污水处理厂高程设计参考

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1、[12] 。 . 1 处理流程高程设计 为使污水能在各处理构筑物之间通畅流动， 以保证处理厂的正常运行， 需进行高程布置，以确定各构筑物及连接管高程。为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已按重力流考虑为宜；污泥也最好利用重力流动， 若需提升时， 应尽量减少抽升次数。 为保证污泥的顺利自流， 应精确计算处理构筑物之间的水头损失， 并考虑扩建时预留的储备水头， 高程图的比例与水平方向的比例尺一般不相同，一般垂直比例大，水平的比例小些 1.1 主要任务 污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是： (1) 确定各处

2、理构筑物和泵房的标高； (2) 确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高； (3) 通过计算确定各部分的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间畅通地流动，保证污水处理厂的正常运行。 1.2 高程布置的一般原则 (1) 计算各处理构筑物的水头损失时，应选择一条距离最长、水头损失最大 的流程进行较准确的计算， 考虑最大流量、 雨天流量和事故时流量的增加。 并应适当留有余地， 以防止淤积时水头不够而造成的涌水现象， 影响处理系统的正常运行。 (2) 计算水头损失时，以最大流量（设计远期流量的管渠与设备，按远期最大流量考虑）作为构筑物与管渠的设计流量。

3、还应当考虑当某座构筑物停止运行时，与其并联运行的其余构筑物与有关的连接管渠能通过全部流量。 (3) 高程计算时，常以受纳水体的最高水位作为起点，逆废水处理流程向上 倒推计算，以使处理后废水在洪水季节也能自流排出， 并且水泵需要的扬程较小。 如果最高水位较高， 应在废水厂处理水排入水体前设置泵站， 水体水位高时抽水排放。如果水体最高水位很低时， 可在处理水排入水体前设跌水井， 处理构筑物可按最适宜的埋深来确定标高。 (4) 在做高程布置时，还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需要提升的污泥量。 1.3 污水高程计算 在污水处理工程中， 为简化计算一般认

4、为水流是均匀流。 管渠水头损失主要 有沿程水头损失和局部水头损失。出水排至长江，最高水位为 45.22m。总损失 = 构筑物的损失 +沿程损失 +局部损失，沿程水头损失按下式计算： ;. . h f v 2 C L iL 2 R （ 7.1） 式中 h f ——为沿程水头损失， m ； L ——为管段长度， m ； R ——为水力半径， m ； v ——为管内流速， m s ； C ——为谢才系数。 局 部 水 头 损 失 为 ： v 2

5、 hm 2g （ 7.2） 式中 —— 局部阻力系数，查阅《给排水设计手册第一册》获得。 构筑物 初步设计时，构筑物水头损失可按经验数值计算。污水流经处理构筑物的水头损失，主要产生在进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。本设计中若在设计计算过程中计算了的就用计算的结果， 若在设计计算 过程中没计算的就用经验值，各构筑物水头损失见表 7.1。 表 7.1 构筑物水头损失表 构筑物名称 水头损失（ m） 构筑物名称 水头损失（ m） 粗格栅 0.081

6、 DE 型氧化沟 0.40 细格栅 0.32 辐流沉淀池 0.50 平流式沉砂池 0.40 平流接触池 0.30 厌氧池 0.20 巴氏计量槽 0.28 管渠水力计算 计量槽至出水口取一个进出口损失及一个 90 弯头损失，取局部阻力系数 为： 1.0 +0.10+1.1=2.2。 接触池至计量槽取一个进出口损失，取局部阻力系数为： 1.0+0.10=1.1。 二沉池至接触池取一个进出口损失及一个 90 弯头损失，取局部阻力系数为： 0.1 1.0 1.1 2.2 。 集配水井至二沉池取一个进出口损失，

7、取局部阻力系数为： ;. . 0.1+1.0＝1.1。 氧化沟至集配水井取一个进出口损失及二个 90 弯头损失，取局部阻力系数 为： 0.1+1.0+2.2=3.3。 厌氧池至氧化沟取一个进出口损失，取局部阻力系数取为： 0.1+1.0=1.1。 沉砂池至厌氧池取一个进出口损失及一个 90 弯头损失，取局部阻力系数 为： 0.1+1.0+1.1=2.2。 管渠水力计算见表 7.2。 表 7.2 污水管渠水力计算表 管渠及构 流量 管渠设计参数 水

8、头损失 m 筑物名称 L s D mm I （‰） v m s L m 沿程 局部 合计 出水口至 856 1000 2.15 1.46 240.0 0.516 0.239 0.755 计量槽 计量槽至 856 1000 2.15 1.46 3.5 0.007 0.120 0.127 接触池 接触池至 749 900 2.08 1.37 70.0

9、 0.146 0.211 0.357 二沉池 二沉池至 749 900 2.08 1.37 35.0 0.073 0.105 0.178 集配水井 集配水井 567 800 2.52 1.40 40.0 0.101 0.225 0.326 至氧化沟 氧化沟至 567 800 2.52 1.40 8.5 0.021 0.110 0.131 厌氧池

10、 厌氧池至 428 700 2.18 1.17 68.5 0.149 0.154 0.303 沉砂池 污水处理高程计算及布置 污水处理厂水力计算以接受处理后污水水体的最高水位 45.220m 作为起点， 沿污水处理流程向上倒推计算， 以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出， 同时，还要考虑 挖土埋深的状况 。以 50.000m 为基准，设计中考虑污水管的非充满 度（一般管径大于或等于 1000mm 时，最大充满度为 0.75）和管道的覆土厚度（一般不小于

11、0.7m 且不考虑冻土深度），城市污水主干管进入污水处理厂处的管径为 1000m，管道水面标高为 48.500m。由于采用的 DE 氧化沟方案中二沉池、氧化沟占地面积大，如果埋深设计过大，一方面不利于施工，也不利于土方平衡，故 ;. . 按尽量减少埋深。从降低土建工程投资考虑，接触消毒池水面相对高程定为 0.00m， 这样布置亦利于排泥及排空检修。计算结果见下表 7.3。 表 7.3 构筑物及管渠水力计算表 序 管渠及构筑物名称（ m） 水面上游 水面下游 构筑物水 地面标 号 标高（ m） 标高（ m） 面标

12、高（ m） 高（ m） 1 出水口至计量槽 49.443 48.688 50.000 2 计量槽 49.723 49.443 49.583 50.000 3 计量槽至接触池 49.850 49.723 50.000 4 接触池 50.150 49.850 50.000 50.000 5 接触池至二沉池 50.507 50.150 50.000 6 二沉池 51.807 51.307 51.557 50.000 7 二沉池至集配水井 51.98

13、5 51.807 7 集配水井至 DE 型氧化沟 52.311 51.985 50.000 8 DE 型氧化沟 52.711 52.311 52.511 50.000 9 DE 型氧化沟至厌氧池 52.842 52.711 50.000 10 厌氧池 53.042 52.842 52.942 50.000 11 厌氧池至沉砂池 53.345 53.042 50.000 12 沉砂池 53.745 53.345 53.545 50.000 13 细格栅

14、54.065 53.745 50.000 14 粗格栅 48.500 48.419 50.000 污泥处理构筑物高程布置 (1) 污泥管道的水头损失 管道沿程损失按下式计算： 1. 85 L v hf 2.49 D1.17 C H （ 7.3） 管道局部损失计算： hi  v 2 2g （ 7.4） 式中 CH ——污泥浓度系数； D ——污泥

15、管管径， m ； v ——管内流速， m s； ;. . L ——管道长度， m ； ——局部阻力系数。 查《给水排水设计手册》可知：当污泥含水率为 97%时，污泥浓度系数 C H =71，管径为 150-200mm 时，最小设计流速为 0.8m/s;污泥含水率为 95%时，污泥浓度系数为 CH =53， 管径为 150-200mm 时，最小设计流速为 1m/s。 各连接管道的水头损失见下表 7.4。 表 7.4 连接管道的水头损失 流量 管渠设计参数 水头损失（ m ）

16、 管渠及构 v m s 筑物名称L sD mm I （‰） L m 沿程 局部 合计 浓缩池至 4.46 150 0.81 14.1 5.0 0.029 0.074 0.103 贮泥池 (2) 污泥处理构筑物水头损失 当污泥以重力流排出池体时，污泥处理构筑物的水头损失以各构筑物的出 流水头计算，浓缩池一般取 1.5m，二沉池一般取 1.2m。 (3) 污泥高程布置 设计中污泥在二沉池到污泥浓缩池以及

17、 贮泥池到脱水车间 得到提升，取脱水 机房标高为 53m，贮泥池泥面相对地标为 0.000m，超高 0.3m。 污泥高程布置计算如下表 7.5。 表 7.5 污泥高程布置计算表 序 上游泥面 下游泥面 构筑物泥面 地面标高 管渠及构筑物名称 标高（ m） 标高（ m） （ m） 号 标高（ m） 1 贮泥池 50.300 50.00 2 浓缩池至贮泥池 51.903 50.300 50.00 3 浓缩池 51.903 50.00

18、 4.4 高程计算 污水厂厂址处的地坪标高基本在 30 米左右。本设计中的高程计算分别为泵 提升前和泵提升后两部分。泵提升前按顺序计算，泵提升后按逆向计算。 污水厂主干道管采用钢筋混凝土圆管， 按非满流设计，阻力系数为 n=0.013 ， ;. . 坡度 i=0.003 。 泵前水位计算 采用 DN300钢筋混凝土圆管， L=150m，查表得 Q=0.00209 m3/s ，i=0.003 时， v=0.5m/s ，设污水入口水位为 29.4m，则 沟道沿程水力损失：

19、i L 0.003 100 0.3m v2 0.52 局部水力损失： hf 1 0.0128 m 2 g 2 9.8 合计： 0.09+0.0128=0.10m 则格栅前水位为： 29.4-0.10=29.3m 格栅的水头损失为： 0.67m 栅后水位为： 29.3-0.67=28.63m 。 即泵前水位为： 28.63m。 泵后水位的计算 设计出水管的出水水位为 29m， (1) 消毒池至出水 3 采用 DN300钢筋混凝土圆管， L=30m，查表得 Q=000209 m/s ，i=0.003

20、时， v=0.5m/s 沿程阻力损失： i L 0.003 200 0.6m 局部水力损失： h f v 2 0.52 0.5 2 0.0064 m 2 g 9.8 消毒池内部损失： 0.3m。 合计： 0.09+0.0064+0.3=0.45m 消毒池内水位为： 29+0.45=29.45m (2) SBR反应池至消毒池 3 采用 DN200钢筋混凝土圆管， L=30m，查表得 Q=0.00104 m/s ， i=0.003 时， v=0.4m/s 沿程阻力损

21、失： i L 0.003 30 0.09m 局部阻力损失： v 2 0.42 h f 0.5 0.0041m （入管口） 2 g 2 9.8 v 2 0.4 2 hf 0.75 2 0.0062 m （ 90 标准弯头 1 个） 2g 9.8 ;. . hf v 2 0.4 2 0.00205 m （小管口进大管口） 2 g 0.25 9.8 2 hf v2 0.42

22、 0.0369 m （闸阀 1/2 开） 2g 4.5 2 9.8 采用 DN400钢筋混凝土圆管， 3 时， L=10m，查表得 Q=0.00209 m/s ， i=0.003 v=0.45m/s 沿程阻力损失： i L 0.003 100 0.3m 局部阻力损失： h f v2 1 0.45 2 2 g 2 0.0104 m （流入大容器） 9.8 hf v2 0.45 2 0.0018 m （闸阀全开） 2

23、g 0.17 9.8 2 SBR反应器内部损失： 0.4m 合计： 0.09+0.0041+0.0062+0.00205+0.0369+0.03+0.0104+0.0018+0.4=0.58m SBR反应器内部水位为： 29.45+0.58=30.03m 。 (3) UASB反应器至 SBR反应池 3 采用采用 DN200钢筋混凝土圆管， L=20m，查表得 Q=0.00104 m/s ，i=0.003 时， v=0.4m/s 沿程阻力损失： i L 0.003 20 0.06

24、m 局部阻力损失： h f v 2 0.42 2 g 0.5 0.0041m （入管口） 2 9.8 v 2 0.75 0.4 2 hf 2 0.0062 m （ 90 标准弯头 1 个） 2g 9.8 v 2 0.17 0.4 2 0.00138 m （闸阀全开） hf 2 9.8 2g 采用 DN400钢筋混凝土圆管， L=8m，查表得 Q=0.00209 m3 /s ，i=0.003 时， v=0.

25、45m/s 沿程阻力损失： i L 0.003 50 0.15m 局部阻力损失： h f v 2 0.25 0.45 2 2 g 0.0026 m （小管径流入大管径） 2 9.8 3 时， 采用 DN300钢筋混凝土圆管， L=15m，查表得 Q=000209 m/s ， i=0.003 v=0.5m/s ;. . 沿程阻力损失： i L 0.003 45 0.135m 局部水力损失： v 2

26、 0.75 0.52 h f 0.0096 m （ 90 标准弯头 1 个） 2 g 2 9.8 hf v 2 0.52 0.0019 m （大管径流入小管径） 0.15 2 9.8 2g UASB反应器内部跌水： 0.5m 合计： 0.06+0.0041+0.0062+0.00138+0.024+0.0026+0.045+0.0096+0.0019+0.5=0 .66m UASB反应器内水位为： 30.03+0.66=30.69m (4) 厌氧消化池至 UASB反应器

27、 3 采用 DN300钢筋混凝土圆管， L=30m，查表得 Q=000209 m/s ，i=0.003 时， v=0.5m/s 沿程阻力损失： i L 0.003 50 0.15m 局部水力损失： h f v 2 0.52 2 g 0.5 0.0064 m 2 9.8 采用 DN200钢筋混凝土圆管， 3 时， L=50m，查表得 Q=0.00104 m/s ， i=0.003 v=0.4m/s 沿程阻力损失： i

28、 L 0.003 80 0.24m v 2 0.4 2 0.00205 m （大管口进小管口） hf 0.25 9.8 2 g 2 v2 0.4 2 hf 0.75 0.0062 m （ 90 标准弯头 1 个） 2g 2 9.8 v2 1 0.4 2 0.0081m （入反应池） hf 2 9.8 2 g 厌氧消化池内部损失： 0.5m。 合计： 0.09+0.0064+0.0096+0.

29、15+0.00205+0.0062+0.0081+0.5=0.76m 厌氧消化池水位： 30.69+0.76=31.45m (5) 调节池至厌氧消化池 3 采用 DN300钢筋混凝土圆管， L=35m，查表得 Q=000209 m/s ，i=0.003 时， v=0.5m/s 沿程阻力损失： i L 0.003 90 0.27m ;. . v 2 0.5 2 局部水力损失： h f (0.5 1) 0.019 m 2g 2 9.8 调节池内部损失： 0.2m 合计： 0.10

30、5+0.0478+0.2=0.35m. 调节池内部水位为： 31.45+0.35=31.80m (6) 沉淀池至调节池 3 采用 DN300钢筋混凝土圆管， L=25m，查表得 Q=000209 m/s ，i=0.003 时， v=0.5m/s 沿程阻力损失： i L 0.003 65 0.195m v2 (0.5 0.5 2 局部水力损失： h f 1) 0.019 m 2g 2 9.8 沉淀池内部损失： 0.5m 合计： 0.075+0.0382+0.5=0.61m. 沉

31、淀池内部水位为 31.80+0.61=32.41m (7) 沉砂池至沉淀池 3 采用 DN300钢筋混凝土圆管， L=35m，查表得 Q=000209 m/s ，i=0.003 时， v=0.5m/s 沿程阻力损失： i L 0.003 35 0.105m 局部水力损失： v2 (0.5 0.5 2 h f 1) 0.019 m 2g 2 9.8 v 2 0.52 0.0095 m hf 0.75 2 9.8 2 g 沉沙池内部损失： 0

32、.4m. 合计： 0.105+0.019+0.0095+0.4=0.533m 沉沙池内部水位为： 32.41+0.533=32.94 。 (8) 泵房至沉砂池 3 采用 DN300钢筋混凝土圆管， L=10m，查表得 Q=000209 m/s ，i=0.003 时， v=0.5m/s 沿程阻力损失： i L 0.003 25 0.075m v2 (0.5 0.5 2 局部水力损失： h f 1) 0.019 m 2g 2 9.8 合计： 0.03+0.019=0.049m 则

33、泵后的水位： 32.94+0.049=32.99m ;. . 各构筑物高程确定 表 4-1 各构筑物高程 格栅栅前水深 29.30m 泵前水面标高 28.63m 泵后水面标高 32.99m 沉砂池水面标高 32.94m 初沉池水面标高 32.41m 调节池水面标高 31.80m 厌氧消化池水面标高 31.45m UASB反应池水面标高 30.69m SBR反应池水面标高 30.03m 消毒池水面标高 29.45m 4.2 污水厂的高程

34、布置 高程布置的内容主要包括确定各处理构 (建 )筑物和泵房的标高 (如池顶、池底、水面等 )、 处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高， 从而使污水能够沿流程在处理构筑物之间通畅地 流动保证污水处理厂的正常运行。 高程图上的垂直和水平方向的比例尺一般不相同， 一般垂 直的比例大 (取 1： 100)，而水平的比例小些 (取 1： 600)。 高程布置原则 (1) 污水厂高程布里时。 所依据的主要技术参数是构筑物高度和水头损失。 在处理流程 中，相邻构筑物的相对高差取决于两个构筑物之间的水面高差， 这个水面高差的数值就是流

35、 程中的水头损失；它主要由三部分组成，即构筑物本身的、连接管 (渠 )的及计量设备的水头 损失等。 因此进行高程布置时， 应首先计算这些水头损失， 而且计算所得的数值应考虑一些安全因素，以便留有余地。 初步设计时， 可按下表 4.1 所列数据估算。 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。 ;. . 表 4.1 构筑物水头损失 构筑物名称 水头损失 /m 构筑物名称 水头损失 /m 格栅 0.20 沉砂池 0.

36、2 平流沉淀池 0.3 A/O 池 0.4 调节池 0.3 二沉池 0.5 (2) 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。 (3) 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流程，以降低运 行费用。 (4) 需要排放的处理水， 常年大多数时间里能够自流排放水体。 注意排放水位一定不选取每年最高水位， 因为其出现时间较短， 易造成常年水头浪费， 而应选取经常出现的高水位作为排放水位。 (5) 应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受洪水顶托，并能自流。 构筑物连接管 (渠 )的水头损失，包括

37、沿程与局部水头损失。沿程损失均以管程的 0.3% 计算。 地面为零，流程标高如 4.2 表所示。 表 4.2 流程标高计算表 构筑物及 管程 (m) 自由 局部 沿程 构筑物 合计 水面标高 管道名称 跌落 损失 损失 水头损 (m) (m) (m) (m) (m) 失(m) 消毒池 0.30 0.30 1.40 二沉池至消毒池 24.48 0.3 0.3 0.073 0.673 二沉池 0.25 0.25 1.70

38、 A/O 池至二沉池 29.14 0.25 0.3 0.087 0.637 A/O 池 0.40 0.40 1.95 调节池至 A/O 池 26.42 0.25 0.3 0.079 0.625 调节池 0.3 0.3 2.20 沉砂池至调节池 27.39 0.3 0.3 0.082 0.682 平流式沉砂池 0.30 0.30 2.50 提升泵至沉砂池 36.37 0.3 0.11 0.41 污水提升泵 0.10 0.10 -1.00 格栅至提升泵 1.40 0.2 0.004 0.204 格栅 0.20 0.20 -0.80 ;.