中水回用方案.docx
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中水回用方案
**污水处理厂
中水回用工程
设
计
方
案
常州千帆环保科技有限公司
2010年元月
第二章.工程范围及技术要求
2.1.工程范围
本工程范围包括：
甲方废水处理站的工艺流程、自控系统、配电、非标设备设计和设备制造、采购以及系统的安装、调试等。
2.2.技术规范
1、建设方提供的相关技术背景资料及相关技术要求。
2、《地表水环境质量标准》，GB3838—2002；
3、《污水综合排放标准》，GB8978—1996；
4、《中水回用系统工程设计规范》，DB32/939-2006
5、《环境空气质量标准》，（GB3095-1996）；
6、《大气污染物综合排放标准》，（GB16297-1996）；
7、《室外排水设计规范》，GBJ14—87；
8、《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84；
9、《工业自动化仪表工程施工及验收规范》GBJ93-86；
10、《建筑结构荷载规范》，GB50009—2001；
11、《混凝土结构设计规范》，GB50010—2001；
12、《建筑地基基础设计规范》，GBJ7—89；
13、《建筑抗震设计规范》，GB50011—2001；
14、《建筑结构设计统一标准》，GB4426—89；
16、《工业企业设计卫生标准》，TJ36—79；
15、《工业企业采暖、通风及空气调节设计规范》，TJ19—75
16、《电气装置施工及验收规范》（GBJ232—82）；
17、《机械设备安装工程施工及验收规范》（GBJ231—75）；
18、《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GBJ236—82）；
2.3.设计依据
1、甲方提供的基础资料；
2、我方针对甲方水质和设计要求所做的分析化验及小试结果；
3、类似工程治理的工程经验和技术；
4、国内外有关中水回用的技术资料；
5、国家现行的建设项目环境保护设计规定；
6、设计技术规范与标准；
7、《中水回用工程师手册》唐受印等编，化学工业出版社；
8、《中水回用处理手册》汪大翠、徐新华等编，化学工业出版社；
2.4.设计原则
本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：
1、采用成熟、合理、先进的处理工艺。
2、系统运行具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余。
3、在满足工艺要求的条件下，尽量减少建设投资,降低运行费用。
4、处理设施具有较高的运行效率，以较为稳定可靠的处理手段完成工艺要求。
5、处理设施应有利于调节、控制、运行操作。
6、在设计中采用优质设备及材料，以延长设施的使用寿命。
7、根据地形地貌，结合站区自然条件及外部物流方向，并尽可能使土石方平衡，减少土石方量，以节约基建投资，降低运行费用。
8、总图设计应考虑符合环境保护要求；
9、工程竖向设计应结合周边实际情况提出雨水排放方式及流向；
10、管线设计应包括各专业所有管线，并满足工艺的要求；
11、所有设计应满足国家相关专业设计规范和标准；
12、所有设备的供应安装应满足国家相关专业施工及安装技术规范；
13、所有工程及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准。
第三章.设计水质参数的确定
3.1.处理前水质参数的确定
根据**污水处理厂提供的相关资料和由该公司所取的相关水的分析结果，确定本次设计的原水水质参数具体如下：
表3—1原水水质指标
工业废水处理回用能力（m3/d）
5000
工业废水处理后COD（mg/l）
≤300
pH
6-9
SS（mg/l）
≤120
色度（倍）
≤100
粪大肠菌群数（个/L）
≤105
设计排水水质如下：
表3—2设计排放水质
序号
污染物名称
污染物含量
1
PH
6-9
2
CODcr（mg/L）
≤100
3
色度
≤50
4
SS（mg/L）
≤15
5
粪大肠菌群数（个/L）
≤100
6
余氯
<0.5
3.3.设计规模
本工程设计处理回用能力为5000m3/d，24h运行。
第四章.废水处理工艺分析及确定
4.1.工艺选择及核心技术介绍
由于该项目中水回用之用水去向主要为冷却循环水补充、地面冲洗水、少量设备冲洗等，对于回用水质要求为：
1、有机物含量少；2、混浊度低；3、色度低；4、有效杀菌。
其对于回用水质不必须达到纯水标准，故在次选择目前中水回用及纯水制备上之主流工艺及UF、RO等工艺是不合适的，其投资和运行成本以本工程之中水回用要求角度分析也是不具备优良经济效益的。
根据目标水的特点，结合以上分析因素及我们的工程经验，并综合国内外中水回用的技术与工艺，提出以下废水处理的工艺路线：
过滤+臭氧高级氧化+生化强化处理+二氧化氯消毒+终极过滤
（1）臭氧高级氧化
在工业废水处理回用环节，业主方要求工业废水在现有污水处理厂的PACT生化段后即进入中水回用系统，以此降低工业废水对后续污水处理厂CASS生化阶段的冲击，保证污水处理厂总排放口的稳定可靠达标。
但目前污水处理厂PACT生化段出水COD仍为300-400之间，考虑到其仍存在有机物含量，如不进行深度处理则会对中水回用系统造成较大影响，导致中水回用系统长期使用后水质腐败发臭，故必须进行进一步处理以降低PACT出水有机物浓度。
由于目前该废水来源为工业废水，且已经过前级生化处理，所以PACT出水中B/C比值已很低，直接进行生化降解效率很差。
综合以上因素，我公司经小试实验及数据分析确定对PACT出水初级过滤后进行臭氧高级氧化。
臭氧，又名三原子氧，因其类似鱼腥味的臭味而得名。
其分子式O3，是氧气的同素异形体，具有它自身的独特性质：
1.在自然条件下，它是淡蓝色的气体；
2.它有一种类似雷电后的腥臭味；
3.在标准压力和常温下，它在水中的溶解度是氧气的13倍；
4.臭氧比空气重，是空气的1.658倍；
5.臭氧有很强的氧化力，是已知最强的氧化剂之一；
6.正常情况下，臭氧极不稳定，容易分解成氧气；
7.臭氧分子是逆磁性的，易结合一个电子成负离子分子；
8.臭氧在空气中的半衰期一般20-50分钟，随温度与湿度的增高而加快；
9.臭氧在水中半衰期约35分钟随水质与水温的不同而异；
10.臭氧在冰中极稳定，其半衰期2000年。
臭氧氧化及与此有关的深度氧化处理工艺,在废水处理中有着广阔的前景。
用于印染废水处理时,可单独进行,也可与其它工艺（如絮凝过滤、活性炭吸附等）结合使用,对于一般印染废水O3投量40mg/L,脱色率达90%以上,但去除COD能力差,仅40%,对于凝聚法难以去除的水溶性染科,用臭氧接触3～4分钟,水就变得清澈无色;用于处理含酚废水时除酚率达80%以上,COD去除约60%,色度去除80%以上,用于处理含氰废水（重油裂解废水、电镀废水、晴纶废水等）去氰率达80%～100%;处理苯胺、硝基苯废水时,去除率为90%以上;臭氧氧化法也可用于化工废水中某些重金属的去除;臭氧氧化用于处理造纸废水时,可明显降低废水的色度及COD,可吸附卤代有机物及其毒性;O3氧化用于处理农药废水时,可氧化多种农药,使其降解成为简单小分子,并可使COD的去除率达90%以上;用于处理城市污水,具有除臭、提高悬浮物去除率、提高粒状活性碳单元的运行性能、改善污泥性能及提高污水可生化性等特点。
随着臭氧氧化技术的提高,其深化氧化的联合处理工艺也逐步被应用,臭氧氧化---生物处理联合工艺在处理难降解有机废水中显示出巨大的前景;臭氧多相催化工艺可将酸类有机物完全降解为CO2,并去除94%的COD;生态净化臭氧化工艺可有效地处理受污染的地表水和工业废水。
臭氧得氧化能力极强，其氧化还原电位仅次于F2，在其应用中主要用这一特性。
从表1-5中看出。
表1-5氧化还原电位比较
从表1-5可知，臭氧的标准电极电位除比氟低之外，比氧、氯、二氧化氯及高锰酸钾等氧化剂都高。
说明臭氧是常用氧化剂中氧化能力最强的。
同时，臭氧反应后的生成物是氧气，所以臭氧是高效的无二次污染的氧化剂。
例举臭氧与部分无机物、有机物的反应机理
臭氧与氰化物的反应
臭氧与有机物的反应
⑴臭氧与烯烃类化合物的反应臭氧容易与具有双链的烯烃化合物发生反应，反应历程描述如下：
式中G代表OH、OCH3、OCCH3等基。
反应的最终产物可能是单体的、聚合的、或交错的臭氧化物的混合体。
臭氧化物分解成醛和酸。
⑵臭氧和芳香族化合物的反应
臭氧和芳香族化合物的反应较慢，在系列苯＜萘＜菲＜嵌二萘＜蒽中，其反应速度常数逐渐增大。
其反应历程描述如下：
（3）对核蛋白（氨基酸）系的反应
⑷对有机氨的氧化
臭氧在下列混合物的氧化顺序为：
链烯烃＞胺＞酚＞多环芳香烃＞醇＞醛＞链烷烃
本工程中臭氧发生器选用电晕放电法制备臭氧，电晕放电合成臭氧是目前世界上应用最多的臭氧制取技术，此技术能够使臭氧产量单台达500kg/h以上。
电晕放电法（无声放电或辉光发电法）就是一种干燥的含氧气体流过电晕放电区产生臭氧的方法。
常用的原料气体有：
氧气空气以及含有氮、二氧化碳，或许还有其他惰性稀释气体的含氧混合气体。
其反应机理如下：
虽然有若干机理可能同电晕内臭氧的形成有关，但①式特殊反应途径被认为是主要的
e+O22O＋e①
利用高速电子轰击氧气，其分解成氧原子。
高速电子具有足够的动能（6～7eV）,紧接着通过
三体碰撞反应形成臭氧。
O+O2+MO3＋M②
式中M是气体中任何其它气体分子，不过与此同时，原子氧和电子也同样同臭氧反应形成氧气。
O+O32O2
e+O3O+O2+e④
此外，电晕内的气体是处于可促进臭氧分解反应的高温下，所以净臭氧产量或出口产气组成是形成和
分解臭氧所有反应的总和。
净产率依众多因素而变，包括：
原料气的氧气含量和温度、原料气含的污染物、
（空气源）臭氧发生器系统结构简介如下图：
（2）强化生化处理
经前级臭氧高级氧化后的废水再进入污水处理厂CASS池处理系统进行进一步生化处理。
工业废水经臭氧氧化后的B/C大幅度提高，生化效果会显著改善，此时结合现有CASS处理系统保证出水回用的水质中有机物被有效去除。
CASS处理系统在污水处理厂工艺方案论证中应该已详细阐述了，在此不再赘述。
（3）二氧化氯消毒杀菌
二氧化氯的分子式为ClO2，是一种随浓度升高颜色由黄绿色到橙色的气体，具有与氯气相似的刺激性气味。
二氧化氯易溶于水，溶解度约为氯气的5倍。
与氯不同，二氧化氯在水中以纯粹的溶解气体形式存在，不发生水解反应。
早期二氧化氯的研究主要集中于二氧化氯的漂白功能，因而被广泛应用于造纸、纺织等行业。
二十世纪七十年代中期以后，人们发现，传统的加氯消毒法会形成致癌的三卤甲烷等消毒副产物。
因此二氧化氯的应用不断增加，随着二氧化氯发生工艺的不断完善，二氧化氯在饮用水消毒、脱色除臭和工业循环冷却水杀菌灭藻以及工业废水、生活污水中有毒有害物质的降解净化方面都有了广泛的应用。
二氧化氯作为水处理消毒剂，与其他消毒剂相比，主要具有如下五大明显优点：
1）二氧化氯能直接氧化水中的腐殖酸（HA）或黄腐酸（FA）等天然有机物，不与其形成三卤甲烷等氯化物，能大大降低消毒后水中三卤甲烷（THMs）等氯化消毒副产物的含量。
2）二氧化氯与氯气不同，在水中不发生水解，不与水中的氨氮反应，因此其杀菌效率不受水中pH值和水中氨氮浓度的影响。
3）二氧化氯能有效地氧化去除水中的藻类、酚类及硫化物等有害物质，对这些物质造成的水的色、嗅和味，具有比氯气更佳的处理效果，出水水质更好。
4）二氧化氯能有效杀灭水中用氯消毒效果较差的病毒和孢子等。
5）能在水中维持较长时间的持续杀菌能力，具有可检出的残余量。
因此，二氧化氯是被世界卫生组织确认的一种安全、广谱、高效的杀菌剂。
目前已广泛用于饮用水消毒、循环冷却水的杀菌灭藻、城镇生活污水及中水回用工程、医院污水消毒、游泳池水消毒、油田注井水处理等应用领域。
二氧化氯杀菌机理
二氧化氯分子的电子结构呈不饱和状态，外层共19个电子，具有强烈的氧化作用力，主要是对富有电子或供电子的原子基团（如氨基酸内含巯基的酶和硫化物，氯化物）进行攻击，强行掠夺电子，使之成为失去活性和改变性质的物质，从而达到消毒灭菌和除臭的目的。
由于细菌、病毒、真菌都是单细胞的低级生物，其酶系分布于膜表面，易受到二氧化氯的攻击而失活。
人和动物细胞，酶系藏于细胞器之中而受到保护系统的保护，二氧化氯难以和酶直接接触，即使二氧化氯能透过细胞膜，也很快被细胞内保护系统提供的电子使二氧化氯得到电子而失去氧化功能，从而避免了二氧化氯对酶系的攻击破坏。
这里明确地揭示了二氧化氯对微生物的广谱高效杀菌作用，而对人和动物却是安全无害的。
氯制剂的氯化作用，即能破坏细胞膜的渗透性，又能抑制细胞体内呼吸酶系，使磷酸转移酶失活。
二氧化氯杀菌特性
测定项目
二氧化氯浓度
作用时间
灭菌率
测定单位
大肠杆菌
10mg/L
5min
100%杀灭
上海市卫生防疫站
金黄色葡萄球菌
10mg/L
5min
100%杀灭
上海市卫生防疫站
枯草杆菌黑色
变种芽孢
50mg/L
10min
100%杀灭
上海市卫生防疫站
HBSAg
50mg/L
15min
100%有效破坏
上海市卫生防疫站
HBSAg现场测试
500mg/L
15min
99.7%杀灭杂菌
上海市虹口区
卫生防疫站
淋病双球菌
1.6mg/L
2min
有效杀灭
上海市皮肤性病防治中心
白色念珠菌
6.25mg/L
2min
有效杀灭
上海市皮肤性病
防治中心
梅毒螺旋体
25mg/L
15min
有效杀灭
上海市皮肤性病
防治中心
阴道毛滴虫
25mg/L
5min
有效杀灭
上海市皮肤性病
防治中心
空气杀菌（金葡菌）
0.5mg/M3
10min
100%杀灭
上海第二医科大学
空气杀菌
（枯草芽孢）
3mg/M3
90min
99.95%杀灭
上海第二医科大学
本工程选用化学法现场制备二氧化氯并同时进行投加的设备，外形结构为落地柜式。
投加水射器在柜式发生器内。
生成CLO2（二氧化氯）的反应物：
NaCLO2（亚氯酸钠）+HCL（盐酸）。
生成CLO2的反应物：
NaCLO2+HCL+NaCLO（次氯酸钠）。
生成CLO2的反应物：
NaCLO2+CL2（氯气）。
所产生CLO2的生成物含量在95%以上。
该系统为负压投加系统（不同于采用计量泵的正压投加系统）。
因而安全性及可靠性更高。
特点：
·安装费用低：
结构紧凑，仅需将原料接入
·运行费用低：
使用工业浓度原料，无需稀释
·低维护费用：
可动部件少，负压运行，部件过压损坏率低
·精确：
原料进入为流量计直接测量，生成率高
·运行安全：
负压操作，无产生压力的泵，无外泄之虑直接投加，不需存储所产生的ClO2
·高效自控：
可实现多种自动控制方式
常规自控方式图如下：
A、手动控制B、流量比例控制
C、二氧化氯残余量负反馈控制D、二氧化氯残余量和水流量负荷环控制
考虑到操作的便利性和系统安全性，本工程配套氯消毒装置采用D、二氧化氯残余量和水流量负荷环控制。
4.2.中水回用系统工艺流程图
4.3．工艺流程说明
5000吨/天的工业废水经前级处理的出水经二沉池沉淀后进入中间池，中间池的水用泵泵入过滤器进行压力过滤，通过过滤处理降低废水中SS浓度以提高臭氧直接作用可溶性污染物的氧化效率。
过滤器出水进入臭氧接触氧化塔A进行一级臭氧强氧化，臭氧接触氧化塔A出水进入臭氧接触氧化塔B利用塔A未反应完的臭氧继续氧化。
臭氧接触氧化塔B的出水进入原有PACT旁中间池进行过渡，中间池出水进入CASS系统进行强化生化降解，将废水中经臭氧氧化提高可生化性后通过好氧菌进行生物降解。
CASS池出水进入中间池2过渡后在中间池2出水时泵前加氯进行杀菌消毒，加氯杀菌后的废水进入过滤器进行终极过滤，过滤器出水进入回用水池，便于回用。
过滤器反冲洗水进入二沉池再进行循环处理。
二氧化氯发生器系统设置余氯监控及余氯去除系统，保证出水中余氯的含量达标。
4.4．处理单元设计
4.4.1过滤器1
设置功能：
PACT出水（工业废水）经二沉池沉淀后通过过滤器1处理降低SS浓度，提高臭氧目标反应的效率。
设计参数：
Ф3200×5250×3只，钢制防腐，二用一备。
配套设备：
过滤泵：
4台，3用1备，
型号：
KQW125/345-18.5/4
流量：
105m3/h
扬程：
37m
电机功率：
18.5kw
反冲洗泵：
1台
型号：
KQW125/150-18.5/2
流量：
180m3/h
扬程：
24.5m
电机功率：
18.5kw
4.4.2臭氧氧化系统
设置功能：
利用臭氧发生器产生臭氧再臭氧接触氧化塔内将废水进行强氧化处理。
设计参数：
臭氧发生量：
3.0kg/h×3套，总发生量：
9kg/h
臭氧浓度：
10-18mg/l
工作压力：
0.04-0.08mpa
工作温度：
≤35℃
进气压力：
0.5-0.7mpa
空气流量：
120-150m3/h
冷却水量：
7200-8000kg/h
电源：
380V/50Hz
耗电量：
15-18kwh/kgO3
重量：
3500kg
配套冷却水池：
地下式钢砼结构
有效容积100m3
4.4.3中间池2
设置功能：
CASS池出水缓冲，便于加氯消毒和过滤。
设计参数：
地下式钢砼结构。
有效容积：
2000m3
4.4.4二氧化氯发生器
设置功能：
对回用水进行杀菌消毒。
设计参数：
投加量：
3kg/h
NaCLO2 25%（306g/L,у=1.22）
HCL 32%（371g/L,у=1.16）
NaCLO 14%（у=1.20）
消耗：
CLO2（1g）←→NaCLO2（6mL）+HCL（4.3mL）
稀释水压力：
≤150kpa稳定
控制输入：
4~20mA
化学品容器标高：
容器底部min1.5m高度
水射器工作水压：
max.2.0MPa
发生器环境温度：
5~30℃，最佳20℃
自动控制输出信号：
1.控制阀位4~20mA
（1）
2.自动手动切换SPDT触点
（1）
3.低真空触点SPDT触点
（1）（选择项）
反应物缺乏报警SPDT触点
（2）
外形尺寸：
610（L）×1524（H）×650（W）mm
4.4.5过滤器2
设置功能：
加氯消毒后进行终极过滤，去除水中悬浮物。
设计参数：
Ф3200×5250×3只，钢制防腐，2用1备。
配套设备：
过滤泵：
4台，3用1备，
型号：
KQW125/345-18.5/4
流量：
105m3/h
扬程：
37m
电机功率：
18.5kw
反冲洗泵：
1台
型号：
KQW125/150-18.5/2
流量：
180m3/h
扬程：
24.5m
电机功率：
18.5kw
4.4.6回用水池
设置功能：
中水回用系统出水储存，便于回用。
设计参数：
地下式钢砼结构
有效容积：
2500m3
4.4.7工程用房
设置功能：
二氧化氯发生器及臭氧发生器、反应系统室内布置，及人工操作、监控。
设计参数：
占地面积200m2，砖混结构
第五章厂址的选择及总平面布置
5.1．厂址的选择
新建污水处理厂位于**污水处理厂厂内东南角，在现有处理设施的基础上改造，现有水池部分利用，按照改造工程工艺要求进行平面布置，充分考虑新老设施间的衔接，便于日常运行和管理，且考虑到整个污水处理站的一体性和美观性。
5.2．总平面布置
厂内总图布置遵循的原则
1、充分利用、改造现有设施及闲置场地，尽量少建房、少用地。
2、厂房布置力求工艺路线短，生产联系方便。
3、动力管网和能源站布置合理，能量损耗小。
4、厂区布置利于环境卫生，技术安全有保障，危险品生产、贮存、运输及建筑布局符合安全规范要求。
5、厂区建筑物布局实用美观，与城市规划，厂区周围环境协调。
5.3．厂区道路及绿化
1、厂区道路
道路与现有厂区道路相连接，路宽为3.0m；转弯半径不小于6.0m，满足消防及运输要求。
2、厂区的绿化
装置区绿化以行道树为主，结合零星空地草坪绿化，以创造美丽舒适的工作环境。
3、构筑物
污水处理站大量构筑物为水池，为使污水处理站建筑风格统一，且简洁明快，建筑物与构筑物的色彩将以浅灰色为基调色，配以草坪、绿树、突出水环境的洁净。
第六章建筑、结构设计
6.1．设计依据
本设计是根据工艺及其它专业提供的条件为设计依据。
本设计遵守下列国家规范要求，并满足强制性条文规定。
1）《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
2）《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
3）《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
4）《砌体结构设计规范》GB50003-2001
5）《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
6）《建筑地面工程施工及验收规范》GB50209-95
7）其它相关规范、规程和规定
6.2．建筑设计
本工程设计在满足生产的前提下尽量做到经济合理，厂房立面造型及装修处理与环境相协调。
6.3．结构设计
污水处理构筑物按常规设计进行，本工程尚未进行工程地址勘探。
6.4．建筑材料
（1）砖混结构
砖混结构采用墙下条形基础，地面下采用M7.5水泥砂浆，MU10普通机制粘土砖；地面上部采用M5混合砂浆，MU7.5普通机制粘土砖。
（2）钢砼结构
钢砼结构池体水泥采用425#普通硅酸盐水泥，混凝土强度等级为C30，抗渗标号为S8，水灰比不大于0.55。
混凝土中应掺适量防渗、抗裂的低碱性外加剂，掺量应经配合比试验后确定。
钢材Ф<12为Ⅰ级钢筋，fy=210N/mm2；
Ф≥12为Ⅱ级钢筋，fy=300N/mm2。
6.5．抗震设防
工程所在地地震基本烈度为六度区，地层无深大断裂及其交汇点，历史上没发生过强烈地震，但常受外地地震波及。
因此，建筑应设防。
本工程建筑物为丙、丁类建筑，构筑物为丙类建筑物，故本工程抗震设计采用基本烈度六度，除进行必要的抗震计算外，着重采取构造措施。
施工图设计阶段，将根据详勘地质报告所提供的建筑场地类别、砂（粉）土液化程度等详细资料，进一步完善抗震设防措施。
第七章配套工程
7.1．交通运输条件
主要靠公路汽车运输。
7.2．水、电情况
1、水
（1）给水
污水站用水量不多，只有溶药和冲洗板框及灌泵用水，可由厂内供水管引出。
（2）排水
污水处理站内的地面冲洗水、化验排水等生产废水均排入调节沉淀池进行处理。
2、电
现有变压器负荷率尚有一定余量。
本工程为该厂污水治理项目，新增用电负荷不多，因此，本设计仍利用现有外部电源作为本工程的外部电源。
无功功率补偿由原补偿装置调整解决。
补偿后，高压侧功率因数不小于0.9。
污水处理厂的动力电源由厂内变压器引来，电气设备额定电压380/220V，照明电源为220V专用照明电源，电源线采用铠装电缆直埋进线。
新增低压配电装置，用电设备的启动装置集中安装在低压配电柜（箱）上，现场仅设操作按钮、信号灯。
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