1. 研究目的与意义（文献综述）

1. 设计目的及意义

我国是一个干旱缺水严重的国家。我国的淡水资源总量为28000亿立方米，六位。但是，我国的人均水资源量只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。然而，中国又是世界上用水量最多的国家。仅2002年，全国淡水取用量达到5497亿立方米，大约占世界年取用量的13%，是美国1995年淡水供应量4700亿立方米的约1.2倍。目前全世界的淡水资源仅占其总水量的2. 5%，其中70%以上被冻结在南极和北极的冰盖中，加上难以利用的高山冰川和永冻积雪，有86%的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26%.目前，全世界有1 /6的人口、约10亿多人缺水。专家估计，到2025年世界缺水人口将超过25亿。

随着人口增长，人民生活水平的提高，总体用水量在逐步增加。另一方面，环保问题日益突出，前些年的乱排乱放现象已引起社会各界广泛关注。污水若不妥善处理，则会污染有限的淡水资源，影响生态环境的同时也增大了人民用水压力。在人们的日常生活中，淋浴、洗涤等都需要用水，用后就成了污水。这些污水中夹带着粪便和废弃物，含有大量腐败性有机物以及各种细菌、病毒，具有一定危害性。在工业生产中，绝大多数工业都需要用水，而且往往用水量都很大。除开冷却用水相对干净一点，多数工业废水都含有大量的酚、氰、砷、重金属盐类以及一些难降解有机物，危害极大。

2. 研究的基本内容与方案

1. 基本内容和设计方案

   2.1基本内容

   2.1.1地理人文条件

   公安县位于湖北省中南部，江汉平原南部，隶属荆州市，位处长江中游南岸，东联汉沪，西接巴蜀，南控湘粤，北通陕豫，与洞庭湖平原一衣带水，与荆州古城一桥相连。境内主要为平原湖区，西南部分地方为平岗和丘岗，总体而言公安县为平原地形地貌，属长江中下游冲积平原，工程地质条件良好。西北处地势最高，海拔为95.00m；东南处地势最低，为85.00m。整个公安县南部地区地势由西北向东南倾斜，受纳水体长江位于设计区域东北部，自北向南流经公安县城，常水位40 m，二十年一遇洪水水位80.6m。

   设计区域近期人口3万，2025年规划人口为5万。

   2.1.2气候条件

   公安县属亚热带季风气候，四季分明，霜期短，日照长，雨量充沛。全年风向以东北风和偏北风为主，夏季以南风为主。县内平均气温为16.4℃，全年最热月为7月，月平均气温为28.4℃；最冷月为1月，月平均气温为4℃，年差为24.4℃。

   公安县年平均降水量为1125.2mm，有霜日数平均为93.8天，无霜期年平均为271天。日照年平均为1857.8小时，太阳辐射总量平均为106.1千卡/平方米。日照充沛，气候温和。

   2.2污水排水管网设计

   2.2.1选择排水体制

   考虑到公安县降水量较大而人口不多，且为新建管网，设计时采用雨污分流式。分流式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。

   2.2.2确定排水区界，划分排水流域

   排水区界是污水排水系统设置的界限。凡是采用完善卫生设备的建筑区都应设置污水管道。他是根据城镇总体规划的设计规模决定的。在排水区界内，根据地形及城镇（地区）的竖向规划，划分排水流域。

   2.2.3管道定线和平面布置的组合

   在城镇（地区）总平面图上确定污水管道的位置及走向，称污水管道系统的定线。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。污水干管的走向取决于污水厂和出水口的位置，污水支管的平面布置取决于地形以及街区建筑特征，应便于用户接管排水。

   2.2.4控制点的确定

   在污水排水区域内，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，一方面应根据城市的竖向规划，保证排水区域内各点的污水都能够排出，并考虑发展，在埋深上适当留有余地。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。

   2.2.5设计管段及设计流量的划分

   两个检查井之间的管段采用的设计流量不变，且采用同样的管径和坡度，称为设计管段。设计管段上的流量包括本段流量、转输流量和集中流量，这三种流量的总和即为设计流量。

   2.2.6污水管道的衔接

   污水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及在支管接入的地方都需要设置检查井，检查井内管道衔接时应遵循以下原则：尽可能提高下游管段的高程，以减少管道埋深，降低造价；避免上游管段中形成回水造成淤积。

   管道衔接的方法，通常有水面平接、管顶平接和跌水连接。

   2.2.7绘制污水管道系统平面图和纵断面图。

   2.3雨水排水管网设计

   2.3.1确定当地暴雨强度公式

   暴雨强度是指某一连续降雨时段内的平均降雨量，即单位时间的平均降雨深度。暴雨强度公式是在各地自记雨量记录分析整理的基础上，按一定的方法推求出来的。查询资料可以得到公安当地的暴雨强度公式。

   2.3.2划分排水流域，进行管道定线

   雨水管道在能保证每个街区的雨水都能尽快排出的条件下，应充分利用地形，就近排入水体。雨水管渠应尽量利用自然坡度以最短的距离靠重力流排入附近的河流、湖泊等水体中。雨水干管应尽量在城区中部以方便支管接入，但在具体布置时应注意与其他建筑物的地下部分相协调。埋设时应尽量平行道路布置，但需避免埋设在道路中间，防止道路负荷损坏管道。

   2.3.3划分并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、汇水面积的大小以及雨水管道布置等情况而划定。地形较平坦时，可按就近排入附近雨水管道的原则划分汇水面积；地形坡度较大时，应按地面雨水径流的水流方向划分汇水面积。

   2.3.4确定雨水设计参数

   根据工程要求，选择合适的重现期和降雨历时，确定各排水流域的平均径流系数值。根据这些数据求出单位面积径流量，再结合汇水面积求出各管道的设计流量，及确定各管段的管径、坡度、流速、管底标高和管道埋深值等。

   2.3.5绘制雨水管渠平面图。

   2.4污水处理厂工艺设计

   2.4.1确定污水处理工艺

   表1 污水进水水质情况

污水水质不算恶劣，加上水处理量有限，综合考虑成本及运行情况，该厂设计有两种备选方案。

方案一：A/A/O同步脱氮除磷工艺

1. A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称。按实际意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法更为确切。该工艺在厌氧—好氧除磷工艺(A／O)中加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。 A²/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DOlt;0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。 二是脱氮，缺氧段要控制DOlt;0.5 mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。

   Oslash;该工艺的主要特点：

   ①污染物去除效率高，运行稳定。能较好的耐受冲击负荷。

   ②污泥沉降性能好。

   ③厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。

   ④脱氮效果受混合液回流比大小的影响,除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效率不可能很高。

   ⑤在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。

   ⑥在厌氧—缺氧—好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。

   ⑦污泥中磷含量高，一般为2.5％以上。

   方案二：氧化沟污水处理工艺

   氧化沟（oxidation ditch）又名连续循环曝气池（Continuous loop reactor），是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺是在20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。自从1954年在荷兰的首次投入使用以来。由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。氧化沟一般呈环形沟渠状平面多为椭圆形或圆形，内部流态是完全混合的，但是又具有某些推流式的特征，这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区，用于进行硝化和反硝化，取得脱氮的效应。

   氧化沟工艺优点：

   ①沟渠形式构造多样

   ②曝气设备选择丰富

   ③曝气强度可调节

   氧化沟工艺缺点：

   ①污泥膨胀问题较为严重

   ②泡沫问题

   ③污泥上浮问题

   ④流速不均及污泥沉积问题

   综合考虑，此次设计采用A/A/O同步脱氮除磷工艺。

   2.4.2污水处理工艺设计

   初步设计，以流程图方式分步说明：

   
   

   进水→粗格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→A²/O生化池→辐流式二沉池→消毒池→排入长江

2.5成本计算

排水工程设计的成本计算主要包括管网成本、污水厂成本及运行费用。

管网成本：管网成本即雨水口、检查井等管网设施以及管道自身成本，施工费用的总和。

污水厂成本： 污水厂成本即建造污水厂所需的材料、土地成本，施工费用，采购设备所需费用的总和。

运行成本： 污水厂运行成本即污水厂和管网建成之后的运行费用，包括维护管理费、水电费，人员工资、药剂费等一系列运行管理上的费用。

3. 研究计划与安排

1. 进度安排

4. 参考文献（12篇以上）

1. 参考文献

   [1]《给水排水设计手册（第二版）》（第1、5、6、9、10、11、12册）[m], 中国建筑工业出版社.

   [2]《城镇污水处理厂污染物排放标准》（gb 18918-2002）[m].

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