第十七章 廢水處理廠設(shè)計(jì)

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第一節(jié)設(shè)計(jì)程序

作為廢水處理工程的基本設(shè)施，在進(jìn)行廢水處理廠的工程設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循一定的設(shè)計(jì)程序。

廢水處理廠的設(shè)計(jì)一般可分為三個(gè)階段：①設(shè)計(jì)前期工作；②擴(kuò)初設(shè)計(jì)：③施工圖設(shè)計(jì)。如工程規(guī)模大，技術(shù)繁雜，應(yīng)在初步設(shè)計(jì)之后增加技術(shù)設(shè)計(jì)階段。一、設(shè)計(jì)前期工作

設(shè)計(jì)前期工作十分重要，它要求設(shè)計(jì)人員收集設(shè)計(jì)所需的所有原始數(shù)據(jù)、資料，并通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)、資料的分析、歸納，得出切合實(shí)際的結(jié)論。其工作內(nèi)容主要包括預(yù)可行性研究和可行性研究?jī)身?xiàng)。

我國(guó)規(guī)定投資在3000萬(wàn)元以上的工程項(xiàng)目，應(yīng)進(jìn)行預(yù)可行性研究，提交可行性研究報(bào)告并經(jīng)過(guò)專家評(píng)審后，作為建設(shè)單位向上級(jí)送審的《項(xiàng)目建議書》的技術(shù)附件。經(jīng)審批同意后，才能進(jìn)行下一步的可行性研究。

可行性研究是對(duì)本建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，為項(xiàng)目的建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)，保證建設(shè)項(xiàng)目在技術(shù)上先進(jìn)、可行；在經(jīng)濟(jì)上合理、有利；并具有良好的社會(huì)與環(huán)境效益?？尚行匝芯繄?bào)告是國(guó)家控制投資決策、批準(zhǔn)設(shè)計(jì)任務(wù)書的重要依據(jù)，它主要包括以下內(nèi)容：（1）項(xiàng)目概況廢水的水量、水質(zhì)、產(chǎn)生工藝、處理要求等。

（2）工程方案處理工藝選擇與多方案比較，選址與用地，人員編制等。（3）投資、資金來(lái)源及工程經(jīng)濟(jì)效益分析。（4）工程量估算及工程進(jìn)度安排。（5）存在問題及建議。（6）附圖及附件。二、擴(kuò)初設(shè)計(jì)

擴(kuò)初設(shè)計(jì)是在可行性研究報(bào)告或初步設(shè)計(jì)得到審批后，進(jìn)行的具體工程方案設(shè)計(jì)過(guò)程。包括以下幾個(gè)部分。1．設(shè)計(jì)說(shuō)明書

編制擴(kuò)初設(shè)計(jì)說(shuō)明書是設(shè)計(jì)工作的重要環(huán)節(jié)，其內(nèi)容視設(shè)計(jì)對(duì)象而定。一般包括如下內(nèi)容。

（1）設(shè)計(jì)任務(wù)書（或設(shè)計(jì)委托書）批準(zhǔn)的文件；與本項(xiàng)目有關(guān)的協(xié)議與批件。（2）該地區(qū)（或企業(yè)）的總體規(guī)劃、分期建設(shè)規(guī)劃、地形、地貌、地質(zhì)、水文、氣象、道路等自然條件資料。（3）廢水資料、水量、水質(zhì)，包括平均值、高峰值、現(xiàn)狀值、預(yù)計(jì)值等。（4）說(shuō)明選定方案的工藝流程、處理效果、投資費(fèi)用、占地面積、動(dòng)力及原材料消耗、操作管理等

狀況，論證方案的合理性、先進(jìn)性、優(yōu)越性和安全性。（5）對(duì)系統(tǒng)作物料衡算、熱量衡算、動(dòng)力及原材料消耗計(jì)算，主要設(shè)備及構(gòu)筑物工藝尺寸計(jì)算，主要工藝管渠的水力計(jì)算，高程布置計(jì)算等，闡述主要設(shè)備及構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)技術(shù)數(shù)據(jù)、技術(shù)要求和設(shè)計(jì)說(shuō)明。（6）廠（站）位置的選擇及工藝布置的說(shuō)明，從規(guī)劃、工藝布置、施工、操作、安全等方面論述。（7）設(shè)計(jì)中采用的新技術(shù)及技術(shù)措施說(shuō)明。（8）說(shuō)明對(duì)建筑、電氣、照明、自動(dòng)化儀表、安全施工等方面的要求和協(xié)同。（9）提出運(yùn)轉(zhuǎn)和使用方面的本卷須知、操作要點(diǎn)及規(guī)程。（10）勞動(dòng)定員及輔助建筑物。2．工程量

經(jīng)計(jì)算列出工程所需要的混凝土量、挖土方量、回填土方量等。3．材料與設(shè)備量

列出工程所需要的設(shè)備及鋼材、水泥、木材的規(guī)格和數(shù)量。4．工程概算書

根據(jù)當(dāng)?shù)亟ú?、設(shè)備的供應(yīng)狀況及價(jià)格，工程概預(yù)算編制定額，及有關(guān)租地、征地、拆遷補(bǔ)償、青苗補(bǔ)償?shù)鹊囊?guī)定和方法編制本項(xiàng)目的工程概算書。5．?dāng)U初圖紙

擴(kuò)初圖紙主要包括處理廠總平面布置圖、工藝流程圖、高程布置圖、管道溝渠布置圖、主要設(shè)備及構(gòu)筑物平、立、剖面圖等。三、施工圖設(shè)計(jì)

施工圖是在擴(kuò)初設(shè)計(jì)被批準(zhǔn)后，以擴(kuò)初圖紙和說(shuō)明書為依據(jù)所繪制的建筑施工和設(shè)備加工的正式詳圖。包括各構(gòu)筑物、管渠、設(shè)備在平面及高程上的確鑿位置及尺寸、各部分的細(xì)部詳圖、工程材料、施工要求等。

其次節(jié)流程選擇

一、流程選擇影響因素

處理工藝流程選擇，一般需考慮以下因素。（一）廢水處理程度

這是廢水處理工藝流程選擇的主要依據(jù)，而廢水處理程度又主要取決于廢水的水質(zhì)特征、處理后水的去向。廢水的水質(zhì)特征，表現(xiàn)為廢水中所含污染物的種類、形態(tài)及濃度，它直接影響廢水處理程度及工藝流程。各種受納水體對(duì)處理后水的排放要求各不一致，由各種水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，它也決定了廢水處理廠對(duì)廢水的處理程度。（二）建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用

考慮建設(shè)與運(yùn)行費(fèi)用時(shí)，應(yīng)以處理水達(dá)到水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為前提條件。在此前提下，工程建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用低的工藝流程應(yīng)得到重視。此外，減少占地面積也是降低建設(shè)費(fèi)用的重要措施。（三）工程施工難易程度

工程施工的難易程度也是選擇工藝流程的影響因素之一。如地下水位高，地質(zhì)條件差的地方，就不適合選用深度大、施工難度高的處理構(gòu)筑物。（四）當(dāng)?shù)氐淖匀缓蜕鐣?huì)條件

當(dāng)?shù)氐牡匦?、氣候等自然條件也對(duì)廢水處理流程的選擇具有一定影響。如當(dāng)?shù)貧夂蚝?，則應(yīng)采用在采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施后，在低溫季節(jié)也能夠正常運(yùn)行，并保證取得達(dá)標(biāo)水質(zhì)的工藝。

當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)條件如原材料、水資源與電力供應(yīng)等也是流程選擇應(yīng)當(dāng)考慮的因素。（五）廢水的水量

除水質(zhì)外，廢水的水量也是影響因素之一。對(duì)于水量、水質(zhì)變化大的廢水，應(yīng)選用耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)的工藝，或考慮設(shè)立調(diào)理池等緩沖設(shè)備以盡量減少不利影響。

總之，廢水處理流程的選樣應(yīng)綜合考慮各項(xiàng)影響因素，進(jìn)行多種方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較才能得出結(jié)論。

城市生活污水特征較規(guī)律，處理要求也較統(tǒng)一，主要是降低污水的生化需氧量和懸浮固體，已形成了較完整的典型處理流程。而工業(yè)廢水則種類繁多，不可能提出規(guī)范的處理流程．因此，只能進(jìn)行個(gè)別分析，最好通過(guò)試驗(yàn)確定工藝流程。在具體確定工廠的廢水處理流程前，首先要調(diào)查以下各點(diǎn)：①所含污染物種類及源強(qiáng)。②循環(huán)給水及壓縮廢水量的可能性。③回收利用廢水中有毒物質(zhì)的方式方法。④廢水排入城市下水道的可能性。二、工業(yè)廢水與城市污水共同處理

工業(yè)廢水與城市污水共同處理是經(jīng)濟(jì)有效地解決工業(yè)廢水與城市污水污染問題的一種途徑。其方針應(yīng)當(dāng)是：首先由各工廠分別處理各自的特別水質(zhì)，再排入下水道，然后送往城市污水處理廠與城市污水共同處理。在排入下水道以前，應(yīng)處理達(dá)到一定的排放標(biāo)準(zhǔn)，使廢水水質(zhì)盡量與城市污水水質(zhì)基本一致，這樣即不會(huì)損壞下水道，又不會(huì)影響微生物的活動(dòng)。共同處理首先能節(jié)省建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。因廢水處理廠規(guī)模越大，其單位處理能力的基建費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用就越低。其次，工業(yè)廢水的水量、水質(zhì)波動(dòng)得到了城市污水的緩和，有害物質(zhì)的影響也由于城市污水的稀釋得到減弱，因此，只要管理得當(dāng)，共同處理大多都能得到較好的處理效果。

第三節(jié)廢水處理廠平面及高程布置

一、平面布置

廢水處理廠的建筑組成包括生產(chǎn)性處理構(gòu)筑物、輔助建筑物和連接各建筑物的管渠。對(duì)其進(jìn)行平面規(guī)劃布置時(shí)，應(yīng)考慮的原則有如下幾條。

①布置應(yīng)盡量緊湊，以減少處理廠占地面積和連接納線的長(zhǎng)度。

②生產(chǎn)性處理構(gòu)筑物作為處理廠的主體建筑物，在作平面布置時(shí)，必需考慮各構(gòu)筑物的功能要求和水力要求，結(jié)合地形和地質(zhì)條件，合理布局，以減少投資并使運(yùn)行便利。③對(duì)于輔助建筑物，應(yīng)根據(jù)安全、便利等原則布置、如泵房、鼓風(fēng)機(jī)房應(yīng)盡量靠近處理構(gòu)筑物，變電所應(yīng)盡量靠近最大用電戶，以節(jié)省動(dòng)力與管道；辦公室、分析化驗(yàn)室等均應(yīng)與處理構(gòu)筑物保持一定距離，并處于它們的上風(fēng)向，以保證良好的工作條件；貯氣罐、貯油罐等易燃易爆建筑的布置應(yīng)符合防爆、防火規(guī)程；廢水處理廠內(nèi)的道路應(yīng)便利運(yùn)輸?shù)鹊?。④廢水管渠的布置應(yīng)盡量短，避免曲折和交織．此外，還必需設(shè)置事故排水渠和超越管，以便發(fā)生事故或進(jìn)行檢修時(shí)，廢水能超越該處理構(gòu)筑物。

⑤廠區(qū)內(nèi)給水管、空氣管、蒸汽管以及輸配電線路的布置，應(yīng)避免相互干擾，即要便于施工和維護(hù)管理，又要占地緊湊。當(dāng)很難鋪設(shè)在地上時(shí)，也可敷設(shè)在地下或架空敷設(shè)。⑥?？紤]擴(kuò)建的可能，留有適當(dāng)?shù)臄U(kuò)建余地，并考慮施工便利。

應(yīng)當(dāng)指出，在工藝設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，就應(yīng)考慮到平面布置，相應(yīng)的，平面布置時(shí)，如發(fā)現(xiàn)不妥，也可根據(jù)狀況重新調(diào)整工藝設(shè)計(jì)?？傊瑥U水處理廠的平面設(shè)計(jì)，除應(yīng)滿足工藝設(shè)計(jì)上的要求外，還必需符合施工、運(yùn)行上的要

求。對(duì)于大、中型處理廠，還應(yīng)作多方案比較，以便找出最正確方案。

為更好地理解平面布置原則，圖17-1列出了某市污水處理廠總平面布置圖。二、高程布置

高程布置的目的是為了合理處理各構(gòu)筑物在高程上的相互關(guān)系。具體地說(shuō)，就是通過(guò)水頭損失的計(jì)算，確定各處理構(gòu)筑物的標(biāo)高，以及連接構(gòu)筑物間的管渠尺寸和標(biāo)高，從而使廢水能夠按處理流程在處理構(gòu)筑物間順利滾動(dòng)。

高程布置最主要的兩條原則：一是盡量利用地形特點(diǎn)使構(gòu)筑物接近地面高程布置，以減少施工量，儉約基建費(fèi)用；二是使廢水和污泥盡量利用重力自流，以儉約運(yùn)行動(dòng)力費(fèi)用。

為達(dá)到重力自流的目的，必需確切計(jì)算廢水滾動(dòng)中的水頭損失。水頭損失包括：（1）流經(jīng)處理構(gòu)筑物的水頭損失，它包括進(jìn)出水管渠的水頭損失，在作初步設(shè)計(jì)時(shí)，可參照表17-1所列數(shù)據(jù)；（1）流經(jīng)管渠的水頭損失，包括沿程和局部水頭損失；（3）流經(jīng)量水設(shè)備

的水頭損失，按所選類型計(jì)算。

高程布置時(shí)應(yīng)考慮的因素如下。

①初步確定各構(gòu)筑物的相對(duì)高差，只要選定某一構(gòu)筑物的絕對(duì)高程，其他構(gòu)筑物的絕對(duì)高程亦確定。

②進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，要選擇一條距離最長(zhǎng)、水頭損失最大的流程，按遠(yuǎn)期最大流量計(jì)算。同時(shí)還應(yīng)留有余地，以保證系統(tǒng)出故障或處于不良工況下，仍能正常運(yùn)行。③當(dāng)廢水及污泥不能同時(shí)保證重力自流時(shí)，出污泥量少，可考慮用泵提升污泥。

④高程布置應(yīng)保證出水能排入接納水體。廢水處理廠

一般以廢水水體的最高水位作為起點(diǎn)，送廢水處理流程向上倒推計(jì)算，以使處理后廢水在洪水季節(jié)也能自流排出，如設(shè)立泵站，則可使泵站所需揚(yáng)程較小。