第八章城市污水處理廠的設(shè)計課件

第一節(jié) 概述1一、城市污水的組成與水質(zhì)特征生活污水城市污水工業(yè)廢水部分雨水污水經(jīng)凈化處理后，出路有3：（1）排放水體；（2）灌溉農(nóng)田；（3）重復(fù)使用。2生活污水的BOD5和SS設(shè)計值

BOD5=20~35g/（人?d）SS=30~50g/（人?d）工業(yè)廢水BOD5和SS值參照不同工業(yè)企業(yè)的實測數(shù)據(jù)或傳統(tǒng)數(shù)據(jù)確定。設(shè)計水質(zhì)濃度S式中：S——某污染物質(zhì)在污水中的濃度，mg/L；as——每人每日對該污染物質(zhì)排出的克數(shù)，g；Qs——每人每日的排水量，以L計。二、設(shè)計水質(zhì)3三、設(shè)計水量4設(shè)計最大流量（m3/h或L/s）除曝氣池外各處理構(gòu)筑物與廠內(nèi)連接管渠的設(shè)計采用。當污水處理廠進水用泵提升時，則用組合泵的工作流量作為設(shè)計最大流量，但應(yīng)與設(shè)計流量相吻合。平均日流量（m3/d）表示污水處理廠的公稱規(guī)模，并用于處理總水量，污泥總量、耗藥量、耗電量的計算。降雨時的設(shè)計流量（m3/d或L/s）該流量包括旱天流量和截流n倍的初期雨水流量，用于校核初沉池前的處理構(gòu)筑物和設(shè)備。曝氣池容積用最大日平均時流量進行設(shè)計。四、工業(yè)廢水與城市污水的關(guān)系5工業(yè)廢水在廠內(nèi)進行局部處理，去除城市污水處理廠不能有效去除的有毒有害物質(zhì)，使工業(yè)廢水達到排入城市下水道的水質(zhì)標準（CJ18-86）以后再與生活污水一起進入城市污水處理廠進行處理。第二節(jié) 設(shè)計步驟6一、設(shè)計前期工作1

.

預(yù)可行性研究預(yù)可行性研究是建設(shè)單位向上級送審的《項目建議書》的技術(shù)文件。2.

可行性研究①概述 ②工程方案 ③工程投資估算及資金籌措 ④工程遠近期結(jié)合的考慮 ⑤工程效益分析 ⑥工程進度安排 ⑦存在問題及建議 ⑧附圖及附件二、擴大初步設(shè)計①設(shè)計說明書 ②工程量 ③材料及設(shè)備量

④工程概算 ⑤擴初圖紙三、施工圖設(shè)計7第三節(jié) 廠址選擇原則8

9根據(jù)城市發(fā)展的總體規(guī)劃，其廠址應(yīng)考慮遠期發(fā)展規(guī)劃和留有擴建的余地，必須設(shè)在集中給水水源的下游、夏季主風向的下風向，并與居民點有300m以上的距離；應(yīng)盡量少占農(nóng)田和不占良田；盡量靠近回用水的主要用戶；必須有適當?shù)耐恋孛娣e；不宜設(shè)在受水淹的低洼處，并不受洪水威脅；要充分利用地形，選擇有適當坡度的地區(qū)，減少土方工程量根據(jù)城市總體發(fā)展規(guī)劃，污水處理廠廠址的選擇應(yīng)考慮遠期發(fā)展的可能性，有擴建的余地。污水 處理廠廠址選擇，應(yīng)遵循下列原則：表1

采用活性污泥法為處理工藝的城市污水處理廠的用地指標10工藝處理廠規(guī)模（m3/d）用地指標(104m2/(10000m3·d))鼓風曝氣（傳統(tǒng)法，吸附再生法，10000以下1.0~1.2有初次沉淀池）20000~1200000.6~0.93曝氣沉淀池（圓形池，無初次沉淀池）10000以下0.6~0.90分建式表曝（方形池，有初次沉淀池）35000~600000.70~0.88深水中層曝氣（有初次沉淀池和污泥消化池）250000.64注：1.

如設(shè)污泥消化池，面積需增18%左右；2.

如設(shè)初次沉淀池，面積需增20%~50%左右。第四節(jié) 污水處理工藝流程選擇11工藝流程的選擇主要受以下因素的影響：12污水處理的程度；工程造價與運行費用；當?shù)氐淖匀粭l件；原污水的水量與污水流入工況；施工的難易程度與運行管理的技術(shù)條件

。當處理污水排放水體時，污水處理程度可考慮用以下幾種方法確定：13按水體的水質(zhì)標準確定，即根據(jù)當?shù)丨h(huán)境保護部門對該受納水體規(guī)定的水質(zhì)標準進行確定。按城市污水處理廠所能達到的處理程度確定，一般多以二級污水處理技術(shù)所能達到的處理程度作為依據(jù)。城市污水處理的典型工藝流程14第五節(jié) 污水處理廠的平面與高程布置15一、平面布置的基本原則16以處理構(gòu)筑物為主體，輔助建筑物應(yīng)服從處理構(gòu)筑物；應(yīng)滿足功能和水力上的要求；各構(gòu)筑物互相聯(lián)系應(yīng)考慮日常管理工作的方便；應(yīng)考慮構(gòu)筑物與建筑物之間的相互位置與間距；構(gòu)筑物之間的連接管道應(yīng)走向簡捷、距離短；土方量要基本平衡；各種管線的布置避免相碰、互相干擾

。二、平面布置實例1718B市污水處理廠平面圖19B市污水處理廠總平面布置為泵站設(shè)于廠外，主要處理構(gòu)筑物有：格柵、曝氣沉砂池、初次沉淀池、曝氣池、二次沉淀池等。該廠未設(shè)污泥處理系統(tǒng)，污泥（包括初次沉淀池排出的生污泥和二次

沉淀池排出的剩余污泥），通過污泥泵房直接送往農(nóng)田作為肥料使用。該廠平面布置的特點是：布置整齊、緊湊。兩期工程各自成獨立系統(tǒng)，對設(shè)計與運行想互干擾較少。辦公室等建筑物均位于常年主風向的上風向，且與處理構(gòu)筑物有一定距離，衛(wèi)生、工作條件較好。在污水流入初次沉淀池、曝氣池與二次沉淀池時，先后經(jīng)三次計量，為分析構(gòu)筑物的運行情況創(chuàng)造了條件。利用構(gòu)筑物本身的管渠設(shè)立超越管線，既節(jié)省了管道，運行又較靈活。第二期工程預(yù)留地設(shè)在一期工程與廠前區(qū)之間，若二期工程改用不同的工藝流程或另選池型時，在平面布置上將受到一定的限制。泵站在濕污泥池均設(shè)于廠外，管理不甚方便。此外，三次計量增加了水頭損失。20三、高程布置的基本原則21以距離最長、水頭損失最大的流程進行水力計算；水力計算時以近期的Qmax作為設(shè)計流量來計算其水頭損失；涉及遠期流量的管渠和設(shè)備時，應(yīng)以遠期的Qmax計算；控制點：受納污水水體的最高水位，然后逆處理流程向上倒推計算，以使洪水季節(jié)能自流排出；污水、污泥流程應(yīng)配合好，盡量減少需抽升的污泥量；比例：橫向1:500、縱向1:50～1:100水頭損失計算水頭損失包括：（1）污水流經(jīng)各處理構(gòu)筑物的水頭損失。（2）污水流經(jīng)連接前后兩處理構(gòu)筑物管渠（包括配水設(shè)備）的水頭損失，包括沿程與局部水頭損失。（3）污水流經(jīng)量水設(shè)備的水頭損失。22溝管的沿程水頭損失：按所定的坡度計算局部水頭損失：按流速水頭的倍數(shù)計算堰上水頭按有關(guān)堰流流量公式計算自由跌落水頭初沉池、二沉池：

0.10m曝氣池：0.15m計量堰：0.15～0.20m集水槽集水槽為平底均勻集，自由跌水出流，見下圖。23沉淀池集水槽水頭損失計算圖24集水槽起端水深:式中

Q——集水槽設(shè)計流量(m3/s)常對Q再乘以1.2～1.5的安全系數(shù)f.明渠出口處水深：起端水深:集水槽寬:25四、高程布置實例26污水處理高程污泥處理高程1、污水處理高程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（污泥流動不在此例）。為此，必須精確地計算污水流動中的水頭損失。27在對污水處理廠污水處理流程的高程布置時，應(yīng)考慮下列事項：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)都能夠運行正常。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。28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，而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。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。在作高程布置時還應(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。在決定污泥干化場、污泥濃縮池（濕污泥池）、消化池等構(gòu)筑物的高程時，應(yīng)注意它們的污泥水能自動排入污水入流干管或其他構(gòu)筑物的可能。29表

2

污水流經(jīng)各處理構(gòu)筑物的水頭損失30構(gòu)筑物名稱水頭損失(cm)構(gòu)筑物名稱水頭損失(cm)格柵

沉砂池沉淀池：平流豎流輻流雙層沉淀池曝氣池：污水潛流入池污水跌水入池10～2510～2520～4040～5050～6010～2025～5050～150生物濾池(工作高度為2m時)：裝有旋轉(zhuǎn)式布水器裝有固定噴灑布水器混合流或接觸池污泥干化場270～280450～47510～30200～350注：本表僅作為初步設(shè)計階段水頭損失的估算表

3

處理構(gòu)筑物之間連接管道渠水力計算表設(shè)計點編號管渠名稱設(shè)計流量

(L/s)管渠設(shè)計參數(shù)尺寸D(mm)或B×H(m)h/D水深

h(m)i流速

v(m/s)長度

l

(m)123456789⑧～⑦⑦～⑥⑥～⑤⑤～④④～EE～F3′F3′～F3F3～DD～F2F2～③③～②②～CC～F1′F1′～F1F1～①出廠管入灌溉渠60010000.80.8出廠管60010000.80.80.0011.01390出廠管3006000.750.450.00351.37100沉淀池出水總渠1500.6×1.00.35～0.25④28沉淀池集水槽75/20.30×0.53③0.38③28沉淀池入流管150①4500.00280.9410計量堰曝氣池出水總渠曝氣池集水槽1506001500.84×1.00.6×0.550.64～0.420.26⑤48計量堰曝氣池配水渠300300②0.84×0.850.62～0.54往曝氣池配水渠沉淀池出水總渠3001506000.6×1.00.35～0.250.00241.07275沉淀池集水槽沉淀池入流管150/21500.35×0.534500.440.00280.942811計量堰沉淀池配水渠1501500.8×1.50.48～0.46331設(shè)計原則高程計算從控制點開始，一般從污泥脫水反推至消化池的最高泥面標高，然后從沉淀池推算到消化前污泥投配池的最低泥位標高，最后確定污泥控制室污泥泵所需的揚程。污泥管道的沿程水頭損失hf（m）式中：L——管長（m）

v——污泥流速（m/s）D——管徑（m）

CH——哈森—威廉姆斯系數(shù)二級消化池的泥面標高是撇去上清液的泥面標高，而不是正常運行時的池內(nèi)泥面標高。2、污泥處理高程設(shè)計32（2）設(shè)計計算二沉池排出的剩余污泥由污泥泵站打入初沉池初沉池污泥重力流入污泥投配池的水頭損失hf：（管長L=150m，管徑D=0.3m，流速v=1.5m/s）初沉池至投配池的污泥排出自由水頭取1.5m。初沉池水面標高6.7m，則進投配池進泥管道中心標高為：6.7-（1.20+1.50）=4.0m投配池污泥有效水深為2.0m，則投配池最低泥位標高為2.0m由河中運泥船的最高標高確定貯泥池排泥管管中心標高為3.0m貯泥池有效水深取2.0m，則貯泥池泥面標高為5.0m污泥處理高程設(shè)計-233f. 消化池至貯泥池的水頭損失hf：鑄鐵管長L=70m，管徑D=200mm，管內(nèi)流速v=1.5m/s，所以有消化池排至貯泥池的自由水頭取1.5m消化池采用間歇排泥運行方式，一次排泥后泥面下降

0.5m，所以排泥結(jié)束時消化池內(nèi)泥面標高為式中0.1為進貯泥池的管道半徑，即貯泥池設(shè)計泥面與進泥管管底相平。開始排泥時泥面標高：7.8+0.5=8.3mg.

據(jù)以上計算結(jié)果，該廠污泥處理流程的高程圖如下圖：34污泥處理流程高程圖3536第六節(jié) 污水處理廠的配水與計37量一、處理構(gòu)筑物之間連接管渠的設(shè)計38

一般采用矩形鋼筋混凝土明渠或鋼筋混凝土管，或鑄鐵管管渠內(nèi)流速在最大流量時，流速可介于1.0~1.5m/s之間，在最低流量時，流速不得小于0.4~0.6m/s。在管道中的流速應(yīng)大于在明渠中的流速，并盡可能大于1m/s。二、 配水設(shè)備39中管式配水井和倒虹管式配水井常用于圓形構(gòu)筑物的配水，對稱性好，配水效果較好倒虹管式配水井檔板式配水井渠道配水：變渠道斷面配水對稱式渠道配水等斷面渠道配水中管式集配水井40三、 計量設(shè)備41巴氏計量槽優(yōu)點：水頭損失小，不易發(fā)生沉淀，精度高缺點：施工較難薄壁堰一般設(shè)在處理系統(tǒng)之后，比較穩(wěn)定可靠電磁流量計結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，工作穩(wěn)定，但價格昂貴第七節(jié) 污泥的處理設(shè)計42一、重力濃縮池設(shè)計43池型：帶有刮泥機及攪動柵的連續(xù)式重力濃縮池設(shè)計參數(shù)與要求：初沉池污泥含水率95%~97%，一般不經(jīng)過重力濃縮，直接進入下一污泥處理工藝處理固體通量：剩余活性污泥，30~60Kg/（m2·d）濃縮后污泥含水率：剩余污泥為97%~98%濃縮時間大于12h，小于16h有效水深一般取4m，但不小于3m濃縮后上清液應(yīng)返回水處理流程進行處理設(shè)計公式重力濃縮池設(shè)計公式：44濃縮池面積：A=QC/G，Q—污泥流量，m3/d；C—污泥固體濃度，g/L；G—設(shè)計固體通量，kg/（

m2·d

）單池面積：A1=A/n，n—池座數(shù)濃縮池直徑：D=（4A1/π）0.5濃縮池工作部分高度：h1=TQ/（24A），T—設(shè)計濃縮時間，h濃縮池圓筒部分高度：H=h1+h2+h3，h2—超高；h3—緩沖層高度濃縮池總高度：H總=H+H錐體+H泥斗濃縮后污泥體積：V2=Q（1-P1）/（1-P2），P1—進泥濃度；P2—出泥濃度二、氣浮濃縮池設(shè)計45當用氣浮濃縮剩余活性污泥時，一般采用出水部分回流加壓溶氣的流程設(shè)計參數(shù)與要求：1、氣浮濃縮池面積不投加化學混凝劑，表面負荷q=1.8m3/（

m2·h

），污泥固體負荷G=5.0kg/（m2·h），氣浮后污泥含水率為95%~97%混凝氣浮，表面負荷與固體負荷均可提高50%~100%，氣浮后污泥含水率為94%~96%混凝劑投加量一般為2%~3%（干污泥重）2、池容按水力停留2h核算（含反應(yīng)時間）3、進泥的含水率≤99.5%（包括回流）4、池型單座池處理污泥量<100m3/h，一般采用矩形氣浮池，長寬比為3：1~4：1，深寬比≥0.3，有效水深3~4m，水平流速

4~10mm/s單座池處理污泥量>100m3/h，一般采用圓形輻流式氣浮池，但每座池的處理能力小于1000m3/h，池深大于3m5、氣固比

一般為0.03~0.04（重量比）6、加壓溶氣裝置7、溶氣罐容積按加壓水停留時間1~3min確定，溶氣效率取50%，溶氣罐壓力2.94x105~4.9x105Pa468、氣浮濃縮池設(shè)計公式：氣浮池表面積A（m2）A=QC0/G，Q—污泥量（m3/d），C0—污泥濃度（kg/m3），G—固體通量（kg/（

m2·d

））加壓水回流量Qc（m3）P—溶氣罐壓力（Pa），A/S—氣固比，η—溶氣效率取50%，Cs—空氣溶解度，γ—空氣容重回流比R總流量R=Qc/QQT=Q+RQ=Q（1+R）（5）過水斷面積

ω=QT/v，v—水平流速（m/s）479、氣浮池高度H48H=h1+h2+h3h1—分離區(qū)高度，由過水斷面積ω計算（m），h2—濃縮區(qū)高度，采用池寬的3/10，h3—死水區(qū)高度，一般采用0.1m10、校核水力負荷q=QT/A（m3/（

m2·h

））停留時間T=AH/QT（h）三、污泥厭氧消化設(shè)計49設(shè)計參數(shù)與設(shè)計要點污泥厭氧消化采用二級消化，一級消化池與二級消化池的容積比可采用1：1、1：2或3：2；生污泥包括初沉池污泥和剩余活性污泥，進消化池污泥含水率為96%~97%，二級消化后的污泥含水率一般為92%左右；中溫消化溫度為33℃~35℃，消化池容積按污泥投配率3%~5%確定，即污泥在消化池內(nèi)停留時間為20~30d；消化池