《给水工程》课程设计-任务书2015.doc

给水工程课程设计

青岛理工大学
《水质工程学1》课程设计任务书

院 （系）： 环境与市政工程学院
专 业： 给排水科学与工程专业
学生姓名: 学号:
设计题目： 给水厂工艺设计
起迄日期: 2015年3月9日~ 3月15日
设计地点:
指导教师:
教研室主任：

日期:2015年3月9日

1．本课程设计的目的、要求和内容：
【目的】
综合训练学生应用所学基础课，技术专业课和专业课所学的知识，结合生产实习的成果，通过指导老师的指导，独立完成给水厂工艺的设计。
课程设计是专业课中的实践性教学环节，通过课程设计，使学生熟悉和掌握专业主干课《给水工程》的基本理论和净水处理工艺主要方法及工艺计算；熟悉和掌握给水厂设计的原则、步骤和方法；培养学生运用所学理论和技术知识，综合分析及解决实际工程设计问题的初步能力；使学生在设计计算、绘图、查阅资料和设计手册以及使用设计规范等基本技能上得到初步训练和提高。为毕业设计打好基础。
【要求及内容】
l 设计要求：
（1）根据所给的水质水量，确定给水厂工艺流程。要求出水达到《生活饮用水卫生标准》GB5749-1996。
（2）了解水厂设计规模的确定原则及计算方法；了解工艺流程的选择、比较原则；掌握工艺单元的设计计算步骤；
（3）掌握水厂平面及高程布置的原则及计算。掌握构筑物平面图的绘制方法。掌握说明书和计算书的撰写方法。
（4）编写工艺设计说明书，设计计算书各1份。说明书应包括工艺流程选择及工艺单元设计说明，主要工艺参数及主要设备材料表。计算书应包括工艺单元和管渠的水力计算。
（5）绘制1#设计图1张或2#设计图2张，应有平面布置图及高程布置图，应有说明和图例，图中应表达出建筑物和构筑物的位置、尺寸、管道布置、进出水方向等。
l 设计内容：
（1）水厂设计规模的计算；
（2）工艺流程的选择；
（3）各个工艺单元的详细设计计算；二泵房不做要求。
（4）调整计算结果，绘制平面布置图。
（5）计算各单元水头损失；
（6）绘制高程布置；
2．本课程设计的主要技术资料：
【设计水量】
以班及学号为单位，范围为20000—200000t/d，以5000t/d为一单位增量，以学号为顺序，每人取一个水量。
具体由指导教师安排。
【水质资料】
水源为水库水，水库上游植被较好，无工业废水等污染，库容积较大，常年雨量充沛，水质具体资料如下：
项目
参数
项目
参数
浊度
常年平均浊度10—15mg/L，汛雨期及风浪时为150—200mg/L。
色度
15度
水温
3—250C
PH值
6.8
细菌总数
12000个/ml
大肠杆菌
20000个/L
臭和味
略有
耗氧量
4.5mg/L
总硬度
8度
碳酸盐硬度
6度

【其他资料】
（1）常年平均水温180C，最高水温270C，最低水温10C。
（2）常年气温：最冷月平均-2.50C，最热月平均26.30C，极端最高420C，极端低温-15.70C。
（3）土壤冰冻深度 0.15cm
（4）地基承载力 10T/m2
（5）地震烈度 7度以下
（6）高峰水量（8月）低峰供水量（1月）之比1：4.3，日变化系数kd=1.2

3．对本课程设计成果的要求〔包括图纸、论文、图表、实物等〕：
l 设计说明书和计算书：字数约 万
每组编写设计说明书和设计计算书各一份，可以合并装订。说明书中应包括设计任务、设计依据的资料、决定净水工艺流程和选择构筑物型式的理由，主要净水构筑物的设计计算，并附必要的单线草图。
l 设计图纸：
每个同学绘制不少于1张1号图（2张2＃图）
包括：（1）绘制给水厂平面布置图（1：200--1：500）一张，A2 纸。
（2）给水厂高程布置图（纵向1：5—1：100，横向1：100—1：500）一张，A2 纸。
4．主要参考文献资料：
1 《给水排水设计手册》，中国建筑工业出版社，1，3，9，10，11
2 （GB50013-2006）《室外给水设计规范》 2006版
3 崔玉川等，《给水厂处理设施设计计算》，化学工业出版社，2003，太原
4 钟淳昌，净水厂设计，中国建筑工业出版社
5 严煦世等，《给水工程》（第四版），中国建筑工业出版社
5．本毕业设计（论文）课题工作进度计划：
起 迄 日 期
工 作 内 容
第一天
第二天
第三天
第四天
第五天
第六天
第七天
熟悉设计任务、收集资料，理解设计内容。
工艺流程选择、水力计算、设备选型。
单体构筑物水力计算。
绘制平面布置图
高程计算及绘制高程布置图
撰写设计说明书计算书
设计成果汇总
教研室审查意见：
负责人：
年 月 日
院（系）意见：
院（系）负责人：
年 月 日

设计指导书：
1、 设计图纸
（1） 水厂总平面图应按初步设计要求完成，图上应绘出主要净水构筑物、清水池及附属房屋建（构）筑物、道路、绿化地带及厂区界限等，并用座标表示其外形尺寸和相互距离。可绘出各种连络管渠、阀门及流量计等。构筑物管道均以单线条表示。图纸应有图例并加必要说明。注明各生产构(建)筑物及辅助建筑物的名称、数量及主要外形尺寸(或列表以序号表示之)等。
（2） 水厂高程图上，应标出各净水构筑物之顶、底及水面的标高；重要构件及管渠的标高以及原地面与平整后地面标高等。
（3） 图纸上应注明图名及比例，设计人等。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标准。图纸应清洁美观。线条粗细应主次分明。图纸幅面规格：水厂平面图和高程布置图分别绘制（1 号图、2 号图）。关于图纸的其他要求，如图框尺寸、图标格式、剖切线、指北针及图例等画法，可参见手册及有关规范。
2、说明与计算
设计说明书中应说明水厂净水工艺选择过程和结果，以及选择构筑物型式的理由，对水厂的总平面布置及高程设计作深入的阐述。说明书应说明设计计算方法，说明药剂投配设备、混合池、絮凝池、沉淀(澄清)池、滤池及清水池的主要设计参数和设计结果，简要说明消毒药剂和设备的选用理由及主要参数。设计说明书内容应完整，简明扼要，文句通顺，字迹端正。 在计算书中，应对所进行过的计算进行全面地展示，列出所采用的全部计算公式和计算数据，并注明资料来源和选用理由。应附相应的计算草图。
3、 设计要点
在设计开始前，应对所给原始资料全面熟悉一遍，了解其用途，及如何从这些资料出发进行设计。
（1）净水系统的选择，净水构筑物的组成，水厂的初步布置：
1）、净水工艺的确定
首先研究水源水质资料，有哪些不符合国家水质标准，从而确定净水方法和净水工艺过程。 在多数情况下，生活饮用水净水厂中的主要净水构筑物由下列各项组成： 配制和投加药剂的设备 原水和药剂的混合设备，形成絮体的絮凝设备、沉淀澄清设备、过滤以及冲洗水泵或高位水箱等附属设备、消毒药剂与设备等。 水厂工艺流程图是不按比例绘制反映全厂生产过程及控制系统。流程图须系统清楚，重点突出。流程图中的水位高程是设计中重要内容，须在总平面管道布置后才可定出高程。由于总平面的设计要求系初步设计，所以可按一般数据及考虑原则估算。 决定水厂流程图时，应对水厂的总平面布置有初步考虑，定出各个处理构筑物的相对位置，以定出进出水方向及其连接方式。此外，水厂中应有给水和排水管渠，用来供送原水、输送正在处理的水和清水、冲洗用水及排除各种废水。为了运转管理的方便，各类净水构筑物至少应有两座。
2）、高程布置的考虑
在水厂中用得最广泛的是重力流系统。净水构筑物多数放在室外。
（2）、水厂设计生产量的决定
城市管网和配水泵站是按最大日最大时的流量设计，而水厂的主体构筑物则按最高日平均时设计供水量以及水厂自用水量进行设计，必要时还应包括消防补充水量。处理高浊度水的水厂自用水量还应适当增加，并应以原水水量和水质的最不利情况进行校核。对于消防补充水量，只在必要时才予以考虑，设计时一般不计入，而采用加强净化功能（如提高滤速等）的办法来补充消防水量。
（3）、药剂配制与投加设备的设计
混凝剂的投加量应在选择了混凝剂的种类之后，用实验方法确定。我国各水厂的大致平均投药量为5—30 毫克／升，最高也不超过100mg／L。在选择了投药方法之后，应选择配制及投加药剂的设备型式。当溶解缓慢时，可采取加速药剂溶解的措施。溶解池和溶液池，可根据混凝剂的纯度、溶液的浓度、加药量以及配制次数等进行计算。这些数据应合理选定。投药可用重力或压力水流进行，应注意输送管道的堵塞。
（4）、混合与絮凝设备的设计
应充分考虑到合理的混合方法以后，才进行型式和尺寸的详细设计。絮凝池的工作效果会直接影响沉淀效果，故应合理选择其型式、水流速度及停留时间等。絮凝池型式及尺寸的选择，往往牵涉到与沉淀池的配合问题，所以絮凝池须与沉淀池一并考虑。应注意絮凝池出水管中流速的选择。
（5）、沉淀澄清设备的设计
在设计之前，应很好地研究进水悬浮物含量及其预计的出水悬浮物含量，从而确定要求的沉淀百分率。沉淀池出水浑浊度一般应低于5—10 度。沉淀澄清设备的类型很多，应进行全面比较后选取，然后进行设计。
（6）、过滤设备的设计
滤池的种类应根据水厂规模和运行管理要求等情况进行比较选择。水厂的过滤设施，往往集中在一个大建筑物内，有时称为快滤室或滤站。
（7）、消毒设备的设计
消毒方法有物理法和化学法，目前我国主要采用氯消毒法。加氯量的多少，应视水中有机物及细菌数量而定。在使用上以管网末端游离性余氯不少于 0.05mg／L，或出厂水游离性余氯不低于0.3mg／L 为准，投氯量应根据实验求得。我国各水厂的投氯量一般为0.5—2.0 mg／L，其相应的接触时间须在30min 以上。消毒一般多在过滤后进行，氯常加在滤池至清水池的输水管上，借水在清水池内的停留时间进行充分接触。考虑到安全，加氯设备应放在单独的房间内。加氯间应有良好的通风设备和直接通至室外的出口。加氯间与加氯点之间的距离一般为10-20m。加氯间的面积应根据加氯设备的型式、数量和布置决定。
（8）、其他部分的设计
如清水池的容量和尺寸、配水泵站的面积、以及辅助建筑物面积的考虑等。

4、给水厂课程设计的一般步骤
(1)、分析和研究水质资料，确定所需的处理流程；
(2)、确定出各构筑物的设计流量；
(3)、选择构筑物的型式和数目，尽可能在平面布置和高程布置上进行初步的规划和安排，以便考虑构筑物的形状、位置、相互关系以及某些主要尺寸。
(4)、进行各构筑物的设计计算；
(5)、进行水厂的平面布置和高程布置；
(6)、绘图；
(7)、对说明书和计算书进行全面系统地整理

5、平面设计原则
功能分区，配置得当。按生产，辅助生产，生产管理，生活福利等不同功能分区明确，但又不能过于分散，既有利于生产，又避免非生产人员在生产区内逗留和穿行。布置紧凑。在保证生产需要的前提下，结合地形、地质条件，结构和施工要求等因素 全面考虑，力求减少占地，减少连接管（渠）的长度，便于操作管理。 顺流排列，流程简洁。厂内工艺流程总方向应与从水源到用户方向（供水方向）一致进行排列，避免不必要的转弯和提升。严禁将管线埋在构筑物下面（不便施工检修）。充分利用地形，力争土方平衡，减少施工土方量和费用；同时力求重力排污。如清水池放低处，滤池（澄清池）放高，便于排水（泥）放空。留出适当空地，便于施工检修和扩建。如堆料场，翻砂厂等。 注意建筑物朝向和风向。常有人操作的房间应南北向，有味的放下风向。
6、平面布置要求
生产构建筑物的恰当组合安排。在相对位置、走向、操作条件、面积等方面统筹考虑，同时注意高程、距离、管线、道路等。如清水池与二泵及滤池靠近，冲洗水塔靠近滤池，高压变电所靠近二泵，加药间与常用加药点（如多点加药）接近，药库与加药间接近，等。
组合原则：对工艺过程有益无害，同时结构施工允许，如反应池与沉淀池；生产关系密切，如加氯间与氯库；集中便于管理控制的，如加药，加氯与控制室。
间距：构筑物净距按其中间的道路和铺设的管线所需确定。一般10-20 米，最小5 米；管线与构筑物间距不小于3 米；给水管与排水管水平间距大于等于1.5 米（当管径小于200mm）或大于等于3 米（当管径大于200mm）；给排水较差，给水在上，垂直净距大于等于0.5m。辅助生产建筑物考虑功能组合，机修与材料库靠近，堆砂场靠近滤池，车库、值班室在厂前区。 辅助生活放厂前区，办公楼在厂门口，便于联系工作；厕所远离水池（大于 10 米）； 宿舍宜在厂外；锅炉房旁设堆煤厂。道路：通向构筑物应设人行道；通向仓库，机修间，堆砂厂，堆煤场，药库，氯苦，泵房，变电所等应设车道；相关设计要求详见设计规范。

7、高程布置要求
原水经进厂一次提升后，在各构筑物之间尽量重力流。根据构筑物高度和水头损失确定。 构筑物高度计算得出；相邻二个构筑物水面高差即是其二者之间的流程水头损失，包括管线，构筑物内部和计量设备（沿程和局部）。确定方法：可分别计算，也可查表，按经验估计（留出安全系数），计量设备一般按0.2m 计。放空排泥尽量重力。 土方尽量平衡。清水池放在厂区最低处。清水池的标高是水厂高程设计关键。一般以清水池水面为基准向前后推算二泵和滤池标高。 清水池高，挖方减少，前边构筑物要抬高，二泵扬程可降低；清水池低，挖方增加，前边构筑物可降低，二泵扬程增加。取决于是否有可利用的地形，以及地下水和地质条件。一般清水池按埋入地下 3-4 米考虑，地面式要考虑覆土保温。构筑物选型应注意前后配合。如快滤池从底部出水，而无阀从上部出水，后边清水池埋深不同；滤池排冲洗水，如不考虑回收则与外界接受水体的水位有关（能否重力排出），双阀从较上部排出，而无阀从底部排出，往往需加泵。要结合具体条件，综合考虑。注意相对标高与绝对标高。

8、构筑物布置时有关结构的考虑
（1） 在初步设计时，应有厂区的工程地质及水文地质资料，这些资料用以决定厂区土壤是否能作为构筑物的基础及基础的埋深。构筑物基础的埋深主要考虑：
l 在冰冻线下面。
l 在埋没深度处的土壤耐压力是否足够；
l 尽量避免埋在地下水位下，土壤的允许耐压力是随埋深而增加的，一般土壤耐压力允许值都指埋深2 米左右，埋没深了、可以增加，浅了就要减少。

9、如何进行设计考虑
(1)、设计应着重反映下列几个问题：
l 构筑物的适当组合及间距；
l 为将来的发展留有余地；
l 竖向布置的合理性；
l 地形的利用；
l 少占良田
l 工艺排水如何解决。
（2）具体设计时，可按构筑物尺寸用厚纸片按地形图比例剪成一些单元构筑物，暂未设计的构筑物，如清水池，二泵房等可按参考图纸估算，然后在地形图上布置，布置时应考虑布置的原则，确定后按纸片位置画下来，跟着进行绘图的工作。
（3）说明书应该条理清楚、简洁、措辞明确，它是反映设计者考虑问题、决定问题及计算过程的总结文件，应该尽量利用表格及草图。
（4）说明书包括文字说明、计算及草图，每一部分的表达方法反映了设计者的水平，所以，也是课程设计训练的目标之一。

设计说明书
第一章 概述
1.1 水质情况分析
1.2 设计要求及标准
1.3 设计内容
第二章 工艺流程
2.1 工艺流程确定原则
2.2 工艺流程的选择及说明
2.3 工艺流程的可行性分析
第三章 处理单元构筑物设计参数
3.1 一级泵房
3.2 混凝设施
3.3 沉淀池
3.4 过滤池
3.5 消毒系统
3.6 清水池
3.7 二级泵房
3.8 附属设施
第四章 平面图及高程图设计
4.1 平面布置
4.1.1 平面布置原则
4.1.2 平面布置草图及说明
4.2 高程布置
第五章 附图

设计计算书
第一章 工艺流程
第二章 单体构筑物计算
第三章 高程计算
青岛理工大学 9