人工湿地项目工艺初设方案.docx
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人工湿地项目工艺初设方案
金华市金东区曹宅镇污水处理厂尾水湿地工程
10000m³/d
初
设
方
案
衢州城建设计有限公司
二〇一六年六月
第一章工程概况3
§1.1工程建设规模3
§1.2污水水质及处理出水标准3
第二章设计依据、原则和范围5
§2.1设计依据5
§2.2设计原则5
§2.3设计规范与标准5
§2.4编制范围7
§2.5设计施工范围7
第三章污水处理工艺8
§3.1原水情况调查8
§3.2污水处理工艺的选择8
3.2.1常规生物处理工艺介绍8
3.2.2尾水处理工艺选型11
§3.3工艺流程设计11
3.3.1工艺流程图11
3.3.2主要构筑物及设备选型12
第四章电气与自控设计15
§4.1电气设计15
4.1.1设计范围15
4.1.2动力配电15
4.1.3电动装置控制要求15
4.1.4电缆敷设15
4.1.5防雷接地15
4.1.6照明16
§4.2自动化控制设计16
§4.3电器、仪表17
第五章其他设计18
§5.1节能设计18
§5.2绿化设计18
§5.3消防设计19
§5.4结构设计19
§5.5防腐涂漆措施20
§5.6工程形象设计20
第六章水处理设备运行管理措施21
§6.1组织管理措施21
§6.2技术管理措施21
第七章工程投资及运行成本22
§7.1主要工艺投资估算22
§7.2运行成本分析23
第一章工程概况
§1.1工程建设规模
根据建设方提供的情况，项目曹宅镇污水处理厂位于曹宅镇梅溪塘村，总占地面积7000平方米，按国家一级B标出水水质设计建设，日污水处理能力5000吨左右，是我区最大的镇级污水处理厂。
该工程被列入省建设厅污水处理厂提标改造资金外助项目，总投资750余万，2015年完工并投入使用，出水标准将由原来的国家一级B标提升至A标。
远期规划周边工业及部分未纳管居民生活废水纳管接入项目处理厂，届时项目处理能力提高至10000吨/天。
§1.2污水水质及处理出水标准
建设方的尾水出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准，目前水量为5000吨/天，远期10000吨/天。
根据建设方提供的情况，原水参照当地的生活污水水质设计，如下：
表1-1污水进水水质（mg/l）
监测项目
次
CODcr
（mg/L）
BOD5
（mg/L）
TN
（mg/L）
NH3-N
（mg/L）
TP
（mg/L）
PH
1
≤50
≤10
≤15
≤5（8）
≤0.5
6～9
现根据项目环评批复审核意见要求，针对项目尾水做进一步深化处理，在曹宅镇污水处理厂出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级a标的基础上，经过湿地深度处理后出水，氨氮达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级a标的80%，即≤4.0mg/L；总磷达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级a标的70%，即≤0.35mg/L。
见表如下：
表1-2污水出水水质（mg/l）
监测项目
CODcr
TN
NH3-N
TP
PH
数据（mg/L）
≤40
≤15
≤4（6.4）
≤0.35
6～9
括号外数值为水温>12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。
第二章设计依据、原则和范围
§2.1设计依据
（1）《中华人民共和国环境保护法》
（2）《中华人民共和国水污染防治法》
（3）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（2014年版）
（4）《人工湿地污水处理技术导则》RISN-TG006-2009；
（4）建设方提供的有关废水的水质、水量资料
（5）我公司在水处理方面的设计经验和工程实践
§2.2设计原则
（1）严格遵守国家及地方有关环保法律、法规和技术政策；
（2）在生产建设总体规划的指导下，通过污水综合治理工程的建设达到保护环境、保持水资源可持续发展的目的；
（3）选择技术先进、经济合理的处理工艺，使水处理设施能够长期地稳定运行，确保出水达标；
（4）结合实际情况，发挥工艺优势，选择经济合理的构筑物形式和节能型设备，最大限度地降低水处理成本；
（5）因地制宜，合理布置处理构筑物及水力流程，减少工程投资；
（6）保障水处理设备在日后运行过程中操作管理、维修方便，减轻劳动强度；
（7）采用可靠的控制系统，实现水处理工艺的自动化管理。
§2.3设计规范与标准
（1）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（2014年版）
（2）《室外给水设计规范》（GB50013-2006）
（3）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
（4）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
（5）《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2009）
（6）《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）
（7）《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140-2005）
（8）《工业企业厂界噪声排放标准》（GB12348-2008）
（9）《工业企业噪音控制设计规范》（GB/T50087-2013）
（10）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）
（11）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）
（12）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）
（13）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）
（14）《工业建筑防腐设计规范》（GB50046-2008）
（15）《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）
（16）《20KV以下变电所设计规范》（GB50053-2013）
（17）《低压配电设计规范》（GB50054－2011）
（18）《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-2011）
（19）《建筑照明设计标准》GB50034-2013
（20）《建筑防雷设计规范》（GB50057-2010）
（21）《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB/T50062-2008）
（22）《工程设计节能技术暂行规定》（GBJ6-1985）
（23）《动力机器基础设计规范》（GB50040-1996）
（24）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2008）
（25）《通用建筑结构设计标准》（ZBBZH/GJ1）
（26）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2010）
（27）《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019-2003）
（28）《自动化仪表选型设计规范》（HG/T20507-2014）
（29）《仪表配管配线设计规范》（HG/T20512-2014）
（30）《仪表系统接地设计规范》（HB20513－2014）
（31）《控制室设计规范》（HG/T20508-2014）
（32）《仪表供电设计规范》（HG/T20509-2014）
（33）《分散型控制系统工程设计规范》（HG/T20573-2012）
§2.4编制范围
1、水处理工艺设计、设备设计或选型、总平面布置设计；
2、水处理工程投资估算与运行费用分析。
§2.5设计施工范围
本工程设计施工范围：
污水处理站区域内由格栅渠到处理设备排放口之间的污水处理工艺、建筑、结构、自控等专业的设计、设备配套、制造、安装、调试等由乙方完成。
污水处理站内用电由甲方将设备的动力电缆接到配电柜处。
处理站室内、外照明、给排水、道路、绿化及围墙等由甲方组织完成。
第三章污水处理工艺
§3.1原水情况调查
（1）进水高程
本方案中处理站进水高程按-0.80m设计，后期需依照实际高程调整。
（2）建设场地
根据业主提供资料，规划约22000m2用于尾水深度处理项目用地，虑美观和其它方面的因素，初步确定污水处理设施以垂直流人工湿地为主，主要负责尾水工艺深度处理；人工景观为辅，配合项目配套辅助工程，美化周边环境，提高人文气质。
本方案根据建设用地的现有情况进行设计。
§3.2污水处理工艺的选择
3.2.1常规生物处理工艺介绍
湿地一词最早出现于1956年美国鱼和野生动物管理局《39号通告》,通告将湿地定义为"被间歇的或永久的浅水层覆盖的土地。
"
1979年,美国为了对湿地和深水生态环境进行分类,该局对湿地内涵进行了重新界定,认为"湿地是陆地生态系统和水生生态系统之间过渡的土地,该土地水位经常存在或接近地表,或者为浅水所覆盖……"。
1971年在拉姆萨尔通过了《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》（简称《湿地公约》）,该公约将湿地定义为:
"不问其为天然或人工、常久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带,带有静止或流动、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。
我国对沼泽、滩涂等湿地研究具有丰富的积累,在实践中形成了具有中国特色的湿地分类系统,通常认为"湿地系指海洋和内陆常年有浅层积水或土壤过湿的地段。
"
尽管湿地的概念目前尚无统一,但它们有一共同特点:
从不同的角度认为湿地是一种特殊的生态系统,该系统不同于陆地生态系统,也有别于水生生态系统,它是介于两者之间的过渡生态系统。
目前被广泛关注的工程技术有：
人工湿地处理系统具有缓冲容量大、处理效果好、工艺简单、投资省、运行费用低等特点，非常适合中、小城镇的污水处理。
人工湿地处理系统可以分为以下几种类型:
（1）自由水面人工湿地处理系统;
（2）人工潜流湿地处理系统。
（1）自由水面人工湿地工艺
表面流湿地与地表漫流土地处理系统非常相似，不同的是:
a、在表面流湿地系统中，四周筑有一定高度的围墙，维持一定的水层厚度（一般为10~30cm）;b、湿地中种植挺水型植物（如芦苇等）。
向湿地表面布水，水流在湿地表面呈推流式前进，在流动过程中，与土壤、植物及植物根部的生物膜接触，通过物理、化学以及生物反应，污水得到净化，并在终端流出。
（2）人工潜流湿地工艺
人工湿地的核心技术是潜流式湿地。
一般由两级湿地串联，处理单元并联组成。
湿地中根据处理污染物的不同而填有不同介质，种植不同种类的净化植物。
水通过基质、植物和微生物的物理、化学和生物的途径共同完成系统的净化，对BOD、COD、TSS、TP、TN、藻类、石油类等有显著的去除效率;此外该工艺独有的流态和结构形成的良好的硝化与反硝化功能区对TN、TP、石油类的去除明显优于其他处理方式。
主要包括内部构造系统、活性酶体介质系统、植物的培植与搭配系统、布水与集水系统、防堵塞技术、冬季运行技术。
潜流式人工合成湿地的形式分为垂直流潜流式人工湿地和水平流潜流式人工湿地。
利用湿地中不同流态特点净化进水。
经过潜流式湿地净化后的河水可达到地表水Ⅲ类标准，再通过排水系统排放。
a、垂直流潜流式人工湿地:
在垂直潜流系统中，污水由表面纵向流至床底，在纵向流的过程中污水依次经过不同的专利介质层，达到净化的目的。
垂直流潜流式湿地具有完整的布水系统和集水系统，其优点是占地面积较其它形式湿地小，处理效率高，整个系统可以完全建在地下，地上可以建成绿地和配合景观规划使用。
b、水平流潜流式人工湿地:
是潜流式湿地的另一种形式，污水由进水口一端沿水平方向流动的过程中依次通过砂石、介质、植物根系，流向出水口一端，以达到净化目的。
根据不同的工艺，优缺点对比如下：
类型
特点
优点
缺点
适用区域
自由水面人工湿地处理系统
污水在湿地的表面流动,水位较浅
投资省、施工方便
处理能力低,卫生条件差
适合于南方气温较高地区，及要求相对较宽松的地区
水平流潜流式人工湿地
污水在湿地床的内部流动
处理效果和处理负荷较高，保温性能好，受气候影响小、卫生条件较好
投资较高、工程量加大、整体稳定性较差对氮、磷的去除效果不如地表流湿地系统好。
适合于大多数湿地工程
垂直流潜流式人工湿地
水流在基质床中基本呈由上向下的垂直流。
处理效果和处理负荷较高，保温性能受气候影响相对较小
投资高，工程量大，对基建要求较高，较易滋生蚊蝇。
适合于大多数湿地工程
3.2.2尾水处理工艺选型
根据我司多年工程实践经验及技术分析，本案采用垂直流潜流式人工湿地12000㎡+自由水面景观湿地2321㎡（剩余7000平方米为包括管路用地，硬化路面及周边防护堤岸等配套实施用地）。
自由水面景观湿地采用曝气复氧用以提高水中溶解氧，提高生物活性；采用人工浮床系统及人造水草，提高负荷，自由水面人工湿地处理系统内投放鱼虾贝类及硅藻等微生物，形成动植物微生物的生态系统循环。
根据此设计该的工程的工艺能满足业主单位对项目规划的要求。
§3.3工艺流程设计
3.3.1工艺流程图
工艺流程见图3-4。
图3-4污水处理工艺流程
3.3.2主要构筑物及设备选型
3.3.2.1进水系统
进水系统部分尾水进水主管、分流配水池、支管及原旁路应急泄洪通道等组成等按常规工艺设计。
构筑物：
分流配水池：
1座，钢砼结构，4.0×2.0×2.0m
主要设备：
（1）手动方口插板阀、格栅等。
3.3.2.2垂直流人工湿地
垂直流人工湿地池内设置多层介质填料并提供微生物及植物生长的环境。
主要利用人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。
其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收的作用。
构筑物：
地下结构2座，分16个单元池，总面积12000m2，总有效容积14400m3。
主要设备：
（1）多层介质填料：
1套
（2）配套填料支撑网：
1套
（3）底部防水pe膜（含膜上下各一层土工布）：
1套
（4）配套植物：
11000m2
（5）配套布水集水管材阀门
3.3.2.3自由水面景观湿地
自由流水面景观湿地与地表漫流土地处理系统非常相似，不同的是:
（1）在表面流湿地系统中，四周筑有一定高度的围墙，维持一定的水层厚度（一般为100~150cm）;
（2）湿地中种植挺水、潜水等多种植物（如芦苇）。
向湿地表面布水，水流在湿地表面呈推流式前进，在流动过程中，与土壤、植物及植物根部的生物膜接触，通过物理、化学以及生物反应，污水得到净化，并在终端流出。
构筑物及内容
配水池：
1座
配套人工景观设施：
1套
pe防渗膜：
1套
配套景观植物及设备：
1套
布水管：
1套
3.3.2.4电控自控设备
（1）构筑物
电控设备基础：
1座，素砼结构，2.0×4.0×0.1m
（2）设备：
电控自控设备：
1套，含PLC自控，室外机柜，防雨防潮处理。
第四章电气与自控设计
§4.1电气设计
4.1.1设计范围
本工程电气设计包括以下内容：
用电设备供电及控制系统设计；电缆敷设设计；构筑物接地安全系统设计；照明系统设计。
4.1.2动力配电
污水处理站动力线由附近架空线或配电室引入，用380/220伏低压电缆引至污水处理站内配电柜。
4.1.3电动装置控制要求
1）建设方提供两路380V（3P+N+PE）电源送至其MCC的电源进线开关端头，本系统无备用电源。
2）电动阀的防护等级为IP54以上。
绝缘等级均为F级，并以B级温升考核。
4.1.4电缆敷设
高、低压电力电缆和控制电缆在电缆沟内的电缆支架或桥架上敷设，室外电缆敷设根数较多的线路设置电缆沟，其它电缆根数较少的线路采用铜芯聚氯乙烯绝缘电缆穿镀锌钢管的方式敷设或铠装电缆直埋敷设。
室外照明电缆采用铠装电缆直埋敷设。
4.1.5防雷接地
根据防雷规范要求，本工程的水处理构筑物和综合用房按第三类防雷建筑物考虑防雷设计，采用避雷针防直击雷，引下线利用柱内钢筋，并充分利用建筑物基础钢筋等作自然接地体。
各主要设备及金属构件就近与接地装置作等电位连接并按防雷规范要求采取相应措施作防感应雷保护。
在低压进出线处及信号线设浪涌保护器防止雷电流入侵。
按照接地规范要求，本工程接地形式采用TN-S接地系统，所有电气设备金属外壳均作接地保护。
电气设备、PLC自控系统接地与防直接雷和防感应雷接地共用接地装置，组成共用接地系统，要求接地电阻≤1Ω。
电源进线处设总等电位联结箱，并与下列导电部分连接：
a.进出建筑物的输送管道及类似的金属件等；
b.建筑物内金属构件等导电体；
c.接地干线或保护干线；
d.所有引入建筑物的埋地金属管道电缆外皮。
4.1.6照明
电气照明设有工作照明、应急照明和户外道路照明，照明电源由各区域内低压配电系统供给。
照明线路均采用BV型铜芯聚氯乙烯绝缘电线，电线截面除特殊标注外，均采用2.5平方毫米，照明线路为2芯，插座电线为3芯。
室内照明优先选用节能型高效灯具，厂区室外照明可根据绿化需要，选用相应的庭园型灯具，另外在各主要建筑物重要场所设置应急照明灯具，在爆炸危险场所的照明灯具选用相应防爆级别的防爆灯具和开关。
§4.2自动化控制设计
采用技术先进、安全可靠的自动控制方式，实现全厂内各主要用电设备的现场就地手动控制与PLC自动控制。
二者可以通过设于机旁的手、自动转换开关进行选择。
手动控制主要用于设备的检修和调试，也可作为生产过程中临时、应急操作手段；正常情况下，由PLC自控系统根据工艺流程要求实现自动控制。
整套自控系统对以下设备完成以下主要控制内容：
（1）通过检测调节池液位的高低变化并与设定值比较，自动增减潜水排污泵开启台数，进而调节生物转盘进水流量。
（2）实时采集低压进线柜及各主要配电回路的电流、电压、有功电度、无功电度、功率因数等值。
（3）根据设定周期控制定盘过滤设备的运行，自动控制排泥和清洗程序。
§4.3电器、仪表
1、电器
（1）在污水处理站控制室内设置低压配电箱，对各用电设备采用放射式供电，采用三相五线制，电压为380/220V。
（2）电机启动方式：
功率小于10KW，电动机采用全压直接启动；功率大于10KW，电动机采用间接启动。
（3）用电设备电动机都通过熔断器、断路器、接触器、热继电器等及有关控制按钮等元器件加以保护控制。
2、仪表与监测
（1）全厂的检测仪表根据本工程污水处理工艺流程和计算机测控管理系统的要求配置。
根据工艺要求关键工段设有水位、流量等监测控制设备。
（2）仪表的安装
仪表安装既要考虑到各种仪表的性能情况，又要考虑到操作人员的方便和及时的了解各种参数数据。
所有仪表集中安装在仪器控制室的仪器柜上。
安装应符合GB50052-95的要求。
第五章其他设计
§5.1节能设计
污水处理站的吨水能耗受到很多因素的影响，如原水水质情况、地理位置、处理工艺流程等。
本工程在工艺方案选择、设备选型和操作管理方面都考虑节省能源，降低运行成本。
本工程采取的节能措施如下：
1）总体布置
综合考虑本工程服务区域的特点，在污水处理站位置选择时充分考虑节能的因素。
将污水处理站选在服务区域地势较低位置，这样既可以减少排水管道的埋深以降低基本建设投资，又可以减少污水提升泵的扬程，最大限度的节约能源。
2）污水处理设备
本项目所选的污水处理工艺的能耗、药剂费以及人工费都很低，为尽可能的减少运行费用，就要在水力计算中力求精确，尽量使处理构筑物布置紧凑，管路短而直，在保证良好运行条件的基础上，减少不必要的水头损失，降低水泵工作扬程，以节省常年运行费用，同时对提升泵实行合理控制，使水泵在高效段运行。
§5.2绿化设计
为了改善污水厂的工作、生产环境，建成富有传统意境的园林式工厂，绿化的设计原则拟创造清洁、美观的厂区环境。
在污水处理厂周边设置绿化隔离带，边坡挡墙等位置采用乔木、灌木及匐地植物以保证岸边景观，同时减少对周围环境的影响。
§5.3消防设计
本工程在正常生产情况下，一般不易发生火灾，只有在操作失误、违反规程、管理不当及其它非正常生产情况或意外事故状态下，才可能由各种因素导致火灾发生。
因此，为了防止火灾的发生，或减少火灾发生造成的损失，根据“预防为主，防消结合”的方针，本工程在设计上采取了相应的防范措施。
在火灾危险性较大的场所设置安全标志及信号装置，在设计中对各类介质管道涂以相应的识别色。
建立完善的消防给水系统和消防设施，以保证消防的安全性和可靠性。
消防给水管道在厂区内连接成环，消防给水与生活给水合用。
建筑物的防火设计均严格按《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）的规定进行。
建（构）筑物的耐火等级均至少达到Ⅱ级。
厂区所有建筑及构筑物四周均设有消防车道或可供消防车回转用地。
§5.4结构设计
本工程结构设计使用年限为50年，（建）筑物结构安全等级为二级。
建（构）筑物的沉降值及相邻建（构）筑物的沉降差，满足《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）的要求。
抗渗等级和钢筋砼构筑物及泵房地下结构混凝土的抗渗等级为S6。
构筑物的主体结构混凝土强度等级均为C30，底板下垫层为C15；建筑物的基础垫层为C15，其余均为C30。
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）第3.1.1条规定，所有构（建）筑物地震作用均按7度考虑，并按7度采取抗震措施。
钢筋混凝土框、排架的抗震等级为三级。
§5.5防腐涂漆措施
1、关于结构框架、管道支撑、管道等外壁涂漆参照Q/ZB77-73《涂漆通用技术要求》中有关要求制作。
2、污水处理站设备安装完成后，根据有关的规定，对外露的各种管道外壁涂上不同颜色的油漆，以示区别和表明走向。
§5.6工程形象设计
为树立政府声誉和形象，本方案在注重处理效果的同时，也格外注重工程总体外观质量，以把本工程建设成为反映政府形象的窗口。
在工程形象设计方面采取如下措施：
在设备安装处设置工程宣传栏，对工程进行全面介绍，宣传栏为不锈钢材质，费用由建设方负责。
所有设备形式上力求新颖、简洁、大方，在考虑较经济合理的结构形式的同时考虑美观，在满足各项指标的前提下，使整个处理站的总体设计遵循从单体到整体的协调统一。
第六章水处理设备运行管理措施
在我国，环境保护已作为一项基本国策加以贯彻，受到了全社会和各级政府的重视。
国务院有关部门颁布了一系列有关法律和法规，以保证这项基本国策的贯彻和执行。
本工程项目在建设过程中和今后的运行管理中均以这些法律和法规为基点，采取如下措施：
§6.1组织管理措施
1、建立健全的、完备的生产管理机构；
2、对水处理站职工进行必要的资格审查；
3、组织操作人员进行上岗前的专业技术培训；
4、聘请有经验的专业技术人员负责设备的技术管理工作；
5、建立健全岗位责任和安全操作规程在内的有关管理规章制度；
6、对操作管理人员定期进行考核实行奖惩制度；
7、组织专业技术人员提前进岗，参与施工、安装调试、验收的全过程，为今后设备的正常运转奠定基础；
8、组织参加全国污水处理行业的技术情报交流活动。
§6.2技术管理措施
1、对处理前后的水量和水质进行检测、化验、分析，并根据水量、水质的变化，调试运转工况；
2、及时整理运行记录，建立运行技术档案；
3、建立信息交流制度，定期总结运行经验；
4、建立施工验收与交接档案。
第七章工程投资及运行成本
§7.1主要工艺投资估算
本项目建设清单仅满足污水站工艺要求，不包含围墙、道路等附属设施。
本方案土建投资、主要工艺设备投资分别如下：
表7-1土建投资
序号
名称
数量
规格
备注
价格
（万元）
1
布水配水池
1座
4
升级会员 