污水处理厂高程设计参考.docx
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污水处理厂高程设计参考
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[12]。
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。
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,最咼水位为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:
2
hfiL
CR
(7.1)
式中hf――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。
2局部水头损失为:
hm—
2g
(7.2)
式中一一局部阻力系数,查阅《给排水设计手册第一册》获得。
1.3.1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7.1o
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
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
巴氏计里槽
0.28
132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=1.1o
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:
0.11.01.12.2o
集配水井至二沉池取一个进出口损失,取局部阻力系数为:
0.1+1.0=1.1o
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=3.3o
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=1.1o
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=2.2o
管渠水力计算见表7.2o
表7.2污水管渠水力计算表
管渠及
管渠设计参数
水头损失
m
构筑物
流量
名称
I(%。
)
沿程
局部
合计
出水口
至
240.
0.51
0.23
856
1000
2.15
1.46
0
6
9
0.755
计里槽
计里槽
至
0.00
0.12
856
1000
2.15
1.46
3.5
7
0
0.127
接触池
接触池
至
0.14
0.21
749
900
2.08
1.37
70.0
6
1
0.357
二沉池
二沉池
0.07
0.10
至
749
900
2.08
1.37
35.0
3
5
0.178
集配水
井
集配水
井至氧
化沟
567
800
2.52
1.40
40.0
0.10
1
0.22
5
0.326
氧化沟
至
厌氧池
567
800
2.52
1.40
8.5
0.02
1
0.11
0
0.131
厌氧池
至
沉砂池
428
700
2.18
1.17
68.5
0.14
9
0.15
4
0.303
133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土0.00m,这样布置亦利
于排泥及排空检修。
计算结果见下表7.3o
表7.3构筑物及管渠水力计算表
序
号
管渠及构筑物名称(m
水面上游标高(m
水面下游标高(m
构筑物水
面标咼(m
地面标
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
51.985
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
1
0
厌氧池
53.042
52.842
52.942
50.000
1
1
厌氧池至沉砂池
53.345
53.042
50.000
1
2
沉砂池
53.745
53.345
53.545
50.000
1
3
细格栅
54.065
53.745
50.000
1
4
粗格栅
48.500
48.419
50.000
(7.4)
式中CH
—污泥浓度系数;
D
-污泥管管径,m;
1.3.4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:
(7.3)
管道局部损失计算:
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%寸,污泥浓度系数5=71,管径为150-200mm时,最小设计流速为0.8m/s;污泥含水率为95%寸,污泥浓度系数为5=53,管径为150-200mm时,最小设计流速为1m/s。
表7.4连接管道的水头损失
管渠及构
流量
管渠设计参数
水头损失(
m)
筑物名称
L/s
I(%。
)
沿程
局部
合计
浓缩池至
贮泥池
4.46
150
0.81
14.1
5.0
0.02
9
0.07
4
0.10
3
(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
管渠及构筑物名
上游泥面
下游泥面
构筑物泥
地面标高
号
称
标高(m)
标高(m
面标咼(m)
(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
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。
4.4.1泵前水位计算
采用DN300钢筋混凝土圆管,L=150m查表得Q=0.00209m3/s,i=0.003时,v=0.5m/s,设污水入口水位为29.4m,贝V
沟道沿程水力损失:
iL0.0031000.3m
局部水力损失:
hf
2v
1-050.0128m
2g
29.8
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。
4.4.2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
采用DN300钢筋混凝土圆管
L=30m查表得Q=000209m/s,i=0.003时,v=0.5m/s
沿程阻力损失:
iL0.0032000.6m
局部水力损失:
22
hf2g0.529.80.0064m
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
采用DN200钢筋混凝土圆管,L=30m查表得Q=0.00104m/s,i=0.003时,
v=0.4m/s
沿程阻力损失:
iL0.003300.09m
2c/2
局部阻力损失:
hf—0.50.0041m(入管口)
2g29.8
hf
2
v
0.75
0.42
0.0062m(90标准弯头1个)
2g
29.8
hf
2v
0.25
0.42
0.00205m(小管口进大管口)
2g
29.8
hf
2v
4.5
0.42
0.0369m(闸阀1/2幵)
2g
29.8
采用DN400钢筋混凝土圆管,L=10m查表得Q=0.00209m3/s,i=0.003时,v=0.45m/s
沿程阻力损失:
iL0.0031000.3m
局部阻力损失:
hf—1仝竺0.0104m(流入大容器)
2g29.8
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
采用采用DN200钢筋混凝土圆管,L=20m查表得Q=0.00104ni/s,i=0.003时,
v=0.4m/s
局部阻力损失:
2
hfv0.5
2g
0.4
0.0041m(入管口)
29.8
hf
2v
0.75°.42
0.0062m
(90标准弯头1个)
2g
29.8
hf
2v
0.17042
0.00138m(闸阀全幵)
2g
29.8
采用DN400钢筋混凝土圆管
v=0.45m/s
L=8m查表得Q=0.00209m3/s,i=0.003时,
沿程阻力损失:
iL0.00350
0.15m
局部阻力损失:
v2
hf0.25
0.4500026m(小管径流入大管径)
0.0026m
2g
29.8
采用DN300钢筋混凝土圆管
L=15m查表得Q=000209nVs,i=0.003时,
v=0.5m/s
沿程阻力损失:
iL0.003450.135m
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
采用DN300钢筋混凝土圆管,L=30m查表得Q=000209m/s,i=0.003时,v=0.5m/s
沿程阻力损失:
iL0.003500.15m
局部水力损失:
22
hf2g0.529.80.0064m
厌氧消化池内部损失:
0.5m。
合计:
0.09+0.0064+0.0096+0.15+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
沿程阻力损失:
iL0.003900.27m
局部水力损失:
V20.52
hf(0.51)0.019m
2g29.8
调节池内部损失:
0.2m
合计:
0.105+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
采用DN300钢筋混凝土圆管,L=25m查表得Q=000209ni/s,i=0.003时,v=0.5m/s
沿程阻力损失:
iL0.003650.195m
局部水力损失:
2052
hf—(0.51)—0.019m
2g29.8
沉淀池内部损失:
0.5m
合计:
0.075+0.0382+0.5=0.61m.
沉淀池内部水位为31.80+0.61=32.41m
(7)沉砂池至沉淀池
采用DN300钢筋混凝土圆管,L=35m查表得Q=000209ni/s,i=0.003时,v=0.5m/s
沿程阻力损失:
iL0.003350.105m
局部水力损失:
2052
hfV(0.51).0.019m
2g29.8
沉沙池内部损失:
0.4m.
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
采用DN300钢筋混凝土圆管,L=10m查表得Q=000209m/s,i=0.003时,v=0.5m/s
沿程阻力损失:
iL0.003250.075m
局部水力损失:
22
hfV(0.51).0.019m
2g29.8
合计:
0.03+0.019=0.049m
则泵后的水位:
32.94+0.049=32.99m
4.4.3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
泵后水面标咼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)
4.2.1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
0.2
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咼水位,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
自由
局部
沿程
构筑物
合计
水面标高
(m)
损失
损失
消毒池
0.30
0.30
1.40
二沉池至消毒池
24.48
0.3
0.3
0.07
3
0.673
二沉池
0.25
0.25
1.70
A/O池至二沉池
29.14
0.25
0.3
0.08
7
0.637
A/O池
0.40
0.40
1.95
调节池至A/O池
26.42
0.25
0.3
0.07
0.625
调节池0.30.32.20
沉砂池至调节池
27.39
0.3
0.3
0.08
2
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
0.00
4
0.204
格栅
0.20
0.20
-0.80
hf訂°15齐0.0019m(大管径流入小管径)
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=0.66
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