白水县污水处理工程可行性分析与排水系统优化分析 88页

'-西安建筑科技大学硕士学位论文1绪论1.1研究课题的提出白水县位于陕西省的东北部，处于关中平原与陕北高原的过渡地带，是渭南市唯一的山区县，属东亚季风区，降水具有强烈的季节性。县境内分布着洛河、白水河等49条河流和林皋、铁牛河等6座水库，主要河流有洛河、白水河、铁牛河、沙家河、鹿角河、孔走河、白石河、林皋河、雷牙河等，均系深沟河流，难以利用。目前，水资源总量4956.82万立方米，人均水资源占有量180立方米，县城现状排水系统为雨污合流制排水系统。随着近年来县域经济的发展，县城建设发展十分迅速。但由于城区基础配套设施建设滞后，污水处理收集率低，排水管道设施老化，且与城区的发展不相适应，制约了城区经济的发展，影响了市容卫生、城市居住质量。因此，急需确定县城排水系统的优化方案，建设健全完善的管理机制。为整个白水县的发展奠定坚实的基础。1.1.1渭河流域综合治理的需要渭河是黄河最大的一级支流，其渭南段流经临渭区、华县、华阴市、潼关县，由潼关县境内港口镇花园村注入黄河；在渭南市境内流长138km，流域面积3816.9km2。近年来，受地形环境、经济水平等多方面因素的限制，特别是渭河流域面积大，流经县市多，是沿途城市废污水的排泄主要通道，大部分的污水通过渭河承纳和排泄。渭河水污染严重的情况引起了国家和省上高度重视和关注，国家发改委、水利部、环保总局等先后批复了陕西省的人民政府提出的《陕西省渭河流域综合治理规划》，规划投资170多亿元，对渭河流域区域进行综合治理。洛河、白水河作为渭河的支流，其水质直接影响渭河水质，根据渭南市发展和改革委员会、城乡建设管理局、环境保护管理局制定的《渭南市污水处理及再生利用设施建设项目规划》，白水县污水处理厂项目已列入全市县城污水处理项目规划。本课题的研究，立足于提高县城生活污水、工业废水处理水平，彻底解决县城各类污水不经处理而直接排入白水河，污染白水河水体及洛河、渭河水环境的矛盾。因而，本课题的提出，对于实现白水河、洛河、渭河流域综合治理目标，确保渭河水体及水环境安全环保具有重要意义，是不可或缺的项目和内容之一。1.1.2城区建设发展的需要由于城区的快速发展，使得城区现有的排水管网及污水处理收集系统与其发----- -1----- -西安建筑科技大学硕士学位论文展不相适应。城市排水管道设施老化，缺乏统一规划，布局凌乱，服务范围较小。雨水、污水设施严重不足，加之年久失修，经常堵塞，造成污水横流，雨天时街道成河，严重的影响了市容卫生、城市居住质量。城市污水处理设施不健全，收集率低，污水大量增加污染会随之加剧，因此，城区排水基础设施建设滞后将成为影响白水县县城发展主要问题。该研究课题的提出将有效解决县城排水管网设施不足和污水未处理直接排放污染水体的问题，是城区的建设发展的需要。综上所述，为了解决上述问题，应建设或完善管理机制。加快现有城区内主要道路上雨污分流，将收集来的污水输送至污水处理厂处理。随着县城的发展，逐步完善县城区域内污水次干线及支线的建设，最终形成完善的污水收集及处理系统，以符合白水县城市发展规划和长远发展需要。可见，该课题的提出是十分必要的。1.1课题研究的依据1、《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）2、《城市排水工程规划规范》（GB50318-2000）3、《室外排水设计规范》（GB50014-2006）4、《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）5、《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）6、《建筑中水设计规范》（GB50336－2002）7、《城市工程管线综合规划规范》（GB50289—98）8、《泵站设计规范》（GB/T50265—97）9、《城市环境卫生质量标准》（1997）10、《城市规划基本术语标准》（GB/T50280-1998）11、《城市用地分类与规划建设用地标准》（GBJ137-1990）12、《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）13、《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）14、《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）15、《城市污水再生利用工业用水水质》（GB/T19923-2005）16、《白水县城乡一体化建设规划（2009-2025）》17、《白水县村庄布局规划（2007-2025）》18、《白水县城市总体规划（2009-2025）》19、《白水县县城排水专项规划（2010-2025）》----- -2----- -西安建筑科技大学硕士学位论文20、国家其它相关规范、规程及规定1.1课题研究的主要内容1、通过实地调研以及查阅资料，结合白水县排水专项规划，对白水县城区目前的排水系统及污水处理系统进行系统的分析评价。2、确定白水县排水系统建设的优化方案。3、根据现场调研资料，结合渭河流域水环境综合治理工程的要求，对白水县城区的污水量进行科学的预测，确定合理的原水水质和出水水质。4、根据白水县的排水现状、工业规划及城市化进程，确定合理的污水处理规模。5、在工艺比选的基础上，结合白水县的实际情况，优选出最佳的城市污水处理工艺。6、针对优选工艺，进行设计计算，确定各处理单元的工艺参数。1.2课题研究的意义通过查阅、学习相关文献，对白水县城区目前的排水系统及污水处理系统有一定的了解，通过对其进行系统的分析评价，确定白水县排水系统的建设优化方案；结合渭河流域水环境综合治理工程的要求，对白水县城区的污水量进行预测并确定合理的原水水质和出水水质；根据白水县的排水现状、工业规划及城市化进程，确定合理的污水处理规模；通过常用工艺的对比，可以初步确定污水厂的处理工艺。综上，通过研究该课题将有效解决县城排水管网设施不足和污水未处理直接排放污染水体的问题，对城区的建设发展具有重要意义。----- -3----- ------ -西安建筑科技大学硕士学位论文2供水、排水工程现状及存在问题1.1县城供水工程现状白水县县城现状用水人口约5.5万人，主要配水站有两处，分别位于杜康镇的杜康供水站和冯雷乡的刘家卓水厂，水源为地下水，有大洼底，城区有自备水源井7眼，均为各大型企业所有。杜康沟供水站日供水能力为0.25万立方米，刘家卓水厂为0.4万立方米，水厂有1000立方米蓄水池2座，5000立方米蓄水池3座。城区配水管网以DN200为主，供水干管总长度约18.0千米，供水管网覆盖率为90%以上（新建的东环路部分区段暂未布设）。2010年供水量260万吨，用水量208万吨，人均日用水量约100L，供水普及率约99%。规划期内须保持刘家卓水厂供水规模，远期建设城西自来水厂，水源由林皋水库及石堡川水库引入，设计供水规模为5万m3/d。1.2县城排水工程现状目前，白水县城建成区面积约为5km2，现居住人口约为5.5万人。城镇污水管网服务的排水人口数约为3.5万人。白水县城区排水现状为雨污合流制排水系统。排水管径D=400～1000mm，为钢筋混凝土管，总长约29.94km。排水主干管沿雷公路双侧敷设，最后流入污水处理厂。白水县县城现有一污水处理厂，位于城西南角（南门外），老渭清路西，处于县城站前路排水管网下游端，污水处理厂占地12700m2，现况近期设计处理能力为一级B，处理规模为1.0万m3/d，处理工艺为SBR工艺，处理后污水受纳水体为白水河。目前，污水处理厂产生的污泥经常规处理后进行统一卫生填埋。白水县县城污水处理总体现状见表2.1。表2.1污水处理总体现状表建成区居住污水处理污水处设施运行污水收污水管网覆污水管面积人口能力理率负荷率集率盖率网长度（km2）（m3/d）（万人）（%）（%）（%）（%）（km）1.1.15.5100007260706529.94----- -5----- -西安建筑科技大学硕士学位论文存在问题1.1供水工程现状存在问题目前城市主要存在供水量不足，水源单一，管网漏失严重，供水范围均偏小等问题。1.2排水工程现状存在的主要问题1、城区现有排水管网不配套，污水处理收集率低，排水管道设施老化，且与城区的发展不相适应，制约着城区经济的发展。早期铺设的排水管道由于设计标准低、管径偏小，导致污水管道经常处于满流状态。城区排水系统的现有部分地区管道急需改造，服务面积急待扩大。2、县城排水系统属雨污合流，且排水管道敷设不完整，需加快改造，以适应排水收集处理的需要。3、排放管理不严。大部分工业废水未经处理直接排放，严重影响周边环境。4、管理系统不完善，缺乏高科技管理设施。白水县污水处理系统从建设至今一直是多头设计，多头建设，缺乏统一协调性；污水系统设施建设中排水设施的规格不统一，材料不统一，对排水设施的更换、维修、维护造成了困难。同时，整个污水处理系统尚缺少设施完备的应急指挥系统、管网动态监控和中央调配措施。为了解决上述问题，应建设或完善管理机制。加快现有城区内主要道路上雨污分流，将收集来的污水输送至污水处理厂处理。随着县城的发展，逐步完善县城区域内污水次干线及支线的建设，最终形成完善的污水收集及处理系统。----- -6----- -西安建筑科技大学硕士学位论文3排水系统建设的优化方案1.1排水体制的优化排水体制的选择与城市的自然条件、年降雨量、年降雨密度、下游水体环境敏感度以及城市环境、城市经济以及现况排水系统的完善程度等密切相关。以下从白水县的实际情况进行详细分析。1、从环境保护的角度出发若县城选用截流式合流制排水体制时，降雨时会有部分污水通过溢流井排入水体，存在水体污染；若县城选用合流制排水体制将其生活污水、雨水以及工业废水全部送至污水厂进行处理后排放，不仅便于控制而且能防止水体污染，但同时也会导致污水主干管管径过大，污水厂规模也相对扩大，致使建设和运营费用增高。若选用雨污分流制排水体制，将城市的生活污水及工业废水全部送至污水厂进行处理，雨水则直接排入附近河流或沟壑中。但其中初降的雨水会对城市水体造成一定污染。总体来说，分流制虽然存在缺点，但它易适应社会发展的需要，也相对灵活，又能符合城市卫生的一般要求，所以在国内外广泛应用该排水体制，同时，它也是城市排水系统体制发展的方向。2、从管理维护的角度出发晴天时，合流制污水管道中的污水为非满流状态，此时污水管道的流速低，且管内容易产生沉淀；雨天时，合流制污水管道中的污水为满管流状态，此时管内的水流能够冲走平时管内所堆积的沉淀物质，降低合流制污水管道的管理及维护费用。但是，由于流入污水厂的污水量在晴天时和雨天时变化很大，致使污水厂和排水系统的运行管理进一步复杂化。相对的，雨污分流系统既能保持污水管道内的水流速度，控制沉淀的产生，也减小了流入污水厂的水量和水质的变化，为县城污水厂的管理运行提供便宜。3、结论总而言之，县城排水体制的确定应当参考当地的总体规划，并且由县城当地的降雨情况、地形和水体、排放标准、县城原有的排水设施以及污水处理和利用情况等条件综合决定。从白水县排水现状情况分析，现况排水体制基本上老城区排水管网为合流制，若继续采用截流式合流制，不仅建设费用高，降雨量大时还会对水体造成污染，无法改善白水河、渭河流域的水环境，违背了本研究的初衷。而白水县地处陕西----- -7----- -西安建筑科技大学硕士学位论文省东北部，雨水污染问题并不严重，若采用雨污分流制，可以简化污水厂的运行，同时也能改善渭河流域的水质质量。所以，根据现状分析，县城城区范围的排水体制确定为雨污分流制，逐步改造现有排水管网系统，实现雨污分流，县城污水要集中处理，统一排放。根据县城地形特点，总的排水方向由北向南，最后排入城市污水处理厂。雨水按就近、自流、集中的原则排入附近水体。1.1污水系统优化1.1.1污水管网收集系统分区污水收集系统的分区依据通常为城市的总体规划以及当地地形。具体内容为：结合城市的道路分布和竖向规划、道路坡向以及污水的受纳水体和污水处理厂的位置，并依照分水线、天然或人为的障碍物来划分城市的排水系统区域。当地势平坦且没有明显分水线时，我们可按照土地面积的大小来划分排水区域；而当区域内的地势起伏相对较大（如丘陵等）时，流域的分界线大致与地形的分水线一致；若此处无可避免的要设置污水泵站来进行提升时，应当充分结合当地地形现状并利用地势的高差和坡降，使水流能够通过重力流的作用从高向低流，从而减少污水泵站的数量和污水的提升次数，同时也降低了投资费用和运行成本。依据以上原则将白水县县城分为两个污水收集系统：城南污水收集系统和工业园区污水收集系统，总服务面积为911.79ha。（详见图3.1）图3.1污水管网收集系统分区示意图1、城南污水收集系统：南起环城南路，北至站南路；西起环城东路，东至环城东路，建筑用地面积为291.31ha。2、工业园区污水收集系统：中心城市北部，即东起劳动路，西至彭衙路；南----- -8----- -西安建筑科技大学硕士学位论文起城北路，北至北环路；苹果科技产业园区和雷公载能循环经济产业园区，建筑用地面积为700.48ha。1.1污水管网优化1.1.1污水干管的布置优化1、基本原则（1）整体性：根据规划管线综合、区域的地形地貌和地质特征以及规划的路网，沿道路、河流，顺地形坡度进行布线，管线尽量顺直短捷，减少过河管线长度。同时，污水管道的布置还需考虑排水区域内的给水和防洪等问题。（2）协调性：结合白水县县城总体规划，同时配合县城中心城区和工业企业等的市政工程，也应与县城的给水、雨水以及防洪工程间做到相互协调。（3）规划性：有计划的全面完善污水管道、按远期污水收集范围布置管线走向，近期按发展情况分区域实施。（4）经济性：对于新建区域的建设，既要满足技术经济标准，同时要满足环境的需求。确定区域内污水管道的布置方案，降低其工程投资和运行成本；对于已建成的污水管网，应立足现况，对现况污水管网管径、高程进行核算，在满足输水要求的前提下，尽可能利用现况管网，以节省建设成本，提高经济性。2、管道布置原则（1）对于污水主干管，其管径、范围等均按照远期规划年限，即2025年进行一次性设计敷设，而次干管和支管则根据县城的发展情况，按近、远期规划分时间进行敷设。（2）污水管道的敷设应当紧密结合白水县县城当地的地形变化，尽量采用顺坡重力流排水，采用最短距离排水，从而降低管道的埋深和管道长度，节省工程费用的同时也改善了水力条件。（3）在设计充满度条件下，重力流污水管道最小设计流速不小于0.6m/s。（4）仔细研究管道敷设坡度与地面坡度之间的关系，所确定的管道坡度，既能满足最小设计流速的要求，又不使管道的埋深过大。（5）污水管道初始的埋深应当与其所服务的用户污水管道相接，同时应避免与同道路上的其他管道发生竖向冲突。一般情况下，污水干管的最小覆土深度为3816.9~2.0m左右。当污水管道埋深过大时，应当设置污水提升泵站来进行提升，但考虑到节省资金，应当对管道埋深进行合理调整，少设或不设污水提升泵站。3、设计步骤----- -9----- -西安建筑科技大学硕士学位论文（1）管道布置：对县城的主干管、干管以及支管进行定线布置。（2）管径：根据污水厂的服务范围、规模，估算各污水管线的干管管径。（3）确定管道坡度和埋深：根据城市地面标高，确定干管的坡度和埋深。（4）设计参数污水管道系统的设计参数以国家有关规范和标准为依据。1）设计流量分流制污水干管设计流量包括污水量和地下水渗入量两部分。白水县地下水贫乏，故不考虑地下水渗入量。污水量总变化系数（K总）见表3.1。表3.1污水量总变化系数污水平均日流量（L/s）5154070100200500≥1000总变化系数2.32.01.81.71.61.51.41.32）设计最大充满度分流制污水管道设计最大充满度见表3.2。表3.2设计最大充满度管径（mm）最大设计充满度200～3000.55350～4500.65500～9000.70>10000.753）设计流速重力流设计流速一般控制在0.6~4m/s范围，管径D=300mm的不计算管段，用3.3‰的坡度控制；压力流管线设计流速不低于0.9m/s。4）最小覆土厚度考虑白水县冻土深度、污水接入的方便及躲让其它市政管线等因素，主干管和干管的起始埋深一般为2.0m。5）最小设计坡度管线设计坡度尽量与地形、地势和道路坡度一致，以达到减小管径，节省投资的目的，管线最小坡度0.0033。最小设计坡度详见表3.3。----- -10----- -西安建筑科技大学硕士学位论文表3.3最小设计坡度管径最小坡度（‰）管径最小坡度（‰）3003.37001.14002.08001.05001.610001.06001.3>10000.6～1.04、污水干管布置（1）城南污水处理系统城南污水处理系统服务范围为老城区，污水管网管径D＝300～700mm，总长约22.16km，有5条干管，收集的污水最终进入白水县已建成的污水厂，以下简称城南污水处理厂，分述如下（详见图3.2）。1）污水主干管D=400～700mm，长约2km，沿雷公路从东往西布置，最后进入污水处理厂。2）污水干管1管径D=300～400mm，长约2.2km，起点位于铁南路与环城西路交叉口，沿环城西路由北往南敷设，最后汇入主干管。3）污水干管2管径D=300mm，长约2.0km，起点位于铁南路与人民路交叉口，沿人民路由北向南敷设，最后汇入主干管。4）污水干管3管径D=300～400mm，长约1.9km，起点位于铁南路与仓颉路交叉口，沿仓颉路由北向南敷设，最后汇入主干管。5）污水干管4管径D=300mm，长约1.7km，起点位于环城东路与杜康中路交叉口，沿环城东路路由北向南敷设，最后汇入主干管。6）污水干管5管径D=300mm，长约1.289km，起点位于仓颉路与环城南路交叉口，沿环城南路至城南污水处理厂。（2）工业园区污水处理系统工业园区污水处理系统服务范围为苹果科技产业园区和雷公载能循环经济产业园区以及中心城市北部，污水管网管径D=300～800mm，总长约为48.82km，有12条干管，收集的污水最终进入新建的污水厂中，以下简称白水县污水处理厂（详见图3.3）。1）污水主干管管径D=300～800mm，长约7.615km，起始于平安环线南路与建西路交叉口，沿平安环线南路敷设至朱雀四路，沿朱雀四路至白宜路交叉口，----- -11----- -西安建筑科技大学硕士学位论文沿白宜路至北环后由西向东敷设至仓颉路，沿仓颉路由北向南敷设至环城北路，沿环城北路从西向东布置至环城东路，最后进入污水处理厂。2）污水干管1管径D=400mm，长约4.0km，起点位于环园路东端，沿环园路从东向西敷设至环城东路，沿环城东路从北向南敷设至主干管。3）污水干管2管径D=300mm，长约1.4km，起点位于丰庆路与平安环线交叉口，沿平安环线至主干管。4）污水干管3管径D=300mm，长约1.7km，起始于平安环线北路与文昌路交叉口，沿文昌路至主干管。5）污水干管4管径D=300～400mm，长约1.7km，起始于平安环线北路与锦苑路交叉口，沿锦苑路至主干管。6）污水干管5管径D=300～400mm，长约1.8km，起始于平安环线北路与腾飞路交叉口，沿腾飞路至主干管。7）污水干管6管径D=300～400mm，长约3.5km，起始于平安环线北路与平安环线交叉口，沿平安环线有北往南朱雀四路，沿朱雀四路有北向南至主干管。8）污水干管7管径D=300～400mm，长约1.3km，起始于杜康路与环城东路交叉口，沿环城东路至干管1。9）污水干管8管径D=300～400mm，长约1.3km，起始于杜康路与建材路交叉口，沿建材路至干管1。10）污水干管9管径D=300mm，长约1.3km，起始于杜康路与建业路交叉口，沿建业路至干管1。11）污水干管10管径D=300～400mm，长约1.3km，起始于杜康路与天智路交叉口，沿天智路至干管1。12）污水干管11管径D=300mm，长约0.84km，起始于环城北路与文园路交叉口，沿文园路从西向东至主干管。13）污水干管12管径D=300mm，长约0.88km，起始于建园路与环城北路路交叉口，沿环城北路从东向西路至主干管。----- -12----- -西安建筑科技大学硕士学位论文图3.2城南污水管网系统规划图图3.3工业园区污水管网系统规划图1.1管材优化污水管道一旦敷设完成，将长期隐藏于城市地下，进行维修或改造的难度较大，因此，应根据设计要求，结合白水县的实际情况，对其污水管的管材进行合理选取，安全性好。1、选材标准为了使污水管道能够正常排水，我们在其材料的选取过程中需要满足以下标----- -13----- -西安建筑科技大学硕士学位论文准：（1）耐腐蚀。污水主要包括生活污水和工业废水，这些污水中包含了许多杂质及腐蚀性物质会对管道造成一定的腐蚀作用，因此污水管道须有抗腐蚀性，尤其针对特定类型的工业废水，我们应选用一些具有针对定的管材。另外，为了延长污水管道的寿命，其管材还应选用一些具有耐冲刷和磨损作用的材料。（2）高强度。由于污水管道埋于地下，管道须长期承受一定来自于内部和外部的压力，因此污水管材应具有较高的强度。（3）密封性。所有污水管道不得出现透水、渗漏等现象。若污水管道出现渗漏，可能对地下水、土壤造成污染，或对邻近的其他管道和造成腐蚀。（4）投资少。污水管道的选材应考虑就近性原则，加快现场的施工速度，以此来减少建设和运输费用。（5）阻力小。为了减小管道中水流的阻力，污水管道的内壁应具有一定的光滑性。2、常用的几种污水管材类型（1）钢筋混凝土管钢筋混凝土管道的长度为1~3m不等，通常适用于大管径的管道（＞500mm时）中。其接口的形式主要有平口式、承插式、以及企口式三种。在许多地质条件较差、埋深较深的地段应用广泛，是一种较为常见的污水管材。（2）球墨铸铁管球墨铸铁管相较于其他管材，管道内壁的衬里采用水泥砂浆衬里，能改善管道内的输水环境、输水能力也得到了提高、减少了耗能量，经济性好；其次，管道自身的延伸率好，再者其管口采用柔性接口，因此管道的柔性好，能改善埋地管道在土壤中的受力状态，常在管道穿越铁道、地震区和河流等地质和地形条件差的地段采用，使整个管网系统的耐久性和可靠性得到提高。除此之外，球墨铸铁管还具有强度高、耐腐蚀冲刷、寿命长且密封性好等特点。（3）塑料排水管近年来，塑料排水管是在国内外应用较为广泛的一种管材，其类型多种多样，主要有高密度聚乙烯（HDPE）双壁波纹管、硬聚乙烯环形肋管、高密度聚乙烯缠绕结构壁管等。塑料排水管具有以下特点：管材材质轻，运输安装方便；表面光滑性好，管道内部不易产生沉淀，结垢少；耐腐蚀性好，使用寿命长。目前塑料材质的管道主要应用于管径较小的污水管道中，特别是管径小于200mm的管道中。----- -14----- -西安建筑科技大学硕士学位论文主要是因为普通的塑料管材强度差、较脆、无法抵抗来自管道内部和外部的压力及冲击性。并随着管材的发展，其管材的强度已逐渐增加，且管材的环刚度可设计。（4）玻璃钢管玻璃钢管的发展前景好，具有以下特点：材质轻，运输安装方便；管道内光滑性好，阻力小；耐腐蚀，使用寿命长；成本高；刚度差。国外已有广泛使用，多用于DN100以下管道。目前，也有用于不大于DN1000直径的例子。（5）其他排水管材污水管道的管径通常在2000mm以内。若因实情需要更大的排水管径时，则需要建造大型的排水管道。其常用的管材主要有砂石、砖块、混凝土或现浇钢筋混凝土等，断面形状多为矩形活拱形，主要在现场浇制，直接进行铺砌和安装。3、几种常用排水管材的特性几种常用管材的特性比较，见表3.4。表3.4常用管材比较管材钢筋混球墨铸排水塑 玻璃钢管凝土管铁管料管性能使用寿命较长较长长长抗渗性能较强强较强较强防腐能力强较强强强承受外压可深埋能承受外压大可深埋能承受外压大受外压较差易变形受外压较差易变形施工难易较难方便方便方便接口形式承插式橡胶圈止水承插式橡胶圈止水承插式橡胶圈止水套管橡胶止水水头损失水头损失大水头损失大水头损失小水头损失小重量重量较大重量较大重量较小重量较小管材运输运输较麻烦运输较麻烦运输方便运输方便价格(万元/km)低较贵较贵低价格(万元/km)低较贵较贵较贵对基础要求较高较高较低较低----- -15----- -西安建筑科技大学硕士学位论文观察上表可知，各种管材各有特点。根据县城的实际情况有针对性的选择排水管材，能节省排水系统的整个建设费用和工程造价。其考虑因素有很多种，主要有生产技术、市场需求和经济价格等因素及国家有关标准。白水县城市污水管道用量多、投资大，为了节省投资，以及使用习惯，污水主干管及次干管中管径大于500mm的采用钢套环钢筋混凝土管，管径小于500mm的干管、次干管及支管可采用排水塑料管；压力管道、过河管道及过铁路管道可采用球墨铸铁管。1.1污水处理厂及泵站1、城南污水处理系统规划白水县城的污水量为1.10万m3/d，城南污水处理厂的现状规模为1.0万m3/d，远期可考虑适当增加规模，以满足县城污水处理的需要。由于县城地势相差太大，重力流不能满足污水管道的要求，需在环城东路与雷公路交叉口设污水提升泵站，规模为0.15万m3/d，占地400m2。城南污水处理厂需升级改造为一级A排放标准，一级A提标改造的主要技术路线；一级A升级改造的主流技术；新建构筑物，增加HRT；改造已有的构筑物和工艺组成。2、工业园区污水处理系统规划工业园区的近期污水量为1.56万m3/d，远期污水量为2.81万m3/d。规划污水处理厂近期建设规模为1.6万m3/d，远期建设规模为2.8万m3/d。对处理工艺、出水水质要求及维修等方面因素的综合考虑，白水县污水处理厂的处理工艺采用CASS工艺。1.1.1雨水系统优化3816.9雨水管网系统分区如何对雨水管网系统进行分区是雨水系统设计的关键，将划分的雨水分区作为独立存在的管理单元。在选择合理的排水体制或是建设规划雨水泵站及其他相关设施时，正确的划分雨水分区将对其起到指导作用。3.3.1.1雨水系统分区原则1、根据白水县河流分布和地面坡度，采用集中排放的方式初步划分雨水分区；然后在各个雨水分区根据现状合流管网的功能因素调整分区边界，尽量追求地面径流尽快重力进入白水河或沟壑内。2、雨水分区的划分应遵循高低水分开，就近排水的原则。16----- -西安建筑科技大学硕士学位论文3、雨水分区的划分应以排涝规划为依据。1.1雨水管网系统分区根据白水县河流分布和地面坡度，采用集中排放的方式初步划分雨水分区，然后在各个雨水分区根据现状合流管网的功能因素调整分区边界，尽量追求地面径流尽快重力进入白水河或沟壑内。白水县城区现已形成了截留式合流制的雨水系统布置形式，对污水进行收集，排入污水主干管，截流雨水就近排入水体。工业园区截流井收集工业园区及沿途雨水，西关截流井收集西区的雨水，雷公路截流井收集南区雨水，站前路截流井收集北区、东区雨水。以白水县现状地形图、河流分布以及现状管网资料为依据，遵循“自排为主、强排为辅，高水高排、低水低排，分散集水、就近排放”的原则将城区划分为8个雨水分区，汇水面积共1771.89ha，并分别设置8个雨水排放口。其中：老城区雨水流域范围主要是指环城南路以北、环城北路以南、环城东路以西、环城西路以东的规划区域，总共设置了3个出水口，汇水面积436.18ha；北部工业区雨水流域范围主要是指平安环线南路以北、平安环线北路以南、平安环线东路以西、建西路以东的规划区域，总共设置了3个出水口，汇水面积861.15ha；东部发展区雨水流域范围主要是指环城北路以北、杜康路以南、天智路以西、彭衙路以东的规划区域，总共设置了2个出水口，汇水面积474.56ha。详见图3.4。图3.4雨水管网系统分区示意图----- -17----- -西安建筑科技大学硕士学位论文1.1雨水管网系统设计标准1.1.1暴雨强度公式的优化城市暴雨强度公式是计算城市暴雨地面径流和合理确定城市室外排水工程设计中排水管道尺寸的重要依据之一，其精确的制定常需凭借当地已有的自记雨量资料，根据暴雨的特征，正确的反应当地暴雨频率、强度和历时的规律性，通过水文统计分析以推测未来降雨强度的变化[9]。《室外排水设计规范（GBJ14-87）》中规定，城市排水管网的设计中雨水管网的设计流量需通过当地的暴雨强度公式进行计算。目前，白水县当地尚没有自己的暴雨强度公式，而暴雨强度公式的准确性对之后设计流量的计算、城市雨水排水工程的投资预算与可靠性有着直接的影响，因此，为了对白水县雨水管网系统中设计流量进行科学、准确的计算，应依据当地的降雨资料，推求白水县的暴雨强度公式。1、推求方法暴雨强度公式的推求方法主要有三种，即图解法、解析法以及数理统计法[11]。考虑到推求公式的准确性，本论文中采用数理统计法。2、推求步骤（1）白水县降雨资料的统计收集白水县近20年来通过数据审核的暴雨雨量资料。（2）降雨历时和重现期降雨历时分为5、10、20、30、45、60、90、120min九个历时。本论文中重现期采用0.5~20年。（3）降雨资料的选样降雨资料的选样方法分为年最大值法和年多个样法。所谓年最大值法就是从每年的降雨资料中选出雨量最大的一组数据，并按大小顺序排列。而年多个样法是在每年每个历时中选择6~8个最大值，然后将所有样本按各历时作降序排列，从中选取资料年数的4~6倍作为编制公式的基本统计资料[12]。我国的排水规范中建议选用年多个样法，但采用此法工作量过大，而年最大值法目前在国外得到广泛应用且此法选样简单、独立性好，因此本文中采用年最大值法进行选样。（4）降雨资料频率模型调整采用皮尔逊—III型分布曲线与指数分布曲线进行频率的调整，得到i—t—P的关系值。18----- -西安建筑科技大学硕士学位论文（5）暴雨强度公式的推求根据《室外排水设计规范》中规定，推求各重现期统一公式的形式采用：式中：i=A11+ClgP()(+)ntb（式3.1）i—暴雨强度，mm/minA—雨力或时雨率，mm/min1t—降雨历时，minb、n—地区参数经过一系列的计算后，确定公式中的各参数值。本研究中采用的暴雨强度公式：i=(+11P)26001.lg(t+18)0.91（式3.2）1.1.1雨水流量计算公式管网排水设计流量应遵循《室外排水设计规范》（GB50014-2006）中所确定的雨水流量计算公式：Q=q⋅Ψ⋅F（式3.3）式中：Q—雨水设计流量（L/s）q—设计暴雨强度（L/s·ha）Ψ—径流系数F—汇水面积（ha）1.1.2设计重现期雨水规划降雨重现期的选取，是城市雨水系统规划的关键，雨水管渠设计重现期的选用，应根据汇水面积的地区建设性质（广场、干道、厂区、居住区）、地形特点、汇水面积和气象特点等因素确定。根据汇水地区的性质（西部干旱地区）及重要的现状管线设计参数，再结合白水县的实际情况，并从安全和经济方面同意考虑，确定设计重现期为1年。1.1.3综合径流系数----- -由于城市综合径流系数的影响因素很多，在本次研究范围内精确定其值难度19----- -西安建筑科技大学硕士学位论文大。在综合参照国内相关城市经验后，结合规划用地性质，充分考虑白水县不透水道路和广场迅速扩大，北方干旱寒冷、城市绿化少的特点，依据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）查表计算得出城市综合径流系数。汇水面积内的综合径流系数按表3.5中地面种类加权平均计算。白水县汇水面积内的综合径流系数按上表中地面种类加权平均计算：ψ=∑F⋅ψiiF（式3.4）式中：F—汇水面积上各类地面的面积（ha）iψi—相应于各类地面的径流系数；F—全部汇水面积（ha）表3.5汇水面积综合径流系数表地面种类Ψ各种屋面、混凝土或沥青路面0.85-0.95大石块铺砌路面或沥青表面处理的碎石路面0.55-0.65级配碎石路面0.40-0.50干砌砖石或碎石路面0.35-0.40非铺砌土路面0.25-0.35根据《总规》中城市用地性质及规范中给出的各类地面径流系数在区域内的加权平均计算得综合径流系数为0.5。1.1设计降雨历时雨水管渠的设计降雨历时，根据推理公式的极限强度原理，即按设计汇流时间计算，它包括地面集水时间和管渠内流行时间两部分，计算公式为，t=t1+mt2(min)（式3.5）式中t—设计降雨历时(min)t1—地面集水时间(min)t2—管渠内流行时间(min)m—延缓系数，取m=2其中地面集水时间统一取10min。----- -20----- -西安建筑科技大学硕士学位论文1.1雨水管材经过各方面分析以及比较，雨水管道管材与污水管道相同。即雨水干管中管径大于500mm的采用钢套环钢筋混凝土管，管径小于500mm的次干管及支管可采用排水塑料管；压力管道、过河管道及过铁路管道可采用球墨铸铁管。1.1.1雨水管网优化3816.9雨水干管布置优化与道路建设不同，排水管网建设具有更大范围的系统性，他要求建设者更要站在全局角度，用长远的眼光来考虑排水管网各部分的建设与衔接，使管网建设能够井然有序的进行，尽快形成系统，避免造成混乱，留下隐患，以发挥最大的社会经济效益。新建的雨水干管是结合各雨水流域分区的划分和相关用地、路网、河道水系等基础规划，采用之前确定的地表径流系数、设计暴雨重现期等技术参数进行设计。1、布置原则（1）统一规划，分步实施按照白水县确保城市防涝和雨水资源综合利用的目标要求，根据白水县排水系统现状情况，结合白水县总体规划和社会经济发展需要，与市政、水利、环保、水文等相关部门的专业规划密切配合、相互协调，建立完善的城市雨水系统。统一规划，分步实施，适应白水县的社会经济环境发展的需要。（2）因地制宜，体现效益根据地区间经济社会发展水平的差异，结合现状排水系统和区域功能定位等状况，遵循自然规律和经济规律，在确保城市防涝的基础上，充分利用现有地形和排水设施，按照重点地区、中心城区和一般地区的原则，因势利导，因地制宜地确定雨水排放和利用标准，合理规划雨水设施的建设规模，减少工程投资，体现治水效益。（3）雨水管道以重力流为主，不设或少设泵站雨水干管布置应根据市政道路竖向规划和河道分布情况，合理划分排水分区和布置雨水干管走向，使雨水干管距离最短，地面径流快速排入天然河道。雨水管道应以重力流为主，宜顺坡敷设，不设或少设雨水泵站。（4）从长远考虑，按高标准规划建设对市政排水管网进行建设时，雨水干管及主干管的敷设由于埋深及管径大，----- -21----- -西安建筑科技大学硕士学位论文投资费用高，一旦建成以后再进行换新或维修改造十分困难。所以，在设计雨水主干管的管线布置时应从长远、谨慎的角度考虑，并结合各方面因素，结合县城总体规划的建设，对白水县的雨水管网进行科学的布置。2、雨水管道布置内容（1）老城区雨水流域范围主要是指环城南路以北、环城北路以南、环城东路以西、环城西路以东的规划区域（详见图3.5）。分别在东西两侧总共设置了3个出水口，分别是：1）1号系统：该系统主要是汇流环城西路以东、人民路以西、环城南路以北、铁南路以南区域内雨水。系统汇水面积149.3ha，雨水干管沿环城西路敷设，管径d400～1600mm，雨水干管总长约2.53km。2）2号系统：该系统主要是汇流人民路以东、环城东路以西、雷公路以北、铁南路以南区域内雨水。系统汇水面积175.38ha，雨水干管沿环城东路敷设，管径d1200～1600mm，雨水干管总长约1.989km。3）3号系统：该系统主要是汇流人民路以东、环城东路以西、环城南路以北、蔡伦路以南区域内雨水。系统汇水面积111.5ha，雨水干管沿环城南路敷设，管径d400～1400mm，雨水干管总长约1.559km。图3.5城南区雨水管网系统规划图----- -22----- -西安建筑科技大学硕士学位论文（2）北部工业区雨水流域范围主要是指平安环线南路以北、平安环线北路以南、平安环线东路以西、建西路以东的规划区域（详见图3.6）。分别在东西两侧总共设置了3个出水口，分别是：1）4号系统：该系统主要是汇流环城东路以西区域内雨水。系统汇水面积266.5ha，该区域主要为工业用地。雨水干管沿北路敷设，管径d600～1800mm，雨水干管总长约2.161km。2）5号系统：该系统主要是汇流环城东路以东、环城北路以北、杜康路以南、兴业路以西区域内雨水。该区域内管道均属规划雨水管道。系统汇水面积286.8ha，雨水干管沿仓颉路、北环路、建材路敷设，管径d600～1600mm，雨水干管总长约5.156km。3）6号系统：该系统主要是汇流环城东路以东、环城北路以北、杜康路以南、天智路以西区域内雨水。该区域内管道均属规划雨水管道。系统汇水面积307.85ha，雨水干管沿杜康路、天智路、北环路、建园路敷设，管径d600～1600mm，雨水干管总长约5.929km。（3）东部发展区雨水流域范围主要是指环城北路以北、杜康路以南、天智路以西、彭衙路以东的规划区域。分别在东西两侧总共设置了2个出水口，分别是：1）7号系统：该系统主要是汇流平安环线西路以东、丰登路以北、平安环线北路以南、平安环线东路以西区域内雨水。该区域内管道均属规划雨水管道。系统汇水面积130.66ha，雨水干管沿平安环线北路、平安环线东路、丰登路敷设，管径d400～1400mm，雨水干管总长约3.164km。2）8号系统：该系统主要是汇流平安环线南路以北、丰登路以南、平安环线东路以西区域内雨水。该区域内管道均属规划雨水管道。系统汇水面积343.9ha，该区域主要为发展用地。雨水干管平安环线西路、建西路、平安环线南路、朱雀四路敷设，管径d600～1800mm，雨水干管总长约1.1km。城南雨水系统的雨水管道部分采用城区现状的污水管道，部分采用新建雨水----- -23----- -西安建筑科技大学硕士学位论文管道。工业园区雨水系统的雨水管道均采用新建雨水管道。其管道布置原则与污水管道相同。图3.6工业园区区雨水管网系统规划图1.1雨水资源化综合利用1.1.1国内外雨水资源利用的现状我国雨洪利用的研究与应用近年来也有较大发展，但技术还较落后，缺乏系统性，更缺少法规和法律保障体系。八十年代以来，北京、河北等省市都进行过地下水回补的实验研究。近年来，国外各国也均对雨水的资源利用进行了各项研究。例如，日本建设的建蓄洪池用来蓄积雨水，并将其用作浇灌绿地等生活杂用水，这都是值得我们学习的。1.1.2雨水资源化利用的必要性在近年的城市开发和建设中，渭南市的城市风貌和城市化进展得到了快速的发展。随着西部大开发战略的实施和人口的不断上升，必然导致用水量的持续增加，从而使城市缺水的矛盾愈加凸显出来。随着白水县城市化的推进，人口密度大，城镇水量需求高；城镇道路不透水性高，降雨量大时，城镇排水以及河道负荷大。因此县域既要防洪排涝，又得解决水资源短缺的问题，为了解决这些问题，雨水的资源化利用是十分必要的。1.1.3雨水处理与净化技术根据雨水的不同用途和水质标准，城市雨水一般需要通过处理后才能满足使用要求。一般而言，常规的各种水处理技术及原理都可以用于雨水处理。----- -24----- -西安建筑科技大学硕士学位论文但也要注意城市雨水的水质特性和雨水利用系统的特点，根据其特殊性来选择、设计雨水处理工艺，以实现最高效率。雨水处理可以分常规处理和非常规处理。常规处理指经济适用、应用广泛的处理工艺，主要有沉淀、过滤、消毒和一些自然净化技术等；非常规处理则是指一些效果好但费用较高或适用于特定条件下的工艺，如活性炭技术、膜技术等等。雨水处理与净化技术主要有：（1）雨水沉淀（2）雨水过滤（3）雨水消毒（4）植被浅沟与缓冲带（5）雨水土壤渗滤技术（6）雨水湿地技术（7）雨水生态塘技术1.1雨水利用原则城市中的雨水利用所涉及学科广泛、复杂，因此在我们选择雨水资源化利用方案时，要考虑多层因素，切忌照本宣科、生搬硬套，应结合当地的实际情况来决定所选方案。在选择雨水利用的方法时，可以下几条原则作为参考：1、结合实际，择优选择每个城市因其所处区域不同，其水质水量各异，而雨水的资源化利用方法的选择应该结合当地区域的自然条件、经济状况及城区发展状况等在适合的方法中择优选取。例如在城市居民生活区，中心城镇可利用道路的清扫、禁止垃圾随意倾倒等措施来改善雨水环境；在乡镇则可通过天然或人工湿地、地面径流、绿地等技术进行雨水的利用。总而言之，每一方法的选用都需具有针对性和经济性，经各方面综合考量后，确定最优方法。2、结合技术、非技术措施，掌握关键因素降雨具有不确定性，因此不能一味的依赖科学技术解决所有问题。应当在依靠科学技术措施的基础上，与非技术方法相结合，二者相辅相成，共同作用才能找到一条雨水利用的有效途径。再者，在控制并改善由雨水径流造成的污染时，应当重点关注对源头污染的控制，同时结合径流、末端共同治理。然而目前对源头的控制措施投资较高，因此在对源头污染进行控制的同时也需对汇流及末端污染进行同步治理控制。----- -25----- -西安建筑科技大学硕士学位论文3、与城市地面雨水径流、防洪以及环境生态结合起来通过对雨水进行资源化利用，能够降低雨水的排放量，降低洪峰值，使地下水水质得到改善的同时也能通过渗透作用对下水进行补充。利用后的雨水也可作为居民生活杂用水或是生态用水等其他水源。通过这些方法均可以降低雨水污染物的排放量，因此在选择雨水利用的方式方法时，通常与城市的地面径流污染、城市防洪以及环境生态方面结合起来统一考虑。4、经济、社会、环境效益三者兼顾在对城市的雨水进行利用与对污染进行控制时，应尽量选用自然生态方法，结合城市发展的原则。考虑经济因素，制定近期目标和远期目标，在资金无法周转或短缺时可分阶段采取措施。除了考虑经济方面外，应与社会、环境效益相结合，使人与自然环境和谐发展，共同进步。1.1雨水资源化利用主要措施1、大型公共开发项目雨水利用技术措施完善各种集水面雨水收集系统，如采取源头截污措施，初期雨水弃流或分流；合理设置调蓄池（塘），有条件时尽量建设多功能调蓄设施；合理设置各种渗透装置及其配水系统；合理选择处理净化工艺和措施，有条件时重点选用雨水湿地、雨水生态塘、雨水花坛等自然生态处理措施；发展和建设人工水体自净和水质保障系统，大力推广植被浅沟技术；考虑雨水回用与景观园林相结合（喷灌、绿化、喷泉等）；项目设计时应考虑雨水循环利用的可行性，并合理设置相应的提升系统和安全溢流系统等。2、公园及公共绿地雨水利用技术措施集中建筑群屋顶雨水、运动场地雨水应设有集中收集系统，并设置降雨初期弃流装置；园区道路及铺装均应采用环保型透水材料，减少雨水径流量；绿地建设应尽量发展下凹式绿地，绿地与土壤之间设贮水层、透水层等办法以减缓雨水地表径流的速度，减少绿化的人工浇灌用水；园区宜设置雨水湿地、雨水生态塘、雨水花坛等自然生态处理措施，并将净化后的雨水纳入雨水回用系统；园区景观建设应充分利用雨水资源，绿化、喷灌、喷泉以及各种景观水体尽----- -26----- -西安建筑科技大学硕士学位论文量优先使用雨水；园区排水灌渠应设置渗透措施，宜建设渗透渠或使用渗透管材，以增加雨水的渗入量，减少雨水的径流量。园区内若有水面，则应兼做雨水蓄水池，避免雨水接入园区外，增大市政雨水管的径流量。3、道路渗透方面技术道路建设应协调好道路与周边绿地和雨水溢流口的高程关系，路面高程高于绿地高程，在绿地处设置溢流口，雨水口高程介于绿地高程和路面高程之间。道路路面可采用透水路面材料，如多孔的嵌草砖（俗称草皮砖）、碎石路面，透水性混凝土路面等。但是在地下水位高、土壤渗透能力差或雨水水质污染严重等条件下应限制透水路面材料的使用，针对白水地区的地质及水文特点，建议白水可以在人行道、小区道路，广场、停车场以及城市低等级道路上广泛采用透水路面材料，城市主干道若采用透水路面材料必须经过严格的可行性论证。4、结论（1）推广区域雨水资源化利用系统，作为源头控制雨水径流量的有效措施之一，尚需相关政策法规配套。如规划审批时屋面雨水集蓄系统应作为必备项目；立法规定建设项目开发前后的暴雨径流量应一致，确保所有建设项目必须设立“就地雨水滞留池”等。（2）白水县雨天溢流污染控制的管理措施主要有：加强雨水排水系统的管理和养护，优化排水管理体制，建立有效的保障措施体系，重视雨水系统的实时控制以及项目的建设管理，尽快制定相关技术标准，多渠道筹措和融集资金等等。（3）设置调蓄池是雨天溢流污染控制的主要工程措施之一，可均衡系统上下游流量，削减高峰流量，减少溢流量。可采取管道调蓄、隧道调蓄、调蓄沉淀池、浮桥池法、下凹式绿地调蓄以及多功能调蓄等多种形式。（4）降低径流系数远比加强管道的排水能力更有效果，可促进雨水、地表水、土壤水及地下水之间的相互转化，施工、运行方便、节省投资、环境效益好。具体实施途径有天然渗透地面（绿地，花园等）、透水铺装（多孔沥青或多孔混凝土，草皮砖等）、渗透池、渗透管（渠）、渗透井及人工湿地等。----- -27----- ------ -西安建筑科技大学硕士学位论文4白水县污水处理系统水量确定及水质预测1.1预测依据根据《室外给水设计规范》（GB50013-2006）、《室外排水设计规范》（GB50014-2006）、《城市居民生活用水量标准》（GB/T50331-2002）、《白水县城市总体规划》（2009-2025）、《白水县县城污水处理设施建设专项规划》（第3版）及县城当地提供的基础数据等。1.2服务范围在白水县县城新建一座污水处理厂（以下简称白水县污水处理厂）。其中老城区现有一老污水厂（以下简称城南污水处理厂），位于城西南角（南门外），老渭清路西，处于县城站前路排水管网下游端，污水处理厂占地12700m2，现期处理规模为1.0万m3/d，服务面积约291.31ha。白水县污水处理厂为新建污水厂，主要服务范围为苹果科技产业园区和雷公载能循环经济产业园区，面积700.48ha。1.3服务范围内人口预测合理控制城市规模、追求环境与经济的最佳结合点，才能达到经济效益和生态效益的最优化。白水县城以建设“生态型宜居城市”为目标，在保持良好的生态环境质量的前提下适当扩大规模。采用递增率法预测近期和远期人口：Pn=Po(1+m+n)t（式4.1）Pn为预测期末总人口数，Po为基期总人口数，m为自然增长率，n为机械增长率，t为预测年限。预测结果：近期（2015年）：8万人（中心城市人口规模约为6万人，参考白水苹果科技产业园区规划，近期苹果科技产业园区人口规模约2万人）；远期（2025年）：15万人（中心城市人口约为10万人，远期苹果科技产业园区人口规模约5万人）。如表4.1所示：表4.1白水县各规划年人口规模预测表规划人口2015年（万人）2025年（万人）范围中心城市6.010.0工业园区2.05.0合计8.015.0----- -29----- -西安建筑科技大学硕士学位论文1.1污水水量预测白水县城中的污水主要包括综合污水和工业废水。而其中综合污水量主要有：居民生活污水以及其他公共设施，如泳池、浴室、学校及其他类似机构所产生的的污水。污水排放量预测关系到整个工程的规模大小，影响着投资和运行的经济效益，是十分重要的一个指标，为了使预测能有一个比较正确、可行的结果，本文中采用人口综合法对污水量进行预测。1、城南污水收集系统采用人口综合法来预测中心城市污水量。结合《陕西省白水县县城污水处理工程可行性研究报告》和实际及发展需要，取综合生活用水定额（平均日）为：近期（2010～2015年）：160L/人·天远期（2016～2025年）：170L/人·天取公建和其它用水量为总用水量的30％，污水综合排放系数取0.8。污水排放量预测结果见表4.2。表4.2中心城市污水排放量预测结果指标年限2015年2025年中心城市人口（万人）6.010.0人均用水量指标(L/人·天)160170生活用水量为（万m3/d）0.961.70其他用水量（万m3/d）0.290.51总计（万m3/d）1.252.21污水综合排放系数0.80.8中心城市污水量(万m3/d)1.001.77中心城市北部生活污水排放量=0.70万m3/d。城南污水总污水量=总污水量-中心城市北部生活污水排放量=1.77-0.7=1.07万m3/d。城南污水总量按1.1万m3/d进行设计。2、工业园区污水收集系统根据资料，目前工业园区单位工业区面积用水量指标一般为0.6～1.0万m3/（km2·d），是产业方向、生产规模、技术先进程度、水资源情况等因素取不同的值。根据《白水县总体规划（2009-2025年）》，苹果科技产业园区和雷公载能循环经济30----- -西安建筑科技大学硕士学位论文产业园区主要以载能、电力、建材、酿酒和苹果产业为重点，用水指标取值为0.7万m3/（km2·d）。根据《白水县总体规划（2009-2025年）》，近期工业用地180公顷，到2025年工业用地约为289.36公顷，占城市建设用地的19.29％。其他用水量取生活用水量的10%，生活污水综合排放系数取0.8，工业废水综合排放系数取0.7。工业园区污水量预测见表4.3。表4.3工业园区污水排放量预测结果指标年限2015年2025年人口（万人）2.05.0人均用水量指标(L/人·天)150160生活用水量为（万m3/d）0.300.80其他用水量（万m3/d）0.030.08小计（万m3/d）0.330.88污水综合排放系数0.80.8生活污水量(万m3/d)0.260.70工业用地面积（ha）180289.25用水指标（万m3/（km2·d））0.70.7工业用水量1.262.02工业废水综合排放系数0.70.7小计0.881.41中心城市城市北部生活污水排放量0.350.7总计1.562.81工业园区污水排放量预测结果为2.81万m3/d，按2.8万m3/d进行规划。1.1回用水水量工业园区的污水经再生水处理工艺处理后全部回用于工业用水，即回用于工业用水的再生水水量为2.80万m3/d。1.2污水厂进水水质预测城市污水主要由综合生活污水与工业废水二部分组成。对于有毒有害工业废水以及餐饮业排放的含油废水等，水中有毒有害物质浓31----- -西安建筑科技大学硕士学位论文度必须达到《城市污水排入下水道标准》及《室外排水设计规范》中对有毒有害物质排放允许浓度的规定，方可排入城市污水管网系统。白水县设置城南污水厂和白水县污水厂两个污水处理厂。其中，白水县污水处理厂以工业废水为主，城南污水处理厂以生活污水为主。查阅相关资料，国内以生活污水为主的城镇污水，一般CODcr=2BOD5，TN/BOD5=0.2～0.3，TP/BOD5=0.02～0.03。1.1生活污水水质污水水质参考我国一般生活污水水质数据，见表4.4表4.4生活污水水质指标序号指标浓度(mg/l)序号指标浓度(mg/l)1总固体(TS)72013溶解性1502溶解性总固体50014悬浮性2503非挥发性30015可生物降解部分3004挥发性20016溶解性1505悬浮物(SS)22017悬浮性1506非挥发性5518总氮(TN)407挥发性16519有机氮158生化需氧量BOD20020游离氮2559溶解性10021总磷(P)510悬浮性10022有机磷211总有机碳(TOC)16023无机磷312化学需氧量CODcr40024碱度CaCO31001.2工业污水水质工业园区位于中心城市北部，东起劳动路，西至彭衙路；南起城北路，北至北环路；主要包括苹果科技产业园区和雷公载能循环经济产业园区，用地面积为1.1.1ha。工业废水排入下水道需满足《城市污水排入下水道标准》（CJ343-2010）中对水质的要求。----- -32----- -西安建筑科技大学硕士学位论文表4.5工业废水排入下水道标准CODcrBOD5SS总氮总磷项目（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）进水水质5003504007081.1污水处理厂进水水质确定白水县是渭南市唯一的山区县，是渭南市的一部分，其水质可参考渭南市境内其他县城污水处理厂的标准。蒲城县污水处理厂进水水质如表4.6。表4.6蒲城县污水处理厂进水水质表CODcrBOD5SS总氮总磷项目（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）进水水质400220220406城南污水处理厂为原有的污水厂，进水水质如下：表4.7城南污水处理厂进水水质CODcrBOD5SS总氮总磷项目（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）进水水质400200220405白水县污水处理厂以工业废水处理为主并有少量的生活污水，因此，白水县污水处理厂的污水水质参考工业废水排入下水道标准、城南污水厂进水水质以及蒲城县污水厂的进水水质，其预测结果见表4.8。表4.8工业园区污水处理厂进水水质CODcrBOD5SS总氮总磷项目（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）进水水质5003504007081.1.1污水厂出水水质及污水处理程度确定3816.9污水厂出水水质为了改善渭河流域的水环境，结合白水县实际情况，白水县污水处理厂需升----- -33----- -西安建筑科技大学硕士学位论文级改造为一级A排放标准。即：BOD5≤10mg/LCODcr≤50mg/LSS≤10mg/L总氮(以N计)≤15mg/L总磷(以P计)≤0.5mg/L1.1污水处理程度的确定根据污水处理系统进、出水的水质要求，分别计算主要污染物的去除率。白水县污水处理厂主要污染物的去除率：表4.9白水县污水处理厂污水处理标准CODcrBOD5SSTNTP项目(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)进水水质500350400708出水水质≤50≤10≤10≤15≤0.5处理率%≥90≥97.14≥97.5≥78.57≥93.7534----- -西安建筑科技大学硕士学位论文5白水县污水处理工艺优选1.1处理工艺的选择结合白水县目前的实际情况并结合国家有关污水处理方面的相关资料，白水县污水处理厂在选择其处理工艺师应参考以下几项：1、在选择处理工艺时，做到投资合理，工艺先进，工程质量可靠。确保该工艺已在国内外得到广泛认可且处理效果好，运行稳定，经处理后排放的污水能够达到有关部门规定的水质指标。2、根据白水城市污水水质．并参照陕西省其它城市污水处理厂实例参数，分析比选后尽量采用技术可靠、建设运行费用低、操作管理方便的处理工艺。3、达到节能、低耗，且操作简便、占地面积少、施工方便。4、对白水城市污水排放量进行调查分析，依照近期和远期相结合的原则，使污水处理工程建成后不仅能满足近期要求，而且为远期工程建设留有发展余地。1.2污水处理工艺的优化1.1.1指导思想污水处理中所用的方法是主要是在物理、化学、生物等原理的基础上发展起来的[34]。其中对于中小城镇污水而言，其主要为生活污水和少量的工业废水，水质的可生化性良好。通过查阅相关部分实地检测的资料可得出，处理这一类型的污水通常采用生物法处理效果较好。对于白水镇来说，以城南污水处理厂为参考，污水厂年处理水量10000m3/d，接纳排出的污水中CODcr≤400mg/l，BOD5≤200mg/l、NH3-N≤25/mg/l、TP≤4/mg/l，污水中BOD5/COD=0.45，说明该污水的可生化性好，采用生物法处理。且其无法用自然生物处理的方法使其污水达到无害排放，所以本文采用一些生物处理法对其污水进行处理。再者，长期以来污水处理系统去除污染物主要是针对BOD5、COD及SS，对于脱氮除磷的工艺并未多做研究。随着农业及相关工业的发展，类似于弄农药、化肥等相关垃圾废物的排放也随之而来，致使污水中以氮、磷为主的营养物质含量增大，从而直接导致水体富营养化的产生，造成藻类过量繁殖，污染水质。在污水处理过程中，部分有机氮将会合成氨态氮，由于出水执行GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级排放标准A类标准，所以污水处理工艺还须具有脱氮除磷功能。35----- -西安建筑科技大学硕士学位论文污水处理过程中产生的剩余污泥采用机械脱水，脱水后的污泥含水率不大于80%，可以在进行高温堆肥后作为农用有机肥料利用或作为固体废弃物填埋处理，达到一次性无害化处理之目的。1.1污水特性通过上节考虑，本文欲采用生物处理法对白水县的污水进行处理，因此首先要分析白水县污水的水质特性，确定其能否达到进行生物处理的标准。城南污水处理厂和白水县污水处理厂污水水质的有关指标如下：表5.1白水县城南污水处理厂污水水质项目BOD5/CODcrBOD5/TNBOD5/TP比值0.5540.00表5.2白水县污水处理厂污水水质项目BOD5/CODcrBOD5/TNBOD5/TP比值0.7543.75鉴定污水的可生化性主要的标准如下表：表5.3污水可生化性指标项目BOD5/CODcrBOD5/TNBOD5/TP标准＞0.30＞3＞20由表5.1~5.3克可知，白水县污水处理厂中污水水质的各项指标均达到可生化的标准，具有良好的可生化性，可以采用生物处理法，且根据其他地区的实际运行资料，在BOD5/TN＞3时可以进行反硝化，本文中白水县污水厂BOD5/TN为5。因此可以采用生物脱氮工艺。1.2工艺方案比选目前，许多国内、国外的污水处理厂采用A/O工艺、A2/O工艺、氧化沟工艺、SBR法、CASS法等等作为其生物处理工艺。为了达到其处理标准，结合白水县污水处理厂的污水水质及其处理厂的规模，并参考与其具有相似规模的城镇及本城镇内城南污水处理厂的运行实践经验，本文选择对CASS工艺、氧化沟工艺和A/O工艺三种生物处理工艺进行比较。----- -36----- -西安建筑科技大学硕士学位论文1、工艺方案Ⅰ(CASS工艺)CASS工艺属于SBR工艺的一种，可以说是SBR工艺的一种改进工艺。（1）工艺流程CASS工艺采用粗格栅—提升泵—细格栅—旋流沉砂池—CASS反应池—消毒—排放工艺，流程简图见图5.1。其中最主要的一项为CASS反应池，区别于SBR法，采用的是连续进水，间断出水的方式，即进水（曝气）—进水（沉淀）—进水（滗水）—进水（闲置）此四个阶段循环运行。其反应池的进水处有一生物选择区，可在缺氧或者厌氧环境下运行。它与在氧化沟工艺中的生物选择区相比，运行环境较为普遍，在厌氧和缺氧环境下皆可运行，并且其活性污泥的回流量要比氧化沟中的回流量小。图5.1CASS工艺流程简图（2）工艺原理污水经回转式格栅除去水中粗大漂浮物后进入集水池，经潜入式污水泵提升进入细格栅槽，除去水中细小漂浮物，进入旋流沉砂池，污水进入池中后自下而上流动，并在旋流搅拌机产生的离心力作用下将水中砂粒甩向池壁，落入砂斗，出水依高程进入二级处理系统。二级处理系统法采用了CASS（SBR）工艺，该工艺是活性污泥法的一种变形，属于间歇式高效生物反应器，有机物去除率高，特别是对难以生物降解的有机物有较高的去除率，可以完成有机物降解，NH3-N硝化、反硝化和除磷过程，能取----- -37----- -西安建筑科技大学硕士学位论文得良好的CODcr、BOD5去除效果，无需另设初沉池、二次沉淀池和污泥回流系统，运行过程采用微型计算机全自动控制，出水经消毒后排入白水河。（3）工艺优、缺点：1）优点¾构筑物少，工艺流程简洁，可省略一般初沉池和污泥消化池的建设。¾处理效果好且稳定可靠，能够满足SS和BOD5排放标准，对污水进行脱氮、除磷，达到其深度处理的要求。¾采用机械设备少，运行管理十分简便，易于自动化处理。¾产生的污泥量少，处置利用较为便宜。2）缺点¾自动化程度要求高。¾对于多个反应池，需频繁的对阀门进行切换。¾设备闲置率高。2、工艺方案Ⅱ（氧化沟工艺）氧化沟工艺属于活性污泥处理方法，但又经过了一定的改进，采用循环曝气。氧化沟从结构角度上看，与活性污泥混合后的污水在其环形的渠道中不断的循环流动；从水体流态的角度上看，其中污水的流动状态处于完全混合与推流之间。氧化沟工艺方法很多，主要有奥贝尔(Orbal)氧化沟、卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟、交替工作型氧化沟、曝气－沉淀一体化氧化沟。而本文中又对传统的氧化沟工艺进行了优化。结合白水县的实际情况，添加了厌氧和缺氧区域，使之存在好氧区、缺氧区和厌氧区三种环境，厌氧、缺氧区在好氧区前。在厌氧区中，是聚磷菌将所吸磷释放的过程；在缺氧区中，硝态氮则被还原为N2；在好氧区中，存在聚磷菌吸磷和铵态氮被氧化的过程。经过此三个不同环境的区域反应，其中各微生物菌群各司其职，共同合作，达到处理的目的。（1）工艺流程方案Ⅱ采用粗格栅—提升泵—细格栅—旋流沉砂—选择池—氧化沟—二沉—消毒—排放工艺，流程简图见图5.2（2）工艺原理方案Ⅱ一级处理系统与方案Ⅰ相同。二级处理系统采用了氧化沟技术，可以完成有机物降解NH3-N的硝化、反硝化和除磷过程，能取得良好的CODcr、BOD5去除效果。由于氧化沟内混和液流量38----- -西安建筑科技大学硕士学位论文大，故能调节进水水量和耐冲击负荷，无需另设初沉池、二次沉淀池和混和液回流系统，运行过程采用微型计算机自动控制，出水经消毒后排入白水河。图5.2氧化沟工艺流程简图（3）工艺优、缺点1）优点¾流程简单，构筑物少，省略了一般初沉池和污泥消化池的建设。厌氧区和缺氧区存在“共壁”，节省了占地面积，投资省；¾能够满足SS和BOD5排放标准，对污水进行脱氮、除磷，达到其深度处理的标准；¾可稀释高浓度的污、废水，对水量、水质的冲击有良好的负荷能力，且能处理一些生物难降解的有机物且具有有良好的处理效果；¾停留时间适当且处理效果好，产生的污泥量少，处置和利用较为便宜；¾氧化沟工艺中厌氧区的生物选择池降低了导致产生污泥膨胀现象的丝状菌的生长速率，确保出水的SS值符合标准；¾分区分明，运行操作方便；¾污水流经好氧区时形成的生物絮凝体好，二沉池的污泥沉降好；¾污水从好氧到缺氧过程中，可控制污水与污泥的混合液的回流比在一个合适的范围内，可避免过大或过小的回流比而影响处理效果。2）缺点----- -39----- -西安建筑科技大学硕士学位论文¾占地面积大；¾设备利用率低3、工艺方案III（A/O工艺）（1）工艺流程方案Ⅲ采用粗格栅—集水池—提升泵—细格栅—旋流沉砂—A/O（缺氧/好氧）—沉淀—消毒—排放工艺，流程简图见图5.3。图5.3A/O工艺流程简图（2）工艺原理方案Ⅲ一级处理系统同方案Ⅰ。二级处理系统采用了A/O（缺氧/好氧）工艺，缺氧池采用穿孔管曝气，好氧池采用微孔曝气器曝气，所需溶解氧由离心式鼓风机供给，风压5000mmH2O，缺氧池气水比3:1，好氧池气水比15:1。经好氧池曝气后的出水依高程进入辐流式二次沉淀池，出水经消毒后排入白水河。（3）工艺优、缺点1）优点¾减少了曝气量；¾不再需甲醇之类的外加炭源用于反硝化；¾不再需要中间沉淀池和回流系统。2）缺点出水中含有硝酸盐氮，混合液回流挟带DO，会影响缺氧池缺氧状态，同时运行成本也会增加。----- -40----- -西安建筑科技大学硕士学位论文表5.4对三种工艺的处理效果做了比较。表5.4三种工艺处理效果比较处理工艺处理效果CASS工艺CODcr和SS去除率为95%和90%BOD5为88～95%，总氮90%，总磷80%氧化沟工艺BOD5和SS为95%和90%COD为88～95%，总氮90%，磷80%A/O工艺BOD5和SS去除率90～95%COD去除率80～85%4、三种处理工艺的定性比较表5.5三种处理工艺的定性比较项目CASS工艺氧化沟工艺A/O工艺技术适用情况国内目前应用不多但在国外已得到广泛应用，主要适用于中小型城镇，适应性强。国内、外皆已得到广泛使用，可用于各种规模，适应性强。国内、外皆已得到广泛使用，可用于各种规模，适应性强。环境条件良好良好良好水质稳定，对外水质稳定，对外水质稳定，对外出水水质界条件的变界条件的变界条件的变化适应性好。化适应性好。化适应性好。总费用较高较高较高电费高普通普通施工难易分步较易总体较难分步较易总体较难分步较易总体较难污泥产量较少少少其他影响噪音大臭味小噪音小臭味小噪音小臭味小占地面积小大大运行管理复杂简单简单维修维修复杂维修简便维修简便1.1工艺方案的选择通过以上的比较可以看出：以上三种处理工艺都具有很强的优势。CASS较氧化沟和A/O工艺在运行操作及维修管理上略为复杂，但CASS工艺耐冲击负荷能力大，对污水中的有机物、NH3-N去除率高，进水、曝气、沉淀均在同一池内完41----- -西安建筑科技大学硕士学位论文成，无需混合液回流和二次沉淀池，能降低运行成本，且占地面积较小。因此，选用CASS工艺作为白水县污水处理厂的二级生物处理工艺。1.1污泥处理工艺在污水处理过程中所产生的污泥不仅量大且具有一定的含水量，若置之不理则会腐坏，造成污染。因此，我们需要对这些产生的污泥进行处理。一般情况来说，污泥的处理方式主要有两种，即污泥直接脱水和污泥消化。1、污泥消化指的是浓缩过后的污泥在消化池中在中温的环境中进行厌氧消化，之后投加混凝剂，进行污泥脱水，以使污泥稳定。该方法应用广泛，效果良好，其中消化过程中还可产生可利用的沼气。2、污泥直接脱水方案指的是将产生的含水率大的污泥首先进行浓缩随后进行脱水或是采用浓缩脱水一体化直接脱水，降低污泥的含水率。对于本文来说，选用的是CASS工艺，污泥本身的稳定性良好，选用此方案更为合适。3、方法选择结合实际，分别对两种方法进行比较，采用浓缩脱水一体化的方法更符合白水县污水厂情况。污泥经CASS反应池的提升泵泵入污泥贮存池。贮存池内的污泥经螺旋泵提升进入污泥脱水系统，在污泥进入脱水机前向水中投加絮凝剂、助凝剂，使污泥颗粒絮凝，以改善脱水性能。一体化污泥脱水机是集污泥浓缩、带式压滤脱水的成套设备，对剩余的活性污泥先进行调质，改善污泥脱水性能，进入带式脱水机进行脱水，脱水后泥饼含水率不大于80%。CASS池中的剩余污泥在闲置期由池内潜污泵提升至贮泥池。贮泥池经污泥泵提升至混合设备中加入絮凝剂及助凝剂，投加量为干污泥量的3～5%，以利于泥水分离。脱水后的污泥，经带螺旋输送机送入室外污泥临时堆场，作为固体垃圾送入县城市垃圾填埋场进行卫生填埋处理。1.2消毒方案的选择1、主要的消毒方法目前国内外常用的消毒方法主要有紫外线消毒法、氯消毒法等等，均在各地得到了广泛的应用。（1）含氯化合物消毒法----- -42----- -西安建筑科技大学硕士学位论文含氯化合物主要有漂白粉和二氧化氯等，应用最为广泛的是二氧化氯消毒法。二氧化氯是一种强氧化剂，氧化能力次于臭氧，强于氯。它的应用较为普遍主要是因为二氧化氯可以对水中的多种病原微生物有很高的灭活效果，且其灭活效果不受水中pH值与氨的影响，且其灭菌效果比氯有效。此外，采用二氧化氯的消毒方法没有二次污染，运行环境较为安全。目前，许多国家均采用此种方法进行消毒，获得了很好的效果。经过各项试验，对比与氯，二氧化氯对于有机卤的去除以及THMs的控制都更为优越。向饮用水中投入二氧化氯进行消毒可有效的抑制THMs的生成，而且二氧化氯也不会与腐殖酸等反应导致THMs的生成。二氧化氯同时还能有效的去除水中各种气味，嗅味，因此二氧化氯消毒法也可改善再生水的预处理效果，提高水质。（2）紫外线消毒法紫外线消毒法是目前国内外应用最为广泛的一种方法。随着消毒技术的不断发展，该方法已逐渐替代了氯消毒，成为了污水处理消毒方式中的主要消毒方法。它的基本原理主要是通过紫外线对细菌等微生物核酸的破坏作用使其死亡而起到消毒的作用。它使DNA的活性得到改变，破坏了微生物的复制功能，是微生物致死。紫外线消毒法的优点有：1）能自动可靠及有效地控制紫外光投加量，灭菌效率高且稳定；2）杀菌速度快，停留时间短，不需建造较大的接触池，建消毒渠即可，减少系统所占的用地，节省基建投资；3）危险性小，不会产生有害副产品无二次污染等；4）不需投加化学药剂，没有运输及贮存化学药物之危险；5）系统组装式模块设计，非常容易在明槽中安装及维修，并且可满足污水厂扩容的需要不断升级。紫外线消毒法的缺点是投资费用高，紫外线灯管属于消耗品，使用寿命不长且管理和维修不便，处理效果受水中SS值的影响。目前在国外，紫外线消毒法已得到广泛的应用。2、消毒工艺目前，大多数的消毒工艺投资费用过高，针对白水县污水处理厂规模和水质特点，本文优选出了较为实际有效的两种消毒方法，即二氧化氯消毒法和紫外线----- -43----- -西安建筑科技大学硕士学位论文消毒法。从表5.5的比较结果，两个方案各有优缺点，二氧化氯较紫外线有较大的有机物预氧化处理能力，可起到水质强化作用。因此白水县污水处理厂消毒工艺推荐采用二氧化氯消毒工艺。表5.5紫外线消毒与液氯消毒的技术比较序号项目二氧化氯紫外线消毒1杀菌能力接触时间在30分钟以上杀菌能力一般接触时间短，杀菌能力强。2土建及设备总投资费用土建费用相对较高设备投资费用相对较低。土建费用较低设备投资费用较高3操作及管理费用操作管理简便费用低廉操作管理方便处理费用较高4安全无二次水质污染问题操作运行安全没有操作或运输上的危险没有二次污染的问题产生5对处理水质要求无要求需要严格控制出水中SS浓度1.1回用水处理工艺近年来，国际上较为常用的污水回用水处理工艺主要有以下几种：1、混凝＋沉淀＋过滤2、气浮＋过滤3、微絮凝直接过滤4、预处理＋膜过滤以上四种处理工艺中，混凝沉淀加过滤的工艺方法处理工艺稳定、出水水质一般均可达到标准，但由于构筑物多，所以运行建设费用较高。第二种工艺中多设了一项气浮工艺，需安装相应的气浮设备，该项工艺稳定性不高、耗能大且由于增加了装备所以运行操作复杂。第三种微絮凝过滤的工艺目前应用较为广泛，其工艺简单、构筑物少，节省投资成本且其运行周期短但同时它在进行反冲洗时用水量较大。最后一种工艺设置预处理工艺，出水水质好但运行成本高，在我国44----- -西安建筑科技大学硕士学位论文的小型城市中多采用此方法作为回用水处理工艺。结合白水县污水厂现状及其水质特性，本文确定采用第三种方法即微絮凝过滤工艺作为白水县污水厂中回用水处理工艺。具体工艺流程见图5.4：图5.4回用水工艺流程图1、混合为了提高絮凝的效果，需要对投加的混凝剂与待处理水进行混合操作，混合程度的好坏可直接影响混凝剂的效果，对整个工艺意义巨大。例如水泵、机械混合等均属于目前应用较为广泛的混合方式。本文中的混合方式采用静态混合的方式。因为待处理水首先经过了水泵进行提升，不适用与水力或水泵混合。对于机械混合来说，外界环境如温度、水量的变化造成的影响很小，可以忽略不计，而且其耗能量小，效果稳定良好，但此采用方式成本高且运行操作较复杂，并不适用于白水县污水处理厂。静态混合方式的可节省占地面积，混合效果好、效率高，运行管理简单，因此本文中采用此方式。2、絮凝絮凝可分为水力絮凝和搅拌絮凝。目前在我国水力絮凝的应用十分普遍，运行管理简单，维修方便。经各方比较选用孔室絮凝池，效果稳定且管理方便。3、过滤我国水处理中过滤所采用的滤池主要有普通快滤池、双阀滤池、V型滤池、无阀滤池等，结合白水县污水厂的实际情况，回用水过滤采用气水反冲洗均粒滤料滤池，其在V型滤池的基础上，结合本文中的实际情况改进的一种滤池，其过滤出水稳定、周期长。4、消毒回用水系统设计与污水处理系统相同，同采用二氧化氯消毒法，二者共用一座加氯间。----- -45----- ------ -西安建筑科技大学硕士学位论文6污水处理厂工艺设计1.1工艺设计参数1、设计处理水量：近期（2015年）Q=16000m3/d，666.7m3/h；远期（2025年）Q=28000m3/d，1166.7m3/h。其中工业废水全部进行回用处理，近期16000m3/d，远期28000m3/d。2、进水、出水水质表6.1白水县污水处理厂进水、出水水质CODcrBOD5SSTNTP项目(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)进水水质500350400708出水水质≤50≤10≤10≤15≤0.5处理率%≥90≥97.14≥97.5≥78.57≥93.751.2白水县污水处理厂污水处理工艺设计1、一级处理系统（1）工艺流程污水处理一级处理系统采用粗格栅—泵提升—细格栅—旋流沉砂工艺。（2）工艺原理污水由厂区管网引入粗格栅站，管径DN700，坡度i=5‰。粗格栅采用电动回转式，格栅间距20mm，去除粗大的漂浮物后进入集水池，为了防止悬浮物在池内沉淀，设计在池中设置了水下搅拌机2台，经污水提升泵组提升进入细格栅站，细格栅采用电动回转式，间距5mm，去除的漂浮物后进入沉砂池。沉砂池采用旋流沉砂池，污水由流入口沿切线方向进入，在旋流搅拌机的作用下，达到砂、水分离之目的。旋流搅拌机采用变频调速，以达到最佳除砂效果。下沉的砂粒经气提除砂机提升进入螺旋砂水分离机分离，脱水后砂粒作为固体废弃物进行填埋，分离的污水进入集水池。¾粗格栅站粗格栅的作用在于通过过滤除去污水厂原水中较大的颗粒物或漂浮物，从而使污水提升泵能够正常运行。与粗格栅配套，安装回转式机械格栅和栅渣螺旋压实输送机等设备。粗格栅75°倾斜安装，格栅间距20mm，过栅流速在0.7m/s，47----- -西安建筑科技大学硕士学位论文根据时间间隔或格栅前后水位差，自动启闭机械格栅，并联动螺旋压实输送机，完成栅渣的收集、输送和脱水。¾进水泵房、集水池进水泵房用来提升污水以满足后续污水处理流程及竖向的衔接要求，进水泵房为地下式钢筋混凝土矩形集水池[35]。泵房与粗格栅站合建，污水经泵提升后通过管道与后续处理构筑物相连。进水泵房内设3台无堵塞潜污泵，水泵扬程为14m，二用一备，一台设变频调速。水泵的开启通过集水池内的水位变化来进行自动控制。¾细格栅站细格栅可去除原水中漂比较小的浮物以及杂物，保证后续处理流程的通畅，并减轻其负荷，确保正常运行。细格栅60°倾斜安装，格栅间距5mm，过栅流速在0.7m/s。设三条800mm渠道，正常情况下装有格栅的三条渠道运行，事故时二通道强制运行。为了方便检查维修，在格栅的前、后均装有闸门。细格栅根据其前后的水位差可自动运行，连续清理截流物。细格栅的栅渣由螺旋输送机压实并送往栅渣箱中，污水经过细格栅后进入旋流沉砂池[3]。¾旋流沉砂池沉砂池采用旋流沉砂池，利用水力涡流将原水中粒径较大的无机泥砂和有机物分开，分别进行最终处理，以达到除砂目的。沉砂中的砂水分离采用螺旋式砂水分离器通过气提的方法，之后后装车外运，上清液则返回集水池。以保证后续流程的正常运行,采用两组沉砂池。（3）主要工艺参数选取¾粗格栅站进水流量：Q=28000m3/d进水渠水流速：μO=0.7m/s格栅倾角：75o¾集水池钢筋混凝土结构；容积：100m3¾潜污泵：3台（2用1备）单台潜污泵流量：Q=300m3/h48----- -西安建筑科技大学硕士学位论文¾细格栅站进水流量：Q=28000m3/d进水渠水流速：μO=0.7m/s格栅倾角：60o¾旋流沉砂池水力表面负荷：200m3/(m2.h)水力停留时间：50s旋流式沉砂池数量：2座2、二级处理系统（1）工艺流程二级处理系统采用配水池—CASS工艺—二氧化氯毒工艺（2）工艺原理CASS工艺的原理是通过曝气和非曝气过程中容积的改变、依次充水和停止，结合反应池前段吸磷及释磷过程，在运行周期中循环往复运行，以此来优化生物脱氮除磷的效果。1）硝化/反硝化对于污水的生物脱氮过程，基本原理是首先将污水中的氨氮氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此过程为硝化反应；之后将硝酸盐还原成气态氮从水中逸出，即为反硝化反应。硝化反应过程中通过自养型好氧微生物将氨氮经氧化为亚硝酸盐，之后由硝酸盐细菌将其氧化形成硝酸盐。而反硝化反应则是通过异养型微生物，在厌氧的条件下将硝酸盐还原成气态氮气。在好氧条件下，有机物被降解，污水中有机氮被氧化为氨氮，供氧良好时，氨氮再被硝化菌氧化成硝态氮，产生的能量用于合成新的硝化菌细胞。在好氧条件下产生的大量NO3-，通过混和液回流到缺氧段，在缺氧条件下，反硝化细菌利用NO3-作为最终电子受体，氧化水中有机物，用于产能和增殖。与此同时，硝酸盐被异化还原成氮气，从水中逸出，从而达到除氮的目的。2）生物除磷此过程中首先通过水泵使主反应区内的混合液进入前端的选择池中，在池中使之与进水充分接触。此回流过程目的在于避免污泥膨胀现象的产生，与此同时，其中的活性污泥可进行释磷的过程，而在反应区中进行吸磷的过程，之后随其他49----- -西安建筑科技大学硕士学位论文剩余污泥一起排出系统外。3）CASS池控制以PLC（可编程控制器）为核心，集中控制系统为辅组成，控制整个CASS池所有的输入/输出开关量，起动或停止动力设备、执行机构，检测工艺系统的各种状态参数等。系统并设有软手动转换装置，还可接受各液位、溶解氧、温度等限位开关等开关量信号。总控制台设置有各相应设备的指示灯，以显示各设备的启、停情况。各工艺单体分述如下：¾配水池一级处理后的污水进入配水池，采用电动闸门启闭机进行配水，电动闸门启闭机由中央控制台按运行程序自动控制各池中的进水和停止。¾CASS反应池CASS反应池共设4座，为钢筋砼水工构筑物，配水池出水由池底部进入，出水经配水穿孔墙进入CASS主反应区。CASS主反应区单池有效容积1375m3，总有效容积5500m3。每池配PS—120型滗水器1台，单台出水量600～900m3/h。每池设AS60-2CB-3排泥泵1台，流量Q=30m3/h，H=11m，共4台；每池设AS80-2CB-3回流污泥泵1台，流量Q=110m3/h，H=8m，共4台；单池配φ220半球形微孔曝气器316个。每池设在线溶解氧测量仪1台，共4台（带远距离传感器），用以检测水中的溶解氧。每池设超声波液位计1台，共4台（带远距离传感器），检测CASS池主反应区液位。沉淀后的上清液经滗水器进入集水池，出水依高程进入接触消毒池。¾风机厂房鼓风机房与变配电间合建，为框架结构建筑物。分为鼓风机房、变配电间、值班等功能间。鼓风机房内设3台罗茨鼓风机（2用1备），根据生物池曝气段溶解氧浓度及水位，调节鼓风机供气量，以保证生物处理效果。¾紫外线消毒二级处理后出水须进行消毒后方可排入受纳水体，设计在二级处理后出水设置了紫外线消毒系统。经紫外线消毒后的出水依高程排入受纳水体。（3）CASS反应池操作控制参数¾运行周期本CASS工艺在传统SBR池的前端增加了一个生物选择区以进一步强化除磷50----- -西安建筑科技大学硕士学位论文效果、防止污泥膨胀，采用双池进水，循环周期采用6h，运行程序分配如下：每池每日按4个周期运行，时段分配为：1）进水/曝气/回流：4.0h2）静止沉淀：1.0h3）滗水闲置(排泥)：1.0hCASS池按设置好的程序按四个阶段，即进水阶段、曝气阶段、沉淀阶段、闲置阶段进行循环运行。CASS反应池通过污水的硝化与反硝化作用对污水进行脱氮除磷，其主要是通过微生物的降解而对水中的污染物进行消除。其通过第三、第四个阶段对将泥水混合液进行分离，使最终的处理出水达到处理标准。得到的回流污泥将回流一部分至之前的生物选择池中，是CASS反应池中的污泥始终保持良好的活性与稳定性，剩余污泥的排除在后两个阶段进行。¾阶段1、2（进水缺氧反应、曝气阶段）首先，需处理的污水流入前端的生物选择池，在搅拌的作用下使其与回流污泥的混合液充分混合，活性污泥吸收污水中可降解的物质。污水在此区域的停留时间为1.2h，之后使其保持在一个较低的流速下进入相邻的反应池中。为了避免发生水力短路现象，同时能够在厌氧条件下释磷，采用连续进水的方式对进水进行控制。污水从选择池流出后进入相邻的反应池，在曝气的作用下与混合液混合，停留时间内循环往复的进行好氧/缺氧过程，在去除BOD5的同时，通过硝化与反硝化作用实现脱氮。¾阶段3（沉淀阶段）此阶段历时1h。期间在上阶段反应完成后，曝气停止，对池中已处于静止的混合液进行泥水分离。¾阶段4（滗水/闲置阶段）此阶段历时同样为1h。此时开启滗水器，经沉淀作用，将反应池内的上层清液排出。在实际运行过程中，设计滗水历时通常要大于实际滗水所耗时间，因此在滗水过程结束后会有2周左右的闲置期，即闲置阶段。在闲置阶段的时长可由所处理污水的水质、水量和处理标准决定，有时也可取消此阶段。在该阶段排除剩余污泥。此阶段结束后，进入下一周期循环。（4）工艺参数¾CASS反应池----- -51----- -西安建筑科技大学硕士学位论文设计流量：Q=16000m3/dBOD5污泥负荷：Ls=0.32kgBOD5/(kgMLSS·d)工作周期：tr=6h，一日内工作周期数：n=4工作周期内个工作程序的时间分配：进水反应tr=4.0h，沉淀ts=1.0h，滗水tout=1.0h，滗水段排泥tw=0.25h污泥浓度(MLSS)：X=4g/LCASS(SBR)池数：N=4个有效泥龄：15d污泥停留时间：12h充水比λ=V0/V=0.5反应池溶解氧：2.0mg/l污泥产率系数Yh=0.90(mgVss/mgBOD5)¾风机房选用JTS300罗茨风机三台，二用一备，单台风量400m3/min，风压7mH2O。¾接触池一座，接触时间30min。¾污泥均质池贮存时间12h，池容100m3。¾污泥脱水机房运行时间8小时，投配泵及加药装置与脱水机同步运行。¾加氯间最大加氯标准为8mg/L，最大加氯量2.0kg/h。1.1白水县污水厂回用水处理工艺设计¾提升泵站设计流量按28000m3/d设计，采用潜水泵湿式泵房，共设3台水泵，2用1备，单泵技术参数为：Q=400m3/h，H=9.0m，N=15kw。¾絮凝池设计流量按28000m3/d设计，分为2个单元，36格。絮凝时间7.38min。共3组，近期建设1组。¾滤池选用V型滤池，滤池滤速为V1＝8m3/m2·h。采用气水反冲洗，共设4座V型52----- -西安建筑科技大学硕士学位论文滤池，两侧对称布置，中间为管廊。共设四座，近期建两座。¾清水池两座清水池，有效容积为2100m3。近期建设一座。¾鼓风机房风量6m3/min，配套电机功率为N=8kW，1用1备。¾加药间¾PAC投加量按为15mg/l，每天耗药量近期为240kg。53-----'