污水處理廠設(shè)計與運行管理

第十九章污水處理廠的設(shè)計與運行管理教學目的、要求：掌握污水處理工程的方案比較、污水處理廠的設(shè)計熟悉污水處理廠設(shè)計程序了解污水處理設(shè)計實例、污水處理廠的運行管理和自動控制。

19.1污水處理廠設(shè)計程序規(guī)劃項目建議書工程可行性研究報告初步設(shè)計擴大初步設(shè)計施工圖設(shè)計土建施工設(shè)備安裝設(shè)計院審批批準評審評審設(shè)計監(jiān)理施工監(jiān)理設(shè)計院調(diào)試運行批準施工安裝單位污水處理工程方案比較的內(nèi)容污水處理工程的技術(shù)經(jīng)濟指標評價設(shè)計方案的技術(shù)經(jīng)濟指標經(jīng)濟比較方法建設(shè)投資和經(jīng)營管理費用

19.2污水處理工程的方案比較廠址選擇：一般應(yīng)考慮以下一些問題：（1）廠址應(yīng)選在地質(zhì)條件較好的地方。地基較好，承載力較大，地下水位較低，便于施工。（2）處理廠應(yīng)盡量少占土地和不占良田。同時，要考慮今后有適當?shù)陌l(fā)展余地。（3）要考慮周圍環(huán)境衛(wèi)生條件。（4）處理廠應(yīng)設(shè)在靠近電源的地方，并考慮排水、排泥的方便。（5）處理廠應(yīng)選擇在不受洪水威脅的地方，否則應(yīng)考慮防洪措施。

19.3污水處理廠的設(shè)計一、城鎮(zhèn)污水廠的流程按照處理效率，污水廠可以分為三級：一級處理廠沉淀法二級處理廠生物處理法一級加強處理廠化學混凝沉淀法化學生物絮凝處理生物處理法廠、站處理方法和流程的選擇一級污水處理廠一級處理（沉淀法）一級強化污水處理廠一級強化處理（混凝沉淀法）二級生化污水處理廠高碑店污水處理廠工藝流程圖邯鄲市東污水處理廠工藝流程圖二、工業(yè)廢水的處理(1)本廠工業(yè)廢水的特點，包括污染環(huán)境的是有毒物、有機物，還是特殊物質(zhì)(如油、酸、堿、懸浮物等)，水量多少，變化如何；(2)循環(huán)給水和壓縮廢水量的可能性；(3)回收利用廢水中的有用物質(zhì)的方式方法；(4)廢水排入城市溝道的可能性；(5)生活污水情況。在具體確定工廠的廢水處理方案之前，先要調(diào)查研究下列各點：(1)確定廢水的處理要求；(2)經(jīng)過處理后的廢水是循環(huán)使用、灌溉農(nóng)田、排入城市溝道，還是排放入天然水體；(3)哪些廢水就地(車間)解決，哪些廢水集中處理，哪些廢水就地進行預(yù)處理后再集中處理，哪些廢水能同本廠生活污水一起處理。在調(diào)查研究的基礎(chǔ)上，順次解決下列各問題：在解決上述問題后，可研究各分散處理和集中處理的方法和流程。平面布置的原則

(1)布置應(yīng)緊湊，以減少處理廠占地面積和連接管(溝道)的長度，并應(yīng)考慮工作人員的方便。

(2)各處理構(gòu)筑物之間的連接管(溝道)應(yīng)盡量避免立體交叉，并考慮施工、檢修方便。

(3)在高程布置上，充分利用地形，少用水泵并力求挖填土方平衡。

(4)使需要開挖的處理構(gòu)筑物避開劣質(zhì)地基。

(5)考慮分期施工和擴建的可能性，留有適當?shù)臄U建余地。污水廠的平面布置注意事項方案比較可調(diào)整各處理構(gòu)筑物的個數(shù)均勻配水妥善安排管線設(shè)置計量設(shè)備道路寬度水頭損失為兩構(gòu)筑物之間的水面高差。

如進水溝道和出水溝道之間的水位差大于整個處理廠需要的總水頭，則廠內(nèi)就不需設(shè)置廢水提升泵站；反之，就必須設(shè)置泵站。污水廠的高程布置就是確定各構(gòu)筑物的高程。污水廠的高程布置1、最主要的兩條原則

盡量利用地形特點使構(gòu)筑物接近地面高程布置，以減少施工量，節(jié)約基建費用；使廢水和污泥盡量利用重力自流，以節(jié)約運行動力費用。2、高程布置應(yīng)考慮的因素（1）初步確定各構(gòu)筑物的相對高差，只要選定某一構(gòu)筑物的絕對高程，其他構(gòu)筑物的絕對高程也能確定。（2）進行水力計算時，要選擇一條距離最長、水頭損失最大的流程，按遠期最大流量計算。（3）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；（4）涉及遠期流量的管渠和設(shè)備時，應(yīng)以遠期的Qmax計算；

（5）當廢水及污泥不能同時保證重力自流時，應(yīng)污泥量少，可考慮用泵提升污泥；（6）高程布置應(yīng)保證出水能排入受納水體。即控制點：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；（7）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-1a.溝管的沿程水頭損失：按所定的坡度計算b.局部水頭損失：按流速水頭的倍數(shù)計算c.堰上水頭按有關(guān)堰流公式計算d.自由跌落水頭初沉池、二沉池：0.10m

曝氣池：0.15m

計量堰：0.15～0.20me.集水槽起端水深h0

集水槽為平底均勻集水，自由跌水出流，見下圖

圖20-3沉淀池集水槽水頭損失計算圖

水頭損失計算-2集水槽寬: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:污水處理廠的配水與計量處理構(gòu)筑物之間連接管渠的設(shè)計配水設(shè)備：要求均勻配水計量設(shè)備處理構(gòu)筑物之間連接管渠的設(shè)計1.一般采用矩形鋼盤混凝土明渠或鋼盤混凝土管，或鑄鐵管2.管渠內(nèi)流速配水設(shè)備1.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2.倒虹管式配水井3.檔板式配水井4.渠道配水：（1）變渠道斷面配水（2）對稱式渠道配水（3）等斷面渠道配水中管式集配水井計量設(shè)備巴氏計量槽優(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，但價格昂貴實例高程布置污水處理高程污泥處理高程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，水頭損失包括：

1.污水流經(jīng)各處理構(gòu)筑物的水頭損失，主要產(chǎn)生在進口和出口和需要的跌水（多在出口處），而流經(jīng)處理構(gòu)筑物本體的水頭損失則較小。

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。

污泥處理高程設(shè)計（1）設(shè)計原則

a.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。

b.污泥管道的水頭損失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)

c.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。1.某鎮(zhèn)污水處理廠平面布置草圖污水流程如下：污泥干化場的濾液回流到泵站(G)的進水井同初次沉淀池的出水相混合。這個廠各種處理構(gòu)筑物個數(shù)和有效尺寸列于下表中：20651污泥干化場(F)Ф94.51二級消化池(E)Ф961一級消化池(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個數(shù)處理構(gòu)筑物的名稱

2.在高程布置前，先設(shè)計各條連接處理構(gòu)筑物的溝道這個廠的設(shè)計流量為：近期qV平均＝87L/s，qVmin＝140L/s；遠期qV平均＝174L/s，qVmax＝245L/s。連接溝道的水力計算

3.在本例中，泵站設(shè)在流程的中間高程布置的水力計算分兩段進行：泵站上游為一段，從進水干溝終點順流算起；泵站下游為另一段，從河道逆流算起。計算時，流量采用泵站的最大設(shè)計流量。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，進水干溝終點窨井最高水位8.05m。(1)先決定初次沉淀池最高水位和泵站進水池最高水位(這一水位同決定進水池低水位有關(guān))。高程進水干溝終點窨井(點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:配水進(點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: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:泵站(G)進水點(點3)最高水位:6.80m(2)再決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：泵站(G)出流(點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：二沉池(C)最高水位：9.65m匯水井(點7)最高水位：9.72m進水管沿程水頭損失：進水管局部水頭損失：合計：溝道沿程水頭損失：溝道局部水頭損失：合計：匯水井(點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：生物濾池(B)濾床表面高程：12.65m

4.二次沉淀池同初次沉淀池配水井(點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8.0m，流向配水井的污泥槽采用0.02坡度，污泥槽終點高程為8.0m-0.02×20m＝7.6m，高于配水井的井底(7.72m-0.28m＝7.44m)。污泥干化場場面高程采用9.5m。

消化池池墻底部高程采用8.1m，二級消化池污泥面最高高程將為8.1m+4.5m＝12.6m，比污泥干化場高12.6m-9.5m＝3.1m，足敷排泥之用，有部分容積可用于蓄泥。