1、四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计城市建设研究院二零一三年三月四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计说明书院 长：徐文龙（教授级高级工程师）院总工程师：徐海云（教授级高级工程师）市政所所长：周希安（教授级高级工程师）项目负责人：周希安（教授级高级工程师）专业负责人：郭家慧 门月仙 孔 茜谷为民 郑剑云 郭 霞设 计 人：秦铁峰 李旭东 杨 森钱 琦 杨 泉 杜忠达罗 颉 刘晓光 证书编号：市政行业甲级 A111000795工咨甲 1033001001城市建设研究院2013 年 3 月城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计I目 录前 言 1第一章 概 述 21.1 项目
2、概述 21.2 项目编制 4第二章 项目建设必要性 错误！未定义书签。2.1 城市概况及自然条件 32.2 污水处理现状 62.3 现有城市污水处理厂情况 62.4 项目实施的必要性 错误！未定义书签。第三章 污水处理厂现状 83.1 现状工艺流程 .83.2 现状进出水水质 .83.2 主要工艺现状参数 .113.3 现状运行情况 .12第四章 污水处理厂升级改造方案论证 134.1 升级改造工程规模确定 .134.2 升级改造工程进出水水质 .134.3 升级改造工艺方案 .134.4 工艺流程确定 .17第五章 工程设计 185.1 工艺设计 185.2 总图设计 245.3 建筑设计
3、.265.4 结构设计 265.5 电气设计 335.6 自控、仪表设计 355.7 暖通设计 .335.8 建构筑物及设备一览表 .65第六章 环境保护、劳动卫生及节能设计 486.1 环境保护 48城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计II6.2 劳动保护和卫生防护 506.3 节能设计 53第七章 项目实施计划与招投标 错误！未定义书签。7.1 工程实施进度计划 .错误！未定义书签。7.2 工程招投标 .错误！未定义书签。第八章 工程投资估算 错误！未定义书签。8.1 投资估算依据 错误！未定义书签。8.2 工程投资估算 错误！未定义书签。8.3 工程资金筹措 .错误！
4、未定义书签。第九章 成本分析与经济评价 错误！未定义书签。9.1 运行成本分析 错误！未定义书签。9.2 财务分析 错误！未定义书签。财务分析附表 .错误！未定义书签。附图与附表 73城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计1前 言四平市是吉林省重要的食品、机械、轻纺等工业基地，是以城乡内外贸易为依托，工贸并举的中心城市。北临吉林省长春市、南与辽宁省接壤，距沈阳市200km。共管辖两区两市两县，即铁东区、铁西区、公主岭市、双辽市、梨树县、伊通县。城市建设研究院受四平三达净水有限公司及相关政府部门的委托，编制四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计，通过组织设计人员进行现场踏勘、
5、现状调查、收集资料，并就有关问题与相关部门共同磋商，反复酝酿，完成编制了本项目初步设计。四平市污水处理厂工程设计完成于2000年，远期设计规模18万吨/日，一期工程建设规模9万吨/日，工程用地按远期规模占地一次性征用。四平市污水厂一期工程于2007年5月投产运行。根据当时的环保政策要求，四平市污水厂二级生物处理的出水水质相当于城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）的二级标准。随着我国污水排放标准的提高，吉林省环境保护局、吉林省建设厅都要求四平市污水厂的二级处理标准进行提标改造，出水标准达到城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）中的一级A标准要求。在初步设计
6、编制过程中，得到了四平市政府等相关各级政府部门领导和专家的大力支持，在此深表谢意。城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计2改造部分改造部分回流污泥粗格栅提升泵房细格栅及旋流沉砂池进水污泥泵井污泥贮池二沉池提升污泥脱水机房剩余污泥鼓风机栅渣外运加氯混合液回流出水泥饼外运接触消毒池厌氧反应池（原初沉池改造）缺氧反应池（新建）好氧反应池（增设停留时间6h） 深度处理间（新建）第一章 概 述1.1 项目概述1.1.1 项目名称项目名称：四平市城市污水处理厂升级改造工程1.1.2 建设单位建设单位：四平市污水处理厂1.1.3 项目建设地点四平市城市污水厂一期工程闲置用地。1.1.4 工
7、程建设规模升级改造工程规模：9.0 万 m/d1.1.5 污水处理工艺城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计3城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计41.1.6 工程建设内容本工程为四平市城市污水处理厂升级改造工程，建设规模9.0万m/d，改造后的出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准 GB189182002中的一级A标准。主要工程建设内容为：将现有初沉池改造为厌氧池、在现有厌氧好氧池（已改造为全段好氧）前端增设缺氧池、增设一座好氧池、增设深度处理间及相应配套改造。1.1.7 工程投资1.工程总投资7625.93万元2.工程直接费用6115.92万元3.折
8、合吨水直接投资680元/米3本项目的工程资金筹措计划由国债资金与企业自筹两部分组成。拟申请国债或专项资金3050万元，占总投资的40%；企业自筹资金4575.93万元，占总投资的60%。1.2 城市概况及自然条件1.2.1 地理交通四平市位于吉林省南部，北纬4311 ，东经12420。北临吉林省长春市、南与辽宁省接壤，距沈阳市200km。共管辖两区两市两县，即铁东区、铁西区、公主岭市、双辽市、梨树县、伊通县。1.2.2 地形地貌四平市地处东北松辽平原，地形由东南向西北逐渐倾斜，起伏不大，城市地面绝对标高为150200m之间。大地构造比较简单，有朱罗纪、白垩纪的沙岩、页岩和第四纪覆盖层的亚粘土淤
9、泥质土、沙土和大块碎石土。1.2.3 水文地质四平市地下水属潜层水，含水层为砂层，地层由上至下依次为耕土(厚为0.51.0m)、粘土、亚粘土和砂土。地耐力在1420t/左右。四平市区有两条河，俗称南河、北河。南河、北河在市区西北汇为条子河，北河为条子河干流，汇水面积177.8km，流经市区的河道长11.8km，流量42.28ms，河城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计5道行洪宽85m。南河为条子河支流，汇水面积89.1km，流经市区的河道长18.34km，流量28.95 m/s，河道行洪宽70m。1.2.4 地震烈度根据建筑抗震设计规范 （GB50011-2001 2008
10、版）中的划分，四平市城市污水处理工程抗震设防烈度为6度。1.2.5 气候特征四平市属于温带大陆性季风气候，处于半湿润半干旱过渡区，年平均温度6，最高气温为36.6，最低气温为-34.6，冰冻时间约为6个月(10月中旬次年5月初)。土壤冻结深度1.48m。年平均降水量656.8mm，日最大降雨量达154.1mm，年平均蒸发量1347.5mm，相对湿度66，最大积雪厚度190mm，年平均日照2771.2h。四平市全年主导风向为西南风，冬季多为西北风，平均风速3.3rns，最大风速34.5m/s，最大风向频率16。1.3 设计依据1.3.1 编制原则根据我国排水规范及相关法规的要求，本工程遵循如下设
11、计原则：1、在城市总体规划的指导下，与整个城市发展规划同步进行。2、升级改造工程厂址利用已建污水厂工程的闲置场地。3、选择可靠实用、技术先进、投资省、运行费用低、管理方便、运行灵活的污水处理工艺，为污水处理厂的建设和运行创造良好条件。4、采用先进、可靠的自动化控制技术，提高污水厂的管理水平，保证污水处理工艺运行在最佳状态，尽可能减轻工人的劳动强度。5、设备选型做到合理、可靠、先进、高效节能。6、通过本工程的建设达到保护和改善本区域内水环境的目的，充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益。1.3.2 编制范围本工程设计范围为污水处理厂红线范围内建（构）筑物的建筑、结构、工艺、给排水、电气自
12、控、通风及消防等专业设计。1.3.3 编制依据及基础资料城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计61、 四平市城市总体规划2、 四平市总体规划图 （比例 1:10000）3、 四平市城市污水处理厂升级改造工程可行性研究报告批复1.2.4 设计规范及设计标准1、 市政公用工程设计文件编制深度规定 （建设部，2004.03）2、 室外排水设计规范 （GB50014-2006）3、 室外给水设计规范 （GB50013-2006）4、 城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB189182002）5、 地表水环境质量标准 （GB3838-2002）6、 污水排入城市下水道水质标准 （CJ34
13、3-2010）7、 城镇污水处理厂污水污泥泥质 （CJ247-2007）8、 城市污水处理工程项目建设标准 （建标(2001)77 号）9、 城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准 （JJ31-89）10、 城市污水处理及污染防治技术政策 （建成2000124 号文）11、 工程建筑标准强制性条文 （建标2000202 号）12、 建筑给水排水设计规范 （GB500152003） （2009 年版）13、 工业企业总平面设计规范 （GB50187-2012）14、 恶臭污染物排放标准 （GB1455493）15、 建筑抗震设计规范 （GB50011-2010）16、 给水排水工程构筑物结构设
14、计规范 （GB500692002）17、 建筑结构荷载设计规范 （GB50009-2012）18、 混凝土结构设计规范 （GBJ500102010）19、 砌体结构设计规范 （GB50003-2011）20、 建筑地基基础设计规范 （GB500072011）21、 建筑设计防火规范 （GB500162006）22、 构筑物抗震设计规范 （GBJ501912012）23、 地下工程防水技术规范 （GB501082008）24、 建筑灭火器配置设计规范 （GB501402005）25、 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规范 （CECS138:2002）26、 给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规
15、范 （CECS117:2000）城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计727、 办公建筑设计规范 （JGJ67-2006）28、 工业建筑防腐蚀设计规范 （GB500462008）29、 公共建筑节能设计规范 （GB50189-2005）30、 民用建筑电气设计规范 （JGJ162008）31、 供配电系统设计规范 （GB50052-2009）32、 低压配电设计规范 （GB50054-2011）33、 建筑物防雷设计规范 （GB5005794） （2000 年版）34、 10kV 及以下变电所设计规范 （GB5005394）35、 建筑照明设计标准 （GB500342004
16、）36、 采暖通风与空气调节设计规范 （GB500192003）37、 工业企业厂界噪声控制标准 （GB12348-2008）38、 工业企业噪声控制设计规范 （GBJ87-85）1.4 污水处理现状1.4.1 城市排水现状四平市区有两条河，俗称南河、北河。南河、北河在市区西北汇为条子河，最终汇入辽河，辽河是我国七大江河之一，对我省经济和社会发展有着十分重要关系。辽河流域每年接纳近 20 亿吨工业和生活废水，60的监测断面超出 V 类水质标准，各城市段全部超过 V 类水质标准，水体已丧失使用功能，辽河流域 COD 平均浓度、综合污染指数居全国七大流域之首。辽河流域水质污染不仅使河流水生生态遭到
17、彻底破坏，同时还加剧了水资源的缺乏。各类废水还通过进入水库、向地下水补水、污水灌溉等方式，扩大了污染的范围、加剧了污染的程度，严重影响了人民生活和经济的可持续发展。流域水质污染已造成严重的社会、经济和环境问题，成为全面建设小康社会的制约性因素。省委、省政府十分重视辽河流域水污染防治工作，采取许多积极的措施确保计划与规划提出的目标如期完成。一是坚持依法治河。二是制定政策筹集资金，加速治理步伐。三是集中力量抓了重点污染治理项目和企业达标排放工作。四是抓住辽河流域水污染防治的关键环节，加速城市污水处理厂建设。五是把辽河流域水污染防治工作纳入建设规划之中。所以为了响应党中央国务院的关于辽河流域水污染防
18、治的号召，四平市政府于 2003 年完成了四平市污水处理厂的建设，并于 2006 年正式运城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计8行，同时积极采取措施，推进污水资源化进程。1.4.2 城市污水处理现状四平市城市污水处理工程的施工图设计完成于 2000 年，设计规模 18.0 万吨/日，工程分期实施。一期工程 9.0 万吨/日，二期工程 9.0 万吨/日。一期工程污水处理主体工艺采用厌氧-好氧(已改为全段好氧)工艺，经二次沉淀及接触池液氯消毒后排放。按照当时的环保政策要求，四平市污水处理厂出水水质标准相当于城镇污水处理厂污染物排放标准(GBl8918-2002)的二级标准。根据
19、四平市城市污水处理工程相关设计文件，四平市污水处理厂一期工程的设计出水水质如下：四平市污水处理厂一期工程出水水质指标项目 COD BOD5 SS NH3-N TP指标（ mg/l）100 30 30 25 3随着城镇污水处理厂污染物排放标准(GBl8918-2002)的实施，现状污水处理厂出水水质无法达到国家要，对周围水体已造成污染。所以，吉林省环境保护局、吉林省建设厅都要求四平市污水处理厂一期工程排放水的质量标准从 GBl8918-2002 的 二 级 标 准 升 级 为 一 级 标 准 的 A 标 准 。项目 CODcr BOD5 TP NH3-N SS指标（mg/l） 50 10 0.5
20、 5（8） 10城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计9回流污泥粗格栅提升泵房细格栅及旋流沉砂池初沉池进水污泥泵井污泥贮池二沉池污泥脱水机房剩余污泥厌氧好氧反应池鼓风机栅渣外运加氯出水泥饼外运接触消毒池第二章 污水处理厂现状2.1 现状工艺流程四平市污水处理厂一期工程处理规模为 9 万吨/日，现状工艺为：预处理工艺采用粗细格栅+初沉池，生化段采用厌氧-好氧(已改为全段好氧)工艺+二沉池，消毒工艺为二氧化氯消毒。四平市污水处理厂一期工程工艺流程图见下：四平市污水处理厂一期工程流程图2.2 现状进出水水质根据四平市污水处理厂一期工程运行期间的四平市污水处理厂进出水水质周报城市建设
21、研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计10表 ，现状工艺流程满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GBl8918-2002)的二级排放标准。四平市污水处理厂监测近期部分水质数据详见下表：现状进出水水质表四平市污水处理厂化验室周报表星期 一 二 三 四 五 六 日项目日期 9 月 24 日 9 月 25 日 9 月 26 日 9 月 27 日 9 月 28 日 9 月 29 日 9 月 30 日平均值进水 6 6.5 6.5 6.5 6 6 6.7 6.3 PH 出水 6.5 6.7 6.7 7 6.5 7 7.5 6.8 进水 387 320 352 414 396 324 398 37
22、0.1 CODmg/L 出水 70 54 76 84 72 76 68 71.4 进水 149 131 132 152 142 125 142 139.0 BODmg/L 出水 28 23 23 29 28 20 28 25.6 进水 162 158 195 144 178 201 168 172.3 SSmg/L 出水 19 23 21 25 20 18 23 21.3 进水 27 29 28 30 26 24 27 27.3 NH4+-Nmg/L 出水 26 27 28 29 24 25 26 26.4 进水 3.6 3.5 3.7 4.1 4.3 / / 3.8 总磷mg/L 出水 2.
23、5 / 2.5 / 2.9 / / 2.6 池 1 / / 1.8 / / / / 1.8DOmg/L 池 2 / / 1.6 / / / / 1.6池 1 23 26 20 23 18 19 17 20.9 SV% 池 224 27 21 24 20 18 19 21.9 池 1 72 72 77 74 72 83 68 74.0 SVIml/g 池 2 69 71 72 71 74 69 68 70.6 池 1 3.2 3.6 2.6 3.1 2.5 2.3 2.5 2.8 池 2 3.5 3.8 2.9 3.4 2.7 2.6 2.8 3.1 MLSSg/l回流 6.8 6.1 5.2
24、5.8 5.7 5.1 6 5.8 城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计11浓缩后污泥含固率% 4.5 4.8 4.5 4.9 5.1 5.5 / 4.9 脱水后污泥含固率% 22 25 21 27 28 23 / 24.3 四平市污水处理厂化验室周报表星期 一 二 三 四 五 六 日项目 日期 10 月 8日10 月 9日10 月 10日10 月 11日10 月 12日10 月 13日10 月 14日平均值进水 6.5 6 6.5 6 6.5 6.5 6 6.3 PH 出水 6.7 6.5 6.5 6.7 7.3 6.5 7.5 6.8 进水 214 339 348 37
25、0 308 340 371 327.1 CODmg/L 出水 72 70 88 78 68 80 75 75.9 进水 101 145 148 149 134 142 148 138.1 BODmg/L 出水 23 21 27 28 26 22 25 24.6 进水 129 158 192 182 179 208 186 176.3 SSmg/L 出水 21 19 23 24 22 27 20 22.3 进水 18 26 26 28 24 25 27 24.9 NH4+-Nmg/L 出水 17 24 24 27 22 24 25 23.3 进水 3.6 4 3.5 4.1 4.3 / / 3.
26、9 总磷mg/L 出水 / 2.8 / 2.8 / / / 2.8 池 1 / 1.5 / / / / / 1.5 DOmg/L 池 2 / 1.7 / / / / / 1.7 池 1 18 16 15 17 20 19 20 17.9 SV% 池 217 18 17 19 22 23 24 20.0 池 1 60 57 56 61 65 63 71 61.9 SVIml/g 池 2 59 58 63 61 69 66 69 63.6 池 1 3 2.8 2.7 3.1 3.2 3.5 3.5 3.1 池 2 2.9 3.1 2.7 3.1 3.2 3.5 3.5 3.1 MLSSg/l回流
27、5.8 6.1 5.9 5.8 6.3 5.7 6 5.9 浓缩后污泥含固率% 4.8 5.3 5.6 4.7 5.4 / / 4.3脱水后污泥含 25 21 24 22 29 / / 20.2 城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计12固率%现状污水处理厂不监测 TN 指标，为了本次初设数据的准确性，四平市污水处理厂补充监测 TN 指标。 （详见下表）四平市污水处理厂化验室周报表星期 一 二 三 四 五 六 日项目日期 11 月 5 日 11 月 6 日 11 月 7 日 11 月 8 日 11 月 9 日 11 月 10 日 11 月 11 日 平均值进水 7.0 6.5
28、 6 7 6 7 6.5 6.6 PH 出水 6.5 7 6 6 6 6 6 6.2 进水 336 246 381 233 327 251 331 300.7 CODmg/L 出水 49 31 85 76 82 89 89 71.6 进水 147 145 148 149 134 142 148 144.7 BODmg/L 出水 23 21 27 28 26 22 25 24.6 进水 212 204 157 213 153 181 213 190.4 SSmg/L 出水 25 23 26 25 23 22 24 24.0 进水 27 20.6 27 21 25 / / 24.1 NH4+-Nm
29、g/L 出水 26 21 27 20 23 / / 23.4 进水 2.9 3.6 / / / / / 3.3 总磷mg/L 出水 0.9 1.1 / / / / / 1.0 进水 35 33 38 37 37 / / 36.0 总氮mg/L 出水 / / / / / / / 0.0 2.3 主要工艺现状参数根据四平市污水处理厂一期工程的设计文件及实际建设情况，现状各主要建构筑物及设备参数见下表：现状主要建构筑物及设备参数表序号项目建构筑物名称 主要设计参数 主要设备参数 备注1 粗格栅及提升泵站 处理能力 9 万吨/日提升泵流量：Q=1653m/h 扬程H：17m 电机功率N：102Kw共
30、4 台（三用一备）城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计132 细格栅及旋流沉砂池 处理能力 9 万吨/日旋流沉砂池设计流量：1.37m/s 直径：3.2m 表面负荷 154m/h，停留时间：39.8s共四座3 初沉池 处理能力 9 万吨/日 直径：28m 表面负荷 1.5m/h初沉池污泥泵流量：104.3m/h 扬程：10.6m 功率：7.5Kw共二台 （一用一备）4 厌氧-好氧池处理能力 9 万吨/日 设计流量：1.02m/s 停留时间9h 污泥负荷 0.24 容积负荷 0.45 MLSS 浓度为2500mg/l现已改造为全段好氧池 共四座5 二沉池及污泥泵井处理能力 9
31、 万吨/日 中心进水周边出水 直径 40m 池边水深 3.4m 表面负荷0.98m/h污泥回流泵流量：760m/h 扬程：8.4m 功率：37Kw，剩余污泥泵流量：27.9m/h 扬程：22.9m 功率：5.5Kw回流污泥泵共五台 最大回流量 9 万吨/日 剩余污泥泵共二台（两用一备）6 接触消毒池处理能力 9 万吨/日 设计流量：1.00m/s 停留时间：30min 加氯量：6mg/l共一座7 鼓风机房 长：36m 宽：12m 高：11m 单台鼓风机风量：150m/min 出口升压：7000mmH2O，功率 200Kw共四台（备用国产 250kw 分机）8 污泥脱水间浓缩前污泥总量：1340
32、.7m/d 含水量：99.3% 泥饼总量：38.6m/d 含水率：82%浓缩机处理能力4080m/h 功率1.5Kw，脱水机处理能力 818m/h 功率4.0Kw均为一用一备2.4 现状运行情况根据四平市污水处理厂一期工程运行至今的实际情况，目前污水处理厂各建构筑物及设备运转正常，基本满足原设计要求并能正常稳定运行，出水水质满足城镇污水处理厂污染物排放标准(GBl8918-2002)的二级排放标准。城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计14第三章 设计概要3.1 规模确定污水处理厂工程升级改造建设规模结合四平市污水处理厂一期工程实际情况，考虑各种影响建设规模的因素。确 定 升
33、 级 改 造 规 模 为 ： 9.0 万 m/d， 出 水 水 质 达 到城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）中的一级标准的 A 标准。3.2 设计水质根据室外排水设计规范中的相关规定和综合四平市城市污水处理厂两年多来的运行进水水质数据（见现状进出水水质表）确定本次工程的进水水质。四平市污水处理厂处理后污水排入辽河，根据国家规定：“城镇污水处理厂出水排入国家和省确定的重点流域及湖泊、水库等封闭、半封闭水域时，执行一级标准的A 标准” ，为彻底消除四平市辽河水系的污染，保护南河、北河两岸的生态环境，确定本次工程出水水质满足城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-20
34、02）中的一级标准的 A 标准。因此本工程设计进出水水质及处理程度如下：进出水水质及处理程度表项目 CODcr(mg/l) BOD5(mg/l) TP(mg/l) TN(mg/l) NH3-N (mg/l) SS(mg/l)进水水质 400 150 4 40 30 180出水水质 50 10 0.5 15 5（8） 10处理程度 87.5% 93.3 87.5 62.5 83.3 94.43.3 工艺方案选择3.3.1 工艺方案选择的原则1、与一期工程的流畅衔接2、工艺可靠、技术先进和前瞻性3、与一期工程运行的协调性4、经济合理性5、适应市场变化6、安全和环保城市建设研究院 四平市城市污水处理
35、厂升级改造工程初步设计153.3.2 重点处理指标根据四平市污水处理厂一期工程原出水水质及改造后出水水质对比，对每项污染物指标进行分别讨论，并确定对应的改造工艺。改造前后污水处理厂出水指标表项目 CODcr(mg/l) BOD5(mg/l) TP(mg/l) TN(mg/l) NH3-N (mg/l) SS(mg/l)进水水质 400 150 4 40 30 180原出水水质 100 30 3 - 25（30） 30改造后出水水质 50 10 0.5 15 5（8） 10原工艺需升级改造部分如下：1.不具备脱氮除磷工艺，需要调整为具有脱氮除磷功能的工艺。2.进一步增加 CODcr 及 BOD5
36、的去除率。3.增加物理化学除磷功能。4.进一步去除 SS。其中脱氮除磷是本次升级改造工程的重点。3.3.3 重点污染物去除方法1、脱氮除磷（1）生物硝化的工作机理生物硝化工艺属污水生物降解脱氮法的一种，利用微生物在污水中的代谢作用，以污水中的有机物为基质，自身繁殖从而达到污水净化的目的。其中的生物硝化作用是利用化能自养微生物将氨氮氧化成硝酸盐的一种生化反应过程。硝化作用由两类化能自养细菌参与，亚硝化单胞菌首先将氨氮氧化成亚酸盐，硝化杆菌再将 NO2-N 转换为 NO3-N，反应式如下：NH4+2O 2NO 3-+2H+H2O亚硝化菌和硝化菌都是化能自养菌，能利用氧化过程中产生的能量，使 CO2
37、合成为细胞有机质，这一过程需要大量的氧。另外还有一个微生物将有机氮转化为 NH3-N的生物过程。一般的异养微生物都能进行高效的氨化作用，在传统活性污泥法工艺中，伴随 BOD5的去除，95以上的有机氮会被氨化成 NH3-N。（2）脱氮机理反硝化是生物脱氮的另一个过程，污水先在好氧池（oxic）中进行硝化，使含氮城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计16有机物被细菌分解成氨，氨进一步转化成硝态氮，然后在缺氧池（Amoxic）中进行反硝化，硝态氮还原成氮气溢出。反硝化菌是兼性异养菌，能利用污水中各种有机质作为电子供体，以硝酸盐代替分子氧，作为电子最终受体，进行“无氧”呼吸，使有机质
38、分解，同时将硝酸盐氮还原成气态氮，反应过程为：2NO3-+H2O5O+N 2+2OH -有机碳CO 2H 2O总方程：4NO 3-5C2H 2O反硝化菌 2N25CO 24OH -（3）生物除磷机理介绍生物除磷是通过磷的厌氧释放和好氧吸收两个过程完成的。一般认为主要是一种称为（Acinebacter）菌群的专性好氧细菌起到的聚磷、除磷作用。另外其它一些微生物种群如假单胞菌（Pseudomonas）和气单胞菌（Aeromonas）等也均有除磷作用。混合液中的聚磷菌进入厌氧区后会处于压抑状态，消耗细胞内贮存的聚磷产生能量，用于维持生命和吸收来自污水中的可快速生物降解的溶解性有机物，并在细胞内把有机
39、物转化成聚 羟丁酸贮存起来。同时，由于聚磷的降解，细胞内多余的磷被释放到液相中。厌氧释放的前提是水中既无分子态氧又无结合氧（NOx -） ，由于产酸菌的存在，厌氧状态还会使混合液的 pH 值有所下降。聚磷菌进入好氧状态后降解体内贮存的聚 羟丁酸，产生大量的能量用于细胞合成，增殖和吸收液相中的磷，并在细胞内将磷转化成聚磷酸盐。在厌氧状态下磷的释放越充分，体内贮存的聚 羟丁酸也越多，进入耗氧状态后磷的吸收量也越大。有试验资料表明，厌氧状态下每释放1mg 磷，进入耗氧状态后就可吸收 2.0-2.4mg 磷。细胞内吸收了大量磷的高磷污泥最后以剩余污泥的形式排出系统，从而完成除磷过程。（4）物理化学除磷
40、机理污水中的磷分为无机的正磷酸盐，聚磷和有机磷，经水解和微生物降解后，有机磷和聚磷都转化为正磷酸盐，它在水中呈溶解状，通过化学沉淀形成难溶的金属磷酸盐并通过物理沉淀使磷得到去除。一般生石灰、硫酸铁、硫酸铝等均可作为混凝剂。通过投加金属盐类，使正磷酸盐被置换成难溶的磷酸盐，沉淀后随剩余污泥排出系统。反应方程式如下：Me3+PO43-MePO 4化学法除磷运转控制灵活，可根据污水中磷的超标程度随时调整金属盐投加量，效果稳定，保证出水达标并节约污水厂运行成本。城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计17结论：为了增加现状污水处理厂的脱氮除磷功能，应增加缺氧段，以提供缺氧池中反硝化过程
41、。并增加厌氧池加强生化除磷，增加絮凝反应池及气水反洗滤池，以提供化学除磷功能。2.其余指标去除（1）BOD 5排放标准要求的出水 BOD5指标为 10mg/L，从现状污水处理工艺来看，该项指标要求较高。当要求对污水进行硝化、反硝化时，处理后出水 BOD5浓度低于 10mg/L 其相应的去除率能够大于 95。这是因为自养型的亚硝酸菌具有很小的比增长速率N，与去除碳源的异养型生物相比要小一个数量级以上，因此需要硝化系统比单纯去除碳源 BOD5的系统具有更长的泥龄或更低的污泥负荷，在此条件下，BOD 5的去除率不难达到排放标准要求。结论：需增加污水的停留时间，以增长泥龄降低污泥负荷。在降低污泥负荷的
42、情况下 BOD5出水可以达标排放。（2）CODcr根据要求，出水 CODcr 指标为 50mg/L，同样，增加污水的停留时间，增长泥龄降低污泥负荷，使得 CODcr 的去除率随 BOD5的去除有较大幅度的提高。（3）SS根据要求，出水 SS 浓度小于 10mg/L，根据以往同类型污水工程经验，本工程排水中 SS 主要为蛋白质、纤维类污染物，在生化段易于被微生物降解，别且通过在生化段出水经加药混凝过滤的方式，最终出水的 SS 能够控制在 10mg/L 以内。结论：通过加药絮凝并过滤可以保证出水 SS 指标达到排放标准。3.3.4 方案确定根据对各指标的不同去除方法，本次升级改造工程为保证达标排放
43、，应增加缺氧段生化处理，增加混凝过滤工艺，并通过增加好氧池容积降低污泥负荷。1原初沉池改造原污水处理厂设有 4 座初沉池，直径 28 米。根据污水处理厂现状进出水水质，初沉池改造成厌氧池可以避免污水中 BOD5在初沉池降解，无法为脱磷除氮提供足够碳源。并且初沉池的改造可减少升级改造工程的改用用地。所以，需将初沉池改造为厌氧池，改造后厌氧池停留时间为 2.9 小时。城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计18改造部分改造部分回流污泥粗格栅提升泵房细格栅及旋流沉砂池进水污泥泵井污泥贮池二沉池提升污泥脱水机房剩余污泥鼓风机栅渣外运加氯混合液回流出水泥饼外运接触消毒池厌氧反应池（原初沉
44、池改造）缺氧反应池（新建）好氧反应池（增设停留时间6h） 深度处理间（新建）深度处理间2增设缺氧池需增设缺氧池以保证脱氮的功能，根据室外排水设计规范 （GB 50014-2006）中第 6.6.18 第二条计算缺氧段停留时间及池容。3.增设好氧池原厌氧-好氧池(已改造为全段好氧)停留时间为 9h，污泥负荷为 0.1 kgBOD5/kgMLSS.d。四平市污水处理厂冬季气温较低，经过运行期的监测，水温基本在 11左右，属于寒冷地区。为确保曝气池处理效果，本次设计根据寒冷地区污水活性污泥法处理设计规程 （CECS 111-2000）计算相关设计参数，降低污泥负荷，增加停留时间。5.增设深度处理间为
45、保证出水 SS 及 TP 指标达标，需对污水加药絮凝和化学除磷。所以，增设深度处理间一座。主要包括絮凝反应池及气水反洗滤池。3.4 工艺流程确定通过对污水中各污染指标的分别讨论和分析，最终确定污水处理工艺，即：将现有初沉池改造为厌氧池，在现有厌氧好氧池前端增设缺氧池，增设一座好氧池，后段增加混合絮凝反应池及气水反洗滤池工艺。 （工艺流程简图如下）城市建设研究院 四平市城市污水处理厂升级改造工程初步设计19工艺流程简图城市建设研究院 四平市污水处理升级改造工程初步设计说明书20第四章 工程设计污水处理厂升级改造设计规模 Q=90000m/d=3750m/h。总变化系数 kz = 2.7/Q0.1
46、1 =1.26。4.1 工艺设计4.1.1 工程改造概述根据改造工艺流程，应将现有初沉池改造为厌氧池停留时间 2.9h，新建缺氧池一座停留时间 3.5h，增建好氧池一座，新建絮凝池及气水反洗滤池，及相应增加配套设施。其余工艺保持原污水处理厂设计。根据实际一期建设情况确定升级改造工程建设实施项目，见下表：升级改造工程项目清单序号 项目 升级改造内容1 改造原有初沉池 改造为厌氧池，改造污泥回流系统2 增设缺氧池 新建 9.0 万 m/d 土建及设备改造原好氧池 增加混合液回流泵设备。3增设好氧池 增建一座好氧池，满足好氧停留时间4 增设提升泵井 新建 9.0 万 m/d 土建及设备含提升泵井5
47、增设深度处理间 新建 9.0 万 m/d 土建及设备深度处理间一座，包含絮凝池、气水反洗滤池、废水池及加药间6 改造厂内工艺管线 配套改造污泥回流及混合液回流管线。7 改造鼓风机及变配电间 配套改造8 改造自控仪表 配套改造4.1.2 升级改造工程工艺设计工程升级改造规模为 9.0 万 m/d，根据室外排水设计规范 （GB50014-2006） ，污水处理厂进水流量总变化系数 Kz=1.26。平均日平均时流量：Q=90000m/d=3750m/h1.04m/s最高日最大时流量：Qmax=900001.26 =113400m/d=4725m/h1.31m/s城市建设研究院 四平市污水处理升级改造工程初步设计说明书214.1.2.1 原初沉池改造设计水量：Qmax=900001.26 =113400m/d=4725m/h1.31m/s原初沉池 4 座，单池直径 28m，现将其改造为厌氧池，加设污泥回流系统。有效池容 10875m，有效停留时间 2.9 小时。4.1.2.2 增设缺氧池设计水量：Q=90000m/d=3750m/h1.04m/s为增加本次升级改造工程中脱氮功能，本次改造需在原生化池进水端前增设 1 座缺氧池，缺氧池设计参数如下：水力停留时间：3.5h
