水质工程学1课程设计指导书

《水质工程学（1）》课程设计任务书与指导书专业:学号:姓名:2011年12月日水质工程学（1）课程设计任务书2011—2012学年第一学期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。（本课程设计要求同学们根据自己家乡城市、县城的情况进行设计，请同学们尽可能全面搜集资料，认真分析）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（水质参数示例）序号项目单位数量备注1K＋、Na＋毫克／升3.362Ca2+毫克／升32.03Mg2+毫克／升8.054Fe2+、Fe3+毫克／升0.035Cl-毫克／升8.516NO2-毫克／升0.0167NO3-毫克／升2.758HCO3-毫克／升119.69SO42-毫克／升17.110浊度毫克／升平均286，最高1500，最低2011总硬度度6.3812碳酸盐硬度度5.5113溶解固体毫克／升11014耗氧量毫克／升0.7815氨氮毫克／升0.2416碱度毫克当量／升1.9617色度度1018嗅味/无19pH/7.620细菌总数个／毫升3800021大肠菌数群个／升1300表2气象水文及其它基础资料（示例）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1.0-1.2m/s混合池至絮凝池1.0-1.5m/s反应池至沉淀池0.5-0.2m/s一级泵房或混合池至澄清池1.0-1.5m/s沉淀池或澄清池至滤池0.6-1.0m/s滤池至清水池1.0-1.5m/s快滤池反冲冼水压力管2.0-2.5m/s生产排水管1.0-1.2m/s4.9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—0.56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)