畢業(yè)設(shè)計（論文）-黑龍江省大慶市污水處理工程設(shè)計.doc

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1、哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）摘 要隨著社會的進步和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們物質(zhì)文化生活的需要也日益增加，人們對環(huán)境的要求也越來越高了。因此，環(huán)境問題成了人們關(guān)注的焦點，大氣、土壤和水成為了重點污染對象，如何治理就成為我們所要面對的首要問題。作為一名給水排水工程大學(xué)生，應(yīng)以污水處理，改善水質(zhì)為己任，認(rèn)真學(xué)習(xí)本科生的功課，在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下完成畢業(yè)設(shè)計，為將來的學(xué)習(xí)工作打下堅實的基礎(chǔ)，爭取在將來為解決水污染問題貢獻自己的一份力量。本設(shè)計是黑龍江省大慶市污水處理工程設(shè)計，包括管網(wǎng)和污水處理廠設(shè)計。依管網(wǎng)定線原則及水文地質(zhì)資料對黑龍江省大慶市進行污水收集、輸送管網(wǎng)定線，共設(shè)計2套技術(shù)可行方案，通

2、過經(jīng)濟比較，確定選用方案一。根據(jù)污水處理程度的計算，確定污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)為一級B標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）。 ，污水泵房形式選用自灌式，集水池與泵房合建；污水處理的工藝流程中，沉砂池采用平流式，停留時間30S； 初沉池采用輻流式，停留時間為1.5h；生化處理工藝選擇SBR工藝，SBR的周期為8h，排放比取0.4，消毒接觸池接觸時間取30min。污泥處理工藝流程為：濃縮池貯泥池消化池脫水外運，其中消化工藝采用二級消化處理。經(jīng)過經(jīng)濟計算，排水工程的總造價約1.5億元，污水處理成本為0.52元/噸。該工程的實施，可望解決該地區(qū)污水污染問題，具有較好的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益。 關(guān)鍵詞 管網(wǎng)定線；

3、污水處理；SBR工藝；污泥處理-III-AbstractWith the improvement of society and the development of technology, more and more are needed by people. The problem of environment has been the focus. Air, soil, water become the most polluted, so how to control the pollution is what we have to be faced with .As a college

4、student of water supply and drainage engineering, I should consider that the pollution of water as my duty. And study very hard to do my undergraduate courses .with the help of my faculty adviser-BingnanLv, I will complete my graduation design, lay a solid foundation for future study and work,strugg

5、le to contributes my own strength for solving problems in the future.This design is heilongjiang province daqing sewage disposal engineering design, at daqing, heilongjiang province ,including the network and sewage treatment plant design.According to the principle of fixing line pipe and hydrogeolo

6、gical information fix up the pipes which used to collect and transport sewage of heilongjiang province daqing drainage works for line. Design two sets of technically feasible plans, through the economic comparison,choose plan one. According to calculate he degree of sewage treatment, determine first

7、level class B standard as sewage discharge standards (GB18918-2002). Wastewater treatment process is: pipe pump room detritus pit primary sedimentation tank Sequencing Batch Reactor disinfection tank emissionmeasurement. sewage pump form use self-filling form, collecting basin and pump room build to

8、ghter. Wastewater treatment process, detritus pit using flat streaming, retention time 30s, primary sedimentation tank select radial flow, retention time is 1.5h. Biochemical process select Sequencing Batch Reactor,SBR is 8h for a cycle, drainage proportion is 0.4, disinfection tank take 30min to to

9、uch. Sludge treatment process is: concentrated tank reserve sludge tank digestion tank sludge dewatering outward transport, digestion process use secondary digestion. Through the economic calculation, The total cost of drainage engineering is about 1.5 billion yuan, sewage treatment costs for 0.52 y

10、uan/ton. This project implementation, is expected to solve the problems of pollution , it has good social, environmental and economic benefits. Key words fixed line pipe; sewage treatment; Sequencing Batch Reactor; sludge treatment目 錄摘 要IAbstractII第一章緒論- 1 -1.1畢業(yè)設(shè)計背景- 1 -1.2畢業(yè)設(shè)計資料- 2 -1.3自然狀況- 2 -1.

11、3.1氣象資料- 3 -1.3.2地質(zhì)資料- 3 -1.4大慶市目前狀況- 4 -1.4.1城市各區(qū)人口密度及污水量標(biāo)準(zhǔn)- 4 -1.4.2工業(yè)企業(yè)與公用建筑的排水量水質(zhì)資料- 4 -1.5研究設(shè)計內(nèi)容- 4 -1.5.1方案選擇與工藝設(shè)計計算要求- 4 -1.5.2繪圖要求- 5 -1.6本章小結(jié)- 6 -第二章排水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計- 7 -2.1排水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計原則- 7 -2.1.1設(shè)計基本原則- 7 -2.1.2排水體制的確定- 7 -2.2排水管網(wǎng)的定線- 8 -2.3排水管網(wǎng)水力計算- 9 -2.3.1水力計算的基本公式- 9 -2.3.2污水管道的最小埋設(shè)深度- 10 -2.3.3在

12、管道水力計算中還應(yīng)注意以下問題- 11 -2.4污水管道水的電算- 12 -2.5排水管網(wǎng)方案的技術(shù)經(jīng)濟比較- 13 -2.5.1方案經(jīng)濟概預(yù)算- 13 -2.5.2方案的經(jīng)濟概預(yù)算- 14 -2.6雨水管道的水力計算- 15 -2.6.1設(shè)計要點- 15 -2.6.2雨量分析- 15 -2.6.3管渠流量的確定- 16 -2.6.4水力計算- 18 -2.7本章小結(jié)- 18 -第三章污水處理廠的設(shè)計計算- 19 -3.1污水處理廠位置的選擇- 19 -3.2污水處理廠工藝流程的選擇- 19 -3.3污水處理程度的確定- 21 -3.3.1設(shè)計流量及設(shè)計人口數(shù)計算- 21 -3.3.2污水水質(zhì)

13、污染程度- 22 -3.3.3污水中SS處理程度的確定- 22 -3.3.4污水中BOD的處理程度- 23 -3.3.5污水中氮處理程度的計算- 28 -3.3.6污水中磷酸鹽處理程度的計算- 29 -3.4污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計計算- 29 -3.4.1格柵- 29 -3.4.2沉沙池- 32 -3.4.3初沉池- 34 -3.4.4SBR池- 41 -3.4.5消毒接觸池- 54 -3.4.6計量堰- 57 -3.4.7集配水井水力計算- 59 -3.5污泥處理構(gòu)筑物的設(shè)計計算- 61 -3.5.1污泥處理的目的與處理方法- 61 -3.5.2污泥濃縮池的設(shè)計- 61 -3.5.3貯泥池-

14、65 -3.5.4污泥消化池- 66 -3.5.5污泥脫水- 77 -3.5.6污泥管渠集中計算- 78 -3.6污水處理廠平面及高程布置- 79 -3.6.1污水處理廠平面布置- 79 -3.6.2污水高程設(shè)計- 80 -3.6.3污泥高程設(shè)計- 85 -3.6.4污泥泵房- 86 -3.7本章小結(jié)- 86 -第四章污水總泵站的設(shè)計- 87 -4.1概述- 87 -4.1.1污水泵房的一般規(guī)定- 87 -4.1.2設(shè)計數(shù)據(jù)- 87 -4.1.3泵房形式- 88 -4.1.4工藝布置- 88 -4.2泵前格柵設(shè)計計算- 88 -4.2.1格柵設(shè)計的一般要求及部分參數(shù)的確定- 88 -4.2.2

15、格柵的尺寸設(shè)計- 89 -4.3污水泵站設(shè)計計算- 90 -4.3.1水泵的選擇- 90 -4.3.2泵站內(nèi)水頭損失校核- 91 -4.3.3泵站基礎(chǔ)設(shè)計- 94 -4.3.4泵站儀表- 95 -4.4集水池設(shè)計計算- 95 -4.5機器間設(shè)計計算- 96 -4.6其他附屬設(shè)施的設(shè)計- 98 -4.7本章小結(jié)- 99 -第五章污水處理廠概算及處理成本- 101 -5.1計算原則- 101 -5.2污水廠建設(shè)直接費- 101 -5.3污水處理成本- 108 -5.4本章小結(jié)- 110 -結(jié)論- 111 -致 謝- 112 -參考文獻- 113 -附錄1- 114 -附錄2- 136 -附錄3-

16、157 -附錄4- 162 -附錄5- 164 -V-哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）第一章 緒論1.1 畢業(yè)設(shè)計背景我國是個水資源匱乏的大國，幅員遼闊，各地氣候迥異，經(jīng)濟發(fā)展水平差異也很大。目前，各城市都面臨著不同的水環(huán)境污染。因此，根據(jù)城市規(guī)模，建立一套與自己經(jīng)濟發(fā)展相適應(yīng)的控制水污染、保護水環(huán)境的方針、政策、標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，同時建設(shè)與經(jīng)濟發(fā)展水平相適應(yīng)的污水處理廠，就成為防止因水資源短缺而制約城市社會經(jīng)濟發(fā)展的必要手段，利用有限資源的必須部分。在人們?nèi)粘Ｉ钪校孪?、淋浴、生活洗滌等都離不開水，用后便成為污水。在工業(yè)企業(yè)中，幾乎沒有一種工業(yè)水是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡膶氋F資源。水的供給與排

17、放處理水亦是合理不用到水。水經(jīng)生產(chǎn)過程使用后，絕大部分變成廢水。生產(chǎn)廢水?dāng)y帶著大量污染物質(zhì)，這些物質(zhì)多數(shù)是有害和有毒的，但也是有用的，必須妥善處理或加以回收利用。城市的雨水和冰雪融水也需要及時排除，否則將積水為害，妨礙交通，甚至危及人們的生產(chǎn)和日常生活。在人們生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生的這些污水中，如不加控制任意排入水體（江、河、湖、海、地下水）或土壤，使水體受到污染，將破壞原有的自然環(huán)境，以至引起環(huán)境問題，甚至造成公害。為保護環(huán)境，避免發(fā)生上述問題，現(xiàn)代城市就需要建立一套完整的工程設(shè)施來收集、輸送、處理和利用污水；此工程設(shè)施就稱之為排水工程。它的基本任務(wù)是保護環(huán)境免受污染，以促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和保障

18、人民的健康與正常生活。其主要內(nèi)容包括：1 收集各種污水并及時的將之輸送至適當(dāng)?shù)攸c。2 妥善處理后排放或再利用。排水工程在我國社會主義建設(shè)中有著十分重要的作用。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，是保障人民健康和造福子孫后代的大事；從衛(wèi)生上講，排水工程的興建對保障人民健康具有深遠的意義；對預(yù)防和控制各種疾病、癌癥或是“公害病”有著重要的作用；從經(jīng)濟上講，城市污水資源化，可重復(fù)利用于城市或工業(yè)，這是節(jié)約用水和解決淡水資源短缺的重要途徑，它將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益?？傊?，在實現(xiàn)四個現(xiàn)代化過程中，排水工程作為國民經(jīng)濟的組成部分，對環(huán)境保護、促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和保障人民健康有現(xiàn)實意義

19、和深遠影響，并使經(jīng)濟建設(shè)、城鄉(xiāng)建設(shè)與環(huán)境建設(shè)同步規(guī)劃，同步實施，同步發(fā)展。這樣才能實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。1.2 畢業(yè)設(shè)計資料隨著四化建設(shè)的發(fā)展，廢水產(chǎn)量大大的提高。這些廢水含有大量的有機物和病毒物質(zhì)，既影響了環(huán)境，也影響了人民的身體健康。如何消除這些有毒有害物質(zhì)是當(dāng)務(wù)之急。它對保護人民健康，促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，環(huán)境保護，提高人民生活水平具有深遠的意義。本設(shè)計即是黑龍江省大慶市排水工程設(shè)計，它位于黑龍江省南部地區(qū)，是我國北方地區(qū)重要的工業(yè)基地。該地區(qū)交通發(fā)達，有一條鐵路橫穿整個市區(qū)，并把該地區(qū)分成、兩區(qū)，隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，相繼擴建許多建筑小區(qū)，城市人口增長

20、很快。人們開始追求一個整潔、衛(wèi)生、舒適的生活環(huán)境。經(jīng)濟、政治、文化生活日益繁榮昌盛，但由于該市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)較舊，特別是排水系統(tǒng)很不完善，使環(huán)境問題日益突出，已影響到該市的經(jīng)濟發(fā)展和人民正常生活，建設(shè)排水工程已成為迫在眉睫的大事。由于設(shè)計所在地為黑龍江省南地區(qū)，這一區(qū)域?qū)倨皆植紖^(qū)，地理緯度自北向南海拔110至106米，地勢較為平坦。大慶市屬缺水大城。隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活水平的提高，全省水資源短缺問題將更為突出。由于對水的依賴性大，大量的城市污水，工業(yè)廢水無法及時處理，任意排入水體或土壤，使之受到污染，破壞原有的自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)，甚至造成公害。大慶市政府考慮到原有的排水體制已常常不能

21、滿足城市發(fā)展需要。但若在破舊管道的原有基礎(chǔ)上加以維修改進不僅浪費許多資金，仍無法滿足城市排水的需要。經(jīng)過多方的調(diào)查研究和技術(shù)經(jīng)濟比較，最后決定重建城市的排水體制。建立日處理量在6萬噸左右的污水處理廠來處理所排放的城市污水。大慶市人民政府協(xié)同各有關(guān)單位積極籌措資金，并委托哈爾濱工業(yè)大學(xué)市政環(huán)境工程學(xué)院有關(guān)專家進行該市的排水體制設(shè)計工作，選擇最優(yōu)排水體制和合理的工藝流程。經(jīng)過長期的實地調(diào)查、研究和實地勘察，在大慶市人民政府和院方等多方面的共同努力下，這一工作以圓滿結(jié)束并進行工程設(shè)計。鑒此，我們編制本市設(shè)計說明書。1.3 自然狀況1.3.1 氣象資料大慶市位于黑龍江省南部，屬于北方氣候區(qū)。氣候特點是

22、：年降水量適中，氣溫較低，夏季涼爽而潮濕，冬季寒冷而干燥。年降水量400毫米，年降水日數(shù)8090天。平均暴雨日數(shù)1.52天，一日最大降水量達130350毫米，局部在350毫米以上。年平均相對濕度在60以上。全區(qū)年平均氣溫8，年最低氣溫-34，年最高氣溫35。月平均最高氣溫21，月平均最低氣溫-24，月平均氣溫6。溫度在0以上的天數(shù)180天。熱量資源屬全省的低值區(qū)。常年主導(dǎo)風(fēng)向：西北風(fēng)。1.3.2 地質(zhì)資料1.排水管網(wǎng)干管處一般性資料。土壤性質(zhì)為粘土，冰凍深度-1.90米，地下水位-8.0米；2.污水總泵站和污水處理廠址處。土壤性質(zhì)為亞粘土，冰凍深度-1.90米，地下水位-8.0米。3.城市各區(qū)

23、中各類地面與屋面的比例。由于城市被火車道自南向北所貫穿，城區(qū)被分為東西兩部分，命名為區(qū)區(qū)。兩區(qū)的屋面與地面比例按區(qū)：各種屋面占40%，混凝土與瀝青路面占20%，碎石路面占10%，非鋪砌土路面占20%，公園與綠地占10%計算；區(qū)：各種屋面占40%，混凝土與瀝青路面占20%，碎石路面占10%，非鋪砌土路面占10%，公園與綠地占20%計算。4.受納水體水文與水質(zhì)資料。受納水體為河流，故污水處理廠排放口資料為表1-1 污水處理廠排放口資料流量m3/s流速m/s水位標(biāo)高m水溫DOmg/lBODmg/lSSmg/lSS允許增加量mg/l最小流量時（月平均）101.299.025.11.51.10.1最高水

24、位時301.6101.0215.41.61.10.1常水位時201.4100.0175.31.61.10.1在污水總排放口下游30公里處有公園要求： BODmg/l- 166 -1.4 大慶市目前狀況1.4.1 城市各區(qū)人口密度及污水量標(biāo)準(zhǔn)表1-2 城市各區(qū)人口密度及污水量標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)區(qū)域人口密度（人/公頃）污水量標(biāo)準(zhǔn)（升/人日）區(qū)160180區(qū)2202001.4.2 工業(yè)企業(yè)與公用建筑的排水量水質(zhì)資料表1-3 工業(yè)企業(yè)與公用建筑的排水量水質(zhì)資料企業(yè)或共建筑名稱平均排水量最大排水量SSCODBOD總氮總磷PH水溫火車站6006020040020040107.516白酒廠20002001502000

25、120040127.5161.5 研究設(shè)計內(nèi)容按照大慶市提供的設(shè)計資料和任務(wù)書，本次設(shè)計主要范圍包括：排水體制的確定、污水管道定線、管網(wǎng)水力計算、方案技術(shù)經(jīng)濟比較、污水廠設(shè)計、城市污水總泵站工藝設(shè)計、處理廠平面圖布置、污水和污泥高程布置和工程概預(yù)算等。1.5.1 方案選擇與工藝設(shè)計計算要求1.完成整個城市排水管網(wǎng)定線，至少應(yīng)對兩個定線方案進行技術(shù)經(jīng)濟比較，從中選優(yōu)。2.主干管、區(qū)域干管、支干管及倒洪管都應(yīng)進行詳盡的水力計算與高程計算。3.污水總泵站設(shè)計，泵的臺數(shù)以46臺為宜，注重水力計算、水泵選型及水泵機組管道和電器設(shè)備等的布置設(shè)計。建筑與結(jié)構(gòu)尺寸可參照標(biāo)準(zhǔn)圖。4.應(yīng)根據(jù)原始資料與城市規(guī)劃情況

26、，同時考慮環(huán)境效應(yīng)與社會效益合理選擇污水處理廠位置。之后要根據(jù)水體自凈能力、要求處理水質(zhì)以及當(dāng)?shù)氐木唧w條件來確定污水處理程度與處理工藝流程。有條件時，可以通過簡單的技術(shù)經(jīng)濟分析，優(yōu)化選擇的工藝流程。平面圖布置緊湊，便于管理。5.在確定流程時，同時選擇適宜的處理單位構(gòu)筑物類型。對其進行設(shè)計計算時，確定包括有關(guān)設(shè)計參數(shù)、負(fù)荷、尺寸與所需的材料、規(guī)格等。6.根據(jù)原始水質(zhì)資料、當(dāng)?shù)鼐唧w情況以及污水性質(zhì)與成分，選擇合適的污泥處理工藝方程進行各單位構(gòu)筑物的設(shè)計計算。7.對污水與污泥處理系統(tǒng)要做出準(zhǔn)確的水力計算與高程計算。8.對排水管網(wǎng)工程與污水處理廠都要進行經(jīng)濟概算與成本分析。1.5.2 繪圖要求1.繪制

27、的圖紙不得少于12張，圖紙規(guī)格為一號圖紙。其組成如下手畫白圖紙 2張CAD制圖 10張2.具體圖紙城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)圖 1張污水廠廠區(qū)平面圖 1張污水及污泥高程圖 1張污水總提升泵站施工圖 1張格柵及沉砂池工藝圖 1張管道剖面圖 1張SBR 池工藝圖 2張輻流式初沉池工藝圖 1張初沉池集配水井工藝圖 1張污泥濃縮池工藝圖 1張一級消化池工藝圖 1張3.在城市排水系統(tǒng)總平面圖中，應(yīng)明顯的表示各區(qū)的劃分、鐵路、橋梁、河流、主要排水企業(yè)以及公園綠地等。并以最鮮明的線條繪出污水管道、泵站與處理廠的位置。同時注明各計算管段的管徑、管長、坡度、流量等數(shù)據(jù)，還應(yīng)給出風(fēng)向玫瑰圖。4.在污水處理廠的平面圖中，必須

28、將污水和污泥處理構(gòu)筑物、泵站及附屬建筑物按各自的橫向、縱向比例繪出并注明尺寸。污水處理廠內(nèi)尤其應(yīng)當(dāng)重視綠化，在圖中繪出綠化帶與風(fēng)向玫瑰圖。5.在污水與污泥高程圖中，要求沿污泥流動距離最長、水頭損失最大的流程，并控制最大設(shè)計流量進行高程計算，以此來繪制高程剖面圖。圖中必須注明地面平整后標(biāo)高、各構(gòu)筑物的頂部、底部以及水面標(biāo)高；受納水體的洪水位、常水位、枯水位標(biāo)高。橫向比例：1：5001000；縱向比例：1：50100。6.污水泵站工藝圖，除了合理準(zhǔn)確的布置機組、閘閥、管道與電器設(shè)備外，還應(yīng)注明各部件精確位置、相對尺寸及各種設(shè)備與構(gòu)件的型號。1.6 本章小結(jié)在第一章里主要概述了黑龍江省大慶市城市狀況

29、以自然狀況，包括氣象資料、地質(zhì)資料、大慶市城市各區(qū)人口密度及污水量標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)企業(yè)的排水量水質(zhì)資料等一些基本設(shè)計原始資料，為后述的大慶市排水工程提供設(shè)計依據(jù)，同時，也說明課題來源以及畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容和要求。第二章 排水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計2.1 排水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計原則2.1.1 設(shè)計基本原則1.認(rèn)真貫徹執(zhí)行環(huán)境保護法和水污染防治法，堅持經(jīng)濟建設(shè)、城鄉(xiāng)建設(shè)、環(huán)境建設(shè)同步規(guī)劃、同步實施、同步發(fā)展的原則，開展以城市為中心的環(huán)境綜合治理，認(rèn)真實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境效益的統(tǒng)一。在這些基本指導(dǎo)思想的指導(dǎo)下，進行排水工程的規(guī)劃與設(shè)計。2.排水工程的規(guī)劃設(shè)計必須遵守“全面規(guī)劃、合理布局、綜合利用、化害為利、依靠群眾、

30、大家動手、保護環(huán)境、造福人民”的環(huán)保總方針。這是我們環(huán)保工作者的主要指導(dǎo)思想。3.排水工程的規(guī)劃應(yīng)符合區(qū)域規(guī)劃及城市和工業(yè)企業(yè)的總規(guī)劃，并與城市和工業(yè)企業(yè)中其它單項工程密切配合，處理好排水系統(tǒng)與區(qū)域排水系統(tǒng)關(guān)系問題，使之相互協(xié)調(diào)。4.排水工程的設(shè)計應(yīng)全面考慮，按近期設(shè)計考慮遠期發(fā)展，有擴建的可能性，并應(yīng)根據(jù)使用要求和技術(shù)經(jīng)濟的合理性等因素對進期工程做出分期建設(shè)的安排。5.在設(shè)計和規(guī)劃排水工程時，必須認(rèn)真貫徹執(zhí)行有關(guān)部門制定的現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或規(guī)定。2.1.2 排水體制（drainage system）的確定1. 排水體制排水體制主要分為分流制和合流制。合流制(combined system)：

31、它是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一管道內(nèi)排除。早期的合流制是將排除的水不經(jīng)處理和利用直接就近排入水體，這種排水系統(tǒng)對水體污染嚴(yán)重。近年來，常采用的是截流式合流制排水系統(tǒng)，它市鄰河岸設(shè)截流干管，同時設(shè)置溢流井，并設(shè)污水廠。這種排水系統(tǒng)雖有很大改進，但在雨天仍有部分污水未經(jīng)處理排放。分流制(separate system)：它是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩個或兩個以上獨立管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)。排除生活污水、城市污水或工業(yè)廢水的系統(tǒng)稱污水排水系統(tǒng)。排除雨水的系統(tǒng)稱為雨水排水系統(tǒng)。2.排水體制的選擇合理選擇排水系統(tǒng)體制是城市和工業(yè)企業(yè)排水系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計的重要問題。它不僅從根本上影響排水系統(tǒng)的設(shè)

32、計、施工、維護管理，而且對城市和工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃和環(huán)境保護影響深遠。同時，也影響排水系統(tǒng)工程的總投資和初期投資費用以及維護管理費用。根據(jù)城市及工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃、環(huán)境保護要求，污水利用、水質(zhì)水量的變化、地區(qū)氣候及水文資料、工礦企業(yè)的水質(zhì)狀況及設(shè)計地區(qū)的自然狀況，本設(shè)計采用分流制排水系統(tǒng)，即將完整的城市污水送入污水處理廠進行處理，雨水則就近排入受納水體。其優(yōu)點如下：（1）環(huán)境保護方面全部城市污水都送到污水處理廠進行處理，有效的保護了水體免受污染，而且比較靈活，較容易適應(yīng)社會發(fā)展需要。一般又能符合城市衛(wèi)生的要求，式城市排水系統(tǒng)體制的發(fā)展方向。（2）從工程造價方面由于分流制是排水系統(tǒng)增加了一套管線，但相對

33、合流制管徑變化小，且合流制污水處理廠比分流制造價高，總造價相差不多。從初期投資看，分流制可分期建設(shè)，節(jié)省初期投資，又可縮短工期，發(fā)揮工程效益快，比較適合我國國情。（3）從維護管理方面雖然分流制排水系統(tǒng)的管線較多，但管徑變化小，可以保持管內(nèi)的流速均勻，不致發(fā)生沉淀。同時，流入污水廠的水質(zhì)水量變化小，污水廠的運行易于控制。此外，該地區(qū)地勢有一定坡度，故對空氣污染小，靠自重排入水體。2.2 排水管網(wǎng)的定線在總體圖上確定污水管道的位置和走向，稱為污水管道系統(tǒng)定線。正確定線是合理的、經(jīng)濟的設(shè)計污水管道系統(tǒng)的先決條件，是污水管道系統(tǒng)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。管道定線一般按主干管、干管(main)、支管順序依次進行。

34、定線應(yīng)遵循的主要原則是：應(yīng)盡可能地在管線較短和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域的污水能夠自流排出。為實現(xiàn)這一原則，定線時通?？紤]的因素是：地形和豎向規(guī)劃，排水體制和線路數(shù)目，污水廠和出水口位置，水文地質(zhì)條件，道路寬度，地下管線及構(gòu)筑物位置，工業(yè)企業(yè)和產(chǎn)生大量污水的建筑物分布情況。本設(shè)計由于等高線較均勻，地勢較緩，定線時充分利用地形趨勢來順坡排水。由于地形傾向河道，采用主干管與等高線平行，干管與等高線垂直。由于要進行技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇最佳方案，定線時采用了兩套方案，兩個方案的污水廠均設(shè)在城市河流下游，主導(dǎo)風(fēng)向下風(fēng)向。距離居民區(qū)約600米。符合衛(wèi)生和防曝要求。2.3 排水管網(wǎng)水力計算本設(shè)計選用圓形混凝

35、土管，污水是按管道坡度從高到低流動，并且均假設(shè)為均勻流。2.3.1 水力計算的基本公式流速： （2-1） 流量： （2-2） w 過水?dāng)嗝婷娣em2；水力坡度；管道粗糙系數(shù)；水力半徑m。水力計算的設(shè)計數(shù)據(jù)1.設(shè)計充滿度：在設(shè)計流量下，污水在管道中的水深h和管道直徑D的比值。表2-1 設(shè)計充滿度管徑D或暗渠高H(mm)最大充滿度h/D或h/H2003000.553504500.655009000.7010000.752.設(shè)計流速：和設(shè)計流量、設(shè)計充滿度相應(yīng)的水流平均速度。設(shè)計污水流速增大時，可能產(chǎn)生沖刷現(xiàn)象，甚至損壞管道；流速緩慢時，污水中所含雜質(zhì)可能下沉產(chǎn)生淤積。故根據(jù)觀測數(shù)據(jù)與國內(nèi)外經(jīng)驗，污水

36、最小設(shè)計流速定為0.6m/s。通常金屬管道的最大設(shè)計流速為10m/s,非金屬管道最大設(shè)計流速為5m/s。3.最小管徑在污水管道上游部分，流量很小，若管徑過小極易堵塞。故在設(shè)計中常規(guī)定一個允許最小管徑。在街坊和廠區(qū)內(nèi)，最小管徑為200mm，街道最小管徑為300mm。4.最小設(shè)計坡度它相當(dāng)于管內(nèi)流速為最小設(shè)計流速時的管道坡度；當(dāng)給定設(shè)計充滿度條件下，管徑越大，相應(yīng)的最小設(shè)計流速時的最小設(shè)計坡度也就越小。具體規(guī)定是：管徑200mm的最小設(shè)計坡度是0.004。管徑300mm的最小設(shè)計坡度是0.003。2.3.2 污水管道的最小埋設(shè)深度污水管網(wǎng)是排水工程中投資最大的部分，而埋設(shè)深度又決定著管網(wǎng)較多的投資

37、。因此，合理地確定管道埋深對于降低工程造價尤為明顯。為了降低造價，縮短施工期，管道埋深越小越好。但覆土厚度應(yīng)有一個最小的極限值，否則就不能滿足技術(shù)上的要求。它一般應(yīng)滿足下述三因素：1.必須防止污水冰凍和因土壤凍脹而損壞管道。但由于污水有溫度且保持一定的流量不斷流動，因此沒有必要把整個污水管線埋在冰凍線之下。故室外排水設(shè)計規(guī)范規(guī)定：管底可埋設(shè)在冰凍線以上0.15m。有保溫措施或水溫較高的管道，管底在冰凍線以上距離可加大。2.必須防止管壁因地面荷載而受到破壞。綜合考慮多方面因素并結(jié)合各地埋管經(jīng)驗，車行道下污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m。3.必須滿足街坊連接管銜接要求。污水出戶管的最小埋深一般采

38、用0.50.6m。所以，街坊污水管道起點最小埋深也應(yīng)有0.60.7m。故街道污水管網(wǎng)起端的最小埋深H按下式計算： （2-3）式中 街坊起點最小埋深（m）；街道污水管起點檢查井地面標(biāo)高（m）；街坊起點檢查井處地面標(biāo)高（m）；街坊污水管和連接支管坡度；圖2-1 街坊管道示意圖街坊污水管和連接支管總長度（m）；連接支管和街道污水管的管底標(biāo)高差（m）。從此上三個因素出發(fā)，可以得到三個不同的管底埋深。從這三個數(shù)值中選最大的設(shè)計深度。在施工過程中，若埋深過大，不僅增加工程投資，而且增大施工難度。因此，在設(shè)計中需擬定最大埋深。一般干燥土壤78m，在多水、流砂、石灰?guī)r中5m。2.3.3 在管道水力計算中還應(yīng)注

39、意以下問題1.選擇合適的控制點，以控制整個系統(tǒng)埋深；2.注意管道坡度與地面坡度之間的關(guān)系；3.設(shè)計流速應(yīng)逐漸增加，僅當(dāng)?shù)孛嫫露却蠼拥狡露刃〉墓艿郎蠒r，下游管道的流速已大于1.2m/s時才可減?。?.在適當(dāng)?shù)牡胤皆O(shè)跌水井；5.在旁側(cè)管道接入干管時考慮埋深和流速問題。2.4 污水管道水的電算管網(wǎng)設(shè)計采用計算機,利用編制的程序進行管網(wǎng)水力計算,并將設(shè)計的結(jié)果打印出來用表格形式輸出,依此進行管網(wǎng)布置方案的比較。各符號意義如下:1.已知條件（1） 計算管段管長 L(N)（2）人口密度 MN(N)（3）污水量標(biāo)準(zhǔn) WB(N)（4）服務(wù)面積 F(N)（5）生活污水平均轉(zhuǎn)輸流量 QW(N)（6）本段集中流量

40、QJB(N)（7）轉(zhuǎn)輸集中流量 QJ(N)（8） 起端管底標(biāo)高和埋深 HG(K,2)，HM(K,2)（9） 地面標(biāo)高 H(N)（10）冰凍深度 HBD（11） 管道每延長米造價 ZJL（12）管道起端設(shè)計流速 VN2.最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)整個管網(wǎng)工程造價最低： 3.設(shè)計內(nèi)容（1） 生活污水本段流量 QB(N)（2）生活污水平均流量 Q(N)（3） 生活污水總變化系數(shù) KZ(N)（4） 生活污水設(shè)計流量 QK(N) （5）設(shè)計流量 QS(N)（6） 管徑 D(N)（7）地面平均坡度 ID(N)（8）管道坡度 I(N)（9） 流速 V(N)（10）管道內(nèi)水面標(biāo)高 HH(N)（11）充滿度 H/D(N)（

41、12） 管段降落高度 HIL(N)（13）第N各管段起端管底標(biāo)高 HG(N,2)水面標(biāo)高 HS(N,2)埋 深 HM(N,2)（14）第N各管段末端管底標(biāo)高 HG(N+1,1)水面標(biāo)高 HS(N+1,1)埋 深 HM(N+1,1)（15）跌水高度 HDS(N)（16） 第N管段工程造價 ZJ(N)（17）一條管道造價 ZJ（18）總造價 ZZJ（19）下標(biāo)變量 N（20）K，M：所計算管段起末端檢查井編號計算結(jié)果見附錄。2.5 排水管網(wǎng)方案的技術(shù)經(jīng)濟比較2.5.1 方案經(jīng)濟概預(yù)算方案需穿越鐵路一次，需設(shè)置中途泵站一座。1.穿越鐵路管段編號85-86，L500m， D700mm,穿越鐵路50m,

42、 基價6205元/10m，穿越鐵路管段長50m。則投資費用為元 2.中途提升泵站造價提升的流量為，根據(jù)指標(biāo)編號4B-2-21-6,（1）指標(biāo)基價 其中，土建直接費 配管及安裝直接費 （2）建筑安裝工程費 （3）設(shè)備工器具購置費 泵站總造價：A+B+C=1688294元 3.排水管網(wǎng)部分總造價 2.5.2 方案的經(jīng)濟概預(yù)算方案，需穿鐵路一次，設(shè)置中途泵站兩座。 1.穿鐵路部分與一方案相同，因此造價相同，為182148.5元。2.第一座泵站與方案一的提升泵站相同，造價相同，為1688294元。3.第二座提升泵站流量為，根據(jù)指標(biāo)編號4B-2-21-6,（1）指標(biāo)基價 其中，土建直接費 配管及安裝直接

43、費 （2）建筑安裝工程費 （3）設(shè)備工器具購置費 泵站總造價：A+B+C=3231321元 因此，方案二的總造價為7901968.35-167915+182148.5+1688294+3231321=12835816.7萬元。 12835816.7-=3645574.2元=364.56萬元 方案二的總造價比方案一多364.56萬元，故從技術(shù)經(jīng)濟方面考慮，優(yōu)選方案一。2.6 雨水管道的水力計算雨水管道要求充分利用地形，就進排入水體。雨水管渠應(yīng)盡量利用自然地形坡度，以最短的距離靠種立排入附近的水體中。2.6.1 設(shè)計要點1.設(shè)計充滿度一般按照滿流進行設(shè)計。2.設(shè)計流速由于雨水夾帶泥砂，所以暗管流速

44、大于0.75m/s,為防止沖刷，金屬管道流速小于10m/s,非金屬管道流速小于5m/s。3.最小管徑和最小坡度雨水管道最小管徑300mm，最小坡度3.00，雨水連接管最小管徑200mm,最小坡度0.01。4.管道連接管道在檢查井連接，采用管頂平接。2.6.2 雨量分析黑龍江省大慶市的暴雨強度公式 （2-4） min （2-5） min （2-6） 式中 設(shè)計暴雨強度公式（L/sha）；設(shè)計重現(xiàn)期（a），取一年；降雨歷時（min）；地面集水時間（min），本設(shè)計中取10min；管內(nèi)雨水流行時間（min）；各管段的長度（m）；各管段的水流速度（m/s）；折減系數(shù)，對于暗管取2。2.6.3 管渠流量

45、的確定城市雨水管渠屬于小匯水面積上的排水構(gòu)筑物。雨水設(shè)計流量計算公式如下： （2-7） 1.徑流系數(shù)是徑流量與降雨量的比值，其值小于1。他因為地面覆蓋情況、地面坡度、地貌、建筑物密度的分布、路面鋪砌等情況不同而異。當(dāng)匯水面積的地面有不同覆蓋面組成，則平均徑流系數(shù)有加權(quán)平均得到。 （2-8）式中 各類地面面積（m2）；匯水總面積（m2）；相應(yīng)各類地面的徑流系數(shù)；根據(jù)給定資料表2-2 管渠流量設(shè)計給定資料區(qū)域各種屋面混凝土與瀝青路面碎石路面非鋪砌土路 面公園與綠地區(qū)4020102010區(qū)4020101020可算出平均徑流系數(shù) 2.雨水管渠匯水面積F(catchment area)匯水面積是指雨水管

46、渠匯集雨水的面積。在小匯水面積上，降雨不均勻的影響較小，可以認(rèn)為降雨強度是均勻的。3.暴雨強度(rainfall intensity)有暴雨強度公式可知，是由，決定的。（1） 設(shè)計暴雨強度重現(xiàn)期(ecurrence interval)當(dāng)值高時，增大，即管渠斷面增大，造價提高，但安全性好；反之，安全性差，但亦較為經(jīng)濟。根據(jù)A市的氣候條件及重要程度經(jīng)驗，本設(shè)計取年。（2）地面集水時間(time of flow)是從匯水面積最遠點至第一個雨水口所經(jīng)時間，主要取決于水流距離長短和地面坡度。過大，將流水不暢；過小，則加大管渠尺寸，提高造價。（3）管渠內(nèi)雨水流行時間(time of flow)（4） 折減

47、系數(shù)m是蘇林系數(shù)與管道調(diào)蓄利用系數(shù)的乘積。蘇林認(rèn)為：雨水管中實際流行時間比按流量計算的流行時間長20%，建議采用大于1（1.2）的系數(shù)乘，1.2稱之為蘇林系數(shù)。調(diào)蓄利用系數(shù)是由于下游管段滿流，而上游管段存在空隙，這種空隙可以暫時儲存水量，調(diào)蓄管道內(nèi)最大流量。2.6.4 水力計算本次計算值計算一條管道，采用計算機并將結(jié)果打印出來，計算結(jié)果見附頁。各符號意義如下：N：設(shè)計管段和檢查井編號，數(shù)組下標(biāo)F(N)：表示第N管段匯水面積T2(N)：至第N管段是雨水在管道內(nèi)流行總時間（min）Q0(N)：單位面積徑流量（L/s104m2）Q(N)：輸水能力（L/s）P(N)：設(shè)計重現(xiàn)期（a）PSI(N)：徑流

48、系數(shù)T1：地面集水時間（min）LV(N)：雨水在第N管端的流行時間（min）IJ：計算管道坡度VJ：計算流速，中間變量ZLN：某一條管道總長度ZL：雨水排水系統(tǒng)的總長度或縮計算的各條管道的長度之和（m）ZM：折減系數(shù)Ai，C，BN，B：分別表示暴雨強度公式中的地方參數(shù)A1，C，n，b，其它變量與排水管網(wǎng)相同。2.7 本章小結(jié)這一章主要論述了排水管網(wǎng)的設(shè)計，首先講述了排水管網(wǎng)規(guī)劃及設(shè)計基本原則，確定排水體制，然后根據(jù)排水管網(wǎng)的定線要求及注意事項對大慶市進行排水管網(wǎng)定線，設(shè)計兩套管網(wǎng)定線方案。通過污水管道的電算，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，選出最優(yōu)方案作為黑龍江省大慶市的排水管網(wǎng)最終布置方案。最后進行了雨

49、水管道的水力計算，選擇一條雨水干管，根據(jù)當(dāng)?shù)乇┯陱姸裙郊坝晁芏ň€的基本要求，利用管網(wǎng)計算軟件算出雨水管的管徑、埋深、造價等參數(shù)。第三章 污水處理廠的設(shè)計計算3.1 污水處理廠位置的選擇在城市污水排水系統(tǒng)設(shè)計中，污水廠的場址選擇是十分重要的環(huán)節(jié)。廠址對周圍環(huán)境衛(wèi)生、處理廠基本建設(shè)投資及運行費用都有很大的影響。它與城市的總體規(guī)劃、城市排水系統(tǒng)的走向、布置和處理后污水的出路都密切相關(guān)。當(dāng)污水處理廠的廠址有多種方案可供選擇時，應(yīng)從管道系統(tǒng)、泵站、污水處理廠各處理單元為出發(fā)點，進行綜合的技術(shù)經(jīng)濟比較與最優(yōu)化分析，并通過有關(guān)專家的反復(fù)論證再進行確定。污水處理廠廠址選擇應(yīng)遵循下列原則：1.無論采用什么處

50、理工藝，應(yīng)與選定的污水處理工藝相適應(yīng)，盡量少占農(nóng)田和不占良田。2.廠址必須位于集中給水水源下游，并設(shè)在城鎮(zhèn)、工廠廠區(qū)及生活區(qū)的下游和夏季主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。為保證衛(wèi)生要求，廠址應(yīng)距街區(qū)凈距大于500米。3.當(dāng)處理后的污水或污泥用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)或市政時，應(yīng)考慮與用戶靠近便于運輸。當(dāng)處理水排放時，應(yīng)與受納水體靠近，但不低于最高洪水位。4.要充分利用地形以滿足處理構(gòu)筑物高程布置的要求，減少土方工程量。若有可能，采用重力自流以節(jié)省動力費用。降低處理成本。5.根據(jù)城市總體發(fā)展規(guī)劃，處理廠的選擇應(yīng)考慮遠期發(fā)展的可能性，留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地。并選擇土質(zhì)好的地方，便于施工。3.2 污水處理廠工藝流程的選擇本設(shè)計的處

51、理對象為有生活污水(domestic sewage)和工業(yè)廢水(industrial wastewater)組成的城市污水，其中主要污染物質(zhì)為懸浮物和呈膠體及溶解狀態(tài)的有機物,即BOD、COD及氮的化合物。傳統(tǒng)活性污泥法（conventional active sludge process）雖然對BOD、COD、SS等指標(biāo)都有良好的去除效果，但其脫氮率只有2040%，遠不能滿足本設(shè)計中脫氮80%的要求。因此，本設(shè)計擬采用具有脫氮特性的SBR法，SBR是一種間歇式的活性泥系統(tǒng)，其基本特征是在一個反應(yīng)池內(nèi)完成污水的生化反應(yīng)、固液分離、排水、排泥。工藝過程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進行調(diào)整，運行靈活

52、；工藝流程簡單、造價低，無二沉池、污泥回流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。該流程的一級處理(primary treatment)是由格柵、沉砂池和初沉池所組成，其作用是去除污水中呈懸浮狀的固體污染物。經(jīng)過一級處理的污水，BOD一般只去除20%30%，達不到排放標(biāo)準(zhǔn)，它屬于二級處理的預(yù)處理而已。二級處理(secondary treatment)系統(tǒng)是城市污水處理廠的核心部分，它的主要作用是去除呈膠體和溶解狀的有機污染物（以BOD或COD示）。通過二級處理，它的去除率可達90%以上。污水中的BOD可降至2030mg/L,使有機污染物達到排放水體標(biāo)準(zhǔn)和灌溉要求。污泥(sludge

53、)是污水處理過程的副產(chǎn)品，也是必然產(chǎn)品。它含有大量有機物，富有肥分，可作為農(nóng)肥使用，但又因其含有細(xì)菌、寄生蟲卵以及從污水中帶來的重金屬離子等，需要作穩(wěn)定化與無害化處理，否則會造成二次污染。對污泥處理系統(tǒng)多采用厭氧消化、脫水、干化等技術(shù)組成的系統(tǒng)。本設(shè)計采用厭氧兩級消化，產(chǎn)生的沼氣可直接用于消化池的攪拌及附近供暖。消化后的污泥經(jīng)干化脫水后外運利用，可獲得一定的經(jīng)濟效益。擬采用設(shè)計工藝流程如下： 圖3-1 污水處理工藝流程圖一級處理：格柵平流沉砂池初次沉淀池；二級處理：SBR池消毒接觸池計量槽；污泥處理：濃縮池貯泥池一級消化池二級消化池脫水機房。3.3 污水處理程度的確定3.3.1 設(shè)計流量及設(shè)計

54、人口數(shù)計算1.根據(jù)管網(wǎng)電算結(jié)果得：生活污水平均水量 工業(yè)廢水平均水量 城市平均污水量 城市設(shè)計水量 管網(wǎng)服務(wù)總?cè)丝跀?shù)=221139人。2.設(shè)計人口數(shù)根據(jù)工業(yè)廢水量和工業(yè)廢水中含有的懸浮物濃度和生化需氧濃度，折算成工業(yè)廢水的當(dāng)量人口數(shù)（見表3-1）。生活污水中BOD和SS的設(shè)計值可?。築OD=2035mg/L；ss=3550mg/L。表3-1 工業(yè)廢水折合的當(dāng)量人口數(shù)廠名日平均污水量Q (m3/d)懸浮物 SS=45 g/人d五日生化需氧量 BOD=30 g/人d濃度C mg/L總量CQ (g/d)當(dāng)量人口濃度C mg/L總量CQ (g/d)當(dāng)量人口火車600200120000266720012

55、00004000煉油廠200015030000066671200240000080000合計933484000據(jù)上表可以算出該市總的設(shè)計人口數(shù)（如表3-2所示）表3-2 人口數(shù)折算表污水來源設(shè)計人口數(shù)（人）按SS計算按BOD5計算居住區(qū)生活污水221139221139工廠區(qū)生活污水933484000合計2304733051393.3.2 污水水質(zhì)污染程度1.生活污水與工業(yè)廢水混合后SS濃度： （3-1）2.生活污水與工業(yè)廢水混合后的COD濃度： （3-2） 取生活污水中的TN濃度為40mg/L,TP濃度為4mg/L，則3.生活污水與工業(yè)廢水混合后的總氮濃度：= （3-3）4.生活污水與工業(yè)廢水混