污水处理回用系统方案1130.docx
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污水处理回用系统方案1130
*****污水处理及回用项目
设
计
方
案
####装备总公司
******工程研究设计院
二00九年十一月
1、总论
1.1项目基本情况
1.1.1项目名称
####项目污水处理排放及再生利用工程。
1.1.2项目建设地点
****
1.1.3工程概述
本工程为####项目污水处理排放及再生利用工程。
处理范围包括高层住宅、居民楼、别墅区污水,以及会议、泳池等公用建筑的污水。
项目占地面积2800亩,由南北向铁路分隔开,东侧主要以别墅区为主,西侧为高层民用建筑,会议、泳池等公用建筑。
总建筑面积为100万平米。
项目南北向跨度最大,约为1.8公里。
该区域地势较为平坦,落差3米左右,坡向为西北坡向东南。
####项目住户共计6552户,规划总人口为22618,每人每天综合生活用水量为220升/人天,建筑排水分为生活废水(冲厕废水)及生活污水两条管线,直接排放的生活污水排入污水处理站。
用水主要集中在居民住宅组团。
该项目周边无市政污水、雨水管网,雨水直接排入该项目北侧的泥河,污水经处理后回用到该项目的景观补水、冲厕用水、道路和绿化用水,多余水量排入该项目北侧的泥河。
景观水体面积为257.83亩。
该项目污水处理按总体规划设计,建设一个污水处理站集中处理。
但由于该项目的组团分部、分期建设,以及地势所影响,高层建筑的污水直接重力排放到污水处理站,其余组团污水分别设置污水蓄水池,经压力管道输送至污水处理站。
污水处理站的边界为污水总进水口一米处至污水处理站出水口一米,包括排放口及回用水口。
其余污水管线由用户自行解决。
电气接口接至处理站电控室内。
1.2编制依据和原则
1.2.1编制依据
业主提供的水质指标资料等。
《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB/T18918-2002)
《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)
《城市污水再生利用——景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)
《污水综合排放标准》GB8978-1996
1.2.2编制原则
(1)采用先进、合理、成熟、可靠的工艺流程。
(2)积极选用新技术、新工艺、新设备、新材料,确保工程技术含量和先进性。
(3)充分利用现有条件、辅助生产设施,减少一次性工程的投资。
(4)确保低能耗、低成本运行,确保运行安全性、稳定性。
(5)合理布局,节约用地,结合该项目的规划分期建设的因素。
(6)充分听取建设单位意见,确保用户满意。
1.2.3遵循的主要技术标准、规范及编制依据
1)《室外排水设计规范》GB50014-2006
2)《泵站设计规范》GB/T50265-97
3)《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
4)《地表水环境质量标准》GB3838-2002
5)《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002
6)《污水综合排放标准》GB8978-1996
7)《辽宁省污水综合排放标准》DB21/1627-2008
8)《城市生活杂用水标准》GB18920-2002
9)《城市污水处理厂污水、污泥排放标准》CJ3025-93
10)《城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》CJJ31-89
11)《城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程》CJJ60-94
12)《建筑结构荷载规范》GB50009-2001
13)《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
14)《钢结构设计规范》GB50017-2003
15)《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
16)《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
17)《水工混凝土结构设计规范》DL/T5057-1996
18)《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001
19)《工业企业采暖、通风及空气调节设计规范》TJ19-750
20)《建筑设计防火规范》GB50016-2006
21)《给水排水工程埋地矩形管道结构设计规程》CECS145:
2002
22)《地下工程防水技术规范》GB50108-2001
23)《城市防洪工程设计规范》CJJ50-92
24)《室外硬聚氯烯给水管道工程设计规程》CECSl7-90
25)《总图制图标准》GBJl03-87
26)《建筑结构制图标准》GB/T50105-2001
27)《给水排水制图标准》
28)《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB5006-2002
29)《砌体结构设计规范》GB50003-2001
30)《给水排水设计基本术语标准》GBJl25-89
31)《市政工程勘测规范》CJJ56-94
32)《岩土工程勘察规范》GB50021-2001
33)《城市测量规范》CJJ8-99
34)《供水水文地质勘察规范》GB50027-2001
35)《供配电系统设计规范》GB50052-95
36)《10kv及以下变电所设计规范》GB50053-94
37)《低压配电设计规范》GB50054-95
38)《建筑物防雷设计规范》GB/T50311-2000
39)《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92
40)《35/110kv变电所设计规范》GB50059-92
41)《电力装置的继电保护和自动装置规范》GB50062-92
42)《给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程》CECS138:
2002
43)《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS138:
2002
44)《供水排水用铸铁闸门》CJ/T300-92
45)《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002
46)《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002
47)《给水排水工程管道结构设计规范》GB50332-2002
48)《建筑工程设计文件编制深度规定》DBJ08-64-97
49)通用用电设备配电设计规范GB50055-93
2、建设规模及工艺流程
2.1建设规模
(1)污水量预测
对于预测范围内生活污水,在人口预测的基础上,采用人均综合生活污水量指标计算。
根据当地实际的用水情况,人均综合用水量0.22m3/d·人,生活污水量按生活用水量的80%计算。
即,预测生活污水量=人口数×人均综合用水量(0.22)×转化系数(0.80)
根据业主提供的####土地规划技术经济指标明细表,规划人口为22618人。
故生活污水量为3980.7m3。
(2)处理规模的确定
通过以上的分析,确定污水处理站设计处理总规模为4000m3/d。
由于现状人口大概只有规划人口的一半,故本工程分两期建设,其中一期规模为2000m3/d。
2.2污水进水水量
污水处理站一期工程总进水水量为84m3/h,中水系统设计处理能力84m3/h。
2.3水质指标
2.3.1污水处理站设计进水指标
小区污水水质与当地居民生活水平、用水习惯有关。
对污水设计进水水质指标采用低值,则无法保证污水处理厂达到理想的出水排放标准,如不切实际的采用较高的进水水质指标,则将增加基建费用,造成设备闲置,同时增加运行和维护费用。
结合当地的实际情况和参考当地相类似的污水处理站的进水水质,确定进水水质指标为:
进水水质标准
序号
污染因子
单位
水质标准
备注
1
PH
6~9
2
COD
mg/l
≤350
3
BOD
mg/l
≤180
4
SS
mg/l
≤200
5
氨氮
mg/l
≤40
6
动植物油
mg/l
≤20
7
总磷
mg/l
≤4
2.3.2处理站出水水质指标
处理站出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB/T18918-2002)一级A标准。
处理站出水水质标准
序号
污染因子
单位
水质标准
备注
1
COD
mg/L
≤50
2
BOD
mg/L
≤10
3
SS
mg/L
≤10
4
动植物油
mg/L
≤1
5
石油类
mg/L
≤1
6
阴离子表面活性剂
mg/L
≤0.5
7
总氮
mg/L
≤15
8
氨氮
mg/L
≤5(8)
以N计
9
总磷
mg/L
≤0.5
以P计
10
色度
度
30
(稀释倍数)
11
PH
——
6~9
12
粪大肠菌群数
个/L
1000
注:
当水温大于12℃时,氨氮的控制指标为5mg/L,当水温小于12℃时,氨氮的控制指标为8mg/L。
2.4回用水质
2.4.2回用水水质指标
回用水水质指标达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)中冲厕、道路浇洒、绿化水质控制指标。
回用水水质标准
序号
项目
单位
冲厕
道路清扫、消防
城市绿化
车辆冲洗
建筑施工
1
pH
——
6.0-9.0
2
色
度
30
3
嗅
——
无不快感
4
浊度
NTU
5
10
10
5
20
5
溶解性总固体
mg/l
1500
1500
1000
1000
-
6
五日生化需氧量
mg/l
10
15
20
10
15
7
氨氮
mg/l
10
10
20
10
20
8
阴离子表面活性剂
mg/l
1.0
1.0
1.0
0.5
1.0
9
铁
mg/l
0.3
-
--
0.3
--
10
锰
mg/l
0.1
-
--
0.1
--
11
溶解氧
个/L
1.0
12
总余氯
接触30min后≥1.0,管网末端≥0.2
13
总大肠菌群
3
2.4.3景观环境用水的再生水水质标准
景观补水水质指标达到《城市污水再生利用——景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)中的观赏性景观环境用水河道类水质控制指标。
景观补水水质标准
序号
项目
单位
观赏性景观环境用水
娱乐性景观环境用水
河道类
湖泊类
水景类
湖泊类
河道类
水景类
基本要求
无飘浮物,无令人不愉快的嗅和味
PH值(无量纲
6-9
五日生化需氧量(BOD5)
10
6
6
悬浮物(SS)
20
10
10
浊度(NTU)
--
5.0
溶解氧
1.5
2.0
总磷(以P计)≤
1.0
0.5
1.0
0.5
总氮≤
15
氨氮(以N计)≤
5
粪大肠菌群(个/L)≤
10000
2000
10000
2000
余氯b≥
0.05
色度(度)≤
30
石油类≤
1.0
阴离子表面活性剂
0.5
2.5工艺选择
2.5.1设计原则
(1)执行国家关于环境保护的政策,符合国家的有关法规、规范及标准。
(2)充分利用现有排水设施,全面规划分期实施,以期充分发挥工程的社会效益、经济效益和环境效益。
(3)采用国内外先进、高效、节能处理工艺,先进设备,在符合环境质量要求的前提下,合理确定污水处理程度,减少工程费用,减少占地面积,降低处理成本,简化维护管理。
(4)有利于多渠道筹集和利用国内外资金,加快污水处理厂建设,使污水厂建设与城市建设同步发展。
(5)积极利用现代科学技术,现代测试和控制手段,充分利用现代计算机技术,提高运行管理的自动化程度。
(6)污水处理站的总平面布置和流程力求紧奏、便于施工、便于安装、便于维修,使各处理构筑物尽量集中,节约占地,扩大绿化面积,美化污水站环境。
2.5.2设备可靠性
水处理系统的选择,用户不仅要注意设备零部件的选材、生产厂家和单体质量,更要注意设备的运行参数,这些都是影响处理效果和设备造价的重要因素。
国外整机进口的设备虽然在整体质量、操作的简便性等方面优于国产机型,但由于售后服务难度大、设备更换价格昂贵、适用水质范围较窄、工程造价过高等原因,使设备很难大范围推广使用。
另外国内许多中、小型水处理设备生产企业则经常出现选用参数过小,违规制造设备等不良现象,导致设备某些部件负荷严重超标、整体协调性下降,短时间内虽然可以保证出水合格,但其使用寿命会明显缩短,尤其是在北方等高纬度地区,冬季低气温、低水温的条件下出水水质将明显恶化,虽然其造价较低,但不宜选用。
另外,某些企业为了追求利润,在设计时采用一些中、小企业生产的零部件,不检测其具体运行参数,造成前后搭配不合理,使整体系统长期处于疲劳状态,很难长期安全、稳定运行。
2.5.3工艺比较
2.5.3.1污水处理工艺选择原则
选择适宜的污水处理工艺应当根据处理规模、原污水水质、出水要求,用地条件、工程地质,环境等条件作慎重考虑。
各种工艺都有其适用条件,因此必须在生产实践上总结优化,提出适合于具体项目的工艺。
一般污水处理工艺选择原则为:
1)技术成熟,对水质变化适应性强,出水稳定,污泥易于处理。
2)经济节约,电耗少、造价低、占地少。
3)易于管理,操作方便,设备性能稳定。
4)重视环境,臭气防护,噪声控制,环境协调,清洁生产。
2.5.3.2水质处理要求分析
根据我国现行《室外排水设计规范》和大量的污水厂实际运行经验来看,一级处理达不到上述出水水质要求。
常规二级处理工艺对BOD5和SS均可以达到60~90%,而对P的去除则有一定的限度。
具有较好除磷脱氮效果的污水处理工艺能很好的去除有机污染物质,并且能有效脱氮除磷,但是根据已经应用的A/A/O、SBR、氧化沟等脱氮除磷工艺一般只能稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B标准的要求,特别是SS指标很难达到一级A排放标准。
因此,针对本工程SS较高的情况,必须选择在除磷脱氮污水处理工艺前后增加强化处理工艺,以达到一级A的排放标准以及回用水标准。
2.5.3.3生物脱氮除磷污水处理工艺比较
目前,用于城市污水处理具有一定脱氮除磷效果的污水处理工艺大致分为两大类:
第一类为按空间进行分割的连续流活性污泥法;第二类为按时间进行分割的间歇性活性污泥法。
另外还有一类就是以BAF工艺为代表的生物膜法。
(1)按空间分割的连续流活性污泥法
按空间分割的连续流活性污泥法是指各种处理功能(如进水、曝气、沉淀、出水)在不同的空间(不同的池子)内完成。
目前,较成熟的工艺有:
传统A/A/O工艺、A/A/O氧化沟工艺等。
(2)按时间分割的间歇式活性污泥法
序批式活性污泥法,又称间歇式活性污泥法,近几年来已发展成多种改良型,主要有:
传统SBR、ICEAS、CAST、Unitank、MSBR工艺等。
(3)污水生化处理工艺方案比选
结合本工程规模较小,用地并非十分紧张,出水水质(特别是除磷脱氮)要求高,污泥必须稳定的特点,如果采用按时间分割的间歇式活性污泥法中的SBR法、ICEAS法、CAST法,利用其集进水、曝气、沉淀、出水多种功能于一体的特点,可以使平面布置紧凑,在用地方面具有一定优势。
但其设备利用率低、管理复杂,自动化程度要求高,除磷脱氮功能较差,运行维护成本相对较高。
近几年来,结合传统活性污泥法和SBR法的特点又开发了MSBR、Unitank等工艺,其中MSBR即是A/A/O法后加SBR法,虽然具有了很好除磷脱氮功能,但同样克服不了SBR的其它缺点。
Unitank工艺,其池型为矩形,运行方式类似于三沟式氧化沟。
在用地方面有一定优势,但从前述分析来看,Unitank工艺存在除磷效果不稳定等缺陷,难以保障污水处理厂除磷达标的要求。
本工程工艺可靠性要求非常高,从而使该工艺的复杂程度大幅度增加,其控制量将成倍增加。
采用BAF工艺虽然在用地方面优势较大,但从前面章节的分析来看,同样存在如下突出缺点:
BAF对进水的SS要求较高。
根据国外的运行经验,进水的SS一般不超过100mg/L,最好控制在60mg/L以下。
而本工程设计进水SS为200mg/L,这样就对曝气生物滤池的前处理工艺提出了更高的要求。
由于本工程除磷要求高,而BAF工艺生物除磷效果差,化学絮凝剂的投加量就显得尤为突出,不但导致运转费用升高,而且导致污泥产量增多,并且含有大量化学污泥,不利于污泥的后续处置。
这样一来,采用BAF工艺虽然能节省用地,但增加了污泥处理系统的难度和负担。
BAF工艺中设备种类、数量较多,管线布置比较复杂,投资比较高,对设备及自控系统可靠性、技术水平、维护管理水平的要求都比较高。
在运转过程中若管理不善,容易发生滤池堵塞情况,从而影响出水水质。
因此,单纯从污水处理厂用地情况来说,BAF工艺具有一定优势,但其运行费用高,操作管理相对繁杂,不利于污泥的后续处置。
显然BAF工艺不适合本工程。
上述任何缺点都会给管理者带来不便。
按空间分割的连续流活性污泥法,虽然较BAF,Unitank工艺占地稍大,但运行管理经验成熟,出水稳定可靠,运行费用低,基本适用于本项工程。
卡鲁塞尔2000氧化沟工艺从生物除磷脱氮的原理角度充分考虑了生物除磷与生物脱氮之间的矛盾,使除磷与脱氮达到了一个相对的统一,具有很高的除磷脱氮效率,但设备利用率低,运行费用相对稍高的缺点;A/A/O微曝氧化沟工艺采用水下推流与微孔曝气相结合的氧化沟形式,具有出水水质稳定,运行费用低及占地少等优点,因此非常适合本工程实际情况。
A/A/O微曝氧化沟为环状折流池型,兼有推流式和完全混合式的流态,耐冲击负荷并充分利用了微孔曝气充氧机理,具有效率高、池深大、占地面积小的优点。
缺氧区和好氧区在一个构筑物内,无须专用的混合液内回流设备,运行和管理控制方便灵活,除磷脱氮效率也很高,完全能满足本工程要求。
因此,本工程推荐“A/A/O微曝氧化沟”作为污水处理生化工艺。
该工艺具有如下特点:
1)A/A/O微曝氧化沟采用深水微孔曝气和水下推流相结合的微曝系统,充氧能力高,保证氧化沟出口处污水含氧浓度不小于1~2mg/L,保持活性污泥良好的净化功能;充分利用氧化沟水力学特性,混合搅拌充分,完全能维持沟内混合液流速在0.3米/秒,防止污泥沉降,使污泥与原水充分混合,彻底进行碳化、硝化反应。
2)A/A/O微曝氧化沟工艺运行效果稳定、管理方便。
因设置了前置厌氧池,可以取得很好的除磷效果。
该工艺不但能稳定达到污水处理站的除磷脱氮要求,而且符合广东省中小型城市生活污水处理厂的工艺选择原则。
3)采用此工艺可以不设初沉池,同时氧化沟采用微孔曝气方式,水深可达5m以上,其结果使氧化沟的占地面积相应减少,因而减少了污水厂总占地面积,此外通过结合污泥处理的优化设计,该工艺完全能满足现有用地要求。
4)氧化沟综合能耗的80%为曝气装置的电耗,A/A/O微曝氧化沟工艺改变了曝气方式,由表曝改进为微曝,提高了供氧能力,显著降低曝气能耗。
较一般氧化沟综合能耗降低30%,运行费用可节约20%。
5)A/A/O微曝氧化沟工艺整体上达到国际先进水平,有更广泛的应用前景,可以取得显著的环境、经济和社会效益。
非常符合本工程要求工艺选择具有先进性的特点。
A/A/O微曝氧化沟工艺已经取得国家专利(专利号:
ZL00227846.4),并被广东省列为“科技创新百项工程”之一(项目编号:
2KB06605S),最近还荣获2006年国家环保总局科技进步二等奖、2006年广东省科技一等奖。
2.5.3.4强化处理工艺选择
(1)强化处理工艺选择原则
确定强化处理工艺流程时必须掌握二级处理工艺出水水质和最终的出水水质标准,应根据上述条件选择经济合理、运行可靠的处理工艺;在选择工艺流程时,应考虑装置所占的面积和周围环境的限制以及噪声和臭气对周围环境带来的影响。
一般污水厂强化处理工艺选择原则为:
∙技术成熟,对水质变化适应性强,出水稳定,污泥易于处理。
∙经济节约,电耗少、造价低、占地少。
∙易于管理,操作方便,设备性能稳定。
∙重视环境,噪声控制,环境协调,清洁生产。
(2)强化处理工艺比较
针对本工程的特点,要求污水厂出水达到一级A标准及回用水标准,通过对比我院采用A/A/O微曝氧化沟工艺的污水厂实际运行效果,生化指标基本都能达到本工程所要求的排放标准,后续工艺仅需要能去除SS、少量有机污染物等,用于此类污水深度处理的方法较多的是滤池工艺。
1)滤池工艺比选
目前国内采用较多的常规过滤滤池主要有虹吸滤池、普通V型滤池与无阀滤池等。
各种形式的滤池各有所长。
下面对这几种滤池做比较分析。
虹吸滤池、普通V型滤池与无阀滤池优缺点如下表。
名称
优缺点
适用条件
虹吸
滤池
优点:
有成熟的运转经验,运行稳妥可靠;
采用砂滤料,材料易得,价格便宜;
采用大阻力配水系统,单池面积做得较好;可采用降速过滤,水质较好;
不需大型阀门、冲洗水泵或冲洗水箱,用虹吸管代替阀门,相应降低了造价和检修工作量。
易于自动化操作。
缺点
必须设有全套冲洗设备;
增加形成虹吸的抽水设备。
适用于大、中、小型水厂;
单池面积不宜大于100m2;有条件时应尽量采用表面冲洗或空气助洗设备。
V型
滤池
优点:
运行稳妥可靠;
采用砂滤料,材料便宜易得;
滤床含污量大、周期长、滤速高、水质好。
缺点:
配套设备多,如鼓风机等;
土建较复杂,池深略大。
适用于大、中型水厂;单池面积可达150m2以上。
无阀
滤池
优点:
不需设置阀门;
自动冲洗,管理方便;
可成套定型制作(钢制)。
缺点:
运行过程看不到滤层情况;
清砂不便;
单池面积较小;
冲洗效果较差,反洗时要浪费部分水量;
变水位等速过滤,水质不如降速过滤。
适用于小型水厂;
单池面积不大于25m2。
无阀滤池虽然管理比较方便,但是其单池处理能力有限,浪费水量大,只适合于小型水厂。
因此,本工程不予考虑使用。
虹吸滤池和V型滤池比较,V型滤池出水水质较好,周期长,但是配套设备较多,一般需设置气水反冲洗配套的鼓风机等等,土建比较复杂。
虹吸滤池无大型阀门,容易实现自动控制,有着成熟的运行经验,运行比较稳妥可靠。
并且源水水质较好,污染物较少,虹吸滤池运行周期也比较长。
以上滤池都存在占地面积大,水头损失大的问题。
在工艺方案比选中,我院参考了大量国内的类似工程设计,并结合我院的工程经验,推荐采用基于V型滤池发展而来的占地少的高效纤维滤池。
高效纤维滤池:
高效纤维滤池结构上采用V型滤池的形式。
滤料采用高效纤维滤料,在过滤过程中,滤床横断面空隙率均匀性和纵断面的合理梯度变化确保了高速过滤和高精度过滤得以同时实现。
同时在反冲洗时,通过气水反冲洗,滤料在水中充分散开,滤料的比重不对称和相互碰撞使得附着在滤料表面的固体颗粒很容易脱落,从而保证了滤料的洗净度,并减少了反冲洗耗水量。
高效纤维滤池具有以下特点:
a、过滤精度高:
对水中悬浮物的去除率可达95%以上,对大分子有机物、病毒、细菌、胶体、铁等杂质有一定的去除作用;
b、过滤速度快:
设计滤速为15-23m/h,占地面积省;
c、纳污量大:
一般为15~35㎏/m3;
d、反洗耗水率低:
反冲洗耗水量小于周期滤水量的1~
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- 污水处理 系统 方案 1130