A市净水厂工艺设计开题报告

1、毕业设计陆文）开题报告题专 班 学目 a市净水厂工艺设计 业 环境丁程级 环境121生 王鸣指导教师万甜2016年毕业设计（论文）课题来源、类型11来源a市处于中、北亚热带季风气候过渡地带，季风气候显著，四季 分明，雨量充沛，日照丰富，湿润温和，常年主导风向为东南风。该 市局地性小气候资源丰富，但洪涝、干旱和低温冷害等常有出现。a 市常年平均气温165°c,极端最高气温441°c,极端最低气温 水厂位丁 a 市东南方向2.4km, 地下水位高为15. 5m（水厂 地面标高为24. 5m）,地势平坦。水源取水口位丁水厂西北方向10km, 水源所在河流的最高水位为19. 9m,

2、最低水位为18. 6m,水源至水厂水 头损失为16m,出厂水压要求30m。1.2类型本次毕业设计类型为设计类。二、选题的目的及意义21选题目的木设计水厂位于a市，随着发展木市用水需求在加大，以及一 些极端天气的经常出现，为解决供水需求与水质安全的问题，决定在 本市东南位置建设净水厂，厂址地势平坦，服务人口 46万人。该水 厂的建成，将大大地缓和城市供水矛盾，为后续的发展提供良好的基 础。选择的厂址地势平坦，土层分布均匀，该市常年主导风向为东南 风，气候资源丰富。22选题意义通过毕业设计，熟悉并掌握给水工程的设计内容、设计原理、方 法和步骤，学会根据设计原始资料正确地选定设计方案，正确计算,具备

3、设计中、小城镇水厂的初步能力。对取水工程、输水管道、净水 厂进行设计。要求对总体布置的设计思想，从t艺流程、操作联系、牛产管理 以及物料运输等各方面考虑，而进行合理的组合布置设计。掌握常规给水处理工艺过程及构筑物的设计计算方法。具备中、 小城镇给水厂丁艺设计的初步能力。培养口己从工艺流程选择、方案比较、施工方法、生产及运行管 理等各方面综合考虑，进行合理的组合、布置、设计的工程设计思想。掌握设计说明书、计算书的编写内容和编制方法，并学会绘制相 应的工程图纸。三、本课题在国内外的研究状况及发展趋势目前国内外各大水源大都遭受生活污水与工业废水的污染，如水 源水中原本就含有的天然有机物(natuid

4、l organic matters, nom), 其主要是亲水、酸性、多分散的腐殖质，在一是条件下能与一些物质 反应生成对人体具有慢性或急性毒性的物质，这种现象在我国尤其严 重。另外，随着工业和农业等废水的排入，饮用水源水质受到了人为 的污染，水源水屮人工合成有机物(synthetic organic compounds, soc)的数量在不断增大，种类增多，有的具有更强的“三 致”作用。针对水源污染这一情况，净水厂的工艺设计进行了一定的改进， 增加了深度处理构筑物，如活性炭吸附(或者臭氧一活性炭联用)技 术；同时增加预处理构筑物，如生物预处理（接触氧化池或生物滤池）； 还进行了强化混凝、强化

5、过滤、优化消毒二。综合给水厂不同净水工艺的去除指标和经济上增加的费用，我们 得出的基本结论是，在我国现有的经济和技术条件下，在优先考虑强 化常规t艺的前提下，增加预处理和深度处理将是今后我国水厂进行 改造的主要方向。在预处理中，生物预处理的发展前景广阔。在深度 处理中，活性炭或者生物活性炭（即臭氧-活性炭联用）将是主要的 发展趋势里。给水处理的国内外研究现状我国口来水厂技术工艺经过长期的发展，积累了不少宋贵经验。 目前，我国城市供水处理技术仍以由混凝、沉淀、过滤和消毒四个单 元处理过程组成的常规供水处理工艺为主，其理论主要是建立在传统 的以粘土胶体微粒和致病细菌为主要去除对象的基础上，在我国得

6、到 了较长时期和较大范围的应用一直广泛应用于我国的供水处理。经过 几i年的发展，我国已发展了多种适合各地情况的不同形式和性能的 处理构筑物，如快速混合、水力或机械搅拌的絮凝设施；带有不同斜 板或斜管的沉淀、澄清以及气浮构筑物；带有气水反冲洗、均质滤料、 多层滤料的过滤设施等。目前常用的混凝剂主要有铝盐和铁盐等。随着我国各地区水体污染状况的发展，源水水质不断恶化，直接 影响到社会生产以及人民生活。微污染水源水，主要含有微量有机物、 农药、氨氮等有害污染物，用常规的净化工艺很难去除掉。尤其是微 量有机物的去除，引起人们的高度重视。国家对微污染水源的预处理 和水的深度处理进行了广泛的研究与开发。目前

7、常见的预处理方法有氧化法（包括化学氧化法：氯气预氧化、 高猛酸钾预氧化、臭氧预处理等以及纶物氧化法：4物滤池、丰物塔 滤、生物接触氧化等）和吸附法：粉末活性炭吸附等。深度处理通常是指在常规处理工艺以后，采用适当的处理方法， 将常规处理t艺不能有效去除的污染物或消毒副产物的前体物加以 去除，提高和保证饮用水质。目前应用较广泛的深度处理技术有：活 性炭吸附、臭氧氧化、生物活性碳和膜技术等。此外，各种针对特殊水源的处理技术工艺也得到了广泛应用，如 采用气浮或者生物预处理+活性碳深度处理除藻，接触氧化过滤除铁 除猛，活性氧化铝吸附法、混凝沉淀法或电渗析法除氟等匸。在供水安全消毒技术方面，液氯消毒仍然是

8、主流。70年代开始 发现氯消毒会产生具有致癌作用的卤代甲烷类化合物。根据三卤形成 的规律，研究出多种去除方法。国外先进国家在预处理方面主要采取原水调质和去除水中污染 的有机物。从西方发达国家情况看，原水的调质已是普通采用的水处 理手段。资料显示，在日本，当选用聚合氯化铝作混凝剂时，其最佳 混凝ph值在78之间；为了提高药效，使用氢氧化钠做调质剂调整 ph值，其投加量在1730毫克/升之内波动。当原水碱度不足而 影响混凝剂药效时，必须投加碱来提高碱度，常用的碱剂有消石灰和 碳酸钠。这种调制方法在发达国家均被采用。原水调质是不存在技术 问题，而是要意识到调质对水处理的重要性。国外对水屮有机污染物的

9、去除方式，目前有两种方式，一种是改 变消毒方式，在水处理过程屮避免使用氯气；另一种是在预处理屮将 其去除，此过程中多采用预曝气和生物化学方法，即利用水屮微生物 的新陈代谢去除有机物、嗅味、氨氮。国外有些水厂采用生物接触滤 池进行预处理，去除有机物。水的深度处理主要在于去除原水屮的微 量有机污染物，国外目前采用深化处理较为普遍凶。在国外，特别是作为原水调质而采用的助凝剂较为普遍。近几年 来，国外正研制和开发应用新型高效絮凝剂。引人注意的是两类絮凝 剂。一类是无机聚合物絮凝剂；另一类为有机高分子聚合物絮凝剂。 无机聚合物絮凝剂有：碱式聚合氯化铝(pac),聚合硫酸铝(pas),聚 合硫氯化铝(pa

10、cs)以及聚合硫酸铁(pfs)等。其中最有代表性的pac 和pas具有对原水水质变化适应性广，混凝净化效果好，药剂成本低 等特点。日本在给水处理中使用pac的普遍程度已超过了硫酸铝。而 对于高分子絮凝剂，口前应用最多的是聚丙烯酰胺类。此类絮凝剂具 有用量少、絮体大、污泥少等优点。但对其毒性，各国学着看法不一, 在饮用水中使用需慎重。美国对硫酸铝和阳离子聚合物的组合使用越 来越广泛，因为这不仅减少药剂用量，降低泥量，而且还增加絮体的 物理强度，这对高速过滤是必需的。阴离子型和非离子型聚合物也常 用作助凝剂和助滤剂。在药剂自动投加控制方面国外还先后研究与应用过建立前馈数 学模型实现计算机口动控制投

11、加。基本控制参数有原水浊度、水温、 pii值或碱度、氨氮、耗氯量、水量等6项。基本达到根据原水水量 及水质变化及时准确改变投加量匸。在此基础上又发展出建立前馈与 后馈数学模型实现计算机优化自动控制系统。该方法是在前馈数学模 型的基础上，又根据沉淀池出水与滤池出水浊度建立后馈控制的数学 模型，这是国外比较先进的优化口动控制方法。四、本课题主要研究内容411净水处理厂设计任务 1净水处理厂址的选择水厂应按近期设计，并考虑远期发展。根据使用耍求及技术经济合理等因素。对近期工程亦可做分期建设的安排可能。对于扩建或改 建应从实际岀发,合理利用配合工。2净水处理工艺的选定水处理工艺的选择，应根据原水水质及

12、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巴。在净水处理工艺中，常见的混合 工艺有：管式静态混合器，水泵混合，机械混合；絮凝池有：折板絮 凝池，机械絮凝池，网格絮凝池；沉淀池有：平流沉淀池，斜管沉淀 池，辐流沉淀池；滤池有：普通快滤池，虹吸滤池，v型滤池匸。3处理构筑物和设备的t艺设计选定净水处理工艺，可进而根据处理用水总量和出水水质要求确 定处理构筑物的类型和数量，以及所选用的设备，并对所选的处理构 筑物和设备进行工艺设计计算，从而确定它们的尺寸、结构等设计参4

13、净水厂的平面布置进行净水厂厂区的平面规划和布置，包括各处理单元构筑物；连 通各处理构筑物之间的管、渠及其他管线；辅助性建筑物；道路及绿 地等的平面位置工。5净水厂的高程布置确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物z间连接管渠 的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使水 处理沿流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证净水处理厂的正常运6绘制净水厂平面布置图和净水处理流程高程图以及各主要构筑物剖 面图。412编写设计计算书、说明书整理各个阶段的设计计算，编写设计计算书，详细说明设计计算 的内容，以及所依据的原理和规范，从而完成毕业设计。4.2工艺方案比选及流程木设计原水水质基木分析

14、如下所示ss为200-400mg/l, ph为74,温度w20°c,色度为8度，浑浊 度为150-550mg/l,细菌总数：15000个/ml,大肠杆菌：320个/ml, 无味，耗氧量：8ml/l,总硬度：42度，碱度：5度，碳酸盐硬度：5 度, 氯木艮：20mg/l,不肖酸根：0. 08mg/l, 硫酸木艮：36mg/l, 铁离子： 08mg/l, 亚硝酸根：0045mg/l。工艺比选工艺一:原水-混合-絮凝沉淀或澄清-过滤-消毒-用户工艺二：原水-混合-过滤-消毒-用户工艺三：原水-生物氧化-混合-絮凝沉淀或澄清-过滤-消毒 -用户该水质浊度稍高,工艺二适应于浊度较低一般50以下

15、。工艺-:适 用于微污染水源。原水温度较低以及细菌数量含量稍高，水体屮有悬 浮物，考虑先进行简单的细格栅处理，对该地区气候分析可知，低温 和洪水常出现，会使浊度增加，其它水质含量均符合国家地面水水源 一级标准。因此本设计主要采用工艺一方案进行处理。1）混凝剂的选择精制硫酸铝特点：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2040°c。当ph二4-7吋，主要去除有机物; pll二5.7-7.8时，主要去除悬浮物；pll二6.4-7.8时，处理浊度高，色 度低（小于30度）的水。三氯化铁特点：不受水温影响，絮体大，沉淀速度快，效果好。 易溶解，易混合，残渣少。对

16、金属（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二6. 08.4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。聚合氯化铝特点：净化效率高，用药量少，出水浊度低，色度小, 过滤性能好，原水浊度高时尤为显箸。温度适应性高，ph值使用范 围宽（ph二5-9）,因而可调ph值。操作方便，腐蚀性小，劳动条件 好，成本低。原水浊度较高，温度较低，冇极端气候的出现。考虑使舟聚合氯 化铝，该混凝剂腐蚀性较小，原料易得，价格便宜，能适应温度的变 化，出水水质理想。混合设备：混合的主耍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

17、脱体脱稳，以便进一 步去除，对混合的基本耍求是快速与均匀，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索确定向。本设计采用管式静态混合2）絮凝池的选择完成絮凝过程的絮凝池（般常称反应池），在净水处理中占有重 要的地位。天然水中的悬浮物质及肢体物质的粒径非常细小。为去除 这些物质通常借助于混凝的手段，也就是说在原水中加入适当的混凝 剂，经过充分混和，使胶体稳定性被坏（脱稳）并与混凝剂水介后的 聚合物

18、相吸附，使颗粒具有絮凝性能。而絮凝池的目的就是创造合适 的水力条件使这种具有絮凝性能的颗粒在和互接触中聚集，以形成较 大的絮凝体（絮粒）。因此，絮凝池设计是否确当，关系到絮凝的效果, 而絮凝的效果乂直接影响后续处理的沉淀效果里。絮凝池的具体比较 分析女口下表。表1形式优缺点适用条件隔板絮凝池往复式优点：絮凝效果好，构造简单，施 工方便。水量大于30000m7d的水厂,水量变动小。缺点：容积较大，水头损失较人，转折处矶花易碎c冋转式优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，筲理方便。水量大于30000m7d的水厂,水量 变动小者，改建和扩建iii池时适 用。缺点：出水流呈不易分配均匀，出口处易积泥

19、。旋流式絮凝池优点：容积小，水头损失较小。一般用于中小型水厂。缺点：池子较深，地下水位高处施工较困难，絮凝效果较差。折板絮凝池优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小。流量变化较小的屮小型水厂。缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造 价较高。涡流式絮凝池优点：絮凝时间短，容积小，造价 较低。水量小于30000m7d的水厂。缺点：池子较深，锥底施工较困难，絮凝效果较差。格板、栅条絮凝池优点：絮凝池效果好，水头损失小，凝聚时间短。水量变化不大的水厂，单池能力以1. 0-2. 5 万 m3/d 为宜。缺点：末端池底易积泥。机械絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小， 可适应水质、水量变化。缺点：需 机械设备和经常

20、维修。小水量均适用，并能适应水量变动 较大者。根据原水水量每人11万的处理量，以及经济施t程度难易，对 比分析采用釆用隔板絮凝池。3）沉淀池的选择选择沉淀池类型吋，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。表2方式优缺点适用条件平流式沉淀池优点：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。一般适用于大中型 水厂。缺点：采用机械排泥设施时，需要维 护机械排泥设备；占地面积人，水 力排泥

21、时，排泥困难。斜管（板）沉淀池优点：沉淀效率高，池体小，占地小。尤其适用于沉淀池 改造扩建和挖潜。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。竖流式沉淀池优点：排泥较方便，占地而积小。-般用于小型净水缺点：上升流速受颗粒下沉速度所 限，出水量小，一般沉淀效果较差， 施工较平流式困难。丿，常用于地下水位较低时。辐流式沉淀池优点：沉淀效果好。一般用于大中型净 水厂，在高浊度水 地区，作预沉淀池。缺点：基建投资大，费用高，刮泥机 维护管理较复杂，金属耗量大，施 工较困难。近年来，平流式沉淀池被越来越多地水厂所采用，它的沉淀效果 较好

22、，维护简单，采用机械除泥，除泥效果理想，管理方便等，所以 本设计采用平流式沉淀池。4）滤池的选择表3形式优缺点适用条件普通快滤池单层砂滤料优点：材料易得，价格低；大阻 力配水系统，单池面积较大， 可釆用减速过滤，水质好。一般用于大中水厂，单池面积不宜大于100m2o缺点：阀门多，价格高，易损坏， 需设有全套冲洗设备。无烟煤石英砂双层滤料优点：含污能力大，可釆用较大 滤速；可采用减速过滤，水 质好，冲洗用水少。适用于大中型水厂，宜采用大组理赔水系统，单池面积不宜大于100m2,缺点：滤料价格高，易流失；冲洗困难，易积泥球。需要采用助冲设备。砂煤重质矿石三层滤料优点：含污能力大，可采用较大滤速；可

23、采用减速过滤，水质好，冲洗用水少。使用于中型水厂， 宜采用中阻力配水 系统，单池面积不 宜大于50-60贰需 要采用助冲设施。缺点:滤料价格高，易流失；冲洗困难，易积泥球。虹吸滤池优点：不需大型阀门，易于自动化操作，管理方便。适用于中型水厂，单池面积不宜大于25-30m2o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。移动罩滤池优点：造价低，不需要大型阀门 设备，池深浅，结构简单； 自动连续运行，不需冲洗设 备；占地少，节能。适用于大屮型水厂，单格面积小于1 01( o缺点：减速过滤，需移动冲洗设 备，罩体与隔墙间密封技术 要求高；起始滤速较高，因 而平均设

24、计滤速不宜过高。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，适用于大中型水厂17o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。综上所述，由于普通快滤池在我国适用范围广，冲洗效果好，节 水出水水质较好，滤料使用成木低，考虑当地经济发展程度，设计采 用普通快滤池。5）消毒工艺的选择水的消毒处理是生活饮用水处理工艺中的最后一道工序，其目的在于杀灭水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致传染病的危害。常用消毒方法如下表所示：表4消毒方法分了式优缺点适用条件液氯cl2优点：1、具有余氯的持续消毒作用2、 价值成本较低3

25、、操作简单，投量 准确4、不需要庞大的设备液氯供应方便的地方缺点：1、原水有机物高时会产生有机氯化物2、原水含酚时产生氯酚味3、氯气有毒，使用时需注意安 全，防止漏氯二氧化氯c102优点：1、不会工成有机氯化物2、较自由氯的杀菌效果好3、具有强烈 的氧化作用，可除臭、去色、氧 化镒、铁等物质4、投加量少，接 触时间短，余氯保持时间长适用于有机污染严重时缺点：1、成本较高2、一般需现场随 时制取使用3、制取设备较复杂4、 需控制氯酸盐和亚氯酸盐等副产 物紫外线消毒优点：1、杀菌效率高，需要的接触 时间短2、不改变水的物理、化学 性质，不会生成有机氯化物和氯 酚味适用于工矿企 业，集中用户 用水，

26、不适用 管路过长的供 水缺点：1、没有持续的消毒作用，易受重复污染2、电耗较高、灯管寿命还有待提高设计原水水质较好目稳定，考虑到液氯消毒具有余氯的持续消毒作 用，价值成本较低，操作简单，投量准确以及不需要庞大的设备等优点， 采用液氯消毒的方法，对处理过的滤后水进行消毒。五、完成论文的条件和拟采用的研究手段（途径）51完成设计条件完成该设计首先要了解原水水质，国内外净水处理的技术以及出 水水质耍求，掌握每一个构筑物的特点和运行参数，综合技术、经济、 效果等多方面因素考虑水厂处理工艺、管网布局、水厂总布及高程布 置等内容，与此同时阅读相关文献，查阅设计规范，熟练掌握计算 机绘图技能。52拟采用的研究手段主要手段是通过图书馆和网络搜集相关资料，查阅近几年新兴的 水处理技术和研究，阅读文献，了解国内外净水厂的工艺差异及是否 具有借鉴价值。阅读外文文献，帮助完成设计同时提高英语阅读能力。六. 本课题进度安排、各阶段预期达到的目标:毕业设计（论文）进度表周次任务阶段名称及详细项口1收删关的文献资料和设计资料，查財j关的外文文献，并进行翻译，借23的资料