华东某城镇污水排水管网及污水处理厂初步设计。
上海工程技术大学化学化工学院。
环境工程系。
目录。第一节设计任务及设计资料 - 2 -
第二节污水管道系统的设计 - 4 -
一、污水管道系统的布置 - 4 -
二、污水设计流量计算 - 4 -
三、污水管道水力计算 - 7 -
第三节污水处理厂的工艺设计 - 12 -
一、污水水量与水质 - 12 -
二、处理要求 - 12 -
三、 处理工艺 - 12 -
四、 污水处理构筑物的设计计算 - 12 -
一)格栅 - 12 -
二)沉砂池 - 14 -
三)初沉池 - 15 -
四)曝气池 - 17 -
五) 二沉池 - 18 -
五、平面布置 - 19 -
六、高程布置 - 19 -
一、设计题目。
华东某城镇污水排水管网及污水处理厂初步设计。
二、原始资料。
1．城市平面图（1：5000）
2．城市各地区人口密度。
区： 1450 人／公顷；ⅱ区： 950 人／公顷；
3．城市居住房中的卫生设备情况：
区： 室内有给水排水设施；
区： 有给水排水设施 ，但没有淋浴设备；
4．城市中房屋的平均层数：
区 7～8 层；ⅱ区 6 层；
5．城市中有下列工业企业，其位置如城市平面图所示：
企业甲 ，设计排水流量 63.96 l/s。
企业乙 ，设计排水流量 37.16 l/s。
6．城市土壤种类沙质粘土 ；地下水位深度 －4.5 米；
冰冻线深度 - 0.8 米；常年主导风向东南风 ；
城市最高温度 32℃ ；最低温度 10
年平均温度 24
7．暴雨设计重现期为一年，地面集水时间为10min。
8．城市均有河流通过，河流多年平均水位+115.5 m，枯水期水位+113 m，50年一遇最大洪峰水位+117.7m。
9．在城市适当地区用于建设城市污水处理厂，污水厂选址区域海拔标高在+120 m ~ 118 m之间，平均地面标高为+118.5 m。平均地面坡度为0.3‰~0.5‰。
10．设计污水处理水量：为城市管网设计确定的最大污水流量。污水水质：
codcr：450mg/l，bod5：200 mg/l，ss：
250 mg/l，氨氮15 mg/l。
三、设计任务。
1．进行排水管网布置。
要求：布置合理、论证充分，划分设计管段和管段服务面积；干管和主干管定线；计算各管段的设计流量。
2．进行排水管网水力计算。
要求：计算准确，符合设计精度，计算部分附上相应的计算草图，列表进行水力计算，确定各管段的管径、坡度流速、充满度。
3. 对污水处理厂工艺构筑物选型作说明。
对选择的工艺进行依据论证，并绘制流程图。
4. 主要处理设施。
分别对工艺需求的构筑物，如格栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池等污水处理构筑物进行工艺计算，并绘制各构筑物的平面及剖面图，标出设计的尺寸。
5．工艺图纸。
1）排水管网平面布置图。
2）排水管道纵剖面图（主干管）
3）污水处理厂平面。
4）污水处理厂高程布置图。
绘图的基本要求：设计图纸所采用的比例、标高、管径、编号和图例应符合《给排水制图标准》的有关规定，出图提交三号图纸。
6．设计报告书。
内容要求：论证合理，层次分明，计算无误，文字通畅，图表准确，书写整洁。
四、设计成果。
1．设计计算说明书一份。
2．图纸：排水管网平面布置图，排水管道纵剖面图，污水处理厂平面，污水处理厂高程布置图。
五、主要参考资料。
1．《室外给排水设计规范2．《给排水管网系统》
3．《水污染控制工程》（上、下册）4．《给水排水设计手册》
一）确定排水区界、划分排水流域。
排水区界是排水系统铺设的界限。在排水区界内应根据地形及城市工业企业的竖向规划划分排水流域。管网的铺设应尽量使污水能以自流排水为原则，每个排水流域应有一条或一条以上的干管。
二）污水出水口及污水厂位置的选择。
要求设置在城市下风向和水体下游，离开居民区和工业区。
三）管道布置与定线。
管道定线应尽可能地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出。
地形是主要的影响因素。定线时应充分利用地形，使管道的走向符合地形趋势，一般宜顺坡排水。在整个排水区域较低的地方敷设主干管和干管，便于支管的污水能自流接入，而横管的坡度尽可能与地面坡度一致。
在地形平坦地区，应避免小流量的横支管长距离平行于等高线敷设，让其尽早接入干管，宜使干管与等高线垂直，主干管与等高线平行。在坡度较大的时候应设置跌水井，改善水力条件。
污水主干管的走向和数目取决于污水厂和出水口的位置和数目。小城市通常只设一个污水厂，只需一条主干管。
大流量的集中污水直接接入污水干管起端，可以增大上游干管的管径，减少敷设坡度，减小整个管道系统的埋深。
污水支管的平面布置取决于地形和街坊建筑规划，并应便于用户接管排水。
一）比流量的确定。
比流量 式中：
qo－比流量 ｌ／
n－居住区生活污水定额，ｌ／用水定额按设计规范取ⅰ区170 l/（区150 l/（污水定额按用水定额的90%计算；
p－为人口密度，cap／ha。
二）居住区生活污水设计流量。
式中 q1－居住区生活污水设计流量，ｌ／s
a－设计管段服务的面积，ha
z－生活污水量总变化系数。
其中生活污水量总变化系数：
公式中 q为平均日平均时污水流量，l/s
我国《室外排水设计规范》（gb50014-2006）根据上式推荐综合生活污水总变化系数也可按表2.1采用。
表2.1 综合生活污水量总变化系数。
三）企业的污水经局部处理后允许排入城镇下水道。
企业甲，设计排水流量63.96l/s；企业乙，设计排水流量37.16l/s。
四）设计区域各街坊面积。
设计区域各街坊面积分别如表2.2所示。
表2.2 设计区域各街区面积。
五）污水管段设计流量计算。
进行管段编号（主干管编号采用小数值，起点检查井编号为0），设计街坊排水方向，确定管段的服务街坊，计算沿线流量；确定工程废水排水方向及对应服务管段编号，计算集中流量。
表2.3 污水管段设计流量计算。
一）水力计算公式。
式中：a—过水断面面积m2；
i—水力坡度；
管道粗糙系数；
水力半径m。
v—流速m/s
（二）设计参数的选择与计算。
1．设计充满度。
污水管道按非满流设计、最大设计充满度见下表：
表2.4 污水管道的最大设计充满度。
2．设计流速。
在最大设计充满度的情况下，通过设计流量时的污水流速称为设计流速。为了防止污水中的泥沙颗粒沉淀产生淤积 ，阻塞管渠，规定污水管道的最小设计流速为0.6m/s ；污水管渠的最小流速为0.
4m/s ；为了防止因污水流速过大对管道造成冲刷损坏，规定金属管道的最大设计流速为10m/s，非金属管道最大设计流速为5m/s。
3．最小管径和最小设计坡度。
当计算所需要的污水管道管径小于最小设计管径时采用最小设计管径。我国《室外排水设计规范》规定的最小设计管径和最小设计坡度如下表：
表2.5 最小设计管径和最小设计坡度。
表2.6 常用管径的最小设计坡度（钢筋混凝土管非满流）
4．埋设深度。
为了保证在地面静动荷载的作用下管道不致于被损坏，需保证在管道上有一定的覆土厚度，车行道下污水管道的最小覆土厚度不小于0.7m。为了必须防止污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道，一般需要把整个污水管线埋在冰冻线之下。
但由于污水有温度且保持一定的流量不断流动，考虑到经济性，故《室外排水设计规范》规定：管底可埋设在冰冻线以上0.15m。
有保温措施或水温较高的管道，管底在冰冻线以上距离可加大。
5．污水管道的衔接。
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