【《某日处理40万吨净水厂的水源、厂址、工艺选择与设计水量分析案例》4500字】

某日处理40万吨净水厂的水源、厂址、工艺选择与设计水量分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u9754某日处理40万吨净水厂的水源、厂址、工艺选择与设计水量分析案例 15760一、水源的选择 124865（一）供水水源 16127（二）水源选择 212514二、给水厂厂址选择 227047（一）选址原则 216747（二）厂址选定 319730三、设计供水水量计算 426040（一）供水量组成 419371（二）供水量计算 48721（三）给水系统流量计算 632335（四）水质分析 68886（五）给水处理工艺流程选择 7一、水源的选择（一）供水水源武汉市新洲区有长江、举水、倒水、沙河和道观河水库等11处集中式饮用水源地。其中，县级的集中式饮用水源地有3个，乡镇级的集中式饮用水源地有8个，且监测的这11个集中式饮用水源地全部都达到了《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中集中式饮用水源地水质标准。举水的水位、过水量等均受降水制约严重，且水位涨落变动剧烈，举水水位过程性为不规则的锯齿状变化，举水的最高年平均径流量为19.4亿立方米，相应的最大径流深度为四百七十七点五厘米，实际测量的最高年径流量为44.5亿立方米(一九六九年)，最少年径流量为七点五亿立方米。倒水河为长江支流，长度一百六十三点三千米，流域面积二千三百一十七平方千米，于武汉新洲区阳逻龙口附近流入长江。其中新州区境内倒水河流总长约四十三千米，入境径流量保持在6.5亿多立方米，按水资源环境功能区划为Ⅲ类水，但近几年水体总氮和化学需氧量稍有超标。倒水河的主要作用有防洪、排涝、浇灌、水产饲养、水路运输、水气发电以及江河资源的综合利用，保证了河道二侧约十八万亩的耕地不管旱灾或洪水，均能丰收。长江流域的武汉河段总长约一百五十点五公里，水域两岸宽度一般在1000-2000米之间，流域内最多年流入境内的年均流量约为6493亿立方米。长江湖北段共四十九个排污口，在这里面,企业的直接排污口有八个，城市污水处理厂专用排污口有二个，市政排污口有三十九个。长江武汉流域各断面水质类别是Ⅱ类水，随着武汉市基础设施的不断发展完善，水域中总磷含量呈下降趋势。（二）水源选择而考虑到本项目服务人数较多，设计水流量较大，且考虑到水源水质问题与水原位置问题，最终选择长江作为本项目的水源地。二、给水厂厂址选择（一）选址原则厂址选择要从整体的给水体系设计中综合全面考察，再通过技术经济分析比较最后决定，在选定厂址时，通常要关注这样的一些问题：厂址宜选定在建设工程地质条件较良好的地点，且通常选定在地下水位较低、地基承载能力大、湿陷性分级不高、岩体较少的岩层，以利于减少建设工程造价和便于工程建设；水厂规模应适当超前，要考虑长时间的发展，充分保留了发展余地；水厂要尽量选在不受山洪威胁的地区，否则就要作好防洪措施；自来水厂布置要贯彻集约化和适度规模化的设计原则，逐渐取缔解决工艺技术滞后、能源消耗量过大、水质水量无法保障的自来水厂；水厂污染物不能随风吹到居民区，并与住宅区保持适当间距；水厂也应该尽可能选用离交通道路和离电源较近的地点，以便于管理水厂以及降低水厂用电成本，并考虑滤池污泥的外运和器械、药剂等原料的运输方便。给水厂的选址应该考虑与水源地的高程关系，应该尽量避免较大的落差，以避免造成较大的能量损失；在水源地距用水区较近时，水厂通常设在于引水建筑物旁边，且一般都是与引水建筑物连在一起。在水源地距用水区较远时，对厂址选定主要有两个方法，一个办法是将自来水厂建立在引水泵站旁边，而另一个办法则是将自来水厂建于距用水区较近的地点。（二）厂址选定根据厂址选择的原则，将本水厂设置在离水源地长江较近的地方，在武船双柳装备制造基地东方不远处，具体地点在东经114°68′，北纬30°59′。该地点不仅靠近水源地长江，还处于居民聚居区的西南部，处于城市下风向处，水厂周围无居民聚居区。水厂亦位于省道112道和长江旁边，无论是水路运输还是陆路运输都极其方便。图2.1水厂厂址卫星图图2.2水厂厂址行政区划地图三、设计供水水量计算（一）供水量组成包括所有的生活用水；各个公司企业用水；城市里的道路、广场清扫用水以及绿化浇洒用水；管道泄漏的水量；没有考虑到的水量和消防用水。（二）供水量计算本水厂计划近期服务人口为72万人，远期的服务人口达到100万人。在整个系统中要保证一定水头，并提供相应的用水量，设大楼的总高度为六楼,则城市供水系统的最小服务水头由一楼算起为十米,二层则为十二米,再往上每加一级,最大服务水头提高四米,所以最小服务水头为:12+4×4=28米,因此该城市的出水水压设为30米。表2.1供水地区用水情况1.综合生活用水量二零二零年，武汉市全域常住总人口是1244.77万人，属一区超大都市，最高日综合生活用水定额取值范围在250~480[L/人•d]，平均日综合生活用水定额取值范围在210~400[L/人•d]，全市自来水普及率是100%。设计中取的武汉市新洲区最高日综合生活用水定额为300[L/人•d]，最高日用水量算式如下：（2.1）式中：q——综合生活用水定额最高日的量，取300[L/人•d]；N——在设计时间内的人口数，这里为72万；f——自来水的普及程度，取100%。由式（2.1）计算得：Q1=0.3×720000×100%=216000(m3/d)2.工业企业用水量Q2=0.35×Q1=75600(m3/d)3.浇洒在城市公共路面、广场建筑和绿地工程的用水量Q3根据具体浇洒的面积。因为没找到相关的数据，本设计将综合生活用水量的20%作为该部分用水。Q3=0.2×Q1=43200(m3/d)4.管网漏损水量Q4宜按Q1、Q2和Q3之和的10%计算ADDINNE.Ref.{A55D5379-C041-4344-B2EA-85EACE37DF2A}。（2.2）由式（2.2）计算得：Q4=0.1×(216000+75600+43200)=33480(m3/d)5.未预见用水Q5宜采用Q1、Q2、Q3和Q4之和的8~12%，本设计中取为8%。（2.3）由式（2.3）计算得：Q5=0.08×(216000+75600+43200+33480)=29462.4(m3/d)6.市政消防用水Q6设计中取发生在同一时间内的火灾起数为三起，每一起火灾的灭火设计流速取为100L/s。7.最高日用水量（设计水量）QdQd=Q1+Q2+Q3+Q4+Q5=216000+75600+43200+33480+29462.4=397742.4(m3/d)根据以上计算结果，在设计年限和设计地区内取设计水量为400000m3/d，即本设计的规模为40万吨/天，不考虑市政消防用水。8.最高日最高时用水量Qh（2.4）式中：Kh——时变化系数，取1.4；Qd——最高日用水量，400000m3/d。由式（2.4）计算得：Qh=1.4×400000/86.4=6481.48(L/s)（三）给水系统流量计算1.取水流量计算取水建筑物、一级泵站和自来水厂等按平均时流量最高哪一天的流量计算，即：QI=a·Qd/T(2.5)式中：QI——平均时用水量最高一天的设计时用水量，m3/h；a——若考虑水厂本身用水量的关系，一般为1.05~1.10，本设计中400000m3/d已包含水厂自身用水量；Qd——设计时限内城市城市用水最多那一天的用水量，m3/d；T——取水泵站一天的工作时间，设为24小时均匀工作。由(2.5)计算可得：QI=a·Qd/T=Q=400000/24=16666.7m3/h=4629.6(L/s)2.送水流量计算计算二级泵站的流量流量时也要考虑有没有设置水塔和高地水池，本设计中不设水塔。二级泵站流量按流量最大那一天中流量最大那一小时的流量计算（时变化系数Kh取为1.4）：Qh=1.4×400000/86.4=6481.48(L/s)（四）水质分析1.水源水质在新洲区所取水源为长江，长江水功能类别系Ⅲ类水，而实际水质不同区段实质达到Ⅱ、Ⅲ类水。新洲区段长江水体中各物质浓度如下：BOD5：1.56mg/L；高锰酸盐指数：2.56mg/L；氨氮浓度含量：0.368mg/L；氟离子：0.31mg/L；铜、锌、铬、锰、氯等各种化物、硫酸盐、硝酸盐和磷酸盐分别为：0.06、0.019、0.004、0.068、15.3、42.6、1.60mg/L和0.088mg/L，铅、镉、汞和砷则未检出。按《地表水环境质量标准》(GB3838-2020)为Ⅲ类水。2.出水水质自来水厂出水水质要求达到国家生活饮用水水质标准。表2.2部分国家生活饮用水水质标准《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2022)与二零零六年老版本相比较，新增了新增了四项常规指标，包括高氯酸盐、乙草胺、2-甲基异莰醇、土臭素；删除了十三项常规指标，包括耐热大肠菌群、三氯乙醛、硫化物、六六六等。（五）给水处理工艺流程选择给水处理厂的处理工艺应该根据水源水质和出水水质进行选择，在此基础上选择适合当地环境、设计水量以及节约成本的工艺。1.备选方案投药方案（1）：投药平流式沉淀池折板絮凝池机械混合一泵站原水平流式沉淀池折板絮凝池机械混合一泵站原水V型滤池用户二泵站清水池臭氧生物活性炭吸附V型滤池用户二泵站清水池臭氧生物活性炭吸附加氯加氯投药方案（2）：投药斜管式沉淀池机械絮凝池管式混合一泵站原水斜管式沉淀池机械絮凝池管式混合一泵站原水用户二泵站清水池加氯膜分离移动罩滤池用户二泵站清水池加氯膜分离移动罩滤池2.方案比较（1）混合设备比较①机械搅拌法是在混合池内装有机械搅拌设备，由发电机驱动搅拌器将原水与药物混匀。机械搅拌强度一般可用混合速率梯度和总体积循环次数来描述。机械搅拌池的转速梯度通常取500s-1-1000s-1，当水量增多或降低时，搅拌持续的时间也相应而缩短或提高，而由于电动机的输出功率恒定，机械搅拌池水位恒定，所以速率梯度也恒定。②管式搅混一般采用管道混合机，管道混合器是使流体的运动从管路内通过时，借助于某一构件或混合部件之间的作用力而实现均匀搅拌的目的，是一个无任何机械运动部件的混合器。管线混合机一般按设计过水量与原水低温状态确定管线混合机的水头损失数值，按设计流速与对应的水头损失多少决定在配井中和絮凝池之间的水位差。表2.3机械和管式混合的对比通过对上述两套方案中各个处理构筑物优缺点的对比和使用范围的考虑：在混合设备的比较中，由于管式混合水头损失很大，混合效果很不稳定，且机械混合适用于各类水厂，故选择机械混合；（2）絮凝设备比较①折板絮凝池，是在传统隔墙板技术基础上进一步发展出来的，即采用交替正反向的折板组合方式，并通过与倾斜点相对应或宽狭相互对峙的设置，以形成由宽窄相同蜿蜒水流或者是由宽窄不同蜿蜒水流的水道形成的絮凝池。②机械絮凝池经减速系统启动搅拌机对水流进行搅动，水的能源消耗主要来自于搅拌器的动力系统。表2.4折板和机械絮凝池的对比在絮凝设备的比较中，由于机械絮凝池调节过程烦琐，运行管理困难，故最终选用比隔板絮凝池水利条件更好的折板絮凝池。（3）沉淀设备比较①平流型沉淀池平面为长矩形,进口与出口分设于池长的两头。②斜板式(斜管)沉淀池，在普通沉淀池的沉淀区内装设一组平行板(或一组方形管道)以减少沉降时间，并增加沉降效果的改进型沉降设备。表2.5平流和斜管沉淀池的对比在两种沉淀设备的比较中，由于斜管沉淀池消耗了大量资源，而且价格较高，且操作管理也较复杂，在使用一段时间后需要经常更换斜管，故采用平流式沉淀池；（4）过滤设备比较①V式滤池由于其进流量槽形为V字型而得名，又称之为均粒滤料滤池(其滤材使用均质滤料,即均颗粒滤材)、六阀滤池(每个管身上有6个很重要的闸门)。②移动罩滤池处理则是以多个滤格连为一个结构整体的滤池处理方式，是使用小压力配水系统，通过一个能够移动的冲洗罩轮流地对各个滤格进行冲刷。表2.6V型和移动罩滤池的对比在与过滤装置的比较中，由于移动罩滤池处理自动控制和维护都比较繁琐，而V型滤池节省能耗、反冲洗效果更好，可实现自动过滤和冲洗，故选用使用最广泛的V型滤池；（5）深度处理工艺比较①臭氧—生物活性碳的深层处理工艺,融臭氧氧化、活性碳吸收、生物降解、臭氧杀菌功能于一身，水中有机质经臭氧的氧化，生物可降解性能显著提高，并且臭氧化后水中大量的溶解氧与活性碳的生物活性显著提高，去除有机质的寿命也大为延长。②膜分离法是指使用自然或人工制造的、带有选择透过特性的膜，对双组成或多组成液态或气态物质予以