自来水厂毕业设计开题报告.doc

知识不仅是指课本的内容,还包括社会经验、文明文化、时代精神等整体要素,才有竞争力,知识是新时代的资本,五六十年代人靠勤劳可以成事；今天的香港要抢知识,要以知识取胜本科生毕业设计（论文）开题报告题 目： F市某自来水厂初步设计 学 科 部： 理工学科部 专 业： 给水排水工程 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 填表日期： 年 月 日目录1、选题的依据及意义21.1选题依据21.2选题意义22、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）22.1国内发展现状分析32.2国外发展现状分析43、本课题研究内容63.1设计原始资料63.1.1城市概况63.1.2设计的原始资料63.2毕业设计图纸内容、张数及要求73.3毕业设计计算书、实物内容及要求73.3.1设计计算书内容73.3.2设计计算书要求74、本课题研究方案74.1设计原理74.2水厂工艺流程选择84.3 处理构筑物的选择84.3.1混凝工艺选择84.3.2 混合工艺104.3.3 絮凝池形式的选择104.3.4 沉淀工艺114.3.5 过滤工艺124.3.6 消毒工艺134.4给水处理厂工艺流程的确定135、研究目标、主要特色及工作进度155.1毕业设计进度计划155.2预期成果156、参考文献151、选题的依据及意义1.1选题依据水是人类生活和生产活动中不可缺少的物质资源水资源供应问题可能已经成为二十一世纪许多国家经济可持续发展的最大障碍快速的城市化和经济的增长已经给可供应的水资源-包括地表水和地下水带来了严峻的考验农业、工业和城市的水资源使用者们都在为日益匮乏的、甚至经常被污染的水资源的供应而竞争因此许多国家正在寻求更好地管理现有供水系统（以及提供水资源的流域）的途径水资源不再被认为是能够一直满足人类（和生态）需求的、取之不竭的自然的恩赐1.2选题意义自来水生产是生活中最重要的方面供水、给水工程是建设现代化不可或缺的首要条件是经济社会发展不可替代的基础支撑是生态环境改善不可分割的保障系统但目前我国供水、给水工程现状与经济社会可持续发展要求还不相适应突出表现为：水资源短缺且利用效率不高供求矛盾比较突出；供水、给水工程工程体系建设不够完善抗御水旱灾害能力较低；农田水利基础设施老化旱涝保收田比例偏低；民生水利建设滞后农村饮水不安全人口较多；流域生态较为脆弱水土流失尚未得到有效控制当前我国正处于全面推进建设全面小康社会关键时期供水、给水工程在保粮食、稳经济、促发展、惠民生中的支撑作用极其重要基础性、公益性和战略性地位日益凸显必须把加快水工业改革发展摆上更加突出的位置切实强化水文工作推动供水、给水工程实现跨越式发展在国家加大投入高度重视环保的今天作为重要基础建设的自来水生产、供水工程必将先期跃上台阶为城市发展提供首要保障自来水生产、供水工程的实施将是一项真正利国利民的伟大工程它对合理开发、利用、节约和保护水资源对改善城市生态环境、防治水害、防治水污染对协调好生活、生产经营和生态环境用水实现水资源的可持续利用对发挥水资源的多种功能以及适应国民经济和社会发展的需要有着极其重要的现实意义2、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）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510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河有关资料水质细菌总数：6000 个/mL；总大肠菌群：未检出；色度：8度；浑浊度：10100NTU；臭和味：无；肉眼可见物：无；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水位：最高水位360.69m最低水位357.69m水温：0-22取水点距厂区距离：800m（3）气象资料主导风向：西南风气温最高气温：39；最低气温：-10；年平均气温：21（4）出厂水要求水质：符合生活饮用水卫生标准GB5749-2006二级泵房出水扬程：59m（5）厂区资料：占地面积：270m220m地面标高：平均地面标高363.49m3.2毕业设计图纸内容、张数及要求1、自来水厂总平面布置图（A11张）2、自来水厂给水管线图（A11张）3、自来水厂排水管线图（A11张）4、自来水厂工艺流程图（A21张）5、自来水厂高程布置图（A21张）6、取水构筑物平剖面图（A21张）7、净水构筑物平剖面图（A22张）8、二级泵房平剖面图（A21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： 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 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 计算过程列出重要的计算步骤 计算结果列出重要的计算结果 计算图4、本课题研究方案4.1设计原理 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 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 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 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 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 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 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 精制硫酸铝 .18 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 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 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 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 水泵投加采用计量泵投加不需另设计量设备 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 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 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 水泵混合 优点：混合效果好不需增加混合设施节省动力 缺点：使用腐蚀性药剂时对水泵有腐蚀作用 管式混合 优点：混合简单无需建混合设施 缺点：当混合效果不稳定流速低时混合不充分 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缺点：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 隔板式絮凝池 优点：絮凝效果好构造简单施工方便 缺点：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 旋流式絮凝池 优点：容积小水头损失较小 缺点：池子较深地下水位高处施工较困难絮凝效果较差 适用条件：一般用于中小型水厂 折板絮凝池优点：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 涡流式絮凝池优点：絮凝时间短容积小造价较低缺点：池子较深锥底施工较困难絮凝效果较差适用条件：水量小于3万吨立方米/d的水厂 网格、栅条絮凝池优点：絮凝池效果好水头损失小凝聚时间短缺点：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 平流式沉淀池 优点：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缺点：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适用条件：一般适用于大中型水厂 斜管（板）沉淀池优点：沉淀效率高池体小占地小缺点：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适用条件：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虹吸滤池优点：不需大型阀门易于自动化操作管理方便 缺点：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 适用条件：适用于中型水厂单池面积不宜大于25-30 V型滤池 优点：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缺点：采用均质滤料滤层较厚滤料较粗过滤周期长 适用条件：适用于大中型水厂 普通快滤池 优点：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缺点：阀门多价格高易损坏需设有全套冲洗设备适用条件：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 液氯消毒优点：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缺点：氯和有机物反映可生成对健康有害的物质臭氧消毒优点：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缺点：不能解决管网再污染的问题成本高 二氧化氯消毒优点：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、酚等物质缺点：ClO2本身和副产物ClO2-对人体血红细胞有损害 漂白粉消毒优点：持续消毒杀菌缺点：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