某工程二期初步设计说明.docx

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某工程二期初步设计说明

某污水处理厂二期工程

初步设计

工程编号：

XXXX

设计文件

勘察设计证书号:

市政公用甲级1901201

XX设计研究院

二OO一年十二月

XX污水处理厂二期工程

初步设计

院长：

顾问总工程师：

顾问副总工程师：

顾问总建筑师：

副总工程师：

主要审核人：

设计总负责人：

项目负责人：

工艺专业负责人：

电气自控专业负责人：

建筑结构专业负责人：

概算专业负责人：

主要设计人员：

设计文件总目录

第一卷：

设计文书

第一册设计说明书

第二册主要材料及设备表

第三册工程概算书（另册）

第二卷：

设计图纸（另册）

第一册工艺设计图

第二册电气自控设计图

第三册建筑、结构设计图

XX污水处理厂

二期工程

初步设计

工程编号：

XXXX

第一卷：

设计文书

第一册：

设计说明书

勘察设计证书号:

市政公用甲级1901201

XX设计研究院

二OO一年十二月

前言

XX污水处理厂是某城市规划规模较大的污水处理厂，工程总规模为66万吨/日，建设分三期完成，第一期主要收集并处理东濠涌流域的污水，规模为22万吨/日；第二期主要收集并处理西濠涌流域、沿江自排系统及部分沙河涌流域及体育中心地带的污水，规模为22万吨/日。

第一期工程已于一九九九年年底建成并投产试运行。

XX污水处理系统二期工程是在首期工程的基础上建设，厂前区和厂内提升泵房、鼓风机房、脱水机房和厂外东濠涌泵站及输水主干渠等公用建、构筑物均已一次性完成最终规模（66万立方米/日）的建设，厂区二期的大部分征地也已完成，主干道路和工艺管线接口也已基本具备，故二期工程厂内只需增加沉砂池、生物反应池、污泥浓缩构筑物、消毒池等构筑物以及提升泵、鼓风机、脱水机等设备的配套便可完成22万吨/日处理规模的工程，其工程投资和建设周期都比新建一个污水处理厂要少得多。

同时，二期工程建成投产后对珠江西航道、前航道上游段的水质将有明显的改善，其中西航道硬颈海至黄沙段BOD5下降0.48～1.45mg/L，前航道黄沙至海印桥段BOD5下降1.06～1.45mg/L；西航道硬颈海至黄沙段氨氮下降0.24～0.46mg/L，前航道黄沙至海印桥段氨氮下降0.30～0.46mg/L，其环境效益是显著的。

因此，XX污水处理系统二期工程的建设是某城市加强污水治理、加快珠江水污染治理的过程，保护环境、美化城市、易于做到的实事，具有深远的意义。

受某城市建设投资发展有限公司和某城市市政管理局市园林局的委托，XX设计研究院对XX污水处理系统第二期工程进行了可行性研究工作，200年月日国家计委计[200]号文对XX污水处理系统第二期工程可行性研究报告做了批复，根据批复及与我院签订的建设工程设计合同，进行本工程的初步设计，提交初步设计的有关文件。

本工程设计范围为XX污水处理厂厂内二期工程及东濠涌泵站扩容。

厂外污水收集管线及西濠涌泵站作为另一个独立项目进行设计和施工，不包括在本设计文件中。

本工程初步设计概算投资为23962万元,其中，厂内部分概算投资为23643.4万元,东濠涌泵站扩容概算投资为318.6万元。

第一章概述

1.1设计依据、主要设计资料及设计范围

1.1.1设计依据

本设计文件的设计依据为：

（1）某城市市政管理局市园林局与我院签订的《建设工程设计合同》（合同编号（市政设研合字[2000]84号）

（2）XX设计研究院和某城市国际工程咨询公司联合编写的《XX污水处理系统第二期工程可行性研究报告》

（3）国家计划委员会计[200]号文关于XX污水处理系统第二期工程可行性研究报告的批复。

（4）某城市环境保护科学研究所《XX污水处理系统第二期工程环境影响报告书》及批复。

（5）国家计划委员会《关于XX污水处理系统二期工程项目建议书批复的通知》（计投资[2000]150号）

（6）《XX排水分区规划——污水管道系统规划方案》

1.1.2主要设计资料

（1）《某城市城市总体规划》

（2）某城市市政管理局编制《某城市市区污水治理总体规划》

（3）《中华人民共和国水污染防治法》

（4）《XX排水分区规划——污水管道系统规划方案》

（5）《XX污水处理系统第一期工程初步设计》

（6）《XX污水处理系统第一期工程施工图设计》

（7）XX污水处理厂厂址地形图

（8）《XX污水处理厂地质勘测报告》（一、二期）

1.1.3设计主要规范、标准

《室外排水设计规范》（97年版）（GBJ14-87）

《室外给水设计规范》（97年版）（GBJ13-87）

《城市污水处理项目建设标准》（修订版）（2001）

《鼓风曝气系统设计规程》（CEC97:

97）

《污水综合排放标准》（GB8978--1996）

《地表水环境质量标准》（GB3838-88）

《某城市污水排放标准》（GB4437-90）

《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）

《工业建筑防腐设计规范》（GBJ46-82）

《建筑电气设计技术规范》（GBJ10-83）

《城市污水处理厂污水污泥排放规范》（FCJ3025-93）

《建筑结构荷载规范》（GBJ9-87）

《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）

《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）

《钢结构设计规范》（GBJ17-88）

《建筑地基基础设计规范》（GBJ-89）

《建筑抗震设计规范》（GBJ11-89）

《水工混凝土结构设计规范》（SDJ20-78）

《建筑结构设计统一标准》（BGJ68-84）

《工业企业设计标准》（TJ36-79）

《工业企业采暖、通风及空气调节设计规范》（TJ19-750）

《建筑设计防火规范》（TBJ16-87）

《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备标准》（GBJ14-87）

《地下工程防水技术规范》（GBJ108-87）

《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052-92）

《10KV及以下变电所设计规范》（GB50053-92）

《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）

《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054-92）

《建筑防雷设计规范》（GB50057-92）

《35KV-110KV变电所设计规范》（GB50059-92）

《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-92）

《工程建设强制性标准》

1.1.4设计范围

根据批准的工程可行性研究报告和设计合同，XX污水处理系统第二期工程初步设计包括：

XX污水处理厂污水处理、污泥处理工艺、土建、电器、仪表和自控以及总图等各专业的初步设计，厂外污水收集系统只进行东濠涌泵站的扩容初步设计。

1.2城市概况及自然条件

1.2.1城市概况

某城市位于珠江三角洲北部边缘，毗邻港、澳，处在北回归线上，东经113°～114°30′，北纬22°40′～24°16′。

某城市已有两千年历史，是广东省的省会，全省政治、经济、文化和交通中心，是国务院颁布的全国第一批历史文化名城之一，有众多文物古迹，到1999年末，已公布的国家、省、市三级文物保护单位共155处，其中南越王墓、光孝寺、六榕寺、怀圣寺等都有1000多年的历史。

同时，某城市是我国对外贸易的重要口岸，是国际交往的重要场所，又是全国环境保护的重点城市之一。

目前，某城市共辖10区2市（县级），其行政区划是：

越秀区、东山区、海珠区、荔湾区、天河区、白云区、黄埔区、芳村区、番禺区、花都区、从化市和增城市。

区、市（县级）以下设街道办事处81个、镇78个。

据1999末统计，某城市区人口405.50万人，市区日平均流动人口约182万人（某城市区人口为不包括番禺和花都的其它八个区的人口）。

2000年进行的全国第五次人口普查显示，全市8区总人口为618.1万人。

珠江河道在白鹅潭处由西航道分成前后航道，将某城市区分割成芳村、海珠和河北三大部分，前后航道在黄埔大濠洲汇合，流经虎门入南海。

XX污水系统纳污范围在前航道以北，包括荔湾区少部分、越秀区、东山区全部和天河区大部分以及白云区少部分地区，即珠江前航道以北的大部分市中心区，总纳污面积达5523.95公顷。

至2010年该分区纳污范围内规划总人口为148.82万人。

1.2.2自然条件

1.2.2.1气候

该市地处南亚热带，属南亚热带典型的季风海洋气候。

由于背山面海，海洋性气候特别显著，具有温暖多雨、光热充足、温差较小、夏季长、霜期短等气候特征。

（1）风向

冬夏季风的交替是该市季风气候突出的特征。

冬季的偏北风因极地大陆气团向南伸展而形成，干燥寒冷。

夏季偏南风向因热带海洋气团向北扩张所形成，温暖潮湿，夏季风转换为冬季风一般在9月份，而冬季风转换为夏季风在4月份。

主风向频率：

北风16%；东南风9%；东风7%。

（2）气温

该市年平均气温为21.4℃～21.8℃，日均气温都在0℃以上。

无霜期北部290天，南部346天。

（3）日照

该市光热资源充足，年平均日照时数为1875.1小时～1959.9小时，年太阳总辐射量105.3千卡/平方厘米～109.8千卡/平方厘米。

（4）降水量

该市雨量充沛，年降水量为1689.3毫米～1876.5毫米，雨季（4月～9月）降水量占全年的85%左右；因受地形影响，山区多于平原，北部多于南部。

同时，雨季与强光和高热同期，形成了相当高的气候生物潜力（光温水潜力），达77865千克/公顷～97950千克/公顷。

1.2.2.2湖泊

某城市于解放后在市区修建了以蓄洪为主的流花湖、东山湖、荔湾湖和麓湖等四大人工湖，其中麓湖和东山湖属本收集系统范围的东濠涌水系，流花湖和荔湾湖归属于大坦沙污水收集系统范围的水系。

麓湖位于白云山东南脚，是东濠涌的起点，汇水面积约1015公顷，库内正常蓄水位标高为118.0米，最高滞洪水位标高为120.6米（黄海高程系统），可调洪库存容积（百年一遇）为60.5万米3。

东山湖位于东山区南侧，紧靠珠江北边，东北面与新河浦涌相通。

汇水面积315公顷，库内正常蓄水位为105.5米（黄海高程系统），最高滞洪水位为106.8米（黄海高程系统），可调洪库存容量（二十年一遇）为48万米3。

1.2.2.3地形、地貌

某城市位于珠江三角洲与广花平原的交接处，市区东北面的白云山是九连山的余脉，主峰高372米（黄海高程系统），其余多是残丘和台地，市区南部和西部是冲积平原，地形平坦。

某城市地区的地质构造：

西北部的三元里、江村一带为石灰岩层；东北部的火炉山以东为花岗岩层；其余属红色岩层。

某城市区就是在红色岩层的上面，地震烈度为7度。

1.3城市排水现状

某城市的排水设施包括污水处理厂（站）、防洪排涝闸、雨水泵站和污水泵站，按其所属性质可分为市政排水设施和专用排水设施两大类，主要集中于旧市区，芳村、天河和黄埔区也有少部分。

八十年代前旧市区兴建的排水管道大部分采用雨水、污水合流制，就近排入流经市区的各河涌，再由河涌流入珠江，只有靠近珠江边一带才直接由管渠排入珠江。

八十年代末以后，新建城区和生活小区，原则上采用完全分流制排水系统。

在XX污水处理系统集水范围内，沙河涌以西旧市区为合流制，沙河涌以东新市区为分流制，其中合流制污水量约占总污水量的60％。

1998年城市总污水量为296万吨/日，属于城市生活污水处理的只有大坦沙和经济开发区污水处理厂投入运行，日处理量分别为30万吨和3万吨，XX污水处理厂一期22万吨/日工程已于1999年11月投入试运行，及大坦沙污水厂的挖潜改造3万吨/日的实施，至今，某城市的城市污水处理率为26.28%（最新统计）；公共建筑专用排水设施的处理厂（站）较多，绝大部分为二级处理，但由于规模较小及其它多种原因，大部分运转不正常，对整个市区大环境的改善也极有限。

因此，某城市的污水处理现状与2005年处理率要求达到70%还差较远，只有不断完善排水系统，同时加快城市大型污水处理厂的建设进度，才能从根本上解决珠江污染的问题。

1.4城市污水治理情况与规划

随着某城市工业的发展、人口的递增和人民生活水平的提高，珠江该市河段日益受到污染。

近几年来，市政府重视工业污染源的治理，使得工业废水量和排放污染物总量有一定程度的降低，但生活污水的处理由于种种原因，处理率还比较低，造成生活污水量、有机负荷量持续增长。

目前，某城市现有污水处理量为每日58万吨，仅占污水排放量的26.28%，因此，每天仍有大量污水就近排入流经市区的各河涌，再由河涌流入珠江，使得某城市区的水域环境状况已遭到严重破坏。

珠江该市全河段污染较重，石油类和有机类污染严重，溶解氧年平均仅为Ⅲ类地面水水质标准的56%，石油类超标0.8倍，总磷超标1.4倍，溶解氧、石油类、总磷超标率均在70%以上。

1998年、1999年珠江该市河段为Ⅴ类水体，水质总体水平为中度污染，水质监测见附件1所示。

九个监测断面中，鸦岗断面为轻度污染，其余断面均为中度污染。

XX和黄沙断面污染最重，鸦岗断面最清洁。

最主要的污染指标是石油类、总磷、溶解氧和非离子氨。

该市城区四个人工游览湖1998年水质平均污染指数范围为0.79～3.25，其中流花湖、东山湖、麓湖属重度污染，荔湾湖属中度污染。

水体以有机物污染为主，主要污染物有石油类、氨氮、生化需氧量和化学耗氧量；由于大坦沙污水厂一、二期建成运行，加之荔湾涌系统截污治理工程的建成，与1997年相比，荔湾湖水质污染情况有所好转，而东山湖、流花湖和麓湖水质污染有所加重，其中麓湖水质从中度污染变为重度污染（麓湖的截污、治理工程已完成，水质在逐步改善中）。

由此可见，水体有机污染的程度很严重，加速城市污水处理的进程已成为当务之急。

根据1996年3月该市城市总体规划（上报国家送审本）按照其污水处理专项规划把某城市市区污水处理划分为12个区域性系统，后经某城市总体规划的调整，改为9个区域性系统。

随后又根据“北优、南拓、西联、东移”，的城市总体发展方针，对城市污水处理系统作了一定调整，琶洲污水处理系统已并入沥滘系统，龙归、江高、黄金围等三个系统暂划分到市区范围以外，故目前城市污水系统的分区规划编制中已把城市污水处理系统划分为以下8个系统。

（1）大坦沙污水处理系统

（2）XX污水处理系统

（3）西朗污水处理系统

（4）沥滘污水处理系统

（5）黄沙围污水处理系统

（6）大沙地污水处理系统

（7）云埔污水处理系统

（8）该市经济开发区污水处理系统

目前，某城市已建成投入运行的污水处理厂有大坦沙污水处理厂（33万吨/日）、XX污水处理厂一期工程（22万吨/日）、该市经济开发区污水处理厂一期工程（3万吨/日），每天处理城市生活污水总量58万吨。

另外，西朗污水处理厂于1997年完成可行性研究报告，99年完成工程总承包招标，现正在施工中；沥滘污水处理厂第一期工程已完成项目建议书的编制及审批工作，正在设计招标；大坦沙污水处理厂第三期工程今年可开始工程的设计和建设阶段；其它的污水处理系统还有待于今后开展工作。

总之，某城市的污水治理距离总体规划的目标仍有较大差距，今后的工作任务还很重。

第二章XX污水处理厂二期工程工艺设计

2.1污水处理厂厂址

XX污水处理厂厂址在一期工程中已确定，控地39.011公顷（不包括厂外路道用地），原规划处理水量为75万m3/日,根据污水分区规划，调整为71.39m3/日，XX二期可研报告再调整为66万m3/日。

厂址位于珠江该市河段前航道北面XX涌以东的谭村附近，此处水电、交通均很方便，地质条件亦较好。

在XX污水厂一期建设之前，此处周边是一片农田，没有工厂和住宅，随着珠江新城规划的确定及随后的开发，不仅使厂址的交通大为改善，同时，厂区西面已成商贸区和住宅区，这对处理厂的卫生防护有了更高的要求。

由于本工程是在一期工程基础上进行的扩容，现有厂址交通条件很好，二期工程所需的水、电容量在一期工程建设时均已预留考虑，不需重新申报，只需进行厂内处理构筑物建设和部分共用构筑物扩容建设。

另外，一期工程已建的公用设施（如机修间、仓库等）可供二期使用，这些都为本工程建设提供了许多优越条件。

2.2工程规模及进水水质

2.2.1工程规模

根据XX污水处理系统二期的纳污范围，参照《XX污水处理系统第二期工程可行性研究报告》中论述，按其人口密度、人口数、污水量指标分述如下：

西濠涌流域纳污范围面积323.2公顷，其中190.36公顷常住人口密度按4.45万人/平方公里，则西濠涌流域生活污水量为6.45万吨/日。

沿江自排系统集污范围面积103.22公顷，按常住人口密度4.45万人/平方公里，沿江自排系统常住人口4.59万人，则沿江自排系统流域生活污水量为1.92万吨/日。

天河地区体育中心分区集污范围为XX涌以西、黄埔大道以北、沙河涌以东、广园路以南的地区，纳污面积552.3公顷，该区纳入二期的生活污水量为6.12万吨/日。

沙河涌流域纳污面积1824.6公顷（集水面积3027公顷），根据某城市规划局提供的某城市城市规划文本知沙河涌流域人口总数为33.14万人，则沙河涌污水量为13.89万吨/日。

工业污水根据某城市环保监测站提供的1999年各行政区域工业三废排放量，荔湾区0.194万吨/日，越秀区为0.41万吨/日，东山区为0.306万吨/日，天河区为7.09万吨/日，其中沙河涌流域约为2.23万吨/日。

表4-1XX污水处理厂第二期处理污水量一览表

序号

系统名称

总污水量

（万吨/日）

其中:

工业污水量

（万吨/日）

1

西濠涌流域系统

6.45

0.41

2

沿江自排系统

1.92

3

天河体育中心分区及珠江新城系统

6.12

4

沙河涌流域

13.89

2.23

合计

28.38

2.64

由以上可得，二期总污水量为28.38万吨/日，为了与一期工程相应的处理设施相协调，因此，XX二期的处理规模取为22万吨/日。

污水总变化系数K取1.3，截留倍数取1.0，即雨季时水泵、格栅、沉砂池总处理能力为44万吨，生化系统处理能力为22万吨/日。

2.2.2进水水质

由近年来水质监测结果和XX污水处理厂近期的实测数据知，实际水质BOD5和CODcr等指标均低于一般生活污水浓度，主要是目前河涌截污和整治工程还没有完成，污水水质受地下水和雨水等多因素的影响较大。

可从长远考虑，随着城市建设的发展，市区排水系统将逐步完善，污水水质浓度将会因为更多地区采用雨污分流制排水系统而有所提高，也考虑到在冬季枯水期（十一月～三月）雨量明显减少，旱流污水水质浓度较高等情况，另外，结合该污水处理厂的实际情况、某城市水质抽查情况以及珠江三角洲地区污水处理厂的水质特点，二期工程的进水水质定为：

BOD5=120mg/L；CODcr=250mg/LSS=150mg/L；

T-N=30mg/L；T-P=4mg/L；NH3-N=20mg/L；

2.3出水水质及处理程度

根据国家和地方标准、可行性研究报告及环评要求，二期工程的出水水质定为：

BOD5≤20mg/L；SS≤20mg/L；CODcr≤60mg/L

NH3-N≤10mg/L；磷酸盐（以P计）≤0.5mg/L

根据二期工程的进出水水质指标，其要求的处理程度如下表。

该污水处理工艺主要以去除有机物为主，同时须有脱氮除磷的功能。

进出水水质及处理程度

BOD5

CODcr

SS

NH3-N

磷酸盐

进水（mg/L）

120

250

150

20

4

出水（mg/L）

20

60

20

10

0.5

处理程度（%）

83.3

76

86.7

50

87.5

2.4污水污泥处理工艺流程

在本工程的可行性研究报告中（2001年6月），根据某城市城市污水的水质特点，处理程度及除磷要求，提出采用A/O工艺、组合交替式活性污泥法（Unitank）工艺、A2/O工艺对污水进行处理，并作了详细的技术经济比较，最终确定采用组合交替式活性污泥法（Unitank）工艺（Unitank）。

根据可行性研究报告的批复意见，确定二期建设规模为22万吨/日，处理工艺采用组合交替式活性污泥法工艺。

2.4.1工艺流程

图3-1组合交替式活性污泥法（Unitank）工艺流程图

贮泥池

脱水机房

浓缩池

砂粒

污泥外运

卫生填埋

鼓风机房

栅渣

原污水

提升泵房及格栅间

旋流沉砂池

组合交替式

生物处理池

加氯消毒池

出水

剩余污泥

物化除磷系统（季节性运行）

上清液

外运

2.4.2Unitank生物反应工艺说明

（1）组成

Unitank池由生物反应池及沉淀池组成，共有三个池，三个池水力相连通，每个池中均设有供氧设备，可采用鼓风曝气或采用表面曝气，在外边两侧矩形池，设有固定出水堰及剩余污泥排放口，该池既可作生物反应池，又可作沉淀池，中间一只矩形池只作生物反应池。

进入系统的污水，通过进水闸门控制可分时序分别进入三只矩形池中任意一只池，如图1所示。

（2）运行

运行过程中，有两只池处于曝气阶段，而边池的一只是处于沉淀状态，处理后水从堰口排出，剩余污泥从池底排出。

例如，污水从左侧矩形池进水，该池作曝气池，从连通管到中间矩形曝气池，再经连通管至右侧矩形沉淀池，处理水由固定堰排出，水流方向由左向右，经过一定时段后，关闭左侧池进水闸，开启中闸池进水闸，此时，左侧池开始停止曝气，而污水从中间池流向右侧池，经一个短暂的过渡段后，关闭中间池进水闸，而改从右侧池进水，此时右侧池曝气，左侧池经静止沉淀后出水，水流从右向左流动，完成一个切换周期，这样周而复始，污水即达到净化目标。

由于三只池有水位差，促使水流从一只边池流向中间池再从另一只边池流出，此时，进水的一只边池水位最高，并淹没了作为固定堰的出水槽，当该边池由曝气池过渡为沉淀池时，水位必定下降，残留在出水槽中的污泥污水混合液需排除，并要用清水冲洗水槽，排出的混合液及冲洗水汇集到专门的水池，再用小水泵提升后至中间水池。

这过程均可用程序控制。

其过程如图2所示。

（3）控制

一体化活性污泥法系统的生化降解过程，设有一套简单而紧凑的生物处理监测与控制仪器，包括溶氧仪、氧化还原电位（ORP），污泥浓度仪、流量仪、PH仪等等，根据水质与水量情况，改变或设定运行周期，改变进水点，获得相应的污泥负荷。

在需要脱氮除磷的系统中，在池内除了设有曝气设备外，还有搅拌装置，可以根据监测器的指标，切断曝气池供氧，改为开动搅拌器，形成交替的厌氧、缺氧及好氧条件，如图3所示。

另外，依照好氧过程的溶氧值，可以控制鼓风机开启程度，维持溶氧值在一定范围内变动。

还可通过ORP的测定值，监测与控制反硝化过程，使系统进入除磷所要求的厌氧状态。

从而达到脱氮除磷的处理要求。

若设定一个周期为8小时，其运行过程如图4与图5所示。

图4说明如下：

在A段时间1.5h从0:

00~1:

30

左池进水,此时为厌氧、缺氧、,中池曝气,右池出水。

在B段时间1.5h从1:

30~3:

00.

左池停进水,并曝气,中池进水曝气,右池出水。

在C段时间0.75h从3:

00~3:

45

左池停止曝气沉淀,中池进水,停止曝气,右池出水。

在D段时间0.25h从3:

45~4:

00

左池出水,中池曝气,右池进水不曝气。

在E段时间1.5h从4:

00~5:

30

左池沉淀出水,中池曝气,右池进水不曝气。

在F段时