排水工程開(kāi)題報(bào)告

1、排水工程開(kāi)題報(bào)告題目：排水管網(wǎng)工程及污水處理廠初步設(shè)計(jì)課題類(lèi)型:學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)：專(zhuān)業(yè)班級(jí)：學(xué)院：指導(dǎo)教師： 開(kāi)題時(shí)間： 1、本課題的研究意義、研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)研究意義隨著社會(huì)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，缺水和污水排放的 問(wèn)題已越來(lái)越突出。目前，我國(guó)城鎮(zhèn)對(duì)生活污水的處理率還比較低， 加重了 對(duì)環(huán)境的污染。在國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的新政策下，環(huán)境保護(hù)已受到重視。城鎮(zhèn)排水是現(xiàn)代化城市不可缺少的重要基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具 有決定性作用；是城鎮(zhèn)水污染防治的骨干工程。城鎮(zhèn)排水設(shè)施是衡量現(xiàn)代化 城市水平的重要標(biāo)志。城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)是是城市的“地下生命線”。城鎮(zhèn)排水 管網(wǎng)的意義是可以美化城市、維持城鎮(zhèn)正常

2、運(yùn)轉(zhuǎn)，并且是實(shí)現(xiàn)水資源循環(huán)利 用的生命線。根據(jù)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的需求，結(jié)合我國(guó)環(huán)境保護(hù)最新研究成 果和國(guó)際環(huán)境保護(hù)技術(shù)水平和發(fā)展趨勢(shì)， 提出一套合理、經(jīng)濟(jì)的工藝流程對(duì) 污水進(jìn)行處理，以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)排放。對(duì)于保護(hù)環(huán)境，減輕環(huán)境污染，遏制生態(tài) 惡化趨勢(shì)，有著重要的意義。高效節(jié)能的城鎮(zhèn)污水輸送及處理技術(shù)能為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到較大的 推動(dòng)作用。研究現(xiàn)狀在本課題的設(shè)計(jì)中，主要包括排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)和污水處理廠的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中涉及的問(wèn)題很多很廣，但迄今為止，在國(guó)內(nèi)外研究最多也最突出的問(wèn) 題有一下四個(gè)，即排水體制的選擇問(wèn)題、管道的設(shè)計(jì)布局問(wèn)題、污水處理工 藝中脫氮除磷的問(wèn)題，生物處理法研究新進(jìn)展。排水體制的選

3、擇現(xiàn)狀近幾十年來(lái)，歐美國(guó)家已逐漸開(kāi)始將合流制改建成分流制。這種排水體 制其實(shí)就是將生活污水、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)廢水的體統(tǒng)稱(chēng)為污水 排水系統(tǒng)；排除雨水的系統(tǒng)稱(chēng)為雨水排水系統(tǒng)。對(duì)于這種排水系統(tǒng)，不僅可 以保持管內(nèi)的流速、不致發(fā)生沉淀，同時(shí)，流入污水廠的水量和水質(zhì)比合流 制變化小得多，污水廠的運(yùn)行易于控制。管道的設(shè)計(jì)布局現(xiàn)狀排水管網(wǎng)的平面布局包括確定排水區(qū)界、劃分排水流域和管道定線.正確的定線是合理、經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)污水管道系統(tǒng)的先決條件 ，也是污水管道 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié).遺傳算法（Genetic Algorithms, 簡(jiǎn)稱(chēng)GA

4、法）是近 年迅速發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)優(yōu)化技術(shù) ，該方法源于達(dá)爾文的生物進(jìn)化理論。1975年美國(guó)Holland 等提出了 GA的系統(tǒng)概念和方法，20多年來(lái)GA在 越來(lái)越多的領(lǐng)域中得到了應(yīng)用，顯示了巨大的優(yōu)越性。污水脫氮除磷工業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀現(xiàn)行應(yīng)用廣泛的脫氮除磷工藝均包含著空間或時(shí)間上厭氧、缺氧、好 氧三種狀態(tài)的交替，通過(guò)調(diào)整和優(yōu)化三種狀態(tài)的組合方式及其數(shù)量的時(shí)空 分布以及回流方式、位置而達(dá)到高效脫氮除磷的目的。我國(guó)污水處理廠設(shè) 計(jì)采用的脫氮除磷工藝主要有 5大類(lèi)：A/O工藝、A2/O工藝、改進(jìn)代/O 工藝氧化溝工藝、SBRM具改進(jìn)工藝，并就我國(guó)的應(yīng)用效果提出或?qū)嵤┝讼?應(yīng)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行改進(jìn)。污水處理發(fā)展趨

5、勢(shì)現(xiàn)有污水處理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)與弊端值得反思和總結(jié)。結(jié)合可持續(xù)發(fā)展的 要求，污水處理系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向應(yīng)從碳減排和資源利用的角度來(lái)設(shè)計(jì) 思考。結(jié)合集中式和分散式處理各自的優(yōu)點(diǎn)，末端分離的分散處理模式是 一種值得探討的創(chuàng)新嘗試。初步研究表明膜混凝濃縮過(guò)程在技術(shù)上具有可 行性，末端分離的分散式處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)還需要更多的研究和探 索。2、本課題研究的主要內(nèi)容城區(qū)排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)(1)城區(qū)排水管網(wǎng)總平面布置(進(jìn)行方案比選)。(2)城區(qū)排水管網(wǎng)水力計(jì)算。(3)完成排水主干管的縱剖面圖。污水處理廠設(shè)計(jì)(1)確定污水處理工藝流程(進(jìn)行方案比選)。(2)設(shè)計(jì)計(jì)算單體處理構(gòu)筑物(包括污水和污泥處理部分)。(3)進(jìn)行

6、污水處理廠平面布置、污水處理廠高程布置圖、污水處理廠 指定構(gòu)筑物細(xì)部工藝設(shè)計(jì)圖(指導(dǎo)教師指定)以及高程設(shè)計(jì)。(4)編制主要設(shè)備材料表。完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)及計(jì)算書(shū)一份。泵站工藝設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過(guò)程中如若需要設(shè)置泵站，則確定水泵類(lèi)型、揚(yáng)程和流量，計(jì)算水 泵管道系統(tǒng)和集水井容積，進(jìn)行泵站的平面尺寸計(jì)算和附屬設(shè)施的計(jì)算， 最 后繪制總泵站或區(qū)域泵站工藝圖。3、本課題研究方案比選及工作計(jì)劃排水體制的方案比選根據(jù)目前現(xiàn)存的排水體制來(lái)看，分為合流制和分流制排水系統(tǒng)。在對(duì) 排水體制的選擇中可以從環(huán)境保護(hù)、造價(jià)、維護(hù)管理、以及我國(guó)的相關(guān)規(guī) 范和地方規(guī)范來(lái)確定。從環(huán)境保護(hù)角度來(lái)看，采用截流式合流制時(shí)，雨天有部分混合污水通過(guò)溢

7、流井直接排入水體，水體仍然遭受污染。此時(shí)甚至?xí)龃笪鬯幚韽S3 的工作負(fù)荷，在遇到大暴雨時(shí)期常常會(huì)造成污水處理廠工作超負(fù)荷，直接 將污水排放至收納水體從而嚴(yán)重污染水體。對(duì)于分流制而言，分流制是將 城市污水全部送至污水廠進(jìn)行處理，但初降雨水徑流之后未加處理直接排 人水體，對(duì)城市水體也會(huì)造成污染，但是與合流制相比，分流制可以減少 污染。因此分流制更能符合城市衛(wèi)生的要求。從工程造價(jià)來(lái)考慮，合流制排水管道的造價(jià)比完全分流制一般要低 20%- 40%可是合流制的泵站和污水廠卻比分流制的造價(jià)要高。從前期總 造價(jià)來(lái)看，完全分流制比合流制可能要高。但是在管網(wǎng)維護(hù)方面，合流制 因其管徑過(guò)大，很容易造成污泥淤積的

8、問(wèn)題，維護(hù)不方面，費(fèi)用較高。此 外從水廠的維護(hù)和管理來(lái)看，在合流制的管渠中，晴雨天的污水水量變化 會(huì)大大增加污水處理廠管理運(yùn)行的復(fù)雜性，而分流制系統(tǒng)可以保持管內(nèi)的 流速，不致發(fā)生沉淀，流人污水廠的水量和水質(zhì)變化比合流制小得多，污 水廠的運(yùn)行易于控制。根據(jù)目前我國(guó)現(xiàn)行的室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范中要求：新建城市的排水 系統(tǒng)，一般應(yīng)采用分流制排水系統(tǒng)。綜上所述，合流制已完全不符合環(huán) 境、經(jīng)濟(jì)等相關(guān)的要求，分流制排水系統(tǒng)基本符合環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、規(guī)范的相 關(guān)要求。統(tǒng)籌兼顧，在該市的排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇分流制。工藝比選方案初選生物膜處理法：污水的生物膜處理法是一種污水好養(yǎng)生物處理技術(shù)。這種處理法的實(shí)質(zhì)是使細(xì)菌和菌類(lèi)一

9、類(lèi)的微生物和原生生物、后生生物一類(lèi)的微型動(dòng)物附著在濾料或某種載體上生長(zhǎng)發(fā)育，并在其上形成膜狀生物 濾泥一生物膜。污水與生物膜接觸，污水中的有機(jī)污染物，作為營(yíng)養(yǎng)物 質(zhì)，為生物膜上的微生物所攝取，污水得到凈化，微生物自身也得到繁衍 增殖。事實(shí)說(shuō)明生物膜法雖然在處理方面具有對(duì)水質(zhì)、水量變動(dòng)有較強(qiáng)的 適應(yīng)性；污泥沉降性良好，宜于固液分離；能夠處理較低濃度的污水；易 于維護(hù)運(yùn)行、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，但是它的缺點(diǎn)也是在污水處理過(guò)程中致命的， 比如生物膜法的布水不太均勻、容易產(chǎn)生池蠅和散發(fā)臭味；其次生物膜法 采用濾料作為生物膜的載體，這樣濾料容易堵塞；此外在處理構(gòu)筑物出現(xiàn) 問(wèn)題時(shí)，維修不太方便?；钚晕勰嗵幚矸ǎ夯钚?/p>

10、污泥法是以活性污泥為主體的污水處理生物技 術(shù)。它的工作原理就是向生活污水注入空氣進(jìn)行曝氣，每天保留沉淀物， 更換新鮮污水。這樣在持續(xù)一段時(shí)間后，在污水中即將形成一種呈黃褐色 的絮凝體。這種絮凝體主要是由大量繁殖的微生物群所構(gòu)成，它易于沉淀 與水分離，并使污水得到凈化、澄清。這種絮凝體就稱(chēng)之為“活性污泥” 的生物污泥。從活性污泥的發(fā)展史來(lái)看，它起源與 1914年英國(guó)的曼徹斯 特的實(shí)驗(yàn)污水廠，至今已有90多年的歷史，隨著實(shí)際生產(chǎn)上的廣泛應(yīng)用 和技術(shù)上的不斷革新改進(jìn)，特別是進(jìn)幾十年來(lái)，在對(duì)其生物反應(yīng)和凈化機(jī) 理進(jìn)行深入的研究探討的基礎(chǔ)上，活性污泥在生物學(xué)、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的理論 方面以及在工藝方面都得到了

11、長(zhǎng)足的發(fā)展，出現(xiàn)了多種能夠適應(yīng)各種條件 的工藝流程，當(dāng)前活性污泥已成為生活污水、城市污水以及有機(jī)性工業(yè)廢 水的主題處理技術(shù)。綜上所述，在當(dāng)前的污水處理技術(shù)領(lǐng)域中，活性污泥處理法是應(yīng)用最 為廣泛地技術(shù)之一。因此經(jīng)三者的對(duì)比之后，結(jié)合F市的當(dāng)?shù)厍闆r，該污水廠最適合的工藝應(yīng)為活性污泥處理法。方案比選及確定經(jīng)過(guò)上述的比選，已選擇出活性污泥處理法?；钚晕勰喾ㄓ职▊鹘y(tǒng)活 性污泥法、SBRfe、氧化溝法、A2/O法。傳統(tǒng)活性污泥法：傳統(tǒng)活性污泥法已經(jīng)有 90年的歷史，其主要處理構(gòu) 筑物是曝氣池和沉淀池。污水中有機(jī)物在曝氣池內(nèi)停留一段時(shí)間后，絕大部分被曝氣池中的微生物吸附，隨即氧化分解成無(wú)機(jī)物。在沉淀池中，

12、呈絮 狀的微生物絮體一活性污泥下沉，而上部的清液溢流排放。為了保持曝氣 池中污泥的濃度，沉淀后的部分活性污泥又回流到曝氣池中。該工藝的特 點(diǎn)是有機(jī)物去除率高、污泥負(fù)荷高、池容積小、電耗省、運(yùn)行費(fèi)用低。此法 穩(wěn)定可靠，已經(jīng)積累了豐富的設(shè)計(jì)管理經(jīng)驗(yàn)，但普通曝氣法占地多，建設(shè)投 資大,僅能滿(mǎn)足BOD, CODcr, SS 三項(xiàng)出水指標(biāo)，且該工藝容易產(chǎn)生污泥膨 脹現(xiàn)象，除磷和脫氮效果差。由于F市的污水來(lái)源還有附近工業(yè)的污廢水， 因此該工藝不滿(mǎn)足F市的污水處理要求。SBR法：間歇式活性污泥法又被命名為序列間歇式反應(yīng)器法或序列間 歇式活性污泥法，簡(jiǎn)稱(chēng)SBR法。它是一種按間歇曝氣方式運(yùn)行的活性污泥 處理技術(shù)

13、，采用時(shí)間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應(yīng)替代穩(wěn)態(tài)生化反應(yīng)，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)沉淀。它的主要 特征是運(yùn)行的有序和間歇操作，SBR技術(shù)的核心是SBR5應(yīng)池，該池集均 化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無(wú)污泥回流系統(tǒng)。但是還處理工 藝對(duì)自動(dòng)控制技術(shù)和連續(xù)在線分析儀表要求高，操作復(fù)雜，難于管理，僅適 用于水量、水質(zhì)排放均勻的工業(yè)廢水，因此也不符合F市的污水處理要求。氧化溝法：氧化溝法是活性污泥法的一種變形 ，屬于低負(fù)荷、延時(shí)曝 氣活性污泥法。廢水和活性污泥的混合液在環(huán)狀的曝氣渠道中不斷地循環(huán) 流動(dòng)，因此又被稱(chēng)為“循環(huán)曝氣池”。氧化溝法具有處理工藝及構(gòu)筑物簡(jiǎn) 單、無(wú)初沉

14、池和污泥消化池（一體式氧化溝還可以取消二沉池和污泥回流 系統(tǒng)）、有機(jī)物去除率較高、脫氮、除磷（溝前增設(shè)厭氧池）、綜合指標(biāo)較優(yōu)、 泥齡長(zhǎng)、剩余污泥少且容易脫水、處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但存在負(fù)荷低、占 地大、電耗大、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用偏高的缺點(diǎn)。由于F市的污水處理量較大，若選擇 氧化溝法則可能會(huì)造成污水處理廠超負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)，不符合經(jīng)濟(jì)和維護(hù)管理 的要求。A2/O法：a2/o法即厭氧/缺氧/好氧工藝，它把除磷、脫氮和降解有機(jī) 物3個(gè)生化過(guò)程巧妙地結(jié)合起來(lái)。磷在厭氧區(qū)釋放，在好氧區(qū)吸收，達(dá)到 除磷目的。污染物在好氧區(qū)被氧化降解，去除COD和BOD,同時(shí)在硝化菌 作用下，有機(jī)氮轉(zhuǎn)化的氨氮繼而轉(zhuǎn)化為亞硝酸氮和硝酸氮，含

15、有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧區(qū)進(jìn)行反硝化脫氮。優(yōu)點(diǎn)：（1）本工藝在系統(tǒng)上可以稱(chēng)為最簡(jiǎn)單的同步脫N除P工藝，總的水力停留 時(shí)間少于其他同類(lèi)工 藝；（2）在厭氧（缺氧）、好氧交替運(yùn)行條件下，絲狀菌不能大量增殖，無(wú) 污泥膨脹之虞，SVI值一般均小于100; （3）污泥中含P濃度高，一般為 2.5%以上，具有很高的肥效；（4）運(yùn)行中勿需投藥，兩個(gè)A段只用輕緩攪 拌，以不增加溶解氧為度，運(yùn)行費(fèi)用低；（5）厭氧、缺氧、好氧三種不同的 環(huán)境條件和不同種類(lèi)微生物菌群的有機(jī)配合，能同時(shí)具有去除有機(jī)物、脫N 除P的功能；(6)脫N效果受混合液回流比大小的影響， 除P效果則受回 流污泥中夾帶DOffi硝酸態(tài)氧的影

16、響，因而脫 N除P效率不可能很高。統(tǒng)籌兼顧，根據(jù)F市總體規(guī)劃要求和其自然條件，最終選定的的污水 處理工藝為活性污泥處理法中的 A2/O法。F市污水廠污水處理采用二級(jí)處 理后進(jìn)行達(dá)標(biāo)排入就近水體河流，設(shè)計(jì)采用一次性完成，分期建設(shè)。水廠位置確定污水處理廠位置的選擇，應(yīng)符合城鎮(zhèn)總體規(guī)劃和排水工程總體規(guī)劃的 要求，并應(yīng)根據(jù)下列因素綜合確定：(1)應(yīng)與選定的污水處理工藝相適應(yīng)，如選定穩(wěn)定塘或土地處理系統(tǒng) 為處理工藝時(shí)，必須有適當(dāng)?shù)耐恋孛娣e。(2)無(wú)論采用什么處理工藝，都應(yīng)盡量做到少占農(nóng)田和少占良田。(3)廠址必須位于集中給水水源下游，并應(yīng)設(shè)在城鎮(zhèn)、工廠廠區(qū)及生 活區(qū)的下游和夏季主風(fēng)向的下風(fēng)向。 為保證衛(wèi)

17、生要求，廠址應(yīng)與城鎮(zhèn)、工廠 廠區(qū)、生活區(qū)及農(nóng)村居民點(diǎn)保持約300米的距離，但也不宜太遠(yuǎn)，以免增加 管道長(zhǎng)度，提高造價(jià)。(4)當(dāng)處理后的污水或污泥用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)或市政時(shí)，廠址應(yīng)考慮與 用戶(hù)靠近，或者便于運(yùn)輸，當(dāng)處理水排放時(shí)，則應(yīng)與受納水體靠近。(5)廠址不易設(shè)在雨季易受水淹的低洼處，靠近水體的處理廠，要考 慮不受洪水威脅，廠址應(yīng)設(shè)在地理?xiàng)l件較好的地方，如無(wú)塌方、滑坡等特殊 地質(zhì)現(xiàn)象，土壤承載力較好(一般要求在 0.15Mpa以上)；要求地下水位 低，以方便施工，降低造價(jià)。(6)要充分利用地形，應(yīng)選擇有適當(dāng)坡度的地區(qū)，以滿(mǎn)足污水處理構(gòu) 筑物高程布置的需要，減少上方工程量，若有可能，宜采用污水不經(jīng)水

18、泵提 升而自流入處理構(gòu)筑物的方案，以節(jié)省動(dòng)力費(fèi)用，降低處理成本。(7)根據(jù)城市總體發(fā)展規(guī)劃，污水處理廠廠址的選擇應(yīng)考慮遠(yuǎn)期發(fā)展 的可能性，有擴(kuò)建的余地。根據(jù)以上原則及實(shí)際情況，將污水廠建于河流下游遠(yuǎn)離居民區(qū)處， 標(biāo)記 見(jiàn) CAEO本課題的工作重點(diǎn)及擬采用的途徑本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問(wèn)題之一：排水體質(zhì)的選擇問(wèn)題。合理的選擇排水系統(tǒng)的體制，是城市和工業(yè)企業(yè)排水系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì) 的重要問(wèn)題。它不僅從根本上影響排水體制的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)管理，而 且對(duì)城市和工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃和環(huán)境保護(hù)影響深遠(yuǎn)，同時(shí)也影響排水系統(tǒng)工 程的總投資和初期投資費(fèi)用以及維護(hù)管理費(fèi)用。通常解決此類(lèi)問(wèn)題的思路是：排水體制的選擇應(yīng)滿(mǎn)足環(huán)境保護(hù)盒需 求，根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。而環(huán)境保護(hù)應(yīng)是選