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1、第一章 总论1.1 设计背景和目的1.1.1 设计背景秦皇岛市位于京、津、唐地区最东端，是全国首批十四个对外开放的沿海港口城市，以发展工业、商贸为主导，旅游业为特色的枢纽性港口城市。秦皇岛市工业是城市发展的重要主导因素，现状以机械、建材、食品、纺织工业为主，将来重点发展耗能少，耗水量低的工业，并以玻璃、食品、轻纺和机械工业为主。随着城区规模不断扩大，经济飞速发展，污水量不断增多，由于污水未经处理直接排入水体，对当地的地下水资源和周围居民的生活和生产产生严重的影响，并威胁了下游滦河水系、天津等大城市的水源。为了改善水环境，保证当地经济持续发展，提高人民的生活水平，治理水污染已成当务之急。污水若不
2、尽快治理，污染将愈加严重，人民生活的环境条件会越来越恶化，从而制约秦皇岛国民经济和社会发展。1.1.2 设计目的生活污水和工业废水通过污水处理厂进行处理、净化后，可以使污水中污染物的浓度和数量降低到满足一定的条件后再排放，或者使其作为一种新的资源被开发利用，使污水减量化和资源化。污水处理是控制水污染、解决水资源短缺的有效途径，对净化城市环境，改善投资环境，人群身体健康，降低企业生产成本创造了有利条件，合理利用水资源有着重要的意义；也是是一种立足本地水资源，切实可行的有效措施，具有可观的社会、环境和经济效益。同时，污水处理厂的设计，把课本与设计相结合，理论与实际相结合，进行“深入、深知、深思”，
3、学以致用，将所学的专业知识与设计结合，熟练掌握污水处理厂设计要点，各处理构筑物的用途和设计计算；污水监测的选址、布点、频次和要求，各项监测项目的监测方法；加深对CASS生物处理工艺的理解，提高同学间的合作能力。1.2 设计依据和原则1.2.1采用的主要标准和规范：(1)地表水环境质量标准 （GB3838-2002）(2)城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB18918-2002)(3)自动化仪表选型规定 （HG/T20507-2000）（4）控制室设计规定 （HG/T20508-2000）（5）给水排水工程构筑物结构设计规范 （GB50069-2002）（6）建筑地基基础设计规范 （GB5000
4、7-2002）（7）建筑抗震设计规范 （GB50011-2001）（8）城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准（CJJ31-89）（9）室外排水设计规范 （GB50014-2006）（10）给排水设计手册1.2.2设计原则：（1） 执行国家环境保护的政策，符合国家现行的有关法规、规范及标准。（2） 积极稳妥地采用新技术、新工艺、新设备和新材料。在合理利用现有资金情况下，采用国内先进的成熟技术和设备，以提高行业的装备和技术水平。（3） 为保证污水处理系统正常运转，供电系统需有较高的可靠性，污水厂运行设备有足够备用率。（4）在城市总体规划的指导下,根据城市总体布局和已核准的秦皇岛市污水处理厂项目
5、申请报告，结合地形条件和环境要求设计污水处理工程。在保证出水达到处理要求的前提下，作到尽量节省投资、节省占地，充分发挥污水处理工程的社会效益、经济效益和环境效益。（5）污水处理厂选用工艺应因地制宜，既具有稳妥性、合理性，又具有成熟先进性。尽可能采用节能技术和先进设备，降低污水处理厂的建设投资和运行成本，处理能力符合处理要求。（6）根据地形地貌，结合站区自然条件及外部物流方向，并尽可能使土石方平衡，减少土石方量，以节约基建投资，降低运行费用，即在满足工艺要求的条件下，尽量减少建设投资，降低运行费用。（7）废水处理系统在运行上有较大的灵活性和可调性，可以适应污水水质、水量和水温的波动，即处理设施应
6、有利于调节、控制、运行操作。（8）处理设施具有较高的运行效率，较为稳定可靠的处理完成工艺要求。（9）总图设计应考虑符合环境保护要求。管线设计应包括各专业所有管线，并满足工艺的要求；工程竖向设计应结合周边实际情况提出排放方式及流向。（10）选用运行安全、管理方便、使用寿命较长、经济合理的管材，减少投资。采用管材的性能必须满足使用要求，质量符合国家标准，确保工程质量。1.3 设计参数本设计中，污水处理量为Q=60000吨/d=694.4L/s，其中生活污水Q1=40000吨/d=463.0 L/s，工业废水Q2=20000吨/d=231.3 L/s；污水总变化系数，；项目COD mg/LBOD5
7、mg/LNH3-N mg/LSS mg/L进水40030050180出水1003025301.4 环境状况1.4.1地理位置：秦皇岛市位于京、津、唐地区最东端，襟怀渤海、北倚燕山。市区自然地理座标：东经118o3338”119o5046”，北纬39o2224”40o3645”。 东北接辽宁省绥中县，西北临河北省承德市，西靠唐山市的滦县、迁安，南临渤海。西南距石家庄483公里，西距首都北京280公里，距天津220公里。 全市辖海港区（面积 121Km2）、山海关区(面积 192 Km2)、北戴河区(面积 70 Km2)、抚宁县(面积 1646 Km2)、昌黎县(面积 1184 Km2)、卢龙县(
8、面积 945 Km2)、青龙满族自治县(面积 3309 Km2)。总面积7812.4 Km2，市区及昌黎县、抚宁县濒临渤海，海岸线长126.4公里。全市沿海岸线长达113公里，海域面积一万多平方公里；总人口约263万人。北戴河区、海港区、山海关区三个城市区由西向东沿海岸线呈条形分布，城市区总面积363.2平方公里，人口67.3万。1.4.2地形地貌：秦皇岛市位于燕山山脉东段丘陵地区与山前平原地带，地势北高南低，形成北部山区低山丘陵区山间盆地区冲积平原区沿海区。北部山区位于秦皇岛市青龙满族自治县境内，海拔在1000米以上的山峰有都山、祖山等4座。低山丘陵区主要为北部的山间丘陵区。山间盆地区位于秦
9、皇岛市西北和北部区域的抚宁、燕河营、柳江三处较大盆地。冲积平原区，主要在海拔020米区域，分布在抚宁县和昌黎县。沿海区，主要分布在市辖三区和抚宁、昌黎两县。市区北部为山区、南部临渤海，主要地貌类型分为丘陵和平原。丘陵区虽然地形起伏，但一般坡度不大，约在0.53%，适宜建筑。冲积、洪积平原地势平坦，坡度由北向南小于5%。滨海沉积区地形平坦，较低洼局部有沼泽化现象，常年积水，工程地质条件较差。1.4.3工程地质地面22.0m深度范围内地层系第四系松散土层，下伏晚太古代早古代混合花岗岩，按成因及物理力学性质分为九个主层及三个亚层。地下水位深浅不一，地下水矿化度较高，为微咸水；地下水PH8.00，呈弱
10、碱性；长期浸水条件下，场地北部地下水对混凝土无腐蚀性，南部地下水对混凝土具弱腐蚀性；地下水对混凝土结构中的钢筋无腐蚀性。干湿交替条件下，地下水对混凝土弱腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具中等腐蚀性。地层由上至下依次为耕土、杂填土、粉细砂、细砂、粗砾石、粉质粘土、中粗砂、卵石、强风化混合花岗岩组成，场地地层分布基本稳定。地震设防基本裂度为7度。地震分组为第二组，场地为严重液化等级，属抗震不利地段，需经处理后方可使用。1.4.4 气候气象：1. 气象特征：秦皇岛处于中纬度地带，为暖温带半湿润季风区，秦皇岛市属暖温半湿润大陆性季风气候，受海洋影响较大，温度适中，夏季凉爽，年日照百分率为62%。 2. 风
11、况：秦皇岛历年主导风向，夏季为西南风、冬季为东北风。年平均风速3.7m/s，年静风频率为9.6%，最大风速18m/s。故海岸侵蚀、堆积和滨岸沙丘堆积方向均与风向一致。 3. 气温：海港区全年四季分明，光照充足，历年平均气温10.6，最大冻土深度85cm，多年平均相对湿度为62%，历年最高气温平均34.18，最低气温平均-15.84。4. 降水：年降水量为400-1000mm，年平均降雨量为695.5mm，以中小型降水为主。多年平均蒸发量为1711mm。降水主要集中在夏季，一般占全年总降水量的70%，可达年降水量的70%，山洪也多集中在这个季节。1.4.5水文状况：1. 地下水：海港区内地下水类
12、型为潜水，主要特点是埋深较浅，多储于第四纪含水层中，水位季节变化较大。地下水流向与地形坡向相一致，自西北流向东南。地下水位一般埋深1.0m左右，含水层厚度为7m；水质呈硷性，无色无味，地下水对混凝土无影响。受海水影响的局部低洼地区水带苦咸味。2. 地面水：流经海港区的河流主要有大、小汤河和新开河、护城河及大、小马坊河等。地表水为市内主要水源，水量为市境内的河川径流量。其中以青龙河水量最为充沛，据实测资料，秦皇岛市多年平均径流量8.70亿m3。洋河、石河多年平均年径流量分别为1.823亿m3和1.68亿m3。由于边界有滦河通过，青龙河上游处于境外，又有边界与过境径流量作为可利用水量。据估算，全市
13、多年平均自产地表水量13.24亿m3；平水年（P=50%）11.15亿m3；偏枯水年(P=75%)6.35亿m3；特枯水年(P=95%)2.29亿m3。另外，多年平均滦河可利用水量6400万m3；青龙河过境水量2.27亿m3。1.4.6植被状况：市内林面积已达万亩，森林覆盖率达。林业资源：山区属燕山山脉东段，山区植被完好，有广阔林区。主要树种有油松、华北落叶松、侧柏、栎树、山杨等40余种。纤维类140余种，主要有南蛇藤、罗布麻、白茅、芦苇、桑、紫穗槐、怪柳、杞柳、椴树等。酿造类90多种，主要有栓皮栎、麻栎、蒙古栎、辽东栎、榛、毛榛等。油脂类100多种，主要有胡桃、野皂荚、黄连木、山椒、山杏、君
14、迁子等。1.4.7水资源主要存在的问题：（）地表水明显减少。由于山区人类活动改变了流域内的植被、地面形态和地下水埋深，增强了流域调蓄能力，延长了产流、汇流时间，使得降雨入渗和土壤的蒸发量加大，地表径流减少；大部分河道、湖泊、洼淀除汛期外，长年干涸无水，生态环境不断恶化；河道中下游和城镇水污染严重，对农作物和地下水水质造成了很大的影响；下游河道行洪能力降低，入海口淤积严重。（）地下水严重超采。由于长期过量开采，地下水位持续下降，形成了众多的地下水漏斗。由于地下水过量开采，地下水位大幅度下降，造成区域性地面沉降，从而导致城市排水困难、建筑物基础下沉、机井报废加快、地面裂缝增多、工程设施遭到破坏等；
15、加之凿井开采深层水，使上层咸水与下层淡水局部连通，造成咸水界面下移，使深层淡水水质局部遭到破坏；浅层地下水位普遍降低，加之地表河流、水体干涸，造成湿地面积减少，土壤沙化加重；地下水位下降，增大了地表污水对地下水体的入渗。（）水资源污染严重。1.4.8 社会经济状况：秦皇岛市是驰名中外的旅游避暑胜地，具有历史悠久、景色秀丽的北戴河海滨、山海关长城，长城起点“老龙头”、著名的“天下第一关”、角山长城、烽火台等古迹和燕塞湖等风景点。海港区是以外向型经济为主的现代化港口工业城区，是秦皇岛市的政治、经济、文化中心，是京沈、京秦、大秦三条干线铁路的交汇点。这里气势宏伟的油码头将大庆石油运到全国各地，煤码头对我国北煤南调起着重要作用。秦皇岛港目前已成为国内最大的能源输出港，以其拥有得天独厚的天然深水岸线，港口不冻不淤，风平浪小，万吨巨轮一年四季可自由出入而闻名。秦皇岛经济技术开发区位于海港区西部，以其开放时间早、政策优惠、位置优越等良好条件，吸引中外合资、独资企业争相涌进，事业得到蓬勃发展，已成为海港区的重要组成部分。全国知名的耀华玻璃厂位于海港区南部，
