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第二章污水处理厂总体设计一、污水处理厂设计的内容及原则二、污水处理厂厂址的选择三、污水处理厂规模和处理程度的确定四、污水处理工艺流程的确定五、污水处理工程的方案比较一、污水处理厂设计的内容及原则1.污水处理厂的设计内容主要包括以下内容:污水处理厂厂址选择处理工艺流程设计说明处理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及选择1.污水处理厂的设计内容污水厂总体(平面和高程)布置及厂区道路、绿化和管线综合布置各处理构(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及材料表(1)污水处理工程设计应遵循近远期工程规划相结合的原则,进行综合考虑在确定了污水厂的规模、数量、流程与厂址等总体规划后,应结合实际统筹安排;一般宜采取一次设计,分期建设的方法,设计应为今后发展预留改扩建的条件。(2)因地制宜合理发展简易、低耗、高效的污水处理系统如有可利用的池塘、沼泽、山谷、旧河道等废弃土地,可采用稳定塘与土地处理等生态处理系统。2.污水处理工程设计的基本原则2.污水处理工程设计的基本原则(3)工业污水必须在厂内进行无害化与必要的预处理达标后排入水体或污水收集系统(4)设计必须符合适用的要求,即保证污水处理后达到排放要求选择的处理工艺流程、构筑物型式、主要设备、设计标准和数据等应最大限度地满足生产需要,以保证达到符合国家排放标准的出水水质。(5)设计所采用各项设计参数必须可靠必须遵守现行的设计规范,保证必要的安全系数;对于新工艺、新技术,要认真考查,应采用成熟可靠的先进技术(6)设计要符合技术先进、经济合理的原则总体布置与单体设计等应尽可能降低工程造价和运行管理费用;在经济合理的前提下,尽量采用先进可靠的工艺、技术与设备。(7)设计要考虑安全运行的条件如对重要设施应考虑双电路供应,为防止突发事件或雨季影响污水厂正常运行,应适当设置分流设施、超越管线等安全溢流措施。(8)应适当考虑厂区的美观和绿化2.污水处理工程设计的基本原则二、污水处理厂厂址的选择1、厂址选择依据①当地资源情况②收纳水体功能划分类别、污染物自净情况③城市或企业总体规划④自然条件:气象、地质地形条件(1)为保证环境卫生防护的要求,厂址与居住点,规划居民区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离,要根据具体情况与环保规划部门协商确定,一般应不小于300m(2)厂址必须位于集中取水水源地的下游,距离不小于500m,并应设在区域或工厂厂区及生活区的主导风向(夏季)的下风侧(3)本着节约用地的原则,应尽可能利用废弃地,少占或不占农田。充分利用地形,特别是有适当坡度的地形,便于污水和污泥处理流程有自流的可能,尽量减少水头损失,降低能耗,减少土方量,降低工程造价及运行费用。2、厂址选择需遵循的原则另外,处理后的污水、污泥需回用时,应选择与用户距离较近或交通方便的地方(4)有条件情况下,厂址尽量选择工程地质好,地下水位较低的地方,便于施工和降低工程造价(5)除稳定塘等土地处理工艺外,厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼地;靠近水体的处理厂,要考虑汛期不受洪水的威胁。地下水位较高时应考虑防渗措施,以及构筑物的抗浮设计(6)根据地区或企业总体规划,厂址选择应考虑远期发展的可能性,并留有扩建余地2、厂址选择需遵循的原则三、污水处理厂的规模和处理程度的确定1.污水处理规模的划分按投资额(元)划分:ABCDE城市污水厂≥10亿5--10亿1--5亿0.5--1亿≤0.5亿工业污水站≥1000万500--1000万100--500万10--100万≤10万按处理污水量(m3/d)划分:ABCDE城市污水厂≥100万50--100万10--50万5--10万≤5万工业污水站≥1万2000--1万1000--2000500--1000≤500Ⅰ类Ⅱ类Ⅲ类Ⅳ类Ⅴ类50--100万20--50万10--20万5--10万小于5万大规模中规模小规模《城市污水处理工程项目建设标准》中将城市污水处理工程规模划分为:1.污水处理规模的划分2.污水处理规模的确定污水设计流量的计算方法(以城市污水处理厂为例)城市污水的主要来源:城市居民生活污水(含公共设施、商业用水)工业生产废水和企业生活污水、淋浴污水地下水的渗入量(地下水位高时应考虑)污水流量一般不稳定,而且呈逐年增大趋势,要合理确定其流量必须进行充分的调查研究和必要的实地测量,综合考虑各种情况后合理确定。推荐一组污水量计算公式(污水厂工艺设计手册)⑴居民生活污水设计最大流量Q186400Q1ZnNK(L/S)式中n—生活污水定额(L/d.人)N—设计人口数,人Kz—总变化系数Kz=K1*K2(日变化系数*时变化系数)其中,n—生活污水定额(L/d*人),可参考城市规模取值:特大城市(人口100万):180—290(或120—180)大城市(人口50—100万):160—265(或100—160)中小城市(人口50万):145—240(或85—145)注:括号内定额不含公共市政用水,南北方差异较大,南方取高值,北方取低值。N—设计人口数,可采用以下方法估算:naPPn0tppato——主要适于人口发展缓慢的特大城市式中,Pn—n年后的人口数,人P0—现在的人口数,人n—现在到设计年限的年数,年a—每年增长的人数,人/年,Pt—现在到t年前的人口数,人①等差数列推算法:⑴居民生活污水设计最大流量Q1②等比数列推算法:nonrpp111ttoppr——适于人口增长速度较快的中小城市式中,r—每年人口的增长比率,其他参数同前③幂函数推算法:aonnApp式中,A、a均为常数(可用最小二乘法求算)——适于大多数城市(推算值介于前两者之间)⑴居民生活污水设计最大流量Q1K1—日变化系数,一般取1.25~1.43K2—时变化系数,大中城市K2=1.3~1.8小城市或旅游城市K2=1.5~2.0Kz也可根据流量选取:平均日流量(L/S)51540701002005001000Kz2.32.01.81.71.61.51.41.3——流量介于两者之间可用内插法计算KzKz—总变化系数Kz=K1*K2⑴居民生活污水设计最大流量Q1(2)工业企业生活污水及沐浴污水设计最大流量Q2采用经验值估算:一般车间:每班每人污水量定额25L,淋浴污水40L热车间:每班每人污水量定额35L,淋浴污水60L采用经验公式计算:3600604036005.877543212NNTNNQ(L/S)N1、N2—分别为一般车间和热车间的最大班职工人数N3、N4—分别为一般车间和热车间的最大班淋浴人数T—每个班次的工作小时数式中,(3)工业生产废水最大设计流量Q3可按单位产品耗水量或万元产值耗水量计算,或按实测排水量计算;若设计区内无用水大户,可按500m3/d.km2估算工业废水量•按单位产品耗水量计算:TmMKQg36003(L/S)m—单位产品的废水量定额(L/单位产品),可查表选取M—每天产品数量T—每日生产小时数Kg—工业废水量总变化系数式中,冶金化学纺织食品皮革造纸1.0-1.11.3-1.51.5-2.01.5-2.01.5-2.01.3-1.8Kg=日变化系数时变化系数其中,日变化系数一般较小,可取1时变化系数可实测,也可参照下表选取:(3)工业生产废水最大设计流量Q3(5)污水设计最大流量Q4321QQQQQ—有些地区要考虑初期雨水量(合流制、半合流制)(4)地下水渗入量Q4(地下水位高时考虑)142.01.0QQ)(①平均日流量(m3/d)—表示工厂规模及主要经济指标计算(电耗量、耗药量、总泥量、处理总水量、单位水处理成本)②最大日/时流量(m3/h或m3/s)—管渠尺寸设计、泵站设计、风机选型以及处理厂各构筑物设计计算(水力停留时间大于4~5小时除外)③平均日/时流量(m3/h)—当构筑物的水力停留时间大于4h时,该构筑物及其以后的构筑物按此流量设计计算(通常为二级处理设施以后的部分)(6)城市污水设计流量表示方法④降雨时设计流量(m3/h)—考虑初期雨水量—用于计算沉淀池及以前设施(此时初沉池的停留时间不小于30min,正常情况下初沉池的停留时间为1~2h)⑤当污水厂分期建设时,设计流量采用各期设计流量(6)城市污水设计流量表示方法3.污水处理厂进出水水质的确定一般城市的综合排水系统,接纳的生活污水约占总污水量的45~60%,因此,城市污水具有生活污水的特征。城市污水的水质随接纳的工业污水量和性质的不同而有所变化。城市污水处理的基本去除对象:BOD5、SS和大肠杆菌,当接纳水体对水质COD、N、NH+4-N、P等指标有要求时(如湖泊、海湾等),也应考虑适当的处理方法。主要指标高浓度中等浓度低浓度BOD5400200100SS350220100TN854020TP1584典型的生活污水水质指标(mg/L)可参照下表选取:①生活污水我国《室外排水设计规范》指出,城市污水的设计水质在无资料时,生活污水BOD5、SS分别按20~35g/人.d、35~55g/人.d计算。(1)设计进水水质②工业废水工业废水的设计水质按企业实际排水水质数据计算,由当地环保或市政部门提供,或按单位产值污染负荷量计算(查表选取)③城市污水厂设计进水水质根据生活污水和工业废水所占比例加权计算,确定设计进水水质范围,并根据城市污水水质常年监测资料进行对比,参考重点工业企业污染源监测资料,确定污水处理厂设计进水水质范围。(1)设计进水水质(2)出水水质标准根据处理后的污水所排入的收纳水体不同,或进行回用,应处理到相应的水质标准。常用的出水水质标准有:•《污水综合排放标准》(GB8978—1996)•《地面水环境质量标准》(GB3838—88)•《生活杂用水水质标准》(GJ25.1—89)•《农田灌溉水质标准》(GB5084—92)其中《污水综合排放标准》应用最为广泛,该标准在控制污染物排放浓度基础上,对重点行业增加了排污总量的控制,使污水综合治理更加科学有效。4.污水处理程度的确定可按下式计算:%100ioieioiSSS式中,i—污水某水质项目(如BOD5、SS等)需处理的程度,%Sio—污水某水质项目进水指标,mg/LSie—污水某水质项目出水指标,mg/L—污水处理程度的确定,是确定污水处理工艺流程的重要参考依据四、污水处理工艺流程的确定污水处理工艺流程是指对污水处理所采用的一系列处理单元的组合形式,其排列顺序是先易后难,一般将处理工艺流程分为:一级处理、二级处理和深度处理。通常与厂址选择同时进行,其主要依据是进水水质、处理程度及当地自然条件等1.确定污水处理流程需要考虑的因素⑴污水处理程度的要求•一般主要针对BOD5、SS:一级处理+二级生物处理•对N、P有处理要求时:二级处理应采用脱氮除磷工艺•处理水若回用:需进行深度处理⑵处理规模和原污水水质水量的变化规律•某些处理设施(如完全混合曝气池、生物膜法、竖流沉淀池等)只适于水量不大的小型污水厂。因此,处理流程需与处理规模相适应•污水水质水量变化很大时,处理流程需考虑对水质水量的调节(如设调节池)或选用抗冲击负荷能力强的处理工艺⑶新工艺、新技术的试验资料或类似污水厂的运行资料•采用新技术,应做到技术上先进可靠,经济上高效节能•对于新工艺新技术的设计,应对其设计参数和技术经济指标进行合理精心的选择1.确定污水处理流程需要考虑的因素⑷工程造价和运行费用•采用多方案比较,在满足处理要求的前提下,优先选择基建投资少、运行费用低的工艺流程⑸当地的自然条件•当地的地形、气候、水资源等自然条件,也对废水处理工艺的选择有很大影响如:当地有废弃的旧河道、池塘、洼地、河滩、沼泽地等,可优先考虑造价低廉的稳定塘处理工艺;太冷太热的地区,不适合采用生物滤池和生物转盘工艺。•当地的水文地质、建材与电力供应等情况也是需考虑的因素1.确定污水处理流程需要考虑的因素⑹运行管理与施工•如采用技术密集、运行管理复杂的处
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