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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
市地处闽江下游盆地，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，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
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
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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
闽江是省最大河流，水量充沛。闽江在以下分为两支，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‰，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
市区位于沿海长乐——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。
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2城市概况
2.1城市经济发展情况
市市省省会，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。
市中心城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，市城市建设和经济建设发展迅速，1996年以来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。
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
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。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，以缓解城市的高峰用水量。
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3工程方案设计及计算
3.1设计依据依据的规规程
室外给水设计规（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→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各处理构筑物设计计算
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，设置溶解池与溶液池（2个），并采用压缩空气搅拌调制药剂。 1） 溶液池容积
W1?uQ 417bn取混凝剂最大投加量u?20mg/L，药液浓度b?15%，混凝剂每日配制次数n?2，水厂设计流量Q?25万m3/d?1041.6.7m3/h?2.89m3/s。带入数
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据计算得溶液池容积W1?16.7m3
按规，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?5m?5m?1m。其中超高为0.2m。 2） 溶解池容积
W2?0.3W1?0.3?16.7?5.0m3
溶解池设置1个，形状采用矩形，尺寸为：长?宽?高?2.5m?2m?1.2m，
其中超高为0.2m。 3） 搅拌空气量
根据规，溶解池空气供给强度为8?10L/(s?m2)，取10L/(s?m2)；溶液池空气供给强度为3?5L/(s?m2)，取5L/(s?m2)。 溶液池需要的空气量
Q1?nFq?2?(5?5)?5?250L/(s?m2)
溶解池需要的空气量
Q2?nFq?1?(2.5?2)?10?50L/(s?m2)
需要空气总量
Q0?Q1?Q2?300L/(s?m2)
根据规，空去管流速为10?15m/s，取12m/s。 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
2.4516?105Pa。示意图见图2。
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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，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，池平均水深2.4m，超高0.3m。廊道流速采用6档：v1?0.5m/s,v21?0.4m/s,v3?0.35m/s,v4?0.3m/s
v5?0.25m/s,v6?0.2m/s
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2）池体的计算
总容积：
W?单池平面面积：
f?Qt?3472m3 60W3472??362m2 nH14?2.4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：
L?f?17.7m B隔板间距：按廊道流速不同分成6档，对应廊道宽度为an。
an?Q10416.70.301??
3600nvnH13600?4?2.4?vnvn0.301?0.5m/s a1求得a1?0.60m，取a1'?0.60m，则实际流速v1'?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 1 2 3 4 5 6 设计流速vn(m/s) 0.50 0.40 0.35 0.30 0.25 0.20 廊道宽度an/m 计算值 0.60 0.75 0.86 1.00 1.20 1.51 采用值 0.60 0.75 0.90 1.00 1.20 1.50 0.50 0.40 0.33 0.30 0.25 0.20 '实际流速vn/(m/s) 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
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净距之和）：
'''''L'?3(a1'?a2?a3?a4?a5?a6)?17.9m
隔板厚按0.2m计，池实际总长：
L0?L'?0.2?17?21.3m
3）水头损失的计算
按廊道地饿不同流速分成6段，分别计算每一段的水头损失。
第一段：
水力半径：
R1?a1H10.6?2.4??0.27m
a1?2H10.6?2?2.4流速系数：
C1?粗糙系数n=0.013，
1y1R1 ny1?2.5n?0.13?0.75R1(n?0.10)?0.15
计算得C1?63.1。
第一段廊道长度：l1?3B?3?20.4?61.2m
第一段水流转弯的次数：S1?3(前5段为3，第6段为2) 絮凝池第一段水头损失：
2v0v12h1??S1?l1
2g2g其中 ?为局部阻力系数。取3.0 v0为转弯处的平均流速
v0?Q?0.419m/s
3600?1.2a1'nH1 ..w..
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带入数据。计算得第一段水头损失：
h1?0.095m
段数 1 2 3 4 5 6 Sn 3 3 3 3 3 2 ln 61.2 61.2 61.2 61.2 61.2 61.2 Rn 0.267 0.324 0.379 0.414 0.480 0.571 v0 0.419 0.335 0.279 0.251 0.209 0.167 vn 0.50 0.40 0.33 0.30 0.25 0.20 Cn 63.1 65.0 66.6 67.5 69.0 70.8 hn 0.095 0.059 0.040 0.032 0.022 0.009
其余各段水头损失计算结果见表2。
表2 各段水头损失计算表
总水头损失：
h??hn?0.256m
4）GT值的计算
水密度取??1000kg/m3，水动力粘度在20℃时取??1.029?10?4kg?s/m2。
所以G值：
G?GT值：
?h?46s 60?tGT?46?20?60?55200
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GT值在104?105 围，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，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v?3.0mm/s，颗粒沉降速度?0?0.4mm/s。
采用蜂窝六边形塑料斜管，管厚0.4mm，切圆直径d?30mm，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。
进口配水采用穿孔墙配水系统，穿孔流速取0.1m/s；集水系统采用淹没孔集水槽，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：
A?
斜管占用面积安3%计。
Q2.89??240.8m2 nv4?0.003实际清水区面积：A'?A?1.03?248.1m2 斜管区采用矩形平面尺寸：长?宽?20.4m?12m ②斜管长计算
管流速 ： v0?斜管长 l?v?3.46mm/s sin?1.33v0??0sin?d?638mm
?0cos?考虑管段紊流，积泥等因素，过渡段采用250mm。
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斜管总长 l'?250?638?888mm按1000mm计。 ③沉淀池高度
依据规，选取高度参数： 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h?l'sin??0.87m
沉淀池总高：
H?0.3?1.2?1.2?0.8?0.87?4.37m
④复算管雷诺数及沉淀时间 水力半径：R?d30?0.75cm 44运动粘度（按稳定为20℃时计）：??0.01cm2?s 雷诺数：
Re?Rv0??0.75?3.46?25.95 满足要求。
0.01l'1000沉淀时间：T???289s?4.82min 在4-8min。
v03.463.3.4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，设计参数选取如下：
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滤池设置个数N?8，采用并排双格布置。 过滤周期为48h，正常虑速取v?10m/h。
气水冲洗时间共计t?12min，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1?15L/(s?m2)，气水同时冲洗强度q气2?15L/(s?m2)，
q水1?4L/(s?m2)，单独水洗强度q水2?4L/(s?m2)。 2）滤池池体设计计算
滤池每日有效工作时间：T'?24?t(24/T)?23.9h 滤池总面积：F?Q/vT'?1046m2 单个滤池面积：f?F/N?130.7m2?210m2 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
‘?f'N?1043.2m2 实际滤池总面积：F虑速修正为：v'?Q/T'F'?10.03m/h
校核强制虑速：v强?v'N/(N?1)?11.46m/s在（10-18m/h）之间，满足要
求。 3）高度计算
气水室高度取H1?0.8m，滤板厚度取H2?0.1m， 承托层厚度取H3?0.08m，滤料层厚度取H4?1.1m 滤层上水深H5?1.3m，进水系统跌差取H6?0.3m 进水总渠高H7?0.3m 滤池总高度：
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H?H1?H2?H3?H4?H5?H6?H7?3.98m 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f1?0.0004m2 单池滤头个数：
n??f130.4?1.5%?4875个 f10.0004
每平方米滤板滤头个数：n1?n/f?37 在30-55之间，满足要求。
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H0?5m
水泵吸水口至滤池的输水管道水头损失：h1?hf?hj。取反冲洗配水干管为
d?550mm钢管，管长取l?50m。则管流速：
v水?4Q反水?4q水2f?4?0.004?130.4?2.20m/s（在2.0-2.5m/s之间）
3.14?0.552?d2?d2 沿程水头损失：
2hf?0.00107lv水/d1.3?0.28m
局部水头损失：
hj?
2?v水2g?6.78?2.22/(2?9.8)?1.67m
其中 沿程水头损失系数?取6.78
总水头损失：
h1?hf?hj?0.28?1.67?1.95m
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
h2?0.22m。
承托层水头损失h3，取200Pa，即0.02m
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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：
Hp?H0?h1?h2?h3?h4?h5?10.16m
3.3.5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?0.001aQ?0.001?1.0?10416.7?10.42kg/h
按规，储氯量为7-15d，取10d。 储氯量：G?10?24Q氯?2500.8kg/10d
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：
W?W1?W2?W3?W4
式中 W―清水池的有效容积
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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。
① W1?KtQ?10%?25?104?25000m3
② 查规知，同一时间火灾次数为2，一次灭火用水量55L/s，则：
W2?2?2?55?3600/1000?792m3
③ W3?5%?5%?25?104?625m3 ④ 安全储量W4=清水池面积?最小水深
取清水池水深Hs?4.5m，最小水深Hmin?0.2m 清水池面积F?W1?W325000?625??5959.3m2
Hs?Hmin4.5?0.2W4?FHmin?5959.3?0.2?1191.9m3
清水池容积：
W?25000?792?625?1191.9?27609m3
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：V?nLBH2?2?65?46?1.02?6099.6m3 消防水力停留时间：T?V/Q?6099.6/10416.7?0.59h
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有效停留时间与水力停留时间比值：
t10/T?0.185ln(L/B)?0.044
?0.185ln(650/4.6)?0.044?0.872
有效接触时间：
t10?0.872T?0.514h?0.5h 满足规要求
4）CT值
出水余氯控制在0.4mg/L，则：
CT?0.4?0.514?60?12.3(mg/L)?min
满足肠病毒灭火率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。
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（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。 3.4.2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：
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建设规模（万m/d） 3净水厂[m/(m?d)] 23泵站m/(m?d) 0.25-0.2 0.2-0.1 0.1-0.03 235-10 10-30 30-50 0.7-0.5 0.5-0.3 0.3-0.1
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净水厂设计计算说明书
