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1、目錄1. 總 論11.1 項目名稱、業主及建設地點11.2 設計依據及基礎資料和采用設計標準11.1.1設計依據11.2.2 基礎資料21.2.3 采用設計標準21.3 設計范圍及內容41.3.1設計范圍41.3.2 設計內容42. 概 況52.1 城市概況52.2 自然條件72.2.1 氣象72.2.2 地形、地貌72.2.3 水文資料82.2.4 工程地質82.2.5 地震82.3 供水現狀及存在問題92.3.1 供水現狀92.3.2 存在問題93.需水量預測及建設規模的確定113.1總體規劃摘要113.2預測基礎數據113.2.1設計年限113.2.1 規劃人口113.3 需水量預測12
2、3.4 建設規模的確定134. 工程目標144.1 設計規模目標144.2 設計內容及實施年限目標144.2.1 設計內容144.2.2 實施年限目標144.3 水量、水質、水壓目標145. 取水工程設計165.1水源165.2 水量165.3 取水井設計175.4 原水輸水管道設計175.4.1 設計原則175.4.2 管材175.4.3 管道設計186. 凈水工程設計206.1 凈水工藝流程206.2 凈水廠樞紐設計206.3 凈水工藝選擇216.4 構筑物設計24配水井24穿孔旋流絮凝池24斜管沉淀池25虹吸濾池25清水池26加藥間266.5 凈水廠總體布置276.5.1廠區平面布置27
3、6.5.2 廠區豎向設計286.5.3 廠區道路設計286.5.4 廠區管道設計286.6 建筑設計306.6.1 設計內容306.6.2 建筑標準306.6.3設計概況306.6.4裝修標準306.7 結構設計316.7.1設計水準316.7.2場地位置及地形地貌316.7.3場地地質概述316.7.4 場地水文地質條件326.7.5場地地層的地震效應326.7.6巖土工程分析與評價336.7.7 基礎設計及地基處理336.7.8 結構主要材料336.7.9主要建(構)筑物結構設計345.7.10抗震設計356.8 電氣設計357.輸水干管及管網設計377.1 配水干管走向設計377.2 管
4、網設計377.2.1 設計規模377.2.2管網平差計算387.2.2.1計算水量387.2.2.2 系數取定387.2.2.3 管網簡化387.2.2.4 節點流量分配387.2.2.5 水頭損失計算公式387.2.2.6 服務水頭387.2.2.7 管徑的確定387.2.2.8 計算工況397.2.3 配水系統397.3 管網上的閘門布置設計407.4 管網消防水量設計407.5 管網上的消火栓布置設計417.6 管材的選擇比較417.7 其它438. 工程節能459. 管理機構與定員編制469.1 管理機構469.2 定員編制479.3 項目管理4810. 環境保護和勞動安全保護4910
5、.1 環境保護4910.1.1原水輸水管道環境保護必須符合的標準4910.1.2環境現狀及保護措施5010.1.3重力原水輸水管道運行管理的安全要求5110.1.4加藥間的安全要求5110.2 勞動安全衛生及消防5110.2.1 設計依據5110.2.2 主要危害因素分析5210.2.3 安全衛生防范措施5410.2.4 消防5710.2.5事故處理5910.2.6 其它5910.3 施工中的環境保護5911. 工程建設投資、資金籌措及實施年限6211.1 工程建設投資6211.2 資金籌措6211.3 實施年限6212.下階段施工圖設計所需資料6313.主要設備清單6413.1取水部分主要工
6、藝設備表6413.2凈水廠主要工藝設備表6413.3凈水廠電器及自控設備表6513.4配水管網主要工藝設備表6613.5主要化驗設備表6714. 附件資料681. 總 論1.1 項目名稱、業主及建設地點項目名稱:XX縣XX城區供水系統改擴建工程項目業主:XX縣發展計劃局項目地點:XX縣XX城區1.2 設計依據及基礎資料和采用設計標準1.1.1 設計依據(1) 湖北省XX縣發展計劃局下達的設計委托書2004年10月(2) 湖北省XX縣發展計劃局與我院簽訂的建設工程設計合同2004年10月(3) 湖北省發展和改革委員會省發展改革委關于XX縣XX城區給水系統改造工程可行性研究報告的批復可研及其批復文
7、內容如下:該工程的建設規模為水源工程2.8萬噸/日,凈水廠擴建1萬噸/日,配水管網為2.8萬噸/日。原則同意以九子渠調節池為供水水源,在現有的廠址處進行供水工程的擴建。取水方式為取水頭直接由調節池取水,原水采用一條全長4112米的DN700PE管道重力輸送到凈水廠。同意采用管式靜態混合器穿孔旋流絮凝池斜管沉淀池重力式無閥濾池加氯消毒的水處理工藝。本次擴建共新增DN100DN500配水管道總長9497。該項目的總投資為3152.50萬元,其中工程費用2302.66萬元,其它費用414.29萬元,預備費284.00萬元,鋪底流動資金28.56萬元,資金籌措方案為企業自籌3152.50萬元。1.2.
8、2 基礎資料(1) XX縣XX城區給水系統改擴建工程可行性研究報告;(2) XX縣城區總體規劃(19962010)及圖冊;(3) 原水輸水管線1:500地形圖;(4) XX縣XX城區1:1000地形圖;(5) XX縣自來水廠1:500地形圖;(6) 中華人民共和國取水許可證;(7) 湖北省宜昌市水文水資源勘測局XX水文站提供的九子溪站水文資料;(8) XX縣人民政府下發的建設項目選址意見書。1.2.3 采用設計標準城市給水工程規劃規范(GB50282-99)城市工程管線綜合規劃規范(GB50289-98)室外給水設計規范1997年版(GBJl3-86)生活飲用水衛生標準(GB5749-85)地
9、表水環境質量標準(GHZBl-1999)生活飲用水水源水質標準(CJ3020-93)城鎮給水廠附屬建筑和附屬設備設計標準(CJJ41-91)建筑給水排水設計規范(GBJ15-88)城市防洪工程設計規范(CJJ50-92)泵站設計規范(GB/T50265-97)供水水文地質勘察規范(GBJ27-88)廠礦道路設計規范(GBJ22-87)工業企業設計衛生標準(TJ36-79)建筑結構荷載規范(GBJ50009-2000)水工混凝土結構設計規范(SL/T191-96)給水排水工程構筑物結構設計規范(GB50069-2002)給水排水工程管道結構設計規范(GB50332-2002)砌體結構設計規范(G
10、B50003-2001)建筑結構荷載規范(GB50009-2001)建筑地基基礎設計規范(GB50007-2002)建筑地基處理技術規范(GBJ79-2002)混凝土結構設計規范(GB50010-2002)給水排水工程鋼筋混凝土沉井結構設計規程(CECS 137:2002)給水排水工程鋼筋混凝土水池結構設計規程(CECS 138:2002)建筑設計防火規范(GBJl6-87)工業企業噪聲控制設計規范(GBJ87-85)地下工程防水技術規范(GBJl08-87)10kV及以下變電所設計規范(GB50050-94)供配電系統設計規范(GB50052-95)低壓配電設計規范(GB50054-95)電
11、力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范(GB50062-92)建筑物防雷設計規范(GB50057-94)通用用電設備配電設計規范(GB50055-93)民用建筑電氣設計規范(JGJ/T1692)工業企業照明設計標準(GB5003492)工業與民用電力裝置的接地設計規范(GBJ65-83)過程檢測和控制流程圖圖形符號和文字代號標準(GBJ133-1994)城市給水工程項目建設標準(建標1994574號)1.3 設計范圍及內容1.3.1設計范圍本工程設計的主要供水范圍為XX縣XX鎮老城區及其擬發展的新城區,服務面積約為727.79公頃,用水普及率為100,用水人口達7萬人。1.3.2 設計內容(1)
12、原水工程:D710重力自流原水輸水管道一條,管道總長約4.2km;(2) 凈水工程:在XX縣水廠內擴建一組規模為1.0x104m3/d的凈水構筑物及加藥間,并增加相應的工藝及電氣設備。(3) XX縣城區配水干管和管網。2. 概 況2.1 城市概況XX縣地處鄂西山區向江漢平原的過渡地帶,西臨舉世矚目的三峽工程所在地宜昌,素有“西蜀門戶、荊襄要沖”之稱。縣域地處鄂西山區向江漢平原的過渡地帶,屬中、低山地帶,東、東南分別與荊門市、當陽市毗連,南、西南與宜昌縣為鄰,北同保康、南漳接壤。境內地跨東經1101411152,北緯30533122之間。東西北長61.3公里,南北寬54公里。全縣總國土面積175
13、2km2。境內有荷當公路、保宜公路、南遠公路三條省級公路貫穿全境。城區東距武漢市355km,西南距宜昌市116km。西至三峽國際機場和宜昌長江港運碼頭90km,距焦枝鐵路當陽站38km。與宜黃高速公路、遠當國防路、宜保路順利貫通。XX縣歷史悠久,春秋戰國時屬楚國封地。西漢建元元年以其臨沮水”得名臨沮縣,東晉隆安末改臨沮為高安,北周武成元年(公元559年),改高安為XX,“以其折遙而遠置之”,含“遠害近安”之意。這個吉祥如意的縣名一直延引至今。解放后隸屬于宜昌地區管轄。XX縣下轄六鎮一鄉,114個村,總人口為20.7萬人。全縣國土面積266.8萬畝,其中耕地面積21.84萬畝(水田13.5萬畝,
14、旱田8.34萬畝),占總面積的8.31%;山地面積199.06萬畝,占總面積的75.75%;水域面積21萬畝(河灘近十一萬畝),占總面積的7.99%;其它用地20.9萬畝。縣鎮XX鎮建成區面積為5km2,人口3.9萬。經過50年特別是近20年來的發展,XX綜合經濟實力日益增強。2003年全縣國內生產總值17.53萬元,財政收入11800萬元,城鎮居民可支配收入6575元,農民人均純收入2587元。農業區域性產業體系初顯規模,形成了食用菌、桑蠶、優質米和草食畜四大主導產業,新建桑蠶等產業化體系基本形成,構建了新型建材、綠色食品、礦山化工三大工業支柱產業,新型建材、食品加工、精細化、森工林化、機械
15、加工、針織服飾六大主導工業產品系列。以宜昌XX化工有限公司為龍頭的磷化工產業、以德中繭絲有限公司為龍頭的繭絲產業、以XX星球宜林人造板有限公司和XX武星裝飾板有限公司為龍頭的森工林化產業,以宜昌森源集團為龍頭的食用菌產業漸成規模。商貿流通、金融服務加快發展,旅游業逐步成為第三產業的龍頭。以XX福安車橋有限公司為龍頭的機械加工和以XX云臺香酒廠為龍頭的酒類生產發展強勁,其中酒類生產已達到年產500噸的生產規模。XX縣在湖北省內率先被國家環保總局列為全國生態示范區。XX鎮繼2001年獲得湖北省城鎮規劃建設管理“楚天杯”后,2002年又榮獲“湖北省園林城市”稱號。進入21世紀,XX縣確立了“工業立縣
16、、綠色富縣、項目強縣和科教興縣”的戰略,以“二次企業”為核心,通過510年的努力,把XX建成山區工業強縣、綠色經濟富縣和生態旅游名縣。使XX經濟、政治、文化發展走在全省山區縣市前列。2.2 自然條件2.2.1 氣象XX縣屬亞熱帶大陸性季風氣候區,氣候溫和,雨量充沛。光照充足、四季分明。年平均氣溫1216,歷年最高氣溫40.2,最低氣溫-19;年平均降雨量10001100毫米,年太陽輻射80107kcal/cm2。由于垂直氣候帶明顯,造成各種復雜的小氣候。主要分為沮西山地溫涼區,沮中平畈溫暖區,沮東丘陵溫和區。其中三區的年平均溫度分別為12.513.5,1516,13.515。三區的年平均無霜期
17、分別為210220天,240250天,230240天。夏天主導風向為東南風,冬季主導風向為西北風。2.2.2 地形、地貌XX縣境內次高山、丘陵、河谷沖積平原兼而有之。西北部山地占總面積的38%,東部丘陵占總面積的38%,中部河谷沖積平畈占總面積的231%,縣內最高海拔1325.1米(太平頂),最低海拔76米(雷打巖),平均海拔500米左右。沮中平畈位于XX中部,北連南漳縣的百福頭,沿沮河南伸,直至石頭店與當陽的清溪場接壤,低山為主,海拔多在300500米之間,占全縣總面積的23.4。沮東丘陵位于縣域東部,丘陵起伏,緩坡、寬谷、沖畈相間,崗頂渾固,占全縣總面積的37.93。2.2.3 水文資料X
18、X縣境內地表水有沮河、漳河、西河(黃柏河)三大流域及其大于20 km2承雨面積的24條支流,地表水系發達,多年平均徑流量7.15億m3。其中沮河流域最大(沮河流域面積3376km2),沮河是沮漳河上游的一條主要支流,發源于保康縣歐店。沮河北自陽坪鎮的南襄城入境,向南經舊縣鎮、XX鎮,到花林寺鎮的雷打巖出境,縣境內河段長63km,流域面積1179km2,自然落差101m,河床坡降16,平均寬度150m,沮河沿岸為沖積平原,海拔150m左右,寬1.5 km1.5 km。九子溪為沮河的支流,據湖北省宜昌市水文水資源勘測局XX水文站提供的九子溪站水文資料顯示,2003年九子溪的年逕流量為1.29108
19、m3,最大流量為12.70m3/s,最小流量為1.18m3/s,平均流量為4.07m3/s;2002年九子溪的年逕流量為1.01108m3,最大流量為13.45m3/s,最小流量為1.93m3/s,平均流量為3.19m3/s。2.2.4 工程地質XX縣XX城區位于沮河河谷地帶,河流多為寬谷,兩岸灘地及階地發育、谷坡較緩。城區北部表層為粉砂質土,厚1.803.00米、下部為砂礫石層及紅色砂巖,其承載力為1030Mpa:城區南部表層為粘性土,厚2.04.3米,其下為砂礫層,深6.09.0米,其承載力為1240Mpa。2.2.5 地震XX縣地震基本烈度為度,設計按度進行抗震設防。2.3 供水現狀及存
20、在問題2.3.1 供水現狀城區現有一座水廠,位于沮河東岸的螺祖路,占地面積1.6ha,制水能力為1.8x104m3/d。水廠以沮河河漫灘地下潛流水為水源,在沮河西岸、一橋以北采用大口井取水,后經泵站輸送至自來水廠,凈水廠的凈水工藝為絮凝池沉淀池濾池加氯清水池,水廠清水池標高144.4米,凈化后的水依重力流將水送至城區大部分地區。另外廠內設有泵站一座,向城西高區(地面高程130米左右)供水,供水壓力為0.620.64MPa,日供水約1000m3/d。目前XX縣城區人口約3.9萬人,2003年用水量為283.3萬m3,平均日綜合用水量200L/cap.d。其中工業占10,人均綜合生活用水量125L
21、/cap/d(平均日),工業用水重復利用率30。給水干管呈中心環加放射狀,干管沿北門路東莊坪大道南門路解放路布置。干管管徑DN300DN500。城區DN100以上給水管總長為27496米。2.3.2 存在問題. 原水水量不足:現狀取水大口井已經建成使用二十余年,現有取水工程供水能力僅為1.5104m3/d,枯水季節取水量嚴重不足,直接影響到供水安全,在一定程度上制約了城市發展。. 原水水質較差:水廠取自近岸潛流水,由于城區段沮河水質已遭受到城市污水的污染,河水中的氮、磷等指標超標,其不良的水質將影響人民的身體健康,群眾反映較為強烈。. 凈水廠的制水能力不足:現有水廠的制水能力僅1.8x104m
22、3/d,制水工藝簡陋,不能滿足縣城城市建設不斷發展的需要。. 供水管網不完善:現狀城區輸配水管網布局不合理,管徑普遍偏小,枝狀管網的供水安全性較差,管材多為混凝土管和灰口鑄鐵管,管網的漏失率高,供水管道未敷設至近期即將開發的工業園區、教育小區等。因此,目前XX縣水廠的供水量和出廠水水質,遠不能滿足已建成區范圍內用水的需要,在一定程度上影響著城區的建設和發展。綜合以上XX水廠供水現狀和存在問題,進行XX縣供水系統改擴建工程迫在眉睫,急待解決。實施XX縣XX城區給水系統改造工程,可有效改善原水水質,降低了運行費用,經營成本降低高達15.3、可望減少財政補貼、減輕人民群眾和工礦企業的負擔。3.需水量
23、預測及建設規模的確定3.1總體規劃摘要 規劃期限近期:1996年2000年遠期:2001年2010年 城區規模近期:2000年總人口為6萬人,用地677.17公頃。其中XX鎮組團為5萬人,規劃用地556.17公頃;“三線”廠礦區組團為1萬人,規劃用地120.43公頃。遠期:2010年總人口為8.1萬人,規劃用地855.14公頃。其中“三線”廠礦區組團為1.1萬人,規劃用地127.35公頃;XX鎮組團7萬人,規劃用地727.79公頃。3.2預測基礎數據3.2.1設計年限設計年限: 2010年3.2.1 規劃人口2003年建成區面積500公頃,用水人口3.97萬人,年供水量283.3萬m3。201
24、0年城區規劃建設用地面積為727.79公頃,規劃人口7萬人。3.3 需水量預測城市需水量預測涉及的因素較多,本報告擬采用分項用水量指標法、城市單位建設用地綜合用水量定額指標法和人均綜合用水量定額指標法對XX縣城區的需水量進行預測。 分項用水量指標法生活需水量:居民生活用水量標準采用220L/cap.d,城區規劃人口為7萬人,則生活需水量為70.22=1.54104m3/d。工業需水量:XX縣的工業有新型建材、綠色食品、礦山化工等,現有的工業用水量約為0.5104m3/d,預測2010年工業用水量為1.0104m3/d。其它用水量:含市政澆灑綠化用水量和漏耗,約占生活和工業用水量的20%,為(1
25、.54+1.0)1.20=0.30104m3/d。則XX縣的總需水量為:(1.54+1.0+.03)104m3/d=2.84104m3/d。 城市單位建設用地綜合用水量定額指標法XX縣XX城區城市建設用地為727.79公頃,城市給水工程規劃規范(GB50282-98)中提出的小城市單位建設用地綜合用水量指標采用0.40.8104m3/km2.d,根據XX縣XX城區建設現狀及發展的勢頭,確定單位建設用地綜合用水量指標為0.40104m3/km2.d,則城區的需水量為:0.407.2779=2.91104m3/d。 人均綜合用水量定額指標法人均綜合用水量指標主要根據城市給水工程規劃規范,并適當結合
26、現狀用水量,確定人均綜合用水量指標400升/人.天。XX縣XX城區規劃人口為7萬人,則需水量為70.40=2.8104m3/d。上述三種方法預測結果相近,因此預測具有較高的可信度。因此確定XX縣最高日用水量2.8104m3/d。此預測結果與可研報告批復規模一致。3.4 建設規模的確定本次XX縣XX城區供水系統改擴建工程需水量預測到2010年,需水量為最高日用水量2.8104m3/d。因此本次設計確定建設規模為在現狀水廠1.8104m3/d制水能力的基礎上擴建1.0104m3/d,使擴建后水廠總規模達到2.8104m3/d。4. 工程目標4.1 設計規模目標XX縣XX城區供水系統改擴建工程,設計
27、規模為2.8104m3/d,其中含現有生產規模1.8104m3/d,實施擴建規模為1.0104m3/d。水源為九子溪,取水點設在九子溪調節池處。4.2 設計內容及實施年限目標4.2.1 設計內容 原水輸水管道:設計規模為2.8104m3/d。 凈水廠工程:擴建規模1.0104m3/d。 完善城區管網,提高供水安全性,設計配水管網的能力為2.8104m3/d(kh1.6),供水普及率100。4.2.2 實施年限目標本供水工程的工藝設計為常規處理,主要工程量為原水輸水管道1條,凈水構筑物有:孔室絮凝斜管沉淀池、虹吸濾池、清水池、加藥間及供配電設備等,擬定的建設期為一年。4.3 水量、水質、水壓目標
28、水量:XX縣XX城區供水系統改擴建工程水量規模為2.8 x104m3/d(含現有1.8 x104m3/d生產能力)。水質:出廠水水質應符合國家規定的“生活飲用水衛生標準”(衛生部2001年6月1日實施)。水壓:凈水廠內清水池內的設計水位為147.05m,XX縣XX城區的地面高程多在107m108m左右,可滿足城區內大部分用水點的自由水頭不小于28m(規范要求值)。局部高地可經現有的泵房加壓后供給。5. 取水工程設計5.1水源在本工程可行性研究報告中,對沮河水、九子溪渠道取水和九子溪電站調節池取水等方案進行了詳細的比較,推薦水源為沮河的支流九子溪,取水點設在九子溪電站現有的調節池處,取水口位于城
29、市以北約4km處。湖北省發展和改革委員會對XX縣XX城區給水系統改造工程可行性研究報告批復的內容為:原則同意以九子渠調節池為供水水源,取水方式為取水頭直接由調節池取水,原水采用一條全長4112米的DN700PE管道重力輸送到凈水廠。由于九子溪匯水面積大,匯水面積內植被保持完好,沿線多為山地,交通不便,尚無工業企業,水質未受到污染,水量充沛,為一理想的取水水源。因此,本初步設計確定本次供水工程取水水源為九子溪,取水點九子溪電站現有的調節池處。5.2 水量據湖北省宜昌市水文水資源勘測局XX水文站提供的九子溪站水文資料顯示,2003年九子溪的年逕流量為1.29108m3,2002年九子溪的年逕流量為
30、1.01108m3,根據取水許可,XX縣自來水公司每年可從電站取水1000104m3。XX水廠最高日需水量2.8x104m3/d,kd1.7,按7水廠自用水考慮,水廠每年需水量643104m3,該水源完全能滿足用水需要。5.3 取水井設計本設計在緊鄰九子溪電站調節池西側設置取水井,取水井尺寸為BxLxH=3.8x5.3x5.6m,取水井與調節池之間通過D720x9鋼管相接,管中心高程153.397m(黃海高程,下同),取水井出水管采用D720x9鋼管,接D710mmPE原水輸水管道,在出水管道進口端設置DN700mm圓形手動閘門,可在一定范圍內調節水量,并在取水井內設置檢修閘槽,以便在發生事故
31、時進行檢修。5.4 原水輸水管道設計5.4.1 設計原則依據本工程可行性報告所確定的原則,原水輸水管道采用一根D710輸水管道,為保證供水安全,保留現有水廠在沮河處的取水設施,經核算,現狀取水設施的取水量占擴建后水廠需水量的64.3,基本滿足規范要求。因此,本初步設計的原水輸水管道采用單條D710mm PE管道。原水輸水管道的設計原則如下:(1) 盡量縮短輸水管道的長度;(2) 盡可能沿現有道路或規劃道路敷設,并減少拆遷,少占農田;(3) 考慮管線的施工、運行和維護方便。5.4.2 管材本工程的可行性研究報告中對原水輸水管道的管材,進行了充分的技術經濟比較,就目前常用的球墨鑄鐵管、鋼管、預應力
32、鋼筋混凝土管、纖維纏繞玻璃鋼夾砂管、埋地聚乙稀管(PE高密度塑料管)等五種管道進行綜合比較后,推薦采用埋地聚乙稀管(PE高密度塑料管)。PE管是當前國家重點應用于城市埋地給水管道工程的無毒化學管材,并具有以下特點:(1) 化學結構穩定,管道內、外壁光滑,摩阻系數小,耐腐蝕性好,不結垢,可避免第二次污染,使用壽命長;(2) 管道質量輕,由于XX縣九子溪電站調節池至水廠處的交通不便,可節省大量運輸及起吊設施的費用,并減少施工的難度;(3) 管道采用熱熔連接接口,嚴密性能好,施工便捷;當出現事故維修人員可以采用套管或熱融焊接的方式維修,維修速度快。(4) 本工程原水輸水管線從地形多變的山區穿過,折點
33、較多,采用PE管道可充分利用管道的柔韌性直接敷設,可節省大量的管件,節省工程投資,并減少管道的水頭損失;(5) 管道的價格相對較高。因此本工程原水輸水管線管材擬采用PE高密度塑料管。5.4.3 管道設計本次原水輸水管道設計原水輸水管道1條,引水方向自北向南,盡可能沿現有道路,局部地段偏離道路取直以縮短原水輸水管道長度。原水輸水管道管徑D710mm(外徑),引水量2.8x104m3/d,管中流速v1.07m/s,1000i1.116m,管長4180m,全程水頭總損失約5.65 m。調節池常水位156.347m,水廠配水井地面標高145.90m,配水井中水位高程150.70m,源水可自流到水廠。為
34、了確保原水輸水管道的安全,在管道的最高點設置排氣閥,在管道的低點設計排泥閥,并在適當的位置設計檢修閥。穿越現有的河道時,管材采用鋼管。6. 凈水工程設計6.1 凈水工藝流程加礬加氯清 水 池虹吸濾池斜管沉淀池穿孔旋流絮流池管式靜態混合器自流至城區九子溪加壓泵房至高區6.2 凈水廠樞紐設計XX縣水廠位于鳴風城區的北部,位于沮河以東約500m處,現占地15.5畝,用地形狀極不規則,廠大門位于水廠南端,大門朝西。水廠南北長163m,寬103m。水廠內原有凈水構筑物,順工藝流程從北向南布置。本次供水系統改擴建工程建設,凈水廠布置設計,采取保留水廠現有構、建筑物不變,在水廠原有用地范圍內的北部空地,結合
35、地形由西向東布置新建的構筑物一組:孔室絮凝沉淀池、虹吸濾池、清水池及加藥間各一座,規模均為1.0x104m3/d,配套增加相應的電氣自控設備。在新、老兩部分構筑物之間新增一座配水井,對原水進行相應的流量分配。水廠原有構筑物分別為隔板反應池、斜管沉淀池、單閥濾池及清水池,其中清水池兩座,容積分別為1000m3及300m3。水廠的綜合樓、倉庫、機修和食堂等附屬構筑物已建,本工程不再另外建設。6.3 凈水工藝選擇凈水處理廠的工藝選擇應根據源水水質、出水要求、凈水廠規模、當地溫度、工程地質、征地費用、電價等因素綜合考慮后決定。凈水處理的每項工藝都有其優點,適用條件和不足之處,不宜離開當地的具體條件,應
36、因地制宜,適度地運用新技術和設備。選用具體原則如下:(1) 技術合理、技術先進而成熟,對水質變化適應性強,出水達標且穩定性高。(2) 經濟節能,耗電小,造價低、占地少。(3) 易于管理,操作管理方便,設備可靠。(4) 重視環境,廠區平面布置與周圍環境相協調。由于本次設計新水源水質較好,結合當地情況及現有水廠的運行經驗,確定水質凈化的主要目標是除濁和消毒,不考慮預處理和深度處理,選用常規凈化工藝,處理后水質可以達到國標GB5749-85生活飲用水衛生標準。根據工程可行性研究報告中所確定的凈水工藝,本次初步設計的凈水工藝擬采用穿孔旋流絮凝池、斜管沉淀池及虹吸濾池。(1) 混合投加絮凝劑后的混合對絮
37、凝沉淀效果的好壞有著重要影響。混合方式有分別以漿板式機械混合和管式靜態混合器為代表的機械混合和水力混合兩大類。前者水損小適應原水水質水量變化范圍寬,但維護工作量大,管理麻煩。后者水損大,對原水水質水量變化適應性差,但其不占地、不需外增動力,具有正、反切割水流,雙向回流的功能,混合效率高,可達94(實測資料),混合效果好,維護管理方便,投資省的優點,是近年來混合方式的主流,結合源水水質特點,本工程推薦采用管式靜態混合器。(2) 絮凝絮凝形式分為機械絮凝和水力絮凝兩大類。絮凝池包括機械絮凝、隔板(折板)絮凝、網格絮凝、孔室絮凝等池型。機械絮凝是將多個獨立的機械絮凝池串連,它具有絮凝效果好、對不同流
38、量適應能力強的優點,但絮凝時間較長、增加了絮凝設備,因而不僅增加了土建費用,也增加了機械費用。隔板絮凝池是在絮凝池內設多道由隔板組成的廊道,它構造簡單、管理方便,當水量變化不大時絮凝效果好,缺點是絮凝時間長,絮凝池容積大,在水量變化較大時絮凝效果不穩定,特別是不適合于小型水廠。折板絮凝池是在隔板絮凝池的基礎上發展的,通過加大首段的G值,折板絮凝池提高了絮凝池的能量利用和池容利用率,絮凝效果好,缺點是安裝維修比較困難。網格絮凝水頭損失小,絮凝時間短,效果好,缺點是安裝維修不便,并且積泥嚴重,某些水廠還出現了網格堵塞的情況。孔室反應池構造簡單,絮凝效果較好,適用于中小型水廠。本次設計絮凝池采用穿孔
39、旋流絮凝池。(3) 沉淀水廠中常見的沉淀池池型有平流式、斜管(板)式和機械攪拌加速澄清池等。加速澄清池設備較多,池型結構復雜,管理困難,運行效果不穩定。平流沉淀池和斜管沉淀池在我國應用均較為廣泛,平流沉淀池構造簡單、管理方便、出水水質好,耐沖擊負荷,缺點是占地面積較大。斜管沉淀池是在淺池理論上發展起來的處理形式。它占地面積小、沉淀效率高、出水水質好,能適應中小型水廠,主要缺點是排泥機械維修較麻煩,抗沖擊性能弱于平流沉淀池。經綜合比較,由于廠區用地緊張,本次設計采用斜管沉淀池,并考慮將穿孔旋流絮凝池與沉淀池合建。(4) 過濾過濾是水質凈化過程主體工藝的重要環節,過濾效果的好壞直接影響到出廠水水質
40、。我國濾池均采用快濾池,主要池型有普通快濾池、雙閥濾池、無閥濾池、移動罩濾池、虹吸濾池、V型濾池等。布水方式有小阻力配水、中阻力配水、大阻力配水。沖洗方式有水沖和汽水聯合沖洗兩種。V型濾池的氣水反沖洗濾池控制系統復雜,造價高。普通快濾池、雙閥濾池相近,區別僅在于雙閥濾池用虹吸管代替了進水閥門和出水閥門,它們均具有管理方便、運行效果好的特點,缺點是閥門多、管線較復雜,同時適用于規模較大的水廠。虹吸濾池適用于中、小型水廠,利用自身清水渠中的水頭進行反沖洗,不需要設置專用和沖洗設備、進水和排水均利用虹吸、操作管理方便、易于實現自動化、運行費用省等的優點,但同時亦存在著受沖洗水頭的限制,反沖洗效果差、
41、反沖洗時對產水量有一定的影響等缺點。無閥濾池的池型較老,濾池中不需閥門,并可實現自動運行,但由于濾池處于封閉的池體中,不能隨時了解濾池的運行情況,翻砂較困難,并且安裝時對管道標高的要求嚴格;三角連通渠的斷面很小,施工時搭模、拆模和澆混凝土都很困難;反沖開始時強度較高,易出現跑砂、跑煤現象,但到沖洗末期強度下降,更因沖洗水箱小沖洗歷時短暫,使濾層難以洗凈;偶爾虹吸管和虹吸破壞斗的標高不當,更使濾池不能正常沖洗,導致過濾周期縮短,水質不能保證。本工程可性研究修編報告中所推薦的濾池型式為重力無閥式濾池,但綜合考慮上述因素并結合水廠的擴建規模,從池型的適用角度出發,本次設計濾池的型式擬采用虹吸濾池。6
42、.4 構筑物設計本次凈水廠部分擴建設計規模為1.0x104m3/d,廠自用水率為7%。 配水井功 能:將經原水輸水管道輸送至廠區的原水,經可調堰門分配至新、老兩期構筑物,同時可解決兩期絮凝池水位不一致的問題。設計規模:2.8x104m3/d數 量:1座平面尺寸:BL4.154.85m設 備:鑄鐵可調堰門 穿孔旋流絮凝池設計規模:1.0x104m3/d數 量:共1座,分2組,每組6格單座平面尺寸:BL4.916.45m絮凝時間:24min過孔速度:v=0.150.7m/s排泥方式:單斗單管排泥 斜管沉淀池設計規模:1x104m3/d數 量:共1座,分2組單座平面尺寸:BL7.3516.45m清水
43、區上升流速:1.5mm/s排泥方式:單斗單管排泥 虹吸濾池設計規模:1x104m3/d數 量:共1座,分6格單座平面尺寸:BL12.5417.3m單格濾池面積:F=12.6m2設計濾速:6m/h強制濾速:7.1m/h進水方式:小虹吸管排水方式:大虹吸管配水系統:小阻力配水系統反沖洗強度:15l/s.m2沖洗歷時:67分鐘。采用雙層濾磚配水系統,濾料選用石英海砂,砂粒粒徑d0=0.61.2mm,k80=1.8,砂層厚0.7m。卵石支承層d0=232mm,分層級配,支承層厚0.2m。 清水池水廠現有兩座清水池,清水池容積總量為1300m3,本次設計清水池容積設計考慮兩方面因素,一是擴建規模的清水池
44、的調節容積按擴建最高日設計水量的15%考慮,二是針對現有兩座清水池容積不能滿足調節容量為10%的要求,本次設計適當增大新建清水池的容積,使擴建后水廠清水池容積總量達到水廠最高日設計水量的11%。本次設計清水池池型為矩形,單池平面尺寸BL23.623.6m,有效水深3.6米,有效容積1905m3,清水池內設檢修孔、通氣孔、溢流管及電容式液位變送儀,能連續測量池中水位,發出池中水位信號,并能對上、下限水位進行報警,清水池池頂覆土,并種植草皮和花卉,但不得種植木植物和需施肥的花草。 加藥間加藥間包括加礬加氯兩套系統,土建按1x104m3/d規模設計,平面總面積141平方米。根據XX縣自來水公司使用習
45、慣、貨源供應情況和現有水廠的生產經驗,絮凝劑選用聚合氯化鋁,投加量隨水質濁度變化而用量不同,以下用作設備選用參考,最高投加量為15mg/l,平均投加量為10mg/l。加藥間內設溶液池,每班溶藥一次,分兩格使用。溶液池的有效容積為1m3,投加濃度5%,采用隔膜計量泵投加,設2臺計量泵(一用一備),投藥點設在管式靜態混合器前端。礬庫按平均投加量貯存30天考慮,礬庫面積為32.4m2。濾后水加氯消毒采用余氯測量反饋控制的自動真空加氯設備,投加點為濾池總出水干管后,連續投加,最大投加量2.0mg/l,最大月平均1.5mg/l。加氯間氯庫平面尺寸為6.9mx7.8m,設備間平面尺寸2.4mx7.8m。加
46、氯間設置漏氯報警儀一套,加氯間及氯庫均配置有防毒面具。設電動單梁懸掛起重機1套,選用兩臺流量控制真空加氯機(一用一備)。加氯間設防毒面具和洗滌池,并在縱向安裝低位軸流風機,保證良好的通風條件,氯庫按30天用量考慮,在加氯間內還設有設氯氣過濾器、自動切換器、減壓閥等裝置及漏氯自動報警器(雙探頭)。6.5 凈水廠總體布置6.5.1廠區平面布置由于XX水廠現僅余北部一塊建設用地,因此新建構筑物平面布置采取緊靠現有水廠構筑物、共用圍墻、節約和不重復建設的設計指導思想進行。新增構筑物的平面布置,按以下原則考慮:(1) 布置緊湊,以減少構筑物占地面積和連接管長度,以便于操作管理。(2) 考慮新、老兩期處理
47、構筑的協調與銜接。(3) 結合建設用地的地勢高差,充分利用廠址自然地形,以減少工程費用。(4) 順水廠進、出水管方向布置工藝,力求流程順暢、短捷,避免主體交叉和迂回重復,并考慮施工檢修方便。(5) 按照市政排水管位置及排水方向,盡量保證廠區生產廢水及生活污水,順暢、便捷地排往城市排水管渠。(6) 按主導風向布置構筑物,建筑物盡量考慮南北方向。(7) 因地制宜,節約用地,充分綠化,保證綠化的比例。按照以上原則,結合實際廠區平面,本次設計新增構筑物沿北側圍墻從西向東,按照凈水工藝流程依次直線布置。加氯加礬間布置在常年主導風向(北風)的下部南側。同時在空地上充分綠化、美化廠內環境。6.5.2 廠區豎
48、向設計XX縣水廠廠區的現狀地面標高在141146m(黃海高程系統)。凈水廠現狀用地較為平坦,考慮地面排水、廠區標高擬定為146.1m左右。凈水廠處理構筑物標高設計從構筑物的結構抗浮設計,同時盡量減小土方調配和常年運行費用的角度出發來進行整個流程的高程布置。6.5.3 廠區道路設計為便于交通運輸和設備的安裝、維護,廠區內主道路寬5m,其它道路寬為4m,道路轉彎半徑均為6m。道路布置成網格狀的交通網絡。通向每個建、構筑物均設有道路。路面結構采用混凝土。廠區道路臥石調成鋸齒形縱坡,坡向進水井。6.5.4 廠區管道設計凈水廠新增管道主要有:生產管線、排水管線、電纜溝、加藥管線及自用水管線。 生產管線沉
49、淀水管渠:由沉淀池至濾池的沉淀水采用架空混凝土渠道,其優點是水頭損失小,同時渠道可作人行通道。清水管線:濾池至清水池之間采用鋼管連接,同時三座清水池之間設有聯絡管線予以連通。 排水管線凈水廠的排水系統分兩部分,一是廠內的地面雨水的排除;二是水廠內生產廢水的排除,包括沉淀池的污泥排除、濾池沖洗水的排除、清水池放空的排除、加藥間廢渣的排除等。本次設計廠區排水采用雨污分流制。廠區雨水由道路雨水口收集后匯入廠區現有雨水管道,集中排放。生活污水、生產污水、清洗水池污水、構筑物放空水等經廠內污水管道收集后排往廠外市政污水管道。廠區供電本次擴建建、構筑物的設備用電量較少,敷設采用管線直埋方式至用電設備。在配
50、電間內設置電纜溝,同時將溝底作成底坡,排除積水。 加藥管線加礬、加氯管線作成淺溝敷設,上作蓋板。加藥管線管材采用ABS工程塑料管,以防腐蝕。 自用水管線廠內自用水包括消防用水、加藥間等沖洗溶解用水以及清洗水池用水,本次設計考慮從廠內現有加壓泵房的出水管道上接入。消防系統按消防要求,在適當處設置消火栓。6.6 建筑設計6.6.1 設計內容凈水廠部分:加氯、加礬間(含配電間)。6.6.2 建筑標準建筑物的建筑等級為三級,耐久年限為二級(50年),耐火等級為二級,屋面防水等級為級,抗震類別為丙類。6.6.3設計概況凈水廠建筑屬工業建筑范疇,建筑物形式按現代化工業建筑形式考慮,在滿足工藝要求的前提下,
51、力求在建筑體量、造型、建筑空間上求變化,充分利用工藝構筑物本身體量進行造型。造型力求和主體相協調。同時充分利用周圍環境做好凈水廠的整體綠化,使凈水廠建筑形式豐富多彩,又與自然景觀協調,成為一座名副其實的環境綠化工廠。加氯、加礬間為單層鋼筋混凝土框架結構,功能包含氯庫、加氯間、礬庫及配電間,建筑層高為5.7米,室內外高差0.3m,總高度7.2m,建筑面積225m2。6.6.4裝修標準(1) 建筑物部分(加氯、加礬間):地面為防腐地面磚;內墻面及頂棚面為白色防污耐腐硅樹脂內墻涂料;外墻面為白色防污耐腐硅樹脂外墻涂料及彩色瓷磚;門窗為彩鋼夾芯板滑升大門、塑鋼門、塑鋼窗,窗玻為5mm厚凈面玻璃。(2)
52、 構筑物部分(取水井、配水井、反應沉淀池、虹吸濾池、清水池)池內壁及底板為防水水泥砂漿;池外壁及走道板為彩色瓷磚;走道板欄桿為不銹鋼復合管。6.7 結構設計6.7.1設計水準建筑結構的安全等級:建(構)筑物的安全等級均為二級。設計使用年限:50年。地基基礎設計等級:建(構)筑物的地基基礎設計等級為丙級。6.7.2場地位置及地形地貌該擴建工程位于原水廠北側,東面、西面、北面均為民房,擬建場地是該區域的至高點,相對高差為4.932m。場地地貌單元屬沮河一階地地貌單元。6.7.3場地地質概述(1) 雜填土(Q4ml):雜色、松散、濕、厚度0.50.6米,普遍分布,含有植物根、粘土、砂粒、白灰渣等,局
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