XXMBR初步设计说明书-2009.08.03.doc

陆家污水处理厂二期扩建及再生水回用工程 初步设计说明书 同同济济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 architectural design 4.9.2 曝气沉砂池 由于扩建工程采用 mbr 工艺，对污水预处理要求较高，原旋流沉砂池没有 足够的运行水头来满足污水预处理的要求。故需新建沉砂池。 沉砂池的形式主要有平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池。平流式沉砂 池处理效果较好，可是占地比较大，适合于大中型污水处理厂。曝气沉砂池处理 效果好，并可去除污水中的油脂，占地较省。旋流沉砂池占地省，如选用进口除 砂机，处理效果好，可价格昂贵，如采用国产除砂机除砂效果不佳。综合以上考 虑，本工程拟采用曝气沉砂池。 细格栅井与曝气沉砂池合建，处理规模为 2.75104 m3/d，沉砂池出水 1.5104 m3/d 进入 mbr 处理系统，1.25104 m3/d 进入原生化处理系统。 曝气沉砂池平面尺寸 26.57.0m，池高 4.3m。细格栅井单格进水渠宽为 1.3m。沉砂池停留时间约为 5.0min 左右。需要空气量为 6.1m3/min。 b、主要设备及参数 （1）细格栅 设置回转格栅除污机 2 台（b1200mm，b5mm，h1200mm，75， n2.2kw） 。格栅的启停通过时序控制。两条渠道前分别设置闸门并配套手电两 用启闭机。 （2）无轴螺旋输送机 细格栅后设无轴螺旋输送机 1 套（d260，l4.2m，n=1.5kw） 。输送细格 栅栅渣至平台落料口后，至平台下垃圾小车后外运处置。输送机的运行与格栅联 动，较格栅开启前早开启，并晚于格栅停止。 （3） 桥式吸砂机 沉砂池上设桥式吸砂机 1 套（包括桥架和吸砂泵等装置） ， l7.35m，n4.1kw，配套砂水分离器 1 套（q15l/s，n=0.37kw） ，经过砂 水分离后的砂粒落入垃圾小车后，定期外运。桥式吸砂机运行采用时序控制。砂 【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】17 水分离器的运行与吸砂机联动，较吸砂机开启前早开启，并晚于吸砂机停止。 4.9.3 膜格栅池 a、总体设计 设置膜格栅的目的是进一步去除污水中粒径大于1mm的悬浮物，截留栅渣 经压榨处理后，外运与城市垃圾一起填埋处置。 设计处理流量 1.5104 m3/d，变化系数 1.46， 结构形式：地上式钢筋混凝土结构 数量：1 座 2 格， 构筑物平面尺寸：lb13m4.1m b、主要设备及参数 1）膜格栅 设备数量：2 套（其中一台进口） 规格：d1800mm；n1.5kw；b1mm 过栅流速：0.5m/s 2）栅渣输送机（与转鼓格栅配套） 设备类型：螺旋输送机 设计数量：1 套 设计参数：直径 d=260mm，长 l=5.0m，功率：1.1kw。 控制方式：与格栅除污机和螺旋输送机联锁，由 plc 自动按顺序控制 开停，亦可现场操作。 3）插板闸门 bl18001500 设计数量：4 套 4.9.4 mbr 反应池 mbr 反应池是本项目的核心工艺，生物脱氮工艺采用倒置 a2o 工艺。 传统的生物脱氮除磷工艺存在诸多问题，如脱氮与除磷之间存在碳源竞争， 而城市污水的碳源浓度普遍较低，难以满足同时高效脱氮除磷的要求，南方城市 污水低碳高氮磷的特点使这个矛盾更加突出；其次，a2o工艺为了达到较好的脱 氮效果，需要较高的内同流比(100400)，导致运行费用较高。针对这些问 题，本项目采用倒置a2o工艺。 倒置a2o工艺将传统a2o法的厌氧池和缺氧池倒置，采用多点进水的方式， 通过这个方式，可以根据需要，对厌氧池和缺氧池的进水碳源分配进行优化调整， 优化脱氮除磷效果。回流污泥采用双回方式流，该工艺自身变化调整的余地大， 可以根据进出水水质优化运行方式。 4.9.4.1 缺氧池 a、总体设计 缺氧池的首要功能是脱氮，在此反应器中，反硝化菌利用污水中的有机物作 碳源，将膜池回流污泥和缺氧池（swing）回流污泥中带入的大量 no3-n 和 no2- n 还原为 n2并释放到空气中，进水 bod5浓度得到一定的消耗，no3-n 浓度也 大幅度下降。 结构类型：半地下式钢筋混凝土结构 数量：2 格， 设计流量：1.5104m3 停留时间：2.56h 构筑物总体积 1600m3，为了保证池子上的泡沫和死泥能随水流流走 出水边做成椭圆弧的形状，详见设计图纸。 、主要设备及参数 1）潜水搅拌器 设备数量：2 台 设计参数：n=6kw 【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】18 控制方式：连续运行，现场手动控制开停 4.9.4.2 厌氧池 a、总体设计 缺氧池出水进入厌氧池，饥饿高效的活性污泥快速吸附原水中的溶解性有机 物，并对难降解的有机物起到良好的水解作用。同时，污泥中的磷在厌氧条件下 得到有效的释放，活性提高，为好氧条件污泥对磷的大量吸收作准备。另外，部 分nh3-n因细胞的合成得以去除，污水中的nh3-n浓度下降、bod浓度下降。 结构类型：半地下式钢筋混凝土结构 数量：2 格， 设计流量：1.5104m3 停留时间：2.75h 构筑物总体积 1692m3，为了保证池子上的泡沫和死泥能随水流流走 池子局部做成椭圆弧的形状，详见设计图纸。 、主要设备及参数： 1）潜水搅拌器 设备类型：潜水搅拌器 设备数量：2 台 设计参数：n=6.0kw 控制方式：连续运行，现场手动控制开停 4.9.4.3 缺氧池（swing） a、总体设计 缺氧池出水进入缺氧池（swing） ，缺氧池（swing）的首要功能是脱氮，在 此反应器中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，进一步将回流污泥中带入的 大量 no3-n 和 no2-n 还原为 n2并释放到空气中，bod5浓度继续下降，no3-n 浓度也大幅度下降。同时由于有膜池回流污泥带来的溶解氧，缺氧池（swing） 也可进行硝化反应，这样缺氧池（swing）就在池子内进行了同步硝化反硝化 （snd） 。 缺氧池（swing）同时设置曝气管和搅拌机，这样根据进水水质的变化灵活 调整曝气管和搅拌机的运行方式。 结构类型：半地下式钢筋混凝土结构 数量：2 格， 设计流量：1.5104m3 停留时间：2.21hr 构筑物总体积 1380m3，为了保证池子上的泡沫和死泥能随水流流走 局部做成椭圆弧的形状，详见设计图纸。 混合液回流比：200 、主要设备及参数 1）潜水搅拌器 设备数量： 2 台 设计参数：n=6.0kw 控制方式：连续运行，现场手动控制开停 2）潜水循环泵：2 台 功率：6.0kw 流量：625m3/h 扬程：1.0m 4.9.4.5 好氧池 、总体设计 在曝气阶段利用生物池中大量繁殖的活性污泥中微生物以及硝化菌群、磷细 菌，降解或吸附水中含碳、氨氮、磷有机污染物质，以达到净化水质的目的。 生物反应池内设置橡胶膜微孔曝气器，这种曝气器的材质特点是：膜片采用 【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】19 优质硅橡胶，可有效抗老化，使用寿命长。曝气管及支架采用硬聚氯乙稀 （upvc） ，紧固件采用不锈钢，因此耐腐蚀性能好。橡胶膜微孔曝气器的结构特 点是：橡胶膜片套在曝气管上，在膜片上开有大量孔眼，供气时，细小的孔眼自 动张开，停止曝气时，自动关闭，并且由于停止曝气时，橡胶膜紧贴在曝气管外 壁，这样可以防止污水进入曝气器内，另外由于曝气器的橡胶膜是环向受力，受 力均匀，因此可延长膜片的使用寿命。 结构类型：半地下式钢筋混凝土结构 数量：2 格，土建一次建成 设计流量：1.5104m3 水力停留时间：3.50hr bod5污泥负荷：0.12kg bod5/kgmlss.d 混合液污泥浓度：7.2g/l 综合产泥率：0.6kgss/kgbod5 构筑物尺寸：lbh15.0m12.8m6m 曝气方式：鼓风微孔曝气 b、主要设备及参数： 1）曝气器 数量：450m 通气量：15m3/h 清水氧转移率：20% 阻损：300mm 4.9.4.5 mbr 设备间 a、总体设计 mbr 设备间内设有膜池以及配套的设备和管道系统以及辅助系统等。 膜生物反应器（mbr）是把膜技术与污水处理中的生化反应结合起来的一项 新技术，目前在世界范围内得到越来越广泛地应用。mbr 池利用膜对生化反应 池内的含泥污水进行过滤，实现泥水分离。一方面，膜截留了反应池中的微生物， 使池中的活性污泥浓度大增加，达到很高的水平，使降解污水的生化反应进行得 更迅速更彻底，另一方面，由于膜的高过滤精度，保证了出水清澈透明，得到高 质量的产水。 膜分离池设置 mbr 膜组件系统及配套的出水、反洗、清洗、吹扫、吊装等 系统。mbr 膜区内的吹扫（曝气）有两个用途，一是用于膜组件周围的气水振 荡，保持膜表面清洁，二是为提供生物降解所需要的氧气。生物降解后的水在滤 液自吸泵的抽提作用下通过 mbr 膜组件，滤过液经由 mbr 集水管汇集送到臭 氧接触池。通过膜的高效截留作用，全部细菌及悬浮物均被截流在曝气池中，可 以有效截留硝化菌，使硝化反应顺利进行，有效去除氨氮；同时可以截留难于降 解的大分子有机物，延长其在反应器中的停留时间，使之得到最大限度的降解。 mbr 膜组件下部设置专用的吹扫系统，吹扫抖动膜元件，以缓解膜元件周边的 污泥浓度累积。剩余污泥通过膜区剩余污泥泵定期排出，可控制系统内活性污泥 的浓度及污泥龄。 同时为了保证 mbr 膜组件有良好的水通量，能持续、稳定地出水，使用了 专有的清水反洗、化学反洗及化学清洗程序对膜组件进行定时清洗。 mbr 设备间平面尺寸为 34.725.2m 结构类型：排架结构 数量：1 座， mbr池设置放空管，用于调试及检修；设消泡系统，供有泡沫产生时使 用。 结构类型：半地下式钢筋混凝土水池 数量： 4 格， 设计流量：1.5104m3 【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】20 构筑物尺寸：lbh7.0m5.8m5.3m 池边水深：4.5m 1 格最大进水流量：0.043m3/s（不考虑变化系数） b、主要设备及参数： 1）膜组件 数量：20 套 每套出水量：750m3/h 2）电动单梁起重机 起吊重量：5t 起吊高度：15 米 跨度：16.5 米 数量：1 台 功率：9.9kw 3）循环泵 设备数量：4 台 功率：15.0kw 流量：625m3/h 扬程：6.0m 4）抽吸泵 流量：190m3/h 扬程：8 米 功率：7.5kw 数量：4 台 5）清洗泵 流量：350m3/h 扬程：12.5m 功率：18.5kw 数量：2 台（1 用 1 备） 6）剩余污泥泵 流量：20m3/h 扬程：15m 功率：3.7kw 数量：2 台 7）空气压缩系统 流量：2.0m3/min 功率：15kw 压力：0.8mpa 8）pac、na2co3、次氯酸钠、柠檬酸加药系统 4.9.5 臭氧接触及清水池 臭氧接触池用于对 mbr 出水进行脱色氧化处理，进一步保证出水水质的高 品质。清水池用于储存臭氧接触池的出水，兼做厂区回用水的清水池。 数量：1 座 设计流量：1.5104m3 结构类型：半地下式钢筋混凝土水池 水力停留时间：60min 构筑物尺寸：lbh11.2m10.3m6m b、主要设备及参数： 1）尾气破坏装置 数量：1 套 功率：4kw 【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】21 4.9.6 综合设备间 a、总体设计 综合设备间内布置鼓风机，用来提供生化所需的空气和膜系统吹扫所需的空 气；综合设备间内放置臭氧消毒发生装置用于臭氧氧化脱色；综合设备间同时作 为新增的高低压配电间使用。 数量：1 座， 结构类型：框架结构 平面尺寸：lb28.5m12m b、主要设备及参数： 1）罗茨鼓风机 风量：47m3/min 风压：7 米 数量：3 台（2 用 1 备） 功率：90kw，电压：380v 2）罗茨鼓风机 风量：70m3/min 风压：5 米 数量：2 台 功率：90kw，电压：380v 3）臭氧发生器 数量：1 套 产生气量：1.5kgo3/hr 功率：26kw 4）空气压缩机 数量：1 套 产生气量：2.0m3/min 功率：11kw 5）冷干机 数量：1 套 产生气量：3.0nm3/min 功率：0.74kw 6）吸干机 数量：1 套 产生气量：3.0nm3/min 7）储气罐 数量：1 套 产生气量：0.3m3，0.8mpa 8）单级管道离心泵 流量：12.5m3/h 扬程：32m 功率：3.0kw 数量：2 台（1 用 1 备） 4.9.8 储泥池 储泥池平面尺寸为 4.04.0m4.5m，有效池深 3.7m，为了防止污泥的厌氧释 磷，储泥池采用穿孔管好氧搅拌。 4.10 建筑设计 4.10.1 总体设计 4.10.1.1 总平面布置 由于管理和生产辅助设施利用一期工程设施，进水泵房、沉砂池利用二期工 【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】22 程第一阶段（需要增加部分设备） ，本次建设的内容主要为二期的生产设施。厂 区道路宽度为 4 米，力求形成方便、快捷的道路网。厂区内所有道路、绿地、硬 地均设计成至少不小于 0.3%的坡度，以利于地面水的排除。厂区沿路采用镂空 围墙建设，厂区内沿围墙进行灌木和乔木绿化，一是增加景观效果，二是抑制厂 内臭气和噪声污染。 对厂前区广场进行改建，形成良好的活动空间。在综合楼东侧新建膜展示馆， 以便更好的展示 mbr 工艺。 4.10.1.2 竖向设计 厂区原地面高程 2.73.6m（黄海高程） ，区内河网最高洪水位为 4.88m（吴 淞高程） ，考虑到厂区土方平衡及防洪要求，确定厂区设计地面高程为 4.3m（黄 海高程） 。 道路采用沥青路面，最薄处厚度不少于 16 厘米，道路两侧隔一定距离设雨 水篦，收集雨水排入雨水管道。 4.10.2 建筑设计 4.10.2.1 建筑设计 新厂区建筑设计的风格、色彩和绿化的形式均按新颖美观考虑，并重点处理 立面和构造。 所有建筑物的外装修均按 i 类建筑标准执行，内装修均按工业厂房标准设计。 4.10.2.2 环境设计 厂区绿化设计可充分发挥绿化在改善区域环境，减少污染，烘托主体建筑形 象，创造空间意境等方面的作用。为了减少对厂外环境的影响。整个厂区采用群 植、孤植、毡植等造型手段，将绿化与建筑融为一体，相互辉映，达到天然与人 工浑然一体的艺术境界。 厂区绿化应以绿地与体形较大乔木组成的浓郁的树冠丛相呼应，形成多层次 的垂直绿化景观。在硬地上，适当运用花坛的布置来丰富空间层次，形成开敞、 舒适、活泼的绿色景观。绿化以常绿灌木为主（以绿篱为主） ，在四周围墙附近 与厂内开阔地带考虑种植常绿高大乔木（株距 56 米） 。 4.10.3 建筑装修 根据本工程的规模、建筑等级，并结合一期工程、的实际情况，分别设计制 定附属建筑、生产用房及水处理构筑物的装修标准（详见表） 。 建筑物装修表 序 号 名 称做 法部 位 1楼地面 1水泥砂浆找平，树脂漆地面车间、变配电间 楼地面 2水泥砂浆打底、面贴防滑地砖卫生间 2内墙面 1水泥、石灰砂浆打底、石灰砂浆批面，刷乳胶漆 3墙 裙水泥砂浆打底，纯水泥浆贴浅花瓷片到顶卫生间 4踢 脚水泥砂浆打底，釉面砖贴面 200 高。 5天花 1水泥石灰砂浆打底，纸筋灰批面，刷立邦漆 天花 2塑扣板吊顶卫生间 6门窗白色塑钢窗，塑钢门，变压器室专用门 7外墙面白色乳胶漆粉涂 8外墙裙水泥石灰砂浆打底，面砖均贴或错缝贴 水处理构筑物饰面 序号名 称做 法部位 1 处理构筑 物 水泥砂浆打底，纯水泥砂浆粉面压光，水刷 带出小麻面，刷高级外墙乳胶漆。 外露部分 4.11 结构设计 4.11.1 工程地质、地貌概况 根据甲方提供的昆山建工环境投资有限公司陆家污水处理厂工程二期扩建及 再生水回用工程岩土工程勘察报告，本工程地质概况如下： （1）场地岩土的构成与特征 【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】23 素填土：层厚 1.102.20m，土质不均，工程地质性质差。 粉质粘土：可塑软塑，层厚 0.801.70m。地基承载力特征值为 90kpa， 压缩模量为 4.20mpa。 淤泥质粉质粘土：流塑，层厚 1.102.20m。地基承载力特征值为 65kpa； 压缩模量为 2.92mpa。 粘土：可塑，层厚 2.103.00m。地基承载力特征值为 200kpa；压缩模量 为 6.65mpa。 粉质粘土：可塑软塑，层厚 2.103.00m。地基承载力特征值为 180kpa； 压缩模量为 5.52mpa。 粉土：中密，层厚 3.505.30m。地基承载力特征值为 150kpa；压缩模量 为 11.50mpa。 粉土夹粉砂：中密密实，层厚 3.2017.10m。地基承载力特征值为 200kpa；压缩模量为 17.60mpa。 （2）地下水水文地质特征 场地浅层地下水为赋存于粘性土中的孔隙型潜水及赋存于饱和粉土中的微承 压水，稳定水位标高 0.740.98m，年变幅 0.51.00m。地下水对钢筋混凝土无腐 蚀性。 （3）地震评价 场地地震设防烈度为七度，场地地震动峰值加速度为 0.10g，设计地震分组 为第一组，场地类别 iii 类。 4.11.2 建构筑物结构描述 各建构筑物结构分项描述如下： 1、曝气沉砂池 平面尺寸 26.58.5m，池高 4.8m，埋深 0.3m，采用现浇钢筋砼水池结构。本 构筑物采用天然地基，以 2 层土为持力层。基底超挖部分均应做砂、石垫层回填 至设计标高。 2、膜格栅池 平面尺寸 12.94.7m，池高 5.5m，埋深 2m，采用现浇钢筋砼水池结构。本 构筑物采用天然地基，以 4 层土为持力层，大开挖施工，基底超挖部分均应做砂、 石垫层回填至设计标高。 3、生化池及膜设备间 生化池平面尺寸 46.626.1m，生化池高 7.0m，埋深 5.1m，膜设备间地下池 体结构埋深 3.7m，其上部房屋部分平面尺寸 25.234.7m，房屋地上部分高 10m 和 5.4m，高 10m 部分由于跨度较大，采用钢筋混凝土排架柱结合钢结构屋顶， 边上高 5.4m 部分采用钢筋混凝土框架结构。地下池体均为现浇钢筋混凝土水池 结构，由于池体尺寸超大且构造复杂，采用池体混凝土内添加防渗抗裂微膨胀型 外加剂结合引发缝的方法。本构筑物以 4 层土为持力层，基底超挖部分均应做砂、 石垫层回填至设计标高。采用抗拔桩抗浮，同时可起到控制沉降量的作用。选用 预应力混凝土桩，经估算采用 300300mm，长 8m 预制钢筋混凝土桩 416 根。基 坑开挖采用板桩围护，降水深度超过 3m 时采用井点降水。 4、臭氧接触及清水池 平面尺寸 11.210.3m，池高 7.3m，埋深 3.5m，池体为现浇钢筋混凝土水池 结构。本构筑物以 4 层土为持力层，基底超挖部分均应做砂、石垫层回填至设计 标高，大开挖施工，基底超挖部分均应做砂、石垫层回填至设计标高。 5、储泥池 平面尺寸 4.64.6m，池高 5.0m，埋深 1.0m，池体为现浇钢筋混凝土结构。 本构筑物采用天然地基，以 2 层土为持力层。基底超挖部分均应做砂、石垫层回 填至设计标高。 6、综合设备间 平面尺寸 28.012.0m，为一层钢筋混凝土框架结构，层高 5.6m。柱下采用 【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】24 钢筋混凝土独立基础，以 2 层土为持力层。 7、膜展示馆 建筑面积 335m2，钢筋混凝土框架结构，柱下采用钢筋混凝土独立基础。以 2 层土为持力层。 4.11.3 结构材料 贮水构筑物砼采用 c30，抗渗等级 s6，填筑砼采用 c20. 垫层砼采用 c15。 房屋建筑砼采用 c25。 钢筋采用 hpb235、hrb335 热轧钢筋，钢管采用 q235a 钢制作。 砖砌体采用 m7.5 水泥砂浆，mu10 非粘土烧结砖砌筑。 4.11.4 主要设计参数 风压按 0.45kn/m2计算 雪压按 0. 40kn/m2计算 屋面活荷载按 0.5kn/m2计算 钢筋混凝土重度按 25kn/m3计算;素混凝土重度按 23kn/m3计算 池内静水压力按设计水位计算。 地面堆积荷载按每平方米 10kn 计算。 顶板和平台活荷载按 3.0kn/m2计算 作用在井壁上的侧向土压力按主动土压力计算 地下水对池壁的水压力标准值按静水压力计算 构筑物抗浮安全系数：1.05。 地下水抗浮设计水位：取为地面下 0.5m。 抗震设防：抗震设防类别为乙类，本地区抗震设防基本烈度为 7 度， 设计基本地震加速度值为 0.10g。本工程主要建构筑物抗震措施按提高 一度度采用。 设计使用年限： 50 年 建筑结构的安全等级： 二级 4.12 电气设计 4.12.1 设计概况及范围 污水处理厂扩建后规模 2.75104m3/d。厂区内目前已建一座 10/04kv 变配 电间，供电方式为一路 10kv 进线，运行方式为常用。已安装二台 500kva 干式 变压器，低压配电柜型号为抽屉式型，高压开关柜型号为金属铠装中置式。本期 扩建范围：增加综合设备间、膜设备间、膜格栅池、曝气沉砂池，改建进水泵房 等。 4.12.2 设计依据及规范 （1）工艺专业提供的设计资料。 （2）污水厂一期工程施工竣工图，及现场运行资料。 本工程电气设计遵循的规范： （1）10kv 及以下变电所设计规范 gb 50053-95 （2）供配电系统设计规范 gb 50052-95 （3）低压配电设计规范 gb 50054-95 （4）电力装置的继电保护和自动装置设计规范 gb 50062-92 （5）建筑物防雷设计规范 （2000 年版） gb 50057-94 （6）电力工程电缆设计规范 gb 50217-94 （7）建筑照明设计标准 gb50034-2004 （8）建筑设计防火规范 gb50016-2006 4.12.3 供配电系统 （1）供电电源 【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】25 污水处理厂原设计两路 10kv 电源供电，目前只有一条线路供电，电源容量 为污水厂 100的负荷容量。 （2）用电负荷计算 本工程所有用电设备均为 380/220v 低压设备，主要负荷为动力负荷，高负 荷集中点为综合设备间、膜设备间、氧化沟等。 本工程扩建后用电负荷分配如下： 装机容量 (kw) 计算容量 (kw) 集中补偿量 （kvar） 变压器容量 （kva） 单机最大 容量(kw) 原有配电间3001502x500 新建配电间9608253601x125090 各建筑物用电负荷见下表： 构筑物名称 （用电设备） 装机容量 （kw） 计算容量（kw） 安装位置 1 综合设备间507 405 新建配电间 2 膜设备间（生化池）205188新建配电间 3 远期增加（升级提标） 232232新建配电间 4 膜格栅池2424原有配电间 5 膜展示馆1612原有配电间 6 曝气沉砂池2418原有配电间 7 原氧化池16250原有配电间 8 原进水泵房136105原有配电间 9 原污泥泵房3826原有配电间 10 原加氯间1111原有配电间 11 原粗格栅、细格栅 原沉砂池、二沉池等4824原有配电间 12 原生产技术楼1612原有配电间 13 原脱水机房3630原有配电间 14 原厂区照明1612原有配电间 15 （3）变配电站设置 3.1 全厂已建 10kv 变配电间一座，内设 10kv 高配间、低压配电间、值班室等， 作为厂内原有设备及新增膜格栅池、曝气沉砂池等配电中心。 见系统图 3.2 综合设备间设变配电间一座，内设高低压配电间、值班室等，作为综合设备 间、膜设备间等配电中心。 见系统图 （4）变压器容量确定 4.1 污水系统变压器容量选择见下表; 低配中心编号变压器容 量 （kva） 台数负荷率 （） 备用率 （） 运行方式 原有配电中心500279100一用一备 综合设备间配电中心1250174100一台常用 4.12.4、供配电设计 （1）变配电系统 改建后在综合设备间设低配中心一座，10kv 高压电源由厂内变配电间高压 柜引一路电缆至综合设备间的配电间内。380/220v 配电系统采用单变压器、单母 线的结线方式，并采用放射式与链式相结合的配电方式。其中，新增的膜格栅池、 曝气沉砂池、膜展示馆及改建的进水泵房设备由原厂内变配电间低压柜引出。其 余的新增设备由综合设备间内配电间引出。 （2）无功补偿 综合设备间配电间内采用在低压配电柜上设集中补偿装置，使补偿后低压母 排上的功率因数达到 0.92 以上。 （3）设备选型 【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】26 综合设备间内380/220v 配电装置采用抽屉式开关柜型号。 10/0.4kv 变压器采用干式变压器。 1kv 电缆采用阻燃型聚氯乙稀绝缘聚氯乙稀护套铜芯电缆或交联阻燃型聚乙 烯绝缘聚氯乙稀护套铜芯电缆。 10kv 电缆采用交联聚乙烯绝缘聚氯乙稀护套铜芯电缆。 （4）继电保护 a、低压总进线开关设过载长延时、短路短延时、短路速断保护； b、低压用电设备及馈线回路设短路及过载保护。 （5）开关柜操作电源 低压设备控制电源为交流 220v。 （6）电动机起动、调速及控制方式 a、鼓风机采用变频控制方式。其余电机采用全负荷直接启动，启动电压降 控制在 10以内。 b、所有电气设备均为就地操作及自动控制，就地操作包括就地按钮箱、变 频控制柜等，自动方式由 plc 控制。 4.12.5 污水厂照明： （1）构筑物室内照明 生产性构筑物内，膜设备间、综合设备间等采用金卤灯照明灯具；其余场所 可根据实际情况，选用不同类别照明光源。所有构筑物内的室内照明电源均引自 该构筑物的照明配电箱。 4.12.6 电缆选型及敷设 户内敷设的电缆采用yjv-1型聚氯乙烯护套铜芯电缆，敷设方式为穿管或走 电缆桥架。户外敷设的电缆采用yjv22-1型聚氯乙烯护套钢带铠装铜芯电缆，敷 设方式为电缆沟和直埋的相结合敷设方式，电缆沟内设有排水措施。 4.12.7 接地系统及防雷保护: （1）本工程 10kv 系统采用接地保护，220/380v 系统接地形式采用 tn-s 制 接地保护方式，接地装置应充分利用建筑物基础。设集中接地装置，防雷接地、 电气工作接地及 plc 工作接地共用，接地电阻不大于 1 欧姆。低压馈线距离超 过 1000 米时，应设重复接地装置，接地电阻小于 4 欧姆。全厂各构筑物实施等 电位联接。 （2）污水厂内主要生产性构筑物及变配电所为二类防雷建筑，其余构筑物 为三类防雷建筑。建筑物的防雷装置，屋面接闪器以避雷带为主，引下线一般利 用建筑物柱内主钢筋。厂内金属构件（金属门窗、金属桥架、金属管道、用电设 备金属外壳等）均应与接地系统作可靠连接。 （3）变配电所 10kv 开关柜进线、出线和母排设避雷器，0.4kv 进线处设浪 涌保护器，以减小雷电波的侵害。 4.13 仪表设计 4.13.1 概述 （1）本项目工程二期扩建处理规模为 1.5104m3/d，污水处理工艺为膜处理 工艺。本次仪表及自控按二期 1.5104m3/d 规模设计。 （2）根据工艺需要配置完整的液位、流量、水质分析等检测仪表。 （3）按集中管理、分散控制的模式，设立控制系统。控制系统分为两级： 中央控制系统、现场 plc 分控站。中央控制级完成工程的数据通讯和调度管理； 现场控制级独立完成该区域有关工艺过程的参数检测值、控制输出计算和设备控 【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】27 制。 4.13.2 设计范围 （1）本次设计主要为本工程范围之内，同时考虑与一期工程的联网和衔接。 （2）本次设计包括仪表设计、自控系统设计、通讯系统设计、电话设计及 控制系统防雷接地设计。 4.13.3 设计原则 （1）根据工艺要求配置必要的量的检测仪表、质的检测仪表和过程参数仪 表。 （2）根据设备运行要求设置自动控制系统或自动调节装置。 （3）采用集中管理、分散控制的方式设立控制系统。 （4）一期与二期的衔接。 4.13.4 仪表设计 （1）进水泵房（扩建） 进水泵房中新增 2 台水泵，信号送到原有 plc 系统当中，自控仪表采用原 有的检测仪表。 （2）曝气沉砂池（1 座） 细格栅前设 1 套 ph/t 测量仪、1 套 cod 测量仪，ph/t 测量仪、cod 测量 仪利用厂区原有设备，扩建工程不考虑新增，在细格栅前后设一套超声波液位差 计，用以检测格栅前后的液位和控制格栅的启停。检测信号送 1 号 plc 站。 （3）膜格栅池（1 座） 在膜格栅池内的格栅前后设一套超声波液位差计，用以检测格栅前后的液位 和控制格栅的启停。 检测信号送 1 号 plc 站，膜格栅出水处设置电磁流量计计 量进入 mbr 系统的流量。 （4）生化池（1 座） 在生化池的厌氧区设有 orp 检测仪表，在缺氧区设有 orp 检测仪表（详见 pid 图）在好氧段设有 do 测量仪，检测信号送 2 号 plc 站。 （5）mbr 池及设备间 该处仪表及设备控制系统有设备商详细提供，系统相对独立，最后通过光纤 环网实现通讯和对设备的控制。 （6）综合设备间 生化池好氧段的出风总管设置设 1 套风管压力计，1 套温度测量装置和空气 流量计，测量信号送 3 号 plc 站。 膜擦洗出风总管设置 1 套风管压力计，1 套温度测量装置和空气流量计，测 量信号送 3 号 plc 站。 （7）储泥池（1 座） 储泥池设 1 套超声波液位计，测量信号送 2 号 plc 站（生化池 plc 现场站） 。 4.13.5 自动控制系统设计 （1）总述 自动控制系统按分散控制、集中监视的原则建立控制系统。设 1 个中央控制 站（原系统的中控室）及 4 个 plc 现场控制站。中央站与一期自动控制系统合 并设于一期工程综合楼控制室，1 号 plc 现场站设于膜设备间控制室内，2 号 plc 现场站设于膜设备间控制室内，3 号 plc 现场站设于综合设备间的控制室， 4 号 plc 现场站为 mbr 控制系统，该处控系统有 mbr 设备商成套提供。 控制系统的应用目标： 1）集中管理，分散控制： 基于局域网的中央管理系统中央控制室，管理整个污水处理厂的污水处理 和污泥处理流程运行，实现全厂的运行监视、生产调度、质量管理和数据服务； 基于 plc 智能化监控系统现场 plc 分控站，完成各站负责的工艺段及功 【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】28 能区域内的工艺数据采集、工艺设备控制、与其它 plc 站的数据交换及工艺过 程协调。 2）网络化、数字化、智能化： 中央控制室与各分控制站连接基于光纤冗余的工业以太网网络结构；plc 现 场站与现场仪表、工艺设备的控制柜或控制箱的信号连接采用数字或标准模拟量 信号、硬线连接，部分具总线功能的仪表可以直接挂接在以太网上。 3）功能完善、管理有序： 中央控制室实施污水处理厂工程的运行监视、生产调度、数据服务和设备管 理，一般不直接操作设备；通过模拟显示屏和计算机显示器同时显示各功能区的 动态运行工况。 仪表配备简洁、可靠、实用，满足工艺处理要求，连续监测处理过程；成套 设备控制系统利用厂商配套提供的成熟设备，同时尽量与整厂系统协调。 控制系统的基本功能如下： plc 对等通讯网络 工艺过程监视及控制 设备运行的监视与控制 报警处理和记录 事故记录 数据存贮和数据库 图像显示、表格和文字显示 报表产生 （2）中央控制站 中央控制站采用原有的控制系统。 （3）1 号 plc 控制站 1 号 plc 现场控制站位于膜设备间控制室内，硬件设置如下： 一套 plc 一套 plc 柜 一套 ups 电源，1kv，30min 一套电源防雷装置 1 号 plc 现场控制站收集曝气沉砂池（细格栅）膜格栅池内配备的仪表信号， 如格栅的前后液位、水泵流量信号等，进行各工艺及电气设备的信号采集，包括 运行信号、停止信号、故障信号、报警信号等，根据设定程序自动控制设备的运 行，或者根据程序调节相应设备。同时负责该站的信号传输和远程通讯。 （4）2 号 plc 控制站 2 号 plc 现场控制站位于膜设备间控制室内，硬件设置如下： 一套 plc 一套 plc 柜 一套 ups 电源，1kv，30min 一套电源防雷装置 2 号 plc 现场控制站主要收集生化池内仪表信号，如生化池内搅拌机、污泥 泵、电动调节阀等工艺设备的信号采集，包括运行信号、停止信号、故障信号、 报警信号、电动阀的开度调节、回流泵的运行频率调节、各种设备的时序控制等， 并对故障信号报警。同时负责该站的信号传输和远程通讯。 （5）3 号 plc 控制站 3 号 plc 控制站位于综合设备间控制室内，硬件设置如下： 一套 plc， 一套 plc 柜， 一套 ups 电源，1kv，30min 一套电源防雷装置。 3 号 plc 现场控制站主要收集鼓风机房内罗茨鼓风机的信号采集，包括运行 【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】29 信号、停止信号、故障信号、过载信号等，根据设定程序自动控制设备的运行， 或者根据程序调节相应设备。另外臭氧发生装置在用通讯电缆连接的方式实现与 3 号 plc 站的通讯，同时负责该站的信号传输和远程通讯。 （6）4 号 plc 控制站 4 号 plc 控制站为 mbr 控制站，该站由 mbr 设备商进行深化设计，设置 2 套模拟屏。 （7）管理信息系统 管理信息系统设于综合楼的各个办公区域，采用以太网技术、具有 c/s（客 户机/服务器）结构形式的计算机网络，并可以与中央控制站数据及网络服务器 进行链接，可以使管理和技术人员更加有效、实时的了解生产情况。 4.13.6 通讯设计 （1）网络通讯 全厂通讯网络分三级。 第一级为管理及监控级：由管理部门管理计算机、集控室中央控制站监控计 算机、打印机、服务器等的基于 ieec802.3 标准的以太网组成，在集控室中央站 设置 1 套 100/10mbps16 口以太网交换器及 1 套数据及网络服务器，用光纤形成 环网拓扑结构。 第二级为现场控制级：由集控室监控计算机至现场站基于 iee802.3 标准的 工业以太网组成；监控计算机及现场站 plc 内设置工业以太网卡或模块,并设置 光端机，用通讯光缆相连，采用 csma/cd 访问技术构成总线形式的工业以太网。 第三级为数据传输级：由现场站至远程 i/o 基于 iec61158 标准的现场总线 组成。远程 i/o 的现场总线接口用专用通讯电缆与 plc 相连，构成总线形式的现 场总线网络。 （2）电话通讯 电话通讯建立模拟总机系统。 4.13.7 闭路电视监视系统 厂区及主要构筑物内设置闭路电视系统，监视生产过程，中控室设视频控制 器和主监视器，控制切换视频画面、控制摄像机方位和视角，视频录像，也可将 视频画面送入中央控制计算机系统，镶嵌到主控画面中。 户内外一般设带有电动云台和变焦镜头的户外摄像机，户外主要设置在厂门 口，新老厂区交通门口和 mbr 反应池池顶，室内设置位置：综合设备间、mbr 设备间、膜展示馆。摄像机可同时传送声音。考虑二期线路较远、同时增加抗干 扰性，厂区所有视频信号通过光缆进行传输。同时要求整个电视监视系统要做防 雷、抗干扰措施。 4.13.8 防雷及接地 每个控制站均设一套防雷装置。采用共同接地系统，仪表及自控设备接地与 电气接地系统相连，接地电阻1 欧姆。 4.13.9 设备选型 设备选型立足于先进性、可靠性。控制设备必须是工业级设备，仪表电源为 220vac 或 24vdc。 水质分析仪表应带有自清洗装置。室外的变送器应带有遮阳罩。 所有仪表外壳的防护等级在 ip65 以上，可能被水淹没的仪表的外壳的防护 等级在 ip68 以上。 4.14 公用工程 4.14.1 厂区道路 厂区道路按照功能分区，并考虑维修、运输及消防需要，主干道宽度 4m。 厂内主要道路呈环状，转弯半径为 610 m。 【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】30 4.14.2 厂区给水排水 厂区自来水管由市政管网接入，厂区生活用水采用市售自来水，考虑压力需 要，厂区消防用水也采用城市自来水，其它厂内生产用水，如絮凝剂制备、设备 冲洗、池面冲洗、绿化用水等全部采用再生回用水。 厂区排水采用分流制，雨水由厂内雨水管道系统收集后排入周泾浜；厂区污 水由厂区污水管道收集后排入进水泵房集水井。 4.14.3 空气调节与通风 鼓风机房、脱水机房、mbr 池值班室、传达室等内分别设置分体式空调器， 以满足控制设备的需要。 mbr、鼓风机的设备间等均考虑通风措施。mbr、鼓风机的设备间的通风 量以控制室内气温不超过最热月 14 点平均气温 5为宜。 4.14.4 厂区照明 厂内照明按国家工业企业照明设计标准 （gb50034-92）进行设计，电缆 敷设主要以直接埋地和电缆沟电缆桥架内分层敷设两种方式，设备终端电缆穿钢 管敷设。照明灯具采用高效节能灯具，形式与一期工程协调一致。 4.15 防腐设计 污水处理系统中的污水是一种成分复杂、条件多变的腐蚀介质，加上污水和 污泥处理过程中产生和散发出的各种腐蚀性气体，使污水处理厂的钢制栏杆、平 台、窗户、风管、设备等产生锈迹斑斑，腐蚀严重，给工程质量带来较大影响， 给安全带来隐患，还影响污水处理厂的美观。同时，污水处理厂内必不可少地会 使用一些钢制件，埋设在地面之下，由于昆山的地下水位较高，常年饱受地下水 的侵蚀。因此，污水处理厂必须采取防腐措施，减少污水和腐蚀气体对构筑物、 建筑物、设备及地下管配件的腐蚀。 4.15.1 腐蚀原因分析 通常情况下，只要有水和氧的存在时，金属表面就会形成局部电池效应而引 起电化学反应，金属腐蚀就会发生。而在污水环境中，除了生活污水中的悬浮物、 油脂、有机污染物以外，还有工业废水中含有的酸、碱、盐及各种有机化学成分， 腐蚀过程甚为复杂。所以污水处理系统腐蚀的主要特点是： 1腐蚀介质种类和腐蚀性过程复杂而多变 2空气中湿度大、氯离子浓度高，从废水中溢出的有害气体 h2s、nh3等浓 度高。 在这种特殊腐蚀氛围下，对钢结构件防腐涂层的要求是苛刻的。在水下除了 水的电解质腐蚀作用，还有 cl-、s2-、no-、so42-等阴离了对碳钢腐蚀的强烈的 自催化作用。水面上，室外强烈阳光的照射，特别是盛夏高温季度，受热后的污 水蒸汽中含有溶于水的氢硫酸侵蚀钢结构及设备，其中有些难溶解性颗粒积聚粘 附在金属表面，又会产生垢下腐蚀、点蚀、坑蚀或缝隙腐蚀等局部腐蚀，使钢结 构的腐蚀加剧。 4.15.2 防腐蚀技术 国外对工业废水和生活污水的防腐蚀，主要采用聚氯乙烯衬里和涂料两大类， 在美国的污水处理工程中，常采用环氧聚酰胺、环氧沥青、富锌聚氨脂；德国 采用环氧焦油沥青、富锌、聚氨脂玻璃鳞片；在日本、英国采用环氧、厚浆焦油 环氧等，所以环氧聚氨脂、环氧沥青、聚乙烯等涂料使用均较为广泛。 目前国内对污水处理工程这种特定环境条件下的涂料选用缺乏深入研究，有 些涂料的运用是成功的，如环氧沥青，也有些涂料的效果不太理想。 4.15.3 管道防腐 污水处理厂中埋地管道应根据国家规定的防腐蚀工程设计规范进行设计，采 取必要的外壁防腐和内壁防腐措施，减少腐蚀，保证工艺管道的正常运行。 1所有埋地钢管需经除锈达 sa2 l/2 以上级； 【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】31 2埋地钢管外防腐采用富锌底漆一涂再二涂环氧沥青防腐。 3埋地钢管内壁及空气管内外壁防腐采用环氧树脂涂塑工艺、涂塑厚度 300um。 4、所有球墨铸铁管内防腐采用水泥砂浆衬里，外防腐采用镀锌或环氧煤沥 青。 4.15.4 构筑物防腐 采用聚氨酯类防腐涂料防腐，防腐范围为池壁设计水面以下 1.0m 至池顶以 及池中走道板底面。 4.15.5 其它防腐措施 上述防腐的措施都是被动的防腐，在设计过程中可以变被动为主动，本工程 中采用如下措施： 1对于露天设备采用高防护等级的产品； 2采用防腐钢梯或其它不锈钢材料； 3池面盖板采用玻璃钢盖板； 4采用耐腐蚀的管材：如 upvc 给水管和污泥管。 4.16 机械设计 机械设计原则： 1）各设备的选用力求先进实用、经济合理，确保工艺的需要，并配合土建 构筑物形式的要求。 2）设备的工作能力根据处理水量和各系统的处理水质要求，确定所需台数 及设备的运行方式，并考虑在最大负荷条件下，备有余量。 3）机械设备均按成套装置考虑，包括就地控制箱，控制箱至用电设备的连 接电缆等安全、可靠及有效运行所必须的附件。 4）控制方式采用就地控制、集中控制和自动控制三种方式。 5）潜水电机的防护等级为 ip68，除另有规定外，其他配套电机和就地控制 箱防护等级不得低于 ip55。 6）考虑污水腐蚀的环境，对材料选用的原则为水下部分（含不可分割的延 伸段）采用镍铬不锈钢、铸铁、塑料等耐腐蚀材料，或碳钢涂环氧树脂，平台以 上部分为铝合金或碳钢（镀锌或涂刷环氧漆） 。 【第五章 环境保护、安全生产与卫生、消防与节能】 【同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司】32 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 5.1 环境保护 1、厂内产生异味较大和噪音的工段，如污水进水泵房、沉砂池、鼓风机房、 污泥浓缩脱水机房等在总体布置上均尽量远离厂前区或用绿化带进行分隔。进水 泵房设脱臭装置一套。 2、厂区绿化利用道路两侧的空地、构（建）筑物周围和其他空地见缝插针 进行。沿厂区围墙内侧种植宽带绿叶乔木，加强厂内平面和垂直绿化，形成隔离 带，减少噪音和异味对环境的影响。在不扩大用地的情况下尽量增加绿化面积。 3、进水泵房和鼓风机房等噪声源的控制参照“gbj87-85