城市污水处理项目设计方案.doc

0 城市污水处理城市污水处理项目设项目设 计方案计方案 第一篇第一篇 设计说明书设计说明书 1 概述概述 1 1 设计任务设计任务 对城市污水处理工程的初步设计 设计内容主要包括污水收集 管道系统的设计计算 污水处理工艺的选择 污水处理构筑物的设 计以及污泥处理构筑物的设计 1 2 设计依据设计依据 1 2 1 规范标准规范标准 1 污水处理厂课程设计任务书 2 室外给水设计规范 GB50013 2006 中国计划出版社 3 室外排水设计规范 GB50014 2006 中国计划出版社 4 建筑制图标准汇编 中国建筑工业出版社 1996 5 污水排入城市下水道水质标准 CJ343 2010 中国建筑 工业出版社 2010 6 城镇水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 国家 环境保护局 2002 7 给水排水工程标准图集 1 1 2 2 基本资料基本资料 水量为 2 1 m3 d 生活污水和工业污水混合后的水质预计为 BOD 200 mg L SS 150 mg L COD 350 mg L NH4 N 30 mg L 要求达到 城镇污水处理厂污染物排放 标准 GB18918 2002 中的一级 A 标准 1 污水处理设施设计一般规定 该市排水系统为合流制 污水流量总变化系统数取 1 2 截流 雨季污水经初沉可直接排入水体 处理构筑物流量 曝气池之前 各种构筑物按最大日最大时流 量设计 曝气池之后 包括层气池 构筑物按平均日平均时流量设 计 处理设备设计流量 各种设备选型计算时 按最大口最大时流 量设计 管渠设计流量 按最大日 最大时流量设计 各处理构筑物不应小于 2 组 个或格 且按并开设计 2 格栅 型式 平面型 倾斜安装机械格栅 城市排水系统为暗管系统 且有中途泵站 仅在泵前格栅间设 计中格栅 格栅过栅流速不宜小于 0 6m s 不宜大于 1 5m s 栅前水深应与入厂污水管规格相适应 格栅尺寸 B H 参见设备说明书 宜选中间值 2 3 沉砂池 型式 平流式 水力停留时间宜选 50s 沉砂量可选 0 05 0 1L m3 贮砂时间为 2d 宜重力排砂 贮砂斗不宜太深 应与排砂方法要求 总体高程布置相适应 4 初沉池 型式 平流式 除原污水外 还有浓缩池 消化池及脱水机房上清液进入 表面负荷可选 2 0 3 0m3 m2 h 沉淀时间 1 5 2 0h SS 去除率 50 60 排泥方法 机械刮泥 静压排泥 沉淀地贮泥时间应与排泥方式适应 静压排泥时贮泥时间为 2d 对进出水整流措施作说明 5 曝气池 型式 传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气 曝气地进水配水点除起端外 沿流长方向距池起点 1 2 3 4 池长以内可增加 2 3 个配水点 曝气池污泥负荷宜选 0 3kg BOD5 kgMLSS d 再按计算 法校核 污泥回流比 R 30 80 在计算污泥回流设施及二沉地 贮泥量时 R 取大值 3 SVI 值选 120 150ml g 污泥浓度可计算确定 但不宜大于 3500 mg L 曝气地深度应结合总体高程 选用的曝气扩散器及鼓风机 地 质条件确定 多点进水时可稍长些 一般控制 L 5 8B 曝气地应布置并计算空气管 并确定所需供风的风量和风压 6 二沉池 型式 中心进水 周边出水 辐流式二沉池 二沉地面积按表面负荷法计算 选用表面负荷时 注意活性 污泥在二沉池中沉淀的特点 q 应小于初沉地 计算中心进水管 应考虑回流污泥 且 R 取大值 中心进水 管水流速度可选 0 2 0 5m s 配水窗水流流速可选 0 5 0 5m s 贮泥所需容积按 排水工程 下 相关公式计算 说明进出水配水设施 7 平面布置 平面布置原则参考第五章第四节内容 课程设计时重点考虑 厂区功能区划 处理构筑物布置 构筑物之间及构筑物与管 渠之间的关系 厂区平面布置时 除处理工艺管道之外 还应有空气管 自 来水管与超越管 管道之间及其与构筑物 道路之间应有适 当间距 污水厂厂区主要车行道宽 6 8m 次要车行道 3 4m 一般人 4 行道 1 3m 道路两旁应留出绿化带及适当间距 污泥处理按污泥来源及性质确定 本课程设计选用浓缩一机 械脱水工艺处理 但不做设计 污泥处理部分场地面积预留 可相当于污水处理部分占地面积的 20 30 污水厂厂区适当规划设计机房 水泵 风机 剩余污泥 回 流污泥 变配电用房 办公 行政 技术 中控用房 机 修及仓库等辅助建筑 厂区总面积控制在 280 X 380 m2 以内 比例 1 1000 图面参考 给水排水制图标准 GBJ 106 87 重点表达构 建 筑物外形及其连接管渠 8 高程布置 高程布置原则 构筑物水头损失参考附表 水头损失计算及高程布置参见 排水工程 下 污水进入格栅间水面相对原地面标高为一 2 7m 二沉地出 水井出水水面相对原地面标高为一 0 30m 污水泵 污泥泵应分别计算静扬程 水头损失 局部水头损 失估算 和自由水头确定标程 高程布置图横向和纵向比例一般不相等 横向比例可选 1 1000 左右 纵向 1 500 左右 2 污水处理厂的设计污水处理厂的设计 5 2 1 规模与处理程度的确定规模与处理程度的确定 2 1 1 污水处理厂规模与处理目标污水处理厂规模与处理目标 1 建设规模 该污水处理厂服务面积为 106400 处理水量近期 2 1 万 m3 d 2 处理目标 根据该城镇环保规划 污水处理厂出水水质要求达到 城镇污 水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 中的一级 A 标准 污水处理厂进 出水水质指标 水质指标CODBODSS NH3 N 进水水质mg L35020015030 出水水质mg L 50 10 10 5 8 2 1 2 设计进水水质设计进水水质 污水厂进水水质和城镇经济发展水平和城镇性质 工业废水水 质等因素有关 结合当地现有污水处理厂及城镇工业性质 确定城 镇污水处理厂进水水质如下表 表表 2 1 2 污水处理厂进水水质污水处理厂进水水质 项目SSBODCOD NH4 N 进水 mg L 3020035030 污水处理厂的去除率可以根据进出水水质的差额来确定 根据 6 下面公式 计算结果见下表 进水某物质浓度 出水某物质浓度进水某物质浓度 2 1 3 污水处理程度确定污水处理程度确定 出水水质及去除率 具体标准见下页表 表表 2 1 3 污水进出水水质及去除率污水进出水水质及去除率 BOD mg l COD mg l SS mg l NH4 N mg l 进水水质20035015030 出水水质1520105 去除率92 5 94 3 93 3 83 3 2 2 污水处理厂污水处理厂方案的确定方案的确定 2 2 1 确定污水处理方案的原则确定污水处理方案的原则 污水处理工程建设过程中应遵从下列原则 1 污水处理工艺技术方案 在达到治理要求的前提下应优先 选择基建投资和运行费用少 运行管理简便的先进的工艺 2 所用污水 污泥处理技术和其他技术不仅要求先进 更要 求成熟可靠 3 和污水处理厂配套的厂外工程应同时建设 以使污水处理 7 厂尽快完全发挥效益 4 污水处理厂出水应尽可能回用 以缓解城市严重缺水问题 5 污泥及浮渣处理应尽量完善 消除二次污染 6 尽量减少工程占地 2 2 2 污水处理方案的污水处理方案的确定确定 本项目污水以有机污染为主 可生化性较好 重金属及其他难 以生物降解的有毒有害污染物一般不超标 针对这些特点 以及出 水要求 现有城市污水处理技术的特点 以采用生化处理最为经济 由于将来可能要求出水回用 处理工艺尚应硝化 根据国内外已运 行的大 中型污水处理厂的调查 要达到确定的治理目标 可采用 普通活性污泥法 1 普通活性污泥法 普通活性污泥法 普通活性污泥法也称传统活性污泥法 推广年限长 具有成熟 的设计运行经验 处理效果可靠 如设计合理 运行得当 出水 BOD5可达 10 20mg L 它的缺点是工艺路线长 工艺构筑物及设备 多而复杂 运行管理困难 运行费用高 活性污泥可分为好氧活性 污泥和厌氧颗粒活性污泥 活性污泥法的工艺流程是液流有回流的 推流式 初次沉淀后的废水与二沉池回流的活性污泥混合后进入曝 气池 大约曝气 6 小时 进水与回流污泥通过扩散曝气或机械曝气 作用进行混合 流动过程中 有机物经过吸附 絮凝和氧化作用等 作用被去除 一般地 从曝气池流出的混合液在二沉池沉淀后 沉 8 淀池内的活性污泥以进水量的 25 50 返回曝气池 即污泥回流比 为 25 50 这种方法常用于低浓度生活污水处理 对冲击负荷很 敏感 生化需氧量 BOD5 的去除率达 85 95 工艺分类方法按微生物对氧的要需求 生物法可分为好氧 厌 氧 缺氧3类 按微生物的生长方式分悬浮生长 固着生长 混合生 长3类 此外 还可以按操作条件 负荷 温度 连续性 和用途分 类 影响因素有 1 入流水质水量 BOD5 N P 100 5 1 2 混合液悬浮固体浓度 MLSS 包括活细胞 无活性又难 降解的内源代谢残留物 有机物和无机物 前三类有机物约占固体 的成分的 75 85 用挥发性悬浮固体浓度 MLVSS 指标不包括 无机物 更准确反映活性物质量 但测定较麻烦 对给定的废水 MLVSS MLSS 介于 0 75 0 85 之间 3 有机负荷 有进水负荷和去除负荷两种 前者指单位重量的 活性污泥在单位时间内要保证一定的处理效果才能承受的有机物的 量 后者指单位重量的活性污泥在单位时间内去除的有机物量 有 时也用单位曝气池容积作为基准 4 剩余污泥排放量和污泥龄 微生物代谢有机物同时增值 剩 余污泥排放量等于新净增污泥量 用新增污泥替换原有污泥所需时 间称为泥龄 c 5 混合液溶解氧浓度 9 6 水温 在一定范围内 随着温度升高 生化反应速率加快 增值速率也快 另一方面细胞组织入蛋白质 核酸等对温度很敏感 温度突升并超过一定的限度时 会产生不可逆的破坏 各类微生物 适应的温度范围见下表 表 2 2 2 各类微生物适应的温度范围 类别最低温度 最适温度 最高温度 高温型3050 6070 80 中温型1030 4050 常温型515 3040 低温型105 1030 7 pH 值 一般好氧微生物的最适宜 pH 6 5 8 05 pH 4 5 时 真菌占优势 引起污泥膨胀 另一方面 微生物的活动也会影响混 合液的 pH 值 8 曝气池和二沉池的水力停留时间 9 二沉池的水力表面负荷 固体表面负荷和出水溢流堰负荷 活性污泥质量衡量指标 活性污泥法的处理效果取决于活性污泥的数量和性能 衡量活 性污泥质量的指标主要有 污泥浓度 污泥沉降比 SV 污泥 体积指数 SVI 活性污泥的耗氧速率 污泥的沉降速度 活性污泥的生物相 粒度和颜色等 性能良好的活性污泥外观呈黄褐色 粒径 0 02 0 2mm 比表 面积 20 100cm2 ml 含水率在 99 以上 相对密度 10 1 002 1 006 SV 15 30 SVI 50 150 工艺特征 有机污染物在曝气池内的降解 经历了第一阶段的 吸附和第二阶段代谢的完整过程 活性污泥也经历了一个从池端的 对数增长 经减速增长到池末端的内源呼吸期的完全生长周期 存在的问题有 1 曝气池首端有机污染物负荷高 好氧速度也高 为了避免由 于缺氧形成厌氧状态 进水有机物负荷不宜过高 为达到一定的去 污能力 需要曝气池容积大 占用的土地较多 基建费用高 2 好氧速度沿池长是变化的 而供氧速度难于与其相吻合 适 应 在池前段可能出现好氧速度高于供氧速度的现象 池后段又可 能出现溶解氧过剩的现象 对此 采用渐减供氧放式 可一定程度 上解决这些问题 3 对进水水质 水量变化的适应性较低 运行效果易受水质 水量变化的影响 2 A 0 系统 优点 1 流程简单 只有一个污泥回流系统和混合液回流系 统 基建费用低 2 反硝化池不需要外加碳源 降低了运行费用 3 A O 工艺的好氧池在缺氧池之后 可以使反硝化残 留的有机污染物得到进一步去除 提高出水水质 4 缺氧池在前 污水中的有机碳被反硝化菌利用 可 11 降低其后好氧池的有机负荷 同时缺氧池中进行的反 硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应 对碱度的需求 缺点 1 构筑物较多 2 污泥产生量较多 2 2 3 设计方案的确定设计方案的确定 由以上资料 经过简单的分析比较 传统活性污泥法出水水质 稳定 处理效果好 对废水的处理程度比较灵活 可根据要求进行 调节 运行费用较低 中小规模污水处理厂 特别当规模 10 万 m3 d 时 采用传统活性污泥法较适宜 2 3 污水处理厂工艺设计污水处理厂工艺设计 2 3 1 格栅池格栅池 格栅是由一组平行的金属栅或筛网制成 安装在污水管道上 泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部 用以截留较大的悬浮物 或漂浮物 如纤维 碎皮 毛发 果皮 蔬菜 塑料制品等 粗格 栅的作用是拦截较大的悬浮物或者漂浮物 以保护水泵 型式 平面型 倾斜安装机械格栅 城市排水系统为暗管系统 且有中途泵站 仅在泵前格栅间设 计中格栅 格栅过栅流速不宜小于 0 6m s 不宜大于 1 5m s 12 栅前水深应与入厂污水管规格相适应 格栅尺寸 B H 参见设备说明书 宜选中间值 格栅栅条间的空隙宽度可根据清除污物的方式来设定 人工清除 格栅间隙一般为 16 25mm 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 有人工格栅和机械格栅 两种 机械格栅性能特点 可实现连续清污 全过水断面清污 每 2 米一道齿耙 齿耙线速度 6 米 分钟 清污效率高 栅体过梁支撑于 混凝土基础之上 使清污机整机运行平稳 工作可靠 齿耙插入栅 条一定深度 把附着在栅条上的污物带到清污机顶部 完成翻转卸 污动作 保持过水断面清洁无污物 牵引链条一般为全不锈钢材质 保证水下工作无锈蚀 免维护 2 3 2 提升泵房提升泵房 功能 提高污水水位 以保证污水能流过整个污水处理流程 达到净化的目的 种类 污水泵站的主要形式有 合建式矩形泵站 合建式圆形 泵站等 本设计采用方形泵房 半地下式 设计原则 机组突出部分与墙壁的间距 以及相邻两机组突 13 出部分的间距 应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸 2 3 3 沉砂池沉砂池 型式 平流式 水力停留时间宜选 50s 沉砂量可选 0 05 0 1L m3 贮砂时间为 2d 宜重力排砂 贮砂斗不宜太深 应与排砂方法要求 总体高程布置相适应 沉砂池的作用是从废水中分离密度较大的无机颗粒 它一般设在 污水处理厂的前端 保护水泵和管道免收破损 缩小污泥处理构筑 物容积 提高污泥有机组分的含率 提高污泥作为肥料的价值 沉 砂池的类型 按水流方向的不同可分为三类 曝气沉砂池 竖流式 沉砂池 平流式沉砂池 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 1 2 个贮砂 斗 下接排砂管 设计流速为 0 15 0 3m s 停留时间应大于 30 秒 沉砂含水率为 60 容重 1 5t m3 采用机械刮砂 重力或水力提 升器排砂 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 1 2 个贮砂斗 下接排砂管 设计流速为 0 15 0 3m s 停留时间应 大于 30 秒 沉砂含水率为 60 容重 1 5t m3 采用机械刮砂 重 力或水力提升器排砂 14 设计参数 1 一般按去除相对密度 2 65 粒径大于 0 2mm 的沙粒确定 2 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 3 设计流量的确定 一般按最大设计流量计算 4 最大设计流量时 污水在池内的最大流速为 0 3m s 最小流 速为 0 15m s 5 最大设计流量时 污水在池内停留时间不少于 30s 一般为 30 60s 6 设计有效水深应不大于 1 2m 一般采用 0 25 1 0m 每格池宽 不宜小于 0 6m 超高不宜小于 0 3m 7 沉砂量的确定 生活污水得沉砂量一般按每人每天 0 01 0 02L 8 池底坡度一般为 0 01 0 02 并可根据除砂设备要求 考虑池 底得外形 2 3 4 初沉池初沉池 初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物 废水经初沉后 约可去 除可沉物 油脂和漂浮物的 50 BOD 的 20 按去除单位质量 BOD 或固体物计算 初沉池是经济上最为节省的净化步骤 对于生 活污水和悬浮物较高的工业污水均易采用初沉池预处理 初沉池的 主要作用如下 1 去除可沉物和漂浮物 减轻后续处理设施的负荷 2 使细小的固体絮凝成较大的颗粒 强化了固液分离效果 15 3 对胶体物质具有一定的吸附去除作用 4 一定程度上 初沉池可起到调节池的作用 对水质起到一 定程度的均质效果 减缓水质变化对后续生化系统的冲击 5 有些废水处理工艺系统将部分二沉池污泥回流至初沉池 发挥二沉池污泥的生物絮凝作用 可吸附更多的溶解性和胶体态有 机物 提高初沉池的去除效率 2 3 5 三段生物脱氮 水中的氮以有机氮 氨氮 亚硝氮和硝酸盐 4 种形态存在 如 污水 有机氮占含氮量的 4O 60 氨氮占 5O 60 硝态氮仅 占 0 一 5 传统生物脱氮技术遵循已发现的自然界氮循环机理 中的有机氮依次在氨化菌 亚硝化菌 硝化菌和反硝化菌的作用下 进行氨化反应 亚硝化反应 硝化反应和反硝化反应后最终转变为 氮气而溢出水体 达到了脱氮目的 传统生物脱氮技术是目前应用最广的脱氮技术 硝化工艺虽然能 把氨氮转化为硝酸盐 消除氨氮的污染 但不能彻底消除氮污染 而反硝化工艺虽然能根除氮素的污染 但不能直接去除氨氮 因此 传统生物脱氮工艺通常由硝化工艺和反硝化工艺组成 由于参与的 菌群不同和工艺运行参数不同 硝化和反硝化两个过程需要在两个 隔离的反应器中进行 或者在时间或空间上造成交替缺氧和好氧环 境的同一个反应器中进行 传统生物脱氮途径就是人为创造出硝化 菌 反硝化菌的生长环境 使硝化菌和反硝化菌成为反应池中的优 势菌种 由于对环境条件的要求不同 硝化反硝化这两个过程不能 16 同时发生 而只能序列式进行 即化反应发生在好氧条件下 反硝 化反应发生在缺氧或厌氧条件下 2 3 6 二沉池二沉池 1 二沉池的类型 二沉池的类型有 平流式二沉池 竖流式二沉池 辐流式二沉 池 斜流式二沉池 其中 辐流式二沉池又分为 中进周出式 周 进周出式 中进中出式 2 选择辐流式 中进周出 二沉池的原因 由于平流式二沉池占地面积大 竖流式二沉池多用于小型废水中絮 凝性悬浮固体的分离 斜流式二沉池较多时候 在曝气池出口污泥 浓度高 而且没有设置专门的排泥设备 容易造成阻塞 因此选择 辐流式二沉池 从出水水质和排泥的方面考虑 理论上是周进周出 效果最好 但是 实际上 考虑异重流 是中进周出的效果最好 因此 选择了选择辐流式 中进周出 二沉池 二次沉淀池有别于 其他沉淀池 在作用上有其特点 它除了进行泥水分离外 还进行 污泥浓缩 并由于水量 水质的变化 还要暂时贮存污泥 由于二 次沉淀池需要完成污泥浓缩的作用 所需要的池面积大于只进行泥 水分离所需要的池面积 2 3 7 污泥浓缩池污泥浓缩池 重力浓缩池按其运转方式分为连续式和间歇式两种 间歇式重力 浓缩池是一次进泥至所设计的容积后 则既开始静止浓缩 池数一 17 般需要两个以上 适用于小型污水处理厂 间歇式浓缩池一般不设 刮泥机 其池底为斗状 连续式重力浓缩池是指浓缩池进泥 污泥水的排出 浓缩污泥的 排放都是连续的或者有短时间的间隔 其一般适用于大 中型污水 处理厂 污泥在浓缩池中由上至下浓度逐渐增加 在池底由刮泥机 刮至池底中部的污泥斗中 并从此处排出池外 污泥水连续经过溢 流堰排出 2 3 8 污泥消化池污泥消化池 污泥消化池正规的消化池大多采用圆柱形密闭池 锥底 拱顶 少数也有采用多边形的池子 圆形消化池直径一般在 6 35 米 直 墙高度约为直径之半 池顶可为固定盖或浮盖 池身大多用钢筋混凝 土结构 小型池也可用钢结构 浮盖一般为钢制 可随池内液位高 低而升降 以免池内空间出现真空 见彩图 消化池需有加热及搅拌 设施 加热方法主要有蒸汽直接加热 池内盘管加热和池外热交换 器加热等 蒸汽加热目前使用较普遍 操作方便 但增加了污泥的 含水量 池内盘管易在管面结垢影响效果 池外热交换器效果较好 污泥搅拌方法主要有机械搅拌 沼气搅拌和污泥循环等方法 机械 搅拌设备检修困难 污泥循环效率不高 而沼气搅拌效果较好 污 泥气中的二氧化碳有利于甲烷菌生长并加速污泥消化过程 消化池旁应有控制室 室内装测定污泥气的气量和气压 泥量 和泥温 pH 值 泥面等仪表和设施 并应有必要的安全措施 如机 械通风设备 防火 防爆设备等 此外 一般还设储气罐储放污泥 18 气 消化池可以串联运行 称二级消化 这时一级池常加温 搅拌 连续运行 池盖采用固定式 二级池常不加温 不搅拌 排放污泥 水以缩减污泥体积 因污泥气不多 可以不设池盖 设盖时常用浮 盖 3 污水厂总平面布置图污水厂总平面布置图 3 1 平面布置及总平面图平面布置及总平面图 1 平面布置 平面布置的内容主要包括 各种构 建 筑物的平面定位 各 种输水管道 阀门的布置 排水管渠及检查井的布置 各种管道交 叉位置 供电线路位置 道路 绿化 围墙及辅助建筑的布置等 2 污水厂的平面布置 1 污水厂平面布置原则 按功能分区 配置得当 主要是指对生产 辅助生产 生产 管理 生活福利等各部分的布置 要做到分区明确 配制得当 而 又不过分独立分散 既有利于生产 又避免非生产人员在生产区通 行和逗留 确保安全生产 在有利条件时 尤其是建新厂时 最好 把生产区和生活区分开 但二者之间不必设置围墙 功能明确 布置紧凑 首先应保证生产的需要 结合地形 地质 土方 结构和施工等因素全面考虑 布置时力求减少占地面 积 减少连接管 渠 的长度 便于操作管理 顺流排列 流程简捷 指处理构 建 筑物尽量按流程方向 19 布置 避免与进 出 水方向相反安排 各构筑物之间的连接管 渠 应以最短路线布置 尽量避免不必要的转弯和用水泵提升 严禁将管线埋在构 建 筑物下面 目的在于减少能量 水头 损 失 节省管材 便于施工和检修 充分利用地形 平衡土方 降低工程费用 某些构筑物放在 较高处 便于减少土方 便于放空 派泥 又减少了工程量 而另 一些构筑物放在较低处 使水按流程按重力顺畅输送 必要时应预留适当余地 考虑扩建和施工可能 尤其是对大 中型污水处理厂 构 建 筑物布置应注意风向和朝向 将排放异味 有害气 体的构 建 筑物布置在居住与办公场所的下风向 为保证良好的 自然通风条件 建筑物布置应考虑主导风向 2 污水厂的平面布置 污泥及物料运输最好另辟侧门 就近进出厂 以免影响环境卫 生 并防止噪音干扰 污水厂的平面布置是在工艺设计计算之后进 行的 根据工艺流程 单体功能要求及单体平面图形进行 污水厂 总平面上应有风向玫瑰土 构 建 筑物一览表 占地面积指标表 及必要的说明 比例尺一般为 1 200 500 图上应有坐标轴线或 者放格控制网 首先对处理构筑物和建筑物进行组合安排 布置时对其平面 位置 方位 操作条件 走向 面积等统盘考虑 安排时应对高程 管线和道路进行协调 20 建筑物在平面上 高程上组合起来 进行组合布置 构筑物的组合 原则如下 a 对工艺过程有利或者无害 同时从结构 施工角度看也是 允许的 可以组合 如曝气池 或氧化池 与沉淀池的组合 反应池与沉淀池的组合 调节池与浓缩池的组合 b 从生产上看 关系密切的构筑物可以组合成一座构筑物 如调节池和泵房 变配电与鼓风机房 投药间与药剂仓库等 c 为了集中管理和控制 有时对于小型污水厂还可以进一步 扩大组合范围 构筑物间的净距离 按它们中间的道路宽度和铺设管线所需要 的宽度 或者按其他特殊要求来定 一般为 5 20m 布置管线时 管线之间及其他构 建 筑物之间 应留出适当 的距离 给水管或排水管距构 建 筑物不小于 3m 给水管和排水 管的水平距离 当 d 200m 时 不应小于 1 5m 当 d 200m 时不小 于 3m 生产辅助建筑物的布置 亦应尽量考虑组合布置 如机修间 与材料库的组合 控制室 值班室 化验室 办公室的组合布置 预留面积的考虑 必要时预留生产设施的扩建用地 生活附属建筑物的布置 宜尽量与处理构筑物分开单独设置 可能时应尽量放在厂前区 应避免构 建 筑物与附属生活设施的 风向干扰 21 道路 围墙及绿化带的布置 通向一般构 建 筑物应设置 人行道 宽度 1 5 2 0m 通向仓库 检修间等应设车行道 其路面 宽度为 3 4m 转弯半径为 6m 厂区主要车行道宽 5 6m 行车道 边缘到房屋或构筑物外墙面的最小距离为 1 5m 道路纵坡一般为 1 2 不大于 3 污水厂部长除应保证生产和整洁卫生外 还 应注意美观 充分绿化 在构 建 筑物处理上 应因地制宜 与 周围情况相称 在色调上做到活泼 明朗和清洁 应合理规划花坛 草坪 林荫等 使厂区景色园林化 但曝气池 沉淀池等露天水池 周围不宜种植乔木 以免落叶入池 污泥区的布置 由于污泥的处理和处置一般与污水处理相互 独立 且污泥处理过程卫生条件比污水处理差 一般将污泥处理放 在厂区后部 若污泥处理过程中产生沼气 则应按消防要求设置防 火间距 由于污泥来自于污水处理部分 而污泥处理脱出的水分又 要送到调节池或初沉池中 必要时 可考虑某些污泥处理设施与污 水处理设施的组合 管 渠 的平面布置 在各处理构筑物之间应有连通管 渠 还应有使各处理构筑物独立运行的管 渠 当某一处理构筑物因故 停止工作时候 使其后接按处理构筑物 仍能够保持正常的运行 污水厂应设超越全部或部分处理构筑物 直接排放水体的超越管 此外还应设有给水管 空气管 消化气管 蒸汽管及输配电线路等 这些管线有的敷设在地下 但大部分在地上 对他们的安排 既要 便于施工和维护管理 也要紧凑 少占用地 22 进出口的布置 污水厂的正门一般设在办公楼 3 2 平面布置的一般原则平面布置的一般原则 1 布置原则 污水处理工程的污水流程高程布置的只要任务是确定各处理构 筑物和泵房的标高 确定处理构筑物之间连接灌渠的尺寸及其标高 通过计算确定各部位的水面标高 从而使污水能够处理构筑物之间 畅通地流动 保证污水处理工程的正常运行 污水处理工程的高程布置一般应遵守如下原则 1 认真计算管道沿程损失 局部损失 各处理构筑物 计量设 备及联络管渠的水头损失 考虑最大时流量 雨天流量和事故时流 量的增加 并留有一定的余地 还应考虑当某座构筑物停止运行时 与其并联运行的其余构筑物及有关的连接管渠能通过全部流量 2 考虑远期发展 水量增加的预留水头 3 避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象 充分利用地形 高差 实现自流 4 在认真计算并留有余量的前提下 力求缩小全程水头损失及 提升泵站的扬程 以降低运行费用 5 需要排放的处理水 在常年大多数时间里能够自流排放水体 注意排放水位不一定选取水体多年最高水位 因为其出现时间较短 易造成常年水头浪费 而应选取经常出现的高水位作为排放水位 23 当水体水位高于设计排放水位时 可进行短时间的提升排放 本设 计中最高潮水位为 6 48m 高潮常水位为 5 28 m 低潮常水位为 2 72 m 而污水处理厂平整后地面标高为 6 85 m 进水管水面标高 为 2 30 m 管顶标高为 3 02 m 6 应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受水体洪水顶托 并能自流 2 构筑物的水头损失 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 为此 必须精确地计算污水流动中的 水头损失 水头损失包括 1 污水流经各处理构筑物的水头损失 按照下表进行估算 表 3 2 污水流经各处理构筑物的水头损失 构筑物名称构筑物名称 水头损失水头损失 m 构筑物名称构筑物名称 水头损失水头损失 m 格栅0 1 0 29生物滤池 工作高度为 2m 时 沉沙地0 1 0 25装有旋转式布水器2 7 2 8 沉沙地 平流0 2 0 4装有固定喷洒布水器4 5 4 75 竖流0 4 0 5混合池或接触池0 1 0 3 24 辐流0 5 0 6污泥干化场2 3 5 双层沉淀池0 1 0 2 曝气池 污水潜 流入池 0 25 0 5 污水跌水入池0 5 1 5 2 污水流经连接前后两处理构筑物的管渠 包括配水设施 时 产生的水头损失 包括沿程和局部水头损失 沿程水头损失的计算公式如下 Lih 1 式中 i 坡度 可查给水排水手册得 L 为管长 单位为 m 局部水头损失的计算公式如下 g v h 2 2 2 式中 为局部阻力系数 查设计手册 v 为管内流速 m s 0 6 1 2 因为初步设计 故局部水头损失估为 0 2 倍的沿程水头损失 即 h2 0 2 h1 3 污水流经计量设备时产生的水头损失 3 注意事项 1 选择一条距离最长 水头损失最大的流程进行水力计算 并 应适当留有余地 以保证在任何情况下 处理系统都能够正常运行 25 2 计算水头损失时 一般应以近期最大流量 或泵的最大出水 量 作为构筑物和管渠的设计流量 计算涉及远期流量的管渠和设 备时 应以远期最大流量为设计流量 并酌加扩建时的备用水头 3 设置终点泵站的污水处理厂 水力计算常以接纳处理后污水 水体的最高水位为起点 逆污水处理流程向上倒推计算 以使处理 后污水在洪水季节也能自流排出 出水泵需要的扬程则较小 运行 费用也较低 但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大 以免土 建投资过大和增加施工上的困难 此外 还应考虑到因维修等原因 需将池水放空而在高程上提出的要求 4 在做高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合 尽量 减少需抽升的污泥量 在决定污泥干化厂 污泥浓缩池 消化池等 构筑物的高程时 应注意它们的污水能自动排入干管或其它构筑物 的可能 3 3 污水厂平面布置的具体内容污水厂平面布置的具体内容 1 处理构筑物的平面的布置 工艺流程 根据设计任务书提供的厂区面积和地形 直线型布 置 根据污水厂进水管和常年风向 确定污水从厂区西侧进水经过 一系列构筑物处理最终从北侧出水排入南河 2 附属构筑物的平面的布置 1 生活区 将办公楼 食堂 浴室 宿舍等建筑物组合在一个 区内 综合楼布置在水厂门附近 便于外来人员联系 2 维修区 将机修间 电修间合建 配电间 靠近生产区 以 26 便设备的检修 为不使维修区与生产区混为一体 用道路将两区隔 开 3 污泥处理系统在下风向 生活区在上风向 各功能区清晰 且有明显的界限 3 管道 管路及绿化带的布置 1 场区道路布置 主厂道布置 由厂外道路与厂内办公楼连接的道路采用主厂 道 道宽 6 0m 两侧绿化 车行道布置 主要构筑物间 道宽 6 0m 呈环状布置 以便 车辆回程 2 场区绿化布置 绿地 在厂门附近 办公楼 宿舍食堂 泵房的门前空地预 留扩建场地 修建草坪 花坛 在正对厂门内和综合楼前面布置花坛 绿带 利用生活区与维修区间的带状空地进行绿化 行道树 沿污水厂一周种植四季青树 平面图的布置见设计图 整个厂区的平面尺寸为 227m 长 185m 宽 3 4 污水厂的高程布置污水厂的高程布置 污水处理厂污水处理高程布置的主要任务是 确定各构筑物和 泵房的标高 确定处理构筑物之间连接管 渠 的尺寸及其标高 通 过计算确定各部位的水面标高 从而能够使污水沿处理流程在处理 27 构筑物之间通畅的流动 保证污水处理厂的正常运行 高程布置的一般原则 1 为了保证污水在各构筑物之间能够顺利自流 必须精确计算 构筑物之间的水头损失 包括沿程水损和局部水损 2 水力计算时 应选择距离最长 损失最大的流程 并按最大 流量计算 3 污水厂的出水管渠高程 须不受水体洪水顶托 并能自行流 出 4 污水厂的高程应考虑土方平衡 并且有利排水 为了降低运行费用和使维护管理 污水在处理构筑物之间的流 动以按重力流考虑为宜 厂内高程布置的主要特点是先确定最大构 筑物的地面标高 然后根据水头损失 通过水力计算 递推出前后 构筑物的各项控制标高 根据氧化沟的设计水面标高 推求各污水 处理构筑物的水面标高 根据和处理构筑物结构稳定性 确定处理 构筑物的设计地面标高 污水处理厂的水流常依靠重力流动 以减少运行费用 为此 必 须精确计算其水头损失 初步设计或扩初设计时 精度要求可较低 水头损失包括 1 水流流过各处理构筑物的水头损失 包括从进 池到出池的所有水头损失在内 2 水流流过连接前后两构筑物的管道 包括配水设备 的水头损失 包括沿程与局部水头损失 3 水流流过量水设备的水头损失 28 水力计算时 应选择一条距离最长 水头损失最大的流程进行计 算 并应适当留有余地 以使实际运行时能有一定的灵活性 第二篇第二篇 设计计算书设计计算书 1 设计资料设计资料 1 1 设计题目及任务设计题目及任务 对某城镇污水处理厂排水工程的设计 具体内容有 污水厂的 29 设计的主要构筑物包括集水井 中格栅 泵房 沉砂池 中心进水 的辅流式沉淀池 推流式曝气池 二沉池 污泥浓缩池 污泥消化 池 污泥脱水车间等 2 污水厂设计计算污水厂设计计算 2 1 污水处理厂工艺设计污水处理厂工艺设计 2 1 1 格栅池格栅池 进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施 可去除大尺寸的 漂浮物或悬浮物 以保护进水泵的正常运转 并尽量去掉那些不利 于后续处理过程的杂物 拟用回转式固液分离机 回转式固液分离 机运转效果好 该设备由动力装置 机架 清洗机构及电控箱组成 动力装置采用悬挂式涡轮减速机 结构紧凑 调整维修方便 适用 于生活污水预处理 1 1 设计说明 栅条的断面主要根据过栅流速确定 过栅流速一般为 0 6 1 0m s 槽内流速 0 5m s 左右 如果流速过大 不仅过栅水头 损失增加 还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅 如果流速过小 栅槽内将发生沉淀 此外 在选择格栅断面尺寸时 应注意设计过 流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的 80 以留有余地 格栅栅条间隙拟定为 20 00mm 1 2 设计流量 a 日平均流量 Qd 21000m3 d 0 24 m3 s Kz取 1 2 30 b 最大日流量 Qmax Kz Qd 1 2 0 24 0 29m3 s 1 3 设计参数 栅条净间隙为 b 0 02m 过栅流速 0 9m s 格栅倾角 60 1 4 设计计算 1 4 1 确定栅前水深 根据最优水力断面公式计算得 2 2 1 B Q m Q B80 0 9 0 29 022 1 m B h40 0 2 1 所以栅前槽宽约 0 80m 栅前水深 h 0 40m 1 4 2 格栅计算 栅条间隙数 n 为 bhv Q n sin max 38 9 040 0 02 0 60sin29 0 条 Qmax 最大设计流量 m3 s 格栅倾角 度 h 栅前水深 m 污水的过栅流速 m s 栅槽有效宽度 B 设计采用 10 圆钢为栅条 即 S 0 01m 1 13 m 3802 0 138 01 0 1 bnnSB 通过格栅的水头损失 h2 02hKh sin 2 2 0 g h h0 计算水头损失 g 重力加速度 31 K 格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数 一般取 3 阻力系数 其数值与格栅栅条的断面几何形状有关 对于 圆形断面 3 4 79 1 b s 076 0 60sin 81 92 9 0 02 0 01 0 79 1 3 2 3 4 2mh 所以 栅后槽总高度 H h h1 h2 0 40 0 3 0 076 0 776 m h1 栅前渠超高 一般取 0 3m 栅槽总长度 L m BB L45 0 20tan2 80 0 13 1 tan21 1 1 m L L23 0 2 1 2 0 40 0 3 0 70 m 11hhH m H LLL58 2 60tan 70 0 5 00 123 0 45 0 tan 5 00 1 1 21 L1 进水渐宽部分渠长 m L2 栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度 m B1 进水渠宽 进水渐宽部分的展开角 一般取 60 32 图1 中格栅计算草图 栅条工作平台 进 水 1 2 1 2 曝气沉砂池曝气沉砂池 采用平流式沉砂池 1 设计参数 设计流量 Q 290L s 设计流速 v 0 25m s 水力停留时间 t 50s 2 设计计算 1 沉砂池长度 L vt 0 25 50 12 5m 2 水流断面积 A Q v 0 29 0 25 1 16m2 3 池总宽度 设计 n 2 格 每格宽取 b 1 2m 0 6m 池总宽 B 2b 2 4m 4 有效水深 h2 A B 1 16 2 4 0 48m 介于 0 25 1m 之间 5 贮泥区所需容积 设计 T 2d 即考虑排泥间隔天数为 2 天 则每个沉砂斗容积 33 3 1 09 2 2 12 86400201 0 1 029 0 2 86400 m K QTX V 每格沉砂池设两个沉砂斗 两格共有四个沉砂斗 其中 X1 城市污水沉砂量 0 1L m3 K 污水流量总变化系数 1 2 6 沉砂斗各部分尺寸及容积 设计斗底宽 a1 0 5m 斗壁与水平面的倾角为 60 斗高 hd 0 5m 则沉砂斗上口宽 ma h a d 1 15 0 60tan 5 02 60tan 2 1 沉砂斗容积 322 2 11 2 34 0 5 025 01 121 12 6 5 0 222 6 maaaa h V d 略大于 V1 0 26m3 符合要求 7 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m aL L15 5 2 1 12 5 12 2 2 2 则沉泥区高度为 h3 hd 0 06L2 0 5 0 06 5 15 0 81m 池总高度 H 设超高 h1 0 3m H h1 h2 h3 0 3 0 48 0 81 1 59m 8 进水渐宽部分长度 设进水渠宽为 0 94m m BB L43 1 20tan 94 0 24 2 20tan 2 1 1 9 出水渐窄部分长度 L3 L1 1 43m 34 10 校核最小流量时的流速 最小流量即平均日流量 Q平均日 Q K 290 1 2 241 7L s 则 vmin Q平均日 A 0 2417 1 16 0 21 0 15m s 符合要求 11 计算草图如下 出水 图4 平流式沉砂池计算草图 进水 2 1 3 初沉池初沉池 3 1 采用中心进水辐流式沉淀池 图四 沉淀池简图 3 2 设计参数 沉淀池个数 n 2 水力表面负荷 q 2m3 m2h 出水堰负荷 1 7L s m 146 88m3 m d 沉淀时间 T 2h 35 污泥斗下半径 r2 1m 为挂泥板高度 取 为缓冲层高度 取5m 0 h5m 0 h 53 上半径 r1 2m 剩余污泥含水率 P1 99 2 3 2 1 设计计算 3 2 1 1 池表面积 2 432 2 360024 m o q Q A 3 2 1 2 单池面积 取 220 2 m216 2 432 n A 单池 A 2 m 3 2 1 3 池直径 m98 25 14 3 5304 A4 D 单池 取 530m 3 2 1 4 沉淀部分有效水深 h2 混合液在分离区泥水分离 该区存在絮凝和沉淀两个过程 分 离区的沉淀过程会受进水的紊流影响 取mh3 2 3 2 1 5 沉淀池部分有效容积 3 2 2 2 73 4533 4 1714 3 4 mh D V 3 2 1 6 沉淀池坡底落差 取池底坡度 i 0 05 mr D ih33 0 2 2 17 05 0 2 14 3 2 1 7 沉淀池周边 有效 水深 mmhhhH0 40 45 05 03 5320 65 6 4 17 0 满足规定 H D 3 2 1 8 污泥斗容积 73m 1 tg60 12 tg rr h 0 216 污泥斗高度 3222 221 2 1 6 1 51 55m 1122 4 33 0 14 3 3 rrrr h V 池底可储存污泥的体积为 36 3222 11 24 2 63 166 221313 3 8 014 3 4 mrRrR h V 3 21 64 25m51 55 7 12VV 共可储存污泥体积为 3 2 1 9 沉淀池总高度 H 0 3 4 0 5 0 33 1 73 6 86m 3 3 进水系统计算 3 3 1 单池设计流量 432m3 h 0 12m3 s 进水管设计流量 0 12 1 R 0 12 1 5 0 18m3 s 管径 D1 500mm s 0 92m D 40 18 2 1 1 v 3 3 2 进水竖井 进水井径采用 1m 出水口尺寸 0 5 1m2 共 6 个沿井壁均匀分布 出水口流速 15 0 10 0 60 130 0 18 0 2 smsmv 3 3 3 紊流筒计算 图六进水竖井示意图 37 筒中流速 s 03m 0 02 0 03 0 3 取smv 紊流筒过流面积 2 3 0 6 03 0 18 0 Q fm 进 紊流筒直径 m f D3 14 3 0 644 3 3 4 出水部分设计 3 4 1 环形集水槽内流量 0 12 m3 s 集 q 3 4 2 环形集水槽设计 采用单侧集水环形集水槽计算 为安全系数采用 其中 槽宽 集 5 1 2 1 m88 0 12 0 4 19 02 9 02 4 0 4 0 k qkb 设槽中流速 v 0 5m s 设计环形槽内水深为 0 4m 集水槽总高度为 0 4 0 4 超高 0 8m 采用 90 三角堰 3 4 3 出水溢流堰的设计 采用出水三角堰 90 3 4 3 1 堰上水头 即三角口底部至上游水面的高度 H1 0 04m 3 4 3 2 每个三角堰的流量 q1 smHq 0004733 0 04 0 343 1 343 1 347 2 47 2 11 3 4 3 3 三角堰个数 个设计时取个 单 254 5 253 0004733 0 12 0 q1 1 Q n 3 4 3 4 三角堰中心距 m bD n L L20 0 254 88 0 217 14 3 254 2 1 1 2 1 4 曝气池曝气池 1 污水处理程度的计算 原污水的 BOD 值为 200mg L 经初次沉淀池处理 按降低 25 考 38 虑 则进入曝气池的污水 其 Sa 200 1 25 150 则 处理水中溶解性 BOD5 值为 25 6 4 18 6mg L 去除率 曝气池的运行方式 以传统活性污泥法系统为基础 又可按阶段曝气 系统运行 2 BOD 污泥负荷的确定 Ns 取值 0 3 是合适的 3 确定混合污泥浓度 x 4 确定曝气池