水及废水处理厂设计

1、水及廢水處理廠設計1.概論 1-1 常用術語 1-2 廢水處理廠與下水道系統1-3 廢水處理廠的基本構成 1-4 相關法規與政策 1-5 規劃與設計文件1-1 常用術語下水道及相關設施定義下水道法下水：排水區域內雨水、家庭污水及事業廢水 下水道：為處理下水而設之公共及專用下水道 公共下水道：指供公共使用之下水道 專用下水道：指供特定地區或場所使用而設置尚未納入公共下水道之下水道 下水道用戶：依法接用下水道者 用戶排水設備：用戶接用下水道之管渠設備下水道工程設施標準下水道工程設施：管渠、抽水站、污水處理廠及其相關設施1-1 常用術語廢(污)水處理廠中文常見用法污水處理廠(污水廠)廢水處理廠(廢水

2、廠)水資源回收中心英文常見用法Wastewater Treatment Plant (WWTP)Municipal WWTPWater Reclamation PlantWater Pollution Control PlantPublicly Owned Treatment Works (POTWs)1-1 常用術語廢水處理常用術語(1/4) (Metcalf & Eddy)生物固體(biosolids)：有機性半乾狀之廢水處理殘餘物，經生物或化學方法穩定，適合再生利用Class A biosolids：致病微生物(包括腸病毒、致病菌及活的蟲卵等)減少至低於偵測極限Class B bioso

3、lids：生物固體物中致病微生物減少至無害(不可以袋裝或桶裝方式出售或贈予，或是用於草地或家戶庭園)廢水特性(characteristics)：廢水中成份的大致分類，如物理、化學及生物等組成(composition)：構成廢水的物理、化學及生物成份1-1 常用術語廢水處理常用術語(2/4) (Metcalf & Eddy)成份(constituents)：廢水中單一類物質、元素或生物物種，例如懸浮固體物、氨氮污染物(contaminants)：使用過程中加至自來水的成份消毒(disinfection)：以物理或化學方法降低微生物的致病能力放流水(effluent)：從某一處理步驟中排出的液體雜

4、質(impurities)：使用過程中加至自來水的成份非點源(nonpoint sources)：在一相當大面積的污染源中有多個排放來源1-1 常用術語廢水處理常用術語(3/4) (Metcalf & Eddy)營養鹽(nutrient)：通常指廢水中的氮及磷，可能引起水體中藻類或植物的過量生長參數(parameter)：一項可度量的因子，例如溫度點源(point sources)：自特定地點如管線或放流口排出的污染負荷污染物(pollutants)：使用過程中加至自來水的成份再生(reclamation)：為了再利用而處理廢水，或是將處理過的廢水加以再利用回收(recycling)：為有利的

5、目的而再利用處理過的廢水或生物固體1-1 常用術語廢水處理常用術語(4/4) (Metcalf & Eddy)再淨化(repurification)：將廢水處理至適合各種用途，包括間接或直接飲用再利用(reuse)：有利地使用再生廢水、再淨化廢水或穩定之生物固體污泥(sludge)：廢水處理過程中所移除的固體物，經過適當處理物才會成為生物固體固體物(solids)：可以重力方式(如沉澱、濃縮等)自廢水中分離的物質，或是污泥脫水操作中產生的固態殘餘物1-1 常用術語處理層級定義(下水道工程設施標準)初級處理利用物理方法分離、去除水中大部分懸浮固體、油脂及少部分之膠體、溶解固體與生化需氧量之處理過

6、程；通常為廢(污)水處理之最先處理過程二級處理：經初級處理後之廢(污)水之後續處理，以去除溶解性、膠狀性之有機物為目的之處理過程高級處理：利用獨特生物處理過程，獲得二級處理程度以上或相當三級處理水質之處理過程三級處理：利用物理、化學或生物方法將經二級處理後之廢(污)水中之營養物質、低濃度懸浮固體等去除之處理過程 1-1 常用術語處理層級定義(1/2) (Metcalf & Eddy)前處理(preliminary)：去除廢水中會引發操作維護問題的成份，如破布、樹枝、漂浮物、砂礫及油脂初級處理(primary)：去除廢水中部份懸浮固體物及有機物強化初級處理(enhanced primary)：強

7、化懸浮固體物及有機物之去除，通常使用化學加藥或過濾二級處理(secondary)：去除生物可分解之有機物(溶解或懸浮)及懸浮固體物，傳統二級處理定義中通常也包括消毒1-1 常用術語處理層級定義(2/2) (Metcalf & Eddy)可去除營養鹽之二級處理(secondary with nutrient removal)：去除生物可分解有機物、懸浮固體物以及營養鹽(氮或磷或二者同時去除)三級處理(tertiary)：去除二級處理之殘餘懸浮固體物(通常為濾料過濾或微篩)或營養鹽，消毒也可視為三級處理之一部份高級處理(advanced)：去除一般生物處理後殘餘之溶解及懸浮物質，以因應各種用途之水

8、再利用1-2 廢水處理廠與下水道系統下水道管渠主次幹管、分支管網、用戶接管人孔中繼抽水站截流站廢水處理廠其他廢水處理相關設施(Metcalf & Eddy)1-3 廢水處理廠的基本構成1-3-1 廢水處理廠的功能1-3-2 廢水處理廠的硬體組成1-3-3 廢水處理廠的軟體組成1-3-4 廢水處理廠的形成過程1-3-5 新世代的廢水處理廠觀念1-3-1 廢水處理廠的功能污水的輸送與水位揚升抽水站(pumping station)：進流(influent)、放流(effluent)、中繼(intermediate)管線(piping or yard piping)污水的淨化處理(treatment

9、)前處理(preliminary treatment)初級處理(primary treatment)二級處理(secondary treatment)消毒(disinfection)1-3-1 廢水處理廠的功能高度淨化(purification)或再生利用(reuse)三級處理(tertiary treatment)或高級處理(advanced treatment)污泥處理(sludge treatment)濃縮(thickening)消化(digestion)脫水(dewatering)乾燥(drying)1-3-1 廢水處理廠的功能污水處理廠的單元與流程(1/3)因應污水或污泥性質及處理功

10、能需求，設置處理單元(unit) 單元的組成池槽(tank or basin)及其構造物機械設備(equipment)管線(pipeline)控制裝制：閘門(gate)、閥(valve)電氣儀錶設施其他1-3-1 廢水處理廠的功能污水處理廠的單元與流程(2/3)例如初沉池(primary clarifier)單元池槽：初沉池、浮渣槽、溢流堰機械設備：刮泥機、刮渣機、污泥泵、浮渣泵管線：污泥管、浮渣管控制裝置：進流閘門電氣儀錶設施：馬達控制中心(MCC)、污泥泵定時器、浮渣槽液位開關為使處理單元發揮正常功能，廠內須設置輔助單元數個處理單元構成處理程序(process)初沉池(八里污水處理廠)1-

11、3-1 廢水處理廠的功能污水處理廠的單元與流程(3/3)例如：活性污泥 (activated sludge)程序單元1：曝氣池(aeration tank)單元2：二沉池(secondary clarifier)單元3：迴流污泥抽送站(returned sludge pumping station)單元4：鼓風設備室(blower room)全廠所有處理程序構成污水處理廠的處理流程(flow diagram)處理流程可簡單區分為污水處理流程(liquid stream)及污泥處理流程(solid stream)活性污泥程序(安平污水處理廠)1-3-2 廢水處理廠的硬體組成土建工程池槽、機房、管

12、廊多為RC或鋼構構造物機械工程機械設備固液分離：攔污柵、刮泥機、脫水機流體輸送：泵、鼓風機質量傳送：散氣器、攪拌機熱傳送：污泥熱交換器其他閘門及閥類1-3-2 廢水處理廠的硬體組成機械工程管線鑄鐵管：污水、污泥鋼管：清水、空氣塑膠管：化學藥劑實驗室設備電氣工程受電及配電MCC緊急發電機電話、CCTV、照明等弱電系統1-3-2 廢水處理廠的硬體組成儀錶控制工程中央控制分散控制現場儀錶其他HVAC大地工程放流水工或放流管道路工程景觀工程生態保育工程1-3-3 廢水處理廠的軟體組成人員組織污水廠主管操作人員維護人員實驗室分析人員行政人員操作維護方法操作控制策略操作維護手冊管理制度排班出勤維修計畫與備

13、品庫存管理1-3-4 廢水處理廠的形成過程法令及政策(law and policy)下水道法(施行細則、下水道工程設施標準)國家發展計畫規劃(planning)下水道系統/廢水處理廠規劃實施計畫BOT可行性評估工程設計(design)概念設計(conceptual design)基本設計(basic design) (初步設計)細部設計(detail design)1-3-4 廢水處理廠的形成過程工程招標(bidding)統包(turn-key)BOTBOO施工(construction)試運轉(commissioning)操作營運(operation)功能提升(upgrading)、更新改善

14、(retrofitting)、容量擴建(expansion)1-3-5 新世代的廢水處理廠觀念廢水處理未來課題設施老化問題程序分析與控制方法的更新處理程序效能與可靠度(reliability)廢水消毒新技術合流污水溢流(combined sewer overflows, CSOs)、衛生污水溢流及非點源控制迴流廢液處理臭味及VOC逸散控制廢水處理廠更新與提升(retrofitting and upgrading)1-3-5 新世代的廢水處理廠觀念資源再生利用水資源再生三級處理集中處理 vs. 分散處理污泥資源再生多功能利用景觀生態教育親水休閒蛋形消化槽(八里污水處理廠)迪化污水處理廠上部空間利

15、用內湖污水處理廠親水公園1-3-5 新世代的廢水處理廠觀念高效率高效率的處理程序或設備高效率設備自動化控制省能源省能源的處理程序或設備省能源的操作方法安全考量減少工安事故後911時代的省思1-4 相關法規與政策下水道法下水道法下水道屬地方自治事項，應由直轄市或縣(市)主管機關負責規劃、實施及管理下水道法施行細則下水道工程設施標準下水道政策污水下水道發展方案挑戰2008國家發展重點計畫新十大建設 促進民間參與污水下水道系統建設推動方案1-4 相關法規與政策水污染防治法水污染防治法基本措施排放廢(污)水於地面水體者，應符合放流水標準污泥應妥善處理依水體之涵容能力實施總量管制水污染防治費防治措施設立

16、許可及排放許可設置專責單位或人員申報操作記錄及放流水水質水量放流水標準1-4 相關法規與政策其他環境影響評估法空氣污染防制法噪音管制法廢棄物清理法資源回收再利用法促進民間參與公共建設法建築法、建築技術規則消防法1-5 規劃與設計文件1-5-1 污水下水道規劃成果1-5-2 廢水處理廠設計成果1-5-3 污水下水道BOT規劃1-5-1 污水下水道規劃成果污水下水道系統實施計畫(1/2)計畫緣起計畫範圍環境背景及污染現況調查基本數據(目標年、人口推估、污水量與污染量推估)定案方案定案計畫工程內容分期分區實施計畫工程進度1-5-1 污水下水道規劃成果污水下水道系統實施計畫(2/2)工程經費概估財務計

17、畫計畫原則建設費籌措計畫營運費籌措計畫工程效益營運管理計畫用戶接管工作計畫1-5-2 廢水處理廠設計成果概念設計報告計畫概述地形測量成果設計準則處理流程(處理流程圖)質量平衡計算功能計算廠站與管線佈置(廠區平面配置圖)水力計算(水力剖面圖)電力容量與供電方式概估工程經費 1-5-2 廢水處理廠設計成果基本設計報告計畫概述地質鑽探及試驗成果處理流程圖及各單元平面配置圖各單元處理流程控制說明電氣設計說明總工程經費估算主要設備資料及規範功能計算書、質量平衡計算書、水理詳細計算書及水力剖面圖景觀及環境整理平面圖工程計畫1-5-2 廢水處理廠設計成果細部設計報告(1/2)各單元處理設施設設計圖說一般圖(

18、G)流程及儀錶圖(I)機械管線圖(M)結構及地工圖(S)土木圖(C)建築圖(A)、景觀圖(L)電氣工程圖(E)消防圖(F)空調及通風圖(V)1-5-2 廢水處理廠設計成果細部設計報告(2/2)環境影響說明及對策施工規範(PCCES)工程預算書(PCCES)計算書(數量計算書、結構計算書、水理計算書)主要設備器材型錄與估價單工程施工預算進度施工計畫(含工程分標計畫)1-5-2 廢水處理廠設計成果招標文件招標公告投標須知及補充說明設計圖說施工規範工程契約草案標單與標封1-5-3 污水下水道BOT規劃污水下水道BOT(建設-營運-轉移)之法源依據促進民間參與公共建設法第42條：經主辦機關評估得由民間參與政府規劃之公共建設，主辦機關應將該建設之興建、營運規劃內容及申請人之資格條件等相關事項，公