单独水洗时间2min，气水同时冲洗时间5min，单独水洗时间5min，扫洗时间为全部冲洗时间。单独气洗强度 q气i 15L/(s m2)，气水同时冲洗强度q气2 15L/(s m2),q水i 4L/(s m2)，单独

19、水洗强度 q水2 4L/(s m2)。2) 滤池池体设计计算滤池每日有效工作时间： T ' 24 t(24/T) 23.9h滤池总面积： F Q/vT ' 1046m 2单个滤池面积： f F / N 130.7m2210m2取单池宽度B单4.0m，单池单格长度L单16.3m实际单池面积：f' 2L单B单130.4m2实际滤池总面积： F f 'N 1043.2m2虑速修正为： v' Q/T'F'10.03m/h校核强制虑速：v强vN/(N 1)11.46m/s在(10-18m/h )之间，满足要求。3) 高度计算气水室高度取比 0.8m

20、，滤板厚度取H20.1m，承托层厚度取 H30.08m ，滤料层厚度取 H41.1m滤层上水深H51.3m，进水系统跌差取He 0.3m进水总渠高 H 70.3m滤池总高度：H H1 H2 H3 H4 H5 H6 H73.98m 取 4m4) 滤头个数计算参数选取：开孔比 1.5%，每个滤头缝隙面积 f10.0004m2单池滤头个数：每平方米滤板滤头个数:11.5% 迪i0.0004n1 n/ f 374875个在30-55之间，满足要求。冲洗水泵扬程计算排水槽溢流水面至吸水池水面高差取 H 05m水泵吸水口至滤池的输水管道水头损失:h1hfhj。取反冲洗配水干管为550m m钢管，管长取l

21、50 m。则管内流速:4Q反水4q水2V 水芍d24 O.004 豎42.20m/s (在 2.0-2.5m/s 之间)3.14 0.552沿程水头损失:hf0.00107lv 水/d 0.28m局部水头损失:hj2g6.78 2.22/(2 9.8) 1.67m其中 沿程水头损失系数取 6.78总水头损失:h1hfhj 0.28 1.671.95m配水系统水头损失h2主要为滤头水头损失，滤头水头损失h滤0.22m，故取h20.22m。承托层水头损失h3，取200Pa，即0.02m 滤料层水头损失h4，取14700Pa，即1.47m 富余扬程h5，取15000Pa，即1.5m 水泵扬程:H p

22、 H 0 h-i h2 h3 h4 h510.16m335消毒设施1 ）消毒方式的选取因液氯消毒操作简单，价格较低，且在官网中有持续消毒杀菌的作用，所以 本次设计采用液氯消毒。2）加氯量与储氯量计算投加位置选在滤池之后清水池之前，最大投加量取a=1.0mg/L。加氯量：Q 氯 O.OOIaQ 0.001 1.0 10416.710.42kg/h按规范，储氯量为7-15d，取10d。储氯量：G 10 24Q 氯 2500.8kg/10d3）加氯机：采用转子加氯机型号：MJL-儿型（2-18kg/h ）两台交替使用3.3.6清水池1 ）容积计算清水池容积：W W1 W2 W3 W4式中 W 清水池

23、的有效容积W1清水池的调节容积，本设计中调节系数取10 %;W2 清水池的消防贮水量；W3 水厂的自用水量，本设计中取设计水量的5%;W4 清水池的安全储量，按设计水量的0.5 %计。 W1 KtQ 10% 25 104 25000m3 查规范知，同一时间火灾次数为 2，一次灭火用水量55L/S，则:3W22 2 55 3600/1000792m W3 5% 5% 25 104 625m3 安全储量W4=清水池面积最小水深取清水池水深Hs 4.5m，最小水深Hmin 0.2m清水池面积F旦址 25000 6255959.3m2Hs Hmin 4.5 0.2W4FH min 5959.3 0.2

24、 1191.9m3清水池容积：3W 25000792 625 1191.927609m2)清水池尺寸的确定池型设置为矩形，池数2座，池深4.8m，最大水深4.5m，长65m，宽46m， 最低水位0.2m，消防水位1.02m，并设置导流墙，墙间距4.6m3)消毒时间校核消防容积：V nLBH 22 65 46 1.026099.6m3消防水力停留时间：T V/Q 6099.6/10416.7 0.59h有效停留时间与水力停留时间比值：t10/T 0.185l n(L/B) 0.0440.185l n(650/4.6)0.0440.872有效接触时间:t10 0.872T 0.514h 0.5h 满足规范要求4）CT 值出水余氯控制在 0.4mg/L ，则：CT 0.4 0.514 60 12.3（mg / L） min满足肠内病毒灭火率 99.9% 的要求3.4 水厂的总体设计水厂总体布置主要是将水厂各项构筑物进行合理的组合和布置， 以满足工艺 流程、操作联系、生产管理和无聊运输方的要求。布置原则是流程合理、管理方 便、节约用地、美化环境，并考虑日后留有发展的可能。3.4.1 工艺流程布置水厂的工艺流程布置是水厂布置的基本任务，布置时应遵循以下原则：（1）流程力求