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物化一微滤法处理城镇污水及回用工艺设计 环境工程专业 硕士研究生李北元指导教师蒋文举罗继亨 摘要 随着经济的发展，我国城镇化进程加快，城镇污水排放量也成倍增加，已 成为新的区域性水环境的重要污染源，加快建设中小城镇污水处理设施，提高 污水处理率已刻不容缓。 莱州市沙河镇位于胶东半岛西北部，是中国北方规模最大的废旧塑料加工、 制造、集散基地。在对沙河镇现有污水排放调查基础上，考虑产业发展和城镇 发展，确定近期污水处理规模为5 0 0 0 吨日。 针对该镇污水排放点和水质特征，近期工程采用“硅藻土”物化工艺，利 用连续微滤系统进行深度处理回用。进行了处理工艺设计、工程投资估算与技 术经济分析，表明该工艺系统具有投资小、占地少，运行成本低、运行稳定， 易于操作和维护等特点，非常适合可生化性差的中小城镇污水处理与回用。 关键词：城镇污水，物化处理，硅藻土，微滤 d e s i g no fp h y s i c a lc h e m i c a l - c m ft e c h n o l o g yf o r t r e a t m e n ta n dr e u s eo ft o w n s e w a g e m a j o r ；e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rj i a n gw e n - j u s e n i o rf n 百n e e rl u oj i h e n g t h ep r o g r e s so ft o w nh a sb e e nd e v e l o p e df a s t l ya se c o n o m i cd e v e l o p m e n t t h e d i s c h a r g ea n l o u n to ft o w ns w a g ea l s oi n c r e a s ev e r yr a p i d l y t o w ns e w a g eh a sb e e n a l li m p o r t a n tp o l l u t i o ns o u t o gf o rw a t e re n v i r o n m e n t i ti su r g e n t l yt ob u i l tt o w n s e w a g et r e a t m e n tp l a n ta n di n c r e a s es e w a g ew a t e rt r e a t m e n tr a t i of o ri m p r o v i n g w a t e re n v i r o n m e n tq u a l i t y s h a h et o w n ，l a iz h o uc i t y , l o c a t e da tn o r t hw e s to f j i a o d o n gp e n i n s u l a , i sal a r g e s t c a n t e ro f p r o c e s s ，m a n u f a c t u r e ，a n dd i s t r i b u t i n gc e n t e r a c c o r d i n gt oi n v e s t i g a t i o no f s e w a g ed i s c h a r g e ，a n dd e v e l o p m e n to fi n d u s t r ya n dt o w n ，t h es c a l e o fs e w a g e t r e a t m e n ti nn e a rf u t u r ew a sd e t e r m i n e do f5 0 0 0 t o n s d a y t h e d i a t o m i t e p h y s i c a l - c h e m i c a lt e c h n o l o g yw a su s e di nt r e a t m e n to fs w a g ea n dc m f t e c h n o l o g yw a su s e dt oi u s co fw a s t e w a t e rf r o ms e w a g et r e a t m a n tp l a n ti ns h a h a t o w nb a s e do n d i s c h a r g e a n dc h a r a c t e r i s t i c so fw a s t e w a t e r t h et r e a t m e n t t e c h n o l o g yd e s i g n ，p r o j e c ti n v e s t m e n te s t i m a t i o n ，t e e h n o g ya n de c o n o m i ca n a l y s i s w e r ea l ld i s c u s s e di nt h i s p a p e r t h er e s u l ts h o w nt h a tt h i st e c h n o l o g yh a s c h a r a c t e r i s t i co fl e s si nv e s t m e n t ，l e s so c c u p a t i o no fl a n d ，l o w e ro p e r a t i o nc o s t , s t a b l eo p e r a t i o n , s i m p l eo p e r a t i o na n dm a i n t a i n , w h i c hi sf i tf o rm e d i u ma n dm i m e t y p et o w ns e w a g et r e a t m e n ta n dr e n s ci nm i d d l e a n dm i n ic i t ya n dt o w n k e y w o r d s ：t o w ns e w a g e ：p h y s i c a l - c h e m i c a lt e r e a t m e n t ：d i a t o m i t e ：c m f 四川大学t 程硕十论文物化一微滤法处理城镇污水履回用丁艺设计 1 前言 1 1 我国城镇化速度加快，废水排放总量日益增加，导致水污染严 重，制约了社会经济的可持续发展 我国水污染严重。据统计，全国5 3 2 条河流中已有8 2 受到了污染，流经全 国4 2 个大城市的4 4 条河流中有8 3 被污染，污染较重的已占7 9 。水污染加剧了 水资源的短缺，直接威胁着饮用水的安全和人们的健康，影响到工农业生产和 农作物安全造成的经济损失每年约2 5 0 0 亿元。 水污染主要来自工业废水和城市污水的排放。2 0 0 4 年全国废水排放总量 4 8 2 4 亿吨，其中城市污水排放量3 5 5 亿吨，占废水排放总量的7 3 6 ，处理率为 4 5 6 。改革开放以来，我国城镇化进程加快，1 9 7 8 2 0 0 0 年建制镇由2 1 7 8 个增 至2 0 3 1 2 个，目前全国各种规模和性质的小城镇已近4 8 0 0 0 个，据预测，随着我国 中小城镇的快速发展，城镇污水排放量将成倍增长，至j j 2 0 1 0 年污水排放总量可 能要达1 0 5 0 亿吨，其中8 0 以上的生活污水将来自小城镇。但是在以往的城镇建 设中，城镇基础设施建设远远落后于城镇建设的发展，一部分中小城镇污水厂 在国家资金的支持下，得到了迅猛发展，但就整体而占，由于中小城镇和农村经 济水平相对落后，资金匮乏，投资力度不足，缺乏必要的污水处理设施，造成污 水无序排放。根据国家发改委的调查资料显示，小城镇废水处理率仅为2 7 ，非 城关镇的小城镇废水处理率标准大大低于城市和城关镇的水平，如果按照国际 通用标准，其废水处理率接近于零。同时，小城镇在城镇总数中所占比例大， 且呈分散型，已成为新的区域性水环境的重要污染源。中小城镇污水处理的严 重滞后，将使我国水污染形势更为严峻，严重制约社会经济的可持续发展。因 此，加快建设城市污水集中处理设施，提高污水处理率已刻不容缓【1 l 。 1 2 中小城镇污水处理特点 中小城镇的人口规模、自来水普及率和工农业发展的结构水平，决定了中小 网川大学工捍碗士论文物化一微滤法处珲城镇污水及刨用工艺设计 城镇的污水排放量大都在3 0 0 0 - - - 5 0 0 0 0 m s d 的规模范围内。根据我国中小城镇 污水特点和经济发展水平，对中小城镇污水处理工艺应具有的特点：( 1 ) 处理 效果好，并具有较强的适应冲击负荷的能力。中小城镇人口较少，分布广而分散， 生活污水水质、水量波动性大，排水管网很不健全，因此，所选污水处理工艺 应抗击负荷能力强，而且把污水都统一集中处理不大可能，并且宜就近单独处 理。( 2 ) 经济节能，基建投资和运行费用低，中小城镇经济力量薄弱，因此， 污水处理应充分考虑造价低，运行费用少，低能耗或无能耗的工艺。( 3 ) 处理 工艺成熟可靠，简便易行。( 4 ) 维护管理方便，利用当地技术和管理力量能正常 运行( 5 ) 应具有能方便地改变其处理流程的能力 - v 1 1 3 国内外发展现状与趋势 1 3 1 国外现状 上个世纪七十年代以来，美国、德国等发达国家在城市污水处理工艺方面 继采用普通活性污泥法外又开发研究了氧化沟法、s b r ( 间歇式活性污泥) 法、 a b 法等【9 - i “。上面各项技术是根据国外的经济发展情况开发并被证明是行之有 效的技术近年来，国外正在进一步完善这些工艺并开发商、中负荷的好氧工 艺和厌氧一好氧处理技术等新工艺，也还在积极研究开发城市污水处理一级强化 处理技术( c e p t ) ，即高效强化化学絮凝处理技术及设备，这在欧洲一些小型 污水处理厂( 2 万一5 万吨天) 得到较广泛应用i ”i 。 目前，国外水污染治理的战略目标调整使污水处理技术路线也发生了重大 变革，关键性的转变是由单项技术转变为技术集成。以往是以达标排放为目的， 针对某些污染物去除而开发的工艺技术，现在调整到以水的综合利用为目的， 进行技术的综合、集成，以满足所设定的水质水量再生与资源化目标。主要体 现在以下两个方面：一是城市污水处理厂普遍采用以除磷脱氮为重点的强化二 级生物处理技术并增加三级处理流程，包括多种类型的过滤技术和现代消毒技 2 四川大学工程硕士论文物化一微滤法处理城镇污水及回用_ t 艺设计 术；二是采用当代高新技术如微滤膜过滤、膜生物反应器等，使处理后的再生 水达到市政杂用、生活杂用、园林绿化、生态景观、工业冷却、回注地下水、 发电厂锅炉补给水等多种用途要求。 1 3 2 国内现状 我国城市污水处理技术从“七五”国家科技攻关开始逐步进行研究。“七 五”和“八五”攻关项目在氧化塘、土地处理和复合生态系统等自然处理技 术方面的研究较多，以这些成果为设计依据，先后设计建设了一些氧化塘、土 地处理示范工程。八五”对高负荷活性污泥、高负荷生物膜、一体化氧化沟 技术进行了深入研究，引进、开发了a b 法、a 2 0 法、a o 法、s b r 等处理工艺， 研究成果也被逐步应用于工业废水处理和少数城市污水处理厂；“九五”期间 工艺技术研究重点为采用“八五”期间技术开发适宜中小城镇的高效污水处理 实用的成套技术，解决处理能耗商、占地大等实际出现的问题。“十五”期间 主要对适宜城市污水处理的主要工艺如a 2 0 工艺、s b r 工艺及氧化沟工艺进行研 究并使设备成套化【”蚓。 经过多年的努力，我国在城市污水处理技术方面取得了较大的成绩，攻关 成果丰硕。其工艺技术的水平与国际上的差距已经缩小，基本上完成了引进、 消化、吸收阶段，其成果已可满足大多数城市污水处理的要求。但也应看到发 达国家特别是欧洲地区经济发达，采用的水处理工艺如氧化沟适用低负荷和气 温较低情况，占地较大，能耗较高。我国能源和土地都较紧张，应结合我国情 况在国外基础上再加以研究和改进，但实际上这方面的研究较少。 1 3 3 发展趋势 城镇污水处理技术的发展趋势是绿色化，主要包括： ( 1 ) 城镇污水处理工艺能耗和物耗的最少化。我国经济持续发展和人口持 续增加势必导致城镇污水处理厂的规模和数量都将扩大，大量土地被征用于建 设污水处理厂，大量建筑材料( 钢材、水泥、木材等) 被用f 处理设施的建造， 3 四川大学t 程硕士论文物化一徽滤法处理城镇污水及圄用工艺设计 大量能源被用来维持污水处理厂的正常运转。城镇污水处理技术必须向低能耗、 低物耗和高效率发展才有生命力，才符合人类可持续发展的战略目标。 ( 2 ) 防止城镇污水厂的跨介质污染。一般认为污水处理厂是净化污水、消 除污染物的设施，其实传统类型的污水处理厂( 活性污泥法) 在净化污水的过程 中因气味、剩余污泥，噪音以及耗用能源所造成的污染问题十分严重，必须被 作为控制对象。因此，城镇废水处理工艺必须是一种“无公害化”或“少公害化” 的技术1 1 “9 1 。 ( 3 ) 环境影响最少化。城镇污水处理厂的建设需大量占地；城镇污水处理 厂在处理废水的过程中会产生多种二次污染物：处理后城镇废水中仍残存一定 数量的污染物：上述几类因素势必对处理后废水的受纳水体或土壤、城镇污水处 理厂周围环境乃至全球环境产生重要的环境影响。因此，必须强调研究改善和 减轻这些污水处理工艺环境影响的有效途径 ( 4 ) 水资源的再循环。污水足资源的观念正在受到越来越多的认同和莺视。 我国水资源缺乏且在时空分布上极不均匀，城镇缺水尤为突出除了不断寻找 新水源外，将污水作为可利用的资源将是解决缺水问题的重要途径1 2 4 z 5 2 6 | 。 因此，研究能耗、物耗和二次污染最少化的城镇污水新工艺和新流程已成为 我国城镇污水处理技术研究的重要方向，这是近年来国际上环境保护领域面向 2 1 世纪的研究热点之一留删。 1 4 本文研究的内容与意义 本文以山东莱州沙河镇污水处理为研究对象，通过对该镇污水排放与城镇 和产业发展的调查，确定了近期污水处理规模，进行了污水处理与回用方案的 比选，进行了厂址选择、工艺设计以及投资和技术经济分析，其结果将为其它 中小城镇污水处理与回用的设计提供参考，具有较强的示范作用。 4 四川大学t 程硕士论文 物化一微滤法处理城镇污水及刚用t 芑设计 2 工程概况 2 1 工程建设的必要性 莱州市沙河镇是中国北方规模最大的废旧塑料加工、制造、集散基地，全 镇现辖1 1 6 个行政村，沙河镇是人民镇府驻地及全镇的政治、经济、文化中心 镇驻地建成区面积1 7 平方公垦，是莱州市规模最大的乡镇，烟台市三个重点镇 之一，被列为山东省中心镇，具有良好的发展前景。 但是现有废旧塑料回收产业对环境已经造成了严重的污染，包括地下水和 地表水污染、大气污染、塑料垃圾焚烧造成的烟尘污染等。尤其是水质污染十 分严重，不仅给居民生活和身体健康带来危害，而且对接纳河流的水体也造成 了污染，对城市景观和城市的创建造成极为不利的影响。由于水质的严重恶化， 已不符合生活饮用水卫生标准，导致居民的生活饮用水只能靠从市场上买来 的纯净水代替，不但给居民生活上带来了不便，而且经济上也带来了一定负担。 沙河镇城区基本无排水设施，只设有部分排水沟渠，雨污水以地表径流的 方式就近排入沟渠。随着镇区规模的不断膨胀，现有排水设施已很不完善，不 能及时将地面污水排掉，集水成洼，污水不经任何处理，直接排入河流、水渠， 既污染环境又污染水体和土壤，已严重阻碍了经济的发展，对人民群众生产生 活造成了严重的影响。 建设沙河镇综合污水处理工程对减轻当地的水质污染，对当地经济的可持 续发展，确保沙河镇十多万居民能饮用到清洁卫生的饮用水等具有重大意义。 因此，无论从贯彻和落实科学的发展观，治理环境的战略角度出发，还是从改 善当地老百姓生活质量角度出发，兴建莱州市沙河镇综合污水处理工程不但十 分必要。而且非常紧迫。 2 2 编制依据 ( 1 ) 设计委托书 ( z ) 莱州市沙河镇总体规划( 2 0 0 1 - 2 0 1 5 ) ( 3 ) 莱州市总体规划 。 5 i 四j i l 大学_ 程硕十论文物化一微滤法处理城镇污水及忸i 用t 艺设计 ( 4 ) 项目单位提供的基础资料和信息 ( 5 ) 国家有关设计规范 1 6 ) 莱州市国民经济和社会发展第十一个五年纲要 2 3 编制原则 ( i ) 严格保证污水经处理后能稳定达标排放。 ( 2 ) 执行国家关于环境保护方面的政策、符合国家有关法规、规范和标准 ( 3 ) 选择的处理工艺力求技术先进可靠、经济合理、商效节能，在确保污 水处理效果前提下，最大限度减少工程投资和日常运行费用。 ( 4 ) 选择的处理工艺应具有操作方便、易于维护的特点，具有多个成功运 行的工程实例。 ( 5 ) 对污水处理过程中产生的剩余污泥进行减量化和资源化利用处理 ( 6 ) 选择先进、可靠、高效、运行管理方便、维修维护简便的废水处理专 用设备。 ( 7 ) 一次仪表与自控系统按照先进、实用、可靠的原则进行配置，做到技 术可靠、经济合理。 ( 8 ) 总平面布置要符合业主方的统一规划，其他地面构( 建) 筑物的建筑 风格应与整个厂区建筑风格，环境协调一致 2 4 编制范围 ( 1 ) 整个沙河镇内主要塑料回收企业排放的污水收集和镇驻地的生活和其 它工业污水收集干管。 ( 2 ) 污水处理厂内的生产性构( 建) 筑物、工艺设备及公辅设施。 2 5 采用的主要规范和标准 ( 1 ) 。城市给水工程规划规范( g b 5 0 2 8 2 9 8 ) ( 2 ) 城市排水工程规划规范( c b 5 0 3 1 8 2 0 0 0 ) ( 3 ) 城市污水处理工程项目建设标准( 修订) 2 0 0 1 年6 月 ( 4 ) 室外排水设计规范( 6 b j l 4 8 7 ，1 9 9 7 年 6 四川大学t 程硕十论文物化一徽滤法处理城镇污水及刨用工艺设计 版) 版) ( 5 ) 地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) ( 6 ) 污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 - 1 9 9 6 ) ( 7 ) 污水排水城市下水道水质标准( c j 3 0 8 2 1 9 9 9 ) ( 8 ) 城镇污水处理厂污染物排放标准( 6 8 1 8 9 1 8 2 0 0 2 ) ( 9 ) 建筑给排水设计规范( g b 5 0 0 1 5 2 0 0 3 ) ( 1 0 ) 建筑结构荷载规范( g b 5 0 0 0 9 2 0 0 1 ) ( 1 1 ) 混凝土结构设计规范( g b 2 0 0 1 0 2 0 0 1 ) ( 1 2 ) 建筑地基基础设计规范( g b 5 0 0 0 7 - 2 0 0 2 ) ( 1 3 ) 建筑抗震设计规范( g b 5 0 0 1 1 - 2 0 0 2 ) ( 1 4 ) 工业企业设计卫生标准( g b z l - 2 0 0 2 ) ( 1 5 ) 工业企业采暖、通风及空气调节设计规范( g b j l 9 - 8 7 ，2 0 0 1 年版) ( 1 6 ) 建筑设计防火规范( g b j l 6 - 8 7 ，2 0 0 1 年 ( 1 7 ) 泵站设计规范 ( 1 8 ) 工业和民用供电系统设计规范 ( 1 9 ) i o k v 及以下变电所设计规范 ( 2 0 ) 低压配电装置及线路设计规范 ( 2 1 ) 建筑防雷设计规范 ( 2 2 ) 电动装置的继电保护和自动装置设计规范 ( 6 b t 5 0 2 6 5 9 7 ) ( 6 8 5 0 0 5 2 - 9 5 ) ( g b 5 0 0 5 3 9 4 ) ( g b t 5 0 2 6 5 9 7 ) ( g b 5 0 0 5 7 - 9 4 ) ) ( g b 5 0 0 6 2 - 9 2 ) 2 6 城市概况 2 6 1 地理位置 沙河镇位于胶东半岛西北部，烟台、潍坊、青岛三市交汇处，为莱州、平 度两市交界点，东北距莱州市区2 5 公晕，为三市几何中心交汇处。 沙河镇地处莱州市西南端，是莱州市的南大门，西临土山镇。北接东宋镇， 东连夏邱镇，南部与平度市的友埠镇、长乐镇接壤。 沙河镇地理坐标东经1 1 9 。4 37 一1 1 9 。5 0 ，北纬3 6 。5 9 - - - 3 7 。4 ，全镇 东西横距1 0 7 公里，西北纵距约1 3 6 公里，总面积约1 4 0 平方公取。 7 匹lj l l 大学t 程硕十论文 物化一微滤法处理城镇污水及回用t 艺设计 2 6 2 自然条件 ( 1 ) 地形地貌 沙河镇地貌类型基本属第四纪河流冲积平原，镇域内东部、西南有少量丘 陵，地势平坦，东南高，西北低，平均海拔1 2 - 4 0 米之间。 ( 2 ) 地质概况 镇域土质主要是第四纪全新世冲积洪积坡地的亚粘性土，地层表面为砂土 构成，表面松弛，地基承载力较好，既适于多种农作物生长，又适于作城市建 设用地。 ( 3 ) 气象 沙河镇属温带东亚季风气候，四季变化明显。冬长干冷，雨雪稀少；春季 风大，空气干燥，多春旱；夏季温热多雨，问有干旱：秋季温和凉爽。由于濒 临渤海受海洋的调节作用，大陆地为6 1 7 。风向，全年主导风向为南风，年 平均风速为3 7 米秒，最大风速为5 1 米秒；气温，夏季最高气温平均1 7 5 ，年平均气温均1 2 4 ，极端最高气温3 8 9 c ，极端最低气温零下1 8 ， 历年以七月为最热，一月最冷；降水量多集中在七、八两个月，年平均降雨量 6 6 7 毫米。 ( 4 ) 河流水系 沙河镇城内主要河流有三条：沙河、珍珠河、海郑河。沙河，源于大泽山 麓，至东庄村以下2 5 公里处入渤海，全长4 5 公鞋，流域面积2 1 7 平方公里。 珍珠河，发源于凤凰山以南，至大李家村西入渤海，全长2 0 公理，流域面积 6 l 平方公里海郑河，发源于凤凰山北至大李家村北入渤海，全长l o 公黾， 流域面积3 3 5 平方公里。以上河流均属季节性河流，枯水期摹本断流，故无可 靠灌溉和生活用水的作用。 水文：在莱州市境内，沙河镇地下水资源相对较为丰富。但近几年来，由 于生产、生活用水大部分取自地下，加之旱灾不断，地下水补给不足，地下水 位下降较快。深井取水深度为4 0 一5 0 米，单井取水3 0 一4 0 m h 。 地下水：根据勘察，水位绝对标高为3 5 1 3 米，该水类型属潜水，主要由 大气降水供给，根据周围工程地下水资料，该地下水对混凝土无任何侵蚀作用。 根据勘察结果表明，场地和地基稳定，适宜进行本工程的健设。 8 r - 四川大学t 程硕士论文物化一微滤法处理城镇污水及回用工艺设计 2 6 - 3 社会经济概况 沙河镇交通四通八达大莱龙铁路、2 0 6 国道、烟潍高速公路贯穿全镇 是烟台至潍坊的必经之路，大菜龙铁路沙河站和烟潍高速公路沙河出口已投入 使用沙河镇已成为进出胶东半岛的咽喉要道和莱州市重要交通枢纽。沙河经 东庄村并流经镇中北部 全镇现辖1 1 6 个行政村，沙河镇是人民政府驻地和全镇的政治、经济，文 化中心。沙河镇全镇总面积1 4 0 平方公里，总人口1 0 3 3 万人( 其中非农业人口 8 9 7 5 人) 。镇驻地建成区面积1 7 平方公里，是莱州市规模最大的乡镇，烟台市 三个重点镇之一，被列为山东省中心镇。 域内农业产业化较高，按照粮食、瓜果、林木三个三分之一的要求，选准 主导产业，突出重点，形成规模效益。全镇已有果树面积i 2 万亩，干杂果面 积2 0 0 0 亩，速生林面积2 5 0 0 亩，蔬菜面积5 0 0 0 亩。 沙河镇工业经济发展迅速，全镇已形成以化工、建筑、塑料、五金、木器 加工等为主体，门类齐全的工业生产体系。镇内规划建设实施了“两区一长廊” 工程。即市级工贸园区、民营经济园区和2 0 6 国道长廊开发，“两区一长廊”已 成为沙河经济发展的隆起带。沙河民营经济发展迅速，已建成塑料加工、五金 加工、机械加工，草编为主的村级工业园区2 4 个，入园企业1 3 6 1 家。目前， 该镇合资或独资企业达3 8 家，个体私营户达3 6 0 0 多家。 镇内第三产业繁荣，沙河大集历史悠久，2 0 世纪3 0 年代，左右着胶东半 岛的物价和全国重大城市黄金价格的涨落。 本着“以集贸市场带动经济发展，经集贸市场推动城市建设”的发展思路， 先后投资1 3 5 0 多万元，疏通了5 条街，l o 条巷，使市场面积达到了2 0 万平方 米，可容纳2 万多个摊位，上市商品上万种，集市成交额达到了3 2 亿元被 命名为“全国文明集贸市场”、“山东省十大集市之一” 沙河镇城镇建设起步早、标准高，2 0 0 1 年区划调整后，聘请山东省城乡规 划设计院专家对沙河镇的总体规划进行了重新编制。先后投资3 0 0 0 多万元，修 建道路7 横l o 纵，硬化道路4 横3 纵，硬化面积4 2 3 万平方米，2 0 0 2 年投资 1 0 0 0 多万元，道路2 条，修桥两座，新建道路3 横4 纵。规划到2 0 1 0 年镇区 建成面积扩大到2 4 平方公里，逐步建成一个设施配套，功能齐全、结构新颖独 9 广一 四川大学t 程硕十论文物化一徽滤法处理城镇污水及同用丁艺设计 特，文化品位高的现代化小城市。 镇内各项事业蓬勃发展。建有镇文化中心、藏书3 万册的图书馆和能容纳 1 5 0 0 人的多功能影剧院等。群众性文化活动蓬勃发展，教育事业发达。全镇电 话装机总量2 4 0 0 0 多部，是“电话市建设先进单位”闭路电视普及率7 2 。 2 0 0 5 年全镇国内生产总值达到了2 2 亿元，工业生产总值7 7 亿元，合同 利用外资4 2 6 3 万美元，实际利用外资6 8 1 万美元，出口刨汇1 4 6 2 万美元，财 政收入3 1 8 4 万元，农民人均纯收入5 0 5 8 元。先后获得“全市城镇建设百新工 程试点镇”、“民政部社会保障体系试点镇”。“山东省村镇建设新型乡镇”、 “山东省农民财务管理示范镇”、“烟台市文明乡镇”、“烟台市党建工作先 进乡镇”、“烟台市社会文化先进乡镇”、“烟台市老干部工作先进集体”、 “烟台市十佳卫生乡镇”、“烟台市社会治安综合治理安全文明乡镇”等荣誉 称号。2 0 0 2 年底获“山东省中心镇建设示范镇”称号。 2 6 4 沙河镇废旧塑料回收产业情况 莱州市沙河镇是中国北方规模最大的废旧塑料加工、制造、集散基地。塑 料加工行业自上世纪7 0 年代起开始发展，经历了约3 0 年的时间，现已发展到 3 3 个村，占地近3 0 0 0 亩，各类埋料加工企业2 0 0 0 多家，从业人员5 万多人。 据统计，整个塑料行业固定资产投资约l o 亿元，户均投资规模约3 0 万元 以上( 其中包括生产设备、辅助设备、厂房等) 。 现有废旧塑料回收产业对环境已造成了严重的污染，包括地下水和地表水 污染、大气污染、塑料垃圾焚烧造成的烟气污染等。沙河镇站在持续发展的高 度，根据莱州市委、市政府和环保部门的要求，牢固树立“既要金山银山，又 要碧水蓝天”的发展思路，对废旧塑料回收产业进行全面治理整顿，变粗加工 向精加工、深加工发展，保持其健康、持续、循环发展 2 7 城市给水现状 在莱州市境内，沙河镇地下水资源相对比较丰富。但近几年来，由于生产、 生活用水大部分取自地下，加之旱灾不断，地下水补给不足，地下水位下降较 快。深井取水深度为4 0 - 5 0 米，单井取水3 0 - 4 0 m h 。 i o 四川大学t 程硕士论文 物化一微滤法处理城镇污水及回用工艺设计 2 8 城市排水现状 沙河镇现有的污水主要依靠以i i f 各村自成系统已建成的污水管网来排放。 2 0 0 1 年以来，根据莱州市委、市政府的要求，在市环保局的指导下，镇村两级 先后投资1 0 0 0 多万元，对塑料加工专业村的污水管网进行了全面改造，安装了 1 7 套污水处理设备。由于污水处理设备只是简单的预处理设施，只能去除水体 表面的悬浮物和部分胶体物质，而排放水体中b o d 。和c o d 的含量依然较高，对 当地水体污染依然严重。近年来，随着废旧塑料回收产业的规模不断扩大，原 有的污水处理设备的能力和处理工艺已经不能满足所排出的污水处理要求，严 重污染了当地生态环境。 沙河镇驻地现只设有部分排水沟渠，雨污水以地表径流的方式，不经任何 处理，就近排入沟渠，严重污染了环境，阻碍了经济的发展，为此，镇驻地已 开始实施污水收集管网建设。 2 9 城市总体规划概述 沙河镇发展的总体规划是：把沙河镇建成能辐射和带动莱州西南部、乃至 烟台、青岛、潍坊三市交界处发展的中心城镇。 根据莱州市沙河镇总体规划。远期2 0 1 5 年主要指标为： 全镇总人口；1 2 5 7 万人 城镇人口：7 万人 城镇化水平：5 6 人口自然增长率：5 农业总产值：8 亿元 工业总产值：8 0 亿元 财政收入：5 0 0 0 万元 农民人均纯收入：8 0 0 0 元 城镇建成区面积：7 5 5 平方公里 城镇人均居住面积：2 0 方米 城镇住宅成套率：9 0 9 6 城镇人均道路面积：1 5 平方米 四川大学t 程硕士论文物化一微滤法处理城镇污水及回用工艺设计 城镇人均生活用水量：2 0 0 r e 人日 城镇供水普及率：1 0 0 9 6 2 0 0 5 年驻地人口规模已达到4 5 万人，用地规模4 9 3 7 公顷，人均建设用 地1 0 9 7 平方米；远期2 0 1 5 年用地规模为7 5 4 0 6 公顷，人均建设用地标准为 1 0 7 8 平方米人。 1 2 p q l f l 大学t i y 硕t 论文 物化一微滤法处理城镇污水及回用t 艺设计 3 工艺方案选择 3 i 设汁规模的确定 3 1 1 服务范围 根据沙河镇总体规划和设计要求，污水收集系统服务区域范围为整个沙河 镇内企业排放的工业污水和和沙河镇驻地的生活污水。 3 i 2 建设年限 根据国家相关部门及规划发展要求，污水处理工程近期建设年限为：2 0 0 6 年( 一期工程) ，远期建设年限为2 0 1 0 年以后。 2 i 3 设计规模 根据工业废水量的预测和沙河镇驻地的生活污水量预测。近期( 一期) 污 水处理工程规模确定为：5 0 0 0 m y d ，变化系数取k = i 2 ，实际处理能力6 0 0 0 m d 。 远期污水处理总量1 0 0 0 0 m d 。 3 2 设计水质 3 2 1 设计进水水质 本污水处理站的污水近期主要来源为废旧埋料造粒加工中产生的废水。废 旧塑料造粒加工的工艺如图3 1 所示。 废塑料 - 图3 1 废塑料造粒加工流程图 废旧塑料来自国内外，含有各种杂质，造粒加工中的清洗废水中含有大量 1 3 四川大学工程硕士论文物化一微滤法处理城镇污水及回用工艺设计 泥沙、s s 、油类、洗涤剂和有机污染物，且水质水量波动幅度大，可生化性较 差( b o d s c o d 廿 0 3 ) 。 具体确定这种进水水质是非常困难的，只能根据多次测量的结果，加权平均计 算。 废旧塑料加工废水主要污染物排放情况为： 废水中的主要污染物为：c o d 盯、s s 、总磷、石油类和粪大肠菌群；酚、苯 胺、苯系物、有机氯农药( 六六六) 也有不同程度检出，其中： vc o d c r 的浓度范围一般在3 6 0 - - 9 2 0 m g l t js s 的浓度范围一般在5 1 6 1 3 6 0 m g l ” 总磷的浓度范围一般在1 0 2 2 9 7 m g l t ， 石油类的浓度范围一般在l1 3 2 5 8 m g l 。 u 粪大肠菌群2 4 0 0 0 个l 。 参考莱州市环保局近来的取样，分别分析化验了十几个有代表性的水样， 确定设计进水水质如下： 化学需氧量( c o d 。) 8 0 0 m g l 固体悬浮物( s s )9 0 0 m g l 氨氮 3 m g l 总磷2 5 m g l 石油类 1 5 m g l d h7 0 1 0 0 3 2 2 设计出水水质 莱州市环保局关于莱州市沙河镇污水处理厂执行排放标准的意见为： “沙河镇污水处理厂以处理废塑料加工废水为主，同时兼顾镇驻地生活污水 和和工业污水。污水处理厂的出水通过珍珠河排入莱州湾。根据关于莱州市 近岸海域环境功能区划，珍珠河入海口处为二类海域，因此确定沙河镇污水处 理厂出水标准执行污水综合排放标准( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 中表1 和表4 中其他 排污单位一级标准。”根据莱州市环保局的意见，经处理后排放废水水质按污 水综合排放标准( g b 8 9 7 8 - 1 9 9 6 ) 一级标准( 1 9 9 8 年1 月1 日后建设的单位) 要求执行。 1 4 网川大学t 程硕十论文物化一微滤法处理城镇污水及咧用t 艺设计 出水水质应达到如下指标： 化学需氧量( c o d , ，)1 0 0 m g 几 生物需氧量( b o d ；) 2 0 m g l 固体悬浮物( s s ) 7 0 m g l 氨氮 1 5 m g l 总磷 0 5 m g l 石油类5 m g l p h 6 0 - 9 0 根据国家建设节水型社会的要求，污水资源化势在必行，因此在过滤池后 设置连续微滤膜系统进行深度处理，达到城镇污水处理厂污染物排放标准 ( g b l 8 9 1 8 - - 2 0 0 2 ) 中的一级标准a 标准，a 标准是城镇污水处理厂出水作为回 用水的基本要求，见表3 - 1 由于连续微滤膜系统可傲模块化设计，因此可根 据实际需求的回用水量逐渐扩大供水能力，从而避免了由于超前的固定资产投 资造成浪费。 表3 - 1 城镇污水处理厂污染物排放标准 序号摹奉控制项目一级标准 二级标准三缓标准 标准8 标准 l 化学需氧量( c o d ) 5 0 6 01 0 01 2 0 2生化需氧量( b o d dl o2 03 0 6 0 3 悬浮物( s s )1 02 03 05 0 4动植物油l3 52 0 5石油类l351 5 6阴高于表面活性剂0 5l25 7 总氯( 以n 计)1 52 0 b氨氟( 以n 计)5 ( 8 ) 8 ( 1 5 )2 5 ( 3 0 ) 9总磷( 以 2 0 0 5 年1 2 月3 1 日前建设的 l1 53 5 p 计) 2 0 0 6 年1 月t 日起建设的0 5i 35 1 0 色度( 稀释倍数)3 03 04 05 0 l l p h6 - 9 1 2 粪大肠菌群数( 个l )t o l o 1 0 1 5 i e 朗川大学t 程硕十论文 物化一微滤法处理城镇污水厦回用丁艺设计 i 3 2 3 处理效果 根据进水水质指标和所要求达到的水质标准，污水处理设施的主要污染物 的去除率见表3 2 表3 - 2废水处理效果表 处理项目进水( m g l ) 出水( m g l ) 去除率( ) c o d c ， 8 0 0 1 0 08 7 5 b o d ；8 02 07 5 o s s 9 0 07 09 2 2 氨氮 3 0 1 5 总磷2 50 5 石油类1 556 6 7 p h 7 - 1 0 6 5 - 8 5 3 3 污水处理厂厂址选择 3 3 1 厂址选择原则 ( 1 ) 应符合城市总体规划及满足近远期发展的要求： ( 2 ) 污水处理厂应设在城市排水管网下游； ( 3 ) 必须有满足污水处理厂工艺所需的土地保证； ( 4 ) 交通、运输及水电供应条件需有保证； ( 5 ) 厂址应规划在与居住区域或公共建筑群保持一定的距离，以保证环境卫生 的要求。 3 1 3 2 厂址选择 根据城镇总体规划，厂址选择在林家处珍珠河下游河滩西侧。 该厂址具有以下特点： ( 1 ) 位于河道下游； ( 2 ) 现状为河滩及农田，基本无拆迁量： ( 3 ) 场地开阔，有利于远期扩建； 1 6 微滤法处理城镇污水及酬用t 艺设计 ( 4 ) 位于干线公路旁，交通运输便利； ( 5 ) 厂址远离村庄，对村庄居民生活环境影响小； ( 6 ) 地势平坦，土质结构较好，离河道较远，无洪涝之患。 3 4 污水处理厂工艺方案 3 4 1 工艺方案选择的原则 废1 日塑料清洗过程中排放的污染物如得不到很好的治理，必然会加重河流 的污染，污水处理设施的建设和正常运行对企业的可持续发展具有重要意义。 但污水处理设施的建设和正常运行，又受多种因素制约和影响，其中选择先进 适用的污水处理工艺对污水处理设施的稳定运行和降低运行成本是关键。因此， 有必要根据有关的标准和从整体优化的原则出发，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、经济合理的污水治理方案。 ( 1 ) 采用的处理工艺，在确保污水处理达标排放及保证回用水水质的同时， 最大限度的减少工程投资、占地与降低能耗和日常运行费用。 ( 2 ) t 艺流程简短可靠，对水质变化的适应能力强，运行管理方便，灵活、 稳定。 ( 3 ) 选择先进可靠的专用处理设备，降低系统的维护工作量，以保证系统 的长期正常运转。 ( 4 ) 根据工艺的需要，设置必要的自控系统，以保证处理效果和减少劳动 强度。 ( 5 ) 污水处理排出的污泥应易于处理和处置，避免出现二次污染，尽可能 减少对周围环境的影响。 本工程污水处理方案选择须慎重考虑到以下实际情况： ( 1 ) 进入污水站的废水存在如下鲜明特性： 可生化性较差( b o d j c o d o ， o 3 ) ； 水质、水量波动幅度大( 一般白班生产) ： 含泥砂量较大： 含有石油( 浮油) 、乳化油等油类物质； 回收除农药瓶之外的几乎所有塑料制品； 1 7 四川大学t 程硕士论文物化一微滤法处理城镇污水及回用工艺设计 在清洗过程中使用大量的沈涤剂； 含有糖类、化工等有机物。 ( 2 ) 本工程为城镇小型综合污水处理厂，故在工艺选择时须考虑到运行管 理和操作维护的简便性，减少操作人员劳动强度。 ( 3 ) 其他配套和要求。 系统操作尽可能简单，地下设施尽量不采用或少采用电动、气动阀 门或装置： 尽量不采用须经常维护、可靠性差的一次在线仪表，尤其足不直接 参与过程控制的显示仪表； 将须经常维护的格栅、污泥脱水机、电气与控制柜等设旅置于地面 上的构筑物内； 地下构筑物设置必要的通风设备。 ( 4 ) 污水处理设施要求连续运行，且不能经常停产维护，须有如下要求 与之相适应： 处理设施的进出水是连续的或者有足够的调节容积来保证间断运行 的处理设施： 关键设备( 如水泵) 要有备用； 关键设备的选型须考虑到免维护的特点( 如生化池曝气装置的选择 等) 3 4 2 处理工艺的选择 本污水处理工程的处理规模为5 0 0 0 m 3 d ，其中用于生产回用的水量暂按 2 0 0 m 3 d 设计，预留增加的空间。 本工程污水含有大量泥砂、悬浮物( s s ) 、油类及洗涤剂，水质水量极不稳 定，可生化性差对污水取样分析结果如表3 - 3 所示。污水中b o d 。c o p o , l o g a n 为h r b 3 3 5 ，中l o m 为h p b 2 3 5 。 四川大学t 程硕士论文物化一微滤往处理城镇污水及回用工艺设计 6 电气仪表及照明设计 6 1 电气设计 设计杯准 ( 1 ) i o k v 及以下变电所设计规范 ( 2 ) 供配电系统设计规范 ( 3 ) 低压配电设计规范 ( 4 ) 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 ( 5 ) 通用用电设备配电设计规范 ( 6 ) 建筑照明设计标准 ( 7 ) 电力工程电缆设计规范 6 1 1 电源及用电负荷 按三级负荷设计，单回路供电，电源电压3 8 0 2 2 0 伏，由厂区总降变电所 低压配电间引出，由电缆引至污水处理站配电室。 用电负荷分布见表6 一l 。 表6 一l 电负荷分布与统计 序号供电部位 供电容量( k w )备注 l细格栅2 0 2沉砂池1 0 o 3调节池3 3 o 4沉淀池2 0 5过滤池3 8 o 6 消毒池 2 0 72 0 0 t d 连续微率滤系统 3 0 o 8污泥池2 o 9污泥脱水机房3 0 o 1 0控制系统l o 0 l l其他l o o 总计 1 6 9 40 4 5 5 2 3 o 4 9 9 9 9 9 2 9 一 一 一 一 一 一 一 3 2 4 2 5 4 7 5 5 5 6 5 3 1 o o o 0 o o 2 o o o o o o o 5 5 5 5 5 5 5 b b b b b b b g g g g g g g 四川大学工程硕士论文物化一微滤法处理城镇污水及咧用t 艺设计 6 1 2 计量方式和保护方式 ( 1 ) 本工程电能计量在总进线处采用有功电能计量，动力为3 8 0 v ，照明 为2 2 0 v 。 ( 2 ) 低压配电母线采用空气断路器作短路保护，馈线采用空气断路器和热 继电器作短路和过载保护。 6 1 3 无功补偿 本设计采用在低压侧集中自动补偿。在污水处理低压配电装置母线上设置 低压电容器自动补偿柜进行自动补偿。补偿后的功率因数达0 9 5 以上。 6 1 4 电气设备选型 采用动力配电柜和配电箱，低压柜选用删s 型。柜内装有的电子设备均选 用有防潮、保温功能的产品 6 1 5 电力输送方式 配电为3 8 0 2 2 0 伏三相四线，电缆在建筑物内采用穿管埋地、沿墙及电缆 桥架敷设，在厂区电力输送采用电缆直接埋地，由配电室送至各用电、配电设 备电缆直埋敷设时采用金属铠装电缆，在电缆沟及桥架内敷设采用非铠装电 缆。电力电缆的型号为y