湖北省某市排水工程毕业设计--优秀市政工程设计100页

南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 1 页 共 94 页 第一部分 湖北省南部某市排水工程设计说明书 第 1 章 概述 1.1 设计基 础 资料 1.1.1. 地形及城市概况 该市位于湖北南部的一座新兴城市，水陆交通方便， A 河自西向东穿过该市南郊。城市地形由西北向东南方向倾斜，海拔最高 50.50M。该城有 2 个工业区，工业区主要有棉纺印染厂和制革厂，工业区主要有糖厂和食品厂。今后工业发展主要在城市西南方向。现有该市市区地形图一张，比例为 1： 5000，见附录 4 1.1.2. 自然条件 1. 地质情况 地面表土约 0.6M 厚，表土下层为粘土与砂质粘土，约厚 6M 左右，粘土层以下为含粘土的沙砾石层。地震等级 45 级，且地震较早发生。 2. 气象资料 最高气温 40.8，最低气温 6.2，历年平均气温 18.2，夏季平均气压为992.8 毫巴。 全年主导风为东北风，夏季以西南风为主，最大风力 7 级，平均风力 3 级，最大风速 15.2m/s，平均风速 2.3m/s，年最高降雨量 1337mm，最低降雨量 435mm，年平均降雨量 725.5mm。 暴雨强度公式： q= 6 4 0 0 (1 1 . 0 5 9 l g )2 3 . 3 6 pt (L/S*104m2) 3. 水文资料 A 河宽约 3040M， 河床标高为 24M 左右，河岸线标高为 32.5M 左右。 A 河最大流量为 7000m3/s，最小流量为 40m3/s，平均流量为 80m3/s，最高水位 30.00M，最低水位 26.00M，平均水位 28.00M，最大流速 2.9m/s，最小流速 0.5m/s。 河水最高水温为 28，最低水温为 7，平均水温为 14，河水中 BOD5WEI 5mg/L， SS 为 40mg/L， DO 为 5.0mg/L，河床水体的耗氧常数为 0.1 日 -1，复氧常数为 0.2 日 -1。 地下水距地表 6M，地下水温 1016，地下水未受污染。 1.1.3. 城 市居住区及地面覆盖情况 1.城市居住区情况 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 2 页 共 94 页 居住区人口密度：近期为 650 人 /104m2，远期为 850 人 /104m2，污水量标准为 280L/人 d。 i. 地面覆盖情况 表 1.1 地面覆盖情况 1.1.4 业企业资料及公共建筑情况 1、 工业企业生产污水资料 表 1.2 工业企业生产污水资料 工业企业名称 班数 每班时数 平均日生产污水量（ m3/d） 时变化系数 污水水质 污水管出口管底埋深 印染厂 3 8 3500 1.5 SS=850mg/L BOD5=450mg/L 1.5 制革厂 3 8 2500 1.5 SS=1200mg/L BOD5=1500mg/L 1.2 糖厂 2 8 4000 1.4 SS=1500mg/L BOD5=1200mg/L 1.2 食品厂 2 8 2000 1.3 SS=800mg/L BOD5=650mg/L 1.2 表 1.3 工业企业生活污水资料 名称名称 名 称 职工人数 第一班 第二班 第三班 热车间 一般车间 热车间 一般车间 热车间 一般车间 职 工 人 数 淋 浴 人 数 职 工 人 数 淋 浴 人 数 职 工 人 数 淋 浴 人 数 职 工 人 数 淋 浴 人 数 职 工 人 数 淋 浴 人 数 职 工 人 数 淋 浴 人 数 印染厂 90 80 150 75 100 90 250 75 80 60 150 75 制革厂 100 80 140 60 120 90 160 70 110 80 150 65 种类 屋面 沥青路面 混凝土路面 非铺砌地面 绿地 所占百分比（ %） 30 15 20 10 25 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 3 页 共 94 页 糖厂 250 190 400 90 260 200 450 100 250 190 400 90 食品厂 80 35 160 40 120 60 250 80 1.1.5 其他情况 1. 本市居民生活及工业生产用水均为城市自来水厂供应，水厂日平均供水量为 40 万 m3，最高供水量为 50 万 m3。 2. 本市排水工程很不健全，现有的排水管渠损坏严重，且过水断面太小，需要重建城市排水管渠。 3. 本市电力供应充足。 4. 各种建筑材料和管道制品，本市及附近地区均可供应。 施工力量较强，劳力充足，并有机具齐备的建筑安装公司。 1.2 设计内容、原则及主要依据 1.2.1 设计内容 随着城 市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、航运和游览事业的发展，要求对该市污水进行处理，以达到国家规定的排放标准。并鉴于原有排水管渠断面太小，损失严重，要求重新建造城市排水管道。 设计内容主要包括以下几部分： 1、 排水工程系统方案的比较 （ 1） 排水系统体制的比较和选择； （ 2） 污水厂位置的比较和选择； （ 3） 确定排水管渠的走向及位置、布置污水管、雨水管； （ 4） 排水系统投资及运行费用估算； （ 5） 排水系统方案综合比较。 2、 排水工程系统设计计算 （ 1） 排水管渠系统的设计计算； （ 2） 污 水处理构筑物的设计计算； （ 3） 污泥处理构筑物的设计计算； （ 4） 污水处理厂高程计算 1.2.2 基本原则 （ ）系统布置原则 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 4 页 共 94 页 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。 （二） 污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。 （三） 设计依据 1 湖北省某市城市总体规划（ 2005 2020） 2 湖北省某市城市排水工程总体规划（ 2005 2020） 3 室外排水设计规范（ GB50014-2006） 及其规范条文说明 4 污水综合排放标准（ GB8978-86） 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 5 页 共 94 页 5 污水 排入城市 下水道水质标准（ GJ18-86） 6 地面水环境质量标准（ GB3838-2002） 7 给 水 排水 设计 手册第 1、 2、 5、 6、 9、 10、 11册 （均为第二版） 8 给水排水制图标准 （ GBJ106 87） 9 城市污水生物脱氮除磷处理设计规程 .CECS149:2003 10 给水排水工程研究预算与经济评价手册国家城市给水排水工程技术研究中心，建工出版社（ 1993年 12月） 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 6 页 共 94 页 第 2 章 城市排水管网设计概述 2.1 排水系统的体制及其选择 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，不致与发生沉淀。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。 该市为湖北南部一新兴城市，年降雨量较高，年最高降雨量 1334mm，年最低降雨量 435mm,年平均降雨量 725.5mm，降雨量较大，变化也较大，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 。 2.2 管网系统的集中与分散 本市的工业企业位于城市内，经预处理后的工业废水符合城市排入下水道标准 (GJ18 86)质，并且不影响城市排水管渠和污水厂等的正常运行，不对养护管理人员造成危害，不影响污水处理厂出水和污泥的排放和利用 ,故将工业废水直接排入城市排水管道，与生活污水合并处理，这样比较经济。 污水集中处理，污水厂数量少，规模较少，占地较少，便于管理，但主干管长，管径尺寸大。而分散处理，虽然 主干管短，管径尺寸小些，但污水厂数量多，管理分散，总投资会增加。根据本市地形，水体位置，环境保护要求及水资源综合利用等条件，综合考虑，决定采用污水集中处理。 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 7 页 共 94 页 2.3 污水管线工程设计 2.3.1 布置形式 污水管线 布置采用两种方案。 考虑到城市地形由西北向东南方向倾斜，且该市南郊有流量较大的河流。因此方案一沿 A 河岸自西向东埋设主干管，而污水干管坡向主干管呈正交式布置，再利用地势，可将各街区的生活污水及企业的生产污水比较迅速的送至污水厂，形成截流式布置。对于混合式布置（方案二），由于东西地势的关系 ，混合式可以更好的利用地势，但平行式布置部分可能会增加管道的埋设深度，从而增加造价。 2.3.2 主要设计参数 设计充满度Dh： 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 0.51，最大充满度为 0.8。 设计流速：本设计中采用钢筋混凝土圆管，其流速的范围 v（ 0.6， 1.65）（ m） ； 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 300mm，其相应的最小坡度为 0.003； 最大管径为1200mm，其相应的最大坡度为 0.026。 最小埋深 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 0.6 0.7m 。本设要计求街坊污水管道起点的最小埋深至少为1.2 1.3m。（工业企业另有规定，具体见基础资料）设计中，污水管道的衔接采用水面平接、管顶平接和跌水连接。一般地，管径相同的管道采用水面平接；管径不同的采用管顶平接；地面坡度很大的地方采用跌水连接。 2.3.3 工程概算 污水工程概算按污水管道工程综合造价指标、排水泵站综合造价指标计算，其中排水泵站指标计算单位以设计最高时水量计 算，排水管道的指标单位则由于长度的影响较大，以及水量，长度综合指标计算。经过价差调整后，方案一的工程概算在 364.6 万元左右方案二的工程概算在 408.5万元左右。 2.3.4 方案比较和选择 污水的两个方案主要从技术和经济方面进行比较： 方案一的优点是充分利用地形，使污水能够 较快的进入主干管 。但存在一些缺点，主干管较长。方案二的优点是充分利用地形，使污水能够尽可能按重力形式排入管道内， 但总管线较长， 埋深 也 较方案一深，所以工程造价较高，比方案一高出 44万元左右。 纵观上述两种比较，方案一无论在技术上，还是 在经济上都优于方案二，故选择方案一。 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 8 页 共 94 页 2.4 雨水管线工程设计 2.4.1 布置形式 湖北省 南部 某市某区地形较为规则：北高南低，自北向南逐渐降低；东西大体上也是东高西低，但并非阶梯式降低，而是有起伏，有雨水分水岭。在该区的西南面有河流，地势最低。因此，对于雨水排水系统，考虑各排水流域干管基本上以最短距离沿与水体垂直相交的方向布置，即正交式布置。此时，干管长度短、管径小，因而经济，雨水排水也迅速。 2.4.2 主要设计参数 径流系数 Yav =0.653 设计重现期 P=1 a。 雨水在管内的流行时间 t1=12min。 折减系数 m=2.0。 2.4.3 工程概算 污水工程概算按污水管道工程综合造价指标、排水泵站综合造价指标计算，其中排水泵站指标计算单位以设计最高时水量计算，排水管道的指标单位则由于长度的影响较大，以及水量，长度综合指标计算。经过价差调整后，雨水管网总造价： 2140.37万元 2.5 排水管道的衔接与城市管线综合 2.5.1 排水管道在街道上的位置 在进行管线综合规划时，所有地下管线应尽量在 人行道、非机动车道和绿带下，只有在不得已时，才将埋深大，修理次数较少的管布置在机动车道下。管线布置的一般顺序是，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。若各种管线布置发生矛盾时，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，压力管让重力管，可弯的让不可弯的，修理次数少的让修理次数多的。 在本设计中，考虑把污水管道与其他管线集中安置在隧道中，而雨水管道与污水管道平行敷设；污水管道和其他地下管线或构筑物的水平和垂直最小净距，由城市 规划部门或工业企业内部管道综合部门等考虑相关因素而制定；在路面宽度大和交通要处，考虑两侧设管。 2.5.2 排水管渠系统上的构筑物 雨水口 根据地形及汇水面积确定，道路上的雨水口的间距一般为 2550m，南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 9 页 共 94 页 雨水口的布置应符合室外排水设计规定的一般要求。检查井 污水检查井采用圆形砖砌污水井，配球墨铸铁井座井盖或钢纤维混凝土井座井盖，污水检查井间距 15 m 30 m，一般为 30 m。跌水井 当检查井处上、下游管内底标高差大于1.0 m时，设竖槽式跌水井，当落差很大时，可考虑阶梯跌水。倒虹管 由于部分污水和雨水管道要遇到小河，因而需要设置倒虹管。换气井 由于污水管道中会有有害气体，为防止意外事故的发生和保证安全地检修管道，有时在排水管的检查井上设通风管，及换气井。冲洗井 在污水管内的流速不能保证自清时，为防止淤塞，要设置冲洗井。出水口 在本设计中，污水处理厂的出水采用淹没式；雨水采用非淹没式，起管内底标高高于常水位，部分还应考虑单级或多级跌水。 放潮门 临海城市的排水管渠往往受潮汐的影响，在排水管渠出口上游的适当位置上应设置装有防潮门或平板闸门的检查井。在本设计中，由于受 A 河最高水位的影 响，需设置防潮门。 污水沉泥井 深度为 0.5米，从第二个检查井开始设置，每隔一个或两个检查井设置一个污水沉泥井；有支管接入的检查井一般设置污水沉泥井。 2.5.3 排水管道的材料、接口、基础 排水管道为钢筋混凝土排水管，雨、污水管均为承插管，接口采用 1:2 水泥砂浆抹带接口；管道基础采用采用混凝土带形基础，按管座的形式的不同分为90、 135、 180三种管座基础，当管顶覆土厚度在 0.7 2.5 m 时采用 90基础；管顶覆土厚度在 2.6 4.0时采用 135基础；管顶覆土厚度在 4.1 6.0时采用 180基础。沟槽回填采用砂砾石和原土回填，若遇地下水，加设砂砾石垫层。 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 10 页 共 94 页 第 3 章 污水处理厂设计概述 3.1 污水处理厂厂址的选择 污水处理厂 厂 址必须位于给水水源的下游，并应设在城镇、工厂厂区及生活区的下游和夏季风主风向的下风向。为保证卫生要求，厂址应与城镇、工厂厂区、生活区及农村居民点保持约 300m 以上的距离（但也不要太远以免增加造价）；污水处理厂应尽量做到少占农田和不占良田；污水处理厂不宜设在雨季易受水淹的低洼处，要考虑不受洪水的威胁；污水处理厂要考虑远期发展的可能性 ，要有扩建的余地。 该市位于湖北省南部某市， A 河自西向东穿过该市南郊。该市常年以东北风为主，夏季主风向主东南风。综合考虑以上诸因素，初步拟订处理厂厂址选在 A河 下游 河边，距该区约 400m 250m 左右的面积。从该市平面图上看，该地方地势平坦且该区相对较低，且该地方也有足够的空间满足处理厂远期发展的可能性。根据估计，大约有 10ha 的地方可供建设污水厂。根据污水厂的平面布置，污水厂的近期建设需 8ha 的面积，远期建设还有 2ha 的面积，基本能满足要求。 3.2 污水处理厂设计规模及处理要求 3.2.1 污水处理 厂设计规模 该污水处理厂的平均日流量为 108926m3/d,目前我国对污水处理厂的规模按平均日流量划分如下： 小型污水处理厂：等于或小于 5万 m3/d； 中型污水处理厂： 5万 -10万 m3/d； 大型污水厂：大于 10万 m3/d。 故该污水处理厂属于大型污水处理厂规模。 3.2.2 处理要求 该污水处理厂的主要处理对象是城市生活污水和经预处理后的工业废水，污水处理厂的出水质根据我国目前的技术经济水平的实际情况， 采用出水水质为： BOD5=20mg/L,SS=20mg/L。 一级排放 标准 3.3 污水处 理厂工艺流程的选择与确定 污水处理厂工艺流程的选定主要考虑：污水的处理程度、工程造价与运行费用、当地的各项条件、原污水的水量与污水流入工况、施工的难易程度和运行管理所需要的技术条件等因素。 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 11 页 共 94 页 3.3.1 一级处理工艺的选择和确定 格栅 ： 典型一级处理工艺的水泵前和污水处理系统均须设置格栅，格栅按栅条间隙分为粗格栅、中格栅、细格栅三种。因污水主要由城市生活污水和工业废水组成，故污水中有大量杂物，在提升泵房前设一道中格栅，可有效去除较大杂物。在污水处理系统中设一道细格栅，去除较小杂物，可减轻后续构筑物的负 荷。 沉砂池 ： 沉砂池 的作用是去除比重较大的无机颗粒砂粒，应尽量使无机砂粒与有机颗粒得到较彻底分离，使沉砂中夹杂的有机物小于 10%，从而得到较清洁的沉砂，防止晒砂或堆砂时产生厌氧而污染环境，沉砂池通常有平流式、竖流式、曝气沉砂池、比式和钟代沉砂池五类，本设计采用 比式 沉砂池，其除砂效率为 95%（砂粒 d 0.297mm） ,有机物分离效率为 95%，该沉砂池具有占地面积小，能耗低，土建费用低、管理方便。 沉淀池：沉 淀 池的功能是去除水中的悬浮物，进行液固分离，初次沉淀池必须具有除泥和除渣的功能。根据池内水流方向，可分为 平流式、辐流式、竖流式三大类；辐流式又有普通辐流式向心辐流式二种；向心辐流式又有周边进水中心出水和周边进出水二类。本设计采用 向心 辐流式沉淀池，采用 周边 进水周边出水。因为辐流式沉淀池一般采用对称布置，配水用集配水井，因而每座池间配水均匀，结构紧凑，减少占地面积。而且其排泥机械已定型运行效果好。二次沉淀池也采用 向心 辐流式沉淀池。 3.3.2 二级处理工艺的选择和确定 城市污水处理厂二级处理为二级处理系统的核心工艺，该工艺主要是生化处理的活性污泥和生物膜法，前者广泛采用于城市污水处理，后者用于生活小区或小镇的生活 污水处理，以及某些工业废水的生化处理。根据污水处理厂的设计规模及处理要求，选用活性污泥法较为合理。 活性污泥法工艺，目前国内外城市污水处理厂常采用的二级处理工艺有普通活性污泥法、 A1/0 生物脱氮活性污泥法、 A2/0 活性污泥法除磷工艺、 A2/0 生物脱氮除磷工艺、 AB 工艺、氧化沟法 SBR 间歇式活性污泥法等 7 种常用工 艺 。由于本设计的主要参数是 BOD5 和 SS，为防止富营养化 ， 对 N 和 P 的处理有基本的要求；根据前面城市污水处理程度的确定，因此采用城市污水处理厂的活性污泥法中的 2/AO工艺：污水二级处理系统和污泥处理系统。它的处理效率 SS 为 70%90%， BOD565% 95%，经二级处理后出水 SS 和 BOD5 均可降至 20 30 mg/L，可达到二级排放标准。 污水处理工艺流程如下： 格栅 沉砂池 初沉池 A2 /O 工艺 二沉池 排放 消毒 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 12 页 共 94 页 3.3.3 污泥处理工艺的选择和确定 在污水处理工艺中必然会产生污泥，污泥要经过减容稳定处理，以便于处置和防止造成二次污染，从初沉池排出沉淀污泥，从二沉池排出剩余活性污泥经浓缩处理后，其浓缩污泥和初沉池污泥进行脱水，最后使之成泥饼状作为 农业肥料。其污泥水一般通过重力返回污水处理工艺前的提升泵房集水井。 污泥处理要达到稳定、减容、无害化、污泥合理利用等四个目的，故本设计采用的污泥处理流程如下： 上述 二沉池污 泥 由于含水率较 高 要先经浓缩 。 污泥浓缩是降低含水率，减少污泥容积，便于后续处理，本设计采用连续式重力浓缩池，该工艺运行费用少，管理与操作都较简便，构筑物与设备方便较简单 。 由于二级处理工艺为 2/AO工艺，产生的污泥已经进行了脱氮除磷处理 ，所以不须 再 进行消化处理，浓缩后的污泥 和初沉池污泥 直接进入脱水机房。 污泥机械脱水根据该污水厂的规模、投资和运行费用污泥最终和处置，采用投资费用较低的滚压带式压滤机。 3.4 污水处理厂主体构筑物的选择与设计 3.4.1 格栅 设中、细两道格栅，在污水泵站内设一道中格栅，在污水泵站后设一道细格栅。格栅采用机械除渣。 初沉池污泥 二沉池污泥 污泥浓缩池 贮泥池 脱水机房 污泥利用或外运 原污水 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 13 页 共 94 页 中格栅 栅条净间隙 30e mm，格栅安装倾角 60 o ，栅前水深 h=1.0m,过栅流速 v=0.9m/s，总长 L=2.97m，总宽 B=1.55m，槽宽 B1=1.2m，总高 H=1.36m 选用 LHG1.8 型回转式格栅 2 台，其中 1 台备用。 细格栅共两组，两组并联运行 ， 每组栅条净间隙 10e mm，格栅安装倾角75 o ；栅前水深 h=0.8m,过栅流速 v=0.7m/s，长 L=2.72m，宽 B=1.95m，槽宽B1=1.5m，高 H=1.27m。选用 LHG2.0 型回转式格栅 4 台，其中 2 台备用。 3.4.2 污水厂污水泵的 选择 污水厂的最大流量为 331 . 2 6 / 4 5 3 6 /m s m h ，平均流量 330 . 9 7 / 3 4 9 2 /m s m h ，入厂污水管管底标高为 34.04 m，根据污水厂的高程的布置，细格栅的水位为29.60m，因此，水泵的扬程为 6.69m。选用 12PWL 13 型污水泵 6 台：平时 4 台工作， 2 台备用；高峰时 5 台工作， 1 台备用。 3.4.3 沉砂池的设计 本设计采用 比式 沉砂池， 设计流量： 11.4 万 m3/d； 沉砂池直径： 5.49m ；沉砂池深度： 1.98m ；砂斗直径： 1.52m ；砂斗深度： 2.13m ；驱动机构： 1.5kW；桨板转速： 13（ r/min） 。 3.4.4 初次沉淀池的设计 采用周边进水周边出水的向心辐流式沉淀池。共有 4 个池子，单池直径D=30m，沉砂斗上部半径 r1=2m，下部半径 r2=1m，总高度 H=6.105m，有效水深3m，超高 0.3m，缓冲层 0.5m，污泥斗倾角为 600，进出水槽宽度为 0.7m，进出水管 D=0.75m，池外阀门井外分别与 DN900 铸铁管相连接，其间用异径管连接。导流区的导流立管直径 mm50 ，孔距为 0.24m。 3.4.5 曝气池的设计 设 2 组曝气池，进水 BOD5 浓度为 Sa=226.5mg/L，处理效率 %88 ； BOD-污泥负荷率sN=0.31 ）（ dk gM LSSk gBOD /5， SVI=120，污泥回流 比 R=0.5，混合液污泥浓度 X=3300mg/L；每组 好氧 曝气池有 3 个廊道，每个廊道宽 9.5m，长 81.25m，池子总高度为 6m，有效水深 h=5.5m；在曝气池面对初次沉淀池和二次沉淀池的一侧，各设横向配水渠道，并在池中设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接。在两侧横向配水渠道上设进水口，每组曝气池共有 3 个进水口。采用鼓风曝气 。设污泥提升器，回流污泥由污泥泵站送入井内，由此通过空气提升器回流曝气池。在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共 3 根干管。在每根干管上设 15 对配气竖管，共 30 条配气竖管。全曝气池共设 90 条配气竖管。空气扩散器总数为 6480 2 个。 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 14 页 共 94 页 3.4.6 二次沉淀池的设计 采用周边进水周边出水的向心辐流式沉淀池。共有 4 个池子，单池直径D=26m，沉砂斗上部半径 r1=2m。下部半径 r2=1m，总高度 H=6.56m，有效水深 3.01m，超高 0.60m，不设缓冲层，污泥斗倾角为 600；池子实际表面负荷 q=1.0 m 32 /( )m m h ，进出水槽宽度均为 0.6m，进出水管为 D=0.5m，池外阀门井外分别与 DN1200、 DN750 铸铁管相连接，其中进水管用异径管连 接。导流区的导流立管直径 mm50 ，孔距为 0.272m。 3.4.7 浓缩池的设计 采用重力浓缩池进行污泥浓缩，分为 2 个池子，单池子直径 D=13m，总高度为 H=3.13m，污泥斗倾角为 600，池底坡度为 i=0.1。 3.5 污水处理厂的配水与计量 处理构筑物之间的管渠，构筑物内的配水以渠道为主，同种类型构筑物之间的配水以管道为主。通常用的配水设施有：配水井，配水槽。污水处理设备上设置计量设备有计量槽、计量堰和流量计等。本设计在处理厂的总出水管渠上设置计量槽。 3.6 污水处理厂的平面布置与高程布置 3.6.1 污水处理厂的平面布置 在污水厂区内包括：各单体构筑物，连通各处理构筑物的管渠及其他管线，辅助建筑物以及道路、绿地等。 污水厂内各单位构筑物的位置确定应根据各构筑物的功能和水力要求，综合地形和地质条件进行。设计中尽量避免各构筑物之间管渠迂回曲折，避开劣质土壤地段，结构应紧凑以减小占地面积，各构筑物间距控制在 5-10 米。 管渠布置方面，厂区内设有相互连接的管渠和超越管，除此之处厂区内还设有：给水管、空气管、消化气管、雨水管及污水管。 污水处理厂中的辅助构筑物包 括：污水泵房、鼓风机房、办公楼、化验室、机修间、配电间、仪表间、仓库、污泥泵房、锅炉房、车库、值班室等。 3.6.2 污水处理厂的高程布置 主要内容包括：各处理构筑物的标高，处理构筑物之间连接管渠的尺寸大小及标高，从而使污水能够沿流程在处理构筑物之间通畅得流动，保证污水处理厂的正常运行。 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 15 页 共 94 页 布置原则： 管渠的尺寸应根据其流量和控制流速确定，使污水（污泥）沿处理流程能够通畅的流动，为了降低运行费用和便于维护管理，污水（污泥）按重力流考虑。各处理构筑物的高程应尽量减小其埋深，避免构筑物悬空，使施工难度减 少。进行水力计算时，选择距离最长，损失最大的流程，并按最大设计流量计算。计算时考虑管内淤积，阻力增大的可能，防止水头不够而发生涌水现象。 在 本设计 中 河水 最高水 位 30.00m，地面标高 32.50m， 污水厂的出水管入河流跌水 1.10m，污水泵房水位 29.60， 污水需提升 6.69m， 总水头损失 6.39m。 3.7 污水处理厂辅助建筑物与人员编制 污水处理厂辅助建筑物有污水（污泥）泵房、鼓风机房办公楼、化验室、机修间、配电间、仪表间、仓库、锅炉房、仓库、车库、值班室等。 该污水厂人员编制共 65人，详细内容见污水 处理厂基建投资概算及人员编制。 3.8 污水处理厂工程估算和运行费用处理成本 污水处理厂处理成本包括动力费 12.2 万元，工资福利费 195 万元，折旧提成费 1068 万元，药剂费 28.6 万元 ,检修维修费 557.5 万元，以及污泥综合利用收入等项目。处理成本为： 0.59 元 /m3。 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 16 页 共 94 页 第二部分 湖北省南部某市排水工程设计计算书 第 4 章 污水管道系统的设计 4.1 污水方案一 一、污水管线布置形式的分析（在前面已说明）；污水管线的布置见 图 4.1 污水 （ 方案一 ） 管网 布置草图 。 二、主要设计参数、设计原则说明和设计流量的计算 1 湖北南部某市 的各街坊居住区编号及面积见 图 4.1 污水 （ 方案一 ） 管 网 布置草图 ； 2 居住区生活污水 1、生活污水比流量计算： q0=86400np式中 n-居住区生活污水定额（ L/(capd)）； p_人口密度（ capha） 各居住区（街区）生活污水设计流量： q1=Fq0Kz 式中 q1_居住区生活污水设计流 量（ L/s）； q0_比流量 （ L/(sha)）； F_设计管段服务的街区面积 (ha)； Kz_生活污水量总变化系数 据此，本设计的比流量 q0= 7 5 0 1 8 0 1 . 5 6 38 6 4 0 0 8 6 4 0 0np（ L/(sha)） 3 工业企业生产污（废）水、生活污水及淋浴污水和公园污水的设计流量计算 1) 工业企业生活污水及淋浴污水的设计流量按下式计算： Q2= 3 6 0 0 T KBAKBA 2221113600 DCDC 2211 式中 Q2 -工业企业生活污水及淋浴污水设计流量 (L/s)； A1-一般车间最大班职工人数 (cap)； A2-热车间最大班职工人数 (cap)； B1-一般车间职工生活污水定额，以 25(L/(cap班 )计； B2-热车间职工生活污水定额，以 35(L/(cap班 )计； K1-一般车间职工生活污水时变化系数，以 3.0 计； K2-热车间职工生活污水时变化系数，以 2.5 计； 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 17 页 共 94 页 C1-一般 车间最大班使用淋浴的职工人数 (cap)； C2-热车间最大班使用淋浴的职工人数 (cap)； D1-一般车间的淋浴污水定额，以 40(L/(cap班 )计； D2-高温、污染严重车间的淋浴污水定额，以 360(L/(cap班 )计； T-每班工作时数 (h)。 因此，该市内的四家工业企业的工业企业生活污水及淋浴污水设计流量分别为： 印染厂 ： Q2= 3 6 0 0 T KBAKBA 222111 1 1 2 2C D C D3600= 2 5 0 2 5 3 . 0 1 0 0 3 5 2 . 53 6 0 0 8 7 5 4 0 9 0 6 03600 =3.288(L/s) 制革厂 ： Q2= 3 6 0 0 T KBAKBA 222111 1 1 2 2C D C D3600= 1 6 0 2 5 3 . 0 1 2 0 3 5 2 . 53 6 0 0 8 7 0 4 0 9 0 6 03600 =3.059 (L/s) 糖厂 ： Q2= 3 6 0 0 T KBAKBA 222111 1 1 2 2C D C D3600= 4 5 0 2 5 3 . 0 2 6 0 3 5 2 . 53 6 0 0 8 1 0 0 4 0 2 0 0 6 03600 =6.406 (L/s) 食品厂 ： Q2= 3 6 0 0 T KBAKBA 222111 1 1 2 2C D C D3600= 2 5 0 2 5 3 . 0 1 2 0 3 5 2 . 53 6 0 0 8 8 0 4 0 6 0 6 03600 = 2.905(L/s) 2） 工业污水的设计流量计算 工业污水设计流量按下式计算： Q3=3600T zKMm 式中 Q3-工业污水设计流量 (L/s)； m -生产过程中每单位产品的污水量 (L/单位产品 )； M -产品 的平均日产量； mM -工业企业的平均日污水量 (L/d)； T -每日生产时数 (h)； Kz-总变化系数， Kz=KdKh。 Kd-日变化系数； Kh -时变化系数。 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 18 页 共 94 页 . 工业污水量的日变化一般较少，其日变化系数为 1，因此，总变化系数就是时变化系数，即 Kz=Kh。 根据上式，可计算出四家企业的生产污水量，分别是 印染厂 ： Q3=3600Tzm M K= 3 5 0 0 1 .5 1 0 0 03 6 0 0 2 4= 60.764(L/s) 制革厂 ： Q3=3600Tzm M K= 2 5 0 0 1 .5 1 0 0 03 6 0 0 2 4= 43.402(L/s) 糖 厂 ： Q3=3600Tzm M K= 4 0 0 0 1 .4 1 0 0 03 6 0 0 2 4= 64.814(L/s) 食品厂 ： Q3=3600Tzm M K= 2 0 0 0 1 .3 1 0 0 03 6 0 0 2 4=30.093 (L/s) 4 设计管段的设计流量 每一设计管段的污水设计流量可能包括以下几种流量 ： （ 1）本段流量 q1_是从管段沿线街坊流来的污水量； （ 2）转输流量 q2_是从上游管段和旁侧管段流来的污水量； （ 3）集中流量 q3_是从工业企业或其他大型公共建筑物流来的污水量。 对于某一设计管段而言，本段流量是沿线变化的，即从管段起点的零增加到终点的全部流量，但为了计算的方便和实际施工的情况，通常假定本段流量集中在起点进入设计管段。它接纳本管段服务街区的全部污水量。 本段污水量 q1=Fq0Kz（说明如上） 在本设计中，各企业、火车站、港口的设计流量按集中流量考虑。 具体的设计管段及其划分见 图 4.1； 污水方案一管网系统水 力 计算结果 见 表4.1。 5 污水管的水力计算 a. 污水由支管流入干管，由干管流入主干管，由主干管流入污水厂，管道分布类似河流。在大多数情况下，管道内部承受压力，靠重力流动。实际中，污水管道内会含有一定数量的有机物和无机物：有比重小于水的，有比重大于水的，其流动与清水略有不同。但考虑水分含量在 99%以上，仍假定污水的流动按一般液体流动的规律。又在实际中，由于管道内流速、流量的不断变化，污水管内水流不是均匀流，但在直线管段，当 流量变化不大又无沉淀物时，管内污水的流动可接近均匀流。且在设计和施工中，注意改善管道的水力条件，可使管道内水流尽可能接近均匀流。由于以上原因和实际中变速流速公式的欠精确性，排水管道的水力计算采用均匀流公式： 流速公式 ： v= 2 13 21 RIn 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 19 页 共 94 页 流量公式： Q= 2 13 21 A R In 式中 n_管壁粗糙系数。该值根据管渠的材料而定，钢筋混凝土和混凝土污水管道的管壁粗糙系数一般采用 0.014。本设计取 n=0.014； R_水力半径； I_水力坡度。 b.水力计算中的设计参数及要求 设计充满度Dh：在设计流量下，污水在管道中的水深和管道直径的比值。 设计流速： 本设计中采用钢筋混凝土圆管，其流速的范围 v（ 0.6， 1.64）（ m）。 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 300mm，其相应的最小坡度为 0.003 。最小埋深和最大埋深：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 0.6 0.7m 。本设要计求街坊污 水管道起点的最小埋深至少为 1.2 1.5m。（工业企业另有规定，具体见基础资料） 设计中，污水管道的衔接采用水面平接、管顶平接和跌水连接。一般地，管径相同的管道采用水面平接；管径不同的采用管顶平接；地面坡度很大的地方采用跌水连接。 c.污水方案（一）的污水管的水力计算见污水管 网系统 水力计算表。 南华大学城市建设学院本科毕业设计 第 20 页 共 94 页 表 4.1 污水方案一管网系统水利计算结果 共 4 页 第 1 页 管段编号 管段长度 本段面积 流量 管径 坡度 流速 降落量 水深 充满度 始地标 终地标 始管标 终管标 始埋深 终埋深 始水标 终水标 造价 N (m) 公顷 (L/s) (mm) 1/1000 (m/s) (m) (m) (m/m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) (m) 元 1-2 319.3 8.61 45.20 400 1.50 0.620 0.480 0.220 0.56 40.7