50m3d太阳能微力生活污水处理工程设计方案大学论文.docx

1、50m3d太阳能微力生活污水处理工程设计方案大学论文50m3/d太阳能微力生活污水处理工程设 计 方 案目 录1 工程概况 11.1工程规模 11.2污水处理厂进水水质 11.3污水处理厂出水水质 12 处理工艺选择 22.1设计依据 22.2选择原则 32.3污水处理工艺方案 33 工程设计 63.1污水处理厂工艺设计 63.2污水处理厂建筑设计 83.3污水处理厂结构设计 93.4污水处理厂电气、自控设计 104 主要设备材料选型 145 人员编制 156 工程投资估算 167 运行成本分析 178 结论 18附图1 平面布置图附图2 工艺流程图1 工程概况1.1工程规模污水处理厂处理规模

2、：50m3/d，总变化系数kz=2.3。1.2污水处理厂进水水质 本项目为农村污水处理厂，主要为居民、公共建筑服务设施排放的生活污水。污水处理厂进水水质标准如下：CODCr 400mg/lBOD5 200mg/l SS 200mg/lNH3-N40mg/lTN 55mg/lTP 3mg/lPH 691.3污水处理厂出水水质污水出水水质达到河北省地方标准农村生活污水排放标准（DB13/2171-2015）一级A标准。设计出水水质指标如下：COD 50mg/lBOD5 10mg/l SS 10mg/lNH3-N5（8）mg/LTN 15mg/lTP 0.5mg/lPH 692 处理工艺选择2.1设

3、计依据1）室外排水设计规范（GB50014-2006）（2014版）2）城镇给水排水技术规范（GB50788-2012）3）村庄污水处理设施技术规程（CJJ/T163-2011）4）小城镇污水处理工程建设标准（建标148-2010）5）自动化仪表工程施工及验收规范（GB50093-2002）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）给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）9）建筑结构荷载规范（GB50009-2012）10）建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）11）混凝土结构设计规范（GB500

4、10-2010）12）建筑抗震设计规范（GB50011-2010）13）砌体结构设计规范）（GB50003-2011）14）地下工程防水技术规范（GB50108-2008）15）工业建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2015）16）供配电系统设计规范（GB50052-2009）17）民用建筑电气设计规范（JGJ16-2008）18）建筑照明设计标准（GB50034- 2013）19）城镇排水系统电气与自动化工程技术规程（CJJ120-2008） 2.2选择原则根据国家有关污水处理项目建设的要求及当地的实际情况，本工程污水处理工艺按如下原则考虑。（1）采用的工艺运行可靠，技术成熟，

5、处理效果良好，能保证出水水质达标排放。（2）采用的工艺投资省，运行费用低，最大程度的节省电耗。（3）采用的工艺应操作管理方便，运行灵活，能适应农村污水的水质、水量变化。（4）选择可靠的自动化仪表，提高工程自动化水平，实现无人值守，降低运营管理难度和人员成本。2.3污水处理工艺方案 2.3.1污水处理工艺污水处理工艺的选择是污水处理厂建设的关键，处理工艺选择是否得当，不仅影响处理厂的处理效果，而且还影响整个处理工程的基建投资多少、处理工艺运行的可靠程度、运行费用高低、管理操作的复杂程度。因此必须结合当地污水的水量、水质以及温度、气候、气象、地理、经济等实际情况选择适宜的处理工艺，以达到出水排放标

6、准。污水处理的主要工艺技术包括：生物处理技术、自然处理技术。经过人类上百年的实践，国际上公认以生物处理为经济效益比最好。因此世界上大多数污水处理厂采用生物处理工艺。污水生物处理分为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。厌氧生物处理技术降解有机物的效率有限，出水水质较难达到本项目的要求，且占地相对较大，废气收集处理问题也不好解决。因此不考虑单独使用。传统的活性污泥法投资高、运行费用高、占地大、污泥处理量大、处理较为复杂，本方案也不建议采用。生物膜法是一种比较适合小型生活污水处理的工艺技术，与传统活性污泥法处理系统相比较，生物膜法易于维护运行、节能省电、占地面积小，污泥少。膜生物反应器以出水水质稳定优

7、良为其优势，本工程要求处理出水达到一级A标准，对出水水质要求较高，且要求有较高的稳定性。故本工程推荐选用膜生物反应器工艺作为首选处理工艺。膜生物反应器工艺介绍膜生物反应器MBR（Membrane Bio-reactor）是二十世纪末发展起来的新技术，它是膜分离技术和活性污泥生物技术的结合。它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用中空纤维膜替代沉淀池，因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成800012000 mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零。生活污水处理后可直接回用，

8、在污水处理方面具有传统工艺不具备的优点：（1）出水水质优良、稳定。（2）工艺简单。由于膜的高效分离作用，不必单独设立沉淀、过滤等固液分离池。 （3）占地面积少。处理单元内生物量可维持在高浓度，使容积负荷大大提高，同时膜分离的高效性，使处理单元水力停留时间大大缩短。（4）几乎无污泥排放。（5）膜生物反应器可以滤除细菌、病毒等有害物质，可显著节省加药消毒所带来的长期运行费用并扩大污水回用范围。（6）系统抗冲击性强，适应范围广。（7）较好的设备化和自动化，管理简便。（8）模块化设计，易于扩容。2.3.2太阳能微动力系统太阳能作为一种洁净、可再生的清洁能源具有广泛的应用前景。本工程将太阳能微动力与MB

9、R一体化污水处理工艺结合使用，利用光伏电板产生电能，电能存储在蓄电池中，污水厂使用。该方案大大节省了市政供电的电耗，同时又可获得一定的新能源财政补贴，具有很好的经济效益和环境效益。2.3.3太阳能微动力污水处理工艺流程根据本工程的进、出水水质要求，确定污水处理流程如下：工艺流程图工艺描述：污水经格栅及沉砂后进入调节池，然后经提升泵进入MBR一体化生物反应器，通过PLC控制器开启曝气机充氧，生物反应器分缺氧和好氧区，内部设置回流泵，具有高效脱氮功能，污水经抽吸泵出水进入接触消毒池。反冲洗时利用清洗池中处理水对膜处理设备进行反冲洗。通过生物反应器内的水位控制提升泵的启闭。膜单元的过滤操作与反冲洗操

10、作可自动或手动控制。当膜单元需要化学清洗操作时，关闭进水阀和污水循环阀，打开洗阀和药剂循环阀，启动药液循环泵，进行化学清洗操作。太阳能微动力站为曝气风机、提升泵、抽吸泵、回流泵提供动力。3 工程设计3.1污水处理厂工艺设计污水厂主要的建构筑物有：预处理间（含格栅井、沉砂池、调节池、控制室）、MBR一体化反应器、接触消毒池。污水厂占地23m23m，529m2。3.1.1预处理间（一）格栅井格栅井内安装有一道粗格栅、一道细格栅，粗格栅采用平板格栅，细格栅采用提篮格栅。格栅前设超越管，控制污水处理厂检修期间进入污水厂的污水流量。功 能：去除污水中较大漂浮物，并拦截直径大于2mm的固体物，以保证生物处

11、理处理系统正常运行类 型：矩形钢筋砼构筑物设计流量：4.8m3/h粗格栅间隙：10mm细格栅孔径：2mm清渣方式：人工定期清渣（二）沉砂池沉砂采用平流式沉砂池，与格栅井合建。功 能：去除相对密度2.65、粒径0.2mm以上的砂粒。类 型：矩形钢筋砼构筑物设计流量：4.8m3/h停留时间：不小于30s。（三）调节池调节池与沉砂池、格栅井合建。功 能：由于来水水量不稳定，为保证后续构筑物的正常运行，对水量进行调节。调节池内设污水提升泵，将污水提升至MBR一体化反应器。类 型：矩形钢筋砼构筑物设计流量：2.5m3/h。停留时间：12h有效容积：30m3（2） 主要设备：A污水提升泵设备类型：潜污泵数

12、 量：2台（一用一备）设计参数：设计流量：2.5m3/h 扬 程：10m功 率：0.37KW （四）预处理间设备间设于调节池上方，用于设置次氯酸钠储罐和除磷设备。控制室设于调节池上方，用于控制系统及检测仪表的安装。平面尺寸：3.63.3m结构形式：砌体结构3.1.2 MBR一体化反应器MBR一体化反应器埋地设置。功 能：利用生化反应去除废水中的COD、氨氮等污染物，利用MBR膜去除废水中的SS和生物污泥。数 量：1台处理能力：50m3/d尺 寸：2.8m6.0m构 造：钢制+防腐运行方式：连续运行3.1.3 接触消毒池MBR反应器出水进入接触消毒池，入口投加次氯酸钠溶液消毒。停留时间：1h有效

13、容积：2.5m3加氯量：8-10mg/L 3.2污水处理厂建筑设计3.2.1建筑设计概况本污水处理厂工程包含建筑物1幢，预处理间。平面尺寸：3.63.3m结构形式：砌体结构3.2.2墙体砌体承重墙：地下部分采用M7.5水泥砂浆砌MU10烧结非粘土实心砖，地上部分采用M7.5混合砂浆砌MU7.5烧结非粘土多孔砖。3.2.3门窗本工程内外门窗立框均居墙中。门窗立面分格图的外包尺寸为洞口尺寸，制做时适当减去安装尺寸，立面分格尺寸可作微小调整，门窗用料大小及玻璃厚度根据洞口大小及分格尺寸合理确定。外门窗采用白色塑钢门窗，内门均采用木质门，其油漆颜色为靛蓝色。外门窗均作防盗处理,防护网材料及花饰现场自定

14、。3.3污水处理厂结构设计结构设计满足工艺、建筑以及其它专业的功能和使用要求，满足我国现行结构设计的规范、标准要求，保证建筑物的安全、可靠、经济合理，结构受力明确，有利抗震。建筑物、构筑物结构形式见建筑物、构筑物一览表。建筑物概况及结构形式一览表建（构）筑物名称结构形式备注主体基础格栅、沉砂池、调节池钢筋砼水池筏板预处理间砌体结构筏板接触消毒池钢筋砼水池筏板一、结构材料钢筋：采用热轧钢筋HPB235，HRB335。 钢筋强度标准值应具有不小于95%的保证率。钢板采用Q235B型，焊条E43XX型。二、混凝土强度等级 砖混结构：基础C15，上部C25框架结构：C25水池（含地上水池）采用C30防

15、水混凝土，抗渗等级S6。所有水池砼抗冻等级为F150。设备基础采用砼C20。构造柱、圈过梁采用C20混凝土；填料C15填充用焦渣混凝土。三、承重墙、填充墙：砌体结构承重墙：地下部分采用M10水泥砂浆，MU10烧结非粘土实心砖；地上部分采用M7.5混合砂浆砌MU10烧结非粘土多孔砖。四、结构计算a) 对建筑物考虑竖向荷载、风荷载作用，对建筑物进行了整体结构计算，能够满足承载力要求，框架结构满足柱轴压比等抗震的相关构造要求。b) 对地基进行地基承载力验算。c) 对钢筋混凝土水池的侧壁和底板、框架梁、现浇梁板、框架柱等结构构件，结构设计按照结构实际受荷过程，分施工阶段、使用阶段最不利荷载组合，对结构

16、进行承载能力极限状态和正常使用极限状态的承载力、稳定、变形、裂缝宽度等方面的计算和验算，并遵循有关设计规范和设计标准。2) 结论本项目结构方案经济、合理；结构构件承载力、变形、裂缝、耐久性、耐腐蚀性等满足要求；采用的结构材料市场供应充足。3.4污水处理厂电气、自控设计3.4.1 设计范围电气设计范围包括污水处理厂全厂的电力、照明、接地及防雷设计、室外电力干线和道路照明设计。太阳能微动力站由专业厂家二次设计。3.4.2供电（1）负荷等级污水处理设施是重要的市政公用工程，要求长期不间断运行，对电源的可靠性要求较高。一方面，电源中断必造成污水外溢，污染水体，形成可能污染事故；另一方面更为重要的是，本

17、工程采用生化处理方式，污水处理过程中的活性污泥和生化菌，是经过很长时期培养起来的，停电时间过长，生化菌长期缺氧会窒息死亡，在这段时间里，未经处理的污水排出，势必造成二次污染。因此本污水处理项目属于二级供电负荷，污水处理厂采用双电源供电，污水处理设备及重要风机为二级负荷。其它电力、照明负荷均为三级负荷。一路电源引自附近变电所，一路电源为太阳能微动力站。（2）供电主要指标 总装机容量及计算负荷设备名称单机容量(KW)工作台数工作容量(KW)原水提升泵0.3710.37混合液回流泵10.3710.37鼓风机1.111.1抽吸泵10.3710.37合 计总工作容量2.21KW，不均匀使用系数0.9，则

18、实际用电功率为2.0KW。（3）太阳能微动力站光伏装机容量8.0kw，由太阳能电池板、充放电控制器、蓄电池组成。设置于厂区的开阔地带。（4）全站的防雷、防静电及接地经计算室外污水处理宜按三级设防，池壁钢筋做接闪器，基础钢筋做接地极，并与配电设备接地相连，接地电阻不大于10欧姆。本工程建筑物电源进线重复接地，接地电阻不大于10欧姆；有电子设备的阻值不大于1欧姆。为了防止雷电波的入侵对电器设备造成损坏，建筑物电源进线处加设浪涌保护器。全部设备采用保护接地系统，电气设备不带电的金属外壳均须接地。单元内的工作接地、保护接地、仪表接地、通信接地、防雷、防静电接地采用共用接地系统，其接地系统的接地电阻按不

19、大于进行设计。接地装置以水平接地线为主，局部地方打少量接地极。接地网要求与建筑物基础内钢筋相连，以降低接地电阻值。如果当地土壤电阻率较高时，则采用降阻剂方案敷设接地装置。主接地线采用-404镀锌扁钢，接地支线采用-254镀锌扁钢，设备保护接地线采用-124镀锌扁钢，接地极采用长2.5米L50505mm镀锌角钢。接地线连接采用焊接方式，并刷防腐漆。（5）室外供电线路及照明厂内设道路照明，主要道路路灯高8米，钢杆，配置1250W金属卤钨灯，在每个灯处设短路保护和接地。建筑物照明电源电压均为380/220V，电源引自建筑物内配电箱，由配电箱至灯具的导线穿钢管或PVC管暗敷。3.4.3 自动控制设计根

20、据工艺提出的自动控制的要求，本方案所采用的MBR一体化设备内置集成的PLC控制系统，因此，不用设专用的电控设备间。自控检测仪表主要有：液位、流量、压差等确保自动运行所必须的仪表。本系统设计采用手动操作同自动控制相结合的方式。平时自动运行，维修时调为手动。4 主要设备材料选型1）满足工艺需要的前提下，尽量选用先进、高效节能、高效、耐用、少维修、性能好、使用寿命长的设备。2）关键设备选用目前具有先进水平、技术成熟、有成功业绩、保证使用功能、有良好售后服务的国内、合资企业产品。3）所有设备均按成套考虑，成套设备和必需的备品备件和附件，以保证设备长期、有效运行。4）考虑到污水处理厂的恶劣环境，设备材料

21、的选择必须加强防腐。原则上，水下部分材料为不锈钢或特种塑料等耐腐材料，水上部分也尽可能采用不锈钢或特种塑料，对要求不高的部分采用碳钢，但需做镀锌或涂刷环氧漆处理。5 人员编制 根据国家颁布的“城市污水处理工程项目建设标准”的有关规定，结合本项目污水处理的实际需要，确定污水处理厂定员为3人，全部为生产人员。因污水处理厂工艺控制过程及自动化程度要求，故需要有一定比例的大、中专以上文化程度的专业技术人员进行运行管理。所需专业人员有：给排水、电气、自动化等。6 工程投资估算本工程估算总投资xx万元，详见下表： 投资估算表 单位：万元序号名称规模单位数量结构单价总价备注1预处理间（水池部分）54m3座1

22、钢砼2预处理间11.9m2座1砌体3接触消毒池3m3座1钢砼4MBR一体化反应器套15设备购置费套16太阳能微动力站套17安装费8电气、自控部分9总图部分10调试培训费11勘察、设计费合计本设计投资估算的范围是：污水处理厂厂内的全部费用，不包括征地费、厂外污水管网、厂外供电等费用。7 运行成本分析（1）膜更换费用MBR膜更换费用约为xx元/吨。（2）电耗依据3.4节中的用电负荷分析，50t/d污水处理站的平均能耗为48kwh。太阳能发电量：日均发电时间按6.0h/d计算，装机8.0kw，则日发电48kwh。污水站实际消耗电能为零。电费按0.65元/kwh，国家新能源补贴0.42元/kwh，则太

23、阳能微动力站的投资回收期为5.5年。太阳能微动力站的使用寿命为20-25年，远大于投资回收期，故经济效益显著。（3）药剂费药剂费用约为0.05元/吨。（4）吨水运行成本 吨水运行成本：0.16+0.05=0.21元/吨。8 结论1、污水处理厂规模为50m3/d，总变化系数kz=2.3。2、污水处理工艺采用MBR工艺，污水经处理后，出水水质达到河北省地方标准农村生活污水排放标准（DB13/2171-2015）一级A标准3、本污水处理工程占地529m2。4、本污水处理工程总投资xx万元。5、项目建成后，将产生明显的环境、社会、经济效益，改善当地生态环境、改善城区环境、促进镇区经济发展，其综合效益是肯定的。