xx新区净水厂三期工程建设项目初步设计报告书.docx
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xx新区净水厂三期工程建设项目初步设计报告书
xx新区净水厂三期工程建设项目初步设计报告书
前言
根据国发2号文件精神，**新区定位为内陆开放型经济示范区，今后将形成以航空航天为代表的特色装备制造业基地、重要的源深加工基地、区域性商贸物流中心和科技创新中心。
近期三年内**新区的发展目标主要是大力发展区域内市政等基础条件，形成能够支撑、带动新区开发建设的主体骨架，使**新区规划区能够具备较强的集聚效应和要素资源的吸纳能力。
目前**新区核心区内可供水量仅8万m3/d左右，只能满足现有居民生活和生产用水，片区建设施工用水都十分紧张，更不能满足**新区核心区的发展需要。
且这8万m3/d的可用水只是目前现有水厂的富余水量，到现有水厂服务区域用水达到设计规模时，核心区将处于无水可用的地步，城市给水供需矛盾日益尖锐，将严重制约着**新区核心区社会经济的发展。
根据**市**新区自来水厂提供的基础资料，结合本项目水源水量的实际情况，确定本工程的建设规模。
遵循供水安全可靠的原则，择优选择投资省、制水成本低、能耗低、效益好、工艺技术先进的工程设计方案。
本工程设计方案力争体现：
（1）先进的净水工艺确保“提高供水水质”
本设计采用“栅条絮凝池+部分回流气浮池+V型滤池＋二氧化氯消毒”的工艺流程，确保出水水质达到国家水质标准要求。
（2）采用常规处理工艺“节省供水投资，优化供水成本”
根据水源水质的变化特性，本设计净水工艺不仅可确保供水水质，而且V型滤池较其它类型滤池出水水质好，节约反冲洗用水量。
使用二氧化氯消毒，与其它消毒方式相比，较节省投资费用和运行费用。
（3）设置消毒屏障，保障供水安全
本设计针对进水水质特点，采用二氧化氯消毒，消毒操作安全、效果稳定可靠，可有效去除病原微生物，发生三卤甲烷等副产物的几率小于液氯消毒，可有效保证供水安全。
（4）合理的布置形式
本设计主要净水构筑物采用紧凑型布置，各构筑物之间距离尽量缩短，整个流程水头损失小，节约运行费用、土建投资、设备安装费用且管理更加方便。
（5）园林化的厂区建筑和环境设计
在遵从科学、合理的设计原则的前提下，本设计强调构筑物整体造型的稳重、大气以及布局的对称，绿化的灵动，色彩以及层次的变化形成静动和谐的统一体。
充实了厂区环境的艺术效果，更新了厂区绿化的理念，力求打造出景观园林、生态园林的环境，为水厂员工和城市创造了良好的视觉效果和休闲氛围。
（6）智能化的控制系统和安全供电系统
国际先进、国内领先的计算机监控系统可实现实时多任务的数据采集和对制水全过程的自动化控制，可做到无人值守，并实现与净水厂调度管理系统的实时通讯。
（7）经济可靠的设备选型
本工程关键设备优先选用国外先进产品，通用设备选型立足于进口技术国产化的原则，在满足生产工艺要求的前提下，尽量选用国内能够生产、并且质量稳定、可靠的工艺设备，以减少工程投资、方便运行管理。
1概述
1.1设计依据
·《关于**自来水公司净水厂三期工程规划设计方案批复》津开建发[2007]216号 ****新区建设发展局2007.6.20
·《关于****区净水厂三期工程的投资批复》津开计投批[2007]61号 ****新区发展计划局2007.7.15
·《****新区净水厂三期工程会议纪要》第1期~第9期
·《工程地质勘察报告》
铁道部第三勘测设计院1994年8月
·****新区水厂平面图（电子文档）
****自来水公司2006.12.01
1.2采用的主要规范和标准
1.2.1给排水及暖通主要规范和标准
《城市供水水质标准》CJ/T206-2005
《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006
《地表水环境质量标准》GB3838-2002
《城市防洪工程设计规范》CJJ50－92
《室外给水设计规范》GB50013-2006
《室外排水设计规范》GB50014-2006
《建筑给水排水设计规范》GBJ50015-2003
《泵站设计规范》GB/T50265－97
《城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准》CJJ41-91
《给排水管道工程施工及验收规范》GB50268-97
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85
《城市给水工程规划规范》GB50282-98
《城市给水工程项目建设标准》建设部1994版
《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005
1.2.2建筑结构主要规范和标准
《砌体结构设计规范》GB50003－2001
《建筑地基基础设计规范》GB50007－2002
《建筑结构荷载规范》GB50009－2001
《混凝土结构设计规范》GB50010－2002
《建筑抗震设计规范》GB50011－2001
《钢结构设计规范》GB50017－2003
《岩土工程勘察规范》GB50021－2001
《建筑桩基设计规范》JGJ94-94
《室外给水排水和煤气热力工程抗震设计规范》GB50032－2003
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068－2001
《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069－2002
《构筑物抗震设计规范》GB50191－93
《建筑抗震设防分类标准》GB50223－95
《混凝土碱含量限值标准》CECS53:
93
《混凝土水池软弱地基处理设计规范》CECS86:
96
《给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程》CECS117:
2000
《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS138:
2002
《建筑地基处理技术规范》JGJ79－2002
《岩土工程技术规范》天津市工程建设标准DB29-20-2000
《给水排水工程管道结构设计规范》GB50332－2002
《给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程》 CECS141:
2002
1.2.3电气、仪表主要规范和标准
《供配电系统设计规范》 GB50052-95
《10KV及以下变电所设计规范》 GB50053-94
《低压配电装置及线路设计规范》 GB50054-92
《建筑物防雷设计规范》GB50057-94，2000年版
《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 GB50058-92
《电力装置的继电保护和自动装置规范》 GB50062-92
《通用用电设备配电设计规范》 GB50055-93
《电力装置的电测量仪表装置设计规范》 GBJ63-90
《工业与民用电力装置接地设计规范》 GBJ65-83
《电力工程电缆设计规范》 GB50217-94
《建筑照明设计标准》 GB50034-2004
《电子计算机机房设计规定》GB50174-93
《过程检测和控制系统用文字代号和图形符号》 HG20505－2000
《自动化仪表选型规定》 HG20507－2000
《仪表供电设计规定》 HG20509－2000
《信号报警、联锁系统设计规定》 HG20511－2000
《仪表配管、配线设计规定》 HG20512－2000
《仪表系统接地设计规定》 HG20513－2000
《分散型控制系统工程设计规定》 HG/T20573－95
《工业电视系统工程设计规范》 GBJ115-87
《火灾自动报警系统设计规范》 GB50116-98
《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》 GBJ131-90
《自动化仪表工程施工及验收规范》 GB50093-2002
《火灾自动报警系统施工及验收规范》 GB50166-92
1.3****新区概况
**新区规划位于**和**主城区之间，规划控制区基本呈条带状，东西宽53公里，南北长36公里，规划总面积约1660平方公里。
共包括**和清镇的18个乡镇。
1.3.1地理位置
**新区是西部大开发的五大新区之一，是2012国发2#文件中提出实现**后发赶超和跨越发展的主战场。
**新区位于**省**市和**市之间，**新区涉及**市观山湖区、花溪区、清镇市的8个乡镇和**市西秀区、平坝县14个乡镇，共计22个乡镇，约2000平方公里的空间范围，规划约400万人口规模和500平方公里建设用地规模。
1.3.2发展定位
****新区将建设成为内陆开放型经济示范区，形成以航空航天为代表的特色装备制造业基地、重要的资源深加工基地、区域性商贸物流中心和科技创新中心。
把**新区打造成全省对外开放的新高地。
《国务院关于促进**经济社会又好又快发展的若干意见编制相关专项建设规划》中指出，**应扩大对外开放。
充分利用中国—东盟自由贸易区、大湄公河次区域、泛珠三角地区等平台，积极参与东南亚、南亚等国际区域合作，全面提高对外开放水平。
**应积极有效利用外资和国外优惠贷款。
在有条件的市（州）设立海关，支持条件成熟的地区设立综合保税区等海关特殊监管区，建立加工贸易承接基地。
拓展对外贸易市场，扩大对外贸易规模，支持国家出口基地和输港澳鲜活产品出口基地建设。
积极开展境外工程承包、劳务合作、服务外包等，鼓励具备援外资格企业积极参与援外工程项目及其他经援项目竞标。
1.3.3自然条件
（1）地形、地貌
**新区整体地形近似呈矩形块状，以低山丘陵地貌为主，是比较典型的低山、低中山地区；西南部海拔高，东北部海拔略低，区域内海拔在1267.0-1498.0m之间。
区域东部、红枫湖以东片区，地势较为平坦，分布有中八农场、羊艾农场等两处农场。
红枫湖以西片区部为山地、丘陵、平坝相互交织地带。
区域内主要有三岔河和东门河2条东西向河流，河道沿线用地相对较为平坦。
（2）地质情况
目前区域内现状水域集中分布在**新区东部，主要有红枫湖、百花湖、松柏山水库等。
其中，红枫湖为规划区内主要水域，并有羊昌河、麻线河等河流汇入。
区域内生态环境好，为区域生态经济的发展奠定了坚实的基础。
（3）气候
**新区所在区域属亚热带湿润气候区，四季分明，冬无严寒，夏无酷暑；雨热同季，热量和水资源丰富。
年最高气温37℃，最低气温-8.7℃，一般年均气温15.7℃左右，年均日照1237.5小时以上，年降水量1100毫米左右，春夏偏多，秋冬偏少。
气候适宜，风景优美。
（4）地震
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）沿线地区的基本地震烈度为Ⅵ度。
历史上没有破坏性震害记录。
1.4供水现况及存在问题
1.4.1供水现况
核心区内现有水厂6座，其中：
1、清镇东郊水厂，位于服务区内。
供水规模10.0万立方米/日。
2、党武南部水厂，位于服务区东面约4.0公里。
近期规模10.0万立方米/日，目前建成一条生产线，规模5.0万立方米/日，近期约2.0万立方米/日可供该服务区。
3、马场镇水厂，供水规模0.25万立方米/日。
4、羊艾水厂，供水规模0.30万立方米/日。
5、湖潮水厂，供水规模0.20万立方米/日。
6、磊庄机场水厂，供水规模0.20万立方米/日。
7、5708厂水厂，供水规模0.20万立方米/日。
1.4.2现有水厂情况及存在问题
1、现有供水设施不能满足核心区现状用水的需求
核心区现正在大规模的建设发展之中，虽区域内共有水厂6座，除清镇东效水厂和党武南部水厂规模较大外，其余均为小水厂，只能满足现有居民生活和生产用水，片区建设施工用水都十分紧张，城市给水供需矛盾日益尖锐，将严重制约着核心区社会经济的发展。
2、供水现状无法适应经济发展的用水需求
随着**新区建设的快速发展，城市化水平迅速提高，城区范围不断扩大，城区人口急剧增长，用水量日益增加，而城区供水设施的建设速度却远远滞后于经济发展和城镇建设的速度，自来水的供需矛盾日益突出，如不加以改善，必将严重制约**新区社会经济的发展，极大的影响**新区人民群众的正常生活秩序和身体健康。
3、供水现状不能满足核心区规划发展的需求
**新区核心区，北起清镇九化、物流园区，南至黔中路，西起红枫湖西岸、马场一带，东至湖潮、麦坪一带。
南北长约20Km，东西宽约8Km，面积约160Km2。
根据《**新区总体规划（2013-2030）》，2030年核心区人口将达到150万。
届时需水量将达56万m3/d左右，现有供水远远不能满足城区生活和生产的需求。
基于以上原因，扩大核心区供水量，完善供水设施，确保供水的水质要求，以满足核心区日益增长的生活及工业用水的要求，彻底解决核心区的用水问题，营造良好的发展环境，大力促进核心区可持续快速发展。
2总体设计
2.1工程规模
工程主要生产构筑物包括取水泵房、输水管线、机械混合配水井、部分回流气浮池、Ｖ型滤池（含滤池设备间）、清水池、吸水井、配水泵房、加氯间、加药间等。
根据**新区核心区需水量测算表，**新区核心区2020年和2030年最高日需水量分别为33.53万m3/d和55.88万m3/d。
因此，确定本工程2020年设计规模为33万m3/d，结合**新区核心区水资源情况、经济发展水平和城市建设情况分期实施，目前先行实施20万m3/d的供水设施，随着**新区的建设发展，再实施13万m3/d的供水设施；2030年再增加23万m3/d供水，使远期供水总规模到56万m3/d，满足**新区核心区规划150万人的生活和生产用水需求。
新建构（建）筑物规模表
序号
构筑物名称
土建设计规模
（万m3/d）
设备安装规模
（万m3/d）
1
取水泵房
56
20
2
配水井
33
20
3
混合池
33
20
4
部分回流溶气气浮池
20
20
5
Ｖ型滤池
20
20
6
清水池
33
20
7
吸水井
33
20
8
配水泵房
33
20
9
反冲洗设备间
20
20
10
加氯间加药间
33
20
2.2出水水质及供水压力
2.2.1出水水质标准
结合我国现行的水质控制标准：
《城市供水水质标准》（J/T206-2005）和《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）以及招标书的相关要求，在满足国内控制指标的前提下，选择更高的水质要求进行设计，达到国际先进水平。
关键水质指标的选取如下所示：
（1）感官指标
色度：
< 5度
浊度：
≤ 0.3NTU
（2）一般化学指标
pH：
6.5～8.5
耗氧量：
≤ 2.0mg/L
（3）微生物学指标
细菌总数：
≤ 80CFU/mL；
总大肠菌群：
每100mL不得检出；
出厂水余氯的上限值为1.2mg/L；
2.2.2供水压力
根据业主要求，满足供水区域内最不利点供水压力不小于28m，净配水厂出厂交水点供水压力为0.4MPa。
2.2.3其它
水厂自用水耗水率<5％。
水厂排水符合国家及当地排放标准。
高时系数采用1.33。
高日系数采用1.25。
2.3水源选择
2.3.1水源概况
根据核心区水量测算表、水源水量及黔中水利枢纽工程建设计划，水源确定为：
中期2020年由红枫湖水库取水20万m3/d，凯掌水库取水13万m3/d，总规模达33万m3/d，满足核心区中期用水的需求。
但由于凯掌水库取水受限于黔中水利枢纽工程建设进度。
因此，本工程确定分期实施，目前先实施由红枫湖水库取水的20万m3/d供水设施，以满足**新区核心区近几年的用水需求，待黔中水利枢纽一期工程完成后，再实施凯掌水库取水的13万m3/d供水设施。
远期2030年再由红枫湖水库取水13万m3/d，凯掌水库取水10万m3/d，总规模达56万m3/d，满足核心区远期用水的需求。
2.3.2水源水质分析与评价
根据业主提供的水源水质检测报告，源水水质均达到《地表水环境质量标》（GB3838-2002）Ⅱ类水体的要求，经常规净化处理（混合、絮凝、气浮、过滤、消毒等）后其水质即可达到《生活饮用水卫生规范》的规定，供生活饮用。
2.4主要技术经济指标
见第一卷第二册概算说明书。
3工艺方案选择
3.1总体工艺方案选择
本工程总体工艺方案设计结合****原水水质特点和出厂水水质目标，以及国内外先进可靠的制水工艺技术，适合地区特色、有新突破、体现节约精神。
常规净水处理工艺通常由混凝、沉淀、过滤和消毒组成，是目前饮用水净化常用的净水技术。
最早于十九世纪在欧洲开始得到应用，到二十世纪在全世界得到十分广泛的应用，目前仍然是全世界的主流饮用水净化工艺，其主要去除对象为水中悬浮物、胶体物、和部分大分子有机物、并杀灭水中绝大部分细菌和病毒，保证饮用水的基本安全性。
因常规处理工艺的应用对控制水媒传染病的爆发、保障人体健康和公共安全做出的杰出贡献，美国工程院于2004年评选20世纪对人类生活贡献最大的二十项重大科技成果时将饮用水的常规净化工艺列在第四位（前三位分别为：
电、汽车和飞机）。
本工程总体工艺方案原则上还是沿袭了常规净水处理工艺思想，但是考虑了原水水质的特点，最终选择方案如下：
原水→栅条絮凝池→部分回流溶气气浮池→V型滤池→二氧化氯消毒→出水
3.2处理工艺选择
3.2.1混合
混合是净水工艺的第一道工序，混合效果的好坏将直接影响到后续絮凝、沉淀的处理效果，因此必须受到重视。
选择合适的混合方式可使加入到水体的混凝剂能快速均匀地扩散到整个水体，达到胶体的脱稳和初步的絮凝反应，同时能降低矾耗，节省运行费用。
目前常用的混合方式有水力混合和机械混合两大类，前者如管式静态混合器，后者如浆板式机械混合。
由于机械搅拌器对水量变化有较强的适应能力且混合效果较好，因此，本方案采用浆板式机械混合方式。
3.2.2絮凝
絮凝是给水处理的最重要的工艺环节之一，絮凝体成长过程是微小颗粒接触碰撞的过程。
絮凝效果的好坏主要取决于混凝剂的性质和如何控制絮凝过程产生的微小颗粒进行合理的有效碰撞。
结合合本工程的供水规模、水源水质情况以及核心区的技术、管理水平，机械絮凝池虽能应用于任何规模的水处理厂，但增加了机械设备，基建投资增大，管理维护比较麻烦，特别是在处理规模较小时更显得突出，本工程不予采用；隔板絮凝池通常用于大、中型水处理厂，当水量过小时，隔板间距较狭不便施工和维修，本工程也不予采用；折板絮凝池因板距小，安装维修较为困难，折板费用也较高，增加了基建投资，本工程亦不予采用；栅条絮凝池在运行中虽还存在末端池底积泥现象，但该缺点可通过在栅条絮凝池中设置排泥措施加以解决，而且该池型在省内得到了普遍的应用，积累了较好的设计、建设及管理经验。
因此，本工程絮凝池型式采用栅条絮凝池。
因此，本方案中选择折板絮凝池工艺作为絮凝工艺。
3.2.3气浮
气浮法净水的原理是设法在水中通入或产生大量做气泡，使其粘附于水中杂质絮粒上，依靠浮力浮至水面，从而达到固液分离的净水目的。
其型式有多种：
电解气浮法、压力溶气气浮法、分散气浮法等等。
压力溶气气浮法是目前国内外最常采用的方法，可选择的基本流程有全流程溶气气浮法、部分溶气气浮法和部分回流溶气气浮法三种。
现代气浮理论认为：
部分回流加压溶气气浮节约能源，能充分利用浮选（混凝）剂，处理效果优于全加压溶气气浮流程。
气浮池的形式较多，其中有平流与竖流，方形与圆形等布置形式，也有将气浮与反应、沉淀、过滤等工艺综合在一起的组合形式。
平流式气浮池是使用最为广泛的一种池形，通常将反应池与气浮池合建。
废水经过反应后，从池体底部进入气浮接触室，使气泡与絮体充分接触后再进入气浮分离室，池面浮渣用刮渣机刮入集渣槽，清水则由分离室底部集水管集取。
因此本工程气浮拟采用部分回流溶气的平流式气浮池。
3.2.4过滤
过滤是给水处理的重要的工艺环节，目前使用频率较高的滤池有很多种，如虹吸滤池、双阀滤池、无阀滤池和Ｖ型滤池等。
与其它类型滤池相比，V型滤池是当今世界上比较流行的一种快滤池，采用气、水反冲洗，目前在世界各地应用日益增多，拥有众多的成功运行使用业绩。
V型滤池的主要特点是：
（1）V型滤池采用均质滤料，不均匀系数小。
此举大大提高滤料层的孔隙率，使滤速得以提高，过滤周期长，且水质好。
（2）V型滤池采用气水反冲洗技术，不但反冲洗效果好，而且滤
池反冲洗时滤料不膨胀或微膨胀，避免了由于水力分级作用而导致整个滤料层的粒径变得上细下粗，从而使滤床中任一截面内滤料物理、化学状态都基本相同。
（3）V型滤池易于管理，便于实现滤水工艺自动化。
在运行过程中保持恒水位、恒速进行过滤，采用气水膨胀兼有表面扫洗的冲洗方式，冲洗排泥水则通过设在滤格中央的排水槽排出池外。
（4）具有反冲洗省水的优点。
在产水量和反冲洗后初滤水水质相同的情况下，V型滤池的反冲洗耗水量约为普通快滤池的30%左右。
因此，本工程中采用V型滤池工艺作为沉淀工艺。
3.2.5消毒
目前水处理中消毒剂主要是氯消毒、臭氧消毒和紫外消毒，其中氯消毒剂又分为液氯、二氧化氯、次氯酸钠等几类，各种消毒剂性能见下表。
表3.1消毒剂性能比较表
种类
作用
液氯、漂白粉
二氧化氯
次氯酸钠
臭氧
紫外线
灭菌效果
优良（HOCL）
优良
优良
优良
优良
灭活微生物效果
好
好
好
好
好
操作情况
复杂
简单
简单
复杂
简单
PH影响
消毒效果随PH增大而下降，在PH＝7左右时加氯较好
PH的影响比较小，PH＞7时较有效
消毒效果随PH增大而下降，在PH<10时效果较好
PH值小时，剩余O
残留较久
无
在配水管网中剩余消毒作用
有
比氯有更长的剩余消毒时间
有
需补充氯
无
副产物生成THM
可生成
不大可能
生成几率小
不可能
无
其它中间产物
产生氯化和氧化中间产物，如氯胺、氯酚、氯化有机物等，某些会产生臭味
产生的中间产物为氯化芳香族化合物，氯酸盐亚氯酸盐等
产生氯化和氧化中间产物，如氯胺、氯酚、氯化有机物等几率小
中间产物为醛。
芳族浚酸、酞酸盐等
无
国内应用情况
应用广泛
应用普遍
适用于深井泵站和小型水厂
应用较少
小规模供水应用普遍
一般投加量（mg/l）
0.5-20（折点）
0.1-1.5
0.2-10
1-3
接触时间
30分钟
大于30分钟
30分钟
数秒至10分钟
数十秒
由于本工程进水水质良好，同时，考虑到业主的使用习惯，使用二氧化氯消毒副产物较少，且剩余消毒时间较长，因此，本工程采用二氧化氯消毒。
3.2.6加药
目前给水处理中使用的絮凝剂主要有硫酸铝、碱式氯化铝和三氯化铁等。
本工程中混凝加药采用聚合氯化铝（PAC）。
3.2.7污泥脱水
目前给水处理中常用的污泥脱水设备为板框脱水机、离心脱水机和带式脱水机，三种脱水机的优缺点如下表所示：
表3.2脱水机优缺点比较表
脱水机类型
优点
缺点
板框脱水机
1、噪音较小。
2、耗电量小,运行费低。
3、水厂运行成功案例多，更适用于大型水厂。
4、泥饼的含水率低，不大于70%。
1、设备占地大，操作运行较复杂，机器庞大，附属设备较多。
不能连续运行，每次工作周期约2h，包括进泥、挤压、反吹、卸泥等。
2、投资费用大。
3、维修复杂，维修量大。
离心脱水机
1、设备占地小，附属设备少。
管理、操作运行简单。
能连续运
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