河北省唐山地区C市排水工程设计

摘要

环境污染问题是当今世界上最大的社会问题之一，尤其是水资源的过度

开发和不合理利用。合理利用水资源是解决这些问题的关键，因此，水处理

的发展对我国能否实现可持续的战略目标起着举足轻重的作用。

本设计是河北省唐山地区C市的排水工程。其由两部分组成，即城市

排水管网系统的设计和城市污水处理厂的设计。

排水管网系统共设计了A和B两套方案，经过技术经济比较，选择B

方案。

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CASS工艺。该工艺污水处理流程为：粗格栅

一泵房一细格栅一沉砂池一CASS池一消毒池一电磁流计量一出水排放。污

泥处理流程为：污泥一污泥提升泵房~污泥浓缩池一贮泥池一污泥消化池一

污泥脱水间一泥饼外运。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；CASS；脱氮除磷；污泥处理

Abstract

Theproblemofenvironmentalpollutionisnowadaysoneofthegreatest

socialconcernsintheworld,especiallyoverexploitationandunreasonableuseof

thewaterresource.Thewaterresourceofrationalutilizationisthekeytosolving

theseproblemsoSothedevelopmentofwatertreatmentplaysadecisiveroleto

realizeourcountrythesustainablestrategicobjective.

ThedesignisadrainagesysteminCtomnofTangshanofHebeiProvince.

Itismadeupoftwoparts,namely,thedesignofthesystemofurbandrainage

pipelinenetworksanddesignoftheurbansewagetreatmentplant.

AandBtwosetsofschemesthatthesystemofdrainagepipelinenetworks

hasbeendesignedaltogether,andcomparethroughtechnologicaleconomy,

chooseBscheme.

Accordingtotomn'sgeographicalpositionandscaleofsewagetreatment

plant,combiningwiththedemandofdenitrificationanddephosphorizationin

treatmentprocess,thesewagetreatmentplantdesignsandadoptsCASScraft.

Thesewagedisposalprocedureis:themediumscreen—>thepumpingstation—>the

finescreen—>thegritpool—>theCASSpool—>thedisinfectiontank—the

electromagneticflowmeter—>dischargedintotheriver.Thesludgetreatment

procedureis:sludge—>thebumpingroom—>thegrawitythickeningtank一the

sludgestoringtank—>thesludgedigestingpool—>thesludgedewateringroom.

Afterthetreatmentofthiscraft,thedisposalwaterqualitywillreachthefirst

classBstandardof《pollutantdischargestandardofurbansewagetreatment

plant》(GB18918-2002).

Keywordsurbandrainagepipelinenetworksurbansewagetreatmentplant

CASSNitrogenandphosphorusremovalsludgetreatment

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...............................................1

1.1.3设计内容.................................................2

1.2设计原始资料................................................2

1.2.1地形与城市规划资料......................................2

1.2.2气象资料................................................3

1.2.3地质资料................................................4

1.2.4受纳水体水文与水质资料..................................4

第2章城市排水管网设计与计算....................................5

2.1城市排水管网设计原则........................................5

2.1.1排水系统的规划设计原则..................................5

2.1.2排水管网定线原则........................................6

2.2依据及排水体制的选择........................................7

2.2.1设计依据.................................................7

2.2.2排水系统体制的选择......................................7

2.3城市污水管网计算............................................9

2.3.1城市污水管网设计方案的确定..............................9

2.3.2城市污水管网A方案水力计算............................10

2.3.3城市污水管网B方案水力计算............................16

2.3.4城市污水管网结果分析...................................17

第3章城市污水处理厂设计计算....................................18

3.1城市污水水量水质计算.......................................18

3.1.1污水水量水质计算.......................................18

3.1.2污水中污染物的处理程度确定.............................21

3.2城市污水处理工艺流程的确定................................22

3.2.1国内城市污水处理工艺的比较和选用.......................22

3.2.2本设计处理工艺的确定...................................24

3.3污水处理构筑物的设计与计算................................27

3.3.1总泵站..................................................27

3.3.2设计参数...............................................27

3.3.3细格栅..................................................34

3.3.4沉砂池.................................................38

3.3.5生物反应池.............................................40

3.3.6消毒接触池.............................................52

3.3.7计量设备...............................................55

3.4污泥处理构筑物的设计与计算................................55

3.4.1污泥浓缩池..............................................55

3.4.2贮泥池..................................................59

3.4.3污泥消化池的设计计算...................................60

3.4.4污泥脱水...............................................79

第4章城市污水处理厂的布置.....................................81

4.1污水厂的平面布置...........................................81

4.1.1各处理单元构筑物的平面布置.............................81

4.1.2管道及渠道的平面布置...................................81

4.1.3附属建筑物..............................................82

4.2污水厂的高程布置...........................................83

4.2.1污水的高程布置.........................................83

4.2.2污泥的高程布置.........................................85

4.3土建与公共工程.............................................85

4.3.1土建工程................................................85

4.3.2公共工程................................................86

第5章污水处理厂投资估算与技术经济评价.........................88

5.1投资估算...................................................88

5.1.1估算范围................................................88

5.1.2编制依据...............................................88

5.1.3投资估算................................................88

5.2劳动定员...................................................89

5.2.1生产组织................................................89

5.2.2劳动定员...............................................91

5.2.3人员培训................................................91

5.3运行费用和成本核算.........................................92

5.3.1成本估算的有关单价.....................................92

5.3.2运行成本估算...........................................92

5.3.3运行成本核算.......................................94

致谢............................................................95

参考文献.........................................................96

附录1污水管网电算结果（方案A）.................................................98

附录2污水管网电算结果（方案B）...............................................109

附录3空气管路计算表...........................................121

附录4污水高程计算表...........................................122

附录5污泥高程计算表...........................................124

第1章绪论

1.1概述

随着科学技术的不断发展，环境问题越来越受到人们的普遍关注，为保

护环境，解决城市排水对水体的污染以保护自然环境、自然生态系统，保证

人民的健康，这就需要建立有效的污水处理设施以解决这一问题，这不仅对

现存的污染状况予以有效的治理，而且对将来工、农业的发展以及人民群众

健康水平的提高都有极为重要的意义，因此，城市排水问题的合理解决必将

带来重大的社会效益。本设计是针对A市的排水工程，包括城市排水管网

和城市污水处理厂，进行系统全面的设计。

1.1.1城市概况

C市位于河北省唐山地区，该市人口约47万人。一条河流由北向南穿

过市区，一条铁路自西向东穿越市区，将城区分为I区、II区和ni区三部

分。三区地势均坡向河流，并由一条铁路相连。该市有A、B两家企业分别

位于I区和n区，交通十分便利，具有良好的发展前景。

该市属于规划中的复兴城市，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，使排入河流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市进行排水流域划分，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市现有

的排水状况问题。

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。

1.1.3设计内容

1.分析自然现状的排水条件，经济合理的确定城市排水体制。

2.并确定排水管网的走向和位置，并进行经济比较。

3.泵站的数量和规模。

4.确定污水厂位置和规模。

5.进行管网的水力计算。

6.确定污水和污泥的处理流程，进行各构筑物的设计计算。

7.进行经济概算，成本核算。

8.绘制相关图纸。

1.2设计原始资料

1.2.1地形与城市规划资料

1.城市地形与总体规划平面图一张，比例1：lOOOOo

2.城市各区人口密度与居住区生活污水量标准（平均日）:

表1-1城市人口密度与生活污水量标准

指标人口密度污水量标准

区（人/公顷）（升/人•B）

I区420190

H区480210

in区430200

3.城市各区中各类地面与屋面的比例（％）:

表1-2地面与屋面比例

混凝土与沥非铺砌土路公园与绿

各种屋面碎石路面

青路面面地

I区5020101010

II区4020101020

in区4520101015

4.工业企业与公共建筑的排水量和水质资料:

表1-3工业企业与公共建筑的排水量和水质资料

企业或公平均排最大排

SSCODBOD总氮总磷水

共建筑名水量水量PH

mg/1mg/1mg/1mg/1mg/1温'C

称m3/dm3/d

A厂1500—50025001200655.56-815

B厂2000—6003000110070127-920

注：工业企业废水的特殊水质可以另行说明;

如果企业与公共建筑的废水已经经过处理，按处理后的水质填写。

1.2.2气象资料

1.气温（℃）等资料见表l-4o

表1-4气象资料

年平均气温（°C）~HJ月平均最高（"C）~30J

年最低气温（℃）-21.9月平均最低（℃）-10.4

年最高气温（℃）39.6月平均气温（C）13.1

湿度在-10℃以下的天数60湿度在0℃以下的天数90

降雨量（mm/年）623.1年蒸发量（mm/年）200

2.常年主导风向：东北。

1.2.3地质资料

城市的地质资料见表l-5o

表1-5地质资料

土壤性冰冻深度地下水位（在地表下）

承载力kpa

质mm

排水管网在干管处

粘土-0.7-8.5>200

一般性资料

污水总泵站与污水

粘土-0.7-9.0>200

处理厂址处

1.2.4受纳水体水文与水质资料

受纳水体为河流时，污水处理厂排放口处理资料见表1-60

表1-6受纳水体水文与水质资料

流量流速水位标水DOBODSSSS允许增

m3/dm/s高m温-Cmg/1mg/1mg/l加量mg/1

最小流量时

2101.2118.34℃41.01.20.1

（月平均）

最高水位时4004.0123.520℃61.01.00.1

常水位时3002.5120.115℃51.01.10.1

第2章城市排水管网设计与计算

2.1城市排水管网设计原则

2.1.1排水系统的规划设计原则

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。

排水系统的规划与设计应遵循以下原则：

1.要认真贯彻执行宪法中“国家保护环境和自然资源，防治污染和其它

公害”以及《环境保护法》、《水污染防治法》。坚持经济建设、城市建设、

环境建设同时规划、同时实施、同时发展的原则，开展以城市为中心的环境

综合治理，以实施经济效益、社会效益和环境效益的统一，在这些指导思想

下，进行排水工程的规划与设计。

2.认真贯彻“全面规划、合理布局、综合利用、化害为利”的环保方

针，正确安排好工农、城市、生产、生活等方面的关系，使经济发展和环境

保护统一起来，注意预防和消除对环境的污染。

3.排水工程的规划应符合区域规划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它单项工程设施密切配合，互相协调。

4.排水工程的设计应全面规划，按近期设计，考虑发展有扩建的可能

性，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

设安排。

5.在规划与设计排水工程时，必须注意要认真执行有关部门制定的现行

有关标准、规范和规定。必须执行国家关于新、改、扩工程实行防治污染

的“三同时”规定。

6.排水系统的规划与设计，要与邻近区域的污水、污泥处理与处置相协

调。必须在较大范围内综合考虑。

7.排水系统的规划与设计，应处理好污染源治理与集中处理的关系。对

工业废水要进行适当的预处理，达到要求后排入城市排水系统。

2.1.2排水管网定线原则

排水管网的定线原则是：应尽可能在管线较短和埋深较浅的情况下，让

最大区域的污水自流排除。

定线时通常考虑的因素是：地形和竖向规划；排水体制；污水厂和出水

口位置；水文地质条件；道路宽度；地下管线和构筑物的位置；工业企业和

产生大量污水的建筑物的分布情况以及发展远景和修建顺序等。

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，一般应顺坡排水。地形标高较高的污水不要经较低地

区泵站排水。

排水管网定线的顺序应当是先确定污水处理厂的位置，然后依次确定主

干管、干管、支管的位置。污水厂应设在河流下游，地下水流向的下游，城

市主导风向的下风向。

管道埋深和泵站数量直接影响到工程总造价，管网定线需做方案比较，

选择最合适的管线位置，使其既能减少埋深，又可少建泵站。

排水管道定线应尽量避免或减少管道与河流、山谷、铁路及地下构筑物

交叉，以降低施工费用，减少养护工作的困难。

当排水干管与等高线垂直时，排水干管一般采用双侧集水；当排水干管

与等高线斜向相交时，排水干管一般采用单侧集水。当排水干管双侧集水

时，干管间距一般为600—1000m；当排水干管单侧集水时，干管间距一般

为600—800mo

2.2依据及排水体制的选择

2.2.1设计依据

设计依据包括：

1.GBJ14-87《室外排水设计规范》；

2.GB8978-1996《污水综合排放标准》；

3.GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》；

4.CJ3082-99《污水排入城市下水道水质标准》；

5.《唐山地区C市排水工程设计任务书》；

6.《给水排水设计手册》；

7.B市总体规划平面图；

8.土建、市政工程估算定额标准。

2.2.2排水系统体制的选择

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，称作排水系统的体制，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。现在常用的是截流式合流制排水系统，这种系统实在临河岸边建

造一条截流干管，同时在合流干管和截流干管相交之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。合流制特点如下：

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，然后排放，从控制和防止水体的污染来看，是较好的。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，甚至达到不

能容忍的程度。但此缺点可在溢流出水口附近设置雨水污水存储池以减轻城

市水体污染。

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-搬要低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。但是晴天与雨天流入污水厂水量变化很大，增加了合流制排水系

统污水厂运行管理的复杂性。

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

称污水排水系统；排除雨水的系统称雨水排水系统。分流制特点如下：

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。

所以，根据城市工业企业规划，环境保护的要求，污水的利用情况，原

有的排水设施，水质、水量、地形、气候等条件，从全局出发，在满足环境

保护的前提下，综合考虑，确定本设计采用分流制排水系统。

2.3城市污水管网计算

2.3.1城市污水管网设计方案的确定

1.污水厂位置的选择

综合考虑C市地形、地势及河水流向、风向等因素，将污水厂址选在

该市南部，靠近岸边又与岸边留有一定距离，且离市区符合卫生防护要求

（污水厂距居民区大于800m）o污水厂设在河流下游，不会对城市的饮用

水源及自然景观产生污染。同时污水厂处于城市常年主导风向的下风向，不

会对城市产生空气污染。污水处理厂工程地质条件较好，交通方便，靠近受

纳水体，处理后的水可以就近排放。

2.污水管道定线

依据城市地形，将C市按城市分区也划分为两个排水区域，并设计出两种

方案，以便于进行方案比较。两种设计方案分别为方案A和方案B。

（1）方案A：根据城市的地形特点，两个区的地势均坡向河流，地面

坡度不大，故I区采用正交式，H区和HI区均采用平行式布置方案。I区

干管沿垂直（近似）等高线方向布置，干管采用双侧集水；II、IH区街区

规划较为整齐，街道与等高线平行，故定设干管与等高线平行，干管采用单

侧集水。此方案共设有两根主干管，穿越两次铁路，穿越一次河流。

（2）方案B：由于该市街I区坡势较陡，采用正交截流式较好。故方

案B只改动H区和HI区排水管道布置为正交截流式，但仍满足污水顺坡自

流排除的原则，在河两侧沿河设主干管收集来自干管的污水。

在管网布置中，两区沿河布置的污水主干管都得穿越一次铁道，穿越铁

道需要顶管施工。I区污水主干管在收集齐I区污水后还得采用倒虹管施工

方式过河，在与II区污水主干管会合后将城市污水共同送入城市污水处理厂

进行二级处理。

2.3.2城市污水管网A方案水力计算

1.街区编号并计算面积、比流量

按各街区的平面范围计算出街区面积。由原始资料可知，I区人口密度

420cap/ha,污水量标准190L/(cap•d)；4区人口密度480cap/ha,污水量

标准210L/(cap•d),III区人口密度430cap/ha,污水量标准200L/

(cap•d)o经计算统计，I区街区面积总计453.44ha,人口数为190445

人，II区街区面积总计345.97ha,人口数为166066人，III区街区面积总计

261.84ha,人口数为112591人。比流量①(L/(s•ha)),可用下式求得：

/(2-1)

°86400

式中〃----居住区生活污水定额(L/(cap-d))；

p——人口密度(cap/ha)。

则I区比流量：

^=420*190/86400=0.924L/(s•ha)

II区比流量：

^=480*210/86400=1.167L/(s•ha)

in区比流量：

^=430*200/86400=0.995L/(s•ha)

2.划分设计管段，计算各管段的设计流量

方案A中管网定线、设计管段的划分见图2-1。由原始资料可知，C市

有两家工业企业，排水量分别如下：

(1)A厂最大时排水量62.5n?/h,设计秒流量17.36L/S；

(2)B厂最大时排水量83.3n?/h,设计秒流量23.最大s；

各设计管段的设计流量通过计算机进行计算，本设计是初步扩大设计，

只对干管和主干管进行设计计算，具体见附录1中污水管道方案A电算结

果。

3.设计规定

污水管道在设计时要满足以下规定：

（1）最小流速：为防止管道淤积，根据设计规范及有关运行经验，污

水管道最小流速定为0.6m/So

图2-1A方案污水管网平面布置图

图2-2B方案污水管网平面布置图

（2）最小管径：为防止管道淤积，减少清通次数，街区和厂区内连接

管道的最小管径采用200mm,街道管（支管、干管、主干管）的最小管径

采用300mm。

（3）最小设计坡度：管径为200mm时，采用最小设计坡度为0.004；

管径为300mm时，采用的最小设计坡度为0.003。

（4）不同管径的最大设计充满度见“城镇排水工程设计规范”。

（5）最大埋深：根据当地地下水位及地质情况，管道最大埋深采用7-

8mo

（6）最小覆土厚度：必须满足三点要求：防止管道内污水冰冻和因土

壤冻胀而损坏管道，要求管内底标高在冰冻线以上0.15m；防止管壁因地面

荷载而受道破坏，要求覆土厚度大于0.7m；满足街坊污水连接管衔接的要

求。

4.管道起点埋深的确定

管道起点埋深要考虑冰冻深度、覆土厚度和管道连接要求，通过计算确

定。

《室外排水设计规范》规定：无保温措施的生活污水管道或水温与生活

污水接近的工业废水管道，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，管底在冰冻线以上的距离可以加大，其数值应根据该地区

或条件相似地区的经验确定。该地区最大冰冻深度为0.7m,则干管起端管

底埋深可为0.55m。

覆土厚度采用0.70m。

满足连接要求所需的管道埋深按下式计算：

H=h+I•L+Zi-Z2+Ah（2-2）

式中H——所需的管道起点的最小埋深（m）；

h——街区管起点出户管最小埋深，一般采用0.50〜0.70m；

ZI——管道起点地面标高（m）；

Z2——街区管起点地面标高（m）；

I一一街区管和污水支管的坡度;

L——街区管和污水支管的长度（m）；

Ah——街区管和污水支管的管内底高差（m）,高差取0.1m。

各干管管段起点埋深计算结果见表2-1,并与冰冻深度和覆土厚度相比

较之后，得出最终干管起点埋深冰冻线在地下0.7m处，覆土厚度为

0.7m。

5.控制点的确定

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

制点而增加整个管道系统的埋深。

根据A方案地形及管网布置的特点，39点为I区管网的控制点，该点

埋深为1.82m；1点为II区管网的控制点，该点埋深为2.12m。

表2-1方案A各干管起点埋深计算表（m）

管段编号HILZ1Z2AhHH'

19〜200.70.004820126.80127.800.12.862.86

31〜320.70.004780125.80126.850.12.692.69

40〜410.70.004760125.10126.150.13.083.08

48〜490.70.004500125.00125.140.12.752.75

54〜550.70.0041050126.80127.700.13.723.72

59〜600.70.004760126.40126.930.13.213.21

73〜740.70.004690125.20125.840.12.892.89

80〜810.550.004690127.00127.280.13.133.13

7〜80.550.004580125.50125.900.12.722.72

83〜840.550.0041240128.40129.400.14.114.11

92〜930.550.004750127.95127.950.13.653.65

100〜1010.550.004720127.00127.770.12.792.79

6.管网水力计算

管道的水力计算通过计算机进行计算，结果见附录1。

7.管道穿越铁路

管道在设计中有主干管穿越铁路，其中I区穿越铁路的排水管道管径为

700mm,HI区穿越铁路的管道管径为900mm0管道在穿越铁路的时候应按

以下要求进行：

(1)管线最好垂直于铁路，以缩短穿越长度。

(2)穿越的管道在可能的条件下宜争取敷设在铁路下已有的涵洞中。

(3)穿越铁路的管道，其断面、坡度、流速、流量等设计数据宜与上

下游管段相同或相当，高程应相互衔接。但管道结构尺寸应按照相应的外部

荷载计算，并经当地有关铁路交通管理部门同意。

(4)由于被穿越的铁路连接被河分开的I区与H区，铁路车流量大，

所以采用套管顶管法施工。采用顶管施工时应注意覆土厚度、水质情况、地

下水位等条件。套管管材一般采用加固管，管径不小于900mmo污水管道

敷设在套管内通过，并设事故排出口和为排除套管内积水的措施。两端设检

查井，井位宜在车轮或荷载压力线以外，并在路堤坡脚或路堑以外。

(5)套管管顶与铁路轨底之间的垂直距离应不小于1.2m。

8.管道穿越河流

管道在设计中有主干管II穿越河流，且过河前管道直径是1000mmo由

于河面与河滩叫宽阔，河床深度较大，采用多折型倒虹管过河。多折型倒虹

管，•般敷设2条工作管道，其位置宜设在河床、河岸不受冲刷的地段。河

流两端设置倒虹管进出水井并不受洪水淹没，井内应有闸槽闸板或闸门、排

气阀和排水装置。进水井内应备有冲洗设施和事故排出口。井的工作室高度

(闸台以上)一般为2m。井室人孔中心应尽可能安排在各条管道的中心线

上。位于倒虹管前的检查井，应设置沉泥槽。

为防止河底冲刷而损坏管道，不通航河流水平管外顶距河底高差不小于

0.5m；通航河流其高差不小于1.0m。多折型倒虹管的上行下行斜管与水平

管的交角一般不大于30°,本设计采用15°角。倒虹管内设计流速应不小

于0.9m/s,也不应小于进水管内流速。当流速达不到0.9m/s时，应加定期

冲洗措施，冲洗流速不小于1.2m/s。倒虹管采用钢管，其中一条发生事故时

另外一条在提高水压线后并不影响上游管段正常工作仍能通过设计流量。

倒虹管的水力计算：

由管网的水力计算结果可知倒虹管的设计流量为599.40L/S,倒虹管长

为650m,共四只15°弯头。倒虹管上游管道流速。=0.85m/s。采用两条管

径相同而平行敷设的工作管线，一用一备，管径氏1000mm,每条倒虹管流量

q=599.40L/so查表得D=900mm,q=599.40L/s,i=0.00113,°=1.13m/s>

0.9m/s(同时"=1.13m/s>0.6m/s。

倒虹管沿程水头损失

h0=il=0.00113X700=0.791m

进口局部水头损失

v21132

h/=Jx——=0.5X-------=0.033m

2g2x9.8

出口局部水头损失

v21132

h2=4x—=1.0X-^―=0.065m

2g2x9.8

弯头局部水头损失

2

h3=S^x—,^=0.15,4只弯头

2g

i112

1134X0.15X=0.039m

2x9.8

倒虹管全部水头损失

H=0.791+0.033+0.065+0.039=0.928m

9.泵站设置地点的确定

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，污水管道系统终点埋深通常很大，而污水

理构筑物因受受纳水体水位的限制，一般须埋深很小或设置在地面上，因此

须设置泵站将污水抽升至处理构筑物，这类泵站称为终点泵站或总泵站。

本设计中主要采用的是中途泵站和总泵站。据设计原始资料，排水管网

干管处地下水位-8.5m,污水总泵站与污水处理厂址处地下水位-9.0m。主干

管H的终端埋深由水力计算可知为6.39m,可不设提升泵站；主干管I在52

点的埋深为7.13m（见水力计算表），后续的埋深都已超过地下水位。将污

水提升泵站改设在52点。52点的埋深为7.13m,提升后污水管道埋深在

1.5m,提升高度为5.63m。总泵站设在管网终端，城市污水处理厂内。

2.3.3城市污水管网B方案水力计算

1,划分设计管段并计算各管段的设计流量

方案B中管网定线、设计管段的划分见图2-2o设计中采用两条主干

管，穿越两次铁路的方案。各设计管段的设计流量通过计算机进行计算，计

算结果见附录2中污水管道B方案水力计算表。

2.确定各管段的起点埋深

如前所述，各干管起点埋深计算结果见表2-2。

3.控制点的确定

B方案控制点的选取同A方案。

4.管网水力计算

B方案管道水力计算的计算结果见附录2。

表2-2方案B各干管起点埋深计算表（m）

管段编号hILZ,AhHH终

29〜300.550.004540128.00128.000.12.762.76

36-370.550.004560128.10128.460.12.532.53

47-600.550.004590127.70128.210.12.492.49

60~610.550.004870126.90126.900.13.913.91

71-720.550.004800127.35127.550.13.43.4

80〜810.550.004690127.00127.280.13.133.13

17〜180.550.004580125.50125.900.12.722.72

83〜840.550.0041240128.40129.400.14.114.11

92〜930.550.004750127.95127.950.13.653.65

100〜1010.550.004720127.00127.770.12.792.79

2.3.4城市污水管网结果分析

根据Excel电算初步结果，确定A方案须设一个中途泵站,，两套方案

都穿越铁路两次，河流一次。本设计主要考虑的是管网造价问题。

表2-3A、B方案经济比较

方案A方案B

设中途泵位置52点

泵站设计水量（L/s）381.61L/S

水泵静扬程（m）4.44

泵站造价（元）621150.0

终点埋深（m）8.679.15

总管长（m）3144027500

管网总造价（元）225154000156851000

总造价（元）225775150156851000

由上表可以看出A方案的总造价要比B方案的多，在满足同样的城市

排水要求下，最后选择B方案为最终的设计方案。

第3章城市污水处理厂设计计算

3.1城市污水水量水质计算

3.1.1污水水量水质计算

1.设计流量

根据电算结果，生活污水平均流量：

Q.5083.06L/s=3899.016m3/h=93576.384m3/d

又因为A厂平均排水量：

%=1500m3/d=62.5m3/h=17.36L/s

B厂平均排水量：

33

qB=2000m/d=83.33m/h=23.15L/s

所以城市污水平均流量：

Qe1083.06+17.36+23.15=1123.57L/s=26965.68m3/h=97076.448m3/d

城市污水设计流量：

Q皿=1448.49L/s=5214.564m3/h=125149.53m3/d

2.设计人口数

根据工厂及火车站废水量和工厂及火车站废水中含有的悬浮物浓度和生

化需氧量浓度，折算成工厂及火车站废水的当量人口数。

表3-1工厂及火车站废水折合的当量人口数

五日生化需氧量(BOD)悬浮物(SS)

平均日污5

总量>1/,JS.

厂名水量浓度C当量人口浓度C总量C。/

CQ人口

(m3/d)(g/m3)N"人(g/m3)(g/d)

(g/d)M/人

A厂1500120018000006000050075000016667

BF20001100220000073334600120000026667

合计230013333443334

生活污水中的BOD及SS值分别取30g/（人•d）和45g/（人•d）。据

此工厂及火车站废水折合成当量人口数如表3-1所示。

根据电算结果，居住区生活污水为污水来源的城市居民人口数

24691021人。综合上表结果，可算出该城市总的设计人口数，如表3-2所

示。

表3-2设计人口计算表

设计人口数/人

污水来源

按BOD5计算按SS计算

居住区生活污水46910214691021

工厂及火车站废/p>

合计48243554734355

3.污水水质污染程度

每人每天生活污水量为:

。生活平均93576.384x1000

Qs=199.5L/（人•d）

N469102.1

生活污水平均BOD5浓度为：

C'=-=-^-=0.175g/L=175mg/L

BOD5Qs199.56

生活污水平均SS浓度为：

45

=0.226g/L=226mg/L

199.5

生活污水COD平均浓度为CcoD'=3-=W-=426mg/L

&

QCOD199.5

QQ

生活污水TN平均浓度为CN=——=------=45.1mg/L

QN199.5

生活污水TP平均浓度为C/=—==8.02mg/L

P199a5

生活污水与工业废水混合后，BOD5浓度为

。生活平均CBO£>558r

。生活平均+夕，+48

1083.06x175+17.36x1200+23.15x1100

=209.89mg/L

1083.06+17.36+23.15

生活污水与工业