F县污水处理工程设计毕业论文.docx 81页

'F县污水处理工程设计毕业论文目录1前言12概述22.1项目基本情况22.1.1项目名称22.1.2项目地点22.2编制依据及基础资料22.3法律法规及设计标准22.3.1相关法律法规22.4编制原则32.5编制范围32.6城镇概况32.6.1基本概况32.6.2城镇总体规划32.6.3自然条件42.6.4排水现状及规划42.6.5其他52.7设计范围52.7.1排水管道系统52.7.2污水处理系统62.8设计任务62.9城市排水工程及污水、污泥处理技术概述62.9.1城市排水状况及发展62.9.2污水处理技术的现状与发展62.9.3污泥处理技术的现状与发展72.9.4污水处理的综合效益73排水管网的设计93.1排水系统的体制及选择93.2污水处理厂厂址选择103.3排水系统的布置形式113.4管道定线113.4.1污水管道定线113.4.2污水管道设计规定123.4.3雨水管道定线143.5管排水管渠、接口、基础及附属构筑物14 3.5.1管材接口及基础143.5.2检查井163.5.3跌水井163.5.4雨水口163.5.5出水口174.污水管网设计计算184.1污水管道布置与敷设184.2街区编号并计算其面积184.3污水流量的确定194.3.1污水设计流量公式194.3.2管道平面布置204.3.3划分设计管段204.3.4控制点的确定204.3.5划分设计管段，计算设计流量204.4污水主干管水力计算245.雨水管网设计计算285.1设计参数与数据的确定285.1.1径流系数的确定285.1.2设计重现期P的确定295.1.3设计降雨历时的确定295.1.4暴雨强度公式305.1.5单位面积径流量的确定305.2雨水管道设计一般规定305.2.1设计充满度305.2.2设计流速315.2.3最小管径和坡度315.2.4不计算管段315.2.5覆土厚度315.3雨水管道布置与敷设315.4划分排水流域和管道定线325.5划分设计管段325.6划分并计算各设计管段的汇水面积355.7雨水主干管水力计算366.污水处理工艺方案406.1污水处理工艺方案406.2工艺方案的选择416.3氧化沟类型的比较与选择416.4工艺流程图437.处理构筑物设计及计算447.1处理厂设计用水量447.2格栅457.2.1中格栅的计算46 7.2.2细格栅的计算487.3沉砂池的设计507.3.1沉砂池的设计要求（平流式沉砂池）507.3.2设计参数507.3.3设计计算517.4卡罗塞氧化沟的设计计算537.5.1氧化沟设计参数537.5.2氧化沟的计算547.5.3氧化沟尺寸587.5.4曝气设备的设计597.5二次沉淀池设计计算597.5.1二次沉淀池设计要求597.5.2二沉池容积及高度计算617.5.3进水系统的计算627.6消毒池设计计算627.6.1接触消毒池与加氯间的设计627.6.2加氯间的设计637.7污泥浓缩池的设计计算657.7.1浓缩池设计参数667.7.2浓缩池计算667.8主要构筑物尺寸688污水厂水力计算与高程计算698.1计算管径698.2水力坡度及水头计算708.2.1管段沿程水头损失708.2.2局部水头损失708.2.3标高计算719污水处理厂的平面布置739.1平面布置的特点739.2构（建)筑物的布置739.3厂区道路布置739.4管线布置749.5污水处理厂占地、绿化749.6平面布置图7410结束语75参考文献76致谢77附图78 1前言排水设计是实现高等工科院校培养目标所不可或缺的教学环节，是教学计划中的一个重要组成部分。通过排水课程设计训练学生综合应用所学基础课和专业基础课知识。在老师指导下，培养学生独立完成市政排水工程的设计能力；让学生熟悉并掌握市政污水和雨水排放的设计内容，方法，步骤；学会并掌握根据原始资料正确地选定设计方案，熟练地掌握各个系统的计算和施工设计的要求，了解并掌握设计说明书的编写内容和编写方法。我国环境保护虽然取得积极进展，但环境污染形势严峻的状况仍未改变。在经济快速增长、资源能源消耗大幅度增加的情况下，我国污染排放强度大、负荷高，主要污染物排放量超过受纳水体的环境容量。当前，我国小城镇水环境问题相当突出，污染类型十分复杂，基础设施建设也严重滞后。随着小城镇人口密度的增加和人们经济活动的日趋频繁，污水的排放量更呈迅速上升趋势。我国中小城镇数量众多，分布范围很广，其大量未经处理的污水任意排放导致大范围水体受到污染，致使水污染形势日益严重。长期严重的水污染问题影响着水资源利用和水生态系统的完整性，影响着人民群众身体健康，已经成为制约我国经济社会可持续发展的重大瓶颈，合理解决水污染问题已刻不容缓。根据计划任务上的要求，依靠在某市地形、地势等资料上合理选择排水系统体制，对排水管网进行全面规划，做到排水管道布置合理,要求按照图纸求出街坊分区面积、各管段排水面积，并根据规范对管网工程进行设计与计算。还要根据实际情况选择处理工艺，建设污水处理厂。要求：设计说明书要求结构严谨，层次分明，内容完整、书写工整、计算参数选择合理、简图合理、计算准确、符合学科、专业的有关要求，说明书的用语、表格、计量单位、插图应规范标准，符合给水排水专业国家标准，完成排水系统平面布置图两张，污水或雨水管渠主干管纵剖面图一张。通过城市中小型污水处理厂工艺的选择、设计，培养给水排水工程专业学生利用所学到的水污染控制理论，系统的掌握污水处理方案比较、优化，各主要构筑物结构设计与参数计算，主要设备造型包括格栅、提升泵、SBR反应池、污泥脱水机、砂水分离器、刮泥机、水下搅拌器、淹没式循环泵、加药设备、消毒设备等，以及平面布置和高程计算。然后根据所确定的工艺和计算结果，绘制污水处理厂总平面布置图，管线总平面布置图、工艺流程图及各主要构筑物图。7 2概述2.1项目基本情况2.1.1项目名称重庆市F县排水工程2.1.2项目地点重庆市F县2.2编制依据及基础资料1.F县1:1000总体规划图2.F县排水工程设计资料3.F县排水工程毕业设计任务书2.3法律法规及设计标准2.3.1相关法律法规①《中华人民共和国环境保护法》②《中华人民共和国水污染防治法》③《中华人民共和国大气污染防治法》④《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》2.3.2设计规范标准①污水综合排放标准GB8978-1996②地表水环境质量标准GB3838-2002③城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002④城市污水处理工程项目建设标准⑤污水排入城市下水道水质标准CJ3082-1999⑥城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准CJJ31-89⑦室外排水设计规范GBJ14-87(1997版)⑧城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程CJJ58-44⑨建设项目经济评价方法与参数7 ⑩其它相关的国家标准和设计规范2.4编制原则①贯彻国家关于环境保护的基本国策，执行国家的有关政策、法规、规范及标准；②在总体规划指导下，采取全面规划，分期实施的原则，使工程建设与城市发展相协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益；③采取高效节能，简便易行的污水处理工艺，确保污水处理效果，减少工程投资和日常运行费用；④妥善处理、处置污水处理过程中产生的栅渣、污泥，避免二次污染；⑤合理选用国内先进、可靠、高效、运行管理方便、维修保养简便的排水专用设备；⑥采用可靠的控制系统，做到技术先进、管理方便。2.5编制范围设计范围为服务上述区域的污水管网系统、雨水管网系统、污水处理厂的工程规模、工程方案及经济分析等。设计年限：近期2015年，近期城市人口5万人，污水处理厂规模近期1万m3/d。远期2025年，远期城市人口10万人，污水处理厂规模远期2万m3/d。2.6城镇概况2.6.1基本概况重庆市F县规划区属浅丘地形，地形狭长，呈南北走向，东高西低，北高南低。辖区内丘陵较矮，规划区高度最高处680米，最低处524米，高差较小，坡度比较平缓。此外，F市对外交通及与西部新城的交通联系均比较方便；市政基础设施、公共服务设施课依托向新城发展；规划区山水兼备，自然景色优美，为创造良好的山水环境和景观提供了条件。规划区各方面建设条件较好。2.6.2城镇总体规划重庆市F县拟建为集居住、商贸、办公、工业于一体，并具有一定社会、经济、生态效益的现代化的区域性中心。同时，F县也是一座新兴的物流城，是重庆西部发展轴上的一个工业城镇。根据城市规划，至2015年，设计区域服务人口为5万。至2025年，7 服务人口为10万。2.6.3自然条件①气象资料规划区气候的主要特征：气候温和，雨量充沛，冬暖春早，夏热秋凉，初夏多雨，夏多伏旱，秋多绵雨，冬多云雾。湿度大，日照少，霜雪少，风力小。暴雨强度公式：（L/s.ha）(2-1)Q=ψqF(2-2)式中：Q——设计雨水流量（升/秒）q——设计暴雨强度（升/公顷·秒）P——设计重现期（年）F——设计汇水面积（公顷）ψ——设计径流系数t——集水时间（分钟），t=t1+mt2设计重现期P应根据汇水地区性质、地形特点等因素确定，一般选用1年，低洼、易涝地区选用2~3年，对低洼广场、立交桥、下穿通道等排水困难地带及重要地区选用3~5年，本设计取重现期P2年。区内综合径流系数旧城区取0.7~0.8，新城区取0.6~0.7，绿地径流系数取0.3，本设计取综合径流系数0.7。②水文资料B河最大洪峰多出现于6~9月。据资料B河中下游二十年一遇最大洪水位在480.00米左右，正常水位为455.00米，最枯水位为380.00米。2.6.4排水现状及规划目前，F县建设快速发展，外来人口、企业不断增加，用水量和排水量成倍增加，该市的排水管网和污水处理厂等环境基础设施严重滞后，制约了社会经济的发展。目前尚无完善的排水管网和污水处理厂。生活污水未经处理直接排入穿城而过的某江中，致使水体遭到污染，此外由于F县工业的蓬勃发展，许多工业废水也是未经处理就排入该江。因此，F县排水管网和污水处理厂的建设迫在眉睫。7 2.6.5其他①水污染现状龙河自北向南穿在规划区西侧外经过。该水质污染严重，其流域上游的零星污水废水大都直接排入。现状水环境主要存在一下问题：生活污水及工业废水直接排放；水土流失严重，淤积和阻塞河道；农田径流及养殖业对河流形成污染；河道淤积、河岸垮塌、泄洪能力差；水资源供需矛盾突出。规划区南部设有排水管道，但是尚无完善，绝大部分的污水未经处理达标直接排放入龙河，河道污染严重。该市东部有多条小河和两个湖泊，由于接近该市工业区，而且人口密集，污染比较严重，水体的污染更为严重。②城市污水处理厂进出水水质污水处理厂出水水质要求符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级标准B标准。城市污水处理厂设计进水水质根据监测统计资料获得，详见污水处理厂设计进出水水质指标表（表2-1）所示。表2-1污水处理厂设计进出水水质指标表BOD5(mg/L)COD(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)水温(℃)设计进水水质1603002106027314～30设计出水水质≤20≤60≤20≤20≤81③电力、建材及施工技术力量电力可以保证供应，各种建筑材料本市均可供应。施工技术力量本市可以解决。2.7设计范围2.7.1排水管道系统根据所提供的基础设计资料和图纸，完成重庆市F市排水管道系统（包括污水管道系统和雨水管道系统）的定线，排水管道计算和相关图纸的绘制。7 2.7.2污水处理系统根据进水水质和对出水水质的要求，对较优处理工艺的处理构筑物和附属建筑物进行设计计算，定出污水处理厂的厂址，绘制污水处理厂平面图、工艺流程图和主要处理构筑物的工艺图及局部大样图。2.8设计任务根据所提供的基础设计资料和图纸，完成重庆市F县的排水管道系统（包括污水管道系统和雨水管道系统）的定线，设计计算和图纸的绘制；完成重庆市F县污水处理厂选址，进污水厂平面布置，通过对改良型卡鲁塞尔氧化沟的方案选择及技术经济计算。进行制定处理构筑物详图设计及规定的大样图设计。完成设计说明书和计算书的编制。2.9城市排水工程及污水、污泥处理技术概述2.9.1城市排水状况及发展F县位于重庆市中部，某江沿岸。2015年市区常驻人口达到5万人，2025年规划聚居人口10万，属于小城镇。市区中某江穿城而过，该江水体水质为Ⅲ类水体。目前尚无完善的排水管网和污水处理厂。近年来，在国家实施西部大开发战略的背景下，国民经济得到了飞速发展。尤其是“十二五”期间，城市建设得到快速发展，市区人口急剧增加。由于建设快速发展，外来人口、企业的不断增加，用水量和排水量成倍增加，以及对环境保护的重视，排水管网和污水处理厂等环境基础设施严重滞后，制约了社会经济的发展。对其该市的城市拓展区的排水工程建设，已迫在眉睫。2.9.2污水处理技术的现状与发展传统的污水处理有物理处理、化学处理和生物化学处理。在实际污水处理中，这些方法常常组合使用，形成各种不同的污水处理工艺流程。目前，我国城市污水处理新兴工艺层出不穷，并以国外引入的工艺技术为主导潮流。从中，我们确实可以学习并吸收一些先进的理念和技术。但是，就当前国际上污水处理科技发展现状看，并不存在适用于任何场合、有百利无一弊的所谓“最先进”技术，每一种工艺都有一个适用性问题。7 现有污水处理工艺中，污水处理可分为一级处理和二级处理。一级处理构筑物有粗格栅、提升泵房、细格栅、沉砂池及初次沉淀池等。二级处理构筑物主要为生物处理构筑物、二次沉淀池、处理出水消毒设施等。城市二级污水处理厂常用的有：普通曝气法、氧化沟工艺、AB法（二段曝气法）、A/O除磷工艺、A/O除氮工艺、A2/O除磷脱氮工艺、氧化沟工艺序批式反应器（SBR）工艺等。同时，随着污水处理技术的不断发展及各系列工艺的不断改良，现已形成了以下几种较典型的工艺：A/O工艺、A2/O工艺、改良A2/O工艺、orbel氧化沟工艺、carrousel-2000氧化沟工艺、ICEAS工艺、CASS工艺、UNITANK工艺以及三沟式氧化沟等；同时现在还有MSBR工艺，它是将活性污泥法与膜的原理有机结合的一种新工艺。这些工艺都各具自身的优点，并在现有污水处理工程中广泛应用。随着污水处理技术研究的不断深入和发展，污水处理技术的发展前景时相当好的。现有污水处理技术正向着提高处理效率和减少运行成本的方向发展。2.9.3污泥处理技术的现状与发展污泥处理主要包括污泥的消化、浓缩、脱水以及其他污泥处置方式。污泥浓缩和脱水的主要目的在于污泥的减容化。污泥浓缩可采用重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩几种方式，污泥脱水采用机械脱水，可采用方法为真空吸滤法、压滤法、滚压带法、离心法等。污泥的消化目的在于污泥的减量化，通过厌氧或耗氧消化使剩余污泥自身发生降解，从而减少了污泥量。但目前一般小型污水处理厂均不设置消化池，且由于污水厂采用的生物处理工艺产生污泥较稳定或由于除磷脱氮原因，污泥停留时间不能过长，剩余污泥直接浓缩脱水。现在污泥处理技术中，污泥的浓缩和脱水倾向于采用浓缩脱水一体化装置，这样既可节约用地，又可以更好的实现污水厂运行的自动化，提高污水厂自动化运行程度，减少劳动定员及人员编制。此外根据最新规范要求，含水率在80%左右的污泥是不能进行填埋的，所以在采用浓缩脱水一体化装置时，处理的污泥是不能直接填埋的。因此污泥出厂后先送往污泥处理中心，进行进一步的脱水除害处理，在进行下一步的处理，比如作为建筑材料（烧砖，制瓦）、填埋（最不好的做法）、焚烧；在农村还可以作为产沼气的原材料。2.9.4污水处理的综合效益综合现有污水处理和污泥处理技术相关运行参数比较，污水处理的综合效益是良好的。首先污水处理对环境的改善和对水体的保护起到了积极的作用；其次污水处理改善7 了居住环境，对社会发展起到了一定的作用，产生了社会效益；同时产生的剩余污泥经处置后可以通过探索多种途径产生新的利用价值，可产生一定的经济效益。7 3排水管网的设计3.1排水系统的体制及选择排水系统的体制排水体制是指污水的不同收集和排除方式所形成的排水系统。排水系统的体制一般分为合流制和分流制两种类型。1)合流制排水系统合流制排水系统是将城市生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统。合流制排水系统可分为全处理合流制和截流式合流制。在环境保护方面，全处理合流制对于控制和防止水体污染，保护环境是最好的排水系统体制；截流式合流制收集污水和初期雨水并进行处理，在雨季时，雨污混合污水会经溢流井流入水体，对水体造成严重污染。在工程造价方面，全部收集城市生活污水、工业废水和雨水会使管道系统和污水处理系统的规模较大，增加了工程建设投资和运行费用。在维护管理方面，旱季合流制管道中只有污水，水量较小，管内流速较低易产生沉淀，雨季时水量增加，管道接近满流，管内流速较高，管中的沉积物易被暴雨水冲走，这样可以降低管道的维护管理费用，但是旱季和雨季流入污水厂的水量和水质变化很大，对污水处理构筑物产生很大的冲击负荷，增加了合流制污水处理系统运行管理的复杂性。2)分流制排水系统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各自独立的管渠内排除的系统。分流制排水系统可分为完全分流制和不完全分流制。在环境保护方面，分流制系统可使城镇生活污水可以得到较好的收集和处理，但是初期雨水水质较差，未经处理直接排放会对水体造成较严重的污染。在工程造价方面，分流制有污水和雨水两套排水系统，管网造价较高；但污水处理系统仅需处理城镇生活污水，水量较合流制小，污水处理设施建设投资和工程运行费用均较合流制要低；分流制系统初期可先建设污水排水系统，从而节省初期投资费用，缩短施工期，工程效益发挥快。在维护管理方面，分流制系统可以保持管内的流足够的流速，不易发生沉淀，同时，污水厂进厂污水的水量和水质变化较合流小，污水厂的运行管理更容易。15 各种排水制度的技术经济比较见表3-1：表3-1各种排水制度的技术经济比较项目合流制分流制全处理截流式完全不完全环境保护好差较好较差投资高较高高较低维护管理较复杂相对复杂相对简单相对简单排水体制的选择，应根据城镇的总体规划，结合当地的地形特点、水文条件、水体状况、气候特征、原有排水设施、污水处理程度和处理后出水利用等综合考虑后确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水制度。新建地区的排水系统宜采用分流制。合流制排水系统应设置污水截流设施。对水体保护要求高的地区，可对初期雨水进行截流、调蓄和处理，在缺水地区，宜对雨水进行收集、处理和综合利用。合流制排水系统多用于街道较窄、地区设施较多的老城区，或雨水稀少降雨量小的地区，水体环境容量较大的小城镇可用截流式合流制，现多用于老城区改造。分流制现多用于新建城区。综上所述，本设计采用完全分流制。3.2污水处理厂厂址选择在城市总体规划选择中，污水厂的位置范围已有规定，但是，在污水厂的总体设计时，对具体厂址的，仍须进行深入的调查研究和详尽的技术经济比较，应遵循下列各原则：1.厂址与规划居住区公共建筑群的卫生防护距离应根据当地具体情况，与有关部门协商确定，一般不小于300米。2.厂址应在城市集中供水水源的下游至少500米。3.厂址应尽可能少占农田或不占良田，且便于农田灌溉和消纳污泥。4.厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方。5.厂址应设在地形有适当坡度的城市下游，使污水有自流的可能，节约动力消耗。6.厂址应考虑汛期不受洪水的威胁。7.厂址的选择应考虑交通运输、水电供应地质、水文地质等到条件。15 8.厂址的选择应结合城市总体规划，考虑远景发展，留有充分的扩建余地。由于：1.本城市地形为右高左低,主导风向为西南风。厂址选在城市的西南角，可以减小污水厂所产生臭气对城市环境的影响。2.污水厂建在河流的下游，这样避免对城市取用水水质的影响。3.污水厂布置在地势较低处，有利于污水管道的重力流动，故设在河流下游的岸边。所以本设计中污水处理厂布置在该市的西南角，位于主导风向的西南风向，城市河流的下游，靠近岸边，周围300m内无居住区。3.3排水系统的布置形式城市、居住区或工业企业的排水系统在平面上的布置，随着地形、竖向规划、污水厂的位置、土壤条件、河流情况以及污水的种类和污染程度等因素而定，主要有以下几种布置形式：1.正交布置，其干管长度短、管径小。因而经济，污水排出也迅速。2.截流式布置，对减轻水体污染、改善和保护环境有重大作用，适用于分流制污水排水系统。3.平行式，指的是使干管与等高线及河道基本上平行、主干管与等高线及河道成一定斜角敷设。4.分区式，在地势高低相差很大的地区，当污水不能靠重力流流至污水厂时，可以采用分区式。5.辐射状布置，当城市周围有河流，或城市中央部分地势高、地势向周围倾斜的地区，各排水流域的干管常采用此种形式。 根据本城市的地形特点可以确定本设计采用污水排水系统主要采用截流式布置。3.4管道定线3.4.1污水管道定线污水管道定线的基本原则充分利用城市地形、地质、地貌特点，尽可能在管线较短和埋深较小的情况下，让15 最大区域的污水能自流排出。布置管线是确定污水管道系统总体布置的重要步骤。在定线时应考虑地形等因素的影响。根据地形，污水厂和出水口位置布置污水管道，依次定出主干管、干管、街道支管，并考虑设置泵站的合理位置。一般应将主干管和流域干管放在较平坦的集水线上，让污水尽量以重力流排送，污水干管与主干管应尽量避免和障碍物相交。污水管道定线考虑的因素污水管道定线考虑的因素有：地形和用地布局；排水体制和线路数目；污水厂和出水口位置；水文地质条件；道路宽度；地下管线及构筑物的位置；工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况。（1）在一定条件下，地形一般是影响管道定线的主要因素。定线时应充分利用地形，利用排水系统的布置形式，使管道的走向符合地形趋势，尽量做到顺坡排水，尽可能不设泵站或少设泵站。（2）污水支管的平面布置取决于地形及街区建筑特征，并应便于用户接管排水。（3）污水主干管的走向取决于污水厂和出水口的位置。（4）采用的排水体制也影响管道定线。（5）考虑到地质条件，地下构筑物以及其它障碍物对管道定线的影响。尽可能回避不良地质条件的地带和障碍。处理好与现状建筑物，构筑物和规划道路的关系，实在不能避开时应采取相应的工程措施。（6）管道定线时还需考虑街道宽度及交通情况。（7）管道定线，不论在整个城市或局部地区都可能形成几个不同的布置方案。应进行方案技术经济比较。（8）结合江河走向和规划中道路的实施，合理布置管线，以利于减小施工难度。排水流域的划分原则：定线前首先根据地形划分排水流域。排水流域划分一般根据地形及城镇（地区）的竖向规划进行。在丘陵及地形起伏的地区，地形变化较显著，可按等高线划出分水线，通常分水线与流域分界线基本一致。在地形平坦无显著分水线的地区，或向一方倾斜时，可依据面积的大小划分，使各相邻流域的管道系统能合理分担排水面积，使干管在最大合理埋深情况下，流域内绝大部分污水能以自流方式接入，不设泵站或少设泵站。3.4.2污水管道设计规定（1）最大设计充满度：表3-2管径与最大充满度的关系15 管径D（mm）最大设计充满度h/D200~3000.55350~4500.65500~9000.75≥10000.80(2)最小坡度：管径300mm的最小设计坡度0.003。(3)设计流速：最小设计流速是保证管道内不致发生淤积的流速。污水管道的最小流速定为0.6m/s.金属管道的最大设计流速为10m/s，非金属管道的最大设计流速为5m/s.。(4)最小管径：1.厂区内的工业废水管、生活污水管、街坊内的生活污水管200mm。2.城市街道下的生活污水管300mm。(5)覆土：1.冰冻要求：在0.7m以上（本设计无冰冻要求）。2.最大覆土：不宜大于6m。3.理想覆土：在满足各方面要求的前提下，争取维持在1~2m。4.荷载要求：最小覆土在车行道下一般不小于0.7m。(6)连接：1.管道在检查井内连接。2.管道管径相同时的连接方式用水面平接，管径不同时用管顶平接本，本设计全部采用管顶平接。3.在任何情况下进水管底不得低于出水管底，若出现三条管段连接的情况，选择出水管管内底标高低的一条管段连接。(7)坡度骤变的处理：1.管道坡度骤然变陡，可由大管径变小管径。2.当D=200~300mm时，只能按生产规格减小一级。3.当D≥400mm时，应根据水力计算确定，但减小不能超过二级。4.管道坡度骤然变缓，应逐渐过渡。(8)小管核算：1.当有公建筑物位于管线始端时，应加入该集中流量进行满流复核。15 2.流量很小而地形又较平坦的上游支线，可采用非计算管段，采用最小管径，按最小坡度控制。(9)溢流：污水管道在进入泵站或处理厂前，当条件允许时，可设事故溢流口，但必须取得当地有关部门的同意。(10)在充满度过高的管段、跌水井、大浓度污水接入的井位以及污水管线上每隔500m左右的井位处宜设通风管。3.4.3雨水管道定线雨水管道定线的基本原则：雨水管渠的布置遵循以下原则：a.充分利用地形，以最短的距离，靠重力流就近排入水体；b.根据城市规划布置雨水管道；c.理布置雨水口，以保证路面雨水排除通畅；d.雨水管道采用明渠或暗管应结合具体条件确定；e.设置排洪沟排除设计地区以外的雨洪径流。划分排水流域和雨水管道定线考虑因素根据地形划分排水流域，划分干管的集水面积，注意面积划分时汇水面积的增加应大致均匀。标出水流方向，布置管渠、雨水管渠布置时应充分利用地形，使雨水能以最短距离就近排入水体。一般情况下，当地形坡度较大时，雨水干管宜垂直于等高线布置在地形低处或溪谷上，地形平坦时，雨水干管宜布置在排水流域的中间。雨水管渠系统宜采用正交式布置形式。当管道排入池塘或小河时，由于出水口的构造比较简单，造价不高，因此采用分散布置雨水出水口；但当河流水位变化很大，管道出口离常水位较远时，出水口的构造比较复杂，造价较高，应采用集中的管道布置形式。3.5管排水管渠、接口、基础及附属构筑物3.5.1管材接口及基础管材：所有管材均采用混凝土管和钢筋混凝土管，当管径小于450mm时采用混凝土管，当管径大于450mm时采用钢筋混凝土管；接口：为安全起见，结合当地实际情况接口采用石棉沥青卷材接口；基础：对于钢筋混凝土管，其基础要求比较夯实，因此所有管道均采用混凝土带15 状基础。管座按形式不同可以分为90°、135°、180°三种管座基础。在无地下水地段在槽底老土上直接浇混凝土基础。当有地下水时在槽底铺10-15cm厚的碎石垫层，然后才在上面浇混凝土基础，采用强度C8的混凝土。当灌顶覆土厚度在0.7-2.5m时采用90°管座基础。管顶覆土厚度为2.6-4m时用135°管座基础。覆土厚度在4.1-6m时采用180°基础。管道的连接方式：管道在衔接时应遵循两个原则：①尽可能提高下游管段的高程，以减少管道埋深，降低造价；②避免上游管段中形成回水而造成淤积。管道衔接的方法，通常有水面平接和管顶平接两种。如下图所示管道的衔接方式图3-1管道的衔接方式(1)水面平接；(2)管顶平接水面平接是指在水力计算中，使上游管段终端和下游管段起端在指定的设计充满度下的水面相平，即上游管段终端与下游管段起端的水面标高相同。一般同管径时采用。优点：能减少下游管段的埋深。缺点：容易在上游管段形成回水。管顶平接是指在水力计算中，使上游管段终端和下游管段起端的管顶标高相同。一般不同管径时采用。优点：不致于在上游管段产生回水。缺点：下游管段的埋深将增加。污水管道衔接总原则：无论采用哪种衔接方法，下游管段起端的水面和管底标高都不得高于上游管段终端的水面和管底标高。本设计中，相同管径处连接采用水面平接，不同管径处采用管顶平接。15 3.5.2检查井检查井主要是为了检查、清通和连接管渠而设置的。包括井基和井底、井身、井盖和井座。通常设在管渠交汇、转弯、管径和坡度改变以及跌水等处，相隔一定距离的直线上也设置检查井。设计原则：1）检查井的位置，应设在管道交汇处、转弯处、管径或坡度改变处、跌水处以及直线管段上每隔一定距离处。2）井盖应设有防盗功能，保证井盖不被盗窃丢失，避免发生伤亡事故。3）在道路以外的检查井，尤其在绿化带时，为防止地面径流从井盖流入井内，井盖课高出地面，但不能妨碍观瞻。4）在地基松软或不均匀沉降地段，检查井与管渠接口处常常发生断裂。处理办法：做好检查井与管渠的地基的基础处理，防止两者产生不均匀沉降；在检查井与管渠接口处，采用柔性连接，消除地基不均匀沉降的影响。5）在交通繁忙行人稠密的地区，根据各地养护经验，可设置沉泥槽。3.5.3跌水井跌水井是设有消能设施的检查井。目前常用的有两种形式：竖管式（或者矩形竖槽式）和溢流堰式。前者适用于直径等于或者小于400mm的管道，而后者适用于400mm以上的管道。当上、下游管管底标高落差小于1m时，一般只将检查井底部做成斜坡，而不采取专门的跌水措施。当管径不大于200mm时，一次落差不宜超过6m，当管径为300~400mm时，一次落差不宜超过4m。溢流堰式跌水井的主要尺寸及跌水方式等均应通过水力计算求得，也可用阶梯跌水方式代替。当地面的坡度较大，若管道采用地面坡度将会导致流速过大（超过最大流速5m/s）从而造成对于管道的冲刷，若坡度较小则无法保证管线综合设计中对于污水管道埋深的要求。此时，应添加跌水井；3.5.4雨水口雨水口是在雨水管道或合流管道上收集地面雨水的构筑物。雨水口一般设在交叉路口、路侧边沟的一定距离处一级设有道理便是的低洼地方。雨水口包括水箅、井身和连15 接管三部分。设计原则：1）为保证路面雨水渲泄通畅，又便于维护，雨水口只宜横向串联，不应横、纵向一起串联。2）对于低洼和易积水地段，雨水径流面积大，径流量较一般为多，如有植物落叶，容易造成雨水口的堵塞。为提高收水速度，需根据实际情况适当增加雨水口，或采用带侧边进水的联合式雨水口和道路横沟。3.5.5出水口污水厂和出水口设置在城市的下风向，水体的下游，离开居住区和工业区其间距必须符合环境卫生的要求，通过环境影响评价最终确定。出水口的设计包括位置、形式、出口流速等，是一个比较复杂的问题，情况不同，差异很大，很难作具体规定。提出应综合考虑的各种因素：1）对给水的水体原有的各种用途无不良影响；2）能使排水迅速与水体混合，不妨碍景观河影响环境；3）岸滩稳定，河床变化不大，结构安全，施工方便。39 4.污水管网设计计算4.1污水管道布置与敷设（见附图）4.2街区编号并计算其面积表4-1街区面积街区编号1234567891011街区面(ha）2.152.062.261.952.482.162.071.702.222.711.94街区编号1213141516171819202122街区面(ha）2.372.903.431.751.351.840.810.540.172.791.80街区编号2324252627282930313233街区面(ha）2.201.432.410.830.790.810.540.170.270.300.24街区编号3435363738394041424344街区面(ha）0.261.301.210.790.820.940.901.052.082.350.53街区编号4546474849505152535455街区面(ha）1.251.091.071.072.931.161.551.091.311.740.26街区编号5657585960616263646566街区面(ha）0.570.260.942.752.260.660.230.940.560.760.94街区编号6768697071727374757677街区面(ha）1.511.510.330.381.000.870.540.670.720.821.04街区编号7879808182838485868788街区面(ha）0.642.681.111.191.40.720.782.790.602.910.8街区编号8990919293949596街区面(ha）1.132.670.960.970.71.161.171.27总面积(ha）12039 4.3污水流量的确定4.3.1污水设计流量公式1)居住区生活污水设计流量按比流量计算：根据各区的污水量定额n(L/cap.d)和人口密度p(cap/ha)，可求出各区的生活污水平均流量，即：(L/s.ha)（4-1）式中――比流量(L/(s.ha))；p――人口密度(cap/ha)；n――居住区生活污水定额(L/(cap.d))，本设计取生活用水定额的80%。本工程中，近期城市人口5万人，远期规划10万人，综合居民生活用水定额取200L/（cap*d），总面积为120ha。人口密度：则每公顷街区面积的生和污水平均流量（比流量）为：—生活污水总变化系数；cap—“人”的设计单位。(L/s)（4-2）式中Q——本段流量(L/s)；F—―设计管段服务的街区面积(ha)，参见原始资料平面布置图；――比流量(L/(s.ha))；――生活污水量总变化系数。2)生活污水量总变化系数根据《室外排水设计规范》(GB50014-2011)相关部分内容，采用的居住区生活污水量变化系计算方法如下：（4-3）式中Q――平均日平均时污水量(L/s)。当Q<5L/s时，＝2.3；当Q>1000L/s，=1.3；39 4.3.2管道平面布置根据县城平面图可知该区地势自东向西倾斜，坡度较大，有一个分水线，故划分为两个个排水流域，右侧的管道沿河流入左边的管道。支管布置在地势较低一侧的道路下，干管基本是顺着坡度敷设，且在所负担排水面积的地势较低处敷设，主干管则是沿河布置，基本也是顺着坡度布置。整个管道系统呈平行式形式布置，详见县城排水管道设计布置总平面图。4.3.3划分设计管段设计管段指的是两检查井之间的管段采用的设计流量不变，且采用同样的管径和长度。实际上采用相同管径和坡度的连续管段就可以划分为一个设计管段。根据管道平面布置图，凡有集中流量进入，有旁侧管道接入的检查井均可以作为设计管段的起始点，并标上编号。本工程主干管长2017m，根据设计流量变化情况，划分设计管段，干管设计管段划分详见附录。4.3.4控制点的确定计算控制点时，主要是考察所选点对指定点的埋深的影响程度。所选定的可疑控制点一般为最远点，集中流量排入点等，将这些点进行比较，对整个系统的埋深起决定作用的点则为控制点。确定控制点后，才能确定系统的主干管，进行系统管网的计算。本设计中无集中流量排入点，1号检查井为设计管线的最远点，和最高点。综上所述，确定管线中的1号检查井为控制点。详见附录。4.3.5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（一般定为街区两端）、集中流量及旁侧支管进入的点，作为设计管段的起点的检查井并编上号码。各设计管段的设计流量应列表进行计算。在初步设计中只计算干管和主干管的设计流量39 表4-2污水干管设计流量计算表管段编号居住区生活污水量Q1集中流量设计流量(L/s)本段流量转输流量q2（L/S）合计平均流量（L/s）总变化系数kZ生活污水设计流量Q1(L/s)本段（L/s）转输(L/s)街区编号（ha）街区面积（ha）比流量q0流量q1（L/s）123456789101112W127.1-W127.7920.971.5371.8701.872.294.27004.27W127.8-W127.29930.71.5371.841.873.712.298.48008.48W127.29-W127.34000020.7620.761.9540.480040.48W127.34-W127.47811.191.5372.2820.7623.041.9344.460044.46W127.47-W127.51780.641.5370.7325.0325.761.9149.20049.2W127.51-W127.5368、762.331.5374.4725.7630.231.8756.540056.54W127.53-W127.54000038.1738.171.8169.090069.09W127.54-W127.667111.5371.9138.1740.081.7971.750071.75W127.66-W127.67000043.8443.841.7878.030078.03W127.67-W127000043.8443.841.7878.030078.03W103.1-W103.10961.171.5372.4502.452.295.6005.6W103.10-W103.18490.931.5372.022.454.472.2910.230010.23W103.18-W103.2400007.847.842.2117.340017.3439 W103.24-W103.28000013.7413.742.0327.890027.89W103.28-W103.31370.791.5371.5213.7415.261.9930.370030.37W103.31-W103.33440.531.5371.0115.2616.271.9832.210032.21W103.33-W103.42461.091.5372.0916.2718.361.9736.180036.18W103.42-W103.63000045.7445.741.7881.420081.42W103.63-W103.64000048.0648.061.7785.070085.07W103.64-W103.65570.571.5371.148.0649.161.7686.520086.52W103.65-W103000049.1649.161.7686.520086.52W1-W2111.941.5373.7303.732.298.54008.54W11-W12000013.113.12.0526.850026.85W12-W134、74.021.5377.7222.2129.931.8856.260056.26W21-W2281.71.5373.2833.8837.161.8267.620067.62W31-W32000049.549.51.7687.130087.13W36-W37000067.6167.611.7114.9400114.94W73-W740000110.53110.531.58174.6300174.63W78-W790000113.21113.211.58178.8800178.88W80-W8129、330.781.5371.51113.21114.721.58181.2600181.26W82-W83300.171.5370.32114.72115.041.58181.7700181.77W84-W85310.271.5370.52115.04115.561.58182.5900182.5939 W85-W860000115.57115.571.58182.5900182.5939 如表3-1和表3-2所示，设计管段w86-28a～8w6-28为主干管的起始管段，本段流量q1和转输流量q2流入。该管段接纳街区27的污水，其面积为0.79ha（见街区面积表)，故本段流流量q1=q0*F=1.537*0.79=1.21L/s；该管段的转输流量是从旁侧管段w86-1～86-28流来的生活污水平均流量，其值q2=q0*F=1.537*（0.83+0.81）=2.52L/s。平均流量q1+q2=1.21+2.52=3.73L/s。根据公式Kz=2.46，该段的生活污水设计流量Q1=3.73*2.46=9.18L/s。总设计流量Q=9.18+1.21=10.39L/s。其余管段的设计流量计算方法相同。4.4污水主干管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。1.从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表3-3第2项.2.将各设计管段的设计流量记如下表的第3项，设计管段的检查井标高列入表中第10和11项。3.计算每一设计管段的地面坡度（地面坡度=地面高差/距离），作为设计管道坡度的参考。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300mm，即查水力计算表。现在已知设计流量，另1个可根据水力计算设计数据的规定设定。为了不让整个管道系统的埋深过大，故选取接近地面坡度的数据进行设计。当流量为25L/s时，取I=0.003，查表得出v=0.7m/s（不低于最小设计流速0.6m/s），充满度h/D=0.51（小于最大设计充满度0.55），计算数据符合规范要求。将所确定的管径、坡度、流速、充满度分别列入表3-3的第4、5、6、7项。5.确定其他管段的管径D、设计流速v、设计充满度h/D和管道坡度I。通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增加一级或者两级，或者保持不变，这样可以根据流量的变化情况来确定管径。然后可根据设计流速随着设计流量的增大儿逐段增大或者保持不变的规律设定设计流速。根据Q和v即可在确定D的水力计算表中查询出相应的h/D和I的值，若h/D和I值符合设计规范的要求，说明设计合理，将计算结果填入表3-3相应的项中。39 表4-3污水主干管水利计算表管段编号管道长度L（m）设计流量Q（L/s）管径D(mm)坡度I流速v(m/s)充满度降落量I*L（m）标高（m）埋设深度（m）h/Dh(m)地面水面管内底上端下端上端下端上端下端上端下端123456789101112131415161786.28a-86.28403.493000.0130.250.250.0750.5538.5538535.77535.27535.7535.22.82.886.28-86.292810.723000.0190.780.250.0750.529538537.46535.27534.71535.2534.632.832.8386.29-8610112.023000.0190.870.250.0751.909537.46535.55534.71532.8534.63532.722.832.8386-96377189.685000.0191.310.4350.2187.125535.55532.08532.8529.06532.72528.843.243.2496-103242193.625000.0071.550.6080.3041.573532.08530.5529.06527.46528.84527.163.243.24103-115405270.226000.0051.490.5950.3571.944530.5528.56527.46525.58527.16525.223.343.34115-1274202806000.0051.510.6250.3752.016528.56526.55525.58523.59525.22523.213.343.34127-144533341.987000.0051.590.5450.3822.505526.55524523.59520.85523.21520.563.343.34144-14540347.237000.0132.30.4150.2910.5524523.5520.85520.35520.56520.063.343.3439 6.计算各管段上段、下端的水面、管底及埋设深度：根据设计管段的长度和管道坡度求降落量。如管道86.28a-86.28的降落量I*L=0.5m，列入表中第9项。根据管径和充满度求出水深h。如管段86.28a-86.28的水深h=充满度*管径=0.075m，列入表中第8项。确定控制点：本设计中可能成为管段系统控制点的是最远点检查井1。取管道坡度与地面坡度近似，因此管道埋深不会增加太多。确定出28.26a点为本管道系统的控制点。确定其起始覆土为2.50m，将该值内陆表中第16项。求设计管段上、下端的管内底标高水面标高及埋设深度。28.26a点的管内底标高等于28.26a点的地面标高减28.26a点的管道埋深，为538.5-2.5-0.3（管径）=535.7m。列入表中第14项。28.26点的管内底标高等于28.26a点的管内底标高减去降落量，为535.7-0.5=535.2m，内陆表中第15项。28.26点的埋深等于28.26点的地面标高减去28.26点的管内底标高，为538-535.2=2.8m，内陆表中第17项。管段上下端水面标高等于相应点的管内底标高加水深。如管段28.26a～28.26中28.26a点的水面标高为535.7+0.075=535.77m，列入表中第12项。28.26点的水面标高等于28.26a点的水面标高减去降落量为535.77-0.5=535.27m，列入表中13项。管段在检查井处的衔接方式：管径相同时采用管顶平接，管径不同时也采用管顶平接，管顶平接时两管段的管顶标高相同，水面平接时两水面的标高相同，以此为原则计算出相应的管底标高和埋设深度。(1)最大设计充满度：表4-4管径与最大充满度的关系管径D（mm）最大设计充满度h/D200~3000.55350~4500.65500~9000.75≥10000.80(2)最小坡度：管径300mm的最小设计坡度0.003。39 (3)设计流速：最小设计流速是保证管道内不致发生淤积的流速。污水管道的最小流速定为0.6m/s.金属管道的最大设计流速为10m/s，非金属管道的最大设计流速为5m/s.。(4)最小管径：1.厂区内的工业废水管、生活污水管、街坊内的生活污水管200mm。2.城市街道下的生活污水管300mm。39 5.雨水管网设计计算5.1设计参数与数据的确定5.1.1径流系数的确定降落到地面上的雨水，在沿地面流行的过程中，形成地面径流，地面径流的流量称为雨水地面径流量。因此将雨水管道系统汇水面积上的地面雨水径流与总降水量的比值称为径流系数，用符号ψ表示，即：(5-1)表5-1径流系数ψ值地面种类径流系数ψ各种屋面，混凝土和沥青路面0.85~0.95大块铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面0.55~0.65级配碎石路面0.40~0.50干砌砖石和碎石路面0.35~0.40非铺砌土路面0.25~0.35公园和绿地0.10~0.20表5-2综合径流系数区域情况径流系数ψ城镇建筑密集区0.6~0.85城镇建筑较密集区0.45~0.60城镇建筑稀疏区0.20~0.45由于设计资料没有给出详细资料，而根据F县情况，ψ取0.70，即ψ=0.70。39 5.1.2设计重现期P的确定由暴雨强度公式可知，暴雨强度随着重现度p值的不同而不同，p值越大，暴雨强度越大，p值越小，暴雨强度越小。P值的确定影响着设计流量，如果p值采用较高的值的话，计算的雨水设计流量就会比较大，雨水管道的设计断面相应增大，安全性高，但是会增加工程的造价；反之，可降低工程造价，地面积水可能性大，可能发生排水不畅，不能及时排除雨水。我国地域辽阔，各地的重现度差别比较大，同一城市中也可能出现不同的重现度。但是本设计的目标城市为一个中小城市，暴雨强度的差别不会很大，同时没有很多重要的区域，所以整个城市采用统一的重现期。在本设计中，统一采用重现期为2a。5.1.3设计降雨历时的确定集水时间指雨水从汇水面积上的最远点流到设计的管段断面所需要的时间，所以集水时间t是由地面雨水集水时间和管内雨水运行时间两部分组成，所以降水历时可用下式表达：，其中m为折减系数。（1）地面雨水集水时间的确定地面雨水集水时间是指雨水从汇水区域上最远点A到第一个雨水口的地面雨水流行时间。在实际应用中，要准确的确定值较为困难，故通常不予计算而直接采用经验数值。根据《室外排水设计规范》中规定：一般采用5-15min。一般汇水面积较小，地形较陡，建筑密度较大，雨水口分布较密的地区，宜采用较小的值，一般为5-8min左右，其他情况为8-15min。本设计。（2）管内雨水流行时间的确定管内雨水流行时间是指雨水在管内从第一个雨水口流到设计断面的时间。他与雨水在管内流经的距离L及管内雨水的流行速度v有关。可用下式计算：(5-2)式中L——各管段的长度（m）；v——各管段满流时的水流速度（m/s）；60——单位换算系数，1min=60s。（3）折减系数m值的确定设计断面的流量和流速并非同时达到设计状况，实际上，雨水管道内的水流速度也39 是由零逐渐增加到设计流速的，雨水在关内的实际流行时间大于设计水流时间，所以折减系数的产生就是为了折算这段时间的差额。为使计算简便，《室外排水设计规范》中规定:暗管采用m=2.0。对于明渠，为防止雨水外溢的可能，应采用m=1.2。在陡坡地区，不能利用空隙容量，暗管采用m=1.2-2.0。本设计中的管道全部采用暗管，所折减系数按照m=2.0计算。5.1.4暴雨强度公式根据设计规范查得F县所在市的暴雨强度公式为：(5-3)综上所述，当设计重现期、设计降雨历时、折减系数确定以后，计算雨水管渠的设计流量所用的设计暴雨强度公式可写为：（升/秒.公顷）(5-4)从而确定了暴雨强度公式，需要根据管段流量确定，当进行水力计算后，即可确定流速v，才能确定。5.1.5单位面积径流量的确定单位面积径流量[L/s·hm2]是暴雨强度q与径流系数ψ的乘积，即(5-5)设计雨水径流量由以下公式确定：(5-6)其中，F为相应的汇水面积，q为设计暴雨强度。5.2雨水管道设计一般规定5.2.1设计充满度由于本设计是完全的雨水单独排放，因此在管道中雨水以满流的形式排放，故本设计中的充满度取1。39 5.2.2设计流速与污水相似，设计流量、设计充满度相对应的水流平均速度称为设计流速。设计流速过小，雨水流动缓慢，其中的悬浮物容易沉淀淤积；反之，设计流速过高，产生对管壁的冲刷，使得管材损坏严重，管道的使用寿命降低。因采用混凝土管，相应的流速范围为0.6-5m/s。5.2.3最小管径和坡度一般在雨水管道系统的上游部分，雨水设计流量很小，若根据设计流量计算，则设计管径会很小。根据管径养护经验证明，管径过小容易堵塞，从而增加管道清淤次数，并给用户带来不便。采用较大的管径可采用较小的设计坡度，从而使管道的埋深减小，降低工程造价。我国《室外排水设计规范》规定：雨水支干管最小管径300mm，最小设计坡度0.003；雨水口连络最小管径200mm，设计坡度不小于0.0025.2.4不计算管段根据最小管径在最小设计流速和最大充满度情况下能通过的最大流量值，计算出设计管段服务的排水面积，若设计管段服务的排水面积小于此值，则直接采用最小管径和相应的最小坡度而不再进行水力计算，这种管段称为不计算管段5.2.5覆土厚度最小覆土在车行道下一般不小于0.7m，局部条件不允许时，须对管道进行包封加固，最大覆土与理想覆土同污水管道。本设计中土壤冰冻深和地下水位无要求，因此，只需保证覆土厚度在1.5m5.3雨水管道布置与敷设从该城区的平面图和资料知该城区地形平坦，无明显分水线，故排水流域按城市主要街道的汇水面积划分。河流的位置确定了雨水出口的位置。雨水出口位于河岸边。由于河流的洪水位低于该地区地面的平均标高，所以雨水可以靠重力排入河流，不用设雨水泵站。河流的位置确定了雨水出水口的位置，雨水出水口位于河岸边，由于该地区地势以一定坡度坡向河流，地形对排除雨水有利，雨水干管基本垂直于等高线，即正交式布置，39 这样雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体。正交式布置的干管长度短、管径小，因而经济，雨水排出较迅速。雨水管道布置平面图详见（附图）。注：1、雨水管道各设计管段在高程上采用管顶平接。2、出现下游管段的设计流量小于上游管段设计流量的情况，取上一管段的设计流量作为下游管段的设计流量。3、在支管与干管相接的检查井处，会有两个∑值和两个管底标高值，再继续计算相交后的下一个管段时，取大的那个∑值和小的那个管底标高值。5.4划分排水流域和管道定线（见附图）根据重庆市F市的地形划分排水流域，布置管渠时充分利用地形，使雨水能以最短距离就近排入水体中。根据管网的平面布置划分设计管段，确定检查井的位置并编号，确定污水主干管的设计管段长度。划分设计管段时，在管道转弯处、流量或管径变化处、管道交汇处均设置了检查井，设计管段长度控制在200m以内。划分汇水面积时，仍根据组团地形分水线和规划道路标高进行，使雨水以最短距离汇入管道，汇水面积控制在2～3公顷左右。排水流域的划分、管道定线及设计管段的划分详见排水管网总平面图。本设计中以其中一根雨水干管为例；对各设计管段的汇水面积进行编号，计算其面积（单位：公顷），并用箭头标示其排水流向。雨水管渠汇水面积划分详见排水管网总平面图。雨水干管各设计管段的汇水面积计算详见雨水干管汇水面积计算表。5.5划分设计管段表5-3各检查进的地面标高检查井编号地面标高检查井编号地面标高检查井编号地面标高Y1635Y11-3621.91Y30-10607.13Y2632.65Y11-4621.74Y34-1640.5Y3630.77Y11-5621.58Y34-2639.23Y4629.83Y11-6621.41Y34-3637.9539 Y5628.89Y11-7620.99Y34-4636.68Y6627.95Y11-8620.70Y34-5635.40Y7627.01Y11-9620.33Y34-6633.28Y8626.07Y11-10620.15Y34-7631.16Y9623.72Y12-1630Y34-8629.03Y10621.99Y12-2627.72Y34-9627.76Y11620Y12-3626.81Y34-10626.27Y12619.55Y12-4625.90Y34-11625Y13618.99Y12-5624.99Y34-12622.04Y14618.39Y12-6624.08Y34-13618.75Y15617.99Y12-7622.71Y34-14615.45Y16617.58Y12-8621.08Y34-15614.14Y17617.18Y12-9620.55Y34-16612.82Y18616.78Y22-1628Y34-17611.17Y19615.77Y22-2627.09Y34-18610Y20615.37Y22-3626.17Y34-19609.55Y21615Y22-4624.65Y34-20609.09Y22612.71Y22-5623.13Y34-21608.64Y23610.42Y22-6621.61Y34-22608.18Y24609.5Y22-7619.90Y34-23607.73Y25608.58Y22-8619.45Y34-24607.27Y26607.67Y22-9618.53Y34-25605.76Y27606.75Y22-10618.05Y34-26604.24Y28605.83Y22-11616.52Y34-27603.79Y29604.92Y22-12615Y34-28603.18Y30604Y30-1640.5Y34-29602.57Y31603.43Y30-2636.41Y34-30601.21Y32602.86Y30-3632.33Y34-18a622.5Y33601.43Y30-4628.24Y34-18b620.49Y34600Y30-5625.14Y34-18c618.47Y35598.37Y30-6622.5Y34-18d616.4639 Y36597Y30-7618.45Y34-18e614.44Y11-1622.5Y30-8614.41Y34-18f612.43Y11-2622.08Y30-9610.36Y34-18g610.94表5-4各管段的长度检查井编号管段长度检查井编号管段长度检查井编号管段长度1--25011.4--11.52034.1--34.2302--34011.5--11.62034.2--34.3303--42011.6--11.75034.3--34.4304--52011.7--11.83834.4--34.5305--62011.8--11.94034.5--34.6506--72011.9--11.102234.6--34.7507--82011.10--111834.7--34.8508--95012.1--12.25034.8--34.9309--103712.2--12.32034.9--34.103510--114212.3--12.42034.10--34.113011--122212.4--12.52034.11--34.124512--132812.5--12.62034.12--34.135013--143012.6--12.73034.13--34.145014--152012.7--12.83634.14--34.152015--162012.8--12.91234.15--34.162016--172012.9--122234.16--34.172517--182022.1--22.23034.17--34.181818--195022.2--22.33034.18--34.191519--202022.3--22.45034.19--34.201520--211822.4--22.55034.20--34.211521--223822.5--22.65034.21--34.221522--235022.6--22.75634.22--34.231523--242022.7--22.81534.23--34.241524--252022.8--22.93034.24--34.255025--262022.9--22.101634.25--34.265039 26--272022.10--22.115034.26--34.271527--282022.11--22.125034.27--34.282028--292022.12--225034.28--34.292029--302030.1--30.25034.29--34.304530--312030.2--30.35034.30--344031--322030.3--30.45034.18a--34.18b5032--335030.4--30.53834.18b--34.18c5033--345030.5--30.63234.18c--34.18d5034--354730.6--30.75034.18d--34.18e5035--364030.7--30.85034.18e--34.18f5011.1--11.25030.8--30.95034.18f--34.18g3711.2--11.32030.9--30.104034.18g--34.182311.3--11.42030.10--30395.6划分并计算各设计管段的汇水面积表5-5汇水面积计算设计管段编号本段汇水面积编号本段汇水面积（ha）转输汇水面积（ha）总汇水面积（ha）11.1--1112、143.6303.6312.1--126、73.8003.8022.1--22.61、23.5003.5022.6--223、42.683.506.1830.1--30.516、174.2704.2730.5--3013、223.394.277.6634.18a--34.1821、202.7502.7534.1--34.10182.3902.3934.10--34.17191.712.394.1034.17--34231.726.858.5739 1--108、154.0804.0810--225、113.837.4311.2622--299、104.217.4421.6429--3424、252.2730.2132.4834--360032.4832.485.7雨水主干管水力计算（1）在雨水干管水力计算表中，第2、3、13、14、项可以从其余表中直接得到，其余的项都得经过计算后才能得到。（2）计算中假定管段中所有的雨水全部从管段的起始段流入，即在计算各管段的暴雨强度时，用的时间值应该按上游各管段的管内雨水流行的时间之和求得。起始管段的值为0，将此值列入表中第4项。折减系数m=2（3）根据确定的设计参数求单位面积的径流量(5-7)其中为管道雨水流行时间的函数，只要知道各设计计算管段内的雨水流行时间，即可求得该设计管段单位面积的径流量，如管段1～10的=0，带入上式得=257.71（L/(ha.s)），而管段11～22的=2.38+2.88+1.19=6.45min代入上式得=204L/(ha*s)将列入表中第六项。（4）用各设计管段的单位面积径流量乘以该管段的总汇水面积得设计流量。如管段1～10的设计流量为Q=257.71*4.08=1051.47L/s，列入表中第7项。（5）在求得设计流量之后，根据流量，查询水力计算表，求出管径和坡度和流速。在查询水力计算表时，将v、I、D三个个水力因素相互适当的调整，使计算结果既符合要求又符合计算数据的规定，又经济合理。本列中坡度参考地面坡度以进行选择，计算采用钢筋混泥土圆管（満流，n=0.013）水力计算表。将确定的管径、坡度、流速各值填入表中第8、9、10项中。第11项管道的输水能力Q’是在水力计算中管段在确定管径、坡度、流速的条件下，实际通过的流量。大于或等于设计流量Q。（6）根据设计管段的设计流速计算出本段管段的雨水流行时间。例如管段1～1039 的管内流行时间为:（7）管段长度乘以管道坡度得到该管段起点与终点之间的高差，即降落量。如管段1～10的降落量为I*L=0.047×277=13.02m。列入表中12项。（8）根据冰冻情况、雨水管道衔接要求及承受荷载的要求，确定管道起点埋深或者管底标高。本设计中管道起点埋深为1.5m，将该值列入表中第17项。用起点地面标高减去该点的管道埋深得到该点的管底标高，即为635.00-1.5=633.50m，列入表中第15项。用该值减去坡降即可得到第二点的管底标高。即为633.50-15.66=617.84，列入表中第16项。用地面标高减去该点的管底标高得到的该点的埋设深度，即为620.00-617.29=2.16m列入表中第18项。雨水管道各计算管段在高程上采用管顶平衔接。（9）在划分各设计管段的汇水面积时，应尽可能使各设计管段的汇水面积均匀增加，否则则会出现下游管段的设计流量小于上一管段的设计流量。39 表5-6雨水主干管水力计算设计管段编号管长L（m）汇水面积F（ha）管内雨水流行时间（mim）单位面积径流q0（L/(s*ha)）设计流量Q（L/s）管径D（mm）坡度I(‰)流速v(m/s)管道输水能力Q’(L/S)坡降I*L(m)设计地面标高（m）设计管内底标高（m）埋深（m）起点终点起点终点起点终点12345678910111213141516171811.1--112983.6302.89257932.918000.00951.7210002.83622.5620620.67617.841.832.1612.1--122303.801.19257976.66000.04503.21100010.34630619.55627.84617.52.162.0522.1--22.62103.501.19257899.56000.03042.959006.39628621.61625.95619.562.052.0522.7--222676.181.191.292341446.128000.02483.4415006.61621.61615619.56612.952.052.0530.1--30.51884.2700.872571097.396000.09693.61110018.22640.5622.5638.45620.232.052.2730.6--302617.660.871.292401838.48000.07113.38190018.57622.5604620.23601.662.272.3434.18a--34.183102.7501.54257706.755000.03913.3580012.12622.5610620.16608.042.341.9634.1--34.103352.3901.92257614.235000.04752.9170015.91640.5625638.54622.631.962.3734.11--34.172404.11.921.34223914.36000.06412.98100015.39625610622.63607.242.372.7634.18--343488.573.261.782041748.288000.02833.2518009.84610600607.24597.42.762.61--102774.0802.382571048.568000.05651.94110015.66635620633.5617.841.52.1639 11--2232811.262.892.082092353.3412000.01692.6325005.55620615617.84612.292.162.7123--2917021.644.971.11854003.415000.06472.57450011615604612.29601.292.712.7130--3418032.486.070.9175568415000.02413.3460004.33604600601.29596.962.713.0435--368732.486.970.41167569516000.03453.5260003600597596.96593.963.043.0439 6.污水处理工艺方案6.1污水处理工艺方案生物法是目前运用最广、最有研究前景的方法。生物脱氮是生物控制氮的一个重要分支，可去除多种含氮化合物，总氮去除率可达70%～95%，二次污染小且比较经济。因此考虑从生物法中选择本次污水处理方案。其主要原理是经硝化——反硝化处理，把污水中的氮变成无害的N2然后予以排除。硝化是污水中的有机氮在生物处理过程中被异氧型微生物氧化分解，转化为氨氮，然后由自氧型硝化细菌将其转化为NO3-和NO2-的过程；反硝化是反硝化细菌经厌氧呼吸将NO3-和NO2-还原转化N2的过程，从而达到脱氮的目的。目前，生物法主要有活性污泥法、氧化沟法、A/O法、A2/O法、AB法、MSBR法等。（1）活性污泥法传统活性污泥法采用鼓风曝气或表面曝气，现在有很多改良后的活性污泥法，如CAST（CyclicActivatedSludgeTechnology）工艺，其脱氮反应需要在一个好氧、缺氧、厌氧条件下产生的合适的生物、化学和生化环境。通过调整DO、硝酸盐浓度，底质浓度，pH和周期循环速率等参数，可以为硝化反硝化反应创造一个很适合的环境。（2）氧化沟法工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥硝化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。运行稳定，处理效果好。氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长，一般为20-30d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少，从而管理简单，运行费用低。可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般>80%。但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比，在去除BOD和NH3-N及去除BOD和脱氮三种情况下，基建费用和运费用都有较大降低，特别是在去除BOD和脱氮情况下更省。同时在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。（3）A/O法 这种方法曝气时间较短，电耗较少，虽有一定的脱磷脱氮能力，但其COD去除率较低，如要提高则要延长曝气时间。如采用该法，在常规的曝气时间内，不仅出水水质难以达到一级排放标准的要求，而且其投资也将高于氧化沟。如延长曝气时间，虽可提高处理效率，使出水水质达标，但相对也失去了它的优点。（4）A2/O法该工艺在厌氧-好氧（A/O工艺）中加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。（5）AB法AB法是吸附生物降解（AdsorptionBiodegradable）的简称，它是70年代开始在国外较多采用的一种工艺，国内应用不多。该法不设初沉池，A段和B段回流系统分开，其优点是工艺稳定、耐冲击负荷强，对BOD5的总去除率大于80%。（6）MSBR法即是改良型SBR（ModifiedSBR），其最新工艺经过不断改进和发展已成为MSBR的第三代技术。其专利技术属于美国Aqua-AerobicInc.所有。MSBR系统实质是由A2/O工艺与SBR系统串联而成，具有生物除磷脱氮功能且有连续进水的功能，占地较少，与传统的SBR法有本质的区别。该法投资较高，操作较复杂。6.2工艺方案的选择经过各方面的比较决定本次设计选择氧化沟工艺。氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但是随着氧化沟技术的发展，它早已超出原先的实践范围，出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺的一些特点，又可以根据水量水质的变化调节转栓的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果。6.3氧化沟类型的比较与选择1、应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具特点。 帕斯维尔氧化沟在污水脱氮除磷的工艺设计中必须具备厌氧、缺氧、好氧3个基本条件，但是在实施过程中由于所需的处理构筑物多、污泥回流量大，从而造成投资大、能耗多、运行管理复杂。而卡鲁塞尔氧化沟将厌氧、缺氧、好氧过程集中在一个池内完成，各部分用隔墙分开自成体系，但彼此又有联系。该工艺充分利用污水在氧化沟内循环流动的特性，把好氧区和缺氧区有机结合起来，实现无动力回流，节省了去除硝酸盐氮所需混合液回流的能量消耗。Carrousel氧化沟由于具有良好的除磷脱氮能力、抗冲击负荷能力和运行管理方便等优点，已经得到了广泛的应用。所以这里我们也将选择卡鲁塞尔氧化沟作为生物处理工艺。2、比较Orbal氧化沟，即“0、1、2”工艺，由内到外分别形成厌氧、缺氧、和好氧三个区域，采用转碟曝气。由于从内沟(好氧区)到中沟(缺氧区)之间没有回流设施，所以总的脱氮效率较差。在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免的带入相当数量的溶解氧，使得除磷效率较差。三沟式氧化沟属于交替运行式氧化沟，由丹麦Kruger公司创建。由三条同容积的沟槽串联组成，两侧的池子交替作为曝气池和沉淀池，中间的池子一直作为曝气池。原污水交替地进入两侧的池子，处理出水则相应地从作为沉淀池的池中流出，这样提高了曝气转刷的利用率（达59%左右），另外也有利于生物脱氮。三沟式氧化沟流程简洁，具有生物脱氮功能，由于无专门的厌氧区，因此，生物除磷效果差，而且由于交替运行，总的容积利用率低，约为55%，设备总数量多，利用率低。Carrousel氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。氧化沟断面为矩形或梯形，平面形状多为椭圆形，沟内水深一般为2.5～4.5ｍ，宽深比为2：1，亦有水深达7m的，沟中水流平均速度为0.3m/s。氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器、导管式曝气器和提升管式曝气机等，近年来配合使用的还有水下推动器。3、Carrousel氧化沟处理污水的原理最初的普通Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约2～3mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流 状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速>0.3m/s）。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去处BOD，但除磷脱氮的能力有限。为了取得更好的除磷脱氮的效果，Carrousel2000系统在普通Carrousel氧化沟前增加了一个厌氧区和绝氧区（又称前反硝化区）。全部回流污泥和10-30%的污水进入厌氧区，可将回流污泥中的残留硝酸氮在缺氧和10-30%碳源条件下完成反硝化，为以后的绝氧池创造绝氧条件。同时，厌氧区中的兼性细菌将可溶性BOD转化成VFA，聚磷菌获得VFA将其同化成PHB，所需能量来源于聚磷的水解并导致磷酸盐的释放。厌氧区出水进入内部安装有搅拌器的绝氧区，所谓绝氧就是池内混合液既无分子氧，也无化合物氧（硝酸根），在此绝氧环境下，70-90%的污水可提供足够的碳源，使聚磷菌能充分释磷。绝氧区后接普通Carrousel氧化沟系统，进一步完成去除BOD、脱氮和除磷。最后，混合液在氧化沟富氧区排出，在富氧环境下聚磷菌过量吸磷，将磷从水中转移到污泥中，随剩余污泥排出系统。这样，在Carrousel2000系统内，较好的同时完成了去除BOD、COD和脱氮除磷。Carrousel氧化沟由于具有良好的出磷脱氮能力、抗冲击负荷能力和运行管理方便等优点，已经得到了广泛的应用。6.4工艺流程图图6-1工艺流程图 7.处理构筑物设计及计算7.1处理厂设计用水量综合生活污水流量(7-1)式中Q———设计污水量，；q———用水定额，；N———设计人口数，人；80%——折减系数。根据设计城镇的近远期设计排水人口数，选择相应的综合生活用水定额：200设计水量：近期：远期：（2）生活污水总变化系数(7-2)式中——生活污水变化系数；Q——设计日用水量，;近期：远期：（3）污水设计流量(7-3) 近期：远期：注：在以下设计各水处理构筑物计算中，近期最大设计流量作为最小流量处理，远期最大设计流量作为做大流量处理。7.2格栅（1）格栅的作用及位置格栅是用于去除污水中那些较大的悬浮物，以保证后续处理设备正常工作的一种装置。格栅通常由一组或多组平行金属栅条制成的框架组成，倾斜或直立地设立在进水渠道中，以拦截粗大的悬浮物。（2）格栅的设计栅条的断面主要根据过栅流速确定,过栅流速一般为0.6～1.0m/s,槽内流速0.5m/s左右.如果流速过大,不仅过栅水头损失增加,还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅,如果流速过小,栅槽内将发生沉淀。此外,在选择格栅断面尺寸时,应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%,以留有余地。本工艺格栅设两组，一用一备，每组采用平面格栅，中格栅设在污水提升泵房之前，细格栅设在旋流沉砂池前。 7.2.1中格栅的计算图7-1格栅示意图（1）中格栅设计参数：进水渠道渐宽部相关设计参数如下：栅条宽度S=10mm=0.01m；格栅间间隙e=10~40mm,e=20mm=0.02m；格栅倾角一般为45°~75°，α=75°；格栅前水深h=0.5m；过栅流速0.6-1.0m/s,取=0.8m/s；分的展开角度α1=20°；栅前槽宽B1=0.65m；格栅受污物堵塞时水头6损失增大倍数（断面为锐边矩形）k=3；重力加速度=9.81m2/s；形状系数（断面为锐边矩形）=2.42；栅前渠道超高h2=0.3m；单位栅渣量W1=0.05m3/103m3污水（2）中格栅各尺寸计算栅条的间隙数（n）中栅条数n-1=31-1=30（条），（S=0.01m），所以栅槽宽度B： B=S(n-1)+en=0.01×（31-1）+0.02×31=0.92m若进水渠宽B1=0.65m，其渐宽部分展开角度α=20°，进水渠道内的流速为0.72m/s；进水渠道渐宽部分L1：m栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2：L2=l1/2L2=0.37/2=0.18m通过格栅的水头损失h1：假设格栅断面为一锐边矩形断面h1=h0×K(7-4)式中h0——计算水头损失，h0=ξv²sinα/2g，m；K——系数，格栅受污染堵塞时，水力损失增加的倍数，一般取3；(7-5)式中ξ——受污染堵塞时，水力损失增加的倍数ξ——阻力系数β——栅条的形状系数，栅条的形状为锐边矩形，故β=2.42栅后槽总高度H（m），设栅前渠道超高h2=0.3m=0.5+0.06+0.3=0.86m栅槽总长度L:m式中——为栅前渠道深，=0.5+0.3=0.8m；每日中格栅渣量： m3/d(7-6)式中：单位体积污水每日栅渣量取W1=0.05m3/(103m3污水）W——每日栅渣量，m3/dW1——栅渣量，0.05m3/(103m3污水)——生活废水流量总变化系数，取1.6拦截污物量大于0.2m3/d，宜采用机械清渣。清渣设备采用FH300型旋转式除污机两台，一用一备，N=2.0kw。为了方便污水处理厂的运营管理，每两天清除一次栅渣，采用皮带输送机输送栅渣，机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。7.2.2细格栅的计算（1）细格栅设计参数：栅条宽度S=10mm=0.01m；格栅间间隙e=3~10mm,e=6mm=0.006m；格栅倾角一般为45°~75°，α=60°；格栅前水深h=0.4m；过栅流速0.6-1.0m/s,取=0.8m/s；分的展开角度α1=20°；栅前槽宽B1=0.80m；格栅受污物堵塞时水头6损失增大倍数（断面为锐边矩形）k=3；重力加速度=9.81m2/s；形状系数（断面为锐边矩形）=2.42；栅前渠道超高h2=0.3m；单位栅渣量W1=0.08m3/103m3污水（2）细格栅各尺寸计算栅条的间隙数（n）（条）细栅条数n-1=98-1=97（条），（S=0.01m），所以栅槽宽度B：B=S(n-1)+en=0.01×（98-1）+0.006×98=1.56m 若进水渠宽B1=1.0m，其渐宽部分展开角度α=20°，进水渠道内的流速为0.44m/s；进水渠道渐宽部分L1：m栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2：L2=L1/2(7-7)L2=0.77/2=0.38m通过格栅的水头损失h1：假设格栅断面为一锐边矩形断面h1=h0×K(7-8)式中h0——计算水头损失，h0=ξv²sinα/2g，m；K——系数，格栅受污染堵塞时，水力损失增加的倍数，一般取3；(7-9)式中ξ——受污染堵塞时，水力损失增加的倍数ξ——阻力系数β——栅条的形状系数，栅条的形状为锐边矩形，故β=2.42h1=k·h0=0.163=0.48m栅后槽总高度H（m），设栅前渠道超高h2=0.3m=0.4+0.48+0.3=1.18m栅槽总长度L（细）:m式中——为栅前渠道深，=0.4+0.3=0.7m每日细格栅渣量： m3/d（7-10）(单位体积污水每日栅渣量取W1=0.03m3/(103m3污水）)式中，W——每日细格栅渣量，m3/dW1——栅渣量，0.08m3/(103m3污水)——生活废水流量总变化系数，取1.6拦截污物量大于0.2m3/d，宜采用机械清渣。清渣设备采用FH300型旋转式除污机两台，一用一备，N=2.0kw。为了方便污水处理厂的运营管理，每两天清除一次栅渣，采用皮带输送机输送栅渣，机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。7.3沉砂池的设计7.3.1沉砂池的设计要求（平流式沉砂池）（1）一般按去除相对密度2.65，粒径大于0.2mm的沙粒确定。（2）沉砂池得座数或分格数不得少于两个，宜按并联系列设计。污水量较小时，一备一用;较大时，同时工作。（3）设计流量的确定一般按最大设计流量计算。（4）最大设计流量时，污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s。（5）最大设计流量时，污水在池内停留时间不少于30s，一般为30~60s。（6）设计有效水深应不大于1.2m，一般采用0.25~1.0m，每格池宽不宜小于0.6m，超高不宜小于0.3m。（7）沉砂量的确定生活污水得沉砂量一般按每人每天0.01~0.02L。（8）池底坡度一般为0.01~0.02，并可根据除砂设备要求，考虑池底得外形。（9）贮砂斗的容积按2d的沉砂量计算，斗壁倾角55°~60°（10）沉砂池超高不宜小雨0.3m7.3.2设计参数=13119.6m³/d=0.152m³/s设计流量：Qmax=0.152m³/s设计流速：v=0.22m/s 水力停留时间：t=30s7.3.3设计计算图7-2平流式沉砂池计算图（1）沉砂池长度：L=vt=0.22×30=6.6m（2）水流断面积：A==0.152/0.22=0.69m2（3）沉砂池总宽度，B：B=nb=2×0.6m=1.2m取n=2，每格宽b=0.6m(4)有效水深h2,m:h2==0.69/1.2=0.58m（5）沉砂斗容积V,m3m3（7-11）式中:X———城市污水沉砂量，m3/105m3污水，取X=3m3/105m3污水 T———清除沉砂的间隔时间(d),取T=2dK总——流量总变化系数，去1.3（6）每个沉砂斗容积V0，设每一分格有两个沉砂斗，共有4个沉砂斗。（7）4部分沉砂斗尺寸沉砂斗底宽a1=0.4m，贮砂斗高h3′=0.35m，斗壁与水平面的倾角为55°沉砂斗上口宽：=0.89沉砂斗容积：=0.15m3（略大于V0=0.14m3，符合要求）（8）沉砂室高度h3(m）采用重力排砂，设池底坡度为i=0.05，坡向沉砂斗。沉砂室有两部分组成：一部分是沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分，沉砂室的宽度为L=，（0.2为二沉砂斗之间隔壁厚）=2.31mh3=h3′+i·L2=0.35+0.05×2.31=0.47m（9）沉砂池总高度H，m.取超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.53+0.47=1.3m（10）进、出水渐宽部分长度m出水渐窄部分长度:L3=L1=0.82m;其中B1为进水口池宽。（11）校核最小流量时的流速：0.33m/s（7-12）0.33m/s>0.15m/s，符合要求式中:Qmin——最小流量，采用0.7；n1——沉砂池格数（个），最小流量时取1;Amin——最小流量时的过水断面面积。 沉砂池的沉砂经排砂装置排除的同时，往往是砂水混合体，为进一步分离出砂和水，需配套砂水分离器。平流沉砂池出砂含有较多有机物，因此需要配备洗砂机，对出砂进行洗涤，否则容易引起大量细菌的滋生。7.4卡罗塞氧化沟的设计计算氧化沟可作为完全混合曝气池。氧化沟污泥负荷低，污泥处于内源呼吸生长状态。与传统活性污泥法相比，氧化沟的基建投资省、运行费用低（中小型污水厂）、耐冲击负荷、污泥产率低、出水水质好。在氧化沟里存在缺氧和好氧交替的区域，能发生硝化和反硝化反应，具有较好的脱N、P作用。本设计采用卡罗塞氧化沟。氧化沟为2组四廊道砼浇筑结构，相关设计计算参考文献，其为工艺的主体构筑物，其示意图如图7-3所示。图7-3氧化沟示意图7.5.1氧化沟设计参数设计资料：按最高日平均时流量设计，近期为13119.6m3/d，远期为24320m3/h。近期设2座，远期增建4座。近期氧化沟的设计流量流量为：Q=13119.6m3/d=0.152m3/s。 城市污水水质如下：BOD5=180～280mg/L，CODCr=450～650mg/L，SS=180～250mg/L，NH3-N=30～40mg/L，TN=45～65mg/L，总磷=3.8～4.9mg/L，pH=6.5～8.0，水温12～28℃。出水要求：经城市污水处理厂处理之后要求出水水质达到GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级标准B标准的要求。设计出水水质为：BOD5浓度Se=20mg/L，COD=60mg/L，TSS浓度Xe=20mg/L，TN=20mg/L，NH3-N=8mg/L，TP=1.0mg/L，水温：12～30°C。7.5.2氧化沟的计算(1)氧化部分的计算1）计算BOD的去除率取原污水的BOD值=220mg/L，处理水中非溶解性BOD值，即：7.1×0.1×0.4×20=5.68mg/L式中:——处理水中悬浮固体浓度，取值为20mg/L；——微生物自身氧化率，一般介于0.05~0.1之间，取值0.1；——活性微生物在处理水中所占比例额，取值0.4；处理水中溶解性BOD5值为：20-5.68=14.32mg/L去除率:2）计算污泥龄=25d（7-13）式中X——混合液中挥发性悬浮固体浓度，X=Fx,F取0.75:；X——混合液挥发性悬浮性固体浓度，取3500mg/L；Y——产率系数，0.4-0.8，取0.5；——在活性污泥微生物作用下，污水中被降解去除的BOD=-（7-14）3）好氧区容积(去除BOD所需氧化沟容积) m³式中：Q——污水流量，13119.6m³/d好氧水力停留时间:污泥负荷：=0.31kg·BOD/(kg·MLSS·d)(7-15)式中：——进水BOD，mg/L；——出水BOD，mg/L；X——混合液中悬浮固体浓度，MLSS，mg/L;V——去除BOD的氧化沟容积m³。4)剩余污泥量△X=(7-16)==721.6kg/d式中——衰减系数，一般取值为0.05-0.1，取=0.09;（2）脱氮部分设计计算1)假设总氮中没有硝酸盐，均是大分子中的化合态氮，在生物氧化过程中需要经过氨态氮这一形态，生物合成的总氮No即为：mg/L式中:氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%2）脱氮量Nr=进水NH3-N–出NH3-NNr=40–8–3.06=28.94mg/L3)脱氮所需氧化沟容积 式中:12°C时,=0.022kg还原NO3-N/kgMLVSS脱氮水力停留时间为：4)计算氧化沟总容积V=V1+V2=2677+4931=7608m³5）校核污泥负荷：0.11kgBOD/(kgMLSS·d（3）需氧量计算1)实际需氧量AORAOR=去除BOD5需氧量–剩余污泥中BOD5需氧量+去除NH3-N耗氧量–剩余污泥中NH3-N耗氧量–脱氮产氧量1去除BOD5需氧量D为=0.52×13119.2×（0.22-0.02）+0.12×7608×3.5=4560kg/d2)剩余污泥中BOD需氧量D2D2=1.42×△X1=1.42×323.6=459.5kg/d△X1——氧化沟剩余污泥323.63每硝化1kgNH3-N需氧量4.6kgO2，去除NH3-N耗氧量D3=4.6×(NH3-N-出水NH3-N)×Q/1000=4.6×(40-8)×13119.6/1000=1931.2kg/d4）剩余污泥中NH3-N耗氧量D4:D4=4.6×污泥含氮率×氧化沟剩余污泥△X1=4.6×0.124×323.6=184.6kg/d5)每还原1kgN2产生2.86kgQ2，则脱氮产氧量D5D5=2.86×脱氮量=2.86×26.87×13119.6/1000=1008kg/d 6）所以实际需氧量：AOR=D1–D2+D3–D4–D5=4560–459.5+1931.2–184.6–1008=4839.1kg/d考虑安全系数1.4，所以AOR=4839.1×1.4=6774.74kg/d7）每除去1kgBOD5的需氧量为：2.58kgQ2/kgBOD58）标准状态下需氧量SOR=13630kg/d9）每除去1kgBOD5的标准需氧量=5.19kgQ2/kgBOD5(7-17)式中：Cs(20)————取9.17mg/L,T——————取25°C,Csb—————取8.38，C——————取2mg/Lɑ——————取0.85,β——————取0.95。7.5.3氧化沟尺寸（1）设氧化沟四个沟槽，串联回旋，设氧化沟有效水深h=3m,超高为0.5m，所以氧化沟深度H=3.5m;中间分隔墙厚度为0.5m，单沟宽度b=8.0m 氧化沟总的面积=2536m²前后弯道部分总的面积=628.3m²所以单沟的直线部分长度55.62mB=8+8+0.3×5+8+8=34.5（m）（2）进水管和出水管污泥回流比为100%，设置两个进水管，进出水管的流量为Q1=（1+R)×Q/2=(1+1)×0.152/2=0.152m³/s，管内流速为0.9m/s则管径m（取464mm）校核流速m/s(满足要求)（3）出水堰及出水竖井出水堰：式中H取0.12m，则=1.96m为了便于设备的选型，所以堰宽b取2m校核堰上水头H为=0.94m出水竖井：考虑安装要求，堰两边各留0.3m的操作距离出水竖井长L=0.3×2+b=0.6+2=2.6m出水竖井宽B=1.2m，则出水竖井的平面尺寸L×B=2.6m×1.2m氧化沟出水孔尺寸为b×h=1.2×0.5（正常运行，可调堰顶高出孔口底边0.1m ，上下调整范围为0.3m）7.5.4曝气设备的设计（1）曝气设备的选择曝气设备选用纵轴曝气装置，旋碟式氧化沟表面曝气机，转碟直径D=1400mm，单碟充氧能力为1.3kgQ2/(h·ds)，每个轴装碟片不少于5片。单座氧化沟充氧量SOR1=SOR/4=7562.4/4=1890.6kgQ2/d=78.78kgQ2/h所需碟片数量n=SOR1/1.3=78.78/1.3=60.0(片)取61片设置两组曝气转碟，每组转碟片数n1=61/2=31(片)每米安装碟片数n2=（31-1）/(8-2×0.25)=4(片)<5片，满足要求。（0.25是最边上碟片距离沟墙安全距离）每组转碟配电机功率为22KW，单座氧化沟所需点击功率N1=22×2=44KW7.5二次沉淀池设计计算7.5.1二次沉淀池设计要求图7-4辐流式沉淀池示意图二次沉淀池的作用是泥水分离，使生物处理构筑物出水（混合液）澄清。二次沉淀池不仅有泥水分离的作用，而且应保证污泥得到足够的浓缩，以便供给曝气池所需的回流污泥。因此，二次沉淀的设计计算应满足两项负荷，即水力表面负荷和固体表面负荷。 ①水力表面负荷用此项负荷保证出水水质良好。其值详见下表：表7-1水力表面负荷池径/m池边水深/m池径/m池边水深/m10~203.030~404.020~303.5>404.0②固体表面负荷用此项负荷保证回流污泥的浓度，维持曝气池良好的运行。一般二沉池的固体表面负荷可达到150Kg/,斜板沉淀池可以考虑加大到192Kg/。按照沉淀池内水流方向的不同，沉淀池可分为平流式、竖流式、辐流式和斜流式四种。辐流沉淀池工艺成熟，适合范围广，故本次设计采用辐流式沉淀池。辐流式沉淀池是一种圆形的、直径较大而有效水深则相对较浅的池子，池径一般在20～30m以上，池深在池中心处为2.5～5m，在池周处为1.5～3m。池径与池高之比一般为4～6。污水一般由池中心管进入，在穿孔挡板（称为震流板）的作用下使污水在池内沿辐射方向流向池的四周，水力特征是水流速度由大到小变化。由于池四周较长，出口处的出流堰口不容易控制在一致的水平，通常用锯齿形三角堰或淹没溢孔出流，尽量使出水均匀。圆形大型辐流式沉淀池常采用机械刮泥，把污泥刮到池中央的泥斗，再靠重力或泥浆泵把污泥排走。当池径小于20m时，可考虑采用方形多斗排泥，污泥自行滑入泥斗内，并用静水压力排泥，每斗设独立的排泥管。辐流式沉淀池的优点是：建筑容量大，采用机械排泥，运行较好，管理较简单。其缺点是：池中水流速度不稳定，机械排泥设备复杂，造价高。③设计参数：1)池径D>20m时，走边线速度不易大于3m/min2)用池底用静水压力排出泥时，静水水头高H>0.9m3)用机械排泥时，池底坡度不宜小于0.054)为补水均匀，进水管设穿孔挡板，穿孔率为10%～20% 7.5.2二沉池容积及高度计算=13119.6m³/d=546.65m³/h=0.152m³/s1）二次沉淀池表面面积:=182m²(7-18)式中：Q——污水流量m3/h；q——表面水力负荷，1.5—3m3/m²h，取1.5。n——池数2）二沉池的直径：=16.8m(取17m)3）池体有效水深h2=q.t=1.5×2=3m式中：t——沉降时间，1.5-2.5h，取2h。4)每池每天污泥量=8.33m3（7-19）S——污泥量，L/（p·d）;0.36~0.83，取0.8N——设计人口（人），取远期100000人T——两次排泥间隔时间（h），取5h5)污泥斗容积：污泥斗高度：h5=（r1-r2）·tanɑ=（1.2-0.6）×tan60º=1.04m污泥斗容积：=2.74m36)污泥斗以上的池底污泥容积：斜坡落差：h4=（R-r1）·0.06=0.38m池底污泥容积：=26.52m3(R=7.5m) 共贮存污泥的体积V1+V2=2.74+26.52=29.26m3>8.33m37)沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4+h5=0.4+3+0.5+0.38+1.04=4.32m式中：h3——二沉池的缓冲高度，一般为0.3~0.5，取0.5；h1——超高，一般为0.3~0.6，取0.4m。7.5.3进水系统的计算（Q′=Qmax/2=6560m³/d=0.076m³/s）（1）进水管的计算：Q进=Q′(1＋R)=0.076(1+0.55)=0.1178m3/s式中：Q′——二沉池流量，m3/s；R——回流比，值为0.55；Q进——总流量m3/s管径=0.433m(取450mm管径)（7-20）式中：v1——进水管流速，取0.8m/s；Q进——二沉池进水流量，m3/s；D1——进水管管径，m(2)进、出水竖井：进水竖井井径：D2=1.25m；出水口流速：=0.084m/s（小于0.15m/s满足要求。）出水口尺寸：0.35×1，共4个，沿井壁均匀分布7.6消毒池设计计算7.6.1接触消毒池与加氯间的设计（1）设计参数二级处理出水的加氯量为6~15mg/L,为了提高和保证消毒效果，规定加氯的接触时间不应小于30min采用隔板式接触反应池流量Q=0.152m³/s（设计一座）水力停留时间T=30min=1800s，设计投氯量为=6.0mg/L 平均水深为h=2.0m，隔板间隔b=3.0m（2）接触池容积V=QT=0.152×30×60=274m²表面积：A=V/h=274/2.0=137m³隔板数采用两个，则廊道总宽：B=（2+1）×3.0=9m所以，接触池长度为：L=A/B=137/9=15.2m所以，实际消毒池容积：V′=BLh=9×15.2×2.3=315m³池深取：h=2+0.3=2.3m（0.3m为超高）校核：T=Q/V′=1800s≥30min经校核仅满足有效停留时间的要求（3）加氯间的计算功能：提供消毒剂，保证药品安全储存。构筑物尺寸：L·B=15.2×97.6.2加氯间的设计①设计参数采用液氯消毒工艺，根据《室外排水规范》，二级处理后投氯量为6～15mg/L，取氯投加量为q=10mg/L，仓库储量按t=15d计算。选择加氯机时，加氯量按照最高日最高时流量设计：Q=546.65m3/h；计算年耗药量时，加氯量按照平均日流量设计：Q=13119.6m3/d。②设计计算1）加氯量计算G=0.001qQ=0.001×10×546.65≈5.47kg/h2）储氯量计算W=24Gt=24×5.47×15≈2000kg 1）年耗药量计算Ga=365×0.001qQ=365×0.001×10×13119.6=47886kg/年=47.89t/年③加氯机和氯瓶选用液氯储存采用1000kg钢瓶，共设8只。采用投加量为0～20kg/h的加氯机2台，一用一备，并且轮换使用。采用北京科力新技术发展公司提供的REGAC2100型加氯机，其主要性能参数如下：加氯量：0～20kg/h安装尺寸：1800mm×1300mm×1000mm配备水射器性能参数：型号：A-2920；进水流量：10.98m3/h；进水压力：0.32MPa；背压力：0.1MPa；进出水管径：DN50mm.④加氯间和氯库设计加氯间和氯库合建，加氯间内布置2台加氯机及其配套投加设备，2台水加压泵。氯库中8只氯瓶采用两排布置，并设4台称量氯瓶重量的液压磅秤。为方便氯库内设CD12-6D型单轨电动葫芦1台，轨道在氯瓶上方，并通到氯库大门外。液压磅秤参数如下：称量范围：0～2t；秤体重量：200kg；台面尺寸：L×B×H=1.2m×0.8m×0.24m.CD12-6D型单轨电动葫芦性能参数如下：起重量：2t；起升高度：6m；起升速度：8m/min；运行速度：20m/min；主起升电动机性能参数：型号：ZD132-4；功率：3Kw；转速：1380r/min.运行电动机性能参数：型号：ZDY112-4；功率：0.4Kw；转速：1380r/min.钢丝绳绳径为11mm，长度为16m；轨道最小曲率半径为1.2m，工字钢型号为：20a-45c（GB706-65）；最大轮压为7.94KN；总重230Kg。⑤加氯间和氯库的通风设备需要根据加氯间、氯库工艺设计，加氯间内加氯机间距取用1.0m，且设漏氯探测器和漏氯吸收装置。氯库内设置氯瓶、电动葫芦以及漏氯探测器和漏氯吸收装置。加氯间总容积： V1=L×B×H=9.0m×4.5m×6=243m3氯库总容积为：V2=L×B×H=9.0m×6.0m×6=324m3为保证安全，加氯间和氯库均每小时换气8～12次,取每小时换气次数n=12。加氯间每小时换气量：G1=nV1=12×243=2916m3氯库每小时换气量：G2=nV2=12×324=3888m3加氯间选用一台T30-3通风轴流风机，配电功率0.25KW。氯库选用2台T30-3通风轴流风机，配电功率0.4KW，并安装一台漏氯探测器，位置在室内地面以上20cm。7.7污泥浓缩池的设计计算污泥浓缩池可降低污泥中的含水率，可以通过污泥浓缩的方法来降低污泥中空隙水，通过降低污泥的含水率，减小池容积和处理所需的投药量缩小由于输送污泥的管道和泵类的尺寸。设计中污泥浓缩池采用重力浓缩池，砼浇筑结构，相关设计计算参考文献进泥清液排泥，其示意图如图2-5所示。图7-5重力浓缩池示意图7.7.1浓缩池设计参数池子个数n=1；浓缩时间T=16h；浓缩池污泥固体通量M=27kg/(m2/d)；浓缩池超高h2=0.3m； 浓缩池缓冲层高度h3=0.3m；污泥斗倾角а=45°；污泥斗下端直径d=1m7.7.2浓缩池计算（1）浓缩池面积：=200×8.72/27=65m2（7-21）式中：A——浓缩池面积，m2；Q——二沉池的剩余污泥量，200m3/d；C——污泥固体浓度，值为8.72g/L；M——浓缩池污泥固体通量，27kg/(m2/d)。（2）浓缩池直径：==9.1m（7-22）式中：D——浓缩池直径，m；A——浓缩池面积，m2。（3）浓缩池工作部分高度：=16×200/24/65=2.05m（7-23）式中：h1——浓缩池工作部分高度，m；T——浓缩池浓缩时间，h；Q——二沉池的剩余污泥量，m3/h；A——浓缩池面积，m2。（4）浓缩池上部高度：H=h1＋h2＋h3=2.05＋0.3＋0.3=2.7m（7-24）式中：H——浓缩池高度，m；h1——浓缩池工作部分高度，m；h2——浓缩池超高，m；h3——浓缩池缓冲层高度，m。（5）浓缩后污泥体积：=200×（1-0.994）/（1-0.97）=40m3/d（7-25） 式中：V1——每天产生的污泥浓缩后体积，m3/d；Q——二沉池的污泥量，m3/d；P1——浓缩前污泥含水率，值为0.994；P2——浓缩后污泥含水率，值为0.97。（6）污泥斗尺寸的确定：h4=(D-d)tanα/2=(9-1)tan45°/2=4m（7-26）式中：h4——浓缩污泥斗高度，m；D——浓缩池直径，9m；d——浓缩池污泥斗下端直径，1m；——浓缩池污泥斗倾角。（7）浓缩池总高度：H总=H+h4=2.7＋4=6.7m（7-27）式中：H总——浓缩池总高度，m；H——浓缩池高度，m；H4——浓缩池泥斗高度，m。（8）污泥斗容积：=3.14×4×(4.52+4.5×0.5+0.52)/3=95m3（7-28）式中：V2——浓缩池污泥斗容积，m3；h5——浓缩池泥斗高度，h5=h4=4m；R——浓缩池半径，m；r——浓缩池污泥斗下端半径，m。（9）排泥周期：T周期=V2/V1=95/40=2.4d(T周期取3d)（7-29）式中：T——排污泥周期，d；V2——浓缩池污泥斗容积，m3；V1——每天产生的污泥浓缩后体积，m3/d。（10）污泥脱水后产生的水量：Q水=Q-V1=200-40=160m3/d（7-30）式中：Q水——每天污泥浓缩产生的水量，m3/d；V1——每天产生的污泥浓缩后体积，m3/d；Q——二沉池的污泥量，m3/d。 7.8主要构筑物尺寸表7-2主要构筑物尺寸主要构筑物尺寸序号名称参数总尺寸（m）结构及数量1平面格栅（中格栅）b=30L×B×H=2.26×0.92×0.86砼浇筑×2座2平面格栅（细格栅）b=97L×B×H=3.05×1.568×1.18砼浇筑×2座3平流式沉砂池13119.6m³/dL×B×H=6.6×1.2×1.3砼浇筑×1座4氧化沟（四个沟槽）A=2536m²L×B×H=55.62×34.5×3.5砼浇筑×2组5辐流式二沉池沉淀时间2hD×H=17×4.32砼浇筑×2座6消毒池接触时间30minL×B×H=15.2×9×2.3砼浇筑×1座7污泥浓缩池浓缩时间16hD×H=9.1×6.7砼浇筑×1座 8污水厂水力计算与高程计算8.1计算管径（1）提升泵出口到平流式沉砂池污水管管径：=0.46m(8-1)式中：d——提升泵到旋流式沉砂池污水管管径，m；Qmax——设计流量，值为0.152m3/s（考虑一管维修，另一管工作最不利情况时）；——管中流速，值取为1.2m/s。校核：v=1.12（符合要求查《给水排水设计手册》，选取两根DN400的钢管，壁厚10mm（2）平流式沉砂池出口到氧化沟的污水管管径：出水管径：Q=0.152m/s公式计算得d=0.46m流速为1.2m/s，取DN=400mm校核：v=1.2m/s（符合要求）（3）氧化沟出口到二沉池污水管管径：流量为0.076m3/s，流速为1.2m/s，计算得，d=0.28m，选取DN400的钢管（4）二沉池到浓缩池管径：剩余污泥量总流量为0.009m³/s，管中流速1.2m/s，取管型为DN500的钢管。（5）二沉池出水管径：流量为0.152m3/s，流速为1.2m/s，计算得，d=0.27m，选取DN400的钢管（6）污泥提升泵房回流至氧化沟污泥管的管径：回流污泥量Q=0.0025m³/s，取管型为DN300 8.2水力坡度及水头计算8.2.1管段沿程水头损失水力坡度的计算公式：对于流速小于1.2m/s有以下公式：(8-3)式中：i——水力坡度；v——管中流速，m/s；dj——计算内径m。估计出各构筑物间的管道长度、数量，将各管道流量、流速及水力坡度统计得下表8-1所示：表8-1主要管段水头计算主要管段水头计算两工艺间管道流量（m3/s）流速（m/s）设计管径（mm）估算管段长度（m）数量水力坡度i沿程水头损失（m）泵-沉砂池进水管道0.141.12500810.00450.046沉砂池-氧化沟三通前0.141.25002210.00510.132三通后0.071.063503520.00590.205氧化沟-二沉池三通前0.071.164001520.00480.072三通后0.141.024002210.00280.058二沉池-浓缩池三通前0.00450.751002020.01290.258三通后0.0090.621502410.00540.129污泥回流管0.00250.710012010.01141.3638.2.2局部水头损失(8-4)式中：hL——水头损失，m；——局部阻力系数； u——管内流速，m/s；——重力加速度，9.81m/s2。由上面公式计算管（渠）局部水头损失，得下表（所有弯头90°）。表8-2局部水头损失局部水头损失两-间的管件管件数量流速管件阻力水头损失（个）（m/s）系数§（m）泵-沉砂池闸阀41.120.170.0109弯管21.121.30.0831沉砂池-氧化沟闸阀21.20.170.0125弯管51.061.30.0744三通11.0230.1591氧化沟-二沉池闸阀31.161.30.0892弯管61.020.750.0398三通10.8530.1105二沉池-浓缩池闸阀50.750.170.0049弯管60.751.30.0373三通10.6230.0588表8-3构筑物水头损失构筑物水头损失构筑物名称中格栅细格栅沉砂池氧化沟辐流式二沉池计量设施水头损失（m）0.090.1050.250.40.60.28.2.3标高计算考虑两构筑物间的实际水力损失应该比算出来的水力损失要大，所以适当留些余地， 以保证在任何情况下，处理系统能够运行正常。同理，推出其他构筑物、管道的水力损失以及两构筑物间的水位差。构筑物间的水头损失及水位详细情况见表5-4，表中连接管是指按流程由前一构筑物接到该构筑物的管子。表8-4构筑物之间水位的高差构筑物之间水位的高差构筑物名称连接管水头损失构筑物损失(m)与前一构筑物的最低水位差值(m)沿程损失(m)局部损失(m)总水头损失(m)氧化沟0.3170.250.5670.651.22二沉池0.4340.240.6750.61.28浓缩池（包括计量设备0.2m）0.3870.1010.4880.20.69 9污水处理厂的平面布置9.1平面布置的特点①污水厂的总体布置应根据厂内各建筑物和构筑物的功能和流程要求，结合厂址、地形、气候和地质条件，优化运行成本，便于施工、维护和管理等因素，经技术经济比较确定；②污水厂厂区内各建筑物造型应简洁美观，节省材料，选材适当，并应使建筑物和构筑物群体的效果与周围环境协调；③生产管理建筑物和生活设施宜集中布置，其位置和朝向应力求合理，并应与处理构筑物保持一定距离；④污水厂的工艺流程、竖向设计宜充分利用地形，符合排水通畅、降低能耗、平衡土方的要求；⑤污水厂的绿化面积应不小于总面积的30%；⑥办公化验等常有人工作的建筑物应布置在夏季主导风向的上方。9.2构（建)筑物的布置①处理构筑物根据其功能要求，结合地形和地质条件，确定其在厂区的布置。②贯通连接各处理构筑物的管渠便捷直通，避免迂回曲折。③处理构筑物间保持一定间距，取5～10m，以保证管渠敷设。①处理构筑物在平面布置上紧凑布置。⑥辅助建筑物布置与处理构筑物分开单独设置。生产辅助构筑物靠近处理构筑物设置。生活区放在厂前区，污泥区放在厂后部。本设计中平面布置时按污水、污泥处理构筑物及建筑物性质大致分为以下四区，污水预处理区（包括集水井、中格栅、提升泵房、细格栅、旋流沉砂池以及配水井）、二级污水处理区（包括A/A/C氧化沟反应池、接触池、加氯间等）、污泥处理区（包括储泥池、污泥浓缩脱水机房）、综合办公及生活区，各区用道路隔开，在二沉池池旁设配电间、机修及电修间以及仓库，接触池旁设置加氯间和堆棚。生活区设在厂前区，靠近厂大门，污泥区设在夏季主导风向的下风向位置，污水厂后门。9.3厂区道路布置通向一般构建筑物应设置人行道，宽度为2m，采用碎石、炉渣、灰土路面；通向仓 库、检修间等应设车行道，宽度为6m，转弯半径为6m，采用沥青、混凝土、碎石、灰土路面；车行道边缘至构建筑物的距离大于1.5m，道路纵坡采用1%～2%。厂区围墙与道路间距内设置绿化带，生活区及污泥区内构架筑物间种植草坪，树木及花卉等。该污水厂内道路设置如下：进厂道路宽度为6m，厂内道路宽度为6m，转弯半径为6m，采采用沥青、混凝土、碎石、灰土路面；通向一般构建筑物设置人行道，宽度为2m，采用碎石、炉渣、灰土路面；道路纵坡采用2%。厂区围墙与道路间距内设置绿化带，各区内构建筑物间种植草坪，树木及花卉等。9.4管线布置①污水厂并联运行的处理构筑物间应设均匀配水装置，各处理构筑物系统间宜设可切换的连通管渠；②污水厂内各种管渠应全面安排，避免相互干扰。处理构筑物间输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、损失小、流行通畅、不易堵塞和便于清通。各污水处理构筑物间的管渠连通，在条件适宜时，宜采用明渠；③污水厂内应合理布置处理构筑物的超越管渠，以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流；④在厂区内还有：给水管、上清液回流管、放空管、事故管、加药管、消防管等；污水处理厂区内，应有完善的雨水管道系统，必要时考虑防洪沟渠。9.5污水处理厂占地、绿化该污水厂近期设计公称规模为10000m3/d，远期占地面积约4ha。厂区围墙与道路间距内设置绿化带，各区内构建筑物间种植草坪，树木及花卉等。保证绿化面积达到30%。9.6平面布置图重庆市F县污水处理厂近期规模为1万m3/d，远期规模为2万m3/d。厂址位于龙河东南部，龙河下游。厂址所在地地面标高在522～524m之间，自北向南降低。污水厂平面布置图采用比例尺为1：1000绘制。污水厂平面图上表示了污水厂个处理构筑物及建筑物的尺寸及相对位置关系，以及污水厂内各种管线的布置，包括处理污水管、事故排放管、构筑物超越管、剩余污泥管、厂区给水管、厂区污水管、厂区污水厂平面布置详见污水厂总平面图图纸。 10结束语氧化沟工艺是颇有发展前途的污水处理工艺,不仅是节能污水处理工艺,同时也是经济有效的脱氮除磷较先进的技术。预计在我国污水处理领域中将会迅速的发展。在此次设计中我们充分借鉴国内外先进的处理工艺，并结合当地的经济概况和地理地质条件，以现有污水处理厂为实习基地。做到了理论和实践的结合。这是我们此次设计比较成功的地方。当然设计中也存在很多不足之处，例如在高程计算过程中就遇到许多难题。在老师的悉心指导下已经基本解决。在以后的设计中我们会更加认真仔细，力求做到论据充分，计算精确，设计合理，运行达标。根据计划任务上的要求，依靠在某市地形、地势等资料上合理选择排水系统体制，对排水管网进行全面规划，做到排水管道布置合理,要求按照图纸求出街坊分区面积、各管段排水面积，并根据规范对管网工程进行设计与计算。还要根据实际情况选择处理工艺，建设污水处理厂。通过城市中小型污水处理厂工艺的选择、设计，利用所学到的水污染控制理论，系统的掌握污水处理方案比较、优化，各主要构筑物结构设计与参数计算，主要设备造型包括格栅、提升泵、氧化沟、污泥脱水机、砂水分离器、刮泥机、水下搅拌器、淹没式循环泵、消毒设备等，以及平面布置和高程计算。然后根据所确定的工艺和计算结果，绘制污水处理厂总平面布置图，管线总平面布置图、工艺流程图及各主要构筑物图。 参考文献［1］《给水排水设计手册》(第1册)常用资料(第二版)，中国建筑工业出版社，2000年10月；［2］《给水排水设计手册》(第5册)城镇排水(第二版)，中国建筑工业出版社，2004年2月；［3］《给水排水设计手册》(第10册)技术经济(第二版)，中国建筑工业出版社，2000年8月；［4］《给水排水设计手册》(第11册)常用设备(第二版)，中国建筑工业出版社，2002年6月；［5］《给水排水快速设计手册》，2册，5册，建筑工业出版社，1998年6月；［6］《排水工程》，上、下册，第三版，中国建筑工业出版社，1996年6月；［7］《市政工程定额与预算》，建设部标准定额研究所编，中国计划出版社，1993年6月；［8］《污水脱氮除磷技术》，中国建筑工业出版社，1998年11月；［9］《城市污水生物处理新技术开发与应用》，化学工业出版社，2001年5月；［10］《水处理新技术及工程设计》，化学工业出版社,2001年5月；［11］《排水管网理论与计算》，中国建筑工业出版社，2000年12月；［12］《城市中小型污水处理厂的建设与管理》，工业出版社，2001年5月；［13］期刊《给水排水》，近几年各期；［14］期刊《中国给水排水》，近几年各期； 附图1.污水和雨水管网总平面布置图1P2.道路横断面图1P3.污水主干管检查井表1P4.雨水主干管检查井表1P5.主要材料表1P6雨水干管断面图2P7.污水干管断面图3P8.雨污水干管平面裁图4P9.污水处理厂区平面布置总图5P10.提升泵站平面及剖面图5P11.格栅与沉砂池平面及剖面图5P12.氧化沟反应池平面及剖面图5P13.浓缩池平面及剖面图5P14.接触消毒池平面及剖面图5P16.贮泥池平剖面图5P17.二沉池平面图及剖面图5P18.厂区构筑物高程布置图5P'