摘 要

本次设计范围为河南省原阳县新区，其位于豫北平原，黄河北岸。原阳新区北面的原阳河自西向东流过，区域内地质条件良好，地势较平坦，夏季主要风向为西南风。

本设计任务是完成原阳县新城区排水工程设计，设计包括雨、污管道工程和污水处理厂工程。本设计采用完全分流排水体制，污水采用顺坡重力排水的方式，将污水主干管设置于地势较低、坡度较小的城区东侧街道下，并将污水送至城区东北方向的污水处理厂。雨水管网则采取分散出口的方式，重力排入原阳河。本设计中污水处理厂近期处理规模为2万吨，远期处理规模为3万吨，核心工艺为A²/O同步脱氮除磷工艺。主要处理流程：中格栅→提升泵房→细格栅→旋流沉砂池→巴氏计量槽→生物池→综合井→二沉池→高效沉淀池→滤布滤池→接触消毒池，出水水质符合国家一级A排放标准。处理过程中产生的污泥通过浓缩脱水后外运。

关键词：原阳县新区排水工程；污水管网；雨水管网；污水处理；A²/O工艺

Abstract

The design scope is the new district of Yuanyang County, Henan Province, which is located in the northern plain of Henan and the north bank of the Yellow River. The Yuanyang River in the north of Yuanyang New District flows from west to east. The geological conditions in the area are good and the terrain is relatively flat. The main wind direction in summer is southwest wind.

The design task is to complete the drainage engineering design of the new urban area of Yuanyang County, including rain and sewage pipeline engineering and sewage treatment plant engineering. The design adopts a complete diversion drainage system. The sewage adopts the gravity drainage method of the slope, and the sewage main pipe is placed under the east side street of the urban area with low terrain and small slope, and the sewage is sent to the sewage treatment plant in the northeast direction of the city. The rainwater pipe network adopts a method of distributing the discharge and gravity is discharged into the river. In this design, the sewage treatment plant has a recent treatment scale of 20,000 tons and a long-term treatment scale of 30,000 tons. The core process of the sewage treatment plant is A²/O simultaneous nitrogen and phosphorus removal process. The main treatment process: medium grid → lift pump room → fine grid → swirling grit chamber → Pap's metering tank → biological pool → integrated well → secondary sedimentation tank → high efficiency sedimentation tank → filter cloth filter → contact disinfection tank. The effluent quality meets the national first-class A emission standards. The sludge produced during the treatment is transported by concentration and dewatering.

Key Words：Yuanyang County New District Drainage Project; Sewer network; Rainwater pipe network; Sewage treatment; A²/O process

目 录

第一章 绪论 1

1.1 设计目的及意义 1

1.2 设计内容 1

第二章 设计说明书 2

2.1 原始资料 2

2.1.1 城市概况 2

2.1.2 自然条件 2

2.1.3 城市排水现状简述 3

2.1.4 工业废水情况 3

2.2 设计依据 3

2.3 排水管网设计说明 4

2.2.1 排水系统体制的选择 4

2.2.2 污水处理厂厂址的选择 4

2.2.3 污水管网设计 5

2.2.4 雨水管网设计 6

2.4 污水处理厂设计说明 7

2.3.1 污水处理厂工艺流程的确定 7

2.3.2 污水厂水处理构筑物的选择 8

2.3.3 污水厂污泥处理构筑物的选择 10

2.3.4 污水处理厂工艺流程图 11

2.3.5 主要构筑物的设计 11

2.3.6 污水处理厂平面高程布置 14

2.5排水工程投资估算 15

2.5.1排水管道工程投资估算 15

2.5.2污水处理厂工程投资估算 16

第三章 设计计算书 17

3.1 设计流量 17

3.2 排水管网设计计算 19

3.2.1 污水管网设计计算 19

3.2.2 雨水管网设计计算 23

3.4 污水处理厂设计计算 26

3.4.1 污水厂设计流量确定 26

3.4.2 污水处理厂设计水质 27

3.4.3 泵前中格栅设计计算 28

3.4.4 泵后细格栅设计计算 32

3.4.6 旋流沉砂池设计计算 33

3.4.7 生物池设计计算 35

3.4.8 二沉池设计计算 46

3.4.9 综合井设计计算 54

3.4.10 高效沉淀池设计计算 55

3.4.11 滤布滤池设计计算 63

3.4.12 消毒设施设计计算 65

3.4.13 巴氏计量槽设计计算 67

3.4.14 加药间设计计算 68

3.4.15 污泥处理设计计算 70

3.4.16 污水处理厂的平面高程布置 72

3.4.17 提升泵房设计计算 79

第四章 排水工程总投资估算 83

4.1 排水管道工程投资估算 83

4.1.1 污水管道工程 83

4.1.2 雨水管道工程 83

4.1.3 排水管道工程总造价 83

4.2 污水处理厂工程投资估算 85

4.2.1 污水厂项目总投资 85

4.2.2 污水处理成本计算 87

4.2.3 综合成本 88

第五章 结语 89

参考文献 90

附录A 91

致谢 117

第一章 绪论

1.1 设计目的及意义

设计目的：通过完整的排水工程初步设计，改善原阳县新城区缺乏统一的排水规划和排水管涵建设、管理混乱的现状，建设完整的污水管道收集系统和雨水管道收集系统，将雨水收集就近排入原阳河中，将污水收集至污水处理厂处理达标后排放。保护水体原阳河免受污染，同时促进工农业生产的发展和保障人民的健康生活。

设计意义：通过本次的设计将理论用于实践，将自己在课堂上所学的知识，尤其是专业知识串联起来，对自己四年来所学的知识进行一次系统、完整的运用与总结。本次毕业设计是根据所学知识和实际的原始设计资料通过经济技术比较制定合理的设计方案，掌握排水工程设计的基本流程及污水处理厂各个构筑的设计，以完善自己的知识体系、提高自己的工程设计能力。

1.2 设计内容

毕业设计题目是原阳县新区排水工程设计，设计范围包括：雨、污水管网工程与污水处理厂工程。

1. 雨、污水管网工程

（1）雨、污水管道布置

（2）雨、污水管道水力计算

（3）污水管网平面图和高程图

1. 污水处理厂工程

（1）确定污水处理厂厂址及设计流量

（2）污水、污泥处理流程的选择与计算

（3）水厂平面布置、高程布置图、构筑物细部图

3、工程造价估算

第二章 设计说明书

2.1 原始资料

2.1.1 城市概况

1、城市规划简述

河南省原阳县属新乡市辖区，是以发展汽车零部件、综合化工、制药、板材、农副产品精深加工等产业为主，兼具旅游服务职能的县城。规划原阳县新区为以农副产品加工、商贸为主的现代化城市。

2、人口与建筑物层次规划

根据该县的总体规划，近期（2020年）该区总人口为9万人，远期（2030年）该区总人口为13万人。目前该区的建筑主要以二、五层为主，近期变化不大，室内有给排水设备及淋浴设备。远期建筑规划为六、七层楼房，室内有卫生及淋浴设备，但仍无集中热水供应。

3、城市绿地面积

城区绿化用地面积为81.9公顷。

2.1.2 自然条件

1、地理位置

河南省原阳县位于豫北平原，黄河北岸，南接省会郑州，北拱市府新乡，东毗封丘、延津县，西与焦作市为邻。本次设计范围为原阳县新城区，北面的原阳河由西向东流过，区域内地质条件良好，地势较平坦。

2、气象资料

（1）气温

年平均：14.4℃

（2）降雨量

年均降雨量：650毫米

（3）主要风向

冬季：东北风 夏季：西南风

（4）风速

历年平均：2.1米/秒 最大：3.9米/秒

3、工程地质与地震资料

该城区表层为粘性土，厚1.5~3.7米，其下为沙砾层，深5.0~7.9米。土基承载力一般为17~46MPa，该市地震烈度为3度。

4、水文资料

（1）原阳河水位（黄海高程）

历年平均：249.74米，历年最高（1/20）：254.35米

（2）流量

历年平均：34.1米3/秒

5、水质资料（原阳河）

COD 15mg/L BOD₅ 2.9mg/L

氨氮 0.8mg/L 总磷 0.19mg/lL

6、水文地质资料

该县地下水位平均在地面以下2.80m左右。

2.1.3 城市排水现状简述

原阳县新城区缺乏统一的排水规划和排水管涵的建设，管理比较混乱。原阳河规划为III类水体。未经处理的污水排入原阳河，对水体的污染日趋严重。

2.1.4 工业废水情况

该城区除振华教学仪器厂、食品加工厂外，还有一些零星工厂企业。其中振华教学仪器厂日平均污水量近期为200m³/d，远期为350m3/d，Kh=1.67。食品加工厂日平均污水量近期为400m³/d，远期为600m³/d，K_h=1.23。其它零星工业废水的平均流量，约为整个城区生活未必水平均流量的7%左右。

2.2 设计依据

1、原阳县新区排水工程设计任务书

2、《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（2016版）

3、给水排水设计手册

4、排水工程上册（第四版）、排水工程下册（第五版）

5、厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范

6、其他相关设计资料

2.3 排水管网设计说明

2.2.1 排水系统体制的选择

本设计中，原阳县新区缺乏统一的排水规划和排水管涵的建设，管理比较混乱。原阳河规划为III类水体。未经处理的污水排入原阳河，对原阳河的污染越来越严重。所以建立完善的排水系统是非常必要的。

合流制排水系统，是将生活污水、工业废水和雨水利用同一个管道系统进行排除。合流制的优点在于造价低，占用空间小，但存在着不能满足环保要求、晴天易淤积雨天沉积物冲起使得水质变化大、泵站和污水处理厂造价高等缺点。分流制排水系统，是利用两个或两个以上各自独立的管道系统将雨水、生活污水、工业废水进行排除。分流制的污水全部送至污水处理厂处理，水质较稳定，污水处理厂运行管理简单，但也存在着排水管道造价高，初期雨水污染严重的缺点。

我国《室外排水设计规范》规定，在新建地区排水系统一般采用分流制。本设计中，原阳县新城区无系统的排水管网，且现今对环境的保护越发重视，故可采用完全分流制，建设完整的雨水管道系统和污水管道系统，将雨水就近排入原阳河，将污水输送至污水处理厂处理后排放。

2.2.2 污水处理厂厂址的选择

污水处理厂位置的选择，与城区的总体规划、排水管道系统的布置、污水流向以及处理后污水的出路紧密相关。污水处理厂厂址选择的一般原则：

（1）尽量减少拆迁和占地，厂址与规划居住区的距离应根据环境影响评价报告所要求的进行确定。

（2）所处位置有远期发展、扩建的可能。

（3）不应将厂址设置在城镇集中供水水源上游或靠近供水水源。

（4）厂址应设在该区域夏季主导风向的下风向。

（5）厂区应设在城镇地势较低区域，使污水可能自流向污水处理厂，以减少动力损耗。

（6）厂址应考虑汛期不受洪水水位的威胁。

（7）厂址应选择在交通方便，水电供应充足、水文地质条件适合的地方。

（9）厂址的选择应便于处理后的安全排放和污泥的处置问题。

河南省原阳县北临原阳河，原阳河自西向东流动，夏季主导风向为西南风。故将污水处理厂设于城区的东北侧。

2.2.3 污水管网设计

1、确定污水排水区界

排水区界是排水系统设置的范围，应根据城镇总体规划的设计规模确定。本设计中原阳县地形较平坦没有显著分水线，则根据就近排出的原则划分排水流域。

2、排水管网布置

在进行排水管网布置应尽可能地让更多区域的污水重力自流向污水处理厂，并使管线短和埋深小。

由原阳县新区的规划图可看出该区域地形倾向于原阳河，故可直接利用地形特点，让污水自流向原阳河河岸边的污水处理厂，便于污水的处理与排放。现提出两种污水主干管的布置方式：

方案一：将主干管布置在与原阳河垂直且地势较低的一侧街道下，

方案二：将主干管布置在临近原阳河并与其平行的一侧街道下。

图2.1 污水管道（方案一）示意图

图2.2 污水管道（方案二）示意图

本设计对两种布置形式进行了计算，得到了如下的结果：第一种布置形式主干管埋深均为3~4m，埋深较小，工程造价估算为1761.67万元。第二种布置形式污水主干管埋深均为4~5m，由于埋深较大，工程造价估算价格较高为1961.69万元。

通过技术经济比较，采用第一种布置形式，将污水主干管布置在与原阳河垂直的一侧街道下。其余管道均按顺坡排水的原则布置。

2.2.4 雨水管网设计

城镇汇水面积内的暴雨径流能够被通畅并且及时的排走是雨水管渠设计的基本要求。原阳县地势较为平坦，无明显分水线，北侧原阳河自西向东流动，沿河岸地势最低。本设计中排水区域按雨水干管服务的排水面积确定。将雨水干管设置于基本垂直于等高线且地势较低的一侧街道下，使得雨水能以最短距离靠重力流分散就近排入水体，雨水支管设在街坊较低侧的道路下。

由于地形对排除雨水有利，现提出两种雨水排除方案：

方案一：采用集中出口的雨水管道布置形式，设置雨水总干管将收集全部污水统一排入水体。只有一个排出口，造价较低，但总干管承担流量大，管径大，雨水不能及时排出。

方案二：采用分散出口的雨水管道布置形式，每根干管收集雨水后直接排入水体。虽排出口较多，但省去了主干管，系统简单，水力条件好。

原阳县新城区距原阳河较近，排出口构造简单，造价不高。故采取方案二分散出水口的管道布置形式，就近排放，管线较短，管径较细，在技术上、经济上都是合理的。

图2.3 雨水管网（方案二）示意图

2.4 污水处理厂设计说明

2.3.1 污水处理厂工艺流程的确定

1、污水处理厂工艺流程选定的影响因素

污水处理厂的工艺流程是指将各种处理构筑物进行合理组合，使得处理水达到要求的处理程度。根据以下几种因素确定污水处理厂的工艺流程：