黑龍江省齊齊哈爾地區(qū)A市排水工程設(shè)計

黑龍江省齊齊哈爾地區(qū)A市排水工程設(shè)計,黑龍江省,齊齊哈爾,地區(qū),排水,工程設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計外文文獻(xiàn)譯文 文獻(xiàn)名稱：實時專家系統(tǒng)用于提高污水處理廠中A2-0工藝的脫氮效率 院 系： 市政環(huán)境工程學(xué)院 摘 要 有一則關(guān)于運用實時系統(tǒng)控制活性污泥去除營養(yǎng)物質(zhì)的報道，這項研究在一個使用厭氧/缺氧/好氧（A2-0）工藝的處理廠中試驗，在這里有專門設(shè)置的分散式控制系統(tǒng)。這個系統(tǒng)允許不同的專家操作方式在一個共有的目標(biāo)下得到發(fā)展，這個目標(biāo)就是在利用最低限度的能量的前提下，使出水氮指標(biāo)最低化。 擬采用的分散式控制系統(tǒng)由G2（用于構(gòu)造專家系統(tǒng)的工具）構(gòu)造而成，并且由一個基于知識的專家系統(tǒng)的所管理。這個系統(tǒng)允許來自實驗系統(tǒng)的每一個正在運行的技術(shù)的實時修正，從已完成的一系列的關(guān)于變化的負(fù)荷和回流比的實驗結(jié)果來看，與普遍的運行條件下相比，氮的去除量可增加11%。而這項增加會導(dǎo)致出水的總氮和氨氮分別有49%和64%的減少。這些改進都是在以很少的能源消耗條件下實現(xiàn)的，這是因為污水處理廠采用優(yōu)化運行措施，并且達(dá)到實時更新的程度。 關(guān)鍵詞：基于知識的專家系統(tǒng)（KBES）；專業(yè)控制；實時；脫氮；硝化；反硝化；活性污泥 1.介紹 考慮到出水中的氮，歐盟91/271指導(dǎo)文件提出改進大多數(shù)現(xiàn)有污水處理廠以適應(yīng)新的更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，每一個擁有2000同等人口排放的大陸水域中心的歐盟成員國都必須遵守這個指導(dǎo)文件。大體上說，中心具有同等人口為10000或以上的必須遵守。歐洲法規(guī)還建立一個日程表和具體凈化水平，例如，受納環(huán)境的靈敏度功能。因此，有機質(zhì)和剩余營養(yǎng)物質(zhì)（尤其是氮和磷）在排入特別敏感的媒介中必須優(yōu)先被去除。這些新的要求，需要重新設(shè)計去除流程以適應(yīng)現(xiàn)行規(guī)定。 新目標(biāo)可以以多種方式實現(xiàn)，包括改變現(xiàn)有的土建設(shè)備（分機，購買新設(shè)備），改變了操作程序（例如，新處理工藝的開發(fā)）或使用控制優(yōu)化流程。 據(jù)報道，Buisson et al.在反應(yīng)器中利用膜浸泡在澄清層中增加固形物濃度的結(jié)果，適合在小型全廠規(guī)模上推廣實行。Collivignarelli and Bertanza開發(fā)出一種升級污水廠的方法，利用低濃度的溶解氧，完成同步硝化與反硝化，這個方法可以減少投資和運行成本。有些人通過交替運行優(yōu)化現(xiàn)有的處理系統(tǒng)。舉個例子，Potter et al.利用調(diào)整每一步驟的持續(xù)時間以銨和硝酸鹽為指標(biāo)在全工藝流程中實時控制來優(yōu)化巴頓甫工藝。Caulet et al.使用實時氧化還原電位（ORP）的測定來優(yōu)化曝氣系統(tǒng)和增加氮的去除效率在全范圍內(nèi)的推廣。Katsogiannis et al使硝化成本最小化通過聯(lián)機修正原先的運算法則，這個法則原先僅是簡單的通過測定反應(yīng)器中的銨標(biāo)準(zhǔn)來確定SBR循環(huán)的周期；而且他們還分析了在模擬實驗中系統(tǒng)對變化符合的反應(yīng)。 雖然交互性系統(tǒng)的使用正在不斷推廣，然而還有一部分污水處理廠仍然在一種連續(xù)的運營體制下且必須改進以適應(yīng)新的要求。幾種有潛力的解決方案已初見成效，例如，Balslev et al.在一個試驗處理廠中的缺氧和好氧的反應(yīng)器中進行硝化和反硝化反應(yīng)，再通過自動分析儀測定的數(shù)據(jù)來中測試不同去除氮的途徑。其目的有： （1） 使出水中硝酸銨和磷酸銨濃度最小化； （2） 減少在硝化過程中和反硝化回流中的曝氣的能源消耗； （3） 通過將反硝化池暫時性地作為厭氧反應(yīng)器來提高除磷量 這些測試的方法中有：控制溶解氧啟動/停止順序；通過氨氮濃度改變氧氣設(shè)定值；通過溶解氧的啟動和停止順序來作為測定硝酸銨和磷酸銨濃度的一項功能；通過好氧池的硝酸銨濃度來改變回流比。O. nnerth et al.報道了在一個大規(guī)模處理廠中進行的硝化和反硝化以及內(nèi)回流的試驗取得的結(jié)果，系統(tǒng)是通過在曝氣池出水中測定硝酸銨和磷酸銨濃度來控制的，這些測量被用于涉及好氧池間歇曝氣的自動控制途徑，通過實時測定磷酸按濃度來改變氧氣的設(shè)定值和回流比。 這篇文章中有很多控制方法，而這些方法往往在模擬條件進行評估的。事實上，有幾個將試驗上的有效性轉(zhuǎn)化為實際應(yīng)用的例子，一個例子就是：STAR系統(tǒng)就是利用控制系統(tǒng)使得處理廠適應(yīng)于變化的條件，而STAR系統(tǒng)也成功地在大規(guī)模的污水處理廠得到應(yīng)用。 目前的工作旨在提高在動態(tài)地嚴(yán)格控制流入條件下的脫氮效率，通過運用適合于特定運行條件污水廠的控制系統(tǒng)，僅僅需要實時調(diào)整工藝條件就可以在整個污水廠里實現(xiàn)足夠高的氮去除率。在一系列的在試驗廠中進行的試驗指導(dǎo)下進行的研究，檢查系統(tǒng)面對進水組成和流量變化的反應(yīng)，還有很多方法都在運用，目的是在節(jié)省能源消耗的同時最大程度地去除COD（化學(xué)需氧量）和氮。 基于知識的專家系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地在用于彌補污水處理廠的控制系統(tǒng)，在早先的工作中，我們團隊側(cè)重于知識框架的構(gòu)造和控制策略；這項工作主要是關(guān)注數(shù)據(jù)知識結(jié)構(gòu)的實時執(zhí)行。 2.材料和方法 研究的過程基于多級式的硝化、反硝化、強化脫磷的A2-O工藝,處理在三個區(qū)域進行:厭氧,缺氧,好氧.主要過程如下. 在好氧區(qū),進行消化反應(yīng),產(chǎn)生的消化液和混合液回流到缺氧區(qū),這個過程叫內(nèi)循環(huán),在那里進行反硝化反應(yīng).從沉淀池回六的污泥進入到厭氧區(qū)這個過程為外循環(huán).厭氧和好氧的條件的交替促進聚磷微生物的生長從而提高除磷效率. 圖1b 示意性地描述了在試驗性設(shè)備中營養(yǎng)物質(zhì)的去除過程。這些設(shè)備由一個91#厭氧選擇器，三個同樣的281#曝氣池和一個601#沉淀池組成。三個曝氣池通過KBES（基于知識專家系統(tǒng)）的配置，在好氧或缺氧二選一的條件下工作，這樣就會造成好氧和厭氧總體積的變化。第一個池子通常作為缺氧池工作但是需要的話也可輕易地再配置成好氧池。 圖2描述硬件體系，體系有不同的管理級別包括兩個獨立過程控制計算機(污水廠和分析器控制系統(tǒng))和PLC(程序邏輯控制)。這個軟件用于廠區(qū)控制計算機，用C語言編寫，包括圖像監(jiān)控，數(shù)據(jù)備份。由PLC監(jiān)管和控制主要的工藝參數(shù)（溶解氧，流量，攪拌率等）。這臺電腦允許污水處理廠通過一系列預(yù)設(shè)定的參數(shù)來控制。另外一臺電腦控制兩臺用于測定硝，酸鹽-亞硝酸鹽和氨氮的即時分析器。另外還有一個自動取樣系統(tǒng)。這兩臺電腦通過以太網(wǎng)連接到一個由美國SUN公司工作站系統(tǒng)執(zhí)行的數(shù)據(jù)服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)是基于TCP/IP協(xié)議的，允許數(shù)據(jù)庫根據(jù)來自每個子系統(tǒng)的信息實時更新。 基于知識的專家系統(tǒng)（KBES）位于系統(tǒng)體系的上層。系統(tǒng)由G2（開發(fā)實時專家系統(tǒng)的工具）開發(fā)，盡管也可由其他開發(fā)工具執(zhí)行。它使關(guān)于工藝的知識系統(tǒng)化，基于可利用的科學(xué)知識和特定系統(tǒng)的實踐。KBES系統(tǒng)充當(dāng)著設(shè)定值控制的監(jiān)管角色，系統(tǒng)基于分散式體系結(jié)構(gòu)。KBES系統(tǒng)由嵌入式數(shù)據(jù)（酸堿度，溫度，溶解氧，氧化還原電位，曝氣量和流速）和即時式數(shù)據(jù)（硝酸鹽，亞硝酸鹽和銨）組成，這些數(shù)據(jù)來自數(shù)據(jù)服務(wù)器。定性數(shù)據(jù)（嗅味，色度，微生物指標(biāo)）和離散型數(shù)據(jù)來自于離線分析（磷酸鹽，化學(xué)需氧量，總懸浮固體，總揮發(fā)固體，總基耶達(dá)氮和污泥容積指數(shù)）也組成了KBES系統(tǒng)。通過使用這些定型數(shù)據(jù)，系統(tǒng)不間斷地決定最適控制方式，以達(dá)到需要的氮和有機物去除效率。最終，控制指令傳送給過程控制計算機，而它啟動處理廠的每一部分。在系統(tǒng)里，有一整套319條規(guī)則和45條程序用于故障檢查，處理廠的維護和硝化-反硝化運行都是試驗規(guī)模上的。知識由幾個代表處理廠的子工藝的模塊組成。利用這種組合式配置有一些優(yōu)勢，例如，系統(tǒng)模塊的再利用性和延展性。因此系統(tǒng)可以管理人工智能的日益復(fù)雜性。在正常情況和控制單一工藝參數(shù)下，每個模塊都是獨立地運用數(shù)字運算法則。工藝參數(shù)通常是數(shù)據(jù)驅(qū)動，使用早先的數(shù)據(jù)鏈，直到新的數(shù)據(jù)傳至實時數(shù)據(jù)庫。主要模塊用于生物反應(yīng)器，沉淀池，泵站，進水系統(tǒng)，去除COD除營養(yǎng)物質(zhì)和污泥齡控制上。對于整個系統(tǒng)的完整描述在另見它文，對于不同模塊的簡介總結(jié)如下： 在生物反應(yīng)器模塊里，建立了一些用于管理這里單元的規(guī)則（特殊地有曝氣，攪拌，檢測子系統(tǒng)狀況），對于本地操作系統(tǒng)可能出現(xiàn)的鈍化現(xiàn)象，例如氧氣的控制，也包括在這個模塊中。 在沉淀池模塊里，執(zhí)行沉淀管理的程序。這些程序主要檢測沉淀池水力負(fù)荷和微生物負(fù)荷，出水中的污泥沉降性和總懸浮物濃度。為了能提前發(fā)現(xiàn)污泥和水分離時可能出現(xiàn)的問題，水泵模塊包括監(jiān)督試驗廠水泵運行和維護日程，而且負(fù)責(zé)維持想要的理想循環(huán)條件。它可以以不同策略運行，例如固定流或是固定循環(huán)流量，給料系統(tǒng)模塊管理自動進料系統(tǒng)，檢查進料總量和濃度。去除COD模塊評估食物和微生物的比例并在比例失當(dāng)時警告管理者。一些預(yù)定義的常見情況，像超負(fù)荷或低負(fù)荷出現(xiàn)時可以被檢測到，然后程序控制會適應(yīng)以減少將來的問題出現(xiàn)的幾率。在去除營養(yǎng)物的模塊中執(zhí)行著一些用于提高氮去除量而不會影響到磷去除的控制程序。例如，改變內(nèi)循環(huán)比（提高硝酸鹽和亞硝酸鹽去除率）的程序，還有修正外循環(huán)比（調(diào)整負(fù)荷）以及修正在三個反應(yīng)器中的氧氣設(shè)定值(為了獲得更高的硝化率或者低負(fù)荷運行下減少氧氣消耗)，其他的不同模塊包括用于維持預(yù)定義的污泥齡或監(jiān)察微生物在污泥中的種群變化的規(guī)則，這些規(guī)則用于檢測污泥膨脹問題。在這些程序里，每一項檢查措施都使用了不同的標(biāo)準(zhǔn)。措施應(yīng)納入預(yù)定組，變化率不能太大或是太小并且這些措施不能和其他措施相沖突。如果數(shù)據(jù)被認(rèn)為不可靠，基于知識的專家系統(tǒng)可以根據(jù)常量建立恒動方程。 系統(tǒng)在相同進料條件的實驗中得到檢測，這些條件下的變化是由污水廠控制電腦自動發(fā)出的而不是使用進水的數(shù)據(jù)。實驗全面模擬了來自污水處理廠對出水的銨，硝酸鹽和亞硝酸鹽所做的10分鐘間隔的檢測。 2.1試驗條件 為了獲得所需的來水，（約400L/d已知可變成分的廢水），合成水由進料濃縮后和自來水按照不同比例稀釋而成。合成水的成分近似于污水廠經(jīng)過初沉后得到的典型廢水。具有不同生物降解率的成分被包含在合成水里，為了減少微生物污染并且實現(xiàn)濃度自動變化，兩種包含著氮源和碳源的不同濃縮物被運用。其他的非有機成分分散在兩種濃縮物中。表格1表明了每種濃縮物的確切成分。 試驗廠的進水在成分上和流量上是變化的，并且全面模擬處理廠，也是全剖面進水的。進料負(fù)荷按照濃縮物和自來水的比例變化，比例從1：540到1：150，提供COD，氨氮和有機氮如圖3所示。這些都造成了低負(fù)荷段關(guān)于低濃度和低流量（最低化學(xué)需氧量，氨氮和有機氮含量分別在170mg/l，6.7mg/l,4.7mg/l）還有一段高負(fù)荷（最大化學(xué)需氧量，氨氮和有機氮含量分別在530mg/l，24.0mg/l,16.7mg/l）平均水力停留時間為8.5h,圖3中氮的總負(fù)荷隨著使用的自來水中硝酸鹽的出現(xiàn)而增加。表2表明了不同形態(tài)的氮對污水廠進水在24小時內(nèi)所起的作用。 整個實驗中，在進水端定期取樣，這樣做為了檢查定量給料系統(tǒng)是否正常工作。而且，在每個實驗中，所使用的濃縮物的量也接受檢查看是否和所預(yù)期的一樣。測試顯示：如果從事廠得到的結(jié)論是可靠的話，這種量對可再生能力高的條件是適用的。 用來自城市污水處理廠的污泥來去除氮。為了使生物群落適應(yīng)所使用的構(gòu)造，試驗廠的條件保持5 MCRT(（細(xì)胞平均停留時間）穩(wěn)定，廠內(nèi)的進水和環(huán)境條件在整個適應(yīng)期和試驗期間維持不變。 通過檢測揮發(fā)性懸浮固體和總懸浮固體在反應(yīng)器中，出水，和回流水中的含量來控制細(xì)胞平均停留時間。數(shù)據(jù)傳送到KBES系統(tǒng)，作為負(fù)反饋，系統(tǒng)自動調(diào)整廢水以維持預(yù)設(shè)的污泥齡。整個試驗中揮發(fā)性懸浮固體濃度維持在一個近似水平（相當(dāng)于鈣當(dāng)量的5100~7100mg/l）,總生物停留時間為10天(從這點來看，除磷的效率是較高的)。 pH在3號反應(yīng)器中的初設(shè)值為7.5，而pH是由重碳酸鹽的溶解濃度來控制的，這就要求試驗在近似的pH條件下進行，并且阻止pH這一變量有反饋現(xiàn)象出現(xiàn)。重碳酸鹽的添加量也得為硝化微生物提高適宜的生長環(huán)境，并且避免對微生物的營養(yǎng)源無機碳造成限制。其他反應(yīng)器的pH也保持在一定范圍的近似值（從6。8-7.5）。 最后，所有試驗都在室溫下進行（20-23.1攝氏度）。 2.2監(jiān)控 所有實驗中，關(guān)于A2-O工藝內(nèi)嵌式的，即時式的，離線式的變量都實行監(jiān)控。內(nèi)嵌式的變量包括流量（進水，內(nèi)循環(huán)，外循環(huán)），外加pH，氧化還原電位，溫度，溶解氧，反應(yīng)器1-3中的曝氣閥門的驅(qū)動。 即時式的變量包括氨氮，亞硝態(tài)氮，硝態(tài)氮，這些量都由自動取樣系統(tǒng)聯(lián)合CFA和FIA分析儀測定（CFA和FIA為某種型號的測定儀器……）最后，監(jiān)控的離線式變量有：反應(yīng)器中的TSS（總懸浮固體），VSS（可揮發(fā)性懸浮固體），DSVI（稀釋污泥容積指數(shù)）；進出水中COD（化學(xué)需氧量），N-NO2- (亞硝態(tài)氮)，N-NO3-(硝態(tài)氮)，P-PO43-(磷酸鹽態(tài)磷)；還有進水中的N-NH4+(氨氮)和N-Norg(有機氮)。 對于N-NO2- (亞硝態(tài)氮)，N-NO3-(硝態(tài)氮)，P-PO43-(磷酸鹽態(tài)磷)的離線分析是這樣操作的：利用毛細(xì)電泳原理，使用沃特斯公司的Quanta 4000E CE型號儀器來進行測定。所使用的電解液是來自沃特斯公司的溶液（精選高遷移率陰離子電解液）。工作條件如下：20攝氏度下，電壓為15千伏的陰極電源 ，利用245納米的紫外線間接探測，分析5分鐘。這些測量都旨在確保系統(tǒng)運行無誤和每次實驗中自動分析儀（FIA）的精確度。 使用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用方法的協(xié)定來測定反應(yīng)器中的COD（化學(xué)需氧量），TSS（總懸浮固體），VSS（可揮發(fā)性固體）有機氮。 ...... 4 結(jié)論 總體上說，一個污水處理廠的去除效率可以在避免在曝氣和回流上的浪費能源消耗的基礎(chǔ)上通過可用資源得到大幅度提高。 值得注意的是，控制方略的主體是根據(jù)進水種類開發(fā)的，可能不適合別的種類；但在任何情況下，控制系統(tǒng)都可以糾正本身來適應(yīng)某一特定的進水條件。假設(shè)進水中的氮不可以測量，用于彌補的控制方略像是前饋方案也能執(zhí)行。此外，一旦對KBES系統(tǒng)強加更嚴(yán)格的限制，去除率還可以進一步提高。這會涉及到在2和3號反應(yīng)器中更長時間地維持好氧條件，并且使用可能的最大回流比。事實上，這些條件下肯定會提高去除率，雖然成本會更高。 基于這項工作的結(jié)果，可以得到如下結(jié)論： （1）常被忽略的在出水中的亞硝酸鹽濃度相對于硝酸鹽來說也是很重要的，所以任何用于去除氮的控制系統(tǒng)都應(yīng)該考慮執(zhí)行。 （2）基于知識的專家系統(tǒng)中的氮去除規(guī)律是建立分析實驗結(jié)論基礎(chǔ)上。 （3）要獲得極大的氮的去除效率，就得在每個環(huán)節(jié)中使用相當(dāng)數(shù)量的能源，并且實時修正工藝。和普通運行條件比，氮的去除量可以增加11%，這就導(dǎo)致了總氮和氨氮濃度在出水中分別減少了49%和64%。 （4）所建議的模塊化構(gòu)造允許KBES系統(tǒng)在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)上執(zhí)行或在SCADA（控制監(jiān)督和數(shù)據(jù)獲得）系統(tǒng)上執(zhí)行，該系統(tǒng)經(jīng)常被用于全規(guī)模處理廠控制系統(tǒng)中。系統(tǒng)也允許執(zhí)行不同操作方略為了使系統(tǒng)適應(yīng)相關(guān)的驅(qū)動變量。否則，用于提高氮去除的方略就不可以在更簡單的控制系統(tǒng)上執(zhí)行。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘 要 水是人類的生命之源。水污染危害人體健康、漁業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)（通過被污染的灌溉水），也增加了清潔水供應(yīng)的支出。水污染還會對生態(tài)系統(tǒng)造成危害--水體富營氧化以及動植物物種的損失。所以對水污染治理是勢在必行的。本設(shè)計的內(nèi)容就是哈爾濱地區(qū)A市的排水工程的設(shè)計。此排水工程項目的實施也可以使得A市的環(huán)境得到改善，通過處理污水使得進入到河流中的污染物減少，保護河流中的魚類的生活環(huán)境，同時也可實現(xiàn)了水資源的再利用。同時也可以保證下游風(fēng)景區(qū)的良好水質(zhì)，給旅游來持續(xù)發(fā)展的條件，可以使得該市的經(jīng)濟保持可持續(xù)發(fā)展。 此設(shè)計主要根據(jù)A市的城市規(guī)劃，地形條件，氣候條件，河流的水文條件，依據(jù)排水管道系統(tǒng)的布置原則確定排水管網(wǎng)的平面設(shè)計，在保證排水安全通暢的前提下，使系統(tǒng)的造價最低。然后再根據(jù)生活污水的水量、水質(zhì)條件及工業(yè)污水的水量以及受納水體可接受的污染物的量確定污水的處理程度，進而確定污水處理工藝，并進行技術(shù)經(jīng)濟比較。設(shè)計的具體內(nèi)容包括：排水管網(wǎng)擴初設(shè)計；污水泵站工藝設(shè)計；污水處理工藝設(shè)計；污泥處理工藝設(shè)計；排水管網(wǎng)和整個污水處理廠的工程概算；把一篇與污水處理有關(guān)的英語論文翻譯成中文論文。 關(guān)鍵詞：城市污水處理廠；A/A/O工藝； 脫氮除磷； 污泥處理 Abstract Water is described as the essential natural resources in people’s life. Water pollution is hazardous to human’s health, fishery and agriculture, (via pollutant of irrigative water) and increasing the cost of supplying pure water. Water pollution also can be harmful to ecosystem, results in eutrophication and decreasing species of animal and plant It is imperative to control water pollution. This project is the sewage system of A city in Qiqihar district. This project can improve the environment of A city .Water disposal decrease the water pollutant in river, protect the habitation of fish in river and recycle water resource. This project ensure good quality of beauty spot in lower reaches of the river and the condition of tour’s persistent development .At the same time, this project also can ensure sustainable economical development. The basis of this project includes city planning of A city, topographical condition, geological condition. According to the rule of laying sewage drainage system the style of drainage system is designed. The safe and smooth of drainage system is prerequisite for the lowest cost of the project. Thinking of domestic wastewater flow, domestic wastewater quality, industrial wastewater flow, industrial wastewater quality and the pollutant that the receiving water can receive, I calculate the degree of wastewater disposal, and correctly choose sewage treatment process At last I make the comparison of technology and economy. The topic of design: designing wastewater system ;designing wastewater pumping station; designing wastewater process ;designing sludge treatment process; budgetary estimate about wastewater system and sludge treatment ;translating a dissertation in English about wastewater treatment into Chinese. Keywords：Wastewater treatment plant; Anaerobic-Anoxic-Oxic process; Nitrogen and phosphorus removal; Sludge treatment 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 設(shè)計范圍 1 1.1.3 設(shè)計任務(wù) 1 1.2 設(shè)計資料 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 3 1.2.4 受納水體水文與水質(zhì)資料 3 第2章 排水管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計 5 2.1 城市排水管網(wǎng)定線原則 5 2.1.1 排水工程規(guī)劃設(shè)計的基本原則 5 2.1.2 排水管網(wǎng)的管道定線原則 6 2.2 排水體制確定及區(qū)域劃分 6 2.2.1 排水體制的選擇 6 2.2.2 排水區(qū)域的劃分 8 2.3 排水系統(tǒng)的布置形式 8 2.4 污水管網(wǎng)設(shè)計計算 8 2.4.1 水量計算公式 8 2.4.2 污水管網(wǎng)的水力計算 9 2.5 計算機計算說明 10 2.6 污水管道水力計算的設(shè)計數(shù)據(jù) 11 2.6.1 基本原則 11 2.6.2 污水管道水力計算時應(yīng)注意的問題 13 2.7 污水管道水力計算結(jié)果 13 第3章 雨水管渠設(shè)計 15 3.1 雨水管渠系統(tǒng)平面布置的原則 15 3.2 雨水管渠設(shè)計流量的確定 16 3.2.1 暴雨強度公式的確定 16 3.2.2 雨水管渠設(shè)計流量計算公式 16 3.2.3 徑流系數(shù)ψ的確定 17 3.3 雨水管渠的水力計算 17 3.3.1 雨水管渠水力計算的設(shè)計數(shù)據(jù) 17 3.3.2 雨水管渠水力計算的方法 18 第4章 污水處理廠設(shè)計初步 20 4.1 設(shè)計方案的選擇 20 4.2 污水量及污水處理程度的計算 21 4.2.1 污水設(shè)計流量 21 4.2.2 污水水質(zhì)污染程度計算 22 4.2.3 污水處理程度計算 23 第5章 污水的一級處理 29 5.1 格柵的設(shè)計計算 29 5.2 沉沙池的設(shè)計計算 30 5.2.1 沉砂池基本尺寸計算 30 5.2.2 進出水計算 33 5.3 初沉池的設(shè)計計算 34 5.3.1 沉淀池池體設(shè)計計算 35 5.3.2 進水集配水井設(shè)計 38 第6章 污水的二級處理—倒置A2/O工藝 41 6.1 A2/O工藝的特點 41 6.2 參數(shù)校核 41 6.3 基本參數(shù) 42 6.4 好氧池計算 43 6.5 缺氧池計算 45 6.6 厭氧池計算 46 6.7 曝氣池尺寸計算 47 6.8 剩余污泥量 48 6.9 進出水設(shè)計 49 6.10 曝氣系統(tǒng)計算 51 第7章 污水的后續(xù)處理 57 7.1 二沉池的設(shè)計計算 57 7.2 消毒接觸池設(shè)計計算 64 7.2.1 加氯計算 64 7.2.2 尺寸計算 65 7.3 污水計量設(shè)備 67 7.4 化學(xué)除磷 70 第8章 污泥處理 71 8.1 污泥量計算 71 8.2 污泥濃縮池計算 73 8.3 貯泥池設(shè)計計算 77_Toc234115022 8.4 消化池設(shè)計計算 78 8.4.1 容積計算 79 8.4.2平面尺寸計算 81 8.4.3消化池?zé)峁び嬎?81 8.4.4混合攪拌設(shè)備 86 8.4.5消化后污泥量計算 87 8.4.6沼氣產(chǎn)量 88 8.4.7一級消化池的管道系統(tǒng) 89 8.4.8二級消化池的管道系統(tǒng) 91 8.4.9貯氣柜 93 8.4.10沼氣壓縮機 94 8.5 污泥脫水 95 8.5.1 污泥脫水量計算 95 8.5.2 脫水機器的選擇 95 第9章 污水總泵站 96 9.1 綜述 96 9.2 初選水泵 97 9.3 泵房平面布置 97 9.4 集水井計算 98 9.5 水泵揚程的校核： 99 1.吸水管路水頭損失計算： 99 9.6 泵站的附屬設(shè)施計算 100 9.6.1 格柵計算 100 9.6.2 其它附屬設(shè)施計算 101 9.7 泵房布置計算 102 第10章 污水處理廠平面高程布置 103 10.1 污水廠的平面布置 103 10.1.1 各處理單元構(gòu)筑物的平面布置 103 10.1.2 管道及渠道的平面布置 103 10.1.3 附屬建筑物 104 10.2 污水廠的高程布置 104 10.2.1 污水的高程布置 104 10.2.2 污泥的高程布置 106 10.3 土建與公共工程 106 10.3.1 土建工程 106 10.3.2 公共工程 107 第11章 污水處理廠投資估算與技術(shù)經(jīng)濟評價 108 11.1 投資估算 108 11.1.1 估算范圍 108 11.1.2 編制依據(jù) 108 11.1.3 投資估算 108 11.2 勞動定員 108 11.2.1 生產(chǎn)組織 108 11.2.2 勞動定員 109 11.2.3 人員培訓(xùn) 109 11.3 運行費用和成本核算 109 11.3.1 成本估算的有關(guān)單價 109 11.3.2 運行成本估算 109 11.3.3 運行成本核算 111 致 謝 112 參考文獻(xiàn) 113 附錄1 排水管網(wǎng)水力計算表（方案一） 114 附錄2 排水管網(wǎng)水力計算表（方案二） 136 附錄3 雨水干管水力計算表 157 附錄4 空氣管路計算用圖 159 附錄5 空氣管路計算表 160 附錄6 污水高程計算表 161 附錄7 污泥高程計算表 162 附錄8 污水廠投資估算表 163 第166頁 第1章 緒論 1.1 概述 1.1.1 城市概況 城市排水工程對于保護環(huán)境，促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，保障人民健康都具有十分重要的意義，本設(shè)計為黑龍江省齊齊哈爾地區(qū)A市的城市排水工程。 該市占地11.28km2 ，人口約17.4萬，屬于中小城鎮(zhèn)。該地區(qū)地勢呈南北走向，北部地勢高，南部地勢低；等高線向南凸；平均坡度為1‰。城市中間有鐵路東西方向穿過，鐵路將城市分為兩區(qū)。該鎮(zhèn)地面平整，屬粘土區(qū)。城市常年主導(dǎo)風(fēng)向為西北風(fēng)。鎮(zhèn)南有河流自西向東流過。 因為該鎮(zhèn)人口較多，城市污水排放量大，鑒于該城市的具體情況，市政府決定投資興建污水排放及處理設(shè)施，以解決日益嚴(yán)重的環(huán)境問題。該項目對改善城市河流環(huán)境，保護人民身體健康，加速城市現(xiàn)代化建設(shè)具有重要的意義。 1.1.2 設(shè)計范圍 黑龍江省齊齊哈爾地區(qū)A市沒有污水排放及處理設(shè)施，本次設(shè)計設(shè)計范圍包括排水管網(wǎng)、污水泵站、污水及污泥處理的方案選則、技術(shù)經(jīng)濟分析、工業(yè)設(shè)計及部分施工圖設(shè)計、工程概算等。 1.1.3 設(shè)計任務(wù) 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(shè)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(shè)計資料 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，比例為1：10000 2. 城市各區(qū)人口密度與居住區(qū)生活污水量標(biāo)準(zhǔn)（平均日） 人口密度 （人/公頃） 污水量標(biāo)準(zhǔn) （升/人·日） Ⅰ區(qū) 120 140 Ⅱ區(qū) 160 160 3. 城市各區(qū)中各類地面與屋面的比例（%）： 區(qū)域 各種 屋面 混凝土與瀝青路面 碎石 路面 非鋪砌 土路面 公園與綠地 Ⅰ區(qū) 50 10 10 10 20 Ⅱ區(qū) 50 20 10 10 10 4. 工業(yè)企業(yè)與公共建筑的排水量和水質(zhì)資料： 企業(yè)或公共建筑名稱 平均排水量m3/d 最大排水量m3/h SS mg/l COD mg/l BOD mg/l 總氮 mg/l 總磷 mg/l PH 水溫 ℃ 火車站 400 40 250 450 270 37 10 7.5 制革廠 1200 120 600 2400 800 49 26 7.8 18 啤酒廠 2000 200 1700 1800 900 21 3 7.0 21 1.2.2 氣象資料 1. 氣溫（°C）等資料 年平均氣溫°C 12 月平均最高°C 24 年最低氣溫°C -34 月平均最低°C -21 年最高氣溫°C 36 月平均氣溫°C 12 溫度在-10°C以下的天數(shù)（天） 溫度在0°以下的天數(shù)（天） 180 降雨量（mm/年） 420 年蒸發(fā)量（mm/年） 380 2. 常年主導(dǎo)風(fēng)向：西北風(fēng) 最大風(fēng)速： 3. 設(shè)計暴雨強度公式及其參數(shù)： 1.2.3 地質(zhì)資料 土壤性質(zhì) 冰凍深度 m 地下水位 m 承載力 Kpa 排水管網(wǎng)干管處 黏土 -1.9 -9.0 ≥200 污水總泵站與污水處理廠址 1.2.4 受納水體水文與水質(zhì)資料 流量 流速 水位標(biāo)高m 水溫 °C DO mg/l BOD mg /l SS m g/l SS允許增加量mg/l 最小流量 20 1.2 120.0 2 5 1.2 1.5 0.5 最高水位 40 1.8 123.0 21 6 1.5 1.5 0.5 常水位時 30 1.6 121.0 17 5 1.4 1.5 0.5 在污水總排放口40公里處有養(yǎng)殖廠，要求BOD≤2.0mg/l 第2章 排水管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計 2.1 城市排水管網(wǎng)定線原則 2.1.1 排水工程規(guī)劃設(shè)計的基本原則 排水工程是現(xiàn)代化城市和工業(yè)企業(yè)不可缺少的一項重要設(shè)施，是城市和工業(yè)企業(yè)基本建設(shè)的一個重要組成部分，同時也是控制水污染、改善和保護環(huán)境的重要措施。 排水工程的設(shè)計對象是需要新建、改建或擴建排水工程的城市、工業(yè)企業(yè)和工業(yè)區(qū)。它的主要任務(wù)是規(guī)劃設(shè)計收集、輸送、處理和利用各種污水的整套工程設(shè)施和構(gòu)筑物，水管道系統(tǒng)和污水廠的規(guī)劃和設(shè)計。 排水工程的規(guī)劃設(shè)計是在區(qū)域規(guī)劃以及城市和工業(yè)企業(yè)的總體規(guī)劃基礎(chǔ)上進行的，因此，排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計的有關(guān)基礎(chǔ)資料，應(yīng)以區(qū)域規(guī)劃以及城市和工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃與設(shè)計方案為依據(jù)，排水系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)模、設(shè)計期限應(yīng)根據(jù)區(qū)域規(guī)劃以及城市的規(guī)劃方案的設(shè)計規(guī)模和設(shè)計期限而定。 排水工程的規(guī)劃與設(shè)計，應(yīng)遵循下列原則： 1. 排水工程的規(guī)劃應(yīng)符合區(qū)域規(guī)劃以及城市和工業(yè)企業(yè)的總體規(guī)劃，并應(yīng)與城市和工業(yè)企業(yè)中其他單項工程建設(shè)密切配合，互相協(xié)調(diào)。 2. 排水工程的規(guī)劃與設(shè)計，要與鄰近區(qū)域內(nèi)的污水和污泥的處理和處置協(xié)調(diào)。 3. 排水工程的規(guī)劃與設(shè)計，應(yīng)處理好污染源治理與集中處理的關(guān)系。 4. 城市污水是可貴的淡水資源，在規(guī)劃中要考慮污水經(jīng)再生后回用的方案。 5. 排水工程的設(shè)計應(yīng)全面規(guī)劃，按近期設(shè)計，考慮遠(yuǎn)期發(fā)展有擴建的可能。并應(yīng)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(shè)的安排。 6. 在規(guī)劃與設(shè)計排水工程時，必須認(rèn)真貫徹執(zhí)行國家和地方有關(guān)部門的現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定。 7. 設(shè)計中應(yīng)認(rèn)真貫徹執(zhí)行“全面規(guī)劃、合理布局、綜合利用、化害為利、依靠群眾、大家動手、保護環(huán)境、造福人民”的環(huán)境保護工作方針。 2.1.2 排水管網(wǎng)的管道定線原則 在城鎮(zhèn)（地區(qū)）總平面圖上確定污水管的位置和走向稱為污水管道系統(tǒng)的定線。正確的定線是合理的經(jīng)濟的設(shè)計管道系統(tǒng)的先決條件，是污水管道系統(tǒng)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)。定線應(yīng)遵循的重要原則是：應(yīng)盡可能地在管線較短和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域的污水能自流排出。為實現(xiàn)這一原則，定線時必須很好地研究各種條件，使擬訂的路線能因地制宜的利用其有利因素而避免不利因素。定線時通?？紤]的幾個因素是：地形和用地布局，排水體制和線路數(shù)目，污水廠和出水口位置，水文地質(zhì)條件，道路寬度，地下管線及構(gòu)筑物的位置，工業(yè)企業(yè)和產(chǎn)生大量污水建筑物的分布情況，其中地形是影響管道定線的主要因素。 2.2 排水體制確定及區(qū)域劃分 2.2.1 排水體制的選擇 合理的選擇排水系統(tǒng)的體制，不僅從根本上影響排水系統(tǒng)的設(shè)計、施工、維護管理，而且對環(huán)境影響深遠(yuǎn)。同時體制的選擇也影響排水系統(tǒng)工程的總投資和初期投資費用。排水系統(tǒng)體制的選擇應(yīng)滿足環(huán)境保護的需要，根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。 城市排水體制和管道系統(tǒng)是整個水污染控制和水太保護系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。但是數(shù)十年來過內(nèi)對它們的研究顯得十分薄弱，工程時間中暴露出許多矛盾和問題難以得到科學(xué)解答和技術(shù)支持，與發(fā)達(dá)國家相比至少有10年以上的差距，在發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)不僅僅處于簡單的“雨污分流”等傳統(tǒng)的觀念了，已經(jīng)明顯地不能滿足現(xiàn)代城市發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護的要求，例如美國現(xiàn)在已經(jīng)成功的控制了點源污染，并且開始重視非點源污染和雨水徑流的控制。德國、日本，新西蘭等這些發(fā)達(dá)國家也和美國差不多，對雨水的污染也進行了有效的控制。 此外，我國在污水處理技術(shù)方面有一種傾向，認(rèn)為活性污泥法是最有效的，忽視和排斥了其它的處理方法和技術(shù)。其實在任何國家，都不是任何一種單一的處理方法能完全解決污水處理和水環(huán)境污染問題的，即使在發(fā)達(dá)國家。例如， 美國也是采用多種處理方法來處理城市污水和工業(yè)廢水的， 美國共有穩(wěn)定塘上萬座，占處理污水總量的25% ，它與土地處理，人工濕地等系統(tǒng)成為中小社區(qū)(城鎮(zhèn))的主要處理設(shè)施。近十年來，英國、德國、法國、荷蘭等的人工濕地發(fā)展迅速，它與塘系統(tǒng)不僅成為中小城鎮(zhèn)的主要污水處理設(shè)施，而且也成為雨水處理的主要設(shè)施，以及工業(yè)廢水重要的處理技術(shù)。 在我國，現(xiàn)在依然使用傳統(tǒng)的排水體系，存在的主要問題有以下4點： 1. 雨水資源大量流失，地下水位和地面下沉，水澇增加，城市生態(tài)環(huán)境惡化； 2. 合流制溢流和分流制的雨水污染并存，將合流改為分流雖然減少溢流的污染，但不能控制甚至?xí)鄳?yīng)增加分流雨水的污染； 3. 合流制改建為分流制耗資巨大，耗時長，還有污染隱患； 4. 嚴(yán)重的雨污水管混接抵消了分流的作用，污染依舊，效益降低。 就全國來說，城市生活污水排放量已達(dá)到全國廢水排放總量的40%左右，很多大城市及沿海城市甚至接近70%，而我國的城市污水處理率卻還不到10%。城市日供水能力和污水處理不成比例，差距越來越大，使得城市生活污水對水環(huán)境的影響也越來越大。 據(jù)統(tǒng)計，我國工業(yè)廢水處理設(shè)施的總處理率已達(dá)到87%，但實際上得到處理的工業(yè)廢水還達(dá)不到該值。一些調(diào)查統(tǒng)計表明，我國工業(yè)廢水處理設(shè)施只有1/3是運行正常的，1/3運行不正常，而另1/3停產(chǎn)不運行。不少污水處理廠有錢建得起，卻無錢維持正常運行，一些中小城市建成的常規(guī)活性污泥法處理廠尤其如此，除資金缺乏之外，操作運行和管理人員技術(shù)和管理水平低，難以掌握和操作技術(shù)復(fù)雜的處理過程和設(shè)備。 從造價方面看，據(jù)國外有的經(jīng)驗認(rèn)為合流制排水管道的造價比分流制一般要低20℅～40℅，可是合流制的泵站和污水廠卻比分流制的造價要高。 從維護管理方面來看，晴天時污水在合流制管道中只是部分流，雨天時才接近滿管流，因而晴天時合流制管內(nèi)流速較低，易于產(chǎn)生沉淀。而分流制排水系統(tǒng)可以保持管內(nèi)的流速，不致發(fā)生沉淀，同時，流入污水廠的水量和水質(zhì)比合流質(zhì)變化小的多，污水廠的運行易于控制。 從技術(shù)處理方面看，混合制把工業(yè)廢水和生活污水混合排放，加大了污水的處理難度。 雨水雖然一般比較清潔，但是，隨著工業(yè)化水平的提高，目前，雨水污染非常嚴(yán)重，特別是初期降雨時，雨水徑流會挾帶著大氣、地面和屋面上的各種污染物，應(yīng)給予特別的重視。對雨水進行處理已經(jīng)是大勢所趨。 根據(jù)以上四個方面，綜合考慮A市的現(xiàn)有情況，決定采用分流制排水系統(tǒng)。它可以更有效率的處理污水，為遠(yuǎn)期建設(shè)雨水處理提供基礎(chǔ)。 2.2.2 排水區(qū)域的劃分 在本設(shè)計中，是以火車道為排水分界的，分為南北兩區(qū)。 2.3 排水系統(tǒng)的布置形式 城市、居住區(qū)或工業(yè)企業(yè)的排水系統(tǒng)在平面上的布置，隨地形、豎向規(guī)劃、污水廠的位置、土壤條件、河流位置，以及污水的種類和污染程度等因素而定。 城市街道屬于正南北、正東西走向，等高線與街道呈斜交叉，且街區(qū)被鐵路分隔，經(jīng)分析采用正交截留式排水。管網(wǎng)預(yù)定了兩個方案，進行比較。 方案一：，北區(qū)和南區(qū)干管均采用截流式布置，北區(qū)干管在中部由北向東一次穿越鐵路向南區(qū)中部干管匯合，并且在部分地區(qū)實行雙側(cè)排水；不過局部出現(xiàn)小逆坡，會增加埋深，但管網(wǎng)密度減小，減少造價。 方案二：在方案一的基礎(chǔ)上，南區(qū)施行雙側(cè)排水的區(qū)域不同，并且雙側(cè)排水的區(qū)域的面積加大，單次穿越鐵路的干管東移，可以減少南區(qū)一根主干管，降低造價，但穿越后管徑加大，會增加造價，需要進行經(jīng)濟比較。 可通過管網(wǎng)水利計算，考慮提升點總數(shù)量，各提升點流量、揚程、造價，算出管網(wǎng)總造價，再結(jié)合風(fēng)向、地形和氣象等資料，最后確定所選方案。 2.4 污水管網(wǎng)設(shè)計計算 2.4.1 水量計算公式 1. 總變化系數(shù)KZ （21） 式中 Qd——平均日污水流量，L/s。 2. 居民污水設(shè)計流量Q1 （22） 式中 qi —— 各排水區(qū)域平均日居民生活污水量標(biāo)準(zhǔn)，L/(cap·d)； Ni —— 各排水區(qū)域在設(shè)計使用年限終期所服務(wù)的人口數(shù)，cap。 3. 工業(yè)廢水設(shè)計流量Q2 （23） 式中 qi —— 各工礦企業(yè)廢水量定額，m3/單位產(chǎn)值； Ni —— 各工礦企業(yè)最高日生產(chǎn)產(chǎn)值； Ti —— 各工礦企業(yè)最高日生產(chǎn)小時數(shù)，h； fi —— 各工礦企業(yè)生產(chǎn)用水重復(fù)利用率； Ki —— 各工礦企業(yè)廢水量的時變化系數(shù)。 2.4.2 污水管網(wǎng)的水力計算 污水管道水力計算的目的在于合理的經(jīng)濟的選擇管道斷面尺寸、坡度和埋深，由于這種計算根據(jù)水力學(xué)規(guī)律，所以稱為管道的水力計算。 為簡化計算工作，水力計算采用均勻流公式。 1. 流量公式： （24） 2. 流速公式： （25） 式中 Q——流量（m3/s）； A——過水?dāng)嗝婷娣e（m2）； v——流速（m/s）； R——水力半徑（過水?dāng)嗝婷娣e與濕周的比值）（m）； I——水力坡度（等于水面坡度，也等于管底坡度）； C——流速系數(shù)或稱謝才系數(shù)，C值一般按滿寧公式計算，即： 3. 阻力公式： （26） 式中 n——管壁粗糙系數(shù)，混凝土管為0.014。 2.5 計算機計算說明 分別對兩方案進行計算，為提高計算精度，節(jié)省時間，應(yīng)用電子計算機進行計算，該計算軟件需輸入： NO.N —— 序號； L（N） —— 管道長度，m； MM（N） —— 人口密度，cap/hm2； F（N） —— 匯流面積，hm2； QW（N） —— 本段平均轉(zhuǎn)輸流量，L/s； QJ（N） —— 本段轉(zhuǎn)輸集中流量，L/s； H（N） —— 管段上端地面標(biāo)高，m； H（N+1） —— 管段下端地面標(biāo)高，m； 輸出結(jié)果： QB（N） —— 本段平均流量，L/s； Q（N） —— 平均合計平均流量，L/s； KZ（N） —— 總變化系數(shù)； QK（N） —— 本段生活污水設(shè)計流量； QJB（N ） —— 本段集中流量，L/s； QS（N） —— 設(shè)計流量，L/s； D（N） —— 管徑，mm； I（N） —— 設(shè)計坡度； V（N） —— 流速，m/s； HD（N） —— 充滿度 HDS（N） —— 跌水高度，m； HIL（N） —— 管段坡降； HS（N+1，1 ） —— 管段下段水面標(biāo)高，m； HS（N，2） —— 管段上端水面標(biāo)高，L/s·ha HMN2 —— 管段上端埋深，m HMN11 —— 管段下端埋深，m MM（N） —— 人口密度， cap/hm2 WB(N) —— 比流量，L/(s·hm2) QO(N) —— 造價，YUAN； ZMJ —— 總面積，hm2 ZGC —— 總管長，YUAN； GWMD —— 管網(wǎng)密度，m/hm2。 并得出各管段計算結(jié)果及工程概算。具體計算結(jié)果附錄1、附錄2。 2.6 污水管道水力計算的設(shè)計數(shù)據(jù) 2.6.1 基本原則 1. 設(shè)計充滿度 在設(shè)計流量下，污水管道的水深h和管道直徑D的比值為設(shè)計充滿度，當(dāng)h/D＜1時稱為非滿流?？紤]到污水管道流量時刻在變化，難以精確計算且雨水與地下水可能通過檢查井蓋或管道接口匯入，其內(nèi)沉積的污泥可能分解析出一些有害氣體，以及便于維護管理和疏通，所以污水管道按不滿流進行設(shè)計。 2. 設(shè)計流速 與設(shè)計流量、設(shè)計充滿度相應(yīng)的水流平均速度叫設(shè)計流速。當(dāng)污水管道內(nèi)水流流動緩慢時，污水中所含雜質(zhì)可能下沉，產(chǎn)生淤積，當(dāng)流速增大時，又可能產(chǎn)生沖刷現(xiàn)象，甚至損壞管道，因此，流速應(yīng)控制在一個范圍內(nèi)。我國污水管道的最小設(shè)計流速為0.7m/s。 3. 最小管徑 管徑小，管道容易堵塞，清通也較困難，因此，為了養(yǎng)護工作的方便，規(guī)定了一個允許的最小管徑。在街區(qū)和廠區(qū)內(nèi)最小管徑為200mm，街道為300mm。 4. 最小設(shè)計坡度 相應(yīng)于管內(nèi)流速為最小設(shè)計流速時的管道坡度叫做最小設(shè)計坡度。我國規(guī)定，管徑200mm的最小設(shè)計坡度為0.004，管徑300mm的最小設(shè)計坡度為0.003。 5. 埋設(shè)深度 管道內(nèi)壁到地面的距離叫做埋設(shè)深度。管道外壁頂部到地面的距離叫覆土厚度。埋設(shè)深度對工程造價的影響很大，因此，為了降低造價，縮短工期，管道埋設(shè)深度愈小愈好，但覆土厚度應(yīng)有一個最小的限值，由一下三個因素考慮： (1) 冰凍線深度 《室外排水設(shè)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(shè)在冰凍線以上0.15m。 (2) 地面荷載 埋設(shè)在地面下的污水管道承受著覆蓋其上的土壤靜荷載和地面上車輛運行產(chǎn)生的動荷載。為了防止管道因外部荷載影響而損壞，車行道下的污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m。 (3) 必須滿足管道銜接的要求 為使建筑物首層衛(wèi)生設(shè)備的污水能順利排出，污水出戶管的最小埋深一般采用0.5-0.7m，所以街坊污水管道起點最小埋深也應(yīng)有0.6-0.7m。根據(jù)街區(qū)污水管起點最小埋深值，可由下式計算街道管網(wǎng)起點的最小埋設(shè)深度。 （27） 式中 H —— 街道污水管網(wǎng)起點的最小埋深，m； h —— 街區(qū)污水管起點的最小埋深，m； Z1 —— 街道污水管起點檢查井處地面標(biāo)高，m； Z2 —— 街區(qū)污水管起點檢查井處地面標(biāo)高，m； I —— 街區(qū)污水管和連接支管的坡度； L —— 街區(qū)污水管和連接支管的總長度，m； Δh —— 連接支管與街道污水管的管內(nèi)底高差； 另外，埋深最大也有限定，一般在干燥土壤中，最大埋深不超過7-8m；在多水、流沙地層中，一般不超過5m。 2.6.2 污水管道水力計算時應(yīng)注意的問題 1. 必須細(xì)致研究管道系統(tǒng)的控制點； 2. 必須細(xì)致研究管道敷設(shè)坡度與管線經(jīng)過地段的地面坡度之間的關(guān)系。 3. 水力計算自上游依次向下游管段進行，一般情況下，隨著設(shè)計流量逐段增加，設(shè)計流速也相應(yīng)增加。 4. 在地面坡度太大的地區(qū)，為減小流速，可考慮設(shè)置跌水井。 5. 為了減小水流通過檢查井時的水頭損失，檢查井底部在直線管道上要嚴(yán)格采用直線，在管道轉(zhuǎn)彎處要采用勻稱的曲線。 6. 在旁側(cè)管與干管的連接點處，要考慮干管的已定埋深是否允許旁側(cè)管接入。 2.7 污水管道水力計算結(jié)果 計算出兩套方案，通過技術(shù)經(jīng)濟比較，最終確定方案二更節(jié)約，確定方案二為最終方案。比較結(jié)果見表2-1。 表 21管網(wǎng)水力計算比較 方案 提升點 提升流量 提升揚程 造價 管網(wǎng)造價 總造價 L/s m 萬元 萬元 萬元 一 39 38.79 4 77.58 833.353 1179.709 101 149.52 5 268.776 二 37 38.79 4 77.58 788.934 1012.404 101 97.26 5 145.89 比較 167.305 方案二的計算結(jié)果見表2-2。 表 22管網(wǎng)方案二計算結(jié)果 總面積 總管長 總造價 管網(wǎng)密度 單位造價 （HA） （m） （￥） （m/HA） （￥/m） 1134.88 26890 7889338.3 23.69 293.39 總?cè)丝? 設(shè)計流量 平均管徑 平均坡度 （人） （L/s） （m） （‰） 168605 551.78 0.54055 0.4117 本設(shè)計總共設(shè)兩個中途提升泵站分別為39點，101點。其中39點提升流量38.37L/s，提升揚程4m；101點提升流量97.26L/s，提升揚程5m。 第3章 雨水管渠設(shè)計 雨水管渠系統(tǒng)是由雨水口、雨水管渠、出水口等構(gòu)筑物所組成的一整套工程設(shè)施。雨水管渠系統(tǒng)的任務(wù)就是及時地匯集并排除暴雨形式的地面徑流，防止城市居住區(qū)與工業(yè)企業(yè)受淹，以保障城市人民的生命安全和生活生產(chǎn)的正常秩序。 在雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計中，管渠是主要的組成部分，所以合理而又經(jīng)濟地進行雨水管渠的設(shè)計具有很重要的意義。 雨水管渠設(shè)計的主要內(nèi)容包括： 1. 確定當(dāng)?shù)氐谋┯陱姸裙健? 2. 劃分排水流域，進行雨水管渠的定線，確定可能設(shè)置的調(diào)節(jié)池、泵站位置。 3. 根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈c地理條件，工程要求等確定設(shè)計參數(shù)。 4. 計算設(shè)計流量和進行水力計算，確定各設(shè)計管段的斷面尺寸、坡度、管底標(biāo)高及埋深。 5. 繪制管渠平面圖及縱剖面圖。 3.1 雨水管渠系統(tǒng)平面布置的原則 雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計的基本要求是能通暢及時地排走城鎮(zhèn)或工廠匯水面積內(nèi)的暴雨徑流量。其管道定線原則基本同污水管道，有一下幾條： 1. 充分利用地形，就近排入水體，雨水管渠應(yīng)盡量利用自然地形坡度以最短的距離靠重力流排入附近池塘、河流、湖泊等水體中。 2. 根據(jù)城市規(guī)劃布置雨水管道。 3. 合理布置雨水口，以保證路面雨水排除通暢。 4. 雨水管道采用明渠或暗管應(yīng)結(jié)合具體條件確定。 5. 設(shè)置排洪溝排除設(shè)計地區(qū)以外的雨洪徑流。 3.2 雨水管渠設(shè)計流量的確定 3.2.1 暴雨強度公式的確定 暴雨強度是指某一連續(xù)降雨時段內(nèi)的平均降雨量，既單位時間內(nèi)平均降雨深度，工程上常用單位時間內(nèi)單位面積上的降雨體積q（L/（s·ha））表示。 暴雨強度是描述暴雨特征的重要指標(biāo)，也是決定雨水設(shè)計流量的主要因素，因此我們有必要對其進行研究并推求出其計算公式。暴雨強度公式是在各地自記雨量記錄分析整理的基礎(chǔ)上按一定方法推求出來的，我國常采用的暴雨強度公式形式為： （31） 式中 q —— 設(shè)計暴雨強度（L/s·ha） P —— 設(shè)計重現(xiàn)期（a）； t —— 降雨歷時（min）； A1、c、b、n —— 地方參數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計方法進行計算確定。 本設(shè)計的對象黑龍江省齊齊哈爾地區(qū)暴雨強度公式可由手冊中查得，為： t=t1+mt2；m——折減系數(shù)，管道采用2，明渠采用1.2。 3.2.2 雨水管渠設(shè)計流量計算公式 雨水設(shè)計流量按下式計算： （32） 式中 Q —— 雨水設(shè)計流量，L/s； ψ —— 徑流系數(shù)，其數(shù)值小于1； F —— 匯水面積，ha； q —— 設(shè)計暴雨強度，L/（s·ha）。 3.2.3 徑流系數(shù)ψ的確定 降落在地面上的雨水，一部分被植物和地面濕地截流，一部分滲入土壤，余下的一部分沿地面流入雨水管渠，這部分進入雨水管渠的雨水量稱作徑流量，徑流量與降雨量的比值稱徑流系數(shù)ψ，其值常小于1。 通常匯水面積是由各種性質(zhì)的地面覆蓋所組成隨著它們占有的面積比例變化，ψ值也各異，所以整個匯水面積上的平均徑流系數(shù)是各類地面面積加權(quán)平均計算而得到，即： （33） 式中 Fi —— 匯水面積上各類地面的面積，ha； ψi —— 相應(yīng)于各類地面的徑流系數(shù)； F —— 全部匯水面積。 由原始資料可知該市各區(qū)中各類地面與房屋面的比例，依此再由上式可計算出該市Ⅱ區(qū)的徑流系數(shù)ψ（雨水管?、騾^(qū)的一段進行計算）： ψⅡ=0.9×50%+0.9×20%+0.4×10%+0.3×10%+0.15×10%=0.715 3.3 雨水管渠的水力計算 3.3.1 雨水管渠水力計算的設(shè)計數(shù)據(jù) 為了使雨水管渠正常工作，避免發(fā)生淤積、沖刷等現(xiàn)象，對雨水管渠水力計算的基本數(shù)據(jù)作如下規(guī)定。 1. 設(shè)計充滿度 雨水中主要含有泥沙等無機物質(zhì)，不同于污水的性質(zhì)，加以暴雨徑流量大，而相應(yīng)較高設(shè)計重現(xiàn)期的暴雨強度的降雨歷時一般不會很長，故管道設(shè)計充滿度按滿流考慮，既h/D=1。 2. 設(shè)計流速 為避免雨水所挾帶的泥沙等無機物質(zhì)在管道內(nèi)沉淀下來而堵其管道，雨水管渠的最小設(shè)計流速應(yīng)大于污水管道，滿流時管道內(nèi)的最小設(shè)計流速為0.75m/s。 為防止管壁受到?jīng)_刷而破壞，影響及時排水，對雨水管渠的最大設(shè)計流速規(guī)定為：金屬管最大流速10m/s，非金屬管最大流速5m/s。 3. 最小管徑和最小設(shè)計坡度 雨水管道的最小管徑為300mm，相應(yīng)的最小坡度為0.003，雨水口連接管最小管徑為200mm，最小坡度0.01。 4. 最小埋深與最大埋深 具體規(guī)定同污水管道。 3.3.2 雨水管渠水力計算的方法 水力計算仍是按均勻流考慮，其水力計算公式與污水管道相同，但按滿流即h/D=1計算。雨水管網(wǎng)的水力計算通過計算機完成，具體結(jié)果見附錄3。需要輸入： NO.N L（N） —— —— 序號 管道長度，m； F（N） —— 管段匯水面積，hm2； H（N） —— 管段上端地面標(biāo)高，m； H（N+1） —— 管段下端地面標(biāo)高，m； 輸出結(jié)果： Q（N） —— 管段輸水能力，L/s； QS（N） —— 管段雨水設(shè)計流量，L/s； D（N） —— 管徑，mm； I（N） —— 水力坡度； V（N） —— 管段設(shè)計流速，m/s； HIL（N） —— 水力坡降； HMN2 —— 管段上端埋深； HMN11 —— 管段下端埋深； QO(N) —— 設(shè)計暴雨強度，L/(s·hm2)； HS(N，2) —— 管段上端水面標(biāo)高，m； HS(N+1，1) —— 管道下端水面標(biāo)高，m； ZJ(N) —— 造價，YUAN； ZJN —— 總造價，YUAN； ZLN —— 總管長，YUAN； T2(N-1) —— 設(shè)計管段集水時間，min； L(N)/V(N) —— 雨水在設(shè)計管段中的流行時間，min。 第4章 污水處理廠設(shè)計初步 4.1 設(shè)計方案的選擇 長期以來，城市污水的處理均以去處BOD和SS為目標(biāo)，并不考慮對氮、磷等無機營養(yǎng)物質(zhì)的去除。隨著化肥、洗滌劑和農(nóng)藥的普遍應(yīng)用，污水中的氮、磷含量有了增加，其對環(huán)境的影響逐漸引起人們的重視。最突出的是水體特別是封閉水體的富營養(yǎng)化，表現(xiàn)為藻類的過量繁殖及繼而引起的水質(zhì)惡化；其次是氨氮的耗氧特性會使水體的溶解氧降低；此外，當(dāng)水體的PH值較高時，氨對魚類等水生生物具有毒性。因此，有效的降低水中的氨氮、磷的含量以成為現(xiàn)代廢水處理技術(shù)的一項新課題。 所以本設(shè)計生化處理部分采用A/A/O即厭氧-缺氧-好氧曝氣池，達(dá)到同時去處水中BOD5、SS、N、P的目的。 A/A/O法有以下特征： 1. 最簡單的同步脫氮除磷工藝，總的水力停留時間小于其它同類工藝； 2. SVI值較低，污泥易于沉淀，一般情況下，不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象； 3. 污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效； 4. 運行中勿需投藥，兩個A段只需要輕微攪拌，以不增加溶解氧為度，運行費用低。 對于污水處理過程中產(chǎn)生的污泥，本設(shè)計采用兩級消化處理的方法，使污泥中有機物質(zhì)變?yōu)榉€(wěn)定的腐殖質(zhì)，同時減少污泥體積，并改善污泥的性質(zhì)，使之易于脫水，破壞和控制致病微生物，并獲得有用的副產(chǎn)品-沼氣。厭氧消化處理是根據(jù)消化過程中沼氣產(chǎn)生的規(guī)律進行設(shè)計的。它具有節(jié)省污泥加溫和攪拌所需能量的優(yōu)點。 污水處理工藝流程： 格柵 總污水泵站 曝氣沉沙池 二沉池 曝氣池 初沉池 消毒接觸池 計量堰 進水 水體 回流污泥 污泥處理工藝流程： 初沉池污泥 二次沉淀池 濃縮池 二級消化池 貯泥池 一級消化池 脫水機房 污泥外運 剩余 4.2 污水量及污水處理程度的計算 4.2.1 污水設(shè)計流量 1. 平均日流量： （41） 式中 ——； —— —— 2. 設(shè)計流量： （42） （43） 式中 。 4.2.2 污水水質(zhì)污染程度計算 （44） 式中 —— —— —— —— 表 41 污水水質(zhì)計算表 　 SS BOD5 總氮 總磷 濃度 mg/L 295.216 267.504 39.041 8.418 人口標(biāo)準(zhǔn) g/cap/d 45 30 6 0.7 居民平均污水量 m3/d 26029.6 26029.6 26029.6 26029.6 火車站污水量 m3/d 400 400 400 400 火車站排放濃度 mg/L 250 270 37 10 制革廠污水量 m3/d 1200 1200 1200 1200 制革廠排放濃度 mg/L 600 800 49 26 啤酒廠污水量 m3/d 2000 2000 2000 200 啤酒廠排放濃度 mg/L 170 900 21 3 上表污水水質(zhì)的計算，火車站，制革廠，啤酒廠假設(shè)均達(dá)標(biāo)排放。 4.2.3 污水處理程度計算 4.2.3.1 污水的SS處理程度計算 1. 按水體中SS允許增加量計算排放的SS濃度 計算處理后污水總出水口的SS濃度 （45） 式中 —— —— —— —— 計算處理濃度 2. 按二級生物處理后的水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)計算SS處理程度 根據(jù)國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 18918-2002）》中規(guī)定城市二級污水處理廠一級B排放標(biāo)準(zhǔn)，總出水口處污水的SS濃度為20mg/L。 （46） 式中 —— —— —— 3. 計算SS處理程度 從以上兩種計算方法比較得出，方法2得出的處理程度高于方法1，所以本污水處理廠的SS的處理程度為93.23%。 4.2.3.2 污水的BOD處理程度計算 1. 按河流中溶解氧的最低容許濃度計算（用最高溫度算） 1.1 求出水口處DO的混合濃度 （47） 式中 —— —— —— —— 1.2 求出水口處水溫的混合溫度 （48） 式中 —— —— —— 1.3 求水溫為2.3°C時的耗氧速率常數(shù)k1值 （49） 式中 —— —— —— 1.4 求水溫為2.3°C時的復(fù)氧速率常數(shù)k2值 （410） 式中 —— —— 1.5 求起始點的虧氧量DO0和臨界點的虧氧量DOc （411） 式中 —— —— —— 1.6 求起始點的有機物濃度L0和臨界時間tc （412） （413） 式中 —— —— （最不利條件為最高洪水位時） 1.7 求起始點允許的20°C時BOD5的濃度 （414） 式中 —— —— 1.8 計算污水處理廠允許排放的BOD5濃度 （415） 式中 —— —— 1.9 計算處理程度 明顯的，允許排放量超過了實際排放量，這是由于小水量排入大水體。 2. 按河流中BOD5的最高允許濃度計算 2.1 計算由污水排放口流到下游取水口處的時間 （416） 式中 T —— 污水排放口流到下游取水口處的時間（d）； X —— 污水排放口距下游取水口處的距離（m）； v —— 河流中水流的速度（m/s） 2.2將20°C標(biāo)準(zhǔn)下河流的BOD5值L5河和河流任意時段最高允許的BOD5值LSST的數(shù)值換算成2.3°C時的數(shù)值。 （417） 式中 —— —— 2.3 2.3°C時的L5e BOD5的值 （418） 2.4 將2.3°C的換算成20°C時的BOD5值 2.5 計算處理程度 3. 按二級生物處理后的水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)計算 根據(jù)國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 18918-2002）》中規(guī)定城市二級污水處理廠一級B排放標(biāo)準(zhǔn)，總出水口處污水的BOD5濃度為20mg/L。 4. 計算BOD的處理濃度 從以上三種計算方法可以看出，方法3得出的處理程度較高，所以本污水處理廠的BOD5的處理程度為92.52%。 4.2.3.3 污水的總氮處理程度計算 4.2.3.4 污水的磷酸鹽處理程度計算 第5章 污水的一級處理 5.1 格柵的設(shè)計計算 格柵的主要作用是將污水中的大塊污物攔截,以免其對后續(xù)處理單元的機泵和工藝管線造成損壞。它是由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，被安裝在污水渠道、泵房集水井的進口處或污水處理廠的端部，用以截留較大懸浮物，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，并使之正常運行。 本設(shè)計中，采用細(xì)格柵與沉砂池合建，提升泵站的來水首先進入穩(wěn)壓井，再進入格柵渠道。 設(shè)柵前水深h=1.0m，過柵流速為0.8m/s(一般采用0.6～1.0m/s)，柵條間隙寬度b=0.01m，格柵傾角α=60°，格柵組數(shù)N=2，則柵條間隙數(shù)n為： （4-35） 1.柵槽寬度： 由式 （4-36） 取柵條寬度S=0.01m，則柵槽寬度。 取B=1.10m。 2.水流通過格柵的水頭損失為： （4-39） 式中 ——過柵水頭損失（m）； k——格柵受污染物堵塞后水頭損失增大倍數(shù)，一般取k=3； ξ——隔柵條的阻力系數(shù)，本設(shè)采用銳邊矩形柵條，取ξ=2.42； 故： 3.隔柵總長度： （4-41） 式中 H1——柵前槽高（m），則H1=1.0+0.3=1.3m 4.格柵每日產(chǎn)生的柵渣量： （4-42） 式中 ——柵渣量（m3/1000m3污水），采用=0.05-0.10/1000m3污水，本設(shè)計取=0.08 ——生活污水流量總變化系數(shù)，經(jīng)計算，本設(shè)計的為1.42 m3/d>0.2m3/d 采用機械清渣及皮帶輸送機或者無軸輸送機輸送柵渣，采用機械柵渣打包機將柵渣打包，汽車運走。選用GH-800型鏈?zhǔn)叫D(zhuǎn)格柵除污機，電機功率0.75kW，選用DT型通用固定帶式輸送機，功率1.2kw。 5.進水與出水渠道： 泵站來水經(jīng)DN500鋼管注入穩(wěn)流井后，溢流出水至隔柵渠道，隔柵出水直接進入沉砂池，進水渠道寬度，渠道水深。 5.2 沉沙池的設(shè)計計算 目前采用較多的沉砂池有平流沉砂池，曝氣沉砂池和旋流沉砂池，本設(shè)計選用平流沉砂池。污水在池內(nèi)沿水平方向流動，具有構(gòu)造簡單、截留無機顆粒效果好的優(yōu)點。本設(shè)計中采用兩組平流沉砂池，N=2組，分別與格柵連接。 5.2.1 沉砂池基本尺寸計算 1. 沉砂池長度 （51） 式中 L——沉砂池長度，m； v——水平流速0.15-0.3m/s，取0.2； t——停留時間30-60s，取60。 ，取12m。 2. 水流斷面積 （52） 式中 A——水流過水?dāng)嗝婷娣e，m2； ，取3.0m2 3. 沉砂池寬度 （53） 式中 B——沉砂池寬度，m； n——沉砂池數(shù)量，取2； b——每格寬度，至少為0.6m，取1.9m。 4. 有效水深 （54） 式中 h2——沉砂池有效水深。 5.沉砂室所需容積 （55） 式中 —— 設(shè)計流量，m3/s； X —— 城市污水沉砂量，m3/106m3污水，一般采用30m3/106m3污水； T —— 清除沉砂的間隔時間，d，一般取1~2d。 設(shè)計中取T=2d，X=30m3/106m3污水， 6.每個沉砂斗容積V0 （56） 式中 V0 —— 每個沉砂斗容積，m3； n —— 沉砂斗數(shù)量，個，每格2個，每組共4個。 7.沉砂斗高度 沉砂斗高度應(yīng)能滿足沉砂斗儲存沉砂的要求，沉砂斗的傾角。 式中 ——沉砂斗的高度（m）； ——沉砂斗上口面積（），取1.4m×1.4m； ——沉砂斗下口面積（）一般采用0.4m×0.4m～0.6m ×0.6m，取0.5m×0.5m。 設(shè)計中取沉砂