污水处理厂设计方案1000吨教案资料.docx
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污水处理厂设计方案1000吨教案资料
黑龙江农场
生活污水处理工程
设
计
方
案
2010年09月18日
附图：
污水处理工程平面布置图
一、总论
1.1概述
黑龙江农垦857农场位于密山市东南部，北临完达山，南依小兴凯湖，总面积567平方公里。
该农场居民在日常生活中会产生一定的生活污水，这些污水如果不经处理任其排入环境水体，不可避免地会污染水源、危害人民群众的健康。
根据国家的法律法规和地方环保部门的要求，该农场须建设配套的生活污水处理站处理产生的生活污水，使其达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002表1中的一级B排放标准，方能外排。
为保证污水处理达标排放，我公司根据该农场污水的特点，本着实事求是、真诚合作的原则，在了解相关情况基础上，结合本单位的技术特点和现有成功运行的工程实例，对其治理工程进行整体规划和设计，拟定本设计方案，并提供先进的工艺、高品质的设备和全方位的服务。
1.2设计依据
（1）《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002；
（2）《室外排水设计规范》GB50014-2006；
（3）《建筑结构荷载规范》GB50009－2001；
（4）《混凝土结构设计规范》GB50010－2002；
（5）《建筑结构可靠度统一设计标准》GB50068-2001；
（6）《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92；
（7）《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003；
（8）其他相关设计规范、施工规范及规程；
（9）业主提供的基础资料。
1.3设计范围
本工程设计范围为黑龙江农垦857农场生活污水处理工程（从格栅井至排放口之间）的处理工艺、土建工程、管道工程、设备及安装工程、电气及自控工程等。
生活污水收集至格栅井之间的污水管、排放口至纳污水体之间的污水管、总电源接入污水处理站电控柜、自来水引入、处理区块覆土、绿化、道路等公共工程由业主另行委托设计、施工。
1.4设计原则
（1）本方案设计保证出水达到处理要求的前提下，尽量做到节省投资，充分发挥污水处理工程的社会效益、经济效益和环境效益。
（2）所采用的工艺措施既具有合理性又具有先进性以保证运行管理简便灵活，尽可能采用最新节能技术和设备，降低污水处理站造价、减少运行成本。
（3）设计选用合适的自动化技术及监测仪表，提高污水处理站运行管理水平。
（4）污水处理站总图布置要求紧凑合理、管理方便，尽量减少占地。
（5）污水处理的构筑物均采用地埋式钢砼结构，可以长期使用，顶部设计可覆土绿化或作为停车场等，以避免臭气、噪声等二次污染，美化周围环境。
二、处理水量、水质及处理程度
2.1处理水量
根据业主提供的基础资料，该农场生活污水排放量约1000m3/d，最终污水处理站的处理设计规模为1000m3/d。
2.2设计水质
根据业主提供的基础资料，参照同类型污水水质，确定本工程进水设计水质情况见表2-1所示。
表2-1设计进水水质情况
CODCr
BOD5
SS
pH
NH3-N
≤350mg/L
≤200mg/L
≤100mg/L
7～8
≤30mg/L
2.3处理程度
该项目处理出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中表1的一级B排放标准，其主要指标见表2-2。
表2-2处理目标（主要项目）
项目
标准值
pH
6～9
COD
≤60mg/L
BOD
≤20mg/L
SS
≤20mg/L
氨氮
≤8（15）mg/L
总磷
≤1.0mg/L
三、处理工艺研究
3.1工艺选择
生活污水有机物丰富，处理难度不大，可生化性好，主体工艺采用生化处理，具体处理工艺选择如下：
3.1.1调节系统
由于生活污水的水质、水量变化比较大，排放时段性很强，早中晚高峰时排污量较大较集中，因此必须适当增大调节池容量以利于污水的均质均量；若冬季进水水温较低时，可在调节池内设置蒸汽加热装置，提高污水水温，提高后续生化处理的处理效率。
3.1.2生化系统
污水的生物处理常用的有活性污泥法和生物膜法两种，这两种工艺在处理有机废水方面和化学法及物理化学法相比具有处理效率高、处理效果好、处理较为稳定、运转经验丰富、运行费用低等优点，在国内外被普遍采用。
在城镇污水处理中应用较多的工艺有传统活性污泥法、氧化沟、SBR及SBR的变形工艺、A/O生物膜处理工艺等。
（1）传统活性污泥法
普通（传统）活性污泥法由曝气池、二次沉淀池、曝气系统、回流污泥系统和剩余污泥排除系统等组成，污水和回流污泥从池首端流入，呈推流式从末端流出，具有BOD去除率高、运行稳定、管理较简便等优点；但由于该法存在着供氧不能得到充分利用，抗冲击负荷能力差，容易出现污泥膨胀现象、曝气时间长，污泥产量大，在污泥负荷高时污泥回流比要大等缺点，在中小型污水处理应用中投资成本高，一般应用较少。
该项目污水水量仅为1000m3/d，不适合采用普通（传统）活性污泥法。
因此本方案不选用此工艺。
（2）氧化沟
氧化沟又名氧化渠（OD），是活性污泥法的一种发展变型。
在氧化沟系统中，通过转刷（或转盘和其他机械曝气设备）使污水和混合液在环状的渠内循环流动，依靠转刷推动废水和混合液流动并曝气。
混合液通过转刷后，溶解氧浓度提高，随后在渠内流动过程中有逐渐降低，通过设置进水与出水位置、污泥回流位置、曝气设备位置，可以使氧化沟完成硝化和反硝化功能。
该工艺一般应用于大型污水处理厂的处理工艺，而且该工艺基本上要求池顶敞开式，在冬季运行时温降大，不适用于北方的污水处理工程，同时由于该项目污水量小，因此本方案不采用氧化沟工艺。
（3）SBR工艺
序批式活性污泥法又称间歇式活性污泥法，即SBR法，是在单一的反应器内，按时间顺序进行进水、反应（曝气）、沉淀、出水、排泥和闲置等基本操作，从污水进入反应器开始到闲置时间结束为一周期，这种周期周而复始，从而达到净化污水的目的，它具有处理构筑物少，工艺流程短，耐冲击负荷的能力强，可以较好地控制污泥膨胀，运行方式比较灵活等优点；但SBR法是间歇式进水、滗水，属变水位运行，因此其具有进水、出水阀门控制自动切换频繁，设备的闲置率较高，对自动化程度要求高，污水提升水头损失大，不利于运营管理等缺点；而且SBR工艺基本上要求处理水池为地上或半地上式，不利于北方保温。
因此本方案不选用此工艺。
（4）A/O生物膜法
生物接触氧化法是利用固着在填料上的生物膜吸附和氧化废水中的有机物，是一种具有活性污泥法特点的生物膜法，在中小型污水处理工程中应用最广，该工艺具有如下特点：
a.微生物生长于生物填料之上，可以形成并保持一定数量的适应该废水的微生物，生物相丰富，防止微生物流失；b.生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，不会发生污泥膨胀；c.产生的剩余污泥少；d.该工艺对曝气系统的选择余地大；e.管理方便，操作简单。
由于该项目污水主要为生活污水，氨氮值较高，NH3若大量排入水体，其耗氧反应将使水中溶解氧降低，影响鱼类生存。
水中大量的NH3、NH4＋外排将造成水体富营养化问题，严重影响周边的环境。
A/O工艺采用前置反硝化技术是一种使用比较广泛的脱氮工艺，与传统的生物脱氮工艺比，该工艺具有如下优势：
①由于构筑物数量减少，因而流程得以简化，占地面积减少，且缺氧段消耗原污水中的部分有机物，能降低好氧段的有机污泥负荷，不仅容易使硝化菌取得竞争优势，而且降低了曝气充氧的电耗，因而基建费用和运行费用均比较低。
②将缺氧段放在好氧段的前边，可以起到生物选择器的作用，有利于防止污泥膨胀，改善活性污泥的沉降性能。
③反硝化过程能够充分利用原污水中的有机物和内源代谢产物作为电子受体，可以取消外加碳源，有利于反硝化的充分进行。
④由于存在混合液内循环，缺氧反硝化产生的碱度能够补偿硝化反应所造成的PH值下降，大大降低了碱的投加量。
该工艺产生剩余污泥少，污泥处理方便。
综上分析，A/O工艺具有成熟、稳定、可靠及管理方便等特点，结合本工程的实际情况，生化处理采用A/O生物膜法处理工艺。
3.1.3过滤系统
由于《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中表1的一级B排放标准中对COD、SS等指标要求较高，单靠生化处理难于达到标准要求，因此增设砂滤去除生化沉淀过程中未能去除的微细颗粒和胶体物质，提高出水水质。
3.2工艺流程及说明
根据该项目生活污水的特点,结合我公司对同类污水处理工程实践经验，污水处理工艺流程如图3-1所示：
流程说明：
农场生活污水经化粪池（业主自理）预处理后，经管网收集全部汇集至格栅井经粗细格栅隔除固体杂质后流入调节池，经调节后的污水用泵提升进入A/O池，在此经兼氧和好氧生物的脱氮和脱碳处理，绝大部分有机污染组分得以去除；生化出水自流入二沉池进行固液分离，上清液出水贮于中间池，之后用泵提升进入砂滤器进一步去除悬浮物，滤液贮于清水池（出水若要回用时可另配消毒设备投加一定量的二氧化氯消毒）经排放口计量后达标外排。
污泥处理：
二沉池污泥大部分通过污泥回流泵回流至A/O池，剩余污泥则定时由污泥回流泵打入污泥池，污泥池污泥定期请环卫部门抽吸外运处置。
3.3预期处理效果
各处理单元预期处理效果详见表3-1。
表3-1各处理单元预期处理效果
污染物处理单元
pH
CODCr
（mg/L）
BOD5
（mg/L）
SS
（mg/L）
NH3-N
（mg/L）
生活污水
7～8
350
200
100
30
格栅井
调节池
出水
6～9
332.5
190
95
28.5
去除率
/
5%
5%
5%
5%
A/O池
二沉池
出水
6～9
66.5
19.0
38
7.20
去除率
/
80%
90%
60%
75%
砂滤器
出水
6～9
53.2
17.1
15.2
6.8
去除率
/
20%
10%
60%
5%
GB18918-2002一级B
6～9
≤60
≤20
≤20
≤8（15）
四、主要建、构筑物及设备设计
4.1化粪池
生活污水须经化粪池预处理，化粪池由业主根据给排水设计规范进行设计建设。
4.2格栅井
主要作用：
污水处理站的总进水口，利用粗细格栅隔除污水中的较大块固体杂物，防止后续设备及管道堵塞。
平面尺寸：
0.8×3.5m，有效水深0.8m，总深3.0m；
结构：
地下钢砼结构；
配置设备：
1.粗格栅1套，栅间距10.0mm；
2.细格栅1套，栅网孔径3.0mm。
4.3调节池
主要作用：
调节生活污水的水质水量。
停留时间：
5.0～6.0h；
有效容积：
216m3；
平面尺寸：
5.4×10.0m，有效水深4.0m，总深5.0m；
结构：
地下钢砼结构；
配置设备：
1.污水提升泵2台（1用1备），流量Q=42.0m3/h，扬程H=11.0m，功率N=3.0kW；
2.液位控制器1套；
3.蒸汽加热装置1套。
4.4A/O池
主要作用：
利用兼氧、好氧微生物降解分解废水中的有机物，同时通过硝化和反硝化作用达到脱氮的效果。
有效容积：
720m3；
平面尺寸：
10.0×16.0m，有效水深4.5m，总深5.0m；
气水比：
A段2：
1，O段16：
1；
消化液回流比：
150%～200%；
结构：
地下钢砼结构；
配置设备：
1.弹性填料1项；
2.弹性填料支架1项；
3.鼓风机2台（1用1备），风量12.68m3/min，风压49kPa，功率18.5kW；
4.微孔曝气管1项，通气量4.0m3/m·h；
5.穿孔曝气管1项；
5.消化液回流泵2台，流量Q=84.0m3/h，扬程H=5.7m，功率N=3.0kW。
4.5二沉池
主要作用：
沉淀去除生化出水中含有的生物脱落膜和悬浮物等。
形式：
多泥斗式平流沉淀池；
表面负荷：
0.7m3/m2·h；
沉淀时间：
2.0～3.0h；
有效容积：
128m3；
污泥回流比：
30%；
平面尺寸：
3.5×19.0m，有效水深2.0m，总深5.0m；
结构：
地下钢砼结构；
配置设备：
1.集水装置1套；
2.污泥泵4台，流量Q=10m3/h，扬程H=10.0m，功率N=0.75kW。
4.6中间池
主要作用：
过滤器提升取水位置。
停留时间：
1.0～2.0h；
有效容积：
50m3
平面尺寸：
2.5×5.0m，有效水深4.0m，总深5.0m；
结构：
地下钢砼结构；
配置设备：
1.提升泵2台（1用1备），流量Q=42.0m3/h，扬程H=14.5m，功率N=4.0kW；
2.液位控制器1套。
4.7砂滤器
主要作用：
进一步去除水中的SS，使其满足处理要求；
处理量：
42.0m3/h·套；
滤速：
8～10m/h；
工作压力：
≤0.6MPa；
反洗水强度：
10～15L/m2.s；
数量：
1套；
结构：
钢结构一体化设备;
配套设备：
反冲洗水泵1台，流量Q=167m3/h，扬程H=14m，功率N=11.0kW。
4.8清水池
主要作用：
过滤器反冲洗取水位置（出水若作为回用水需投加一定量的二氧化氯消毒剂，消毒设备可另配）。
有效容积：
50m3；
平面尺寸：
2.5×5.0m，有效水深4.0m，总深5.0m；
材质：
地下钢砼结构。
4.9污泥池
主要作用：
贮存剩余污泥，定期请环卫部门抽吸外运处置。
有效容积：
75.0m3；
平面尺寸：
3.5×5.4m，有效水深4.0m，总深5.0m；
结构：
地下钢砼结构。
4.10标准排放口
平面尺寸：
0.6×3.0m，有效水深0.5m，总深1.5m；
结构：
砖混结构，内贴白瓷砖。
4.11综合机房
主要作用：
放置鼓风机、控制系统、过滤器等。
平面尺寸：
5.0×16.0m，高5.0m；
结构：
砖混结构，建于组合池顶。
五、土建设计
5.1工程地质
本方案设计地耐力按150kPa考虑。
5.2建筑设计
建筑设计标准：
（1）耐火等级。
本工程各项建筑物均按二级耐火等级设计。
（2）建筑装修。
按《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）有关规定。
5.3结构设计
主要建、构筑物材料选用：
（1）建筑用砖为Mu10，基础部分用M5.0水泥砂浆砌筑，基础以上用M5.0混合砂浆砌筑。
（2）混凝土。
建筑物用C20，构筑物用C25密实混凝土；道路地坪用C15；垫层用C10。
（3）钢材用Ⅰ（Ф）级、Ⅱ（Ф）级钢筋，电焊条用E43、E50。
（4）所有砼用的砂、石均应洗净，剔除泥木草根。
（5）石灰应用纯净块灰预先化浆待用。
（6）风机房周壁采用吸声材料，进风口采用迷宫消声进风口，窗采用双层隔声窗，门采用隔声门。
六、电气与自控
6.1电气设计原则
1．根据污水处理工艺需要，对工艺运行情况及时进行显示、控制、报警。
本设计原则以自动控制为主，手动控制为辅，以国产设备为主，适当选用进口控制仪表。
2．符合国家相关强制性规范、规格及标准。
6.2设计范围
污水处理站内用电设备供电及控制设计、电缆敷设设计、供电系统接地设计、接地保护及照明设计等。
6.3主要用电负荷
主要用电负荷详见表6-1。
表6-1主要用电负荷
序号
用电位置
用电设备
名称
数量
台/套
装机（kw）单机
功率总数
使用电量（kwh/d）
1
调节池
污水提升泵
2
3.0
6.0
3.0×24
2
A/O池
消化液回流泵
2
3.0
6.0
3.0×24
3
二沉池
污泥泵
4
0.75
3.0
3.0×2
4
中间池
提升泵
2
4.0
8.0
4.0×24
5
清水池
反冲洗水泵
1
11.0
11.0
11.0×0.2
6
综合机房
鼓风机
2
18.5
37.0
18.5×24
7
自控
2.0
2.0
8
照明
2.0
2.0
9
备用
10.0
/
10
合计
696.20
总装机容量约85.00kW，常用容量约41.70kW。
处理站设计双电源供电，由业主将电源线送至污水站配电柜，配电和自动控制系统由防潮、防漏电和可靠的接地措施，各类电器设备均设电路短路和过载保护装置，以确保用电设备安全运行。
七、公用工程
7.1给排水
7.1.1给水
操作人员饮用水、洗刷水、溶药水等上水由业主方负责接入，DN25管径，流速1.5m/s，压力大于0.20MPa。
7.1.2排水
工艺所产生的杂水经收集后接入调节池重新处理。
雨水利用场地坡度自然排向周边的开阔地带，顺势自流外排。
7.2防冻与保温
⑴水处理构筑物尽量埋于地下，与冻土层接触部分防冻处理；地面以上池壁外围增设保温板。
⑵所有动力设施尽量放在室内，室内安装暖气；室外水泵全部采用潜水式。
⑶埋地管道埋在冻土层以下，架空水、污泥管道保温处理，保温方式参照给排水标准图集03S401。
⑷污水站内各种污水、污泥、空气、投药管线和闸阀为防止冰冻，在适当地点设放空或加伴热管。
（5）冬季提高鼓风机进风温度，可在风机一侧设空气预热室，将冷空气加热，再经风机加压升温，以提高曝气池水温。
7.3劳动保护
在污水处理站运转之前，应对各操作人员进行培训，制定必要的安全操作规程和管理制度，并张榜上墙，使每个人都有安全意识，牢记安全规程，时时刻刻将不安全的隐患消灭于萌芽状态。
各处理构筑物的平台走道和临空天桥均设置保护栏杆，栏杆高度和强度应符合国家劳动保护规定。
在站内须配置安全帽、安全带等抢救器材和工具箱等劳动保护设备，在构筑物边应备有救生圈，救生衣等救生设备，以防万一。
站内的管道、闸阀须设闸阀井，操作杆接至地面，以便操作。
易燃、易爆及有毒物品，须设置专用仓库，专人保管，并满足劳动保护规定。
所有电气设备的安装，防护，须满足电器设备有关安全规定。
设备的布置留有足够安全操作距离。
容易产生噪声的设备、设置隔振垫，同时将管理用房与机房分开，并采取有效的隔声措施。
7.4环境保护
对在污水处理站运行中所出现的影响环境问题如：
设备运行中发生的噪音，污水产生的不良气味等，可采取以下措施来达到环境质量标准。
（1）减轻不良气味的影响
总图布置合理，设置防护绿化带隔离除味，同时在站内充分绿化。
（2）噪声防护
处理站的噪声主要来自机房等的机电设备，因此一方面应选择噪音低、频率低的机电设备；另一方面应在整个污水处理站区进行合理布置，设备均放置于机房内，处理区与办公区分离。
绿化设计，美化环境、降噪隔音。
（3）污泥出路措施
污水处理产生的污泥定期请环卫部门抽吸外运处置。
7.5节能
本工程的主要能耗为动力消耗。
节能措施主要有以下几个方面。
采用先进节能的工艺，在保证污水处理站出水水质达标的前提下，尽量减少污水处理站设备总装机容量和使用容量；
采用节能、高效设备，对主要耗电设备如风机、水泵等根据需要采用变频调节，降低电机转速，减少电能消耗，从而降低运行成本；
在平面布置上，各构筑物之间管（沟）道应短捷、顺畅，减少水头损失。
7.6采暖通风
7.6.1采暖供热
该项目所需热源就近从锅炉房引入。
采暖和供热室外管网采用DN100、DN80、DN50无缝钢管，直接埋地方式敷设，采用聚氨酯泡沫保温；建筑物室内管道采用焊接钢管，采用铸铁节能型散热器采暖，散热量162W/片，水容量0.75L/片，工作压力0.5MPa。
7.6.2通风
设备间等在正常生产过程中有异味或腐蚀性气体产生，故在上述建筑物内设计安装排风系统，换气次数8-12次/小时，由安装在外墙上轴流风机完成。
7.7劳动定员
本工程设操作工1人。
八、投资估算
8.1土建费用
土建工程由业主负责完成，本方案仅按池容作常规估算，实际投资费用应以施工图预算为准，该项目土建费用估算详见表8-1。
表8-1 土建工程费用估算表
序号
项目
规模
总价
万元
备注
1
化粪池
/
/
由业主自理
2
格栅井
0.8×3.5×3.0=8.40m3
0.84
钢砼
3
调节池
5.4×10.0×5.0=270m3
12.15
钢砼
4
A/O池
10.0×16.0×5.0=800m3
36.00
钢砼
5
二沉池
3.5×19.0×5.0=332.5m3
15.96
钢砼
6
中间池
2.5×5.0×5.0=62.5m3
3.13
钢砼
7
清水池
2.5×6.0×5.0=62.5m3
3.13
钢砼
8
污泥池
3.5×5.4×5.0=94.5m3
4.70
钢砼
9
排放口
2.0m3
0.70
砖混+白瓷砖
10
综合机房
5.0×16.0=80m2
8.00
砖混（建于池顶）
11
设备基础、预埋件、阀门井等
1项
3.20
12
其他
1项
1.50
13
合计
注：
本表费用估算不包含场地特殊地基的处理费用。
8.2设备费用
设备费用估算见表8-2。
表8-2设备费用估算表
序号
名称
型号或规格
单价
数量
总价
（万元）
备注
1
粗细格栅
非标，不锈钢制作
0.95
2套
1.90
格栅井
2
污水提升泵
潜水排污泵，
Q=42m3/h,H=11m,N=3.0kW
0.75
2台
1.50
调节池
3
液位控制器
0.15
1套
0.15
调节池
4
蒸汽加热装置
非标制作
2.10
1项
2.10
调节池
5
弹性填料
Φ180mm
17.50
1项
17.50
A/O池
6
弹性填料支架
非标，防腐处理
8.80
1项
8.80
A/O池
7
微孔曝气管
YZФ65，通气量4.0m3/m·h
7.60
1项
7.60
O池
8
穿孔曝气管
非标制作
1.80
1项
1.80
A池
9
回流泵
潜水排污泵
Q=84m3/h,H=5.7m,N=3.0kW
0.75
2台
1.50
A/O池
10
集水装置
非标
3.80
1项
3.80
二沉池
11
污泥泵
潜水排污泵
Q=10m3/h,H=10m,N=0.75kW
0.45
4台
2.20
二沉池
12
提升泵
潜水排污泵
Q=42m3/h,H=14m,N=4.0kW
0.83
2台
1.66
中间池
13
液位控制器
0.15
1套
0.15
中间池
14
砂滤器
非标，处理能力42m3/h·套，钢结构一体化设备，配套滤料
11.30
1套
11.30
砂滤器
15
反冲洗水泵
Q=167m3/h,H=14m,N=11.0kW
0.80
1台
0.80
砂滤器
16
鼓风机
风量12.68m3/min,风压49kPa，功率18.5kW
4.60
2台
9.20
综合机房
17
管道、阀门等
12.60
1项
12.60
18
电气及自控
4.60
1项
4.60
19
合计
8.3其他费用
其他费用估算见表8-3。
表8-3其他费
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