排水管网和污水处理厂设计

排水管网和污水处理厂设计

2总体设计

2.1城镇排水系统的确定

本设计是长沙市岳麓区排水管网的设计，在管网设计中应遵循管线的走向应与地势的降落走向相一致，这样以避免与地势等高线的相反造成管道埋深过深，给施工带来困难和增大投资。一般规定在埋深7.0m以下应设提升泵站。在街道下的管道的最小覆土厚度在0.7m，管径为300mm，管道的最小坡度在地势较平坦的地方为2‰。污水处理厂的位置应设置在区域的下风向，靠近河流下游处。

2.2城镇污水处理工艺流程的确定

2.2.1 确定污水处理工艺流程的原则

（1）城市污水处理应采用先进的技术设备，要求经济合理，安全可靠，出水水质好；保证良好的出水水质，效益高；

（2）污水厂的处理构筑物要求布局合理，建设投资少，占地少；自动化程度高，便于科学管理，力求达到节能和污水资源化，进行回用水设计；

（3）为确保处理效果，采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物；提高自动化程度，为科学管理创造条件；

（4）污水处理采用生物处理，污泥脱水采用机械脱水并设事故干化厂；污水采用季节性消毒；

（5）提高管理水平，保证运转中最佳经济效果；充分利用沼气资源，把沼气作为燃料；

（6）查阅相关的资料确定其方案。最佳的处理方案要体现以下优点：保证处理效果，运行稳定；基建投资省，耗能低，运行费用低；占地面积小，泥量少，管理方便。

2.2.2 污水处理方案的确定

污水处理厂的工艺流程是指在达到所要求的处理程度的前提下，污水处理各单元的有机组合，以满足污水处理的要求。采用何种处理流程还要根据污水的水质、水量，回收其中的有用物质的可能性和经济性，排放水体的具体规定，并通过调查研究和经济比较后决定，必要时还应进行科学论证。

岳麓区污水处理厂的污水要求达到工程所要求的污水处理程度，必须采用二级处理。目前国内外城市二级处理厂大多采用活性污泥法，这种方法能有效去除城市污水中的主要污染物，而且比较经济。

以下我们对这几个污水处理工艺流程方案进行筛选，比较。

2.2.2.1 氧化沟工艺

氧化沟也称氧化渠或循环曝气池，是于20世纪50年代由荷兰的巴斯韦尔（Pasveer ）所开发的一种污水生物处理技术，属活性污泥法的一种变法。它把连续式反应池作为生化反应器，混合液在其中连续循环流动。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应器中的混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。由于氧化沟运行成本低，构造简单，易于维护管理，出水水质好，运行稳定，并可以进行脱氮除磷，因此日益受到人们的重视，并逐步

得到推广，特别适用于南方延时曝气运行。

(1)工艺流程

氧化沟工艺可不建初沉池和污泥消化池，有时还可以将曝气池与二沉池合建而省去污泥回流系统，常用的处理城市污水的氧化沟工艺流程如图2.1示：

图2.1 氧化沟工艺流程

(2)氧化沟特点

①工艺流程简单，运行管理方便，氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池，有此类氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。

②运行稳定，处理效果好，氧化沟的BOD 平均处理水平可达95%左右。

③能承受水量水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力，这主要是由于氧化沟水力停留时间长，泥龄长，一般为20~30d ，污泥在沟内达到除磷脱氮额的目的，脱氮效率一般＞80%，但要达到较高的除磷效果，则需要采取另外措施。

④基建投资省，运行费用低和传统活性污泥工艺相比，在去除BOD 和NH 3-N 及脱氮情况下更省，同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法更省。

2.2.2.2 间歇式活性污泥处理系统（简称SBR 工艺）

SBR 法工艺流程：

污水 → 一级处理→ 曝气池 → 处理水

工作原理：

(1）流入工序：废水注入，注满后进行反应，方式有单纯注水，曝气，缓速搅拌三种，

(2）曝气反应工序：当污水注满后即开始曝气操作，这是最重要的工序，根据污水处理的目的，除P 脱N 应进行相应的处理工作。

(3）沉淀工艺：使混合液泥水分离，相当于二沉池，

(4）排放工序：排除曝气沉淀后产生的上清液，作为处理水排放，一直到最低水位，在反应器剩余污泥

回流污泥

进水 格栅 沉沙池 氧化沟 二沉池 出水

残留一部分活性污泥作为种泥。

(5）待机工序：工处理水排放后，反应器处于停滞状态等待一个周期。

特点：

①大多数情况下，无设置调节池的必要。

②SVI值较低，易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀。

③通过对运行方式的调节，进行除磷脱氮反应。

④自动化程度较高。

⑤得当时，处理效果优于连续式。

⑥单方投资较少。

⑦占地规模大，处理水量较小。

本工艺又称序批式活性污泥处理系统，其最主要特征是采用集有机污染物降解与混合液沉淀于一体的反应器—间歇曝气池。

SBR工艺的特点：

SBR是传统活性污泥法的一种变形，它的净化机理与传统活性污泥法基本相额同，但SBR的各个运行期在时间上的有序性，使它具有不同于连续流活性污泥法和其他生物处理的一些特性。处理效果稳定，对水量、水质变化适应性强，耐冲击负荷。

SBR在运行操作过程中，可以通过时间上的有效控制和变化来满足多功能的要求，具有极强的灵活性。SBR可以调节曝气时间来满足出水要求，因此运行可靠，效果稳定。另外，SBR独特的时间推流性与空间完全混合性，使得可以对其运行有效的交换，以达到适应多种功能的要求，极其灵活。

理想的推流过程使生化反应推力大、效率高。

污泥活性高，浓度高且具有良好的污泥沉降性能。

由于有机物浓度存在较大浓度梯度，有利于菌胶团的形成，所以可有效地抑制丝状菌的生长，防止污泥膨胀。SBR在沉淀时没有进出水流的干扰，可以避免短流和异重流的出现，是一种理想的静态沉淀，固液分离效果好，易获得澄清的出水。剩余污泥含水率低，浓缩污泥含固率可达到2.5%~3%，为后续污泥的处置提供了良好的条件。

脱氮除磷效果好

SBR工艺的时间序列性和运行条件上的较大灵活性为其脱氮除磷提供了得天独厚的条件。工艺简单，工程造价及运行费用低，是小规模污水治理的有效方法。

目前，我国乡镇企业发展很快，排放污水总量不大，且间断排放，加之技术管理水平较低，经费少，若采用常规的连续式活性污泥系统进行治理，难度很大，若采用间歇法，则具有均化水质，勿需污泥回流，不需二沉池，建设与运行费用都较低等优点，SBR是一种高效、经济、管理简便，适用于中小水量污水。

2.2.2.3 A2／O生物脱氮除磷工艺

工艺原理：

（1）厌氧池：流入原污泥水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥。该池主要功能为释放磷，使污水中磷的浓度升高，溶解性有机物被生物吸收而使污水中BOD5浓度下降。NH3—N因细胞合成而被去除一部分，使污水中浓度下降，但NH3—N含量无变化。

（2）缺氧池：反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将回流液带入的大量NO 3—N和NO2—N还原为N2释放至空气中。BOD5浓度下降，NO 3—N的浓度大幅度下降，而磷的变化很小。

（3）好氧池：有机物被微生物生化降解而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3—N 浓度显著下降，但该过程使NO 3—N浓度增加，磷随着聚磷菌的过量摄取，也以较快速度下降。好氧池将NH3—N完全硝化，缺氧池完成脱氮功能；缺氧池和好氧池联合完成除磷的功能。

工艺特点：

优点：

（1）该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间，总占地面积少于其它的工艺。

（2）在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100。

（3）污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。

（4）运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不啬溶解氧浓度，运行费低。

（5）氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱N除P的功能；

（6）脱N效果受混合液回流比大小的影响，除P效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而脱N除P效率不可能很高。

缺点：

（1）除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此。

（2）脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用。

（3）对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解浓度也不宜过高。以防止循环混合液对缺反应器的干扰。

图2.2 A2/O同步脱氮除磷工艺流程

通过以上几个工艺流程的技术经济比较可知，A2/O法较适合于长沙市岳麓区污水处理厂，同时

根据出水水质的要求，即需高效脱氮除磷，故本设计采用A2/O工艺。

2.2.3 主要构筑物的选择

2.2.

3.1 格栅

格栅是一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷。

截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大型污水处理厂截污量大，为减轻劳动强度，一般应用机械清除截留物。

2.2.

3.2 污水泵房

城市污水处理厂的运行费用大部分来自于电能，其中40%的电能为水泵消耗，所以，确定合理的水泵及泵站具污水处理厂的关键所在。

泵站形式的选择取决于水力条件和工程造价，其它考虑因素还有：泵站规模大小、泵站的性质、水文地质条件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、环境性质要求、选用水泵的形式及能否就地取材等。

污水泵站的主要形式：

(1)合建式矩形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数为4台或更多时，采用矩形，机器间、机组管道和附属设备布置方便，启动简单，占地面积大；

(2)合建式圆形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数不超过4台，圆形结构水力条件好，便于沉井施工法，可降低工程造价，水泵启动方便。

(3)对于自灌式泵房，采用自灌式水泵，叶轮（泵轴）低于集水池最低水位，在最高、中间和最低水位都能直接启动，其优点为启动及时可靠，不需引水辅助设备，操作简单。

(4)非自灌式泵房，泵轴高于集水池最高水位，不能直接启动，由于污水泵水管不得设低阀，故需设引水设备。但管理人员必须能熟练的掌握水泵的启动程序。

由以上可知，本设计因水量较小，并考虑到造价、自动化控制等因素，以及施工的方便与否，采用自灌式半地下式圆形泵房。

2.2.

3.3 沉砂池

沉砂池的功能的去除比重较大的无机颗粒。沉砂池一般设于泵站倒虹吸管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可设于初沉池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件，沉砂池的形式，按水流方向的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池三类。

(1)平流沉砂池

优点：沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理。

缺点：占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。

(2)竖流沉砂池

优点：占地少，排泥方便，运行管理易行。

缺点：池深大，施工困难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀。

(3)曝气沉砂池

优点：克服了平流沉砂池的缺点，使砂粒与外裹的有机物较好的分离，通过调节布气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响小，同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。

缺点：由于需要曝气，所以池内应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增加。

基于以上三种沉砂池的比较，本工程设计确定采用平流沉砂池。

2.2.

3.4 沉淀池（初沉池、二沉池）

(1)平流沉淀池

优点：

①沉淀效果好；

②耐冲击负荷和温度的变化适应性强；

③施工容易，造价低。

缺点：

①池子配水不均匀；

②采用多斗排泥时，每个泥斗需要单设排泥管各自排泥，操作量大。

适用条件:大、中、小型污水处理厂；地下水位较高和地质条件较差的地区。

(2)辐流沉淀池

优点：

①多为机械排泥，运行较好，管理较简单；

②排泥设备已趋定型。

缺点：

①池内水速不稳定，沉淀效果较差；

②机械排泥设备复杂，对施工质量要求高。

适用条件：大、中型污水处理厂；地下水位较高的地区。

(3)竖流沉淀池

优点：

①排泥方便，管理简单；

②占地面积较小。

缺点：

①池子深度大，施工困难；

②对冲击负荷和温度变化的适应性能力较差；

③造价较高；

④池径不宜过大，否则布水不均匀。

适用条件：适用于处理水量不大的小型污水处理厂。

(4)斜板（管）沉淀池

优点：

①沉淀效率高，停留时间短；

②占地面积小。

缺点：

用于二沉池时，当固体负荷较大时其处理效果不太稳定，耐冲击负荷的能力较差。

综上所述，四种沉淀池的优缺点比较，并结合本设计的具体资料可知，本工程初沉池、二沉池均采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池。

2.2.

3.5 消毒

接触池：采用平流式消毒接触池。

消毒剂的选择：

(1)液氯

优点：价格便宜，效果可靠，投配设备简单。

缺点：对生生物有毒害作用，并且可能产生致癌物质。

适用于大、中型规模的污水处理厂。

(2)漂白粉

优点：投加设备简单，价格便宜。

缺点：除用液氯缺点外，尚有投配量不准确，溶解剂调制不便，劳动强度大。

适用于消毒要求不高或间断投加的小型污水处理厂。

(3)臭氧

优点：消毒效率高，能有效的降解水中残留有机物、色味等，污水温度、PH值对消毒效果影响小，不产生难处理或生物积累性残余物。

缺点：投资大，成本高，设备管理复杂。

综上三种消毒剂的比较，本工程设计采用液氯作消毒剂。

2.2.

3.6 浓缩池

污泥浓缩池主要是降低污泥中的空隙水，来达到使污泥减容的目的。浓缩池可分为重力浓缩池和浮选浓缩池。重力浓缩池按其运行方式分为间歇式或连续式。

(1)浮选浓缩池：适用于浓缩活性污泥以及生物滤池等较轻的污泥，并且运行费用较高贮泥能力小。

(2)重力浓缩池：用于浓缩初沉池污泥和二沉池的剩余污泥，运行费用低，动力消耗小。

综上所述，本设计采用间歇式重力浓缩池。

2.2.

3.7 污泥脱水

污泥脱水的方法有自然干化、机械脱水及污泥烧干、焚烧等方法。本设计采用带式压滤机脱水。

3管网设计

3.1 排水系统体制的确定

合理地选择排水系统的体制，是城市和工业企业排水系统规划和设计的重要问题。它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工、维护管理，而且对城市和工业企业的规划和环境影响深远，同时也影响排水系统工程的总投资和初期投资费用以及维护管理费用。

本设计为长沙市岳麓区城区的污水管网设计，且不考虑雨水，故流量不会过大。从环境保护、造价、维护管理方面来看，本设计采用分流制排水体制。

3.2 污水管道的布置

从城区的总平面图可知该城区的地势自东北和西北向中心河流倾斜，且坡度较大。为了充分利用有利的地势条件，将水依靠自身的重力流向污水处理厂，整个管道系统布置成截流式形式。污水由两侧向中间河流汇集。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管基本上与等高线垂直布置，主干管则沿城区的南侧布置，基本与等高线平行。

3.3 污水管道的设计流量计算

3.4 污水管网设计

本设计涉及设用人口16万，城区街坊及公共场所总面积为54.44平方千米。

长沙市岳麓区的最高日综合生活用水定额为220～370)/(d cap L ?，平均日综合生活用水定额为170～280)/(d cap L ? 。本设计取平均日综合生活用水定额为250 )/(d cap L ?.污水定额取为用水定额的80%。

平均日综合生活污水定额为 200 )/(d cap L ?

计算日综合污水总量为：

Q 总量=200×160000=32000 m 3

平均日综合污水量为：

错误!未找到引用源。=

∑错误!未找到引用源。=错误!未找到引用源。=370.37L/s 计算总变化系数为：

Kz ＝错误!未找到引用源。＝错误!未找到引用源。＝1.41