银丰生物城项目一期污水处理站工程

 设计方案

山东晟博环境科技有限公司

2019 年11月29日

目 录

第 一章 项目概况 

第二章 设计依据 

2.1 编制依据 

2.2 设计标准规范 

2.3 工程建设范围 

2.4 工程规模标准 

2.5 工程建设水平 

2.6 设备及材质要求 

2.7 进水水质水量 

2.7 出水水质 

第三章 工艺方案的选择 

3.1 废水来源及特点 

3.2 废水预处理工艺选择 

3.2.2调节池 

3.3 厌氧工艺的选择 

3.4好氧处理工艺 

3.5 混凝沉淀 

3.5污泥处理工艺 

第四章 工艺整体性能设计 

4.1 工艺流程 

4.2 工艺流程整体性能设计描述 

4.3 运行效果预测 

第五章 污水处理站设备性能、技术参数设计 

5.1 污水处理站布置 

5.2污水处理站设计计算 

5.3污泥产量设计计算 

5.4污水处理站除臭系统 

第六章 土建工程 

第七章   电气设计 

7.1 电气设计 

7.2 用电负荷 

7.3 防雷及接地 

第八章   仪表及自动控制设计 

8.1 仪表选型 

8.2检测仪表 

8.3自动控制系统组成 

8.4 各构筑物控制说明 

第九章    建筑、结构设计 

9.1 建筑设计 

9.2 结构设计 

第十章    给排水、通风 

10.1 给排水 

10.2通风 

第十一章    总图设计 

11.1总图设计原则 

11.2总图设计指标 

11.3  场区道路及绿化 

第十二章    环境保护 

第十三章    安全卫生、消防及劳动保护 

13.1 职业安全卫生执行标准 

13.2 消防 

13.3安全防护措施 

第十四章    防腐保温与节能 

14.1 防腐设计 

14.2 保温设计 

14.3 节能设计 

第十五章 产品运行成本分析 

15.1电费 

15.2人工费 

15.3药剂费 

15.4 总运行费用 

乙方公司概况

山东晟博环境科技有限公司是一家专业从事废水、废气治理的厂家，公司集科研设计、制造安装、设备调试、工程承包于一体。

研究所实验中心设备一流，各类监测仪器齐全，可对污染物作微量全分析；同时具备物化、生化、深度处理等模拟运行条件，并且拥有一批理论基础扎实、专业技能超群、新观念、年轻化的研发队伍。我公司是山东大学和山东建筑大学产学研基地，济南市5150高端人才企业。其中具有多年工作经验的博士2名，教授2名，硕士研究生学历高端技术人材15名，本科生以上技术人员20名，我公司承接的废气处理工程以严格的实验数据为依据进行设计：对污染物质复杂的废气，以现场中试数据为依据，以确保工程一次性投建成功，从而达到达标排放的目的，在客户中赢得了良好的声誉。

第 一章 项目概况

1.1 项目概况及简介

山东银丰国际生物城建设有限公司拟在济南市高新区生物医药园西、飞跃大道南、巨野河东、山东女子监狱北建设银丰国际生物城项目，主要进行标准化厂的房的建设，银丰国际生物城项目将分为二期进行实施，本次评价范围为银丰国际生物城标准化厂房一期工程，主要建设标准化厂房、办公服务设施、公寓以及配套污水处理站等公共配套设施，本项目功能定位于：引进生物医药分装、复配；无提炼工艺的中成药制造、中药饮片加工；卫生材料以及医药制品制造；诊断试剂复配；与医药相关的医疗器械、保健品以及食品制造等行业项目。引进项目限制条件：禁止高能耗、高污染项目入驻，禁止使用剧毒化学品项目入驻，危险化学品储存量不得构成重大危险源。 

本项目为国际生物城污水处理工程，本项目设计处理能力1000m³/d，浓水处理能力150m³/d，设计出水达到《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T30962-2015）C级标准，达标废水排入巨野河污水处理厂作进一步处理。我公司根据项目实际情况和企业规划设计，对本项目制定了具体设计方案，供领导参考审议。

第二章 设计依据

2.1 编制依据

本废水治理工程方案设计主要依据为：

1. 《中华人民共和国环境保护法》   （2015年1月）；

2. 《中华人民共和国水污染防治法》  （2017年修订版）；

3. 《中华人民共和国固体废弃物污染环境防治法》  （2016年11月）；

4. 《建设项目环境保护管理条例》 （国务院令第253号1998年11月）；

5. 《建设项目环境保护设计规定》 （国环字(87)002号文）。

2.2 设计标准规范

本废水治理工程方案设计采用的主要设计标准、规范为：

1. 《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；

2. 《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）；

3. 《室外排水设计规范》(GB50014-2006(2016版))；

4. 《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)；

5. 《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）；

6. 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010（2015版））；

7. 《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）；

8. 《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）；

9. 《化学工业污水处理与回用设计规范》（GB50684-2011）；

10. 《工程结构可靠度设计统一标准》（GB50153-2008）；

11. 《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T30962-2015）；

12. 《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）；

13. 《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）；

14. 《建筑电气设计技术规范》（JGJ/T16-2008）；

15. 《低压配电设计规范》（GB50054-2011）；

16. 《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）；

17. 《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2009）；

18. 《城市污水处理厂运行、维护及安全技术规范》（CJJ60-94）；

19. 《城市污水处理厂工程质量验收规范》（GB50334-2017）；

20. 《仪表供电设计规定》（HG/T20509-2014）；

21. 《分散型控制系统工程设计规范》（HG/T20573-2012）；

22. 《仪表系统接地设计规定》（HG/T20513-2014）；

23. 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB/T18918-2002）；

24. 《工业企业厂界噪声标准》GB12348-2008；

25. 《城市区域环境噪声标准》GB3096-2008；

26. 《大气污染物排放标准》GB16297-1996(新二级)；

27. 《恶臭污染物排放标准》GB14554-1993；

28. 《工业建筑防腐设计规范》GB50046-2018；

29. 《建筑结构荷载规范》GB50009-2012；

30. 《建筑设计防火规范》GB50016-2014（2018版）；

31. 国家现行规范、标准、规程、行业标准、技术要求及地方性相关规范及要求

32. 本项目环评报告及其批复意见；

33. 建设单位与设计单位双方的座谈和踏勘的有关情况；

2.3 工程建设范围

本工程的设计和供货范围包括污水处理站区内与污水处理工艺有关的设计、设备采购安装、管道工程、工艺及电气设备、仪表的安装工程，废水、给水等公用工程进口从供点接入，动力线由业主接至污水站总配电柜。

2.4 工程规模标准

根据建设方提供的基础数据,本建设项目的污水处理工程设计规模为1000m3/d，分两套并联运行，其中高浓废水预处理水量150m3/d。

2.5 工程建设水平

本废水治理工程方案设计充分考虑节省投资及运行成本，工程总体控制建设水平为：

执行国家环境保护的政策，符合国家和地方有关的法规、规范及标准，污水经处理后达标排放；

根据企业规划和实际情况，力求做到系统布局合理，节省投资，又便于运行管理，充分发挥工程投资效益；

采用高效、节能、先进、可靠的污水处理新工艺、新技术，实现污水处理站的低耗高效；

在已建成相同类型处理站的基础上进行优化，尽可能降低投资和运行费用；

工程设备做到“名优产品、运行可靠、安全节能、维护方便”；

采用先进可靠的智能化、自动化控制系统，操作管理方便，人员的劳动强度低；

各构筑物布置紧凑，同时考虑管线敷设、构筑物施工开槽相互影响，构筑物间留有一定的距离；

废水与污泥处理的流向充分利用原有地形、各构筑物之间的连接管渠尽量简单便捷，避免迂回曲折，减少水头损失，降低能耗，厂区的竖向高程设计，尽量做到全厂的土方平衡；

2.6 设备及材质要求

1.本项目使用的泵类应以卧式泵或废水泵为主，建议选用厂牌：凯泉泵业、东方泵业、上海成峰；

2.本项目使用的鼓风机，建议选用厂牌：丰源、川源或同等级；

3.管材选型

本工程内容包括污水处理站范围内所有废水、清水、化学药品及空气输送所使用的管线提供、运输及安装等工作；各材料、管线建议采用材质说明如下：

2.7 进水水质水量

根据甲方提供数据，具体进水水质设计参数如下所示：

表2-1   高浓废水水质

表2-2   混合污水排放废水水质

2.7 出水水质

根据甲方要求，本废水处理站处理后的出水水质标准执行《污水排入城镇下水道水质标准》（GB/T30962-2015）C级排放标准，

表2-3  设计出水水质

第三章 工艺方案的选择

3.1 废水来源及特点

高浓废水来源于实验室，实验室污水含有200种以上有机物质。水质复杂、有毒难以生化处理，高浓废水预处理工艺采用“絮凝+辉光裂解”

根据建设单位提供的资料可知，本项目废水中主要含有洗涤水、药汁流失液以及变更药物品种易生产的冲洗生产设备废水，废水的酸、碱性较高。根据以上对水质来源及特点的分析，主体工艺采用生化法进行处理，降低运行费用，节省投资，且处理效果稳定。综合考虑，工艺采用“格栅+调节池+水解酸化池+纳米多金属微电解+A/O活性污泥工艺+二沉池+混凝沉淀池+消毒池”。

3.2 废水预处理工艺选择

3.2.1 高浓废水辉光裂解技术（对大分子、毒素氧化断链）

Glaze于1987年首次提出，泛指反应过程有大量羟基自由基参与的氧化技术。其基础在于运用氧化剂、辐射，有时还与氧化剂结合，在反应中产生的活性极强的自由基（一般为羟基自由基·OH），再通过自由基与有机物之间的加合、取代、电子转移等使污染物全部或接近全部矿质化,因此在废水废气处理中的应用具有显著的效果，可以说是废水、废气处理应用中的核武器。

高级氧化技术其本质是利用羟基自由基氧化降解水相、气相中的各种污染物的化学反应。反应机理：羟基自由基·OH作为反应的中间产物，引发诱导产生链反应，·OH主要通过电子转移、亲电加成、脱氧反应等途径无选择地直接与各种有机化合物作用而将其降解为CO2、H2O和其他无害物质。羟基取代反应，羟基自由基进攻芳环上的氢，发生羟基置换反应，反应速率常数约为6*109mol·S1。由于羟基的作用，很容易生成芳环的二羟基取代物，使芳环发生邻位或间位开裂。脱氢反应，羟基自由基能直接拉出烷烃上的氢，生成水和有机自由基R，其反应速率常数约为2*109mol·s-1。生成的有机自由基R可以相互反应，也可以与水中的溶解氧反应。R-H+OH→R·+H2O，R·+O2→ROO，形成的过氧自由基（ROO·）作为一种强氧化剂，可脱去有机物上的氢原子：ROO+R-H→ROOH+R·，生成的R·自由基可以在分子上加上一个氧分子，导致自氧化的链反应能不断继续下去，直至有机物彻底氧化。电子转移反应，羟基自由基的产生以及与有机分子的反应都是由一系列复杂的链反应完成的。许多反应产物，如CO32-、HCO3-、HPO42-等与·OH发生反应。OH+CO32-→OH-+CO3-，OH+HCO3-→OH-+HCO3，OH+HPO42-→OH-+HPO4，由于反应产物不再诱发氧化剂产生羟基自由基，对羟基自由基起了掩蔽作用，链反应中止。且·OH氧化是一种物理化学过程，反应条件温和，比较容易控制，设备相对比较简单等优点，是一种有效降解废水中有机污染物的方法。

各种高级氧化技术（AOPS）的共同点是反应过程中产生活性极高的羟基自由基（·OH），其具有以下特点：

（1）氧化能力强，羟基自由基（·OH）的标准电极电势（2.8V）仅次于F2（2.87V），是一种氧化能力极强的氧化剂；

（2）反应速率常数大，羟基自由基（·OH ）非常活泼，与大多数有机物反应的速率常数在106-1010mol-1·L·S-1；

（3）无选择性，与反应物浓度无关；

（4）寿命短，羟基自由基（·OH）寿命极短，在不同的环境介质中，其存在时间有一定差别，一般小于10-4s；

（5）处理效率高，不产生二次污染。同时，羟基自由基（·OH）还具有杀灭细菌、防腐保鲜的功效。

AOPs（高级氧化）法的关键是产生高度活性的羟基自由基（·OH），我们采用加氧化剂、催化剂及借助紫外光激发敏化光触媒等多种途径产生。按产生羟基自由基（·OH）的方式可分为均相、多相和有无辐射照射等多种。

高级氧化技术(Advanced Oxidation Processes)可产生大量的q羟基自由基，由于H2O:在催化剂Fe3+(Fe2+)的存在下，能高效率地分解生成具有强氧化能力和高电负性或亲电子性(电子亲和能力569.3KJ的羟基自由基(·OH ),·OH可以氧化降解水体中的有机污染物，使其会矿化为C02,H20及无机盐类等小分子物质。据计算在pH=4的溶液中，-OH的氧化电位高达2.73 V，其氧化能力在溶液中仅次于氢氟酸。因此，通常的试剂难以氧化持久性有机物，特别是芳香类化合物及一些杂环类化合物，芬顿试剂对其中的绝大部分都可以无选择地氧化降解。

3.2.1 高活性纳米多金属微电解污水处理技术（断链、提高生化比）

                                   各种规格的高活性多金属还原剂填料

                     高活性多金属还原剂填料的微观图像

高活性纳米多金属还原剂基本原理

目前，在难降解工业废水处理中，其中的毒害物质有机物有一定的共性，如大都含有硝基芳香烃类、偶氮类、高氯烃和芳香烃类化合物，它们含有的双键、碳双键、强拉电子基团、偶氮键、苯环类物质不容易被化学氧化，但通过研究表明，它们较容易化学还原，且还原转化后的产物对微生物的毒性和抑制性大大减弱，可生物降解性提高。

我们通过仔细研究电化学还原，并且经过大量的测试，成功找到了一种对毒害有机物进行还原处理的办法，即通过多金属组合，结合成给电子能力很强的物质，造成一个还原环境，使其还原毒害有机物，将其转化为无毒无害的有机物。同时通过使用纳米级金属来改善阳极，极大地增加了电位差。我们通过测试表明，碳+铁的电位是120mv，碳+纳米多金属的电位是-500mv到-800mv，这样其还原能力大为增强。在此基础上，我们又增加了一个阴极，建立了双金属体制，测试表明，新增加的阴极不仅可以进一步增强阳极的还原能力，同时，在新增阴极表面还可同时进行还原反应，在这样的还原环境下，还原能力有了质的飞跃。

 高活性纳米多金属还原剂的主要特点：

反应速率快，一般工业废水只需要数分钟至数十分钟；处理水量大，料水比为1：3；

具有良好的混凝效果，COD去除率高，一般在50%--70%；并且对色度的去除更佳；

运行成本低，一般不超过0.50元/吨；

作用有机污染物质范围广，如含有偶氮、碳双键、硝基、卤代基结构的难降解有机物质；

适用pH范围广，如含有偶氮、碳双键、硝基、卤代基结构的难降解有机物质；

运行管理方便，不钝化、不沟流；

该方法既可以作为单独的处理方法，又可作为生物法的预处理工艺，除废水的生化性得到提高外，如做为预处理，可直接与后续好氧生物法耦合，富余的铁离子有利于磷的去除和提高活性污泥的沉降性能或生物膜法的挂膜能力；

该方法可以达到化学沉淀除磷的效果，还可以通过还原除重金属。

纳米多金属微电解填料与传统的铁碳微料电解的比较

4高活性纳米多金属还原剂的适用范围

染料、印染废水；焦化废水；石油化工；淀粉工业和一般化工废水；屠宰废水、养殖废水

——上述废水在脱色的同时，处理水中的BOD/COD值显著提高；

    石油废水；皮革废水；淀粉工业废水；造纸废水；医药废水；木材加工废水；屠宰废水、养殖废水

——上述废水处理后的BOD/COD值大幅度提高；

    电镀废水；印刷废水；采矿废水；其他含有重金属的废水

——可以从上述废水中去除重金属；

    有机磷农业废水；有机氯农业废水

——大大提高上述废水的可生化性，且可除磷，除硫化物。

3.2.3机械格栅

格栅可拦截粗大的悬浮物、纤维、絮状物等细小的悬浮物，具有滤水纳污量大、阻留污物充分、便于工作清理的特点，保证后续处理构筑物的正常运行。

3.2.2调节池

由于市场需求变化，产品品种变化等会导致来水水质水量有一定的波动性，故设调节池对废水进行调节，使不同时间来水充分混合，保证后续生化系统运行稳定。调节池中搅拌系统采用潜水搅拌机搅拌。

3.3 厌氧工艺的选择

3.3.1 厌氧水解基本原理

该废水中含有较多的蛋白质、脂肪、碳水化合物等大分子有机物，若只采用好氧系统进行处理会导致停留时间较长，且处理效果较差。使系统运行费用非常高。故好氧工艺前须采用水解酸化工艺进行处理。

水解酸化：主要用于有机物浓度较高、长链大分子有机物含量较高的废水处理工艺，是一个比较重要的工艺。水中有机物为复杂结构时，水解酸化菌利用H2O电离的H+和-OH将有机物分子中的C-C打开，一端加入H+，一端加入-OH，可以将长链水解为短链、支链成直链、环状结构成直链或支链，提高污水的可生化性。这期间水解菌是利用了水解断键的有机物中共价键能量完成了生命的活动形式。但是COD在表象上是不一定有变化的，这要根据在设计时选择的参数和污水中有机物的性质共同确定的，长期的运行控制可以让菌种产生诱导酶定向处理有机物，这也就是调试阶段工艺控制好以后，处理效果会逐步提高的原因之一。

 废水从池子的底部进入池内，依次通过池底污泥床，微生物将水中的颗粒物质和胶体物质迅速絮凝截留和吸附，截留下来的物质吸附在水解污泥表面，慢慢地被分解代谢，在大量水解细菌作用下将不溶性有机物分解为溶解性物质，同时在产酸菌的协同作用下将大分子物质、难于生物降解物质，氧化为易于生物降解的小分子物质。

废水中含有部分大分子有机物，利用水解酸化对大分子难生化的有机物进行水解，同时废水中含有部分抑制微生物生长的物质，为保护厌氧系统污泥，利用水解酸化对大部分的有毒有害物质进行去除，确保后续系统稳定运行。

大分子有机物在水解酸化作用下的降解过程：

水解酸化分解图：

我公司对水解酸化池也进行了一定的改进和优化，优化改进后的水解酸化池相对于传统的水解酸化池具有如下优势：

1)水解酸化池厌氧反应器污泥生长良好

水解酸化池厌氧反应器在处理高浓度废水的同时，能较稳定的产生厌氧污泥，国内的相同产品运行不好的根本原因是厌氧污泥生长速度慢或不生长，驯化污泥的生长直接决定了厌氧反应器运行的好坏及CODcr的去除率。我公司的水解酸化池厌氧反应器使得污泥更长时间、更有效的停留在反应器内，使污泥更快的生长。

2）布水均匀，无堵塞

进水布水器的搅拌作用是厌氧反应器中一个巨大的能量来源，但是当布水器的搅拌作用产生的上升流速达不到一定速度时，反应器内产生的沼气容易在污泥层中累积，产气量不均匀，造成内循环不稳定，形成一定的恶性循环。

我公司水解酸化池厌氧反应器布水系统采用点对点式布水，与传统的支状布水或脉冲布水相比，一方面能使得布水更加均匀，另一方面，使得污泥与废水能更好的混合，使厌氧反应器内保持较高的上升流速，较高的上升流速使得厌氧污泥中产生的沼气能迅速的释放，不在污泥中停留，相对稳定的运行环境使污泥能快速均匀的生长，保证厌氧反应器的出水效果。3.4好氧处理工艺

本方案设计以生物脱氮优先，兼顾生物除磷，化学除磷辅助的设计原则，在保证生物脱氮的效果下，再考虑生物除磷，好氧工艺采用的是目前对脱氮除磷去效果较好、应用较广泛的A2/O工艺。

A2/O生物脱氮除磷工艺是活性污泥工艺，在进行去除BOD、COD、SS的同时可生物脱氮除磷 。

在好氧段，硝化细菌将入流污水中的氨氮及有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入大气中，从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷去除。

本项目废水中有机污染物除了含大量的有机物外还含有高浓度的氨氮，根据大量工程经验，当氨氮浓度很高时，会消耗大量的溶解氧，若A/O池设计不合理很容易造成运行中好氧池瘫痪，系统无法正常运行。同时若氨氮去除效果不好会直接影响到出水COD的含量，造成出水COD浓度升高。因此，好氧系统主要是去除水中的有机物及氨氮，需要选择能高效去除有机物及水中氨氮的工艺。

A2/O池对水中有机物(COD)的去除：

A2/O池中保持一定的污泥浓度，即微生物量，通过向O池中通入一定的空气，为微生物提供足够的氧气，好氧微生物利用水中的有机物进行新陈代谢活动：首先有机物被污泥絮体表面吸附，通过与絮体中微生物接触并进入微生物细胞体内，在酶的作用下，一部分有机物被分解掉，一部分转化为自身细胞。从而达到去除有机物的目的。下图为有机物被微生物分解代谢的过程：

（2）A2/O池对废水中氨氮的去除：

在A2/O池生化系统内氨氮主要通过微生物的同化作用以及硝化菌和反硝化菌的作用予以去除。

同化作用去除主要是通过微生物增殖过程中对氮的吸收，转化为微生物自体物质，然后通过排出剩余污泥的方式排出处理水之外。同化作用氮的去除效果主要依运行条件和水质而定。

生物硝化反硝化脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N2和NxO气体的过程。其中包括硝化和反硝化两个反应过程。

硝化反应：

硝化反应是在好氧条件下，将NH4+转化为NO2-和NO3-的过程。

反硝化反应：

反硝化反应是指在无氧或缺氧的条件下，反硝化菌将硝酸盐氮(NO3-)和亚硝酸盐氮(NO2-)还原为氮气的过程。

反硝化菌属异养兼性厌氧菌，在有氧存在时，它会以O2为电子受体进行呼吸；在无氧而有NO3-或NO2-存在时，则以NO3-或NO2-为电子受体，以有机碳为电子供体和营养源进行反硝化反应。在生化过程中，约96%的NO3-N经异化过程还原，4%经同化过程合成微生物。

常用的几种曝气方式的性能、特点比较如下表：

通过对上表对比分析，考虑到整体工程情况，结合项目特点以及同行业运行经验，选用悬混曝气器。

3.5 混凝沉淀

由于原水总磷浓度较高且难以预测的进水水质变化及缺乏相应的运行调节都会导致明显的出水水质波动，若要保证出水TP低于5mg/L则难度较大，化学除磷就成为可靠的选择与补充，本工程考虑辅助化学除磷措施—混凝沉淀池，确保尾水达标排放。

混凝沉淀原理：在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去的水处理法。
混凝法的基本原理是在废水中投入混凝剂，因混凝剂为电解质，在废水里形成胶团，与废水中的胶体物质发生电中和，形成绒粒沉降。混凝沉淀不但可以去除废水中的粒径为10-3~10-6 mm的细小悬浮颗粒，而且还能够去除色度、油分、微生物、氮和磷等富营养物质、重金属以及有机物等。

化学除磷即采用向污水中投加化学药剂，使水中磷酸根离子生成难溶性的盐，形成絮凝体与水分离，达到去除污水中所含磷的一种除磷方法。

本项目设计采用混凝沉淀池进行化学除磷，混凝沉淀池还能去除好氧工艺中无法去除的难降解COD以及SS，更加保证了出水的达标排放。

3.5.1除磷药剂的选择

化学除磷根据使用的药剂不同主要有石灰沉淀法、金属盐沉淀法两种方法。

（1）石灰沉淀法

利用正磷酸盐与CA＋生成羟基磷酸钙沉淀，从而将磷从污水中得以去除。

石灰法除磷的pH值通常控制在10以上，当污水的pH值上升到11以上时，出水的磷含量可以小于0.5mg/L。较高的pH值在消耗较多药剂的同时，也抬高了污泥的pH值，回流污泥会抑制和破坏微生物的增殖和活性，所以石灰法不能用于协同沉淀，仅用于前置沉淀和后置沉淀法除磷。

石灰除磷法的应用呈下降趋势，这是因为：（1）需处理的污泥量比之金属盐有明显的增加；（2）存在着石灰的输送、贮存、进料等操作、维护的问题。使用石灰时，所需的去除率和废水碱度是控制投加量的主要参数，运行所需的投加量常需通过现场试验确定。石灰通常是作为初沉池或是二级处理后澄清池的沉淀剂使用。

（2）金属盐沉淀法

金属盐沉淀法采用的混凝剂有铝盐（硫酸铝、聚合氯化铝）、铁盐（氯化亚铁、硫酸亚铁、氯化铁、硫酸铁）等，从沉淀物的溶解度看，较适宜的pH值范围是：铝盐pH值为6～8，亚铁盐及铁盐分别为8～11和6.0～8.4。

常用的铝盐有硫酸铝（Al2（SO4）3）和聚合碱式氯化铝（PAC）两种。硫酸铝分为精制和粗制产品，适用水温要求较高，通常为20～40℃，冬天除磷效果较差，而且粗制硫酸铝含有20～30％不溶物，利用率也较低；聚合碱式氯化铝为无机高分子化合物，净化效率高，成本高，腐蚀性小，劳动条件好。

铁盐用量较小，矾花较大，成本低，不受水温和季节影响，但是腐蚀性较高，在储存、稀释和投加的过程中需要特别小心，避免人身伤害及对钢铁和混凝土的腐蚀。

本工程推荐碱式氯化铝（PAC）作为化学除磷药剂，其具有如下优点：

（1）碱式氯化铝溶解性好，易于配置，配制时产渣量少。

（2）碱式氯化铝是一种无机高分子化合物，絮凝体较硫酸铝的致密度大，形成快，易于沉降。

（3）碱式氯化铝含Al2O3成分高，投药量少，节省药耗，单价虽较硫酸铝稍贵，但综合价格与硫酸铝相似。

（4）碱式氯化铝应用广泛，积累经验丰富，产品来源广

3.4.2除磷药剂投加量计算

混凝剂的投加量与污水中磷的去除量及投加混凝剂的种类有关，可通过下式计算：

FZ=β×P×1/Y

式中：FZ：混凝剂用量(g/m3)；

β：投加系数，即混凝剂单位用量；

β=mol Al3+ (或Fe3+)/molP，本工程β取2.0

P：需去除的磷含量(g/m3)

Y：换算系数，Y=31/27＝1.15(以Al3+计)

3.5污泥处理工艺

本污水处理系统污泥主要为水解酸化池污泥、好氧池剩余污泥及混凝沉淀污泥。

3.5.1污泥的处理

污泥处理的主要目的有：进行稳定化处理以消除恶臭，进行无害化处理以杀死虫卵及病菌，进行减容化处理降低含水率使之易于运输处置，尽可能综合利用以实现污泥资源化。

常见的污泥处理方法有：采用浓缩、脱水处理方法实现污泥减容化，采用生物法与化学药剂实现污泥的无害化、稳定化，用作肥料实现污泥的资源化，目前国内外普遍采用生物法实现污泥的无害化、稳定化，生物法中主要有厌氧、好氧稳定法。

各种污泥脱水方法比较表

本方案设计采用“污泥浓缩+污泥脱水”方式处理产生的污泥。

根据该工程污泥的产量以及特性，本方案采用板框压滤机对系统污泥进行脱水处理，以减少后续污泥处理量。

第四章 工艺整体性能设计

4.1 工艺流程

根据废水悬浮物、CODcr、氮磷等浓度含量较高等特点，结合我公司在其他同类废水治理工程中，尤其是迪亚项目的实践经验，本方案预处理设计采用污泥产量少的“絮凝+辉光裂解”工艺，混合废水设计采用“水解酸化+纳米多金属微电解+A/O反应池+混凝沉淀”的主体工艺流程，确定工艺流程如下：                                   

4.2 工艺流程整体性能设计描述

车间废水首先经由格栅拦截较大的悬浮颗粒后进入集水井，经泵提升至调节池，高浓废水经絮凝后泵入辉光裂解装置，经大分子破链预处理后进入调节池，废水在调节池内进行水量、水质的均化，保证管道和后续构筑物正常工作，不受废水的高峰流量和浓度的影响，保证废水进入后续构筑物的水质水量相对稳定，便于生物处理的稳定进行；集水井出水同时能够进入事故池，两座池体内均设提升泵，便于对事故废水的后续处理。

调节池污水由泵提升至水解酸化池，经水解酸化后泵入纳米多金属微电解，经微电解破链处理，分解大分子有机物为小分子易降解有机物，从而提高废水的可生化性，提高后续好氧处理效率；

3、水解酸化池至二沉池采用两套并联运行，当水量较少时可单独运行一套，纳米多金属微电解出水，进入A2/O活性污泥法工艺进行脱氮除磷，同时降低污泥负荷，增加硝化液回流系统，确保水中有机物、氮磷的标准满足要求。A/O池出水经二沉池泥水分离后，进入混凝沉淀池，去除大部分TP及部分难降解COD，上清液经消毒后达标排放；

4、水解酸化池、沉淀池剩余污泥及化学沉淀污泥排至污泥浓缩池中浓缩后，进入脱水机脱水后泥饼外运。

5、污泥浓缩池上清液及脱水机房排水进入集水井再处理。

4.3 运行效果预测

   表4-1 污水处理效果预测

第五章 污水处理站设备性能、技术参数设计

5.1 污水处理站布置

5.1.1 污水处理站平面布置

本工程设施及其设备的布置，要与生产厂区协调，并合理安排管道走向，工程现场留出施工便道，以便污泥清运和设备进场。污水处理站构筑物均为全地下设计，保证冬天温度低的情况下运行稳定。在污水处理站周围尽可能多种植绿化，既可美化环境，又能利用绿化吸收异味和噪音。

5.1.2 污水处理站竖向布置

厂区平面布置除遵循上述原则外，还应根据城市主导风向，进水方向、排水方向，工艺流程特点及厂区地形、地质条件等因素进行布置，既要考虑流程合理，管理方便，经济实用，还要考虑建筑造型，厂区绿化及与周围环境相协调等因素。

5.2污水处理站设计计算

5.2.1 高浓水调节池

5.2.2 絮凝沉淀池

5.2.3 高浓水辉光裂解装置

设计说明：辉光裂解装置用于破坏高浓废水中大分子有机物的长链，使之断裂形成小分子有机物，提高废水的可生化性。

5.2.4 中间水池

5.2.5 格栅池

设计说明：

格栅用于拦截废水中的大块漂浮物及颗粒物，以保证后续处理构筑物的正常运行及有效减轻处理负荷；

5.2.6集水井

5.2.7 调节池

5.2.8事故池

5.2.9多金属纳米微电解装置(WD)

5.2.10水解酸化池

5.2.11 A2/O活性污泥池

5.2.12 二沉池

5.2.13 混凝沉淀池

5.2.14清水池

5.2.15污泥浓缩池

设计说明：污泥浓缩池用于各沉淀池及水解酸化池排泥暂存，并进行重力浓缩，将污泥进行初步减容，减少后续污泥处理量。

5.2.16管廊

5.2.17功能机房

5.3污泥产量设计计算

5.3.1 浓水处理污泥量

含水率99%的污泥0.25m³，经脱水干化后的污泥量为：1.8吨每年（作为危废处置）。

5.3.2 污水站污泥量

1.水解酸化池污泥：含水率99%的污泥1m³

2.二沉池剩余污泥：含水率99%的污泥1.3m³

3.混凝沉淀池污泥：含水率99%的污泥3.2m³（主要为除磷污泥）

本项目总污泥产量为：5.5m³，经污泥浓缩池浓缩后含水率可降至97%，浓缩污泥总计为1.83m³，经叠螺式污泥脱水机脱水干化后的污泥为：40吨每年（经我公司类似项目危废鉴定，本项污泥可以作为一般固废）。

5.4污水处理站除臭系统

根据环评批复，污水站除臭采用活性炭吸附处理，本项目设计两级除臭“喷淋+活性炭”处理系统。

5.4.1浓水处理除臭

5.4.2污水站除臭

第六章 土建工程

土建设计的指导思想为：污水处理站属环保事业类建筑，其总体建筑风格与厂区建筑风格配套，与厂区互相衬托。建筑物墙面、地坪材料要便于清扫，以利保持处理站的整洁。

本工程构筑物混凝土标号为C30，混凝土抗渗标号为S6。池内壁做1：2防水砂浆粉壁。池外壁均做1：2水泥砂浆粉刷，外刷聚丙烯酸酯外墙涂料二度。所有明露铁件均做红丹底醇酸漆二度。脱水机房建筑物均为砖墙承重混合结构，外墙粉刷均为1: 1: 6砂浆底，1: 1: 4水泥砂浆面，刷聚丙烯酸酯外墙涂料二度。

第七章   电气设计

7.1 电气设计

1.工程概述

以下对污水处理站供配电系统、电气传动系统、电气设备及主要元器件选型、施工安装设计等作详细说明。

2．供电电源

    本工程属工业污水处理工程。所采用的污水处理工艺主要环节是生化处理过程，也是用电设备比较集中且对供电可靠性要求较高的地方。生化处理运行的正常与否将直接影响出水水质，长时间停电会造成活性污泥的死亡，情况严重时可使污水厂陷于瘫痪状态，且不能在短时间内恢复。另外，停电后进水泵站不能工作，造成污水外溢。未经处理的污水直接排放，必将影响人民的生产生活。基于以上原因，本工程用电负荷确定为二级负荷。

3．设计依据

    本工程电气设计依据以下设计规范及工艺资料进行：

    （1）《10kV及以下变电所设计规范》              （GB 50053-94）

    （2）《供配电系统设计规范》              （GB 50052-95）

    （3）《低压配电设计规范》           （GB 50054-95）

    （4）《通用用电设备配电设计规范》            （GB 50055-93）

    （5）《电力工程电缆设计规范》          （GB 50217-94）

    （6）《建筑物防雷设计规范》（2000年版）           （GB 50057-94）

    （7）《工业与民用电力装置的接地设计规范》            （GBJ 65-83）

（8）《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》       （GB 50062-92）

4．设计范围

本工程电气设计范围包括污水处理站全部的动力及照明设计。具体包括以下设计内容：

（1）用电设备传动设备；

    （2）电气设备施工设计；

    （3）电缆敷设设计；

    （4）防雷及接地设计；

    （5）建筑物室内照明及室外各构筑物照明设计。

5.供配电系统设计

（1）负荷计算

本工程用电负荷分为工业动力负荷和照明负荷两大类，用电设备电压均为～220/380V。主要动力设备为泵类、鼓风机及搅拌机类负荷。

本工程负荷计算按以下原则进行：

A、工艺设备采用需要系数法计算。

    B、照明负荷及办公用电负荷按单位建筑面积照明用负荷计算。

（2）保护与计量

    低压配电系统利用自动开关的过电流保护脱扣器实现对低压配电线路及用电设备的短路及过负荷保护，配电开关及电动机保护开关设速断及过负荷长延时保护；检修电源、办公用插座的配电回路设漏电保护。

低压系统的电气测量除设常规仪表测量外，拟在进线回路及提升泵等主要馈电回路装设测量装置，测量并显示电流、电压等电量参数。

（3）控制与信号

低压自动开关分合闸为开关柜上就地控制，其中400A及以上的自动开关配电动操作机构，400A以下开关采用手动分合闸。

7.2 用电负荷

按照处理工艺计算污水处理系统用电负荷：本次污水处理工程用电设备总装机容量为200.24kW，电耗10230.72kWh/d。电气设备额定电压为380V/220V。

7.3 防雷及接地

为防止电气设备的过电压及雷电侵袭，装设过电压保护装置。

在土建施工时，将构筑物中圈梁钢筋连成一体，使机房及其他构筑物形成环型接地网，且在机房周围做接地极，接地电阻小于4欧姆。机房内所有盘柜及钢筋混凝土架构以及电缆外皮、接线盒、终端盒等，均需和接地系统相连，即作等电位联结。其他有配电箱的构筑物需做重复接地的，其接地电阻小于10欧姆。

第八章   仪表及自动控制设计

8.1 仪表选型

1.仪表选型原则

传感器：可远传信号。

    变送器：可输出4-20mA电流信号。

2．仪表供风供电

(1)污水站仪表和执行机构均不需供风。

(2)仪表均采用220VAC±10V，50HZ±0.5HZ

3．系统自保连锁与现场仪表的防护、防爆、防电磁干扰及接地系统

(1)本工程未设置紧急停车系统，设备的现场设计紧急停车按钮。控制方案中的连锁控制通过PLC系统实现。

    (2)现场仪表大部分露天安装，变送器防护等级应在IP65以上，水下部分的防护等级应为IP68。

(3)信号电缆为屏蔽电缆，采用穿管埋地铺设。无特殊防电磁干扰要求。

(4)仪表保护接地要求不大于4欧姆，仪表工作接地电阻不大于1欧姆，应与电气接地统一考虑。

8.2检测仪表

由于污水处理系统环境、 介质条件较差，特别是传感器，直接与污水、污泥接触时，极易腐蚀、结垢，因此在污水、污泥中使用的传感器，尽可能选用非接触式、无阻塞隔膜式、电磁式与可清洗式传感器，并尽量选用不断流拆卸式和维护周期较长的仪表。

水位计

用于污水、污泥重要环节中的水位仪表选用超声波水位，一般环节的水位测量采用静压式传感器，只需要位式信号的环节则采用浮球式水位仪控制器。

流量仪表

污水流量的检测采用电磁流量计。

8.3自动控制系统组成

本工程自动控制系统：完成流量、温度、pH、液位等工况的数据采集，实现系统的预警功能、节能及平衡运行。根据现场的工况数据，实现污水处理设备及各类阀、电机、泵等设备的顺序控制、过程控制。包括检测和执行元件及安装。

污水处理系统主要由PLC主控制器、执行设备（电机、泵）、仪器仪表等部分组成。

1．设备控制层

设备控制层是监控系统的基础，完成对污水处理系统各类执行设备的控制、现场工况数据的采集，并向监控系统提供工况数据。设备控制层包括PLC主控制器、I/O模块。

控制层的电气元件（主控制器、I/O模块、通讯模块、低压控制器件等）主要选用西门子。

2．设备层

设备层即控制系统监控的对象，主要由分布在现场各个区域的仪器仪表、本地操作盒、电机、泵等组成。

现场工况数据需要很高的准确性，因此仪器仪表都将使用国内外先进的产品。

8.4 各构筑物控制说明

8.4.1提升泵系统

为实现提升泵的自动控制，在调节池、事故池、配水井、污泥池内安装液位计，用以测量各构筑物内的水位，实时传输到PLC控制器，进行系统分析。根据测量值对应程序，自动控制提升泵的组合、开启。这样可以根据来水情况准确及时调整水泵运行状态，减少设备疲劳。

8.4.3投药控制

pH调节、PAC、PAM投药设备需控制，投药设备选用计量泵投加，投加的药量是PLC通过预先设定的的比例与前面流量计检测的进水流量计算出来的，通过投药计量泵的变频控制来调整投加量，以适合相应的处理水量。 

第九章    建筑、结构设计

9.1 建筑设计

    遵循的主要设计规范、设计依据

1．《砌体结构设计规范》GB 50003-2001；

2．《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002；

3．《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002。

9.2 结构设计

本设计所有污水站池体采用整体现浇钢砼形式，并按自身墙体抗渗考虑。所采用砼等级不低于C25。加药储药间、脱水机房、鼓风机房、化验室、值班室、配电室等辅助建筑物均为砖混结构形式。本设计按一般地质条件考虑，实际施工时，如遇特殊地质情况，应根据实际情况加以调整。

第十章    给排水、通风

10.1 给排水

1．污水处理场区内生活及冲洗用水引自厂内给水管。

2．场区内排水自成系统，且汇入污水处理工程中合并处理；地面雨水则流至厂区外排水沟。

10.2通风

在值班化验室、控制室、脱水机房、加药储药房等处设置机械通风装置。

第十一章    总图设计

11.1总图设计原则

1.按《室外排水设计规范》所规定的各项要求进行设计。

2.根据污水处理系统各构筑物的功能和流程要求，结合场地地形、气候与地质条件等因素，并考虑便于施工、操作与运行管理。

3.各构筑物布置应紧凑，同时考虑管线敷设、构筑物施工开槽相互影响，以及今后运行、操作、检修距离。

4.废水与污泥处理的流向充分利用原有地形，各构筑物之间的连接管渠尽量简单而便捷，避免迂回曲折，减少水力损失，降低能耗。

5.各处理单元构筑物的座（池）数，根据水质水量的变化情况，考虑到运行、管理机动灵活，在维护检修时不影响正常运行。

6.整个污水处理系统的立体空间处理上，体现空间美、建筑美。

11.2总图设计指标

根据济南和齐环保纸业有限公司提供的场地情况和指定的位置确定总平面图设计指标。

11.3  场区道路及绿化

 为节省占地面积，减少投资，污水处理厂内的车行道与厂区保持一致，人行路宽6.0米，铺装人行道板。道路能满足防火及运输要求。处理站路面坡度控制在0.5%左右，使雨水能及时排出处理站，保证处理站内不积水。主要道路两侧设绿篱，距绿篱1米处种植乔木，其它空地铺草坪。充分起到美化环境，调节小气候，净化空气，降噪隔臭等作用。

第十二章    环境保护

 污水处理工程本身是一项重要的环境保护项目，但它作为一个工程，也有“三废”排放，虽数量较小，也应充分重视。为此，本工程设计中采用了以下措施：

    1.污水处理站内的污水，都经专门污水管收集，输送到污水处理系统中同原污水一起处理。

2.污水处理设备的选择上，除注意高效节能外，还应充分注意降噪。在土建设计中采用吸音材料；在设备安装中均设置减振装置，在设备与管道连接处均采用柔性接头，较大限度地减少噪声。

3.污水处理过程中产生的污泥经过脱水外运做进一步的利用。

4.平面布置，管渠布置及其衔接尽量保证顺直，减少转折，使管路损失降低到尽可能低的程度。

5.工艺设计中充分考虑了生产运行过程的灵活调整，并在总图中设超越，溢流等管道，防止设备失灵时造成危险，使事故造成的影响减至较小。

第十三章    安全卫生、消防及劳动保护

13.1 职业安全卫生执行标准

1.GBZ1-2002   《工业企业设计卫生标准》；

2.GBJ 87-85   《工业企业噪声控制规范》；

3.GB 50016-2006  《建筑设计防火规范》；

4.电力部门制定的各项设计规范及安全防护有关规定。

13.2 消防

     根据《建筑设计防火规范》GB 50016-2006的规定，室内不设消火栓给水系统，仅在配电室、值班、化验室和走道等位置设置干粉灭火器和泡沫灭火器。

13.3安全防护措施

1．所有构筑物均设便于操作和行走的走道板和平台，并在其四周均设置护

栏、扶手。

2．在各操作间内应设置通风换气系统，保证操作员的操作和设备的正常运

行。

3．供电系统按电力部门制定的各项设计规范要求的供电防护设施，各种用

电设备采取有效的接地保护。

4．电气设备和机械设备的布置，留有足够的安全操作距离及空间。

第十四章    防腐保温与节能

14.1 防腐设计

污水处理地埋管道采用三油两布沥青漆防腐设计，非地埋管道和钢构件采用两遍防锈底漆+两遍面漆的处理方式。

14.2 保温设计

 管道的保温：局部的管道采用埋地的方式保温。

14.3 节能设计

1. 本工程设计中将充分利用国内外先进的污水处理技术和高效节能设备，如高效潜水泵等。

2. 在构筑物平面布置，管渠布置及其衔接尽量保证顺直，减少转折，使管路

损失降低到尽可能低的程度。

    3.风机采用变频控制。

第十五章 产品运行成本分析

15.1电费

表9-1主要设备用电量表

浓水处理运行功率   ：   14.54kW

污水站运行功率     ：   68.02kW

浓水处理日耗电量   ：   349.01kWh

污水站日耗电量     ：   1632.39kWh

电 费 单 价        ：   1元/kWh

浓水处理用电费     ：   349.01元

污水站用电费       ：   1632.39元

吨水处理电费       ：   1.98元/吨废水

15.2人工费

该处理工艺采用自动化控制，一般需要8个工人（三班制），平均工资按5000元/月（含五险）计算。

则直接运行费用合计5000×8÷30÷1000=1.33元/吨废水。

15.3药剂费

表9-2 药剂费用核算表

15.4 总运行费用

表9-3 总运行费用核算表

注：本运行废水根据同类废水进行估算，基于本方案水质进行计算，实际运行过程中水量水质的变化会引起运行费用的变化，本项为直接运行费用，详细运营费用估算表见第四部分第 一章《运营总成本费用估算》。