《X市第三污水处理厂扩建工程设计》16000字（论文）

第一部分设计说明书第一章概述1.1项目基本情况1.1.1项目名称X市第三污水处理厂扩建项目。1.1.2项目地点规划用地位于X市第三污水处理厂现状厂址西南方向，占地面积约为45.8亩。1.2编制依据、范围及采用的规范标准1.2.1编制依据（1）《青海省东部城市群城镇基础设施规划》青海省工程咨询中心；四川省城乡规划设计研究院2011年6月（2）X市2030年城市空间总体发展规划图册、说明书中国城市规划设计研究院；X市城乡规划局2011年6月（3）《X市城市总体规划（2001-2020）》上海同济城市规划设计研究院2012年12月（4）《X市土地利用空间规划（2020-2035年）》初步成果（5）X市第三污水处理厂建设场地地形图（1:1000）（6）X市第三污水厂竣工图纸1.2.2采用的相关法律规范及设计规范标准《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（2016年版）《城市工程管线综合规划规范》（GB50289-2016）《泵站设计规范》（GB50265-2016）《环境空气质量标准》（GB3095-2012）《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T31962-2015）《城镇给水排水技术规范》（GB50788-2012）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB/18918-2002）《城市生活垃圾处理和给水与污水处理工程项目建设用地指标》《城镇供水与污水处理化验室技术规范》（CJJ/T182-2014）《工业设备及管道防腐蚀工程施工规范》（GB50726-2011）《给水排水管道工程施工及验收规范》（CB50286－2008）《给水排水构筑物工程施工及验收规范》（GB50141-2008）《市政公用工程设计文件编制深度规定》（2013年版）1.3编制范围及编制原则1.3.1编制范围本说明书主要针对X市第三污水处理厂扩建工程进行编制，为此编制范围包括：（1）对X市第三污水处理厂扩建的必要性进行论证、分析；（2）对污水处理厂工程规模、污水及污泥处理工艺等作多方案论证，提出方案并进行设计计算。（3）对推荐方案作投资估算及经济评价分析等。1.3.2编制原则（1）根据已有数据确定进水指标、根据规划要求确定出水水质标准，针对这些指标确定水处理工艺方案和并进行设计，以达到城市污水稳定达标处理排放的要求，做到安全、可靠。（2）由于本项目是扩建工程，在进行设计时需考虑已有构筑物的地理位置、高程等，合理布置新建构筑物，以确保污水处理厂的正常运转。（3）以安全、可靠、节能为原则对扩建厂区的机电设备、仪表、自控等系统进行设计配置，降低水厂的长期运行费用并使厂区高度自动化以方便监督管理操控。（4）在进行新建厂区的处理构筑物平面布置时应充分考虑规划用地的地型特征、高程走向、地质状况等因素，并综合考虑水处理工艺、建筑、结构等专业要求，尽可能降低施工难度和减少工程投资。（5）进行工程概预算时对工程量的统计应尽量准确、完整，以确保工程投资估算和成本计算的准确度和可信度。（6）设计时应细心、精心，对设计工程的各个环节都需要按照规范要求严格把控，此外还应综合各考虑经济、社会、安全等相关因素，在合理的投资内使得污水厂的设计技术先进、运行安全可靠、高度自动化管理方便，争创优良工程。1.4区域概况1.4.1城市地理、性质X市位于我国西北地区，青藏高原东部，黄河支流湟水河上游，四周被山林环绕，是三条河的汇流点。其地势总体呈现西南高，东北低的态势；地形特征为南北方向呈现窄条状，东西方向较宽呈带状。X的地理坐标为E101°49′17″，N36°34′3″，全境最高海拔为4394米，市区平均海拔2275米。作为青海省省会城市的X市是青海省的政治，经济和文化中心。近年来，X市的经济发展和城市建设步伐加快，人民生活水平稳步提高，X市先后荣获国家园林城市，全国文明人民城市先进单位，国家优秀旅游城市和国家卫生城市的荣誉称号。

2010年，全市地区生产总值达到628.28亿元，按可比价格计算较上年增长18.2％；全年人均国内生产总值28428元，增长3307美元，较上年增长17.2％；全市地方税收收入67.27亿元，较上年增长19.3％。X市的工作目标是：率先在全省建设现代领先的服务中心、现代工业集聚中心、现代农业示范中心，为了达到这个目标，将努力提高区域地位，加强服务功能，突出高原特征，建设适宜居住的城市，使X市成为使人民满意的生活和幸福的城市。X市现状城市人口规模：中心城市规划区域的当前人口为158万。根据X市城市总体规划，到2020年，中心城市人口将达到165万；到2030年，中心城市人口预计为200万。X市城市建设用地规模：到2030年规划期末，城市建设用地控制在人均100平方米左右。到2020年，用地规模应达到170平方公里，2030年城市建设用地规模应达200平方公里。1.4.2自然条件（1）地形X市区主要位于河谷冲积平原，其周边被许多丘陵环绕。X市主要市区的地势大致呈现为西南高，东北低的态势，地形南北方向较窄，东西方向狭长，状若丝带。南被方向的丘陵之间最宽处间距为5km，最窄处则只有2km，中部位于河谷冲积平原的区域地势相较而言平坦，按X市市区的地理特征，可以将其划分为河漫滩、一级阶地、二级阶地和三级阶地几大块。（2）气象X市地处高原，降水较少，属于高原干旱大陆性气候区。且由于X市的高海拔和低气压，气象特征具体表现为年降雨量小而蒸发量大，昼夜温差大，紫外线照射强度高，冰冻期很长，无霜期较短，。1）气温X市历年日极端高温为33.9℃，历年日极端低温为-26.6℃，历年月平均高温最高为26.1℃，历年月平均低温最低为-19.5℃。2）降水量X市年平均降水量为368.2mm，历年最大全年降水量为541.2mm，最小全年降水量为196.4mm，最大日降水量为62.2mm。X市的降水呈现失控上分布不均的特点，其中时间上降水集中于7、8、9三个月，而从当年11月至次年3月的降水量绩效，仅占全年降水量的3%；空间上的不均匀由地理特征造成，表现在市区范围内会局部形成暴雨或大暴雨。3）蒸发量X市的最大年蒸发量为2095.8mm，最小年蒸发量为1535.9mm。最大月蒸发量为323.7mm，最小月蒸发量为28.5mm。4）冻土深度标准冻土深度为1230mm，最大冻土深度为1340mm，最小冻土深度为1000mm，最大积雪厚度为180mm。1.4.3排水现状及所存在的问题1、X市第三污水处理厂现状X市第三污水处理厂建设于于2009年，并于2010年11月完成竣工验收工作，至今已运行10年时间，厂区占地面积共计110000m2（含厂区前预留用地）。2016年度，污水处理厂进行了提标改造，采用MBBR法生物填料+深度处理（高密池+转盘过滤器）工艺，目前提标改造项目尚未完成竣工验收工作。因此，本次不考虑对现状厂区进行改造。三污主要接纳城东区和排水箱涵收集的部分污水。处理后的尾水一部分做为再生水水源，一部分直接排入湟水河。设计处理规模为10万方/天，实际进水量超过10.0万方/天。第三污水处理厂厂区目前已有建构筑物包括：预处理车间（内设有粗格栅、提升泵房、细格栅和曝气沉砂池、初沉池）、A2/O生物处理池、二沉池、污泥处理车间（内包含污泥泵房、储泥池、污泥脱水机房）、加药间、鼓风机房、办公楼、锅楼房和深度处理车间（高密池、转盘滤池、紫外消毒渠及巴歇尔计量渠）。目前第三污水处理厂厂区现状处理构筑物均能正常使用且短期内处理水可以达标排放，但由于进水量增加，各处理构筑物负荷增加，导致厂区部分设备（如泵、搅拌器等）损坏、二沉池产生的剩余污泥量增加，不能及时得到有效处理。2、存在问题（1）现状X市第三污水处理厂已处于超负荷运行状态，导致X市排水箱涵收集输送的污水无法被完全接收处理，排水箱涵存在污水溢流风险。（2）根据X市污水处理有限公司提供的第三污水处理厂2019年7月~2019年8月监测的进水水量分析，第三污水处理厂实际进水量已经超过了设计处理规模，各处理构筑物和设备处于超负荷运行状态，导致现状厂区部分设备（如泵、搅拌器等）损坏；二沉池产生的剩余污泥量增加，不能及时得到有效处理。3、本工程与规划及现状的衔接本工程新建污水处理设施处理规模为8.0万方/天，与X市排水工程专项规划（2020-2035）（正在编制中）中关于X市第三污水处理厂远期规划规模保持一致；另外，本工程进水来自于现状X市排水箱涵末端（与X市第六污水处理厂外泵站共用进水管），因此，本工程不涉及新建厂外排水管道的情况。1.4.4项目建设必要性青海省处于我国青海东部的高原地区，其地理条件和社会条件目前都比较差，但自然条件相对较好，有较大的经济发展潜力。随着城市的发展和扩张，其人口数量、占地面积都有所增大，而城市的发展离不开水源，故对水环境提出了一定的要求。为进一步拓展城市的发展空间，使得新扩张的城市满足人类生活、居住的要求，加强污水处理管理和扩大污水处理厂处理能力迫在眉睫。（1）扩能工程的实施是解决排水箱涵污水全收集全处理的需要目前X市排水箱涵所连接到的下游污水处理厂（第一污水处理厂、第三污水处理厂和第六污水处理厂）均以已满负荷（其中第三污水处理厂已超过处理能力）运行，排水箱涵存在溢流风险，为了使排水箱涵收集的污水能够得到充分的处理，不至于溢流至河道污染水环境，本工程的建设显得非常迫切。（2）扩能工程的实施是解决现状污水处理厂超负荷运行问题的需要X市污水处理有限公司提供的该厂2019年7月~2019年8月共两个月的进水水量监测数据，对其进行分析，发现第三污水处理厂在实际运行中的进水量高峰期已经超过了该水厂的设计处理规模，各处理构筑物和部分设备已处于超负荷运行状态，对于厂区安全运行和出水稳定达标存在较大安全隐患，因此，X市第三污水处理厂扩能显得尤为重要，迫在眉睫。（3）扩能工程的实施符合相关规划要求X市排水工程专项规划（2020-2035）（正在编制中）中确定X市第三污水处理厂远期处理规模为18.0万方/天，本工程的实施符合规划要求。（4）扩能工程的实施是河流水功能区达到水质目标的需要《X市水资源可持续利用与研究》中提出，要使河流水功能区达到水质目标，按现有和规划处理后的污染物排放量看，按现有的建设城镇、工业污水厂处理达标排放的常规治理模式，是无法实现的，其根本出路在于促进节能减排，减少污染物入河量。要减少污染物入河量，一要加强工业园区的水循环；二要控制工业废水和生活污水的排放总量；三要加大污水回用力度。其中加强工业园区水循环的减少量有限，加大污水会用力度虽然能减少对新鲜水源的取用和减少污染排放，但其成本过高，故扩大污水处理厂的水处理能力是减少污染物入河的必然需要。

第二章方案总体设计2.1工程服务范围及设计年限X市第一、三、六污处于城市最下游，三座污水厂收集处理污水大部分来自于排水箱涵，因此，本次服务范围划分，以三个污水厂共同服务范围来论述，服务范围东至峡口路、西至海子沟、北至祁连路、南至沈七路。主要包括海湖新区、老城片区、西钢工业园区及东川工业园区（工业废水除外）四个区域。另外，南川片区部分区域（六一桥以北）污水通过箱涵收集并输送至以上三个污水厂进行处理。根据《X市土地利用空间规划（2020-2035年）》初步成果，并考虑现场实际情况，本工程设计年限按照远期2035年一次建成。2.2排水体制排水体制包括合流制和分流制两大类，本污水处理厂厂区内污水采用生活污水、生产废水、雨水分开收集的分流制系统。2.3厂址选择X市第三污水处理厂位于城市东部团结桥东侧150m，八一路北侧，湟水河西岸。本工程在现状厂前区进行扩能新建。2.4污水量预测综合生活污水设计流量与居民生活用水定额或综合生活用水定额有关。根据《X市城市总体规划（2001-2020）》要求，按照下列式子进行计算：Qd=nN/(3600×24)；其中：n—居民综合生活用水定额，取180L/（人·天）；N—设计人口数，29.6万人。故生活污水设计流量为：Qd=180×296000/24/3600=616.7L/s=5.33万m3/天；工业用水量：按照生活用水量的25%取值计算；设计工业废水Qm=5.33×0.25=1.33万m3/天；其它污水量：包含用于浇洒道路、绿地、和市政用水而产生的污水及其它的未预见污水。计算其它污水量时按综合生活污水和工业废水水量之和的20％取值。其它污水量为：(Qd+Qm)×20%=（5.33+1.33）×0.2=1.33万m3/天；污水总量：Qd+Qm+Qo=5.33+1.33+1.33=8万m3/天。2.5处理水质要求按照污水处理厂提供实际进水水质检测资料，采用累计频率法计算得出各保证率下实际污水厂进水水质指标如下表：表2-1进水水质分析表保证率（%）COD（mg/L）SS（mg/L）NH3-N（mg/L）TP（mg/L）PH8042293355.712.27.328545310956125.87.4490468112762.543.87.5由于建设单位提供的水质资料中缺乏BOD、TN水质指标，所以，本工程采用以下方式预测进水BOD、TN指标：根据现状X市第三污水处理厂处理工艺生化段效果较好的实际情况，分析X市生活污水可生化性较强，确定BOD：COD≥0.4，本设计取值0.5~0.7进行计算；BOD：TN≥4，本工程取值4进行计算，由此计算得出在各保证率前提下，进水BOD、TN指标如下表：表2-2进水BOD指标保证率（%）808590BOD（mg/L）211~295227~317234~328TN（mg/L）53~7457~7959~82综合上述现状进水水质指标分析，在处理保证率为80%的前提下，结合污水处理厂原有的设计进水水质，并对进水水质预留一定的富裕后，对原有设计进水水质进行调整，调整后进水水质指标如下：表2-3污水处理厂进水水质表序号项目进水指标1CODcr430mg/L2BOD5280mg/L3SS950mg/L4TN75mg/L5NH3-N56mg/L6TP12.5mg/L7pH6~98水温（℃）8本扩建工程的出水水质要求满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》中规定的一级A标准，出水利用现状三污尾水排放口集中排入湟水河。表2-4城镇污水处理厂污染物排放标准（单位：mg/L）序号相关控制项目一级标准A标准1悬浮物（SS）102生化需氧量（BOD5）103化学需氧量（CODcr）504氨氮NH4+-N5（8）5总氮（TN）156总磷（TP）0.5括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。2.6污泥处理要求对污水进行处理的过程中初沉池、生物池等都会产生污泥，这些污泥中会含有大量的有机物和微生物，且非常适宜微生物生存，包括病原菌和寄生虫卵等，大量堆积可能会有腐烂变质发臭的现象，如果不对其及时进行处理二直接排入自然环境中将会造成严重的二次污染。污水处理厂区内污泥处理的目的是降低污泥的含水量使其体积减小，便于贮存、运输至污泥处理站进行进一步无害化处理或进行资源化回收利用。本扩建工程中的污泥要求处理至80%含水率后，运入污泥处置厂站进行进一步处理。

第三章排水管网工程3.1设计范围本次排水管网工程主要用于将污水送至位于城市东部团结桥东侧150m，八一路北侧，湟水河西岸的X市第三污水处理厂。3.2排水体制选择根据是否将雨水、生活污水、工业废水利用同一个管渠进行收集排放，排水体制可以分为合流制和分流制。从环境友好的方面来看，合流制将所有的雨水和污水统一收集起来运送至污水处理厂进行处理，将会降低排放入水体的污染物总量减少水体污染，但雨水的不连贯和短期水量较大等特征将大大增加污水处理厂的设计处理容量，增大工程投资，而没有降雨时这部分为雨水处理预留的容量将无法得到有效利用，造成浪费。此外，降雨时雨水又会对污水处理厂来水的水质和水量等造成冲击，可能会导致污水处理效果不好，出水水质不达标的情况。分流制将雨污水分开收集排放，仅处理城市污水，而污染严重的初雨径流将会直接排入水体对环境造成污染。这种收集方法虽然没有将所有被污染的水全部收集起来进行处理，但一般在可接受范围内，且比较灵活、节省占地和投资，更适应社会发展的需求，故应用更为广泛、发展前倾更为广阔。根据《X市排水工程专项规划》（2010-2030）及《X市排水工程专项规划》（2015～2030）规划要求，本次扩建工程采用雨污分流制系统。3.3设计流量根据《X市城市发展规划》计算得出本设计污水总量为：8万m³/天，设计区域总面积为855.6675公顷，故比流量为：q0=Q/ΣS=80000/855.6675=93.49m³/(d·hm2)=1.08L/(s·hm2)。3.4污水管网规划原则（1）管网布置应根据X市总体规划，合理确定服务范围，根据现场实际情况选择管位。（2）过河倒虹管敷设时应尽量使所采用管路最短、穿过的障碍物少，管道敷设方案应具有可实施性。（3）应充分结合现有的地形条件进行，尽量避免开挖路面及避免从大型的建构筑物、山体等下穿过,以达到节约投资投资和保护自然的作用。（4）管道敷设时，其平面管位和埋深应根据实际情况，如地形、道路情况、建筑情况、土质、地下水位、原有的和规划的地下设施及施工条件等因素综合考虑确定。（5）工程属于新建工程，但需结合现有管道布置污水管及检查井。（6）应尽量避免穿越不易通过的地带和构筑物，当必须穿越时则需要采取必要的处理或交叉措施，以保证管道畅通。（7）河道边污水管设计必须与城市防洪排涝规划相结合。（8）认真做好现状排水设施调查工作，在充分了解现场排水设施的情况下做方案设计。（9）工程设计应符合国家有关规范和标准。3.5雨水工程规划3.5.1雨水量计算雨水管道的管段设计流量由管段的汇水面积，地面径流系数和降雨量确定，设计时按下式计算：Q＝Φ×F×q式中：Q－管段汇水设计流量（L/s）；Φ－径流系数，与地面覆盖情况有关；F－管段负担的汇水面积（104m2）；q－设计暴雨强度（L/s·104m2）。暴雨强度公式：根据X市气象局关于X市暴雨强度公式的修编（宁气发（2019）58号文）记录资料整理推导出暴雨强度计算公式：q=式中：q－设计暴雨强度（L/s·104m2）；T－设计暴雨强度重现期；t－降雨历时。3.5.2设计参数确定（1）径流系数Φ本次设计采用综合径流系数。设计规范中建议综合径流系数取0.45～0.6，考虑到改造道路基本在中心城区建筑密度较大，同时结合《X市海绵城市建设专项规划（2016-2030年）》相关要求，本次设计径流系数平均取0.5。（2）汇水面积F雨水管主要负责收集道路及两侧硬化路面汇集的雨水及屋面雨水，具体汇水面积根据雨水管道的收集范围确定。（3）设计重现期T由道路和街区的重要程度确定设计重现期，本次改造道路均为城区主街道，况且经常发生内涝，所以重现期在设计规范规定的取值范围2～5年中，本设计重现期取3年。（4）降雨历时t降雨历时t由下式计算：t=t1+t2式中：t1－地面径流时间，本设计取15min；t2－管内流行时间（min）。

第四章污水处理厂工艺选择4.1污水可生化性分析当采用生物法对污水进行处理时，为保证污水处理效果需要尽量满足微生物对营养物质的需求，如水中的污染物质配比、碳源含量等都应满足一定的要求。下面根据污水来水水质对其可生物处理性进行分析。表4-1进水水质各污染物配比表项目BOD5/CODcrBOD5/TPBOD5/TN数值0.6522.43.73指标0.3017.004.00（1）BOD5/CODCrBOD5/CODCr是科生物降解碳占可化学降解碳的比例，从一定程度上反应了污水中微生物可以进行利用的碳的含量，结合其简易的测定方法，该指标在鉴定污水可生化性时最为常用。一般认为该指标数值与污水可生化性的关系如下表：表4-2BOD5/CODCr与污水可生化性情况BOD5/CODCr污水可生化性≥0.45易生化≥0.3可生化<0.3较难生化≤0.25不易生化本污水处理厂设计进水中该项指标为0.65，表明易生化，适合采用生物处理方案。（2）BOD5/TNBOD5/TN是用于鉴别污水能否采用生物法进行脱氮处理的指标。生物处理过程中，脱氮的主要原理是件水中的氨氮进行硝化形成NO3-后，由污水中的含碳有机物为其提供电子进行反硝化，生成N2逸出到大气中，从而达到降低污水中含氮量的目的。故BOD5/TN比值越大反硝化反应就进行得越彻底，根据电子转移量进行计算，当BOD5/TN＞2.86时反硝化才能进行，翻阅实际运行资料发现，BOD5/TN＞4.0时才能使反硝化过程正常进行。本污水处理厂中进水BOD5/TN=3.73，碳源含量较低，本工程采用生物处理时应考虑设置碳源投加系统。（3）BOD5/TPBOD5/TP是用于鉴别污水能否采用生物法进行除磷处理的指标。进水中的BOD5污水中除磷菌用于获取生存繁衍等活动所需能量的基质，故BOD5/TP是衡量污水能否进行生物除磷的重要指标，一般认为该值要大于17，比值越大，生物除磷效果越明显。分析进水水质，本工程BOD5/TP=22.4，可以采用生物除磷工艺。根据生物脱氮的要求，生物处理系统水力停留时间、污泥停留时间应以脱氮为主，在生物处理单元后辅助以化学除磷。4.2主体工艺比选4.2.1脱氮除磷工艺目前，污水脱氮除磷工艺主要分为活性污泥法、生物膜法。其中生物膜法主要以曝气生物滤池（BAF）为代表，但在国内外大型污水处理工程中应用较少，普遍以活性污泥法为主。我国应用较为成熟的生物脱氮除磷方法种类繁多类型多样，根据池体的形状、曝气方法的选取、流态等的不同，其使用范围和使用情况有所差异，实际应用时应根据具体情况进行比选。虽然形态各异，但各生物除磷脱氮工艺的基本原理都是进行厌氧、缺氧、好氧过程的交替循环为微生物提供脱氮除磷所需的环境。根据国内外应用情况，活性污泥法主要分为三大系列：SBR、氧化沟、A2O。SBR工艺在小规模污水处理中应用较为广泛，可不用单独设置沉淀池，且其对自控仪表要求更高，抗冲击负荷能力较差，因此不予考虑。氧化沟与AAO工艺均具有脱氮除磷功能。针对本工程进水水质，C:N=4.0，相对较低，TN、NH4+-N指标相对较高，因此对脱氮的要求更高。本工程将A2/O工艺和氧化沟工艺作为污水处理的主要工艺进行。具体分析如下：方案一：A2/O工艺A2O工艺（即厌氧—缺氧—好氧活性污泥法）是传统的活性污泥处理方法之一，污水经预处理、一级处理后与回流污泥一起进入厌氧池，这个阶段主要进行的是除磷，由回流污泥进行厌氧释磷；接着混合液进入缺氧池，在缺氧池中的反硝化细菌利用有机物中的电子，将内回流带入的好氧池中产生的硝酸盐通过生物反硝化作用转化成氮气逸到大气中，达到脱氮的目的；接着混合液进入曝气池，进行有机物去除、硝化作用和好氧吸磷。经过厌氧、缺氧、好氧三个阶段之后的混合液进入二沉池将活性污泥与澄清液分离，分离后的活性污泥一部分回流至厌氧池，一部分送至污泥处理系统进行处理，澄清液则经后续深度处理后进行排放。方案二：氧化沟工艺卡鲁塞尔氧化沟主要采用立式曝气机作为主要供氧设备，表曝机的作用可以保证足够的混合液渠道流速，表曝机与分隔墙的布局使表曝机可以将混合液从下部提升至上部并在曝气区内推进到下游，使混合液与原水得到充分混合，形成竖直方向上的紊流状态的同时又具有推流式的某些特征。氧化沟的主要特点是：由于池体较大、较深而使得正常进水状态时，沟中的流量为进水流量的几十上百倍，从而具有较强的耐冲击负荷能力并能减小池体的占地面积，降低建设投资；由于具有推流式的特征使得沟中污水在流动时能形成良好的絮凝提，有利于后续进行沉淀去除其中的悬浮物得到澄清液；由于运行设备较少，功能较简单，设备的管理维护工作量随之降低。针对以上两种工艺特点论述，下面就两种工艺做详细的技术经济比较。表4-2工艺特点比较比选方案方案一方案二方案名称A2/O氧化沟曝气方式鼓风曝气机械曝气工艺特点采用鼓风机供气，微孔曝气器曝气后氧利用率高。由于采用回转式，同时具有推流和完全混和二种状态。采用表面曝气机供氧，氧利用率较鼓风曝气低。运行管理设备及构筑物较多，运行管理相对复杂及要求高。设备少，管理简单，方便。水质情况出水水质稳定，可针对水质变化调控较易出水水质较稳定，针对水质变化调控不易能耗较低较高设备设备种类及数量相对多设备种类单一，数量较少。运行费较低较高占地池深较深，占地较小池深较浅，占地较大对当地低温环境适应性池深较深，表面积较小，热量损耗小；底部曝气，液面较平静，和大气热交换较少；鼓风曝气，通过风机增压后气体热量可传递给液体，有利于保温。池深较浅，表面积较大，热量损耗大；表面曝气，液面搅动剧烈，和大气热交换较大；机械曝气，冬季低温时，气体温度比池中水温低，不利于保温。表4-3综合因素比较表比选方案方案一方案二方案名称A2/O氧化沟C处理效果好好N处理效果好好P处理效果较好较好运行可靠性好好忍受冲击负荷能力较好较好操作管理较复杂一般构筑物数量较多一般污泥量一般一般剩余污泥浓度较高较高污泥稳定性较稳定较稳定构筑物占地较小较大基建投资较小较大运行费用较低较高与一、二期结合性较好较差工艺流程一般一般曝气形式微孔鼓风曝气叶轮机械曝气供氧利用率较高一般内回流比100％~200％无外回流比50％~150％50％~150％运行调控方便较方便工程实例很多一般规模适应性最广较广综合评价好较好通过上述工艺特点、经济指标、综合因素等各方面比较，根据当地实际情况（现状污水厂已采用A2/O工艺），结合工程规模，本工程中脱氮除磷工艺选择“方案一：A2/O工艺”。4.2.2深度处理A2/O工艺在国内污水处理厂的应用形式较多，但总体可分为两类，一类是以生物处理与沉淀分离的组合形式，即A2/O+二沉池+深度处理。另一类，是以A2/O+MBR为代表的类型，即利用A2/O工艺的处理原理，同时结合超滤膜的过滤截留作用。由于A2O+二沉池工艺出水需要进一步深度处理，方可满足出水水质要求；而A2/O+MBR工艺出水仅通过消毒后，即可满足出水水质要求。可以看出，两种工艺主要的差别在于A2O+二沉池工艺需要深度处理，其他方面两者有相似之处：辅助化学除磷、辅助碳源投加、尾水消毒、污泥处理、除臭等。经过A2/O除磷脱氮工艺之后，污水中的BOD、COD、氨氮及总氮基本达到一级A出水水质标准，深度处理工艺主要考虑进一步去除SS、总磷。根据此要求确定了A2/O+MBR工艺、A2/O+终沉池+磁混凝沉淀工艺两种使用较为成熟的组合形式进行比选。表4-4深度处理工艺比选比较项目A2/O+MBR工艺A2/O+终沉池+磁混凝沉淀工艺处理效果工艺成熟，出水水质好，可用于城市绿化及企业回用工艺成熟，出水水质好，深度处理设备性能较高时，可用于城市绿化及企业回用占地面积较小由于本工程用地面积非常紧张，因此该部分的优势比较明显较大在用地面积较为紧张的情况下，劣势较为明显施工周期构建筑物数量及体量较少，施工周期较短构建筑物数量及体量较多，施工周期较长自动化程度及运行管理自动化程度高，运行管理方面工艺流程较长，全流程控制较难达到，运行管理较复杂从以上分析及比选可以得出：1）A2/O+MBR工艺工程投资较高，运行成本略高于A2/O+终沉池+磁混凝沉淀工艺。但从工程总投资、投资回报率角度来看，两个工艺的差距并不太明显，均在可接受的范围内。2）A2/O+MBR工艺出水水质远高于A2/O+终沉池+磁混凝沉淀工艺，出水水质优越，尤其是BOD5、SS、NH4+-N等指标。无论是从感官还是水质检测数据来看，A2/O+MBR出水更加容易被再生水回用用户接受。从这方面出发，更加优越的水质决定了本工程项目投资收益风险的大小。从两个方案的收益率来看，均能满足行业可接受的投资回报水平，从风险规避方面以及应用新技术、提供更加优越的水质角度考虑，A2/O+MBR工艺更加占优。3）A2/O+终沉池+磁混凝沉淀流程较长，构建筑物数量多，如辐流式二沉池等构筑物施工难度较大。相对之下，MBR工艺流程短，构建筑物数量少，施工进度及难度均具有优势。4）与A2/O+终沉池+磁混凝沉淀工艺比较，A2/O+MBR工艺占地面积较小，更符合本工程占地面积较为紧张的现实情况。综上，本扩能工程工艺采用A2/O+MBR作为核心处理工艺。4.3消毒方案选择目前国内常用的消毒方法有液氯消毒、二氧化氯消毒、紫外线消毒等。（1）液氯消毒液氯溶于水后产生的次氯酸根（ClO-）在酸性条件下具有较强的氧化能力，能够对水中的细菌和病原体等进行杀灭，起到消毒作用。液氯消毒具有杀菌效果可靠、制备简单、价格低廉等优点，但水中余氯可能会与有机物反应生成有毒有害物质，影响水体健康，对人体造成威胁。（2）紫外线消毒紫外线消毒的原理是利用紫外光中的杀菌波段（波长180nm-380nm）破坏水体中微生物的蛋白质和DNA的空间结构，使其失去繁殖能力或复制能力，从而达到去除水中致病体的目的。紫外线消毒所需的接触时间很短，不需要投加化学药剂，从而对水的物化性质影响较小，具有操作简单、反应迅速等优点，易于管理和实现自动化。（3）二氧化氯消毒二氧化氯具有较强的氧化性，杀菌能力强且在水中中可以持续持续杀菌，，效果可靠。但二氧化氯储存困难，在实际应用过程中需要现场制备，操作管理要求和运行费用较高，且具有一定的危险性。综上，紫外线消毒工艺成熟，操作简单、反应迅速，易于管理和实现自动化。同时，紫外线消毒工艺占地面积小，适合本工程用地紧张的现实情况。因此，本工程采用紫外线消毒工艺。4.4污泥处理方案4.4.1污泥浓缩在污水厂运行过程中膜池排出污泥含水率很高，约为99%~99.6%。对污泥进行浓缩处理可以使其含水率降为95％～97％，体积大为减少，从而也可大大地减轻后续处理构筑物和设备的工作负荷，提高处理效率。污泥的浓缩方法有主要重力浓缩（包括间歇式和连续式）、机械浓缩和气浮浓缩等。大型污水处理厂为节约用地，多采用连续式重力浓缩或机械浓缩。重力浓缩池通过中心柱上的进水口和圆形的配水井进行配水。固液混合物沿径向进入到浓缩池中，浮渣和漂浮物由表面刮渣器收集到池边的浮渣箱，并由浮渣管排出。较重的固体沉淀到池底由耙架收集并由排泥管排出池外。上清液由池边溢流，充足的停留时间使得固体得到很好的沉淀。机械浓缩是采用污泥浓缩机对污泥进行脱水。重力浓缩和机械浓缩方案的对比见下表：表4-5重力浓缩和机械浓缩方案对比表方案优点缺点重力浓缩1、浓缩机械比较简单；2、能耗低；3、出泥含水率稳定。1、停留时间较长；2、占地较大机械浓缩1、调节简单；2、占地小；1、能耗高；2、设备费用较高。3、运行费用高本工程采用机械浓缩，它运行管理方便、固液分离效果稳定，是较理想的污泥浓缩工艺。4.2.2污泥处理工艺本工程要求使生物反应池的剩余污泥脱水至80%，然后运送至X污泥集中处置中心处理，目前将含水率降至80%的脱水方式里使用较为广泛的有压滤脱水和离心脱水，以下就常用的压滤和离心脱水方式作具体论述。带式压滤脱水可分为浓缩、脱水机自清洗三个阶段。离心式污泥脱水机的主要原理是利用固液两相的密度差，在高速旋转的状态下使得固相颗粒的加快沉降，从而实现固液分离。表4-6各类脱水机对比分析表脱水方式优点缺点适用范围板框压滤机1、间歇脱水；2、液压过滤。1、滤饼含固率高；2、固体回收率高；3、药品消耗少，滤液清澈。1、间歇操作、过滤能力较低；2、基建设备投资大。1、其它脱水设备不适用的场合；2、用于需要减少运输、干燥或焚烧费用，降低填用地的场合。带式过滤机1、连续脱水；2、机械挤压。1、机器制造容易，附属设备少，投资、能耗较低；2、连续操作，管理简便，脱水能力大。1、聚合物价格贵、运行费用高；2、脱水效率不及板框压滤机；3、开放设计，有臭味。1、特别适合于无机性污泥的脱水；2、有机粘性污泥脱水不宜采用。离心机1、连续脱水；2、离心力作用。1、基建投资少、占地少，设备结构紧凑；2、化学药剂投加量较少，处理能力大且效果好，总处理费用较低；3、自动化程度高，操作简便、卫生。1、目前国内多采用进口离心机，价格昂贵；2、电力消耗大，污泥中含有砂砾，易磨损设备；3、有一定噪声。1、不适合密度差很小或液相密度大于固相的污泥脱水。经过技术经济比较，这三种脱水方法都能达到较好脱水的目的，板框压滤机含固率较高；带式压滤机维修简单，耗电量少，但占地较大，现场环境较差；离心脱水机可以连续脱水，占地小、故障率低，操作环境较好。通过以上分析，在保证污泥和含水率达到处理要求的情况下，为减小占地，方便运行管理，节省投资，采用离心脱水机较为合理。第五章主要工程量5.1污水管网工程量本次排水管网工程主要对X市第三污水处理厂西北部分范围内排水系统进行设计，污水管道总长度为34.772km，管径为DN300-DN1000，管材采用二级钢筋混凝土排水管及球墨铸铁排水管。5.2雨水管网工程量本次排水管网工程主要对X市第三污水处理厂西北部分范围内排水系统进行设计，污水管道总长度为30.585km，管径为DN600-DN2400，管材采用二级钢筋混凝土排水管及球墨铸铁排水管。5.3污水处理厂5.3.1粗格栅及提升泵房（1）功能：粗格栅的主要作用是去除污水中的较大漂浮物，避免其缠绕水泵，对水泵造成损害。提升泵站的主要作用是将污水提升至一定的高度，利用重力流控制水的流向，避免后续工艺埋深过大造成土方过度开挖增加建设成本，以及方便出水顺利排入水体。（2）设计参数：设计规模8.0×104m3/d，土建一次建成。渠宽1500mm；栅条间隙20mm；格栅倾角70度；过栅流速0.90m/s。（3）运行方式：根据格栅前后的液位差对格栅进行清理或者设置定时清理，采用机械自动耙渣的方式进行清渣。提升泵房中的水泵通过泵房内水位进行控制，当水位下降到预先设定的停泵水位时水泵停止抽水。（4）主要工程内容：粗格栅与提升泵房合建，通过渠道连接。粗格栅：在地下设置2条1.5m宽钢筋混凝土直壁平行渠道，在两条渠道中各安装一台反捞式格栅除污机。为控制进出水方便检修，在粗格栅前、后均装有600(b)×600(h)mm的闸板。栅渣经压榨后外运。提升泵房：建设钢筋混凝土矩形池作为地下式污水泵房。内设挡流板和潜污泵4台，单泵参数为：Q=1466.7m3/h，H=17m，N=132kW，3用1备。此外泵房内安装3T单轨电动葫芦1台用于后续安装及检修潜污泵以及渣箱调运。5.3.2细格栅及沉砂池（1）功能细格栅可以去除污水中较细小的漂浮物，便于后续处理流程正常运行，特别是避免大颗粒漂浮物影响污水的理化性质从而影响生物处理的效果和后续对污泥的处理。曝气沉砂池利用砂粒的容重与水的差异去除污水中粒径≥0.2mm的砂粒，留下易于生化的碳源，便于后续生化处理。（2）设计参数设计规模8.0×104m3/d。格栅：渠道宽度：1.9m；栅条间隙：10.0mm；过栅流速：0.9m/s；沉砂池：最大流量时水力停留时间：5.0min；有效水深：3.2m。（3）运行细格栅根据格栅前后水位差或或预先设定间隔时间来控制格栅运行和清渣，曝气沉砂池采用自动或人工控制。（4）主要工程内容建设两条渠宽1.9m的钢筋混凝土渠道，其中各安装鼓转式格栅除污机一台，格栅栅条间隙10mm，倾角60°，电机功率2.2kW；每道细格栅前后设插板闸，以方便后续进行检修；此外安装一台为功率N=3.0kW高排水螺旋压榨机用于运输栅渣。在曝气沉砂池中设置一台功率为2×0.37kW的桥吸洗砂机用于去除池中的沉砂，配2台功率N=2.9kW的吸砂泵。设置一台功率N=0.75kW的砂水分离器一台用于分离沉砂和水，分离后的干砂外运。5.3.3初沉池（1）功能初沉池利用悬浮物的沉降特性去除污水中相对密度大的以无机物为主体的固体悬浮物。（2）设计参数平流沉淀池1座，分为四格，池体总尺寸32.9×34×5.8m，有效水深5.35m，平均设计流量时的水平流速5.07mm/s。初沉污泥体积：73m3/d，污泥含水率97％。（3）运行连续运行。（4）主要工程内容初沉池设置四格，每格安装配套链条式刮泥机驱动系统的链条式刮泥机一套，运行参数为V=0.9m/min，L=9m，驱动系统功率为1.5kw。5.4.4A2O生物池（1）功能：利用厌氧、缺氧和好氧内的不同环境条件，使不同的微生物占据优势并进行不同的生理活动，从而达到生物脱氮除磷和去除BOD的目的。（2）设计参数：设计池数：4座，规模为2.0万方/天；设计水温：12℃；污泥总产率系数：0.40kgSS/kgBOD5；好氧污泥龄：12d；总水力停留时间：HRT=13.43h；厌氧段停留时间：T=1.5h；有效容积：1250m3；有效水深:7.0m；缺氧段停留时间：T=5.3h；有效容积：4447m3；有效水深:7.0m；好氧段停留时间：T=6.59h；有效容积：5488m3；有效水深:7.0m；污泥回流比：84.6%；混合液回流比：369.1%。（3）运行：四座生物池分为两组，每两组共用一个配水井，初沉池出水经过每组的配水井向两座生物池分别配水，与回流污泥一起进入厌氧池，这个阶段主要进行的是除磷，由回流污泥进行厌氧释磷；接着混合液进入缺氧池，在缺氧池中的反硝化细菌利用有机物中的电子，将内回流带入的好氧池中产生的硝酸盐通过生物反硝化作用转化成氮气逸到大气中，达到脱氮的目的；接着混合液进入曝气池，进行有机物去除、硝化作用和好氧吸磷。（4）设备控制方式：就地控制。（5）主要工程内容A2O生化池共设置4座，每座厌氧区配功率为5.5kW，推力1320N的潜水搅拌器4台；缺氧区配功率为7.5kW的Φ580mm潜水搅拌器16台；好氧池曝气器采用出气量为2.6Nm3/h的DN260盘式微孔曝气器；设置流量1875m3/h，扬程H=0.7m，配电功率N=5.5kW内回流污泥泵2台。5.3.5MBR池（1）功能：MBR池的主要作用是利用膜的微小孔径拦截污水中的悬浮物，同时膜上附着的生物膜可以帮助污水中的生化反应进行得更彻底。（2）设计参数：设计池数：2座16格；污泥浓度：8000~12000mg/L；有效水深：5.0m；有效容积：4922.7m3；膜设备过滤孔径：≤0.1μm。表5-1MBR单池设计参数参数数值水力停留时间：1.2h廊道数：8个单廊道组件数：9个总膜箱数量：72个单个组件面积：1920m2名义通量：17.5L/(m2·h)（3）根据膜阻力对MBR池设置自控系统进行控制。（4）主要工程内容膜生物反应池2座，设72套中空纤维膜组器，膜池至好氧池回流污泥泵4台，3用1备，流量1410m3/h，扬程H=5.0m，配电功率N=55kW。5.3.6紫外消毒渠1）功能对污水厂处理完的尾水进行杀菌消毒。2）主要设备及参数设置紫外消毒渠2组，每组16个模块，每个模块5只灯管。5.3.7污泥浓缩池（1）功能：通过降低污泥含水率来大幅减小污泥体积，同时含水率较低的污泥更便于污泥运输处置。（2）设计参数：设计规模8.0×104m3/d。进入浓缩池的剩余污泥量为1048.36m3/d；污泥含水率（浓缩后）：97%；脱水后污泥含水率:≤80%；PAM投加量：4~6.5kg/t干污泥。（3）运行污泥脱水系统每天连续运行16h。（4）工程主要内容：共设置两座污泥浓缩池两座，配跨度为14m，功率为1.5kW的中心传动污泥浓缩机2台。5.3.8脱水车间（1）功能：污水处理厂污泥经浓缩后池排出污泥的含水率约97.0%左右，体积很大。因此，为了便于综合利用和最终处置，需对污泥做脱水处理，使其含水率降至60%，从而大大缩小污泥的体积。（2）工程主要内容：中选用XM260F/1000-30型板框压滤机，共设置4台，三用一备。5.3.9加药间（1）功能：在MBR池前端投加PAC以帮助污水中的固体颗粒絮凝，便于去除；在A2O工艺池前端投加乙酸钠以补充反硝化作用脱氮所需碳源，确保生物脱氮效果。（2）运行方式：PAC溶药制备系统采用连续运行，乙酸钠制备系统根据进水水质情况采取间隔运行的方式。（3）工程主要内容：A2O工艺池加药PAC计量泵3台，2用1备。单泵参数Q=0-1600L/h，H=40m，P=1.5kw。乙酸钠投加计量泵3台，2用1备。单泵参数Q=0-1600L/h，H=40m，P=1.5kw。各池配套桨式搅拌机共计6台，单机参数：桨板直径1000mm，N=3.0KW。第六章工程概算6.1直接费用6.1.1污水管网投资表6-1污水管道造价表序号管径（mm）总管长（m）人工费（元/m）材料费（元/m）机械费（元/m）管道总价（万元）总计（万元）1300756227.62433.203.18350.883195.162350923130.15529.843.34520.013400241036.84630.023.75161.624450115539.74742.614.9890.945500108943.56856.806.1698.726600402153.261105.869.22469.797700561960.141389.9010.65820.768800254265.941613.5211.94429.95990095175.781959.9619.21195.43101000192100.342843.5728.3257.076.1.2水处理构筑物及附属构筑物费用估算表6-2处理工艺构筑物费用估算表序号工程项目建筑安装工程费