整理某污水处理厂再生水回用工程初步设计说明huangfinal.docx
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整理某污水处理厂再生水回用工程初步设计说明huangfinal
1.概述
1.1工程简介
某市某县污水处理厂再生水回用工程再生水厂是保护某市市水源八厂水源的重要工程，是解决某县潮、白河整治工程配套水源问题的主要途径。
工程建设规模4.5万m3/d；它以某县污水处理厂二级处理出水为水源，经过深度处理后水质达到回用要求，向宁村新桥、宁村桥、提辖庄、孤山、东白岩等5座潮河橡胶坝以及白河的5座橡胶坝蓄水、补水和换水；为潮、白河两岸提供绿化用水；为亚谰湾小区提供居民生活杂用水。
该工程的实施对某市某县景观水体的建设和污水资源化有着重要的意义。
1.2工程内容
某市某县污水处理厂再生水厂主要设计内容包括：
厂区内全部处理构筑物、厂区生产及附属建筑物、工艺管线、厂区道路、厂区内雨污水管线、厂区内给水及再生水管线以及厂区内通讯、电力、自控、采暖供热管线等。
1.3编制依据
●《某市某县污水处理厂再生水回用工程项目建议书（代可行性研究报告）》，某市国环清华环境工程设计研究院，2005.1
●《关于某县污水处理厂再生水回用工程项目建议书（代可行性研究报告）的批复》，某市市发展改革委员会，京发改[2005]619号，2005.3
●《某县污水处理厂再生水回用工程设计委托书》，某县水务局，2005.4
●《某县污水处理厂二期工程初步设计说明书》，某市市环境保护科学研究院，1999.9
●《某县污水处理厂二期工程施工图设计图纸》，某市市环境保护科学研究院，2000.11
●《某县污水处理厂中水回用工程岩土工程勘察报告》，某市市地质工程堪察院，2003.5
●《某潮河综合治理工程项目建议书（代可行性研究报告）》，某市市水利规划设计研究院，2004.10
●《某县污水处理厂再生水回用工程场地地形图》，某市某县水务局勘察设计所，2005.4
1.4编制原则
●贯彻我国水污染防治和水资源开发方针，提高水利用率，合理利用水资源，实现城市污水资源化，保护饮用水水源，促进城市建设和经济建设的可持续发展。
●符合国家的有关法律、法规、规范及标准。
●根据原水水质及用户的要求，选用安全可靠、技术先进成熟、经济合理的再生水处理工艺。
●结合再生水厂的特点，设置必要的监控仪表，提高自动化管理水平，保证再生水厂运行稳定、管理方便，使再生水厂在受控状态下运行。
●平面布置按功能划分，与污水厂一、二期处理工程相衔接，避免重复工程和废弃功臣，保证环境质量；使处理构筑物尽量集中，节约用地。
●根据技术先进可靠、经济合理的原则进行设计，在满足处理要求的前提下节约基建投资和运行管理费用。
1.5采用的主要规范及标准
●《污水再生利用工程设计规范》（GB50335－2002）
●《城市污水再生利用分类》（GB/T18919－2002）
●《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921－2002）
●《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920－2002）
●《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB/T18928－2002）
●《建筑中水设计规范》（GB50336－2002）
●《室外排水设计规范》（GBJ14－87，1997年版）
●《室外给水设计规范》（GBJ13－86，1997年版）
●《污水综合排放标准》（GBJ8978－1996）
●《地表水环境质量标准》（GB3838－2002）
●《某市市中水设施建设管理试行办法》1987年发布
●《城市污水处理厂管道和设备色标》（CJ/T158－2002）
●《城市污水回用设计规范》CECS61:
94，1995年发布
●《建筑设计防火规范》（GBJ16－87，2001年版）
●《建筑抗震设计规范》（GB50011－2001）
●《建筑结构荷载规范》（GB50009－2001）
●《砌体结构设计规范》（GB50003－2001）
●《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）
●《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）
●《钢结构设计规范》（GB50017－2003）
●《给排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069－2002）
●《给水排水工程混凝土构筑物变型缝设计规程》（CECS117：
2002）
●《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS138：
2002）
●《某市地区地基基础勘察设计规范》（GBJ01－501－92）
●《室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范》（GB50032－2003）
●《预防混凝土工程碱集料反应技术管理规定》（试行，某市市建委）
●《建筑电气设计技术规范》（GBJ10－83）
●《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052－92）
●《10KV及以下变电所设计规范》（GB50053－92）
●《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054－92）
●《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058－92）
●《35KV～110KV变电所设计规范》（GB50059－92
●《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062－92）
●《建筑防雷设计规范》（GB50057－92）
●《电力装置技术条件》（JB2921－81）
●《工业自动化仪表工程施工及验收规范》（JBJ93－86）
●《过程检测和控制流程图用文字和图形符号》（JB2625－81）
●《自动化仪表选型规定》（HG20507－92）
●《仪表系统接地设计规定》（HG20503－92）
●《分散型控制系统工程设计规定》（HG/T20573－95）
●《仪表供电设计规范》（HG20509－92）
●《控制室设计规范》（HG20508－92）
●《信号报警、联锁系统设计规定》（HG20511－92）
●《工业企业通信设计规范》（CBJ42－81）
●《电子计算机房设计规范》（GB50174－93）
●《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242－2002）
●《采暖通风与空气调节设计规范》（GB50019－2003）
●《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB50243－2002）
2.再生水厂背景情况
2.1再生水厂厂址及区域概况
再生水厂位于某县污水处理厂东南角，该地点位于白河的西岸，东距密顺路约400m，北距101国道约1.2km。
座落在潮白河的上游近白河终端，处于白河与潮河汇合口约1500m处的白河级阶地面上，为潮白河上游的河漫滩阶地。
2.2自然条件
2.2.1地形地貌
某县位于某市市东北部，占地面积2226.5km2，大部分地区属山区、半山区，是首都的东北大门。
县城建在西南部的平原地段上，距市中心75km，县城中心部分位于海拔68-70m，以南逐趋平缓，与顺义区、怀柔县部分地区相连，处于较为平坦地带。
县城北部的某水库是截留潮河、白河的调节水库，两河均发源于河北省境内，两河在城西南1km处汇流，形成潮白河，某污水处理厂即座落在潮白河的上游近白河终端。
本工程用地处于潮白河冲洪积扇顶部，处于白河与潮河汇合口约1500m处的白河级阶地面上，为潮白河上游的河漫滩阶地，地势平坦，自东北向西南缓缓倾斜，地面高程由燕落寨的73.59m至河槽降低为55.5m，地形坡降5‰左右。
某县污水处理厂流域范围内的地面坡是北高南低，地形总趋势是由东北向西南略微倾斜。
其中，一、二期工程的厂区地面标高为62.90~63.50m，再生水厂预留地地面标高为62.41~63.12m，东北向西南略微倾斜。
2.2.2水文及水文地质
该区的主要地表水系为白河及其汇合后的潮白河。
潮河与白河汇合后，由北向南穿过本区，汇入海河。
某水库建成后，使潮白河基本上置于人为控制之下，除水库放水和雨季外，河床基本干枯。
本区为山前平原地带，地下水含水层主要由砂、砾石、卵石组成，厚度约20-80m，为单一厚层分布。
地下水为潜水层，地下水埋深由北向南逐渐变浅，北部为20-25m左右，南部县界局部地段小于10m。
某县污水处理厂内的表层土厚0.8-4.5m左右，为人工堆积的砂质粉土、粘质粉土填土层、卵石填土层、细砂填土层、房渣土层；其下为新近沉积的杂色、稍密、湿的卵石层和褐黄、中下～中密、湿的细中砂层。
2.2.3气候状况
该地区属暖温带大陆性半湿润气候，春、秋、冬三季受西北冷空气影响，夏季受东南海洋暖湿气流影响，冬季寒冷干燥，春季干旱多风，夏季炎热多雨，降水集中，秋季凉爽湿润。
年平均气温为10-11℃，极端最高气温为36.7℃，极端最低气温为-21.0℃。
最大积雪深度160mm，最大冻土深度850～1000mm。
全年主导风向为东北偏东风，年平均风速为2.4m/s，极端最大风速为17.0m/s。
2.2.4地震
地震基本烈度为7度。
2.3再生水回用对象及范围
根据某县水务局的要求以及再生水的特点，某污水处理厂污水进行深度处理后，再生水的回用用途主要包括河道（潮、白河）补水、绿化用水、居民生活冲厕用水等几方面。
2.3.1河道补水
由于现状潮河没有基流，所以河道干枯。
为充分拦蓄雨洪、改善河道生态环境，蓄水回灌地下水，规划在潮河上新建8座橡胶坝，其中潮河下段的宁村新桥、宁村桥、提辖庄、孤山、东白岩5座橡胶坝的环境用水利用某县污水处理厂的再生水补充。
橡胶坝用水量主要包括蓄水量、换水量和补水量，换水的目的是使水流流动，防止水体富营养化，橡胶坝的补水量主要用来补充蒸发和渗漏损失。
现状白河整治工程大部分已经完成，形成了完备的道路及绿化带，并已新建了5座橡胶坝，目前白河橡胶坝用水主要来自沙厂水库。
沙厂水库为某县饮用水备用水源。
当再生水回用工程建成后，白河橡胶坝用水可以用某县污水处理厂的再生水。
2.3.2绿化用水及道路清扫
根据规划，潮、白河整治完成后，河道两边及周边地区有市政绿化用地，绿化用水可以采用某县污水处理厂的再生水。
结合环卫部门的工作规程，可将道路冲刷、压尘目前使用的自来水替换为再生水；还可结合再生水管网和取水栓，利用再生水作为建筑工地的压尘水。
2.3.3居民生活冲厕
居民冲厕用水约占生活用水的1/3，该部分用水可用再生水替代。
如密顺路边上的正在开发的亚谰湾小区以及潮河两岸的一些待开发的小区都在本工程的服务范围之内。
2.4工程建设必要性
2.4.1保护某市市生活饮用水源
某县城位于潮白河冲积扇的顶部，在某水库的下游，水源八厂的上游，是在水源八厂地下水主要补给区范围内。
而某水库、水源八厂是某市市的主要生活用水水源。
某污水处理厂的再生水回用工程可进一步去除水中的污染物质，减少对某市水源八厂地下水水质的威胁，所以该工程的建设对于保护某市市的主要生活用水水源地——某水库和水源八厂有着重要的作用，是非常必要的。
2.4.2使潮河、白河的资源、环境、生态功能得到充分发挥
虽然白河经过近两年的治理现已成为某县城的一个景观亮点，但由于某水资源的缺乏，其换水和补水已成为一个很大的难题；目前潮河在非汛期河道无基流，湿地面积萎缩、植被干枯，两条河道生态系统的健康和稳定正在受到不同程度的影响。
某污水处理厂的再生水回用工程的建设，可以保护和美化潮河、白河环境，建设水边景观，恢复河流生态功能，提高潮河、白河及沿岸地区的安全、富裕、舒适和文明。
2.4.3盘活潮河、白河两岸的土地开发
通过某污水处理厂再生水回用工程，可整合潮河、白河干流的水系和绿地系统，并将其作为基础设施与市政基础设施一起先期建设，纳入政府实施的土地储备和一级开发中，以促成再开发的条件和契机。
2.4.4拉动某县经济的发展
根据潮河、白河的自然地貌特征，通过再生水回用工程发挥其生态资源优势，发展休闲旅游度假、水产养殖、设施观光农业等能够直接产生经济效益的绿色产业，不仅能够成为拉动经济增长的新亮点，而且可以获得生态环境改善和经济增长双赢的局面。
3.工程总体设计
3.1建设规模
某县污水处理厂现有处理能力为日处理污水量4.5万m3，根据某县再生水回用规划和潮河、白河两岸规划建设情况，在某县污水处理厂内将建设日处理能力4.5万m3的再生水厂工程，即再生水厂建设规模为45000m3/d。
3.2再生水水源
某污水处理厂的污水处理工艺为水解—好氧处理工艺。
其中一期好氧部分采用的是传统活性污泥工艺，处理规模为1.5万m3/d，建于1987年；二期好氧部分采用的为改进的SBR工艺（见图3-1），处理规模为3.0万m3/d，建于2001年。
二期具体流程为：
污水经过粗格栅去除粗大物后由水泵提升至细格栅，去除污水中较大悬浮物，格栅截留下来的垃圾外运至垃圾场。
污水流经沉砂池去除污水中的砂粒，截留的砂粒经干化后外运。
经沉砂池后的污水进入水解池，其中部分有机物和悬浮物得到去除。
经过水解处理后的污水，进入SBR反应池处理后，再进入接触池加氯消毒，最后达标排放。
再生水厂采用某县污水处理厂一、二期工程的二级出水作为水源。
3.3再生水厂进、出水水质
再生水厂水源为现污水处理厂处理后的出水，结合现状污水厂的运行情况，再生水厂设计进水水质见表3-1。
根据再生水的用途以及国家现行的水质标准，再生水厂的出水水质标准主要执行《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）中的车辆冲洗以及《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）中的观赏性环境景观用水河道类、水景类的水质要求。
再生水厂设计出水水质见表3-1。
表3-1再生水厂设计进水、出水水质
序号
指标
设计进水水质
设计出水水质
1
pH
6.0-9.0
6.0-9.0
2
色（度）
≤
50
30
3
嗅
－
无不快感
4
浊度（NTU）
≤
－
5
5
溶解性总固体（mg/L）
≤
1000
1000
6
化学需氧量COD（mg/L）
≤
100
－
7
5日生化需氧量BOD5（mg/L）
≤
40
6
8
氨氮（mg/L）
≤
25
5
9
TP
≤
1.5
0.5
10
阴离子表面活性剂（mg/L）
≤
5
0.5
11
铁（mg/L）
≤
0.3
0.3
12
锰（mg/L）
≤
0.1
0.1
13
溶解氧（mg/L）
≥
－
1.0
14
总余氯（mg/L）
－
接触30min≥1.0，管网末端≥0.2
15
总大肠菌群（个/L）
≤
－
3
16
悬浮物（SS）
≤
80
10
17
石油类（mg/L）
≤
5
1.0
3.4再生水厂处理工艺方案
膜-生物反应器（Membrane-Bioreactor,简称MBR）是一种将膜分离技术与传统污水生物处理工艺有机结合的新型高效污水处理与回用工艺，这种集成式组合新工艺把生物反应器的生物降解作用和膜的高效分离技术溶于一体，具有出水水质好且稳定、处理负荷高、装置占地面积小、产泥量小、操作管理简单等特点。
在全球水资源紧缺、受污染日益严重的今天，膜技术作为一种新型的再生水回用技术，近年来在国际水处理技术领域日益得到广泛关注，在国内再生水处理工程中也得到了较大的推广和应用。
近年来，在欧美发达国家已有若干采用MBR工艺的污水处理厂投入使用，同时还有一批更大规模的采用MBR工艺的污水处理厂正处于设计或施工阶段，说明该工艺已全面进入成熟阶段，具有良好的应用前景。
而且近年来膜的成本呈大幅下降的趋势，可以预见，未来若干年MBR工艺中膜的费用将继续显著下降。
随着膜技术的发展，膜的制造成本的下降和新型膜组件及MBR工艺的不断开发，MBR工艺也会得到越来越多的推广和普及。
作为向潮、白河补充水源，解决水源枯竭的主要工程，从保护某市市水源八厂主要生活用水水源地的角度出发，从技术可行性和先进性、处理效果和运行管理、工程的展示性和示范性及结合某县污水处理厂的特殊地理位置，供水的重要性等方面综合考虑，某县污水处理厂再生水厂采用膜-生物反应器（MBR）工艺。
4.总图设计
4.1厂区总平面布置
厂区总平面布置是根据厂区地形、厂区周围环境、与某县污水处理厂的结合、处理工艺以及进、出水位置等条件，将全厂的管理与处理建、构筑物合理有机地联合起来，在保证处理工艺布局合理、生产管理方便、联接管线简洁的基本原则下，综合考虑将建、构筑物分区、分类，在空间和外立面设计上协调统一，做到美观、实用和经济。
由于再生水厂位于某县污水处理厂内，可以与某县污水处理厂共用办公用房、部分生活设施用房以及辅助生产用房，故再生水厂的附属设施用房仅包括热泵机房和值班室。
由于采用了膜处理工艺，整个处理流程相对简单，处理构筑物数量及种类也相对较少，生产建、构筑物包括：
进水提升泵房、细格栅间、曝气池、膜池及设备药剂间、鼓风机房、清水池、加氯加药间、送水泵房和总变配电室。
在厂区总体布置中，考虑将值班室和热泵机房布置在厂区的东南角，为一个相对独立的区域，向北可直接到达污水处理厂的厂前区，向南可直接到达白河循河路，交通方便；在厂区南侧设置一座大门，与白河循河路相接。
在值班室与总变、配电室间设了一个环形小岛，既起到一个缓冲过渡的作用，又美化了环境。
厂区北侧道路均与现况某县污水处理厂道路连接。
再生水厂的西侧为预留地。
再生水厂工程总占地面积1.336ha。
4.2厂区道路及运输
厂区道路和北侧与某县污水厂内部道路连通，用于厂内员工上下班，一般车辆可直接由污水厂厂前区进入；厂区南侧设一大门，宽5m，主要为运输生产过程中所需的物料等的车辆出入。
厂区道路干道宽度6.0m，次干道宽度4.0m。
厂区道路采用黑色沥青混凝土路面。
车行道转弯半径一般采用6.0m。
厂内广场处的地面铺装考虑与路面采用相同材料。
4.3厂区竖向
厂区现况地面标高一般在62.41~63.12m左右，地形较为平坦。
为保证再生水厂的防洪要求，以及与现况某县污水厂的地面高程统一，综合考虑厂区地面标高在62.50~62.90m左右较为适宜。
建筑物室外地面标高高出周围道路标高，一般高出道路0.1~0.15m；厂区道路有2‰以上的纵坡有利于道路排水。
4.4厂区绿化
厂区的绿化应以规划式为主，根据构筑物和道路的几何形状，考虑防尘、防晒及隔音的不同防护要求，选用不同的树种进行规则的绿化，并适当配以花坛棚架、草地、隔离绿地。
使整个厂区的绿化布置既有人工之美，也有自然之美。
5.厂区管线
厂区管线涉及范围包括厂区的工艺管线、给水、雨水、污水、再生水、供热、空调、电力、通讯、自控光缆等，共计10余种。
管线的走向、交叉错综复杂，其布置原则在满足功能要求的同时，应达到经济实用的目的。
各构筑物之间的连接管道，尽量以直线形式连接，缩短距离，减少交叉；充分利用地形坡度敷设重力污水管道和雨水管道；当交叉点上各管道高程发生矛盾时，按照压力管道避让重力管道的原则解决。
5.1给水管、再生水管及消防设计
厂区给水管道接自某县污水处理厂预留管线，主要为生产员工生活用水、化验用水和消防用水。
厂区给水系统为：
生活—生产—消防三者合一的共用给水系统。
给水管道在厂区按环形设计。
干管直径为de110mm，厂区消防采用低压制，按同一时间内火灾次数一次计，最大用水量为15l/s。
厂区内各处按规范设置消火栓。
给水水源从厂区北侧由某县污水处理厂给水管网接入。
为贯彻节水要求，再生水厂内大部分生产用水以及厂区内冲厕、绿化、洗车、冲刷道路等用水考虑使用再生水。
再生水管道在厂区按环形设计，干管直径为de110mm，在厂区北侧预留再生水管线接口，可向某县污水厂提供再生水。
管材选用：
给水管、再生水管均采用PE管
5.2工艺管线设计
污水处理厂二级出水，经过DN900mm管线引至提升泵房集水池，经进水提升泵提升后，经过4根DN400mm相互独立的水泵出水管进入细格栅间水泵出水井，栅后出水通过1根DN900mm连接管送至曝气池配水井，进入曝气池，经过膜处理系统后分成2根DN600mm出水管，分别接入2格清水池，清水池至送水泵房吸水井通过2根DN800mm连通管连接，由送水泵房加压后由1根DN800mm输水管线将再生水送入输、配水管网。
进水泵房进水井设置DN900mm超越管，细格栅间出水井设置DN600mm超越管；超越管线与厂区雨水管连通，直接排入白河。
曝气池设2根DN300mm放空管，膜池共设6根DN200mm设放空管，放空管排入污水处理厂进水提升泵房集水井。
清水池设DN 400mm放空管，直接排入白河。
管材选用：
均为钢管。
5.3污水管设计
污水管负责生活和生产污水的收集和输送。
再生水厂内沿道路设置污水管收集道路两侧建、构筑物的污水，最后汇集后排入进水泵房集水池。
厂区污水管管径为D=300mm。
污水管管材采用钢筋混凝土承插管。
5.4雨水管设计
根据厂区竖向设计，沿厂区南北向干路自北向南敷设雨水管，雨水收集后，排入白河。
雨水管直径D=300~500mm，全厂汇水面积1.26ha，设计重现期P=1~2年，综合径流系数ψ=0.65。
雨水管管材采用钢筋混凝土承插管。
5.5电力、自控、采暖及空调管道
分别详见各专业设计。
5.6管道材料
厂区内各种管道材料见表5-1。
表5-1厂内各种管道材料一览表
序号
管道种类
管径（mm）
材质
1
进水干管
DN900
钢管
2
工艺连接管
DN150~900
钢管
3
雨水管
D=300~900
钢筋混凝土承插管
4
污水管
D=200~300
钢筋混凝土承插管
5
电力
电缆沟及钢管
6
供暖管
DN50~200
无缝钢管
7
给水管
de25~110
PE
8
通讯
9
再生水管
De25~110、DN400
PE，钢管
厂内各种钢管采用规格见表5-2。
表5-2厂内各种钢管规格表
管径
DN100
DN150
DN200
DN250~300
DN350~900
壁厚（mm）
4.0
4.5
6.0
8.0
9.0
5.7管线色标
厂内管线颜色区分如下：
蓝色：
饮用水管，如给水管
灰色：
工艺管线
黑色：
污泥管
银白色：
供热管
绿色：
工艺回用再生水
黄色：
空气管
5.8管道防腐
埋地钢制管道要求内、外防腐，砼满包管道只要求内防腐。
钢管管内壁用水泥砂浆衬里，外壁做喷砂除锈，应达到现行《涂装前钢材表面处理规范》中Sa21/2级质量要求，当所涂底漆隔日时应另除锈。
钢管外壁做环氧煤沥青四油二布防腐层（见GB50268-97）。
现场焊接对口处做五油三布加强防腐（底漆、面漆、玻璃布、面漆、玻璃布、面漆、玻璃布、面漆、面漆）或外防腐胶带，每端搭接长度不小于100毫米。
当顶管和穿越障碍物（过路、过河等）时管道外壁做五油三布加强防腐（见GB50268-97）。
钢管及管件应在还土试压合格后内壁做水泥砂浆衬里，其制作质量应符合《埋地钢管水泥砂浆衬里技术标准》（CECS10∶89）。
6.再生水厂处理工艺设计
6.1工艺流程设计
某县污水处理厂二级处理出水经过DN900mm进水管线接入再生水厂进水提升泵房的集水池，经潜水泵提升后进入细格栅间，通过0.5mm~1mm的转鼓网状细格栅过滤，去除毛发等纤维状物质，以保证后续膜处理系统的正常运行。
细格栅过滤后的出水经管道混合器加药后进入曝气池，再进入膜池，在抽吸泵抽吸作用下经膜过滤形成出水；为保证长距离输水管线以及居民冲厕用水的余氯要求，膜系统出水采用二氧化氯消毒后进入清水池；最后通过送水泵房提升送至厂外输水管线，向潮河橡
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