净水厂设计计算说明指导书.doc

福州市西区水厂一期扩建工程设计阐明书
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200Km2，四周有鼓山、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。市区高程普通为5～15m（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。市区重要有两类地质：一是靠山丘陵地区，重要在于于山、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，范畴较广，淤泥埋藏浅，容积承载力为0.05～0.08MPa，地下水位高，普通在地面下0.5～2.0m。
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
暴雨重要浮现月份：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
基本风压：0.6KN/m2
台风影响我市始于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 1451.1mm
1.3水文条件
闽江是福建省最大河流，水量充沛。闽江在淮安如下分为两支，北支为北港，穿越市区至马尾，将中心城区别为江北平原和南台岛两某些，长为30.5km，平均水面坡降0.15‰，枯水季水面宽150～200m。南支为南港，又名乌龙江，经洪塘、湾边、纳入大漳溪河后来，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。依照竹歧水文站1936年至1980年记录资料：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明显，最大下泄流量（坝下保证流量）为308m3/s。市区西端洪山桥最高水位8.441m、最低水位1.181m。
1.4地震发生状况
福州市区位于福建沿海长乐——诏安深大断裂带北段，为中档地震潜在震源区（M＝6级），在将来1内具备发生不不大于M＝5.5级以上地震危险性。在活动断裂带附近地段也许会局部放大地震效应，故在断裂带附近建筑物除7度地震烈度抗震设防外，还应因地制宜采用有效构造加强办法。

2都市概况
2.1都市经济发展状况
福州市市福建省省会，国内东南沿海重要经贸中心之一，国家级历史文化名城，是国务院批准沿海十四个开放都市之一。
福建市中心城范畴涉及江北鼓台区、鼓山区、新店区和江南金山区、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，规划人口166万，其中中心城区144万。
改革开放后，福州市都市建设和经济建设发展迅速，1996年以来福州市曾两次调节都市总体规划。为进一步加大改革力度，继续改进投资环境，加强和完善功能建设，使之成为具备坚实基本全省政治、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，建设全方位开放当代化大都市。建设以高新技术为先导，第三产业发达，产业构造合理，具备高效益、高素质经济格局。形成公共设施配套、基本设施完善、生态环境良性循环、适应对外开放大都市需要。
福州市经济发展筹划拟定，全市城乡人均各项重要指标水平达到国内先进都市水平，人均国民生产总值比1990年翻两翻多，即国民生产总值达到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 都市用水资料
福州市中心城既有六座水厂，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。1997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40~55m，以缓和都市高峰用水量。
3工程方案设计及计算
3.1设计根据根据规范规程
室外给水设计规范（GB50013-）
城乡给水厂附属建筑和附属设备设计原则（GJJ41-91）
生活饮用水水源水质原则（CJ3020-1993）
生活饮用水卫生原则（GB5749-）
给水排水设计手册 第3册 城乡给水(第二版)
给水排水制图原则（GB/T50106-）
给水排水设计基本术语原则（GBJ125-89）
3.2工艺设计流程选取
水厂工艺流程采用：原水→混合→絮凝池→沉淀池→过滤池→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。

图1 工艺流程图
3.3各解决构筑物设计计算
3.3.1药剂投配与混合设施
混凝剂选用固体硫酸铝混凝剂，设立溶解池与溶液池（2个），并采用压缩空气搅拌调制药剂。
1） 溶液池容积

取混凝剂最大投加量，药液浓度，混凝剂每日配制次数，水厂设计流量。带入数据计算得溶液池容积
按规范，溶液池设立2个，交替使用，每个容积都为，形状采用矩形，尺寸为：。其中超高为0.2m。
2） 溶解池容积

溶解池设立1个，形状采用矩形，尺寸为：，其中超高为0.2m。
3） 搅拌空气量
依照规范，溶解池空气供应强度为，取；溶液池空气供应强度为，取。
溶液池需要空气量

溶解池需要空气量

需要空气总量

依照规范，空去管流速为，取。
4） 投加方式
由于水射器投加法使用以便、设备简朴、工作可靠，合用于大中型水厂药剂投加，因此本次设计采用水射器投加方式，进水压力为。示意图见图2。

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朴，维护管理以便；不需土建构筑我；不需外加动力设备；混合效果好，合用于各种规模水厂，因此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）絮凝池选用
由于往复式隔板絮凝池絮凝效果好，构造简朴，合用于水量不不大于3万，水厂，因此选用往复式絮凝池。
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：

2）池体计算
总容积：

单池平面面积：

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)L：

隔板间距：按廊道内流速不同提成6档，相应廊道宽度为。

求得，取，则实际流速
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
廊道宽度
实际流速
计算值
采用值
1
0.50
0.60
0.60
0.50
2
0.40
0.75
0.75
0.40
3
0.35
0.86
0.90
0.33
4
0.30
1.00
1.00
0.30
5
0.25
1.20
1.20
0.25
6
0.20
1.51
1.50
0.20
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）：

隔板厚按0.2m计，池实际总长：

3）水头损失计算
按廊道内地饿不同流速提成6段，分别计算每一段水头损失。
第一段：
水力半径：

流速系数：

粗糙系数n=0.013，

计算得。
第一段廊道长度：
第一段水流转弯次数：(前5段为3，第6段为2)
絮凝池第一段水头损失：

其中 为局部阻力系数。取3.0
为转弯处平均流速

带入数据。计算得第一段水头损失：

别的各段水头损失计算成果见表2。
段数

1
3
61.2
0.267
0.419
0.50
63.1
0.095
2
3
61.2
0.324
0.335
0.40
65.0
0.059
3
3
61.2
0.379
0.279
0.33
66.6
0.040
4
3
61.2
0.414
0.251
0.30
67.5
0.032
5
3
61.2
0.480
0.209
0.25
69.0
0.022
6
2
61.2
0.571
0.167
0.20
70.8
0.009

表2 各段水头损失计算表

总水头损失：

4）GT值计算
水密度取，水动力粘度在20℃时取。
因此G值：

GT值：

GT值在 范畴内，满足规定。
3.3.3沉淀池
1）沉淀池及其参数选用
斜管沉淀池沉淀效率高，占地面积少，本次设计选用斜管沉淀池。依照规范，沉淀池参数设计如下。
沉淀池个数设立为4个。
液面上升流速，颗粒沉降速度。
采用蜂窝六边形塑料斜管，管厚0.4mm，内切圆直径，水瓶倾斜角。
进水方式采用长边一侧进水，该边长度与絮凝池宽度相似。
进口配水采用穿孔墙配水系统，穿孔流速取；集水系统采用沉没孔集水槽，集水槽中距取1.5m。
2）沉淀池池体设计计算
①清水区净面积：

斜管占用面积安3%计。
实际清水区面积：
斜管区采用矩形平面尺寸：
②斜管长计算
管内流速 ：
斜管长
考虑管段紊流，积泥等因素，过渡段采用250mm。
斜管总长 按1000mm计。
③沉淀池高度
根据规范，选用高度参数：
采用保护高度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
沉淀池总高：

④复算管内雷诺数及沉淀时间
水力半径：
运动粘度（按稳定为20℃时计）：
雷诺数：
满足规定。
沉淀时间： 在4-8min内。
3.3.4滤池
1）滤池及其参数选用
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、表面扫洗像结合方式，反洗效果好，合用于大中型水厂。本次设计采用均粒滤池。
依照规范，设计参数选用如下：
滤池设立个数，采用并排双格布置。
过滤周期为48h，正常虑速取。
气水冲洗时间共计，单独水洗时间2min，气水同步冲洗时间5min，单独水洗时间5min，扫洗时间为所有冲洗时间。
单独气洗强度，气水同步冲洗强度，，单独水洗强度。
2）滤池池体设计计算
滤池每日有效工作时间：
滤池总面积：
单个滤池面积：
取单池宽度，单池单格长度
实际单池面积：
实际滤池总面积：
虑速修正为：
校核强制虑速：在（10-18m/h）之间，满足规定。
3）高度计算
气水室高度取，滤板厚度取，
承托层厚度取，滤料层厚度取
滤层上水深，进水系统跌差取
进水总渠高
滤池总高度：
取4m
4）滤头个数计算
参数选用：开孔比，每个滤头缝隙面积
单池滤头个数：

每平方米滤板滤头个数： 在30-55之间，满足规定。
5）冲洗水泵扬程计算
排水槽溢流水面至吸水池水面高差取
水泵吸水口至滤池输水管道水头损失：。取反冲洗配水干管为钢管，管长取。则管内流速：
（在2.0-2.5m/s之间）
沿程水头损失：

局部水头损失：

其中 沿程水头损失系数取6.78
总水头损失：

配水系统水头损失重要为滤头水头损失，滤头水头损失，故取
。
承托层水头损失，取200Pa，即0.02m
滤料层水头损失，取14700Pa，即1.47m
富余扬程，取15000Pa，即1.5m
水泵扬程：

3.3.5消毒设施
1）消毒方式选用
因液氯消毒操作简朴，价格较低，且在官网中有持续消毒杀菌作用，因此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：

按规范，储氯量为7-15d，取10d。
储氯量：
3）加氯机：采用转子加氯机
型号：MJL-Ⅱ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：
=+++
式中 ―清水池有效容积 
   ―清水池调节容积，本设计中调节系数取10％；      
―清水池消防贮水量； 
   ―水厂自用水量，本设计中取设计水量5％；      
―清水池安全储量，按设计水量0.5％计。
①
② 查规范知，同一时间火灾次数为2，一次灭火用水量，则：

③
④ 安全储量=清水池面积最小水深
取清水池水深，最小水深
清水池面积

清水池容积：

2）清水池尺寸拟定
池型设立为矩形，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，并设立导流墙，墙间距4.6m。

3）消毒时间校核
消防容积：
消防水力停留时间：
有效停留时间与水力停留时间比值：

有效接触时间：
满足规范规定
4）CT值
出水余氯控制在0.4mg/L，则：

满足肠内病毒灭火率99.9%规定
3.4水厂总体设计
水厂总体布置重要是将水厂各项构筑物进行合理组合和布置，以满足工艺流程、操作联系、生产管理和无聊运送方规定。布置原则是流程合理、管理以便、节约用地、美化环境，并考虑日后留有发展也许。
3.4.1工艺流程布置
水厂工艺流程布置是水厂布置基本任务，布置时应遵循如下原则：
（1）流程力求最短，避免迂回重复，使净水过程中水头损失最小。构筑物应尽量接近，即沉淀池应尽量紧靠滤池，二级泵站尽量接近清水池，但各构筑物之间应留出必要施工和检修间距。 
（2）构筑物布置应注意朝向和风向。净水构筑物普通无朝向规定，但滤池操作廊、二级泵站、加药间、化验室、检修间、办公楼等则有朝向规定，特别散发大量热量二级泵房对朝向和通风规定更应注意，布置时应使符合本地最佳方位，尽量接近南北向布置。 
（3）考虑近远期协调。在流程布置时既要有近期完整性，又规定有分期协调性，布置时应避免近期占地过早过大。
常用布置形式有直线型、折角型、回转型三种形式，本次设计当中采用直线型布置形式，这种形式从进水到出水为直线型，生产联系关系短，以便管理，有助于日后水厂扩建，合用于大中型水厂。
3.4.2水厂平面布置
水厂平面布置时将各项生产和辅助设施进行组合布置，布置时应注意下列规定。
（1） 按照功能，分区集中；将工作上有直接联系辅助设施，尽量予以接近，以便管理。
（2） 注意净水构筑物扩建时衔接；净水构筑物普通可逐渐扩建，但二级泵房、加药间，一级某些辅助设施不易分组过多，为此在平面布置时，应郑重考虑元气净水构筑物扩建后整体性。
（3） 考虑物料运送、施工和消防规定：寻常交通、物料运送和消防通道是水厂道路设计重要目，也是水厂平面设计重要构成。普通在蛀牙构筑物附近必要有道路到达，为了满足消防规定和避免施工影响，某些构筑物之间必要留有一定间距。
（4） 因地制宜和节约用地：水厂布置应避免点状分散，以致增长道路，多用土地。
不同规模水厂占地面积，由于详细条件不一，参差较大，依照《都市给水工程项目建设原则》规定，净水厂、泵站建设用地不应超过如下规定：

建设规模（万）
净水厂[]
泵站
5-10
0.7-0.5
0.25-0.2
10-30
0.5-0.3
0.2-0.1
30-50
0.3-0.1
0.1-0.03