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广东省B市中心区给水工程设计开题报告

 2020-07-24 01:14:00  

1. 研究目的与意义(文献综述包含参考文献)

文 献 综 述

自来水消毒技术

摘 要:消毒可以控制水中病菌的传播,因此,消毒是自来水厂水处理过程中不可缺少的一个环节。消毒技术包括氯消毒,臭氧消毒,紫外线消毒以及二氧化氯消毒技术。本文重点对二氧化氯消毒技术进行了介绍和说明。

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2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

题目:广东省B市中心区给水工程设计

1.工程概况:

本设计为广东省B市的给水工程设计,该城市位于广东,A 河的中下游。城市分为Ⅰ、Ⅱ两个行政区,总共人口12.2万人;A河流将该城市分成两部分,每一部分都有一个工业区;城市中各工业企业对水质无特殊要求,城市楼房平均层数6层。

给水水源: A河,该河水质良好,符合表水Ⅲ类水水质,可作为城市供水水源地。

2.设计任务:

(1)给水系统水量及工程规模确定:根据初步匡算,拟设计一80000米3/天的地表给水厂。(2)给水系统方案论证(3)净水工艺方案的确定、净水厂平面布置并绘出净水厂平面布置图、净水各单体构筑物的设计、净水厂高程布置并绘出净水厂高程布置图、净水厂管线布置并绘出净水厂管线布置图。(4)输水管设计。(5)配水管网设计、绘出配水管网平面布置图、最不利管线供水、用水水压线图及管路埋设剖面图、列出材料表。

3.管网系统管线定线

根据所给城市地形图,A河由东向西流动,水厂拟建在河道上游,即图中的正东偏南位置。给水管线由东向西铺设。图中所示,有两座桥横穿A河,给水管道可沿桥铺设,使河两端管线连通,形成环状管网。

4.给水厂工艺流程的选择:

以地表水作为水源时,处理工艺流程中通常包括混合、絮凝、沉淀或澄清、过滤及消毒。但具体的净水处理流程,通常需要根据设计运转经验,比较确定具体的处理构筑物组合方案。

方案一:典型地表水处理流程。

混凝→沉淀→过滤→消毒

方案二:当水源受到有机污染较严重时,需要增加预处理或深度处理工艺。

预氧化→混凝→沉淀→过滤→臭氧氧化→活性炭吸附→消毒

本设计的给水厂水源为Ⅲ类水水质,未达到II类水,但水质良好,未受到到严重污染。因此只需在方案一的消毒前加一步活性炭吸附工艺。

4.1混凝池

4.1.1混凝剂的选用

根据《室外给水设计规范50013-2006》可知,用于生活饮用水的处理的混凝剂和助凝剂必须符合卫生要求。混凝剂品种的选择和用量,应该根据原水混凝沉淀试验结果或参照相似条件下水厂运行经验等,经综合比较确定。

混凝药剂种类很多,按照化学性质可分为有机和无机两大类。

目前,给水处理中常用的混凝剂为铁盐、铝盐及其水解聚合物等无机药剂。常用混凝剂见《给水排水设计手册(第三册)》表7-2

部分常用混凝剂比较结果如下:

名称

硫酸铝

硫酸亚铁(绿矾)

三氯化铁

聚合氯化铝(PAC)

化学式

Al2(SO4)3#183;18H2O

FeSO4#183;7H2O

FeCl3#183;6H2O

[Al2(OH)nCl6-n]m

对水温和PH的适性

适用于 20℃~40℃;PH=5.7~7.8时,主要去除水中悬浮物;PH=6.4~7.8时,处理浊度高、色度低的水;

适用于碱度和浊度pH=8.5~11.0的水;受温度影响小

不大受温度影响,适用于PH=6.0~8.4

温度适应性强,适用于PH=5.0~9.0

适用条件

一般都可适用,原水须有一定碱度;处理低温低浊水时,絮凝效果差,絮凝效果差,投加量大时,有剩余Al3 和SO42-,影响水质。

处理低浊度水时,效果好于铝盐;不适于色度高和含铁量高的水;使用时,一般要把Fe2 转化成Fe3

适用于高浊度原水,刚配制的水溶液温度高

适用于低浊、高浊、和污染的原水

特点

腐蚀性较小

价格低,絮凝体易沉淀,易腐蚀溶液池,因此需有溶液池防锈涂料;

絮凝体比重大,易下沉,易溶解,杂质少;对金属和混凝土腐蚀极大

操作方便;

腐蚀性较小;

应用较普遍

根据比较确定,聚合氯化铝较硫酸铝絮凝体致密且大,易于沉降;温度适用性较高;混凝过程中消耗碱度少;适应的PH范围较宽;较硫酸铝氧化铝成分较高,投药量少,节省药耗;

另外聚合氯化铝本身无害,据全国各地使用情况,净化后的生活用水一般符合国家饮用水水质卫生标准;

综合考虑,选择聚合氯化铝()作为水处理用混凝剂。

4.1.2混合设备

混合设备的基本要求是药剂与水的混合必须快速均匀。

混合方式主要分为以下四类:水力混合、水泵混合、管式混合、机械混合。

现将四类混合方式的特点陈列如下:

常用混合方式的主要特点及使用

混合方式

特点及适用条件

水力混合

构造简单,但难以适应水质、水量等条件的变化,占地面积较大。

水泵混合

效果好,不需另建混合设施,节省动力,适合于大、中、小型水厂。但使用强腐蚀性药剂时,对水泵有腐蚀作用。适用于取水泵房与水厂间距离不大的情况。

管式混合

管道静态混合器

能同时产生分流、交流和涡旋三种混合作用,混合快速均匀效果好,构造简单,无活动部件,安装方便。运行水量变化影响效果;水头损失较大;混合器构造较复杂。

扩散混合器

混凝药剂与原水能够快速混合,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

混合效果好,且不受水量变化影响,适用于各种规格的水厂,但需增加混合设备和维修工作

由于本水厂水量变化不大,因此采用管式静态混合器。

4.1.3絮凝池

絮凝是使脱稳的胶体或者细微悬浮物聚集长大为絮体的过程。

絮凝设备的基本要求是,原水与药剂混合后通过絮凝设备应形成肉眼可见的大的密实絮凝体。

絮凝设备可为机械絮凝池、隔板絮凝池、折板絮凝池、栅条(网格)絮凝池、穿孔旋流絮凝池。

常用絮凝池的主要特点及使用

形式

特点及适用条件

机械絮凝池

絮凝效果好,水头损失小,可适应水质、水量变化。但

需机械设备和经常维修

隔板絮凝池

往复式

絮凝效果好,构造简单,施工方便。但絮凝时间较长,水头损失较大,转折处絮粒易破碎,出水流量不易分配均匀。适用于水量不大于30000m3/d、水量变动小的水厂。

回转式

絮凝效果好,水头损失小,构造简单,管理方便。但出水流量不易分配均匀。适用于水量不大于30000 m3/d、水量变动小的水厂;适用于旧池改建和扩建。

折板絮凝池

提高了颗粒碰撞絮凝效果。所需絮凝时间可以缩短,池子体积减小。但因板距小,安装维修较困难,折板费用较高。

栅条(网格)絮凝池

能耗均匀,絮凝效率高、时间短。但存在末端池底积泥、网格上滋生藻类、堵塞网眼等现象。适用于水量变化不大的水厂,单池能力以1.0~2.5万m3/d为宜。

穿孔旋流絮凝池

结构简单,但絮凝效果较差。目前较少使用。

根据初步匡算,水厂的水量为80000米3/天,经过比较,本设计选用网格絮凝池。

4.2沉淀池

沉淀是指水中悬浮颗粒依靠重力作用,从水中分离出来的过程。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后完成澄清的作用。

常用沉淀池的种类:平流沉淀池、斜管(板)沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池。

常用沉淀池的主要特点及使用

沉淀池名称

特点及适用条件

平流沉淀池

造价低,操作管理方便,施工较简单,对原水浊度适应性强。但占地面积大,排泥较困难。一般用于大、中型净水厂。

斜板(管)沉淀池

沉淀效率高,池体小、占地少。但管材耗用较多,费用较高,对原水浊度适应性较平流池差。适用于各种规模的水厂,单池处理水量不宜过大。

竖流式沉淀池

排泥方便、管理简单,占地面积较小,可与絮凝池合建,不需另设絮凝池。但上升流速受颗粒沉降速度影响,出水量小,一般沉淀效果较差。池子深度大,对冲击负荷和温度变化适应性较差。池径不宜过大,否则布水不均。适用条件于适用于小型水厂、污水厂。

辐流式沉淀池。

沉淀效果好,设置机械排泥时,运行可靠,管理简单。但基建投资及经常运行费用大,刮泥机维护管理费用大,对施工技术水平要求高。适用于大中型污水厂及中型水厂的高浊度水的预沉。

经比较,考虑到对原水浊度适应性、水厂规模、沉淀效果及占地面积,本水厂选用平流沉淀池。

4.3过滤池

在常规水处理过程中,过滤一般是指以石英砂等粒状滤料层截留水中悬浮杂质,从而使水获得澄清的工艺过程。

滤池分类:普通快滤池、双阀滤池、V型滤池、多层滤料滤池、虹吸滤池、无阀滤池、移动罩滤池等。

常用过滤池的主要特点及使用

滤池类型

主要性能特点

适用条件

进水浊度

水厂规模

普通快滤池

运行稳定,管理可靠;池深较浅;多采用大阻力配水,面积较大;保证水质

一般小于10度,特殊情况下不超过20度

适用于大中小型水厂,单池面积不宜大于

双阀滤池

可采用减速过滤方式,易于保证水质;增加了形成虹吸的抽气设备;一般采用大阻力配水,设置全套冲洗设备

一般小于10度,个别不超过20度

适应于大中型水厂,单池面积不宜大于

V型滤池

进出水为四阀式控制;滤层含污能力较大,工作周期长;气水反冲洗,效果较好;反冲洗强度低,耗水量少

一般小于10度,特殊情况下不超过20度

适用于大中型水厂,单池面积可达

虹吸滤池

经济且便于操作;不需设置专门的反冲洗设备;滤层不会发生负水头现象;结构复杂,施工难度较大

一般小于10度,个别不超过20度

适应于大中型水厂,单池面积不宜大于

压力滤池

允许的水头损失可高达67m;移动方便,适用于临时供水;占地面积较大;清砂不便

一般小于10度,特殊情况下不超过20度

小型给水工程,直径不超过3.5m

本设计中,原水水质一般(III类水),经网格絮凝池和平流沉淀池后,浊度较低,决定选用普通快滤池进行过滤,且采用单层石英砂滤料。

4.4活性炭滤池

生物活性炭吸附池分为下向流和上向流两种模式。由于下向流活性炭吸附池的构造与砂滤池基本相同,水厂操作管理人员使用较为习惯;且有一定除浊度功能,出水浊度稳定;与上向流相比,吸附池空床流速低,炭吸附层厚度薄。因此选用下向流活性炭滤池。

水处理的颗粒活性炭滤池分为固定式、移动式和流动式,目前使用最为普遍的适固定床,即常称的活性炭滤池。固定床炭滤池的设计类似普通滤池,根据上一节常用滤池的比较,选用普通快滤池的炭滤池。

4.5消毒

常用的消毒方式:液氯消毒、漂白粉消毒、氯铵消毒、次氯酸钠消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒、臭氧消毒。

几种常用消毒剂的性能特点

名称性能

液氯、漂白粉

二氧化氯

臭氧

消毒杀菌

优良(HOCl)

优良

优良

灭病毒

优良(HOCl)

优良

优良

灭活效果

第三位

第二位

第一位

PH值影响

消毒效果随PH值增大而减小,PH=7时,消毒效果最好

pH影响较小,pHgt;7时较有效

pH值影响小,pH值小时,剩余臭氧残留较久

在管网中的剩余消毒作用

比液氯有更长的剩余消毒时间

无,需补加氯

国内应用情况

广泛

在城市水厂中极少应用

较少

接触时间

30min

 

数秒至10min

适用条件

极大多数水厂用氯消毒,漂白粉只适用于小水厂

原水中有机物如酚污染严重时,须在现场制备,直接应用

制水成本高,适用于有机污染严重的情况。因无持续消毒作用,在进入管网的水中还需加少量氯消毒

本设计采用液氯消毒,经济有效,余氯具有持续消毒的作用。

5.结论

此净水工艺流程如下:一泵房→配水井→管式静态混合器→网格絮凝池→平流沉淀池→普通快滤池→活性炭滤池(普通快滤池池型)→液氯消毒→清水池→二泵房→用户

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