某乡镇人工湿地工程改建技术方案.doc

一、工程现状及改造原因一、工程现状及改造原因 1.1 工程现状工程现状 为了实施可持续发展战略，保护水流水源，解决水资源匮乏和水体污染等 问题，某政府于 2006 年组织建设了某城镇污水处理系统，该项目已建成并投入 使用。但由于该项目未按照设计施工图建设施工，导致了该污水处理系统目前 处理出水不能达标。 根据我公司技术人员的多次现场踏勘，了解到该项目的特点及该项目不能 正常运行的问题所在：原设计方案采用人工湿地技术作为污水处理工艺，预处 理采用平流沉砂池及厌氧池，该工艺是目前省内外处理乡村污水较为成熟的工 艺。 该项目目前存在的主要问题是：现场的人工湿地内没有污水进入，植物已 经枯死，沉砂池内污水外流，调节池及厌氧池也未正常运行，不但不能对某产 生的污水进行处理，反而污染了该处的环境卫生。 根据某政府提供的某乡镇污水处理系统施工图，参照对比现场实际工程建 设情况，存在以下几点问题： 1、已建成工程构筑物平面布置与原设计施工图不符，管道走向、布置与原 设计施工图不符合。 2、各已建构筑物高程与原设计施工图不符，导致污水无法进入各构筑物进 行处理。例如，施工图上厌氧池池顶标高应比调节池标高高 2 米，但是，现场 踏勘厌氧池与调节池池顶标高一致。 3、已建构筑物中没有原设计施工图上表示的选型设备。在原设计施工图上， 调节池出水是通过提升泵提升进入厌氧池，实际工程中是通过自流进入厌氧池。 4、该工程缺少竣工图，因此各构筑物内实际情况，建设情况无法明确知晓。 例如，厌氧池进水布置是否按照施工图设计建设，人工湿地基质选配是否按照 设计选配，人工湿地进出水管布置等。 5、该工程运行维护工作欠妥，导致污水四溢，反而污染了环境。 1.2 改造原因改造原因 目前，已建成的某城镇污水处理系统完全不能够达到污水处理效果。某政 府与我公司人员多次对现场进行实地踏勘，以期尽早找出系统存在的问题并尽 快使污水处理系统恢复正常运行，污水处理后能达标排放。 近几年来随着贵州省经济不断发展，城乡居民的居住生活条件得到改善， 而污水处理设施滞后，使产生的生活污水不能处理达标排放，导致地表水乃至 地下水的水质受到污染，城乡污水未经处理就排入到地表水体中，水源将会受 到不同程度的污染，给人民生产、生活带来不良后果。兴建完善的污水处理工 程是污水系统环境治理的重要组成部分，是表明城乡基础设施完善的指标之一， 这不仅可以反映一个地方的经济实力、社会地位和人口素质，还可以增加吸引 内、外资的动力。污水经过处理达标后向下游排放，不但能降低污染负荷，还 能为城乡综合治理创造条件。 因此，经过我公司针对某城镇污水处理系统的技术讨论，对该系统提出技 术改造方案，使出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放控制标准的一级 A 标标准。 二、设计依据二、设计依据 （1） 地表水环境质量标准GB38381996； （2） 地下水质量标准GB/T1484893； （3） 室外排水设计规范GBJ1487； （4） 城镇污水处理厂污染物排放控制标准GB189182002； （5） 人工湿地污水处理工程技术规范HJ2005-2010； （6） 城市污水处理及污染防治技术政策国家环保总局； （7） 污水排水工程结构设计规范GBJ6984； （8） 村镇供水工程技术规范SL3102004； （9） 建筑设计防火规范GBJ1687，2001 年修订版； （10） 村镇建筑设计防火规范GBJ3990； （11） 室外给水设计规范GBJ1487，2001 年修订版； （12） 给水排水工程构作物结构设计规范GB500692002； （13） 城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准 （CJJ31-89） 三、设计思想及主要原则三、设计思想及主要原则 根据所处区位、人口规模、集聚程度、地形地貌、排水特点及排放要求、 经济承受能力等具体情况，应尽量利用现有构筑物，减少改造工程投资。 节约建设、运行成本，结合当地农业生产，加强生活污水的源头削减和尾 水的回收利用。 优先选用工程造价低、运行费用少、低能耗或无能耗、操作管理简单、维 护方便的生活污水处理工艺，且出水质稳定可靠。 四、改造内容四、改造内容 设计范围：贵州某乡镇污水处理系统改造设计 承担污水处理站的改造设计，内容包括：污水处理站的工艺流程，平面布 置，污水处理站所需的构筑物改造以及相应的工艺设施，工艺管道、设备选型 等。 本设计不包括污水站内的道路、围墙、通信、消防、绿化及污水站外的给 排水。 污水处理过程中所产生的污泥可按环保局的有关规定处理。 结合贵州某的实际情况，沉砂池依旧作为一级处理工艺，采用水解酸化作 为一级强化预处理工艺，因此改造方案采用“水解酸化水解酸化+人工湿地人工湿地”工艺进行处 理，利用原有构筑物加以改造。 1、更换原有粗格栅及细格栅，去除大的悬浮物，降低进水 SS 浓度。 2、复核沉砂池水力参数，调整现有沉砂池。 3、利用原有调节池和厌氧池改造为水解池。 4、根据实际构筑物布置情况，改造工艺管道。 5、重新选配适合本地区生长的人工湿地植物。 五、工艺简介五、工艺简介 5.1 水解水解酸化工艺酸化工艺 水解酸化工艺可以从有机物的厌氧分解过程的分析得出，在水解和酸化 阶段，主要微生物为水解菌和产酸菌，他们均为兼性细菌，利用水解菌和产酸 菌，将大分子、难降解的有机物降解为小分子有机物，改善废水的可生化性， 为后续处理创造有利条件。水解酸化处理过程不需要曝气但又不尽对厌氧，它 不以产甲烷为目标，仅是厌氧处理的中间过程。与完全厌氧工艺相比，有如下 特点： （1）难降解的有机废水经水解酸化处理后，BOD5CODcr 比值，有明 显的进步； （2）不需要严格的厌氧条件，工艺运行比较稳定，对环境温度在 1535之间、pH 在 6.59.0 之间的变化范围内不很敏感，便于操纵控制； （3）相对厌氧处理而言，水力停留时间短，对产业污水中的有机污染物， 根据其分子结构、分子量大小，水解反应一般在 412h 完成。所需反应器体积 较小，可节省工程投资； （4）水解和产酸菌的繁殖速度比产甲烷菌快，驯化培养时间较短。采用软 性纤维填料的膜法水解酸化生物工艺，由于生物量大、容积负荷高，能适应 进水 CODcr 浓度的变化，且抗冲击负荷的能力也较强。 （5）水解酸化池不产生厌氧反应那样的臭味，它可以设计成敞开式。水 解酸化池的设计深度要尽量深一点，在 48m 之间。 5.2 人工湿地生活污水处理技术人工湿地生活污水处理技术 人工湿地按水流方式可分为潜流湿地和漫流湿地。人工湿地按水流方式可分为潜流湿地和漫流湿地。 漫流湿地（又称自由水面湿地）是污水进入湿地后，在湿地表面维持一定 厚度水层，水流呈推流前进，形成一层地表水流，并从地表出流。污水中有机 物经沉淀，根系拦截，吸附，吸收，分解而获净化的。 潜流湿地是在填料床表层面上栽种耐水、且根系发达的植物，污水经格栅 池、沉淀池预处理后进入湿地床，以潜流方式流过滤料，污水中有机质被碎石 滤料和植物根系拦截吸附过滤，和被微生物与植物根营养吸收、分解使污水获 得净化。按水流方向可将人工湿地又分为水平流湿地床和垂直流湿地床。按水流方向可将人工湿地又分为水平流湿地床和垂直流湿地床。垂直 流湿地床的水流通过导流管或导流墙的引导，在湿地床内上下流动，多个垂直 流湿地床串联起来称之多级垂直流湿地。水平流湿地床的水流是按一定方向水 平流动。在实际过程中有时将垂直流湿地床与水平流湿地床组合起来使用，这 种湿地床称之组合式湿地床。垂直流湿地床较水平流湿地床负荷高。 人工湿地处理生活污水具有效果好、投资省,运行费低等优点。但也存在着 占地较大，冬天处理效果受一定影响的问题。 水解-酸化工艺和人工湿地生活污水处理工艺这两项技术，优点比较明显， 技术也比较成熟。水解酸化工艺有机物的去除效率比较高，后处理兼性滤池的 生物过滤效果也很明显。其主要问题是对悬浮物、氨氮和磷的去除效果差一些。 而人工湿地的缺陷是进水要求比较高，必须有前处理先去除生活污水中大颗粒 杂质，避免引起湿地滤料的堵塞，而人工湿地去除氨氮和磷的效果却非常好。 通过填料粒径级配合理调整，滤清出水，悬浮物定能达标。这两项技术在处理 生活污水方面恰好能取长补短，将它们有机地结合起来处理效果非常好。 六、污水处理工艺设计六、污水处理工艺设计 6.1 工艺流程工艺流程 污水 格栅沉砂池 水解酸化池潜流人工湿地 排放定期清掏 6.2 技术简介及流程说明技术简介及流程说明 1、技术简介、技术简介 沉砂池沉砂池+水解酸化池水解酸化池+人工湿地人工湿地技术通过水解酸化池对污水中的有机污染物 进行多级消化后进入进入人工湿地，污染物在人工湿地内经过滤、吸附、植物 吸收及生物降解等作用得以去除。 该技术工艺简单，维护管理方便。定期（每季度一次）对水解酸化池、人 工湿地及相关沟渠进行清理与维护；并定期对人工湿地内杂草、病虫害以及植 物残体进行清理，对人工湿地内的植物进行收割和换茬。 2、流程说明、流程说明 废水通过粗格栅进入沉砂池，去除污水中悬浮物和砂子后自流进入水解酸 化池，利用生物挂膜及污水的上、下流动进行预处理，以减少悬浮物，防止湿 地填料堵塞，确保人工湿地系统的稳定运行，增加湿地的处理寿命，提高其处 理效果；厌氧池内悬挂填料以增加池内生物总量，提高系统的有机负荷和耐冲 击能力。厌氧池出水自流进入人工湿地，在湿地通过物理、化学、生物的综合 作用，污染物得以去除，净化后的污水经过收集系统收集后通过排水管达标排 入附近水体。 6.3 水质水量水质水量 1、水量： 根据某政府意见，某乡镇污水处理系统需进行改造，污水处理水量 Q=300m3/d；即按 12.5m3/h 进行设计。 2、水质： 农村生活日渐城市化，生活污水主要来自农家的厕所冲洗水、厨房洗涤水、 洗衣机排水、淋浴排水及其他排水等。生活污水含纤维素、淀粉、糖类、脂肪、 蛋白质等有机类物质，还含有氮、磷等无机盐类，其 BOD5浓度约为： 100250mgL 之间。生活污水中含有多种微生物，新鲜生活污水中细菌总数 在 51055106个L 之间，并含有多种病原体。生活污水中悬浮固体物质 含量一般在 200400mgL 之间。由于生活污水中污染物以有机物为主，同时 生活污水中还含有许多微生物，对有机污染物进行分解，因而生活污水是不稳 定的、生物可降解的和易腐烂的，如果不经处理直接排放到环境中去会引起环 境的污染。参考相关资料，本设计方案污水处理站进水水质指标为： BOD5： 150mg/l； CODcr： 200mg/l； SS： 180mg/l； NH3-N+： 30mg/l； TP： 3 mg/l； PH： 69 污水经处理后排出水就近排入由于受纳水体为 GB3838 地表水类功能的 水域，因此出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放控制标准的一级 A 标 标准。主要控制指标如下： CODCr50mg/L BOD510mg/L SS10mg/L NH3-N+5mg/l； TP0.5 mg/l； pH6-9 6.4 污水处理系统改造设计污水处理系统改造设计 1、格栅、沉砂池、格栅、沉砂池 采用原有平流式沉砂池，工艺尺寸：BLH= 0.93.02.30m，沉砂池 前重新设置粗、细格栅网各一道，去除污水中的垃圾杂物，格栅和沉砂池定期 人工清渣。 2、水解池、水解池 利用原有调节池及现有厌氧池改建，分 A、B 两个单元。 利用原有调节池改建为一个单元水解池 A，分两格，有效容积 50m3，工艺 尺寸：BLH= 3.02.14.5m（单格） ，水力停留时间 4 个小时 。 利用原有厌氧池改建为一个单元水解池 B，分两格，有效容积 56m3，工艺 尺寸：BLH= 2.72.74.2m（单格） ，水力停留时间 4.5 个小时。 污泥清掏周期 90 天； 3、人工湿地、人工湿地 现阶段，国内外用得最多的是潜流式人工湿地。潜流式人工湿地实质是潜 流式人工滤床，滤床由土壤、生物填料和植物（芦苇）介质组成。床底下有隔 水层，并且具有一定的底坡度。进水端沿床宽设置布水管，床内设置生物填料， 废水从布水管入床沿填料下部潜流呈水平渗流，从另一端的集水管中流出。集 水管为多穿管，可与能调节床内水位的出水管相连接，以控制床内水位。该湿 地的特点是较之表面流湿地更具有负荷率高，占地面积小，效果可靠，耐冲击 负荷和不滋生蚊蝇等。本工程就采用这种湿地处理系统。 厌氧池出水自流进入人工湿地布水系统，再由布水系统均匀投配到湿地的 生物填料层中，在湿地通过物理、化学、生物的综合作用，废水中的污染物得 以去除，净化后的废水经集水系统收集，最后经总水管外外排。 设计参数 设计水量：Q=300m3/d 设计负荷：水力负荷 0.40.6m3/m2d ，q=0.40m3/m2d 停留时间：人工湿地水力停留时间24h 湿地面积： S=Q/q=300/0.4=750m2 根据原有人工湿地改建，分两个单元格布置，每个单元分三级布置 第一级湿地为不规则池形，湿地面积 302m2，湿地深 1.3m。 第二、三级湿地工艺尺寸：BLH =11.513.01.3m（单格） 砖混结构，由于原湿地砖混结构为达到防渗要求，因此改建过程中要满足 技术规范防渗要求。 设布水、集水系统，布水、集水均采用穿孔 PVC 管。 水力停留时间： 人工湿地床内污水径流时间不小于 24 小时，可作为有效面积校核。 计算公式：t=v/Q 其中 t：水力停留时间（d） v：池子的容积（m3） ：湿地孔隙度，湿地中填料的空隙所占池子容积的比值，初始孔隙 率控制在 35%-40%。 Q：平均流量（m3/d） 净化水在人工湿地床径流总时间 t900m3*0.35/3001.05d25.2 小时（符合） 进出水系统的布置 湿地床进水系统的设计应尽量保证配水的均匀性，一般采用多孔管或三角 堰等。多孔管可设于床面上或埋于床面以下，埋于床面下的缺点是配水调节较 为困难。多孔管设于床面上方时，应比床面高出 0.5m 左右，以防床面淤泥和杂 草积累而影响配水。同时应定期清理沉淀物和杂草等，保证系统配水的均匀性。 系统的进水流量可通过阀或闸板调节，过多的流量或紧急变化时应有溢流、分 流措施。 湿地出水系统的设计可采用沟排、管排、井排等方式，合理的设计应考虑 受纳水体的特点、湿地系统的布置及场地的原有条件。为有效地控制湿地水位， 一般在填料层底部设穿孔集水管，并设置旋转弯头和控制阀门。对严寒地区， 进、出水管的设置须考虑防冻措施，并在系统的必要部位设置控制阀和放空阀。 填料的选用 进水配水区和出水集水区的填料一般采用粒径为 60 - 100 mm 的砾石，分 布于整个床宽。湿地床由三层组成，表层土壤、中层砾石层和下层小豆石层。 处理区填料表层可优先选用钙含量为 2 - 2. 5 kg/ 100 kg 的混合土，以利于提高 脱磷效果。在铺设表层土时，要将地表土壤与粒径为 510mm 石灰石掺和，厚 度为 150250mm。表层以下采用粒径在 0.55mm 的砾石或花岗岩铺设，其铺 设厚度一般为 0.40.7m，有时也采用粒径在 510mm 或 1225mm 石灰石填料。 由于表层土壤在浸水后会有一定的下沉，因此，设计的填料表层标高应高出期 望值 10%15% 污水在填料表层 3cm 以下流动，防止蚊蝇孳生，水面以上称之为保护层， 保护层材质可用石屑、煤屑、砂或复土等。 人工湿地植物的选择 人工湿地植物应因地制宜选择，总体要求要耐水、根系发达、多年生、耐 寒，具有吸收氮、磷量大，兼顾观赏性、经济性。目前常用的有芦苇、香蒲、 菖蒲、美人蕉、风车草、水竹、水葱、大米草、鸢尾、蕨草、灯芯草、再力花 等。水芹、空心菜已试用于湿地，亦显较好效果。栽种方法视植物而定，一般 每平方米 810 穴，每穴栽 23 株。亦可用行距 10cm，蔟距 15cm 控制。 香根草：据有关专家和资料介绍，香根草具有旱生和水生特点，完全淹水 条件下能正常生长。抗逆性强，在气温1555,年降水量 200600mm，PH3.810.5，高盐、强碱环境下均能正常生长，香根草根系发 达紧密，粗 12mm，深 23mm 以上，不会自然扩散蔓延成杂草。它具有较 高的拦截悬浮物，吸附，吸收有机质能力和高效净化污水能力。去除水体中总 氮达 70，NH4N 达 91，总 P 达 93，CODBOD 分别达 90和 80。 香根草叶是牛羊饲料，可作编织品和培养食用菌的原料。在填料上方复填煤屑、 石屑、砂或（煤屑土）至地面平，再栽种香根草，消除人工湿地床低于地面 落差空间和担心蚊虫滋生以及气味问题。香根草栽种方式为棵距 3040cm，每 棵 810 株。 深度及坡度 湿地床的设计深度，一般要根据所栽种的植物种类及其根系的生长深度来 确定，以保证湿地床中的必要的好氧条件。为保证湿地深度的有效使用，在运 行的初期应适当将水位降低以促进植物根系向填料床的深度方向生长，潜流湿 地进水区域水深为 0.9m，基质深度应比水深深 0.1m，即系统总体深度为 1.0 m。潜流湿地设计参数指标中水深要求为 3090 cm。 湿地床的底坡一般在 1%或稍大些，如对以砾石为填料的湿地床，其底坡一 般可取 2%。 湿地的水位控制 通常，湿地进水的水位是不变的，为使污水在床体内以推流式流动，须对 床层的水位加以控制。通常，SFS 系统对水位的控制有几点要求：在系统接 纳最大设计流量时，湿地进水端不出现雍水，以防发生表面流；在系统接纳 最小设计流量时，出水端不出现填料床面的淹没，以防出现表面流；为了利 于植物的生长，床中水面浸没植物根系的深度应尽量均匀，并尽量使水面坡度 和底坡基本一致。当出水端控制水面时，床堤的底坡选择对工程造价和水流流 态有较大影响。因此，湿地床的底坡应尽可能地与床体的水面线坡度一致，且 湿地床的长度不宜过长，过长易增加植物浸没深度的不均匀性，同时水流易形 成大片的死区，将增加出水端水位控制的难度。 防止地下水污染 为防止湿地系统因渗漏而造成地下水污染，要求在工程时尽量保持原土层， 并在原土层上设置防渗层。防渗层的设置方法有多种，如采用厚度为 0.51.0mm 的高密度聚乙烯树脂，或油毛毡密封铺垫等，为防止床体填料尖角 对薄膜的损坏，施工时可在塑料薄膜上预铺一层细砂。 4、污泥处理、污泥处理 系统会产生少量污泥，定期排泥即可（每季度清掏一次） 。方案考虑到管理 维护问题，采用移动式排污泵，定期清理沉砂池中污泥及水解池污泥。 污泥排入原有干化床进行干化处理。 选用一台潜水式排污泵，型号 WQK5-10-0.75 参数：Q=5m3/h，H=10.0m，N=0.75kw。 七、投资估算七、投资估算 投资估算表 估算价值（万元）序 号 工程或费用名 建筑工程费材料购置费安装工程费其它费用合 计 一第一部分 工程费用 9.009.00 21.7521.75 5.445.44 36.1936.19 污水处理站 9.009.00 21.7521.75 5.445.44 36.1936.19 1 水解池 2.50 1.27 0.32 4.09 2 格栅网 0.00 0.60 0.15 0.75 3 人工湿地 6.50 0.00 6.50 4 人工湿地填料 6.25 1.56 7.81 5 水生植物 4.78 1.20 5.98 6 工艺管件 5.73 1.43 7.16 7 其他工艺材料 3.12 0.78 3.90 二第二部分 工程建设其他费用 12.8312.83 1 调试费 5.00 5.00 2 监测费 2.50 2.50 3 技术服务费 3.00 3.00 4 税费 2.33 2.33 三总计 49.0249.02 八、八、 运行成本分析运行成本分析 1、系统维护费 植物收割、更新、栽种、垃圾运输等。按 400 元/月计，折算为处理每吨污 水维护费为 0.044 元。 2、 电费 本污水处理站运行功率约 0.75kw。按 0.6 元/度计算。处理每吨污水的电 费：0.750.720.6300=0.0021 元/（吨水） 。 3、人员费用 由于本工程基本无需人员操作，人员主要工作为定期拍污泥，检查系统的 运行情况。每月工资 500 元。处理每吨污水的人工费用：500303000.055 元/（吨水） 。 4、运行费用合计 处理每吨污水总运行费用以上三项和：0.044+0.0021+0.055=0.101 元 /（吨天） 5、吨水投资 废水处理工程总投资为 49.02 万元，折合单位废水投资为 1634 元/吨。 九、售后服务及人员培训计划九、售后服务及人员培训计划 1、应急维修时间安排 如果工程系统出现故障需紧急处理时，在接到用户通知后，公司将尽快组 织人员和工具、材料，在尽可能短的时间内到达用户现场处理问题。对于贵单 位所处的地理位置，公司可保证在紧急情况下 3 小时内到达现场处理问题。 2、售后服务承诺 我公司拥有自己的工程技术人员和生产企业，职工队伍稳定，售后服务有 保障。 在设备调试期间，免费对用户指派的操作和维护人员进行培训，直至操作 和维护人员熟练掌握为止。 工程竣工后，提供完整的竣工验收资料和操作使用说明书。 工程竣工验收后，在质保期内实行保修保换制度。设备质保期为 1 年，质 保期内设备出现故障，由我公司负责免费维修或更换。土建施工质量终身责任 制。 我公司对提供