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1、-污水处理厂高程设计参考-第 12 页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
2、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
3、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： （7.1）式中 为沿
4、程水头损失，；为管段长度，；为水力半径，；为管内流速，；为谢才系数。局部水头损失为： （7.2）式中 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7.1。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0.081DE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
5、.30厌氧池0.20巴氏计量槽0.281.3.2 管渠水力计算计量槽至出水口取一个进出口损失及一个弯头损失，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弯头损失，取局部阻力系数为：。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+1.01.1。氧化沟至集配水井取一个进出口损失及二个弯头损失，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弯头损失，
6、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筑物名称流量管渠设计参数水头损失（）沿程局部合计出水口至计量槽85610002.151.46240.00.5160.2390.755计量槽至接触池85610002.151.463.50.0070.1200.127接触池至二沉池7499002.081.3770.00.1460.2110.357二沉池至集配水井7499002.081.3735.00.0730.1050.178集配水井至氧化沟5678002.521.4040.00.1010.2250.326氧化沟至厌氧池5678002.52
7、1.408.50.0210.1100.131厌氧池至沉砂池4287002.181.1768.50.1490.1540.3031.3.3 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
8、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）构筑物水面标高（m）地面标高（m）1出水口至计量槽49.44348.68850.0002计量槽49.72349.44349.58350.0003计量槽至接触池49.85049.72350.0004接触池50.15049.85050.00050.0005接触池至二沉池50.50750.15050
9、.0006二沉池51.80751.30751.55750.0007二沉池至集配水井51.98551.8077集配水井至DE型氧化沟52.31151.98550.0008DE型氧化沟52.71152.31152.51150.0009DE型氧化沟至厌氧池52.84252.71150.00010厌氧池53.04252.84252.94250.00011厌氧池至沉砂池53.34553.04250.00012沉砂池53.74553.34553.54550.00013细格栅54.06553.74550.00014粗格栅48.50048.41950.0001.3.4 污泥处理构筑物高程布置(1) 污泥管道的
10、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： （7.4）式中 污泥浓度系数； 污泥管管径，； 管内流速，；管道长度，；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=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=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管渠及构筑物名称流量管渠设计参数水头损失（）（）沿程局部合计浓缩池至贮泥池4.461500.8114.15.00.0290.0740.103(2) 污泥处理构筑物水头
11、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号管渠及构筑物名称上游泥面标高（m）下游泥面标高（m）构筑物泥面标高（m）地面标高（m）1贮泥池50.30050.002浓缩池至贮泥池51.90350.30050.003浓缩池51.90350.004.4 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
12、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=0.00209 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：局部水力损失：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。4.4.2泵后水位的计算设计出水管的
13、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=000209 m3/s，i=0.003时，v=0.5m/s沿程阻力损失：局部水力损失：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=0.00104 m3/s，i=0.003时，v=0.4m/s沿程阻力损失：局部阻力损失：（入管口）（90标准弯头1个）（小管口进大管口）（闸阀1/2开）采用DN400钢筋混凝土圆管，L=10m，查表得Q=0.00209 m3
14、/s，i=0.003时，v=0.45m/s沿程阻力损失：局部阻力损失：（流入大容器）（闸阀全开）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=0.58mSBR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=0.00104 m3/s，i=0.003时，v=0.4m/s沿程阻力损失：局部阻力损失：（入管口）（90标准弯头1个）（闸阀全开）采用DN400钢筋混凝土圆管，L=8m，查表得Q=0.0020
15、9 m3/s，i=0.003时，v=0.45m/s沿程阻力损失：局部阻力损失：（小管径流入大管径）采用DN300钢筋混凝土圆管，L=15m，查表得Q=000209 m3/s，i=0.003时，v=0.5m/s沿程阻力损失：局部水力损失：（90标准弯头1个）（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=0.66mUASB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=00
16、0209 m3/s，i=0.003时，v=0.5m/s沿程阻力损失：局部水力损失：采用DN200钢筋混凝土圆管，L=50m，查表得Q=0.00104 m3/s，i=0.003时，v=0.4m/s沿程阻力损失：（大管口进小管口）（90标准弯头1个）（入反应池）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采用DN300钢筋混凝土圆管，L=35m，查表得Q=000209 m3/s，i=0.003时，v=0.5m/s沿程阻力
17、损失：局部水力损失：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=000209 m3/s，i=0.003时，v=0.5m/s沿程阻力损失：局部水力损失：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=000209 m3/s，i=0.003时，v=0.5m/s沿程阻力损失：局部水力损失：沉沙池
18、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=000209 m3/s，i=0.003时，v=0.5m/s沿程阻力损失：局部水力损失：合计：0.03+0.019=0.049m则泵后的水位：32.94+0.049=32.99m4.4.3 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
19、高31.45mUASB反应池水面标高30.69mSBR反应池水面标高30.03m消毒池水面标高29.45m4.2 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
20、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0.3A/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
21、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道名称管程(m)自由跌落(m)局部损失(m)沿程损失(m)构筑物水头损失(m)合计(m)水面标高(m)消毒池0.300.301.40二沉池至消毒池24.480.30.30.0730.673二沉池0.250.251.70A/O池至二沉池29.140.250.30.0870.637A/O池0.400.401.95调节池至A/O池26.420.250.3 0.0790.625调节池0.30.32.20沉砂池至调节池27.390.30.30.0820.682平流式沉砂池0.300.302.50提升泵至沉砂池36.370.30.110.41污水提升泵0.100.10-1.00格栅至提升泵 1.400.20.0040.204格栅0.200.20-0.80