三一集团汽车起重机工业园涂装废水处理站工程方案设计

涂装废水处理站工程

方

案

设

计

湖南永清水务有限公司

2010年6月26日

三一集团汽车起重机工业园污水处理站工程

方案设计

1. 概述

1.1  设计依据

 •《三一汽车起重机械有限公司汽车起重生产项目环评报告》

•《三一集团汽车起重机工业园污水处理站工程招标范围及技术条件》

•三一汽车起重机械有限公司涂装车间各工艺段废水排放规律及排放量

1.2  设计范围

本工程方案设计的编制范围为：污水处理站总平面、土建、工艺、设备、电气等专业的设计。

1.3  设计原则

• 确保出水排放达到GB78-1996《污水综合排放标准》一级排放标准。

    • 选择稳妥可靠、技术先进、管理方便、运行灵活的污水、污泥处理工艺，为污水处理站的建设和运行创造良好的条件。

    • 总平面布置力求紧凑，土方平衡有序，减少占地面积，注意环境设计。

    • 妥善处置系统中产生的废渣、垃圾、污泥，避免二次污染。

    • 建筑物在满足功能要求前提下，做到美观、大方、简洁明快。

• 选用国内外先进、可靠、高效、低噪、运行稳定、维保简便的设备。

• 采用自动控制系统，能基本实现自动化管理。

1.4  设计采用的主要规范和标准

• 《室外排水设计规范》 （GB50014－2006）

• 《污水综合排放标准》（GB78-1996）

• 《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）

• 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）

• 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）

• 《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）

• 《砌体结构设计规范》（GBJ10-）

• 《建筑设计防火规范》（GBJ16-87，2001年版）

• 《供电系统设计规范》（GB50052-95）

• 《低压配电设计规范》（GB50054-95）

• 《水污染防治设备安全技术规范》（JB39-1999）

1.5处理规模的确定

根据三一汽车起重机械有限公司汽车起重生产项目环评报告提供的数据，及建设方提供的实际废水量，考虑到后续生产增加的需要，污水处理站总设计能力为日处理量为400 m3/h ，每小时处理量为Q=16.5t/h，其中各车间排放水量及方式如下：

参考同类企业及相关监测数据，各股废水水质如下：

    污水经处理后，总排放口出水水质达到《污水综合排放标准》（GB78-1996）一级标准要求：即

CODcr≤100 mg/l                 BOD5≤30mg/l

PH值   6～9                    SS≤70mg/L

磷酸盐（以P计）≤0.5mg/l      石油类≤10mg/l

氨氮≤15mg/l                   动植物油≤20mg/l

1.8  主要技术经济指标

    • 工程直接投资：186.00万元

• 单位污水处理生产成本：1.58元/m3

• 单位水量电耗：1.25 Kw.h/m3

• 单位水量占地：1.3 m2

2. 设计方案选择

2.1  设计构思

对三一汽车起重机械有限公司汽车起重生产项目污水处理工程而言，存在多股生产废水来源。一方面，各类废水污染程度和污染指标各不相同，进行预处理的工艺也不相同，另一方面，脱脂废水、磷化废水和电泳废水都属间断排放方式，而且间隔时间不一，有的浓水两个月才排放一次。排放时间短，水量大，这就要求贮存池容积足够容纳一次排放的废水，并起到均匀水质的作用，如果设计偏小，必然会出现水质波动大的情况，使后续处理工序失稳，甚至达不到正常处理效果。原则上将上述废水根据处理需要分类贮存，分类预处理，接下来按一定比例均匀混入连续排放的综合废水池中，以保证后续废水处理负荷稳定。基本思路如下：

1）磷化废水主要特征污染物为总磷、镍、锰、锌，其中脱磷是难点。磷化废水中含磷酸盐较高，由于采用单独的生化法除磷工艺难以达到排放要求，必须采用化学除磷工艺，因此设计对磷化废水进行单独预处理，采用调整PH再投加CaCl2的方法将磷酸根离子、Mn离子、Zn离子和Ni离子沉淀出来，其污泥单独进行脱水处理，脱水清洗滤液回流至磷化废水池；处理后的磷化废水与综合废水混合处理。

2）脱脂废水、喷漆废水及乳化液不含磷酸盐，但含有大量石油类物质，而且都是间歇排放，可先通过贮存池单独贮存，然后单独进行破乳气浮处理。处理后的废水进入综合调节池混合处理。

3）电泳废水因SS含量相当高，生活污水虽经三级隔油处理仍含有悬浮物（SS）。且所以必须对综合废水进行预处理，以减轻生化处理的有机负荷及不利影响。

2.2  预处理工艺选择

磷化废水含磷酸盐及重金属离子，这就要求单独贮存并预处理。通常的办法是投加NaOH，调整PH值到到适当值，再投加适量二氯化钙，将重金属离子及磷酸盐沉淀出来，然后投加适量阴离子PAM将沉淀颗粒增大，出水进入综合调节池。

脱脂废水、喷漆废水及乳化液三股废水都是两个月或半个月排放一次，排放时流量大，时间短，而且三股废水含油脂，SS及COD的含量均较高，需进行破乳，可先在一个贮水池存放，然后投加酸，调整PH值到到适当值，再投加适量二氯化钙，然后投加适量阴离子PAM将沉淀颗粒增大进行气浮处理，出水进入综合废水池。

上述经单独预处理的废水、电泳废水及生活污水在综合调节池混合后进行预处理。加入生活污水的目的主要是均衡营养、稀释污染物、后续除磷工艺的需要。综合调节池废水中SS含量高，采用混凝沉淀预处理，细微的悬浮物质将被去除，为后续生化处理提供保障。

2.3  生化处理工艺选择

经过混凝沉淀及气浮预处理后的废水还需进一步生化处理才实现达标排放。而该废水生化处理的难点一是废水中有机污染物分子复杂、稳定，可生化性差，二是磷酸盐的去除达标难。本工程拟采用水解酸化+CASS工艺。

水解酸化池中水解菌产生胞外酶，将稳定的大分子物质水解成微生物可利用的小分子物质，既可以降低有机负荷，而且也能进一步提高废水的可生化性，增加了后续系统连续运转的可靠性和稳定性，最终彻底降解有机污染物。

CASS工艺前端为缺氧区，可以起到生物选择器的作用，抑制丝状菌的生长，保证所需微生物的繁殖。而且在缺氧环境下，聚磷菌利用废水中的易生物降解物质，大量释放磷和能量，聚磷菌厌氧释磷目的是为后面好氧大量摄磷提供先决条件，从而又起到生物除磷的目的。磷释放的充分程度和合成的PHB量是随后好氧条件下过量摄磷的充分条件和决定性因素。因此系统的除磷效率取决于污水中易生物降解的溶解性有机物(RBCOD)的多少，一般进水TC/TP≥15时才能保证出水磷含量＜0.5mg/L。

CASS工艺有如下特点：

占地小，投资省

连续进水

良好的出水水质

CASS工艺是一种高效率、低成本的污水处理工艺，处理后的出水水质好。

运行稳定性好，除磷效果好

由于该工艺同时进行好氧、缺氧过程，菌群中丝状微生物得到抑制，耐一定的负荷冲击，同时对生物除磷创造了工艺条件。

剩余污泥量产生适当

污染物可随同污泥废弃去除。

虽然接触氧化工艺耐负荷、毒源物质冲击，运行稳定，但其除磷效果差，污泥量少（不能通过排泥去除磷镍等）而不予考虑。

2.4  污泥处理工艺选择

从气浮池、CASS池及脱脂废水预处理排出集于一个污泥池，磷化废水预处理排出的污泥集于另一个污泥池，单独处理，其滤液清洗液也单独回流至磷化废水池，以免造成磷酸盐的二次污染。此类污泥主要为无机污泥，采用履带式脱水机脱水效果不佳，所以考虑使用自动卸料板框压滤机，脱水效果好，脱水后的泥饼可直接外运填埋。

3. 工艺设计

3.1推荐工艺流程

经以上分析，我们推荐工艺流程如下：

3.2 工艺参数设计

3.2.1磷化废水池

设计参数：V=603（有效容积）

尺寸：5.0×3.0×5.0m        地下式钢筋砼结构   1座

不锈钢潜水搅拌机1台，功率N=0.75kw,带提升装置。

磷化浓水泵2台（一用一备），流量Q=5m3/h，扬程H=11m，功率N=0.75kw，出口口径DN40。

不锈钢溢流槽 1个

钢制磷化反应槽φ1500×H1500mm 1个

钢制沉淀槽φ2200×H2000mm 1个，圆锥斗底

液位计1套

3.2.2乳化液废水池

设计参数：V=60m3（有效容积）

尺寸：5.0×3.0×5.0m        地下式钢筋砼结构   1座

不锈钢潜水搅拌机1台，功率N=0.75kw,带提升装置。

乳化液水泵2台（一用一备），流量Q=7m3/h，扬程H=11m，功率N=0.75kw，出口口径DN40。

不锈钢溢流槽600×500×400mm 1个。

钢制破乳槽φ1500×H1500mm 1个

气浮装置Q=6m3/h 1套

集油装置 1套

抽油泵 1台流量Q=5m3/h，扬程H=11m，功率N=0.75kw

液位计1套

3.2.3电泳废水池

设计参数：V=60m3（有效容积）

尺寸：5.0×3.0×5.0m        地下式钢筋砼结构   1座

设置搅拌机1台，不锈钢轴和叶轮，功率N=0.75kw

设置电泳废水泵1台，流量Q=5.0m3/h，扬程H=11m，功率N=0.75kw，出口口径DN40。

液位计1套

3.2.4综合废水调节池

设计参数：V=200m3（有效容积）   停留时间T=13h

尺寸：12.0×4.0×5.0m        地下式钢筋砼结构   1座

设置不锈钢潜水搅拌机2台，功率N=1.5kw

设置综合废水泵2台（一用一备），流量Q=20m3/h，扬程H=12m，功率N=2.2kw，出口口径DN80，带耦合装置

液位计1套

3.2.5水解酸化池

设计参数：Q=16.5m3/h   停留时间T=14h

尺寸：12.0×5.0×5.0m        地下式钢筋砼结构   1座

设置不锈钢潜水搅拌机1台，功率N=1.5kw

弹性填料110 m3

3.2.6 CASS池

设计参数：Q=16.5m3/h   停留时间T=16h

尺寸：12.0×5.5×5.0m        地上式钢结构   1座

缺氧段1.5×5.5×5.0m  停留时间T=2h

设置不锈钢潜水搅拌机1台，功率N=1.5kw

潜水曝气机2台   功率N=5.5kw

污泥回流泵2台（一用一备）流量Q=20m3/h，扬程H=9m，功率N=2.2kw

滗水器1台  流量Q=150m3/h

液位计1套

3.2.7 污泥贮池

设计参数：V=20m3（有效容积）

外型尺寸：3.0×3.0×2.5m，

通入压缩空气管，以防板结沉积。

污泥泵 （气动隔膜泵）1台 Q=0～6m3/h，H=0～70m，液体进出口DN32，吸程7m。

液位计1套

3.2.8 磷化污泥贮池

设计参数：V=8m3（有效容积）

外型尺寸：2.0×2.0×2.5m，

通入压缩空气管，以防板结沉积。

污泥泵 （气动隔膜泵）1台 Q=0～6m3/h，H=0～70m，液体进出口DN32，吸程7m。

3.2.9 混凝反应槽

设计参数：设计流量Q=16.5m3/h，停留时间HRT=15min

外型尺寸：φ2200×H1500mm 1个，地上式钢结构 

内、外壁采用725—H57—ZF721重防腐涂料0.7mm 防腐。

3.2.10沉淀槽

设计参数：设计流量Q=16.5m3/h，停留时间HRT=1h

外型尺寸：φ3000×H3000mm 1个，圆锥斗底，地上式钢结构 

内、外壁采用725—H57—ZF721重防腐涂料0.7mm 防腐。

3.2.11 控制室

外型尺寸：6.0×3.0×4.0m

控制柜800×600×2250mm  4个

工控机1台，显示器1台，电脑桌1个，电脑椅1个

空调柜机 1台 功率=3P

3.2.12 配药加药间

外型尺寸：8.0×5.5×4.0m

溶药装置 5套

贮药桶   5个

定量加药机 24台(污泥脱水加药无备用，其余一用一备)

3.2.13脱水间

外型尺寸：8.0×5.5×4.0m

    板框压滤机 2台 过滤面积：30m2，滤板规格：600×600mm，N=1.5kw。

4. 总图设计

4.1  位置概况

    污水处理站位于原设计规划位置，占地面积为525 m2。

4.2  总平面布置

4.2.1  布置原则

合理布局，保证工艺流程畅通，保证厂内运输畅通。

4.2.2  总平面布置

污水处理站用地525m2，构（建）筑物与厂内主干道平行布置，详见总平面布置图。

4.3  道路设计

站区运输量不大，运输流向单一，行车道路面3.5m宽，与厂区道路相连接，人行道采用1.2m宽素混凝土道路。

4.5  运输

    站区运输量主要为沉碴、干污泥以及药剂，运输量为0.5T/d。考虑3天运输一次。

5. 建筑、结构设计

5.1  建筑设计

5.1.1  设计依据

根据工艺流程设计和建设单位提供的相关条件，并结合现场实际情况进行设计。

5.1.2  设计内容

本项目建筑物只包括控制室、加药间、脱水间。

5.1.3  建筑装饰

（1）墙和池外表面为水泥砂浆抹面，外墙贴磁砖。

（2）控制室墙内面下部做800mm釉面砖墙裙，加药间、脱水间墙内面下部做2000mm釉面砖墙裙，其上为混合砂浆抹面，刷防瓷涂料。

（3）采用单层铝合金门窗。

（4）采用不锈钢栏杆和51º钢梯。

5.2  结构设计

本工程初步设计阶段因缺少工程地质详勘资料,设计中仅参考国家标准如《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)等进行设计。暂未考虑基础处理。

6. 电气与自控

6.1  设计依据

《供配电系统设计规范》GB50052-95。

《低压配电设计规范》GB50054-95。

《通用用电设备配电设计规范》GB50055-93。

6.2  设计范围

本方案设计为污水处理站内部的低压配电及自动控制系统。供电电源及其进线均由建设单位负责接至污水处理站配电室。

6.3  用电负荷

用电设备装机总容量：46.9kw，计算有功功率：36.4kw。

6.4  低压配电系统及接地方式

6.4.1 配电方式：

根据用电负荷配置情况采用树干式的配电方式。

6.4.2 接地型式：

低压配电系统接地型式采用TN-S三相五线制系统。所有用电设备的金属外壳均接地线，并且该用电设备的出线断路器采用带漏电保护的断路器，进行接地保护。

6.4.3 用电计量

    为了便于对污水处理站用电进行考核，在污水处理站进线柜中装了一块三相四线有功电度表。

6.4.4 导线、电缆选择及敷设方式

用电设备配电线路采用VV-1kV型电力电缆，控制线路采用KVV-500V型阻燃控制电缆，模拟信号线路采用KVVP-500V屏蔽控制电缆。电缆穿PVC管沿墙经电缆桥架沿地面进入用电设备。照明线采用BV-500V铜芯导线穿PVC管沿墙、楼板暗敷设。

6.5  电气控制系统

根据用电设备的分组情况，本污水处理站设有4台电控柜（包括进线柜），分别控制各组的用电设备。它们是：进线及调节池控制柜、反应系统控制柜和脱水间控制柜、PLC控制柜。这4台控制柜集中置于电控值班室内。

6.6  自动控制系统

本污水处理站自动控制系统采用用电设备按组分散控制集中监控的方式。根据用电设备的分组情况，本污水处理站对每组设备都设有相应的电控柜，调节池和反应池控制柜设备由PLC实现自控，污泥脱水控制柜实现连动控制。

7. 给水排水与消防

7.1  给水

7.1.1  用水量

用水压力为0.25MPa即可满足。

7.1.3  水质要求

按生活饮用水水质标准

7.2  排水

    所有排水进入污水处理系统内部循环，成为工艺水处理的一部分，不外排。

7.3  消防

依据《建筑设计防火规范》GBJ16-87（2001年版）规定，本项目生产类别属戊类，建筑物耐火等级不低于二级，因此，在站区内不设置消火栓，在控制室及脱水机房的适当位置按业主方统一安排配置干粉灭火器。

8. 绿化设计

整个站区充分利用和结合周边环境条件，使构筑物单体与群体的体态融合于自然环境之中。业主方统一安排对非建筑物部分进行绿化。

9. 节能降噪设计

污水处理站消耗的能源主要是电能，其中又以水泵及曝气设备为重中之重。水泵的电耗一般占全厂电耗的20%左右，曝气系统占40%左右，二者都是污水厂节能的关键。对于水泵，本设计只采用1次提升，设计时尽量使处理构筑物布置紧凑，连接管路短，以减少水头损失，从而减少水泵的扬程。同时对水泵实行合理控制，使水泵在高效率段运行。

设计中从以下几方面节能：

• 将节约能源，降低电耗作为污水厂设计中的一项重要原则。

• 在污水及污泥处理方案的拟定中，将节能作为比选的重要条件。

• 主要耗能设备如提升泵、污泥泵、曝气机均采用噪音低、节能型设备。工艺设计中，水泵机组的经常工况点要在高效率区范围内。

• 主要设备采用国家推荐的节能设备。

10. 管理机构、工作制度和劳动定员

   由于污水站采用自控装置，自动化控制程度高，全站拟定员4人，负责人可由动力部门兼任。采用每日三班，每班8小时的工作制度。

11. 劳动与安全设计

11.1  主要职业危害因素

本项目在生产过程中危害职工安全卫生的因素有下列方面：

• 噪声：主要噪声发源于曝气机、各类泵等，其中2台曝气机间断运行。噪声低于85dB（A），共频谱特性为中性。

• 转动机械：主要有泵、脱水机等均有转动部分。

• 电气设备：如操作不当，易发生人身伤亡事故。

• 其他不安全因素有扶梯和池的设备检修孔。

11.2  防范措施

• 噪声：选用低噪声潜水曝气机。

• 转动机械：在机械转动部分安装防护罩。

• 电气设备：采用PE线连通接地网保护。

• 其他不安全因素：对建筑物、池体按规范规定考虑采光、通风。平台、走梯和走道板均设备防护栏。

11.3  预期效果

本工程设计中对危害职工安全卫生和各种因素，采取了相应的防护措施，使对操作者的危害程度尽量减少。在站区内绿化，美化环境，使各项环境指标达到国家各有关环境法规的规定，保证全体职工在安全、卫生环境中工作。

考虑到污水处理站规模不大，人员较少，不用单设安全卫生机构和专职人员，由厂内相应机构兼职人员负责指导全站职工的安全卫生工作。

12. 环境保护

12.1  影响环境的主要项目

12.1.1  污水

本项目的污水排放量和排水水质详见1.4及1.6。

12.1.2  噪声

本项目最大噪声源为隔膜泵，共设2台。最大噪声小于80dB（A）。

12.1.3  废渣

本项目废渣主要来自污泥浓缩脱水后的污泥。

12.1.4  废气

本项目调节池、贮泥池和脱水间有少量异味。

12.2  主要防治措施

主要采用先进的生物处理方法，其处理工艺流程、工程设施及其处理后水质标准达到污水综合排放标准。

污泥经浓缩池浓缩脱水处理后外运、填埋。

调节池采用地下式封闭结构，贮泥池采用地上式结构，脱水间设置机械通风系统可消除异味。

12.3  环保处理预期效果

本项目采用上述防治措施后，其环境效果将显著改善。

13. 工程投资估算

13.1  编制说明

13.1.1编制依据

·2009年《湖南省建筑工程概算定额》

·2009年《湖南省建筑工程单位估价表》

·2010年《湖南省统一安装工程基价表》

13.1.2设备、材料及有关建筑费用的确定

    ⑴ 设备价格

参照有关厂家报价

⑵ 材料价格按照湖南省建设工程造价管理总站发布的价格信息和近期市场价格。

⑶ 本概算以污水处理站虚拟围墙内为界，且不包括基础处理费用。

13.2  投资估算

13.2.1 构建筑物清单

14. 运行费用预估

运行费用包括动力费、水费、药剂费、人工工资及福利等，但不包括固定资产折旧费。

（1）动力费：电费按0.6元/kw.h计

（2）工资及福利费:

项目建成后污水处理厂定员4人，工资福利费按18000元/人.年计。

（3）药剂费：

药剂费包括酸、碱、PAM（阴离子）、PAM（阳离子）、CaCl2等化学药剂等，按年消耗量及市场价格并考虑运费估算。

（4）水费:

污水处理厂耗水量为10m3/d，水费按1.80元/m3计，则水费为18元/d。

（5）正常生产工期：每年按330天计算。

单位水量直接处理成本：1.58元/m3.d。

       湖南永清水务有限公司

                                            2010年6月26日