最新污水厂工程设计课程设计.docx
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最新污水厂工程设计课程设计
1概述
1.1工程概况
本工程的服务区域为淮南市山南新区。
通过对工程服务区本期2015年及二期2020年污水量的预测,确定本工程2015年及二期2020年的设计规模分别为5万m3/d和10万m3/d,出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1一级标准的A标准,该污水处理厂建设内容包括污水处理厂工程和配套污水管网工程的建设,一期工程报批项目总投资14263.17万元,项目总投资14342.17万元。
1.2编制依据、原则
1.2.1编制依据
(1)《淮南市山南污水厂一期工程建设项目环境影响报告表》安徽省工业工程设计院
(2)《淮南市南部新区分区规划文本》中国城市规划设计研究院
(3)《淮南市山南新区市政工程详细规划》中国市政工程华北设计研究院
(4)《淮南市山南污水厂一期工程勘察报告》安徽现代建筑设计研究院
(5)污水厂厂区地形图(1:
500)
1.2.2采用的主要标准规范
(1)《室外排水设计规范》(GB50014-2006)
(2)《城镇污水处理厂污染物排放标准+修改单(2006)》(GB18918-2002)
(3)《城市污水处理厂工程项目建设标准(修订)》建设部主编2001.6.1施行
(4)其他国家现行的相关标准、规范。
1.2.3编制原则
(1)执行国家环境保护政策,符合国家的有关法规、规范及标准。
(2)以淮南市城市总体规划、山南新区分区规划及山南新区市政工程详细规划为依据,结合现状、既考虑近期发展,又兼顾长远发展。
以近期为主进行全面设计,分期实施,使工程建设与城市建设同步发展,真正起到环境保护、改善居民居住环境质量的作用。
(3)污水处理厂的建设结合山南新区的自身条件,采用处理效果好、技术先进、稳定可靠、适应性强、经济合理、运转灵活、投资省、占地少、管理操作方便的污水及污泥处理工艺,充分发挥项目的社会、经济和环境效益。
1.3编制范围
本报告对淮南市山南新区污水处理厂利用芬兰政府贷款项目的工程规模及工程设计方案进行论证,对推荐方案进行方案设计、投资估算及经济分析,主要编制内容包括:
1、对山南新区污水处理厂建设的必要性、工程建设规模及工程设计方案进行论证,并确定推荐工程方案;
2、对推荐方案进行设计,主要设计内容如下:
①近期处理规模5万m3/d的污水处理工程;
②近期5万m3/d规模的污水管网及中途污水提升泵站工程;
③对以上编制范围的近期工程进行投资估算及经济分析。
2城市概况及自然条件
2.1城市概况
山南新区位于舜耕山以南,规划远期建设总面积60平方千米,功能定位是淮南市的政治、文化、教育、体育中心区,高新技术产业集聚区,生态环境建设示范区和现代化城市建设样板区。
山南新区的人口与用地规模:
到2010年人口达到18万人,城市建设用地规模为18平方千米;2020年,人口达到70万,城市建设用地控制在60平方千米。
2.2自然条件
淮南南部新区地处舜耕山以南,新区的交通区位优势非常明显,整体地形比较平坦,为季节性河流。
此外,新区内还有若干人工水渠和众多池塘分布。
山南新区气候属于温暖带半湿润大陆性季风气候区,其特点为冬夏长,春秋短,雨季降雨集中
3.所建污水厂的规划
规划新区内严格按照分流制建设排水管网,所以山南新区采用雨污分流制。
(一)污水厂规模
近期2015年:
5万m3/d远期2020年:
28万m3/d
(二)污水厂厂址及用地规模
根据城市地形、城市竖向规划设计及污水管网总体布局,厂址选择在南纬十路南、南经十八路东,建设用地规模近期4.5公顷,远期17公顷。
4工程建设必要性和可能性
4.1工程建设的必要性
城市水体污染是城市水资源可持续利用和城市经济可持续发展的重大障碍。
因此,对城市污水进行综合治理,使污水达标排放,最大限度地降低城市污水对地下水、地表水的污染是十分必要的。
该项目的建设是淮河流域水污染治理的重要组成部分。
随着山南新区的不断发展和人口的不断增加,污水量和污染物质大量增加,造成山南新区水体污染加重,而山南新区是近年来由合肥市长丰县划归淮南市的,以前该区域属于合肥市的边缘,城市基础设施较差,没有污水处理设施,现有污水经高塘湖流入淮河,加重了淮河污染,同时影响了新区的开发和区域内的人民生活,因此,山南污水处理项目势在必行。
因此,该项目的建设是十分必要的。
4.2工程建设的可能性
(1)淮河流域水污染已给流域内人民的生产和生活造成严重的危害,淮南市市委、市政府及各有关部门对此高度重视,并做了大量的实质性工作,将本工程纳入建设日程,同时,市民广泛支持本工程建设。
(2)已拥有成熟的生活污水处理工艺。
5总体设计
5.1工程规模
山南新区污水厂服务范围为淮南市山南新区,其中一期工程服务范围包括:
南经六路以东、南纬十路以北、南经十四路以西、南纬一路以南的范围内,服务面积约18平方千米。
本工程的设计年限为2015年(为了避免二期工程的重复投资,一期工程的部分建构筑物兼顾二期,同时考虑到新区发展的时序性和不确定性,避免一期工程部分建构筑物建设过大,造成浪费,报告中二期工程的设计年限按2020年考虑)。
山南新区的设计年限规划人口规模:
2015年:
18万人,2020年:
35.5万人
参考总体规划和《室外给水设计规范》(GB50013-2006),并结合淮南市的用水实际情况和山南新区的功能定位,确定淮南市山南新区的人均综合用水综合指标2015年为350L/cap•d,2020年为400L/cap•d,人均综合生活用水量指标2015年为220L/cap•d,2015年为250L/cap•d,工业用水量占生活用水量比例2015年为0.5,2015年为0.5,折污系数为0.8。
对工程服务区内各设计年限的污水处理总量确定如下:
工程服务区污水量预测表表5-3
年限
分项指标法(万m3/d)
综合指标法(万m3/d)
加权平均值(万m3/d)
2015年
4.03
5.35
4.69
2020年
10.12
10.79
10.46
经综合考虑以上的预测结果,确定淮南市山南新区2015污水量为5万m3/d,二期2020年用水量为10万m3/d。
5.2排水体制
本工程服务区域内的山南新区属新建城区,排水体制为雨污分流制。
5.3污水处理厂进出水水质及处理程度
5.3.1污水厂设计进水水质
为了保证淮南市山南新区污水处理厂一期工程建成后正常运行,进水水质的确定是非常关键的。
根据计算法和省内及周边地区已建成污水厂的实际进水水质情况,预测淮南山南新区污水处理厂一期工程的进水水质。
综合国内部分污水处理厂的实际进水水质及设计进水水质,并结合淮南市山南新区污水处理厂计算法预测进水水质及污水厂服务范围内未来工业废水的排放情况,根据环境影响报告表的结论和批复,山南新区污水处理厂一期工程的设计进水水质为:
CODcr:
400mg/L、BOD5:
180mg/L、SS:
200mg/L
、NH3-N:
35mg/L、TN:
45mg/L、TP:
4.5mg/l
5.3.2污水厂设计出水水质
污水厂出水水质确定取决于污水厂处理后出水的最终出路、纳污水体自净功能及国家颁布的不同水域的污水排放标准。
根据国家环境保护总局《关于发布[城镇污水处理厂污染物排放标准]GB18918-2002修改单的公告》(2006年第21号)的要求,并且山南新区污水处理厂出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中表1一级标准的A标准。
因此,山南新区污水厂一期工程的设计出水水质为:
CODcr:
≤50mg/L、BOD5:
≤10mg/L、SS:
≤10mg/L、TN:
≤5mg/L、NH3-N:
≤5mg/L(温度小于12℃时为8mg/L)、TP:
≤0.5mg/L、粪大肠菌群:
≤103个/L
5.3.3处理程度的确定
根据污水处理厂设计进水水质和所要达到的设计出水水质,山南新区污水处理厂一期工程各主要污染物处理程度见表5-5。
各主要污染物处理程度一览表表5-5
污染物指标
进水水质(mg/L)
出水水质(mg/L)
处理程度(%)
CODcr
400
50
87.5
BOD5
180
10
94.4
SS
200
10
95.0
TN
45
15
66.7
NH3-N
35
5/8
85.7/77.1
TP
4.5
0.5
88.9
5.4污水处理厂厂址选择
综合考虑各个方面的因素,本可行性研究将污水处理厂厂址选在山南新区南部的东下郢,南纬十路以南、南经十八路东,该厂址与规划的厂址一致。
该厂址优点是:
①靠近高塘湖,便于尾水排放;②工程地质条件较好,地势相对较高,不受洪水威胁,有良好的排水条件;③有方便的交通、运输和水电条件;④现状地域开阔,有扩建的可能⑤位于城镇水体的下游。
5.5污水处置及排放水体
山南污水处理厂一期工程的出水经DN2000管涵排入高塘湖再流入淮河,考虑到淮河的水体功能,污水处理厂出水可做为农田灌溉及湖泊、河流补给水源等,在下一阶段工作中可进一步论证污水处理厂出水经深度处理后作为中水回用,充分利用和保护水资源。
污水厂尾水入高塘湖排放口处应设有永久性“污水厂排放口”标牌。
一期工程在紫外线消毒渠后的出水管上安装1台电磁流量计,计量污水厂出厂污水量,并将其信号传至中控室及监管部门进行指示、记录和累计;在紫外线消毒渠后的出水管上设pH、COD、NH3-N在线分析仪监测出厂尾水水质,并将其信号传至中控室或监管部门进行指示、记录。
5.6污泥处置
该污水处理厂完善的污泥处理工艺为:
污泥脱水
污泥浓缩
剩余污泥
由于本工程污水处理工艺采用氧化沟生物脱氮除磷工艺,污泥磷较长,污泥性质较为稳定,可不进行消化,污泥直接进行浓缩、脱水。
本工程活性污泥含水率约为99.2%,本工程采用带式浓缩脱水一体化机。
5.7厂区防洪排涝
高塘湖防洪标准水位为:
重现期10年一遇的防洪水位为21.5米,20年一遇的防洪水位为22.5
米,50年一遇的防洪水位为23.5米。
山南新区污水处理厂一期工程的用地范围现况地面高程为40~41m,满足防洪要求。
该厂址平均自然地面高程40~41m,污水厂厂区地面设计标高根据厂区内部土方平衡计算后确定为41.6m。
由于厂外道路标高在40m左右,厂区标高高于厂外附近的城市道路。
因此,本污水处理厂区不受内涝影响。
且污水厂南侧有一条排水涧沟,流向高塘湖,沟底标高在35~38m左右,可以满足污水处理厂的雨水排水需求。
5.8与二期工程的衔接
根据前述对污水量的预测,本工程的一期工程建设规模为5万m3/d。
厂内构筑物粗格栅、进水泵房、冲洗废水池、消毒渠、综合楼、食堂浴室、机修仓库、加药间、脱水机房、配电房等土建按10万m3/d规模设计预留,设备分期安装,预留二期除臭装置的土建预留。
细格栅、旋流沉沙池、氧化沟、二沉池、滤池按5万m3/d规模设计,二期增加1组,考虑到二期山南新区的建成区面积越来越大,环境的要求越来越高,二期增设除臭装置1套。
厂区内进水总管和出水总管和出水总管按10万m3/d规模设计到位。
6污水处理厂工程
6.1设计规模
本工程一期工程(2010年):
Qavg=5×104m3/d=2083.3m3/h;
总变化系数Kz=1.38;
最大设计流量Qmax=2875m3/h=799l/s;
二期工程(2015年)最大设计流量Qmax=5416.7m3/h
6.2污水、污泥和深度处理工艺
6.2.1工艺选择
根据本次工程确定的进水水质特点和出水水质要求,因A2/O氧化沟工艺具有流程简单,出水水质好,设备简单,投资及运行费用低,便于操作、管理等优点,目前在国内采用较多,淮南市的第一污水厂和西部污水厂生化处理工艺均采用氧化沟处理工艺,有着丰富的建设、运行和管理经验,本工程推荐采用微孔A2/O氧化沟工艺作为污水处理工艺方案。
根据国内城市污水厂深度处理实例运行结果,微絮凝过滤工艺处理效果是可以得到保证的,运行管理较混凝沉淀过滤工艺简单。
因此,本工程深度处理工艺采用微絮凝过滤工艺。
综合考虑污水消毒工艺的适用性、成熟性、安全性、可靠性、二次污染问题、消毒副产物、操作运行的简单易行和运行费用等因素,山南新区污水处理厂一期工程污水消毒采用紫外线消毒工艺。
考虑到本工程采用氧化沟处理工艺,泥龄长且污泥相对稳定,污泥可以直接经机械浓缩脱水后,运往龙王山垃圾填埋场进行填埋。
6.2.5工艺流程
根据以上论证,本工程设计污水污泥处理工艺流程如下:
具体流程简述如下:
(1)污水先进入粗格栅及提升泵房,经粗格栅去除大的固体漂浮物后经提升进入细格栅和旋流沉砂池,而后自流进入氧化沟,氧化沟设有厌氧区、缺氧区和好氧区,厌氧、缺氧和好氧交替进行,可有效脱氮除磷。
同时,在好氧的情况下,大量有机污染物也同时得到有效的去除。
(2)二沉池中进行泥水分离,出水经过提升泵房提升后,进一步采用微絮凝过滤处理,加药去除磷、悬浮物和部分难生化的有机物,确保磷和悬浮物能达一级A标准,尾水经消毒后达标排放。
生物处理及化学除磷产生的剩余污泥,通过剩余污泥泵提升至浓缩脱水机房内的脱水机内进行机械浓缩脱水,脱水后泥饼外运至附近龙王山垃圾场填埋。
生物处理过程的回流污泥自沉淀池排出,经提升后回至氧化沟的配水井。
6.3主要处理建构筑物工艺设计
6.3.1粗格栅、提升泵站
为了确保污水处理厂进水泵及后续处理工段的正常运行,需设置粗格栅,本工程选用钢丝绳牵引式格栅除污机。
为了将污水一次性提升至设计水位高程后,为了减少泵站的占地面积和土建工程造价,设计提升泵采用无堵塞可提升式潜污泵。
1.构筑物
名称
设计流量
型式
数量
平面尺寸
格栅渠
Qmax=5417m3/h
钢筋混凝土结构,直壁平行渠道
2条
8.5m×4.2m
提升泵站
Qmax=5417m3/h
半地下式泵站
1座
9m×8.8m
名称
设备类型
设备数量
设计参数
粗格栅渠
粗格栅
钢丝绳牵引式格栅除污机
2台(一期工程1用1备,二期时全部工作)
设计流量Qmax=2078m3/,栅条间隙b=20mm,栅前水深H=1200mm,格栅宽度B=1500m,过栅流V=0.6~0.9m/s
输送机
皮带输送机
1台
带宽B=500mm,带长L=5000mm
提升泵站
无堵塞潜污泵
3台(2用1备,其中1台变频)
流量Q=1440m3/h,扬程P=0.17MPa
2.主要设备
6.3.2细格栅及沉砂池
设置细格栅的目的是为了进一步去除部分栅渣,去除效率与格栅的形式密切相关。
本设计采用回转式格栅。
为保护处理厂污水和污泥处理工序的正常稳定运行,在预处理部分设置沉砂池。
由于本工程需要脱氮除磷,且无初沉池,另外由于进水中C/N、C/P比较适合等特点,设置沉砂池一方面要考虑保证后续脱氮除磷的厌缺氧状态,同时保持C/N、C/P比,另一方面亦要考虑到占地、工程投资和运行费用等诸多因素,统筹考虑,最终推荐旋流沉砂池作为本工程沉砂池池型。
沉砂经砂水分离后打包外运与城市垃圾一并处理。
细格栅渠与沉砂池合建。
1.构筑物
名称
设计流量
型式
数量
设计参数
细格栅渠
Qmax=2875m3/h
钢筋混凝土结构,直壁平行渠道
2条
平面尺寸:
16.4m×4.6m
沉砂池
2875m3/h
地上式钢筋混凝土结构渠道
2座(一用一备)
设计流量Q=2875m3/h,池直径:
4.87m,池总高:
5.05m
2.主要设备
名称
设备类型
设备数量
设计参数
细格栅渠
细格栅
回转式格栅除污机
2台
设计流量Q=1437.5m3/h,栅条间隙b=6mm,栅前水深H=1000mm,格栅宽度B=1500mm,过栅流速V=0.6~0.8m/s
螺旋输送机
皮带输送机
1台
带宽B=500mm,带长L=5000mm
沉砂池除砂设备
沉砂池搅拌器
桨板式搅拌器
2台(1用1备)
管轴转速n=12~20rpm,D=4870mm,材质:
不锈钢
鼓风机
罗茨鼓风机
2套(1用1备)
风量Q=2.5m3/min,风压P=53.9kPa
砂水分离器
无轴螺旋式
2台
分离能力Q=72-108m3/h
6.3.3氧化沟
本工程采用除磷脱氮的微曝氧化沟工艺,氧化沟由功能不同的厌氧区、缺氧区和好氧区组成。
氧化沟设计为2组,每组2.5万吨/日,对称布置。
厌氧区的设置可强化生化系统生物除磷效果,减少后续化学除磷负荷;另可使回流污泥在厌氧状态下,抑制丝状菌的过量生长,改善污泥在最终沉淀池的沉淀性能。
在缺氧区原污水和沟内回流的硝化液混合,反硝化菌利用原污水中的碳源使硝酸氮还原,释放出氮气;同时使有机物得到部分降解。
缺氧区设潜水搅拌器搅拌,使污泥处于悬浮状态。
在好氧区氨氮在硝化菌作用下转化为硝态氮;另外在进行硝化反应的同时,经反硝化处理后剩余的有机物在好氧区进一步被氧化分解。
为了提高氧气利用率,降低能耗,减少占地面积及工程投资,好氧区采用“鼓风机+微孔曝气供气系统”,氧化沟有效水深可达6m。
好氧区回流至缺氧区的内回液量通过内回流门的开启大小控制在200~500%。
好氧区溶解氧浓度通过调节鼓风机的供气量控制在1.5~2.5mg/L。
当溶解氧浓度超出设定范围时,首先由溶解氧测定仪发出信号,自动调节进风导向叶片的角度,使好氧区溶解氧回到最佳状态;如果通过调节导向叶片的角度仍达不到目的,则联锁控制风机的运行台数。
1.构筑物
名称
设计流量
型式
数量
设计参数
配水配泥井
Qmax=2875m3/h
钢筋混凝土结构
1座
平面尺寸:
7.2m×7.2m
氧化沟
Q=2083m3/h
钢筋砼结构
2座
泥龄θc≈16d,ss浓度4g/l,污泥负荷:
0.060kgBOD5/kgMLSS·d,设计流量下的停留时间:
16.7h,容积负荷:
0.258kgBOD5/m3·d,产泥率:
1.022kgSS/kgBOD,最大污泥回流比R=100%,设计水温:
≥12℃,平面尺寸:
99.03m×34.25m
2.主要设备
名称
设备类型
设备数量
设计参数
曝气设备
管式曝气系统
1576根
供气量Q=6~18m3/m·h,氧利用率η≥16%,长度L=1000mm/根
厌氧区推流器
潜水推流器
4台
D=2300mm
缺氧区推流器
潜水推流器
4台
D=2500mm
好氧区推流器
潜水推流器
8台
D=2500mm
出水堰板
可调式
4台
有效宽度B=2500mm
内回流门
-----
2台
规格B×H=1000×6100mm
6.3.4二沉池
为控制污泥回流量、保证固液分离效果,需单独设置沉淀池。
影响各种沉淀池构筑物沉淀效果的主要因素除了溢流率外,进水配水系统及构筑物的结构形式也会对沉淀效果产生重要影响。
本工程新建的2座沉淀池推荐采用周边进水、周边出水圆形辐流式沉淀池,推荐采用周边进水、周边出水沉淀池和单管式吸泥机。
1.构筑物
名称
设计流量
型式
数量
设计参数
二沉池
Qmax=2875m3/h
周边进水周边出水沉淀池,钢筋砼结构
2座
池直径D=40m,池边有效水深h=4.5m,表面负荷q=1.14m3/m2·h
2.主要设备
名称
设备类型
设备数量
设计参数
吸泥机
中心传动单管吸泥机
2台
直径D=40m
6.3.5中间提升泵站
中间提升泵房用以将污水处理出水提升至深度处理构筑物,以满足整个污水处理厂竖向水力流程的要求.
1.构筑物
名称
设计流量
型式
数量
设计参数
中间提升泵房
Qmax=2875m3/h
半地下式泵站
1座
平面尺寸:
8.8m×6.8m
2.主要设备
名称
设备类型
设备数量
设计参数
泵
无堵塞潜污泵
3台(2用1备,其中1台变频)
流量Q=1400m3/h,扬程P=0.07MPa
6.3.6混合反应及滤池
综合比较,并考虑深度水处理的特点,本工程
选用机械混合池,一期工程推荐选用机械反应池,
推荐采用D型滤池。
1.构筑物
名称
设计流量
型式
数量
设计参数
混和反应池
Qmax=2875m3/h
机械混合反应池,钢筋砼结构
1座
平面尺寸L×B=13.75m×3.3m,流速v=0.2-0.5m/s,反应时间:
3分钟
滤池
Q=2875m3/h
D型滤池,钢筋砼结构
1座(分6格)
滤速v=17.0m/h,水冲强度q=6L/s·m2,气冲强度q=32L/s·m2,冲洗周期t=24~48h,滤层面上水深H=1.5m,滤层厚度S=0.8m,单格过滤面积:
28m2,单格平面尺寸L×B=7.04×5.28m,每组平面尺寸L×B=38.75×21.89m
2、主要设备
名称
设备类型
设备数量
设计参数
滤池冲洗水泵
离心清水泵
3台(2用1备)
单台流量Q=358m3/h,扬程P=0.10MPa
风机
罗茨鼓风机
3台(2用1备)
流量Q=30.7m3/min,风压50kPa
搅拌机
机械混和搅拌机
2台
直径D=300mm,转速n=300rpm
搅拌机
立轴式机械反应搅拌机
2台
直径D=300mm,转速n=300rpm
搅拌机
立轴式机械反应搅拌机
1台
直径D=2875mm,转速n=3.9rpm
搅拌机
立轴式机械反应搅拌机
1台
直径D=2875mm,转速n=3.2rpm
6.3.7紫外线消毒渠
对污水处理厂的出水进行消毒,杀死出厂污水中病源菌,确保出水粪大肠菌群达标。
1.构筑物
名称
设计流量
型式
数量
平面尺寸
紫外线消毒渠
Qmax=2875m3/h
钢筋砼结构
1座
L×B=18.0×7.0mm
2.主要设备
名称
设备类型
设备数量
设计参数
----
紫外线消毒系统
1套
紫外线透光率(253.7nm)≥65%,模块数量m=12套,有效紫外剂量(254nm)为25mJ/cm2
6.3.8反冲洗废水池
反冲洗废水池通过容积调节来自滤池反冲洗的废水,并通过潜水泵均匀提升至系统前段。
1.构筑物
名称
型式
数量
设计参数
反冲洗废水池
钢筋砼结构
1座
有效容积V=125m3,平面尺寸L×B=10×5m
2.主要设备
名称
设备类型
设备数量
设计参数
搅拌机
潜水搅拌器
1台
直径D=450mm,转速n=904rpm
潜水泵
离心潜污泵
2台
单台流量Q=150m3/h,扬程P=0.12MPa
6.3.9二沉池配水井及污泥泵房
使沉淀池进水、出泥均匀,保证沉淀效果均匀;二沉池的活性污泥排入泵房的污泥由污泥泵提升后,大部分污泥通过污泥总管送至氧化沟;少量的污泥送至污泥浓缩脱水间的贮泥池。
1.构筑物
名称
型式
数量
设计参数
-
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- 特殊限制:
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