1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）
{title}文 献 综 述自来水厂设计中的常见问题及解决措施摘要： 随着我国经济的快速发展，国家在基础设施的建设方面也不断完善，尤其是自来水厂的工程建设。
自来水厂作为维护人民生活稳定的重要设施，其意义和价值不言而喻，为了避免在建设过程当中造成环境污染、资源浪费等问题，提高效率，减少能耗是当务之急。
关键词：自来水厂 自动化 节能Abstract：With the rapid development of China's economy, the country is also constantly improving the construction of infrastructure, especially the engineering construction of waterworks. As an important facility to maintain the stability of people's life, the significance and value of waterworks are self-evident. In order to avoid environmental pollution and resource waste in the construction process, it is urgent to improve efficiency and reduce energy consumption.Key Words：waterworks，automation，energy ，conservation一.引言工业废水尾水的纳管排放还存在诸多问题，由于工业企业生产类型不同，废水种类来源繁多，相对于生活污水，各类工业企业生产废水水质特征相差较大[1]。
我国自来水厂自动化控制系统的发展过程可以分为三个阶段，即分散控制、综合自动化以及自动化控制阶段[2]。
实现资源共享，提高通信效率是切实需要解决的问题。
[3]二．自来水厂中的常见问题及解决措施1.自动化的实时性1.1自动化存在的问题目前，自来水厂自动化控制系统主要是由逻辑控制器以及 PC 端共同构成的，其中包括数据采集、自动监视以及自动集散控制系统。
[4]相关学者在研究自动 化控制系统时发现如果应用 SCADA 系统的话虽然可以在一定范围内实现所有自来水厂的资源共享，提高通信效率，但是实效性相对较差，会严重阻碍自动化控制系统对大面积区域当中的自来水厂进行控制[5]。
和 SCADA 系统相比，DCS系统当中应用了分级分布式控制体系，不仅能够提高分散控制系统的效率，也可以有效解决 SCADA 系统实效性差的问题。
但是在使用时， DCS系统也并非完美无缺，仍然存在编辑工作量大、 开发周期长等问题，加大了系统开发以及后期维护工作的难度。
1.2解决措施我国自来水厂自动化控制系统的发展过程可以分 为三个阶段，即分散控制、综合自动化以及自动化控 制阶段。
（1）分散控制阶段；分散控制阶段时，自来水厂当中的各个工作系统都可以进行自动化处理， 但是每一个工作系统都是相对独立的，不会相互影响。
（2）综合自动化阶段；综合自动化阶段中，自来水厂当中的工作系统不仅可以独立运行也可以共同完成 生产任务，可靠性较强。
（3）自动化控制阶段 ：在自 动化控制阶段当中，一定范围内的自来水厂都可以共 享资源，即可以通过一个自动化控制系统对这一范围 内的自来水厂进行自动化控制。
但是，目前我国只有一小部分自来水厂进入到了自动化控制阶段当中，其 他大多数自来水厂仍处于分散控制以及综合自动化控制阶段当中 [6]。
但 IPC PLC 系统可以让一定范围内的所有自来水厂进行独立控制，也可以对所有的自来水厂进行统一控制 [7]。
同时，PLC 系统不仅具有安全性强、可靠性强等特点，也具有便于实现网络共享、网络控制系统开发时间短、系统调试便捷等优势，可以有效提高自来水厂的自动化控制水平 [8]。
IPC PLC 这一自动化控制系统的优势十分明显，所以很多自来水厂都应用了这一系统，有效实现了对自来水厂的自动化控制。
2.水泵机组的节能降耗2.1存在的问题:各水厂的规模、处理工艺不尽相同，但能耗占比总体呈规律性变化：各水厂的送水泵房均占据能耗比统计的首位[9]。
送水泵房是全厂净化水供给系统，其主体工艺设备为多台大功率水泵机组及相应的出口阀门，总管出水直接面对用户[10]，而送水泵房内主要的用电能耗设备为水泵机组，约占整个水厂能耗的一半以上，乃至更高比例。
因此，研究水泵机组的节能降耗措施则是水厂能耗分析的重点[11]。
2.2解决措施:水泵机组作为水厂内最主要的能耗设备，其自身性能直接影响着整个水厂的能耗管理，选择效率高且高效区宽的水泵机组，能有效地降低用电损耗[12]。
通常意义而言，更优质的叶轮材质及做工水平，意味着机组效率的提高、能耗的降低[13]。
从电气的角度来探究，参与电能交换的变压器亦可采用节能型变压器，其空载、负载损耗均比常规变压器平均下降约 10% 左右，通过降低变压器的空载损耗和负载损耗，可以提高变压器自身效率，提高功率因素，从而实现节能。
针对水泵机组的运行方式，如果单泵实现节能，可采取的方法是在用水低峰期时，节出口阀门，减少出水流量，降低输出负载来实现节能；如果多台机 组运行，可根据机组各自的性能进行组合调配，将效率低的机组作为辅助水量和压力的调节，将效率高且高效区宽的机组作为主供水机组，将效率高但高效区窄的机组作为日间高峰期供水机组[14]。
不同机组的性能组合调度，能有效地提高效率，从而在理想环境下尽可能地降低机组的能耗。
从智慧水务层面来探究，助云端及各感知层设备的数据采集，实时传输供水管网的水压变化数据，收集用户用水习惯规律，建立相应的水力模型，针对性地根据供水管网最不利点水压的变化数据对水泵机组进行变频控制，能够起到更好的节能效果。
3、总结 不断的做好自来水厂企业的节能降耗工作，不仅可以有效 的提高自来水的使用质量，而且还能有效的提高企业的经济效益[15]。
因此，我们应首先认识与了解水厂的节能措施及应用实践，进而从变频调速系统的使用、了解水泵的工作原理，选择范围宽、效率高的设备、对叶轮机进行切割改造以及采用新型的密封技术及喷涂材料等方面来不断的做好节能降耗工作，以此来有效的降低自来水企业的生产成本，从而不断的促进自来水 企业的长期稳定发展[16]。
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为配合园区规划的给水工程设计，要求完成：净水工艺流程的选择，净水构筑物以及输配水管道的设计、计算，厂区的平面布置，以及主要处理构筑物的构造及设备的规格型号的构造。
包括：1、给水处理厂处理流程的确定给水处理厂处理流程的确定，应根据原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究、必要的试验并参考相似条件下处理构筑物的运行经验，经技术经济比较后确定。
2、给水处理厂的设计处理量水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并以原水水质最不利情况进行校核。
水厂自用水量主要用于滤池冲洗及沉淀池或澄清池排泥等方面。
自用水量取决于所采用的处理方法、构筑物类型及原水水质等因素。
城镇水厂自用水量一般采用供水量的5％～10％，估算时应说明理由，必要时应通过计算确定。
3、处理构筑物的选型对处理流程及构筑物选型的合理性进行分析，说明工艺特点。
另外，应注意在确定处理流程以及进行处理构筑物选型时，要兼顾水厂的平面布置和高程布置。
4、药剂配制与投加设施的设计混凝剂的投加量应在选择了混凝剂的种类之后，用实验的方法确定。
我国各水厂的平均投药量为 5～30 mg/L，最高不超过 100 mg/L（以 Al2O3 计），否则就应当通过药剂的混合使用及改进处理途径等方法使水澄清。
在确定混凝剂及投量之后，确定投药方式、选择配制及投加药剂的设备形式。
溶解池和溶液池，可根据混凝剂的纯度，溶液的浓度，加药量以及配制次数等进行计算，相应数据应合理确定。
5、混合与絮凝设施的设计充分考虑各方面因素，合理确定混合方式。
絮凝设备的工作效果，会直接影响到沉淀效果，应合理选择其形式、水流速度及停留时间等。
絮凝池形式及工艺尺寸的选择，往往牵扯到与沉淀池的配合问题，所以絮凝池和沉淀池应一并考虑。
原则上絮凝池与沉淀池应合建，若需分建，应注意絮凝池出水管中流速的选择。
6、沉淀澄清设施的设计沉淀设施、澄清设施类型很多，应进行全面比较慎重选取，然后依照规范、手册进行详细设计。
7、过滤设施的设计滤池种类甚多，应根据水厂规模和运行管理要求等情况进行比较选择。
8、消毒设施的设计充分考虑各方面因素，合理选择消毒剂。
结合处理工艺，确定消毒剂投加点。
目前我国主要采用加氯消毒，加氯量的多少，应视水中有机物及细菌数量而定，一般为 0.5～2.0mg/L，相应的接触时间须在 30min 以上。
消毒一般多在过滤后进行，氯常加在滤池至清水池的输水管上，借水在清水池内的停留时间进行充分接触。
加氯间应有良好的通风设施和直同室外的出口，加氯间和加氯点之间的距离一般为10～20m，加氯间的面应根据加氯设施的形式、数量和布置决定。
二.自来水厂处理工艺流程选择1.自来水厂水源根据镇区总体规划的要求，规划区域采用取水于某水库的水厂供水。
取水口水域水质总体上符合国家地面水环境质量标准中Ⅱ类水体标准。
水厂取水口处原水浊度最低42NTU，最高350NTU，平均约120NTU；色度最高15度，最低8度，平均12度；CODmn的范围在2.5～5.58mg/l之间，平均为3.55mg/l；氨氮指标的范围在0.12～0.64mg/l之间，平均为0.48mg/l。
2.设计内容及原则净水厂工程设计主要分为生产构筑物、附属构筑物以及辅助建筑物三部分的设计和确定。
节省能源，节约占地面积。
在水厂中直接与生产有关的生产构筑物包括配水井、絮凝池、沉淀池、过滤 池、清水池、冲洗设施、二级泵房、变配电室、投药间、排污泵房、污泥沉淀（浓缩）池、脱水机房等。
辅助和附属建筑物包括：化验室、检修车间、材料仓库、危险品仓库、值班室、办公室、车库等。
水厂平面布置涉及到的管线一般包括：给水、排水管线，加药和用水管线， 电缆、电线等。
给水管线包括生产给水管线和超越管线；排水管线包括厂内雨水管线、厂内生产废水的管线和厂内生活污水的管线；加药管线包括混凝剂投加管线和消毒剂投加管线；自用水管线包括厂内生活用水、消防用水、泵房、加药间冲洗溶解用水，以及清洗水池用水；大型水厂内的电缆较多，有动力、通讯、照明、控制电缆等，可采用集中电缆沟的方式进行布置。
水厂的高程布置是在平面布置完成之后进行的，先应计算处理构筑物之间的水头损失、确定各自高程，再进行高程布置。
一般说，应先决定清水池的水面标高，然后逆着处理流程进行水头损失的计 算和确定相应高程；水头损失的计算和高程的确定可列表进行。
3.自来水厂处理工艺流程给水处理厂工艺流程的确定，应根据水源水质和《生活饮用水卫生标准GB574985》及《生活饮用水卫生规范》、水厂所在地区的气候情况、设计水量、设计规模等因素，通过调查研究，参考相似水厂的设计运行经验，经过技术经济比较后确定。
地表水常用处理工艺：①原水→混合→絮凝沉淀或澄清→过滤→消毒→用户②原水→混合→过滤→消毒→用户③原水→初沉池或沉砂池→混合→絮凝沉淀或澄清→过滤→消毒→用户④原水→生物氧化→混合→絮凝沉淀或澄清→过滤→消毒→用户 3.1絮凝池设备的选型絮凝设备的基本要求是，原水与药剂经混合后，通过絮凝设备应形成肉眼可见的大密实絮凝体，絮凝池的形式很多，各种絮凝池的对比如下：形式 优缺点 适用条件隔板絮凝池 往复式 优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便缺点：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 1.水量不大于30000 的水厂；2.水量变动小 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：出水流量不易分配均匀 1.水量不大于30000 的水厂；2.水量变动小3适用于旧池改建和扩建网格（栅条）絮凝池 优点：絮凝时间短,絮凝效果好,构造简单缺点：水量变化影响絮凝效果 1.水量变化不大的水厂2.单池能力以1.0～2.5万 为宜折板絮凝池 优点：絮凝时间短，絮凝效果好缺点：结构较复杂，水量变化影响絮凝效果 水量变化不大的水厂机械絮凝池 优点：絮凝效果好,水头损失小,可适应水质、水量变化缺点：需机械设备和经常维修 大小水量均适用，并适应水量变动较大的水厂经比较选用平折板絮凝池，优点为水流在同波折板之间曲折流动或在异波折板之间缩放、流流动且连续不断，以至形成众多的小涡旋，提高了颗粒碰撞絮凝效果。
与隔板絮凝池相比，水流条件大大改善，即在总的水流能量消耗中，有效能量消耗比例提高，故所需絮凝时间可以缩短，池子面积减小。
折板絮凝池因板距小,安装维修较困难，折板费用较高。
3.2混凝剂的选择常用凝聚剂的性质如下：名称 硫酸铝 硫酸亚铁（绿矾） 三氯化铁 聚合氧化铝（PAC）（又名碱式氧化铝）化学式及外观 白色或略带灰色的块粒状。
半透明淡蓝绿色结晶 黑褐色结晶，有金属光泽 简写PAC，有液体和固体产品。
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，主要处理浊度高、色度低的水； 适用于碱度和浊度高、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 一般情况下都可适用，原水须有一定的碱度；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 和 ，影响水质 价格较低，絮体易沉淀处理低浊度水时，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 转化成 絮体比重大，易下沉，易溶解，杂质少；适用于高浊度原水，刚配制的水溶液温度高 操作方便，腐蚀性较小，应用较普遍。
处理水碱度降低适用于低浊、高浊、和污染的原水生活饮用水用的凝聚剂或助凝剂，不得使处理后的水质对人身体健康造成危害。
混凝剂选择的原则是净水效果好，适用性强。
使用方便；货源可靠，价格较低。
据表中国常用混凝剂性质比较，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。
3.3沉淀池选型常见沉淀池的优缺点和适用性见表： 沉淀池名称 优缺点 适用范围平流沉淀池 优点：造价较低；操作管理方便，施工较简单；对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果稳定；带有机械排泥装置时，排泥效果好等缺点：占地面积较大；不采用机械排泥装置时，排泥较困难； 需维护机械排泥设备 一般用于大、中型净水厂原水含砂量大时做预沉池斜板（管）沉淀池 优点：沉淀效率高；池体小、占地少缺点：管材好用较多，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3.4滤池选型常用滤池如下表所示：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6-7m；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普通快滤池是目前水处理工程中最常用的滤池形式之一，普通快滤池运行稳定，出水水质好。
3.5消毒3.5.1消毒剂的选择消毒方法包括氯消毒、氯胺消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒，也可采用上述方法的组合。
此外还有电场消毒、固相接触消毒、超声波消毒、光催化氧化消毒等新型消毒方法。
氯消毒主要是通过氯在水中生成次氯酸，通过次氯酸氧化破坏细菌的酶系统使细菌死亡从而进行消毒，具体形式包括投加液氯、漂白粉、漂白精、次氯酸钠等。
采用氯消毒时，当水中有机物含量高时，将增加出水的消毒副产物如三卤甲烷(THMs)卤乙酸(HAAs)。
氯是国内外应用最广，除消毒外，还起氧化作用，余氯在管网中具有持续消毒杀菌作用；价格经济；且加氯操作简单，投量准确，且不需要庞大的设备等优点。
本次设计采用氯消毒。
3.5.2消毒剂的投加（1）加氯点的选择本设计中选用滤后加氯的消毒方式，加氯点位于清水池进口处。
（2）加氯量计算 设计水量Q=366.7 /h，滤后加氯最大投加量 =1mg/L清水池加氯量 式中： q每天的投氯量，kg/h a加氯量，mg/L，取1mg/L Q设计水量，m/h加氯机用以保证消毒安全和计量准确，加氯机台数按最大加氯量选用。
在氯瓶与加氯机之间宜有中间氯瓶，以沉淀氯气中的杂质，万一加氯机发生事故时，中间氯瓶可以防止水流入氯瓶。
3.5.3加氯间 加氯设备包括自动加氯机、氯瓶和自动检测控制装置等。
（1）液氯仓库 仓库储备量按20d最大用量计算(一般15-30d)，则储备量为 选用容量为500kg的氯瓶，尺寸为：外径瓶长=600mm1800mm，瓶自重400kg，氯瓶总量900kg，公称压力2MPa。
采用3个氯瓶，使用周期约30d。
（2）加氯间和氯库的尺寸氯库是储存氯瓶的仓库。
应考虑人员通行、搬运和氯瓶间距等因素。
加氯间与氯库合建，用墙隔开，与门相通，加氯间尺寸8.0m6.0m3.5m。
确定氯库尺寸为8.0m6.03.5m。
三、毕业设计（论文）进程安排起讫日期 设计（论文）各阶段工作内容 备 注1.4-3.1 准备各种规范、手册，熟悉设计课题 3.1-3.10 完成开题报告 3.10-4.15 管线设计计算 4.16-5.7 水处理工艺确定及构筑物设计计算 5.8-6.3 绘图 6.3-6.6 整理设计计算说明书及答辩 6.7-6.10 其他机动
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