山西省聞喜縣排水設(shè)計

王紅濤 陳宏平

(太原理工大學環(huán)境科學與工程學院，山西太原 030024)

1 城市排水概況

聞喜縣位于山西省西南部，運城市北端，運城盆地與臨汾盆地的交界處，地理坐標為東經(jīng) 110°59′33″～111°37′29″、北緯 35°9′38″～35°34′11″之間。

聞喜縣縣城自20世紀60年代至今一直使用蓋板溝排水，排水體制為合流制。聞喜縣城現(xiàn)狀沒有污水處理廠，污水經(jīng)蓋板溝收集后，經(jīng)東排污渠、西排洪渠，最終排入涑水河。根據(jù)聞喜縣地形較平坦，地勢西北高東南低的情況，排水規(guī)劃原則確定為“雨污分流，分區(qū)排水，污水集中處理;雨水分散排放，就近排河”。根據(jù)該區(qū)地形及豎向規(guī)劃，污水管采用低邊式布置，污水收集至西湖北(南)路的污水總干管，污水由西北向東南送至污水處理廠，處理后排放。工業(yè)污水必須處理達到排放標準后，方可排入城區(qū)污水管道系統(tǒng)。

2 總體設(shè)計

聞喜縣縣城是政治、經(jīng)濟、文化、商貿(mào)中心，也是周邊地區(qū)重要的物質(zhì)集散地和交通運輸?shù)闹匾獦屑~。規(guī)劃末期(2020年)縣城人口為11.0萬人，居民生活用水定額取為120L/(cap·d)。污水定額一般為生活用水定額的80%～90%，則近期(2020年)城區(qū)生活污水量為10560m3/d，根據(jù)設(shè)計資料，工廠污水排放量為2968.8m3/d，未預見水量為 1352.88m3/d，所以城區(qū)污水的總量為1.5萬 m3/d。污水廠在城區(qū)涑水河下游，設(shè)計規(guī)模為1.5萬 m3/d。

根據(jù)當?shù)丨h(huán)保部門要求，確定污水處理廠出水水質(zhì)滿足GB 18918-2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準中的一級A標準，污水處理廠處理進、出水水質(zhì)標準及各主要污染物去除率見表1。

表1 進、出水水質(zhì)標準及污染物去除率

3 工藝設(shè)計

根據(jù)聞喜縣城污水處理廠的設(shè)計規(guī)模，進水水質(zhì)、出水水質(zhì)的特點，綜合考慮運行、管理等方面的因素，本工程污水處理工藝仍采用奧貝爾氧化溝+微絮凝過濾工藝，具體工藝流程圖如圖1所示。

圖1 工藝流程圖

4 工程設(shè)計

聞喜縣城2020年最高日污水流量15000m3/d，平均時流量為625m3/h;時變化系數(shù)為1.60，最大時流量為Qmax=1000m3/h，設(shè)計考慮到污水處理工藝的安全性，主要污水處理構(gòu)筑物分為兩組，并預留遠期用地。

各個構(gòu)筑物流量計算見表2。

表2 各個構(gòu)筑物流量計算表

主要工藝設(shè)計為:

1)粗格柵提升泵房。

粗格柵設(shè)計流量為1000m3/h，設(shè)回轉(zhuǎn)式格柵除污機2臺，每臺格柵寬1.000m，柵條間隙20mm，配用電機功率1.1kW，過柵流速0.5m/s，柵前水深0.6m。提升泵房與集水池合建，集水池用于耦合安裝潛污提升泵，其有效容積按不小于最大1臺工作泵5min的出水量確定，污水提升泵選用自動攪均潛污泵，污水泵共設(shè)4臺，2用2備，泵的參數(shù)為:Q=610m3/h，H=18m，N=45kW。為使水泵適應來水量變化并節(jié)約能耗，設(shè)變頻調(diào)速裝置1套。

粗格柵間平面尺寸為:L×B×h(層高)=(9.0×7.5×4.9)m，磚混結(jié)構(gòu)。

2)細格柵、旋流沉砂池。

細格柵設(shè)計流量1000m3/h，采用循環(huán)齒耙式細格柵除污機兩套，柵條間隙5mm，每臺格柵寬B=1.2m，配用電機功率0.75kW。設(shè)計過柵流速 0.7m/s，柵前水深 1.25m，安裝角度 75°。

旋流沉砂池設(shè)計流量:Qmax=1000m3/h，設(shè)置兩座，每座直徑3.05m，池深(砂斗以上部分)2.4m，砂斗直徑 1.50m，砂斗深度2.2m。水力表面負荷:124.10m3/(m2·h)。水力停留時間31.54s，有效水深1.2m，旋流沉砂池采用封閉設(shè)計。

3)厭氧池。

厭氧池要用于除磷，設(shè)在氧化溝前可起到生物選擇的作用，有利于抑制絲狀菌的膨脹，改善活性污泥的沉降性能，并能減輕后續(xù)氧化溝工藝的負荷。厭氧池設(shè)計兩座，單座設(shè)計流量5000m3/h，水力停留時間1.8h。

4)奧貝爾氧化溝。

溝道設(shè)計成具有三個不同斷面的同心溝道，三溝的容積分配為:外溝(第一溝)約占總池容的51%，中溝(第二溝)約占總池容的33%，內(nèi)溝(第三溝)約占總池容的16%。奧貝爾氧化溝設(shè)計參數(shù)見表3。

表3 奧貝爾氧化溝設(shè)計參數(shù)

設(shè)計選用φ=1500mm轉(zhuǎn)碟，單碟充氧能力按2.0kgO2/(h·ds)考慮，則奧貝爾氧化溝系統(tǒng)共需選用23片/套A型轉(zhuǎn)蝶8套，功率30.0kW;(12+9)片/套 B 型轉(zhuǎn)蝶 8套，功率 22.0kW，潛水推進器20臺，水推力為2365N，功率3.0kW。

5)二次沉淀池。

輻流式沉淀池2座，單座設(shè)計流量為500m3/h，設(shè)計流量時表面水力負荷q=0.7m3/(m2·h)，單池直徑D=30m，有效水深2.5m，水力停留時間4.0h。二沉池采用中心進水、周邊出水輻流式，二次沉淀池的出水采用環(huán)形集水槽，雙側(cè)溢流堰出水。每座沉淀池內(nèi)設(shè)1臺周邊傳動的全橋式刮吸泥機，周邊線速度2m/min，驅(qū)動裝置功率0.55kW。

6)深度處理。

工程設(shè)深度處理，其工藝流程主要包括中間提升水池、機械絮凝池、活性砂濾池以及消毒水池，設(shè)計規(guī)模為15000m3/d，變化系數(shù)為 1.6。

a.凈水車間。

由于建設(shè)工程所處地區(qū)冬季溫度低，為保證冬季的正常運行，設(shè)計凈水車間一座，結(jié)構(gòu)為磚混結(jié)構(gòu)，屋頂采用輕鋼結(jié)構(gòu)，平面尺寸30.00×42.00。

b.混合設(shè)備。

中間提升水池一座，平面尺寸10.00m×7.5m，容積270m3，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。主要設(shè)備:潛水排污泵3臺，2用1備。水泵參數(shù):流量:630m3/h，揚程:18m，功率:45kW。

c.折板絮凝池。

根據(jù)進水水質(zhì)設(shè)計在進水管處投加PAC及PAM，為了使投加的絮凝劑能同水均勻地混合，設(shè)計可以采用管式靜態(tài)微渦混合器，混合時間3s。靜態(tài)混合器是利用在管道內(nèi)設(shè)置多節(jié)固定式分流板使水流成對分流，同時又有交叉入旋渦反向旋轉(zhuǎn)，以達到混合效果。

絮凝池設(shè)計水量15000m3/d，絮凝時間20min，分兩系列，單系列絮凝池處理能力6000m3/d。水力分級為三級，每級設(shè)攪拌設(shè)備。攪拌機的功率分別為N1=0.8kW，N2=0.28kW，N3=0.09kW。G值分別為 65s-1，38s-1，19s-1。

d.活性砂濾池。

設(shè)計采用活性砂過濾池一座，分為2組，單組平面尺寸14.4m×4.9m，有效水深3.80m，內(nèi)設(shè)活性砂布水布砂設(shè)備12套。

單套技術(shù)參數(shù):處理水量45m3/h，過濾面積6.0m2，濾速7.5m/h，砂床高度1500mm，反洗空氣消耗量150L/min。

濾料選擇:采用天然淘洗的、均質(zhì)的、表面飽滿、含硅石量高的天然優(yōu)質(zhì)石英砂，其主要性能參數(shù)如下:粒徑范圍0.9mm～1.2mm，有效粒徑(D10)0.9mm ± 0.05mm，不均勻系數(shù)(D60/D10)小于 1.5，堆積密度 1.6t/m3～1.8t/m3。

7)接觸消毒池。

消毒水池作為用水單位與污水處理廠之間的調(diào)節(jié)構(gòu)筑物，同時兼具消毒接觸池的作用，水池容積按照消毒接觸時間45min計算，所需容積為760m3，平面尺寸20m×10m，有效水深3.8m。

5 成本費用核算及結(jié)論

聞喜縣城污水處理與回用工程概算總投資8059.19萬元，其中土建工程費1741.07萬元、安裝工程費2420.88萬元、設(shè)備購置費1565.83萬元、其他建設(shè)費用2331.41萬元。

［1］GB 50014-20011，室外排水設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］張自杰.排水工程(下冊)［M］.第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2000.

［3］張 勤，張建高.水工程經(jīng)濟［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002.

［4］崔玉川.城市污水廠處理設(shè)施設(shè)計計算［M］.北京:化學工業(yè)出版社，2004.

［5］劉 斌，楊云龍.奧貝爾氧化溝在縣城污水廠的應用［J］.山西建筑，2012，38(11):126-127.