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一、设计选题的目的
毕业设计（论文）是本科学生在学完规定的全部课程后必须进行的主要实践性教学环节，是对四年来所学知识的综合应用。通过毕业设计，提高资料检索、文献阅读、设计计算、绘制图纸、编写设计说明的能力；培养学生理论联系实际的独立工作能力，综合分析、判断的思维能力，运用所学知识解决实际问题的能力等。通过此次设计，我们要熟练掌握以下内容：
1、设计用水量的计算，供水规模的确定。
2、给水系统选择与方案比较。
3、水厂工艺选择与设计计算。
(1) 确定给水厂厂址；
(2) 根据原水水质与水厂设计水量确定给水厂的工艺流程；
(3) 根据选定的工艺流程，选定各类生产构（建）筑物型式和设备及其工艺设计计算；
(4) 水厂内各类管渠的定线和水力计算；
(5) 水厂的总体布置（平面与高程布置）及辅助建筑物与其它设施的选定。
4、配水管网设计计算。
二、重点研究问题
1、设计用水量的计算，供水规模的确定。
2、各类生产构（建）筑物的选型及其设计计算。
3、水厂的总体布置（平面与高程布置）。
4、配水管网设计计算。
三、我国给水工程技术的发展历史及现状
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、中国城市供水近期的主要特征
九十年代是中国改革开放进一步深化、社会主义市场经济高速发展的时代，城市供水也显示出新的特征：
1、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%。
2、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。
3、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%。
4、城市供水由量的增加转向到质的提高
由于近年来供水设施的高速发展，加之总需水量增长放缓，城市用水的“供需比”明显提高，由1990年的0.92上升到1998年的1.2，在水量的供给和需求上基本趋于平衡。中国供水行业的努力方向，已开始由增加水量转移到提高水质方面。让中国人民喝国际先进标准的水，是我们今后的奋斗目标。
二、中国城镇供水的技术基础和展望
1、总体情况
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、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。
3、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。
4、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。
四、温县给水工程水源选择
温县县城可供选择的水资源有两大类：地表水资源和地下水资源。
（1）地表水资源
县城附近的老蟒河、蚰蜒河、荣涝河，均属排涝、排污河，不宜作为饮用水源。新蟒河由于受上游工业排放废水的污染，水质恶化、污染严重，也不宜作为饮用水水源。流经温县县城的黄河河段位于小花区间，该区间起始端有洛阳市吉利区的废污水直接排入，还有洛河、汜水河、新蟒河、老蟒河、沁河、枯水河等支流水系相继汇入，随着流域经济发展，这些支流都已遭受严重污染，也使得黄河干流水污染明显加重，时常出现超Ⅲ类甚至超Ⅴ类标准，不能满足《地面水环境质量标准》（GHZB1-1999）Ⅲ类水域使用功能的要求，已不宜作为生活饮用水源。
（2）地下水资源
县城城区地下水由于多项水质指标超标，已严重危害了居民的身体健康、增加了工业生产成本，同时由于常年超量开采，地下水水位逐年下降，已引起部分地面下沉。城南3公里远的黄河高漫滩区是整个县城地下水的富水地段，此地带的地下水补给源充分，补给条件好，年补给量与消耗大体相当。因此在本区内增建6万m3/日的水源地，地下水资源量是有保障的。据取样分析结果可知：本区地下水除铁、锰含量超标外，其它均符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），属重碳酸镁钙型水，矿化度小于0.5g/L，比较适于饮用。
水在地层渗滤过程中，悬浮物和胶体物质已经基本去除，水质清澈，且水源不易受外界污染和气温影响，因而水质、水温较稳定，宜于作为饮用水的水源。由以上资料可知，温县给水工程适于选择地下水作为其水源。但在给水工程中必须设置除去铁锰的工序。
五、工艺选择
1、水质分析
水中含铁量高时，水有铁腥味，影响水的口味；作为造纸、纺织、印染、化工和皮革精制等生产用水，会降低产品品质；含铁水可使家庭用具如磁盆和浴缸发生锈斑，洗涤衣物会出现黄色或棕黄色斑渍；铁物质会滋长铁细菌，阻塞管道，有时自来水会出现红水。
含锰量高的水所发生的问题和含铁量高的情况相类似，例如使水有色、臭、味，损害纺织，造纸酿造、食品等工业产品的质量，家用器具会污染成棕色或黑色，洗涤衣物会有微黑色或浅灰色斑渍等。
我国饮用水水质标准里规定，铁、锰浓度分别不得超过0.3mg/l和0.1mg/l,这主要是为了防止水的嗅味和玷污生活用具或衣物，并没有毒理学的意义。铁锰含量超标的原水须经除铁锰处理。
2、可选用的工艺
（1）常规处理工艺+除铁锰工序
工艺流程：
原水→混凝→沉淀→除铁锰快滤池→清水池→二级泵站
混凝工序用于将原水中的胶体粒子以及微小悬浮物通过絮凝剂的作用利于沉降，从而加快原水的处理速度和提高处理效果。
沉淀工序用于已絮凝的胶体粒子以及微小悬浮物通过重力作用沉降到池底并外运，达到从原水中去除杂质的目的。
除铁快滤池滤料可以采用石英砂或锰砂等。
除锰快滤池滤料可以采用石英砂或锰砂，滤料滤径、滤料厚度和除铁时相同。
(2) 地下水双快滤池除铁锰工艺
工艺流程：
跌水堰板→加氯氧化→除铁快滤池→除锰快滤池→清水池→二级泵站
其中，跌水堰板用于曝气，有利于节省加氯量；氯将地下水中的二价铁锰氧化为三价铁，便于后续过滤工序。
除铁快滤池滤料可以采用石英砂或锰砂等。
除锰快滤池滤料可以采用石英砂或锰砂，滤料滤径、滤料厚度和除铁时相同。
3、工艺比较
因工程地段地下水除铁锰外均达到取水水质标准，因此无需再设置混凝、沉淀构筑物；因地下水中铁锰超标，因此需采用除铁锰装置。采用第二种工艺不仅可以有效的净化地下水，而且降低了工程的总体造价，因此选用第二种工艺流程。 | 
