某污水处理厂老厂改造工程可行性研究报告.docx
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某污水处理厂老厂改造工程可行性研究报告
某污水处理厂老厂改造工程
可行性研究报告
前言
XX市是XX省省会，是省域中心大城市，全省政治、经济、文化、科技中心。
约在公元前5000年，XX市就有先民定居。
公元前221年，秦代设置XX郡，汉时设置XX国，此后为历代州、郡、府、藩治所在地。
1933年设XX市。
2000年全市总面积11819.5平方公里，总人口583.19万人，其中市区面积556.33平方公里，人口175.5万人。
XX历史悠久，人文荟萃，是全国首批24个历史文化名城之一，有“屈贾之乡”美称。
随着改革开放的深入和城市经济的高速发展，城市规模不断扩大，人口不断增加，工业不断发展，城市污水量也不断增加，所造成的湘江水体污染也逐年严重，并严重制约着XX的进一步可持续发展。
为此XX市政府制定了跨世纪“蓝天碧水”工程计划，要求2010年废水治理率达70%，处理合格率85%以上，污染物去除率60%以上。
XX市某污水处理厂一期工程总处理目标为18×104m3/d，其中一期扩建工程15×104m3/d采用曝气转碟曝气的氧化沟工艺；老厂处理规模为3×104m3/d，采用传统活性污泥法，现已停止运行。
为达到XX市某污水处理厂一期工程处理规模18×104m3/d的总体目标，对老厂进行工艺改造建设是非常必要十分迫切的！
2005年12月，受XX市公共事业管理局和XX某成污水净化公司的邀请，我公司对一期老厂改造工程做了可研方案比选，并获采纳。
2006年3月，在XX市公共事业管理的主持下，进行了XX市某污水处理厂一期老厂改造方案的专家评审会，方案顺利通过并上报。
根据XX市公共事业管理局文件及专家评审意见，我公司组织了有关专业技术骨干，成立专门设计小组赴现场踏勘，收集有关基础资料，并多次召开技术讨论会，对老厂改造工程设计方案进行反复研究，在次基础上，完成了本设计文件。
在设计过程中，得到了XX市公共事业管理局、XX市排水公司及XX市某成污水净化公司等有关部门的大力支持和帮助，在次表示感谢！
工程概要
1工程名称及地址
工程名称：
XX市某污水处理厂老厂改造工程
工程地址：
XX市某污水处理厂原址
2项目业主
XX某成污水处理净化有限公司
3工程范围
老厂工艺、电气自控及与次响应的一期扩建工程配套改造
4工程内容
4.1工程规模
一期工程：
18×104m3/d，
其中：
老厂改造工程:
2.5×104m3/d;一期扩工程：
15.5×104m3/d
4.2设计进出水水质
设计进水水质：
BOD5=100mg/l
CODCr=230mg/l
SS=200mg/l
NH3-N=25mg/l
TN=40mg/l
TP=3mg/
设计出水水质：
污水处理厂执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准中B标准，即
BOD5≤200mg/l
CODCr≤60mg/l
SS≤ 20mg/l
NH3-N≤8mg/l
TN≤ 20mg/l
TP≤1.5mg/l
⒋3出水受纳水体：
出水与一期扩建工程一并经后续处理后排入浏阳河及湘江。
4.4污水、污泥处理工艺
污水处理工艺：
采用脱氮为主同时兼顾除磷的A（缺氧）/O生物处理工艺。
污泥处理：
一期扩建工程的污泥处理部分已经按每天处理18万吨的总体规模设计并实施，因而本次老厂改造工程的污泥处理部分将充分利用一期扩建工程的污泥处理设施一并完成无害化处理。
5工程经济（老厂部分）
本改造工程总投资：
510.9万元
改造工程单位投资：
204.4元/m3
单位水处理成本：
0.21元/m3
单位水量电耗：
0.34kw.h/m3
第1章设计依据、原则和范围
1.1项目名称和项目参与单位
项目名称：
XX市某污水处理厂老厂改造工程
主管单位：
XX市公用事业管理局
承办单位：
XX某成污水净化有限公司
设计单位：
四川某成环保股份有限公司
1.2设计依据和基础资料
1.2.1政府文件
1.XX市发展计划委员会文件：
长计投［2003］749号
2.《XX市城市总体规划》（2001~2020）文本（XX市人民政府，二零零一年七月）
3.《XX市城市总体规划》（2001~2020）附件（XX市人民政府，二零零一年七月）
4.《湘江XX段饮用水水源保护条例》
1.2.2其它文件资料
1.《湘江污染综合防治研究报告》
（XX省环境保护办公室、中国科学院环境科学委员会）
2.XX市某污水处理厂施工图
（湖北给水排水设计院）
3.《XX市公共事业管理局与四川某成环保股份有限公司关于经营污水处理业务的特许经营合同》
4.《XX市排水有限责任公司与四川某成环保股份有限公司关于资产转让的合同》TOT合同
5.《XX市某污水处理厂一期扩建工程可行性报告》
6.《XX市某污水处理厂一期扩建工程初步设计》2000年7月，包括文本
和设计图纸。
7.《XX市某污水处理厂老厂改造方案（代可研报告）2005年3月（四川某成环保股份有限公司）
8.XX市某污水处理厂2004年生产月报
1.3设计原则
1.3.1污水处理设计原则
1.根据进厂污水水质及出厂水质要求，选用适合本改造项目实际的、先进的、成熟的污水处理工艺，达到低能耗、低运行费、低基建费，少占地、管理方便、运行稳定、工期短的目的；
2.在满足出水水质的条件下，最大限度利用现有工艺设施，节约费用；
3.在设计参数的选取上，即考虑到当前实际，同时又对将来发展留有余地，即当前与将来兼顾的原则；
4.改造采用先进、可靠的自动化控制技术，并与一期扩建工程充分兼容，提高污水厂的运行管理水平，保证污水厂运行在最佳状态；选用的监控仪表运行稳定，维修方便，操作简便；
5.对需更新或升级的污水处理专用设备，选用质量好、价格低、效率高的通用设备，减少维修工作量，增强运行的稳定性；
6.改造中采用先进的节能技术，降低污水处理厂的能耗及运行成本；
7.贯彻经济性与可靠性并重的设计原则，在合理降低工程造价和运行费用的前提条件下，最大限度地提高工艺系统的可靠性，并兼顾运行操作与管理维护的便利。
1.3.2污泥处理设计原则
充分利用一期扩建工程的污泥处理系统完成污泥的无害化处理。
1.4设计范围
（1）工艺系统改造工程初步设计范围如下：
老厂：
缺氧池、1#曝气池、2#曝气池、综合泵房和配水井、回流管等。
一期扩建工程：
曝气设备改造和氧化沟增加推流设施。
（2）整个老厂电气及自动控制设备的改造及与一期扩建工程的连接兼容。
1.5采用的主要规范及标准
（1）工艺专业
1）《室外排水设计规范》（1997年版） （GBJ14-87）；
2）《地表水环境质量标准》（2002年版） （GB3838-2002）；
3）《城镇污水厂污染物排放标准》 （GB18918-2002）；
4）《污水排入城市下水道水质标准》 （CJ3802-99）；
5）《城市污水处理厂污水污泥排放标准》 （CJ3025-93）；
6）《城市污水处理工程项目建设标准》（2001年版）；
7）《泵站设计规范》（GB/T50265-97）；
（2）建筑、结构专业
1）《建筑给水排水设计规范》（1997年版）GBJ15-88）；
2）《泵站设计规范》（GB/T50265-97）；
3）《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）；
4）《工业企业设计卫生标准》
5）《给水排水工程结构设计规范》（GB50069-2002）；
6）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；
7）《地下工程防水技术规范》（GBJ108-2001）；
8）《给排水工程管道结构设计规范》（GB50003-2001）；
9）《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规范》（CECS138：
2002）；
10）《给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规范》（CECS117：
2000）；
11）《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）；
12）《水工砼结构设计规范》（SDJ20-78）；
13）《建筑设计防火规范》（2001版）（GBJ16-87）；
（3）通风专业
1）《采暖通风与空气调节设计规范》（GBJ19-87）；
2）《工业企业采暖、通风及空气调节设计规范》（2001年版）（GBJ16-8）；
3）《工业企业厂界噪声控制标准》（GB12348-90）；
4）《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）；
5）《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）；
（4）电气自控专业
1）《供配电系统设计规范》（GB50052-95）；
2）《10kV及以下变电所设计规范》（GB50053-94）；
3）《低压配电设计规范》（GB50054-95）；
4）《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）；
5）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）；
6）《3~110kV高压配电装置设计规范》（GB50060-92）；
7）《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65-83）；
8）《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-92）；
9）《电力装置的电测量仪表装置设计规范》（GBJ63-90）；
10）《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94）
11）《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）；
12）《工业企业照明设计标准》（GB50034-92）；
13）《电子计算机机房设计规范》（GB50174-93）；
14）《计算机软件开发规范》GB8566；
15）《计算机软件质量保证计划规范》GB/T12504；
16）《自动化仪表工程施工及验收规范》GB50093-2002；
17）《可编程仪器的数字接口》ANS1488；
18）《民用闭路监视系统工程技术规范》GB50198-94。
第2章项目背景
XX市某污水处理厂一期老厂污水处理系统（一污老厂）于二十世纪八十年代中期建成并投入运行，大部分设备由于使用年限过长，加上运行环境恶劣，已不能使用，需要更换。
同时XX老厂设计时采用的是国家八十年代初执行的出水水质标准，不要求对氮和磷的去除，无法满足国家关于城镇污水处理厂的现行出水水质标准。
为恢复XX老厂的二级处理能力并达到现行城镇污水处理厂执行标准，保证充分利用老厂处理设施，彻底消除安全隐患并达到与新扩建系统相配套的目的，需对XX老厂污水处理系统进行全面的升级技术改造。
老厂污水处理系统建成于1984年，一级处理能力6×104m3/d，二级处理能力3×104m3/d，采用普通曝气活性污泥法工艺。
进水通过格栅后，经过初沉池沉淀除去大量的悬浮性污染物和部分有机污染物，然后进入表面曝气活性污泥池进行好氧生化处理，在此除去污水中的溶解性污染物及碳源，最后在二沉池中进行泥水分离，出水达标排放入浏阳河。
二沉池分离出的活性污泥除小部分作为剩余污泥浓缩外运外，大部分回流到曝气池。
在XX市某污水处理厂一期扩建工程建设时，已考虑到18×104m3/d总体规模的需要，扩建工程的预处理部分和出水消毒部分已按18×104m3/d规模设计，其中预处理段已经建设到位。
同时，在此基础上排水公司已对84年建成的系统工艺流程进行了部分改造，将原初沉池的一半改造成厌氧池，另一半闲置未用，拆除原斜管式二沉池，新建周进周出辐流式二沉池，具体流程如下：
出水至一期扩建
工程消毒池
一期扩建程
沉砂池出水
二沉池
曝气池
厌氧池
综合泵站
回流井
回流污泥
沉淀污泥
剩余污泥至一期扩建工程贮泥池
现状老厂处理流程中各单体构筑物的工艺设计参数如下：
序号
主要构筑物
工艺参数
1
厌氧池
处理能力：
3×104m3/d，
单池有效尺寸：
28.3m×9m×3.5m共2池
停留时间：
1.43h
2
曝气池
（未改造）
处理能力：
3×104m3/d
单池有效尺寸：
12m×12m×4m共8池
停留时间：
3.6h
容积负荷：
0.271kg/m3d
污泥浓度：
1000-2000mg/l
3
二次沉淀池
结构型式：
周边进水、周边出水辐流式
数量：
1座
设计平均流量：
Q=1250m3/hr
平均表面负荷：
q=0.90m3/m2.hr
沉淀时间：
2.0hr
池直径：
D=42m
池边水深：
H=4.25m
XX某成污水净化有限公司接手XX市某污水处理厂运行管理工作后，原污水处理系统的改造工程就移交给XX某成污水净化有限公司接手实施。
一污老厂改造没有完成，还不能投入运行。
第3章项目的必要性
根据XX市的人口增长情况及给排水量增长的趋势，为达到XX市某污水处理厂一期工程18×104m3/d的总体处理规模，改善城市水环境质量和长江流域水体水质，本改造项目的实施显得更加迫在眉睫。
XX作为XX省省会城市，是全省的政治、经济和文化中心，是全国环境保护重点城市之一。
随着改革开放的深入和城市经济的高速发展，城市规模不断扩大，人口不断增加，工业不断发展，城市污水量也不断增加，湘江水体污染也逐年严重，并严重制约着XX的可持续发展。
为此XX市政府制定了跨世纪“蓝天碧水”工程计划，要求2010年废水治理率达70%，处理合格率在85%以上，污染物去除率在60%以上。
根据国家发展计划委员会计投资（1998）2618号文件、计投资（1999）884号文件；国家环境保护总局司环监发（1999）87号文件、环函（1999）441号文件；XX市建设委员会和XX市规划管理局联合发文长建发（1999）104号等文件精神，由XX市公用事业局牵头，XX市排水有限公司于1999年动工对XX市某污水处理厂进行扩建，按可研报告要求工程分两期进行建设，一期工程建设总规模为18×104m3/d，其中：
（1）原有XX某污水处理厂于80年代中期建成并投入运行，处理规模为3×104m3/d，处理工艺为不具有脱磷除氮功能的传统活性污泥工艺，设计标准采用当时国家规定标准。
该厂经过20多年的运行后设备老化，出水已远远不能满足现行标准。
因此必须将原有某污水处理厂3×104m3/d的二级处理部分改造成带厌氧段的处理工艺，以期达到脱磷除氮的效果。
（2）在原有3×104m3/d处理的基础上，另扩建15×104m3/d的污水二级处理能力，使某污水处理厂一期工程处理规模达到18×104m3/d，全部采用二级处理。
XX市排水有限责任公司已完成一期扩建工程15×104m3/d处理设施的建设工作，并将污水处理业务的特许经营权移交给XX某成污水净化有限公司。
现在仍需要对某污水处理厂原3×104m3/d污水处理系统进行更新改造才能达到18×104m3/d处理能力的要求。
因此，对XX市某污水处理厂原污水处理系统进
行改造，改善出水水质，对保护湘江水体乃至整个长江中上游流域的水质是非常必要的。
第4章处理程度与工程改造规模的确定
4.1进出水水质及处理程度的确定
根据《XX市某污水处理厂老厂改造方案》（2005年3月）及其批复文件，确定本次老厂污水处理系统改造方案的进出水水质及处理程度如下表：
序号
指标
单位
日平均浓度限值
排放标准
（mg/L）
去除率
（E%）
1
生物需氧量（BOD5）
mg/l
≤100
≤20
80
2
化学需氧量（CODcr）
mg/l
≤230
≤60
74
3
悬浮物SS
mg/l
≤200
≤20
90
4
氨氮（以NH3－N计）
mg/l
≤25
≤8
68
5
总氮
mg/l
≤20
6
总磷（以P计）
mg/l
≤3
≤1.5
50
处理后出水的受纳水体为湘江。
按有关部门确定的原则，对湘江采取分区段按不同标准进行综合防治，湘江XX段水质要求达到《地面水环境质量标准》中Ⅲ类水体标准。
根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》的规定，向Ⅲ类水体排放的污水应执行一级排放标准的B标准。
因而本次老厂改造工程设计出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级B标准，具体指标如上表所示。
4.2改造工程处理规模的确定
4.2.1原要求处理规模
根据《XX市排水有限责任公司与四川某成环保股份有限公司关于资产转
让的合同》（TOT合同），某污水处理厂应达到18×104m3/d的污水处理能力。
某污水处理厂一期扩建工程设计处理规模为15×104m3/d，故老厂改造项目的原要求处理能力为3×104m3/d。
但根据《XX市某污水处理厂老厂改造方案》，如老厂原处理工艺改造为同步脱氮除磷但以脱氮为主的A（缺氧）/O处理工艺后，现状构筑物无法满足处理3×104m3/d的需要，需在达到XX市某污水处理厂一期工程18×104m3/d的总体目标的情况下，根据一期扩建工程的运行实际，充分挖掘一期扩建工程的处理能力，对一期扩建工程处理规模和老厂改造后处理规模进行适当调整。
4.2.2污水处理规模的调整
为了保证总污水处理量18×104m3/d的总体目标，同时考虑到老厂原系统构筑物现状实际条件：
为保证A（缺氧）/O（好氧）处理工艺对脱氮的去除率，要求对好氧段后混合液进行回流，而综合泵站位于1#曝气池和2#曝气池中间（5.1.2老厂改造工程工艺流程框图），这必将增加污水的再次提升量，从而使运行费用大幅度增加。
为尽可能降低污水的再次提升量，节约运行费用，需尽可能挖掘一期扩建工程的处理能力，尽可能减少老厂改造工程的处理规模。
按照以上分析，根据方案设计批复，污水处理规模调整如下：
一期扩建工程：
15.5×104m3/d
老厂改造工程：
2.5×104m3/d
改造后一期扩建工程的处理能力需要相应提高，设备也要调整。
下表给出了相应的核算比较。
从表中可以看出，调整后的一期扩建工程在不改变实际生化总有效池容和其他工艺参数的情况下，氧化沟内污泥浓度只从4.0kgMLSS/m3调整到4.13kgMLSS/m3，可通过增加污泥回流比实现。
对于供氧量需求的增加，则可通过增加曝气量来满足工艺运行的要求，且调整后的污泥浓度完全满足《室外排水设计规范》的有关规定。
同时，为保证氧化沟工艺运行时，其渠道流速应大于0.3m/s，需在氧化沟内增设推流设施。
老长原系统实际有效池容8174m3，完全能满足此规模的处理需要，故此调整是完全可行。
调整后的一期扩建工程和改造工程工艺参数核算数据如下表：
一期扩建工程和老厂改造工程工艺参数核算数据表
原一期扩建工程
调整后一期扩建工程
调整前改造工程
调整后的改造工程
平均日流量
（×104m3/d）
15
15.5
3
2.5
平均时流量
（m3/h）
6250
6458.3
1250
1041.7
生化池总有效池容（m3）
34650
8174
生化池污泥浓度
（MLSS,mg/L）
4000
4000
3000
污泥负荷
（kgBOD5/kgMLSS.d）
0.108
0.111
0.102
停留时间（h）
5.54
5.37
7.85
设计泥龄（d）
8.88
8.59
8.17
二沉池平均负荷
（m3/m2.hr）
0.94
0.97
0.90
0.75
第5章工艺改造设计
5.1老厂改造设计
5.1.1工艺流程确定
5.1.1.1污水处理工艺流程
根据污水处理厂进水水质及出水水质要求，污水处理厂必须采用具有生物除磷、硝化和反硝化功能的（深度）二级生物处理才能达到设计要求。
因此，污水处理厂的总体工艺流程包括预处理段、二级生物处理段和污泥处理段。
根据《XX市某污水处理厂老厂改造方案》（2005.3），老厂原处理工艺改造为具有同步脱氮除磷作用但以脱氮为主功能的A（缺氧）/O处理工艺。
1.预处理段
在所有污水处理厂中，污水在进入沉淀处理与生物处理之前都必须进行预处理，以保证后续处理构筑物的稳定运行。
预处理段采用机械处理方法，包括粗格栅、进水提升泵、细格栅、曝气沉砂池等。
XX市某污水处理厂一期扩建工程的预处理部分已经按每天处理18万吨的总体规模设计并实施，因而本次老厂改造工程的二级生物处理段的进水直接来至一期扩建工程的预处理部分。
2.生物处理段
常规生化处理工艺的去除目标是有机污染物，对污水中氮的去除率只有20%左右，磷的去除也只有15%～20%，因此常规的生化处理工艺不能满足污水处理厂对氮磷的处理要求。
近年来，具有除磷脱氮功能的生物处理技术在理论和实践上得到了飞速的发展。
生物除磷脱氮工艺能将总氮去除率提高到70%～95%，总磷去除率提高到70～90%，一般情况下可以稳定可靠地满足处理需求。
因此，XX市某污水处理厂老厂改造工程的生物处理段将采用生物除磷脱氮工艺。
根据《XX市某污水处理厂老厂改造方案》，老厂原处理工艺改造为具有同
步脱氮除磷作用但以脱氮为主功能的A（缺氧）/O处理工艺。
5.1.1.2污泥处理流程
XX市某污水处理厂一期扩建工程的污泥处理部分已经按每天处理18万吨的总体规模设计并实施，因而本次老厂改造工程的污泥处理部分将充分利用一期扩建工程的污泥处理系统完成污泥的无害化处理。
5.1.2工艺流程框图
根据A（缺氧）/O生物处理工艺的要求和现状构筑物布置情况，本次老厂改造工程工艺流程框图如下：
混合液回流
综
合
泵
房
2#
曝
气池
扩建工程
沉砂池出水
出水消毒同扩建工程出水一并考虑
缺
氧
池
二
沉
池
配水井
1#曝气池
沉淀污泥
回流污泥
污泥井
剩余污泥至扩建工程贮泥池
5.1.3处理负荷
5.1.3.1水力负荷
老厂改造工程进水由一期扩建工程预处理部分出水分配而来，可不考虑污水处理量的总变化系数。
设计平均日流量Qave=25,000m3/d
=1041.7m3/hr
5.1.3.2污染负荷
进水负荷COD=5750kg/d
BOD5=2500kg/d
SS=5000kg/d
NH3-N=625kg/d
TP=75kg/d
去除量COD=4250kg/d
BOD5=2000kg/d
SS=4500kg/d
NH3-N=425kg/d
TP=37.5kg/d
5.1.4工艺单元设计
5.1.4.1进水混合井
为使污水、回流混合液及回流污泥充分混合，在缺氧池前端设混合井一座。
平面尺寸：
2.6m×1.6m
主要设备：
φ600管道闸门3个
5.1.4.2缺氧池
在缺氧池中主要进行反硝化过程。
自2#曝气池的含硝酸盐的混合液通过自流回流至缺氧区进行反硝化。
为保证处理液处于悬浮状，要求池内污水流速在0.3m/s以上，缺氧池内设混合搅拌推流装置。
缺氧池现状即为闲置的原初沉池的两组单池，单池用3隔墙分为四格，每格有效尺寸28.3m×4.5m×3.5m。
缺氧池工艺
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