正安县桴焉乡生活污水处理设计方案.docx
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正安县桴焉乡生活污水处理设计方案
正安县桴焉乡生活污水
处理工程
设
计
方
案
二〇一四年四月
1工程概况
工程名称
正安县桴焉乡生活污水处理工程。
工程地点
正安县桴焉乡桴焉村。
桴焉乡概况
桴焉乡位于贵州省遵义市正安县城西部，距离县城31公里，地处东经107°12′～107°20′，北纬28°20′～28°37′之间，东临瑞溪镇，南靠小雅镇、西接庙塘镇，北连碧峰乡、桐梓县芭蕉乡。
境内黄砂岩主峰海拔1837.8米，最低海拔736.3米，平均海拔12190米。
幅员面积170.46平方公里，耕地面积21528亩（其中田6607亩，土14921亩）。
林地58098.1亩，建设用地225亩，荒山荒坡8895亩，森林覆盖率42.7%。
桴焉乡辖6个行政村，人口20057人。
桴焉乡以烤烟产业、煤炭资源开发、劳务输出为群众增收致富的主导产业。
2010全乡工农业产值实现7709万元，其中乡镇企业总产值实现4508万元，地方财政收入300.88万元。
人均纯收入2573元。
桴焉乡属典型的喀斯特地貌，地质地貌奇特，自然生态良好，自然景观优美，夏季最高气温不超过36.3℃，冬季最低气温-5℃，旅游资源丰富，旅游开发潜力十分可观。
有号称天下第一长洞的麻湾洞；有景观奇特的永合七彩溶洞；有雄伟壮观的立兴天坑地质群；有碧波荡漾的五汇水库；有风光旖旎的九道水国家级森林公园；有绿浪翻腾的千顷茶园。
桴焉，被人们誉为休闲度假的天然氧吧。
桴焉乡正以“县为单位、整合资金、整村推进、连片开发”试点工作为契机，全力打造以科技生态养羊、现代烟草农业、生态方竹笋产业为主的农业产业化建设；全力打造以九道水国家级森林公园、五汇水库、永合七彩溶洞和农业科技示范园为一体的旅游产业；全力打造以交通、电力、水利、能源等为主的基础设施建设；全力打造设施齐全、灵活多样、方便群众的社会服务事业。
努力构建大扶贫、大发展的攻坚格局，实现乡域经济的持续、快速、健康发展。
桴焉乡召开创建国家级生态乡镇动员会议为进一步发挥我乡生态环境优势，促进环境质量持续改善，不断优化人居环境。
桴焉乡于2010年7月18日在乡政府四楼会议室召开了“创建国家级生态乡镇”工作会。
出席此次会议的有党政领导、各村支书、主任、乡直各部门负责人、干部职工。
一、加强领导，形成部门联动、群众互动的创建工作格局。
一是成立桴焉乡“国家级生态乡镇创建工作领导小组，以乡人民政府乡长为组长，分管领导为副组长，各村、乡直各部门负责人为成员的国家级生态乡镇创建办公室。
二是以“生态立乡、旅游兴乡”，建设宜居桴焉。
二、科学规划，合理安排。
乡党委、政府省时渡势，科学规划，合理安排。
以国家级生态乡镇创建为契机，早安排，早计划，抓示范。
将我乡六个行政村同时纳入创建计划，同时在桴焉村的永合、高田，四联村的住地、高丰，坪生村的住地、腰阡，五汇村的鸭坝，桃子坪村住地，红岩村街上着力打造示范点建设。
旅游景点：
桴焉乡五汇村的象鼻山、坪生村的万亩茶园、风景优美的国家级森林公园九道水、碧波荡漾的五会水库、还有四联村的穿洞、天池，让人流连忘返。
工程概况
1.4.1项目现状
桴焉乡集镇区内的生活污水未经处理直接排放，不但污染了周围的环境，也影响人们的生活健康，故对项目区内产生的污水进行处理，，既减少对环境的污染，又能有效控制对下游饮用水源的污染。
1.4.2项目地理位置及服务范围
项目地址位于桴焉乡桴焉村。
本项目所要处理的污水为生活污水，处理量为500m3/d，出水达标后排入下游河流，也可用作景观水。
要求污水经处理后达到国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB/T18918-2002）一级B标。
生活污水处理工程所需的设备、建（构）筑物及配套辅助设施的工艺、土建、电气、仪表、给排水等相关专业设计内容。
其服务范围为整个桴焉乡集镇。
1.4.3建设规模与目标
污水处理厂服务范围为整个桴焉乡集镇。
根据桴焉乡人民政府提供的资料数据，桴焉乡集镇居住人口340户，约1360人，加上桴焉中学、小学和乡政府1200人，得知桴焉乡集镇常住人口2560人。
2015年服务区人口为2600人，集镇污水总量达到500m3/d；2025年服务区人口为4200人，城市污水总量达到800m3/d。
污水处理厂近期（2015年）按500m3/d规模设计，远期（2025年）按800m3/d规模设计。
污水管网主干管按远期800m3/d规模设计。
根据桴焉乡规划及桴焉集镇的具体情况，部分街道近期实行截流式合流制的排水体制，在老街的改造过程中尽可能可以逐步实现雨、污分流的排水体制。
部分街道及新建城区内尽量实行雨、污分流的排水体制，在城镇建设的过程中逐步实施。
工程建成后，可处理桴焉乡集镇区生活污水以及集镇范围内的符合排入城市下水道标准的工业废水，从而实现保护桴焉乡下游地表水系和地下水，改善社会和经济环境的目标。
1.4.4投资估算
项目总投资为342.84万元（不包括征地）。
其中建筑工程费用为235.46万元，设备购置费64.25万元，安装工程费15.32万元，其他费用27.81万元。
1.4.5资金筹措
建设项目总投资：
342.84万元
（1）申请一事一议资金:
XX万元
（2）银行贷款:
XX万元，年利率5.94％，建设期贷款利息71.28万元；
（3）桴焉乡人民政府自筹：
XX万元。
问题建议
本项目属于市政基础设施项目，具有较明显的环境效益和社会效益。
目前，由于依靠污水处理收费尚不能解决污水处理厂运行费及污水处理设施建设的资金需要。
因此，污水处理厂也同其他市政基础设施项目一样，需要依靠政府予以运行资金补贴和设施建设的投入。
污水处理是一项系统工程，为了保证污水处理厂建成后最大地发挥效益，配套排水管网建设须先于污水处理厂建成。
2
方案选择原则及设计依据
方案选择原则
（1）技术先进性原则。
污水处理回用工程一方面应体现环保理念；另一方面是再生水回用系统的先进性。
所使用的工艺和技术应在未来十年内不会被淘汰，避免重复改造。
因此在选择中水处理工艺上应首先考虑设备和技术的先进性。
（2）安全性原则
由于中水回用关系到周围人们的安全问题，因此中水处理出水水质不能存在任何问题，如果出现水质超标，其影响面很大，是关系到大量人群身体健康的安全性问题。
因此，本中水工程推荐使用的处理技术和处理系统具有高品质的出水和安全保障措施。
（3）系统模块性原则
本工程原水收集量会随时间、季节不同而变化，同时考虑远期会增加污水产生量，为了减少运行成本，本工程考虑采用模块式的处理设备，可以根据产生污水量的情况进行系统运行组合，以减少运行成本。
（4）低运行成本原则
中水处理成本应作为技术方案选择的重要原则之一。
（5）少占地原则
污水处理技术的选用还应考虑占地面积小，运行效率高的设备和技术。
（6）污泥产生量少，二次污染小的原则
污水处理工程产生的污泥的处理和处置费用较高，同时会产生二次污染，所以在选择工艺时，应首选污泥产生量小的工艺，减小对环境的二次污染。
设计依据
用户提供的相关资料
《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）
《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082－1999）
《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表尊》（GB/T18918-2002）
《建筑给水排水设计规范》（GB50015－2003）
《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）
《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069－2002）
《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CEC138:
2002）
《建筑地基基础设计规范》GB50007－2002
《民用建筑设计通则》JGJ37－1987
《建筑设计防火规范》GB50016-2006
《建筑抗震设计规范》GB50011－2001
《工业企业设计卫生标准》GBZ1－2002
《建筑采光设计标准》GB/T50033－2001
《供配电系统设计规范》GB50052－1995
《低压配电装置及路线设计规范》GB50054－1995
《城市区域环境噪声标准》GB3096－1993
《工业企业厂界噪声标准》GB12348－1990
《10kV以下变电所设计规范》GB50053－1994
《城市污水处理厂运行、维护及安全技术规程》CJJ60－1994
《城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》CJJ31－1989
《城市污水处理厂项目建设标准》（修订）（2001）
《公共建筑节能设计规范》
《建筑照明设计标准》GB50053－1994
《城市给水工程规划规范》GB50282-98
《城市排水工程规划规范》GB50318-2000
3
设计参数
污水处理量
根据实地调查，本工程区内污水产量约为500m3/d。
考虑远期人口增加，污水量将增加到800m3/d。
故本次设计时设备按污水量500m3/d设计，土建工程按污水量800m3/d设计，远期人口增加后仅增加设备即可，不需对整个工程进行改扩建，可节省投资。
设计进水水质
据了解，本工程区内排放的污水基本为洗浴水、冲厕水、厨房水等生活污水，无有毒有害性工业废水。
参考国家设计规范及结合我公司以往的污水处理工程设计经验，设计时考虑一定的变化系数，进水水质设计平均值如下：
表3-1设计进水水质
水质参数
CODcr
BOD5
SS
TP
NH3-N
TN
值（mg/l）
≤300
≤150
≤200
≤4
≤30
≤40
设计出水水质
本工程处理后出水排入下游河流或者用作景观水，出水要求达到国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB/T18918-2002）一级B标。
表3-2设计出水水质
标准
CODcr
BOD5
SS
TP
NH3-N
TN
《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB/T18918-2002）一级B标
60
20
20
1
8（15）
20
4管网设计
4.1污水管网系统现状
桴焉集镇有排水暗渠约1.4Km，基本上有路就有沟，为雨污合流制。
依自然坡度沿道路敷设，汇到集镇下游自然冲刷沟渠，污水和雨水流到瑞溪河。
4.2管网系统布设原则
城市排水管网布置应遵照如下原则:
排水管道干管管径应考虑到远期，避免重复建设；
排水管道应以重力流为主，宜顺坡敷设，不设或少设排水泵站。
当排水管遇有穿越河流，或局部城区无法采用重力流或重力流不经济时，可采用压力流；
综合选择管材，合理地确定控制点管道埋深，管道坡度及管径，降低整个管线的造价；
排水干管应布置在排水区域内地势较低或便于污水汇集的街道；
排水管道穿越河流、地下建（构）筑物或其他障碍时，应选择经济合理路线；
排水管道宜沿城市（规划）道路敷设、并与道路中心线平行；
排水管道在城市道路下的埋设位置应符合《室外排水设计规范》（GB50014-2006）的规定。
建设部《城市污水处理厂项目建设标准》第九条关于城市污水处理厂管渠建设的要求中指出：
“在城市新区采用雨污分流，旧城区改造应从实际出发合理确定”。
根据桴焉乡地势的特点，排水管道应以重力流为主，宜顺坡敷设，不设或少设排水泵站，以节省投资和能源。
当排水管遇有翻越高地、穿越河流、长距离输送等情况，无法采用重力流或重力流不经济时，可采用压力流。
4.3污水管网布置方案
4.3.1排水体制
按照规划，按照《城市污水处理厂项目建设标准（修订）》和《室外水设计规范》（GB50014-2006）的要求，“建设在城市新区的城市污水处理工舶灌渠应优先采用雨污分流的排水系统”，“旧城区改造、降雨量很小的城市应从实际出发，宜采用合流制，并合理确定截流倍数”。
由于老街已建有雨、污合流的排水沟渠，若一次性全部改用分流制，老街现有排水管网面临老街街道狭窄，管道施工难以展开、拆迁工程大、投资太大等问题。
本项目按照规划沿主要道路建设污水截流干管，在沿线各路口预留污水支管，并设置截流井，截流现状合流污水。
随集镇道路改造，扩建，建设各道路配套污水管道，接入本项目污水截流干管，远期逐步改造为分流排水。
4.3.2污水管网系统布置方案
根据桴焉乡集镇内地形地貌特点和排水现状，污水管网系统按城市排水规划划分的排水系统进行管网布置。
桴焉乡集镇的污水收集区域沿着主要街道铺设主管网，居民楼排水在街道后面的，应当考虑在房屋后面铺设主管网，生活污水经支管网收集后汇入主管网后进入污水处理厂。
4.4排污管网设计
根据污水量预测，服务范围内近期污水规模为500m3/d，远期污水规模为800m3/d；排水干管按远期设计，并对流量进行校核。
4.4.1管网系统主要设计参数
污水管道水力计算按下列公式计算管道流速，其设计参数遵守《室外排水设计规范》（GB50014－2006）：
其中：
V----流速（m/s）
R----水力半径（m）
I----坡降
n----粗糙系数，n=0.009～0.014。
选用HDPE双壁波纹管。
污水管道按非满流进行水力计算，涉及最大充满度如表4-1所示。
表4-1设计最大充满度
管径（mm）
最大设计充满度（h/D）
200～300
0.55
350～450
0.65
500～900
0.70
≥1000
0.75
在计算污水管道充满度时，不包括沐浴或短时突然增加的污水量，但当管径小于或等于300mm时，应按满流复核。
在设计充满度条件下，污水管道最小设计流速0.6m/s，合流管道最小设计流速0.75m/s；非金属管道最大设计流速为5.0m/s，金属管道最大设计流速为10.0m/s。
排水管道采用压力流时，设计流速采用0.7-2.0m/s。
截流倍数的大小不仅直接影响水环境的质量，同时还影响基建投资及运行费用的多少，因此，科学地选取截流倍数十分重要。
我国现行的国家标准《室外排水设计规范》（GB50014－2006）对合流制溢流井的截流倍数有专门的要求，在溢流井中被截留下的流量为（n0+1）×Qh时，则截流倍数n0一般采用1～5。
根据桴焉乡的实际情况和排放水体的等级，参照国内外的实际经验，采用截流倍数n0=1。
4.5管道施工
管道整体埋深不大，拟采取开槽施工。
开槽法是排水管道施工最常用的方法之一。
它的工作程序是在管线位置上开挖沟槽，然后进行管基础制做、下管、稳管、接口、闭水试验、质量检查与验收等工序。
沟槽开挖可采用人工或机械开挖，所挖出的土暂时堆放在沟边以回填，余土再外运处置。
沟槽断面形式可视具体地点临时决定。
4.6近期污水管网工程量
本项目近期工程污水管网服务为整个集镇，管道（d200~d400）数量如下表：
表4-6新建污水管一览表
管材
规格
单位
数量
备注
HDPE管
DN200
m
500
支管
HDPE管
DN300
m
1000
支管
HDPE管
DN400
m
1500
主管网
4.7远期排污管网主要设计内容
根据桴焉乡总体规划，远期将进一步完善各规划区内的污水管网。
由于远期排污管网不在本次设计范围内，在此不详细叙述。
5
处理工艺选择
工艺选择原则
选择合理的污水处理工艺技术是十分重要的。
只有选择得当，才能使污水处理工程的处理效果好，运行管理方便，节省投资成本和运行费用。
污水处理工艺的选择，首先需要适应污水进水水质、出水水质要求以及当地温度、工程地质、环境等条件，然后综合考虑工艺的可靠性、成熟性、适用性、去除污染物的效率、投资省、操作管理简单、运行费用低等多因素，选择最优的工艺方案。
[1]符合国家和地方环境保护政策和相关法律法规、标准及规范；
[2]工艺技术先进、高效节能，处理效率高，出水稳定达标；
[3]处理设施安全、成熟，并尽量减少工程投资成本，降低运行费用；
[4]最大限度地降低操作管理和维修技术难度；
[5]污水处理设施具有较强的抗水量、水质冲击负荷能力；
[6]污水处理设施运行时不产生臭气及噪声等二次污染；
[7]优先选择国内先进、可靠、高效、成熟的污水处理专用设备。
工艺选择
污水处理的主要工艺技术主要包括：
生物处理技术、自然处理技术。
经过人类上百年的实践，国际上公认以生物处理为经济―效益比最好（cost－effective）。
因此世界上大多数污水处理厂采用生物处理工艺。
污水生物处理分为厌氧生物处理和好氧生物处理两大类。
厌氧生物处理技术降解有机物的效率有限，出水水质较难达到本项目的要求，且占地相对较大，废气收集处理问题也不好解决。
因此也不考虑单独使用。
本项目中，化粪池作为典型的厌氧处理，作为标准的设施用于污水处理的前处理。
传统的活性污泥法投资高、运行费用高、占地大、污泥处理量大、处理较为复杂（通常要采用厌氧污泥消化），本方案也不考虑采用。
CASS工艺是一种比较适合小型生活污水处理的工艺技术，与传统活性污泥法处理系统相比较，CASS工艺易于维护运行、节能省电、占地面积小，污泥少，一次性投资较普通活性污泥法稍高一些但可以接受，但如果出水要求较高需要增加深度处理，投资较高。
CASS工艺以出水水质稳定优良为其优势，但一次性投资成本稍高。
本工程要求处理出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标，且不能影响周围人们的身体健康，故对出水水质要求较高，且要求有较高的稳定性。
本工程推荐选用CASS作为首选处理工艺。
CASS工艺介绍
CASS（cyclicactivatedsludgesystem）工艺是SBR（间歇式活性污泥法）的一种变革，是近年来国际公认的生活污水及工业废水处理的先进工艺。
1978年，Goronszy教授利用活性污泥底物积累再生理论，根据底物去除与污泥负荷的实验结果以及活性污泥活性组成和污泥呼吸速率之间的关系，将生物选择器与SBR工艺有机结合，成功地开发出CASS工艺，1984年和1989年分别在美国和加拿大取得循环式活性污泥法工艺（CASS）的专利。
CASS工艺是将序批式活性污泥法（SBR）的反应池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，在主反应区后部安装了可升降的滗水装置，实现了连续进水间歇排水的周期循环运行，集反应、沉淀、排水于一体。
不同于传统的SBR工艺,CASS工艺对污染物的降解不仅在时间上可以创造厌氧－缺氧－好氧阶段,而且在空间上也可以创造厌氧－缺氧－好氧分隔,微生物交替处于厌氧－缺氧－好氧周期性变化之中,具有较好的生物脱氮除磷功能。
CASS是一种具有脱氮除磷功能的循环间歇废水生物处理技术。
每
个CASS反应器由两个区域组成，即预反应区和主反应区（也有CASS工艺分为三个区，在预反应区后另设一缺氧区，以增加反应池脱氮能力）。
预反应区是设置在CASS反应器的进水处，与主反应区的容积比约为1～5：
30，水力停留时间为0.5～1h，通常在厌氧或兼氧条件下运行。
预反应区是根据活性污泥反应动力学原理而设置的。
进入预反应区的污水和从主反应区内回流的活性污泥混合液（约20%～50%Q进水）在此相互接触混合,形成一局部的高污泥负荷预反应阶段,在此阶段微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物,经历一个高负荷的基质快速积累过程,可对进水水质、水量、pH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用,同时对丝状菌的生长起到抑制作用,有效防止污泥膨胀。
更为重要的是,有利于形成适合于微生物生长的颗粒状絮凝性细菌,这种颗粒污泥是主反应区反硝化的菌相来源。
预反应区可使污泥回流液中存在的少量硝酸盐氮（约2～10mg/L）得到反硝化，反硝化量可达整个系统反硝化量的20%左右。
预反应区ORP一般控制在－150～－200mV左右，可使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放。
预反应区之后通过底部开孔隔墙进入主反应区,这是最终去除有机物、硝化和反硝化、生物好氧吸磷完成生物除磷完整过程的主要场所。
主反应区运行过程中,通常控制主反应区的曝气强度及曝气池中溶解氧强度，使反应区内主体溶液中处于适宜的好氧状态,DO一般控制在2.00～2.50mg/L左右,保证颗粒状絮凝性污泥的外部有一个好氧环境进行有机物好氧降解和硝化。
对于主反应区这种特殊的颗粒污泥来说，由于溶解氧向污泥絮体内的传递受到限制，颗粒内部则基本处于缺氧状态，而颗粒外部较高的硝酸盐浓度通过浓度梯度则能较好地渗透到絮体内部，利用预发应阶段吸附的大部分可溶性有机物或者微生物内源为基质，可以有效地进行反硝化，从而使主反应区中硝化的同时发生同步反硝化。
在反应阶段，借助于不断的预反应区和主反应区之间的混合液内回流，有利于聚磷菌在系统中的生长和累积，从而保证了磷的去除。
CASS工艺特点可归纳为:
①增加了预反应区和污泥回流，引入生物选择器机理和空间上创造厌/好氧回流措施，不但使反应池具有更高的抗冲击负荷能力（短时间内可抗30%的冲击负荷）和适应能力，而且通过培养具有特色的颗粒状污泥，与时间上和空间上厌/缺/好氧条件配合，有利于在菌相上创造更好的生物脱氮除磷条件。
②运行方式灵活，具有更多的适应水量、水质和出水水质要求而进行调节的余地。
③污泥浓度高，池子容积利用率高，占地小，建设费用低，比传统SBR工艺节省土建投资约20%。
④运行费用省，自动化程度高，管理方便。
比普通活性污泥法节省运行成本约30%。
⑤污泥沉淀性能好，污泥絮凝性能优良利于后段污泥浓缩脱水处理和后期处置。
⑥处理效率高,出水水质稳定。
可根据城市发展的实际情况，较容易实现工程分期建设。
缺点：
除磷效果一般，自动化要求高。
6
工艺设计
工艺流程
根据本工程的进出水水质，设计工艺流程如下：
工艺说明
6.1.1格栅槽
格栅槽内安装格栅。
格栅主要用来拦截污水中的大块漂浮物，以保证后续处理构筑物的正常运行及有效减轻处理负荷，为系统的长期正常运行提供保证。
格栅选用机械格栅，栅条间隙为5mm，采用2台。
格栅槽设置两个廊道，单廊道尺寸为9000×700mm，每个廊道安装一台格栅，污水量少时启动一台，高峰期两台同时启动。
栅渣需定期清理，可作垃圾处理。
6.1.2初沉池
初沉池主要用于沉淀比重较大的无机颗粒杂质，有效保证潜污泵不堵塞、卡死等，延长潜污泵的使用寿命，同时便于沉积物的清理工作，延长后续调节池的有效容积。
初沉池采用钢筋混凝土结构，设计尺寸为9000×1500×4500mm，有效水深为3.1m。
6.1.3调节池
由于来自各时的水质、水量均不一样，一般高峰流量为平均处理量的2～8倍，因此为使处理系统连续稳定地运行，同时调节水量和均化水质，设计一调节池，调节池的设计有效容积一般为平均处理量的4～12倍。
调节池内置潜污泵及回流措施，以保证一定的额定流量提升至后续生物处理系统，减少水量对系统的冲击负荷。
同时为保证调节池内不沉积污物，设置潜水搅拌器进行搅拌。
调节池采用钢筋混凝土结构，设计尺寸为9000×10500×4000mm，有效水深为3.0m。
6.1.4CASS池
CASS反应池是本工艺最关键的水处理构筑物。
池子尺寸为：
L×B×H=18m×6m×6m，池子总有效容积600m3，钢砼结构,分为主反应区和预反应区，预反应区设选择池和配水池，进水与回流污泥在选择池混合，防止污泥膨胀。
预反应区尺寸L×B×H=3.0×10×6.0m，主反应区尺寸为L×B×H=15.0×10×6.0m。
预反应池设水下搅拌器1台，功率P=1KW，转速480rpm；主反
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