工业废水处理厂(站)的设计

工业废水处理厂 (站 )的设计 内容 包括： 按照工厂所在地的环境与自然条件确定厂(站 )址 ; 选择合理的工艺流程 ; 平面布置与高程布置 ; 构筑物的设计与计算 ; 建设项目的技术经济分析。 图 1 工业废水处理工程的基本工作程序 建设项目的目标 标准 调查研究 要求的处理效率 工厂发展规划 废水排放特性 现有处理设施情况 拟定几个处理方案 ( 单项处理技术 ) 费用 效益分析 ( 技术经济分析 ) 费用计算 处理设施操作运行性能 流程的总处理效率 工程造价 处理成本 推荐废水处理方案 工程设计 施工 验收、调试、投产运行 工业废水处理厂 (站 )的设计程序 工业废水处理厂 (站 )的设计分为两部分： 前期工作：编制 项目建议书 和 工程可行性研究报告 (设计任务书 )。 工程设计：包括 扩大初步设计 (初步设计 ) 和 施工图设计 。 根据建设项目实际情况，有时经建设单位与管理部门商议，设计工作程序可简化。例如，以工程可行性方案设计 (简称方案设计 )替代工程可行性研究报告，或以方案设计替代工程可行性研究报告和扩大初步设计。此时，方案设计的深度应接近扩大初步设计，内容应包括工程可行性研究报告。 工业废水处理厂 (站 )工程各设计阶段的设计文件的编制，可参考上海市政工程建设规范 市政工程设计文件编制深度规定 (761999)中关于排水工程部分的规定进行。 项目建议书 编制 项目建议书 的目的是为上级部门的投资决策提供依据。 项目建议书 的主要内容为： 建设项目的必要性； 建设项目的规模、技术标准； 废水处理的工艺路线 (方案构思 )； 工程投资估算； 预期达到的社会与环境效益。 项目建议书 经上级审批后，即可“立项”，进行工程可行性研究。 工程可行性研究报告 (设计任务书 ) 工程可行性研究应根据批准的 项目建议书 和建设单位提出的任务委托书进行。主要任务是根据建设项目的工程目的和基础资料，对项目建设的技术可行性、经济合理性和实施可能性等进行综合分析论证、方案比较和评价，提出本工程的推荐方案；目的是保证拟建项目技术先进、可行，经济合理，有良好的社会与经济效益。工程可行性研究报告应满足设计招标单位和建设单位向主管部门送审的要求。 内容：由 总说明、工程投资估算和设计图纸 组成。总说明应包括项目概况、工程规模、处理厂位置及用地、技术方案比较及推荐方案、人员编制、工程远近期结合问题、效益 (社会、经济与环境 )评价、存在问题与建议等。 工程可行性研究报告 经批准后，建设单位即作为设计任务书委托设计单位进行设计。 扩大初步设计 (初步设计 ) 扩大初步设计应根据批准的工程可行性报告进行编制，其主要任务是明确工程规模、设计原则和标准，深化设计方案、工程概算、主要工程数量、主要材料设备数量，提出设计中需进一步研究解决的问题、注意事项和有关建议。 扩大初步设计文件由设计说明书、工程数量、主要设备和材料数量、工程概算、设计图纸 (平面布置图、工艺流程图及主要构筑物布置图等 )等组成，应满足审批、进行施工图设计、主要设备订货、控制工程投资和施工准备等要求。 施工图设计 施工图设计应根据已批准的扩大初步设计进行，其主要任务是提供能满足施工、安装和加工等要求的设计图纸、设计说明书和施工图预算。 施工图设计文件应满足施工招标、施工、安装、材料设备订货、非标设备加工制作等要求，并作为工程验收的依据。 设计的基础资料 作为设计依据的原始资料 自然条件资料 有关编制概算、预算等方面的资料 作为设计依据的原始资料 建设单位的设计委托书； 批准的建设项目工程可行性研究报告 (设计任务书 )； 上级管理部门关于该项目的工程可行性研究报告和对该处理厂 (站 )的批复； 建设项目的环境影响评价报告； 工厂的生产发展规划； 工厂的给水排水管道系统与废水处理设施的现状。 自然条件资料 气象特征资料包括气温 (年平均、最高、最低 )、降雨量；蒸发量、土壤冰冻和风向资料； 水文资料有关河流的水位 (最高水位、平均水位、最低水位 )资料； 地质资料废水处理厂 (站 )址的地质钻孔柱状图，地基的承载能力，地下水位 (包括流沙 )与地震资料； 废水处理厂 (站 )址和排放口附近的地形图。 有关编制概算、预算等方面的资料 当地最新的 建筑工程综合预算定额 和 安装工程预算定额 ，当地建筑材料、设备供应和价格等有关资料； 当地最新的 建筑企业单位各项工程收费标准 ； 当地有关的基本建设费率规定； 关于租地、征地、青苗补偿、拆迁补偿等方面的规定与办法。 处理厂 (站 )址和工艺流程的选择 工业废水处理厂 (站 )址的选择 工艺流程的选择 实践表明，确定工业废水处理工艺流程和单元处理构筑物工艺参数的工作，比较复杂，有时需要通过 水质水量调查 和 单元处理技术的试验研究 才能 决定工艺流程 。 工业废水处理厂 (站 )址的选择 厂 (站 )址应满足废水处理工艺设计要求。 厂 (站 )址应在工厂厂区和工厂生活区的夏季主风向的下风向和给水水源下游。条件许可时，宜与工厂厂区、工厂生活区有一定的卫生防护距离，以减少处理厂 (站 )产生的臭气和噪声的影响。 便于污水和污泥的排放和利用。 厂 (站 )址不宜设在雨季易受水淹的低洼处。若靠近水体，要考虑不受洪水威胁。 工业废水处理厂 (站 )址的选择 厂 (站 )址的地质条件较好，地下水位较低，以方便施工，降低工程投资。 如有可能，选择在有适当坡度的位置，以利于处理构筑物的高程布置，减少土方工程量。 根据工厂发展规划，考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。 废水处理工艺流程的选择 废水处理工艺流程的选择是指对各单元处理技术(构筑物 )的优化组合。如前所述，工业废水处理工艺流程的确定，取决于 要求的处理程度 、 原废水的性质、水质和水量的变化幅度 、建设单位的自然地理条件 (如气候、地形 )、可资利用的厂 (站 )区面积、工程投资和运行费用等因素。 选择的工艺流程应尽量做到 技术先进、经济合理，处理过程和处理后不产生二次污染，尽可能采用高效、低耗的回收与处理设备，基本建设投资和运行维修费用较低 。 水质水量的调查 水质水量调查的主要内容为：废水流量测定，水样的采集和保存，水样的水质分析。 水质水量调查一般可按下述步骤进行： (1) 生产工艺过程与废水排放情况的调研 (2) 调查工厂排水体制，收集下水道资料 (3) 选择流量测定点和水样采集点 (4) 选择流量测定方法 水质水量的调查 (5) 选择水样采集方法 (6) 确定样本的保存方法 (7) 选择分析方法 (8) 进行统计分析 (9) 分析有机工业废水的可生化性 在水质水量调研过程中，应与建设单位的有关技术管理人员共同探讨，研究通过生产工艺改革，降低污染特别严重、处理难度大的污染物排放量的可能性，以使处理工艺更加经济合理。 单元处理技术的确定 单元处理技术的选择 单元处理技术的选定 单元处理技术的选择 调研与试验研究 为能正确选择单元处理技术和拟定试验方案，在选择单元处理技术和确定处理工艺流程以前，一般都需进行一些调查研究。 调查研究包括 查阅文献资料 、 访问交流 以及 对已建成运行的处理设施现场调查 。 其中，现场调查可以获取可靠的生产运行数据和运行情况，及时吸取成功与失败的经验，提高试验水平与设计质量。 单元处理技术的选择 现场调查的主要内容有： 处理厂 (站 )规模、废水水质、处理效果、运行稳定性、操作管理条件、技术经济指标 (单位水量的投资、运行费用、用地面积、能耗等 )、人员指标、是否产生二次污染 等。 试验研究工作包括实验室试验和半生产性试验两种。 实验室试验 (小试 ) 半生产性试验 (中试或扩大试验 ) 单元处理技术的选定 根据上述试验与调查研究结果，通过对处理效率、工艺参数、运行稳定性等进行综合分析，确定单元处理技术和工艺流程。分析过程应注意下述问题： 试验数据应是较长时间稳定运行后的数据，不能是其中某时段相对较好的数据的平均值。 单元处理技术的选定 应考虑试验设备与实际工程之间存在的放大问题。考虑到两者的运行条件不同以及实际工程中的可操作性，试验所得的工艺参数应用于设计时，通常需乘以 应分析建设项目与调研对象之间的差异，并在设计中予以考虑。 试验与调查研究的结果、评价意见宜总结成书面材料，作为工艺流程的比选和单元处理构筑物设计的依据。 工艺流程的选择 (1) 设计时，应根据原废水的性质来确定工艺流程中的单元处理技术。大致如下： (1) 由于进入废水处理厂 (站 )的输送管渠一般都位于地面以下或地表，因此，废水进入处理厂 (站 )后通常需先用泵提升，以使废水沿整个处理流程作重力流动。 (2) 工业废水处理厂 (站 )的设计流量相对较小，目前多不设置单独的提升泵站，水泵直接安装在进水井 (集水井 )内。 (3) 是否设置格栅、筛网，应根据废水性质确定。当废水含较多悬浮固体时，需设置格栅或筛网。粗格栅设在水泵前，细格栅、筛网设在水泵后。 (4) 工业废水的水质水量变化大，因此，一般都设有调节池。 (5) 预处理工艺取决于废水水质。例如，当废水中含可沉或可浮悬浮物时，选用沉淀池或气浮池；悬浮颗粒较小或呈胶体状态时，可选用混凝沉淀池或混凝气浮池；当含难生物降解有机物时，可考虑选用水解法 (碱水解、酸水解、生物水解酸化 )进行预处理。 (6) 有机污染物浓度较低时，一般采用好氧生物处理法；有机污染物浓度较高时，则采用厌氧 好氧生物处理法。 工艺流程的选择 (2) (7) 当需要考虑废水再用或废水经生物处理后仍不能达到排放标准时，对二沉池的出水需进行进一步的深化处理。主要的工艺有 混凝沉淀、混凝气浮、砂滤、活性炭过滤、生物活性炭处理、消毒 等。 对于采用物理处理法、化学处理法的工业废水处理厂 (站 )，因废水种类繁多，可选择的工艺流程各不相同，因此，应根据具体废水性质确定。但除主体处理工艺 (生物处理 )外，其他处理单元可参照上述原则进行选择。 工艺流程的选择 (3) 厂 (站 )的平面布置与高程布置 平面布置 高程布置 配水、计量与水质监测 工业废水处理厂 (站 )的平面布置 基本设计原则： (1)处理构筑物的布置应尽量 紧凑 。由于工业废水处理厂 (站 )的规模一般较小，场地紧张，必要时，可考虑采用各处理构筑物合建的方式进行布置，以节约占地，缩短连接管线，便于管理操作。对于场地特别紧张的工业废水处理厂 (站 )，有时可采用多层布置的方式，以提高单位用地面积的利用率。不过，这种布置方式会给工艺流程布置、管线布置及操作检修带来一定的困难。 (2)处理构筑物与生活、管理设施宜分别集中布置，并保持一定距离，各自的位置和朝向力求合理。 工业废水处理厂 (站 )的平面布置 (3)处理构筑物宜按流程顺序布置。应充分利用原有地形，尽量做到 土方量平衡 。 (4)处理构筑物之间的距离应满足 管线 (阀 )敷设和施工 的要求，并应使操作运行和检修方便，一般可采用 5 10m。对于特殊的构筑物 (如消化池、贮气罐 )与其他构筑物 (或建筑物 )之间的距离，应符合国家 建筑设计防火规范 或地方现行防火规范的规定。 (5)各处理构筑物之间的管线应 短捷 ，避免迂回曲折，做到水流通畅。 (6)考虑到处理厂 (站 )发生事故的可能性与检修的需要，应设置 超越全部处理构筑物的超越管、单元处理构筑物之间的超越管和单元构筑物的放空管道 。放空管道排出的废水应回流处理。 (7)对处理厂 (站 )内的雨水管道、污水管道、给水管道、电气埋地管等管线应统一考虑布置，以免发生矛盾。雨水、污水和污泥管道的水流应尽量设计成重力流。 (8)道路的设置应满足物品运输、日常操作管理和检修的需要。 (9)对产生臭气或噪声的构筑物 (如集水井、污泥池 )和辅助建筑物 (如鼓风机房 )的布置，应注意其对周围环境的影响。 (10)尽量使处理厂 (站 )内的绿化面积不小于全厂总面积的30%。 (11)对于分期建设的项目，应考虑 近期与远期的合理布局，以利于分期建设 。 工业废水处理厂 (站 )的平面布置 平面布置图的比例采用 1:100 1:500。 平面布置图应标出 坐标轴线、风玫瑰、现有的和拟建的构筑物与辅助建筑物，主要管渠、围墙、道路 及其相关位置。 列出 各构筑物与辅助建筑物的一览表 和 工程数量表 。 对于工程内容较复杂的处理厂 (站 )，应 单独 绘制管道布置图。 平面布置图内容 工业废水处理厂 (站 )的高程布置 注意事项如下： (1)尽量采用 重力流 ，减少提升 (进水泵站、终点泵站 )，以降低电耗，方便运行。 (2)应选择 距离最长、水头损失最大的流程 进行水力计算，并应 留有余地 ，以免因水头不够而发生涌水，影响设施的正常运行。 (3)在做水力计算时，一般 以近期流量 (水泵最大流量 )作为设计流量 。 涉及远期流量的管渠和设施，应按远期设计流量进行计算，并适当预留贮备水头 。 工业废水处理厂 (站 )的高程布置 (4)注意废水流程与污泥流程间的配合，尽量减少污泥处理流程的提升，污泥处理设施排出的废水应能自流入集水井或调节池。 (5)废水处理厂 (站 )的出水管渠高程，应使 最后一个处理构筑物的出水能自行流出，不受后续水体的顶托 。 (6)调节池可采用半地下式或地下式，以实现一次提升的目的。 高程布置图内容 高程布置图需标明污水处理构筑物和污泥处理构筑物的 池底、池顶及水面标高 ，表达出各处理构筑物 (废水、污泥 )之间的高程关系和处理工艺流程。 高程布置图在纵向和横向上采用不同的比例绘制， 横向 与总平面布置图同，可采用1:10000， 纵向 为 1:5000。 实例 图 3是某印染废水处理站的平面布置图。其处理水量为 2600t/d。由于该处理站的可用地面积仅 900此，采用多层叠加的方式进行布置。 图 4为其高程布置 (工艺流程 )图。 图 5、 图 6、 图 7分别为该处理站的中间层、半地下层和上层的平面布置图。 图 8为某焦化厂的废水处理站平面布置图。由于该废水处理站用地较宽裕，其处理构筑物的平面布置采用常规的方式。 厂 (站 )的配水、计量与水质监测 处理构筑物之间的管渠连接 配水设备 计量设备 水质监测 处理构筑物之间的管渠连接 处理构筑物之间的连接管渠有明渠和管道两种。按一般要求， 明渠内流速在 防止悬浮物沉淀，最小流速不小于 s(沉淀池前的渠道中的流速为 s)。 管道内流速宜大于 s，避免管道发生淤积而难于清除。 配水设备 图所示为几种常用的配水设备。其中， (a)为管式配水井，(b)为倒虹吸管式配水井。这两种配水设备水头稳定，配水均匀，常用于两个一组或四个一组的对称构筑物。 (c)为挡板式配水槽，可用于更多个同类型构筑物。 (d)为简易配水槽，构造简单，线路短，但配水效果较差。 (e)为另一种简易配水槽，结构复杂些，但配水效果较好。无论采用哪一种配水设备，配水支管 (槽 )上都应设置阀门或闸板以调节水量，使配水更均匀，必要时可以关闭。 计量设备 (1)计量设备的类型 1)巴氏计量槽 2)薄壁堰计量设备 3)电磁流量计 4)超声波流量计 5)玻璃转子流量计 6)计量泵 (2)计量设备的选用 各种液体 (计量对象 )宜使用的计量装置建议如下： 1)废水 : 可选用薄壁堰、电磁流量计、超声波流量计、巴氏槽等。 2)污泥测定 : 污泥回流量等可以选用电磁流量计等。排泥量、单元污泥处理量可用容器法计量 (在污泥池中设置带浮标的标尺进行计量 )。 3)药剂 : 可以使用玻璃转子流量计、计量泵等。溶药池、储药池可以来用容器法计量。 水质监测 工业废水处理厂 (站 )水质监测指标，因废水性质和处理方法不同而异。对于有机工业废水，采用生物处理法时，监测指标主要为水温、 N， 废水含有毒有害污染物时，应根据具体情况增加监测项目。 技术经济分析 基本建设投资 废水处理厂 (站 )的成本计算 建设项目的效益分析 基本建设投资 基本建设投资 (又称工程投资 )指项目从筹建、设计、施工、试运行到正式运行所需的全部资金。其计算程序分为工程投资估算、工程建设设计概算 (简称概算 )和施工图预算三步。 工程可行性研究阶段或方案设计阶段用工程投资估算，初步设计阶段用概算，施工图设计阶段用施工图预算。 工程投资估算 工程投资概算 施工图预算 投资估算 工程投资的估算方法有两种。 (1) 参照同类型废水处理工程，以单位废水所需要的投资值 (元 /处理水吨数 )，进行类比估算。 (2) 在确定基本工艺参数、处理构筑物尺寸、辅助建筑物尺寸和主要设备的前提下，参照概算项目进行估算。 投资概算 工程投资概算由下述几部分组成： (1) 建筑工程费用，包括各种建筑物和构筑物的建筑工程、管道敷设、道路、采暖通风和照明工程等项费用； (2) 设备安装工程费用； (3) 设备购置费用； (4) 工具、器具和生产用房的家具购置费用； (5) 其他费用，即非生产性费用，包括建设单位的管理费、操作管理人员培训费、勘察设计费、运行调试费等。 概算应控制在批准的建设项目可行性研究报告的投资估算允许范围之内。 概算经批准后就成了该项目工程投资的最高限额 ，是实行建设项目投资包干、控制预算、考核设计经济合理性和建设成本的依据。 施工图预算 施工图预算由原设计单位或具有相应资质的工程造价咨询单位编制。它是实行建设单位与施工、安装单位签订合同、工程结算、经济核算、考核工程成本、编制工程标底的依据。 废水处理厂 (站 )的成本计算 构成成本计算的费用项目包括能源消耗费 (动力费 )、药剂费、工资福利费、检修维护费及其他费用 (如行政管理费、辅助材料费等 )。工业废水处理厂 (站 )成本计算有单位废水处理运行成本和单位污染物去除成本两种方法。 单位废水处理运行成本 单位污染物 (以 去除成本 单位废水处理运行成本 (1) 动力费 中 P 废水处理厂 (站 )内的水泵、鼓风机和其他机电设备的功率总和 (不包括备用