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污水处理工程设计

污水处理厂（工程）设计

第一节设计程序

废水处理厂工程设计时，要遵循一定的设计程序。

废水处理厂的设计一般可分为三个阶段：

（1）设计的前期工作；

（2）扩初设计；

（3）施工图设计。

如工程规模较大，技术复杂，应在扩初设计后增设技术设计阶段。

对于小的污水处理工程设计,

（1）与

（2）可简化为方案设计,完成方案设计后直接进放施工图设计。

一、设计的前期工作

设计的前期工作非常重要，主要工作内容有:

收集设计所需的所有原始数据、资料，并通过对这些数据、资料的分析、归纳，得出切合实际的结论。

其工作内容主要包括预可行性研究和可行性研究两项。

1、预可行性研究报告：

我国规定投资在3000万元以上的工程项目，应进行预可行性研究，提交预可行性研究报告并经过专家评审后，作为建设单位向上级送审的《项目建议书》的技术附件。

经审批同意后，才能进行下一步的可行性研究。

2、可行性研究报告：

可行性研究是对本建设项目进行全面的技术经济论证，为项目的建设提供科学依据，保证建设项目在技术上先进、可行；经济上合理、有利；并具有良好的社会与环境效益。

可行性研究报告是国家控制投资决策、批准设计任务书的重要依据，它主要包括以下内容：

城市污水处理厂工程可行性研究报告的主要内容有：

1概述

1.1编制依据、原则和范围；

1.2污水水量、水质。

2工程方案

2.1城市排水系统；

2.2处理厂位置及用地；

2.3污水处理工艺选择与方案比较、推荐方案；

2.4人员编制、辅助建筑；

2.5处理水的出路。

3工程投资估算及资金筹措

3.1工程投资估算原则；

3.2工程投资估算表；

3.3资金筹措。

4工程远近期结合问题

5工程效益分析

6工程进度安排

7存在问题及建议

8附图及附件

（1）项目概况：

废水的来源、水量、水质、处理工艺、处理要求等；

（2）工程方案：

处理工艺的选择与多方案的比较，合理的用地与选址，人员编制等；

（3）投资估算、资金来源及工程经济效益分析；

（4）工程量估算及工程进度安排；

（5）存在的问题及建议；

（6）附图及文件。

二、扩初设计

原则上，扩大初步设计应当在可行性研究报告批准后进行。

扩大初步设计由下列五部分组成：

（1）设计说明书；

（2）工程量；

（3）材料与设备量；

（4）工程概算；

（5）扩初图纸。

1．设计说明书

设计说明书应包括下列各项内容：

（1）本设计依据

1）可行性研究报告的批准文件；

2）工程建设单位（甲方）的设计委托书。

（2）其他有关文件：

主要是和本项工程有关的单位，如供电、供水、铁路、运输以及环保等部门签订的协议和批件等。

1）城市现状与总体规划资料。

2）自然条件方面的资料。

气象特征数据，气温、湿度、雨量、蒸发量资料、土壤冰冻资料和风向玫瑰图等；

水文资料，当地水体一览表，有关河流的水位（最高水位、平均水位、最低水位等）、流速（各特征水位下的平均流速）、流量（平均流量、保证率为95%的水文年的最高月平均流量）资料、潮汐资料，同时还应了解有关水体在城镇给水、渔业和水产养殖、农田灌溉、航运等使用情况和卫生情况的资料；

水文地质资料，在喀斯特发育地区，特别应注意地下水和地面水的相互补给动态和地下水综合利用情况；

地质资料，污水处理厂厂址地区的地质钻孔柱状图、地基的承载能力、地下水位（包括流砂）、地震等级等资料。

3）有关地形资料

污水处理厂及其附近1∶5000的地形图，处理厂厂址和排放口附近1∶200~1∶1000（一般为1∶500）的地形图。

4）现有的排水工程概况与环境问题。

（3）工程设计

1）厂址选择：

应着重说明在选定厂址时，如何遵循选址的原则，如何与城市的总体规划相呼应，如何解决防洪与卫生防护问题等。

此外还应说明所选厂址的地形、地质条件以及用地面积等；

2）污水的水质、水量，包括污水水质各项指标的数值，污水的平均流量、高峰流量、现状流量、发展流量等水量资料；

3）工艺流程的选择与布置，主要说明选定的工艺流程的合理性、先进性、科学性、优越性和安全性等。

4）对工艺流程中各处理设备的描述。

按流程顺序描述，主要描述内容：

处理设备的主要尺寸、构造、材料与特征等；所选用的附加设备的型号、性能、台数。

如采用某项新工艺、新技术时，应详细地加以说明。

5）处理后污水和污泥的出路；

6）扼要地对厂区辅助建筑物以及道路等加以说明；

7）污水处理厂的总体布置；

8）对污水处理厂分期建设的说明；

9）存在的问题及对其解决途径的建议。

2．工程量

需经计算列出本工程所需要的混凝土量、挖土方量、回填土方量等。

3．材料与设备量

列出本工程所需钢材、水泥、木材的数量和所需各种设备规格的清单。

4．工程概算书

为了编制工程概算，必须掌握：

（1）当地建筑材料与各种设备的供应情况和价格；

（2）当地有关施工力量（技术水平、施工设备、劳动力）的资料；（3）编制概算、预算的定额资料，包括地区差价、间接费用定额、运输费等；（4）有关租地、征地、拆迁补偿、青苗补偿等资料。

5．扩初图纸

扩大初步设计的图纸主要包括：

污水处理工艺系统图（1/5000~1/10000）、构筑物图（1/200~1/500）、处理构筑物布置图、污水处理厂总平面布置图等。

三、施工图设计

施工图设计是在扩初设计被批准后，以扩初图纸和说明书为依据所绘制土建筑施工和设备加工安装正式详图。

各处理构筑物的各个节点的构造、尺寸都用图纸表示出来，每张图纸都应按一定的比例，用标准图例精确绘制，使施工人员能够按照图纸准确施工。

施工图设计的图纸量很大，是设计内容的体现。

第二节流程的选择

污水处理工艺流程的选择，一般要考虑以下因素。

（一）废水处理程度

这是废水处理工艺流程选择的主要依据，而废水处理程度又取决于废水的水质特征、处理后水的去向。

废水的水质特征，表现为废水中所含污染物的种类、形态及浓度，它直接影响废水处理的程度及工艺流程。

各种受纳水体对处理水的排放要求各不相同，由各种水质的标准规定，它决定了废水处理厂对废水的处理程度。

（二）建设及运行费用

考虑建设与运行费用时，应以处理水达到水质标准为前提。

在此前提下，工程建设及运行费用低的工艺流程应得到重视。

此外，减少占地面积也是降低建设费用的重要措施。

（三）工程施工难易程度

工程施工的难易程度也是选择工艺流程的影响因素之一。

如地下水位高，地质条件差的地方，就不宜选用深度大、施工难度高的构筑物。

（四）当地的自然和社会条件

当地的地形、气候等自然条件对废水处理流程的选择具有一定的影响。

如当地气候很冷，则应采用在采取适当的技术措施后，在低温季节也能正常运行，并保证取得达标水质的工蔚艺。

当地的社会条件，如原材料、水资源与电力供应等也是流程选择应当考虑的因素。

（五）废水水量

除水质外，废水的水量也是影响因素之一。

对于水量、水质变化大的废水，应选择耐冲击负荷强的工艺，或考虑设立调节池等缓冲设施以减少不利影响。

综上所述，废水处理流程的选择应综合考虑各项影响因素，进行多种方案的技术经济对比才能得出合理的结论。

城市生活污水的水质特征较有规律，处理要求也较统一，主要是降低废水的生化需氧量和悬浮固体，已形成了较完整的典型处理流程。

而工业废水则种类繁多，不可能提出规范的处理流程，因此只能进行个别分析，最好通过试验确定处理流程。

在具体确定某工厂废水的处理流程前，首先要调查以下各点：

（1）所含污染物的种类及源强；

（2）循环利用及减少废水量的可能性；

（3）回收利用废水中有毒有害物质的可能性；

（4）废水排入城市下水道系统的可能性。

附录所列的是我国制定的工业废水排入城市排水系统的水质标准（CJ3082—1999）。

表9-1工业废水排入城市管网的水质要求

主要污染物指标

限值

主要污染物指标

限值

水温

不得超过45℃

有机磷

不得超过1mg/L

pH值

不得低于5和高于9

镉（Cd）

不得超过0.1mg/L

BOD值

不得高于600mg/L

铅（Pb）

不得超过1mg/L

SS值

不得高于600mg/L

铬（Cr）（6价）

不得超过0.5mg/L

矿物性油脂

不得超过5mg/L

砷（As）

不得超过0.5mg/L

动植物油脂

不得超过30mg/L

总汞

不得检出

碘消耗量

在220mg/L以上

铬（Cr）

不得超过2.0mg/L

酚类化合物

不得超过5mg/L

铜（Cu）

不得超过3.0mg/L

氰类化合物

不得超过1mg/L

锌（Zn）

不得超过5.0mg/L

有机汞

不得检出

第三节废水处理厂平面及高程布置

一、总平面布置

废水处理厂的建构筑物包括生产性处理构筑物、辅助建筑物和连接各构筑物的管渠。

对废水处理厂平面布置规划时，应考虑的原则有以下几条：

（1）布置尽可能紧凑，以减小处理厂的占地面积和连接管线的长度；

（2）生产性处理构筑物作为处理厂的主要建筑物，在作平面布置时，必须考虑各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形、地质条件，合理布局，减少投资、运行管理方便；

（3）对于辅建筑物，应根据安全方便等原则布置。

如泵房、鼓风机房等应尽量靠近处理构筑物，变电所应尽量靠近最大用电户，以节省动力管道；办公室、化验室等与处理构筑物保持一定的距离，并处于它们的上风向，以保证良好的工作条件；贮气罐、贮油罐等易燃易爆建筑的布置应符合防爆防火规程；废水处理厂内的管路应方便运输。

（4）废水管渠的布置应尽量短，避免交叉。

此外还必须设置事故排放水渠和超越管，以便发生事故或检修时，废水能超越该处理构筑物。

（5）厂区内给水管、空气管、蒸汽管及输配电线路的布置，应避免相互干扰，既要便于施工和维护管理，又要占地紧凑。

当很难敷设在地上时，也可敷设在地下或架空敷设。

（6）要考虑扩建的可能，留有适当的扩建余地，并考虑施工方便。

应当指出，在工艺设计计算时，就应考虑平面布置，相应地，在平面布置时，如发现不妥，也可根据情况重新调整工艺设计。

总之，废水处理厂的平面设计，除应满足工艺设计上的要求外，还必须符合施工、运行上的要求。

对于大中型处理厂，还应作多方案的比较，以便找出最佳方案。

为了更也地解决平面布置原则，图列出了某市污水处理厂总平面布置图。

二、高程布置

高程布置的目的是为了合理地处理各构筑物在高程上的相互关系。

具体地说，就是通过水头损失的计算，确定各处理构筑物的标高，以及连接构筑物间的管渠尺寸和标高，从而使废水能够按处理流程在各构筑物间顺利流动。

高程布置的主要原则有二条：

一是尽量利用地形特点使各构筑物接近地面高程布置，以减少施工量，节约基建费用。

二是使废水和污泥尽量利用重力自流，以节省运行动力费用。

为了达到重力自流的目的，必须精确计算废水流动中的水头损失。

水头损失包括：

（1）流经处理构筑物的水头损失，包括进出水管渠的水头损失，在初步设计时可参照表9-2所列的数据；

（2）流经管渠的水头损失，包括沿程和局部水头损失，按所选类型计算。

表9-2废水流经处理构筑物的水头损失

构筑物名称

水头损失，cm

构筑物名称

水头损失，cm

格栅

10~25

通气滤池（工作高度为4m）

650~675

沉砂池

10~25

曝气池

（1）废水潜流入池

（2）废水跌水入池

25~50

50~150

平流式沉淀池

20~40

混合或接触池

10~30

竖流式沉淀池

40~50

污泥干化场

200~235

辐流式沉淀池

50~60

生物滤池

（1）装有旋转布水器

（2）装有固定喷洒布水器

270~280

450~475

双层沉淀池

10~25

高程布置时应考虑的因素如下：

（1）初步确定各构筑物的相对高差，只要选某一构筑物的绝对高程，其他构筑物的绝对高也可确定。

（2）进行水力计算时，要选择一条距离最长、水头损失最大的流程，按远期最大流量计算。

同时还应留有余地，以保证系统出现故障或处于不良工况下，仍能正常运行。

（3）当废水及污泥不能同时保证重力自流时，因污泥量较少，可采用泵提升污泥。

（4）高程布置应保证出水能排入受纳水体。

废水处理厂一般以受纳水体的最高水位作为起点，逆废水流程向上倒推计算，以使处理后废水在洪水季节也能自流排出，如设立泵站，则可使泵站扬程最小。

（5）结合实际情况来考虑高程布置。

如地下水较高，则应适当提高构筑物的设置高度，以减少水下施工的工程量，降低工程造价。

第四节污水处理厂的验收、运行管理、水质监测

一、污水处理构筑的验收

对竣工后的污水处理构筑物，应由运行管理单位组织有关人员认真而全面地进行验收。

1．土建验收

要认真查对竣工构筑物是否和施工图纸相符合，检查管道、孔洞位置，注意其施工质量。

将构筑物注满清水，以检查其是否漏水，沉淀池的堰口是否水平、光洁等。

要注意各构筑物的细部，重力流管渠等的相对标高是否符合要求。

此外，还应有地下管线和其他隐蔽工程的竣工图和验收合格证明。

2．设备安装工程验收

对安装工程的验收，除一般的管道及设备安装质量检查外，对受压容器（如压缩空气罐、消化气罐等）应作压力试验；对各种运动机械设备及所有仪表，均应检查其是否正常运行。

二、污水处理厂的调试

验收工作结束后，即可进行污水处理构筑物的调试。

1．设备调试

对泵、风机、污泥脱水及其他设备的性能进行测定，运转是否正常，发现问题，及时解决。

2．各污水处理工艺的调试，如活性污泥的驯化等。

。

3．在单池调试基础上，应进行全厂性联动调试。

三、污水处理厂的运行管理

污水处理厂的设计即使是非常合理，但如运行管理不善，也不能使整个处理厂运行正常和充分发挥其净化功能。

要不断地提高污水处理厂操作工人的污水处理基本知识和技能，提高技术管理水平。

切实做好控制、观察、记录与水质分析监测工作。

对进水和出水定期地作水质分析或自动连续记录，分析项目要能反映处理效果和水质对运行的影响。

每一处理构筑都必须备有值班记录本，逐日记录其运行情况、处理效果、事故、设备的检修等事项。

上述运行记录、水质监测分析数据，处理厂应设立技术档案妥善保管、备查。

定时对处理系统进行巡视和做好处理构筑物的清洁保养工作，是提高技术管理水平的一个重要措施。

应与操作工人一起订出合理的切实可行的巡视路线，定时巡视观察，以便能及时发现运行中的不正常情况而采取相应措施。

并应每天都认真做好处理构筑物的清洁保养工作。

四、污水处理厂的水质监测

水质监测是每座污水处理厂每日例行的工作。

污水处理厂必须设有仪器、设备齐全的水质监测中心。

每日对每座处理构筑物的水温、pH值、电导率、溶解氧、COD、BOD、TOD、TOC、氨氮以及曝气池内混合液浓度（MLSS）等参数进行测定，并进行记录。

由于在城市污水中工业废水大多占有一定的比例，工业废水往往含有有毒有害物质，如重金属等，这些物质在城市污水中多是微量的或超微量的，对这些物质的监测只能使用仪器才能取得较为精确的结果。

因此，有条件的污水处理厂还应当设置能够监测这些物质的仪器如：

气相色谱仪、原子光谱吸收仪等。

目前国内已开始在污水处理厂设置水质综合自动监测系统装置，在各处理构筑物内的适当位置安设相应的传感装置，能够连续地将处理构筑物的水质状况传给中心控制室，使监测人员及时地掌握水质的变化动态。

如水质出现异常状态，发出报警信号，使监测人员及时采取必要的技术措施。

小型污水处理厂（站）设计

对于小型污水处理厂或污水处理站，由于处理水量较小，水质单一，一般不进行可行性研究报告和扩初设计阶段，而直接根据建设单位要求，进行污水处理工程方案的设计。

建设单位对多个方案进行分析、比较及专家论证，最终确定一家设计单位进行设计。

一、接受建设单位委托

二、水量、水质调研分析

三、编制方案

根据要处理废水水量水质及处理要求，进行方案的编制。

污水处理方案的主要内容有：

1、概述（总论）：

介绍与本项目有关的情况。

2、设计依据；

（1）业主的委托书或合同；

（2）水质分析化验结果、小试、中试结果；

（3）有关污水处理设计规范、标准、规定等；这些规范或标准主要有：

3、工艺设计

（1）设计水量水及处理要求（排放标准）；

（2）污水处理工程设计原则：

（3）工艺流程：

根据经验、资料、小试，确定污水处理工艺流程及处理单元的设计参数；需对不同的工艺流程进行比较、分析；

（4）工艺流程说明：

对污水处理的工艺过程进行详细的说明；

（5）主要建构筑物、设备设计参数：

各处理构筑物设计，确定其尺寸大小，并列表说明。

（6）对处理效果进行分析（达标可行性分析）；

4、根据现场条件进行总平面布置及高程布置；

5、电气及自控系统设计；

6、确定劳动定员；

7、投资估算；

（1）土建投资；

（2）设备投资；

（3）其他费用（安装费、设计费、调试费、管理费、税金）

（4）工程总费用；

8、单位废水处理成本估算；

（1）电费；

（2）药剂费；

（3）人工费；

（4）维修费；

（5）其他费用。

9、主要技术经济指标分析

（1）设计水量水质；

（2）装机容量，单位废水消电量等；

（3）单位废水投资；

（4）劳动定电；

（5）单位废水处理成本，日运行费、年运行费；

三、专家论证

由环保部门组织专家进行论证，关对方案进行完善。

必要时，根据确定的工艺流程进行中试。

四、施工图设计

工艺、土建、电气及自控施工图的设计；

五、工程施工：

由施工单位进行施工，设计单位进行技术交底及施工指导；

六、工程调试：

由设计单位及施工单位联合进行工艺调试：

i.构筑物调试；

ii.设备调试；

iii.工艺调试（物化处理系统调试、生化处理系统调试等）

iv.连续运行调试；

七、工程验收

i.土建工程施工验收（单体构筑物施工完成后进行验收）；

ii.设备安装工程施工验收；

iii.环保监测验收；

iv.提交验收资料

1.工程总结；

2.验收申请报告（业主）

3.工程方案设明；

4.调试报告及调试结果分析；

5.污水处理工程操作规程；

6.安全生产规程；

7.运行记录制度；

8.日常监测计划及内容；

组织验收：

由设计单位、业主、环保等部门组织验收。

出师表

两汉：

诸葛亮

　　先帝创业未半而中道崩殂，今天下三分，益州疲弊，此诚危急存亡之秋也。

然侍卫之臣不懈于内，忠志之士忘身于外者，盖追先帝之殊遇，欲报之于陛下也。

诚宜开张圣听，以光先帝遗德，恢弘志士之气，不宜妄自菲薄，引喻失义，以塞忠谏之路也。

　　宫中府中，俱为一体；陟罚臧否，不宜异同。

若有作奸犯科及为忠善者，宜付有司论其刑赏，以昭陛下平明之理；不宜偏私，使内外异法也。

　　侍中、侍郎郭攸之、费祎、董允等，此皆良实，志虑忠纯，是以先帝简拔以遗陛下：

愚以为宫中之事，事无大小，悉以咨之，然后施行，必能裨补阙漏，有所广益。

　　将军向宠，性行淑均，晓畅军事，试用于昔日，先帝称之曰“能”，是以众议举宠为督：

愚以为营中之事，悉以咨之，必能使行阵和睦，优劣得所。

　　亲贤臣，远小人，此先汉所以兴隆也；亲小人，远贤臣，此后汉所以倾颓也。

先帝在时，每与臣论此事，未尝不叹息痛恨于桓、灵也。

侍中、尚书、长史、参军，此悉贞良死节之臣，愿陛下亲之、信之，则汉室之隆，可计日而待也。

　　臣本布衣，躬耕于南阳，苟全性命于乱世，不求闻达于诸侯。

先帝不以臣卑鄙，猥自枉屈，三顾臣于草庐之中，咨臣以当世之事，由是感激，遂许先帝以驱驰。

后值倾覆，受任于败军之际，奉命于危难之间，尔来二十有一年矣。

　　先帝知臣谨慎，故临崩寄臣以大事也。

受命以来，夙夜忧叹，恐托付不效，以伤先帝之明；故五月渡泸，深入不毛。

今南方已定，兵甲已足，当奖率三军，北定中原，庶竭驽钝，攘除奸凶，兴复汉室，还于旧都。

此臣所以报先帝而忠陛下之职分也。

至于斟酌损益，进尽忠言，则攸之、祎、允之任也。

　　愿陛下托臣以讨贼兴复之效，不效，则治臣之罪，以告先帝之灵。

若无兴德之言，则责攸之、祎、允等之慢，以彰其咎；陛下亦宜自谋，以咨诹善道，察纳雅言，深追先帝遗诏。

臣不胜受恩感激。

　　今当远离，临表涕零，不知所言。

v.