净水厂设计计算使用说明.docx
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净水厂设计计算使用说明
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。
市区高程一般为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，容积承载力为0.05〜0.08MPa，地下水位高，一般在地面下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1451.1mm
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150〜200m。
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40~55m，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
图1工艺流程图
3.3各处理构筑物设计计算
3.3.1药剂投配与混合设施
气搅拌调制药剂。
1）溶液池容积
uQ
417bn
取混凝剂最大投加量u20mg/L，药液浓度b15%，混凝剂每日配制
次数n2，水厂设计流量Q25万m3/d104167m'/h2.89m'/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5m5m1m。
其中超高为0.2m。
2）溶解池容积
W20.3W10.316.75.0m3
溶解池设置1个，形状采用矩形，尺寸为：
长宽高2.5m2m1.2m，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810L/（sm2），取10L/（sm2）；溶液池空气供给强度为35L/（sm2），取5L/（sm2）。
溶液池需要的空气量
2
Q1nFq2（55）5250L/（sm2）
溶解池需要的空气量
2
Q2nFq1（2.52）1050L/（sm2）
需要空气总量
2
Q0Q1Q2300L/（sm2）
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，进水压力为
2.4516105Pa。
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：
vi0.5m/s,V2i0.4m/s,V30.35m/s,V40.3m/s
v50.25m/s,v60.2m/s
2）池体的计算
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（隔板间净距之和儿：
Lf17.7m
B
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）
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）：
L3（a1a2a3a4a5a6）17.9m
隔板厚按0.2m计，池实际总长：
L0L'0.21721.3m
3）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:
流速系数：
C1丄R：
1
n
粗糙系数n=0.013，
y125、n0.130.75,R（n0.10）0.15
计算得C163.1。
第一段廊道长度：
113B320.461.2m
第一段水流转弯的次数：
S13（前5段为3，第6段为2）
絮凝池第一段水头损失:
Sn
In
Rn
V0
Vn
Cn
段数
hn
22
V。
Vi
hi
Si
2g2g
其中为局部阻力系数。
取3.0
Vo为转弯处的平均流速
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2
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：
hhn0.256m
4）GT值的计算
水密度取1000kg/m3，水动力粘度在20°C时取1.029104kgs/m2。
所以G值：
G46s
、60t
GT值：
GT46206055200
GT值在104105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v3.0mm/s，颗粒沉降速度o0.4mm/s。
采用蜂窝六边形塑料斜管，管厚0.4mm，内切圆直径d30mm，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
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
0COS
考虑管段紊流，积泥等因素，过渡段采用250mm。
斜管总长丨’250638888mm按1000mm计。
③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hI'sin0.87m
沉淀池总高：
H0.31.21.20.80.874.37m
④复算管内雷诺数及沉淀时间
水力半径：
Rd300.75cm
44
运动粘度（按稳定为20C时计）：
0.01cm2s
雷诺数：
Re匹0.753.4625.95满足要求。
0.01
I
沉淀时间：
T—1000289s4.82min在4-8min内。
v03.46
3.3.4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N8，采用并排双格布置。
过滤周期为48h，正常虑速取v10m/h。
气水冲洗时间共计t12min，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i15L/（sm2），气水同时冲洗强度q气215L/（sm2）,
q水i4L/（sm2），单独水洗强度q水24L/（sm2）。
2）滤池池体设计计算
滤池每日有效工作时间：
T'24t（24/T）23.9h
滤池总面积：
FQ/vT'1046m2
单个滤池面积：
fF/N130.7m2210m2
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'N1043.2m2
虑速修正为：
v'Q/T'F'10.03m/h
校核强制虑速：
v强vN/（N1）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，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He0.3m
进水总渠高H70.3m
滤池总高度：
HH1H2H3H4H5H6H73.98m取4m
4）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：
冲洗水泵扬程计算
沿程水头损失:
hf0.00107lv水/d0.28m
局部水头损失:
总水头损失:
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
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:
HpH0h-ih2h3h4h510.16m
335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.OOIaQ0.0011.010416.710.42kg/h
按规范，储氯量为7-15d，取10d。
储氯量：
G1024Q氯2500.8kg/10d
3）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：
WW1W2W3W4
式中W—清水池的有效容积
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。
1W1KtQ10%2510425000m3
2查规范知，同一时间火灾次数为2，一次灭火用水量55L/S，则:
3
W222553600/1000792m
3W35%5%25104625m3
4安全储量W4=清水池面积最小水深
取清水池水深Hs4.5m，最小水深Hmin0.2m
清水池面积F旦址250006255959.3m2
HsHmin4.50.2
W4FHmin5959.30.21191.9m3
清水池容积：
3
W250007926251191.927609m
2）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4.6m
3）消毒时间校核
消防容积：
VnLBH2265461.026099.6m3
消防水力停留时间：
TV/Q6099.6/10416.70.59h
有效停留时间与水力停留时间比值：
t10/T0.185ln（L/B）0.044
0.185ln（650/4.6）0.0440.872
有效接触时间:
t100.872T0.514h0.5h满足规范要求
4）CT值
出水余氯控制在0.4mg/L，则：
CT0.40.5146012.3（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）流程力求最短，避免迂回重复，使净水过程中的水头损失最小。
构筑物应尽量靠近，即沉淀池应尽量紧靠滤池，二级泵站尽量靠近清水池，但各构筑物之间应留出必要的施工和检修间距。
（2）构筑物布置应注意朝向和风向。
净水构筑物一般无朝向要求，但滤池的操作廊、二级泵站、加药间、化验室、检修间、办公楼等则有朝向要求，尤其散发大量热量的二级泵房对朝向和通风的要求更应注意，布置时应使符合当地最佳方位，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的完整性，又要求有分期的协调性，布置时应避免近期占地过早过大。
常见的布置形式有直线型、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，生产联络关系短，方便管理，
有利于日后水厂扩建，适用于大中型水厂。
342水厂平面布置
水厂的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
要求。
（1）按照功能，分区集中；将工作上有直接联系的辅助设施，尽量予以靠近，方便管理。
（2）注意净水构筑物扩建时的衔接；净水构筑物一般可逐渐扩建，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的整体性。
（3）考虑物料运输、施工和消防要求：
日常交通、物料运输和消防通道是水厂道路设计的主要目的，也是水厂平面设计的主要组成。
一般在蛀牙构筑物的附近必须有道路到达，为了满足消防要求和避免施工的影响，某些构筑物之间必须留有一定间距。
（4）因地制宜和节约用地：
水厂布置应避免点状分散，以致增加道路，多
用土地。
不同规模的水厂占地面积，由于具体条件不一，参差较大，根据《城市给水工程项目建设标准》规定，净水厂、泵站建设用地不应超过如下规定：
3
建设规模（万m/d）
23
净水厂[m/（md）]
23
泵站m/（md）
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
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