水污染控制工程大纲.docx
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水污染控制工程大纲
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1、课程性质、目的与任务
《水污染控制工程》是环境工程和给水排水工程专业的重要主干课程之一。
主要分为“排水沟道系统”和“污水的物理及生物处理”两大部分。
“排水沟道系统”详细介绍污水沟道系统﹑雨水沟道系统和合流制沟道系统规划设计的基本理论﹑基本知识和基本方法。
包括排水体制﹑系统特点﹑管材及断面特性﹑沟道附属构筑物﹑设计要求及控制参数﹑防洪设施和沟道施工养护等。
“污水的物理及生物处理”介绍污水处理中最常用的物理的生物处理方法，将污水水质指标、污水处理理论、原理和工艺技术设计计算紧密结合，并对常见的处理工艺进行系统介绍，使学生对不同水质的水处理理论的方法有全面、系统的认识。
本课程的任务是：
1）基本掌握排水沟道系统的功能、结构和规划设计原理；
2）掌握排水沟道系统的水量计算和水力计算的理论和方法；
3）系统完整地学习和掌握污水处理的基本概念、工程设计和运行管理的基础理论和方法；
4）初步掌握污水物理及生物处理的设计、计算及运行管理方面的基本技能；
5）培养学生对污水处理工程基础理论的理解、掌握和分析运用能力，初步具备进行污水处理的科学研究能力。
6）辅以完整的课程设计，能够独立进行城市和工业企业排水沟道工程的规划设计，进行城市污水和工业废水处理厂的工艺优选和技术设计，编制工程设计文件；
2、课程基本要求
通过本课程的学习，学生应掌握排水沟道系统的功能、结构和规划设计原理；掌握排水沟道系统的水量计算和水力计算的理论和方法；辅以课程设计，能够独立进行城市和工业企业排水沟道工程的规划设计。
应基本掌握污水处理物理和生物处理的理论和设计原理，能合理正确地选择确定污水处理工艺并进行工程设计；辅以课程设计，能够独立进行城市污水和工业废水处理厂的工艺优选和技术设计，初步具备编制工程设计文件和进行科学研究的能力。
3、课程教学主要内容
[第一篇 排水沟道系统]
绪论
1）水污染控制工程的范围
2）排水沟道系统的基本概念和基本任务
第一章 排水沟道系统
3）污水的分类和性质
4）排水系统的体制和选择
5）排水系统的主要组成部分
6）排水系统的规划设计及布置形式
7）沟道及沟道系统上的附属构筑物
8）排水泵站
第二章 沟道水力学
1）概述沟道中的水流情况——重力流，模拟流态——均匀流
水力计算的基本要求：
保证水流速度在一定范围内，不冲刷﹑不淤积；雨水可溢流，按满流设计；污水不可溢流，按非满流设计
2）沟道水力计算的基本公式：
Q=ωv
v=（R2/3J1/2）/n
3）水力计算图的使用
4）水力计算中的几个限制值——为什么有这些限制，其值为多少
5）沟段的衔接
6）沟段水力计算举例
7）倒虹管的水力计算
8）溢流井的水力计算
第三章 污水沟道系统的设计
1）污水设计流量的确定
包括：
居住区生活污水设计流量Q1﹑工厂生产区生活污水设计流量Q2﹑工厂生产的工业废水设计流量Q3
2）污水沟道系统的平面布置
3）污水沟道的水力计算
重要概念：
设计沟段﹑控制点
4）沟道平面图和纵剖面图的绘制
第四章 雨水沟道系统的设计
1）雨水沟道系统的设计任务和原则
2）雨量分析和暴雨公式
降雨历时﹑降雨量﹑降雨强度﹑降雨频率﹑重现期
3）迳流理论与流量设计公式
全面积迳流理论——基本概念：
全流域迳流产生最大流量；最大流量
来自设计暴雨雨峰时段的降雨量
推理公式：
Q=ψiF
4）雨水沟道设计流量公式的应用
5）雨水迳流调节
6）雨水沟道系统的设计计算
7）城镇防洪
第五章 合流制沟道系统的设计
1）合流制沟道系统的适用条件及布置特点
2）合流污水水质特点及截流倍数
3）截流式合流制沟道的水力计算
第六章 小区排水系统及其设计特点（不作为考试要求）
1）小区的排水体制及系统组成
2）排水量计算
3）沟道布置特点
4）水力计算特点
第七章 沟道施工和养护（不作为考试要求）
1）沟管的结构与接头
2）沟管的基础
3）沟道的管理养护
[第二篇 污水的物理及生物处理]
第八章 污水水质及污水出路
1）污水的分类及水质
2）水质指标及意义
3）水体污染、水体自净及污水在水环境中的迁移和转化
4）水质标准
第九章 污水的物理处理
1）格栅和筛网
2）沉淀的基础理论
3）沉砂池
4）沉淀池
5）隔油和破乳
6）浮上法
第十章 污水生物处理的基本概念和生化反应动力学基础
1）污水的好氧生物处理和厌氧生物处理
2）微生物的生长规律和生长环境
3）反应速度和反应级数
4）米歇里斯－门坦（Michaelis-Menten）方程式
5）莫诺特（Monod）方程式
6）污水生物处理工程的基本数学模式
第十一章 稳定塘和污水的土地处理
1）稳定塘
2）污水土地处理
第十二章 污水的好氧生物处理
（一）——生物膜法
1）生物滤池
2）生物转盘
3）生物接触氧化法
4）生物流化床
第十二章 污水的好氧生物处理
（二）——活性污泥法
1）活性污泥法基本概念
2）曝气池和曝气设备
3）活性污泥法的发展和演变
4）活性污泥法的设计计算和系统工艺设计
5）活性污泥法系统设计和运行中的一些重要问题
6）二次沉淀池
第十三章 污水的厌氧生物处理
1）厌氧生物处理的基本原理
2）污水的厌氧生物处理
3）厌氧生物处理法的设计
4）厌氧和好氧工艺的联合运行
第十四章 城市污水的深度处理
1）氮、磷的去除
2）城市污水的三级处理
第十五章 污泥的处理和处置
1）污泥的来源、性质和数量
2）污泥的最终处置及其前期预处理
3）污泥浓缩
4）污泥的稳定
5）污泥的调理
6）污泥脱水
7）污泥的干燥与焚烧
8）污泥的管道输送
第十六章 污水处理厂的设计
1）污水处理厂厂址选择
2）处理方法和流程的选择
3）污水处理厂的平面布置
4）污水处理厂的高程布置
实验或课程设计的内容
本课程课堂教学期间，宜结合教学进度和内容适时安排2次现场实践教学，以加强学生的工程实践认识。
课堂教学完成后，进行3.5周（140学时）的课程设计训练，要求学生独立完成1项排水沟道系统（包括泵站）和1项污水处理厂的方案设计和计算，以加深对课程的理解和提高工程应用能力。
本课程的实验安排在《水处理实验技术
（2）》课程中完成。
4、学时分配情况如下：
序号
知识模块
学时安排
小计
理论课时
实验课时（另计）
习题或现场实践课时
上机课时
1
绪论
2
2
2
排水沟道系统
6
6
3
沟道水力学
5
1
6
4
污水沟道系统的设计
5
1
6
5
雨水沟道系统的设计
8
1
9
6
合流制沟道系统的设计
3
1
4
7
小区排水系统及设计特点
1
1
8
沟道的施工和养护
1
1
9
污水水质及污水出路
4
4
10
污水的物理处理
6
1
7
11
污水生物处理的基本概念和生
化反应动力学基础
8
4
8
12
稳定塘和污水的土地处理
2
2
13
生物膜法
8
1
9
14
活性污泥法
12
4
2
14
15
污水的厌氧生物处理
8
1
9
16
城市污水的深度处理
4
1
5
17
污泥的处理和处置
6
4
1
7
18
污水处理厂的设计
4
2
6
19
复习及考试
2
2
20
合计
94
12
1
108
5、教材及主要参考书
1）教材：
《水污染控制工程》（第二版），高廷耀、顾国维主编，高等教育出版社，1999年5月；
2）参考书：
《排水工程》（第四版），上册，孙慧修主编，中国建筑工业出版社，1999年12月；
3）参考书：
《排水工程》（第四版），下册，张自杰主编，中国建筑工业出版社，2000年6月；
4）参考书：
《室外排水设计规范》（1997版），中国建工出版社；
课程设计1——[排水管道系统课程设计]
排水管道系统课程设计任务书............................................（示例设计图纸）
一、设计目的和任务
1.目的
本设计是排水工程课程教学的环节之一。
要求综合运用所学的有关专业基础、专业、工程知识，在设计中学习、巩固和提高工程设计理论与解决实际问题的能力。
2.任务
进行城市污水沟道工程的扩初设计和城市雨水沟道工程的扩初设计及城市雨水泵站的扩初设计。
即根据所给的图纸和资料，要求做出城市污水和雨水沟道系统的总平面布置图、主干沟剖面图，进行近期规划区的污水沟道和雨水沟道的流量计算与水力计算，把计算成果表达在总平面图和剖面图上。
雨水泵站主要是选泵、确定泵站尺寸和进行工艺布置。
二、设计内容与要求
1.设计计算说明书
应说明城市概况（城市现状、自然条件等）、设计概要（设计任务）、工程范围、设计原则、设计期限、排水体制、设计基本参数和沟道的水力计算等。
在污水沟道中应说明排水区界与分区近远期的配合、处理厂与中途泵站的位置选定、排水量标准、最小覆土厚度等参数的选定；在雨水沟道中应说明汇水区界与分区原则、重现期、径流系数、集水时间等参数的确定，以及流量计算公式的决定等；在污水中途泵站设计中应说明泵站位置的确定、流量和扬程的确定、水泵选择及泵站型式的确定、启动方式、进水井尺寸和泵站工艺布置等。
2.设计图纸
3.污水和雨水沟道系统的总平面布置图、主干沟剖面图
计算结果应清楚地反映在图纸上，图上应有图例，污水和雨水分别绘在两张平面图上。
图中应反映沟道管线、节点编号、倒虹管、中途泵站、水力计算和处理厂位置等。
4.泵站工艺布置图（平面、剖面）
三、设计资料
1.设计依据
本工程是根据孤岛油田建设指挥部“关于孤岛新基地设计任务书的批复”及“孤岛新镇总体规划说明书”等文件进行设计的。
2.工程概况：
孤岛新镇位于山东省黄河入海口的原黄泛区。
东经118050'-118053'，北纬37054'-37057'。
向北15公里为渤海湾，向东10公里临莱洲湾，向南20公里为现黄河入海口，距东营市（胜利油田指挥部）约60公里，该镇地处黄河下游三角洲河道改流摆动区内。
该镇附近区域为胜利油田所属的孤岛油田和两桩油田。
地下蕴藏着丰富的石油资源。
为了开发这些油田并考虑黄河下游三角洲的长远开发，指挥部决定兴建孤岛新镇，使之成为一个新型的现代化综合石油城。
根据该镇总体规划，该镇具有完备的社会基础设施和工程基础设施，包括居住、办公、商业服务、教育和文化娱乐设施，有较完善的城市交通、给水排水、供电、供暖、电信等设施，并考虑今后的发展与扩建的需要。
目前，已开发的孤岛油田近期规划23000人（两桩油田尚未开发），该镇到2010年发展人口规模60000人。
规划用地525公顷。
规划八个居住区，由环形干道和南北向与东西向干道将八个社区联系起来。
该镇东西最宽处约2.4公里，南北最长约2.8公里。
基地由南向北略有坡度，平均坡度为i=0.5‰。
地面平整，海拔高度为2.3-3.5米。
该镇的东面有卫东河，水流由南向北，与神仙沟在镇东北角汇合流向渤海湾。
卫东河是70年代开挖的排水沟，目前排泄上游所来的污水，水质污浊，晴天水量不大。
今后将在卫东河上游开挖支沟把上游雨水避开新镇直接引向渤海湾，以保障新镇地区的环境卫生。
基地的南、西、北环有神仙沟。
神仙沟是黄河故道，现河面宽约10-20米不等。
由于上游堵断，该沟只起排泄和蓄洪作用，水流由西南流向东北。
卫东河和神仙沟河底标高为-2.00米，河床水位标高控制在1.00-0.50米之间（最高水位1.00米，常水位0.50米），兼顾排水、景观和绿化灌溉三者需要。
河床水位由甲方在神仙沟入海口所设的流域防洪泵站加以控制。
孤岛新镇的排水体制采用分流制。
由雨水沟道系统、污水沟道系统和污水处理厂所组成。
工程规划期限为2010年。
雨水沟道和污水沟道在新镇道路修建前先行设计埋设。
污水处理厂按一次设计，分二期施工。
规划孤岛污水处理厂位置在神仙沟与卫东河下游交汇处，位于该镇东北角，处理厂四角地盘坐标为：
x-63281x-63125x-63295x-65125
y-103934y-103934y-103811y-103811
3.工程地质与水文地质资料
孤岛新镇属黄河冲积粉质砂土区。
1958年前后露土出水。
海拔高度为2.3-3.5米，地下水位常年为地面以下1.59-5.05米，承压力7-11吨/平方米，地震基本烈度为6度，处于地震波及区。
1969年7月18日渤海湾地震7.4级，震中离孤岛新镇40公里，位于中强活动带上。
4.气象资料
全年极端最高气温40℃，全年极端最低气温-18℃。
一日最大降水量150mm，全年降水量600mm，全年晴天110天。
全年降雪10天，最大积雪深度200mm。
极值冻土深度579mm。
雷击年遇10次。
冰雹一年一次，最大直径30mm，最大积雹100mm。
由于当地缺乏雨量资料，暴雨公式借用附近气象条件类似的长岛地区的暴雨公式：
5.941+4.9761logP（t+3.626）/0.683
设计重现期P=1年
5.水量资料
根据孤岛新镇总体规划，该镇近期规划人口为23000人，2010年规划人口为60000人。
生活污水排水标准按180升/（人·天）计。
工业污水量为13000m3/d，其中近期为7740m3/d，远期为13000m3/d。
四．参考资料
1．水污染控制工程高廷耀主编高教出版社
2．给水排水设计手册第一、五、十、十一册，建工出版社（或快速设计手册第二、四、五册）
3．室外排水设计规范（GBJ14-87）（1997版）
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