双凤巨龙兰江提水工程 可行性研究报告.docx
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双凤巨龙兰江提水工程可行性研究报告
双凤巨龙兰江提水工程
可
行
性
研
究
报
告
二〇一二年十月
第一章总论
1.1工程概况
双凤巨龙兰江提水工程是为兰溪市兰江街道轻工工业功能区配套的基础工程。
随着轻工工业功能区入区企业的不断增加，工业用水的来源成为制约功能区发展的主要问题。
由于功能区附近并无可用水源，用自来水作为工业用水水源成本过高，因此从兰江引取工业用水成为一个比较好的选择。
在兰溪市政府的支持下，根据兰溪市人民政府2004[9]号专题会议精神，由浙江省凤凰化工有限公司、巨化股份有限公司兰溪农药厂、浙江双灯家纺有限公司、兰溪市城西热电有限公司、浙江新富顺制衣有限公司、浙江和信电力有限公司、兰溪市自来水有限公司和兰江街道轻工工业功能区机关工会委员会共同投资，成立“兰溪市双凤巨龙供水有限公司”，作为本工程施工和运营的主体。
该工程拟在兰江灵羊岛上建大口取水井和渗管，引至江边设提升泵房，在高坡处设清水池，管道铺设到轻工工业功能区，再在功能区铺设分管至各入园企业。
为确保水质，拟在取水泵房兰江大堤内侧预留建设给水处理厂的场地。
1.2编制依据、原则、范围、深度
1.2.1编制依据
1、兰溪工业城规划设计
2000年10月
2、关于申请从兰江取水的报告
2004年4月
3、兰江取水水源水质检测报告
2004年5月
4、兰溪市兰江取水工程水文、工程地质勘察报告
2004年5月
5、凤凰公司取水口水下地形测量成果表
2004年6月
6、兰江防洪堤设计图
2004年6月（提供）
7、凤凰公司取水口水下地形测量成果表
2004年6月
8、工程项目委托书
2004年4月
9、兰溪市双凤巨龙兰江提水工程可行性研究报告论证会议纪要
2004年9月
1.2.2编制原则
1、贯彻国家关于环境保护的基本国策，执行国家的相关法规、政策、规范和标准。
2、努力使工程建设与兰溪市兰江街道轻工工业功能区的发展相协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益。
同时，减少取水工程本身对环境的影响，妥善处理、处置取水工程水处理过程中产生的污水、污泥和噪声等，避免二次污染。
3、取水工程设计按国家对供水水质的要求进行设计。
4、根据源水水质情况及用水水质要求，选用适合本工程特点的、成熟的、并且高效节能、简便易行的水源取水和净水构筑物形式，并使管理方便，运行稳定，确保给水处理效果，控制工程投资和日常运行费用。
5、取水工程内专用设备，尽可能选用国内效率高、先进、可靠、运行管理及维修简便的设备，以确保取水工程的正常可靠运行。
6、仪表及控制设计以满足生产和提高管理水平、减轻劳动强度为前提，采用成熟、可靠的产品。
控制系统要做到技术可靠，经济合理。
取水及给水处理厂内设置必要的监控仪表，使水处理过程能在受控条件下进行，选用的监控仪表能运行稳定，维修方便。
7、根据建设规划和水源的情况，考虑到二期工程的建设，因此应充分注意分期的合理性，既从总体上进行全面布局，又要减少分期建设的相互干扰，从全面考虑充分发挥分期投资效益。
根据场地的地形，在构筑物布置时，力求流程合理，进出水流畅。
1.2.3编制范围
兰江取水工程，包括灵羊岛大口取水井、过江管、提升泵站、给水处理厂和清水池的工艺、建筑、结构、电气、仪表自控和工程概算。
1.2.4编制深度
同国家建设部文件规定的设计文件编制深度。
1.3工程规模
本工程兰江取水工程是为兰溪市兰江街道轻工工业功能区配套的公用设施基础工程，服务于兰江街道轻工工业园区部分工业供水，本工程的建成将为兰江街道轻工工业持续发展创造有利条件。
1.3.1设计水量
在设计取水设施和净水处理设施时，确定水量是十分重要的，要使取水设施和净水系统设计合理，投资最省，所采用的近期和规划流量必须可靠。
根据工程项目设计委托书和兰溪市双凤巨龙兰江提水工程可行性研究报告论证会议纪要：
本工程设计能力为5.0万m3/d。
灵羊岛大口取水井按5万m3/d设计；过江管按5.0万m3/d设计；一级提升泵房土建按5.0万m3/d设计；清水池按5万m3/d设计；输水管按5万m3/d设计。
兰江提水工程构筑物设计规模表表2-1
序号
名称
实施规模（m3/d）
备注
1
集水井及渗管
按近期5万m3/d建设
2
兰江过江管
按远期5万m3/d建设
3
一级提升泵房
按远期5万m3/d建设
4
预留净水厂
按近期5万m3/d规模预留
视源水水质情况建设
5
清水池
按5万m3/d建设
6
输水干管
按5万m3/d建设
1.3.2取水水源
根据《兰溪市兰江取水工程水文、工程地质勘察报告》：
灵羊岛第Ⅲ层砾砂层埋深2.25~6.80米，厚度2.25~5.80米，位于河床和地下水位下部，透水性强，水量丰富，给水度高，可作为本次开采资源。
1.3.3设计水质
本工程源水取自兰江灵羊岛地下水，根据浙江省地质勘查局金华测试中心提供的灵羊岛地下水质资料，灵羊岛地下水质如下表：
兰江灵羊岛地下源水水质表2-2
序号
名称
单位
数值
1
K＋
mg/l
1.70
2
Na＋
mg/l
3.80
3
Ca2＋
mg/l
18.90
4
Mg2＋
mg/l
2.00
5
Fe2＋
mg/l
<0.04
6
Fe3＋
mg/l
<0.04
7
NH4＋
mg/l
<0.04
8
AL3＋
mg/l
<0.04
9
HCO3-
mg/l
0.01
10
Cl-
mg/l
4.90
11
SO42-
mg/l
30.0
12
F-
mg/l
<0.04
13
NO3-
mg/l
2.00
14
NO2-
mg/l
<0.004
15
游离CO2
mg/l
25.00
16
可溶性SiO2
mg/l
30.00
17
溶解性总固体
mg/l
100.00
18
化学耗氧量
mg/l
0.09
19
总硬度
mg/l
55.00
20
暂时硬度
mg/l
27.00
21
永久硬度
mg/l
28.00
22
锰
mg/l
0.18
23
混浊度
略混浊
此检测报告是兰江灵羊岛地下水2004年5月9日取样水质监测的结果，可知兰江灵羊岛地下水体除‘锰’指标超标外，水质达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）中规定的35项指标要求，同时，经与建设单位及用水单位工业用水水质要求的调研，该水质完全达到用水单位工业用水的水质要求。
1.3.4设计水压
本工程高位清水池池底标高为黄海标高57.00米，经与建设单位及用水单位工业用水水压要求的调研，该水压完全达到用水单位工业用水点的水压要求。
1.4水厂工程
本工程源水水质较好，但水质浊度具有不确定因素，与兰江的水文条件、工程使用时间及外界因素有关，为确保工程的稳定运行和水质的稳定达标，在取水泵房江堤内侧与现有机耕路交汇点预留用地建设净水处理厂，处理方法采用加药过滤处理工艺。
同时，整个工程的变压配电、电气控制及操作人员的操作休息均设在水厂内。
整个工程运行过程实施自动化控制，以求减少人员劳动强度，提高操作管理的技术含量，让科学技术充分发挥第一生产力的作用，促进行业技术进步，提高供水行业的管理、效益和服务水平。
第二章工艺设计
2.1采用的主要规范和标准
主要规范和标准
（1）
《中华人民共和国水法》
1988年1月21日
（2）
《中华人民共和国环境保护法》
1989年12月26日
（3）
《地表水环境质量标准》
GB3838-2002
（4）
《生活饮用水卫生标准》
GB5749-85
（5）
《生活饮用水水源水质标准》
CJ3020-93
（6）
《生活饮用水水质卫生规范》
卫法监发2001-161号文件
（7）
《室外给水设计规范》
GBJ13-861997版
（8）
《建筑给水排水设计规范》
GB50015-2003
（9）
《泵站设计规范》
GB/T50265-97
（9）
《城市给水工程规划规范》
GB50282-98
（10）
《城市给水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》
CJJ41-91
（11）
《埋地给水钢管道水泥砂浆衬里技术规范》
CECS10:
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2.2处理工艺的选择
根据上述地下水水质情况：
兰江灵羊岛地下水体除‘锰’指标超标外，水质达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-85）中规定的35项指标要求。
同时，经与建设单位及用水单位工业用水水质要求的调研，该水质完全达到用水单位工业用水的水质要求。
本工程源水水质虽然较好，但水质浊度具有不确定因素，与兰江的水文条件、工程使用时间及外界因素有关，为确保工程的稳定运行和水质的稳定达标，预留用地建设净水处理厂，处理方法采用加药过滤处理工艺。
鉴于上述，本工程从技术、经济个方面考虑，选择如下工艺流程：
2.3工程设计内容
本设计中拟建的内容包括渗管、集水井、江底过江管、江边一级提升泵站、输水管道、高位清水池、到园区输送管道等设施及变配电气控制间和综合操作间。
预留工程拟建水厂内容包括混凝过滤池、二级提升泵房、水泵吸水井及加药间等设施。
2.3.1渗管和集水井
按照《兰溪市兰江取水工程水文、工程地质勘察报告》：
灵羊岛为兰江中间的河心洲，地面高程约24.20米，洲西侧兰江河床宽约100米，东侧兰江河床宽约200米。
河床深5~6米，河底高程在17~18米，兰江两沿为人工防洪坝，洲边为天然土坝。
灵羊岛场区为侵蚀堆积河谷平原地貌，属低丘陵平原区河漫滩冲洪积沉积区，地势基本平坦，西侧有一高差3米左右的阶地，易被洪水淹没。
勘察区属于中亚热带季风气候区，总的气象特征是四季分明，年温适中，热量较优，雨量丰富，年主导风向为东北偏东风。
年平均降雨量为1450mm，最高达2150mm，最低为891mm。
降雪年际变化较大，降雪日年平均约10天，积雪年平均为6天。
年平均气温为17.3C，7月份极最高气温为41.2C，1月最低气温为-9.6C，年平均霜日和结冰日各为30天。
年平均蒸发量1598.7mm。
根据《兰溪市兰江取水工程水文、工程地质勘察报告》：
灵羊岛第Ⅲ层砾砂层埋深2.25~6.80米，厚度2.25~5.80米，位于河床和地下水位下部，透水性强，水量丰富，给水度高，可作为本次开采资源及沉井设置。
根据《兰溪市兰江取水工程水文、工程地质勘察报告》：
依据场地为沉井群位于二平行供水边界中间的水文条件，渗管直径为1米，分为三根，长度分别为80米、70米粉和30米集水井直径为10米时，其出水量估算为50000m3/d。
集水井采用井壁与井底同时进水的非完整井，采用沉井施工，沉井刃脚底以下留有1米深的井底进水深度，井壁在地面以下1.5米到沉井刃脚之间设井壁进水孔。
井壁进水孔采用直径为100mm的水平进水孔，孔的两端安装不锈钢丝网，进水孔中的滤料分两层，与含水层相邻的一层滤料的粒径小于8倍的含水层颗粒计算粒径。
井底人工滤层分成3层，铺成锅底状，每层厚度采用200mm，底层粒径采用10~20mm，中间层粒径采用30~50mm，上层粒径采用100~150mm。
在集水井外壁填充砾砂，厚300。
集水井井盖采用密封形式，井盖设1000×1200的人孔密封盖板，同时设600×600的钢筋混凝土透气孔，孔顶部高出洪水位1.00m。
集水井位置在《兰溪市兰江取水工程水文、工程地质勘察报告》勘察孔布置平面图中的“Z3”勘察孔处，井内径10m，总深6.99米，井高出自然地面1.49米，井内设DN500的出水管。
2.3.2过江管
大口取水井引水经江底输水过江管进入一级提升泵房。
过江管采用1根DN900钢管，过水能力按50000m3/d考虑，其流速为1.02m3/s。
过江管采用水下开挖沉管施工，法兰连接。
根据《取水口水下地形测量成果表》：
兰江过江管处河床断面最底江底标高为18.84m，过江管管中心标高为16.50m，最小覆土厚为1.09m。
兰江过江管两管水平净间距采用500mm，过江管长2500m。
2.3.3一级提升泵
过江管穿越江底后进入一级提升泵。
考虑到维护安装的方便，并尽可能的减少占地面积，水泵采用潜水离心泵。
一级泵房土建按5.0万m3/d实施，设备分期安装。
一级提升泵平面净尺寸为：
10.0m×7.8m，总深15.4m，井底标高16.00m，泵房顶面标高为31.40m，高出洪水位0.7m。
一级提升泵房内设潜水提升泵3套，2用1备，并设置水泵安装自耦装置。
每台水泵出水管上安装手动蝶阀和止回阀各一个。
一级提升泵房内安装电动小车1台，起重量为3吨。
一级提升泵房设备（近期）一览表
序号
名称
型号
性能及规格
单位
数量
备注
1
潜水离心泵
WQ2520-615
流量Q=550m3/hr
扬程H=50m
功率N=132kw
套
3
2用1备
2
电动单轨小车
CD1-3-24D
起重量T=2t
起升高度H=24m
功率N=5.5kw
2.3.4输水管道
1、输水规模
自一级提升泵到高位清水池再到各厂用水点，总计约5km，总管输水量5万m3/d。
管道直径采用DN600，设计流速为v=1.02m/s。
2、输水路线选择
本设计中，输水路线的选择依据下述原则：
输水工程的定线，依照城市和工业园区规划来确定。
为了施工方便，尽量沿着或者靠近现有或规划的道路铺设。
布置方案时，力求线路短，少穿河谷、养殖塘、沼泽等障碍物，避免穿越滑坡、塌方、泥石流和侵蚀性土壤地区，尽量少占农田或不占良田。
3、管材形式选择
（1）主要管材选择
输水管材选用首先考虑安全，不会经常出现爆管、渗漏、开裂，同时考虑造价，施工要求，力求做到安全可靠、检修施工方便、造价便宜。
从大多数工程来看，基本符合表2-3-1的选用情况。
部分管材的规格及生产使用情况见表2-3-2。
各管径的管材适用条件表2-3-1
管径
主要选用管材
DN<300
聚氯乙烯（UVPC）管，球墨铸铁管
300球墨铸铁管，自应力钢筋混凝土管，钢管
城市给水常用管材及生产使用情况表表2-3-2
管材
常用规格
生产使用情况
钢管
直缝焊接DN150~1800
螺旋焊接DN200~1400
一般不受管径、压力限制，使用单位可委托加工或自行加工。
壁厚多用8~14mm。
内涂10~16mm的防腐水泥砂浆。
粗糙系数n0.012。
铸铁管
球墨铸铁DN100~1600
根据国外生产使用情况，我国引进了较多球墨铸铁管生产线，所生产的球墨铸铁管具有较高的塑性和抗冲击力作用。
钢筋混凝土管
自应力DN100~600
预应力DN400~2000
预应力钢筋混凝土管适合于压力较高、大水量的管网及原水输送管。
自应力钢筋混凝土管多用于小城镇供水系统。
对于本工程而言，输水管道管径为DN600，因此，可选用主要为钢管、球墨铸铁管、自应力混凝土管。
这几种管材的性能参见表2-3-3。
管材的性能比较表表2-3-3
管材
优点
缺点
本工程适用范围
球墨铸铁管
材质耐腐蚀；施工安装方便
具有较高的抗冲击能力。
材料较重，单价较高
本工程采用
钢管
一般不受管径、压力限制；重量轻，韧性好。
施工安装方便
单价较高
适用于穿越河道，洼地，公路等地段。
自应力
混凝土管
单价最低；
对各种地基适应能力强；
材质耐腐蚀，无须防腐处理。
材料重，易损。
无标准配件，需现场制作。
本工程不采用
通过上述综合比较，本工程选用材质耐腐蚀、施工安装方便、经济适用的球墨铸铁管作为本输水工程的主要管材。
（2）特殊地段及部位的管材
在跨越河道、水塘、洼地等局部地区以及管道转弯连接处时采用钢管及钢配件。
4、输水管敷设
本工程选用球墨铸铁管，施工快捷，延伸性较好，具有柔性接口，便于检修和恢复使用。
在现有地质条件下，可开挖施工，埋深较浅，穿越公路处酌情加深或加设套管。
兰溪属于在非冰冻地区，管道埋深主要有外部荷载、管材强度和地质条件决定。
一般金属管道在城区道路下埋设，管顶覆土至少800~1000mm；在郊区田野敷设，管顶覆土应在耕种深度以下深度至少300mm。
针对上述要求，本输水工程的管道埋设深度平均定为1.6m，保证满足上述要求，不受车辆、耕作等外界因素的影响。
2.3.5高位清水池
考虑到工业用水的不均匀性和确保维修及事故时的供水安全性，充分利用地形和确保供水的连续，保证供水水量及压力的均衡，同时减少提升泵的能耗，使提升泵能平稳运转，本工程在工业开发区边的高坡上设高位清水池，用于调节用水水量，并充分利用地形的优势，使清水池的出水能自流进入各用水点。
高位清水池设1座，分2格，平面尺寸为30m×20m，有效水深4m，清水池容积2400m3，约占日供水量的4.8%。
在清水池内设进、出水管和放空、溢流管。
一级提升泵出水进入清水池，清水池出水重力流至各用水点。
2.3.6给水厂设计（预留工程）
本工程源水水质较好，但水质浊度具有不确定因素，与兰江的水文条件、工程使用时间及外界因素有关，为确保工程的稳定运行和水质的稳定达标，在取水泵房江堤内侧与现有机耕路交汇点预留建设净水处理厂厂地，处理方法采用加药过滤处理工艺。
同时，整个工程的变压配电、电气控制及操作人员的操作休息均设在水厂内。
水厂工程除综合楼外，其水处理设施在近期不作为实施工程，本报告仅作技术上论述。
1、常规处理工艺简述
1）混合
混合是絮凝的基础，实际运行时希望快速剧烈的混合，以促进混凝药剂扩散速度和压缩水中胶体的双电层，使胶体脱稳。
从80年代中后期，陆续出现了多种混合设备，有水力隔板混合、水泵混合、机械混合、混合池、槽等以及近几年应用于给水行业中的静态混合器。
由于混合设备对水力条件、输入能量及混合方式等要求较严格，设备及构造上的差异往往造成混合效果相差较大。
（1）管式混合
最简单的管式混合即将药剂直接投入水泵压水管中以借助管中流速进行混合。
管中流速不宜小于1m/s，投药点后的管内水头损失不小于0.3～0.4m。
投药点至末端出口距离以不小于50倍管道直径为宜。
为提高混合效果，在管道内增设孔板或文丘利管。
这种管道混合简单易行，无需另建混合设备。
目前广泛使用的管式混合器是“管式静态混合器”。
混合器内按要求安装若干固定混合单元。
每一混合单元由若干固定叶片按一定角度交叉组成。
水流和药剂通过混合器时，将被单元体多次分割、改向并形成涡旋，达到混合目的。
这种混合器构造简单、无活动部件、安装方便、混合快速而均匀。
管式静态混合器的口径和输水管道相配合。
这种混合器水头损失大，但因混合效果好，从总体经济效益而言还是具有优势的。
另一种管式混合器是“扩散混合器”。
它是在管式孔板混合器前加装一个锥形帽。
水流和药剂对冲锥形帽而后扩散形成剧烈紊流，使药剂和水达到快速混合。
（2）机械混合池
机械混合池是在池内安装搅拌装置，以电动机驱动搅拌器使水和药剂混合。
搅拌器可以是桨板式的、螺旋式或透平式。
机械混合池在设计中应避免水流同步旋转而降低混合效果。
机械混合池的优点是混合效果好，且不受水量变化影响，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工作。
（3）水泵混合
药剂投加在取水泵吸水管或吸水喇叭口处，利用水泵叶轮高速旋转达到快速混合目的。
水泵混合是一种简便实用的方法，且不需增加混合设备，无需额外能量，运行费用低且可节省投资。
当取水泵房距水厂处理构筑物较远时，经水泵混合后的原水在长距离管道输送过程中，过早地在管中形成絮凝体。
已形成的絮凝体在管道中一经破碎，往往难于重新聚集，不利于后续絮凝，且当管中流速低时，絮凝体还可能沉积管中。
因此，水泵混合通常用于取水泵房靠近水厂处理构筑物的场合，两者间距不宜大于150m。
本给水厂工程一级提升泵离过滤设备较近，故采用此种混合设备。
2）过滤
最早期的滤池是利用生物膜过滤的慢滤池，其出水水质高，但生产效率低，后来国内外广泛使用快滤池以提高处理效率。
快滤池的过滤机理为接触絮凝，如四阀滤池、双阀滤池、虹吸滤池、无阀滤池、压滤罐等多种形式。
从滤料上看，使用单层砂滤料或砂、煤双层滤料的较多，而三层滤料及三层以上滤料应用较少。
砂滤料粒径一般在0.45～1.1mm，不均匀系数K80一般选在1.6～2.0，无烟煤滤料一般作为双层滤池的轻质滤料，粒径多为1.0～2.0mm，不均匀系数K80多为2.0左右。
目前推广使用大粒径、深厚度的均匀滤料。
滤池反冲洗时还普遍使用辅助冲洗，有水表冲洗和气冲洗两种。
水表冲洗有的仅设一层，有的在滤料层中再加设一层。
气冲采用"丰"字形管布气或长柄滤头布气。
由于气冲增加了滤料间的摩擦力，使滤料冲洗更彻底，以便更好地保证滤后水水质。
V型滤池使用单层砂滤料，粒径通常在0.95～1.35mm，允许扩大到0.7～2.0mm，K80不均匀系数在1.2～1.6之间。
滤料层厚度在1.0～1.5米之间，冲洗时采用水冲洗、气冲洗和表面扫洗相结合。
冲洗水用量降低了，但增加了一套气冲设备。
无阀滤池在中、小水厂应用较多，无阀滤池的特点是不用阀门，可自动过滤和反冲洗，造价低，运行简单方便，故本工程推荐选用无阀滤池。
2、给水处理构筑物工艺设计
给水处理厂近期设计规模为2.5万m3/d，视水源情况作为预留工程。
给水处理构筑物主要有无阀滤池、二级泵房、二级泵房吸水井、加药间等。
1）、无阀滤池
功能：
去除微小的絮体，确保浊度达标
类别：
地上式钢筋混凝土矩形构筑物
数量：
3池（每池2格）
参数：
滤速：
8m/h冲洗强度15L/s.m2
冲洗历时：
5min期终水头损失：
1.70m
单格尺寸：
L×B×H=4.70×4.70×4.74m
2）、二级泵房吸水井
功能：
贮存处理后水，调节处理水与二泵房水泵之间的差别
类别：
半地下式钢筋混凝土矩形构筑物
数量：
1池
尺寸：
L×B×H=9.00×3.50×4.00m
容量：
110m3
3）、二级泵房
（1）构筑物：
功能：
从吸水井取水，供给清水池
类别：
地面式建筑
数量：
1座
能力：
按2.5万m3/d设计
尺寸：
L×B×H=12.00×6.24×5.50m（与加药间合建）
（2）主要设备：
A.提升泵
设备类型：
单级立式离心泵KQL250/370-90/4
数量：
3台，2用1备
参数：
流量：
550m3/h扬程:
42m
电机功率:
90kW转速：
1480r.p.m
控制方式：
吸水池液位控制
B.真空泵：
设备类型：
单级水环式真空泵SZ-2
数量：
2台（1用1备）
参数：
电机功率:
4.0kW
转速：
2840r.p.m
控制方式：
压力信号预警及手动控制
4）、加药间
（1）建筑物
功能：
放置加药设备及储存药剂
类别：
地面式建筑
数量：
1座
尺寸：
12.00×6.2
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