环境工程水污染控制工程课程设计.docx
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环境工程水污染控制工程课程设计
专业:
环境工程
班级:
环***
学号:
**********__
姓名:
***** ____
完成日期 2010年 1 月 13 日
前言
随着现代工业和城市建设发展,我国城市的环境污染特别是水污染问题日趋严重。
目前,我国水体污染主要来自两方面,一是工业发展超标排放工业废水,二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏,大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。
近年来,工业废水经过治理虽有所减少,但城市生活污水有增无减,占水质污染的51%以上。
据环境部门监测,1999年全国近80%的生活污水未经处理直接进入江河湖海,年排污量达400亿立方米,造成全国三分之一以上水域受到污染.。
城市污水主要包括生活污水和工业污水,为了保护环境,城市污水由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理后排放。
本课程设计的任务是全面规划设计洛阳地区某城镇的排水系统。
设计内容包括:
根据地形地势等资料选择排水系统的体制,全面规划排水系统(排洪沟,只选定污水厂位置,估算占地面积)。
对污水管系统进行布置,计算污水管渠所有的流量计算,对其污水的主干管进行水力学计算,根据有关规定进行管渠工程设计与计算。
目录
前言i
第一章、设计说明书2
第一节设计任务2
1.缘由2
2.必要性2
3.设计任务2
第二节设计资料2
1.概况2
2.气象资料3
3.地质资料3
4.水文资料3
5.有关工程情况的资料3
第三节设计依据4
第四节排水体制的确定4
1.依据4
2.合流制与分流制排水体制的比较4
3.结论(排水体制的选择)4
第五节污水管道系统设计4
1.布置原则4
2.污水厂及出水口选址论证5
3.流域划分5
4.工业废水处理方案5
5.管道系统布置方案5
6.过河构筑物的选项及布置5
8.水力计算结果:
6
第六节管材、接口、基础及附属构筑物6
1.管材6
2.接口形式6
3.管道基础6
4.排水管渠系统上的附属构筑物6
第七节污水厂面积估算及外轮廓确定6
第二章、设计计算书6
存在问题及建议8
参考资料:
8
致谢8
第一章、设计说明书
第一节设计任务
1.缘由
为完善城镇建设,对该城镇的排水系统进行规划设计。
2.必要性
洛阳地区某城镇位于洛河上游,洛河主流在城北自西向东流过。
城内有两条支流在城东与洛河主流汇合,城南有公路与铁路各一条,东西向的公路穿城而过,铁路南侧地势较高,详见地形图。
该城镇已制定好城镇建设规划,公路以北为北区,公路与铁路之间三角地带为南区,各区人口分布密度均已确定。
为完善城镇建设,需要对该城镇的排水系统进行规划设计。
3.设计任务
根据地形地势等资料选择排水系统的体制,全面规划排水系统(排洪沟,只选定污水厂位置,估算占地面积)。
对污水管系统进行布置,计算污水管渠所有的流量计算,对其污水的主干管进行水力学计算,根据有关规定进行管渠工程设计与计算。
第二节设计资料
1.概况
地形详见1:
5000地形图,各区建设面积见地形图。
人口密度:
北区:
880人/公顷,南区:
450人/公顷
建筑区所有室内均有给水排水卫生设备基淋浴设备。
各区占地占地面积分配如下表:
区域
占地
建筑用地
道路和停车场
绿地
南区
27%
28%
45%
北区
28%
30%
42%
县东北角有一工厂,日产量为55吨,工业污水量为
产量,总变化系数为2.0,污水性质、成分与生活污水类似。
工厂生产分两班,每班工作8小时,各班人数:
第一班783人,第二班297人,各班热车间工人数占最大班人数的55%,冷车间工人数占45%,淋浴人数:
热车间淋浴职工工人数占热车间最大班职工人数的88%;冷车间淋浴职工人数占冷车间最大班职工工人数的45%。
火车车站的设计污水量为6.2L/s
2.气象资料
冰冻线:
该城市位于我国华东地区,冰冻线深度为0.8米
暴雨公式:
常年风向:
西北风
温度:
年平均气温14.6℃,最热月平均为32.6℃,最冷月平均为-4.1℃,极端最高为44.2℃,极端最低为-18.2℃
年平均降水量:
601.1mm
3.地质资料
土质:
砂质粘土
地下水位:
地下水位埋深平均为4.2米
4.水文资料
河道常水位高程:
66.00米
暴雨设计重现期:
1年
地面集水时间
:
10分钟
5.有关工程情况的资料
人口密度:
北区:
880人/公顷,南区:
450人/公顷
地面状况:
主要马路宽为40米,路面均为柏油铺设。
污水:
生活污水、工业废水(污水性质、成分与生活污水类似)。
企业情况:
5县东北角有一工厂,日产量为55吨,工业污水量为18m3/t产量,总变化系数为2.0,污水性质、成分与生活污水类似。
工厂生产分两班,每班工作8小时,各班人数:
第一班783人,第二班297人,各班热车间工人数占最大班人数的55%,冷车间工人数占45%,淋浴人数:
热车间淋浴职工工人数占热车间最大班职工人数的88%;冷车间淋浴职工人数占冷车间最大班职工工人数的45%。
火车站:
火车车站的设计污水量为6.2L/s。
有关指标、暴雨公式等均按相关规范要求。
污水厂面积估算可参考下表:
处理水量(m3/d)
一级处理(104m2)
二级处理(104m2)
生物滤池
活性污泥法
5000
0.5-0.7
2-3
1-1.25
10000
0.8-1.2
4-6
1.5-2.0
15000
1.0-1.5
6-9
1.85-2.5
20000
1.2-1.8
8-12
2.2-3.0
30000
1.6-2.5
12-18
3.0-4.5
40000
2.0-3.2
16-24
4.0-6.0
50000
2.5-3.8
20-30
5.0-7.5
70000
3.75-5.0
30-45
7.5-10.0
100000
5.0-6.5
40-60
10.0-12.5
第三节设计依据
《室外排水设计规范》(GB50014-2006)
《水污染控制工程》(上册)第三版
设计任务书
第四节排水体制的确定
1.依据
排水系统体制的选择,应当在满足环境保护的需要的前提下,根据当地的具体条件,通过技术经济比较决定。
2.合流制与分流制排水体制的比较
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套管渠内排除的系统。
由于全部或部分污水不经处理直接排入水体,故对水体污染严重。
虽然投资较低,但随着环境质量标准的提高,这种体制将不能满足环境保护的要求。
因此一般不采用这种体制。
分流制排水系统是将污水和雨水分别在两套或两套以上各自独立的管渠内排除的系统。
分流制排水系统比合流制排水系统环保。
总的来看,分流制排水系统,比合流制排水系统灵活,其建设能配合社会发展的需要。
不论污染负荷如何加重或环境要求如何提高,建成系统都较易进行相应调整。
3.结论(排水体制的选择)
综上考虑并考虑到工程造价本城镇采用不完全分流制排水体制
第五节污水管道系统设计
1.布置原则
(1)全面规划,合理布局,应有利于水环境的保护和水质的改善。
应妥善、科学地进行城市污水收集、排放流域的划分。
城市排水工程设施规划要结合城市总体规划,从全局出发,统筹安排,使城市排水工程成为城市有机整体的重要组成部分。
(2)建立合理、完善的城市排水系统,有计划地兴建城市污水处理厂。
要及时、快速、安全地收集和排放暴雨径流量与大量积雪,有效地收集、输送、处理、排放污水,确保城市正常的生产和生活秩序。
(3)与城市道路规划、地下设施规划、竖向规划、环境保护规划、防灾规划等专业规划密切配合,相互协调,处理好与其它地下管线的矛盾,有利于管线综合利用。
(4)考虑尽可能降低工程的总造价和经常性运行管理费用,节省投资。
2.污水厂及出水口选址论证
污水厂和出水口要设在城市的下风向,水体的下游,离开居住区和工业区。
其间必须符合环境卫生的要求,应通过环境影响评价最终确定。
(1)根据《室外排水设计规范》(GB50014-2006)原则,确保污水厂及出水口选址符合城镇总体规划和排水工程专项规划。
(2)污水处理厂所产生的噪音、尾水尾气排放等环境效不应对居民的生活生产是否构成影响,
(3)应适应地质条件,有否长远的扩建空间,不受洪涝灾害影响。
综上所述:
污水厂设在城市的东北角,河流下游的交界处附近
3.流域划分
该城镇已制定好城镇建设规划,公路以北为北区,公路与铁路之间三角地带为南区。
4.工业废水处理方案
一般采用活性污泥法处理。
但该企业排放的污水性质、成分与生活污水类似,可直接排入城市生活污水管网,故不需作特殊处理。
5.管道系统布置方案
本城镇污水管道布置三条干管,东西走向,详见附图。
6.过河构筑物的选项及布置
在设计中过河构筑物有倒虹管,为了便倒虹管清淤、检修,过河倒虹管并排设置两条。
7.设计参数的确定
(1)考虑本城市冰冻线,规定最小覆土厚度为0.8米
(2)根据地图确定各管段地面高程
(3)经计算得企业集中流量为
(4)居民生活污水设计流量的计算
(5)定该城镇污水定额每人280L/d。
人口密度:
北区:
880人/公顷,南区:
450人/公顷
(6)总变化系统的确定
(7)
8.水力计算结果:
见附表1
第六节管材、接口、基础及附属构筑物
1.管材:
钢筋混凝土圆管。
2.接口形式:
根据实际情况选择管顶平接,水面平接的一种。
3.管道基础:
分为地基、基础、管座,一般先做一层砾石沙垫层,然后再做一层混凝土。
管道从城镇西面开始铺设,以1#井为管道基础。
4.排水管渠系统上的附属构筑物
4.1检查井:
设置在管渠交汇转弯管径或坡度改变以及跌水处,设置间距参考《室外排水设计规范》(GB50014-2006)。
4.2雨水口:
用于雨水的构筑物,设在交叉路口和路边侧沟,设置间距在25m~50m,采取边沟雨水口。
4.3倒虹管:
在设计中过河构筑物有倒虹管,为了便倒虹管清淤、检修,过河倒虹管并排设置两条。
4.4出水口;设在岸边并淹没在水中,采用江心分散式出水口,并注意保护河岸。
第七节污水厂面积估算及外轮廓确定
污水厂面积为
,外轮廓为三角形,沿河岸建造。
第二章、设计计算书
污水管网设计计算
1在平面图上布置污水管道
从平面图上可知该区地势自西向东倾斜,坡度较小,无明显分水线、可划分为一个排水流域。
街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下,干管基本上与等高线平行布置,主干管布置在北侧公路下,基本上与等高线平行。
整个管道系统呈分流制形式布置。
2街区编号并计算其面积
将各街区遍上号码,并按各街区的平面范围计算它们的面积,列入下表。
用箭头标出各街区的污水排出方向。
(街区面积/hm
)
街区编号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
街区面积
2.15
2.69
0.56
1.65
4.55
7.48
4.44
5.10
4.10
3.25
街区编号
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
街区面积
3.47
3.70
0.33
2.50
3.80
1.40
2.80
3.80
3.80
1.50
街区编号
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
街区面积
1.61
3.20
3.80
2.00
1.52
2.19
1.68
1.90
2.63
5.41
街区编号
31
32
街区面积
3.06
3.45
3划分设计管段,计算设计流量
根据设计管段的定义和划分方法,将各干管和主干管中有本段流量进入的点和旁侧支管进入的点,作为设计管段的起迄点,并给检查井编上号码。
因排水管区遇到河流(铁路的影响忽略不计),不能按原有的坡度埋设,所以要设倒虹管。
各设计管段的设计流量应列表计算。
在初步设计阶段主干管的设计流量,详见附表。
该城镇,北区人口密度为880人/hm
南区人口密度为450人/hm
。
污水量设计标准280L/(d·cap),则每hm街区面积的生活污水平均流量(比流量)为:
北区:
q0=
(L/s·hm
)
南区:
q0=
(L/s·hm
)
其中生活污水量总变化系数
4水力计算
在确定设计流量后,便可以从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力
计算。
一般常列表进行计算,如附表2所示。
水力计算步骤如下:
4.
.从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度,列入下表的第2项。
4.2.将各设计管段的设计流量列入表中第3项。
设计管段起讫点检查井处的地面标高列入表中第10、11项。
4.3.计算每一设计管段的地面坡度(
),作为确定管道坡度时参考。
4.4.确定起始管段的管径以及设计流速v,设计坡度i,设计充满度h/D。
首先拟采用最小管径mm,即查水力计算图。
在这张计算图中,管径D和管道粗糙系数n为已知,其于4个水力因素只要知道2个即可求出另外2个。
现已知设计流量,另1个可根据水力计算设计数据的规定设定。
本城镇由于管段的地形较为平坦,为了不使整个管道系统的埋深过大,宜采用最小设计坡度为设定数据。
将所确定的管径D、管道坡度i、流速v、充满度h/D分别列入下表中的第4、5、6、7项。
在水力计算中,由于Q、v、h/D、I、D各水力因素之间存在相互制约的关系,因此在查水力计算图时实际存在一个试算过程。
最大设计充满度表4-4
管径(D)或暗渠高(H)(mm)
最大设计充满度(
)
200-300
350-450
500-900
≥1000
0.55
0.65
070
0.75
4.5.计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度:
(1)根据设计管段长度和管道坡度求降落量。
(2)
根据管径和充满度求管段的水深。
5注意事项:
5.1异径管采用管顶平接,而出现回水现象时该用水面平接。
5.2必须注意管道敷设坡度与地面坡度的关系。
5.3水力计算自上游依次向下游进行,管径依次增大,流速依次增大。
6污水主干管水力计算表(见附表2)
存在问题及建议
存在问题:
倒虹管容易淤积,不便于清淤
建议:
提高到倒虹管的设计流速,在倒虹管进水井底部设置沉淀槽
参考资料
《水污染控制工程》(上册)第三版,高等教育出版社
《排水工程》(上册)第四版,中国建筑工业出版社
《给水排水设计手册》(第一、五、十册),第二版,中国建筑工业出版社
《室外排水设计规范》(GB50014-2006)
致谢
从本次课程设计中,我们可以获得综合运用所学的基本理论、基本知识、基本技能,独立分析和解决实际问题的能力;培养获得信息、利用信息解决问题的能力和相应的思维方式;培养进行科学研究、工程布置等方面的能力;培养严肃、认真、科学的工作作风和勇于进取开拓的创新精神。
在此次课程设计中,得到了张彦老师的指导和同学的帮助,在这里敬向他们表示衷心的感谢。
由于本人水平有限,设计中的错误和不妥之处必然存在,恳请老师批评指正。
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- 关 键 词:
- 环境工程 水污染 控制工程 课程设计