崇阳新区给水工程设计开题报告

1.1 毕业设计的目的及意义

毕业设计是本科生完成完整的教学目标与培养计划的最后也是极为重要的一部分，作用是总结、巩固本科生在校期间的学习情况，是对于本科生学习阶段的全面考察，在横向上拓宽，在纵向上深化，综合所学知识的重要过程。也是本科生教育与社会实际工作的重要过渡桥梁，影响着人才适应生产实际的重要环节。通过生产实践、社会调研、完成毕业设计任务等环节，锻炼学生综合运用所学的专业知识来解决工程实际中的问题的能力，在过程中提升学生的工程制图、理论分析、方案设计、数字化应用和外文文献的阅读提炼能力，获得资料的采集和分析、规范的查找与选用；掌握一般给水工程的规模确定、管网布置与计算、设计方案的比选、成果图的绘制以及设计文本的编写的全过程。毕业设计应强调将以往所学的专业基础理论具体运用到毕业设计上，提高分析问题和解决问题的能力，过程中学生应保持有严格认真专业的态度。通过毕业设计，可使学生在以下几个方面得到锻炼：

1、用水量计算编制总用水量计算表，确定设计规模。

2、给水系统选择与给水方案比较。

（1）选择水源与取水方式；

（2）确定给水厂厂址；

（3）根据原水水质与设计水量与净水工艺；

（3）提出可行的给水系统进行方案比较；

（4）根据比较选定的工艺流程，选定各类生产构（建）筑物、配套设备；

（5）水厂内各类管渠的定线与水力计算；

（6）水厂的总体布置（平面与高程布置）及辅助建筑物等的选定。

3、输水管及配水管网设计计算。

1.2 给水处理国内外现状简介

自建国以来，我国给水方面发展无论是在理论研究或生产工艺方面都有了升入的研究，并获得了显著的发展与进步，取得了丰硕的成果，有些前沿的研究已经接近或达到国际先进水平，推动了国民经济的发展。当前我国各地对给水处理技术十分重视，以环保部门、卫生部门和供水企业为骨干的给水处理技术和水质监督体系已经基本建成，并实现对给水处理系统全过程、全方面、全天候的检测，为更好实施给水处理技术提供看必要的空间和管理的体系。但我国给水工程研究与世界先进技术相比较还有一定的差距。这将敦促我们新兴的给排水工作者奋起直追，尽快追上国际水平。近年来，由于工业的蓬勃发展，人民生活水平逐渐提高，涉及的活动范围与产业逐渐扩大，各国的水资源情况都出现了不同程度的污染状况。目前已知的有机化合物达400万种，人工合成有机物也已有4万之多，现存使用的检测技术能检测出达2千2百余种。

长期以来，常规的水处理工艺仍是混合-絮凝-沉淀-过滤-消毒的水处理工艺。在宏观布置上尚无重大突破，但微观上对每一个工艺环节都在不断改进，对给水处理的认识也在不断地更新。理论的不断深化，促进了给水工艺水平的提高。传统工艺主要是建立在以粘土胶粒及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及污染源的逐渐增多，污染源的多样化，给水处理工作中面临着更多新的课题。现代给水工程比以往更加注意原水的预处理工作以及传统工艺后衔接深度处理环节，此部分为我国现阶段与国外研究的主要差距所在。针对新的研究成果，对各环节都可根据需要进行调整，使其在工作状态下，取得更好的处理效果。

(1)混合

混合设备的基本要求是，药剂与水的混合必须快速均匀。我国常用的混合设备有三类：水泵混合、管式混合、机械混合。

水泵混合：优点是混合效果好，节省动力；缺点是投量大，对水泵叶轮有腐蚀，以过早在管中形成絮凝体；适用各种规模水厂。

管式混合：优点是混合效果好，不需另建设备简单易行，水头损失小；缺点是流量小时效果下降；适用中小型水厂。

机械混合：优点是混合效果好，不受水量影响；缺点是增加机械设备及维修工作；适用各种规模的水厂。

搅拌机的充分搅拌应说是絮凝反应的核心技术，但现在搅拌机速度和强度却不好控制，成为当今给水处理技术的棘手问题，而国外采用无级变速方式方便调节，实现对絮凝反应更好的控制，然而国内运用的方法不能适应流量的变化。

(2)絮凝

絮凝池形式较多，我国常用的有：隔板絮凝池、折板絮凝池、机械絮凝池、网格絮凝池、穿孔旋流絮凝池。

隔板絮凝池常用于大中型水厂，构造简单管理方便。但在流量变化大时絮凝效果不稳定，与折板及网格絮凝池相比，水流条件不理想，能量消耗中无效部分比例较大，故絮凝工作时间长，容积较大。并且隔板絮凝池中水流方向要做90度甚至180度转弯，在转弯处絮粒容易破碎。

折板絮凝池在工程实践中广泛应用。其利用水流在同波折板间的曲折流动以及异波折板间缩放流动，两种状态相互交换形成众多小涡旋，提高了颗粒碰撞絮凝效果，水流条件大大改善，反应时间较短，池子的容积较小。但折板絮凝池板距较小，安装维修较困难，费用较高。

机械絮凝池反应效果好，水头损失小，能够随着水质、水量的变化改变转速以保证絮凝效果，适用于任何规模的水厂，但是需要机械设备而增加了机械维修等工作成本。

网格（栅条）絮凝池设计成多格竖井回流式，每个竖井安装若干层网格或栅条。网格絮凝池效果较好，水头损失小，絮凝时间短。不过，根据已建的网格和栅条絮凝池运行经验，存在末端池底积泥现象，且有水厂发现网格上滋生藻类、堵塞网眼的现象。

絮凝剂根据其组成不同主要分为以下四类： ①无机絮凝剂 ②有机高分子絮凝剂 ③微生物絮凝剂 ④复合絮凝剂。对于絮凝剂的研究，今后的发展方向重点有如下两方面：其一是微生物絮凝剂以其独特的生物优势具有开发和应用前景，找寻廉价易得的絮凝剂产生菌培养底物，以降低絮凝剂的生产成本；其二是在考虑成本的前提下，加大复合絮凝剂的应用推广力度，开展低毒、无毒、高生态安全复合絮凝剂的研究，减少二次污染，实现可持续发展。

(3)沉淀

目前国内常用的沉淀池有平流式沉淀池、斜管（板）沉淀池等。平流式沉淀池应用很广，特别是在城市水厂中常被采用。它造价低、操作管理方便，施工简单；对原水浊度适应较强，处理效果稳定；当机械排泥时效果较好。但是，池子占地面积较大，停留时间长，且使用机械排泥时需要定时维护设备。

斜管（板）沉淀池属于浅池沉淀，基于增大沉淀面积，减少单位面积的产水量来提高杂质去除率，所以池体小、占地少。缺点是对原水浊度适应性较差，设置机械排泥时维护管理较平流式沉淀池麻烦。

沉淀池在不同国家采用不同池型，主要是根据具体过国家的水源条件不同而选择的。如在英国许多水厂采用气浮沉淀池，是因为英国多利用水库水源，而水库水源存在藻类问题，气浮沉淀池对含藻多的水源是比较适宜的。

(4)过滤

在常规水处理过程中，过滤一般是指石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质，从而使水获得澄清。进水浊度一般在10度以下，滤出水浊度达到饮用水标准。目前滤池的类型有：普通快滤池、虹吸滤池、移动罩滤池、V型滤池。

普通快滤池是一种应用广泛、效果稳定的高滤速的过滤构筑物，下向流过滤多为单层细砂级配滤料，四阀控制。普快滤池运行稳定，管理可靠，具有成熟的运行经验，多采用大阻力配水系统，单池面积较大，阀门较多，适用于大中小型水厂，单池面积不宜超过100m²。

虹吸滤池是一种用虹吸管代替闸阀，并以真空系统控制滤池工作状态的重力式滤池，下向流过滤多为单层细砂级配滤料，无阀式控制。反冲洗水来自于临近工作滤池的滤后水，无需专门的反冲洗设备，不会发生负水头现象。但是，池深较大，结构复杂，施工难度大，反冲洗强度受到限制，并由于采用了变水头恒速过滤，水质不如减速过滤的滤池。

V型滤池是一种滤料粒径均匀的重力式快滤型滤池。其截污量大，过滤周期长，而且采用了气水反冲洗方式，下向流水头恒速过滤，多为单层粗砂均匀级配滤料，进出水为四阀控制。近年来在我国应用广泛，适用于大中型水厂。V型滤池工作周期长，反冲洗效果较好且反冲洗强度低，耗水量小，但冲洗配套设备复杂，需安装鼓风设备。

根据比较分析可知，普通快滤池的冲洗效果不如V型滤池，而虹吸滤池的水质得不到保证并且池深较大，结构复杂，施工难度大；反冲洗条件受限。现存水厂大多采用V型滤池进行过滤。均质滤料滤池的反冲洗用水在远期的规划中可以考虑回收利用，通过对该反冲洗水一定的处理过程，将其同原水混合之后进入到反应池中进行净化，节约水量。

过去的方式以普通式滤池为主，穿管穿孔型配水系统辅助空气清洗系统仍有着广泛地应用，做好给水处理地过滤工作应该在滤池的结构上，过滤方法上，过滤材料上下功夫，采用直接过滤的方式，采用双层过滤材料达到过滤的预定目标，特别是在V型滤池，在水源条件允许的情况下，直接过滤也有应用的实例。

(5)消毒

给水处理过程中消毒一般以含氯的化合物和有机衍生物为主, 这类消毒药品会对人身体健康造成的危害, 并会对给水处理工作带来去除问题, 应该在尽量减少氯的使用量上加大研究, 通过变更投放方式, 增加投放地点来减少投放总量，使水质在变得更好得基础上，降低水中氯含量，确保人民的生活用水健康和安全。

加氯消毒的机理主要是通过次氯酸的氧化作用对细菌的酶系统产生破坏作用使细菌死亡,对于水体中的病毒和寄生虫卵的杀灭效果较差。加氯消毒优点有实际操作方便并且经济性强, 但由于液态氯在副反应较多，在水体中易产生有致癌作用的物质。同时，液氯不能有效杀灭隐胞子虫及其胞囊。加氯消毒技术已具有100多年历史，很大程度上减弱了传染类疾病的大范围内传播，但随着水环境污染的复杂化及人类对水致疾病及其毒理学认知的深化，加氯消毒技术逐渐不能满足人类的水质要求。但相比于其他消毒技术，加氯消毒技术更加成熟，在给水工程中可与其他消毒技术组合使用。

紫外线杀菌消毒是利用不同波长紫外线对微生物细胞产生破坏作用，主要是破坏细胞中的脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)等遗传物质的分子结构，使得细胞死亡，以达到杀菌消毒的效果。紫外线消毒技术是通过物理作用杀菌，因此在运行过程中不需要向水体中加人任何化学物质，具有对饮用水不产生污染作用。同时，相比于加氯消毒技术紫外线消毒设备安装简便，运行安全，使用及维护费用低，能杀除多种微生物和隐性胞子虫卵囊。在较大给水工程中紫外消毒技术需和加氯消毒技术联合使用，以保证持续的杀菌能力。

臭氧消毒技术与紫外消毒方法都具有不生成其他副产物的优点，同时使微生物细菌失活。通常使用臭氧制备器制备臭氧，且在一定催化条件下臭氧和氧气可以相互转化除去臭氧污染。经臭氧消毒后的水口感明显优于加氯消毒水，但由于臭氧具有不稳定性且易在空气中分解，需现配现用，使臭氧在处理水量较大时持继性不足，因此在实际应用中可通过投加少量氯以维持消毒余量。

给水厂消毒以紫外线消毒技术及臭氧消毒技术为主，优点是速度快，有效缩短时间。且紫外消毒技术可以通过改变紫外光发光波长，扩大应用范围；臭氧消毒技术可破坏细菌新陈代谢系统，作为加氯消毒的替代方法，越来越多地应用于饮用水处理。在传统消毒技术的基础上研究新型消毒技术，并将新技术应用到实际中很有意义。通过改进技术可以更好地保证饮用水和管网水质。但新型消毒技术大多还存在生产制造、成本控制以及大规模投入应用方面等诸多问题，还需更多的研究。

随着我国科学研究的深化，国家实力的增强，若大量引入进口设备和先进的管理方法，并鼓励与国外进行相关研究的交流，水厂的技术水平会逐渐接近国际水平。