人工湿地污水处理技术设计方案 20页

'目录1.1项目概况21.2设计依据与标准21.2.2设计的主要标准与规范21.3设计原则31.4污水进水水质与水量31.4.2污水进水水质32.1工艺选择52.2人工湿地对污染物的去除5①人工湿地对SS的去除6②人工湿地对有机物的去除6③人工湿地对氮的去除7④人工湿地对磷的去除72.2.2人工湿地处理污水的特点8①高效8②经济8③美观92.3工艺流程图及说明92.3.2、工艺流程图说明103.1格栅池、集水池113.2生化预处理池113.3潜流式人工湿地123.4出水池123.5污泥池123.6控制系统134.1、土建工程量一览表145.1污水处理厂环境保护设计17(1)固体废弃物污染17(2)噪声污染17(3)臭味污染175.1.2、防治污染源污染的措施175.2污水处理厂安全设计185.2.2、安全卫生防范措施186、售后服务197、项目实施计划207.1、本项目的建设周期规划为以下几个阶段207.2、实施进度计划2020 第一章概述1.1项目概况小港农场莲子溪大队污水处理站位于洪湖新农村建设示范区，根据洪湖新农村建设示范区规划精神，到20lO年，新农村示范区内农村人居环境明显改善，污水处理率达到30％以上等要求。随着示范区新农村的发展和人口的不断增加，在供水量不断增长的同时，污水排放量也逐年增加，污染负荷随之加剧。受建设方委托，拟采用人工湿地污水处理技术进行方案设计。1.2设计依据与标准1.2.1、设计依据1、业主方提供的有关资料；2、己完成类似工程所获得的实践经验和工艺参数。1.2.2设计的主要标准与规范1、《建筑给排水设计规范》(GB50015—2003)2、《室外排水设计规范》(GB50014—2006)3、《城市区域环境噪声标准》(GB3006-93)4、《砌体结构设计规范》(GB50003—2001)5、《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)20 6、《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GBl8918—2002)1.3设计原则(1)贯彻执行国家关于环境保护的政策、法规、规范及标准。(2)从实际情况出发，在总体规划的指导下，采取全面规划、近远结合的原则，既保证近期较高排放标准的出水质量，又能使工程建设与示范区的发展相协调，既保护环境，同时又最大程度地发挥挥工程效益。（3）根据设计进、出水水质要求，选择技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能的污水处理工艺，确保处理效果，减少工程投资及日常运行费。（4）妥善处理和处置污水处理过程中产生的栅渣和污泥，避免造成二次污染。（5）确保工程的可靠性及有效性，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件。在便于施工、便于安装和便于维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用电。1.4污水进水水质与水量1.4.1污水进水量根据业主方提供的资料，确定污水处理装置的设计规模为50m3/d，即约2.150m3/h。20 1.4.2污水进水水质根据给水排水设计手册及相关工程实践经验，一般农村生活污水水质如下：项目COD（mg/L）BOD（mg/L）氨氮（mg/L）SS（mg/L）pH浓度≤300≤120≤25≤1007—81.5出水水质要求按业主方要求，新建污水处理装置出水水质执行GB18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B标准，主要了水水质指标见下表：项目COD（mg/L）BOD（mg/L）氨氮（mg/L）SS（mg/L）pH浓度≤60≤20≤8（15）*≤206—9*说明：括号外数值为水温＞12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。20 第二章处理工艺确定2.1工艺选择进水BOD/COD=0.44＞0.35，污水容易生化处理，且出水需达到一级排放标准，宜选用生化二级污水处理工艺。几种常用污水二级处理工艺比较项目氧化沟法接触氧化法人工湿地法基建投资大×较小○较小◎运行费用高△较低○低◎抗负荷变化能力抗水质、水质变化能力强○抗水质、水质变化能力强○强◎环境影响噪声小、有臭味△无噪音，无异味○无噪音，无异味◎污泥膨胀情况有污泥膨胀，调整简单△无污泥膨胀○无污泥膨胀◎污泥回流100%，动力大×不需要◎不需要◎能耗较大△小○小◎占地面积大×小◎较大△操作管理简单○简单○简单◎BOD支除率90%以上○93%以上◎90%以上◎气温、水温影响较小○小◎较大△综合评价○◎◎注：×为差；△为一般；○为良好；◎为优良。由上表可以看出采用人工湿地工艺具有投资少、能耗低、运行费用低、抗冲击负荷能力强、出水水质稳定等优点。结合我们的实际工程经验，本污水处理工艺选用人工湿地工艺。2.2人工湿地对污染物的去除2.2.1人工湿地对有机污染物的去除20 人工湿地对废水的处理有十分复杂的净化机理，人工湿地运行稳定后，填料表面吸附了许多微生物形成的大量生物膜，植物根系分布于湿地表面，于自然生态系统中通过物理、化学及生物反应三重协同作用净化污水。本工程中的人工湿地采用潜流式人工湿地，优点是不暴露于地面、处理效率高、管理运行简单、地面可以栽花植树、美化环境。且人工湿地主要有表面流式和潜流式，两种方式均能高效地对污水中的氮、磷的进行去除，在工程中可根据实际情况来选择。其中人工潜流湿地处理系统是人工筑成的床横槽，床内充填介质支持芦苇类的挺水植物生长。床底设粘土隔水层，并具为一定的坡度。污水从沿床宽度设置布水装置进入，水平流动通过介质，与布满生物膜的介质表面和溶解氧充分的植物根区接触，在这一过程中得到净化。而表面流人工湿地则是可利用现有的野生池塘加以改造，在池塘中种植生态植物，对污水来进行净化。①人工湿地对SS的去除污水中可沉降的SS主要依靠湿地系统中物理沉降作用去除。由于湿地中水的流动极其缓慢，水浅，加上植物茎杆的阻挡作用，ss在进水口几米内能有效地去除。实验表明，所有的固体物在系统最初的20％面积处得到去除。胶体状的SS主要依靠微生物的作用、填料渗滤作用去除。②人工湿地对有机物的去除20 人工湿地对有机物有着较强的降解能力，污水中的不溶有机物通过湿地的沉淀、过滤作用，可以很快地被截留而被微生物利用，而污水中的可溶有机物则可通过植物根系生物膜的吸附、吸收及生物代谢降解过程被分解去除，因此湿地床对有机物的去除作用是物理的截留沉淀和生物的吸收降解共同作用的结果。反应过程中主要氧源来自水面复氧和植物向根区的过量氧传导。湿地系统对BOD。的去除可达80％以上。有研究表明，污水在湿地床内流动时，污水COD的降解速率会随着迁移距离的延长，呈现逐渐减慢的趋势，关于这一现象还有待研究。③人工湿地对氮的去除氮是植物生长不可缺少的一种元素，污水中的无机氮通常包括NH3—N和NO3—N，它们均可以被湿地中植物吸收。合成植物蛋白质，最终通过植物的收割从湿地中得到去除。另外，人工湿地中的填料也可通过一些物理和化学的途径如吸收、吸附、过滤、离子交换等去除一部分污水中的氮但是，湿地系统中氮的去除是主要的还是通过湿地中微生物的硝化和反硝化作用。人工湿地中种植的水生物植物的重要功能之一就是将氧气从上部输送至植物根部，从而在植物根区附近形成一个好氧环境，而随着离根系距离的逐渐增大，湿地中依次出现缺氧、厌氧状态。这样的条件有利于硝化菌和反硝化菌的生长。为硝化反应和反硝化反应的进行提供了条件。④人工湿地对磷的去除20 污水中磷的存在形态取决于污水中磷的类型。最常见的有磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷酸盐等。人工湿地对磷的却除是通过植物的吸收、微生物的去除作用和填料的吸收过滤等几方面的作用共同完成的。磷和氮一样，都是植物的必需元素，污水中的无机磷在植物的吸收和同化作用下被合成ATP等有机成分，通过收割而从系统中去除。微生物对磷的去除作用包括微生物对磷的正常吸收和过量积累，湿地中某些细菌种类因从污水中吸收超过其生长所需的磷，而微生物细胞的内含物储存过量积累，可通过对湿地床的定期更换而将其从系统中去除。2.2.2人工湿地处理污水的特点概括地讲，人工湿地处理污水主要有如下几个优点：①高效人工湿地系统的显著特点之一就是其对污染物有较强的降解能力，它对污水中的COD、BOD、SS、N、P都有很好的去除效果。有研究表明，对某些进水浓度较高的废水，人工湿地对BOD5与COD的去除率仍可分别达到90％左右。人工湿地对氮和磷的去除率可分别达到60％和90％以上，而城市二级污水处理厂对氮和磷的去除效率仅有20％—40％。且人工湿地对负荷的变化有着极强的适应力，当污染物的有机负荷和水力负荷在一定范围内波动时，人工湿地都有很好的适应性。②经济尽管不同的人工湿地系统因地而异，差异较大，但总体来看，湿地系统的基建和运行费用一般仅为传统二级处理厂的l/10至l/20 2。对我国己建成或正在兴建的人工湿地系统进行分析，可看出人工湿地的投资远低于常规二级污水处理设施。且由于人工湿地基本上无机电设备，故其能耗极低，维护方便，不需专业的技术人才管理整个系统的运转，因此节约了大批运行费用和人工费用。③美观人工湿地作为一种“自然”的处理技术，在其具有显著的生态环境效益的同时，也有着较强的观赏性，它可以与大都市风景园林建设相结合，建设集观赏、娱乐和污水处理厂于一体的旅游景点，而且对充分利用和节约淡水资源有着更深层次的意义。目前国内已有这方面的成功应用。自然条件下的生物处理法不但费用低廉、运用管理简便，而且对难生化降解有机物、氮磷营养物和细菌的去除率略高于常规二级处理，达到部分三级处理的效果，而其基建费用和处理成本只分别为二级处理厂的1/5至l/3和1/20至1/lO。此外，在一定条件下，自然处理法还可获得除害兴利、一举两得的效果。所以，近十多年来，这类古老的废水处理技术又恢复了生机，并在国内外得到迅速发展。2.3工艺流程图及说明2.3.1、污水处理工艺流程图污水落石出水出水污水出水池潜流式人工湿地池格栅/预处理池池污水处理工艺流程图20 2.3.2、工艺流程图说明本污水处理工程进水为流经化粪池后的生活污水，经预处理池处理后，通过集水配水井分配至潜流式人工湿地；本污水处理流程充分利用地形，全程采用重力流，不需水泵提升，建成后基本无运行费用，尾水可回用于绿化灌溉，合理节约水资源；出水亦可养殖，可为业主带来十分可观的经济效益。污水经过格栅除渣后汇入预处理池，经过厌氧兼氧微生物新陈代谢作用，去除绝大部分污染物，预处理池出水自流进入潜流式人工湿地，对污水中的有机污染物作进一步的处理，潜流式人工湿地出水达标排放。2.3.3预计各主要阶段处理效果：项目CODcr（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）NH3—N（mg/L）污水≤300≤120≤100≤25格栅+预处理池出水≤150≤60≤50≤20去除率（%）≥50≥50≥50≥20潜流式人工湿地≤60≤15≤20≤8（15）*去除率（%）≥60≥75≥60≥60*注：括号外数值为水温＞12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。20 第三章工程设计3.1格栅池、集水池污水渣量不大，采用人工格栅除渣，栅渣收集后妥善处置。·功能：拦截污水中大的漂浮物和大颗粒的悬浮物。·设计参数：格栅宽度0.5m，栅条间隙5mm。·结构和数量：新建格栅池1座，采用砖混结构建造。·尺寸：L×B×H=2m×0.5m×2m·主要设备：人工格栅1座。污水经格栅除渣后进入集水池，考虑到用水时段水量变化大，地形自然落差小的因素，设立集水池·功能：调节水质和水量，用泵提到生化预处理池。·结构和数量：新建调节池1座，采用砖混结构建造。·尺寸：L×B×H=3m×4m×2.5m·主要设备：提升水泵二台。3.2生化预处理池·功能：对污水进行预处理，去除部分有机污染物。·设计参数：HRT=16.8h。·结构和数量1座，采用砖混结构建造。·尺寸；L×B×H=3m×5m×3m20 ·主要设备：生物填料、管材若干。3.3潜流式人工湿地·功能：进一步去除污水中的污染物。·设计参数：面积：200m2。长宽比：(1～5)：l；深度：1.Om；坡度：O.5～2％；基质为砾石均匀级配，粒径约为30～50cm；水力负荷：≥50cm/d。·结构和数量：1座，原土夯实。·尺寸：L×B×H=20m×l0m×1.2m·主要设备：填料、管材若干，水池作防渗处理，湿地植物为香蒲、美人蕉、灯心草等3.4出水池·功能：暂时贮存系统出水。·设计参数：可根据实际情况稍微增加人工修饰。·面积：6m2，可根据实际情况调整；平均深度：1m，根据实际情况调整·结构和数量：l座，采用砖混结构建造。·尺寸：L×B×H=lm×1m×lm，可据现场情况调整。3.5污泥池20 ·功能：暂时贮存和干化生化预处理池污泥。设计参数：可根据实际情况稍微增加人工修饰。·面积：2.25m2，可根据实际情况调整；深度根据实际情况调整·结构和数量：l座，采用砖混结构建造。·尺寸：L×B×H=1.5m×1.5m×1.5m，可据现场情况调整。3.6控制系统采用手动和自动控制，可实现无人看管。20 第四章污水处理处理工程投资估算与经济分析估算编制依据：1、土建部分估算价格具体为：砖混按350元/m3估算。2、安装部分采用《湖北省安装工程消耗定额及统一基价表》（2003）估算。3、主要辅助材料价格参考2009年2月份《武汉工程造价信息》估算。4.1、土建工程量一览表序号名称规格备注1格栅2m×0.5m×1m砖混池全地埋2集水池4m×3m×2.5m砖混池全地埋3预处理池5m×3m×3m砖混池全地埋4潜流式人工湿地20m×10m×1.2m砖混池地埋5出水池1m×1m×1m砖混池6污泥池1.5m×1.5m×1.5m砖混池7沙石填料砾石粒径30~50mm；120m3，粗砂80m3。按要求装填8土方开挖回填350m39围墙90m砖混结构+塑钢栅栏4.2、主要设备材料一览表序号名称规格型号数量单位备注1人工格栅2m×0.5m；e=5mm2套现场人工制作2提升水泵50—32—125B2台Q=3m3/hr，N=0.55kw3浮球液位控制器DFYK2只材质：塑料4污泥泵XGD30B01Z—2922台Q=5m3/hr，N=0.55kw5自动控制系统ZK—11套手动和自动控制6厌氧池活性填料BH—2000×1500150M2复合材料7安装支架符合安装要求1批螺纹钢和角钢焊接8湿地复合防渗层2.0mm375M2材质：HDPE9布水系统DN=50，DN=901批材质：UPVC给水管10集水系统DN=50，DN=901批材质：UPVC给水管11填料粒径为30~50mm200M3材质：砾石12生态植物香蒲、汉伞草、美人蕉等1批符合要求13管材、阀门等辅件DN=25~DN=901批钢质、UPVC14高效生物菌剂科利尔生物菌剂10kg生物菌接种15防护栏杆80m材质：塑钢20 4.3、工程费用预算4.3.1、土建费用预算序号名称规格金额（元）1格栅池2m×0.5m×2m1000.002集水池3m×4m×2.5m18000.003预处理池3m×5m×3m27000.004潜流式人工湿地20m×10m×1m18000.005出水池1m×1m×1m500.006污泥池1.5m×1.5m×1.5m900.007沙石填料砾石粒径30~50mm20000.008土方开挖回填350m34000.009围墙90m27900.00合计117300.004.3.2、设备费用预算序号名称数量单位单价（元）金额（元）1人工格栅2套1000.002000.002提升水泵2台2200.004400.003白控浮球2只300.00600.004污泥泵1台2700.002700.005自动控制系统1套2500.002500.006厌氧池活性填料150M2133.0020000.007安装支架1批1000.001000.008湿地复合防渗层375M290.0033750.009布水系统1批12000.0012000.0010集水系统1批15000.0015000.0011生态植物1批16000.0016000.0012管材、阀门等辅件1批6800.006800.0013高效生物菌剂10kg1500.0015000.00合计131750.00工程直接费：工程直接费=土建费用+设备费用=249050.00（元）20 4.3.3、工程间接费用预算间接费用项目估算依据金额（元）工程设计费按国家规定，工程直接费×5%估算12450.00安装费、调试费按国家规定，取设备费×7%估算17433.00工程管理费按建设部规定，工程直接费×5%估算12450.00小计42333.00税费（直接费+小计）×5%估算15191.00合计57524.004.3.4、工程总投资费用=工程直接费+=306574.00（元）说明：本工程投资不包括化粪及污水收集管渠的建设费用。4.7经济分析4.7.1、效益分析本污水处理系统建成对示范区的生态环境保护有积极的意义，工程完工后每年可削减COD4.38吨、BOD1.92吨，对受纳水体的污染影响大大减少。4.7.2、污水处理站运行与维护1）本系统建成后，运行费用：每天电费17h×0.55kw×0.6元/kw.h=5.61元；每年电费365×5.61=2047.65元；2）本系统无需专人管理；生态湿地系统设计解决了系统堵塞的现象，仅在二至三年后对系统表层进行一次清理、整理，所需要时间为1—2天，维护简便。可见该污水处理成本费极低，符合国家污水处理行业规定，工程实施后不仅解决了当地的污染问题，并且在人工湿地模块的表面还可根据实际情况种植经济作物或观赏性植物，这样又可给贵村创造一定的经济效益和环境效益。20 第五章污水处理装置环保、安全设计5.1污水处理厂环境保护设计5.1.1、污水处理装置污染源分析该污水处理装置主要污染源为固体废弃物污染，噪声源和恶臭等。(1)固体废弃物污染污水处理装置的固体废弃物主要来自污水、污泥处理过程中产生的栅渣、和污泥。(2)噪声污染该污水处理装置为无动力运行，无设备，基本不会产生噪声。(3)臭味污染污水处理装置产生臭味的构筑物主要为格栅。5.1.2、防治污染源污染的措施为了减少对周围环境的影响，本工程拟采取以下措施：(1)防止固体废弃物污染的措施：污水处理装置规模较小，栅渣量极少，采用容器收集后定期外运处置。(2)防止噪声污染的措施：本污水处理站采用无动力运行，基本无噪声。(3)防止臭味污染的措施：20 就本处理装置而言，格栅池和预处理池均封闭，无臭味逸出，经过人工湿地处理后的出水水质清澈透明，无味道，而且周围可采用绿化隔离带，进一步美化工作环境。5.2污水处理厂安全设计5.2.1、污水处理厂的主要危害因素本项目的主要危害因素主要包括暑热、雷击、暴雨、触电事故等因素。5.2.2、安全卫生防范措施l、防雷：本装置无建筑物，不存在雷击隐患。2、防暑：本装置基本无需专人看管，天气炎热时，兼职人员可不到现场。3、合理利用风向：设计中将建筑物避开主导风向布置，较小不利影响。4、防火防爆：无设备、无动力，不存在火灾或爆炸等安全隐患。20 第六章售后服务污水处理装置竣工后我方提供详细操作手册，并免费培训污水处理装置的管理及操作人员。污水处理装置竣工后我方为设备正常运行提供一年免费保修期，免费保修期内及时排除各种设备故障。免费保修期后，我方承诺长期维修。在保修期内，在污水处理装置操作管理人员不能排除故障情况下，应及时通知我方，我方在接到通知之时起3天内到达现场进行处理。在免费保修期内，我方每季定期回访一次，协助污水处理装置操作管理人员做好污水处理工程管理工作。20 第七章项目实施计划7.1本项目的建设周期规划为以下几个阶段：◆项目初始阶段（包括评定方案及合同签订等）◆设计阶段（分为初步设计及审查、施工图设计）◆土建施工阶段◆设备制造、采购阶段◆设备及管道安装和植物栽培阶段◆设备调试阶段◆建设周期总计为3个月。7.2实施进度计划日期项目内容土建施工阶段设备安装和植物栽培阶段系统调试阶段20'