自来水厂毕业设计开题报告Word格式.docx

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2.1国内发展现状分析

建国以来，特别是改革开放三十多年来，我国城市供水发展迅速，供水能力大幅度增长，设施水平显著提高.“八五”时期以后，供水固定资产投资额平均年递增18.2％，新的供水项目不断建成投产，在经历了整个20世纪80年代和90年代初期的紧张状况后，城市供水能力和设施水平显著提高我国城市供水能力大幅提高，与新中国成立初期相比，全国城市供水综合生产能力增长了115倍，用水人口增长了34倍。

目前城市供水普及率达97％以上，人均日用水量220.2L。

乡镇供水呈现良好的发展势头.中国有4万多个乡镇，乡镇人口约2亿.这些乡镇大多是当地农村的政治、经济和文化中心.60年来，在各方努力下，中国的农村饮水、乡镇供水事业取得了长足发展，带来了巨大的经济效益、社会效益和环境效益.截至2011年底，全国已建成各类乡镇供水工程4.8万处，日供水能力达到6000多万t，解决和改善了1.5亿城乡人口和大量企事业单位的生产生活用水，有力地促进了农村经济的发展和小城镇建设。

但存在的问题依然严重，首先，城市水资源缺乏。

我国是水资源贫乏的国家，人均淡水资源仅为世界平均水平的1/4，水资源分布的不均衡、降水量的不平衡以及水体污染严重等因素更加剧了水资源的匮乏，我国城市水资源短缺矛盾十分突出.据统计，全国669个城市中，有400多个城市供水不足，其中有110个城市严重缺水，日缺水量1600万m3，年缺水量约60亿m3，平均每年因缺水影响工业产值2000多亿元.北方一些城市由于严重缺水，已经影响到经济社会发展和居民正常生活.与此同时，用水不合理、严重浪费的现象普遍存在.我国万元GDP的用水量约是美国的8倍，万元工业产值耗水量是美国的5～10倍.

其次乡镇供水能力不足，随着农村经济发展、产业结构调整和人民生活水平的提高，水的供需矛盾日益突出.不少乡镇由于缺乏统一的供水设施或供水不足，制约了当地经济和社会的发展.全国有相当一部分乡镇人口饮用不符合卫生标准的水，直接影响人口素质和健康水平的提高.

最后水质不能完全满足饮用水要求、供水企业体制改革相对滞后、管理粗放。

目前我国污水处理率低，水污染严重，供水水源质量差.据统计，90％以上城市水体水质劣于Ⅳ类，50％的城市供水水源地达不到饮用水标准，南方城市水质型缺水超过60％.同时，自来水水质指标在检测指标数量和指标数值方面，与发达国家还有相当的差距，管网二次污染严重。

根据《中国可持续发展水资源战略研究报告》，随着人口增长、城市化发展和经济发展，到2030年，国民经济需水量将达到7100亿m3，农村生活需水量达到310亿m3.根据有关部门测算，在充分考虑节水的前提下，到2030年，城市工业用水将从现在的370多亿m3增加到660亿m3，城市生活用水从现在的260亿m3增加到660亿m3；

届时，全国城市用水总量将达到1320亿m3，比现在将近增加700亿m3.因此，中国供水产业市场发展空间十分广阔。

2.2国外发展现状分析

世界范围来看，各国的城乡供水状况差别很大。

约占世界人口三分之一的国家和地区拥有完善的饮用水供给系统，有三分之一的国家和地区供水系统不完善，其余的三分之一则没有供水设施。

由于城乡供水设施与人类健康休戚相关，因此国际上都将城市供水普及率和人均日用水量作为衡量人民生活水平和城市现代化的两项。

如今，美国人均日用水量约为150至200加仑（包括商业用水），家庭人均日用水量约为60加仑，平均全国日用水量达370多亿加仑，其中大部分由公共供水设施进行处理。

1800年，美国只有16个供水系统，其中大部分在最初建造时只是为了消防或涤尘，很少有人考虑生活用水。

这些系统大多位于新英格兰，或分布于大西洋沿海地区的一些较大城市中。

直到1850年，居民区供水系统的数目已增至83个，在这些系统中，除了用沉淀池对浑浊度做一些基本控制外，没有一个配置其他的净化工艺。

然而，1900年前后的这一时期被称为公用供水的新时代，这主要是水处理工艺开始提供更优质的水和更方便的用户服务，而这正是私人供水设施，如水井和水池所不能比拟

的，在1880年，仅有600个供水系统，可在1897年已出现了近3350个公用供水系统，其中1400个是在1891——1897几年间建造的。

到了1950年，公用供水系统已趋于成熟，早些年间的忧虑和惊恐已随着处理技术的出现而消失，而且从1900——1950这50年间，公用供水系统的成就显而易见，1950年，美国城市供水系统已超过17000个，采用絮凝，快速过滤和加氯消毒方法的水处理工艺已将公用供水系统的作用从消防和涤尘的概念转变为价值达数百万美元的产业。

美国供水领域过去二百年间的技术进步，在整个公用供水史上也许一直是最重要的。

水传播疾病几近消失，较为廉价的饮用水供应充足，从而给该产业带来一个独特的问题——普通用户对公用供水系统视若当然，为提供更多更好的水需

要新的科学研究和技术，这可能是十分昂贵的。

虽然供水行业是美国最古老的产业之一，且就容量而言，他是全美单一商品的最大供应者，但是他却面临着其他好几个方面的忧虑。

水质问题正在美国许多地区出现，国内受到重金属污染的新闻报道在报端层出不跌。

对氯易产生耐药性的病毒生物体使用目前所采用的消毒工艺不起作用，从而对健康产生严重危害，目前很多居民区的设施根本无法应对工业及交通意外泄露造成的污染。

由于管理不善和监督不力，交叉连接和潜在倒流继续空绕着供水系统。

尽管有这些干扰，供水领域总的来说似乎有信心去克服这些难题，并迎接未来的挑战。

借助科研手段，技术进步和艰苦不懈的努力，供水行业的人们正表现出美国人著称于世的勇气和决心；

而且他们自信能继续提供可为美国公民所享用的最优质的水。

目前，给水净化过程中关键问题是常规净化工艺不能去除不可降解的有机物，这些物质通过常规的加氯消毒后，反而会提高有机物的毒性，对人有潜在的致癌性，这一问题引起各国的关注。

从70年代后期起，联邦德国，法国等的水厂中，改进了给净花工艺，采用一种新的饮用水净化工艺—生物活性炭法，该法包括臭氧化和活性炭吸附两个步骤，能使有机物分解，化为水和二氧化碳。

这种方法已在欧州普遍采用，效果良好。

近十余年来，为了提高饮用水水质，国外发展使用了净水器。

原因有二，一是因为现在的城市给水设施虽然供应饮用水，但只能达到一般的标准，没有去除微污染物，为了提高饮用水水质，减轻潜在危险，特别是在直接饮用生水的地方，很适合使用家用净水器；

二是因为尽管在给水设施发达的国家，总还有公共给水系统供应不到的地方，如村镇、旅游点等。

使用小型净水器比较合理。

当前，各国供水规模日益扩大，供水系统日益复杂城市供水系统自动化已经经历了一步化、仪表化、巡检机等发展阶段随着系统工程和控制理论、特别是计算机技术的发展，供水系统自动化步人了采用计算机的新阶段供水系统自动化控制已向多级分散集中控制系统发展。

城市供水系统优化控制分两个部分，城市供水厂的工艺过程优化控制和城市配水系统的优化调度。

3、本课题研究内容

3.1设计原始资料

3.1.1城市概况

F市位于中国东南沿海北部，属于亚热带季风性气候。

地形复杂多样，西部属丘陵区，东部属平原区，地势低平，河网密布。

全市土地面积约16596平方公里，人口约870万。

3.1.2设计的原始资料

（1）设计规模：

15万m3/d

（2）水源——F河有关资料

①水质

细菌总数：

6000个/mL；

总大肠菌群：

未检出；

色度：

8度；

浑浊度：

10~100NTU；

臭和味：

无；

肉眼可见物：

PH值：

7.8；

总硬度：

430mg/L；

铁：

0.19mg/L；

锰：

0.01mg/L；

硝酸盐：

6.4mg/L；

耗氧量：

0.8mg/L；

溶解性总固体：

146.0mg/L

②水位：

最高水位360.69m，最低水位357.69m

③水温：

0-22℃

④取水点距厂区距离：

800m

（3）气象资料

①主导风向：

西南风

②气温

最高气温：

39℃；

最低气温：

-10℃；

年平均气温：

21℃

（4）出厂水要求

①水质：

符合《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006

②二级泵房出水扬程：

59m

（5）厂区资料：

①占地面积：

270m×

220m

②地面标高：

平均地面标高363.49m

3.2毕业设计图纸内容、张数及要求

1、自来水厂总平面布置图（A1，1张）

2、自来水厂给水管线图（A1，1张）

3、自来水厂排水管线图（A1，1张）

4、自来水厂工艺流程图（A2，1张）

5、自来水厂高程布置图（A2，1张）

6、取水构筑物平剖面图（A2，1张）

7、净水构筑物平剖面图（A2，2张）

8、二级泵房平剖面图（A2，1张）

3.3毕业设计计算书、实物内容及要求

3.3.1设计计算书内容

1、取水构筑物设计计算

2、净水构筑物设计计算

3、二级泵房设计计算

4、水厂的高程设计计算

3.3.2设计计算书要求

对单体的计算，可按下列顺序编制计算书：

①计算依据。

重要的基础数据，有关的规范规定，可列在一个表格内，以引起注意。

②计算方法。

列出主要的计算公式，说明重要的参数的选取依据。

③计算过程。

列出重要的计算步骤。

④计算结果。

列出重要的计算结果。

⑤计算图。

4、本课题研究方案

4.1设计原理

⑴水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并按原水水质最不利情况进行校核。

水厂自用水量取决于所采用的处理方法、构筑物类型及原水水质等因素，城镇水厂自用水量一般采用供水量的5%—10%，必要时可通过计算确定。

⑵水厂应按近期设计，并考虑远期发展。

根据使用要求及技术经济合理等因素，对近期工程亦可做分期建设的可能安排。

对于扩建、改建工程，应从实际出发，充分发挥原有设施的效能，并应考虑与原有构筑物的合理配合。

⑶水厂设计中应考虑各构筑物或设备进行检修、清洗及部分停止工作时，仍能满足用水要求、主要设备应有备用量；

处理构筑物一般不设备用量，但可通过适当的技术措施，在设计允许范围内提高运行负荷。

⑷水厂自动化程度，应本着提供水水质和供水可靠性，降低能耗、药耗，提高科学管理水平和增加经济效益的原则，根据实际生产要求，技术经济合理性和设备供应情况，妥善确定。

⑸设计中必须遵守设计规范的规定。

如果采用现行规范中尚未列入的新技术、新工艺、新设备和新材料，则必须通过科学论证，确证行之有效，方可付诸工程实际。

但对与确实行之有效、经济效益高、技术先进的新工艺、新设备和新材料，应积极采用，不必受现行设计规范的约束。

4.2水厂工艺流程选择

给水处理方法和工艺流程的选择，应根据原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究，必要的实验并参考相似条件下处理构筑物的运行经验，经技术经济比较后确定。

由于水源不同，水质各异，饮用水处理系统的组成和工艺流程有多种多样。

以地表水作为水源时，处理工艺流程中通常包括混合、絮凝、沉淀或澄清、过滤及消毒。

工艺流程如图：

源水→混凝剂投入混合→絮凝沉淀→过滤→消毒→清水池→二级泵站→用户

4.3处理构筑物的选择

4.3.1混凝工艺选择

4.3.1.1混凝剂的选择与投加

①硫酸亚铁

.7

，絮体形成较快，沉淀时间短；

使用于碱度高、浊度高，PH=8.1-9.6，混凝作用好，但原水色度较高时不宜采用；

当PH较低时，常用氯氧化物使铁氧化成三价，腐蚀性较高。

②粗制硫酸铝

.18

，制造工艺简单，价格低；

设计时，含无水硫酸铝一般可采用20%—25%；

含有20%—30%不溶物，其他同精制硫酸铝。

③精制硫酸铝

，制造工艺复杂，水解作用缓慢；

含无水硫酸铝50%—52%；

适用于水温为20—40℃，当PH=4-7时，主要去除有机物；

PH=5.7-7.8时，主要去除悬浮物；

PH=6.4-7.8时，处理浊度高，色度低（小于30度）的水。

④三氯化铁

.6

，不受水温影响，絮体大，沉淀速度快，效果好。

易溶解，易混合，渣少，对属（尤其对铁）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料会因发热而引起变形原水PH=6.0—8.4之间为宜，当原水碱度不足时应加适量石灰；

处理低浊水时效果不显著。

⑤聚合氯化铝，简称PAC，净化效率高，用药量少，出水浊度低，过滤性能好，原水浊度高时尤为显著，温度适应性高，PH值使用范围宽（PH=5-9），因而可调PH值，操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本低。

⑥聚丙烯酰胺又名三号絮凝剂，简写PAM，处理高浊度水池效果显著，既可保证水质，又可减少混凝剂用量和沉淀池容积，目前被认为是处理高浊水最有效的絮凝剂之一，适当水解后，效果提高，常与其他混凝剂配合使用或作助凝剂，其单体丙烯酰胺有毒，用于饮用水净化应控制用量。

4.3.1.2混凝剂投加方式选择

①水泵投加，采用计量泵投加，不需另设计量设备

②水射器投加，采用水射器投加，设备简单，使用方便，但水射器效率较低，且易磨损

③重力投加，将溶液池架高，利用重力将药液投入水泵压水管或混合设施入口处，这种投加方式安全可靠，但溶液池位置较高

结合上述优缺点，采用计量泵投加混凝剂

综上所述，PAM等有机高分子混凝剂有毒性，不易控制用量，由于在投混凝剂前加液氯进行预处理，如用硫酸亚铁作混凝剂，易被氧化成三价铁。

本设计采用聚合氯化铝混凝剂，无机高分子混凝剂操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本低，净化效率高，用药量少，温度适用性高，采用计量泵投加，因为其使用方便，操作简单，工作可靠，广泛应用于加药系统，即混凝剂采用聚合氯化铝PAC计量泵投加

4.3.2混合工艺

混合的主要作用是让药剂迅速而均匀地扩散到水中，使其水解产物与原水中的胶体颗粒充分作用完成脱体脱稳，以便进一步去除，对混合的基本要求是快速与均匀，一般混合时间10-30s，混合方式基本分为两大类：

水力混合和机械混合，水力混合简单，但不能适应流量的变化，机械混合可进行调节，能适应各种流量的变化，具体采用何种混合方式，应根据净水工艺布置、水质、水量、投加药剂品种及数量以及维修条件等因素确定。

①机械混合

优点：

混合效果好，且不受水量变化影响，适用于各种规格的水厂

缺点：

需增加混合设备和维修工作

②水泵混合

混合效果好，不需增加混合设施，节省动力

使用腐蚀性药剂时对水泵有腐蚀作用

③管式混合

混合简单，无需建混合设施

当混合效果不稳定，流速低时混合不充分

4静态混合器

优点：

构造简单，无运动部件，安装方便，混合快速均匀

当流量降低时，混合效果下降

综上所述，因为水厂水量变化不大，以整体经济效益而言是最具有优势的，本计采用管式静态混合器。

4.3.3絮凝池形式的选择

絮凝池形式的选择和絮凝时间的采用，应根据原水水质情况和相似条件下的运行经验或通过试验确定。

①隔板式絮凝池

絮凝效果好，构造简单，施工方便

容积较大，水头损失较大，转折处矾花易破碎

适用条件：

大、中型的水厂，水量变动小者

②旋流式絮凝池

容积小，水头损失较小

池子较深，地下水位高处施工较困难，絮凝效果较差

一般用于中小型水厂

③折板絮凝池

絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小

缺点：

构造较隔板絮凝池复杂，造价较高

适用条件：

流量变化较小的中小型水厂

④涡流式絮凝池

絮凝时间短，容积小，造价较低

池子较深，锥底施工较困难，絮凝效果较差

水量小于3万吨立方米/d的水厂

⑤网格、栅条絮凝池

絮凝池效果好，水头损失小，凝聚时间短

末端池底易积泥

综上所述，由于水厂水量变化大，属于大中型水厂等，故采用隔板式

絮凝池

4.3.4沉淀工艺

选择沉淀池类型时，应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求，并考虑原水水湿变化、处理水量均匀程度以及是否连续运转等因素，结合当地条件通过技术经济比较确定沉淀池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于2个。

经过混凝沉淀的水，在进入滤池前的浑浊度一般不宜超过10度，遇高浊度原水或低湿低浊度原水时，不宜超过15度。

设计沉淀池时需要考虑均匀配水和均匀集水，沉淀池积泥区的容积，应根据进出水的悬浮物含量、处理水量、排泥周期和浓度等因素通过计算确定。

当沉淀池排泥次数较多时，宜采用机械化或自动化排泥装置，应设取样装置。

①平流式沉淀池

造价较低，操作管理方便，施工较简单；

对原水浊度适应性强，处理效果稳定，采用机械排泥设施时，排泥效果好

采用机械排泥设施时，需要维护机械排泥设备；

占地面积大，水力排泥时，排泥困难

一般适用于大中型水厂

②斜管（板）沉淀池

沉淀效率高，池体小，占地小

斜管（板）耗材多，对原水浊度适应性较平流池差；

不设排泥装置时，排泥困难，设排泥装置时，维护管理麻烦

尤其适用于沉淀池改造扩建和挖潜

结合优缺点，本设计处理水量为15万立方米/d，属于大中型水厂，故采用平流式沉淀池

4.3.5过滤工艺

供生活饮用水的滤池出水水质经消毒后应符合现行《生活饮用水卫生标准》的要求；

供生产用水的过滤池出水水质，应符合生产工艺要求；

滤池形式的选择，应根据设计生产能力、原水水质和工艺流程的高程布置等因素，结合当地条件，通过技术经济比较确定。

①虹吸滤池

不需大型阀门，易于自动化操作，管理方便

土建结构复杂，池深大单池面积小，冲洗水量大；

等速过滤，水质不如变速过滤

适用于中型水厂，单池面积不宜大于25-30

②V型滤池

采用气水反冲洗，有表面横向扫洗作用，冲洗效果好，节水；

配水系统一般采用长柄滤头冲洗过程自动控制

采用均质滤料，滤层较厚，滤料较粗，过滤周期长

适用于大中型水厂

③普通快滤池

有成熟的运转经验，运行稳妥可靠，采用用砂滤料，材料易得价格便宜，采用大阻力配水系统，单池面积可做的较大，池深较浅，可采用降速过滤，水质较好。

阀门多，价格高，易损坏，需设有全套冲洗设备

一般用于大中水厂，单池面积不宜大于100

综上所述，V型滤池适用于大中型水厂且冲洗效果好，节水，运行可靠稳妥，本设计采用V型滤池。

4.3.6消毒工艺

①液氯消毒

经济有效，使用方便，PH值越低消毒作用越强，在管网内有持续消毒杀菌作用

氯和有机物反映可生成对健康有害的物质

②臭氧消毒

杀菌能力很高，消毒速度快，效率高，不影响水的物理性质和化学成分，操作简单，管理方便

不能解决管网再污染的问题，成本高

③二氧化氯消毒

对细菌、病毒等有很强的灭活能力，能有效地去除或降低水的色、嗅及铁锰、酚等物质

ClO2本身和副产物ClO2-对人体血红细胞有损害

④漂白粉消毒

持续消毒杀菌

漂白粉不稳定，有效氯的含量只有其20%—25%

综合上述优缺点，鉴于液氯消毒目前使用最为广泛，经济有效，使用方便，所以本设计采用液氯消毒。

4.4给水处理厂工艺流程的确定

通过以上各种工艺的比较及目前技术方面的要求，水厂采用如图1所示的工艺流程。

通过对主要处理构筑物的分析比较，从中制定出水厂处理工艺流程如图2所示。

投加消毒剂

↓

一级泵站→配水井→絮凝→沉淀→过滤→清水池→二级泵站

↑

投加混凝剂

图1水厂处理工艺流程

一级泵站

↓

配水井

管式静态混合器←投加混凝剂（硫酸铝）

隔板絮凝池

平流沉淀池

V型滤池

↓←投加消毒剂（液氯）

清水池

吸水井

二级泵站

图2水厂处理工艺流程框图（构筑物）

5、研究目标、主要特色及工作进度

5.1毕业设计进度计划

序号

各阶段工作内容

起讫日期

备注

1

下达设计任务书，借阅相关资料

第1周

2

工艺流程的确定

第2周

3

取水构筑物、二级泵房的设计计算

第3周

4

净水构筑物的设计计算

第4、5周

5

水厂总平面布置图、水厂给水管线图、水厂排水管线图的绘制

第6周

6

工艺流程图、水厂高程布置图的绘制

第7周

7

取水构筑物平剖面图、二级泵房平剖面图的绘制

第8周

8

净水构筑物平剖面图的绘制

第9周

9

设计说明书、设计计算书的编写

第10周

10

出图、校核

第11周

11

整理

第12周

5.2预期成果

通过此次毕业设计，熟悉并掌握给水工程的设计内容、原理、方法和步骤。

学会根据设计原始资料正确的选择设计方案，正确计算。

具备设计给水厂的初步能力。

对取水工程、输水管道、净水厂进行设计

6、参考文献

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中国建筑工业出版社,2008.［2］许保玖.给水处理理论.北京:

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