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文檔簡介
騰沖縣北海濕地中央休閑服務區(qū)中水回用設計方案總設計說明根據云南省地表水水環(huán)境功能區(qū)劃(復審(2001年6月),北海屬伊洛瓦底江水系,全湖的主要功能是省級自然保護區(qū),按照II類水質標準進行保護,做到污染物零排放至北海濕地。騰沖北海濕地中央休閑服務區(qū)的排水系統(tǒng)采用雨污分流,生活、生產中產生的各種生活污水、生產廢水在分別采用不同的處理措施后排到北海濕地保護區(qū)以外的下游河道,排入保護區(qū)外河段污水執(zhí)行GB8978-1996中的一級排放標準。本方案中設計生活污水及生產廢水處理量為80m3/d,污廢水由辦公樓、接待中心等生活污水組成。本設計新建污水處理站,將廢水集中處理。1.污水構筑物設施按100m3/d的處理量進行設計,優(yōu)點如下:1)利用先進的膜生物反應器(MBR)工藝,出水水質好,運行穩(wěn)定可靠。方便管理。2)占地面積較小。2.廢水處理站工程占地60m2,調節(jié)池所有構筑物均為新建。3.采用先進工藝工藝采用先進的平板膜生物反應器工藝,該技術是中華人民共和國科學技術部提出的國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃)項目科技成果的轉化應用,同時也是當前國家鼓勵發(fā)展的環(huán)保產業(yè)設備(產品)目錄 (2010版)污水污染治理設備的首推設備。4生活污水處理系統(tǒng)根據現(xiàn)場實際調研情況,目前生活污水及生產廢水量為100m3/d。生活污水處理系統(tǒng)為新建。采用MBR工藝,其優(yōu)點如下:1)處理設施簡單、合理。2)出水水質好,遠遠優(yōu)于一般的污水處理工藝。3)采用可靠的預處理工藝解決膜污染問題,延長膜使用壽命。4)占地面積小、運行可靠。3方案設計主要指標一覽表序號項目指標1投資費用(元)生活污水:911430萬元2項目規(guī)模生活污水:100m3/d3進水水質接待中心旅客生活污水、辦公區(qū)生活污水、客房賓館污水、高端餐飲污水4工程質量1、生活污水處理達到:污水綜合排放標準(GB8978-1996)表2一級標準2、綠化回用及排放管網3、工程質量及出水水質一次性驗收合格5采用工藝生活污水:接觸氧化池+MBR+消毒工藝6占地面積生活污水:60 m27運行費用生活污水: 0.79元/m3水8保質期1年9設計單位10工期60天(不含調試期)一、工程概況1.1項目背景騰沖縣北海濕地生態(tài)旅游投資有限公司(北海公司)主要從事騰沖縣騰沖北海濕地在內的共12km2里范圍內的旅游景區(qū)開發(fā)、配套設施建設和經營等。公司的發(fā)展目標是以濕地為主題,充分結合峽谷、森林、田園等優(yōu)美自然生態(tài)景觀,融入豐富的,民俗文化,通過科學規(guī)劃,局部整治,建設北海濕地生態(tài)旅游區(qū),整體打造濕地游覽區(qū)、極邊高爾夫、極邊探險峽谷、主題酒店群、主題地產、風情小鎮(zhèn)旅游產業(yè)群,形成集度假休閑、觀光游覽、高尚運動、康體養(yǎng)生、觀光購物、極限挑戰(zhàn)等為一體的世界頂級旅游度假勝地。北海濕地是滇西南地區(qū)極其珍貴的自然生態(tài)系統(tǒng),是中國西南高原唯一的火山堰塞湖,濕地生態(tài)系統(tǒng)組分豐富多樣,動植物和諧共生。湖中水生沼澤植物根系發(fā)達,盤根錯節(jié),天長日久集結成厚厚的“浮毯”漂浮于水面上,可分割成塊當作木筏或竹筏劃著走,被當地群眾稱為“海排”或“草排”,這種草排厚度極其與之相伴的自然與人文奇觀實屬全國罕見。長期以來過度的人為干擾和不合理的開發(fā)利用,致使北海濕地水量減少、泥沙淤塞、濕地面積和容積的萎縮、生態(tài)結構破壞、生態(tài)功能退化、系統(tǒng)穩(wěn)定性降低、旅游文化價值嚴重流失,影響了騰沖縣生態(tài)資產保值和旅游等相關事業(yè)的發(fā)展。如再不采取強有力的保護措施,濕地加速消亡將給騰沖縣帶來更大的損失,不僅加劇濕地自然資源和與之相伴的居民生存環(huán)境的破壞程度、加劇濕地保護區(qū)人民的貧困程度、加劇自然災害的發(fā)生,而且加劇騰沖縣乃至周圍地區(qū)經濟和社會發(fā)展的壓力,還會影響整個區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展能力。因此,保護北海濕地已是刻不容緩、迫在眉睫。北海濕地旅游建設項目,致力于通過工程建設消除人為不良干擾,擴大北海濕地水面面積,恢復濕地自然生態(tài)過程和自然景觀,工程的實施最終可將北海濕地建設成為生態(tài)屏障完整、生物多樣性豐富、生態(tài)類型多樣,景觀特色鮮明,人與自然走向和諧發(fā)展的區(qū)域,工程的建設是非常必要的。項目以濕地保護和旅游開發(fā)并重,堅持“在保護中開發(fā)、在開發(fā)中保護”的戰(zhàn)略思想,按照“統(tǒng)一規(guī)劃、互相協(xié)調、保護濕地、開發(fā)旅游”的原則建設。項目完整的建設內容包括保護工程、環(huán)保工程、濕地恢復工程和旅游工程四大類別。在騰沖公司在對旅游景區(qū)保護開發(fā)、配套設施建設和經營的過程中,我公司收到北海公司的邀請,針對北海濕地的要做的環(huán)保工程做了實地考察和調研。中央休閑服務區(qū)的環(huán)保工程分為垃圾收集處理處置和污水收集處理,垃圾收集處理處置方案已經定案,污水收集處理我公司提出的方案為全部處理回用,做到污染物零排放至北海濕地。1.2. 項目所在區(qū)域地理位置情況北海濕地位于云南省保山市騰沖縣境內,地處北緯250624250838,東經983030983450之間,行政區(qū)劃上屬于騰沖縣北海鄉(xiāng)雙海村。1.3編制依據業(yè)主方提供的云南省騰沖北海濕地旅游建設項目可行性研究報告資料業(yè)主方提供的云南省騰沖北海濕地保護與恢復工程環(huán)境影響報告書資料業(yè)主方提供的騰沖北海濕地旅游建設項目環(huán)境影響報告書現(xiàn)場實際調研考察情況。1.4規(guī)范及標準室外排水設計規(guī)范(GBJ14-87)建筑給水排水設計規(guī)范(GBJ15-88)污水再生利用工程設計規(guī)范 (GB/T50335-2002)工業(yè)建筑防腐蝕設計規(guī)范 (GB50046-95)建筑結構荷載設計規(guī)范(GBJ9-87)給水排水工程結構設計規(guī)范(GBJ69-84)工業(yè)企業(yè)噪聲控制設計規(guī)范(GBJ87-85)工業(yè)與民用供配電系統(tǒng)設計規(guī)范(GB50052-95)低壓配電裝置及線路設計規(guī)范(GB50054-95)電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范(GB50060-92)通用用電設備配電設計規(guī)范 (GB50055-93)污水綜合排放標準(GB8978-1996)城市污水處理廠污水污泥排放標準(CJ3025-93)城鎮(zhèn)污水處理廠附屬建筑和設備設計標準(CJJ31-89)工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準 (TJ36-79)云南省建設工程工程量清單細目指南工業(yè)設備及管道防腐蝕工程施工質量驗收規(guī)范(GB50727-2011)膜生物反應器相關技術規(guī)程。1.5編制原則1)根據工程的具體情況和特點,結合項目實際情況,采用成熟可靠的污水、廢水處理工藝,積極慎重地采用新技術、新材料、新設備,實用性與先進性兼顧。2)水處理流程要簡單、可靠,占地面積小,運行費用低,投資少。3)水處理工程管理、運行、維修方便,自動化程度高,勞動強度低。4)水處理工藝可靠,穩(wěn)定,連續(xù),耐沖擊負荷。5) 盡可能的利用地形設計,保證污水盡量自流,減少能耗。1.6編制范圍1)新建廢水處理站,包括新建接觸氧化池、膜生物反應器池、消毒池;2)投資費用部分包括污水、廢水處理構筑物及機電設備、管道安裝、電器供應設施。3)包括站外供電電網、污水、廢水收集管網及供水管網。1.7生活污水收集及排放中央休閑服務區(qū)排水系統(tǒng)采用污水、雨水分流制。根據廢水排放特征及排放點情況,本方案主要針對生活污廢水系統(tǒng),現(xiàn)詳述如下:排水系統(tǒng)采用雨污分流,生活、生產中產生的各種生活污水、生產廢水在采用相關的處理措施后,盡可能利用為綠化用水、生產用水、消防灑水和農灌等用水使用,剩余部分則達標排放至下游的大沙河。根據云南省地表水水環(huán)境功能區(qū)劃(復審(2001年6月),北海屬屬伊洛瓦底江水系,全湖的主要功能是省級自然保護區(qū),按照II類水質標準進行保護。各種污廢水的來源、性質和水量如下:服務區(qū)僅能同時50人/次就餐,按照2次/d,則最大用餐數僅為100人,用水量以20L/人d計,排水率以0.8計,中央游客服務區(qū)的接待排水量1.6m3/d(584m3/a),加上廚房污水5m3/d,餐飲污水量為6.6m3/d。游客在中央休閑服務區(qū)內以自帶方便食品為主,主要用水為衛(wèi)生用水,在區(qū)內逗留的時間較短。根據遠期預測的景區(qū)最大游客量145.23萬人/年計算,按照每人次每天在景區(qū)內排放污水10L計,則游客排放生活污水約為39.79m3/d,14523m3/a。工作人員產生的生活污水也是項目廢水的主要來源之一,根據云南省地方標準用水定額(DB53/T168-2006),人均用水量按40L/d、廢水產生量按經驗系數80%計算。項目運營時工作總定員為63人,用水量預計為2.52m3/d(919.8m3/a),廢水產生量為2.02m3/d(735.84m3/a)。休閑服務區(qū)有23間客房,客房的住宿和打掃產生的污水量為500 L/床.d,則排放生活污水約為23m3/d,4197.5m3/a。中央休閑服務區(qū)日廢水產生量為71.41m3/d,考慮節(jié)假日接待人數的不確定性,污水處理項目的設計規(guī)模為100 m3/d。室外排水管道系統(tǒng)采用埋地排水用DN63的HDPE壓力排水管,中央休閑服務區(qū)的地面標高為1730.3,至排水口大沙河途經標高為1733.7的地段。管道埋設符合規(guī)范要求,在管道中間根據實際情況設計相應的綠化灌溉口。35 二、生活污水處理工程設計2.1設計水質和水量2.1.1設計進出水水質1)生活污水設計進水水質及出水水質由于中央休閑服務區(qū)基本與城鎮(zhèn)居民生活條件一致,可參考相關城鎮(zhèn)生活污水水質進行設計;同時根據表2-3相關設計水量水質參數,得出進水設計水質如表2-1所示。表2-1:進水水質參數名稱處理量m3/d主要污染物濃度(mg/L)pHBOD5CODSS氨氮生活污水進水1006915035016025相關污水站出水達到污水綜合排放標準(GB8978-1996)一級標準。(出水水質達到該項目環(huán)評要求)表2-2:出水水質參數名稱處理量m3/d主要污染物濃度(mg/L)pHBOD5CODSS氨氮出水100692010070152.1.2設計水量根據現(xiàn)場實際調研情況,該項目生活用水量為71.41 m3/d,考慮到節(jié)假日接待人數不確定性,污水有效收集處理,則污水收集量為95.89m3/d,污水處理站設計處理能力選為100m3/d。詳見表2-3。表2-3 生活用水量計算序號用水項目用水定額用水量(m3/d)污染特征1餐飲100人20L/人天6.62接待人群145.23萬人/年120L/人 次39.793工作人員63人25L/人 餐1.54客房23間500 L/人天235節(jié)假日高峰期人群不確定256合計95.89SS:160mg/LCOD:350mg/LBOD5: 150mg/L2.2污水站選址和總體布置2.2.1 污水站選址1)污水站選址布置原則:A、污水站布置應以工藝相適應;B、污水站建設于給水水源下游,建設與主導風向下游;C、污水站建設符合當地地形地勢,污水能夠自流入污水站;D、污水站所在處有較便利的交通及水電的供應;E、為長期規(guī)劃留有余地;2)污水站的選址:根據業(yè)主提供資料及我方人員對中央服務區(qū)調查,其生活污水處理站建在地下室。2.2.2污水站總體布置1)總平布置原則:A、布置緊湊,力求減少占地面積和連接管渠的長度,便于操作管理。B、處理構筑物盡量按流程布置,避免不必要的轉彎和交叉,嚴禁將管道埋在構筑物下面。C、充分利用地形,節(jié)省開挖、回填量,使處理水能自流,減少動力輸送的級數。D、管、渠的布置應使各處理構筑物能獨立運轉,且要便于檢查、維修。2)根據所確定的工藝,污水站平面布置圖見附圖。其生活污水處理站占地總面積60m2,其中調節(jié)池可用原建設過程中考慮的化糞池,接觸氧化、MBR池和消毒池為鋼結構,電控設備就安裝在地下室。3)污水站高程布置污水站高程布置根據礦山廠區(qū)情況,按照當地地形進行布置。通過計算各個構筑物的水頭損失,確保污水在各構筑物之間能夠自流。由于工藝需要,該項目生活污水處理站采用水泵一級提升,MBR池中出水采用自吸泵出水。因此,本污水處理站僅考慮曝氣池與MBR池的水頭損失。主要構筑物水頭損失見下表:構筑物名稱水頭損失(cm)MBR池1030其生活污水處理站高程布置見附圖。2.3 處理出水去向經過處理后的水按照向保護區(qū)內零排放的原則,沿綠化帶鋪設一根DN63的HDPE壓力排水管,中間設置灌溉口,灌溉后多余的水拍向下游的大沙河內。大沙河下游無飲用水水源,符合環(huán)評報告的相應要求。三、生活污水處理設計3.1污水特點及現(xiàn)存問題污水主要來源為衛(wèi)生間的污水。污水在原污水處理系統(tǒng)中已經完全無法達到排放指標,以及該項目的主要特點為必須做到濕地水系內零排放,排放系統(tǒng)沒有解決。3.2處理工藝流程工藝的選擇是污水處理工程設計的技術關鍵,不僅關系到處理后出水的水質,還影響工程建設費用、工程占地面積、處理成本、管理是否簡易、運行是否可靠等。就本項目來說,在確保處理效果好、投資省、運行簡單可靠、達標排放的前提下,有針對性地選擇不同處理工藝(可是單一技術,也可是組合技術)來處理生活污水。根據進水水質和對出水水質的要求以及工程所在地的具體條件,充分考慮上述因素以及采取的措施,本次生活污水處理工藝采用平板膜MBR工藝。工藝流程圖如下:格柵接觸氧化池缺氧池MBR膜池風機消毒池污泥回流3.3工藝原理簡介3.3.1.工藝流程說明各類廢水分別經過化糞池、隔油池、毛發(fā)分離器等預處理后,自流入接觸氧化池,接觸氧化水池起到接觸氧化水質、水量的作用。之后用提升泵將污水提升至MBR池,MBR池中通過曝氣裝置,為水中微生物提供充分的氧氣,同時氣泡的產生大大增加了微生物與廢水的接觸面積,保證了曝氣池中的微生物的活性。該池內安裝MBR膜,用自吸泵使膜絲內外兩側造成壓力差,污水由于壓力差作用流經穿透膜,膜孔徑微小,使污水進一步凈化。凈化后污水由自吸泵抽出進入消毒池,清水達標排放。處理后的水排入附近河道。3.3.2.污染物去除原理 1) 大顆粒固體的去除目前,在污水的預處理階段,通常采用物理方法,主要通過格柵攔截去除廢水中大塊懸浮物物質??紤]后續(xù)工藝要求,方案采用5mm細格柵。2) 進水懸浮物(SS)的去除出水中懸浮物濃度不單涉及到出水SS指標,且出水的COD 、BOD5等指標也與之有關。這是因為組成出水懸浮物的主要活性污泥絮體,其本身的有機成份比例就很高,因此較高的出水懸浮物含量會使得出水的COD 、BOD5濃度均增加。因此,控制污水出水的SS指標是最基本的,也是很重要的。為了降低出水中的懸浮物濃度,在工程中采取了一些相應的措施,傳統(tǒng)的處理方法是在生物處理前后分別設置初沉池及二沉池。設置初沉池的目的是去除部分懸浮性顆粒物,同時用較經濟的方法去除附著在無機顆粒上的懸浮性有機物。設置二沉池主要是用來分離生物處理工藝所產生的生物膜、活性污泥等,使處理后的出水得以澄清。但目前設置二沉池所面臨的問題是,生物處理后的活性污泥等絮體沉降性能不好,容易產生污泥上浮,導致出水SS超標,使得二沉池出水無法確保達標。針對這一問題,本方案擬采用膜分離技術,利用平板膜對于懸浮物絕對的截留作用,取消了初沉池,以此為后續(xù)生物脫氮提供了足夠的碳源,同時取代了傳統(tǒng)的二沉池,并且保證出水SS達標。3) 進水BOD5的去除污水中BOD5的去除主要是靠微生物的吸附作用和代謝作用,然后通過對污泥與水進行分離來完成。活性污泥中的微生物在有氧的條件下將污水中的一部分有機物用于合成新的細胞,將另一部分有機物進行分解代謝以便獲得細胞合成所需的能量,其最終產物是CO2和H2O等穩(wěn)定物質。在這種合成代謝與分解代謝過程中,溶解性有機物(如低分子有機酸等易降解有機物)直接進入細胞內部被利用,而非溶解性有機物則首先被吸附在微生物表面,然后被酶水解后進入細胞內部被利用。由此可見,微生物的好氧代謝作用對污水中的溶解性有機物和非溶解性有機物都起作用,并且代謝產物是無害的穩(wěn)定物質。因此,可以使處理后污水中的殘余BOD5濃度很低。4) 進水COD的去除及污水可生化性分析COD去除的原理與BOD5去除原理基本相同。出水中的剩余COD,取決于原污水的可生化性,它與污水的成分有關。本設計方案中污水的BOD5/COD比值往往接近0.5,其污水的可生化性較好,無需進行特殊處理、設置單獨處理構筑物,其出水COD值即可控制在較低的水平。本方案擬采用好氧活性污泥法,利用好氧微生物降解有機物。5) 氨氮去除氨氮去除可供選擇的處理方法通常有生物處理法及物理化學法兩大類。國外從六十年代開始曾系統(tǒng)地進行了氨氮的物化處理方法研究,結果認為物化法的特點是耗藥量大、污泥產量多、運行費用高等,因此,一般不推薦采用。一般都是采用活性污泥法生物硝化作用去除氨氮。污水中的有機氮、蛋白氮等在好氧條件下首先被氨化菌轉化為氨氮,而后在硝化菌的作用下變成硝酸鹽氮,此階段稱為好氧硝化。6) 消毒目前常用的消毒方法大致分為加氯消毒、紫外消毒、臭氧消毒。根據單位方要求消毒工藝從長遠考慮,選擇目前較先進、運行經濟的工藝,下面我們對各種現(xiàn)有消毒劑作如下工藝上經濟運行比較,以便于選擇消毒效果好、運行經濟、先進的消毒工藝。不同消毒劑的估算價格/(元/kg)一覽表:液氯次氯酸鈉商品次氯酸鈉電解法二氧化氯化學法二氧化氯漂白粉消毒片臭氧39698142020從生活污水消毒劑的種類及發(fā)展歷史來看,消毒劑有液氯、次氯酸鈉、臭氧、二氧化氯等多種。液氯是常用的消毒劑,具有經濟、簡單、可靠等特點,但若泄露會對操作人員及周圍環(huán)境造成一定的危害。臭氧是一種強氧化劑,消毒效果最好,但消毒持續(xù)時間短,國產的臭氧發(fā)生器也易產生故障,要求操作管理人員素質較高。次氯酸鈉消毒所采用的次氯酸鈉發(fā)生器是利用電解食鹽水制取次氯酸鈉水溶液。商品次氯酸鈉優(yōu)點:商品價格比較便宜,使用安全,投藥設備簡單、價值低。從上表中可知商品次氯酸鈉價格(運行折算價)比化學法二氧化氯發(fā)生器產生的二氧化氯費用略低。次氯酸鈉投加設備操作管理簡單,占地小,消毒能力強,本治理工程適于采用。研究證實次氯酸鈉對大腸桿菌、細菌、芽孢、病毒及藻類均有很好的殺滅作用,其殺滅微生物的機理是:次氯酸鈉對細胞壁有較好的吸附和透過作用,可有效氧化細胞內含巰基的酶、抑制微生物蛋白質的合成。次氯酸鈉的殺菌能力和在水中的穩(wěn)定性均比較好。PH值對次氯酸鈉對大腸菌的殺菌效果影響不大,水質污染的輕重對次氯酸鈉的消毒效果影響也很小。本消毒工藝建議采用次氯酸鈉消毒劑,其特點是:運行費用低、安全可靠,決無泄露。不像電解法二氧化氯發(fā)生器那樣,需要專門的整流裝置,電解過程不易控制,產物不確定,純度低,電解產生氫氣易發(fā)生爆炸危險。設備體積小,安裝容易,操作簡單,維護方便,可根據用戶需要實現(xiàn)不同程度的自動化操作。因此,本處理系統(tǒng)消毒工藝設計采用次氯酸鈉作為消毒劑。注:消毒劑也可采用二氧化氯粉劑。7)剩余污泥處理處置剩余污泥采用干化床的處理工藝。經過處理后的干固體總量約為3.6kgVSS/d;考慮到剩余污泥量較小,因此經過脫水后摻入石灰消毒;之后打包外運至大河鎮(zhèn)生活垃圾處理中心進行填埋處理。3.3.3.平板膜MBR工藝特點膜-生物反應器(Membrane Bioreactor,MBR)是將膜分離技術與生物處理單元相結合的水處理新技術。整個反應系統(tǒng)主要由核心膜組件、主體反應器、出水系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、清洗系統(tǒng)等組成。它以高效膜分離代替?zhèn)鹘y(tǒng)活性污泥法工藝中的二沉池,省卻了傳統(tǒng)活性污泥法中二沉池濃縮后剩余污泥的回流。圖3-1 膜分離過程示意圖膜-生物反應器是一種膜技術和污水生物處理技術有機結合產生的廢水處理新工藝,與傳統(tǒng)工藝相比具有如下優(yōu)點:能高效地進行固液分離,分離效果好于傳統(tǒng)的沉淀池,出水水質良好且穩(wěn)定。由于膜的高效截留作用,可使微生物完全截留在生物反應器內,實現(xiàn)反應器水力停留時間和污泥齡的完全分離,使運行控制更加靈活穩(wěn)定。生物反應器內能維持高濃度的微生物量,處理裝置容積負荷高,占地面積小。有利于增殖緩慢的微生物(如硝化細菌)的截留和生長,系統(tǒng)硝化效率得以提高。也可增加一些難降解有機物在系統(tǒng)中的水力停留時間,有效地將分解難降解有機物的微生物滯留在反應器內,有利于難降解有機物降解效率提高。膜-生物反應器一般都在高容積負荷、低污泥負荷下運行,剩余污泥產量低,降低了污泥處理費用。易實現(xiàn)自動控制,操作管理方便。膜組件是MBR的核心部分,目前工程化應用中主要采用中空纖維膜組件和平板膜組件。平板膜與中空纖維膜具有不同的特點,適用范圍也有區(qū)別,平板膜具有水力學條件易于控制、通量高、抗污染能力強和清洗更換方便等特點,能夠在更高污泥濃度條件下保持高通量穩(wěn)定運行;而中空纖維具有裝填密度大、價格便宜等優(yōu)點。平板膜與中空纖維膜相比具有以下明顯優(yōu)勢:(1)更好的抗污染性能相比中空纖維膜-生物反應器,平板膜-生物反應器可以在更高的活性污泥濃度下保持高通量的穩(wěn)定運行。在實際使用的過程中,盡管預處理設施中會有格柵、除毛機等設備,但生物反應池中還是難免進入一些諸如毛發(fā)之類的物體,即使是采用微網孔徑0.2mm的雜質分離器,仍然不能保證一些毛發(fā)和纖維完全被截留。這些絲狀物纏繞在膜絲上,當污泥濃度達到一定程度,就會出現(xiàn)泥坨,使越來越多的膜絲纏繞在一起,大大減少了中空纖維絲的有效膜面積,引起膜通量的急劇下降,而且此類問題也很難修復,通常只能更換或者提出膜組件,一根一根纖維的洗,顯然,這種運行維護在小型污水站內難以采用。圖7-2為受到嚴重污染的中空纖維膜。圖3-2 受到嚴重污染的中空纖維膜平板膜-生物反應器的適用活性污泥濃度范圍在8000-15000mg/L,遠高于中空纖維膜-生反應器6000mg/L 左右的污泥濃度。因為平板膜的特殊結構,可以實現(xiàn)膜片之間間隙可控,便于氣液混流對膜面進行在線清洗,抗污染性能優(yōu)越。此外,平板膜-生物反應器可以通過調節(jié)組件底部的曝氣強度,通過氣水混合物在膜片表面的沖刷作用,很好的清除膜表面的附著物,即便是因為運行不當或某種原因在膜表面產生了淤積的情況,也可以將膜片取出,通過低壓水槍沖洗的方法去除,使得膜能長期有效的運行,而中空纖維則不可能通過這種方法清洗,只能一根一根的洗膜纖維,工作強度和難度極大。(2)良好的機械穩(wěn)定性、無斷絲現(xiàn)象在實際使用過程中,中空纖維膜組件不可避免的會發(fā)生斷絲現(xiàn)象,其中包括兩種原因,一是由于紡絲過程中的缺陷導致的壁厚不均勻,當然這種情況可以通過購買優(yōu)質產品等手段進一步避免,在保證產品質量的同時不免的投資成本也有所上升;二是紡絲材料疲勞引起的根部斷裂,由于曝氣的原因,中空纖維在工作狀態(tài)下始終會處于幅度較大的振動狀態(tài),長此以往會在其根部引起材料的疲勞,而由于這種材料疲勞所導致的斷絲一旦發(fā)生,往往是規(guī)模性的,這對于膜-生物反應器和污水廠的運行來說,傷害是致命的,有的使得出水水質變差,有的導致膜產水量下降,為了維持總出水量要求,加重了其它膜的污染,形成惡性循環(huán)。圖7-3為某污水處理廠中空纖維膜斷絲實拍圖。圖3-3 中空纖維膜斷絲情況平板膜的濾膜通過超聲波焊接牢固地焊于ABS材質的導流襯板上,強度比中空纖維高出許多,不會出現(xiàn)類似的現(xiàn)象,能完全保證優(yōu)質的出水水質。中空纖維膜一般沒有基材(除了GE公司的ZENON膜),而平板膜有無紡布作為基材,所以強度高。公司在平板膜研制中更是針對國內污水水質復雜多變的特征,選用了高強度的無紡布,在平板膜-生物反應器的長期運行實踐表明,其膜的破損率明顯低于日本和國內其它產品。(3)清洗方法更加便捷,清洗周期更長。平板膜-生物反應器可通過控制組件底部的曝氣系統(tǒng)的曝氣量,對膜片進行有效的水力沖刷,在運行過程中就對膜表面的污染起到控制作用,無需像中空纖維膜那樣進行反沖洗,工藝過程也相對簡單。同時,平板膜組件的化學清洗(在線清洗)也較中空纖維膜更加簡單,只需要把調配好的藥劑從抽吸口回灌入膜片中,浸泡一段時間即可,不像中空纖維膜組件,需頻繁地進行反沖洗。不僅如此,由于較好的水力控制條件和膜污染控制手段,平板膜-生物反應器的清洗周期更長,清洗周期可達3個月以上,且如果管理水平好,工作壓力始終處于比較低的狀態(tài)。在極端情況下,一旦膜面因為操作不當或控制失靈等情況,造成膜面形成無法曝氣沖刷掉的泥餅污染,平板膜組件還可以通過物理清洗的方法使膜通量得到恢復,而這對于中空纖維膜幾乎是不可能的。(4)壽命長,運行費用低根據國內污水處理廠運行情況,現(xiàn)在市場上的中空纖維膜平均壽命為2 年左右,這意味著2年后就必須對中空纖維膜組件進行更換。而市場上平板膜的平均壽命都在5年以上,不需頻繁的更換膜組件。不僅如此,由于平板膜組件獨特的設計,使得在膜片損壞更換過程中,膜片可單張更換,無需更換支架。而中間纖維膜絲斷絲達到一定數量,整個組件就報廢,需更換整個膜組件,費用就將大大增加。相較于中空纖維膜較高的更換頻率,平板膜能更好地保證污水廠的穩(wěn)定運行,避免了頻繁換膜造成污水廠停產的風險,同時成本也相對降低。四、 MBR系統(tǒng)設計、構筑物、設備設計4.1MBR系統(tǒng)設計(1)反應器容積按照COD容積負荷計算由平板膜MBR經驗資料及相關規(guī)范,MBR的COD容積負荷取值范圍為1.53.6kgCOD/m3d,設計時取容積負荷為1.5kgCOD/m3d。進水COD為350mg/L,則MBR容積為 = 0.001 Q /NCOD= 0.001 80 350/1.5= 18.73按照BOD污泥負荷計算根據平板膜MBR經驗資料及相關規(guī)范,好氧池的BOD5污泥去除負荷Ls取值范圍0.050.15kgBOD5/kgMLSSd,本設計取值0.1 kgBOD5/kgMLSSd。則好氧MBR池容積為V = 0.001 Q ( )/( X )= 0.001 80 (150 15)/( 0.1 4.5)= 243 其中:進水BOD5為150mg/L,出水BOD5為15mg/L,污泥濃度X為4.5g/L(經驗取值)。綜合上述兩種計算方案,好氧MBR池容積取24m3,HRT為7.2h。(2)生化需氧量計算 O2有機物降解和氨氮硝化需氧量,g/dQ設計污水流量,m3/dBOD0好氧池進水平均BOD5,mg/LBODe好氧池出水平均BOD5,mg/LXV系統(tǒng)每天排出的剩余污泥量,gVSS/dXV=VXV/C=244.5/30=3.6kgVSS/dC泥齡,取30d;1.47碳的氧當量系數4.57氨氮的氧當量系數Nk進水總凱氏氮濃度,mg/L(此處以氨氮代替計算)N0出水總凱氏氮濃度,mg/L(此處以氨氮代替計算),考慮MBR對氨氮去除效果好于一般工藝,此處按照5mg/L設計(3)膜組件選型本方案選取的是平板膜元件,適用于浸沒式膜生物反應器。平板膜元件如圖8-1所示。 圖4-1 平板膜元件 本方案中選用ZZ1000系列平板膜,該膜針對生活污水設計通量為300L/片 天。則80/0.30=266片,根據膜組件規(guī)格,選擇280片。膜組件本身配備的沖刷用曝氣量為2.8m3/min。(4)鼓風機曝氣量計算采用穿孔曝氣管,膜組件曝氣量:2.8m3/min,標準狀態(tài)下,穿孔管轉移到脫氧清水中總氧量OS(kg/d)為N01=GS1EA1S=3.460240.050.24=48kg/dGS1穿孔管供氣量,m3/dEA1穿孔管氧利用率,此處取EA=5%S空氣中含氧量,kg/m3,云南騰沖地區(qū)平均海拔約1700米,空氣中含氧量約為0.24kg/m3空氣。實際條件下,穿孔管能夠轉移到曝氣池中的總氧量為O2(kg/d)為0.8348(0.95102)1.024(1520)/9.17=29kg/d式中:N01穿孔曝氣部分標準需氧量(kgO2/d);N1穿孔曝氣部分實際需氧量(kgO2/d);標準條件下清水中飽和溶解氧,等于9.17mg/L混合液剩余DO值,一般用2 mg/L混合液傳氧與清水傳氧速率之比,一般為0.80.85,取0.83混合液的飽和溶解氧與清水的飽和溶解氧之比,一般為0.90.97取0.95按曝氣裝置在水下深度處至池面的清水平均溶解氧值(mg/L),溫度為T實際計算壓力:20.2曝氣池逸出氣體中含氧%氧利用率(%),采用穿孔管曝氣,同時考慮到MBR污泥濃度遠高于一般活性污泥法,氧利用率取6%10mg/L清水表面處飽和溶解氧(mg/L),溫度為T實際計算壓力本設計取T為15,Csw10.15 mg/L曝氣裝置處絕對壓力(MPa)= pb=p+9.8103H=80180+98002.5=0.105MPa結論:膜組件沖刷提供的氧氣量29kgO2/d大于生化需氧量16kgO2/d,故選擇供氣氣量為2.8m3/min的鼓風機即可。4.2處理構筑物設計4.2.1接觸氧化池由于生活污水排水的階段性及達標要求,需要設計接觸氧化。根據室外排水設計規(guī)范要求,接觸氧化水量不小于日處理量的30%,同時考慮地下室的限制,本方案選擇接觸氧化池尺寸為3.2m3.0m3.0m(超高0.5m);因此,本方案設計接觸氧化池大小有效容積為24m3。調節(jié)池內設置平板人工格柵一臺,柵距5mm。有效容積24m3規(guī)格3.2m3.0m3.0m結構鋼砼結構數量1停留時間7.2h4.2.2MBR池 (A) MBR池設計參數:尺寸為3.2m3.0m3.0m(超高0.5米),有效容積為:24m3,設計停留時間7.2小時。采用羅茨風機鼓風曝氣,設計為穿孔曝氣,設計曝氣量為2.8m3/min。設計膜系統(tǒng)數量為330片。有效容積24m3規(guī)格3.2m3.0m3.0m結構鋼結構防腐數量1停留時間7.2h(B)膜數量計算選用ZZ1000系列平板膜,選擇平板膜330片。配套ZZB型膜支架3個。(C)自吸泵選型選型:流量:6m3/h,揚程9米,電機功率0.4 kw,口徑40mm。一用。(D) 曝氣風機選型采用回轉式風機,B3R80型,一用一備。風機選型:轉速:1230轉,風壓:3米,風量:3.06 m3/min。4.2.3消毒池新建消毒池,設置成套加氯消毒設備;消毒設備采用計量泵加藥,與膜出水泵聯(lián)動。有效容積7.5m3規(guī)格3.0m1m3.0m結構鋼結構防腐數量1座停留時間2.25h4.2.4剩余污泥處理剩余污泥量較小,干固體量僅為3.6kgVSS/d,因此考慮設置小型干化場,節(jié)省運行費用,方便管理。干化后的泥餅打包作為垃圾外運當地生活垃圾處理場,濾出液排入污水接觸氧化池。有效面積2m2規(guī)格2.5m1.5m2.0m結構鋼砼結構數量1座設排泥泵一臺,手動控制排泥,選型:JS400(流量:7.8m3/h,揚程8米,電機功率0.4kw,手動控制。)4.3處理設備設計(1)人工格柵間隙5mm材質Q235數量1道(2)接觸氧化提升泵型號JS250流量Q=7.2m3/h揚程H=6m功率N=0.25kw數量2臺生產廠家華樂士安裝位置接觸氧化池內(3)自吸泵型號PU400E流量Q=6m3/h揚程H=9m功率N=0.4kw數量1臺生產廠家德國WILO安裝位置操作室內(4)鼓風機型號B3R80,1230轉流量Q=3.06m3/min出口壓力H=3.0m功率N=3kw數量2臺生產廠家貝亞特環(huán)保安裝位置操作室內(5)污泥排放泵型號JS400流量Q=7.8m3/h揚程H=8m功率N=0.4kw數量1臺生產廠家華樂士安裝位置MBR池內(6)平板膜組件型號ZZ-1000形式 板式膜,自帶曝氣支管數量330片材質PVDF生產廠家上海子征安裝位置MBR池內(7)消毒系統(tǒng)型號ProMonent ConceptC規(guī)格6L/h數量1臺生產廠家上海隆恒安裝位置操作室內4.4設計使用年限和防腐蝕(1)污水處理站設計使用年限為25年。其中主體結構采用鋼砼和鋼結構設計。(2)核心元件為平板膜元件。該平板膜元件設計使用壽命為5年。(3)MBR池和接觸氧化池為鋼結構池體。采用內襯環(huán)氧樹脂玻璃鋼,“五布七油”的防腐蝕方式。外部刷兩層防腐漆。環(huán)氧玻璃鋼五布七油施工工藝:當操作溫度不大于 70時,選用環(huán)氧玻璃鋼五布七油施工工藝,總厚度不小于 3.8 。具體工藝措施如 下:鋼板表面處理涂環(huán)氧樹脂底漆一道抹環(huán)氧樹脂膠泥層一道貼襯環(huán)氧樹脂玻璃鋼第一層連續(xù)法貼襯環(huán)氧玻璃鋼其它層涂環(huán)氧樹脂面漆 一道精細完工。五.污水處理構筑物情況及設備、材料情況5.1 構筑物情況本項目污水處理構筑物情況見下表生活污水處理設施構筑物序號名稱規(guī)格(mm)結構數量停留時間(h)備注1接觸氧化池320030003000鋼結構28.8m37.2地下結構2MBR池320030003000鋼結構28.8m37.2地上結構3消毒池300010003000鋼結構9m31.8地上結構4干化池250015002000鋼砼21m3/地上結構5.2 設備情況本項目污水處理主要設備投入情況見下表生活污水處理設備序號名稱規(guī)格型號材質數量廠家備注1接觸氧化池提升泵JS250不銹鋼2臺臺灣華樂士2污泥泵JS400不銹鋼1臺臺灣華樂士3平板膜組件ZZ1000PVDF330片上海子征4膜架ZZBSUS3043臺上海子征5自吸泵PU-400E,0.4kw鑄鐵1臺德國WILO6回轉式鼓風機WKB-65,3kw鑄鐵2臺江蘇永成7接觸氧化填料復合型1批8曝氣設備1批江蘇9自動控制設備/綜合1套專業(yè)自制10消毒系統(tǒng)ProMonent ConceptC綜合1套上海恒隆11膜清洗系統(tǒng)/綜合1套專業(yè)自制12電線,電纜/綜合1批專業(yè)自制13管道,閥門/綜合1批污水處理站5.3回用及排放管線情況本項目排放及回用管線投入情況見下表回用及排放管線序號名稱規(guī)格型號材質數量廠家備注1回用及排放水管DN63HDPE2014米2回用水泵JS250不銹鋼2臺臺灣華樂士六工程經濟核算本工程概算根據騰沖縣北海濕地中央休閑服務區(qū)中水回用初步設計及環(huán)評資料編制。6.1資金概算表單位:人民幣元編號名稱參數數量單位單價合價備注I 構筑物1接觸氧化池32003000300028.8m34000058600 鋼板防腐2MBR池32003000300028.8m36000058600 鋼板防腐3消毒池3000100030009m31500014800 鋼板防腐4干化池2500150020007.5m32500025000 磚砌地上結構5合計157000II 設備6提升泵JS2504臺250010000不銹鋼7污泥泵JS4001臺25002500 不銹鋼8平板膜組件ZZ1000330片900252000 PVDF微濾膜9膜架ZZB3臺1500045000 304不銹鋼10自吸泵PU-400E,0.4kw1臺25002500 11回轉式鼓風機WKB-65,3kw2臺1200024000 12自動控制設備/1套4500045000 13消毒系統(tǒng)ProMonent ConceptC1臺60006000 14膜清洗系統(tǒng)/1臺80008000 15干化池填料組合層配填料1批60006000 16接觸氧化填料1批2860286017曝氣設備1批90090018電線,電纜等/1批3000030000 19管道,閥門等/1批3500035000 20回用及排放管道2014米51102714含挖溝、鋪設、焊接及回填21合計572474 22小計5)+21)729474III 其它費用23設備及管道安裝費22)15%10942124設計費22)3%2188425設備調試費20000 26稅金22)+23)+24)+25)3.48%30651 27合計28總計23)+27)911430本污水處理工程概算價格為人民幣911430元(大寫:玖拾壹萬壹仟肆佰叁拾元整)。6.2污水處理運行費用(1)電費電價按0.7元/度計。處理噸水電費: 序號設備名稱運行功率(KWH)每天運行時間耗電(KWh/d)1自吸泵0.42082提升泵0.25153.753鼓風機324724排泥泵0.40.50.2合計4.05/84處理噸水電費840.780=0.74元/噸(2)人工工資污水處理站操作人員采用兼職管理,不計人工工資費用。(3)其他費用項目噸水處理費(元/噸)藥劑消毒劑0.05合計0.05(4)總運行費用生活污水處理站運行處理費用概算:電費+人工費=0.74+0.050.79元/ m3水。七其他設計內容設計7.1 電氣設計7.1.1.設計依據 (1)工業(yè)與民用供電系統(tǒng)設計規(guī)范; (2)低壓配電裝置及線路設計規(guī)范; (3)工業(yè)與民用電力裝置的接地設計規(guī)范 (4)工業(yè)與民用電力裝置的續(xù)電保護和自動裝置設計規(guī)范;7.1.2.設計范圍配電設計包括污水處理站界內所有設備的低壓配電、自動控制、室內照明及接地系統(tǒng)。7.1.3 .設備材料選型電纜均采用BVV防水動力電纜及控制電纜,電纜敷設時采用PVC套管保護。7.1.4 .電源及用電負荷供電電源(380/220V,50Hz)由配電房引至污水處理站控制電箱接線上端,配電系統(tǒng)采用三相五線制,單相三線制,接地保護 系統(tǒng)為TN-S系統(tǒng)。7.1.5.保護方式低壓配電系統(tǒng)保護、低配進線總開關設過載長延時保護、短路短延及時及速斷保護;低壓用電設備及線路設過載和短路保護。采用系統(tǒng)接地保護的同時,在污水池附近增設接地極保護,電阻依據國家有關規(guī)定。為保證電氣、儀表設備正常運行。照明回路為BV-2 x 2.5mm,插座回路為BV-3 x 2.5mm;安裝高度低于2.4m的燈具加裝一根保護接地線。建筑物室內 照明優(yōu)先選用節(jié)能燈具。7.2. 自動控制處理系統(tǒng)設置自動、手動模式。設備的運行完全通過自控設置進行全自動控制(可切換成手動控制模式),可完成水泵、風機的啟閉和自動切換,并備有過壓、缺相、短流等保護和報警功能??刂乒δ埽壕o急停車按鈕,起停按鈕,起停指示燈,故障報警指示燈。控制箱為箱式安裝。7.3. 環(huán)境保護、安全衛(wèi)生及節(jié)能措施7.3.1.環(huán)境保護本廢水處理在下述幾個方面有可能對外部環(huán)境造成污染:1、廢水處理過程中產生臭氣;2、曝氣風機產生的噪音等;3、產生的剩余污泥。為此本工程設計中采取了以下措施:1)氣味污水處理過程中,主要是厭氧條件下蛋白質類物質分解后產生的氨氮和還原產生的硫化氫具有臭味。主要出現(xiàn)在污水收集的接觸氧化池內,因此本方案中,對接觸氧化池進行加蓋處理,避免臭味的散發(fā)。2)噪聲本處理站的水泵為潛水泵且功率較小,噪聲較低;風機采用回轉式風機,并安裝消聲器,噪音不對外部產生任何影響。3)剩余污泥全部剩余污泥排入原有的礦井廢水處理設施的污
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