北京市大兴区庞各庄镇14村庄污水处理工程方案830.docx
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北京市大兴区庞各庄镇14村庄污水处理工程方案830
北京市大兴区庞各庄镇
14村庄污水处理工程方案
2016.09
第一章总论
1.1项目概述
1.1.1项目背景
为贯彻落实习近平总书记系列重要讲话,特别是考察北京工作时的重要讲话精神,以及全国改善农村人居环境工作会议要求,努力把北京建设成为国际一流的和谐宜居之都,根据《国务院办公厅关于改善农村人居环境的指导意见》(国办发〔2014〕25号)和市委、市政府关于加快推进城乡发展一体化的决策部署,北京市人民政府办公厅颁发了《提升农村人居环境推进美丽乡村建设的实施意见(2014-2020年)》,并将大力实施提升农村人居环境、推进美丽乡村建设工作;同时提出若干实施意见。
随着城镇化发展速度的进一步加快,经济的增长也使得人们的生活水平得到了很大的提高。
但与此同时,城镇化的高速发展也产生了一系列环境问题,给人类的生存环境造成了严重影响,庞各庄镇区域内的村庄聚居人口增多,生活生产中产生的废水也日益增多,排水目前大部分属于无组织排水,利用天然河道、沟渠、进行排水,且无污水处理系统。
另外,由于管网覆盖率低,若不加快建设管网进度,即使今后污水处理厂建成,也将形成有厂无污水处理的尴尬局面,无法确保污水处理项目应有的社会和环境效益,造成极大的浪费。
为了保护人民赖以生存的环境及水源,建设庞各庄域内村庄污水处理厂是十分必要。
污水处理厂的建设是解决村庄水体污染的有效途径,也是利于居民身体健康的民心工程。
在上述形势之下,大兴区庞各庄镇选择:
孙场村、民生新村、田家窑村、东梨园村、西梨园村、南顿垡村、南小营村、西义堂村、东中堡村、福上村、梨花村、王场村、西中堡村,共14处村庄进行农村污水处理设施建设。
本方案根据实际情况及已建北京区域农村生活污水处理工程案例,拟采用桑德独特创新的“SMART-PFBP多级接触氧化”工艺技术及地埋设备作为主体设备。
1.1.2工程概况
一、项目名称:
北京市大兴区庞各庄镇14村庄污水处理工程
二、编制单位:
北京桑德环境工程有限公司
三、建设地点
大兴区庞各庄镇选择:
孙场村、民生新村、田家窑村、东梨园村、西梨园村、南顿垡村、南小营村、西义堂村、东中堡村、福上村、梨花村、王场村、西中堡村,共14处农村污水处理工程。
四、工程设计年限
根据当地村落基础设施建设速度,本方案工程设计年限定为:
污水处理厂设计年限:
近期2020年,按远期2030年控制预留用地;
1.1.3项目内容
大兴区庞各庄镇14村庄污水处理厂及配套污水管网。
污水处理厂主要内容有:
建设规模论证、设计进出水水质指标论证、工艺选择论证、工艺设计、电气设计、工程投资等。
配套污水管网部分包括各村落的污水排水系统,主要内容有:
排污干管、检查井、溢流井等。
1.2编制依据
相关的规范和标准
《中华人民共和国环境保护法》1998年12月26日颁布;
《中华人民共和国水污染防治法》1984年5月11日颁布;
《北京市城镇污水处理厂水污染物排放标准》(DB11890-2012)
《水污染物综合排放标准》(DB11/307-2013)
《城镇污水处理污染物排放标准》(GB18918-2002);
《污水综合排放标准》(GB8978-1996);
《城市污水处理工程项目建设标准(修订)》(建标[2001]77号);
《污水再生利用工程设计规范》(GB50335-2002);
《城市排水工程规划规范》(GB50318-2000);
《市政工程投资估算编制办法》(建标[2007]164号);
《污水排入城市下水道水质标准》(GJ343-2010);
《城市给排水紫外线消毒设备》(GB/T19837-2005);
其他有关部门的文件。
1.3编制原则
(1)遵守国家对环境保护及环境治理的有关规范、标准和规定;
(2)污水治理工程必须符合保护水体水质和生态环境的总体目标;
(3)采用技术先进、经济合理的污水处理工艺;
(4)所用污水处理工艺适用于小区污水处理工程,工艺运行稳定,污泥产生量少,操作管理方便,节能省电;
(5)认真贯彻国家关于环境保护工作的方针政策,精心编制,做到技术先进、经济合理、安全适用;
(6)根据统一规划,分期、分阶段建设的原则,统筹兼顾近、远期工程内容,以近期为主,考虑远期的发展;
(7)因地制宜的根据客观实际,在保证处理效果的前提下,尽量节省工程投资,节省用地、节省能源,并降低运行成本;
(8)积极稳妥地引进、采用先进技术、先进设备、新材料,提高运转的可靠性,适当提高自动化程度,尽可能减轻工人的劳动强度,减少日常维护检修工作量;
(9)尽可能减少污染物在收集、输送、处理过程中对环境造成的不良影响,防止二次污染;
(10)污水处理厂建设与污水管网的建设相配合。
第二章项目建设规模及设计水质
2.1工程建设规模
2.1.1污水量计算
污水量主要包括综合生活污水量和工业废水量。
综合生活污水量为居民生活和公共服务产生的污水量。
公共设施排水指娱乐场所、宾馆、浴室、商业网点、学校和机关办公室等产生的污水。
因各个村庄以居住为主,本方案污水量预测以生活污水为主,不考虑工业废水。
城市污水量的预测按照人均污水量指标的方法进行预测人口如下表2-1所示:
表2-1庞各庄镇14村庄污水处理厂水量预测
编号
名称
村庄名称
梨花村
福上村
王场村
西义堂村
田家窑村
孙场村
民生新村
李家巷村
东梨园村
南顿垡村
东中堡村
西中堡村
南小营村
西梨园村
1
现状人口
1110
1251
232
528
226
390
1468
986
459
551
1422
525
906
685
2
近期设计人口(2020年)/人
1299
1408
261
594
254
439
1652
1110
517
620
1600
591
1020
771
3
远期设计人口(2030年)/人
1808
2038
378
860
368
635
2391
1606
748
898
2316
855
1476
1116
4
近期综合生活污水定额,L/D
130
130
130
130
130
130
130
130
130
130
130
130
130
130
5
远期综合生活污水定额,L/D
160
160
160
160
160
160
160
160
160
160
160
160
160
160
6
近期产污系数K1
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
0.8
7
远期产污系数K1
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
0.85
8
近期综合生活污水流量(m3/d)
135
146
27
62
26
46
172
115
54
64
166
61
106
80
9
远期综合生活污水流量(m3/d)
246
277
51
117
50
86
325
218
102
122
315
116
201
152
10
近期设计污水总流量(m3/d)
150
150
30
100
30
50
200
150
100
100
200
100
150
100
2.1.2进出水水质
(1)由于缺乏庞各庄镇各个村庄的实际排放污水水质资料,在确定污水进厂水质时,参照北京市已建的农村污水处理厂的进厂水质指标,结合实测水质资料,并考虑到远期污水水质的变化趋势,确定庞各庄镇各个村庄污水处理工程设计进厂水质如下:
2.2设计进水水质
本项目进水水质主要指标如表2-2所示。
表2-2污水处理项目设计进水水质指标
项目
CODCr(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS
(mg/L)
NH3-N(mg/L)
TP
(mg/L)
TN
(mg/L)
进水水质
≤400
≤200
≤250
≤40
≤6
≤55
2.3设计出水水质
本工程出水指标执行北京市地标《水污染物综合排放标准》(DB11/307-2013)B排放标准,具体指标数值如表2-3。
表2-3污水处理项目设计出水水质指标
项目
CODCr(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS
(mg/L)
NH3-N(mg/L)
TP
(mg/L)
TN
(mg/L)
出水水质
≤40
≤10
≤10
≤5(8)
≤0.4
≤15
注:
12月1日-3月31日执行括号内标准
(3)污染物的削减量
庞各庄镇14个村庄污水处理全覆盖项目污水处理工程建成后,每年排放入水体的农村污水中,主要污染物质的削减量为:
CODCr:
211.55吨/年
BOD5:
111.65吨/年
SS:
141.04吨/年
TN:
20.57吨/年
TP:
23.51吨/年
NH3-N:
3.29吨/年
第三章污水处理设施工艺设计方案
3.1工艺方案比选
农村生活污水处理技术多种多样,近年来,在全国各地都有农村生活污水处理的试点工程,在原有的技术之上开发出了众多的污水处理技术,除传统的活性污泥法外,还有土地处理系统、人工湿地污水处理系统、生物接触氧化槽、生态塘污水处理系统,土壤渗滤污水处理系统、厌氧沼气池污水处理技术,各种有(无)动力式地埋式(半地埋式、地面式)污水处理设备等新兴的污水处理方式。
农村生活污水处理与利用技术目前缺乏专著、技术规范的参考,农村居民区规模较小,污水排放分散、水质污染浓度较城镇的低、管网收集系统滞后且有些地区收集较为困难,同时多数情况下居民区又具有紧邻耕地、绿化带、林地、低洼地、水塘和废弃地等优点,因此要结合上述进行处理工艺的合理选择。
农村污水处理的思路和技术路线不同于城市污水处理,更适合采用环境生态工程为主、环境工程为辅的技术路线。
因此,在这一技术路线和治理思路指导下,选择一些可能形成农村生活污水处理与资源化利用的工艺技术比较。
本项目处理对象为北京农村的生活污水,要求建设投资省、运行维护简单,且相对独立的工艺,本方案选取目前在农村污水中应用较为广泛的接触氧化技术、人工湿地和人工快渗等几种工艺进行对比,最终选取适合庞各庄镇地区农村污水治理的工艺。
3.1.1SMART-PFBP多级接触氧化技术
桑德SMART-PFBP多级接触氧化技术,是桑德村镇污水治理系统解决方案的核心内容之一。
PFBP地埋设备不仅有传统接触氧化工艺的优点,同时考虑污水分级处理,有机物及溶解氧形成不同的浓度梯度,整个工艺流程类似活性污泥法中活塞式推流前进,不同级别的反应器形成不同的优势种群,从而可以高效的处理掉污水中的污染物。
每台“多级生物接触氧化反应器”采用3个罐体串联而成,分为第1处理单元、第2处理单元和深度澄清单元,根据不同出水水质要求,可选用多级处理处理单元,满足不同出水水质要求。
SMART-PFBP多级接触氧化污水处理系统具有如下的优点:
●占地小,可埋入地表下;
●全自动控制,不需人员管理;
●操作简单、维护方便;
●噪声低、无异味;
●使用寿命长;
本工艺适合于无可利用空闲地、处理程度要求较高的小型分散村落,以及农村宾馆,别墅区的生活污水处理。
处理出水可达到《水污染物综合排放标准》(DB11/307-2013)B标准。
3.1.2人工湿地污水处理技术
美国EPA曾这样定义“湿地”的概念,认为湿地就是那些经常或维持被地表水或地下水淹没饱和,在一般情况下,被饱和的土地适合用于特有生物普遍生长的区域。
所谓“人工湿地”是指在人工模拟天然条件下,建造一个不透水层、使挺水植物生长在一个处于饱和状态基质上的一个湿地系统。
人工湿地(ConstructedWetlands)处理系统源于对自然湿地的模拟,它利用自然生态系统中植物、基质和微生物三者的协同作用来实现水质的净化作用。
湿地系统是由按一定级配充填的基质、填料组成,并在床表种植经筛选具有处理性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观确具有经济价值的植物(芦苇等),构成独特的动植物生态系统。
当水通过系统时,经过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解等作用,使水质得到净化。
当基质为碎石或沙石材料时,这类人工湿地有较好的去除有机污染物的能力,但脱氮除磷的能力较低;以土壤为基质的下行流垂直天壤湿地,以土壤为基质或以有脱氮除磷能力的复合基质为填料的人工湿地具有很好的去除N、P的效果,通常N去除率≧85%,P去除率≧95%,该技术在西欧、北美、澳大利亚和新西兰等国家得到了广泛应用。
人工湿地适宜处理污染浓度或负荷较低的污水,其处理污染负荷一般低于传统二级生物处理法。
但是人工湿地也有自身的缺陷性,由于处理负荷低,占地普遍偏大,而且出水水质难以达到一级标准,适用于村庄周围有大量空地、且对出水水质要求不高的地区。
3.1.3人工快渗污水处理系统
人工快渗工艺主要采用人工填充的天然河砂(天然河砂选用一定的颗粒级配),并掺入一定量的功能性特殊填料,以保证既有较高的水力负荷,又能满足出水的处理目标。
系统运行采用干湿交替的运转方式,在各渗池里淹水和落干相互交替,在正常运行过程中,滤料表面生长着生物膜,当污水流经(为淹水阶段)时,因滤料呈压实状态,利用滤料粒径较小的特点,滤料中粘土矿物和有机质的吸附作用及生物膜的生物絮凝作用,截留和吸附污水中的悬浮性物质和溶解性物质,且保证脱落的生物膜不会大量随水漂出,从而保证系统出水水质。
运行一定时间后,由于系统中有机物的积累和生物膜的快速生长,系统的渗透速率会有所下降,需进行落干(为落干阶段),以分解积累的有机物质,恢复介质的吸附性能和渗透速率。
这两个阶段的交替运行,截留吸附和生物降解的交替进行就是人工快渗的主要净化机制。
由于人工快渗独特的结构及进水方式,使得渗滤介质表面的微生物菌相十分丰富,通过进水周期的变化,渗滤介质表面具有好氧、兼氧、厌氧的作用,从而进一步提高废水的处理效果,其中好氧生物降解是人工快渗系统去除有机污染物的主要机制。
整个处理过程不需投加药剂,也不需传统好氧处理方法中采用的机械曝气等高能耗设备,故大大降低了处理设施的投资和运转费用。
但在实际运行过程中,人工快渗面临下列诸多问题,主要表现在:
人工快渗对污染物的去除机理主要依靠滤料的过滤以及附着在滤料表面微生物的吸附降解作用,初期去除效果好,后期随着滤料的堵塞和吸附的饱和,去除效果较差,污水难以达标;同时在运行过程中需要人工定期对滤料进行翻晒,耗费大量人力。
以上3种工艺的优缺点对比详见表3-1所示:
表3-1三种工艺优缺点对比分析
序号
比较项目
SMART-PFBP一体化反应器
人工快渗
人工湿地
1
工艺概述
核心工艺采用成熟的接触氧化工艺,适用于各种规模的分散处理
核心工艺采用人工快渗池,水流垂直入渗
适合处理农村分散污水,去除机理主要依靠湿地过滤、植物吸附和生物降解
2
技术特点
优点:
1.接触氧化是成熟的污水处理工艺,多级接触氧化强化处理效果;
2.污泥产生量小,整体封闭位于地下,臭气不会造成二次污染;
3.适用于较小规模的分散处理;
4.模块化设计,建设周期短;
5.可实现全自动控制;
6.设备可以灵活布置,占地面积小;
缺点:
1.设备制作加工复杂,设备集成度高,对加工厂家技术操作水平要求较高;
2.吨水投资成本相对较高。
优点:
1.通常采用间歇式进水方式,非常适合污水水量变化比较大的项目;
2.仅有初沉污泥,人工快渗池不产生污泥;
缺点:
1.占地面积大,不适合于缺地的庞各庄镇地区;
2.砂滤池需要频繁反洗;
3.总氮、总磷处理效果差;尤其是总磷,主要靠滤料的吸附,运行一段时间后处理效果更差;
4.快渗池易于堵塞;
5.出水效果难以达到一级标准;
6.主体构筑物为敞开式,周围环境差,与庞各庄镇环境不协调;
7.受季节影响大,北方冬季不能正常运转。
。
优点:
1.适合农村分散污水处理,对周围环境要求不高,且周围有大量空地和对出水水质要求不高的地方;
2.易于建造和维护,且建设和运行成本低;
缺点:
1.占地面积大,不适合缺地的庞各庄镇地区;
2.污水厂周围环境差,由于是敞开式,夏季湿地附近蚊虫滋生,与环境不协调;
3.处理效果较差,出水达标困难
4.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。
5.受季节影响大,北方冬季不能正常运转。
3
处理效果
稳定可靠,出水可满足不同水质要求。
处理效果不稳定,尤其是氨氮及总磷的去除效果。
处理效果不稳定,污水达标困难
4
占地面积
占地面积小,根据不同规模可以灵活布置
占地面积大,不适合缺地的庞各庄镇地区。
占地面积大,不适合缺地的庞各庄镇地区。
5
系统维修
设备简单,运行维护简单,填料和曝气装置可以在反应器外部检修
检修维修复杂,尤其是快渗池的布水、集水系统的维修,滤料需要定期清洗翻晒
设备简单易于维护,但湿地后期堵塞,维护量大
6
操作管理
简单,可实现无人值守和网络化集中控制。
较复杂,不能实现无人值守,同时过一段时间就需将滤池表面的滤料翻晒,人工操作量大。
机械设备操作相对简单,但湿地维护量大
7
适用区域
整体位于地下,温度因素对其影响不大,适用于我国大部分地区。
适用于南方地区,由于冬季寒冷,快渗池占地面积大,难以设置在有采暖的房子里来保证处理效果。
适用于南方地区,由于冬季温度低,影响微生物活性,采取保温措施难度大,出水难以达标
3.2污水处理工艺的确定
污水处理工程是一项技术复杂、投资大、政策性强的基础设施项目,虽然无明显的经济效益,但环境效益和长远的社会效益却是无法估量的。
处理工艺选择的目的是根据污水量、污水水质和环境容量,在考虑经济条件和管理水平的前提下,选用安全可靠、技术先进、节能、运行费用低、投资省、占地少、操作管理方便的成熟工艺。
为了实现污水处理厂运行的长期稳定高效,并尽量降低运行费用和工程投资。
农村污水处理工程由于人口相对较少,排水量较低,且居住点分散,污水管网收集难等多方面特点,从而要求农村污水处理工程的建设具备占地面积较小、工艺简单、布局紧凑、运行管理方便等特点,而采用传统的活性污泥处理法工艺流程复杂、占地面积大、运行管理水平较高等特点并不适用农村污水处理的需求。
以上3种农村常用工艺对比分析,虽然人工快渗和人工湿地具有投资省、运行成本相对较低等优点,但是北京的农村大部分土地面积比较少,而这两种工艺整体占地面积大,不适合庞各庄镇地区农村污水处理;同时由于这两种工艺受温度影响较大,出水效果不稳定,不适合冬季寒冷的北方地区。
综述所述,同时结合庞各庄镇农村污水处理现状和我公司在村镇污水治理方面积累丰富的经验,本方案推荐采用“SMART-PFBP多级生物接触氧化”工艺来处理该村污水。
桑德SMART-PFBP多级接触氧化工艺是桑德村镇污水治理系统解决方案的核心内容之一,PFBP工艺不仅有传统接触氧化工艺的优点,同时考虑污水分级处理,有机物及溶解氧形成不同的浓度梯度,整个工艺流程类似活性污泥法中活塞式推流前进,不同级别的反应器形成不同的优势种群,从而可以高效的处理掉污水中的污染物。
桑德SMART-PFBP多级接触氧化地埋设备成熟、操作简单,运转费用低,处理效果好,运行稳定。
针对庞各庄镇农村村污水特点,本方案拟采用如下工艺流程:
图3-1SMART-PFBP多级接触氧化工艺流程示意图
生活污水由排水系统收集后,进入污水处理站的格栅井,经人工格栅去除较大的悬浮漂浮物及颗粒杂质后进入调节池,进行水质的均质和均量,调节池中设置提升泵(潜污泵),再经液位控制仪传递信号,由提升泵送至一体化设备、澄清、过滤、消毒单元后,达标排放或者回用。
本工艺污水消毒采用一体化紫外消毒工艺,污水经消毒后排入检查井,检查井内预留提升泵,避免该村水位升高时倒灌。
人工格栅截留下的杂物采取定期清掏,并装入小车随农村生活垃圾一同转运处理。
SMART-PFBP罐体采用机械缠绕成型的玻璃钢罐体,使用寿命大于30年,在保证及时更换部件的情况下属于可永久使用的产品,与建筑物同期寿命。
同时设备整体位于地下,不影响地表环境。
同时PFBP反应器可根据不同规模进行加工处理,具有设计灵活,根据不同水量可以灵活处理。
图3-2已建成PFBP污水处理站现场照片
3.3其它技术上应注意的问题
3.3.1冬季防冻
PFBP多级接触氧化反应器整体位于地下,根据不同地区需要,设备可以整体设计在冰冻线以下,这样不仅解决的冬季设备防冻问题,同时也能起到保暖的作用,从而可以在较低温度下微生物保持较高的活性,可以保证冬季出水水质稳定。
第四章工艺参数及设备配置
4.1工艺单元介绍
4.1.1格栅井
设置目的:
由于生活污水中含有较多的大颗粒及纤维状杂质,为防止潜污泵堵塞,并尽量减少进入后级废水处理系统中的悬浮物,本工程设一台栅隙为20mm的人工格栅,不锈钢304材质或者玻璃钢材质,安装在格栅井内,有利于保护水泵及防止水泵与后续管路系统被堵塞,降低后续处理装置工作负荷。
设置特点:
格栅井设置地下式,机械缠绕玻璃钢一次成型产品,寿命长,无任何渗漏。
也可建设成钢仝结构。
4.1.2调节池
设置目的:
污水经提升泵提升进入调节池进行水量、水质的调节均化,保证后续生化处理系统水量、水质的均衡、稳定,经格栅之后较小悬浮颗粒还可以在此沉淀,又对污水中有机物起到一定的降解功效,提高整个系统的抗冲击性能和处理效果。
设计特点:
调节池设计地下式,机械缠绕玻璃钢一次成型产品,寿命长,无任何渗漏。
也可建设成钢仝结构。
4.1.3调节池提升泵
设置目的:
调节池内设置提升泵(潜污泵),经均量、均质的污水提升至后级处理。
设计特点:
潜污泵设置1台,液位控制,低水位时提升泵停止工作以保护电机,高水位时,按照电控箱设定的时间向“多级生物接触氧化反应器污水”处理设备提升污水。
水泵采用无堵塞型潜污泵。
4.1.4PFBP多级生物接触氧化污水处理设备
设置目的:
降解有机污染物,脱氮除磷。
设计特点:
机械缠绕玻璃钢一次成型产品,寿命长,无任何渗漏。
设备分三级处理,由厌氧单元、两级好氧单元和澄清单元构成。
4.1.5石英砂过滤器
自吸泵将含悬浮物的清水输送进入石英砂过滤器内部的上部空间,经过中部和底部的石英砂过滤后,净水通过底部的集水器汇集后从出水口达标排放。
上部空间积存的悬浮物,通过定期反冲洗,将反冲洗水排到污泥池。
4.1.6污泥池
设置目的:
澄清池排泥定时排入污泥池,进行污泥浓缩,和厌氧消化,污泥上清液回流排入调节池再处理,剩余污泥定期利用移动污泥脱水车处理,脱水后的污泥外运垃圾处理厂处理。
设计特点:
该池设计地下式,机械缠绕玻璃钢一次成型产品,寿命长,无任何渗漏。
也可建设成钢砼结构。
4.1.7过流式紫外消毒仪
为保证污水处理站出水相关大肠杆菌等致病微生物指标满足排放标准,出水消毒采用一体化紫外消毒仪,该设备具有消毒效率高、设备简
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