某污水处理厂二期扩建及再生水回用工程初步设计说明书(MBR－BNR工艺).doc

xx 污水处理厂二期扩建及再生水回用工程 初步设计说明书 xx 大大学学建建筑筑设设计计研研究究院院 (集集团团)有有限限公公司司 . 二九年八月 项目编号： xx 大学建筑设计研究院(集团)有限公司 项目名称：xx 污水处理厂二期扩建及再生水回用工程 设计证书编号： 甲级 院 长： 总建筑师： 总工程师： 地址： 邮编： 电话： 传真： 主要专业和主要 编编制制人人员员名名单单 姓名签名/日期 设计总 负责 人 杨殿海 排水结构强电/弱电建筑概（预）算 姓名签名/日期姓名签名/日期姓名签名/日期姓名签名/日期姓名签名/日期 专业负责人 审定人 审核人 校对人 设计人 【目 录】 【xx 学建筑设计研究院（集团）有限公司】i 目目 录录 初步设计说明书主要内容和结论初步设计说明书主要内容和结论 .1 第一章第一章 总总 论论 .2 1.1 项目名称和主管单位.2 1.2 项目背景.2 1.3 工程建设的必要性 .2 1.3.1 太湖流域水环境治理的需要 2 1.3.2 削减污染物排放的需要 2 1.3.3 污水回用的需要 3 1.3.4 促进昆山市 xx 经济、社会效益同步发展的迫切需求.3 1.4 设计依据.3 1.5 设计资料 .3 1.6 主要技术规范和设计标准.3 第二章第二章区域概况区域概况 .5 2.1 区域历史、地理与社会经济概况.5 2.2 区域自然条件概况.5 2.2.1 地形地貌 .5 2.2.2 气象 .5 2.2.3 水文条件 .5 2.2.4 工程地质情况 .6 2.3 给排水工程现状.6 2.3.1 给水工程现状 .6 2.3.2 排水工程现状 .6 第三章第三章 设计原则设计原则 .7 3.1 污水处理厂设计原则.7 3.2 污水处理工艺设计原则.7 3.3 污泥处理系统设计原则.7 第四章第四章 污水处理厂工程设计污水处理厂工程设计 .8 4.1 设计规模.8 4.2 设计水质标准.8 4.2.1 设计进水水质 .8 4.2.2 设计出水水质 .8 4.3 厂址选择 .9 4.4 尾水排放口位置和出水回用去向 .9 4.5 工艺流程.9 4.5.1 工艺方案选择原则 9 4.5.2 生物处理的可行性分析 9 4.5.3 mbr bnr 工艺简介.11 4.5.4 工艺流程 14 4.6 污泥处理与处置.14 4.7 工程内容.15 4.8 总图设计.15 4.8.1 总平面设计 .15 4.8.2 高程布置 .15 4.9 工艺设计.15 4.9.1 进水泵房 15 4.9.2 曝气沉砂池 16 4.9.3 膜格栅池 .16 4.9.4 mbr 反应池 17 4.9.5 臭氧接触及清水池 .20 4.9.6 综合设备间 .20 4.9.8 储泥池 .21 4.10 建筑设计.21 4.10.1 总体设计 21 4.10.2 建筑设计 21 4.10.3 建筑装修 22 4.11 结构设计.22 4.11.1 工程地质、地貌概况 22 4.11.2 建构筑物结构描述 .23 4.11.3 结构材料 .23 4.11.4 主要设计参数 .23 4.12 电气设计.24 4.12.1 设计概况及范围 24 4.12.2 设计依据及规范 24 4.12.3 供配电系统 .24 4.12.4、供配电设计 .25 4.13 仪表设计.26 4.13.1 概述 26 4.13.2 设计范围 26 4.13.3 设计原则 26 4.13.4 仪表设计 26 4.13.5 自动控制系统设计 27 4.13.6 通讯设计 28 4.13.7 闭路电视监视系统 29 4.13.8 防雷及接地 29 4.13.9 设备选型 29 4.14 公用工程.29 4.14.1 厂区道路 29 4.14.2 厂区给水排水 29 4.14.3 空气调节与通风 29 4.14.4 厂区照明 29 4.15 防腐设计.29 4.15.1 腐蚀原因分析 .29 4.15.2 防腐蚀技术 .30 4.15.3 管道防腐 30 4.15.4 构筑物防腐 .30 4.15.5 其它防腐措施 .30 4.16 机械设计.30 第五章第五章 环境保护、安全生产与卫生、消防与节能环境保护、安全生产与卫生、消防与节能 .32 5.1 环境保护.32 【目 录】 【xx 学建筑设计研究院（集团）有限公司】ii 5.2 安全生产与卫生.32 5.2.1 设计依据 32 5.2.2 主要危害因素分析 32 5.2.3 安全卫生防范措施 33 5.3 消防.35 5.4 节能.35 5.4.1 节能是我国一项基本国策 35 5.4.2 本工程的节能措施 .35 第六章第六章 项目管理与实施计划项目管理与实施计划 .36 6.1 项目实施原则及步骤.36 6.2 项目建设的管理机构.36 6.3 项目运行的管理机构.36 6.4 主要履行单位的选择.36 6.5 项目招投标计划.36 6.5.1 招标范围 .36 6.5.2 招标信息发布方式 .36 6.5.3 招标组织形式 .36 6.5.4 承包商职责 .37 6.6 过程的技术管理与质量控制 .37 6.6.1 设备制造、安装中的质量控制 .37 6.6.2 调试与试运行 .37 6.6.3 性能测试 .37 6.6.4 验收 37 6.6.5 维护期工作 37 6.7 运行管理.38 6.7.1 项目运行的组织管理 38 6.7.2 项目运行的技术管理 38 6.8 岗位设置与劳动定员.38 6.9 项目实施计划.38 第七章第七章 主要设备表主要设备表 .39 7.1 主要机械设备.39 7.2 主要电气设备.40 7.3 主要控制设备.40 7.4 主要控制仪表.41 7.5 进口设备清单.42 第八章第八章 工程概算工程概算 .43 8.1 投资概算说明 .43 8.2 工程总概算表与年经营费用及处理成本表 .44 第九章第九章 工程效益分析工程效益分析 .52 9.1 环境效益.52 9.2 社会效益.52 9.3 经济效益.52 第十章第十章 主要后续工作建议主要后续工作建议 .53 【初步设计说明书主要内容和结论】 【xx 学建筑设计研究院（集团）有限公司】1 初步设计说明书主要内容和结论初步设计说明书主要内容和结论 1、xx 污水处理厂二期扩建及再生水回用工程的建设是十分必要的，对 xx 的社会经济发展、环境保护和人文建设等方面有着重要的作用和巨大的意义。 2、二期工程建设规模为 1.5104m3/d，排放执行优于一级 a 标准。扩建后 总规模为 2.75104m3/d。 3、本项目设计进水水质指标和出水要求列表如下： 表1 原污水水质指标 指标指标单位单位进水进水污水出水污水出水 ph6969 codcrmg/l35030 bod5mg/l1502 ssmg/l2002 nh3-nmg/l352 tnmg/l4510(15) tpmg/l3.50.5 粪大肠杆菌粪大肠杆菌个个/l1000 4、xx 污水处理厂址位于夏驾河与沪宁高速的夹角处，夏驾河以西，沪宁 高速公路以南。厂区已为二期工程预留了用地，位于一期工程生产构筑物西侧。 5、污水处理工艺经过比选，选择 mbrbnr 处理工艺，其特点是占地面 积小、出水水质好、自动化程度高。 6、本工程采用 mbrbnr 工艺，产生的剩余污泥量不大，剩余污泥为 480 m3/d，一期工程已有 2 台带式污泥浓缩一体机，每台处理能力为 20m3/h，完全可 以满足扩建后污泥脱水的需求，故本次设计不新增污泥脱水设备，脱水污泥拟运 至垃圾焚烧站进行焚烧处理。 7、工程概算 本工程概算投资为 4172.21 万元 其中：建筑工程为 897.85 万元 安装工程为 395.60 万元 设备购置为 2255.73 万元（其中 ge 膜设备 1220 万元） 其他费用为 586.71 万元 铺底流动资金为 36.31 万元 本工程(不含膜展示馆)概算投资为 4040.63 万元 其中：建筑工程为 781.90 万元 安装工程为 395.60 万元 设备购置为 2255.73 万元（其中 ge 膜设备 1220 万元） 其他费用为 571.28 万元 铺底流动资金为 36.11 万元 【第一章 总 论】 【xx 学建筑设计研究院（集团）有限公司】2 第一章第一章 总总 论论 1.1 项目名称和主管单位 工程名称：xx 污水处理厂二期扩建及再生水回用工程 建设单位：昆山建 工环境投资有限公司 建设地点：昆山市 xx 镇 编制单位：xx 大学建筑设计研究院（集团）有限公司 项目编号：09-h-026 1.2 项目背景 xx 与其所在的昆山市，紧邻上海大都市和苏州市，区域经济优势突出，具 有优先接受全方位先进文化的得天独厚的条件，是接受昆山中心城区功能幅射与 扩散的前沿阵地，在昆山市“135”的城镇体系中，xx 是昆山市重点城镇之 一。国家对 xx 的发展非常重视，建设单位根据国家对太湖流域水体保护的有关 政策，积极筹建 xx 污水处理厂二期扩建及再生水回用工程，对前期的准备做了 大量工作，为工程的顺利建设和实施，起到有力的组织保证。 目前昆山市 xx 总体规划、给排水规划、环境保护规划已制定并批准实施， 污水处理厂一期工程已经投入生产运行。 污水处理厂的用地、供水与供电等外部条件已经落实，为污水处理厂升级改 造尽快建成并投入生产创造了有利的外部条件。 xx 污水处理厂二期扩建及再生水回用工程，有利于保护太湖水域不受污染， 保障太湖地区供水安全。建设单位大力支持本工程建设，并投入建设资金升级 xx 污水处理厂的出水水质，确保太湖水质逐渐好转，达到规定的饮用水水源水质标 准。 综合上述，xx 污水处理厂二期扩建及再生水回用工程建设不仅是十分必要 的而且是一个紧迫的任务，目前在组织上、技术条件以及工程投资方面均具有实 施的可能性。 1.3 工程建设的必要性 1.3.1 太湖流域水环境治理的需要 太湖流域北滨长江，地跨三省一市，是我国人口最稠密、经济最发达的地区 之一。太湖具有蓄洪、灌溉、航运、供水、水产养殖、旅游等多方面功能，是无 锡市、苏州市等地的主要饮用水源。千百年来，太湖以其优越的自然条件，孕育 了太湖流域悠久的历史、灿烂的文化和高度的文明。但近几十年来，随着沿湖地 区工农业生产的迅速发展和过快的人口增长，使污染湖泊的因素不断增多，尤其 是未经处理的城市污水大量入湖，农田化肥、农药的大量使用以及水产养殖规模 的不断扩大，致使太湖水污染状况日趋严重，直接影响城市供水和周围地区工农 业、旅游业的进一步发展，特别是威胁到沿湖地区数百万人的饮水安全。目前， 太湖水体日趋严重的富营养化问题已成为国际上广泛关注的环境问题。 2007 年 5 月，无锡太湖发生大规模蓝藻爆发事件，对太湖流域的正常生产、 生活造成巨大影响。根据国务院及江苏省委、省政府的要求，为进一步加大太湖 流域水环境保护力度，太湖流域范围内的污水处理厂必须提高出水水质标准，这 不仅是太湖流域水环境保护的要求，同时，也是昆山市自身发展和改善环境的需 要。 1.3.2 削减污染物排放的需要 到 2010 年，全国主要污染物排放总量要求减少 10%。这是“十一五”规划纲 要确定的约束性指标。根据这个总目标，每年削减 2%的污染物排放总量是我们的 年度目标，提高污水处理厂尾水排放标准就是实现这一目标的途径。 【第一章 总 论】 【xx 学建筑设计研究院（集团）有限公司】3 1.3.3 污水回用的需要 随着昆山市 xx 镇人口不断增长和经济飞速发展，用水量及排水量正逐年增加， 而有限的水资源又被不断污染，导致水资源日益短缺，水资源的供需矛盾愈加尖 锐。在这种情况下人们不得不通过多途径开发新水源，城市污水处理回用作为一 种投资少、工期短、见效快的途径愈加被人们所重视，升级改造工程使施行城市 污水处理回用变为可能。 1.3.4 促进昆山市 xx 经济、社会效益同步发展的迫切需求 兴建污水处理工程，是污水系统环境治理的重要组成部分，是表明基础设施 的完善程度，也是衡量城镇现代化的标志之一，这些不仅反映城镇的经济实力、 社会地位和人口素质，也增加了吸引内资和外资的动力。污水处理系统的完善与 否是与本地区的经济发展和繁荣息息相关的。因此，完善污水处理工程是十分必 要的，它将产生巨大的社会效益、环境效益和经济效益，是造福子孙后代的大好 事。 从昆山市 xx 污水处理厂实际进、出水水质情况看，进、出水水质基本达到 设计值。随着进水水质指标的不断提高，要使出水水质严格达到江苏省环保厅最 新颁布的排放标准，仅仅利用现有生物处理设施不能满足要求，必须实施污水深 度处理工程。xx 镇的开发建设发展势头强劲，工业污染物的排放总量势必有较大 增长。随着经济的发展，城镇化程度越来越高，人口也将随之猛增。人口的大量 增加也将导致生活污水的大量增加，生活污染也将随之加剧。由此可见，随着经 济的发展，工业及生活污染将日趋加剧，如果不及时采取有效的对策，城区水环 境将出现恶化的趋势。 总之，xx 污水处理厂二期扩建及再生水回用工程不仅是改善当地水环境的主 要措施和环节，也是区域性水污染防治的重要组成部分，工程的建设势在必行。 1.4 设计依据 1、 昆山 xx 污水处理厂二期扩建及深度处理工程可研性研究报告 中国市政工程中南设计研究院 2008 年 8 月 2、 xx 污水处理厂二期扩建及再生水回用工程岩土工程勘察报告 苏州立诚建筑设计院有限公司 2009 年 6 月 1.5 设计资料 1、业主提供的一期工程设计资料及竣工资料； 2、一期工程运行的水质水量资料； 1.6 主要技术规范和设计标准 1、 市政公用工程设计文件编制深度规定 2、 室外排水设计规范 （gb50014-2006） 3、 室外给水设计规范 （gb50013-2006） 4、 泵站设计规范 （gb/t50265-97） 5、 城市居民生活用水量标准gb/t50331-2002 6、 城镇污水处理厂污染物排放标准 （gb18918-2002） 7、 城市污水处理工程项目建设标准 （修订）2001 年 8、 污水排入城市下水道水质标准 （cj3082-1999） 9、 城市给水工程规划规范 （gb50282-98） 10、 民用建筑设计通则 （gb50352-2005） 11、 建筑设计防火规范 （gb50016-2006） 【第一章 总 论】 【xx 学建筑设计研究院（集团）有限公司】4 12、 工业企业总平面设计规范 （gb50187-93） 13、 工业建筑防腐蚀设计规范 （gb50046-95） 14、 屋面工程技术规范 （gb50345-2004） 15、 建筑结构可靠度设计统一标准 （gb50068-2001） 16、 建筑地基处理技术规范 （jgj79-2002） 17、 建筑地基基础设计规范 （gb50007-2002） 18、 建筑抗震设计规范 （gb50011-2001） （2008 版） 19、 建筑桩基技术规范 （jgj94-2008） 20、 建筑结构荷载规范 （gb50009-2001） （2006 版） 21、 混凝土结构设计规范 （gb50010-2002） 22、 砌体结构设计规范 （gb50003-2001） 23、 钢结构设计规范 （gb50017-2003） 24、 给水排水工程构筑物结构设计规范 （gb50069-2002） 25、 混凝土外加剂应用技术规范 （gb50119-2003） 26、 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程 (cecs138：2002) 27、 给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程(cecs137：2002) 28、 给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程(cecs117：2000) 29、 10kv 及以下变电所设计规范 （gb50053-94） 30、 低压配电设计规范 （gb50054-95） 31、 供配电系统设计规范 （gb50052-95） 32、 电力工程电缆设计规范 （gb50217-2007） 33、 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 （gb50062-92） 34、 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 （gb50058-92） 35、 建筑物防雷设计规范 （gb50057-94(2000 版)） 36、 交流电气装置的接地设计规范 （gb50065-95） 37、 建筑照明设计标准 （gb50034-2004） 38、 自动化仪表选型规定 （hg20507-2000） 39、 仪表供电设计规定 （hg20509-2000） 40、 仪表系统接地设计规定 （hg20513-2000） 41、 计算机机房设计规范 （gb50174-93） 42、 分散型控制系统工程设计规范 （hg20573-95） 43、 电气装置的电测量仪表装置设计规范 （gbj 63-90） 44、 分散型控制系统工程设计规定 （hg/t20573-95） 45、 控制室设计规定 （hg20508-2000） 46、 信号报警、联锁系统设计规定 （hg20511-2000） 47、 城市道路设计规范 （cjj37-90） 48、 建筑给水排水设计规范 （gb50015-2003） 49、 埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程cecs17:2000 50、 埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技术规程cecs122:2001 51、 建筑给水聚乙烯类管道工程技术规程 （cjj/98-2003） 52、 建筑排水硬聚氯乙烯管道工程技术规程 （cjj/t29-98） 53、 建筑灭火器配置设计规范 （gb50140-2005） 54、 采暖通风与空气调节设计规范 （gb50019-2003） 55、 工业企业照明设计标准 （gb50034-92） 【第二章 区域概况】 【xx 学建筑设计研究院（集团）有限公司】5 第二章第二章区域概况区域概况 2.1 区域历史、地理与社会经济概况 xx 镇地处江苏省东南端的太湖下游，位于昆山市东南部，东经 121 度，北纬 31 度。东隔花桥镇与上海市接邻，西与张浦镇、玉山镇（昆 山市区所在地）交界，北隔沪宁铁路与兵希镇、蓬朗镇毗邻，南与千灯镇 接壤。 xx 镇地处夏驾河与吴淞江交汇处，其航运为“苏申内港线 ”的重 要一段；沪宁铁路、沪宁高速公路、312 国道穿境而过，水陆交通便捷， 具有良好的交通条件。全镇有8 个行政村， 5 个社区居委会， 2006 年 总户数 10989 户，总人口 27168 人，其中农业人口22994 人。近年来， xx 镇工业发展势头迅猛，经济综合实力明显增强，经济总量在昆山市各镇 中名列前茅，利用外资卓有成效，被评为“外向明星镇 ”。 2.2 区域自然条件概况 2.2.1 地形地貌 xx 镇自然条件较为优越，地势基本平坦，略呈东高西低，地面高程多 在 3.2-4m 之间。全镇镇域东西横贯11km，南北纵深 9km，总面积 51.74km2。 2.2.2 气象 昆山属亚热带湿润性季风气候，具有四季分明、温暖湿润、降水丰沛、日照 充足和无霜期长，春夏盛行东南风，秋冬季节多偏北风，雨季为 67 月份等气 候特点。其气象特征如下： 气温 平均气温 15.2 (1959-1987 年) 极端最高气温 37.9 (1978 年 7 月 8 日) 极端最低气温 11.7 (1977 年 1 月 31 日) 降雨 年平均降雨量 1052.9mm (1959-1987 年) 年最大降雨量 1576mm (1960 年) 日最大降雨量 223mm (1960 年 8 月 4 日) 小时最大降雨量 58.7mm (1991 年 8 月 7 日) 风向、风速 平均风速 3.6m/s (1959-1987 年) 最大风速 19m/s (1972 年 8 月 17 日) 常年主导风向 东南风 蒸发量 年平均蒸发量 1338.5mm (1959-1987 年) 年最大蒸发量 1511.8mm (1966 年) 年最小蒸发量 1174.3mm (1980 年) 年平均日照时数 2087.7hr (1959-1987 年) 年平均无霜期 229 天 (1959-1987 年) 2.2.3 水文条件 昆山市 xx 镇属太湖流域平原河网地区。xx 镇镇域内主要河流为吴淞江、 夏驾河、青阳港。 吴淞江穿越 xx 镇镇区，是太湖与黄浦江的主要联系水道之一，源于吴江市， 汇入上海市黄浦江。全长 125 公里，其中江苏境内长度为 72 公里。河口多年平 均泄流量为：10m3/s。吴淞江河面宽阔，一般在 100200 米左右，最宽处可达 500m 以上，吴淞江下游受黄浦江江潮汐影响，水文条件复杂，河口处潮差约 2m。吴淞江水流速度很小，仅为 0.1m/s，或更小。 夏驾河是吴淞江的一条支流，与吴淞江汇合于 xx 镇镇区，与吴淞江一起， 【第二章 区域概况】 【xx 学建筑设计研究院（集团）有限公司】6 将 xx 镇一分为三。夏驾河自南向北穿越 xx 镇镇区流动。水流速度很小，为 0.1m/s，或更小。 青阳巷是连接太仓塘浏河塘与吴淞江的主要河流，全长 8.2 公里，河宽 100m 左右。流量较大，是吴淞江的主要支流。 一般湖区水位高于长江水位，在汛期长江水位受潮位顶托影响，江水倒灌流 入河道。为防洪排涝，城区内河设有排涝闸站，水位受人为控制。水系常规水位 资料如下：城区外河历史最高洪水位：4.03m（吴淞） ，常水位 2.52m（吴淞） ， 最低水位 1.94m（吴淞） ，内河常水位 2.80m（吴淞） ，汛期控制水位 2.50m（吴 淞） 。 2.2.4 工程地质情况 本地区地质构造比较简单且目前无活动迹象，基底石灰岩较深，表面粘土较 浅。根据地震烈度区划图本区基本地震烈度为 7 度。 2.3 给排水工程现状 2.3.1 给水工程现状 昆山市已实施区域供水。xx 镇原有二个自来水厂已停用，现已改为市区统 一供水，镇区给水管网以环状网和树枝网相结合布置，确保供水安全。xx 加压 站已建成，位于 312 国道以南，黄浦江路以西，供水规模 10 万 m3/d，保证水压、 水质达到国家的生活饮用水指标。与区域供水配套的管网建设也在逐步完善中。 2.3.2 排水工程现状 规划服务范围内采用雨污分流制排水系统。 昆山市 xx 污水处理厂总规模 5.0 万 m3/d，占地面积为 61.07 亩。一期已实 施 1.25 万 m3/d。厂址位于夏驾河与沪宁高速的夹角处，夏驾河以西，沪宁高速 公路以南。污水处理厂一期工程采用 a2/o 工艺，规模 1.25 万 m3/d，一期工程处 理后的尾水通过 dn800 管道排入夏驾河，脱水后的泥饼送至昆山垃圾填埋厂填 埋处理。 （1）污水处理厂一期设计进出水水质 污水厂处理一期出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准 (gb18918-2002)一级 b 标准。出水指标中总氮执行江苏省太湖流域总氮排放标 准(db32/191-1998)二级标准污水处理厂设计处理程度见表 2.1。 表 2.1 污水处理程度表 项 目codbod5ssnh3-ntntp 设计进水水质 (mg/l)35015020030403 设计出水水质 (mg/l)60202015300.5 去除率(%)82.986.790.0502583.3 一期污水处理厂主要生产构（建）筑物包括：粗格栅及进水泵房、细格栅及 旋流沉砂池、氧化沟二沉池及污泥泵房、接触消毒池、加氯间。 【第三章 设计原则】 【xx 学建筑设计研究院（集团）有限公司】7 第三章第三章 设计原则设计原则 3.1 污水处理厂设计原则 1贯彻国家关于环境保护的基本国策，执行国家的相关法规、政策、规范和 标准。 2、工程建设与城市规划的发展相协调，最大程度地发挥工程效益。 3、工程建设应符合相应的规范，所采用参数可靠。 4、工程建设须考虑近远期的结合，符合经济的要求。 5、选择国内外先进、可靠、高效、运行管理方便、维修简便的相关专用设备。 6、设计全过程必须考虑节能措施，以降低运行费用。 7、采用成熟可靠、行之有效的污水处理工艺，确保污水处理效果，减少工程 投资和日常运行费用。 8、妥善处理、处置污水处理过程中产生的栅渣、污泥，尽可能避免对环境造 成二次污染。 9、采用现代化自动化控制技术，实现自动化管理，达到技术可靠，经济合理 的目的。 10、厂区建筑风格力求统一，简洁明快、美观大方，并与厂区周围景观相协 调。 11、积极创造一个良好的生产和生活环境，把 xx 污水处理厂设计成为现代 化的，示范型的水加工厂。 3.2 污水处理工艺设计原则 1技术成熟，运行可靠，满足处理出水要求。 2、运行管理方便，运转灵活，对进水水量、水质的变化有相应的抗冲击能力 及应变能力。 3、经济合理，在满足处理要求的前提下，节约基建投资和运行管理费用。 4、工艺配套设备技术先进、质量可靠，并有选择和比较余地。 5、工艺过程自动化控制程度高，降低劳动强度，提高运行稳定性。 3.3 污泥处理系统设计原则 污泥处理系统的设计尽量避免磷释放现象。设计对污泥进行稳定化、无害化 和减量化处理。 1、根据污水处理工艺，按其产生的污泥量、污泥性质，结合自然环境及处 置条件选用符合实际污泥处理工艺。 2、根据城市污水厂污泥排出标准，采用合适的脱水方法、脱水后污泥含固 率大于 20。 3、妥善处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂和污泥，避免二次污染。 【第四章 污水处理厂工程设计】 【同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司】8 第四章第四章 污水处理厂工程设计污水处理厂工程设计 4.1 设计规模 根据可研报告，并与近期污水量发展相匹配，本扩建工程新增 1.5104m3/d 的 处理规模。本工程的设计规模如下： 表 4.1 设计水量一览表 项目设计日流量备注 扩建后总处理系统2.75104m3/dkz=1.46 新建规模1.5104m3/dkz=1.46 原有规模1.25104m3/dkz=1.46 4.2 设计水质标准 4.2.1 设计进水水质 昆山市 xx 污水处理厂一期工程 2007 年进、出水指标统计表如表 4.2 所示， 表 4.2 昆山市 xx 污水处理厂 2007 年进、出水指标统计表 水质指标 bod5codcrssnh3-ntp 日期 进水均出水均进水均出水均进水均出水均进水均出水均进水均出水均 2007 年 1 月753247427611170.352.240.25 2007 年 2 月1014245391181117.20.322.390.3 2007 年 3 月933248391101317.50.32.360.35 2007 年 4 月80324944941217.70.272.390.31 2007 年 5 月79324438871214.011.692.110.57 2007 年 6 月9533133593915.80.261.930.24 2007 年 8 月83327239921317.40.332.340.36 2007 年 9 月873.422732125821.80.342.340.61 2007 年 10 月65423736511113.371.541.910.52 2007 年 11 月825204397314203.062.550.43 平均843.44248.638.391.911.417.180.8462.260.39 根据昆山市xx污水处理厂工程可行性研究报告、xx总体规划统计并 预计，xx采用雨、污分流的排水体制，随着xx招商引资的力度加大，经济发展迅 速，用地规划中除一部分区域作为居住用地外，其余大部分区域将作为工业用地。 综合上述，考虑到远期的污水水质还会将进一步提高，xx 污水处理厂二期 扩建及再生水回用工程的设计进水水质确定如下： 表 4.3 本工程设计进水水质 项 目phcodcrbod5sstnnh3-ntp 单 位/mg/lmg/lmg/lmg/lmg/lmg/l 指 标6935015020045353.5 4.2.2 设计出水水质 本项目的出水水质不但要满足国家城镇污水处理厂污染物排放标准中水 污染物排放一级 a 标准，在主要污染指标如 cod 等出水标准要求更高，以为 xx 镇经济发展预留环境容量， 具体指标见表 4.4。 表 4.4 设计出水水质 序号指标设计出水水质 1化学需氧量codcr(mg/l)30 25日生化需氧量bod5(mg/l)2 3悬浮物ss（mg/l）2 4氨氮nh4+-n（mg/l）2 5总氮tn(mg/l)10(15) 6总磷tp(mg/l)0.5 7ph值69 8总大肠杆菌（个/ l）1000 【第四章 污水处理厂工程设计】 【同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司】9 4.3 厂址选择 厂址位于夏驾河与沪宁高速的夹角处，夏驾河以西，沪宁高速公路以南。厂 区已为二期工程预留了用地，位于一期工程生产构筑物西侧。 根据污水处理厂内及周边用地现状，拟选择污水处理厂一期工程预留空地作 为二期工程的用地。 4.4 尾水排放口位置和出水回用去向 xx 污水处理厂一期工程尾水排入夏驾河。所以二期扩建及再生水回用工程亦 将夏驾河作为污水处理厂尾水排放的受纳水体。 同时考虑二期工程出水水质较好，建设单位考虑将出水作为 xx 镇再生水源 加以利用。 4.5 工艺流程 4.5.1 工艺方案选择原则 在污水处理工艺选择时需要考虑以下几方面内容：工艺能否达到各项出水 指标的要求；工艺是否可靠；工艺方案造价的高低；运行管理是否方便；运行成 本的高低；现场条件是否允许等。 根据出水水质要求，本工程出水达到再生水回用的高标准，其处理工艺主 要以去除污水中的悬浮固体（ss）、bod5、codcr、tn、tp、nh4-n等有机 污染物为目的。目前，国内城市污水处理厂大多采用二级生化污水处理工艺及深 度处理工艺，一般为活性污泥法及其变型工艺处理城市污水，这类工艺工程实际 使用历史最长、应用最为广泛、可靠度高、运行费用低、运行管理经验最为丰 富，部分变型工艺对tn、tp的去除效果很高，但要达到高标准的污水深度处理 仍有一定困难。 4.5.2 生物处理的可行性分析 4.5.2.1 悬浮物的去除及分离 一般采用物理方法主要通过格栅拦截、设置沉砂池等手段去除废水中大 块悬浮物和砂粒等物质。污水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然沉淀作用 就可去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，而小直径的无机颗粒 （包括尺度大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒）则要靠活性污泥絮体的吸 附、网络作用，与活性污泥絮体同时沉淀被去除。 污水处理厂出水中悬浮物浓度不单涉及到出水ss指标，且出水的 bod5、codcr等指标也与之有关。这是因为组成出水悬浮物的主要活性污泥絮 体，其本身的有机成份就很高，因此较高的出水悬浮物含量会使得出水的 bod5、codcr均增加。因此，控制污水厂出水的ss指标是最基本的，也是很重 要的。 为了降低出水中的悬浮物浓度，应在工程中采取适当的措施，例如采用适当 的污泥负荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，采用较小的二次沉淀池表面负 荷，采用较低的出水堰负荷，充分利用活性污泥悬浮层的吸附网络作用等。在污 水处理工艺方案选用合理、工艺参数取值适当和单体设计优化的条件下，完全能 够使出水ss指标达到20mg/l以下。 本工程进水ss为200mg/l，出水ss要求小于2mg/l，该ss进水指标与目前国 内大多数城市污水处理厂接近，但出水指标要求很高，因此，在污水处理厂工艺 设计时，需要采取工程技术措施处理，以确保出水ss2mg/l。 4.5.2.2 有机污染物的可生化性分析 进厂污水中有机污染物主要以bod5、codcr表示，它们的去除主要是靠微 生物的吸附作用和代谢作用，然后通过对污泥与水进行分离来完成的。 活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的 细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产 【第四章 污水处理厂工程设计】 【同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司】10 物是co2和h2o等稳定物质。在这种合成代谢与分解代谢过程中，溶解性有机物 （如低分子有机酸等易降解有机物）直接进入细胞内部被利用，而非溶解性有机 物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内部被利用。由此可 见，微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作 用，并且代谢产物是无害的稳定物质。因此，可以使处理后污水中的残余bod5 浓度很低。 原污水的可生化性，它与城市污水的成分有关。对于那些主要以生活污水及 其成分与生活污水相近的工业废水组成的城市污水，这种城市污水的 bod5/codcr比值往往接近0.5甚至大于0.5，其污水的可生化性较好，无需进行特 殊处理、设置单独处理构筑物，其出水codcr值即可控制在较低的水平。而成分 主要以工业废水为主的城市污水，或bod5/codcr比值较小的城市污水，其污水 的可生化性较差，处理后污水中剩余的codcr会较高，要满足出水 codcr30mg/l有一定的难度。bod5/codcr值是鉴定污水可生化性的最简便易行 和最常用的方法，一般认为bod5/codcr0.40可生化性较好，bod5/codcr0.30 较难生化，bod5/codcr2时硝化 过程能够正常进行。 从理论上讲，bod5/tn2.86才能有效地进行生物脱氮，实际运行资料表 明，只有当bod5/tn3时才能使反硝化正常运行。当bod5/tn=45时，氮的去 除率大于60%，磷的去除率也可达60%左右。 对于生物除磷工艺，要求bod5/p33100，同时要求bod5/tn4。本工程 进厂污水bod5/tn3.3，bod5/p42.9，基本能满足生物硝化反应、生物脱氮 除磷工艺对碳源的要求。因此，本工程采用生物脱氮除磷活性污泥处理工艺是可 行的。 经过认真研究，充分考虑xx污水处理厂的远期规划，运行情况以及现场用 地的情况。确定“a/a/o（厌氧-缺氧-好氧）mbr”工艺作为工程实施工艺。 4.5.3 mbr bnr 工艺简介 膜处理技术，是基于膜分离材料的水处理新技术。膜分离技术的工程应用开 始于 20 世纪 60 年代的海水淡化。以后，随着各种新型膜的不断问世，膜技术也 逐步扩展到城市生活饮用水净化和城市污水处理以及医药、食品、生物工程等领 域。在全球水资源紧缺、受污染日益严重的今天，膜技术作为一种新型的再生水 回用技术，得到越来越广泛的应用。 膜技术在城市污水处理中的最初应用是利用超滤膜取代传统的二沉池并增加 污泥浓度（mlss） ，取得了极好的效果。但当时膜技术处于发展初期，膜价格昂 贵，寿命短，能耗高，未能得到推广应用。 20 世纪 80 年代，以 zenon/ge 膜技术为领导的带动下，极大的推动了膜技 术的发展和完善，膜生物反应器（mbr）开始引入城市污水及工业废水处理领域。 这种集成式组合新工艺把生物反应器的生物降解作用和膜的高效分离技术溶于一 体，具有出水水质好且稳定、处理负荷高、装置占地面积小、产泥量小、操作管 理简单等特点。 膜技术在 90 年代后期发展迅速，特别是进入 21 世纪后，随着膜材料生产的 规模化、膜组件及其处理产品的设备化和集成化，膜设备生产技术的普及化和价 格大众化，膜技术的发展已经从实验室潜在技术迅速发展成为工程实用技术。已 经在许多大型工程应用中应用，并且可以与传统技术相竞争。 膜-生物反应器（membrane-bioreactor，简称 mbr）是一种将膜分离技术与 传统污水生物处理工艺有机结合的新型高效污水处理与回用工艺，近年来在国际 水处理技术领域日益得到广泛关注。在国内再生水处理工程中也得到了较大的推 广和应用。 一体式膜-生物反应器（其工艺原理及流程请参见图 4.1） ，出水水质好、占 地面积省的特点。该技术通过膜组件的高效分离作用，大大提高了泥水分离效率， 并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中优势菌的出现，提高了生化反应 【第四章 污水处理厂工程设计】 【同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司】12 速率。同时，该工艺能大大减少剩余污泥的产量，从而基本解决了传统生物方法 存在的剩余污泥产量大、占地面积大、运行效率低等突出问题。 膜生物反应器根据生物处理的工艺要求，建有四个生物反应区（池） ，分为 缺氧区（脱氧-反硝化池） 、厌氧区（除磷） 、多功能区（swing） 、好氧区（硝化 池） ，膜组件浸没于好氧区内，各区之间通过潜水推进器来循环混合液。污水先 进入厌氧区与缺氧区回流的污泥混合，在厌氧条件下聚磷菌对磷的释放，使污水 中磷的浓度升高；厌氧区出水与膜区回流污水相混合进入缺氧区，在此将大分子 量长链有机物分解为易生化的小分子有机物，然后污水进入好氧区进行有机物生 物降解，同时进行生物硝化反应，并通过回流到缺氧区进行反硝化，完成脱氮功 能，缺氧区中置有潜水搅拌器，达到混合的作用。 图 4.1 一体式膜 -生物反应器工艺简图 在膜生物反应器中，由中空纤维膜组成的膜组件浸放于好氧曝气区中，由于 中空纤维膜 0.04 微米的孔径可完全阻止细菌的通过，所以将菌胶团和游离细菌全 部保留在曝气池中，只将过滤过的水汇入集水管中排出，从而达到泥水分离，无 需设置二沉池，各种悬浮颗粒、细菌、藻类、浊度和 cod 及有机物均得到有效 的去除，保证了出水悬浮物接近零的优良出水水质。由于微滤膜的近乎百分之百 的菌种隔离作用，可使曝气池中的生物浓度达到 10g/l 以上，这样不仅提高了曝 气池抗冲击负荷的能力，提高了曝气池的负荷能力，而且大大减少了所需的曝气 池容积。池容积的缩小又相应大比例降低了生化系统的土建投资费用。 通过和传统的活性污泥法及生物膜法比较。mbr 工艺有以下特点： 膜生物反应器采用 pvdf 膜，其表面孔径只有 0.010.04 微米，能够高效 地进行固液分离，出水水质标准高，品质稳定，悬浮物和浊度接近于零，可直接 回用； 膜的高效截流作用，使微生物完全截流在反应器内，实现了反应器水力停 留时间（hrt）和污泥龄（srt）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定； 解决了传统活性污泥法造成的沉淀部分对最大生物浓度的限制，反应器内 的微生物浓度高，是传统方法的 23 倍，达 810g/l，对水质水量的变化适应力 强，耐冲击负荷强； 有利于增殖缓慢的硝化细菌及其它细菌的截流、生长和繁殖，系统硝化效 率、cod 去除率等各项指标得以提高，反应时间也大大缩短；同时大的有机物 被截留在池内，保证其被继续降解； 膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应器内有足够 的停留时间，有利于专性菌的培养，大大提高了难降解有机物的降解效率，cod 去除率高； 模块化设计易于扩容； 系统采用 plc 控制，可实现全程自动化控制，运行管理方便； 膜材质为聚偏氟乙烯，抗污染性强，易清洗，适于污水处理。化学性能稳 定，抗氧化性强，可采用常用氧化性药剂清洗； 污泥龄长，膜分离使污水中的大分子难降解成分在生物反应器内有足够的 停留时间。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄条件下运行，剩余污泥排 放量不到传统方法的 50； 容积负荷高，占地少。 【第四章 污水处理厂工程设计】 【同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司】13 启动快，不受污泥膨胀的影响。 （1）城市污水典型工艺流程）城市污水典型工艺流程 图 4.2 mbr bnr a/a/s/o 工艺典型流程图 （2）mbr工艺描述工艺描述 膜细格栅膜细格栅 作用：来水经超细滤除 1mm 以上的颗粒物质，以保护超滤膜，减少反洗次 数延长其使用周期和使用寿命。经过滤的水，还存有绝大部分的细菌、病毒、藻 类、胶体物质、有机物及微小的颗粒物质等有害物质。 脱氧脱氧/缺氧反应池缺氧反应池 脱氧/缺氧反应池的作用是利用废水/活性污泥中的剩余溶解氧（do）来强化 微生物的生物水解作用，从而将废水中的各种复杂有机物分解。其处理过程是一 个复杂的酶生物化学过程，有机物在缺氧菌的作用下逐步分解为有效的脱氮除磷 的物质（vfa） 。在分解过程中，含氮有机物分解产生的 nh3又可以提供微生物 的养料，同时又有效的去除剩余溶解氧（do） ，从而又保护了后续的生物除磷工 艺。 潜水搅拌器的作用是提高缺氧反应池的效率。没有搅拌的缺氧池池内料液经 常有分层现象。通过搅拌可消除池内梯度，增加食料与微生物之间的接触，避免 分层，促进溶气分离；同时还使进料迅速与池中原有料液相混匀。 厌氧反应池厌氧反应池 厌氧池主要作用是生物除磷。生物除磷是利用污水中的聚磷菌在厌氧条件下， 受到压抑而释放出体内的磷酸盐，提高活性、产生能量用以吸收快速降解有机物， 并转化为 phb（聚 b 羟丁酸）储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件时就降解 体内储存的 phb 产生能量，用于细胞的合成和过量吸收污水中溶解的磷，形成 含磷量高的污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。 缺氧缺氧/swing反应池反应池 缺氧/swing 反应池的作用是强化硝化/反硝化和系统运行多功能调节。将废 水中的各种复杂有机物及含氮物质分解并转化为 n2+co2，并实现整体处理过程 的节能。其处理过程是一个复杂的酶生物化学过程。 潜水搅拌器的作用是提高缺氧/swing 反应池的效率。没有搅拌的缺氧池池 内料液经常有分层现象。通过搅拌可消除池内梯度，增加食料与微生物之间的接 触，避免分层，促进溶气分离；同时还使进料迅速与池中原有料液相混匀。 好氧反应池好氧反应池 每座好氧反应池分为好氧曝气区和膜分离区。每座好氧反应池配备一套曝气 系统及 mbr 膜组件。mbr 膜片采用的聚偏氟乙烯（pvdf）中空纤维膜。膜组 件有以下特点：膜材质为聚偏氟乙烯，抗污染性强，易清洗，适于污水处理；化 学性能稳定，抗氧化性强，可采用常用氧化性药剂清洗；膜的透水量远高于其它 材质（比如 pp 或 pe）的同类产品。 进水 粗格栅 进水 泵房 厌氧池 缺氧池好氧池膜池出水 细格栅沉砂池 膜细 格栅 回流回流 储泥池污泥脱水机房 污泥外运 剩余污泥 滤液排至进水泵房 鼓风机房 脱氧池 【第四章 污水处理厂工程设计】 【同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司】14 好氧反应池的作用是通过池底铺设的曝气装置不间断进行曝气，污水在此池 内进行有机物生化降解，去除水中的 bod，cod 和 nh3-n。膜区布置超滤膜系 统,膜区内的曝气装置完成两种功能