1. 如何進行污水處理廠的高程計算及平面、高程布置
污水處理廠平面布置及高程布置
一、污水處理廠的平面布置
污水處理廠的平面布置應包括:
- 處理構築物的布置
- 廠內管線的布置
- 輔助建築物的布置
處理構築物的布置時,要根據各構築物(及其附屬輔助建築物,如泵房、鼓風機房等)的功能要求和流程的水力要求,結合廠址地形、地質條件,確定它們在平面圖上的位置。在這一工作中,應使聯系各構築物的管、渠簡單而便捷,避免遷回曲折,運行時工人的巡迴路線簡短和方便;在作高程布置時土方量能基本平衡;並使構築物避開劣質土壤。布置應盡量緊湊,縮短管線,以節約用地,但也必須有一定間距,這一間距主要考慮管、渠敷設的要求,施工時地基的相互影響,以及遠期發展的可能性。構築物之間如需布置管道時,其間距一般可取5-8m,某些有特殊要求的構築物(如消化池、消化氣罐等)的間距則按有關規定確定。
廠內管線的布置應使各處理構築物或各處理單元能獨立運行,當某一處理構築物或某處理單元因故停止運行時,也不致影響其他構築物的正常運行,若構築物分期施工,則管、渠在布置上也應滿足分期施工的要求;必須敷設接連人廠污水管和出流尾渠的超越管,在不得已情況下可通過此超越管將污水直接排人水體,但有毒廢水不得任意排放。廠內尚有給水管、輸電線、空氣管、消化氣管和蒸氣管等。所有管線的安排,既要有一定的施工位置,又要緊湊,並應盡可能平行布置和不穿越空地,以節約用地。這些管線都要易於檢查和維修。
輔助建築物包括泵房、鼓風機房、辦公室、集中控制室、化驗室、變電所、機修、倉庫、食堂等。它們是污水處理廠設計不可缺少的組成部分。其建築面積大小應按具體情況與條件而定。有可能時,可設立試驗車間,以不斷研究與改進污水處理方法。輔助建築物的位置應根據方便、安全等原則確定。如鼓風機房應設於曝氣池附近以節省管道與動力;變電所宜設於耗電量大的構築物附近等。化驗室應遠離機器間和污泥干化場,以保證良好的工作條件。辦公室、化驗室等均應與處理構築物保持適當距離,並應位於處理構築物的夏季主風向的上風向處。操作工人的值班室應盡量布置在使工人能夠便於觀察各處理構築物運行情況的位置。
此外,處理廠內的道路應合理布置以方便運輸;並應大力植樹綠化以改善衛生條件。
應當指出:在工藝設計計算時,就應考慮它和平面布置的關系,而在進行平面布置時,也可根據情況調整構築物的數目,修改工藝設計。
總平面布置圖可根據污水廠的規模採用1∶200~1∶1000比例尺的地形圖繪制,常用的比例尺為l:500。
二、污水處理廠的高程布置
污水處理廠高程布置的任務是:確定各處理構築物和泵房等的標高,選定各連接管渠的尺寸並決定其標高。計算決定各部分的水面標高,以使污水能按處理流程在處理構築物之間通暢地流動,保證污水處理廠的正常運行。
污水處理廠的水流常依靠重力流動,以減少運行費用。為此,必須精確計算其水頭損失(初步設計或擴初設計時,精度要求可較低)。水頭損失包括:
1. 水流流過各處理構築物的水頭損失,包括從進池到出池的所有水頭損失在內;在作初步設計時可按表1估算。
2. 水流流過連接前後兩構築物的管道(包括配水設備)的水頭損失,包括沿程與局部水頭損失。
3. 水流流過量水設備的水頭損失。
水力計算時,應選擇一條距離最長、水頭損失最大的流程進行計算,並應適當留有餘地;以使實際運行時能有一定的靈活性。
計算水頭損失時,一般應以近期最大流量(或泵的最大出水量)作為構築物和管渠的設計流量,計算涉及遠期流量的管渠和設備時,應以遠期最大流量為設計流量,並酌加擴建時的備用水頭。
設置終點泵站的污水處理廠,水力計算常以接受處理後污水水體的最高水位作為起點,逆污水處理流程向上倒推計算,以使處理後污水在洪水季節也能自流排出,而水泵需要的揚程則較小,運行費用也較低。但同時應考慮到構築物的挖土深度不宜過大,以免土建投資過大和增加施工上的困難。還應考慮到因維修等原因需將池水放空而在高程上提出的要求。
在作高程布置時還應注意污水流程與污泥流程的配合,盡量減少需抽升的污泥量。污泥干化場、污泥濃縮池(濕污泥池),消化池等構築物高程的決定,應注意它們的污泥水能自動排入污水人流干管或其他構築物的可能性。
在繪制總平面圖的同時,應繪制污水與污泥的縱斷面圖或工藝流程圖。繪制縱斷面圖時採用的比例尺:橫向與總平面圖同,縱向為1∶50-1∶100。
現以圖2所示的乙市污水處理廠為例說明高程計算過程。該廠初次沉澱池和二次沉澱池均為方形,周邊均勻出水,曝氣池為四座方形池,表面機械曝氣器充氧,完全混合型,也可按推流式吸附再生法運行。污水在入初沉池、曝氣池和二沉池之前;分別設立了薄壁計量堰(矩形堰,堰寬0.7m,梯形堰,底寬0.5m)。該廠設計流量如下:
近期 =174L/s
遠期 =348L/s
=300L/s
=600L/s
迴流污泥量以污水量的100%計算。
各構築物間連接管渠的水力計算見表2。
處理後的污水排入農田灌溉渠道以供農田灌溉,農田不需水時排入某江。由於某江水位遠低於渠道水位,故構築物高程受灌溉渠水位控制,計算時,以灌溉渠水位作為起點,逆流程向上推算各水面標高。考慮到二次沉澱池挖土太深時不利於施工,故排水總管的管底標高與灌溉渠中的設計水位平接(跌水0.8m)。
污水處理廠的設計地面高程為50.00m。
高程計算中,溝管的沿程水頭損失按表2所定的坡度計算,局部水頭損失按流速水頭的倍數計算。堰上水頭按有關堰流公式計算,沉澱池、曝氣池集水槽系底,且為均勻集水,自由跌水出流,故按下列公式計算:
B=(1)
=1.25B(2)
式中Q--集水槽設計流量,為確保安全,常對設計流量再乘以1.2~1.5的安全系數();
B--集水槽寬(m);
h0--集水槽起端水深(m)。
高程計算:
高程(m)
灌溉渠道(點8)水位
49.25
排水總管(點7)水位
跌水0.8m
50.05
窨井6後水位
沿程損失=0.001×390
50.44
窨井6前水位
管頂平接,兩端水位差0.05m
50.49
二次沉澱池出水井水位
沿程損失=0.0035×100=0.35m
50.84
二次沉澱池出水總渠起端水位
沿程損失=0.35-0.25=0.10m
50.94
二次沉澱池中水位
集水槽起端水深 =0.38m
自由跌落=0.10m
堰上水頭(計算或查表)=0.02m
合計 0.50m
51.44
堰F3後水位
沿程損失=0.0028×10=0.03m
局部損失==0.28m
合計 0.31m
51.75
堰F3前水位
堰上水頭=0.26m
自由跌落=0.15m
合計 0.41m
52.16
曝氣池出水總渠起端水位
沿程損失=0.64-0.42=0.22m
52.38
曝氣池中水位
集水槽中水位=0.26m
52.64
堰F2前水位
堰上
2. 污水處理構築物的設計水面標高及池底標高怎樣算出來
污水來處理構築物的設自計水面標高及池底標高不是土建計算出來的,是給排水專業根據當地管網條件,確定進口污水泵站(粗格柵)的池底標高,根據選擇的泵的揚程流量等指標和處理工藝依次確定後續構築物的標高。並匯總總圖專業平衡土方等指標。
污水處理 (sewage treatment,wastewater treatment):為使污水達到排水某一水體或再次使用的水質要求對其進行凈化的過程。污水處理被廣泛應用於建築、農業,交通、能源、石化、環保、城市景觀、醫療、餐飲等各個領域,也越來越多地走進尋常百姓的日常生活。
3. 針對城市污水處理技術研究
作為城市綜合管理的關鍵環節,污水處理對於城市正常運行及環境保護具有重要作用。本文首先介紹了城市污水處理尺宴的常用工藝,陵仿銀然後探討了城市污水處理的節能降耗策略,以期為相關技術與研究人員提供參考。
同國內城市經濟、工業產業相比,城市基礎設施的發展與建設速度相對較為緩慢,此種狀況導致了我國城市基礎設施長時間處於超負荷承載狀態,而環境保護作為城市基礎設施的重要部分,其發展狀況更加不容樂觀。當前城市污水處理採用的工藝類型較多,但各類工藝都具有不同的優勢與劣勢,而部分城市項目在未調查當地水質情況下便隨意選擇工藝,這在一定程度上影響了污水處理質量。因此,加強有關城市污水處理技術大灶的探討,對於改善城市基礎設施建設整體水平具有重要的現實意義。
一、城市污水處理常用技術工藝
城市污水是居民城市生活中產生的污水,其包含較多的細菌、有機物、病毒及寄生蟲卵等,含有較高量的硫、磷、氮等分子。依據清除對象及工作原理,當前採用的污水處理工藝主要有化學法、物理法與生物法等。
1、氧化溝工藝
氧化溝污水處理通常採用連環循環曝氣池,其是活性污泥法的一類延伸技術,是延時、低載荷曝氣活性污泥法。因曝氣池主要選用封閉的溝渠型,所以與原有的活性污泥法相比其在水力流態上具有不同的特點。在完成預處理後污水後直接輸送至氧化溝,在環形溝處活性污泥與污水充分混合後會通過表面曝氣的形式進行循環流動,具備完全混合式與推流式兩種特性。氧化溝法對有機物清除效率較高,殘余污泥量較少且易脫水,整體指標優異,同時具有除磷、工藝簡單快捷、處理效果可靠、泥齡長、脫氮等優點;其缺點則主要包括體積龐大、負荷較小、運行成本過高、能耗過大等,在中小型低負荷污水處理廠應用較為廣泛。[1]
2、SBR法
SBR法也就是序列間歇式活性污泥法,或叫做序列間歇式反應器法。其屬於一種依照間歇曝氣方式工作的活性污泥處理工藝,是一種沉澱靜置、變容積、好氧-缺氧-厭氧間歇產生、混合充分、交替進水、單池處理的活性污泥法。SBR法將原有的動態沉澱改為靜置理想沉澱、將穩態生活反應改為非穩定生化反應、將空間分割處理模式改為時間分割處理模式,具有間歇處理與運行有序雙重特點。另外SBR反應池是該技術的關鍵,此池主要集成了生物降解、均化、初沉、二沉等功能,且未採用污泥迴流系統。
3、CCAS工藝
CCAS工藝也就是連續循環曝氣系統工藝,其關鍵部分為CCAS反應池,可完成懸浮物與有機物降解、除磷、排氮等功能,且對污水預處理的要求較低,出水便可達標排放。完成預處理後的污水會直接傳輸至反應池前部的預反應池,在此部分內活性污泥微生物會吸附水中的大量可溶性BOD,隨後污水會通過反應器隔牆處的孔洞按照0.03~0.05m/min的速度流入主反應區。主反應區內主要依照「曝氣、閑置、沉澱、排水」的處理工序循環運行,以確保污水通過「好氧-缺氧」的周期處理清除氮和碳,並在「好氧-厭氧」的處理中去除磷。不同工序的周期及設備運行都通過提前編制的程序命令進行操作,且可利用計算機進行綜合管控。
4、生物膜法
生物膜法是通過吸附生長在部分固體物表面的微生物處理有機污水的技術。生物膜是一類由大量兼性菌、厭氧菌、原生動物、好氧菌、藻類、真菌等構成的生態系統,其表面具有的固體介質即為載體或濾料。由濾料依次向外可將生物膜分成厭氣層、好氣層、附著水層及運動水層。此法的主要工作原理為:生物膜會對污水中包含水層的有機物進行吸附,在經過好氣層的好氣菌分解後再完成厭氣層的厭氣處理,運動水層則用於更新老化的生物膜系統,由此周期循環實現污水凈化。[2]
二、城市污水處理的節能降耗策略
1、污泥處理
作為城市污水處理的主要耗能部分之一,污泥處理單元通常包含污泥穩定、污泥濃縮與污泥脫水等過程。當前應用較多的污泥濃縮方法有離心濃縮、氣浮濃縮與重力濃縮。分析不同污泥濃縮工藝能耗實踐數據可發現,氣浮濃縮的比能耗一般在0.2~10kWh・m-1左右,重力濃縮的比能耗一般在0.02~0.14kWh・m-1左右,離心濃縮的比能耗一般在0.5~1.2kWh・m-1左右,而氣浮濃縮中生物氣浮比能耗則通常為0.05~0.12kWh・m-1。相比之下,重力濃縮的耗能量最小,但因其濃縮效果較差,容易導致磷的泄漏,所以將重力濃縮改為生物氣浮可有效提高污泥濃縮效能。
電耗與熱耗是厭氧消化耗能的主要部分,熱耗常用於保持消化過程溫度,而電耗則用於泵送與攪拌;而風機對消化池的曝氣是好氧消化耗能的主要部分。兩者間的主要差異為厭氧消化產生的沼氣可有效補償消化過程的能耗。如某污水處理廠污泥處理主要選用生化沼氣的高溫與中溫兩級消化工藝,單日產生化沼氣設計量為5.4萬m3,依照運行穩定性計算日均發電量可保持在7.5萬kWh,全年發電量則可突破2700萬kWh。另外當前大部分污水處理廠均選用離心脫水、帶式壓濾縮水、板框壓濾脫水等機械脫水方式,依據不同機械脫水電耗數據分析可發現離心DS脫水通常保持在11~33kWh・t-1左右。
2、污水處理
污水處理中的主要耗能部分為生物處理好氧工藝中的曝氣系統。對曝氣系統可採取的降耗節能措施有:(1)設置自動調控設備,依據曝氣池中的溶解氧濃度對供氣量進行調整;(2)加強設備設計,盡量採用壓力承載性能高的局部構建及管材,降低不必要的延長與局部損失;(3)將曝氣裝置替換為混合效率更好的潛水攪拌器等;(4)可考慮將曝氣設備安置在單側,在水流斷面上構造成旋轉推流,讓氣液充分接觸,由此改善氧的高轉移率;(5)選用性能穩定、工作可靠、節能效果良好的變頻調速風機。[3]
3、污水提升
作為污水提升的基本工作裝置,污水提升泵降耗處理將改善處理廠整體節能效果。如依據某污水處理廠提升泵具體運行能耗數據分析發現,提升泵電耗占處理廠整體能耗的16%左右;工作揚程是提升泵電耗的主要決定性因素,另外構築物水頭損失設定值過高,也會加大污水提升電耗。所以應在工程設計時進行管道淹沒出流規劃並調整跌水高度,減小出口處水頭損失消耗,以降低污水提升高程與能耗。對於泵揚程處理,可在設計時增加總體布置密度,採用短而直的管道連接方式,選用平流式沉澱池和淹沒堰,以減少泵電耗。
4、化學除磷
化學除磷是指通過添加化學葯劑與污水內的磷發生反應形成沉澱來除磷的一種方法。該方法在污水處理廠中應用較為廣泛,但不同的化學葯劑擁有不同的除磷效果。某研究者對幾類葯劑除磷效果比對發現,三氯化鐵具有較高的除磷率,但其會產生排放尾水色度過大問題。而選用高分子混凝劑不僅能取得較好的除磷率,且能大幅度改善葯耗。
城市污水處理水平將直接關系著城市居民的健康生活與發展。因此,相關技術與研究人員應加強有關污水處理的研究,總結污水處理工藝及關鍵技術處理要點,以逐步提升城市整體發展質量。
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4. 如何進行污水處理廠的高程計算及平面、高程布置
污水處理廠
平面布置及高程布置
一、污水處理廠的平面布置
污水處理廠的平面布置應包括:
處理構築物的布置污水處理廠的主體是各種處理構築物。作平面布置時,要根據各構築物(及其附屬輔助建築物,如泵房、鼓風機房等)的功能要求和流程的水力要求,結合廠址地形、地質條件,確定它們在平面圖上的位置。在這一工作中,應使:聯系各構築物的管、渠簡單而便捷,避免遷回曲折,運行時工人的巡迴路線簡短和方便;在作高程布置時土方量能基本平衡;並使構築物避開劣質土壤。布置應盡量緊湊,縮短管線,以節約用地,但也必須有一定間距,這一間距主要考慮管、渠敷設的要求,施工時地基的相互影響,以及遠期發展的可能性。構築物之間如需布置管道時,其間距一般可取5-8m,某些有特殊要求的構築物(如消化池、消化氣罐等)的間距則按有關規定確定。
廠內管線的布置污水處理廠中有各種管線,最主要的是聯系各處理構築物的污水、污泥管、渠。管、渠的布置應使各處理構築物或各處理單元能獨立運行,當某一處理構築物或某處理單元因故停止運行時,也不致影響其他構築物的正常運行,若構築物分期施工,則管、渠在布置上也應滿足分期施工的要求;必須敷設接連人廠污水管和出流尾渠的超越管,在不得已情況下可通過此超越管將污水直接排人水體,但有毒廢水不得任意排放。廠內尚有給水管、輸電線、空氣管、消化氣管和蒸氣管等。所有管線的安排,既要有一定的施工位置,又要緊湊,並應盡可能平行布置和不穿越空地,以節約用地。這些管線都要易於檢查和維修。
污水處理廠內應有完善的雨水管道系統,以免積水而影響處理廠的運行。
輔助建築物的布置輔助建築物包括泵房、鼓風機房、辦公室、集中控制室、化驗室、變電所、機修、倉庫、食堂等。它們是污水處理廠設計不可缺少的組成部分。其建築面積大小應按具體情況與條件而定。有可能時,可設立試驗車間,以不斷研究與改進污水處理方法。輔助建築物的位置應根據方便、安全等原則確定。如鼓風機房應設於曝氣池附近以節省管道與動力;變電所宜設於耗電量大的構築物附近等。化驗室應遠離機器間和污泥干化場,以保證良好的工作條件。辦公室、化驗室等均應與處理構築物保持適當距離,並應位於處理構築物的夏季主風向的上風向處。操作工人的值班室應盡量布置在使工人能夠便於觀察各處理構築物運行情況的位置。
此外,處理廠內的道路應合理布置以方便運輸;並應大力植樹綠化以改善衛生條件。
應當指出:在工藝設計計算時,就應考慮它和平面布置的關系,而在進行平面布置時,也可根據情況調整構築物的數目,修改工藝設計。
總平面布置圖可根據污水廠的規模採用1∶200~1∶1000比例尺的地形圖繪制,常用的比例尺為l:500。
圖1為某甲市污水處理廠總平面布置圖、主要處理構築物有:機械除污物格柵井、曝氣沉砂池、初次沉澱池與二次沉澱池(均設斜板)、鼓風式深水中層曝氣池、消化池等及若干輔助建築物。
該廠平面布置特點為:流線清楚,布置緊湊。鼓風機房和迴流污泥泵房位於暖氣池和二次沉澱池一側,節約了管道與動力費用,便於操作管理。污泥消化系統構築物靠近四氯化碳製造廠(即在處理廠西側),使消化氣、蒸氣輸送管較短。節約了基建投資。辦公室。生活住房與處理構築物、鼓風機房、泵房、消化池等保持一定距離,衛生條件與工作條件均較好。在管線布置上,盡量一管多用,如超越管、處理水出廠管都借道雨水管泄入附近水體,而剩餘污泥、污泥水、各構築物放空管等,又都與廠內污水管合並流人泵房集水井。但因受用地限制(廠東西兩惻均為河浜),遠期發展餘地尚感不足。
圖2為乙市污水廠的平面布置圖,泵站設於廠外。主要構築物有:格柵、曝氣沉砂池、初次沉澱池、曝氣池、二次沉澱池及迴流污泥泵房等一些輔助建築物。濕污泥池設於廠外便於農民運輸之處。
該廠平面布置的特點是:布置整齊、緊湊。兩期工程各自成系統,對設計與運行相互干擾較少。辦公室等建築物均位於常年主風向的上風向,且與處理構築物有一定距離,衛生、工作條件較好。在污水流人初次沉澱池、曝氣池與二次沉澱池時,先後經三次計量,為分析構築物的運行情況創造了條件。利用構築物本身的管渠設立超越管線,既節省了管道,運行又較靈活。
第二期工程預留地設在一期工程與廠前區之間,若二期工程改用別的工藝流程或另選池型時,在平面布置上將受一定限制。泵站與濕污泥池均設於廠外,管理不甚方便。此外,三次計量增加了水頭損失。
二、污水處理廠的高程布置
污水處理廠高程布置的任務是:確定各處理構築物和泵房等的標高,選定各連接管渠的尺寸並決定其標高。計算決定各部分的水面標高,以使污水能按處理流程在處理構築物之間通暢地流動,保證污水處理廠的正常運行。
污水處理廠的水流常依靠重力流動,以減少運行費用。為此,必須精確計算其水頭損失(初步設計或擴初設計時,精度要求可較低)。水頭損失包括:
(1)水流流過各處理構築物的水頭損失,包括從進池到出池的所有水頭損失在內;在作初步設計時可按表1估算。
表1 處理構築物的水頭水損失
構築物名稱 水頭損失(cm) 構築物名稱 水頭損失(cm)
格柵 10~25 生物濾池(工作高度為2m時):
沉砂池 10~25
沉澱池: 平流
豎流
輻流 20~40 1)裝有旋轉式布水器 270~280
40~50 2)裝有固定噴灑布水器 450~475
50~60 混合池或接觸池 10~30
雙層沉澱池 10~20 污泥干化場 200~350
曝氣池:污水潛流入池 25~50
污水跌水入池 50~150
(2)水流流過連接前後兩構築物的管道(包括配水設備)的水頭損失,包括沿程與局部水頭損失。
(3)水流流過量水設備的水頭損失。
水力計算時,應選擇一條距離最長、水頭損失最大的流程進行計算,並應適當留有餘地;以使實際運行時能有一定的靈活性。
計算水頭損失時,一般應以近期最大流量(或泵的最大出水量)作為構築物和管渠的設計流量,計算涉及遠期流量的管渠和設備時,應以遠期最大流量為設計流量,並酌加擴建時的備用水頭。
設置終點泵站的污水處理廠,水力計算常以接受處理後污水水體的最高水位作為起點,逆污水處理流程向上倒推計算,以使處理後污水在洪水季節也能自流排出,而水泵需要的揚程則較小,運行費用也較低。但同時應考慮到構築物的挖土深度不宜過大,以免土建投資過大和增加施工上的困難。還應考慮到因維修等原因需將池水放空而在高程上提出的要求。
在作高程布置時還應注意污水流程與污泥流程的配合,盡量減少需抽升的污泥量。污泥干化場、污泥濃縮池(濕污泥池),消化池等構築物高程的決定,應注意它們的污泥水能自動排人污水人流干管或其他構築物的可能性。
在繪制總平面圖的同時,應繪制污水與污泥的縱斷面圖或工藝流程圖。繪制縱斷面圖時採用的比例尺:橫向與總平面圖同,縱向為1∶50-1∶100。
現以圖2所示的乙市污水處理廠為例說明高程計算過程。該廠初次沉澱池和二次沉澱池均為方形,周邊均勻出水,曝氣池為四座方形池,表面機械曝氣器充氧,完全混合型,也可按推流式吸附再生法運行。污水在入初沉池、曝氣池和二沉池之前;分別設立了薄壁計量堰(、為矩形堰,堰寬0.7m,為梯形堰,底寬0.5m)。該廠設計流量如下:
近期 =174L/s 遠期 =348L/s
=300L/s =600L/s
迴流污泥量以污水量的100%計算。
各構築物間連接管渠的水力計算見表2。
處理後的污水排人農田灌溉渠道以供農田灌溉,農田不需水時排人某江。由於某江水位遠低於渠道水位,故構築物高程受灌溉渠水位控制,計算時,以灌溉渠水位作為起點,逆流程向上推算各水面標高。考慮到二次沉澱池挖土太深時不利於施工,故排水總管的管底標高與灌溉渠中的設計水位平接(跌水0.8m)。
污水處理廠的設計地面高程為50.00m。
高程計算中,溝管的沿程水頭損失按表2所定的坡度計算,局部水頭損失按流速水頭的倍數計算。堰上水頭按有關堰流公式計算,沉澱池、曝氣池集水槽系底,且為均勻集水,自由跌水出流,故按下列公式計算:
B= (1)
=1.25B (2)
式中Q--集水槽設計流量,為確保安全,常對設計流量再乘以1.2~1.5的安全系數();
B--集水槽寬(m);
h0--集水槽起端水深(m)。
高程計算:
高程(m)
灌溉渠道(點8)水位 49.25
排水總管(點7)水位
跌水0.8m 50.05
窨井6後水位
沿程損失=0.001×390 50.44
窨井6前水位
管頂平接,兩端水位差0.05m 50.49
二次沉澱池出水井水位
沿程損失=0.0035×100=0.35m 50.84
二次沉澱池出水總渠起端水位
沿程損失=0.35-0.25=0.10m 50.94
二次沉澱池中水位
集水槽起端水深 =0.38m
自由跌落=0.10m
堰上水頭(計算或查表)=0.02m
合計 0.50m 51.44
堰F3後水位
沿程損失=0.002810=0.03m
局部損失==0.28m
合計 0.31m 51.75
堰F3前水位
堰上水頭=0.26m
自由跌落=0.15m
合計 0.41m 52.16
曝氣池出水總渠起端水位
沿程損失=0.64-0.42=0.22m 52.38
曝氣池中水位
集水槽中水位=0.26m 52.64
堰F2前水位
堰上水頭=0.38m
自由跌落=0.20m
合計 0.58m 53.22
點3水位
沿程損失=0.62-0.54=0.08m
局部損失=5.85×=0.14m
合計 0.22m 53.44
初次沉澱池出水井(點2)水位
沿程損失=0.0024×27=0.07m
局部損失=2.46×=0.15m
合計 0.22m 53.66
初次沉澱池中水位
出水總渠沿程損失=0.35-0.25=0.10m
集水槽起端水深 =0.44m
自由跌落 =0.10m
堰上水頭=0.03m
合計 0.67m 54.33
堰F1後水位
沿程損失=0.0028×11=0.04m
局部損失==0.28m
合計 0.32m 54.65
堰F1前水位
堰上水頭=0.30m
自由跌落=0.15m
合計 0.45m 55.10
沉砂池起端水位
沿程損失=0.48-0.46=0.02m
沉砂池出口局部損失=0.05m
沉砂池中水頭損失=0.20m
合計 0.27m 55.37
格柵前(A點)水位
過柵水頭損失0.15m 55.52m
總水頭損失 6.27m
上述計算中,沉澱池集水槽中的水頭損失由堰上水頭、自由跌落和槽起端水深三部分組成,見圖3。計算結果表明:終點泵站應將污水提升至標高55.52m處才能滿足流程的水力要求。根據計算結果繪制了流程圖,見圖4。
圖3 集水槽水頭損失計算示意
-堰上水頭;-自由跌落;-集水槽起端水深;-總渠起端水深
圖4 污水處理流程
污泥流程的高程計算以圖1所示的甲市污水處理廠為例。該廠污泥處理流程為:
二次沉澱池--污水泵站--初次沉澱池--污泥投配(預熱)池--污泥泵站--消化池--貯泥池--運泥船外運
高程計算順序與污水流程同,即從控制性標高點開始計算。
甲市處理廠設計地面標高為4.2m,初次沉澱池水面標高為6.7m。二次沉澱池剩餘活性污泥系利用廠內下水道排至污水泵站,計算從略。從初次沉澱池排出污泥的含水率為97%,污泥消化後經靜澄、撤去上清液,其含水率為96%。初次沉澱池至污泥投配池的管道用鑄鐵管,長150m,管徑300mm。設管內流速為15m/s,按式(3)
式中—輸泥管道沿程壓力損失(m)
L—輸泥管道長度(m)
D—輸泥管管徑(m)
v—污泥流速(m/s)
—海森-威廉(Haren-Williams)系數,其值決定於污泥濃度,見下表:
污泥濃度(%) 值
0.0 100
2.0 81
4.0 61
6.0 45
8.5 32
10.1 25
可求得其水頭損失為:
m
自由水頭1.5m,則管道中心標高為:
6.7-(1.20+1.50)=4.0m
流入污泥投配池的管底標高為:
4.0-0.15=3.85m
圖5 投配池及標高
污泥投配池的標高可據此確定,投配池及標高見圖5。
消化池至貯泥池的各點標高受河水位的影響(即受河中運泥船高程的影響),故以此向上推算。設要求貯泥池排泥管管中心標高至少應為3.0m才能向運泥船排盡池中污泥,貯泥池有效深2.0m。已知消化池至貯泥池的鑄鐵管管徑為200mm,管長70m,並設管內流速為1.5m/s,則根據式(1)可求得水頭損失為1.20m,自由水頭設為1.5m。又,消化池採用間歇式排泥運行方式,根據排泥量計算,一次排泥後池內泥面下降0.5m。則排泥結束時消化池內泥面標高至少應為:
3.0+2.0+0.1+1.2+1.5=7.8m
開始排泥時的泥面標高:
7.8+0.5=8.3m
式中0.1為管道半徑,即貯泥池中泥面與入流管管底平。
應當注意的是:當採用在消化池內撇去上清液的運行方式時,此標高是撇去上清液後的泥面標高,而不是消化池正常運行時的池內泥面標高。
當需排除消化池中下面的污泥時,需用排泥泵排除。
據此繪制的污泥高程圖見圖8-5。
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