毕业设计县城排水工程设计.docx

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毕业设计县城排水工程设计

金堂县县城排水工程设计

专业给水排水科学与工程

摘要

伴随着我国经济的飞速发展，环境问题越来越突出。

尤其是水资源方面，对水质的要求和水质的现状产生了不可协调的矛盾，对国民经济的发展和国民生活水平的提高形成了极大地制约，故而加快改进城乡排水体制和修建污水处理厂应日益引起重视。

金堂县县城位于成都市西北，是成都重要的工业、食品区，城内现有排水体制滞后，极大制约了县城面貌和进一步发展规划。

基于对上述问题的分析探讨，提出了雨污分流式排水体制，这种体制可以减少对环境污染，减少污水处理厂的规模，并可根据实际情况灵活改变，雨水管依地形就近排水，污水管则收集城区生活污水和达到排入下水道水质要求的工业废水，进而由污水主干管输送至污水处理厂进行处理。

由于金堂县城区污水氮磷含量较高，故而应采取除氮除磷效果较好的工艺流程，综合各种活性污泥法的优缺点，采用A2/O同步脱氮除磷工艺，该工艺具有工艺流程简单，基建费用低，节省药剂费用外，所产生的污泥稳定性高，不需进行消化即可输送至脱水间进行脱水处理。

关键词

排水工程；分流式；A2/O同步脱氮除磷工艺

ThedrainagedesignofJintangCounty

MajorWaterSuplyandDischargeEngieering

Abstract:

WiththerapiddevelopmentofChina'seconomy,environmentalproblemsarebecomingincreasinglyprominent.Particularlywaterresources,waterqualityandwaterqualitystatusoftherequesthadirreconcilableconflicts,thedevelopmentofthenationaleconomyandpeople'slivingstandardshadgreatlyrestrictstheformation,andthereforespeeduptheimprovementofdrainagesystemandconstructionofurbansewagetreatmentplantshouldbeincreasingattention.JintangCounty,locatednorthwestofChengdu,isanimportantindustrial,foodarea,thecitylagsbehindtheexistingdrainagesystem,whichgreatlyrestrictedtheappearanceandfurtherdevelopmentofcountyplanning.Basedontheanalysisoftheseissuesdiscussed,therainandsewagedrainagesystemofdistributaryiscomeupwith.Thissystemcanreducetheenvironmentalpollution,reducethesizeofthesewagetreatmentplant,andalsoisflexibletochangeaccordingtoactualconditions.Accordingtotheterrainnearbystormsewerdrainage,sewagepipeiscollectionofurbansewagedischargedintothesewersandmeettherequirementsofindustrialwastewater,andthentransportedtothemainpipefromthesewagetreatmentplantforprocessing.AsJintangCountyDistrictsewagenitrogenandphosphoruscontentishigh,thereforeshouldbetakentobettereffectthannitrogenandphosphorusremovalprocess.Integratedtheadvantagesanddisadvantagesofvariousactivatedsludge,usingA2/Osimultaneousnitrogenandphosphorusremovalprocessisreasonable.Theprocesshasprocessissimple,lowcostinfrastructure,savingpharmaceuticalcosts,thesludgegeneratedbyhighstability,withoutdigestioncanbedeliveredtothedehydrationbetweendehydration.

Keywords

drainageworks;Split;A2/Osimultaneousnitrogenandphosphorusremovalprocess朗显示对应

第1章绪论

1.1概述

1.1.1城市概况

金堂县位于成都市东北部，地处川西平原与川中丘陵交接地带，介于东经104°26′37″～104°52′26″，北纬30°29′10″～30°56′之间，南北长48km，东西宽36.9km，幅员面积1156km2。

东邻中江县和乐至县，西傍成都市青白江区和龙泉驿区，南连简阳市，北接广汉市。

县城城区总面积达16.8km2，规划县城建设用地3029.12ha。

中河、北河、毗河及其汇合后的沱江穿城而过，形成依山傍水的自然景观。

成渝铁路、成达铁路经过县城，设有金堂站；成南高速公路、成绵高速公路、省道唐巴路穿过境内；即将贯通的成金快速通道使成都到金堂仅需20分钟，交通四通八达。

县城现有人口12万人，规划近期（2015年）城区人口16万人，规划远期（2030年）人口为20万人。

近十几年来，金堂县根据其自然条件和发展方向，认真进行规划和建设。

因水而生的金堂，在城镇建设发展中，注重生活环境和自然环境的和谐问题，重视历时文化和地区特色。

认识到不能为片面追求工业产值，污染那一脉清流；不能为了节省建设投资，将清渠作为排污渠道。

从上世纪90年代中期开始，投入大量资金对县城水域进行了综合整治。

现在是三面绿波绕县城，水面面积达300hm2,占城区总面积的17.8％。

在治水的同时，也绿化了城市，以毗河为纽带，占地0.75hm2的毗河桥南岸游园，总面积13.345hm2的绿岛公园以及毗河湾、梅林公园等景点已形成一片绿色景观。

如今，绿化面积已达509hm2，绿化覆盖率为39.12％。

获得“全国人居环境范例奖”、“省级园林城市”、“四川省文明县城”、“成都市十大魅力城镇”等殊荣，金堂因水而兴。

1.1.2设计目的

训练学生综合应用基础课、技术基础课和专业课所学知识，独立完成排水工程设计的能力，以加快适应即将从事的技术工作。

通过设计，学生应了解和熟悉排水工程设计的一般原则、步骤和方法；掌握排水工程可行性研究的一般原则和方法；掌握排水管道系统和污水、污泥处理系统及各单项构筑物的设计计算方法；掌握设计说明书的编写和施工图的绘制方法。

1.1.3设计任务及要求

随着县城人口的增加和工业发展，污水未经任何处理排入河流，近年来对水体和环境的污染日趋严重。

为了保护环境和水体，以利渔业、航运和旅游事业的发展，要求对该市污水进行处理，以达到国家规定的排放标准，由于原有排水管渠断面大小，损失严重，要求重新建设城市排水管道系统。

设计结束时，要求学生独立完成下列文件：

1、设计说明书，计算书一份，达到扩初设计的要求。

设计说明书包括前言，设计主要资料，总体设计方案的比较与选择，工程规模和内容，主要设备及材料数量，工程核算，计算中存在的问题等。

计算书包括排水管道，泵站、污水处理构筑物的设计计算，并附计算草图。

2、绘制施工图纸六张

⑴排水管道平面布置图（零号或一号图纸）

⑵污水主干管、雨水干渠纵断面图（零号或一号图纸）

⑶污水处理厂总平面布置图及污水、污泥流程图（零号或一号图纸）

⑷污水处理流程中某一主体构筑物施工图（一号图纸）

⑸施工大样图（一号或二号图纸）。

1.2设计资料

1.2.1城市规划资料

金堂县城现有工业用地187.65公顷，占城市建设总用地的18.06%，人均15.69平方米。

工业性质主要为机械、化工、造纸和建材等，散布在整个规划建成区内。

根据金堂县城自然环境条件，结合其现状工业的实际布点情况，规划在三星组团结合成都福马食品公司和晋江福源食品有限公司等布置以水污染为主的食品工业园区，水泥厂转产或迁至龙威工业园区。

在龙威组团依托成都玉凤磷肥厂、攀钢集团成都无缝钢管厂金堂分厂布置Ⅲ类工业园区，在龙威组团的杨柳村规划布置运输量较大的III类工业园区，成都市金堂沱源实业有限公司转产或迁至三星食品工业园区。

在杨柳北组团沿铁路一线布置Ⅰ类和Ⅱ类工业园区，但迎宾大道两侧必须布置工业办公区或造型美观而污染又小的工业企业。

1.2.2水文水质资料

1、金堂县河流情况

金堂县河流情况如表1所示。

表1主要河流及饮用水水源河流基本情况表

河流名称

河长

（km）

河宽

（m）

流域面积

（km2）

比降

（‰）

多年平均径

流量（m3/s）

沱江1

52

200

1156

2.9

208

北河2

134

169.4

6196

2.9

115.6

青白江

108

67.9

977

2.6

51.8

毗河

108

103.3

1196

1.9

40.19

2、水温

各条河流平均水温均为19.2℃。

3、含砂量

最大含砂量为0.36kq/m3

最小含砂量为0.155kq/m3

多年平均含砂量为0.23kq/m3

4、水质

城市污水经取样分析，水质情况如下：

BOD5=220mg/l

SS=245mg/l

水温14～24℃

PH6.8～7.8

污水经二级处理后：

DOSW=10mg/l

BOD5=10mg/l

1.2.3地质资料

地表覆盖为5～8m亚粘土，地基承载力为15～189T/M2，地下水位距地面约4m。

据资料记载，该地区未发生过破坏性地震，有关部门建议接地震烈度7度设防，土壤最低温度为2℃，土壤年平均温度为15℃。

1.2.4气象资料

该地区位于温带，气候温暖湿润。

风向：

常年主导风向为西北风，平均风速1.0m/s。

气压：

平均气压为730mmHg。

气温：

最高气温37℃，最低为－2.3℃，年平均为16.3℃。

湿度：

最高月平均湿度为83%，冬季平均湿度为77%。

降水：

降雨主要集中在5～10月，年平均降水量为963.2mm，暴雨强度公式为：

1.2.5污水量资料

1.生活污水量定额230L/（cap·d）。

2.工厂职工人数及工业污水量情况,如表2所示。

表2工业企业情况表

工业企业

最大班职工人数（cap）

沐浴人数（cap）

生产污水

（m3/d）

一般车间

热车间

一般车间

热车间

福马食品公司

710

660

420

660

6000

福源食品公司

520

630

320

590

5650

玉凤磷肥厂

960

890

620

880

8400

攀钢金堂分厂

700

1244

430

1240

9680

续表

沱源公司

420

560

250

490

1725

3.公共建筑污水量资料

火车站污水设计流量4.0l/s。

1.2.6现有地面覆盖种类资料

县城的地面覆盖种类为：

屋面占38%；混凝土和沥青路面占25%；碎石路面占3%；非铺砌路面占6%；公园及绿化地占28%。

1.2.7现有给排水状况

县城居民生活饮用水及工厂生产用水均由市自来水公司供给，其供水量为90000m3/d。

县城无任何污水处理设施，市区内原有零星合流制排水管渠系统，其断面太小，堵塞严重，排水不畅。

1.2.8其他资料

1.该市有铁路、公路、水路与外地相通、交通发达、电力可保证供应。

2.各种建筑材料和管道制品均可供应。

3.县城的建筑安装公路具有雄厚的技术力量和齐全的施工设备，可承接排水工程的施工。

第2章排水管网的规划设计

2.1城市排水管网定线原则

2.1.1排水工程规划设计的基本原则

排水工程是现代化城市和工业企业不可缺少的一项重要设施，是城市和工业企业基本建设的一个重要组成部分，同时也是控制水污染、改善和保护环境的重要措施。

排水工程的设计对象是需要新建、改建或扩建排水工程的城市、工业企业和工业区。

他的主要任务是规划设计收集、输送、处理和利用各种污水的整套工程设施和构筑物，水管道系统和污水厂的规划和设计。

排水工程的规划设计是在区域规划以及城市和工业企业的总体规划基础上进行的，因此，排水系统规划设计的有关基础资料，应以区域规划以及城市和工业企业的规划与设计方案为依据，排水系统的设计规模、设计期限应根据区域规划以及城市的规划方案的设计规模和设计期限而定。

排水区界是指排水系统设置的边界，它决定于区域、城市和工业企业规划的建筑界限。

排水工程的规划与设计，应遵循下列原则：

1.排水工程的规划应符合区域规划以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他单项工程建设密切配合，互相协调。

2.排水工程的规划与设计，要与邻近区域内的污水与污泥的处理和处置相协调。

一个区域的污水系统，可能影响邻近区域，特别是影响下游区域的环境质量，故在确定规划区的处理水平的处置方案时，必须在较大区域范围内综合考虑。

3.排水工程的规划与设计，应处理好污染源治理与集中处理的关系。

城市污水应以点源治理与集中处理相结合，以城市集中处理为主的原则加以实施。

4.城市污水是可贵的淡水资源，在规划中要考虑污水经再生后回用的方案。

5.排水工程的设计应全面规划，按近期设计，考虑远期发展有扩建的可能。

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的安排。

6.在规划与设计排水工程时，必须认真贯彻执行国家和地方有关部门的现行有关标准、规范和规定。

7.设计中应认真贯彻执行“全面规划、合理布局、综合利用、化害为利、依靠群众、大家动手、保护环境、造福人民”的环境保护工作方针。

2.1.2排水管网的管道定线原则

在城镇（地区）总平面图上确定污水管的位置和走向称为污水管道系统的定线。

正确的定线是合理的经济的设计管道系统的先决条件，是污水管道系统设计的重要环节。

定线应遵循的重要原则是：

应尽可能地在管线较短和埋深较小的情况下，让最大区域的污水能自流排出。

为实现这一原则，定线时必须很好地研究各种条件，使拟订的路线能因地制宜的利用其有利因素而避免不利因素。

定线时通常考虑的几个因素是：

地形和用地布局，排水体制和线路数目，污水厂和出水口位置，水文地质条件，道路宽度，地下管线及构筑物的位置，工业企业和产生大量污水建筑物的分布情况。

在一定条件下，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，一般宜顺坡排水。

在整个区域较低的地方，例如集水线或河岸低处敷设主干管及干管，这样便于支管的污水自流接入，而横支管的坡度尽可能与地面坡度一致。

在地形平坦地区，应避免小流量的横支管长距离平行于等高线敷设，让其尽早接入干管。

宜使干管与等高线垂直，主干管与等高线平行敷设。

管道定线时需作方案比较，选择最适当的定线位置，使之既能尽量减少埋深，又可少建泵站。

污水支管的平面布置取决于地形及街区建筑特征，并应便于用户接管排水。

当街区面积不太大，街区污水管网可采用集中出水方式时，街道支管敷设在服务街区较低侧的街道下，称为低边式布置。

当街区面积较大且地势平坦时，宜在街区四周的街道敷设污水支管，建筑物地污水排出管可与街道支管连接，称为周边式布置。

街区已按规划确定，街区内污水管网按各建筑的需要设计，组成一个系统，再穿过其它街区并与所穿街区的污水管网相连，称为穿坊式布置。

2.2排水体制的确定及区域划分

2.2.1排水体制的确定

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，称做排水系统的体制。

排水系统的这种体制，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、工业废水和雨水混在同一个管渠内排除的系统。

最早出现的合流制排水系统，是将排除的混合污水不经过处理直接就进排入水体，但由于污水未经无害化处理就排放，使受纳水体遭受严重污染，现在常采用的是截流式合流制排水系统。

这种系统是在临河岸边建造一条截流干管，同时在合流干管与截流干管相交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。

晴天和初降雨时所有的污水都排送至污水厂，经处理后排入水体，随着降雨量的增加，雨水径流也增加，当混合污水的流量超过截流干管的输水能力后，就有部分混合污水经溢流井溢出，直接排入水体。

截流式合流制较前一种方式前进了一大步，但仍有部分混合污水未经处理就直接排放，成为水体的污染源而使水体遭受污染，这就是它的严重缺点。

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为污水排水系统；排除雨水的系统称为雨水排水系统。

由于排除雨水方式不同，分流制排水系统又分为完全分流制和不完全分流制两种排水系统。

在城市中，完全分流制排水系统具有污水排水系统和雨水排水系统。

而不完全分流制只具有污水排水系统，未建雨水排水系统，雨水沿天然地面、街道边沟、水渠等原有渠道系统排泄，或者为了补充原有渠道系统输水能力的不足而修建部分雨水管道，待城市进一步发展再修建雨水排水系统转变成完全分流制排水系统。

在我国，现在依然使用传统的排水体系，存在的主要问题有以下4点：

1.雨水资源大量流失，地下水位和地面下沉，水涝增加，城市生态环境恶化；

2.合流制溢流和分流制的雨水污染并存，将合流改为分流虽然减少溢流的污染，但不能控制甚至会相应增加分流雨水的污染；

3.合流制改建为分流制耗资巨大，耗时长，还有污染隐患；

4.严重的雨污水管混接抵消了分流的作用，污染依旧，效益降低。

就全国来说，城市生活污水排放量已达到全国废水排放总量的40%左右，很多大城市及沿海城市甚至接近70%，而我国的城市污水处理率却还不到10%。

城市日供水能力和污水处理不成比例，差距越来越大，使得城市生活污水对水环境的影响也越来越大。

据统计，我国工业废水处理设施的总处理率已达到87%，但实际上得到处理的工业废水还达不到该值。

一些调查统计表明，我国工业废水处理设施只有1/3是运行正常的，1/3运行不正常，而另1/3停产不运行。

不少污水处理厂有钱建得起，却无钱维持正常运行，一些中小城市建成的常规活性污泥法处理厂尤其如此，除资金缺乏之外，操作运行和管理人员技术和管理水平低，难以掌握和操作技术复杂的处理过程和设备。

合理地选择排水系统的体制，是城市和工业企业排水系统规划和设计的重要问题。

它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工、维护管理，而且对城市和工业企业的规划和环境保护影响深远，同时也影响排水系统工程的总投资和初期投资费用以及维护管理费用。

通常，排水系统体制的选择应满足环境保护的需要，根据当地条件，通过技术经济比较确定。

而环境保护应是选择排水体制时所考虑的主要问题。

从环境保护方面来看，如果采用合流制将城市生活污水、工业废水和雨水全部截流送往污水厂进行处理，然后再排放，从控制和防止水体的污染来看，是较好的；但这时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。

采用截流式合流制时，在暴雨径流之初，原沉淀在合流管渠的污泥被大量冲起，经溢流井溢入水体，即所谓的“第一次冲刷”。

同时，雨天时有部分混合污水经溢流井溢入水体。

实践证明，采用截流式合流制的城市，水体仍然遭到污染，甚至达到不能容忍的程度。

为了改善截流式合流制这一严重的缺点，今后探讨的方向是应将雨天时溢流出的混合污水予以贮存，待晴天时再将贮存的混合污水全部送至污水厂进行处理。

雨水污水贮存池可设在溢流出水口附近，或者设在污水处理厂附近，这是在溢流后设贮存池，以减轻城市水体污染的补充设施。

有的是在排水系统的中、下游沿线适当地点建造调节、处理设施，对雨水径流或雨污混合污水进行贮存调节，以减少合流管的溢流次数和水量，去除某些污染物以改善出流水质，暴雨过后再由重力流或提升，经管渠送至污水处理厂处理后再排放水体。

分流制是将城市污水全部送至污水厂进行处理。

但初雨径流未加处理就直接排放进入水体，对城市水体也会造成污染，这是它的缺点。

近年来，国外对雨水径流的水质调查发现，雨水径流特别是初降雨水径流对水体的污染相当严重，甚至提出对雨水径流也要严格控制。

分流制虽然有这一缺点，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，一般又能符合城市卫生的要求，所以在国内外获得了比较广泛的应用。

从造价方面来看，根据国内外的经验认为合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低20%～40%，可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。

从总造价来看完全分流制比合流制可能要高。

从初期投资来看，不完全分流制因初期只建污水排水系统，因而可节省初期投资费用，此外，又可缩短施工期，发挥工程效益也快。

而合流制和完全分流制的初期投资均比不完全分流制要大。

所以，我国过去很多新建工业基地和居住区均采用不完全分流制排水系统。

从维护管理方面来看，晴天时污水在合流制排水管道中只是部分流，雨天时才接近满管流，因而晴天时合流制管内流速较低，易于产生沉淀。

但根据经验，管中的沉淀物易被暴雨水流冲走，这样，合流管道的维护管理费用可以降低。

但是，晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。

而分流制系统可以保持管内的流速，不致发生沉淀，同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。

从社会效益方面来看，分流制排水系统能够及时排除降雨积水，能够有效解决因降雨积水引起的一系列问题，消除人们对城市积水，水质恶化所产生的厌恶感，能够有效减小水因性疾病或环境病对社会的危害，同时解决了因江河湖泊、地下水污染造成城市缺水、饮用水产生困难的问题。

总之，排水系统体制的选择是一项很复杂很重要的工作。

应根据城镇及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、原有排水设施、水质、水量、地形、气候和水体等条件，从全局出发，在满足环境保护的前提下，通过技术经济比较，综合考虑确定。

在本设计中，综合考虑金堂县现有的排水设施，和城市的发展状况和远景规划，再加上该城市位于我国西南地区，西南地区位于我国秦岭—淮河以南，属于典型的亚热带湿润季风气候，夏季炎热多雨，冬季温暖湿润，降雨多集中在6—10月份，降雨年内变