城市排水管网系统及城市污水处理厂排水工程设计--毕业设计+计算书+任务书.doc

X XX XX X 大大学学 毕业设计（说明书）毕业设计（说明书） 中文题目中文题目 XXXX 排水工程设计 外文题目外文题目 Drainage Works Design of Dunhua City of Jilin Province,Emu zhen 性性 质质: : 毕业设计毕业设计 毕业论文毕业论文 教教 学学 院院 ： XXXX 专业班级专业班级 ： 给水排水 0802 班 学生姓名学生姓名 ： XXXX 学生学号学生学号 ： XXXX 指导教师指导教师 ： XXXX XXXX 大学本科生毕业设计（说明书） 摘摘 要要 本设计是 XXXX 排水工程初步设计，其主要由两部分组成，即城市排水管 网系统的设计和城市污水处理厂的设计。 城市排水管网设计包括污水管网的设计及雨水管网的设计，污水管网主要 用于排除城市污水，包括生活污水、工业废水等等，而雨水管网主要用于排除 雨水，在本次设计中，采用的是不完全分流制排水体制，即城市污水全部送至 城市污水处理厂经过处理后再排放，雨水则沿着街道，道路的等汇入雨水管网， 不经处理直接排入河体中。 城市污水处理厂的设计是城市排水工程设计中非常重要的一部分。城市污 水处理厂的设计包括工艺流程的选择，设计方案的确定，各个主体构筑物的设 计与计算，污泥部分的设计与计算，城市污水处理厂的平面及高程布置，以及 污水厂的工程概算等等。 根据城市所处的地理位置和污水厂的规模，并结合考虑需脱氮除磷的要求， 城市污水处理厂设计采用 A2/O 工艺。通过此工艺的处理，出水水质将达到城 镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）一级 B 标准。 关键词：城市排水管网；城市污水处理厂；A2/O；污泥处理。 XXXX 大学本科生毕业设计（说明书） I Abstract Drainage Works Design of the emuzhen of Jilin City，mainly consists of two parts, namely, urban drainage system design and the design of urban sewage treatment plant. Urban drainage design including sewer network design and the design of the storm sewer system, sewer network is primarily used to exclude urban wastewater, including sewage and industrial waste water, and so on, that storm sewer system is primarily used to exclude rain, in this design, is not entirely separate drainage system, that is, all the sewage to the municipal sewage treatment plants treated before discharge, the rain is walking down the street, road, etc. to storm sewer system, landfilled directly into the body of the River. Municipal sewage treatment plant design is the design of urban drainage works is a very important part. Municipal sewage treatment plant design including the process of selection, design, individual design and the principal structures, part of the design and calculation, municipal sewage treatment According to the citys geographical location and the size of the sewage plant, and consider the need to integrate the requirements of nitrogen and phosphorus removal, municipal wastewater treatment plant designed with A2 / O process. Through this process of treatment, the effluent water will reach, “Municipal Wastewater Treatment Plant Pollutant Emission Standards“ (GB18918-2002) Grade B standard. Keywords: urban drainage network; urban sewage treatment plants; A2 / O; sludge treatment. XXXX 大学本科生毕业设计（说明书） II 目 录 摘 要.I ABSTRACT.II 第 1 章 绪 论1 1.1 概述 1 1.1.1 城市概况 1 1.1.2 目的和意义 2 1.2 设计题目 2 1.3 设计原始资料 2 1.3.1 设计基础资料 2 1.3.2 气象水文资料 3 1.3.3 排放标准 4 1.4 设计依据 4 1.5 设计内容 5 第 2 章 城市排水管网设计.6 2.1 设计基本原则 6 2.2 排水体制的确定及布置形式 .6 2.2.1 排水体制的主要形式 .6 2.2.2 排水体制的选择 .8 2.2.3 排水系统的布置形式 8 2.3 城市污水管网设计 9 2.3.1 确定排水区界及划分排水流域 9 2.3.2 排水管网的定线 9 2.3.3 污水管网水力计算依据 .10 2.4 设计规定 .12 2.4.1 最小埋设深度 .12 XXXX 大学本科生毕业设计（说明书） III 2.4.2 确定控制点 13 2.4.3 泵站设置点的确定 13 2.5 水力计算步骤及应注意的问题 .13 2.5.1 水力计算步骤 .13 2.5.2 水力计算时应注意的问题 .14 第 3 章工艺设计论证15 3.1 污水处理方法分类 .15 3.1.1 物理处理法 15 3.1.2 化学处理法 16 3.1.3 生物处理法 16 3.2 处理方法论证 .18 3.2.1 工艺介绍 .18 3.2.2 工艺比较 .19 3.2.3 工艺确定 .20 3.3 各构筑物工艺设计 .21 3.3.1 格栅 .21 3.3.2 污水提升泵房 .22 3.3.3 曝气沉砂池 .23 3.3.4 初沉池配水井 .24 3.3.5 初次沉淀池 .24 3.3.6 A2/O 生物反应池.25 3.3.7 二沉池 25 3.3.8 回流污泥泵站 26 3.3.9 鼓风机房 26 3.3.10 氯消毒 .26 3.4 污泥处理与处置 .27 3.4.1 污泥浓缩 .27 3.4.2 污泥消化池 .28 3.4.3 污泥脱水 .29 XXXX 大学本科生毕业设计（说明书） IV 第 4 章 污水厂平面高程布置.30 4.1 污水处理厂厂址的选择 30 4.2 设备平面布置原则 31 4.3 污水处理厂的高程布置 32 第 5 章 污水处理厂工程概算.34 5.1 概、预算基础资料 .34 5.2 工程造价分析 .34 5.3 建设投资估算 .35 结束语37 参考文献.38 第第 1 章章 绪绪 论论 1.1 概述概述 改革开放以来，我国城市化进程也进入快速发展时期，城镇人口由 17 万多 人增加到 48 万多人。上世纪 90 年代后，我国城市化速度进一步加快，城市数 量与与规模的迅速增加与扩张，带来了严重的城市生活污水和生产废水的环境 污染问题。近 10 年来，我国城市生活污水排放量每年以 5%的速度递增，工业 污水排放量也在大幅度的增加，与此同时，我国城市的污水处理设施严重之后 和不足，污水处理率也是严重偏低。 城市污水也包括居民生活污水和工业生产污水。生活污水是人类在日常生 活中使用过的，做饭洗衣洗漱产生的污水，以及厕所排放的污水，并被生活废 料所污染的水。工业用水主要是工业生产中产生的大量水资源的污染和破坏， 工业污水中含有很多工业用燃料和重金属等。城市不同的地区、气候等自然条 件不一样，导致人们的生活习惯和生活方式有一定差别，在某些地区差别还是 很大的。一般情况下，夏季用水要高于冬季，南方多于北方。城市生活污水有 阶段性强，变化量大等特点。污水中污染物的含量主要是有机物，排入水体后 极易造成水体的富营养化，如淀粉、脂肪、蛋白质、纤维素、糖类、矿物油等， 使藻类大量生长繁殖。其中、也较高，造成赤潮CODBODTKNTNTP 和水华。当藻类代谢大量死亡时，藻类生物原生质的组成是就使水域水体NP 腐败发臭水质恶化，可知水中含少量氮、磷就能促使藻类大量生长。 据统计：目前全国污水排放量约为 350m ，但城市污水集中处理率仅为 15%， 3 全国超过 80%的城市污水未经任何有效的收集处理就直接排放到附近的水体， 使得原本具有泄洪和美化环境作用的河渠变成了天然的污水渠。 3 1.1.1 城市概况 XXXX 地处山区，西北部多为高山峻岭，海拔千米以上的山峰就有 11 座， 并覆盖大面积森林。黄泥河林业局在境内设 7 个林场，年产木材约 18 万立方米。 黑龙江省的林业部门亦在北部山区设了东方红、火炬、高山、海浪、永青、永 1 安 6 个林场，从事林业生产。此镇素有“森林宝库”之称，镇办企业以生产木 制品、砖瓦建材为主，境内的种植业，采集业亦很兴旺。 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。 1.1.2 目的和意义 此工程设计研究的目的在于通过对该城区进行排水流域的划分，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城区现有的 排水状况问题。 对此城区进行设计的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 设计题目设计题目 XXXX 排水工程设计 1.3 设计原始资料设计原始资料 1.3.1 设计基础资料 （1） 、城市道路规划设计平面图比例：1：10000，各大型独立性公共建筑及工 厂的位置如规划图中所示。 （2） 、排水定额 160L/（cap.d） ，城市人口为 50 万人，室内均有完善的给水排 水设备及淋浴设备。 2 表 1-1 生活污水水质情况 （mg/L)COD （mg/L) 5 BOD （mg/L)SS (mg/L)NNH 3 （mg/L)TP 4001803002410 （3） 、工业企业排放污水情况： 工厂一:分 3 班工作，工人总数为 600，最大班工人数为 200 人。 工厂二：分 3 班工作，每班工人数为 300 人 表 1-2 工业企业排水情况表 生产污水日 排放量 （)dm / 3 最大时排放 量（)dm / 3 （mg/COD L) （mg 5 BOD /L) （mg/L)SS 工厂一 800500850350300 工厂二 24001050450250 （5） 、公共建筑用水情况： 表 1-3 公共建筑用水情况 （4） 、排放污水水质情况： 表 1-4 生活污水水质情况 （mg/L)COD （mg/L) 5 BOD （mg/L)SS (mg/L)NNH 3 （mg/L)TP 4001803002410 1.3.2 气象水文资料 （1）气温：年平均气温 5.6；年最高气温 31.7，年最底气温-34.8。 （2）降雨量：年平均降雨量 470mm；日最大降雨量 54mm；年最大降雨量 医院（）dm / 3 政府办公大楼)/( 3 dm 700450 3 560mm。 （3）风向：常年主导风向西南风。 （4）城市土壤种类：亚粘土。 （5）地下水位深度：220.00m。 （6）冰冻线为 0.5m。 （7）暴雨强度公式： 89 . 0 10 90 . 0 12600 t gP Q 1.3.31.3.3 排放标准排放标准 （1）城市污水处理厂出水水质应满足国家城市污水排放水质标准中的一级排放 标准的 B 标准，各指标如下表所示： 表 1-4 污染物排放标准 化学需氧 量（COD） 生化需氧 量 （COD） 悬浮物 (SS) 总氮 （TN） 氨氮（NH3-N） 总磷（以P计） 6020202081.5 1.4 设计依据设计依据 设计依据包括： 1.给水排水设计手册 ； 2.排水工程 （上册） ； 3.排水工程设计规范 ； 4.给水排水标准图集 ； 5.给水排水工程结构设计规范 ； 6.给水排水制图标准 ； 7.室外排水工程设计规范97 版（GBJ14-87） ； 8.污水综合排放标准 （GB8978-1996） ； 9.城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002） ； 4 10.污水排入城市下水道水质标准 （CJ3082-99） ； 11.其他相关的设计资料 1.5 设计内容设计内容 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： 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。 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 成物及辅助建筑物，包括管线布置。 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。 2 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。 1 张排水管网平面布置图。 5 第第 2 章章 城市排水管网设计城市排水管网设计 2.1 设计基本原则设计基本原则 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。 首先要根据地形和当地条件水体条件、环境保护要求、工程投资等确 定排水系统体制。新建城市和新区应尽量采用分流制，雨水收集后可就近排入 附近水体，大大减轻了污水管道系统和污水处理厂的负荷，从整体上和长远上 看是经济合理的。对已经形成合流制的城市，可暂时保留其合流制排水系统， 逐步改造。小城镇可采用合流制。个别单位和企业含有毒有害物质的废水应进 行局部处理，达到排放标准后才允许排入城市排水管道系统。 城市污水管道规划设计方面。从区域性、系统性出发，远近期相结合、 集中与分散相结合。保护水资源，提高环境质量。遵循可持续发展战略，适应 社会的发展需要。 城市雨水管道规划设计方面。山区、丘陵地区城市的山洪防治应与城市 防洪、城市排水体系紧密结合、统一规划。无论是洪水或市区雨水都要坚持以 最短距离就近排放，分散整治，防止集中的原则。 城市污水资源化和雨水利用的规划设计方面。城市污水是可贵的淡水资 源，要充分考虑污水再生和循环使用的近期、中期、远期规划。国内外经验表 明，城市污水经过二级处理和深度净化后作为工业生产用水和城市杂用水是缺 水城市解决水资源短缺和水环境污染的可行之路。 2.2 排水体制的确定排水体制的确定及布置形式及布置形式 2.2.1 排水体制的主要形式 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。 6 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1，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(combined system)：它是将城市生活污水、工业废水和雨水径流汇 集入在同一个管渠内予以输送、处理和排放。按照其产生的次序及对污水处理 的程度不同，合流制排水系统可分为直排式合流制、截流处理式合流制和全处 理式合流制。近年来，常采用的是截流式合流制排水系统，它在邻河岸设截流 干管，同时设置溢流井，并在截流干管的下游设置污水厂。这种排水系统虽有 很大改进，但在雨天仍有部分污水未经处理排放。合流制排水系统的特点如下： 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，较好的控制和防止水体的污染，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。 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。 分流制(separate system)：它是将生活污水、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成为分流制排水系统。分流制包括完全 分流制和不完全分流制两种，不完全分流制是将城市污水全部送至污水厂进行 处理，而对初降雨水径流未加处理就直接排入水体。完全分流制则具有污水排 水系统和雨水排水系统，可以对初期降雨进行处理。一般来说，对于新建城市 多采用不完全分流制，待城市进一步发展再修建雨水排水系统形成完全分流制 排水系统。分流制排水系统的特点如下： 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 7 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。 2.2.2 排水体制的选择 合理选择排水系统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。 一般来说，排水体制的选择应满足以下要求： 1、排水系统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。 2、工业企业排出的废水应尽量考虑直接排入城市排水系统，利用城市排水 系统统一排除和处理，这是比较经济的，但同时要满足室外排水规范的规 定。 根据城市及工业企业的规划、环境保护要求，污水利用、水质水量的变化、 地区气候及水文资料、工矿企业的水质状况及设计地区的自然状况，本设计采 用不完全分流制排水系统，即将城市污水全部送入污水处理厂进行处理，雨水 则就近排入受纳水体。 2.2.3 排水系统的布置形式 排水管网一般布置成树状网，根据地形不同，可采用两种形式平行式 和正交式。平行式是排水干管与等高线平行，主干管与等高线基本垂直。它适 应于城市地形坡度大的地区，这样可以减少管道埋深，避免设置过多跌水等。 正交式是排水干管与等高线垂直相交，主干管与等高线平行敷设，主要适应于 城市地形平坦略向一边倾斜的地区1。 城市、居住区或工业企业的排水系统在平面上的布置、随着地形、竖向规 划、污水厂的位置、土壤条件、河流情况、以及污水的种类和污染程度等因素 8 决定。 在地势向水体适当倾斜的地区，各排水流域的干管以最短距离沿与水体 垂直相交的方向布置，各种布置也称正交布置。正交布置的干管长度短、管径 小。因而经济，污水排出也迅速，但是，由于污水未经处理就直接排放，会使 水体遭受严重污染，影响环境。 在正交式排水系统的基础上，沿河岸敷设主干管，并将各干管的污水截 流送至污水厂，称为截流式布置。 在地势向河流有较大倾斜的地区，为了避免因坡度及管内流速过大，是 管道受到严重的冲刷，而使干管与等高线及河道基本平行，主干管与等高线及 河道成一定斜角敷设，这种布置称平行式布置。 在地势高低相差很大的地区，当污水不能靠重力流流至污水厂时应充分 利用地形排水，节省电力采用分区布置形式。 当城市周围有河流或城市中央部分地势高，地势向周围倾斜的地区，各 排水流域的干管常采用辐射状分散布置，各排水流域具有独立的排水系统。这 种布置具有干管常度短、管径小、管道埋深尽可能浅，便于污水灌溉等优点， 但污水厂和泵站得数量较多。 2.3 城市污水管网设计城市污水管网设计 2.3.1 确定排水区界及划分排水流域 排水区界是污水排水系统设置的界限。凡是采用完善卫生设备的建筑区都 应设置污水管道。它是根据城镇总体规划的设计规模决定的。 在排水区界内，根据地形及城镇的竖向规划，划分排水流域。一般在丘陵 及地形起伏的地区，可按等高线划出分水线，通常分水线与流域分界线基本一 致。在地形平坦无显著分水线的地区，可依据面积的大小划分，使各相邻流域 的管道系统能合理分担排水面积，使干管在合理埋深情况下，流域内绝大部分 污水能以自流方式接入。每个排水流域往往有 1 个或 1 个以上的干管，根据流 域地势标明水流方向和污水需要抽升的地区。 2.3.22.3.2 排水管网的定线排水管网的定线 9 在城镇（地区）总平面图上确定污水管道的位置和走向，称污水管道系 统的定线。正确的定线是合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件，是污 水管道系统设计的重要环节。管道定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进 行。定线应遵循的主要原则是：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。排水管网定线通常考虑的因素有： 1、地形和用地布局； 2、排水体制和线路数目； 3、污水厂和出水口位置； 4、水文地质条件； 5、道路宽度，地下管线构筑物的位置； 6、工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况。 在一定的条件下，地形一般是影响管道定线的主要因素1。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。在整个排水区域 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。当地形坡度很大时，主干管与等高线垂 直，干管与等高线平行。 2.3.3 污水管网水力计算依据 1.水力计算的基本公式 流速 2 1 3 2 1 IR n v 流量 2 1 3 2 1 IWR n Q 式中 W过水断面面积 m2；I水力坡度； n管道粗糙系数；R水力半径。 2.水力计算的设计依据 (1)设计充满度 在设计流量下，污水在管道中的水深 h 和管道直径 D 的比值称为设计充满 度。我国的按非满流进行设计。 10 (2)设计流速 和设计流量、设计充满度相应的水流平均速度叫做设计流速。为了防止管 道中产生於积和或冲刷，设计流速不宜过小或过大，应在最大和最小设计流速 范围之内。 我国规定污水管道的最小设计流速定为 0.6m/s，金属管道的最大设计流 速为 10 m/s,非金属管道的最大设计流速为 5m/s。 (3)最小管径 在街区和厂区内最小管径定为 200mm，在街道下为 300mm。 (4)最小设计坡度 相应于管内流速为最小设计流速时的管道坡度为最小设计坡度。管径 200mm 的最小设计坡度 0.004；管径 300mm 的最小设计坡度 0.003。 (5)管道衔接 1.管道在衔接时应遵循两个原则： 尽可能提高下游管段的高程,以减少管道埋深,降低造价； 避免上游管段中形成回水而造成淤积。 2.管道衔接的方法,通常有水面平接和管顶平接两种1。 （1）水面平接是指在水力计算中,使上游管段终端和下游管段起端在指定 的设计充满度下的水面相平,即上游管段终端与下游管段起端的水面标高相同. 由于上游管段中的水面变化较大,水面平接时在上游管段内的实际水面标高有 可能低于下游管段的实际水面标高,因此,在上游管段易形成回水. （2）管顶平接是指在水力计算中,使上游管段终端和下游管段起端的管顶 标高相同.采用管顶平接时,在上述情况下就不致于在上游管段产生回水,但下 游管段的埋深将增加.这对于平坦地区或设置较深的管段,有时是不适宜的.这 时为了尽可能减少埋深,而采用水面平接。 6、在管道水力计算中还应注意以下问题 （1）选择合适的控制点，以控制整个系统埋深； （2）注意管道坡度与地面坡度之间的关系； （3）设计流速应逐渐增加，仅当地面坡度大接到坡度小的管道上时，下游 管道的流速已大于 1.2m/s 时才可减小； 11 （4）在适当的地方设跌水井； （5）在旁侧管道接入干管时考虑埋深和流速问题。 2.4 设计规定设计规定 2.4.1 最小埋设深度 污水管网是排水工程中投资最大的部分，而埋设深度又决定着管网较多的 投资。因此，合理地确定管道埋深对于降低工程造价尤为明显。 为了降低造价，缩短施工期，管道埋深越小越好。但覆土厚度应有一个最 小的极限值，否则就不能满足技术上的要求。它一般应满足下述三因素: 1.必须防止污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道。但由于污水有温度且保持 一定的流量不断流动，因此没有必要把整个污水管线埋在冰冻线之下。故室 外排水设计规范规定: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，管底在冰冻线以上距离可加大。 2.必须防止管壁因地面荷载而受到破坏。 综合考虑多方面因素并结合各地埋管经验，车行道下污水管最小覆土厚度 不宜小于 0.7m。 3.必须满足街坊连接管衔接要求。 污水出户管的最小埋深一般采用 0.5-0.6m。所以，街坊污水管道起点最 小埋深也应有 0.6-0.7m。故街道污水管网起端的最小埋深 H 按下式计算： H=h+IL+Z1+Z2+h 式中 h街坊起点最小埋深（m） ； Z1街道污水管起点检查井地面标高（m） ； Z2街坊起点检查井处地面标高（m） I街坊污水管和连接支管坡度； L街坊污水管和连接支管总长度（m） ； h连接支管和街道污水管的管底标高差(m)。 从以上三个因素出发，可以得到三个不同的管底埋深。从这三个数值中选 最大的设计深度。 在施工过程中，若埋深过大，不仅增加工程投资，而且增大施工难度。因 12 此，在设计中需拟定最大埋深。一般干燥土壤7-8m，在多水、流砂、石灰岩 中5m。 2.4.2 确定控制点 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而增 整管道系统的埋深。 2.4.3 泵站设置点的确定 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，这类泵站称为终点或总泵站。 本设计中主要采用的是终点泵站。据设计原始资料，排水管网干管最大埋 深 5.86 米，中途泵站可以不设，直接设置总泵站在管网终端，城市污水处理厂 内。 2.5 水力计算步骤水力计算步骤及应注意的问题及应注意的问题 2.5.1 水力计算步骤 1、从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度,列入污水主干管水力计 算表中第 2 项中 2、将各设计管段的设计流量列入表中第 3 项.设计管段起讫点检查井处的 地面标高列入表中第 10、11 项. 3、计算每一设计管段的地面坡度(地面高差与距离之比),作为确定管道坡 13 度时参考. 4、确定起始管段的管径以及设计流速 v,设计坡度 I,设计充满度 h/D. 5、确定其它管段的管径 D、设计流速 v、设计坡度 I 和设计充满度 h/D. 通常随着设计流量的增加,下一个管段的管径一般会增加一级或两级(50mm 为 一级),或者保持不变,这样可根据流量的变化情况确定管径. 6、计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度: 2.5.2 水力计算时应注意的问题 1必须细致研究管道系统的控制点。这些控制点常位于本区的最远或最低 处，它们的埋深控制该地区污水管道的最小埋深。各条管道的起点、低洼地区 的个别街坊和污水出口较深的工业企业或公共建筑都是研究控制点的对象。 2.必须细致研究管道敷设坡度与管线经过地段的地面坡度之间的关系。使确 定的管道坡度，在保证最小设计流速的前提下，又不使管道的埋深过大，以及 便于支管的接入。 3.水力计算自上游依次向下游管段进行，一般情况下，随着设计流量逐段增 加，设计流速也应相应增加。如流量保持不变，流速不应减小。只有在管道坡 度由大骤然变小的情况下，设计流速才允许减小。另外，随着设计流量逐段增 加，设计管段也应逐段增大，但当管段坡度骤然增大时，下游管段的管径可以 减小，但缩小的范围不得超过 5010mm。 4.在地面坡度太大的地区，为了减小管内水流速度，防止管壁被冲刷，管道 坡度往往需要小于地面坡度。这就有可能使下游管段的覆土厚度无法满足最先 限值的要求，甚至超出地面，因此在适当的点可设置跌水井，管段之间采用跌 水连接。 5.水流通过检查井时，常引起局部水头损失，检查井底部在直线管道上要严 格采用直线，在管道转弯处要采用匀称的曲线。通常直线检查井可不考虑局部 水头损失。 6.在旁侧管与干管的连接点处，要考虑干管的一定埋深是否允许旁侧管接入。 若连接处旁侧管的埋深大于干管埋深，则需要在连接处的干管上设置跌水井， 以使旁侧管能够接入干管。另一方面，若连接处旁侧管的管底标高比干管的管 14 底标高高出许多，为使干管有较好的水力条件，需要在连接处前的旁侧管上设 置跌水井。 管网水力计算的结果见设计计算书。 15 第第 3 章章工艺设计论证工艺设计论证 3.1 污水处理方法污水处理方法分类分类 废水处理的任务是采用各种技术措施将废水中所含有的各种形态的污染物 分离出来或将其分解、转化为无害和稳定的物质，使废水得到净化。污水处理 方法主要可以分为物理法、化学法、生物法。 物理法主要利用物理作用来分离或回收废水中的悬浮物。它既可用于废水 的预处理或初步处理，也可用于一级处理，但在二级处理及三级处理或深度处 理中，只是配合其他主要处理单元。 化学法和生物法都可用于二级或三级处理。一般来说化学法往往消耗物料 及能耗要比其他两类方法要大，有时大很多，有时侯污泥产量也大，所以运行 费用较贵。但是处理设备较简单，占地面积较小，也可以继续运行使用。生物 法处理废水具有净化能力强，费用低廉、运行可靠性好等优点，是废水处理的 主要方法。对于一般污染物若化学法和生物法皆能净化的话，一般选用生物法 为宜。 3.1.1 物理处理法 物理处理法通过物理作用，分离、回收污水中呈悬浮状态的污染物质，在 处理过程中不改变污染物的化学性质。物理处理法一般用于预处理，去除可能 会损坏设备的大物块，破布、粗砂等固体；而在在一级处理中，可以采用像沉 淀这样的物理方法去除废水中的飘浮物和各种可沉降固体2。 根据物理作用类型的不同，物理处理采用的方法与设备也各不相同。物理处 理常采用的方法有： （1）重力分离法：主要采用沉淀，气浮的方法，常用的处理设备有沉淀池， 沉砂池，隔油池，气浮及其附属设备等。 （2）离心分离法：主要采用离心分离的技术，常用设备有离心分离机，水 旋分离器等。 （3）筛滤截流法：经常采用的是格栅截留，过滤的方法，常用设备是格栅 16 机，微滤机，滤池等。 3.1.2 化学处理法 化学处理法通过化学反应和传质作用，来分离、回收污水中呈溶解、胶体状态 的污染物质，或将其转化为无害物质3。 （1）混凝法：向废水中加入混凝剂，使废水的颗粒物在有电解质存在的情况下 缺乏稳定性，从而沉降下来。 （2）气浮法：通过某种方法产生大量的微气泡，使其与废水中密度接近于水的 固体或液体污染物微粒粘附，形成密度小于水的气浮体，在浮力的作用下，上 浮至水面形成浮渣，进行固液或液液分离 （3）吸附法：利用固体物质表面对废水中物质的吸附作用，来处理难降解有机 物。 3.1.3 生物处理法 此法系通过水微生物的代谢作用，使污水中溶解状态、胶体状态以及一些 不溶解的有机甚至无机污染物物质，转化为稳定、无害的物质，从而使污水得 到净化。生物处理法主要分为两大类，即利用好氧微生物作用的好氧法和利用 厌氧微生物的厌氧法。前者广泛用于处理城市污水及有机性生产污水，其中有 活性污泥法和生物膜法两种；后者多用于高浓度有机污水与污水处理过程中产 生的污泥，现在也开始用于处理城市污水与低浓度有机污水3。目前常采用的 生物处理法有以下几种： （1）AB 法（Adsorption-Biooxidation） AB 法是吸附降解工艺的简称。该法由德国 Bohuke 教授首先开发。该工艺 对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A 级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大， 污泥负荷 2.5KgBOD/(KgMLSSd)以上，池容积负荷 6 KgBOD/(M3d)以上； B 级负荷低，污泥龄较长。A 级与 B 级间设中间沉淀池。二级池子 F/M（污染 物量与微生物量之比）不同，形成不同的微生物群体。AB 法尽管有节能的优 点，但不适合低浓度水质，A 级和 B 级亦可分期建设。它通常不设初沉池，以 17 便利用污水中存在的微生物和有机物。A、B 两段的活性污泥各自回流，因此 A、B 段分别在负荷相差悬殊的情况下运行，运行稳定。B 段发生硝化与反硝化 可以去除一部分的磷。污泥的沉淀效能好，抗冲击负荷强，构筑物，污泥产量 多。 （2）SBR 法（Sequencing Batch Reactor） SBR 法又称序批式间歇活性污泥法。此法集进水、曝气、沉淀、出水在 一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，间歇运行，故称 序批式活性污泥法5。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应 池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省 去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安 排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。BOD 去除率在 90%以 上，抗水量变化能力强但抗浓度变化能力差。发生污泥膨胀少但处理困难。不 需要设污泥回流设备，污泥量较多，受水温变化影响小。自动化程度高，日常 管理容易，但有浮渣问题。但并不太适合用于大规模的城市污水处理厂。 (3)A2/O 法（Anaerobic-Anoxic-Oxic） A2/O 工艺亦称 A-A-O 工艺，是英文 Anaerobic-Anoxic-Oxic 第一个字母的 简称（生物脱氮除磷） 。按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法，在废 水处理中主要用来进行脱氮除磷，本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱 14 氮除磷工艺，它通过联合/耦合氮和反硝化作用完成生物脱氮，总的水力停留时 间少于其他同类工艺。而且在厌氧-缺氧-好养交替运行条件下，不易发生污泥 膨胀。运行中切勿投药，厌氧池和缺氧池只有轻缓搅拌，运行费用低。该工艺 处理效率一般能达到：和为 90%95%，总氮为 70%以上，磷为 90%左 5 BODSS 右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂厂。 （4）氧化沟法 本工艺 50 年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广， 且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。氧化沟在应用中发展 为多种形式。 18 氧化沟一般不设初沉池，负荷低，BOD 去除率在 93%以上，耐冲击，抗水 量、浓度变化能力强，污泥少可能会发生污泥膨胀，但调整简单。建设费用及 电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引起微孔曝气，加大 水深，能有效地提高样的利用率（提高 20%）和动力效率达 2.5- 3.0KgO2/（KWh）。运行管理十分方便；在控制适宜的条件下，沟内会同时 具有好氧区和缺氧区，因此具有良好的脱氮效果。污泥沉降效果好，污泥龄很 长。适用于中小型污水厂8。 3.2 处理方法处理方法选择选择 3.2.1 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 9095%，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 110 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 19 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 1020 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。 3.2.2 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 工艺通常都不设初沉池和污泥消化池，整个处理单元比常 规活性污泥法少 50%以上，操作管理大大简化，这对于技术力量相对较弱、管 理水平相对较低的中小型污水处理厂很合适。 4.氧化沟和 SBR 工艺的设备基本上实现了国产化，在质量上能满足工艺要 求，价格比国外设备便宜好几倍，而且也省去了申请外汇进口设备的种种麻烦。 5.氧化沟和 SBR 工艺的抗冲击负荷能力比常规活性污泥法好得多，这对于 20 水质、水量变化剧烈的中小型污水厂很有利。正是由于上述种种原因，氧化沟 和 SBR 在国内外都发展很快。 但中小型污水处理厂结合自身情况，也可采用传统活性污泥法及具有脱氮 除磷能力的 A/O 或 A2/O 法。 目前，国内建成的城市污水厂绝大部分采用活性污泥法处理工艺，生物膜 法应用很少。随着科技的发展和微处理机与自控技术设备的进步与普及，对活 性污泥法工艺进行改革，特别是 80 年代以来，随着改革开放步伐的加快，在污 水处理方面，利用外国资金，引进了一批国外污水处理工艺和设备，使污水处 理技术有较大的发展。目前，各种活性污泥变法已在工程中得到应用，例如 AB 法、A/O 法、SBR 法、氧化沟法等等。综观这些革新的活性污泥法，它们 适用于不同场合，满足不同出水水质要求。 在方案比选时，主要控制的条件有用地范围、尾水排放、污泥出路、地质 条件、发展余地、管理水平、运行费用、工程投资、环境影响等诸方面。在满 足出水水质各项指标前提下，应着重研究运行费用与管理水平。已知一些污水 厂建成后，由于运行费用高而无法正常运转，而另一些处理厂引进高级监控仪 表设备，由于缺乏具有一定水平的维护人员，这些仪表设备被闲置。所以，要 从目前国内的现状出发，选择合适的处理工艺。中小规模污水处理厂选用氧化 沟、SBR 法具有明显优点，而大