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1、第二十章 城市污水處理廠的設計,,,,,,污水處理廠的基本建設程序,規(guī)劃,項目建議書,工程可行性研究報告,初步設計,擴大初步設計,施工圖設計,土建施工設備安裝,設計院,審批,批準,評審,評審,設計監(jiān)理,施工監(jiān)理,設計院,調(diào)試運行,批準,施工安裝單位,,第一節(jié)、概述,1、城市污水的組成與水質(zhì)特征 組成：居民的生活污水和位于城區(qū)內(nèi)的企業(yè)排放的工業(yè)廢水以及部分的降水 不同的組成構成不同的水質(zhì),2、城市污水處理廠設計水質(zhì),（1）生活污水 BOD5和SS的設計值可?。? BOD5 =2035g/（cap.d） SS= 3550g/（cap.d） （2）工業(yè)廢水 一般在排污口實測，也可以轉(zhuǎn)化成人

2、口當量,3、城市污水處理廠的設計水量,（1）平均日流量m3/d污水處理廠的公稱規(guī)模。 （2）設計最大流量m3/h污水廠的進廠水管的設計用此流量。 （3）降雨時的設計流量 （4）考慮最大流量的持續(xù)時間 （5）當污水處理廠分期建設，以相應的各期流量作為設計流量,4、正確處理工業(yè)廢水與城市污水處理的關系,水污染綜合防治最有效途徑之一：由市政部門建設統(tǒng)一的城市污水處理廠，對生活污水與工業(yè)廢水進行綜合的處理，中、小型的工業(yè)企業(yè)的廢水都排入城市排水系統(tǒng)。,該技術路線的優(yōu)點：,（1）建設費用與運行費用較低,大型污水處理廠的單位水量的建設投資和運行的處理成本低于小型污水處理廠 中、小型的污水處理廠(站)，設調(diào)

3、節(jié)池，投加化學藥劑，增大建設投資和運行費用。,（2）占地面積小，不影響環(huán)境衛(wèi)生,工業(yè)企業(yè)分散，占地多，給廠區(qū)環(huán)境帶來一些不良影響。 城市污水處理廠建于郊區(qū)，中間隔以衛(wèi)生防護帶，無礙于城市環(huán)境衛(wèi)生。,（3）便于運行管理，節(jié)省管理人員,污水處理廠備技術水平較高的技術管理人員，單位污水量配備的管理人員數(shù)也大大地低于分散處理。,（4）能夠保證污水的處理效果,工業(yè)廢水的水質(zhì)、水量波動大，給運行管理帶來困難，并影響處理效果。 城市污水處理廠，水質(zhì)、水量得到均衡，有毒物質(zhì)得到稀釋，能保證污水處理廠保持一定的處理效果。,,,在調(diào)查研究的基礎上，順次解決下列各問題：,在解決上述問題后，可研究各分散處理和集中處理

4、的方法和流程。,5、排入城市排水系統(tǒng)的工業(yè)廢水的一般要求,水溫：不得超過45度 pH值：不得低于5和高于9 BOD值：不得高于600mg/L,第二節(jié)、設計步驟,1. 設計前期工作 2. 初步設計 3. 施工圖設計,1.設計前期工作,1.1 預可行性研究報告 1.2 項目建議書 1.3 可行性研究,1.1 預可行性研究報告 預可行性研究報告是編制項目建議書的依據(jù)，主要是闡明項目的必要性，提出項目建設內(nèi)容、規(guī)模、投資估算及效益評價。,,1.2 項目建議書 項目建議書是建設單位向國家提出要求建設一項目的建議文件，也是項目審查立項的文件。一般應包括以下內(nèi)容： 項目建設的必要性； 項

5、目內(nèi)容； 建設條件； 規(guī)模與投資估算； 環(huán)境效益分析； 技術經(jīng)濟評價。,,1.3 可行性研究 污水處理廠可行性研究報告主要論證以下內(nèi)容： 項目建設的必要性和環(huán)境效益； 項目內(nèi)容及實施方案技術上和經(jīng)濟上的可行性(包括廢水與污泥出路論證)，工藝方案比較一般要對3-4個方案進行論證； 規(guī)模、投資和運行費用的評估及資金來源的可行性。,,2 初步設計,包括： 設計說明書； 工程量； 材料和設備量； 工程概算； 擴出圖紙,2.1設計說明書,(1)本設計依據(jù) 1)可行性研究報告的批準文件； 2)工程建設單位(甲方)的設計委托書。 (2)其他有關文件：主要是和與本項工程有關的單位

6、，如供電、供水、鐵路、運輸以及環(huán)保等部門簽訂的協(xié)議和批件等。,,(3)城市概況與自然條件資料： 1)城市現(xiàn)狀與總體規(guī)劃資料。 2)自然條件方面的資料。 氣象特征數(shù)據(jù)：氣溫、濕度、雨量、蒸發(fā)量資料、土壤冰凍資料和風向玫瑰圖等； 水文資料：當?shù)厮w一覽表；河流的水位、流速(各特征水位下的平均流速)、流量資料；潮汐資料； 水文地質(zhì)資料： 地質(zhì)資料，污水處理廠廠址地區(qū)的地質(zhì)鉆孔柱狀圖、地基的承載能力、地下水位、地震等級等資料。 3)有關地形資料 污水處理廠及其附近1：5000的地形圖，處理廠廠址和排放口附近l：2001：1000(一般為1：500)的地形圖。 4)現(xiàn)有的排水工程概況與環(huán)境問題。,,(4

7、)工程設計 1)廠址選擇：應著重說明在選定廠址時，如何遵循選址的原則（后講），如何與城市的總體規(guī)劃相呼應，如何解決防洪與衛(wèi)生防護問題等。此外還應說明所選廠址的地形、地質(zhì)條件以及用地面積等： 2)污水的水質(zhì)、水量：包括污水水質(zhì)各項指標的數(shù)值，污水的平均流量、高峰流量、現(xiàn)狀流量、發(fā)展流量等水量資料； 3)工藝流程的選擇與布置：主要說明所選定的工藝流程的合理性、先進性、科學性、優(yōu)越性和安全性等。,,4)對工藝流程中各處理設備的描述。按流程順序描述，主要描述內(nèi)容：處理設備的主要尺寸、構造、材料與特征等；所選用的附加設備的型號、性能、臺數(shù)。如采用某項新工藝、新技術時，應詳細地加以說明。 5)處理后污水和

8、污泥的出路； 6)扼要地對廠內(nèi)輔助建筑物以及道路等加以說明； 7)污水處理廠的總體布置； 8)對污水處理廠分期建設的說明； 9)存在的問題及對其解決途徑的建議。,,2.2工程量 工程量混凝土量挖土方量回填土方量等。 2.3材料與設備量 鋼材、水泥、木材的數(shù)量和所需各種設備規(guī)格的清單。,2.4工程概算書,編制工程概算書 應掌握：(1)當?shù)亟ㄖ牧吓c各種設備的供應情況和價格；(2)當?shù)赜嘘P施工力量(技術水平、施工設備、勞動力)的資料；(3)編制概算、預算的定額資料，包括地區(qū)差價、間接費用定額、運輸費等；(4)有關租地、征地、拆遷補償、青苗補償?shù)荣Y料。,2.5圖紙,擴大初步設計的圖紙主要包括： 污水

9、處理工藝系統(tǒng)圖(15000110000) 構筑物圖(12001500) 處理構筑物布置圖 污水處理廠總平面布置圖等。,3 施工圖設計,擴大初步設計被批準后進行施工圖設計。以擴大初步設計的圖紙和說明書為依據(jù)。 施工圖設計的任務：將污水處理廠各處理構筑物的平面位置和高程，精確地表示在圖紙上；將各處理構筑物的各個節(jié)點的構造、尺寸都用圖紙表示出來，每張圖紙都應按一定的比例，用標準圖例精確繪制，使施工人員能夠按照圖紙準確施工。 施工圖設計的圖紙量很大，是設計內(nèi)容的體現(xiàn)。,4 城市污水處理廠廠址的選擇,,,選擇廠址或站址(在工廠、企業(yè)內(nèi)，往往將污水處理廠稱為廢水站)時，一般應考慮以下一些問題：,（1）應與

10、選定的污水處理工藝相適應，如選擇穩(wěn)定塘或土地處理系統(tǒng)為處理工藝時，必須由足夠的土地； （2）廠址應選在地質(zhì)條件較好的地方。地基較好，承載力較大，地下水位較低，便于施工； （3）廠址必須位于集中給水水源下游，并應設在城鎮(zhèn)、工廠廠區(qū)及生活區(qū)的下游和夏季主風向的下風向； （4）當處理后的污水或污泥用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)或市政設施時，廠址應考慮與用戶靠近，或者便于運輸。當處理水排放時，則應與受納水體靠近； （5）廠址不宜設在雨季易受水淹的低洼處； （6）要充分利用地形，應選擇有適當坡度的地區(qū)，以滿足污水處理構筑物高程布置的需要，減少土方工程量； （7）根據(jù)城市總體發(fā)展規(guī)劃，污水處理廠的選址應考慮長

11、期發(fā)展的可能性，有擴建的余地。,5 污水處理工藝流程的選定,,5.1 處理工藝流程選定應考慮的因素 污水理廠的工藝流程：指在保證處理水達到所要求的處理程度的前提下，所采用的污水處理技術各單元的有機組合。 依據(jù)： 5.1.1污水的處理程度 這是污水處理工藝流程選定的主要依據(jù)，而污水的處理程度又主要取決于處理水的出路、去向。 當處理水排放水體時，污水處理程度可考慮用以下幾種方法進行確定： (1)按水體的水質(zhì)標準確定 (2)按城市污水處理廠所能達到的處理程度（二級處理技術）確定 (3)考慮受納水體的稀釋自凈能力 (4) 處理水回用時，在進行深度處理之前，城市污水必須經(jīng)過完整的二級處理?；赜盟_到回

12、用標準。,,5.1.2工程造價與運行費用 在保證處理水達到水質(zhì)標準時，要盡可能地降低工程造價和運行費用。這樣，以原污水的水質(zhì)、水量及其他自然狀況為已知條件，以處理水應達到的水質(zhì)指標為制約條件，而以處理系統(tǒng)最低的總造價和運行費用為目標函數(shù)，建立三者之間的相互關系。 減少占地面積也是降低建設費用的重要措施。,,5.1.3 當?shù)氐母黜棗l件 當?shù)氐牡匦?、氣?當?shù)氐脑牧吓c電力供應 如當?shù)負碛修r(nóng)業(yè)開發(fā)利用價值不大的舊河道、洼地、沼澤地等，就可以考慮采用穩(wěn)定塘、土地處理等污水的自然生物處理系統(tǒng)，在寒冷地區(qū)應當采用在采取適當?shù)募夹g措施后，在低溫季節(jié)也能夠正常運行，并保證取得達標水質(zhì)的工藝，而且處理構筑物都

13、建在露天，以減少建設與運行費用。,,5.1.4 原污水的水量與污水流入工況 水質(zhì)、水量變化較大，選用承受沖擊負荷能力較強的處理工藝，如完全混合型曝氣池等，某些處理工藝，如塔式濾池和豎流式沉淀池只適用于水量不大的小型污水處理廠。 工程施工的難易程度和運行管理需要的技術條件也是選定處理工藝流程需要考慮的因素，地下水位高，地質(zhì)條件較差的地方，不宜選用深度大、施工難度高的處理構筑物。,5.1.5工業(yè)廢水的處理,在具體確定工廠的廢水處理方案之前，先要調(diào)查研究下列各點：,,總之，污水處理工藝流程的選定是一項比較復雜的系統(tǒng)工程，必須對上述各項因素加以綜合考慮，進行多種方案的經(jīng)濟技術比較，必要時應當進行深入的

14、調(diào)查研究和試驗研究工作，這樣才有可能選定技術可行、先進，經(jīng)濟合理的污水處理工藝流程。,5.2 城市污水處理工藝的典型流程,一級處理：格柵沉砂池初次沉淀池 作用：去除污水中的固體污染物質(zhì)，從大塊垃圾到顆粒粒徑為數(shù)mm的懸浮物(非溶解性的和溶解性的)。污水的BOD值，通過一級處理能夠去除2030。 二級處理：活性污泥法、生物膜法以及自然生物處理技術 作用：去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機污染物(以BOD或COD表示)。BOD5可降至2030mgL。 污泥：厭氧消化、好氧氧化、脫水、干化,6污水處理廠的平面布置與高程布置,6.1 污水處理廠的平面布置 內(nèi)容：各處理單元構筑物；連通各處理構筑物之間的管

15、、渠及其他管線；輔助性建筑物；道路以及綠地等。,平面布置的原則,（1）力求處理工藝流程簡短、順暢，盡量減少管線長度，降低沿程水頭損失； （2）施工時，應考慮土方平衡，減少外運土方量，避開劣質(zhì)土壤地段； （3）處理構筑物之間保持一定間距，一般為510m，有特殊要求的構筑物，如消化池、消化氣貯罐等，間距可取2025m； （4）各處理構筑物在平面布置時，應考慮適當緊湊。,各處理單元構筑物的平面布置,平面布置的原則,（1）在各處理構筑物之間，設有貫通連接的管、渠，設置必要的超越管、渠。 （2）應設置超越全部處理構筑物直接排放水體的總超越管、渠； （3）各處理構筑物宜設排空設施，排出

16、的水應回流處理； （4）在廠區(qū)內(nèi)還應設置給水管、空氣管、消化氣管、蒸汽管，以及輸配電線路； （5）污水處理廠內(nèi)各種管渠應全面安排、避免相互干擾，管道復雜時可設置管廊。,管道及渠道平面布置,平面布置的原則,（1）輔助建筑有泵房、鼓風機房、辦公樓、集中控制室、化驗室、變電所、機修間、倉庫、食堂、鍋爐房和車庫等； （2）輔助建筑的面積應按具體情況和條件而定； （3）輔助建筑的位置應根據(jù)方便、安全等原則確定。例如：鼓風機房應設在曝氣池附近，以節(jié)省管道與動力消耗；變電所宜設在耗電量大的構筑物附近； （4）污水處理廠通道設計應符合如下要求： 主要車行道的寬度：單車道3.5m，雙車道

17、67m，并應有回車道； 車行道的轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于6m； 人行道的寬度為1.52.0m； 通向高架構筑物的扶梯傾角不宜大于450； 天橋?qū)挾炔灰诵∮?m。,輔助建筑物,平面布置的原則,A市污水處理廠總平面布置圖,,,方案比較,可調(diào)整各處理構筑物的個數(shù),均勻配水,妥善安排管線,設置計量設備,道路寬度,6.2 污水處理廠的高程布置,按重力流考慮為宜(污泥流動不在此例)。 主要任務：確定構筑物和泵房的標高；確定連接管渠的尺寸及其標高；確定水面標高。 水頭損失：(1)各構筑物的水頭損失，按表估算。 (2)管渠(包括配水設備)的水頭損失。 (3)量水設備的水頭損失。,如進水溝道和出水溝道之

18、間的水位差大于整個處理廠需要的總水頭，則廠內(nèi)就不需設置廢水提升泵站；反之，就必須設置泵站。,水頭損失為兩構筑物之間的水面高差。,水頭損失包括： （1）污水流經(jīng)各構筑物的水頭損失。 主要產(chǎn)生在進口、出口和跌水，而流經(jīng)構筑物本體的水頭損失較小。作初步設計時可按下表估算。,水頭損失包括： （2）污水流經(jīng)連接前后兩處理構筑物管渠（包括配水設備）的水頭損失。包括沿程與局部水頭損失。查表計算。 （3）污水流經(jīng)計量水設備的水頭損失。 在對污水處理廠污水處理流程的高程布置時，應考慮： （1）選擇一條距離最長，水頭損失最大的流程進行水力計算，并應適當留有余地，以保證在任何情況下，處理系統(tǒng)都能夠正常運行； （2）

19、計算水頭損失時，一般應以近期最大流量作為構筑物和管渠的設計流量，計算設計遠期流量的管渠和設備時，應以遠期最大流量作為設計流量； （3）在做高程設計布置時還應注意污水流程與污泥流程的配合，盡量減少需要抽升的污泥量。在決定污泥干化場、污泥濃縮池、消化池等構筑物的高程時，應注意它們的污水能自動排入污水干管和其他構筑物的可能。,,(4)水力計算以接納處理后污水水體的最高水位作為起點，逆污水處理流程向上倒推計算，以使處理后污水在洪水季節(jié)也能自流排出；(5)盡量減少需抽升的污泥量。,,高程布置舉例,B市污水處理廠污水處理流程高程布置圖,150.94,F3,155.12,155.17,7 污水處理廠的配水與

20、計量,7.1 處理構筑物之間連接管渠的設計 連接污水處理構筑物之間的管渠矩形明渠（便于維修和清刷），在明渠上加設蓋板（防止結凍）。由鋼筋混凝土制成，也可采用磚砌，也可以采用鋼筋混凝土管或鑄鐵管。 為了防止污水中的懸浮物在管渠內(nèi)沉淀，污水在明渠內(nèi)必須保持一定的流速。 設計流速：最大流量時1.01.5ms 最低流量時不得小于0.40.6ms 特殊渠道0203ms 管道流速大于明渠流速，大于lms,7.2 配水設備,(a)中管式中央管進水，四周設配水管 (b)倒虹管式用倒虹吸管中央進水，四周設配 水管，類似中管式，常用于2座或4座為一組的圓形處理構筑物的配水 (c)擋板式配水槽在配水管前加擋板，

21、類似指形，用于同類型的處理構筑物 (d)簡單形式的配水槽易建價低不均勻 (e)改進式用于同類型構筑物多時的情況，配水效果較好，但構造稍復雜。,7.3 污水計量設備,污水計量設備的要求：精度高、操作簡單，不沉積雜物，并且能夠配用自動記錄儀表。 總水量的計量設備：安裝在沉砂池與初次沉淀池之間 常用：計量槽薄壁椻,,,,8 污水處理廠的驗收、運行管理、水質(zhì)監(jiān)測與自動控制,8.1 污水處理構筑物的驗收 土建工程的驗收：1）查對竣工構筑物是否和施工圖紙相符合（尺寸），檢查其管道、孔洞位置；2）注意其施工質(zhì)量(如混凝土池壁等是否有蜂窩或其他隱患)；3）檢查是否漏水（注滿清水）；4）沉淀池的堰口是否水平

22、、光潔等；5）注意細部，重力流管渠等的相對標高是否符合要求；6）還應有地下管線和其他隱蔽工程的竣工圖和驗收合格證明。 安裝工程的驗收：1）一般的管道及設備安裝質(zhì)量檢查；2）受壓容器(如壓縮空氣罐、消化氣罐等)作壓力試驗；3）對機械設備及儀表，檢查是否正常。,8.2 污水處理廠的調(diào)試,主要工作：1）對設備性能測定；2）馴化活性污泥(對活性污泥法)或“掛膜”(對生物膜法)。 對污水處理廠的主要構筑物及其設備的性能進行測定。設備(如曝氣葉輪、布氣器等)的充氧能力或氧的利用率等的測定。 在單池調(diào)試基礎上，應進行全廠性聯(lián)動調(diào)試。,8.3 污水處理廠的運行管理,做好控制、觀察、記錄與水質(zhì)分析監(jiān)測工作 控制

23、與觀察記錄的內(nèi)容：1)處理的污水量；2)污泥產(chǎn)量或污泥處理量及消化氣產(chǎn)量； (3)空氣、蒸汽(或熱水)、藥劑耗用量：4)生產(chǎn)耗電量；5)各處理構筑物及整個污水處理廠的處理效果。 每一處理構筑物都必須備有值班記錄本，逐日記錄其運行情況、處理效果、事故、設備的檢修等事項。,8.4 污水處理廠的水質(zhì)監(jiān)測,水質(zhì)監(jiān)測是每座污水處理廠每日例行的工作水質(zhì)監(jiān)測中心。 指標：水溫、pH值、電導率、溶解氧、COD、BOD、氨氮、MLSS等 水質(zhì)綜合自動監(jiān)測系統(tǒng)：在各處理構筑物內(nèi)的適當位置安設相應的傳感裝置，能夠連續(xù)地將處理構筑物的水質(zhì)狀況傳給中心控制室，使監(jiān)測人員及時掌握水質(zhì)的變化動態(tài)。,8.5 污水處理廠運行的自動控制,自動監(jiān)測、自動記錄、自動操作、調(diào)節(jié)及集中控制、采用電視設備對水泵機組等運轉(zhuǎn)機械實行集中顯示。 曝氣池的空氣量最優(yōu)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，與水質(zhì)、水量、回流污泥的質(zhì)與量、溶解氧含量等參數(shù)有關，可以根據(jù)污水處理廠的運行數(shù)據(jù)與理論推導建立數(shù)學模式，輸入計算機主存貯器，然后由計算機實現(xiàn)調(diào)節(jié)。,