1、排水工程设计毕业设计论文排水工程设计毕业设计论文 第一部分 设计说明书 第一章 绪论 设计项目目的、背景、意义 项目目的 经过这次毕业设计，使学生熟悉并切能够掌握排水工程的设计内容、设计原理、方法以及步骤，能根据所给的原始设计资料正确的选择设计方案，掌握一以往的污水厂设计的基本流程及各构筑物的设计方法，熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容和编制方法，并能够独立学会绘制工程图纸，且合乎规范。 要求综合运用所学知识，有关参考工具书，资料充分发挥独立思考和独立工作能力。积极创新，所选择的工艺流程应体现出技术上可行，经济上合理，在保证出水水质符合排水规定的条件下，节省投资，安全、可靠、管理方便。 为了
2、改善桐梓市当地的污水处理状况以及远期的规划拟建一座污水处理厂，并将当地的生活污水、工业废水进行适当的处理使污水经过一定的物理化学的一级生化方法处理后，达到设定的某些标准排入水体、排入某一水体或再次使用。并结合当地的生活水平、土地资源以及材料设备的供应维修情况选择一套适用的污水处理工艺。 项目背景 工程概况 桐梓县，贵州省遵义市辖县。位于贵州省北部，与重庆市接壤，素称“黔北门户”、“川黔锁钥”。是“中国方竹笋之乡”。地理坐标北纬2757-2854，东经10626-10717，南北最长处81公里，东西最宽处52公里。国土总面积3202平方公里，川黔铁路、210国道和渝湛高速公路纵贯县境，县城至贵阳
3、、重庆行车时间2小时左右，交通区位优势明显。 桐梓县位于黔北山地与四川盆地的衔接地带，于构造体系复杂，构造运动强烈，冰川作用显著，溶蚀、侵蚀并存，形成了独特的地貌景观，属黔北中山峡谷区。全县地势呈东北高、西南低形状，羊磴河、松坎河、桐梓河将全县切割为三个各具特征的地貌单元。县境内兼有山原、中山、丘陵、山间盆地、河流阶地等多种地貌形态，且岩溶广布，石峰林立，暗河、溶洞比较发育。 全县平均海拔1100米，最高峰为狮溪镇柏枝山南牛角寨海拔2227米，最低点为坡渡镇渝黔界河面，海拔310米，相对高差达1917米。 桐梓县山脉均系大娄山山脉的支脉，大娄山山脉呈东北-西南向。蒙山山脉系娄山山脉的支脉，主脉
4、娄山山脉中部西行横亘于县境中部后再向南、北向延展，南至十二茅坡，北达尧龙山。主脉凉风垭呈东南向，是县境南北分异的分水岭，其南为浅切割的中山、坝子，其北为深切割的中山峡谷。 自然资料 1） 气象 桐梓属中亚热带高原季风湿润性气候区，四季不甚分明，水热同季，雨量充沛，干、湿季明显，无霜期长，春暖风和，时有倒春寒，初夏多雨，盛夏多旱，热而不酷，秋温陡降有绵雨、秋风，冬无严寒，多云寡照，偶有凝冻，垂直地域分布差异大，立体气候显著。 桐梓多年平均阴天数245天，多年平均日照时数小时。1978年中央气象局整理的全国气候之最中列出桐梓年平均总云量，年平均低云量，冬季低云量，均名列全国第一。桐梓年均温，最冷月
5、-5，最热月。极端最高气温有37，极端最低气温-7。于海拔高差大，气候垂直变化差异显著，一山有四季，十里不同天。桐梓属全省少雨区，年平均降雨量毫米。夏季降水量最多，冬季降水是最少，呈冬干夏湿现象。常年水位5米，最高水位8米。 2） 水文 桐梓县内河流均属长江水系，分属长江上游干流区赤水河、綦江河和乌江水系，计有大于20平方公里流域面积的河流57条，总长度公里，河网密度公里/平方公里。河流等级为:干流7条，一级支流32条，二级支流18条。主要河流桐梓河、松坎河、羊磴河集雨面积平方公里。 3） 地形地貌 桐梓县位于黔北山地与四川盆地的衔接地带，于构造体系复杂，构造运动强烈，冰川作用显著，溶蚀、侵蚀
6、并存，形成了独特的地貌景观，属黔北中山峡谷区。全县地势呈东北高、西南低形状，羊磴河、松坎河、桐梓河将全县切割为三个各具特征的地貌单元。县境内兼有山原、中山、丘陵、山间盆地、河流阶地等多种地貌形态，且岩溶广布，石峰林立，暗河、溶洞比较发育 全县平均海拔1100米，最高峰为狮溪镇柏枝山南牛角寨海拔2227米，最低点为坡渡镇渝黔界河面，海拔310米，相对高差达1917米。桐梓县山脉均系大娄山山脉的支脉，大娄山山脉呈东北-西南向。蒙山山脉系娄山山脉的支脉，主脉娄山山脉中部西行横亘于县境中部后再向南、北向延展，南至十二茅坡，北达尧龙山。主脉凉风垭呈东南向，是县境南北分异的分水岭，其南为浅切割的中山、坝子
7、，其北为深切割的中山峡谷。 城市规模 根据桐梓县总体规划要求，桐梓县污水处理厂服务人口近期2020年城市人口为28万人，远期：2030年为38万人。平均日综合生活用水指标为280L/cap?d。工业污水量近期为104m3/d，远期为104m3/d，其中包括工业企业内部生活淋浴污水。 市政给排水条件 桐梓县各片区现状均为雨污分流排水体制。 污水水质如下： 表 进水水质 项目 数值 COD 490mg/L BOD5 250 mg/L SS 270 mg/L NH3-N 28 mg/L TP /L 污水经过处理后排入河中。 项目意义 随着现在国家对环境问题的重视以及污水排放标准的提高以往的处理工艺已
8、经不达标。并且现在城市工业生产的发展城市人口的递增城市规模的扩大工业废水和生活污水排出量日益增多大量未经处理的污水直接排入周围河流致使城市周围环境污染十分严重不但直接污染了市区的地下饮用水而且对河流下游地区的农业生产和人民生活造成了危害人类和生物赖以生存的生态环境受到了日益严重的威胁。同时水生态系统体现了人与水的和谐共存与协调发展是城市生态系统的主要组成部分和关键因素与一个城市的可持续发展密切相关。因而城市污水治理已成当前迫切需要解决的问题之一。 设计要求和内容 设计要求 通过毕业设计，使学生熟悉并掌握排水工程的设计内容、设计原理、方法及步骤，能根据原始设计资料正确选择设计方案，掌握污水厂设计
9、的基本流程及各构筑物的设计方法，熟悉设计计算和设计说明书的编写内容和编制方法，并绘制工程图纸，且合乎规范。 要求综合运用所学知识及有关参考工具书接资料充分发挥独立思考和独立工作能力，积极创新，所选工艺流程应体现出技术上可行，经济上合理，在保证出水水质条件下，尽量节省投资，安全可靠，管理方便。 设计说明书的书写格式负荷学校和土木建筑学院毕业设计细则中的相关规定。 设计内容 设计方案 要有至少两个或两个以上设计方案的比较，最终确定设计方案。 设计计算 1） 确定污水厂的处理工艺流程及处理构筑物的类型和数量。 2）进行处理构筑物及设备的工艺设计计算。 3）进行污水厂各构筑物、建筑物以及各种管渠等总体
10、布置。 设计图纸 设计图纸一套：包括泵站、污水处理厂总平面布置图、污水处理厂高程布置图、单项处理构筑物施工图、大样图、污水处理厂内部给排水管线布置图等。 设计说明书、计算书 至少四万字(约合80页）以上。 设计的依据和原则 设计的依据 依据是国家现行的有关法律法规以及相应的设计手册的等： 1、室外排水设计规范2014版. 2、污水处理厂工艺设计手册第二版，化学工业出版社，2011.3、给水排水设计手册第五册，城镇排水第二版.4、地表水环境质量标准.7、城市污水处理厂污水污泥排放标准. 8、给水排水工程实用设计手册排水工程，中国建筑工业出版社. 9、新型城市污水处理构筑物图集中国建筑工业出版社.
11、 10、中国人民共和国环境保护法 11、城镇污水处理工程项目建设标准 12、城镇污水处理厂污泥处理处置技术指南 13、污水排入城市下水道水质标准的相关规定，选择并设定了污水排放标准，确定排放标准在国家一级B标准这一范畴。根据国家规定的排放标准，选取处理方案对桐梓市污水进行一级和二级生化处理，使其达到排放标准。 处理方案的选择时，尽量选取运行安全、可靠、经济合理、高效的工艺流程，尽可能降低基建投资和运行管理以及设备购买费用，其次最大可能性的优化使用占地面积，降低用电的电能能耗。 在设计的中尽量考虑到国内外技术和先进设备的引进，致力于在经过采用节能、高效、简便易行的污水处理新技术、新工艺、新设备、
12、新材料以及污水和污泥的综合利用技术，提高处理技术含量和效果。适应国家规定的不断上升的污水排放标准。 在运行处理工艺的过程中，污水处置和处理这些过程中要考虑到产生的栅渣和污泥的妥善处理，尽可能做到资源的回收利用，以充分利用资源。为了规避处理过程中出现二次污染，要保障生产以及运输过程的整齐和清洁。 做到生产管理和控制的信息化水平、自动化，做到技术便于管理、可靠、出水质达到国家规定的受纳水体标准，使处理流程中经济合理。 既要做到污泥和污水处理工艺流程的合理经济，又要做到水厂的环境绿化满足设计规范要求。 根据上面所说的，在进行处理设计时，首先要考虑的是污水以及污泥的处理效果，以达到各项处理达到并且符合
13、标准：其次是尽量节省水厂、管网和基建的投资、占地面积和运行费用，使各个水处理和污泥处理构筑物安全高效的运行，避免处理过程出现的二次污染事故的发生，达到设备和当地的土地资源以及其他的资源的可持续发展性。以保护环境为最大的目的和目标，保护市民的饮用水体不被污染。 第二章 总体的工程设计 设计的题目 桐梓市污水处理工程 本设计的规模 1 生活污水水量 近期：Qa?280*100000=万m3/d */ 24*3600远期：Qa?280*100000=万m3/d */ 24*3600 2 工业污水量 近期：Q3=3万m3/d远期：Q4=4万m3/d 3 规模 近期：Q=+3=万m3/d 远期：Q=+4
14、=万m3/d 同时，所采用的暴雨计算公式为：q?1002(1?) (t?15)? 为，重现期P为3，集流时间t1=10min。 管网设计 根据设计地方的地形特点和桐梓市的所要排入的河流，该市的污水和雨水排放处理后的水考虑到受纳河流的流向和分布，从而来确定桐梓市的排水管道的设计与布置。 本设计要求的排水体制为：桐梓市各片区现状均为雨污分流制体制。 污水厂进出水质 依照城市污水特性，考虑排放水体，以此来确定污水厂进出水水质：查城镇污水处理厂污水排放标准和地表水环境质量标准/=92%2 COD的去除率 入水的COD为490mg/L，出水60mg/L 去除率： ?=/490=% 3 SS的去除率 入水
15、的COD为270mg/L，出20mg/L 去除率： ?=/270 =% 4 氮的去除率 出水氮为8mg/L，原水中的氮28mg/L。总氮的去除率为： ?=/28 =%5 TP的去除率 进水TP为/L.如果TP以最大可能成Na3PO4计。则P为*=/L去除率： ?=/ =% 具体的详细数据可参照污水的二级生化处理后的排放标准， 本设计的污水处理程度见表： 表 污染物处理程度 项目 处理效率? COD BODs 92 SS NH3-N TP 流量的设计 主要在设计中会出现以及要用到的流量，下面几种： 平均流量Q最小设计流量Q，以m3/d、m3/h、L/s、m3/s等表示。是构筑物工作期间所能够收到
16、的最小流量Q。 最高日最高时流量Q、最高日平均时流量Q，以m3/h、m3/d、m3/s等表示。用于计算管管道和构筑物尺寸时所要必须用到的采用的流量q。桐梓市污水厂设计流量以下表： 表 设计流量 项目 最高日最大时流量Qmax 平均日平均时流量Q1 近期 远期 第三章 设计排水系统 综合概述 排水的设计原则 排水工程的规划安排设计应该全面不能片面的实施，按远期考虑近期设计发展实行； 在规划设计排水工程时，必须认真贯彻执行国家和地方有关部门制定的现行有关规定、标准及规范。 比选排水的体制 应根据城市及环境保护的要求、工业企业的规划、原有排水设施、污水利用的情况、水量、地形、排水水质等条件确定排水系
17、统体制。 环境保护方面来进行设计 假如采用合流制全部截流雨和污水送至污水处理厂进行处理，然后再排放，从防止和控制水体的污染成都来对待，合流制体制的运用是较好的，但是也会有一定的缺点，会造成污水厂处理水量过高，排水干管管径DN过大，管网和污水厂的基础建设费用会相应大幅度的的递增。同时在采用合流制处理污水和雨水时，污水混合雨天时雨水部分通过溢流井以溢流方式受进入到受纳水体，会造成一定程度的污染。 分流制排出污和雨水，初期未加处理雨水径流就直接排入水体，对城市水体造成一定的污染，但是它比较灵活，可以顺应当下社会主流发展的处理需要，故本次设计应采用分流制。 从技术考虑， 混合制把雨水和生活污水、工业废
18、水混合排放，增加了处理污水的难度，加大了处理费用。 造价考虑 根据相关的国外经验认为合流制管道的造价比分流制要减少2040%，但是，其他方面，合流制的污水厂和泵站却比分流制的造价要高很多。 根据所写的以上几个方面，综合该城市的地形地貌和分布情况来考虑，决定采用分流制排水系统，可以降低污水厂的运行负荷，更有效的处理污水，相对比较经济合理。 污水管道设计 管道设置 根据所给的城市规划图可知该区地形从西南向东北方向倾斜，比例：1:500，坡度变化小，虽然水域分线特别的明显，但排水流域的集中并不会被河流在城市的东部所严重的影响，因此全部都可以划分一个排水流域。 生活排水管网的设计，最好主为以重力流的形
19、式，少设或不设中途提升泵站。当重力流不经济或无法采用重力流时，可采用使用了中途泵进行提升的压力流。排水管网系统应分期建设，根据城镇总体规划和建设情况统一布置。排水管网的断面尺寸应按最高日最高时的远期规划设计流量设计，按近期设计水量复核，并注意城镇远景发展的考虑需要。 街区编号划分以及面积 污水排水面积及其街区分区编号见附表，其中街区的污水排出方向见污水面积划分图，注意图中带有箭头所示的。 管段划分、设计流量计算 1、设计管段及其划分1) 设计管段划分：之所以需要在一定的距离处设置检查井，是为了在直线管段上为了疏通管道，就可以划作为一个设计管段，可以通过采用同样管径和坡度的连续管段。 在每一个设
20、计管段的起止点都标上序号。 2) 设计管段：采用的设计流量不变的两个检查井之间的管段，且采用同一个坡度和管径，为设计管段。但在划分设计管段时，不需要把每个检查井都作为设计管段的起讫点，这样可以简化计算。 2、确定管段流量 各个段的污水设计流量在设计管段的可能均会出现包括以下几种流量： 1) 本段流量q1是从沿线街坊管段流来的q； 2) 转输流量q2是从旁侧管段和上游管段的q； 3) 集中流量q3是工业园区排放的污水量，比较时间段集中，划分街区面积的时候不能划入。 某一设计管段对于他自己本身而言，是变化的沿线流量，也就是说从管段起点的零增加到终点的全部流量，但为了方便的计算，通常假定本段流量全部
21、都会集中在起点的检查井中进入设计管段。这个检查井能够接受本段服务街区面积的全部污水量。 本段设计流量的计算公式： q1=F*q0*KZ 式中：q1本段流量，L/s； F设计管段计算的街区面积，ha； q0生活污水量变化系数；KZ单变化系数， 本设计取 比流量q的计算公式为： n?pq0=86400 式中：n居民区污水定额， ；P人口密度 ，(cap/ha)。 平均流量也就是从上游管段和旁侧管段流来的以及工业园区的集中流量对本设计的管段是没有影响的。 在本设计的初步设计时，只计算了主干管和干管的流量，本设计中，该县城远期人口密度为160cap/ha，平均日综合生活用水指标为280L/(），排污系
22、数为，则每ha街区的比流量即生活污水平均流量为： 160?280q0?/(s?ha) 86400选取的某一个设计管段的设计流量可以用下面的计算公式来计算： qij?(qi?qj)?KZ?q3 式中：qij设计流量，；qi本段流量，；qj转输流量，；KZ 总变化系数。 室外排水规范GB50014-2006(2014版）查到，可根据当地实际综合生活污水水量变化资料，从而确定综合生活污水水量总变化系数Kz，。没有或者是 测定资料不完全时，可按室外排水规范GB50014-2006(2014版表的规定取值 表 Kz的取值范围 平均日流5 量 Kz 15 40 70 100 200 500 1000管段水
23、力计算 设计流量在确定后，一般常列表进行计算。便可以从上游管段开始依次进行主干管各管段的水力计算。管网的水力计算步骤如下： 每一个设计管段的长度从管道平面布图上量出，并列入表格中。 在表格列入中各设计管段的设计流量。 在表格列入设计管段起讫点检查井的地面标高。 计算每一设计管段的地面坡度。 管段距离 确定起始管段的管径D以及设计坡度I、设计流速v、设计充满度h/D。 ；F汇水面积，； q设暴雨强度，；?径流系数，一般都是1。 根据室外排水规范GB50014-2006(2014版）中规定，汇水面积F的综合径流系数?应按地面种类加均平均计算，参照表取值。 表 综合径流系数? 区域 城镇建筑密集区
24、城镇建筑较密集区 城镇建筑稀疏区 根据桐梓市的人口密度，以及差上述的表格，?采用?= 桐梓市的暴雨强度参照设计资料和以往的经验， 应按下列计算公式： q?1002(1?) (t?15)式中：q暴雨强度，；P重现期，。 根据室外排水规范GB50014-2006(2014版）规定，桐梓市的当前雨水管渠重现期设计为P=3年。 按照以往的设计和数据资料经验，一般在地形较陡、雨水口分布较密、建筑密度较大的街区或地区内设置雨水暗管，采用较小的t1较为适宜，就一般而言可采取t1=58min左右。反而在地形较平坦、汇水面积较大、雨水口布置较稀疏、建筑密度较小的地区，采用较大值比较好，一般取t1=1015min
25、。本设计选用t1=10min。降雨历时t的计算公式为： 按下式计算： t?t1?mt2式中：t降雨历时，； t1地面集水时间，视地面距离长短，坡度和敷设情况而定，一般采用515min； t2管道水流的流动时间，；m折减系数，取1。 再者来说，在本次工程中t1取10min，m取1， 则暴雨强度公式为： q?1002(1?) (t2?15)所以，雨水设计流量为：Q?1002(1?)?F (t2?15)按照线性内插法求得各管段的雨水总变化系数，应列表计算各设计管段的设计流量，见附表就能知道各管段设计流量的具体计算方法。 管段水力计算 设计流量在确定后，一般常列表进行计算，便可以从上游管段开始依次进行
26、主干管各管段的水力计算。如下步骤进行水力计算： 通时在表格中列入从管道平面布图上量出每一个设计管段的长度，。 表格中列入各设计管段的设计流量。 将起讫点检查井的地面标高也就是是各个设计管段的，列入表格。 计算每一设计管段的地面坡度。 管段距离确定起始管段的设计坡度I以及管径D、设计流速v、设计充满度h/D。 确定其他管段的管径D、设计流速v、设计坡度I、。 计算各管段上端、下端的水面、埋设深度及其管底标高。 进行污水管道的水力计算 见附表就能知道污水管道水力计算结果。 第四章 设计污水厂的方案比较 概述 污水处理工艺主要的目的是使水资源在自然界中健康的循环，实现排水系统的社会功能，使受纳水体不
27、会受到排水水量和水质的不良影响。为实现达到这一目的，尽可能有效的利用城市污水，将其作为稳定的淡水资源，使其成为城市的第二水源，进而减少自然水体的排放的污染负荷和被使用量。 依照物质循环和水循环的基本原理，有如下原则考虑处理污水的工艺流程的： 经全面技术比较好优先确定，城市污水处理工艺应根据处理规模、受纳水体的环境功能、水质特征、及当地的要求和实际情况，。 结合当地地方条件充分考虑到污水处理水的有效利用。 尽可能的节省能源，节省资源、节省占地面积。 在满足出水水质和处理程度的条件下，选择工艺成熟、运行经验的先进技术。 应切合实际的确定污水进出水水质，优先工艺设计参数必须对污水的现状、水质特征、污
28、染物构成进行详细调查和测定，做出合理的分析预测。 应切合实际的确定污水进出水水质，优先工艺设计参数必须对水质特征、污水的现状、污染物构成进行详细测定和调查，做出全面合理的分析预测。 处理工艺流程比选 污水处理的污水以有机物为主，BOD/COD=，可生化性较好，重金属及其其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标。 针对以上特点，以及出水要求，现有城镇污水处理技术的特点，宜采用生化处理最为经济。于N超标，处理工艺用消化除P。根据处理规模，进水水质(一般是生活污水）和出水水质，污水厂既要求有效的去除BOD，有要求有效的去除N、P，于新兴的工艺尚待完善，某些方面的技术尚不成熟，因此本设计选择典型的工
29、艺流程，有两种可供选择的工艺： 普通A/A/O法处理工艺：厌氧池+氧化沟处理工艺。 两种工艺的介绍 1 厌氧池+氧化沟的工艺特点 (1)简化了预处理。氧化沟水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法长，悬浮有机物可与溶解性有机物同时得到比较彻底的去除，排出的剩余污泥已经得到高度的稳定，因此，氧化沟可不设初沉池，污泥不需要进行厌氧消化。 占地面积小。因为在流程中省略了沉淀池，污泥消化池，使污水厂总占地面积减小。 具有推流式流态的特征。氧化沟具有推流特点，使得溶解氧浓度在池方向可形成浓度梯度，形成厌氧、缺氧、好氧条件，通过对系统合理的设计和控制，可以取得较好的脱N除P的效果。 简化工艺。将氧化沟和二沉池
30、合建为一体式氧化沟，以及近年来发展的交替工作的氧化沟，可不设二沉池，从而使处理流程更为简化。 氧化沟的技术特点： 构造形式多样性。养护狗的基本形式是沟渠型，而沟渠的形状及构造多种多样，沟渠可以成圆形和椭圆形，也可以是单沟或多沟，多沟系统是一组同心的互相连通的沟渠，也可以互相平行，尺寸相同的一组沟渠，有与二沉池分建的氧化沟，也有与之合建的氧化沟。 氧化沟的曝气设备的多样性。常用的曝气设备有转刷，转盘和微孔曝气等。 曝气强度的可调节性。氧化沟的曝气强度可以调节，其一是通过出水堰调节堰的高度改变沟渠内水深，进而改变曝气装置的淹没深度，改变氧量以适应运行的需要。二是通过曝气器的转速进行调节，从而调节曝气强度。 2 工艺流程图
