自来水厂设计方案.doc

自来水厂设计方案.doc

《自来水厂设计方案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自来水厂设计方案.doc（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

自来水厂设计方案

目录

    设计内容简介

    第一章工程总体概述

    1.1项目概况

    1.2设计原则

    1.3主要规范及标准

    1.4设计范围

    1.5城市概况与自然条件

    1.5.1杭州市自然情况

    1.5.2水文地质及工程地质情况

    1.5.3水源与水质要求

    1.5.4城区供水现状

    1.6项目建设的必要性及可行性

    1.6.1项目建设的必要性

    1.6.2项目建设的可行性

    1.7设计规模及水质水量

    1.7.1设计规模

    1.7.2出厂水质标准

    出厂水压

    第二章工艺及方案设计

    2.1主要净水构筑物的形式选择

    2.2方案的比较确定

    第三章工艺流程计算

    3.1配水井

    3.2管式混合器

    3.3隔板絮凝池

    3.3.1设计要求

    3.3.2适用条件

    3.3.3计算

    3.4平流沉淀池的设计计算

    3.4.1设计说明

    3.4.2设计计算

    3.5普通快滤池

    3.5.1设计说明

    3.5.2设计计算

    3.6清水池

    3.6.1调节容量的计算：

    3.6.2储备容量的计算

    3.6.3管道和其它

    3.6.4设计计算

    3.7液氯消毒工艺

    3.7.1氯气的使用

    3.7.2设计计算

    3.7.3加氯间和氯库

    3.8加药间

    3.8.1溶液池设计

    3.8.2溶解池设计

    3.9二泵房

    3.9.1设计要求

    3.9.2设计计算

    3.10消毒设施

    3.10.1水厂设计流量

    3.10.2设计计算

    3.11管线的水头损失及流程标高计算

    3.11.1水厂的高程布置

    3.11.2流程标高计算

    第四章水厂运行管理

    参考文献

    致谢信

    附录

    第一章工程总体概述

    1.1项目概况

    名称：

杭州西区水厂一期工程

    设计规模：

100000。

    净水厂处理工艺方案

    采用隔板絮凝池+平流沉淀池+普通快滤池+消毒工艺.

    主要生产构筑物

    隔板絮凝池，平流沉淀池，普通快滤池，清水池，二级泵房及变配电室，加氯加药间等

    主要经济指标

    方案比较是寻求合理的技术经济方案的必要手段，也是控制项目投资、降低运行成本的重要途径。

工程寿命期内的费用，由建设期初期投资和经营期运行成本组成。

建设期投资少，但运行成本高的方案，不一定寿命期内的总费用低；同样建设期投资多，但运行成本低的方案，也不一定是最经济的方案。

经济比选按货币的时间价值采用动态比选，综合考虑方案初期投资和经营期运行成本，确定方案的经济可比性，从而选出费用最低的方案。

    　　设计方案比选是采用技术经济分析方法，对不同的设计方案进行比较和选择，使技术先进、价格合理的方案成为最后的人选方案。

在给水工程项目设计（包括可行性研究）过程中，各项主要经济和技术决策（如总体方案、厂站规模、近远期结合、管道输送方式、管道走向、工艺流程、厂址选择、厂区布置、主要设备选型以及资金筹措等）均应根据实际情况提出各种可能的方案进行筛选，对筛选出的方案进行动态的经济计算，结合其它因素详细论证比较、做出抉择。

给水工程设计方案经济比选，不仅比较工程建设期投资、同时应考虑水厂投产后的长期运行费用，通过全面的分析，作出最经济的选择即选择费用（考虑初期投资和运行成本）最低的方案为实施方案。

    1.2设计原则

    执行国家关于环境保护方面的政策，符合国家有关法规，规范及标准。

    处理工艺力求技术先进可靠，经济合理，高效节能，在确保净水处理效果的前提下，最大限度地减少工程投资和日常运行费用。

    选择国内先进，可靠，高效，运行管理方便，维护维修简便的净水处理专用设备。

    采用先进的控制系统，提高净水处理系统的控制水平。

    1.3主要规范及标准

    1.4设计范围

    水厂设计和其它工程设计一样，一般分两阶段进行，扩大初步设计和施工图设计。

本工程设计范围包括：

工程项目和设计要求概述，方案比较情况，个构筑物和建筑物的形式。

尺寸和结构形式，工程概算，主要材料（钢筋，水泥，木材等），管道几设备（水泵，电动机，真空泵，大型阀门，起重设备，运输车辆，电器设备）等规格，尺寸和数量，工程进度要求，人员编制，以及设计中尚存在的问题等。

自来水厂围墙内建（构）筑物，连接管线及水厂内的绿化等。

    1.5城市概况与自然条件

    1.5.1杭州市自然情况

    地理位置：

杭州地处长江三角洲南翼，杭州湾西端，钱塘江下游，京杭大运河南端，北近上海，东邻宁波，是长江三角洲重要中心城市和中国东南部重要交通枢纽。

市域界于北纬29°11′至30°34′和东经118°20′至120°37′之间。

市区中心地理坐标为北纬30°16′、东经120°12′。

    地势：

杭州市境内地貌类别多样，全市最高点1787米的清凉峰。

杭州正处在影响，进入钱浙西中山丘陵向浙北平原过渡的地带，地势由西南向东北倾斜，钱塘江奔流于东，城西有西湖，城市环境优美。

    气候：

杭州市地处中亚热带与北亚热带过渡区，温暖湿润，四季分明，光照充足，雨量丰沛。

    河流湖泊：

市城内主要河流有钱塘江、东苕溪和大运河。

拦截钱塘江上游而建成的新安江水库是中国东部沿海地区最大的水库，库区面积570多平方公里，库区内有大小岛屿1078个，故又称千岛湖。

千岛湖与西湖同被列为全国重点风景名胜区。

钱塘江河口杭州湾呈喇叭状，受河江速窄、河床隆起的塘江的潮水汹涌澎湃，最大潮差可达8.9米，形成天下奇观“钱塘江潮”。

    1.5.2水文地质及工程地质情况

    杭州九溪水厂（原杭州西区水厂）是省、市重点工程，也是杭州市市政基础设施项目中单体投资额最大的工程，总投资额10多亿元。

它的建成投入运行，杭州市的最高日供水能力可达143万吨，不仅使杭州人民告别了夏天喝咸水和用水压工业保民用的时代，而且为杭州市国民经济在新世纪的腾飞，从根本上改善市民的生活用水质量打下了坚实的基础。

    　　杭州九溪水厂也是杭州市第一个由世界银行贷款、国内首次采用性能性招标的重点工程（即“交钥匙”工程）。

它为我省利用境外融资建设城市基础设施项目作了有益的探索。

    1.5.3水源与水质概况

    1.6城区供水现状

    据了解，目前杭州城市供水总体处于供大于求状态。

城区用水已基本无忧，但是城郊结合部地区不少供水管道陈旧，水流细小，供水能力不能满足日益增长的生活生产需求。

一些郊区村镇采取自办小水厂的方式解决用水问题，供水成本高，水质也难以稳定。

伴随城市化进程的加快，提高周边地区的供水能力，扩大供水区域，已摆上了供水部门的重要议事日程。

据自来水公司供水处介绍，城北、城东等地供水工程都已列为今年的实施项目之一。

如石桥路供水工程，计划新铺设两条球铁干管，将大大增强沿线单位、住户的供水能力，同时提高半山地区的供水安全性。

随着城区的扩大、供水管网的延伸，一些郊区村镇也有望接上城市供水管。

    另一方面，结合道路改造，城区供水网络进一步完善，如江城路、河坊街、德胜路、古墩路等供水工程，有的已基本完成，有的正在抓紧进行。

    1.7项目建设的必要性及可行性

    1.7.1项目建设的必要性

    目前杭州市在给水净化处理方面存在的问题有以下几个方面：

（1）.水质污染问题普遍，90%以上的水厂面临着水源污染问题，但由于资金短缺，难以大规模地采用国外昂贵的除污染技术；

（2）.杭州某些水域水源污染引起的水质问题复杂，不但水中含有多种有害的污染物质，而且还具有藻类、嗅味、氯化消毒副产物等多种问题；

    （3）.虽然对于单一的除微污染技术已进行了较为系统的研究工作，但缺少除微污染集成技术与成套设备，难以形成高新技术产业，投入到生产中。

在水源污染严重，急需技术与设备投入的同时，严重地缺乏能经济有效地提高饮用水水质的成套技术与设备，形成强烈反差。

    实施该项目，是保护杭州市饮用水源安全的重要举措。

钱塘江是杭州市供水的主要水源地。

其中杭州西区水厂担负着杭州市40%的供水量，是杭州最大的城市给水厂，日供水量100000万立方米。

通过建设杭州西区水厂，可以进一步净化水质，达到一级饮用水标准，提高居民饮用水质量。

    1.7.2项目建设的可行性

    可行性研究是提出工程建设的依据，重要内容包括：

（1）城市概况和供水现状分析；

（2）工程目标；（3）工程方案评价；（4）投资估算和资金筹措；（5）工程效益分析，等等。

同时还应提供环境影响评价以及可能出现的问题。

    1.8设计规模及水质水量

    1.8.1设计规模

    杭州西区水厂二期工程的设计规模为100000。

    1.8.2出厂水质标准

    水厂出水水质达到现行国家《生活饮用水卫生规范》（建设部2001年）中规定的水质标准。

    为了准确把握杭州市和国外大城市的自来水水质差异情况，搜集整理了国外五个大城市的水质资料，结合上海的水质数据，通过比较研究，找出差距，寻求对策，为进一步提高上海市自来水水质提供理论指导和科学依据。

    　　六城市水质资料来源总共搜集整理了世界六个大城市的水质数据，瑞士苏黎世采用苏黎世西尔布鲁格、莫斯、郎格、利马四个水厂2000年自来水的平均值。

    世界六大城市自来水水质比较

    参数瑞士苏黎世法国巴黎美国纽约州日本大阪英国伦敦中国上海

    感官性状和一般化学指标

    色度CU<2.57127

    浊度NTU0.04FT0.151.10.1<0.50.43

    pH7.87.87.37.58.07.3

    总硬度（以CaCO3计）mg/L2344134

    钠mg/L4.412.1822.243.4

    铝mg/L0.0140.0230.024<0.0140.12

    铁mg/L0.004<0.050.03<0.03<0.010.04

    锰mg/L0.0020.0100.021<0.005<0.0030.04

    铜mg/L0.002<0.0030.010<0.1000.0960.003

    锌mg/L0.01<0.0250.006<0.10.0090.26

    挥发酚类（以苯酚计）mg/L<0.0050.002

    阴离子合成洗涤剂mg/L<0.05<0.020.12

    硫酸盐mg/L13.1297.718.24864.9

    氯化物mg/L5.1251115.54467

    氨氯mg/L0.003<0.10.1130.73

    溶解性总固体mg/L34552107353

    电导率μScm-132248288584546

    耗氧量（锰法，以O2计）mg/L1.00.382.5

    总有机碳TOCmg/LDOC0.62.11.32.63.4

    余氯mg/L0.450.60.51.24

    毒理学指标

    砷μg/L0.6<0.00120.85

    硼μg/L387813

    硒μg/L0.5<0.00110.27

    镉μg/L1<1<0.51

    铬（六价）μg/L2<5<5<4

    钡μg/L201249

    镍μg/L8811

    铅μg/L21<5<0.64

    汞μg/L0.1<0.05<0.050.12

    硝酸盐以（N计）μg/L1.466.140.21.26.42.03

    亚硝酸盐（以N计）μg/L0.5<501<0.029

    氰化物μg/L<1<59

    氟化物mg/L0.110.080.4660.425

    四氯化碳μg/L0.05<0.2<0.10.104

    消毒副产物THMs

    氯仿μg/L0.6655.4

    一氯二溴甲烷μg/L0.26473.64

    二氯一溴甲烷μg/L1.31<1075.77

    溴仿μg/L<922.25

    1.8.3出厂水压

    水厂出厂的水需与城区管网连接，根据城区管网要求，水厂出水压力按0.85Mpa设计。

    第二章工艺及方案设计

    2.1主要净水构筑物的形式混合方式

    混合设备的基本要求是，药剂与水的混合必须均匀，混合设备种类较多，常用的有水泵混合，管式混合，机械混合。

水泵混合效果较好，不需要另外建设混合设施，节省动力，大中小型水厂均可以使用，但是采用三氯化铁作为混凝剂时，若投药量较大，药剂对水泵叶轮有轻微的腐蚀作用。

当水泵距离反应池较远时，不宜采用水泵混合。

机械混合是在池子内安装搅拌设备，以电动机驱动搅拌器使水与药剂混合，机械搅拌的优点是混合效果好，且不受水量变化的影响，适用于各种规模的水厂，缺点是增加机械设备并且相应增加维修费用，目前广泛采用的是管式混合器。

    方式优缺点适用条件

    管式混合优点：

1.设备简单2.不占地缺点:

1.当流量减小时可能在中反应混凝2.一般管道混合效果较差,但采用静态管式混合器效果好,但水头损失大.适用于流量变化不大的水厂

    混合池混合优点:

1.混合效果好2.某些池型能调节水头高低,适应流量变化缺点:

1.占地面积大2.某些进水方式要带入大量气体适用于大中型水厂

    水泵混合优点:

1.设备简单2.混合充分,混合效果好3.不消耗动能缺点:

吸水管较多时投药设备要增加,安装管理复杂适用于一级泵房距离处理构筑物120米以内的各种规模的水厂

    浆板式机械混合优点:

1.混合效果好2.水头损失小缺点:

1.需要动能设备2.管理维护比较复杂适用于各种规模的水厂

    由于本工程取水泵房距水厂较远，不宜采用水泵混合；机械混合有不受水量，水温，浊度等因素变化影响，混合效果好，能耗较低等优点，但占地较大，且投资较高；管式静态混合器不占地，不需外加动力，且具有正反切割水流，双向回流漩涡混流等三个作用，混合效率达94﹪以上，因此本工程推荐使用管式静态混合器。

    絮凝形式

    国内采用的絮凝形式很多，可分为机械和水力两大类，水力絮凝又有隔板，折板，栅条，网格等多种形式。

    机械絮凝效果较好，水头损失小，可适应水质、水量的变化，但增加了机械设备，维修工作量大，这也是机械絮凝尚未在我国普及的主要原因，国外近几年也有向水力絮凝的倾向。

本工程仍考虑水力絮凝形式，在多种水力絮凝的形式中，折板絮凝较其它形式结构简单，容积小，能有效地扰动水流，增加颗粒碰撞机会，絮凝效果比较稳定，可以在较大范围内适应原水浊度的变化，但是造价较高；隔板反应池构造简单，管理方便，反应效果好，但出水量不易分配均匀；网格絮凝为众多高效絮凝池中的一种，其最大特点是絮凝时间短，占地少，投资省。

    本工程采用哪种絮凝池会在后来的多个方案的技术经济比较时确定。

    沉淀形式

    本工程可选择的沉淀池池型有平流沉淀池，斜管沉淀池，机械搅拌加速澄清池等。

    从经济因素考虑，机械搅拌澄清池单池处理能力不易过大，机械设备的维护管理较复杂，动力消耗较大，当水厂具有一定规模时，使用池数较多，带来管理不便，同时圆形池数过多也带来占地面积增加。

故本工程不宜采用。

    平流沉淀池，斜管沉淀池是目前国内采用最多的两种沉淀形式。

平流沉淀池的主要优点是结构简单，池深较浅，沉淀效果好，对原水水质水量变化适应性强，矾耗低，操作管理方便。

但排泥困难，机械排泥设备维护较复杂，占地面积较大，不利水厂今后的发展。

斜管沉淀池的主要优点是沉淀效率高，占地面积小。

但其对原水水质，水量变化的适应性不如平流沉淀池，斜管耗用材料多，易老化，使用期有一定的年限，需定期更换了，维护费用高，矾耗也较平流沉淀池稍大。

    本工程采用哪种沉淀池会在后来的多个方案的技术经济比较时确定。

    过滤形式

    我国目前全部使用快滤。

主要池型有普通快滤池，双阀滤池，无阀滤池，移动罩滤池，虹吸滤池和V型滤池等。

    以石英砂作为滤料的普通快滤池使用历史最久。

在此基础上，人们从不同的工艺角度发展了其它型式快滤池。

为充分发挥滤料层截留杂质能力，出现了滤料粒径循水流方向减小或不变得过滤层，例如，双层，多层及均质滤料滤池，上向流和双向流滤池等。

为了减少滤池阀门，出现了虹吸滤池，无阀滤池，移动罩滤池以及其它水流滤池等。

在冲洗方式上，有单纯水冲洗和汽水反冲洗两种。

各种形式滤池，过滤原理基本一样，基本工作过程也相同，即过滤和冲洗交错进行。

    由于普通快滤池无论在技术或是在经验上都比较的成熟，所以本设计采用普通快滤池。

    消毒形式

    消毒一直是给水处理的核心问题。

由于氯化消毒会产生卤代有机副产物，采用安全氯化消毒工艺或寻求替代氯化消毒的新技术，或者采用具有高的消毒效果与低的副产物的组合消毒技术是今后消毒技术的发展方向。

水处理过程产生的一些其他副产物也引起了广泛关注。

今后的研究内容可包括：

安全氯化消毒技术；非氯消毒技术；水处理过程致突变活性的影响因素；水处理过程有害副产物控制技术；余铝控制理论和技术；水质营养、活性与人体健康的研究等。

    消毒剂的种类很多，其各种性能比较如下表：

    消毒剂性能比较表

    性能氯漂白粉氯胺二氧化氯臭氧紫外线辐射

    灭细菌优良适中优良优良良好

    灭病毒优良差优良优良良好

    灭微生物第三位第四位第二位第一位

    PH影响消毒效果随PH增大而下降PH=7时最好受影响较小受影响较小，PH〉7时较有效受影响较小对PH值变化不敏感

    在配水管网中剩余消毒作用有可保持较长时间余氯比氯有更长的消毒时间无需补加氯无需补加氯

    中间产物产生氯化和氧化中间产物，有些产生臭味产生的中间产物不详氯化芳香族化合物，氯酸盐，亚氯酸盐等醛，芳香族羧酸，酞酸盐产生的中间产物不详

    国内应用情况广泛较多开始应用较少不多，只限于小型水厂

    一般投加量（mg/l）2-200.5-3.00.1-1.51-3

    接触时间30min2h30min数秒至10分钟

    使用条件绝大多数水厂原水中有机物较多和供水管线较长自来水厂及回用水消毒适用于有机污染物较严重时结合氯消毒使用于工矿企业集中用户水处理

    副产物生成（THM）可生成不大可能不大可能不可能不可能

    通过此表可以看出，目前国内应用较多的还是液氯消毒。

但由于二氧化氯杀菌能力是液氯的3-5倍，不会与水体中的有机物反应生成致癌物三卤甲烷。

二氧化氯易溶于水，在水中不易分解，杀菌效果不受PH的影响；安全无毒，对人体无副作用，处理过的水中无异味。

    但考虑到液氯消毒在国内使用的时间比较的长，经验也比较丰富；而二氧化氯消毒在国内的使用才刚刚开始，还处在适用摸索的阶段，所以还是使用传统的液氯消毒的方法。

    2.1方案的比较确定

    通过上面对主要构筑物的分析比较，从中制定出了两套工艺方案，下面进行方案的确定：

    工艺流程方案:

    方案一:

钱塘江→管式混合器→网格絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→清水池→二级泵房→城市管网

    方案二:

钱塘江→管式混合器→隔板絮凝池→平流沉淀池→普通快滤池→清水池→二级泵房→城市管网

    方案比较:

杭州西区水厂一期期设计水量为10万吨,两个方案中管式混合器,普通快滤池相同，所以只考虑方案中不同的部分比较即可．

（1）.网格絮凝斜管沉淀池：

    设计水量100000占地面积33000

    项目单位构筑物水量指标占地指标

    直接项目直接合计费元242520624.2677.42

    其中：

土建元120424112.0438.44

    配管及安装元114292611.4336.49

    设备元780390.792.49

    工艺标准、结构特征及主要设备：

占地33000，砖围墙560m，钢筋混凝土空花围墙210m，厂大门及门卫建筑，喷水池1座。

设有检查井，闸门井，雨水井，水表井，跌水井等。

主要供料

    项目单位数量

（2）.隔板絮凝平流沉淀池：

    设计水量100000m3/d容积6382m3

    项目单位构筑物水量指标（m3/d）容积指标（m3）

    直接费直接费合计元257456017.17403.41

    土建元14493629.66203.10

    配管及安装元5455993.6485.49

    设备元5795813.8790.81

    工艺流程方案:

    方案一:

钱塘江→管式混合器→隔板絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→清水池→二级泵房→城市管网

    方案二:

钱塘江→管式混合器→隔板絮凝池→平流沉淀池→普通快滤池→清水池→二级泵房→城市管网

    普通快滤池

    方案比较:

杭州西区水厂初期设计水量为10万吨,两个方案中管式混合器,普通快滤池相同，所以只考虑方案中不同的部分比较即可．

    项目单位斜管沉淀池容积1029.71m3平流式沉淀池容积3254.8m3

    5000m3/d以上容积指标（100m3）总计5000m3/d以上容积指标（100m3）总计

    投资指标直接费合计元50000×10.3051500016000×32.55520800

    土建元2700027810013000423150

    配管及安装元13000133900150048825

    设备元10000103000150048825

    斜管沉淀池单座费用515000元共两座合计1030000元

    平流沉淀池单座费用520800元共两座合计1041600元

    第三章工艺流程计算

    工艺流程图为: