学士徐州某水工程排水毕业设计.doc

排水工程毕业设计指导书 1 毕业设计的目的 （1） 通过毕业设计加深对排水工程所学知识的理解。 （2） 培养学生用所学理论与工程技术知识综合分析解决实际工程问题的能力。 （3） 培养和提高在设计、运算、绘图、利用设计手册查阅收集资料以及使用设计 规范和应用计算机等方面的基本技能。 （4） 培养（在教师指导下）基本能独立完成设计中小城镇排水工程的能力。 （5） 培养学生对所设计工程进行概预算的能力。 2 设计步骤 （一）在开始设计前熟悉所给设计原始资料及进行资料收集调研。 （二）排水管网的设计步骤见后附表。 （三）污水处理厂的设计包括： （1） 根据所给的原始资料和排水管网计算出进厂的污水设计流量和污水水质以及 要求处理的程度(根据：1、所排放水体要求；2、保护给水水源水质要求； 3、二级处理出水要求) （2） 根据水质情况和排放水体的水质要求、地形和上述计算结果，确定污水处理 方案和污水、污泥处理流程以及有关处理构筑物。 （3） 对各构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目和尺寸。 （4） 进行各处理构筑物的总体布置和污水、污泥流程的高程设计及布置。 （四）对管道、污水厂进行工程投资估算，计算污水厂的吨水处理费用。 （五）绘制指导书中规定的技术图纸。 （六）就设计中需要加以说明的主要问题和计算结果，写出设计计算说明书。 3 设计要求 （一）本设计包括说明书一份和图纸 12 张以上。 （二）设计计算说明书内容： （1）工程概况 设计依据（根据设计任务书和有关国家文件） 主要设计资料简要分析其特点 城市概况及自然条件 (2) 工程设计 排水系统的区域划分及体制选择说明 管渠设计定线方案的拟定 排水管网的水力计算 管网的技术经济比较 污水厂设计流量和水质污染程度以及处理程度的计算 污水、污泥处理流程选择的各种因素分析和依据说明 各处理构筑物及辅助设备的工艺设计计算（附计算图）及其工作特点的说明 污水、污泥处理构筑物之间水力计算及其高程设计 4 工程概预算 说明书应简明扼要，力求多用简表、表格说明，要求语句通顺、段落分明、字 迹工整。 5 对设计图纸的要求 (1)主要排水干管、干渠平面布置图、纵断面图(比例：横向 1：1000 1：2000 纵向：1：1001：200) (2)排水泵站工艺图及管网附属构筑物工艺图(1：501：100) (3)污水厂区总平面图(1：500) 图中应表示出各构筑物的确切位置，外形尺寸、相互距离。各构筑物之间连接 管道的位置、管径、长度、厂区道路、绿化布置等。图中各种技术管道均以单线条 表示，并应绘出各种管线条所表示的图例、注明构筑物的位置、绘出地形等高线等。 (4) 污水、污泥高程图 比例：横向 1：500 纵向 1：501：10 该图应标出各种构筑物的顶、底、水面以及重要构件和沟道的设计标高、地 面标高等。 (5) 所有污水处理单元构筑物的平剖面图、节点大样图。 上述所有图纸中应注明图名与比例尺，图纸大小应符合标准，图纸右下角应留 出标题栏。 排水工程毕业设计任务书 1 设计任务 徐州某城镇的水工程排水设计 2 设计原始资料 (1) 城市规划平面图及比例：1:5000 (2) 城市各区人口密度： 350 人/公顷 (3) 城市各居住区排水标准： 120 L/人天 (4) 城市地理位置：徐州某市 主导风向：西北 沿江高程：3-4m (5) 城市地质情况： 地下水位：0.80m 冰冻深度：无 土壤竖向分布情况：粘质土 (6) 污水厂地形资料： 居住区的东南部，河的西岸，地面标高 75.0m。 (7) 城市各区大型公共建筑和工厂分布： 工人淋浴 百分比 废水水质特征 工厂 名称 一般 车间 最大 班人 数 (人) 热车 间最 大班 人数 (人) 脏 污 不脏 污 工业 废水 量 (L/s) 时变 化系 数BOD5CODSS 工 作 班 数 每班 工作 时数 工厂 甲 (造 纸厂) 1507529%71%53.551.753 班8h 工厂 乙 1003023%77%26.51.93 班8h (纺 织厂) 工厂 丙 (食 品厂) 704036%64%20.61.93 班8h 污水设计流量采用计算所得： Q=265.13L/s 8.排放水体情况： 采用分流体制，生活污水以及经初步处理已达到排放标准的工业废水由一条污 水干管输送至靠河的污水厂，经处理达标后排入河中；雨水通过 5 条干管，直接输 送至河流。 9.城市地面覆盖情况： 房屋草地（包括人工绿化）路面（混凝土）土地 30%20%20%30% 开题报告 由荷兰中央应用研究院卫生工程研究所(TNO)帕斯维尔(APasveer)博士设计开 发的第一家 氧化沟处理厂于 1954 年在该国的沃绍本(voorshopen)建成投产以来， 这一独特的处理技术很快为世界所公认。至 1975 年，各国已建成 558 座氧化沟污水 处理厂；到 1976 年，加拿大已拥有 90 座氧化沟处理厂；进入 80 年代以来，我国建 成投产的氧化沟污水处理厂已逾百家。 氧化沟（oxidation ditch）又名连续循环曝气池（Continuous loop reactor） ， 是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺是在 20 世纪 50 年代由荷兰卫生工 程研究所研制成功的。自从 1954 年在荷兰的首次投入使用以来。由于其出水水质好、 运行稳定、管理方便等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水 的治理较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔 （Carrousel）氧化沟 、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T 型氧化沟（三沟式氧化沟） 、 DE 型氧化沟和一体化氧化沟。这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具 特点。 污水处理厂的工艺选择应根据原水水质、出水要求、污水厂规模，污泥处置方 法及当地温度、工程地质、征地费用、电价等因素作慎重考虑。污水处理的每项工 艺技术都有其优点、特点、适用条件和不足之处，不可能以一种工艺代替其他一切 工艺，也不宜离开当地的具体条件和我国国情。同样的工艺，在不同的进水和出水 条件下，取用不同的设计参数，设备的选型并不是一成不变的。 1.具体工程的选择要求包括 技术合理。技术先进而成熟，对水质变化适应性强，出水达标且稳定性 高，污泥易于处理。 经济节能。耗电小，造价低，占地少。 易于管理。操作管理方便，设备可靠。 重视环境。厂区平面布置与周围环境相协调，注意厂内噪声控制和臭气 的治理，绿化、道路与分期建设结合好。 2.关于活性污泥法 当前流行的污水处理工艺有：AB 法、SBR 法、氧化沟法、普通曝气法、 A/A/O 法、A/O 法等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其特点。 AB 法(AdsorptionBiooxidation) 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 6kgBOD/(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。 SBR 法(Sequencing Batch Reactor) SBR 法早在 20 世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。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，一池一池地间歇运行，故称 序批式活性污泥法。现在又开发出一些连 续进水连续出水的改良性 SBR 工艺，如 ICEAS 法、CASS 法、IDEA 法等。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。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗 水器及控制系统，间歇排水 水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来 说并不太适用于大规模的城市污水处理厂 。 A/A/O 法(AnaerobicAnoxicOxic) 由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内 10 年前开发 此厌氧缺氧好氧组成的工艺。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水， 是一种深度二级处理工艺。 A/A/O 法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的 磷在厌氧状态下(DO0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收， 以剩余污泥的形式排出系统。 二是脱氮，缺氧段要控制 DO0.7 mg/L，由于兼 氧脱氮菌的作用，利用水中 BOD 作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合 液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。 若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、BOD5 和 COD 为主， 则可用 A/O 工艺 2。 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，比较有代表性的有： 帕式(Passveer)简称单沟式,表面曝气采用转刷曝气,水深一般在 2.53.5m,转刷动力效率 1.61.8kgO2/(kWh)。 奥式(Orbal)简称同心圆式，应用上多为椭圆形的三环道组成，三个环 道用不同的 DO(如外环为 0，中环为 1，内环为 2)，有利于脱氮除磷。采用转碟 曝气，水深一般在 4.04.5m,动力效率与转刷接近，若能将氧化沟进水设计成 多种方式，能有效地抵抗暴雨流量的冲击，对一些合流制排水系 统的城市污水 处理尤为适用。 卡式(Carrousel)简称循环折流式，采用倒伞形叶轮曝气，从工艺运行来看， 水深一般在 3.0m 左右，但污泥易于沉积，其原因是供氧与流速有矛盾。三沟式 氧化沟(T 型氧化沟)，此种型式由三池组成，中间作曝气池，左右两池兼作沉淀 池和曝气池。T 型氧化沟构造简单，处理效果不错，但其采用转刷曝气，水深浅， 占地面积大，复杂的控制仪表增加了运行管理的难度。不设厌氧池，不具备除 磷功能。 氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。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，再引进微孔曝气，加大水 深，能有效地提高氧的利用率(提高 20%)和动力效率。 3.氧化沟工艺具有下列独特的优点 兼有推流型反应池和完全混合型反应池的特点，有利于克服沟内污 水的短流现象，提高缓冲能力； 具有明显的溶解氧浓度梯度，比较适合于硝化反硝化生物处理工 艺； 在整个氧化沟流程中，功率密度的不均匀分布有利于氧的传质、液 体的混合和污泥絮凝； 整体体积功率密度较低，可以节约能源、降低能耗； 污水的循环量是进水的十倍甚至数十倍，具有较强的抗冲击负荷能 力； 管理维护比较方便。 当然，氧化沟工艺也有不足之处，几乎普遍存在着池底积泥的现象。 基本构成和工艺过程 ：三槽式氧化沟是由三条同容积的沟槽组合而成，中间的 沟为曝气沟，两条边沟交替作为曝气和沉淀使用。废水根据设定的运行模式交 替进入三条沟，处理后的出水则相应从作为沉淀沟的边沟交替流出。污水首先 进入一条侧沟内，与活性污泥混合，进行生化处理。生化所需的氧气通过曝气 转刷提供，转刷的另一作用是推动混合液以一定的流速在沟内循环流。 污水经 生化作用后流入作为沉淀区的另一侧沟，泥水分离后由出水堰流出。一定时间 后（根据运行周期的时间定） ，沉淀沟进水作曝气沟用，原曝气沟作沉淀沟用， 根据运行模式交替使用。每条沟内设有一个溶解氧测定探头，沟内的溶解氧可 根据设定的范围，通过转刷的运行状态自动控制三槽式氧化沟是带有沉淀功能 的氧化沟，同建在一起的三个氧化沟组成一个单元。在每个氧化沟中均布置有 一定数量的转刷，以达到曝气和环流的要求。三个氧化沟通过配水井相互连通， 该配水井有三个自动控制的出水堰，可调节进入每沟的流量。 4.基本运作方式分为六个阶段 阶段 A：通过调节配水井堰门，污水进入第一沟，沟内转刷以低速运行，仅 沟内污泥在悬浮状态下环流，所供氧量则不足以使沟内有机物氧化。此时，活 性污泥中微生物强制利用上一阶段产生的硝态氮作为氧化剂，有机物被氧化， 硝态氮还原成氮气逸出。同时，沟内自动调节出水堰上升，废水与活性污泥通 过接管进入第二沟。第二沟内的转刷在整个阶段内均以高速运转，此时废水与 活性污泥混合液在沟内保持恒定环流，转刷所供氧量足以氧化有机物并使氨氮 转化成硝态氮，处理后的污水与活性污泥一起进入第三沟。沟内转刷则处于闲 置状态，此时第三沟仅作沉淀池，使泥水分离，处理后的污水通过已降低的出 水堰从第三沟排出。 阶段 B：污水入流从第一沟转向第二沟，第一沟内的转刷开始高速运转。 开始，沟内处于缺氧状态，随着供氧量的增加，逐步成为富氧状态。在第二沟 内处理过的污水与活性污泥一起进入第三沟，第三沟仍作为沉淀池，沉淀后的 废水通过出水堰排出。 阶段 C：第一沟的转刷停止，开始泥水分离，至该阶段末端，分离过程 结束。在 C 段，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水仍然通过第三沟出水 堰排出。 阶段 D：污水入流从第二沟转入第三沟。第一沟出水堰降低，第三沟出水堰 升高。同时，第三沟内转刷开始以低转速运转，污水污泥一起从第三沟流向第 二沟。在第二沟曝气后再流入第一沟，此时，第一沟仍作为沉淀池。阶段 D 与 阶段 A 相类似，所不同的仅仅是反硝化作用发生在第三沟，处理后的污水通过 第一沟已降低的出水堰排出。 阶段 E：污水入流从第三沟转入第二沟，第三沟的转刷开始高速运行， 以保证在该段末端内有余氧。第一沟仍作为沉淀池，处理后的污水通过该出水 堰排出，阶段 E 与阶段 B 类似，所不同的仅仅是两个外沟功能相反。 阶段 F：该阶段基本与阶段 C 相同，第三沟内的转刷停止运行，开始泥 水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。该氧 化沟系统非常灵活，运行方式有多种，可随不同的入流水质及出流水质要求而 改变。 5.应用现状 在我国城市污水处理领域，三槽式氧化沟工艺最早用于邯郸市东污水处理厂，其 总处理规模为 10104 m3/d，一期为 6.6104m3/d，系利用丹麦政府赠款建成，由 于投入运行后效果很好而很快在全国推广应用。南京市市政设计研究院也积极采用 了这一新工艺，并通过不断的研究和改进，形成了自己的设计特色。如在张家港市 污水处理厂(总规模为 6.0104m3/d，一期为 3.0104 m3/d)设计中，将氧化沟进水 端池边拉平，用池外二个三角形池子代替原先分设的配水井直接配水，使平面布置 更加简洁，投资更省；又如在常熟市城北污水处理厂的设计中，还创新设计了改进 型的新池型，使除磷效率得到了显著的提高。 合肥琥珀山庄污水处理厂采用氧化沟工艺，以生活污水为处理对象，运行中发 生了污泥膨胀。根据运行数据，分析了活性污泥膨胀的原因，认为该污水处理厂的 最佳运行条件为：温度 23930，Ns 值 0.040.15kg BOD5(kgMLSSd)， 冬春季水中的 （DO）值 7-13mgL，当进水产 （BOD3）为 80-180mgL，此时 的污泥沉降性能良好。 深圳市滨河污水处理厂(以下简称为滨河厂)采用的是三槽式氧化沟方法，占地 面积 13.60hm2，日处理能力 30104t，是深圳市主要污水处理厂之一。工程服务面 积 27.5km2(含罗湖及福田两区的部分地区)、人口约 45 万人。滨河厂以处理生活污 水为主，达标后出水就近排入深圳河。整个工程分三期建成，一、二期各 25104t/d(1988 年投产)，三期 25104 t/d，1996 年系统建成投入运行。滨河三 期工程具有处理规模大、占地面积小、主要设备自控系统较为先进、基建费用低等 特点。 6.三槽式氧化沟的主要优、缺点 主要优点： 可不设初沉池、鼓风机房和回流污泥泵房，集曝气池与二沉池 于一体，使流程变得十分简单；由于省去了回流泵和刮泥机等 机械设备，不仅减少了设备故障，又节省了工程总投资。 采用逻辑程序控制，操作管理十分方便，颇受管理单位 欢迎。 抗水量和水质的冲击负荷。 处理效果稳定、可靠，出水水质好，除正常去除 BOD5、CODCr、SS 和污水得以硝化外，还可脱氮除磷。 可利用硝酸盐取代部分氧气来去除 BOD5，并得以生物脱氮，节省了 能源。 泥龄较长，泥量较少，剩余污泥较稳定，而且在浓缩处理后可直接 脱水干化。 设备优化，基本无维修工作量。 由于技术不断进步，设计有效池深可达 33.6 m，综合占地面积与 A/O 或 A2/O 工艺相当。 主要不足： 从目前已经投运的三槽式氧化沟系统来看，除了容积利用率低、对关 键设备的质量要求较高之外，其工艺设计本身以及与其配套的运行方式也存在 着需要改进的地方。其中最迫切的是如何通过改进设计和运行，使其除磷效率 能得到较大提高，使该工艺更臻优化。 7.设计参数 设计进水水质 BOD5浓度 S0=160mg/L Tss 浓度 X0=240mg/L NH3-N=35mg/L Vss=168mg/L Tkn=45mg/L 碱度 Salk=280mg/L 设计出水水质 BOD5浓度 Se=20mg/L Tss 浓度 Xe=20mg/L NH3-N=15mg/L TN=20mg/L 污泥产泥年系数 Y=0.55 混合液悬浮固体浓度(MLSS)X=4000mg/L 混合挥发性悬浮固体浓度(MLSS)Xv=2800mg/L 污泥龄c=20d,内浮反谢系数 Kd=0.055 200C 时脱硝率 qdn=0.035kg(还原 NO3-N)/(kgMLVSS.d) 8.结语 氧化沟作为生物处理法中的一种工艺类型，在运行过程中，活性污泥性能的好坏将 直接影响到氧化沟系统的运行效果，三沟式氧化沟活性污泥较普通活性污泥法具有 MLSS值高，SVI值低，泥龄长等特点而三沟式氧化沟剩余污泥处置简单，脱水性能好， 絮凝剂投加量低还有是三槽式氧化沟工艺具有出水水质好、操作管理十分方便等突 出优点，在一定条件下是一种很有发展前景的生物处理技术，值得推广应用其处理 效果是在特定污水厂的实际运行结果，如何使其设计与运行更加优化，有待于今后 结合更多的工程设计和运行实践，作进一步的研究和探索。 1 排水管网的设计及计算 1.1 概况 本设计图为徐州市一个小区的平面图。居住人口密度为 350cap/ha,居民生活污 水定额为 120L/(cap.d)。工厂 A、B、C、的工业废水设计流量分别为 38L/s、7L/s、16L/s。生活污水及经过处理后的工业废水全部送至污水厂处理。工 厂 A 废水排出口的管底埋深为 1.3m。 1.2 城市设计水量计算 1.2.1 街区面积列表 见附表 1-1。 1.2.2 城市污水量计算 城市的总人口数=城市总面积人口密度 = 241.16350 =84406（人） Q污=城市的总人口数居住区排放标准 =844060.12= 10129m3/d 每 ha 街区面积的生活污水平均流量（比流量）为： q0=350120/86400=0.486(l/(s.ha); 1.3 管网设计依据及总则 设计依据：（1）规划设计任务书 （2）城市总体规划 （3）城市排水工程规划规范（GB503182000） （4）（GB5029898） （5）室外排水设计规范（GBJ1487） （6）泵站设计规范（GB/T5026597） （7）中华人民共和国污水综合排放标准（GB89781996） （8）污水排入城市下水道水质标准（CJ308299） （9）国家及地方标准，规范与规定。 1.4 排水管网规划 1.4.1 总则 （1）规划目的： 有组织的并按一定系统汇集污水，并将其输送到一定的地点，妥善处理后排入水 体或再利用，从而保护环境免受污染，消除污水危害，以促进工农业生产的发展 和保障人民群众的健康发展与正常生活。 （2）规划范围： 此规划设计的范围包括新建城市的污水管道工程雨水管道工程及污水处理厂位置 的确定 （4）规划内容： 此规划设计的内容包括：确定污水管道的管径，坡度埋深并通过技术经济比较确 定最佳方案。确定雨水干管的管径坡度埋深，及最佳方案 （5）原则方针 排水工程设计规划应以批准的当地小区总体规划为主要依据，以全局出发，根据 规划年限工程规模经济效益，环境效益和社会效益正确处理小区工业与农业之间集 中与分散处理和利用近期与远期的关系真正做到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这一方针。 1.4.2 排水体制与系统 （1）排水体制 排水体制的选择应根据小区和工业企业规划当地降雨情况地形和水体条件综合考 虑确定，本规划为新建城市规划，降雨强度大，依规范要求和城市情况最终确定 采用污水雨水分流制 （2）排水系统 系统布置原则： 排水系统分区依据总体布局结合受纳水体的位置进行划分。 污水系统依规划总体布局，竖向规划，道路布局坡向及污水受纳体污水厂位置 而定。 雨水系统依规划总体布局，竖向规划，道路布局坡向及污水受纳体就近分散自 流排放 排水系统的安全性应遵循以下原则： 、防洪标准不小于城市防洪的相应等级 、污水处理厂和污水泵站采用二级负菏 、污水管渠应设事故出口 、应符合抗震要求。 、以重力流为主翻越高地过河遇软土地基，长距离输送时无法采用重力流或重 力流不经济时可用压力流 、截流干管宜设置与受纳水体岸边管渠尺寸以远景发展的需要确定 、管渠应沿道路布置平行与道路中心线。 1.5 管网布置及原则 1.5.1 污水厂位置选择 水厂一般选择在河流的下端，以免污染城市环境，并居民或公共建筑保持一定 的距离；水厂也应该选在地势低下的地方，以免污水管道埋深过大。 1.5.2 管网定线的一般原则 对于新建城区一般采用公流制排水系统。即将生活污水，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。本设计采用的是将污水和工业废水通 过专用污水管道排到污水厂处理，而雨水却直接排入附近河流。这样的系统比较灵活， 比较容易适应社会发展的需要，一般又能符合城市卫生要求。定线应遵循的主要原则 是：就尽可能的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。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，地下管线及构筑物位置，工业企业和产生大量污 水的建筑物公布情况；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。但当埋深超过一定深度的时候，需要设置提升泵站抽升污水。污水支管的 平面布置取决于地形及街道建筑特征，应便于用户接管排水。有低边式布置，周边式 布置，穿坊式布置三种布置形式。还应尽量避免或减少与河道，山谷，铁路及各种地 下构筑物交叉。以降低施工费用，缩短工期及减少以后的养护工作的困难。管道定线 时还应考虑街道宽度及交通情况，污水干管一般不宜敷设在交通繁忙而狭窄的街道下 面。若街道宽度超过 40 米时，为了减少连接支管的数目和减少与其它地下管线的交 叉，可考虑设置两条平行污水管道。 1.5.3 管道布置 （1）合理的利用区域内的自然坡降。区域内有一定的坡降，期可以把污水 干管尽量布置在迫降的方向，这样在减少埋深， 降低造价方面有很大 的作用。 （2）管线的布置要避开本区内的立交桥，以免在管线发生事故时维修不方 便，另外对道路的地基也给管道的铺设造成了很多的不便。由于立交 桥周围地域都是绿化，可以不考虑他的排水问题。 （3）在管线的铺设方面要尽量采用少破坏路面的施工方法，以少破坏路面 为原则。 （4）考虑到工程建设的投资，污水管道在规划的基础上作到分期修建，逐 步实施。 1.5.4 污水管道在街道上的位置 由于污水管道为重力流管道，管道（尤其是主干管和主干管）的埋设深度较其 它管线大，且有很多连接支管，若管线位置安排不当，将会造成施工和维修困难。 加以污水管道难免渗漏、损坏、从而会对附近建筑物，构筑物的基础造成危害或污 染生活饮用水。因此污水管道与建筑物之间要有一定距离，当其与生活给水管道相 交时，应敷设在生活给水管道下面。 进行管线综合规划时，所有地下管线应尽量布置在人行道、非机动车道和绿化 带下面。只有在不得已时，才考虑将埋深增大，修理次数较少的污水，雨水管布置 在机动道下。管线布置在顺序一般是，从建筑红线向道路中心方向为：电力电缆- 电信电缆-煤气管道-热力管道-给水管道-污水管道-雨水管道。在各种管 布置发生矛盾时，处理的原则是，新建的让已建的，临时的让永久的，小管让大管， 压力管让重力流管，可弯的让不可弯的，检修次数少的让检修次数多的。在地下设 施拥挤的地区或车运极为繁忙的街道下，把污水管道现其它管线集中安置在隧道中 是比较合适的，但雨水管道一般不高在隧道中，而是与隧道平行敷设。 1.5.5 污水管道的衔接 污水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及支管接入的地方都需要设置检查 井。在设计时必须考虑在检查井内上下游管道衔接时的高程关系问题。管道在衔接时 应遵循两个原则： 1）：尽可能提高下游管段的高程，以减少管道埋深，降低造价； 2）：避免上游管段中形成回水而造成淤积； 本设计中所有的管道衔接均采用管顶平接，不至于在上游管段产生回水，但下游 管段的埋深将增加。一般当管段埋深超过七米时，应设泵站。 1.5.6 污水管道的设计流速 污水管道在管内流动缓慢时，污水中所含的杂质可能下沉，产生淤积；当污水流 速增大时，可能产生冲刷现象，甚至损坏管道。为了防止管道中产生淤积或冲刷，设 计流速不家过小或过大，应在最小流速和最大设计流速之间。根据国内污水管道实际 运行情况的观测数据并参考国外经验，污水管道的最小流速定为 0.6m/s。最大设计 流速是保证管道不被冲刷损坏的流速。该值与管道材料有关，通常，金属管道的最大 设计流速为 10m/s，非金属管道的最大设计流速是 5m/s.本设计中采用的管道均为钢 筋混凝土管，最大设计流速是 5m/s. 1.5.7 污水管道的最小管径 一般污水管道系统的上游部分，设计污水量很小，若根据流量计算，则管径会很 小。根据养护经验证明管径小管道极易堵塞，使养护管道的费用增加。此外，因采用 较大的管径，可选用较小坡度，使管道埋深减小。因此，为了管道养护工作的方便， 常规定一个允许的最小管径。在街区和厂区下面的最小管径为 200mm,在街道下面为 300mm。在进行水力计算时，上游管段由于服务的排水面积小，因而设计流量小，按 此流量计算得出的管径会小于最小管径，此时就采用最小管径值。因此一般可根据最 小管径在最小设计流量和最大充满度的情况下能通过的最大流量值，从而进一步估算 出设计管段服务的排水面积，若设计管道服务的排水面积小于此值，即采用最小管径 和相应的最小坡度而不再进行水力计算。在这些管段中，当有适当的冲洗水源时，可 考虑设置冲洗井。 1.5.8 污水管道的最小设计坡度 在污水管道坡度设计时，通常使管道埋设坡度与设计地面坡度基本一致，但管道 坡度造成的流速应等于或大于最小设计流速，以防止管道内产生沉淀，这一点在地势 平坦或管道走向与地面坡度相反时尤为重要因此，将相应于管内流速为最小设计流速 时的管道坡度叫做最小设计坡度。管径相同的管道，因充满度不同，基最小坡度也不 同。当在给定设计充满度的条件下，管径越大设计坡度值就越小。所以只需规定最小 管径的最小坡度值即可。具体规定是：管径 200mm 小设计 0.004；管径 300mm 的最小 设计坡度 0.003。 1.5.9 污水管道的埋设深度 合理地确定管道埋深对于降低工程造价是十分重要的。若能设法减小埋深，对于 降低工程造价尤为明显；污水管道的覆土厚度，一般应满足下面三个要求： 1）：必须防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道； 2）：必须防止管壁因地面荷载而受到破坏； 3）：必须满足街区污水连接管衔接的要求； 根据上述三点原则，本设计采用管道起点埋深为 1m,覆土厚度是 0.7m。从安装方面考 虑，要使建筑物首层卫生设备的污水能顺利排出，污水出户管的最小埋深一般采用 0.5-0.7m，所以街坊污水管道起点埋深也应有 0.6-0.7m. 除了了管道的最小埋深外还有最大埋深的问题，一般在干燥的土壤中，最大埋深 不超过 7-8m。在多水，流砂，石灰岩地层中，一般不超过 5m.本设计中采用 7m。 1.6 污水管网的设计计算说明书 本设计图为徐州市一个小区的平面图。居住人口密度为 350cap/ha,居民生活污 水定额为 120L/(cap*d)。工厂 A、B、C 的工业废水设计流量分别为 38L/s、7L/s、16L/s。生活污水及经过处理后的工业废水全部送至污水厂处理。工 厂 A 废水排出口的管底埋深为 1.30m。 1.6.1 在小区平面图上布置污水管道 从小区平面图可知该区地势自西北向东南倾斜，无明显分水线，可划分为一个 排水流域。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管基本上与等高线垂直 布置，主干管则沿小区南面河岸布置。整个管道系统呈截流式形式布置。 1.6.2 街区编号并计算其面积 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，列入表附表中。 用箭头标出各街区污水排出的方向。 1.6.3 划分设计管段，计算设计流量 根据设计管段的定义和设计方法，将各干管和主干管中有本段流量进入的点 （一般定为街区的两端） 、集中流量及旁侧支管进入的点，作为设计管段的起讫点的 检查井并编上号码。例如，本设计的主干管长 2055m，根据设计流量变化的情况， 可划分为 12，23，34，45，56，5 个设计管段。 各设计管段的设计流量应列表进行计算。在初步设计中只计算干管和主干管的 设计流量，列入表 1-2 中。 本设计中，居住区人口密度为 350cap/ha，居民生活污水定额为 120L/(cap*d)， 则每 ha 街区面积的生活污水平均流量（比流量）为： q0=（350120）/86400=0.486（L/(s*ha)） 本设计中有 3 个集中流量，在检查井 1、5、23 分别进入管道，相应的设计流量 为 38、16、7L/s。 如图 1 和表 1-2 所示，设计管段 12 为主干管的起始管段，只有集中流量（工 厂 A 经处理后排出的工业废水）38L/s 流入，故设计流量为 38L/s。设计管段 23 除 转输管段 12 的集中流量 38L/s 外，还有本段流量 q1和转输流量 q2流入，该管段接 纳街区的污水，其面积为 14.68ha（见街区面积表） ，故本段流量 q1=q0*F=0.48614.68=7.13L/s；该管段的转输流量是从旁侧管段 78910112 流来的生活污水平 均流量，其值为： q2=q0*F=0.486（10.73+6.22+22.22+5.18+21.38+11.18+11.06+14.06+14.68 ）=0.486102.02=49.58L/s 合计平均流量 q1+q2=7.13+49.58=56.71L/s 查表 2- 1，Kz=1.7。该管段的生活污水设计流量 Q1=56.711.7=95.49L/s。总设计流量 Q=95.49+38.0=133.49L/s。 其余管段的设计流量计算方法相同。 1.6.4 水力计算 在确定设计流量后，便可以从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力 计算。一般常列表进行计算，如表 1-3 所示。水力计算步骤如下： （1） 管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表 1-3 第 2 项。 （2） 将各设计管段的设计流量列入表中第 3 项。设计管段起迄检查井处的地面标 高列入表中第 10、11 项。 （3） 计算每一设计管段的地面坡度（地面坡度=地面高差/距离） ，作为确定管道坡 度是参考。例如，管段 12 的地面坡度=（72.84-72.00）/445=0.0025。 （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。首先拟 采用最小管径 300mm，即查附录 2-2 附图 3。在这张计算图中，管径 D 和管道 粗糙系数 n 为已知，其余 4 个水力因素只要知道 2 个即可求出另外 2 个。现 已知设计流量，另 1 个可根据水力计算设计数据的规定设定。本设计中由于 管段的地面坡度很小，为不使整个管道系统的埋深过大，宜采用最小设计坡 度为设定数据。相应于 300mm 管径的最小设计坡度为 0.003。当 Q=20L/s、I=0.003 时查表得出 v=0.77m/s（大于最小设计流速 0.6m/s） ， h/D=0.40（小于最大充满度 0.55） ，计算数据符合规范要求。将所确定的管 径 D、坡度 I、流速 v、充满度 h/D 分别列入表 1-3 的第 4、5、6、7 项。 （5） 确定其它管道的管径 D、设计流速 v、设计充满度 h/D 和管道坡度 I。通常随 着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大一级或两级（50mm 为一级） ，或保持不变，这样便可根据流量的变化情况确定管径。然后可根据设计流 速随着设计流量的增大而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速。根据 Q 和 v 即可在确定 D 的那张水力计算图或表中查出相应的 h/D 和 I 值，若 h/D 和 I 值符合设计规范的要求说明水力计算合理，将计算结果填入表 1-3 相应 的项中。在水力计算中，由于 Q、v、h/D、I、D 各水力因素之间存在相互制 约的关系，因此在查水力计算图或表时实际存在一个试算的过程。 （6） 计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度： 根据设计管段长度和管道坡度求降落量。如管段 12 的降落量为 I*L=0.0025445=1.113m 列入表中的第 9 项。 根据管径和充满度求管段的水深。如管段 12 的水深为 h=D*h/D=3500.54=0.189m 列入表中第 8 项。 确定管网系统的控制点。本设计中离污水厂最远的干管起点有 7、12 及工厂 A 出水口 1 点，这些点都可能成为管道系统的控制点。7、12、1 三点的埋深 可用最小覆土厚度的限值确定，因此至南地面坡度约 0.0031，可取干管坡度 与地面坡度近似，因此干管的埋深不会增加太多，整个管线上又无个别低洼 点，故 7、12、1 三点的埋深不能控制整个主干管的埋设深度。对主干管起 决定作用的控制点则是 1 点。 1 点是主干管的起始点，它的埋设深度受工厂排出口埋深的控制，定为 1.30m，将该值列入表中第 16 项。 （7） 设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度 1 点的管内底标高等于 1 点的地面标高减 1 点的埋深，为 72.84- 1.30=71.540m，列入表中第 14 项。2 点的管内底标高等于 1 点管内底标高减降落量， 为 71.540-1.113=70.277m，列入表中第 15 项。2 点的埋设深度等于 2 点的地面标高 减 2 点的管内底标高，为 71.51-69.401=2.109m，列入表中第 17 项。管段上下端水 面标高等于相应点的管内底标高加水深。如管段 12 中 1 点的水面标高为 71.54+ 0.189=71.729m，列入表中第 12 项。2 点的水面标高为 70.427+0.189=70.616m，列 入表中第 13 项。根据管段在检查井处采用的衔接方法，可确定下游管段的管内底标 高。例如，管段 12 与 23 的管径不同，采用管顶平接。即管段 12 的 2 点与 23 中的 2 点的管顶标高应相同。所以管段 23 中的 2 点的管内底标高为 72.00- 1.732=70.277m。求出 2 点的管内底标高后，按照前面讲的方法即可求出 3 点的管内 底标高，2、3 点的水面标高及埋设深度。又如管段 23 与 34 管径相同，可采取水 面平接。即管段 23 与 34 中的 3 点的水面标高相同。然后用 3 点的水面标高减去 降落量，求得 4 点的水面标高。将 3、4 带内的水面标高减去水深求出相应点的管底 标高。进一步求出 3、4 点的埋深。 1.6.5 进行管道水力计算时，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。 只有在管段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，设计管径也应逐段增大，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 50100mm。 （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 无法满足最小限值的要求，甚至超出地面，因此在适当的点可设跌水 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。为了尽量降低这项损失， 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损失。 （6） 在旁侧管与干管的连接处，要考虑干管的已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，则需在连接处的干管上设 置跌水井，以使旁侧管能接入干管。另一方面，若连接处旁侧管的管 底标高比干管的管底标高高出许多，为使干管有较好的水力条件，需 在连接处前的旁侧管上设置跌水井。 1.6.6 制管道平面图和纵剖面图 水力计算结束后将计算所得的管径、坡度、等数据标注于平面图上，即是 本设计的管道平面图。水利计算的同时，绘制主干管的纵剖面图。 1.6.7 方案比较 根据设计计算过程，第一套设计需要设置污水提升泵站，各干管流量分配不 是特别的均匀，个别管道负荷较大，而第二套则只要适当的增加一些埋深，可使管 道达到良好的水力学条件，相对也更为经济可靠，因此选择第二套方案。 2 雨水管网的设计及计算 2.1 概述 本地区处于处江苏西北，地势稍微由南向北增高的趋势，小区东部一条主河道由 北向南，主河道内的水最终汇入东面的大河。常年风向为西南风。小区内部有很多河 流，最终汇入小区东面的河流里。 2.2 雨水管道的布置及原则 2.2.1 划分排水流域和管道定线 雨水管道布置应根据以下原则布置： （1）充分利用地形，就近排入水体； 一般情况下，当地形坡度变化较大时，雨水干管宜布置在地形较低处，当地形平 坦时，雨水干管农地布置在排水流域的中间，以便于支管接入，尽可能扩大重力流排 除雨水的范围。当管道排入河流时，由于出水口构造简单，造价不高，因此雨水干的 平面布置宜采用分散出水口式的管道布置形式，且就近排放，管线较短，管径也较小， 这在技术上，经济上都是合理的。 （2）根据城市规划布置雨水管道； 应根据建筑物的分布，道路布置及街道内部的地形等布置雨水管道，使街区内绝 大部分雨水以最短时间最短距离排入街道低侧的雨水管道； （3）合理布置雨水口； 雨水口应布置在根据地形及汇水面积确定，一般在道路交叉口的汇水点，低洼处 均应设置雨水口。 （4）雨水管道采用明渠或暗管应结合具体条件确定； 雨水暗管接入明渠时需要采用一定的工程措施，以保证连接处良好的水力条件。 （5）设置排洪沟排除设计地区以外的雨洪径流； 根据以上原则布置雨水管道如图所示（雨水管道平面图） 2.3 雨水管道检查井的设置 设置条件： 1：管道转弯处； 2：管道交汇处； 3：管道断面变更和坡度改变处； 4：跌水处； 5：直线管段上每隔一定距离处； 本设计中每隔 30-50m 就设置一个检查井，具体检查井设计本设计略； 2.4 雨水管道设计流量的确定 2.4.1 雨水暴雨强度 该地区处于徐州城镇内，所以采用徐州的暴雨强度公式： q= 64 . 0 9 lg514 . 0 1 7 . 1510 t p 式中： q -设计暴雨强度； P -设计重现期； t -降雨历时； 2.4.2 雨水管道设计流量计算公式 雨水设计流量按下式计算： Q=qF 式中： Q-雨水设计流量（L/S） ； -径流系数，其值小于 1; F-汇水面积（ha） ； q-设计暴雨强度(L/(s*ha); 在本设计中因地形平坦，建筑物密度不大，地面集水时间采用 t1=10min。设计重现期选用 P=1a。管道起点埋深采用 1.6. Q=q= (L/(s*ha) 64 . 0 9 lg514 . 0 1 7 . 1510 5 . 0 t p 64 . 0 2 219 35.755 t 2.5 雨水干管设计说明书 本设计为徐州一小区平面图。该区地势自西北向东南倾斜，南面有一条自西向 东流的天然河流。该城市的暴雨强度公式为 q= 64 . 0 9 lg514 . 0 1 7 . 1510 t p 该地区无明显分水线，故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分。河流的位 置确定了雨水出水口的位置，雨水出水口位于河岸边，故雨水干管的走向为自北向 南。根据管道的具体位置，划分设计管段，将设计管段的检查井依次编上号码，各 检查井的地面标高见表 2-1。每一设计管段的长度在 200m 以内为宜，各设计管段的 长度见表 2-2。每一设计管段所承担的汇水面积可按就近排入附近雨水管道的原则 划分。将每块汇水面积的编号、面积数、雨水流向标注在图中（见图 2） 。表 2-3 为 各设计管段的汇水面积计算表。 由于市区内建筑分布情况差异不大，可采用统一的平均径流系数值。经计算