污水处理厂设计原理与建设.ppt

第八章 污水处理厂的设计,第一节 厂址选择,第二节 厂、站处理方法和流程的选择,第三节 污水厂的平面布置,第四节 污水厂的高程设计,二、设计原则,1. 工业废水与城市污水处理的关系 工业废水在厂内进行局部处理，去除城市污水处理厂不能有效去除的有毒有害物质，使工业废水达到排入城市下水道的水质标准（CJ18-86）以后再与生活污水一起进入城市污水处理厂进行处理。2. 基础数据可靠、厂址选择合理、工艺先进实用、总体布置考虑周全、避免二次污染、运行管理方便、近期远期结合、满足安全要求,三、 设计步骤及设计文件编制,1、设计前期工作 a. 项目建议书 预可行性研究是建设单位向上级送审的项目建议书的技术文件。 b. 可行性研究 概述 工程方案 工程投资估算及资金筹措 工程远近期结合的考虑 工程效益分析 工程进度安排 存在问题及建议 附图及附件2、初步设计 设计说明书 工程量 材料及设备量 工程概算 初设图纸3、施工图设计,设计步骤,为加强建设项目的前期工作，严格按照设计程序办事，使建设项目的确定建立在充分调查研究、认真分析论证的基础上，努力做到：技术上先进、经济上合理、投资效益显著，所以在一座废水处理厂建设以前，必须先做设计的前期工作。其内容包括：项目建议书；可行性研究。在此基础上再进行下一步的设计。,项目建议书,项目建议书是建设单位向国家提出要求建设某一具体项目的建议文件，是基建程序中最初阶段的工作，是投资决策前对拟建项目的轮廓设想。项目建议书一般应包括以下内容：建设项目提出的必要性和依据，需引进技术和进口设备的项目，应说明国内外技术差距、概括引进和进口的理由。项目内容范围，拟建规模和建设地点的初步设想。资源情况、建设条件、协作关系，需引进技术和进口设备的要做出引进国别、厂商的初步分析和比较。,投资估算和资金筹措设想，利用外资项目要说明利用外资的理由和可行性，以及偿还贷款能力的初步测算。项目建设进度的设想。经济效益和社会效益的初步估算。,可行性研究,可行性研究应以批准的项目建议书和委托书为依据，研究项目的经济和社会的可行性，向决策者和主管机关审批的上报文件。其主要任务是：在充分调查研究、评价预测和必要的勘查工作基础上，对项目建设必要性、经济合理性、技术可行性、实施可能性进行综合性的研究和论证，对不同建设方案进行比较，提出推荐建设方案。可行性研究的工作成果是提出可行性研究报告，批准后的可行性研究报告是编制设计任务书和进行初步设计的依据。,污水处理厂的基本建设程序,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,一、设计资料,基础资料：1、设计依据： 可研及批准书、环评、城市规划资料、设计 委托书及合同、其他资料2、自然条件：气象、水温、地质、地形3、编制概预算资料： 建筑工厂综合预算定额 安装工程预算定额 建筑企业单位工程收费标准 基本建设费率，租地，征地，青苗补偿，拆迁补偿,一、设计资料,相关设计规范室外排水设计规范建筑给水排水设计规范室外给水设计规范污水再生利用工程设计规范建筑中水设计规范城市污水处理厂附属建筑和附属设计标准,一、设计资料,水质排放标准：污水综合排放标准城镇污水处理厂污染物排放标准污水排入城市下水道水质标准污水海洋处置工程污染控制标准,设计水质,1. 生活污水的BOD5和SS设计值 BOD5=2035g/（人d） SS=3050g/（人d）2. 工业废水BOD5和SS值折合成人口当量计算3. 设计水质浓度S式中：S某污染物质在污水中的浓度，mg/L； s每人每日对该污染物质排出的总数，g； Qs每人每日的排水量，以L计。,设计水量,1. 设计最大流量（m3/h或L/s） 除曝气池外各处理构筑物与厂内连接管渠的设计采用。 当污水处理厂进水用泵提升时，则用组合泵的工作流量作为设计最大流量，但应与设计流量相吻合。2. 平均日流量（m3/d） 表示污水处理厂的公称规模，并用于处理总水量，污泥总量、耗药量、耗电量的计算。3. 降雨时的设计流量（m3/d或L/s） 该流量包括旱天流量和截流n倍的初期雨水流量，用于校核初沉池。4. 曝气池容积用最大日平均时流量进行设计。,设计图纸,平面布置图污水污泥工艺流程纵断面图竖向布置图厂内管渠结构示意图厂内各处理构筑物的工艺施工图，各处理构筑物和管渠附属设备安装详图管道综合图泵房、处理构筑物、综合楼、维修车间、仓库的建筑图、结构图采暖、通风、照明、室内给排水安装图，电气图，自动控制图、非标准机械设备图等,第一节 厂 址 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） 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。,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） 位置：水体下游，下风向，卫生防护距离 （300m以上距离）,（2） 要求条件：地质，用地，防洪，交通运 输，电力,（3） 靠近：回用水用户，受纳水体,处理厂占地面积与处理水量、处理方法的选择有关,污水处理厂所需面积,第二节 厂、站处理方法和流程的选择,处理工艺和流程的选择,以前对于城市污水处理厂来说，主要在一级处理和二级处理之间作选择，一些小型污水处理厂可以按一级处理设计。但是随着我国经济发展，以及其他经济发达国家的经验，城市污水处理厂一般都采用二级处理工艺。,在选择处理的工艺路线时，应注意考虑如下基本原则。合法性先进性可靠性安全性结合实际情况简洁和简单性 上述六项原则必须在选择处理工艺路线时全面衡量，综合考滤。,第三节 工艺流程选择确定,工艺流程的选择主要受以下因素的影响： 污水处理的程度； 污水规模和水质特点； 工程造价与运行费用； 污水处理控制要求； 污泥处理工艺；,第三节 常见的污水处理工艺,水质水量调节化学物理物理化学生物生态,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,城市污水处理厂工艺流程的确定,选定处理工艺流程应考虑的因素：污水处理程度（排放标准，回用目标）；工程造价、运行费用及占地面积；当地的自然与工程条件；污水的水量规模与污水量日变化程度；工程施工和运行管理需要的技术条件。典型的城市污水处理厂工艺流程：,二、 工业废水的处理,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：,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。,思考：化工厂废水处理工艺如何选择？,化工厂废水特点：（1）酸碱性，（2）高悬浮物，（3）高挥发性，（4）对生物有毒有害 。,工艺选择：1). 物理处理法。如过滤法、沉淀法。 (2). 物理化学法。如混凝沉淀法。 (3). 生物处理法。,思考：印染废水工艺？,水质特点：水量大、有机污染物含量高、碱度和pH值变化大、水质变化大；可生化性能差，废水BOD5/ COD值一般在20%左右；色度高。,工艺选择：（1）物理化学法。如混凝沉淀法（2）生物处理法。如：水解酸化UASBSBR ，水解酸化生物接触氧化，活性污泥接触氧化 （3）多种方法联用：混凝水解酸化接触氧化，二级生物接触氧化-砂滤-活性生物炭 ，水解-接触氧化-气浮,工艺路线选择的基本步骤,收集资料，调查研究要处理污染物种类、数量、规模、物理化学性质、其他特性；国内外处理该污染物的工艺方法、路线；试验研究报告；处理技术先进与否、自动化的高低以及污染物的测试方法；所需要设备的制造、运输和安装情况；处理项目建设的投资、运行费用、占地面积；水、汽、电和燃料以及主要基建材料的用量及供应；厂址、水文、地质、气象等资料；车间的位置、环境和周围的情况。,设备、设施及仪器的落实全面比较 全面分析对比的内容很多主要比较以下几项：要处理污染物的各种处理工艺路线在国内外应用的状况及发展趋势；处理效果；处理数量和规模；处理时材料和能源消耗的情况：工程项目的总投资和处理运行费用情况；其他特殊情况。,4、处理工艺路线最终的确定 在以上三项的基础上，综合各种处理方法的优点，减少缺陷，最终确定出最佳的处理工艺路线使该处理工艺路线在技术上，在经济上都可行。,第三节 污水厂的平面布置,平面布置的内容,(1) 处理构筑物（污水处理，污泥处理） (2) 辅助构筑物（泵站，配水井） (3) 辅助建筑物（变电站，鼓风机房） (4) 生活管理设施（办公楼） (4) 管线（雨水，污水，给水，电气，超越，放空） (5) 道路 (6) 绿化地,主要附属建筑物和人员编制,主要附属建筑物：综合楼（办公、化验、食宿、洗浴）：300m2左右；变电站： 70m2左右；机修间： 100m2左右；汽车库： 70m2左右锅炉房： 70m2左右；门卫值班室： 20m2左右人员编制：生产人员（工艺运行操作，值班警卫，化验）：4班3倒（5班3倒）；生产辅助人员（水、电、机修，司机，绿化）：1班；生产管理人员（厂长，工程师，办公、后勤）：1班。,中小型污水处理厂辅助建筑面积,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) 考虑分期施工和扩建的可能性，留有适当的扩建余地。,(3) 处理构筑物与生活管理设置分区明确，保持距离，一般按厂前区、污水区、污泥区设置。,(4) 构筑物之间的距离应满足施工要求，方便操作检修。,平面布置的原则,(5) 产生臭气和噪声的辅助构筑物和辅助建筑物应注意其对周围环境的影响。特殊构筑物的距离符合要求。,(6) 各种管线应全面安排，避免相互干扰，可考虑设置管廊。水管避免迂回曲折，做到水流通畅,(7) 道路位置和宽度设置合理，各构筑物和建筑物设置必要通道，满足物品运输、日常操作和管理维修需要。,(8) 绿化面积不少于全厂面积30%。,污水厂应设置通向各构筑物和附属建筑物的必要通道。通道的设计应符合下列要求：,一、主要车行道的宽度：单车道为3.5m，双车道为67m， 并应有回车道；,二、车行道的转弯半径不宜小于6m；,三、人行道的宽度为1.52m。,四、通向高架构筑物的扶梯倾角不宜大于45度。,五、天桥宽度不宜小于1m。,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,平面布置图,(1) 比例尺（1：500-1：1000） (2) 指北针 (3) 风玫瑰图 (4) 主图 (4) 图例 (5) 图表,办公楼,化验室,车库,配电室,鼓风 机房,接触氧化,竖流式沉淀池,水解酸化,调节沉淀池,污水提升泵,格栅,污泥脱水间,浓缩池,贮泥池,平面布置图,污泥提升泵房,污水处理厂工艺平面图,1图纸一张；比例：1：500；图签：大小、格式统一；线型：粗：0.6mm，中：0.4mm，细：0.2mm；字体：不限（本次设计不限）字高：3mm，4.5mm，7.5mm；标注：建筑标注格式，格式、符号、字体统一；平面图形完整，道路、分区、平面布局合理顺畅，构、建筑物编号，编制构建筑物一览表；主要工艺管线完整准确，管线区分明确，走向合理厂区给排水管线，图纸设计说明；,第四节 污水厂的高程设计,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。,水头损失包括：1、污水流经各处理构筑物的水头损失2、污水流经连接前后两处理构筑物管渠的水头损失3、污水流经水设备的水头损失,高程布置一般原则：水力计算时，应选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行计算，应适当留有余地。原则上应以最大设计流量计算，对大中型的处理厂，按设计平均流量计算，应留有充分的池面超高，同时构筑物之间的联结管渠应按最大设计流量设计。高程计算时，经常以受纳水体的最高水位或下游用水的水位要求作为起点，由下游倒推向上游计算，以使处理后的废水在洪水季节也能够自流排出，使总提升泵房的扬程最小。高程布置和平面布置时，都应注意废水处理流程与污泥流程的相互协调，应尽量减少提升的污泥量。纵断高程图所采用的比例：纵向1:100，横向1:500-1:1000。,6 污水流经处理构筑物的水头损失，主要产生在进口、出口和需要的跌水处，而流经处理构筑物本身的水头损失则较小。7 避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。8 在计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的扬程，以降低运行费用。9 考虑远期发展，水量增加的预留水头10计量设施的水头损失： 一般污水处理厂进、出水管上计量仪表中水头损失可按0.2m计算。,构筑物连接管（渠）的水头损失，包括沿程与局部水头损失，可按下列公式计算确定：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(水力坡度)，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，查阅给水排水设计手册获得； g重力加速度，m/s2； v一连接管中流速，m/s。,污水处理构筑物的水头损失,处理构筑物之间连接管道渠水力计算表如下：,高程 布置图,(1) 构筑物 (2) 池底、池顶、水面、地面高程 (3) 比例尺（横向1：500-1：1000，纵向1：50-1：100）,连接沟道的水力计算,污水处理厂的设计和计算,一、  确定污水处理厂的设计水质,二、确定污水处理厂的设计水量,平均日流量（m3/d）： 这种流量一般用于表示污水处理厂的公称规模，用以表示处理总水量。 计算污水处理厂的年抽升电耗和耗药量。 计算产生并处理的污泥总量。,设计最大流量（m3/h或L/s）： 污水处理厂的进水管的设计用此流量。当污水处理厂的进水是用水泵抽升时，则用组合水泵的工作流量作为设计最大流量，但应与设计流量相吻合。 污水处理厂的各处理构筑物（除另有规定外）及厂内连接各处理构筑物的管渠，都应满足设计最大水量的要求。 考虑到最大设计流量持续时间较短，当曝气池的设计反应时间在6小时以上时，可采用时平均流量为曝气池的设计流量。,降雨时的设计流量（m3/h或L/s） 这一流量包括旱天流量和截留n倍的初雨水流量。用这一流量校核初沉池以前的处理构筑物和设备。,三、选择厂址,1、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夏季风向的下风向，为保证卫生要求，厂址应与城镇、工厂的厂区及农村居民点保持300m以上的距离，但也不宜太远，以免增加管道长度，提高造价。,2、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，或者便于运输。当处理水排放时，则应与受纳水体靠近。,3、厂址不宜设在雨季受水淹的低洼处。靠近水体的处理厂，要考虑不受洪水的威胁。厂址尽量设在地质条件好的地方，以便施工，降低造价。,四、确定污水处理 工艺流程,城市污水处理工艺的典型流程,格栅、沉砂池和初次沉淀池组成一级处理，去除机械杂质。可去除20-30%的BOD。生物处理和二沉池构成二级处理，是污水处理厂的核心，去除胶体状和溶解状的有机物。BOD可降至20-30mg/l。,五、主要构筑物及设备,计算出构筑物或设备的尺寸：格栅沉砂池初次沉淀池曝气池二沉池,六、平面及高程布置设计,9.6.3 污水计量设备1、计量槽（巴氏槽）,计量设备的准确度达95%-98%，优点是水头损失少，底部洗刷力大，不易沉积杂物。,计量槽颈部有一较大坡底的底，颈部后的扩大部分则具有较大的反坡。当水流至颈部时产生临界水深的急流，而当流至后面的扩大部分时，便产生水跃，因此，在所有条件相同时，水深仅随流量而变化。量得水深后，根据下面的公式求其流量。,2、薄壁堰计量设备,根据法拉第电磁感应原理测量流量的仪表，当导电液体流过变送器时，切割磁力线而产生感应电势，并以电讯号输至交换器进行放大、输出。由于感应电势的大小仅与流体的平均流速有关，因而可测得管中的流量。,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,