开题报告-泗洪县给水工程工艺设计

1 天津大学本科生毕业设计（论文）开题报告 课题名称 泗洪县给水工程工艺设计 系 名 建筑工程系 专 业 环境工程（给排水） 学生姓名 王小夫 指导教师 樊娟 一、课题的来源及意义： 水是一切生命的源泉，孕育了一切生命，生命也因此赖于水而生存。占人体体重 68%的是水，人的血液中 83%也是水。不仅这样，生活中我们也被五花八门的水所包围着，自来水，矿泉水，蒸馏水，太空水，离子水等随处可见。随着当今生活水平的日益提高，科学技术的不断进步，对于每个追求生活品质，渴望健康长寿的人，对饮用水的标准也有了 很高的要求。社会供水需求也在由水量的增大向水质的提高转变。但是在自然水源中并不是所有的水都适合人类饮用，含很多对人体有害的杂质和矿物质。如长期饮用会引发多种疾病，例如水中含氟过高会使骨骼畸变，影响发育，使牙齿变黄，又如水中含盐过高会增加心血管疾病，高血压，动脉硬化及脑血栓的发病率。这就使我们在给水工艺设计上遇到了一个不可避免的问题 提高水质。 通过本次对吉林省某市给水处理工程工艺的设计，可以熟悉给水处理的工艺流程，串联大学四年所学的知识，使我们融会贯通，以便于我们日后工作的需要。 二、国内外发展现状： “混合、絮凝、沉淀、过滤和消毒 ”几个阶段依然是给水工艺的主要步骤。表面看来并没有很大的进步，实际上，净化工艺的确不断地变化，人们对给水工艺处理的认识也不断地变化。人们日益增长的生活水平，对人体健康的意识的不断增长，对饮用水标准的提高，促进了给水工艺水平的提高。传统工艺、理论主要是建立在以粘土胶体微粒和致病细菌为主要工作对象的基础上，随着污染程度的日益加剧、污染物品种的多样化和人们对水的极高标准，给水处理工作者带来新的要求。由于我国科学技术水平的限制，在当今发展最快的方面 “原水的预处理工作和在传统工艺后 的深度处理 ”和国外给水工艺水平存在一定差距。 混合：理论上早已阐明混合是絮凝的基础，要求快速剧烈的混合，以促进混 2 凝药剂扩散速度和压缩水中胶体的双电层，使胶体脱稳。从混合设备形式上看，我国现有水平不逊于国外先进国家。由于混合设备对水力条件、输入能量、混合方式要求比较严格、设备、构造上的差异往往造成混合效果相差较大，单纯从理论计算上进行混合设计，往往和预先设想结果有较大偏差，因而影响混合效果。国外先进国家对混合设备都作严格的测试，以期取得最佳混合效果。 絮凝：我们的反应设备总体上和国外水平差距不大，传统上的絮凝 反应多采隔板反应，是建立在 “近壁紊流 ”理论基础上的。 沉淀：平流沉淀池是给水行业最古老的一种池型，大型水厂应用较多，我国与国外技术水平相差无几，所不同的是，国外停留的时间较长，一般为 2 4 h，我国停留时间多为 1 2 h。选择较长的停留时间可以节约药剂，提高沉淀后的水质，并有足够的调节余地，抗冲击负荷能力较强。停留时间短可以节省基建投资，减少占地面积。具体设计停留时间多长为好，这需要根据国家发达程度、沉淀后水质指标要求，并进行经济技术比较后确定，根据我国水质标准和国情，2.0 h 停留时间为好。 澄清：澄清池在我国使用普通程度仅次于平流沉淀池和斜管沉淀池。悬浮澄清和水力循环澄清池是早期修建。现在为了提高效率，大多都进行了不同程度的改进。我国现在建造的澄清池多为机械加速澄清池，用于中小水厂的一级处理，但有些大型水厂也选用此种池型。国外先进国家仍在研制新型澄清池，以进一步扩大澄清池的适用范围和得到高质量的滤前水。 过滤：过滤在水处理上一般称为二级处理，通常是设于沉淀、澄清、气浮等一级设备之后，用来进一步降低水中浊度。当前国内外过滤过程多使用快滤池以提高生产效率。快滤池的过滤机理是接触絮凝。欧美国家普通 使用辅助冲洗。有水表冲和气冲两种。水表冲有设一层的，也有在滤料层中再加设一层的。气冲则有采用 “丰 ”字形管布气，也有用长柄滤头布气的。由于气冲造成滤料间磨擦力加大，使滤池冲洗更干净，故欧美国家采用气冲更为普遍。我们水表冲早有应用，气冲也有使用，但不普遍。其原因是加辅助冲洗后使操作复杂，并有可能引起滤料流失。 消毒：很长一个时期以来，传统的消毒杀菌剂主要是采用氯及其化合物。该方法操作技术简单、价格低、杀菌效果好。在国外至今仍为主要杀菌方法之一，我国应用更为普遍。使用氯气消毒我国与国外的主要差距在于投加的控制手段上，目前一般采用容量分析比色法测量投氯后的余氯值，依据其余氯值采用浮子 3 加氯机或真空加氯机调节投加量，靠人工操作。该方法不能提供准确的投加量，只是靠经验控制，检验投加效果又具有滞后性。而国外则采用自动余氯检测仪检测，根据余氯量反馈给自动加氯机自动调节投加量。这套设施由于国内的余氯检测仪以及氯氨加注自动化设施有待提高，目前尚不普及。 深度处理：我国在这方面的差距主要表现在采用深度处理的普及程度低。随着我国改革开放的深化，国力的增强，相信定会逐步缩小这一差距。 三、研究目标、研究内容、设计工艺、设计要求 1、研究 目标 使给水厂出水水质达到生活饮用水卫生标准（ 并安全输配到用户，满足用户的需求。 2、研究内容 城市土壤种类为亚粘土，地下水位深度为 ;冰冻线深度 ，城市最高温度为 34C;最低温度为 ;年平均温度 11C;主导风向：夏季为东南风，冬季为东北风。自来水厂处的土壤种类为亚粘土，地下水位深度 。 给水水源为地表水源，流量：最大流量 8000m/s，最小流量 2000m/s 最大流速： s 水位的最高水位 (1%) ;常水位 (97%)，最低水位 ，冰冻期水位 0 米冰的最大厚度 ，无潜水，无锚定冰。该河段为通航河段。 水源水质情况表 水质指标 单位 分析结果 水的臭和味 级 合格 混浊度 30540 色度 度 30 总硬度 度 30 度 度 78 溶解性固体 L 200 水的温度 (最高温度 ) 26 (最低温度 ) 4 细菌总数 个 /400 大肠菌群 个 /10 根据以上资料 分析，原水浊度较低，不需要预处理和深度处理。只需要常规处理即可满足要求。 3、工艺流程 原水 管式静态混合器 网格絮凝池 斜管沉淀池 单层石英沙普通快滤池 清水池 二泵房 用户 管式静态混合器主体在混合管内安设一毓特殊设计的螺旋状混合单体，每两个相邻的开头相同的单体，方向相反地交叉固定在管道内，运行中单体本身不发生旋转运动，混合器内也无任何转动部件，而是以水流的动能作为混合的能量 ，流体在混合单体内流动时，每一单体将水流一分为二，混合器总分流数将单体的数量 成几何级数递增，这种混合称为成对分流混合，而由于相 邻的混合单体方向相反，使水流不断产生方向相反的旋紊流状态下，在每个单体的两端产生旋涡，这种旋涡、反旋涡更增强了混合效率，在混合器内时发生三种混合作用，从而使得本体具有传质速度快，能完成不同液介质在瞬时内的有效混合。管式静态混合器整件均为钢质结构，具有坚固耐用、结构简单、不需专门占用场地、安装容易、投资少、使用寿命长、混合效率高等特点，在运行过程 中无任何有害物质溶析出。 网格絮凝池，又名栅条絮凝池，指的是在沿流程一定距离的过水断面中设置栅条或网格，通过栅条或网格的能量消耗完成絮凝过程的构筑物。 斜管沉淀池， 在 平流式或竖流式沉淀池的沉淀区内利用倾斜的平行管或平行管道分割成一系列浅层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。根据其相互运动方向分为逆（异）向流、同向流和逆向流三种不同分离方式。每两块平行斜板间（或平行管内）相当于一个很浅的沉淀池。 利用了层流原理，提高了沉淀池的处理能力；缩短了颗粒沉降距离，从而缩短了沉淀时间；增加了沉淀池的沉淀面积，从而提高了处理效率，而且占地面积小。 单层石英沙普通快滤池结构简单， 冲洗采用单水冲洗，冲洗水由水塔（箱）或水泵供给。 运行管理可靠，有成熟的运行经验；池深较 浅；但阀门比较多；一般大阻力冲洗，需要设有冲洗设备。 4、设计要求 （ 1）根据水质、水量、地区条件、施工条件和水厂运行情况、确定净水厂的处理工艺流程；（ 2）拟定各处理构筑物的设计流量，并根据确定的净水厂位置，选 5 择适宜采用的处理构筑物，确定设计采用的处理构筑物的形式及数量； （ 3）进行各构筑物的设计计算，确定各构筑物和各主要构件的尺寸并绘制部分计算简图，设计时要考虑到构筑物及其构件施工上的可能性，并符合要求。 四 、进度安排 ： 熟悉设计资料及设计要求，写出开题报告；翻译外文 资料。 设计水量的计算，设计方案的比较与选择。 水厂工艺选择与设计计算，绘制水厂平面图和高程图。 绘制各个构筑物施工图。 编制设计说明书。 整理设计成果，打印，并提交设计成果。 撰写论文，准备答辩。 五、可行性分析 参见原水水质情况，以及现有我国各中小型水厂的 设计经验，并且上面叙述的 工艺流程应用较普遍，技术成熟，且处理效果较好， 估计经过水厂的净水工艺处理后， 可满足城市用水水质的要求， 达到我国饮用水标准。 六、主要参考文献 1严煦世、范瑾初主编 . 给水工程 M. 第 4 版 . 北京：中国建筑工业出版社， 1999 2中国市政工程东北设计研究院主编 . 给水排水设计手册（第 1 册） 常用资料M. 第 2 版 . 北京：中国建筑工业出版社， 2000 3北京市政工程设计研究总院主编 . 给水排水设计手册（第 3册） 城镇给水 M. 第 2 版 . 北京：中国建筑工业出版社， 2004 4室外给水设计规范（ 2006） . 中国计划出版社， 2006 5崔玉川等主编给水厂处理设施设计计算 M北京：化学工业出版社， 2003 6高湘主编给水工程技术及工程实例 M北京：化学工业出版社， 2002 7姜乃昌、陈锦章主编水泵及水泵站 M第 4 版北京：中国建筑工业出版社， 1998 6 8张智等主编给水排水工程专业毕业设计指南 M北京：中国水利水电出版社， 1999 9市政工程设计施工系列图集给水排水工程（上、下册），中国建