水工程学院给水排设计书

1 水工程 学院 给水排 设计书 1 概 述 础资料 1、地形资料 2、设计进出水水质 设计进水水质： 60mg/l ； 50mg/l ；00mg/l ； 5mg/l ； 28mg/l ； l 。 设计出水水质：出水满足城镇污水处理厂污染物排放标准 级 B 标准，即： 0mg/l ； 0mg/l ； 0mg/l ； 0mg/l ； l ； l 。 3、城市概况 江川县位于江苏省宜兴市城镇南端 10 公里处，东濒太湖，东南与浙江长兴接壤。 2007 年 8 万人；根据江川县总体规划， 2015 年达 16 万人， 2020 年达 20 万人。 4、气候条件 江川县地处亚热带半湿润大陆性季风气候区。基本特征是：四季分明，光照充足， 雨量丰富，气候温和，季风显著，无霜期长，降水年际变化大，季节分配不均匀。历 年平均气温 ，七、八月份最热，一月份最冷。历年平均地温 ，最大冻土 深度为 8平均降水量 1216年盛行东南风，平 均风速 s，最大风速 14m/s。 5、水文及地质 江川县城区内主要河流有丁山大河、画溪河、蠡河、分洪河和新开河。地下水位 多年平均值为 川城区河道纵横交错，地基承载力差，管道埋深范围的淤泥质 土壤较多。城区河流汇入蠡河，蠡河 50 年一遇最高洪水位 ，常水位 低水位 床高程 m。 6、主要工业企业 江川县主要排污企业位置已标在城区规划图纸上。川平陶瓷厂： 1800 m3/d；川平 纸业公司： 2200m3/d，江川化工 厂： 2600m3/d；川平酒厂 1500m3/d；川平粮油加工厂： 600 m3/d；川平面粉厂： 800 m3/d。 2 - 1 - 3 山东建筑大学毕业设计说明书 计工作内容、原则及主要依据 设计工作内容 1、英文翻译 2、城区污水管网设计 （ 1）城区污水管网总平面布置（进行方案比选）。 （ 2）完成污水主干管的纵剖面图。 3、污水厂设计 （ 1）确定污水处理工艺流程（进行方案比选）。 （ 2）设计计算单体处理构筑物 (包括污水和污泥处理部分 ) 。 （ 3）进行污水 处理厂平面布置以及高程设计。 （ 4）编制主要设备材料表。 4、完成工程投资估算。 5、完成设计说明书及计算书一份。 统布置原则 城市排水管渠系统是城市的一项重要基础设施，是城市建设的重要组成部分，同时 也是控制水污染、改善和保护水环境的重要工程措施。在进行城镇排水管渠系统的规划 和布置时，通常应遵循以下原则： (1) 排水管道系统的规划设计应符合城市总体规划，并应与其他单项工程建设密切 配合，相互协调。 (2) 经济合理的确定管网密度，排水管渠尽量分散，避免集中，排水路线尽量短捷。 (3) 截流干管尽 可能布置在河岸或水体附近较低处，以便于干管接入。 (4) 城镇污水管渠应考虑城市工业废水的接入，满足排入城市下水道水质工业废水 直接排入下水道，不满足标准的在厂内进行预处理后排入下水道。 (5) 排水管渠应尽量避免穿越不宜通过的地带和构筑物；也不宜穿越有待规划和发 展的大片空地，以避免影响整块地的功能和价值。 (6) 排水管渠系统应地形地势变化相适应，顺坡排水，尽量使污水重力排除，不设 或少设中途提升泵站。 (7) 合理比较和选择整个排水系统的控制点及控制点标高，以使整个管网系统埋深 与投资合理。 (8) 在条件允许时，分流制排水系统的 雨水，特别是初期雨水，可考虑初步处理 - 2 - 4 山东建筑大学毕业设计说明书 后排入水体，合流制排水系统可修建溢流调水池，以尽量减少对受纳水体的影响。 水厂厂址的选择原则 污水处理厂的厂址应根据城市总体规划，结合污水厂规模和城市地形等因素综合考 虑。在一个城市中，如果地形条件允许，应尽可能将污水集中，减少污水厂个数。选择 污水厂厂址时，通常应考虑以下因素： (1) 污水厂处于城市下风向，并与居住区之间有一定间距。厂址区周围有充分的绿 化空间，以保护周边环境。 (2) 污水厂厂址在城市较低处， 以避免管网中过多设置中途泵站。 (3) 污水厂通常按远期规模征地，因此厂址区应具有足够的面积。 (4) 厂址区易于做到三通一平。 (5) 厂址区有较好的地址条件。 (6) 处理出水能自流排入受纳水体，受纳水体具有足够的环境容量。 计依据 (1)中华人民共和国环境保护法和水污染防治法； (2)城镇污水处理厂污染物排放标准 (2002)； (3)室外排水设计规范 (2006)； (4)城市污水处理厂污水污泥排放标准 (93)； (5)给水排水设计手册 册 . 城镇排水； (6)活性污泥工艺简明原理及设计计算； (7)城市污水处理工程建标（建标 200177 号）； (8)城市污水厂处理设施设计计算。 - 3 - 5 山东建筑大学毕业设计说明书 2 城镇排水管网设计 水系统体制及其确定 污水的不同排除方式所形成的排水系统为排水系统的体制。排水系统的体制，一般 有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；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。 从环境保护来看，合流制将城市污水、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，这是较合理的；但这时截流主干管尺 寸很大，污水厂容量也增加很多，建设费用也相应提高。此外，当采用截流式合流制， 在暴雨径流之处，原沉淀在合流管渠的污泥被大量冲起，经溢流井溢入水体，产生冲刷 作用；同时，雨天依然有部分混合污水经溢流井溢入水体。实践中，采用截流制合流式 的城市，水体仍然遭受污染，有时还比较的严重。对于分流制 ，初雨径流未加处理就直 接排入水体，对城市水体会造成污染，有时还很严重，这是它的缺点。但分流制可以减 小晴天和雨天时流入污水厂的水质水量变化，减小污水厂运行管理的复杂性；分流制， 它可以保持管内的流速，不致于发生沉淀。同时，分流制比较灵活，比较容易改造，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，在国内外都获得了较广泛 的应用。 综合考虑该市现有排水现状、环境保护要求、地形与水文等各种因素，并参考国内 外的发展形式，决定采用完全分流制排水系统。且本设计不考虑雨水部分。 水管道设 计参数 设计充满度 h/D：在设计流量下，污水在管道中的水深和管道直径的比值。本设计 中最小充满度为 大充满度为 计流速：本设计中采用钢筋混凝土圆管， 本设计中其流速的范围 v 在 s 之间；最小管径和最小坡度：本设计中，街 道下的污水管的最小管径为 300相应的最小坡度为 大管径为 1200 其相应的最小坡度为 小埋深和最大埋深：一般地，考虑管道内污水冰冻， 土壤冻胀，地面荷载及街区污水连接管衔接要求，街坊污水 管起点的最小埋深大约为 本设要计求街坊污水管道起点的最小埋深至少为 计中，污水管 道的衔接采用水面平接和管顶平接。为减少埋深，本设计中多采用水面平接；不计算 管段与其它管段用管顶平接；地面坡度很大的地方以及干管埋深小于主干管埋深处采 - 4 - 6 山东建筑大学毕业设计说明书 用跌水连接。 水管网定线 方案一 方案一，主干管东西向布置，具体布置在通属路，而且设置多条南北向干管。但是 这样干管较多，穿 河也较多，施工难度较大，而且有较多支管，干管起端水量较小，造 成干管起端管径小，坡度较大，埋深迅速下降。其布置如上图： 方案二 方案二，在方案一的基础上，减少干管条数，也减少穿河次数，将干管主要布置在 车站路、丁山北路、白石路、汤属路、东贤路、川埠路等，并且如此布置支管数目较少， 在保证利于排水的前提下增大干管起端的水量，以增大管径，减小坡度，使埋深缓慢下 - 5 - 7 山东建筑大学毕业设计说明书 降。 本设计采用方案二： 首先，根据地形划 分排水领域。从原始资料所给的总平面图中可以看出，地形较平 坦无显著分水线，故根据面积的大小来划分排水领域，以使各相邻流域的管道系统能合 理分担排水面积，使干管在最小合理埋深情况下，流域内绝大部分污水能以自流方式接 入，但是有几个管段埋深较大，因此使得本设计中设置两个泵站。 其次，确定污水管道的布置形式，主干管、干管、街道支管的位置和流向，并确定 主要泵站、污水处理厂及出水口的位置。在本设计中，城镇地形是北高南低，地势向水 体适当倾斜，并且坡度不算大，城镇地形较为平坦所以采用平行式系统布置。对于支管 系统 ，由于大部分街区面积均不太大，故采用低边式布置（为增大污水流量，个别街区 是逆坡流入支管）。但又有几个街区面积过大，故将其分别分为两个或者多个排水区域 各自排水。又考虑到污水管道无法避开河流，故管道必须穿河流，可根据具体情况采用 倒虹管、管桥或其他工程设施。本设计污水管道系统的具体布置参见城镇污水管网平面 布置图。 水管道的水力计算 区编号及其面积 将各街区编上号码，并按各街区的平面范围计算它们的面积（以 “ 公顷 ” 即 10000），将结果列入表 (单位： 表 域编号及面积 街区编号 1 2 3 4 5 6 7 8 街区面积（ 区编号 9 10 11 12 13 14 15 16 街区面积（ 区编号 17 18 19 20 21 22 23 24 街区面积（ 区编号 25 26 27 28 29 30 31 32 街区面积（ 区编号 33 34 35 36 37 38 39 40 街区面积（ 34 2 6 - 8 山东建筑大学毕业设计说明书 街区编号 41 42 43 44 45 46 47 48 街区面积（ 区编号 49 50 51 52 53 54 55 56 街区面积（ 区编号 57 58 59 60 61 62 63 64 街区面积（ 区编号 65 66 67 68 69 70 71 72 街区面积（ 区编号 73 74 75 76 77 78 79 80 街区面 积（ 区编号 81 82 83 84 85 86 87 88 街区面积（ 0 32 区编号 89 90 91 92 93 94 95 96 街区面积（ 区编号 97 98 99 100 101 102 103 104 街区面积（ 区编号 105 106 107 108 109 110 111 112 街区面积（ 积合计（ 算设计流量 本设计中，各设计管段的设计流量列表进行计算。 本设计中，人口为 20万，综合用水定额为 200L/(d) ，则综合污水定额为 200 70L/(d) ，则每 10000每公顷（ 区面积的生活污水平均流量，即 比流量为： q = N q = 200000 170 = /( s 0 A 24 3600 (由此可根据公式 : q = - 7 - 9 山东建筑大学毕业设计说明书 求得各设计管段的本段流量 加上转输流量 为各设计管段的生活污水设计 流量 计流量再加上集中流量，即为该设计管段的设计流量 Q。 其计算结果如表 示。 (单位：街坊面积 流量 L/(s，流量 L/s) - 8 - 10 山东建筑大学毕业设计说明书 表 水管网设计流量计算表 居住区生活污水量 集中流量 管段 设计流量 本段流量 转输 生活污水 编号 合计平均流 总变化系 (L/s) 流量 设计流量 本段 转输 量 数 街区 比流量 流量 1 (L/s) (L/s) (L/s) 区编号 面积 q0 L/s) (L/s) (L/(s (L/s) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8、 59 117 1 12、 5 13、 6 14、 8 15、 7 2 18 3 16、 10、 13、 14 171 42 9 - 11 山东建筑大学毕业设计说明书 居住区生活污水量 集中流量 管段 设计流量 本段流量 转输 生活污水 编号 合计平均流 总变化系 (L/s) 流量 设计流量 本段 转输 量 数 街区 比流量 流量 1 (L/s) (L/s) (L/s) 区编号 面积 q0 L/s) (L/s) (L/(s (L/s) 7 68 79、 20 192、 26 201 83、 24 215 98 229 0、 33 1、 34 2、 110 116、 37 125、 38 1 10 - 12 山东建筑大学毕业设计说明书 居住区生活污水量 集中流量 管段 设计流量 本段流量 转输 生活污水 编号 合计平均流 总变化系 (L/s) 流量 设计流量 本段 转输 量 数 街区 比流量 流量 1 (L/s) (L/s) (L/s) 区编号 面积 q0 L/s) (L/s) (L/(s (L/s) 139 3 4 141 150 55、 16 62、 43 7 164、 45 176、 47 8 9 8 6 11 - 13 山东建筑大学毕业设计说明书 居住区生活污水量 集中流量 管段 设计流量 本段流量 转输 生活污水 编号 合计平均流 总变化系 (L/s) 流量 设计流量 本段 转输 量 数 街区 比流量 流量 1 (L/s) (L/s) (L/s) 区编号 面积 q0 L/s) (L/s) (L/(s (L/s) 0 21 312、 109 202、 63、 64 4 216、 67、 68、 69 55 60、 71 222 29 7 8 233 94、 76 107、 111 12 - 14 山东建筑大学毕业设计说明书 居住区生活污水量 集中流量 管段 设计流量 本段流量 转输 生活污水 编号 合计 平均流 总变化系 (L/s) 流量 设计流量 本段 转输 量 数 街区 比流量 流量 1 (L/s) (L/s) (L/s) 区编号 面积 q0 L/s) (L/s) (L/(s (L/s) 247、 79 268、 80 25 281 272 303 314 325 335 12 346、 87、 92、 93 358、 90 369 13 13 - 15 山东建筑大学毕业设计说明书 居住区生活污水量 集中流量 管段 设计流量 本段流量 转输 生活污水 编号 合计平均流 总变化系 (L/s) 流量 设计流量 本段 转输 量 数 街区 比流量 流量 1 (L/s) (L/s) (L/s) 区编号 面积 q0 L/s) (L/s) (L/(s (L/s) 1 14 10、 51 5 6 7 24、 55 8 300、 101、 103 9 10 11 4 128 4、 95、 97 14 - 16 山东建筑大学毕业设计说明书 居住区生活污水量 集中流量 管段 设计流量 本段流量 转输 生活污水 编号 合计平均流 总变化系 (L/s) 流量 设计流量 本段 转输 量 数 街区 比流量 流量 1 (L/s) (L/s) (L/s) 区编号 面积 q0 L/s) (L/s) (L/(s (L/s) 8 15 - 17 山东建筑大学毕业设计说明书 由以上流量计算可知，该城镇污水设计流量为 s。 计参数 1、设计充满度 污水管道按的非满流设计。我国室外排水设计规范规定了污水管道的最大充满 度。 2、设计流速 在设计充满度的情况下，通过设计流量时的污水流速称作设计流速。为了防止污水 中泥沙颗粒沉淀产生淤积，阻塞管道，规定污水管道的最小设计流速为 s。为了防 止因流速过大对污水管道造成冲刷损坏，规定金属管道的最大设计流速为 10m/s，非金属 管道的设计流速为 5m/s。本市最小流速控制在 3、最小管径和最小设计坡度 为了有利于污 水管道的养护，对污水管的最小管径和最小设计坡度做了明确规定， 当计算所规定的污水管道管径小于最小设计管径时，采用最小设计管径；这种管段称作 不计算管段。我国室外排水设计规范规定了最小管径和最小设计坡度。 具体规定是： 00小设计坡度 径 300 00街道下为 300设计在街道下最小管径 为 4、污水管道的埋设深度 设计依据：污水管网占污水工程总投资的 50% 75%，而构成污水管道造价的挖填沟 槽、沟槽支撑、湿土排水、管道基础、管道铺设各部分的比重，与管道的埋设深度及开 槽支撑方式有很大关系。因此合理的确定管道埋深对降低工程造价是十分重要的。最小 埋深考虑因素： a. 必须防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道 室外排水设计规范规定：无保温措施的生活污水和生活污水接近的工业废水管 道 ,管底可埋设在冰冻线以上 b. 必须防止管壁因地面荷载而受到破坏 考虑并结合各地埋管经验 ,车行道下污水覆土厚度不宜小于 c. 必须满足街区污水连接管衔接的要求 污水出户管得最小埋深一般采用 以街坊污水管道起点最小埋深一般采用 18 - 16 - 19 山东建筑大学毕业设计说明书 合考虑本市情况 ,本市最小埋深采用 最大埋设深度 : 一般干燥土壤中 ,最大埋深不超过 7 8m。综合考虑本市情况 ,本市 最大埋深不超过 7m. 5、污水管衔接 管径相同采用水面平接； 管径不同选用管顶平接；不计算管段间及不计算管段与 计算管段间采用管顶平接。 一般不会造成以下情况：因上游管段中形成回水而淤积。 算管段的充满度较大 ,即使形成部分淤积也不影响污水正常排出。 6、管材的选择 （ 1）原则：选择管材时应综和考虑技术经济及其他方面的因素。 （ 2）各种管道的优缺点比较见表 材比较 管材 优点 缺点 钢筋混凝土管 便于就地取材，制造方便在 抵抗酸碱侵蚀及抗渗性能 排水管道中普遍应用 差，管节短，接头多，施工复杂 管内外壁光滑，水流阻力 管质脆易碎，不易远运，不 陶土管 小，不透水性好，耐磨损，抗腐 能受内压，管节短，施工复杂 蚀 金属管 (钢管和铸铁管 ) 坚固抗渗抗压，水利阻力 价格昂贵，抗酸碱腐蚀及地 小，接头少 下水侵蚀能力差 硬聚氯乙烯管 作为排水管道在国内日益 目前还限于小口径 普遍 根据本市的情况综合考虑，选用钢筋混凝土管。 力计算 一、水力计算方法 污水管道水力计算的任务是，在已知污水流量的情况下，根据地形条件来确定污水 管道的管径、设计坡度、流速和充满度。其中流量已知，必须先确定管径后，查图表确 定其他 3个参数。由于 2个参数才能计算出另 2个 参数，因此有多种方案可供选择，设计结 果不是唯一的。一般增加管径，可见少设计流速和坡度，减小管道埋深，降低施工费用， 但管径大将增大管材的造价。 对于地势比较平坦的地区，可考虑适当增大管径，以减小管道坡度和埋深；当地势 - 17 - 20 山东建筑大学毕业设计说明书 比较陡时，可考虑适当增加管道坡度以减少管径。 综合考虑本市情况，采取适当增大管径，以减小管道坡度和埋深。 二、列表进行水力计算 1、从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入水力计算表的第 2项。 将各设计管段的设计流量列入表中 第 3项。设计管段起迄点检查井处的地面标高列入 表中第 10、 11项。 2、计算每一设计管段的地面坡度（地面坡度地面高差 /距离），作为确定管道坡 度时参考。 3、确定起始管段的管径及设计流速，设计坡度，设计充满度。 4、确定其它的管段的管径及设计流速，设计坡度，设计充满度。 5、计算各管段上端、下端的水面、管底标高及埋设深度： (1) 根据设计管段长度和管道坡度求降落量。 (2) 根据管径和充满度求管段的水深。 (3) 确定管网系统的控制点 控制点的选择： a. 各条管道的起点大都是这条管道的控制点 点中离出水口最远的一点， 通常就是整个系统的控制点。 b. 就有相当深度的工厂排出口或某些低洼地区的管道起点 , 也可能是整个系统的 控制点。 综合考虑本市情况各分区几个管道起点均选 各控制点的埋深最小取 根据以上要求进行计算，其结果见表 - 18 - 21 山东建筑大学毕业设计说明书 表 水主干管水力计算表 管段 设计流量 管径 坡