净水厂毕业设计开题报告完整版.docx
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净水厂毕业设计开题报告完整版
CHANGCHUNINSTITUTEOFTECHNOLOGY
开题报告
设计题目：
阜新市某净水厂工程工艺设计
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学院名称：
水利与环境工程学院
专业名称：
给水排水工程
班级名称：
给水1041
学号：
**********
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教师职称:
讲师
学历：
博士
2014年6月6日
开题报告
一、选题依据
1.设计目的及意义
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的选定设计方案，正确计算，具备设计中、小城镇水厂的初步能力。
对取水工程、输水管道、净水厂进行工艺设计。
培养自己从工艺流程选择、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，并绘制工程图纸。
通过毕业设计基本达到以下能力：
1）调查研究、查阅文献资料的能力；
2）方案论称、分析比较的能力；
3）设计、计算、绘图与标准规范的正确选择的能力；
4）本专业常用手册、设备的应用能力；
5）本专业英文资料阅读能力，利用计算机CAD绘图软件和文、表、图的能力；
6）公式的录入与编辑能力；
7）撰写设计说明书的能力；
8）语言表达、思维能力，阐述观点准确、清晰回答问题的能力。
2.设计拟解决的工程实际问题
1）根据给定条件确定工艺流程以及单体构筑物选型
2）计算各构筑物单体的尺寸和高程
3）药剂的选择和投加量，泵房的设计
4）水厂平面和高程布置
3.设计拟应用的现场资料综述
1）地理位置：
辽宁阜新
阜新总面积10355平方公里，其中城市规划区面积674.02平方公里，建成区面积53平方公里。
下辖两县五区，即阜新蒙古族自治县、彰武县和海州区、细河区、太平区、新邱区、清河门区。
此外，还有省级经济开发区和高新技术产业园区。
全市总人口192万（2008年）,其中城市人口78万。
2）地形地貌：
阜新市是内蒙古高原和辽河平原的中间过渡带，属辽宁西部的低山丘陵区。
全区是长矩形，中轴斜交于北纬42°10′和东经122°0′交点上，斜卧方向是东北一西南向。
全境东西长170公里，南北宽84公里，总面积10355平方公里。
地势西北高，东南低；西南高，东北低。
海拔最高点为西北部的乌兰木头山，831.4米；海拔最低点为东南部的十家子乡南甸子村，48.5米。
3）气象资料
（1）阜新气候属于北温带大陆季风气候区，四季分明，雨热同季，降水集中，日照充足，昼夜温差大。
（2）年平均气温7.5℃，最冷月份（一月）平均气温-17.3℃，极端最低气温-28.4℃，最热月份（七月）平均气温29.5℃，极端最高气温40.6℃，全年无霜期154天，年日照2826.7小时；
（3）平均降雨量：
539.3mm；
（4）常年主导风向：
西南偏南风；
（5）最大冻土深度：
140cm；
（6）最大积雪深度：
16cm;
开题报告
4.设计拟应用的文献综述
给水处理的主要任务和目的就是通过必要的处理方法去除水中的杂质，以得到价格合理、水质优良和安全的水供给人们使用，并提供符合水质标准要求的水用于工业生产。
给水处理的方法应该根据水源水质和用水对象对水质的要求而确定。
在逐渐认识到饮用水存在水质污染和危害的同时，人们开始了长期不懈地对饮用水净化技术的研究和应用。
到20世纪初，饮用水净化技术已基本形成了现在被人们普遍称之为常规处理工艺的处理方法，即混凝、沉淀或澄清、过滤和消毒。
这种常规处理工艺至今仍被世界上大多数国家所采用，成为目前饮用水处理的主要工艺。
饮用水常规工艺的主要目标是去除水源水中的悬浮物、胶体杂质和细菌。
混凝是向原水中投加混凝剂，使水中难以自然沉淀分离的悬浮物和胶体颗粒互相聚合，形成大颗粒的絮体。
沉淀是将混凝后形成的大颗粒絮体通过重力分离。
过滤则是利用颗粒状滤料（石英砂等）截留经沉淀后出水中残留的颗粒物，进一步去除水中杂质，降低水中的混浊度。
过滤之后采用消毒方法来灭活水中致病微生物，从而保证饮用水的卫生安全性。
国内外研究现状和发展趋势：
随着社会经济的高速发展与城市化进程的加快，水源污染的问题日趋严重。
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（NaturalOrganicMatters，NOM），其主要是亲水、酸性、多分散的腐殖质，在一定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，水源水中人工合成有机物（SyntheticOrganicCompounds,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－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、强化过滤、优化消毒。
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工艺的前提下，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。
5.设计相关技术的国内外现状
我国自来水厂技术工艺经过长期的发展，积累了不少宝贵经验。
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。
经过几十年的发展，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、高锰酸钾预氧化、臭氧预处理等以及生物氧化法：
生物滤池、生物塔滤、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，将常规处理工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锰，活性氧化铝吸附法、混凝沉淀法或电渗析法除氟等。
在供水安全消毒技术方面，液氯消毒仍然是主流。
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。
近年来，水厂自动化程度越来越高并趋普及，供水行业特别在新建水厂中已大量采用先进的仪器仪表、自动化装置、各种新型专用器材与设备等。
水厂运行的调度管理以及生产过程的监控系统和自动化技术，已在大中型水厂广泛采用，小型水厂也已逐步推广。
开题报告
二、设计方案及技术路线
1.工程概况：
本工程位于辽宁省，水厂供水规模15万m3/d。
源水取自白石水库，水库水质为二类地表水，符合生活饮用水水源要求。
出厂水质为一类水质标准。
水厂出厂水压为0.6MPa。
1）工艺选择
一般水源净水工艺流程选择参考
净水工艺流程
适用条件
Ⅰ
原水-混凝沉淀或澄清-过滤-消毒
一般进水浊度不于2000-3000NTU,短时间可达5000-10000NTU
Ⅱ
原水-接触过滤-消毒
进水浊度一般不大于25NTU，水质较稳定且无藻类繁殖
Ⅲ
原水-混凝沉淀-过滤-消毒（洪水期）
原水-自然预沉-接触过滤-消毒（平时）
山溪河流，水质经常清晰，洪水时含泥沙量较高
Ⅳ
原水-混凝-气浮-过滤-消毒
经常浊度较低，短时间不超过100NTU
Ⅴ
原水-（调蓄预沉或自然预沉或混凝沉淀）-混凝沉淀或澄清-过滤-消毒
高浊度水二级沉淀（澄清）工艺，适用于含砂量，沙峰持续时间较长的原水处理
Ⅵ
原水-混凝-气浮或沉淀-过滤-消毒
经常浊度较低，采用气浮澄清；洪水期浊度较高时，则采用沉淀工艺
根据水源条件，水厂规模，本设计采用一般常规的净水处理工艺，选定净水工艺流程为：
原水-混合-絮凝-沉淀-过滤-消毒。
2）混凝剂的选择与投加
混凝剂选用:
碱式氯化铝[Aln（OH）mCL3n-m]简写PAC,本设计水厂混凝剂最大投药量为30mg/l。
3）混合单元
混合单元比较
形式
优缺点
使用条件
管式混合
管式静态混合器
优点：
设备简单，维护管理方便；不需土建构筑物；在设计流量范围内，混合效果较好；不需外加动力设备
缺点：
运行水量变化影响效果；水头损失较大；混合器构造较复杂
适用于流量变化不大的各种规模的水厂
扩散混合器
优点：
不需外加动力设备；不需土建构筑物；不占地
缺点：
混合效果受水量变化有一定影响
适用于中等规模水厂
机械混合
优点：
混合效果较好；水头损失较小；混合效果基本不受水量变化影响
缺点：
需耗动能；管理维护较复杂；需建混合池
适用于各种规模水厂
本设计采用管式静态混合器对药剂与水进行混合。
4）絮凝单元
絮凝反应单元比较
类型
特点
适用条件
隔板絮凝池
往复式
优点：
絮凝效果较好；构造简单，施工方便
缺点：
絮凝时间较长；水头损失较大；转折处矾花易破碎；出水流量不易分配均匀
水量大于30000m3/d水厂；水量变动小
回转式
优点：
絮凝效果好；水头损失小；构造简单，管理方便
缺点：
出水流量不宜分配均匀
水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小；改建和扩建旧池时更适用
折板絮凝池
优点：
絮凝效果好；絮凝时间较短
缺点：
构造较复杂；水量变化影响絮凝效果
水量变化不大的水厂
网格（栅条）絮凝池
优点：
絮凝效果较好；构造简单；絮凝时间短
缺点：
水量变化影响絮凝效果
水量变化不大的水厂；单池能力以1.0-2.5万m3/d为宜
机械絮凝池
优点：
絮凝效果好；水头损失小；可适应水质,水量的变化
缺点：
需机械设备和经常维修
大小水量均适用，并适应水量变化较大的水厂
根据以上各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用隔板往复絮凝池。
5）沉淀单元
沉淀单元比较
形式
优缺点
适用条件
平流沉淀池
优点：
造价低；操作管理方便，施工较简单；对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果稳定；带有机械排泥设备时，排泥效果好
缺点：
不采用机械排泥装置，排泥较困难，需维护机械排泥设备；占地面积较大
一般用于大，中型净水厂
斜管（斜板）沉淀池
优点：
沉淀效果高；池体小，占地少
缺点：
斜管（板）耗用材料多，老化后尚需更换，费用较高；对原水浊度适应性较平流池差；不设机械排泥时，维护管理较平流池麻烦
可用于各种规模水厂；宜用于老沉淀池的扩建、改建和挖槽；适用于需保温的的低温地区；单池处理水量不宜过大
根据以上各种沉淀池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用斜管式沉淀池。
6）过滤
过滤单元比较
形式
优缺点
适用条件
普通快滤池
优点：
运转效果良好
缺点：
管配件及阀门较多，操作较其他滤池较复杂
适用于任何规模的水厂
无阀滤池
优点：
节省大型阀门，造价较低，冲洗完全自动，因而操作管理较方便
缺点：
池体结构较复杂，总体高程布置较困难
适用于中小型水厂
虹吸滤池
优点：
不需要大型阀门及相应的启闭控制设备；不需要设置冲洗高位水箱或水泵；滤出水水位永远高于滤层，不会发生负水头现象
缺点：
池深较大，冲洗强度受其他几格滤池出水量的影响，故冲洗效果不像普通快滤池那样稳定
适用于中型水厂
V型滤池
优点：
可采用较粗滤料，较厚滤层（增加过滤周期），不膨胀，不发生水力分级现象，粒径分布均匀（均质滤料），含污能力提高。
气水反洗加表面横扫，冲洗效果好，冲洗水量大大减少
缺点：
对冲洗操作要求严格，需要鼓风机等机械。
滤池施工要求严格
适用于大中型水厂
通过比较，本设计选用普通快滤池。
虽然V型滤池采用均质滤料，过滤效果好，但是土建较复杂，运行费用也较贵，不适合所有的水厂。
而普通快滤池过滤的出水水质也较好，只是阀门多，操作复杂，但造价便宜，运行可靠，所以选用普通快滤池。
7）消毒
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。
其方法分化学法与物理法两大类，前者系水中投家药剂，如氯、臭氧、重金属、其他氧化剂等；后者在水中不加药剂，而进行加热消毒、紫外线消毒等。
经比较，采用液氯消毒。
氯是目前国内外应用最广的消毒剂，除消毒外还起氧化作用。
加氯操作简单，价格较低，且在管网中有持续消毒杀菌作用。
原水水质较好时，一般为滤后消毒，虽然二氧化氯，消毒能力较氯强而且能在管网中保持很长时间，但是由于二氧化氯价格昂贵，且其主要原料亚氯酸钠易爆炸，国内目前在净水处理方面应用尚不多。
综上所述，选定本工程工艺流程图如下：
2.技术路线
在老师指导下，通过查阅文献资料，了解净水厂设计的国内外现状和发展趋势。
根据水源水质条件，确定净水厂的工艺流程，通过技术经济比较，确定各构筑物的类型以及所加药剂的种类，进而根据设计规模，以设计规范为依据，进行各单体构筑物的设计计算以及设备选型，之后进行单体构筑物的平、剖面图的设计，最后进行总平图和高程图的设计，最终计算说明书和图纸汇总、校核，完成毕业设计。
三、可能存在的问题及解决措施
在生产实践中，影响滤池运行的因素包括进水浊度，滤层结构，滤速，滤料，流量变动等。
随着原水水质的不断恶化，饮用水水质标准的提高，欲保证良好的过滤效果，需要对滤池进行优化，现有净水厂滤池运行出现问题主要表现为过滤周期短，反冲洗不均匀，反冲洗时间长，反冲洗水排放不彻底，滤层水头损失增加快，出水水质不达标，滤料流失严重，好水耗电量大等。
解决措施包括：
适当延长滤池过滤周期，选择合适的混凝剂，助凝剂种类和投加量降低滤池的水头损失，采用滤后水作为反冲洗水水源。
开题报告
四、设计成果
（1）设计开题报告书和外文翻译资料各一份；
（2）设计说明书、设计计算书各一份；
（3）设计图纸应绘制（按1号图纸计）不少于8~10张。
五、进度计划
内容
时间（周）
文献综述（开题报告）
查阅文献、方案比选
2
一、计算
加药、混合单元计算
1
絮凝反应、沉淀单元计算
2
过滤、消毒单元计算
1
高程计算
1
二、绘图
6
三、整理设计说明书、计算说明书
1
四、成果审阅、修改、答辩
1
合计
15
开题报告
六、参考资料
[1]严熙世主编.给水工程（第四版）.北京：
中国建筑工业出版社，1999
[2]给水排水设计手册（第1、3、9、10、11、12册）.北京：
中国建筑工业出版社
[3]给水排水标准图集.北京：
中国建筑工业出版社
[4]《给水排水制图标准》（GB-T50106-2001）
[5]《室外给水设计规范》（GB50013-2006）
[6]《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）
[7]《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）
[8]给水排水工程快速设计手册（第一册）.北京：
中国建筑工业出版社,1995
[9]崔玉川,员建,等.给水厂处理设施设计计算.北京:
化学工业出版社,2004
[10]尹士君,李亚峰,等.水处理构筑物设计与计算.北京:
化学工业出版社,2004
[11]王大翚,雷乐成.水处理新技术及工程设计.北京:
化学工业出版社,2001
[12]韩洪军,杜茂安,等.水处理工程设计计算.北京:
中国建筑工业出版社,2006
[13]建筑类专业期刊:
给水排水、中国给水排水等专业期刊（2009年以来）
[14]环境科学类专业期刊:
环境科学、中国环境科学、上海环境科学、环境科学学报、环境工程、环境污染治理技术与设备、水处理技术等相关专业期刊（2009年以来）
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