××× 大 学
本科毕业设计开题报告
×××学院 ×××专业 ××级（××届）×班 ×号 ×××
题  目：山西省C市给水工程设计
本课题来源及研究现状
1、课题来源
　　　本课程设计来源于生产实践，为山西省C市给水工程设计。C市位于山西省中北部，属于华北气候区。城市地形比较平坦，属于平原地形。该地区交通发达，一条铁路线由西向东穿过该市，城市以火车铁路线为界划分为北城区和南城区。约七万人。有两个工业区，为啤酒厂区和食品厂区。具体数据可见设计任务书。
2、研究现状
　　　经过长期的发展和积累，中国的供水行业已经奠定了较雄厚的人才和技术基础。目前，全国有近百座大学及高等院校设置与供水相关的专业，培养着包括博士、硕士在内的大批技术人才。已有从事给水排水相关研究和工程设计的院所300余座。生产供水设备和器材的工厂数百多家。各城市自来水公司的员工已达30余万人。在供水工程的设计、建设、设备和运行管理方面已经具备成熟的技术和经验。
2.1 给水处理的常见工艺
　　　给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中的杂质，使之符合饮用水或工业用水的标准。水处理的方法应根据水源水质和用水对象对水质的特殊要求确定。在给水处理中，有的方法除了具有某一特定的处理效果外，往往直接或间接地接收其他的处理效果。常见的工序一般有澄清和消毒、除臭和除味、除铁和除锰等。
（1）澄清和消毒
　　　这是以地表水为水源的生活饮用水的常用处理工艺。但工业用水有时也需澄清工艺。澄清工艺通常包括混凝、沉淀和过滤。处理对象主要是水中的悬浮物和胶体杂质。原水加药后，经混凝使水中的的悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体，而后通过沉淀池进行重力分离。过滤是利用滤料截留水中杂质的构筑物，常置于混凝和沉淀构筑物之后，用以进一步降低水的浑浊度。完善而有效的混凝、沉淀和过滤，不仅能有效降低水的浊度，对水中的某些有机物、细菌及病毒也有一定的去除效果。根据水中的原水水质的不同，在上述澄清工艺中还可以适当增加或减少某些处理构筑物。如处理高浊度水时，往往需设泥沙预沉池或沉沙池；原水浊度很低时，可以省去沉淀构筑物而进行原水加药后的直接过滤。
　　　消毒是灭活水中致病微生物，通常在过滤之后进行。其主要方法是在水中投加消毒剂以杀灭致病微生物。当前我国普遍采用的消毒剂是氯，也有采用漂白粉、二氧化氯及次氯酸钠等。臭氧消毒也是一种消毒方法。
（2）除臭和除味 
　　　当原水中臭和味严重而采用澄清和消毒系统不能达到水质要求时方才采用。除臭和除味的方法取决于水中臭和味的来源。例如，对于水中有机物的所产生的臭和味，可以采用活性炭吸附或氧化法去除；对于溶解性的气体或挥发性的有机物所产生的臭和味，可采用曝气法去除；因藻类繁殖而产生的臭和味，可采用微滤机或气浮法去除藻类，也可在水中投加除藻药剂；因溶解盐类所产生的臭和味，可采用适当的除盐措施等等。
（3）除铁、除锰和除氟 
　　　当地下水的铁、锰的含量超过饮用水卫生标准时，需采用除铁、锰措施。常用的方法是：自然氧化法和接触氧化法。前者通过设置曝气装置和氧化反应池和砂滤池；后者通常设置曝气装置和接触氧化池。工艺系统的选择应根据是否单纯除铁还是同时除铁、锰，原水中的铁、锰含量及其他的有关水质特点确定。
2.2 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。
　　　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。
2.3 发展展望
   （1）中国供水行业将以提高水质为目标，加速技术进步。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。
课题研究目标、内容、方法和手段
1、毕业设计的目标
　　　通过对山西省C市给水工程的研究和设计，使水厂出水满足《生活饮用水卫生标准》(GB_5749-2006)。初步设计出城市管网系统，满足用户用水需求。
2、毕业设计内容
　　　（1）取水工程
　　　水源选择、取水方案及位置的确定、取水构筑物形式选择及计算并绘图。
　　　（2）输水工程
　　　设计城市给水管网，进行水力计算，绘制评差计算图。
3、方法和手段
　　　通过查询工具书，设计规范，咨询指导老师和使用QQ等通讯工具。进行项目设计。
4、工艺选择
　　　据原水水质分析结果，查规范《生活饮用水卫生标准》(GB_5749-2006)可知：原水中色度、浊度、臭和味、总硬度、总固体、总大肠菌群、细菌总数、耗氧量（CODMn）超标。但是超标不严重，属于轻微污染，则可采用常规处理工艺。
　　　初步拟定如图1。
　　　
　　　
　　　
　　　　混凝剂
         ↓
原水→混合→絮凝→沉淀→过滤→消毒→清水池→二级泵房→用户
图1水工艺流程粗拟定图
4.1 方案比较
　　　（1）混合池的类型及比较见表1。
表1  混合池的类型及特点
类 型 特点 适用条件
水泵混合 优点：混合效果好，节省动力；
缺点：投量大，对水泵叶轮有腐蚀，以过早在管中形成絮凝体 大中小型水厂均可采用
管式混合 优点：混合效果好，不需另建设备，简单易行；水头损失小；
缺点：流量小时效果下降 中小型水厂
机械混合 优点：混合效果好，不受水量影响；
缺点：增加机械设备及维修工作 各种规模水厂

　　　根据以上各种混合池的特点以及我国的实际情况并进行比较，本设计选用管式（静态）混合器。
　　　（2）絮凝池类型及比较见表2。
表2  絮凝池的类型及特点
类 型 特点 适用条件
隔板式絮凝池 往复式 优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便；
缺点：容积较大，水头损失较大，转折处钒花易破碎 水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者
 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，出口处宜积泥 水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者；改建和扩建旧池时更适用
旋流式絮凝池 优点：容积小，水头损失较小；
缺点：池子较深，地下水位高处施工较难，絮凝效果较差 一般用于中小型水厂
折板式絮凝池 优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小；
缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价高 流量变化较小的中小型水厂
网格絮凝池 优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短；
缺点：末端池底易积泥 一般用于中小型水厂

　　　根据以上各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用网格絮凝池。
　　　（3）沉淀池类型及比较见表3。
表3  各种形式沉淀池性能特点和适用条件
型式 性能特点 适用条件
平流式 优点： 1、可就地取材，造价低；
2、操作管理方便，施工较简单；
3、适应强，潜力大，处理效果稳定；
4、有机械排泥设备时，排泥效果好
缺点： 1、不用机械排泥装置，排泥较困难
　　　　2、机械排泥设备，维护复杂；
3、占地面积较大 1、一般用于大中型净水厂；
2、原水含砂量大时作预沉池
竖流式 优点：1、排泥较方便
　2、与絮凝池合建，不需建絮凝池；
　　　3、占地面积较小
缺点： 1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，沉淀效果较差；
2、施工较平流式困难 1、一般用于小型净水厂；
2、常用于地下水位较低时
辐流式 优点： 1、沉淀效果好；
　　　　2、有机械排泥装置时，排泥效果好；
缺点： 1、基建投资及费用大；
　　　　2、刮泥机维护复杂，金属耗量大；
3、施工较平流式困难 1、用于大中型净水厂；
　2、高浊度水地区作预沉池
斜管（板）式 优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少
缺点：1、斜管（板）耗用材料多，价格高；
2、排泥较困难 1、宜用于大中型厂
2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽
　　　
　　　原水经投药、混合与絮凝后，水中悬浮杂质已形成粗大的絮凝体，要在沉淀池中分离出来以完成澄清的作用。设计采用平流式沉淀池。
　　　（4）滤池类型及比较见表4。
表4  滤池的类型及特点
类 型 特点
普通快滤池 优点：运转成熟，运行稳定，出水水质好
缺点:阀门较多，管理较为不便，造价略微偏高
双阀滤池 与普通快滤池类似
无阀滤池 优点：构造简单，价格低廉，且能自动进行反冲洗；
缺点：清砂换砂不便，反冲洗配水不均匀。用于小型水厂
移动罩滤池 设备维修量较大，要求较高，难于控制，国内已很少使用
虹吸滤池 缺点：占地面积大、池较深、处理效果不稳定、滤料冲洗频率大、耗能高等；用于中型水厂
V型滤池 优点：V型滤池采用均质深层滤料，不均匀系数很小，过滤周期延长（比一般滤池长2～3倍），滤料层利用率高，且滤后水质好，高效节能，高度自动化程序控制；
缺点：造价高，管理技术水平需求高，维护费用高且难度大。
　　　
　　　综上，此设计选择虹吸滤池。
4.2 最终方案
　　　综上所述，最终确定的工艺方案如图1。

注：本表可自主延伸