內(nèi)蒙古某市排水工程給排水畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc
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1、內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)引 言隨著城市和工業(yè)的飛速發(fā)展,污、廢水的排放量與日劇增。據(jù)統(tǒng)計(jì)資料,我國(guó)城市污水的年排放量已達(dá)400多億立方米,但在我國(guó)680多個(gè)城市中,僅有200多座在建和建成的污水處理廠,并且集中在近100個(gè)城市中。污水的大量排放,導(dǎo)致了水環(huán)境的污染和水資源可利用性的降低。城市污水、工業(yè)污水和農(nóng)業(yè)面源污染致使我國(guó)城市水域90%受到污染,所以城市水質(zhì)型水資源危機(jī)是我國(guó)普遍存在的現(xiàn)象。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,城市污水和廢水量會(huì)不斷的增加,污水處理就顯得尤為重要了。我國(guó)水資源短缺已經(jīng)是一個(gè)不爭(zhēng)的事實(shí),也引起了國(guó)家對(duì)污水治理的重視,并相應(yīng)的出臺(tái)了一系列的政策,必須向建設(shè)節(jié)水型工
2、農(nóng)業(yè)、節(jié)水型城市、節(jié)水型社會(huì)的方向發(fā)展。這也在一定程度上促進(jìn)了一些先進(jìn)的處理工藝的誕生, 可以實(shí)現(xiàn)污水的再利用,實(shí)現(xiàn)水體的循環(huán)利用,水的循環(huán)利用不僅能減少向天然水體取水的數(shù)量,緩解水資源短缺,并且也減少了向天然水體排放污水的數(shù)量,減少了對(duì)水環(huán)境的污染。城市排水工程對(duì)于保護(hù)環(huán)境,促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),保障人民健康都具有十分重要的意義。第一章 排水工程概況1.1 設(shè)計(jì)題目?jī)?nèi)蒙古自治區(qū)H市排水工程設(shè)計(jì)1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)以培養(yǎng)工程師基本素質(zhì)為中心,通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)的教學(xué)環(huán)節(jié),使學(xué)生具備一些基本的工程知識(shí):(1)調(diào)查研究、收集資料和閱讀中外文文獻(xiàn)的能力;(2)方案的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)等諸方面的綜合分析論證能力;
3、(3)一定的理論分析與設(shè)計(jì)運(yùn)算能力;(4)良好的計(jì)算機(jī)操作及應(yīng)用(繪圖、方案論證、技術(shù)優(yōu)化等)能力;(5)熟悉并掌握與工程建設(shè)有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范;(6)工程制圖及編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)的能力。1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)(1)排水管網(wǎng)的擴(kuò)初設(shè)計(jì);(2)排水泵站工藝設(shè)計(jì),含部分工藝施工圖設(shè)計(jì);(3)污水處理工藝設(shè)計(jì),含部分單體構(gòu)筑物的工藝施工圖設(shè)計(jì);(4)污泥處理工藝設(shè)計(jì),含部分單體構(gòu)筑物的工藝施工圖設(shè)計(jì);(5)平面布置及高程計(jì)算。1.4 基本要求(1)通過(guò)閱讀中外文文獻(xiàn),調(diào)查研究與收集有關(guān)的設(shè)計(jì)資料,確定合理的污水處理工藝流程,進(jìn)行各個(gè)構(gòu)筑物的水力計(jì)算,經(jīng)過(guò)技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析,選擇合理的設(shè)計(jì)方案。(2)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)應(yīng)包括污水
4、處理工程設(shè)計(jì)的主要原始資料,污水管道計(jì)算、污水處理程度計(jì)算、污水處理廠計(jì)算、排水總泵站計(jì)算,附有必要的計(jì)算簡(jiǎn)圖,設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求內(nèi)容完整,計(jì)算準(zhǔn)確,文理通順、書(shū)寫(xiě)工整,一般應(yīng)在3.55.5萬(wàn)字左右,應(yīng)有300字左右的中英文說(shuō)明書(shū)摘要,編寫(xiě)格式參照內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)模板及表格(修訂);(3)畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)準(zhǔn)確地表達(dá)設(shè)計(jì)意圖,圖面力求布置合理、正確、清晰,符合工程制圖要求,圖紙不少于10張(按1號(hào)圖紙計(jì)),有35張圖紙采用計(jì)算機(jī)繪制,至少有3張圖紙應(yīng)基本達(dá)到施工圖圖紙深度;(4)設(shè)計(jì)中建議對(duì)有能力的學(xué)生進(jìn)行某一專(zhuān)題或某一設(shè)計(jì)部分進(jìn)行深入的計(jì)算,培養(yǎng)學(xué)生的獨(dú)立工作、善于思考的能力。1
5、.5 設(shè)計(jì)原始資料1.5.1 地形與城市規(guī)劃資料(1)城市地形與總規(guī)劃圖一張;(2)城市各區(qū)人口密度與居住區(qū)生活污水量標(biāo)準(zhǔn):l 城市各區(qū)的人口密度均按 380人/公頃 計(jì)算;l 污水量標(biāo)準(zhǔn)按 120L/人 計(jì)算;(3)屋面各類(lèi)路面比例(%):各種屋面混凝土與瀝青路面碎石路面非砌石路面綠地2035151515(4)工業(yè)、企業(yè)與公共建筑的排水量和水質(zhì)資料:公共建筑名稱(chēng)平均排水量m3/d最大排水量m3/hSSmg/LCODmg/LBOD5mg/LpH水溫TN mg/LA廠50004503006002908.32320B廠3800200100012008007.82235(5)生活污水水質(zhì)資料:SS
6、mg/LCOD mg/LBOD5 mg/LpH水溫 總氮 mg/L氨氮mg/L2204002657.81535301.5.2 氣象資料(1)氣溫資料:年平均氣溫 12月平均氣溫 19年最高氣溫 32月最高氣溫 28年最低氣溫 -18月最低氣溫 -13-10以下天數(shù) d600以下天數(shù) d100降雨量 mm/n300蒸發(fā)量 mm/n270(2)常年主導(dǎo)風(fēng)向:見(jiàn)風(fēng)玫瑰圖,最大風(fēng)速3m/s ;(3)設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式及參數(shù): 。(4) 地質(zhì)資料土壤性質(zhì)冰凍深度(m)地下水位(m)承載力(MPa)2m以上為粘土2m以下以沙土為主1.27.0正常1.6 設(shè)計(jì)步驟1.6.1排水量計(jì)算1確定排水量標(biāo)準(zhǔn),計(jì)算城市
7、最高日排水量、居民最高日生活排水量、工廠最高日生產(chǎn)排水量、未預(yù)見(jiàn)排水量,即可得該城市最高日設(shè)計(jì)排水量;2計(jì)算城市最高日最大時(shí)的排水量,設(shè)計(jì)流量;3計(jì)算城市平均日平均時(shí)的排水量,平均流量;1.6.2 排水管網(wǎng)水力計(jì)算1排水方案、排水體制的選擇;2排水區(qū)域劃分、排水管網(wǎng)定線;3劃分設(shè)計(jì)管段,確定管段的設(shè)計(jì)流量;4管道的水力計(jì)算;5根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制管網(wǎng)平面布置圖;1.6.3污水處理程度計(jì)算1城市生活水和工業(yè)廢水綜合后的水質(zhì)情況;2根據(jù)污水排放口的出水水質(zhì)要求計(jì)算懸浮物SS、生化需氧量BOD5、COD、氮和磷的處理程度。出水水質(zhì)要求如下:SS 30 mg/L,CODcr 120 mg/L,BOD5 3
8、0 mg/L,TN 15 mg/L,TP 8 mg/L1.6.4 污水廠設(shè)計(jì)計(jì)算1根據(jù)地形、氣象、水文等原始資料,考慮城市總體規(guī)劃、污水的再生利用與環(huán)境影響等因素,通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選擇適宜的廠址和處理方案,并加以說(shuō)明;2確定各處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)流量;3確定各構(gòu)筑物的形式和數(shù)目,根據(jù)確定的污水廠位置,初步進(jìn)行污水廠的平面布置和高程布置,在此基礎(chǔ)上確定構(gòu)筑物的形狀,有關(guān)尺寸和安裝位置等;4進(jìn)行各構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算,訂出各構(gòu)筑物和各主要構(gòu)件的尺寸;5繪制出各構(gòu)筑物的具體尺寸,確定各構(gòu)筑物在平面布置上的確切位置,最后完成平面布置,確定各構(gòu)筑物之間連接管道的位置、管徑、長(zhǎng)度、材料及附屬設(shè)施,最后確定污水廠的
9、高程布置;1.6.5泵站工藝設(shè)計(jì)計(jì)算泵站位置選擇和構(gòu)造形式、主要尺寸、設(shè)備型號(hào)與數(shù)量、技術(shù)性能說(shuō)明、水泵工作點(diǎn)計(jì)算和流量、揚(yáng)程復(fù)核等計(jì)算、集水井的面積、平面尺寸、有效深度、進(jìn)水格柵計(jì)算等,要求畫(huà)出水泵特性曲線與管路特性曲線。第二章 城市排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)2.1排水工程的意義和特點(diǎn)2.1.1排水工程的意義我國(guó)地地域遼闊,小城鎮(zhèn)占地面積很大,基礎(chǔ)設(shè)施薄弱,尤其是小城鎮(zhèn)排水工程發(fā)展緩慢,許多小城鎮(zhèn)的排水一般是明溝,下雨時(shí)易堵塞造成滿(mǎn)街亂流,基于有些地方連明溝也沒(méi)有,污水四溢,嚴(yán)重地影響了環(huán)境衛(wèi)生和人民生活水平的提高。搞好小城鎮(zhèn)排水工程的規(guī)劃,對(duì)保證工農(nóng)業(yè)生產(chǎn),改善居民的居住環(huán)境,防止水體遭受污染,加速小城
10、鎮(zhèn)現(xiàn)代化建設(shè)都具有重大的意義。2.1.2排水的特點(diǎn)小城鎮(zhèn)排水工程是隨著小城鎮(zhèn)工農(nóng)業(yè)發(fā)展和人民生活的提高而逐步建立起來(lái)的,是社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。1.小城鎮(zhèn)排水中主要是排除生活污水,小部分生產(chǎn)污水及雨水。由于小城鎮(zhèn)居民居住分散,工業(yè)企業(yè)規(guī)模較小,也較分散,所以小城鎮(zhèn)排水具有分散性。2.小城鎮(zhèn)居民大多數(shù)從事同一生產(chǎn)活動(dòng),生活規(guī)律基本相同,用水時(shí)間相對(duì)一致,其污水排放時(shí)間也較集中。3.小城鎮(zhèn)周?chē)话阌性S多池塘和土地,因此可以采取氧化塘或土地處理系統(tǒng)進(jìn)行污水處理。4.小城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)建設(shè)要結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展條件,注意節(jié)約投資。在資金不足的情況下,可采取分期建設(shè),使其逐步趨于完善。2.2城市排水方案確定排水體
11、制一般分合流排水系統(tǒng)和分流排水系統(tǒng)兩種類(lèi)型:1)合流制排水系統(tǒng)該系統(tǒng)是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一個(gè)管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)。目前廣泛采用的是截流式合流制排水系統(tǒng)。2)分流制排水系統(tǒng)該系統(tǒng)是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水分別在兩個(gè)或兩個(gè)以上各自獨(dú)立的管渠內(nèi)排除的系統(tǒng)。由于排除雨水方式的不同,分流制排水系統(tǒng)又分為完全分流制(具有污水排水系統(tǒng)和雨水排水系統(tǒng))和不完全分流制(只具有污水排水系統(tǒng))排水系統(tǒng)。 從環(huán)境保護(hù)方面來(lái)看,采用截流式合流制的城市,水體仍然遭受污染,甚至達(dá)到不能容忍的程度。采用分流制的城市,初雨徑流未加處理就直接排入水體,會(huì)對(duì)城市水體造成污染。盡管如此,分流制較靈活,以適應(yīng)社會(huì)發(fā)展的需
12、求,一般又能符合城市衛(wèi)生的要求,所以在國(guó)內(nèi)外獲得了較廣泛的應(yīng)用。 從造價(jià)方面來(lái)看,分流制可保持管內(nèi)的流速,排水管道的造價(jià)較合流制高,但污水廠及泵站造價(jià)較合流制低。 從維護(hù)管理方面來(lái)看,合流制排水系統(tǒng)污水廠的運(yùn)行管理較復(fù)雜,而分流制系統(tǒng)可保持管內(nèi)流速,不致發(fā)生沉淀,且流入污水廠的水量和水質(zhì)變化小,污水廠的運(yùn)行易于控制。本設(shè)計(jì)為內(nèi)蒙古自治區(qū)H市,有A、B兩家工廠。排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)主要包括二個(gè)方面:污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算,雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算。該市地處北方,降雨主要集中在夏秋兩季,此次設(shè)計(jì)采用分流制排水系統(tǒng)。從環(huán)境保護(hù),工程造價(jià)及維護(hù)管理等各個(gè)方面的因素考慮,選擇完全分流制的排水體制,即分別設(shè)置污水排水系統(tǒng)和雨
13、水排水系統(tǒng),污水排放到污水處理廠統(tǒng)一處理,雨水通過(guò)收集直接排入到河流中。2.3污水管網(wǎng)定線2.3.1污水管網(wǎng)布置原則1)按照城市總體規(guī)劃,結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況布置排水管網(wǎng),要進(jìn)行多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較;2)先確定排水區(qū)域和排水體制,然后布置排水管網(wǎng),應(yīng)按從干管到支管的順序進(jìn)行布置;3)充分利用地形,采用重力流排除污水和雨水,并使管線最短和埋深最?。?)協(xié)調(diào)好與其他管道,電纜和道路等工程的關(guān)系,考慮好與企業(yè)內(nèi)部管網(wǎng)的銜接;5)規(guī)劃時(shí)要考慮到使管渠的施工,運(yùn)行和維護(hù)方便;6)遠(yuǎn)近期規(guī)劃相結(jié)合,考慮發(fā)展,盡可能 安排分期實(shí)施。2.3.2污水管網(wǎng)定線原則其主要內(nèi)容有:確定排水區(qū)域,劃分排水流域;選擇污水廠和出
14、水口的位置;擬定污水干管及主干管的路線;確定需要提升的排水區(qū)域和設(shè)置泵站的位置等。平面布置得正確合理,可為設(shè)計(jì)間段奠定良好的基礎(chǔ),并使整個(gè)排水系統(tǒng)的投資節(jié)省。污水管道平面布置,一般按先確定主干管,再定干管,最后定支管的順序進(jìn)行。應(yīng)盡可能地在管線較短和埋深較小的情況下,讓最大區(qū)域的污水能夠自流排出。為實(shí)現(xiàn)這一原則,定線時(shí)通??紤]的因素是:1)地形和豎向規(guī)劃;2)排水體制和線路數(shù)目;3)污水廠和出水口位置;4)水文地質(zhì)條件;5)道路寬度;6)地下管線及構(gòu)筑物位置;7)工業(yè)企業(yè)和產(chǎn)生大量污水的建筑物分布情況;本設(shè)計(jì)由于地形向城市一邊傾斜。定線時(shí)充分利用地形趨勢(shì)來(lái)順坡排水。采用主干管與等高線垂直,干管
15、與等高線平行。2.3.3污水管線選擇比較管道系統(tǒng)布置符合地形趨勢(shì),一般為順坡排水,取短捷線路。每段管道均劃分適宜的服務(wù)面積。匯水面積劃分除依據(jù)明確的地形外,在平坦地區(qū)要考慮各毗鄰系統(tǒng)的合理分擔(dān)。在設(shè)計(jì)中盡量避免或減少管道穿越不易通過(guò)的地帶和構(gòu)筑物,如高地,基巖,基地土質(zhì)不好的地帶,河道,鐵路,地下管道,人防工事等。安排好控制點(diǎn)的高程。一方面應(yīng)根據(jù)豎向規(guī)劃,保證匯水面積內(nèi)個(gè)點(diǎn)的水都能排出,并考慮發(fā)展,在埋深上適當(dāng)留有余地;一方面應(yīng)避免因照顧個(gè)別控制點(diǎn)而增加全線管道的埋深。在進(jìn)行雨水管渠的系統(tǒng)規(guī)劃時(shí),應(yīng)綜合考慮城市地形和雨水管渠系統(tǒng)的布置原則,盡量采用重力流最短距離就近排至河流。2.3.4布置方案
16、的選擇 根據(jù)管道定線原則及城區(qū)實(shí)際情況,設(shè)計(jì)初步考慮兩套方案。管道的布置方案應(yīng)在同等條件和深度下進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,選擇一最佳方案。兩個(gè)方案的污水管道系統(tǒng)都采用截流式布置。 方案一:由于城鎮(zhèn)地形東西高程變化大,而南北高程變化小,考慮風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng),河流處于城市南部方向自西向東。所以污水廠及出水口設(shè)在城市東南面,使所有污水盡量靠重力排出。主干管盡量平行于河流布置,干管盡量垂直于河流布置。 方案二:相對(duì)方案一作了較大的改動(dòng)。水廠改在更靠近河下游位置, 管段增多。主干管垂直于河流布置,干管平行于河流布置,在布置雨水干管時(shí)和雨水干管交叉。管線較密,工程造價(jià)較高。所以選擇方案一。2.4污水設(shè)計(jì)流量的確定污水
17、管道及附屬構(gòu)筑物能確保通過(guò)的污水最打流量稱(chēng)為污水設(shè)計(jì)流量。進(jìn)行污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)采用最大日最大時(shí)流量,為設(shè)計(jì)流量,其單位為L(zhǎng)/s。2.4.1.居住區(qū)生活污水設(shè)計(jì)流量 (2-1)式中: 居住區(qū)生活污水設(shè)計(jì)流量(L/s);居住區(qū)生活污水定額L/(人d);設(shè)計(jì)人口數(shù);生活污水量總變化系數(shù) (2-2) (2-3)居住區(qū)生活污水設(shè)計(jì)流量為: (2-4)2.4.2、工業(yè)企業(yè)生活污水及淋浴污水的設(shè)計(jì)流量工廠A: 工廠B: (2-5)2.4.3、公共建筑污水設(shè)計(jì)流量2.4.4、城市污水總設(shè)計(jì)流量污水的總設(shè)計(jì)流量是居住區(qū)生活污水、工業(yè)企業(yè)生活污水、和工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量、未預(yù)見(jiàn)水量四部分組成,因此,根據(jù)排水管網(wǎng)計(jì)算
18、結(jié)果 (2-6) 2.5 污水管網(wǎng)水力計(jì)算2.5.1水力計(jì)算的基本公式污水管道水力計(jì)算的目的,在于合理、經(jīng)濟(jì)的選擇管道斷面尺寸、坡度和埋深。排水管道的水力計(jì)算中采用均勻流公式。流量公式 (2-7)流速公式 (2-8)式中 流量();過(guò)水?dāng)嗝婷娣e()流速()水力半徑(過(guò)水?dāng)嗝婷娣e與濕周的比值)()水力坡度(等于水面坡度,也等于管底坡度)流速系數(shù)值一般按曼寧公式計(jì)算,即: (2-9)將公式(3-1)和(3-2)和(3-3)聯(lián)立得: (2-10)式中:管壁粗糙系數(shù)。根據(jù)室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50014-2006),該值根據(jù)管渠材料而定,混凝土和鋼筋混泥土污水管道的管壁粗糙系數(shù)一般采用0.014.2.
19、5.2污水管道水力計(jì)算的設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50014-2006),設(shè)計(jì)參數(shù)要求如下所訴。1設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度在設(shè)計(jì)流量下,污水在管道中的水深h和管道直徑D的比值為設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度,當(dāng)h/D=1時(shí)稱(chēng)為滿(mǎn)流;當(dāng)h/D1時(shí)稱(chēng)為非滿(mǎn)流。污水管道的設(shè)計(jì)按非滿(mǎn)流進(jìn)行設(shè)計(jì),其最大設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度的依據(jù)室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50014-2006), 2設(shè)計(jì)流速污水在管內(nèi)流動(dòng)緩慢時(shí),污水中所含雜質(zhì)可能下沉,產(chǎn)生淤積;當(dāng)污水流速增大時(shí),可能產(chǎn)生沖刷現(xiàn)象,甚至損壞管道。為了防止管道中產(chǎn)生淤積或沖刷,設(shè)計(jì)流速不宜過(guò)小或過(guò)大,應(yīng)在最打和最小設(shè)計(jì)流速?lài)畠?nèi)。最小設(shè)計(jì)流速是保證管道內(nèi)不致發(fā)生淤積的流速。這一最低的限值與污水中所
20、含懸浮物的成分和粒度有關(guān);與管道的水力半徑,管壁的粗糙系數(shù)有關(guān)。從實(shí)際運(yùn)行情況看,流速是防止管道中污水所含懸浮物沉淀的重要因素,但不是唯一的因素。引起污水中懸浮物沉淀的覺(jué)得因素是充滿(mǎn)度,即水深。一般小管道水量變化大,水深變小時(shí)就容易產(chǎn)生沉淀。大管道水量大、動(dòng)量大,水深變化小,不易產(chǎn)生沉淀。因此不需要按管徑大小分別規(guī)定最小設(shè)計(jì)流速。根據(jù)國(guó)內(nèi)污水管道實(shí)際運(yùn)行情況的觀測(cè)數(shù)據(jù)并參考國(guó)外經(jīng)驗(yàn),污水管道的最小設(shè)計(jì)流速定為0.6m/s。含有金屬、礦物困提或重油雜質(zhì)的生產(chǎn)污水管道,其最小設(shè)計(jì)流速宜適當(dāng)加大。最大設(shè)計(jì)流速是保證管道不被沖刷損壞的流速。改值與管道材料有關(guān),通常的最大設(shè)計(jì)流速為10m/s,非金屬管道
21、的最大設(shè)計(jì)流速為5m/s。3最小管徑為了養(yǎng)護(hù)工作的方便,常規(guī)定一個(gè)允許的最小管徑。在街區(qū)和常去內(nèi)最小管徑為200mm,在街道下為300mm。在進(jìn)行管道水力計(jì)算時(shí),上游管道由于服務(wù)的排水面積小,因而設(shè)計(jì)流量小,按此流量計(jì)算得出的管徑小于最小管徑,此時(shí)就采用最小管徑值。4設(shè)計(jì)坡度在污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),通常使管道埋設(shè)坡度與設(shè)計(jì)地區(qū)的地面坡度基本一致,但管道坡度造成的流速應(yīng)等于或大于最小設(shè)計(jì)流速,以紡織管道內(nèi)產(chǎn)生沉淀。這一點(diǎn)在地勢(shì)平坦或管道走向與地面坡度相反時(shí)尤為重要。因此,將相應(yīng)于管內(nèi)流速為最小設(shè)計(jì)流速時(shí)的管道坡度叫做最小設(shè)計(jì)坡度。當(dāng)在給定設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度條件小,管徑越大,相應(yīng)的最小設(shè)計(jì)坡度值也就越小。具
22、體規(guī)定是:管徑200mm的最小設(shè)計(jì)坡度0.004;管徑300mm的設(shè)計(jì)坡度0.003。5污水管道的埋設(shè)深度污水管網(wǎng)占污水工程總投資的一多半,因此,合理地確定管道埋深對(duì)于降低工程造價(jià)是十分重要的。在土質(zhì)較差、地下水位較高的地區(qū),若能設(shè)法減小管道埋深,對(duì)于降低工程造價(jià)尤為明顯。管道埋深深度主要考慮以下兩點(diǎn):1)、覆土厚度:指管道外壁頂部到地面的距離2)、埋深深度:指管道內(nèi)壁底到地面的距離污水管道的最小覆土厚度,應(yīng)滿(mǎn)足下手三個(gè)因素:1)、必須防止管道內(nèi)污水冰凍和因土壤凍脹而損壞管道。根據(jù)規(guī)范規(guī)定,排水管道埋深在冰凍線以下。當(dāng)該地區(qū)或條件相似的去有乾埋經(jīng)驗(yàn)或此案去相應(yīng)措施時(shí),也可以埋設(shè)在冰凍線以上。2
23、)、必須反正管道因地面荷載而受到破壞。管頂最小覆土深度宜為:人行道下0.6m,車(chē)行道下0.7m。3)、必須滿(mǎn)足街區(qū) 污水連接管銜接的要求。污水出戶(hù)管的最小埋深一般采用0.5-0.7m,所以街坊污水管道起點(diǎn)最小埋深也應(yīng)有0.6-0.7m。故街道污水管網(wǎng)起端的最小埋深H按下式計(jì)算: (2-11)式中: 街道污水管網(wǎng)起點(diǎn)的最小埋深,(m);街區(qū)污水管起點(diǎn)的最小埋深,(m);街道污水管起點(diǎn)檢查井處地面標(biāo)高,(m);街區(qū)污水管起點(diǎn)檢查井處地面標(biāo)高,(m);街區(qū)污水管和連接支管的坡度,(m);街坊污水管和連接支管總長(zhǎng)度,(m)連接支管和街道污水管的管底標(biāo)高差(m)。 在施工過(guò)程中,若埋深過(guò)大,不僅增加工程
24、投資,而且增大施工難度。因此,在設(shè)中需擬定最大埋深。一般干燥土壤78m,在多水、流砂、石灰?guī)r中5m。從以上三個(gè)因素出發(fā),可以得到三個(gè)不同的管底埋深。從這三個(gè)數(shù)值中選最大的設(shè)計(jì)深度。6污水管道的銜接污水管道在管徑、坡度、高程、方向發(fā)生變化及支付接入的地方都需要設(shè)置檢查井。管道的銜接時(shí)應(yīng)遵循以下原則:1)盡可能提高下游管道的高程,以減少管道埋深,較低造價(jià)2)避免上游管道中形成回水而造成淤積3)不允許下游管段管底標(biāo)高高于上游管管底標(biāo)高,以免形成淤積管的銜接的方法,通常有水面平接和管頂平接兩種。特殊情況下可采用官邸平接或跌水連接方法。2.5.3污水管網(wǎng)水力計(jì)算步驟1管段設(shè)計(jì)流量計(jì)算管道設(shè)計(jì)流量包括三種
25、流量:本段流量,從本管段沿線街坊流來(lái)的污水量;轉(zhuǎn)輸流量,從上游管段和旁側(cè)管道流來(lái)的污水量;集中流量,從工業(yè)企業(yè)或其他產(chǎn)生大量污水的公共建筑流來(lái)的污水量。從街坊平面圖可知該地區(qū)地勢(shì)自西向東傾斜,坡度適中,無(wú)明顯的分水線,可劃分為一個(gè)排水流域。街道支管布置在街坊地勢(shì)較低一側(cè),干管基本上與等高線垂直,主干管布置在城東面河岸地處,基本與等高線平行。整個(gè)管道系統(tǒng)呈分流制形式布置。如污水管網(wǎng)平面圖。本污水管網(wǎng)中主干管為1-N,可化分為1-2,2-3,3-4,4-5,5-6,6-N六個(gè)管段。1、街坊編號(hào)并計(jì)算個(gè)面積將個(gè)街坊編上號(hào),并按個(gè)街坊的平面范圍計(jì)算他們的面積,見(jiàn)街坊面積計(jì)算表表附表12、比流量計(jì)算本設(shè)
26、計(jì)中,居住區(qū)人口密度為380人/公頃,污水量標(biāo)準(zhǔn)為120L/(人d),則比流量為: 3污水干管設(shè)計(jì)流量計(jì)算見(jiàn)附表24、污水干管水力計(jì)算見(jiàn)附表32.6雨水管網(wǎng)定線2.6.1雨水管渠系統(tǒng)平面布置的特點(diǎn)與污水管道系統(tǒng)平面布置相比較,雨水管道系統(tǒng)平面布置魚(yú)油以下的特點(diǎn)和要求: 1、充分利用地形,就近重力流排入水體當(dāng)河水水溫變化很大,出水口距常水位較遠(yuǎn)時(shí),出水口構(gòu)造復(fù)雜,造價(jià)較大時(shí),或當(dāng)出水口需設(shè)置雨水泵站時(shí),則應(yīng)考慮采用集中的出水口布置形式;當(dāng)?shù)孛鏄?biāo)高低于河流的洪水位標(biāo)高時(shí),出水口需設(shè)置雨水泵站,因雨水泵站流量大,造價(jià)高,且利用率低,故應(yīng)盡可能少設(shè)或?qū)⑼ㄟ^(guò)泵站的流量減少到最小。2、充分利用道路溝排水,
27、以減少雨水管道的長(zhǎng)度,可降低工程造價(jià)。3、雨水管渠系統(tǒng)中設(shè)置明渠,可降低工程造價(jià),但對(duì)沉重交通和衛(wèi)生有較大的影響。4、雨水干管或總干管應(yīng)設(shè)在排水地區(qū)的低處,已有利于支管的接入,雨水干管不宜設(shè)在道路干線上,以減少管道養(yǎng)護(hù)對(duì)道路的影響。5、在傍山的建造區(qū)周?chē)鷳?yīng)設(shè)置排洪溝,以攔截山洪,確保城鎮(zhèn)和工業(yè)區(qū)的安全。6、雨水口的布置應(yīng)使雨水不致漫過(guò)路面,不影響交通。2.6.2雨水管線定線在雨水水質(zhì)符合排放水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的條件下,雨水應(yīng)盡量利用自然地形坡度,以重力流方式賀最短的距離排入附近的池塘、河流、湖泊等水體中,以減低管渠的工程造價(jià)。當(dāng)?shù)匦纹露容^大時(shí),雨水干管布置在排水流域的中間,以便于支流管道正常工作,避免發(fā)
28、生淤積、沖刷等現(xiàn)象,對(duì)雨水管道水力計(jì)算的基本參數(shù)作如下的技術(shù)規(guī)定。設(shè)計(jì)中雨水管網(wǎng)東西走向布置,沿地形坡度按重力流方式,由雨水管管直接排入河流,雨水管線布置詳見(jiàn)污水管網(wǎng)布置圖(圖號(hào)2/10)。2.6.3雨水管渠設(shè)計(jì)參數(shù)1、設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度雨水管渠系統(tǒng)按滿(mǎn)流設(shè)計(jì),即。因?yàn)橛鄶?shù)中主要含有泥沙的無(wú)機(jī)物質(zhì),雨水系統(tǒng)溢流對(duì)環(huán)境衛(wèi)生的影響不是很?chē)?yán)重;另外,雨水系統(tǒng)溢流時(shí)間一般較短,短時(shí)溢流一般不會(huì)造成嚴(yán)重影響。明渠應(yīng)有不小于0.2m的超高,道路邊溝應(yīng)有不小于0.03m的超高。2、設(shè)計(jì)流速雨水經(jīng)常會(huì)把地面的泥沙夾帶到雨水管渠,為了防止泥沙在管渠中沉淀而造成管渠堵塞,雨水管渠的最小設(shè)計(jì)流速應(yīng)大于污水管道的,雨水管渠系
29、統(tǒng)最小設(shè)計(jì)流速為0.75m/s,明渠最小設(shè)計(jì)流速為0.4m/s。為了防止雨水管壁被沖刷而損耗,對(duì)雨水管渠最大設(shè)計(jì)流速規(guī)定為:金屬管最大設(shè)計(jì)流速10m/s,非金屬管最大設(shè)計(jì)流速5m/s。3、最小管徑和最小設(shè)計(jì)坡度雨水管道和合流管道,最小管徑300mm,最小設(shè)計(jì)坡度0.003。雨水口連接管,最小管徑200mm,最小設(shè)計(jì)坡度0.01。4、管頂覆土厚度在車(chē)行道下時(shí),一般不小與0.7m,基礎(chǔ)應(yīng)設(shè)在冰凍線以下。5、雨水管道的銜接發(fā)法一般采用管頂平接,特殊情況下可采用跌水連接,當(dāng)下游管徑小于上游管徑時(shí),可采用管底平接。2.6.4雨水管渠計(jì)算1暴雨強(qiáng)度我國(guó)常用的暴雨強(qiáng)度公式形式為: (2-12)式中: 暴雨強(qiáng)
30、度L/(s)重現(xiàn)期(年)降雨歷時(shí)(min)地方參數(shù),根據(jù)同濟(jì)方法進(jìn)行進(jìn)算確定本次設(shè)計(jì)選用天津地區(qū)的暴雨強(qiáng)度公式,參數(shù)如下:=10,折減系數(shù)m=2,重現(xiàn)期P=1,C=0.985,b=6.4,n=0.862徑流系數(shù)的確定徑流系數(shù)公式: (2-13)式中: 匯水面積上各類(lèi)地面面積;與各類(lèi)地面相應(yīng)的徑流系數(shù);全部匯水面積。根據(jù)原始資料,本設(shè)計(jì)的綜合徑流系數(shù)為:=0.583雨水水力計(jì)算依據(jù)所給出的平面圖,本設(shè)計(jì)只選一條雨水干管進(jìn)行水力計(jì)算,如雨水管網(wǎng)平面圖布置,選取12、2-3、3-4、4-5 共分4個(gè)節(jié)點(diǎn),3條管段。本管道的水力計(jì)算見(jiàn)水力計(jì)算附表4。第三章 污水處理廠設(shè)計(jì)3.1污水處理廠設(shè)計(jì)原則1.污
31、水廠的設(shè)計(jì)和其他工程設(shè)計(jì)一樣,應(yīng)符合適用的要求,首先必須確保污水廠處理后污水達(dá)到排放要求??紤]現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件,以及當(dāng)?shù)氐木唧w情況(如施工條件)。在可能的基礎(chǔ)上,選擇的處理工藝流程、構(gòu)(建)筑物形式、主要設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)等。2.污水處理廠采用的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)必須可靠。設(shè)計(jì)時(shí)必須充分掌握和認(rèn)真研究各項(xiàng)自然條件,如水質(zhì)水量資料、同類(lèi)工程資料。按照工程的處理要求,全面地分析各種因素,選擇好各項(xiàng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),在設(shè)計(jì)中一定要遵守現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范,保證必要的安全系數(shù)。對(duì)新工藝、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)和新材料的采用積極慎重的態(tài)度。3.污水處理廠(站)設(shè)計(jì)必須符合經(jīng)濟(jì)的要求。污水處理工程方案設(shè)計(jì)完成后,總體布置、單體設(shè)
32、計(jì)及藥劑選用等盡可能采用合理措施降低工程造價(jià)和運(yùn)行管理費(fèi)用,4.污水廠設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)力求技術(shù)合理。在經(jīng)濟(jì)合理的原則下,必須根據(jù)需要,盡可能采用先進(jìn)的工藝、機(jī)械和自控技術(shù),但要確保安全可靠。5.污水廠設(shè)計(jì)必須注意近遠(yuǎn)期的結(jié)合,不宜分期建設(shè)的部分,如配水井、泵房及加藥間等,其土建部分應(yīng)一次建成;在無(wú)遠(yuǎn)期規(guī)劃的情況下,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)為今后發(fā)展留有挖潛和擴(kuò)建的條件。6.污水廠設(shè)計(jì)必須考慮安全運(yùn)行的條件,如適當(dāng)設(shè)置分流設(shè)施、超越管線、甲烷氣的安全儲(chǔ)存等。7.污水廠的設(shè)計(jì)在經(jīng)濟(jì)條件允許情況下,場(chǎng)內(nèi)布局、構(gòu)(建)筑物外觀、環(huán)境及衛(wèi)生等可以適當(dāng)注意美觀和綠化。3.2污水處理廠廠址的選擇未經(jīng)處理的城市污水任意排放,不僅會(huì)對(duì)
33、水體產(chǎn)生嚴(yán)重污染,而且直接影響城市發(fā)展和生態(tài)環(huán)境,危及國(guó)計(jì)民生。所以,在污水排入水體前,必須對(duì)城市污水進(jìn)行處理。而且工業(yè)廢水排入城市批水管網(wǎng)時(shí),必須符合一定的排放標(biāo)準(zhǔn)。最后流入管網(wǎng)的城市污水統(tǒng)一送至污水處理廠處理后排入水體。在設(shè)計(jì)污水處理廠時(shí),選擇廠址是一個(gè)重要環(huán)節(jié)。廠址對(duì)周?chē)h(huán)境、基建投資及運(yùn)行管理都有很大影響。選擇廠址應(yīng)遵循如下原則:1)為保證環(huán)境衛(wèi)生的要求,廠址應(yīng)與規(guī)劃居住區(qū)或公共建筑群保持一定的衛(wèi)生防護(hù)距離,一般不小于300米。2)廠址應(yīng)設(shè)在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。3)廠址應(yīng)盡可能設(shè)在城市和工廠夏季主導(dǎo)風(fēng)向的下方。4)要充分利用地形,把廠址設(shè)在地形有適當(dāng)坡度的城市下
34、游地區(qū),以滿(mǎn)足污水處理構(gòu)筑物之間水頭損失的要求,使污水和污泥有自流的可能,以節(jié)約動(dòng)力。5)廠址如果靠近水體,應(yīng)考慮汛期不受洪水的威脅。6)廠址應(yīng)設(shè)在地質(zhì)條件較好、地下水位較低的地區(qū)。7)廠址的選擇要考慮遠(yuǎn)期發(fā)展的可能性,有擴(kuò)建的余地。3.2.1本設(shè)計(jì)污水處理廠廠址確定 根據(jù)以上原則,將污水處理廠建在該城的西南角,水廠位于流經(jīng)該城的河流上游。土質(zhì)腐植性耕土,冰凍深度1.85米,地下水位6.57.2米。水廠地質(zhì)條件較好,地下水位也較低,有利于施工。該城常年主導(dǎo)風(fēng)向西風(fēng)。水廠設(shè)在城市主導(dǎo)風(fēng)向的上方,城區(qū)在污水廠的東北方向,不會(huì)影響城區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生。廠內(nèi)的生活區(qū)位于主導(dǎo)風(fēng)向的上方。 在完成污水和污泥處理
35、構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算后,根據(jù)平面布置的原則,綜合考慮各方面因素進(jìn)行了污水廠的平面布置。據(jù)污水的流量對(duì)連接各構(gòu)筑物的管渠進(jìn)行了選徑、確定流速以及水力坡降,然后進(jìn)行了水力損失計(jì)算。據(jù)水力損失計(jì)算對(duì)污水和污泥高程進(jìn)行了計(jì)算和布置。 在最后階段完成了對(duì)平面圖、高程圖及各種主要的構(gòu)筑物的繪制。3.3污水廠處理工藝的選擇3.3.1確定處理流程的原則城市污水處理的目的是使之達(dá)標(biāo)排放或污水回用用于使環(huán)境不受污染,處理后出水回用于農(nóng)田灌溉,城市景觀或工業(yè)生產(chǎn)等,以節(jié)約水資源。城市污水處理及污染防治技術(shù)政策對(duì)污水處理工藝的選擇給出以下幾項(xiàng)關(guān)于城鎮(zhèn)污水處理工藝選擇的準(zhǔn)則: 城市污水處理工藝應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模、水質(zhì)特征、受納
36、水體的環(huán)境功能及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和要求,經(jīng)全面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后優(yōu)先確定; 工藝選擇的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括:處理單位水量投資,削減單位污染物投資,處理單位水量電耗和成本,削減單位污染物電耗和成本,占地面積,運(yùn)行性能,可靠性,管理維護(hù)難易程度,總體環(huán)境效益; 應(yīng)切合實(shí)際地確定污水進(jìn)水水質(zhì),優(yōu)先工藝設(shè)計(jì)參數(shù)必須對(duì)污水的現(xiàn)狀、水質(zhì)特征、污染物構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查或測(cè)定,做出合理的分析預(yù)測(cè); 在水質(zhì)組成復(fù)雜或特殊時(shí),進(jìn)行污水處理工藝的動(dòng)態(tài)試驗(yàn),必要時(shí)應(yīng)開(kāi)展中試研究; 積極地采用高效經(jīng)濟(jì)的新工藝,在國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用的新工藝必須經(jīng)過(guò)中試和生產(chǎn)性試驗(yàn),提供可靠性設(shè)計(jì)參數(shù),然后進(jìn)行運(yùn)用。3.3.2污水處理廠處理工藝流程選擇
37、污水處理廠的工藝流程是指達(dá)到所要求的處理程度的要求下,污水處理各單元的有機(jī)組合,以滿(mǎn)足污水處理的要求,而構(gòu)筑物的選型是根據(jù)處理構(gòu)筑物形式的選擇,以達(dá)到各構(gòu)筑物處理的最佳效果。我國(guó)城市污水處理相對(duì)于國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家、起步較晚。近200年來(lái),城市污水處理已從原始的自然處理、簡(jiǎn)單的一級(jí)處理發(fā)展到利用各種先進(jìn)技術(shù)、深度處理污水,并回用。處理工藝也從傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝工藝發(fā)展到A/O、A2/O、AB、SBR(包括CCAS工藝)等多種工藝,以達(dá)到不同的出水要求。雖然如此,我國(guó)的污水處理還是落后于許多國(guó)家。在我們大力引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)、設(shè)備和經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),必須結(jié)合我國(guó)發(fā)展,尤其是當(dāng)?shù)貙?shí)際情況,探索適合我國(guó)實(shí)際的
38、城市污水處理系統(tǒng)。對(duì)城市生活和生產(chǎn)污水采用何種處理工藝,還需要根據(jù)污水的水量、水質(zhì)、回收其中有用物質(zhì)的可能性和經(jīng)濟(jì)性、排放標(biāo)準(zhǔn)和水體的具體的規(guī)定,并通過(guò)調(diào)查和經(jīng)濟(jì)比較后決定。3.3.3各處理工藝流程的處理特點(diǎn)比較1AO工藝法 AO工藝法也叫厭氧好氧工藝法,A(Anacrobic)是厭氧段,用于脫氮除磷;O(Oxic)是好氧段,用于除水中的有機(jī)物,工藝特點(diǎn); 1)流程簡(jiǎn)單,勿需外加碳源與后曝氣池,以原污水為碳源,建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用較低; 2)反硝化在前,硝化在后,設(shè)內(nèi)循環(huán),以原污水中的有機(jī)底物作為碳源,效果好,反硝化反應(yīng)充分; 3)曝氣池在后,使反硝化殘留物得以進(jìn)一步去除,提高了處理水水質(zhì); 4)A
39、段攪拌,只起使污泥懸浮,而避免DO的增加。O段的前段采用強(qiáng)曝氣,后段減少氣量,使內(nèi)循環(huán)液的DO含量降低,以保證A段的缺氧狀態(tài)。 2.A/O法存在的問(wèn)題: 1)由于沒(méi)有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng),從而不能培養(yǎng)出具有獨(dú)特功能的污泥,難降解物質(zhì)的降解率較低; 2)若要提高脫氮效率,必須加大內(nèi)循環(huán)比,因而加大運(yùn)行費(fèi)用。從外,內(nèi)循環(huán)液來(lái)自曝氣池,含有一定的DO,使A段難以保持理想的缺氧狀態(tài),影響反硝化效果,脫氮率很難達(dá)到90 3)影響因素:水力停留時(shí)間(硝化6h ,反硝化2h )循環(huán)比MLSS(3000mg/L)污泥齡( 30d )N/MLSS負(fù)荷率( 0.03 )進(jìn)水總氮濃度( 30mg/L) 2.氧化溝 氧
40、化溝又名氧化渠,因其構(gòu)筑物呈封閉的環(huán)形溝渠而得名。它是活性污泥法的一種變型。因?yàn)槲鬯突钚晕勰嘣谄貧馇乐胁粩嘌h(huán)流動(dòng),因此有人稱(chēng)其為“循環(huán)曝氣池”、“無(wú)終端曝氣池”。氧化溝的水力停留時(shí)間長(zhǎng),有機(jī)負(fù)荷低,其本質(zhì)上屬于延時(shí)曝氣系統(tǒng)。以下為一般氧化溝法的主要設(shè)計(jì)參數(shù): 水力停留時(shí)間:1040小時(shí); 污泥齡:一般大于20天; 有機(jī)負(fù)荷:0.050.15kgBOD5/(kgMLSS.d); 容積負(fù)荷:0.20.4kgBOD5/(m3.d); 活性污泥濃度:20006000mg/L; 溝內(nèi)平均流速:0.30.5m/s 氧化溝利用連續(xù)環(huán)式反應(yīng)池(Cintinuous Loop Reator,簡(jiǎn)稱(chēng)CLR)作
41、生物反應(yīng)池,混合液在該反應(yīng)池中一條閉合曝氣渠道進(jìn)行連續(xù)循環(huán),氧化溝通常在延時(shí)曝氣條件下使用。氧化溝使用一種帶方向控制的曝氣和攪動(dòng)裝置,向反應(yīng)池中的物質(zhì)傳遞水平速度,從而使被攪動(dòng)的液體在閉合式渠道中循環(huán)。 氧化溝一般由溝體、曝氣設(shè)備、進(jìn)出水裝置、導(dǎo)流和混合設(shè)備組成,溝體的平面形狀一般呈環(huán)形,也可以是長(zhǎng)方形、L形、圓形或其他形狀,溝端面形狀多為矩形和梯形。 氧化溝法由于具有較長(zhǎng)的水力停留時(shí)間,較低的有機(jī)負(fù)荷和較長(zhǎng)的污泥齡。因此相比傳統(tǒng)活性污泥法,可以省略調(diào)節(jié)池,初沉池,污泥消化池,有的還可以省略二沉池。氧化溝能保證較好的處理效果,這主要是因?yàn)榍擅罱Y(jié)合了CLR形式和曝氣裝置特定的定位布置,是式氧化溝
42、具有獨(dú)特水力學(xué)特征和工作特性: 1)氧化溝結(jié)合推流和完全混合的特點(diǎn),有力于克服短流和提高緩沖能力,通常在氧化溝曝氣區(qū)上游安排入流,在入流點(diǎn)的再上游點(diǎn)安排出流。入流通過(guò)曝氣區(qū)在循環(huán)中很好的被混合和分散,混合液再次圍繞CLR繼續(xù)循環(huán)。這樣,氧化溝在短期內(nèi)(如一個(gè)循環(huán))呈推流狀態(tài),而在長(zhǎng)期內(nèi)(如多次循環(huán))又呈混合狀態(tài)。這兩者的結(jié)合,即使入流至少經(jīng)歷一個(gè)循環(huán)而基本杜絕短流,又可以提供很大的稀釋倍數(shù)而提高了緩沖能力。同時(shí)為了防止污泥沉積,必須保證溝內(nèi)足夠的流速(一般平均流速大于0.3m/s),而污水在溝內(nèi)的停留時(shí)間又較長(zhǎng),這就要求溝內(nèi)由較大的循環(huán)流量(一般是污水進(jìn)水流量的數(shù)倍乃至數(shù)十倍),進(jìn)入溝內(nèi)污水立
43、即被大量的循環(huán)液所混合稀釋?zhuān)虼搜趸瘻舷到y(tǒng)具有很強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力,對(duì)不易降解的有機(jī)物也有較好的處理能力。 2)氧化溝具有明顯的溶解氧濃度梯度,特別適用于硝化反硝化生物處理工藝。氧化溝從整體上說(shuō)又是完全混合的,而液體流動(dòng)卻保持著推流前進(jìn),其曝氣裝置是定位的,因此,混合液在曝氣區(qū)內(nèi)溶解氧濃度是上游高,然后沿溝長(zhǎng)逐步下降,出現(xiàn)明顯的濃度梯度,到下游區(qū)溶解氧濃度就很低,基本上處于缺氧狀態(tài)。氧化溝設(shè)計(jì)可按要求安排好氧區(qū)和缺氧區(qū)實(shí)現(xiàn)硝化反硝化工藝,不僅可以利用硝酸鹽中的氧滿(mǎn)足一定的需氧量,而且可以通過(guò)反硝化補(bǔ)充硝化過(guò)程中消耗的堿度。這些有利于節(jié)省能耗和減少甚至免去硝化過(guò)程中需要投加的化學(xué)藥品數(shù)量。 3)
44、氧化溝溝內(nèi)功率密度的不均勻配備,有利于氧的傳質(zhì),液體混合和污泥絮凝。傳統(tǒng)曝氣的功率密度一般僅為2030瓦/米3,平均速度梯度G大于100秒1。這不僅有利于氧的傳遞和液體混合,而且有利于充分切割絮凝的污泥顆粒。當(dāng)混合液經(jīng)平穩(wěn)的輸送區(qū)到達(dá)好氧區(qū)后期,平均速度梯度G小于301s,污泥仍有再絮凝的機(jī)會(huì),因而也能改善污泥的絮凝性能。 4)氧化溝的整體功率密度較低,可節(jié)約能源。氧化溝的混合液一旦被加速到溝中的平均流速,對(duì)于維持循環(huán)僅需克服沿程和彎道的水頭損失,因而氧化溝可比其他系統(tǒng)以低得多的整體功率密度來(lái)維持混合液流動(dòng)和活性污泥懸浮狀態(tài)。據(jù)國(guó)外的一些報(bào)道,氧化溝比常規(guī)的活性污泥法能耗降低2030。 另外,
45、據(jù)國(guó)內(nèi)外統(tǒng)計(jì)資料顯示,與其他污水生物處理方法相比,氧化溝具有處理流程簡(jiǎn)單,超作管理方便;出水水質(zhì)好,工藝可靠性強(qiáng);基建投資省,運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn)。 傳統(tǒng)氧化溝的脫氮,主要是利用溝內(nèi)溶解氧分布的不均勻性,通過(guò)合理的設(shè)計(jì),使溝中產(chǎn)生交替循環(huán)的好氧區(qū)和缺氧區(qū),從而達(dá)到脫氮的目的。其最大的優(yōu)點(diǎn)是在不外加碳源的情況下在同一溝中實(shí)現(xiàn)有機(jī)物和總氮的去除,因此是非常經(jīng)濟(jì)的。但在同一溝中好氧區(qū)與缺氧區(qū)各自的體積和溶解氧濃度很難準(zhǔn)確地加以控制,因此對(duì)除氮的效果是有限的,而對(duì)除磷幾乎不起作用。另外,在傳統(tǒng)的單溝式氧化溝中,微生物在好氧缺氧好氧短暫的經(jīng)常性的環(huán)境變化中使硝化菌和反硝化菌群并非總是處于最佳的生長(zhǎng)代謝環(huán)境中
46、,由此也影響單位體積構(gòu)筑物的處理能力。 2.氧化溝缺點(diǎn) 盡管氧化溝具有出水水質(zhì)好、抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、除磷脫氮效率高、污泥易穩(wěn)定、能耗省、便于自動(dòng)化控制等優(yōu)點(diǎn)。但是,在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中,仍存在一系列的問(wèn)題。 1)污泥膨脹問(wèn)題 當(dāng)廢水中的碳水化合物較多,N、P含量不平衡,pH值偏低,氧化溝中污泥負(fù)荷過(guò)高,溶解氧濃度不足,排泥不暢等易引發(fā)絲狀菌性污泥膨脹;非絲狀菌性污泥膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而污泥負(fù)荷較高時(shí)。微生物的負(fù)荷高,細(xì)菌吸取了大量營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),由于溫度低,代謝速度較慢,積貯起大量高粘性的多糖類(lèi)物質(zhì),使活性污泥的表面附著水大大增加,SVI值很高,形成污泥膨脹。 針對(duì)污泥膨脹的起因,可采取不同對(duì)
47、策:由缺氧、水溫高造成的,可加大曝氣量或降低進(jìn)水量以減輕負(fù)荷,或適當(dāng)降低MLSS(控制污泥回流量),使需氧量減少;如污泥負(fù)荷過(guò)高,可提高M(jìn)LSS,以調(diào)整負(fù)荷,必要時(shí)可停止進(jìn)水,悶曝一段時(shí)間;可通過(guò)投加氮肥、磷肥,調(diào)整混合液中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)平衡(BOD5:N:P=100:5:1);pH值過(guò)低,可投加石灰調(diào)節(jié);漂白粉和液氯(按干污泥的0.3%0.6%投加),能抑制絲狀菌繁殖,控制結(jié)合水性污泥膨脹。 2)泡沫問(wèn)題 由于進(jìn)水中帶有大量油脂,處理系統(tǒng)不能完全有效地將其除去,部分油脂富集于污泥中,經(jīng)轉(zhuǎn)刷充氧攪拌,產(chǎn)生大量泡沫;泥齡偏長(zhǎng),污泥老化,也易產(chǎn)生泡沫。用表面噴淋水或除沫劑去除泡沫,常用除沫劑有機(jī)油、煤
48、油、硅油,投量為0.51.5mg/L。通過(guò)增加曝氣池污泥濃度或適當(dāng)減小曝氣量,也能有效控制泡沫產(chǎn)生。當(dāng)廢水中含表面活性物質(zhì)較多時(shí),易預(yù)先用泡沫分離法或其他方法去除。另外也可考慮增設(shè)一套除油裝置。但最重要的是要加強(qiáng)水源管理,減少含油過(guò)高廢水及其它有毒廢水的進(jìn)入 3)污泥上浮問(wèn)題 當(dāng)廢水中含油量過(guò)大,整個(gè)系統(tǒng)泥質(zhì)變輕,在操作過(guò)程中不能很好控制其在二沉池的停留時(shí)間,易造成缺氧,產(chǎn)生腐化污泥上?。划?dāng)曝氣時(shí)間過(guò)長(zhǎng),在池中發(fā)生高度硝化作用,使硝酸鹽濃度高,在二沉池易發(fā)生反硝化作用,產(chǎn)生氮?dú)?,使污泥上?。涣硗?,廢水中含油量過(guò)大,污泥可能挾油上浮。 發(fā)生污泥上浮后應(yīng)暫停進(jìn)水,打碎或清除污泥,判明原因,調(diào)整操作
49、。污泥沉降性差,可投加混凝劑或惰性物質(zhì),改善沉淀性;如進(jìn)水負(fù)荷大應(yīng)減小進(jìn)水量或加大回流量;如污泥顆粒細(xì)小可降低曝氣機(jī)轉(zhuǎn)速;如發(fā)現(xiàn)反硝化,應(yīng)減小曝氣量,增大回流或排泥量;如發(fā)現(xiàn)污泥腐化,應(yīng)加大曝氣量,清除積泥,并設(shè)法改善池內(nèi)水力條件 。4)流速不均及污泥沉積問(wèn)題 在氧化溝中,為了獲得其獨(dú)特的混合和處理效果,混合液必須以一定的流速在溝內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。一般認(rèn)為,最低流速應(yīng)為0.15m/s,不發(fā)生沉積的平均流速應(yīng)達(dá)到0.30.5m/s。氧化溝的曝氣設(shè)備一般為曝氣轉(zhuǎn)刷和曝氣轉(zhuǎn)盤(pán),轉(zhuǎn)刷的浸沒(méi)深度為250300mm,轉(zhuǎn)盤(pán)的浸沒(méi)深度為480 530mm。與氧化溝水深(3.03.6m)相比,轉(zhuǎn)刷只占了水深的1/10
50、1/12,轉(zhuǎn)盤(pán)也只占了1/61/7,因此造成氧化溝上部流速較大(約為0.81.2m,甚至更大),而底部流速很小(特別是在水深的2/3或3/4以下,混合液幾乎沒(méi)有流速),致使溝底大量積泥(有時(shí)積泥厚度達(dá)1.0m),大大減少了氧化溝的有效容積,降低了處理效果,影響了出水水質(zhì)。加裝上、下游導(dǎo)流板是改善流速分布、提高充氧能力的有效方法和最方便的措施。上游導(dǎo)流板安裝在距轉(zhuǎn)盤(pán)(轉(zhuǎn)刷)軸心4.0處(上游),導(dǎo)流板高度為水深的1/51/6,并垂直于水面安裝;下游導(dǎo)流板安裝在距轉(zhuǎn)盤(pán)(轉(zhuǎn)刷)軸心3.0m處。導(dǎo)流板的材料可以用金屬或玻璃鋼,但以玻璃鋼為佳。導(dǎo)流板與其他改善措施相比,不僅不會(huì)增加動(dòng)力消耗和運(yùn)轉(zhuǎn)成本,而
51、且還能夠較大幅度地提高充氧能力和理論動(dòng)力效率 另外,通過(guò)在曝氣機(jī)上游設(shè)置水下推動(dòng)器也可以對(duì)曝氣轉(zhuǎn)刷底部低速區(qū)的混合液循環(huán)流動(dòng)起到積極推動(dòng)作用,從而解決氧化溝底部流速低、污泥沉積的問(wèn)題。設(shè)置水下推動(dòng)器專(zhuān)門(mén)用于推動(dòng)混合液可以使氧化溝的運(yùn)行方式更加靈活,這對(duì)于節(jié)約能源、提高效率具有十分重要的意義。 本設(shè)計(jì)是關(guān)于H市污水處理廠的設(shè)計(jì)。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的原始資料及設(shè)計(jì)要求對(duì)出水水質(zhì)的要求:即要求脫氮,出水達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),確定A2/O和氧化溝兩大污水處理工藝進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。 一級(jí)處理中,進(jìn)廠原水首先進(jìn)入中格柵,用以去除大塊污染物,以免其對(duì)后續(xù)處理單元或工藝管線造成損害。本設(shè)計(jì)設(shè)置中格柵,中格柵后
52、有污水提升泵提升污水進(jìn)入細(xì)格柵。然后進(jìn)入平流式沉砂池,用以去除密度較大的無(wú)機(jī)砂粒,提高污泥有機(jī)組分的含率。 以上的污水處理為物理處理階段,對(duì)A2/O和氧化溝兩大工藝是相同的。下面分別對(duì)這兩大工藝的生物處理部分進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。 A2/O工藝的生物處理部分由厭氧池、缺氧池和好氧池組成。厭氧池主要功能是釋放磷,同時(shí)部分有機(jī)物進(jìn)行氨化。缺氧池的主要功能是脫氮。好氧池是多功能的,能夠去除BOD、硝化和吸收磷。 通過(guò)投資概算,運(yùn)行費(fèi)用的計(jì)算,經(jīng)濟(jì)比較及技術(shù)比較等最終確定氧化溝工藝為最佳方案。剩余污泥則經(jīng)污泥提升泵提升至重力濃縮池。以降低污泥的含水率,減小污泥體積。泥經(jīng)濃縮后,含水率尚還大,體積仍很大。為了綜
53、合利用和最終處置,需對(duì)污泥進(jìn)行干化和脫水處理。3、AB法(AdsorptionBiooxidation)該法由德國(guó)Bohuke教授開(kāi)發(fā)。該工藝對(duì)曝氣池按高、低負(fù)荷分二級(jí)供氧,A級(jí)負(fù)荷高,曝氣時(shí)間短,產(chǎn)生污泥量大,污泥負(fù)荷在2.5kgBOD/(kgMLSSd)以上,池容積負(fù)荷在6kgBOD/(m3d)以上;B級(jí)負(fù)荷低,污泥齡較長(zhǎng)。A級(jí)與B級(jí)間設(shè)中間沉淀池。二級(jí)池子F/M(污染物量與微生物量之比)不同,形成不同的微生物群體。AB法盡管有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn),但不適合低濃度水質(zhì),A級(jí)和B級(jí)亦可分期建設(shè)。4.SBR法(Sequencing Batch Reactor) SBR法早在20世紀(jì)初已開(kāi)發(fā),由于人工管理
54、繁瑣未予推廣。此法集進(jìn)水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成,常由四個(gè)或三個(gè)池子構(gòu)成一組,輪流運(yùn)轉(zhuǎn),一池一池地間歇運(yùn)行,故稱(chēng)序批式活性污泥法?,F(xiàn)在又開(kāi)發(fā)出一些連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水的改良性SBR工藝,如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。這種一體化工藝的特點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單,由于只有一個(gè)反應(yīng)池,不需二沉池、回流污泥及設(shè)備,一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池,多數(shù)情況下可省去初沉池,故節(jié)省占地和投資,耐沖擊負(fù)荷且運(yùn)行方式靈活,可以從時(shí)間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài),實(shí)現(xiàn)除磷脫氮的目的。但因每個(gè)池子都需要設(shè)曝氣和輸配水系統(tǒng),采用潷水器及控制系統(tǒng),間歇排水水頭損失大,池容的利用率不理想,因此,一般來(lái)說(shuō)并不太適用于大規(guī)模
55、的城市污水處理廠 。5.A2/O法(AnaerobicAnoxicoxic)由于對(duì)城市污水處理的出水有去除氮和磷的要求,故國(guó)內(nèi)10年前開(kāi)發(fā)此厭氧缺氧好氧組成的工藝。利用生物處理法脫氮除磷,可獲得優(yōu)質(zhì)出水,是一種深度二級(jí)處理工藝。A/A/O法的可同步除磷脫氮機(jī)制由兩部分組成:一是除磷,污水中的磷在厭氧狀態(tài)下(DO0.3mg/L),釋放出聚磷菌,在好氧狀況下又將其更多吸收,以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)。二是脫氮,缺氧段要控制DO12.5),BOD/TKN為1.53.5,COD/TP為3060,BOD/TP為1640(一般應(yīng)20)。若降低污泥濃度、壓縮污泥齡、控制硝化,以去除磷、BOD5和COD為主,則
56、可用A/O工藝。3.3.4污水處理流程方案的確定本設(shè)計(jì)是關(guān)于內(nèi)蒙古H市污水處理廠的設(shè)計(jì)。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)的原始資料及設(shè)計(jì)要求對(duì)出水水質(zhì)的要求:即要求脫氮,出水達(dá)到一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn),確定A2/O和氧化溝兩大污水處理工藝進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較。 一級(jí)處理中,進(jìn)廠原水首先進(jìn)入中格柵,用以去除大塊污染物,以免其對(duì)后續(xù)處理單元或工藝管線造成損害。本設(shè)計(jì)設(shè)置中格柵,中格柵后有污水提升泵提升污水進(jìn)入細(xì)格柵。然后進(jìn)入平流式沉砂池,用以去除密度較大的無(wú)機(jī)砂粒,提高污泥有機(jī)組分的含率。 以上的污水處理為物理處理階段,對(duì)A2/O和氧化溝兩大工藝是相同的。下面分別對(duì)這兩大工藝的生物處理部分進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。 A2/O工藝的生
57、物處理部分由厭氧池、缺氧池和好氧池組成。厭氧池主要功能是釋放磷,同時(shí)部分有機(jī)物進(jìn)行氨化。缺氧池的主要功能是脫氮。好氧池是多功能的,能夠去除BOD、硝化和吸收磷。 通過(guò)投資概算,運(yùn)行費(fèi)用的計(jì)算,經(jīng)濟(jì)比較及技術(shù)比較等最終確定氧化溝工藝為最佳方案。剩余污泥則經(jīng)污泥提升泵提升至重力濃縮池。以降低污泥的含水率,減小污泥體積。泥經(jīng)濃縮后,含水率尚還大,體積仍很大。為了綜合利用和最終處置,需對(duì)污泥進(jìn)行干化和脫水處理。經(jīng)過(guò)分析本設(shè)計(jì)可選擇的工藝流程,有兩種:1、普通A/A/O法處理工藝。2、氧化溝處理工藝。兩種工藝經(jīng)過(guò)比較:氧化溝除了具有A/A/O的效果外,還具有如下特點(diǎn):具有獨(dú)特的水力流動(dòng)特點(diǎn),有利于活性污
58、泥的生物凝聚作用,而且可以將其工作區(qū)分為富氧區(qū),缺氧區(qū),用以進(jìn)行硝化和反硝化作用,取得脫氮效果; 不設(shè)初沉池,有機(jī)性懸浮物在氧化溝內(nèi)能達(dá)到好氧穩(wěn)定的程度;BOD負(fù)荷低,使氧化溝具有對(duì)水溫、水質(zhì)、水量的變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性,污泥產(chǎn)率低,勿需進(jìn)行硝化處理;脫氮效果還能進(jìn)一步提高;電耗較小,運(yùn)行費(fèi)用低。所以本設(shè)計(jì)選用Carrousel氧化溝處理工藝。本設(shè)計(jì)的工藝流程為: 污水中格柵提升泵房細(xì)格柵沉砂池Carrousel氧化溝二沉池接觸池排水濃縮池貯泥池脫水圖3-1 污水處理廠工藝流程圖第四章 水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 設(shè)計(jì)污水水量4.1.1城市每天平均污水量 (41)式中, 城市每天平均污水量(m3/
59、d); 城市每天平均生活污水量(m3/d); 工廠平均工業(yè)廢水量(m3/d)。=41511.12+(5000+3800)=50311.12 m3/d =582.3 L/s4.1.2設(shè)計(jì)秒流量居民生活污水設(shè)計(jì)流量Q計(jì)算658.22 L/s (42)工業(yè)企業(yè)排水量計(jì)算: 180.56 L/s 最大設(shè)計(jì)秒流量: /d (43) 設(shè)計(jì)中根據(jù)遠(yuǎn)期規(guī)劃等原因綜合考慮,采用8m3/d作為設(shè)計(jì)流量。4.2 設(shè)計(jì)污水水質(zhì)1生活污水和工業(yè)廢水混合后污水的SS濃度 (44)式中 污水的SS濃度(mg/L); 平均生活污水量(m3/d); 平均工業(yè)污水量(m3/d); 生活污水的SS濃度(mg/L); 不同工廠工業(yè)廢水的SS濃度(mg/L); 2生活污水和工業(yè)廢水混合后污水的濃度 (45)式中 污水的BOD5濃度(mg/L); 生活污水的BOD5濃度(mg/L); 不同工廠工業(yè)廢水的B
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