河北省唐山地區(qū)C市排水工程設計

摘要

環(huán)境污染問題是當今世界上最大的社會問題之一，尤其是水資源的過度

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

的發(fā)展對我國能否實現(xiàn)可持續(xù)的戰(zhàn)略目標起著舉足輕重的作用。

本設計是河北省唐山地區(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)的設計和城市污水處理廠的設計。

排水管網(wǎng)系統(tǒng)共設計了A和B兩套方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，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，城市污水處理廠設計采用CASS工藝。該工藝污水處理流程為：粗格柵

一泵房一細格柵一沉砂池一CASS池一消毒池一電磁流計量一出水排放。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。通過此工藝的處理，出水水質(zhì)將達到《城鎮(zhèn)污水處

理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級B標準。

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設計內(nèi)容.................................................2

1.2設計原始資料................................................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)設計與計算....................................5

2.1城市排水管網(wǎng)設計原則........................................5

2.1.1排水系統(tǒng)的規(guī)劃設計原則..................................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設計依據(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)計算............................................9

2.3.1城市污水管網(wǎng)設計方案的確定..............................9

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

2.3.3城市污水管網(wǎng)B方案水力計算............................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計計算....................................18

3.1城市污水水量水質(zhì)計算.......................................18

3.1.1污水水量水質(zhì)計算.......................................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國內(nèi)城市污水處理工藝的比較和選用.......................22

3.2.2本設計處理工藝的確定...................................24

3.3污水處理構(gòu)筑物的設計與計算................................27

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

3.3.2設計參數(shù)...............................................27

3.3.3細格柵..................................................34

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

3.3.5生物反應池.............................................40

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

3.3.7計量設備...............................................55

3.4污泥處理構(gòu)筑物的設計與計算................................55

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

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

3.4.3污泥消化池的設計計算...................................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)濟評價.........................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勞動定員...................................................89

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

5.2.2勞動定員...............................................91

5.2.3人員培訓................................................91

5.3運行費用和成本核算.........................................92

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

5.3.2運行成本估算...........................................92

5.3.3運行成本核算.......................................94

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

參考文獻.........................................................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空氣管路計算表...........................................121

附錄4污水高程計算表...........................................122

附錄5污泥高程計算表...........................................124

第1章緒論

1.1概述

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

護環(huán)境，解決城市排水對水體的污染以保護自然環(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施以解決這一問題，這不僅對

現(xiàn)存的污染狀況予以有效的治理，而且對將來工、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，城市排水問題的合理解決必將

帶來重大的社會效益。本設計是針對A市的排水工程，包括城市排水管網(wǎng)

和城市污水處理廠，進行系統(tǒng)全面的設計。

1.1.1城市概況

C市位于河北省唐山地區(qū)，該市人口約47萬人。一條河流由北向南穿

過市區(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)劃中的復興城市，為保護環(huán)境，實現(xiàn)社會、經(jīng)濟的可持續(xù)性

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

合處理，使排入河流的污水水質(zhì)達到設計要求并符合國家規(guī)定的標準。

1.1.2目的和意義

此工程設計研究的目的在于通過對該市進行排水流域劃分，排水體制確

定，城市排水管網(wǎng)設計計算，污水廠規(guī)模、處理程度，各處理構(gòu)筑物工藝尺

寸及運行參數(shù)進行計算，并對整個城市的排水工程的總造價進行概預算分析

及不同方案之間的技術(shù)經(jīng)濟比較來確定一個較為合理的方案來解決該市現(xiàn)有

的排水狀況問題。

意義在于通過設計研究，可以確定一套技術(shù)可行，經(jīng)濟合理的方案。改

善當?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)濟效益。另外通過本次畢業(yè)設計，讓我們對排水工

程有一個更系統(tǒng)全面深入地了解，培養(yǎng)我們分析問題、解決問題，綜合運用

所學知識獨立工作的能力，并能從技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境與社會等多方面綜合考

慮，為將來在排水工程的實際工作崗位上工作打下堅實的基礎。

1.1.3設計內(nèi)容

1.分析自然現(xiàn)狀的排水條件，經(jīng)濟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，并進行經(jīng)濟比較。

3.泵站的數(shù)量和規(guī)模。

4.確定污水廠位置和規(guī)模。

5.進行管網(wǎng)的水力計算。

6.確定污水和污泥的處理流程，進行各構(gòu)筑物的設計計算。

7.進行經(jīng)濟概算，成本核算。

8.繪制相關(guān)圖紙。

1.2設計原始資料

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)生活污水量標準（平均日）:

表1-1城市人口密度與生活污水量標準

指標人口密度污水量標準

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)可以另行說明;

如果企業(yè)與公共建筑的廢水已經(jīng)經(jīng)過處理，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.常年主導風向：東北。

1.2.3地質(zhì)資料

城市的地質(zhì)資料見表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，污水處理廠排放口處理資料見表1-60

表1-6受納水體水文與水質(zhì)資料

流量流速水位標水DOBODSSSS允許增

m3/dm/s高m溫-Cmg/1mg/1mg/l加量mg/1

最小流量時

2101.2118.34℃41.01.20.1

（月平均）

最高水位時4004.0123.520℃61.01.00.1

常水位時3002.5120.115℃51.01.10.1

第2章城市排水管網(wǎng)設計與計算

2.1城市排水管網(wǎng)設計原則

2.1.1排水系統(tǒng)的規(guī)劃設計原則

排水系統(tǒng)是控制水環(huán)境污染、改善和保護環(huán)境的重要設施，同時也是人

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)

劃與設計必須在區(qū)域規(guī)劃及城市工業(yè)企業(yè)的總體規(guī)劃基礎上進行。

排水系統(tǒng)的規(guī)劃與設計應遵循以下原則：

1.要認真貫徹執(zhí)行憲法中“國家保護環(huán)境和自然資源，防治污染和其它

公害”以及《環(huán)境保護法》、《水污染防治法》。堅持經(jīng)濟建設、城市建設、

環(huán)境建設同時規(guī)劃、同時實施、同時發(fā)展的原則，開展以城市為中心的環(huán)境

綜合治理，以實施經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，在這些指導思想

下，進行排水工程的規(guī)劃與設計。

2.認真貫徹“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)濟發(fā)展和環(huán)境

保護統(tǒng)一起來，注意預防和消除對環(huán)境的污染。

3.排水工程的規(guī)劃應符合區(qū)域規(guī)劃及城市和工業(yè)企業(yè)的總體規(guī)劃，并應

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

4.排水工程的設計應全面規(guī)劃，按近期設計，考慮發(fā)展有擴建的可能

性，并應根據(jù)使用要求和技術(shù)經(jīng)濟的合理性等因素，對近期工程做出分期建

設安排。

5.在規(guī)劃與設計排水工程時，必須注意要認真執(zhí)行有關(guān)部門制定的現(xiàn)行

有關(guān)標準、規(guī)范和規(guī)定。必須執(zhí)行國家關(guān)于新、改、擴工程實行防治污染

的“三同時”規(guī)定。

6.排水系統(tǒng)的規(guī)劃與設計，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)劃與設計，應處理好污染源治理與集中處理的關(guān)系。對

工業(yè)廢水要進行適當?shù)念A處理，達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。

定線時通常考慮的因素是：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，定線時應充分利用地形，使管道

的走向符合地形趨勢，一般應順坡排水。地形標高較高的污水不要經(jīng)較低地

區(qū)泵站排水。

排水管網(wǎng)定線的順序應當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。污水廠應設在河流下游，地下水流向的下游，城

市主導風向的下風向。

管道埋深和泵站數(shù)量直接影響到工程總造價，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，以降低施工費用，減少養(yǎng)護工作的困難。

當排水干管與等高線垂直時，排水干管一般采用雙側(cè)集水；當排水干管

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

時，干管間距一般為600—1000m；當排水干管單側(cè)集水時，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設計依據(jù)

設計依據(jù)包括：

1.GBJ14-87《室外排水設計規(guī)范》；

2.GB8978-1996《污水綜合排放標準》；

3.GB18918-2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》；

4.CJ3082-99《污水排入城市下水道水質(zhì)標準》；

5.《唐山地區(qū)C市排水工程設計任務書》；

6.《給水排水設計手冊》；

7.B市總體規(guī)劃平面圖；

8.土建、市政工程估算定額標準。

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

用一個管渠系統(tǒng)來排除，或是采用兩個或兩個以上各自獨立的管渠系統(tǒng)來排

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

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)實在臨河岸邊建

造一條截流干管，同時在合流干管和截流干管相交之前或相交處設置溢流

井，并在截流干管下游設置污水處理廠。合流制特點如下：

1.從環(huán)境保護方面來看，它將生活污水、工業(yè)廢水和雨水全部截流送往

污水廠進行處理，然后排放，從控制和防止水體的污染來看，是較好的?？?/p>

是雨天時有部分混合污水經(jīng)溢流井溢入水體，使水體遭受污染，甚至達到不

能容忍的程度。但此缺點可在溢流出水口附近設置雨水污水存儲池以減輕城

市水體污染。

2.從工程造價方面來看，截流主干管尺寸很大，污水廠容量也增加很

多，建設費用也相應地增高。但據(jù)國外有的經(jīng)驗認為合流制排水管道的總造

價比完全分流制-搬要低20%?40%。

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

淀；雨天時接近滿管流，管中的沉淀物易被暴雨水沖走，故可減低管道維護

管理費用。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)污水廠運行管理的復雜性。

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或兩個以上

各自獨立的管渠內(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)。分流制特點如下：

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

理，使受納水體免遭受污染。但分流制對初將雨水不能采取處理，造成初降

雨水的污染，有時還很嚴重。

2.從工程造價方面來看，由于分流制雨水、污水分流而多設一條雨水排

水系統(tǒng)，但管徑可適當減小，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，縮短工期，提高效益，適合我國國情。

3.從維護管理反面來看，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，同時進入污水廠的水質(zhì)水量變化小，有利于污水廠的運行管

理。

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

有的排水設施，水質(zhì)、水量、地形、氣候等條件，從全局出發(fā)，在滿足環(huán)境

保護的前提下，綜合考慮，確定本設計采用分流制排水系統(tǒng)。

2.3城市污水管網(wǎng)計算

2.3.1城市污水管網(wǎng)設計方案的確定

1.污水廠位置的選擇

綜合考慮C市地形、地勢及河水流向、風向等因素，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)生防護要求

（污水廠距居民區(qū)大于800m）o污水廠設在河流下游，不會對城市的飲用

水源及自然景觀產(chǎn)生污染。同時污水廠處于城市常年主導風向的下風向，不

會對城市產(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)也劃分為兩個排水區(qū)域，并設計出兩種

方案，以便于進行方案比較。兩種設計方案分別為方案A和方案B。

（1）方案A：根據(jù)城市的地形特點，兩個區(qū)的地勢均坡向河流，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，故定設干管與等高線平行，干管采用單

側(cè)集水。此方案共設有兩根主干管，穿越兩次鐵路，穿越一次河流。

（2）方案B：由于該市街I區(qū)坡勢較陡，采用正交截流式較好。故方

案B只改動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)沿河設主干管收集來自干管的污水。

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

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

進行二級處理。

2.3.2城市污水管網(wǎng)A方案水力計算

1.街區(qū)編號并計算面積、比流量

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

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

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

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

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

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.劃分設計管段，計算各管段的設計流量

方案A中管網(wǎng)定線、設計管段的劃分見圖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廠最大時排水量62.5n?/h,設計秒流量17.36L/S；

(2)B廠最大時排水量83.3n?/h,設計秒流量23.最大s；

各設計管段的設計流量通過計算機進行計算，本設計是初步擴大設計，

只對干管和主干管進行設計計算，具體見附錄1中污水管道方案A電算結(jié)

果。

3.設計規(guī)定

污水管道在設計時要滿足以下規(guī)定：

（1）最小流速：為防止管道淤積，根據(jù)設計規(guī)范及有關(guān)運行經(jīng)驗，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）最小設計坡度：管徑為200mm時，采用最小設計坡度為0.004；

管徑為300mm時，采用的最小設計坡度為0.003。

（4）不同管徑的最大設計充滿度見“城鎮(zhèn)排水工程設計規(guī)范”。

（5）最大埋深：根據(jù)當?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.管道起點埋深的確定

管道起點埋深要考慮冰凍深度、覆土厚度和管道連接要求，通過計算確

定。

《室外排水設計規(guī)范》規(guī)定：無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)值應根據(jù)該地區(qū)

或條件相似地區(qū)的經(jīng)驗確定。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算：

H=h+I?L+Zi-Z2+Ah（2-2）

式中H——所需的管道起點的最小埋深（m）；

h——街區(qū)管起點出戶管最小埋深，一般采用0.50?0.70m；

ZI——管道起點地面標高（m）；

Z2——街區(qū)管起點地面標高（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。

各干管管段起點埋深計算結(jié)果見表2-1,并與冰凍深度和覆土厚度相比

較之后，得出最終干管起點埋深冰凍線在地下0.7m處，覆土厚度為

0.7m。

5.控制點的確定

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

確定控制點的標高一方面應根據(jù)城市豎向規(guī)劃，保證排水區(qū)域內(nèi)各點的污水

都能排出，并考慮發(fā)展，在埋深上留有余地。另一方面，不能因照顧個別控

制點而增加整個管道系統(tǒng)的埋深。

根據(jù)A方案地形及管網(wǎng)布置的特點，39點為I區(qū)管網(wǎng)的控制點，該點

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

表2-1方案A各干管起點埋深計算表（m）

管段編號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)水力計算

管道的水力計算通過計算機進行計算，結(jié)果見附錄1。

7.管道穿越鐵路

管道在設計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候應按

以下要求進行：

(1)管線最好垂直于鐵路，以縮短穿越長度。

(2)穿越的管道在可能的條件下宜爭取敷設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、流量等設計數(shù)據(jù)宜與上

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

荷載計算，并經(jīng)當?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。采用頂管施工時應注意覆土厚度、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

敷設在套管內(nèi)通過，并設事故排出口和為排除套管內(nèi)積水的措施。兩端設檢

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不小于1.2m。

8.管道穿越河流

管道在設計中有主干管II穿越河流，且過河前管道直徑是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河。多折型倒虹

管，?般敷設2條工作管道，其位置宜設在河床、河岸不受沖刷的地段。河

流兩端設置倒虹管進出水井并不受洪水淹沒，井內(nèi)應有閘槽閘板或閘門、排

氣閥和排水裝置。進水井內(nèi)應備有沖洗設施和事故排出口。井的工作室高度

(閘臺以上)一般為2m。井室人孔中心應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，應設置沉泥槽。

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°,本設計采用15°角。倒虹管內(nèi)設計流速應不小

于0.9m/s,也不應小于進水管內(nèi)流速。當流速達不到0.9m/s時，應加定期

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

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設計流量。

倒虹管的水力計算：

由管網(wǎng)的水力計算結(jié)果可知倒虹管的設計流量為599.40L/S,倒虹管長

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"=1.13m/s>0.6m/s。

倒虹管沿程水頭損失

h0=il=0.00113X700=0.791m

進口局部水頭損失

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.泵站設置地點的確定

在排水系統(tǒng)中，由于地形條件等因素的影響，通常可能設中途泵站、局

部泵站、終點泵站。當管道埋深接近最大埋深時，為提高下游管道的管位而

設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

設置的泵站稱為局部泵站。此外，污水管道系統(tǒng)終點埋深通常很大，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置在地面上，因此

須設置泵站將污水抽升至處理構(gòu)筑物，這類泵站稱為終點泵站或總泵站。

本設計中主要采用的是中途泵站和總泵站。據(jù)設計原始資料，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算可知為6.39m,可不設提升泵站；主干管I在52

點的埋深為7.13m（見水力計算表），后續(xù)的埋深都已超過地下水位。將污

水提升泵站改設在52點。52點的埋深為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方案水力計算

1,劃分設計管段并計算各管段的設計流量

方案B中管網(wǎng)定線、設計管段的劃分見圖2-2o設計中采用兩條主干

管，穿越兩次鐵路的方案。各設計管段的設計流量通過計算機進行計算，計

算結(jié)果見附錄2中污水管道B方案水力計算表。

2.確定各管段的起點埋深

如前所述，各干管起點埋深計算結(jié)果見表2-2。

3.控制點的確定

B方案控制點的選取同A方案。

4.管網(wǎng)水力計算

B方案管道水力計算的計算結(jié)果見附錄2。

表2-2方案B各干管起點埋深計算表（m）

管段編號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方案須設一個中途泵站,，兩套方案

都穿越鐵路兩次，河流一次。本設計主要考慮的是管網(wǎng)造價問題。

表2-3A、B方案經(jīng)濟比較

方案A方案B

設中途泵位置52點

泵站設計水量（L/s）381.61L/S

水泵靜揚程（m）4.44

泵站造價（元）621150.0

終點埋深（m）8.679.15

總管長（m）3144027500

管網(wǎng)總造價（元）225154000156851000

總造價（元）225775150156851000

由上表可以看出A方案的總造價要比B方案的多，在滿足同樣的城市

排水要求下，最后選擇B方案為最終的設計方案。

第3章城市污水處理廠設計計算

3.1城市污水水量水質(zhì)計算

3.1.1污水水量水質(zhì)計算

1.設計流量

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

又因為A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

城市污水設計流量：

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

2.設計人口數(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量人口數(shù)。

表3-1工廠及火車站廢水折合的當量人口數(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計人口數(shù)，如表3-2所

示。

表3-2設計人口計算表

設計人口數(shù)/人

污水來源

按BOD5計算按SS計算

居住區(qū)生活污水46910214691021

工廠及火車站廢/p>

合計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)