水质工程学（一）课程设计
说明书
学院：环境科学与工程学院系名：市政工程系专业：给水排水工程姓名：
学号：班级：给排1311
指导教师：指导教师：
2015年 12 月 25 日
目录
第一章设计基本资料和设计任务 (1)
1.1 设计基本资料 (1)
1.2设计任务 (2)
第二章水厂设计规模的确定 (3)
2.1 近期规模 (3)
2.2 水厂设计规模 (4)
第三章水厂工艺方案的确定 (5)
3.1初步选定两套方案 (5)
3.2方案构筑物特性比较 (5)
3.3方案确立 (6)
第四章水厂各个构筑物的设计计算 (7)
4.1 一级泵站 (7)
4.2 混凝剂的选择和投加 (7)
4.3 管式静态混合器 (8)
4.4 水力循环澄清池 (9)
4.5 无阀滤池 (11)
4.6 消毒 (14)
4.7 清水池 (15)
4.8 二级泵站 (16)
4.9 附属构筑物 (16)
第五章水厂平面和高程布置 (18)
5.1 平面布置 (18)
5.2 高程布置 (18)
参考文献 (21)
第一章设计基本资料和设计任务
1.1 设计基本资料
1.生活用水量
该地区现有人口2.5万,人均用水量标准(最高日)为220L/cap d
2.城市大用户集中用水量
工厂A：0.7万m3/d；工厂B：0.9万m3/d
工厂C：0.5万m3/d；工厂D：0.3万m3/d
3.一般工业用水量
一般工业用水量占生活用水量的180% .
4.第三产业用水量
第三产业用水量占生活用水量的85 % .
5.最大日时变化系数为1.55
6.原水水质及水文地质资料
(1)原水水质情况
(2)水文地质及气象资料
a.河流水文特征
最高水位:8.35 m,最低水位:3.12 m,常年水位:5.73 m
b.气象资料
历年平均气温:20°C，年最高平均气温:39°C，年最低平均气温:-2°C
年平均降水量:1290 mm，年最高降水量:1290 mm，年最低降雨量:1290 mm
常年风向:东南风，频率：12.5%
历年最大冰冻深度20 cm
c.地质资料
第一层：回填、松土层，承载力8kg/cm2,深1～1.5 m；
第二层：粘土层，承载力10kg/cm2,深3～4 m；
第三层：粉土层，承载力8kg/cm2,深3～4 m；
地下水位平均在粘土层下0.5 m。
1.2设计任务
1.某水厂工艺设计,确定水厂建设规模、位置；
2.水厂工艺方案确定及可行性研究(进行两种方案比较)；
3.水厂构筑物设计计算,完成水厂平面布置图、高程图(完成设计图 2 张以上,其中手工图1张以上)；
4.设计计算说明书1份.
第二章水厂设计规模的确定
2.1 近期规模
已知:该地区现有人口2.5万,人均用水量标准(最高日)为220L/cap d 工厂A：0.7万m3/d；工厂B：0.9万m3/d
工厂C：0.5万m3/d；工厂D：0.3万m3/d
一般工业用水量占生活用水量的180%
第三产业用水量占生活用水量的85 %
最大日时变化系数为1.55
由以上资料可得:
Q生活 = 25000×220 = 550(万L/d) = 0.550(万m3/d)
Q集中 = 0.7 + 0.9 + 0.5 + 0.3 = 2.4(万m3/d)
Q生产 = Q生活×180 % = 0.550×180 % = 0.990(万m3/d)
Q三产 = Q生活×85 % = 0.550×85 % = 0.4675 (万m3/d)
Q生活 + Q生产 + Q三产 + Q集中 = 4.4075(万m3/d)
考虑管网漏失水量和未预计水量，系数β=1.20，则最高日用水量：Q=4.4075×1.20 =5.289 (万m3/d)
考虑水厂自用水量,系数α=1.05，则：
Q
总
=5.289×1.05 = 5.55345(万m3/d)
所以近期水厂规模为6(万m3/d)
由于最大日时变化系数K
h
=1.55，则最高日最高时用水量：
Q
h =K
h
×Q=1.55×5.289=8.198(万m3/d)
最高日平均每小时用水量：Q=Q
h
/24=0.342(万m3/d) （注：以下设计规模以12000m3/d进行设计）
2.2 水厂设计规模
近期规模12000m3 /d，水处理构筑物按照近期处理规模进行设计。
第三章水厂工艺方案的确定
水处理构筑物类型的选择，应根据原水水质，处理后水质要求、水厂规模、水厂用地面积和地形条件等，通过技术经济比较确定.
3.1初步选定两套方案
方案一:
取水→一级泵站→管式静态混合器→水力循环澄清池→无阀滤池→清水池→二级泵房→用户
↑消毒剂
方案二:
取水→一级泵站→管式扩散混合器→平流沉淀池→V型滤池→清水池→二级泵房→用户
↑消毒剂
3.2方案构筑物特性比较
表3-1
表3-2
表3-3
3.3方案确立
根据技术性能比较,确定选择方案一,即:
取水→一级泵站→管式静态混合器→水力循环澄清池→无阀滤池→清水池→二级泵房→用户
↑消毒剂
第四章水厂各个构筑物的设计计算
4.1 一级泵站
1.一泵房吸水井
水厂地面标高0.000m，河流洪水位标高为8.35m，枯水位标高为3.12m，设计一泵站吸水井底标高为-8.000m，进水管标高为-7.000m，一泵站吸水井顶标高为0.500米，宽为3m，长度也为3m。
2.一泵房
一泵房底标高为-1.500m,一泵房顶标高为6.000m。
4.2 混凝剂的选择和投加
设计原则:
溶液池的底坡不小于0.02，池底应有直径不小于100mm的排渣管。池壁需设超高，防止搅拌溶液时溢出。设计药剂溶解池时，为便于投置药剂，溶解池的设计高度一般以在地平面以上或半地下为宜，池顶宜高出地面1.0m左右，以减轻劳动强度，改善操作条件。溶解池一般采用钢筋混凝土池体来防腐。
已知条件:
水厂构筑物设计流量Q=12000m3/d根据原水水质及水温，参考有关水厂的运行经验，选精致硫酸铝为混凝剂。最大投加量为30mg/L，精致硫酸铝投加浓度为10%。采用计量投药泵投加。
计算过程:
1.溶液池容积W
1
W
=uQ/(417bn)
1
式中：u—混凝剂（精致硫酸铝）的最大投加量，30mg/L;
Q—处理的水量，500m3/h;
b—溶液浓度（按商品固体重量计），10%；
n—每日调制次数，2次。
=30×500/(417×10×2)= 1.80m3
所以: W
1
溶液池容积为2m3,有效容积为1.8 m3，有效高度为1.8m，超高为0.2m，溶液池的形状采用矩形，长×宽×高=1×1×2m.置于室内地面上，池底坡度采用0.03.
溶液池旁有宽度为2.0m工作台，以便操作管理，底部设放空管。
2.溶解池(搅拌池)容积W
2
W
2=0.3W
1
=0.3×1.8=0.54 m3
其有效高度为0.9m,超高为0.1m,设计尺寸为0.8×0.8×1m,池底坡度为3%。溶解池池壁设超高，以防止搅拌溶液时溢出。溶解池为地下式，池顶高出地面0.5m，以减轻劳动强度和改善工作条件。
由于药液具有腐蚀性，所以盛放药液的池子和管道以及配件都采用防腐措施。溶液池和溶解池材料采用钢筋混凝土材料，内壁涂衬以聚乙烯板。
为增加溶解速度及保持均匀的浓度，采用机械搅拌设备。使用中心固定式平桨板式搅拌机。桨直径750mm,桨板深度1400mm。
3.加药间和药库
加药间和药库合并布置，布置原则为:药剂输送投加流程顺畅,方便操作与管理,力求车间清洁卫生,符合劳动安全要求,高程布置符合投加工艺及设备条件.储存量一般按最大投药量的期间的15-30天的用量计算。
混凝剂为精制硫酸铝，每袋的质量为40kg，每袋的体积为0.5×0.4×0.2 m3，投药量为7g/ m3，水厂设计水量为500m3/h，药剂堆放高度为1m，药剂贮存期为30d。
硫酸铝袋数N = 24Qut/1000W
= 24×500×7×30/(1000×40)=63袋
有效堆放面积A = NV/1.5（1-e）
=63×0.5×0.4×0.2/（1×0.8）=3.15㎡
取长宽均为2m×2m。
4.3 管式静态混合器
图 4-1 管式静态混合器
1.设计流量
每组混合器处理水量为12000 m3/d=500m3/h=0.139m3/s
2.水流速度和管径
由流量为12000m3/d，查水力计算表得:v=1.08m/s,
管径d=400 mm, 1000i= 4.11
4.4 水力循环澄清池
图 4-2 水力循环澄清池
根据水厂规模，采用设置三个相同的澄清池，以下计算以一个为例。
回流比采用4，总进水量q=0.0486m3/s，设计循环总流量q
1
=4q=0.1944m3/s，喷嘴流速
v 0=6.5m/s，喉管流速v
1
=2.5m/s，第一反应室出口流速v
2
=60mm/s，第二反应室出口流速
v
3
=40mm/s.
清水区（分离室）上升流速v
4=1.0mm/s喉管混合时间t
1
=0.6s，第一反应室反应时间
t 2=20s，第二反应室反应时间t
3
=100s，分离时间t
4
=40min。
尺寸计算：
1.喷嘴
d
=√4q/πv
=0.0976m,取d
=100mm。
设进水管流速v=1.2m/s，则进水管直径d=√4q/πv=0.227m，取d=225mm，设喷嘴收缩角为15.5°，则斜壁高为225mm。
喷嘴直段长度取100mm，则h
=375mm，
要求净作用水头hp=0.06v
2=2.535m。
2.喉管
d
1=√4q
1
/πv
1
=0.315m，取d
1
=320mm，
则实际喉管流速v
1’=2.42m/s，t
1
=0.6s，则h
1
=v
1
’t
1
=1.452m，取h
1
=1450mm
3.喉管喇叭口
d
5=2d
1
则d
5
=0.64m，α
=45，则h
5
’’=tan45°(d5-d1)/2=160mm。
连接喇叭口大端圆筒部分高hs’=d1=320mm。喷嘴与喉管间距S=2d
=200mm(并设调整装置) 4.第一反应室计算
上端出口直径d
2=√4q
1
/πv
2
=2.03m，取d
2
=2.1m
上端出水口面积ω
2=πd
2
2/4=3.46m2
则实际出水口流速为56mm/s(锥形筒夹角α取30°)
反应室高度h
2=(d
2
-d
1
)/2tanα/2=3.32m，取h
2
=3.3m。
5.第二反应室计算
上端断面积ω
3=q
1
/v
3
=4.86m2
第二反应室直径d
3=√[4(ω
3
+ω
2
)/π]=3.26m,取d
3
=3.3m
实际断面积ω
3
=5.09m2
实际进口流速v
3=q
1
/ω
3
=38.2mm/s
h
6=4q
1
t
3
/π(d
3
2-d
2
2)=3.82m，取h
6
=3.8m
h
4取0.2m，则h
3
=h
6
+h
4
=4m，即第二反应室高4m
d
2’2=d
2
-2x=0.064
下端断面积ω
1=π（d
3
2-d
2
’2）/4=8.55m2
出口流速v
5=q
1
/ω
1
=0.023m/s
6.澄清池各部尺寸计算
澄清池长度D=√[4（ω
2+ω
3
+ω
4
）/π]=8.53m，取D=8.5m
ω4=q/v4=48.6m2
实际上升流速v
4’=q/(πD
2
/4-ω
2
-ω
3
)=1.01mm/s。
h为喷嘴法兰距池底的距离，取0.25m
澄清池内第二反应室要求水深H
3=h+h
+s+h
1
+h
2
+h
4
=5.775m
h
4’为反应器保护高度，取h
4
’=0.25m
澄清池总高H=H
3+h
4
=6.025m。
设池底部直径D
=1.2m，锥角β=40°
锥体部分高度H
1=[（D-D
）/2]tanβ=3.06m
澄清池直壁H
2=H-H
1
=2.965m。
各部容积及停留时间计算：
1.喉管混合时间t
1=h
1
/v
1
’=0.6s
2.第一反应室容积w
1=πh
2
[(d
2
2+d
2
d
1
+d
1
2)/4]=4.48m3
第一反应室停留时间t
2=w
1
/q
1
=23s
3.第二反应室容积w
2=πd
3
2h
3
/4－πh
6
/3×[(d
2
2+d
2
d
2
’+d
2
’2)/4]=29.7m3
第二反应室停留时间t
3=w
2
/q
1
=153s
4.反应室停留时间t
4=(h
3
-0.5)/v
4
’=66min
5.净水历时T’=t
1+t
2
+t
3
+t
4
=68.9min
6.澄清池总容积w=πD
2[H-(H
1
-H
)]/4+πH
1
(D
2
+DD
+D
2)/12=224m3
总停留时间T=w/3600q=1.28h
4.5 无阀滤池
图 4-3 无阀滤池
1.设计水量
设计流量Q
1
=12000m3/d，考虑5%的冲洗水量，分为3组，每组采用双格组合，则每组滤池设
计处理水量Q=1.05Q
1
/4=4200m3/d=175m3/h=0.0486m3/s。
2.设计数据
滤池采用石英砂滤料，设计滤速v=9m/h
平均冲洗强度q=15L/(m2*s)，冲洗时间t=6min
期终允许水头损失H=1.7m
排水井堰顶标高采用-0.75m（室外地面标高0.00m）
滤池入土深度先考虑取-1.40m。
3.设计计算
1）滤池面积
滤池净面积F=Q/V=19.44m2，分为两格,N=2
单格面积f=F/N=9.72m2，单格尺寸采用3.2m×3.2m
四角连通渠考虑采用边长为0.35m的等腰直角三角形，其面积f
2
’=0.0613m2
并考虑连通渠斜边部分混凝土壁厚为120mm的面积，则每边长=0.35+0.12×√2=0.52m，
f
2
=0.135m2
则单格滤池实际净面积f
净
=9.835m2
实际滤速u’=Q/2f
净
=8.90m/h（在7-9m/h之间，符合要求）
2）进出水管
进水管流速u
1=0.6m/s，断面面积ω
1
=Q/u
1
=0.081m2
单格进水总管管径D
1=√（2ω
1
/π）=0.227m，取DN250
进水管总管径D=√4ω
1/π=0.32m，取DN350,校核流速v
2
=0.5m/s
水力坡度i=0.0019，管长L
1
=11m，考虑滤层完全堵塞时，进水全部沿DN350虹吸上升管至虹
吸破坏口，流速v
3为0.31m/s，水力坡度i
2
=0.0005，管长L
2
=4m，则单格进水管水头损失为：
h进=i
1L
1
+∑ξ
1
v
2
2/2g+i
2
L
2
+ξ
2
2v
3
2/2g=0.068m。（式中，局部阻力损失系数ξ
1
包括管道进口、3
个90°弯头和三通，ξ
2
为60°弯头，进入分配箱堰顶采用0.1m的安全高度，则进水分配箱堰顶比虹吸辅助管管口高出0.2m）
3）冲洗水箱
平均冲洗强度q=15L/(m
2*s)，冲洗历时t=6min，单格滤池实践净面积f
净
=9.835m2
则冲洗水箱容积v=0.06q×f
净
×t=53.109m3
冲洗水箱面积F’=10.24m2
冲洗水箱高度H
冲
=v/2F’=2.59m
考虑冲洗水箱隔墙上连通孔的水头损失，冲洗水箱高度取2.6m。
4）滤池高度
表 4-1
滤池总高度取5.15m，根据滤池的入土深度，冲洗水箱平均水位标高为+2.00m。
5）反冲洗水头损失
平均冲洗流量Q冲=qf
净
=147.525L/s=531.09m3/h
因冲洗时滤池仍在进水，单格滤池进水管流量Q单=87.5m3/h
Q
虹吸=Q
冲
+Q
单
=618.59m3/h。
①连通渠水头损失
根据谢才公式i=Q
2
/A2CrR，其中A=0.0613m2
Q=Q
冲
/4=70.83m3/h=0.0197m3/s
连通渠内流速v=Q/A=0.775m/s，i=0.0012
连通渠长度约为1.6m，反冲洗连通渠总水头损失h
1
=iL+ξv2/2g=0.010m。
②孔板水头损失
采用小阻力配水系统，采用钢筋混凝土板，板厚100mm，流量系数α=0.75，开孔比β=1.64%，
反冲洗时配水系统水头损失h
2
=[(q/αβ)2×10-6]/2g=0.076m。
③承托层水头损失
承托层厚度为200mm，水头损失h
3
=0.022qz=0.066m。
④滤层水头损失
采用石英砂滤料，粒径0.5-1.0mm，厚度L=700mm，膨胀度45%，膨胀前的孔隙率m0=0.41，
相对密度γ
1=2.6，则滤料层水头损失h
4
=[(γ
1
/γ)-1]×(1-m
)×L=0.68m。
⑤配水管水头损失h
5
=0.05m
⑥虹吸管内水头损失
虹吸管上升管管径取DN350
由配水板至DN350×250，三通处流量Q
冲
=424.98m3/h，流速为v=1.7m/s，水力坡度i=0.0134，
长度约为4.5m，则总水头损失h
7
=iL+ξv2/2g=0.55m。
⑦反冲洗水头损失
∑H
1=h
1
+h
2
+h
3
+h
4
+h
5
+h
6
+h
7
+h
8
=1.935m。
⑧校核虹吸水位差
冲洗水箱平均水位标高为+2.00m，排水井堰顶标高为-0.75m，则平均冲洗水头Ha=2.75m>2.027m，满足要求，实际冲洗强度略大，可通过强度调节器加以调整。
4.6 消毒
设计计算:
1.加氯量
已知条件: 设计水量Q1=12000m3/d=500m3/h，
清水池最大投加量a为1mg/L.
预加氯量为0
清水池加氯量Q= 0.001aQ1=0.001×1×500=0.5kg/h
二泵站加氯量不做考虑
2.储氯量
仓库储备量按30d最大用量计算：
G=24QT=24×0.5×30=360kg
3.氯瓶配置
选用500kg的氯瓶1个，氯瓶长L=1800mm，直径D=400mm。加氯间中将氯瓶和加氯机分隔布置。加氯间有直接通向外部的门,保持通风。加氯间外布置防毒面具、抢救材料和工具箱，照明和通风设备在室外设开关。
4.7 清水池
设计计算:
已知条件:设计水量Q =12000m3/d
1.清水池调节容积取设计流量即最高日用水量的10%，则调节容积为：W
1
=10%×Q=1200m3 2.消防用水量按同时发生两次火灾,一次灭火用水量取25L/s
连续灭火为2h,则消防容积为: W
2
=25×2×3600/1000=180 m3
3.水厂自用水(用于冲洗滤池，沉淀池排泥等)的贮备容积为:
W
3
=5%×Q（已在设计流量考虑范围内）
4.安全储量:不做考虑W
4
= 0
5.清水池总容积为:
W= W
1 + W
2
+ W
3
+ W
4
= 1200 + 180 + 0= 1380m3
6.水厂内建2座矩形清水池,容量为W/2=690m3
清水池有效水深取3m,超高0.2m，则清水池的平面尺寸为15m×16m。有效容积为15m×16m ×3m=720m3
7.清水池进水管
进入单个清水池内的流量Q
1
=12000/（24×3600）=0.139m3/s
进水管内流速一般在（0.7-1.0）m/s之间，取v=1.0m/s
则进水管管径为D=√(4Q
1
/πv)=0.421m
采用D=450mm的管道，则实际流速为v=0.87m/s(符合要求)。
8.清水池出水管
由于用户的用水量时时变化，清水池的出水管应按出水最高日最高时流量确定，变化系数Kh=1.55，则最高日最高时流量为：
Q
2
=12000×1.55/(24×3600)=0.215m3/s
出水管管内流速取v=1.0m/s
则出水管管径为D
2=√（4Q
2
/πv）=0.523m
采用D=550mm的管道，则实际流速为v=0.90m/s
9.溢流管设计
溢流管管径一般与进水管相同，即D=450mm，管端为喇叭口，管上不得安装阀门。溢流管应包扎尼龙网罩，以防止爬虫沿溢流管进入清水池，清水池溢流管的出口接入水厂下水道。
溢流管上喇叭口直径D≥(1.3~1.5)D=1.4×450=630mm，取650mm，喇叭口设于最高水位
之上0.1m处。
10.放空管设计
清水池内的水在检修时需要放空，因此应设排空管并采用2%的坡度并设排水集水坑。
排空管的管径按1h内将池水放空计算，放空管内流速按1.0m/s，则需排空流量为Q
3
=15m
×16m×3m/1=720m3/h=0.2m3/s，则排空管管径为D
3=√（4Q
3
/πv）=0.504m
采用D=500mm管道，则实际流速为v=1.02m/s。
11.清水池设有水位连续测量装置，供水位自动控制和水位报警之用。
附属设备：
1.导流墙
在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，保证氯与水的接触时间。导流墙顶砌筑到清水池最高水位，使顶部空间保持畅通。导流墙底部每隔3m设尺寸为0.1m×0.1m的过水方孔。
2.检修孔
一共设3个，池内的进水管，出水管，溢流管和集水坑附近各设一个。DN为1200mm，孔顶设防鱼盖板；
3.通气孔
池顶设DN为200mm的通风孔，高出池顶覆土面0.7m，并用防护网，防止虫、蝇、雨水等进入水中。
4.覆土厚度
清水池顶面应有（0.5-1.0）m的覆土厚度，取为0.7m。
4.8 二级泵站
1.吸水井
水厂地面标高0.00m，河流洪水位标高为8.35m，枯水位标高为3.12m。设计二泵站吸水井顶标高为0.10m。二泵房吸水井底标高为-4.00m，二泵房吸水井水面标高为-0.20m。
2.泵房高度
二泵房室内低坪标高为 -2.50m,泵房所在的室外地坪标高为0.00m，二泵房室内地面低于室外2.5m，泵房为半地下室。泵房地下高度为2.50m，泵房高度H=10m。
4.9 附属构筑物
附属构筑物包括生产辅助建筑物和生活附属建筑物。
1.生产辅助建筑物
主要有机修车间、配电房、药库、氯库和化验间等。
2.生活附属建筑物
生活附属建筑物包括水厂的办公楼、车库、值班宿舍、控制室、食堂、值班室等。
水厂内绿化面积很多,绿地由草地、绿篱、花坛、树木配合构成，面积大的可以在中间设建筑小品和人行走道形成小型花园.在建筑物的前坪，道路交出口的附近都设绿地.在建筑物或构筑物与道路之间的带状空地进行绿化布置，形成绿带.在需要围护的地方设绿篱，既起到隔离的作用，又可以达到美化的效果.水厂四周设置高2.50米的防护围墙，采用砖砌围墙。
各附属构筑物尺寸面积表5-1
第五章水厂平面和高程布置
5.1 平面布置
平面布置时，应考虑一下几点：
1.布置紧凑，以减少水厂占地和连接管渠的长度，但是各构筑之间应留出必要的施工和检修空间和管道位置。
2.充分利用地形，力求挖填方平衡以减少施工量。
3.各构筑物之间连接管应简单、短捷，尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。
4.沉淀池排泥及滤池冲洗废水排除方便，力求重力排污。
5.厂区内应有管、配件等露天堆场。
6.建筑物布置应注意朝向和风向。
7.有条件时最好把生产区和生活区分开。
8.应考虑水厂扩建可能。
9.水厂的工艺流程采用直线型布置，流程力求简短，适当增加绿地，使水厂立面丰富。
5.2 高程布置
水头损失估算表表5-1
计算：
1.清水池
清水池的水面标高=地面标高=0.00m
清水池的池底标高=清水池的水面标高-有效水深=0.00-3.00=-3.00m
超高采用0.5m。
2.无阀滤池
滤池的水面标高=清水池的水面标高+滤池到清水池之间的水头损失+滤池自身的水头损失=0.00+0.3+1.935=2.235m。
一．总论 1.1 设计任务及要求 净水厂课程设计的目的在于加深理解所学专业理论，培养运用所学知识综合分析和解决实际工程设计问题的初步能力，在设计、运算、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。 课程设计的内容是根据所给资料，设计一座城市净水厂，要求对主要处理构筑物的工艺尺寸进行计算，确定水厂平面布置和高程布置，最后绘出水厂平面布置图、高程布置图和某个单项处理构筑物（絮凝沉淀池、澄清池或滤池）的工艺设计图（达到初步设计的深度），并简要写出一份设计计算说明书。 1.2 基本资料 1.2.1 水厂规模 该水厂总设计规模为***万m3/d，分两期建设，近期工程供水能力***万m3/d,，远期工程供水能力为***万m3/d。近期工程设计征地时考虑远期工程用地，预留出远期工程用地。 1.2.2 原水水质资料 水源为河流地面水，原水水质分析资料如下：
1.2.3 厂区地形 地形比例1:500，按平坦地形和平整后的设计地面高程32.00m设计，水源取水口位于水厂东北方向150m，水厂位于城市北面1km。 1.2.4 工程地质资料 (1) 表土砂质粘土细砂中砂粗砂粗砂砾石粘土砂岩石层 1m 1.5m 1 m 2 m 0.8m 1 m 2 m 土壤承载力:20 t/m2. (2)地震计算强度为186.2kPa。 (3)地震烈度为9度以下。 (4)地下水质对各类水泥均无侵蚀作用。 序号项目单位数量备注 1 历年最高水位m 34.38 黄海高程系统，下同 2 历年最低水位m 21.47 频率1％ 3 历年平均水位m 24.64 4 历年最大流量m3/s 14600 5 历年最小流量m3/s 180 6 历年平均流量m3/s 1340 7 历年最大含砂量kg/m3 4.82 8 历年最大流速m/s 4.00 9 历年每日最大水位涨落m/d 5.69 10 历年三小时最大水位涨落m/3h 1.04 地下水位：在地面以下1.8m 1.2.6 气象资料 该市位于亚热带，气候温和，年平均气温15.90C，七月极端最高温度达390C，一月极端最低温度－15.30C，年平均降雨量954.1mm，年平均降雨日数117.6天，历年最大日量降雨量328.4mm。常年主导风向为东北偏北（NNE），静风频率为12％，年平均风速为3.4m/s。土壤冰冻深度：0.4m。
给排水14级《水质工程学2》课程设计任务书 一、课程设计的内容和深度 本课程设计的目的在于加深理解所学专业知识，培养运用所学专业知识的能力，在设 计、计算、绘图等方面得到锻炼。 针对一座城市污水二级处理厂，要求对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算， 确定污水厂的平面布置，最后完成设计计算说明书和设计图纸（污水处理厂平面布置图和污 水处理厂流程图）。设计深度为初步设计深度。 二、课程设计任务书 1、设计题目 某城市污水处理厂工艺设计 2、基本资料 （1）污水水量及水质 污水处理水量：30000+50000×% (m3/d)（横线上的数为学号末尾两位数） 污水水质：COD Cr =350+200×%(mg/L)，BOD5 =220mg/L，SS =250mg/L，氨氮=15mg/L。（横线上的数为学号末尾两位数） （2）处理要求 城市污水经处理后应达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准，即：COD Cr ≤ 60mg/L，BOD5 ≤ 20mg/L，SS ≤ 20mg/L，氨氮≤ 5mg/L。 （3）处理工艺流程 污水拟采用传统活性污泥法工艺处理。 （4）气象及水文资料 风向：多年主导风向为东南风。 水文：降水量多年平均为每年728mm；蒸发量多年平均为每年1200mm；地下水位，地面下6~7m。 年平均水温：20℃。 （5）厂区地形 污水厂选址区域海拔标高在19~21m左右，平均地面标高为20m。平均地面坡度为0.3 ‰～0.5‰，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长224m，南北长276m。 3、设计内容
（1）对工艺构筑物选型作说明；（2）主要处理设施的工艺计算；（3）污水处理厂的平面布置；（4）污水处理厂工艺流程图的绘制。 4、设计成果 （1）设计计算说明书一份； （2）设计图纸：污水处理厂平面布置图和工艺流程图各一张。 三、污水处理工程设计指导书 1、总体要求 （1）在设计过程中，要发挥独立思考独立工作的能力。 （2）本课程设计重点训练的是污水处理主要构筑物的设计计算和总体布置。 （3）课程设计不要求对设计方案作比较，处理构筑物选型说明按其技术特征加以说明。（4）设计计算说明书应内容完整，简明扼要，文字通顺；设计图纸应按标准绘制、内容完整，主次分明。 2、设计要点 （1）污水处理设施设计的一般规定 ①该市排水系统为合流制，污水流量总变化系数取1.2 ②处理构筑物流量：曝气池之前，各种构筑物按最大日最大时流量设计；曝气池之后，构筑物按平均日平均时流量设计。 ③处理设备设计流量：各种设备选型计算时，按最大日最大时流量设计。 ④管渠设计流量：按最大日、最大时流量设计。 ⑤各处理构筑物不应少于2组。 （2）平面布置 ①功能明确、布置紧凑。布置时力求减少占地面积，减少连接管的长度，便于操作管理。 ②顺流排列，流程简便。指处理构筑物应尽量按流程方向布置，避免与进（出）水方向相反的安排；个构筑物之间的连接管应以最短线路布置，尽量避免不必要的转弯和用水泵提升。 ③充分利用地形，平衡土方，降低工程费用。 ④构筑物布置应注意风向和朝向。将排放异味和有害气体的构筑物布置在居住与办公场所的下风向；为保证良好的自然通风条件，构筑物布置应考虑主导风向。 ⑤污水厂厂区应适当规划设计机房、办公室、机修、仓库等辅助建筑。 3、对设计文件的内容和质量的要求 （1）设计计算说明书
BOD —容积负荷率：为单位曝气池容积m3,在单位时间d 内接受的有机物量. 单位:[质量][体积] [时间] = = = 2 污泥沉降比 SV ：混合液在量筒内静置 30 分钟后所形成沉淀污泥的容积占原混合液容积的百分率。 混合液悬浮固体浓度 MLSS ：在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总质量。 混合液挥发性悬浮固体浓度 MLVSS ：混合液中活性污泥有机性固体物质部分的浓度。 BOD 污泥负荷率：曝气池内单位重量（kg ）的活性污泥，在单位时间（d ）内接受的有机物量（kgBOD ）。有时也以 COD 表示有机物的量，以MLVSS 表示活性污泥的量。 单位：kgBOD/（kgMLSS·d ） 公式Ns=F/M=QS 0/VX 污泥容积指数：从曝气池出口处取出的混合液，经过 30min 静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积。 单位 mL 公式 SVI=SV/MLSS 氧转移效率 (EA)：通过鼓风曝气转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比。 活性污泥的比耗氧速率：单位重量的活性污泥在单位时间内所能消耗的溶解氧量， 单位为mgO 2/(gMLVSS·h)或mgO 2/(gMLSS·h) 污泥龄：在反应系统内，微生物从其生成到排出系统的平均停留时间，也就是反应系统内的微生物全部更新一次所需要 的时间。从工程上来说，在稳定条件下，就是曝气池内活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比。 污泥回流比：污泥回流比（R ）是指从二沉池返回到曝气池的回流污泥量 QR 与污水流量 Q 之比。 -1 d -1 污泥解体：当活性污泥处理系统的处理水质浑浊，污泥絮凝体微细化，处理效果变坏等为污泥解体现象。 污泥膨胀：污泥的沉降性能发生恶化，不能在二沉池内进行正常的泥水分离的现象。 污泥上浮：污泥(脱氮)上浮是由于曝气池内污泥泥龄过长，硝化进程较高，但却没有很好的反硝化，因而污泥在二沉池 底部产生反硝化，硝酸盐成为电子受体被还原，产生的氮气附于污泥上，从而使污泥比重降低，整块上浮。另，曝气池 内曝气过度，使污泥搅拌过于激烈，生成大量小气泡附聚于絮凝体上，或流入大量脂肪和油类时，也可能引起污泥上浮。 氧垂曲线：水体受到污染后，水体中的溶解氧逐渐被消耗，到临界点后又逐步回升的变化过程。 同步驯化法：为缩短培养和驯化时间，把培养和驯化这两个阶段合并进行，即在培养开始就加入少量工业废水，并在培 养过程中逐渐增加比重，使活性污泥在增长过程中，逐渐适应工业废水并具有处理它的能力。 生物膜法：生物膜法处理废水就是使废水与生物膜接触，进行固、液相的物质交换，利用膜内微生物将有机物氧化，使 废水获得净化，同时，生物膜内的微生物不断生长与繁殖。 生物转盘：一种好氧处理污水的生物反应器，由许多平行排列浸没在氧化槽中的塑料圆盘（盘片）所组成，圆盘表面生 长有生物群落，转动的转盘周而复始地吸附和生物氧化有机污染物，使污水得到净化。 生物转盘容积面积比(G)：又称液量面积比，是接触氧化槽的实际容积 V(m3)与转盘盘片全部表面积 A(m2)之比， G=(V/A)*1000 (L/m2)。当 G 值低于 5 时，BOD 去除率即将有较大幅度的下降。所以对城市污水，G 值以介于 5 至 9 之间 为宜。 稳定塘：是人工适当修正或人工修建的设有围堤和防渗层的污水池塘，主要依靠自然生物净化功能。污水在池塘内流动 缓慢，贮存时间较长，以太阳能为初始能源，通过污水中存活的微生物的代谢活动和包括水生植物在内的多种生物的综 合作用，使有机污染物的易降解。 污水土地处理：污水有节制的投配到土地上，通过土壤-植物系统的物理的、化学的、生物的吸附、过滤与净化作用和自 我调控功能，使污水可生物降解的污染物得以降解净化，氮磷等营养物质和水分得以再利用，促进绿色植物增长并获得 增产。 慢速渗滤处理系统：将污水投配到种有作物的土地表面，污水缓慢的在土地表面流动并向土壤中渗滤，一部分污水直接 为作物所吸收，一部分则渗入土壤中，从而使污水达到净化目的的一种土地处理工艺。 消化池的投配率：投加量和总量的比数，每天需要投加的投加量和消化池的有效容积的比就是投配率。 熟污泥：消化污泥。在好氧或厌氧条件下进行消化，使污泥中挥发物含量降低到固体相对不易腐烂和不发恶臭时的污泥。 污泥含水率（计算公式）：污泥中所含水分的重量与污泥总重量之比的百分数称为污泥含水率。 P1,V1,W1,C1—污泥含水率为 p2 时的污泥体积、重量与固体物浓度； P2,V2,W2,C2—污泥含水率变为 p2 时的污泥体积、重量与团体物浓度; 有机物负荷率（ S ）：有机物负荷率是指每日进入的干泥量与池子容积之比。 V 1 V 2 W 1 W 2 100 p 2 100 p 1 C C 1 挥发性固体和灰分：挥发性固体, 即 VSS ，通常用于表示污泥中的有机物的量；灰分表示无机物含量。 湿污泥比重：湿污泥比重等于湿污泥量与同体积的水重量之比值。 填空 活性污泥法有多种处理系统，如 传统活性污泥法、 吸附再生活性污泥法、 完全混合性污泥法、 分段进水活性污泥法、 渐减曝气活性污泥法。 活性污泥法对营养物质的需求如下，BOD 5:N:P ＝100:5:1。 活性污泥微生物增殖分为 适应期、对数增殖期、稳定期、内源呼吸期。
水质工程学(一)课程设计说明书 1 设计任务 此课程设计的目的在于加深理解所学专业理论，培养运用所学知识综合分析和解决实际工程设计问题的初步能力，在设计、运算、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。 1.1 设计要求 根据所给资料，设计一座城市自来水厂，确定水厂的规模、位置，对水厂工艺方案进行可行性研究，计算主要处理构筑物的工艺尺寸，确定水厂平面布置和高程布置，最后绘出水厂平面布置图、高程布置图（达到初步设计的深度），并简要写出一份设计计算说明书。 1.2 基本资料 1.2.1 城市用水量资料 1.2.2 原水水质及水文地质资料
(1) 原水水质情况：水源为河流地面水 ⑵水文地质及气象资料 ①河流水位特征 最高水位-1m,，最低水位-5m，常年水位-3m ②气象资料 历年平均气温16.00C，年最高平均气温390C，年最低平均气温-30C，年平均降水量1954.1mm，年最高降水量2634.5mm，年最低降水量1178.7mm。常年主导风向为东南风，频率为78％，历年最大冰冻深度：20cm。 ③地质资料 第一层：回填、松土层，承载力8kg/cm2, 深1～1.5m 第一层：粘土层，承载力10kg/cm2, 深3～4m 第一层：粉土层，承载力8kg/cm2, 深3～4m 地下水位平均在粘土层下0.5m 2 水厂选址
厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通过技术经济比较确定。在选择厂址时，一般应考虑以下几个方面： ⑴厂址应选择在工程地质条件较好的地方。一般选在地下水位低、承载力较大、湿陷性等级不高、岩石较少的地层，以降低工程造价和便于施工。 ⑵水厂应尽可能选择在不受洪水威胁的地方。否则应考虑防洪措施。 ⑶水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价。并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除方便。 ⑷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，通常与取水构筑物建在一起；当取水地点距离用水区较远时，厂址选择有两种方案，一是将水厂设置在取水构筑物附近；另一是将水厂设置在离用水区较近的地方。 根据综合因素考虑，将水厂设置在取水构筑物附近，水厂和构筑物可集中管理，节省水厂自用水的输水费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排除。 3 水厂规模及水量确定 Q生活=240×52000×10-3=12480m3/d Q工业=12480×1.78=22214.4m3/d Q三产=12960×0.82=10233.6m3/d Q工厂=0.5+0.8+0.6+1.1=30000m3/d
作业一 BOD：由于微生物的生活活动，将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量，称为生化需氧量。 COD：在酸性条件下，将有机物氧化成CO2与水所消耗氧化剂中的氧量，称为化学需氧量。 TOC：在900℃高温下，以铂作催化剂，使水样氧化燃烧，测定气体中CO2的增量，从而确定水样中总的含碳量，表示水样中有机物总量的综合指标。 TOD：有机物主要组成元素被氧化后，分别产生二氧化碳，水，二氧化氮和二氧化硫所消耗的氧量称总需氧量TOD。 水体富营养化：水体富营养化是指由于大量的氮、磷、钾等元素排入到地表水体，使藻类等水生生物大量地生长繁殖，破坏水生生态平衡的过程。 水体自净：污水排入水体后，一方面对水体产生污染，另一方面水体本身有一定的净化污水的能力，即经过水体的物理、化学与生物的作用，使污水中污染物的浓度得以降低，经过一段时间后，水体往往能恢复到受污染前的状态，并在微生物的作用下进行分解，从而使水体由不洁恢复为清洁，这一过程称为水体的自净过程 污泥沉降比：污泥沉降比（SV）是指混合液在量筒内静置沉淀30分钟沉淀污泥与所取混合液之体积比为污泥沉降比（%）。 MLSS：混合液悬浮固体浓度表示的是在曝气池单位容积混合液内所含有的活性污泥固体物的总质量。
MLVSS：混合液挥发性悬浮固体浓度表示的是混合液中活性污泥有机性固体物资部分浓度。 氧转移效率 (EA)：是指通过鼓风曝气系统转移到混合液中的氧量占总供氧量的百分比（%） BOD 污泥负荷率（标明公式，单位）：表示曝气池内单位重量（kg）的活性污泥，在单位时间(d)内接受的有机物量（kgBOD）。P14 污泥容积指数（SVI）：指从曝气池出口处取出的混合液经过30分钟静沉后，每克干污泥形成的沉淀污泥所占有的容积。SVI=SV(ml/L)/MLSS(g/L) 活性污泥的比耗氧速率:是指单位质量的活性污泥在单位时间内的耗氧量。 泥龄:是指在曝气池内，微生物从其生长到排出的平均停留时间。 污泥回流比：是指从二沉池返回到曝气池的回流污泥量Q R与污水流量Q的比值。 BOD—容积负荷率（标明单位）：表示为单位曝气池容积（m3）在单位时间(d)内接受的有机物的量。P14 1、什么是活性污泥法？活性污泥法正常运行必须具备哪些条件？答：往生活污水中通入空气进行曝气，持续一段时间以后，污水中即生成一种褐色絮凝体，该絮凝体主要由繁殖的大量微生物所构成，可氧化分解污水中的有机物，并易于沉淀分离，从而得到澄清的处理出水，这种絮凝体就是活性污泥。具备的条件：P2
水质工程学(一)课程设计说明书 1设计任务 此课程设计的目的在于加深理解所学专业理论，培养运用所学知识综合分析和解决实际工程设计问题的初步能力，在设计、运算、绘图、查阅资料和设计手册以及使用设计规X等基本技能上得到初步训练和提高。 1.1设计要求 根据所给资料，设计一座城市自来水厂，确定水厂的规模、位置，对水厂工艺方案进行可行性研究，计算主要处理构筑物的工艺尺寸，确定水厂平面布置和高程布置，最后绘出水厂平面布置图、高程布置图（达到初步设计的深度），并简要写出一份设计计算说明书。 1.2基本资料 1.2.1城市用水量资料 1.2.2原水水质及水文地质资料
(1) 原水水质情况：水源为河流地面水 ⑵水文地质及气象资料 ①河流水位特征 最高水位-1m,，最低水位-5m，常年水位-3m ②气象资料 历年平均气温16.00C，年最高平均气温390C，年最低平均气温-30C，年平均降水量1954.1mm，年最高降水量2634.5mm，年最低降水量1178.7mm。常年主导风向为东南风，频率为78％，历年最大冰冻深度：20cm。 ③地质资料 第一层：回填、松土层，承载力8kg/cm2, 深1～1.5m 第一层：粘土层，承载力10kg/cm2, 深3～4m 第一层：粉土层，承载力8kg/cm2, 深3～4m 地下水位平均在粘土层下0.5m 2水厂选址
厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通过技术经济比较确定。在选择厂址时，一般应考虑以下几个方面： ⑴厂址应选择在工程地质条件较好的地方。一般选在地下水位低、承载力较大、湿陷性等级不高、岩石较少的地层，以降低工程造价和便于施工。 ⑵水厂应尽可能选择在不受洪水威胁的地方。否则应考虑防洪措施。 ⑶水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价。并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除方便。 ⑷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，通常与取水构筑物建在一起；当取水地点距离用水区较远时，厂址选择有两种方案，一是将水厂设置在取水构筑物附近；另一是将水厂设置在离用水区较近的地方。 根据综合因素考虑，将水厂设置在取水构筑物附近，水厂和构筑物可集中管理，节省水厂自用水的输水费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排除。 3水厂规模及水量确定 Q生活=240×52000×10-3=12480m3/d Q工业=12480×1.78=22214.4m3/d Q三产=12960×0.82=10233.6m3/d Q工厂=0.5+0.8+0.6+1.1=30000m3/d
(此文档为Word格式，下载后可以任意编辑修改！） 试卷装订封面 学年第学期 课程名称： 课程代码 学生系别 专业 班级 任课教师 阅卷教师 考试方式开卷□闭卷∨ 考试日期 考试时间 阅卷日期 装订教师 装订日期 缺卷学生姓名及原因： 无 附：课程考试试卷分析表、期末考核成绩登记表
第一章水质与水质标准 1．天然水体中的杂质如何分类。 按不同的原理,对天然水体的杂志进行分类: (1) 按水中杂质的尺寸,可以分为:溶解物,胶体颗粒和悬浮物； (2) 从化学结构上可以分为:无机杂质,有机杂质,生物(微生物)； (3) 按杂质来源可以分为天然的和人工合成的物质。 2．生活饮用水的水质指标可分为哪几类。 (1)微生物标准；（2）水的感官性状指标和一般化学指标；（3）毒理学指标；（4）放射性指标。 3．地下水与地表水相比，有哪些特点。 由于通过土壤和岩层的过滤作用，所以地下水没有悬浮物，通常是透明的。同时通过溶解了土壤和岩层中的可溶性矿物质，所以含盐量、硬度等比地表水高。地下水的水质、水温一般终年稳定，较少受到外界影响。受水体流经的土壤地质条件，地形地貌以及气候条件的 影响，地表水或地下水的水质会有较大差异。 4．什么是水体富营养化。富营养化有哪些危害。 水体的富营养化是指富含磷酸盐和某些形式的氮素的水，在光照和其他换进条件适宜的 情况下，水中所含的这些用营养物质是水中的藻类过量生长，随后藻类死亡和随之而来异养 微生物的代谢活动，使得水中的DO 被迅速耗尽，造成水体质量恶化和水生态环境结构破坏 的现象。 水体富营养化的危害：（1）造成水体感官性污染，使藻类过度繁殖，水有霉味、腥臭味，使水体混浊，透明度下降（2）消耗水体的溶解氧（3）向水体释放毒素，使人和牲畜得 病(4) 影响供水水质，并增加供水成本(5)对水生生态造成影响。 5．什么是水体自净。为什么说溶解氧是河流自净中最有力的生态因素之一。 水体自净是指污染物进入天然水体后，通过物理、化学和生物因素的共同作用，使污染物的总量减少或浓度降低，曾受污染的天然水体部分地或完全的恢复原状的现象。 溶解氧是维持水生生态平衡和有机物能够进行生物分解的条件，DO 越高，说明水中的 有机污染物越少，DO 接近饱和时，水体是清洁的，因此DO 是河流自净中最有利力的生态 因素。 6．用哪两个相关的水质指标描述水体的自净过程。 BOD 和DO 。
《废水处理工程》试题库 一、名词解释 1、污水 指经过使用，其物理性质和化学成分发生变化的水，也包括降水。 2、生活污水 指人们在日常生活中使用过，并为生活废料所污染的水。 3、工业废水 指在工矿企业生产过程中所产生和排放的水。 5、生物化学需氧量（BOD） 指在微生物的作用下，将有机污染物稳定化所消耗的氧量。 6、化学需氧量（COD） 指用强氧化剂－重铬酸钾，在酸性条件下将有机污染物稳定化消耗的重铬酸钾量所折算成的氧量。 7、总需氧量（TOD) 指有机污染物完全被氧化时所需要的氧量。 8、总有机碳（TOC） 指污水中有机污染物的总含碳量。 9、水体自净作用 水体在其环境容量围，经过物理、化学和生物作用，使排入的污染物质的浓度，随时间的推移在向下游流动的过程中自然降低。 13、污水的物理处理法 指利用物理作用，分离污水中主要呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。 14、污水的化学处理法 指利用化学反应作用来分离、回收污水中的污染物，或使其转化为无害的物质。 15、污水的生物处理法 指利用微生物新代作用，使污水中呈溶解或胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质，使污水得以净化的法。 16、沉淀 水中的可沉物质在重力作用下下沉，从而与水分离的一种过程。 17、活性污泥法 以污水中的有机污染物为基质，在溶解氧存在的条件下，通过微生物群的连续培养，经凝聚、吸附、氧化分解，沉淀等过程去除有机物的一种法。 22、污泥龄 指曝气池中活性污泥总量与每日排放的剩余污泥量之比值。 23、BOD－污泥负荷率N S 指单位重量的污泥在单位时间所能代的有机物的量。 24、污泥膨胀现象 当污泥变质时，污泥不易沉淀，SVI值增高，污泥的结构松散和体积膨胀，含水率上升，澄清液变少，颜色也有变异，即为污泥膨胀现象。 25、容积负荷率Nv 指单位容积曝气区在单位时间所能承受的BOD数量。 26、表面负荷 指单位时间通过沉淀池单位表面积的流量。
目录 设计任务书 (2) 设计计算说明书 (4) 第一章污水处理厂设计 第一节污水厂选址 (4) 第二节工艺流程 (4) 第二章处理构筑物工艺设计 第一节设计参数 (6) 第二节泵前中格栅设计 (6) 第三节污水提升泵房设计计 (8) 第四节泵后细格栅设计计算 (9) 第五节沉砂池设计计算 (10) 第六节辐流式初沉池设计计算 (12) 反应池设计计算 (14) 第七节O A/ 1 第八节向心辐流式二沉池设计计算 (16) 第九节剩余污泥泵房 (17) 第十节浓缩池 (18) 第十一节贮泥池 (20) 第十二节脱水机房 (21) 第三章处理厂设计 第一节污水处理厂的平面布置 (23) 第二节污水处理厂高程布置 (23) 参考文献 (26)
《水质工程学》课程设计任务书 一、设计题目 某计城市日处理污水量15万m 3污水处理工程设计 二、基本资料 1、污水水量、水质 （1）设计规模 设计日平均污水流量Q=150000m 3/d ； 设计最大小时流量Q max =8125m 3/h （2）进水水质 COD Cr =400mg/L ，BOD 5 =180mg/L ，SS = 300mg/L ，NH 3-N = 35mg/L 2、污水处理要求 污水经过二级处理后应符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准的B 标准 ，即： COD Cr ≤ 60mg/L ，BOD 5≤20mg/L ，SS≤20mg/L ，NH 3-N≤8mg/L 。 3、处理工艺流程 污水拟采用活性污泥法工艺处理，具体流程如下： 4、资料 市区全年主导风向为东北风，频率为18%，年平均风速2.55米/秒。污水处理厂场地标 高384.5~383.5米之间， 5、污水排水接纳河流资料： 该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流，其最高洪水位（50年一遇）为380.0m ，常水位为378.0m ，枯水位为375.0m 。 三、设计任务 1、对处理构筑物选型做说明； 2、对主要处理设施（格栅、沉砂池、初沉池、生化池、污泥浓缩池）进行工艺计算（附必要的计算草图）； 3、按扩初标准，画出污水处理厂平面布置图，内容包括表示出处理厂的范围，全部处理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道及处理构筑物发展的可能性； 4、按扩初标准，画出污水处理厂工艺流程高程布置图，表示出原污水、各处理构筑物的高程关系、水位高度以及处理出水的出厂方式； 5、编写设计说明书、计算书。 四、设计成果 1、设计计算说明书一份； 2、设计图纸：污水处理厂平面布置图和污水处理厂工艺流程高程布置图各一张。 五、参考资料 1、《给水排水设计手册》第一、五、十、十一册 2、《环境工程设计手册》（水污染卷） 原污水 污泥浓缩池 污泥脱水机房 出水 格栅 污水泵房 沉砂池 二沉池 泥饼外运 曝气池 回流污泥
水质工程学（一）复习思考题 名词解释 1、水体自净污染物随污水排入水体后，经过物理的、化学的与生物化学的作用，使污染的浓度降低或 总量减少，受污染的水体部分地或完全地恢复原状，这种现象称为水体自净。 2、反应器在化工生产过程中，都有一个发生化学反应的生产核心部分，发生化学反应的容器称为反应 器。 3、活塞流反应器和恒流搅拌反应器活塞流反应器：也称管式反应器，流体是以队列形式通过反应器，液体元素在流动 的方向上绝无混合想象，每一流体元素停留时间都是相等的，各点上的反应物浓 度和反应速度有确定值。恒流搅拌反应器：也称连续搅拌罐反应器，物料不断进出，连续流动。反应器内各点浓度完全均匀，反应速度不随时间变化，有返混作用。 4、胶体稳定性指胶体粒子在水中长期保持分散悬浮状态的特性。分为1、动力学稳定性2、聚集稳定 性。 5、凝聚和絮凝凝聚指胶体脱稳并生成微小聚集体的过程；絮凝指脱稳的胶体或微小的悬浮物聚结成大 的絮凝体的过程。 6、四个混凝作用机理1、压缩双电层作用机理2、吸附一电性中和作用机理3、吸附架桥作用机理4、沉淀物的网捕、 卷扫作用机理 7、胶体保护当胶粒表面被高分子物质全部覆盖后，量胶粒接近时，由于“胶粒-胶粒”之间所吸附的高分子受到压缩变 形而具有排斥势能，或者由于带电高分子的相互排斥，使胶粒不能凝聚。 8 异向絮凝和同向絮凝异向絮凝：指脱稳胶体由于布朗运动相碰撞而凝聚的现象。同向絮凝：指借 助于水力或机械搅拌使胶体颗粒相碰撞而凝聚的现象。 9、自由沉淀和拥挤沉淀颗粒在沉降过程中不受颗粒彼此间影响的沉淀，称为自由沉淀。颗粒在沉淀过程中相互干扰， 使悬浮颗粒以接近或相同的沉速拥挤下沉，呈界面式沉降，出现清、浑水层间的 明显界面（浑液面）的沉淀，称为拥挤沉淀。 10、截留沉速和表面负荷截留沉速U0指能够全部被去除的颗粒中的最小颗粒的沉降速度。表面负荷q Q Q q =——= 是指单位沉淀面积上承受的水流量，其中 A BL 11、接触絮凝在池内形成一个絮体浓度足够高的区域，使投药后的原水与具有很高体积浓度的粗粒絮体 接触，可以大大提高原水中细粒悬浮物的絮凝速率，这种方式称为接触絮凝。 12、均质滤料均质滤料指沿着整个滤层深度方向的任一横断面上，滤料组成和平均粒径均匀一致的滤料。 13、反粒度过滤反粒度过滤指过滤时，滤料层中滤料粒径顺水流方向由大变小，以提高滤层含污能力的 过滤方式。 14、直接过滤直接过滤指原水没有经过絮凝直接进入过滤池进行过滤的方式。 15、负水头负水头指在过滤过程中，滤层截留了大量的杂质，以致于砂面以下某一深度处的水头损失超 过该处水深的现象。 16、滤层膨胀率滤层膨胀度指反冲洗时，滤层膨胀后所增加的厚度与膨胀前厚度之比。公式为 e 三100%。 L o 17、冲洗强度冲洗强度q指单位面积滤料层上所通过的冲洗水量，单位为L/s ? m2。 18、吸附容量单位体积或单位质量所能吸附的吸附质的量。 19、活性炭再生在活性炭本身结构不发生成极少发生变化的情况下，用某种方法将被吸附的物质，将吸 附在活性炭表面的吸附质除去，恢复活性炭的吸附能力。 20、需氯量和余氯量需氯量：指杀死细菌、氧化有机物及还原性物质所消耗的氯量。余氯量：指抑制水中残余细菌的再度 繁殖，管网中需维持的少量剩余氯。 21、折点加氯加氯量超过折点需要量的加氯方式。 22、高级氧化任何以产生羟基自由基作为氧化剂的氧化过程。 23、溶胀性干树脂浸泡水中时，体积胀大，成为湿树脂；湿树脂转型，体积也发生变化，这种体积发生变化的现象称为溶 胀性。
《水质工程学》 考试时间：120分钟 考试总分：100分 遵守考场纪律，维护知识尊严，杜绝违纪行为，确保考试结果公正。 1、给水工程的规划应在服从城市总体规划的前提下，近远期结合，以近期为主进行设计。近期设计年限宜采用（）年，远期规划年限宜采用（）年。（ ） A.5～10；10～20 B.5～10；15～20 C.5～10；10～15 D.10～20；20～30 2、 设计供水量应根据下列各种用水确定（）。
（1）综合生活用水
（2）工业企业生产用水和工作人员生活用水
（3）消防用水
（4）浇洒道路和绿地用水
（5）未预见用水量及管网漏失水量。
（6）公共建筑用水 （ ） A.全部 B.（1）、（2）、（4） C.（1）、（2）、（3）、（4）、（5） D.（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6） 3、药剂仓库的固定储备量，应按当地供应、运输等条件确定，一般可按最大投药量的（）天用量计算。其周转储备量应根据当地具体条件确定。（ ） A.5～10 B.7～15 C.15～30 D.10～20 姓名：________________ 班级：________________ 学号：________________ --------------------密----------------------------------封 ----------------------------------------------线---------------------- ---
4、设计沉淀池和澄清池时应考虑（）的配水和集水。（） A.均匀 B.对称 C.慢速 D.平均 5、设计隔板絮凝池时，絮凝池廊道的流速，应按由大到小的渐变流速进行设计，起端流速一般宜为（）m／s，末端流速一般宜为0.2～0.3m／s。（）A.0.2～0.3 B.0.5～0.6 C.0.6～0.8 D.0.8～1.0 6、异向流斜管沉淀池，斜管沉淀池的清水区保护高度一般不宜小于（）m；底部配水区高度不宜小于1.5m。（） A.1.0 B.1.2 C.1.5 D.0.8 7、快滤池宜采用大阻力或中阻力配水系统。大阻力配水系统孔眼总面积与滤池面积之比为（）。（） A.1.0％～1.5％ B.1.5％～2.0％ C.0.20％～0.28％ D.0.6％～0.8％ 8、地下水除铁一般采用接触氧化法或曝气氧化法。当受到硅酸盐影响时，应采用（）氧化法。（） A.接触 B.曝气 C.自然 D.药剂 9、当采用氯胺消毒时，氯和氨的投加比例应通过（）确定，一般可采用重量比为3：1～6：1。（）
水质工程学课程设计
一．总论 1.1 设计任务及要求 净水厂课程设计的目的在于加深理解所学专业理论，培养运用所学知识综合分析和解决实际工程设计问题的初步能力，在设计、运算、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。 课程设计的内容是根据所给资料，设计一座城市净水厂，要求对主要处理构筑物的工艺尺寸进行计算，确定水厂平面布置和高程布置，最后绘出水厂平面布置图、高程布置图和某个单项处理构筑物（絮凝沉淀池、澄清池或滤池）的工艺设计图（达到初步设计的深度），并简要写出一份设计计算说明书。 1.2 基本资料 1.2.1 水厂规模 该水厂总设计规模为5万m3/d，分两期建设，近期工程供水能力5万m3/d,，远期工程供水能力为10万m3/d。近期工程设计征地时考虑远期工程用地，预留出远期工程用地。 1.2.2 原水水质资料 水源为河流地面水，原水水质分析资料如下：
1.2.3 厂区地形 地形比例1:500，按平坦地形和平整后的设计地面高程32.00m设计，水源取水口位于水厂东北方向150m，水厂位于城市北面1km。 1.2.4 工程地质资料 表土砂质粘土细砂中砂粗砂粗砂砾石粘土砂岩石层 1m 1.5m 1 m 2 m 0.8m 1 m 2 m 土壤承载力:20 t/m2. (2)地震计算强度为186.2kPa。 (3)地震烈度为9度以下。 (4)地下水质对各类水泥均无侵蚀作用。 序号项目单位数量备注 1 历年最高水位m 34.38 黄海高程系统，下同 2 历年最低水位m 21.47 频率1％ 3 历年平均水位m 24.64 4 历年最大流量m3/s 14600 5 历年最小流量m3/s 180 6 历年平均流量m3/s 1340 7 历年最大含砂量kg/m3 4.82 8 历年最大流速m/s 4.00 9 历年每日最大水位涨落m/d 5.69 10 历年三小时最大水位涨落m/3h 1.04 地下水位：在地面以下1.8m 1.2.6 气象资料 该市位于亚热带，气候温和，年平均气温15.90C，七月极端最高温度达390C，一月极端最低温度－15.30C，年平均降雨量954.1mm，年平均降雨日数117.6天，历年最大日量降雨量328.4mm。常年主导风向为东北偏北（NNE），静风频率为12％，年平均风速为3.4m/s。土壤冰冻深度：0.4m。
水质工程学（一）课程设计 说明书 学院：环境科学与工程学院系名：市政工程系专业：给水排水工程姓名： 学号: 班级：给排 1311 指导教师: 指导教师: 201５年１２月２5 日
目录 第一章设计基本资料和设计任务 0 1.1 设计基本资料........................................... 错误!未定义书签。 1。2设计任务?1 第二章水厂设计规模的确定?错误!未定义书签。 2．1 近期规模?错误!未定义书签。 2。2 水厂设计规模.......................................... 错误!未定义书签。第三章水厂工艺方案的确定. (3) 3。1初步选定两套方案....................................... 错误!未定义书签。 3.2方案构筑物特性比较?错误!未定义书签。 3。３方案确立?错误!未定义书签。 第四章水厂各个构筑物的设计计算?错误!未定义书签。 4。1 一级泵站.............................................. 错误!未定义书签。 4。2 混凝剂的选择和投加?错误!未定义书签。 4。3 管式静态混合器........................................ 错误!未定义书签。 ４．4 水力循环澄清池....................................... 错误!未定义书签。 ４。5 无阀滤池............................................. 错误!未定义书签。 ４.６消毒.............................................. 错误!未定义书签。 4.7 清水池?错误!未定义书签。 4。８二级泵站............................................. 错误!未定义书签。 ４.9 附属构筑物?错误!未定义书签。 第五章水厂平面和高程布置?错误!未定义书签。 ５.1 平面布置.............................................. 错误!未定义书签。 5.2 高程布置?错误!未定义书签。 参考文献?错误!未定义书签。
1.设计任务及资料 1.1设计原始资料 长垣镇最高日设计用水量为近期5万吨/天，远期10万吨/天，规划建造水厂一座。已知城区地形平坦，地面标高为21.00米；水源采用长江水；取水构筑物远离水厂，布置在厂外。管网最小服务水头为28.00米；二级泵站采用二级供水到管网系统，其中最大一级供水量占全天用水量的百分数为5.00%，时间为早上6：00～晚上10：00，此时管网系统及水厂到管网的输水管的总水头损失为11.00米；另一级供水时管网系统及水厂到管网的输水管的总水头损失为5.00米。常年主导风向：冬季为东北风、夏季为东南风。水厂大门朝向为北偏西15°。 1.2设计任务 1、设计计算说明书1本。 内容包括任务书、目录、正文、参考资料、成绩评定表等，按要求书写或打印并装订成册。 其中正文内容主要包括：工程项目和设计要求概述，方案比较情况，各构筑物及建筑物的形式、设计计算过程、尺寸和结构形式、各构筑物设计计算草图、人员编制、水厂平面高程设计计算和布置情况以及设计中尚存在的问题等。 2、手工绘制自来水厂平面高程布置图1张（1号铅笔图，图框和图签按标准绘制）。要求：比例选择恰当，图纸布局合理，制图规范、内容完整、线条分明，字体采用仿宋字书写。
2. 设计规模及工艺选择 2.1设计规模 根据所提供的已知资料：最高日用水量为近期5万吨/天，远期10万吨/天。 d Q=Q α α为自用水系数，取决于处理工艺、构筑物类型、原水水质及水厂是否设有 回收水设施等因素，一般在1.05-1.10之间，取α =1.07，则水厂生产水量 近期：Q 0=1.07Q d =1.07×50000=53500m 3/d=2229.2m 3/h 远期：Q 0=1.07Q d =1.07×100000=107000 m 3/d=4458.3m 3/h 水处理构筑物的设计，应按原水水质最不利情况时所需供水量进行校核。 2.2水厂工艺流程选择 2.2.1概述 给水处理的任务是通过必要的处理方法去除水中杂质，使之符合生活饮用或工业使用要求的水质。给水处理工艺方法和工艺的选择，应根据原水水质及设计生产生产能力等选择，由于水源不同，水质各异，生活饮用水处理系统的组成和工艺流程也多种多样。 2.2.2水处理流程选择 水处理方法应根据水源水质的要求确定。所给的设计资料中指出，水源采用 长江水，其水质应该较好，采用一般传统的水处理工艺，即：混合、絮凝、沉淀、过滤、消毒。混凝剂采用硫酸铝，设溶解池和溶液池，计量泵投加药剂，管式静态混合器混合。絮凝池采用水平轴机械絮凝池。沉淀池采用平流沉淀池。滤池采用普通快滤池。
水质工程学思考题 1.水处理中反应器的类型有哪几种？各有什么特点？ 2.什么是胶体稳定性？引起胶体稳定的原因有哪些？ 3.什么是胶体的凝聚，其凝聚机理有哪些？ 4.什么是混凝？水处理中常用的混凝剂有哪些？ 5.混合和絮凝反应有哪些异同点？ 6.絮凝可以分为哪几种？如何定义，实际运行中各有什么特点？ 7.沉淀可以分为哪几类？各有什么特点？ 8.理想沉淀池的基本假设是什么？ 9.什么是表面负荷？什么是截留沉速？两者有何联系？ 10.什么是过滤？过滤的机理是什么？ 11.简述快滤池的运行过程。 12.滤池的配水系统可分为哪几类，各有什么特点，适用的滤池各有哪些？ 13.滤池的气—水反冲洗有哪几种操作方式？ 14.快滤池滤层的优化机理？ 15.滤池的运行有哪几种方式？各有何优缺点？ 16.什么是吸附？水处理中常用的吸附剂有哪些？ 17.氯消毒的基本原理是什么？氯消毒可以分哪几类？ 18.什么叫余氯？余氯的作用是什么？ 19.什么是折点加氯？为什么会出现这种情况？其特点是什么？ 20.什么是离子交换，简述离子的交换历程。 21.离子交换在水的软化和除盐的应用过程？ 22.什么是膜滤？常用的膜滤技术有哪些？ 23.水的冷却原理是什么？ 24.什么是腐蚀和结垢？常用来判别的水质稳定指数有哪些？ 25.电解、吹脱、气提、萃取的概念？ 26.活性污泥的性能指标有哪些？ 27.活性污泥法的设计与运行参数有哪些？ 28.活性污泥（MLSS）有几部分物质表示？
29.活性污泥微生物的增值规律，画图。 30.什么是活性污泥法？其基本原理和流程是什么？ 31.对活性微生物的影响环境因素有哪些？ 32.试述SBR法工作原理，操作过程及其主要特点。 33.请作出城市污水处理的典型流程图及各个工艺的作用。 34.请图示A/A /O 脱氮除磷工艺。 35.请图示Ap /O 脱氮除磷工艺。 36.请图示A N /O 脱氮除磷工艺。 37.请图示卡罗塞尔氧化沟。 38.请图示三沟交替工作氧化沟。 39.请图示奥贝尔氧化沟。 40.请图示AB法。 41.请图示SRB法。 42.什么是生物膜法？ 43.污水处理生物膜法在工艺方面的特征？ 44.试述生物膜法处理废水的基本原理。简述生物膜从载体上脱落的原因？ 45.生物膜法特征？ 46.常见的生物膜法有，列举四项？ 47.生物滤池工作原理？ 48.简述厌氧生物处理过程阶段。 49.请图示典型稳定塘生态系统图。 50.稳定塘及其净化机理？ 51.稳定塘对污水的净化作用？ 52.简述污泥中水的组成及去除方法。 53.污泥处理的目的是？ 54.污泥机械脱水的方法有哪些？ 55.污泥处理与处置的基本方法？ 56.污泥的性质指标有哪些？
水质工程学（上）考试试卷一 班级：学号：姓名： 一、选择题：（2’×10） 1 给水工程的规划应在服从城市总体规划的前提下，近远期结合，以近期为主进行设计。近期设计年限宜采用( )年，远期规划年限宜采用( )年。( A ) A.5～10；10～20 B.5～10；15～20 C.5～10；10～15 D.10～20；20～30 2 设计供水量应根据下列各种用水确定( C )。 (1)综合生活用水 (2)工业企业生产用水和工作人员生活用水 (3)消防用水 (4)浇洒道路和绿地用水 (5)未预见用水量及管网漏失水量。 (6)公共建筑用水 A.全部 B.(1)、(2)、(4) C.(1)、(2)、(3)、(4)、(5) D.(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6) 3 药剂仓库的固定储备量，应按当地供应、运输等条件确定，一般可按最大投药量的( B )天用量计算。其周转储备量应根据当地具体条件确定。 A.5～10 B.7～15 C.15～30 D.10～20 4 设计沉淀池和澄清池时应考虑( A )的配水和集水。 A.均匀 B.对称 C.慢速 D.平均
5 设计隔板絮凝池时，絮凝池廊道的流速，应按由大到小的渐变流速进行设计，起端流速一般宜为( B )m／s，末端流速一般宜为0.2～0.3m／s。 A.0.2～0.3 B.0.5～0.6 C.0.6～0.8 D.0.8～1.0 6 异向流斜管沉淀池，斜管沉淀池的清水区保护高度一般不宜小于( A )m；底部配水区高度不宜小于1.5m。 A.1.0 B.1.2 C.1.5 D.0.8 7 快滤池宜采用大阻力或中阻力配水系统。大阻力配水系统孔眼总面积与滤池面积之比为( C )。 A.1.0％～1.5％ B.1.5％～2.0％ C.0.20％～0.28％ D.0.6％～0.8％ 8 地下水除铁一般采用接触氧化法或曝气氧化法。当受到硅酸盐影响时，应采用( A )氧化法。 A.接触 B.曝气 C.自然 D.药剂 9 当采用氯胺消毒时，氯和氨的投加比例应通过( C )确定，一般可采用重量比为3：1～6：1。 A.计算 B.经济比较 C.试验 D.经验 10 气浮池溶气罐的溶气压力一般可采用0.2～0.4MPa；( A )一般可采用5％～10％。 A.回流比 B.压力比 C.气水比 D.进气比 二、名词解释：（4’×5） 1、澄清池——主要依靠活性泥渣层达到澄清目的。当脱稳杂质随水流与泥渣层接触时，便被泥渣层阻留下来，使水获得澄清。 2、折点加氯——从折点加氯的曲线看，到达峰点H时，余氯最高，但这是化合性余氯而非自由性余氯，到达折点时，余氯最低。