天津空港物流加工区中水处理厂工程精品.docx
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天津空港物流加工区中水处理厂工程精品
1．项目背景
1.1项目名称和相关单位
项目名称：
天津空港物流加工区中水处理厂工程
建设单位：
天津空港物流加工区水务有限公司
项目地点：
天津空港物流加工区一期用地区域中，项目选址在规划干道七以北、规划干道十四以东的地块内，坐标位置为：
N1：
117549.1384，300764.6793；N2：
117589.8118，300708.9472；N3：
117615.9016，300703.5481；N4：
117680.4269，300741.9549；N5：
117628.7672，300812.7336。
1.2编制依据
1）中华人民共和国《水污染防治法》
2）《天津空港物流加工区中水处理厂工程设计委托书》
3）《天津空港物流加工区污水处理厂工程（中水分册）可行性报告》
4）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
5）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
6）《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）
7）《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）
8）《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）
9）《农田灌溉水质标准》（GB5084-92）
10）《室外排水设计规范》（GBJ14-87）
11）《室外给水设计规范》（1997年版）（GBJ13-86）
12）《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）
13）《城市给水工程规划规范》（GB50282-98）
14）《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）
15）《城镇给水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ41-91）
16）《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）（2001年版）
17）《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）
18）《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）
19）《天津空港物流加工区市政工程西南污水泵站建筑方案图设计》
1.3编制原则
1．以天津空港物流加工区总体规划为指导，以保护城区内水源、改善城区环境、保护海河水系为目的，根据建设规划和污水排放及中水使用的要求，合理确定工程的建设规模。
2．根据城区基础设施建设统一规划，结合实际情况和工程实施条件，本着需要与可能相结合的原则，充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益。
3．充分考虑近期工程和远期工程的有机结合，充分考虑分期实施的可行性、经济性和合理性。
4．工艺的选择充分注意地域特点并遵循技术先进、经济合理、管理简单、运行稳定的原则，为中水回用工程的建设和运行创造良好的条件。
5．采用国内外先进、可靠、高效的技术，本着运行管理方便、维修维护简单的原则，选用可靠的中水处理专用设备以及中水处理厂运行控制管理系统。
1.4编制范围
根据设计委托书的要求，考虑《天津空港物流加工区市政工程西南污水泵站建筑方案图设计》的设计思路，应对天津空港物流加工区中水处理厂工程的建设必要性、经济合理性、技术可行性、实施可能性进行综合性的研究和论证。
由于在《天津空港物流加工区污水处理厂工程（中水分册）可行性报告》中，已经对中水处理工艺进行方案比较，提出推荐的MBR处理工艺路线，所以在此可行性报告中仅对MBR设计方案进行论证，同时对厂内主要的建构筑物进行相关专业的论述。
2．工程方案论证
2.1工程项目建设的必要性
1．天津空港物流加工区中水处理厂工程的兴建，是加工区规模发展的需要。
天津空港物流加工区的规划和发展，是遵照资源、环境与经济、社会的发展相互协调的原则，为加工区招商引资创造宽松、高效、优美的投资环境，在经济快速发展的同时建立起一个可持续发展的经济体系、社会体系和与之相适应的环境基础。
随着天津空港物流加工区工业的迅速发展，污水排放量必然不断增加，大量工业污水通过附近河流汇入渤海海湾，势必严重影响相关河流水质规划目标的实现，严重影响天津近岸海域有机物总量控制方案的实施，严重影响天津海洋资源质量并增加企业产品成本、降低企业利润，严重影响天津市的投资环境，不利于天津市的综合开发，后果将是严重的，也不符合国家的环保政策。
而建设天津空港物流加工区中水处理厂工程，不但可以减少污染物向地面水系及渤海的排放量，而且可以回收大量再生水用于景观、绿化和市政，改善本区域及周边地区的水环境，为提高天津市及空港物流加工区招商引资的外部环境，提高其综合使用功能，综合治理天津市赖以发展的渤海海洋资源发挥积极的作用。
因此，中水处理厂工程的建设是天津空港物流加工区建设和环境保护的需要。
2．兴建天津空港物流加工区中水处理厂工程，是保护天津渤海湾的水质，具体落实国务院《渤海碧海行动计划》以及加工区自身发展的需要。
为充分开发并利用渤海湾取之不尽的海洋化工资源以及丰富的镁、钾、溴等资源，我们应保护渤海使之最大程度地减少污染，因此，需同步建设污水处理和中水处理厂工程。
渤海湾涉及三省两市（河北省、辽宁省、山东省、天津市、北京市），其每年收纳大量的城市及工业污水，且由于渤海是半封闭型水域，内外交换能力很差，目前受纳污染物量已超过其所能承受的负荷。
同时，天津市近岸海域为富营养化和赤潮多发区，其污染已对海洋生态系统造成不同程度的影响，水产资源急速衰退，已影响了经济鱼类回游、产卵、幼体生长、渔讯、沿海滩涂海水养殖和沿海盐业生产质量以及相关的海洋化工、精细化工等诸多行业的发展。
一九九八年十二月国家环境保护总局在《全国海洋环境保护工作会议》上作出决定，将“以陆源污染防治为重点，以渤海为突破口，实施渤海碧海行动计划，全面推动海洋环境保护工作。
”二〇〇一年十月一日国务院以国函[2001]124号文批复了由天津市、河北省、辽宁省、山东省报送的《渤海碧海行动计划》。
为确保国务院关于《渤海碧海行动计划》中的水污染环境治理目标全面实现；为确保到2005年渤海海域水环境污染得到初步控制，其生态环境破坏的趋势得到初步缓解；为确保天津空港物流加工区生态环境、水环境得到明显改善，并实现空港物流加工区经济的可持续发展，根据天津市整体发展的需要，定位于“拥有国际一流的绿化景观和生态环境”的空港物流加工区理应加入到治理污染渤海的最前列，从自身发展作起，责无旁贷，这不仅有利于加工区自身的建设发展，而且对环渤海经济圈的进一步开发都具有十分重要的意义。
天津空港物流加工区污水处理厂和中水处理厂工程的兴建，可以大幅度削减入海污染物的排放量，从而为保护渤海湾水质，促进天津市区的规模发展起到至关重要的作用。
因此，天津空港物流加工区中水处理厂工程的实施建设迫在眉睫，刻不容缓。
3．建设天津空港物流加工区中水处理厂工程是保护农业及地下水的需要：
天津地区水资源匮乏，农业引用污水灌溉已有近40年历史，灌溉面积达200多万亩。
由于大量污水未经处理，污水灌溉造成地表水、地下水、土壤、农作物和农业生态环境的破坏，污灌区对人体健康构成潜在威胁。
根据对天津市郊区农田重金属监测分析，土壤中有六项重金属指标超过国家《土壤环境质量标准》，其中以镉、汞超标最为严重。
对污灌区和清洁区进行的流行病学调查结果表明，污灌区消化系统疾病，如婴幼儿急性腹泻的发病率和学龄前儿童蠕虫感染率，均明显高于清洁区。
污灌区的人体健康受到了威胁。
常年污灌使地下水污染，有些井水混浊、发臭，一些卫生学指标和有毒物质化学指标超过饮用水卫生标准，浅层地下水已受到严重污染不能饮用。
天津空港物流加工区中水处理厂工程建成后，每天可生产1.0万吨再生水，除满足景观、绿化等市政用水外，还可为周边农业地区提供优质的农灌水，避免因污灌引起的环境问题，消除地下水污染的潜在威胁。
2.2建设规模
考虑到中水处理厂的必要性、可行性和可能性，建设天津空港物流加工区中水回用工程，将部分污水经深度处理后回用于景观河道、绿化、道路广场以及工业企业等，用以节约宝贵的水资源。
天津空港物流加工区中水处理厂工程的服务范围为空港物流加工区一期23.5平方公里范围内（西南部地区）的中水用户。
根据再生水回用目标和物流加工区回用水量预测，本中水处理厂工程的建设规模确定为1.0万m3/d。
这一规模的确定主要基于以下四个原因：
第一，天津空港物流加工区的建设特点是采用“生长”的模式，由一期用地向其东侧二期用地推进，再由二期用地向其东侧三期用地推进，逐步发展。
具体的建设年限由加工区的发展形势确定。
加工区中水处理厂工程作为加工区的一项基础设施建设，也应采用这样的“生长”模式，以适应加工区不同发展时期的需要。
根据“统筹规划，以近期为主，适当考虑远期发展，按系统分期配套建设”的原则，中水处理厂工程采取一次性设计，分期实施的建设模式。
第二，根据加工区现阶段招商引资的进展情况，目前，与加工区签订意向书的企业总用水量约为4.4万m3/d，污水处理厂一期规模为5.0万m3/d，由此可以认为：
中水处理厂工程（西南泵站区域）的建设规模定为1.0万m3/d是恰当的。
第三，物流加工区处于建设初期，资金紧张，如果中水处理厂工程规模确定的过大，会增加工程投资，加大还贷难度，甚至造成中水回用工程无法正常运行。
第四，将中水处理厂工程与污水处理工程的设计、建设、运行统筹考虑，再生水处理设备采用模块式设计，根据回用水量逐步增加的特点，可以分步建设运行，节省建设和运行费用。
2.3进、出水水质的确定
由于区域规划、区域的经济构成、发展水平在不断的调整变化之中，其间有许多不确定的因素，又加上该加工区刚开始建设，缺乏有针对性的污水水质资料，使得准确预测污水处理厂的进水水质有相当的难度。
参考国内已建同类型的大型开发区的污水水质情况，结合空港物流加工区以仓储物流加工、高新技术工业加工为主的特点，确定污水处理厂的进水水质。
由于本工程再生水主要作为绿化和景观河道补充水回用，根据国家《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002）规定的标准，对TN、NH3-N和TP都有较严格的要求。
在污水的常规深度处理工艺中，对于TP一般采用化学沉淀工艺可获得令人满意的效果。
而对N的去除，因基质浓度过低和碳源在二级处理过程中已经消耗殆尽，则要困难的多。
综合考虑工程造价、运行费用和维护管理等诸多因素，最经济的做法是将中水处理工程与污水处理工程的设计、建设、运行统筹考虑，利用污水二级处理过程中的生物优势较彻底的去除TN和NH3-N，使TN和NH3-N的出水水质直接达到回用水水质标准的要求。
表2-1进、出水水质指标
项目
原水
二级出水
回用水
CODCr（mg/L）
400
≤100
≤60
BOD5（mg/L）
180
≤30
≤6
SS（mg/L）
220
≤30
≤10
TP（mg/L）
4
≤3
≤0.5
TN（mg/L）
45
≤15
≤15
NH3－N（mg/L）
30
≤5
≤5
浊度（NTU）
≤5
色度（mg/L）
≤30
余氯（mg/L）
≮1
总大肠菌群（个/L）
≤3
2.4处理工艺的确定
2.4.1处理工艺确定的原则
1．近远期结合、全面规划，布置上采用近期为主，远期控制，并为远期规划留有余地的原则。
根据天津空港物流加工区建设情况分期逐步实施，更好地发挥投资效益。
2．根据本工程的特点，将中水处理工程与污水处理工程的设计、建设、运行统筹考虑，充分考虑本工程污水处理厂进水水质指标和要求处理达到的回用水的水质指标，通过技术经济比较优先采用能耗低、运行费用低、基建投资少、占地省、操作管理简便的先进、成熟的处理工艺。
3．在确保水质的前提下，积极慎重地采用经实践证明是行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备。
4．处理工艺的污染物排放必须满足国家和地方现行的有关标准、法规。
5．平面布置本着紧凑合理的原则，力争达到土方平衡，减少占地和投资费用。
6．竖向布置力求工艺流程顺畅，尽量避免污水多级提升，以便降低能耗。
2.4.2处理工艺方案介绍
处理工艺的确定是处理厂设计的关键，处理工艺确定的是否得当不仅影响处理厂的处理效果、出水水质，而且还影响处理厂的基建投资大小、运行是否可靠、运行费用的高低、管理操作的复杂程度、占地面积大小、处理厂人员指标多少等各个方面，因此，必须综合实际情况慎重地选择处理工艺，以便达到最佳效果。
从国内外中水处理技术的发展来看，中水处理工艺主要有两大类：
第一类是以污水处理厂二级出水为原水，再经过以物理化学方法为主的深度净化处理，使处理后的水质达到回用水质要求，最常用的深度处理工艺为“老三套”（混凝＋沉淀＋过滤）和CMF（连续微滤）。
第二类是采用生化与膜分离结合的处理工艺，将污水直接处理使其达到回用水质要求，如MBR（膜生物反应器）。
根据物流加工区中水回用工程的具体情况，即使二级生物处理增加除磷脱氮功能，采用“老三套”深度净化工艺也很难保证再生水的水质满足绿化和景观补充水的水质要求（BOD≤6mg/L）。
根据国内外经验，为了保证再生水水质，必须采用膜分离技术与生物处理技术相结合的处理工艺——MBR处理工艺。
因此，本工程中水处理工艺方案选择MBR处理工艺。
近年来，随着膜生产技术的提高和生产成本的降低，膜技术在污水处理领域中的应用特别是与生物反应器相组合的膜生物反应器（MBR：
MembraneBio-Reactor）作为一种新型高效污水处理技术在国际上受到了广泛关注。
以超滤或微滤膜与传统的活性污泥生化处理技术相结合而成的膜生物反应器，以膜分离过程取代重力沉降过程，不论污泥颗粒的沉降性能如何，均可完成固液分离过程，并且可以避免因生物体流失而造成的系统运行失败。
此外，采用膜分离与活性污泥法相结合的膜生物反应器处理含碳有机物，能使有机物深度氧化，并且能完全保留生物体，使污泥保留的时间相当长，从而完全保留体系中缓慢生长的硝化细菌，可同时通过硝化与反硝化作用成功除氮，在低温时亦能维持高处理能力。
MBR反应器能够维持高处理能力而使处理厂规模缩小，还可通过维持低F／M比例减少剩余污泥产量。
对于生活污水，使用膜生物反应器进行处理是一种特别有效的方法，它可以将生物降解的物质分离出去，而将微生物留在生物处理池中。
这样可以使生物池内微生物的含量处于最佳浓度，反应速度最快。
和其他污水处理方法相比，使用膜生物反应器进行再生水处理不仅可以节约大量水资源，还可以减少设备占地，节约能源，减少设备和运行和管理费用，避免“二次污染”，有着很好的环境效益、社会效益和经济效益。
膜生物反应器（MBR）的特点：
1）出水清澈透明，悬浮物、细菌和病原体微生物被大幅度去除。
2）可以采用较高的污泥浓度（＞10g/L），剩余污泥排放量可达到最低限度，从而泥龄很长，可使世代周期长的细菌（如硝化细菌）在反应器内截留和繁殖。
3）MBR内生物污泥在运行中可以达到动态平衡，不必考虑污泥的沉降性能和担心污泥流失的问题。
4）实现了水力停留时间与污泥停留时间的完全分离，可以截留一时难以降解的大分子有机物，延长其在反应器内的停留时间，使之得到最大限度的氧化分解。
5）由于污泥龄可以很长，出水中代谢物含量极低，所以水质良好而稳定，宜于回用，实现污水资源化。
6）膜生物反应器的抗冲击负荷能力大，比一般的活性污泥法大2-3倍。
7）在实际应用中，由于膜的高效分离作用，不必设立沉淀、过滤等固液分离设备，不需反冲洗，且出水悬浮物浓度远低于传统固液分离设备，使整个系统流程简单，易于集成，系统占地大为缩小，运行管理简单、易于实现自动化等。
8）独特的膜组件运行方式使水处理所需能耗很低。
工艺流程框图见图2-1。
技术参数及主要构筑物见表2-2和表2-3。
污水
粗格栅
进水泵房
外运
细格栅
空气
外运
加氯间
外运
污泥浓缩脱水
中水回用
鼓风机房
清水池
接触池
曝气沉砂池
MBR池
图2-2MBR工艺流程框图
表2-2技术参数及主要构筑物表
前构筑物
粗格栅间、进水泵房
处理设施
细格栅：
钢筋混凝土结构1座
工艺尺寸：
3m×2.5m×2.0m
曝气沉砂池：
钢筋混凝土结构1座
工艺尺寸：
8m×2.5m×3.0m
MBR池：
钢筋混凝土结构1座（4格）
工艺尺寸：
40m×8m×5.3m×4
有效水深：
H=4.5m
有效池容：
V=5760m3
设计参数：
污泥龄：
SRT=30day
污泥负荷：
F/M=0.06kgBOD5/kgMLSS.d
悬浮固体浓度：
MLSS=6.0g/L
产泥率：
Ex=0.45kgMLSS/kgBOD5
水力停留时间：
12hr
空气用量：
6300m3/hr
鼓风机房：
离心鼓风机（进口）4台3用1备
Q=2100Nm3/hH=6.0mN=50KW
中水处理间
构筑物：
地面框架结构1座
L×B×H=18m×6m×6m
设备：
自吸泵16台（12用4备）
Q=40m3/hH=20mN=5KW
膜组件化学清洗设备2套
加氯间
建筑物：
地面式砖混结构1座
L×B×H=9m×6m×6m
设备：
1.加氯机（进口）2台，1用1备Q=8kg/h
2.漏氯吸收装置1套能力400kg/h
3.电动单梁悬挂起重机1套T=1t
清水池
构筑物：
半地下式钢筋混凝土结构2座
L×B×H=15m×10m×6m×2
V=1560m350％产水量V’=780m3
送水泵房
构筑物：
地上砖混、地下钢筋混凝土1座
L×B×H=18m×6m×5m
设备：
双吸卧式离心泵3台（2用1备）（2台变频）Q=188L/SH=35mN=81KW
真空泵2台（1用1备）Q=3.4m3/minH=98mmN=10KW
污泥系统
污泥浓缩池：
钢筋混凝土结构2座
工艺尺寸：
6m×6m×4m×2
污泥泵池：
钢筋混凝土结构1座
工艺尺寸：
4m×2m×4m
脱水机房：
地面框架结构1座
工艺尺寸：
12m×6m×6m
附属设施
综合办公楼：
地面式砖混结构1座
24m×12m×15m
传达室：
地面式砖混结构1座
6m×3m×4m
表2-3技术经济性能统计
工程总投资（万元）
其中：
第一部分工程费（万元）
第二部分其它建设费（万元）
2943.13
2309.92
351.49
总成本（国产膜含折旧）（万元）
614.75
经营成本（国产膜不含折旧）（万元）
473.48
单位成本费用（国产膜含折旧）（元/m3）
1.68
单位经营成本（国产膜不含折旧）（元/m3）
1.30
单位水量电耗（度/m3）
0.62
项目占地（m2）
6000
通过图表显示，采用MBR工艺方案，出水水质能达标，处理工艺流程短，构筑物少，占地面积小，一次性投资较低，耐冲击负荷能力强，剩余污泥量少且基本稳定，污泥处理工艺简单。
所以，根据中水回用工程进水水质和出水水质的要求，结合各工艺方案的技术经济比较，本着推荐工艺先进、管理简单、技术成熟稳妥可靠、基建投资省、运行费用低、处理成本少、人员用量少等原则，推荐选用MBR工艺作为天津空港物流加工区中水处理厂工程的设计方案。
采用MBR处理工艺，污水直接处理为回用水，出水水质可以满足各种回用水质标准的要求。
同时，由于直接处理污水，可以减轻污水二级处理的负荷。
采用MBR处理工艺，可使中水回用工程建设费用和运行管理费用降至最低。
MBR采用模块式设计，可根据中水回用水量变化和处理要求进行组合。
这种模块式组合工艺在工程分期建设和运行管理方面具有非常大的灵活性。
特别是在工程建设初期，建设资金比较紧张的情况下，这种灵活性显得尤为重要。
采用MBR工艺，处理工艺生物池内污泥浓度高，泥龄长，污泥通过延时曝气消耗自身的有机物质，剩余污泥量少并可实现污泥的好氧稳定，可以减轻污泥处理系统的负荷。
采用MBR处理工艺还有另一层考虑，因为加工区污水的主要来源是工业废水，缺乏第一手水质资料和运行管理经验，采用灵活组合的模块式MBR处理工艺，有利于处理工艺条件的变化和调整，通过一期工程的调试运行可以提供较为完整的运行管理数据，为远期工程处理工艺的选择和设计参数的选取提供重要的依据。
3.工程设计
3.1工艺设计
单体构筑物和设备按总体规模（1.0万m3/d）考虑设计安装，但膜组件等设备按分期规模安装。
表3-1设计进、出水水质指标及处理程度
项目
原水
出水
水质
去除率
CODCr
400（mg/L）
≤60（mg/L）
≥85%
BOD5
180（mg/L）
≤6（mg/L）
≥96%
SS
220（mg/L）
≤10（mg/L）
≥95%
TP
4（mg/L）
≤0.5（mg/L）
≥87%
TN
45（mg/L）
≤15（mg/L）
≥67%
NH3－N
30（mg/L）
≤5（mg/L）
≥83%
浊度
≤5（NTU）
色度
≤30（mg/L）
余氯
≮1（mg/L）
总大肠菌群
≤3（个/L）
3.1.1细格栅间
（1）构筑物
功能：
截留部分杂物和纤维状物质。
类型：
矩形钢筋砼构筑物
数量：
1座
参数：
工艺尺寸：
3m×2.5m×2.0m
有效水深：
H＝1.5m
（2）主要设备
类型：
机械除污细格栅
数量：
2个
参数：
设计流量：
0.15m3/s
栅条间隙：
b＝8mm
类型：
机械除污细格网
数量：
4个
参数：
设计流量：
0.15m3/s
网格间隙：
b＝3mm
配有栅渣运输皮带运输机一台。
3.1.2曝气沉砂池
（1）构筑物
类型：
矩形钢筋砼构筑物
数量：
1座
参数：
工艺尺寸：
8m×2.5m×3.0m
有效水深：
H＝2.5m
最大流量时的停留时间：
3min
（2）主要设备
类型：
桥式刮砂吸砂机（带砂水分离器）
数量：
2个（采用管道布气带浮渣撇除系统）
参数：
设计流量：
0.15m3/s
3.1.3MBR生物池
（1）构筑物
功能：
中空纤维膜分离与生物处理相结合，污水处理后达到回用水标准。
类型：
矩形钢筋砼构筑物
数量：
1座（4格）
参数：
设计流量：
Q=0.15m3/s
总有效池容：
V=5760m3
工艺尺寸：
40m×8m×5.3m×4
有效水深：
H＝4.5m
污泥龄：
SRT=30d
混合液悬浮固体浓度：
MLSS=6000mg/L
污泥负荷：
F/M=0.06kgBOD5/kgMLSS·d
产泥率：
Ex=0.45kgSS/kgBOD5
最大流量下水力停留时间：
T=12hr
标准状况下最大空气量：
6300m3/hr
（2）主要设备
A.潜水搅拌器
设备类型：
可提升式大叶片潜水推进器
设备数量：
8台
设计参数：
单机功率N=1Kw
控制方式：
连续工作，可根据进水流量及实际运行情况控制其开停台数。
B.污泥
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