农村污水治理设计方案文档格式.docx
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(DB33/T868-2012)
《村庄污水处理设施技术规范》
(CJJ/T163-2011)
《农村生活污水污染控制技术规范》
(HJ574-2010)
《人工湿地污水处理工程技术规范》
(HJ2005-2010)
《城镇污水处理厂污染物排放标准》
(GB18918-2002)
(GB50015-2009)
《采暖通风与空气调节设计规范》
(GB50019-2012)
《给水排水工程构筑物结构设计规范》
(GB50069-2002)
《给排水管道工程施工及验收规范》
(GB50268-2008)
《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》
(CECS138:
2002)
《建筑结构荷载规范》
(GB50009-2012)
《混凝土结构设计规范》
(GB50010-2010)
《砌体结构设计规范》
(GB50003-2011)
《建筑地基基础设计规范》
(GB50007-2011)
《混凝土结构工程施工质量验收规范》
(GB50204-2002)
《民用建筑电气设计规范》
(JGJ16-2008)
《开发建设项目水土流失防治标准》
(GB50434-2008)
《水土保持综合治理
技术规范》
(GB/T16453-1996)
业主提供的设计基础资料;
国家地方有关环保法规;
同类工程的设计经验资料。
1.3设计原则
(1)执行国家环境保护的相关法律法规及标准,防止和减少环境污染,以提高农村环境质量为宗旨。
(2)因地制宜采用污染治理与资源利用相结合、工程措施与生态措施相结合、集中与分散相结合的建设模式和处理工艺,积极推广低成本、低能耗、易维护、高效率的污水处理技术。
(3)根据xx村污水处理的实际情况,进行污水处理设施的建设,充分发挥建设项目的社会效益、经济效益和环境效益。
(4)污水处理站总图布置要求紧凑合理、管理方便,尽量立足实际,因地制宜。
(5)加强污水处理站内的绿化水平,美化内部环境,并使之与周围环境和谐统一。
1.4项目区水污染现状
项目区域大部分生活污水均属于随意沟渠排放,厨余废水未经处理随意倾倒,村道附近遍布臭水沟,造成严重的水体污染和土壤地下水污染。
据测算,村域径流污染严重,生活污水COD、TN和TP排放量分别为17.63t/a、3.19t/a和0.24t/a。
项目区域常住人口700人,参考《第一次全国污染源普查城镇生活源产排污系数手册》一区2类标准,项目区居民生活污水污染排放量计算依据如下。
表1-1计算依据
总氮
(g/人-天)
总磷
COD
氨氮
生活污水
(L/人-天)
排污系数
12.5
0.92
27
8.8
135
根据《第一次全国污染源普查城镇生活源产排污系数手册》一区2类标准,项目区xx村生活污水、生活垃圾、生活污水中总氮、总磷、COD、氨氮排放量详见表1-2所示。
表1-2xx村生活污染排放量
(t/a)
(t/a))
总量
3.19
0.24
17.63
2.25
34492.5
由表1-2可知项目区域产生的生活污水量为3.45万t/a,项目区地表径流TN排放量为3.19t/a、TP排放量为0.24t/a和COD排放量为17.63t/a。
1.5项目治理总体思路
全村地形东南角处呈最低地势形态,根据地势高低分为三大片,西北角处住户生活污水汇入东边污水总干管,干管沿道路南北向布置;
西南角住户污水汇入北边排水总管;
东南角住户污水汇入北边总干管,最终汇入东南角的污水处理系统。
图1-2管网布设图
第二章污水设施建设现状
2.1已建污水管网现状
根据现场调研的实际情况xx县xx村未进行完整的管网建设,目前,大部分已建主管网尚能使用,但接户较少,且由于很多采用裸管挂壁的方式,实际路段填埋深度不足,也未进行包方,很多管道由于缺乏维护,风吹日晒以及路面承重,破损严重,污水很难进行充分的收集,基本停止使用,大部分污水主要排入道路两旁的排水沟,雨污不分流,污水直接流入河流湖泊中,造成水污染现象严重,具体主要有以下几点:
(1)管网铺设不完整
全村共有农户约100户,很少进行接户纳管,农户污水直排边沟,造成水体污染,影响村容村貌。
(2)部分污水管网未完善
据现场调研及村干部、村民介绍,有少数农户连通污水管网及户内管道。
其它村民自建的污水管网,或完全无污水管网,污水漫排。
由于施工不规范、埋管较浅、重物碾压等原因,部分管网已经堵塞或破损,致使污水外溢或雨水混入,且无污水的收集和集中处理系统,基本直接排入水塘。
(3)雨污合流
调研中发现,现有的排水体系中,有部分住户硬化排水沟,完成改水、改厨、改厕、改栏、改院,实行了雨污分离。
其它住户主要以雨污合流为主,污水、雨水均基本直接排入排水沟。
(4)厕所水直排
调研中发现,存在粪便直排的现象。
农户冲厕污水未先经化粪池而直排入排水沟,不仅易堵塞排水沟,而且粪便在检查井发酵,使得周围臭气熏天,影响居住环境。
(5)有部分化粪池功能不明
调研中发现,已自行修建化粪池的农户,化粪池的功能不明确,有的雨水、厨房水、厕所水等全部接入化粪池,造成化粪池负荷增大,甚至造成化粪池堵塞。
2.2农村排水体制现状
经对xx县xx村排污现状现场勘察,其排污系统存在一些问题,主要有以下几点:
卫生间污水:
近年来村内新建房屋一般均设置有标准卫生间(水冲马桶、盥洗盆、洗浴设施),卫生间污水流入化粪池,随着新建房屋改造的化粪池底部原土或砂砾采用水泥砂浆找平直接砌筑。
此部分的化粪池污水,一般都用于农业的需求,但是需求量不大,受时节性影响,且建造标准普遍偏低。
村内部分老式房屋未设置化粪池,即使有建设也是漏底化粪池,化粪池基本无出水,由底部渗入土壤,少部分有出水也没有相应的收集管网收集,随着沟渠流入附近的水体,对周边环境造成一定程度的污染。
厨房污水:
村内农户厨房大都有排水管道穿墙至室外,一般直接外排到雨水边沟或其他水体,基本未收集甚至处理。
由于厨房污水有油污、菜叶、剩饭等厨余垃圾,直接排放对周边环境造成了很大的污染。
庭院污水:
村内农户普遍有在庭院内洗衣、洗菜、洗碗的洗衣板或洗菜台。
洗涤污水或者随着建设稍完善的管网外排至附近水体山野,或者建设不完善的洗菜台直接漏撒在庭院内。
该部分污水具有水量大、含氮、磷等富营养元素高的特点,是造成农村水体富营养化的主要来源之一。
(1)现状排水体制以合流为主,几乎没有雨污分流制管道,污水基本为直排入水环境。
(2)部分改建房屋和旧房卫生设施在改造过程中,虽然建有化粪池,但没有排放设施。
且有的化粪池建设不规范,渗漏严重,污水收集率低。
(3)部分房屋前设置的洗衣设施为水泥板块,收集洗衣污水较困难。
(4)部分村庄农户均在河流小溪边洗衣、洗碗,污水直接进入河流中。
(5)部分农户将房屋雨水管直接接入化粪池,造成水量增大,给处理带来困难。
(6)大部分农户无清扫井造成固体废物直接进入管网,引起堵塞。
第三章污水管网设计
3.1水质特点分析
(1)农村生活污水构成。
农村居民排放的生活污水主要包括卫生间污水、厨房污水和洗涤污水,此三水污染负荷的占比约为6:
2:
2。
(2)水质特征。
农村生活污水含有机物质、氮磷营养物质、悬浮物及病菌等污染成分,
(3)水量状况。
农村居民生活用水量受经济条件、用水习惯、生活季节等因素直接影响。
再加上农村人口流动较大,水量很难确定,确定具体用水量时,用水定额并充分考虑农房内部给排水设施水平和农村实际。
(4)污水干管水量根据业主提供的资料,通过对污水量的预测,结合《室外排水设计规范》GB50014-2006(2011年版)和《城市排水工程规划规范》GB50282污水一级干管管径计算按照生活污水最大瞬时排放量设计,总变化系数Kz=2.3计,用水量取100L/人·
天,折污系数取0.8,本设计污水量取80L/人·
天。
表3-1农村居民生活用水定额〔单位:
L/(人·
d)〕
村庄类型
定额值
全日供水,室内有给排水设施且卫生设施齐全
120—180
全日供水,室内部分有给排水设施且卫生设施较齐全
100~160
水龙头入户,室内部分有给排水设施和卫生设施
80~120
水龙头入户,无卫生设施
70~90
集中供水点取水的边远海岛及偏僻山区
60~70
注1:
全日供水是指日供水时间在12小时以上;
注2:
各地可根据本地水资源条件和经济发展水平在相应的范围内确定用水定额。
水资源丰富、经济发展水平高的地区取高值;
反之取低值。
3.2管网设计原则
(1)根据村镇实际情况,合理确定排水体制,同时依照国家有关的环境保护法规和政策,尽量提高截污率和污水处理排放达标率。
(2)结合区域经济、地形条件和环境要求,采取分步实施的方针,逐步解决污水排放对环境造成的污染,达到提高环境质量、保护环境的目的。
(3)污水收集及输送管道基本采用重力流,管道管径按最大时流量计算,因农村污水水量较小,为节省工程投资基本不设置跌水井,依靠重力自然放坡处理。
(4)尽量利用地势合理布置雨﹑污水排放系统。
(5)污水收集及输送管道尽量沿已建道路或规划道路边上铺设。
(6)污水排放系统应安全、可靠。
(7)积极采用新型环保工艺,产品,推进排水系统的升级。
(8)结构设计满足工艺设计的需求,遵循结构安全可靠,施工方便,造价合理的原则。
(9)结构设计应遵循现行国家和地方设计规范的标准,使结构在施工阶段和使用阶段均满足承载力、稳定性和抗浮等承载力极限要求以及变形、抗裂度等正常使用要求。
(10)设计荷载组合根据稳定和强度计算等不同计算条件,在各种施工工况(施工期、使用期、检修期或事故状态等)时的实际可能发生的载荷最不利组合确定。
3.3管网设计内容
根据业主要求,管网设计内容主要为主管、支管和接户管以及污水检查井,接户窨井等。
(1)由于xx县xx村铺设污水管大部分损毁,绝大部分农户的污水仍然直排,本次拟在未铺设有管网的区域新建污水主、支管,检查井等,确保农户受益率在90%以上;
(2)对原有管网中已确定堵塞或破损的管段以及雨污合流的管段进行更换重建,能利用的则加以利用,确保管道畅通;
(3)对原先未接入管网的洗浴、洗衣、厨房等污水,本次拟全部接入污水管网内,做到应纳尽纳。
(4)对原有管网系统中存在渗漏现象的检查井,通过堵漏、抹面等措施维修后继续使用。
(6)对未建有化粪池或化粪池建造不规范的农户进行改厕处理,通过新建或更换化粪池,确保化粪池出水能进入污水管网内。
(7)全村按地形地势分块,分为三大块接入污水处理设施。
3.4规划排水体制
按自然放坡,雨污分流制建设。
3.5管网水力计算
采用均匀流公式:
Q=A×
V(式4-1)
V=C×
(R×
I)1/2(式4-2)
式中Q---流量(m3/s);
A---过水断面面积(m2);
V---流速(m/s);
R----水力半径(过水断面面积与湿周的比值);
I----水力坡度(即水面坡度,等于管底坡度);
C---谢才系数。
C=(1/n)×
R1/6
综合上述公式得:
V=(1/n)×
R2/3×
I1/2(式5-3)
Q=(1/n)×
A×
I1/2(式5-4)
式中n—管壁粗糙系数。
玻璃钢管污水管道n=0.009,PVC-U/HDPE双壁波纹管n=0.010。
为保证污水管道正常运行,《室外排水设计规范》对如下设计数据做了规定。
(a)设计充满度h/D
我国规定污水管道按不满流(h/D≤1)进行设计,其最大设计充满度的规定如下:
管径(D)或暗渠高(H)(mm)、最大设计充满度(h/D或h/H)。
表3-2污水设计度
管径或渠高(mm)
最大设计充满度
200-300
0.55
350-450
0.65
500-900
0.70
(b)设计流速
最小设计流速Vmin=0.6m/s,
最大设计流速Vmax:
金属管道Vmax=10m/s,
非金属管道Vmax=5m/s。
3.6管材选型
排水管道的管材选择是一个非常重要的问题,关系到工程投资规模、管道的安全性及今后维修工作量的大小。
管材的选用应遵循以下几个原则:
(1)管材性能必须可靠,有足够的强度和钢度,有较好的耐腐蚀能力,使用年限较长,便于维修。
(2)便于运输和施工,以减少施工的难度,降低工程造价。
(3)充分考虑管道沿线的地质条件因地制宜地选用管材。
目前国内用于污水处理管道的管材主要有:
普通钢筋混凝土排水管、HDPE管、离心浇铸玻璃。
钢夹砂管等,其中HDPE管又分为HDPE双壁波纹管、HDPE中空缠绕管等。
现将几种管材进行比较。
1、普通钢筋混凝土排水管
采用防水混凝土内配钢筋,经过振捣而成。
可以现场加工和在工厂内加工。
根据埋设深度、口径大小和生产工艺不同有平口型、承插式及普通型、离心式和丹麦管等。
多用于无内压或者低压输水。
其自重大、用钢量大、抗裂性较弱,内壁粗糙度系数n=0.013~0.014,管径范围大。
2、HDPE管
是一种新型的柔性排水管材,这种管材具有运费省、重量轻、施工快的特点;
是典型的柔性管,故不设钢性基础,而以碎石、黄砂代之,管道接口不易漏水;
内壁光滑,n=0.008~0.010、水力条件好;
耐腐蚀、使用寿命长;
但要求回填土质好,回填质量高,一般回填密度要求达到90%以上。
3、离心浇铸玻璃钢夹砂管
该管使一种增强复合材料管,是由不饱和聚酯树脂、短切纤维、石英砂和填料组成。
具有重量轻(为混凝土管的1/5~1/9),承压能力好,内压范围0.4~2.5MPa,耐腐蚀,粗糙度系数n=0.008~0.010,施用安装方便,但对回填土质和回填要求高,其价格较贵。
表3-3排水管材物理力学性能比较
管类项目
钢筋混凝土
HDPE双壁波纹管
HDPE中空缠绕管
玻璃钢夹砂管
环刚度
≥10KN/m²
2~8KN/m²
1.25~10KN/m²
连接密封性
水泥包封,易漏水,造成二次污染环境
套筒密封圈连接,若带水作业施工质量不易控制,漏水率高,且橡胶密封圈易老化
热熔带连接,密封性好,不易漏水
双“O”密封圈承插连接或法兰连接,密封性好
水力性能
0.013-0.014
0.009-0.01
0.008-0.01
环境适应性
刚性管怕地质沉降,易受化学腐蚀
抗地质沉降能力强,耐酸碱等化学物腐蚀
有一定的抗沉降性,耐酸碱等化学物腐蚀
施工特点
基础要求高,重量大,施工工具,人力多
对基础处理要求低,管道可弯曲性良好,重量为混凝土的11%
对基础处理要求低,管道可弯曲性良好,重量为混凝土的13%
对基础处理要求低,重量为混凝土的10%
使用寿命
≤30年
≥50年
产品特点及局限性
因是刚性管,较难适应较复杂的地理环境,后期的维护成本很高
环刚度最高只能达到8KN/m²
的等级,另因是挤出工艺制造,管径最大1200MM以下
受结构工艺影响,这种管材一般生产的环刚度都在≥8KN/m²
以下的,生产较高环刚度必须选用全新原料并加大管材壁厚,但这样管材成本非常高,所以存在以次充好的普遍情况,造成了恶劣影响。
管道采用纤维缠绕工艺,环刚度一般都在10KN/m²
以下,但也可根据实际的需要通过增加夹砂量来适当加大环刚度。
综合上述列表,混凝土管刚性较强,但施工成本及难度较大,尤其xx县属于山地地形,施工难度较大,且混凝土管很容易渗漏,一般不适用于污水管的使用,HDPE中空缠绕管生产成本太高,且环刚度不够,玻璃钢夹砂管成本较高,不适于农村的大面积使用。
考虑到本工程属于农村生活污水工程,不同于市政工程,一般的HDPE双壁波纹管足够保证排水需求,且该种管成本较低,刚性适中,施工较为容易,所以选取HDPE双壁波纹管作为污水主干管。
本工程主管采用225mm和315mmHDPE双壁波纹管,支管采用160mmUPVC平壁管,接户管采用110mmUPVC平壁管。
最小坡度分别不小于:
5‰、4‰、3‰。
3.7管网走向
xx村地形高差较大,各主支管道主要沿道路铺设,在实际施工过程中综合考虑不设跌水井采用自然放坡由高到低的方式这样基本能够满足排水的需求,同时也能够减少管道埋深。
xx县xx村具体情况如下所述。
该村污水处理后就近排放种植地,出水按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准,由于该村农户住房全村由高到低的地形,经高处支管收集后接入村低处主管,接户管采用De110的UPVC平壁管,主管采用225mm的HDPE双壁波纹管。
3.8管网工程施工
3.8.1施工方式
(1)施工方式
污水管道施工方案的选择需要与环境条件地质情况等密切相关。
本工程位于xx县xx村由于地形起伏大,施工难度较大,所以应选择合适的施工方法。
表3-4管道施工方法比较
方案
项目
优点
缺点
方案一
开槽埋管
适用于大多数情况下的管道施工,技术要求低,无需特殊的施工机械设备,简单易实施,费用较低
在繁忙地段开挖难度较大,对交通出行、生产、生活影响大;
开挖沟槽较深时,开挖所需的面积较大,直槽开挖需进行特殊支护
方案二
牵引施工
无需大面积开挖地面,试用于穿越河流、铁路和高速公路或在交通范繁忙的道路等开挖施工难度较大的地区。
对施工技术要求较高,需要定向钻井机械,施工费用较高,砂质坚硬地面施工难度大。
综合各方面因素,本工程管道主要以开挖施工为主:
管道施工基槽对临近已有建筑物和地下各类管线亦须采用有效的保护措施。
管道施工时管槽不得超挖,特别是管径较大的沟槽,不得扰动天然地基。
应注意沟槽排水,保持干燥,回填土必须保证质量,达到规范要求的密实度。
3.8.2管道开挖与回填
(1)沟槽开挖
开挖时应尽量避免对管基下原状土的扰动,机械开挖时不准超挖,要求人工清底。
若地下水位埋藏较浅,施工时应合理采用明沟排水或井点降水措施,防止沟槽泡水软化土质和流砂、管涌的出现,若沟槽开挖较深时,应做好支护工作。
(2)沟槽回填
当满足闭水实验要求时,开始沟槽回填。
沟槽回填要求用石粉回填至管外顶300mm处,其干密度≥16KN/m3,管顶以上300mm至地面范围内原土进行回填。
原土回填并夯实,其压实度分别为≥0.95和≥0.90(管顶以上500mm内),严禁单侧填高,严禁用淤泥、淤泥质土或杂填土回填。
3.8.3管道埋深
根据管材强度、外部荷载、土壤冰冻深度和土壤性质等条件,结合当地埋管经验确定。
为确保确保管道的安全和长期运行:
车行道管顶覆土深度不小于70cm;
人行道或绿化带下的管道,管顶覆土不小于40cm;
管线穿过沟渠时,管顶距沟底不小于10cm。
(4)覆土厚度确有困难不能满足上述要求的,应在管道外采取适当的保护措施(如钢管加固、混凝土包管、增加面层厚度等)。
3.8.4管道接口及基础
HDPE双壁波纹管管道接口采用承插式弹性橡胶密封圈柔性连接,UPVC管采用厂家配套专用胶水粘接。
管道基础采用中粗砂垫层基础。
3.8.5管道保温
在我国北方严寒地区,由于季节性的气温变化,土壤也会随着温度发生周期性的冻结与融化。
此时如果将管道直接浅埋在表层土壤中,则一方面在冬季由于温度过低,管道内的水会发生冻结,有可能将管道涨裂;
另一方面,土壤冬季时冻结体积会变大,因此会向周围的介质施加冻胀力,会将管道破坏。
因此在我国北方严寒地区,通常将排水管道埋设在冻土层以下,通过这种方法可以避免在冬季给水时管道的冻裂、冻胀以及周围土壤对管道的破坏。
根据当地情况气温情况,冻土深度2m,管网设置在地面2.0m以下,管道外包裹5cm聚氨酯保温材料和铝塑保护层。
3.8.6检查井设计
1、设置条件
(1)管道方向转折处。
(2)管道坡度改变处。
(3)管道断面(尺寸、形状、材质)基础、接口变更处。
(4)管道交汇处。
(5)直线管道上每隔一定距离设置,污水管道管径≤D400,最大间距不大于30米,便于后期维修。
(6)特殊用途处。
2、构造要求
由于污水管道多铺设在道路上,而塑料检查井强度不够,如果以混凝土包裹,则会增加造价,所以本工程主管、支管均采用砖砌检查井。
检查井施工时,对于砖砌检查井,必须采取防渗漏处理。
砖砌检查井基础厚度不应小于15cm,严禁先施工管道再施工检查井,也不应先砌井壁后再浇筑砼底板,砖砌检查井均要设置流槽,底板混凝土强度应在C20。
检查井要求井壁厚度达到24cm以上,同时井壁厚度充分考虑检查井大小。
检查井内外壁都要粉刷到位,且平整光滑,每侧采用M10水泥砂浆抹面,厚度2cm,砖强度等级在MU7.5以上,砌筑或粉刷完毕后,须待其强度达到设计规定的要求后,方可回填。
实壁管与检查井连接处要安装水膨胀橡皮圈,并用防水砂浆做好防渗漏处理。
检查井基础底部做抗冻胀垫层,铺筑泡沫板,抵抗冻胀,防止构筑物变形开裂等不良现象。
3、规格选型
xx县住房位置高差大,坡度较大,基本满足重力排水要求,管道埋深基本在2m左右。
当埋深超过2m时,设置Φ1000mm的砖砌检查井并设置防坠网,井盖根据实际承重情况采用承重型铸铁井盖和SMC树脂复合材料井盖。
3.8.6管网施工要点
为满足排水需求,部分管道必须沿桥梁、道路等布设。
管道沿路面铺设时,需切割现有路面,混凝土路面切割前要先放样,确保切割平直美观,切割宽度与管沟开挖宽度相匹配。
管沟开挖根据土质条件考虑放坡系数。
管道铺设完成时,应对现有路面进行原样恢复(详见管道破路修复施工节点图)。
第四章污水处理终端设计
4.1技术方案比选
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- 农村 污水 治理 设计方案