《水质工程1课程设计》教学大纲
一、课程设计基本信息
课程设计代码：160796
课程设计名称：给水处理厂工艺设计
英文名称：Design of Water Treatment Process
课程设计 周数：2周
学分：2.0
适用对象：给排水工程
先修课程与环节：工程制图与CAD基础，水质工程1
二、课程设计目的和任务
给水处理厂工艺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。
三、课程设计方式
设计方式是老师给出设计任务书，在老师的指导下，学生单独完成其设计任务
四、课程设计指导方法与要求
采用老师现场学生提问，老师答疑的指导方式，要求在设计期间，老师要集中学生，现场答疑，平时多看学生的设计进度，指出学生在设计过程中的错误，给其改正。
五、课程设计内容和时间安排
（一）给水厂的工艺设计（10天）
具体进度安排如下：
设计方案确定及编写：2天；
给水处理构筑物设计计算：3天；
图纸绘制：3天；
设计计算说明书的编制：2天。
六、课程设计基本要求
（一）设计方案确定及编写
1、要求：资料分析与整理
结合《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），进行原水的水质特性分析。
水厂选址
水厂选址的原则：
厂址应选择在工程地质条件较好的地方；
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；
水厂应少占农田或不占农田，并留有适当的发展余地；
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；
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。
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。
(1)了解《地表水环境质量标准》，掌握水质特性分析，掌握如何合理水厂选址，掌握工艺流程的选择
2、重点、难点
重点： 水质特性分析，掌握如何合理水厂选址
难点：掌握工艺流程的选择，
（二）给水处理构筑物设计计算
1、要求：准确选择各个构筑物的设计参数，并准确进行计算。
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；
设计内容
池型、个数
停留时间、流速分配、水深及池宽（与沉淀池衔接）
沉淀池的一般要求：
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 |
沉降速度（mm/s） |
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 |
0.35~0.45 |
用混凝剂处理悬浮物含量大于250mg/L的浑浊水 |
0.50~0.60 |
用混凝剂处理高浊度水 |
0.30~0.35 |
不用混凝剂处理（自然沉淀） |
0.12~0.15 |
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50º~60º；
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：池型、个数
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。
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。
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8~10m/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=1.5:1~2:1；单池面积 > 30m2时，长：宽=2:1~4:1；
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：规模与个数，布置形式。
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。
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；氯与水接触时间不小于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
清水池的设计
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。
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
2、重点、难点
重点： 各个反应池的计算，各个参数的选择。
难点：各个反应池的计算选择好合理的参数。
（三）图纸绘制
1、要求：图纸绘制必须内容全面，制图规范，格式整齐干净。
2、重点、难点
重点：格式正确 内容全面。
难点：制图规范，合质合量。
（四）设计计算说明书的编制
1、要求：设计计算说明书编制的格式整齐、正确，表格处理、页面的设置要符合规定，封面要统一等。
2、重点、难点
重点：格式正确，文字的大小，表格处理、页面的设置要符合规定。
难点：格式符合规范等。
七、课程设计的考核方式和成绩评定标准
（一）课程设计考核方式
进行口试答辩、提交设计书和图纸等等
（二）课程设计成绩评定标准（小四宋体加粗）
实习表现占20%，设计计算说明书内容和格式占40%，图纸占40%。
八、课程设计指导书
严煦世、范瑾初编 《给水工程》中国建筑工业出版社
《给水排水设计手册》第1、3、11册 中国建筑工业出版社
张志刚主编 《给水排水工程专业课程设计》化学工业出版社
大纲修订人：郭琇 修订日期：2017.12.18
大纲审定人： 审定日期：
