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1、城市的供水、净水及水再利用研究性学习课题结题报告一、 研究案例的背景： 水是生命之源，失去水也就意味着生命的终结。我们生活在城镇里，每天都需要大量的用水。因此，随着生活生产对水的不断需求，以及需要对水的净化和利用，渐渐形成了一个了较完善的系统，我们便对此展开了调查。 我国是一个严重缺水的国家，解决水资源短缺的主要办法有三种：节水、蓄水和调水。而节水是三者中最可行和最经济的。节水主要有两种手段：总量控制和再生利用。中水利用则是再生利用的主要形式，是缓解城市水资源紧缺的有效途径，是开源节流的重要措施，是解决水资源短缺的最有效途径，是缺水城市势在必行的重大决策。水污染极其严重二、研究目标1、通过对城
2、市的供水、净水及再利用情况的调查研究，了解城市供水紧张程度及净水和水资源再利用的应用普及程度。2、通过调调查研究，使同学们了解城市供水系统，水的净化过程，水资源的利用状况，扩大同学们的视野，丰富课外知识，巩固课堂知识。3、同时，通过本次研究性学习，也增加同学们团结协作，主动获取知识的意识和能力，锻炼了初会实践能力，提高同学们的节水意识三、研究的主要内容：1、查阅资料，明确净水的基本原理，巩固与净水相关的化学知识。2、通过观察生活以及科学调查，了解污水厂净水的流程，并能写出污水处理的相关化学方程式。3、将所收取污水净化，提高实验技能，增强环保意识。四、研究的步骤:1、阅读教材中相关内容，查阅相关
3、文献资料，明确净水的基本反应原理。2、根据实验了解污水的净水原理，写出实验报告。3、撰写研究心得和城市的供水、净水及水再利用的重要意义等方面的论文。五、城市供水供给城市生产和生活用水的工程设施，是城市公用事业的组成部分。城市给水系统规划是城市总体规划的组成部分。城市给水系统（又称上水道工程或自来水工程）通常由水源、输水管渠、水厂和配水管网组成。从水源取水后，经输水管渠送入水厂进行水质处理，处理过的水加压后通过配水管网送至用户。城市给水系统要持续不断地向城市供应数量充足、质量合格的水，以满足城市居民的日常生活、生产、消防、绿化和环境卫生等方面的需要。因此，必须对给水系统进行通盘而周密的规划和设计
4、。水是城市形成和发展不可缺少的物质条件。人类最早的聚居地都出现在接近自然水体的地方。现代城市需水量远大于古代城市,给水系统必须有专门的规划。1879年中国第一个近代给水工程在旅顺建成。此后，上海等城市相继建成给水工程设施。1949年中国有公用给水设施的城市和县镇共73个,年供水量为4.3亿立方米。1983年,据253个城市统计,公用给水设施的年供水量达106.6亿立方米（各单位的自备水源除外）。世界上有些大城市,如东京、香港,城市的正常活动曾经受到缺水的威胁。中国的天津、青岛等城市，近年也曾因供水不足，造成部分工业减产、停产，并给人民生活带来不便。因此，在进行城市总体规划时,要查清水资源的全面
5、情况，从全局出发,研究在城市和工业、农业、航运、渔业等国民经济部门之间，以及上下游各城市之间有关水资源的合理分配和综合利用的问题，使城市的发展规模同可利用的水资源相适应。在特殊情况下，可跨流域引水供给城市。例如，为天津的城市用水，建设了大型的跨流域引水工程，把滦河水引入天津。六、城市净水污水处理方法城市污水处理方法，按原理可分为物理处理法、化学处理法和生物处理法三类。1. 物理处理法：利用物理作用分离污水中呈悬浮状态的固体污染物质的处理方法，主要有筛滤法(格栅、筛网)、沉淀法(沉砂池、沉淀池)、气浮法、过滤法(快滤池、慢滤池等)和反渗透法(有机高分子半渗透膜)等。反渗透法： 2. 化学处理法：
6、利用化学反应分离污水中的污染物质的处理方法，主要有中和、电解、氧化还原和电渗析、气提、吸附、吹脱、萃取等。污水处理大致流程：明矾（KAl(SO4)2）净水原理：KAl(SO4)2 = K+ + Al3+ + 2SO42-Al3+ + 3H2OAL(OH)3（胶体） + 3 H+处理硫酸厂的酸性废水：Ca(OH)2 +H2SO4=CaSO4+2H2O高铁酸钠净水杀菌(FeO4)2- + 8H+ + 3e Fe3+ + 4H2O 把细菌氧化起到杀菌作用还原产物Fe3+可以水解生成Fe(OH)3胶体，吸附杂质净水： Fe3+ +3H2O= Fe(OH)3+3H+ 电渗析：3. 生物处理法：利用微生物
7、的代谢作用，使污水中呈溶解性、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质的处理方法。主要可分为两大类：利用好氧微生物作用的好氧氧化法和利用厌氧微生物作用的厌氧还原法。好氧氧化法广泛用于处理城市污水，主要有活性污泥法(氧化沟、曝气池等)，生物膜法(生物转盘、生物滤池、接触氧化法等)；厌氧还原法主要有厌氧塘，污泥的厌氧消化池等。城市污水处理技术就是利用各种设施设备和工艺技术，将污水所含的污染物质从水中分离去除，使有害的物质转化为无害的物质、有用的物质，水则得到净化，并使资 源得到充分利用。 活性污泥法城市污水处理以一级处理为预处理，二级处理为主体，三级处理很少使用。一般工厂排出的污水，至少应采取两级
8、处理。由于二级处理排出的污泥有可能造成二次污染，因此，还要进行污泥处理。 1、 预处理工艺：城市污水处理厂的预处理工艺通常包括格栅处理，泵房抽升和沉砂处理。格栅处理的目的是截流大块物质以保护后续水泵管线、设备的正常运行。泵房抽升的目的是提高水头，以保证污水可以靠重力流过后续建在地面上的各个处理构筑物。沉砂处理的目的是去除污水中裹携的砂、石与大块颗粒物，以减少它们在后续构筑物中的沉降，防止造成设施淤砂，影响功效，造成磨损堵塞，影响管线设备的正常运行。一级处理工艺：主要是初级沉淀池，目的是将污水中悬浮物尽可能地沉降去除。 2、二级处理工艺：主要是由曝气池和二次沉淀池构成，利用曝气风机及专用曝气装置
9、向曝气池内供氧,主要目的是通过微生物的新陈代谢将污水中的大部分污染物变成CO2和H2O，这也就是好氧技术。曝气池内微生物在反应过后与水一起源源不断地流入二次沉淀池，微生物沉在池底，并通过管道和泵回送到曝气池前端与新流入的污水混合；二次沉淀池上面澄清的处理水则源源不断地通过出水堰流出污水厂。 3、深度处理：是为了满足高标准的受纳水体要求或回用于工业等特殊用途而进行的进一步处理 ，通用的工艺有混凝沉淀和过滤。深度处理的末端往往还要有加氯要求和接触池。随着城市社会经济的高水平发展，深度处理是未来发展的需要。 4、 污泥处理和污泥最终处置：主要包括浓缩、消化、脱水、堆肥或家用填埋。浓缩有机械浓缩 或重
10、力浓缩，后续的消化通常是厌氧中温消化，也就是厌氧技术。消化产生的沼气可作为能源燃烧或发电，或用于作化工产品等。消化产生的污泥性质稳定，具有肥效，经过脱水，减少体积成饼成形，有利运输。为了进一步改善污泥的卫生学质量，污泥还可以进行人工堆肥或机械堆肥。堆肥 后的污泥是一种很好的土壤改良剂。对重金属含量超标的污泥，经脱水处理后要慎重处置，一般需要将其填埋封闭起来。七、城市的水再利用城市的水再利用：再生水（城是的水在利用）就是污水处理厂处理达标水，一般为二级处理，具有不受气候影响、不与临近地区争水、就地可取、稳定可靠、保证率高等优点。再生水即所谓“中水”，是沿用了日本的叫法，通常人们把自来水叫做“上水
11、”，把污水叫做“下水”，而再生水的水质介于上水和下水之间，故名“中水”、再生水虽不能饮用，但它可以用于一些水质要求不高的场合，如冲洗厕所、冲洗汽车、喷洒道路、绿化等。再生水工程技术可以认为是一种介于建筑物生活给水系统与排水系统之间的杂用供水技术。再生水的水质指标低于城市给水中饮用水水质指标，但高于污染水允许排入地面水体的排放标准。 再生水水量大、水质稳定、受季节和气候影响小，是一种十分宝贵的水资源。再生水使用方式很多，按与用户的关系可分为直接使用与间接使用，直接使用又可以分为就地使用与集中使用。多数国家的再生水主要用于农田灌溉，以间接使用为主；日本等少数国家的再生水则主要用于城市非饮用水，以就
12、地使用为主；新趋势是用于城市环境“水景观”的环境用水。 再生水的用途很多，可以用于农田灌溉、园林绿化（公园、校园、高速公路绿带、高尔夫球场、公墓、绿带和住宅区等）、工业（冷却水、锅炉水工艺用水）、大型建筑冲洗以及游乐与环境（改善湖泊、池塘、沼泽地，增大河水流量和鱼类养殖等），还有消防、空调和水冲厕等市政杂用。 根据再生水利用的用途，再生水可回用于地下水回灌用水，工业用水，农、林、牧业用水，城市非饮用水，景观环境用水等五类。再生水回用于地下水回灌，可用于地下水源补给、防治海水入侵、防治地面沉降；再生水回用于工业可作为冷却用水、洗涤用水和锅炉用水等方面；再生水 再生水用于农、林、牧业用水可作为粮食
13、作物、经济作物的灌溉、种植与育苗、林木、观赏植物的灌溉、种植与育苗、家畜和家禽用水。（二）、明矾净水实验明矾实验原理：明矾KAl(SO4)212H2O易溶于水，并发生水解反应，溶液呈酸性KAl(SO4)2=K+ +Al3+ + 2SO42-Al3+ + 3H2O =Al(OH)3 + 3H+水解生成的氢氧化铝胶体能凝聚水中悬浮物，具有吸附性能同理，许多铝盐，如硫酸铝结晶氯化铝等都是较好的净水剂实验用品：研钵蒸发皿量筒烧杯玻璃棒铁三脚架石棉网酒精灯、明矾蓝色石蕊试纸泥水品红溶液实验过程：（一）实验操作：1.取20 克明矾晶体在研钵中研细将明矾粉末加入盛有50 毫升的烧杯里，稍加热并不断搅拌，加速
14、明矾的溶解和水解反应，用蓝色石蕊试纸检验，试纸变红，溶液呈酸性2.取两只100 毫升的烧杯盛水50 毫升分别加入5 毫升泥水和1 毫升品红溶液，搅拌后各倾入25 毫升明矾溶液，继续搅拌，静置。水中的泥粒和品红色素被氢氧化铝絮状沉淀凝聚或吸附而沉降到烧杯的底部，上面的溶液则清沏透明其它实验方法：也可用硫酸铝或氯化铝溶液代替明矾溶液将上述溶液各5 毫升边搅拌，边加入两只盛有50 毫升水的小烧杯里，再分别加入1 毫升泥水1 毫升品红溶液（二）实验现象：可以看到溶液中有絮状物生成，并且溶液变得较为澄清。实验效果图：八、调查结果的数据处理与结果 此次调查表分给各班级进行问卷调查，被调查的人数共有105人
15、.处理方法：将一个相同问题回答出相同的答案统计出来，再除以总人数，便可以知道这个问题的人多还是少。一个问题的答案是多个以此类推。结果：有92%的 人懂得我们所使用的水为净化后的水；有45%的人了解净水原理；有61%的人认为我们现在的净水技术有待提高；有89%的人认为水的是否净化与我们的身体健康有密切关系；但还有许多人对水的净化这个问题不太了解。九、研究结论 地球上的水资源是有限的，由于水对于人们越来越重要，使得城市的供水、净水及水再利用成为我们关注的问题。我们通过网上查询和到水电局的调查，了解并写下了城市供水、净水、水再利用的相关知识，以增强人们对它们的认识。十、研究感悟 我们课题组研究的主题
16、是关于城市的供水、净水及水再利用。我国的水源污染长久以来得不到有效控制，据全国7大水系和内陆河流110多个重点河段统计，符合地面水环境质量标准I、类的占32，类的占29，属于、V类的占39。主要污染指标为氨氮、COD、挥发酚和BOD等。黄河、松花江、辽河属、V类水质的河段已超过60；淮河枯水期的水质已达到类，其大部分支流的水质，常年在V类以上。长江和珠江的水质、V的河段已超过20。同时，城市内及附近的湖泊普遍存在严重富营养化。97的大中城市地下水受到严重污染，地下水污染物一般以酚、氰、砷、硝酸盐为主，铬、硫、汞次之。目前，我国80的水域、45的地下水受到污染，90以上的城市水源污染严重。 通过
17、这次研究性学习，同学们都获得了许多书本上学不到的东西，开阔了我们的视野，丰富了我们的知识。在这次学习过程中，我们小组成员自己动手从各个方面获取净水方法的资料结合以往所学的知识，做实验，得出结论，再与同学讨论研究，得出正确的方法，结论。使我们灵活的运用了自己所学的知识，将知识学以致用，增强了我们的动手动脑，实际操作能力。认识到了环保对生态环境的重要性，对我们以后的学习过程产生了重大的影响。研究性学习更多地让学生用探究的方式去主动获取知识、应用知识，学习解决问题的方法。要求学生必须自己动手实践，在实践中体验、学会学习和获得信息的能力。如净水方法的研究性学习课题，要发现净水流程的途径，再从不同角度和层面分析思考，最后提出处理问题的方式才算完成课题。这就使得课题组成员要从事实地调查、实验分析和资料查阅等工作。从单纯关注对学科体系的掌握，变为同时重视对信息收集、处理和运用的自主学习能力培养。因为实践的时间不长，研究水平有限，没有深厚的理论功底和成功经验，所以感觉我们自己的研究还不够深入，怎样更加深层次的研究是摆在我们面前的一个新的问题。这洋的活动，还有待加强对学生团队精神的培养，对一些较被动的学生给予热情的鼓励与热心的帮助。评价方面要提高评价的有效性和全面性。
