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宏亚方案
内蒙古宇生能源有限责任公司宏亚煤矿
工业场地污水处理工程
设计方案
江苏中晖环保工程有限公司
二零一零年六月二十日
第一章概述
1.1工程概况
经各级政府及主管部门批准,原高家塔煤矿(宏亚小井)与东胜煤田高家塔详查区进行资源整合,整合后名称为内蒙古宇生能源有限责任公司宏亚煤矿,井田面积20.6594平方公里,储量约1.4亿吨,生产规模由原来的30万吨/年提升为120万吨/年。
受内蒙古宇生能源有限责任公司宏亚煤矿的委托,由我公司对其拟建的720m3/d生活污水处理项目进行初步方案设计。
本工程项目建设规模为720m3/d,处理后污水达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002的要求。
1.2主要设计资料
(1)内蒙古宇生能源有限责任公司宏亚煤矿提供的相关资料
(2)其它答疑资料
1.3工程范围和主要设计内容
1.3.1工程设计内容
本工程为内蒙古宇生能源有限责任公司宏亚煤矿所投资建设生活污水处理站的方案设计,建设规模为720m3/d。
1.3.2设计原则
(1)平面布置原则
平面布置应考虑远近结合,可按远期规划和水量布置,在工程设计阶段要考虑景观设计。
(2)景观设计构架
★景观设计与厂区内道路规划有机衔接,并与周边环境构成借景、对景等景观效果,与临路建筑性质、功能结合。
★统筹结合:
有机利用厂区建设过程中剩余建设材料(如污水处理池建设过程中所挖出多余土方可用于周边土方回填),在保证质量的前提下降低成本。
(3)采用高效节能、简便易行的先进废水、污泥处理工艺,确保废水、污泥处理效果,减少工程投资和日常运行费用。
(4)妥善处理、处置废水处理过程中产生的污泥,避免二次污染。
(5)采用可靠、安全的控制系统,实现科学自动化管理,做到技术先进、经济合理。
(6)采取远期规划分期实施的原则,使工程建设与发展规划相协调,既保护环境,又最大限度地发挥工程效益。
1.3.3工程目标
1)社会经济目标:
节约水资源,促进社会和谐发展。
2)环境目标:
改善周围水环境,保护生态环境。
3)建设目标:
采用合理先进工艺、可靠设备,建设方便管理、技术先进的废水处理设施。
1.4编制采用的主要规范、标准和资料
1)《室外排水设计规范》(2006年版)GB50014-2006
2)《城镇污水处理站污染物排放标准》GB18918-2002
3)《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002
4)《城市排水工程规划规范》GB50318-2000
5)《城市废水处理工程项目建设标准》(修订)2001年
6)《地表水环境质量标准》GB3838-2002
7)《工业企业厂界噪声标准》GB12348-90
8)《钢结构设计规范》GB50017-2003
9)《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001
10)《供配电系统设计规范》GB50052-95
11)《低压配电设计规范》GB50054-95
12)《电力工程电缆设计规范》GB50217-94
1.5项目实施的必要性
(1)从保护生态环境、节约水资源的角度出发,污水处理工程的实施是必要的。
(2)建设本项目是环境保护的客观要求,根据国家环境保护法的要求,每个城市在项目建设的同时必需同时做好环境保护工作,做到“三同时”,因此,污水处理工程的建设,体现了国家环境保护法的要求。
综上所述,内蒙古宇生能源有限责任公司宏亚煤矿所投资建设污水处理工程非常必要,一方面该工程的建设可以改善周围的生态环境,节约水资源,另一方面工程建成后可以作为内蒙古宇生能源有限责任公司宏亚煤矿的环保示范、教育基地,体现了社会效益、环境效益与经济效益的和谐发展。
第二章污水量、污水水质及处理目标
2.1设计污水水量
根据用户提供的数据,项目建设考虑实际及发展的需求,设计处理量为720m3/d。
2.2设计进、出水水质
进水水质指标由用户提供,出水水质执行《城镇污水处理站污染物排放标准》GB18918-2002一级A及《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T18920-2002的标准。
详细水质指标见下表:
序号
项目
进水指标
出水指标
1
PH
6.0~9.0
6.0~9.0
2
色度
≤30
3
嗅
无不快感
4
浊度(NTU)
≤5
5
溶解性总固体(mg/l)
200
≤1000
6
BOD5(mg/L)
≤250
≤10
7
COD(mg/L)
≤400
≤50
8
SS
≤300
≤10
9
氨氮(mg/L)
≤40
≤10
10
动植物油
≤40
≤3
11
阴离子表面活性剂(mg/L)
≤0.5
12
铁(mg/L)
≤0.3
13
锰(mg/L)
≤0.1
14
溶解氧(mg/L)
≥1.0
15
总余氯(mg/L)
接触30min后≥1.0
管网末端≥0.2
16
总大肠菌(个/L)
≤3
第三章工程方案论述
3.1工程方案的选择与确定
3.1.1工程方案的选择
建设污水处理站是企业生产配套基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节,其建设和运行意义重大。
由于耗资较大,而且受多种因素的制约和影响,因此废水处理工艺方案的优化选择对确保处理厂的运行性能和降低费用最为关建,因此有必要根据确定的标准和一般原则,从整体优化的观念出发,结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求,选择切实可行且经济合理的处理工艺方案和实施方式。
污水处理站工艺方案选择的一般原则为:
1)技术成熟,处理效果稳定,保证出水水质达到国家规定的排放要求;
2)基建投资和运行费用低,以尽可能少的投入取得尽可能多的效益;
3)运行管理方便,运转灵活,在一定的负荷变化范围内,可根据不同的进水水质和出水水质要求调整运行方式和工艺参数,最大限度的发挥处理装置和处理构筑物的处理能力;
4)选定工艺的技术及设备先进、可靠、成熟;
5)便于实现工艺过程的合理自动控制,提高管理水平,降低劳动强度和人工费用。
3.1.2工程方案的确定
本工程针对煤矿生活污水水质,设计工艺主要分为预处理工艺、生物处理工艺、深度处理工艺、污泥处理工艺等四部分,简要论述如下:
一、预处理工艺:
(1)机械格栅
生活污水中一般都含有一定量的不同形式的纤维物质和悬浮物,为了防止该类物质缠绕、堵塞水泵、管道及影响后续处理单元机电设备的正常运行,必须设置格栅给予拦截。
格栅的齿耙作回转循环转动,利用齿耙的回转工作,将污水中漂浮物的清除掉,本工程设计粗细机械格栅各1台,用于去除污水中纤维物质和悬浮物。
(2)调节池
由于企业排放的污水水质、水量随生产工艺波动变化较大,一些污染物可能在短时间内集中排放,对污水处理系统造成不利影响。
因此,设置调节池,充分调节进水水质、水量,对本工程来说是非常重要的。
调节池内置自藕式潜污提升泵,以保证额定流量的污水提升至污水处理设备,同时设置液位控制器2套,以保证工艺自动运行。
二、生物处理工艺
(1)水解酸化池
水解酸化工艺目前已成为污水处理中一个必备的处理单元。
通过水解酸化工艺可以改善废水中的有机物形态,提高废水的可生物降解性能。
本池是以反硝化过程为主的设施,功能是去除污水中的NH3-N和降解有机物。
来自调节池的有机污染浓度较高的原污水与从好氧池后部回流的经过硝化的混合液及回流污泥在本池进行充分混合,在缺氧(0.2 在污水中的反硝化菌(兼性厌氧菌)的作用下,以原污水中含碳有机物作为氢电子供给体,以硝态氮作为电子受体,回流混合液中大量的亚硝酸盐和硝酸盐中的硝桎卤中的氮被还原成氮气逸入空气中,同时污水中的兼性厌氧菌也可待好氧池中难于降解的有机物进行分解,大分子的有机物被分解为小分子的有机物,提高BOD/COD比值,增大进水的可生化性,为好氧生化过程创造有利条件。 另外,由于回流污泥的吸附作用,可部分除磷,提高处理效果,反硝化过程反应式如下: 2NO2-+反硝化菌6H+2H2O+2OH-+N2↑ 3NO2-+反硝化菌10H+4H2O+2OH-+N2↑ NO3-和NO2-的转化是反硝化菌代谢作用下通过如下反应途径完成 NO3-同化反硝化(合成)NO2-→NO→N2O→N2↑ NO3-异化反硝化(分解)NO2-→NH2OH→有机氮 在兼性厌氧菌生化反应中,以分解代谢反应为主。 本工艺采用弹性填料,比表面积达240m2/m3,填充率为70%。 该填料具有比表面大,使用寿命长、易挂膜、耐腐蚀等优点。 (2)接触氧化池 本池是利用自养型好氧微生物进行生化处理的设施。 功能是对污水中溶解的含碳有机物进行降解和对污水中的氨氮进行硝化。 来自缺氧池已被初步降解了氨化反应即由于氨化菌的作用将有机氮转化为氨态氮的过程 有机氮化合物+O2-NH4+CO2↑新生化合物 硝化反应即由于硝化菌的作用将氨态氮转化为硝酸盐氮的过程 NH4++O2-反硝化菌NO2-+H2O+2H2–能量 2NO2-+O2-硝化菌2NO2-能量 污水中的含碳有机物,在此池可进行较为彻底地氧化分解,而对氮、磷等植物性有机物同去除很少,但在好氧微生物(硝化菌)的作用下,可将含氮有机物转化成亚硝酸盐氮和硝酸盐氮,达到氮的转化,以便回流至缺氧池进行除氮、磷处理。 本工艺采用弹性填料,比表面积达240m2/m3,填充率为70%。 该填料具有比表面大,使用寿命长、易挂膜、耐腐蚀等优点。 曝气器: 本工艺设备采用微孔曝气器,其溶解氧的转移率比其它曝器高,同时具有不易堵塞、重量轻、不老化、使用寿命长等优点。 风机选用噪音低、耗电少,运转稳定性好的日本独资百事德机械(江苏)有限公司生产的BK型罗茨鼓风机。 (3)生化工艺的特点 该工艺让废水在缺氧、好氧交替运行的条件下进行微生物筛选,经筛选的微生物不但可以有效地去除废水中的有机物,而且抑制了丝状菌的繁殖,克服了污泥膨胀问题。 采用该技术还具有耐冲击负荷,能提高系统的操作弹性,污泥沉降性能好,宜于操作等优点。 三、深度处理工艺 (1)全自动过滤器 过滤状态水由分配堰进入进水槽,由进水管送入滤池,经布水挡板落入滤料层自上而下进行过滤。 滤后水经滤料垫层、多孔板、集水区和连通管进入清水(反冲洗水)箱内贮存水箱充满后,经出水管溢流入清水池或直接排放。 过滤器运行中,滤层不断截留悬浮杂质、阻力逐渐增大,促使虹吸上升管中水位不断升高,当水位达到虹吸辅助管设定位置时,水从该管中落下,并通过抽气管不断将虹吸下降管中空气带走、使虹吸管内形成真空,产生虹吸作用。 同时,水箱中的水自下而上地通过滤层对滤料进行反冲洗,此时滤池仍在进水。 反冲洗开始后,进水和冲洗排水同时经虹吸上升管,下降管排至排水井,经水封堰排出,当冲洗水箱水而下降到虹吸破坏管管口时,空气进入虹吸管,虹吸作用被破坏,过滤器反冲洗结束,然后过滤器恢复进水,进入下一周期的运行。 (2)消毒池 二氧化氯是国际上公认的含氯消毒剂中唯一的高效消毒灭菌剂,它可以杀灭一切微生物,包括细菌繁殖体,细菌芽孢,真菌,分枝杆菌和病毒等。 二氧化氯对微生物细胞壁有较强的吸附穿透能力,可有效地氧化细胞内含巯基的酶,还可以快速地抑制微生物蛋白质的合成来破坏微生物。 四、污泥处理工艺 沉淀池沉淀下来的部分污泥由气提装置提升至好氧消化污泥池。 在污泥池内设置曝气装置,进行好氧消化处理,部分污泥回流至厌氧池反硝化,这就大大地减少了剩余污泥量。 剩余污泥定期(90天-180天)由环卫部门用粪车抽吸外运。 3.1.3工艺流程 本工程设计采用的污水、污泥处理工艺流程如下: 3.2主要构(建)筑物及设备工艺参数的确定 3.2.1调节池 由于企业排放的污水水质、水量随生产工艺波动变化较大,一些污染物可能在短时间内集中排放,对污水处理系统造成不利影响。 因此,设置调节池,充分调节进水水质、水量,对本工程来说是非常重要的。 为防止大块的漂浮物进入调节池,引起管道及水泵的堵塞、损坏,在废水进入调节池前设置二道格栅,格栅间隙分别是10mm和5mm。 调节池设计总停留时间: 12h。 ★机械格栅 ①粗格栅 型号: CF10-600 数量: 1台 材质: 304SS(不锈钢) 参数: 沟宽: 600mm 沟深: 3000mm(暂定) 格栅间隙: 10mm 电机功率: 0.75kW ②细格栅 型号: CF5-600 数量: 1台 材质: 304SS(不锈钢) 参数: 沟宽: 600mm 沟深: 3000mm(暂定) 格栅间隙: 5mm 电机功率: 0.75kW 生产商: 江苏中晖 ★调节池 设计水量: 720m3/d 规格: 12000(L)*10000(W)*(3000+h)(D)mm 有效容积: 360m3 数量: 1座 材质: 钢砼制(业主负责施工) 说明: L: 长度(mm)W: 宽度(mm) D: 总深度(mm)h: 进水管标高(mm) H: 高度(mm)T: 厚度(mm) ★提升水泵 类型: 潜污泵(含自藕装置) 数量: 2台(1用1备) 型号: 50WQ25-10-1.5 材质: 铸铁 厂商: 上海太平洋或同等品牌 参数: 流量: 30m3/h 扬程: 10m 功率: 1.5kW 3.2.2WSZ-30F一体化设备 型号: WSZ-30F 规格: ф3000mm(直径)*12000mm(长度) 数量: 5座(1套)。 其中水解酸化池1座,接触氧化池3座,二沉池1座。 主体材质: FRP 生产商: 江苏中晖 ★水解酸化池 规格: ф3000mm(直径)*12000mm(长度) 数量: 1座 材质: FRP 有效容积: 75m3 停留时间: 2.5小时 1弹性填料 数量: 52m3 规格: φ150*2000mm 材质: PP 耐酸碱性: pH2-12 2填料支架 数量: 52m2 材质: 碳钢防腐 厂商: 江苏中晖 ★接触氧化池 规格: ф3000mm(直径)*12000mm(长度) 数量: 3座 材质: FRP 有效容积: 255m3 停留时间: 7.5小时 ①混合液回流泵: 型号: ZW80-40-16 流量: 70m3/h 扬程: 7m 功率: 4KW 数量: 2台(一用一备) 厂商: 太平洋泵业 ②组合填料 数量: 156m3 规格: φ150*2000mm 材质: PP 耐酸碱性: pH2-12 3填料支架 数量: 156m2 材质: 碳钢防腐 厂商: 江苏中晖 4曝气器 设备型号: 旋混式曝气器 数量: 216套 直径: ф260 服务面积: 0.45m2 通气量: 3-12m3/h 氧利用率: 35%-42% 阻损: 200-400mmH2O 曝气器的动力效率: 4.5kgO2/kw·h 连接管直径: DN50 制造商: 江苏中晖 ★二沉池 规格: ф3000mm(直径)*12000mm(长度) 数量: 1座 材质: FRP 有效容积: 75m3 表面负荷: 1.1m3/m2.h ①污泥回流泵: 型号: ZW25-8-1.5 流量: 10m3/h 扬程: 10m 功率: 1.5KW 数量: 2台(一用一备) 厂商: 太平洋泵业 ②污泥气提装置 型号: ZHQT-50 规格: ф150*500mm 材质: UPVC 进气管径: DN20 排泥管径: DN50 3.2.3曝气风机 类型: 三叶罗茨风机 型号: BK5006 数量: 2台(1用1备) 参数: 吸入口风量: 7.5m3/min 出口升压: 0.03Mpa 电机功率: 5.5kW 厂商: 百事德(日本独资)或同等品牌 3.2.4中间水池 设计水量: 720m3/d 规格: 4000(L)*4000(W)*4000(D)mm 有效容积: 60m3 数量: 1座 材质: 钢砼制(业主负责) ★过滤提升泵 型号: ISG80-160A 流量: 30m3/h 扬程: 30m 功率: 5.5KW 数量: 2台(1用1备) 厂商: 太平洋泵业 ★全自动过滤器 型号: ZHGL-2200 规格: ф2200*4200mm 材质: Q235B防腐 材料要求: 筒体厚度8mm 卵石高度: 500mm 填料高度: 1500mm 出水量: 30m3 过滤面积: 3.78m2 滤速: 10m/h 渗透系数: 1.87m/g 反洗强度: 13L(m2.s) 反洗时间: 10min 配水盘: 上下各一组 多孔布水器: 一组 生产商: 江苏中晖 3.2.5清水消毒池 设计水量: 720m3/d 规格: 4000(L)*4000(W)*4000(D)mm 有效容积: 60m3 数量: 1座 材质: 钢砼制(业主负责) ★二氧化氯发生器 型号: KW-300 发生方法: 化学法 功率: 1.9KW(含进水泵) 外形尺寸: ×65×1mm 配置表: 序号 名称 规格型号 单位 数量 备注 1 计量泵 P056 套 2 美国米顿罗 2 温控仪表 套 1 上海品牌 3 溶控探头 PT100 套 1 上海品牌 4 电加热器 500W 套 1 上海品牌 5 反应罐 钛材制作 套 1 优质正品 6 UPVC管阀件 套 7 视管 有机玻璃 套 1 8 设备本体 白色PVC 套 1 9 电气元件 套 1 正泰品牌 10 水射器 0.5L/S 套 1 ★二氧化氯发生器进水泵 型号: ISG25-160 流量: 4m3/h 扬程: 32m 功率: 1.5KW 数量: 2台(1用1备) 厂商: 太平洋泵业 3.2.6污泥池 设计水量: 720m3/d 规格: 4000(L)*4000(W)*4000(D)mm 有效容积: 60m3 数量: 1座 材质: 钢砼制(业主负责) 3.2.7PLC电控柜 数量: 1台 规格: 1500*800*350mm a.采用台达或同等品牌的PLC控制; b.污水泵液位控制,故障切换; c.风机自动控制 d.污泥气提自动控制 e.过滤器自动控制 f.污泥回流自动控制 g.混合液回流自动控制 h.二氧化氯自动控制 3.2.7设备房 规格: 26.0*15.0X5.0m 结构: 钢砼(业主负责) 3.3各处理单元污染物去除效率 720m3/d生活污水各处理单元污染物去除效率表 细格栅/调节池 水解酸化池 接触氧化池/沉淀池 全自动过滤器 清水消毒池 指标 进水 出水 去除率 出水 去除率 出水 去除率 出水 去除率 出水 去除率 CODcr 400 380 5% 285 25% 57 80% 51.3 10% 48.7 5% BOD5 250 237.5 5% 178 25% 8.9 95% 8.0 10% 7.6 5% SS 300 270 10% 108 60% 32.4 70% 8.1 75% 7.7 5% NH3-N 40 38 5% 30.8 10% 7.7 75% 6.2 20% 6.2 0% 3.4污泥处理工艺 3.4.1污泥处理目的 污水处理过程中将会产生剩余污泥,剩余污泥来自于二沉池、全自动过滤器反洗出水。 废水处理过程中产生的污泥,有机物含量较高,并且很不稳定,易腐化,含有大量病菌及寄生虫,为此必须进行必要的污泥处理。 污泥处理的目的: 1.减少有机物,使污泥稳定化; 2.减少污泥体积,降低污泥后续处置费用; 3.减少污泥中有害物质。 3.4.2污泥量与栅渣量 1)污泥量 则每天产生的含水率95%的污泥总量为300kg/d。 经污泥反消化后半年由环卫部门抽吸一次。 2)栅渣量 污水处理站栅渣量: 0.2t/万m3污水计算,因此,每天的栅渣量为: 0.2×0.072=0.014t/d=14kg/d。 3.4.3栅渣处置工艺 每天产生的栅渣量较少,可以进行焚烧处理或与其他固体垃圾共同外运填埋处理。 3.5噪音达标措施 噪音的污染已越来越引起重视,作为一项重要的环保指标,污水处理站也必须严格加以控制。 污水处理站的噪音源主要来自鼓风机、水泵、电机和其他噪声源,其中以鼓风机尤甚。 各类噪声源的控制参照“GBJ87-85工业企业噪声控制设计规范”的有关规定,使厂界噪声达到《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-90)中相应噪声区功能区的要求(I~III类区)。 工程中选用的水泵、鼓风机及其他机械设备,已考虑按规定标准采用低噪声设备,风机房内采取必要的消音处理,以降低噪音的影响。 合理布置管道,降低流速,减小噪声。 第四章污水处理站总体设计 4.1工艺设计 本废水处理工程规模为720m3/d。 4.1.1平面布置 总平面布置原则: 1)平面布置应考虑远近结合,在工程设计阶段要考虑景观设计。 2)与现有环境相协调,按照不同功能,分区布置,并用绿化带隔开。 3)各相邻处理构筑物之间间距的确定,考虑各类管渠施工维修方便。 4)考虑人流、物流运输方便,布置主次道路。 5)按照建成环保示范、教育基地的要求,进行绿化小品布置。 6)设有事故排放管及超越管,以解决应急情况的发生。 7)考虑与周围环境的协调。 8)工艺流程流畅,顺流程及排出的位置综合布置。 9)处理构筑物布置紧凑,节约用地,便于管理。 10)池型的选择应考虑占地多少及经济因素。 11)厂内管线种类很多,应考虑综合布置,以免发生矛盾。 13)便于处理后出水回用和安全排放。 14)便于污泥集中处理和处置。 根据以上原则,进行本工程平面布置。 4.1.2高程设计 高程布置原则: 1)简洁、流畅,使各构筑物之间联系管道最短; 2)根据受纳水体水位确定各构筑物水位标高; 3)构筑物应充分满足现有工艺中各单体的高程布置,以便废水能在各构筑物之间流畅通过; 4)在整个废水处理过程中,应尽可能为重力流; 5)废水厂的场地竖向布置,应充分考虑土方平衡,并考虑有利排水。 4.2建筑设计 污水处理站建筑设计的主要内容是设备房、值班控制室等生产用房的单体建筑设计,本工程设计为全埋地式。 4.3结构设计 结构设计使用年限50年,建构筑物安全等级二级,储水构筑物环境类别为二a类(与《给水排水工程构筑物结构设计规范》的标准相当)。 根据工艺布置,污水处理站内主要建(构)筑物包括格栅泵房、调节池、设备房、中间水池、清水池污泥贮池等。 由于目前为初步方案设计阶段,因此对其结构设计不作详细阐述。 4.4电气设计 4.4.1供配电设计原则 (1)根据本工程所用负荷等级、计算负荷及供电线路长短确定供电电源的回路数、供电电压等级和供电方式。 (2)供、配电系统力求简单、可靠,便于管理,节约投资,降低运行费用及根据需要考虑扩建的可能性。 (3)根据使用要求和工艺设计条件、
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