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1、专题三 污水处理厂竖向设计,一、竖向设计的目的和要求,目的：确定处理流程中各处理构筑物内水位标高的合理设置高度，以确保在良好水力条件下运行，且使能量消耗最小，最终定出始端水泵所需的设计扬程。要求：确定各处理构筑物及连接管渠的高程，并绘制处理流程的纵断图，其比例一般采用纵向(1:50)(1:100)，横向为(1:500)(1:1000）。,二、竖向设计的任务,确定污水、污泥处理构筑物高程之间的关系。确定污水厂内提升泵的扬程。确定构筑物的标高（顶面、水面及底面）。确定连接管渠的断面尺寸和定位标高 尽量采用明渠，不得已才用管道,渠道,渠底标高,高、宽、水深,管道,管心标高,管径,三、一般规定,污水处
2、理厂的工艺流程，竖向设计应充分利用地形，符合排水通畅、降低能耗和平衡土方的要求。竖向流程布置一般应遵循如下规定。(1)为了保证污水在各构筑物之间的顺利自流，必须精确计算各构筑物之间的水头损失，包括沿程损失、局部损失及构筑物本身的水头损失，此外还应考虑污水处理厂扩建时预留的储备水头。,(2)进行水力计算时，应选择距离最长、损失最大的流程，并按最大设计流量计算。当有两个以上并联运行的构筑物时，应考虑某一构筑物发生故障时，其余构筑物需负担全部流量的情况。(3)计算时还需考虑管内淤积、阻力增加的可能。因此，必须留有充分的余地，以防止水头不够而发生滴水现象。(4)污水处理厂的出水管高程，需不受洪水顶托，
3、并且要考虑预留自由水头，一般采用0.51 m。,(5)充分利用地形高差，实现重力自流。(6)在认真计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失，降低水泵提升扬程。(7)避免跌水等浪费水头的现象。(8)在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。污泥干化场、污泥浓缩池（湿污泥池），消化池等构筑物高程的决定，应注意它们的污泥水能自动排人污水人流干管或其他构筑物的可能性。,四、竖向布置的计算,1、污水处理高程水力计算,(1)构筑物 各处理构筑物的水头损失（包括进出水渠的水头损失），初步设计时可按下表估算。,（2）连接管渠包括沿程和局部水头损失，污水管道按满流计算，水头损失
4、按下式计算：,i：单位管长的水头损失(水力坡降)，可根据流量、管径和流速查阅给水排水设计手册第一册获得。：局部阻力系数，同上获得。,说明：连接管道中的流速一般取为0.71.5m/s。连接明渠中的流速，最大流量时为1.01.5m/s，最小流量时为0.40.6m/s。在确定连接管时，可考虑留有水量发展的余地。生化池至二沉池的管道流量为：设计流量+回流污泥量。,（3）计量设备水头损失应通过计算确定，初步设计时可按0.2m估算。（4）配水设备配水井的水头损失可按一般水力学公式计算。,2、污泥处理高程水力计算目前污泥水力特性研究还不完善，其水力计算主要采用经验公式或实验资料确定。（1）重力输泥管道适用于
5、污水厂内短距离输送；设计坡度采用0.010.02；最小管径DN200，中途设清通口。,（2）压力流污泥管道适用于长距离输送，或加压设备加压后输送。,污泥沿程流动阻力计算公式,hf:输泥管沿程水头损失,m。L：输泥管长度,m。D：输泥管直径，m，D0.15。v：连接管中的流速,m/s。CH：Hazen-Williams系数。K安全系数。,当污泥管内的流速为0.62.0m/s时，局部水头损失按下式计算,：局部阻力系数，查设计手册第5分册获得。,在初步设计时，压力流输泥管道也可采用以下简单的计算方法：按清水计算，并乘以比例系数。在紊流状态下，污泥含水率大于98%，污泥管道水头损失为清水的24倍；含水
6、率为9092%时，为清水的68倍。当污泥管道较长时，为使水头损失不过大，一般流速采用1.0m/s。丹麦Kruger公司规定：污泥管道水头损失按输水管道损失计算，在增加一定的百分数。固含率14%的初沉污泥，增加100150%；固含率0.10.4%的活性污泥，增加50100%.,五、高程布置计算方法,选取一条距离最长，水头损失最大的流程进行计算。（1）计算或根据经验确定各构筑物的水头损失。（2）确定第一个构筑物的水面标高：当污水厂选址处的地面标高距离20年一遇洪水位较低时，则以洪水位为基准逆水流方向计算，高于洪水位1.52.0m。,当污水厂排出管的水头损失远小于地面标高与20年一遇洪水位之间的差值
7、时，则以最后一个构筑物的水面为基准逆水流方向计算，然后综合考虑构筑物的施工和放空等因素确定最后一个构筑的水面标高。然后根据：上一构筑物水位高程=下构筑物水位高程+水头损失(这里水头损失主要包过水构筑物水头损失和管渠之间的水头损失)原则倒推法计算各个构筑物的标高。,（3）计算污泥处理流程的高程布置。（4）应当注意的是许多污水处理厂设计时在中间会设置一个污水泵站用于提升污水，一般设在格栅之后。所以高程布置分两段进行:泵站上游为一段，从进水管渠终点顺流算起;泵站下游为另一段，从河道逆流算起。,六、高程图绘制,绘制方法（1）绘制各个构筑物的纵向剖面图绘图时，纵向一定按1:1绘制，便于进行标高查询。横向
8、可将构筑物尺寸缩小10倍，然后绘制，一般按单线图绘制。（2）布图将污水处理构筑物置于图纸的上方，污泥处理构筑物置于图纸的下方。,（3）插入图框插入图框后，放大50或100倍，观察纵向是否合适，注意留出图例、说明和设备表的位置。横向可暂时不考虑。（4）构筑物的横向大小处理可进行拉伸或压缩，但大小要相当；对于特别长的构筑物，如曝气池，可在中间折断。（5）确定好出图比例后，在进行其他内容的绘制。,六、高程图绘制,高程图应包括的内容（1）各个构筑物污水、污泥处理构筑物，含鼓风机房、污泥脱水间等。（2）地面线、室内地坪室内地坪一般比室外地面高出200400mm。（3）各种管线污水管、污泥管；空气管、沼气
9、管；上清液管；加药管；排沙管,（4）污水、污泥、栅渣和砂的来源与最终去向污水来自何处？（自城市污水管网）处理后污水的出路？（绘出排放水体及水面）泥饼、栅渣、砂的出路？（文字描述）（5）各种设备和仪表格栅、泵、风机、水下推进器、曝气机、微孔曝气器、吸刮泥机等。计量设备：流量计、计量槽、气体流量计等；闸板、必要的阀门（排泥管、上清液管、排沙管、空气管等）液位计、DO探头、pH测定仪等,（6）各种标注标高：地面、水面、构筑物顶、底排放水体的水位：20年一遇洪水位，常水位污水、污泥、空气干管的管径，标注污水、污泥、空气的流向构筑物的名称图例、说明、主要设备仪表一览表等。,六、高程图绘制,注意事项（1）
10、标高和地面的绘制方法（2）一般来说，管道从地下敷设，保温，美观（3）管线最短、交叉最少，拐弯最少（4）交叉管线要断开（5）线宽的设置一律在图层中设置，按粗、中、细管线区分绘图。,七、高程计算案例,某城镇污水处理厂，设计规模为30000m3/d，工程分两期建设，一期工程设计规模为15000m3/d，总变化系数Kz=1.45,Qmax=0.252m3/s，其中一级处理部分按照30000m3/d 实施。污水处理厂尾水排入东侧河道，一、二期工程分别排放。进水闸门井水位为753.45m，河道设计水位高程为760.00m.处理工艺流程由二级处理和三级处理组成，同时要考虑跨越三级处理直接排入河道的可能。工艺
11、流程如下：,设计计算 处理流程的竖向布置分为两部分进行，即二级处理系统段和三级处理系统段。二级处理系统经过进水提升泵房提升后，各处理单元的水面高程要满足以重力流状态流入下一处理单元，系统末端的二沉池水位，既要保证以重力流状态流入三级处理系统中的一级提升泵房集水池，又要保证超越三级处理系统后，以重力流状态流入河道。三级处理竖向要保证沉淀池来水经过一级提升后，以重力流状态依次流经三级处理各单元，最终流入河道。,七、高程设计案例,某污水厂平面布置,处理构筑物个数和有效尺寸列于下表中：,在高程布置前，先设计各条连接处理构筑物的沟道,污水厂的设计流量为：近期qV平均87L/s，qVmin140L/s；远
12、期qV平均174L/s，qVmax245L/s。,连接沟道的水力计算,在本例中，泵站设在流程的中间,计算时，流量采用泵站的最大设计流量。,已知地面高程，泵站前10.00m，泵站后8.00m；河道最高水位8.50m，常水位5.50m，进水干沟终点窨井最高水位8.05m。,(1)先决定初次沉淀池最高水位和泵站进水池最高水位(这一水位同决定进水池低水位有关)。,计算过程：,(2)再决定二次沉淀池最高水位和生物滤池滤床表面高程(倒算)。,4.二次沉淀池同初次沉淀池配水井(点2)之间的水位差将在9.65m-7.72m=1.93m左右，足以把二次沉淀池的污泥压送至配水井，回流初次沉淀池,二次沉淀池污泥管管底高程采用8.0m，流向配水井的污泥槽采用0.02坡度，污泥槽终点高程为8.0m-0.02 20m7.6m，高于配水井的井底(7.72m-0.28m7.44m)。,污泥干化场场面高程采用9.5m。,消化池池墙底部高程采用8.1m，二级消化池污泥面最高高程将为8.1m+4.5m12.6m，比污泥干化场高12.6m-9.5m3.1m，足敷排泥之用，有部分容积可用于蓄泥。,5.根据计算结果，绘制高程布置图,某镇污水处理厂高程布置草图,
