孝昌县新城区排水工程设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

孝昌县位于湖北省东北部，国土面积 1200 平方千米，地跨东经 113°45′—114°15′，北纬 31°2′—31°46′，总人口约 67 万人。县花鸡冠花象征着孝昌人民艰苦奋斗的精神，和开创孝昌美好未来愿望[1]。孝昌县境内有多条高速，包括京珠高速公路和汉十高速，还有三条主要公路连接着多条武汉圈内的干线公路，能够使孝昌县更好地与武汉市对接，实现打造孝昌到武汉的 1 小时通勤圈。全县初步形成了四通八达的对外大交通网络，下面的十二个乡镇到县城的道路都进行了改造，达到了三级以上的标准，实现了乡镇4到县城的快速经济圈，交通区位优势十分明显。

孝昌地处亚热带季风区，有着典型的亚热带季风性湿润气候的特征，一年四季分明，冬夏长，春秋短；夏季热量丰富且降水量充沛，无霜期长，具有光、热、水同季反映的特点。孝昌县地形属于北高南低，地表幅度相差不大。

近年，孝昌县规划成果显著：2010年，完成了“一河两岸”、“城南工业园区”的控制性详细规划的编制，完成了“两型社会试验园”的控制性详细规划；2011年，又编制了县新城区西部、北部11.3平方公里的控制性详细规划，使孝昌县城区控制性详细规划覆盖率达到100%[2]。同时孝昌县进一步解放思想，更新观念，找准定位，在实现空间布局一体化、产业布局一体化、城乡基础设施一体化、城乡公共服务一体化、城乡社会管理一体化及城乡市场体系一体化中发挥规划的龙头作用，推动了县域经济、政治、文化、社会建设一体发展。

2. 研究的基本内容与方案

2.1设计的基本内容

（1）管网：完成孝昌县城区雨水、污水管网布置及其水力计算。

（3）污水处理厂：完成污水处理厂设计，包括格栅、初沉池、二级处理工艺和污泥处理部分等。完成污水处理泵站设计，包括选泵，泵站形式和布置。2.2设计范围

本设计的管网集水范围入下图所示，面积约20平方千米。

2.3设计目标

随着人民生活水平的提高，人民对于水环境的要求也越来越高，对于污水应到全部收集后送到污水厂进行处理，而雨水则选择究竟排入水体，防止城市内涝。污水经过污水厂处理后出水达到一级A排放标准。

2.4主要的参考资料

[1]室外排水设计规范（GB50014-2006）（2016年版）；

[2]《排水工程》上册（第五版），中国建筑工业出版社；

[3]《排水工程》下册（第五版），中国建筑工业出版社；

[4]《水泵与水泵站》，中国建筑工业出版社；

[5]《水质工程学》，中国建筑工业出版社；

[6]《给水排水设计手册》等有关分册，中国建筑工业出版社；

2.5拟采用的技术方案和措施

2.5.1排水体制选择

如何合理地选择排水体制，是城镇排水系统规划和设计中举足轻重的问题，它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工和排水设施的维护管理，而且会对城镇的环境保护产生深远的影响，同时也影响排水系统工程的投资和维护管理费用[11]。由于本次设计为新城区排水体制选择，考虑到城区之后的发展对良好环境的要求，以及不受旧管道的影响，因而选择分流制。

2.5.2污水管网技术方案

在总体图上确定污水管道的位置和走向，称为污水管道系统定线。正确定线是合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件，是污水管道系统设计的重要环节。

管道定线一般按主干管、干管、支管顺序依次进行。定线应遵循的主要原则是：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够自流排出。为实现这一原则，定线时通常考虑的因素是：

⑴ 地形和竖向规划。

⑵ 排水体制和线路数目。

⑶ 污水厂和出水口位置。

⑷ 水文地质条件。

⑸ 道路宽度。

⑹ 地下管线及构筑物位置。

⑺ 工业企业和产生大量污水的建筑物分布情况。

本设计由于等高线较均匀，地势较缓，定线时充分利用地形趋势来顺坡排水。由于地形倾向河道，采用主干管与等高线平行，干管与等高线垂直。

由于要进行技术经济比较，选择最佳方案，定线时采用了两套方案，两个方案的污水厂均设在城市河流下游，主导风向下风向。距离居民区约431米。符合卫生和防曝要求。

两个方案的定线均合理，具体选择方案需计算后进行经济比较。

定线方案一：

定线方案二：

2.5.3雨水管网技术方案

设计区域地势东部高，西部低，为充分利用地形，达到重力集水排水的目的，将雨水干管沿东西向布置，支管沿南北向布置汇入干管，收集雨水就近排入西边的澴水，雨水干管布置方案如图：

2.5.4污水处理工艺选择

污水厂出水需要达到一级A标准，因而需要在常规工艺之后加上深度处理工艺。

（1）考虑到孝昌县污水处理厂工人技术水平有限且城区水量有限，故选择平流式沉砂池，它截留效果好，工作稳定，构造简单，抗冲击负荷能力强，便于运行维护和管理。

（2）从水量上看，本设计中的设计水量不足5万吨，属小型污水处理厂之列，而中小城市具有水量、水质变化大,经济水平有限,技术力量相对薄弱,管理水平相对较低等特点。

氧化沟法及其改进型和SBR法及其改进型都具有以下特点：

①去除有机物及N、P效率高

②抗冲击负荷能力强

③一般不设初沉池或不设初沉池及二沉池，污泥消化池也可省略,处理单元比常规活性污泥法减少50%以上，操作管理简化，设施简单

④基建费低,且规模越小,优势越明显

⑤处理设备基本可实现国产化,设备费大幅降低。

这两种方法十分符合小城市污水厂水量小、水质水量变化大、技术力量有限、管理水平较低的特点，因此本设计从中选其一作为主要处理工艺。

氧化沟法与SBR法的比较：

1） 基建费用：SBR 是合建式。地价高时，有利于SBR，因其土建费用较低，但设备费用较氧化沟高。

2）就进水BOD₅浓度而言，浓度高，则有利于氧化沟；浓度低，则有利于SBR。一般以BOD₅=150mg/L为界，高于此值，氧化沟建设费用低于SBR；低于此值，则反之。本设计中BOD₅=220.73mg/L，高于此值。

3) 运行费用就曝气方式而言，氧化沟常用机械式，SBR通常用鼓风式，后者比前者省电；但SBR工艺是变水位运行，增大了扬程。总体看SBR电耗要比氧化沟小些，运行费用也低些。

4）SBR工艺的自控要求较高，劳动强度低，对劳动人员素质要求高；氧化沟设备少且经久耐用,控制管理简单，劳动强度高，对劳动人员素质要求低。

5）就沉淀效果而言，氧化沟是在二沉池中动态沉淀，SBR是静态沉淀，后者沉淀效率更高，出水水质更好。

6）就脱氮除磷效果而言。SBR通过每一个周期的循环,造成有氧和无氧的环境,对氮和磷有很好的去除效果；氧化沟系列中的Carrousel氧化沟其出水中氨氮含量 15 mg/ L ,磷含量 1.0mg/ L，如果要求出水磷含量 0.5 mg/ L ,需在工艺流程的适当位置投加混凝剂。

总的来看SBR如果运行良好，无论运行费用还是处理效果都优于氧化沟。但从这次设计本身来讲，BOD₅浓度偏高，用SBR法基建费用会偏高；另外由于地处人口不过二十万的小城镇，各方面技术条件都不完善，劳动人员素质也不高，一旦SBR自控系统瘫痪，本地技术人员很难自我恢复。因此从基建费用和系统长期稳定运行的角度来看，本次设计选择Carrousel氧化沟为主要污水处理工艺。

（3）二沉池选择上，平流式多用于初沉池，配水不易均匀，排泥设施复杂，不易管理。辐流式配水均匀，结构紧凑。运行效果好，管理方便。竖流式埋深大，施工困难，耐冲击负荷差。故采用周边进水、周边出水的辐流式沉淀池[12]。

（4）污水处理厂的设计出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级A标准。其中SS应达到10(mg/L)以下，TP应达到0.5(mg/L)以下。

本次设计在常规二级处理后加上三级深度处理，采用高密度沉淀池和连续过滤滤池工艺。高密度沉淀池是由法国利得满公司开发出的 一项较为先进专利澄清技术，该技术在欧洲已应用多年，比如法国的MOUT水厂、德国的来格朗等诸多欧洲水厂均采用该工艺。高密度沉淀池通过池外污泥回流系统和高分子絮凝剂的使用，以及斜管沉淀区的设置，使其具有沉淀效率高，单位面积产水量大，耐冲击负荷能力强，效果稳定且占地面积小等特点，该技术应用面非常广泛，在饮用水处理、市政污水处理、工业水处理及污泥处理中均得到了广泛应用[13][14]。

连续过滤滤池占地面积小运行操作简单，且水头损失小，可以省去污水提升泵站的基建和电力运行费用。

（5）消毒技术主要有液氯、二氧化氯、臭氧和紫外线，优缺点比较去下表：

消毒技术	优点	缺点
液氯	价格低，技术成熟	产生消毒副产物，
二氧化氯	不易产生消毒副产物	现配现用，原料存运危险
臭氧	消毒能力强	价格昂贵，操作复杂
紫外线	可靠，成本低	无持续消毒能力

本设计为生活污水处理，出水中仍含有大量消毒副产物前驱物，使用液氯会对水体造成二次污染，使用臭氧价格昂贵，而出水澄清度较好，减少了浊度对紫外线的影响[15]，同时不产生余氯，对污水排入的水体生态无明显影响，因而本设计采用紫外线消毒。

综上所述，污水厂工艺流程为：

3. 研究计划与安排

时间	设计项目	具体内容
3.13-3.19	撰写开题报告及外文资料翻译	明确设计任务，查找相关资料，进行工艺方案的对比及制定，撰写开题报告，查阅与拟定工艺相关的外文资料，并翻译成汉语。
3.20-3.26	雨水管道系统的布置与水力计算	（1）包括两套雨水管道的定线方案和方案的比较； （2）确定定线方案、确定单位面积径流量、汇水面积、管长等重要参数； （3）编制雨水管网的水力计算表进行水力计算； （4）绘制详细雨水管道系统平面置图并进行标注等。
3.27-4.2	污水管道系统的布置与水力计算	（1）确定定线方案，划分排水区域，确定污水流量、比流量、街区面积等重要参数； （2）编制污水管网的水力计算表进行水力计算； （3）绘制详细的污水管道系统平面布置图并进行标注； （4）绘制污水干管纵剖面图等。
4.3-4.9	污水处理泵站设计	进行污水处理泵站的设计，包括泵站的规模、形式，根据污水流量选泵、泵的布置形式等
4.10-5.7	污水处理厂设计，包括工艺流程、构筑物的设计等	（1）污水处理厂的工艺流程的方案比较与选择； （2）生物处理的方案比较与选择； （3）污泥处理的工艺流程的确定； （4）水处理构筑物的尺寸计算和布置形式； （5）绘制污水处理厂的平面与高程布置图； （6）绘制构筑物详图等。
5.8-5.14	绘图及概预算	（1）绘图并对已经绘制好的图进行修改； （2）进行排水管网部分和污水处理厂的概预算，预算结果编制成册。
5.15-5.21	出计算书和说明书	根据已经取得的设计成果进行毕业设计说明书和计算书的撰写并编制成册。
5.22-5.28	出图	（1）污水管道系统平面布置图及其干管纵剖面图； （2）雨水管道系统平面布置图； （3）泵站工艺图； （4）污水处理厂平面及高程布置图； （5）一级处理构筑物工艺图； （6）二级处理构筑物工艺图； （7）平纵断面图； （8）氧化塘平面图等。
5.29-6.4	结尾	论文装订，交毕业设计所有全部审核，准备答辩

4. 参考文献（12篇以上）

[1]余月瑶. 孝昌县乡村旅游发展研究[d].中南民族大学,2018.

[2]规划做龙头 布局一体化——孝昌县城乡规划上台阶[j].中华建设,2012(12):86-87.

[3] 江俊. 城市排水体制的选择及建设中存在的问题[j]. 中华建设,2011,07:74-75.