排水工程教學大綱

《排水工程》教學大綱學分：總學時：99面向專業(yè)：給水排水工程大綱執(zhí)筆人：趙星明大綱審定人：一、說明課程的性質、地位和任務在城鎮(zhèn)，從住宅、工廠和各種公共建筑中不斷地排出各種各樣的污水和廢棄物，需要及時妥善地排除、處理或利用。排水工程是用來收集、輸送、處理和利用污水的一整套工程設施，其任務是保護環(huán)境免受污染，以促進工農業(yè)生產的發(fā)展和保障人民的健康與正常生活。從環(huán)境保護方面講，排水工程有保護和改善環(huán)境，消除污水危害的作用。從衛(wèi)生方面講，排水工程的興建對保障人民的健康具有深遠的意義。從經(jīng)濟上講，排水工程也具有重要意義。2、課程教學的基本要求本課程宜安排在學完水力學、水泵、水處理微生物學、普通化學等有關基礎課或者專業(yè)基礎課程之后，分為上、下冊，分別在第六學期、第七學期完成。上冊：著重弄清排水系統(tǒng)有關概念，掌握污水管道系統(tǒng)的設計計算方法，了解污水管道圖紙的繪制，掌握雨水管渠系統(tǒng)的設計計算方法，了解排水管渠的材料、接口及基礎，還有構筑物等。主要利用了水力學的知識，是水力學在排水工程中的運用，所以在講授時要把理論講透，這樣才能學得容易。下冊：了解污水的性質與污染指標，弄清污水處理方法的分類，掌握污水處理的基本原理，掌握各種處理方法的原理、作用、計算方法、構筑物構造及運行方式、特點和適用范圍，搞清工藝流程的組成以及其處理效率。弄清污水廠的建設程序以及設計步驟，了解工業(yè)廢水的處理方法，了解不同工業(yè)廢水的特點及采用的工藝流程。3、課程教學改革(與原課程內容做比較)總體設想：隨著教學改革的進行，專業(yè)課學時越來越少，在這種情況下，必須提高課堂效率才能保證完成教學任務，所以應采用多媒體上課形式，并與實驗模型結合起來，采用多種方式，提高教學效果。二、教學大綱內容上冊：排水系統(tǒng)概論(3學時)概述排水系統(tǒng)的體制及其選擇合流制排水系統(tǒng)和分流制排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)的主要組成部分城市污水排水系統(tǒng)的主要組成部分、工業(yè)廢水排水系統(tǒng)的主要組成部分、雨水排水系統(tǒng)的主要組成部分排水系統(tǒng)的布置形式工業(yè)企業(yè)排水系統(tǒng)和城市排水系統(tǒng)的關系廢水的綜合治理和區(qū)域排水系統(tǒng)排水系統(tǒng)的規(guī)劃設計原則和任務本章重點、難點：排水系統(tǒng)的體制；排水系統(tǒng)的布置形式污水管道系統(tǒng)的設計(12學時)設計資料的調查及設計方案的確定設計資料的調查、設計方案的確定污水設計流量的確定生活污水設計流量、工業(yè)污水設計流量、城市污水設計總流量計算污水管道的水力計算水力計算的基本公式、污水管道水力計算的設計數(shù)據(jù)、污水管道的埋設深度、污水管道水力計算的方法污水管道的設計確定排水區(qū)界、劃分排水流域、管道定線和平面布置的組合、控制點的確定和泵站的設置地點、設計管段及設計流量的確定、污水管道的銜接、污水管道在街道上的位置污水管道的設計計算舉例污水管道平面圖和縱剖面圖的繪制中水系統(tǒng)及其設計特點中水的水質和水量、中水系統(tǒng)及其組成排水工程投資估算排水工程投資估算綜合指標、估算綜合指標應用舉例本章重點、難點：1、污水設計流量的確定2、污水管道的水力計算3、污水管道的設計4、污水管道平面圖和縱剖面圖的繪制5、中水系統(tǒng)雨水管渠系統(tǒng)的設計(6學時)雨量分析與暴雨強度公式雨量分析的幾個要素、暴雨強度公式雨水管渠設計流量的確定雨水管渠設計流量計算公式、徑流系統(tǒng)的確定、設計重現(xiàn)期P的確定、集水時間t的確定、特殊情況雨水設計流量的確定、雨水徑流量的調節(jié)、雨水管渠設計流量計算的其它方法雨水管渠系統(tǒng)的設計和計算雨水管渠系統(tǒng)平面布置的特點、雨水管渠水力計算的設計數(shù)據(jù)、雨水管渠水力計算的方法、雨水管渠系統(tǒng)的設計步驟和水力計算、雨水管渠設計計算舉例、立體交叉道路排水排洪溝的設計與計算設計防洪標準、設計洪峰流量的計算、排洪溝的設計要點、排洪溝的水力計算、排洪溝的設計設計計算示例居住小區(qū)排水系統(tǒng)及其設計特點居住小區(qū)排水體制及系統(tǒng)、排水設計流量、居住小區(qū)排水管道的布置及特點、居住小區(qū)排水管道水力計算的特點計算機在排水管道設計計算中的應用污水管道設計程序、雨水管道設計程序本章重點、難點：1、暴雨強度的計算2、雨水管渠設計流量的確定3、雨水管渠系統(tǒng)的設計和計算4、居住小區(qū)排水系統(tǒng)及其設計特點合流制管渠系統(tǒng)的設計(2學時)合流制管渠系統(tǒng)的使用條件和布置特點合流制排水管渠的設計流量第一個溢流井上游管渠的設計流量、溢流井下游管渠的設計流量合流制排水管渠的水力計算要點合流制排水管渠的水力計算示例城市舊合流制排水管渠系統(tǒng)的改造本章重點、難點：1、合流制排水管渠設計流量2、合流制排不管渠的水力計算示例排水管渠的材料、接口及基礎(2學時)排水管渠的斷面及材料管渠的斷面形式、對管渠材料的要求、常用排水管渠、管渠材料的選擇排水管渠的接口排水管道的基礎排水管渠系統(tǒng)上的構筑物(1學時)雨水口、連接暗井、溢流井檢查井、跌水井、水封井、換氣井倒虹管沖洗井、防潮門出水口本章重點、難點：1、排水管渠的斷面和材料2、排水管渠接口第七章排水管渠系統(tǒng)的管理和養(yǎng)護(1學時)管理和養(yǎng)護的任務排水管渠的清通排水管渠的修理本章重點、難點：排水管渠的清通下冊：第一章污水的性質與污染指標(1學時)第一節(jié)污水第二節(jié)城市污水的性質與污染指標污水的物理性質及指標、污水的化學性質及指標、污水的生物性質及指標第二章水體污染與自凈(1學時)第一節(jié)水體污染及其危害水體的物理性污染及危害、無機物污染及危害、有機物污染及危害、病原微生物污染及危害第二節(jié)水體自凈的基本規(guī)律水體的自凈作用、水體水質基本模型、二維水體水質模型的應用、河流氧垂曲線方程、湖泊、水庫水體水質模型第三節(jié)水環(huán)境保護水體水質評價、水環(huán)境容量、我國水環(huán)境法規(guī)與標準污水處理基本方法與系統(tǒng)本章重點、難點1、污水的性質與污染指標2、水體自凈的基本規(guī)律第三章污水的物理處理(10學時)格柵格柵分類、格柵的設計破碎機破碎機的構造與安裝沉淀理論沉淀類型的分析、理想沉淀池原理、實際沉淀池與理想沉淀池之間的誤差沉砂池平流沉砂池、曝氣沉砂池、多爾沉砂池、鐘式沉砂池沉淀池平流式沉淀池、普通輻流式沉淀池、向心輻流式沉淀池、豎流式沉淀池、斜板(管)沉淀池本章重點、難點：1、理想沉淀池原理2、沉砂池的類型、設計計算及構造3、沉淀池的類型、設計計算及構造第四章污水的生物處理(一)——活性污泥法(16學時)活性污泥法的基本原理活性污泥處理法的基本概念與流程、活性污泥的形態(tài)與活性污泥微生物、活性污泥凈化反應過程活性污泥凈化反應影響因素與主要設計、運行參數(shù)活性污泥凈化反應影響因素、活性污泥處理系統(tǒng)的控制指標與設計、運行操作參數(shù)、第三節(jié)活性污泥反應動力學基礎莫諾(Monod)方程式、勞倫斯—麥卡蒂方程式第四節(jié)活性污泥處理系統(tǒng)的運行方式與曝氣池的工藝參數(shù)傳統(tǒng)活性污泥法處理系統(tǒng)、階段曝氣活性污泥法系統(tǒng)、再生曝氣活性污泥法系統(tǒng)、吸附再生活性污泥法系統(tǒng)、延時曝氣活性污泥法系統(tǒng)、高負荷活性污泥法系統(tǒng)、完全混合活性污泥法系統(tǒng)、多級活性污泥法系統(tǒng)、深水曝氣活性污泥法系統(tǒng)、深井曝氣活性污泥法系統(tǒng)、淺層曝氣活性污泥法系統(tǒng)、純氧曝氣活性污泥法系統(tǒng)活性污泥處理系統(tǒng)的新工藝氧化溝、間歇式活性污泥處理系統(tǒng)、AB法污水處理工藝第六節(jié)曝氣的理論基礎氧轉移原理、氧轉移的影響因素、氧轉移速率與供氣量的計算第七節(jié)曝氣系統(tǒng)與空氣擴散裝置鼓風曝氣系統(tǒng)與空氣擴散裝置、機械曝氣裝置第八節(jié)活性污泥反應器--曝氣池曝氣池的分類、推流式曝氣池、完全混合式曝氣池活性污泥處理系統(tǒng)的工藝設計曝氣池(區(qū))容積的計算、曝氣系統(tǒng)與空氣擴散裝置的計算與設計、污泥回流系統(tǒng)的設計與剩余污泥的處置、二次沉淀池、曝氣沉淀池各部位尺寸的確定、處理水的水質活性污泥處理系統(tǒng)的維護管理活性污泥處理系統(tǒng)的投產與活性污泥的培養(yǎng)馴化、活性污泥處理系統(tǒng)運行效果的檢測、活性污泥處理系統(tǒng)運行中的異常情況本章難點重點、難點：1、活性污泥法的基本原理2、活性污泥反應動力學基礎3、活性污泥處理系統(tǒng)的運行方式與曝氣池的工藝參數(shù)4、活性污泥處理系統(tǒng)的新工藝5、曝氣的理論基礎6、曝氣系統(tǒng)與空氣擴散裝置7、活性污泥處理系統(tǒng)的工藝設計8、活性污泥處理系統(tǒng)的維護管理第五章污水的生物處理(二)—生物膜法(8學時)概述生物膜的構造及其對有機物的降解、生物膜處理法的主要特征生物濾池普通生物濾池、高負荷生物濾池、塔式生物濾池、曝氣生物濾池生物轉盤生物轉盤的組成與構造特點、生物轉盤處理系統(tǒng)的工藝流程與組合、生物轉盤的計算與設計、生物轉盤處理技術的進展生物接觸氧化生物接觸氧化處理技術的工藝流程、生物接觸氧化池的構造及形式、生物接觸氧化池的計算、生物接觸氧化處理技術的應用生物流化床生物流化床的工藝類型、生物流化床的構造本章重點、難點：1、生物膜2、生物濾池3、生物轉盤4、生物接觸氧化5、生物流化床第6章污水的自然生物處理(2學時)穩(wěn)定塘穩(wěn)定塘的凈化機理、好氧塘、兼性塘、厭氧塘、曝氣塘、深度處理塘、控制出水塘污水的土地處理系統(tǒng)土地處理系統(tǒng)對污水的凈化作用機理、污水土地處理系統(tǒng)工藝本章重點、難點：穩(wěn)定塘、污水的土地處理系統(tǒng)第7章污水的深度處理與回用(6學時)概述懸浮物的去除混凝沉淀、過濾技術溶解性有機物的去除活性炭吸附、臭氧氧化處理溶解性無機鹽類的去除脫鹽技術污水的消毒處理消毒方法、液氯消毒、臭氧消毒、次氯酸鈉消毒、紫外線消毒第六節(jié)脫氮技術氨的吹脫去除、生物脫氮原理、生物脫氮工藝第七節(jié)除磷技術混凝沉淀除磷技術、生物除磷原理、生物除磷工藝第八節(jié)同步脫氮除磷技術巴顛甫(Bardenpho)脫氮除磷工藝、A-A-O法同步脫氮除磷工藝、生物轉盤同步脫氮除磷工藝第九節(jié)城市水資源的合理開發(fā)與利用世界與我國水資源現(xiàn)狀、城市污水水資源化與再生利用、城市污水再生利用與水質要求、城市污水回用的處理系統(tǒng)本章重點、難點：1、懸浮物的去除2、污水的消毒處理3、脫氮技術4、除磷技術第8章污泥的處理(8學時)第一節(jié)污泥的分類、性質與排除污泥的分類、性質及性質指標、污泥量及污水處理廠干固體物質平衡、污泥的輸送、污泥流動的水力特性與水力計算第二節(jié)污泥濃縮污泥重力濃縮、污泥氣浮濃縮、污泥的其他濃縮法第三節(jié)污泥的厭氧消化厭氧消化的機理、厭氧消化動力學、厭氧消化的影響因素、厭氧消化池池形、構造與設計、兩級厭氧消化、兩相厭氧消化、消化池的運行與管理、自然消化——雙層沉淀池(殷霍夫池)第四節(jié)污泥的好氧消化好氧消化的機理、好氧消化池的構造及工藝設計第五節(jié)沼氣的利用沼氣脫硫、沼氣利用污泥的自然干化污泥自然干化場的分類與構造、干化場的脫水特點及影響因素、干化場的設計污泥消毒巴氏消毒法(即低熱消毒法)、石灰穩(wěn)定法、加氯消毒法污泥的機械脫水機械脫水前的預處理、機械脫水的基本原理與比阻、真空過濾脫水、壓濾脫水、滾壓脫水、離心脫水污泥的干燥污泥干燥器分類、干燥器的干燥流程、干燥器的比較與選用污泥焚燒完全焚燒、濕式燃燒——不完全焚燒第十一節(jié)污泥的最終處置與利用農肥利用與土地處理、污泥堆肥、污泥制造建筑材料、污泥裂解、污泥填地與填海造地、投海本章重點、難點：1、污泥濃縮2、污泥的厭氧消化3、污泥的好氧消化4、污泥的機械脫水5、污泥的干燥第9章城市污水處理廠的設計(4學時)概述城市污水的組成與水質特征、城市污水處理廠設計水質、城市污水處理廠的設計水量、正確處理工業(yè)廢水與城市污水處理的關系設計步驟設計的前期工作、擴大初步設計、施工圖設計城市污水處理廠廠址的選擇污水處理工藝流程的選定處理工藝流程選定應考慮的因素、城市污水處理工藝的典型流程污水處理廠的平面布置與高程布置污水處理廠的平面布置、污水處理廠的高程布置污水處理廠的配水與計量處理構筑物之間連接管渠的設計、配水設備、污水計量設備污水處理廠的驗收、運行管理、水質監(jiān)測與自動控制污水處理構筑物的驗收、污水處理廠的調試、污水處理廠的運行管理、污水處理廠的水質監(jiān)測、污水處理廠運行的自動控制城市污水處理廠的國內實例天津紀莊子污水處理廠、邯鄲市東污水處理廠本章重點、難點：1、城市污水處理廠的設計水量、水質2、設計步聚3、廠址選擇4、平面布置與高程布置第10章工業(yè)廢水處理(2學時)概述工業(yè)廢水的分類、工業(yè)廢水對環(huán)境的污染工業(yè)廢水污染源調查控制工業(yè)廢水污染源的基本途徑、污染源調查廢水的排放標準國家標準《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)、部級標準《污水排人城市下水道水質標準》(CJl8--86)、國家標準《農田灌溉水質標準》(GB5084—92)工業(yè)廢水處理方法概述廢水處理方法、廢水處理方法的選擇第11章工業(yè)廢水的物理處理(4學時)調節(jié)池水量調節(jié)池、水質調節(jié)池、分流貯水池、調節(jié)池的攪拌離心分離離心分離原理、離心分離設備除油含油廢水的來源及污染特征、除油裝置、污油的脫水過濾顆粒材料過濾、多孔材料過濾第12章工業(yè)廢水的化學處理(4學時)中和酸堿廢水互相中和法、藥劑中和法、過濾中和法化學沉淀氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、鋇鹽沉淀法藥劑氧化還原藥劑氧化法、藥劑還原法臭氧氧化臭氧的物理化學性質、臭氧的制備、空氣的凈化、臭氧接觸反應設備、尾氣處理、廢水臭氧處理系統(tǒng)的設計、臭氧氧化法在廢水處理中的應用、臭氧氧化法的優(yōu)缺點電解電解槽的結構形式和極板電路、電解法處理含鉻廢水、脈沖電解法處理含銀廢水、電解