地下污水處理廠的設計結構設計

A. 污水處理廠工藝設計 怎樣和結構配合

(1)廢水首先經過格柵、篩網後流至絮凝沉澱池，為了使處理效果好，在絮凝沉澱池中加入混凝劑，使廢水中懸浮物治理效果更好，混凝加葯也起到調節廢水的作用。絮凝沉澱後的廢水流入預曝氣調節池中。
(2)曝氣調節池中通入空氣，起到預曝氣調節的作用。調節均勻的廢水用泵提升到一級浮動填料生化池中。
(3)生化池中安裝充氧效率很高的曝氣頭，並裝入浮動填料，實踐證明該項技術對COD和BOD有較高的去除效率。一級浮動填料生化池中廢水自流入二級浮動填料生化池，二池採用方法相同。
(4)二級浮動填料生化池水自流入斜板沉澱池中。池中加入聚丙烯蜂窩斜管，可大大提高沉降效率，另外水力負荷高，停留時間短，佔地面積小。
(5)混凝沉澱池與斜板沉澱池沉澱污泥排入污泥濃縮池中，然後經污泥脫水機械脫水。
(6)斜板沉澱池排出的水流入清水池中，經檢測後外排。

B. 污水處理廠建築設計

以下是中達咨詢為建築人士整理的關於污水處理廠建築設計相關資料。具體內容如下：
在目前污水處理廠建築的設計中，設計師要根據污水處理工程的特點，借鑒他人的經驗與技術，慎重選擇工藝、考慮優化方案。同時重視發揮地區性的文化特點，在滿足污水處理工藝流程要求的基礎上，將污水處理廠建築的特點、功能與地域、民族、文化相結合，充分發掘並塑造獨特的企業形象，豐富企業文化的內涵。追求污水處理廠建築物與自然環境、文化環境的整體協調，豎起一座座環保形象的豐碑。
1、污水處理廠的工藝流程
整個污水處理過程是通過粗格柵的原污水經過污水提升泵提升後，經過格柵或者篩率器之後進入沉砂池，再經過砂水分離的污水進入初次沉澱池，以上為一級處理（即物理處理）。初沉池的出水進入生物處理設備，用活性污泥法和生物膜法，生物處理設備的出水進入二次沉澱池，二沉池的出水經過消毒排放或者進入三級處理，一級處理結束到此為二級處理，三級處理包括生物脫氮除磷法、混凝沉澱法、砂濾法、活性炭吸附法、離子交換法和電滲析法。二沉池的污泥一部分迴流至初次沉澱池或者生物處理設備，一部分進入污泥濃縮池，之後進入污泥消化池，經過脫水和乾燥設備後，污泥被最後利用。
2、污水處理廠建築物設計的特點
2.1、基礎工程設計
主要構築物如提升泵房、臭氧接觸池、鼓風機房、臭氧發生器室等基礎一般採用<500預應力薄壁管樁基礎，有效樁長12m，根數根據實際需要確定。注意預應力管樁施工時採用靜壓法，打樁施工時先打試樁。
2.2、主體結構工程設計
管廊及濾池底板、壁板、走道板等主體結構一般採用現澆C25補償收縮防水混凝土，混凝土抗滲等級S6；磚砌體用MU10燒結多孔磚，地面以下用M10水泥砂漿砌築，地面以上用M5混合砂漿；墊層用C10混凝土，預制板用C30混凝土；鐵梯欄桿均採用不銹鋼欄桿。
2.3、提升泵房、臭氧接觸池設計
提升泵房、臭氧接觸池構築物的設計等級、基礎與結構的施工方法同其他建築物，但面層則有不同的做法：外立面用水泥砂漿分層抹平，白色長條外牆面磚貼面。水池非露天頂板採用拋光玻化磚面層；內壁採用清水混凝土，清水混凝土表面修整後，採用IPN8710-2B兩地兩面防腐塗層。
2.4、廢水池設計
一般面層做法為地板面用C20素混凝土找坡；壁板內外壁及頂板底面採用清水混凝土；由於水池全部埋入土中，水池頂板頂面和水池壁板外側均要求刷冷底子油二道。
2.5、污泥濃縮池設計
地基一般採用換土墊層法施工，挖去淤泥質黏土層至粉質黏土層，並換成中粗砂墊層至池底。面層做法為：底板面、壁板及毛石混凝土錐壁內壁採用1B2水泥砂漿分層抹平；外壁地面以下刷冷底子油二道，地面以上外壁用水泥砂漿抹光，中高檔外牆用塗料刷面。走道板面採用廣場地面磚。
2.6、鼓風機房、臭氧發生器室設計
建築耐火等級、屋面防水等級按要求設計，一般為現澆鋼筋混凝土框架結構，基礎為<500預應力薄壁管樁基礎。1）砌體工程：通常室內設計地面以下採用MU10標准黏土磚，M10水泥砂漿砌築；室內設計地面以上採用MU10燒結多孔磚，M5混合砂漿砌築。2）屋面工程：通常建築找坡材料為膨脹珍珠岩，保溫材料為聚苯乙烯泡沫塑料保溫板40厚，防水塗料採用1.5厚JS高分子防水塗料，防水卷材採用氯化聚乙烯橡膠共混卷材。3）頂棚工程：通常採用輕鋼龍骨穿孔金屬板吊頂，紙筋灰抹面。4）牆面裝修工程：牆面基層水泥砂漿均加抗滲王）?型，內牆面用白色乳膠漆面或瓷磚飾面；外牆面用面磚面。5）門窗工程：通常採用鋁合金門窗或木門窗。6）油漆防腐工程：一般木製預埋件冷底子油兩度防腐，金屬預埋件及明露鐵件刷PN8710防腐塗料防腐；木門滿刮膩子。
2.7、脫水機房設計
基礎一般採取柱下獨立基礎和條形基礎。其他構造跟鼓風機房、臭氧發生器室相似。
2.8、其他建築物設計
廠區內變配電設備房、綜合辦公樓、化驗室、宿舍、食堂和保安室等的設計，只要考慮滿足基本生產控制要求即可，主要是為了節約投資。在污水處理廠建築物整體土建設計時，應結合污水處理廠規模、污水水質、處理工藝及當地的實際條件和場地岩土工程條件，積極穩妥地採用先進技術，減少佔地面積，降低工程投資。
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3、污水處理廠建築設計的發展趨勢
3.1、污水處理廠建築的風景化趨勢
越來越多的建設單位及設計師開始將建築的規劃設計中心從以往的污水處理設備轉移到以人與自然的理念上來，重視並努力體現人對自然風景的熱愛。在建築空間設計上，創造讓人產生美感和親切感的良好生活環境，最終達到人與自然的統一協調。
3.2、污水處理廠建築的高科技化趨勢
污水處理廠建築在建築材料上是利用高科技材料，提高建築的靈活性、通用性和多樣化；在建築結構體繫上，採用新型大跨度結構體系；在技術及設備上，更多地滿足污水處理與管理的微型化、自動化、潔凈化、精密化、環境無污染化等要求；在信息技術上，建立計算機自動化控制系統，使工藝流程、信息流更加順暢。
3.3、污水處理廠建築的節能環保趨勢
由於污水、污泥本身的臭氣在工藝流程中釋放出來，給周邊環境帶來一定程度的污染，為此對臭氣的處理，要污水處理廠消除自身污染。採用鼓風曝氣的污水處理廠要選擇低雜訊的鼓風系統，污泥採用填埋處置工藝，要防止污泥廢液污染地下水，並將廢液進行處理後方可排放。採用污泥乾燥焚燒工藝的污泥處置廠，要將有毒害氣體進行處理，防止有毒害氣體污染大氣。
3.4、污水處理廠建築的多元化趨勢
污水處理廠投資主體的多元化、建設場地地域文化的多元化、企業品牌的多元化以及多元文化背景下的設計事務所的參與等，極大地促進了污水處理廠建築多元化的形成和發展。國內設計師們在接受全球性的同時，也開始承認各民族、地區和地方文化的價值，在平等合作、競爭的同時，正在努力創造豐富多彩的跨文化的特色建築。
3.5、污水處理廠建築的城市設計化趨勢
在各級政府重視城鎮設計的大背景下，也應重視污水處理廠建築。污水處理廠不能只簡單地完成單體設計，而應從城市設計的高度，將建築學的學科特徵應用到創造城市空間上，對城市規劃進行合理延伸和補充，並致力於廠區交通與城市交通流線的條理化。建立建築與城市的生態關系以及可持續發展性，必將為城市帶來全新的形象。有些污水處理廠通過建立企業標志建築，塑造了城市地標性視覺焦點和建築形象。
4、結束語
任何國家在經濟發展的同時，隨之帶來了不同程度的環境污染，而污水是造成環境污染的來源之一。污水這個污染源的出現已引起了各級政府的關注，治理水污染的措施和法律法規也隨之出台，其中建設污水處理廠為重要舉措之一。目前已經有不少城鎮和工業區投入大量資金建設和運營污水處理廠。建設污水處理廠，已經成為其他城鎮和工業區凈化污水環境的必要措施。
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一、粗格柵設計

設計流量為30000m³/d，日平均流量約為1250m³/h，等效流量為0.347m³/s或347L/s，取Kz為1.40。計算最大日流量為42000 m³/d，即1750m³/h，等效流量為0.486m³/s。設定柵前水深為0.8m，過柵流速為0.9m/s，格柵條間隙寬度為0.02m，格柵傾角為60°，則柵槽寬度為1.11m。進水渠道漸寬部分長度及柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度需根據具體情況計算。過格柵的水頭損失計算考慮格柵受污物堵塞時水頭損失的增大倍數，一般為3，計算水頭損失h0及阻力系數ε，其中ε與柵條斷面形狀相關。柵後槽總高度為1.38m，格柵總長度為2.80m。每日柵渣量需大於0.2 m³/d，宜採用機械格柵清渣及輸送設備。

二、細格柵設計

設計流量同粗格柵，取Kz為1.40，最大流量為0.486m³/s。柵條間隙數設定為53，柵槽寬度為1.1m，總槽寬為2.4m，考慮中間隔牆厚度。進水渠道漸寬部分長度及柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度需計算。過格柵的水頭損失及阻力系數計算與粗格柵類似。柵後槽總高度為2.08m，格柵總長度為2.8m。每日柵渣量需採用機械格柵清渣設備。

三、沉砂池設計

採用曝氣沉砂池，建議設兩組，每組設計流量為0.243 m³/s。池子總有效容積、水流斷面積、池長、所需空氣量、沉砂池所需容積、每個沉砂斗容積、沉砂池上口寬度、沉砂斗有效容積、進水渠道、出水裝置設計需分別計算。出水採用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水。

四、輻流沉澱池設計

選擇兩組輻流沉澱池，每組設計流量為0.243m³/s。沉澱部分有效面積、有效水深、沉澱池直徑、污泥所需容積、周邊傳動刮泥機設計、污泥斗容積、沉澱池總高度、進水配水井、進水渠道、進水穿孔花牆、出水堰、出水渠道、排泥管、刮泥裝置等設計需分別計算。進水擋板和出水擋板設計確保水質均勻，排泥管採用重力排泥方式，刮泥裝置採用行車式刮泥機。

五、污水生物處理設計

設計條件包括平均流量、最大流量、BOD5、SS、TN、TP及水溫。污水處理程度計算後確定為二級處理。設計參數包括BOD5污泥負荷率、曝氣池內混合液污泥濃度等。平面尺寸計算包括曝氣池的有效容積、單座曝氣池面積、長度、總高度等。進出水系統設計包括曝氣池進水設計和曝氣池出水設計，採用多點進水以實現均勻配水。

六、二沉池計算

採用輻流沉澱池設計，配水採用集配水井，各池之間配水均勻，結構緊湊。設計兩組輻流沉澱池，每次設計流量為0.243/s，從曝氣池流出的混合液進入集配水井。沉澱池表面積、直徑、有效水深、徑深比、污泥部分所需容積、總高度、進水管計算、進水豎井計算、穩流筒計算、出水槽計算、出水堰計算、出水管設計、排泥裝置設計、集配水井設計等需分別計算。

七、消毒設施計算

污水處理後，需進行消毒處理以減少細菌數量。消毒劑選擇液氯，每日加氯量為7.0mg/L，設計採用ZJ-1型轉子加氯機，消毒接觸池採用2個3廊道平流式結構，單池容積、表面積、池長、池高、進水部分、混合、出水部分等設計需分別計算。

八、污泥處理構築物設計計算

處理後的污泥需進行有效處理以防止二次污染。初沉污泥直接進行消化、脫水處理，剩餘污泥需先進行濃縮處理，再進行消化、脫水處理。初沉池污泥量計算、剩餘污泥量計算、輻流濃縮池設計、貯泥池設計等需分別計算，包括有效部分面積、直徑、容積、有效水深、濃縮後剩餘污泥量、池底高度、污泥斗容積、總高度、分離出的污水量、溢流堰、溢流管、刮泥裝置、排泥管、貯泥池容積、高度等設計。

D. 污水處理工藝流程的設計

污水處理工程是城市市政建設、工業企業建設或排污達標治理的一個重要部分，其建設須按國家基本建設程序進行，現行的基本建設程序一般分編制項目建議書、項目可行性研究、項目工程設計、工程和設備招投標、工程施工、竣工驗收、運行調試和達標驗收幾個步驟。這些建設步驟基本包括了項目建設的全過程，它們也可劃分為三個階段。
第一階段項目立項階段。該階段需根據城市市政規劃或環境保護部門要求，分析項目建設的必要性和可行性。本階段以確定項目為中心，一般由建設單位或其委託的設計研究單位編制項目建議書和項目可行性研究報告，通過國家計劃部門、投資銀行或企業計劃部門論證便可獲得立項，對於某些小規模項目，只編制污水處理工程方案設計，並通過投資部門的論證便可立項。第二階段工程建設階段。包括工程設計、工程和設備招投標、工程施工、竣工驗收等過程。
設計的前期工作
設計的前期工作主要是可行性研究，以可行性研究報告(大型、重要的項目)或工程方案設計(小型、簡單的項目)的文件形式表達，主要是論證污水處理項目的必要性、工藝技術的先進性與可靠性、工程的經濟合理性，為項目的建設提供科學依據。可行性研究報告是國家投資決策的重要依據，主要內容如下。
①總論項目編制依據、自然環境條件(地理、氣象、水文地質)、城市社會經濟概況或企業生產經營概況；城市或企業的排水系統現狀、污染源構成、污水排放量現狀、污水水質現狀、項目的建設原則與建設范圍、污水處理廠建設規模、污水處理要求目標(設計進水、出水水質)。
②工程方案污水處理廠廠址選擇及用地；污水處理工藝方案比較(比較方案工藝技術與總體設計、工藝構築物及設備分析、技術經濟比較)，處理水的出路(回用水深度處理工藝選擇)；工程近、遠期結合問題；節能、安全生產與環境保護，推薦方案設計(污水污泥及回用水處理工藝系統平面及高程設計、主要工藝設備及電氣自控、土建工程、公用工程及輔助設施)；生產組織及勞動定員。
③工程投資估算及資金籌措工程投資估算原則與依據；工程投資估算表；資金籌措與使用計劃。
④工程進度安排。
⑤經濟評價總論(工程范圍及處理能力、總投資、資金來源及使用計劃)；年經營成本估算；財務評價。⑥研究結論、存在問題及建議。
初步設計
初步設計的主要目的如下：①提供審批依據，進一步論證工程方案的技術先進性、可靠性和經濟合理性；②投資控制，提供工程概算表，其總概算值是控制投資的主要依據，預算和決算都不能超過此概算值；③技術設計，包括工藝、建築、變配電系統、儀表及自控等方面的總體設計及部分主要單元設計，各專業所採用的新技術論證及設計；④提供施工准備工作，如拆遷、征地三通(水、電、路)一平(牆)並與有關部門簽訂合同；⑤提供主要設備材料訂貨要求，即設備與主材招標合同的技術規格書的依據，包括污水、污泥、電氣與自控、化驗等方面設備與主材的工藝要求、性能、技術規格、數量。初步設計的任務包括確定工程規模、建設目的、投資效益，設計原則和標准、各專業個體設計及主要工藝構築物設計、工程概算、拆遷征地范圍和數量、施工圖設計中可能涉及的問題及建議。初步設計的文件應包括設計(計算)說明書、工程量、主要設備與材料、初步設計圖紙、工程總概算表。初步設計文件應能滿足審批、投資控制、施工圖設計、施工准備、設備訂購等方面工作依據的要求。
1．初步設計
(1)設計依據①可行性研究報告的批准文件；②建設單位(甲方)的設計委託書；③其他有關部門的協議和批件；④建設單位(甲方)提供的設計資料清單(名稱、來源、單位、日期)。
(2)城市或企業概況及自然條件①城市現狀與總體規劃，或企業生產經營現狀及發展。②自然條件方面資料a．氣象，包括氣溫、濕度、雨量、蒸發量、冰凍期及凍土深度冰溫、風向等；b．水文，包括地表水體的功能、地理位置、方向、水位、流速、流量等，地下水的分布埋深、利用等。工程地質，包括污水處理廠建址地區的地質鑽孔柱狀圖、地基承載能力、地震等級等。③有關地形資料，包括污水處理廠及相關地區的地形圖。·④城市污水排放現狀及環境污染問題。
(3)處理要求污水排放應達到國家的排放標准或環境保護部門要求。
(4)工程設計①設計污水處理水質水量在分析排水系統污水的平均流量、高峰流量、現狀流量、預期流量等水量資料基礎上，確定污水處理廠設計規模(包括2012年處理能力和總處理能力)；根據城市或企業排污狀況，在分析主要污染源(必要時作一定時間污染源監測)和混合污水現狀監測資料的基礎上，確定污水廠設計進水水質指標。②廠址選擇說明結合城市現狀和總體規劃，具體說明廠址選擇的原則和理由，並說明已選廠址的地形、地質、用地面積及外圍條件(即三通一平)③工藝流程的選擇說明主要說明所選工藝方案的技術先進性、合理性，尤其要說明所採用新技術的優越性(技術經濟方面)和可靠性(技術方面)o④工藝設計說明說明所選工藝方案初步設計的總體設計(平面和高程布置)原則，並說明主要工藝構築物的設計(技術特徵、設計數據、結構形式、尺寸)⑤主要處理設備說明說明主要設備的性能構造、材料及主要尺寸，尤其是新技術設備的技術特徵、構造形式、原理、施工及維護使用注意事項等。
(5)處理廠內輔助建築(辦公、化驗、控制、變配電、葯庫、機修等)和公用工程(供水、排水、采膠、道路、綠化)的設計說明
(6)處理廠自動控制和監測設計說明
(7)處理廠污水和污泥的出路
(8)存在的問題及對策建議
2．工程量列出本工程各項構(建)築物及廠區總圖所涉及的混凝土量、鋼筋混凝土土量、建築面積等。
3．設備和主要材料量、挖土方量、回填土方量列出本工程的設備和主要材料清單(名稱、規格、材料、數量)。
4．工程概算書說明概算編制依據、設備和主要建築材料市場供應價格、其他間接費情況等。列出總概算表和各單元概算表。說明工程總概算投資及其構成。
5．設計圖紙各專業(工藝、建築、電氣與自控)總體設計圖(總平面布置圖、系統圖)，比例尺(1：200)~(1：1000)，主要工藝構築物設計圖(平面、豎向)，比例尺(1：100)~(1：200)。