长沙市某污水处理厂改造工程初步设计(doc p71页)

目录前言1工程概要3第1章设计依据、原则和范围111项目名称和项目参与单位112设计依据和基础资料113设计原则2131污水处理设计原则2132污泥处理设计原则314设计范围315采用的主要规范及标准3第2章项目背景7第3章项目的必要性11第4章处理程度与工程改造规模的确定1341进出水水质及处理程度的确定1342改造工程处理规模的确定14421原要求处理规模14422污水处理规模的调整14第5章工艺改造设计1751老厂改造设计17511工艺流程确定17512工艺流程框图18513处理负荷19514工艺单元设计2052一期扩建工程改造29521曝气设备的改造30522低速推流器31533二沉池负荷校核31第6章电气改造设计3361设计依据3362设计范围3463设计内容34第7章自控仪表设计3871概述3872控制系统组成3873PLC控制器输入、输出3974可编程序控制器PLC技术参数4375主要设备闭环控制设计4376PLC控制软件开和监控系统软件开发4577现场检测仪表4678电视监视系统4779控制系统47第8章结构设计49第9章给排水改造设计50第10章总图设计51101平面布局51102绿化布局51103竖向设计51第11章环境保护、安全与工业卫生及消防52111环境保护52112安全与工业卫生53113消防55第12章节能56121能源利用原则56122合理用能技术措施56第13章组织机构、人员编制及建设进度57131管理机构57132人员编制57133建设进度57第14章工程经济60第15章工程效益61第16章结论与建议63161结论63162建议64前言长沙市是湖南省省会，是省域中心大城市，全省政治、经济、文化、科技中心。约在公元前5000年，长沙市就有先民定居。公元前221年，秦代设置长沙郡，汉时设置长沙国，此后为历代州、郡、府、藩治所在地。1933年设长沙市。2000年全市总面积118195平方公里，总人口58319万人，其中市区面积55633平方公里，人口1755万人。长沙历史悠久，人文荟萃，是全国首批24个历史文化名城之一，有“屈贾之乡”美称。随着改革开放的深入和城市经济的高速发展，城市规模不断扩大，人口不断增加，工业不断发展，城市污水量也不断增加，所造成的湘江水体污染也逐年严重，并严重制约着长沙的进一步可持续发展。为此长沙市政府制定了跨世纪“蓝天碧水”工程计划，要求2010年废水治理率达70，处理合格率85以上，污染物去除率60以上。长沙市某污水处理厂一期工程总处理目标为18104M3/D，其中一期扩建工程15104M3/D采用曝气转碟曝气的氧化沟工艺；老厂处理规模为3104M3/D，采用传统活性污泥法，现已停止运行。为达到长沙市某污水处理厂一期工程处理规模18104M3/D的总体目标，对老厂进行工艺改造建设是非常必要十分迫切的2005年12月，受长沙市公共事业管理局和长沙某成污水净化公司的邀请，我公司对一期老厂改造工程做了可研方案比选，并获采纳。2006年3月，在长沙市公共事业管理的主持下，进行了长沙市某污水处理厂一期老厂改造方案的专家评审会，方案顺利通过并上报。根据长沙市公共事业管理局文件及专家评审意见，我公司组织了有关专业技术骨干，成立专门设计小组赴现场踏勘，收集有关基础资料，并多次召开技术讨论会，对老厂改造工程设计方案进行反复研究，在次基础上，完成了本设计文件。在设计过程中，得到了长沙市公共事业管理局、长沙市排水公司及长沙市某成污水净化公司等有关部门的大力支持和帮助，在次表示感谢工程概要1工程名称及地址工程名称长沙市某污水处理厂老厂改造工程工程地址长沙市某污水处理厂原址2项目业主长沙某成污水处理净化有限公司3工程范围老厂工艺、电气自控及与次响应的一期扩建工程配套改造4工程内容41工程规模一期工程18104M3/D，其中老厂改造工程25104M3/D一期扩工程155104M3/D42设计进出水水质设计进水水质BOD5100MG/LCODCR230MG/LSS200MG/LNH3N25MG/LTN40MG/LTP3MG/设计出水水质污水处理厂执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）一级标准中B标准，即BOD5200MG/LCODCR60MG/LSS20MG/LNH3N8MG/LTN20MG/LTP15MG/L3出水受纳水体出水与一期扩建工程一并经后续处理后排入浏阳河及湘江。44污水、污泥处理工艺污水处理工艺采用脱氮为主同时兼顾除磷的A（缺氧）/O生物处理工艺。污泥处理一期扩建工程的污泥处理部分已经按每天处理18万吨的总体规模设计并实施，因而本次老厂改造工程的污泥处理部分将充分利用一期扩建工程的污泥处理设施一并完成无害化处理。5工程经济老厂部分本改造工程总投资5109万元改造工程单位投资2044元/M3单位水处理成本021元/M3单位水量电耗034KWH/M3第1章设计依据、原则和范围11项目名称和项目参与单位项目名称长沙市某污水处理厂老厂改造工程主管单位长沙市公用事业管理局承办单位长沙某成污水净化有限公司设计单位四川某成环保股份有限公司12设计依据和基础资料121政府文件1长沙市发展计划委员会文件长计投2003749号2长沙市城市总体规划（20012020）文本（长沙市人民政府，二零零一年七月）3长沙市城市总体规划（20012020）附件（长沙市人民政府，二零零一年七月）4湘江长沙段饮用水水源保护条例122其它文件资料1湘江污染综合防治研究报告（湖南省环境保护办公室、中国科学院环境科学委员会）2长沙市某污水处理厂施工图（湖北给水排水设计院）3长沙市公共事业管理局与四川某成环保股份有限公司关于经营污水处理业务的特许经营合同4长沙市排水有限责任公司与四川某成环保股份有限公司关于资产转让的合同TOT合同5长沙市某污水处理厂一期扩建工程可行性报告6长沙市某污水处理厂一期扩建工程初步设计2000年7月，包括文本和设计图纸。7长沙市某污水处理厂老厂改造方案（代可研报告）2005年3月（四川某成环保股份有限公司）8长沙市某污水处理厂2004年生产月报13设计原则131污水处理设计原则1根据进厂污水水质及出厂水质要求，选用适合本改造项目实际的、先进的、成熟的污水处理工艺，达到低能耗、低运行费、低基建费，少占地、管理方便、运行稳定、工期短的目的；2在满足出水水质的条件下，最大限度利用现有工艺设施，节约费用；3在设计参数的选取上，即考虑到当前实际，同时又对将来发展留有余地，即当前与将来兼顾的原则；4改造采用先进、可靠的自动化控制技术，并与一期扩建工程充分兼容，提高污水厂的运行管理水平，保证污水厂运行在最佳状态；选用的监控仪表运行稳定，维修方便，操作简便；5对需更新或升级的污水处理专用设备，选用质量好、价格低、效率高的通用设备，减少维修工作量，增强运行的稳定性；6改造中采用先进的节能技术，降低污水处理厂的能耗及运行成本；7贯彻经济性与可靠性并重的设计原则，在合理降低工程造价和运行费用的前提条件下，最大限度地提高工艺系统的可靠性，并兼顾运行操作与管理维护的便利。132污泥处理设计原则充分利用一期扩建工程的污泥处理系统完成污泥的无害化处理。14设计范围（1）工艺系统改造工程初步设计范围如下老厂缺氧池、1曝气池、2曝气池、综合泵房和配水井、回流管等。一期扩建工程曝气设备改造和氧化沟增加推流设施。（2）整个老厂电气及自动控制设备的改造及与一期扩建工程的连接兼容。15采用的主要规范及标准（1）工艺专业1）室外排水设计规范1997年版GBJ1487；2）地表水环境质量标准2002年版（GB38382002）；3）城镇污水厂污染物排放标准（GB189182002）；4）污水排入城市下水道水质标准（CJ380299）；5）城市污水处理厂污水污泥排放标准（CJ302593）；6）城市污水处理工程项目建设标准（2001年版）；7）泵站设计规范（GB/T5026597）；（2）建筑、结构专业1）建筑给水排水设计规范1997年版GBJ1588）；2）泵站设计规范（GB/T5026597）；3）工业建筑防腐蚀设计规范（GB5004695）；4）工业企业设计卫生标准5）给水排水工程结构设计规范（GB500692002）；6）混凝土结构设计规范（GB500102002）；7）地下工程防水技术规范（GBJ1082001）；8）给排水工程管道结构设计规范（GB500032001）；9）给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规范（CECS1382002）；10）给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规范（CECS1172000）；11）构筑物抗震设计规范（GB5019193）；12）水工砼结构设计规范（SDJ2078）；13）建筑设计防火规范（2001版）（GBJ1687）；（3）通风专业1）采暖通风与空气调节设计规范（GBJ1987）；2）工业企业采暖、通风及空气调节设计规范（2001年版）（GBJ168）；3）工业企业厂界噪声控制标准（GB1234890）；4）工业企业噪声控制设计规范（GBJ8785）；5）城市区域环境噪声标准（GB309693）；（4）电气自控专业1）供配电系统设计规范（GB5005295）；2）10KV及以下变电所设计规范（GB5005394）；3）低压配电设计规范（GB5005495）；4）通用用电设备配电设计规范（GB5005593）；5）建筑物防雷设计规范（GB5005794）；6）3110KV高压配电装置设计规范GB5006092；7）工业与民用电力装置的接地设计规范GBJ6583；8）电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB5006292；9）电力装置的电测量仪表装置设计规范GBJ6390；10）电力工程电缆设计规范GB502179411）民用建筑电气设计规范JGJ/T1692；12）工业企业照明设计标准GB5003492；13）电子计算机机房设计规范（GB5017493）；14）计算机软件开发规范GB8566；15）计算机软件质量保证计划规范GB/T12504；16）自动化仪表工程施工及验收规范GB500932002；17）可编程仪器的数字接口ANS1488；18）民用闭路监视系统工程技术规范GB5019894。第2章项目背景长沙市某污水处理厂一期老厂污水处理系统（一污老厂）于二十世纪八十年代中期建成并投入运行，大部分设备由于使用年限过长，加上运行环境恶劣，已不能使用，需要更换。同时长沙老厂设计时采用的是国家八十年代初执行的出水水质标准，不要求对氮和磷的去除，无法满足国家关于城镇污水处理厂的现行出水水质标准。为恢复长沙老厂的二级处理能力并达到现行城镇污水处理厂执行标准，保证充分利用老厂处理设施，彻底消除安全隐患并达到与新扩建系统相配套的目的，需对长沙老厂污水处理系统进行全面的升级技术改造。老厂污水处理系统建成于1984年，一级处理能力6104M3/D，二级处理能力3104M3/D，采用普通曝气活性污泥法工艺。进水通过格栅后，经过初沉池沉淀除去大量的悬浮性污染物和部分有机污染物，然后进入表面曝气活性污泥池进行好氧生化处理，在此除去污水中的溶解性污染物及碳源，最后在二沉池中进行泥水分离，出水达标排放入浏阳河。二沉池分离出的活性污泥除小部分作为剩余污泥浓缩外运外，大部分回流到曝气池。在长沙市某污水处理厂一期扩建工程建设时，已考虑到18104M3/D总体规模的需要，扩建工程的预处理部分和出水消毒部分已按18104M3/D规模设计，其中预处理段已经建设到位。同时，在此基础上排水公司已对84年建成的系统工艺流程进行了部分改造，将原初沉池的一半改造成厌氧池，另一半闲置未用，拆除原斜管式二沉池，新建周进周出辐流式二沉池，具体流程如下厌氧池综合泵站曝气池二沉池回流污泥一期扩建程沉砂池出水出水至一期扩建工程消毒池剩余污泥至一期扩建工程贮泥池回流井沉淀污泥现状老厂处理流程中各单体构筑物的工艺设计参数如下序号主要构筑物工艺参数1厌氧池处理能力3104M3/D，单池有效尺寸283M9M35M共2池停留时间143H2曝气池（未改造）处理能力3104M3/D单池有效尺寸12M12M4M共8池停留时间36H容积负荷0271KG/M3D污泥浓度10002000MG/L3二次沉淀池结构型式周边进水、周边出水辐流式数量1座设计平均流量Q1250M3/HR平均表面负荷Q090M3/M2HR沉淀时间20HR池直径D42M池边水深H425M长沙某成污水净化有限公司接手长沙市某污水处理厂运行管理工作后，原污水处理系统的改造工程就移交给长沙某成污水净化有限公司接手实施。一污老厂改造没有完成，还不能投入运行。第3章项目的必要性根据长沙市的人口增长情况及给排水量增长的趋势，为达到长沙市某污水处理厂一期工程18104M3/D的总体处理规模，改善城市水环境质量和长江流域水体水质，本改造项目的实施显得更加迫在眉睫。长沙作为湖南省省会城市，是全省的政治、经济和文化中心，是全国环境保护重点城市之一。随着改革开放的深入和城市经济的高速发展，城市规模不断扩大，人口不断增加，工业不断发展，城市污水量也不断增加，湘江水体污染也逐年严重，并严重制约着长沙的可持续发展。为此长沙市政府制定了跨世纪“蓝天碧水”工程计划，要求2010年废水治理率达70，处理合格率在85以上，污染物去除率在60以上。根据国家发展计划委员会计投资（1998）2618号文件、计投资（1999）884号文件；国家环境保护总局司环监发（1999）87号文件、环函（1999）441号文件；长沙市建设委员会和长沙市规划管理局联合发文长建发（1999）104号等文件精神，由长沙市公用事业局牵头，长沙市排水有限公司于1999年动工对长沙市某污水处理厂进行扩建，按可研报告要求工程分两期进行建设，一期工程建设总规模为18104M3/D，其中（1）原有长沙某污水处理厂于80年代中期建成并投入运行，处理规模为3104M3/D，处理工艺为不具有脱磷除氮功能的传统活性污泥工艺，设计标准采用当时国家规定标准。该厂经过20多年的运行后设备老化，出水已远远不能满足现行标准。因此必须将原有某污水处理厂3104M3/D的二级处理部分改造成带厌氧段的处理工艺，以期达到脱磷除氮的效果。（2）在原有3104M3/D处理的基础上，另扩建15104M3/D的污水二级处理能力，使某污水处理厂一期工程处理规模达到18104M3/D，全部采用二级处理。长沙市排水有限责任公司已完成一期扩建工程15104M3/D处理设施的建设工作，并将污水处理业务的特许经营权移交给长沙某成污水净化有限公司。现在仍需要对某污水处理厂原3104M3/D污水处理系统进行更新改造才能达到18104M3/D处理能力的要求。因此，对长沙市某污水处理厂原污水处理系统进行改造，改善出水水质，对保护湘江水体乃至整个长江中上游流域的水质是非常必要的。第4章处理程度与工程改造规模的确定41进出水水质及处理程度的确定根据长沙市某污水处理厂老厂改造方案2005年3月及其批复文件，确定本次老厂污水处理系统改造方案的进出水水质及处理程度如下表处理后出水的受纳水体为湘江。按有关部门确定的原则，对湘江序号指标单位日平均浓度限值排放标准（MG/L）去除率（E）1生物需氧量（BOD5）MG/L10020802化学需氧量（CODCR）MG/L23060743悬浮物SSMG/L20020904氨氮（以NH3N计）MG/L258685总氮MG/L206总磷（以P计）MG/L31550采取分区段按不同标准进行综合防治，湘江长沙段水质要求达到地面水环境质量标准中类水体标准。根据国家城镇污水处理厂污染物排放标准的规定，向类水体排放的污水应执行一级排放标准的B标准。因而本次老厂改造工程设计出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准GB189182002中的一级B标准，具体指标如上表所示。42改造工程处理规模的确定421原要求处理规模根据长沙市排水有限责任公司与四川某成环保股份有限公司关于资产转让的合同（TOT合同），某污水处理厂应达到18104M3/D的污水处理能力。某污水处理厂一期扩建工程设计处理规模为15104M3/D，故老厂改造项目的原要求处理能力为3104M3/D。但根据长沙市某污水处理厂老厂改造方案，如老厂原处理工艺改造为同步脱氮除磷但以脱氮为主的A（缺氧）/O处理工艺后，现状构筑物无法满足处理3104M3/D的需要，需在达到长沙市某污水处理厂一期工程18104M3/D的总体目标的情况下，根据一期扩建工程的运行实际，充分挖掘一期扩建工程的处理能力，对一期扩建工程处理规模和老厂改造后处理规模进行适当调整。422污水处理规模的调整为了保证总污水处理量18104M3/D的总体目标，同时考虑到老厂原系统构筑物现状实际条件为保证A（缺氧）/O（好氧）处理工艺对脱氮的去除率，要求对好氧段后混合液进行回流，而综合泵站位于1曝气池和2曝气池中间（512老厂改造工程工艺流程框图），这必将增加污水的再次提升量，从而使运行费用大幅度增加。为尽可能降低污水的再次提升量，节约运行费用，需尽可能挖掘一期扩建工程的处理能力，尽可能减少老厂改造工程的处理规模。按照以上分析，根据方案设计批复，污水处理规模调整如下一期扩建工程155104M3/D老厂改造工程25104M3/D改造后一期扩建工程的处理能力需要相应提高，设备也要调整。下表给出了相应的核算比较。从表中可以看出，调整后的一期扩建工程在不改变实际生化总有效池容和其他工艺参数的情况下，氧化沟内污泥浓度只从40KGMLSS/M3调整到413KGMLSS/M3，可通过增加污泥回流比实现。对于供氧量需求的增加，则可通过增加曝气量来满足工艺运行的要求，且调整后的污泥浓度完全满足室外排水设计规范的有关规定。同时，为保证氧化沟工艺运行时，其渠道流速应大于03M/S，需在氧化沟内增设推流设施。老长原系统实际有效池容8174M3，完全能满足此规模的处理需要，故此调整是完全可行。调整后的一期扩建工程和改造工程工艺参数核算数据如下表一期扩建工程和老厂改造工程工艺参数核算数据表原一期扩建工程调整后一期扩建工程调整前改造工程调整后的改造工程平均日流量（104M3/D）15155325平均时流量（M3/H）625064583125010417生化池总有效池容（M3）346508174生化池污泥浓度（MLSS,MG/L）400040003000污泥负荷（KGBOD5/KGMLSSD）010801110102停留时间（H）554537785设计泥龄（D）888859817二沉池平均负荷（M3/M2HR）094097090075第5章工艺改造设计51老厂改造设计511工艺流程确定5111污水处理工艺流程根据污水处理厂进水水质及出水水质要求，污水处理厂必须采用具有生物除磷、硝化和反硝化功能的（深度）二级生物处理才能达到设计要求。因此，污水处理厂的总体工艺流程包括预处理段、二级生物处理段和污泥处理段。根据长沙市某污水处理厂老厂改造方案（20053），老厂原处理工艺改造为具有同步脱氮除磷作用但以脱氮为主功能的A（缺氧）/O处理工艺。1预处理段在所有污水处理厂中，污水在进入沉淀处理与生物处理之前都必须进行预处理，以保证后续处理构筑物的稳定运行。预处理段采用机械处理方法，包括粗格栅、进水提升泵、细格栅、曝气沉砂池等。长沙市某污水处理厂一期扩建工程的预处理部分已经按每天处理18万吨的总体规模设计并实施，因而本次老厂改造工程的二级生物处理段的进水直接来至一期扩建工程的预处理部分。2生物处理段常规生化处理工艺的去除目标是有机污染物，对污水中氮的去除率只有20左右，磷的去除也只有1520，因此常规的生化处理工艺不能满足污水处理厂对氮磷的处理要求。近年来，具有除磷脱氮功能的生物处理技术在理论和实践上得到了飞速的发展。生物除磷脱氮工艺能将总氮去除率提高到7095，总磷去除率提高到7090，一般情况下可以稳定可靠地满足处理需求。因此，长沙市某污水处理厂老厂改造工程的生物处理段将采用生物除磷脱氮工艺。根据长沙市某污水处理厂老厂改造方案，老厂原处理工艺改造为具有同步脱氮除磷作用但以脱氮为主功能的A（缺氧）/O处理工艺。5112污泥处理流程长沙市某污水处理厂一期扩建工程的污泥处理部分已经按每天处理18万吨的总体规模设计并实施，因而本次老厂改造工程的污泥处理部分将充分利用一期扩建工程的污泥处理系统完成污泥的无害化处理。512工艺流程框图根据A（缺氧）/O生物处理工艺的要求和现状构筑物布置情况，本次老厂改造工程工艺流程框图如下513处理负荷5131水力负荷老厂改造工程进水由一期扩建工程预处理部分出水分配而来，可不考虑污水处理量的总变化系数。设计平均日流量QAVE25,000M3/D扩建工程沉砂池出水沉淀污泥缺氧池二沉池出水消毒同扩建工程出水一并考虑回流污泥剩余污泥至扩建工程贮泥池1曝气池配水井混合液回流综合泵房2曝气池污泥井10417M3/HR5132污染负荷进水负荷COD5750KG/DBOD52500KG/DSS5000KG/DNH3N625KG/DTP75KG/D去除量COD4250KG/DBOD52000KG/DSS4500KG/DNH3N425KG/DTP375KG/D514工艺单元设计5141进水混合井为使污水、回流混合液及回流污泥充分混合，在缺氧池前端设混合井一座。平面尺寸26M16M主要设备600管道闸门3个5142缺氧池在缺氧池中主要进行反硝化过程。自2曝气池的含硝酸盐的混合液通过自流回流至缺氧区进行反硝化。为保证处理液处于悬浮状，要求池内污水流速在03M/S以上，缺氧池内设混合搅拌推流装置。缺氧池现状即为闲置的原初沉池的两组单池，单池用3隔墙分为四格，每格有效尺寸283M45M35M。缺氧池工艺改造内容包括（1）将2个邻池的中间隔墙两端打通，使其类似氧化沟的池体形式；（2）将现状厌氧池中已安装的推流器转移至本处理池。（3）安装溶解氧在线监测仪，控制缺氧池溶解氧在05MG/L以下。缺氧池改造后的工艺参数如下（1）工艺设计参数缺氧池一座，为廊道型半地下式，采用循环沟式池型,钢筋混凝土结构。每组池平面尺寸LB283M9M，有效水深35M缺氧池设计参数如下平均日流量25,000M3/D平均时流量10417M3/HR缺氧区容积/生化池容积VD/V022污泥浓度30KGMLSS/M3溶解氧浓度05MG/L有效容积17829M3停留时间17HR（2）主要工艺设备及数量每组缺氧池廊道，安装1台50KW的潜水推进器，参数如下电机功率50KW电源380V/50HZ/三相转速50RPM叶轮直径250M安装方式可移动悬臂安装5143好氧池在好氧池中主要完成去除有机物和硝化过程。好氧区内溶解氧水平应保持在2MG/L以上。由于现场构筑物实际情况，现状综合泵站将曝气池分隔为两部分，即1曝气池和2曝气池。1曝气池池型为推流式廊道型混凝土结构,供氧采用潜水曝气机,采用潜水推流器保持池内泥水混合物处于悬浮状态。2曝气池池型为推流式矩形混凝土结构,供氧采用表面曝气机。1）好氧池工艺设计1好氧池工艺设计参数平均日流量25,000M3/D平均时流量10417M3/HR设计污泥负荷0108KGBOD5/KGMLSSD污泥浓度30KGMLSS/M3生化池需要容积7716M3停留时间64HR2系统供氧设计去除BOD5需氧量1200KGO2/D内源呼吸需氧量29426KGO2/D硝化所需氧量2625KGO2/D反硝化回收氧量1400KGO2/D实际需氧量（AOR）53676KGO2/D标准状态需氧量（SOTR）75146KGO2/D3内回流系统设计进水总氮40MG/L出水总氮20MG/L总氮去除率50设计内回流比50100最大回流量10417M3/HR4污泥回流系统设计回流污泥浓度80KGMLSS/M3混合液浓度3000MG/L设计污泥回流比6051曝气池设计1曝气池现状即为改造完成的厌氧池，为推流式廊道型混凝土结构,共2池。改造时每池加装4台潜水曝气机使其起到曝气的效果。同时安装溶解氧在线检测仪，来调节控制曝气机的运行,同时增加推流器来保持混合液处于悬浮状态。1曝气池改造后的工艺参数平均日流量25,000M3/D平均时流量10417M3/HR每组池平面尺寸LB283M9M，2组有效水深35M有效池容17829M31曝气池改造后主要工艺设备潜水曝气机数量4台功率115KW单台SOTR207KGO2/HR；总SOR828KGO2/HR采用固定式安装，在池体与隔墙上安装不锈钢（钢结构）支架，设备悬挂在桥架下方。溶解氧在线监测仪数量1台监测范围010MG/L潜水推流器数量1台电机功率50KW电源380V/50HZ/三相转速50RPM叶轮直径250M安装方式可移动悬臂安装62曝气池改造设计原有2曝气池1座，半地下式钢筋混凝土结构，分为8个单元，每个单元尺寸12M12M4M,均用隔墙隔开。隔墙上设有闸门，必要时可打开，使整个曝气池成为推流式运行。采用表面曝气机进行表面曝气。原有曝气机参数如下电动机功率P22KW（380V、50HZ）叶轮直径直1500MM浸没水深140MM转速55RPM充氧能力545KGO2/HR原有表面曝气机锈蚀严重，已不能使用，需更换新的表曝机。2曝气池工艺改造内容包括（1）将原有8台曝气机全部进行更换；（2）将报废的阀门闸门更新；（3）在池体隔墙上新开流孔，使曝气池以推流方式运行。2曝气池改造后的工艺参数平均日流量25,000M3/D平均时流量104173M3/HR每组池平面尺寸12M12M4M,共8池总有效池容4608M3设计混合液回流比100设计污泥回流比60水力停留时间442HR改造后主要工艺设备考虑到2曝气池运行状态为推流式，如供氧平均布置，会造成曝气池前端亏氧而后端曝气量过大的状态，同时可能造成混合液回流液中溶解氧含量过高，不利于缺氧池中的脱氮反应，从而影响处理工艺的脱氮效果。因此，曝气池各段表面曝气机的配置采用分级梯度配置。表面曝气机数量4台电动机功率P15KW（380V、50HZ）叶轮直径760MM浸没水深140MM最大转速67197RPM充氧能力1439KGO2/HR数量4台电动机功率P22KW（380V、50HZ）叶轮直径1240MM浸没水深140MM最大转速54795RPM充氧能力21625KGO2/HR5144综合泵房综合泵房的作用是将1曝气池出水提升至2曝气池。综合泵房平面尺寸BL7572303M，提升泵房总高785M，地下部分215M，地上部分570M，钢筋混凝土结构。原有3台污水提升泵，将初沉池的污水提升至曝气池继续处理，另有3台污泥提升泵，用于将初沉池污泥提送到污泥处理间，目前均被拆除。所有泵均为干式泵。设备老化，已不能使用，需全部更换。综合泵房工艺改造内容包括全面检查泵站管路，阀门、止回阀等，更换损坏的配件；包括混合液回流和污泥回流，综合泵房的提升总量为27083M3/HR安装超声波液位计和浮球液位开关对提升泵的运行进行控制。综合泵房改造后的工艺参数如下平面尺寸LB2303M757M，总高785M，地下部分深215M，地上部分高570M，钢筋砼结构。设计流量65,000M3/D27083M3/HR设计扬程H60M，以中水位为效率最高点选泵。泵台数4台，3用1备水泵型式干式排污泵903M3/HR，H60M，P30KW；超声波液位计1套，量程05M。浮球液位开关1套。水泵根据泵站内液位信号，综合控制水泵启停，并采用先开先停、先停先开的方式轮换运行。5145配水井为实现混合液回流，在2曝气池和二沉池间设配水井一座，为半地下式钢筋混凝土结构。配水井堰门采用可调式堰门。一部分出水经配水井分配后回流到缺氧池满足脱氮的需要，一部分进入二沉池。由于配水井水面高程比缺氧池（原初沉池）水面高程高16M，混合液可自流到缺氧池，故无需加设回流泵。构筑物配水井平面尺寸26M30M进水管直径DN1000回流管直径DN600出水管直径DN800主要设备设备类型可调式出水堰闸电磁流量计设备数量可调式出水堰闸2台电磁流量计1套设计参数160017001台100017001台材质不锈钢或铝合金控制方式；根据电磁流量计调节可调堰闸，从而控制混合液回流量。5146污泥处理污泥井已在一期扩建工程设计时予以设计并施工完毕，并且工艺设备已安装到位。老厂改造工程的剩余污泥由污泥泵从污泥井泵送至一期扩建工程污泥处理部分一并处理。污泥泵及相应管道已安装到位。52一期扩建工程改造由于老厂改造后仍无法满足日处理30104M3/D规模的要求，为达到18104M3/D规模的总体目标，将一期扩建工程的改进与完善纳入本次同步改造范围之内。一期扩建工程污水处理规模由15104M3/D调整为155104M3/D。这种调整在技术上是可行的，见42改造工程处理规模的确定部分。调整后的一期扩建工程在不改变生化池总有效池容和其他工艺参数的情况下，混合液污泥浓度只需略作调整（增加3），就能保证原设计污泥负荷不变，从而保证同样的处理效果。调整后的生化池参数完全满足室外排水设计规范的有关规定。污泥浓度调整后，需要增加曝气量来满足工艺运行的要求。同时，为保证氧化沟工艺运行时，其渠道流速大于03M/S，需在氧化沟内增设推流设施；为方便污泥浓缩脱水后外运，需对污泥吊装设施进行改造等等。521曝气设备的改造一期扩建工程处理工艺为曝气转碟曝气式氧化沟工艺，通过控制转碟曝气器的开停台数，即可满足处理规模增加后对曝气量的要求。设备为转碟曝气器，技术参数如下设备数量48台（每组24台），每台36片转盘单台功率30KW浸没水深500MM转速55RPM单盘充氧能力11KGO2/HR动力效率132KGO2/KWHR控制方式根据氧化沟中溶解氧，由PLC自动控制开停材质转碟材质为轻质玻璃钢总充氧能力19008KGO2/HR一期扩建工程处理规模调整为155104M3/D后的总需氧量进核算为17170KGO2/HR，可见原曝气机可以满足曝气量的要求。实际上目前曝气转碟运行台数为28台，另有20台闲置为用。故一期扩建工程处理规模调整为155104M3/D后，曝气设备是足够的。522低速推流器根据目前运行状况，单独由曝气转碟产生的推力较弱，无法达到工艺运行所要求的氧化沟内渠道流速，处理规模调整后，更应增加氧化沟的推力，在扩建工程上增设低速推流器，来满足工艺运行的要求。每组氧化沟安装2台43KW的潜水推进器，共8台，参数如下电机功率43KW电源380V/50HZ/三相转速40RPM叶轮直径250M数量8台安装方式可移动悬臂安装在改造实施过程中，考虑到氧化沟曝气转碟所产生的推流作用，建议每组氧化沟先安装一台潜水推流器，视运行情况确定是否安装其余的推流器。533二沉池负荷校核1）二沉池设计参数类型辐流式沉淀池池数4个设计流量15104M3/D6250M3/HR单池设计流量375104M3/D15625M3/HR单池直径D46M沉淀平均负荷094（M3/M2HR）2）规模调整后沉淀负荷规模调整后，二沉池直径不变，只需校核沉淀负荷是否满足生产需要。设计流量155104M3/D64583M3/HR单池设计流量64583M3/HR41614M3/HR沉淀平均负荷097（M3/M2HR）由上述计算可知，一期扩建工程在规模调整为155104M3/D后，仍能满足二沉池的工艺运行条件。第6章电气改造设计电气改造设计由两部分工作组成，一部分工作是撤除旧配电设备、旧敷设的电缆、旧现场控制柜，旧电气辅助设备、老化的照明设备。清理现场，对原预埋设备安装件、预埋电缆保护管位置几何尺寸进行等登记造册以便加以利用。对于不能使用部分进行标记，为新设计提供依据。另一方面新设备改造安装需要增加一部分预埋件和电缆保护管敷设，对原工作面进行挖掘、敷设。更新原所有的电缆桥架和桥架支架。61设计依据1根据可行性研究报告和老厂电气系统现场情况，以及设计部门各专业提供的技术资料。2供电系统设计规范GB5005293。3低压配电系统设计规范GB5005495。4建筑物设计防火规范（2001版）GBJ16875建筑物防雷设计规范GB5005794。6民用建筑电气设计规范JGJ/T1692。7民用建筑照明设计规范GBJ133908长沙市供电局和市政有关部门的有关规定、文件和规定。62设计范围污水处理厂老厂改造工程以扩建工程10KV高压开关出线端为界，厂内供电为本改造工程设计范围。具体设计范围如下1扩建工程高压开关出线端到改造工程变配电室变压器进线端；2改造工程厂内动力、照明等的配电及控制；3改造工程厂内道路照明及控制；4改造工程线路敷设及平面布置图；5防雷设施与接地装置改造；63设计内容631供电电源及电压改造工程供电电源采用两路10KV供电回路，一路工作，一路备用。改造工程用电设备均为04KV供电设备。因而全厂的供电电压才用10KV，配电电压采用04KV。632负荷计算及变压器的选择本改造工程已安装了两台400KVA干式变压器，因而改造工程不做负荷计算和变压器容量选择。633负荷性质及供电系统改造工程是本污水处理厂的组成部分，其重要性不言而喻，要求双电源供电。10KV及04KV系统均单母线分段的连接方式，10KV电源一工作，一备用，两路进线开关与母联开关之间进行电气联锁，分段开关合闸运行。改造工程厂内采用10KV和380V配电，低压380V采用三相四线制中性点直接接地系统，放射式配电。634改造工程厂内用电气设备布置改造工程变配电室设在原老厂配电室内，控制室设在老厂原控制室内，作为改造工程的供电动力中心，供综合泵房提升泵、1曝气池、2曝气池、二沉池、污泥回流井、改造工程仪表控制等用电。内设变压器室、低压配电室、控制值班室。635操作电源交流电源分取自04KV两段低压母线，在控制室社免维护直流屏组作为断路器的控制、信号、继电保护及断路器的合闸提供电源。636继电保护及控制10KV电源进线装设电流速断、过电流保护。400KV变压器装设电流速断、过电流、瓦斯保护。改造工程参与工艺过程的用电设备，其控制方式采用机旁就地控制，PLC集中控制及中心控制室控制的三级控制方式。在所有用电设备附近均设有机旁控制箱，用于地控制方式。637电能计量在办公用电照和明设置低压照明计量。638无功补偿低压用电负荷采用电力电容柜在04KV母线集中补偿，补偿后的功率因数达到090以上。639电动机的起动改造工程无40KW以上的电动机，因而全部采用直接起动。6310设备选型10KV开关柜采用中置式交流金属封闭开关柜。380V/220V配电采用MNS型抽出式开关柜。6311过电压保护几接地为防止10KV配电装置遭受来自输电线路的大气过电压及雷电波的袭击，在电缆过度处装设一组阀形避雷器。因扩建工程已考虑了在高建筑物设置避雷带和避雷网，改造工程不再考虑防止直接雷的措施。电力设备金属外壳、互感器二次绕组，由于绝缘损坏有可能带电，应用接地线接至接地装置，其工作接地电阻不大于4欧姆。工作接地和保护接地共用一组接地装置，接地系统采用TNCS系统，要求接地电阻不大于1欧姆，扩建工程接地系统通过电缆沟与改造工程接地系统联为一体。6312电缆敷设改造工程采用电缆沟、电缆桥架或直埋方式，室内采用电缆沟、电缆桥架或电缆穿钢管敷设。1曝气池和2曝气池采用电缆桥架和钢管敷设。为防止电气火灾蔓延，采取以下措施（1）电缆采用防火电缆（2）电缆穿孔洞用耐火材料封堵等措施。第7章自控仪表设计71概述改造工程因污水处理工艺更新,现有自控系统不能使用。为满足改造工程和运行管理需要，与一期自控系统实现无缝连接。本污水处理自动化控制系统采用三级分布式计算机控制结构。采用这种结构以实现整体操作、管理和优化。改造工程自控系统因受预附设通信电缆限制，出于安全、工艺考虑，现场PLC控制器采用双机热备运行机制，现场数据通过PLC采集，经高速数据总线传到中央控制操作站OPS集中监视和管理。25万吨污水处理自控系统连接在155万吨污水处理自动化控制系统以减少投资。PLC系统技术性能与155万吨污水处理控制系统PLC同级，该系统具有满足工艺要求的现场优先的全流程污水处理运行数据处理功能。主要控制对象入口流量计、1曝气池、综合提升泵房、2曝气池、二沉池、回流井等设备。72控制系统组成利用扩建工程的通信系统和监控系统作为中央控制系统对改造工程实施集中管理，由可编程控制器PLC几现场仪表组成的检测控系统对改造工程污水处理各个过程进行分散控制。双PLC热备以提高系统的可靠性和安全性。扩建工程中央监控计算器监控软件界面作新增开发以完成对改造工程实施监控和管理。本系统配置的硬件和软件可实现的功能如下采用双PLC控制器以实现一台运行一台监视，当一台故障另一台立即自动投入运行提高系统的不间断运行，并报警等待维修。采集改造工程各工段的工艺参数和设备运行参数。根据获取的综合参数，建立各类信息数据库并形成各类趋势曲线和图表，供运行管理分析使用，以便调整系统处于最佳工况，保证出水水质达标排放，降低生产运行成本，提高经济效益。现场操作站采用“人机”对话方式进行操作。自动状态下，可用键盘或鼠标对有关设备进行手动操作。操作站显示器可显示改造工程的各工艺处理段的运行流程图和时事运行参数和设备动态参数。中央监控机系统能生成改造工程的班、日、月生产运行参数报表，存储时间为六个月。监控机能够实现在线故障诊断和管理。改造工程PLC控制范围入口流量计、缺氧池、1曝气池、综合泵房提升泵、2曝气池、污泥回流井、二沉池等。73PLC控制器输入、输出进水管进水流量计1台测量信号AI11路故障信号DI11路缺氧池，1曝气池潜水搅拌器2台启/停信号DI12路手/自动信号DI12路过载信号DI12路泄露信号DI12路启/停指令D012路紧急停止DI12路潜水曝气设备4台启/停信号DI14路手/自动信号DI14路过载信号DI14路启/停指令D014路紧急停止DI14路SS仪1台测量信号AI12路故障信号DI12路DO仪1台测量信号AI11路故障信号DI11路ORP仪1台测量信号AI11路故障信号DI11路PH仪1台测量信号AI11路故障信号DI11路回流泵回流泵1台启/停信号DI14路手/自动信号DI14路过载信号DI14路启/停指令D014路紧急停止DI14路综合泵房超声波液位计1台测量信号AI11路过载信号DI11路液位开关1台低位报警信号DI11路高位报警信号DI11路提升泵4台启/停信号DI14路手/自动信号DI14路过载信号DI14路泄漏报警DI14路启/停指令D014路紧急停止DI14路2曝气池表曝机8台启/停信号DI18路手/自动信号DI18路过载信号DI18路启/停指令D018路紧急停止DI18路混合液回流流量计1台测量信号AI11路故障信号DI11路污泥井污泥泵/剩余污泥泵启/停信号DI12路手/自动信号DI12路过载信号DI12路过载信号DI12路启/停指令D012路污泥回流流量计1台测量信号AI11路故障信号DI11路剩余污泥流量计1台测量信号AI11路故障信号DI11路二沉池吸刮泥机1台启/停信号DI11路手/自动信号DI11路故障信号DI11路启/停指令D011路紧急停止DI11路74可编程序控制器PLC技术参数1）模块化的存储器，容量要求基本配置128KB并可根据应用需要扩展。2）CPU采用486芯片，通信速率不低于1M，便于实时监控。3）各模块可带电更换，模块无槽位限制，便于系统维护，减少停工时间。4）带有自诊断功能，可以自动诊断出系统中任意一个部件的故障。5）具有良好的兼容性，易于升级，可与世界主要厂商的产品通讯。6）PLC输出和输入点有10的备用量，以满足将来扩展。7）系统平均无故障时间大于100000小时。75主要设备闭环控制设计改造工程全厂的控制系统均采用自动控制、遥控和就地控制三种控制方式。自动控制由可编程序器PLC按软件程序完成，遥控制由中央控制室操作员控制，就地控制即在设备现场的手动控制。751缺氧池为实现缺氧池缺氧状态下的水流运动，缺氧池内布设二套推流器。对缺氧池设置三种控制方式遥控、时间控制、手动控制。7521曝气池按照本工艺段污水处理工艺技术要求，对1曝气池设置四种控制方式参数控制、遥控、时间控制、手动控制。在1曝气池设经DO、ORP、PH测量仪表，根据仪表检测的参数，自动调节曝气量，以满足本工艺段的处理要求。控制自控原理见下图。1曝气池控制原理753提升泵房在泵池设超声波液位仪和浮球开关，根据水位测量仪测量的泵房水位值自动控制水泵的运行台数和交换运行时间。当泵房水位高低发生变化超过规定的限度是，控制系统按照程序既定的工作模式自动增减水泵的数量和轮值运行时间，以保持各水泵处于最佳工作状态，提高设备的使用寿命。当泵房水位超过最低设定值时自动控控制器曝气/搅拌机检测仪表仪污水处理设定参数中控系统工艺参数处理曝气/搅拌机系统控制2、3、4参数传送内回流泵制系统强行停止水泵运行并报警，等待恢复正常水位时水泵自动恢复运行。水泵超低水位运行只能通过手动操作用于检修和设备调试。7542曝气池本工艺段由8台表曝机组成，根据工艺要求设置自动控制和手动控制模式。自动控制模式由综合工艺参数确定以完成生化处理要求。755污泥回流量的自动调节为保证1曝气池和2曝气池中的污泥浓度满足工艺生产要求，在污泥井设置电磁流量计来控制污泥回流量。根据进水量和进水水质，采取按比例控制运行污泥回流量。通过控制回流污泥泵的运行时间，实现进水量与污泥回流量的合理配比。从而保证生物处理的质量稳定。756二沉池二沉池吸刮泥机设自动控制和手动控制两种方式。自动控制由程序完成。76PLC控制软件开和监控系统软件开发为完成改造工程污水处理达标排放，需要开发一套满足工艺要求的现场PLC控制程序和中控监控管理程序。为不影响155吨污水处理正常运行，该25吨系统程序开发调试完后分级加入，系统调试，以实现统一管理和监控。77现场检测仪表155万吨自控仪表系统为25吨污水处理在进水管上预安装了入口流量计，在污泥井预安装了污泥流量计。该2套仪表在使用前需要进行系统检查和校准，方能接入改造工程自控仪表系统。为了实现可靠的自动化控制和维护管理的需求，现场测量仪表全部采用智能型；考虑到水质及现场运行环境，防止探头结垢，尽量选用非接触、无阻塞隔膜式、自清洗式的传感器。改造工程自控仪表选型见下表。测量仪表清单安装地点仪表名称规格及型号单位数量备注综合泵房超声波液位计FMU862R1A1A1套1待购综合泵房浮球开关LK套1待购溶解氧分析仪010G/L套1待购ORP500MV500MV套1待购PH/T012PH套1待购缺氧池SS仪05G/L套1待购溶解氧分析仪010G/L套1待购ORP500MV500MV套1待购PH/T012PH套1待购1曝气池SS仪05G/L套1待购进水管流量计Q103000M3/H套1已安装配水井流量计Q103000M3/H套1待购流量计Q103000M3/H套2已安装污泥井浮球开关LK套1待购78电视监视系统为运行管理和一期配套，改造工程设置三套电视监视系统缺氧池和1曝气池一套，2曝气池一套、二沉池一套。电视监控系统安装调试完成后接入一期扩建工程电视监控系统。79控制系统为了保证PLC控制器在紧急停电情况下能及时处理运行数据，现场控制器需配置在线、隔离、连续双转换供电电源UPS，蓄电池续流能力为1KAH。第8章结构设计本次工程项目为老厂改造工程，