凈水廠設(shè)計計算說明書

1、1 自然條件地形、地質(zhì)2.0m。福州市地處閩江下游福州盆地，盆地總面積約 200Km,四周有鼓山、旗山、 五虎山蓮花峰等群山環(huán)抱。 地貌類型以平原為主， 地勢由西北向東南傾斜， 市中 心散落有烏山、于山和屏山等小山，南臺島上有倉山、蓋山和城門山。市區(qū)高程 一般為515m(黃海高程系)，閩江橫貫市區(qū)，由于地勢較低，易受洪澇災(zāi)害， 需沿江、河筑堤。市區(qū)主要有兩類地質(zhì)：一是靠山的丘陵地區(qū)，主要在于于山、 烏山、屏山一帶以及市區(qū)四周群山余脈高地和倉山區(qū)丘陵地帶，容許承載力約； 二是淤積、沖積地區(qū)為高壓縮性土，范圍較廣，淤泥埋藏淺，容積承載力為， 地下水位高，一般在地面下氣象條件福州市屬于亞熱帶海洋性季

2、風(fēng)氣候，夏季炎熱多雨，冬季溫暖少雨。( 1 )氣溫年平均： 19.6 攝氏度極端最高： 41.1 攝氏度( 1950年7月 19日) 極端最低： 2.5 攝氏度( 1940 年 1 月 25 日)( 2)水量年平均： 1355.8mm 年平均降水天數(shù)：天 24小時最大降水量： 167.4mm 暴雨主要出現(xiàn)月份： 59 月( 3 )霜凍 年無霜期 326 天2.8m/s40.7m/sm2( 4 )風(fēng) 常年主導(dǎo)風(fēng)向為西北風(fēng)和東南風(fēng)，冬季多西北風(fēng)，夏季盛行東南風(fēng)。 平均風(fēng)速： 極大風(fēng)速： 基本風(fēng)壓：臺風(fēng)影響本市始于 5月，結(jié)束于 11月中旬，以 7月中旬至 9月中旬次數(shù)最多。(5)濕度 年平均相對濕

3、度 77%84%5%1451.1mm最大相對濕度 最小相對濕度 （6）蒸發(fā)量 年平均蒸發(fā)量水文條件閩江是福建省最大河流， 水量充沛。閩江在淮安以下分為兩支， 北支為北港， 穿越市區(qū)至馬尾，將中心城區(qū)分為江北平原和南臺島兩部分，長為30.5km,平均水面坡降。，枯水季水面寬150200m南支為南港，又名烏龍江，經(jīng)洪塘、 灣邊、納入大漳溪河以后，出峽兜于馬尾、長樂營前與北港又合二為一，南港長 34.4km,進入河口段經(jīng)亭江、倌口、瑯歧流入東海。閩江流域面積60992Km2水系全長2959Km流經(jīng)36個縣、市。根據(jù)竹歧水文站1936年至1980年統(tǒng)計資 料：閩江下游年平均徑流總量為億 m3 1992

4、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，水口電站建成后，水庫對洪峰調(diào)節(jié)作用不 顯著，最大下泄流量（壩下保證流量）為308m3/s 。市區(qū)西端洪山橋最高水位8.441m、最低水位 1.181m。地震發(fā)生情況福州市區(qū)位于福建沿海長樂詔安深大斷裂帶北段， 為中等地震潛在震源 區(qū)（M6級），在未來100年內(nèi)具有發(fā)生大于Mk級以上地震的危險性。在活動 斷裂帶附近地段可能會局部放大地震效應(yīng)， 故在斷裂帶附近的建筑物除 7 度地震 烈度抗震設(shè)防外，還應(yīng)因地制宜采用有效的構(gòu)造加強措施。2 城市概況城市經(jīng)濟發(fā)展情況福州市市福建省省會， 我國東南沿海重要的經(jīng)貿(mào)中心之

5、一， 國家級歷史文化 名城，是國務(wù)院批準的沿海十四個開放城市之一。 福建市中心城范圍包括江北的鼓臺區(qū)、 鼓山區(qū)、新店區(qū)和江南的金山區(qū)、 建新區(qū)、 蓋山區(qū)、城門區(qū)、倉山區(qū)。 1 995年市區(qū)人口萬人， 其中中心城區(qū) 133萬人， 2000 年規(guī)劃人口 166 萬，其中中心城區(qū) 144 萬。改革開放后，福州市城市建設(shè)和經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展迅速， 1996 年以來福州市曾 兩次調(diào)整城市總體規(guī)劃。 為進一步加大改革力度， 繼續(xù)改善投資環(huán)境， 加強和完 善功能建設(shè)， 使之成為具有堅實基礎(chǔ)的全省政治、 經(jīng)濟、科技、信息和文化中心。充分發(fā)揮僑鄉(xiāng)和區(qū)位優(yōu)勢， 大力發(fā)展外向型經(jīng)濟， 建設(shè)全方位開放的現(xiàn)代化大都 市。建設(shè)

6、以高新技術(shù)為先導(dǎo)，第三產(chǎn)業(yè)發(fā)達，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)合理，具有高效益、高素 質(zhì)的經(jīng)濟格局。形成公共設(shè)施配套、基礎(chǔ)設(shè)施完善、生態(tài)環(huán)境良性循環(huán)、適應(yīng)對 外開放大都市的需要。福州市經(jīng)濟發(fā)展計劃確定， 2000 年全市城鄉(xiāng)人均各項主要指標水平達到國 內(nèi)先進城市水平，人均國民生產(chǎn)總值比 1990 年翻兩翻多，即國民生產(chǎn)總值達到 700億元(1990年不變價)。1995年中心城GNP達到億元，人均GNF為14687元。城市用水資料福州市中心城現(xiàn)有六座水廠， 實行聯(lián)網(wǎng)供水， 水源均取自閩江， 設(shè)計供水能 力共為萬m/d。其中江北總供水量為萬 m/d，江南總供水量為萬 m/d。1997年 最高日用水量為萬m/d，平均日用

7、水量萬m/d，日變化系數(shù)為?，F(xiàn)規(guī)劃建設(shè)西區(qū)水廠一期擴建工程，設(shè)計水量為 25 萬 m3/d 。水廠出水水壓 為4055m以緩解城市的高峰用水量。3 工程方案設(shè)計及計算設(shè)計依據(jù)依據(jù)的規(guī)范規(guī)程室外給水設(shè)計規(guī)范( GB50013-2006)城鎮(zhèn)給水廠附屬建筑和附屬設(shè)備設(shè)計標準( GJJ41-91)生活飲用水水源水質(zhì)標準( CJ3020-1993)生活飲用水衛(wèi)生標準( GB5749-2006)給水排水設(shè)計手冊 第3冊 城鎮(zhèn)給水(第二版)給水排水制圖標準( GB/T50106-2001) 給水排水設(shè)計基本術(shù)語標準( GBJ125-89)工藝設(shè)計流程的選擇1。水廠的工藝流程采用：原水T混合-絮凝池-沉淀池

8、-過濾池-清水池，在混合之前投加絮凝劑；在清水池之前投加消毒劑。工藝流程圖如圖圖1 工藝流程圖各處理構(gòu)筑物設(shè)計計算331藥劑投配與混合設(shè)施混凝劑選用固體硫酸鋁混凝劑，設(shè)置溶解池與溶液池（2個），并采用壓縮空氣攪拌調(diào)制藥劑。1）溶液池容積W,uQ417bn取混凝劑最大投加量U 20mg/L，藥液濃度b 15%，混凝劑每日配制次數(shù)n 2，水廠設(shè)計流量Q 25萬m3/d 104167m3/h 2.89m3/s。帶入數(shù)據(jù)計算得溶液池容積Wi16.7m3按規(guī)范，溶液池設(shè)置2個，交替使用，每個容積都為16.7m3，形狀采用矩形，尺寸為：長寬高 5m 5m 1m。其中超高為0.2m。2）溶解池容積W2 0.

9、3W10.3 16.7 5.0m3溶解池設(shè)置1個，形狀采用矩形，尺寸為：長寬高2.5m2m 1.2m，其中超高為0.2m。3）攪拌空氣量根據(jù)規(guī)范，溶解池空氣供給強度為8 10L/（s m2），取10L/（sm2）；溶液池空氣供給強度為3 5L/（s2 2m )，取 5L/(s m )。溶液池需要的空氣量Q1nFq2(5 5) 5250L/(s m )溶解池需要的空氣量Q2nFq2(2.5 2) 1050L/(s m )需要空氣總量Q。Q1Q2300L/(s m2)根據(jù)規(guī)范，空去管流速為10 15m/S，取12m/S。4）投加方式由于水射器投加法使用方便、設(shè)備簡單、工作可靠，適用于大中型水廠藥劑

10、的投加，所以本次設(shè)計采用水射器投加方式，進水壓力為2.4516 105Pa。示意圖見圖2。圖2水射器投藥系統(tǒng)圖5）混合方式管式靜態(tài)混合器設(shè)備簡單，維護管理方便；不需土建構(gòu)筑我；不需外加動力設(shè)備；混合效果好，適用于各種規(guī)模的水廠，所以本次設(shè)計混合方式采用管式靜態(tài)混合器。6）藥庫與加藥間布置方式：采用加藥間與藥庫合并布置，按規(guī)范，藥劑存儲期為 15-30天，取30天。3.3.2絮凝池 1）絮凝池的選取由于往復(fù)式隔板絮凝池絮凝效果好， 構(gòu)造簡單，適用于水量大于3萬m3/d， 的水廠，所以選用往復(fù)式絮凝池。設(shè)絮凝池數(shù)4個，絮凝時間T=20min,池內(nèi)平均水深2.4m，超高0.3m。廊道內(nèi)流速采用6檔：

11、V10.5m/s,v210.4m/s,V30.35m/s,v40.3m/ sv50.25m/s,v60.2m/ s2）池體的計算總?cè)莘e:單池平面面積:f -W 進 362m2門比4 2.4池寬B:按沉淀池長（詳見沉淀池計算）算，取 B=20.4n。池長（隔板間凈距之和兒:f 17.7mB隔板間距：按廊道內(nèi)流速不同分成6檔，對應(yīng)廊道寬度為an。Qan 3600 nVnH110416.73600 4 2.4 vn0.301Vn求得a1 0.60m，取a； 0.60m，則實際流速v1 03010.5m/sai各廊道寬度與流速計算值見表1。表1廊道寬度與流速計算表廊道寬度an/m段數(shù)設(shè)計流速vn （m

12、/s）實際流速vn /（m/s）計算值采用值每一種間隔采用3條廊道，共18條。水流轉(zhuǎn)彎17次，則實際池長（隔板間凈距之和）：IIlliIIL 3(a1 a2 a3 a4 a5 a6)17.9m3）水頭損失的計算按廊道內(nèi)地餓不同流速分成6段，分別計算每一段的水頭損失。第一段:水力半徑:O.6 2.40.27m0.62 2.4流速系數(shù):粗糙系數(shù)n=.yi2.5扁 0.13 0.75jR(jn 0.10)0.15計算得C163.1。第一段廊道長度：11 3B3 20.461.2m第一段水流轉(zhuǎn)彎的次數(shù):S13（前5段為3,第6段為2）絮凝池第一段水頭損失:2HQ JV0_h1S12g2c 1 12g其

13、中為局部阻力系數(shù)。V0為轉(zhuǎn)彎處的平均流速V03600 1.2a 1nH10.419m/s帶入數(shù)據(jù)。計算得第一段水頭損失:h10.095m其余各段水頭損失計算結(jié)果見表2。表2各段水頭損失計算表總水頭損失:hhn 0.256m4) GT值的計算水密度取1000kg/m3，水動力粘度在 20r 時取 1.029 10 4kg s/m2。所以G值:G V6046s 'tGT值:GT 46 2060 55200GT值在104 105范圍內(nèi),滿足要求。沉淀池1) 沉淀池及其參數(shù)的選取斜管沉淀池沉淀效率高,占地面積少,本次設(shè)計選用斜管沉淀池。根據(jù)規(guī)范,沉淀池參數(shù)設(shè)計如下。沉淀池個數(shù)設(shè)置為4個。采用蜂

14、窩六邊形塑料斜管，管厚0.4mm內(nèi)切圓直徑d 30mm，水瓶傾斜角60。進水方式采用長邊一側(cè)進水，該邊長度與絮凝池寬度相同。進口配水采用穿孔墻配水系統(tǒng),穿孔流速取0.1m/s；集水系統(tǒng)采用淹沒孔集H 0.3 1.2 1.2 0.8 0.87 4.37m水槽，集水槽中距取1.5m。2）沉淀池池體設(shè)計計算 清水區(qū)凈面積:Q nv240.8m24 0.003斜管占用面積安3%計。實際清水區(qū)面積：A1.032248.1m2斜管區(qū)采用矩形平面尺寸:20.4m 12m 斜管長計算管內(nèi)流速：Vosin3.46mm/s斜管長1.33v00 cos0sin d 638mm考慮管段紊流，積泥等因素，過渡段采用 2

15、50mm斜管總長l'250 638888mm 按 1000mr計。 沉淀池高度依據(jù)規(guī)范，選取高度參數(shù): 采用保護高度0.3m 清水區(qū)高度1.2m 布水區(qū)高度1.2m 穿孔排泥斗槽高0.8m斜管高度h l'sin0.87m沉淀池總咼: 復(fù)算管內(nèi)雷諾數(shù)及沉淀時間水力半徑：R d300.75cm4運動粘度（按穩(wěn)定為20r 時計)：0.01cm2 s實際單池面積:2L 單 B單 130.4m2雷諾數(shù):Re氣0晉25.95滿足要求。沉淀時間：TVo嚳 289s 4.82min 在4-8min 內(nèi)。濾池1）濾池及其參數(shù)的選取均粒濾池（V型濾池）采用均粒濾料，含污能力高，單池面積大，沖洗方式

16、 采用氣水反洗、表面掃洗像結(jié)合的方式，反洗效果好，適用于大中型水廠。本次 設(shè)計采用均粒濾池。根據(jù)規(guī)范，設(shè)計參數(shù)選取如下:濾池設(shè)置個數(shù)N 8，采用并排雙格布置。過濾周期為48h,正常慮速取V 10m/h。氣水沖洗時間共計t 12min ,單獨水洗時間2min,氣水同時沖洗時間5min.單獨氣洗強度q氣 115L/（s單獨水洗時間5min,掃洗時間為全部沖洗時間。m2），氣水同時沖洗強度q氣2 15L/（s m2）,q水 14L/（s m2），單獨水洗強度2q水24L/(s m )。2）濾池池體設(shè)計計算濾池每日有效工作時間：T24 t(24/T)23.9h濾池總面積：F' 2Q/vT 10

17、46m單個濾池面積:f F/N 130.7m2210m2取單池寬度B單4.0m，單池單格長度L單16.3m慮速修正為：v' Q/T'F'10.03m/h校核強制慮速：V強vN/(N 1)11.46m/s在(10-18m/h)之間，滿足要求。3）高度計算氣水室高度取H10.8m，濾板厚度取H20.1m，承托層厚度取H30.08m，濾料層厚度取H41.1m4)濾層上水深H 5進水總渠高H7濾池總高度:H H1濾頭個數(shù)計算1.3m，進水系統(tǒng)跌差取He 0.3m0.3mH2 H3 H4 Hs H6 H73.98m 取 4m參數(shù)選取：開孔比1.5%，每個濾頭縫隙面積f10.000

18、4m2單池濾頭個數(shù):fn f1每平方米濾板濾頭個數(shù):n/ f 37在30-55之間，滿足要求。5)沖洗水泵揚程計算排水槽溢流水面至吸水池水面咼差取 H05m水泵吸水口至濾池的輸水管道水頭損失:h1 hf hj。取反沖洗配水干管為550mm鋼管，管長取I 50m。則管內(nèi)流速:4Q反水窖 4 O.。04 130.4 2.20m/s （在之間） d23.14 0.552沿程水頭損失:hf 0.00107IV水/d1.30.28m局部水頭損失:hj 2gV水6.78 2.22/(2 9.8) 1.67m其中 沿程水頭損失系數(shù)總水頭損失:h1hfhj 0.28 1.671.95m配水系統(tǒng)水頭損失h2主要

19、為濾頭水頭損失，濾頭水頭損失h濾0.22m，故取h20.22m o承托層水頭損失h3，取200Pa,即濾料層水頭損失h4，取14700Pa,即富余揚程h5，取15000Pa即水泵揚程:Hp H0 h h2 hs h4 h510.16m消毒設(shè)施1）消毒方式的選取因液氯消毒操作簡單，價格較低，且在官網(wǎng)中有持續(xù)消毒殺菌的作用，所以本次設(shè)計采用液氯消毒。2）加氯量與儲氯量計算投加位置選在濾池之后清水池之前，最大投加量取a=Lo加氯量:Q 氯 0.001aQ 0.001 1.0 10416.7 10.42kg/h按規(guī)范,儲氯量為 7-15d，取10do儲氯量:G 10 24Q 氯 2500.8kg/10

20、d3）加氯機：米用轉(zhuǎn)子加氯機型號：MJL-U 型(2-18kg/h )兩臺交替使用清水池1）容積計算清水池容積:式中 W 清水池的有效容積Wi 清水池的調(diào)節(jié)容積，本設(shè)計中調(diào)節(jié)系數(shù)取 10%;W2 清水池的消防貯水量;W3 水廠的自用水量，本設(shè)計中取設(shè)計水量的 5%;W4 清水池的安全儲量，按設(shè)計水量的計。W KtQ 10% 25 104 25000 m3查規(guī)范知，同一時間火災(zāi)次數(shù)為 2, 次滅火用水量55L/S，貝3W22 2 55 3600/1000792m3W35% 5% 25 104625m3安全儲量W4 =清水池面積最小水深取清水池水深Hs 4.5m，最小水深H min0.2m清水池面

21、積FW1 W325000 625Hs Hmin 4.5 0.225959.3mW4FH min 5959.30.21191.9m3清水池容積:W 25000792 62531191.927609m32)清水池尺寸的確定池型設(shè)置為矩形，池數(shù)2座，池深，最大水深，長65m寬46m最低水位, 消防水位，并設(shè)置導(dǎo)流墻，墻間距。3）消毒時間校核消防容積: V nLBH 2 2 65 46 1.02 6099.6m3消防水力停留時間: T V / Q 6099.6/ 10416.7 0.59 h有效停留時間與水力停留時間比值：t10 /T 0.185ln( L/ B) 0.0440.185 ln( 650/ 4.6) 0.044 0.872有效接觸時間：t10 0.872T0.514h 0.5h 滿足規(guī)范要求4) CT值CT 0.4出水余氯控制在L,則:0.514 60 12.3(mg / L) min滿足腸內(nèi)病毒滅火率 %的要求水廠的總體設(shè)計水廠總體布置主要是將水廠各項構(gòu)筑物進行合理的組合和布置, 以滿足工藝 流程、操作聯(lián)系、生產(chǎn)管理和無聊運輸方的要求。布置原則是流程合理、管理方 便、節(jié)約用地、美化環(huán)境,并考慮日后留有發(fā)展的可能。工藝流程布置水廠的工藝流程布置是水廠布置的基本任務(wù),布置時應(yīng)遵循以下原則:1）流程力求最短,避免迂回重復(fù),使凈水過程中的水頭損失