第一部分設計說明書第一章概述1.1項目基本情況1.1.1項目名稱X市第三污水處理廠擴建項目。1.1.2項目地點規劃用地位于X市第三污水處理廠現狀廠址西南方向，占地面積約為45.8畝。1.2編制依據、范圍及采用的規范標準1.2.1編制依據（1）《青海省東部城市群城鎮基礎設施規劃》青海省工程咨詢中心；四川省城鄉規劃設計研究院2011年6月（2）X市2030年城市空間總體發展規劃圖冊、說明書中國城市規劃設計研究院；X市城鄉規劃局2011年6月（3）《X市城市總體規劃（2001-2020）》上海同濟城市規劃設計研究院2012年12月（4）《X市土地利用空間規劃（2020-2035年）》初步成果（5）X市第三污水處理廠建設場地地形圖（1:1000）（6）X市第三污水廠竣工圖紙1.2.2采用的相關法律規范及設計規范標準《室外排水設計規范》（GB50014-2006）（2016年版）《城市工程管線綜合規劃規范》（GB50289-2016）《泵站設計規范》（GB50265-2016）《環境空氣質量標準》（GB3095-2012）《污水排入城鎮下水道水質標準》（GB/T31962-2015）《城鎮給水排水技術規范》（GB50788-2012）《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB/18918-2002）《城市生活垃圾處理和給水與污水處理工程項目建設用地指標》《城鎮供水與污水處理化驗室技術規范》（CJJ/T182-2014）《工業設備及管道防腐蝕工程施工規范》（GB50726-2011）《給水排水管道工程施工及驗收規范》（CB50286－2008）《給水排水構筑物工程施工及驗收規范》（GB50141-2008）《市政公用工程設計文件編制深度規定》（2013年版）1.3編制范圍及編制原則1.3.1編制范圍本說明書主要針對X市第三污水處理廠擴建工程進行編制，為此編制范圍包括：（1）對X市第三污水處理廠擴建的必要性進行論證、分析；（2）對污水處理廠工程規模、污水及污泥處理工藝等作多方案論證，提出方案并進行設計計算。（3）對推薦方案作投資估算及經濟評價分析等。1.3.2編制原則（1）根據已有數據確定進水指標、根據規劃要求確定出水水質標準，針對這些指標確定水處理工藝方案和并進行設計，以達到城市污水穩定達標處理排放的要求，做到安全、可靠。（2）由于本項目是擴建工程，在進行設計時需考慮已有構筑物的地理位置、高程等，合理布置新建構筑物，以確保污水處理廠的正常運轉。（3）以安全、可靠、節能為原則對擴建廠區的機電設備、儀表、自控等系統進行設計配置，降低水廠的長期運行費用并使廠區高度自動化以方便監督管理操控。（4）在進行新建廠區的處理構筑物平面布置時應充分考慮規劃用地的地型特征、高程走向、地質狀況等因素，并綜合考慮水處理工藝、建筑、結構等專業要求，盡可能降低施工難度和減少工程投資。（5）進行工程概預算時對工程量的統計應盡量準確、完整，以確保工程投資估算和成本計算的準確度和可信度。（6）設計時應細心、精心，對設計工程的各個環節都需要按照規范要求嚴格把控，此外還應綜合各考慮經濟、社會、安全等相關因素，在合理的投資內使得污水廠的設計技術先進、運行安全可靠、高度自動化管理方便，爭創優良工程。1.4區域概況1.4.1城市地理、性質X市位于我國西北地區，青藏高原東部，黃河支流湟水河上游，四周被山林環繞，是三條河的匯流點。其地勢總體呈現西南高，東北低的態勢；地形特征為南北方向呈現窄條狀，東西方向較寬呈帶狀。X的地理坐標為E101°49′17″，N36°34′3″，全境最高海拔為4394米，市區平均海拔2275米。作為青海省省會城市的X市是青海省的政治，經濟和文化中心。近年來，X市的經濟發展和城市建設步伐加快，人民生活水平穩步提高，X市先后榮獲國家園林城市，全國文明人民城市先進單位，國家優秀旅游城市和國家衛生城市的榮譽稱號。

2010年，全市地區生產總值達到628.28億元，按可比價格計算較上年增長18.2％；全年人均國內生產總值28428元，增長3307美元，較上年增長17.2％；全市地方稅收收入67.27億元，較上年增長19.3％。X市的工作目標是：率先在全省建設現代領先的服務中心、現代工業集聚中心、現代農業示范中心，為了達到這個目標，將努力提高區域地位，加強服務功能，突出高原特征，建設適宜居住的城市，使X市成為使人民滿意的生活和幸福的城市。X市現狀城市人口規模：中心城市規劃區域的當前人口為158萬。根據X市城市總體規劃，到2020年，中心城市人口將達到165萬；到2030年，中心城市人口預計為200萬。X市城市建設用地規模：到2030年規劃期末，城市建設用地控制在人均100平方米左右。到2020年，用地規模應達到170平方公里，2030年城市建設用地規模應達200平方公里。1.4.2自然條件（1）地形X市區主要位于河谷沖積平原，其周邊被許多丘陵環繞。X市主要市區的地勢大致呈現為西南高，東北低的態勢，地形南北方向較窄，東西方向狹長，狀若絲帶。南被方向的丘陵之間最寬處間距為5km，最窄處則只有2km，中部位于河谷沖積平原的區域地勢相較而言平坦，按X市市區的地理特征，可以將其劃分為河漫灘、一級階地、二級階地和三級階地幾大塊。（2）氣象X市地處高原，降水較少，屬于高原干旱大陸性氣候區。且由于X市的高海拔和低氣壓，氣象特征具體表現為年降雨量小而蒸發量大，晝夜溫差大，紫外線照射強度高，冰凍期很長，無霜期較短，。1）氣溫X市歷年日極端高溫為33.9℃，歷年日極端低溫為-26.6℃，歷年月平均高溫最高為26.1℃，歷年月平均低溫最低為-19.5℃。2）降水量X市年平均降水量為368.2mm，歷年最大全年降水量為541.2mm，最小全年降水量為196.4mm，最大日降水量為62.2mm。X市的降水呈現失控上分布不均的特點，其中時間上降水集中于7、8、9三個月，而從當年11月至次年3月的降水量績效，僅占全年降水量的3%；空間上的不均勻由地理特征造成，表現在市區范圍內會局部形成暴雨或大暴雨。3）蒸發量X市的最大年蒸發量為2095.8mm，最小年蒸發量為1535.9mm。最大月蒸發量為323.7mm，最小月蒸發量為28.5mm。4）凍土深度標準凍土深度為1230mm，最大凍土深度為1340mm，最小凍土深度為1000mm，最大積雪厚度為180mm。1.4.3排水現狀及所存在的問題1、X市第三污水處理廠現狀X市第三污水處理廠建設于于2009年，并于2010年11月完成竣工驗收工作，至今已運行10年時間，廠區占地面積共計110000m2（含廠區前預留用地）。2016年度，污水處理廠進行了提標改造，采用MBBR法生物填料+深度處理（高密池+轉盤過濾器）工藝，目前提標改造項目尚未完成竣工驗收工作。因此，本次不考慮對現狀廠區進行改造。三污主要接納城東區和排水箱涵收集的部分污水。處理后的尾水一部分做為再生水水源，一部分直接排入湟水河。設計處理規模為10萬方/天，實際進水量超過10.0萬方/天。第三污水處理廠廠區目前已有建構筑物包括：預處理車間（內設有粗格柵、提升泵房、細格柵和曝氣沉砂池、初沉池）、A2/O生物處理池、二沉池、污泥處理車間（內包含污泥泵房、儲泥池、污泥脫水機房）、加藥間、鼓風機房、辦公樓、鍋樓房和深度處理車間（高密池、轉盤濾池、紫外消毒渠及巴歇爾計量渠）。目前第三污水處理廠廠區現狀處理構筑物均能正常使用且短期內處理水可以達標排放，但由于進水量增加，各處理構筑物負荷增加，導致廠區部分設備（如泵、攪拌器等）損壞、二沉池產生的剩余污泥量增加，不能及時得到有效處理。2、存在問題（1）現狀X市第三污水處理廠已處于超負荷運行狀態，導致X市排水箱涵收集輸送的污水無法被完全接收處理，排水箱涵存在污水溢流風險。（2）根據X市污水處理有限公司提供的第三污水處理廠2019年7月~2019年8月監測的進水水量分析，第三污水處理廠實際進水量已經超過了設計處理規模，各處理構筑物和設備處于超負荷運行狀態，導致現狀廠區部分設備（如泵、攪拌器等）損壞；二沉池產生的剩余污泥量增加，不能及時得到有效處理。3、本工程與規劃及現狀的銜接本工程新建污水處理設施處理規模為8.0萬方/天，與X市排水工程專項規劃（2020-2035）（正在編制中）中關于X市第三污水處理廠遠期規劃規模保持一致；另外，本工程進水來自于現狀X市排水箱涵末端（與X市第六污水處理廠外泵站共用進水管），因此，本工程不涉及新建廠外排水管道的情況。1.4.4項目建設必要性青海省處于我國青海東部的高原地區，其地理條件和社會條件目前都比較差，但自然條件相對較好，有較大的經濟發展潛力。隨著城市的發展和擴張，其人口數量、占地面積都有所增大，而城市的發展離不開水源，故對水環境提出了一定的要求。為進一步拓展城市的發展空間，使得新擴張的城市滿足人類生活、居住的要求，加強污水處理管理和擴大污水處理廠處理能力迫在眉睫。（1）擴能工程的實施是解決排水箱涵污水全收集全處理的需要目前X市排水箱涵所連接到的下游污水處理廠（第一污水處理廠、第三污水處理廠和第六污水處理廠）均以已滿負荷（其中第三污水處理廠已超過處理能力）運行，排水箱涵存在溢流風險，為了使排水箱涵收集的污水能夠得到充分的處理，不至于溢流至河道污染水環境，本工程的建設顯得非常迫切。（2）擴能工程的實施是解決現狀污水處理廠超負荷運行問題的需要X市污水處理有限公司提供的該廠2019年7月~2019年8月共兩個月的進水水量監測數據，對其進行分析，發現第三污水處理廠在實際運行中的進水量高峰期已經超過了該水廠的設計處理規模，各處理構筑物和部分設備已處于超負荷運行狀態，對于廠區安全運行和出水穩定達標存在較大安全隱患，因此，X市第三污水處理廠擴能顯得尤為重要，迫在眉睫。（3）擴能工程的實施符合相關規劃要求X市排水工程專項規劃（2020-2035）（正在編制中）中確定X市第三污水處理廠遠期處理規模為18.0萬方/天，本工程的實施符合規劃要求。（4）擴能工程的實施是河流水功能區達到水質目標的需要《X市水資源可持續利用與研究》中提出，要使河流水功能區達到水質目標，按現有和規劃處理后的污染物排放量看，按現有的建設城鎮、工業污水廠處理達標排放的常規治理模式，是無法實現的，其根本出路在于促進節能減排，減少污染物入河量。要減少污染物入河量，一要加強工業園區的水循環；二要控制工業廢水和生活污水的排放總量；三要加大污水回用力度。其中加強工業園區水循環的減少量有限，加大污水會用力度雖然能減少對新鮮水源的取用和減少污染排放，但其成本過高，故擴大污水處理廠的水處理能力是減少污染物入河的必然需要。

第二章方案總體設計2.1工程服務范圍及設計年限X市第一、三、六污處于城市最下游，三座污水廠收集處理污水大部分來自于排水箱涵，因此，本次服務范圍劃分，以三個污水廠共同服務范圍來論述，服務范圍東至峽口路、西至海子溝、北至祁連路、南至沈七路。主要包括海湖新區、老城片區、西鋼工業園區及東川工業園區（工業廢水除外）四個區域。另外，南川片區部分區域（六一橋以北）污水通過箱涵收集并輸送至以上三個污水廠進行處理。根據《X市土地利用空間規劃（2020-2035年）》初步成果，并考慮現場實際情況，本工程設計年限按照遠期2035年一次建成。2.2排水體制排水體制包括合流制和分流制兩大類，本污水處理廠廠區內污水采用生活污水、生產廢水、雨水分開收集的分流制系統。2.3廠址選擇X市第三污水處理廠位于城市東部團結橋東側150m，八一路北側，湟水河西岸。本工程在現狀廠前區進行擴能新建。2.4污水量預測綜合生活污水設計流量與居民生活用水定額或綜合生活用水定額有關。根據《X市城市總體規劃（2001-2020）》要求，按照下列式子進行計算：Qd=nN/(3600×24)；其中：n—居民綜合生活用水定額，取180L/（人·天）；N—設計人口數，29.6萬人。故生活污水設計流量為：Qd=180×296000/24/3600=616.7L/s=5.33萬m3/天；工業用水量：按照生活用水量的25%取值計算；設計工業廢水Qm=5.33×0.25=1.33萬m3/天；其它污水量：包含用于澆灑道路、綠地、和市政用水而產生的污水及其它的未預見污水。計算其它污水量時按綜合生活污水和工業廢水水量之和的20％取值。其它污水量為：(Qd+Qm)×20%=（5.33+1.33）×0.2=1.33萬m3/天；污水總量：Qd+Qm+Qo=5.33+1.33+1.33=8萬m3/天。2.5處理水質要求按照污水處理廠提供實際進水水質檢測資料，采用累計頻率法計算得出各保證率下實際污水廠進水水質指標如下表：表2-1進水水質分析表保證率（%）COD（mg/L）SS（mg/L）NH3-N（mg/L）TP（mg/L）PH8042293355.712.27.328545310956125.87.4490468112762.543.87.5由于建設單位提供的水質資料中缺乏BOD、TN水質指標，所以，本工程采用以下方式預測進水BOD、TN指標：根據現狀X市第三污水處理廠處理工藝生化段效果較好的實際情況，分析X市生活污水可生化性較強，確定BOD：COD≥0.4，本設計取值0.5~0.7進行計算；BOD：TN≥4，本工程取值4進行計算，由此計算得出在各保證率前提下，進水BOD、TN指標如下表：表2-2進水BOD指標保證率（%）808590BOD（mg/L）211~295227~317234~328TN（mg/L）53~7457~7959~82綜合上述現狀進水水質指標分析，在處理保證率為80%的前提下，結合污水處理廠原有的設計進水水質，并對進水水質預留一定的富裕后，對原有設計進水水質進行調整，調整后進水水質指標如下：表2-3污水處理廠進水水質表序號項目進水指標1CODcr430mg/L2BOD5280mg/L3SS950mg/L4TN75mg/L5NH3-N56mg/L6TP12.5mg/L7pH6~98水溫（℃）8本擴建工程的出水水質要求滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中規定的一級A標準，出水利用現狀三污尾水排放口集中排入湟水河。表2-4城鎮污水處理廠污染物排放標準（單位：mg/L）序號相關控制項目一級標準A標準1懸浮物（SS）102生化需氧量（BOD5）103化學需氧量（CODcr）504氨氮NH4+-N5（8）5總氮（TN）156總磷（TP）0.5括號內數值為水溫≤12℃時的控制指標。2.6污泥處理要求對污水進行處理的過程中初沉池、生物池等都會產生污泥，這些污泥中會含有大量的有機物和微生物，且非常適宜微生物生存，包括病原菌和寄生蟲卵等，大量堆積可能會有腐爛變質發臭的現象，如果不對其及時進行處理二直接排入自然環境中將會造成嚴重的二次污染。污水處理廠區內污泥處理的目的是降低污泥的含水量使其體積減小，便于貯存、運輸至污泥處理站進行進一步無害化處理或進行資源化回收利用。本擴建工程中的污泥要求處理至80%含水率后，運入污泥處置廠站進行進一步處理。

第三章排水管網工程3.1設計范圍本次排水管網工程主要用于將污水送至位于城市東部團結橋東側150m，八一路北側，湟水河西岸的X市第三污水處理廠。3.2排水體制選擇根據是否將雨水、生活污水、工業廢水利用同一個管渠進行收集排放，排水體制可以分為合流制和分流制。從環境友好的方面來看，合流制將所有的雨水和污水統一收集起來運送至污水處理廠進行處理，將會降低排放入水體的污染物總量減少水體污染，但雨水的不連貫和短期水量較大等特征將大大增加污水處理廠的設計處理容量，增大工程投資，而沒有降雨時這部分為雨水處理預留的容量將無法得到有效利用，造成浪費。此外，降雨時雨水又會對污水處理廠來水的水質和水量等造成沖擊，可能會導致污水處理效果不好，出水水質不達標的情況。分流制將雨污水分開收集排放，僅處理城市污水，而污染嚴重的初雨徑流將會直接排入水體對環境造成污染。這種收集方法雖然沒有將所有被污染的水全部收集起來進行處理，但一般在可接受范圍內，且比較靈活、節省占地和投資，更適應社會發展的需求，故應用更為廣泛、發展前傾更為廣闊。根據《X市排水工程專項規劃》（2010-2030）及《X市排水工程專項規劃》（2015～2030）規劃要求，本次擴建工程采用雨污分流制系統。3.3設計流量根據《X市城市發展規劃》計算得出本設計污水總量為：8萬m3/天，設計區域總面積為855.6675公頃，故比流量為：q0=Q/ΣS=80000/855.6675=93.49m3/(d·hm2)=1.08L/(s·hm2)。3.4污水管網規劃原則（1）管網布置應根據X市總體規劃，合理確定服務范圍，根據現場實際情況選擇管位。（2）過河倒虹管敷設時應盡量使所采用管路最短、穿過的障礙物少，管道敷設方案應具有可實施性。（3）應充分結合現有的地形條件進行，盡量避免開挖路面及避免從大型的建構筑物、山體等下穿過,以達到節約投資投資和保護自然的作用。（4）管道敷設時，其平面管位和埋深應根據實際情況，如地形、道路情況、建筑情況、土質、地下水位、原有的和規劃的地下設施及施工條件等因素綜合考慮確定。（5）工程屬于新建工程，但需結合現有管道布置污水管及檢查井。（6）應盡量避免穿越不易通過的地帶和構筑物，當必須穿越時則需要采取必要的處理或交叉措施，以保證管道暢通。（7）河道邊污水管設計必須與城市防洪排澇規劃相結合。（8）認真做好現狀排水設施調查工作，在充分了解現場排水設施的情況下做方案設計。（9）工程設計應符合國家有關規范和標準。3.5雨水工程規劃3.5.1雨水量計算雨水管道的管段設計流量由管段的匯水面積，地面徑流系數和降雨量確定，設計時按下式計算：Q＝Φ×F×q式中：Q－管段匯水設計流量（L/s）；Φ－徑流系數，與地面覆蓋情況有關；F－管段負擔的匯水面積（104m2）；q－設計暴雨強度（L/s·104m2）。暴雨強度公式：根據X市氣象局關于X市暴雨強度公式的修編（寧氣發（2019）58號文）記錄資料整理推導出暴雨強度計算公式：q=式中：q－設計暴雨強度（L/s·104m2）；T－設計暴雨強度重現期；t－降雨歷時。3.5.2設計參數確定（1）徑流系數Φ本次設計采用綜合徑流系數。設計規范中建議綜合徑流系數取0.45～0.6，考慮到改造道路基本在中心城區建筑密度較大，同時結合《X市海綿城市建設專項規劃（2016-2030年）》相關要求，本次設計徑流系數平均取0.5。（2）匯水面積F雨水管主要負責收集道路及兩側硬化路面匯集的雨水及屋面雨水，具體匯水面積根據雨水管道的收集范圍確定。（3）設計重現期T由道路和街區的重要程度確定設計重現期，本次改造道路均為城區主街道，況且經常發生內澇，所以重現期在設計規范規定的取值范圍2～5年中，本設計重現期取3年。（4）降雨歷時t降雨歷時t由下式計算：t=t1+t2式中：t1－地面徑流時間，本設計取15min；t2－管內流行時間（min）。

第四章污水處理廠工藝選擇4.1污水可生化性分析當采用生物法對污水進行處理時，為保證污水處理效果需要盡量滿足微生物對營養物質的需求，如水中的污染物質配比、碳源含量等都應滿足一定的要求。下面根據污水來水水質對其可生物處理性進行分析。表4-1進水水質各污染物配比表項目BOD5/CODcrBOD5/TPBOD5/TN數值0.6522.43.73指標0.3017.004.00（1）BOD5/CODCrBOD5/CODCr是科生物降解碳占可化學降解碳的比例，從一定程度上反應了污水中微生物可以進行利用的碳的含量，結合其簡易的測定方法，該指標在鑒定污水可生化性時最為常用。一般認為該指標數值與污水可生化性的關系如下表：表4-2BOD5/CODCr與污水可生化性情況BOD5/CODCr污水可生化性≥0.45易生化≥0.3可生化<0.3較難生化≤0.25不易生化本污水處理廠設計進水中該項指標為0.65，表明易生化，適合采用生物處理方案。（2）BOD5/TNBOD5/TN是用于鑒別污水能否采用生物法進行脫氮處理的指標。生物處理過程中，脫氮的主要原理是件水中的氨氮進行硝化形成NO3-后，由污水中的含碳有機物為其提供電子進行反硝化，生成N2逸出到大氣中，從而達到降低污水中含氮量的目的。故BOD5/TN比值越大反硝化反應就進行得越徹底，根據電子轉移量進行計算，當BOD5/TN＞2.86時反硝化才能進行，翻閱實際運行資料發現，BOD5/TN＞4.0時才能使反硝化過程正常進行。本污水處理廠中進水BOD5/TN=3.73，碳源含量較低，本工程采用生物處理時應考慮設置碳源投加系統。（3）BOD5/TPBOD5/TP是用于鑒別污水能否采用生物法進行除磷處理的指標。進水中的BOD5污水中除磷菌用于獲取生存繁衍等活動所需能量的基質，故BOD5/TP是衡量污水能否進行生物除磷的重要指標，一般認為該值要大于17，比值越大，生物除磷效果越明顯。分析進水水質，本工程BOD5/TP=22.4，可以采用生物除磷工藝。根據生物脫氮的要求，生物處理系統水力停留時間、污泥停留時間應以脫氮為主，在生物處理單元后輔助以化學除磷。4.2主體工藝比選4.2.1脫氮除磷工藝目前，污水脫氮除磷工藝主要分為活性污泥法、生物膜法。其中生物膜法主要以曝氣生物濾池（BAF）為代表，但在國內外大型污水處理工程中應用較少，普遍以活性污泥法為主。我國應用較為成熟的生物脫氮除磷方法種類繁多類型多樣，根據池體的形狀、曝氣方法的選取、流態等的不同，其使用范圍和使用情況有所差異，實際應用時應根據具體情況進行比選。雖然形態各異，但各生物除磷脫氮工藝的基本原理都是進行厭氧、缺氧、好氧過程的交替循環為微生物提供脫氮除磷所需的環境。根據國內外應用情況，活性污泥法主要分為三大系列：SBR、氧化溝、A2O。SBR工藝在小規模污水處理中應用較為廣泛，可不用單獨設置沉淀池，且其對自控儀表要求更高，抗沖擊負荷能力較差，因此不予考慮。氧化溝與AAO工藝均具有脫氮除磷功能。針對本工程進水水質，C:N=4.0，相對較低，TN、NH4+-N指標相對較高，因此對脫氮的要求更高。本工程將A2/O工藝和氧化溝工藝作為污水處理的主要工藝進行。具體分析如下：方案一：A2/O工藝A2O工藝（即厭氧—缺氧—好氧活性污泥法）是傳統的活性污泥處理方法之一，污水經預處理、一級處理后與回流污泥一起進入厭氧池，這個階段主要進行的是除磷，由回流污泥進行厭氧釋磷；接著混合液進入缺氧池，在缺氧池中的反硝化細菌利用有機物中的電子，將內回流帶入的好氧池中產生的硝酸鹽通過生物反硝化作用轉化成氮氣逸到大氣中，達到脫氮的目的；接著混合液進入曝氣池，進行有機物去除、硝化作用和好氧吸磷。經過厭氧、缺氧、好氧三個階段之后的混合液進入二沉池將活性污泥與澄清液分離，分離后的活性污泥一部分回流至厭氧池，一部分送至污泥處理系統進行處理，澄清液則經后續深度處理后進行排放。方案二：氧化溝工藝卡魯塞爾氧化溝主要采用立式曝氣機作為主要供氧設備，表曝機的作用可以保證足夠的混合液渠道流速，表曝機與分隔墻的布局使表曝機可以將混合液從下部提升至上部并在曝氣區內推進到下游，使混合液與原水得到充分混合，形成豎直方向上的紊流狀態的同時又具有推流式的某些特征。氧化溝的主要特點是：由于池體較大、較深而使得正常進水狀態時，溝中的流量為進水流量的幾十上百倍，從而具有較強的耐沖擊負荷能力并能減小池體的占地面積，降低建設投資；由于具有推流式的特征使得溝中污水在流動時能形成良好的絮凝提，有利于后續進行沉淀去除其中的懸浮物得到澄清液；由于運行設備較少，功能較簡單，設備的管理維護工作量隨之降低。針對以上兩種工藝特點論述，下面就兩種工藝做詳細的技術經濟比較。表4-2工藝特點比較比選方案方案一方案二方案名稱A2/O氧化溝曝氣方式鼓風曝氣機械曝氣工藝特點采用鼓風機供氣，微孔曝氣器曝氣后氧利用率高。由于采用回轉式，同時具有推流和完全混和二種狀態。采用表面曝氣機供氧，氧利用率較鼓風曝氣低。運行管理設備及構筑物較多，運行管理相對復雜及要求高。設備少，管理簡單，方便。水質情況出水水質穩定，可針對水質變化調控較易出水水質較穩定，針對水質變化調控不易能耗較低較高設備設備種類及數量相對多設備種類單一，數量較少。運行費較低較高占地池深較深，占地較小池深較淺，占地較大對當地低溫環境適應性池深較深，表面積較小，熱量損耗小；底部曝氣，液面較平靜，和大氣熱交換較少；鼓風曝氣，通過風機增壓后氣體熱量可傳遞給液體，有利于保溫。池深較淺，表面積較大，熱量損耗大；表面曝氣，液面攪動劇烈，和大氣熱交換較大；機械曝氣，冬季低溫時，氣體溫度比池中水溫低，不利于保溫。表4-3綜合因素比較表比選方案方案一方案二方案名稱A2/O氧化溝C處理效果好好N處理效果好好P處理效果較好較好運行可靠性好好忍受沖擊負荷能力較好較好操作管理較復雜一般構筑物數量較多一般污泥量一般一般剩余污泥濃度較高較高污泥穩定性較穩定較穩定構筑物占地較小較大基建投資較小較大運行費用較低較高與一、二期結合性較好較差工藝流程一般一般曝氣形式微孔鼓風曝氣葉輪機械曝氣供氧利用率較高一般內回流比100％~200％無外回流比50％~150％50％~150％運行調控方便較方便工程實例很多一般規模適應性最廣較廣綜合評價好較好通過上述工藝特點、經濟指標、綜合因素等各方面比較，根據當地實際情況（現狀污水廠已采用A2/O工藝），結合工程規模，本工程中脫氮除磷工藝選擇“方案一：A2/O工藝”。4.2.2深度處理A2/O工藝在國內污水處理廠的應用形式較多，但總體可分為兩類，一類是以生物處理與沉淀分離的組合形式，即A2/O+二沉池+深度處理。另一類，是以A2/O+MBR為代表的類型，即利用A2/O工藝的處理原理，同時結合超濾膜的過濾截留作用。由于A2O+二沉池工藝出水需要進一步深度處理，方可滿足出水水質要求；而A2/O+MBR工藝出水僅通過消毒后，即可滿足出水水質要求。可以看出，兩種工藝主要的差別在于A2O+二沉池工藝需要深度處理，其他方面兩者有相似之處：輔助化學除磷、輔助碳源投加、尾水消毒、污泥處理、除臭等。經過A2/O除磷脫氮工藝之后，污水中的BOD、COD、氨氮及總氮基本達到一級A出水水質標準，深度處理工藝主要考慮進一步去除SS、總磷。根據此要求確定了A2/O+MBR工藝、A2/O+終沉池+磁混凝沉淀工藝兩種使用較為成熟的組合形式進行比選。表4-4深度處理工藝比選比較項目A2/O+MBR工藝A2/O+終沉池+磁混凝沉淀工藝處理效果工藝成熟，出水水質好，可用于城市綠化及企業回用工藝成熟，出水水質好，深度處理設備性能較高時，可用于城市綠化及企業回用占地面積較小由于本工程用地面積非常緊張，因此該部分的優勢比較明顯較大在用地面積較為緊張的情況下，劣勢較為明顯施工周期構建筑物數量及體量較少，施工周期較短構建筑物數量及體量較多，施工周期較長自動化程度及運行管理自動化程度高，運行管理方面工藝流程較長，全流程控制較難達到，運行管理較復雜從以上分析及比選可以得出：1）A2/O+MBR工藝工程投資較高，運行成本略高于A2/O+終沉池+磁混凝沉淀工藝。但從工程總投資、投資回報率角度來看，兩個工藝的差距并不太明顯，均在可接受的范圍內。2）A2/O+MBR工藝出水水質遠高于A2/O+終沉池+磁混凝沉淀工藝，出水水質優越，尤其是BOD5、SS、NH4+-N等指標。無論是從感官還是水質檢測數據來看，A2/O+MBR出水更加容易被再生水回用用戶接受。從這方面出發，更加優越的水質決定了本工程項目投資收益風險的大小。從兩個方案的收益率來看，均能滿足行業可接受的投資回報水平，從風險規避方面以及應用新技術、提供更加優越的水質角度考慮，A2/O+MBR工藝更加占優。3）A2/O+終沉池+磁混凝沉淀流程較長，構建筑物數量多，如輻流式二沉池等構筑物施工難度較大。相對之下，MBR工藝流程短，構建筑物數量少，施工進度及難度均具有優勢。4）與A2/O+終沉池+磁混凝沉淀工藝比較，A2/O+MBR工藝占地面積較小，更符合本工程占地面積較為緊張的現實情況。綜上，本擴能工程工藝采用A2/O+MBR作為核心處理工藝。4.3消毒方案選擇目前國內常用的消毒方法有液氯消毒、二氧化氯消毒、紫外線消毒等。（1）液氯消毒液氯溶于水后產生的次氯酸根（ClO-）在酸性條件下具有較強的氧化能力，能夠對水中的細菌和病原體等進行殺滅，起到消毒作用。液氯消毒具有殺菌效果可靠、制備簡單、價格低廉等優點，但水中余氯可能會與有機物反應生成有毒有害物質，影響水體健康，對人體造成威脅。（2）紫外線消毒紫外線消毒的原理是利用紫外光中的殺菌波段（波長180nm-380nm）破壞水體中微生物的蛋白質和DNA的空間結構，使其失去繁殖能力或復制能力，從而達到去除水中致病體的目的。紫外線消毒所需的接觸時間很短，不需要投加化學藥劑，從而對水的物化性質影響較小，具有操作簡單、反應迅速等優點，易于管理和實現自動化。（3）二氧化氯消毒二氧化氯具有較強的氧化性，殺菌能力強且在水中中可以持續持續殺菌，，效果可靠。但二氧化氯儲存困難，在實際應用過程中需要現場制備，操作管理要求和運行費用較高，且具有一定的危險性。綜上，紫外線消毒工藝成熟，操作簡單、反應迅速，易于管理和實現自動化。同時，紫外線消毒工藝占地面積小，適合本工程用地緊張的現實情況。因此，本工程采用紫外線消毒工藝。4.4污泥處理方案4.4.1污泥濃縮在污水廠運行過程中膜池排出污泥含水率很高，約為99%~99.6%。對污泥進行濃縮處理可以使其含水率降為95％～97％，體積大為減少，從而也可大大地減輕后續處理構筑物和設備的工作負荷，提高處理效率。污泥的濃縮方法有主要重力濃縮（包括間歇式和連續式）、機械濃縮和氣浮濃縮等。大型污水處理廠為節約用地，多采用連續式重力濃縮或機械濃縮。重力濃縮池通過中心柱上的進水口和圓形的配水井進行配水。固液混合物沿徑向進入到濃縮池中，浮渣和漂浮物由表面刮渣器收集到池邊的浮渣箱，并由浮渣管排出。較重的固體沉淀到池底由耙架收集并由排泥管排出池外。上清液由池邊溢流，充足的停留時間使得固體得到很好的沉淀。機械濃縮是采用污泥濃縮機對污泥進行脫水。重力濃縮和機械濃縮方案的對比見下表：表4-5重力濃縮和機械濃縮方案對比表方案優點缺點重力濃縮1、濃縮機械比較簡單；2、能耗低；3、出泥含水率穩定。1、停留時間較長；2、占地較大機械濃縮1、調節簡單；2、占地小；1、能耗高；2、設備費用較高。3、運行費用高本工程采用機械濃縮，它運行管理方便、固液分離效果穩定，是較理想的污泥濃縮工藝。4.2.2污泥處理工藝本工程要求使生物反應池的剩余污泥脫水至80%，然后運送至X污泥集中處置中心處理，目前將含水率降至80%的脫水方式里使用較為廣泛的有壓濾脫水和離心脫水，以下就常用的壓濾和離心脫水方式作具體論述。帶式壓濾脫水可分為濃縮、脫水機自清洗三個階段。離心式污泥脫水機的主要原理是利用固液兩相的密度差，在高速旋轉的狀態下使得固相顆粒的加快沉降，從而實現固液分離。表4-6各類脫水機對比分析表脫水方式優點缺點適用范圍板框壓濾機1、間歇脫水；2、液壓過濾。1、濾餅含固率高；2、固體回收率高；3、藥品消耗少，濾液清澈。1、間歇操作、過濾能力較低；2、基建設備投資大。1、其它脫水設備不適用的場合；2、用于需要減少運輸、干燥或焚燒費用，降低填用地的場合。帶式過濾機1、連續脫水；2、機械擠壓。1、機器制造容易，附屬設備少，投資、能耗較低；2、連續操作，管理簡便，脫水能力大。1、聚合物價格貴、運行費用高；2、脫水效率不及板框壓濾機；3、開放設計，有臭味。1、特別適合于無機性污泥的脫水；2、有機粘性污泥脫水不宜采用。離心機1、連續脫水；2、離心力作用。1、基建投資少、占地少，設備結構緊湊；2、化學藥劑投加量較少，處理能力大且效果好，總處理費用較低；3、自動化程度高，操作簡便、衛生。1、目前國內多采用進口離心機，價格昂貴；2、電力消耗大，污泥中含有砂礫，易磨損設備；3、有一定噪聲。1、不適合密度差很小或液相密度大于固相的污泥脫水。經過技術經濟比較，這三種脫水方法都能達到較好脫水的目的，板框壓濾機含固率較高；帶式壓濾機維修簡單，耗電量少，但占地較大，現場環境較差；離心脫水機可以連續脫水，占地小、故障率低，操作環境較好。通過以上分析，在保證污泥和含水率達到處理要求的情況下，為減小占地，方便運行管理，節省投資，采用離心脫水機較為合理。第五章主要工程量5.1污水管網工程量本次排水管網工程主要對X市第三污水處理廠西北部分范圍內排水系統進行設計，污水管道總長度為34.772km，管徑為DN300-DN1000，管材采用二級鋼筋混凝土排水管及球墨鑄鐵排水管。5.2雨水管網工程量本次排水管網工程主要對X市第三污水處理廠西北部分范圍內排水系統進行設計，污水管道總長度為30.585km，管徑為DN600-DN2400，管材采用二級鋼筋混凝土排水管及球墨鑄鐵排水管。5.3污水處理廠5.3.1粗格柵及提升泵房（1）功能：粗格柵的主要作用是去除污水中的較大漂浮物，避免其纏繞水泵，對水泵造成損害。提升泵站的主要作用是將污水提升至一定的高度，利用重力流控制水的流向，避免后續工藝埋深過大造成土方過度開挖增加建設成本，以及方便出水順利排入水體。（2）設計參數：設計規模8.0×104m3/d，土建一次建成。渠寬1500mm；柵條間隙20mm；格柵傾角70度；過柵流速0.90m/s。（3）運行方式：根據格柵前后的液位差對格柵進行清理或者設置定時清理，采用機械自動耙渣的方式進行清渣。提升泵房中的水泵通過泵房內水位進行控制，當水位下降到預先設定的停泵水位時水泵停止抽水。（4）主要工程內容：粗格柵與提升泵房合建，通過渠道連接。粗格柵：在地下設置2條1.5m寬鋼筋混凝土直壁平行渠道，在兩條渠道中各安裝一臺反撈式格柵除污機。為控制進出水方便檢修，在粗格柵前、后均裝有600(b)×600(h)mm的閘板。柵渣經壓榨后外運。提升泵房：建設鋼筋混凝土矩形池作為地下式污水泵房。內設擋流板和潛污泵4臺，單泵參數為：Q=1466.7m3/h，H=17m，N=132kW，3用1備。此外泵房內安裝3T單軌電動葫蘆1臺用于后續安裝及檢修潛污泵以及渣箱調運。5.3.2細格柵及沉砂池（1）功能細格柵可以去除污水中較細小的漂浮物，便于后續處理流程正常運行，特別是避免大顆粒漂浮物影響污水的理化性質從而影響生物處理的效果和后續對污泥的處理。曝氣沉砂池利用砂粒的容重與水的差異去除污水中粒徑≥0.2mm的砂粒，留下易于生化的碳源，便于后續生化處理。（2）設計參數設計規模8.0×104m3/d。格柵：渠道寬度：1.9m；柵條間隙：10.0mm；過柵流速：0.9m/s；沉砂池：最大流量時水力停留時間：5.0min；有效水深：3.2m。（3）運行細格柵根據格柵前后水位差或或預先設定間隔時間來控制格柵運行和清渣，曝氣沉砂池采用自動或人工控制。（4）主要工程內容建設兩條渠寬1.9m的鋼筋混凝土渠道，其中各安裝鼓轉式格柵除污機一臺，格柵柵條間隙10mm，傾角60°，電機功率2.2kW；每道細格柵前后設插板閘，以方便后續進行檢修；此外安裝一臺為功率N=3.0kW高排水螺旋壓榨機用于運輸柵渣。在曝氣沉砂池中設置一臺功率為2×0.37kW的橋吸洗砂機用于去除池中的沉砂，配2臺功率N=2.9kW的吸砂泵。設置一臺功率N=0.75kW的砂水分離器一臺用于分離沉砂和水，分離后的干砂外運。5.3.3初沉池（1）功能初沉池利用懸浮物的沉降特性去除污水中相對密度大的以無機物為主體的固體懸浮物。（2）設計參數平流沉淀池1座，分為四格，池體總尺寸32.9×34×5.8m，有效水深5.35m，平均設計流量時的水平流速5.07mm/s。初沉污泥體積：73m3/d，污泥含水率97％。（3）運行連續運行。（4）主要工程內容初沉池設置四格，每格安裝配套鏈條式刮泥機驅動系統的鏈條式刮泥機一套，運行參數為V=0.9m/min，L=9m，驅動系統功率為1.5kw。5.4.4A2O生物池（1）功能：利用厭氧、缺氧和好氧內的不同環境條件，使不同的微生物占據優勢并進行不同的生理活動，從而達到生物脫氮除磷和去除BOD的目的。（2）設計參數：設計池數：4座，規模為2.0萬方/天；設計水溫：12℃；污泥總產率系數：0.40kgSS/kgBOD5；好氧污泥齡：12d；總水力停留時間：HRT=13.43h；厭氧段停留時間：T=1.5h；有效容積：1250m3；有效水深:7.0m；缺氧段停留時間：T=5.3h；有效容積：4447m3；有效水深:7.0m；好氧段停留時間：T=6.59h；有效容積：5488m3；有效水深:7.0m；污泥回流比：84.6%；混合液回流比：369.1%。（3）運行：四座生物池分為兩組，每兩組共用一個配水井，初沉池出水經過每組的配水井向兩座生物池分別配水，與回流污泥一起進入厭氧池，這個階段主要進行的是除磷，由回流污泥進行厭氧釋磷；接著混合液進入缺氧池，在缺氧池中的反硝化細菌利用有機物中的電子，將內回流帶入的好氧池中產生的硝酸鹽通過生物反硝化作用轉化成氮氣逸到大氣中，達到脫氮的目的；接著混合液進入曝氣池，進行有機物去除、硝化作用和好氧吸磷。（4）設備控制方式：就地控制。（5）主要工程內容A2O生化池共設置4座，每座厭氧區配功率為5.5kW，推力1320N的潛水攪拌器4臺；缺氧區配功率為7.5kW的Φ580mm潛水攪拌器16臺；好氧池曝氣器采用出氣量為2.6Nm3/h的DN260盤式微孔曝氣器；設置流量1875m3/h，揚程H=0.7m，配電功率N=5.5kW內回流污泥泵2臺。5.3.5MBR池（1）功能：MBR池的主要作用是利用膜的微小孔徑攔截污水中的懸浮物，同時膜上附著的生物膜可以幫助污水中的生化反應進行得更徹底。（2）設計參數：設計池數：2座16格；污泥濃度：8000~12000mg/L；有效水深：5.0m；有效容積：4922.7m3；膜設備過濾孔徑：≤0.1μm。表5-1MBR單池設計參數參數數值水力停留時間：1.2h廊道數：8個單廊道組件數：9個總膜箱數量：72個單個組件面積：1920m2名義通量：17.5L/(m2·h)（3）根據膜阻力對MBR池設置自控系統進行控制。（4）主要工程內容膜生物反應池2座，設72套中空纖維膜組器，膜池至好氧池回流污泥泵4臺，3用1備，流量1410m3/h，揚程H=5.0m，配電功率N=55kW。5.3.6紫外消毒渠1）功能對污水廠處理完的尾水進行殺菌消毒。2）主要設備及參數設置紫外消毒渠2組，每組16個模塊，每個模塊5只燈管。5.3.7污泥濃縮池（1）功能：通過降低污泥含水率來大幅減小污泥體積，同時含水率較低的污泥更便于污泥運輸處置。（2）設計參數：設計規模8.0×104m3/d。進入濃縮池的剩余污泥量為1048.36m3/d；污泥含水率（濃縮后）：97%；脫水后污泥含水率:≤80%；PAM投加量：4~6.5kg/t干污泥。（3）運行污泥脫水系統每天連續運行16h。（4）工程主要內容：共設置兩座污泥濃縮池兩座，配跨度為14m，功率為1.5kW的中心傳動污泥濃縮機2臺。5.3.8脫水車間（1）功能：污水處理廠污泥經濃縮后池排出污泥的含水率約97.0%左右，體積很大。因此，為了便于綜合利用和最終處置，需對污泥做脫水處理，使其含水率降至60%，從而大大縮小污泥的體積。（2）工程主要內容：中選用XM260F/1000-30型板框壓濾機，共設置4臺，三用一備。5.3.9加藥間（1）功能：在MBR池前端投加PAC以幫助污水中的固體顆粒絮凝，便于去除；在A2O工藝池前端投加乙酸鈉以補充反硝化作用脫氮所需碳源，確保生物脫氮效果。（2）運行方式：PAC溶藥制備系統采用連續運行，乙酸鈉制備系統根據進水水質情況采取間隔運行的方式。（3）工程主要內容：A2O工藝池加藥PAC計量泵3臺，2用1備。單泵參數Q=0-1600L/h，H=40m，P=1.5kw。乙酸鈉投加計量泵3臺，2用1備。單泵參數Q=0-1600L/h，H=40m，P=1.5kw。各池配套槳式攪拌機共計6臺，單機參數：槳板直徑1000mm，N=3.0KW。第六章工程概算6.1直接費用6.1.1污水管網投資表6-1污水管道造價表序號管徑（mm）總管長（m）人工費（元/m）材料費（元/m）機械費（元/m）管道總價（萬元）總計（萬元）1300756227.62433.203.18350.883195.162350923130.15529.843.34520.013400241036.84630.023.75161.624450115539.74742.614.9890.945500108943.56856.806.1698.726600402153.261105.869.22469.797700561960.141389.9010.65820.768800254265.941613.5211.94429.95990095175.781959.9619.21195.43101000192100.342843.5728.3257.076.1.2水處理構筑物及附屬構筑物費用估算表6-2處理工藝構筑物費用估算表序號工程項目建筑安裝工程費