人工湿地生态处理方案.docx
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人工湿地生态处理方案
生态农村污水处理工程
方
案
设
计
****环保科技有限公司
设计规格（Capacity）：
1000m3/d日期（Date）：
Sep.2011
存档编号（Record№）：
GD110913版本号（Revision）：
No.0
目录
1.工程概况1
2.设计基础1
2.1设计原则1
2.2设计依据1
2.3水量、水质分析2
2.4排放标准2
3.处理工艺选择2
3.1水质分析2
3.2工艺流程选择2
3.3工艺简介3
3.4工艺流程描述4
3.5处理效果预测分析5
4.工艺设计5
4.1设计范围5
4.2工程设计5
5.建筑与结构设计6
5.1设计规范和依据6
5.2结构设计6
5.3建筑设计7
6.电气设计7
6.1设计依据7
6.2设计范围7
6.3供配电系统7
6.4电缆敷设7
6.5供电负荷的计算7
6.6其它要求8
7.防腐及保温8
7.1防腐8
7.2保温8
8.给排水设计8
8.1给水设计8
8.2排水设计8
9.新建构筑物及设备表9
10.运行费用分析10
10.1计费标准10
10.2运行费用10
10.3综合指标11
1.工程概况
城镇污水处理工程，城镇的发展产生大量废物，影响传统水体运动和净化污染物的功能。
许多传统污水处理技术需要大量投入混凝土、钢、能源和化学药品。
本方案选用人工湿地这种廉价的天然水处理技术。
处理能力为1000m3/d。
2.设计基础
2.1设计原则
（1）遵守国家对环境保护及城市污水治理的有关规范、标准和规定。
（2）污水治理工程必须符合保护水体水质和生态环境的总体目标。
（3）服从城市总体规划原则和要求，并与城市道路、给水、防洪、电力、电信、建设等工程规划相协调。
（4）污水管网建设必须与污水厂的建设相配合。
（5）认真贯彻国家关于环境保护工作的方针政策，精心编制，做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。
（6）根据统一原则、分期建设原则，统筹兼顾近、远期工程内容，以近期为主，考虑远期发展。
（7）因地制宜根据客观实际，在保证处理效果的前提下，尽量节省工程投资，节省用地，节省能源，并降低运行成本。
（8）积极稳妥地引进、采用先进技术、先进设备、新材料，提高运行的可靠性，适度提高自动化程度，尽可能减轻工人劳动强度，减少日常维护检修工作量。
（9）污水在收集、输送、处理、排放过程中对环境造成的不良影响，防止二次污染。
2.2设计依据
（1）建设方提供的资料；
（2）《辽宁省污水综合排放标准》（DB21/1627-2008）；
（3）《室外排水设计规范》TJ14－87；
（4）《城市环境卫生设施设置标准》CJJ27－89；
（5）《城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准》（CJJ31－89）；
（6）《地面水环境质量标准》（GB3838－88）；
（7）《制定地方水污染物排放标准的技术原则与方法》（GBJ3838－83）
（8）《泵站设计规范》（GB/T50265－97）
（9）《工业与民用建筑抗震设计规范》（GBJ11－89）；
（10）《室外给水排水工程设施抗震鉴定标准》（GB3838－88）；
（11）《工业企业厂界噪音排放标准》（GB12384－2008）；
（12）《建筑结构设计统一标准》GBJ68－84；
（13）《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84；
（14）《混凝土结构设计规范》GBJ10－89；
（15）国家相关设计规范及标准。
2.3水量、水质分析
2.3.1污水水量
本方案设计日污水处理能力为1000m3/d，本方案设计污水处理系统24小时运行，处理能力为42m3/h。
2.3.2污水水质
本设计处理对象为生活污水。
按照城镇生活污水水质一般范围,可认为该项目生活污水水质状况如下:
在征得建设方同意后将作为最终的设计依据。
设计进水水质表表2-1
项目
COD（mg/L）
BOD（mg/L）
SS（mg/L）
NH3-N
P
指标
250~350
150~210
200~300
30~40
8~10
取值
300
180
250
35
10
注：
COD、BOD、SS、NH3-N取中间值，P取最大值。
（需监测核实）
2.4排放标准
根据建设方要求，综合《辽宁省污水综合排放标准》（DB21/1627-2008）的标准，并核实处理后污水去向及当地环保部门要求，本方案确定设计排水水质见表2-2。
在征得建设方同意后将作为最终的设计依据。
设计出水水质表表2-2
项目
COD（mg/L）
BOD（mg/L）
SS（mg/L）
NH3-N
P
排放标准
50
10
20
8（10）
0.5
设计出水
＜50
＜10
＜20
＜8
＜0.5
注：
括号外数值为水温>12℃时控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。
3.处理工艺选择
3.1水质分析
生活污水中的污染物浓度普遍不高,属于低浓度有机废水。
3.2工艺流程选择
我国是一个人均水资源短缺且水环境污染较为严重的国家，受经济条件制约，许多中小城镇和农村没有足够的资金去建设传统污水处理厂，而人工湿地系统具有建造成本较低、运行成本很低、出水水质非常好、操作简单等优点，故本方案选择人工湿地为主体处理。
在湿地进水端，由于各种污染物浓度较高，微生物大量繁殖并进行营养物循环和BOD减量，结果造成各种沉积物在湿地中的积累。
要解决或减轻堵塞问题，一般需要对进水进行适当的预处理，以最大程度地减小悬浮物质和湿地的有机负荷。
历年工程经验表明，采用厌氧流化床进行预处理，出水水质好，又不产生二级剩余污泥，处理能力高于好氧法，运行管理费用低，故本方案选用厌氧法进行预处理。
预处理与人工湿地结合作为北方人工湿地组合工艺的重要意义不仅在于对湿地入水进行初级处理，保证湿地系统的安全稳定运行，更重要的是通过调整预处理的处理深度，保证系统各季节的运行效果。
春夏秋季充分利用湿地的净水功能，冬季强化预处理进行补充。
在保证污水处理效果的前提下，可极大地降低运行成本。
这样分析结果便是：
采用“厌氧预处理+人工湿地”的污水处理工艺。
3.3工艺简介
3.3.1厌氧处理系统
厌氧生物处理工艺是近年来发展较快的废水处理技术，尤其是新型厌氧反应器的出现，提高了微生物量和生物活性，强化了传质过程，突破了HRT长、容积负荷低的障碍，使得厌氧处理工艺迅速推广应用。
厌氧法具有能耗低、对营养物质需求量少，对有机污染物质降解效率高和剩余污泥少等特点，特别适合于中高浓度有机废水的处理，运行成本较低。
此外，近年来，人们对常温厌氧也进行了较多的研究，取得了令人满意的研究成果。
近年来出现的新型厌氧反应器有：
AF、UASB、AFBR、UBF、EGSB、IC等。
这些厌氧反应器主要是通过微生物生长形式的变化、布局的不同以及气水的提升作用来达到高效、稳定和广谱的目的，各有其优缺点：
1、AF反应器：
采用微生物固定生长形式，污泥量比较大，对难降解物质去除效果好，但工程投资较大；
2、UASB反应器：
具有高活性的颗粒污泥，启动比较快，效率高，但运行的有效空间有限；
3、AFBR反应器：
微生物呈现流化悬浮状，生物量大，空间利用率高，效率高，但运行稳定性差；
4、UBF反应器：
微生物为固定与悬浮相结合的形式存在于反应器中，颗粒与附着污泥并存，稳定比较好，但构造相对复杂；
5、EGSB反应器：
污泥在反应器为膨胀悬浮状，生物量较大，空间利用率高，效率高，但是运行状态的控制要求较高；
6、IC反应器：
该反应器采用气体内循环，具有生物量大，占地小和容积负荷率高的特点，但对难生物降解物质的处理效果较差。
7、ABF（厌氧流化床）：
床内填充细小颗粒载体，废水从床体底部进入，按一定流速上升，使滤料层膨胀，床内有机物容积负荷较大，水力停留时间短，具有较好的耐冲击负荷能力，既可用于高浓度有机废水的处理，又可用于低浓度的城市污水处理。
所以，本方案选择此工艺。
3.3.2人工湿地
3.3.2.1概念
湿地是重要的自然资源，如同森林、耕地、海洋一样具有多种功能。
湿地系指天然的或人工的，长久的或暂时的沼泽地、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动、或为淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过6m的水域。
此外，湿地可以包括邻接湿地的河湖沿岸、沿海区域以及湿地范围的岛屿或低潮时水深超过6m的水域。
所有季节性或常年积水地段，包括沼泽、泥炭地、湿草甸、湖泊、河流及泛洪平原、河口三角洲、滩涂、珊瑚礁、红树林、水库、池塘、水稻田以及低潮时水深浅于6m的海岸带等，均属湿地范畴。
湿地与人类的共存、繁衍、发展息息相关，是自然界最富生物多样性的生态景观和人类最重要的生存环境之一，它不仅为人类的生产、生活提供多种资源，而且具有巨大的环境功能和效益，在抵御洪水、调解径流、蓄洪防旱、控制污染、调解气候、控制土壤侵蚀、促淤造陆、美化环境等方面有其他系统不可替代的作用，被誉为“地球之肾”，受到全世界范围的广泛关注。
在世界自然资源保护联盟（IUCN）、联合国环境规划署（UNEP）和全世界自然基金会（WWF）世界自然保护大纲中，湿地与森林、海洋一起并称为全球三大生态系统。
3.3.2.1净化机理
对SS:
湿地系统成熟后,填料表面和植物根系将由于大量微生物的生长而形成生物膜.废水流经生物膜时,大量的SS被填料和植物根系阻挡截留。
对有机物:
有机污染物通过生物膜的吸收,同化及异化作用而被除去。
对N,P:
湿地系统中因植物根系对氧的传递释放,使其周围的环境中依次出现好氧,缺氧,厌氧状态,保证了废水中的氮磷不仅能通过植物和微生物作为营养吸收,而且还可以通过硝化,反硝化作用将其除去,最后湿地系统更换填料或收割栽种植物将污染物最终除去。
3.3.2.1人工湿地系统具有如下特点
建造和运行费用便宜；
易于维护，技术含量低；
可进行有效可靠的污水处理；
可缓冲对水利和污染负荷的冲击；
可直接和简介提供效益，入水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动物栖息、娱乐和教育。
3.4工艺流程描述
工艺流程框图见下图:
3.5处理效果预测分析
污水处理系统各阶段预计处理效果见表3-1。
各阶段处理预计效果一览表表3-1
名称
COD（mg/L）
BOD（mg/L）
TSS（mg/L）
进水
出水
去除率
进水
出水
去除率
进水
出水
去除率
格栅
预沉调节池
300
255
15%
180
153
15%
250
225
10%
ABF池
255
127.5
50%
153
71.9
53%
225
68
70%
人工湿地
127.5
26
80%
71.9
9
88%
68
20
70%
排放出水
26
9
20
排放标准
50
10
20
说明：
其它指标通过整个处理工艺也能达到排放标准。
4.工艺设计
4.1设计范围
本方案设计范围包括本污水处理站内的建、构筑物改造及其附设管线、标准设备选用、非标准设备和控制系统。
各管线设计和报价分界点为污水站外1米远处，动力和控制系统的设计和报价分界点自（至）本污水站动力电缆进户线。
本方案不包含厂区排污池排及池内提升水泵。
4.2工程设计
4.2.1调节池1座
管道收集后的生活污水经机械格栅进入预沉调节池，格栅参数：
型号：
HF-500
栅细：
10mm
功率：
0.55kw
数量：
1台
调节池规格尺寸：
16.0×7.5×5.0m
有效容积：
496m3
调节时间：
11.8h
池内设潜水污水泵向ABF池输水，泵参数为：
流量：
42m3/h
扬程：
9m
功率：
2.2kw
数量：
2台（1用1备）
4.2.2ABF池2座
规格尺寸：
16×3.2×5.0m
上升流速：
0.8m/h
容积负荷：
3.0kgCOD/（m3·d）
4.2.3人工湿地1座
水平流湿地参数：
设计规格：
170.0×16.0×0.95m
填料装填两层:
土壤层:
石英砂规格：
2—6mm
高度：
0.4m
下层:
砾石规格：
粒径5—8mm
高度：
0.2m
垂直流湿地参数：
设计规格：
34.0×16.0×1.35m
填料装填三层:
土壤层:
石英砂规格：
2—6mm
高度：
0.4m
中间层:
砾石规格：
粒径5—8mm
高度：
0.3m
底层：
碎石规格：
粒径8—10mm
高度：
0.3m
配置分析：
根据植物的原生环境分析，原生于实土环境的植物如美人蕉、芦苇、灯心草、旱伞竹、皇竹草、芦竹、薏米等，其根系生长有向土性，可配置于表面流湿地系统和潜流湿地土壤中；如水葱、野茭、山姜、藨草、香蒲、菖蒲等，由于其生长已经适应了无土环境，因此更适宜配置于潜流式人工湿地。
4.2.4综合间1座
设计规格：
9×6.0×3.3m
结构形式：
砖混
5.建筑与结构设计
5.1设计规范和依据
污水站建筑、结构设计所依据的主要规范如下：
《混凝土结构设计规范》（GBJ10－89）；
《建筑地基基础设计规范》（GBJ7－89）；
《砌体结构设计规范》（GBJ3－88）；
《建筑抗震设计规范》（GBJ11—89）；
《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69—84）。
5.2结构设计
5.2.1基础处理
暂无现场地质勘探数据，本方案土建设施按现场土质和地下水状况良好、设计标高土层未被扰动、地基承载力≥80KPa等条件考虑，不考虑降水施工、地下设施（电缆、管线、构筑物、文物等）清理保护费用。
5.2.2结构措施
水池主体采用C25抗渗（P8）钢筋混凝土加膨胀剂UEA浇注，采用钢制止水带进行止水处理。
辅助生产建筑物均采用砖混结构形式，适当设置构造柱及圈梁，基础采用钢筋混凝土及砖条形基础，屋面采用彩钢板装饰。
多层建筑物采用框架结构。
5.3建筑设计
污水站内建筑物采用塑钢门窗，外墙涂料装饰，颜色与周围建筑物协调一致。
内墙及顶棚除控制室为乳胶漆外，其余为抹灰喷大白，地面为水磨石或防腐处理地面。
6.电气设计
6.1设计依据
污水站电气及控制系统设计主要参照以下规范：
《工厂电力设计技术规范》（GBJ6—85）；
《低压配电设计规范》（GB50054-95）；
《建筑电气通用图集》（92DQ）。
6.2设计范围
本工程电气设计包括污水处理站内部的动力、控制和照明设计，主要内容包括：
1、污水处理站用电设备的电气负荷计算；
2、低压供、配电系统设计；
3、污水处理站用电设备的电气控制；
4、动力电缆、控制电缆和照明电缆（线）的敷设；
5、防雷及接地。
6.3供配电系统
本工程用电负荷较低，确定污水处理站供电电压为0.4KV等级，电源为三相五线制。
6.4电缆敷设
来自厂区的0.4KV电缆接入控制室低压配电柜，通过输出电缆（电线）给用电设备。
全站配电采用树干式与放射式相结合的方法，视建、构筑物结构情况及用电设备的布置情况，采用架空或直埋的敷设方法。
室内电缆采用穿线管暗敷设方式。
整个污水处理站照明电源亦来自控制室低压配电箱。
场区照度按5勒克斯考虑，综合间等建筑物内采用白炽灯照明，照度按30勒克斯考虑。
各支路的照明电源采用BVV型导线穿管沿墙、柱、梁暗设。
照明灯具开关设置视生产要求及灯具的配合安排。
6.5供电负荷的计算
污水处理站主要用电设备电气负荷的计算，采用需要系数法，计算结果见表6-1。
主要用电设备一览表表6-1
序号
设备名称
设备功率
（kw）
数量
备用
数量
装机功率
（kw）
运行功率
（kw）
运行时间
（h/d）
日电耗
（kwh/d）
1
机械格栅
0.55
1
0
0.55
0.55
12
6.6
2
调节池提升泵
2.2
2
1
4.4
2.2
24
52.8
合计
——
——
——
6.6其它要求
由于没有详细资料和具体要求，本工程防雷暂按三类防雷考虑
在0.4KV电源进线处设置电气中性点重复接地装置，接地电阻≤10Ω。
各用电设备均作PE线。
7.防腐及保温
7.1防腐
直埋钢管线采用环氧沥青漆防腐，缠玻璃丝布，两布三油。
架空钢管线除锈，刷防锈底漆，外罩调和漆。
池内钢结构采用环氧煤沥青重防腐处理。
非标钢制设备采用锌基涂镀防腐处理。
uPVC管线不做防腐处理。
所有需防腐钢构件或管路均可采用效果好的新型防腐涂料。
7.2保温
管线保温采用PE或聚胺酯型材缠绕处理。
各池体采取覆土或维护结构保温。
8.给排水设计
8.1给水设计
污水处理站自用水主要用于药剂配制、冲洗设备和地面、化验用水及其它杂用水。
其中，压滤机、格栅等设备和地面冲洗使用处理后水，不计入总用水量。
污水站自用水量估算见表8-1。
污水站自用水量一览表表8-1
序号
用水点
日用水量（m3/d）
1
其它杂用水
0.5
2
合计
0.5
水质来源及要求：
厂区自来水；水压要求：
≥0.2MPa。
8.2排水设计
污水处理站主要排水点和日排水量估算见表8-2。
污水站主要排水点和日排水量一览表表8-2
序号
排水点
排水量（m3/d）
排水去向
1
其它排水（含设备冲洗）
0.5
调节池
2
合计
0.5
污水处理站内的地表排水（雨水等）系统单独建立，不排入本污水站，本方案不作设计及报价。
9.新建构筑物及设备表
主要建、构筑物及设备表表9-1
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
一、土建构筑物部分
1
格栅渠
6.0×1.0×2.0
座
1
钢筋砼
2
调节池
16.0×7.5×5.0
座
1
钢筋砼
3
AFB
16.0×3.2×5.0
座
1
钢筋砼
4
水平流湿地
170.0×16.0×0.95
座
1
钢筋砼
5
潜流湿地
16.0×34.0×1.35
座
1
钢筋砼
6
综合间
9×6.0×3.3
座
1
砖混
二、设备部分
1
回转格栅
HF-500,N=0.75kw
台
1
**环保
2
调节池提升泵
Q=42m3/h,H=12mN=2.2kw
台
2
国产
3
集布水装置
套
1
**环保
4
厌氧填料
m3
42
**环保
5
人工湿地填料
m3
2176
**环保
6
水封罐
台
1
**环保
7
浮球液位计
0-5m
套
1
玛赫
8
电控系统
项
1
**环保
9
管路管件
套
1
污水站外1米为界
注：
不含植被。
10.运行费用分析
10.1计费标准
10.1.1物耗计费标准表10-1
项目
电费（元/kwh）
水费（元/m3）
人工（元/月）
标准
0.60
2.4
1500
10.1.2折旧计算标准
污水站设备、电气、仪表等设备折旧年限按15年计；
土建等设施折旧年限按30年计。
10.1.3运行能力表10-2
日处理水量
1000
m3/d
年运行月数
12
月/a
年运行天数
360
d/a
年处理水量
36
万t/a
10.2运行费用
10.2.1人工费：
表10-3
由于人工湿地相对污水处理厂管理方便，运营成本大幅度下降，劳动定员可初定为3人即可。
序号
职务
人数
月工资
年工资
折合吨水人工费
（元/月）
（元/年）
（元/t）
1
员工
3
4500
54000
0.15
合计
——
3
4500
54000
0.15
10.2.2电费：
表10-4
日电耗（kwh/d）
电费（元/kwh）
日电费（元/d）
折合吨水电费（元/t）
年电费（万元/年）
59.4
0.6
35.64
0.04
1.28
10.2.3水费：
表10-5
耗水量（t/d）
单价（元/吨）
日水费（元/d）
吨水水费（元/t）
0.5
2.4
1.2
0.0005
10.2.4折旧费用表10-6
项目
投资（万元）
折旧年限（年）
年折旧费（万元/年）
吨水折旧费（元/吨水）
土建
172.08
30
5.74
0.16
设备
110.23
15
7.35
0.20
合计
——
——
10.2.5运行费用一览表表10-7
序号
名称
日运行费
月运行费
年运行费
折合吨水运行费用
（元/天）
（元/月）
（万元/年）
（元/吨水）
直接费用
1
人工费
150
4500
5.4
0.15
2
电费
35.64
1069.2
1.28
0.04
3
水费
1.2
36
0.0432
0.0005
小计
186.84
5605.2
6.72624
0.18614
间接费用
1
土建折旧
6.58
0.18
2
设备折旧
8.54
0.24
小计
15.12
0.42
合计
21.85
0.61
注：
不含植被费用。
10.3综合指标
污水站综合指标一览表表10-8
序号
内容
数据
备注
1
年处理水量
36
万吨/年
2
年消减COD量
98.82
吨/年
3
年直接运行费用
6.72624
不含折旧（万元）
4
年间接运行费用
15.12
折旧（万元）
5
吨水投资
3662.60
元
6
吨水直接运行费用
0.19
不含折旧（元）
7
吨水总运行费用
0.61
含折旧（元）
8
新建建、构筑物占地面积
3520
平方米
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