山东省莱州市排水工程工艺设计.docx
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山东省莱州市排水工程工艺设计
山东省莱州市排水工程工艺设计
Thedrainprojectandtechnologydesign
InLaizhoucityShandongprovince
摘要
本设计是关于山东省莱州市排水工程设计,内容包括排水管网设计,污水泵站工艺设计,污水处理厂工艺设计,污泥处理工艺设计,以及部分单体构筑物施工图设计。
城区排水管网采用分流制排水系统。
污水由污水管网送至污水处理厂进行处理;雨水经雨水管网收集后直接排入水体。
污水处理厂设计规模为12.7万m3/d,Kz=1.3,进水水质COD=395mg/L、SS=280mg/L、BOD5=275mg/L、TN=30mg/L、TP=2.5mg/L。
出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中一级B的要求,即COD=60mg/L、SS=20mg/L、BOD5=20mg/L、TN=10mg/L、TP=1mg/L。
根据原污水水质及污水处理程度,宜采用A/A/O法同步脱氮除磷工艺。
污水处理厂包括污水处理系统和污泥处理系统。
污水处理主要处理构筑物包括中格栅、潜污泵房、细格栅、平流沉砂池、辐流式初沉池、A/A/O生化反应池、辐流式二沉池、接触池、巴氏计量槽等。
污泥处理包括浓缩机房、脱水机房、污泥提升泵房等。
关键词:
生活污水;排水管网;污水处理厂;脱氮除磷;A/A/O工艺
ABSTRACT
ThedesignwasaboutsewerageengineeringofLaizhoucity,Shandongprovince,whichcontainedthedesignofnetworkofdrains,sanitarysewerspumpstation,seweragetreatmentplantandsludgetreatment.Besides,therearealsosomedrawingsofmonomerstructures.
Thedrainagesystemwasconstructedasseparatesystem.Onewasusedtocollectthedomesticsewage,thensendittothewastewatertreatmentplant.Theotherwasusedtocollecttherainwaterandsendittotheriverdirectly.
Thedimensionofseweragetreatmentplantwasdesignedtobe12.7×104m3/d,Kz=1.3.Thequalityofenteredwaterwasasfollows:
COD=395mg/L、SS=280mg/L、BOD5=275mg/L、TN=30mg/L、TP=2.5mg/L.Aftertreatment,thewaterqualitycanmeetBclassofthefrist-gradeaccordingtothetownsewagetreatmentplancontaminationeffluentstandard(GB18918-2002),thatisCOD=60mg/L、SS=20mg/L、BOD5=20mg/L、TN=10mg/L、TP=1mg/L.Accordingtothesweragequalityandtheconcentrationoftreatment,itwouldadopttheAnaerobic-Anoxic-Oxictreatmentprocesswhichremovednitrogenandphosphorus.
Theplantincludedsewerageprocesssystemandsludgeprocesssystem.Themainprocessoftheformerconstructioncomprisedofmediumbarscreen,seweragepumpingstation,finebarscreen,horizontalflowgritchamber,radialflowprimarysedimentationtank,A/A/Obiochemicalreactionpond,radialflowsecondarsedimentationtank,cotactpond,Papmeasuringslotsandsoon.Andsludgeprocesssystemwasconstitutedofconcentratehouse,dehydrationmachinehouse,sludgemoveuppumphouse,etc.
Keywords:
domesticwastewater;networkofdrains;wastewatertreatmentplant;;nitrogenandphosphorusremoval;Anaerobic-Anoxic-Oxictreatmentprocess
第1章城市资料与设计任务概述…………………………………………………………1
1.1城市资料…………………………………………………………………………1
1.2设计任务及设计任务概况…………………………………………………………2
第2章排水管网系统的设计说明………………………………………………………3
2.1排水体制的选择…………………………………………………………………3
2.2污水管网的设计说明…………………………………………………………4
2.3雨水管网的设计说明……………………………………………………………4
第3章污水处理厂的设计说明…………………………………………………………5
3.1污水处理程度及出水水质标准…………………………………………………5
3.2污水处理厂的厂址与工艺选择…………………………………………………5
3.3污水处理厂主要构筑物的选择与设计概述……………………………………7
3.4污水处理厂的平面布置与高程布置概述………………………………………9
3.5污水处理厂泵站设计概述………………………………………………………12
第4章技术经济比较……………………………………………………………………15
第5章污水处理厂内部环保措施…………………………………………………………16
第6章本设计中存在的问题及建议………………………………………………………17
致谢…………………………………………………………………………………………18
参考资料及设计规范………………………………………………………………………19
附录…………………………………………………………………………………………21
附录1计算说明书……………………………………………………………………21
附录2外文资料原文…………………………………………………………………64
附录3外文资料译文…………………………………………………………………75
附录4毕业设计任务书………………………………………………………………94
附录5毕业设计进度表………………………………………………………………96
第1章城市资料与设计任务概述
1.1设计原始资料
1.1.1地形与城市规划资料
(1)城市地形与总体规划平面图一张(另发)。
(2)城市各区人口密度,综合生活污水定额和地面覆盖面积,见表1-1。
项目
区别
人口密度
(人/公顷)
综合生活污水定额
(L/人日)
地面覆盖面积/%
各种屋面
混凝土与沥青路面
碎石路面
非铺砌土地面
公园与绿地
1
240
185
50
20
10
10
10
2
250
185
45
25
5
15
10
3
270
185
45
15
10
15
15
表1.1城市各区人口密度,综合生活污水定额和地面覆盖面积
(3)工业企业和火车站的排水量,见表1.2。
表1.2工业企业和火车站的平均日排水量和总变化系数
名称
平局日排水量(m3/d)
总变化系数(Kz)
火车站
300
2.6
工厂甲
15000
1.4
工厂乙
20000
1.3
1.1.2污水处理厂进水水质
污水处理厂进水水质见表1.3。
表1.3污水处理厂进水水质
项目
SS(mg/L)
CODcr
(mg/L)
BOD5
(mg/L)
TN
(mg/L)
总磷(mg/L)
pH
平均水温oC
数值
280
395
275
30
2.5
7.0
20
1.1.3污水处理程度
污水处理厂出水水质根据所在城市排放水体水系的污染程度及环保要求,按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标准执行。
1.1.4气象资料
(1)气温:
年平均12.5oC,最热月月平均最高28oC,最冷月月平均最低-4.0oC
(2)夏季最多风向:
6月SSW、7月SSW、8月SSW
(3)降雨量(平均年总量):
737.0mm
(4)最大冻土深度:
46cm
1.1.5地质资料
(1)厂区地面高程:
78.000m
(2)土壤承载力:
0.14MPa
(3)设计地震烈度:
8度
1.1.6水文资料
(1)水体资料(相对于岸边地面高程为±0.00的相对高程,实际高程=岸边地面实际高程+相对高程或水位)
正常水位岸边-2.7米,最高水位岸边-1.7米,最低水位岸边-4.7米
河流宽度30米,河底高程-6.5米
污水处理厂排放口距受纳水体的距离为100米
(2)地下水水位标高:
-5.5米
1.1.7污水处理工艺的技术经济分析资料
1.1.8其他要求
见排水工程毕业设计指示书
1.2设计任务及设计任务概述
1.2.1设计内容
根据该市总体规划图和所给的设计资料进行排水工程设计。
设计内容如下:
(1)排水管网规划设计,含两个以上的方案比较(视时间长短取舍);
(2)污水泵站工艺设计,含部分工艺图设计;
(3)污水处理工艺设计,含部分单体构筑物的工艺图设计;
(4)污泥处理工艺设计,含部分单体构筑物的工艺图设计(视时间长短取舍);
(5)污水处理工艺的技术经济分析;
(6)有条件的同学还可在教师指导下,自选一个专题进行深入研究或设计。
1.2.2设计成果要求
(1)设计深度应达到扩大初步设计;
(2)设计说明书和设计计算书各一份(不少于2万字),内容与要求,见排水工程毕业设计指示书;
(3)绘制的图纸不少于8张,此外,其组成还应满足下表要求。
表1-4毕业设计绘制图纸要求
城市排水系统总平面图
≥1张,A1
污水,雨水干管纵断面图
≥2张,A2
污水泵站工艺图
≥1张,A1
污水处理厂工艺总平面图
≥1张,A1
污水处理厂污水与污泥处理系统高程图
≥1张,A1
污水处理主体构筑物工艺图
≥2张,A1
指导教师根据具体情况指定
≥1~2张,A1
(4)相关外文文献资料翻译1份(不少于3000字,以外文单词计)。
1.2.3设计完成时间周数:
14周(不包括毕业设计答辩)
完成期限:
自2010年3月14日至2010年6月12日
第2章排水管网系统的设计说明
2.1排水体制的选择
2.1.1排水体制分类
城市排水管网系统是收集和输送城市产生的生活污水,工业废水和降水的排水系统,它使城市免受污水和暴雨之害,从而给城市创造一个舒适安全的生存环境和生产环境,使城市生态系统的能量流动和物质循环正常进行,维持生态平衡,保证可持续发展。
排水系统的体制一般分为合流制、分流制和混合制三种类型。
(1)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区内排出的系统[1];
(2)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区内排出的系统[1];
(3)混合制排水系统:
既有分流制又有河流值得排水系统[1]。
2.1.2排水体制优缺点比较
城市排水体制主要分为合流制和分流制,它们的优缺点见表2-1。
表2.1排水体制比较[1]
合流制
分流制
环境保护方面
优点
1.易于控制,防止污染;
2.污水集中处理后再进行排放,对环境污染最小。
生活污水、工业废水入污水、处理厂处理后,雨水因为污染小可以直接排放。
缺点
1.基建费用高,溢流污水不能处理;
2.有未经处理的混合污水直接入水,水体受到污染。
初期雨水因为较脏未经处理排入水体造成污染。
工程造价方面
优点
管道造价比分流制低。
泵站及污水厂造价低于合流制。
缺点
泵站与污水厂造价高于分流制。
管道及总造价高于合流制。
维护管理方面
优点
管道维护及管理费用可降低。
1.可保持管内流速,不致产生沉淀。
2.进入污水厂的水质水量变化小,便于运行管理。
3.灵活且适应社会发展需要。
缺点
1.晴天时管道内水量小,流速小,易沉淀。
2.不同天气情况下流入污水厂的水质水量变化较大,增大污水厂运行管理难度。
混合制排水系统优缺点介于两者之间。
2.1.3排水体质选择说明
综上所述,本设计采用分流制排水系统。
尽管采用分流制在初雨径流处理问题上还存在缺陷,在建造成本上比合流制高,但分流制便于控制,比较灵活,并且容易适应社会发展的需要,一般又能符合城市卫生的要求,同时我国《室外排水设计规范》规定,在新建地区排水系统一般应采用分流制,国家建设部,环境保护局,科技部共同制定的《城市污水处理及污染防治技术政策》明文指出:
对于新城区,应优先考虑采用完全分流制排水系统。
则本设计中采用分流制排水体制。
2.2污水管网的设计说明
2.2.1设计基本原则
1.认真贯彻执行环境保护法和水污染防治法,坚持经济建设、城乡建设、环境建设同步规划、同步实施、同步发展的原则,开展以城市为中心的环境综合治理,认真实现经济效益、社会效益、环境效益的统一。
在这些基本指导思想的指导下,进行排水工程的规划与设计。
2.排水工程的规划设计必须遵守“全面规划、合理布局、综合利用、化害为利、依靠群众、大家动手、保护环境、造福人民”的环保总方针。
这是环保工作的主要指导思想。
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规划,并与城市和工业企业中其他单项工程密切配合,处理好系统与区域排水系统关系问题,使之互相协调。
4.排水工程的设计应全面考虑,按近期设计,考虑远期发展,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结合远期建设的安排。
5.在设计和规划排水工程时,必须认真贯彻执行有关部门制定的现行有关标准规范或规定。
2.2.2排水管网的定线[1]
在总体图上确定污水管道的位置和走向,称为污水管道系统定线。
正确定线是合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件,是污水管道系统设计的重要环节。
管道定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进行。
定线应遵循的主要原则是:
应尽可能地在管线较短和埋深较小的情况下,让最大区域的污水能够自流排出。
为实现这一原则,定线时通常考虑的因素是:
(1)地形和地区规划。
(2)排水体制和线路数目。
(3)污水厂和出水位置。
(4)水文地质条件。
(5)道路宽度。
(6)地下管线及构筑物位置。
(7)工业企业和产生大量污水的建筑物分布情况。
本设计由于地势较缓,定线时充分利用地形趋势来顺坡排水。
由于地形倾向河道,采用主干管与等高线基本平行,干管与等高线基本垂直。
从该平面图可知,该区被一条河流和一条铁路分为三个区域,Ⅰ区街区编号为1-91与257,Ⅱ区街区编号为92-172,Ⅲ区街区编号为173-256。
一根主干管沿河布设,其余为干管和支管,并且基本为垂直等高线布设。
污水由于干管汇入主干管,最终汇入河流下游的污水厂。
污水厂设在城市河流下游,主导风向的下风向,距离居民区约300米,符合卫生等要求。
2.2.3污水管道设计一般规定[3]
(1)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。
(2)尽量避免或减少管道穿越不容易通过的地带和构筑物。
(3)安排好控制点的高程。
(4)查清沿线遇到的一切地下管线,准确掌握它们的位置和高程,安排好设计管道与它们的平行距离,处理好设计管道与它们的竖向交叉。
(5)管道在坡度骤然变陡处,可由大管径变为小管径。
(6)同直径及不同直径管道在检查井内连接,一般采用管顶平接,不同直径管道也可采用设计水面平接,但在任何情况下进水管不得低于出水管底。
(7)当有公共建筑物位于管线始端时,除用街坊人口的污水量计算外,并应加入该集中流量进行满流复核,以保证最大流量顺利排泄,
(8)流量很小而地形又较平坦的上游支线,一般可采用非计算管段,即采用最小管径,按最小坡度控制。
(9)在上述管段中,当有适用的冲洗水源时,可考虑设置冲洗井。
(10)当污水管道的下游是泵站或处理厂时,为了保证安全排水,在条件允许情况下,可在泵站和处理厂前设事故溢流口,但必须取得当地有关部门的同意。
(11)在需要通风的井位宜设置通风管。
(12)在适当管段中,宜设置观测和计算构筑物,以便积累运行资料。
2.2.4污水管道设计步骤[1]
(1)在适当比例的、并绘有规划总图的地形图上,按地形并结合排水规划布置系统,划定排水区域。
(2)根据管道综合布置,确定干支线在道路(或规划路)横断面和平面上的位置,确定井位及每一管段长度,并绘制平面图。
(3)根据地形、干支管和一切交叉管线的现状和规划高程,确定起点、出口和可控制点的高程。
(4)根据规划确定的人口、污水量定额等标准,或折合为面积的污水量模数,计算各管段的设计流量。
(5)进行水力计算,确定管道断面、纵坡及高程,并绘制纵断面图
2.2.5污水管道一般规定
(1)最大设计流速、最大设计充满度、最小设计流速见表2-1。
表2.1污水管道最大设计流速、最大设计充满度、最小设计流速[3]
管径(mm)
最大设计流速(m/s)
最大设计充满度
在设计充满度下最小设计流速(m/s)
金属管
非金属管
200
≤10
≤5
0.55
0.60
300
0.55
400
0.65
500
0.70
600
0.70
700
0.70
800
0.70
900
0.70
1000
0.75
>1000
0.75
(2)设计最小管径及最小坡度见表2-2
表2.3污水管设计最小管径及最小坡度[3]
类别
位置
设计最小管径(mm)
设计最小坡度
工业废水管道
在厂区内
200
0.004
生活污水管道
在厂区内
200
0.004
在街坊内
200
0.004
在城市街道下
300
0.003
(3)最小覆土厚度与冰冻层内埋深[1]
①管道最小覆土厚度,在车行道下一般不小于0.7m;但在土壤冰冻线很浅(或冰冻线虽深,但有保温及加固措施时),在采取结构加固措施,保证管道不受外部荷载损坏情况下,也可小于0.7m,但应考虑是否保温。
②冰冻层内管道埋设深度,无保温措施时,管内底可埋设在冰冻线以上0.15m;有保温措施或水温较高的管道,管内底埋设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。
(4)工业废水排入城市污水管道的水质标准
工业废水排入城市污水管道,应取得当地城建主管部门的同意。
水质应不影响城市污水管道及污水处理厂的正常运行,不对养护管理人员造成危害,不影响处理后出水和污泥的排放和利用,其排入的水质最高允许浓度必须符合现行有关标准。
(5)检查井
设在管渠交汇,转弯,管渠尺寸或坡度改变,跌水等处以及相隔一定距离的直线管渠上,检查井最大间距如下表2-3。
表2.4检查井最大间距[3]
管径或暗渠高
(mm)
最大间距(m)
污水管道
雨水(合流)管道
200-400
40
50
500-700
60
70
800-1000
80
90
1100-1500
100
110
>1500
120
120
(6)跌水井[3]
跌水井是设有消能设施的检查井;
当上下游管标高落差小于1m时,一般只将检查井底部做成斜坡,不采用专门的跌水措施;
当管径不大于200mm时,一次落差不宜超过6m;
当管径为300~600mm时,一次落差不宜超过4m;跌水方式可采用竖管或矩形竖槽;
当管径大于600mm时,其一次跌水水头高度及跌水方式应按水力计算确定。
(7)倒虹管[3]
排水管渠遇到河流,山涧,洼地或地下构筑物等障碍物时,不能按原有的坡度埋设,而是按下凹的折线方式从障碍物下通过,这种管道称为倒虹管。
倒虹管由进水井,下行管,上行管和出水井等组成。
确定倒虹管的路线时,应可能与障碍物正交通过,以缩短倒虹管的长度,并应选择在河床和河岸较稳定不易被水冲刷的地段及埋深较小的部位敷设。
穿过河道的多折形倒虹管一般敷设2条工作管道。
管径一般不小于200mm,设计流速应不小于0.9m/s,且不得小于上游管渠的流速,当管内设计流速不能满足上述要求时,应增加定期冲洗措施,冲洗时的流速不应小于1.2m/s。
倒虹管的上下行管与水平线夹角应不大于30º。
2.3雨水管网的设计说明
2.3.1雨水管一般规定[1]
(1)重力流管道按满流计算,并应考虑排放水体水位顶托的影响。
(2)管道满流时最小设计流速一般不小于0.75m/s,如起始管段地势非常平坦,最小设计流速可减小到0.60m/s。
(3)最小管径和最小坡度:
雨水管与合流管不论在街坊和厂区或在街道下,最小管径均宜为300mm,最小设计坡度为0.003。
(4)管道覆土:
最小覆土参照污水管道的规定。
2.3.2雨水管渠设计一般规定[1]
(1)污水管道设计一般规定1~5条,对于雨水管渠设计,同样适用。
(2)管道在检查井内连接,一般采用管顶平接,不同断面管道必要时也可采用局部管段管底平接,但在任何情况小进水管线不得低于出水管底。
(3)在有池塘坑洼的地方,应根据可能,考虑雨水的调蓄。
(4)在有条件的地方,应考虑两个管道之间的连接。
(5)雨水管道一般不做倒虹吸。
(6)明渠与暗管的连接:
①明渠接入暗管,一般有跌差,其护砌做法以及端墙、格栅等均按进水口处理,并在断面上设渐变段,一般长5~10m。
②暗渠接入明渠,应考虑淤积问题,也宜安排跌差,其端墙及护砌做法按出水口处理。
(7)明渠与桥涵连接:
明渠连接桥涵,要考虑水流断面收缩、流速变化等因素造成水面雍高的影响,必要时需对桥涵的过水能力进行核算。
(8)明渠穿过洼地和高地:
①明渠穿过洼地,应尽可能允许洼地的雨水排入。
②明渠避免穿过高地,当不得以需局部穿过时,应通过技术经济比较,然后再定该段采
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