哈爾濱工業(yè)大學城鎮(zhèn)污水廠畢業(yè)設(shè)計

1、遼寧省中部地區(qū) C 市排水工程設(shè)計 摘 要 環(huán)境污染問題是當今世界上最大的社會問題之一，尤其是水資源的過 度開發(fā)和不合理利用。合理利用水資源是解決這些問題的關(guān)鍵，因此，水 處理的發(fā)展對我國能否實現(xiàn)可持續(xù)的戰(zhàn)略目標起著舉足輕重的作用。 本設(shè)計是遼寧省中部地區(qū) C 市的城市排水工程。其由兩部分組成，即， 城市排水管網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計和城市污水處理廠的設(shè)計。其中初步設(shè)計要完成 設(shè)計說明書一份、城市給排水系統(tǒng)總平面圖、污水處理廠總平面布置圖一 張、污水廠污水與污泥處理高程圖一張、污水總泵站或中途提升泵站工藝 施工圖一張，污水與污泥主要構(gòu)筑物工藝圖兩張；單項處理構(gòu)筑物工藝圖 設(shè)計中，主要是完成 A2/O 反應(yīng)

2、池的平面圖和剖面圖。該污水處理廠工程， 總規(guī)模達到 10 萬噸/日。本設(shè)計處理的對象為城市污水，主要污染物質(zhì)為懸 浮固體（SS）及溶解和膠體狀態(tài)的有機污染物（BOD） 。 排水管網(wǎng)系統(tǒng)共設(shè)計了 A 和 B 兩套方案，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇 A 方案。根據(jù)城市所處的地理位置和污水廠的規(guī)模，并結(jié)合考慮需脫氮除磷 的要求，城市污水處理廠設(shè)計采用 A2/O 工藝。該工藝污水處理流程為：從 粗格柵到泵房，進入細格柵，沉砂池，初沉池，A2/O 反應(yīng)池，二沉池，消 毒池，電磁流計量，出水排放。污泥處理流程為：從二沉池和初沉池排除 的剩余污泥首先進入污泥提升泵房，進入污泥濃縮池，貯泥池，污泥消化 池，污泥脫水

3、間，泥餅外運。通過此工藝的處理，出水水質(zhì)將達到城鎮(zhèn) 污水處理廠污染物排放標準 （GB18918-2002）一級 B 標準。 關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：A2/O；脫氮；除磷；城市排水管網(wǎng)；城市污水處理廠 Abstract The problem of environmental pollution is nowadays one of the greatest social concerns in the world, especially overexploitation and unreasonable use of the water resource. The water resource of

4、rational utilization is the key to solving these problems。So the development of water treatment plays a decisive role to realize our country the sustainable strategic objective. The design is a drainage system in a town of C of Liaoning Province. It is made up of two parts, namely, the design of the

5、 system of urban drainage pipeline networks and design of the urban sewage treatment plant. During the preliminary design, we must complete a brochure, a map of general layout, an elevation map, a flow chart, a map of major equipment, piping layout; Construction of structures to deal with individual

6、 designs, is complete anaerobic-anoxic-aerobic tank plants and profiles. The sewage treatment plant project, the total amount to 100,100 tons/day. A and B two sets of schemes that the system of drainage pipeline networks has been designed altogether, and compare through technological economy, choose

7、 A scheme. According to towns geographical position and scale of sewage treatment plant, combining with the demand of denitrification and dephosphorization in treatment process, the sewage treatment plant designs and adopts A2/O craft. The sewage disposal procedure is: from the medium screen to the

8、pumping station, the fine screen, the grit pool, the preliminary settling tank, the anaerobic pool, the anaerobic-anoxic-aerobic part, the secondary settling tank, the disinfection tank, the electromagnetic flow meter, discharged into the river. The sludge treatment procedure is: from the settling t

9、ank and the secondary settling tank discharge of the first to reach the bumping room, the gravity thickening tank, the sludge storing tank, the sludge digesting pool, the sludge dewatering room. After the treatment of this craft, the disposal water quality will reach the first class B standard ofpol

10、lutant discharge standard of urban sewage treatment plant (GB18918-2002 ). Keywords： A2/O; removal of nitrogen; removal of phosphorus; Urban drainage pipeline networks; Urban sewage treatment plant 目錄 摘 要 .I AbstractAbstract .II 第 1 章 緒論 .1 1.1 概述 .1 1.1.1 城市概況 .1 1.1.2 目的和意義 .1 1.1.3 設(shè)計內(nèi)容 .2 1.2 設(shè)計

11、原始資料 .2 1.2.1 地形與城市規(guī)劃資料 .2 1.2.2 氣象資料 .3 1.2.3 地質(zhì)資料 .3 1.2.4 受納水體水文與水質(zhì)資料 .3 第 2 章 城市排水管網(wǎng)設(shè)計與計算 .5 2.1 城市排水管網(wǎng)設(shè)計原則 .5 2.1.1 排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計原則 .5 2.1.2 排水管網(wǎng)定線原則 .5 2.2 設(shè)計依據(jù)及排水體制的選擇 .6 2.2.1 設(shè)計依據(jù) .6 2.2.2 排水系統(tǒng)體制的選擇 .6 2.3 城市污水管網(wǎng)計算 .8 2.3.1 城市污水管網(wǎng)設(shè)計方案的確定 .8 2.3.2 城市污水管網(wǎng) C 方案水力計算 .8 第 3 章 城市污水處理廠設(shè)計計算 .9 3.1 城市污水

12、水量水質(zhì)計算 .9 3.1.1 污水水量水質(zhì)計算 .9 3.1.2 污水中污染物的處理程度確定 .11 3.2 城市污水處理工藝流程的確定 .15 3.2.1 國內(nèi)城市污水處理工藝的比較和選用 .15 3.2.2 本設(shè)計處理工藝的確定 .17 3.3 污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計與計算 .17 3.3.1 總泵站 .17 3.3.2 細格柵 .22 3.3.3 曝氣沉砂池 .25 3.3.4 初次沉淀池 .28 3.3.5 A2/O 生物反應(yīng)池 .32 3.3.6 二次沉淀池 .38 3.3.7 消毒接觸池 .41 3.3.8 計量設(shè)備 .43 3.4 污泥處理構(gòu)筑物的設(shè)計與計算 .45 3.4.1

13、概述 .45 3.4.2 污泥濃縮 .45 3.4.3 貯泥池 .47 3.4.4 污泥消化池 .48 3.4.5 污泥脫水 .56 第 4 章 城市污水處理廠的布置 .58 4.1 污水廠的平面布置 .58 4.1.1 各處理單元構(gòu)筑物的平面布置 .58 4.1.2 管道及渠道的平面布置 .58 4.1.3 附屬建筑物 .59 4.2 污水廠的高程布置 .59 4.2.1 污水的高程布置 .59 4.2.2 污泥的高程布置 .60 4.3 土建與公共工程 .61 4.2.3 土建工程 .61 4.2.4 公共工程 .61 第 5 章 污水處理廠工程概算 .63 5.1 概述 .63 5.1.

14、1 估算范圍 .63 5.1.2 編制依據(jù) .63 5.2 投資估算 .63 5.2.1 污水廠的直接費用 .63 5.2.2 工程總概算 .65 5.2.3 運行成本核算 .65 結(jié) 論 .67 致 謝 .69 參考文獻 .70 附錄 1 .71 附錄 2 .75 附錄 3 .97 第 1 章 緒論 1.1 概述 隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，環(huán)境問題越來越受到人們的普遍關(guān)注，為 保護環(huán)境，解決城市排水對水體的污染以保護自然環(huán)境、自然生態(tài)系統(tǒng)， 保證人民的健康，這就需要建立有效的污水處理設(shè)施以解決這一問題，這 不僅對現(xiàn)存的污染狀況予以有效的治理，而且對將來工、農(nóng)業(yè)的發(fā)展以及 人民群眾健康水平的提高

15、都有極為重要的意義，因此，城市排水問題的合 理解決必將帶來重大的社會效益。本設(shè)計是針對 C 市的排水工程，包括城 市排水管網(wǎng)和城市污水處理廠，進行系統(tǒng)全面的設(shè)計。 1.1.1 城市概況 C 市位于遼寧省中部地區(qū)，該市人口約 24 萬人。兩條河流由西向東穿 過市區(qū)，將城區(qū)分為區(qū)、區(qū)、區(qū)三部分。三區(qū)地勢均坡向河流。城 市沿河下游有風景區(qū)，交通十分便利，具有良好的發(fā)展前景。 該市屬于規(guī)劃中的新興城市，為保護環(huán)境，實現(xiàn)社會、經(jīng)濟的可持續(xù) 性發(fā)展，應(yīng)盡可能的減少污染物的排放量，故需對城市污水及工業(yè)廢水進 行綜合處理，使排入河流的污水水質(zhì)達到設(shè)計要求并符合國家規(guī)定的標準。 1.1.2 目的和意義 此工程設(shè)

16、計研究的目的在于通過對該市進行排水流域劃分，排水體制 確定，城市排水管網(wǎng)設(shè)計計算，污水廠規(guī)模、處理程度，各處理構(gòu)筑物工 藝尺寸及運行參數(shù)進行計算，并對整個城市的排水工程的總造價進行概預(yù) 算分析及不同方案之間的技術(shù)經(jīng)濟比較來確定一個較為合理的方案來解決 該市現(xiàn)有的排水狀況問題。 意義在于通過設(shè)計研究，可以確定一套技術(shù)可行，經(jīng)濟合理的方案。 改善當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，提高人民生活質(zhì)量和城市形象。避免城市下游旅游區(qū) 由于受到污水的污染而影響經(jīng)濟效益。另外通過本次畢業(yè)設(shè)計，讓我們對 排水工程有一個更系統(tǒng)全面深入地了解，培養(yǎng)我們分析問題、解決問題， 綜合運用所學知識獨立工作的能力，并能從技術(shù)、經(jīng)濟、環(huán)境與社會等

17、多 方面綜合考慮，為將來在排水工程的實際工作崗位上工作打下堅實的基礎(chǔ)。 1.1.3 設(shè)計內(nèi)容 1.分析自然現(xiàn)狀的排水條件，經(jīng)濟合理的確定城市排水體制。 2.并確定排水管網(wǎng)的走向和位置，并進行經(jīng)濟比較。 3.泵站的數(shù)量和規(guī)模。 4.確定污水廠位置和規(guī)模。 5.進行管網(wǎng)的水力計算。 6.確定污水和污泥的處理流程，進行各構(gòu)筑物的設(shè)計計算。 7.進行經(jīng)濟概算，成本核算。 8.繪制相關(guān)圖紙。 1.2 設(shè)計原始資料 1.2.1 地形與城市規(guī)劃資料 1.城市地形與總體規(guī)劃平面圖一張，比例 1：10000。 2.城市各區(qū)人口密度與居住區(qū)生活污水量標準（平均日）： 表 1-1 城市人口密度與生活污水量標準 區(qū)域

18、人口密度（人/公頃）污水量標準（升/人日） 區(qū) 區(qū) 區(qū) 270 250 190 230 240 200 3.城市各區(qū)中各類地面與屋面的比例（%）： 表 1-2 地面與屋面比例 區(qū)域各種屋面 混凝土 與瀝青路面 碎石路面 非鋪砌 土路面 公園與綠 地 30305530 25305535 區(qū) 區(qū) 區(qū)253010530 4.工業(yè)企業(yè)與公共建筑的排水量和水質(zhì)資料： 表 1-3 工業(yè)企業(yè)與公共建筑的排水量和水質(zhì)資料 企業(yè)或公 共建筑名 稱 平均排水 量 m3/d 最大排水 量 m3/d SS mg/l COD mg/l BOD mg/l 總氮 mg/l 總磷 mg/l PH 水溫 食品廠20001603

19、002100105030187.8 碼頭800905007004003587.5 啤酒廠120070400280015002057.3 化工廠1700120800190080027307.8 注：工業(yè)企業(yè)廢水的特殊水質(zhì)可以另行說明； 如果企業(yè)與公共建筑的廢水已經(jīng)經(jīng)過處理，按處理后的水質(zhì)填寫。 1.2.2 氣象資料 1. 氣溫（）等資料見表 1-4。 表 1-4 氣象資料 年平均氣溫（）12月平均最高（）29 年最低氣溫（）-12月平均最低（）-7 年最高氣溫（）33月平均氣溫（） 溫度在-10以下的天數(shù)15溫度在 0以下的天數(shù)63 降雨量（mm/年）年蒸發(fā)量（mm/年） 2.常年主導(dǎo)風向：西北

20、；最大風速：9m/s；（自畫風玫瑰圖） 。 1.2.3 地質(zhì)資料 城市的地質(zhì)資料見表 1-5。 表 1-5 地質(zhì)資料 土壤性質(zhì) 冰凍深度 m 地下水位（在地表下） m 承載力 kpa 排水管網(wǎng)在干管處 一般性資料 亞粘土-0.7-7.5210 污水總泵站與污水 處理廠址處 粘土-0.7-9.0270 1.2.4 受納水體水文與水質(zhì)資料 受納水體為河流時，污水處理廠排放口處理資料見表 1-6。 表 1-6 受納水體水文與水質(zhì)資料 流量 m3/s 流速 m/s 水位標 高 m 水溫DO mg/l BOD mg/l SS mg/l SS 允許增 加量 mg/l 最小流量時 （月平均） 7.500.3

21、21.507.33.6337 最高水位時 常水位時 80.50 21.30 0.75 0.55 27.30 23.30 7.7 7.5 3.9 3.7 37 35 3 5 在污水總排放口下游 35 公里處有取水口，要求 BOD4.5 mg/l。 第 2 章 城市排水管網(wǎng)設(shè)計與計算 2.1 城市排水管網(wǎng)設(shè)計原則 2.1.1 排水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計原則 排水系統(tǒng)是控制水環(huán)境污染、改善和保護環(huán)境的重要設(shè)施，同時也是 人民身體健康、日常生活以及廠礦企業(yè)發(fā)展的保障措施。因此，排水工程 的規(guī)劃與設(shè)計必須在區(qū)域規(guī)劃及城市工業(yè)企業(yè)的總體規(guī)劃基礎(chǔ)上進行。 排水系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計應(yīng)遵循以下原則： 1.要認真貫徹執(zhí)行憲法

22、中“國家保護環(huán)境和自然資源，防治污染和其它 公害”以及環(huán)境保護法 、 水污染防治法 。堅持經(jīng)濟建設(shè)、城市建設(shè)、 環(huán)境建設(shè)同時規(guī)劃、同時實施、同時發(fā)展的原則，開展以城市為中心的環(huán) 境綜合治理，以實施經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一，在這些指導(dǎo) 思想下，進行排水工程的規(guī)劃與設(shè)計。 2.認真貫徹“全面規(guī)劃、合理布局、綜合利用、化害為利”的環(huán)保方針， 正確安排好工農(nóng)、城市、生產(chǎn)、生活等方面的關(guān)系，使經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保 護統(tǒng)一起來，注意預(yù)防和消除對環(huán)境的污染。 3.排水工程的規(guī)劃應(yīng)符合區(qū)域規(guī)劃及城市和工業(yè)企業(yè)的總體規(guī)劃，并應(yīng) 與城市和工業(yè)企業(yè)中其它單項工程設(shè)施密切配合，互相協(xié)調(diào)。 4.排水工程的設(shè)計應(yīng)全

23、面規(guī)劃，按近期設(shè)計，考慮發(fā)展有擴建的可能性， 并應(yīng)根據(jù)使用要求和技術(shù)經(jīng)濟的合理性等因素，對近期工程做出分期建設(shè) 安排。 5.在規(guī)劃與設(shè)計排水工程時，必須注意要認真執(zhí)行有關(guān)部門制定的現(xiàn)行 有關(guān)標準、規(guī)范和規(guī)定。 必須執(zhí)行國家關(guān)于新、改、擴工程實行防治污染 的“三同時”規(guī)定。 6.排水系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計，要與鄰近區(qū)域的污水、污泥處理與處置相協(xié) 調(diào)。必須在較大范圍內(nèi)綜合考慮。 7.排水系統(tǒng)的規(guī)劃與設(shè)計，應(yīng)處理好污染源治理與集中處理的關(guān)系。對 工業(yè)廢水要進行適當?shù)念A(yù)處理，達到要求后排入城市排水系統(tǒng)。 2.1.2 排水管網(wǎng)定線原則 排水管網(wǎng)的定線原則是：應(yīng)盡可能在管線較短和埋深較淺的情況下， 讓最大區(qū)域的

24、污水自流排除。 定線時通?？紤]的因素是：地形和豎向規(guī)劃、排水體制、污水廠和出 水口位置、水文地質(zhì)條件、道路寬度、地下管線和構(gòu)筑物的位置、工業(yè)企 業(yè)和產(chǎn)生大量污水的建筑物的分布情況以及發(fā)展遠景和修建順序等。 地形一般是影響管道定線的主要因素，定線時應(yīng)充分利用地形，使管 道的走向符合地形趨勢，一般應(yīng)順坡排水。地形標高較高的污水不要經(jīng)較 低地區(qū)泵站排水。 排水管網(wǎng)定線的順序應(yīng)當是先確定污水處理廠的位置，然后依次確定 主干管、干管、支管的位置。污水廠應(yīng)設(shè)在河流下游，地下水流向的下游， 城市主導(dǎo)風向的下風向。 管道埋深和泵站數(shù)量直接影響到工程總造價，管網(wǎng)定線需做方案比較， 選擇最合適的管線位置，使其既能

25、減少埋深，又可少建泵站。 排水管道定線應(yīng)盡量避免或減少管道與河流、山谷、鐵路及地下構(gòu)筑 物交叉，以降低施工費用，減少養(yǎng)護工作的困難。 當排水干管與等高線垂直時，排水干管一般采用雙側(cè)集水；當排水干 管與等高線斜向相交時，排水干管一般采用單側(cè)集水。當排水干管雙側(cè)集 水時，干管間距一般為 600-1000m；當排水干管單側(cè)集水時，干管間距一 般為 600-800m。 2.2 設(shè)計依據(jù)及排水體制的選擇 2.2.1 設(shè)計依據(jù) 設(shè)計依據(jù)包括： 1.GBJ14-87 室外排水設(shè)計規(guī)范 ； 2.GB8978-1996 污水綜合排放標準 ； 3.GB18918-2002 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準 ； 4.C

26、J3082-99 污水排入城市下水道水質(zhì)標準 ； 5.遼寧地區(qū) C 市排水工程設(shè)計任務(wù)書 ； 6.給水排水設(shè)計手冊 ； 7.C 市總體規(guī)劃平面圖； 8.土建、市政工程估算定額標準。 2.2.2 排水系統(tǒng)體制的選擇 在城市和工業(yè)企業(yè)中通常有生活污水、工業(yè)廢水和雨水。這些污水是 采用一個管渠系統(tǒng)來排除，或是采用兩個或兩個以上各自獨立的管渠系統(tǒng) 來排除。污水的這種不同排除方式所形成的排水系統(tǒng)，稱作排水系統(tǒng)的體 制，簡稱排水體制。排水系統(tǒng)的體制，一般分為合流制和分流制兩種類型。 合流制排水系統(tǒng)是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一個管渠內(nèi) 排除的系統(tǒng)?，F(xiàn)在常用的是截流式合流制排水系統(tǒng)，這種系統(tǒng)實在臨河

27、岸 邊建造一條截流干管，同時在合流干管和截流干管相交之前或相交處設(shè)置 溢流井，并在截流干管下游設(shè)置污水處理廠。合流制特點如下： 1.從環(huán)境保護方面來看，它將生活污水、工業(yè)廢水和雨水全部截流送往 污水廠進行處理，然后排放，從控制和防止水體的污染來看，是較好的。 可是雨天時有部分混合污水經(jīng)溢流井溢入水體，使水體遭受污染，甚至達 到不能容忍的程度。但此缺點可在溢流出水口附近設(shè)置雨水污水存儲池以 減輕城市水體污染。 2.從工程造價方面來看，截流主干管尺寸很大，污水廠容量也增加很多， 建設(shè)費用也相應(yīng)地增高。但據(jù)國外有的經(jīng)驗認為合流制排水管道的總造價 比完全分流制一般要低 20%40%。 3.從維護管理方

28、面來看，晴天只是部分流，管內(nèi)流速較低，易產(chǎn)生沉淀； 雨天時接近滿管流，管中的沉淀物易被暴雨水沖走，故可減低管道維護管 理費用。但是晴天與雨天流入污水廠水量變化很大，增加了合流制排水系 統(tǒng)污水廠運行管理的復(fù)雜性。 分流制排水系統(tǒng)是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩個或兩個以 上各自獨立的管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)。排除生活污水、城市污水或工業(yè)廢水的 系統(tǒng)稱污水排水系統(tǒng)；排除雨水的系統(tǒng)稱雨水排水系統(tǒng)。分流制特點如下： 1.從環(huán)境保護方面來看，生活污水和工業(yè)廢水全部送往處理廠進行處理， 使受納水體免遭受污染。但分流制對初將雨水不能采取處理，造成初降雨 水的污染，有時還很嚴重。 2.從工程造價方面來看，由于分流

29、制雨水、污水分流而多設(shè)一條雨水排 水系統(tǒng)，但管徑可適當減小，該市又有較好的接納水體，雨水可就近排除。 且分流制可以分期建設(shè)，縮短工期，提高效益，適合我國國情。 3.從維護管理反面來看，分流制可保證城市污水在水管內(nèi)的流速不致太 小而發(fā)生淤積，同時進入污水廠的水質(zhì)水量變化小，有利于污水廠的運行 管理。 所以，根據(jù)城市工業(yè)企業(yè)規(guī)劃，環(huán)境保護的要求，污水的利用情況， 原有的排水設(shè)施，水質(zhì)、水量、地形、氣候等條件，從全局出發(fā)，在滿足 環(huán)境保護的前提下，綜合考慮，確定本設(shè)計采用分流制排水系統(tǒng)。 2.3 城市污水管網(wǎng)計算 2.3.1 城市污水管網(wǎng)設(shè)計方案的確定 1.污水廠位置的選擇 綜合考慮 C 市地形、地

30、勢及河水流向、風向等因素，將污水廠址選在 該市東南角，靠近岸邊又與岸邊留有一定距離，且離市區(qū)符合衛(wèi)生防護要 求（污水廠距居民區(qū)大于 300m） 。污水廠設(shè)在河流下游，不會對城市的飲 用水源及自然景觀產(chǎn)生污染。同時污水廠處于城市常年主導(dǎo)風向的下風向， 不會對城市產(chǎn)生空氣污染。污水處理廠工程地質(zhì)條件較好，交通方便，靠 近受納水體，處理后的水可以就近排放。 2.污水管道定線 依據(jù)城市地形，將 C 市按城市分區(qū)也劃分為三個排水區(qū)域，并設(shè)計出 兩種方案，以便于進行方案比較。兩種設(shè)計方案分別為方案 A 和方案 B。 （1）方案 A：根據(jù)城市的地形特點，兩個區(qū)的地勢均坡向河流，地面 坡度不大，故區(qū)、區(qū)和區(qū)均

31、采用正交截流式布置方案。區(qū)干管沿 垂直（近似）等高線方向布置，干管采用雙側(cè)集水；區(qū)干管沿垂直（近 似）等高線方向布置，干管采用雙側(cè)集水；區(qū)街區(qū)規(guī)劃較為整齊，但街 道與等高線垂直，故定設(shè)干管與等高線垂直，干管采用單側(cè)集水。此方案 共設(shè)有三根主干管，穿越二次河流。 （2）方案 B：由于該市街區(qū)規(guī)劃較為規(guī)整，僅區(qū)街道需做對比，以 找出經(jīng)濟最優(yōu)，故方案 B 只改動區(qū)管道走向，將方案 A 中的與等高線垂 直鋪設(shè)的干管改為與等高線平行鋪設(shè)，但仍滿足污水順坡自流排除的原則， 在街區(qū)的最東側(cè)設(shè)主干管收集來自干管的污水。 在管網(wǎng)布置中，三區(qū)沿河布置的污水主干管都得穿越二次河流。區(qū) 污水主干管在收集齊區(qū)污水后還得

32、采用倒虹管施工方式過河，在與區(qū) 污水主干管會合后將城市污水共同送入城市污水處理廠進行二級處理。 2.3.2 城市污水管網(wǎng) C 方案水力計算 污水管網(wǎng)的水力計算機完成，具體結(jié)果見附錄電算結(jié)果附錄一。 第 3 章 城市污水處理廠設(shè)計計算 3.1 城市污水水量水質(zhì)計算 3.1.1 污水水量水質(zhì)計算 1.設(shè)計流量 根據(jù)電算結(jié)果，生活污水平均流量： Q生活平均=818.16L/s2945.38m3/h70689 m3/d 又因為食品廠平均排水量： q食品=2000m3/d=83.33m3/h=23.15L/s 碼頭平均排水量： q碼頭=800m3/d=33.33m3/h=9.26 L/s 啤酒廠平均排水

33、量： q啤酒廠=1200m3/d=50m3/h=13.89L/s 化工廠平均排水量： q化工廠=1700m3/d=70.83m3/h=19.68L/s 所以城市污水平均流量： Q平均=818.16+23.15+9.26+13.89+19.68=884.13L/s = 3182.87m3/h76388.83m3/d 城市污水設(shè)計流量： Q設(shè)計1185.81L/s4268.92m3/h.98m3/d 2.設(shè)計人口數(shù) 根據(jù)工廠及火車站廢水量和工廠及火車站廢水中含有的懸浮物濃度和 生化需氧量濃度，折算成工廠及火車站廢水的當量人口數(shù)。 表 3-1 工廠及火車站廢水折合的當量人口數(shù) 企業(yè)或公 共建筑名 稱

34、 平均排水 量 m3/d 最大排水 量 m3/d SS mg/l COD mg/l BOD mg/l 總氮 mg/l 總磷 mg/l PH 水溫 食品廠20001603002100105030187.8 碼頭800905007004003587.5 啤酒廠120070400280015002057.3 化工廠1700120800190080027307.8 生活污水中的 BOD 及 SS 值分別取 30g/（人d）和 45 g/（人d） 。據(jù)此 工廠及火車站廢水折合成當量人口數(shù)如表 3-1 所示。 根據(jù)電算結(jié)果，居住區(qū)生活污水為污水來源的城市居民人口數(shù) N=人。 綜合上表結(jié)果，可算出該城市總的

35、設(shè)計人口數(shù)，如表 3-2 所示。 表 3-2 設(shè)計人口計算表 設(shè)計人口數(shù)/人 污水來源 按 BOD5計算按 SS 計算 居住區(qū)生活污水 工廠及火車站廢水6311145333 合計 3.污水水質(zhì)污染程度 每人每天生活污水量為： 818.16 86400 223.68 / N316034 S Q QLr d 生活平均 生活污水平均 BOD5濃度為： 5 3030 0.134 /134 / 223.68 BOD S Cg Lg L Q 生活污水平均 SS 濃度為： =0.201g/L=201mg/L 4545 223.68 SS S C Q 生活污水 COD 平均濃度為：CCOD=250mg/L 生

36、活污水 TN 平均濃度為：CN=40mg/L 生活污水 TP 平均濃度為：CP=4mg/L 生活污水與工業(yè)廢水混合后，BOD5濃度為： 55555 5 BODBODBODBODBOD BOD QCqCqCqCqC C Qqqqq 生活平均啤酒廠 生活平均啤酒廠 食品食品化工廠化工廠碼頭碼頭啤酒廠 食品化工廠碼頭 = 818.16 13423.15 1050 103.89 15009.26 400 19.68 800 818.1623.15 13.899.26 19.68 =197.06 mg/L 生活污水與工業(yè)廢水混合后，SS 濃度為： SSSSSSSS SS QCqCqCqCqC C Qqq

37、qq 生活平均啤酒廠 生活平均啤酒廠 食品食品化工廠化工廠碼頭SS碼頭啤酒廠 食品化工廠碼頭 = 818.16 20123.15 300 13.89 4009.26 500 19.68 800 818.1623.15 13.899.26 19.68 =205.42mg/L 生活污水與工業(yè)廢水混合后，COD 的濃度為： CODCODCODCODCOD COD QCqCqCqCqC C Qqqqq 生活平均啤酒廠 生活平均啤酒廠 食品食品化工廠化工廠碼頭碼頭啤酒廠 食品化工廠碼頭 = 818.16 40023.15 2100 13.89 28009.26 700 19.68 1900 818.16

38、23.15 13.899.26 19.68 =437.11mg/L 生活污水與工業(yè)廢水混合后，TN 的濃度為： N N QCqCqCqCqC C Qqqqq 生活平均啤酒廠 生活平均啤酒廠 食品食品化工廠化工廠碼頭碼頭啤酒廠 食品化工廠碼頭 =38.66mg/L 818.16 4023.15 30 13.89 209.26 35 19.68 27 818.1623.15 13.899.26 19.68 生活污水與工業(yè)廢水混合后，TP 的濃度為： PPPPP P QCqCqCqCqC C Qqqqq 生活平均啤酒廠 生活平均啤酒廠 食品食品化工廠化工廠碼頭碼頭啤酒廠 食品化工廠碼頭 = 818.

39、16 423.15 18 13.89 59.26 8 19.68 30 818.1623.15 13.899.26 19.68 =5.00mg/L 3.1.2 污水中污染物的處理程度確定污水中污染物的處理程度確定 3.1.2.1 污水中 SS 的處理程度 可按污水排放口處 SS 的允許濃度和污水排放口處水質(zhì)要求的方法分別 計算，選取需處理程度高者。 1.按污水排放口處 SS 的允許濃度計算 首先求出排放口處 SS 的允許排放濃度，根據(jù)已知條件，列出如下方 程： CSS 允許 = P（+1）+CSS 河 Q Q 河流 平均 式中 Q河流河流流量（m3/s） ，Q河流= 7.5m3/s； Q平均污

40、水平均流量（m3/s） ，Q平均= 0.884m3/s； P河流中允許增加 SS 濃度（m3/h） ，P=7mg/L； CSS 河河流中 SS 濃度（mg/L） ，CSS 河=33mg/L。 帶入各值，得： CSS 允許=0.1（7.5/0.884+1）+33=99.39mg/L 則可求出 SS 的處理程度為： = 51.62% SS 205.4299.39 100% 205.42 E 2.按污水排放口處水質(zhì)要求計算 污水二級處理排放口 SS 濃度要求為 20 mg/L。則可求出 SS 的處理程 度為： = 80.53% SS 205.4220 205.42 E 從這兩種計算方法中比較得出，方

41、法 2 得出的處理程度高于方法 1，所 以本處理廠 SS 的處理程度為 80.53%。 3.1.2.2 污水中 BOD5的處理程度 污水中 BOD5的處理程度按河水中溶解氧的最低容許濃度，河流中 BOD5的最高允許濃度和污水排放口處水質(zhì)要求三種方法分別計算，選擇處 理程度高者。 1.按河水中溶解氧的最低容許濃度計算 (1)按照河流在最不利時，即最小流量時接納污水進行計算，排放口處 污水 DO 污水=1.5mg/L， 溫度 T 污水=17。 排放口處 DO 的混合濃度為： =6.69mg/L DODO QCQC DO QQ 河水河水平均污水 河水平均 7.5 7.30.884 1.5 7.50.

42、884 混合溫度 Tm為： =12.5 7.5 120.884 17 7.50884 m QTQT T QQ 河水河水平均污水 河水平均 (2)在水溫為 12.5時，可查表或用下式計算耗氧速率常數(shù) k1值： 12.5-20 1 12.51 201 kk （） （）（） 式中 1溫度系數(shù)，1=1.047； k1（20）20時的耗氧速率常數(shù)，k1（20）=0.1。 帶入各值，得： =0.071d-1 -20 1 12.5 0.1 1.047k （12. 5） （） 同理可求出復(fù)氧速率常數(shù) k2值： 12.5-20 2 12.52 202 kk （） （）（） 式中 溫度系數(shù)，=1.024 2 2

43、k2（20）20時的復(fù)氧速率常數(shù)，k2（20）=0.2。 帶入各值，得： =0.167 d-1 12.5-20 2 4.02 0.2 1.024k （） （） 然后求起始點的虧氧量 D0和臨界點的虧氧量 Dc。查表得出 12.5時的 飽和溶解氧濃度 DOs=10.30mg/L，可算出： D0=10.30-6.69=3.61mg/L，Dc=10.30-4.00=6.30mg/L (3)由上可知，在污水排放口河流的虧氧量就達到臨界點，所以在用試 算法求起始點有機物濃度 L0 和臨界時間 tc 時。 第一次試算： 設(shè)臨界時間為 tc=1.5d，將此值代入下式： 10.071 1.5 1 00 2 0

44、.071 10106.3 0.167 ktc c k DLL k 從而可求得 L0為 18.94mg/L，將 L0=18.94mg/L 代入下式得： tc= 0212 21110 (-)1 lg1 - D kkk kkkk L =2.521.5，不符合 10.1673.61 (0.167-0.071) lg1 0.167-0.0710.0710.071 18.94 要求。 第二次試算： 設(shè)臨界時間為 tc=2.7d，將此值代入下式： 10.071 2.7 1 00 2 0.071 10106.3 0.167 ktc c k DLL k 從而可求得 L0為 23.04mg/L，將 L0=23.0

45、4mg/L 代入下式得： tc= 0212 21110 (-)1 lg1 - D kkk kkkk L =2.7922.7d，不符 10.1673.61 (0.167-0.071) lg1 0.167-0.0710.0710.071 23.04 合要求 第三次試算： 設(shè)臨界時間為 tc=2.7d，按照上面方法求出 tc=2.7980.2m3/d 1.186 0.07 86400 1.25 1000 故采用機械清渣。格柵采用鏈條回轉(zhuǎn)式格柵，它由驅(qū)動機構(gòu)、主傳動 鏈輪軸、從動鏈輪軸、牽引鏈、齒耙、過力矩保護裝置和機架等組成。驅(qū) 動機構(gòu)布置在柵體上部的左側(cè)或右側(cè)，通過安全保護裝置將扭矩傳給主傳 動鏈

46、輪軸，主傳動鏈輪軸兩側(cè)主動鏈輪使兩條環(huán)形鏈條作回轉(zhuǎn)運動，在環(huán) 形鏈條上均布 68 塊齒耙，齒耙間距與格柵柵距配合并插入柵片間隙一定 深度，運行時齒耙柵片上的污物隨齒耙上行，當齒耙轉(zhuǎn)到格柵體頂部牽引 鏈條換向時齒耙也隨之翻轉(zhuǎn)，格柵截留的柵渣脫落到工作平臺上端的卸料 處，由卸料裝置將污物卸至輸送機或集污容器中。 格柵清渣裝置起動由水位差控制開關(guān)控制，當格柵前后水位差大于 0.1m 時，開始工作。 3.3.1.3 水泵站設(shè)計流量和揚程的確定 污水泵站設(shè)計流量按最高日最高時污水流量Q=4268.92m3/h=1185.81L/s 計算。揚程按以下步驟進行計算： 1.柵前水面標高=來水管管內(nèi)底標高+管內(nèi)

47、水深 =24.000+1.064=25.064m； 2.柵后水面標高=集水池最高水位標高 =格柵前水面標高格柵水頭損失 =25.0640.1=24.964m； 3.集水池最低水位標高=集水池最高水位標高集水池有效水深 =24.9372.0=22.937m； 4.水泵靜揚程=出水井水面標高集水池最低水位標高 =31.75822.937=8.821m； 水泵吸、壓水管路（含至出水井管路）的壓力損失估算為 2.0m，自由 水頭損失為 1.0m。 因此水泵揚程 H=8.821+2.0+1.011.8m。 3.3.1.4 水泵機組的選擇 考慮來水的不均勻性，易選擇兩臺以上及兩臺以上的機組工作，以適 應(yīng)流

48、量的變化。 查水泵樣本，選用 350S16 型單級雙吸水泵 4 臺，3 用 1 備。單泵的性 能參數(shù)如下： 流量 Q=1440 m3/h，揚程 H=13.4，轉(zhuǎn)速 n=1450r/min，水泵效率 =74%，電機功率 N=75kW。 水泵安裝尺寸如下（單位：mm）： DN1=350，DN2=350，L=1090.5， B=1168，F(xiàn)=1000，H=970,H1=620，H2=310，H3=310。 選定電機型號為 Y280S-4 型三相鼠籠式異步電動機，其參數(shù)如下： 電壓 V=380A，額定功率 N=75kW，轉(zhuǎn)速 n=980r/min，重量 W=632kg。 3.3.1.5 集水池容積及其

49、布置 集水池按一臺泵 5min 出數(shù)量計算，即： V118.60m3，取 119m30.395 5 60 集水池面積為： =59.5m260m2 119 2.0 V A h 3.3.1.6 水泵機組布置 由水泵樣本查得，350S16 型水泵基座平面尺寸為 1500mm1600mm， 混泥土基礎(chǔ)平面尺寸比機座平臺尺寸各邊加大 200mm 并考慮施工情況取整， 即為 1700mm1800mm。基礎(chǔ)頂面高于地面 0.6m，水泵基礎(chǔ)并排布置，基 礎(chǔ)間距 1.2m，便于水泵的維修。 3.3.1.7 吸水管路的布置 為了保證良好的吸水條件，每臺水泵設(shè)單獨的吸水管，每條吸水管的 設(shè)計流量均為 396l/s，

50、給水管管材采用鋼管，D=500mm，流速 v=1.03m/s，i=1.84。水泵進出口 D=350mm，流速 v=2.64 m/s，管長 L=3.35m。 在吸水管的起端設(shè) DN700500 進水喇叭口 1 個（=0.1） ，吸水管路上 設(shè) DN500 閘閥 1 個（=0.08） ，DN500350 偏心漸縮管 1 個（=0.2） 。吸水 管水平段具有向水泵方向上升 5的坡度，便于排除吸入管內(nèi)的空氣。 3.3.1.8 壓水管路的布置 由于出水井距泵房距離較小，每臺水泵的壓水管路直接接入出水井，這樣 可以節(jié)省壓水水管上的閥門。壓水管管材采用鋼管，D=500mm，流速 v=1.95m/s，i=9.

51、76，管長 L=1.75m。 壓水管上設(shè) 1 個 DN350500 的漸縮管 1 個（=0.25） ，DN350 的橡膠 柔性接口 1 個（=0.1） ，DN500 的閥門 1 個（=0.06） ，DN500 的止回閥 1 個（=1.8） ，DN500 的彎頭 3 個（=0.64） 。壓水管水平段具有向出水井方 向上升 5的坡度，將管內(nèi)的空氣趕出。 機組布置及吸、壓水管路布置詳見城市污水處理廠總泵站工藝圖。 3.3.1.9 泵站揚程的校核 在水泵機組選擇之前，估算泵站揚程 H 為 11.8m，其中靜揚程為 8.8m，動揚程按 3.0m 估算，其中還含有 1.5m 的自由水頭損失。機組布置 完后

52、，需要進行校核，看所選水泵在設(shè)計工況下能否滿足揚程要求。 在水泵總揚程中靜揚程和自由水頭損失兩項無變動，吸、壓管路損失 一項則需詳細計算。 1.水泵吸水管水頭損失： =0.29m 222 2 3.35 1.841.032.64 (0.1 0.08)0.2 210002 9.82 9.8 v HL i g 2.水泵壓水管水頭損失： 2 3 0.672 2 v HL i g 所以，吸、壓管路損失為 0.108+1.324=1.432m0.2 m3/d 0.395 0.1 86400 1000 故采用機械清渣。格柵采用鏈條回轉(zhuǎn)式格柵，它由驅(qū)動機構(gòu)、主傳動 鏈輪軸、從動鏈輪軸、牽引鏈、齒耙、過力矩保護

53、裝置和機架等組成。驅(qū) 動機構(gòu)布置在柵體上部的左側(cè)或右側(cè)，通過安全保護裝置將扭矩傳給主傳 動鏈輪軸，主傳動鏈輪軸兩側(cè)主動鏈輪使兩條環(huán)形鏈條作回轉(zhuǎn)運動，在環(huán) 形鏈條上均布 68 塊齒耙，齒耙間距與格柵柵距配合并插入柵片間隙一定 深度，運行時齒耙柵片上的污物隨齒耙上行，當齒耙轉(zhuǎn)到格柵體頂部牽引 鏈條換向時齒耙也隨之翻轉(zhuǎn)，格柵截留的柵渣脫落到工作平臺上端的卸料 處，由卸料裝置將污物卸至輸送機或集污容器中。 格柵清渣裝置起動由水位差控制開關(guān)控制，當格柵前后水位差大于 0.1m 時，開始工作。 10. 格柵出水渠設(shè)計 格柵后出水渠設(shè)計同柵前進水渠設(shè)計，為矩形斷面暗溝，斷面尺寸 BH 為 1.2m1.2m，

54、渠內(nèi)流速為 v=0.8m/s，水深 h3=0.6m，渠長度取 l=3.0m。 3.3.3 曝氣沉砂池 沉砂池的功能是去除比較大的無機顆粒（如泥沙、煤渣等，它們的相 對密度為 2.65、粒徑 0.2mm 以上） 。沉砂池設(shè)于初次沉淀池前，以減輕沉淀 池負荷及能使無機顆粒與有機顆粒分離便于分別處理和處置，改善污泥處 理構(gòu)筑物的處理條件。 目前應(yīng)用較多的沉砂池池型有平流沉砂池、曝氣沉砂池、豎流沉砂池 和旋流沉砂池（又叫渦流沉砂池） 。 平流沉砂池是常用的形式，污水在池內(nèi)沿水平方向流動，具有構(gòu)造簡 單、截留無機顆粒效果較好、排沉砂較方便的優(yōu)點；但平流沉砂池的主要 缺點是沉砂中約夾雜有 15%的有機物，

55、是沉砂的后續(xù)處理增加難度，故常 需配洗砂機，把排砂經(jīng)清洗后，有機物含量低于 10%，稱為清潔砂，再外 運。 曝氣沉砂池能克服平流沉砂池的上述缺點，它通過調(diào)解曝氣量，可以 控制污水的旋流速度，使無機顆粒之間的相互碰撞與摩擦機會增加，把表 面附著的有機物磨去。此外，由于旋流產(chǎn)生的離心力，把相對密度較大的 無機顆粒甩向外層并下沉，相對密度較輕的有機物旋至水流的中心部位隨 水帶走。除砂效率較穩(wěn)定，受流量變化的影響小，沉砂中的有機物含量低 于 10%，同時還對污水起預(yù)曝氣的作用。 豎流沉砂池是污水自下而上由中心管進入池內(nèi)，無機物顆粒藉重力沉 于池底，處理效果差。 旋流沉砂池是利用機械力控制流態(tài)和流速，加

56、速砂粒的沉淀，有機物 則被留在污水中，具有沉砂效果好、占地省的優(yōu)點。 本設(shè)計采用去除率高的曝氣沉砂池。 3.3.3.1 沉砂池主體設(shè)計 1.池子總有效容積： VQmaxt60 式中 Qmax最大設(shè)計流量，Qmax1.186m3/s t最大設(shè)計流量時的流行時間（13 分）取 t2min V1.186260214m3 2.水流斷面積： AQmax/V1 式中 V1水平流速 V10.060.12 取 V10.1m/s A1.186/0.111.86m3，取 12 m3 3.池總寬： BA/h212/26m 式中 H2設(shè)計有效水深（23m） 取 h22m 4.每格池子寬度： bB/n6/23m（n-格

57、數(shù)，n2） 寬深比：b/h22/21 在 11.5 之間，符合要求。 5.池長： LV/A214/1217.83m 6.每小時所需空氣量： qdQmax36000.21.1863600853.92m3/h d單位耗氣量 d=0.2 m3/ m3污水 采用穿孔管曝氣，孔口直徑為 3mm。 7.沉砂室所需容積： (m3/d) max864001.186 30 86400 2.4 10000001.3 1000000Z QX V K 式中 X城市污水沉砂量 X=30m3/106m3污水 T清除沉砂的間隔時間 T=2t 每個沉砂斗容積： 設(shè)每格有 1 個沉砂斗，則：V0=V/2=2.4/2=1.2m3

58、 8.沉砂斗各部分尺寸： 設(shè)斗底寬 a1=0.8m，斗壁與水平面成 40，斗高 h3=0.5m，則沉砂斗上 口寬： 32 0.82 40 h am tg 沉砂斗容積： m31.2m3 9.沉砂室高度： 設(shè)橫向池底坡度為 0.06,坡向集砂槽： h3=h3+0.06L2 其中 L2=(L-2a)/2=(17.83-22)/2=6.92m h3=0.5+0.066.92=0.915m 10. 池體總高度： 設(shè)超高 h1=0.3,則沉砂池總高度 H=h1+h2+h3=0.3+2.0+0.9153.215m 3.3.3.2 進出水水頭損失 1.設(shè)曝氣沉沙池進水的尺寸為 10001000mm2： B=0

59、.9（1.3Qmax）0.40.9（1.31.186）0.4=1.07m 式中 B集水槽寬 Qmax集水槽設(shè)計流量 集水槽起端寬度 b1.250.901.125m 超高為 0.3m，則起端水深為 1.125+0.31.425m 2.進水潛孔的尺寸計算 設(shè)穿孔流速為 v=0.4m/s，則進水潛孔面積為： S=Qmax/2v1.186/20.41.48 則進水潛孔尺寸取 1.21.2 則 VQmax/（21.21.2）0.4120.4m/s 符合要求 進水潛孔水頭損失： 0.412 1.060.0092 22 9.8 S V hm g 則沉沙池進水水頭損失取 0.01m 3.沉沙池出水水頭損失：

60、沉沙池出水采用非淹沒式薄壁堰 max 1 2 2 3 3 1.186 0.43 222 0.44 22 9.8 Q Hm mbg 式中 b堰寬，取 b2m H1堰上水頭 m流量系數(shù) 取 m0.44 堰后跌水 h20.1m 則出水水頭損失 H2=0.43+0.1=0.53m 則總水頭損失 為： H=0.53+0.010.54m 3.3.4 初次沉淀池 初次沉淀池是二級污水處理廠的預(yù)處理構(gòu)筑物，在生物處理構(gòu)筑物前 面。處理的對象是懸浮物（英文縮寫 SS，約可去除 40%55%以上） ，同時 可去除部分 BOD5（約占總 BOD5的 20%30%，主要是懸浮性 BOD5） ，可 改善生物處理構(gòu)筑物的