污水廠豎向布置

專題三污水處理廠豎向設(shè)計(jì)一、豎向設(shè)計(jì)的目的和要求目的：確定處理流程中各處理構(gòu)筑物內(nèi)水位標(biāo)高的合理設(shè)置高度，以確保在良好水力條件下運(yùn)行，且使能量消耗最小，最終定出始端水泵所需的設(shè)計(jì)揚(yáng)程。要求：確定各處理構(gòu)筑物及連接管渠的高程，并繪制處理流程的縱斷圖，其比例一般采用縱向(1:50)~(1:100)，橫向?yàn)?1:500)~(1:1000）。二、豎向設(shè)計(jì)的任務(wù)確定污水、污泥處理構(gòu)筑物高程之間的關(guān)系。確定污水廠內(nèi)提升泵的揚(yáng)程。確定構(gòu)筑物的標(biāo)高（頂面、水面及底面）。確定連接管渠的斷面尺寸和定位標(biāo)高

盡量采用明渠，不得已才用管道渠道渠底標(biāo)高高、寬、水深管道管心標(biāo)高管徑三、一般規(guī)定

污水處理廠的工藝流程，豎向設(shè)計(jì)應(yīng)充分利用地形，符合排水通暢、降低能耗和平衡土方的要求。豎向流程布置一般應(yīng)遵循如下規(guī)定。(1)為了保證污水在各構(gòu)筑物之間的順利自流，必須精確計(jì)算各構(gòu)筑物之間的水頭損失，包括沿程損失、局部損失及構(gòu)筑物本身的水頭損失，此外還應(yīng)考慮污水處理廠擴(kuò)建時(shí)預(yù)留的儲(chǔ)備水頭。

(2)進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，應(yīng)選擇距離最長(zhǎng)、損失最大的流程，并按最大設(shè)計(jì)流量計(jì)算。當(dāng)有兩個(gè)以上并聯(lián)運(yùn)行的構(gòu)筑物時(shí)，應(yīng)考慮某一構(gòu)筑物發(fā)生故障時(shí)，其余構(gòu)筑物需負(fù)擔(dān)全部流量的情況。(3)計(jì)算時(shí)還需考慮管內(nèi)淤積、阻力增加的可能。因此，必須留有充分的余地，以防止水頭不夠而發(fā)生滴水現(xiàn)象。(4)污水處理廠的出水管高程，需不受洪水頂托，并且要考慮預(yù)留自由水頭，一般采用0.5~1m。

(5)充分利用地形高差，實(shí)現(xiàn)重力自流。(6)在認(rèn)真計(jì)算并留有余量的前提下，力求縮小全程水頭損失，降低水泵提升揚(yáng)程。(7)避免跌水等浪費(fèi)水頭的現(xiàn)象。(8)在作高程布置時(shí)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。污泥干化場(chǎng)、污泥濃縮池（濕污泥池），消化池等構(gòu)筑物高程的決定，應(yīng)注意它們的污泥水能自動(dòng)排人污水人流干管或其他構(gòu)筑物的可能性。四、豎向布置的計(jì)算1、污水處理高程水力計(jì)算水頭損失連接管渠計(jì)量設(shè)備配水設(shè)備構(gòu)筑物(1)構(gòu)筑物

各處理構(gòu)筑物的水頭損失（包括進(jìn)出水渠的水頭損失），初步設(shè)計(jì)時(shí)可按下表估算。構(gòu)筑物水頭損失/cm構(gòu)筑物水頭損失/cm格柵10~25生物濾池27-~280沉淀池10~25氧化溝30~40平流式沉淀池20~40曝氣池25~50豎流式沉淀池40~50混合池10~30輻流式沉淀池50~60接觸池10~30（2）連接管渠包括沿程和局部水頭損失，污水管道按滿流計(jì)算，水頭損失按下式計(jì)算：i：?jiǎn)挝还荛L(zhǎng)的水頭損失(水力坡降)，可根據(jù)流量、管徑和流速查閱《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第一冊(cè)獲得。ξ：局部阻力系數(shù)，同上獲得。說明：連接管道中的流速一般取為0.7~1.5m/s。連接明渠中的流速，最大流量時(shí)為1.0~1.5m/s，最小流量時(shí)為0.4~0.6m/s。在確定連接管時(shí)，可考慮留有水量發(fā)展的余地。生化池至二沉池的管道流量為：設(shè)計(jì)流量+回流污泥量。（3）計(jì)量設(shè)備水頭損失應(yīng)通過計(jì)算確定，初步設(shè)計(jì)時(shí)可按0.2m估算。（4）配水設(shè)備配水井的水頭損失可按一般水力學(xué)公式計(jì)算。2、污泥處理高程水力計(jì)算目前污泥水力特性研究還不完善，其水力計(jì)算主要采用經(jīng)驗(yàn)公式或?qū)嶒?yàn)資料確定。（1）重力輸泥管道適用于污水廠內(nèi)短距離輸送；設(shè)計(jì)坡度采用0.01~0.02；最小管徑DN200，中途設(shè)清通口。（2）壓力流污泥管道適用于長(zhǎng)距離輸送，或加壓設(shè)備加壓后輸送。污泥沿程流動(dòng)阻力計(jì)算公式hf:輸泥管沿程水頭損失,m。L：輸泥管長(zhǎng)度,m。D：輸泥管直徑，m，D>0.15。v：連接管中的流速,m/s。CH：Hazen-Williams系數(shù)。K—安全系數(shù)。當(dāng)污泥管內(nèi)的流速為0.6~2.0m/s時(shí)，局部水頭損失按下式計(jì)算ξ：局部阻力系數(shù)，查設(shè)計(jì)手冊(cè)第5分冊(cè)獲得。在初步設(shè)計(jì)時(shí)，壓力流輸泥管道也可采用以下簡(jiǎn)單的計(jì)算方法：按清水計(jì)算，并乘以比例系數(shù)。

在紊流狀態(tài)下，污泥含水率大于98%，污泥管道水頭損失為清水的2~4倍；含水率為90~92%時(shí)，為清水的6~8倍。

當(dāng)污泥管道較長(zhǎng)時(shí)，為使水頭損失不過大，一般流速采用1.0m/s。丹麥Kruger公司規(guī)定：污泥管道水頭損失按輸水管道損失計(jì)算，在增加一定的百分?jǐn)?shù)。固含率1~4%的初沉污泥，增加100~150%；固含率0.1~0.4%的活性污泥，增加50~100%.五、高程布置計(jì)算方法選取一條距離最長(zhǎng)，水頭損失最大的流程進(jìn)行計(jì)算。（1）計(jì)算或根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定各構(gòu)筑物的水頭損失。（2）確定第一個(gè)構(gòu)筑物的水面標(biāo)高：當(dāng)污水廠選址處的地面標(biāo)高距離20年一遇洪水位較低時(shí)，則以洪水位為基準(zhǔn)逆水流方向計(jì)算，高于洪水位1.5~2.0m。當(dāng)污水廠排出管的水頭損失遠(yuǎn)小于地面標(biāo)高與20年一遇洪水位之間的差值時(shí)，則以最后一個(gè)構(gòu)筑物的水面為基準(zhǔn)逆水流方向計(jì)算，然后綜合考慮構(gòu)筑物的施工和放空等因素確定最后一個(gè)構(gòu)筑的水面標(biāo)高。然后根據(jù)：上一構(gòu)筑物水位高程=下構(gòu)筑物水位高程+水頭損失(這里水頭損失主要包過水構(gòu)筑物水頭損失和管渠之間的水頭損失)原則倒推法計(jì)算各個(gè)構(gòu)筑物的標(biāo)高。（3）計(jì)算污泥處理流程的高程布置。（4）應(yīng)當(dāng)注意的是許多污水處理廠設(shè)計(jì)時(shí)在中間會(huì)設(shè)置一個(gè)污水泵站用于提升污水，一般設(shè)在格柵之后。所以高程布置分兩段進(jìn)行:泵站上游為一段，從進(jìn)水管渠終點(diǎn)順流算起;泵站下游為另一段，從河道逆流算起。六、高程圖繪制繪制方法（1）繪制各個(gè)構(gòu)筑物的縱向剖面圖繪圖時(shí)，縱向一定按1:1繪制，便于進(jìn)行標(biāo)高查詢。橫向可將構(gòu)筑物尺寸縮小10倍，然后繪制，一般按單線圖繪制。（2）布圖將污水處理構(gòu)筑物置于圖紙的上方，污泥處理構(gòu)筑物置于圖紙的下方。（3）插入圖框插入圖框后，放大50或100倍，觀察縱向是否合適，注意留出圖例、說明和設(shè)備表的位置。橫向可暫時(shí)不考慮。（4）構(gòu)筑物的橫向大小處理可進(jìn)行拉伸或壓縮，但大小要相當(dāng)；對(duì)于特別長(zhǎng)的構(gòu)筑物，如曝氣池，可在中間折斷。（5）確定好出圖比例后，在進(jìn)行其他內(nèi)容的繪制。六、高程圖繪制高程圖應(yīng)包括的內(nèi)容（1）各個(gè)構(gòu)筑物污水、污泥處理構(gòu)筑物，含鼓風(fēng)機(jī)房、污泥脫水間等。（2）地面線、室內(nèi)地坪室內(nèi)地坪一般比室外地面高出200~400mm。（3）各種管線污水管、污泥管；空氣管、沼氣管；上清液管；加藥管；排沙管（4）污水、污泥、柵渣和砂的來源與最終去向污水來自何處？（自城市污水管網(wǎng)）處理后污水的出路？（繪出排放水體及水面）泥餅、柵渣、砂的出路？（文字描述）（5）各種設(shè)備和儀表格柵、泵、風(fēng)機(jī)、水下推進(jìn)器、曝氣機(jī)、微孔曝氣器、吸刮泥機(jī)等。計(jì)量設(shè)備：流量計(jì)、計(jì)量槽、氣體流量計(jì)等；閘板、必要的閥門（排泥管、上清液管、排沙管、空氣管等）液位計(jì)、DO探頭、pH測(cè)定儀等（6）各種標(biāo)注標(biāo)高：地面、水面、構(gòu)筑物頂、底排放水體的水位：20年一遇洪水位，常水位污水、污泥、空氣干管的管徑，標(biāo)注污水、污泥、空氣的流向構(gòu)筑物的名稱圖例、說明、主要設(shè)備儀表一覽表等。六、高程圖繪制注意事項(xiàng)（1）標(biāo)高和地面的繪制方法（2）一般來說，管道從地下敷設(shè)，保溫，美觀（3）管線最短、交叉最少，拐彎最少（4）交叉管線要斷開（5）線寬的設(shè)置一律在圖層中設(shè)置，按粗、中、細(xì)管線區(qū)分繪圖。七、高程計(jì)算案例某城鎮(zhèn)污水處理廠，設(shè)計(jì)規(guī)模為30000m3/d，工程分兩期建設(shè)，一期工程設(shè)計(jì)規(guī)模為15000m3/d，總變化系數(shù)Kz=1.45,Qmax=0.252m3/s，其中一級(jí)處理部分按照30000m3/d實(shí)施。污水處理廠尾水排入東側(cè)河道，一、二期工程分別排放。進(jìn)水閘門井水位為753.45m，河道設(shè)計(jì)水位高程為760.00m.處理工藝流程由二級(jí)處理和三級(jí)處理組成，同時(shí)要考慮跨越三級(jí)處理直接排入河道的可能。工藝流程如下：設(shè)計(jì)計(jì)算處理流程的豎向布置分為兩部分進(jìn)行，即二級(jí)處理系統(tǒng)段和三級(jí)處理系統(tǒng)段。二級(jí)處理系統(tǒng)經(jīng)過進(jìn)水提升泵房提升后，各處理單元的水面高程要滿足以重力流狀態(tài)流入下一處理單元，系統(tǒng)末端的二沉池水位，既要保證以重力流狀態(tài)流入三級(jí)處理系統(tǒng)中的一級(jí)提升泵房集水池，又要保證超越三級(jí)處理系統(tǒng)后，以重力流狀態(tài)流入河道。三級(jí)處理豎向要保證沉淀池來水經(jīng)過一級(jí)提升后，以重力流狀態(tài)依次流經(jīng)三級(jí)處理各單元，最終流入河道。七、高程設(shè)計(jì)案例某污水廠平面布置處理構(gòu)筑物個(gè)數(shù)和有效尺寸列于下表中：20651污泥干化場(chǎng)(F)Ф94.51二級(jí)消化池(E)Ф961一級(jí)消化池(D)9932二次沉淀池(C)Ф2022生物濾池(B)5202.52初次沉淀池(A)有效尺寸/m個(gè)數(shù)處理構(gòu)筑物的名稱在高程布置前，先設(shè)計(jì)各條連接處理構(gòu)筑物的溝道污水廠的設(shè)計(jì)流量為：近期qV平均＝87L/s，qVmin＝140L/s；遠(yuǎn)期qV平均＝174L/s，qVmax＝245L/s。連接溝道的水力計(jì)算在本例中，泵站設(shè)在流程的中間

高程布置的水力計(jì)算分兩段進(jìn)行：

泵站上游為一段，從進(jìn)水干溝終點(diǎn)順流算起；

泵站下游為另一段，從河道逆流算起。計(jì)算時(shí)，流量采用泵站的最大設(shè)計(jì)流量。已知地面高程，泵站前10.00m，泵站后8.00m；河道最高水位8.50m，常水位5.50m，進(jìn)水干溝終點(diǎn)窨井最高水位8.05m。(1)先決定初次沉淀池最高水位和泵站進(jìn)水池最高水位(這一水位同決定進(jìn)水池低水位有關(guān))。高程進(jìn)水干溝終點(diǎn)窨井(點(diǎn)1)最高水位:8.05m溝道沿程水頭損失:溝道局部水頭損失:格柵水頭損失:合計(jì):計(jì)算過程：配水進(jìn)(點(diǎn)2)最高水位:7.72m堰口水頭(b＝2m):自由跌落:水槽沿程水頭損失:水槽局部水頭損失:合計(jì):初次沉淀池(A)最高水位:7.41m堰口水頭(b＝25m):自由跌落:出水槽水頭損失:溝管沿程水頭損失:溝管局部水頭損失:合計(jì):泵站(G)進(jìn)水點(diǎn)(點(diǎn)3)最高水位:6.80m(2)再?zèng)Q定二次沉淀池最高水位和生物濾池濾床表面高程(倒算)。河道(點(diǎn)9)最高水位：高程8.50m出水干溝局部損失：出水干溝局部濕頭損失：合計(jì)：泵站(G)出流(點(diǎn)8)最高水位：9.32m出水槽沿程水頭損失：出水槽局部水頭損失：自由跌落堰口水頭(b=49m)：合計(jì)二沉池(C)最高水位：9.65m匯水井(點(diǎn)7)最高水位9.72m進(jìn)水管沿程水頭損：進(jìn)水管局部水頭損失合計(jì)：溝道沿程水頭損失溝道局部水頭損失合計(jì)匯水井(點(diǎn)6)最高水位：9.95m9.90m生物濾池(B)排水系統(tǒng)中央干溝溝底高程：中央干溝高度排水系統(tǒng)(假底)高度濾床高度合計(jì)生物濾池(B)濾床表面高程12.65m4.二次沉淀池同初次沉淀池配水井(點(diǎn)2)之間的水位差將在9.65m-7.72m=1.93m左右，足以把二次沉淀池的污泥壓送至配水井，回流初次沉淀池二次沉淀池污泥管管底高程采用8.0