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1、第二十章 城市污水处理厂的设计 污水处理厂的基本建设程序污水处理厂的基本建设程序规划项目建议书项目建议书工程可行性研究报告工程可行性研究报告初步设计初步设计扩大初步设计扩大初步设计施工图设计施工图设计土建施工设备安装土建施工设备安装设计院设计院审批审批批准批准评审评审评审评审设计监理设计监理施工监理施工监理设计院设计院调试运行调试运行批准批准施工安装单位施工安装单位第一节、概述1、城市污水的组成与水质特征组成：居民的生活污水和位于城区内的企业排放的工业废水以及部分的降水不同的组成构成不同的水质2、城市污水处理厂设计水质（1）生活污水BOD5和SS的设计值可取： BOD5 =2035g/（cap
2、.d） SS= 3550g/（cap.d）（2）工业废水 一般在排污口实测，也可以转化成人口当量3、城市污水处理厂的设计水量（1）平均日流量m3/d污水处理厂的公称规模。（2）设计最大流量m3/h污水厂的进厂水管的设计用此流量。（3）降雨时的设计流量（4）考虑最大流量的持续时间（5）当污水处理厂分期建设，以相应的各期流量作为设计流量4、正确处理工业废水与城市污水处理的关系 水污染综合防治最有效途径之一：由市政部门建设统一的城市污水处理厂，对生活污水与工业废水进行综合的处理，中、小型的工业企业的废水都排入城市排水系统。该技术路线的优点： （1）建设费用与运行费用较低大型污水处理厂的单位水量的建设
3、投资和运行的处理成本低于小型污水处理厂中、小型的污水处理厂(站)，设调节池，投加化学药剂，增大建设投资和运行费用。 （2）占地面积小，不影响环境卫生 工业企业分散，占地多，给厂区环境带来一些不良影响。城市污水处理厂建于郊区，中间隔以卫生防护带，无碍于城市环境卫生。 （3）便于运行管理，节省管理人员 污水处理厂备技术水平较高的技术管理人员，单位污水量配备的管理人员数也大大地低于分散处理。 （4）能够保证污水的处理效果 工业废水的水质、水量波动大，给运行管理带来困难，并影响处理效果。 城市污水处理厂，水质、水量得到均衡，有毒物质得到稀释，能保证污水处理厂保持一定的处理效果。 (1) 确定废水的处理
4、要求； (2) 经过处理后的废水是循环使用、灌溉农田、排入城市沟道，还是排放入天然水体； (3) 哪些废水就地(车间)解决，哪些废水集中处理，哪些废水就地进行预处理后再集中处理，哪些废水能同本厂生活污水一起处理。 在调查研究的基础上，顺次解决下列各问题： 在解决上述问题后，可研究各分散处理和集中处理的方法和流程。5、排入城市排水系统的工业废水的一般要求水温：不得超过45度pH值：不得低于5和高于9BOD值：不得高于600mg/L第二节、设计步骤1. 设计前期工作 2. 初步设计3. 施工图设计1.设计前期工作设计前期工作 1.1 预可行性研究报告 1.2 项目建议书 1.3 可行性研究 1.1
5、 预可行性研究报告预可行性研究报告 预可行性研究报告是编制项目建议书预可行性研究报告是编制项目建议书的依据，主要是阐明项目的必要性，提出的依据，主要是阐明项目的必要性，提出项目建设内容、规模、投资估算及效益评项目建设内容、规模、投资估算及效益评价。价。 1.2 项目建议书项目建议书 项目建议书是建设单位向国家提出要求建项目建议书是建设单位向国家提出要求建设一项目的建议文件，也是项目审查立项的设一项目的建议文件，也是项目审查立项的文件。一般应包括以下内容：文件。一般应包括以下内容： 项目建设的必要性；项目建设的必要性； 项目内容；项目内容； 建设条件；建设条件； 规模与投资估算；规模与投资估算；
6、 环境效益分析；环境效益分析； 技术经济评价。技术经济评价。1.3 可行性研究可行性研究 污水处理厂可行性研究报告主要论证以下内容：污水处理厂可行性研究报告主要论证以下内容： 项目建设的必要性和环境效益；项目建设的必要性和环境效益； 项目内容及实施方案技术上和经济上的可行项目内容及实施方案技术上和经济上的可行性性(包括废水与污泥出路论证包括废水与污泥出路论证)，工艺方案比较一，工艺方案比较一般要对般要对3-4个方案进行论证；个方案进行论证； 规模、投资和运行费用的评估及资金来源的规模、投资和运行费用的评估及资金来源的可行性。可行性。 2 初步设计包括： 设计说明书； 工程量； 材料和设备量；
7、工程概算； 扩出图纸2.1设计说明书 (1)本设计依据1)可行性研究报告的批准文件；2)工程建设单位(甲方)的设计委托书。(2)其他有关文件：主要是和与本项工程有关的单位，如供电、供水、铁路、运输以及环保等部门签订的协议和批件等。(3)城市概况与自然条件资料： 1)城市现状与总体规划资料。 2)自然条件方面的资料。 气象特征数据：气温、湿度、雨量、蒸发量资料、土壤冰冻资料和风向玫瑰图等； 水文资料：当地水体一览表；河流的水位、流速(各特征水位下的平均流速)、流量资料；潮汐资料； 水文地质资料： 地质资料，污水处理厂厂址地区的地质钻孔柱状图、地基的承载能力、地下水位、地震等级等资料。 3)有关地
8、形资料 污水处理厂及其附近1：5000的地形图，处理厂厂址和排放口附近l：2001：1000(一般为1：500)的地形图。 4)现有的排水工程概况与环境问题。(4)工程设计1)厂址选择：应着重说明在选定厂址时，如何遵循选址的原则（后讲），如何与城市的总体规划相呼应，如何解决防洪与卫生防护问题等。此外还应说明所选厂址的地形、地质条件以及用地面积等： 2)污水的水质、水量：包括污水水质各项指标的数值，污水的平均流量、高峰流量、现状流量、发展流量等水量资料； 3)工艺流程的选择与布置：主要说明所选定的工艺流程的合理性、先进性、科学性、优越性和安全性等。4)对工艺流程中各处理设备的描述。按流程顺序描述
9、，主要描述内容：处理设备的主要尺寸、构造、材料与特征等；所选用的附加设备的型号、性能、台数。如采用某项新工艺、新技术时，应详细地加以说明。5)处理后污水和污泥的出路；6)扼要地对厂内辅助建筑物以及道路等加以说明；7)污水处理厂的总体布置；8)对污水处理厂分期建设的说明；9)存在的问题及对其解决途径的建议。2.2工程量工程量混凝土量挖土方量回填土方量等。2.3材料与设备量钢材、水泥、木材的数量和所需各种设备规格的清单。 2.4工程概算书编制工程概算书应掌握：(1)当地建筑材料与各种设备的供应情况和价格；(2)当地有关施工力量(技术水平、施工设备、劳动力)的资料；(3)编制概算、预算的定额资料，包
10、括地区差价、间接费用定额、运输费等；(4)有关租地、征地、拆迁补偿、青苗补偿等资料。2.5图纸扩大初步设计的图纸扩大初步设计的图纸主要包括：污水处理工艺系统图(15000110000)构筑物图(12001500)处理构筑物布置图污水处理厂总平面布置图等。3 施工图设计 v 扩大初步设计被批准后进行施工图设计。以扩大初步设计的图纸和说明书为依据。v施工图设计的任务：将污水处理厂各处理构筑物的平面位置和高程，精确地表示在图纸上；将各处理构筑物的各个节点的构造、尺寸都用图纸表示出来，每张图纸都应按一定的比例，用标准图例精确绘制，使施工人员能够按照图纸准确施工。v施工图设计的图纸量很大，是设计内容的体
11、现。4 城市污水处理厂厂址的选择 选择厂址或站址(在工厂、企业内，往往将污水处理厂称为废水站)时，一般应考虑以下一些问题： （1）应与选定的污水处理工艺相适应，如选择稳定塘或土地处）应与选定的污水处理工艺相适应，如选择稳定塘或土地处理系统为处理工艺时，必须由足够的土地；理系统为处理工艺时，必须由足够的土地； （2）厂址应选在地质条件较好的地方。地基较好，承载力较大，）厂址应选在地质条件较好的地方。地基较好，承载力较大，地下水位较低，便于施工；地下水位较低，便于施工； （3）厂址必须位于集中给水水源下游，并应设在城镇、工厂厂区）厂址必须位于集中给水水源下游，并应设在城镇、工厂厂区及生活区的下游和
12、夏季主风向的下风向；及生活区的下游和夏季主风向的下风向； （4）当处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政设施时，厂址）当处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政设施时，厂址应考虑与用户靠近，或者便于运输。当处理水排放时，则应与受纳应考虑与用户靠近，或者便于运输。当处理水排放时，则应与受纳水体靠近；水体靠近； （5）厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼处；）厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼处； （6）要充分利用地形，应选择有适当坡度的地区，以满足污水处）要充分利用地形，应选择有适当坡度的地区，以满足污水处理构筑物高程布置的需要，减少土方工程量；理构筑物高程布置的需要，减少土方工程量； （7）根据城市总体发
13、展规划，污水处理厂的选址应考虑长期发展）根据城市总体发展规划，污水处理厂的选址应考虑长期发展的可能性，有扩建的余地。的可能性，有扩建的余地。5 污水处理工艺流程的选定 5.1 处理工艺流程选定应考虑的因素污水理厂的工艺流程：指在保证处理水达到所要求的处理程度的前提下，所采用的污水处理技术各单元的有机组合。依据：5.1.1污水的处理程度这是污水处理工艺流程选定的主要依据，而污水的处理程度又主要取决于处理水的出路、去向。当处理水排放水体时，污水处理程度可考虑用以下几种方法进行确定：(1)按水体的水质标准确定(2)按城市污水处理厂所能达到的处理程度（二级处理技术）确定(3)考虑受纳水体的稀释自净能力
14、(4) 处理水回用时，在进行深度处理之前，城市污水必须经过完整的二级处理。回用水要达到回用标准。5.1.2工程造价与运行费用在保证处理水达到水质标准时，要尽可能地降低工程造价和运行费用。这样，以原污水的水质、水量及其他自然状况为已知条件，以处理水应达到的水质指标为制约条件，而以处理系统最低的总造价和运行费用为目标函数，建立三者之间的相互关系。减少占地面积也是降低建设费用的重要措施。5.1.3 当地的各项条件当地的地形、气候当地的原材料与电力供应如当地拥有农业开发利用价值不大的旧河道、洼地、沼泽地等，就可以考虑采用稳定塘、土地处理等污水的自然生物处理系统，在寒冷地区应当采用在采取适当的技术措施后
15、，在低温季节也能够正常运行，并保证取得达标水质的工艺，而且处理构筑物都建在露天，以减少建设与运行费用。5.1.4 原污水的水量与污水流入工况水质、水量变化较大，选用承受冲击负荷能力较强的处理工艺，如完全混合型曝气池等，某些处理工艺，如塔式滤池和竖流式沉淀池只适用于水量不大的小型污水处理厂。工程施工的难易程度和运行管理需要的技术条件也是选定处理工艺流程需要考虑的因素，地下水位高，地质条件较差的地方，不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。 5.1.5工业废水的处理(1) 本厂工业废水的特点，包括污染环境的是有毒物、有机物，还是特殊物质(如油、酸、碱、悬浮物等)，水量多少，变化如何；(2) 循环给
16、水和压缩废水量的可能性；(3) 回收利用废水中的有用物质的方式方法；(4) 废水排入城市沟道的可能性；(5) 生活污水情况。 在具体确定工厂的废水处理方案之前，先要调查研究下列各点： 总之，污水处理工艺流程的选定是一项比较复杂的系统工程，必须对上述各项因素加以综合考虑，进行多种方案的经济技术比较，必要时应当进行深入的调查研究和试验研究工作，这样才有可能选定技术可行、先进，经济合理的污水处理工艺流程。5.2 城市污水处理工艺的典型流程 v一级处理：格栅沉砂池初次沉淀池作用：去除污水中的固体污染物质，从大块垃圾到颗粒粒径为数mm的悬浮物(非溶解性的和溶解性的)。污水的BOD值，通过一级处理能够去除
17、2030。v二级处理：活性污泥法、生物膜法以及自然生物处理技术作用：去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物(以BOD或COD表示)。BOD5可降至2030mgL。v污泥：厌氧消化、好氧氧化、脱水、干化6污水处理厂的平面布置与高污水处理厂的平面布置与高程布置程布置 6.1 污水处理厂的平面布置内容：各处理单元构筑物；连通各处理构筑物之间的管、渠及其他管线；辅助性建筑物；道路以及绿地等。平面布置的原则 （1）力求处理工艺流程简短、顺畅，尽量减少管线长度，降）力求处理工艺流程简短、顺畅，尽量减少管线长度，降低沿程水头损失；低沿程水头损失； （2）施工时，应考虑土方平衡，减少外运土方量，避开劣质）施工
18、时，应考虑土方平衡，减少外运土方量，避开劣质土壤地段；土壤地段； （3）处理构筑物之间保持一定间距，一般为）处理构筑物之间保持一定间距，一般为510m，有特殊要，有特殊要求的构筑物，如消化池、消化气贮罐等，间距可取求的构筑物，如消化池、消化气贮罐等，间距可取2025m； （4）各处理构筑物在平面布置时，应考虑适当紧凑。）各处理构筑物在平面布置时，应考虑适当紧凑。各处理单元构筑物的平面布置各处理单元构筑物的平面布置平面布置的原则 （1）在各处理构筑物之间，设有贯通连接的管、渠，设置必）在各处理构筑物之间，设有贯通连接的管、渠，设置必要的超越管、渠。要的超越管、渠。 （2）应设置超越全部处理构筑物
19、直接排放水体的总超越管、）应设置超越全部处理构筑物直接排放水体的总超越管、渠；渠； （3）各处理构筑物宜设排空设施，排出的水应回流处理；）各处理构筑物宜设排空设施，排出的水应回流处理； （4）在厂区内还应设置给水管、空气管、消化气管、蒸汽管，）在厂区内还应设置给水管、空气管、消化气管、蒸汽管，以及输配电线路；以及输配电线路； （5）污水处理厂内各种管渠应全面安排、避免相互干扰，管）污水处理厂内各种管渠应全面安排、避免相互干扰，管道复杂时可设置管廊。道复杂时可设置管廊。管道及渠道平面布置管道及渠道平面布置平面布置的原则 （1）辅助建筑有泵房、鼓风机房、办公楼、集中控制室、化验室、）辅助建筑有泵房
20、、鼓风机房、办公楼、集中控制室、化验室、变电所、机修间、仓库、食堂、锅炉房和车库等；变电所、机修间、仓库、食堂、锅炉房和车库等； （2）辅助建筑的面积应按具体情况和条件而定；）辅助建筑的面积应按具体情况和条件而定； （3）辅助建筑的位置应根据方便、安全等原则确定。例如：鼓风）辅助建筑的位置应根据方便、安全等原则确定。例如：鼓风机房应设在曝气池附近，以节省管道与动力消耗；变电所宜设在耗电机房应设在曝气池附近，以节省管道与动力消耗；变电所宜设在耗电量大的构筑物附近；量大的构筑物附近； （4）污水处理厂通道设计应符合如下要求：）污水处理厂通道设计应符合如下要求： 主要车行道的宽度：单车道主要车行道的
21、宽度：单车道3.5m，双车道，双车道67m，并应有回车道；，并应有回车道； 车行道的转弯半径不宜小于车行道的转弯半径不宜小于6m； 人行道的宽度为人行道的宽度为1.52.0m； 通向高架构筑物的扶梯倾角不宜大于通向高架构筑物的扶梯倾角不宜大于450； 天桥宽度不宜小于天桥宽度不宜小于1m。辅助建筑物辅助建筑物平面布置的原则A市污水处理厂总平面布置图市污水处理厂总平面布置图注意事项方案比较可调整各处理构筑物的个数均匀配水妥善安排管线设置计量设备道路宽度6.2 污水处理厂的高程布置 按重力流考虑为宜(污泥流动不在此例)。 主主要要任任务务：确定构筑物和泵房的标高；确定连接管渠的尺寸及其标高；确定水
22、面标高。 水水头头损损失失：(1)各构筑物的水头损失，按表估算。 (2)管渠(包括配水设备)的水头损失。 (3)量水设备的水头损失。 如进水沟道和出水沟道之间的水位差大于整个处理厂需要的总水头，则厂内就不需设置废水提升泵站；反之，就必须设置泵站。 水头损失为两构筑物之间的水面高差。水头损失包括：水头损失包括：（1）污水流经各构筑物的水头损失。）污水流经各构筑物的水头损失。主要产生在进口、出口和跌水，而流经构筑物本体的水头损失主要产生在进口、出口和跌水，而流经构筑物本体的水头损失较小。作初步设计时可按下表估算。较小。作初步设计时可按下表估算。水头损失包括：水头损失包括：（2）污水流经连接前后两处
23、理构筑物管渠（包括配水设备）的水）污水流经连接前后两处理构筑物管渠（包括配水设备）的水头损失。包括沿程与局部水头损失。查表计算。头损失。包括沿程与局部水头损失。查表计算。（3）污水流经计量水设备的水头损失。）污水流经计量水设备的水头损失。在对污水处理厂污水处理流程的高程布置时，应考虑：在对污水处理厂污水处理流程的高程布置时，应考虑：（1）选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算）选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算，并并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够正常运应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够正常运行；行；（2）计算水头损失时，一般应以近期最
24、大流量作为构筑物和管渠）计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为构筑物和管渠的设计流量，计算设计远期流量的管渠和设备时，应以远期最大的设计流量，计算设计远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量作为设计流量；流量作为设计流量；（3）在做高程设计布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，）在做高程设计布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需要抽升的污泥量。在决定污泥干化场、污泥浓缩池、尽量减少需要抽升的污泥量。在决定污泥干化场、污泥浓缩池、消化池等构筑物的高程时，应注意它们的污水能自动排入污水干消化池等构筑物的高程时，应注意它们的污水能自动排入污水干管和其他构筑物的可能。管和其他构筑物的可
25、能。 (4)水力计算以接纳处理后污水水体的最最高水位高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出；(5)尽量减少需抽升的污泥量。 高程布置举例高程布置举例B市污水处理厂污水处理流程高程布置图市污水处理厂污水处理流程高程布置图150.94F3155.12155.177 污水处理厂的配水与计量 7.1 处理构筑物之间连接管渠的设计 连接污水处理构筑物之间的管渠矩形明渠（便于维修和清刷），在明渠上加设盖板（防止结冻）。由钢筋混凝土制成，也可采用砖砌，也可以采用钢筋混凝土管或铸铁管。为了防止污水中的悬浮物在管渠内沉淀，污水在明渠内必须保持一定的流速。设计流速设计流速
26、：最大流量时1.01.5ms最低流量时不得小于0.40.6ms特殊渠道0203ms管道流速大于明渠流速，大于lms7.2 配水设备 (a) 中管式中央管进水，四周设配水管 (b) 倒虹管式用倒虹吸管中央进水，四周设配 水管，类似中管式，常用于2座或4座为一组的圆形处理构筑物的配水 (c) 挡板式配水槽在配水管前加挡板，类似指形，用于同类型的处理构筑物 (d) 简单形式的配水槽易建价低不均匀 (e) 改进式用于同类型构筑物多时的情况，配水效果较好，但构造稍复杂。7.3 污水计量设备 污水计量设备的要求：精度高、操作简单，不沉积杂物，并且能够配用自动记录仪表。 总水量的计量设备：安装在沉砂池与初次
27、沉淀池之间 常用：计量槽薄壁椻 8 污水处理厂的验收、运行管理、水质监测与自动控制 8.1 污水处理构筑物的验收 土建工程的验收：土建工程的验收：1）查对竣工构筑物是否和施工图纸相符合（尺寸尺寸），检查其管道、孔洞位置；位置；2）注意其施工质量质量(如混凝土池壁等是否有蜂窝或其他隐患)；3）检查是否漏水（注满清水）；4）沉淀池的堰口是否水平、光洁等；5）注意细部，重力流管渠等的相对标高是否符合要求；6）还应有地下管线和其他隐蔽工程的竣工图和验收合格证明。安装工程的验收：1）一般的管道及设备安装质量检查；2）受压容器(如压缩空气罐、消化气罐等)作压力试验；3）对机械设备及仪表，检查是否正常。 8
28、.2 污水处理厂的调试 主要工作：1）对设备性能测定；2）驯化活性污泥(对活性污泥法)或“挂膜”(对生物膜法)。对污水处理厂的主要构筑物及其设备的性性能能进行测定。设备(如曝气叶轮、布气器等)的充氧能力或氧的利用率充氧能力或氧的利用率等的测定。在单池调试基础上，应进行全厂性联联动动调试调试。8.3 污水处理厂的运行管理 做好控制、观察、记录与水质分析监测工作控制与观察记录的内容：1)处理的污污水水量量；2)污污泥泥产产量量或污泥处理量及消化气产量； (3)空气、蒸汽(或热水)、药剂耗用量：4)生产耗电量；5)各处理构筑物及整个污水处理厂的处理效果处理效果。每一处理构筑物都必须备有值班记录本，逐
29、日记录其运行情况、处理效果、事故、设备的检修等事项。8.4 污水处理厂的水质监测 水质监测是每座污水处理厂每日例行的工作水质监测中心水质监测中心。指标：水温、pH值、电导率、溶解氧、COD、BOD、氨氮、MLSS等水水质质综综合合自自动动监监测测系系统统：在各处理构筑物内的适当位置安设相应的传感装置，能够连续地将处理构筑物的水质状况传给中心控制室，使监测人员及时掌握水质的变化动态。8.5 污水处理厂运行的自动控制 自动监测、自动记录、自动操作、调节及集中控制、采用电视设备对水泵机组等运转机械实行集中显示。曝气池的空气量最优调节系统，与水质、水量、回流污泥的质与量、溶解氧含量等参数有关，可以根据污水处理厂的运行数据与理论推导建立数学模式，输入计算机主存贮器，然后由计算机实现调节。
