河南省某污水处理厂改造工程设计方案.docx
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河南省某污水处理厂改造工程设计方案
河南省某污水处理厂改造工程设计方案
总论
1.1项目背景
AAXX污水处理厂于2004年10月15日建成通水，设计规模5万m3/d，污水采用奥贝尔氧化沟处理工艺，污泥浓缩脱水后外运卫生填埋。
根据国家环保总局及河南省环保局最近的有关文件精神，AAXX污水处理厂出水水质必须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002一级A标准的要求。
因此AAXX污水处理厂委托我院进行一级A改造工程的方案设计。
1.2项目范围
本工程的主要设计范围为AAXX污水处理厂的改造，内容包括污水的强化脱氮除磷改造、污水的深度处理及污水的再生利用，并结合改造方案，对现有机电设备、自控系统等进行扩容改造，保证全厂能在安全、高效、可靠的状态下运行。
1.3编制依据
编制的主要依据：
1.河南省城乡规划设计研究院编制的《AAXX污水处理工程可行性研究报告》
2.河南省城乡规划设计研究院编制的《AAXX污水处理工程初步设计》
3.河南省发展计划委员会《关于《AA市XX污水处理厂工程初步
设计》的批复》（豫计设计（2003）1893号）
4.AA市XX污水处理厂提供的2008年各月进、出水水质化验数据。
5.AAXX污水处理厂工程施工图。
1.4工程设计标准
1.《室外排水设计规范》GB50014-2006
2.《泵站设计规范》GB/T50265-97
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.《污水排入城市下水道水质标准》CJ3082-1999
6.《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002
7.《城市污水再生利用景观环境用水水质》GB/T18921-2002
8.《污水再生利用工程设计规范》GB/T50335-2002
9.《城市区域环境噪声标准》GB3096-93
10.《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
11.《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002
12.《混凝土结构设计规范》GBJ50010-2002
13.《钢结构设计规范》GB50017-2003
14.《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
15.《建筑工程抗震设防分类标准》GB50223-2004
16.《建筑设计防火规范》（2001年版）GBJ16-87
17.《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
18.《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002
19.《砌体结构设计规范》GB50003-2001
20.《给水排水工程管道结构设计规范》GB50332-2002
21.《建筑桩基技术规范》JGJ94-94
22.《民用建筑设计通则》CJJ37-87
23.《供配电系统设计规范》GB50052-95
24.《10kV及以下变电所设计规范》GB50053-94
25.《低压配电设计规范》GB50054-95
26.《建筑物防雷设计规范》（2000年版）GB50057-94
27.《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92
28.《3kV~110kV高压配电装置设计规范》GB50060-92
29.《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92
30.《系统接地的型式及安全技术要求》GB14050-93
31.《工业企业照明设计标准》GB50034-92
32.《电力工程电缆设计规范》GB50217-94
33.《35～110kV变电所设计规范》GB50059-1992
34.《工业企业程控用户交换机设计规范》CECS09-91
35.《工业计算机监控系统抗干扰技术规范》CECS81-96
36.《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343-2004
37.《远动终端通用技术条例（IEC870）》GB/T13929-92
38.《电力装置的电测量仪表装置设计规范》GBJ63-90
39.《建筑电气设计技术规程》JGJ/T16-92
40.《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003
41.《锅炉房设计规范》GB50041-92
42.《城镇燃气设计规范》GB50028-93
2工艺方案选择
2.1设计规模和进出水水质的确定
AAXX污水处理厂工程初步设计对污水处理厂的设计规模及进水水质进行了充分的论证，确定AAXX污水处理厂的处理规模为5万m3/h,初步设计进出水水质如表2-1。
初步设计进出水水质主要指标一览表表2-1
项目
名称
CODcr
（mg/l）
BOD5
（mg/l）
SS
（mg/l）
NH4-N
（mg/l）
TP
（mg/l）
进水
330
145
220
26
1.8
出水
≤60
≤20
≤20
≤15
≤1.0
根据国家环保总局及河南省环保局的文件精神，AAXX污水处理厂的出水须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中一级A标准的要求。
依据污水处理厂实测数据设计进水水质见下表。
本次方案设计的进出水水质见表2-2。
方案设计进出水水质主要指标一览表表2-2
项目
名称
CODcr
（mg/l）
BOD5
（mg/l）
SS
（mg/l）
NH4-N
（mg/l）
TN（mg/l）
TP
（mg/l）
进水
330
145
220
40
57
4
出水
≤50
≤10
≤10
≤5（8）
15
≤0.5
2.2方案选择
AAXX污水处理厂目前生化处理系统采用奥贝尔氧化沟工艺，为加强氧化沟的脱氮能力以达到一级A要求，确定采用在氧化沟内增设
内回流的改进工艺。
此改进工艺和现有的工艺衔接性较好，和其它工艺相比，改造工程量较小，新增构筑物和原有构筑物的匹配性较好，原有主要的构筑物均可充分利用。
奥贝尔氧化沟工艺具有脱氮除磷功能，但由于原设计要求的出水水质中NH4-N指标较为宽松，并且没有TN的要求，因此其氧化沟的水利停留时间较短。
本设计方案要求的出水水质中，各项污染物指标均严于原设计。
为了达到GB18918-2002一级A标准的要求，需要延长生化处理构筑物中的停留时间，并加大污泥龄，这样原污水处理厂将无法达到5万吨/日的处理规模。
经计算原生化处理构筑物处理能力核减为2.5万吨/日，为保证5万吨/日的处理规模，需要新建一座处理能力2.5万吨/日的奥贝尔氧化沟。
同样为了保持和原有生化处理构筑物的衔接和匹配，生化处理工艺采用在氧化沟内增设内回流，并延长生化处理构筑物中的停留时间以完成脱氮要求的改进工艺，但因本次设计方案的出水水质指标中SS、TP及BOD5等指标较严，二沉池出水水质不能保证出水SS及TP、BOD5等指标稳定达标，必须增加深度处理措施。
根据国内外常用的深度处理措施，本次方案设计采用混凝沉淀＋过滤的常规处理工艺。
AAXX污水处理厂污泥处理采用带式浓缩脱水一体机＋外运填埋的模式。
本次方案设计污泥量和原设计接近，污泥处理维持不变。
3工程设计
3.1工程设计基础数据
1.设计水量
本工程的设计规模为5万m3/d：
平均流量：
Q=2083m3/h
总变化系数：
K总＝1.34
设计流量：
Qmax=2791m3/h
2.设计进出水水质
设计进出水水质指标见表3-1。
进出水水质主要指标一览表表3-1
项目
名称
CODcr
（mg/l）
BOD5
（mg/l）
SS
（mg/l）
NH4-N
（mg/l）
TN
（mg/l）
TP
（mg/l）
进水
330
145
220
40
57
4
处理后出水水质
≤50
≤10
≤10
≤5（8）
15
≤0.5
3.2污水处理工艺设计
污水经厂外管道系统收集后进入本工程进水泵房，污水通过泵房前设置的粗格栅去除污水中的较大飘浮物，经污水泵提升进入细格栅和旋流沉砂池，以去除比较小的漂浮物、油脂和砂粒。
旋流沉砂池出水进入厌氧池，在厌氧池内，污水中的磷在厌氧状态下，由聚磷菌释放出来，以便在奥贝尔氧化沟内将其更多地吸收，以剩余污泥形式排出系统，从而达到强化生物除磷的目的。
奥贝尔氧化沟是整个污水处理工艺的主体构筑物，直接影响出水水质的达标。
奥贝尔氧化沟由三个相对独立的同心椭圆形沟道组成，
污水由外沟道进入沟内，然后依次进入中间沟道和内沟道，最后经中心岛流出，至二次沉淀池。
三个环形沟道相对独立，溶解氧分别控制在0、1、2mg/l，其中外沟道容积达50%~60%，处于低溶解氧状态，大部分有机物和氨氮在外沟道氧化和去除。
内沟道体积约为10%~20%，维持较高的溶解氧（2mg/l），为出水把关。
在各沟道横跨安装有不同数量转碟曝气机，进行供氧兼有较强的推流搅拌作用。
为了进一步加强脱氮的能力以达到一级A标准的要求，在氧化沟中设置内回流，即在奥贝尔氧化沟的内沟道设置潜污回流泵，使含有硝态氮的内沟道污水回流到外沟道的缺氧区，进行充分的反硝化，以强化奥贝尔氧化沟的脱氮能力达到一级A标准的要求。
由于原有奥贝尔氧化沟污泥停留时间较短，污泥龄仅为12天，无法满足正常的生物脱氮要求，因此需对现有生物池进行核减，经过计算，核减后现有两座生物池总处理能力为2.5万吨/日。
为保证污水厂处理能力达到5.0万吨/日，因此需新建一座处理能力2.5万吨/日的生物池。
为保证出水中COD、BOD、SS、TP等指标稳定达到一级A标准，需在二级生物处理基础上增加深度处理工艺。
二沉池出水经中间提升泵房提升进入混凝池，在此投加混凝剂混凝，混凝后的污水进入平流式沉淀池进一步去除前面工序未能去除的污染物，平流式沉淀池出水进入D型滤池过滤。
为防止滤料板结，采用在反应池前加氯。
考虑到本工程改造后出水将达到一级A标准，已经满足污水再生利用的基本要求，为更好的减少污水外排，实现污水的资源化利用，为污水处理企业创造一定的经济效益，因此在厂区设置清水池及送水泵房等构筑物，将处理后的污水送往用水用户。
本工程增设了超声波裂解装置，对剩余污泥进行裂解，以提高进
水的碳源，确保生物池反硝化去除总氮彻底。
3.3主要工艺设计参数
3.3.1新老污水处理构筑物流量分配
AAXX污水处理厂污水处理构筑物分为两个部分：
已建处理构筑物部分，本次新建处理构筑物部分。
已建处理构筑物系列和新建处理构筑物系列共用原有进水泵房、原有旋流沉砂池、原有氧化沟、新建氧化沟、原有二沉池、原有污泥泵房、新建中间提升泵房、混凝池、平流沉淀池、均质滤料滤池、加氯加药间及清水池、配水泵房。
改造方案利用原有污泥处理构筑物。
已建处理构筑物和新建处理构筑物设计处理能力见表3-2。
主要污水处理构筑物处理能力一览表表3-2
编号
构筑物名称
备注
原有构筑物
新建构筑物
1
进水泵房
5
2
旋流沉砂池
5
3
厌氧池
5
4
氧化沟
1.25×2
增设内回流系统
5
氧化沟
2.5
本次新增
6
二沉池
5
7
回流及剩余污泥泵房
5
8
中间提升泵房
5
本次新增
10
混凝池反应池
5
本次新增
11
平流沉淀池
5
本次新增
12
D型滤池
5
本次新增
13
加药间
5
本次新增
14
清水池
5
本次新增
15
配水泵房
5
本次新增
16
超声波裂解装置
5
本次新增
3.3.2污水处理构筑物设计参数
·氧化沟（已建并增设内回流系统）
设计流量：
1042m3/h
主要设计参数：
污泥龄：
20天
污泥负荷：
0.051kgBOD5/kgMLSS·d
外污泥回流比：
100%
内污泥回流比：
200%
污泥产率：
0.98kgMLSS/kgBOD5
混合液浓度：
3500mg/L
池数：
2座
总需氧量（AOR）：
592kgO2/h
曝气方式：
转碟曝气
氧化沟总容积：
20108m3
停留时间：
19.5h
主要设备参数：
A、潜污回流泵
数量：
4台
流量：
520m3/h
扬程：
1.0m
功率：
3.0Kw
·氧化沟（新建）
设计流量：
1042m3/h
主要设计参数：
污泥龄：
20天
污泥负荷：
0.051kgBOD5/kgMLSS·d
外污泥回流比：
100%
内污泥回流比：
200%
污泥产率：
0.98kgMLSS/kgBOD5
混合液浓度：
3500mg/L
池数：
1座
总需氧量（AOR）：
592kgO2/h
曝气方式：
推流曝气
氧化沟总容积：
20108m3
停留时间：
19.5h
外沟道溶解氧：
0.0-0.5mg/L
外沟道容积（单池）：
9928m3
占总容积比例：
49%
中间沟道溶解氧：
1.0mg/L
中间沟道容积（单池）：
6136m3
占总容积比例：
31%
内沟道溶解氧：
2.0mg/h
占总容积比例：
20%
内沟道容积（单池）：
4044m3
主要设备参数
A、A型推流曝气机
数量：
14套
主机功率：
18.75KW
风机功率：
3.75KW
单机充氧量：
47.2O2/h
单机推流距离：
46m
B、B型推流曝气机
数量：
14套
主机功率：
11.25KW
风机功率：
3.75KW
单机充氧量：
31.5O2/h
单机推流距离：
46m
C、潜污回流泵
数量：
2台
流量：
1040m3/h
扬程：
0.6m
功率：
7.5Kw
D、调节堰门
数量：
1套
堰宽：
5.0m
调节范围：
300mm
1.加药间（新建）
加药是进一步去除二级出水中的磷，同时使污水形成絮凝，降低出水SS浓度。
药剂采用机械搅拌，隔膜式计量泵投加。
·主要设计参数
投加混凝剂：
碱式氯化铝溶液
单位投加计算值：
10-20mg/L
药液投加浓度：
5-10%
·主要设备参数
A、絮凝剂自动配置单元
设备数量：
2套
B、计量泵
设备类型：
隔膜式计量泵
设备数量：
2台（1用1备）
·中间提升泵房（新建）
设计流量：
2792m3/h
污水泵台数：
4台（3用1备）
单台流量：
Q=930m3/h
扬程：
H=6.0m
功率：
N=22kw
·反应沉淀池（新建）
反应沉淀池包括翼片隔板反应池和平流式沉淀池，之间设2.0m宽的布水区，采用穿孔墙配水，反应池排泥采用多斗式重力排泥方式，
利用气动角阀排泥。
平流沉淀池对水质、水量变化的适应性强，处理效果稳定，构造简单，池深度较浅，造价低，管理方便，采用机械排泥效果好，是一种常用的沉淀池形式。
反应沉淀池进水管路上设管式静态混合器，用于混凝剂、氯和原水的混合。
沉淀池出水采用不锈钢出水穿孔指形槽，排泥采用虹吸式排泥机，可自动往返排泥。
·主要设计参数
设计流量：
2792m3/h
池数：
1座2组
絮凝反应时间：
12min
反应池单池格数：
21格
反应池竖井流速：
反应速度分三级，
即0.11m/s、0.11m/s、0.06m/s
反应池有效水深:
4.25m
沉淀池沉淀时间：
2.25h
沉淀池有效水深：
3.5m
水平流速：
8.0mm/s
·主要设备参数
A、絮凝设备
设备类型：
集成式涡街反应器
设备数量：
42套
B、排泥设备
设备类型：
虹吸式吸泥机
桥长：
14.0m
设备数量：
2台
功率：
1.1KW
·D型滤池（新建）
设计流量：
2792m3/h
型式：
D型池
滤料：
纤维滤料
滤料厚度：
0.8m
滤速：
18.8m/h
反冲洗气冲强度：
28-32L/（m2·s）
历时：
3-5min
气水同时反冲洗:
气冲强度28-32L/（m2·s）
水冲强度6L/（m2·s）
历时：
8-10min
反冲洗水冲强度：
6L/（m2·s）
历时：
3-5min
表面扫洗强度：
2.8L/（m2·s）、
座数：
1
·反冲洗间（新建）
反冲洗水泵
流量：
520m3/h
扬程：
10.5m
电机功率：
22kw
数量：
2台（1用1备）
反冲洗风机
流量：
46.00m3/min
升压：
50kpa
电机功率：
75kw.
数量：
2台（1用1备）
反洗设备间内设置潜水排污泵1台，型号32WQ8-12-0.75；电动葫芦1台，型号CD11-6D。
·清水池（新建）
设计清水池2座，单座池容4000m3，有效水深3.8m，钢筋混凝土结构。
清水池设有通风管，检修孔及导流墙等，以保证水质，便于检修及保证加氯消毒接触时间，接触消毒时间不少于30min。
·吸水井（新建）
吸水井按吸水管和吸水井之间的尺寸来计算有效容积，根据选用的水泵，吸水井的平面尺寸为19.8m×3.0m，钢筋混凝土结构。
·送水泵房（新建）
设计流量：
2792m3/h
数量：
1座
水泵数：
4台（3用1备）
流量：
930m3/h
扬程：
30m
·超声波裂解车间（新建）
超声波裂解装置
数量：
1套
·污泥处理构筑物设计参数
污泥处理构筑物同原有构筑物。
3.4总平面设计
3.4.1总平面设计原则
1.和原有厂区总平面布置协调，和原有构筑物功能相同的新建构筑物尽量和原有构筑物集中布置，以方便管理。
2.竖向布置考虑新建道路及管道和原有道路及管道的衔接。
3.按照不同功能，分区布置，并用绿带隔开。
4.各相邻处理构筑物之间间距的确定，考虑各类管渠施工维修方便。
5.考虑人流、物流运输方便及和原有厂区人流、物流的协调，布置新建主次道路。
6.满足消防要求。
7.按照建成花园式处理厂要求，进行绿化小品布置。
8.设有事故排放管及超越管，构筑物可重力放空。
9.工艺流程流畅，顺流程及排出的位置综合布置。
10.处理构筑物布置紧凑，节约用地便于管理。
综上所述：
厂区平面布置在节约用地、满足生产工艺要求的前提下，力求做到工艺流程简捷、流畅，平面布局合理紧凑，分区明确、管理方便，便于新建工程与老厂区的结合，同时考虑当地的主导风向，以及厂外交通条件等因素，使厂区平面布置方案达到经济合理、安全适用、方便施工和方便管理的要求。
3.4.2厂区道路
厂区道路采用砼路面，为满足厂区内各建、构筑物之间的水平运输和消防要求，建、构筑物四周均设车行道和人行道，厂区内主要道路宽为4m，新建道路主要转弯半径大于等于9m，人行道宽2m，路
砖铺砌。
新建道路与原来道路衔接，构成整个厂区的环形通道。
3.4.3厂区绿化
绿化是美化厂区环境的一个重要手段，绿化有利于保持和改善厂区环境，扩建厂区围墙以乔木、灌木、花草、绿篱等形成绿色屏障，绿化种类以常青扩叶乔木、芳香型乔木、灌木及草皮为主；建筑物四周进行重点绿化，采用草皮、灌木及草皮为主，以调节厂区内小气候。
积极创造一个良好的生产和生活环境，把厂区建设成为现代化的园林式工厂，厂区绿化率大于30%。
3.4.4厂区竖向
主要考虑与原厂区道路的衔接，雨水的排放，和力求施工后挖填方基本平衡来进行竖向设计。
扩建方案占地面积：
42.6亩。
平面布置见方案附图。
3.5建筑设计
3.5.1主要设计规范
《民用建筑设计通则》
《办公建筑设计规范》
《建筑地面设计规范》
《建筑设计防火规范》
《汽车库设计防火规范》
《民用建筑热工设计规范》
《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》
3.5.2设计内容
建筑设计在充分考虑该城区特点并结合厂区周围环境和原厂区
建筑特色满足生产工艺要求的同时，注重厂区与周围环境协调及厂区内环境美化，建筑造型尽可能做到实用与美观于一体，艺术与技术为一体，为美化城市创造条件。
3.6结构设计
3.6.1主要设计规范
《建筑结构荷载规范》
《建筑地基基础设计规范》
《建筑地基处理技术规范》
《砌体结构设计规范》
《混凝土结构设计规范》
《给水排水工程结构设计规范》
《建筑抗震设计规范》
《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》
3.6.2结构形式
氧化沟、提升泵房、反映沉淀池、滤池、清水池、吸水井采用钢筋混凝土结构，送水泵房为框架结构，独立基础，加氯间为砖混结构，条形基础。
对于大型矩形构筑物按国家规范的规定设置温度伸缩缝。
3.7抗震设计
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），AA市地震基本烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.20g，根据国家有关规范的规定，本工程建、构筑物大部分为乙类建筑.。
3.7.1材料要求
本工程所有构筑物要求结构自防水，不另做其它防水处理，因此要求砼强度等级不低于C25，抗渗等级不低于S6。
水泥宜采用普通硅酸盐水泥，
钢筋直径＜12mm采用HPB235钢筋；直径≥12mm采用HRB335钢筋。
砖砌体：
室内地面以下采用Mu10机砖，M5.0水泥砂浆砌筑，室内地坪以上采用Mu10机砖，M5.0混合砂浆砌筑。
3.7.2结构防腐
影响结构耐久性的主要因素有两个，一是有可能发生的碱—集料反应，二是长期浸泡在污水使得结构受到有害介质的腐蚀，对于前者主要通过控制水泥和外加剂的含碱量来解决，尽量采用低碱水泥，外加剂的含碱量应符合有关规范的要求，对于后者，主要通过设计手段控制砼裂缝的宽度，并通过掺加适当适量的砼外加剂以增强砼的密实性来改善由于温度变化、砼的收缩、徐变等因素引起的砼开裂状况，以此来增强砼自身抵抗外部介质的侵蚀能力达到防腐抗渗的目的，从而延长构筑物的使用年限。
3.8电气设计
3.8.1设计依据及范围
·设计依据
工艺专业提供的用电设备单；
国家有关电气专业设计规范：
《10KV及以下变电所设计规范》
《供配电系统设计规范》
《低压配电装置及线路设计规范》
《电力装置的电气测量仪表装置设计规范》
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》
《工业与民用电力装置的接地设计规范》
《建筑物防雷设计规范》
《电力工程电缆设计规范》
·设计范围
新建厂区内电气设计，具体内容如下：
变配电所设计；全厂建、构筑物动力与照明的设计；厂区电缆沟、电缆敷设及道路照明的设计；全厂防雷与接地设计。
改造工程中需
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