哈爾濱工業(yè)大學城市污水廠畢業(yè)設計說明書完整版--優(yōu)秀畢業(yè)設計.doc

摘要環(huán)境污染問題是當今世界上最大的社會問題之一，尤其是水資源的過度開發(fā)和不合理利用。合理利用水資源是解決這些問題的關鍵，因此，水處理的發(fā)展對我國能否實現(xiàn)可持續(xù)的戰(zhàn)略目標起著舉足輕重的作用。本設計是吉林省長春地區(qū)a市的排水工程。其由兩部分組成，即，城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的設計和城市污水處理廠的設計。排水管網(wǎng)系統(tǒng)共設計了a和b兩套方案，經(jīng)過技術經(jīng)濟比較，選擇a方案。根據(jù)城市所處的地理位置和污水廠的規(guī)模，并結合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。該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污泥脫水間泥餅外運。通過此工藝的處理，出水水質(zhì)將達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（gb18918-2002）一級b標準。關鍵詞城市排水管網(wǎng)；城市污水處理廠；a2/o；沉淀池；污泥處理abstractthe problem of environmental pollution is nowadays one of the greatest social concerns in the world, especially overexploitation and unreasonable use of the water resource. the water resource of rational utilization is the key to solving these problems。so the development of water treatment plays a decisive role to realize our country the sustainable strategic objective.the design is a drainage system in a tomn of changchun of jilin province. it is made up of two parts, namely, the design of the system of urban drainage pipeline networks and design of the urban sewage treatment plant .a and b two sets of schemes that the system of drainage pipeline networks has been designed altogether, and compare through technological economy, choose a scheme.according to tomns geographical position and scale of sewage treatment plant, combining with the demand of denitrification and dephosphorization in treatment process, the sewage treatment plant designs and adopts a2/o craft. the sewage disposal procedure is: the medium screenthe pumping stationthe fine screenthe grit poolthe preliminary settling tankthe anaerobic poolthe anoxc poolthe oxic poolthe secondary settling tankthe disinfection tankthe electromagnetic flow meterdischarged into the river. the sludge treatment procedure is: sludgethe bumping roomthe grawity thickening tankthe sludge storing tankthe sludge digesting poolthe sludge dewatering room. after the treatment of this craft, the disposal water quality will reach the first class b standard ofpollutant discharge standard of urban sewage treatment plant (gb18918-2002 ). keywords urban drainage pipeline networks urban sewage treatment plant a2/o settling tank sludge treatment不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印- ii -千萬不要刪除行尾的分節(jié)符，此行不會被打印。在目錄上點右鍵“更新域”，然后“更新整個目錄”。打印前，不要忘記把上面“abstract”這一行后加一空行- iii -第1章 緒論1.1 概述隨著科學技術的不斷發(fā)展，環(huán)境問題越來越受到人們的普遍關注，為保護環(huán)境，解決城市排水對水體的污染以保護自然環(huán)境、自然生態(tài)系統(tǒng)，保證人民的健康，這就需要建立有效的污水處理設施以解決這一問題，這不僅對現(xiàn)存的污染狀況予以有效的治理，而且對將來工、農(nóng)業(yè)的發(fā)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(wǎng)和城市污水處理廠，進行系統(tǒng)全面的設計。1.1.1 城市概況a市位于吉林省長春地區(qū)，該市人口約24萬人。一條河流由西向東穿過市區(qū)，將城區(qū)分為區(qū)和區(qū)兩部分。兩區(qū)地勢均坡向河流，并由一條鐵路相連。該市有a、b兩家企業(yè)分別位于兩區(qū)，火車站位于區(qū)，城市沿河下游有風景區(qū)，交通十分便利，具有良好的發(fā)展前景。 該市屬于規(guī)劃中的新興城市，為保護環(huán)境，實現(xiàn)社會、經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展，應盡可能的減少污染物的排放量，故需對城市污水及工業(yè)廢水進行綜合處理，使排入河流的污水水質(zhì)達到設計要求并符合國家規(guī)定的標準。1.1.2 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(wǎng)設計計算，污水廠規(guī)模、處理程度，各處理構筑物工藝尺寸及運行參數(shù)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(jīng)濟比較來確定一個較為合理的方案來解決該市現(xiàn)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(jīng)濟合理的方案。改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量和城市形象。避免城市下游旅游區(qū)由于受到污水的污染而影響經(jīng)濟效益。另外通過本次畢業(yè)設計，讓我們對排水工程有一個更系統(tǒng)全面深入地了解，培養(yǎng)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(jīng)濟、環(huán)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。1.1.3 設計內(nèi)容1.分析自然現(xiàn)狀的排水條件，經(jīng)濟合理的確定城市排水體制。2.并確定排水管網(wǎng)的走向和位置，并進行經(jīng)濟比較。3.泵站的數(shù)量和規(guī)模。4.確定污水廠位置和規(guī)模。5.進行管網(wǎng)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(jīng)濟概算，成本核算。8.繪制相關圖紙。1.2 設計原始資料1.2.1 地形與城市規(guī)劃資料1.城市地形與總體規(guī)劃平面圖一張，比例 1：10000。2.城市各區(qū)人口密度與居住區(qū)生活污水量標準（平均日）：表1-1 城市人口密度與生活污水量標準 指標區(qū)域人口密度（人/公頃）污水量標準（升/人日）區(qū)200140區(qū)1501203.城市各區(qū)中各類地面與屋面的比例（%）：表1-2 地面與屋面比例區(qū)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(qū)5020101010區(qū)40201010204.工業(yè)企業(yè)與公共建筑的排水量和水質(zhì)資料：表1-3 工業(yè)企業(yè)與公共建筑的排水量和水質(zhì)資料企業(yè)或公共建筑名稱平均排水量m3/d最大排水量m3/dssmg/lcodmg/lbod mg/l總氮mg/l總磷mg/lph水溫a 廠10005080010005003020715b廠80040100012006003515720火車站50030300450300207715注：工業(yè)企業(yè)廢水的特殊水質(zhì)可以另行說明；如果企業(yè)與公共建筑的廢水已經(jīng)經(jīng)過處理，按處理后的水質(zhì)填寫。1.2.2 氣象資料1.氣溫（）等資料見表1-4。 表1-4 氣象資料年平均氣溫（）5月平均最高（）20年最低氣溫（）-30月平均最低（）-15年最高氣溫（）28月平均氣溫（）4濕度在-10以下的天數(shù)100濕度在0以下的天數(shù)120降雨量（mm/年）400年蒸發(fā)量（mm/年）2002.常年主導風向：西北。1.2.3 地質(zhì)資料城市的地質(zhì)資料見表1-5。表1-5 地質(zhì)資料土壤性質(zhì)冰凍深度m地下水位（在地表下）m承載力kpa排水管網(wǎng)在干管處一般性資料粘土-1.8-8.0250污水總泵站與污水處理廠址處亞粘土-1.8-9.02501.2.4 受納水體水文與水質(zhì)資料受納水體為河流時，污水處理廠排放口處理資料見表1-6。表1-6 受納水體水文與水質(zhì)資料流量m3/d流速m/s水位標高m水溫do mg/lbod mg/lss mg/lss允許增加量mg/l最小流量時（月平均）2101.292.0441.01.20.1最高水位時4004.096.02061.01.00.1常水位時3002.594.01551.01.10.1在污水總排放口下游50公里處有風景區(qū)，要求bod1.5 mg/l。雙擊上一行的“1”“2”試試，j(本行不會被打印，請自行刪除)第2章 城市排水管網(wǎng)設計與計算2.1 城市排水管網(wǎng)設計原則2.1.1 排水系統(tǒng)的規(guī)劃設計原則排水系統(tǒng)是控制水環(huán)境污染、改善和保護環(huán)境的重要設施，同時也是人民身體健康、日常生活以及廠礦企業(yè)發(fā)展的保障措施。因此，排水工程的規(guī)劃與設計必須在區(qū)域規(guī)劃及城市工業(yè)企業(yè)的總體規(guī)劃基礎上進行。排水系統(tǒng)的規(guī)劃與設計應遵循以下原則：1.要認真貫徹執(zhí)行憲法中“國家保護環(huán)境和自然資源，防治污染和其它公害”以及環(huán)境保護法、水污染防治法。堅持經(jīng)濟建設、城市建設、環(huán)境建設同時規(guī)劃、同時實施、同時發(fā)展的原則，開展以城市為中心的環(huán)境綜合治理，以實施經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，在這些指導思想下，進行排水工程的規(guī)劃與設計。2.認真貫徹“全面規(guī)劃、合理布局、綜合利用、化害為利”的環(huán)保方針，正確安排好工農(nóng)、城市、生產(chǎn)、生活等方面的關系，使經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護統(tǒng)一起來，注意預防和消除對環(huán)境的污染。3.排水工程的規(guī)劃應符合區(qū)域規(guī)劃及城市和工業(yè)企業(yè)的總體規(guī)劃，并應與城市和工業(yè)企業(yè)中其它單項工程設施密切配合，互相協(xié)調(diào)。4.排水工程的設計應全面規(guī)劃，按近期設計，考慮發(fā)展有擴建的可能性，并應根據(jù)使用要求和技術經(jīng)濟的合理性等因素，對近期工程做出分期建設安排。5.在規(guī)劃與設計排水工程時，必須注意要認真執(zhí)行有關部門制定的現(xiàn)行有關標準、規(guī)范和規(guī)定。 必須執(zhí)行國家關于新、改、擴工程實行防治污染的“三同時”規(guī)定。6.排水系統(tǒng)的規(guī)劃與設計，要與鄰近區(qū)域的污水、污泥處理與處置相協(xié)調(diào)。必須在較大范圍內(nèi)綜合考慮。7.排水系統(tǒng)的規(guī)劃與設計，應處理好污染源治理與集中處理的關系。對工業(yè)廢水要進行適當?shù)念A處理，達到要求后排入城市排水系統(tǒng)。2.1.2 排水管網(wǎng)定線原則排水管網(wǎng)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(qū)域的污水自流排除。定線時通?？紤]的因素是：地形和豎向規(guī)劃；排水體制；污水廠和出水口位置；水文地質(zhì)條件；道路寬度；地下管線和構筑物的位置；工業(yè)企業(yè)和產(chǎn)生大量污水的建筑物的分布情況以及發(fā)展遠景和修建順序等。地形一般是影響管道定線的主要因素，定線時應充分利用地形，使管道的走向符合地形趨勢，一般應順坡排水。地形標高較高的污水不要經(jīng)較低地區(qū)泵站排水。排水管網(wǎng)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。管道埋深和泵站數(shù)量直接影響到工程總造價，管網(wǎng)定線需做方案比較，選擇最合適的管線位置，使其既能減少埋深，又可少建泵站。排水管道定線應盡量避免或減少管道與河流、山谷、鐵路及地下構筑物交叉，以降低施工費用，減少養(yǎng)護工作的困難。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600800m。2.2 設計依據(jù)及排水體制的選擇2.2.1 設計依據(jù)設計依據(jù)包括：1.gbj14-87 室外排水設計規(guī)范；2.gb8978-1996 污水綜合排放標準；3.gb18918-2002 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準；4.cj3082-99 污水排入城市下水道水質(zhì)標準；5.長春地區(qū)a市排水工程設計任務書；6.給水排水設計手冊；7.a市總體規(guī)劃平面圖；8.土建、市政工程估算定額標準。2.2.2 排水系統(tǒng)體制的選擇在城市和工業(yè)企業(yè)中通常有生活污水、工業(yè)廢水和雨水。這些污水是采用一個管渠系統(tǒng)來排除，或是采用兩個或兩個以上各自獨立的管渠系統(tǒng)來排除。污水的這種不同排除方式所形成的排水系統(tǒng)，稱作排水系統(tǒng)的體制，簡稱排水體制。排水系統(tǒng)的體制，一般分為合流制和分流制兩種類型。合流制排水系統(tǒng)是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一個管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)?，F(xiàn)在常用的是截流式合流制排水系統(tǒng)，這種系統(tǒng)實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(huán)境保護方面來看，它將生活污水、工業(yè)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?？墒怯晏鞎r有部分混合污水經(jīng)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。但此缺點可在溢流出水口附近設置雨水污水存儲池以減輕城市水體污染。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(jù)國外有的經(jīng)驗認為合流制排水管道的總造價比完全分流制一般要低20%40%。3.從維護管理方面來看，晴天只是部分流，管內(nèi)流速較低，易產(chǎn)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(tǒng)污水廠運行管理的復雜性。分流制排水系統(tǒng)是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩個或兩個以上各自獨立的管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)。排除生活污水、城市污水或工業(yè)廢水的系統(tǒng)稱污水排水系統(tǒng)；排除雨水的系統(tǒng)稱雨水排水系統(tǒng)。分流制特點如下：1.從環(huán)境保護方面來看，生活污水和工業(yè)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(tǒng)，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(nèi)的流速不致太小而發(fā)生淤積，同時進入污水廠的水質(zhì)水量變化小，有利于污水廠的運行管理。所以，根據(jù)城市工業(yè)企業(yè)規(guī)劃，環(huán)境保護的要求，污水的利用情況，原有的排水設施，水質(zhì)、水量、地形、氣候等條件，從全局出發(fā)，在滿足環(huán)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(tǒng)。2.3 城市污水管網(wǎng)計算2.3.1 城市污水管網(wǎng)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東南角，靠近岸邊又與岸邊留有一定距離，且離市區(qū)符合衛(wèi)生防護要求（污水廠距居民區(qū)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(chǎn)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(chǎn)生空氣污染。污水處理廠工程地質(zhì)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(jù)城市地形，將a市按城市分區(qū)也劃分為兩個排水區(qū)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(jù)城市的地形特點，兩個區(qū)的地勢均坡向河流，地面坡度不大，故區(qū)和區(qū)均采用正交截流式布置方案。區(qū)干管沿垂直（近似）等高線方向布置，干管采用雙側集水；區(qū)街區(qū)規(guī)劃較為整齊，但街道與等高線斜交，故定設干管與等高線斜向相交，干管采用單側集水。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(qū)規(guī)劃較為規(guī)整，僅區(qū)火車道東側區(qū)域街區(qū)形狀有些輻射狀，故方案b只改動區(qū)火車道東側區(qū)域排水管道的走向，將方案a中的與等高線垂直（近似）鋪設的干管改為與等高線平行（近似）鋪設，但仍滿足污水順坡自流排除的原則，在街區(qū)的最東側設主干管收集來自干管的污水。在管網(wǎng)布置中，兩區(qū)沿河布置的污水主干管都得穿越一次鐵道，穿越鐵道需要頂管施工。區(qū)污水主干管在收集齊區(qū)污水后還得采用倒虹管施工方式過河，在與區(qū)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。2.3.2 城市污水管網(wǎng)a方案水力計算1.街區(qū)編號并計算面積、比流量 按各街區(qū)的平面范圍計算出街區(qū)面積。由原始資料可知，區(qū)人口密度200cap/ha，污水量標準140l/（capd）；區(qū)人口密度150cap/ha，污水量標準120l/（capd）。經(jīng)計算統(tǒng)計，區(qū)街區(qū)面積總計823.7ha，人口數(shù)為164740人，區(qū)街區(qū)面積總計482.05ha，人口數(shù)為72308人。比流量q0（l/（sha），可用下式求得： （2-1）式中 n居住區(qū)生活污水定額（l/（capd）； p人口密度（cap/ha）。則區(qū)比流量：q0=140*200/86400=0.324 l/（sha）區(qū)比流量：q0=120*150/86400=0.208 l/（sha）2.劃分設計管段，計算各管段的設計流量 方案a中管網(wǎng)定線、設計管段的劃分見圖2-1。由原始資料可知，a市有兩家工業(yè)企業(yè)和一個火車站，排水量分別如下：（1）a廠最大時排水量50m3/h，設計秒流量13.89l/s；（2）b廠最大時排水量40 m3/h，設計秒流量11.11l/s；（3）火車站最大排水量30 m3/h，設計秒流量8.33 l/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(guī)定 污水管道在設計時要滿足以下規(guī)定：（1）最小流速：為防止管道淤積，根據(jù)設計規(guī)范及有關運行經(jīng)驗，污水管道最小流速定為0.6m/s。圖2-1 a方案污水管網(wǎng)平面布置圖圖2-2 b方案污水管網(wǎng)平面布置圖（2）最小管徑：為防止管道淤積，減少清通次數(shù)，街區(qū)和廠區(qū)內(nèi)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0.004；管徑為300mm時，采用的最小設計坡度為0.003。（4）不同管徑的最大設計充滿度見“城鎮(zhèn)排水工程設計規(guī)范” 。（5）最大埋深：根據(jù)當?shù)氐叵滤患暗刭|(zhì)情況，管道最大埋深采用6.406.50m。（6）最小覆土厚度：必須滿足三點要求：防止管道內(nèi)污水冰凍和因土壤凍脹而損壞管道，要求管內(nèi)底標高在冰凍線以上0.15m；防止管壁因地面荷載而受道破壞，要求覆土厚度大于0.7m；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(guī)范規(guī)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(yè)廢水管道，管底可埋設在冰凍線以上0.15m。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(shù)值應根據(jù)該地區(qū)或條件相似地區(qū)的經(jīng)驗確定。該地區(qū)最大冰凍深度為1.80m，則干管起端管底埋深可為1.65m。覆土厚度采用0.70m。滿足連接要求所需的管道埋深按下式計算：h= hilz1z2h （2-2）式中 h所需的管道起點的最小埋深（m）；h街區(qū)管起點出戶管最小埋深，一般采用0.500.70m；z1管道起點地面標高（m）；z2街區(qū)管起點地面標高（m）；i 街區(qū)管和污水支管的坡度；l 街區(qū)管和污水支管的長度（m）；h 街區(qū)管和污水支管的管內(nèi)底高差（m），高差取0.1m。各干管管段起點埋深計算結果見表2-1，并與冰凍深度和覆土厚度相比較之后，得出最終干管起點埋深h。冰凍線在地下1.8m處，覆土厚度為0.7m。5.控制點的確定 在污水排放區(qū)域內(nèi)，對管道系統(tǒng)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(jù)城市豎向規(guī)劃，保證排水區(qū)域內(nèi)各點的污水都能排出，并考慮發(fā)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(tǒng)的埋深。根據(jù)a方案地形及管網(wǎng)布置的特點，39點為區(qū)管網(wǎng)的控制點，該點埋深為1.82m；1點為區(qū)管網(wǎng)的控制點，該點埋深為2.12m。表2-1 方案a各干管起點埋深計算表 （m）管段編號hilz1z2hhh160.50.004830103.20105.000.12.122.127150.50.004750104.60106.300.11.901.9016210.50.004550103.00104.300.11.501.6522250.50.004550102.60104.100.11.301.6526310.50.004500102.60103.400.11.801.8032380.50.004850102.60103.600.13.03.039460.50.004580105.00106.100.11.821.8247540.50.004580105.90107.200.11.621.6555630.50.004830106.90107.800.13.023.0264720.50.004530107.40107.800.12.322.3273810.50.004800105.60107.100.12.32.382920.50.004520104.80105.600.11.881.88931020.50.004830102.50105.000.11.421.656.管網(wǎng)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(qū)穿越鐵路的排水管道管徑為700mm，區(qū)穿越鐵路的管道管徑為500mm。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(shù)據(jù)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(jīng)當?shù)赜嘘P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(qū)與區(qū)，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(zhì)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(nèi)通過，并設事故排出口和為排除套管內(nèi)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1.2m。8.管道穿越河流 管道在設計中有主干管穿越河流，且過河前管道直徑是700mm。由于河面與河灘叫寬闊，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(nèi)應有閘槽閘板或閘門、排氣閥和排水裝置。進水井內(nèi)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與水平管的交角一般不大于30，本設計采用15角。倒虹管內(nèi)設計流速應不小于0.9m/s，也不應小于進水管內(nèi)流速。當流速達不到0.9m/s時，應加定期沖洗措施，沖洗流速不小于1.2m/s。倒虹管采用鋼管，其中一條發(fā)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(wǎng)的水力計算結果可知倒虹管的設計流量為175.26l/s，倒虹管長為600m，共四只15彎頭。倒虹管上游管道流速=0.82m/s。采用兩條管徑相同而平行敷設的工作管線，管徑d=325mm，每條倒虹管流量q=175.26/2=87.63 l/s。查表得d=325mm，q=87.63 l/s，i=0.0047，=1.01 m/s0.9m/s，同時=1.01 m/s0.82m/s。 倒虹管沿程水頭損失h0=il=0.0047600=2.82m進口局部水頭損失h1=0.5=0.026m出口局部水頭損失h2= =1.0=0.052m彎頭局部水頭損失h3=，=0.15，4只彎頭h3=40.15=0.312m倒虹管全部水頭損失h =2.82+0.026+0.052+0.312=3.21m9.泵站設置地點的確定 在排水系統(tǒng)中，由于地形條件等因素的影響，通常可能設中途泵站、局部泵站、終點泵站。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。若將低洼地區(qū)的污水提升到地勢高地區(qū)管道中；或是將高層建筑地下室、地鐵、其它地下建筑的污水抽送到附近管道系統(tǒng)所設置的泵站稱為局部泵站。此外，污水管道系統(tǒng)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(jù)設計原始資料，排水管網(wǎng)干管處地下水位-8.0 m，污水總泵站與污水處理廠址處地下水位-9.0m。主干管的終端埋深由水力計算可知為8.20m，可不設提升泵站；主干管在108點的埋深為7.54m（見水力計算表），后續(xù)的埋深都已超過地下水位。但此點已在管網(wǎng)后段，考慮到提升主干管后下游干管能順利接入且管道提升前后埋深較為均勻，將污水提升泵站改設在107點。107點的埋深為6.08m，提升后污水管道埋深在冰凍線以上0.15m，即1.65m，提升高度為4.43m?？偙谜驹O在管網(wǎng)終端，城市污水處理廠內(nèi)。2.3.3 城市污水管網(wǎng)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(wǎng)定線、設計管段的劃分見圖2-2。設計中采用兩條主干管，穿越兩次鐵路的方案。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。2.確定各管段的起點埋深 如前所述，各干管起點埋深計算結果見表2-2。3.控制點的確定b方案控制點的選取同a方案。4.管網(wǎng)水力計算b方案管道水力計算的計算結果見附錄2。表2-2 方案b各干管起點埋深計算表 （m）管段編號hilz1z2hhh終73790.50.004720106.40107.200.12.682.6880850.50.004940105.70107.200.12.862.8686930.50.004840104.40105.800.12.562.565.中途泵站的確定主干管的終端埋深為8.63m，不需要中途提升。主干管的情況同方案a中主干管的情況，在104點設中途提升泵站，中途泵站將管道埋深由6.08m提升到1.65m，提升高度為4.43m。總泵站設在管網(wǎng)終端，位于污水處理廠內(nèi)。 2.3.4 城市污水管網(wǎng)結果分析根據(jù)電算初步結果，確定a方案和b方案均須設一個中途泵站,泵站的位置及提升高度方面條件相同，兩套方案都穿越鐵路兩次。本設計主要考慮的是管網(wǎng)造價問題。表2-3 a、b方案經(jīng)濟比較方案a方案b設中途泵位置107點107點泵站設計水量（l/s）124.23124.23水泵靜揚程(m)4.434.43泵站造價(元)621150.0621150.0終點埋深(m)8.208.63總管長（m）32970.035940.0管網(wǎng)總造價(元)6136883.06435718.0總造價(元)6758033.07056868.0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。2.4 城市雨水管道水力計算2.4.1 雨水管道定線該市區(qū)和區(qū)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(qū)，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(tǒng)中，地面雨水能以最短距離靠重力就近排入水體，應少出現(xiàn)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。2.4.2 主要設計參數(shù)的確定1.長春地區(qū)a市暴雨強度公式 經(jīng)查給水排水手冊，長春暴雨強度公式為：q= （2-3）式中 q 設計暴雨強度（l/sha）；p 設計重現(xiàn)期,據(jù)a市實際，取p=1年； t 設計降雨歷時(min)；t=t1+mt2 （2-4） t1地面集水時間（min）； t2管渠內(nèi)雨水流行時間（min）；m折減系數(shù)。根據(jù)室外排水設計規(guī)范規(guī)定：暗管m2.0，明渠m1.2。本設計取m2.0。2.地面集水時間t1的確定根據(jù)室外排水設計規(guī)范規(guī)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t1 =515min。根據(jù)經(jīng)驗，a市采用t1=10min。3.徑流系數(shù)值的求定整個匯水面積上的平均徑流系數(shù)為： （2-5）式中 fi 各類地面的面積（ha）；i 各類地面徑流系數(shù)。各類地面徑流系數(shù)i值見表2-4。根據(jù)表1-2，可分別求出區(qū)、區(qū)的地面徑流系數(shù)、。區(qū)： = 0.715；區(qū)： = 0.64。表2-4 地面徑流系數(shù)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0.900.400.300.154.雨水設計流量確定雨水設計流量按下式計算： （2-6）式中 q雨水設計流量（l/s）； 地面徑流系數(shù)；f雨水匯水面積（ha）； q設計暴雨強度（l/sha）。5.一般規(guī)定雨水管道設計應滿足以下規(guī)定：（1）雨水管道按滿流計算，最小設計流速一般不小于0.75m/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0.7m。（4）充分利用地形，就近排入水體或低洼地區(qū)。（5）根據(jù)城市規(guī)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(lián)絡管最小管徑300mm，最小坡度0.01。2.4.3 匯水面積計算根據(jù)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(jù)城市總體規(guī)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(fā)生變化的地方應對匯水面積適當?shù)募右哉{(diào)整。一般而言，管徑變化的管段上游應適當?shù)臏p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?shù)臏p小。2.4.3 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3.1 城市污水水量水質(zhì)計算3.1.1 污水水量水質(zhì)計算1.設計流量 根據(jù)電算結果，生活污水平均流量：q生活平均=367.90l/s1324.44m3/h31787 m3/d又因為a廠平均排水量：qa=1000 m3/d=41.67 m3/h=11.57 l/sb廠平均排水量：qb=800 m3/d=33.33m3/h=9.26 l/s火車站平均排水量：q火=500 m3/d=20.83 m3/h=5.79 l/s所以城市污水平均流量：q平均=367.90+11.57+9.26+5.79=394.52 l/s=1420.27 m3/h34087 m3/d城市污水設計流量：q設計551.97 l/s1987.10m3/h47690 m3/d2.設計人口數(shù)根據(jù)工廠及火車站廢水量和工廠及火車站廢水中含有的懸浮物濃度和生化需氧量濃度，折算成工廠及火車站廢水的當量人口數(shù)。 表3-1 工廠及火車站廢水折合的當量人口數(shù)廠名平均日污水量（m3/d）五日生化需氧量（bod5）懸浮物（ss）濃度c（g/m3）總量cq（g/d）當量人口n1/人濃度c（g/m3）總量cq/（g/d）當量人口n1/人a廠10005005000001666780080000017778b廠80060048000016000100080000017778火車站50030015000050003001500003333合計23003766738889生活污水中的bod及ss值分別取30g/（人d）和45 g/（人d）。據(jù)此工廠及火車站廢水折合成當量人口數(shù)如表3-1所示。根據(jù)電算結果，居住區(qū)生活污水為污水來源的城市居民人口數(shù)n=237048人。綜合上表結果，可算出該城市總的設計人口數(shù)，如表3-2所示。表3-2 設計人口計算表污水來源設計人口數(shù)/人按bod5計算按ss計算居住區(qū)生活污水237048237048工廠及火車站廢水3766738889合計2747152759373.污水水質(zhì)污染程度每人每天生活污水量為：=134.1l/（人d）生活污水平均bod5濃度為：=0.224 g/l =224mg/l生活污水平均ss濃度為：=0.336g/l=336mg/l生活污水cod平均濃度為ccod=400mg/l生活污水tn平均濃度為cn=40mg/l生活污水tp平均濃度為cp=8mg/l生活污水與工業(yè)廢水混合后，bod5濃度為 =242.03mg/l生活污水與工業(yè)廢水混合后，ss濃度為 =343.26mg/l生活污水與工業(yè)廢水混合后，cod的濃度為 =437.11mg/l生活污水與工業(yè)廢水混合后，tn的濃度為 =39.30mg/l 生活污水與工業(yè)廢水混合后，tp的濃度為 =8.50mg/l 3.1.2 污水中污染物的處理程度確定3.1.2.1 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(zhì)要求的方法分別計算，選取需處理程度高者。1.按污水排放口處ss的允許濃度計算首先求出排放口處ss的允許排放濃度，根據(jù)已知條件，列出如下方程 css允許 = p（+1）+css河 （3-1）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= 0.395m3/s； p河流中允許增加ss濃度（m3/h），p=0.1mg/l； css河河流中ss濃度（mg/l），css河=1.2mg/l。帶入各值，得css允許=0.1（+1）+1.2=54.46 mg/l則可求出ss的處理程度為= 84.13%2.按污水排放口處水質(zhì)要求計算污水二級處理排放口ss濃度要求為20 mg/l。則可求出ss的處理程度為= 94.17%從這兩種計算方法中比較得出，方法2得出的處理程度高于方法1，所以本處理廠ss的處理程度為94.17%。3.1.2.2 污水中bod5的處理程度 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(zhì)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=2.0mg/l，溫度t污水=13。排放口處do的混合濃度為=4.0mg/l混合溫度tm為=4.02在水溫為4.02時，可查表或用下式計算耗氧速率常數(shù)k1值 （3-2）式中 溫度系數(shù)，=1.047； k1（20）20時的耗氧速率常數(shù)，k1（20）=0.1。帶入各值，得=0.048同理可求出復氧速率常數(shù)k2值 （3-3）式中 溫度系數(shù)，=1.024k2（20）20時的復氧速率常數(shù)，k2（20）=0.2。帶入各值，得=0.137然后求起始點的虧氧量d0和臨界點的虧氧量dc。查表得出4.02時的飽和溶解氧濃度dos=13.12mg/l，可算出d0=13.12-4.00=9.12mg/l；dc=13.12-4.00=9.12mg/l由上可知，在污水排放口河流的虧氧量就達到臨界點，所以在用試算法求起始點有機物濃度l0和臨界時間tc時，設臨界時間為tc=0d，將此值代入下式 從而可求得l0為26.03mg/l，將l0=26.03mg/l代入下式得tc= =0，符合要求。污水排入河流后，河流中所允許的bod5濃度為26.03mg/l。根據(jù)下式，可以求出二級污水處理廠出口處的bod5值，即計算得cbod水=13456mg/lcbod5=242.03 mg/l。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處理程度為計算方便，按污水溫度為20時進行計算，由污水排放口流到50km處的時間t=0.482d將20時的l5r、l5st的數(shù)值換算成4.02時的數(shù)值，已知20時的l5st=1.5mg/l，則1.5=l0（1-），計算得出l0=1.5/0.684=2.193mg/l，化為4.02時的l5st l5st=2.193（1-）=2.1930.425=0.932mg/l20時l5r=1mg/l，則l0=1/0.684=1.462mg/l .4.02時的l5r=1.4620.425=0.678mg/l則4.02時排放污水中的bod5的允許濃度l5el5e= （3-4）式中 l5r河流中原有的bod5濃度（mg/l）； l5st水質(zhì)標準中河水的bod5最高允許濃度（mg/l）； k4.02耗氧速率常數(shù)，k1=0.048d-1；t污水排放口到計算斷面