四平污水处理厂升级改造初步设计方案.docx
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四平污水处理厂升级改造初步设计方案
四平市城市污水处理厂
升级改造工程
初步设计
城市建设研究院
二零一三年三月
四平市城市污水处理厂升级改造工程
初步设计说明书
院长：
徐文龙（教授级高级工程师）
院总工程师：
徐海云（教授级高级工程师）
市政所所长：
周希安（教授级高级工程师）
项目负责人：
周希安（教授级高级工程师）
专业负责人：
郭家慧门月仙孔茜
谷为民郑剑云郭霞
设计人：
秦铁峰李旭东杨森
钱琦杨泉杜忠达
罗颉刘晓光
证书编号：
市政行业甲级A111000795
工咨甲1033001001
城市建设研究院
2013年3月
前言
四平市是吉林省重要的食品、机械、轻纺等工业基地，是以城乡内外贸易为依托，工贸并举的中心城市。
北临吉林省长春市、南与辽宁省接壤，距沈阳市200km。
共管辖两区两市两县，即铁东区、铁西区、公主岭市、双辽市、梨树县、伊通县。
城市建设研究院受四平三达净水有限公司及相关政府部门的委托，编制四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计，通过组织设计人员进行现场踏勘、现状调查、收集资料，并就有关问题与相关部门共同磋商，反复酝酿，完成编制了本项目初步设计。
四平市污水处理厂工程设计完成于2000年，远期设计规模18万吨/日，一期工程建设规模9万吨/日，工程用地按远期规模占地一次性征用。
四平市污水厂一期工程于2007年5月投产运行。
根据当时的环保政策要求，四平市污水厂二级生物处理的出水水质相当于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的二级标准。
随着我国污水排放标准的提高，吉林省环境保护局、吉林省建设厅都要求四平市污水厂的二级处理标准进行提标改造，出水标准达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准要求。
在初步设计编制过程中，得到了四平市政府等相关各级政府部门领导和专家的大力支持，在此深表谢意。
第一章概述
1.1项目概述
1.1.1项目名称
项目名称：
四平市城市污水处理厂升级改造工程
1.1.2建设单位
建设单位：
四平市污水处理厂
1.1.3项目建设地点
四平市城市污水厂一期工程闲置用地。
1.1.4工程建设规模
升级改造工程规模：
9.0万m³/d
1.1.5污水处理工艺
1.1.6工程建设内容
本工程为四平市城市污水处理厂升级改造工程，建设规模9.0万m³/d，改造后的出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》〔GB18918－2002〕中的一级A标准。
主要工程建设内容为：
将现有初沉池改造为厌氧池、在现有厌氧－好氧池（已改造为全段好氧）前端增设缺氧池、增设一座好氧池、增设深度处理间及相应配套改造。
1.1.7工程投资
1.工程总投资7625.93万元
2.工程直接费用6115.92万元
3.折合吨水直接投资680元/米3
本项目的工程资金筹措计划由国债资金与企业自筹两部分组成。
拟申请国债或专项资金3050万元，占总投资的40%；
企业自筹资金4575.93万元，占总投资的60%。
1.2城市概况及自然条件
1.2.1地理交通
四平市位于吉林省南部，北纬43°11’，东经124°20'。
北临吉林省长春市、南与辽宁省接壤，距沈阳市200km。
共管辖两区两市两县，即铁东区、铁西区、公主岭市、双辽市、梨树县、伊通县。
1.2.2地形地貌
四平市地处东北松辽平原，地形由东南向西北逐渐倾斜，起伏不大，城市地面绝对标高为150～200m之间。
大地构造比较简单，有朱罗纪、白垩纪的沙岩、页岩和第四纪覆盖层的亚粘土淤泥质土、沙土和大块碎石土。
1.2.3水文地质
四平市地下水属潜层水，含水层为砂层，地层由上至下依次为耕土（厚为0.5～1.0m）、粘土、亚粘土和砂土。
地耐力在14～20t/㎡左右。
四平市区有两条河，俗称南河、北河。
南河、北河在市区西北汇为条子河，北河为条子河干流，汇水面积177.8km²，流经市区的河道长11.8km，流量42.28m³／s，河道行洪宽85m。
南河为条子河支流，汇水面积89.1km²，流经市区的河道长18.34km，流量28.95m³/s，河道行洪宽70m。
1.2.4地震烈度
根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-20012008版）中的划分，四平市城市污水处理工程抗震设防烈度为6度。
1.2.5气候特征
四平市属于温带大陆性季风气候，处于半湿润半干旱过渡区，年平均温度6℃，最高气温为36.6℃，最低气温为-34.6℃，冰冻时间约为6个月（10月中旬～次年5月初）。
土壤冻结深度1.48m。
年平均降水量656.8mm，日最大降雨量达154.1mm，年平均蒸发量1347.5mm，相对湿度66％，最大积雪厚度190mm，年平均日照2771.2h。
四平市全年主导风向为西南风，冬季多为西北风，平均风速3.3rn／s，最大风速34.5m/s，最大风向频率16％。
1.3设计依据
1.3.1编制原则
根据我国排水规范及相关法规的要求，本工程遵循如下设计原则：
1、在城市总体规划的指导下，与整个城市发展规划同步进行。
2、升级改造工程厂址利用已建污水厂工程的闲置场地。
3、选择可靠实用、技术先进、投资省、运行费用低、管理方便、运行灵活的污水处理工艺，为污水处理厂的建设和运行创造良好条件。
4、采用先进、可靠的自动化控制技术，提高污水厂的管理水平，保证污水处理工艺运行在最佳状态，尽可能减轻工人的劳动强度。
5、设备选型做到合理、可靠、先进、高效节能。
6、通过本工程的建设达到保护和改善本区域内水环境的目的，充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益。
1.3.2编制范围
本工程设计范围为污水处理厂红线范围内建（构）筑物的建筑、结构、工艺、给排水、电气自控、通风及消防等专业设计。
1.3.3编制依据及基础资料
1、《四平市城市总体规划》
2、《四平市总体规划图》（比例1:
10000）
3、《四平市城市污水处理厂升级改造工程可行性研究报告》批复
1.2.4设计规范及设计标准
1、《市政公用工程设计文件编制深度规定》（建设部，2004.03）
2、《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
3、《室外给水设计规范》（GB50013-2006）
4、《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）
5、《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
6、《污水排入城市下水道水质标准》（CJ343-2010）
7、《城镇污水处理厂污水污泥泥质》（CJ247-2007）
8、《城市污水处理工程项目建设标准》（建标（2001）77号）
9、《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（JJ31-89）
10、《城市污水处理及污染防治技术政策》（建成[2000]124号文）
11、《工程建筑标准强制性条文》（建标[2000]202号）
12、《建筑给水排水设计规范》（GB50015－2003）（2009年版）
13、《工业企业总平面设计规范》（GB50187-2012）
14、《恶臭污染物排放标准》（GB14554－93）
15、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）
16、《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069－2002）
17、《建筑结构荷载设计规范》（GB50009-2012）
18、《混凝土结构设计规范》（GBJ50010－2010）
19、《砌体结构设计规范》（GB50003-2011）
20、《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2011）
21、《建筑设计防火规范》（GB50016－2006）
22、《构筑物抗震设计规范》（GBJ50191－2012）
23、《地下工程防水技术规范》（GB50108－2008）
24、《建筑灭火器配置设计规范》（GB50140－2005）
25、《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规范》（CECS138:
2002）
26、《给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规范》（CECS117:
2000）
27、《办公建筑设计规范》（JGJ67-2006）
28、《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046－2008）
29、《公共建筑节能设计规范》（GB50189-2005）
30、《民用建筑电气设计规范》（JGJ16－2008）
31、《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）
32、《低压配电设计规范》（GB50054-2011）
33、《建筑物防雷设计规范》（GB50057－94）（2000年版）
34、《10kV及以下变电所设计规范》（GB50053－94）
35、《建筑照明设计标准》（GB50034－2004）
36、《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003）
37、《工业企业厂界噪声控制标准》（GB12348-2008）
38、《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）
1.4污水处理现状
1.4.1城市排水现状
四平市区有两条河，俗称南河、北河。
南河、北河在市区西北汇为条子河，最终汇入辽河，辽河是我国七大江河之一，对我省经济和社会发展有着十分重要关系。
辽河流域每年接纳近20亿吨工业和生活废水，60％的监测断面超出V类水质标准，各城市段全部超过V类水质标准，水体已丧失使用功能，辽河流域COD平均浓度、综合污染指数居全国七大流域之首。
辽河流域水质污染不仅使河流水生生态遭到彻底破坏，同时还加剧了水资源的缺乏。
各类废水还通过进入水库、向地下水补水、污水灌溉等方式，扩大了污染的范围、加剧了污染的程度，严重影响了人民生活和经济的可持续发展。
流域水质污染已造成严重的社会、经济和环境问题，成为全面建设小康社会的制约性因素。
省委、省政府十分重视辽河流域水污染防治工作，采取许多积极的措施确保《计划与规划》提出的目标如期完成。
一是坚持依法治河。
二是制定政策筹集资金，加速治理步伐。
三是集中力量抓了重点污染治理项目和企业达标排放工作。
四是抓住辽河流域水污染防治的关键环节，加速城市污水处理厂建设。
五是把辽河流域水污染防治工作纳入建设规划之中。
所以为了响应党中央国务院的关于辽河流域水污染防治的号召，四平市政府于2003年完成了四平市污水处理厂的建设，并于2006年正式运行，同时积极采取措施，推进污水资源化进程。
1.4.2城市污水处理现状
四平市城市污水处理工程的施工图设计完成于2000年，设计规模18.0万吨/日，工程分期实施。
一期工程9.0万吨/日，二期工程9.0万吨/日。
一期工程污水处理主体工艺采用厌氧-好氧（已改为全段好氧）工艺，经二次沉淀及接触池液氯消毒后排放。
按照当时的环保政策要求，四平市污水处理厂出水水质标准相当于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GBl8918-2002）的二级标准。
根据四平市城市污水处理工程相关设计文件，四平市污水处理厂一期工程的设计出水水质如下：
四平市污水处理厂一期工程出水水质指标
项目
COD
BOD5
SS
NH3-N
TP
指标（mg/l）
100
30
30
25
3
随着《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GBl8918-2002）的实施，现状污水处理厂出水水质无法达到国家要，对周围水体已造成污染。
所以，吉林省环境保护局、吉林省建设厅都要求四平市污水处理厂一期工程排放水的质量标准从GBl8918-2002的二级标准升级为一级标准的A标准。
项目
CODcr
BOD5
TP
NH3-N
SS
指标（mg/l）
50
10
0.5
5（8）
10
第二章污水处理厂现状
2.1现状工艺流程
四平市污水处理厂一期工程处理规模为9万吨/日，现状工艺为：
预处理工艺采用粗细格栅+初沉池，生化段采用厌氧-好氧（已改为全段好氧）工艺+二沉池，消毒工艺为二氧化氯消毒。
四平市污水处理厂一期工程工艺流程图见下：
四平市污水处理厂一期工程流程图
2.2现状进出水水质
根据四平市污水处理厂一期工程运行期间的《四平市污水处理厂进出水水质周报表》，现状工艺流程满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GBl8918-2002）的二级排放标准。
四平市污水处理厂监测近期部分水质数据详见下表：
现状进出水水质表
四平市污水处理厂化验室周报表
项目
星期
一
二
三
四
五
六
日
平均值
日期
9月24日
9月25日
9月26日
9月27日
9月28日
9月29日
9月30日
PH
进水
6
6.5
6.5
6.5
6
6
6.7
6.3
出水
6.5
6.7
6.7
7
6.5
7
7.5
6.8
COD
mg/L
进水
387
320
352
414
396
324
398
370.1
出水
70
54
76
84
72
76
68
71.4
BOD
mg/L
进水
149
131
132
152
142
125
142
139.0
出水
28
23
23
29
28
20
28
25.6
SS
mg/L
进水
162
158
195
144
178
201
168
172.3
出水
19
23
21
25
20
18
23
21.3
NH4+-N
mg/L
进水
27
29
28
30
26
24
27
27.3
出水
26
27
28
29
24
25
26
26.4
总磷
mg/L
进水
3.6
3.5
3.7
4.1
4.3
/
/
3.8
出水
2.5
/
2.5
/
2.9
/
/
2.6
DO
mg/L
池1
/
/
1.8
/
/
/
/
1.8
池2
/
/
1.6
/
/
/
/
1.6
SV%
池1
23
26
20
23
18
19
17
20.9
池2
24
27
21
24
20
18
19
21.9
SVI
ml/g
池1
72
72
77
74
72
83
68
74.0
池2
69
71
72
71
74
69
68
70.6
MLSS
g/l
池1
3.2
3.6
2.6
3.1
2.5
2.3
2.5
2.8
池2
3.5
3.8
2.9
3.4
2.7
2.6
2.8
3.1
回流
6.8
6.1
5.2
5.8
5.7
5.1
6
5.8
浓缩后污泥含固率%
4.5
4.8
4.5
4.9
5.1
5.5
/
4.9
脱水后污泥含固率%
22
25
21
27
28
23
/
24.3
四平市污水处理厂化验室周报表
项目
星期
一
二
三
四
五
六
日
平均值
日期
10月8日
10月9日
10月10日
10月11日
10月12日
10月13日
10月14日
PH
进水
6.5
6
6.5
6
6.5
6.5
6
6.3
出水
6.7
6.5
6.5
6.7
7.3
6.5
7.5
6.8
COD
mg/L
进水
214
339
348
370
308
340
371
327.1
出水
72
70
88
78
68
80
75
75.9
BOD
mg/L
进水
101
145
148
149
134
142
148
138.1
出水
23
21
27
28
26
22
25
24.6
SS
mg/L
进水
129
158
192
182
179
208
186
176.3
出水
21
19
23
24
22
27
20
22.3
NH4+-N
mg/L
进水
18
26
26
28
24
25
27
24.9
出水
17
24
24
27
22
24
25
23.3
总磷
mg/L
进水
3.6
4
3.5
4.1
4.3
/
/
3.9
出水
/
2.8
/
2.8
/
/
/
2.8
DO
mg/L
池1
/
1.5
/
/
/
/
/
1.5
池2
/
1.7
/
/
/
/
/
1.7
SV%
池1
18
16
15
17
20
19
20
17.9
池2
17
18
17
19
22
23
24
20.0
SVI
ml/g
池1
60
57
56
61
65
63
71
61.9
池2
59
58
63
61
69
66
69
63.6
MLSS
g/l
池1
3
2.8
2.7
3.1
3.2
3.5
3.5
3.1
池2
2.9
3.1
2.7
3.1
3.2
3.5
3.5
3.1
回流
5.8
6.1
5.9
5.8
6.3
5.7
6
5.9
浓缩后污泥含固率%
4.8
5.3
5.6
4.7
5.4
/
/
4.3
脱水后污泥含固率%
25
21
24
22
29
/
/
20.2
现状污水处理厂不监测TN指标，为了本次初设数据的准确性，四平市污水处理厂补充监测TN指标。
（详见下表）
四平市污水处理厂化验室周报表
项目
星期
一
二
三
四
五
六
日
平均值
日期
11月5日
11月6日
11月7日
11月8日
11月9日
11月10日
11月11日
PH
进水
7.0
6.5
6
7
6
7
6.5
6.6
出水
6.5
7
6
6
6
6
6
6.2
COD
mg/L
进水
336
246
381
233
327
251
331
300.7
出水
49
31
85
76
82
89
89
71.6
BOD
mg/L
进水
147
145
148
149
134
142
148
144.7
出水
23
21
27
28
26
22
25
24.6
SS
mg/L
进水
212
204
157
213
153
181
213
190.4
出水
25
23
26
25
23
22
24
24.0
NH4+-N
mg/L
进水
27
20.6
27
21
25
/
/
24.1
出水
26
21
27
20
23
/
/
23.4
总磷
mg/L
进水
2.9
3.6
/
/
/
/
/
3.3
出水
0.9
1.1
/
/
/
/
/
1.0
总氮
mg/L
进水
35
33
38
37
37
/
/
36.0
出水
/
/
/
/
/
/
/
0.0
2.3主要工艺现状参数
根据四平市污水处理厂一期工程的设计文件及实际建设情况，现状各主要建构筑物及设备参数见下表：
现状主要建构筑物及设备参数表
序号\项目
建构筑物名称
主要设计参数
主要设备参数
备注
1
粗格栅及提升泵站
处理能力9万吨/日
提升泵流量：
Q=1653m³/h扬程H：
17m电机功率N：
102Kw
共4台（三用一备）
2
细格栅及旋流沉砂池
处理能力9万吨/日
旋流沉砂池设计流量：
1.37m³/s直径：
3.2m表面负荷154m³/㎡×h，停留时间：
39.8s
共四座
3
初沉池
处理能力9万吨/日直径：
28m表面负荷1.5m³/㎡×h
初沉池污泥泵流量：
104.3m³/h扬程：
10.6m功率：
7.5Kw
共二台（一用一备）
4
厌氧-好氧池
处理能力9万吨/日设计流量：
1.02m³/s停留时间9h污泥负荷0.24容积负荷0.45MLSS浓度为2500mg/l
现已改造为全段好氧池共四座
5
二沉池及污泥泵井
处理能力9万吨/日中心进水周边出水直径40m池边水深3.4m表面负荷0.98m³/㎡×h
污泥回流泵流量：
760m³/h扬程：
8.4m功率：
37Kw，剩余污泥泵流量：
27.9m³/h扬程：
22.9m功率：
5.5Kw
回流污泥泵共五台最大回流量9万吨/日剩余污泥泵共二台（两用一备）
6
接触消毒池
处理能力9万吨/日设计流量：
1.00m³/s停留时间：
30min加氯量：
6mg/l
共一座
7
鼓风机房
长：
36m宽：
12m高：
11m
单台鼓风机风量：
150m³/min出口升压：
7000mmH2O，功率200Kw
共四台（备用国产250kw分机）
8
污泥脱水间
浓缩前污泥总量：
1340.7m³/d含水量：
99.3%泥饼总量：
38.6m³/d含水率：
82%
浓缩机处理能力40~80m³/h功率1.5Kw，脱水机处理能力8~18m³/h功率4.0Kw
均为一用一备
2.4现状运行情况
根据四平市污水处理厂一期工程运行至今的实际情况，目前污水处理厂各建构筑物及设备运转正常，基本满足原设计要求并能正常稳定运行，出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GBl8918-2002）的二级排放标准。
第三章设计概要
3.1规模确定
污水处理厂工程升级改造建设规模结合四平市污水处理厂一期工程实际情况，考虑各种影响建设规模的因素。
确定升级改造规模为：
9.0万m³/d，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级标准的A标准。
3.2设计水质
根据《室外排水设计规范》中的相关规定和综合四平市城市污水处理厂两年多来的运行进水水质数据（见现状进出水水质表）确定本次工程的进水水质。
四平市污水处理厂处理后污水排入辽河，根据国家规定：
“城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级标准的A标准”，为彻底消除四平市辽河水系的污染，保护南河、北河两岸的生态环境，确定本次工程出水水质满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级标准的A标准。
因此本工程设计进出水水质及处理程度如下：
进出水水质及处理程度表
项目
CODcr（mg/l）
BOD5（mg/l）
TP（mg/l）
TN（mg/l）
NH3-N（mg/l）
SS（mg/l）
进水水质
400
150
4
40
30
180
出水水质
50
10
0.5
15
5（8）
10
处理程度
87.5%
93.3％
87.5％
62.5％
83.3％
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