【正文】 江西理工大學 2021屆本科生畢業(yè)設計 1 第一章 概況 工程概況 本工程 為江西省 RJ 市排水工程規(guī)劃及污水處理廠設計， 總 服務面積178。， 服務 人口 萬。 RJ 市為贛南地區(qū)的新興城市 。近年來，隨著各種工業(yè)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展， RJ市區(qū) 生活污水和工業(yè)廢水未經(jīng)處理直接排入河流，嚴重污染了河 流 水質(zhì)， 并對 城市環(huán)境 造成了極大 影響。 目前 有三座污染較大的工廠分散分布在市區(qū)內(nèi)。為改善城市環(huán)境質(zhì)量，保護江河水體水質(zhì)， RJ 市亟需建設城區(qū)排水管網(wǎng)和污水處理設施。 排水工程規(guī)劃分污水收集管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃和雨水管網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃，管網(wǎng)采用重力流排水，沿著地勢高低走向布置 管網(wǎng)，充分利用地形坡度。在新老兩區(qū)各設兩條污水收集主干管，各小區(qū)的生活污水和工廠工業(yè)廢水依靠埋在其附近的污水干管收集，再流入污水主干管；在街區(qū)道路旁邊埋雙側(cè)雨水管，收集屋面雨水和路面雨水，并依靠重力就近排入河流。 污水處理廠采用具有脫氮除磷功能的 A178。/O 工藝。污泥處理工藝為 ―濃縮、脫水、衛(wèi)生填埋 ” ，污水處理廠 處理后的出水依靠重力流流入 RJ 市中心河流。 原始資料 RJ 市地勢東北高、西南低，逐漸向中心和西南方向降低。境內(nèi)有一條河流由東北向西南方向通過，將該市劃分為兩個區(qū)。河流左岸為老城區(qū)，右岸經(jīng)濟發(fā)達，工 廠多分布于此。各區(qū)人口密度及排放污水水質(zhì)、各工業(yè)企業(yè)的排水量及排放廢水水質(zhì)分別見表 11 和表 12。 設計污水廠處理后的污水排入河流。 表 11 各區(qū)人口密度及排放污水水質(zhì) （水質(zhì)單位： g/（ 人 d ） ） 區(qū)域 人口密度 (人 /km2) 污水量標準 (L/人 d) SS BOD5 COD 氨氮 磷酸鹽 pH 水溫 (℃ ) I 區(qū) 9500 190 30 25 35 3 20 II 區(qū) 8000 180 30 25 35 3 20 表 12 工業(yè)企業(yè)的排水量及排放廢 水水質(zhì)（水質(zhì)單位： mg/L） 區(qū)域 日排水量 (m3/d) 最大時排 水量 (m3/h) SS BOD5 COD 氨氮 磷酸鹽 pH 水溫 (℃ ) A 廠 1000 60 450 200 800 35 3 25 江西理工大學 2021屆本科生畢業(yè)設計 2 B 廠 2200 100 350 220 700 48 14 20 C 廠 1200 70 300 240 400 20 7 7 15 排放標準 根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（ GB189182021）一級 B類排放標準確定排水水質(zhì)指標如下： BOD5 ≤ 20mg/l； CODcr ≤ 60mg/l； SS ≤ 20mg/l； TN ≤ 20mg/l； TP≤ ； NH3N≤ 8 mg/l。 江西理工大學 2021屆本科生畢業(yè)設計 3 第二章 排水工程總體規(guī)劃 排水體制方案比較及選擇 排水系統(tǒng)的體制一般分為合流制和分流制。二者的優(yōu)缺點比較見表 21。 表 21 合流制和分流制的比較 合流制 分流制 直流分散式 截留式 完全分流式 不完全分流式 環(huán)保角度 排污口多，水未處理，不滿足環(huán)保要求。 晴天污水可以全部處理，雨天存在溢流。 污水全部處理，初降雨 水未處理，但可以采取收集措施。 污水全部處理，初降雨水未處理，但不易采取收集措施。 工程造價角度 低 管渠系統(tǒng)低，泵站污水廠高。 管渠系統(tǒng)高，泵站污水廠低。 初期低，長期高，靈活。 管理角度 不便，費用低。 管渠管理簡便，費用低，污水廠泵站管理不便。 容易 容易 通過上述比較，完全分流制體系工程造價雖然稍高，但是環(huán)保效果好，管理方便，而且橫貫 RJ 市的河流所需的環(huán)保要求較高。同時，根據(jù)《室外排水設計規(guī)范》 (GB500142021)的規(guī)定，在新建地區(qū)排水系統(tǒng)一般采取分流制。 排水區(qū)域劃分及管線 的布置 排水區(qū)域劃分 管網(wǎng)定線前 首先根據(jù)地形劃分排水流域。 排水流域劃分一般根據(jù)地形及城鎮(zhèn)（地區(qū)）的豎向規(guī)劃進行。在丘陵及地形起伏的地區(qū)， 地形變化較顯著 ，可按等高線劃出分水線，通常分水線與流域分界線基本一致。在地形平坦無顯著分水線的地區(qū)， 或向一方傾斜時， 可依據(jù)面積的大小劃分，使各相鄰流域的管道系統(tǒng)能合理分擔排水面積，使干管在最大合理埋深情況下，流域內(nèi)絕大部分污水能以自流方式接入， 不設泵站或少設泵站。 每一個排水流域往往有 1 個或 1 個以上的干管，根據(jù)流域地勢標明水流方向和污水需要抽升的地區(qū)。本設計排水區(qū) 域的劃分參見 CAD 附圖。 排水管網(wǎng)定線原則及考慮因素 分類 比較角度 江西理工大學 2021屆本科生畢業(yè)設計 4 （ 1）排水管道定線的基本原則 充分利用城市地形、地質(zhì)、地貌特點，盡可能在管線較短和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域的污水能自流排出。 布置管線是確定 污 水管道系統(tǒng)總體布置的重要步驟。在定線時應考慮地形等因素的影響。根據(jù)地形，污水廠和出水口位置布置污水管道，依次定出主干管、干管、街道支管，并考慮設置泵站的合理位置。一般應將主干管和流域干管放在較平坦的集水線上， 讓 污水盡量以重力流排送，污水干管與主干管應盡量避免和障礙物相交，如遇特殊地形時應考慮特殊措施（ 如跨越河道的倒虹管等）。 （ 2）排水管道定線考慮的因素 污水管道定線考慮的因素有：地形和用地布局；排水體制和線路數(shù)目；污水廠和出水口位置；水文地質(zhì)條件；道路寬度；地下管線及構(gòu)筑物的位置；工業(yè)企業(yè)和產(chǎn)生大量污水的建筑物的分布情況。 ① 在一定條件下，地形一般是影響管道定線的主要因素。定線時應充分利用地形，利用排水系統(tǒng)的布置形式，使管道的走向符合地形趨勢，盡量做到順坡排水，盡可能不設泵站或少設泵站。 ② 污水支管的平面布置取決于地形及街區(qū)建筑特征，應便于用戶接管排水。 ③ 污水主干管的走向取決于污水廠和出水口的 位置。 ④ 采用的排水體制也影響管道定線。 ⑤ 考慮到地質(zhì)條件，地下構(gòu)筑物以及其它障礙物對管道定線的影響。盡可能回避不良地質(zhì)條件的地帶和障礙。處理好與現(xiàn)狀建筑物，構(gòu)筑物和規(guī)劃道路的關(guān)系，實在不能避開時應采取相應的工程措施。 ⑥ 管道定線時還需考慮街道寬度及交通情況。 ⑦ 管道定線，不論在整個城市或局部地區(qū)都可能形成幾種不同的布置方案，應進行方案技術(shù)經(jīng)濟比較。 ⑧ 結(jié)合江河走向和規(guī)劃中道路的實施，合理布置管線，以利于減小施工難度。 污水管網(wǎng)系統(tǒng) （ 1）污水干管、主干管布置原則 ① 污水主 干管定線 江西理工大學 2021屆本科生畢業(yè)設計 5 由于 RJ 市的每塊小區(qū)的面積都比較大，地面坡度很小，比較平緩，布置排水管段并沒有很好的地形優(yōu)勢可以利用，故為了減少整個污水管網(wǎng)的埋深和少設污水泵站，在新區(qū)布置一根污水主干管，采用平行河流走向布置；在老區(qū)布置一個主干管，與河流垂直布置，走向由南向北。 ② 污水干管定線 污水干管布置垂直于主干管，依靠重力流流向主干管，各區(qū)污水經(jīng)支管或街區(qū)管收集后進入干管，再流入主干管。 ③ 污水泵站設置 由于整個片區(qū)的坡度較小，地面比較平緩，新區(qū)主干管較長，故在主干管節(jié)點中途設置中途提升泵站，減少后續(xù)管段埋深。 ④ 倒 虹管設置 由于污水廠設在河流下游的南側(cè)，新區(qū)的主干管需要穿越河流才能輸送到污水處理廠，所以在河流橫斷面較窄處設置倒虹管，依靠虹吸作用輸送污水。 （ 2） 污水管網(wǎng)布置方案比較 RJ 市地勢東北高、西南低，逐漸向中心和西南方向降低 ， 一條河流由東北向西南方向通過將該市劃分為兩個區(qū)。 根據(jù) RJ 市的地形及自然情況，城市污水管網(wǎng)布置初選兩套方案。 方案 1 的布置圖見圖 21， 新區(qū)污水主干管平行于河流布置，污水流向自東向西，污水干管與河流呈正交之勢布置，共設置 5 根干管，自北向南流向主干管；老區(qū)布置 2 根收集干管，平行于河流布置，最后匯聚 于一根管線較短的主干管。最終新老兩區(qū)主干管匯聚一起流入污水廠集中處理。 方案1污水廠 圖 21 污水管網(wǎng)布置方案 1 江西理工大學 2021屆本科生畢業(yè)設計 6 方案 2 的布置圖見圖 22， 新區(qū)布置 3 條平行于河流的干管，流向自西向東，再設置 1 根主干管，垂直于河流布置；老區(qū)管網(wǎng)布置與方案 1 相似。最終兩根主干管分別單獨流入污水廠集中處理。 方案2污水廠 圖 22 污水管網(wǎng)布置方案 2 由于兩個方案老 區(qū)管網(wǎng)布置類似，故不予比較；僅對新區(qū)兩個方案管網(wǎng)布置進行比較，見表 22。 表 22 管網(wǎng)布置方案技術(shù)經(jīng)濟比較 方案 優(yōu)點 缺點 方案 1 ①主干管沿地面坡度布置，能減少主干管埋深。 ② 干管較短，可以不用在干管中途設置提升泵站或者少設提升泵站。 ③ 每根干管服務面積比較均勻，不會出現(xiàn)某管段服務面積過高或過低。 ① 管 網(wǎng)布置 不能最大程度利用地形坡度。 ②由于主干管較長，主干管在中途可能要設置提升泵站。 方案 2 ①干管能最大程度利用地形坡度，能減少干管埋深。 ②干管埋深減少了，主干管埋深自然會相應減少。 ③主干 管長度較短，可以減少部分管網(wǎng)造價。 ①本服務區(qū)地面平緩，坡度較小，可以利用的地形優(yōu)勢不明顯。 ②干管管線非常長，在每根干管中途都需要設置提升泵站，整個管網(wǎng)造價昂貴。 ③干管服務面積劃分不均勻。 ④整個管網(wǎng)埋深量遠遠大于方案 1。 經(jīng) 過綜合 比較， 管網(wǎng)布置 最終采用哪個方案 1。 雨水管網(wǎng)布置 管網(wǎng)布置應充分利用城市地形、地質(zhì)、地貌等特點，盡可能在管線較短和埋江西理工大學 2021屆本科生畢業(yè)設計 7 深較小的情況下，讓最大區(qū)域的雨水能自流排出。雨水管道布置可遵循如下原則： ① 充分利用地形 ， 就近排入水體 。 ② 結(jié)合街區(qū)及道路規(guī)劃布置 。 ③ 結(jié) 合城市豎向規(guī)劃 。 ④ 盡量避免設置雨 水泵站。由于暴雨形成的雨水量大 ,雨水泵站的投資也很大 ,且雨水泵站在一年中運轉(zhuǎn)時間短 ,利用率低 ,所以應盡可能靠重力流。但在本設計中地勢平坦、區(qū)域較大，所以必須設置雨水泵站 ,應使經(jīng)過泵站排泄的雨水徑流量減少到最小限度。 ⑤ 雨水管渠應結(jié)合具體條件確定。一般在城市市區(qū) ,建筑密度較大、交通頻繁的地區(qū) ,均采用暗管排雨水 ,盡管造價高 ,但衛(wèi)生情況較好 ,養(yǎng)護方便；在城市或建筑密度低、交通量小的地方 ,可采用明渠 ,以節(jié)省工程費用 ,降低造價。 本設計中的雨水管網(wǎng)布置情況見 圖 23。 圖 23 雨水管網(wǎng)平面布置 排水管材的比較和選擇 目前，我國國內(nèi)排污管大多數(shù)采用混凝土管， 雖然 混凝土管作為污水排放管存在著許多弊端 ， 如管道笨重、運輸施工不方便，施工費用高 等。但同時混泥土管也有許多其他管材不能比擬的優(yōu)勢，如造價較低，能承受很高的強度，抗腐蝕性能較好，不存在塑料管的老化和鋼管的銹蝕等問題。若混凝土管內(nèi)表面采取良好的防漏防滲措施，對環(huán)境污染也可以很小。表 23 是混凝土管、塑料管和鋼管三種管材的比較表。 江西理工大學 2021屆本科生畢業(yè)設計 8 表 23 管材比較表 管材種類 優(yōu)點 缺點 使用條件 鋼筋混泥土管及混泥土管 ① 造價較低，耗費鋼材少； ② 大多數(shù)是在工廠預制，也可以現(xiàn)場澆制； ③ 可根據(jù)不同的內(nèi)壓和外壓分別設計制成無壓力管，低壓管，預應力管及輕重型管等； ④ 采用預制管時，現(xiàn)場施工時間較短； ⑤ 抗壓能力很好。 ① 管節(jié)較短，接頭較多； ② 大口徑管 重量大，搬運不便； ③ 容易被含酸含堿浸蝕。 ① 鋼筋混泥土管適用于自留管，壓力管或穿越鐵路，河流，谷地等； ② 混凝土管適用于管徑小的無壓管。 塑料管 ① 抗腐蝕性能較好； ② 管節(jié)較長，接頭 較少； ③ 施工方便； ④ 摩阻較小。 ① 管道容易老化； ② 管道造價昂貴； ③ 抗壓能力較弱，特殊地形下需要設置套管承受壓力； ④ 塑料管沒有或很少有大管徑。 塑料管適用于小管徑污水管，或?qū)Νh(huán)境要求較高的管段。 鋼管及鑄鐵管 ① 質(zhì)地堅固，抗壓，抗震性能強； ② 每節(jié)管較長，接頭少。 ① 價格高昂； ② 鋼管對酸堿的防腐蝕性能較差； ③ 易于銹蝕。 適用于受高壓、高外壓或?qū)節(jié)B透要求特別高的場合。如泵站的進出水管，穿越鐵路，河流，谷地等。 經(jīng)比較，本設計污水排水管和雨水排水管均采用鋼筋混凝土圓管。 排水管網(wǎng)設計 流量及水力參數(shù)計算確定 污水管網(wǎng)設計 （ 1）街區(qū)面積、人口確定 街區(qū)面積根據(jù) RJ 市平面地形規(guī)劃圖確定，每塊小區(qū)人口根據(jù)任務書給定的人口密度與該小區(qū)面積乘積確定，見 附表 1 （街區(qū)面積人口計算表）。 （ 2）設計管段的流量計算 污水干管和主干管設計流量計算見 附表 2（ 污水管網(wǎng)設計流量計算表）及江西省 RJ 市污水管網(wǎng)平面布置 CAD