广东省龙门县排水工程设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1目的

随着城市化进程的加快和城市水污染日益得到重视，市政给排水设施得到较快发展，但我国市政道路排水设施普遍存在各种问题，如防洪排水能力不足；平坦地区的排水管渠坡度较小，易淤积；部分地区的排水设施不成系统，易形成内涝等。造成这些问题的原因，首先是管理体制和运行机制的问题，多部门合作处理导致了管理效率较低；产权不分，政事不分，机制不顺等问题依然存在；资金投资方面，城市排水系统的建设及维护目前依靠城市建设的资金维持，没有专门的机构管理，排水系统的开支管理明显滞后，难以达到理想的要求。另一方面，由于水环境污染日益严重，个别地区污水处理效率低下，我国排水体制发展地方差别比较大，在大多重要城市排水工程已取得较好成果，但地方性法规仍存在疏漏。最近几年，我国投产运行的污水处理厂大幅度地增加，特别是小型污水处理厂的增长更为迅速。在小型污水处理厂中，一级物化处理工艺仅占1.9%，二级生化处理工艺占主导地位，其中大部分的处理工艺类型为氧化沟、cass工艺、a2/o、a/o、曝气生物滤池等，这几类工艺覆盖了全国90%以上城镇污水处理厂的主要类型。

本设计主要根据龙门县的城市规划，地形条件，气候条件，河流的水文条件，依据排水管道系统的布置原则确定排水管网的平面设计，在保证排水安全通畅的前提下，使系统的造价最低。然后再根据生活污水的水量、水质条件及工业污水的水量以及受纳水体可接受的污染物的量确定污水的处理程度，进而确定污水处理工艺，并进行技术经济比较。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

在规定的时间内完成广东省龙门县的排水工程设计。

排水工程设计范围包括：雨、污水管网工程与污水处理厂工程。

2.2设计目标

设计内容方面，需保证雨污水排水安全顺畅，污水处理后能减少环境污染，改善当地水质，达到一级B排放标准排入增江，实现水资源再利用。提交设计成果。完成毕业设计说明书（附计算书），其中包括目录、前言、英文摘要、正文、小结及参考文献等；完成毕业设计图纸，要求图面布局合理、正确清晰、用工程字注文、符合制图标准及有关规定。

2.3拟采用的技术方案与措施

2.3.1原始资料

（1）地理位置与工程背景

龙门县位于广东省中部，增江上游。东邻东源县、博罗县，西接从化市、增城市，北靠新丰县，东南与博罗县交界，西南与增城市接壤。根据该市的总体规划，近期（2020年）该城区总人口为9万人，远期（2030年）该城区总人口为13万人。

该城区除同兴凉果厂外，还有一些零星工厂企业。其中同兴凉果厂日平均污水量近期为800m3/d，远期为1300m3/d，Kh=1.32。其它零星工业废水的平均流量，约为整个城区居住区平均污水流量的10%左右。

(2)自然资料

龙门县地势较平坦，有增江由北向南流过。该城区表层为粘性土，厚2.2~3.7米，其下为沙砾层，深2.0~6.0米。土基承载力一般为12~29MPa，该县地震烈度为6度。平均气温为20.8℃，年平均降雨量2200毫米，主要风向冬季为西北风夏季为东南风。

(3)水系

增江水位（黄海高程）历年平均：87.69米，历年最高（1/20）：90.67米。水质资料（增江）：CODcr17.1mg/l，BOD2.95mg/l，氨氮0.47mg/l，总磷0.11mg/l。该县地下水位平均在地面以下2.65m左右。最大断面平均流速：0.16米/秒，最小断面平均流速：0.24米/秒。

2.3.2设计排水体制选择

排水体制主要分合流制和分流制两种，这两种排水方式各有其优缺点。分流制排水系统管道造价较高，但相对减轻了污水厂的负担，使得污水厂的管理相对方便。其最大的问题是初期雨水的污染，除此之外，污水管道需要清淤。合流制的污染主要是雨天的溢流污染。因为雨污合流，泵站及污水处理厂的造价会比较高，且晴雨天流量变化较大，导致水厂管理运行较为麻烦。另外，大量的可沉积污染物在晴天积于管底，雨天雨水冲刷管底的污染物对合流制管道的水质影响也会更为严重。综合考虑，采用雨污分流制的排水管网系统。

2.3.3污水管网设计

（1）管渠系统的布置形式

城市、居住区或工业企业的排水系统在平面上的布置，随地形、竖向规划、污水厂的位置、土壤条件、河流位置，以及污水的种类和污染程度等因素而定。城市街道属于正南北、正东西走向，等高线与街道呈斜交叉，经分析采用正交截留式排水。管网预定了两个方案，进行比较。根据该市地形特点北高南低，东高西低，保证流域内绝大部分污水能以自流方式接入的划分原则进行流域划分，划分结果详见管道布置简图，污水厂位于城区的西南方向。

（2）划分排水流域和管道定线

排水流域一般根据地形及城镇的竖向规划划分。本设计规划区地形平坦按照服务面积划分，每根干管合理分担排水面积，使污水以最短距离自流排出。

方案一：主干管与增江平行。

方案二：主干管与增江垂直。

方案比选：两种方案均充分利用了地形的原有坡度，污水都可依靠重力自流，所以无法直接确定谁优谁劣，可通过管网水力计算，考虑提升点总数量，各提升点流量、扬程、造价，算出管网总造价，再结合风向、地形和气象等资料，最后确定所选方案。

（3）控制点与中途泵站位置的确定

在排水区域内，对管道系统埋深起控制作用的点为控制点。本设计将离出水口最远点作为控制点。

中途泵站是当管道埋深接近于最大埋深时，为提高下游管道的管位而设置的，本次管网设计满足最大埋深，可不设中途泵站。

（4）污水管渠计算

列表进行污水干管的设计流量和水力计算，以求各管段的设计流量，及确定各管段的管径、坡度、流速、管底标高和管道埋深值等。计算时先确定管道起点埋深或管底标高。

2.3.4雨水管网设计

（1）划分排水流域和管道定线

排水流域是由规划区地形决定的。根据该地暴雨量较大的特点，本设计拟采用分散出口的雨水管道布置形式。两方案雨水干管沿东西向街道，雨水支管设在街坊较低测的道路下。

方案一：设三个雨水口。

方案二：设四个雨水口。

方案比选：需要从管径、管长、埋深等情况综合考虑，计算后选出最经济合理的方案。

（2）划分设计管段和各设计管段的汇水面积

把两个检查井之间预计管径和坡度没有变化的管段定为设计管段。

规划区地形平坦，可按就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积。

（3）确定径流系数、设计重现期、地面集水时间

根据规划区地区类型，采用区域综合径流系数。

结合该区的地形特点、汇水面积的地区建设性质和气象特点选择设计重现期。

根据规划区建筑密度情况，地形坡度和地面覆盖种类，街区内设置雨水暗管与否等，确定雨水管道的地面集水时间。

（4）求单位面积径流量

单位面积径流量是暴雨强度与径流系数的乘积。

（5）雨水管渠计算

列表进行雨水干管的设计流量和水力计算，以求各管段的设计流量，及确定各管段的管径、坡度、流速、管底标高和管道埋深值等。计算时先确定管道起点埋深或管底标高。

暴雨强度公式，参考附近地区广州市的数理统计法所得暴雨强度公式：

2.3.5污水处理厂设计

由原始资料可知，增江属于Ⅲ类水体。该水经处理后，水质符合国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。

进出水水质

对中小污水厂来讲，比较有发展前途的工艺是SBR工艺、氧化沟工艺。这两种工艺一般都不设初沉地，SBR工艺和合建式氧化沟工艺也不需要二沉地、污泥回流设施，因此，水、泥处理流程大为简化。可以达到占地少、能耗低、投资省，运行管理方便的目的。符合当前污水处理工艺合建、简化发展的总趋势。采用延时曝气的SBR工艺和氧化沟工艺产生的剩余污泥已经基本达到好氧稳定，剩余污泥经过浓缩脱水后就可以直接应用于农田、填埋或者焚烧，不需要搞污泥消化，因此建设、运转的费用大为减少，这一点对中小城镇污水厂来说，是非常有吸引力的。

2.3.6两种污水处理方案

方案一：

进水——中格栅——提升泵房——细格栅——旋流沉砂池——厌氧池——卡罗塞尔氧化沟——辐流二沉池——接触消毒池——出水

污泥处理工艺流程：

二次沉淀池——浓缩池——贮泥池——脱水机房——污泥外运

方案二：

进水——中格栅——提升泵房——细格栅——平流沉砂池——SBR池——紫外线消毒系统——出水

方案比选：

(1)SBR工艺由于采用合建式，不需要设置二沉地，同时由于采用微孔曝气，可以采用的水深一般为4～6m，比一般氧化沟的水深(3～4m)要深，因此在同样的负荷条件下，SBR工艺的占地面积小，如果污水处理厂所在地的征地费用比较高，对SBR工艺有利。

(2)SBR工艺中一个周期的沉淀时间是由活性污泥界面的沉速、MLSS浓度、水温等因素确定的。排水时间是由滗水器的长度、上清液的滗除速率等因素决定的，对于一个固定的反应系统，沉淀时间和滗水时间的和基本上是固定的，一般都不应小于2小时。因此，每个周期的时间短，反应时间所占的比例就低，反应池的体积利用系数降低。对于对污泥稳定要求不高的污水厂，选择SBR工艺不利。

(3)SBR工艺和交替式氧化沟需要频繁地开停进水阀门，曝气设备，滗水器等，因此，对自控设备的要求比较高，目前，某些国产设备的质量尚不过关，如果考虑进口，自控系统所占的投资比例将增加，而且将增大维修费用。

由以上比较，经综合考虑，本设计采用方案一。

2.3.7工艺流程图

3. 研究计划与安排

第一周：查询设计原始资料，阅读《室外排水设计规范》，熟悉课本及设计手册，确定污水排放体制并进行污水管网水力计算；

第二周：污水管道方案比较，完成开题报告；

第三周：雨水管道定线及管段设计；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]孙慧修等.排水工程[m]（上册）第4版.北京：建筑工业出版社，1999。

[2]张自杰等.排水工程[m]（下册）第4版.北京：建筑工业出版社，2000。

[3]室外排水设计规范（gb50014-2006）（2014版）。