摘要隨著社會的進步和科學技術的不斷發展，人們物質文化生活的需要也日益增加，環境問題成為了人們關注的焦點。如何控制環境污染就成為我們所要面對的問題。作為一名環境工程本科畢業生，應以治理污水，改善水質為己任，認真學習本科生的功課，在指導教師的指導下完成畢業設計，為將來的學習工作打下堅實的基礎，爭取在將來為解決水污染問題貢獻自己的一份力量。本設計是黑龍江省長春地區A市的排水工程，由兩部分組成城市排水管網系統的設計和城市污水處理廠的設計兩部分組成。排水管網系統共設計了A和B兩套方案，經過技術經濟比較，選擇A方案。根據城市所處的地理位置和污水廠的規模，并考慮需脫氮除磷的要求，城市污水處理廠設計采用A2/O工藝。污水處理流程為粗格柵泵房細格柵沉砂池初沉池厭氧池缺氧池好氧池二沉池消毒池電磁流計量出水排放。污泥處理流程為污泥污泥提升泵房污泥濃縮池貯泥池污泥消化池貯泥池污泥脫水間泥餅外運。通過此工藝的處理，出水水質將達到城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB189182002）一級B標準。關鍵詞城市排水管網；城市污水處理廠；A2/O；沉淀池；污泥處理ABSTRACTWITHTHEIMPROVEMENTOFSOCIETYANDTHEDEVELOPMENTOFTECHNOLOGY,MOREANDMORERESOURCESARENEEDED,THEREFORETHEENVIRONMENTPROBLEMHASBEENAFOCUSSOHOWTOCONTROLTHEENVIRONMENTPOLLUTIONISWHATWEHAVETOBEFACEDWITHASCOLLEGESTUDENTSOFENVIRONMENTSCIENCEANDENGINEERING,WESHOULDCONSIDERTHECONTROLOFWATERPOLLUTIONANDIMPROVEMENTOFWATERQUALITYASOURDUTYANDSTUDYHARDTODOOURDEVISEWITHTHEHELPOFOURADVISERSTHISDESIGNISADRAINAGESYSTEMINACITYOFHEILONGJIANGPROVINCEITISMADEUPOFTWOPARTS,THEDESIGNOFTHESYSTEMOFURBANDRAINAGEPIPELINENETWORKSANDDESIGNOFTHEURBANSEWAGETREATMENTPLANTAANDB,TWOSCHEMESOFDRAINAGEPIPELINENETWORKSYSTEMHAVEBEENDESIGNEDALTOGETHER,ANDCOMPAREWITHEACHOTHERBYTECHNOLOGICALANDECONOMICALMETHODS,ASCHEMEWASCHOSENACCORDINGTOTHECITYSGEOGRAPHICALPOSITIONANDSCALEOFSEWAGETREATMENTPLANT,COMBININGWITHTHEDEMANDOFDENITRIFICATIONANDDEPHOSPHORIZATIONINTREATMENTPROCESS,THESEWAGETREATMENTPLANTDESIGNSANDADOPTSA2/OCRAFTTHESEWAGEDISPOSALPROCEDUREISTHEMEDIUMSCREENTHEPUMPINGSTATIONTHEFINESCREENTHEGRITPOOLTHEPRELIMINARYSETTLINGTANKTHEANAEROBICPOOLTHEANOXICPOOLTHEOXICPOOLTHESECONDARYSETTLINGTANKTHEDISINFECTIONTANKTHEELECTROMAGNETICFLOWMETERDISCHARGEDINTOTHERIVERTHESLUDGETREATMENTPROCEDUREISSLUDGETHEBUMPINGROOMTHEGRAVITYTHICKENINGTANKTHESLUDGESTORINGTANKTHESLUDGEDIGESTINGPOOLTHESLUDGESTORINGTANKTHESLUDGEDEWATERINGROOMAFTERTHETREATMENTOFTHISCRAFT,THEDISPOSALWATERQUALITYWILLREACHTHEFIRSTCLASSBSTANDARDOFPOLLUTANTDISCHARGESTANDARDOFURBANSEWAGETREATMENTPLANTGB189182002KEYWORDSURBANDRAINAGEPIPELINENETWORKS,URBANSEWAGETREATMENTPLANT,A2/O,SETTLINGTANK,SLUDGETREATMENT目錄摘要IABSTRACTII第1章緒論111概述1111城市概況1112目的和意義1113設計內容212設計原始資料2121地形與城市規劃資料2122氣象資料4123地質資料4124受納水體水文與水質資料4第2章城市排水管網設計與計算621城市排水管網設計原則6211排水系統的規劃設計原則6212排水管網定線原則722設計依據及排水體制的選擇8221設計依據8222排水系統體制的選擇823城市污水管網計算9231城市污水管網設計方案的確定9232城市污水管網A方案水力計算10233城市污水管網B方案水力計算17234城市污水管網結果分析1824城市雨水管道水力計算19241雨水管道定線19242主要設計參數的確定19243匯水面積計算21244雨水管道水力計算22第3章城市污水處理廠設計計算2331城市污水水量水質計算23311污水水量水質計算23312污水中污染物的處理程度確定2532城市污水處理工藝流程的確定33321國內城市污水處理工藝的比較和選用33322本設計處理工藝的確定3433污水處理構筑物的設計與計算35331總泵站35332細格柵42333沉砂池45334初沉池集配水井48335初次沉淀池50336A2/O生物反應池55337二沉池集配水井67338二次沉淀池69339消毒接觸池743310計量設備7634污泥處理構筑物的設計與計算76341污泥量計算76342污泥濃縮池79343貯泥池84344污泥消化池86344污泥脫水108第4章城市污水處理廠的布置11341污水廠的平面布置113411各處理單元構筑物的平面布置113412管道及渠道的平面布置113413附屬建筑物11442污水廠的高程布置115421污水的高程布置115421污泥的高程布置11743土建與公共工程117431土建工程117432公共工程117第5章污水處理廠投資估算與技術經濟評價12051投資估算120511估算范圍120512編制依據120513投資估算12052勞動定員122521生產組織122522勞動定員122523人員培訓12253運行費用和成本核算123531成本估算的有關單價123532運行成本估算123533運行成本核算125致謝126參考文獻127附錄1污水管網電算結果（方案A）129附錄2污水管網電算結果（方案B）163附錄3雨水管道電算結果202附錄4空氣管路計算表205附錄5污水高程計算表207附錄6污泥高程計算表209第1章緒論11概述隨著科學技術的不斷發展，環境問題越來越受到人們的關注，為保護環境，解決城市排水對水體的污染，需要建立有效的污水處理設施，這不僅對現存的污染狀況予以有效的治理，而且對將來工、農業的發展以及人民群眾健康水平的提高都有極為重要的意義，因此，城市排水問題的合理解決必將帶來重大的社會效益。本設計是針對A市的排水工程，包括城市排水管網和城市污水處理廠，進行系統全面的設計。111城市概況A市位于黑龍江省牡丹江地區，該市人口約29萬人。一條河流由東南向西北穿過市區，一條鐵路由西南向東北穿過市區，將城市分為四個區。四個區地勢均坡向河流。該市有食品廠和制藥廠兩家企業分別位于區和區，城市沿河下游50公里處有取水口一處。112目的和意義此工程設計研究的目的在于通過對該市進行排水流域劃分，排水體制確定，城市排水管網設計計算，污水廠規模、處理程度，各處理構筑物工藝尺寸及運行參數進行計算，并對整個城市的排水工程的總造價進行概預算分析及不同方案之間的技術經濟比較來確定一個較為合理的方案來解決該市現有的排水狀況問題。意義在于通過設計研究，可以確定一套技術可行，經濟合理的方案。改善當地生態環境，提高人民生活質量和城市形象。避免城市下游取水口受到污水的污染而影響人民飲用水安全。另外通過本次畢業設計，讓我們對排水工程有一個更系統全面深入地了解，培養了我們分析問題、解決問題，綜合運用所學知識獨立工作的能力，并能從技術、經濟、環境與社會等多方面綜合考慮，為將來在排水工程的實際工作崗位上工作打下堅實的基礎。113設計內容1分析自然現狀的排水條件，經濟合理的確定城市排水體制；2并確定排水管網的走向和位置，并進行經濟比較；3泵站的數量和規模；4確定污水廠位置和規模；5進行管網的水力計算；6確定污水和污泥的處理流程，進行各構筑物的設計計算；7進行經濟概算，成本核算；8繪制相關圖紙。12設計原始資料121地形與城市規劃資料1城市地形與總體規劃平面圖一張，比例110000。2城市各區人口密度與居住區生活污水量標準（平均日）表11城市人口密度與生活污水量標準指標區域人口密度（人/公頃）污水量標準（升/人日）區255150區265140區275140區2801303城市各區中各類地面與屋面的比例（）表12地面與屋面比例區域各種屋面混凝土與瀝青路面碎石路面非鋪砌土路面公園與綠地區15494626區17505820區15514723區165068204工業企業與公共建筑的排水量和水質資料表13工業企業與公共建筑的排水量和水質資料企業或公共建筑名稱平均排水量M3/D最大排水量M3/DSSMG/LCODMG/LBODMG/L總氮MG/L總磷MG/LPH水溫制藥廠450060002501000600406720食品廠300040002201200800428720注工業企業廢水的特殊水質可以另行說明；如果企業與公共建筑的廢水已經經過處理，按處理后的水質填寫。122氣象資料1氣溫（）等資料見表14。表14氣象資料年平均氣溫（）35月平均最高（）278年最低氣溫（）383月平均最低（）246年最高氣溫（）365月平均氣溫（）濕度在10以下的天數濕度在0以下的天數降雨量（MM/年）5319年蒸發量（MM/年）2常年主導風向西南。123地質資料城市的地質資料見表15。表15地質資料土壤性質冰凍深度M地下水位（在地表下）M承載力KPA排水管網在干管處一般性資料亞粘土19160170污水總泵站與污水處理廠址處亞粘土19160170124受納水體水文與水質資料受納水體為河流時，污水處理廠排放口處理資料見表16。表16受納水體水文與水質資料流量M3/S流速M/S水位標高M水溫DOMG/LBODMG/LSSMG/LSS允許增加量MG/L最小流量時（月平均）15081800451321510最高水位時8617186026604014510常水位時361118202061354510在污水總排放口下游50公里處有取水口一處，要求BOD45MG/L。第2章城市排水管網設計與計算21城市排水管網設計原則211排水系統的規劃設計原則排水系統的規劃與設計應遵循以下原則1要認真貫徹執行憲法中“國家保護環境和自然資源，防治污染和其它公害”以及環境保護法、水污染防治法。堅持經濟建設、城市建設、環境建設同時規劃、同時實施、同時發展的原則，開展以城市為中心的環境綜合治理，以實施經濟效益、社會效益和環境效益的統一。2認真貫徹“全面規劃、合理布局、綜合利用、化害為利”的環保方針，正確安排好工農、城市、生產、生活等方面的關系，使經濟發展和環境保護統一起來，注意預防和消除對環境的污染。3排水工程的規劃應符合區域規劃及城市和工業企業的總體規劃，并應與城市和工業企業中其它單項工程設施密切配合，互相協調。4排水工程的設計應全面規劃，按近期設計，考慮發展有擴建的可能性，并應根據使用要求和技術經濟的合理性等因素，對近期工程做出分期建設安排。5在規劃與設計排水工程時，必須注意要認真執行有關部門制定的現行有關標準、規范和規定。必須執行國家關于新、改、擴工程實行防治污染的“三同時”規定。6排水系統的規劃與設計，要與鄰近區域的污水、污泥處理與處置相協調。必須在較大范圍內綜合考慮。7排水系統的規劃與設計，應處理好污染源治理與集中處理的關系。對工業廢水要進行適當的預處理，達到要求后排入城市排水系統。212排水管網定線原則排水管網的定線原則是應盡可能在管線較短和埋深較淺的情況下，讓最大區域的污水自流排除。定線時通?？紤]的因素是地形和豎向規劃；排水體制；污水廠和出水口位置；水文地質條件；道路寬度；地下管線和構筑物的位置；工業企業和產生大量污水的建筑物的分布情況以及發展遠景和修建順序等。排水管網定線的順序應當是先確定污水處理廠的位置，然后依次確定主干管、干管、支管的位置。污水廠應設在河流下游，地下水流向的下游，城市主導風向的下風向。當排水干管與等高線垂直時，排水干管一般采用雙側集水；當排水干管與等高線斜向相交時，排水干管一般采用單側集水。當排水干管雙側集水時，干管間距一般為6001000M；當排水干管單側集水時，干管間距一般為700800M。22設計依據及排水體制的選擇221設計依據設計依據包括1GBJ1487室外排水設計規范；2GB89781996污水綜合排放標準；3GB189182002城鎮污水處理廠污染物排放標準；4CJ308299污水排入城市下水道水質標準；5牡丹江地區A市排水工程設計任務書；6給水排水設計手冊；7A市總體規劃平面圖；8土建、市政工程估算定額標準。222排水系統體制的選擇合流制排水系統是將生活污水、工業廢水和雨水混合在同一個管渠內排除的系統?，F在常用的是截流式合流制排水系統，這種系統是在臨河岸邊建造一條截流干管，同時在合流干管和截流干管相交之前或相交處設置溢流井，并在截流干管下游設置污水處理廠。合流制特點如下1從環境保護方面來看，它將生活污水、工業廢水和雨水全部截流送往污水廠進行處理，然后排放，從控制和防止水體的污染來看，是較好的。可是雨天時有部分混合污水經溢流井溢入水體，使水體遭受污染，甚至達到不能容忍的程度。2從工程造價方面來看，截流主干管尺寸很大，污水廠容量也增加很多，建設費用也相應地增高。但據國外有的經驗認為合流制排水管道的總造價比完全分流制一般要低2040。3從維護管理方面來看，晴天只是部分流，管內流速較低，易產生沉淀；雨天時接近滿管流，管中的沉淀物易被暴雨水沖走，故可減低管道維護管理費用。但是晴天與雨天流入污水廠水量變化很大，增加了合流制排水系統污水廠運行管理的復雜性。分流制排水系統是將生活污水、工業廢水和雨水分別在兩個或兩個以上各自獨立的管渠內排除的系統。排除生活污水、城市污水或工業廢水的系統稱污水排水系統；排除雨水的系統稱雨水排水系統。分流制特點如下1從環境保護方面來看，生活污水和工業廢水全部送往處理廠進行處理，使受納水體免遭受污染。但分流制對初將雨水不能采取處理，造成初降雨水的污染，有時還很嚴重。2從工程造價方面來看，由于分流制雨水、污水分流而多設一條雨水排水系統，但管徑可適當減小，該市又有較好的接納水體，雨水可就近排除。且分流制可以分期建設，縮短工期，提高效益，適合我國國情。3從維護管理反面來看，分流制可保證城市污水在水管內的流速不致太小而發生淤積，同時進入污水廠的水質水量變化小，有利于污水廠的運行管理。所以，根據城市工業企業規劃，環境保護的要求，污水的利用情況，原有的排水設施，水質、水量、地形、氣候等條件，從全局出發，在滿足環境保護的前提下，綜合考慮，確定本設計采用分流制排水系統。23城市污水管網計算231城市污水管網設計方案的確定1污水廠位置的選擇綜合考慮A市地形、地勢及河水流向、風向等因素，將污水廠址選在該市西北角，靠近岸邊又與岸邊留有一定距離，且離市區符合衛生防護要求（污水廠距居民區大于300M）。污水廠設在河流下游，不會對城市的飲用水源及自然景觀產生污染。同時污水廠處于城市常年主導風向的下風向，不會對城市產生空氣污染。污水處理廠工程地質條件較好，交通方便，靠近受納水體，處理后的水可以就近排放。2污水管道定線依據城市地形，將A市按城市分區也劃分為兩個排水區域，并設計出兩種方案，以便于進行方案比較。兩種設計方案分別為方案A和方案B。（1）方案A根據城市的地形特點，四個區的地勢均坡向河流，地面坡度不大，故均采用正交截流式布置方案。各區干管沿垂直（近似）等高線方向布置，干管采用雙側集水。此方案共設有兩根主干管，穿越兩次鐵路，穿越一次河流。（2）方案B由于該市街區規劃較為規整，河流右岸街區形狀不規則，左岸街區形狀規則，因此改動右岸管網布置意義不大，只改動左岸街區的管網布置，左岸街區管網改為兩條主干管，基本形式仍然與方案A相同。此方案共設有三根主干管，穿越三次鐵路，穿越一次河流。在管網布置中，兩區沿河布置的污水主干管都得穿越鐵道，穿越鐵道需要頂管施工。、區污水主干管在收集齊、區污水后采用倒虹管施工方式過河，在與、區污水主干管會合后將城市污水共同送入城市污水處理廠進行二級處理。232城市污水管網A方案水力計算1街區編號并計算面積、比流量按各街區的平面范圍計算出街區面積。由原始資料可知，區人口密度255CAP/HA，污水量標準150L/（CAPD）；區人口密度265CAP/HA，污水量標準140L/（CAPD）；區人口密度275CAP/HA，污水量標準140L/（CAPD）；區人口密度280CAP/HA，污水量標準130L/（CAPD）。經計算統計，區街區面積總計10605HA，人口數為27043人；區街區面積總計34374HA，人口數為91091人；區街區面積總計26936HA，人口數為74074人；區街區面積總計34296HA，人口數為96029人。比流量Q0（L/（SHA），可用下式求得（21）0864NP式中N居住區生活污水定額（L/（CAPD）；P人口密度（CAP/HA）。則區比流量Q0255150/864000443L/（SHA）區比流量Q0265140/864000429L/（SHA）區比流量Q0275140/864000446L/（SHA）區比流量Q0280130/864000421L/（SHA）2劃分設計管段，計算各管段的設計流量方案A中管網定線、設計管段的劃分見圖21。圖21A方案污水管網平面布置圖由原始資料可知，A市有兩家工業企業，排水量分別如下（1）制藥廠最大時排水量250M3/H，設計秒流量6944L/S；（2）食品廠最大時排水量167M3/H，設計秒流量4639L/S。各設計管段的設計流量通過計算機進行計算，本設計是初步擴大設計，只對干管和主干管進行設計計算，具體見附錄1中污水管道方案A電算結果。3設計規定污水管道在設計時要滿足以下規定（1）最小流速為防止管道淤積，根據設計規范及有關運行經驗，污水管道最小流速定為06M/S。（2）最小管徑為防止管道淤積，減少清通次數，街區和廠區內連接管道的最小管徑采用200MM，街道管（支管、干管、主干管）的最小管徑采用300MM。（3）最小設計坡度管徑為200MM時，采用最小設計坡度為0004；管徑為300MM時，采用的最小設計坡度為0003。（4）不同管徑的最大設計充滿度見“城鎮排水工程設計規范”。（5）最大埋深根據當地地下水位及地質情況，管道最大埋深采用8M。（6）最小覆土厚度必須滿足三點要求防止管道內污水冰凍和因土壤凍脹而損壞管道，要求管內底標高在冰凍線以上015M；防止管壁因地面荷載而受道破壞，要求覆土厚度大于07M；滿足街坊污水連接管銜接的要求。4管道起點埋深的確定管道起點埋深要考慮冰凍深度、覆土厚度和管道連接要求，通過計算確定。室外排水設計規范規定無保溫措施的生活污水管道或水溫與生活污水接近的工業廢水管道，管底可埋設在冰凍線以上015M。有保溫措施或水溫較高的管道，管底在冰凍線以上的距離可以加大，其數值應根據該地區或條件相似地區的經驗確定。該地區最大冰凍深度為191M，則污水管起端管底埋深可為176M。覆土厚度采用070M。滿足連接要求所需的管道埋深按下式計算2212HHILZH式中H所需的管道起點的最小埋深（M）；H街區管起點出戶管最小埋深，一般采用050070M；Z1管道起點地面標高（M）；Z2街區管起點地面標高（M）；I街區管和污水支管的坡度；L街區管和污水支管的長度（M）；H街區管和污水支管的管內底高差（M），高差取01M。5控制點的確定在污水排放區域內，對管道系統的埋深起控制作用的地點稱為控制點。確定控制點的標高一方面應根據城市豎向規劃，保證排水區域內各點的污水都能排出，并考慮發展，在埋深上留有余地。另一方面，不能因照顧個別控制點而增加整個管道系統的埋深。根據A方案地形及管網布置的特點，61點為、區管網的控制點，該點埋深為3762M；67點為、區管網的控制點，該點埋深為3140M。6管網水力計算管道的水力計算通過計算機進行計算，結果見附錄1。7管道穿越鐵路管道在設計中有主干管穿越鐵路，其中、區穿越鐵路的排水管道管徑為800MM，、區穿越鐵路的管道管徑為800MM。管道在穿越鐵路的時候應按以下要求進行（1）管線最好垂直于鐵路，以縮短穿越長度。（2）穿越的管道在可能的條件下宜爭取敷設在鐵路下已有的涵洞中。（3）穿越鐵路的管道，其斷面、坡度、流速、流量等設計數據宜與上下游管段相同或相當，高程應相互銜接。但管道結構尺寸應按照相應的外部荷載計算，并經當地有關鐵路交通管理部門同意。（4）由于被穿越的鐵路連接被河分開的區、區與、區，鐵路車流量大，所以采用套管頂管法施工。采用頂管施工時應注意覆土厚度、水質情況、地下水位等條件。套管管材一般采用加固管，管徑不小于900MM。污水管道敷設在套管內通過，并設事故排出口和為排除套管內積水的措施。兩端設檢查井，井位宜在車輪或荷載壓力線以外，并在路堤坡腳或路塹以外。（5）套管管頂與鐵路軌底之間的垂直距離應不小于12M。8管道穿越河流管道在設計中有管道穿越河流。由于河面與河灘較寬闊，河床深度較大，采用多折型倒虹管過河。多折型倒虹管，一般敷設2條工作管道，其位置宜設在河床、河岸不受沖刷的地段。河流兩端設置倒虹管進出水井并不受洪水淹沒，井內應有閘槽閘板或閘門、排氣閥和排水裝置。進水井內應備有沖洗設施和事故排出口。井的工作室高度（閘臺以上）一般為2M。井室人孔中心應盡可能安排在各條管道的中心線上。位于倒虹管前的檢查井，應設置沉泥槽。為防止河底沖刷而損壞管道，不通航河流水平管外頂距河底高差不小于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與水平管的交角一般不大于30，本設計采用15角。倒虹管內設計流速應不小于09M/S，也不應小于進水管內流速。當流速達不到09M/S時，應加定期沖洗措施，沖洗流速不小于12M/S。倒虹管采用鋼管，其中一條發生事故時另外一條在提高水壓線后并不影響上游管段正常工作仍能通過設計流量。倒虹管的水力計算由管網的水力計算結果可知倒虹管的設計流量為24578L/S，倒虹管長為435M，共四只15彎頭。倒虹管上游管道流速V085M/S。采用兩條管徑相同而平行敷設的工作管線，管徑D400MM，每條倒虹管流量Q24578/212289L/S。查表得D400MM，Q12289L/S，I00033，V095M/S09M/S，同時V095M/S085M/S。倒虹管沿程水頭損失0345136HILM進口局部水頭損失221098VG出口局部水頭損失22500469VHM彎頭局部水頭損失，015，4只彎頭3G22305189VH倒虹管全部水頭損失1460246213HM9泵站設置地點的確定當管道埋深接近最大埋深時，為提高下游管道的管位而設置的泵站稱為中途泵站。此外，污水管道系統終點埋深通常很大，而污水理構筑物因受受納水體水位的限制，一般須埋深很小或設置在地面上，因此須設置泵站將污水抽升至處理構筑物，這類泵站稱為終點泵站或總泵站。本設計中主要采用的是中途泵站和總泵站。據設計原始資料，排水管網干管處地下水位60M，污水總泵站與污水處理廠址處地下水位60M。主干管的終端埋深由水力計算可知為9794M，須設提升泵站，綜合考慮后續管道的連接要求和提升流量、提升高度等因素，將中途泵站設置在8點下游，提升高度5188M；主干管在30點的埋深為11645M，須設提升泵站，將污水泵站設置在16點上游，提升高度3509M。總泵站設在管網終端，城市污水處理廠內。233城市污水管網B方案水力計算1劃分設計管段并計算各管段的設計流量方案B中管網定線、設計管段的劃分見圖22。設計中采用三條主干管，穿越三次鐵路的方案。各設計管段的設計流量通過計算機進行計算，計算結果見附錄2中污水管道B方案水力計算表。圖22B方案污水管網平面布置圖2確定各管段的起點埋深如前所述。3控制點的確定B方案控制點的選取同A方案。4管網水力計算B方案管道水力計算的計算結果見附錄2。5中途泵站的確定主干管的情況同方案A中主干管的情況，主干管在29點埋深12633M，須設中途泵站，將中途泵站設置在19點下游，提升高度為4633M。主干管在40點埋深8188M，考慮不設置中途泵站?？偙谜驹O在管網終端，位于污水處理廠內。234城市污水管網結果分析根據電算初步結果，確定A方案和B方案均須設中途泵站，泵站的位置及提升高度如下表，A方案穿越鐵路兩次、B方案穿越鐵路三次，兩方案均須穿越河流一次。本設計主要考慮的是管網造價問題。表31A、B方案經濟比較方案A方案B設中途泵位置8、16、33點8、19、33點泵站設計水量（L/S）29335、20570、244029335、21874、2440水泵靜揚程M7188、3509、25437188、3509、4633、2543終點埋深M81368210總管長（M）338750358000管網總造價元8522313291296182由上表可以看出A方案的總造價要比B方案的少，在滿足同樣的城市排水要求下，最后選擇A方案為最終的設計方案。24城市雨水管道水力計算241雨水管道定線該市地形均坡向水體，本次設計僅選一條街道進行雨水管道水力計算。所選街道位于城市區，雨水干管將收集的雨水直接就近排入河流。但在實際工作中應注意在分流制排水系統中，地面雨水能以最短距離靠重力就近排入水體，應少出現逆坡排水。若有重要廣場，在雨水管道布置時注意避讓，避免雨水管道穿越廣場。242主要設計參數的確定1牡丹江地區A市暴雨強度公式經查給水排水手冊，牡丹江暴雨強度公式為（23）09251LGPQT式中Q設計暴雨強度（L/SHA）；P設計重現期,據A市實際，取P1年；T設計降雨歷時MIN；（24）12TMT式中T1地面集水時間（MIN）；T2管渠內雨水流行時間（MIN）；M折減系數。根據室外排水設計規范規定暗管M20，明渠M12。本設計取M20。2地面集水時間T1的確定根據室外排水設計規范規定地面集水時間視距離長短和地形坡度及地面覆蓋情況而定，一般采用T1515MIN。根據經驗，A市采用T110MIN。3徑流系數值的求定整個匯水面積上的平均徑流系數為（25）IF式中FI各類地面的面積（HA）；I各類地面徑流系數。各類地面徑流系數I值見表24。根據表12，可求出區的地面徑流系數。區0672。表24地面徑流系數I值地面種類值各種屋面、混凝土、瀝青路面碎石路面非鋪砌土路面公園、綠地0900400300154雨水設計流量確定雨水設計流量按下式計算（26）FQQ式中Q雨水設計流量（L/S）；地面徑流系數；F雨水匯水面積（HA）；Q設計暴雨強度（L/SHA）。5一般規定雨水管道設計應滿足以下規定（1）雨水管道按滿流計算，最小設計流速一般不小于075M/S，鋼筋混凝土管最大流速不超過5M/S。（2）雨水管道最小管徑為300MM，相應最小設計坡度3。（3）管道的連接，一般采用管頂平接，必須保證進水管底不得低于出水管底，且保證覆土大于或等于07M。（4）充分利用地形，就近排入水體或低洼地區。（5）根據城市規劃布置雨水管道，應平行道路鋪設，宜布置在行道或草地下，不宜布置在快車道下，雨水口布置應使雨水不致漫過路面，間距視道路坡度、寬度不同而定。聯絡管最小管徑300MM，最小坡度001。243匯水面積計算根據管道的具體位置，在管道轉彎處，管徑或坡度改變處，有支管接入或兩條以上管道交匯處以及超過一定距離的直線管段上應設檢查井，兩檢查井之間流量、管徑、坡度不變的管段為設計管段，各設計管段匯水面積的劃分應結合地形坡度、匯水面積大小及雨水管道布置情況而劃定。1管道定線、劃分流水流域和設計管段根據城市總體規劃平面圖，選擇一條街道布置雨水管道，并確定各設計管段。2計算各設計管段的匯水面積各設計管段匯水面積的劃分應結合地形坡度、匯水面積的大小和雨水管道的布置情況而劃定。雨水管道的匯水面積應基本上保證均勻增加，這樣才能保證管徑是均勻增加的，另外在管徑發生變化的地方應對匯水面積適當的加以調整。一般而言，管徑變化的管段上游應適當的減少匯水面積而在下游增加匯水面積，這樣做的原因是可以使管道的坡度都適當的減小。244雨水管道水力計算雨水管道通過計算機程序進行計算，其結果見附錄3。第3章城市污水處理廠設計計算31城市污水水量水質計算311污水水量水質計算1設計流量根據電算結果，生活污水平均流量Q生活平均41976L/S151114M3/H3626726M3/D又因為制藥廠平均排水量Q制藥廠4500M3/D18750M3/H5208L/S食品廠平均排水量Q食品廠3000M3/D12500M3/H3472L/S所以城市污水平均流量Q平均419765208347250656L/S182362M3/H4376678M3/D城市污水設計流量Q設計62961L/S226660M3/H5439830M3/D2污水水質污染程度（1）生活污水和工業廢水混合后污水的SS濃度（31）SCQ工S生工生S式中污水的SS濃度（MG/L）；SC不同分區的平均生活污水量（）；Q生3M/D平均工業廢水量（）；工3/不同分區生活污水的SS濃度（MG/L）；C生S不同工廠工業廢水的SS濃度（MG/L）。工S4197620583472038/6MGL（2）生活污水和工業廢水混合后污水的BOD5濃度（32）555BODBODBODQC工生工生式中污水的BOD5濃度（MG/L）；5BODC不同分區生活污水的BOD5濃度（MG/L）；5生不同工廠工業廢水的BOD5濃度（MG/L）。5BOD工5419762058603472825/CMGL（3）生活污水和工業廢水混合后污水的總氮濃度（33）NNNQC工生工生式中污水的總氮濃度（MG/L）；NC不同分區生活污水的總氮濃度（MG/L）；生不同工廠工業廢水的總氮濃度（MG/L）。NC工4197605284372401/6MGL（4）生活污水和工業廢水混合后污水的總磷濃度（34）PPPQC工生工生式中污水的總磷濃度（MG/L）；PC不同分區生活污水的總磷濃度（MG/L）；生不同工廠工業廢水的總磷濃度（MG/L）。P工41976852034789/CMGL312污水中污染物的處理程度確定3121污水中SS的處理程度污水中SS的處理程度可按污水排放口處SS的允許濃度和污水排放口處水質要求的方法分別計算，選取需處理程度高者。1按水體中SS的允許增加量計算排放的SS濃度首先求出排放口處SS的允許排放濃度，根據已知條件，列出如下方程（35）ESBQCP河（1）式中河流流量（M3/S），15M3/S；Q河河B河流中原有的SS濃度（MG/L）；污水平均流量（M3/S），050656M3/S；QP河流中允許增加SS濃度（M3/H），P10MG/L；河流中SS濃度（MG/L），15MG/L。ESCESC帶入各值，得32111MG/L22308MG/LES1506（）故污水不用處理，可以直接排入河流。2按污水排放口處水質要求計算污水二級處理排放口SS濃度要求為20MG/L。則可求出SS的處理程度為91032308ES從這兩種計算方法中比較得出本處理廠SS的處理程度為9103。3122污水的BOD5處理程度計算污水中BOD5的處理程度按河水中溶解氧的最低容許濃度，河流中BOD5的最高允許濃度和污水排放口處水質要求三種方法分別計算，選擇處理程度高者。1按河水中溶解氧的最低容許濃度計算按照河流在最不利時，即最小流量時接納污水進行計算，排放口處污水DO污水15MG/L，溫度T污水10。（1）求出水口處DO的混合濃度（36）MQDO河河河式中混合后出水口處水體中的溶解氧濃度（MG/L）；MDO河流最小流量（M3/S）；Q河污水平均流量（M3/S）；河流原有的溶解氧濃度（MG/L）；DO河出水口處污水的溶解氧濃度（MG/L），一般采用1525。設計中去15MG/L1506513/MMGL（2）求出水口處水溫的混合溫度（37）MQTTT河河河式中混合后出水口處水體中的水溫（）；MT河流原有水溫（）；T河出水口處污水的水溫（）。15406149MTC（3）求水溫為419時耗氧速率常數K1值（38）20149MTK式中溫度系數，一般采用1047；20時的耗氧速率常數，一般采用01/D；120K120K419時的耗氧速率常數。490048/D4192014907K（4）求水溫為419時的復氧速率常數K2值（39）20241920MTK式中溫度系數，一般采用1024；419時的復氧常數；2419K20時的復氧速率常數，一般采用0205/D，設計中取020K02/D。20K0137/D4192024190（5）求起始點的虧氧量和臨界點的虧氧量0DOCDO（310）SM（311）40CS式中河流在污水排入的起始點出虧氧量濃度（MG/L）；0DO419時的飽和溶解氧濃度（MG/L）；S河流在溶解氧為40MG/L的臨界點虧氧量濃度（MG/L）。C設計中查表的1312MG/LSDO（312）0132579/MGL（313）401/C（6）求起始點的有機物濃度和臨界時間0LCT（314）1102CKTCDOL（315）021221LGCKKT式中河流在污水排入的起始點處BOD5濃度（MG/L）；0L河流從起始點流到臨界點的臨界時間（D）。CT04804912137CTL0937LG0378CTL采用試算法進行計算的2258DCT334106MG/L0L（7）求起點允許的20時BOD5的濃度（316）12050KTBOD式中河流在污水排入的起始點處BOD5的濃度（MG/L）；5BODLTBOD5的時間（D），一般采用T5D。501534628/BODLMGL（8）計算污水處理廠允許排放的BOD5的濃度（317）551BODQL河河河式中處理后污水允許排放的BOD5的濃度（MG/L）；5BODL河流中原有的BOD5的濃度（MG/L）。河5128326947/060BODLMGL計算得69947MG/L28225MG/L。5故污水不用處理，可直接排放。2按河流中BOD5的最高允許濃度計算（1）計算由污水排放口流到下游取水口處得時間（318）XTV式中T污水排放口流到下游取水口處的時間（D）；X污水排放口距下游取水口處的距離（M）；V河流中水流的流速（M/S）。501723864TD（2）將20標準下河流的BOD5值和河流任一時段最高允許的BOD5L河值的數值換算成419時的數值。5STL（319）1KT50STL（20）式中20時河流任一時段最高允許的BOD5值，一般采用45STL5STLMG/L；20時河流任一時段最高的BOD5值；020時的好氧速率常數，一般采用01/D；120K120KTBOD5降解時間（D），一般采用T5D。0154L585MG/L0換算成419時的，即5ST0485812/LMGL同理，20時的河流BOD5為32MG/L，則河01532L468MG/L0換算成419時的5河048546119/LMGL河（3）求419時的的值5EBOD（320）51155KTKT00STSTEQL河河式中處理后污水允許排放的BOD5濃度（MG/L）；5EBODL河流最小流量（M3/S）；Q河污水平均流量（M3/S）；419時的好氧速率常數，0048/D。1K1K504872304872311969231/6EBODLMGL（4）將419時的BOD5換算成20時的BOD5值0480L5490MG/L50154937/EBODLMGL（5）計算處理程度（321）52EBODLE式中BOD5處理程度（）；2E進水的BOD5濃度（MG/L）。L28537860E3按二級生物處理后的水質排放標準計算污水二級處理排放口BOD5濃度要求為20MG/L，則污水處理程度為53EBODLE2809214計算BOD5的處理程度從以上3中計算方法中比較得出，方法（3）的出的處理程度較高，所以本污水處理廠BOD5的處理程度為9291。3123污水的TN處理程度計算按污水排放口出水水質要求計算。污水二級處理排放口總氮濃度要求為20MG/L，則污水處理程度為401257NE3124污水中TP的處理程度按污水排放口出水水質要求計算。污水二級處理排放口總磷濃度要求為1MG/L，則污水處理程度為79186PE32城市污水處理工藝流程的確定321國內城市污水處理工藝的比較和選用城市污水處理廠的工藝選取通常要先考慮污水廠的規模。根據我國的具體情況，大體上可分為大型、中型和小型污水處理廠。規模大于10萬M3/D的為大型污水處理廠，中型污水處理廠的規模為110萬M3/D，規模小于1萬M3/D的是小型污水處理廠。大型城市污水處理廠的優選工藝是傳統活性污泥法及其改進型A/O法、A2/O法。目前世界上絕大多數國家包括我國的大型污水廠大多采用傳統活性污泥法、A/O和A2/O法。傳統活性污泥法、A/O和A2/O法與氧化溝和SBR工藝相比最大優勢是能耗較低、運營費用較低，規模越大這種優勢越明顯。常規活性污泥法、A/O和A2/O法的主要缺點是處理單元多，操作管理復雜，特別是污泥厭氧消化要求高水平的管理，消化過程產生的沼氣是可燃易爆氣體，更要求安全操作，這些都增加了管理的難度。但根據我國目前的現實情況，城市污水處理處于起步階段，法規和制度都不夠健全，對污泥的穩定化要求沒有明確的規定，同時由于排水管網系統不夠完善，大多數城市污水的有機成分不高,加之污泥厭氧消化的管理和沼氣的利用還缺乏成熟的經驗，這些因素都降低了包含污泥厭氧消化工序的常規活性污泥法、A/O和A2/O法的經濟性。因此，對于規模為1020萬M3/D的城市污水處理廠，有時可能采用SBR和氧化溝工藝更為經濟，在這種情況下，有必要對各種工藝進行詳細的技術經濟比較，以確定最佳工藝。中、小型城市污水處理廠的優選工藝是氧化溝和SBR，它們的共同特點是1去除有機物效率很高，有的還能脫氮、除磷或既脫氮又除磷，而且處理設施十分簡單，管理非常方便，是目前國際上公認的高效、簡化的污水處理工藝，也是世界各國中小型城市污水處理廠的優選工藝。2在10萬M3/D規模以下，氧化溝和SBR法的基建費用明顯低于常規活性污泥法、A/O和A2/O法。即使氧化溝和SBR法的電耗和年運營費用仍高于常規活性污泥法,但如果與基建費用一起來比較,基建費加上20年的運營費總計還是比常規活性污泥法低些。規模越小，低得越多，規模越大，差距越小，當規模為10萬M3/D時，兩類工藝的總費用大致相當。因此，對于中小型污水廠采用氧化溝與SBR法在經濟上是有利的。3氧化溝與SBR工藝通常都不設初沉池和污泥消化池，整個處理單元比常規活性污泥法少50以上，操作管理大大簡化，這對于技術力量相對較弱、管理水平相對較低的中小型污水處理廠很合適。4氧化溝和SBR工藝的設備基本上實現了國產化，在質量上能滿足工藝要求，價格比國外設備便宜好幾倍。5氧化溝和SBR工藝的抗沖擊負荷能力比常規活性污泥法好得多，這對于水質、水量變化劇烈的中小型污水廠很有利。但中小型污水處理廠結合自身情況，也可采用傳統活性污泥法及具有脫氮除磷能力的A/O或A2/O法。322本設計處理工藝的確定本設計中城市污水處理廠的設計流量55萬噸，屬中小型污水處理工程。設計要求出水水質達到GB189182002一級B標準，要考慮污水的脫氮除磷，所以污水處理采用二級強化工藝處理。而本工程位于東北地區，對寒冷地區選擇城市污水活性污泥法流程時，應充分考慮溫度的影響，宜采用鼓風曝氣供氧，不宜選用散熱量大的表面曝氣器供氧。而氧化溝工藝采用的就是表面曝氣器，池深淺，散熱量很大，占地面積也較大，所以不宜在東北地區應用。SBR雖然是鼓風曝氣，但是在冬季潷水器懸空易結冰，使設備無法正常運行。故采用具有脫氮除磷功能的A2/O法。A2/O工藝將生物反應池分為厭氧池、缺氧池和好氧池。在厭氧階段，從沉淀池排出的含磷回流污泥同原污水一起進入，聚磷酸菌釋放磷，同時部分有機物開始進行氨化。隨后污水進入缺氧反應器，本反應器的首要功能是脫氮，硝態氮是通過內循環由好氧反應器送來的，循環的混合液量較大，一般為2Q（Q原污水流量）。混合液從缺氧反應器進入好氧反應器曝氣池，這一反應器是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等項反應都在本反應器內進行。這三項反應都是重要的，混合液中含有，污泥中含有過剩的磷，3NO而污水中的BOD（或COD）則得到去除。流量為2Q的混合液從這里回流缺氧反應器。沉淀池的功能是泥水分離，污泥的一部分回流厭氧反應器，上清夜作為處理水排放。33污水處理構筑物的設計與計算331總泵站污水總泵站位于污水處理廠的最前端，是用于提升城市污水管網污水的構筑物，在整個污水處理過程中是主要構筑物之一，它的運行好壞會直接影響到污水處理廠的正常運轉。污水總泵站的重要性決定了它的工作形式，本泵站采用完全自灌式。其優點是不需設置引水的輔助設施，操作簡便，啟動及時，便于自控。為充分利用污水廠土地面積，采用合建式干式泵房。集水池位于泵站地下部分，機器間與集水池間用鋼筋混凝土墻分隔開來。3311設計參數污水處理廠總泵站設計參數如下。1設計流量Q設計637L/S；2污水廠進水管D1100MM，H/D0651，I084，流速V096M/S，管底標高178864M，管底埋深8136M；3提升后水位