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第一章 設(shè)計資料 一、自然條件 1、氣候：該城鎮(zhèn)氣候為亞熱帶海洋季風(fēng)性季風(fēng)氣候，常年主導(dǎo)風(fēng)向為東南風(fēng)。 2、水文：最高潮水位 6.48m（羅零高程，下同） 高潮常水位 5.28m 低潮常水位 2.72m 二、城市污水排放現(xiàn)狀 1、污水水量 （1）生活污水按人均生活污水排放量300L/人.d； （2）生產(chǎn)廢水量按近期1.5萬m3/d，遠期2.4萬m3/d； （3）公用建筑廢水量排放系數(shù)按近期0.15，遠期0.20考慮； （4）處理廠處理系數(shù)按近期0.80，遠期0.90考慮。 2、污水水質(zhì) （1）生活污水水質(zhì)指標為 CODcr 60g/人.d BOD5 30g/人.d （2）工業(yè)污染源參照沿海開發(fā)區(qū)指標，擬定為： CODcr 300mg/L； BOD5 170mg/L （3） 氨氮根據(jù)經(jīng)驗確定為30md/L。 三、污水處理廠建設(shè)規(guī)模與處理目標 1、建設(shè)規(guī)模 該污水處理廠服務(wù)面積為10.09km2， 近期（2000年）規(guī)劃人口為6.0萬人，遠期（2020年）規(guī)劃人口為10.0萬人。處理水量近期3.0萬m3/d，遠期6.0萬m3/d。 2、處理目標 根據(jù)該城鎮(zhèn)環(huán)保規(guī)劃，污水處理廠出水進入的水體水質(zhì)按國家3類水體標準控制，同時執(zhí)行國家關(guān)于污水排放的規(guī)范和標準，擬定出水水質(zhì)指標為 CODcr≤100mg/L； BOD5≤30mg/L； SS≤30mg/L ； NH3-N≤10mg/L 四、建設(shè)原則 污水處理工程建設(shè)過程中應(yīng)遵從下列原則：污水處理工藝技術(shù)方案，在達到治理要求的前提下應(yīng)優(yōu)先選擇基建投資和運行費用少、運行管理簡便的先進的工藝；所用污水、污泥處理技術(shù)和其他技術(shù)不僅要求先進，更要求成熟可靠；和污水處理廠配套的廠外工程應(yīng)同時建設(shè)，以使污水處理廠盡快完全發(fā)揮效益；污水處理廠出水應(yīng)盡可能回用，以緩解城市嚴重缺水問題；污泥及浮渣處理應(yīng)盡量完善，消除二次污染；盡量減少工程占地。 第二章 污水處理工藝方案選擇 一、工藝方案分析 本項目污水以有機污染為主，BOD/COD=0.54 可生化性較好，重金屬及其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標，針對這些特點，以及出水要求，現(xiàn)有城市污水處理技術(shù)的特點，以采用生化處理最為經(jīng)濟。由于將來可能要求出水回用，處理工藝尚應(yīng)硝化。 根據(jù)國內(nèi)外已運行的大、中型污水處理廠的調(diào)查，要達到確定的治理目標，可采用“普通活性污泥法”或“氧化溝”法。 普通活性污泥法，也稱傳統(tǒng)活性污泥法，推廣年限長，具有成熟的設(shè)計運行經(jīng)驗，處理效果可靠，如設(shè)計合理，運行得當，出水BOD5可達10-20mg/L，它的缺點是工藝路線長，工藝構(gòu)筑物及設(shè)備多而復(fù)雜，運行管理困難，運行費用高。 氧化溝處理技術(shù)是20世紀50年代有荷蘭人首創(chuàng)。60年代以來，這項技術(shù)在國外已被廣泛采用，工藝及構(gòu)筑物有了很大的發(fā)展和進步。隨著對該技術(shù)缺點（占地面積大）的克服和對其優(yōu)點的逐步深入認識，目前已成為普遍采用的一項污水處理技術(shù)。 氧化溝工藝一般可不設(shè)初沉池，在不增加構(gòu)筑物及設(shè)備的情況下，氧化溝內(nèi)不僅可完成碳源的氧化，還可實行脫氮，成為A/O工藝，由于氧化溝內(nèi)活性污泥已經(jīng)好氧穩(wěn)定，可直接濃縮脫水，不必厭氧消化。 氧化溝污水處理技術(shù)已被公認為一種成功的革新的活性污泥法工藝，與傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)相比較，它在技術(shù)、經(jīng)濟等方面具有一系列獨特的優(yōu)點。 1、工藝流程簡單、構(gòu)筑物少，運行管理方便。一般情況下，氧化溝工藝可比傳統(tǒng)活性污泥法少建初沉池和污泥厭氧消化系統(tǒng)，基建投資少。另外，由于不采用鼓風(fēng)曝氣和空氣擴散器，不建厭氧硝化系統(tǒng)，運行管理方便。 2、處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好。 3、基建投資省，運行費用低。 4、污泥量少，污泥性質(zhì)穩(wěn)定。 5、具有一定承受水量、水質(zhì)沖擊負荷的能力。 6、占地面積少。 污水處理廠的基建投資和運行費用與各廠的污水濃度和建設(shè)條件有關(guān)，但在同等條件下的中、小型污水廠，氧化溝比其他方法低，據(jù)國內(nèi)眾多已建成的氧化溝污水處理廠的資料分析，當進水BOD5在120-180mg/L時，單方基建投資約為700-900元/（m3.d），運行成本為0.15-0.30元/m3污水。 由以上資料，經(jīng)過簡單的分析比較，氧化溝工藝具有明顯優(yōu)勢，故采用氧化溝工藝。 二、工藝流程確定：（如圖所示） 說明：由于不采用池底空氣擴散器形成曝氣，故格柵的截污主要對水泵起保護作用，擬采用中格柵，而提升水泵房選用螺旋泵，為敞開式提升泵。為減少柵渣量，格柵柵條間隙已擬定為25.00mm。 曝氣沉砂池可以克服普通平流沉砂池的缺點：在其截流的沉砂中夾雜著一些有機物，對被有機物包裹的沙粒，截流效果也不高，沉砂易于腐化發(fā)臭，難于處置。故采用曝氣沉砂池。 本設(shè)計不采用初沉池，原則上應(yīng)根據(jù)進水的水質(zhì)情況來確定是否采用初沉池。但考慮到后面的二級處理采用生物處理，即氧化溝工藝。初沉池會除去部分有機物，會影響到后面生物處理的營養(yǎng)成分，即造成C/N比不足。因此不予考慮。 擬用卡羅塞爾氧化溝，去除COD與BOD之外，還應(yīng)具備硝化和一定的脫氮作用，以使出水NH3低于排放標準，故污泥負荷和污泥泥齡分別低于0.15kgBOD/kgss*d和高于20.0d。 氧化溝采用垂直曝氣機進行攪拌，推進，充氧，部分曝氣機配置變頻調(diào)速器，相應(yīng)于每組氧化溝內(nèi)安裝在線DO測定儀，溶解氧訊號傳至中控室微機，給微機處理后再反饋至變頻調(diào)速器，實現(xiàn)曝氣根據(jù)DO自動控制 為了使沉淀池內(nèi)水流更穩(wěn)定（如避免橫向錯流、異重流對沉淀的影響、出水束流等）、進出水更均勻、存泥更方便，常采用圓形輻流式二沉池。向心式輻流沉淀池采用中心進水，周邊出水，多年來的實際和理論分析，認為此種形式的輻流沉淀池，容積利用率高，出水水質(zhì)好。設(shè)計流量 Q=2.85萬m3/d=1208.3 m3/h，回流比 R=0.7。 第三章 污水處理工藝設(shè)計計算 一、水質(zhì)水量的確定 1.水量的確定 近期水量：生活廢水Q生活=6.0×104×300L/人·天=1.8×104m3/d 工業(yè)廢水Q工業(yè)=1.5×104m3/d 公用建筑廢水Q公用=1.8×104×0.15=0.27×104m3/d 所以近期產(chǎn)生的廢水量為Q Q=Q生活+Q工業(yè)+Q公用=（1.8+1.5+0.27）×104 =3.57×104m3/d 近期的處理系數(shù)為0.8，故近期污水處理廠的處理量 Qp=3.57×104×0.8=2.856×104m3/d 遠期水量：生活廢水Q生活=10.0×104×300L/人·天=3.0×104m3/d 工業(yè)廢水Q工業(yè)=2.4×104m3/d 公用建筑廢水Q公用=3.0×104×0.2=0.6×104m3/d 所以遠期產(chǎn)生的廢水量為Q Q=Q生活+Q工業(yè)+Q公用=（3.0+2.4+0.6）×104 =6.0×104m3/d 遠期的處理系數(shù)為0.9，故遠期污水處理廠的處理量 Qp=6.0×104×0.9=5.4×104m3/d 通常設(shè)計污水處理廠時遠期的設(shè)計處理量為近期的兩倍，綜合考慮近期和遠期的處理水量，取近期的設(shè)計處理水量Qp=3.0×104m3/d，遠期的設(shè)計處理水量Qp=6.0×104m3/d。 2.水質(zhì)的確定 近期COD： COD ==242mg/L 近期BOD5： BOD5==129mg/L 遠期COD： COD==240 mg/L 遠期BOD5： BOD5==128mg/L NH3-N按規(guī)定取為30 mg/L 所以處理廠的處理水質(zhì)確定為COD=242mg/L，BOD5=129mg/L，NH3-N=30 mg/L 二、曝氣沉砂池設(shè)計計算說明書 沉砂池的作用是從污水中去除砂子、煤渣等比重比較大的無機顆粒，以免這些雜質(zhì)影響后續(xù)構(gòu)筑物的正常運行。常用的沉砂池有平流式沉砂池、曝氣沉砂池、豎流沉砂池和多爾沉砂池等。平流式沉砂池構(gòu)造簡單，處理效果較好，工作穩(wěn)定，但沉砂中夾雜一些有機物，易于腐化散發(fā)臭味，難以處置，并且對有機物包裹的砂粒去除效果不好。曝氣沉砂池在曝氣的作用下顆粒之間產(chǎn)生摩擦，將包裹在顆粒表面的有機物除掉，產(chǎn)生潔凈的沉砂，通常在沉砂中的有機物含量低于5%，同時提高顆粒的去除效率。多爾沉砂池設(shè)置了一個洗砂槽，可產(chǎn)生潔凈的沉砂。渦流式沉砂池依靠電動機機械轉(zhuǎn)盤和斜坡式葉片，利用離心力將砂粒甩向池壁去除，并將有機物脫除。后3種沉砂池在一定程度上克服了平流式沉砂池的缺點，但構(gòu)造比平流式沉砂池復(fù)雜。 和其它形式的沉砂池相比，曝氣沉砂池的特點是：一、可通過曝氣來實現(xiàn)對水流的調(diào)節(jié)，而其它沉砂池池內(nèi)流速是通過結(jié)構(gòu)尺寸確定的，在實際運行中幾乎不能進行調(diào)解；二、通過曝氣可以有助于有機物和砂子的分離。如果沉砂的最終處置是填埋或者再利用(制作建筑材料)，則要求得到較干凈的沉砂，此時采用曝氣沉砂池較好，而且最好在曝氣沉砂池后同時設(shè)置沉砂分選設(shè)備。通過分選一方面可減少有機物產(chǎn)生的氣味，另一方面有助于沉砂的脫水。同時，污水中的油脂類物質(zhì)在空氣的氣浮作用下能形成浮渣從而得以被去除，還可起到預(yù)曝氣的作用。只要旋流速度保持在0.25～0.35ｍ/ｓ范圍內(nèi)，即可獲得良好的除砂效果。盡管水平流速因進水流量的波動差別很大，但只要上升流速保持不變，其旋流速度可維持在合適的范圍之內(nèi)。曝氣沉砂池的這一特點，使得其具有良好的耐沖擊性，對于流量波動較大的污水廠較為適用，其對0.2mm顆粒的截流效率為85%。 由于此次設(shè)計所處理的主要是生活污水水中的有機物含量較高，因此采用曝氣沉砂池較為合適。 曝氣沉砂池的設(shè)計參數(shù)： （1）旋流速度應(yīng)保持0.25—0.3m/s； （2）水平流速為0.08—0.12 m/s； （3）最大流量時停留時間為1—3min； （4）有效水深為2—3m，寬深比一般采用1~1.5； （5）長寬比可達5，當池長比池寬大得多時，應(yīng)考慮設(shè)置橫向擋板； （6）1污水的曝氣量為0.2空氣； （7）空氣擴散裝置設(shè)在池的一側(cè)，距池底約0.6~0.9m，送氣管應(yīng)設(shè)置調(diào)節(jié)氣量的閥門； （8）池子的形狀應(yīng)盡可能不產(chǎn)生偏流或死角，在集砂槽附近可安裝縱向擋板； （9）池子的進口和出口布置，應(yīng)防止發(fā)生短路，進水方向應(yīng)與池中旋流方向一致，出水方向應(yīng)與進水方向垂直，并考慮設(shè)置擋板； （10）池內(nèi)應(yīng)考慮設(shè)置消泡裝置。 一、曝氣沉砂池的設(shè)計與計算 1. 最大設(shè)計流量Qmax Qmax=Kz×Qp 式中的Kz為變化系數(shù)，Kz=1.42 Qmax=1.42×0.347=0.493 m3/s 2. 池子的有效容積 V=60Qmaxt 式中 V——沉砂池有效容積，m3； Qmax——最大設(shè)計流量，m3/s； t——最大設(shè)計流量時的流動時間，min，設(shè)計時取1~3min。 所以 V=60×0.493×1.5=44.37m3 3.水流斷面面積 A= 式中 A——水流斷面面積，m2 Qmax——最大設(shè)計流量，m3/s； V——水流水平流速，m/s。 所以 A=4.11m2 取 A=4.2m2 4.池寬B B= h——沉砂池的有效水深，m。 取h=2m。所以B==2.1m B/h=1.05，滿足要求。 5．池長 L==m，取L=10.5m 此時L/B=5滿足要求 6．流速校核 Vmin=m/s，在0.8~1.2m/s之間，滿足要求 7．曝氣沉砂池所需空氣量的確定 設(shè)每立方米污水所需空氣量 d=0.2m3空氣/m3污水 8．沉砂槽的設(shè)計 若設(shè)吸砂機工作周期為t=1d=24h，沉砂槽所需容積 式中Qp的單位為m3/h 設(shè)沉砂槽底寬0.5m,上口寬為0.7，沉砂槽斜壁與水平面夾角60°， 沉砂槽高度為 h1= 沉砂槽容積為 9．沉沙池總高 設(shè)池底坡度為0.3,坡向沉砂槽，池底斜坡部分的高度為 h2=0.3×0.7=0.21m 設(shè)超高,沉沙池水面離池底的高 m 10．曝氣系統(tǒng)的設(shè)計 采用鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)，羅茨鼓風(fēng)機供風(fēng)，穿孔管曝氣 （1）干管直徑d1：由于設(shè)置兩座曝氣沉砂池，可將空氣管供應(yīng)兩座的氣量，即主管最大氣量為q1=0.0694×2=0.1388m3/s，取干管氣速v=12m/s， 干管截面積A= ==0.0116m2 d1==m=120mm， 因為沒有120mm的管徑，所以采用接近的管徑100mm。 回算氣速v=17.7m/s 雖然超過15 m/s，但若取150的管氣速又過小，所以還是選擇管徑100mm。 （2）支管直徑d2：由于閘板閥控制的間距要在5m以內(nèi)，而曝氣的池長為10.5米，所以每個池子設(shè)置三根豎管，設(shè)支管氣速為v=5m/s， 支管面積 A=m2 d2==mm， 取整管徑d2=80mm 校核氣速v=4.6m/s (滿足3—5m/s) （3）穿孔管：采用管徑為6mm的穿孔管，孔出口氣速為設(shè)5m/s，孔口直徑取為5mm（在2~6mm之間） 一個孔的平均出氣量 q==9.81×10-5m3/s 孔數(shù)：n= 個 孔間隔 為，在10~15mm之間，符合要求。 穿孔管布置：在每格曝氣沉砂池池長一側(cè)設(shè)置1根穿孔管曝氣管，共兩根。 二、細格柵的選型和計算 選用XG1000型細格柵，參數(shù)如下 設(shè)備寬B：1000mm 有效柵寬B1：850㎜ 有效柵隙：5㎜ 耙線速度：2 m/min 電機功率：1.1kw 安裝角度：60° 渠寬B3：1050㎜ 柵前水深h2：1.0m/s 流體流速：0.5～1.0m/s 柵條寬度s=0.01m 1．柵前后的水頭損失 水流斷面面積m2 柵前流速 在0.4~0.9m/s范圍內(nèi)，復(fù)合要求 設(shè)過柵流速為v=0.6m/s 設(shè)柵條斷面為銳邊矩形斷面，取k=3 ,則通過格柵的水頭損失為： 。 3．柵槽總長度 柵前的渠道超高設(shè)為0.45m，所以渠道高度為1.45m 因為安裝高度是取60°，所以格柵所占的渠道長為1.45×ctg=1.45×ctg60°=0.84m 柵后長1米。 所以渠道的總長度 L=0.5+0.84+1=2.34m 三、水面標高 根據(jù)經(jīng)驗值污水每經(jīng)過一個障礙物水面標高下降3~5cm，根據(jù)曝氣沉砂池的有效水深以及砂斗的高度可推算出各個構(gòu)筑物的水面標高，本次設(shè)計以經(jīng)過一個障礙物水位下降5cm來計算，以曝氣沉砂池的砂槽底為0米進行計算。 曝氣沉砂池的水面標高：2.38m 細格柵與曝氣沉砂池之間的配水井的水面標高： 2.43m 細格柵柵后水面標高： 2.48m 細格柵柵前水面標高：2.48+0.29=2.77m 配水井外套桶水面標高： 2.82m 配水井內(nèi)套桶水面標高： 2.88 設(shè)配水井超高為0.35m 則整個曝氣沉砂池系統(tǒng)的最高標高為3.23m 則曝氣沉砂池的超高為h1=3.23-2.38=0.85m 四、配水井的計算 設(shè)配水井的平均停留時間為T＝1.5min，Qp=0.347 m3/s，假設(shè)配水井水柱高為5.03米。 配水井面積為 配水井直徑為 因為進水管徑為1000，管離底為200mm。所以覆土厚度為1.28m。 五、砂水分離器和吸砂機的選擇 （1）選用直徑LSSF型螺旋式砂水分離器 （2）根據(jù)池寬選用LF-W-CS型沉砂池吸砂機，其主要參數(shù)為： 潛污泵型號：AV14-4（潛水無堵塞泵） 潛水泵特性 揚程：2m，流量：54m3/h，功率：1.4kw 行車速度為2-5m/min，提耙裝置功率 0.55kw 驅(qū)動裝置功率：0.37×2kw 鋼軌型號 15kg/mGB11264-89 軌道預(yù)埋件斷面尺寸（mm） （b1-20）6010（b1：沉砂池墻體壁厚） 軌道預(yù)埋件間距 1000mm 四、氧化溝 1、設(shè)計說明 擬用卡羅塞爾氧化溝，去除COD與BOD之外，還應(yīng)具備硝化和一定的脫氮作用，以使出水NH3低于排放標準。采用卡式氧化溝的優(yōu)點：立式表曝機單機功率大，調(diào)節(jié)性能好，節(jié)能效果顯著；有極強的混合攪拌與耐沖擊負荷能力；曝氣功率密度大，平均傳氧效率達到至少2.1kg/（kW*h）；氧化溝溝深加大，可達到5.0以上，是氧化溝占地面積減小，土建費用降低。 氧化溝采用垂直曝氣機進行攪拌，推進，充氧，部分曝氣機配置變頻調(diào)速器，相應(yīng)于每組氧化溝內(nèi)安裝在線DO測定儀，溶解氧訊號傳至中控室微機，給微機處理后再反饋至變頻調(diào)速器，實現(xiàn)曝氣根據(jù)DO自動控制 2、設(shè)計計算 （1）.設(shè)計參數(shù)： qv=30000m3/d（設(shè)計采用雙池，則單池流量=15000 m3/d）， 設(shè)計溫度15℃，最高溫度25℃， 進水水質(zhì):近期：CODCr=242mg/L，BOD5=129.4mg/L， NH3-N=30mg/L， 遠期：CODCr=240mg/L，BOD5=128mg/L， NH3-N=30mg/L， 出水水質(zhì):CODCr=100mg/L，BOD5=30mg/L，SS=30mg/L，NH3-N=10mg/L （2）.確定采用的有關(guān)參數(shù)： 取MLSS=3500mg/L,假定其70%是揮發(fā)性的,DO=3.0mg/L,k=0.05，Cs（20）=9.07mg/L y=0.6mgVSS/mgBOD5，Kd=0.05d-1，qD,20=0.05kgNH3-N/kgMLVSS·d，CS(20)=9.07mg/L， α=0.90，β=0.94， 剩余堿度：100mg/L(以CaCO3)，所需堿度7.14mg堿度/mgNH3-N氧化；產(chǎn)生堿度3.0mg堿度/mgNO3-N還原，硝化安全系數(shù)：3。 （3）.設(shè)計泥齡： 確定硝化速率μN μN=0.47e0.098（T-15）*N/KN+N*DO/ Ko+DO=0.47*e0.098*（15-15）*30/（100.051*15-1.158+30）*2/（1.3+2） =0.22d-1 θcm=1/=1/0.22=4.5d，設(shè)計泥齡θc=3*4.5=13.5d 為了保證污泥穩(wěn)定，應(yīng)選擇泥齡為30d （4）.設(shè)計池體體積： ①確定出水中溶解性BOD5的量： 出水中懸浮固體BOD5=1.4*0.68*30*70%=20mg/L 出水中溶解性BOD5的量=30-20=10mg/L ②好氧區(qū)容積計算： V1=y*qv*（So-Se）*θc/MLVSS*（1+Kd*θc）=0.6*30000*（129.4-10）*30/（0.7*3500*（1+0.05*30））=9278m3 水力停留時間t1= V1/ qv =9278/30000=0.31d=7.4h ③脫氮計算： 產(chǎn)生污泥量=y*qv*（So-Se）/（1+Kd*θc）=0.6*30000*（129.4-10）/（1000*（1+0.05*30））=860kg/d 假設(shè)污泥中大約含12.4%的氮，這些氮用于細胞合成， 用于合成的氮=0.124*860=106.6kg/d，轉(zhuǎn)化為：106.6*1000/30000=3.55mg/L 故脫氮量=30-10-3.55=16.45mg/L。 ④堿度計算： 剩余堿度=300-7.14*20+3.0*16.45+0.1（129.4-10）=218.5mg/L(以CaCO3) 大于100mg/L，可以滿足pH＞7.2 ⑤缺氧區(qū)容積計算： qD=qD,20*1.08T-20=0.05*1.0815-20=0.032 kgNH3-N/kgMLVSS·d V2=qv*△N/qD/MLVSS=30000*16.45/0.032/0.7/3500=6295m3 水力停留時間t2=V2/qv=6295/30000=0.21d=5h ⑥總池容積計算 V=V1+V2=9278+6295=15573m3，t=t1+t2=7.4+5=12.4h （5）.曝氣量計算 ①計算需氧氣量 R=（So-Se）qv*/（1-e-kt）-1.42Px+4.6*qv*△N-2.6*qv*NO3-0.56Px =30000*（129.4-10）/（1-e-kt）/1000-1.42*856.8+4.6*30000*20/1000 -2.6*30000*16.45/1000-0.56*856.8=5049kg/d=211 kg/h ②實際需氧量 Ro’=1.2*R=1.2*211=253.2kg/d 校核：Ro=R*Cs（20）/α/（β*Cs（T）-C）/1.024T-20=253.2*9.07/0.9/（0.94*8.24-3）/1.024 25-20 =477.6kg/h （在400-500之間 符合） 6.溝型尺寸設(shè)計及曝氣設(shè)備選型 采用卡式氧化溝（兩座并聯(lián)）： 取有效水深H=3.5m，單溝的寬度b=7.8m，進水量15000 m3/d, 則單溝長=[V/2-0.5π(2b)2 h-2*0.5πb2 h]/4Hb=53m, 單溝好氧區(qū)總長度=單溝長*4* V1 /V=126m 單溝厭氧區(qū)總長度=單溝長*4* V2 /V=76m 采用四溝道，兩臺55kW的立式表曝氣機（單池） 曝氣設(shè)備：PSB3250：D=3.25m，P=132kW，n=30r/min，清水充氧量：252kg/h， 7.配水井設(shè)計 污水在配水井的停留時間最少不低于3min（不計回流污泥的量）， 設(shè)截面中半圓的半徑為r，矩形的寬度為r，長度為2r，設(shè)計的有效水深為4.0m （2*r*r+0.5πr2）*4=30000*3/24/60 r=2.7m 8.其它附屬構(gòu)筑物的設(shè)計 工程設(shè)計中墻的厚度為250mm；氧化溝體表面設(shè)置走道板的寬度為800mm；；倒流墻的設(shè)計半徑為3.9m；配水井的進水管道采用的規(guī)格為DN900,污泥回流管道采用的規(guī)格為DN500；出水井的設(shè)計尺寸為3000mm*1000mm*1000mm,出水堰高為100mm,堰孔直徑為40mm，出水管采用的規(guī)格為DN700。 五、輻流式二沉池 1.設(shè)計說明 1.1二沉池的類型 二沉池的類型有：平流式二沉池、豎流式二沉池、輻流式二沉池、斜流式二沉池。其中，輻流式二沉池又分為：中進周出式、周進周出式、中進中出式。 1.2選擇輻流式（中進周出）二沉池的原因 由于平流式二沉池占地面積大；豎流式二沉池多用于小型廢水中絮凝性懸浮固體的分離；斜流式二沉池較多時候，在曝氣池出口污泥濃度高，而且沒有設(shè)置專門的排泥設(shè)備，容易造成阻塞。因此選擇輻流式二沉池。從出水水質(zhì)和排泥的方面考慮，理論上是周進周出效果最好。但是，實際上，考慮異重流，是中進周出的效果最好。因此，選擇了選擇輻流式（中進周出）二沉池。 2.設(shè)計計算 2.1污泥回流比： 2.2沉淀部分水面面積： 流量： ； 最大流量（設(shè)計流量）： 單個池子的設(shè)計流量： 污泥負荷q取1.1m3/(m2.h)， 池子數(shù)n為2 。 沉淀部分水面面積： 2.3校核固體負荷： 因為142＜150，符合要求。 2.4池子直徑 池子直徑： 根據(jù)選型取池子直徑為35.0m。 2.5沉淀部分的有效水深 沉淀時間t為2.5s 有效水深： 2.6沉淀池總高 2.7校核徑深比： 徑深比為 符合要求。 2.8進水管的設(shè)計 單體設(shè)計污水流量： 進水管設(shè)計流量： 取管徑D=700mm ，流速為 因為，0.697＞0.6符合要求，所以進水管直徑為D=700mm。 2.9穩(wěn)流筒 進水井的流速為0.8m/s ，則過水面積為 過水面積和泥管面積的總和： 由過水面積和泥管面積的總和求出直徑為 筒壁厚為250mm， 取管徑為900mm。 進行校核：過水面積為 流速為 。 筒上有8個小孔 ，孔面積為S2= ，所以。 二沉池采用的是ZBX型周邊傳動吸泥機，穩(wěn)流筒的直徑為3880mm。 取穩(wěn)流筒出流速度為0.1m/s， 則過水面積為 穩(wěn)流筒下部與池底距離為 所以穩(wěn)流筒下部與池底距離大于0.2m，即符合要求。 2.10配水井 配水井設(shè)計為馬蹄形，在外圍加寬700mm為污泥井。 時間取3分鐘 流量為 取配水井直徑為D=3000mm 則配水井高度 其中，設(shè)計水深為7.0m，超高為0.6m。 2.11出水部分單池設(shè)計流量： 出水溢流堰設(shè)計 （1）堰上水頭 H=0.05mH2O （2）每個三角堰的流量0.783L/s （3）三角堰個數(shù) 因此取n=223（個） 2.12排泥部分 回流污泥量為 剩余污泥量為 因為剩余污泥量小，所以忽略不計，即總污泥量為0.188m3/s。 取流速為0.8（m/s） 直徑為 取直徑為D=400mm 校核：流速為 0.6＜0.75＜0.9 因此符合要求。 綜上， 二沉池采用的是ZBX型周邊傳動吸泥機 池徑為35000mm. 第四章 污水處理廠總體布置 一、污水廠總體布置內(nèi)容： 污水廠的總體布置包括平面布置和高程布置兩部分。 二、總平面布置 （一）、平面布置 平面布置的內(nèi)容主要包括：各種構(gòu)（建）筑物的平面定位；各種輸水管道、閥門的布置；排水管渠及檢查井的布置；各種管道交叉位置；供電線路位置，道路、綠化、圍墻及輔助建筑的布置等。 （二）、污水廠的平面布置 1、污水廠平面布置原則 （1）按功能分區(qū)。配置得當。主要是指對生產(chǎn)、輔助生產(chǎn)、生產(chǎn)管理、生活福利等各部分的布置，要做到分區(qū)明確、配制得當，而又不過分獨立分散，既有利于生產(chǎn)，又避免非生產(chǎn)人員在生產(chǎn)區(qū)通行和逗留，確保安全生產(chǎn)。在有利條件時（尤其是建新廠時），最好把生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)分開，但二者之間不必設(shè)置圍墻。 （2）功能明確、布置緊湊。首先應(yīng)保證生產(chǎn)的需要，結(jié)合地形，地質(zhì)、土方、結(jié)構(gòu)和施工等因素全面考慮。布置時力求減少占地面積，減少連接管（渠）的長度，便于操作管理。 （3）順流排列，流程簡捷。指處理構(gòu)（建）筑物盡量按流程方向布置，避免與進（出）水方向相反安排，各構(gòu)筑物之間的連接管（渠）應(yīng)以最短路線布置，盡量避免不必要的轉(zhuǎn)彎和用水泵提升，嚴禁將管線埋在構(gòu)（建）筑物下面，目的在于減少能量（水頭）損失，節(jié)省管材，便于施工和檢修。 （4）充分利用地形、平衡土方，降低工程費用。某些構(gòu)筑物放在較高處，便于減少土方，便于放空，派泥，又減少了工程量，而另一些構(gòu)筑物放在較低處，使水按流程按重力順暢輸送。 （5）必要時應(yīng)預(yù)留適當余地，考慮擴建和施工可能（尤其是對大中型污水處理廠）。 （6）構(gòu)（建）筑物布置應(yīng)注意風(fēng)向和朝向。將排放異味、有害氣體的構(gòu)（建）筑物布置在 居住與辦公場所的下風(fēng)向；為保證良好的自然通風(fēng)條件，建筑物布置應(yīng)考慮主導(dǎo)風(fēng)向。 2、污水廠的平面布置 污水廠的平面布置是在工藝設(shè)計計算之后進行的，根據(jù)工藝流程、單體功能要求及單體平面圖形進行，污水廠總平面上應(yīng)有風(fēng)向玫瑰土，構(gòu)（建）筑物一覽表、占地面積指標表及必要的說明，比例尺一般為1：（200-500），圖上應(yīng)有坐標軸線或者放格控制網(wǎng)。 （1）首先對處理構(gòu)筑物和建筑物進行組合安排。布置時對其平面位置、方位、操作條件、走向、面積等統(tǒng)盤考慮。安排時應(yīng)對高程、管線和道路進行協(xié)調(diào)。 建筑物在平面上、高程上組合起來，進行組合布置。構(gòu)筑物的組合原則如下： a、對工藝過程有利或者無害，同時從結(jié)構(gòu)，施工角度看也是允許的，可以組合，如曝氣池（或氧化池）與沉淀池的組合，反應(yīng)池與沉淀池的組合，調(diào)節(jié)池與濃縮池的組合。 b、從生產(chǎn)上看，關(guān)系密切的構(gòu)筑物可以組合成一座構(gòu)筑物，如調(diào)節(jié)池和泵房，變配電與鼓風(fēng)機房，投藥間與藥劑倉庫等。 c、為了集中管理和控制，有時對于小型污水廠還可以進一步擴大組合范圍。 構(gòu)筑物間的凈距離，按它們中間的道路寬度和鋪設(shè)管線所需要的寬度，或者按其他特殊要求來定，一般為5-20m。 布置管線時，管線之間及其他構(gòu)（建）筑物之間，應(yīng)留出適當?shù)木嚯x，給水管或排水管距構(gòu)（建）筑物不小于3m，給水管和排水管的水平距離，當d《200m時，不應(yīng)小于1.5m，當d>200m時不小于3m。 （2）生產(chǎn)輔助建筑物的布置，亦應(yīng)盡量考慮組合布置，如機修間與材料庫的組合，控制室，值班室、化驗室、辦公室的組合布置。 （3）預(yù)留面積的考慮。必要時預(yù)留生產(chǎn)設(shè)施的擴建用地。 （4）生活附屬建筑物的布置，宜盡量與處理構(gòu)筑物分開單獨設(shè)置，可能時應(yīng)盡量放在廠前區(qū)，應(yīng)避免構(gòu)（建）筑物與附屬生活設(shè)施的風(fēng)向干擾。 （5）道路、圍墻及綠化帶的布置。通向一般構(gòu)（建）筑物應(yīng)設(shè)置人行道，寬度1.5~2.0m；通向倉庫、檢修間等應(yīng)設(shè)車行道，其路面寬度為3~4m，轉(zhuǎn)彎半徑為6m，廠區(qū)主要車行道寬5~6m；行車道邊緣到房屋或構(gòu)筑物外墻面的最小距離為1.5m。道路縱坡一般為1%~2%，不大于3%。 污水廠部長除應(yīng)保證生產(chǎn)和整潔衛(wèi)生外，還應(yīng)注意美觀，充分綠化，在構(gòu)（建）筑物處理上，應(yīng)因地制宜，與周圍情況相稱，在色調(diào)上做到活潑，明朗和清潔。應(yīng)合理規(guī)劃花壇、草坪、林蔭等，使廠區(qū)景色園林化，但曝氣池、沉淀池等露天水池周圍不宜種植喬木，以免落葉入池。 （6）污泥區(qū)的布置。由于污泥的處理和處置一般與污水處理相互獨立，且污泥處理過程衛(wèi)生條件比污水處理差，一般將污泥處理放在廠區(qū)后部，若污泥處理過程中產(chǎn)生沼氣，則應(yīng)按消防要求設(shè)置防火間距。由于污泥來自于污水處理部分，而污泥處理脫出的水分又要送到調(diào)節(jié)池或初沉池中，必要時，可考慮某些污泥處理設(shè)施與污水處理設(shè)施的組合。 （7）管（渠）的平面布置。在各處理構(gòu)筑物之間應(yīng)有連通管（渠），還應(yīng)有使各處理構(gòu)筑物獨立運行的管（渠）。當某一處理構(gòu)筑物因故停止工作時候，使其后接按處理構(gòu)筑物，仍能夠保持正常的運行，污水廠應(yīng)設(shè)超越全部或部分處理構(gòu)筑物，直接排放水體的超越管。此外還應(yīng)設(shè)有給水管、空氣管、消化氣管、蒸汽管及輸配電線路等，這些管線有的敷設(shè)在地下，但大部分在地上，對他們的安排，既要便于施工和維護管理，也要緊湊，少占用地。 （8）、進出口的布置。污水廠的正門一般設(shè)在辦公樓附近。污泥及物料運輸最好另辟側(cè)門，就近進出廠，以免影響環(huán)境衛(wèi)生，并防止噪音干擾。 3、布置結(jié)果 布置結(jié)果見附圖 三、管道設(shè)計及布置 （一）、進水管、事故管 由設(shè)計任務(wù)書知，進水管的管徑為DN=1200mm，采用的是鋼筋混凝土管。 設(shè)計流量計算如下：由于工業(yè)廢水無變化系數(shù)，故只考慮生活污水的變化系數(shù)，以遠期的生活污水進行設(shè)計，遠期生活污水量 生活污水的總變化系數(shù)為： 所以總設(shè)計流量為 取設(shè)計流量為。查溝道水力學(xué)算圖得，管內(nèi)流速，充滿度，。 校核近期水量的管內(nèi)流速。 近期生活污水的水量為 總變化系數(shù) 計算的設(shè)計流量為 取設(shè)計流量為600L/s，查圖知，在坡度，管徑D=1200mm時，管內(nèi)流速＞，故設(shè)計合理。 事故管與進水管采用同一材料同一規(guī)格的管。 （二）、污水管 1、從泵房到曝氣沉砂池的管道、從曝氣沉砂池到配水井的管道 以遠期的流量進行設(shè)計，即，配水井只設(shè)一個。管道擬用鑄鐵管。 由以及得，，取流速。則 ，取整后D=1000mm。 校核流速。，介于0.6m/s-1.5 m/s之間，設(shè)計合理。查《鐵管及鑄鐵管水力計算表》得，當管徑D=1000mm，設(shè)計流量時，坡度，滿流，管內(nèi)流速。 2、從氧化溝到下一個配水井的管道 以近期的設(shè)計流量進行設(shè)計，即，分期建設(shè)，都是滿流管，擬用鑄鐵管。 取流速。則 ，取整D=700mm。 將取整后的D=700mm代入校核流速。則，介于0.6m/s-1.5 m/s之間，設(shè)計合理。查《鐵管及鑄鐵管水力計算表》得，當管徑D=700mm，設(shè)計流量時，坡度，滿流，管內(nèi)流速。 3、從配水井到二沉池的管道 也是取近期的污水量進行設(shè)計。污泥回流比，設(shè)有兩個二沉池，則設(shè)計流量： 取流速 計算管徑，取整后D=700mm。 將取整后的D=700mm代入校核流速。則，介于6m/s-1.5 m/s之間，設(shè)計合理。擬用鑄鐵管，查《鐵管及鑄鐵管水力計算表》得，當管徑D=700mm，設(shè)計流量時，坡度，滿流，管內(nèi)流速 4、二沉池出水管的管道 以近期的污水量進行設(shè)計。設(shè)計流量： 取流速 計算管徑，取整后D=500mm。 校核流速，介于6m/s-1.5 m/s之間，設(shè)計合理。擬用鑄鐵管，查《鐵管及鑄鐵管水力計算表》得，當管徑D=500mm，設(shè)計流量時，坡度，滿流，管內(nèi)流速。 5、出廠管的管道 以近期的設(shè)計流量進行設(shè)計，即，分期建設(shè)，都是滿流管，擬用鑄鐵管。 取流速。則 ，取整D=700mm。 將取整后的D=700mm代入校核流速。則，介于0.6m/s-1.5 m/s之間，設(shè)計合理。查《鐵管及鑄鐵管水力計算表》得，當管徑D=700mm，設(shè)計流量時，坡度，滿流，管內(nèi)流速。 （三）、污泥管 ①從污泥泵房到污泥濃縮池的管道，即剩余污泥管，其設(shè)計流量為： ，取流速，則剩余污泥管的管徑為： ，取整后D=30mm。 查《鐵管及鑄鐵管水力計算表》得，管徑D=25mm，1000i=58.6，管內(nèi)流速，采用鐵管。 ②從污泥泵房到氧化溝的回流污泥管道，即回流污泥管?；亓鞅葹?.54。 設(shè)計流量，取設(shè)計流速，則： ，取整D=500mm。 查《鐵管及鑄鐵管水力計算表》得，管內(nèi)流速，1000i=2.5，采用鑄鐵管。 ③從二沉池到污泥泵房的管道 設(shè)計流量，采用鑄鐵管。查《鐵管及鑄鐵管水力計算表》得，管徑D=500mm，流速，1000i=2.5，符合設(shè)計要求。 （四）、雨水管、廠區(qū)污水管 雨水管和廠區(qū)污水管通常采用非金屬的管材，雨水管采用的管徑，廠區(qū)污水管采用的管徑。 （五）、給水管 給水管擬采用鋼管，采用的管徑。 （六）、布置結(jié)果 布置結(jié)果見附圖 四、高程布置 （一）布置原則 污水處理工程的污水流程高程布置的只要任務(wù)是確定各處理構(gòu)筑物和泵房的標高,確定處理構(gòu)筑物之間連接灌渠的尺寸及其標高;通過計算確定各部位的水面標高,從而使污水能夠處理構(gòu)筑物之間暢通地流動,保證污水處理工程的正常運行. 污水處理工程的高程布置一般應(yīng)遵守如下原則： （1）認真計算管道沿程損失，局部損失，各處理構(gòu)筑物，計量設(shè)備及聯(lián)絡(luò)管渠的水頭損失；考慮最大時流量，雨天流量和事故時流量的增加，并留有一定的余地；還應(yīng)考慮當某座構(gòu)筑物停止運行時，與其并聯(lián)運行的其余構(gòu)筑物及有關(guān)的連接管渠能通過全部流量。 （2）考慮遠期發(fā)展，水量增加的預(yù)留水頭。 （3）避免處理構(gòu)筑物之間跌水等浪費水頭的現(xiàn)象，充分利用地形高差，實現(xiàn)自流。 （4）在認真計算并留有余量的前提下，力求縮小全程水頭損失及提升泵站的揚程，以降低運行費用。 （5）需要排放的處理水，在常年大多數(shù)時間里能夠自流排放水體。注意排放水位不一定選取水體多年最高水位，因為其出現(xiàn)時間較短，易造成常年水頭浪費，而應(yīng)選取經(jīng)常出現(xiàn)的高水位作為排放水位，當水體水位高于設(shè)計排放水位時，可進行短時間的提升排放。本設(shè)計中最高潮水位為6.48m,高潮常水位為5.28 m，低潮常水位為2.72 m，而污水處理廠平整后地面標高為6.85 m。進水管水面標高為2.30 m，管頂標高為3.02 m。 （6）應(yīng)盡可能使污水處理工程的出水管渠高程不受水體洪水頂托，并能自流。 （二）構(gòu)筑物的水頭損失 為了降低運行費用和便于維護管理，污水在處理構(gòu)筑物之間的流動,以按重力流考慮為宜，為此，必須精確地計算污水流動中的水頭損失。水頭損失包括： (1)污水流經(jīng)各處理構(gòu)筑物的水頭損失，按照下表進行估算： 構(gòu)筑物名稱 水頭損失/m 構(gòu)筑物名稱 水頭損失/m 格柵 0.1-0.29 生物濾池（工作高度為2m時） 沉沙地 0.1-0.25 (1)裝有旋轉(zhuǎn)式布水器 2.7-2.8 沉沙地：平流 0.2-0.4 (2)裝有固定噴灑布水器 4.5-4.75 豎流 0.4-0.5 混合池或接觸池 0.1-0.3 輻流 0.5-0.6 污泥干化場 2-3.5 雙層沉淀池 0.1-0.2 曝氣池:污水潛流入池 0.25-0.5 污水跌水入池 0.5-1.5 （2）污水流經(jīng)連接前后兩處理構(gòu)筑物的管渠（包括配水設(shè)施）時產(chǎn)生的水頭損失，包括沿程和局部水頭損失 沿程水頭損失的計算公式如下： 式中i坡度，可查給水排水手冊得；L為管長，單位為m。 局部水頭損失的計算公式如下： 式中: ξ為局部阻力系數(shù)，查設(shè)計手冊； v為管內(nèi)流速，m/s，0.6~1.2； 因為初步設(shè)計，故局部水頭損失估為0.2倍的沿程水頭損失，即h2=0.2 h1 （3）污水流經(jīng)計量設(shè)備時產(chǎn)生的水頭損失 （三）注意事項： （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(yīng)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）計算水頭損失時，一般應(yīng)以近期最大流量（或泵的最大出水量）作為構(gòu)筑物和管渠的設(shè)計流量，計算涉及遠期流量的管渠和設(shè)備時，應(yīng)以遠期最大流量為設(shè)計流量，并酌加擴建時的備用水頭。 （3）設(shè)置終點泵站的污水處理廠，水力計算常以接納處理后污水水體的最高水位為起點，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，出水泵需要的揚程則較小，運行費用也較低。但同時應(yīng)考慮到構(gòu)筑物的挖土深度不宜過大，以免土建投資過大和增加施工上的困難。此外，還應(yīng)考慮到因維修等原因需將池水放空而在高程上提出的要求。 （4）在做高程布置時還應(yīng)注意污水流程與污泥流程的配合，盡量減少需抽升的污泥量。在決定污泥干化廠，污泥濃縮池，消化池等構(gòu)筑物的高程時，應(yīng)注意它們的污水能自動排入干管或其它構(gòu)筑物的可能。 （四）計算表 該地水文狀況為：低潮常水位為 2.27m 高潮常水位為 5.28m 最高潮水位為 6.48m。而污水廠廠址處的地坪標高基本上在6.85m，河道最高常水位為5.28m（相對污水廠地面標高為-1.57m）。污水經(jīng)提升泵后自流排出，由于不設(shè)污水廠終點泵站，從而布置高程時，確保配水井4#的水面標高（相對污水廠地面標高）大于-1.0m（即(－1.57+0.517+0.1）＝-0.953≈-1.0m),同時考慮挖土埋深。 本設(shè)計污水處理廠的近期設(shè)計流量為3萬噸，遠期設(shè)計流量為6萬噸 計算廠區(qū)內(nèi)污水在處理流程中的水頭損失，選最長的流程計算，結(jié)果見下表： 水頭損失計算表 名 稱 設(shè) 計 流 量 （L/s） 管 徑 （mm） I （‰） V (m/s) 管 長L （m） IL （m） 局部阻力損失(IL*0.1) （m） Σh （m） 出廠管 347 700 1.45 0.9 241 0.34945 0.034945 0.384395 配水井4# 0.1 二沉池至配水井 174 500 1.89 0.89 7 0.01323 0.001323 0.014553 二沉池 0.5 配水井到二沉池 289 700 1.03 0.75 29 0.02987 0.002987 0.032857 配水井3# 0.1 氧化溝至配水井 347 700 1.45 0.9 62 0.0899 0.00899 0.09889 氧化溝 0.5 氧化溝至配水井 0 0 配水井2# 0.1 沉砂池到配水井 694 1000 0.864 0.88 44 0.038016 0.0038016 0.0418176 沉砂池 0.33 刪前跌落 1.0 細格柵 0.29 配水井1# 0.1 泵房至沉砂池 694 1000 0.864 0.88 12 0.010368 0.0010368 0.0114048 進水井至泵房 986 1200 1.2 1.2 24 0.0288 0.00288 0.03168 設(shè)計配水井4#處的標高為0.0m（相對污水廠地面標高）,然后根據(jù)各處理構(gòu)筑物的之間的水頭損失，推求其它構(gòu)筑物的設(shè)計水面標高，同時考慮遠期發(fā)展，為水量增加一定的預(yù)留水頭。經(jīng)過計算各污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計水面標高見下表。再根據(jù)各處理構(gòu)筑物的水面標高、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的原理推求各構(gòu)筑物地面標高及池底標高。具體結(jié)果見流程圖。 各污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計水面標高及池底標高 構(gòu)筑物名稱 水面標高(m) 池頂標高(m) 池底標高(m) 構(gòu)筑物名稱 水面標高(m) 池頂標高(m) 池底標高(m) 配水井1# 8.95 氧化溝 8.09 8.59 4.59 細格柵前 8.85 配水井 3# 7.49 沉砂池 8.46 9.31 3.93 二沉池 7.36 8.73 1.70 配水井2# 8.19 配水井4# 6.85 （四）布置結(jié)果 布置結(jié)果見附圖 參考文獻： [1] 韓洪軍.污水處理構(gòu)筑物設(shè)計與計算[M].哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，哈爾濱：2002. 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