【文章內(nèi)容簡介】 ，科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)氯消毒時，氯與水中殘余的有機(jī)物發(fā)生化 學(xué)作用，生成三氯甲烷、溴仿、溴二氯甲烷和氯二溴甲烷等一系列有害的 “消毒副產(chǎn)物 ”。為了控制消毒副產(chǎn)物，各國都制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。 優(yōu)化的氯消毒技術(shù)不斷被研究開發(fā)，主要的優(yōu)化方式包括： (1)將氯胺投加到出廠水 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 8頁 中； (2)低氯預(yù)處理，即在滿足控制微生物生長的前提下，盡量減少預(yù)氯化的投氯量或取消預(yù)氯化； (3)用預(yù)處理氧化劑如二氧化氯等處理源水，進(jìn)行初級消毒和氧化，過濾后再用氯消毒。通過這種處理， THM 前體物被二氧化氯氧化； (4)設(shè)置新的投氯點(diǎn)； (5)使游離氯的接觸時間從原來數(shù)小時或數(shù)十小時縮短到 1 小時以內(nèi)甚至 10 分鐘。 同時，新型的消毒技術(shù)日益受到青睞，主要包括臭氧、二氧化氯和紫外線及相關(guān)組合技術(shù)等。 2．臭氧 臭氧是一種強(qiáng)氧化劑 ， 具有特殊氣味的淡藍(lán)色氣體 ，其氧化能力僅次于氟，能氧化分解水中多種有機(jī)物，在低濃度下可瞬時完成氧化反應(yīng)，而且其溶解度大，殺菌速度為氯的 600～ 3000 倍，是目前加藥消毒法中最有效的消毒劑，能同時控制水中鐵、錳、色、味、嗅，無三鹵甲烷、鹵乙酸類消毒副產(chǎn)物產(chǎn)生，但有產(chǎn)生溴酸鹽等副產(chǎn)物的可能。臭氧是通過直接氧化和產(chǎn)生自由基的間接氧化來破壞微生物的結(jié)構(gòu)，達(dá)到消毒的目的。 臭氧的滅菌、消毒作用幾乎是瞬時發(fā)生的 ，用量少；接觸時間短；所有臭氧化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物均為 H2O、 CO O2等臭氧本身會分解還原成為自然界中存在的氧氣， 幾乎對所有細(xì)菌、病毒、真菌及原蟲、卵囊都具有明顯的滅活效果 ， 成為沒有二次污染的消毒方式 ，且 操作管理簡單 。缺點(diǎn)是生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜，投資大，電耗高， 但是臭氧氧化含有溴離子的原水時會產(chǎn)生溴酸根。 一般維持剩余臭氧濃度為 ，接觸時間為 15min，可得到良好的消毒效果。氣中有害于工作人員的健康。 3． 二氧化氯 二氧化氯化學(xué)性質(zhì)活潑，易溶于水 ， 氧化能力為氯氣的 2 倍。 二氧化氯 是中性分子，在水中幾乎 100%以分子狀態(tài)存在，所以極易穿透細(xì)胞膜，滲入細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)，將其核酸（ DNA或 RNA）氧化后，從而阻止細(xì)菌的合成代謝，并使細(xì)菌死亡。 二氧化氯消毒采用次氯酸鈉與鹽酸為原材料，化學(xué)法現(xiàn)場制取，操作簡單安全，制取成本低廉，無二次污染物 THM的形成，具有良好的滅菌效果和持續(xù)消毒效果；具有余氯持續(xù)消毒作用；價格和成本較低；操作簡單，投量準(zhǔn)確；不需要龐大的設(shè)備。 二氧比氯的殺菌速度快，消毒能力超過氯但是次于臭氧，可殺死隱孢子蟲，具有廣譜性的消毒效果，有剩余消毒效果但無氯味。二氧化氯的消毒機(jī)理主要是氧化細(xì)胞內(nèi)酶系統(tǒng)和生物大 分子，殺滅細(xì)菌、病毒，且不對動植物產(chǎn)生損傷，殺菌作用持續(xù)時間長，受 pH 影響小，可除臭、去色。經(jīng)二氧比氯氧化的有機(jī)物多降解為含氧基團(tuán) (羧酸 )為主 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 9頁 的產(chǎn)物，無氯代產(chǎn)物出現(xiàn)。 二氧化氯性質(zhì)不穩(wěn)定，只能采用二氧化氯發(fā)生器現(xiàn)場制備。二氧化氯同氯氣混合使用時，具有協(xié)同消毒作用，二氧化氯較氯氣活潑，優(yōu)先于氯氣與有機(jī)物發(fā)生氧化分解反應(yīng)，可有效抑制處理后水中三鹵甲烷等氯化致癌物的生成。用于回用水消毒時，消毒劑投加點(diǎn)一般在濾后，有效氯投加量一般為 ～ 3mg/L。二氧化氯現(xiàn)場制備，投加方便，避免了運(yùn)輸儲存一系列問題及安全隱患， 且成本較臭氧成本低，它是我國中小水廠替代液氯、次氯酸鈉及漂白粉等的較好消毒方式。 操作特別簡單，只要用食鹽、水、通電 20 分鐘，即可制成無毒無害的高效消毒液（次氯酸鈉消毒液或者臭氧消毒液。次氯酸鈉消毒液發(fā)生器產(chǎn)生的消毒液品質(zhì)純凈、無毒、無害、無殘留物污染，對人畜無害。但放出的游離氯有可能引起中毒。 5． 紫外線 紫外線消毒實(shí)質(zhì)是光化學(xué)反應(yīng)， 是利用適當(dāng)波長的紫外線能夠破壞微生物機(jī)體細(xì)胞中的 DNA(脫氧核糖核酸 )或 RNA(核糖核酸 )的分子結(jié)構(gòu)，造成生長性細(xì)胞死亡和 (或 )再生性細(xì)胞死亡，達(dá)到殺菌消毒的效果。 其 反應(yīng)速率不受溫度和 pH 的影響。當(dāng)紫外強(qiáng)度為 3104μW/cm2時，紫外線殺滅病毒及細(xì)菌約需 ～ 1s 的接觸時間、殺滅霉菌孢子需1～ 8s、殺滅藻類需 5～ 40s，而氯消毒則需 30～ 60min 的接觸時間，臭氧消毒需 15～30min。現(xiàn)代的紫外線消毒裝置可以很容易達(dá)到 (3～ 30)104μW/cm2的光強(qiáng)度，因此常見細(xì)菌、病毒、霉菌、藻類、孢子甚至原生動物都可以迅速被有效殺滅。 在目前所有的消毒技術(shù)中，紫外線殺菌的廣譜性是最高的，并且對一些對人類危害極大的，而氯氣以至臭氧無法或不能有效殺滅的寄生蟲類如隱性包囊蟲 和賈第鞭毛蟲等都能有效殺滅，且沒有消毒副產(chǎn)物，也不增加損害管網(wǎng)水生物穩(wěn)定性的副產(chǎn)物，同時由于關(guān)鍵技術(shù)的突破，紫外線消毒系統(tǒng)的可靠性大大提高，設(shè)備使用壽命長，能耗降低，運(yùn)行費(fèi)用大為下降 。 主要研究或設(shè)計內(nèi)容、需要解決的關(guān)鍵問題和思路 本設(shè)計的指導(dǎo)思想 1．進(jìn)行用水量預(yù)測并確定給水處理廠的建設(shè)規(guī)模； 2．對水處理工藝流程方案進(jìn)行比較和選擇； 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 10頁 3．對各個水處理構(gòu)筑物的類型進(jìn)行比較和選擇； 4．對推薦的構(gòu)筑物進(jìn)行完整的工藝設(shè)計及計算； 5．對推薦的各個構(gòu)筑物的工藝設(shè)備進(jìn)行比較和選擇； 6．完成構(gòu) 筑物的工藝圖的繪制； 7．完成整個廠區(qū)的平面布置和規(guī)劃； 本設(shè)計應(yīng)解決的主要問題 1．對水處理構(gòu)筑物的類型進(jìn)行比選； 2．對 反應(yīng)沉淀池（柵條絮凝池、斜管沉淀池） 平面布置方案的選擇； 3．對 反應(yīng)沉淀 池和 V型濾池圖紙的繪制； 4．對水處理工藝流程方案的比較和選擇； 5．借鑒其他水廠的經(jīng)驗(yàn)，對整個水廠進(jìn)行平面布置。 本設(shè)計解決關(guān)鍵問題的思路 1．借鑒現(xiàn)在發(fā)達(dá)的網(wǎng)絡(luò)作為平臺，與有相關(guān)專業(yè)的人員進(jìn)行意見交流； 2．通過與指導(dǎo)老師的交流，在指導(dǎo)老師的幫助下完成自己的疑難。 3．深入學(xué)習(xí)相關(guān)的 設(shè)計手冊、規(guī)范完成平面布置方案的選擇； 4．查閱相關(guān)類似工程項(xiàng)目所采用的工藝流程； 5．參考相關(guān)類似工程項(xiàng)目的工程圖紙； 6．在老師的幫助下完成圖紙的繪制等。 完成本設(shè)計所必須具備的工作條件及解決的辦法 應(yīng)具備的工作條件 1．具備必須的設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、手冊； 2．具備一定的專業(yè)基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識； 3．具備一套供參考用的工程實(shí)際采用的類似圖紙； 4．具備一定的獨(dú)立自主思考、查閱資料和勤學(xué)苦讀的能力； 5．具備利用計算機(jī)完成查閱資料、工藝計算、圖紙繪制、文本編排的硬件條件。 解決辦法 1．翻閱有關(guān)設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、手冊以及參考相關(guān)的類似工程圖紙，也可以通過指導(dǎo)教師獲得，還可以在網(wǎng)絡(luò)上獲得； 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 11頁 2．計算機(jī)硬件資源可以利用同學(xué)、教研室以及學(xué)校的計算機(jī)； 3．可以與其他的同學(xué)交流，共同交換意見。 第二章 本 論 水量及水質(zhì) 城市概況 1）區(qū)域概況 定興縣位于 河北省 中部，地處冀中 平原 腹地，隸屬河北省 保定 市，位于 太行山 東麓山前平原的京、津、保三角中心地帶，縣城北距 北京 89 公里，東距 天津 125 公里，南距保定 55公里。為河北省 35個“環(huán)京津都市圈”縣市之一?？偯娣e 714 平方公里，耕地 萬畝，轄 4鎮(zhèn) 12鄉(xiāng)， 274 個 行政村 ，人口 56萬。區(qū)位優(yōu)勢明顯。京廣電氣化鐵路、京廣公路（ 107 國道 ）、京深高速公路和正在建設(shè)的 張石高速公路 縱穿南北，定易公路、定津公路橫貫東西，鄉(xiāng)村柏油公路縱橫交錯，公路總里程逾 800 余公里。縣城境內(nèi)地勢平坦，土層深厚， 拒馬河 、北易水、中易水三條河流自西向東橫貫全境，水資源豐富，水文及工程地質(zhì)條件良好。該縣全境南北長 23 公里，東西寬 31 公里，總面積為710平方公里， 耕地面積 為 萬公頃， 農(nóng)副產(chǎn)品資源豐富。經(jīng)過改革開放以來十幾年的開發(fā)建設(shè)，定興縣投資環(huán)境不斷改善。 2）發(fā)展現(xiàn)況 定興縣城京深高速公路、 京廣鐵路 和公路并行南北，縱穿全縣，高速公路有李郁莊交叉道口，鐵路有定興、北河、 固城 3個火車站。境內(nèi)公路四通八達(dá)， 交通運(yùn)輸十分便利。供電設(shè)施完善，現(xiàn)有 2 座 110 千伏安和 6 座 35 千伏安變電站，年供電能力可達(dá) 2億千瓦時，能源動力供應(yīng)有可靠保證。全縣已實(shí)現(xiàn)電話交換程控化、傳輸數(shù)字化，移動電話全國聯(lián)網(wǎng)，使國內(nèi)外通信暢通無阻。擁有各類專門人才 1 萬多人，其中具有中、高級技術(shù)職稱的達(dá) 2021 人，已形成較為完善的科技保障體系。近幾年來，該縣經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速。 1994 年 國民生產(chǎn)總值 為 億元。該縣第一產(chǎn)業(yè)以種植業(yè)和畜牧業(yè)為主，年產(chǎn)糧食 35萬噸，肉類 萬噸，是國家確定的糧食基地縣和肉食品基地縣， 1994 年農(nóng)業(yè) 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 12頁 產(chǎn)值達(dá)到 億元。 3）工業(yè)生產(chǎn) 工業(yè)以機(jī)械制造、輕工紡織、建筑建材、精細(xì)化工行業(yè)為主，現(xiàn)有工業(yè)企業(yè) 2021多家， 1994 年工業(yè)產(chǎn)值達(dá)到 億元。 建筑業(yè)是定興的支柱產(chǎn)業(yè)，全縣現(xiàn)有建筑企業(yè)400 多家，建筑隊(duì)伍 5 萬多人，其中具有二級資格的企業(yè) 5 家。建筑業(yè)年產(chǎn)值接近 10億元。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，全縣第三產(chǎn)業(yè)也有了長足的發(fā)展。“九五”期間，該縣將進(jìn)一步加快發(fā)屢。到 2021 年，國民生產(chǎn)總值達(dá)到 億元。農(nóng)業(yè)以“兩高、一優(yōu)”為 方向，建成京津地區(qū)的副食品供應(yīng)基地；工業(yè)以發(fā)展規(guī)模為方向，上能力、上檔次，增加科技含量，使建筑機(jī)械設(shè)各廠、禮帽廠、警興廠、興宇公司、五達(dá)化工廠和工藝品總公司成為產(chǎn)值超億元、利稅超千萬元的龍頭企業(yè)，并建成 10 家產(chǎn)值超 5000 萬元、利稅超 500 萬元的重點(diǎn)企業(yè)以及 30 家產(chǎn)值超 3000 萬元、利稅超 300 萬元的骨干企業(yè)； 繼續(xù)鞏固和發(fā)展建筑業(yè)優(yōu)勢，力爭走出國門，走向世界；第三產(chǎn)業(yè)要向高水平、全方位展，使三次產(chǎn)業(yè)相互促進(jìn)、齊頭并進(jìn)。該縣設(shè)立的省級開發(fā)區(qū)面積 8平方公里，環(huán)境良好、政策優(yōu)惠，是對內(nèi)對外開放的窗口。 用水量計算 城市用水量包括居民生活用水、工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)用水和生活用水、消防用水、澆灑道路和綠化用水、未預(yù)見水量、管網(wǎng)漏失水量。 根據(jù)《定興縣縣城 總體 規(guī)劃（修編）》（ 2021－ 2020）及《室外給水設(shè)計規(guī)范》（ GB500132021）以及縣自來水公司提供的供水?dāng)?shù)據(jù) ，目前定興縣城人均最高日生活用水量約為 160 L/，考慮到定興縣城社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展， 2021 年定興縣城人均最高綜合生活用水量確定為 180L/；工業(yè)用水量按最高日綜合生活用水量的 10％計；道路廣場澆灑按 (m2 d)計；綠 化用水按 (m2 d)計；管網(wǎng)漏損按上述水量之和的 10％計；未預(yù)見水量按上述五項(xiàng)水量之和的 8％計；水廠自用水量按最高日上述五項(xiàng)水量之和的 6％計。定興縣城 202 2020 年用水量測算如表 所示。 建設(shè)規(guī)模確定 根據(jù)定興縣城用水量測算表， 2021 年定興縣城最高日總需水量為 萬 m3/d， 2020年最高日需水量為 萬 m3/d。定興縣城現(xiàn)有水廠設(shè)計總規(guī)模為 萬 m3/d，為解決目前定興縣城喝水難的問題，充分發(fā)揮現(xiàn)有水廠的產(chǎn)水能力，本工程按照近期日輸水規(guī)模 萬 m3/d 設(shè)計，因此在定興南關(guān)新建水廠一座，規(guī)模為 萬 m3/d，并配套 貴州大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 第 13頁 建設(shè)取水、輸水工程，以滿足遠(yuǎn)期縣城的用水需求。本工程的配水管網(wǎng)按照遠(yuǎn)期 2020年最高日供水 萬 m3/d 設(shè)計，并視縣城的發(fā)展在 2020 年前逐步完善。 設(shè)計方案的選定 綜合上述比較，考慮到該城市的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)狀，結(jié)合本工程實(shí)際情況，選用 “柵條絮凝池→ 斜管沉淀池 →V 型濾池 → 液氯消毒 ”的主體工藝。 表 定興縣城 202 2020年用水量測算表 水處理構(gòu)筑物設(shè)計 反應(yīng)設(shè)備的計算 在絮凝池內(nèi)水平放置柵條形成柵條絮凝池，柵條絮凝池布置成多個豎井回流式，各豎井之間的隔墻上，上下交錯開孔，當(dāng)水流通過豎井內(nèi)安裝的若干層?xùn)艞l或柵條時，產(chǎn)生縮放作用，形成漩渦， 造成顆粒碰撞。 柵條絮凝池的設(shè)計分為三段，流速及流速梯度 G 值逐段降低。相應(yīng)各段采用的構(gòu)件，前段放密柵條，中段放疏柵條，末段不安裝柵條。 序號 項(xiàng)目 單位 2021 用水量 2020 用水量 1 服務(wù)人口 104cap 2 綜合生活用水量標(biāo)注 L/cap d 3 供水普及率 % 4 綜合生活用水量 104m3/d 5 工業(yè)用水量 104m3/d 6 規(guī)劃道路廣場面積 104