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贵岐山污水处理厂技改扩建工程技术方案模板

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目录
第一章 工程概况 1
1.1工程项目概况 1
1.2主要设计资料 2
1.3采用的主要规范和标准 2
1.4城市概况 3
1.5总体规划摘要 6
1.6给水现状与规划 7
1.7排污现状与规划 7
1.8场地现状分析 10
1.9工程建设的必要性 15
1.10法律背景 15
第二章 设计构思 18
2.1设计原则 18
2.2设计内容 18
第三章 污水处理厂设计工艺的选择 19
3.1污水处理目标确定 19
3.2处理目标难点分析 19
3.3污染物去除原理 20
3.4生化处理污水工艺介绍 23
3.5生化处理污水工艺比选 29
3.6深度处理工艺的比选 30
3.7污泥处理工艺方案 42
3.8除臭工艺选择 46
第四章 污水处理的设计 51
4.1污水处理厂工艺流程图 51
4.2各段进出水水质控制目标 51
4.3厂区总平面设计 52
4.4工艺高程设计 53
4.5工艺单体设计 54
4.6厂区道路及给水排水 74
4.7建筑与结构设计 75
4.8电气设计 81
4.9自控设计 90
4.10仪表设计 94
4.11通风工程 96
4.12 土石方工程 97
第五章 节能、 环境保护、 消防和安全卫生设计 98
5.1 节能设计 98
5.2 消防设计 98
5.3 环境保护 98
5.4 劳动保护及安全卫生 99
第六章 机构设置、 劳动定员 103
6.1 管理机构 103
6.2 劳动定员 103
第七章 进度计划、 设计人员需求计划及其保证措施保证 104
7.1质量保证 104
7.2设计的质量保证措施 104
7.3设计工期 108
7.4各阶段设计工作方案 108
7.5设计进度计划 110
7.6设计项目组织机构及主要人员安排 112
7.7后续服务工作安排 113
第八章 运行费用及技术经济指标 115
8.1运行费用 115
8.2技术经济指标 116

第一章 工程概况
1.1工程项目概况
1.1.1项目名称
宁德市贵岐山污水处理厂技改扩建工程( 近期)
1.1.2建设单位
宁德市城市建设投资开发有限公司
1.1.3建设地点
宁德市贵岐山污水处理厂
1.1.4建设规模
贵岐山污水处理厂现状( 一期、 二期) 规模4.0万m3/d, 远期总规划规模10.0万m3/d。本期工程规模为扩建4.0万m3/d, 分两组建设。
( 1) 本次对现状( 一期、 二期) 4.0万m3/d规模进行技改, 主要为增加污水深度处理设施和污泥深度脱水设施。
( 2) 本期新扩建一组2.0万m3/d处理规模的设施, 含污水二级、 深度处理设施和污泥深度脱水设施。
1.1.5排放标准与尾水排放
执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918- 中一级A标准, 尾水就近临时排放。
1.1.6处理工艺
污水处理采用”氧化沟+高效沉淀池+滤布滤池”工艺, 污泥处理采用”污泥浓缩+调理+高压隔膜板框压滤机”工艺, 消毒处理采用”二氧化氯”工艺。
1.1.7主要建设内容
( 1) 污水处理厂
本期近期技改扩建工程( 本期现状技改和近期扩建) 主要处理构筑物包括: 厂区污水井(1座)、 细格栅及旋流沉砂池(1座)、 改良型氧化沟(1座)、 配水井及污泥泵房(1座)、 二沉池(1座)、 高效沉淀池(2座)、 滤布滤池(2座)、 接触消毒池(1座)、 尾水监测井(1座)、 污泥浓缩池(2座)、 污泥调理池(1座)、 污泥脱水机房(1座)、 加药间(1座)、 除臭设施(3座)、 尾水监测机房(1座)等。主要附属建筑物有变配电房(1座)、 综合楼(1座)、 大门传达室(1座)、 机修间及仓库( 1座) 等。
( 2) 配套进厂污水管道工程
本期近期技改扩建工程包括: 污水提升泵站(1座, 土建4万吨/日, 设备2万吨/日), 除臭设施( 1座) , 长800m管径DN800污水进厂管道。
( 3) 污水处理厂政府配套工程
厂区土石方工程、 供水工程、 电源外线、 桩基及土地征购青苗赔偿费等。
1.2主要设计资料
招标人提供给投标人的设计有关资料如下:
( 1) 项目可行性研究报告;
( 2) 立项批复;
( 3) 项目选址红线图。
1.3采用的主要规范和标准
1.3.1国家有关法律
( 1) 《中华人民共和国水法》( )
( 2) 《中华人民共和国水污染防治法》( )
( 3) 《中华人民共和国城乡规划法》( .1)
( 4) 《城市供水条例》( 中华人民共和国国务院令第158号)
( 5) 《取水许可与水资源费征收管理条例》
( 6) 《中华人民共和国环境保护法》( .1.1)
( 7) 《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》( )
( 8) 《建设项目环境保护管理条例》( 中华人民共和国国务院令第253号)
( 9) 《中华人民共和国环境影响评价法》( .9.1)
1.3.2国家和部门有关标准、 规范
《地表水环境质量标准》( GB3838- )
《生活饮用水卫生标准》( GB5749- )
《生活饮用水水源水质标准》( CJ3020-93)
《城市供水水质标准》( CJ/T206- )
《城市居民生活用水量标准》( GB/T50331- )
《城市给水工程规划规范》( GB50282-98)
《室外给水设计规范》( GB50013- )
《城镇给水排水技术规范》( GB50788- )
《城市给水工程项目建设标准》( 建标120- )
《市政公用工程设计文件编制深度规定( ) 》
《消防给水及消火栓系统技术规程》( GB50974- )
《建筑给水排水设计规范》( GB50015- )
1.4城市概况
1.4.1地理位置
宁德市位于福建省东北部, 陆地部分地理坐标在东经 118°32'～120°43'、 北纬26°18'～27°4'之间, 东临东海, 与台湾省隔海相望, 南连福州, 西邻南平, 北与浙江温州接壤, 介于长江三角洲、 珠江三角洲、 台湾三大经济区及福州和温州两个发达城市之间。处于福建省山海交汇地区, 是建设”海峡西岸经济区”的重要区域。东西宽约 190.7公里, 南北长约155.3公里。

图1-1 宁德市政区图
1.4.2自然环境
1.4.2.1地形地貌
宁德市位于鹫峰山脉东麓, 地势自西向东呈三级阶梯下降, 到市区地势转向南北两侧向中间下降, 组成南、 西、 北三向高, 东部低的特征。山脉纵横交错, 丘陵起伏连绵, 山间盆谷, 山前冲积平原错综其间。霍童溪、 七都溪、 金溪三大河流横贯其中。东部沿海是狭窄的滨海平原多属海滩围垦地。
境内地貌大致分为内陆山地、 丘陵盆谷、 沿海低丘平原和沿海滩涂与岛屿四种类型。其中: 中、 低山面积占全市面积73.34%, 丘陵面积占12.73%, 盆谷平原面积占7.72%, 滩涂面积占6.21%。域内山地海拔一般在300-1000m( 黄海高程系, 下同) 之间, 最高峰是虎内第一旗东侧无名高山, 海拔1500m; 丘陵、 盆谷地海拔小于300m。
宁德市中心城区三面环山、 一面临海, 位于白鹤山脉与东湖塘围垦区之间的丘陵和洪积、 冲积平原上。现状城市用地约在海拔标高4-14m之间( 黄海高程系, 下同) 其中城关为冲积扇平原, 东湖塘农场属近代围垦地带, 地势较低, 一般在2-4m左右, 滩积地1-2m左右, 均低于年洪水淹没线。
1.4.2.2水文地质
宁德城区内影响及流经城内的溪流共13条, 均汇集于东湖。东湖地面总库容156万平方米, 规划区水源主要来自金涵水库及七都溪水源。城区海拔标高约在4～14米之间( 黄海高程系) , 城关为洪积扇平原, 东湖农场属近代围垦地带, 地势较低, 一般在2～4米左右, 滩积地1～2米左右, 均低于年洪水淹没线, 地势走向西北向高, 东南侧低。东部沿海是狭窄的滨海平原多属海滩围垦地。
1.4.2.3气象
宁德市属中亚热带海洋性季风气候, 光能充分, 热量丰富, 雨水充沛, 境内山地丘陵多, 盆谷平原错落, 地形破碎复杂, 在局部地区具有包括南亚热带, 以及南温带的多种多样的农业气候类型。
全区各地累年年均气温在13.4～20.3℃之间, 日平均气温≥10℃的活动积温, 年为4340～6240℃, 持续226～285天, 每年无霜期在206～323天之间。
全区各地多年平均降水量 1230～2350毫米, 是全省多雨地区之一。降水分布趋势, 一般是山区多于沿海, 平地多于山地。本区主要农作物生产季节的4～10月降水量多年平均1200～1600毫米, 能满足作物生长需要。
全区多年平均≥10℃期间的干燥度为0.62～1.24, 相对湿度为79%～83%, 一般是干燥度、 蒸发量沿海高于山区, 相对湿度山区大于沿海。
平均每年台风4次, 最大风力12级以上。
1.4.2.4地质构造
根据区域地质资料, 拟建场地上覆地层主要为第四系残坡积层、 冲洪积层, 其厚度较薄; 下伏为燕山晚期第四次侵入花岗岩。根据区域地质资料, 场地内无大断裂构造经过, 无活动性构造迹象。
1.4.2.5潮汐
在城区内影响及流经城内的溪流共13条, 均汇集入东湖塘。东湖塘水面总库容156万m3。规划区水源主要来自金涵水库及七都溪水源。
宁德港为规则半日潮, 海潮水位如下(黄海高程):
50年一遇高潮位 5.39m
50年一遇低潮位 -4.20m
10%频率高水位 3.87m
90%频率低水位 -3.87 m
本湾潮流运动受地形地貌的复杂影响, 水道区域呈往复式流动, 水道交叉区域一般以顺时针方向旋转流为主, 其它区域一般是带有放射性质的往复流。根据有关实测资料, 三都澳海域大潮落潮流最大流速大于涨潮流最大流速, 涨潮流最大流速为85cm/s, 流向为WSW-W; 落潮流最大流速为100cm/s, 流向ENE-E, 落潮流历时一般比涨潮流历时长。官井洋海域大潮落潮流最大流速为105cm/s, 表层流向为SW-WSW, 底层为SSE-SSW; 涨潮流最大流速为90cm/s, 流向约为NE-E。三都岛以北区域涨潮流最大流速为121cm/s, 流向为W-NW; 落潮流最大流速为104cm/s, 流向为ENE-SE, 涨潮流历时一般比落潮流历时长。
1.4.2.6生态环境
( 1) 海洋生物资源
三都澳海洋地理位置优越, 沿岸四周大量淡水注入, 给海区带来大量有机质和无机盐, 滩涂底质和海区水质肥沃, 饵料丰富。叶绿素a含量以及浮游动、 植物的含量年平均值分别为1mg/m3、 18.4×104个/m3、 116.52mg/m3; 水域常年平均水温在 13～29.9℃之间, 生物种类繁多, 以港湾或近岸暖水性种类为主。
三都澳内海域资源丰富, 10～100m等深线内有鱼类500多种, 主要鱼类有大黄鱼、 马鲛、 带鱼、 石斑鱼、 银鲳、 鳗鱼、 龙头鱼等, 主要贝类有牡蛎、 泥蚶、 缢蛏、 文蛤、 泥螺等, 主要甲壳类动物有对虾、 棱子蟹、 青蟹、 虾蛄等, 经济藻类主要有海带、 紫菜等。
( 2) 陆域生态环境
工程区域的现有植被类型为山体植被, 植被覆盖率不高, 土层瘠薄, 特别是表层土壤流失严重, 植被主要为低矮乔灌木次生植被群落, 如相思树、 刺芒野骨草、 芒箕骨等。
本区域陆域动物资源主要是鸟类为主, 无野生动物, 无珍稀保护动植物。
( 3) 水产养殖现状
, 蕉城区海水养殖面积7246hm2。按照品种统计, 贝类养殖面积最大, 为4019hm2, 其次为鱼类, 养殖面积为1482hm2。按水域统计, 滩涂养殖面积最大, 为2803hm2; 海上养殖面积为2526hm2; 陆基养殖1917hm2。
, 蕉城区海水养殖产量总计114315t。各类养殖品种中, 贝类养殖产量最高, 产量约62387t; 其次为鱼类, 产量约25372t; 藻类产量约24541t, 虾蟹类约为1899t, 其它类共116。
1.5总体规划摘要
1.5.1城市性质
海峡西岸经济区东北翼中心城市, 沿海重要枢纽港口, 新兴能源和临港产业基地, 生态宜居的海湾型城市。
1.5.2城市职能
海西能源和临港产业基地, 地区性交通枢纽和旅游集散中心, 地区性服务中心, 市域政治经济文化中心, 生态和特色居住。
1.5.3用地规模
规划期末( 2030年) 主城区建设用地面积为89.4平方公里。
1.5.4人口规模
规划期末( 2030年) 主城区人口为71万人, 人口综合增长率5.0%。
1.5.5主城区发展( 2030年)
蕉城组团: 规划人口15万人, 建设用地规模约11.0平方公里。
金涵组团: 规划人口5万人, 建设用地规模约4.8平方公里。
金塔组团: 规划人口8万人, 建设用地规模约3.8平方公里。
东兰组团: 规划人口5万人, 建设用地规模约5.5平方公里。
铁基湾北组团: 规划人口6万人, 建设用地规模约3.0平方公里。
铁基湾南组团: 规划人口7万人, 建设用地规模约3.5平方公里。
滨海新城南组团: 规划人口5万人, 建设用地规模约2.0平方公里。
滨海新城北组团: 规划人口4万人, 建设用地规模约1.6平方公里。
滨海新城西组团: 规划人口3万人, 建设用地规模约3.0平方公里。
飞鸾生活组团: 规划人口3.5万人, 建设用地规模约4.2平方公里。
飞鸾游艇产业组团: 规划人口0.5万人, 建设用地规模约2.5平方公里。
城澳组团: 规划建设用地规模约1.5平方公里。
漳湾临港组团: 规划人口5万人, 规划建设用地规模约21平方公里。
七都及八都组团: 规划人口4万人, 规划建设用地规模约20.5平方公里。
1.6给水现状与规划
1.6.1给水现状
当前, 宁德市区供水设施现有第一水厂、 第二水厂、 第三水厂和德源水厂, 供水能力达到12万m3/d, 最高日供水量达10万m3/d。第一水厂位于宁德市金涵大桥右边, 占地面积约1.57公顷, 设计规模为0.9万m3/d, 经技改挖潜后, 当前供水能力可达1.5万m3/d。第二水厂位于金涵水库左岸500米山上, 占地面积约0.97公顷, 设计规模为4万m3/d。宁德德源水厂位于二都车里湾, 设计规模2万m3/d。第三水厂位于蕉城七都, 设计规模为5万m3/d。
1.6.2给水规划
规划期末共有6座水厂向宁德主城区供水, 总供水能力为54万m3/d( 钢铁项目直供10万m3/d) , 形成多水源联合供水系统。
表1.6-1 宁德主城区供水规划水厂一览表
序号
给水厂

2030年
预留用地( ha)
水源地
1
第二水厂
8
8
3
金涵水库
2
第三水厂
10
30
12
官昌水库、 霍童溪
3
德源水厂
2
2
1.5
陈家洋水库
4
飞鸾水厂
0.5
1.5
1
沃坪溪、 加洋水库
5
浦岭水厂
1
2.5
1.5
三叉溪水库
合计
21.5
44

钢铁项目供水设施
再生水厂
－
10
－
污水厂尾水
钢铁项目直供10万m3/d, 其余由官昌水库、 霍童溪直接取用
1.7排污现状与规划
1.7.1排污现状
污水排水系统在老城区采用的截流式合流制, 截流管道沿城区内的小东门溪、 南祭溪和塔平溪沿岸敷设, 收集区域污水, 管径为d300-d800不等。污水主干管在收集上游来水后由侨兴路开始敷设, 过南祭溪沿南大塘排涝渠接入污水提升泵站, 提升后污水干管沿福宁路、 支提路和金马路接入贵岐污水处理厂, 干管采用两根d800管道。闽东东路以北和南侧沿街地块污水经过闽东东路上污水干管收集后沿高速路排至污水提升泵站, 管径为d400-d800; 金塔组团污水经过污水收集系统直接排向污水处理厂。
现状贵岐污水处理厂位于位于蕉城区城南镇贵岐村下鼻山, 工程建设规模为日处理污水4万吨, 污水处理采用Ｃarrousel- 型氧化沟处理工艺, 厂区占地约50亩。排水区域内有污水提升泵站两座, 一座位于富春路与高速路交叉口, 设计规模6.5万吨/日, 占地面积1800m2; 另一座为厂区提升泵站, 近期规模4万吨/d, 远期规模8万吨/日, 占地面积1800m2。
北区污水处理厂占地约48亩, 日处理1万吨污水, 污水处理厂用地拟按远景总规模10.0万吨/d规划预留并控制, 分期征用。
1.7.2排水规划
主城区污水总量约为48万吨/d, 主要污水处理设施规划如下表1.7-2:
表1.7-2 主城区主要污水处理设施规划表
序号
污水厂

2030年
预留用地( ha)
收集范围
1
贵歧污水厂
8
10
8
老城区、 铁基湾片区
2
第二(东区)污水厂
2
4
5.8
东兰片区、 滨海片区
3
漳湾污水厂
10
20
22
漳湾片区
4
北区污水厂
10
20
22
七都片区、 金涵片区
5
七都污水厂
-
1
4.4
三屿片区
6
铁基湾污水厂
-
1
3
铁基湾片区
7
飞鸾污水厂
1
2
4
飞鸾镇、 铁基湾
合计
31
58

污水厂尾水排放规划: 污水厂尾水首先考虑深度处理后作为工业用水回用, 部分作为景观补充用水或绿地山林浇灌用水, 其次再做排放水体处理。主城区污水厂尾水由于远离三都澳外海, 因此规划尾水排放至三都澳, 排放口设置应达到环保部门要求( 钢铁项目废水排放或回用应经过专项论证, 以保证尾水处理的经济性和科学性) 。
尾水排放标准:生活污水处理厂尾水排入湾内, 排放标准执行《城镇污水处理厂污染物综合排放标准》中一级A排放标准; 工业污水处理厂尾水排入湾外, 排放标准执行一级B排放标准; 同时排污总量应小于环境容量。城市综合生活污水与工业废水排入城市污水管道, 其水质满足《污水排放城镇下水道水质标准》的要求。

1.8场地现状分析
1.8.1基本概况
污水厂位于贵岐村的贵岐山东侧, 现状工程处理规模为4.0万m3/d, 分两期建设, 每期2万m3/d, 建构筑物均以4万m3/d实施到位, 厂内仅有少许建设用地。污水处理采用Carrousel- 氧化沟工艺, 出水采用紫外线消毒方式, 污泥处理采用污泥浓缩脱水一体机工艺, 污水处理厂运行以来, 处理效果较好, 出水水质较稳定, 出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918- 中的一级B标准, 尾水就近排入三都澳(四孔桥段), 泥饼运至漳湾生活垃圾焚烧发电厂焚烧处理。
1.8.2水质及流程
污水处理厂设计进、 出水水质如下表:
表1.8-1 现状工程设计进出水水质及处理程度表
项目
CODcr
(mg/L)
BOD5
(mg/L)
总磷
(mg/L)
总氮
(mg/L)
氨氮
(mg/L)
悬浮物
(mg/L)
进水水质
250
120
3
30
25
150
出水水质
60
20
1
25
8
20
处理程度
76%
83.3%
66.7%
42.9%
68%
86.7%
污水污泥处理工艺流程如下:

1.8.3主要建构筑物
污水处理厂主要生产构筑物包括: 粗格栅及提升泵房( 建于厂外) 、 细格栅及旋流沉砂池、 Carrousel 氧化沟、 二沉池、 污泥泵房、 紫外线消毒池、 储泥池、 反冲洗水池、 浓缩脱水车间, 附属生产建筑物有变配电间、 综合楼、 大门及围墙、 传达室等。

表1.8-2 已建成建(构)筑物一览表

1.8.4运行情况

表1.8-3 污水处理厂现处理水量( 单位: 吨)

表1.8-4 污水处理厂现状进出水水质平均值一览表

续上表:

1.8.5存在问题
( 1) ~ 污水厂水量为2.66~4.26万吨/日, 平均日处理污水量3.72万吨, 今年来日处理污水量接近4万吨。
( 2) 进水浓度偏低, 氧化沟运行参数调整变化幅度大, 除磷效果稍差; 二沉池出水浊度偏高, 紫外线消毒效果不甚理想。
( 3) 根据新的环保要求, 污泥含水率运往填埋场填埋处理应执行低于60%含水率的要求。
( 4) 尾水排放口尚未按照环评及批复的要求实行, 项目尚未环保验收。
( 5) 卫生防护距离(100m)内民宅尚未拆迁安置, 厂内未对臭气收集并处理。
( 6) 供电尚未采用二级负荷供给。
1.9工程建设的必要性
1.9.1污水处理是城镇建设的重要基础设施
根据宁德市城市总体规划, 贵岐山污水处理厂是宁德市蕉城老城组团、 金塔组团、 铁基湾北组团和滨海新城南组团的重要市政配套设施, 是保障三都澳港区水环境质量的重要部分。因此宁德市应加大基础设施建设步伐, 同步扩建污水管网和污水处理厂。而且随着经济的发展, 人口的增长, 居民生活污水排放量日益增加, 扩建污水处理工程作为重要配套基础设施, 其建设已是势在必行。
1.9.2项目建设是减少水环境污染, 提高人民生活水平的需要
蕉城老城组团和金塔组团的生活污水日益增多, 由于污水管网的不健全, 少量污水排至三都澳, 将对三都澳港区也造成污染。本项目建成后, 将明显改进蕉城老城组团和金塔组团的水环境、 社会环境、 生态环境, 提高人民生活水平。
1.9.3项目建设是改进服务范围内组团投资环境的需要
根据宁德市总体规划和宁德环东湖雨污专项规划, 对给排水管网进行了合理布局和调整, 本项目与之相衔接, 将进一步改进城镇投资环境, 增强城镇功能, 提高城镇品味, 增强区块的辐射能力和吸引力, 促进城镇各行各业的发展, 为蕉城老城组团和金塔组团经济社会健康持续快速发展奠定坚实的基础。
1.10法律背景
随着人类文明的进步和社会经济的发展, 人类已逐步认识到环境保护和污染控制对繁荣经济、 稳定社会的重要性。在中国, 环境保护已作为一项基本国策, 受到了全社会和各级人民政府的重视。中央人民政府和相关的管理部门颁布了一系列的法律与法规, 以保证这项基本国的执行。国家及地方颁布的有关防治水污染的法规如下:

为具体执行上述标准, 国家还颁布了以下标准:

1月1日颁布的《中华人民共和国环境保护法》作为母法, 是各项有关环境保护法的基本依据, 其要点如下:
( 1) 环境监督和管理
规定了各级政府在制定环境质量标准和环境监督大纲方面的职责, 由中央政府制定国家环境标准, 各省、 市级政府可根据地方条件补充项目和指标。
( 2) 环境保护与污染防治
各级政府必须制定工业排污的程序和制度, 并提供各种环境保护措施。
( 3) 污染责任
授权给各级环保部门采取适当的法律程序来警告和惩罚污染者。
同时, 为了提高我省的污水处理率, 推进污水处理的产业化, 省政府出台了一系列鼓励措施, 为污水处理厂建设提供了政策、 资金与税收方面的扶持。

第二章 设计构思
2.1设计原则
( 1) 符合国家、 地方的法律、 法规和有关文件的规定及业主的要求, 确保污水处理厂在建设过程中及投产运行后系统安全可靠, 无二次污染, 在运行期间不产生异味;
( 2) 采用先进实用、 简便易行的工艺方法, 以达到污水处理厂投资省、 占地少及出水达标排放的目的;
( 3) 采取切实可行的技术手段, 提高装备质量, 提高自动化控制及管理水平, 以保证废水处理站运行可靠、 经济合理;
( 4) 基建投资在满足工艺及工程要求的前提下应尽量节省, 采用安全可靠、 经济合理的地基处理方法;
( 5) 严格执行国家有关工程建设规范, 使构( 建) 筑物达到适用、 经济、 安全的目标;
( 6) 节约用水, 减少排污, 降低噪声, 减少环境污染, 力求获得最大的社会、 环境和经济效益;
( 7) 注重水处理厂实际运行的灵活性和抗冲击性, 提高水处理厂对水质、 水量变化的适应能力。
( 8) 总体规划、 综合考虑现状工程、 近期工程、 中期工程及远期工程合理布局与衔接。
2.2设计内容
本期近期技改扩建工程、 配套进厂污水管道工程及污水处理厂政府配套工程, 当前为工艺设计阶段, 包括厂区总平面布置、 竖向布置, 已经各单体的工艺设计。
本设计方案的主要设计内容为:
( 1) 厂区总平面布置设计;
( 2) 工程主要技术数据和运行性能的详细描述;
( 3) 水处理工艺选择;
( 4) 水处理系统中各构筑物以及相关的建筑物设计;
( 5) 设备、 仪表的选型。
第三章 污水处理厂设计工艺的选择
污水处理工艺的选择直接关系到处理后出水的水质指标能否稳定可靠的达到处理要求、 运行管理是否方便、 建设费用和运行费用是否节省以及占地面积和能耗指标是否优化, 因此, 污水处理工艺方案的选择是污水处理厂成功与否的关键。
污水处理工艺的选择应根据设计进水水质、 处理程度要求、 用地面积和工程规模等多因素进行综合考虑, 各种工艺都有其使用条件, 应视工程的具体条件而定。
3.1污水处理目标确定
根据招标方提供的可研资料。污水厂进出水水质及处理的目标, 本工程污水去除要求见下表:
3.1-1 污水厂去除率表
项目
CODcr
(mg/L)
BOD5
(mg/L)
总磷
(mg/L)
总氮
(mg/L)
氨氮
(mg/L)
悬浮物
(mg/L)
进水水质
250
120
3
30
25
150
出水水质
50
10
0.5
15
5
10
处理程度
80.00%
91.67%
83.33%
50.00%
80.00%
93.33%
中国现行《室外排水设计规范》( GB50014- ) ( 局部修改版)给出了污水处理厂采用常规不同处理级数时对有关污染物的去除效率, 具体见下表。
3.1-2 污水厂去除效率与规范效率比较
处理级别
主要工艺
处理效率( %)
本次要求
比较结果
SS
BOD5
SS
BOD5
一级处理
沉淀法
40-55
20-30
≥93.3
≥91.67
不满足要求
二级常规处理
生物膜法
60-90
65-90
不满足要求
活性污泥法
70-90
65-95
不满足要求
由上表可见, 常规二级处理工艺能有效去除BOD5、 CODCr、 SS, 但不能达到本工程出水目标, 而且常规二级处理工艺对TN、 NH3-N、 TP的去除是有限度的, 仅从剩余污泥中排除氮和磷, 氮的去除率约为40~50%, 磷的去除率约为12~19%, 达不到本工程对氮和磷去除率的要求, 因此, 本工程必须采用具有脱氮除磷功能的深度处理工艺。
3.2处理目标难点分析
BOD5: 经过一般常规二级处理工艺BOD5的去除均能达到86%左右, 是一个重点但非难点。
CODCr: 同BOD5去除一样, 在一般的二级处理工艺都能实现, 是一个重点但非难点。
SS: SS目标去除率基本接近《规范》中一般二级处理工艺所能实现的上限, 是一个重点但非难点。
TP: 一般而言, 经过具有脱氮除磷功能的生物处理后, 出厂水中磷含量能够达到1mg/L, 是一个重点但非难点。
NH3-N: 污水厂进水氨氮的去除主要靠硝化过程来完成, 由于氨氮的硝化过程远比碳的氧化过程缓慢, 硝化将成为生化处理好氧单元设计的控制因素, 且要求硝化较为彻底才能实现出水水质目标。因此, 氨氮是本工程的一个重点也是个难点。
TN: 总氮的去除主要以充分硝化为前提, 靠反硝化过程来完成, 反硝化将成为生化处理缺氧单元设计的控制因素, 且要求反硝化较为彻底才能实现出水水质目标。因此, 总氮是本工程的一个重点也是个难点处理项目。
3.3污染物去除原理
污水脱氮除磷可供选择的处理方法一般有生物处理法及物理化学法两大类。国外从六十年代开始曾系统地进行了脱氮除磷的物化处理方法研究, 结论认为物化法的缺点是药耗量大、 污泥多、 运行费用高等, 在城市污水处理厂一般仅作为辅助手段。本工程选用生物处理法。
在采用生物除磷脱氮活性污泥工艺中, 不同的污染物是以不同方式、 在不同的条件下去除的。
3.3.1 SS的去除
污水中SS的去除主要靠沉淀作用。污水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除, 小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除, 而小直径的无机颗粒( 包括尺度大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒) 则要靠活性污泥絮体的吸附、 网捕作用, 与活性污泥絮体同时沉淀被去除。
为降低出水中的悬浮物浓度, 可在工程中采用适当的措施, 比如, 采用适当的污泥负荷以保持活性污泥的良好凝聚及沉降性能, 充分利用活性污泥的吸附网络作用等。经过合理选用污水处理方案、 工艺参数和合理设计, 使出水SS降至20mg/L以下。
3.3.2 BOD5的去除
污水中BOD5即有机物的去除是靠微生物的吸附作用和代谢作用, 然后经过泥水分离来完成的。
活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞, 将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量, 其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。其实质是将液相的有机污染物质转化为固相物质, 表现为活性污泥量的增长。
在这种合成代谢与分解代谢的过程中, 溶解性有机物( 如低分子有机酸等易降解物质) 直接进入细胞内部被利用, 而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面被酶水解后, 进入细胞内部被利用。
由此可见, 微生物的好氧代谢对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都能起到作用, 其代谢产物是无害的稳定物质, 因此, 能够使处理后污水中的残余BOD5浓度很低。
3.3.3 CODCr的去除
污水中CODCr去除的原理与BOD5基本相同。
对于那些主要以生活污水及其成分与生活污水相近的工业废水组成的城市污水, 这种城市污水的BOD5/ CODCr比值往往接近0.5甚至大于0.5, 其污水的可生化性较好, 出水CODCr值能够控制在较低的水平。本工程服务区域的城市污水主要是由生活污水及成分组成, 其BOD5/CODCr比值为2.0, 污水的可生化性较好。
3.3.4 氮的去除
氮是蛋白质不可缺少的组成部分, 广泛存在于城市污水中。在原污水中, 氮以氨态氮及有机氮的形式存在, 这两种形式的氮统称为凯氏氮, 用TKN表示, 而原污水中的硝态氮几乎为零。
氮在水体中是藻类生长所需的营养物质, 容易引起水体的富营养化, 因此, 氮是污水处理厂出水的重要控制指标之一。
氮也是构成微生物的元素之一, 在生物处理过程中, 一部分进入细胞体内的氮将随剩余污泥一同排除, 随剩余污泥排除的氮一般约为所去除BOD5的5%。
在有机物被生物氧化的同时, 在溶解氧充分、 且泥龄足够长的情况下, 污水中的氨氮将被氧化成硝酸盐。
脱氮菌在缺氧的情况下能够利用硝酸盐( NO3-N) 中的氮作为电子受体来氧化污水中的有机物, 将硝酸盐中的氮还原成氮气( N2) 从水中逸出, 从而完成污水的脱氮过程; 因此要达到生物脱氮的目的, 氨氮的完全硝化是先决条件; 由于硝化菌属于自养菌, 其比生长率μn明显小于异氧菌的比生长率μh, 因此, 生物脱氮系统维持硝化的必要条件, 是使生物处理系统的泥龄大于维持硝化菌所需的最小泥龄; 大量的试验数据和运转资料表明, 完成氨氮硝化的污泥负荷不应超过0.18kgBOD5/MLVSS.d。
3.3.5 磷的去除
污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两种方式, 国内、 外城市污水除磷, 有采用生物除磷, 也有采用化学除磷; 如果城市污水总磷浓度偏高, 生物除磷一般难以达到排放要求, 此时, 多采用补充化学除磷。
( 1) 生物除磷
生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧条件下, 受到压抑而释放出体内的磷酸盐, 产生的能量用以吸收、 快速降解有机物, 并转化为PHB( 聚β羟丁酸) 储存起来。当聚磷菌进入好氧条件下时, 则降解体内储存的PHB产生能量, 用于细胞的合成和过量吸磷, 形成高含磷量的剩余污泥, 并经过排除高含磷剩余污泥来达到除磷的目的。
据有关资料介绍, 聚磷菌在厌氧段释放1mg的磷所吸收储存的有机物, 经好氧分解后产生的能量用于细胞合成、 增殖后, 可再吸收2～2.4mg的磷。因此, 聚磷菌在好氧条件下对磷的过量吸收程度, 取决于聚磷菌在厌氧条件下释放磷的程度, 而磷的释放程度又取决于进水中存在的可快速降解有机物含量。一般来说, 有机物与磷的比值越大, 除磷效果越好。常规剩余活性污泥的含磷量约1.5～2%, 而采用生物除磷工艺的剩余活性污泥磷含量能够达到常规活性污泥的2～3倍。在工程设计中, 除磷剩余活性污泥的含磷量一般采用4%。
生物除磷工艺的前提条件之一, 是聚磷菌必须在厌氧条件下受到抑制, 然后进入好氧阶段才能增大磷的吸收量。因此, 污水除磷的处理工艺必须设置厌氧段。
由于生物除磷最终是经过排出高含磷量的剩余污泥实现, 因此, 除磷程度取决于最终的剩余污泥排出量。而要维持一定数量的剩余污泥产量, 就需要处理系统保持在相对较高的污泥负荷( 即较短的泥龄) 条件下运行。有关资料介绍, 生物除磷的污泥负荷不应小于0.15kgBOD5/MLVSS.d。这也是生物除磷工艺的个前提条件。
(2)化学除磷
化学除磷主要是经过向污水中投加药剂, 使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物, 然后经过固液分离将磷从污水中除去。固液分离可单独进行, 也可经过初沉或二沉的排泥实现。
化学除磷, 按工艺流程中化学药剂投加点的不同, 磷酸盐沉淀工艺可分成前置沉淀、 协同沉淀和后置沉淀三种。前置沉淀的药剂投加点是原污水, 形成的沉淀物与初沉淀一起排除; 协同沉淀的药剂投加点包括初沉淀出水、 曝气及二沉淀之前的其它位置, 形成的沉淀物与剩余污泥一起排除; 后置沉淀的药剂投加点在二级生物处理之后, 形成的沉淀物经过另设的固液分离装置( 包括澄清或过滤) 进行分离。
化学除磷的药剂主要有石灰、 铁盐或铝盐。
3.4生化处理污水工艺介绍
根据排放标准要求, 本污水处理厂处理工艺必须有脱氮和除磷功能, 当前常见的工艺有: A/O脱氮工艺、 A2/O同步脱氮除磷工艺、 氧化沟工艺、 SBR工艺、 生物滤池工艺、 MBR工艺等等。
A/O脱氮工艺、 A2/O脱氮除磷工艺、 是为防止封闭或缓流水体的富营养化而采用的生物脱氮、 除磷工艺。
氧化沟工艺, 是在一条闭合的生化反应沟渠中以转刷或转碟或其它方式充氧的一种处理工艺, 流程简单, 延时曝气时污泥产量少, 污泥易于脱水, 另外, 具有脱氮、 除磷功能。经过多年演变, 当前有多种新型氧化沟, 例如: ORBAL氧化沟、 CARROUSEL 氧化沟、 三沟式氧化沟、 DE氧化沟等等。
SBR工艺, 是周期性间歇操作的处理工艺。近几年, 出现了许多SBR工艺的改良方法, 例如: CASS、 ICEAS、 MSBR等。SBR工艺, 要求较高的自动化控制水平。