龙潭区排水工程初步设计设计Word格式文档下载.docx
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第1章绪论
1.1概述
水是人类生活、工农业生产和社会经济发展的重要资源，科学用水和排水是人类社会发展史上最重要的社会活动和生产活动内容之一。
水在人们的生产生活中占有非常重要的地位。
在人类发展史上，无论是过去，现在，亦或是将来，水资源的开发和利用都倍受关注。
我国是个缺水大国，水资源并不丰富，我国水资源有以下几个特点：
一是全国降水在空间和时间的分布上极不平衡，南方水多，北方水少，差别悬殊，历史上水旱灾害极为频繁；
二是北方有的地区人均占有水资源相当于世界上最干旱的国家，水量丰富的南方却常常发生季节性干旱，使依赖水灌溉的主要农作物水稻及一些经济作物用水困难；
三是污水排放量大，处理率低；
四是缺乏科学的用水定额和管理，生产耗水量大，水的浪费相当普遍。
在当今世界，城市的建设正在高速发展，随着城市规模的不断扩大和人口的增加，人们日益追求一个整洁、卫生、舒适的环境，水环境污染也成了一个重要问题。
随着我国经济的发展，人民生活水平的提高，人们对水质水量的要求也不断提高，要求排放水体的污水一定要经过处理。
“环境保护”已被我国定为一项基本国策，这是维持社会经济可持续发展的必要组成部分。
1.1.1城市概况
吉林市龙潭区，该区人口约30万人。
松花江由东向西穿过市区。
该市属于规划中的新兴城市，为保护环境，实现社会、经济的可持续性发展，应尽可能的减少污染物的排放量，故需对城市污水及工业废水进行综合处理，使排入松花江的污水水质达到设计要求并符合国家规定的标准。
目的和意义
此工程设计研究的目的在于通过对该市进行排水流域划分，排水体制确定，城市排水管网设计计算，污水厂规模、处理程度，各处理构筑物工艺尺寸及运行参数进行计算，并对整个城市的排水工程的总造价进行概预算分析及不同方案之间的技术经济比较来确定一个较为合理的方案来解决该市现有的排水状况问题。
意义在于通过设计研究，可以确定一套技术可行，经济合理的方案。
改善当地生态环境，提高人民生活质量和城市形象。
避免城市下游旅游区由于受到污水的污染而影响经济效益。
另外通过本次毕业设计，让我们对排水工程有一个更系统全面深入地了解，培养我们分析问题、解决问题，综合运用所学知识独立工作的能力，并能从技术、经济、环境与社会等多方面综合考虑，为将来在排水工程的实际工作岗位上工作打下坚实的基础。
1.2设计原始资料
1、城市总平面图比例尺为1：
10000。
2、人口密度：
430人/公顷。
3、主要工业企业的排水情况：
类别流量m3/dCODmg/LBODmg/LSSmg/LPH
医院5010020356-7
工厂20200150206-7
机关、学校1010050706-7
·
4、城市生活污水水质：
COD=350mg/L，BOD5=230mg/L，SS=220mg/L，TN=35mg/L，TP=12mg/L。
5、污水排放的要求执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准
处理后污水
SSmg/l
BODmg/l
NH3-Nmg/l
TPmg/l
CODmg/l
219
200
30
9
250
6、水质的确定
混合污水
20
8
1
80
1.3设计题目
吉林市龙潭区排水工程初步设计
1.4设计任务
根据给定的原始资料，对该城市进行新建排水管网工程设计及污水厂工艺设计。
1.5设计依据
设计依据包括：
1.GBJ14-87《室外排水设计规范》；
2.GB8978-1996《污水综合排放标准》；
3.GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》；
4.CJ3082-99《污水排入城市下水道水质标准》；
5.《吉林市龙潭区排水工程设计任务书》；
6.《给水排水设计手册》；
7.吉林市总体规划平面图；
8.土建、市政工程估算定额标准。
1.6设计内容
1、文献检索（中、外文资料）；
2、文献综述，外文翻译（3000汉字）；
3、现场调研；
4、开题报告；
以自述形式。
5、设计方案及设计计算；
6、撰写设计说明书；
设计计算书
7、工程概算；
8、画图（一张手工图，6张CAD图）
包括：
①选择污水处理厂厂址，确定污水处理厂的工艺流程，画出工艺流程图。
②污水处理厂平面及管线布置图。
内容包括：
标注厂区范围，全部处理构成物及辅助③建筑物，包括管线布置。
④选择处理构筑物并通过计算确定其尺寸（附必要的草图）确定各处理构筑物的高程关系，水位高度及污水处理厂排放口的标高。
画出高程布置图。
⑤2张主体构筑物结构图。
按施工图画出主体构筑物平面，立面和剖面图。
⑥1张排水管网平面布置图。
第2章城市排水管网设计
2.1排水系统的规划设计原理
排水系统是控制水环境污染、改善和保护环境的重要设施，同时也是人民身体健康、日常生活以及厂矿企业发展的保障措施。
因此，排水工程的规划与设计必须在区域规划及城市工业企业的总体规划基础上进行。
排水系统的规划与设计应遵循以下原则：
1.要认真贯彻执行宪法中“国家保护环境和自然资源，防治污染和其它公害”以及《环境保护法》、《水污染防治法》。
坚持经济建设、城市建设、环境建设同时规划、同时实施、同时发展的原则，开展以城市为中心的环境综合治理，以实施经济效益、社会效益和环境效益的统一，在这些指导思想下，进行排水工程的规划与设计。
2.认真贯彻“全面规划、合理布局、综合利用、化害为利”的环保方针，正确安排好工农、城市、生产、生活等方面的关系，使经济发展和环境保护统一起来，注意预防和消除对环境的污染。
3.排水工程的规划应符合区域规划及城市和工业企业的总体规划，并应与城市和工业企业中其它单项工程设施密切配合，互相协调。
4.排水工程的设计应全面规划，按近期设计，考虑发展有扩建的可能性，并应根据使用要求和技术经济的合理性等因素，对近期工程做出分期建设安排。
5.在规划与设计排水工程时，必须注意要认真执行有关部门制定的现行有关标准、规范和规定。
必须执行国家关于新、改、扩工程实行防治污染的“三同时”规定。
6.排水系统的规划与设计，要与邻近区域的污水、污泥处理与处置相协调。
必须在较大范围内综合考虑。
7.排水系统的规划与设计，应处理好污染源治理与集中处理的关系。
对工业废水要进行适当的预处理，达到要求后排入城市排水系统。
2.1.1排水管网定线原则
排水管网的定线原则是：
应尽可能在管线较短和埋深较浅的情况下，让最大区域的污水自流排除。
定线时通常考虑的因素是：
地形和竖向规划；
排水体制；
污水厂和出水口位置；
水文地质条件；
道路宽度；
地下管线和构筑物的位置；
工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况以及发展远景和修建顺序等。
地形一般是影响管道定线的主要因素，定线时应充分利用地形，使管道的走向符合地形趋势，一般应顺坡排水。
地形标高较高的污水不要经较低地区泵站排水。
排水管网定线的顺序应当是先确定污水处理厂的位置，然后依次确定主干管、干管、支管的位置。
污水厂应设在河流下游，地下水流向的下游，城市主导风向的下风向。
管道埋深和泵站数量直接影响到工程总造价，管网定线需做方案比较，选择最合适的管线位置，使其既能减少埋深，又可少建泵站。
排水管道定线应尽量避免或减少管道与河流、山谷、铁路及地下构筑物交叉，以降低施工费用，减少养护工作的困难。
当排水干管与等高线垂直时，排水干管一般采用双侧集水；
当排水干管与等高线斜向相交时，排水干管一般采用单侧集水。
当排水干管双侧集水时，干管间距一般为600—1000m；
当排水干管单侧集水时，干管间距一般为600—800m。
2.2设计依据及排水体制的选择
2.2.1设计依据
5.《龙潭区排水工程设计任务书》；
7.吉林市龙潭区总体规划平面图；
2.2.2排水系统体制的选择
在城市和工业企业中通常有生活污水、工业废水和雨水。
这些污水是采用一个管渠系统来排除，或是采用两个或两个以上各自独立的管渠系统来排除。
污水的这种不同排除方式所形成的排水系统，称作排水系统的体制，简称排水体制。
排水系统的体制，一般分为合流制和分流制两种类型。
合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统。
现在常用的是截流式合流制排水系统，这种系统实在临河岸边建造一条截流干管，同时在合流干管和截流干管相交之前或相交处设置溢流井，并在截流干管下游设置污水处理厂。
合流制特点如下：
1.从环境保护方面来看，它将生活污水、工业废水和雨水全部截流送往污水厂进行处理，然后排放，从控制和防止水体的污染来看，是较好的。
可是雨天时有部分混合污水经溢流井溢入水体，使水体遭受污染，甚至达到不能容忍的程度。
但此缺点可在溢流出水口附近设置雨水污水存储池以减轻城市水体污染。
2.从工程造价方面来看，截流主干管尺寸很大，污水厂容量也增加很多，建设费用也相应地增高。
但据国外有的经验认为合流制排水管道的总造价比完全分流制一般要低20%～40%。
3.从维护管理方面来看，晴天只是部分流，管内流速较低，易产生沉淀；
雨天时接近满管流，管中的沉淀物易被暴雨水冲走，故可减低管道维护管理费用。
但是晴天与雨天流入污水厂水量变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。
分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。
排除生活污水、城市污水或工业废水的系统称污水排水系统；
排除雨水的系统称雨水排水系统。
分流制特点如下：
1.从环境保护方面来看，生活污水和工业废水全部送往处理厂进行处理，使受纳水体免遭受污染。
但分流制对初将雨水不能采取处理，造成初降雨水的污染，有时还很严重。
2.从工程造价方面来看，由于分流制雨水、污水分流而多设一条雨水排水系统，但管径可适当减小，该市又有较好的接纳水体，雨水可就近排除。
且分流制可以分期建设，缩短工期，提高效益，适合我国国情。
3.从维护管理反面来看，分流制可保证城市污水在水管内的流速不致太小而发生淤积，同时进入污水厂的水质水量变化小，有利于污水厂的运行管理。
所以，根据城市工业企业规划，环境保护的要求，污水的利用情况，原有的排水设施，水质、水量、地形、气候等条件，从全局出发，在满足环境保护的前提下，综合考虑，确定本设计采用分流制排水系统。
2.3城市污水管网计算
2.3.1城市污水管网设计方案的确定
1．污水厂位置的选择
综合考虑吉林市地形、地势及河水流向、风向等因素，将污水厂选在该市东南角，靠近岸边又与岸边留有一定距离，且离市区符合卫生防护要求（污水厂距居民区大于300m）。
污水厂设在河流下游，不会对城市的饮用水源及自然景观产生污染。
同时污水厂处于城市常年主风向的下风向，不会对城市产生空气污染。
污水处理厂工程地质条件较好，交通方便，靠近受纳水体，处理后的水可以就进排放。
2.污水管道定线
依据城市地形，尽量重力排水布置管线。
2.3.2城市污水管网水力计算
1.街区编号并计算面积、比流量
按各街区的平面范围计算出街区面积。
由原始资料可知，吉林市龙潭区人口密度430cap/ha，污水量标准120L/（cap·
d）。
经计算统计，街区面积总计510.16ha，人口数为30人，。
比流量q0（L/（s·
ha）），可用下式求得：
（2-1）
式中n——居住区生活污水定额（L/（cap·
d））；
p——人口密度（cap/ha）。
则比流量：
q0=430*120/86400=0.597L/（s·
ha）
2.3.3划分设计管段，计算各管段的设计流量
管网定线、设计管段的划分见图2-1.由原始资料可知，吉林市龙潭区工业企业的排水情况如下：
（1）医院最大时排水量50m3/h，设计秒流量13.89L/s；
（2）工厂最大时排水量20m3/h，设计秒流量5.56L/s；
（3）机关最大时排水量10m3/h，设计秒流量2.78L/s。
各设计管段的设计流量通过计算机进行计算，本设计是初步扩大设计，只对干管和主干管进行设计计算，具体见附录1中污水管道方案A电算结果。
2．4设计规定
2.4.1污水管道在设计时要满足以下规定
（1）最小流速：
为防止管道淤积，根据设计规范及有关运行经验，污水管道最小流速定为0.6m/s。
（2）最小管径：
为防止管道淤积，减少清通次数，街区和厂区内连接管道的最小管径采用200mm，街道管（支管、干管、主干管）的最小管径采用300mm。
（3）最小设计坡度：
管径为200mm时，采用最小设计坡度为0.004；
管径为300mm时，采用的最小设计坡度为0.003。
（4）不同管径的最大设计充满度见“城镇排水工程设计规范”。
（5）最大埋深：
根据当地地下水位及地质情况，管道最大埋深采用6.40~6.50m。
（6）最小覆土厚度：
必须满足三点要求：
防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道，要求管内底标高在冰冻线以上0.15m；
防止管壁因地面荷载而受道破坏，要求覆土厚度大于0.7m；
满足街坊污水连接管衔接的要求。
2.4.2管道起点埋深的确定
管道起点埋深要考虑冰冻深度、覆土厚度和管道连接要求，通过计算确定。
《室外排水设计规范》规定：
无保温措施的生活污水管道或水温与生活污水接近的工业废水管道，管底可埋设在冰冻线以上0.15m。
有保温措施或水温较高的管道，管底在冰冻线以上的距离可以加大，其数值应根据该地区或条件相似地区的经验确定。
该地区最大冰冻深度为1.95m，则干管起端管底埋深可为1.8m。
覆土厚度采用0.70m。
满足连接要求所需的管道埋深按下式计算：
H=h＋I·
L＋Z1－Z2＋Δh（2-2）
式中H——所需的管道起点的最小埋深（m）；
h——街区管起点出户管最小埋深，一般采用0.50~0.70m；
Z1——管道起点地面标高（m）；
Z2——街区管起点地面标高（m）；
I——街区管和污水支管的坡度；
L——街区管和污水支管的长度（m）；
Δh——街区管和污水支管的管内底高差（m），高差取0.1m。
各干管管段起点埋深计算结果见表2-1，并与冰冻深度和覆土厚度相比较之后，得出最终干管起点埋深H´
。
冰冻线在地下1.8m处，覆土厚度为0.7m。
2.5控制点的确定
在污水排放区域内，对管道系统的埋深起控制作用的地点称为控制点。
确定控制点的标高一方面应根据城市竖向规划，保证排水区域内各点的污水都能排出，并考虑发展，在埋深上留有余地。
另一方面，不能因照顾个别控制点而增加整个管道系统的埋深。
根据吉林市龙潭区地形及管网布置的特点，1点为管网的控制点，该点埋深为1.8m；
2.5.1管网水力计算
管道的水力计算结果见附录1。
2.5.2泵站设置地点的确定
在排水系统中，由于地形条件等因素的影响，通常可能设中途泵站、局部泵站、终点泵站。
当管道埋深接近最大埋深时，为提高下游管道的管位而设置的泵站称为中途泵站。
若将低洼地区的污水提升到地势高地区管道中；
或是将高层建筑地下室、地铁、其它地下建筑的污水抽送到附近管道系统所设置的泵站称为局部泵站。
此外，污水管道系统终点埋深通常很大，而污水理构筑物因受受纳水体水位的限制，一般须埋深很小或设置在地面上，因此须设置泵站将污水抽升至处理构筑物，这类泵站称为终点泵站或总泵站。
本设计中主要采用的是中途泵站和总泵站。
据设计原始资料，排水管网干管最大埋深5.3米，将污水提升泵站改设在11点。
提升后污水管道埋深在冰冻线以上0.15m，即1.8m。
总泵站设在管网终端，城市污水处理厂内。
第3章污水处理方案论证
3.1工艺介绍
污水处理厂的主要任务就是对城市污水进行无害化处理，使之达到国家规定的城市污水排放标准，然后排放或利用，达到环境保护的目的。
在处理工艺上力求设备简单，运行方便，处理成本低，处理效果显著。
目前国内常用的城市污水二级生物处理工艺多为活性污泥法。
活性污泥法是当前污水处理技术领域中应用最为广泛的技术之一，它已成为生活污水、城市污水以及有机性工业废水的主体处理技术。
目前城市生活污水的活性污泥法处理工艺有许多种。
最早开始使用的传统活性污泥法，是较普遍采用且较成熟的处理工艺，其污水和回流污泥均由曝气池池首端流入，对BOD5和SS的处理效率均为90～95%，但是曝气池前端供氧不足，后端过剩，耐冲击负荷能力弱，同时对N、P的处理效果差。
另外，氧化沟、SBR（间歇式活性污泥法）、AB法（吸附—生物降解工艺）、A/O（缺氧—好氧工艺）法及A2/O法（厌氧—缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺）等在国内外都被广泛应用。
城市污水处理厂的工艺选取通常要先考虑污水厂的规模。
根据我国的具体情况，大体上可分为大型、中型和小型污水处理厂。
规模大于10万m3/d的为大型污水处理厂，中型污水处理厂的规模为1～10万m3/d，规模小于1万m3/d的是小型污水处理厂。
大型城市污水处理厂的优选工艺是传统活性污泥法及其改进型A/O法、A2/O法。
目前世界上绝大多数国家（包括我国）的大型污水厂大多采用传统活性污泥法、A/O和A2/O法。
传统活性污泥法、A/O和A2/O法与氧化沟和SBR工艺相比最大优势是能耗较低、运营费用较低，规模越大这种优势越明显。
常规活性污泥法、A/O和A2/O法的主要缺点是处理单元多，操作管理复杂，特别是污泥厌氧消化要求高水平的管理，消化过程产生的沼气是可燃易爆气体，更要求安全操作，这些都增加了管理的难度。
但根据我国目前的现实情况，城市污水处理处于起步阶段，法规和制度都不够健全，对污泥的稳定化要求没有明确的规定，同时由于排水管网系统不够完善，大多数城市污水的有机成分不高,加之污泥厌氧消化的管理和沼气的利用还缺乏成熟的经验，这些因素都降低了包含污泥厌氧消化工序的常规活性污泥法、A/O和A2/O法的经济性。
因此，对于规模为10～20万m3/d的城市污水处理厂，有时可能采用SBR和氧化沟工艺更为经济，在这种情况下，有必要对各种工艺进行详细的技术经济比较，以确定最佳工艺。
3.2工艺比较
中、小型城市污水处理厂的优选工艺是氧化沟和SBR，它们的共同特点是:
1.去除有机物效率很高，有的还能脱氮、除磷或既脱氮又除磷，而且处理设施十分简单，管理非常方便，是目前国际上公认的高效、简化的污水处理工艺，也是世界各国中小型城市污水处理厂的优选工艺。
2.在10万m3/d规模以下，氧化沟和SBR法的基建费用明显低于常规活性污泥法、A/O和A2/O法。
即使氧化沟和SBR法的电耗和年运营费用仍高于常规活性污泥法,但如果与基建费用一起来比较,基建费加上20年的运营费总计还是比常规活性污泥法低些。
规模越小，低得越多，规模越大，差距越小，当规模为10万m3/d时，两类工艺的总费用大致相当。
因此，对于中小型污水厂采用氧化沟与SBR法在经济上是有利的。
3.氧化沟与SBR工
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