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序号： 07415406
常 州 大 学
毕业设计（论文）前期材料
（2011届）

学 生 王晓烨 学 号 07415406
学 院 怀德学院 专业班级 给水（怀）072
题 目 湖滨水厂10万t/d工艺设计
类 别 毕业设计Ö 毕业论文□
校内指导教师 涂保华 专业技术职务 副教授
校外指导老师 郭永清 专业技术职务 高级工程师
材 料 目 录
序号
名 称
数量
备注
1
毕业设计（论文）任务书
1

2
文献综述（设计类）或开题报告（论文类）
1
文献综述
3
外文翻译（封面、译文、原文）
1

二○一一年三月

学号：07415406

常 州 大 学
毕业设计（论文）文献综述
（2011届）

题 目 湖滨水厂10万t/d工艺设计
学 生 王晓烨
学 院 怀德学院 专 业 班 级 给水（怀）072
校内指导教师 涂保华 专业技术职务 副教授
校外指导老师 郭永清 专业技术职务 高级工程师

二○一一年三月

题目：湖滨水厂10万t/d工艺设计
一、 前言
1． 课题研究的意义，国内外研究现状和发展趋势
1.1课题研究的意义
随着我国经济建设的高速发展，城市化水平的逐布提高，给水排水事业作为城市重要的公用设施之一，发展迅速，从而对给水排水工程建设提出了新的要求，对工程设计、施工等提出了许多新的课题。因此，实践教学环节在给水排水工程专业中占有十分重要的地位。【1】
21世纪的水处理科技任务是：防止由于水资源水质恶化对国家的经济可持续发展产生瓶颈效应甚至水质灾害，中国水资源水质恶化主要来源于废水处理的旧债和新债。中国的七大水系中63.1%的河段水质为Ⅳ类、Ⅴ类或劣Ⅴ类，失去作为饮用水水源的功能，这是旧债。按国家现有规划，2000年的城市废水集中处理率为25%，因此，有75%的废水处理率新债【2】。
中国水处理科技的时代任务与挑战是防止这一严重形势的出现。这当然也是水质科学与工程的学科时代任务与挑战。
1.2国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
中国的城镇供水具有130年的悠久历史。中国供水事业始于1879年旅顺引泉供水，1882年上海建成了杨树浦水厂，到1949年全国只有27家自来水厂，日供水能力240万m3。从20世纪50年代开始，中国供水事业蓬勃发展，到2000年日供水能力达到21841.99万m3。
目前，享用自来水的城镇居民达3.23亿人，另有2亿多的农民成为供水受益者，全国供水普及率达到43%，其中城市供水普及率为96%。对于拥有12亿多人口的中国来说，这是一项了不起的业绩。供水行业为提高人民的生活和健康水平作出了巨大贡献。
（一）城市供水事业高速发展
城市供水能力由1990年的14220万m3/日，增加到1998年的20992万m3/日，增长了47.6%。人均生活用水由1990年的175.7升/人日，增加到1998年的241.1升/人日。增长了37.%。 城市用水人口由1990年的1.56亿人，增加到1998年的2.32亿人。增长了48.7%。 【3】
(二)供水设施建设投资持续增加
城市供水设施建设的投资增长较快，1998年的投资额为1990年的6.5倍，考虑价格上涨因素，实际增长了3.82倍，平均年递增18.2%。供水设施的投资占全社会固定资产投资的比例保持在0.51%~0.61%的水平。供水设施的建设得到各级政府的高度重视。
(三)城市用水结构发生变化
随着经济的发展，城市的生产和生活用水的比例发生了重大变化。一方面，工业结构不断调整，高新技术产业和第三产业增加，生产用水持续减少，占总用水量比例由1990年的72.2% 下降到1998年的57.9%。 另一方面，人民的居住条件不断改善，卫生水平提高，生活用水量大幅度增加，占总用水量比例由1990年的27.8% 上升到1998年的42.1%。预计到2005年，生产用水和生活用水将各占50%。【3】
(四)设备器材
中国拥有大中型自来水2100多座，大部分采用了中国制造的设备。目前供水主管道达23万公里，几乎全部由国内制造厂供货。在技术上成熟的主要设备和器材有：
（1）各类水泵。
（2）各种阀门。
（3）混合、反应、沉淀、过滤设备及器材。
（4）混凝药剂及投加设备。
（5）消毒药剂及投加设备。
（6）常规仪表及化验设备。
（7）各类管材包括：钢管、球墨铸铁管、玻璃钢管、塑料管等。
（8）电渗析及反渗透设备。
（9）纯水制造设备。
（10）电气及控制设备等。 【4】
近年来，中国与发达国家以合资及合作等方式建立了一批水处理设备工厂，进一步提高了质量和技术水平。中国的设备和器材在质量和价格方面具有综合优势，很适应发展中国家的需要。
1.2.2国外研究现状
刚果（布）处于非洲中西部，地跨赤道。布拉柴维尔为刚果（布）的首都，人口80万，位于刚果河边的高地上。布拉柴维尔的大部分城区供水由Djiri水厂供给。Djiri水厂位于布拉柴维尔城区的北东侧，原水取自Djiri河，Djiri河从城市北部流过，汇入刚果河。该厂为地表水厂，总设计规模10万立方米/日，分两期建设。1984年已经建成一期5万立方米/日，处理后的水出厂后沿刚果河向东部市区供给。刚果共和国水利能源部决定实施Djiri水厂二期工程建设。Djiri水厂第二期工程的建设规模定为供水5250m³/h。主要满足城西的达朗盖等两个区尚无供水的需要。此水厂将与Djiri水厂第一期工程和朱埃水厂两座水厂同时运转，产水总量将达9000m³/h。【5】
（1）一、二期取水工程：取水工程由取水口、平流沉砂池及提升泵房、排砂井及原水输水管道组成；
（2）二期净水工程：由配水井、串联圆管混合器、小孔眼格网反应池、小间距斜板沉淀池、V型滤池、清水池、送水泵房、加药间、加氯间及其他附属设施组成；
（3）二期输水和储水工程：新建二期输水管：由水厂至城区 DN200~ DN1000球墨铸铁管数条，新建二期储水工程包括：5000m³高位水池三座；加压泵房两座；4000m³高位水池一座(穆昆多)；2000m³高位水池一座(布基诺山)。【5】
1.3发展趋势
（1）中国供水行业将以提高水质为目标，加快技术进步。在2000年以后，大型自来水公司的水质应逐步达到国际先进标准。检测项目由目前规定的35项增加到88项，其中浊度标准必须小于1NTU。
（2）进一步发展小城镇和农村供水事业，提高农民用水普及率。
（3）加大污水处理的投资，到2010年，全国污水处理率达到50%以上，大城市达到70%—80%。有效保护水资源。
（4）进一步提高供水的安全可靠性。推广应用计算机调度和自动控制系统。降低能耗、药耗和漏耗。
（5）建立供水、排水、污水处理管理一体化的，包括科研、设计、运行和设备制造的水工业体系，在总体上达到或接近国际先进水平。
2．课题的研究目标、内容和拟解决的关键问题
2.1课题的研究目标、内容
毕业设计是工科高等院校不可缺少的实践性教学环节，是教学计划中的一个有机组成部分，是培养学生综合运用所学各门课程基本理论、基本知识和基本技能分析解决实际工程问题能力的最重要的教学环节。通过毕业设计，使学生熟悉并掌握城市净水厂工艺的设计内容、原理、方法和步骤，能根据任务书和原始资料、设计参数等正确的选定设计方案，掌握处理工程设计的基本流程及各构筑物设计方法，熟悉设计计算书和设计说明书得编写，并绘制图纸。
2.2拟解决的关键问题
一、取水及水厂构筑物流量计算
（1）取水构筑物，一级泵房、净水构筑物，从水源到水厂的输水管线等，按最高日平均时流量加水厂自用水量计算。
（2）水源选择、取水方案及位置的确定、取水构筑物形式、净水厂场址选择、水处理方案的比较与选择、建构筑物型式、尺寸及设备选择计算并绘图。
二、输水管、管网及调节构筑物流量计算
（1）网前设有配水厂或水塔，从二级泵站到配水厂或水塔的输水管，按二级泵站最大供水量计算；
（2）网中或网后设有水量调节构筑物的输水管，应按最高日最高时流量减去调节构筑物输入官网的流量计算；
（3）输水管同时有消防给水任务时，应按包括消防补充水量或消防流量进行校核；
（4）二级泵站的供水能力以及清水池和管网调节构筑物的调节容积，应按照用水曲线和拟定的二级泵站工作曲线确定。【1】
三、设计计算部分
（1）格栅、配水池的设计与计算。
（2）管道混合器的设计与计算。
（3）栅条絮凝池和斜管沉淀池的设计与计算。
（4）滤池的设计与计算。
（5）清水池的设计与计算。
（6）加压泵房的设计与计算。
（7）投药间的设计与计算（重点详细部分）。
（8）排泥池的设计与计算。
（9）投资估算、劳动定员和运行费用的计算。
四、设计图纸： 至少6张
（1）总平面布置图
（2）总高程布置图
（3）主体工艺流程图
（4）重要单体构筑图
二、设计方案的确定
1．方案的原理、特点与选择依据
1.1 方案的原理、特点
湖滨自来水厂从隔湖取水，规模10万t/d。滆湖主要水质指标中，氟化物、重金属锌、铅、镉、铬、砷等均未超标。挥发酚、氨氮、汞、铜在部分区域出现超标；滆湖主要污染因子是总磷、总氮、高锰酸钾指数、石油类，特别总氮、总磷这两项水质富营养化指标远高于标准值。
城市净水厂净水处理的目的是去除原水中悬浮物质、胶体物质、细菌、病毒以及其他有害成分，使净水后水质满足生活饮用水的要求。【6】
选择给水处理工艺的依据，就是原水水质与用户对水质要求两者的差别，找出原水中不符合用水要求的水质项目，选择一种或几种水处理方法，将不符合要求的水质项目处理到符合用水水质标准。
给水工艺系统的经济合理性，是在保证处理水质满足用户的要求的前提下，使在资金偿还期限内建设费用和运行费用之和为最低。工艺系统的经济合理性涉及的因素很多，和许多具体条件有关，如水资源、用地、环境、交通、供电、工程地质条件、节水、节药、节能等以及它们在该项目中需要优先考虑的排序。【7】
1.2 方案的选择依据
1.2.1可选用的工艺

混凝剂
高锰酸钾
混合
栅条絮凝池
V型滤池
清水池
二级泵房
消毒剂
用户
污泥浓缩池
脱水机房
污泥处理
原水
斜管沉淀池

图1 水厂处理工艺及流程图
1.2.2工艺比较
出水水质达到生活饮用水水质标准。处理工艺采用“斜管沉淀池＋滤池”的主导工艺。地势为西北高、东南低，自西北向东南缓慢倾斜，因此选用第一种方法。
表1 处理工艺方案比较
工艺
方案一
方案二
一泵站
合建式岸边取水
优点：布置紧凑，占地面积小，水泵吸水管路短，运行管理方便，取水可靠，维护管理较简单
缺点：投资较大，水下工程量较大，施工期限长，合建式土建结构复杂， 施工较困难
混合
管式混合
机械混合
优点：混合效益好，经济效益有优势
优势：效果好，不受水量变化影响
缺点：当流量过小时效果下降
缺点：增加机械设备并增加相应维护工作
絮凝
栅条絮凝池
机械絮凝池
优点：絮凝效率高，所需絮凝时间少，占地面积小，布置紧凑，工程造价低
优点：可随水质、水量变化而随时改 变转速，可应用于任何规模水厂。
缺点：出水流量不易分配均匀
缺点：需机械设备，增加机械维修工作，耗电量大
沉淀池
斜管沉淀池
平流沉淀池
优点：沉淀效果好
优点：结构简单,沉淀效果好
缺点：斜管费用高，管理维护难
缺点：池子容积大
过滤
V型滤池
移动罩滤池
优点：滤池含能力高,反冲洗水量少
优点：结构简单,无大型阀门,管件少
缺点：结构复杂
缺点：自动控制和维修复杂
消毒
氯消毒
高锰酸钾消毒
优点：经济有效,管理方便
优点：杀毒能力强,不产生有害物质
缺点：污染水源经氯消毒后会产生有害副产物，可在管网中持续一段时间
缺点：高锰酸钾在碱性条件下氧化，其突变性能较差。
1.2.3设计步骤
(1)根据水源的水质及要求的水质标准选择合理的净水工艺流程和净水构筑物的型式；（2）确定净水药剂（包括混凝剂、助凝剂等）的品种，投加量及投加方式；
（3）选择消毒方法和投加设备；
（4）安排辅助生产和附属生活构筑物；
（5）进行水厂的总体布置（平面和竖向）及厂区道路、绿化和管线综合布置。
三、阶段性设计计划、设计目标与应用价值
1、阶段性设计计划
表2 阶段性设计计划
周 次
工 作 内 容
检 查 方 式
第1周
外文翻译
第1周末提交外文翻译
第2－3周
文献综述
第3周末提交文献综述
第4－5周
实习
第5周提交实习日记和实习报告
第6—8周
进行净水处理方案比较、优化，选择工艺流程
第14周末提交工艺流程的方案以及各主要构筑物的说明书
第9—11周
进行主要构筑物的计算以及设备的选型，厂区平面和高程计算等
第11周末提交主要构筑物的计算内容等
第12—14周
用CAD绘制主要构筑物工艺图，厂区平面布置图和高程图
第14周末提交图纸，审查图纸，提出修改意见
第15—17周
撰写毕业设计说明书
第17周末提交毕业设计说明书，审查定稿并按所规定格式排版打印
第18周
准备答辩
完成所有设计内容，进行小组预答辩
2、设计目标
（1）保护水资源，防治水污染，改善水环境是保护环境和实施可持续发展的重要内容【8】。
（2）根据城市的总体规划、分期建设安排、自然条件状况，结合现有给排水设施，提出方案进行比较，从技术、经济和好用能源、主要材料及允许投资的限额等等方面全面衡量，论证方案的合理性及可行性，择优确定。【9】
（3）出水水质达到饮用水水质标准。运用“斜管沉淀池+滤池”工艺并投加高锰酸钾在同一生物滤层中除磷除氮等。【10】
3、应用价值
长期以来，给水工艺仍然是混合、絮凝、沉淀、过滤和消毒几个阶段，宏观上理论上尚无重大突破，然而在微观上，净化工艺在不断地改进，对给水处理的认识也不断地更新。理论的继续深化，促进了给水工艺水平的提高。工艺方案的确定及设备选型上考虑节能设备。在确定工艺流程时, 尽可能多地选择低水耗的净水设施, 如采用翻板滤池, 节约了厂用水量。取水泵房采用优化运行模式, 二级泵房采用水泵变频措施, 并采用高效水泵, 使水泵机组在不同状况下经常保持在高效范围内运行。滤池反冲水在水质允许的条件下考虑回用,这样减少了原水的损耗量, 从而节省约2%的原水输送能耗。合理地选择净水工艺流程中的水力设计参数以及超越运行的优化模式，尽可能多地减少工艺流程中的水头损失, 以节约能耗。【11】
四、参考文献
[1] 南国英，张志刚．给水排水工程专业工艺设计[M]．环境科学与工程出版中心，2004．
[2] 于惠芳，马峥，张振良．饮用水处理进展[M]．工程与技术，1995.5.13—17．
[3] 李亚峰，尹士君. 给水排水工程专业毕业设计指南 [M]．北京：化学工业出版社，2003．
[4] 崔玉川，员建，陈宏平. 水处理设施设计计算 [M]．北京：化学工业出版社，2003．
[5] 伉沛宇，徐斌，尚丽荣．刚果（布）Djiri水厂二期工程设计简介[J]．第四届水处理行业新技术、新工艺应用交流会论文选登，P84-88．
[6] 许葆玖. 当代给水与废水处理原理[M]．高等教育出版社，1998．
[7] 李圭白，张杰．水质工程学[M]．北京：中国建筑工业出版社，2008．
[8] 尹士君，李亚峰. 水处理构筑物设计与计算[M]．北京：化学工业出版社，2007．
[9] 李田，胡汉明. 给水排水工程快速设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1994．
[10] 崔玉川. 净水厂设计知识[M]．北京：中国建筑工业出版社，1992．
[11] 钟淳昌，戚盛豪. 简明给水设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，1989．

五、指导教师审阅意见

签名

年 月 日