1、安徽XX生活污水处理示范工程初步设计 精品XX市XX区XX乡生活污水处理示范工程初 步 设 计XX省环境科学研究院二一二年五月1 总论1.1概述XX市XX区生活污水处理示范工程安排在XX乡，XX乡位于淮河流域XX境内上游。该乡区域环境功能重要、文化底蕴深厚、生态环境工作具有较好的群众基础，镇党政领导对整治农村环境愿望迫切，同时农村环境存在一定的忧患，实施环境连片整治，其示范作用更强。项目建设期为4个月。项目以解决区域性突出环境问题为目的，对地域空间上相对聚集在一起的多个村庄实施同步、集中整治，使环境问题得到有效解决的治理。以饮用水水源保护和人居环境质量改善为主要目标，重点开展人口密集区的生活污
2、染治理、畜禽养殖污染防治以及农业面源污染防治等与区域环境质量改善密切相关的农村环境连片整治。通过连片整治，项目所在区域环境状况总体上达到“水源清洁、家园清洁、田园清洁”的要求，同时，区域农村环境管理体制和机制得到完善，环境监测、执法监督、污染减排等工作向农村延伸。项目建设完成后，使项目区村民饮用水卫生合格率95%；生活污水处理率70%。可进一步改善XX市XX区XX乡农村环境，促进社会主义新农村建设，改善当地农民生活环境，减少疾病发生率，促进社会和谐发展。我院是专业从事环境工程研究和治理的单位，对环境综合整治具有丰富的工程经验和案例，受业主的委托，并根据业主提供的工程要求和资料，在组织技术人员赴
3、现场进行勘查的基础上，同时与业主进行了讨论，结合我院多年的污水处理经验，编制本初步设计，供有关部门评审。1.2 设计依据（1）国务院办公厅转发环保总局等部门关于加强农村环境保护工作意见的通知（国办发2007 63号）（2）国务院办公厅转发环境保护部等部门关于实行“以奖促治”加快解决突出的农村环境问题实施方案的通知（国办发2009 11号） （3）关于发布的通知（环发2010 20号） （4）农村生活污染控制技术规范( HJ 574-2010) （5）业主提供的相关资料 1.3适用的主要规范和标准（1）室外排水设计规范 （GB350014-2006）（2）建筑给水排水设计规范 （GB50015-
4、2003）（3）地表水环境质量标准 （GB3838-2002）（4）污水综合排放标准 （GB8978-1996）（5）城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）（6）声环境质量标准 （GB30692008）（7）地下工程防水技术规范 （GB50108-2008）（8）给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）（9）工业企业设计卫生标准 （GBZ1-2010）（10）混凝土结构设计规范 （GB50010-2010）（11）建筑地基基础设计规范 （GB50007-2002）（12）建筑抗震设计规范 （GB500112010）（13）砌体结构设计规范 （GB50003
5、-2001）（14）建筑结构可靠度设计统一标准 （GB50068-2001）（15）建筑防火设计规范 (GB50016-2006)（16）给水排水工程管道结构设计规范（GB50332-2002）（17）建筑结构荷载规范 （GB50009-2001）（18）供配电系统设计规范 （GB500522009）（19）低压配电设计规范 （GB500542011）（20）电力装置的继电保护和自动装置设计规范（GB500622008）（21）控制室设计规定 （HG/T20508-2000）（22）仪表供电设计规定 （HG/T20509-2000）（23）“十二五”全国主要污染物排放总量控制规划1.4 设计指
6、导思想 1、贯彻国家的方针政策，积极采用清洁生产工艺和先进的污染防治技术，对污水进行深度处理，削减污染物排放总量，减少对淮河流域的水污染。 2、工艺技术方案采用成熟可靠而且达到国内先进水平的生产工艺，合理利用资源，节能降耗，保护环境。 3、充分利用规划范围内土地，统一布局，合理规划。环境项目与生产相结合，尽可能不影响生产、争取更大的环保效益。1.5 设计范围依据全国农村环境连片整治工作指南要求农村环境连片整治坚持“突出重点、示范先行、确保实效、多方投入、逐步推广”的原则，结合项目区实际情况，本项目设计范围主要包括：污水处理设施是针对乡镇生活污水，考虑XX乡实际情况，排水体制应该是分流与截流式合
7、流制并存的排水方式。在既有排水渠末端设置截流井截流旱流污水及初期雨水；在主要道路上设置雨污水分流管道，随着XX乡的建设推进，逐步过渡到完全的分流制。重点建设：XX乡污水处理设施示范点。1.6 厂址概况XX区位于XX市北部，淮北平原的南端，南依淮河与神秀闻名古今中外的八公山隔河相望，东和北面与怀远毗邻，西北以茨淮新河与蒙城搭界，西枕裔沟和凤台县接壤，东西长而南北较狭窄。XX区行政辖区面积660平方公里，是XX市最大的一个分区，独立性比较强。XX乡隶属于XX市XX区，位于XX区西南部，南濒淮河，东邻祁集，西与凤台交界，北与芦集、田集接壤，境内因XX而得名。XX乡辖11个村，46个自然庄，114个村
8、民小组。全镇总面积42.87平方公里。总建筑面积725200.74平方米，其中公共建筑63859.5平方米。，其中耕地30697亩，人口2.89万。XX交通便捷，淮阜铁路穿境而过，境内有田集火车站，XX西站；沿淮有水运码头和航运公司；淮河大堤堤顶路、祁（集）架（河）路、袁庄南路是与外界联系和沟通各村的主要道路，11个村的22条37660米村干道为水泥硬化路面，极大地方便群众的生产生活。该乡小城镇建设日新月异，总面积1.5平方公里，是“三横一纵”型，从北向南分为工业区、商贸区和住宅区。镇政府附近公共建筑齐备，建有镇政府办公楼、派出所、计生、财政、企业、税务、供电、电信、信用社、卫生院、敬老院和1
9、0所中小学。市政设施完善，新建道路两侧建有花池，栽植有黄杨、火炬球、棕榈和玉兰树，绿化面积2201.1平方米。项目地址位于XX乡街道南边，交通运输极为便利。1.7 公用工程及辅助工程1.7.1 给水XX乡水源取自地下水，其水量完全满足本项目用水要求。1.7.2 排水本项目近期采用雨污合流，最终实现雨污分流，分设污水管道、雨水系统。污水集中排入提升泵房，处理后出水流入排水渠至淮河；雨水就近排至自然水体。1.7.3 供电供电方式由甲方自行采用架空或埋地方式就近引至生活污水处理示范工程配电室。1.8 工程水文地质条件和气象资料1.8.1地形地貌1、地质：区境地质构造较为复杂，具有古地理沉积和丰富资源
10、。地层属华北地层区，经长期地质作用，发育为寒武系、奥陶系、石炭系、二迭系、三迭系和不整合于其上的三系（指大约100万年以前所覆盖的新生地层）及侵入其中的火成岩体，以上地层均被1201-564米的第四系表土层所覆盖。2、地貌：XX区位于淮河北岸，地处黄淮平原的南缘，自然形成西北向东南坡降为五千分之一，海拔多在18-22米之间。最高点古路岗为海拔23.86米，最低点汤渔湖海拔16.9米。1.8.2气象条件区境处于全国大陆东部的淮河中游，属亚热和暖温间过渡地带，受季风影响，冬夏长、春秋短，四季分明。冬季多受西北冷高压气候控制，常有寒潮南下，多晴少雨，干冷偶雪；秋季时有冷高压和副热带高压影响，雨量减少
11、。气温降低，有时也出现阴雨连绵；夏季多闷热高湿，既有温湿气候影响，又受副热带高压控制，雨量集中而又常伴伏旱；春季则地温不升、冷空气减弱、雨水增多，常遇冷暖高压交错，时睛时阴，冷暖多变，偶尔会有倒春寒。主要气象条件如下：年平均气温 15.7极端最高气温41.6极端最低气温-22.2最冷月（一月）平均气温2.4最热月（七月）平均气温28.5年平均降雨量928.2毫米年最大降雨量1158毫米年最小降雨量347毫米全年平均无霜期215.5天年平均相对湿度72%全年主导风向东南偏东风全年平均日照时数2298小时1.8.3天然水系1.8.3.1地表水区境水资源主要有淮河、泥河、地下水和降水。年平均降水量为
12、928.2毫米。全年平均降水日数105.9天。在年平均928.2毫米的降水量中，以芦集、古沟、高皇为中心线，每年降雨量为900至950 毫米，其余地区为850毫米至900毫米。淮河、茨淮新河过境水4.86亿立方米，地表水分径流水和内河蓄水，径流水为1.44亿立方米，内河蓄水0.287亿立方米，合计为1.73亿立方米，地下水指大气降水和地表水体有直接联系的浅水层，地下水有2.1亿立方米，全区共有水资源量8.69亿立方米。XX区河流主要有淮河、泥河、茨淮新河等。城区范围内主要流经河流为泥河。泥河长30.5km，泥河起源于上游起于凤台县米集，下游止于青年闸；城区排水最终入泥河。目前，城区生活污水及工
13、业废水直接排入泥河。1.8.3.2地下水区内地下水资源丰富，水质较好，多为重碳酸钙型，局部重碳酸镁钙钠型，矿化度为0.5g/L左右，宜用性广泛。泥河、顾高新河两岸属富水区，埋深1.5m左右，040m浅层水储量为2.2亿m3。农业生产基本未利用地下水，只利用其作为部分生活用水和工业用水。1.8.4地震XX区城区工业民用建（构）筑物按地震基本烈度7度设防。1.9 管理体制及定员本项目需人员2人，由XX乡环卫部门内部调剂予以解决。本项目技术人员可由环卫部门组织到设备制造厂家和国类同类污水处理厂家学习；工人由环卫部门统一组织在厂内培训，经考核合格后方能上岗。2 工程规模2.1 污水水量及设计规模XX街
14、道居民生活污水排放量较大，大部分的居民生活污水（包括饭店污水、菜市场污水）排入自然排放沟，流入下游。目前，XX街道最大的环境问题就是来自于居民的生活污水收集、处理问题。根据我院现场踏勘并结合镇政府所提供资料进行分析，XX街道近期日排放污水约300m3/d。考虑XX街道的发展，污水处理设施规模适当预留，最终业主确定污水处理设施设计规模为400m3/d。污水总变化系数KT=2.3。2.2 进出水水质2. 2.1进水水质 根据相关环保部门及同类型污水的参数,进水水质取值如表2-1：表2-1 进水水质表 单位：mg/l项目CODcrBOD5SSNH4-NTPPH数据3001502004046-92.2
15、.2出水水质污水经处理后出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中一级标准B标准，具体参数如表2-2：表2-2 出水水质表 单位：mg/l项目CODcrBOD5SSNH4-NTPPH数据6020208(15)16-92.3处理程度根据预测的进水水质和所要达到的出水水质，污水处理厂各主要污染物去除率见表2-3。表2-3 污水处理程度污染物进水水质(mg/l)出水水质(mg/l)去除率(%)BOD51502086.7CODcr3006080.0SS2002090.0NH3-N408（15）80.0（62.5）TP4175.03污水处理工艺方案选择3.1方案设计原则总体规划、
16、合理实施、更好地发挥投资效益。污水处理工艺选择的原则：充分考虑乡镇排水水质、水量变化较大，排放不均衡的特点及受纳水体的环境容量与利用情况，通过技术经济比较决定优先采用易于操作管理维护方便、低能耗、少占地的成熟处理工艺。积极慎重地采用经实践证明是行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备。污水处理厂出水水质应满足国家和地方现行的有关标准、法规。污水处理厂总平面布置应紧凑合理，力争土方平衡，减少占地和投资费用。3.2 污水处理工艺方案选择根据污水处理厂预测进水水质以及所要达到的出水水质的要求，XX乡生活污水处理示范工程污水经处理后其主要污染物去除率必须达到：CODcr80.0%BOD586.7%SS
17、90.0%NH3-N80.0%（62.5%）TP75.0%3.2.1预处理工艺在本工程中，除采用常规的生活污水处理工艺流程中所具有的格栅、沉砂池等，还应综合考虑进水水量、水质波动对装置处理性能的影响，在污水处理工艺中比常规城镇污水增设调节池。由于本工程设计水量较小，设计水量仅为400m3/d，且多为生活污水，变化系数较大。如果不设置调节池，则配置的污水提升水泵的能力须按照最大流量考虑。然而在生活污水处理示范工程运行初始，水量可能还无法达到设计规模，配置大流量水泵的易引起水泵的频繁开停，容易造成设备的永久性损害，甚至无法正常运行。同时，水泵的频繁开停会造成污水处理装置处理负荷的不均匀。本工程污水
18、中含有部分工业污水，污水水质时有波动，也会造成污水处装置处理负荷的不均匀。虽然设置调节池会引起单项工程造价增加，但是后续的水泵等设备按照平均流量来考虑，可减少设备投资，降低能耗，均衡污水处理装置的处理负荷，更有利于日后装置的平稳运行。3.2.2生化处理工艺选择何种生化处理工艺是本生活污水处理示范工程设计的关键。处理工艺选择是否合适不仅关系到本生活污水处理示范工程的处理效果，而且还影响工程的投资、运行稳定性、运行费用和管理等方面。因此，必须根据国情和工程的实际情况，对生化处理工艺进行慎重选择，以获得最佳处理效果。本工程主要是去除BOD5、CODcr、SS等污染物外，还有脱氮及除磷要求。要实现上述
19、目的，仅采用常规的或强化的活性污泥处理工艺难以达到所需的去除效率及对出水水质的要求。因此，本工程所采用的污水处理工艺除应具有去除有机污染物和悬浮固体的效果外，还必须具有脱氮及除磷的功能。随着科学技术的进步和农村及中小城镇污水处理厂实际运行经验的积累，人们对传统生物法进行了不断革新，出现了多个改进的新工艺，如氧化沟、AB法、A/O法、A2/O法、BIOLAK工艺、UNITANK工艺、SBR工艺、CASS工艺、人工湿地、高负荷深绿田工艺等。近年来，随着水体富营养化的加剧，对氮、磷等污染指标的严格控制显得日益重要，脱氮、除磷效果的好坏已成为确定污水处理厂工艺时需要考虑的重要因素之一，对于农村及小城镇
20、污水处理来说，运行稳定、易于维护、投资省、运行费用低是工艺选择的优先考虑因素。在众多的污水处理工艺中，常用于农村及中小城镇污水处理厂具有除磷脱氮功能的有组合BAF法、人工湿地法、高负荷渗滤田工艺等。（1）组合BAF法BAF即曝气生物滤池。它是生物膜法的一种。微生物附着在载体表面生长而形成膜状，当污水经载体表面和生物膜接触的过程中，污水中的有机污染物即被微生物吸附、稳定，最终转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，使污水得到净化。曝气生物滤池是一种高效生物反应器，该技术已在国内多项工程中得到成功的应用。活性滤料曝气生物滤池的最大特点是使用了一种新型粒状滤料，在其表面生长有生物膜，污水自下向
21、上流过滤料，池底则提供曝气，使废水中的有机物得到吸附、截留与生物分解。曝气生物滤池的BOD5容积负荷可达到56KgBOD/m3d，是常规活性污泥法或接触氧化法的612倍。它的池容和占地面积小。由于曝气生物滤池对SS的生物截留作用，使出水中的活性污泥很少，故不需要设置二沉池和污泥回流泵房，处理流程简化。曝气生物滤池内粒状填料使得充氧效率提高，可节省能源消耗。抗冲击负荷能力很强，没有污泥膨胀问题，微生物也不会流失，能保持池内较高的微生物浓度，日常运行管理简单，处理效果稳定。曝气生物滤池能够进行短程硝化反硝化脱氮的原理在于其独特的结构特征和运行方式。陶粒填料为异养菌、自养菌和反硝化细菌分别占据不同生
22、态位、形成合理的微环境体系提供了有效的载体，较低的曝气量和定期反冲洗又使得竞争能力较弱的N02-N氧化细菌不能在反应器内形成优势群体而被自然淘汰，因而氨氧化产生的N02-N可直接被反硝化去除。在曝气生物滤池基础上进行改进，通过将水解反应池、缺氧反应池与BAF池进行有机组合，形成厌氧、缺氧、好氧段，强化脱氮（总氮）功能。曝气生物滤池主要进行硝化反应，实现对氨氮的去除，曝气生物滤池出水回流入缺氧池，利用进水中的碳源进行反硝化，并通过厌氧池实现高效去除污水中有机物及除磷脱氮目的。曝气生物滤池工艺有如下优点：占地面积少，厂区布置紧凑。处理出水水质好，可满足回用要求。多级串联工艺具有硝化及脱氮作用。氧传
23、递效率高，动力消耗低，据试验统计，其需氧量约为0.420.8kgO2/kgBOD5，因此处理单元污水电耗低，运行费比常规处理低1/5。过滤速度高，处理负荷大大高于常规处理工艺。可建成封闭式厂房，减少臭气、噪声对周围环境的影响，视觉景观好。全部模块化结构，便于进行后期的改扩建。其主要缺点是：予处理进水悬浮物一般不得超过5060mg/l。产泥量相对于活性污泥法稍大，一般可达0.91.1kgDS/kgBOD5，污泥稳定性稍差。陶瓷滤料在运行中较易破碎，一般3-5年需更换一次，造成运行成本增大。滤池过滤水头损失较大，需进行反冲洗，反冲洗水需处理。对操作人员的素质要求较高。（2）人工湿地工艺人工湿地是由
24、人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制的投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽、残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。人工湿地是一个综合的生态系统，它应用生态系统中物种共生、物质循环再生原理，结构与功能协调原则，在促进废水中污染物质良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防止环境的再污染，获得污水处理与资源化的最佳效益。人工湿地的运行管理也比污水处理厂简单、便捷，因为
25、人工湿地完全采取生物方法自行运转因此基本不需专人负责，只需定期清理格栅池、隔油池、每年收割一次水生植物即可。人工湿地中起主要处理作用的还是微生物，不是土壤的过滤作用，所以湿地设计中应包括防止湿地填料堵塞问题、植物死亡问题和过冬问题。人工湿地服务年限一般按照10-15年计算，也就是说设计比较完善的湿地系统15年以后才需要清理填料床，达到服务年限的人工湿地系统在清理填料床后，即可重新投入使用。另外，人工湿地的建设周期短，建设一座传统污水处理厂和完成相关管道的铺设往往需要一年以上，而人工湿地的平均建设周期在3个月以内，因此建设人工湿地见效更快。在人口密度较低、污染排放较少的农村地区，“人工湿地”生活
26、污水处理设施有很多优点，该处理设施充分利用农户住房周边的地形特点，因地制宜、实施简单，可造在住宅旁的空地上，也可利用水塘以及公园的景观池改造；规模可大可小，可以二三十户家庭共用一块，也可以一户人家造一块；投资少，维护方便，且占地面积小，配合种植水生植物，还可达到美化景观的效果。人工湿地污水处理系统是一个综合的生态系统，具有如下优点: 建造和运行费用便宜 易于维护,技术含量低 可进行有效可靠的废水处理 可缓冲对水力和污染负荷的冲击 可提供和间接提供效益,如水产、畜产、造纸原料、建材、绿化、野生动物栖息、娱乐和教育。人工湿地的缺点：占地面积大，根据进水水质及出水要求不同，日处理1m3污水占地面积在
27、1050m2不等；易受病虫害影响 ；生物和水力复杂性加大了对其处理机制、工艺动力学和影响因素的认识理解，设计运行参数不精确，因此常由于设计不当使出水达不到设计要求或不能达标排放，有的人工湿地反而成了污染源； 当上下表面植物密度增大时, 人工湿地系统处理效率提高,在达到其最优效率时,需23个生长周期，所以需建成几年后才达到完全稳定的运行。因此，目前人工湿地技术最大问题在于缺乏长期运行系统的详细资料。（3）高负荷渗滤田工艺高负荷渗滤田是北美和欧洲生活污水现场处理的首选技术，在日本等国也有较多的应用。其基本方法是将污水通过埋在地下的散水管散布到一定面积的人工土中，污水从上部包气带向下渗滤的同时，其中
28、的污染物在土壤中通过截留、吸附及微生物分解和转化而去除，渗滤系统之上的土地可用作绿地、旱地、停车场等。然而，传统渗滤田技术日处理1吨污水所需土地面积超过20m2，难以在我国应用和推广。 我们针对传统技术中存在的问题，经过7年的研究开发，将地下湿地与高负荷地下渗滤技术相结合，使其日处理1吨污水占地地面积小于2m2，而且永不堵塞。这不仅大大增加了其适用范围，而且大大降低了建设成本。整个系统为地埋式，污水处理系统之上的土地可规划为绿地、旱地、停车场、休闲运动场地等。地下湿地与地下渗滤单元是处理系统的核心，以好氧为主，仅仅在进水时出现厌氧环境，其出水的CODcr、BOD5、TSS、氨氮等指标均达到城镇
29、污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级B类标准限值。高负荷渗滤田污水处理技术的主要技术优点：占地小且不需要专用土地、投资小、运行成本很低、维护管理简便、处理效果好、运行稳定、无二次污染、可以在冬季低温条件下正常运行、使用灵活。克服了生化处理技术（接触氧化、SBR等）运行费用高且维护管理复杂的缺点；克服了传统地下渗滤技术和人工湿地技术占地面积很大的缺点；克服了人工湿地运行受气候条件限制且容易滋生蚊虫的缺点。 我国土地资源珍贵、经济欠发达、缺少污水分散处理设施的运行保障机制、气候条件变化大，为了保障污水分散处理设施的建设和正常运行，高负荷渗滤田工艺在大多数情况下具有不可替代性。地
30、下高负荷渗滤系统在国外的广泛应用有几十年的历史，大量的研究和实践表明，颗粒有机物的超量积累导致系统堵塞是限制其污水负荷能力的主要原因，然而，近年来的研究显示，在污水负荷较大的情况下传统系统的处理效果也不理想。我们通过资料调研、理论分析和实验研究，查明了导致系统堵塞和影响污水处理效果的主要原因，并提出了多种解决方案。在7年多的研究中，我们对技术方案进行了筛选和多次改进，同时对系统的运行模式进行了优化。在本技术方案中，污水经过隔油沉淀预处理后进入水量调节池，通过泵提间歇性地进入散水管，并通过散水孔进入地下湿地与地下渗滤单元。其中的人工土含有特殊的填料组分，以控制污染物的迁移和微生物群落分带，此外，
31、通过加入特定功能的高效微生物菌剂，以提高出水水质。 进入地下湿地与地下渗滤单元的污水，一部分在重力作用下渗滤穿透散水层之下的防堵填料往下运移；来不及渗滤的污水则在散水层填料中侧向流动，并通过连通散水层与通风层的砾石进入下防堵层。污水在散水层填料中侧向流动的同时，其中的悬浮颗粒有机物被不同粒径的填料拦截，并且不断被填料表面的微生物膜分解和转化，使系统具有地下湿地的污水净化功能。由于连通散水层与通风层的砾石相当于二次散水通道，对下防堵层散水，从而使污染物（尤其是颗粒物）负荷高度分散，大大提高了系统的防堵能力。残留的污染物被下部的精滤层填料拦截并且被微生物分解和转化，使污水得到净化。经处理后的中水在渗滤田底部汇入集水沟，并且通过集水排水管排放或进入清水池
