水质工程学1课程设计任务书、指导书.doc

《水质工程学（1）》

课程设计任务书与指导书

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学号:
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2013年 月 日

水质工程学（1）课程设计任务书

20 —20 学年第 学期
1 设计题目
净水厂工艺设计
2 设计时间
自 至 ，共 2 周
3 设计任务
根据指定的水源、厂址、处理流程和有关设计资料，设计主要处理设备及构筑物，使出水水质达到生活饮用水标准，并满足最高日供水量 m3/d。
4 课程设计内容
4.1画处理流程示意图。
4.2计算各构筑物的设计流量。
4.3选用混凝剂、助凝剂，决定其投量；设计药库面积；
设计药剂配制设备，药剂的剂量与投配方式，并设计加药间的平面布置。
4.4设计混合、 絮凝池及 沉淀池。
4.5设计滤池
4.6氯化消毒、氯库及加氯间的设计。
4.7清水池的容积、尺寸。
4.8各构筑物之间的连接管道。
4.9各辅助建筑面积、主要尺寸（查手册）。
4.10全厂总平面布置及工艺高程设计，包括道路及主要工艺管线。

表1 原水水质分析资料
序号
项目
单位
数量
备注
1
K＋、Na＋
毫克／升
3.36

2
Ca2+
毫克／升
32.0

3
Mg2+
毫克／升
8.05

4
Fe2+、Fe3+
毫克／升
0.03

5
Cl-
毫克／升
8.51

6
NO2-
毫克／升
0.016

7
NO3-
毫克／升
2.75

8
HCO3-
毫克／升
119.6

9
SO42-
毫克／升
17.1

10
浊 度
毫克／升
平均286，最高1500，最低20

11
总硬度
度
6.38

12
碳酸盐硬度
度
5.51

13
溶解固体
毫克／升
110

14
耗氧量
毫克／升
0.78

15
氨 氮
毫克／升
0.24

16
碱 度
毫克当量／升
1.96

17
色 度
度
10

18
嗅 味
/
无

19
pH
/
7.6

20
细菌总数
个／毫升
38000

21
大肠菌数群
个／升
1300

表2 气象水文及其它基础资料
项目
参数
项目
参数
最冷月平均气温
－4.7℃
最热月平均气温
26.5℃
极端最高气温
39.4℃
极端最低气温
－18.7℃
相对湿度：最冷月
54％
最热月
78％
夏季平均风速
2.8米／秒
夏季主导风向
SE
冬季主导风向
NNE
气压
753. 2毫米汞柱
降水量
561.3毫米／年
最大日降水量
123.3毫米／日
最大时降水量
81.3毫米／时
最大积雪厚度
16厘米
最大冻土深度
85厘米
地下水位深度
297厘米
河水最低温度
3℃
河水平均最低水温
8.3℃
河水最高水温
30.5℃
河水平均最高水温
24.5℃
河水最低水位
395.0米
河水最高水位
399.5米
河水正常水位(90％)
395.8米
河水平均水位
396.2米
冻冰厚度
82.5厘米
地表下十米以内为沙质粘土
沙土若干层相间基岩较深
地震烈度七度

水质工程学（1）课程设计指导书
1. 目的和要求
1.1 学生应通过本设计掌握给水设计工作的一般步骤、内容、方法，并提高设计、计算及制图的能力，培养自己分析问题和解决问题的能力，做到理论和实际相结合。
1.2 通过本设计对给水净化所学内容进行更进一步的系统总结和复习，加深对教学内容的理解、巩固所学内容，并举一反三，由此旁通给水处理的其它内容。
1.3 通过本设计熟悉一些资料的引用，如设计规范，设计手册，标准设计、工程图和参考资料等，并学习如何参考，运用这些资料解决实际问题(注意新设计手册有些数据与新规范不符，以规范为标准)。
1.4 通过设计培养自己刻苦钻研，严格细致，克服困难，努力完成任务的作风，提高自己独立工作能力。
2 设计前的准备工作
在正式动手作设计之前，首先应明确设计任务，基础资料，认真阅读《设计任务书》和本指导书，根据任务书要求及学校规定安排好的设计时间及进度，准备好书籍、规范、手册、参考文献、计算及绘图工具等。
3 设计工作程序及设计安排
3.1 第一阶段
3.1.1布置设计任务及讲解设计指导书
3.1.2设计计算方法步骤
3.2 第二阶段
设计课一次，其内容为：
3.2.1水厂布置及绘图
3.2.2工程设计的一般知识
3.3 第三阶段 绘图
3.4 整理抄写说明书，完成图纸
4 设计内容、步骤和方法
4.1 处理流程的确定
根据原水水质，处理后的水质要求和技术经济条件选择处理工艺流程，并以方框图表示（参考附图3）。（本课设推荐采用①水泵混合→机械混凝→斜管沉淀池→普通快滤池，②水泵混合→隔板混凝→平流沉淀池→普通快滤池）
4.2 各部分设计流量的确定
以地表水为水源，水处理构筑物的设计流量(即处理水量)应在满足最高日供水量的基础上加水厂自用水量，水厂自用水量一般可采用设计水量5-10％计算。
各处理构筑物设计能力按一天24小时平均计算。
4.3 混凝剂、加药间及药库
4.3.1 药剂应根据原水水质、处理要求、货源及经济条件选用，适当的混凝剂及助凝剂的最大设计投量(毫克／升)。计算每小时用药量(公斤／时)及每日用药量(公斤／日)。
4.3.2 选择药剂配制设备，计算其工艺尺寸、个数，并绘出示意简图，参考《手册3》P450。
4.3.3 加药间设计，做出加药间的平面布置图，参考规范P44,《手册3》P465。
4.3.4 计算所需药库面积及平面布置。
4.4 混合、絮凝沉淀
4.4.1推荐采用泵前投药，水泵混合
4.4.2絮凝池不少于二组（每组可为一个或一个以上絮凝池），各组设计流量按总流量均匀分配，推荐采用机械反应，计算方法参见规范P46和《手册3》P491。
应该特别注意絮凝池和沉淀池之间的关系与配合，要使用两池之间在高程，水流衔接，深度、宽度和池数等方面互相配合，因此，絮凝池和沉淀池应同时进行初步计算，主要尺寸确定后再进行细部计算。
4.4.3斜管沉淀池的个数不少于二个，并且与絮凝池组配套，斜管沉淀的计算方法参考规范P48，《手册3》P528。
斜管沉淀池的排泥视具体情况而定，推荐采用穿孔排泥管，穿孔排泥管的计算方法如下：
排泥管与排泥周期，原水水质，泥渣颗粒与排泥情况，控制浓度(或泥量)以及允许积泥深度等因素有关，应由计算决定，当缺乏资料时，每穿孔管一次排泥量W(m3)可取为设计条件每根穿孔排泥管单位时间内泥量为：Q＝W／60t；排泥时间(分钟)，一般取3-5min。 穿孔管直径末端流速1.8—2.5m／s计算，但最小管径不小于200mm。孔眼总面积按通过孔眼的水流速度为2.5—5.0m3/s计算，并满足配孔比(孔眼总面积／穿孔管截面积)=0.3-0.8，孔眼孔径一般取20-30mm，孔眼间距为0.4-0.8m，在泥斗中孔眼可在穿孔管两侧成水平交错排列。
4.5 过滤
4.5.1 普通快滤池：普通快滤池计算参见《手册3》P614，规范P50。
4.5.2普通快滤池与虹吸滤池如采用单层或双层滤料时，有关数据参考《手册3》P640。
4.5.3 虹吸滤池：虹吸滤池的计算参见《手册3》P643。
4.6 氯化消毒，加氯间及氯库
消毒推荐采用液氯消毒法，加氯方法（一次加氯，二次加氯，氯氨消毒，加氯加氨比等）及投量自己确定，计算每小时用氯量（kg／h）及每日用氯量（kg／d）。
计算所需氯库面积及布置氯库；选择适当的加氯(加氨)设备；加氯(加氨)间布置简图。
氯化消毒参考《手册3》P661，规范P61。
4.7 清水池
清水池的总容积按最高日供水量的10-20％计算，一般清水池取二座，两池之间要既能互相连通，又能单池运行。
清水池中水深一般取2.5-4.0m，根据水量大小、地形、地质及设计高程而定，由单池容积和设计水深决定水池平面尺寸。
4.8 各构筑物间的连接管道
各构筑物之间连接的进、出水管道，应按其设计流量的管中允许流速计算，允许流速
的经验值：
一级泵房至混合池 1.0-1.2 m/s
混合池至絮凝池 1.0-1.5 m/s
反应池至沉淀池 0.5-0.2 m/s
一级泵房或混合池至澄清池 1.0-1.5 m/s
沉淀池或澄清池至滤池 0.6-1.0 m/s
滤池至清水池 1.0-1.5 m/s
快滤池反冲冼水压力管 2.0-2.5 m/s
生产排水管 1.0-1.2 m/s
4.9 构筑物的附属装置及其它工艺构造
各构筑物根据设计要求可能还有：排泥管、放空管，溢流管、超越管、通风管，水位标尺或测压管、测流量管、通气管、排水或冲洗水管等。
各构筑物除工艺要求外，还应考虑到结构，施工、运行管理等，还应考虑设置走道、栏杆、检修人孔，保温及防冰冻设施，起重搬运，操作，安全防护等措施。
以上这些应根据设计意图参考有关图纸或资料进行设计及布置。
4.10 全厂总平面布置及高程设计
首先初步确定各处理构筑物内和之间的水头损失，粗略估计可参考表1或《手册3》P66。
初步确定水头损失后绘制水厂的高程图初稿，结合地形进行平面布置确定后，精确计算高程，最后决定高程图。
水厂平面布置的要点，布置实例及内容参考《手册3》P856、规范P39。
4.11监测仪表的设置
监测项目、要求及设置位置，应视具体要求确定，参考规范P79。
4.12 绘制工程图
根据设计计算及布置，绘制工程图2-3张，包括：
（1）绘制给水厂总平面图并列表
列表表示全厂生产构筑物及辅助建筑物的主要尺寸、容量、规格，性能或其它技术数据
及本图的必要说明和图例。 比例：1：500
（2）水厂高程布置图
比例：高程图：横向1：500或不按比例；竖向1：100或1：50
（3）主要构筑物
5 设计成果
5.1说明书一份，
包括上面所作全部内容，应说明设计的理由、计算过程及结果。
注意应充分利用算式、表格、剖视图等方式说明问题和表达计算过程和结果。说明书要求用A4纸张，左边装订，使用规范汉字及通用的单位和符号，要求文字通顺，条理简洁明了，逻辑性强，字迹清楚，书写整齐。
表1 各构筑物内和构筑物间水头损失粗略估计
构 筑 物
水头损失 (m)
备 注
进水井格栅
0.15—0.80

一泵站至混合池
0.5—1.5
视管道长度而定
混合池内
0.4—0.5
机械混合时可更小
水泵混合时无损失
混合池至反应池
0.10

反应池内
0.4—0.5
机械反应时更小
反应池至沉淀池
0.10

混合池至澄清池
0.50

沉淀池内
0.15—0.25
斜管沉淀池较大同向流更大
澄清池内
0.6—0.8
水力循环澄清池喷咀
损失另计约2-5m
配水井至澄清池
0.3—0.5

沉淀池或澄清池至滤站
0.3—0.4

普通快滤池内
2.0—3.0

虹吸滤池，无阀滤池
1.5—2.0

滤池至清水池
0.3—0.5

6 课程考核方法
课程设计结束时，要求学生完成课程设计计算说明书1份（不少于3000字），设计图纸1张。
课程设计成绩：计算说明书50% ，设计图纸50%。
7 主要参考教材
[1]严熙世、范瑾初．《给水工程》（第四版）．中国建筑工业出版社，1999.12
[2]李圭白等．《水质工程学》.中国建筑工业出版社，2005.7
[3]中国市政工程西南设计研究院主编．《给水排水设计手册（第1册）》——常用资料（第二版）．.中国建筑工业出版社，2002
[4]上海市政工程设计研究院主编．《给水排水设计手册（第3册）》——城镇给水（第二版）．中国建筑工业出版社，2002
[5]中国市政工程西北设计研究院主编．给水排水设计手册（第11册）——常用设备（第二版）．中国建筑工业出版社，2002
[6]《室内给水设计规范》（GB50013－2006）．中国计划出版社，2006.4
[7]《饮用水卫生标准》(GBJ749－85)