XX市污水处理厂工程设计方案.docx
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XX市污水处理厂工程设计方案
一.工程总体设计建设概论
1.编制依据
（1）《室外排水设计规范》GBJ14-87（1997年版）
（2）《污水综合排放标准》GB8978-1996
（3）《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84
（4）《混凝土结构设计规范》GBJ10-89
（5）《砌体结构设计规范》GBJ3-88
（6）《建筑结构荷载规范》GBJ9-89
（7）《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89
（8）《工业与民用建筑抗震设计规范》GBJ11-89
（9）《构筑物抗震设计规范》GBJ50191-93
（10）《建筑设计防火规范》GBJ16-87
2.工程概况
XX市位于山东省烟台市中部，随着城镇建设规模的扩大、人口增多及工业的迅速发展，生活污水及工业废水的排放量大量增加，由于没有城市污水处理设施，大量污水最终排入庵里水库，对城区环境及接纳水体造成污染。
为解决污染保护烟台备用水源地，XX政府决定新建城市污水处理厂一座，污水处理厂处理规模为2万吨/日。
3.方案选择
污水处理方案选择的原则是：
⑴处理效果保证，工艺先进可靠，运行稳定，检修方便；
⑵基建投资省，能耗和运行费用低；
⑶操作管理简单；
⑷所选工艺应适合当地的水质及环境条件并考虑出水直接排入烟台备用水源——庵里水库的特殊进水要求。
根据污水水质水量等基础资料、对所采用工艺的经济技术指标要求及方案选择应以“技术先进可靠，处理效果稳定，运行管理方便”为原则，参照我们国内同类型污水处理工程的设计经验，结合本工程的处理规模，经多方案比较，确定采用悬挂链式曝气工艺为主体的生化处理工艺，考虑到庵里水库进水要求在出水达到排放标准后设计增加一座生物稳定塘，使进入庵里水库的水质指标达到三类水质要求。
4.悬挂链式曝气工艺简介
悬挂链式曝气工艺是在氧化塘处理系统基础上经过完善改进后形成的一种新的污/废水处理工艺。
到目前为止，已有几百座采用此工艺的污水处理厂在世界各地运行，我国也有采用此工艺建设和运行的市政污水处理厂和工业废水处理厂。
它的工艺特点如下：
4.1低活性污泥负荷工艺
悬挂链式曝气工艺可大量地回流活性污泥，能够保证曝气池内的活性污泥浓度，因而可采用低活性污泥负荷处理污水，低活性污泥负荷工艺污水停留时间长，活性污泥中微生物具有较长的时间消化分解污水中的污染物，使污水中的污染物浓度降到很低的水平，所以处理出水效果很好。
低负荷活性污泥工艺泥龄长，一般为25-30天，微生物处于内源呼吸期，剩余污泥大部分已经消化稳定，污泥量较少，便于进行浓缩、脱水处理。
4.2曝气池采用土池结构
根据国家环保局1992年《工业废水处理设施的调查与研究》,我国工业废水处理设施资金的54%用于土建，而只有36%用于设备，形成这种投资分配比例的主要原因是污水处理厂内的污水处理建（构）筑物采用钢筋混凝土建造。
污水处理构筑物一般池容较大，大的钢筋混凝土构筑物不仅造价高，而且施工难度大。
对于某些工艺来说处理构筑物只能采用钢混结构，因为池底需要安装固定许多水处理设备。
结合我国城镇污水的处理现状及我国大部分城镇在环保投入财政紧张的实际情况，为减少污水厂的工程投资，我们在引进国外先进技术基础上，主要设备进行国产化，推出适合我国中小城镇污水厂的悬挂链式曝气工艺。
悬挂链式曝气工艺的主要处理构筑物采用土池结构取代传统的钢筋混凝土结构。
曝气池底可采用毛石或粘土，对防止地下水污染要求严格的地方可采用粘土层上敷设HDPE防渗板的做法。
敷设HDPE防渗板的土池不仅建设简单、投资低廉，而且能满足污水处理池的功能要求，还能因地制宜，极好地适应现场的地形。
在某些特别的地质条件下，如地震多发地区，土质疏松地区，更能显示出其优点。
敷设HDPE防渗层的土池使用寿命也可超过混凝土池。
4.3高效的曝气系统
悬挂链式曝气工艺的曝气器采用悬挂在浮管上的微孔曝气头，避免了在池底池壁穿孔安装，且易于安装检修。
曝气头停留在水深4-5米处，气泡向上运动的过程中，不断受到水流流动、浮链摆动等扰动，因此气泡并不是垂直向上的运动，而是斜向运动，延长了在水中的停留时间，提高了氧的转移效率。
试验表明，悬挂链式曝气器的氧转移效率高于一般的曝气工艺。
悬挂链式曝气器在曝气过程中左右摆动，还能起到混和污水的作用，提高了活性污泥与污水的混和效果。
由于悬挂链式曝气器独特的安装方式，该工艺无任何水下固定部件，且此种曝气器不易堵塞，即使在运行过程中有所损坏，也不必排干池水停止运行就能进行维修或更换。
现在运行的污水处理厂多年的实践就充分证明了这一点。
4.4结构紧凑的二次沉淀池
曝气池中产生的活性污泥在二沉池中进行泥水分离，上清液达到出水标准排放，活性污泥重新回到曝气池参与生化反应。
二沉池和曝气池合建，可节省土建费用和占地，并能降低活性污泥回流的动力费用。
本污水处理厂处理工艺采用悬挂链式曝气工艺工程估算总投资为1124.95万元，工程直接费为1025.54万元，其余费用为99.41万元。
污水处理单位总成本为0.412元/吨，单位经营成本0.344元/吨。
二．工艺设计
1.建设规模
工程建设规模初步定为：
20000m3/d
污水量总变化系数：
K=1.48
2.设计进水水质：
COD530mg/L
BOD5220mg/L
SS430mg/L
3.处理要求
污水处理厂的出水水质要求达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）城镇二级污水处理厂一级排放标准，即：
COD60mg/L
BOD520mg/L
SS20mg/L
NH4+-N15mg/L
TP0.5mg/L
pH=6-9
4.工艺流程
城区污水通过排水渠流至污水处理厂，然后通过管道引入污水厂。
若污水处理厂出现事故需短路时，可暂时直接开启排水渠水闸将污水排放。
污水在厂区内首先自流入粗格栅间，污水经过粗格栅除去大的漂浮杂物，然后流入集水池，经潜污泵提升至细格栅与沉砂池，细格栅栅间距为5mm，可把小的漂浮杂物从废水中分离出来，然后用沉砂池去除砂粒。
沉砂池处理出水自流入悬挂链式曝气池。
曝气池前段为厌氧水解段，可对污水进行水解和硝酸盐的反硝化；在主反应池内利用悬挂链式曝气器曝气充氧进行好氧处理，处理后的污水进行沉淀，沉淀后污水可达标排放。
二沉池产生的污泥大部分进行回流至水解池，少部分剩余污泥用污泥泵送入污泥浓缩池进行浓缩，浓缩后用带式压滤机进行脱水，脱水后泥饼外运处置。
粗、细格栅产生的栅渣和沉砂池产生的泥沙外运处置。
污泥脱水压滤机产生的滤液和反冲洗水通过室外排水管道自流入集水池重新处理。
曝气池需要的氧由安装在曝气池边的鼓风机供给。
该工艺污水处理流程图见附图1。
回用
5.污水处理构筑物与设备
5.1预处理系统
（1）粗格栅间与集水池
粗格栅间与集水池总面积为108m2。
粗格栅间：
安装粗格栅水渠宽0.60m，长5.0m，共两条。
栅前水深0.60m，过栅流速0.6m/S。
粗格栅选用LHG600×6.0型循环式齿耙清污机两台，B=600mm，N=0.75KW，齿耙间距e=25mm，安装角度为750。
为方便粗格栅维修，在粗格栅前后各安装一台铸铁闸门，型号为SFZ-600型，配备手动启闭机。
集水池：
为钢筋混凝土结构，总容积为L×B×H=8×6×5=240m3，有效容积为96m3，为一台水泵9.6分钟的流量。
集水池内安装潜水污水泵三台，两用一备，型号为QW600-9-30型，Q=600m3/h，H=9m，电机功率N=30KW。
（2）细格栅与沉砂池
细格栅平台：
安装细格栅水渠宽0.8m，长8.0m，共两条。
栅前水深0.70m，过栅流速0.76m/S，细格栅平台面积L×B=8×6=48m2，平台高6m。
细格栅选用XGS-800×3.0型循环式齿耙清污机两台，B=800mm，N=0.75KW，齿耙间距e=5mm，安装角度为600。
沉砂池：
选用旋流沉砂池，钢设备，型号为ZCX3.6型，处理水量600m3/h，直径2430mm，电机功率N=0.55KW，共两台。
除砂机房为砖混结构，建筑面积为L×B=6×4m。
除砂机房内安装砂水分离器一台，选用LSSF-260型。
流量计：
选用电磁流量计，型号为SSKS22型，安装在沉砂池出水管上。
5.2曝气反应池
悬挂链式曝气反应池为土池结构，工艺尺寸为L×B×H=106.0m×46.5m×5.5m，共分为三个处理单元，依次为厌氧池、曝气池、沉淀池。
A、厌氧酸化池
厌氧酸化池的尺寸为L×B×H=46.5m×15.0m×5.5m，有效容积为1722m3，污水停留时间HRT为2.07hr。
池内泥水的混合依靠设于池底的两台潜水搅拌机完成。
潜水搅拌机的型号为QJB4/6型，功率为4KW/台。
B、曝气池
曝气池尺寸为L×B×H=46.5m×70.0m×5.5m，有效容积为13062.5m3，污水停留时间HRT为15.7hr。
曝气池的设计参数如下：
有效水深：
5.0m
混合液污泥浓度：
3500－4000mg/l
BOD5污泥负荷：
0.10KgBOD5/KgMLSS·d
BOD5容积负荷：
0.35KgBOD5/m3·d
实际需氧量：
1.53KgO2/KgBOD5
氧需要量为：
6732KgO2/d
空气需要量为：
7920m3（空气）/h即132.0m3/min
本系统选用三台罗茨鼓风机向曝气池中供氧，两用一备，型号为RRF-250型，单台风量Q=66.0m3/min，功率N=110KW，风机出口压力P=58.8kpa。
与风机配套的设备有消声器、空气滤清器及安全阀等。
鼓风机安装于曝气反应池边，外面设有消音罩与防雨罩。
本系统剩余污泥产量以去除BOD5核算，每天产生含水率为75%剩余污泥约为13.6t/d。
考虑到该污水厂规模较小，产泥量较少，工艺过程不设置专门的污泥消化过程，经脱水后的污泥直接外运填埋。
本曝气池采用悬挂链式曝气器进行曝气，每只曝气器长1.5m，共选用600只。
此种曝气器氧利用率为25％，理论动力效率为6.8KgO2/kwh。
为防止池体污水渗漏污染地下水，厌氧池与曝气池池底敷设HDPE防渗板，防渗板厚度为2.0mm，本工程共需要防渗板约6000m2。
C、沉淀池
沉淀池尺寸为L×B×H=46.5m×21.0m×6.0m，有效容积为4882.5m3，表面负荷为0.9m3/m2·h。
沉淀池选用行车式刮吸泥机进行污泥回流。
在该吸泥机下部设有轴流潜污泵，流量Q=896m3/h，扬程H=2.72m，功率N=18.5KW。
沉淀池排泥选用两台潜污泵，一用一备，型号为WQ40-10-2.2型，流量Q=40m3/h，扬程H=10m，功率N=2.2KW。
5.3污泥处理系统
污泥浓缩池：
曝气反应池产生的污泥先在污泥浓缩池内浓缩，浓缩池分为两座，每座尺寸为L×B×H=6.0×6.0×4.5m，每座有效容积为126m3，总有效容积为252m3，污泥固体负荷为47Kg/m2·d，浓缩后污泥浓度约为98%。
浓缩后的污泥送入污泥脱水机房进行机械脱水。
污泥脱水机房：
建筑面积L×B=21.0×9.0=189m2，包括贮药间、控制室、值班室、污泥堆棚。
活性污泥脱水采用混凝、带式压滤脱水工艺，混凝剂选用PAM，污泥加药量为1.8-2.4‰。
带式压滤机选用DYQ2000型，有效带宽2000mm。
干泥产生量为400-460Kg/h，滤带运行速度为1.04-4.5m/min，主变速机功率为1.1KW，耗水量为25.2m3/h，外形尺寸为4775×2921×2411mm。
与带式压滤机配套的其他设备为：
单螺杆泵，G50-1型；反冲洗水泵，DA1-80×5型；计量泵，JZ-400/0.8型；药液搅拌罐，BJQ-14-0.75型；流量计，LZB-25型；皮带输送机。
系统总功率20.7KW。
本污水处理厂产生含水率为99.4%的污泥567m3/d，经浓缩压滤脱水后污泥含水率为75%，污泥量为13.6m3/d。
每天需消耗聚丙烯酰胺约为12公斤，带式压滤机冲洗用水采用二沉池出水。
为提高除磷效果，在污泥脱水机房设置投加铁盐的装置一套。
包括加药罐一台，型号为BJQ-14-0.75型；计量泵一台，型号为JZ-400/0.8型。
5.4辅助系统
变配电间：
砖砼结构，建筑面积L×B=12×9=108m2。
机修间、电修间：
建筑面积L×B=12×9=108m2。
仓库：
建筑面积L×B=9×9=81m2。
车库：
建筑面积L×B=9×6=54m2。
锅炉房、浴室：
建筑面积200m2。
综合楼：
综合办公楼包括办公室、接待室、会议室、资料档案室、中央控制室、化验室、倒班宿舍等，主体2层，局部3层。
总建筑面积：
1000m2。
门卫传达室：
建筑面积约40m2，已建。
其他设备：
A.主要维修设备
钻床1台，车床1台，电焊机1台，吊车1台。
B.主要化验仪器
紫外可见分光光度仪1台，电热干燥箱1台，BOD5培养箱1台，COD加热器一台，恒温水浴1台，酸度计1台，溶解氧测定仪1台，精密天平1台，显微镜1台。
C.污泥运输车1辆。
D.办公用车1辆。
5.5生物稳定塘
生物稳定塘是一种构造简单、易于管理、处理效果稳定可靠的污水自然处理设施。
污水在塘内通过长时间的停留，其有机物通过不同细菌的分解代谢作用后被生物降解。
本设计生物稳定塘为好氧稳定塘，其BOD负荷为80千克/万m2天，计有效面积40000m2有效水深0.5米，BOD去处率为85%，为加强稳定塘的处理效果在进水处设少量的曝气装置，塘内种植水生植物。
生物稳定塘结构及简单，投资主要为占地，本设计总投资未将其列入。
悬挂链式曝气工艺主要建构筑物一览表见表3.1。
表3.1悬挂链式曝气工艺主要建、构筑物一览表
序号
构筑物名称
容积或建筑面积
材质
单位
数量
备注
类别
1
粗格栅间
60m2
砖混
座
1
预处理
2
集水池
L×B×H=8×6×
5m=240m3
钢混
座
1
与粗格栅间合建
预处理
3
细格栅平台
L×B×H=8×12×6m
钢混
座
1
预处理
4
厌氧池
L×B×H=46.5×15×5.5m
土池
座
1
二级处理
5
曝气池
L×B×H=46.5×70.0×5.5m
土池
座
1
二级处理
6
二沉池
L×B×H=46.5×21×6.0m
钢混
座
1
二级处理
7
污泥浓缩池
L×B×H=12×6×4.5m
钢混
座
1
污泥处理
8
污泥脱水机房
189m2
砖砼
座
1
污泥处理
9
变配电间
L×B=12×9=108m2
砖砼
座
1
辅助系统
10
机、电维修间
108m2
砖砼
座
1
辅助系统
11
仓库
L×B=9×9=81m2
砖砼
座
1
辅助系统
12
车库
L×B=9×6=54m2
砖砼
座
1
辅助系统
13
锅炉房、浴室
200m2
砖砼
座
1
辅助系统
14
综合楼
1000m2
砖砼
座
1
辅助系统
15
门卫传达室
40m2
砖砼
座
1
已建
辅助系统
悬挂链式曝气工艺主要设备一览表见表3.2。
表3.2悬挂链式曝气工艺主要设备材料表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
功率（KW）
备注
1
铸铁闸门及启闭机
600X600
台
4
预处理
2
粗格栅
LHG600型，B=600mm，e=25mm
台
2
0.75
预处理
3
污水泵
WQ600-9-30型，Q=600m3/h，H=9m
台
3
30
预处理
4
细格栅
XGS型，B=800mm，e=5mm
台
2
0.75
预处理
5
旋流沉砂池
ZCX6.0型
台
2
0.55
预处理
6
砂水分离器
LSSF-260型
台
1
0.37
预处理
7
电磁流量计
SSK522型
台
1
预处理
8
潜水搅拌机
QJB4/6型
台
2
4
二级处理
9
曝气器
悬挂链式
只
600
二级处理
10
进气电动蝶阀
DN65
个
40
0.008
二级处理
11
污泥回流系统
350ZQB-125型
台
1
21.5
二级处理
12
排泥泵
WQ40-10-2.2型，Q=40m3/h
台
2
2.2
二级处理
13
溶解氧测定仪
台
2
二级处理
14
罗茨鼓风机
RRF-250型，风量66.0m3/min，
风压58.8Kpa
台
3
110
二级处理
15
防渗板
HDPE材质，2mm厚
M2
6000
二级处理
16
带式压滤机
DYQ2000型
台
1
1.1
污泥处理
17
单螺杆泵
G50-1型
台
1
3
污泥处理
18
反冲洗水泵
DA1-80×5型
台
1
7.5
污泥处理
19
空压机
2V-0.3/10-B型
台
1
3
污泥处理
20
计量泵
JZ-400/0.8型
台
3
0.8
污泥处理
21
药液搅拌罐
BJQ-14-0.75型
台
3
0.75
污泥处理
22
流量计
LZB-25型
台
1
污泥处理
23
皮带输送机
带长6米
台
1
1.5
污泥处理
24
锅炉
LSF型
台
1
辅助系统
25
生产用车
5T
辆
1
辅助系统
26
办公用车
客货两用车
辆
1
辅助系统
6．污水处理厂内辅助设计
6.1污水处理厂高程设计
污水处理厂厂区场地现为低洼水塘，厂区自然地形标高较低，设计厂区内地坪标高略高于污水厂外马路标高。
污水处理厂高程设计充分利用厂区地形，尽量减少提升高度与管线长度，使工艺流程简单顺畅，以节约能源。
污水在集水池由提升泵提升至沉砂池后，完全依靠重力自流至二次沉淀池出水。
因悬挂链式曝气池为土池结构，池底应尽量位于地下水水位以上，因此本曝气池设计池底位于平整后的地面以下3.0m，地上2.5m高需进行堆坝。
6.2总图布置
根据厂址地形条件及气象条件，生产工艺流程等因素，厂区总平面布置力求达到生产安全，工艺流程合理，功能分区明确，尽量做到厂区环境美化和建筑物实用与美观相协调统一。
污水处理厂厂区可分为厂前区、污水处理区、污泥处理区和预留扩建厂区四部分。
本设计考虑到城区污水的来向及其处理后的排水方向，同时兼顾风向、地形及交通，将操作条件较差的污泥处理区布置在厂区的东南角，污水处理区布置在厂区中部，生活区及办公区布置在厂区西南角靠近马路一侧，预留扩建厂区布置在厂区的北面。
污水处理厂设置两个大门，分为人流大门和物流大门。
厂区内采用汽车运输，主道路宽度为6米，转弯半径为9米，路面采用水泥混凝土铺设。
6.3电气设计
1）设计范围：
厂区高、低压配电，动力，照明以及保护接地。
厂外10kV供电线路不包括在设计之内，但投资已予计算。
（2）供电电源
采用单回路10KV电源。
（3）用电负荷估算
按照需要系数法，同时根据工艺方案，估算本厂用电负荷为视在功率303kVA，有功功率273kW，详细结果参见附表负荷计算表。
（4）供电设计：
本厂10kV配电装置采用负荷开关保护，选用一台500kVA的环氧树脂绝缘干式变压器，低压侧采用干线及树枝方式供电。
10kV高压开关柜采用XGN系列高压开关柜，该开关柜质量可靠，操作简单，使用方便、经济。
并安装有独立的可供供电部门使用的计量柜。
380V低压配电装置采用MNS型低压抽屉式开关柜，在380/220V低压母线上装补偿电容，以补偿功率因素，补偿后的功率因数可达到0.9以上。
本厂设一个高低压配电室，配有值班室和控制室，各厂房用铜芯电缆供电，厂区电缆敷设采用电缆沟或直埋。
（5）动力设计：
各厂房的电力设备电源均由变配电室引来，用铜芯电缆供电。
厂房内设动力箱（柜）或动力控制箱（柜），对各用电设备进行配电和控制。
根据环境要求，选用动力配电箱（柜）的型式，用于户外的采用户外防雨型。
15kW以上的电动机采用降压启动设备启动电动机。
（6）照明设计：
厂房内主要采用工厂罩白炽灯，高压汞灯，生活区、办公楼等主要采用日光灯。
厂区路灯采用庭院灯，由铜芯电缆供电，在变配电室用光电控制器控制。
照明灯具使用电压为220V。
插座引接专用的保护线（PE），照明灯具不引接保护线（宿舍楼和灯具距地高度低于2.4m除外）。
（7）接地设计：
根据国家规范要在每个厂房进线处安装重复接地装置，重复接地电阻应小于10，在综合楼等装设有重要电子设备的建筑物处，接地电阻要小于1，并作等电位联结。
（8）主要设备材料详见表3.3
表3.3工艺主要电气设备清单
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
电力变压器
SG-500/10/0.4
台
1
2
变压进线及计量柜
XGN
台
1
3
变压出线柜
XGN
台
1
4
低压配电屏
MNS
台
5
5
静电电容器屏
台
1
6
动力控制柜
台
5
降压启动
7
动力控制箱
台
10
8
照明配电箱
台
6
6.4管理机构与劳动定员
（1）机构的设置
根据生产与行政管理的需要，按照建设部有关污水处理厂设计规范规定，结合本工艺的运行管理特点，对污水处理厂机构设置进行精简，在保证污水厂能正常运行的条件下尽可能的减少人员配置。
污水厂机构设置应为，在厂长的领导下，可设置厂办、人事劳资科、生产技术科、设备动力科、财务计划科、行政科等部门。
在生产部门设立污水处理车间和污泥处理车间，辅助生产部门有变配电室、机修车间、锅炉房等。
（2）劳动定员
污水处理厂全厂定员为30人，各类人员分配如下：
A.直接生产人员：
直接生产人员配置见表3.4。
表3.4直接生产人员表
序号
岗位
人员
备注
班数
人数
1
粗格栅间及除砂机房
1人×4班
4
2
污泥脱水机房
3人×1班
3
3
变配电站
2人×1班
2
4
中央控制室
1人×4班
4
5
化验室
2人×1班
2
小计
15
B.辅助生产人员
辅助生产人员配置见表3.5。
表3.5辅助生产人员表
序号
岗位
人员
备注
班数
人数
1
机修、电修理工
2人1班
2
2
司机
2人
2
小计
4
C.管理人员
生产、技术及行政管理人员配置见表3.6。
表3.6管理人员表
序号
部门
人数
备注
1
厂部办公室
3
2
生产技术管理
3
3
财务资料管理
2
小计
8
D.后勤人员
后勤人员配置见表3.7。
表3.7后勤人员配置表
序号
部门
人数
备注
1
绿化
1
2
食堂
2
小计
3
E.污水厂定员综合一览表见表3.8。
表3.8污水厂定员综合一览表
序号
名称
人数
百分数
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