《给水工程》课程设计任务书及要求.docx

《给水工程》课程设计任务书及要求
《给水工程》课程设计任务书及要求
《给水工程》课程设计任务书
一、课程设计题目
某城市给水厂初步设计
二、课程设计内容
1．给水厂设计的用水量分析与总用水量计算，或由教师给定的水量作为本设计的设计水量。
2．根据取水河床断面水位，设计吸水井和一级泵房。3．根据所给水质情况，进行工艺比选，确定处理工艺流程。
4．根据混凝实验结果选用混凝剂并决定其投量（也可参考设计手册比照相似情况选用），设计计算溶药池、溶液池的溶积、设计投药系统及药库并进行相应的平面布置。
5．设计计算混合池（混合器）、絮凝池、沉淀池（或澄清池），并在设计说明书中绘出它们的工艺流程图（单线图）。并绘出其中一个单体构筑物工艺图（3号工程图，根据设计时间需要，如果设计时间不够，可以不画）。
6．设计计算滤池（包括根据筛分资料，将滤料改组成所需d10=0.50mm,K80=1.8或室外给水设计规范的要求），并绘出工艺图（3号工程图）。
7．设计计算加氯间、氯库。清水池的容积按最高日用水量15%计算。
8．水厂平面图的布置，设计计算各构筑物之间的联接管道（包括水头损失值）及高程图的设计。
9．绘出水厂平面布置和高程布置图（3号工程图）。10．水厂的工程概预算及经营成本分析。11．设计说明书与计算书的编制。
三、基本资料
（1）设计规模
201*年该市现状人口37.5万，根据该市城市总体规划，2020年城市口为50万人，(内插计算)201*年为42.42万人。最高日综合用水定额以201*年的387L/cap.d为基数，201*年～2020年城市用水年均增长率按2%计，则201*年最高日城市综合用水定额为435L/cap.d，2020年最高日城市综合用水定额为510L/cap.d。
表1
序号123
项目年份现状或规划人口(万人)最高日城市综合用水定额L/cap.d
供水普及率（%）
表2
1
201*年42.4243599
2020年505101
序号12345678910
项目年份201*年2020年备注综合生活用水定额(L/cap.d)
规划人口(万人)综合生活用水(万m/d)工业企业用水(万m/d)浇洒道路和绿地用水(万m3/d)管网漏损水量(万m3/d)未预见水量(万m/d)消防用水(万m3／d)供水普及率(%)最高日城市用水量(万m3/d)
333
17442.427.384.92+51.852.831.410.2899.0018.31
2045010.206.80+52.043.812.280.32100.0025.46
生活/城市综合=4：6
(3+4+5)×20%(3+4+5)×10%
(3+4+….+7+8)×10
注：水厂设计水量应按城市最高日用水量加上水厂的自用水量计算,自用水量按最高日用水量的5%算。
（2）地形地貌及河流特征：
地形地貌：城区地形较平坦，其地面高程标高为10.00m。
水位（黄海高程系）：最高水位：9.12m最低水位：7.56m多年平均水位：8.32m河床断面图（见下图）
地面高程10.00m9.12m（3）河流水质
表3
7.56m项目
单位数据2
项目单位数据
色度嗅味浑浊度pH总硬度Fe+FeCl+2+3度/度/Mg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/L10无100~10007.22.290.315.51119.632.463.052.75CO2Na++K+SO42溶解固体挥发酚有机磷砷耗氧量氮氨细菌总数大肠杆菌Mg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/LMg/L个/mL个/L14.268.4617.2139.00.0020.090.013.780.5380001300HCO3Ca2+Mg2+NO2饮用水经处理后应符合《生活饮用水卫生标准》（GB5749-201*）要求。（4）水处理用材料与药剂资料1）混凝剂
硫酸铝、三氯化铁(45%)、碱式氯化铝(10%)
2）混凝剂投加量参考值（也可参考设计手册比照相似情况选用）
表4
原水浊度混凝剂投加量(mg/L)3）当地所产滤料
石英砂、无烟煤、铁矿石等均有供应。
4）滤料(石英砂)筛分试验
表5
筛孔直径mm2.3621.6520.9910.5890.2460.208
留在筛上的砂重(g)
0.312.431.738.216.30.7
通过该号筛的砂重(%)
99.787.355.617.41.10.4
硫酸铝三氯化铁碱式氯化铝
筛底盘合计
注:也可按设计要求提供。
0.4100.0
/1
5）用于消毒的药剂
液氯、漂白粉、臭氧、二氧化氯等均有供应，其他材料可按设计要求采购。
四、进度安排
1．污水厂的设计步骤，设计要求，设计原则。0.5天2．污水厂的工艺流程和处理构筑物选择及计算。7天3．污水厂污水厂平面布置以及高程计算。2.5天4．绘图。4天
五、基本要求
1．设计深度为初步设计
2．图中文字一律用仿宋体书写；图例的表示方法应符合一般规定和制图标准；图纸应注明图标栏及图名；图纸应清洁美观，主次分明，线条粗细有别；图幅宜采用3号图，必要时可选用2号图。
3．说明书、计算书内容简要，论证充分、文字通顺、字迹端正。
六、设计成果
1．设计计算说明书一份；
2．设计图纸：废水处理站总平面布置图、高程图、主要构筑物工艺构造图（1～2个）
各一张。
七、设计步骤
1．明确设计任务及基础资料，复习有关知识及设计计算方法2．在平面图上布置构筑物及管道，进行工艺计算3．设计图纸绘制
4．设计计算说明书校核整理
八、参考资料
1．教材；
2．给水排水设计手册第一册、第三册、第九册、第十一册等；3．标准、规范；4．净水厂设计6．其它相关资料。
钟淳昌编建工出版社；崔玉川编水力电力出版社；
5．水处理工艺设计计算
4
课程设计验收标准：一、主要内容及顺序：1、目录；2、设计任务书；
3、概论/总论（含项目背景、环境概况、水质、水量、执行标准等）；4、工艺流程的选择（方案比较及流程简图等）；
5、设计说明书各构筑物(混合池（混合器）、絮凝池、沉淀池（或澄清池）)特点、选择类型、尺寸及设备型号等，是对设计计算的总结；
6、设计计算书（各构筑物类型、选用参数、计算尺寸、校核及设备选型）；7、给水厂平面及高程布置（含高程计算）；
8、水厂自动化控制要求（投药、加氯以及各构筑物设备要求）；9、水厂的工程概预算及经营成本分析；10、个人设计总结11、参考资料；12、附图；13、成绩评定表。
二、内容齐全、装订完整（图纸装订在成绩评定表前面）。
三、图纸按制图要求绘制，比例以1比100的整数倍为宜，不少于四张，A2或A3幅面。①平面布置图一张；②流程图一张；③高程图一张；④主要构筑物三视图（有的含剖视图）一至两张。
四、本次设计共有四个类型给水厂设计，本班共36-38人，九人一组，共4组。
第一组同学做的课程设计（水量每隔一人加一万吨递增从0~8万吨）；第二组同学做的课程设计（水量每隔一人加一万吨递增从0~8万吨）第三组同学做的课程设计（水量每隔一人加一万吨递增从0~8万吨）第四组同学做的课程设计（水量每隔一人加一万吨递增从0~9万吨）
五、设计内容不能雷同，否则一律重做。
广东石油化工学院
课程设计
题目：某城市给水厂设计院（系）：化工与环境工程学院专业班级：给排水09-1，2班姓名：学号：指导教师：
201*年6月3日
广东石油化工学院课程设计（论文）任务书
专业班级：学生姓名：指导教师：
一、课程设计（论文）题目
某城市给水厂设计
二、本次课程设计（论文）应达到的目的
1.加深对《给水工程》课程内容的理解与掌握；
2.培养学生综合运用和深化所学理论知识，培养学生的工程观念；提高独立分析问题和解决工程实际问题的能力；
3.通过本课程设计使学生初步具有阅读中外文献的能力，技术经济比较和方案分析选择能力，理论分析与设计运算能力；应用计算机的能力和工程制图及编写说明书的能力。使学生受到专业工程师应具备的基本技能的初步训练，为今后的进一步学习和系统训练打下基础。
三、本次课程设计（论文）任务的主要内容和要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）
主要任务：完成城市给水处理厂方案设计。城市人口：20+N万人（N为学生学号）。原水水质资料、地形地址、气象条件等参数见附《城市给水处理厂课程设计基础资料》
设计要求：完成水源水质评价，设计包括工艺确定、主体处理构筑物初步设计计算、厂区平面、系统高程和主要管网布置等。
设计成果：设计说明及计算书1份，包括：目录、原始资料、系统选择、处理工艺设计计算、平面及高程等内容。
完成厂区总平面图1张；工艺流程高程图（1：100）1张；滤池平面大样图（1：100）1张。
四、资料及主要参考文献：
（1）严熙世，范谨初，给水工程（第四版），中国建筑工业出版社，1999，北京（2）崔玉川等.给水厂处理设施设计计算.化学工业出版社，201*，北京（3）《给水排水设计手册》第二版，第三册，城镇给水，中国建筑工业出版社：北京（4）《给水排水设计手册》第二版，第一册，常用资料，中国建筑工业出版社：北京（5）《给水排水设计手册》第二版,第十一册,常用设备,中国建筑工业出版社：北京（6）《给水排水快速设计手册》给水、设备、水力计算表分册，（7）《市政工程设计施工系列图集》给水排水工程，中国建筑工业出版社：北京（8）《给水排水制图标准》GB/T50106-201*；《室外给水设计规范》GB50013－201*；（9）《给水排水工程专业毕业设计指南》，中国水利水电出版社：北京
城市给水处理厂课程设计基础资料
1．工程设计背景
某市位于广东省中南部，北接广州，南连深圳，是近年来珠江三角洲经济发展和城市化进程较快的地区。近年来，由于经济的发展、城市化进程的加快和城市人民生活水平的提高，用水的需求不断增长，原有水处理厂的生产能力已不能满足要求，对经济发展和人民生活造成了严重影响，为缓解这一矛盾，经市政府部门研究并上报请上级主管部门批准，决定在东江南支流南岸新建一座给水处理厂。
2．设计规模
城市人口：20+N万人（N为学生学号）。征地面积约50000m2。
3．基础资料及处理要求
（1）原水水质
（注意：下表1为1班设计原水水质；表示为2班设计原水水质）原水水质的主要参数见下表1。
表1东江原水水质资料序号
123456789101112
项目
浑浊度细菌总数总大肠菌群
色度嗅和味肉眼可见物
pH总硬度(CaCO3)
总碱度氯化物硫酸盐总铁
单位
度个/mL个/L色度单位
mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L
数值
54.22809201*0-微粒7.374247.515.213.30.17
序号
1314151617181920212223
项目
锰铜锌BOD5阴离子合成剂溶解性总固体
氨氮亚硝酸盐氮硝酸盐氮耗氧量溶解氧
单位
mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L
数值
0.070.01
123456789101112
浑浊度细菌总数总大肠菌群
色度嗅和味肉眼可见物
pH总硬度(CaCO3)
总碱度氯化物硫酸盐总铁
度个/mL个/L色度单位
mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L
200-1500
1314151617181920212223
锰铜锌BOD5阴离子合成剂溶解性总固体
氨氮亚硝酸盐氮硝酸盐氮耗氧量溶解氧
mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L
0.010.80.21.96-1073.140.0551.152.496.97
2807320-微粒7.725047.515.213.30.17
（2）地址条件
根据岩土工程勘察报告，水厂厂区现场地表层分布较厚的素填土层，并夹杂大量的块石，平均厚度为5m左右，最大层厚达9.4m，该土层结构松散，工程地质性质差，未经处理不能作为构筑物的持力层，为提高地基承载力及减少构筑物的沉降变形，本工程采用振动沉管碎石桩对填土层进行加固处理.桩体填充物为碎石，碎石粒径为2~5cm，桩径为400mm，桩孔距为1m，按梅花形布置。（3）气象条件
项目所在地属于亚热带海洋性气候，阳光充足，雨量充沛，多年平均气温22℃，绝对最高温度38.2℃(94.7.2)，绝对最低温度－0.5℃(57.2.11)，年平均霜冻日3.6天，最多10天。年平均日照时数1932小时，年平均降雨量1788.6mm，日最大降雨量367.8mm(81.7.1)，年平均相对湿度79％。
注意：1班：主导风向东北；2班：主导风向西南风。（4）处理要求
出厂水水质指标满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749201*）的相关要求。
给水处理课程设计指导书
一、目的与作用
给水处理课程设计是本专业设计类课程教学活动的有机组成部分，它和理论教学、实习教学密切相关，构成课程教学活动的主体。课程设计的主要目的在于学习工程设计方法、培养工程观念。通过课程设计，使学生学会主要工程节点的基本设计方法，受到专业工程师应具备的基本技能的初步训练，为今后的进一步学习和系统训练打下基础。二、设计任务
完成给水处理厂方案设计，即在给出设计任务的基础上，完成所给资料的分析、整理，进行水厂选址，工艺流程选择，方案比较，构筑物的选型，水厂的平面和高程布置以及处理构筑物的初步设计等工作。三、设计步骤及内容1．资料分析与整理
结合《地表水环境质量标准》（GB3838-201*），进行原水的水质特性分析。2．水厂选址水厂选址的原则：
1）厂址应选择在工程地质条件较好的地方；
2）水厂尽可能选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施；3）水厂应少占农田或不占农田，并留有适当的发展余地；
4）水厂应设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理，降低输电线路的
造价；
5）当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近，通常与取水
构筑物在一起。3．工艺流程选择
根据原水的水质特征和水厂的地形特点，选择合理的工艺流程，进行所选工艺特性的论证。
根据处理规模划分处理系列。1）预处理的设施及参数
预氧化、预加氯等预处理的方式、药剂类型、投加量等。一般化学预处理厂用药剂的投加量如下：
药剂投加量
序号1232）配水井
一般按照设计规模一次建成，停留时间取30s。为使水位稳定和便于后期改造，配水井出水端设置调节堰板；为防止调压阀误操作和失控，配水井一端设置溢流井和调节堰板。
3）混凝剂类型及加药间
（1）混凝剂的选择、混凝剂投加量确定。
常用的混凝剂投加量按照20mg/L设计。
（2）溶解池、溶药池的药液浓度和体积
混凝剂的投加浓度一般采用5%~15%（按商品固体质量计）。混凝剂每日调配次数不超过3次。溶液池的数量一般不少于两个，以便交替使用，保证连续投药。溶解池的容积按溶液池容积的0.2~0.3倍计算。
（3）投加系统构成和投药控制系统选型（4）加药间及药库布置4）混合设施一般要求：
混合设施应使药剂投加后水流产生剧烈紊动，在很短时间内使药剂均匀地
扩散到整个水体，也即采用快速混合方式；混合时间一般为10~60s；
搅拌速度梯度G一般为600~1000s-1；当采用高分子絮凝剂时，混合不宜过分剧烈；
混合设施与后续处理构筑物的距离越近越好，尽可能采用直接连接方式。
最长距离不超过120m；
混合设施与后续处理构筑物连接的管道可采用0.8~1.0m/s。设计内容
（1）静态混合器的选型和混合比的确定
（2）分流隔板式混合槽的参数确定（包括停留时间、流速分配等）
药剂氯臭氧高锰酸钾
投加量0.5~1.0mg/L1.0~3.0mgO3/L1.0mg/L
备注
与水中还原性物质浓度有关
（3）机械混合池的参数确定（包括池型、桨式、混合时间、桨板外缘线速度等）5）反应池/絮凝池一般要求：
絮凝过程中速度梯度G或絮凝流速应逐渐由大到小；
絮凝池要有足够的絮凝时间，一般宜在10~30min，低浊、低温水宜采用较
大者；
絮凝池的平均速度梯度G一般在30~60s-1之间，GT值达104~105，以保证
絮凝过程的充分与完善；
絮凝池应尽量与沉淀池合并建造，避免用管渠连接。如需用管渠连接时，
管渠中的流速应小于0.15m/s，并避免流速突然升高或水头跌落；为避免已形成絮体的破碎，絮凝池出水穿孔墙的过孔流速宜小于0.10m/s；应避免絮体在絮凝池中沉淀。如难以避免时，应采取相应排泥措施。设计内容
（1）池型、个数
（2）停留时间、流速分配、水深及池宽（与沉淀池衔接）6）沉淀池一般要求：平流沉淀池
用于生活饮用水处理的平流沉淀池，沉淀出水一般控制在5NTU以下；池数或分格数一般不少于2座；沉淀时间一般采用1.0~3.0h；
沉淀池内平均水流流速一般为10~25mm/s；有效水深一般为3.0~3.5m，超高一般为0.3~0.5m；
池的长宽比应不小于4：1，每格宽度或导流墙间距一般采用3~9没，最大
为15m，当采用虹吸式或泵吸式桁车排泥时，池子分格宽度应结合机械桁车的宽度；
池的长深比应不小于10：1，采用吸泥机排泥时，池底为平坡；
平流沉淀池采用穿孔墙配水时，穿孔墙在池底积泥面以上0.3~0.5m处至池
底部分不设孔眼，以免冲动沉泥；泄空时间一般不超过6h；
弗劳德数一般控制在Fr=1×10-4~1×10-5之间；
雷诺数Re一般为4000~15000间，设计时应注意隔墙设置，以减小水力半
径R，降低雷诺数；
斜管沉淀池
颗粒沉降速度应实测，无试验资料时，按照下表确定；
沉降速度参考数值
原水特性和处理方法
用混凝剂处理有色水或悬浮物含量在200~250mg/L以内的浑浊水
用混凝剂处理悬浮物含量大于250mg/L的浑浊水
用混凝剂处理高浊度水不用混凝剂处理（自然沉淀）
沉降速度（mm/s）
0.35~0.450.50~0.600.30~0.350.12~0.15
斜管断面一般采用蜂窝六角形，其内径或边距一般采用25~35mm；斜管长度一般为800~1000左右；倾斜角一般为50~60；
斜管上部的清水区高度不宜小于1.0m；
斜管下部的布水区高度不宜小于1.5m，为使布水均匀，在沉淀池进口处应设穿
孔墙或格栅等整流措施；穿孔排泥斗槽高度一般取0.8m。设计内容
（1）池型、个数
（2）平流池：水平流速或表面负荷、沉淀时间、水深、排泥方式和放空管计算。（3）斜管沉淀池：液面上升流速、颗粒沉速和斜管规格、沉淀时间、水深、排泥
方式和放空管计算。
7）滤池
一般要求（普通快滤池）
当要求水质为饮用水时，单层砂滤料滤池的正常滤速一般采用10~12m/h；滤池的个数应根据滤池强制滤速的要求确定，单层砂滤料滤池的强制滤速
一般为10~14m/h；
单个滤池的长宽比可根据单池面积大小来确定，即单池面积≤30m2时，长：
宽=1.5:1~2.5:1；单池面积>30m2时，长：宽=2.5:1~4:1；当滤池个数少于5个时，宜用单行排列。反之可采用双行排列；一般砂滤料粒径为：最小粒径dmin=0.5mm，最大粒径dmax=1.2mm，不均匀
系数K80≤2，滤层厚度不小于700；滤层上面水深一般采用1.5~2.0m；
滤层工作周期一般采用24h，冲洗前的水头损失最大值一般采用2.0~2.5m；滤池超高一般采用0.3m；设计内容
（1）规模与个数，布置形式。
（2）主要设计参数确定，包括滤速、滤料、滤层、工作周期、反冲洗方式和参数、
反冲洗泵房、滤池工艺尺寸等。
8）加氯间的设计及平面布置一般要求
滤后或地下水加氯量为0.5~1.0mg/L；氯与水接触时间≮30min；加氯间布置应注意安全性要求；设计内容
加氯量、加氯机和储氯量，泄氯控制，加氯间平面布置等9）清水池的设计计算一般要求：
清水池有效容积可按供水量的10%~20%考虑；
清水池进水管管径按平均时水量计算，进水管标高应考虑避免由于池中水
位变化而形成进水管气阻，可采用降低进水管标高，或进水管进池后用弯管下弯；
出水管管径一般按最高日最高时水量计算。无相关资料时，按照平均时流
量乘以1.2~1.4的系数确定。
溢流管管径一般与进水管相同，管端为喇叭口，管上不得安装阀门；排水管管径可按2h内将水泄空进行计算，但最小管径不得小于100mm；设计内容
个数、容积、水深、布水墙、水位监控等。4．构筑物主要尺寸设计计算
根据设计计算确定构筑物主要尺寸画出构筑物示意图进行必要的校核
5．水厂的平面布置
水厂的平面布置内容包括：
（1）水处理构筑物，如絮凝池、沉淀池、滤池、清水池、二级泵站、加药间、
加氯健、滤池冲洗设施及排水泵房等，是净水厂的主体。
（2）辅助构筑物，为水处理构筑物服务的建筑物，如变配电室、化验室、机
修间、仓库、食堂、值班宿舍、办公室、门卫室等。
（3）连接管（渠），水处理构筑物单元之间的连接管（渠），以及加药管槽、
排泥管道、厂用水管道，雨水管道，污水管道、电缆沟槽等。
（4）道路及其他，交通运输道路、厂区绿化布置、照明设施，围墙等。
水厂附属建筑物尺寸一览表
序号12345
名称综合办公用房化验室维修车间车库仓库
面积（m2）
400180230180150
序号678910
名称食堂传达室堆场（管配件）中央控制室二泵站及配电
面积（m2）
15030201*501000
6．水厂的高程布置
主要反映水处理流程的水头损失和水力衔接关系。查构筑物间连接管段水头损失，结合前面有关构筑物内部的水头损失计算结果及地形标高，确定构筑物水位标高等。7．时间安排
课程设计时间1周，共5天。进度安排如下：1）资料分析、设计计算2天；2）绘图2天；3）整理说明书1天。8．成果
（1）设计计算说明书一份；
（2）厂区总平面图（自定比例）：图中应表示出各工艺构筑物的确切位置，外形尺寸，相互距离、各构筑物连接沟管的位置、管径、管材、管长，其他辅助性构筑物的位置。厂区道路、绿化及卫生防护区的布置等。该图中各种管道以单线条表示，图中应绘出各种线条表示的图例，注明构筑物名称。
（3）工艺流程高程图（比例1:100）：图中应标出各构筑物顶、底、水面、主要构件及沟管的设计标高，室内外地坪标高。
（4）滤池大样图（比例1:100）；
附：方案（工艺流程）选择参考
工艺1原水工艺2原水PAC机械混合池PAC静态混合器折板反应池斜管沉淀池滤池隔板反应池平流沉淀池滤池氯消毒清水池氯消毒清水池