给排水毕业设计说明书1.docx
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给排水毕业设计说明书1.docx
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给排水毕业设计说明书1
引言
据统计资料,我国城市污水的年排放量已达400多亿立方米,但在我国680多个城市中,仅有200多座在建和建成的污水处理厂,并且集中在近100个城市中。
污水的大量排放,导致了水环境的污染和水资源可利用性的降低。
城市污水、工业污水和农业面源污染致使我国城市水域90%受到污染,所以城市水质型水资源危机是我国普遍存在的现象。
随着社会和经济的不断发展,城市污水和废水量会不断的增加,污水处理就显得尤为重要了。
我国水资源短缺已经是一个不争的事实,也引起了国家对污水治理的重视,并相应的出台了一系列的政策,必须向建设节水型工农业、节水型城市、节水型社会的方向发展。
这也在一定程度上促进了一些先进的处理工艺的诞生,可以实现污水的再利用,实现水体的循环利用,水的循环利用不仅能减少向天然水体取水的数量,缓解水资源短缺,并且也减少了向天然水体排放污水的数量,减少了对水环境的污染。
第一章设计任务及原始资料
设计题目
内蒙古B市排水工程设计
设计目标
以培养工程师基本素质为中心,通过毕业设计的教学环节,使学生具备一些基本的工程知识:
1调查研究、收集资料和阅读中外文文献的能力;
2方案的技术、经济、环境、社会等诸方面的综合分析论证能力;
3一定的理论分析与设计运算能力;
4良好的计算机操作及应用(绘图、方案论证、技术优化等)能力;
5熟悉并掌握与工程建设有关的标准和规范;
6工程制图及编写说明书的能力。
设计任务
1排水管网的扩初设计;
2排水泵站工艺设计,含部分工艺施工图设计;
3污水处理工艺设计,含部分单体构筑物的工艺施工图设计;
4污泥处理工艺设计,含部分单体构筑物的工艺施工图设计;
5平面布置及高程计算。
基本要求
1通过阅读中外文文献,调查研究与收集有关的设计资料,确定合理的污水处理工艺流程,进行各个构筑物的水力计算,经过技术与经济分析,选择合理的设计方案;
2设计说明书应包括污水处理工程设计的主要原始资料,污水管道计算、污水处理程度计算、污水处理厂计算、排水总泵站计算,附有必要的计算简图,设计说明书要求内容完整,计算准确,文理通顺、书写工整,一般应在〜万字左右,应有300字左右的中英文说明书摘要,编写格式参照《内蒙古工业大学本科生毕业设计(论文)模板及表格(修订)》;
3毕业设计图纸应准确地表达设计意图,图面力求布置合理、正确、清晰,符合工程制图要求,图纸不少于10张(1号图不少于8张),采用计算机绘制,至少有3张图纸应基本达到施工图图纸深度;
4设计中建议对有能力的学生进行某一专题或某一设计部分进行深入的计算,培养学生的独立
工作、善于思考的能力。
设计原始资料
1地形与城市规划资料
(1)城市污水处理厂附近地形平面图一张;
(2)城市居住人口总数为48万,分为东区和西区,各区的居住人口密度及水质
表1-1人口密度及水质
分
区
人口
(人)
污水量标准(L/
人.d)
SS
(g/人
-d)
BOD
(g/人
-d)
COD
(g/人
-d)
氨氮
(g/人
-d)
磷酸盐
(g/人
-d)
pH
水温
「C)
东
区
万
105
45
30
42
20
西
区
万
130
45
30
42
20
(3)市区内火车站排水量3L/S;大型工厂有A:
糖业公司,B:
纺织厂和C:
玉米加工厂
表1-2工厂的排水量及水质
厂名
日
排水量
(ml/d
)
最大时
排水量
(mi/h)
SS
(mg/L
)
BOD
(mg/
L)
COD
(mg/L
)
氨氮
(mg/
L)
磷酸盐
(mg/
L)
pH
水温
(C)
糖业
3100
180
520
510
600
34
7
37
纺织
1800
105
600
430
550
37
4
42
玉米
1310
73
710
720
890
42
15
20
(4)屋面各类路面比例(%
表1-3各类路面比例
各种屋面
混凝土与沥青路面
碎石路面
非砌石路面
绿地
20
35
15
15
15
2气象资料
表1-4气象资料
名称
指标
名称
指标
月平均气温
9C
最冷月平均气温
-8C
年最咼气温
36C
冰冻期
36天
年最低气温
-22C
冰冻时间
12月末〜2月初
年降雨量
720mm/年
年蒸发量
310mm/年
常年主导风向
见风玫瑰图
年平均风速
s
3地质资料
表1-4气象资料
土壤性质
0〜处
土壤性质
〜处
土壤性质〜
处
冰冻深度
(m
地下水位
(m
承载力
(kpa)
腐植性耕土
厚〜
粉质黏土
厚〜
粗砂
厚〜
98
4纳污河流:
河水年平均流量为8mVs,平均流速为s,平均水温T=15C,DO=I,BOD5=I;最高洪水位m;常水位m;排污口下游20KM处有取水点。
设计步骤
1排水量计算
(1)确定排水量标准,计算城市最咼日排水量、居民最咼日生活排水量、工厂最咼日生产排水量、未预见排水量,即可得该城市最高日设计排水量;
(2)计算城市最高日最大时的排水量,设计流量;
(3)计算城市平均日平均时的排水量,平均流量;
2排水管网水力计算
(1)排水方案、排水体制的选择;
(2)排水区域划分、排水管网定线;
(3)划分设计管段,确定管段的设计流量;
(4)管道的水力计算;
(5)根据计算结果绘制管网平面布置图;
3.污水处理程度计算
(1)城市生活用水和工业废水综合后的水质情况;
(2)根据污水排放口的出水水质要求计算悬浮物SS生化需氧量BODX氮N和磷P的处理程度(出水水质要求:
SSC30mg/I,CODW120mg/I,BODC30mg/I,TNK20mg/L);进水总氮35mg/l,硝酸盐氮15mg/I;出水氨氮8mg/I。
污水经处理后直接排入河流,江心排放。
4污水厂设计计算
(1)根据地形、气象、水文等原始资料,考虑城市总体规划、污水的再生利用与环境影响等因素,通过技术经济比较选择适宜的厂址和处理方案,并加以说明;
(2)确定各处理构筑物的设计流量;
(3)确定各构筑物的形式和数目,根据确定的污水厂位置,初步进行污水厂的平面布置和高程布置,在此基础上确定构筑物的形状,有关尺寸和安装位置等;
(4)进行各构筑物的设计计算,订出各构筑物和各主要构件的尺寸;
(5)绘制出各构筑物的具体尺寸,确定各构筑物在平面布置上的确切位置,最后完成平面布置,确定各构筑物之间连接管道的位置、管径、长度、材料及附属设施,最后确定污水厂的高程布置;5泵站工艺设计计算
泵站位置选择和构造形式、主要尺寸、设备型号与数量、技术性能说明、水泵工作点计算和流量、扬程复核等计算、集水井的面积、平面尺寸、有效深度、进水格栅计算等,要求画出水泵特性曲线与管路特性曲线。
工作进度表
表1-5工作进度表
时间
完成工作
第1周
阅读中外文文献,分析给定的原始资料,调查与收集有关的设计资料
第2〜3周
排水管网设计
第4〜6周
污水厂设计
第7周
泵站设计
第8周
中期检查及修改
第9〜10周
编写设计说明书
第11〜12
周
毕业设计图纸绘制
第13周
终期检查及修改
第14周
毕业设计答辩
中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社中国建筑工业出版社化工出版社
中国建筑工业出版社
参考资料
《给水排水设计手册》排水分册
《给水排水设计手册》专用机械手册
《给水排水设计手册》水力计算分册
《室外排水设计规范》
《排水工程》上、下册(第四版)
《给水排水工程专业大学生毕业设计指南》
《水处理工程设计计算》
中国建筑工业出版社
给水排水管网系统》第一版给水排水制图标准》(GB/T50106-2001)
第二章城市排水管网设计
自然概况
B市位于内蒙古,城市的地形西高东低,地形起伏缓慢,没有明显的分水岭。
整个城市的东边
有一条自北向南的河流。
该城市分为东、西区,该市有2个工厂,A、B均位于西区。
排水体制及布置方式的确定
合理地选择排水系统的体制,是城市和工业企业排水系统规划和设计的重要问题。
排水系统的选择应满足环境保护的需要,根据当地条件,通过技术经济比较确定,而环境保护应是选择排水体制时所考虑的主要问题。
下面从不同角度进一步分析。
一般来说,城市排水系统的排水体制有三种情况:
分流制、合流制和混流制。
合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统。
其中有部分混合污水未经处理直接排放,成为水体的污染源而使水体遭受污染,对于环境保护、维护管理方面来讲,是较差的。
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以上各自独立的管渠内排除的系统。
从环保方面来看,分流制将城市污水全部送至污水厂进行处理,与合流制比较它较为灵活,截流干管尺寸不算太大,比较容易适应社会发展的需要,一般又能符合城市卫生的要求,所以在国内外获得了较广泛应用。
从造价方面来看,分流制可节省初期投资费用。
从维护管理方面来看,分流制系统可以保持管内的流速,不易发生沉淀,同时,流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多,污水厂的运行易于控制。
综上所述,并考虑到该区雨季雨量的变化较大,且该城市地区道路较宽,环保要求较高,本设计采用完全分流制排水系统。
污水管线选择比较
管道系统布置符合地形趋势,一般为顺坡排水,取短捷线路。
每段管道均划分适宜的服务面积。
汇水面积划分除依据明确的地形外,在平坦地区要考虑各毗邻系统的合理分担。
在设计中尽量避免或减少管道穿越不易通过的地带和构筑物,如高地,基岩,基地土质不好的地带,河道,铁路,地下管道,人防工事等。
安排好控制点的高程。
一方面应根据竖向规划,保证汇水面积内个点的水都能排出,并考虑发展,在埋深上适当留有余地;一方面应避免因照顾个别控制点而增加全线管道的埋深。
在进行雨水管渠的系统规划时,应综合考虑城市地形和雨水管渠系统的布置原则,尽量采用重力流最短距离就近排至河流。
管网布置方案的选择
定线原则:
应尽可能地在管线较短和埋深较小的情况下,让最大区域的污水能自流排出。
排水管网的布置原则既要使管道工程量为最小,又要使水流畅通节省能量。
(1)支管、干管、主干管的布置要顺直,水流不要绕弯。
(2)充分利用地形地势,最大可能采用重力流形式,避免提升。
(3)在起伏较大的地区,应将高区系统与低区系统分离,高区不宜随便跌水,应直接重力流入污水厂,并尽量减少管道埋深。
至于个别低洼地区应局部提升,做到高水高排。
(4)尽量减少中途加压站的个数。
如果遇山岗尽量采用隧洞方式。
若须经过土壤不良地段,
应根据具体情况采用不同的处理措施,以保证地基与基础有足够的承载能力。
当污水管道无法避开铁路、河流或其它地下建(构)筑物时,管道最好垂直穿过障碍物,并根据具体情况采用倒虹管、管桥或其它工程设施。
(5)若各种管线布置发生矛盾,处理的原则是,新建让已建的,临时让永久的,小管让大管,压力管让重力管,可弯让不可弯的,检修次数小让检修次数多的。
污水管道设计规定
(1)最大设计充满度
表2-1管径与最大充满度的关系
管径D(mm
最大设计充满度h/D
200~300
0.60
350~450
0.70
500~900
0.75
>1000
0.80
(2)最小坡度:
管径300mm勺最小设计坡度。
(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:
在以上。
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。
(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。
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=200~300m时,只能按生产规格减小一级。
3当D>400mm寸,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。
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。
污水管道布置与敷设
(1)从该城区的平面图可知该区地势自西向东倾斜,坡度较小,根据自然地形管道顺坡排水。
整个管道系统呈截流式形式布置,见城市污水系统总平面图。
(2)干管敷设在所服务排水区域的较低处,便于支管的污水自流接入。
(3)在地形较平坦处,将干管敷设在低区,使得污水能以最短距离排入干管,从而使支管最短,由于支管坡度较小,,所以增大支管管径能有效地减小整个管网的埋深。
(4)城市的排水系统采用分流制排水系统,城市污水主干管由东北方向流入污水处理厂厂区,主干管进入污水处理厂处的管径为1600mm。
1.管道穿越铁路
(1)管道垂直穿过铁路。
(2)结构尺寸按照相应的外部荷载计算,并经当地铁路交通管理部门同意。
(3)在穿越重要铁路干线时,管道设在套管中,并设事故排出口;套管两端设检查井。
(4)顶管或套管管顶与铁路轨底之间的垂直距离不小于。
根据管道定线原则及城区实际情况,设计初步考虑两套方案。
管道的布置方案应在同等条件和深度下进行技术经济比较,选择一最佳方案。
方案一:
由于城市地形北高,南底,考虑风向为西风,河流处于城市东部方向从北向南。
所以污水厂及出水口设在城市东南,使所有污水尽量靠重力排出。
主干管尽量平行于河流布置,干管尽量垂直于河流布置,但由于该城市东面地势复杂这样致使主干管长度加大而且曲折故施工难度加大,增加了建设费用。
故而舍弃。
方案二:
相对方案一作了较大的改动。
水厂改在更靠近河下游位置,管段增多。
主干管垂直于河流布置,干管平行于河流布置,在布置雨水干管时和雨水干管交叉。
这样虽然靠近河流的干管施工难度挺大,但却减小了主干管的施工难度,较方案一更为合理。
所以选择方案二。
污水处理厂厂址选择
在城市总体规划中,污水厂的位置范围已有规定,但是,在污水厂的总体设计时,对具体厂址的选择,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地区,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。
(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。
本设计中污水处理厂布置在该城镇的东南角,位于城市坡度下游,城市河流的下游,靠近岸边,周围300m内无居住区。
见城市污水系统总平面图,其依据是:
1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。
2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。
排水管道的设计计算
划定排
排水管网水力计算步骤
1)在适当比例的、并绘有规划总图的地形上,按地形并结合排水规划布置管道系统,水区域;
(2)根据管道综合布置,确定干支管在道路横断面和平面上的位置,确定井位及每一管段长度,并绘制平面图;
(3)根据地形、干支管和一切交叉线的现状和规划高程,确定起点、出口和中间各控制点的高程;
(4)根据规划确定的人口、污水量定额等标准,或折合为面积的污水量模数,计算各管段的设计流量;
(5)进行水力计算,确定管道断面、纵断面及高程,并绘制纵断面图。
街坊编号及面积计算
将各街坊编上号码,如图纸上的所示,并按各街坊的平面范围计算它们的面积,列入附表1
中。
设计水量计算
综合生活污水量设计计算
(1)城市每天的平均污水量
QdNiQ工(2-1)
式中Qd—各居住区平均污水量(m/d);
5—居住区生活污水量标准(m3/人・d);
Ni—居住区规划设计人口数(人)
7
Q工—平均工业废水量(m/d)0
(2)
变化系数
2.3
Qd<5
K2.7
Z0.11
5 (2-2) Qd 1.3 Qd>100 (3) 设计秒流量 QKzQ1 Q工 (2-3) 式中 Q—设计秒流量(L/s); Q工—工业废水设计秒流量(m/h); Qi—各区的平均生活污水量(L/s); KZ—总变化系数。 设计污水水质计算 (1)生活污水和工业废水混合后污水的SS浓度 Q1? C1SS Q工? C工SS 式中? S—污水的SS浓度(mg/L); Qi—平均生活污水量(m/d); Q工—平均工业废水量(m/d); C1SS—生活污水的SS浓度(mg/L); C工SS—不同工厂工业废水的SS浓度(mg/L); (2)生活污水和工业废水混合后污水的BOD浓度 BOD BOD5Q工? C工bod5 Q (2-5) 式中cbod5—污水的BOD醱度(mg/L); C1BOD5—生活污水的BOD5a度(mg/L); C工bod5—不同工厂工业废水的BOD5浓度(mg/L) (3)生活污水和工业废水混合后污水的总氮浓度 CN NQ工? C工N Q (2-6) 式中Cn—污水的总氮浓度(mg/L); C1N—不同分区生活污水的总氮浓度(mg/L); C工N—不同工厂工业废水的总氮浓度(mg/L); CN 29mgL (267000213000)3.3432034252037 62565 第三章雨水管布置与设计 雨水管网概述 降雨是一种自然过程,降雨时间和降雨量大小有一定的随机性,同时又服从一定的统计规律。 一般,越大的降雨出现的几率越少。 为了排除会产生严重危害的某一场大暴雨的雨水,必须耗用巨资建设具有相应排水能力的雨水排除系统——雨水管网。 特别值得意的是,我国地域宽广,气候差异很大,南方多雨,年平均降雨量可达1600mm/a而北方少雨干旱,西北内陆各个地区年平均降雨量少于200mm/a因此,不同地区的城市排水管网的设计规模和投资具有很大的差别。 降雨量的计算必须根据不同地区的降雨特点和规律,对正确设计城市雨水管网特别重要。 正确计算雨水设计流量,经济合理的设计雨水管道,使之具有合理的和最佳的排水能力,最大限度的及时排除雨水,避免洪涝灾害,又不使建设规模超过实际需要,避免投资浪费,提高工程投资效益,具有非常重要的意义和价值。 雨水管的布置 雨水管的布置原则及设计方案的特点 1.原则: 能畅通地及时地排走城镇或工厂汇水面积内的暴雨径流量。 2.特点: 1)充分利用地形,就近排入水体; 2)根据城市规划布置雨水管道; 3)合理布置雨水口,以保证路面雨水排除通畅。 4)雨水管采用的材料、基础处理、接口形式 5)材料: 钢筋混凝土圆管。 6)基础处理: 与污水管的基础处理相同。 7)接口形式: 钢丝网水泥砂浆抹带接口。 雨水管设计计算及雨水量计算参数的选择 1)雨水设计流量确定 采用下式计算 qF 3-1) 式中 Q雨水设计流量(L/s); W――地面径流系数; F——雨水汇水面积(ha); q――设计暴雨强度(L/s•ha)) A市暴雨强度公式: (3-2) 1689(10.898lgp) (t6.4)0.729 式中 q――设计暴雨强度(L/s•ha); P――设计重现期,据A市实际,取P=1年; t设计降雨历时;t=t1+m・t2 t1——地面集水时间(min); t2――管渠内雨水流经时间(min); m折减系数; 根据《室外排水设计规范》规定: 暗管mF,明渠mF,本设计中取m^。 地面集水时间视距离长短和地形坡度及地面覆盖情况而定,一般采用t1=5-15min。 本设计中取=10min。 径流系数值的求定 F.• —(3-3) Fi 式中Fi――各类地面的面积(ha);©i――各类地面径流系数。 各类地面径流系数©i值见下表 表3-1各类地面径流系数值 地面种类 ©值 各种屋面、混凝土、沥青路面 碎石路面 非铺砌土路面 公园、绿地 根据前面的设计原始资料和上表,综合径流系数为 雨水管网设计与计算 雨水管网平面布置特点在雨水水质符合排放水质标准的条件下,雨水应尽量利用自然地形坡度,以重力流方式和最短的距离排入附近的池塘,河流,湖泊等水体中,以减低管渠工程造价。 当地形坡度较大时,雨水干管易布置在排水流域的中间,以便于支流管就近接入,尽可能的扩大重力流排除雨水的范围。 雨水管网设计参数 为了使雨水管道正常工作,避免发生淤积、冲刷等现象,对雨水管道水力计算的基本参数作如下的技术规定。 (1)设计充满度 雨水较污水清洁的多,对环境的污染较小,加上暴雨径流量大,而相应的较高的设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般不会很长,且从减小工程投资的角度讲,雨水管道允许溢流。 故雨水管道的充满度按满流考虑,即h/d=I (2)设计流速 由于雨水中夹带的泥沙量比污水大的多,则相对污水管道而言,为了避免雨水所夹带的泥沙等无机物在管渠内沉淀下来而堵塞管渠,所用的最小设计流速应大于污水管渠,满流时管道内的最小设计流速为s。 为了防止管壁的冲刷损坏,影响及时排水,雨水管道的设计流速不得超过一定的限度。 由于这项最大流速只发生在暴雨时,历时较短,所以雨水管道
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