环境工程设计基础教第五章

1、第五章 污水处理厂设计 第一节 污水厂设计的内容及原则第二节 污水厂厂址选择第三节 污水处理厂工艺设计第四节 污水厂的总体布置第一节 污水厂设计的内容及原则一、污水厂设计内容处理厂厂址； 工艺流程设计说明； 构筑物型式选型说明；处理构筑物或设施的设计计算；主要辅助构(建)筑物设计计算；主要设备设计计算选择；污水厂总体布置(平面或竖向)及厂区道路、绿化和管线综合布置；处理构(建)筑物、主要辅助构(建)筑物、非标设备设计图绘制；编制主要设备材料表。二、污水厂设计原则适用的要求。首先必须确保污水厂处理后达到排放要求。采用的各项设计参数必须可靠。必须符合经济的要求。力求技术合理。注意近远期的结合。 考

2、虑安全运行的条件。如适当设置分流设施、超越管线、甲烷气的安全贮存等。在经济条件允许情况下，适当注意美观和绿化。第二节 污水厂厂址选择选址时，应考虑以下几方面 应符合城市或企业现状和规划对厂址的要求；应与选定的污水处理工艺相适应；如选定氧化沟、稳定塘或土地处理系统为处理工艺时，必须有适当可利用的土地面积；厂址选择，应尽量做到少占农田和不占良田，选择在有扩建条件的地方，为今后发展留有余地；厂址必须位于给水水源下游，并应设在城镇、工厂厂区及生活区的下游和夏季主风向的下风向；为保证卫生要求，厂址应与城镇、厂区、生活区及农村居民点保持约300m以上的距离，但也不宜太远，以免增加管道长度，提高造价；厂址应

3、在工程地质条件较好的地方； 选址时，应考虑以下几方面 厂址应尽量选在交通方便的地方。 厂址应尽量靠近供电电源。对大型或不允许间断供水的工程需要连接两路电源；再利用。当处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政时，厂址应考虑与用户靠近，或方便运输，当处理水排放时，应与受纳水体靠近； 厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼处，靠近水体的处理厂，要考虑不受洪水威胁；要充分地用地形。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。第三节 污水处理厂工艺设计 一、污水预处理与一级处理 1格栅 多数污水处理厂(站)安装有格栅，选择何种清渣方式应视污水中浮渣量来定。 2调节池 城市污水厂 一

4、般不设调节池，工业污水厂 一般均设调节池。 调节池容积，理论上应根据一个污水变化周期内污水泵累积输出流量与污水累积进水流量之差来计算。一般按调节时间计算，调节时间应包含一个生产周期或污水变化周期。 调节池可与其处理单元如沉淀池、混凝沉淀池、格栅间合建。 一、污水预处理与一级处理 3沉砂池 沉淀池主要是为去除粒径为0.2mm以上的砂粒，去除率要求达到80。 城市污水处理厂一般采用曝气沉砂池。 工业污水处理厂(站)一般采用平流沉砂池和旋流除砂器。4初次沉淀池 平流式、竖流式、幅流式及斜板(管)沉淀池均被用作初次沉淀池。 城市污水处理多用平流式和辐流式。 工业污水处理则多用竖流式、平流式与斜板(管)

5、沉淀池。二、厌氧生物处理 1厌氧反应器 目前常用的厌氧反应器有升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧生物滤池(AF)、厌氧接触氧法和厌氧复合床反应器(UBF) 厌氧接触法适合有机物浓度高(COD一般在5000mgL以上)、悬浮物浓度高(SS一般在5000mgL以上)的废水处理，厌氧生物滤池则适合于悬浮物 浓度低(SS500mgL)和有机物浓度较低(COD5000mgL)的废水处理，而UASB和UBF则介于两者之间。 厌氧反应器结构形式目前多用为钢结构，因其具有质量轻、机械及防腐施工方便、造价较低的优点，但使用寿命较短。对于大型厌氧反应器(直径和高度均大于15.0m)，建议采用钢筋混凝土结构。 2水

6、解(酸化)池与两相厌氧 微生物水解(酸化)可以作为独立一级厌氧生物处理，亦可以作为两相厌氧生物处理的第一相(即产酸相)，其目的均是改善原污水的可生化性，降低后续生物处理的负荷，提高后续处理的稳定性和效果。 水解(酸化)池是一种高负荷厌氧生物处理单元，运行负荷是一般厌氧生物处理的35倍。水解(酸化)池构造宜简单，它起负荷调节、酸化(或分解)作用，而不像一般厌氧反应去除大量有机负荷，在水解(酸化)池内不安装复杂的配水和水流整流装置(如折流板、三相分离器、出水溢流堰)，不产沼气无集气装置，进水不需预先调节水质、水量和水温。水解(酸化)池有生物膜形式、活性污泥形式或两者结合的形式，有竖流式、平流式和折

7、流式。 两相厌氧工艺，即主体厌氧反应器(主要去除有机负荷产生CH4气体)之前，增设一级水解(酸化)池，起到均衡水量水质、分解大分子有机污染物(即酸化)、去除有毒污染物(如SO42-)等，创造一个稳定高效的厌氧处理系统。 三、好氧生物处理 1曝气池 完全混合式、推流式、循环廊道式曝气池均有较多的应用，其中完全混合式曝气池多用于处理工业废水，且更容易出现泡沫、污泥膨胀等问题，而后两者更多地用于处理城市污水。 完全混合式曝气池多为方形或长方形，也用圆形；推流式曝气池一般为多个廊道并列的矩形池；循环廊道式曝气池采用各种形式首尾相连的环形廊道。 2生物接触氧化池 目前，采用生物接触氧化池均为曝气区与填料

8、区合建的形式，应用于工业废水处理较多，处理城市污水较少。 生物接触氧化池的设计负荷应根据试验或参照类似污水的实际运行资料确定。无资料时，城市污水或类似的工业废水BOD容积负荷为3.04.0kg(m3d)，易降解的工业废水4.06.0kg(m3d)，不易降解的工业废水为1.02.0kg(m3d)。 生物接触氧化池设计时要求每格池均匀配水和布气，且宜均匀出水。 生物接触氧化池的填料种类很多，纤维填料一般用半软性填料(或组合填料)、弹性立体填料和球形填料。 3二次沉淀池 二次沉淀池在处理水量大时一般采用圆形辐流式，处理水量小时采用圆形或方形竖流式。四、鼓风机房 目前常用的鼓风机为罗茨鼓风机和离心式鼓

9、风机。罗茨鼓风机一般是低风压、低风量时选用，当风压高于50kPa时，机器噪声和振动均大大增加。风量大、风压高(p50kPa，Q80m3min)时宜选用离心鼓风机。 鼓风机的出口风压应由曝气扩散器的淹没水深及空气管路的风压损失计算确定，尤其是空气扩散器、调节阀门、计量仪表等装置的风压损失。第四节 污水厂的总体布置一、污水厂总体布置的内容 污水厂的总体布置包括平面布置和高程布置两部分。 1平面布置 平面布置的内容主要包括；各种构(建)筑物的平面定位；各种输水管道、阀门的布置；排水管渠及检查井的布置；各种管道交叉位置；供电线路位置；道路、绿化、围墙及辅助建筑的布置等。 2高程布置 高程布置的内容主要

10、包括：各处理构(建)筑物的标高(例如池顶、池底、水面等)；管线埋深或标高；阀门井、检查井井底标高，管道交叉处的管线标高；各种主要设备机组的标高；道路、地坪的标高和构筑物的复土标高。 二、污水厂的平面布置1污水厂平面布置原则按功能分区，配置得当。功能明确、布置紧凑。首先应保证生产的需要，结合地形、地质、土方、结构和施工等因素全面考虑。布置时力求减少占地面积，减少连接管(渠)的长度，便于操作管理。 顺流排列，流程简捷。指处理构(建)筑物尽量按流程方向布置，避免与进(出)水方向相反安排，各构筑物之间的连接管(渠)应以最短路线布置，尽量避免不必要的转弯和用水泵提升，严禁将管线埋在构(建)筑物下面，目的

11、在于减少能量(水头)损失、节省管材、便于施工和检修。 充分利用地形，平衡土方，降低工程费用。必要时应预留适当余地。构(建)筑物布置应注意风向和朝向。 2污水厂的平面布置 是在工艺设计计算之后进行的，根据工艺流程、单体功能要求及单体平面图形进行，污水厂总平面图上应有风向玫瑰图、构(建)筑物一览表、占地面积指标表及必要的说明，比例尺一般为1:(200500) 。 首先对处理构筑物和建筑物进行组合安排。布置时对其平面位置、方位、操作条件、走向、面积等统盘考虑。安排时应对高程、管线和道路等进行协调。 生产辅助建筑物的布置，亦应尽量考虑组合布置，如机修间与材料库的组合，控制室、值班室、化验室、办公室的组

12、合等。 预留面积的考虑。必要时预留生产设施的扩建用地。 生活附属建筑物的布置，宜尽量与处理构筑物分开单独设置，可能时应尽量放在厂前区。应避免处理构(建)筑物与附属生活设施的风向干扰。 道路、围墙及绿化带的布置。通向一般构(建)筑物应设置人行道，宽度1.52.0m；通向仓库、检修间等应设车行道，其路面宽为34m，转弯半径为6m，厂区主要车行道宽56m；行车道边缘至房屋或构筑物外墙面的最小距离为1.5m。道路纵坡一般为12，不大于3。 污泥区的布置。由于污泥的处理和处置一般与污水处理相互独立，且污泥处理过程卫生条件比污水处理差，一般将污泥处理放在厂区后部； 管(渠)的平面布置。 在各处理构筑物之间

13、应有连通管(渠)，还应有使各处理构筑物独立运行的管(渠)。当某一处理构筑物因故停止工作时，使其后接按处理构筑物，仍能够保持正常的运行，污水厂应设超越全部或部分处理构筑物，直接排放水体的超越管。 三、污水厂的高程布置 主要任务是计算确定主要控制点(水高、接管等)的标高， 使污水能够沿流程在各处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。高程图上的垂直和水平方向比例尺一般不相同. 污水厂处理高程布置时，所依据的主要技术参数是构筑物高度和水头损失。 1水头损失的确定 (1)处理构筑物中的水头损失p117处理构筑物的水头损失2702804504751030200350102040604050生物

14、滤池(工作高度为2m时) 装有旋转式布水器装有固定喷洒布水器混合池或接触池污泥干化场配水井混合池(槽)反应池102510252040405050601020255050150格栅沉砂池沉淀池 平流 竖流 辐流双层沉淀池曝气池 水潜流入池 水跌水入池水头损失（cm）构筑物名称水头损失（cm）构筑物名称(2)构筑物连接管(渠)水头损失 包括沿程与局部水头损失，可按下式计算确定。式中 h1沿程水头损失，m； h2局部水头损失，m； i单位管长的水头损失，根据流量、管径和流速等查阅给水排水设计手册获得； L连接管段长度，m； 局部阻力系数，查设计手册； g重力加速度，ms2； v连接管中流速，ms。

15、连接管中流速一般为0.61.2ms，进入沉淀池时流速可以低些；进入曝气池或反应池时，流速可以高些。流速太低，会使管径过大，相应管件及附属构筑物规格亦增大；流速太高时，则要求管(渠)坡度较大，会增加填、控土方量等。 (3)计量设施的水头损失 计量槽、薄壁计量堰、流量计的水头损失可通过有关计算公式、图表或设备说明书确定。一般污水厂进、出水管上计量仪表中水头损失可按0.2m计算，流量指示器中的水头损失可按0.10.2m计算。 2高程布置时的注意事项 选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统能够正常运行； 污水尽量经一次提升就应能靠重力通过净化构筑物，而中间不应再经加压提升； 计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为处理构筑物和管渠的设计计算流量； 污水处理后污水应能自流排入下水道或水体，包括洪水季节(一般按25年一遇防洪标准考虑)； 高程的布置既要考虑某些处理构筑物(如沉淀池、调节池、沉