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1. 研究目的与意义（文献综述）
城市排水工程是满足社会经济可持续发展的一个重要因素，是保障自然环境，提高人民物质生活水平的重要前提。
国外城市排水系统的发展过程大致以下三个阶段：首先在十九世纪中期发展了现代城市排水系统；然后在上世纪六、七十年代投放大量财力铺设污水管道、建设处理厂，提高污水的收集率和处理率；最后对雨污混合污水在溢流前进行调节、处理及处置，对污染严重地区的雨水径流排放做了更严格的要求。国外污水处理在二十世纪七十年代就已经达到了污水处理的二级标准，并且不断对传统工艺进行改进以及新技术的研究，其中，污水处理利用技术受到了很大程度的重视。同时，投入了大量的科研力量以及资金对处理污水的设备运行、检测以及管理进行了有效的加强，在很大程度上实现了高科技技术的应用。
排水工程的建设在我国已有悠久历史，早在战国时代就有陶土管排除污水的工程设施。我国解放以后，随着城市和工业的发展，城市排水工程的建设有了很大的发展。现在我国城市排水管渠正在有计划地逐渐将原有的合流制改造为分流制，并且在新建地区排水系统采用分流制。污水处理厂的数量也在不断地增加，并且不断的探索经济、高效、节能、技术先进的符合我国国情的污水处理新工艺和新技术。随着国家对环境保护的重视，现大部分污水处理厂均新建深度处理，使得出水标准达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。同时大力开展污水资源化研究，在解决水污染的同时，也解决某些缺水地区水资源不足的问题；加强水质监测新技术、操作管理自动化和水处理设备标准化；对城市污水处理所产生的污泥，加强综合利用，解决污泥的最终处置和出路。在现代化建设中，我国充分发挥社会主义制度的优越性，在解决污水治理问题，确保环境不受污染的道路上不断前行。
2. 研究的基本内容与方案
2.1设计的基本内容
排水工程设计范围包括：雨、污水管网工程与污水处理厂工程。
1、雨、污水管网工程
（1）雨、污水管道布置
（2）雨、污水管道水力计算
（3）污水管网平面图和高程图
2、污水处理厂工程
（1）确定污水处理厂厂址及设计流量
（2）污水、污泥处理流程的选择与计算
（3）水厂平面布置、高程布置图、构筑物细部图
3、工程造价估算
2.2设计目标
合理设计原阳县新城区雨、污管网工程，保护环境免受污染，以促进工农业生产的发展和保障人民健康生活。
合理设计原阳县新城区污水处理厂工程，使处理后污水达到排放标准后排放。本设计中，原阳县新区的雨水和处理后的污水均排入原阳河，原阳河规划为III类水体，原阳河的水质资料如下：
COD 15mg/L 2.9mg/L 氨氮 0.8mg/L 总磷 0.19mg/L
经污水处理厂二级处理后，水质指标应达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准；再经深度处理后，出水标准达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。（单位：mg/L）
表1 污水处理厂出水水质标准
| 指标 | COD | BOD | SS | 氨氮 | 总氮 | 总磷 |
| 一级A | 50 | 10 | 10 | 5（8） | 15 | 0.5 |
通过设计提交完整的设计结果，包括：毕业设计说明书（附计算书）及图纸。毕业设计说明书、计算书一般为60~90页（给3.5万~5.5万字），包括目录、前言、正文、小结及参考文献等，用外语书写毕业设计摘要（约200~300词）。图纸的数量不少于8张（按1号图计）。图面布局合理、正确清晰、用工程字注文、符合制图标准及有关规定。至少有一张图纸用CAD绘制，至少有一张图纸用铅笔绘制，墨线底图数量不少于一张。在设计深度方面，至少有一张图纸基本达到施工图要求。
2.3拟采用的技术方案
（1）排水系统体制的选择
本设计中，原阳县新城区缺乏统一的排水规划和排水管涵的建设，管理比较混乱。原阳河规划为III类水体。未经处理的污水排入原阳河，对水体的污染日趋严重。所以建立完善的排水系统是非常必要的。
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、污水利用情况、原有排水设施、水质、水量、地形、气候和水体条件，从全局出发，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。排水系统的体制，一般分为合流制和分流制两种类型。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。合流制的优点在于造价低，占用空间小，但存在着不能满足环保要求、晴天易淤积雨天沉积物冲起使得水质变化大、泵站和污水处理厂造价高等缺点。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。分流制的污水全部送至污水处理厂处理，水质较稳定，污水处理厂运行管理简单，但也存在着排水管道造价高，初期雨水污染严重的缺点。由于排除雨水方式的不同，分流制排水系统又分为完全分流制和不完全分流制两种。在城市中，完全分流制排水系统具有污水排水系统和雨水排水系统，而不完全分流制只具有污水排水系统。
我国《室外排水设计规范》规定，在新建地区排水系统一般采用分流制。本设计中，原阳县新城区无系统的排水管网，且现今对环境的保护越发重视，故可采用完全分流制，建设完整的排水管道收集系统，做到雨、污分流，将雨水收集就近排入原阳河，将污水收集输送至污水处理厂处理后排放。
（2）污水管网设计
污水管道的布置应尽可能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除。管道定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进行，由原阳县新区的规划图可看出该区域地形倾向于原阳河，现提出两种污水主干管的布置方式：一种是将主干管布置在临近原阳河并与其平行的一侧街道下，另一种则是将主干管布置在与原阳河垂直且地势较低的一侧街道下。由于主干管管径大，保持最小流速所需坡度小，所以应将主干管布置在地形坡度较小的一侧。本设计中的第一种布置方式其地形坡度为0.0014，第二种布置形式的地形坡度为0.00096。故应采用第二种布置形式，将污水主干管布置在与原阳河垂直的一侧街道下。其余管道的布置均顺坡排水。
（3）雨水管网设计
原阳县位于河南新乡，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。原阳县地势较为平坦，北侧原阳河自西向东流动，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。
原阳县新城区距原阳河较近，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。
（4）污水处理厂设计
污水处理厂的工艺流程系指在保证处理水达到所要求的处理程度的前提下，应采用的处理构筑物的有机结合。污水处理工艺流程的选定主要依据的因素有污水的处理程度、工程造价与运行费用和当地的各项条件。
本设计中的污水处理厂主要处理生活污水，其水质稳定，可生化性好，因而适宜采用活性污泥法进行生物处理。通过各方面的考虑，提出了两种广泛使用的工艺系统的方案：
方案一：氧化沟工艺系统。氧化沟工艺系统流程简单，构筑物少，控制管理较方便。运行中水力条件好，不会产生污泥淤积，因而使出水水质稳定。循环流量大，使进水达到快速混合稀释，具有很强的抗冲击负荷能力，停留时间长，固体总量大，对冲击负荷也有较强的缓冲作用。但存在着池深浅，占地面积相对较大，基建投资较大，使得工程造价和征地费用增加等缺点。
方案二：A2/O工艺系统，A2/O工艺系统是最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间小于其他同类工艺。在厌氧、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量繁殖，无污泥膨胀之虞。运行中厌氧和缺氧区只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧浓度，运行费用低。但也存在着脱氮、除磷难于再行提高，进入沉淀池要保持一定浓度的溶解氧、减少停留时间以防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象产生等缺点
原阳县新区所收集的多为生活污水水质，水量较为稳定，通过考虑进水水质和排入水体的水质标准、污水水量、工程造价和运行费用等因素，选用A2/O工艺系统在较短的水力停留时间里完成脱氮除磷和BOD的去除。
污水处理厂工艺流程图
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] 孙慧修等.排水工程[M]（上册）第4版.北京:中国建筑工业出版社，1999.
[2] 张自杰等.排水工程[M]（下册）第5版.北京:中国建筑工业出版社，2015.
[3]室外排水设计规范（GB50014-2006）（2016版）.
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