排水工程畢業(yè)設(shè)計(jì)哈工大

哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）PAGEII-摘要隨著社會(huì)的進(jìn)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(duì)環(huán)境的要求也越來(lái)越高了。因此，環(huán)境問(wèn)題成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)，大氣、土壤和水成為了重點(diǎn)污染對(duì)象，如何治理就成為我們所要面對(duì)的首要問(wèn)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(jì)，為將來(lái)的學(xué)習(xí)工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，爭(zhēng)取在將來(lái)為解決水污染問(wèn)題貢獻(xiàn)自己的一份力量。本設(shè)計(jì)是黑龍江省大慶市污水處理工程設(shè)計(jì)，包括管網(wǎng)和污水處理廠設(shè)計(jì)。依管網(wǎng)定線原則及水文地質(zhì)資料對(duì)黑龍江省大慶市進(jìn)行污水收集、輸送管網(wǎng)定線，共設(shè)計(jì)2套技術(shù)可行方案，通過(guò)經(jīng)濟(jì)比較，確定選用方案一。根據(jù)污水處理程度的計(jì)算，確定污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)為一級(jí)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(shí)間30S；初沉池采用輻流式，停留時(shí)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(shí)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(yùn)，其中消化工藝采用二級(jí)消化處理。經(jīng)過(guò)經(jīng)濟(jì)計(jì)算，排水工程的總造價(jià)約1.5億元，污水處理成本為0.52元/噸。該工程的實(shí)施，可望解決該地區(qū)污水污染問(wèn)題，具有較好的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞管網(wǎng)定線；污水處理；SBR工藝；污泥處理AbstractWiththeimprovementofsocietyandthedevelopmentoftechnology,moreandmoreareneededbypeople.Theproblemofenvironmenthasbeenthefocus.Air,soil,waterbecomethemostpolluted,sohowtocontrolthepollutioniswhatwehavetobefacedwith.Asacollegestudentofwatersupplyanddrainageengineering,Ishouldconsiderthatthepollutionofwaterasmyduty.Andstudyveryhardtodomyundergraduatecourses.withthehelpofmyfacultyadviser-BingnanLv,Iwillcompletemygraduationdesign,layasolidfoundationforfuturestudyandwork,struggletocontributesmyownstrengthforsolvingproblemsinthefuture.Thisdesignisheilongjiangprovincedaqingsewagedisposalengineeringdesign,atdaqing,heilongjiangprovince,includingthenetworkandsewagetreatmentplantdesign.Accordingtotheprincipleoffixinglinepipeandhydrogeologicalinformationfixupthepipeswhichusedtocollectandtransportsewageofheilongjiangprovincedaqingdrainageworksforline.Designtwosetsoftechnicallyfeasibleplans,throughtheeconomiccomparison,chooseplanone.Accordingtocalculatehedegreeofsewagetreatment,determinefirstlevelclassBstandardassewagedischargestandards(GB18918-2002).Wastewatertreatmentprocessis:pipe→pumproom→detrituspit→primarysedimentationtank→SequencingBatchReactor→disinfectiontank→emissionmeasurement.sewagepumpformuseself-fillingform,collectingbasinandpumproombuildtoghter.Wastewatertreatmentprocess,detrituspitusingflatstreaming,retentiontime30s,primarysedimentationtankselectradialflow,retentiontimeis1.5h.BiochemicalprocessselectSequencingBatchReactor,SBRis8hforacycle,drainageproportionis0.4,disinfectiontanktake30mintotouch.Sludgetreatmentprocessis:concentratedtank→reservesludgetank→digestiontank→sludgedewatering→outwardtransport,digestionprocessusesecondarydigestion.Throughtheeconomiccalculation,Thetotalcostofdrainageengineeringisabout1.5billionyuan,sewagetreatmentcostsfor0.52yuan/ton.Thisprojectimplementation,isexpectedtosolvetheproblemsofpollution,ithasgoodsocial,environmentalandeconomicbenefits.Keywordsfixedlinepipe;sewagetreatment;SequencingBatchReactor;sludgetreatment-PAGEV-目錄TOC\o"1-3"\u摘要 IAbstract II第一章 緒論 -1-1.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)背景 -1-1.2 畢業(yè)設(shè)計(jì)資料 -2-1.3 自然狀況 -2-1.3.1 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(jì)內(nèi)容 -4-1.5.1 方案選擇與工藝設(shè)計(jì)計(jì)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(jì) -7-2.1 排水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)原則 -7-2.1.1 設(shè)計(jì)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(jì)算 -9-2.3.1 水力計(jì)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 在管道水力計(jì)算中還應(yīng)注意以下問(wèn)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(jì)比較 -13-2.5.1 方案Ⅰ經(jīng)濟(jì)概預(yù)算 -13-2.5.2 方案Ⅱ的經(jīng)濟(jì)概預(yù)算 -14-2.6 雨水管道的水力計(jì)算 -15-2.6.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn) -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(jì)算 -18-2.7 本章小結(jié) -18-第三章 污水處理廠的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)流量及設(shè)計(jì)人口數(shù)計(jì)算 -21-3.3.2 污水水質(zhì)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(jì)算 -28-3.3.6 污水中磷酸鹽處理程度的計(jì)算 -29-3.4 污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算 -29-3.4.1 格柵 -29-3.4.2 沉沙池 -32-3.4.3 初沉池 -34-3.4.4 SBR池 -41-3.4.5 消毒接觸池 -54-3.4.6 計(jì)量堰 -57-3.4.7 集配水井水力計(jì)算 -59-3.5 污泥處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì) -61-3.5.3 貯泥池 -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(jì)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(jì) -80-3.6.3 污泥高程設(shè)計(jì) -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(jì) -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(jì)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(jì)計(jì)算 -88-4.2.1 格柵設(shè)計(jì)的一般要求及部分參數(shù)的確定 -88-4.2.2 格柵的尺寸設(shè)計(jì) -89-4.3 污水泵站設(shè)計(jì)計(jì)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(jì) -94-4.3.4 泵站儀表 -95-4.4 集水池設(shè)計(jì)計(jì)算 -95-4.5 機(jī)器間設(shè)計(jì)計(jì)算 -96-4.6 其他附屬設(shè)施的設(shè)計(jì) -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(jì)算原則 -101-5.2 污水廠建設(shè)直接費(fèi) -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(xiàn) -113-附錄1 -114- -136-附錄3 -157-附錄4 -162-附錄5 -164-哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）166-緒論畢業(yè)設(shè)計(jì)背景我國(guó)是個(gè)水資源匱乏的大國(guó)，幅員遼闊，各地氣候迥異，經(jīng)濟(jì)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(jì)發(fā)展相適應(yīng)的控制水污染、保護(hù)水環(huán)境的方針、政策、標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)，同時(shí)建設(shè)與經(jīng)濟(jì)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(huì)經(jīng)濟(jì)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?，盥洗、淋浴、生活洗滌等都離不開(kāi)水，用后便成為污水。在工業(yè)企業(yè)中，幾乎沒(méi)有一種工業(yè)水是人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡膶氋F資源。水的供給與排放處理水亦是合理不用到水。水經(jīng)生產(chǎn)過(guò)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(shí)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(wèn)題，甚至造成公害。為保護(hù)環(huán)境，避免發(fā)生上述問(wèn)題，現(xiàn)代城市就需要建立一套完整的工程設(shè)施來(lái)收集、輸送、處理和利用污水；此工程設(shè)施就稱(chēng)之為排水工程。它的基本任務(wù)是保護(hù)環(huán)境免受污染，以促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和保障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(shí)的將之輸送至適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)。2．妥善處理后排放或再利用。排水工程在我國(guó)社會(huì)主義建設(shè)中有著十分重要的作用。從環(huán)境保護(hù)方面講，排水工程有保護(hù)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(duì)保障人民健康具有深遠(yuǎn)的意義；對(duì)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(jì)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(jì)效益?？傊趯?shí)現(xiàn)四個(gè)現(xiàn)代化過(guò)程中，排水工程作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的組成部分，對(duì)環(huán)境保護(hù)、促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和保障人民健康有現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)影響，并使經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城鄉(xiāng)建設(shè)與環(huán)境建設(shè)同步規(guī)劃，同步實(shí)施，同步發(fā)展。這樣才能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一。畢業(yè)設(shè)計(jì)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(jī)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(duì)保護(hù)人民健康，促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，環(huán)境保護(hù)，提高人民生活水平具有深遠(yuǎn)的意義。本設(shè)計(jì)即是黑龍江省大慶市排水工程設(shè)計(jì)，它位于黑龍江省南部地區(qū)，是我國(guó)北方地區(qū)重要的工業(yè)基地。該地區(qū)交通發(fā)達(dá)，有一條鐵路橫穿整個(gè)市區(qū)，并把該地區(qū)分成Ⅰ、Ⅱ兩區(qū)，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，相繼擴(kuò)建許多建筑小區(qū)，城市人口增長(zhǎng)很快。人們開(kāi)始追求一個(gè)整潔、衛(wèi)生、舒適的生活環(huán)境。經(jīng)濟(jì)、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(wèn)題日益突出，已影響到該市的經(jīng)濟(jì)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(jì)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(shì)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(wèn)題將更為突出。由于對(duì)水的依賴(lài)性大，大量的城市污水，工業(yè)廢水無(wú)法及時(shí)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(jìn)不僅浪費(fèi)許多資金，仍無(wú)法滿足城市排水的需要。經(jīng)過(guò)多方的調(diào)查研究和技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最后決定重建城市的排水體制。建立日處理量在6萬(wàn)噸左右的污水處理廠來(lái)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(zhuān)家進(jìn)行該市的排水體制設(shè)計(jì)工作，選擇最優(yōu)排水體制和合理的工藝流程。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)地調(diào)查、研究和實(shí)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(jìn)行工程設(shè)計(jì)。鑒此，我們編制本市設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。自然狀況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(diǎn)是：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)80～90天。平均暴雨日數(shù)1.5～2天，一日最大降水量達(dá)130～350毫米，局部在350毫米以上。年平均相對(duì)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℃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-8.02.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-8.03.城市各區(qū)中各類(lèi)地面與屋面的比例。由于城市被火車(chē)道自南向北所貫穿，城區(qū)被分為東西兩部分，命名為Ⅰ區(qū)Ⅱ區(qū)。兩區(qū)的屋面與地面比例按Ⅰ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(jì)算；Ⅱ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(jì)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(shí)（月平均）101.299.025.11.51.10.1最高水位時(shí)301.6101.0215.41.61.10.1常水位時(shí)201.4100.0175.31.61.10.1在污水總排放口下游30公里要求：BODmg/l大慶市目前狀況城市各區(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)指指標(biāo)區(qū)域人口密度（人/公頃）污水量標(biāo)準(zhǔn)（升/人·日）Ⅰ區(qū)160180Ⅱ區(qū)220200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(chēng)平均排水量最大排水量SSCODBOD總氮總磷PH水溫℃火車(chē)站6006020040020040107.516白酒廠20002001502000120040127.516研究設(shè)計(jì)內(nèi)容按照大慶市提供的設(shè)計(jì)資料和任務(wù)書(shū)，本次設(shè)計(jì)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(jì)算、方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較、污水廠設(shè)計(jì)、城市污水總泵站工藝設(shè)計(jì)、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。方案選擇與工藝設(shè)計(jì)計(jì)算要求1.完成整個(gè)城市排水管網(wǎng)定線，至少應(yīng)對(duì)兩個(gè)定線方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jìn)行詳盡的水力計(jì)算與高程計(jì)算。3.污水總泵站設(shè)計(jì)，泵的臺(tái)數(shù)以4～6臺(tái)為宜，注重水力計(jì)算、水泵選型及水泵機(jī)組管道和電器設(shè)備等的布置設(shè)計(jì)。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，同時(shí)考慮環(huán)境效應(yīng)與社會(huì)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(lái)確定污水處理程度與處理工藝流程。有條件時(shí)，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(shí)，同時(shí)選擇適宜的處理單位構(gòu)筑物類(lèi)型。對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，確定包括有關(guān)設(shè)計(jì)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(jìn)行各單位構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算。7.對(duì)污水與污泥處理系統(tǒng)要做出準(zhǔn)確的水力計(jì)算與高程計(jì)算。8.對(duì)排水管網(wǎng)工程與污水處理廠都要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)概算與成本分析。繪圖要求 1.繪制的圖紙不得少于12張，圖紙規(guī)格為一號(hào)圖紙。 其組成如下手畫(huà)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(jí)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(shí)注明各計(jì)算管段的管徑、管長(zhǎng)、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(dòng)距離最長(zhǎng)、水頭損失最大的流程，并控制最大設(shè)計(jì)流量進(jìn)行高程計(jì)算，以此來(lái)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：1：500～1000；縱向比例：1：50～100。6.污水泵站工藝圖，除了合理準(zhǔn)確的布置機(jī)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(duì)尺寸及各種設(shè)備與構(gòu)件的型號(hào)。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(jì)原始資料，為后述的大慶市排水工程提供設(shè)計(jì)依據(jù)，同時(shí)，也說(shuō)明課題來(lái)源以及畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求。排水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)排水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)基本原則1.認(rèn)真貫徹執(zhí)行環(huán)境保護(hù)法和水污染防治法，堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城鄉(xiāng)建設(shè)、環(huán)境建設(shè)同步規(guī)劃、同步實(shí)施、同步發(fā)展的原則，開(kāi)展以城市為中心的環(huán)境綜合治理，認(rèn)真實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)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(jìn)行排水工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。2.排水工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)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、大家動(dòng)手、保護(hù)環(huán)境、造福人民”的環(huán)?？偡结槨＿@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(xiàng)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(wèn)題，使之相互協(xié)調(diào)。4.排水工程的設(shè)計(jì)應(yīng)全面考慮，按近期設(shè)計(jì)考慮遠(yuǎn)期發(fā)展，有擴(kuò)建的可能性，并應(yīng)根據(jù)使用要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性等因素對(duì)進(jìn)期工程做出分期建設(shè)的安排。5.在設(shè)計(jì)和規(guī)劃排水工程時(shí)，必須認(rèn)真貫徹執(zhí)行有關(guān)部門(mén)制定的現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或規(guī)定。排水體制（drainagesystem）的確定排水體制排水體制主要分為分流制和合流制。合流制(combinedsystem)：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(duì)水體污染嚴(yán)重。近年來(lái)，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(shí)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(jìn)，但在雨天仍有部分污水未經(jīng)處理排放。分流制(separatesystem)：它是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)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(chēng)污水排水系統(tǒng)。排除雨水的系統(tǒng)稱(chēng)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(jì)的重要問(wèn)題。它不僅從根本上影響排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)管理，而且對(duì)城市和工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃和環(huán)境保護(hù)影響深遠(yuǎn)。同時(shí)，也影響排水系統(tǒng)工程的總投資和初期投資費(fèi)用以及維護(hù)管理費(fèi)用。根據(jù)城市及工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)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(jì)地區(qū)的自然狀況，本設(shè)計(jì)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(jìn)行處理，雨水則就近排入受納水體。其優(yōu)點(diǎn)如下：（1）環(huán)境保護(hù)方面全部城市污水都送到污水處理廠進(jìn)行處理，有效的保護(hù)了水體免受污染，而且比較靈活，較容易適應(yīng)社會(huì)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(jià)方面由于分流制是排水系統(tǒng)增加了一套管線，但相對(duì)合流制管徑變化小，且合流制污水處理廠比分流制造價(jià)高，總造價(jià)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(guó)國(guó)情。（3）從維護(hù)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(shí)，流入污水廠的水質(zhì)水量變化小，污水廠的運(yùn)行易于控制。此外，該地區(qū)地勢(shì)有一定坡度，故對(duì)空氣污染小，靠自重排入水體。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(chēng)為污水管道系統(tǒng)定線。正確定線是合理的、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)污水管道系統(tǒng)的先決條件，是污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jìn)行。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(shí)現(xiàn)這一原則，定線時(shí)通常考慮的因素是：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(jì)由于等高線較均勻，地勢(shì)較緩，定線時(shí)充分利用地形趨勢(shì)來(lái)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(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇最佳方案，定線時(shí)采用了兩套方案，兩個(gè)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米排水管網(wǎng)水力計(jì)算本設(shè)計(jì)選用圓形混凝土管，污水是按管道坡度從高到低流動(dòng)，并且均假設(shè)為均勻流。水力計(jì)算的基本公式流速：（2-1）流量：（2-2）w——過(guò)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(jì)算的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1.設(shè)計(jì)充滿度：在設(shè)計(jì)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(jì)充滿度管徑D或暗渠高H(mm)最大充滿度h/D或h/H200～3000.55350～4500.65500～9000.70≥10000.752.設(shè)計(jì)流速：和設(shè)計(jì)流量、設(shè)計(jì)充滿度相應(yīng)的水流平均速度。設(shè)計(jì)污水流速增大時(shí)，可能產(chǎn)生沖刷現(xiàn)象，甚至損壞管道；流速緩慢時(shí)，污水中所含雜質(zhì)可能下沉產(chǎn)生淤積。故根據(jù)觀測(cè)數(shù)據(jù)與國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，污水最小設(shè)計(jì)流速定為0.6m/s。通常金屬管道的最大設(shè)計(jì)流速為10m/s,非金屬管道最大設(shè)計(jì)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(guò)小極易堵塞。故在設(shè)計(jì)中常規(guī)定一個(gè)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(jì)坡度它相當(dāng)于管內(nèi)流速為最小設(shè)計(jì)流速時(shí)的管道坡度；當(dāng)給定設(shè)計(jì)充滿度條件下，管徑越大，相應(yīng)的最小設(shè)計(jì)流速時(shí)的最小設(shè)計(jì)坡度也就越小。具體規(guī)定是：管徑200mm的最小設(shè)計(jì)坡度是0.004。管徑300mm的最小設(shè)計(jì)坡度是0.003。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。因此，合理地確定管道埋深對(duì)于降低工程造價(jià)尤為明顯。為了降低造價(jià)，縮短施工期，管道埋深越小越好。但覆土厚度應(yīng)有一個(gè)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(dòng)，因此沒(méi)有必要把整個(gè)污水管線埋在冰凍線之下。故《室外排水設(shè)計(jì)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(yàn)，車(chē)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用0.5～0.6m。所以，街坊污水管道起點(diǎn)最小埋深也應(yīng)有0.6～0.7m。故街道污水管網(wǎng)起端的最小埋深H按下式計(jì)算：（2-3）式中——街坊起點(diǎn)最小埋深（m）；——街道污水管起點(diǎn)檢查井地面標(biāo)高（m）；——街坊起點(diǎn)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(zhǎng)度（m）；圖2-1街坊管道示意圖——連接支管和街道污水管的管底標(biāo)高差（m）。從此上三個(gè)因素出發(fā)，可以得到三個(gè)不同的管底埋深。從這三個(gè)數(shù)值中選最大的設(shè)計(jì)深度。在施工過(guò)程中，若埋深過(guò)大，不僅增加工程投資，而且增大施工難度。因此，在設(shè)計(jì)中需擬定最大埋深。一般干燥土壤≤7～8m，在多水、流砂、石灰?guī)r中≤5m。在管道水力計(jì)算中還應(yīng)注意以下問(wèn)題1.選擇合適的控制點(diǎn)，以控制整個(gè)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(jì)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(shí)，下游管道的流速已大于1.2m/s時(shí)才可減??；4.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(shí)考慮埋深和流速問(wèn)題。污水管道水的電算管網(wǎng)設(shè)計(jì)采用計(jì)算機(jī),利用編制的程序進(jìn)行管網(wǎng)水力計(jì)算,并將設(shè)計(jì)的結(jié)果打印出來(lái)用表格形式輸出,依此進(jìn)行管網(wǎng)布置方案的比較。各符號(hào)意義如下:1.已知條件（1）計(jì)算管段管長(zhǎng)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(zhǎng)米造價(jià)ZJL（12）管道起端設(shè)計(jì)流速VN2.最優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)整個(gè)管網(wǎng)工程造價(jià)最低：3.設(shè)計(jì)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(jì)流量QK(N)（5）設(shè)計(jì)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)（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(jià)ZJ(N)（17）一條管道造價(jià)ZJ（18）總造價(jià)ZZJ（19）下標(biāo)變量N（20）K，M：所計(jì)算管段起末端檢查井編號(hào)計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄。排水管網(wǎng)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較方案Ⅰ經(jīng)濟(jì)概預(yù)算方案Ⅰ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(hào)85-86，L500m，D700mm,穿越鐵路50m,基價(jià)6205元/10m，穿越鐵路管段長(zhǎng)50m。則投資費(fèi)用為元2.中途提升泵站造價(jià)提升的流量為，根據(jù)指標(biāo)編號(hào)4B-2-21-6,（1）指標(biāo)基價(jià)其中，土建直接費(fèi)配管及安裝直接費(fèi)（2）建筑安裝工程費(fèi)（3）設(shè)備工器具購(gòu)置費(fèi)泵站總造價(jià)：A+B+C=1688294元3.排水管網(wǎng)部分總造價(jià)方案Ⅱ的經(jīng)濟(jì)概預(yù)算方案Ⅱ，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(jià)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(jià)相同，為1688294元。3.第二座提升泵站流量為，根據(jù)指標(biāo)編號(hào)4B-2-21-6,（1）指標(biāo)基價(jià)其中，土建直接費(fèi)配管及安裝直接費(fèi)（2）建筑安裝工程費(fèi)（3）設(shè)備工器具購(gòu)置費(fèi)泵站總造價(jià)：A+B+C=3231321元 因此，方案二的總造價(jià)為7901968.35-167915+182148.5+1688294+3231321=12835816.7萬(wàn)元。12835816.7-=3645574.2元=364.56萬(wàn)元方案二的總造價(jià)比方案一多364.56萬(wàn)元，故從技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面考慮，優(yōu)選方案一。雨水管道的水力計(jì)算雨水管道要求充分利用地形，就進(jìn)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。設(shè)計(jì)要點(diǎn)1.設(shè)計(jì)充滿度一般按照滿流進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.設(shè)計(jì)流速由于雨水夾帶泥砂，所以暗管流速大于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。雨量分析黑龍江省大慶市的暴雨強(qiáng)度公式（2-4）min（2-5）min（2-6）式中——設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式（L/s·ha）；——設(shè)計(jì)重現(xiàn)期（a），取一年；——降雨歷時(shí)（min）；——地面集水時(shí)間（min），本設(shè)計(jì)中取10min；——管內(nèi)雨水流行時(shí)間（min）；——各管段的長(zhǎng)度（m）；——各管段的水流速度（m/s）；——折減系數(shù)，對(duì)于暗管取2。管渠流量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(jì)流量計(jì)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?yàn)榈孛娓采w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(lèi)地面面積（m2）；——匯水總面積（m2）；——相應(yīng)各類(lèi)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(jì)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Ⅰ區(qū)4020102010Ⅱ區(qū)4020101020可算出平均徑流系數(shù)2.雨水管渠匯水面積F(catchmentarea)匯水面積是指雨水管渠匯集雨水的面積。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(qiáng)度是均勻的。3.暴雨強(qiáng)度(rainfallintensity)有暴雨強(qiáng)度公式可知，是由，，，決定的。（1）設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度重現(xiàn)期(ecurrenceinterval)當(dāng)值高時(shí)，增大，即管渠斷面增大，造價(jià)提高，但安全性好；反之，安全性差，但亦較為經(jīng)濟(jì)。根據(jù)A市的氣候條件及重要程度經(jīng)驗(yàn)，本設(shè)計(jì)取年。（2）地面集水時(shí)間(timeofflow)是從匯水面積最遠(yuǎn)點(diǎn)至第一個(gè)雨水口所經(jīng)時(shí)間，主要取決于水流距離長(zhǎng)短和地面坡度。過(guò)大，將流水不暢；過(guò)小，則加大管渠尺寸，提高造價(jià)。（3）管渠內(nèi)雨水流行時(shí)間(timeofflow)（4）折減系數(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(shí)際流行時(shí)間比按流量計(jì)算的流行時(shí)間長(zhǎng)20%，建議采用大于1（1.2）的系數(shù)乘，1.2稱(chēng)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(shí)儲(chǔ)存水量，調(diào)蓄管道內(nèi)最大流量。水力計(jì)算本次計(jì)算值計(jì)算一條管道，采用計(jì)算機(jī)并將結(jié)果打印出來(lái)，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附頁(yè)。各符號(hào)意義如下：N：設(shè)計(jì)管段和檢查井編號(hào)，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(shí)間（min）Q0(N)：?jiǎn)挝幻娣e徑流量（L/s104Q(N)：輸水能力（L/s）P(N)：設(shè)計(jì)重現(xiàn)期（a）PSI(N)：徑流系數(shù)T1：地面集水時(shí)間（min）LV(N)：雨水在第N管端的流行時(shí)間（min）IJ：計(jì)算管道坡度VJ：計(jì)算流速，中間變量ZLN：某一條管道總長(zhǎng)度ZL：雨水排水系統(tǒng)的總長(zhǎng)度或縮計(jì)算的各條管道的長(zhǎng)度之和（m）ZM：折減系數(shù)Ai，C，BN，B：分別表示暴雨強(qiáng)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。本章小結(jié)這一章主要論述了排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)，首先講述了排水管網(wǎng)規(guī)劃及設(shè)計(jì)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(xiàng)對(duì)大慶市進(jìn)行排水管網(wǎng)定線，設(shè)計(jì)兩套管網(wǎng)定線方案。通過(guò)污水管道的電算，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(jìn)行了雨水管道的水力計(jì)算，選擇一條雨水干管，根據(jù)當(dāng)?shù)乇┯陱?qiáng)度公式及雨水管定線的基本要求，利用管網(wǎng)計(jì)算軟件算出雨水管的管徑、埋深、造價(jià)等參數(shù)。污水處理廠的設(shè)計(jì)計(jì)算污水處理廠位置的選擇在城市污水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，污水廠的場(chǎng)址選擇是十分重要的環(huán)節(jié)。廠址對(duì)周?chē)h(huán)境衛(wèi)生、處理廠基本建設(shè)投資及運(yùn)行費(fèi)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(shí)，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(diǎn)，進(jìn)行綜合的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較與最優(yōu)化分析，并通過(guò)有關(guān)專(zhuān)家的反復(fù)論證再進(jìn)行確定。污水處理廠廠址選擇應(yīng)遵循下列原則：1.無(wú)論采用什么處理工藝，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(shí)，應(yīng)考慮與用戶靠近便于運(yùn)輸。當(dāng)處理水排放時(shí)，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(dòng)力費(fèi)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(yuǎn)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。污水處理廠工藝流程的選擇本設(shè)計(jì)的處理對(duì)象為有生活污水(domesticsewage)和工業(yè)廢水(industrialwastewater)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(jī)物,即BOD、COD及氮的化合物。傳統(tǒng)活性污泥法（conventionalactivesludgeprocess）雖然對(duì)BOD、COD、SS等指標(biāo)都有良好的去除效果，但其脫氮率只有20～40%，遠(yuǎn)不能滿足本設(shè)計(jì)中脫氮80%的要求。因此，本設(shè)計(jì)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(gè)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(guò)程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)行靈活；工藝流程簡(jiǎn)單、造價(jià)低，無(wú)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(jí)處理(primarytreatment)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(guò)一級(jí)處理的污水，BOD一般只去除20%～30%，達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，它屬于二級(jí)處理的預(yù)處理而已。二級(jí)處理(secondarytreatment)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(jī)污染物（以BOD或COD示）。通過(guò)二級(jí)處理，它的去除率可達(dá)90%以上。污水中的BOD可降至20～30mg/L,使有機(jī)污染物達(dá)到排放水體標(biāo)準(zhǔn)和灌溉要求。污泥(sludge)是污水處理過(guò)程的副產(chǎn)品，也是必然產(chǎn)品。它含有大量有機(jī)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(chóng)卵以及從污水中帶來(lái)的重金屬離子等，需要作穩(wěn)定化與無(wú)害化處理，否則會(huì)造成二次污染。對(duì)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(jì)采用厭氧兩級(jí)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(yùn)利用，可獲得一定的經(jīng)濟(jì)效益。擬采用設(shè)計(jì)工藝流程如下：圖3-1污水處理工藝流程圖一級(jí)處理：格柵—平流沉砂池—初次沉淀池；二級(jí)處理：SBR池—消毒接觸池—計(jì)量槽；污泥處理：濃縮池—貯泥池—一級(jí)消化池—二級(jí)消化池—脫水機(jī)房。污水處理程度的確定設(shè)計(jì)流量及設(shè)計(jì)人口數(shù)計(jì)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(jì)水量管網(wǎng)服務(wù)總?cè)丝跀?shù)=221139人。2.設(shè)計(jì)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(jiàn)表3-1）。生活污水中BOD和SS的設(shè)計(jì)值可取：BOD=20～35mg/L；ss=35～50mg/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=45g/人·d五日生化需氧量BOD=30g/人·d濃度Cmg/L總量CQ(g/d)當(dāng)量人口濃度Cmg/L總量CQ(g/d)當(dāng)量人口火車(chē)60020012000026672001200004000煉油廠200015030000066671200240000080000合計(jì)933484000據(jù)上表可以算出該市總的設(shè)計(jì)人口數(shù)（如表3-2所示）表3-2人口數(shù)折算表污水來(lái)源設(shè)計(jì)人口數(shù)（人）按SS計(jì)算按BOD5計(jì)算居住區(qū)生活污水221139221139工廠區(qū)生活污水933484000合計(jì)230473305139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)廢水混合后的總磷濃度：=（4-4）污水中SS處理程度的確定1.按污水排放口處SS允許排放濃度計(jì)算（3-5）式中p——污水與河水混合后河流SS允許增加量mg/L；Q——河流最小月平均流量m3/L；——排入污水流量m3/s；bSS——河流中原有的SS的濃度mg/L。將河水Q=10m3/s，bSS=1.1mg/L，q=0.52669m3/s和p則可求出SS處理程度為： 2.按污水排放口處出水水質(zhì)要求計(jì)算污水二級(jí)處理排放口SS濃度為20mg/L，則處理程度：從兩種計(jì)算方法比較得出，方法(1)得到的處理程度高于方法(2)，故SS處理程度定為98.64%。污水中BOD的處理程度1.按河水中溶解氧的最低容許濃度計(jì)算（1）最小流量時(shí) 設(shè)出水DO=1.5mg/LT=20 首先求出排放口處DO的混合濃度和溫度：（3-6）（3-7）經(jīng)查表得：溫度系數(shù)為1.13520耗氧速率常數(shù)K1(20)=0.1；20復(fù)氧速率常數(shù)K2(20)=0.3；2.9時(shí)的耗氧速率常數(shù)K1(2.9)=K1(20)=0.11.135(-17.1)=0.01147（3-8）2.9時(shí)的復(fù)氧速率常數(shù)K2(2.9)=K2(20)=0.31.135(-17.1)=0.03441（3-9）2.9時(shí)的飽和溶解氧DOS=13.52mg/L由此可求起始點(diǎn)的虧氧量 DO=13.52-4.92=8.6mg/L臨界點(diǎn)的虧氧量 DC=13.52-4.0=9.52mg/L這樣就可以用試算法求起點(diǎn)有機(jī)物濃度L0和臨界時(shí)間tC,設(shè)臨界時(shí)間tC=4d將此值代入→（3-10） →mg/L式中L0——河水允許虧氧條件下，可以氧化的最大的有機(jī)物量。現(xiàn)將L0=31.74代入下式：(3-11)現(xiàn)在進(jìn)行第二次試算，設(shè)tC=6.02d，代入式（4-10）可得L0=33.48mg/L,進(jìn)一步帶入（3-11）得出tC=7.15d，不符合要求。進(jìn)行多次迭代，直至符合要求，得tC=8.26d，L0=35.53mg/L故污水排入河流后，河流中允許的BOD5濃度為35.53mg/L.起點(diǎn)容許的混合20℃BOD5（3-12）污水處理廠允許排放的20℃BOD5（3-13）式中，L5R——河流中原有的BOD5濃度。 因此，不需要處理即可滿足河水中溶解氧的最低允許濃度要求。 （2）最大流量時(shí)設(shè)出水DO=1.5mg/LT=20首先求出排放口處DO的混合濃度和溫度：（3-14）（3-15）經(jīng)查表得：溫度系數(shù)為1.05620耗氧速率常數(shù)K1(20)=0.1；20復(fù)氧速率常數(shù)K2(20)=0.3；20.98時(shí)的耗氧速率常數(shù)K1(20.98)=K1(20)=0.11.056(0.98)=0.105485（4-16）20.98時(shí)的復(fù)氧速率常數(shù)K2(18.1)=K2(20)=0.31.056(0.98)=0.316455（4-17）20.98時(shí)的飽和溶解氧DOS=8.99mg/L由此可求起始點(diǎn)的虧氧量DO=8.99-5.33=3.66mg/L臨界點(diǎn)的虧氧量 DC=8.99-4.0=4.99mg/L這樣就可以用試算法求起點(diǎn)有機(jī)物濃度L0和臨界時(shí)間tC,設(shè)臨界時(shí)間tC=2d將此值代入→（3-18） →mg/L式中L0——河水允許虧氧條件下，可以氧化的最大的有機(jī)物量?，F(xiàn)將L0=24.33代入下式：(3-19)現(xiàn)在進(jìn)行第二次試算，設(shè)tC=1.525d，代入式（4-18）可得L0=21.68mg/L,進(jìn)一步帶入（3-19）得出tC=1.414d，不符合要求。進(jìn)行多次迭代，直至符合要求，得tC=1.374d，L0=20.9mg/L故污水排入河流后，河流中允許的BOD5濃度為20.9mg/L.起點(diǎn)容許的混合20℃BOD5（3-20）污水處理廠允許排放的20℃BOD5（3-21）式中，L5R——河流中原有的BOD5濃度。 因此，不需要處理即可滿足河水中溶解氧的最低允許濃度要求。2.按河水中BOD5最高允許濃度計(jì)算已知污水排放口下游30公里處有一飲用水源,要求BOD≤2.0（mg/l）（1）計(jì)算由污水排放口到30公里處的時(shí)間（3-22）式中x—由污水排放口至計(jì)算斷面的距離（km）v—河水的平均流速為1.0（m/s）（2）將20oC的’、’換算成2.9oC時(shí)的、（3-23）（3-24）由資料得’=2mg/l,算得=2.92mg/l,換算成2.9℃的數(shù)值由’=1.5mg/l,算得=2.19mg/l,換算成2.9℃的數(shù)值（3）求2.9℃時(shí)的（（3-25）式中Q——河流流量（m/s）；q——排河污水設(shè)計(jì)流量（m/s）；’——20oC時(shí)的排放污水中的允許濃度（mg/L）；——5.36oC時(shí)排放污水中的允許濃度（mg/L）；’——20oC時(shí)的河流中原有的濃度（mg/L）,0.7mg/l；——5.36oC時(shí)河流中原有的濃度（mg/L）；’——20oC時(shí)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中河水最高允許濃度（mg/L）；——5.365oC時(shí)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)中河水最高允許濃度mg/L）；T——排放口到計(jì)算斷面的流行時(shí)間（d）；K1——耗氧速率常數(shù)。20oC時(shí)為0.10，2.9oC時(shí)為0.01147。（4）將2.9oC的換算成20oC的’算得=17.14mg/l（3-26）=11.72mg/l（5）計(jì)算處理程度（3-27）3.按污水排放口出水水質(zhì)要求計(jì)算污水二級(jí)處理排放口BOD5濃度要求為20mg/L，則污水處理程度為： 比較上述三種方法得出的結(jié)果，方法b的處理程度最高，因此確定處理程度為94.17%的BOD5。污水中氮處理程度的計(jì)算根據(jù)國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）中規(guī)定城市二級(jí)污水處理廠一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，總出水口污水的氨氮濃度要求≤20mg/l（3-28）式中E——氨氮處理程度（％）C——進(jìn)水的氨氮濃度（mg/l）Ce——處理后的污水允許排放氨氮濃度（mg/l）污水中磷酸鹽處理程度的計(jì)算根據(jù)國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）中規(guī)定城市二級(jí)污水處理廠一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，總出水口污水的磷酸鹽濃度要求≤1.0mg/l（3-29）式中E——磷酸鹽處理程度（％）C——進(jìn)水的磷酸鹽濃度（mg/l）Ce——處理后的污水允許排放磷酸鹽濃度（mg/l）污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算格柵格柵安裝在污水渠道、泵房集水井的進(jìn)口處或污水處理廠的端部，用以截留較大懸浮物，其主要作用是將污水中的大塊污物攔截,以免其對(duì)后續(xù)處理單元的機(jī)泵和工藝管線造成損壞，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，并使之正常運(yùn)行。圖3-2柵格示意圖本設(shè)計(jì)中，格柵與明渠連接，提升泵站的來(lái)水進(jìn)入格柵渠道。格柵設(shè)置兩組,N=2,每組格柵單獨(dú)設(shè)置，=0.74958m/s，每組格柵的設(shè)計(jì)流量為0.3748m/s,柵條間隙為0.01m,明渠有效水深h=0.65m，柵前水流速度v=0.721m/s(一般流速允許范圍0.4～0.9m/s，可保證污水中粒徑較大的顆粒不會(huì)在柵前渠道內(nèi)沉積)，則明渠寬度（3-30）1.設(shè)柵前水深h=0.65m，過(guò)柵流速為0.9m/s(一般采用0.6～1.0m/s)。采用細(xì)格柵（提升泵站處設(shè)有20mm的粗格柵），柵條間隙寬度b=0.01m，格柵傾角α=60°，格柵數(shù)N=2（3-31）N——格柵柵條間隙數(shù)（個(gè)）——設(shè)計(jì)流量（m/s）——格柵傾角（°）N——設(shè)計(jì)的格柵組數(shù)（組）b——格柵柵條間隙（m）h——格柵柵前水深（m）v——格柵過(guò)柵流速（m/s）取60個(gè)。（3-32）2.柵槽寬度由式（3-33）取柵條寬度S=0.01m，則柵槽寬度。3.進(jìn)水渠道漸寬部分長(zhǎng)度m（3-34）B——格柵槽寬度（m）B1——進(jìn)水明渠寬度（m）——漸寬處角度，一般采用10°～30°，取20°4.水流通過(guò)格柵的水頭損失（3-35）式中h1——柵水頭損失（m）；k——格柵受污染物堵塞后水頭損失增大倍數(shù)，因柵條為矩形斷面，取k=3；ξ——阻力系數(shù)，本設(shè)計(jì)格柵采用迎、背水面均為半圓形矩形的柵條時(shí)，，（3-36）故5.柵后明渠的總高度H=h+h1+h2H——柵后明渠的高度(m)；h2——明渠超高，采用0.3m；H=0.65+0.179+0.3=1.129(m)6.格柵部分總長(zhǎng)度（3-37）式中——格柵前明渠的深度（m），設(shè)H=1.15m。7.格柵每日柵渣量（3-38）式中——柵渣量（0.1～0.01m/10m污水），取0.1；設(shè)計(jì)中取W1=0.1m/10m污水 m/d>0.2m/d應(yīng)采用機(jī)械格柵除渣及無(wú)軸輸送機(jī)輸送柵渣。沉砂池沉砂池是借助于污水中的顆粒于水的比重不同，使大顆粒的砂粒，石子，煤渣等無(wú)機(jī)顆粒沉降，減少大顆粒物質(zhì)在輸水管內(nèi)的沉積和消化池內(nèi)沉積。由于本設(shè)計(jì)采用SBR工藝，間歇性進(jìn)水，為保證除磷效果，不采用曝氣沉砂池，確定選用平流沉砂池。本設(shè)計(jì)中，沉砂池與格柵的出水總渠連接，明渠數(shù)N=2,分別于格柵連接，=0.74958m/s，每組沉砂池的設(shè)計(jì)流量為0.3748m/s。進(jìn)水渠道漸寬部分長(zhǎng)度：漸寬部分展開(kāi)角取α1=17°m（3-39）1.長(zhǎng)度：設(shè)v=0.25m/s,t=30s2.水流過(guò)水?dāng)嗝婷娣e：（3-40）3.沉砂池寬度：設(shè)每組沉砂池設(shè)2格，有效水深取0.75m，則有m（3-41）4.沉砂室所需容積：設(shè)T=1d（3-42）5.每個(gè)沉砂斗所需容積：設(shè)每一分格有2個(gè)沉砂斗6.沉砂斗高度：設(shè)斗下口面積a1=0.4×0.4m,斗上口面積a＝1×1m,沉砂斗傾角取60，則沉砂斗寬度:（3-43）7.沉砂斗容積（3-44），符合要求8.沉砂室高度：采用重力排砂，設(shè)池底坡度為0.02，坡向砂斗（3-45）9.池總高度：設(shè)超高h(yuǎn)1=0.3m10.驗(yàn)算最小流速：最小流量時(shí)用一個(gè)沉砂池工作〉0.15m/s（3-46）11.進(jìn)水渠道：格柵出水渠道漸擴(kuò)直接連接到沉砂池的前端。污水渠道內(nèi)流速：（3-47）12.出水管道出水采用薄壁出水堰跌出水，出水堰保證沉砂池內(nèi)水位標(biāo)高恒定，堰上水頭為：（3-48）則：（3-49）Q=0.3748，m取為0.45，堰寬b=2.0