莱阳市污水处理工程设计.docx
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莱阳市污水处理工程设计
莱阳市污水处理工程设计
一、工程概况
莱阳市系胶东咽侯地带，位于胶东半岛中部，烟台市西南部，地处东径120°31`ˊ-120°59`ˊ12"，北纬36°34`ˊ10"-37°ˊ52"之间，东临海阳市，西接莱西市，西北毗邻招远市，北界栖霞市，南靠即墨市，东南隅濒临黄海的丁字湾。
莱阳市区地势北高南低，北部、东部、西南部均有山峦起伏的低山丘陵群。
莱阳市污水厂建成运行前蚬河和城区内的自然排水沟是市区内的主要排污河道。
2002年污水排放量约为4万m3/d,其中30％的污水量排入蚬河,70％的污水量排入自然排水沟，由自然排水沟在城区下游汇入蚬河，城市污水经蚬河、五龙河最终排入黄海。
污水厂建成运行前城市污水不经处理就直接排放，严重影响了下游河道沿岸人民的饮用水水质和黄海入口处的渔业生产，莱阳市污水处理厂的建成运行，保护了环境，改善了水质，保证了人民的身体健康和渔业的生产。
莱阳市污水处理厂是莱阳市建成运行的第一座污水处理厂，采用一体化氧化沟处理工艺。
该工程由山东省城建设计院设计和施工，设计总规模为8万m3/d。
一次设计，分两期实施，一期建设规模4万m3/d（其中预
处理及污泥处理土建按总规模建设）已于2002年建设完成并投入运行。
二期工程将与2008年开工建设。
一期工程建设总投资为3050万元。
莱阳市污水处理厂服务范围为莱阳市2010年总体规划范围、总规划用地为29KM2。
服务年限为2010年，服务人口25万人。
二、设计规模及设计进出水水质
1、设计规模
2002年污水量为4万m3/d，2010年预测污水量为7.3万m3/d。
根据莱阳市总体规划、排水系统状况、预测污水量和经济发展状况，确定莱阳市污水处理厂设计总规模为8万m3/d，一次设计，分两期实施。
2、设计进水水质
COD≤450mg/lBOD5≤200mg/lSS≤200mg/l
TN≤35mg/lTP≤3mg/l
3、设计出水水质
莱阳市污水处理厂处理后的出水排入蚬河，而蚬河为Ⅳ类功能水体，要求排入其内的出水必须满足当时现行的《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准。
另外根据莱阳市环保局的要求以及莱阳市实际情况污水处理厂出水
也应满足该标准。
由此确定污水处理厂最终出水水质为：
CODCr≤120mg/lBOD5≤30mg/lSS≤30mg/l
NH3-N≤15mg/lTP≤1.0mg/l
二、处理工艺方案的选择及特点
1、处理工艺确定原则
为了同时达到污水处理厂高效稳定运行和基建投资省、运行费用低的目的，依据下列原则进行了污水处理工艺方案选择。
（1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到排放标准；
（2）投资低，运行费用省，以尽可能少的投入取得尽可能高的效益；
（3）选定工艺的技术设备先进、可靠，国产化程度高，一致性好；
2、处理工艺的确定
综合考虑本工程的建设规模、进水特性、处理要求、工程投资、运行费用和维护管理，以及工程的资金筹措等情况，经过技术经济比较、分析，确定采用一体化氧化沟生物处理工艺。
3、工艺说明
一体化氮化沟工艺的基本特点是将生物处理净化和固液分离合为一体。
是一个集厌氧、缺氧、好氧为一体的、近些年发展起来的一种生化处理技术，是传统氧化沟的改进技
术。
在本工艺中，固液分离是在氧化沟的侧沟固液分离器中进行的，它们是一体化氧化沟技术的关键，同时具有固液分离和污泥回流两大功能，直接决定着出水水质的好坏。
侧沟固液分离器具有与二沉池相同的功能，但沉淀机理与主要是重力作用的二沉池又有显著的不同。
当混合液由主沟进入固液分离组件后，由于组件的特殊构造，水流方向发生很大的变化，造成较强烈的紊动。
这时混合液中的污泥颗料正处于前期絮凝阶段，紊动对絮凝的影响不大。
随着絮凝不断进行，污泥颗料越来越大，污泥的絮凝过程到了后期絮凝阶段，紊动的不利影响也越来越大，与絮凝过程的要求相适应，这时混合液流过组件弯折，流速大大降低，且流动开始趋于缓和。
因此，在固液分离组件下部的很小底层里，絮凝作用已基本完成。
絮凝成形的污泥颗粒在不断上升的过程中，密度越来越大，流速越来越小，慢慢开始发生沉降的污泥颗粒还会被池底不断涌入的混合液的上升水流所冲击，当重力与向上的冲击力相等时，污泥保持动态的静止，于是形成了一个活性污泥悬浮层。
悬浮层中的颗粒由于拦截进水中的杂质而不断增大，污泥颗粒沉速不断提高，从而可以提高水流上升流速和产水量。
因此，不仅提高了分离器的表面负荷，还取得了较高质量的出水。
4、工艺特点
（1）特殊的水力学设计，使得反应器具有了很强的稀释、缓冲能力，因而特别适宜于耐受因流量和水质变化所引起的冲击负荷，出水水质稳定。
（2）厌氧段的回流液来自缺氧段，使厌氧段中的硝态氮含量除低，有助于厌氧段聚磷菌的释磷。
（3）利用不同菌群的生物特性，使生物系统在降解碳源有机物的同时能去除一定的氨氮。
（4）缺氧段和好氧段之间实现了混合液的水力内回流，省掉了一套机械回流装置。
（5）运行可靠、管理简便，易于实现自动化操作，也能在人工手动操作条件下正常运行，适合莱阳市目前的管理操作水平。
（6）污泥龄长，污泥产量低。
利用侧沟进行泥水分离，不设二次沉淀池。
（7）设备利用率高，占地面积小。
5、工艺流程
城市污水
达标排放
污水处理流程
泥饼
外运至垃圾厂填埋
污泥处理流程
四、工程设计
1、总平面设计
（1）厂址选择
根据莱阳市总体规划、污水工程规划及莱阳市实际情况，污水处理厂厂址设在市区规划区南边，铎山路以南，清水路以东，蚬河西岸，靠近自然排水沟和蚬河交汇处的平坦开阔地带。
选择此处具有以下特点:
a该厂址位于污水走向的下游方向，地势较平坦，污水排放畅通。
b该厂址位于常年主导风向的下风向，故对城区环境影响较小
c距现有建成区和规划区较近，污水管线管线短，造价低。
d厂址离变电站不远，便于供电,节约供电线路，双电源供电有可靠保障。
e可以利用蚬河，直接排放处理过的污水，污水厂以下无需再敷设排水管道，大大降低工程造价。
f距农田较近，便于污水处理后用于农业灌溉。
（2）总平面布置
莱阳市污水厂总占地面积为4.35公顷，按照各构建筑物的功能和流程要求，结合厂址地形、气象和地质条件等因素，莱阳市污水厂总平面布置分为几大功能
区：
预处理区（含格栅、泵站、沉砂池）一体化氧化沟生化处理区、污泥处理区、生活管理。
污水厂总平面布置的特点如下：
a.按构筑物功能和流程利用自然地形布置，减少土方工程并使其有机的连为一体。
b.综合楼等办公生活设施集中布置在厂前区，使其与污水、污泥处理构筑物相对独立，厂前区位于城市主导风向的上风向，最大程度地避免了污水、污泥气味及机器设备噪音的影响。
c.污泥处理部分集中布置，远离生活区，从而有利于厂前办公生活区的环境。
d.将中控室、化验等集中布置在综合楼，从而尽量节省占地。
e.构筑物的布置有利于分组运行，预留发展用地有利于远期构筑物与近期有机联系并协调一致。
另外，厂区的主干道宽按6.0m设计，次干道宽按4.0m设计，基本上成环状布置，并与主要构筑物相连。
厂区平面设计尽量注意环境的美化，尽量为职工营造一种良好的工作环境，厂区的绿化充分利用了道路两侧的空地，将污水处理区、污泥处理区及办公区之间用绿化带及道路隔开，全厂的绿化面积大于35%。
2、主要构筑物设计
（1）粗格栅
功能：
去除污水中的较大飘浮杂物以保证污水提升泵的正常运行。
采用机械格栅，正常情况下两条渠道同时运行，事故时一条运行。
构筑物：
地下钢筋混凝土平行渠道（两条）。
流量：
设计总流量Q=1.278m3/s
（总规模8万m3/d计算）
一期设计流量Q=0.639m3/s
二期设计流量Q=0.639m3/s
设备:
设备类型:
机械格栅除污机LHG-1200型
设备参数:
栅条间隙b=20mm
格栅宽度B=1200mm
格栅高度H=900mm
格栅倾角α=75。
过栅水位差△H=150mm
设备台数:
2台
（2）进水泵房
功能：
提升污水以满足后续污水处理流程竖向衔接的要求，实现重力流动顺序处理污水。
构筑物：
地下钢筋混凝土结构。
设备类型：
可提升式无堵塞潜水污水泵
设计参数：
设计总流量Q=1.278m3/s
一期设计流量Q=0.639m3/s
二期设计流量Q=0.639m3/s
扬程H=11m
选型：
350QW1200-11-45
6台（4用2备）一期安装3台，二期安装3台。
（3）细格栅
功能：
去除污水中较为细小的飘浮杂物，以保证后续处理流程的正常运行。
渠数：
2条
构筑物：
钢筋混凝土平行渠道。
流量：
设计总流量Q=1.278m3/s
一期设计流量Q=0.639m3/s
二期设计流量Q=0.639m3/s
设备类型：
采用机械细格栅，2台（互为备用），
设备参数：
格栅宽度：
B=1600mm
栅条间隙：
b=5mm
过栅水位差：
△H=250mm
（4）钟式沉砂池
功能：
去除污水中粒径较大的无机砂粒，以保证后续处理流程的正常运行，减少后续处理构筑物发生沉积。
构筑物：
钢筋混凝土池体
流量：
设计总流量Q=1.278m3/s
一期设计流量Q=0.639m3/s
二期设计流量Q=0.639m3/s
池数：
2座
设计参数：
（单池）
设计流量：
Q=0.639m3/s
直径：
4.87米
设备类型：
浆板式水平旋流器
设备台数：
2套
设备类型：
ZXS18型空气提砂机
设备台数：
2套
设备类型：
砂水分离器设备
设备台数：
1套
（5）一体化氧化沟
a:
厌氧段
功能：
去除污水中部分污染物，并适当投加化学药剂加强除磷功能
设计流量：
Q=1.278m3/s
池数：
8条沟
构筑物：
钢筋混凝土结构。
单沟设计参数：
长X宽X高=21x22.5x4.5m
有效水深：
4.2m
有效容积：
1060m3
设计流量：
Q=0.16m3/s
水力停留时间：
HRT=1.84h
b:
氧化沟段
功能：
去除污水中大部分污染物，特别是可生物降解的有机物质，是本工程的核心构筑物。
构筑物：
钢筋混凝土结构。
池数:
4组8条沟
设计流量：
Q=0.93m3/s
水力停留时间：
HRT=15.6h
污泥龄：
SRT=25天
混合液浓度：
MLSS=4000mg/l（MLVSS=0.7MLSS）
污泥负荷：
Fw=0.073KgBOD5/kgvss.d
总需氧量：
140X4kgO2/h
单沟参数：
单沟有效容积：
V=6500m3
单沟沟宽：
21m
直段长：
80m
有效水深：
4.0m
c:
侧沟分离区
功能：
进行沉淀分离，使出水水质达到要求，提高污泥浓度。
构筑物：
钢筋混凝土结构
分离器:
长65m宽：
4m
表面负荷:
1.60m3/m2.h
沉淀时间2.1h
设备类型：
曝气转盘：
每条氧化沟设3台曝气转盘
转盘直径：
1.4m
转盘轴长：
9m
每台功率:
37KW
单位供氧能力：
8.4KgO2/m2.h
动力效率：
≥2.5KgO2/Kw.h
转速：
50r/min
浸没深度：
500mm
总台数：
共24台。
水下推动器：
每条氧化沟设4台水下推动器，型号QJB4/2-2500/2-42/P，每台功率4KW，共32台（用于保证混合循环流动以节省能耗）。
氧化沟出水经分离器沉淀分离后引出氧化沟。
氧化沟剩余污泥排至浓缩压滤间进行浓缩脱水。
（6）污泥浓缩压滤机房
功能：
对剩余污泥进行浓缩压滤脱水，使污泥含水率降低到尽可能低的程度，以减少污泥体积并便于装卸作业。
构筑物：
砖混结构
平面尺寸：
24X18.7米
层高：
5.2米。
数量：
1座
污泥产量:
8320kgDs/d
进泥含水率：
99.6%
日排剩余污泥：
260X4m3/d
出泥含水率：
75--80%
设备：
带式浓缩压滤机，4台，
带宽:
1.5m
四、主要设备表
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
机械粗格栅
B=1200,b=20H=900
套
2
2
机械细格栅
B=1600，b=5H=1250
套
2
3
栅渣压滤机
SY-350
台
1
3KW/台
4
潜水排污泵
350QW1200-11-45
台
6
4用2备
5
无轴螺旋输送机
WLS-300
台
1
2.2KW/台
6
旋流除沙机
YR-SFX-18
台
2
7
砂水分离器
SF-380
台
1
8
曝气转盘
D1400L=9M
台
24
9
水下推动器
QJB4/2-2500
台
32
4KW/台
10
水下搅拌器
QJB2.2/8-320
台
16
2.2KW/台
11
刮沫吸泥机
GM5000
台
8
12
分离器组件
2000×1000×500
组
544
13
回流泵
QJB-W7.5
台
8
7.5KW/台
15
带式浓缩压滤机
DNY1500-N
套
4
1.1.1.1
16
自动加药装置
套
1
1.1.1.2
17
超声波流量计
DN1200
台
1
1.1.1.3
五、工程投资及成本计算
1、工程总投资
污水厂一期工程总投资3050万元，其中固定资产投资为2775万元。
资金来源：
利用银行贷款2000万元，自筹资金1050万元。
2、成本计算
成本计算表（一期工程）
序号
费用名称
单位
计算公式
费用价值
1
动力费
万元/年
E1=（400×8760×0.50元/度+1250×60元/kVA·年）×10-4
182.70
2
药剂费
万元/年
E2=8.4t×50000元/t×10-4
42.00
3
工资福利费
万元/年
E3=9600元/人·年×40人×10-4
38.4
4
固定资产折旧
万元/年
E4=2775×4.8%
133.2
5
大修费
万元/年
E5=2775×1.7%
47.18
6
检修维护费
万元/年
E6=2775×1.0%
27.75
7
管理费用和其他费用
万元/年
E7=（E1+E2+…+E6）×10%
47.12
8
年经营成本
万元/年
Ec=E1+E2+E3+E5+E6+E7
385.15
9
年总成本
万元/年
Yc=Ec+E4
518.35
10
单位制水成本
元/吨
T1=Yc/365Q
0.355
11
单位制水经营成本
元/吨
T2=Ec/365Q
0.26
六、运行状况
莱阳市污水厂2002年底建设完成，运行至今，污水量、出水水质均满足设计要求。
出水水质稳定，达到了国家《污水综合排放标准》二级排放标准的要求。
正常运行时进出水水质如下：
进水水质（平均）：
出水水质（平均）：
COD：
130—380mg/lCOD：
200—75mg/l
BOD5：
60—200mg/lBOD5：
10—20mg/l
SS：
100—270mg/lSS：
10—24mg/l
七工程效益分析
1、环境效益
按污水处理规模4万m3/d计（一期工程），建成后每年将减少对水体的污染量：
CODcr4818吨
BOD52482吨
SS2482吨
2、社会及经济效益
莱阳市污水处理工程的建成投产，必将促进莱阳市城市基础设施的建设，改善投资环境，为发展生产创造有利条件，带动经济的繁荣，促进了工农业及渔业经济的发展。
七结论与建议
1、结论
a:
一体化氧化沟处理工艺投资少，占地面积小，运行管理简单，运行费用低，比较适合中小城市的污水处理。
b:
一体化氧化沟处理工艺抗冲击负荷较好，处理效果好出水水质稳定。
2、存在的问题和建议
存在的问题：
a:
有些工业企业废水不经处理就直接排入污水厂，使得进水水质严重恶化，影响污水厂的正常运行和处理效果。
b:
有些国产设备质量较差、事故率高，维修量大、维修费高。
建议：
a:
建议环保、城建等部门应加强对工业企业点源污染的管理和监控。
排入城市下水道的工业废水应符合《污水排入城市下水道水质标准》（CJ18-86）中的规定，确保污水处理厂的正常运行和良好的处理效果。
b:
对质量较差、事故率高、经常性运转的设备，建议更换为质量较好的国产或进口设备。
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