哈尔滨工业大学城市污水厂毕业设计说明书完整版--优秀毕业设计

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。本设计是吉林省长春地区A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A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A2/O工艺。该工艺污水处理流程为粗格栅泵房细格栅沉砂池初沉池厌氧池缺氧池好氧池二沉池消毒池电磁流计量出水排放。污泥处理流程为污泥污泥提升泵房污泥浓缩池贮泥池污泥消化池污泥脱水间泥饼外运。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（GB189182002）一级B标准。关键词城市排水管网；城市污水处理厂；A2/O；沉淀池；污泥处理ABSTRACTTHEPROBLEMOFENVIRONMENTALPOLLUTIONISNOWADAYSONEOFTHEGREATESTSOCIALCONCERNSINTHEWORLD,ESPECIALLYOVEREXPLOITATIONANDUNREASONABLEUSEOFTHEWATERRESOURCETHEWATERRESOURCEOFRATIONALUTILIZATIONISTHEKEYTOSOLVINGTHESEPROBLEMS。SOTHEDEVELOPMENTOFWATERTREATMENTPLAYSADECISIVEROLETOREALIZEOURCOUNTRYTHESUSTAINABLESTRATEGICOBJECTIVETHEDESIGNISADRAINAGESYSTEMINATOMNOFCHANGCHUNOFJILINPROVINCEITISMADEUPOFTWOPARTS,NAMELY,THEDESIGNOFTHESYSTEMOFURBANDRAINAGEPIPELINENETWORKSANDDESIGNOFTHEURBANSEWAGETREATMENTPLANTAANDBTWOSETSOFSCHEMESTHATTHESYSTEMOFDRAINAGEPIPELINENETWORKSHASBEENDESIGNEDALTOGETHER,ANDCOMPARETHROUGHTECHNOLOGICALECONOMY,CHOOSEASCHEMEACCORDINGTOTOMNSGEOGRAPHICALPOSITIONANDSCALEOFSEWAGETREATMENTPLANT,COMBININGWITHTHEDEMANDOFDENITRIFICATIONANDDEPHOSPHORIZATIONINTREATMENTPROCESS,THESEWAGETREATMENTPLANTDESIGNSANDADOPTSA2/OCRAFTTHESEWAGEDISPOSALPROCEDUREISTHEMEDIUMSCREENTHEPUMPINGSTATIONTHEFINESCREENTHEGRITPOOLTHEPRELIMINARYSETTLINGTANKTHEANAEROBICPOOLTHEANOXCPOOLTHEOXICPOOLTHESECONDARYSETTLINGTANKTHEDISINFECTIONTANKTHEELECTROMAGNETICFLOWMETERDISCHARGEDINTOTHERIVERTHESLUDGETREATMENTPROCEDUREISSLUDGETHEBUMPINGROOMTHEGRAWITYTHICKENINGTANKTHESLUDGESTORINGTANKTHESLUDGEDIGESTINGPOOLTHESLUDGEDEWATERINGROOMAFTERTHETREATMENTOFTHISCRAFT,THEDISPOSALWATERQUALITYWILLREACHTHEFIRSTCLASSBSTANDARDOFPOLLUTANTDISCHARGESTANDARDOFURBANSEWAGETREATMENTPLANTGB189182002KEYWORDSURBANDRAINAGEPIPELINENETWORKSURBANSEWAGETREATMENTPLANTA2/OSETTLINGTANKSLUDGETREATMENT第1章绪论11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。111城市概况A市位于吉林省长春地区，该市人口约24万人。一条河流由西向东穿过市区，将城区分为区和区两部分。两区地势均坡向河流，并由一条铁路相连。该市有A、B两家企业分别位于两区，火车站位于区，城市沿河下游有风景区，交通十分便利，具有良好的发展前景。该市属于规划中的新兴城市，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。112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。113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。12设计原始资料121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110000。2城市各区人口密度与居住区生活污水量标准（平均日）表11城市人口密度与生活污水量标准指标区域人口密度（人/公顷）污水量标准（升/人日）区200140区1501203城市各区中各类地面与屋面的比例（）表12地面与屋面比例区域各种屋面混凝土与沥青路面碎石路面非铺砌土路面公园与绿地区5020101010区40201010204工业企业与公共建筑的排水量和水质资料表13工业企业与公共建筑的排水量和水质资料企业或公共建筑名称平均排水量M3/D最大排水量M3/DSSMG/LCODMG/LBODMG/L总氮MG/L总磷MG/LPH水温A厂10005080010005003020715B厂80040100012006003515720火车站50030300450300207715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。122气象资料1气温（）等资料见表14。表14气象资料年平均气温（）5月平均最高（）20年最低气温（）30月平均最低（）15年最高气温（）28月平均气温（）4湿度在10以下的天数100湿度在0以下的天数120降雨量（MM/年）400年蒸发量（MM/年）2002常年主导风向西北。123地质资料城市的地质资料见表15。表15地质资料土壤性质冰冻深度M地下水位（在地表下）M承载力KPA排水管网在干管处一般性资料粘土1880250污水总泵站与污水处理厂址处亚粘土1890250124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16。表16受纳水体水文与水质资料流量M3/D流速M/S水位标高M水温DOMG/LBODMG/LSSMG/LSS允许增加量MG/L最小流量时（月平均）2101292044101201最高水位时40040960206101001常水位时30025940155101101在污水总排放口下游50公里处有风景区，要求BOD15MG/L。第2章城市排水管网设计与计算21城市排水管网设计原则211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。212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6001000M；当排水干管单侧集水时，干管间距一般为600800M。22设计依据及排水体制的选择221设计依据设计依据包括1GBJ1487室外排水设计规范；2GB89781996污水综合排放标准；3GB189182002城镇污水处理厂污染物排放标准；4CJ308299污水排入城市下水道水质标准；5长春地区A市排水工程设计任务书；6给水排水设计手册；7A市总体规划平面图；8土建、市政工程估算定额标准。222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一般要低2040。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。23城市污水管网计算231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A市地形、地势及河水流向、风向等因素，将污水厂址选在该市东南角，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300M）。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A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，故区和区均采用正交截流式布置方案。区干管沿垂直（近似）等高线方向布置，干管采用双侧集水；区街区规划较为整齐，但街道与等高线斜交，故定设干管与等高线斜向相交，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由于该市街区规划较为规整，仅区火车道东侧区域街区形状有些辐射状，故方案B只改动区火车道东侧区域排水管道的走向，将方案A中的与等高线垂直（近似）铺设的干管改为与等高线平行（近似）铺设，但仍满足污水顺坡自流排除的原则，在街区的最东侧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。区污水主干管在收集齐区污水后还得采用倒虹管施工方式过河，在与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。232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，区人口密度200CAP/HA，污水量标准140L/（CAPD）；区人口密度150CAP/HA，污水量标准120L/（CAPD）。经计算统计，区街区面积总计8237HA，人口数为164740人，区街区面积总计48205HA，人口数为72308人。比流量Q0（L/（SHA），可用下式求得（21）0864NPQA式中N居住区生活污水定额（L/（CAPD）；P人口密度（CAP/HA）。则区比流量Q0140200/864000324L/（SHA）区比流量Q0120150/864000208L/（SHA）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21。由原始资料可知，A市有两家工业企业和一个火车站，排水量分别如下（1）A厂最大时排水量50M3/H，设计秒流量1389L/S；（2）B厂最大时排水量40M3/H，设计秒流量1111L/S；（3）火车站最大排水量30M3/H，设计秒流量833L/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06M/S。图21A方案B倒A倒倒1061041021010102104106108123456789102134210918762342531029872632435637893956798102823845678901281079876754364394012434565435215049875657896016272170698765351030510610781091311568912倒倒倒污水管网平面布置图图22B方案B倒A倒倒106104102101010210410610812345678910213421091876234253102987263243563787956859364394012434565435215049875657896016272170698765351001031051010810113141567倒倒7374576784382180867890247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0004；管径为300MM时，采用的最小设计坡度为0003。（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640650M。（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015M；防止管壁因地面荷载而受道破坏，要求覆土厚度大于07M；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015M。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180M，则干管起端管底埋深可为165M。覆土厚度采用070M。满足连接要求所需的管道埋深按下式计算HHILZ1Z2H（22）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050070M；Z1管道起点地面标高（M）；Z2街区管起点地面标高（M）；I街区管和污水支管的坡度；L街区管和污水支管的长度（M）；H街区管和污水支管的管内底高差（M），高差取01M。各干管管段起点埋深计算结果见表21，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H。冰冻线在地下18M处，覆土厚度为07M。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点为区管网的控制点，该点埋深为182M；1点为区管网的控制点，该点埋深为212M。表21方案A各干管起点埋深计算表（M）管段编号HILZ1Z2HHH16050004830103201050001212212715050004750104601063001190190162105000455010300104300115016522250500045501026010410011301652631050004500102601034001180180323805000485010260103600130303946050004580105001061001182182475405000458010590107200116216555630500048301069010780013023026472050004530107401078001232232738105000480010560107100123238292050004520104801056001188188931020500048301025010500011421656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，其中区穿越铁路的排水管道管径为700MM，区穿越铁路的管道管径为500MM。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区与区，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900MM。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12M。8管道穿越河流管道在设计中有主干管穿越河流，且过河前管道直径是700MM。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，一般敷设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05M；通航河流其高差不小于10M。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09M/S，也不应小于进水管内流速。当流速达不到09M/S时，应加定期冲洗措施，冲洗流速不小于12M/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17526L/S，倒虹管长为600M，共四只15弯头。倒虹管上游管道流速082M/S。采用两条管径相同而平行敷设的工作管线，管径D325MM，每条倒虹管流量Q17526/28763L/S。查表得D325MM，Q8763L/S，I00047，101M/S09M/S，同时101M/S082M/S。倒虹管沿程水头损失H0IL00047600282M进口局部水头损失H1050026M2VG21098出口局部水头损失H2100052M2VG21098弯头局部水头损失H3，015，4只弯头2VGH340150312M21098倒虹管全部水头损失H282002600520312321M9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80M，污水总泵站与污水处理厂址处地下水位90M。主干管的终端埋深由水力计算可知为820M，可不设提升泵站；主干管在108点的埋深为754M（见水力计算表），后续的埋深都已超过地下水位。但此点已在管网后段，考虑到提升主干管后下游干管能顺利接入且管道提升前后埋深较为均匀，将污水提升泵站改设在107点。107点的埋深为608M，提升后污水管道埋深在冰冻线以上015M，即165M，提升高度为443M。总泵站设在管网终端，城市污水处理厂内。233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22。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22。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22方案B各干管起点埋深计算表（M）管段编号HILZ1Z2HHH终7379050004720106401072001268268808505000494010570107200128628686930500048401044010580012562565中途泵站的确定主干管的终端埋深为863M，不需要中途提升。主干管的情况同方案A中主干管的情况，在104点设中途提升泵站，中途泵站将管道埋深由608M提升到165M，提升高度为443M。总泵站设在管网终端，位于污水处理厂内。234城市污水管网结果分析根据电算初步结果，确定A方案和B方案均须设一个中途泵站,泵站的位置及提升高度方面条件相同，两套方案都穿越铁路两次。本设计主要考虑的是管网造价问题。表23A、B方案经济比较方案A方案B设中途泵位置107点107点泵站设计水量（L/S）1242312423水泵静扬程M443443泵站造价元62115006211500终点埋深M820863总管长（M）329700359400管网总造价元6136883064357180总造价元6758033070568680由上表可以看出A方案的总造价要比B方案的少，在满足同样的城市排水要求下，最后选择A方案为最终的设计方案。24城市雨水管道水力计算241雨水管道定线该市区和区地形均坡向水体，本次设计仅选一条街道进行雨水管道水力计算。所选街道位于城市区，雨水干管将收集的雨水直接就近排入河流。但在实际工作中应注意在分流制排水系统中，地面雨水能以最短距离靠重力就近排入水体，应少出现逆坡排水。若有重要广场，在雨水管道布置时注意避让，避免雨水管道穿越广场。242主要设计参数的确定1长春地区A市暴雨强度公式经查给水排水手册，长春暴雨强度公式为Q（23）07618LG5PT式中Q设计暴雨强度（L/SHA）；P设计重现期,据A市实际，取P1年；T设计降雨历时MIN；TT1MT2（24）T1地面集水时间（MIN）；T2管渠内雨水流行时间（MIN）；M折减系数。根据室外排水设计规范规定暗管M20，明渠M12。本设计取M20。2地面集水时间T1的确定根据室外排水设计规范规定地面集水时间视距离长短和地形坡度及地面覆盖情况而定，一般采用T1515MIN。根据经验，A市采用T110MIN。3径流系数值的求定整个汇水面积上的平均径流系数为（25）IF式中FI各类地面的面积（HA）；I各类地面径流系数。各类地面径流系数I值见表24。根据表12，可分别求出区、区的地面径流系数、。区0715；区064。表24地面径流系数I值地面种类值各种屋面、混凝土、沥青路面碎石路面非铺砌土路面公园、绿地0900400300154雨水设计流量确定雨水设计流量按下式计算（26）FQQ式中Q雨水设计流量（L/S）；地面径流系数；F雨水汇水面积（HA）；Q设计暴雨强度（L/SHA）。5一般规定雨水管道设计应满足以下规定（1）雨水管道按满流计算，最小设计流速一般不小于075M/S，钢筋混凝土管最大流速不超过5M/S。（2）雨水管道最小管径为300MM，相应最小设计坡度3。（3）管道的连接，一般采用管顶平接，必须保证进水管底不得低于出水管底，且保证覆土大于或等于07M。（4）充分利用地形，就近排入水体或低洼地区。（5）根据城市规划布置雨水管道，应平行道路铺设，宜布置在行道或草地下，不宜布置在快车道下，雨水口布置应使雨水不致漫过路面，间距视道路坡度、宽度不同而定。联络管最小管径300MM，最小坡度001。243汇水面积计算根据管道的具体位置，在管道转弯处，管径或坡度改变处，有支管接入或两条以上管道交汇处以及超过一定距离的直线管段上应设检查井，两检查井之间流量、管径、坡度不变的管段为设计管段，各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积大小及雨水管道布置情况而划定。1管道定线、划分流水流域和设计管段根据城市总体规划平面图，选择一条街道布置雨水管道，并确定各设计管段。2计算各设计管段的汇水面积各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积的大小和雨水管道的布置情况而划定。雨水管道的汇水面积应基本上保证均匀增加，这样才能保证管径是均匀增加的，另外在管径发生变化的地方应对汇水面积适当的加以调整。一般而言，管径变化的管段上游应适当的减少汇水面积而在下游增加汇水面积，这样做的原因是可以使管道的坡度都适当的减小。243雨水管道水力计算雨水管道通过计算机程序进行计算，其结果见附录3。第3章城市污水处理厂设计计算31城市污水水量水质计算311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生活平均36790L/S132444M3/H31787M3/D又因为A厂平均排水量QA1000M3/D4167M3/H1157L/SB厂平均排水量QB800M3/D3333M3/H926L/S火车站平均排水量Q火500M3/D2083M3/H579L/S所以城市污水平均流量Q平均36790115792657939452L/S142027M3/H34087M3/D城市污水设计流量Q设计55197L/S198710M3/H47690M3/D2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31工厂及火车站废水折合的当量人口数五日生化需氧量（BOD5）悬浮物（SS）厂名平均日污水量（M3/D）浓度C（G/M3）总量CQ（G/D）当量人口N1/人浓度C（G/M3）总量CQ/（G/D）当量人口N1/人A厂10005005000001666780080000017778B厂80060048000016000100080000017778火车站50030015000050003001500003333合计23003766738889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31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N237048人。综合上表结果，可算出该城市总的设计人口数，如表32所示。表32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237048237048工厂及火车站废水3766738889合计2747152759373污水水质污染程度每人每天生活污水量为1341L/（人D）3178024SQN生活平均生活污水平均BOD5浓度为0224G/L224MG/L513BODSC生活污水平均SS浓度为0336G/L336MG/L4SQ生活污水COD平均浓度为CCOD400MG/L生活污水TN平均浓度为CN40MG/L生活污水TP平均浓度为CP8MG/L生活污水与工业废水混合后，BOD5浓度为5555BODABBODBODBODQQCQ生活平均厂厂火火生活平均火24203MG/L3679241709260793生活污水与工业废水混合后，SS浓度为SASBSSSQCQCQ生活平均厂厂火火生活平均火34326MG/L367915780926105793生活污水与工业废水混合后，COD的浓度为CODABCODCODCODQQQ生活平均厂厂火火生活平均火43711MG/L3679401570926105794生活污水与工业废水混合后，TN的浓度为NABNNQCQQC生活平均厂厂火火生活平均火3930MG/L367940157392657920生活污水与工业废水混合后，TP的浓度为PABPPPQCQQC生活平均厂厂火火生活平均火850MG/L3679815209615797312污水中污染物的处理程度确定3121污水中SS的处理程度污水中SS的处理程度可按污水排放口处SS的允许浓度和污水排放口处水质要求的方法分别计算，选取需处理程度高者。1按污水排放口处SS的允许浓度计算首先求出排放口处SS的允许排放浓度，根据已知条件，列出如下方程CSS允许P（1）CSS河（31）Q河流平均式中Q河流河流流量（M3/S），Q河流210M3/S；Q平均污水平均流量（M3/S），Q平均0395M3/S；P河流中允许增加SS浓度（M3/H），P01MG/L；CSS河河流中SS浓度（MG/L），CSS河12MG/L。带入各值，得CSS允许01（1）125446MG/L210395则可求出SS的处理程度为8413S462E2按污水排放口处水质要求计算污水二级处理排放口SS浓度要求为20MG/L。则可求出SS的处理程度为9417S34602从这两种计算方法中比较得出，方法2得出的处理程度高于方法1，所以本处理厂SS的处理程度为9417。3122污水中BOD5的处理程度污水中BOD5的处理程度按河水中溶解氧的最低容许浓度，河流中BOD5的最高允许浓度和污水排放口处水质要求三种方法分别计算，选择处理程度高者。1按河水中溶解氧的最低容许浓度计算按照河流在最不利时，即最小流量时接纳污水进行计算，排放口处污水DO污水20MG/L，温度T污水13。排放口处DO的混合浓度为40MG/L210439520DODOQC河水河水平均污水河水平均混合温度TM为40221043951MQT河水河水平均污水河水平均在水温为402时，可查表或用下式计算耗氧速率常数K1值（32）4021402K（）（）（）式中温度系数，1047；11K1（20）20时的耗氧速率常数，K1（20）01。带入各值，得004840214027（）（）同理可求出复氧速率常数K2值（33）4022402K（）（）（）式中温度系数，102422K2（20）20时的复氧速率常数，K2（20）02。带入各值，得01374022401（）（）然后求起始点的亏氧量D0和临界点的亏氧量DC。查表得出402时的饱和溶解氧浓度DOS1312MG/L，可算出D01312400912MG/L；DC1312400912MG/L由上可知，在污水排放口河流的亏氧量就达到临界点，所以在用试算法求起始点有机物浓度L0和临界时间TC时，设临界时间为TC0D，将此值代入下式1048102419237KTCLL从而可求得L0为2603MG/L，将L02603MG/L代入下式得TC12210LGDK0，符合要求。379213748L0374806污水排入河流后，河流中所允许的BOD5浓度为2603MG/L。根据下式，可以求出二级污水处理厂出口处的BOD5值，即263BODBODQCQ河流平均河流河平均水（）计算得CBOD水13456MG/LCBOD524203MG/L。故污水不用处理，可直接排放。2按河流中BOD5的最高允许浓度计算处理程度为计算方便，按污水温度为20时进行计算，由污水排放口流到50KM处的时间T0482D10864XV5012将20时的L5R、L5ST的数值换算成402时的数值，已知20时的L5ST15MG/L，则15L0（1），计算得出L015/06842193MG/L，化为402时的L5ST015L5ST2193（1）219304250932MG/L048520时L5R1MG/L，则L01/06841462MG/L402时的L5R146204250678MG/L则402时排放污水中的BOD5的允许浓度L5EL5E（34）551100STSTRKTKTLQ设计式中L5R河流中原有的BOD5浓度（MG/L）；L5ST水质标准中河水的BOD5最高允许浓度（MG/L）；K402耗氧速率常数，K10048D1；T污水排放口到计算断面的流行时间（D），T0482D。带入各值，得L5E117014MG/L048204822193936751将402时的L5E转换成20时的数值L0117014/0425257327MG/L其20时的L5E为L5E2573270684176012MG/L污水处理程度为273BOD524031762E3按污水排放口处出水水质要求计算污水二级处理排放口BOD5浓度要求为20MG/L，则污水处理程度为9174BOD24033123污水中TN的处理程度按污水排放口出水水质要求计算。污水二级处理排放口总氮浓度要求为20MG/L，则污水处理程度为4911N3920E3124污水中TP的处理程度按污水排放口出水水质要求计算。污水二级处理排放口总磷浓度要求为1MG/L，则污水处理程度为8824P85132城市污水处理工艺流程的确定321国内城市污水处理工艺的比较和选用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。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。322本设计处理工艺的确定本设计中城市污水处理厂的设计流量不足5万吨，属中小型污水处理工程。设计要求出水水质达到GB189182002一级B标准，要考虑污水的脱氮除磷，所以污水处理采用二级强化工艺处理。而本工程位于东北地区，对寒冷地区选择城市污水活性污泥法流程时，应充分考虑温度的影响，宜采用鼓风曝气供氧，不