住宅小區中水凈化工藝設計摘要我國面臨著嚴重的水資源短缺和水環境污染問題。日益嚴重的水量型和水質型缺水不僅嚴重困擾著人民的生活，也成為影響和制約我國經濟可持續發展的主要因素之一。隨著人口的增長和房地產事業的發展，城市住宅小區的用水量和污水排放量越來越大，建立住宅小區中水回用系統，將居民生活污水經集流、水處理后回用于小區的沖廁、綠化等，既可以大幅度減少小區周圍水環境的污染負荷，又可開辟可靠、穩定的第二水源，因而具有重大的研究和應用價值。目前，我國大多數城鎮住宅小區建設中水系統的條件已基本具備，并日趨完善。隨著城鎮住宅小區的規模化以及水處理技術的發展，中水系統的投資和運行費用將大幅度降低；小區物業管理的興起和完善也為小區中水系統的投資回報奠定了基礎。本文通過對多種中水凈化工藝進行綜合比較，采用“生物接觸氧化法＋混凝沉淀”作為主體工藝對住宅小區雜排水進行處理，并對小區地埋式中水凈化站進行設計計算。出水水質可達到國家生活雜用水水質標準(CJ/T48-1999)。關鍵詞：雜排水，生物接觸氧化法，混凝沉淀，中水回用

DesignonReclaimedWaterTreatmentProcessforResidentialareaAbstractChinaisfacingincreasinglyseriousproblemsofwatershortageandwaterpollution.Theynotonlymakepeople’slifedifficult,butalsobecomeoneofthemainfactorswhichaffectandrestrictthesustainabledevelopmentofoureconomy.Asthegrowthofpopulationandthedevelopmentofrealestate,theamountofrunningwaterconsumptionandsewagedischargingarebecominglargerandlargerinurbanresidentialareas.Buildingupreclaimedwatersystemsforresidentialareas,treatingthecollectedsewage,andthenusingthereclaimedwaterforflushingandvirescence,canefficientlyreducethewaterpollutionloadaroundthosedistricts.Moreimportant,itisagoodwaytoopenupthesecondreliableandstablewatersource.Soitisofgreatsignificanceonresearchandapplication.Atpresent,themajorityofoururbanresidentialareasarereadytobuildupreclaimedwatersystems.Withthethrivingoflargescaleresidentialareas,aswellasthedevelopmentofwatertreatmenttechnology,theinvestmentandoperationcostofthereclaimedwatersystemwillbesignificantlyreduced.Therisingandimprovingofpropertymanagementforresidentialdistrictsalsomakefoundationforthereturnoninvestment.Basedonacomprehensivediscussionofvariouswastewatertreatmenttechnology,the"biologicalcontactoxidation+coagulationandprecipitation"ischosenasthemainprocesstotreatthegraywater,anddetaileddesignandcalculationaremadeforthewaterpurificationstation.Theeffluentqualitycouldmeetthestatewaterqualitystandardofmiscellaneouswaterofliving(CJ/T48-1999).KeyWords:graywater，biologicalcontactoxidation，coagulationandprecipitation，reclaimedwaterreuse目錄中文摘要 Ⅰ英文摘要 Ⅱ1引言 11.1研究背景 11.1.1我國的水資源狀況 11.1.2解決水資源緊缺的途徑 11.2國內外中水回用發展情況 11.2.1國外中水回用發展情況 11.2.2國內中水回用發展情況 21.3住宅小區中水回用 31.3.1相關術語 31.3.2中水回用的目的及意義 31.3.3小區中水回用的要求 42住宅小區中水凈化方案的確定 52.1設計內容簡介 52.2中水處理流程 52.3生物處理工藝比較 62.3.1穩定塘 62.3.2污水土地處理系統 62.3.3A2/O工藝 62.3.4CASS工藝 62.3.5膜生物反應器(MBR) 62.3.6生物接觸氧化法(BCO工藝) 62.4小結 73水量平衡 83.1水量平衡計算 83.1.1中水原水水量的計算 83.1.2中水處理量的計算 83.2水量平衡圖 94處理構筑物的設計計算 104.1溢流井 104.2細格柵 104.2.1設計要求 104.2.2設計計算 114.2.3設備選型 124.3隔油池 124.4毛發聚集器 134.5曝氣調節池 134.5.1設計依據 134.5.2設計計算 134.5.3儀器設備 144.6生物接觸氧化池 144.6.1設計計算 144.6.2填料與曝氣設備 154.7水力循環澄清池 164.7.1設計計算 164.7.2藥劑與設備 214.8重力式無閥濾池 214.8.1已知條件 214.8.2設計計算 224.9消毒 254.9.1設計依據 254.9.2設備選型 254.10中水池 264.10.1設計依據 264.10.2設計計算 264.11污泥濃縮池 264.11.1設計參數 264.11.2設計計算 274.12污泥脫水 274.12.1儲泥池 274.12.2污泥脫水 285投資估算 295.1主要建、構筑物說明 295.1.1溢流井 295.1.2細格柵槽 295.1.3隔油池 295.1.4曝氣調節池 295.1.5生物接觸氧化池 295.1.6水力循環澄清池 295.1.7重力式無閥濾池 295.1.8中水池 305.1.9污泥濃縮池 305.1.10儲泥池 305.2投資估算 305.2.1土建工程 305.2.2主要設備及材料 315.2.3工程造價明細表 325.3電氣控制系統 325.4施工運行過程中的環境保護 326結論 33致謝 34參考文獻 35

1引言1.1研究背景1.1.1我國的水資源狀況眾所周知，水資源緊缺已經成為世界性問題。我國也同樣面臨水資源短缺的現實。我國的地域特征決定了我國的水資源具有總量豐富、人均占有量相對不足、時空分布不均衡等特點。我國是一個水資源匱乏的國家，雖然總體上水資源量有2.8×1012m3，居世界第6位，但由于人口眾多，人均水資源占有量不到2400m3，只有世界人均占有量的1/4，居世界第110位，是13個貧水國之一[1]。到2030年，我國人口將達到16億，人均水資源量將下降到1700m3，形勢十分嚴峻。據有關資料顯示，我國有80%的城市由于工業生產發展和人口增加等原因導致不同程度的缺水，缺水總量每年達1200億m3。不僅如此，我國的污水排放量每年遞增約1.1.2解決水資源緊缺的途徑為了解決水危機，世界各國各地區都在采取積極有效的措施，旨在“開源節流”。我國解決水資源短缺的途徑主要有：使用節水衛生器具；實行清潔生產(如，工業冷卻水循環使用)；污水灌溉；海水淡化；遠距離輸水(如，引灤濟青、南水北調等工程)；以及中水回用工程等。其中，使用節水衛生器具和實行清潔生產的“節流”量有限；隨著城市污水中重金屬等有毒物質含量日益增加，污水灌溉嚴重威脅農作物的生長和安全食用、地下水的安全飲用；海水淡化和遠距離輸水雖然取得了“開源”的成效，但成本很高，且以破壞生態環境作為高昂代價。在各種措施中，最為行之有效的途徑之一就是“中水回用”。中水回用是提高水資源利用效率、緩解水資源緊張的有效途徑和直接措施，是實現水資源持續利用戰略的重要組成部分。1.2國內外中水回用發展情況1.2.1國外中水回用發展情況中水回用起源于日本，經過10多年的開發利用，它在美國、日本等發達國家得到了廣泛的應用，并顯示出明顯的經濟效益，已成為城市水資源的重要組成部分。美國是世界上進行污水再生利用最早的國家之一，20世紀70年代初開始大規模污水處理廠建設，1979年美國有357個城市回用污水，有污水回用點536個，涉及城市回用、娛樂回用、環境回用、工業回用等方面。全國城市污水回用總量約為9.4×108m3/a，其中灌溉用水占總用水量的62%，工業用水占總用水量的31.5%，5%用于地下回灌，1.5%用于娛樂、漁業等日本的水資源雖較豐富，但人均水資源占有量仍低于世界平均水平。節約用水一直受到全社會的關注。日本從1962年就開始回用的實踐，促進了當時的工業復興。到20世紀80年代中期，日本的城市污水回用量就達6.3×107m3/d。日本的雙管供水系統比較普遍(其一為飲用水系統，另一為再生水系統，即中水道系統)，中水道的再生水一般用于沖洗廁所，澆灌城市綠地及消防。日本在政策上鼓勵中水回用，日本政府制定了獎勵政策，通過減免稅金、提供融資和補助金等手段大力加以推廣中水回用技術。而且同時還要求新建的政府機關、學校、企業辦公樓以及會館、公園、運動場等公共建筑物必須設置中水道[除日本、美國外，以色列、俄羅斯、西歐各國、印度、南非和納米比亞的污水回用技術也很普遍，南非和納米比亞等國甚至建起了飲用再生水制造工廠。中水回用已經成為世界上不少國家解決水資源不足的戰略性對策，在國外已有豐富的經驗，值得我們學習和借鑒。1.2.2國內中水回用發展情況我國從20世紀50年代起開始采用污水灌溉的方式回用污水，但真正將污水處理后回用于城市生活和工業生產，有20年左右的歷史。我國的污水回用事業大致可分為三個階段：1985年前的“六五”期間是起步階段；1986－2000年的“七五”、“八五”、“九五”這15年是技術儲備和示范工程引導階段；2001年以“十五”綱要明確提出“污水處理回用”為標志，國家進入全面啟動階段。目前我國已投產的城市中水回用工程有近四十個，回用規模多為(1－10)×104m3/d，約為全國城市污水設計處理量的1%左右。中水回用可以說是最大規模最有效的節水措施。前些年全國每年節水約10億m3，而中水回用推算每年可增加城市供水幾十億m3。可見，我國城市中水回用事業將有巨大的發展空間和潛力[隨著國外中水技術的引進、國內中水試點工程的建設及中水處理設備的研制，我國的中水回用在北京、大連、深圳、天津等城市已有較多的成功應用。無論是城市污水處理后的深度處理技術，還是賓館、酒店、大型建筑群、小區的中水處理技術，目前在國內外都是成熟的。因此，我國的中水回用在經濟技術上都有很大的可行性。但是與西方發達國家相比，我國在中水回用領域仍處于落后狀態，目前我國城市污水處理率不足20%。這主要是因為長期以來，水價過低和體制問題成為了我國中水回用市場進程中最大的攔路虎、絆腳石。而解決這一問題的根本途徑就是合理調整水價，改善中水回用局面，引入市場化運營機制，利用經濟杠桿推動中水市場的持續發展。例如：在城市中水回用的建設過程中，逐步引入市場經濟的機制，根據具體環境要求確定水處理程度，重視能耗低的水處理技術和污水資源化技術的應用，建立不同規模、多種形式的中水回用系統。改變中水回用的經營方式，面向產業化、市場化已刻不容緩。1.3住宅小區中水回用 1.3.1相關術語中水(reclaimedwater)指各種排水經處理后，達到規定的水質標準，可在生活、市政、環境等范圍內雜用的非飲用水[5]。中水系統(reclaimedwatersystem)由中水原水的收集、儲存、處理和中水供給等工程設施組成的有機結合體，是建筑物或建筑小區的功能配套設施之一[5]。小區中水(reclaimedwatersystemforresidentialdistrict)在小區內建立的中水系統。小區主要指居住小區，也包括院校、機關大院等集中建筑區，統稱建筑小區[5]。中水原水(raw-waterofreclaimedwater)作為中水水源而未經處理的水[5]。中水設施(installationofreclaimedwater)是指中水原水的收集、處理，中水的供給、使用及其配套的檢測、計量等全套構筑物、設備、器材[5]。水量平衡(waterbalance)對原水水量、處理量與中水用量和自來水補水量進行計算、調整，使其達到供與用的平衡和一致[5]。雜排水(graywater)民用建筑中除糞便污水外的各種排水，如冷卻排水、游泳池排水、沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水等[5]。1.3.2中水回用的目的及意義住宅小區中水系統就是將住宅小區中人們生活或生產活動中排放的生活污水、冷卻水等經集流、水處理后再回用于住宅小區。經再生處理后的水可作沖洗便器、澆灑街道、綠化水景、洗車、空調冷卻、消防等方面用水，是一種介于建筑生活給水系統與排水系統之間的雜用水系統[6]。隨著我國房地產事業的蓬勃發展，城市住宅小區的用水量和污水排放量越來越大，而在人們使用過的生活污水中，污染雜質僅占0.1%，絕大部分是可再利用的清水。城市供水量的80%～90%變為生活污水排入下水道，是一種很大的資源浪費，至少有70%的污水（相當于城市供水量的一半以上）可處理后安全回用[7]。由于住宅小區位置分散，如果全部生活污水依靠城市污水廠處理，收集與傳送難度較大。事實上，住宅小區沖廁、洗車、綠化、水景等引起的用水對水質的要求并不高，如若采用小區中水系統，則不僅可以滿足上述用途對水質、水量的要求，而且預計住宅小區用水量可節省30%～40%，排水量可減少35%～50%，能夠產生良好的社會效益和環境效益。住宅小區中水系統還具有實施方便，不影響市政道路，回用管道短，投資小等優點，對中水回用的推廣大有益處。此外，通過污水處理回用，可大幅度減少水體環境的污染負荷，開辟可靠、穩定的第二水源，因而具有重大的研究和應用價值。在住宅小區達到設立中水系統的經濟性取決于小區的規模。當小區的人口達到1萬或中水用量達到750m3/d時，設立中水系統比傳統供水經濟合算。住宅小目前，我國大多數城鎮住宅小區建設中水系統的條件已基本具備，并日趨完善。居民區排水量較大、雜用水需求量也大，水量易平衡，對中水系統的設計和平穩運行十分有利。隨著城鎮住宅小區的規模化以及水處理技術的發展，中水系統的投資和運行費用將大幅度降低；小區物業管理的興起和完善也為小區中水系統的投資回報奠定了基礎[6]。1.3.3小區中水回用的要求中水回用必須滿足三個要求：①水質合格；②水量足夠；③經濟合算。水源是保證小區供水的前提條件，中水回用對水源的要求為：①有一定的水量且穩定可靠，可以滿足中水供應的要求；②原水易于收集，減少集流系統的投資費用；③污染較輕，易于處理和回用，投資費和運行管理較低；④處理過程中不產生嚴重的污染；⑤原水本身和回用水對水體、中水用水器無害；⑥節約水資源效果明顯，減少小區用水費用和排污費用；⑦具有社會效益、環境效益、經濟效益，利于小區的建設[8]。中水水質應滿足以下要求：不影響人體健康；對環境質量不影響；使用者維護無不良影響；不影響產品質量；為使用者接受；技術可行；經濟合理，水價水競爭力；對使用者要進行安全教育。詳細指標見表1.1。表1.1生活雜用水水質標準(CJ/T48－1999)項目沖廁、綠化洗車、掃除pH6.5-9.06.5-9.0色度(度)≤30≤30氣味無不快感覺無不快感覺一濁度(度)≤10≤50總堿度(以CaCO3計)mg/L≤450≤450溶解性固體mg/L≤1200≤1000BOD5mg/L≤10≤10CODCrmg/L≤50≤50氯化物mg/L≤350≤300NH3－N(以N計)mg/L≤20≤10陰離子表面活性劑mg/L≤1.0他≤0.5鐵mg/L≤0.4≤0.4錳mg/L≤0.1≤0.1游離余氯mg/L管網末端≥0.2管網末端≥0.2總大腸桿菌群數(個/L)≤3≤32住宅小區中水凈化方案的確定2.1設計內容簡介本次設計的主要內容是為西北地區某一5萬人的新建住宅小區設計一個地埋式的中水凈化站，處理后出水用于小區住戶的沖廁、綠化。小區總占地面積約70公頃，住宅用地面積約占28%，道路面積約占12%，綠化面積約占35%，剩余25%用于修建停車場、超市等小區配套服務設施的預留空地。該新建小區采用雙排水管網，實行部分集流、部分回用。中水水源選用含溶解性有機物和LAS較低的雜排水，糞便污水和雨水經收集后排入市政排水管網。根據《建筑中水設計規范》(GB50336－2002)確定原水水質指標為：CODCr:200mg/L，BOD:130mg/L，SS:110mg/L，陰離子表面活性劑(LAS):9mg/L，pH:7-8。處理后出水水質要求達到我國生活雜用水水質標準(CJ/T48－1999)。2.2中水處理流程中水回用的目的不同，水質標準和深度處理的工藝也不同。中水回用需要多種工藝的有機組合，從而使中水系統具有多樣化特點。無論采取哪種處理工藝，首先都應經過預處理和初級處理，其后續處理一般分三類：先生化后物化再消毒；物化和消毒；物理處理和消毒。住宅小區中水處理采用何種工藝，應根據中水水源的水質水量和用水要求，經過水量平衡并通過實驗確定，同時考慮投資、運行管理和設備情況進行技術經濟分析，優選方案。也可采用我國《建筑中水設計規范》(CECS30－91)推薦的流程[5]：表2.1典型中水處理流程水質類質處理流程優質雜排水優質雜排水水質好，宜采用流程較短的物理化學處理工藝：原水→格柵→調節池→混凝沉淀或氣浮→過濾→消毒→中水雜排水雜排水水質與優質雜排水水質相比，污染物的含量要略高一些，因此，處理難度也相應加大了。一般采用生化＋物化組合工藝進行處理：原水→格柵→調節池→一級生物處理→沉淀→過濾→消毒→中水生活污水生活污水成分復雜，污染物濃度高，宜用二段生物處理和物化處理相結合的工藝流程：原水→格柵→調節池→一段生物處理→沉淀→二段生物處理→沉淀→混凝反應→過濾→消毒→中水×此外，規范中還指出，當有廚房排水等含油排水進入原水系統時，應經過隔油處理。2.3生物處理工藝比較污水處理系統是小區中水回用工程的關鍵，小區污水處理工藝是在傳統的城市污水處理工藝的基礎上發展起來的，主要有：穩定塘、污水的土地處理、A2/O工藝、CASS工藝、膜生物反應器(MBR)、生物接觸氧化法(BCO工藝)等。2.3.1穩定塘 利用穩定塘處理小區生活污水，可以充分利用地形、節約資金，并能夠實現污水的資源化，但是占地面積大，處理效果易受氣候影響，所以很難普及。2.3.2污水土地處理系統污水土地處理系統有慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流、濕地、地下滲濾等形式，經常和氧化塘結合起來使用，可充分利用自然條件，結構簡單、費用低，對廣大農村和小城鎮地區很適用[9]。2.3.3A2/O工藝A2/O法，即厭氧－缺氧－好氧法，是在A/O法脫氮工藝基礎上發展起來的具有同步脫氮除磷功效的污水處理工藝。該工藝總的水力停留時間少于其他同類工藝，但處理構筑物較多，需回流硝化液，污泥增長有一定的限度，脫氮除磷效果難于進一步提高[10]。2.3.4CASS工藝CASS工藝是近年來國際公認的處理生活污水及工業廢水的先進工藝。該工藝是在SBR工藝的基礎上，反應池沿長度方向設計為兩部分，前部為生物選擇區也稱預反應區，后部為主反應區，在主反應區后部安裝了可升降的自動撇水裝置，曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內周期循環運行，省去了常規活性污泥法的二沉池和污泥回流系統[11]。但是CASS工藝對于潷水器的要求很高，且各池子同時間歇運行，人工控制幾乎不可能，全靠電腦控制，對處理廠的管理人員素質要求很高，對設計、培訓、安裝、調試等工作要求較嚴格。2.3.5膜生物反應器(MBR)膜生物反應器(MBR)是將生物處理技術與膜分離技術相結合的一種高效的污水處理新技術，該技術將膜分離裝置和生物反應器組合成新的處理系統，運用膜分離技術和生物技術，以膜分離裝置取代普通生物反應器中的二沉池，使系統具有高效的污水處理效果和分離效果[12]。但膜技術用于污水處理仍有許多不足和限制，例如：膜污染會使膜的分離性能下降，目前投資和維護費用尚且較高，操作技術要求高等。MBR更適合在建廠空間受限、工地費用昂貴時使用。2.3.6生物接觸氧化法(BCO工藝)生物接觸氧化法(BCO工藝)，又稱“淹沒式生物濾池”或“接觸曝氣法”，是一種介于活性污泥法與生物濾池兩者之間的生物處理技術，也可以說是具有活性污泥法特點的生物膜法；它兼具兩者的優點，深受污水處理工程領域人們的重視，是最為廣泛采用的小區生活污水處理工藝。該工藝具有容積負荷高，抗沖擊負荷能力強，污泥生成量少，易于沉淀，不產生污泥膨脹，不需回流污泥，運行安全可靠，占地面積小，投資省，施工安裝方便，工期短，操作管理方便等特點；尤其是對住宅小區排水不均勻的情況更具有實際意義[13]。工程實踐證明，BCO法對于進水BOD5濃度在100～250mg/L且表面活性劑含量較高的污水具有很好的處理效果。2.4小結綜上所述，根據本次設計原水水質特點，決定采用“生物接觸氧化(BCO工藝)＋混凝沉淀”作為主體處理工藝。參考表2.1中雜排水所對應的處理流程，得出完整的處理工藝流程如下：圖2.1工藝流程圖3水量平衡水量平衡計算是中水設計的重要步驟，它是合理用水的需要，也是中水系統合理運行的需要。建筑中水的原水取于建筑排水，中水用于建筑雜用，上水補其不足，要使其互相協調，必須對各種水量進行計算和調整。要使集水、處理、供水集于一體的中水系統協調地運行，也需要各種水量間保持合理的關系。水量平衡就是將設計的建筑或建筑群的給水量、污水廢水排水量、中水原水量、貯存調節量、處理量、處理設備耗水量、中水調節貯存量、中水用量、自來水補給量等進行計算和協調，使其達到平衡，并把計算和協調的結果用圖線和數字表示出來，即水量平衡圖[5]。水量平衡圖雖無定式，但從中應能明顯看出設計范圍內各種水量的來龍去脈，水量多少及其相互關系，水的合理分配及綜合利用情況，是系統工程設計及量化管理所必須做的工作和必備的資料。實踐表明，中水工程不能堅持有效運行的一個重要原因，就是水量不平衡。因此，應充分重視這一項工作。3.1水量平衡計算3.1.1中水原水水量的計算該新建小區居民人均日用水量擬定為150L/(人·d)，根據《建筑中水設計規范》(GB50336－2002)確定各種用水量占給水量的百分比如下：表3.1各種用水量占給水量的百分數用途洗澡洗漱洗衣沖廁廚房綠化總計比例%15111230257100水量[L/(人·d)]22.516.5184537.510.5150由上表可知，小區日用水總量Qd=50000×150×10-3=7500(m3/d)由于小區選用雜排水作為中水水源，故按照日用水量定額分配比例法[8]可得小區中水原水水量為Q=∑c·b·Qd=0.85×(1-0.3-0.07)×7500=4016.25(m3/d)式中c——折減系數，取0.85；b——取自中水原水的給水項目占總水量的百分比，見表3.1；Qd——日用水總量，m3/d。3.1.2中水處理量的計算a.中水用量小區中水用于沖廁和綠化，按其占用水量的百分比計算如下：沖廁用水量q1=1.2·b·Qd=1.2×0.3×7500=2700(m3/d)式中1.2——考慮漏損的附加系數。綠化用水量q2=0.07Qd=0.07×7500=525(m3/d)中水用水總量Qz=q1+q2=2700+525=3225(m3/d)b.中水處理量Q1=(1+n)·Qz=(1+0.12)×3225=3612(m3/d)式中n——中水處理設施自耗水系數，一般取10%～15%。c.比較可集流中水原水與中水處理量α=×100%=×100%=11.2%式中α——考慮集流水量和中水用水量不穩定的安全系數，一般取10%～15%[14]。溢流量Q2=Q-Q2=4016.25-3612=404.25(m3/d)中水原水回收率==0.764=76.4%>75%，符合《建筑中水設計規范》(GB50336－2002)對于原水回收率的要求。3.2水量平衡圖水量平衡圖見圖3.1。圖3.1水量平衡圖4處理構筑物的設計計算4.1溢流井根據水量平衡計算結果可知，中水原水溢流量為404.25m3/d，故在原水進入處理設施之前需設置溢流井。根據原水水量特點及細格柵對柵前流速的要求，確定溢流井的大致尺寸為：長×寬×高=1.5×1.5×1.9=4.275(m3溢流井各部分尺寸詳見下圖：圖4.1溢流井溢流井直通地面，方便檢修。在溢流井進水管口處設置ZMQF型方形進水閘門，閘門的開啟和關閉受曝氣調節池中UDA電極式液位控制器的控制，以保證在每日用水高峰期時多余的原水能夠及時排入市政管網。表4.1ZMQF型閘門主要性能參數規格最大工作水頭/m工作介質安裝狀態正常水壓狀態閘框距邊壁距離/mm閘框距井底距離/mm正向反向ZMQF600×60010≦3水或污水鉛垂狀態正面進水≧300≧1004.2細格柵4.2.1設計要求因雜排水水質較好，故只設一道細格柵。柵條間距應小于10mm，過柵流速一般選用0.6～1.0m/s，水頭損失一般為0.08～0.15m，柵前水深不小于0.5m水在柵前渠道內的流速一般控制在0.4～0.8m/s，傾角不小于60°[14]。4.2.2設計計算中水的日平均處理量為Q1=3612m3/d，取小時變化系數Kn=2.8[15]，則最大設計流量Qmax===421.4(m3/h)=0.117(m3/s)a.柵槽寬度n===45(個)B=S(n－1)+en=0.01×(45－1)+0.008×45=0.8(m)式中Qmax——最大設計流量，m3/s；α——格柵傾角，60°；——經驗系數；e——柵條凈間隙，8mm；h——柵前水深，0.5m；v——過柵流速，0.6m/s；n——格柵間隙數；S——柵條寬度，m；B——柵槽寬度，m；b.過柵水頭損失h0==3.26××sin60°=0.05(m)h1=k·h0=3×0.05=0.15(m)式中——阻力系數，與柵條斷面形狀有關，=，當為矩形斷面時，=2.42；計算得，=3.26[16]；g——重力加速度，9.81m/s2；k——系數，格柵受污物堵塞后，水頭損失增大的倍數，一般k=3；h0——計算水頭損失，m；h1——過柵水頭損失，m；c.柵槽總高度為避免造成柵前涌水，故將柵后槽底下降h1作為補償H=h+h1+h2=0.5+0.15+0.3=0.95(m)式中H——柵槽總高度，m；h——柵前水深，m；h2——柵前渠道超高，m，一般用0.3m。d.柵槽總長度柵前水深與柵前流速的關系為：v1=，若取柵前流速v1=0.5m/s，則可得進水渠道寬B1=0.47m。l1===0.45(m)l2===0.23(m)H1=h+h1=0.5+0.3=0.8(m)L=l1+l2+1.0+0.5+=0.45+0.23+1.0+0.5+=2.6(m)式中B——柵槽寬度，m；B1——進水渠道寬度，m；——進水渠展開角，一般用20°；l1=進水渠道漸寬部分長度，m；l2=柵槽與出水渠連接渠的漸縮長度，m；H1——柵前槽高，m；L——柵槽總長度，m。e.每日柵渣量W===0.56(m3/d)式中W——每日柵渣量，m3/d；W1——柵渣量(m3/103m3污水)，取0.1[16]；K總——生活污水流量總變化系數，取1.80[16]。4.2.3設備選型由于W>0.2m3/d，所以宜采用機械清渣。設計選用JT型階梯式機表4.2JT型階梯式機械格柵除污機設備參數型號設備寬度B(mm)電機功率(Kw)柵條間隙(mm)JT-8008000.758安裝角度(α)井寬(mm)井深(mm)60860≦30004.3隔油池雜排水中含有的少量油脂會對后續生物處理造成不利影響，因此在預處理階段需進行簡單隔油[17]。由于處理水量較小，故采用已有標準圖(S217-8-6)的小型隔油池即可滿足要求。池內水流流速不大于0.005m/s，停留時間在0.5～1.0min。小型隔油池的各部分尺寸見附圖3。池中的廢油和少量沉淀物可采用人工定期清除的方式在小區排水低峰期進行清除，周期為5～7d。4.4毛發聚集器在原水以洗浴水為主的中水工程中，毛發的有效去除對設施管理影響較大，為了不影響泵和其他設備的正常運行，在泵前一般設置毛發過濾器。本次設計選用快開式毛發聚集器，該設備具有快開式頂蓋、不銹鋼提籃式過濾內膽，操作簡單、清理方便、經濟實用、安全可靠。其設備參數如表4.3所示：表4.3快開式毛發聚集器設備參數型號主體規格接管口徑最大流量主體高度耐壓MF-450直徑450DN150170m3750mm≦0.05MPa4.5曝氣調節池4.5.1設計依據中水的原水取自小區住宅樓排水，其水量隨著季節、晝夜、節假日及使用情況的變化，每天每小時的排水量是很不均勻的。而處理設備則需要在均勻的水量負荷下運行，才能保障其處理效果和經濟效果。這就需要在處理設施前設置中水原水調節池。本次設計決定采用曝氣調節池。一方面，可對原水水量進行調節，以保障后續水處理構筑物能夠連續運行；另一方面，通過預曝氣不僅可以防止污水在儲存時腐化發臭、池內不產生沉淀，以兼性菌為主的微生物群體還可對污水進行預降解，有利于后續的生物處理。4.5.2設計計算a.調節池調節容量《建筑中水設計規范》(GB50336－2002)指出，中水原水調節池的調節容量在缺乏中水處理量逐時變化曲線時，可按下列方法計算：連續運行時，原水調節池調節容量按日處理水量的35%～50%計算，即相當于8.4～12.0倍平均時處理水量。根據國內外資料及醫院污水處理的經驗，認為這個計算是合理、安全的。中國環境科學研究院的研究也認為，該調節儲量是充分而又可靠的[5]。根據本次設計原水水量的特點，決定調節池容量按日處理水量的35%計，則=0.35Q1==1264.2(m3)調節池有效水深通常取h1=4m，則池底面積為316.05m2。令長為18.6m，寬為17m，超高為0.3m。池底設穿孔管和集水坑，該部分最大水深為0.6m，坡度為i=0.01b.調節池預曝氣量Qq=Qh·b=150.5×0.6=90.3(m3/h)式在Qh——中水設施的處理能力，m3/h；b——曝氣量負荷，m3/(m3·h)；一般為b=0.6～0.9m3/(m3·h圖4.2曝氣調節池示意圖4.5.3儀器設備a.曝氣設備本次設計選取用三葉羅茨風機對調節池進行鼓風曝氣，能夠達到省能降噪的預期效果。鼓風曝氣需要安裝曝氣管、曝氣頭等附屬裝置。三葉羅茨風機的設備性能參數見表4.4：表4.4三葉羅茨風機設備性能參數風機型號轉速n升壓Δp進口流量Qm3/min軸功率Kw配套電機噪音dB(A)整機重Kgr/minKpammH2O型號功率Kw3L13XD14509.810001.570.43Y802-40.7568.2112XD代表斜口45度結構b.液位控制器調節池設有UDA電極式液位控制器1臺，聯合溢流井中的進水閘門，共同用于控制原水進水量。c.原水泵為補償后續處理設施及管路的水頭損失，并使污水保持一定的流速，需設置提升泵。根據流量和高程計算，選用5臺WQ型潛水排污泵，4用1備。設備參數如表4.5：表4.5WQ型潛水排污泵性能參數型號口徑mm流量m3/h揚程m功率Kw轉速r/min效率%80WQ40-15-480401542890574.6生物接觸氧化池4.6.1設計計算a.生物接觸氧化池填料的容積V===289(m3)式中V——填料的總有效容積，m3；Q1——中水日處理量，m3/d；S0——原水BOD5值，mg/L；Se——出水BOD5值，mg/L；Nw——BOD-容積負荷，取1.5kgBOD5/(m3·d)。b.接觸氧化池總面積A===96.3(m2)式中A——接觸氧化池總面積，m2；H——填料層高度，m，一般為3m。c.接觸氧化池格數n===4式中n——接觸氧化池格數，一般n≥2；f——每格接觸氧化池面積，m2，取f=25m2d.污水與填料的接觸時間t===2(h)式中t——污水在填料層內的接觸時間，h。e.接觸氧化池的總高度H0=H+h1+h2+(m－1)h3+h4=3+0.3+0.4+0+0.5=4.2(m)式中H0——接觸氧化池的總高度，m；h1——超高，m，取0.3m；h2——填料上部的穩定水層深，m，取0.4m；h3——填料層間隙高度，m，h3=0.2～0.3m；m——填料層數，取1；h4——配水區高度，m，當考慮不需要入內檢修時，取h4=0.5m。f.曝氣量曝氣量定為50m3/kgBOD5D===21672(m3/d)4.6.2填料與曝氣設備a.填料本次設計選用彈性立體填料。彈性立體填料篩選取了聚烯烴類和聚酰胺中的幾種耐腐、耐溫、耐老化的優質品種，混合以親水、吸附、抗熱氧等助劑，采用特殊的拉絲條制毛工藝，將絲條穿插固著在耐腐、高強度的中心繩上制成。由于選材和工藝配方精良，剛柔適度，使絲條呈立體均勻排列輻射狀態，填料在有效區域內能立體全方位均勻舒展滿布，使氣、水、生物膜得到充分混合接觸。彈性立體填料掛膜快、脫膜容易、生物膜生長更新良好、耐高負荷沖擊，CODcr去除率高，處理效果良好，充氧性能好，可對氣泡進行多層次碰撞、密集性切割，從而大大提高氧的轉移率、降低動力消耗，這些特征與現象是國內目前其他填料不可比擬的。彈性立體填料與硬性類蜂窩填料相比，孔隙可變性大，不堵塞；與軟性類填料相比，材質壽命長，不粘連結團；與半軟性填料相比，比表面積大、掛膜迅速、造價低廉。表4.6彈性立體填料主要技術參數規格單位串數(串/m3)單位重量(kg/m3)成膜重量(kg/m3)比表面積(m2/m3)φ150×0.45443.269310規格為線型填料外直徑；單位串數為每平方米內可掛數。b.曝氣設備由于住宅小區對環境的要求較高，因此在選取曝氣設備時必須充分考慮噪音問題。本次設計采用QSP型射流式水下曝氣機，不僅可以有效地解決噪音污染問題，而且可以省去復雜的鼓風管路系統和閥門，還具有操作方便，安裝快捷，成本低，曝氣效果良好，葉輪無堵塞等優點。選用QSP型射流式水下曝氣機4臺，每格生物接觸氧化池一臺，安裝方式為自耦式。設備性能參數如下表所示：表4.7QSP型射流式水下曝氣機性能參數型號功率(Kw)電流(A)電壓(V)轉速（r/min)QSP18.518.536.73801470頻率(Hz)絕緣等級最大潛入深度(m)進氣量(m3/h)服務面積(m2)50F626012×104.7水力循環澄清池澄清池是有泥渣參與工作的、在一個池子內完成混凝和泥水分離作用的凈水構筑物。本次設計采用水力循環澄清池，它具有構造簡單、無機械攪拌設備等優點。在水力循環澄清池中，水的混合及泥渣的循環回流不是依靠機械進行攪拌和提升，而是利用水射器的作用，即利用進水管中水流的動力來完成的，所以，其最大的特點是沒有轉動部件。水力循環澄清池主要由進水水射器(噴嘴、喉管等)、絮凝室、分離室、排泥系統、出水系統等部分組成[18]。4.7.1設計計算a.設計參數設計水量Q=150.5m3總進水量Q0=150.5×1.05=158(m3/h)=0.0439(m3/s)回流比采用1:3設計循環總流量Q1=3Q0=3×158=474(m3/h)=0.132(m3/s)噴嘴流速v0=7.5m/s喉管流速v1=2.5m/s第一絮凝室出口流速v2=0.06m/s第二絮凝室進水流速v3=0.04m/s清水區(分離室)上升流速v4=0.5m/s喉管混合時間t1=0.6sb.設計計算(1)水射器計算噴嘴直徑d0===0.0864(m)，取d0=86mm設進水流速v=1.5m/s，則進水管管徑d===0.193(m)，取d=200mm設噴嘴收縮角為15°，則斜壁高=×cot15°=210(mm)噴嘴直段長度取80mm，則噴嘴管長=80＋210=290(mm)要求凈作用水頭hp=0.06v02=0.06×7.52=3.4(m)(2)喉管喉管直徑d1===0.259(m)，取d1=260mm實際喉管流速v1′===2.49(m/s)喉管長度h1=v1′·t1=2.49×0.6×103=1494(mm)，取h1=1500mm取喇叭口直徑d5=3d1=3×260=780mm喇叭口斜邊采用45°傾角，則喇叭口高度=×tan45°=260mm噴嘴與喉管的距離S=2d0=2×86=172(mm)，并設調整裝置(3)第一絮凝室上口直徑d2===1.67(m)，取d2=1.70m上口面積ω1===2.27(m2)實際出口流速v3′===0.058(m/s)若錐角α取30°，則第一絮凝室高度為h2===2.69(m)取h2=2.70m(4)第二絮凝室第二絮凝室進口斷面積ω2===3.3(m2)第二絮凝室直徑(包括第一絮凝室)d3===2.66(m)，取d3=2.60m實際進口斷面積ω2′=－ω1=－2.27=3.04(m2)實際進口斷面流速v2′===0.0434(m/s)第二絮凝室高度取h4=2.90m，其中第二絮凝室出口至第一絮凝室上口高度h5=2.5m，第一絮凝室上口水深h3=0.40m。第二絮凝室出口斷面積ω3=式中d2′——第二絮凝室出口處到第一絮室上口處的錐形筒直徑，md2′===0.37(m)則，ω3==5.20(m2)出口流速v5===0.025(m/s)(5)澄清池直徑分離室面積ω4===87.8(m2)澄清池直徑D===10.9(m)實際上升流速v4′===0.0005(m/s)=0.5(mm/s)(6)澄清池的高度噴嘴與喉管間距0.17m，噴嘴距池底0.42m，喉管長1.50m，喉管喇叭口高度0.26m，第一絮凝室高度2.70m，第一絮凝室頂部水深0.4m，超高0.3m(7)坡角池底直徑采用D0=2.5m，池底坡角采用β=45°，則池底斜壁部分高度H1=tanβ==4.2(m)池子直壁部分高度為H2=H－H1=5.75－4.2=1.55(m)(8)澄清池各部分容積及停留時間1)第一絮凝室容積V1=(d12+d22+d1·d2)==2.40(m3)2)第一絮凝室停留時間t2===18(s)3)第二絮凝室容積V2=(d22+d2′2+d2·d2′)==11.73(m3)4)第二絮凝室停留時間t3===89(s)5)分離室停留時間t4===5000(s)6)水在池內的凈停留時間T′=t2+t3+t4=18+89+5000=5107(s)=85(min)7)澄清池總體積直壁部分體積V3=D2·H2==144.6(m3)錐體部分體積V4===167.4(m3)池的總體積V=V3+V4=144.6+167.4=312(m3)8)總停留時間T===1.97(h)(9)排泥設施計算泥渣室容積按澄清池總容積的1%計，即V泥=0.01V=0.01×312=3.12(m3)設置一個排泥斗，形狀為倒立正四棱錐體，其錐底邊長和錐高均為Z，則其體積為V泥=Z3，可算得Z=2.11(m)排泥歷時取t5=32s,排泥管中流速取v5=3m/s，則排泥管直徑d5===0.203(m)，取d5=200mm(10)進出水系統計算1)進水管進水管管徑取d=200mm，則管內流速v===1.40(m/s)2)集水槽環形集水槽設在池壁外側，采用淹沒孔進水，流量超載系數取K=1.3，則槽中流量q===0.0285(m/s)槽寬b=0.9·q0.4=0.9×0.02850.4=0.217(m)，取b=0.22m孔眼軸線的淹沒水深取50mm，超高取70mm。起點槽深=0.75b+0.05+0.07=0.75×0.22+0.12=0.29(m)終點槽深=1.25b+0.05+0.07=1.25×0.22+0.12=0.40(m)為加工和施工方便，采用等斷面，即b=0.22m，h=0.40m。3)槽壁孔眼孔眼總面積====464(cm2)式中——流量系數，取0.62；h——孔眼中心線以上水頭，取0.05m孔眼直徑采用20mm，單孔面積f=3.14cm2孔眼數n===148(個)孔眼流速v7===0.61(m/s)孔眼中心間距s===0.12(m)出水管管徑采用d=200mm。圖4.3水力循環澄清池4.7.2藥劑與設備由于中水原水以洗浴廢水為主，試驗研究結果表明，選用聚合鋁和聚合鐵作混凝劑效果均良好[19]。本次設計選用聚合鋁(PAC)混凝劑，并采用濕法投加。投藥量定為5mg/L(以Al2O3計)，如果配制濃度為5mg/ml的聚合鋁溶液，則相當于1L待處理水中投加1mL聚合鋁溶液。利用計量泵控制投藥量，加藥點設在靠近噴嘴的進水管上。配備JX型柱塞計量泵2臺：型號JX-160/1.4，最大流量160L/h；加藥桶2個：材質PE，容積1000L；潛水攪拌機2臺：型號QJB0.85/8-260/3-740/C/S，功率0.85K4.8重力式無閥濾池無閥濾池是一種不設閘閥，不需真空設備，運行完全由水力自動控制的濾池。重力式無閥濾池通常與澄清池配套使用，特別是在高程上很適宜與水力循環澄清池配套使用。池體主要由5部分組成，即頂部的沖洗水箱、中部的過濾室、底部的集水室，以及進水裝置和沖洗虹吸裝置等[18]。本次設計采用無煙煤、石英砂雙層濾料過濾，計算過程如下。4.8.1已知條件a.設計水量凈產水量150.5m3/h，濾池分兩格，每格凈產水量75.25mQ=75.25×1.04=78.26(m3/h)=21.7(L/s)b.設計參數主要設計參數見表4.8。表4.8設計參數參數名稱單位數值濾速m/hv=5平均沖洗強度L/(s·m2)q=15沖洗歷時mint=5期終允許水頭損失mH終=1.754.8.2設計計算a.濾池面積所需過濾面積===15.65(m2)連通渠考慮采用邊長為0.36m的等腰直角三角形，其面積為==0.0648(m2)并考慮連通渠斜邊部分混凝土壁厚80mm，則每邊長=0.36+=0.473(m)，面積為F2=×0.473×0.473=0.112(m2)故要求濾池面積==15.65+4×0.112=16.1(m2)濾池采用正方形，每邊長L===4.01(m)，取L=4.05m濾池實際面積F=4.05×4.05=16.40(m2)實際過濾面積F1=16.40－4×0.112=15.95(m2)b.濾池高度計算見表4.9。表4.9濾池高度計算項目單位采用值底部集水區高度m0.40濾板厚度m0.12承托層厚度m0.10無煙煤m0.30石英砂m0.40濾料層總厚度m0.70渾水區高度m0.38頂蓋高度m0.40沖洗水箱高度(兩格合用)==2.19(m)取2.20m超高m0.15濾池總高m4.45c.進水分配箱流速v分采用0.05m/s，則面積為F分===0.434(m2)，采用正方形，邊長為0.66m。d.進水管流量Q=21.7L/s，選取公稱直徑DN=225mm的鋼管，查鋼管水力計算表[20]得：進水流速vj=0.554m/s，1000ij=2.57。進水管長度lj=15m，其中90°彎頭3個，三通1個，三通管徑采用450mm×225mm鋼管(450mm沿程水頭損失hf=ij·lj=×15=0.039(m)局部水頭損失系數為=0.5，=0.795，=1.5，則局部水頭損失為hj==(0.5+3×0.795+1.5)×=0.069(m)所以，進水管總水頭損失=hf+hj=0.039+0.069=0.108(m)e.虹吸管管徑(1)主虹吸管的額定流量Q虹反沖洗流量Q沖=q·F1=15×15.95=239.2(L/s)式中q——平均反沖洗強度，L/(s·m2)；F1——實際過濾面積，m2。因沖洗時仍在進水Q=21.7L/s，所以Q虹=Q沖+Q=260.9(L/s)(2)額定流量時的管段流速v與水力坡降i主虹吸管管徑的計算采用反算法：假定虹吸上升管公稱直徑為450mm(鋼管)，則查水力計算表[20]得，管中流速v虹上=1.586m/s，水力坡降i虹上=0.741%；Q沖=239.2L/s時，v=1.45m/s，另外，該管長取為l虹上=6.0m。假定虹吸下降管公稱直徑為400mm(鋼管)，查水力計算表[20]得，管中流速v虹下=2.016m/s，水力坡降i虹下=1.4%。另外，該管長取為l虹下=6.0m。三角形連通管內流速v連===0.92(m/s)由v=C·，得i連=式中，水力半徑R==0.053(m)流速系數C===40.86(混凝土面的粗糙系數n=0.015)所以i連==0.957%，每根連通管長l連=1.6m。(3)沖洗時各管段的水頭損失(從沖洗水箱至排水井)計算包括3個方面：1)沿程水頭損失hf連通管hf1=i連·l連=0.00957×1.6=0.015(m)虹吸上升管hf2=i虹上·l虹上=0.00741×6.0=0.044(m)虹吸下降管hf3=i虹下·l虹下=0.014×6.0=0.084(m)所以hf=hf1+hf2+hf3=0.015+0.044+0.084=0.143(m)2)局部水頭損失hj連通管的進口與出口hj1==(0.5+1.0)×=0.065(m)擋水板處hj2=0.05m虹吸管進口(Q沖=239.2L/s，v=1.45m/s)hj3===0.054(m)三通(Q虹=260.9L/s，v虹上=1.586m/s)hj4===0.013(m)彎頭hj5===0.195(m)漸縮管hj6===0.035(m)出口hj7===0.207(m)所以hj==0.619(m)3)小阻力配水系統及濾層水頭損失hs濾板水頭損失采用hs1=0.3m，濾料層及承托層水頭損失hs2≈H濾+承=0.7+0.1=0.8(m)，所以hs=hs1+hs2=0.3+0.8=1.1(m)故反沖洗時管路的總水頭損失為h沖=hf+hj+hs=0.143+0.619+1.1=1.826(m)(4)虹吸平均水位差H虹均差H虹均差=2.38m(參見附圖2)。(5)計算結果通過以上計算可知，當選用虹吸上升管與下降管的管徑分別為450mm和400mm時，h沖<H虹均差，這說明，可利用的虹吸平均水位差大于虹吸系統在通過沖洗水量時的水頭損失，故沖洗是有保證的。但沖洗強度將比原設計值稍大，所以應在虹吸下降管出口處設置沖洗強度調節器加以調正。(6)濾池出水管管徑采用與進水管相同的管徑DN=225mm。(7)反沖洗排水管管徑反沖洗水直接排入溢流井。流量Q沖=239.2L/s，排水管采用D=400mm的鋼筋混凝土管，充滿度取0.75。(8)其他管徑虹吸輔助管管徑采用40mm×50mm，虹吸破壞管和強制沖洗管管徑均采用20mm。圖4.4重力式無閥濾池1—進水分配箱；2—進水管；3—虹吸上升管；4—頂蓋；5—配水擋板；6—濾層；7—承托層；8—濾板；9—集水室；10—連通管；11—沖洗水箱；12—出水管；13—虹吸輔助管；14—抽氣管；15—虹吸下降管；16—排水井；17—虹吸破壞筒；18—虹吸破壞管；19—水射器；20—排水管4.9消毒4.9.1設計依據消毒是保障中水衛生指標的重要環節，它直接影響中水的使用安全。常用的中水消毒方法有氯氣消毒法，臭氧消毒法，紫外線消毒法，二氧化氯消毒法等。本次設計采用二氧化氯消毒法。二氧化氯是世界衛生組織確認的AⅠ級高效、安全、廣譜殺菌劑，其殺菌能力是氯氣、漂白粉的5倍，并且當pH值在5～9間變動時對其消毒效果影響不大。二氧化氯在水中不發生水解，不與水中的氨氮反應，不會與水中的有機物反應生成致癌物三氯甲烷，亦無臭味產生。4.9.2設備選型由于二氧化氯不易保存，故通常現場制備。選用GGB型二氧化氯發生器1臺，直接與中水池相連。設備性能參數如表4.10所示：表4.10GGB型二氧化氯發生器設備性能參數型號有效氯產量(g/h)消耗功率(Kw)壓力水設備重量(kg)設備尺寸(mm)管徑(DN)≧壓力(MPa)500×700×1200GGB-5005001150.2590×1.設備間應預留200V交流電源和壓力電源2.原料的配比為:31%的鹽酸溶液與33%的亞氯酸鈉溶液按1:1比例投加4.10中水池4.10.1設計依據由于中水處理站的出水量與中水用水量不一致，在處理設施后還必須設中水貯存池。中水貯存池的容積應既能滿足處理設備運行時的出水量有處放，又能滿足中水的任何用量均能保證供給[5]。4.10.2設計計算《建筑中水設計規范》(GB50336－2002)指出，在缺乏中水處理量逐時變化曲線和中水用量逐時變化曲線時，中水池的調節容量可按中水系統日用水量的25%～35%計算，這是參考以市政水為水源的水池、水塔調節貯量的調查結果的上限值確定的。這個估算貯量相當于6.0～8.4倍平均時中水用量。中水使用變化大，若按時變化系數K=2.5估算，也相當于2.4～3.4倍最大小時的用量[5]。本次設計中水池的調節容量按中水系統日用水量的25%計算，則=0.25Q′=0.25×3225=806.25(m3)有效水深取4m，超高取0.3m，池長取15m，則池寬為13.4m。4.11污泥濃縮池4.11.1設計參數生物接觸氧化系統產生的污泥為腐殖污泥，經混凝沉淀處理后，污泥的含水率有所下降、濃縮性能有所提高。本次設計選用輻流式重力濃縮池對澄清池排泥進行濃縮，采取連續運行方式。濃縮池設計參數如下表所示：表4.11濃縮池設計參數項目單位數值項目單位數值污泥產率kg污泥/kgBOD5W=0.35固體通量kg/(m2·d)M=45進泥含水率%x1=99進水BOD5濃度mg/LS0=130出泥含水率%x2=96出水BOD5濃度mg/LSe=10污泥密度kg/m3ρ=1000中水日處理量m3/dQ1=36124.11.2設計計算a.污泥體積流量每日產干污泥量S干=W·(S0－Se)×10-3·Q1=0.35×(130－10)×10-3×3612=151.7(kg/d)每日產濕污泥量S濕===15170(kg/d)進泥濃度c1=(1－x1)·ρ=(1－0.99)×1000=10(kg/m3)出泥濃度c2=(1－x2)·ρ=(1－0.96)×1000=40(kg/m3)污泥體積流量Q泥===1517(m3/d)b.濃縮池面積A===337.1(m2)采用兩個濃縮池(n=2)，則單個濃縮池面積A1==168.55(m2)濃縮池直徑D===14.7(m)污泥濃縮時間取T=15h，則濃縮池工作部分有效水深h1===2.8(m)濃縮池超高h2=0.3m，緩沖層高度h3=0.3m濃縮池設有刮泥機和攪動柵，池底坡度取i=0.01，則刮泥設備所需池底坡度造成的深度h4===0.0735(m)泥斗深度取h5=1.0m有效水深H1=h1+h2+h3=2.8+0.3+0.3=3.4m>3m，符合規定。濃縮池總高度H=H1+h4+h5=3.4+0.0735+1.0=4.47(m)排泥間隔取8h，排泥管選用D=200mm的鋼筋混凝土管；濃縮池上清液回流至溢流井。4.12污泥脫水4.12.1儲泥池a.濃縮池產泥量由可知，(m3/d)式中V1——濃縮池進泥量，m3/d；V2——濃縮池產泥量，m3/d；x1——濃縮池進泥含水率，%；x2——濃縮池出泥含水率，%。b.儲泥池容積儲泥池容積按濃縮池平均時產泥量的3倍計，即(m3)4.12.2污泥脫水由于濃縮池污泥已經含有混凝劑，故無需再進行污泥調理，可直接由污泥泵抽至污泥脫水機進行污泥脫水。污泥泵選用NL型泥漿泵，性能參數如下表所示：表4.12NL型泥漿泵性能參數型號轉速n(r/min)流量Q(m3/h)揚程(m)效率(%)電機功率(Kw)NL40-81430188401.5污泥脫水設備采用DY型帶式壓濾機1臺，設備性能參數如下表所示：表4.13DY型帶式壓濾機設備性能參數型號濾帶有效寬度(mm)重力過濾面積(m2)壓榨過濾面積(m2)DY-5005002.92.4濾帶速度(m/min)濾帶洗水壓力(MPa)電機功率(Kw)外型尺寸(mm)L×B×H0.6-5.5>0.251.13400×800×1890污泥脫水后，泥餅部分外運、部分用于住宅小區綠地肥料；濾液經收集后回流至溢流井。投資估算5.1主要建、構筑物說明5.1.1溢流井設計溢流井尺寸為：1500×1500×1900mm，進水口安裝方形閘門1個，采用地下式磚砼結構。5.1.2細格柵槽細格柵槽內污水平均小時流量為150.5m3/h，時變化系數取2.8，則最大設計流量為421.4m3/h，柵前流速在0.4～0.8m/s，過柵流速在0.6～1.0m/s，柵條凈間隙為8mm，格柵傾角為60°，設計格柵槽尺寸為：2600×800×5.1.3隔油池選用已有標準圖(S217-8-6)的小型隔油池，池內水流速度不大于0.005m/s，停留時間在0.5～1.0min，設計尺寸為：2100×1500×2500mm，采用地下磚砼結構。5.1.4曝氣調節池調節池有效調節容量按日處理水量的35%計，調節池有效水深取4m，超高取0.3m。池底設穿孔管和集水坑，坡度為i=0.01，且該部分水深最大為0.6m。調節池最高水位處裝有UDA電極式液位控制器1臺，集水坑處安放4臺WQ型潛水排污泵。曝氣調節池的大致設計尺寸為：18600×17000×495.1.5生物接觸氧化池生物接觸氧化池按污水平均小時流量150.5m3/h進行設計，填料層高度為3m，接觸時間為2h。接觸氧化池總體尺寸為：10000×10000×4200mm，中間用隔墻均等地分為4個方格，采用地下式鋼砼結構，且每格接觸氧化5.1.6水力循環澄清池水力循環澄清池按污水平均小時流量150.5m3/h進行設計，回流比為1:3，設計循環總流量為474m3/h。澄清池采用圓形池，直徑為10900mm，總高度為5.1.7重力式無閥濾池重力式無閥濾池按污水平均小時流量150.5m3/h進行設計，池體為矩形，設計尺寸為：8300×4050×4450mm，采用地下式鋼砼結構。池體下部過濾區用隔墻分為2格，每格為一正方形，長、寬各為4050mm5.1.8中水池中水池的調節容量按中水系統日用水量的25%計算，有效水深取4m，超高取0.3m，設計尺寸為：15000×13400×4300mm，采用地下式鋼砼結構。5.1.9污泥濃縮池本次設計采用2座輻流式重力濃縮池，進泥流量為1517m3/d，濃縮時間取15h，池體直徑為14700mm，總高度5.1.10儲泥池儲泥池設計尺寸為：4000×4000×3000mm5.2投資估算本著經濟合理、因地制宜的原則，使中水凈化系統達到“投資低、運行費用低、處理效率高、操作簡單、運行穩定”的目標，對本工程進行了投資估算。5.2.1土建工程土建工程費用指標為：磚混結構按450元/m3計，鋼混結構按550元/m3計。主要建構筑物的投資估算見表5.1。表5.1主要建構筑物投資估算一覽表單位：萬元序號名稱尺寸(L×B×H)mm單位數量價格備注1溢流井1500×1500×1900座10.19地下磚混2格柵槽2600×800×950座10.09地下磚混3隔油池2100×1500×2500座10.36地下磚混4曝氣調節池18600×17000×4900座185.2地下鋼混5生物接觸氧化池10000×10000×4200格423.1地下鋼混6加藥間3000×3000×2000間10.81半地下磚混7水力循環澄清池Φ10900×5750座115.4地下鋼混8重力式無閥濾池8300×4050×4450格28.03地下鋼混9中水池15000×13400×4300座147.5地下鋼混10污泥濃縮池Φ14700×4470座232.6地下鋼混11儲泥池4000×4000×3000座12.6地下鋼混12操作間100m間16.0兩層地面磚混合計221.88中水凈化站土建投資估算221.88萬元5.2.2主要設備及材料主要設備及材料的投資估算見表5.2。表5.2主要設備及材料一覽表單位：萬元設備序號名稱型號規格技術參數單位數量單價合價1進水閘門(帶手動啟閉器)ZMQF600×600閘門尺寸600×600個12.02.02階梯式機械格柵JT-800電機功率0.75Kw臺115.215.23毛發聚集器MF-450直徑450mm最大流量170m3臺12.02.04電極式液位控制器UDA臺10.050.055三葉羅茨風機3L13XD進口流量1.57m3軸功率0.43Kw臺11.21.26潛水排污泵80WQ40-15-4流量40m3揚程15m功率4Kw臺50.633.157射流式水下曝氣機QSP18.5功率18.5Kw進氣量260m3服務面積12×10m臺