衡东县城区排水工程设计开题报告

全文总字数：12566字

1. 研究目的与意义（文献综述）

我们学生能通过这次毕业设计，熟悉并掌握排水工程的设计内容、设计原理、方法及步骤，能根据所给的原始设计资料正确的选择设计方案，掌握一般的污水厂设计的基本流程及各构筑物的设计方法，以及熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容及编制方法，并能够独立学会绘制工程图纸，且合乎规范。进一步使我们熟悉掌握Autocad和Office等软件。

在做毕业设计的过程中，我们要求综合运用所学知识，有关参考工具书和资料，充分发挥独立思考和独立工作能力。并且要积极创新，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。

为了改善衡东县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，达到设定的标准排入水体或再次使用。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使用的污水处理工艺。

2. 研究的基本内容与方案

设计基本内容

（1）设计方案

要有至少两个或两个以上的设计方案进行比较，最终确定一个设计方案

排水体制的确定。考虑到污废水的性质，根据衡东县中污废水中所含污染物的种类，确定采用分流制，当两种生产污水合流会产生有毒、有害气体和其他物质应分流，与生活污水性质相似的屠宰、食品工厂污水可以和生活污水合流排水。同时考虑到污废水的污染程度，同类型污染物，但浓度不同的两种污水宜排，这样既有利于轻污染废水的回收利用，又有利于重污染废水的处理。

人口及水质

县城内主要发展食品加工、中医药和机械制造，各产业的排水量及水质见表。

各工厂的排水量及水质

受纳水体现状

污水处理厂选址，污水管渠系统布置及方案比较。作为城市污水处理厂建设前期筹备阶段的厂址选址非常关键，它关系着整个污水处理工程建设的方案合理性，选址时有必要综合考虑当地规划、环境保护、处理工艺以及总投资费用等影响因素，确定最优化厂址。目前，行业内城市污水处理厂选址一般根据城市的规划布局，结合规范条文的基本选址因素，并结合城市的实际发展情况综合选择确定。实际选址中往往要求抓住主要矛盾，结合当地实际情况，优化城市污水处理厂建设选址问题。

污水处理厂选址从规划角度而言，一般要求位于城市规划区下游，以尽量依靠地形坡度和重力流收集城市污水，节约污水收集运行费用，还应注重规划收集范围的管道走向、水量布局、实施期限等情况，确定最优厂址。一般在结合财政实力和运行总费用考虑，不应简单将污水处理厂厂址设置于规划区最下游。从环保角度而言，要求污水处理厂建成后不要对周围环境（指自然资源、水域、地下水、耕地、森林、水产、风景、名胜、自然保护区等）造成不可恢复的破坏，一般不宜设置在城市或居民区的上风向、城市水源的近距离上游。在选址时应关注污水处理厂在建成投产后排放的污染物不超过地方环境容量所容许的范围。同时，污水处理厂建成投产后，对周围特别是下游城镇的水源保护区、养殖区等生态环境敏感区的环境影响应在该地区的要求范围之内。污水处理厂建设设计时应结合当地实际进、出水要求选择合适处理工艺。城市污水处理厂主要以处理城市生活污水为主，污水可生化性较好，一般采用二级生物化学处理工艺或者进一步深度处理工艺。因此，污水处理厂选址时应结合不同的进出水要求，确定合理工艺和厂址用地，并结合当地的实际条件，选择最优厂址。从总投资角度，城市污水处理厂建设投资一般受用地规模、处理工艺、防洪、地基处理等要素影响，而且国内大部分城市污水处理厂主要采用BOT运作，因此污水处理厂投资基本能够得到较好控制。在实际工作中，应结合当地可供选择场地的特点，在综合考虑规划、环保、处理工艺、投资等角度，确定技术经济最佳方案，保证污水处理厂工程建设的科学实施。

地区地面覆盖情况

该镇各区域屋面、地面和绿地的比例见表。

污水管渠系统布置：污水由支管流入干管，再流入主干管，最后流入污水处理厂。管道由小到大，分布类似河流，呈树枝状，与给水管网的环流贯通情况完全不同。污水在管道中一般是靠管道两端的水面差从高向低处流动，管道内部不承受压力，即靠重力流动。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。常见的三种形式：（1）低边式：当街区面积不大，街区污水管网可采用集中 出水方式时，街道支管敷设在服务街区较低侧面的街道下（2）周边式：当街区面积较大且地势平坦时，宜在街区四周的街道敷设污水支管，建筑物的污水排出管可与街道支管连接（3）穿坊式：街区已按规划确定，街区内污水管网按各建筑的需要设计，组成一个系统，再穿过其他街区与所穿街区的污水管网相连。考虑到地质条件、地下构筑物以及其他障碍物对管道定线的影响，应将管道，特别是主干管，布置在坚硬密实的土壤中，尽量避免或减少管道穿越高地、基岩浅土地带和基质土壤不良地带。尽量避免或减少与河道、山谷、铁路及各种地下构筑物交叉，以降低施工费用，缩短工期及减少日后养护工作的困难。管线定线时，若管道必须经过高地，可采用隧道或设提升泵；若须经过土壤不良地段，应根据具体情况采取不同的处理措施，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、地铁或其他地下建构筑物时，管道最好垂直穿过障碍物，并根据具体情况采用倒虹管、管桥或其他工程设施。

污水管渠系统设计计算。污水管网设计的主要任务是划分排水流域，进行管网定线;污水管网总设计流量与各管段设计流量计算；污水管网各管段直径、埋深、衔接设计与水力计算；污水提升泵站设置与设计；污水管网施工图绘制。

雨水管渠系统设计：1.确定当地暴雨强度公式和计算方法；2.划分排水流域，进行雨水管渠定线；3.划分设计管段，计算雨水设计流量；4.进行雨水管渠的水力计算和高程计算，确定管渠的尺寸、坡度、标高及埋深；5.绘制雨水管渠系统平面图和纵剖面图。对于雨水管渠系统平面布置，我们应充分利用地形，就近排入水体；根据城市规划布置雨水管道；合理设置雨水口，保证路面雨水排除畅通；明渠与暗渠相结合；设置排洪沟排除设计区外的雨水或洪水。对于排洪沟的设计，排洪沟布置应与厂区总体规划密切配合，统一考虑；排洪沟尽可能利用原有山洪沟，必要时可作适当修整；排洪沟应尽量利用自然地形坡度；排洪沟采用明渠与暗渠相结合；排洪沟平面布置基本要求（1）进口（2）出口（3）联接段；排洪沟纵坡的确定；排洪沟断面形式材料；排洪沟最大流速规定。

污水处理厂设计。污水处理厂的平面布置包括处理构筑物、综合办公楼及其他辅助建筑物以及各种管道渠道、道路、绿化带的布置。在进行污水处理厂厂区平面规划、布置时，应考虑一下基本原则：（1）总平面布置原则：处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理；2工艺构筑物与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系；3构筑物之间的间距应满足交通、管道敷设、施工和运行管理等方面的要求；4管道与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，应尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能消耗和运行维护；5协调好辅助建筑物、道路、绿化与处理构筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅通，美化厂区环境。（2）各处理单元构筑物的平面布置：1贯通、连接各处理构筑物之间的管、渠便捷、直通，避免迂回曲折；2土方量做到基本平衡，并避免劣质土壤地段；3在处理构筑物之间，应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠的要求。（3）管道及渠道的平面布置：1在各处理构筑物之间，设有贯通、连接的管、渠。此外，还应设有能够使各处理构筑物独立运行的管、渠，当某一处理构筑物因故停止工作时，使其后接处理构筑物，仍能够保持正常的运行；2应设超越全部处理构筑物，直接排放水体的超越管；3污水处理厂内各种管渠应全面安排，避免相互干扰，管道复杂时可设置管廊，在污水处理厂厂区内，应有完善的雨水管道系统，必要时应设置防洪沟渠。（4）附属构筑物：污水处理厂内的辅助构筑物有：泵房、鼓风机房、办公室及水质分析化验室，集中控制室、变电所、机修等，它们是污水处理厂不可缺少的组成部分。（5）在污水处理厂内，应合理的修筑道路，方便运输；应设置通向各处理构筑物和辅助构筑物的必要通道，通道的设计应满足：1主要车行道的宽度，单车道3.5米，双车道为6~7米，并应有回车道；2车道的转弯半径不宜小于6米；3人行道的宽度为1.5~2米4通向高架构筑物的扶梯倾角不宜大于45度，天桥宽度不宜小于1米

污水泵站设计。污水泵站的一般规定 a、应根据远近期污水量，确定污水泵站的规模，泵站设计流量一般与进水管设计流量相同； b、应明确污水泵站是一次建成还是分期建设，是较久性还是半较久性，以决定其标准和设施。并根据污水经泵站抽升后，出口入灌渠、河道还是进处理厂处理来选择合适的泵站位置；c、污水泵站的集水池与机器间在同一构筑物内时，集水池和机器间须用防水隔墙隔开，不允许渗漏，做法按结构设计规范要求；分建时，集水井和机器间要保持的施工距离，其中集水池多为圆形，机器间多为方型； d、污水泵站构筑物不允许地下水渗入，应设有高出地下水位0.5米的防水措施。

编制工程预概算

（2）设计计算

确定污水处理厂的处理工艺流程以及处理构筑物（或设备）的类型和数量

进行处理构筑物及设备的工艺设计计算

进行污水厂各构筑物、建筑物以及各种管渠等总体布置

（3）设计图纸

设计图纸一套（折合图不少于八张）：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（含雨水）管线布置图等。图纸绘制应符合标准，图面应布局合理、正确清晰、用工程字注文，表示内容完善，在设计深度方面要求：总体应达到初步设计阶段，部分图应达到施工图设计阶段。

（4）设计说明书、计算书

毕业设计计算书、说明书一般为60-90页，应包括目录、前言、正文、结论及参考文献等，我们学生必须用外语书写毕业设计摘要。在设计过程中，我们学生必须用计算机进行部分设计运算。

设计目标

设计主要是保证收纳水体的可持续发展，保护自然的水环境；保障当地人民群众的正常工作和生活，同时要加快建设衡东县的经济、政治、文化等的全面发展

（1）根据国家规定的排放标准，选取处理方案对衡东县污水进行一级和二级生化处理，使其达到排放标准

（2）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，降低用电的电能消耗

（3）在设计中考虑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、新材料、新设备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。适应国家不断上升的污水排放标准。

（4）在运行处理工艺过程，污水处置和处理过程中考虑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。规避处理过程中出现的二次污染，要保障生产以及运输过程中的整齐和清洁。

（5）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、出水水质达到国家规定的收纳水体标准，使处理流程中经济合理。

（6）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。

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，以各项处理达到并符合标准：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。

拟采用的技术方案及措施

城市污水排水系统的组成：室内污水管道系统与设备（洗脸盆、便器、水封管、立管和出户管）、污水泵站或压力管道、室外污水管道系统（街坊管道、街道污水管道、附属构筑物等）、污水处理厂、事故排出口和出水口。工业废水排水系统的组成：车间内部管道系统与设备，厂区管道系统、污水泵站或压力管道、废水处理站。城市雨水排水系统的组成：雨水收集系统与设备、雨水泵站、街坊或厂区雨水管道系统、街道雨水管道系统、排洪沟、出水口。

工艺的比较：

1SBR法工艺，SBR法是一种间歇运行的废水处理工艺，兼均化、初沉、生物降解、终沉等功能于一池，无污泥回流系统。运行时，废水分批进入池中，在活性污泥的作用下得到降解净化。沉降后，净化水排出池外。根据SBR的运行功能，可把整个运行过程分为进水期、反应期、沉降期、排水期和闲置期，各个运行期在时间上是按序排列的，称为一个运行周期。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体废水性质、出水质量与运行功能要求等灵活掌握，如在进水阶段，可按只进水不曝气的限制曝气方式运行，也可按边进水边曝气的非限制曝气方式运行；在反应阶段，可以始终曝气，为了生物脱氮也可曝气后搅拌，或者曝气搅拌交替运行；其剩余污泥量可以在闲置阶段排放，也可在排水阶段或反应阶段后期排放。可见，对于某单一SBR来说，不存在空间上控制的障碍，只要在时间上进行有效地控制与变换，即能达到多种功能的要求，非常灵活。具有以下特点：理想推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好；运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好；耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击；工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活；处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理；反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀；SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造；脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果；工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。

2氧化沟工艺。氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。工艺特点：构造形式多样式，基本形式氧化沟的曝气池呈封闭的沟渠形，而沟渠的形状和构造则多种多样，沟渠可以呈圆形和椭圆形等形状。可以是单沟系统或多沟系统；多沟系统可以是一组同心的互相连通的沟渠，也可以是相互平行，尺寸相同的一组沟渠。有与二次沉淀池分建的氧化沟也有合建的氧化沟，合建的氧化沟又有体内式和体外式之分等等。多种多样的构造形式，赋予了氧化沟灵活机动的运行性能，使它可以按照任意一种活性污泥的运行方式运行，并结合其他工艺单元，以满足不同的出水水质要求；曝气设备的多样式，常用的曝气设备有转刷、转盘、表面曝气器和射流曝气等。不同的曝气装置导致了不同的氧化沟型式，如采用表曝气机的卡鲁赛尔氧化沟，采用转刷的帕斯维尔氧化沟等等，与其他活性污泥法不同的是，曝气装置只在沟渠的某一处或者几处安设，数目应按处理场规模、原污水水质及氧化沟构造决定，曝气装置的作用除供应足够的氧气外，还要提供沟渠内不小于0.3m/S的水流速度，以维持循环及活性污泥的悬浮状态。曝气强度可调节，氧化沟的曝气强度可以通过两种方式调节。一是通过出水溢流堰调节：通过调节溢流堰的高度改变沟渠内水深，进而改变曝气装置的淹没深度，使其充氧量适应运行的需要。淹没深度的变化对曝气设备的推动力也会产生影响，从而可以对进水流速起到一定的调节作用；其二是通过直接调节曝气器的转速：由于机电设备和自控技术的发展，目前氧化沟内的曝气器的转速时可以调节的，从而可以调节曝气强度的推动力；简化了预处理和污泥处理，氧化沟的水力停留时间和污泥龄都比一般生物处理法长，悬浮装有机物与溶解性有机物同时得到较彻底的稳定，故氧化沟可以不设初沉池。由于氧化沟工艺污泥龄长，负荷低，排出的剩余污泥已得到高度稳定，剩余污泥量也较少。因此不再需要厌氧消化，而只需进行浓缩和脱水。

3普通活性污泥法。活性污泥法就是以悬浮状的活性污泥为主体，利用活性污泥的吸附凝聚和氧化分解作用来净化废水中有机物的处理工艺。活性污泥法的设备是由初沉池、曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排出系统所组成的。初沉池出来的废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反应器，通过曝气设备通入空气，空气中的氧混入混合液，产生好氧代谢反应。曝气设备不仅使氧通过传递而进入混合液，且使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态。这样，废水中的有机物、氧与微生物能充分接触和反应。随后混合液流入沉淀池，混合液中的悬浮固体在沉淀池中沉淀下来与水分离，流出沉淀池的就是处理后出水。沉淀池中的污泥大部分回流，称为回流污泥。回流污泥的目的是使曝气池内保持一定的悬浮固体浓度，也就是保持一定的微生物浓度。曝气池中的生化反应引起了微生物的增殖，增殖的微生物量通常从沉淀中排出，以保证活性污泥系统的稳定运行。

4AB法工艺：AB工艺是吸附-生物降解工艺的简称，是在常规活性污泥法和两段活性污泥法基础上发展起来的一种新型的污水处理工艺。目前在欧洲，AB法的使用已比较普遍，现已有50余座污水处理厂采用了该项技术。德国、奥地利、瑞士。荷兰等国，AB工艺已大规模应用于现有污水处理厂的改造和新建污水处理厂均取得了很好的处理效果。自90年代起，在我国的一批新建或改建的污水处理厂已开始采用AB法工艺。在工艺流程上A、B两段处理系统，其中A段由A段曝气池与沉淀池构成，B段由B段曝气池与二沉池构成。两段分别设污泥回流系统，A段的负荷高，B段的负荷低，污水先进入高负荷的A段，然后再进入低负荷的B段，两段串联进行。

衡东县污水处理厂的生化池将在上述几种工艺中进行综合比较与选择，选择一种最适合衡东县污水处理的生物池。

3. 研究计划与安排

第4周 了解设计任务，查阅资料，完成开题。我的设计任务为完成衡东县城区排水工程设计，该县位于南岳衡山东南部，县域面积1926平方公里，约占湖南省总面积的0.9%。城市居住人口到2020年近期为10万，远期2040年为15万

第5周 污水管道系统设计方案及污水处理厂位置比较与确定

第6周 污水管道系统设计及计算

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 张自杰. 排水工程(下册)(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2000.

[2] 王淑梅,王宝贞,曹向东.对我国城市排水体制的探讨[J].中国给水排水,2007

[3] 张德祥,张大卫.城市排水系统优化设计的新方法.西南给水排水,1992

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