污水厂升级改造初步设计方案 .pdf

xx 污水处理厂升级改造工程方案1 污水厂升级改造工程初 步 设 计 方 案项目名称：xxxxx 污水处理厂升级改造建设规模：30000m3/d 方案范围：设计、土建、设备、施工及调试xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 二 0 一一年三月名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 1 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案2 目录目录.2 第一章.项目概述.3 第一节 概述.3 1 项目名称.3 2 项目建设单位.3 3 项目背景.3 第二节 项目概况.4 1 项目概况.4 2 设计单位.4 第二章设计依据、原则、范围及安全.5 1 设计依据.5 2 设计原则.6 3 设计范围.6 4 安全生产.6 第三章污水处理工程技术方案.7 1 处理工艺流程方案.7 2 设计说明及水质分析.7 3 工艺选择.9 4 设计工艺流程及设备选型.11第四章供配电及自控系统.23 第五章主要构（建）筑物一览表.23 第六章设备及材料表.31 第七章工程估算.36 1 工程估算汇总表.36 2 运行成本分析.36 3 初步设计平面布置图.附件名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案3 第一章项目概述第一节概 述1项目名称xxxxx 污水处理厂升级改造工程2项目建设单位xxxx 污水处理厂3项目情况改造前采用三沟式氧化沟污水处理工艺，设计处理规模为3104m3/d，出水执行一级 B标准本初步设计方案在原污水处理厂的基础上进行升级改造，处理出水由现行的城镇污水处理厂污染物排放标准（GB/T18918-2002）一级 B类提高到一级 A类。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案4 第二节 项目概况1项目概况本初步设计方案在原污水处理厂的基础上进行升级改造，处理出水由现行的城镇污水处理厂污染物排放标准（GB/T18918-2002）一级 B类提高到一级 A类。本工程设计规模为3 万 m3/d，氧化沟出水水位一般较低,在改造设计中考虑设二次提升泵房提升水位。提升泵房按平均日平均流量3 万 m3/d 规模设计。平均设计流量：Q=30000m3/d=1250m3/h。根据污水厂提供水质资料，现有出水中 CODcr平均保持在 20mg/L，NH4-N 出水浓度平均为7-8 mg/L，其余指标未进行测试。考虑到目前污水厂进水水量不足设计的3 万吨/d，出水较好的原因一是三沟式氧化沟的交替运行能去除一部分氨氮，二是水量不足增加了停留时间有利于改善水质。根据污水厂计划，拟将西边约1.5 万吨洗废水引入污水厂，可能将对污水厂造成冲击，故提标改造工程中的进水参照城镇污水处理厂污染物排放标准（GB/T18918-2002）一级 B 类标准执行，在改造工程方案中，进水按B 类设计，如不能达到要求，由污水厂调整一期工艺满足进水要求。具体进水水质如下：表 1-1 污水处理厂改造工程设计进水水质项目CODcr BOD5SS NH4-N TN TP 进水水质（mg/l）60 20 20 15 20 1.0 表 1-2 污水处理厂改造工程设计出水水质项目CODcr BOD5SS NH4-N TN TP 进水水质（mg/l）50 10 10 5（8）15 0.5 本项目预留空地最大为29.4m12.1m，共两块，中间间隔厂区道路和污水管，距离约 100m。2设计单位本项目初步设计方案编制单位：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案5 第二章设计依据、原则、范围及安全1 设计依据污水再生利用工程设计规范（GB50335-2002）城镇污水处理厂污染物排放标准（GB/T18918-2002）室外排水设计规范（GB50014-2006）曝气生物滤池工程技术规程（CECS 265：2009）城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准（CJJ31-89）混凝土结构设计规范（GBJ50010-2002）污水泵站设计规程（DGJ08-23-91)给水排水制图标准（GB/T50106-2001）滤池气水冲洗设计规程（CECS 50：93）污水排入城市下水道水质标准（CJ3082-1999）地面水环境质量标准（GHZB1-1999）城市杂用水水质（GB/T 189202002)砌体结构设计规范（GB50003-2001）建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）建筑设计防火规范（GB50016-2006）城市排水工程规划规范（GB50318-2000）建筑地面设计规范（GBJ50037-96）工业企业噪音控制设计规范（GBJ87-85）给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）工业企业总平面设计规范（GB50187-93）10KV 及以下变电所设计规范（GB50053-94）电力装置的继电保护和自动装置设计规范（GB50060-92）工业建筑防腐蚀设计规范（GB50046-95）城市污水处理厂工程质量验收规范（GB50334-2002）城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程（CJJ60-94）给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程（CECS138:2002）名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 5 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案6 2 设计原则2.1、符合性：执行国家有关环保政策、遵守国家有关法规、规范和标准，确保污水深度处理工艺满足招标文件要求的处理水量和出水水质；2.2、先进性：处理工艺及设备材料采用目前国内和国际上成熟稳定的技术和设备；2.3、可靠性：设计的工艺曾成功运用于其他同类工程中，实践证明性能质量可靠；2.4、经济性：在确保效果的前提下，本着投资节约、功效最佳的理念，采用占地节省、技术成熟、设备节能的处理工艺；2.5、美观性：布局合理，平面布局、竖向布置和功能分区服从工艺和场地要求,经济合理，工程外观设计新颖、美观、大方，贴近周围环境的建筑风格；2.6、易于维护性：系统自动化程度高，采用PLC自动控制，实现人机界面可视化操作，既可降低维护人员劳动强度，又可节约人力资源；2.7、灵活性：构筑物和设备的配备能满足检修、部分停运等要求，控制方便、节约能耗；2.8、环保性：工程卫生条件好，可采取有效措施保证在今后工程的实施过程中和系统的运行使用中不会产生水、气、声、渣的二次污染。3 设计范围本工程初步设计范围为从改造工程进水口至消毒池进水口的工程设计，消毒设备沿用原工程消毒设施,设计内容包括工艺段内的土建、工艺、设备、自控，不包括高压电气部分。4 安全生产在改造工程投产试运行之前，须对管理人员和操作人员进行必要的岗位培训和安全教育，制定必要的安全操作规程和管理制度，以确保深度处理单元正常运行。所有电气设备的安装、保护及建构筑物的防雷措施，均须满足有关规定、规范，以确保人身安全。各控制室均有事故报警显示，当人员在现场手动操作时，自动方式将被锁定，以免误操作引起人身伤害。在改造工程设计中采用操作管理简便的工艺，并配置先进的监测仪表和自动控制系统，提高自动化管理水平，减轻工人劳动强度。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 6 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案7 第三章污水处理工程技术方案1 处理工艺流程方案1.1、工艺方案的选择原则改造工程处理单元能耗较低，运行维护费用低，本项目在设计过程中注重节能，从以下几方面尽量降低处理单元的运行费用：(1)处理工艺优先选用能耗低的工艺。本项目推荐采用 BAF工艺，曝气生物滤池中氧的利用率可达20%-30%，曝气需要量明显低于一般生物处理。(2)流程设计在深度处理单元工艺流程中，各处理构筑物之间尽可能紧凑布置，缩短管线，选用水头损失较小的进出水设备和配水设备，使水头损失降到最低限度，以降低整个深度处理单元的能耗。(3)设备选用处理单元耗电量大的设备主要是污水污泥提升设备和曝气设备。本项目中选用效率高、能耗低的潜水排污泵和三叶罗茨鼓风机。1.2、平面布置原则1）功能分区明确，建筑物布置力求合理、紧凑；2）满足深度处理工艺流程要求，其管线布置短捷、顺畅；3）各构筑物之间的间距考虑各种管线施工、检修方便；4）考虑风向和建筑物朝向，尽量减轻污染、绿化美化环境。1.3、高程设计改造工程处理构筑物的高程设计中从提升泵房（原污水厂出水）二次提升，重力流经及各处理构筑物，滤池出水进入消毒池处理后排入自然水体。1.4、根据处理要求，在满足污水厂出水由一级B提升到一级 A类水质的前提下，尽量减少占地面积、节省运行费用和工程投资。2 设计说明及水质分析2.1、根据污水处理厂处理出水升级要求，改造工程进水为氧化沟出水，通过深度处理后达到一级 A类标准。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 7 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案8 2.2、进、出水水质分析污水处理能否采用生物处理方法，主要取决于污水在生物过程中自身营养能否平衡，相关的指标能否达到要求，还需对进水水质进行分析。通过对设计进水水质进行分析。可得知污水处理工程是否可采用生物处理工艺。有关水质的计算结果见表42。表 31 进水水质分析结果序号剖析项目原污水指标要求结果1 BOD5/COD 20/60=0.33 0.3 符合2 BOD5/TN 20/8=2.5 3 不符合3 BOD5/TP 20/1=20=20 符合根据以上计算结果，现分析如下：1)BOD5/COD 这一指标通常是用来鉴定污水可生化性的最简便易行的方法。一般认为BOD5/COD 0.45，可生化性较好；BOD5/COD 0.3，可以生化；BOD5/COD 0.3，较难生化；BOD5/COD 0.2，不宜生化。本工程污水处理厂出水的BOD5/COD 0.33 0.3，属于可以生化污水，因此，可以采用生物处理方法。2)BOD5/TN BOD5/TN 是判断污水能否采用生物脱氮技术的主要指标。由于生物脱氮系统通过加碳源为电子供体，利用原污水中的基质作为反硝化的电子受体。该比值越大，反硝化进行的越快，其比值要求大于3，希望大于5。该污水处理厂目前的BOD5/TN=2.54，进水增加后 BOD5/TN=20/15=1.3,不具备完全生物脱氮条件，应考虑备用外加碳源。为节省投资，采用前置反硝化曝气生物滤池，可节省碳源。必要时使用人工投加甲醇。3)BOD5/TP 这是判别能否采用生物除磷工艺的指标。生物除磷工艺是利用活性污泥与原污水混合后，在厌氧条件下释放磷酸盐（以下简称磷），而后在好氧的条件下吸收磷，也就是说磷的厌氧释放是好氧吸收的前提，从而才能把污水中的磷去除，达到除磷的目的。磷的有效释放是污水中的一部分有机物被吸收到细胞内，并在细胞内储存，进水中的BOD5是作为营养物供聚磷菌活动的基质。因此，BOD5/TP=20.0=20，是具备除磷条件的，但考虑除磷稳定性应备用化学除磷。综上分析，对污水处理厂的出水采用生物深度处理工艺进行改造是可行的。从设计进、出水水质数据及要求看，本工程主要去除污水中的总氮、总磷、CODcr、BOD5、SS，原排放出水进行反硝化去除总氮碳源不足，应考虑外加碳源，可以得以良好实现。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 8 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案9 3 工艺选择根据改造工程处理要求，本次初步设计方案确定采用曝气生物滤池，它的优点是占地面积小，处理效率高，出水水质好可同时完成污染物的生物降解与固液分离，缩短了工艺流程，降低了池体容积、工程投资和运行费用。3.1、曝气生物滤池工艺介绍曝气生物滤池（Biological Aerated Filter）是一种新型污水生物膜处理技术。曝气生物滤池是由滴滤池发展而来，属于生物膜法范畴，最初用做三级处理，后发展成直接用于二级处理，自 90 年代初在欧洲建成第一座污水处理厂后，已在欧美和日本等发达国家广为流行，目前世界上已有 3500多座大大小小的污水处理厂应用了这种技术。随着研究的深入，曝气生物滤池已经由单一的工艺发展成了系列综合工艺，能够作为普通活性污泥法和接触氧化法的替代工艺。该工艺综合了过滤、吸附和生物代谢等多种净化作用，使其具有体积小、占地面积省、处理效率高、出水水质好、流程简单、操作管理方便并可省去二沉池等优点。该技术具有以下几个突出优点:3.1.1、较小的池容和占地面积曝气生物滤池的BOD5容积负荷大，是常规二级生物处理的510 倍，所以它的池容积和占地面积只有常规二级生物处理的1/10 1/5 左右，同时在滤池后不需设二次沉淀池，所以大大节省了占地面积和大量的土建费用。曝气生物滤池内填装的高比表面积和粗糙多孔的陶粒滤料，可以附着和积累高浓度的微生物量，微生物量可达 1015g/l。高浓度的微生物量使得曝气生物滤池的污染物容积负荷大大增加，所以池容和占地面积大大降低。池容和占地面积小对拟建在用地紧缺地点的污水处理设施具有很大意义。由于曝气生物滤池对污水中悬浮物的生物截留作用，使出水中的SS很少，故本工艺不需设置二沉池。3.1.2、抗冲击负荷能力强，处理效果稳定，处理出水水质好由于整个滤池中分布着较高浓度的微生物，使反应速率高，并可通过控制供气量使滤池中存在好氧和厌氧环境，使得滤池组合可实现硝化、反硝化。同时由于高浓度的微生物以膜状形态附着存在于滤池的生物陶粒滤料表面，其本身就耐水量的冲击，而高浓度的固定生物膜使得滤速增大而不会使微生物流失，所以对水量、水质具有较高的抗冲击能力。采用曝气生物滤池工艺处理生活污水，其出水 SS和 BOD5可保持在 10mg/l 以下，去除率高，满足国家城市杂用水水质标准，其处理出水经消毒后可直接作为中水回用。由我单位承接的实际处理工程运转数据表明，当使用曝气生物滤池处理生活污水时，其CODcr、BOD5平均出水浓名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 9 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案10 度值可控制在 40mg/l 和 5mg/l 以下，达到中水回用标准。3.1.3、简化处理流程由于曝气生物滤池的生物截留作用，处理后水中SS很少，故不需设置二沉池和污泥回流泵房，处理流程简化，使占地面积进一步减少。3.1.4、基建费用、运转费用节省在国内外，曝气生物滤池工艺被广泛应用于各种污水处理，包括市政综合污水、生活污水和工业废水深度处理，日处理规模从几百立方米到几十万立方米。由于该工艺流程短、池容积小和占地省，使基建费用大大低于常规二级生化处理。同时，采用滤池专用曝气系统并利用粒状生物滤料对气泡的切割作用，使得滤池总体充氧效率大大提高，氧的利用率达到30%-40%以上，可节省大量能源消耗。其生物滤料为无机烧结材料，经久耐用，所以设备维护费用较低。3.1.5、自动化程度高，运行管理简单曝气生物滤池具有很强的抗冲击负荷的能力，没有污泥膨胀问题，微生物也不会流失，能保持较高的微生物浓度，因此，日常运行管理简单，处理效果稳定。由于相关工业技术的发展，生产出了电动阀、气动阀、液位传感器、在线溶氧测定仪、定时器、变频器及微电脑等产品，使得曝气生物滤池工艺系统运行管理自动化得以实现，使本来烦琐的管理变得简单易行。本工艺技术可以根据进水水质、水量方便地调整反应曝气时间的长短，控制溶解氧的浓度，使处理水达标排放。3.1.6、脱氮效果好通过不同功能的滤池组合，使滤池在除碳的同时可进行硝化和反硝化。其原理是通过对两组滤池分别人为地造成好氧、厌氧的生物环境，不仅能去除一般有机物和悬浮固体，而且还能去除营养物质氮，在降解污水中有机物的同时，去除污水中的氮，因为氮是维持水生物生长的主要营养物，其处理效果主要取决于供氧条件和曝气与非曝气阶段的比例。3.1.7、受气候、水量、水质影响小由于大量的微生物生长在陶粒滤料粗糙多孔的表面，一方面微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种，使其运行管理非常简单，如长时间停止不用后再使用，其设施可在几天内恢复正常运行；另一方面，高浓度的微生物量使得滤池对气候和水量、水质的波动适应性强。本方案主体生物处理部分可为地下或半地下式结构，由于鼓风曝气气流的加温及高浓度微生物的代谢作用产生的生物能，对源污水具有增温作用，在冬季低温运行时仍可满足正常运行并取得良好处理效果。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 10 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案11 3.1.8、设备（材料）实现国产化曝气生物滤池内部设备和材料均可由国内生产和制造，其质量和技术方面稳定可靠，安装、运行维护方便。4设计工艺流程方框图图 4-1 工艺流程方框图工艺说明4.1、工艺流程概述本工程的处理对象为污水处理厂B 类出水，本设计主要去除污水中的总氮、氨氮、总磷、COD、BOD、SS。本改造工程项目采用（DN+N 级）前置反硝化-曝气生物滤池工艺。污水处理厂的出水自流至提升泵房中，由提升泵提升进入DN反硝化生物滤池。在缺氧环境下，对污水中的硝态氮进行反硝化反应，同时降解污水中的部分有机污染物。在该级滤池中，利用兼性细菌（反硝化菌）以易降解有机物作为电子供体，硝态氮作为电子受体，进行反硝化脱氮，同时实现了部分易降解有机物的去除，根据进水水质的分析及计算结果显示，进DN滤池污水中的碳源或有不足，必要时人工投加碳源（甲醇），使得反硝化反应顺利进行。DN级生物滤池的出水进入N级曝气生物滤池，N级曝气生物滤池主要对污水中的氨氮进行原絮凝池反冲洗风机N 级生物滤池进 水反冲洗排水反冲洗进水原有消毒池正常曝气风机排放（回用）反冲洗进气曝气原预处理提升泵房DN 生物滤池回 流辅助除磷外加碳源名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 11 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案12 硝化以及实现部分有机物降解，并截留污水中的SS。氨氮在有氧的条件下，通过硝化菌的作用转化成硝酸盐或亚硝酸盐。在 N 级曝气生物滤池中，轻质陶粒滤层内寄生了大量的自养菌，它们对氨氮的硝化作用相当明显，氨氮去处率很高；当来水氨氮低于设计给定数值时，负荷会降低，氨氮去除率会进一步提高。化学辅助除磷工艺针对本项目的实际情况，尤其鉴于BAF对磷去除效果不稳定及尚处在研究阶段，故此次设计采用化学除磷的方法实现对磷的去除。如果原工艺出水 SS 60mg/L时,往原絮凝沉淀池加药除磷工序可放在硝化滤池出水之后.4.2、流程单元设计本工程由于场地所限，最大预留空地不超过12.1 29.4m，在设计校核中如果因为场地原因不能满足水力负荷时，可适当放宽范围，不能满足停留时间时，应提高滤料层高度尽量延长停留时间。4.2.1 絮凝沉淀池絮凝沉淀池由原折板絮凝池改造而成。通过加药设备投加的絮凝剂经过管道混合器后进入絮凝池，沉淀后上层清液自流进入提升泵井，沉淀后下层污泥用污泥泵排入原剩余污泥泵房。1）土建部分为原有构筑物。尺寸为1492m，有效水深为 1.5m。2）主要设备池前设管道混合器一套，型号为DN1000 2000，管内流速设计为0.45m/s。初步方案拟在絮凝池内前端设搅拌机2 台促进混合，搅拌机叶轮直径为320mm，功率为2.2kw。如果总磷值超标过大，停留时间不够，不排除对池体进行改造的可能。4.2.2 提升泵房原污水处理厂二级出水进入二次提升泵房，提升后进入生物滤池处理系统。设计规模按3.0万 m3/d 时安装 3 台水泵，2 用 1 备。根据室外排水设计规范（GB50101-2005），泵房集水池容积不应小于最大单台水泵5min 流量。1)土建部分结构类型：集水池为钢筋混凝土结构，上部为钢筋混凝土框架结构泵房尺寸：8.0m 5m 5.0m，集水池有效水深2.5m。数量：1 座旁边建加药间用于三氯化铁除磷,尺寸为 5.0m 3m 4.5m，为地上构筑物,。2)主要设备名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 12 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案13 提升水泵设备类型：潜污泵单台设计流量：Q=630m3/h 设计扬程：H=12m 电机功率：30kW 数量：3 台（2 用 1 备）起重设备设备类型：单轨电动葫芦起吊重量：T=1.0 吨起吊高度：H=9.0m 起吊功率：2.0kw 运行功率：0.4kw 数量：1 台4.2.3 反硝化（DN）生物滤池设计在碳源充足的条件下对氧化沟出水中的硝态氮进行反硝化，达到脱氮的目的，同时截留 SS。1）DN 滤池面积计算A、采用反硝化负荷计算法：依据曝气生物滤池工程技术规程，同时考虑实际运行中总氮浓度的波动，所以本工程反硝化负荷选取负荷0.50NO3-N/(m3滤料 d)，因本工程为二级处理出水的深度处理，为达到反硝化效率应控制水力负荷保证停留时间，所以按反硝化负荷计算后还需采用水力负荷法进行校核，以确定合理的设计参数。DN 反硝化生物滤池滤料有效体积按下式计算：DNTNqCQV1000式中，V：陶粒滤料的总有效体积，m3；Q：每天进入反硝化生物滤池的污水量，m3/d；qDN：陶粒滤料的反硝化负荷，kgNO3-N/(m3滤料 d)；TNC：进出反硝化滤池的总氮浓度差值，mg/L。代入数据得：名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 13 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案14 V=30000(20-15)/(10000.5)=300 m3DN 滤池的总面积按下式计为：01HVA式中，A1：反硝化生物滤池的总面积，m2；H0：陶粒滤料层的高度，m；一般滤池中陶粒滤料层高度H0为 2.54.5m，本工程设计中取 H0=3m。代入数据得：A1=300/3=100m2考虑到单座滤池面积过大将会增加反冲洗的供水量、供气量，同时不利于反冲洗均匀，依据曝气生物滤池工程技术规程当滤池总面积100m2时应将滤池分格，所以本工程设计分2格(n=2)并联，则每座滤池的面积为50 m2。结 合 滤池 布置 尺寸 及实 际 场 地，同时 方 便反 冲 洗 设备 配 置，取每 格 平面 尺寸 为：8m 7m=56m2。B、表面水力负荷复核法计算：依据曝气生物滤池工程技术规程，DN 反硝化生物滤池表面水力负荷取值范围为812m3/m2 h。当 DN 反硝化生物滤池总面积为112 m2时，表面水力负荷按下式计算：1AQq式中，q：表面水力负荷，m3/m2 h；Q：进水量，m3/h；A1：滤池总面积，m2；代入数据得：q=11.16 m2经表面水力负荷计算复核，符合规范中810m3/m2 h 的规定，因此确定反硝化滤池总面积取 A2=112m2。C、空床水力停留时间复核法计算：当实际面积确定后应进行空床停留时间复核，复核实际取值后空床停留时间是否在合适的范围内。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 14 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案15 空床停留时间按下式计算：QHAt240式中，t1：污水流过陶粒滤料层高度的空床停留时间，h。A：滤池实际总面积，m2；Q：进水流量，m3/d；H0：陶粒滤料层高度，m。代入数据得：t=56*2*3*24/30000=0.26h=16.13min 曝气生物滤池工程技术规程中对前置反硝化滤池工艺的反硝化滤池空床停留时间为2030min,因场地受限，故将滤层高度增加到4m。此时，t=56*2*4*24/30000=0.358h=21.5min，满足要求。2)DN 池体总高度计算依据曝气生物滤池工程技术规程中结构的相关规定，曝气生物滤池的总高度应包括配水室、承托层、陶粒滤料层、清水区、超高的高度。曝气生物滤池的总高度为：H=H0+h1+h2+h3+h4=4+1.4+0.4+1.3+0.5=7.6m 式中，H：曝气生物滤池的总高度，m；H0：陶粒滤料层高度，设计高度4m；h1：配水室高度，设计高度1.4m；h2：承托层高度（含滤板），设计高度 0.4m；h3：清水区高度，设计高度1.3m；h4：超高，设计高度0.5m。DN 滤池尺寸：8.0m 7.0m 7.6m，共 2 格3）土建部分单格反硝化滤池尺寸：8.0 7.0 7.6（m）结构类型：钢筋混凝土池体数量：2 格填料形式：陶粒滤料名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 15 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案16 布水形式：长柄滤头布水反洗形式：气水联合反冲洗5）材料部分陶粒滤料性能参数：粒径 46mm 数量：448m3滤池专用防堵长柄滤头数量：5488 套性能参数：滤头契型缝隙宽度2.2mm，总滤缝 28 条，滤头总长度 405mm 鹅卵石承托层数量：33.6m3其中：22.4m3（16 32mm，H=200mm）11.2m3（8 16mm，H=100mm）填装要求：从下至上从大到小按级配填装标准滤板数量：112块尺寸参数：960 960 100mm 滤头密度：49 套/块材质要求：C30 钢筋混凝土受力要求：上下双向受力4.2.4、硝化（N）曝气生物滤池设计主要完成对污水中有机物和氨氮的降解，同时截留SS。滤池中填装有陶粒滤料，运行时通过鼓风曝气，利用陶粒滤料上附着、生长的微生物的代谢作用，吸附、降解污水中的有机物及氨氮。在 N级池中主要生化、化学反应方程式为：a、有机物（以 COD、BOD 表示）的去除：酶CXHYOZ+（x+y/4-z/2）O2 xCO2+y/2H2O-H 酶nCxHYOZ+nNH3+n（x+y/4-z/2-5）O2 （C5H7NO2）n+n（x-5）CO2+n/2（y-4）H2O-H 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 16 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案17 b、硝化反应:2NH4+3O2 2NO2-+4H+2H2O NH4+1.83O2+1.98HCO3-0.21C5H7O2N+0.98NO3-+1.041H2O+1.88H2CO31）滤池面积计算A、采用硝化负荷计算法：依据曝气生物滤池工程技术规程，因本工程为二级处理出水的深度处理，又考虑到项目现场地处北方，冬季温度较低，故本工程硝化负荷选取低负荷0.60NH3-N/(m3滤料 d)，计算后应采用空床停留时间法和表面水力负荷复核法进行校核。N 池滤料有效体积按下式计算：氨氮氨氮WNCQV1000式中，V：滤料的总有效体积，m3；Q：每天进入曝气生物滤池的污水量，m3/d；氨氮WN：氨氮容积负荷率，kgNH3-N/m3 d，本设计取 0.6kgNH3-N/m3 d；氨氮C：进出曝气生物滤池的氨氮差值，mg/L。带入数据得：V=30000（15-5）/（10000.6）=500 m3N 滤池的总面积为：01HVA式中，A1：曝气生物滤池的总面积，m2；H0：滤料层的高度，m；一般 N 曝气生物滤池中滤料层高度H0为 2.54.5m，本工程设计中取 H0=4.5m。带入数据得：A1=500/4.5=111.1 m2B、空床水力停留时间计算法复核：依据曝气生物滤池工程技术规程，对于提标工程，硝化池空床停留时间为3045min，通过空床停留时间复核是否在规定的范围内，当面积取111.1 m2，名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 17 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案18 空床停留时间按下式计算：QHAt2401式中，A1：滤池总面积，m2；Q：进水量，m3/d；H0：滤床高度，m。代入数据得：t=111.1*4.5*24/30000=0.4h=24min 通过空床水力停留时间复核计算，空床水力停留时间为24min，未满足规程规定的3545min 范围，但滤料层高度达到上限不能再增加，而面积也无法增加了。因此，确定N 曝气生物滤池总面积取111.1m2。考虑到单座滤池面积过大将会增加反冲洗的供水量、供气量，依据曝气生物滤池工程技术规程，当滤池总面积 100m2时应将滤池分格，同时还应保证一座滤池反冲洗时剩余滤池能够承担所有水量并使设计参数满足曝气生物滤池工程技术规程的要求，所以本工程设计分2格(n=2)并联，则每座滤池的面积为111.1/2=55.6m2 依据曝气生物滤池工程技术规程，综合滤池构造和平面布置等因素，实际取每格平面尺寸为：8m 7m=56m2。C、表面水力负荷计算法复核：当实际面积确定后应进行表面水力负荷复核，复核实际取值后负荷是否在合适的范围内。Q=30000/(24*56*2)=11.16 通过实际面积确定后复核，符合曝气生物滤池工程技术规程中表面水力负荷3.012.0 m3/m2 h 的要求。2)N 滤池体总高度计算依据曝气生物滤池工程技术规程结构的相关规定，滤池的总高度应包括配水室、承托层、陶粒滤料层、清水区、超高的高度。即曝气生物滤池的总高度为：H=H0+h1+h2+h3+h4=4.5+1.2+0.4+1+0.5=7.6m 式中，H：曝气生物滤池的总高度，m；H0：陶粒滤料层高度，m；h1：配水室高度，m；h2：承托层高度（含滤板），m；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 18 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案19 h3：清水区高度，m；h4：超高，m。滤池尺寸：8.0m 7.0m 7.6m，共 2 格3）土建部分单格尺寸：8.0 7.0 7.6（m）结构类型：钢筋混凝土池体数量：2 格填料形式：陶粒滤料布水形式：长柄滤头布水布气形式：鼓风机+单孔膜空气扩散器反洗形式：气水联合反冲洗4）材料部分陶粒滤料性能参数：粒径 35mm 数量：504m3滤池专用防堵长柄滤头数量：5488 套性能参数：滤头契型缝隙2.2mm，滤缝数量 28 条，滤头总长度 405mm 单孔膜空气扩散器数量：8184 套性能参数：单孔膜孔径 1.2mm 鹅卵石承托层数量：33.6m3其中：22.4m3（16 32mm，H=200mm）11.2m3（8 16mm，H=100mm）填装要求：从下至上从大到小按级配填装标准滤板数量：112块尺寸参数：960 960 100mm 滤头密度：49 套/块名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 19 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案20 材质要求：C30 钢筋混凝土受力要求：上下双向受力4.2.5 曝气量计算前置反硝化的 N生物滤池的需氧量包括氨氮硝化的需氧量和去除BOD 的需氧量两部分总和减去反硝化回收的氧量。N 生物滤池进水中氨氮浓度为20mg/L（设计为 15，此处取值偏大，留点余量），出水氨氮浓度为5mg/L，氨氮硝化每天的需氧量为：RN=4.57*30000*15/1000=2056.5kg N 滤池去除污水中单位质量BOD5的需氧量为：0.69kg 即去除 1kgBOD 需要提供 0.69kgO2。N 滤池进水 BOD5浓度为 20mg/L，出水 BOD5浓度为10mg/L，则每天去除 BOD5需提供的总氧量为：207kg 则去除污水中 BOD5的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量（标态）合计为：2263.5kg 当滤池氧的利用率为EA=22%时，从滤池中逸出气体中含氧量的百分率Qt为：17.2%当滤池水面压力p=1.013 105Pa，曝气器安装在滤池水面下H=5.40m 深度时，曝气器处的绝对压力为：35359.8 101.013 109.8 105.401.54210bppHPa则当水温为 25时，清水中的饱和溶解氧浓度为)25(CsC=8.4mg/L，则 25时滤池内混合液溶解氧饱和浓度的平均值)25(CsmC为：9.83 mg/L 当水温为 25时，N 曝气生物滤池实际需氧量RS为 5417.3kg/d（如减去反硝化回收的氧量为 4419.2 kg/d）对于城市生活污水，=0.8，=0.9，=1，而且假定滤池出水溶解氧浓度为3mg/L。总供气量为：2508m3/h=41.8 m3/min（如减去反硝化回收的氧量为2045.9 m3/h）每个单孔膜曝气器通过的空气量为0.25 m3/个 h，则 N 滤池需曝气器数量为：8184 个布置密度为：8184/8/7/2=73个/m2，符合曝气生物滤池工程技术规程关于单孔膜曝气的布置密度不宜小于36 个/m2的规定。4.2.6、鼓风机选型鼓风机房内放置曝气鼓风机和反冲洗鼓风机，尺寸为12 7m。1）曝气鼓风机选型按照 4.2.4的计算，选用鼓风机三台，2 用 1 备。风机类型：罗茨鼓风机单机风量：21m3/min 名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 20 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案21 风压：0.06MPa 单机功率：37kw 风机台数：3 台 2）反冲洗风机选型依据室外排水设计规范（GB50101）及曝气生物滤池工程技术规程的相关规定，曝气生物滤池气洗强度范围为1016L/m2 s，本工程设计反冲洗气洗强度为14L/m2 S，则反冲洗气量为：PSQ式中，Q：反洗气流量，m3/h；S：滤池面积，m2；P：气洗强度，L/m2 s；带入数值得：Q=87143600/1000=2822.4 m3/h=14.07 m3/min 反冲洗风机参数风机类型：罗茨鼓风机单台风量：24m3/min 风压：0.07Mpa 单机功率：45kw 风机台数：3 台（2 用 1 备）3）提升装置配电动葫芦一套。提升最大重量1t，提升高度为 9m。4.2.7 反冲洗水泵选型本工程反硝化和硝化曝气生物滤池共用一套冲洗系统，设计中按较大的反硝化池设计。依据曝气生物滤池工程技术规程中相关规定，滤池采用气水联合反冲洗形式，依次按气洗、气水联合洗、清水漂洗三个阶段进行，本工程反冲洗时间设计气洗4min，气水联合洗 6min，清水漂洗 8min，系统调试运行期间可根据实际调试运行参数适当调整冲洗时间。依据室外排水设计规范（GB50101）及曝气生物滤池工程技术规程的相关规定，曝气生物滤池反冲洗水强度范围为46L/m2 s，本工程设计反冲洗水洗强度为6L/m2 s，则反冲洗用水量为：PSW式中，W：反洗水流量，m3/h；S：滤池面积，m2；名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 21 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案22 P：水洗强度，L/m2 s；带入数值得：W=8763600/1000=1209.6 m3/h 由于每格滤池每次反冲洗用水时间为14min，则每次反冲洗用水量为W用水量=1209.614/60=2822.4 m3/h 按 3 万 m3/d 设计时滤池出水量为：Q=1250m3/h，反冲洗用水过程时间内滤池出水量为333.3m3。用水量出水量WW根据水量平衡计算，滤池运行时正常出水量能满足反冲洗用水需求。1）土建部分反冲洗泵安装在原有消毒池渠中，由于场地所限，提升装置配备高强度防腐蚀碳钢固定支架一套，手动葫芦一套，最大提升重量为1 吨，提升高度为10m。2)设备部分反冲洗水泵设备类型：潜污泵单台设计流量：Q=610m3/h 设计扬程：H=15m 电机功率：30kW 台数：3 台（2 用 1 备）4.3、本工程工艺设计特点4.3.1、有较高的耐冲击负荷能力。4.3.2、在滤池中采用了粒径较小的陶粒滤料，附着生长微生物量大，污染物去除效率高，出水水质好且稳定。4.3.3、污泥产生量小。4.3.4、布置紧凑、占地面积小。4.3.5、安装简易、操作管理、运行维护方便，设备及材料使用寿命长。4.3.6、调试时间短，投入运行快，中断运行后重新启动恢复性能快。4.3.7、采用 PLC自动控制，日常维护工作量小。4.3.8、污水处理厂无气味、噪音产生，工作环境条件好。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 22 页，共 36 页 -xx 污水处理厂升级改造工程方案23 第四章供配电及自控系统一、设计范围本次方案配电及自控系统设计范围包括工程新增的配电室自控间、鼓风机房、提升泵房、除磷加药间、反冲洗泵及管廊内、絮凝沉淀池所增设备的配电和控制，电缆敷设，防雷接地和照明。二、供配电1、用电负荷方案涉及用电设备主要包括序设备名称规