某城市排水工程毕业设计说明书secret.docx
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某城市排水工程毕业设计说明书secret
XX大学土木工程学院
给水排水专业2004届毕业设计
说
明
书
题目：
丁市排水工程扩大初步设计
指导老师：
学生姓名：
培养单位：
XX大学土木工程学院
班级：
给水排水00-3
提交日期：
2004年6月10日
摘要：
丁市位于湘中地区中心，涟涓二水与湘江汇合处，市区从东北至西南长约30公里，从东南到西北宽约24公里，全市总面积为288.98平方公里。
本地区地质良好，未发现喀斯特、山崩、滑坡等不利于工程建筑的地质现象。
丁市受季风影响，湿度大，雨水多、夏季温度高，属于新大陆性气候。
采用雨水，污水分流的管道布置形式。
其中污水处理厂采用以Carrousel氧化沟为主体的污水处理工艺流程，和以重力式浓缩池为主体的污泥工艺流程。
该工艺具有工艺流程短、处理效果好、出水水质稳定、剩余污泥少、运行管理方便、基建与运行费用低等特点。
关键词：
初步设计重力式污泥浓缩池Carrousel氧化沟
【Abstract】:
TheeconomicandtechnologicaldevelopmentzoneislocatednorthofChangsha.Ithasatotalcoverageofover20squarekilometers.ThiszoneiscomposedofthewestofthexiangjiangriverCorporationandtheeastofthexiangjiangriverCorporation.Accordingtosomerelevantmaterialsaboutecology,waterresourcesandsoon,thisarticleshowsapreliminarydesignationofthesewagetreatmentandsewageplugtreatment.Thisplantwillbeconstructedbyonestage.Thewatertobetreatedis50,000cubicmetersperday.Theplant
adoptthemajortechnologyprocessforcarrouseloxidationditchandgravitatethickeners.Thetechnologyhascharacterizeforshort-periodprocess,highefficiency,steadywaterquality,smallrestsolidsandlowfeesforconstructionandoperation,andsoon.Andwhat,more,itwillbeoperatedandmanagedinaconvenientmanner.
Keywords:
preliminarydesignationtechnologyprocess
CarrouselOxidationditchgravitatethickeners
第1章工程概况
1.1、丁市的基本设计资料（即现在的湘潭市）
介绍丁市的历史沿革：
丁市为一古城，约有1600多年的历史。
公元307年西晋陶侃任丁市刺史，设衙署于今天的窑湾，此时已开始有较大的发展。
经历代变迁至方天宝八年（公元749年），丁市的地域已与解放前的丁市县城相似近。
当时县城设在下摄司。
南宋时县城才迁至城内，此后历代县衙署都都设在该处。
明神宗万历二年（公元1574年）巡抚赵罗椒和知县吴仲始筑土墙，城墙长4395公尺，高6公尺，设观湘文墨、熙春、通济、拱极、瞪月六个城门，旧城从此有了定型。
前清末年，丁市共分172个自治区，县城总市及郊区（即今日的丁石）划为自治区之一，称城区。
1933年改称丁市第一区、辖文华、雨湖、壶山、东平四镇。
1947年二月四镇合并，总称绍谭镇。
1949年8月11日丁市解放，绍谭镇改称丁市县城关镇，1950年7月正式成立专辖市，1953年6月改为省辖市，由专署代管。
1.1.1地理位置
湘潭市位于湘中地区中心，涟涓二水与湘江汇合处，市区从东北至西南长约30公里，从东南到西北宽约24公里，全市总面积为288.98平方公里。
1.1.2地质及地形地貌条件
本地区地质良好，未发现喀斯特、山崩、滑坡等不利于工程建筑的地质现象。
湘潭市属于衡山山脉小丘陵地带，海拔最高176.56m（以吴淞口零点起算），最低34.24m，平均在40-70m之间，河西地区地势平坦，标高早40-50m之间，适合工业、民用、建筑用地。
1.1.3气象和水文条件
湘潭市受季风影响，湿度大，雨水多、夏季温度高，属于新大陆性气候，全年北风最多，频率占17%，平均风速为2.5米/秒，最大风速为20米/秒，达到了八级风。
湘江南起广西，北入洞庭湖，全长863.5km，其特征水位为：
历史最高水达到了41.31m（1962年调查），历史最低水位达到27.7（1975年调查），常水位达到30.86m。
1.1.4人口及工矿企业情况
湘潭市截止1987年末，人口总数为41.23万人，其中河洗区达到了121314人。
湘潭市是一个以机械冶金为主的工业城市，1987年有工业企业429个，其中分布在河西区的工业企业有142个，较大的企业如江麓机械厂、市制革厂、柴油机厂、新酒厂等。
第2章城市污水雨水管网系统的设计
2.1、城市污水管网的设计
从资料上可以看出，湘潭市河西区的地势分布走向从西到东，从北向南慢慢降低，其间的高程落差在11.70m左右，地面坡度大约在6‰-1.5‰之间，并且大部分的地面坡度集中在1.5‰左右，因此城市污水管网的布置可以因地制宜，利用地形的走向合理布置，而且城市污水处理厂设置在河西区的东南角，处于流经河西区的湘江的下游地段。
综合这些条件，可确定城市污水主干管的走向从西向东顺势布置。
因为河西区的单位街坊的布置较为合理，可沿着较大的主干道铺设水管。
各街区就地取临近的城市市政污水管段（城市污水支管）排
放，然后城市污水支管汇入相应的主干管。
对于街区面积较大的个别街区，采用多分片的办法，就是将单个大的街区分成多个较小的排水面积，以便满足排水的要求。
对于工厂企业的污水排放，将工业企业的生活污水、工业生活污水及工业生产污水总和作为集中流量汇入主干管。
火车站的污水流量取了参考值也作为集中流量计算。
2.2、城市雨水管网的设计
城市雨水管网的设计与城市污水管网的设计有很大的不同。
城市污水管网总是要进入污水处理厂进行处理的，而城市雨水管网不需要这样做的。
由于雨水的季节性较强，波动性很大，而且，来水量一般很大，送入污水处理厂处理很不划算，加上河西区的湖泊较多，并有流量较大的湘江在南部流过，雨水干管可以从北向南的布置，这也能很好的利用了河西区的地势地形。
雨水管段的汇水面积要做到分配均匀，大致相等，在设计中应该很好的体现。
另外对于个别街区或者是工业企业（离市区较远），为了防止管段铺设过长，增加造价和埋深，可就近排入湖泊和外流的河流，利用了雨湖自身的调节功能和一定的处理功能进行雨水的储存和处理，最后用外排管段将调节容量的雨水排入湘江。
第3章污水处理厂建设规模的确定
3.1、处理水量
根据湘潭市河西区城区的总体规划要求，污水处理工程可研究
性报告中确定本污水厂的最终规模为日处理污水2.62万m3/天，最高用水日的污水量为3.82万m3/天。
丁市人口41.3万（1987年统计），查表确定该区的人均生活用水定额为150l/（cap*d），人均污水定额按80%取值，则可得到该区的人均生活污水定额为120l/（cap*d）。
3.2、污水水质及处理程度的确定
根据湘潭市城市总体规划，结合近年来对分流制的生活区污水水质的实测结果和有关的城市污水处理厂污水水质情况的调查，并考虑了生活区水质和工业区水质不同带来的影响，得到了以下的污水水质。
对于污水厂的出水要求，严格按照国家一级排放标准设计，如下图所示：
湘潭市（丁市）污水水质及处理标准
项目
BOD5（mg/l）
CODcr（mg/l）
SS（mg/l）
NH3-N（mg/l）
TP（mg/l）
进水
200
400
200
40
5
出水
20
100
30
15
1.0
去除率
90.0%
75.0%
85.0%
87.5%
80%
第4章工程设计方案
4.1、方案选择原则
在污水处理厂方案设计中，遵循以下原则：
1﹑从城市发展现状出发，以城市总体规划和排水工程规划为依据，既考虑总体发展又考虑近期城市建设情况，使污水厂建设能分期实施，与城市建设同步发展，起到既保护环境，保护人民身体健康，又适度考虑国内有限的实际情况，少花钱，多办事。
2﹑根据工程纳污范围内污水水质及处理程度要求，在选择污水处理工艺的时候，积极采用技术先进可靠，处理效果好，占地面积小，维护管理简单，经常运转费用低的工艺，在设备选型时，优先选用国内先进的材料和设备，对于国产质量尚未过关的关键性设备考虑国外进口，以降低建设成本，同时提高机械化﹑自动化程度和工程的可靠性，改善工人操作条件。
3﹑根据湘潭市的污染现状和该市的环境保护规划，按污水厂出水受纳水体的环境容量，本污水处理工艺流程的选择，除了能够达到去除BOD5和SS要求外，并应具有良好的脱氮除磷效果，以达到降低受纳水体的富营养化程度。
4﹑在厂内布局方面使生产设施相对集中密集，厂内绿化率达到40%以上，建筑物尽量低矮，以避免破坏景观。
4.2、工艺方案选择
4.2.1工艺方案
根据上述原则，初步选定了两种方案进行方案的技术经济比较。
两种工艺流程：
①普通A/A/O法处理工艺；
②厌氧池+氧化沟处理工艺。
4.2.2方案的技术经济比较
方案的流程图如下所示：
方案一：
普通A/A/O法处理工艺
接触池
二沉池
好氧池
缺氧段
厌氧池
沉砂池
细
格栅
污水提升泵房
中
格栅
脱水机房
贮泥池
浓缩池
污泥泵房
方案二：
厌氧池+氧化沟处理工艺
卡式氧化沟
平流沉砂池
污水提升泵房
接触池
二沉池
厌氧池
细
格栅
中
格栅
脱水机房
贮泥池
浓缩池
污泥泵房
①技术比较：
两种方案的技术比较如下所述：
方案一（普通A/A/O法处理工艺）
优点：
a）该工艺是最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间﹑总的占地面积少于其它同类工艺。
b）在厌氧（缺氧）好氧交替运行的条件下，丝状菌得不到大量的繁殖，无污泥膨胀之忧，SVI值一般均小于100。
c）污泥中的含磷浓度高，具有很高的肥效。
d）运行无须投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧浓度，运行费用低。
缺点：
a）除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不宜太高，特别是P/BOD值高时更是如此。
b）脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行的费用。
c）对沉淀池要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生
厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧浓度也不宜过高，以防止循环混合液对缺氧反应器的干扰。
②方案二（厌氧池+氧化沟处理工艺）
该工艺具有普通A/A/O法处理工艺的各项优点外，还具有氧化沟的一些独特的特点。
优点：
a）氧化沟具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其工作区分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化作用和反硝化作用，取得脱氮的效果。
b）不使用初沉池，原污水经过格栅和沉砂池预处理，已经有效
防止污水中无机沉渣沉积，有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度。
c）BOD负荷低，类同于活性污泥法的延时曝气系统。
使氧化沟具有：
对水温、水质、水量的变动有较强的适应性；污泥龄（生物固体平均停留时间）一般在18-30天左右，为传统活性污泥系统的3-6倍，可以存活、繁殖时间长、增殖速度慢的微生物硝化菌，在氧化沟内能够产生硝化作用，如运行得当，氧化沟能够具有较高的脱氮效果，污泥产率低，且多以达到稳定的程度，勿需要再进行硝化处理。
d）脱氮效果还能进一步提高。
因为脱氮效果的好坏很大一部分取决于内循环量，要提高脱氮效果势必要增加内循环量。
而氧化沟的内循环量从理论上说可以是不受限制的，从而氧化沟具有较大的脱氮潜力。
e）氧化沟只有曝气器和池中的推进器维持沟内的正常运行，电耗较小，运行费用更低。
总的说来，两种方案都能够达到要求处理的效果，而且工艺简单，污泥处理的难度较小，在技术上都是可行的。
但结合实际的工程要求来看，对于污水的脱氮除磷率要求很高，只有方案二可行（脱氮率要求达到87.5%，除磷率要求达到80%），这是其一；其二，设计中可采用改良型的carrousel氧化沟。
有证据表明，城市污水经改良型氧化沟处理后，污水中各项污染物平均去除率能满足上面的脱氮除磷的要求；而且经过多年实践证明，改良型的carrousel氧化沟二级处理工艺具有工艺简单成熟﹑操作管理简便，处理效果好，出水水质稳定，脱氮除磷性能好的特点，同时，该工艺省去了初沉，也不必象A2/O法等其它脱氮除磷工艺那样需要大量混合液回流和多个池子，因此工艺布置紧凑，可省地﹑省电﹑降低运行费用，是城市污水处理厂比较理想的处理工艺。
综合所述，方案二从经济和技术上都是可行的，而且符合各项原则，是较为合理的选择。
4.2.3厌氧池+氧化沟处理工艺的工艺特点：
1）
本方案设计中，考虑到对脱氮除磷性能的较高要求和设计进水中污染物浓度较高的实际情况，本工程氧化沟工艺在改良型氧化沟基础上再作改进，增加了厌氧区和高氧曝气区，不仅增强了NH3-N的硝化率，更重要的是给磷的充分释放和过量吸收创造条件，原污水和已脱氮回流污泥进入厌氧池，聚磷菌在有丰富碳源和绝氧环境条件下可实现磷的充分释放，聚磷菌将储存在体内的聚磷酸盐进行分解，并提供了能量，大量的吸附水中的BOD5，同时释放正磷酸盐，使BOD下降，
含磷量上升，厌氧池出水进入氧化沟缺氧段可使已经硝化的污水在有充足的碳源及缺氧条件下先进行前置反硝化脱氮。
由于采用了倒伞型曝气机，在两曝气机之间存在缺氧段，形成了多个A/O串联，实现好氧硝化和缺氧反硝化达到脱氮目的，并在氧化沟的出水段增设一个高溶解氧区，可使聚磷菌在高溶解环境下完成磷的过度积累和最后的贪婪吸收，从而达到了除磷的目的。
因此，这种改良型氧化沟提高了污水处理程度，达到了除磷脱氮的良好效果，能确保出水达到所要求的排放标准。
2）在曝气设备的选择方面，克服了传统的鼓风曝气方式噪音大，曝气头容易堵赛和曝气转碟检修麻烦的缺点，选用DS325型的倒伞型叶轮曝气机，这种机子单机充氧大，两台机子之间的距离较大，使曝气机上下游溶解氧梯度大，可产生好氧、缺氧、厌氧条件，形成多个A/O串联，从而大大提高了氧的利用率和脱氮效果，同时脱氮过程可
利用硝酸盐中的氧，达到节能的目的，为防止污泥沉淀和促使回流污泥与进水充分混合，在厌氧池内设有潜水搅拌器。
3）
在污泥处理方面，由于氧化沟工艺采用低污泥负荷及合适的污泥龄，有机物的生物分解比较彻底剩余污泥基本稳定，而且脱水性能较好，这种污泥再行厌氧消化其产气率不高，综合经济效益差，因此，不设污泥消化系统，只设置污泥浓缩池。
最后将要处理的污泥集中处理，采用污泥脱水一体化设备脱水至含水量75%-80%左右的污泥饼外运。
第5章污水处理厂的总平面布置
平面布置的原则一是要功能分区明确，流程顺畅，二是尽量紧凑，节省建筑用地，增加绿化面积，同时兼顾美观实用。
根据这些原则和要求，设计的总平面布置见大图。
（以下所说的方位以图中所示为准）。
整个厂区分为两个相对独立的小区，各小区都设置了定面积的绿化带，力求创造一个优美整洁的环境。
这两个小区没有明确的实际分隔，由于在功能上的差别，分成了生产区和工厂的办公区。
厂里的职工的生活住所都在厂外，因此，在该污水处理厂中没有设置生活区。
污水处理厂的大部分面积被污水处理构筑物占据，都是在厂区的北面，呈直线分布，最后处理完成的污水排入厂区最东边的湘江。
而生成的污泥在厂区平面右上部（东北角）的污泥脱水间脱水处理后，由厂里的运泥车从后门运走（后门位于厂区的右上角）。
后门主要用于格栅渣、沉砂、污泥等的外运。
厂区平面的下方分散着污水处理厂的办公区及相应的辅助设施，包括了：
污水处理厂的办公大楼、车库、仓库、检修间、实验楼、自动控制楼和值班室等（详细布置可见图一）。
污水处理厂的前门设在图中的左下部。
污水处理厂的办公区的布置尽量做到避开有气味的的污水处理构筑物，一般设于厂区常年的上风向。
当然，在生产区和办公区的隔离部分种植绿色植物，以求将污水处理对人的危害降到最底的限度。
从图中可以看出，有臭味的原污水和格栅渣、沉砂、污泥处理设施全部设置于厂区的上部，远离工作区，这样做尽管会增加进水管的长度，但是厂内工艺流程通顺，构筑物之间连接管线短，不仅能将污泥集中处理和就近外运，更重要的是保证了工作区不至于受到污水和污泥臭味的影响，而且泥渣外运车不从厂的工作区经过，进一步确保厂工作区的优美环境。
从图中可见，整个污水处理厂区布置紧凑，美观，工艺流程顺畅，并陪以花坛绿草绿化与雕塑小品，这将是一个花园式的处理厂。
第6章污水处理厂的高程布置
从资料了解到湘江的特征水位：
历年最高水位：
41.31m（1962调查）；历史最低水位：
27.7m（1975年10月6日测）；常水位：
30.86m。
根据以上资料，为了确保处理后的污水能够顺利的排入湘江，必须保证最后的入水口的标高要高于41.31m，考虑到历史最高水位和历史最低水位之间的差距达到了10m左右，而污水处理厂选址的平均地面标高达到了38.30m，可以不用考虑常水位对污水处理厂内构筑物的影响；而对于最高水位的考虑就在于在污水排入湘江前先进入一个提升泵房，平时污水不经过泵的提升直接排入湘江，一旦历史最高水位来临，就通过泵的提升排入湘江。
这样做是最好的解决办法，能够作到平时节能，洪峰来临时从容处理两不误。
以下是各个污水处理构筑物的高程布置：
构筑物
水面标高（m）
绝对
相对
细格栅前
42.86
4.56
细格栅后
42.65
4.35
平流沉砂池
42.55
4.25
圆形厌氧池
41.80
3.50
卡式氧化沟
40.44
2.14
辐流式二沉池
39.90
1.60
接触池
38.30
0.00
入江口
37.30
-1.00
重力浓缩池
39.00
0.70
贮泥池
38.80
0.50
脱水间
41.80
3.00
注：
①这里取污水处理厂的平均地面标高为38.30m；
②由等高线可以看出该处土地高差很小，因此设计时将厂区
的地面设计为平地（即地面坡度为0%）。
第7章工艺设计
7.1、污水处理主要构筑物及设备
7.1.1中格栅及进水提升泵房
1）中格栅
中格栅主要用于拦截较大的颗粒的悬浮物，保护水泵免受损失。
中格栅及进水提升泵房共同建造，格栅间的土建按总过水能力3.82万m3/天规模设计一次建成，平面尺寸为L*B=2.48m*1.36m，共分两格，每格净宽0.68m。
采用JT型阶梯式格栅除污机，并配备Ø285型长度为5m的无轴螺旋输送机。
栅条间距40mm，格栅的安装倾角为60度。
格栅配有水位探测仪，当栅前后水位差达到设计值时，则自动启动配置的清洗耙。
每套格栅前后均设有电动闸板以便检修时截断污水。
2）进水提升泵房
经过中格栅处理后的污水由污水提升泵提升，选用卧式污水泵泵房土建按3.82万m3/天的规模一次建成，是一个半径为9m的圆形泵房高度有13m左右，大部分为钢筋混凝土结构。
泵房内配置三台泵，二用一备,型号为250WD卧式污水泵；
水泵参数如下：
Q=180.5—278l/sH=12—17m转数n=730转/分轴功率N=37—64KW配电动机功率70KW效率
=69.5—73%允许吸上真空高度H
=4.2—5.2m叶轮直径D=460mm
7.1.2细格栅和平流式沉砂池
细格栅和平流式沉砂池合建在一起。
1）细格栅
格栅间的土建按总过水能力3.82万m3/天规模设计一次建成，平面尺寸为L*B=2.97m*1.13m，共分两格，每格净宽0.56m。
采用JT型
阶梯式格栅除污机，并配备Ø285型长度为5m的无轴螺旋输送机。
栅条间距10mm，格栅的安装倾角为60度。
2）平流式沉砂池
沉砂池的主要功能是去除颗粒较大的沙砾和无机物，避免沉积和堵塞管道，减少机械设备的磨损，提高污水中BOD5：
TP比。
为使分离出的无机物比较干净，不带出有机物，以提高进水中的BOD5浓度，本工程决定使用平流式的沉砂池。
平流式沉砂池由入水渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成。
它具有截留无机颗粒效果好，工作稳定，构造简单，排沉砂较方便等优点。
该池子的设计处理能力为3.82万吨/天，设两组沉砂池，每组两格，每格有两个沉砂斗，每格宽度为1.20m，有效水深为0.32m。
整个构筑物为钢筋混凝土结构，排泥使用PXS-I-2500型的行车式泵吸砂机，整机功率为5.15KW，行车速度为1.3m/min。
分离出来的水进入厌氧池。
7.1.3厌氧池及氧化沟
厌氧池及氧化沟构成一个处理单元，总的水力停留时间超过了20h，所以设计水量按照最大日平均时考虑，即0.13m3/s。
因此，计算得出，厌氧池的设计参数为：
水力停留时间为2.5h，污泥浓度为3g/l，污泥回流浓度为10g/l，共设置两座厌氧池，每座池子的设计流量为130l/s；厌氧池为圆柱型的钢筋混凝土构筑物，直径为18m。
水深为5m。
池中设置两台JBL800-2000型的螺旋浆式搅拌机。
技术参数为：
浆直径为800-2000mm，转速为4-134r/min，功率为4.5-22KW，浆叶数为3个。
由于脱氮除磷率要求很高，因此氧化沟的污泥龄设置较高，取22d；
氧化沟的设计参数如下：
最低水温：
10度；最高水温：
30度；
每天产泥量为614.85Kg；每天的剩余污泥量为1102.997Kg；
混合液污泥浓度MLSS为4000mg/l；
硝化的水力停留时间为10.52h；
反硝化的水力停留时间为9.176h；氧化沟总厂为512.22m，其中好氧段长度为260.11m，缺氧段的长度为252.11m；
氧化沟的总需氧量为248.9kg/h。
氧化沟的平面尺寸为79.39m*36m，为六沟式氧化沟；
曝气设备配置了5台型号为DS325的曝气机，4用1备，其中五台都为变频调速的；DS325倒伞型叶轮曝气机充氧量为21-107kg/h，设备重量为4400kg；为了保证氧化沟在曝气状态下，混合液不发生沉淀，还设有型号为SK4430的淹没式搅拌机13台功率为4.0KW，每个廊道设置两台。
7.1.4二沉池
为周边进水，周边出水的幅流式二沉池，设两座，单座的工艺参数为：
设计处理能力为11232m3/d，表面负荷为0.8m3/m2*h；
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