某工业园污水处理工程结构设计.doc

某工业园污水处理工程结构设计第一章 总论1.1 项目概况1.1.1 项目名称化工产业园工业污水集中处理工程（一期）1.1.2 项目建设地点1.1.3 项目建设单位1.1.4 项目建设内容与规模本项目拟对产业园工业污水进行收集和提质处理，建设 工业污水集中处理工程，旨在进一步降低该区域的污染排放总量，控制和治理该区重金属工业污水污染问题。项目主要工程建设内容包括：(1)化工产业园工业污水处理厂工程，设计建设规模为8.0万m3/d；(2)工业污水收集管112.5km，污水排放管12km及提升泵站2个。(3)化工产业园水环境监测网络系统。1.1.5 工程分期项目建设期为24个月，2013年1月至2014年11月为工程实施阶段，2014年12月完为工程验收评估阶段。1.1.6 项目投资项目总投资为47692.96万元，其中固定资产总投资为47421.02万元，流动资金271.94万元。1.2 可行性研究报告编制单位1.3 编制原则和依据1.3.1 编制原则1、贯彻党的十八大报告提出的“大力推进生态文明建设”精神，将 区涉重工业污水厂项目积极推进区域生态环境文明建设；2、贯彻环境保护的基本国策，执行国家有关法规、政策、规范及标准；3、在城市总体规划指导下，执行全面规划、分期实施的原则，使工程建设与城市的发展相协调，保护城市水体和环境，最大程度地发挥工程效益；4、采用技术先进、高效节能、效果稳定、占地少的处理工艺，确保污水处理达标排放，减少工程投资和日常运行费用；5、妥善处置污水输送、处理过程中产生的栅渣、沉砂和污泥，避免造成二次污染；6、采用现代化技术手段，实现自动化管理，做到技术先进、经济合理、运行可靠、操作方便；7、合理布置处理构筑物及水力流程，减少工程投资，节约能源，降低日常处理费用；8、选择国内外技术先进、可靠，运行管理方便，维修简便的排水专用设备；9、按照国家规范，结合当地实际情况进行投资估算和经济分析。1.3.2 编制依据1、国务院关于促进资源型城市可持续发展的若干意见(2007年12月)；2、绿色湖南建设纲要(2012年4月)；6、 区土地利用总体规划（2006-2020）7、中华人民共和国环境保护法(1989.12.26)；8、中华人民共和国水法(2002.8.29)；9、中华人民共和国水污染防治法(2008.2.28)；10、中华人民共和国防洪法(1997.8.29)；11、中华人民共和国河道管理条例(1998.6.3)；12、中华人民共和国城市规划法(1989.12)；13、中华人民共和国水土保持法(1991.6.29)；14、中华人民共和国节约能源法(1998.1.1)；15、中华人民共和国土地管理法(2004.8.28)；16、国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定(国发200539号)；17、全国生态环境保护纲要(2000.12)；18、节能中长期专项规划(国家发改委 发改环资20042505号)；19、关于发布城镇污水厂污染物排放标准（GB18918-2002）修改单的公告（国家环保总局公告2006年第21号）；20、国家发展改革委办公厅关于请组织申报重点流域工业污染防治2013年中央预算内投资备选项目的通知（发改办环资20123229号）；21、当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录（2010年版）（2010.4）22、其他相关依据性文件。1.3.3 编制采用的标准及规范1、城市用地分类与规划建设用地标准（GBJ137-90）；2、地表水环境质量标准（GB3838-2002）；3、污水综合排放标准（GB8978-1996）；4、城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）；5、室外排水设计规范（GB50014-2006）；6、城市污水处理厂污水污泥排放标准7、城市排水工程规划规范（GB50318-2000）；8、污水排入城市下水道水质标准（CJ3082-1999）；9、建筑设计防火规范（GBJ16-87）；10、建筑抗震设计规范（GB50011-2001）；11、城市工程管线综合规划规范（GB50289-98）；12、给水排水管道工程施工及验收规范（GB50289-98）；13、建设项目经济评价方法与参数 国家发展改革委、建设部2006年）；14、城市污水处理厂工程项目建设标准（修订）（建设部2001.6.施行）；15、城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准；16、室外给水设计规范（GB 50013-2006）；17、城市给水工程规划规范（GB50282-98）。1.4 主要技术经济指标主要技术经济指标见表1-1。表1-1 主要技术经济指标表序号指标名称单位参数备注1设计规模1.1污水处理厂万m3/d8.01.2配套管网布设km124.51.2.1污水收集管km112.51.2.2污水排放管km121.3规划占地面积亩178.52建设期a23劳动定员人604投资及资金筹措4.1污水厂投资万元26086.894.2配套管网工程万元21606.084.3总投资万元47692.964.4筹 资5环境效益5.1CODcrt/a20445.2SSt/a26285.3NH3-Nt/a642.45.4减排汞量t/a1.435.5减排镉量t/a2.685.6减排铅量t/a13.146经济指标6.1税前财务内部收益率%9.966.2净现值万元16464.83I=4%6.3投资回收期年10.316.4投资利税率%8.56.5盈亏平衡点%46.65处理水量计算1.5 结论1、 化工产业园现有规模企业110家，其中有38家企业所排污水含重金属，产业园现有的4座工业污水处理厂工艺陈旧、年久失修，无重金属处理能力，并且其中3家工业污水处理厂建设位置不符合当地发展规划，亟需整合新建1座工业污水处理厂对产业园区污水进行集中处理。2、本工程建设场地位于。建设场地的自然条件（地形地貌、水文、地质等）、社会条件（交通、供水供电条件等）均能满足本项目建设需要。3、为处理 化工产业园8.0万m3/d工业污水，使其达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）的一级B标准后排放于长江水域，需建设工业污水处理厂（一期）1座，占地面积178.5亩，配套污水收集管112.5km，污水排放管12km。4、本工程拟采用：重金属捕集+水解酸化+活性污泥法+反应沉淀过滤的工艺对园区内工业污水进行集中深度处理。本项目技术方案成熟可行，可有效处理 化工产业园的工业污水。5、本项目采用BOT的模式进行建设、经营和管理，公司定员60人。6、本工程建设周期为24个月，2013年1月2014年12月。7、项目总投资为47692.97万元，其中固定资产总投资为47421.02万元，流动资金271.94万元。项目采用BOT模式建设和运营。8、本项目建成后，可以有效降低 化工产业园排入长江水域污染物质的总量，对改善投资环境，促进经济发展有重大意义，污水厂建成后区域污染物CODcr、SS、NH3-N削减量分别为2044t/a、2628t/a、642.4t/a，重金属汞、总镉、总铅削减量分别为1.43t/a、2.68t/a、13.14t/a。9、本可研从项目建设必要性、建设条件、建设方案、环保、投资及效益等方面进行论证，项目在经济、技术和环境等各方面均具有可行性。99第二章 城市概况第三章 项目背景及必要性3.1 项目背景产业园现有4座集中污水处理厂（不包括产业园内各企业的污水处理车间），处理能力11万m3/d。三家污水处理厂的收纳污水均来自产业园内各工厂，由于在建设时未考虑对重金属的处理，且建成时间较长，经污水厂处理的污水未能达标排放（未达标因子主要是重金属元素），严重影响周边群众日常生活，既损害城市形象，又影响投资环境。多级政府多次强调需对这三家污水处理厂进行搬迁改造，提出对产业园现有的 污水处理厂搬迁整合，新建一座污水集中处理中心。3.1.1 产业园排污现状根据 环保局提供的数据， 化工产业园现有110家工业企业，工业污水总量约为7.5万m3/d，主要排污企业的污水量数据见表3-1。目前，产业园区内各企业均设有污水处理车间，按照产业园的规定，各企业产生的工业污水必须先经过自身的污水处理车间预处理达到污水综合排放标准（GB8978-1996）三级排放标准的要求，再排入附近污水处理厂进行终端集中处理。但是在实际操作过程中，由于种种原因，一部分企业未能按照要求达标排放，这些企业未能达标的污染因子基本为重金属。同时由于现有集中污水处理厂无重金属处理设施，因此，造成了集中污水处理厂排放废水未能达到排放要求的现象。具体监测数据见表3-2，表3-3。3.1.2 产业园工业污水的特征产业园工业污水具有如下特征：一是污染源分布面积广，污水总量大。包括100多平方公里区域内，日污水量11万吨；二是排污企业较多，污水成分复杂。该地区排污企业既有国有大型企业，还有众多中小企业；三是污染成分复杂，种类包括炼油、石油化工、精细化工、催化剂化工、农药化工、机械制造、港口物流等，污水水质差异较大。然而 现有的污水处理厂只能处理普通工业污水及生活污水，含重金属污水目前未能得到有效的处理。3.2 项目建设的必要性水资源可持续利用是我国社会经济发展的战略问题。解决工业污水污染问题关系到人民群众的生活及社会的稳定，关系到城市的形象及可持续发展。根据国家发展改革委办公厅关于请组织申报重点流域工业污染防治2013年中央预算内投资备选项目的通知（发改办环资20123229号）文件要求，结合 化工产业园工业污水排放现状，现有的集中工业污水厂中有三座工业污水处理厂处于产业园区中心地带，不符合城市长远发展规划，并且存在一定的污染问题，严重影响周边群众日常生活。亟需对原有的 污水处理厂进行搬迁整合，新建1座集中工业污水处理厂对产业园区的工业污水进行深度处理。3.2.1 促进长江中下游流域重金属污染治理目前，我国国际环保压力持续加大。某些发达国家试图通过国际制度安排约束发展中国家的发展空间。目前，我国已签署和批准了30多项国际环境公约，履约任务较繁重。十一届全国人大四次会议以高票通过了中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要。十二五规划纲要将国内生产总值(GDP)增长作为预期性指标，将人口资源环境和公共服务人民生活中的8项指标作为具有法律效力的约束性指标，在这8项备受关注的强制性指标中，在“十一五”时期落空的主要污染物减排指标被作为重点列入其中。要求五年之内实现主要污染物排放总量减少10，并作为考核政府责任的标准。减排指标成为“十二五”时期经济社会发展的约束性指标，不仅显示出党中央、国务院对环境保护的重视和保护环境的坚定信心，还折射出环境保护正在成为优化经济发展、调整经济结构、转变经济增长方式的重要手段；而在推进政府职能转变过程中，体现公众利益的环境保护成为各级政府不容推卸的责任。根据中华人民共和国环境保护法、国家水体污染控制与治理科技重大专项、国务院办公厅转发环境保护部等部门关于加强重金属污染防治工作指导意见的通知（国办发（2009）61号）、湖南省湘江流域水污染防治条例（湖南省第九届人民代表大会常务委员会公告（第99号）等法律法规以及相关规划的要求，国家发改委、环境保护部、湖南省人民政府会同国务院有关部门组织制定了湘江流域重金属污染治理实施方案（以下简称实施方案），以“惠民生，调结构，控风险”为主线，明确“保障民生安全、控制工业污染源、治理历史遗留污染”的三大核心任务，并布局一批治理项目。实施方案涉及湖南省境内的永州、郴州、衡阳、株洲、湘潭、娄底、长沙、 等8个地级市67个县（市、区）。产业园现有的工业污水处理厂未能对产业园内含重金属污水进行有效处理，给排污口下游饮用水安全带来较大隐患，本项目将拆迁产业园内现有3座未能达到处理要求的集中工业污水处理厂，新建1座集中污水处理厂对产业园的工业污水进行有效处理，使排水达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB19918-2002)一级B标准，最大程度减轻长江污染，降低重金属等污染物排放总量，对于降低长江水环境污染，确保长江中下游地区饮用水安全具有重要意义。3.2.2 是适应区域规划和经济发展的需要2012年，为了适应城市建设与发展的需要，湖南省发改委批准 区建立湖南 化工产业园，并且编制了湖南 化工产业园总体规划（2012-2030年）。目前产业园内 污水处理厂均建在规划的城区范围内，不符合城市发展规划。本项目符合湖南 化工产业园总体规划（2012-2030年）规划要求，且项目远离城区居民区，可减少污水厂的大气污染对城区居民的影响。3.2.3 能有效整合资源，对产业园工业污水进行集中提质处理项目服务范围主要为面积四十五平方公里。原有的 污水处理厂均分布于产业园中心城区，不符合长远发展规划。湖南省有关领导视察后，提出中心城区的污水处理厂与城市发展规划不符，需尽快对原有污水处理厂进行搬迁。且整合新建一座污水处理厂后，污水排输管网通过一次加压即可排输完毕，不会造成排输困难或过度增加排输成本。综上所述，建设 区工业污水处理工程是加强环境保护、防止污染的重要措施，是进行基础设施配套建设和促进 经济持续发展的需要。因此，建设 区工业污水处理工程具有必要性。3.3 项目总体目标本工程既是一项市政工程，又是一项环境保护工程。污水处理目标：经过各企业对产生的工业污水进行预处理后，废水达到污水综合排放标准（GB8978-1996）三级排放标准，排入新建的集中工业污水处理厂进行深度处理，处理后污水达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB19918-2002)一级B标准，通过污水排放管排入长江。社会经济目标：经济建设与环境保护工程建设同步，污水处理厂的建设也应与整个地区的发展同步。作为城市重要基础设施， 工业污水处理工程的建设，对改善长江中下游 段的水体环境质量、防止水污染、改善水源水质、提高人民健康水平、改善投资环境具有十分重要的作用，环境效益、社会效益、经济效益显著。工程目标：针对 区目前的城市污水水量和水质，选用先进、可靠、经济、有效的污水、污泥处理工艺，发挥更好的投资效益，在满足规定的出水水质要求的前提下，建设一座技术先进、处理成本低、运行可靠的污水处理厂，改善整个长江中下游 段河道、水系的水环境。污水处理厂自身为一个污染源，必须有效控制臭味、噪声、固体废弃物的污染。特别是剩余污泥，为了防止剩余污泥的二次污染和实现污泥的资源化利用，近期拟对机械脱水后的污泥送至垃圾处理场进行卫生填埋，远期可对产生的剩余污泥进行稳定化处理。第四章 总体方案设计由于产业园内现有集中污水处理厂均处于产业园现有规划的中心地带，不符合城市发展规划，并且现有集中工业污水厂不能对重金属污染物进行有效的处理，存在一定的污染问题，严重影响周边群众日常生活。本项目拟将现有的 污水处理厂进行关闭，新建工业污水处理厂对产业园的工业污水进行集中提质处理。4.1 规划年限和服务范围根据湘江重金属质量专项规划(2009-2015)，结合国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要(2011年8月)、湖南 化工产业园总体规划(2012-2030)，工程建设按近期规划设计，工程服务范围为45km2。4.2 项目建设内容本项目拟对 化工产业园工业污水进行集中提质处理。主要建设内容包括：(1) 化工产业园工业污水处理厂工程(一期)，设计建设规模为8.0万m3/d；(2)工业污水管网总长124.5km,其中污水收集管网长112.5km，污水排水管网长12.0km。(3) 化工产业园水环境监测网络系统。4.3 总体工艺路线本项目拟集中接纳 化工产业园企业经过处理达到排放标准的外排污水，总体工艺路线如图4-1所示。建成区化工企业建成区含重金属污水排放企业拓展区含重金属污水排放企业拓展区化工企业重金属污水预处理工业污水综合处理厂达标排放图4-1 总体项目路线图4.4 排水体制根据工业园区规划(2012年6月)及当地环保局数据，工业污水采用分流制排放。4.5 污水收集系统根据 化工产业园排放工业污水特征，按含重金属工业污水和普通工业污水分别进行处理，因此，收集管网分两个系统：（1）含重金属污水收集系统；（2）普通工业污水收集系统。采取分管网收集污水有利于集中处理，降低处理成本。第五章 项目选址5.1 选址原则项目的选址与城市规划、管网布局、污水走向、地形地貌等因素有密切的关系，同时它对周围环境卫生，处理厂基建投资及运行管理均有较大影响，在与规划的总体布局相适应的前提下还需遵循如下原则：（1）工程选址应结合城市总体规划和排水工程总体规划，合理确定防护距离，保护居民健康；（2）交通、运输方便，供水供电可靠，尽量留有扩建的余地；选址应满足防洪的要求，厂区要不受水淹，有良好的排水条件；（3）要考虑项目建设位置的工程地质情况，以节省造价，方便施工；（4）充分利用地形，随坡顺势建设，便于污水的排放和利用，节省能量。5.2 厂址方案为了选好 化工产业园污水处理厂的厂址， 区建设局、城管、国土、规划、环保等有关部门对工业园进行了踏勘，并会同有关部门对选择的多个场址进行进一步踏勘和初步评议，在此基础上筛选出两个重点厂址作出分析比较，两方案如下：厂址一：厂址一选址位于 乡，完全按总体规划布置的厂址方案选址，位于工业园最南面。目前为一片荒地，场地土方量少，地质条件良好，部分用地受洪水侵袭，无拆迁，施工条件良好，交通方便。厂址二：方案二是选址位于工业园西南面，目前为一片荒山，地面标高较高，土方量大，无征地拆迁，施工条件良好。5.3 厂址比选根据以上选择的两个厂址，对其优缺点分析如下：5.3.1 厂址一1、优点（1）位于 区。该地块目前为荒地，不占用农业用地，是全工业园污水处理的理想汇合处，地理位置合适；（2）离现有建成区和规划区均有一定的距离，周边无村民，对工业园和周边村民的环境影响较小；（3）紧靠长江，出厂水排水管很短；（4）厂区临近公路，交通方便；（5）供电方便、与工业园规划的要求相符合。2、缺点地质条件差，需进行基础处理；紧邻长江，需考虑防洪。5.3.2厂址二1、优点（1）处于工业园的边缘，周边居民较少；（2）地质条件好，无需进行基础处理。（3）离长江较远，不必考虑防洪2、缺点（1）标高要高于工业园东边地区，土方量大，而且需对东边的污水进行2次提升，建设成本大；（2）项目地不属于工业园行政村，征地手续复杂。（3）远离长江，排水管网长。5.4 推荐方案通过对以上两个厂址方案的综合分析比较，可看出：厂址一的缺点是基础处理费用高。厂址二的缺点在于标高高于工业园东边地区，土方量大，项目地不属于工业园行政村，征地手续复杂，不是规划推荐方案，离长江较远，管网建设费用高。从节约投资、节约运行费用、不影响环境等角度考虑，本可研建议将厂址一作为 化工产业园污水处理厂的推荐厂址。第六章 工业污水集中深度处理工程6.1 项目整体构想本项目拟对 化工产业园内的现有工业污水进行终端集中处理，降低区域环境污染物排放总量，减轻 化工产业园工业污水对长江饮用水水源的污染，实现长江 段水环境综合治理的目标。 化工产业园的工业污水治理的总体思路如下：（1）预处理（各排污企业）和终端处理（污水处理厂）相结合的方式，即各排污企业应将污水处理达到污水综合排放标准（GB8978-1996）三级排放标准的要求，再排入污水处理厂进行终端集中处理；（2）工业污水集中处理系统：充分考虑 化工产业园产业布局和污染特征，本项目拟将区域内的工业污水分为两类进行分流收集，其中一类是含重金属污水，另一类是工业园区其它工业污水；（3）处理流程：收集到的含重金属污水首先经过预处理去除重金属离子，经沉淀分离后与收集的工业园区其他工业污水集中处理；（4）工程目标：经处理的工业污水出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级B标准。6.2 工程规模6.2.1 水量预测进入 化工产业园的工业污水需经企业内部污水处理设施处理达到污水综合排放标准(GB8978-1996)三级标准后方可排入处理厂进行提质处理，达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准后排入长江水域。根据 环保局提供的数据， 化工产业园现有110家工业企业，工业污水总量约为7.5万m3/d，具体数据见表6-1。6.2.2 污水处理规模根据 化工产业园污水水量，确定本项目工程建设规模为Q=8.0万m3/d。具体数据见表6-1。6.3 进水及出水水质按照当地环保部的要求，现有企业的外排污水必须经企业预处理达到污水综合排放标准(GB8978-1996)三级标准后进入污水处理厂进行终端处理。综合考虑收集管网及其他因素的影响，对企业的外排污水水质预测如表6-2和6-3所示。 表6-2 其他工业污水水质预测表（含重金属污水除外）编号名称单位数值备注1pH6-92SSmg/L4503CODcrmg/L6004BOD5mg/L4005NH3-Nmg/L1006石油类mg/L407色度倍200进水其他指标达到GB8978-1996三级标准。表6-3 含重金属污水水质预测表编号名称单位数值备注1PH6-92总汞mg/L0.053总镉mg/L0.14总砷mg/L0.55总铅mg/L1.06总铜mg/L3.07总锌mg/L6.08色度倍200综合上述水质预测表，采用加权法确定污水处理厂的进水水质，确定污水处理进水水质如表6-4所示。表6-4 污水处理厂进水水质预测表编号名称单位数值备注1PH6-91、企业外排污水（污水处理厂进水）水质为GB8978-1996三级标准，企业污水达标率100%；2、系统考虑一定的耐冲击负荷能力2SSmg/L4203CODmg/L6004BODmg/L4005NH3-Nmg/L1006Asmg/L0.57Hgmg/L0.058Pbmg/L1.09Cdmg/L0.110Cumg/L3.011Znmg/L6.012Mnmg/L5.013石油类mg/L4014色度倍2006.4 出水水质根据湖南省水功能区划及 市水环境功能区划分，长江 段位地表水类功能水域，其出水执行城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准。6.5 处理工艺选择6.5.1 选择原则根据设计原则，污水处理工艺应根据设计进出水水质、受纳水体、污水处理厂规模、污泥处置方法等多因素综合考虑，选择投资省、运行费用低、技术成熟、处理效果稳定可靠、运行管理方便、设备先进的工艺。处理工艺的选择力求做到：l 处理工艺合理、技术先进，水质变化适应能力强，出水达标且稳定，污泥易于处置；l 经济合理、电耗省、造价低、占地省；l 易于管理、操作方便，设备可靠；l 重视环境、臭气的防护，噪声的控制；l 场区景观好、与环境相协调，文明生产。6.5.2 含重金属污水预处理工艺含重金属污水的治理技术目前主要包括三种：第一种是污水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法、重金属捕集剂-生物制剂等；第二种是使污水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括：吸附、溶剂萃取、离子交换等方法；第三种是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除污水中重金属的方法，包括生物絮凝、生物吸附、植物整治等方法。本工程含重金属工业污水水量变化大、水质复杂，所选工艺适应性要强，应有一定的余量，以适应污水水量和水质的不均匀变化。根据同类污水的水质分析和参考国内外运行经验，设计从以下两个方面经行方案比选，以最常用的化学法-中和沉淀法和投加重金属捕集剂（生物制剂）的方法作比较。方案一 中和沉淀法由于污水中含有汞、镉、铜、铅、锌等重金属，还有砷、氟等非金属，可加入中和剂，使污水中的重金属离子与氢氧根离子反应生成氢氧化物难溶沉淀，从而达到净化水质的效果。工业上常用的中和剂有石灰石、石灰、苛性钠、苏打等。其中以石灰应用最广，它能够同时具有中和与混凝的作用，价格较便宜、来源广泛、处理效果较好，几乎可使所有重金属离子共沉淀除去。因此，它是国内外处理重金属污水的主要中和剂。石灰石价格便宜，中和生产的沉淀物沉降性好，污泥脱水性好，但其中和能力弱，PH不易提高到6以上，不适用于某些需要高PH条件才能完成沉淀的重金属离子，只能作为前段中和剂。在某些情况下，如水量少，希望减少泥渣量时，可考虑采用苛性钠或苏打作为中和剂，但它们价格昂贵，采用不多。方案二 投加重金属捕集剂（生物制剂）原理：利用硫杆菌复合功能菌群培养产生的代谢产物与无机化合物通过组分设计，制备得到含有-OH、-COOH、-SH、-NH2等大量功能基团的生物制剂，可与重金属离子进行配合反应，调节PH值使重金属离子通过高效沉淀得以深度净化，沉淀底泥脱水后返回冶炼工艺回收有价金属，实现污水的深度处理和资源化。工艺：将生物制剂加入到重金属污水进行配合反应，通过加入液碱调节pH值，使污水中的重金属配合离子水解形成共沉淀产物，然后斜板沉淀分离；经现场连续监测，处理后出水中铜、铅、镉、砷、汞等金属离子均达到生活饮用水水源水质标准，反应废渣脱水后返回冶炼工艺回收其中有价重金属。生物制剂可弥补传统去除重金属沉淀法的不足，具有去除率高、共存金属离子不存在干扰、沉淀物稳定性好等优点。现将化学沉淀法和重金属捕集生物制剂两个方案的优缺点对比如下：表6-5 两个方案的优缺点对比表方案：石灰+聚铁方案：生物制剂药剂费0.6元/m31.2元/m3主要优缺点优点：运行费低，出水稳定；缺点：要调节PH值，出水要脱钙优点：出水不用脱钙；缺点：相对方案一药剂费较高比较方案和方案，方案较方案具有工艺成熟、耐冲击、运行费用低等优点。方案从技术上更适合于低浓度重金属污水的深度处理，且工程建设费用相对较低，占地面积小，产生二次污染少，因此，本工程采用方案-重金属捕集剂（生物制剂）反应沉淀法作为首选工艺。提升泵站格栅含重金属污水管网超标污水返厂沉砂池1#事故调节池2#事故调节池贮泥池均质池接水解酸化池干泥无害化处理污泥车间高效反应沉淀池图6-1 含重金属污水预处理工艺流程示意图6.5.3 工业污水处理工艺根据 化工产业园的污染特征，表5-2列出了 化工产业园现有主要排污企业的污水及特征污染物情况，同时结合环保部门的水质监测数据进行水质分析，本项目收集的混合工业污水具有以下特点：（1） 污水可生化性差，大多数情况下BOD/COD0.25；（2） 氨氮较高，环保部门提供的水质显示，氨氮超标率为80%；（3） 污水中含有烃类、酚类和氰化物。根据 化工产业园工业污水水质特点，污水的可生化性较差，不易生物降解。因此，处理构筑物前端拟采用水解酸化池，利用水解和产酸微生物将污水中的固体、大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物，使污水在后续的好氧单元以较少的能耗和较短的停留时间得到处理。由于水解池具有改善污水可生化性的特点，其运行稳定可靠、维修方便，运行成本低。活性污泥法是一种污水的好氧生物处理法，由英国的克拉克和盖奇于1912年发明。活性污泥法及其衍生改了工艺是处理城市污水最广泛使用的方法。它能从污水中去除溶解性和胶体状态的可生化有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，同时也能去除一部分N和P。活性污泥法分为传统活性污泥法、延时曝气、氧化沟、AB法、SBR、A/O、A2/O等工艺。曝气生物滤池(BAF)工艺是90年代初兴起的污水处理新工艺，已在欧美和日本等发达国家广为流行。该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX（有害物质）的作用，其特点是集生物氧化和截留悬浮固体于一体，节省了后续沉淀池，其容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好，运行能耗低，运行费用省。本可行性研究报告提出两个方案，作为比较。方案一：以水解酸化+活性污泥法+反应沉淀过滤的处理流程工艺图见图5-2。污水通过粗格栅去除粗大漂浮物，进入均质池，由泵提升进入细格栅，再进入水解酸化池，出水进入生化池，完成生物处理过程，达到分解有机物和脱氮的目的，出水进入高效反应沉淀池和滤池进一步去除重金属和色度，出水进入接触调节池消毒，污水达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）的一级B标准后排放。方案二：以水解酸化+CAST+反应沉淀的处理流程污水通过粗格栅去除粗大漂浮物，进入均质池，由泵提升进入细格栅井，再进入水解酸化池，出水进入BAF池，去除水中的有机污染物，出水进入高效反应沉淀池进一步去除重金属和色度，出水进入接触调节消毒，污水达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）的一级B标准后排放。方案一和方案二均为成熟工艺，其处理出水均能满足处理系统的出水水质要求。各方案的特点比较如表6-6所示。表6-6 工艺方案技术比较方案特点比较方案一优点1、运行效果稳定，污水在理想的精致状态下沉到，需要时间短、效率高，出水水质好；2、处理工艺有较强的耐冲击能力，系统内滞留的处理水对污水有稀释、缓冲作用，能有效抵抗水量和冲击负荷；3、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活；4、反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀；5、具有良好的脱氮效果、运行可靠。缺点1、脱氮效果稍差。方案二优点1、占地面积小，节省投资；2、处理构筑物减少，流程简单；3、可实现除磷脱氮；4、运行灵活可靠，抗冲击负荷能力强。缺点1、间歇周期运行，对自控要求较高；2、变水位运行，电耗较大； 3、容积利用率较低； 4、污泥稳定性较低。综上所述，针对水质水量特点，并结合国内污水处理的最新技术和工程经验，本工程选择能满足设计出水水质要求、出水水质稳定性高、管理方便、电耗相对较低的方案一（水解酸化+活性污泥法+反应沉淀池过滤），因此，将其作为本工程的推荐方案。6.5.4 工业污水处理厂总体工艺结合混合污水和含重金属污水的水质特征，充分体现集中处理的原则，确定工业污水处理厂的总体工艺，如图5-2所示。工艺流程及特点说明如下：（1）强化预处理段由格栅、调节均质池组成。进水粗格栅可去除大尺寸的漂浮物和悬浮物，以保护后续设备的正常运转，并尽量去掉不利于后续处理过程的杂物。格栅采用回转式格栅除污机，栅渣经输送机送入螺旋压榨机，压榨打包后外运出厂。均质池体分为3格，每格停留时间4小时，可根据进水情况对来水进行水质、水量均化，确保后续生化处理工艺的稳定运行，有效应对冲击负荷，解决污水普遍存在的水质水量变化的问题。可根据来水水质进行灵活调节，在均化池内设排泥珩车。（2）生物处理段位混合污水处理的核心，采用水解酸化+活性污泥法水解酸化工艺属于厌氧污泥床反应器技术范畴。水解池内分污泥床区和清水层区，待处理污水由反应器地步进入池内，并通过带反射板的布水器与污泥床快速而均匀地混合，从而将进水中的颗粒物质与胶体物质迅速截留和吸附。由于污泥床内含有高浓度的兼性微生物，在池内缺氧条件下，被截留下来的有机物在大量水解-产酸菌作用下，将不溶性有机物水解为溶解性物质，将大分子、难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质。污水在生化池内进行缺氧和好氧生物处理，对污水中的有机物进行降解和去除。（3）高效反应沉淀池为含重金属污水处理的核心为降低 工业园区重金属排放总量，确保 工业污水对长江污染的最小化，采用在高效反应沉淀池内投加重金属捕集剂-生物制剂的方式截留污水中的有机物和重金属。（4）后深度处理段采用纤维滤池为确保 工业污水对长江污染的最小化，在沉淀池后设纤维滤池，进一步截留污水中的有机物和重金属，处理后出水排入长江。6.5.5 纤维滤池为满足当前节能减排的工作需要，进一步截留污水中的有机物和重金属，减少污染物排放量，提高出水水质标准，本项目拟参考当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录（2010年版）采用纤维滤池对出水进行深度处理。纤维滤池是一种全新的重力式滤池，它采用的是新型的复合旋翼式纤维滤料，取代传统石英砂滤池的新技术。在过滤时，滤层孔隙度沿水流动力方向逐渐缩小，密度逐渐增大，相应滤层空隙直径逐渐减小，可实现理想的深层过滤。当滤层被污染需清洗再生时，由于采用气-水混合擦洗的工艺和负荷纤维滤料，可有效地恢复滤料的过滤性。根据国内外经营，纤维滤池具有运行稳定、出水水质良好、有一定的抗冲击负荷能力等优点。纤维滤池滤速约是砂滤的2-3倍，相对其它滤池有较大的优势。图6-2 污水处理厂总体工艺流程图6.5.6 污泥处置在污水处理过程中，会产生大量的污泥，要使污水处理过程中产生的大量活性污泥达到无害化和稳定化，就要通过适当的工艺措施，降低其有机物含量及含水率，减少污泥体积，同时杀灭大部分致病菌和寄生虫卵，达到化学性质稳定和卫生防疫无害化，从而避免形成二次污染，保证污水处理厂的正常运行，最终实现变害为利、综合利用、保护环境的目的。目前，我国市政污水处理厂的污泥大都运送到垃圾填埋场进行简单的填埋处理，国外许多国家对污泥处置较多的方法是焚烧、填埋、堆肥和投海等。本项目应根据运行后污泥的浸出试验结果，由环保部门对其进行认定后，采取相应无害化、稳定化措施。若系统开始运行后，测出污泥中重金属含量较高，被界定为危废，应就近送至危险废物处置中心进行集中无害处理。第七章 污水处理厂工程设计7.1 工艺设计7.1.1 设计原则本可行性研究报告的工艺设计遵循以下原则：（1）根据工程实际情况，科学规划，分期实施；（2）工艺流程切实可靠，确保出水达到排放要求；（3）采用先进优质的处理设备和设施，质量可靠，经济合理；（4）布局合理，结构紧凑，节约占地；（5）方便操作管理，降低运行费用，节省工程投资。7.1.2 设计内容本污水处理厂设计日处理量为8.0万m3/d。本项目的设计范围包括：工业污水处理厂建设、构筑物单体、配套管网及水质监控系统设计。7.1.3 工艺流程污水处理厂总体工艺流程图见图6-2。7.1.4 主要建构筑物和设备(1)提升泵房功能：将污水提升进入调节均质池设计流量：Qmax=1750 m3/h平面尺寸：LB=3525m结构形式：钢筋混凝土结构数量：1座分为2组(2)调节池功能：调节水量水质调节时间：T=6h总调节容积：V=10500m3调节池尺寸：LBh=45426.5m结构形式：钢筋混凝土结构调节池对进水的水质和水量进行调节。池内安装潜水排污泵，对污水进行提升、选用潜水排污泵4台。(3)水解酸化池功能：将污水中的固体、大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物水力停留时间：HRT=4h水解池容积：V=3696m3数量：1座分为8格规格：LBh=1167m结构形式：钢筋混凝土结构(4)生化池功能：降低污水中的COD、BOD、氨氮设计总流量：Q=8.0万m3/d污泥负荷：Ls=0.19kgBOD5/kgMLSS.d平面尺寸：LBh=4542.946.4m结构形式：钢筋混凝土结构数量：2组（5）高效反应-沉淀池功能：处理污水中的重金属，使之符合排放标准设计总流量：Q=8.0万m3/d停留时间：HRT=0.45h沉淀负荷：q=1.0m3/m2h平面尺寸：LBh=42405m结构形式：钢筋混凝土结构（6）纤维滤池功能：进一步降低有机物、悬浮物和色度设计流量Q=8.0万m3/d虑速：V=20m/h平面尺寸：LBh=651.6m结构形式：钢砼结构数量：1座8格（7）鼓风机房建筑形式：砖混结构数量：1座规格：LBh=10.456m（8）贮泥池有效容积452.16m3，圆形，DH=126.21m结构形式：半地上式钢筋砼池（9）污泥脱水机房根据城镇污水处理厂附属建筑物和附属设备设计标准，以实用、够用为原则，用于布置脱水设备、加药设备及存放药剂等。排架结构，一层；平面尺寸：LB=24.212.0m污泥脱水前需预处理，目的在于改善污泥脱水性能，提高机械脱水效果与机械脱水设备的生产能力。本工程采用化学调理法，在污泥中加入助凝剂PAM（10）变配电房建筑形式：砖混结构平面尺寸：LB=18.911m用途：安放变配电设施（11）加药间功能：为消毒池及高效反应沉淀池投加药剂。其中消毒池投加药剂为二氧化氯，混合污水高效反应沉淀池投加药剂PAC和PAM，冶炼污水高效反应沉淀池投加药剂为生物制剂（重金属捕集剂）、凝结剂及PAM平面尺寸：LB=36.115m药剂储存间存放PAC及固体氯酸钠15天用量，存放固体PAM、生物制剂及凝结剂30天用量。表7-1 主要工艺设备表编号名称型号规格单位数量1潜污泵WQ200-400-7-15-4Q=400m3/h ；H=7m；N=15kW台42回转式格栅除污机GSLY-500b=500mm；a=75；N=1.1kW台23除砂机VGR502083m3/h；d=3650mm；N=1.5kW台14砂水分离器HGS-50d=250mm；N=0.55kW台15电动蝶阀D943X-10 DN400台126浆式搅拌机JBJ-1500n=25.5r/min；N=2.2kW台27框式搅拌机JBK-3000n=20r/min；N=0.75kW台108HJX型吸泥机HJX1-22L=22000mm台19离心泵IS100-80J-160Q=100m3/h ；H=32m；N=15kW台210剩余污泥泵WQ80-10-4Q=80m3/h；H=10m；N=4kW台211分支式配水支管套3612出水堰B=230；H=650；L=16500根1213内回流泵QJB-W7.5Q=400m3/h ；H=1.5m；N=7.5kW台214溶解氧测定仪台215曝气头套188816曝气管DN300m155617MBR膜架224014002200套11218中空纤维膜FP-AII15片448019混合液循环泵PBG200-200IQ=480m3/h；h=10.5m；N=22kW台820离心鼓风机D50-1.5n=2970 G=5200kg台221配套电机Y250m-2N=55kW台222卧螺离心机LW530X2270NYQ=75m3/h；N=30kW台223自动加药装置PT2660N=2.5kW台124水平螺旋输送机LSW320-10500L=10.5m；N=3.0kW台125倾斜螺旋输送机LSW360-7000L=7m；a=25，N=2.2kW台126轴流排风机N=0.37kW；n=1450r/min台327短管L=550根328隔膜计量泵GB0600N=0.55kW台529电磁流量计DFDC型N=0.05kW；d=15mm台430轴流风机T35-11-4#-15N=0.09kW台1631二氧化氯发生器CPF-8000DN=1.5kW台332控制柜DKG-5N=4.5kW台17.2 总图设计7.2.1 设计依据（1）工艺专业提供的建构筑物资料及平面图。（2）总图专业相关技术规范。7.2.2 设计原则（1）工业污水处理工程总平面布置结合城市总体规划和气象条件进行。（2）结合工业污水处理厂的构筑物布置分区，按照不同功能分区布置，之间用绿化带和道路分隔，处理构筑物间距合理紧凑。（3）重视环境设计，按照建成花园式处理厂的要求进行绿化和园林布