污水处理厂毕设说明书.doc

摘要
随着社会的进步和科学技术的不断发展，人们物质文化生活的需要也日益增加，环境问题成为了人们关注的焦点。如何控制环境污染就成为我们所要面对的问题。
作为一名环境工程本科毕业生，应以治理污水，改善水质为己任，认真学习本科生的功课，在指导教师的指导下完成毕业设计，为将来的学习工作打下坚实的基础，争取在将来为解决水污染问题贡献自己的一份力量。
本设计是黑龙江省长春地区A市的排水工程，由两部分组成城市排水管网系统的设计和城市污水处理厂的设计两部分组成。排水管网系统共设计了A和B两套方案，经过技术经济比较，选择A方案。
根据城市所处的地理位置和污水厂的规模，并考虑需脱氮除磷的要求，城市污水处理厂设计采用A2/O工艺。污水处理流程为：粗格栅→泵房→细格栅→沉砂池→初沉池→厌氧池→缺氧池→好氧池→二沉池→消毒池→电磁流计量→出水排放。污泥处理流程为：污泥→污泥提升泵房→污泥浓缩池→贮泥池→污泥消化池→贮泥池→污泥脱水间→泥饼外运。通过此工艺的处理，出水水质将达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。

关键词：城市排水管网；城市污水处理厂；A2/O；沉淀池；污泥处理
Abstract
With the improvement of society and the development of technology, more and more resources are needed, Therefore the environment problem has been a focus. So how to control the environment pollution is what we have to be faced with.
As college students of environment science and engineering, we should consider the control of water pollution and improvement of water quality as our duty. And study hard to do our devise with the help of our advisers.
This design is a drainage system in A city of Heilongjiang Province. It is made up of two parts, the design of the system of urban drainage pipeline networks and design of the urban sewage treatment plant.
A and B, two schemes of drainage pipeline network system have been designed altogether, and compare with each other by technological and economical methods, A scheme was chosen.
According to the city’s geographical position and scale of sewage treatment plant, combining with the demand of denitrification and dephosphorization in treatment process, the sewage treatment plant designs and adopts A2/O craft. The sewage disposal procedure is: the medium screen → the pumping station → the fine screen → the grit pool → the preliminary settling tank → the anaerobic pool → the anoxic pool → the oxic pool → the secondary settling tank → the disinfection tank → the electromagnetic flow meter →discharged into the river. The sludge treatment procedure is: sludge → the bumping room → the gravity thickening tank → the sludge storing tank → the sludge digesting pool →the sludge storing tank →the sludge dewatering room. After the treatment of this craft, the disposal water quality will reach the first class B standard of《pollutant discharge standard of urban sewage treatment plant 》(GB18918-2002 ).

Keywords: urban drainage pipeline networks, urban sewage treatment plant, A2/O, settling tank, sludge treatment
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哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）
目录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.1.1 城市概况 1
1.1.2 目的和意义 1
1.1.3 设计内容 2
1.2 设计原始资料 2
1.2.1 地形与城市规划资料 2
1.2.2 气象资料 4
1.2.3 地质资料 4
1.2.4 受纳水体水文与水质资料 4
第2章 城市排水管网设计与计算 6
2.1 城市排水管网设计原则 6
2.1.1 排水系统的规划设计原则 6
2.1.2 排水管网定线原则 7
2.2 设计依据及排水体制的选择 8
2.2.1 设计依据 8
2.2.2 排水系统体制的选择 8
2.3 城市污水管网计算 9
2.3.1 城市污水管网设计方案的确定 9
2.3.2 城市污水管网A方案水力计算 10
2.3.3 城市污水管网B方案水力计算 17
2.3.4 城市污水管网结果分析 18
2.4 城市雨水管道水力计算 19
2.4.1 雨水管道定线 19
2.4.2 主要设计参数的确定 19
2.4.3 汇水面积计算 21
2.4.4 雨水管道水力计算 22
第3章 城市污水处理厂设计计算 23
3.1 城市污水水量水质计算 23
3.1.1 污水水量水质计算 23
3.1.2 污水中污染物的处理程度确定 25
3.2 城市污水处理工艺流程的确定 33
3.2.1 国内城市污水处理工艺的比较和选用 33
3.2.2 本设计处理工艺的确定 34
3.3 污水处理构筑物的设计与计算 35
3.3.1 总泵站 35
3.3.2 细格栅 42
3.3.3 沉砂池 45
3.3.4 初沉池集配水井 48
3.3.5 初次沉淀池 50
3.3.6 A2/O生物反应池 55
3.3.7 二沉池集配水井 67
3.3.8 二次沉淀池 69
3.3.9 消毒接触池 74
3.3.10 计量设备 76
3.4 污泥处理构筑物的设计与计算 76
3.4.1 污泥量计算 76
3.4.2 污泥浓缩池 79
3.4.3 贮泥池 84
3.4.4 污泥消化池 86
3.4.4 污泥脱水 108
第4章 城市污水处理厂的布置 113
4.1 污水厂的平面布置 113
4.1.1 各处理单元构筑物的平面布置 113
4.1.2 管道及渠道的平面布置 113
4.1.3 附属建筑物 114
4.2 污水厂的高程布置 115
4.2.1 污水的高程布置 115
4.2.1 污泥的高程布置 117
4.3 土建与公共工程 117
4.3.1 土建工程 117
4.3.2 公共工程 117
第5章 污水处理厂投资估算与技术经济评价 120
5.1 投资估算 120
5.1.1 估算范围 120
5.1.2 编制依据 120
5.1.3 投资估算 120
5.2 劳动定员 122
5.2.1 生产组织 122
5.2.2 劳动定员 122
5.2.3 人员培训 122
5.3 运行费用和成本核算 123
5.3.1 成本估算的有关单价 123
5.3.2 运行成本估算 123
5.3.3 运行成本核算 125
致 谢 126
参考文献 127
附录1 污水管网电算结果（方案A） 129
附录2 污水管网电算结果（方案B） 163
附录3 雨水管道电算结果 202
附录4 空气管路计算表 205
附录5 污水高程计算表 207
附录6 污泥高程计算表 209
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哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）
第1章 绪论
1.1 概述
随着科学技术的不断发展，环境问题越来越受到人们的关注，为保护环境，解决城市排水对水体的污染，需要建立有效的污水处理设施，这不仅对现存的污染状况予以有效的治理，而且对将来工、农业的发展以及人民群众健康水平的提高都有极为重要的意义，因此，城市排水问题的合理解决必将带来重大的社会效益。本设计是针对A市的排水工程，包括城市排水管网和城市污水处理厂，进行系统全面的设计。
1.1.1 城市概况
A市位于黑龙江省牡丹江地区，该市人口约29万人。一条河流由东南向西北穿过市区，一条铁路由西南向东北穿过市区，将城市分为四个区。四个区地势均坡向河流。该市有食品厂和制药厂两家企业分别位于Ⅱ区和Ⅳ区，城市沿河下游50公里处有取水口一处。
1.1.2 目的和意义
此工程设计研究的目的在于通过对该市进行排水流域划分，排水体制确定，城市排水管网设计计算，污水厂规模、处理程度，各处理构筑物工艺尺寸及运行参数进行计算，并对整个城市的排水工程的总造价进行概预算分析及不同方案之间的技术经济比较来确定一个较为合理的方案来解决该市现有的排水状况问题。
意义在于通过设计研究，可以确定一套技术可行，经济合理的方案。改善当地生态环境，提高人民生活质量和城市形象。避免城市下游取水口受到污水的污染而影响人民饮用水安全。另外通过本次毕业设计，让我们对排水工程有一个更系统全面深入地了解，培养了我们分析问题、解决问题，综合运用所学知识独立工作的能力，并能从技术、经济、环境与社会等多方面综合考虑，为将来在排水工程的实际工作岗位上工作打下坚实的基础。
1.1.3 设计内容
1.分析自然现状的排水条件，经济合理的确定城市排水体制；
2.并确定排水管网的走向和位置，并进行经济比较；
3.泵站的数量和规模；
4.确定污水厂位置和规模；
5.进行管网的水力计算；
6.确定污水和污泥的处理流程，进行各构筑物的设计计算；
7.进行经济概算，成本核算；
8.绘制相关图纸。
1.2 设计原始资料
1.2.1 地形与城市规划资料
1.城市地形与总体规划平面图一张，比例1:10000。
2.城市各区人口密度与居住区生活污水量标准（平均日）：

表1-1 城市人口密度与生活污水量标准
指标
区域
人口密度
（人/公顷）
污水量标准
（升/人·日）
Ⅰ区
255
150
Ⅱ区
265
140
Ⅲ区
275
140
Ⅳ区
280
130

3.城市各区中各类地面与屋面的比例（%）：

表1-2 地面与屋面比例
区域
各种屋面
混凝土与沥青路面
碎石路面
非铺砌土路面
公园与绿地
Ⅰ区
15
49
4
6
26
Ⅱ区
17
50
5
8
20
Ⅲ区
15
51
4
7
23
Ⅳ区
16
50
6
8
20

4.工业企业与公共建筑的排水量和水质资料：

表1-3 工业企业与公共建筑的排水量和水质资料
企业或公共建筑名称
平均排水量m3/d
最大排水量m3/d
SS
mg/l
COD
mg/l
BOD mg/l
总氮mg/l
总磷mg/l
PH
水温℃
制药厂
4500
6000
250
1000
600
40
6
7
20
食品厂
3000
4000
220
1200
800
42
8
7
20
注：工业企业废水的特殊水质可以另行说明；
如果企业与公共建筑的废水已经经过处理，按处理后的水质填写。

1.2.2 气象资料
1.气温（℃）等资料见表1-4。

表1-4 气象资料
年平均气温（℃）
3.5
月平均最高（℃）
27.8
年最低气温（℃）
-38.3
月平均最低（℃）
-24.6
年最高气温（℃）
36.5
月平均气温（℃）
—
湿度在-10℃以下的天数
—
湿度在0℃以下的天数
—
降雨量（mm/年）
531.9
年蒸发量（mm/年）
—

2.常年主导风向：西南。
1.2.3 地质资料
城市的地质资料见表1-5。

表1-5 地质资料

土壤性质
冰冻深度m
地下水位（在地表下）m
承载力kpa
排水管网在干管处一般性资料
亚粘土
-1.91
-6.0
≥170
污水总泵站与污水处理厂址处
亚粘土
-1.91
-6.0
≥170

1.2.4 受纳水体水文与水质资料
受纳水体为河流时，污水处理厂排放口处理资料见表1-6。

表1-6 受纳水体水文与水质资料

流量m3/s
流速m/s
水位标高m
水温℃
DO mg/l
BOD mg/l
SS mg/l
SS允许增加量mg/l
最小流量时（月平均）
15
0.8
180.0
4
5.1
3.2
15
10
最高水位时
86
1.7
186.0
26
6.0
4.0
145
10
常水位时
36
1.1
182.0
20
6.1
3.5
45
10
在污水总排放口下游50公里处有取水口一处，要求BOD≤4.5 mg/l。

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第2章 城市排水管网设计与计算
2.1 城市排水管网设计原则
2.1.1 排水系统的规划设计原则
排水系统的规划与设计应遵循以下原则：
1.要认真贯彻执行宪法中“国家保护环境和自然资源，防治污染和其它公害”以及《环境保护法》、《水污染防治法》。坚持经济建设、城市建设、环境建设同时规划、同时实施、同时发展的原则，开展以城市为中心的环境综合治理，以实施经济效益、社会效益和环境效益的统一。
2.认真贯彻“全面规划、合理布局、综合利用、化害为利”的环保方针，正确安排好工农、城市、生产、生活等方面的关系，使经济发展和环境保护统一起来，注意预防和消除对环境的污染。
3.排水工程的规划应符合区域规划及城市和工业企业的总体规划，并应与城市和工业企业中其它单项工程设施密切配合，互相协调。
4.排水工程的设计应全面规划，按近期设计，考虑发展有扩建的可能性，并应根据使用要求和技术经济的合理性等因素，对近期工程做出分期建设安排。
5.在规划与设计排水工程时，必须注意要认真执行有关部门制定的现行有关标准、规范和规定。 必须执行国家关于新、改、扩工程实行防治污染的“三同时”规定。
6.排水系统的规划与设计，要与邻近区域的污水、污泥处理与处置相协调。必须在较大范围内综合考虑。
7.排水系统的规划与设计，应处理好污染源治理与集中处理的关系。对工业废水要进行适当的预处理，达到要求后排入城市排水系统。
2.1.2 排水管网定线原则
排水管网的定线原则是：应尽可能在管线较短和埋深较浅的情况下，让最大区域的污水自流排除。
定线时通常考虑的因素是：地形和竖向规划；排水体制；污水厂和出水口位置；水文地质条件；道路宽度；地下管线和构筑物的位置；工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况以及发展远景和修建顺序等。
排水管网定线的顺序应当是先确定污水处理厂的位置，然后依次确定主干管、干管、支管的位置。污水厂应设在河流下游，地下水流向的下游，城市主导风向的下风向。
当排水干管与等高线垂直时，排水干管一般采用双侧集水；当排水干管与等高线斜向相交时，排水干管一般采用单侧集水。当排水干管双侧集水时，干管间距一般为600~1000m；当排水干管单侧集水时，干管间距一般为700~800m。
2.2 设计依据及排水体制的选择
2.2.1 设计依据
设计依据包括：
1.GBJ14-87 《室外排水设计规范》；
2.GB8978-1996 《污水综合排放标准》；
3.GB18918-2002 《城镇污水处理厂污染物排放标准》；
4.CJ3082-99 《污水排入城市下水道水质标准》；
5.《牡丹江地区A市排水工程设计任务书》；
6.《给水排水设计手册》；
7.A市总体规划平面图；
8.土建、市政工程估算定额标准。
2.2.2 排水系统体制的选择
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。现在常用的是截流式合流制排水系统，这种系统是在临河岸边建造一条截流干管，同时在合流干管和截流干管相交之前或相交处设置溢流井，并在截流干管下游设置污水处理厂。合流制特点如下：
1.从环境保护方面来看，它将生活污水、工业废水和雨水全部截流送往污水厂进行处理，然后排放，从控制和防止水体的污染来看，是较好的。可是雨天时有部分混合污水经溢流井溢入水体，使水体遭受污染，甚至达到不能容忍的程度。
2.从工程造价方面来看，截流主干管尺寸很大，污水厂容量也增加很多，建设费用也相应地增高。但据国外有的经验认为合流制排水管道的总造价比完全分流制一般要低20%～40%。
3.从维护管理方面来看，晴天只是部分流，管内流速较低，易产生沉淀；雨天时接近满管流，管中的沉淀物易被暴雨水冲走，故可减低管道维护管理费用。但是晴天与雨天流入污水厂水量变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。
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。排除生活污水、城市污水或工业废水的系统称污水排水系统；排除雨水的系统称雨水排水系统。分流制特点如下：
1.从环境保护方面来看，生活污水和工业废水全部送往处理厂进行处理，使受纳水体免遭受污染。但分流制对初将雨水不能采取处理，造成初降雨水的污染，有时还很严重。
2.从工程造价方面来看，由于分流制雨水、污水分流而多设一条雨水排水系统，但管径可适当减小，该市又有较好的接纳水体，雨水可就近排除。且分流制可以分期建设，缩短工期，提高效益，适合我国国情。
3.从维护管理反面来看，分流制可保证城市污水在水管内的流速不致太小而发生淤积，同时进入污水厂的水质水量变化小，有利于污水厂的运行管理。
所以，根据城市工业企业规划，环境保护的要求，污水的利用情况，原有的排水设施，水质、水量、地形、气候等条件，从全局出发，在满足环境保护的前提下，综合考虑，确定本设计采用分流制排水系统。
2.3 城市污水管网计算
2.3.1 城市污水管网设计方案的确定
1.污水厂位置的选择
综合考虑A市地形、地势及河水流向、风向等因素，将污水厂址选在该市西北角，靠近岸边又与岸边留有一定距离，且离市区符合卫生防护要求（污水厂距居民区大于300m）。污水厂设在河流下游，不会对城市的饮用水源及自然景观产生污染。同时污水厂处于城市常年主导风向的下风向，不会对城市产生空气污染。污水处理厂工程地质条件较好，交通方便，靠近受纳水体，处理后的水可以就近排放。
2.污水管道定线
依据城市地形，将A市按城市分区也划分为两个排水区域，并设计出两种方案，以便于进行方案比较。两种设计方案分别为方案A和方案B。
（1）方案A：根据城市的地形特点，四个区的地势均坡向河流，地面坡度不大，故均采用正交截流式布置方案。各区干管沿垂直（近似）等高线方向布置，干管采用双侧集水。此方案共设有两根主干管，穿越两次铁路，穿越一次河流。
（2）方案B：由于该市街区规划较为规整，河流右岸街区形状不规则，左岸街区形状规则，因此改动右岸管网布置意义不大，只改动左岸街区的管网布置，左岸街区管网改为两条主干管，基本形式仍然与方案A相同。此方案共设有三根主干管，穿越三次铁路，穿越一次河流。
在管网布置中，两区沿河布置的污水主干管都得穿越铁道，穿越铁道需要顶管施工。Ⅰ、Ⅱ区污水主干管在收集齐Ⅰ、Ⅱ区污水后采用倒虹管施工方式过河，在与Ⅲ、Ⅳ区污水主干管会合后将城市污水共同送入城市污水处理厂进行二级处理。
2.3.2 城市污水管网A方案水力计算
1.街区编号并计算面积、比流量
按各街区的平面范围计算出街区面积。由原始资料可知，Ⅰ区人口密度255cap/ha，污水量标准150L/（capd）；Ⅱ区人口密度265cap/ha，污水量标准140L/（capd）；Ⅲ区人口密度275cap/ha，污水量标准140L/（capd）；Ⅳ区人口密度280cap/ha，污水量标准130L/（capd）。经计算统计，Ⅰ区街区面积总计106.05ha，人口数为27043人；Ⅱ区街区面积总计343.74ha，人口数为91091人；Ⅲ区街区面积总计269.36ha，人口数为74074人；Ⅳ区街区面积总计342.96ha，人口数为96029人。比流量q0（L/（sha）），可用下式求得：
（2- 1）
式中 n——居住区生活污水定额（L/（capd））；
p——人口密度（cap/ha）。
则Ⅰ区比流量：
q0=255150/86400=0.443 L/（sha）
Ⅱ区比流量：
q0=265140/86400=0.429L/（sha）
Ⅲ区比流量：
q0=275140/86400=0.446 L/（sha）
Ⅳ区比流量：
q0=280130/86400=0.421 L/（sha）
2.划分设计管段，计算各管段的设计流量
方案A中管网定线、设计管段的划分见图2-1。

图2-1 A方案污水管网平面布置图
由原始资料可知，A市有两家工业企业，排水量分别如下：
（1）制药厂最大时排水量250m3/h，设计秒流量69.44L/s；
（2）食品厂最大时排水量167m3/h，设计秒流量46.39L/s。
各设计管段的设计流量通过计算机进行计算，本设计是初步扩大设计，只对干管和主干管进行设计计算，具体见附录1中污水管道方案A电算结果。
3.设计规定
污水管道在设计时要满足以下规定：
（1）最小流速：为防止管道淤积，根据设计规范及有关运行经验，污水管道最小流速定为0.6m/s。
（2）最小管径：为防止管道淤积，减少清通次数，街区和厂区内连接管道的最小管径采用200mm，街道管（支管、干管、主干管）的最小管径采用300mm。
（3）最小设计坡度：管径为200mm时，采用最小设计坡度为0.004；
管径为300mm时，采用的最小设计坡度为0.003。
（4）不同管径的最大设计充满度见“城镇排水工程设计规范” 。
（5）最大埋深：根据当地地下水位及地质情况，管道最大埋深采用8m。
（6）最小覆土厚度：必须满足三点要求：防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道，要求管内底标高在冰冻线以上0.15m；防止管壁因地面荷载而受道破坏，要求覆土厚度大于0.7m；满足街坊污水连接管衔接的要求。
4.管道起点埋深的确定
管道起点埋深要考虑冰冻深度、覆土厚度和管道连接要求，通过计算确定。
《室外排水设计规范》规定：无保温措施的生活污水管道或水温与生活污水接近的工业废水管道，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，管底在冰冻线以上的距离可以加大，其数值应根据该地区或条件相似地区的经验确定。该地区最大冰冻深度为1.91m，则污水管起端管底埋深可为1.76m。
覆土厚度采用0.70m。
满足连接要求所需的管道埋深按下式计算：
(2- 2)
式中 H——所需的管道起点的最小埋深（m）；
h——街区管起点出户管最小埋深，一般采用0.50~0.70m；
Z1——管道起点地面标高（m）；
Z2——街区管起点地面标高（m）；
I ——街区管和污水支管的坡度；
L ——街区管和污水支管的长度（m）；
Δh ——街区管和污水支管的管内底高差（m），高差取0.1m。
5.控制点的确定
在污水排放区域内，对管道系统的埋深起控制作用的地点称为控制点。确定控制点的标高一方面应根据城市竖向规划，保证排水区域内各点的污水都能排出，并考虑发展，在埋深上留有余地。另一方面，不能因照顾个别控制点而增加整个管道系统的埋深。
根据A方案地形及管网布置的特点，61点为Ⅰ、Ⅱ区管网的控制点，该点埋深为3.762m；67点为Ⅲ、Ⅳ区管网的控制点，该点埋深为3.140m。
6.管网水力计算
管道的水力计算通过计算机进行计算，结果见附录1。
7.管道穿越铁路
管道在设计中有主干管穿越铁路，其中Ⅰ、Ⅱ区穿越铁路的排水管道管径为800mm，Ⅲ、Ⅳ区穿越铁路的管道管径为800mm。管道在穿越铁路的时候应按以下要求进行：
（1）管线最好垂直于铁路，以缩短穿越长度。
（2）穿越的管道在可能的条件下宜争取敷设在铁路下已有的涵洞中。
（3）穿越铁路的管道，其断面、坡度、流速、流量等设计数据宜与上下游管段相同或相当，高程应相互衔接。但管道结构尺寸应按照相应的外部荷载计算，并经当地有关铁路交通管理部门同意。
（4）由于被穿越的铁路连接被河分开的Ⅰ区、Ⅱ区与Ⅲ、Ⅳ区，铁路车流量大，所以采用套管顶管法施工。采用顶管施工时应注意覆土厚度、水质情况、地下水位等条件。套管管材一般采用加固管，管径不小于900mm。污水管道敷设在套管内通过，并设事故排出口和为排除套管内积水的措施。两端设检查井，井位宜在车轮或荷载压力线以外，并在路堤坡脚或路堑以外。
（5）套管管顶与铁路轨底之间的垂直距离应不小于1.2m。
8.管道穿越河流
管道在设计中有管道穿越河流。由于河面与河滩较宽阔，河床深度较大，采用多折型倒虹管过河。多折型倒虹管，一般敷设2条工作管道，其位置宜设在河床、河岸不受冲刷的地段。河流两端设置倒虹管进出水井并不受洪水淹没，井内应有闸槽闸板或闸门、排气阀和排水装置。进水井内应备有冲洗设施和事故排出口。井的工作室高度（闸台以上）一般为2m。井室人孔中心应尽可能安排在各条管道的中心线上。位于倒虹管前的检查井，应设置沉泥槽。
为防止河底冲刷而损坏管道，不通航河流水平管外顶距河底高差不小于0.5m；通航河流其高差不小于1.0m。多折型倒虹管的上行下行斜管与水平管的交角一般不大于30°，本设计采用15°角。倒虹管内设计流速应不小于0.9m/s，也不应小于进水管内流速。当流速达不到0.9m/s时，应加定期冲洗措施，冲洗流速不小于1.2m/s。倒虹管采用钢管，其中一条发生事故时另外一条在提高水压线后并不影响上游管段正常工作仍能通过设计流量。
倒虹管的水力计算：由管网的水力计算结果可知倒虹管的设计流量为245.78L/s，倒虹管长为435m，共四只15°弯头。倒虹管上游管道流速v=0.85m/s。采用两条管径相同而平行敷设的工作管线，管径D=400mm，每条倒虹管流量q=245.78/2=122.89 L/s。查表得D=400mm，q=122.89 L/s，i=0.0033，v=0.95 m/s＞0.9m/s，同时v=0.95 m/s＞0.85m/s。
倒虹管沿程水头损失

进口局部水头损失

出口局部水头损失

弯头局部水头损失，=0.15，4只弯头

倒虹管全部水头损失

9.泵站设置地点的确定
当管道埋深接近最大埋深时，为提高下游管道的管位而设置的泵站称为中途泵站。此外，污水管道系统终点埋深通常很大，而污水理构筑物因受受纳水体水位的限制，一般须埋深很小或设置在地面上，因此须设置泵站将污水抽升至处理构筑物，这类泵站称为终点泵站或总泵站。
本设计中主要采用的是中途泵站和总泵站。据设计原始资料，排水管网干管处地下水位-6.0 m，污水总泵站与污水处理厂址处地下水位-6.0m。主干管Ⅰ的终端埋深由水力计算可知为9.794m，须设提升泵站，综合考虑后续管道的连接要求和提升流量、提升高度等因素，将中途泵站设置在8点下游，提升高度5.188m；主干管Ⅱ在30点的埋深为11.645m，须设提升泵站，将污水泵站设置在16点上游，提升高度3.509m。总泵站设在管网终端，城市污水处理厂内。
2.3.3 城市污水管网B方案水力计算
1.划分设计管段并计算各管段的设计流量
方案B中管网定线、设计管段的划分见图2-2。设计中采用三条主干管，穿越三次铁路的方案。各设计管段的设计流量通过计算机进行计算，计算结果见附录2中污水管道B方案水力计算表。

图2-2 B方案污水管网平面布置图
2.确定各管段的起点埋深
如前所述。
3.控制点的确定
B方案控制点的选取同A方案。
4.管网水力计算
B方案管道水力计算的计算结果见附录2。
5.中途泵站的确定
主干管Ⅰ的情况同方案A中主干管Ⅰ的情况，主干管Ⅱ在29点埋深12.633m，须设中途泵站，将中途泵站设置在19点下游，提升高度为4.633m。主干管Ⅲ在40点埋深8.188m，考虑不设置中途泵站。总泵站设在管网终端，位于污水处理厂内。
2.3.4 城市污水管网结果分析
根据电算初步结果，确定A方案和B方案均须设中途泵站，泵站的位置及提升高度如下表，A方案穿越铁路两次、B方案穿越铁路三次，两方案均须穿越河流一次。本设计主要考虑的是管网造价问题。

表3-1 A、B方案经济比较

方案A
方案B
设中途泵位置
8、16、33点
8、19、33点
泵站设计水量（L/s）
293.35、205.70、24.40
293.35、218.74、24.40
水泵静扬程(m)
7.188、3.509、2.543
7.188、3.509、4.633、2.543
终点埋深(m)
8.136
8.210
总管长（m）
33875.0
35800.0
管网总造价(元)
8522313.2
9129618.2

由上表可以看出A方案的总造价要比B方案的少，在满足同样的城市排水要求下，最后选择A方案为最终的设计方案。
2.4 城市雨水管道水力计算
2.4.1 雨水管道定线
该市地形均坡向水体，本次设计仅选一条街道进行雨水管道水力计算。所选街道位于城市Ⅳ区，雨水干管将收集的雨水直接就近排入河流。但在实际工作中应注意在分流制排水系统中，地面雨水能以最短距离靠重力就近排入水体，应少出现逆坡排水。若有重要广场，在雨水管道布置时注意避让，避免雨水管道穿越广场。
2.4.2 主要设计参数的确定
1.牡丹江地区A市暴雨强度公式
经查《给水排水手册》，牡丹江暴雨强度公式为：
（2- 3）
式中 q ——设计暴雨强度（L/sha）；
P ——设计重现期,据A市实际，取P=1年；
t ——设计降雨历时(min)；
（2- 4）
式中 t1——地面集水时间（min）；
t2——管渠内雨水流行时间（min）；
m——折减系数。
根据《室外排水设计规范》规定：暗管m＝2.0，明渠m＝1.2。本设计取m＝2.0。
2.地面集水时间t1的确定
根据《室外排水设计规范》规定：地面集水时间视距离长短和地形坡度及地面覆盖情况而定，一般采用t1=5～15min。根据经验，A市采用t1=10min。
3.径流系数值的求定
整个汇水面积上的平均径流系数为：
（2- 5）
式中 Fi ——各类地面的面积（ha）；
Ψi ——各类地面径流系数。
各类地面径流系数i值见表2-4。
根据表1-2，可求出Ⅳ区的地面径流系数Ⅳ。
Ⅳ区：Ⅳ= 0.672。

表2-4 地面径流系数i值
地面种类
值
各种屋面、混凝土、沥青路面
碎石路面
非铺砌土路面
公园、绿地
0.90
0.40
0.30
0.15
4.雨水设计流量确定
雨水设计流量按下式计算：
（2- 6）
式中 Q——雨水设计流量（L/s）；
Ψ——地面径流系数；
F——雨水汇水面积（ha）；
q——设计暴雨强度（L/s·ha）。　
5.一般规定
雨水管道设计应满足以下规定：
（1）雨水管道按满流计算，最小设计流速一般不小于0.75m/s，钢筋混凝土管最大流速不超过5m/s。
（2）雨水管道最小管径为300mm，相应最小设计坡度3‰。
（3）管道的连接，一般采用管顶平接，必须保证进水管底不得低于出水管底，且保证覆土大于或等于0.7m。
（4）充分利用地形，就近排入水体或低洼地区。
（5）根据城市规划布置雨水管道，应平行道路铺设，宜布置在行道或草地下，不宜布置在快车道下，雨水口布置应使雨水不致漫过路面，间距视道路坡度、宽度不同而定。联络管最小管径300mm，最小坡度0.01。
2.4.3 汇水面积计算
根据管道的具体位置，在管道转弯处，管径或坡度改变处，有支管接入或两条以上管道交汇处以及超过一定距离的直线管段上应设检查井，两检查井之间流量、管径、坡度不变的管段为设计管段，各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积大小及雨水管道布置情况而划定。
1.管道定线、划分流水流域和设计管段
根据城市总体规划平面图，选择一条街道布置雨水管道，并确定各设计管段。
2.计算各设计管段的汇水面积
各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积的大小和雨水管道的布置情况而划定。雨水管道的汇水面积应基本上保证均匀增加，这样才能保证管径是均匀增加的，另外在管径发生变化的地方应对汇水面积适当的加以调整。一般而言，管径变化的管段上游应适当的减少汇水面积而在下游增加汇水面积，这样做的原因是可以使管道的坡度都适当的减小。
2.4.4 雨水管道水力计算
雨水管道通过计算机程序进行计算，其结果见附录3。

第3章 城市污水处理厂设计计算
3.1 城市污水水量水质计算
3.1.1 污水水量水质计算
1.设计流量
根据电算结果，生活污水平均流量：
Q生活平均=419.76L/s＝1511.14m3/h＝36267.26 m3/d
又因为制药厂平均排水量：
Q制药厂=4500m3/d=187.50m3/h=52.08L/s
食品厂平均排水量：
Q食品厂=3000m3/d=125.00m3/h=34.72L/s
所以城市污水平均流量：
Q平均=419.76+52.08+34.72=506.56 L/s=1823.62m3/h＝43766.78m3/d
城市污水设计流量：
Q设计＝629.61L/s＝2266.60m3/h＝54398.30m3/d
2.污水水质污染程度
（1）生活污水和工业废水混合后污