河北省唐山地區(qū)C市排水工程設(shè)計(jì)

摘要

環(huán)境污染問(wèn)題是當(dāng)今世界上最大的社會(huì)問(wèn)題之一，尤其是水資源的過(guò)度

開(kāi)發(fā)和不合理利用。合理利用水資源是解決這些問(wèn)題的關(guān)鍵，因此，水處理

的發(fā)展對(duì)我國(guó)能否實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的戰(zhàn)略目標(biāo)起著舉足輕重的作用。

本設(shè)計(jì)是河北省唐山地區(qū)C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(shè)計(jì)和城市污水處理廠的設(shè)計(jì)。

排水管網(wǎng)系統(tǒng)共設(shè)計(jì)了A和B兩套方案，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇B

方案。

根據(jù)城市所處的地理位置和污水廠的規(guī)模，并結(jié)合考慮需脫氮除磷的要

求，城市污水處理廠設(shè)計(jì)采用CASS工藝。該工藝污水處理流程為：粗格柵

一泵房一細(xì)格柵一沉砂池一CASS池一消毒池一電磁流計(jì)量一出水排放。污

泥處理流程為：污泥一污泥提升泵房~污泥濃縮池一貯泥池一污泥消化池一

污泥脫水間一泥餅外運(yùn)。通過(guò)此工藝的處理，出水水質(zhì)將達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處

理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞城市排水管網(wǎng)；城市污水處理廠；CASS；脫氮除磷；污泥處理

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

目錄

摘要...............................................................I

Abstract......................................................................................................................II

第1章緒論.......................................................1

1.1概述.........................................................1

1.1.1城市概況.................................................1

1.1.2目的和意義...............................................1

1.1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容.................................................2

1.2設(shè)計(jì)原始資料................................................2

1.2.1地形與城市規(guī)劃資料......................................2

1.2.2氣象資料................................................3

1.2.3地質(zhì)資料................................................4

1.2.4受納水體水文與水質(zhì)資料..................................4

第2章城市排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算....................................5

2.1城市排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)原則........................................5

2.1.1排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)原則..................................5

2.1.2排水管網(wǎng)定線原則........................................6

2.2依據(jù)及排水體制的選擇........................................7

2.2.1設(shè)計(jì)依據(jù).................................................7

2.2.2排水系統(tǒng)體制的選擇......................................7

2.3城市污水管網(wǎng)計(jì)算............................................9

2.3.1城市污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)方案的確定..............................9

2.3.2城市污水管網(wǎng)A方案水力計(jì)算............................10

2.3.3城市污水管網(wǎng)B方案水力計(jì)算............................16

2.3.4城市污水管網(wǎng)結(jié)果分析...................................17

第3章城市污水處理廠設(shè)計(jì)計(jì)算....................................18

3.1城市污水水量水質(zhì)計(jì)算.......................................18

3.1.1污水水量水質(zhì)計(jì)算.......................................18

3.1.2污水中污染物的處理程度確定.............................21

3.2城市污水處理工藝流程的確定................................22

3.2.1國(guó)內(nèi)城市污水處理工藝的比較和選用.......................22

3.2.2本設(shè)計(jì)處理工藝的確定...................................24

3.3污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)與計(jì)算................................27

3.3.1總泵站..................................................27

3.3.2設(shè)計(jì)參數(shù)...............................................27

3.3.3細(xì)格柵..................................................34

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

3.3.5生物反應(yīng)池.............................................40

3.3.6消毒接觸池.............................................52

3.3.7計(jì)量設(shè)備...............................................55

3.4污泥處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)與計(jì)算................................55

3.4.1污泥濃縮池..............................................55

3.4.2貯泥池..................................................59

3.4.3污泥消化池的設(shè)計(jì)計(jì)算...................................60

3.4.4污泥脫水...............................................79

第4章城市污水處理廠的布置.....................................81

4.1污水廠的平面布置...........................................81

4.1.1各處理單元構(gòu)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附屬建筑物..............................................82

4.2污水廠的高程布置...........................................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土建與公共工程.............................................85

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

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

第5章污水處理廠投資估算與技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià).........................88

5.1投資估算...................................................88

5.1.1估算范圍................................................88

5.1.2編制依據(jù)...............................................88

5.1.3投資估算................................................88

5.2勞動(dòng)定員...................................................89

5.2.1生產(chǎn)組織................................................89

5.2.2勞動(dòng)定員...............................................91

5.2.3人員培訓(xùn)................................................91

5.3運(yùn)行費(fèi)用和成本核算.........................................92

5.3.1成本估算的有關(guān)單價(jià).....................................92

5.3.2運(yùn)行成本估算...........................................92

5.3.3運(yùn)行成本核算.......................................94

致謝............................................................95

參考文獻(xiàn).........................................................96

附錄1污水管網(wǎng)電算結(jié)果（方案A）.................................................98

附錄2污水管網(wǎng)電算結(jié)果（方案B）...............................................109

附錄3空氣管路計(jì)算表...........................................121

附錄4污水高程計(jì)算表...........................................122

附錄5污泥高程計(jì)算表...........................................124

第1章緒論

1.1概述

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到人們的普遍關(guān)注，為保

護(hù)環(huán)境，解決城市排水對(duì)水體的污染以保護(hù)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(shè)施以解決這一問(wèn)題，這不僅對(duì)

現(xiàn)存的污染狀況予以有效的治理，而且對(duì)將來(lái)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(wèn)題的合理解決必將

帶來(lái)重大的社會(huì)效益。本設(shè)計(jì)是針對(duì)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(jìn)行系統(tǒng)全面的設(shè)計(jì)。

1.1.1城市概況

C市位于河北省唐山地區(qū)，該市人口約47萬(wàn)人。一條河流由北向南穿

過(guò)市區(qū)，一條鐵路自西向東穿越市區(qū)，將城區(qū)分為I區(qū)、II區(qū)和ni區(qū)三部

分。三區(qū)地勢(shì)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I區(qū)和n區(qū)，交通十分便利，具有良好的發(fā)展前景。

該市屬于規(guī)劃中的復(fù)興城市，為保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性

發(fā)展，應(yīng)盡可能的減少污染物的排放量，故需對(duì)城市污水及工業(yè)廢水進(jìn)行綜

合處理，使排入河流的污水水質(zhì)達(dá)到設(shè)計(jì)要求并符合國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

1.1.2目的和意義

此工程設(shè)計(jì)研究的目的在于通過(guò)對(duì)該市進(jìn)行排水流域劃分，排水體制確

定，城市排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算，污水廠規(guī)模、處理程度，各處理構(gòu)筑物工藝尺

寸及運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并對(duì)整個(gè)城市的排水工程的總造價(jià)進(jìn)行概預(yù)算分析

及不同方案之間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來(lái)確定一個(gè)較為合理的方案來(lái)解決該市現(xiàn)有

的排水狀況問(wèn)題。

意義在于通過(guò)設(shè)計(jì)研究，可以確定一套技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)合理的方案。改

善當(dāng)?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(jì)效益。另外通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我們對(duì)排水工

程有一個(gè)更系統(tǒng)全面深入地了解，培養(yǎng)我們分析問(wèn)題、解決問(wèn)題，綜合運(yùn)用

所學(xué)知識(shí)獨(dú)立工作的能力，并能從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境與社會(huì)等多方面綜合考

慮，為將來(lái)在排水工程的實(shí)際工作崗位上工作打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容

1.分析自然現(xiàn)狀的排水條件，經(jīng)濟(jì)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(jìn)行經(jīng)濟(jì)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(jìn)行管網(wǎng)的水力計(jì)算。

6.確定污水和污泥的處理流程，進(jìn)行各構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算。

7.進(jìn)行經(jīng)濟(jì)概算，成本核算。

8.繪制相關(guān)圖紙。

1.2設(shè)計(jì)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：lOOOOo

2.城市各區(qū)人口密度與居住區(qū)生活污水量標(biāo)準(zhǔn)（平均日）:

表1-1城市人口密度與生活污水量標(biāo)準(zhǔn)

指標(biāo)人口密度污水量標(biāo)準(zhǔn)

區(qū)（人/公頃）（升/人?B）

I區(qū)420190

H區(qū)480210

in區(qū)430200

3.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

混凝土與瀝非鋪砌土路公園與綠

各種屋面碎石路面

青路面面地

I區(qū)5020101010

II區(qū)4020101020

in區(qū)4520101015

4.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)或公平均排最大排

SSCODBOD總氮總磷水

共建筑名水量水量PH

mg/1mg/1mg/1mg/1mg/1溫'C

稱m3/dm3/d

A廠1500—50025001200655.56-815

B廠2000—6003000110070127-920

注：工業(yè)企業(yè)廢水的特殊水質(zhì)可以另行說(shuō)明;

如果企業(yè)與公共建筑的廢水已經(jīng)經(jīng)過(guò)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(jiàn)表l-4o

表1-4氣象資料

年平均氣溫（°C）~HJ月平均最高（"C）~30J

年最低氣溫（℃）-21.9月平均最低（℃）-10.4

年最高氣溫（℃）39.6月平均氣溫（C）13.1

濕度在-10℃以下的天數(shù)60濕度在0℃以下的天數(shù)90

降雨量（mm/年）623.1年蒸發(fā)量（mm/年）200

2.常年主導(dǎo)風(fēng)向：東北。

1.2.3地質(zhì)資料

城市的地質(zhì)資料見(jiàn)表l-5o

表1-5地質(zhì)資料

土壤性冰凍深度地下水位（在地表下）

承載力kpa

質(zhì)mm

排水管網(wǎng)在干管處

粘土-0.7-8.5>200

一般性資料

污水總泵站與污水

粘土-0.7-9.0>200

處理廠址處

1.2.4受納水體水文與水質(zhì)資料

受納水體為河流時(shí)，污水處理廠排放口處理資料見(jiàn)表1-60

表1-6受納水體水文與水質(zhì)資料

流量流速水位標(biāo)水DOBODSSSS允許增

m3/dm/s高m溫-Cmg/1mg/1mg/l加量mg/1

最小流量時(shí)

2101.2118.34℃41.01.20.1

（月平均）

最高水位時(shí)4004.0123.520℃61.01.00.1

常水位時(shí)3002.5120.115℃51.01.10.1

第2章城市排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)與計(jì)算

2.1城市排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)原則

2.1.1排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)原則

排水系統(tǒng)是控制水環(huán)境污染、改善和保護(hù)環(huán)境的重要設(shè)施，同時(shí)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(shè)計(jì)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(chǔ)上進(jìn)行。

排水系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：

1.要認(rèn)真貫徹執(zhí)行憲法中“國(guó)家保護(hù)環(huán)境和自然資源，防治污染和其它

公害”以及《環(huán)境保護(hù)法》、《水污染防治法》。堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)建設(shè)、城市建設(shè)、

環(huán)境建設(shè)同時(shí)規(guī)劃、同時(shí)實(shí)施、同時(shí)發(fā)展的原則，開(kāi)展以城市為中心的環(huán)境

綜合治理，以實(shí)施經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，在這些指導(dǎo)思想

下，進(jìn)行排水工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

2.認(rèn)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(guān)系，使經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境

保護(hù)統(tǒng)一起來(lái)，注意預(yù)防和消除對(duì)環(huán)境的污染。

3.排水工程的規(guī)劃應(yīng)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(yīng)

與城市和工業(yè)企業(yè)中其它單項(xiàng)工程設(shè)施密切配合，互相協(xié)調(diào)。

4.排水工程的設(shè)計(jì)應(yīng)全面規(guī)劃，按近期設(shè)計(jì)，考慮發(fā)展有擴(kuò)建的可能

性，并應(yīng)根據(jù)使用要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性等因素，對(duì)近期工程做出分期建

設(shè)安排。

5.在規(guī)劃與設(shè)計(jì)排水工程時(shí)，必須注意要認(rèn)真執(zhí)行有關(guān)部門制定的現(xiàn)行

有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定。必須執(zhí)行國(guó)家關(guān)于新、改、擴(kuò)工程實(shí)行防治污染

的“三同時(shí)”規(guī)定。

6.排水系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)，應(yīng)處理好污染源治理與集中處理的關(guān)系。對(duì)

工業(yè)廢水要進(jìn)行適當(dāng)?shù)念A(yù)處理，達(dá)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(yīng)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(shí)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(gòu)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(yuǎn)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(shí)應(yīng)充分利用地形，使管道

的走向符合地形趨勢(shì)，一般應(yīng)順坡排水。地形標(biāo)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(yīng)當(dāng)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(yīng)設(shè)在河流下游，地下水流向的下游，城

市主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。

管道埋深和泵站數(shù)量直接影響到工程總造價(jià)，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(yīng)盡量避免或減少管道與河流、山谷、鐵路及地下構(gòu)筑物

交叉，以降低施工費(fèi)用，減少養(yǎng)護(hù)工作的困難。

當(dāng)排水干管與等高線垂直時(shí)，排水干管一般采用雙側(cè)集水；當(dāng)排水干管

與等高線斜向相交時(shí)，排水干管一般采用單側(cè)集水。當(dāng)排水干管雙側(cè)集水

時(shí)，干管間距一般為600—1000m；當(dāng)排水干管單側(cè)集水時(shí)，干管間距一般

為600—800mo

2.2依據(jù)及排水體制的選擇

2.2.1設(shè)計(jì)依據(jù)

設(shè)計(jì)依據(jù)包括：

1.GBJ14-87《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》；

2.GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》；

3.GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》；

4.CJ3082-99《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》；

5.《唐山地區(qū)C市排水工程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)》；

6.《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》；

7.B市總體規(guī)劃平面圖；

8.土建、市政工程估算定額標(biāo)準(zhǔn)。

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(gè)管渠系統(tǒng)來(lái)排除，或是采用兩個(gè)或兩個(gè)以上各自獨(dú)立的管渠系統(tǒng)來(lái)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(jiǎn)

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(gè)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(shí)在臨河岸邊建

造一條截流干管，同時(shí)在合流干管和截流干管相交之前或相交處設(shè)置溢流

井，并在截流干管下游設(shè)置污水處理廠。合流制特點(diǎn)如下：

1.從環(huán)境保護(hù)方面來(lái)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(jìn)行處理，然后排放，從控制和防止水體的污染來(lái)看，是較好的?？?/p>

是雨天時(shí)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(dá)到不

能容忍的程度。但此缺點(diǎn)可在溢流出水口附近設(shè)置雨水污水存儲(chǔ)池以減輕城

市水體污染。

2.從工程造價(jià)方面來(lái)看，截流主干管尺寸很大，污水廠容量也增加很

多，建設(shè)費(fèi)用也相應(yīng)地增高。但據(jù)國(guó)外有的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為合流制排水管道的總造

價(jià)比完全分流制-搬要低20%?40%。

3.從維護(hù)管理方面來(lái)看，晴天只是部分流，管內(nèi)流速較低，易產(chǎn)生沉

淀；雨天時(shí)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(hù)

管理費(fèi)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(yùn)行管理的復(fù)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(gè)或兩個(gè)以上

各自獨(dú)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(diǎn)如下：

1.從環(huán)境保護(hù)方面來(lái)看，生活污水和工業(yè)廢水全部送往處理廠進(jìn)行處

理，使受納水體免遭受污染。但分流制對(duì)初將雨水不能采取處理，造成初降

雨水的污染，有時(shí)還很嚴(yán)重。

2.從工程造價(jià)方面來(lái)看，由于分流制雨水、污水分流而多設(shè)一條雨水排

水系統(tǒng)，但管徑可適當(dāng)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(shè)，縮短工期，提高效益，適合我國(guó)國(guó)情。

3.從維護(hù)管理反面來(lái)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(shí)進(jìn)入污水廠的水質(zhì)水量變化小，有利于污水廠的運(yùn)行管

理。

所以，根據(jù)城市工業(yè)企業(yè)規(guī)劃，環(huán)境保護(hù)的要求，污水的利用情況，原

有的排水設(shè)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(hù)的前提下，綜合考慮，確定本設(shè)計(jì)采用分流制排水系統(tǒng)。

2.3城市污水管網(wǎng)計(jì)算

2.3.1城市污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)方案的確定

1.污水廠位置的選擇

綜合考慮C市地形、地勢(shì)及河水流向、風(fēng)向等因素，將污水廠址選在

該市南部，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(hù)要求

（污水廠距居民區(qū)大于800m）o污水廠設(shè)在河流下游，不會(huì)對(duì)城市的飲用

水源及自然景觀產(chǎn)生污染。同時(shí)污水廠處于城市常年主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，不

會(huì)對(duì)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C市按城市分區(qū)也劃分為兩個(gè)排水區(qū)域，并設(shè)計(jì)出兩種

方案，以便于進(jìn)行方案比較。兩種設(shè)計(jì)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(diǎn)，兩個(gè)區(qū)的地勢(shì)均坡向河流，地面

坡度不大，故I區(qū)采用正交式，H區(qū)和HI區(qū)均采用平行式布置方案。I區(qū)

干管沿垂直（近似）等高線方向布置，干管采用雙側(cè)集水；II、IH區(qū)街區(qū)

規(guī)劃較為整齊，街道與等高線平行，故定設(shè)干管與等高線平行，干管采用單

側(cè)集水。此方案共設(shè)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I區(qū)坡勢(shì)較陡，采用正交截流式較好。故方

案B只改動(dòng)H區(qū)和HI區(qū)排水管道布置為正交截流式，但仍滿足污水順坡自

流排除的原則，在河兩側(cè)沿河設(shè)主干管收集來(lái)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。I區(qū)污水主干管在收集齊I區(qū)污水后還得采用倒虹管施工

方式過(guò)河，在與II區(qū)污水主干管會(huì)合后將城市污水共同送入城市污水處理廠

進(jìn)行二級(jí)處理。

2.3.2城市污水管網(wǎng)A方案水力計(jì)算

1.街區(qū)編號(hào)并計(jì)算面積、比流量

按各街區(qū)的平面范圍計(jì)算出街區(qū)面積。由原始資料可知，I區(qū)人口密度

420cap/ha,污水量標(biāo)準(zhǔn)190L/(cap?d)；4區(qū)人口密度480cap/ha,污水量

標(biāo)準(zhǔn)210L/(cap?d),III區(qū)人口密度430cap/ha,污水量標(biāo)準(zhǔn)200L/

(cap?d)o經(jīng)計(jì)算統(tǒng)計(jì)，I區(qū)街區(qū)面積總計(jì)453.44ha,人口數(shù)為190445

人，II區(qū)街區(qū)面積總計(jì)345.97ha,人口數(shù)為166066人，III區(qū)街區(qū)面積總計(jì)

261.84ha,人口數(shù)為112591人。比流量①(L/(s?ha)),可用下式求得：

/(2-1)

°86400

式中〃----居住區(qū)生活污水定額(L/(cap-d))；

p——人口密度(cap/ha)。

則I區(qū)比流量：

^=420*190/86400=0.924L/(s?ha)

II區(qū)比流量：

^=480*210/86400=1.167L/(s?ha)

in區(qū)比流量：

^=430*200/86400=0.995L/(s?ha)

2.劃分設(shè)計(jì)管段，計(jì)算各管段的設(shè)計(jì)流量

方案A中管網(wǎng)定線、設(shè)計(jì)管段的劃分見(jiàn)圖2-1。由原始資料可知，C市

有兩家工業(yè)企業(yè)，排水量分別如下：

(1)A廠最大時(shí)排水量62.5n?/h,設(shè)計(jì)秒流量17.36L/S；

(2)B廠最大時(shí)排水量83.3n?/h,設(shè)計(jì)秒流量23.最大s；

各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，本設(shè)計(jì)是初步擴(kuò)大設(shè)計(jì)，

只對(duì)干管和主干管進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，具體見(jiàn)附錄1中污水管道方案A電算結(jié)

果。

3.設(shè)計(jì)規(guī)定

污水管道在設(shè)計(jì)時(shí)要滿足以下規(guī)定：

（1）最小流速：為防止管道淤積，根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范及有關(guān)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，污

水管道最小流速定為0.6m/So

圖2-1A方案污水管網(wǎng)平面布置圖

圖2-2B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(shè)計(jì)坡度：管徑為200mm時(shí)，采用最小設(shè)計(jì)坡度為0.004；

管徑為300mm時(shí)，采用的最小設(shè)計(jì)坡度為0.003。

（4）不同管徑的最大設(shè)計(jì)充滿度見(jiàn)“城鎮(zhèn)排水工程設(shè)計(jì)規(guī)范”。

（5）最大埋深：根據(jù)當(dāng)?shù)氐叵滤患暗刭|(zhì)情況，管道最大埋深采用7-

8mo

（6）最小覆土厚度：必須滿足三點(diǎn)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(biāo)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(diǎn)埋深的確定

管道起點(diǎn)埋深要考慮冰凍深度、覆土厚度和管道連接要求，通過(guò)計(jì)算確

定。

《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：無(wú)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(shè)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(yīng)根據(jù)該地區(qū)

或條件相似地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)確定。該地區(qū)最大冰凍深度為0.7m,則干管起端管

底埋深可為0.55m。

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(jì)算：

H=h+I?L+Zi-Z2+Ah（2-2）

式中H——所需的管道起點(diǎn)的最小埋深（m）；

h——街區(qū)管起點(diǎn)出戶管最小埋深，一般采用0.50?0.70m；

ZI——管道起點(diǎn)地面標(biāo)高（m）；

Z2——街區(qū)管起點(diǎn)地面標(biāo)高（m）；

I一一街區(qū)管和污水支管的坡度;

L——街區(qū)管和污水支管的長(zhǎng)度（m）；

Ah——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(diǎn)埋深計(jì)算結(jié)果見(jiàn)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(diǎn)埋深冰凍線在地下0.7m處，覆土厚度為

0.7m。

5.控制點(diǎn)的確定

在污水排放區(qū)域內(nèi)，對(duì)管道系統(tǒng)的埋深起控制作用的地點(diǎn)稱為控制點(diǎn)。

確定控制點(diǎn)的標(biāo)高一方面應(yīng)根據(jù)城市豎向規(guī)劃，保證排水區(qū)域內(nèi)各點(diǎn)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(gè)別控

制點(diǎn)而增加整個(gè)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(diǎn)，39點(diǎn)為I區(qū)管網(wǎng)的控制點(diǎn)，該點(diǎn)

埋深為1.82m；1點(diǎn)為II區(qū)管網(wǎng)的控制點(diǎn)，該點(diǎn)埋深為2.12m。

表2-1方案A各干管起點(diǎn)埋深計(jì)算表（m）

管段編號(hào)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.管網(wǎng)水力計(jì)算

管道的水力計(jì)算通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)附錄1。

7.管道穿越鐵路

管道在設(shè)計(jì)中有主干管穿越鐵路，其中I區(qū)穿越鐵路的排水管道管徑為

700mm,HI區(qū)穿越鐵路的管道管徑為900mm0管道在穿越鐵路的時(shí)候應(yīng)按

以下要求進(jìn)行：

(1)管線最好垂直于鐵路，以縮短穿越長(zhǎng)度。

(2)穿越的管道在可能的條件下宜爭(zhēng)取敷設(shè)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(shè)計(jì)數(shù)據(jù)宜與上

下游管段相同或相當(dāng)，高程應(yīng)相互銜接。但管道結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)按照相應(yīng)的外部

荷載計(jì)算，并經(jīng)當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)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(kāi)的I區(qū)與H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(shí)應(yīng)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900mmo污水管道

敷設(shè)在套管內(nèi)通過(guò)，并設(shè)事故排出口和為排除套管內(nèi)積水的措施。兩端設(shè)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(yīng)不小于1.2m。

8.管道穿越河流

管道在設(shè)計(jì)中有主干管II穿越河流，且過(guò)河前管道直徑是1000mmo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(guò)河。多折型倒虹

管，?般敷設(shè)2條工作管道，其位置宜設(shè)在河床、河岸不受沖刷的地段。河

流兩端設(shè)置倒虹管進(jìn)出水井并不受洪水淹沒(méi)，井內(nèi)應(yīng)有閘槽閘板或閘門、排

氣閥和排水裝置。進(jìn)水井內(nèi)應(yīng)備有沖洗設(shè)施和事故排出口。井的工作室高度

(閘臺(tái)以上)一般為2m。井室人孔中心應(yīng)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(yīng)設(shè)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(shè)計(jì)采用15°角。倒虹管內(nèi)設(shè)計(jì)流速應(yīng)不小

于0.9m/s,也不應(yīng)小于進(jìn)水管內(nèi)流速。當(dāng)流速達(dá)不到0.9m/s時(shí)，應(yīng)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(shí)

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(guò)設(shè)計(jì)流量。

倒虹管的水力計(jì)算：

由管網(wǎng)的水力計(jì)算結(jié)果可知倒虹管的設(shè)計(jì)流量為599.40L/S,倒虹管長(zhǎng)

為650m,共四只15°彎頭。倒虹管上游管道流速。=0.85m/s。采用兩條管

徑相同而平行敷設(shè)的工作管線，一用一備，管徑氏1000mm,每條倒虹管流量

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

0.9m/s(同時(shí)"=1.13m/s>0.6m/s。

倒虹管沿程水頭損失

h0=il=0.00113X700=0.791m

進(jìn)口局部水頭損失

v21132

h/=Jx——=0.5X-------=0.033m

2g2x9.8

出口局部水頭損失

v21132

h2=4x—=1.0X-^―=0.065m

2g2x9.8

彎頭局部水頭損失

2

h3=S^x—,^=0.15,4只彎頭

2g

i112

1134X0.15X=0.039m

2x9.8

倒虹管全部水頭損失

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

9.泵站設(shè)置地點(diǎn)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(shè)中途泵站、局

部泵站、終點(diǎn)泵站。當(dāng)管道埋深接近最大埋深時(shí)，為提高下游管道的管位而

設(shè)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(shì)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(shè)置的泵站稱為局部泵站。此外，污水管道系統(tǒng)終點(diǎn)埋深通常很大，而污水

理構(gòu)筑物因受受納水體水位的限制，一般須埋深很小或設(shè)置在地面上，因此

須設(shè)置泵站將污水抽升至處理構(gòu)筑物，這類泵站稱為終點(diǎn)泵站或總泵站。

本設(shè)計(jì)中主要采用的是中途泵站和總泵站。據(jù)設(shè)計(jì)原始資料，排水管網(wǎng)

干管處地下水位-8.5m,污水總泵站與污水處理廠址處地下水位-9.0m。主干

管H的終端埋深由水力計(jì)算可知為6.39m,可不設(shè)提升泵站；主干管I在52

點(diǎn)的埋深為7.13m（見(jiàn)水力計(jì)算表），后續(xù)的埋深都已超過(guò)地下水位。將污

水提升泵站改設(shè)在52點(diǎn)。52點(diǎn)的埋深為7.13m,提升后污水管道埋深在

1.5m,提升高度為5.63m?？偙谜驹O(shè)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(jì)算

1,劃分設(shè)計(jì)管段并計(jì)算各管段的設(shè)計(jì)流量

方案B中管網(wǎng)定線、設(shè)計(jì)管段的劃分見(jiàn)圖2-2o設(shè)計(jì)中采用兩條主干

管，穿越兩次鐵路的方案。各設(shè)計(jì)管段的設(shè)計(jì)流量通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，計(jì)

算結(jié)果見(jiàn)附錄2中污水管道B方案水力計(jì)算表。

2.確定各管段的起點(diǎn)埋深

如前所述，各干管起點(diǎn)埋深計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-2。

3.控制點(diǎn)的確定

B方案控制點(diǎn)的選取同A方案。

4.管網(wǎng)水力計(jì)算

B方案管道水力計(jì)算的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)附錄2。

表2-2方案B各干管起點(diǎn)埋深計(jì)算表（m）

管段編號(hào)hILZ,AhHH終

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城市污水管網(wǎng)結(jié)果分析

根據(jù)Excel電算初步結(jié)果，確定A方案須設(shè)一個(gè)中途泵站,，兩套方案

都穿越鐵路兩次，河流一次。本設(shè)計(jì)主要考慮的是管網(wǎng)造價(jià)問(wèn)題。

表2-3A、B方案經(jīng)濟(jì)比較

方案A方案B

設(shè)中途泵位置52點(diǎn)

泵站設(shè)計(jì)水量（L/s）381.61L/S

水泵靜揚(yáng)程（m）4.44

泵站造價(jià)（元）621150.0

終點(diǎn)埋深（m）8.679.15

總管長(zhǎng)（m）3144027500

管網(wǎng)總造價(jià)（元）225154000156851000

總造價(jià)（元）225775150156851000

由上表可以看出A方案的總造價(jià)要比B方案的多，在滿足同樣的城市

排水要求下，最后選擇B方案為最終的設(shè)計(jì)方案。

第3章城市污水處理廠設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1城市污水水量水質(zhì)計(jì)算

3.1.1污水水量水質(zhì)計(jì)算

1.設(shè)計(jì)流量

根據(jù)電算結(jié)果，生活污水平均流量：

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

又因?yàn)锳廠平均排水量：

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

B廠平均排水量：

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

城市污水設(shè)計(jì)流量：

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

2.設(shè)計(jì)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(dāng)量人口數(shù)。

表3-1工廠及火車站廢水折合的當(dāng)量人口數(shù)

五日生化需氧量(BOD)懸浮物(SS)

平均日污5

總量>1/,JS.

廠名水量濃度C當(dāng)量人口濃度C總量C。/

CQ人口

(m3/d)(g/m3)N"人(g/m3)(g/d)

(g/d)M/人

A廠1500120018000006000050075000016667

BF20001100220000073334600120000026667

合計(jì)230013333443334

生活污水中的BOD及SS值分別取30g/（人?d）和45g/（人?d）。據(jù)

此工廠及火車站廢水折合成當(dāng)量人口數(shù)如表3-1所示。

根據(jù)電算結(jié)果，居住區(qū)生活污水為污水來(lái)源的城市居民人口數(shù)

24691021人。綜合上表結(jié)果，可算出該城市總的設(shè)計(jì)人口數(shù)，如表3-2所

示。

表3-2設(shè)計(jì)人口計(jì)算表

設(shè)計(jì)人口數(shù)/人

污水來(lái)源

按BOD5計(jì)算按SS計(jì)算

居住區(qū)生活污水46910214691021

工廠及火車站廢/p>

合計(jì)48243554734355

3.污水水質(zhì)污染程度

每人每天生活污水量為:

。生活平均93576.384x1000

Qs=199.5L/（人?d）

N469102.1

生活污水平均BOD5濃度為：

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

BOD5Qs199.56

生活污水平均SS濃度為：

45

=0.226g/L=226mg/L

199.5

生活污水COD平均濃度為CcoD'=3-=W-=426mg/L

&

QCOD199.5

QQ

生活污水TN平均濃度為CN=——=------=45.1mg/L

QN199.5

生活污水TP平均濃度為C/=—==8.02mg/L

P199a5

生活污水與工業(yè)廢水混合后，BOD5濃度為

。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

生活污水與工業(yè)