兰州交通大学毕业设计（论文）摘要随着人口增长、经济发展及人类生活水平的提高，人类对水的需求日益增长，对水质、水量的要求越来越高。 本设计的内容是深圳市笔架山水厂20万吨/天自来水厂初步设计。桥头镇南面为东江，原水就是取自东江，目前东江作为香港、深圳及东莞的供水水源，江面宽阔，河岸地质条件良好，水量丰富，受污染较轻，可作为取水水源。 水源：采用地表水。取水方式：岸边合建式取水构筑物取水。净水工艺流程为：原水取水泵站预臭氧接触池折板絮凝池平流式沉淀池后臭氧接触池生物活性碳滤池普通快滤池液氯消毒清水池送水泵站用户。根据原水水质及水温，混凝剂选用三氯化铁。选液氯消毒剂，采用滤后加氯。水厂绿化面积占水厂总面积的35%。出水水质符合生活饮用水卫生标准。根据用户分布情况和水质要求，城市给水管网采用统一供水，管网水压、水质、水量均满足用户用水要求。关键词：岸边式取水构筑物；平流式沉淀池；普通快虑滤池；生物活性炭滤池。第一部分 设计说明书第一章 概述第一节 设计题目 深圳市笔架山净水厂初步设计20万吨/天自来水厂初步设计。第二节 取水水源水质概况 表1.1 水质资料 项 目实测值(Max.) GHZB11999(II类)生活饮用水水源水质标准(二级)氨氮 (以氮计)2.380.51.0亚硝酸盐 (以氮计)0.784 0.1生化需氧量(BOD5)12.4 3.0耗氧量(KMnO4法)或高锰酸盐指数16.7或5.13高锰酸盐指数46总磷0.142 0.1溶解氧Min.3.95 6第三节 城市概况深圳市是我国现代产业协调发展的综合性经济特区，珠江三角洲地区区域性经济中心，是现代化的国际性城市。深圳市位于广东省南部珠江口东岸，南与香港陆地接壤。全市土地面积2020 km2。深圳市地处北回归线以南，属南亚热带海洋性季风气候。多年平均气温22C，极端最高气温38.7C，极端最低气温0.2C。雨量充沛，但降水相对集中在汛期59月，多年平均降雨量1933.3 mm，汛期雨量约占全年降雨量的80%。年平均风速2.6m/s，极端最大风速大于40m/s，风力超过12级。深圳市地势东南高、西北低，地貌类型包括丘陵、台地和平原。第二章 净水厂设计第一节 净水厂厂址的选择净水厂，一般应设在工程地质条件比较好、地下水位底、 承载力较大、湿陷性不高、岩石较少的地层以降低工程造价，且便于施工。水厂还应该考虑防洪措施同时尽量把水厂设在靠近电源、交通方便的地方以便于减小输电线路的造价和便于管理。设计中水源选择一般要按以下原则进行考虑：1 所选的水源水质良好水量充沛便于卫生防护；2 所选的水源可使取水、输水、净化设施维护方便和安全经济；3 所选的水源具有施工条件。市区南面为湘江，江面宽阔，河岸地质条件良好，水量丰富，受地面污染较轻，可作为取水水源。根据水文资料：东江水面标高：最高水位18m，最低水位10.5m，变化不大；东江河岸较稳定，河岸较陡，有足够水深。设计选择岸边式取水构筑物，并且集水间和取水泵房合建。第二节 工艺流程的选择根据水源水质分析结果和生活饮用水质标准的对照，拟采用以下几种工艺流程方案：方案一：采用活性炭预前处理，在加城市自来水厂常规工艺。原水粉末活性炭絮凝沉淀砂虑消毒出水方案二：生物法组合工艺。原水生物接触氧化常规处理出水方案三：深度处理，臭氧活性炭工艺原水絮凝沉淀砂滤臭氧+生物活性炭消毒出水方案四：预处理加深度处理原水预臭氧絮凝沉淀砂滤臭氧活性炭消毒出水深圳市笔架山水厂原水有机物含量高，氨氮含量更是达到2.38mg/L,方案一和方案二所处理水氨氮含量一般为0.651.2，该水厂不适用，故在方案三和方案四中选取，考虑到方案三方案四出水都可满足水质标准，方案四采用臭氧预处理后，不但可以降低其常规工艺中各处理构筑物的负荷，而且因后面深度处理要制备臭氧所以预处理使用臭氧成本不高，不用专门制备，也可以减轻深度处理的难度，所以经过比选，选择方案四作为最终方案。常规处理方案的选择：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。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大中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，本设计选用竖流式折板絮凝池。沉淀池:常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件见如下的各种形式沉淀池性能特点和适用条件。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。相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，综上，根据实际情况并比较，此工艺采用平流式沉淀池。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23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，此设计选择普通滤池。经过比较，可以得出水厂常规工艺流程如下：原水管式静态混合竖流式折板絮凝池平流式沉淀池普通快滤池清水池二级泵房管网水厂总工艺流程：原水预臭氧管式静态混合往复式隔板絮凝池斜管沉淀池后臭氧接触池活性炭滤池普通快滤池清水池二级泵房管网第三节 药剂的选择一、混凝剂选择及其投加方式1、硫酸铝 硫酸铝有固、液两种形态我国常用的是固态硫酸铝。其价格较低，运输方便；精制产品纯度较高；使用方便对水温要求高，当水温较低时，硫酸铝水解较困难，形成的絮凝体比较松散效果不及铁盐混凝剂；混凝效果较好。2、三氯化铁三氯化铁是铁盐混凝剂中最常用的一种。三氯化铁的混凝机理与硫酸铝相似但是混凝特性与硫酸铝又略有区别。一般三甲铁使用的ph值范围较宽；形成的絮凝体比铝盐絮凝体要密实；处理低温或低浊水的效果优于硫酸铝。但三氯化铁腐蚀性较强且固体产品易吸水潮解不宜保管。3、硫酸亚铁硫酸亚铁固体产品是半透明的绿色结晶体俗称绿矾。硫酸亚铁，在水中离解出的是铁离子水解产物只是单核配合物故不具有的优良混凝效果。故采用硫酸亚铁作混凝剂时，应将氧化成。4、聚合氯化铝聚合氯化铝是一种无机高分子混凝剂。聚合氯化铝作为混凝剂处理水时，有下列优点：(1)对污染严重或低浊度、高浊度、高色度的原水都可达到好的混凝效果。(2)水温低时，仍可保持稳定的混凝效果，因此在我国北方地区更适用。(3)矾花形成快；颗粒大而重，沉淀性能好，投药量般比硫酸铝低。(4)适宜的pH值范围较宽，在59间，当过量投加时也不会像硫酸铝那样造成水浑浊的反效果。(5)其碱化度比其他铝盐、铁盐为高，因此药液对设备的侵蚀作用小，且处理后水的pH值和碱度下降较小。为保证稳定的出水效果选用碱式聚合氯化铝作为混凝剂，最大投药量a=20mg/L。本设计采用耐酸泵和转子流量计配合投加计量泵每小时投加药量:，耐酸泵型号25FYS-20选用2台，一备一用.二、消毒消毒并非要把水中的微生物全部消灭只是要消除水中致病微生物的致病作用。消毒的方法很多分为物理法和化学法两种。前者在水中不加化学剂，而进行加热消毒、紫外线消毒等，后者在水中加化学剂如氯、臭氧、重金属、其它氧化剂等。下面就几种消毒方法作一简单的比较。1、液氯消毒因液氯消毒，操作过程简单，价格较低并且经济有效，使用历史悠久安全可靠，在管网中有持续杀菌消毒作用，是目前国内外应用最广泛的消毒剂它除具有消毒作用外，还具有氧化作用。但氯和有机物发生反应可生成对健康有害的物质，有被其它消毒剂取代的趋势。2、二氧化氯消毒二氧化氯在常温常压下是一种黄绿色的气体，具有和氯相似的刺激性气味，沸点110C，凝固点-590C极不稳定，气态和液态均易爆炸所以必须以水溶液的形式现场制取，即使使用。二氧化氯消毒的主要优点是：消毒能力比氯的要强，故在同等的条件下投加量比氯少且二氧化氯在管网中保持的时间较长，二氧化氯在水中以溶解气体的形式存在不发生水解反应，消毒效果受PH值的影响很小，二氧化氯还具有很强的氧化性能有效地降低或去除水的色、嗅及铁、锰、酚等物质，但是采用二氧化氯消毒或者作为氧化剂也存在很大的问题，二氧化氯本身和产生的副产物CLO2-对人体的血红细胞有损害，还对