污水处理厂设计与运行管理

第十九章污水处理厂的设计与运行管理教学目的、要求：掌握污水处理工程的方案比较、污水处理厂的设计熟悉污水处理厂设计程序了解污水处理设计实例、污水处理厂的运行管理和自动控制。

19.1污水处理厂设计程序规划项目建议书工程可行性研究报告初步设计扩大初步设计施工图设计土建施工设备安装设计院审批批准评审评审设计监理施工监理设计院调试运行批准施工安装单位污水处理工程方案比较的内容污水处理工程的技术经济指标评价设计方案的技术经济指标经济比较方法建设投资和经营管理费用

19.2污水处理工程的方案比较厂址选择：一般应考虑以下一些问题：（1）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。（2）处理厂应尽量少占土地和不占良田。同时，要考虑今后有适当的发展余地。（3）要考虑周围环境卫生条件。（4）处理厂应设在靠近电源的地方，并考虑排水、排泥的方便。（5）处理厂应选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。

19.3污水处理厂的设计一、城镇污水厂的流程按照处理效率，污水厂可以分为三级：一级处理厂沉淀法二级处理厂生物处理法一级加强处理厂化学混凝沉淀法化学生物絮凝处理生物处理法厂、站处理方法和流程的选择一级污水处理厂一级处理（沉淀法）一级强化污水处理厂一级强化处理（混凝沉淀法）二级生化污水处理厂高碑店污水处理厂工艺流程图邯郸市东污水处理厂工艺流程图二、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：(1)确定废水的处理要求；(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。平面布置的原则

(1)布置应紧凑，以减少处理厂占地面积和连接管(沟道)的长度，并应考虑工作人员的方便。

(2)各处理构筑物之间的连接管(沟道)应尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。

(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)使需要开挖的处理构筑物避开劣质地基。

(5)考虑分期施工和扩建的可能性，留有适当的扩建余地。污水厂的平面布置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水头损失为两构筑物之间的水面高差。

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。污水厂的高程布置就是确定各构筑物的高程。污水厂的高程布置1、最主要的两条原则

尽量利用地形特点使构筑物接近地面高程布置，以减少施工量，节约基建费用；使废水和污泥尽量利用重力自流，以节约运行动力费用。2、高程布置应考虑的因素（1）初步确定各构筑物的相对高差，只要选定某一构筑物的绝对高程，其他构筑物的绝对高程也能确定。（2）进行水力计算时，要选择一条距离最长、水头损失最大的流程，按远期最大流量计算。（3）水力计算时以近期的Qmax作为设计流量来计算其水头损失；（4）涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期的Qmax计算；

（5）当废水及污泥不能同时保证重力自流时，应污泥量少，可考虑用泵提升污泥；（6）高程布置应保证出水能排入受纳水体。即控制点：受纳污水水体的最高水位，然后逆处理流程向上倒推计算，以使洪水季节能自流排出；（7）污水、污泥流程应配合好，尽量减少需抽升的污泥量；比例：横向1:500、纵向1:50～1:100水头损失计算-1a.沟管的沿程水头损失：按所定的坡度计算b.局部水头损失：按流速水头的倍数计算c.堰上水头按有关堰流公式计算d.自由跌落水头初沉池、二沉池：0.10m

曝气池：0.15m

计量堰：0.15～0.20me.集水槽起端水深h0

集水槽为平底均匀集水，自由跌水出流，见下图

图20-3沉淀池集水槽水头损失计算图

水头损失计算-2集水槽宽:集水槽起端水深:

式中Q——集水槽设计流量(m3/s)

常对Q再乘以1.2～1.5的安全系数f.明渠出口处水深：起端水深:污水处理厂的配水与计量处理构筑物之间连接管渠的设计配水设备：要求均匀配水计量设备处理构筑物之间连接管渠的设计1.一般采用矩形钢盘混凝土明渠或钢盘混凝土管，或铸铁管2.管渠内流速配水设备1.中管式配水井：和倒虹管式配水井常用于圆形构筑物的配水，对称性好，配水效果较好2.倒虹管式配水井3.档板式配水井4.渠道配水：（1）变渠道断面配水（2）对称式渠道配水（3）等断面渠道配水中管式集配水井计量设备巴氏计量槽优点：水头损失小，不易发生沉淀，精度高缺点：施工较难薄壁堰

一般设在处理系统之后，比较稳定可靠

电磁流量计结构简单，安装方便，工作稳定，但价格昂贵实例高程布置污水处理高程污泥处理高程污水处理高程为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流考虑为宜（污泥流动不在此例）。为此，必须精确地计算污水流动中的水头损失，水头损失包括：

1.污水流经各处理构筑物的水头损失，主要产生在进口和出口和需要的跌水（多在出口处），而流经处理构筑物本体的水头损失则较小。

2.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。

污泥处理高程设计（1）设计原则

a.高程计算从控制点开始，一般从污泥脱水反推至消化池的最高泥面标高，然后从沉淀池推算到消化前污泥投配池的最低泥位标高，最后确定污泥控制室污泥泵所需的扬程。

b.污泥管道的水头损失hf（m）式中：L——管长（m）v——污泥流速（m/s）

D——管径（m）CH——哈森—威廉姆斯系数

c.二级消化池的泥面标高是撇去上清液的泥面标高，而不是正常运行时的池内泥面标高。1.某镇污水处理厂平面布置草图污水流程如下：污泥干化场的滤液回流到泵站(G)的进水井同初次沉淀池的出水相混合。这个厂各种处理构筑物个数和有效尺寸列于下表中：20651污泥干化场(F)Ф94.51二级消化池(E)Ф961一级消化池(D)9932二次沉淀池(C)Ф2022生物滤池(B)5202.52初次沉淀池(A)有效尺寸/m个数处理构筑物的名称

2.在高程布置前，先设计各条连接处理构筑物的沟道这个厂的设计流量为：近期qV平均＝87L/s，qVmin＝140L/s；远期qV平均＝174L/s，qVmax＝245L/s。连接沟道的水力计算

3.在本例中，泵站设在流程的中间高程布置的水力计算分两段进行：泵站上游为一段，从进水干沟终点顺流算起；泵站下游为另一段，从河道逆流算起。计算时，流量采用泵站的最大设计流量。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，进水干沟终点窨井最高水位8.05m。(1)先决定初次沉淀池最高水位和泵站进水池最高水位(这一水位同决定进水池低水位有关)。高程进水干沟终点窨井(点1)最高水位:8.05m沟道沿程水头损失:沟道局部水头损失:格栅水头损失:合计:配水进(点2)最高水位:7.72m堰口水头(b＝2m):自由跌落:水槽沿程水头损失:水槽局部水头损失:合计:初次沉淀池(A)最高水位:7.41m堰口水头(b＝25m):自由跌落:出水槽水头损失:沟管沿程水头损失:沟管局部水头损失:合计:泵站(G)进水点(点3)最高水位:6.80m(2)再决定二次沉淀池最高水位和生物滤池滤床表面高程(倒算)。河道(点9)最高水位：高程8.50m出水干沟局部损失：出水干沟局部湿头损失：合计：泵站(G)出流(点8)最高水位：9.32m出水槽沿程水头损失：出水槽局部水头损失：自由跌落：堰口水头(b=49m)：合计：二沉池(C)最高水位：9.65m汇水井(点7)最高水位：9.72m进水管沿程水头损失：进水管局部水头损失：合计：沟道沿程水头损失：沟道局部水头损失：合计：汇水井(点6)最高水位：9.95m9.90m生物滤池(B)排水系统中央干沟沟底高程：中央干沟高度：排水系统(假底)高度：滤床高度：合计：生物滤池(B)滤床表面高程：12.65m

4.二次沉淀池同初次沉淀池配水井(点2)之间的水位差将在9.65m-7.72m=1.93m左右，足以把二次沉淀池的污泥压送至配水井，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，污泥槽终点高程为8.0m-0.02×20m＝7.6m，高于配水井的井底(7.72m-0.28m＝7.44m)。污泥干化场场面高程采用9.5m。

消化池池墙底部高程采用8.1m，二级消化池污泥面最高高程将为8.1m+4.5m＝12.6m，比污泥干化场高12.6m-9.5m＝3.1m，足敷排泥之用，有部分容积可用于蓄泥。