潭柘寺初设.docx
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潭柘寺初设
北京市门头沟区潭柘寺镇
污水处理厂升级改造工程
实施方案
工号:
SJFK0902-4
2009年03月
河南省豫北水利勘测设计院
文件扉页
工程名称:
北京市门头沟区潭柘寺镇污水处理厂升级改造工程
审核(定):
项目负责人:
专业负责人:
编制人员:
目录
项目梗概1
1设计依据、原则和范围3
1.1设计依据3
1.1.1主要依据资料3
1.1.2设计采用的主要规范和标准3
1.2设计原则5
1.3设计范围5
2项目背景7
2.1城市概况7
2.2自然条件7
2.2.1地理位置7
2.2.2地形地貌7
2.2.3气候条件7
2.2.4地震7
2.3工程建设必要性8
3工程规模及处理程度9
3.1服务范围9
3.2工程规模9
3.3进水水质9
3.4设计出水水质9
3.5处理程度10
4污水厂工程设计11
4.1工艺设计11
4.1.1设计原则11
4.1.2处理工艺确定11
4.1.3处理水消毒15
4.1.4污泥处理15
4.1.5改造处理站选址15
4.2构筑物设计16
4.2.1设计参数16
4.2.2原有处理厂介绍16
4.2.3升级改造处理工艺构筑物设计18
4.2.4关于工艺设备选型说明25
4.3总图设计25
4.4建筑设计25
4.4.1设计依据25
4.4.2工程概况26
4.4.3地理自然概况26
4.4.4平面设计26
4.4.5立面设计26
4.4.6建筑材料与工艺26
4.4.7构筑物功能面积26
4.5结构设计27
4.5.1设计依据27
4.5.2采用的主要标准及法规28
4.5.3工程地质条件28
4.5.4设计说明28
4.5.5地基基础28
4.6电气设计28
4.6.1设计范围及设计内容28
4.6.2变配电的设置29
4.6.3主要设备的选型29
4.6.4电缆的选型与敷设方式29
4.6.5操作方式29
4.7仪表及自控设计30
4.7.1系统概述30
4.7.2系统结构31
4.7.3控制模式31
4.7.4工控机系统功能32
4.7.5通讯33
4.7.6仪表系统33
4.7.7系统特点及优势34
5.防腐35
5.1构筑物防腐35
5.2设备及管道防腐35
6.环境保护36
6.1水环境质量36
6.2废弃物36
6.3厂区污水36
6.4项目施工过程中对环境的影响及对策37
6.4.1施工过程中对环境的影响37
6.4.2施工中对环境影响的防治措施37
7.节能及消防40
7.1节能40
7.2消防40
7.2.1编制依据40
7.2.2防火等级41
7.2.3防火及消防措施41
8.劳动保护42
8.1安全生产42
8.2工业卫生42
9.运营管理机构及人员编制43
9.1劳动定员43
9.2运行管理的基本要求43
9.3运行人员的职责与管理43
9.4运行考核的主要指标44
9.5记录与统计45
9.6管理制度46
9.7组织制定和实施安全技术操作规程46
10.建设进度安排47
10.1原则和步骤47
10.2项目实施组织机构47
10.3项目履行单位的选择48
10.4项目实施计划48
11.成本费用分析49
12.结论及建议50
12.1结论50
12.2建议50
项目梗概
项目名称:
北京市门头沟区潭柘寺镇污水处理厂升级改造工程
项目主管单位:
门头沟区水务建设项目管理办公室
项目建设单位:
门头沟区水务建设项目管理办公室
工程地点:
原门头沟区潭柘寺镇污水处理厂厂内
工程规模:
原厂设计处理规模为土建工程1000m3/d,安装设备为500m3/d;本次升级改造工程规模为土建工程1000m3/d,安装设备500m3/d,二期再增加设备500m3/d。
设计总变化系数Kz=2.09。
工程内容:
构筑物:
改造沉砂池、新建进水井、新建缺氧池、新建好氧池、新建膜池、新建设备间等。
设计进水水质:
CODcr:
400mg/L
BOD5:
200mg/L
SS:
200mg/L
NH4+-N:
40mg/L
TN:
45mg/L
TP:
3~4mg/L
pH:
6~9
设计出水水质:
CODcr:
50mg/L
BOD5:
10mg/L
SS:
5mg/L
NH4+-N:
5mg/L
TN:
15mg/L
TP:
0.5mg/L
pH:
6~9
污水厂升级改造工艺:
A/O+MBR工艺
工程总投资:
349.47万元
其中:
第一部分费用:
298.57万元
第二部分费用:
40.72万元
基本预备费:
10.18万元
年运行费用:
15.12万元/年
单位制水经营成本:
0.821元/m3
单位制水综合成本:
1.751元/m3
1设计依据、原则和范围
1.1设计依据
1.1.1主要依据资料
1)设计委托书
2)《潭柘寺镇污水处理站施工图设计》——2003年3月
1.1.2设计采用的主要规范和标准
(1)《中华人民共和国工程建设强制性条文》城市建设部分
(2)《室外排水设计规范》(GB50014-2006)
(3)《室外给水设计规范》(GB50013-2006)
(4)《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)
(5)《泵站设计规范》(GB/T50265-97)
(6)《建筑给排水设计规范》(GB50015-2003)
(7)《污水再生利用工程设计规范》(GB50335-2002)
(8)《建筑中水设计规范》(GB50336-2002)
(9)《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-1997)
(10)《污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082-1999)
(11)《城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准》(CJJ31-89)
(12)《给水排水制图标准》(GB/T50106-2001)
(13)《总图制图标准》(GB/T50103-2001)
(14)《城市污水处理工程项目建设标准》(2001年修订版)
(15)《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)
(16)《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)
(17)《鼓风曝气系统设计规程》(CECS97:
97)
(18)《城市排水泵站设计规程》(DGJ08-22-2003)
(19)《城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程》(CJJ60-94)
(20)《城市污水再生利用分类》(GB/T18919-2002)
(21)《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)
(22)《城市污水再生利用城市环境用水水质》(GB/T18920-2002)
(23)《建筑结构可靠度统一标准》(GB50068-2001)
(24)《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS138:
2002)
(25)《给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程》(CECS117:
2000)
(26)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2008)
(27)《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》(GB50032-2000)
(28)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
(29)《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)
(30)《钢结构设计规范》(GBJ50017-2001)
(31)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-94)
(32)《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191-96)
(33)《构筑物抗震设计规范》(GB50191-93)
(34)《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》(GB50032-2003)
(35)《给水排水工程混凝土构筑变形缝设计规程》(CECS117:
2000)
(36)《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)
(37)《采暖通风与空气调节设计规范》(GB50019-2003)
(38)《通风与空调工程施工质量验收规范》(GB50243-2002)
(39)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
(40)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
(41)《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)
(42)《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)
(43)《给水排水工程管道结构设计规范》(GB50332-2002)
(44)《建筑设计防火规范》(GB50016-2006)
(45)《地下工程防水技术规范》(GB50108-2001)
(46)《电力工程电缆设计规范》(GB50217-2007)
(47)《民用建筑电气设计规范》(JGJ/T16-2008)
(48)《10KV及以下变电所设计规范》(GB50053-94)
(49)《工业与民用供配电系统设计规范》(GB50052-95)
(50)《低压配电设计规范》(GB50054-95)
(51)《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB50060-92)
(52)《建筑防雷设计规范》(GB50057-2004)
(53)《通用用电设备配电设计规范》(GB50055-93)
(54)《工业企业设计卫生标准》(GB21-2002)
(55)《城市污水处理工程项目建设标准》(2001年)
(56)《爆炸和火灾环境电力装置设计规范》(GB50058-92)
(57)《供水排水用铸铁闸门》(CJ/T3006-92)
(58)《电力装置的电测量仪表装置设计规范》(GBJ63-90)
1.2设计原则
✧执行国家关于环境保护的政策,符合国家的有关法规、规范及标准。
✧根据污水的水质、水量的特点及回用要求,选择技术先进、安全可靠、运行管理方便、投资经济合理、适合北方地区特点的污水处理工艺。
✧在满足施工、安装及维修的前提下,使各处理构筑物尽量集中,节约占地,扩大绿化面积。
✧设备选型以高效节能、可靠、方便维护为原则,确保工艺运行效果,降低运行、维护费用。
采用适合国情的监测仪表及自动化技术,便于操作和管理。
✧尽量减少对周围环境的负面影响,选择能减少二次污染的工艺;尽量减少处理工艺产生的异味,控制噪声强度,减少噪声干扰。
✧根据城市基础设施统一规划、分期建设的方针,在设计中充分考虑近、远期相结合,布置上采用近期为主,兼顾远期建设,因地制宜地利用现有的排水设施。
1.3设计范围
本工程的设计范围包括:
污水处理厂区内污水及污泥处理构筑物的新建和改造工程,以及相关构筑物的工艺、土建、电气、自控、仪表等相关专业的设计,并编制工程概算书及进行成本分析。
2项目背景
2.1城市概况
潭柘寺镇是集传统文化和自然景观为一体的休闲旅游小镇。
潭柘寺镇位于京西门头沟区东南部,背倚前年古刹——潭柘寺,并以其而命名,潭柘寺距今已有1700年历史,京民间素有“先有潭柘寺,后有幽洲城”之说,它是佛教传入燕地所修建的最早一座寺庙。
为保护自然环境,保护古老文化,潭柘寺镇将“环境立镇”作为首要发展思路。
2004年潭柘寺镇被国家六部委列为“全国重点小城镇”,被北京市农委评为“市级环境优美乡镇”。
2.2自然条件
2.2.1地理位置
潭柘寺镇位于京西门头沟区东南部,毗邻本市丰台区与房山区,全镇总面积81平方公里。
距市中心34公里,国道108线路贯穿整个辖区,距门头沟区政府21公里,距六环11公里。
2.2.2地形地貌
潭柘寺镇地域广阔,地形相对平坦,位于门头沟区最南侧,全镇总面积73平方公里,108国道贯穿整个辖区。
2.2.3气候条件
潭柘寺镇属中纬度大陆性季风气候,春季干旱多风,夏季炎热多雨,秋季凉爽湿润,冬季寒冷干燥。
潭柘寺镇平均气温11.8度。
无霜期209天,最大冻土深度85cm,年平均降雨量616.5mm。
2.2.4地震
根据北京市总体规划城市建设工程的抗震设防标准,本工程按地震基本烈度7度设防,与原工程设防级别一致。
2.3工程建设必要性
重视环境保护,潭柘寺镇已建成了潭柘寺镇污水处理站,污水站位于潭柘寺镇鲁家滩村东南,设计污水处理总规模1000m3/d,设计分两期建设,一期土建工程规模为1000m3/d,设备规模为500m³/d,土建工程预留二期设备安装位置,污水源为镇区生活污水,处理后达到绿化用水标准,用于农业灌溉和镇区绿化。
由于一系列原因,目前该污水处理站已经瘫痪,长期闲置,污水未经处理直接外排,不仅浪费了大量的水资源,而且正严重威胁着小镇的自然生态环境。
为保护有限的水资源,保障环境、文化和旅游的可持续发展,潭柘寺镇政府(以下称“甲方”)委托我单位为其开展潭柘寺镇污水处理站改造工程方案设计,以使污水站能够发挥其应有的效能。
污水厂改造工程内容为工艺改造。
根据甲方要求,对原工艺进行改造,使处理出水达到绿化用水标准,回用作镇区公园绿化用水。
改造分两期建设,污水总规模为1000m3/d,一期土建规模为1000m3/d,设备规模为500m3/d,二期再增加500m3/d规模设备。
此次设计内容包括改造区域范围内的污水处理工艺、电气自控、结构、道路、绿化、综合管线设计等。
设计中充分考虑近、远期的关系,并为远期建设预留接口等。
3工程规模及处理程度
3.1服务范围
潭柘寺镇中心区生活污水。
3.2工程规模
一期土建1000m3/d,设备500m3/d,二期增加500m3/d设备。
3.3进水水质
我公司根据有关资料和现场踏勘,结合现场实际情况,经过深入调查研究,并结合多年的工程设计经验,对本工程的进水水质进行合理设计。
潭柘寺镇中心区污水主要为生活污水,包括现有居民居住区生活污水、旅游餐饮食宿区的排水等,含有丰富的C、N、P等营养元素可满足微生物生长和繁殖需要,污水可生化性好,设计进水水质如表3-1所示。
表3-1设计进水水质指标表
序号
指标
设计进水水质
1
化学需氧量CODcr(mg/L)
400
2
5日生化需氧量BOD5(mg/L)
200
3
悬浮物(SS)(mg/L)
200
4
氨氮(mg/L)
40
5
TN(mg/L)
45
6
TP(mg/L)
3~4
7
pH
6~9
3.4设计出水水质
本工程出水主要用于城市杂用(绿化、道路浇洒、冲厕等)、景观用水等。
需同时满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准、《城市污水再生利用城市杂用水水质》(GB/T18920-2002)标准和《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)中观赏性河道类用水标准。
确定本再生水回用工程出水水质如下表3-2
表3-2设计出水水质指标表
序号
指标
设计出水水质
1
化学需氧量CODcr(mg/L)
50
2
5日生化需氧量BOD5(mg/L)
10
3
悬浮物(SS)(mg/L)
5
4
氨氮(mg/L)
5
5
TN(mg/L)
15
6
TP(mg/L)
0.5
7
pH
6~9
3.5处理程度
本工程处理程度达到下表3-3要求:
表3-3处理程度一览表
水质
类别
CODcr
BOD5
SS
NH4+-N
TN
TP
进水水质
400
200
200
40
45
3~4
出水水质
50
10
5
5
15
0.5
处理程度(%)
87.5
95
97.5
87.5
66.7
83.3~87.5
4污水厂工程设计
4.1工艺设计
4.1.1设计原则
城市污水处理厂工程建设和运行耗资较大,且受多种因素制约和影响。
污水处理工艺方案的优化对确保污水处理厂的运行性能及降低运行费用至关重要。
本工程在选择污水处理工艺方案时遵循以下原则:
(1)符合国家关于环境保护的政策,符合国家有关法规、规范及标准。
(2)充分考虑本工程污水处理厂进出水指标,切合实际,积极慎重地采用行之有效的工艺技术。
处理工艺技术先进,出水水质优良,处理效果稳定可靠,高效节能简便易行,并尽量减少工程投资,降低运行成本。
(3)选择先进、可靠、效率高、管理方便、维修维护简单的污水及污泥处理专用设备。
(4)污水处理工程中产生的栅渣污泥能够得到妥善处理,避免二次污染。
(5)污水处理厂总平面布置紧凑合理,各工艺构筑物设计充分考虑运行调整灵活性。
4.1.2处理工艺确定
从污水处理厂进水BOD/COD=0.5来看,本工程污水可生化性好,根据污水厂进水水质和出水水质指标,污水经处理后其主要污染物去除率如下:
CODcr≥87.5%
BOD5≥95%
SS≥97.5%
NH4+-N≥87.5%
污水处理工艺的选择直接关系到出水各项水质指标能否达到处理要求及其稳定与否,运行管理是否方便可靠,建设费用、运行费用和占地、能耗高低。
潭柘寺污水处理厂升级改造工程采用具有脱氮功能和高效泥水分离的A/O+MBR工艺,并采用化学法去除总磷。
(1)A/O(缺氧-好氧)工艺
A/O工艺(Anoxic-缺氧、Oxic-好氧)是将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池,同时达到反硝化脱氮的目的。
从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,将内循环混合液中带入的大量硝酸基还原为N2并释放到空气中,BOD浓度继续下降,NO3―-N浓度也大幅度下降。
好氧池是多功能的:
有机物被微生物生化氧化,BOD再下降;有机氮被氨化继而被硝化,NH4+-N浓度显著下降,而随着硝化过程的进行,NO3―-N浓度增加。
这是一种推流式的前置反硝化型工艺,缺氧和好氧二段功能明确,界限分明,可根据进水条件和出水要求,人工创造和控制三段的时空比例的运转条件,只要碳源充足(TKN/CODcr>0.08或BOD/TKN>4)便可根据需要达到比较高的脱氮率。
(2)MBR工艺
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,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,随着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垃圾填埋渗滤液的处理。
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。
膜-生物反应器具有出水水质好、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。
(3)膜-生物反应器的优点
膜生物反应器根据生物处理的工艺要求,建有三个生物反应区(池),分为厌氧区(除磷)、好氧区(硝化池)缺氧区(反硝化池)。
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。
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0.4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10000mg/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,其表明孔径只有0.1~0.4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2~3倍,达8000~10000毫克/升,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。
●启动快,不受污泥膨胀的影响。
(4)工艺流程
图4-1A/O+MBR工艺典型流程图
4.1.3处理水消毒
目前国内外常用的消毒方法有液氯消毒、次氯酸钠消毒、紫外线消毒和臭氧消毒等,次氯酸钠消毒具有消毒性能稳定,价格便宜,安全性高,臭氧消毒具有反应快,同时有脱色和去嗅去味作用的优点,但投资较高且不安全,紫外线和液氯消毒虽然效果也好,但紫外线消毒受水中悬浮物浓度影响且能耗高,液氯消毒存在运行安全的隐患,因此,本工程消毒工艺定为投加次氯酸钠溶液消毒。
4.1
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- 潭柘寺初设