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1. 研究目的与意义（文献综述）
随着遵义市经济社会的发展和人类社会的加剧，遵义市水环境污染日益严重，大量工业和生活废污水的排放以及农药、化肥的大面积使用，使遵义市水质状况逐步恶化，大部分地表水体污染指标长居不下，虽经一定规模的治理仍难根本扭转局面。水污染使遵义市有限的水资源不能得到充分利用，水质型缺水已成为本地区水资源短缺的主要矛盾之一。
为解决以上问题，城镇排水工程是现代化城市不可缺少的重要基础措施，对城镇经济发展起着决定性作用，是城镇污染防治的主要工程。城镇排水设施也是衡量现代化城市水平的标准。城市排水管网是城市的地下生命线，是美化城市，维持城市正常运转，并实现水资源循环利用的生命线。
最重要的是，通过污水管网收集生活污水与工业废水，送入污水处理厂进行一系列物理处理、化学处理、物理-化学处理、生物处理，使水质达到相应标准后再排入收纳水体，从而实现水资源的循环利用，保障人们的正常生活用水需求，是解决以上问题的关键。根据进水水质和排放标准，选择何种工艺能进行最经济、最高效的处理，也是本次设计所需要面临的问题。
2. 研究的基本内容与方案
2.1设计的基本内容
1.污水管网、雨水管网系统布置及方案比较；
2.污水处理厂设计；
3.工程造价估算。
2.2设计的目标
在规定时间内，完成雨、污水管网和污水处理厂的设计，并使排放水体达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，即COD≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，NH3-N≤5(8)mg/L，TP≤0.5mg/L，粪大肠菌群数≤103个/L。
1．毕业设计说明书及计算书：
毕业设计说明书、计算书一般为60~90页（给3.5万~5.5万字），应包括目录、前言、正文、小结及参考文献等，学生必须用外语书写毕业设计摘要（约200~300词）。
具体设计说明书的书写格式参见《武汉理工大学本科生毕业设计（论文）工作管理办法》。
2．设计图纸：
毕业设计图纸的数量不得少于8张（按1号图计）。图面应布局合理、正确清晰、用工程字注文、符合制图标准及有关规定。
在绘图能力方面要求：
（1）至少有一张图纸用CAD绘制；
（2）至少有一张图纸用铅笔绘制；
（3）墨线底图数量不得少于一张。
在设计深度方面要求：至少有一张图纸基本达到施工图要求。
2.3拟采用的方案
2.3.1排水体制选择
据目前现存的排水体制来看，分为合流制和分流制。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。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或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。选择合适的排水体制可以从环境保护、造价、维护管理、以及我国的相关规范和地方规范来确定。
从环境保护方面来看，采用合流制将城市生活污水、工业废水和雨水全部截流送往污水处理厂进行处理，然后排放，从控制和防止水体的污染来看，是较好的；但会造成截流主干管尺寸很大，污水处理厂容量、建设费用增加很多。采用截流式合流制时，容易造成雨天部分混合污水溢流污染。分流制是将城市污水全部送至污水处理厂进行处理，但初雨径流未加处理就直接排入水体，对城市水体也会造成污染，有时还很严重。但分流制排水系统具有灵活的特点，比较容易适应社会发展的需要，且一般又能符合城市卫生的要求。
从工程投资方面来看，合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低，可合流制的泵站和污水处理厂却比分流制的造价要高。但由于管道的造价在整个工程的总造价中占据较大比例，所以分流制的总造价比合流制可能要高。
从维护管理方面来看，晴天时污水在合流制管道中只是部分流，雨天时才接近满管流，因而晴天时合流制管内流速较低，易于沉淀。但管中沉淀物易被暴雨水流冲走，这样，合流管道的维护管理费用可以降低。但晴雨天流入污水处理厂的水量变化很大，增加了合流制排水系统污水处理厂运行管理中的复杂性。而分流制系统可以保持管内的流速，不易发生沉淀，同时，流入污水处理厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水处理厂的运行易于控制。
表 1分流制排水系统与合流制排水系统的比较
| 分流制 | 初期雨水污染 | 需要定期进行污水管道清淤 | 管道造价高 | 灵活、方便 |
| 合流制 | 雨天溢流污染 | 雨天自动清淤 | 泵站、污水处理厂造价高 | 晴雨天流量变化大 |
排水系统体制的选择是一项很复杂很重要的工作。应根据城镇及工业企业的规划、环境保护的要求、结合当地的地形特点，水文条件、水体状况、气候特征，原有排水设施、污水处理程度和处理后出水的排放与利用等综合考虑，在满足环境保护的前提下，通过技术经济比较，综合考虑确定。根据我国《室外排水设计规范》规定，在新建地区排水系统应采用分流制。本次设计采用分流制排水系统。
2.3.2污水系统的管网布置比选
布置原则：利用地形，顺坡排水；经济合理，高区高排，低区局部提升，泵站尽量少。
遵义县的东南地势较高，西北较低，根据顺坡排水的原则，有两种方案。方案一：最北边的东西走向的道路敷设干管，南北走向的道路敷设支管；方案二：最西边的南北走向的道路敷设干管，东西走向的道路复试支管。
通过计算比较，方案一为最优选择。因为最北边的东西走向的地势较最西边的南北走向的道路的地势来说，坡度较缓，干管埋深较小，减少工程量，较为经济合理。
2.3.3雨水系统的管网布置比选
遵义县位于贵州省，根据《给水排水手册（第五册）城镇给排水》可查到其暴雨强度公式为：
P为设计重现期(a)，取2a；t为降雨历时(min)，取10min。则有
雨水管渠系统设计的基本要求是能通畅地及时地排走城镇汇水面积内的暴雨径流。遵义县地势较为平坦，北侧偏岩河自东向西流动，沿河岸地势最低。排水区域的划分基本按雨水干管服务的排水面积确定。雨水干管基本垂直于等高线，布置在排水流域地势较低一侧，雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体，雨水支管设在街坊较低侧的道路下。
由于地形对排除雨水有利，现提出两种雨水排除方案：方案一，采用集中出口的雨水管道布置形式，设置雨水总干管将收集全部污水统一排入水体。只有一个排出口，造价较低，但总干管承担流量大，管径大，雨水不能及时排出。方案二，采用分散出口的雨水管道布置形式，每根干管收集雨水后直接排入水体。虽排出口较多，但省去了主干管，系统简单，水力条件好。
遵义县距偏岩河较近，排出口构造简单，造价不高。故采取方案二分散出水口的管道布置形式，就近排放，管线较小，管径较细，在技术上、经济上都是合理的。
2.3.4污水处理厂选址
污水处理厂厂址选择的基本原则：
1、厂址位于城镇水体下游；
2、厂址应具备较好的工程地质条件；
3、厂址应便于污水收集、输送以及污水、污泥的排放和回用。
4、厂址应考虑汛期不受洪水威胁
5、厂址应具备方便的交通运输和水力条件；
6、厂址应尽可能少占农田或不占农田，并尽量减少拆迁；
7、要充分利用地形，应选择有适当坡度的地区，以满足污水处理构筑物高程布置的需要，减少土方工程量。若有可能，宜采用污水不经水泵提升而自流流入处理构筑物的方案，以节省动力费用，降低处理成本。
8、根据城市总体发展规划，污水处理厂厂址的选择应考虑远期发展的可能性，并合理留有扩建用地
根据设计城区的地形及规划，本次设计污水处理厂厂址位于遵义县的西北角。
2.3.5工艺流程的选择
污水处理工艺流程的选定，主要依据以下各项因素：
1、污水处理程度。污水处理程度主要取决于接纳水体的功能与容量，这是污水处理工艺流程选定的主要依据。1）根据当地环保部门对该收纳水体规定的水质标准进行确定。2）按城市污水处理厂所需达到的处理程度确定。3）考虑利用接纳水体自净能力的可能性，并需取得当地环境保护部门的同意。
2、工程造价与运行费用。工程造价与运行费用也是工艺流程选定的重要因素。以原污水的水质、水量为已知条件，以处理水应达到的水质指标为控制条件，以处理系统最低的总造价和运行费用为目标函数，建立三者之间的相互关系。
3、当地的各项条件。当地的地形、气候等自然条件、原材料与电力供应等情况。
（1）沉砂池选择方案比较：
平流式沉砂池：污水在池内沿水平方向流动，具有结构简单，截留无机颗粒效果好的优点，但是占地面积大；
曝气沉砂池：在池内一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。其优点是，通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率稳定，受流量变化小，同时还对污水起到预曝气作用。但按生物脱氮除磷设计的污水处理工艺，为了起端厌氧池的效果，不宜采用曝气沉砂池。
旋流沉砂池：利用机械力控制流态和流速，加速砂粒的沉淀，有机物则被留在水中，沉砂效果好，占地省。
本次设计采用旋流沉砂池。
（2）生物池选择方案比较：
生物膜处理法：污水的生物膜处理法是一种污水好氧生物处理技术。这种处理法的实质是使细菌和菌类一类的微生物和原生生物、后生生物一类的微型动物附着在滤料或某种载体上生长发育，并在其上形成膜状生物滤泥生物膜。污水与生物膜接触，污水中的有机污染物作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到繁殖。事实说明生物膜法虽然在处理方面有对水质、水量变动的较强适应性；污泥沉降性良好，适宜固液分离，能够处理较低浓度的污水，易于维护运行，节能等优点，但是它的缺点也是在污水处理过程中最致命的，比如生物膜法的布水不均匀、容易产生池蝇和散发臭味；其次生物膜法采用滤料作为生物膜的载体，这样滤料容易堵塞；此外在处理构筑物处理问题时，维修不太方便。
活性污泥法：活性污泥法是以活性污泥为主体的污水处理生物技术。它的工作原理就是向生活污水注入空气进行曝气，每天保留沉淀物，更换新鲜污水。这样在持续一段时间后，在污水中即形成一种黄褐色的絮凝物。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀与水分离，并使水得到净化澄清。
综上所述，在当前的污水处理技术领域中，活性污泥处理法是应用最为广泛的技术之一。经对比和结合设计城区的当地情况，该污水厂最适宜的工艺为活性污泥处理法。
现如今最常用的活性污泥法为SBR工艺、氧化沟工艺、A2/O工艺。
SBR工艺：间歇式活性污泥法又被命名为序列间歇式反应器法或序列间歇式活性污泥法，简称SBR法。它是一种按间歇曝气方式运行的活性污泥处理技术。采用时间分割的操作方式替代空间的分割方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀代替传统的动力沉淀。它的主要特征是运行的有序和间歇操作。SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。但是处理工艺对自动控制技术和连续在线分析仪表要求高，操作复杂，难于管理，适用于水质水量排放均匀的工业废水。本次设计主要为生活污水，仅有部分工业废水，所以不宜采用SBR工艺处理。
氧化沟工艺：氧化沟法是活性污泥的一种变形，属于低负荷、延时曝气活性污泥法。废水和活性污泥的混合液在环状的曝气渠中不断地循环流动，因此也称为循环曝气池。氧化沟法具有处理工艺及构筑物简单、无初沉池和污泥硝化池、有机物去除率高、脱氮、除磷（沟前增设厌氧池）、综合指标较优、污泥龄长、剩余污泥少且容易脱水、处理稳定等优点，但存在低负荷，占地面积大，电耗大，运行费用偏高等缺点。
A2/O工艺：A2/O法即厌氧/缺氧/好氧工艺，它把除磷脱氮和降解有机物3个生化过程巧妙结合在一起。磷在厌氧区释放，在好氧区吸收，通过剩余污泥排放，达到除磷的目的。污染物在好氧区被氧化降解，去除COD和BOD5，同时在硝化菌的作用下，有机氮转化为硝态氮，通过将含有大量硝态氮的混合液回流至缺氧区，在缺氧条件下，由反硝化菌对硝态氮混合液进行处理，转化为氮气，实现脱氮效果。优点：（1）、本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除鳞工艺，总的水力停留时间少于其他工艺。（2）、在厌氧、缺氧、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量繁殖，无污泥膨胀之滤，SVI值一般小于100；（3）污泥中含磷浓度高，一般为2.5%以上，具有很高的肥效；（4）运行过程中无需投药，两个A段只用轻微搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低；（5）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除鳞的功能。（6）脱氮的效果受回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥夹带DO和硝态氮的影响，因而脱氮除磷率可能不高。
结合本次设计的水厂进水水质，选择粗、细格栅及旋流沉砂池作为一级处理工艺，A2/O生物池及辐流式二沉池作为二级处理工艺，并增设高效澄清池与精密过滤器作为深度处理工艺，进一步去除悬浮物以及增加脱氮除磷的效果。污泥处理通过设置储泥池与调节池，再用板框压滤机进行浓缩，最后外运。处理工艺流程图如下图：
3. 研究计划与安排
第一周：查询设计原始条件，阅读《室外排水设计规范》，熟悉课本及设计手册，确定污水排放体制并进行污水管网水力计算；
第二周：污水管道方案比选，完成开题报告；
第三周：雨水管道定线及管段计算；
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 孙慧修. 排水工程(上册)(第四版)[M]. 北京:中国建筑工业出版社，1999
[2] 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.
[3] 胡洪营，张旭，黄霞等. 环境工程原理（第二版）[M]. 北京：高等教育出版社，2011.
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