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青海省 和县 排水 工程设计

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青海省民和县排水工程设计,青海省,和县,排水,工程设计

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青海大学本科生毕业设计开题报告题 目 青海省民和县排水工程设计 学 号 0905205019 班 级 给水排水工程2009级 专 业 给水排水工程 申 请 者 李文彬 联系电话 15209718209 E-mail 指导教师 景明霞 申请日期 2013年3月3日 青海大学 土木工程 学院研究课题名称青海省民和县排水工程设计起止年月2013年 04月15 日 2013年06 月 07 日成果形式设计图纸以及设计说明书申请者姓名李文彬性别男班级给水排水工程2009 级指导教师姓名景明霞性别女职称讲师课题组成员学号姓名性别班级在本项目中的分工0905205019李文彬男给水排水工程整体设计设计项目主要内容1 工程概况1.1 工程名称：青海省民和县排水工程设计。1.2 工程规模：设计人口10万人，面积，污水厂处理量。1.3 排水体制：分流制。1.4 污水厂处理工艺：厌氧池+氧化沟处理工艺工艺。1.5 设计依据：通过对给排水工程专业的学习，结合民和县特殊的地理位置，参照国家污废水排放标准和给排水设计手册等规定，理论联系实际，同时考虑进行过程中的安全、经济、可靠因素和节能减排等方面的要求并符合设计任务书的要求进行设计。2 主要设计内容 本工程根据原始资料布置该城镇排水管网及污水处理厂，研究设计的内容主要有排水管网设计部分和污水处理系统设计部分。2.1 熟悉相关的设计标准，现行设计规范与设计手册。深入领会各项设计标准的用意，对工程流程有大致了解，参与到现场对工程及设计有切身体会。查阅参考资料。了解城市生活污水处理的国内外现状，发展趋势以及各种处理方法在城市生活污水中的应用情况。2.2 收集基础资料，包括地质资料、人口分布、水文状况、地形地貌、地理特征、气象特征等；进行污水流量的计算，通过方案比较论证及水力计算，设计城市排水管网。 2.3 进行污水处理厂工程设计。设计内容包括：进行方案比选，确定本工程处理方案；确定污水处理的工艺流程，并对各流程和各有关构筑物的功能作用，设计要点等做说明；根据设计手册和设计规范合理选择各流程的主要工艺参数，进行各处理构筑物的选型和设计计算；编制设计说明书，计算书，对污水、污泥中的水处理单元构筑物进行详细计算，绘制工程设计图纸等。拟采取的研究（设计）方法和技术路线（包括研究（设计）工作的总体安排、步骤和各时间段的工作任务等）1 设计思路 1.1 排水管网设计 1.1.1 排水量计算及水质分析 (1) 汇总工业生产废水和生活污水的水质、水量，说明住宅区的生活污水水量标准和变化系数及其确定的理由。计算确定设计规模，并综合说明近、远期工程的发展计划和分期建设的计划。 (2) 说明雨水设计采用的暴雨强度公式、地面集水时间t1（min）、重现期q（年）、径流系数等设计参数及其依据。 1.1.2 根据总体规划、分期建设计划、当地雨水量、污水量、水质等资料结合城市环境现状，对下述问题进行论证： (1) 排水体制的选择； (2) 排水系统方案的确定； (3) 污废水处理方案的考虑； (4) 现有排水系统的利用方案。 1.1.3 设计计算 (1) 排水系统分区主干管、流域干管或重要干管定线及其依据； (2) 干管长度、管径等主要尺寸和最小流速； (3) 管网系统特殊构筑物选择理由、布置形式及主要尺寸和材料； (4) 泵站站址选择和构造型式、占地面积、排水能力、事故排出口、泵站布置、主要尺寸和设备型号、规格、技术性能以及数量。 1.1.4 设计图纸内容 (1) 排水管道系统总图（1：50001：10000）：包括主干管、干管在平面图上的位置，中途泵站、终点泵站、污水处理厂、雨水出口、倒虹吸管等附属构筑物位置；每一设计管段应注明管径、长度、坡度、检查井编号、管段起讫点地面标高；图例、指北针、图纸比例、说明（如管材、单位等等）； (2) （主）干管纵剖面图，特别注意接入管（其它干管、支管）的位置及其表示。1.2 污水处理系统设计1.2.1 污水处理工艺流程的比选(这里详细写你所考虑的工艺流程，特点等) A/A/O的工艺 A/A/O法处理工艺优点：（1） 该工艺为最简单的同步脱氮出磷工艺，总的水力停留时间，总的占地面积少于其他同类工艺。（2） 在厌氧（缺氧）好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量的繁殖，无污泥膨胀现象发生，SVI值一般均小于100。（3） 污泥中含磷浓度高，具有很高肥效。（4） 运行中无需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低。A/A/O法处理工艺缺点：（1）除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此;（2） 脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高;（3） 进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放的现象出现，但溶解氧浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰。 氧化沟工艺氧化沟工艺优点：（1）处理流程简单，操作管理方便：氧化沟处理工艺不要求设置初沉池，简化了预处理过程，其次不再需要厌氧消化处理，简化了剩余污泥的后处理工艺。（2）出水水质良好，可以实现脱氮。（3）基建费用省，运行费用低。（4）氧化沟的BOD平均处理水平可达95%左右。（5）能承受水量水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力，这主要是由于氧化沟水力停留时间长，泥龄长，一般为2030d。1.2.2 污水处理工艺流程的确定两种工艺经过比较，氧化沟除了具有A/A/O的效果外，还具有如下特点： （1）具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其工作区分为富氧区，缺氧区，用以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮效果。 （2）不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。 （3）BOD负荷低，使氧化沟具有对水温、水质、水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，勿需进行硝化处理。 （4）脱氮效果还能进一步提高。 （5）电耗较小，运行费用低。所以本课题选择厌氧池+氧化沟处理工艺。 综上所述，本设计选择厌氧池+氧化沟处理工艺。1.2.3 污水处理构筑物的选择计算1.2.3 污泥处理系统的设计1.2.4 污水处理厂的总体布置1.3 管网及水处理工艺施工图的绘制2 总体安排 初步设计（设计构思、草案、方案比较）扩大初步设计（设计计算说明书、设计图纸）完善设计答辩 工作方法：(1) 明确设计任务书要求；(2) 收集设计所需资料（城市现状、总体规划、水文地质、气候等）；(3) 查阅相关参考文献（设计手册、设计规范、排水工程等）；(4) 整理资料后做初步设计，拟定方案，进行多方面（技术、经济、安全等）比较，优化设计；(5) 用word编写设计计算说明书，用Auto CAD等软件进行设计制图；(6) 请教指导老师，给出意见，进一步完善设计；(7) 准备毕业答辩资料。 本设计共进行8周，具体安排如下：(1) 熟悉有关原始资料 0.5周(2) 排水管网设计计算 1周(3) 污水处理工程水处理构筑物的设计计算 1.5周(4) 污水处理工程污泥处理构筑物的设计计算 1周(5) 污水处理和污泥处理高程的计算 1周(6) 管网及水处理工艺施工图绘制 2周(7) 整理设计计算说明书及毕业答辩准备和答辩 1周3 最终成果描述（1）民和县排水管网设计，绘制污水管网平面图、污水管网主干管纵剖图、雨水管网平面布置图；（2）民和县排水工程设计计算，完成计算说明书一份（20000字以上），内容包括排水管网设计以及污水、污泥处理系统的设计； （3）民和县排水工程设计，绘制污水厂总平面图、污水及污泥高程布置图、处理构筑物详图。第 2 页本研究（设计）项目的背景、意义和应用前景，国内外研究（设计）概况，发展趋势，立论依据，本项目的特色或创新之处，研究（设计）方案的可行性分析和已具备的研究（设计）条件以及主要的参考文献、软件等）：1 本设计项目的背景、意义和应用前景通过毕业设计，达到对学习成果的综合性总结和检阅，也是以后从事相关工作的最初尝试，并且能在老师的指导下，在设计过程中不断完善自己专业知识。它是检验大家掌握知识的程度、分析问题、解决问题基本能力的一份综合性答卷。我的本科毕业设计是青海省民和县排水工程设计，其内容包括城区排水管网的布置和设计以及城区的污水处理设计。随着城市工业生产的发展，城市人口的递增，城市规模的扩大，工业废水和生活污水排出量日益增多，大量未经处理的污水直接排入周围河流，致使城市周围环境污染十分严重，不但直接污染了市区的地下饮用水，而且对河流下游地区的农业生产和人民生活造成了危害，人类和生物赖以生存的生态环境受到了日益严重的威胁。同时，水生态系统体现了人与水的和谐共存与协调发展，是城市生态系统的主要组成部分和关键因素，与一个城市的可持续发展密切相关。因而，城市污水治理已成当前迫切需要解决的问题之一。理论用于实践，将自己在课堂上所学的知识，尤其是专业课知识用于本次毕业设计之中，以提高自己的工程设计能力，为自己将来走上工作岗位进行工程设计打下坚硬的基础。通过毕业设计，能够熟悉并掌握排水工程的设计内容、设计原理、方法和步骤，能根据设计原始设计资料正确地选定设计方案，掌握污水厂设计的基本流程及各构筑物的设计方法，熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容和编制方法，并绘制工程图纸。2 国内外设计概况，发展趋势，立论依据目前我国城市污水处理率低,环境污染压力大,但现行的处理技术多数面临高额资金投入的难题,当前迫切需要低能耗、生态型的污水处理技术。并且随着人民生活水平的提高和城市化的日益加快，我国城市污水排放量持续增长。我国水污染的治理重点已经开始从工业点源为主的控制治理，逐步转变为以城市生活污水为主的控制治理，如何有效地解决生活污水的污染问题，降低对环境的污染，已经成为当今社会关注的热点。 3 国内外研究现状及发展趋势：民和县污水以有机污染物为主，针对以上特点，以及出水要求，现有城镇污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。根据处理规模（2万/天），进出水质（一般的生活污水），出水质要求（国家污水综合排放标准GB18918-2002一级B标准，污水处理厂既要求有效地去除BOD5，又要求对污水中的氮、磷进行适当处理，以及该工程的造价与运行费用，当地的自然条件（包括地形、气候、水资源），污水水量及其变化动态，运行管理与施工，并参考典型的工艺流程和各种生物处理法的优缺点及使用条件。4 主要参考文献： 1张自杰.废水处理理论与设计M.北京:中国建筑工业出版社，2003 2崔玉川.城市污水处理设施设计计算M.北京:化学工业出版社，2003 3高廷耀,顾国维.水污染控制工程M.北京:高等教育出版社，1999 4孙慧修.排水工程M.北京:中国建筑工业出版社，2003 5中国市政工程西南设计研究院.给水排水设计手册M北京：中国建筑工业出版社，2000 6严煦世.给水排水工程快速设计手册M北京：中国建筑工业出版社，1995-1996 7蒋白懿、李亚峰.给水排水管道设计计算与安装M.北京：化学工业出版社，2005 8王继明.给水排水管道工程M.北京：清华大学出版社,1989.6 9羊寿生.城镇污水处理厂设计要点J. 给水排水. 2006(12) 10赵利群,顾云飞. 浅谈城市污水处理厂设计规模的确定J. 中国环保产业. 2008(09) 11沈光范.关于城市污水处理厂设计的若干问题J.中国给水排水，2000，16(3) 12韩洪军.污水处理构筑物设计与计算M.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002 13曾科，卜秋平，陆少鸣.污水处理厂设计与运行M.北京：化学化工出版社，2001 14高庭耀.水污染控制工程M.北京：高等教育出版社.2007 15北京市政设计院.给水排水手册,第5册,城市排水M.北京:中国工业出版社.2001.5 16北京市政设计院.简明排水设计手册M.北京:中国建筑工业出版社.1990 17北京水环境技术与设备中心等.三废处理工程技术手册-废水卷M.北京:化学工业出版社.2000 18崔玉川.城市污水厂处理设施设计计算M.北京:化学工业出版社, 2008 19王东海,乔丽巍,李慧.城市小区污水处理及会用新工艺J.黑龙江环境通报,2005,(04) 20北京市市政设计院主编.给水排水设计手册（第四册）M.北京：中国建筑工业出版社，1989，9 21曾科，卜秋平，陆少鸣.污水处理厂设计与运行M.北京：化学工业出版社，2001，8 22高廷耀等.水污染控制工程下册M.高等教育出版社，2007 23缪应祺.水污染控制工程M.东南大学出版社，2002 24崔玉川，刘振江，张绍怡，城市污水厂处理设施设计计算M.北京：化工工业出版社，2004 25崔玉川，杨崇豪，张东伟.城市污水回用深度处理设施设计计算M.北京：化工工业出版社，2003 26罗固源.水污染控制工程 M.高等教育出版社，2006 27孙力平等.污水处理新工艺与设计计算实例 M.北京:科学出版社，2001 28于尔捷,张杰.给水排水工程快速设计手册 M.北京:中国建筑工业出版社，1996 29高俊发，王社平.污水处理厂工艺设计手册 M.化学工业出版社，2003 30Pan swad T, Doungchai A, Anotai J. Temperature efIeet on community of enhanced biological phosphorus removal systemJ.Wat Res,2003,37(2):409415. 31Merzouki M. et al. Biological de-nitrifying phosphorus removal in SBR: effect of added nitrate concentration timeJ. Wat Sci Tech,2001,42 (3):191194. 32B. Guterstam & L.E. Forsberg Inc. Stensund wastewater aquaculture: Studies of key factors for its optimizationJ.Ecological Engineering ,1996, 11: 87100. 33 LI Z Y, GUO S Y, LI L. Bioeffects of selen ite on the growth of Spirulina platensis and its biotransformationJ. Bioresource Technology, 2003,89 (2):171-176.第 3 页指导教师意见（对本研究（设计）项目的意义、方案、取得预期成果的可能性等签署具体意见）： 指导教师（签字）： 年 月 日院、系（部）毕业论文（设计）指导小组意见： 负责人（盖章）： 年 月 日第 4 页 设计总说明随着省民和县城工业生产的发展，城市人口的递增，城市规模的扩大，工业废水和生活污水排出量日益增多，大量未经处理的污水直接排入周围河流，致使城市周围环境污染十分严重，城市排水工程的建设已成当前迫切需要解决的问题。民和县人口为10万，街坊面积为830公顷，污水处理厂设计规模为20000m3/d，处理工艺采用厌氧池加氧化沟工艺。民和县排水管网采用分流制，生活污水和工业污水通过污水管道进入污水处理厂进行处理后排入湟水河，雨水经雨水管网收集后直接排放，排入湟水河。在民和县污水厂的污水处理中，采用一组平流式沉沙池，长宽分别为105m；两座厌氧池，直径为19m；两座氧化沟，氧化沟直线段长57m，宽为7m；两座中心进水周边出水的辐流式沉淀池，直径为24m；处理后的水经液氯消毒排入吊桥沟，最终汇入湟水河。在污泥处理中，污泥经脱水机房处理后外运。回流污泥泵房长宽为1010m；剩余污泥泵房长宽为88m；两座浓缩池，直径为6.2m；两座一级消化池，直径为12m；一座二级消化池，直径为12m；污泥脱水机房长宽为1010m，脱水污泥外运。ISpecificationAlong with the development of the provincial and county industrial production, increasing urban population, the expansion of cities, industrial wastewater and sewage discharge quantity increasing, a large number of untreated sewage directly discharged into the surrounding rivers, the urban environment pollution is very serious, the city drainage engineering construction has become the current urgent needs to solve the problem.Minhe County population is 100000, 830hectares neighborhood, design scale of wastewater treatment plant for the 20000m3/d, the treatment process by anaerobic pond and oxidation ditch process.Minhe County drainage system using triage system, domestic sewage, and industrial wastewater through sewage pipes into the sewage treatment plant discharged into the drawbridge and ditch, collected rain-storm sewer system directly, into the huangshui River. In minhe County sewage factory of sewage processing in the, used a group flat flow type sank Sha pool, long wide respectively for 10x5m; two block anaerobic pool, diameter for 19m; two block oxidation Groove, oxidation Groove line section length 57m, wide for 7m; two block Center water around water of spoke flow type precipitation pool, diameter for 24m; processing Hou of water by liquid chlorine disinfection row into suspension bridge Groove, eventually meeting into Huang water river. In sludge treatment, sludge dewatering House shipped after processing. Return sludge pumping station aspect for a 10x10m; excess sludge pumping station aspect 8x8m; two thickener, 6.2m diameter; two-stage digestion pools, 12m diameter; a secondary digester, diameter of 12m for sludge dewatering House aspect is 10x10m, Sinotrans dewatered sludge.I目录设计总说明ISpecificationII1 绪论及设计任务书11.1 设计的背景、意义及应用前景11.2 设计概述及成果11.3 设计原始资料21.3.1 城市概况21.3.2 自然条件21.3.3 城市排水现状简述32 城市排水管网设计与计算42.1 城市排水管网设计原则42.1.1 排水系统的规划设计原则42.1.2 排水管网定线原则42.2 设计依据及排水体制的选择52.2.1 设计依据52.2.2 排水系统体制的选择52.3 城市污水管网计算62.3.1 城市污水管网设计方案的确定62.3.2 城市污水管网水力计算72.3.3 设计规定82.3.4 城市污水管道起点埋深的确定82.3.5 控制点的确定82.3.6 管网水力计算82.3.7 污水管道的衔接93 城市雨水管网设计与计算113.1 雨水管道定线113.2 主要设计参数的确定113.3 一般规定123.4 汇水面积计算123.5 雨水管道水力计算134 城市污水处理厂的设计说明144.1 设计步骤144.2 城市污水处理厂的设计及场址选择144.2.1 设计原则144.2.2 方案的选择原则144.2.3 方案的选择145 污水处理构筑物设计计算195.1 中格栅195.2 污水泵房205.3 平流式沉沙池215.4 厌氧池235.5 卡罗塞尔氧化沟255.5.1 设计参数255.5.2设计计算265.6 二沉池295.6.1 设计参数295.6.2 设计计算305.7 接触消毒池与加氯间315.7.1 设计参数315.7.2 设计计算315.8 巴氏计量槽335.8.1 特点335.8.2 设计计算336 污泥处理构筑物设计计算356.1 回流污泥泵房356.1.1 设计说明356.1.2 回流污泥泵设计选型356.2 剩余污泥泵房356.2.1 设计说明356.2.2 设计选型356.3 污泥浓缩池366.3.1 设计参数366.3.2 设计计算366.4 贮泥池及污泥泵386.4.1 设计参数386.4.2 设计计算386.5 消化池386.5.1 消化池396.5.2 二级消化池406.5.3 污泥脱水设计计算467 构筑物的工艺设计说明487.1 污水处理构筑物487.1.1 中格栅487.1.2 污水泵房与集水池487.1.3 平流式沉沙池497.1.4 厌氧池497.1.5 卡罗塞尔氧化沟497.1.6 二沉池497.1.7 消毒接触池与加氯间507.1.8 巴氏计量槽507.2 污泥处理构筑物507.2.1 回流污泥泵房507.2.2 剩余污泥泵房507.2.3 污泥浓缩池507.2.4 贮泥池517.2.5 消化池517.2.6 脱水机房517.3 辅助建筑物518 污水处理厂的布置528.1 污水厂的平面布置528.1.1 各处理单元构筑物的平面布置528.1.2 管道及渠道的平面布置528.1.3 附属建筑物528.2 污水厂的高程布置528.2.1 污水的高程布置528.2.2 污泥的高程布置548.3 构筑物高程的确定548.4 管材、接口、基础形式及构筑物的确定558.4.1 管材的选择与确定558.4.2 接口的选择558.4.3 基础的选择558.4.4 构筑物的选择55总结57参考文献59致谢61附录631 绪论及设计任务书1 绪论及设计任务书1.1 设计的背景、意义及应用前景目前我国城市污水处理率低,环境污染压力大,但现行的处理技术多数面临高额资金投入的难题,当前迫切需要低能耗、生态型的污水处理技术。并且随着人民生活水平的提高和城市化的日益加快，我国城市污水排放量持续增长。我国水污染的治理重点已经开始从工业点源为主的控制治理，逐步转变为以城市生活污水为主的控制治理，如何有效地解决生活污水的污染问题，降低对环境的污染，已经成为当今社会关注的热点。通过毕业设计，达到对学习成果的综合性总结和检阅，也是以后从事相关工作的最初尝试，并且能在老师的指导下，在设计过程中不断完善自己专业知识。它是检验大家掌握知识的程度、分析问题、解决问题基本能力的一份综合性答卷。此次设计是青海省民和县排水工程设计，其内容包括城区排水管网的布置和设计以及城区的污水处理设计。随着城市工业生产的发展，城市人口的递增，城市规模的扩大，工业废水和生活污水排出量日益增多，大量未经处理的污水直接排入周围河流，致使城市周围环境污染十分严重，不但直接污染了市区的地下饮用水，而且对河流下游地区的农业生产和人民生活造成了危害，人类和生物赖以生存的生态环境受到了日益严重的威胁。同时，水生态系统体现了人与水的和谐共存与协调发展，是城市生态系统的主要组成部分和关键因素，与一个城市的可持续发展密切相关。因而，城市污水治理已成当前迫切需要解决的问题。理论用于实践，将自己在课堂上所学的知识，尤其是专业课知识用于本次毕业设计之中，以提高自己的工程设计能力，为自己将来走上工作岗位进行工程设计打下坚硬的基础。通过毕业设计，能够熟悉并掌握排水工程的设计内容、设计原理、方法和步骤，能根据设计原始设计资料正确地选定设计方案，掌握污水厂设计的基本流程及各构筑物的设计方法，熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容和编制方法，并绘制工程图纸。1.2 设计概述及成果民和县污水以有机污染物为主，针对以上特点，以及出水要求，现有城镇污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。根据处理规模（20000m3/d），进出水质（一般的生活污水），出水质要求国家污水综合排放标准GB18918-2002一级B标准，污水处理厂既要求有效地去除，又要求对污水中的氮、磷进行适当处理，以及该工程的造价与运行费用，当地的自然条件（包括地形、气候、水资源），污水水量及其变化动态，运行管理与施工，并参考典型的工艺流程和各种生物处理法的优缺点及使用条件。 最终成果描述： 65土木工程学院 （1）民和县排水管网设计，绘制污水管网平面图、污水管网主干管纵剖图、雨水管网平面布置图；（2）民和县排水工程设计计算，完成计算说明书一份（20000字以上），内容包括排水管网设计以及污水、污泥处理系统的设计；（3）民和县排水工程设计，绘制污水厂总平面图、污水及污泥高程布置图、处理构筑物详图。1.3 设计原始资料1.3.1 城市概况民和回族土族自治县位于青海省东部，东部和南部与甘肃省毗连。东北与甘肃省永登县、兰州市红古区隔大通河相望，东与甘肃省永靖县接壤，南隔黄河与甘肃省积石山相对，西、西北及北与本省循化县、化隆县、乐都县毗邻。县境南北长69千米，东西宽32千米。民和县属于规划中的新兴城市，为保护环境，实现社会、经济的可持续性发展，应尽可能的减少污染物的排放量，故需对城市污水及工业废水进行综合处理，使排入河流的污水水质达到设计要求并符合国家规定的标准。（1）设计人口根据民和县城总体规划，污水厂服务区设计人口为：近期（2012年）5万人，远期（2020年）10万人。（2）工厂企业民和县污染物排放最大的行业为西部水电，该厂最大排污（水）量近期为1000吨/天，远期为2000吨/天。1.3.2 自然条件（1）地形及工程地质民和县处湟水谷地和黄河谷地，地貌以山地沟谷地为主，湟水、黄河自西向东分别流经县北境和境南，大通河自北向南流经县境东北部。县境内海拔最高4220米，最低1650米，平均海拔高度1700-2500米，为黄土高原向青藏高原过渡地带。 （2）气候民和地处北温带，属高原大陆性干旱气候，年均温度9，年降水量292.2毫米左右，无霜期198天，常年主导风向以西南风为主，最大风速为18米/秒。 （3）水文资料湟水河贯穿民和县，处理水排入湟水河。湟水河水文资料如下常水位：1780.60米（黄海高程）洪水位：1790.00米（黄海高程）枯水位：1775.00米（黄海高程）（4）城市污水与排出水水质 表1.1 进出水质表 水质指标城市污水水质(mg/L)出水水质标准(mg/L)BOD519020CODcr35060SS20020TN4020P411.3.3 城市排水现状简述近年来随着社会经济的迅速发展，环境污染问题呈上升趋势，在水体环境上，民和县西部水电的污水通过排入河流，对水体造成了很大的污染。该镇人口的迅速增长，生活污水量日益增多，生活污水大部分经化粪池后直接排入水体，因此，生活污水对河流水质影响很大。目前民和县排水基本上无管网设施，没有一个完善的污水收集、处理和排放系统。雨、污水均直接就近排入河流。西部水电的废水经一级处理后经输水明渠排入河流。污水自由排放，各河流水体被严重污染。这样不仅造成地下水和河流水体的污染，在夏季蚊蝇滋生，又严重影响市民的生活环境和大气质量，同时也为环保部门的执法带来了较大的难度。2 城市排水管网设计与计算2 城市排水管网设计与计算2 城市排水管网设计与计算2.1 城市排水管网设计原则2.1.1 排水系统的规划设计原则排水系统是控制水环境污染、改善和保护环境的重要设施，同时也是人民身体健康、日常生活以及企业发展的保障措施。因此，排水工程的规划与设计必须在区域规划及城市工业企业的总体规划基础上进行。排水系统的规划与设计应遵循以下原则：（1）要认真贯彻执行宪法中“国家保护环境和自然资源，防治污染和其它公害”以及环境保护法、水污染防治法。坚持经济建设、城市建设、环境建设同时规划、同时实施、同时发展的原则，开展以城市为中心的环境综合治理，以实施经济效益、社会效益和环境效益的统一，在这些指导思想下，进行排水工程的规划与设计。（2）认真贯彻“全面规划、合理布局、综合利用、化害为利”的环保方针，正确安排好工农、城市、生产、生活等方面的关系，使经济发展和环境保护统一起来，注意预防和消除对环境的污染。（3）排水工程的规划应符合区域规划及城市和工业企业的总体规划，并应与城市和工业企业中其它单项工程设施密切配合，互相协调。（4）排水工程的设计应全面规划，按近期设计，考虑发展有扩建的可能性，并应根据使用要求和技术经济的合理性等因素，对近期工程做出分期建设安排。（5）在规划与设计排水工程时，必须注意要认真执行有关部门制定的现行有关标准、规范和规定。 必须执行国家关于新、改、扩工程实行防治污染的“三同时”规定。（6）排水系统的规划与设计，要与邻近区域的污水、污泥处理与处置相协调。必须在较大范围内综合考虑。（7）排水系统的规划与设计，应处理好污染源治理与集中处理的关系。对工业废水要进行适当的预处理，达到要求后排入城市排水系统。2.1.2 排水管网定线原则排水管网的定线原则是：应尽可能在管线较短和埋深较浅的情况下，让最大区域的污水自流排除。定线时通常考虑的因素是：地形和竖向规划；排水体制；污水厂和出水口位置；水文地质条件；道路宽度；地下管线和构筑物的位置；工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况以及发展远景和修建顺序等。地形一般是影响管道定线的主要因素，定线时应充分利用地形，使管道的走向符合地形趋势，一般应顺坡排水。地形标高较高的污水不要经较低地区泵站排水。排水管网定线的顺序应当是先确定污水处理厂的位置，然后依次确定主干管、干管、支管的位置。污水厂应设在河流下游，地下水流向的下游，城市主导风向的下风向。管道埋深和泵站数量直接影响到工程总造价，管网定线需做方案比较，选择最合适的管线位置，使其既能减少埋深，又可少建泵站。排水管道定线应尽量避免或减少管道与河流、山谷、铁路及地下构筑物交叉，以降低施工费用，减少养护工作的困难。当排水干管与等高线垂直时，排水干管一般采用双侧集水；当排水干管与等高线斜向相交时，排水干管一般采用单侧集水。当排水干管双侧集水时，干管间距一般为6001000m；当排水干管单侧集水时，干管间距一般为600800m。2.2 设计依据及排水体制的选择2.2.1 设计依据设计依据包括：（1）GB50014-2006 室外排水设计规范；（2）GB8978-2006 污水综合排放标准；（3）GB18918-2002 城镇污水处理厂污染物排放标准；（4）CJ3082-2006 污水排入城市下水道水质标准；（5）民和县排水工程设计任务书；（6）给水排水设计手册；（7）民和县总体规划平面图。2.2.2 排水系统体制的选择在城市和工业企业中通常有生活污水、工业废水和雨水。这些污水是采用一个管渠系统来排除，或是采用两个或两个以上各自独立的管渠系统来排除。污水的这种不同排除方式所形成的排水系统，称作排水系统的体制，简称排水体制。排水系统的体制，一般分为合流制和分流制两种类型。合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统。现在常用的是截流式合流制排水系统，这种系统实在临河岸边建造一条截流干管，同时在合流干管和截流干管相交之前或相交处设置溢流井，并在截流干管下游设置污水处理厂。合流制特点如下：（1）从环境保护方面来看，它将生活污水、工业废水和雨水全部截流送往污水厂进行处理，然后排放，从控制和防止水体的污染来看，是较好的。可是雨天时有部分混合污水经溢流井溢入水体，使水体遭受污染，甚至达到不能容忍的程度。但此缺点可在溢流出水口附近设置雨水污水存储池以减轻城市水体污染。（2）从工程造价方面来看，截流主干管尺寸很大，污水厂容量也增加很多，建设费用也相应地增高。但据国外有的经验认为合流制排水管道的总造价比完全分流制一般要低20%40%。（3）从维护管理方面来看，晴天只是部分流，管内流速较低，易产生沉淀；雨天时接近满管流，管中的沉淀物易被暴雨水冲走，故可减低管道维护管理费用。但是晴天与雨天流入污水厂水量变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。分流制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。分流制特点如下：（1）从环境保护方面来看，生活污水和工业废水全部送往处理厂进行处理，使受纳水体免遭受污染。但分流制对初将雨水不能采取处理，造成初降雨水的污染，有时还很严重。（2）从工程造价方面来看，由于分流制雨水、污水分流而多设一条雨水排水系统，但管径可适当减小，该市又有较好的接纳水体，雨水可就近排除。且分流制可以分期建设，缩短工期，提高效益，适合我国国情。（3）从维护管理反面来看，分流制可保证城市污水在水管内的流速不致太小而发生淤积，同时进入污水厂的水质水量变化小，有利于污水厂的运行管理。所以，根据民和县工业企业规划，环境保护的要求，污水的利用情况，原有的排水设施，水质、水量、地形、气候等条件，从全局出发，在满足环境保护的前提下，综合考虑，确定民和县排水管网采用分流制排水系统。2.3 城市污水管网计算2.3.1 城市污水管网设计方案的确定（1）污水厂位置的选择 综合考虑民和县地形、地势及河水流向、风向等因素，将污水厂址选在民和县东边，靠近岸边，且离市区符合卫生防护要求（污水厂距居民区大于300m）。污水厂设在河流下游，不会对城市的饮用水源及自然景观产生污染。同时污水厂处于城市常年主导风向的下风向，不会对城市产生空气污染。污水处理厂工程地质条件较好，交通方便，靠近受纳水体，处理后的水可以就近排放。（2）污水管道定线 依据城市地形设计出两种方案，以便于进行方案比较。两种设计方案分别为方案A和方案B。 方案A：根据城市的地形特点为排水方便，故设两条主干管。干管沿近似与等高线平行，排水布置管网为平行式。此方案共设有两根主干管，穿越三次河流。 方案B：由于该市中心城区街区规划较为规整，为避免污水多次穿越河流故方案B单设一条干管，污水沿湟水河而下，仍满足污水顺坡自流排除的原则。此方案共设有一根主干管，穿越二次河流。管网布置形式为平行式。支管布置形式为穿坊式布置。在管网布置中，两方案的污水主干管都得穿越河流，方案B比方案A少穿越一次河流，且少一条主干管，若A方案具体施工的话容易给居民生活造成不便，经济浪费较大。综合各种因素考虑，本设计选用B方案进行计算。（3）排水分区及排水流域民和县城地形较为狭长，污水厂的确定使城区分为两个排水区域。一区域包括民和县城川垣新区和享堂区域，二区域马场垣地区。两个区域的污水最后总汇入城东的污水处理厂。一区域污水管网中干管可划分为12、23、34、45、524。二区域污水管网中干管可划分为721、216、624。2.3.2 城市污水管网水力计算 污水设计流量计算（1）居民生活污水设计流量查生活污水量定额，其平均日综合生活用水定额取100-140，取100。则平均日生活污水量。由于51000， =。故综合污水设计流量为。（2）工业废水设计流量 由原始资料可知，民和县污染物排放最大的行业为西部水电，该厂最大排污（水）量近期为1000吨/天，远期为3000吨/天。所以。（3）城市污水设计总流量通过以上初步计算，并结合民和县开发区实际情况综合分析，确定民和县2020年城市污水处理厂规模为。 比流量计算 街坊面积见下表。 表2.1 街坊面积分配表12345面积（）182800247300217100199800376600街坊编号678910面积（）240550112100129250123550152800街坊编号1112131415面积（）137350155800187700353400388950街坊编号1617181920面积（）17500095050205050325050325100街坊编号2122232425面积（）263300127650132950370350360000街坊编号2627282930面积（）303250294500279000253900219800街坊编号3132333435面积（）2423502350505000001950001948502.3.3 设计规定 污水管道在设计时要满足以下规定：（1）最小流速：为防止管道淤积，根据设计规范及有关运行经验，污水管道最小流速定为0.6m/s，允许个别起始管道流速低于0.6m/s；（2）最小管径：为防止管道淤积，减少清通次数，街区和厂区内连接管道的最小管径采用200mm，街道管（支管、干管、主干管）的最小管径采用300mm；（3）最小设计坡度：管径为200mm时，采用最小设计坡度为0.004；管径为300mm时，采用的最小设计坡度为0.003；（4）最大埋深：根据当地地下水位及地质情况、技术经济指标及施工方法而定，一般在干燥土壤中，最大埋深不超过78m；在多水、流砂、石灰岩地层，一般不超过5m；（5）最小覆土厚度：必须满足三点要求，首先防止管道内污水冰冻和因土壤冻胀而损坏管道，要求管内底标高在冰冻线以上0.15m；其次防止管壁因地面荷载而受道破坏，要求覆土厚度大于0.7m；最后满足街坊污水连接管衔接的要求。2.3.4 城市污水管道起点埋深的确定 管道起点埋深要考虑冰冻深度、覆土厚度和管道连接要求，最有综合确定节点1的埋深为2m，节点7的埋深也为2m。2.3.5 控制点的确定 在污水排放区域内，对管道系统的埋深起控制作用的地点称为控制点。根据地形及管网布置的特点，节点1为整个管网的控制点，该点埋深为2m。 2.3.6 管网水力计算 在确定设计流量后，便可以从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。列表进行计算从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表中。将各设计管段的设计流量、设计管段起讫点检查井处的地面标高列入表中。计算每一设计管段的地面坡度，作为确定管道坡度时参考。确定起始管段的管径以及设计流速v，设计坡度I，设计充满度h/D。首先拟采用最小管径300mm，即查排水工程（第四版）上册164页附图4水力计算图。在这张计算图中，管径D和管道粗糙系数n为已知，其余4个水力因素只要知道2个即可求出另外2个。现已知设计流量，另1个可根据水力计算设计数据的规定设定。本城镇由于管段的地面坡度很小，为了不使整个管道系统的埋深过大，宜采用最小设计坡度为设定数据。将所确定的管径D、管道坡度I、流速v、充满度h/D分别列入污水管段水力计算表。确定其它管段的管径D、设计流速v、设计充满度h/D和管道坡度I。通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大一级或两级（50mm为一级），或者保持不变，这样便可根据流量的变化情况确定管径。然后可根据设计流速随着设计流量的增大而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速。根据Q和v即可在确定D那张水力计算图中查出相应的h/D和I值，若h/D和I值，若h/D和I值符合设计规范的要求，说明水力计算合理，将计算结果填入污水管段水力计算表中相应的项中。表2.2 最大设计充满度管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大设计充满度（）200-300350-450500-90010000.550.650.700.75根据设计管段长度和管道坡度求降落量（降落量=）。根据管径和充满度求管段的水深（h=）。确定管网系统的控制点。对主干管起决定作用的控制点是1节点。1节点是主干管的起始点，它的埋深考虑到管道内污水冰冻，地面荷载，覆土厚度等各因素，定为2m。求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度。具体计算的计算结果见下表。2.3.7 污水管道的衔接污水管道在管径、坡度、高程、方向发生变化及支付接入的地方都需要设置检查井。管道的衔接时应遵循以下原则：（1）尽可能提高下游管道的高程，以减少管道埋深，较低造价；（2）避免上游管道中形成回水而造成淤积；（3）不允许下游管段管底标高高于上游管管底标高，以免形成淤积。管的衔接的方法，通常有水面平接和管顶平接两种。民和县排水管道采用水面平接。表2.3 污水管网干管设计计算管段编号居民生活污水日平均流量分配管段设计流量计算 本段转输流量合计流量总变化系数沿线流量 集中流量设计流量街坊编号街坊面积比流量流量本段转输1234567891011121-24、557.600.148.0720-192.562.562.35.895.8919-29.069.062.119.2019.209-81.571.572.33.613.618-24.944.942.311.3611.362-38、925.280.143.541425.611.948.4048.4010-9.439.4311-38.878.872.118.6318.633-414、1574.240.1410.4034.4844.881.879.7479.7414-132.872.872.36.606.6013-125.995.992.213.2813.2812-412.13924.894-519、2065.020.149.1057.0166.111.7112.56112.5615-165.985.982.213.1613.1616-510.23921.395-2424、2573.040.1410.2376.3486.571.7142.84142.847-2134.7234.7223-222.732.732.36.286.2822-215.465.462.212.0112.0121-63350.000.147.005.4612.462.227.4134.7262.1318-176.476.472.214.2314.2317-613.3213.322.026.6426.646-2428125.7829.691.956.4134.7291.1324-25233.97污水管网主干管水力计算见附表一。3 城市雨水管网设计与计算3 城市雨水管网设计与计算3.1 雨水管道定线民和县地形比较平缓，汇水面积较大，雨水管径较大，雨水管坡度可在满足管内雨水流速条件下适当减小。经计算，靠重力流仍能买足雨水管的埋深要求。在实际工作中应注意在分流制排水系统中，地面雨水能以最短距离靠重力就近排入水体，若有重要广场，在雨水管道布置时注意避让，避免雨水管道穿越广场。湟水河贯穿民和县，在设计雨水管网的时候，应考虑就近排水水体。3.2 主要设计参数的确定（1）民和县暴雨强度公式 经查给水排水手册，民和县暴雨强度公式为： (3-1)式中 q 设计暴雨强度（L/sha）； P 设计重现期，取P=1年； t 设计降雨历时(min)； （2）径流系数值的求定径流系数的值因汇水面积的地面覆盖情况、地面坡度、地貌、建筑密度的分布、路面铺砌等情况的不同而异。如屋面为不透水材料覆盖，值大；沥青路面的值也大；而非铺砌的土路面值就小。地形坡度大，雨水流动较快，其值也大；种植植物的庭园，由于植物本身能截留一部分雨水，其值就小等等。但影响值的主要因素则为地面覆盖种类的透水性。此外还与降雨历时、暴雨强度及暴雨雨型有关。例如降雨历时较长，由于地面渗透损失减少，值就大；暴雨强度大，其值也大；最大强度发生在降雨前期的雨型，前期雨大的，值也大。由于影响因素很多，要精确地求定其值是很困难的。目前在雨水管渠设计中，径流系数通常采用按地面覆盖种类确定的经验数值。值见表3.1。表3.1 地面径流系数值地面种类值各种屋面、混凝土、沥青路面大块石铺砌路面和沥青表面处理的碎石路面碎石路面非铺砌土路面公园、绿地0.900.600.400.300.15根据经验，本设计中综合值取0.6。（3）雨水设计流量确定雨水设计流量按下式计算： (3-2)式中 Q雨水设计流量（L/s）； 地面径流系数，本设计中=0.6； F雨水汇水面积（ha）； q设计暴雨强度（L/sha）。3.3 一般规定雨水管道设计应满足以下规定：（1）雨水管道按满流计算，最小设计流速一般不小于0.75m/s，钢筋混凝土管最大流速不超过5m/s。（2）雨水管道最小管径为300mm，相应最小设计坡度3。（3）管道的连接，一般采用管顶平接，必须保证进水管底不得低于出水管底，且保证覆土大于或等于0.7m。（4）充分利用地形，就近排入水体或低洼地区。（5）根据城市规划布置雨水管道，应平行道路铺设，宜布置在行道或草地下，不宜布置在快车道下，雨水口布置应使雨水不致漫过路面，间距视道路坡度、宽度不同而定。联络管最小管径300mm，最小坡度0.01。3.4 汇水面积计算根据管道的具体位置，在管道转弯处，管径或坡度改变处，有支管接入或两条以上管道交汇处以及超过一定距离的直线管段上应设检查井，两检查井之间流量、管径、坡度不变的管段为设计管段，各设计管段汇水面积的划分应结合地形坡度、汇水面积大小及雨水管道布置情况而划定。（1）管道定线、划分流水流域和设计管段 根据城市总体规划平面图，选择一条街道布置雨水管道，并确定各设计管段。（2）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、汇水面积的大小和雨水管道的布置情况而划定。雨水管道的汇水面积应基本上保证均匀增加，这样才能保证管径是均匀增加的，另外在管径发生变化的地方应对汇水面积适当的加以调整。一般而言，管径变化的管段上游应适当的减少汇水面积而在下游增加汇水面积，这样做的原因是可以使管道的坡度都适当的减小。3.5 雨水管道水力计算查排水工程（第四版）上册173页附图12水力计算图。在这张计算图中，管段设计流量、管道粗糙系数n以及充满度(h/D=1)为已知，其余3个水力因素只要知道1个即可求出另外2个。管径可根据设计要求确定。本城镇由于管段的地面坡度很小，为了不使整个管道系统的埋深过大，宜采用较小设计坡度为设定数据。将所确定的管径D、管道坡度I、流速v、分别列入附件七中第8、9、10项。第11项的管道的输水能力Q1是指在水里计算中管段在确定的管径、坡度、流速的条件下，实际通过的流量。该值等于或略大于设计流量Q。此值列于第11中。在管径、管道设计坡度和流速确定后，可以得出管内雨水流行时间。 根据设计管段长度和管道坡度求降落量（降落量=）。结果列入附件七第12项中。管道起点的埋深根据根据冰冻情况、雨水管道衔接要求及承受荷载要求以及覆土厚度等条件，采用1.5m。其他点均应满足最小覆土厚度与最小埋深等条件，同时兼顾埋深不应过大等条件。在划分设计管段的汇水面积时，应尽可能使各设计管段的汇水面积均匀增加，否则会出现下游管段的设计流量小于相邻上游管段的设计流量。若出现此种情况，应取上游管段的设计流量作为下游管段的设计流量。以1-2管段为例，首先P取1a，t取40min，算出暴雨强度。再求单位面积径流量，最后可求出管段设计流量。有这些数据可查的管径，流速以及坡度。 具体的雨水管道的水力计算见附表二。雨水出水口可以采用非淹没式，其底标高在水体最高水位以上以避免水体倒灌。4 城市污水处理厂的设计说明4 城市污水处理厂的设计说明4.1 设计步骤 城市污水处理处的设计步骤，可分为：设计前期工作，初步扩设计，工艺图设计等三个阶段。4.2 城市污水处理厂的设计及场址选择4.2.1 设计原则（1）根据城市污水排放的标准，本方案对民和县废水进行处理，使出水水质达到城市污水排放标准。（2）选用运行安全可靠，经济合理的处理方案和工艺流程。尽可能减少基建投资和设备运行管理费用，节省占地和降低能耗。（3）利用国内外先进技术和设备，提高污水处理厂的技术含量，确保污水处理的效果。（4）妥善处理和处置污水处理过程中产生的栅渣和污泥等，尽可能作的资源的回收利用，避免二次污染的发生。4.2.2 方案的选择原则（1）城市污水处理应采用先进的技术设备，要求经济合理，安全可靠，出水水质好；保证良好的出水水质，效益高；（2）污水厂的处理构筑物要求布局合理，建设投资少，占地少；自动化程度高，便于科学管理，力求达到节能和污水资源化，进行回用水设计；（3）为确保处理效果，采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物；提高自动化程度，为科学管理创造条件；（4）污水处理用生物处理，污泥脱水用机械脱水并设事故干化厂；污水用季节性消毒；（5）提高管理水平，保证运转最佳经济效果；充分利用沼气资源，把沼气作为燃料；（6）查阅相关的资料确定其方案。最佳的处理方案要体现以下优点：保证处理效果，运行稳定；基建投资省，耗能低，运行费用低；占地面积小，泥量少，管理方便。4.2.3 方案的选择按城市污水处理和污染防治技术政策要求推荐，200000t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，1000020000t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2 /O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。由于该设计对脱氮除磷有要求故选取二级强化处理。可供选取的工艺：A/O工艺，A2/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺。 A/O工艺、A2/O工艺、各种氧化沟工艺、SBR工艺这些从活性污泥法派生出来的工艺都可以实现除碳、除氮、除磷三种流程的组合，都是比较实用的除磷脱氮工艺。 在上述各种除磷脱氮工艺中，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。因为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。 氧化沟工艺的特点、各种形式和适用情况 严格地说，氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但是随着氧化沟技术的发展，它早已超出原先的实践范围，出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。 交替工作式氧化沟一般采用合建式，多采用转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果。 氧化沟具有以下特点： (1) 工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。 (2) 运行稳定，处理效果好。氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。 (3) 能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。 (4) 污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为2030d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。 (5) 可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般大于80%，但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。 (6) 基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比，在去除BOD、去除BOD和NH3 -N及去除BOD和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除BOD和脱氮情况下更省。同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。 SBR工艺和氧化沟工艺的比较 如前所述，SBR工艺和氧化沟工艺都比较适合于中小型污水厂，如果设计管理的好，都可以取得比较好的除磷脱氮效果。但是这两种工艺又各有优缺点，分别适用于不同的情况。 （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46m，比一般氧化沟的水深(34m)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，浑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。(合建式氧化沟工艺也有这个缺点)。 （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。 氧化沟的选择 目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔 氧化沟 、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具特点。 在污水脱氮除磷的工艺设计中必须具备厌氧、缺氧、好氧3个基本条件，但是在实施过程中由于所需的处理构筑物多、污泥回流量大，从而造成投资大、能耗多、运行管理复杂。而卡鲁塞尔氧化沟将厌氧、缺氧、好氧过程集中在一个池内完成，各部分用隔墙分开自成体系，但彼此又有联系。该工艺充分利用污水在氧化沟内循环流动的特性，把好氧区和缺氧区有机结合起来，实现无动力回流，节省了去除硝酸盐氮所需混合液回流的能量消耗。Carrousel氧化沟由于具有良好的出磷脱氮能力、抗冲击负荷能力和运行管理方便等优点，已经得到了广泛的应用。所以这里我们也将选择卡鲁塞尔氧化沟作为生物处理工艺。 Orbal 氧化沟，即“0、1、2”工艺，由内到外分别形成厌氧、缺氧、和好氧三个区域，采用转碟曝气。由于从内沟(好氧区)到中沟(缺氧区)之间没有回流设施，所以总的脱氮效率较差。在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免的带入相当数量的溶解氧，使得除磷效率较差。 三沟式氧化沟属于交替运行式氧化沟，由丹麦Kruger公司创建。由三条同容积的沟槽串联组成，两侧的池子交替作为曝气池和沉淀池，中间的池子一直作为曝气池。原污水交替地进入两侧的池子，处理出水则相应地从作为沉淀池的池中流出，这样提高了曝气转刷的利用率（达59%左右），另外也有利于生物脱氮。三沟式氧化沟流程简洁，具有生物脱氮功能，由于无专门的厌氧区，因此，生物除磷效果差，而且由于交替运行，总的容积利用率低，约为55%，设备总数量多，利用率低。 Carrousel氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。氧化沟断面为矩形或梯形，平面形状多为椭圆形，沟内水深一般为2.54.5m，宽深比为2:1，亦有水深达7m的，沟中水流平均速度为0.3m/s。氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器、导管式曝气器和提升管式曝气机等，近年来配合使用的还有水下推动器。 最初的普通Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约23mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速0.3m/s）。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去处BOD，但除磷脱氮的能力有限。 为了取得更好的除磷脱氮的效果，Carrousel 2000系统在普通Carrousel氧化沟前增加了一个厌氧区和绝氧区（又称前反硝化区）。全部回流污泥和10-30%的污水进入厌氧区，可将回流污泥中的残留硝酸氮在缺氧和10-30%碳源条件下完成反硝化，为以后的绝氧池创造绝氧条件。同时，厌氧区中的兼性细菌将可溶性BOD转化成VFA，聚磷菌获得VFA将其同化成PHB，所需能量来源于聚磷的水解并导致磷酸盐的释放。厌氧区出水进入内部安装有搅拌器的绝氧区，所谓绝氧就是池内混合液既无分子氧，也无化合物氧（硝酸根）， 在此绝氧环境下，70-90%的污水可提供足够的碳源，使聚磷菌能充分释磷。绝氧区后接普通Carrousel氧化沟系统，进一步完成去除BOD、脱氮和除磷。最后，混合液在氧化沟富氧区排出，在富氧环境下聚磷菌过量吸磷，将磷从水中转移到污泥中，随剩余污泥排出系统。这样，在Carrousel 2000系统内，较好的同时完成了去除BOD、COD和脱氮除磷。Carrousel氧化沟由于具有良好的出磷脱氮能力、抗冲击负荷能力和运行管理方便等优点，已经得到了广泛的应用。 最终方案的确定民和县污水厂设计采用厌氧池+卡鲁塞尔氧化沟工艺。卡鲁塞尔氧化沟是一个多沟串连的系统，进水和活性污泥混合后在沟内做不停的循环运动。污水和回流污泥在第一个曝气区中混合。水流在连续经过几个曝气区后，便流入外边最后一个环路，出水从这里通过出水堰排出，出水位于第一曝气区的前面。去除率可达到，脱氮效率约为，除磷率约为。（1）工作流程：污水中格栅提升泵房沉砂池厌氧池氧化沟二沉池接触池处理水排放。（2）工作原理：氧化沟一般呈环形沟渠状，污水在沟渠内作环形流动，利用独特的水力流动特点，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气池上方为厌氧池，下方则为好氧段，从而产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效应，同时氧化沟法污泥龄较长，可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应，如除磷脱氮。工作特点：在液态上，介于完全混合与推流之间，有利于活性污泥的适于生物凝聚作用；对水量水温的变化有较强的适应性，处理水量较大；污泥龄较长，一般长达1530天，微生物存活时间较长，如果运行得当，可进行除磷脱氮反应；污泥产量低，且多已达到稳定；自动化程度较高，使于管理；占地面积较大，运行费用低；脱氮效果还可以进一步提高，因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环，要提高脱氮效果势必要增加内循环量，而氧化沟的内循环量从理论上说可以不受限制，因而具有更大的脱氮能力。5 污水处理构筑物设计计算5 污水处理构筑物设计计算 5.1 中格栅格栅是有一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或者污水处理厂的端部。格栅主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。（1）设计参数：设计流量栅前流速，过栅流速栅条宽度，格栅间隙栅前水深，格栅倾角（2）设计计算 栅条间隙数(取) 栅槽有效宽度 取进水渠宽，渐宽部分展开角 进水渠道渐宽部分长度 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度过栅水头损失（）：其中 ：计算水头损失 k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取 ：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时栅后槽总高度（H）： 取栅前渠道超高，则栅前槽总高度 栅后槽总高度格栅总长度： 每日栅渣量： (5-1)式中：每日栅渣量，； 栅渣量（污水），一般为，取； 生活污水流量在变化系数，取； ，故采用机械清渣。 图5.1 格栅草图5.2 污水泵房（1）水泵的选择设计水量，选择用3台潜污泵(2用1备) 污水提升前水位,提升后水位。所以，提升净扬程，水泵水头损失取，从而需水泵扬程选择350QW1200-18-19-90型潜污泵，具体参数见下表。表5.1 参数表扬程/m流量/(m3/h)转速/(r/min)轴功率/kw叶轮直径/mm12120099090350（2）集水池容积：按一台泵最大流量时6min的出流量设计，则集水池的有效容积面积：取有效水深，则面积集水池长度L取10m，则宽保护水深取2m，实际水深为集水池平面尺寸，水泵可直接安装在集水池内，潜污泵检修时，使用移动起重机将其吊出水面，在地面进行检修。5.3 平流式沉沙池沉砂池的形式，按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和旋流式三种；按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池。 平流式沉砂池是常用的形式，污水在池内沿水平方向流动，具有构造简单、截留物及颗粒效果较好的优点。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒藉重力沉于池底，处理效果一般较差。曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。曝气沉砂池的优点是，通过调节曝气量，可以控制污水旋流的速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小。同时，还对污水起预曝气作用。按生物除磷设计的污水处理厂，为了保证除磷效果，一般不采用曝气沉砂池。近年来日益广泛使用的旋流式沉砂池是利用机械力控制流态，加速砂粒的沉淀，有机物则被留在污水中，具有沉砂效果好、占地省的优点。 平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；曝气沉砂池则是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。经比较,考虑到本处理厂规模较小、氧化沟采用表面曝气(从而不设鼓风机房) 等因素，工艺流程中沉砂池选用平流式沉砂池。民和县污水处理厂采用平流式沉砂池，沉砂池的作用是从污水中将比重较大的颗粒去除，其工作原理是以重力分离为基础，故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带起立。平流式沉砂池具有处理效果好，结构简单的优点。（1）设计参数设计流量：设计流速：水力停留时间：（2）设计计算沉砂池长度： 水流断面积： 池总宽度： 设计n=2格，每格宽取b=1.2m0.6m，池总宽有效水深： 贮泥区所需容积：设计，则沉砂斗容积，考虑排泥间隔天数为2天，每个沉砂斗容积为其中：城市污水沉砂量； K：污水流量总变化系数1.25。沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽m，斗壁与水平面的倾角为60，斗高，则沉砂斗上口宽：沉砂斗容积： 沉砂池高度： 采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为 则沉泥区高度： 池总高度H ：设超高 进水渐宽部分长度:出水渐窄部分长度: （3）校核最小流量时的流速：最小流量即平均日流量 图5.2 平流式沉砂池5.4 厌氧池设计流量：最大日平均时流量为，每座设计流量为，分2座。水力停留时间：污泥浓度：污泥回流液浓度：考虑到厌氧池与氧化沟为一个处理单元，总的水力停留时间超过15h，所以设计水量按最大日平均时考虑。（1）设计计算厌氧池容积：厌氧池尺寸：水深取为 则厌氧池面积： 厌氧池直径： （取）考虑0.3m的超高，故池总高为（2）污泥回流量计算： 回流比计算 污泥回流量 图5.3 厌氧池5.5 卡罗塞尔氧化沟5.5.1 设计参数民和县污水处理厂采用卡罗塞（Carrousel）氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3-N低于排放标准。氧化沟设计分2座，按最大日平均时流量设计，每座氧化沟设计流量为总污泥龄：20d；MLSS=3600mg/L，MLVSS/MLSS=0.75 则MLSS=2700mg/L；曝气池：DO2mg/L；NOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化，可利用氧2.6mgO2/NO3N还原0.9，0.98；其他参数：a=0.6kgVSS/kgBOD5，b=0.07d-1 ； 脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSSd；K1=0.23d-1 ，Ko2=1.3mg/L；剩余碱度100mg/L(保持PH7.2)所需碱度为7.1mg碱度/mgNH3-N氧化；产生碱度为3.0mg碱度/mgNO3-N还原；硝化安全系数：2.5；脱硝温度修正系数：1.08。5.5.2设计计算（1）碱度平衡计算：设计的出水BOD5为20 mg/L，则出水中溶解性BOD5为 BOD520-0.7201.42（1e-0.235）=6.4 mg/L采用污泥龄20d，则日产泥量为： kg/d 设其中有12.4为氮，近似等于TKN中用于合成部分为： 即：TKN中有mg/L用于合成。 需用于氧化的NH3-N =34-6.83-2=25.17 mg/L， 需用于还原的NO3-N =25.17-11=14.17 mg/L。 碱度平衡计算 已知产生0.1mg/L碱度 /除去1mgBOD5，且设进水中碱度为250mg/L，剩余碱度。 计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH 7.2 mg/L （2）硝化区容积计算： 硝化速率为 故泥龄：d 采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为：2.54.9=12.5d 原假定污泥龄为20d，则硝化速率为： d-1 单位基质利用率： kg/kgMLVSS.d 所需的MLVSS总量= 硝化容积：m3 水力停留时间：h （3）反硝化区容积： 12时，反硝化速率为： =0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d还原NO3-N的总量=kg/d 脱氮所需MLVSS=kg 脱氮所需池容： m3 水力停留时间：h （4）氧化沟的总容积： 总水力停留时间：h 总容积：m3 （5）氧化沟的尺寸： 氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深3.5m，宽7m，则氧化沟总长:。其中好氧段长度为，缺氧段长度为。弯道处长度:则单个直道长: (取59m) 故氧化沟总池长=59+7+14=80m，总池宽=74=28m（未计池壁厚）。 校核实际污泥负荷 （6）需氧量计算： 采用如下经验公式计算: (5-2) 其中：第一项为合成污泥需氧量，第二项为活性污泥内源呼吸需氧量，第三项为硝化污泥需氧量，第四项为反硝化污泥需氧量。 经验系数：A=0.5，B=0.1； 需要硝化的氧量：Nr=25.171000010-3=251.7kg/dR=0.510000(0.19-0.0064)+0.14071.92.7+4.6251.7-2.6141.7=2806.81kg/d=116.95kg/h取T=30，得=0.8，=0.9,氧的饱和度=7.63 mg/L，=9.17 mg/L 采用表面机械曝气时，20时脱氧清水的充氧量为： 查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径3.5m,电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgO2/h，每座氧化沟所需数量为n，则 ，取n=2台（7）回流污泥量： 可由公式求得。式中：X=MLSS=3.6g/L，回流污泥浓度取10g/L。则： （50100，实际取60）考虑到回流至厌氧池的污泥为11%，则回流到氧化沟的污泥总量为49%Q。 （8）剩余污泥量： 如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L，则每个氧化沟产泥量为： 图5.4 氧化沟5.6 二沉池 污水处理厂采用中央进水辐流式沉淀池两座。则每座设计进水量：，采用周边传动刮泥机。5.6.1 设计参数 表面负荷：范围为 ，取； 水力停留时间（沉淀时间）：； 固体负荷：qs =140 kg/ m2d ； 堰负荷：取值范围为1.52.9L/sm，取2.0 L/(sm)。5.6.2 设计计算（1）沉淀池面积: 按表面负荷计算：（2）沉淀池直径：，取，方便施工。 有效水深为：（3）贮泥斗容积： 为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用Tw=2h，二沉池污泥区所需存泥容积： 则污泥区高度为 （4）二沉池总高度： 取二沉池缓冲层高度=0.4m，超高为=0.3m则池边总高度为 设池底度为i=0.05，则池底坡度降为 则池中心总深度为 （5）校核堰负荷： 径深比 堰负荷以上各项均符合要求。图5.5 辐流式二沉池5.7 接触消毒池与加氯间 接触池采用隔板式接触反应池。 5.7.1 设计参数设计流量：（设一座）；水力停留时间：； 设计投氯量为：；平均水深：；隔板间隔：。 5.7.2 设计计算（1）接触池容积： ，隔板数采用2个，则廊道总宽为 取接触池长度，取20m。实际消毒池容积为。池深取 (0.3m为超高)。经校核均满足有效停留时间的要求（2） 消毒剂的选择及计算：消毒剂的选择见下表消 毒 剂优 点缺 点适 用 条 件液 氯效果可靠、投配简单、投量准确，价格便宜氯化形成的余氯及某些含氯化合物低浓度时对水生物有毒害，当污水含工业污水比例大时，氯化可能生成致癌化合物 。适用于，中规模的污水处理厂漂 白 粉投加设备简单，价格便宜。同液氯缺点外，沿尚有投量不准确，溶解调制不便，劳动强度大适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂臭 氧消毒效率高，并能有效地降解污水中残留的有机物，色，味，等，污水中PH，温度对消毒效果影响小，不产生难处理的或生物积累性残余物投资大成本高，设备管理复杂适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂次氯酸钠用海水或一定浓度的盐水，由处理厂就地自制电解产生，消毒需要特制氯片及专用的消毒器，消毒水量小适用于医院、生物制品所等小型污水处理站表5.2 消毒剂比较表经过以上的比较，并根据现在污水处理厂现在常用的消毒方法，决定使用液氯毒。设计最大加氯量为,每日投氯量为 选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，每日加氯量为3/4瓶,共贮用12瓶，每日加氯机两台，单台投氯量为1.52.5kg/h。 （3）混合装置： 在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2台（立式），混合搅拌机功率 实际选用JWH3101机械混合搅拌机，浆板深度为1.5m,浆叶直径为0.31m,浆叶宽度0.9m，功率4.0Kw。解除消毒池设计为纵向板流反应池。在第一格每隔3.8m设纵向垂直折流板，在第二格每隔6.33m设垂直折流板，第三格不设。5.8 巴氏计量槽民和县污水处理厂的巴氏计量槽设在总出口处。 5.8.1 特点（1）精确度可达 95%98%；（2）水头损失小，底部冲刷力大，不易沉积杂污；（3）操作简单； 5.8.2 设计计算（1）计量槽主要部分尺寸设计中取喉宽；渐缩部分长度；取喉部长度；渐扩部分长度；上游渠道宽度；下游渠道宽度。（2）计量槽总长度 计量槽设在渠道的直线段上，直线段的长度不小于渠道宽度的810倍，在计量槽的上游，直线段不小于渠道宽的23倍，下游不小于45倍。计量槽上游直线段长为计量槽下游直线段长为计量槽总长：（3）计量槽的水位当时：则上游水深当时，水流为自由流；则，取。6 污泥处理构筑物设计计算6 污泥处理构筑物设计计算6 污泥处理构筑物设计计算6.1 回流污泥泵房6.1.1 设计说明二沉池活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回流泵房，其他污泥由刮泥板刮入污泥井中，再由排泥管排入剩余污泥泵房集泥井中。设计回流污泥量为Qr=RQ,污泥回流比R=50100。按最大考虑，即 6.1.2 回流污泥泵设计选型（1）扬程：二沉池水面相对地面标高为0.6m,套筒阀井泥面相对标高为0.2m，回流污泥泵房泥面相对标高为m，氧化沟水面相对标高为1.5m，则污泥回流泵所需提升高度为：1.5（0.4）1.9m。（2）流量：两座氧化沟设一座回流污泥泵房，泵房回流污泥量为。（3）选泵：选用LXB-900螺旋泵3台（2用1备），单台提升能力为480m3/h，提升高度为2.0m2.5m,电动机转速n=48r/min,功率N=55kW。（4）回流污泥泵房占地面积为10m10m。6.2 剩余污泥泵房6.2.1 设计说明二沉池产生的剩余活性污泥及其它处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，剩余污泥泵（地下式）将其提升至污泥浓缩池中。处理厂设一座剩余污泥泵房（两座二沉池共用）。污水处理系统每日排出污泥干重为21334.4kg/d,即为按含水率为99计的污泥流量为2Qw2133.44m3/d266.88m3/d11.12m3/h6.2.2 设计选型（1）污泥泵扬程:辐流式浓缩池最高泥位（相对地面为）0.4m，剩余污泥泵房最低泥位为 （5.340.30.6）4.53m,则污泥泵静扬程为H0=4.530.44.13m，污泥输送管道压力损失为4.0m，自由水头为1.0m，则污泥泵所需扬程为H=H0+4+1=9.13m。（2）污泥泵选型:选两台，2用1备，单泵流量Q2Qw/25.56m3/h。选用1PN污泥泵流量为7.216m3/h,，扬程为1412m，功率为3kw。（3）剩余污泥泵房: 占地面积LB=8m8m。6.3 污泥浓缩池采用两座辐流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。6.3.1 设计参数进泥浓度：10g/L；污泥含水率P199.0，每座污泥总流量:Q1334.4kg/d=133.44m3/d=5.56m3/h；设计浓缩后含水率P2=96.0；污泥固体负荷：qs=45kgSS/(m2d)；污泥浓缩时间：T=13h； 贮泥时间：t=4h。6.3.2 设计计算（1）浓缩池池体计算：每座浓缩池所需表面积 浓缩池直径 取 水力负荷 有效水深：，取。浓缩池有效容积（2）排泥量与存泥容积:浓缩后排出含水率P296.0的污泥,则 按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积 泥斗容积 =m3 式中：h4泥斗的垂直高度，取1.2m； r1泥斗的上口半径，取1.1m； r2泥斗的下口半径，取0.6m； 设池底坡度为0.08，池底坡降为： h5= 故池底可贮泥容积： = 因此，总贮泥容积为 （满足要求） （3）浓缩池总高度： 浓缩池的超高h2取0.30m，缓冲层高度h3取0.30m，则浓缩池的总高度H为 =2.4+0.30+0.30+1.2+0.16=4.36m （4）浓缩池排水量：6.4 贮泥池及污泥泵6.4.1 设计参数进泥量：经浓缩排出含水率P296%的污泥2Q w=233.36=66.72m3/d，设贮泥池1座，贮泥时间T0.5d=12h。6.4.2 设计计算 池容为 V=2QwT=66.720.5=33.36m3 贮泥池尺寸（将贮泥池设计为正方体） LBH=m，有效容积V=46.66m3。浓缩污泥输送至泵房。污泥提升泵：泥量Q=66.72m3/d=2.78m3/h，扬程H=2.3-(-1.5)+4+1=7.8m，选用1PN污泥泵两台，一用一备，单台流量7.216m3/h，扬程1412mH2O，功率3kW。泵房平面尺寸LB=4m3m。6.5 消化池 采用固定盖式消化池，两极消化。一级污泥消化池的污泥投配率为，二级污泥消化池投配率为，消化温度为。一级消化进行加温，搅拌；二级消化不加热，不搅拌，利用一级消化的余温。（1）一般规定及参数取值如下： 温度中温厌氧消化，消化温度为3335，有机物负荷2.53.0kgBOD/(m3/d)，产气量1.01.3m3/(m3 /d)，消化时间约为20天。本设计为消化温度为35的二级消化。 投配率中温消化投配率以5%8%为宜，相应消化时间为2012.5天，有机物降解率大于40%。一级消化池污泥投配率为5%，二级消化池污泥投配率为10%。 混合与搅拌目的在于使消化菌与有机物从分接触。实践证明，有搅拌比无搅拌产气量增加30%。因此，一级消化进行加温搅拌。 污泥浓度污泥固体含量一般采用3%4%，最大可行范围为10%12%。两极消化后，污泥的含水率一般达到92%左右。 PH值与碱度消化系统中，应保持碱度在2000mg/L(以CaCO3计)以上，使其具有足够的缓冲能力，可有效防止PH下降。 C/N比以（1020）：1为宜。 污泥的投配方式污泥投配方式分为间歇性投配和连续性投配，本设计选用连续性投配，它能够为污泥消化创造一个良好的消化环境，运行良好，但管理水平要求较高。（2）污泥厌氧消化的工艺选择二级消化工艺为两个消化池串联运行，生污泥首先进入一级消化池中，接受搅拌与加热，消化温度达到35，并设有集气设备，不排除上清液。污泥中的有机物分解主要在一级消化池中进行，产气量占总产气量的80%。经一级消化池消化的污泥重力排入二级消化池，二级消化池内污泥不加热、不搅拌，利用一级消化的余温进行消化。二级消化池的温度保持在2026。二级消化池应设有集气设备并撇除上清液，产气量占总产气量的20%。同时，二级消化池还起着污泥浓缩池的作用。6.5.1 消化池 （1）消化池的容积消化池的容积为 考虑到检修等原因，消化池设两座，则消化池的直径为 ，取，方便施工。集气罩直径为，池底下椎体直径为，集气罩高度为，上椎体高度为为，消化池柱体高度，取，下椎体高度为，则消化池总高为 集气罩容积弓形部分面积圆柱部分面积下椎体部分容积（2） 产气量及储气柜设产气量为每1m3泥产气率为6m3气/m3泥，则产气量为m3/d选择2座低压覆盖式单级湿式贮气柜，容积600m3，贮存4h沼气量。设，通过计算可得，m，m，取8m。(3) 搅拌 若采用沼气搅拌设单位用气量采用6m3/min103，则用气量q为m3/minm3/s 曝气立管管径计算曝气立管的流速采用1015m/s，取12m/s。则所需立管面积为m2选用立管的直径为DN60mm时，每根管的断面，所需立管的总数则为，采用4根。6.5.2 二级消化池二级消化池的总容积为(1) 消化池各部分表面积计算 池盖表面积集气罩表面积为 m2池顶表面积为 m2则池盖表面积为m2 池壁表面积设一级消化池位于泥面以上的高度为m，地面下m。 地面上部分的面积为m2 地面下部分的面积为m2 池的表面积为式中 m得m2（3）消化池管道设计 投泥管：一般进泥口布置在泥位上层，进泥点及进泥口的形式应有利于搅拌均匀，破碎浮渣。污泥投配管最小管径为150mm，本设计选用200mm。为使投泥均匀且防止污泥结壳，投泥管在泥面以上中部投泥。 出泥管：为防止消化池中产生正负压变化，及时排泥，应在投泥同时进行排泥。设排泥管径mm，出泥口布置在池底中央，依靠消化池内静水压力将熟污泥排至污泥的后续处理装置。用闸阀控制使投配泥与排泥时间相等。除泥口的位置应考虑有利与混合均匀。 溢流管：消化池投配过量、投泥不及时或沼气产量与用量不平衡等情况发生时，沼气室内的沼气受到压缩，气压增加甚至可能压破池顶盖。因此，消化池池顶下沿应设有溢流管，及时溢流，保持沼气柜内压力恒定。溢流管的溢流高度必须考虑是在池内收押状态下工作。在非溢流工作状态时，溢流管仍需保持泥封状态。取溢流管mm，设在池顶，使溢流管与最高泥面相同，能溢流，安全排泥。 取样管：取样管一般设在池顶，至少2根，其最小管径为100mm，取样管的长度最少应伸入最低泥位以下0.5m。本设计设3根取样管，分设在池顶1根，池边2根，mm。 沼气管：用以排放沼气至沼气柜，管径取最小管径，即mm。（4）消化池热工计算 提高新鲜污泥温度的耗热量中温消化温度，新鲜污泥年平均温度，日平均的气温为12。则每座一级消化池投配的最大生污泥量为m3/d式中 每日投入消化池的新鲜污泥量（m3/d）。则全年平均耗热量为 kcal/h式中 新鲜污泥的温度升高到消化温度的耗热量(kW)； 消化温度（）； 新鲜污泥原温度（）。当用全年平均污水温度时，计算所得为全年平均耗热量；当日平均最低污水温度时，计算所得为最大耗热量。最大耗热量为 kcal/h 消化池池体耗热量消化池各部分传热系数选择如下：池盖kcal/m2h；池壁位于地面以上部分kcal/m2h；池壁位于地面以下部分kcal/m2h；池外基质为大气时，全年平均温度，冬季室外计算温度；池外介质为土壤时，全年平均气温，冬季室外计算温度；池盖部分全年平均耗热量为 kcal/h最大耗热量为 kcal/h池壁位于地面以上部分的全年平均耗热量 kcal/h最大耗热量为kcal/h池壁位于地面以下部分的全年平均耗热量 kcal/h最大耗热量为 kcal/h池底部分全年平均耗热量 kcal/h最大耗热量为 kcal/h式中 散热面积（m2）。故每一座一级消化池全年平均耗热量为（专指池体）：kcal/h最大耗热量为 kcal/h 每座一级消化池总耗热量全年平均耗热量为kcal/h最大耗热量为 kcal/h 热交换器的计算设计采用套管式逆水热交换器池外加热，内管采用防锈钢管，外管采用铸铁管。污泥在内管内流动，热水在内外两层套管中与内管污泥相反方向流动。此种方法虽然设备费用较高，但因污泥与热水都是强制循环，传热系数较高，由于设备置于池外，便于清扫和检修，故优先采用。一级消化池污泥全天均匀投配，生污泥在进入一级消化池之前，与回流的以及消化污泥混合，再进入如热交换器，生污泥与回流污泥比为2：1。生污泥量： m3/h回流消化污泥量： m3/h进入热交换器的污泥总量：m3/h生物泥日平均气温为15，则生污泥与消化污泥混合后的温度为：热交换器的套管长度按下式计算： （6-1）式中套管总长度（m）； 内管的外径（m），一般采用防锈钢管，流速采用1.52.0m/s,外管采用铸铁管，流速采用1.01.5m/s； 传热系数（kcal/h）； 平均温差的对数（）； 消化池最大耗热量（kcal/h）， kcal/h。内管管径选用DN90mm时，污泥在内管的流速：m/s介于1.52.0m/s之间，符合要求。外管管径选用DN110时，污泥在外管内的流速为：m/s介于1.01.5m/s之间，符合要求。平均温差： （6-2）式中，热交换器入口污泥温度与出口污泥温度之差（）； 热交换器出口污泥温度与进热水温度之差。若污泥循环量m3/h，则热交换器入口的热水温度采用，,得出，则所需热水循环量为： m3/h核算内外管之间的管缝热水流速为：m/s故则每座消化池的套管式逆水热交换器总长度为：m设每根长4m，则其根数为根，选用4根。（5）沼气混合搅拌计算消化池的混合搅拌采用多路曝气管式沼气搅拌。此种方法的优点是：设有机械磨损，搅拌充分，还可促进厌氧分解，缩短消化时间。 搅拌用气量单位用气量采用6m3空气/min1000m3，则用气量为m3/minm3/s 曝气立管管径采用管内沼气流速为12m/s，则所需立管总面积为m2选用立管直径DN60mm，每根断面面积为m2所需立管根数为根，取4根。核算立管实际流速符合要求。6.5.3 污泥脱水设计计算污水处理中所产生的污泥，经过污泥浓缩后，其含水率在为97%，虽然体积较浓缩前有很大减小，但体积仍很庞大，难以处置，因此在污泥处理和处置中需进行污泥脱水。浓缩主要成分是分离污泥中的空隙水，而脱水则主要是将污泥中的吸附水和毛细水飞离出来，这部分水约占污泥总含水量的15%25%。因此污泥经脱水以后，其体积减至浓缩前的1/10，减至脱水前的1/5，大大降低了后续污泥处置的难度。设计采用带式压滤计，因为该种脱水机具有出水含泥率较低且稳定、耗能少、管理控制较容易等特点。污泥消化过程中由于分解而使体积减少，按消化污泥中有机物含量占60%，分解率为50%，污泥含水率为95%，则由含水率降低而剩余的污泥量为 （6-3） 分解污泥容积Q1为消化后剩余污泥量Q2为选择双网带式压滤机2台（1用1备），每台处理污泥能力6.04m3/h，每天工作13h。脱水后污泥的含水率为75%，污泥体积为选择AFYL2000带式压滤机两台，一用一备。表6.1 参数表型号功率处理量长宽高 带宽污泥可用车外运进行填埋。7 构筑物的工艺设计说明7 构筑物的工艺设计说明已知民和县污水处理厂的最大水流量为。7.1 污水处理构筑物 7.1.1 中格栅 是由一组平行的金属栅条制成的金属框架，斜置在废水流经的渠道上，或泵站集水池的进口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。截留效果取决于缝隙宽度和水的性质。格栅栅条间的空隙宽度可根据清除污物的方式和水泵的要求来设定，人工清除格栅间隙一般为。沉砂池或沉淀池前的格栅一般采用，最大为。常用的机械清渣设备有三种，即链条式、移动式及钢丝绳牵引式格栅清污机。格栅是一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中较大的悬浮物及杂质，以保证后续处理构筑物或设备的正常工作.按格栅栅条间距的大小不同，格栅分为粗格栅、中格栅和细格栅3类。按格栅的清渣方法，有人工格栅、机械格栅和水力清除格栅三种。按格栅构造特点不同可分为抓耙式、循环式、弧形、回转式、转鼓式、旋转式、齿耙式和阶梯式等多种形式。格栅设备一般用于污水处理的进水渠道上或提升泵站集水池的进口处，主要作用是去除污水中较大的悬浮或漂浮物，以减轻后续水处理工艺的处理负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等作用。当拦截的栅渣量大于时，一般采用机械清渣方式；栅渣量小于时，可采用人工清渣方式，也可采用机械清渣方式。污水有一根管径为的管道进入中格栅。设计流量，栅前流速，过栅流速，栅条宽度，格栅间隙，栅前水深，格栅倾角。栅槽有效宽度为，长为2.24m。设一组。每日栅渣量 ，故采用机械清渣。考虑到检修，人员的方便操作可取格栅间的长为8m，宽为4m，深为1m。7.1.2 污水泵房与集水池 设计水量，选择用3台潜污泵(2用1备),选择型潜污泵，扬程，流量，转速，轴功率，叶轮直径。污水泵房的长取10m，宽为3m，深取6m。集水池平面尺寸,水泵可直接安装在集水池内，潜污泵检修时，使用移动起重机将其吊出水面，在地面进行检修。7.1.3 平流式沉沙池平流式沉砂池是平面为长方形的沉砂池。沉砂池的主体部分，实际是一个加宽、加深了的明渠，由入流渠、沉砂区、出流渠、沉砂斗等部分组成，两端设有闸板以控制水流。在池底设置12个贮砂斗，下接排砂管，停留时间应大于30秒。采用机械刮砂，重力或水力提升器排砂。一般按去除相对密度2.65，粒径大于0.2mm的沙粒确定。沉砂池得座数或分格数不得少于两个，宜按并联系列设计。污水量较小时，一备一用；较大时，同时工作。设计流量的确定一般按最大设计流量计算。平流式沉沙池具体尺寸长为10m，宽为5m，深度为2m。7.1.4 厌氧池 民和县污水长中采用两座厌氧池，直径为19m，深4m。7.1.5 卡罗塞尔氧化沟卡鲁塞尔氧化沟是一个多沟串连的系统，进水和活性污泥混合后在沟内做不停的循环运动。污水和回流污泥在第一个曝气区中混合。水流在连续经过几个曝气区后，便流入外边最后一个环路，出水从这里通过出水堰排出，出水位于第一曝气区的前面。BOD5去除率可达到，脱氮效率约为，除磷率约为。在正常的设计流速下，卡鲁塞尔氧化沟渠道中混合液的流量时进水流量的50-100倍，曝气池中混合液平均每5-20min 完成一个循环。具体循环时间取决于渠道长度、渠道流速、设计负荷等。这种状态可以防止短流，还通过完全混合作用产生很强的耐冲击。卡鲁塞尔氧化沟的表面曝气机单机功率大（可达150kW），其水深可达5m以上，使氧化沟占地面积减小，土建费用降低。同时具有很强的混合搅拌和耐冲击负荷能力。当有机负荷较低时，可以停止某些曝气机的运行，或者切换较低的转速，在保证水流搅拌混合循环流动的前提下，节约能量消耗。由于曝气机周围的局部地区能量强度比传统活性污泥曝气池中强度高得多，使得氧的转移效率大大提高，平均传氧效率达到2.1 kg/(kWh)。基于卡鲁塞尔氧化沟工艺出水水质好，由于存在明显富氧区和缺氧区，脱氮效率比较高；曝气设施的单机功率大、调节性能好，并且曝气设备数量少。既节省投资又可使运行管理简化；有极强的混合搅拌和耐冲击能力；氧化沟沟深加大，使占地面积减少、土建费用降低等的这些优点，所以本设计选择了卡鲁塞尔氧化沟工艺。设两座氧化沟，单沟道直线段长度，弯道的的半径为，深度为3.5m。7.1.6 二沉池民和县污水厂中采用中央进水幅流式沉淀池两座，辐流式沉淀池，池体平面圆形为多，也有方形的。废水自池中心进水管进入池，沿半径方向向池周缓缓流动。悬浮物在流动中沉降，并沿池底坡度进入污泥斗，澄清水从池周溢流出水渠。辐流式沉淀池多采用回转式刮泥机收集污泥，刮泥机刮板将沉至池底的污泥刮至池中心的污泥斗，再借重力或污泥泵排走。为了刮泥机的排泥要求，辐流式沉淀池的池底坡度平缓。辐流式沉淀池半桥式周边传动刮泥活性污泥法处理污水工艺过程中沉淀池的理想配套设备适用于一沉池或二沉池，主要功能是为去除沉淀池中沉淀的污泥以及水面表层的漂浮物。一般适用于大中池径沉淀池。周边传动，传动力矩大，而且相对节能；中心支座与旋转桁架以铰接的形式连接，刮泥时产生的扭矩作用于中心支座时即转化为中心旋转轴承的圆周摩擦力，因而受力条件较好；中心进水、排泥，周边出水，对水体的搅动力小，有利于污泥的去除。设两座二沉池，沉淀池直径：，水深为：。7.1.7 消毒接触池与加氯间 接触池采用隔板式接触反应池，平均水深：，隔板间隔，则廊道总宽为，取，接触池长度。7.1.8 巴氏计量槽巴氏计量槽，其优点是水头损失小，不易发生沉淀，精确度可达到95%以上，缺点是施工技术要求高。设计中取喉宽，渐缩部分长度，取喉部长度，渐扩部分长度，上游渠道宽度，下游渠道宽度，计量槽总，上游水深，下游水深。7.2 污泥处理构筑物 7.2.1 回流污泥泵房两座氧化沟设一座回流污泥泵房，泵房回流污泥量为，选用LXB-900螺旋泵3台（2用1备），单台提升能力为480m3/h，提升高度为2.0m2.5m,电动机转速n=48r/min,功率N=55kW。回流污泥泵房占地面积为10m10m，深度为2m。排污泵直接安装于积泥池内，检修时用移动吊架移出检修。7.2.2 剩余污泥泵房二沉池产生的剩余活性污泥及其它处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，剩余污泥泵（地下式）将其提升至污泥浓缩池中。处理厂设一座剩余污泥泵房（两座二沉池共用）。污水处理系统每日排出污泥干重为21334.4kg/d,即为按含水率为99计的污泥流量为 2Qw2133.44m3/d266.88m3/d11.12m3/h 选两台，2用1备，单泵流量Q2Qw/25.56m3/h。选用1PN污泥泵流量为7.216m3/h,，扬程为1412m，功率为3KW。剩余污泥泵房占地面积LB=8m8m，深度为9m。7.2.3 污泥浓缩池采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。浓缩池的直径，浓缩池的总高度。7.2.4 贮泥池设贮泥池1座，贮泥时间T=0.5d，贮泥池尺寸（将贮泥池设计为正方体），具体尺寸为LBH=m，考虑到检修等原因取其长宽为55m，深度为5m。7.2.5 消化池采用固定盖式消化池，两极消化。一级污泥消化池的污泥投配率为5%，二级污泥消化池投配率为10%，消化温度为。一级消化进行加温，搅拌；二级消化不加热，不搅拌，利用一级消化的余温。采用两座一级消化池，消化池的直径为，则消化池总高为，二级消化池共设一座，与两座一级消化池串联，二级消化池的各部分尺寸与一级消化池相同。7.2.6 脱水机房采用带式压滤机选择AFYL2000带式压滤机两台，一用一备。表7.1 参数表型号功率处理量长宽高 带宽AFYL20002.2kw513m3/h4790mm2400mm2040mm2000mm取脱水机房的长宽高分别为，污泥脱水后形成的泥饼用汽车运走。7.3 辅助建筑物 污水处理厂的辅助建筑物有综合楼，化验室，食堂，仓库，停车场，机修间，配电室，值班室，预留地，锅炉房，堆煤厂，职工宿舍，澡堂，活动场所，这些建筑物主要集中在前后门周围的生活区内，便于设备的运输和维护管理。8 污水处理厂的布置8 污水处理厂的布置8.1 污水厂的平面布置污水处理厂的平面布置包括处理构筑物、办公楼、宿舍及其他辅助建筑物以及各种管道渠道、道路、绿化带的布置。在进行污水处理处理厂厂区平面规划、布置时，应考虑的一般原则阐述如下。本设计污水处理厂的具体平面布置见城市污水厂总平面图。8.1.1 各处理单元构筑物的平面布置处理构筑物是污水处理厂的主体构筑物，在做平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内平面的位置，对此，应考虑：（1）贯通、连接各处理构筑物之间的管、渠便捷、直通，避免迂回曲折；（2）土方量作到基本平衡，并避免劣质土壤地段；（3）在处理构筑物之间，应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值510m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、消化气贮罐等，其间距应按有关规定确定；（4）各处理构筑物在平面布置上，应考虑适当紧凑。8.1.2 管道及渠道的平面布置（1）在各处理构筑物之间，设有贯通、连接的管、渠。此外，还应设有能使各处理构筑物独立运行的管、渠，当某一处理构筑物因故停止工作时，使其后接处理构筑物，仍能够保持正常的运行。（2）应设超越全部处理构筑物，直接排放水体的超越管。污水处理厂内各种管渠应全面安排，避免相互干扰，管道复杂时可设置管廊，在污水处理厂厂区内，应有完善的雨水管道系统，必要时应设置防洪沟渠。8.1.3 附属建筑物污水处理厂内的辅助建筑物有：泵房、鼓风机房、办公室、集中控制室、变电所、机修、仓库、食堂等。他们是污水处理厂不可缺少的组成部分。办公室、化验室等均应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物的夏季主风向的上风向处。操作工人的值班室应尽量布置在使工人能够便于观察个处理构筑物运行情况的位置。在污水处理厂内应广为植树绿化美化厂区，改善卫生条件，改变人们对污水处理厂“不卫生”的传统看法。按规定，污水处理厂厂区的绿化面积不得少于30%。8.2 污水厂的高程布置8.2.1 污水的高程布置污水处理工程的污水处理流程高程布置的主要任务是确定各处理构筑物的泵房的标高，确定各处理构筑物之间联结灌渠的尺寸及其标高；通过计算确定各部位的水面标高，从而使污水能够在各处理构筑物之间顺畅的流动，保证污水处理工程的正常运行。为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流考虑为宜，并设计选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。计算水头损失时，以污水厂设计流量作为构筑物和管渠的设计流量。水力计算参考以接纳水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节能自流排出，而水泵需要的扬程也较小，运行费用也较低。同时也考虑构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大而增加施工上的困难。污水高程计算的水头损失包括：（1）污水流经各处理构筑物的水头损失各种处理构筑物（设备）的水头损失和构筑物中集配水渠的水头损失在构筑物的设计计算中已经计算过见附表三，此处从略。（2）连接管渠的水头损失计算为简化计算，认为水流为均匀流。管渠的水头损失主要有沿程水头损失和局部水头损失。沿程水头损失hf = (8-1) 式中 v水流速度（m/s）；L管段或渠道长度（m）； C谢才系数，； R水力半径（m）； n管壁粗糙系数，该值根据管渠材料而定。局部水头损失 (8-2) 式中 局部阻力系数可参考给水排水设计手册取值；v水流速度（m/s）；g重力加速度（m/s2）。由于矩形渠道水头损失的水力计算表资料较为缺乏，故不用上式进行计算；局部水头损失为沿程水头损失的50%。污水流经量水设备的水头损失8.2.2 污泥的高程布置（1）污泥管道水头损失管道沿程损失： (8-3)管道局部损失： (8-4)式中 CH污泥浓度系数，查