给水排水工程毕业设计文档格式.docx
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1.2.2设计依据2
1.3设计原始资料2
1.3.1地形与城市规划资料2
1.3.2气象资料2
1.3.3地质资料3
1.3.4受纳水体水文及地质资料3
1.3.5污水厂出水水质资料4
2城市排水管道系统设计5
2.1排水系统体制的选择5
2.1.1排水体制的分类5
2.1.2排水体制的选择5
2.2污水管网定线5
2.2.1污水厂位置的选择5
2.2.2污水排水管网的定线5
2.3污水管道系统设计7
2.3.1污水设计流量的计算7
2.3.2污水管道水力计算8
2.3.3污水管道水力计算应注意的问题8
2.3.4污水排水方案比较及确定8
2.4雨水管道系统设计9
2.4.1雨水管道布置9
2.4.2雨水管道的水力计算9
3污水处理工艺方案设计11
3.1污水量与水质的确定11
3.1.1设计污水水量11
3.1.2设计污水水质11
3.2污水中污染物处理程度的确定13
3.2.1求SS的处理程度13
3.2.2BOD5的处理程度13
3.2.3按出流标准求污水处理程度16
3.2.4确定污水处理程度16
3.3污水处理方案的选择16
3.3.1工艺选择基本原理阐述16
3.3.2生物脱氮除磷基本环境要求16
3.3.3两套方案的选择17
3.3.4方案技术经济比较18
3.3.5污水处理工艺的确定19
4污水处理厂设计20
4.1格栅20
4.1.1中格栅20
4.1.2细格栅22
4.2沉砂池23
4.3初次沉淀池23
4.3.1沉淀池选型23
4.3.2设计参数24
4.3.3设计计算24
4.4A/A/O生物池26
4.4.1设计参数26
4.4.2设计计算27
4.4.3反应池进出水系统计算29
4.4.4曝气系统计算31
4.4.5设备选择35
4.5二沉池35
4.5.1设计参数35
4.5.2设计计算36
4.5.3进出水系统设计37
4.5.4化学除磷39
4.6斜管沉淀池39
4.6.1沉淀池选型39
4.6.2设计参数40
4.6.3设计计算40
4.7絮凝反应池42
4.7.1絮凝反应池选型42
4.7.2设计参数42
4.7.3设计计算43
4.8接触消毒池45
4.8.1消毒剂的投加45
4.8.2消毒池设计计算46
4.8.3进出水设计48
4.8.4计量设备48
4.9集配水设施48
4.10污泥处理构筑物的计算49
4.10.1处理污泥量的计算49
4.10.2污泥浓缩池49
4.10.3贮泥池51
4.10.4污泥脱水机房52
4.11污水厂的总体布置52
4.11.1平面布置52
4.11.2高程布置53
4.12泵站的设计54
4.12.1污水泵站设计54
4.12.2污泥泵站的设计55
5城市排水工程概算及污水处理成本56
5.1污水处理厂工程造价56
5.1.1构筑物单项指标56
5.1.2造价总计57
5.2污水处理成本57
6存在的问题与建议59
致谢60
参考文献61
附录62
1设计概述
1.1前言
1.1.1设计目的
排水工程设计的主要有一下几个目的:
(1)培养学生综合运用水科学与工程学科基础理论和专业知识的基本技能。
(2)提高发现、分析与解决实际问题的实践能力。
(3)培养和锻炼从事给水排水工程规划、设计和管理等实际工作所必需的基本实践能力和从事科学研究工作的独立科研工作能力。
(4)提高综合分析、总结提高、编制设计说明书及撰写科技论文的能力。
(5)提高计算机及外语能力。
1.1.2设计原则
排水工程的规划和设计,应遵循以下原则:
排水工程的规划应符合区域规划以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他单项工程建设密切配合。
排水工程的规划和设计,要与邻近区域内的污水和污泥的处理和处置相协调。
排水工程的规划和设计,应处理好污染源治理和集中处理的关系。
排水工程的设计应全面规划,按近期设计,并考虑远期发展和扩建。
排水工程的设计与规划,应从实际出发,在满足环境保护的要求下,充分利用和发挥其有效能,有计划、有步骤地加以改造,使其逐步达到完善与合理化。
在规划与设计排水工程时,必须认真贯彻执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范和规定。
1.2设计任务与设计依据
1.2.1设计任务
城市排水工程规划设计,具体包括以下内容:
排水系统体制的选择。
排水管道规划及污水处理厂的位置选择。
雨水管道规划设计。
城市污水处理厂工艺设计,具体包括以下内容:
污水处理工艺选择及各工艺单元的设计,包括工艺流程的确定、各单元构筑物的工艺设计。
污泥处理方法选择及污泥处理构筑物的工艺设计计算。
污水泵站的工艺设计。
可以是终点泵站,也可以是中途提升泵站。
包括选泵、泵站工艺设计计算和泵站工艺图的绘制。
污水处理厂的平面布置(总图设计),包括污水处理厂生产性构筑物和建筑物、附属建筑物、道路、绿化、照明等内容。
污水处理厂竖向布置及高程计算。
工程投资估算及处理成本计算。
1.2.2设计依据
本设计以所在地区南京市雨花区的地形资料、气候条件等原始资料为依据,根据当地排水方面的要求,结合国家及当地相关标准规范进行设计。
1.3设计原始资料
1.3.1地形与城市规划资料
城市地形与规划平面图1张(另发),比例为1:
10000。
城市各区人口密度与居住区综合污水量标准
表1.1城市各区人口密度及综合污水量标准
人口密度(人/公顷)污水量标准(升/人·
日)
Ⅰ区280160
Ⅱ区260180
城市各区中各类地面面的比例(%)
表1.2城市各区中各类地面面的比例(%)
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
Ⅰ区5510101015
Ⅱ区5015101015
工业企业的排水量和水质资料
表格1.3工业企业排水量及水质资料
企业名称平均排水量/m3/d最大排水量m3/hSS/
mg/LCOD/
mg/LBOD/
mg/L总氮/mg/L总磷/mg/LpH水温
℃
制药厂500070065052002000200.67.827
食品厂2500290460350018003516.926
印染厂30005003703000960380.58.328
1.3.2气象资料
气温等资料
南京市地处长江中下游平原东部苏皖两省交界处,江苏省西南部。
气候特点是:
年降水量较适中,气温较低,夏季凉爽而潮湿,冬季寒冷而湿润。
南京属北亚热带季风气候区,四季分明,冬夏长而春秋短。
雨水充沛,光能资源充足,年平均温度为15.7℃,最高气温43度(久负盛名的三大火炉之一),最低气温-16.9度,最热月平均温度28.1℃,最冷月平均温度-2.1℃。
年平均降雨117天,降雨量1106.5毫米,最大平均湿度81%。
最大风速19.8m/s。
常年主导风向为东北风。
设计暴雨强度公式及其参数
;
(1-1)
(1-2)
min(1-3)
式中——设计暴雨强度公式(L/s·
ha);
——设计重现期(a);
——降雨历时(min);
——地面集水时间(min),本设计中取10min;
——管内雨水流行时间(min);
——各管段的长度(m);
——各管段的水流速度(m/s);
——折减系数,对于暗管取2。
1.3.3地质资料
排水管网干管处一般性资料:
土壤性质为亚粘土,冰冻深度-0.15米,地下水位-8.5米;
污水总泵站和污水处理厂址处:
土壤性质为亚粘土,冰冻深度-0.16米,地下水位-8.5米,土壤承载力:
12吨/m2,地震烈度7度。
1.3.4受纳水体水文及地质资料
受纳水体为河流时,污水处理厂排放口资料如下:
表1.4污水处理厂排放口资料
流量
m3/s流速
m/s水位标高
m水温
℃DO
mg/lBOD
mg/lSS
mg/lSS允许增加量mg/l
最小流量时
(月平均)200.653.5
最高水位时800.955.2
常水位时600.754.3206.04.0304
在污水总排放口下游40公里处有取水口要求:
BODmg/l
1.3.5污水厂出水水质资料
污水经处理后,应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中的一级A排放标准,应当满足:
SS≤10mg/L,COD≤50mg/L,BOD5≤10mg/L,TN≤15mg/L,NH3-N≤5mg/L,TP≤0.5mg/L。
2城市排水管道系统设计
2.1排水系统体制的选择
2.1.1排水体制的分类
排水体制又分流制和合流制两种类型。
合流制指将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统。
分流制指将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或者两个以上各自独立的管渠内排除的系统。
从环境保护方面看,合流制排水系统在控制和防止水体污染方面看是很好的,分流制的雨水不经处理直接排放对水体会造成一定的污染。
从造价方面看,合流制排水管道的造价低于分流制,但是合流制的泵站和污水厂却比分流制要高很多。
2.1.2排水体制的选择
结合南京雨花区实际情况,南京地处中部,年降雨量较丰富,采用合流制污水厂的处理量太大,处理费用太高。
而降雨量较丰富的南京,雨水的污染较轻,直接排放水体不会造成太大污染。
故本设计采用分流制排水系统。
2.2污水管网定线
2.2.1污水厂位置的选择
污水厂厂址的选择应考虑一下几方面的因素:
厂址必须位于集中给水水源的下游,并应设在城镇、工厂厂区及生活区的下游和夏季主导风向的下风向。
为保证卫生要求,厂址应与城镇、工厂厂区、生活区及农村居民点保持约300米以上的距离,但也不宜太远,以免增加管道长度,提高造价。
当处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政设施时,厂址应考虑于用户靠近,或者便于运输。
当处理水排放时则应于受纳水体靠近。
要充分利用地形,应选择有适当坡度的地区,以满足污水处理构筑物高程布置的需要,减少土方量。
根据城市的总体发展规划,污水厂厂址的选择应考虑远期发展的可能性,有扩建的可能。
该区的主导风向为东北风,因而污水厂应设在西南或者东南角为宜。
又该区处理水主要排放水体,污水厂宜设在靠近水体的地方。
该区东边有一条自北向南的河流,为靠近受纳水体,结合风向,厂址初选在东南角据水体200米处,并与居民区保持300米以上的距离。
该区地势西高东低,北高南低,将污水厂设在东南角利于污水自流排入污水厂。
又该区整体地势较平缓,在小范围内高差不大,就水厂的占地部分高程基本没什么变化,不考虑土方量问题。
最后确定污水厂设在东南角。
2.2.2污水排水管网的定线
污水管道布置原则:
管道系统布置要符合地形趋势,一般宜顺坡排水,取短捷路线。
尽量避免或减少管道穿越不容易通过的地带和构筑物。
如高地、基岩浅露地带、基地土质不良地带、河道、铁路等。
当必须穿越时,需采取必要的措施。
安排好控制点的高程。
一方面应根据城市的竖向规划,保证汇水面积内各点的水都能够排出,并考虑发展,在埋深上适当留有余地,一方面又应避免因照顾个别控制点而增加全线管道埋深。
从整个平面图上来看,该城区由铁路分为两个南北区域,定为Ⅰ区和Ⅱ区。
地势为西高东低,北高南低并向水体有一定倾斜。
为使顺坡排水,污水宜分区收集排放,Ⅰ区的污水由干管收集送往Ⅱ区污水厂。
中间要穿越一次铁路,穿越铁路时采用顶管施工法。
确定两套管线布置方案如下:
图2.1方案一污水管网布置图
图2.2方案二污水管网布置图
2.3污水管道系统设计
2.3.1污水设计流量的计算
污水比流量:
(2-1)
式中
n——居住区生活污水量标准
p——人口密度(cap/ha)。
Ⅰ区人口密度为280cap/ha,污水量标准180L/(cap·
d);
Ⅱ区人口密度为260cap/ha,污水量标准180L/(cap·
d)。
Ⅰ区比流量:
Ⅱ区比流量:
将街区从上到下,从左到右的顺序编号,划分设计管段和汇流面积。
每一个设计管段的污水设计流量由三部分组成,本段流量、转输流量、和集中流量。
本段流量
(2-2)
式中
——设计管段的本段流量(L/s);
F——设计管段服务的街区面积(ha);
——生活污水量总变化系数;
——单位面积的本段平均流量,即比流量(L/(s·
ha))。
每一个设计管段的的总变化系数应根据该管段的本段流量和转输流量的合计平均流量确定。
计算出该设计管段的生活污水设计流量后加上集中流量,即为该管段的设计流量。
总变化系数的选取按我国《室外排水设计规范》(GB50014-2006)规定的数值。
通常情况下,污水管网按照最高日最高时污水排放流量进行设计。
同时,为保证管网的安全,工厂的集中出水量亦按最大排水量计算,根据工业企业的排水设计资料,制药厂最大排水量700m3/h,即194.44L/s,食品厂最大排水量290m3/h,80.56L/s印染厂最大排水量500m3/h,即138.89L/s。
设计流量的计算见附表2.2和2.3
2.3.2污水管道水力计算
确定设计流量后,从上游管段开始依次进行各管段的水力计算。
量出各管段的长度,起点地面标高,根据设计流量选择管径、流速、充满度、坡度等参数,再计算水面标高、管内底标高和埋深。
计算时需满足以下参数规定。
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/s。
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。
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。
其他不同管径的最小设计坡度查《室外排水设计规范》取值。
设计充满度:
不同管径的最大设计充满度按《室外排水设计规范》取值。
最大埋深:
根据当地地下水位8.5m及地质情况,管道最大埋深不宜超过8.5m。
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。
该地冰冻线深度-0.15m,设计时只要满足最小覆土厚度和管道衔接要求即可。
2.3.3污水管道水力计算应注意的问题
必须细致研究管道系统的控制点,既要尽量让污水自流排出,又不能应照顾个别点而加深整条管道的埋深。
在旁侧管与干管的连接点处,要考虑干管的已定埋深是否允许旁侧管的接入。
若连接处旁侧管的埋深大于干管的埋深,则需在连接处的干管上设置跌水井,以使旁侧管能接入干管。
另外,若连接处旁侧管的管底标高比干管的管底标高高出许多,则需在旁侧管处设置跌水井。
污水管道在达到最大埋设深度时,应设置提升泵站。
但是设计中应优化管网定线,尽量避免设置提升泵站。
两套方案的水力计算见附表2.4和2.5。
2.3.4污水排水方案比较及确定
电算结果显示,两套方案中均未设置提升泵站和跌水井,方案一最大埋深4.8m,总造价6958252.19元,设计流量1271.3L/S,方案二最大埋深6.1m,总造价11759909.3,设计流量1359.09L/S,两套方案均为合理,但是方案一明显优于方案二,故选用方案一为污水管网的设计方案,并把方案一的设计流量作为污水厂的设计流量。
2.4雨水管道系统设计
2.4.1雨水管道布置
雨水管道的布置应充分利用地形,就近排入水体。
雨水管渠应尽量利用自然地形坡度以最短的距离靠重力流排入附近水体。
该地区的受纳水体即东边自北向南的河流。
又该区地形西高东低,故雨水管道都自西向东与河流垂直敷设,使雨水尽快地排入河流。
具体布置见雨水管网布置图2.3
图2.3雨水管网的布置图
2.4.2雨水管道的水力计算
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- 给水 排水工程 毕业设计