涠洲终端污水处理厂初步设计报告

涠洲终端污水处理厂初步设计报告

涠洲终端处理厂

污水生化处理改造项目初步设计报告书

XXXX

二OO九年六月

涠洲终端处理厂

污水生化处理改造项目初步设计报告书

承担单位：XXX

委托单位：中海石油（中国）有限公司湛江分公司

项目负责：

报告编写：

工艺：

土建：

自控：

电气：

概算：

其余参加人员：

二OO九年六月二十日

初步设计文件组成

1．涠洲终端处理厂污水生化处理改造项目初步设计报告书。

2．工程概算书

3．设计图纸

（1）废水处理站平面图

（2）污水处理流程图

（3）ABR和中间调节池工艺图

（4）SBR工艺图

（5）滤池工艺图

（6）浓缩池工艺图

（7）污泥脱水车间布置图

（8）部分铁件大样图

（8）ABR和中间调节池建筑图

（9）SBR建筑图

（10）滤池建筑图

（11）浓缩池建筑图

（12）供电系统图

（13）自动控制系统布置图

（14）工艺设计说明

（15）土建设计说明

（16）管道、管件统计表

第一章总论

1.1 项目背景

1.1.1 项目名称

涠洲终端处理厂污水生化处理改造项目

1.1.2 承办单位情况

中海石油（中国）有限公司湛江分公司。涠洲终端处理厂于1998年8月正式建成投产，是南海西部石油公司第一个自营综合性油气处理项目，位于广西北海涠洲岛西南部，占地30万平方米，包括一个油气处理厂、碳黑厂、原油外输单点系泊装置、专用码头等。涠洲终端处理厂主要接收来自海上涠10—3油田、涠11—4油田和涠12—1油田的油气，设计年处理原油200万吨，日处理天然气43万立方米。

1.1.3 设计范围、依据

1.1.3.1 设计范围

本污水处理站设计范围为含油污水处理工艺设计、处理站辅助建筑物及办公楼的建筑设计、水处理构筑物的结构设计、处理站工艺管道设计以及机械设备控制供电设计。

1.1.3.2 设计依据

1．涠洲终端处理厂污水生化处理改造项目建议书；

2．涠洲终端处理厂污水生化处理改造项目的批复；

3．涠洲终端处理厂污水生化处理改造项目委托书；

4．“涠洲终端厂污水处理平流式厌氧实验”的合同，2004年10月；

5．《涠州终端处理厂污水平流式厌氧处理实验报告》，2005年3月；

1.1.3.3 设计原则、规范标准（列出相关规范、标准）

1．设计原则

（1）贯彻国家关于环境保护的基本国策，执行国家规定的相关法规、规范及标准；

（2）根据含油污水的特点，结合《涠州终端处理厂污水平流式厌氧处理实验报告》选择行之有效的适应性强、操作灵活、效果稳定、管理简便、节约能耗的工艺处理流程。

（3）构筑物采用集约化布置方式，减少管理点。

（4）平面布置分区明确，高程布置根据场地条件合理选择高程，确保污水处理后安全排放，降低污水提升能耗，并减少土方量，降低建设费用。

（5）污水处理系统采用自动控制设计，建立完善的监测系统和各级PLC控制，对污水处理全过程进行监测和控制。

（6）处理设备选择低能耗、高效率的设备。

2，规范标准

（1）

（2）

（3）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）

（9）

（10）

1.2 项目概况

1.2.1 项目地理位置及基本情况

1.2.1.1 项目地理位置

拟建的污水处理工程位于中海石油（中国）有限公司涠洲终端处理厂厂区东南角，现为原电解处理的出水停留池，占地面积约1500平方米。涠洲终端处理厂位于广西北海涠洲岛西南部，占地30万平方米。

1.2.1.2 涠洲岛基本情况（补充）

1．行政区划及社会经济概况

涠洲岛，隶属北海市，位于广西北海市南56公里的海面上，岛形近似于圆形，东西宽约6公里，南北长约6.5公里，面积近26.6平方公里，是广西沿海最大的岛

屿。附近海域水产丰富，景色秀丽。目前涠洲岛上居住着约1.５万居民，由客家、黎族以及当地村民组成，其中以客家人居多。岛上火山地貌独特，火山口、火山灰、火山熔岩、火山弹和各种海蚀海积景观随处可见，有“火山地质博物馆”之称。环岛周围还生长着繁茂的珊瑚礁，多达３０多个品种，近年来岛上开展的潜水旅游吸引大量户外运动爱好者和普通游客。

2．自然条件

（1）地形地貌。涠洲岛为玄武岩台地，地表微微起伏，覆盖着一层厚厚的紫红色玄武岩风化物。岛之地势南高北低，南部东、西拱手一带最高，海拔均在75米左右，向北逐渐倾斜，到北部之北港村一带海拔降至20米左右，然后逐渐过渡到平坦宽阔的沙质海滩，地貌类型比较简单。

（2）工程地质及地震烈度。

（3）气象条件。

（4）水文条件。

1.2.2 建设规模与目标

污水处理站处理规模为1000m3/d，处理出水执行《污水综合排放标准》的《第二类污染物最高允许排放浓度一级新扩改标准》（GB8978－96）(当地环保部门主要在线监控指标为pH、NH4－N、COD)。其相关水质指标如下：

CODcr：100 mg/L；NH4-N：15 mg/L；pH值： 6.0～9.0

1.2.3 项目建设的意义（补充）

第二章污水处理站设计

2.1 工艺方案的确定

2.1.1 工艺方案的选择原则

污水处理站工艺方案的确定遵循以下原则：

（1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到规定的排放标准。

（2）运行管理方便，运转灵活，并可根据进水水质的变化调整运行方式和工艺参数，最大限度地发挥处理装置和构筑物的处理能力。

（3）选定工艺的技术及设备应因地制宜，便于养护、维护，较先进。

（4）便于实现工艺的自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。

2.1.2 污水处理工艺方案比较

根据涠州终端处理厂污水小试、中试报告，含油废水通过采用化学混凝法处理、好氧处理、厌氧+好氧组合工艺对比实验确定污水处理以生物处理技术为主体，采用厌氧+好氧组合工艺。

2.1.2.1 生物处理原理

污水生物处理是利用污水中的细菌、真菌以及原生动物、后生动物等微生物的作用，分解污水中的污染物，从而实现污水净化。按照污水生物处理的条件，又可分为：厌氧生物处理和好氧生物处理两种。

（1）好氧生物处理：在有氧的情况下，利用好氧微生物的作用处理有机废水。在生物处理过程中，污水中的溶解性有机物透过细菌的细胞壁和细胞膜而为细菌所吸收；固体的和胶体状的有机物先附着在细菌体外，由细菌所分泌的外酶将其分解为溶解性物质，再渗入细胞。细菌通过自身的生命活动—氧化、还原、合成等过程，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，放出细菌生长、活动所需要的能量，而把另一部分有机物转化为生物体所必需的营养物质，组成新的细胞，于是细菌逐渐生长繁殖、产生更多的细菌。其它微生物摄取营养后，在它们体内也发生相同的生物化学反应。

（2）厌氧生物处理：在无氧的条件下，利用厌氧微生物（主要是厌氧菌）的作用处理有机废水。厌氧微生物首先将污水中的高分子有机物降解为低分子的有机酸、醇及二氧化碳、氨、硫化氢等气体，并放出细菌生长、活动所需的能量。然后，厌氧微生物进一步将低分子的有机酸和醇进行降解，并在此过程中合成自身的细胞物质。厌氧菌对有机物进行厌氧分解时，主要经历两个阶段：酸性发酵阶段和碱性发酵阶段。分解初期，微生物活动中的分解产物是有机酸、醇、二氧化碳、氨、硫化氢与其它硫化物以及磷化氢等。在这一阶段，有机酸大量积累，pH值随即下降，称为酸性发酵阶段，参与的细菌统称为产酸细菌。在分解后期，由于所产生的氨的中和作用，pH值逐渐上升。另一群统称为甲烷细菌的微生物开始分解有机酸和醇，产物主要是甲烷和二氧化碳。随着甲烷细菌的繁殖，有机酸迅速分解，pH值迅速上升。这一阶段称为碱性发酵阶段。

2.1.2.2 方案概述

厌氧+好氧组合工艺目前广泛的应用与中高浓度、难降级的有机废水。目前国内外厌氧反应器应用的主要类型有厌氧滤池（AF）、升流式厌氧污泥床反应器

（UASB）、厌氧折流板反应器（ABR）、厌氧颗粒污泥膨胀床反应器（EGSB）等。好氧反应器主要有接触氧化池、SBR反应器、氧化沟。曝气生物滤池等。鉴于本设计的水质水量特征，设计初步确定两个处理方案，并通过实验运行，评价其处理效果。

（1）方案一：UASB＋SBR组合工艺处理含油废水

UASB反应器和SBR反应器串连运行。

升流式厌氧污泥床反应器是荷兰的Lettinga教授研究开发的一种高效厌氧生物处理反应器，其上部设置气、固、液三相分离器，下部为污泥悬浮层区和污泥床区，废水用泵连续或脉冲由反应器底部均匀进入污泥床区，与厌氧颗粒污泥充分接触反应，有机物被厌氧微生物分解成沼气。液体、气体与固体形成混合液流上升至装配式三相分离器，使三者很好地分离，颗粒污泥回流到污泥床内，沼气通过导管流入沼气柜，处理过的水由出水槽排走。反应过程约80％以上的有机物被转化为沼气，完成废水处理过程。其基本结构见图2-1

图2－1 UASB反应器结构示意图

序批式活性污泥法（简称为SBR工艺）是近年来引起国内外广泛重视、研究和应用日趋增多的好氧生化工艺之一。其工作核心是SBR反应池，该池集水质均化、初次沉淀、生物降解、二次沉淀等功能于一体，整个工艺简洁，运行操作可通过自动控制装置完成，管理简单，投资省。

SBR工艺的序批式包含两层含义：一是运行操作在空间上按序列、间歇的方式进行，由于污水大都市连续或半连续排放，处理系统中至少需要2个或多个反应器交替运行，因此，从总体上污水是按顺序依次进入每个反应器，而各反应器相互协

调作为一个有机的整体完成污水净化功能，但对每一个反应器则是间歇进水和排水；二是每个反应器的运行操作分阶段、按时间顺序进行，典型的SBR工艺的一个完整的运行周期由五个阶段组成，即进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排水阶段和闲置阶段，从第一次进水开始到第二次进水开始称为一个工作周期。

进水阶段是反应池在短时间内接纳需要处理的污水，同时起到调节和均质的作用，此阶段可曝气或不曝气。反应阶段是停止进水后的生化反应过程，根据需要可在好氧和缺氧条件下进行，也可两种条件下交替进行，但一般以好氧为主。沉淀阶段停止曝气，进行泥水分离。经过一定时间的沉淀，进入排水阶段，利用排水装置将上清液排出反应池。排水结束到第二次进水的时间间隔为闲置阶段，这一阶段曝气或不曝气均可，此时通常不进水，而是通过内源呼吸作用使微生物的代谢速度和吸附能力得到恢复，为下一个周期创造良好的初始条件。在每一个运行周期内，各阶段的运行参数都可以根据污水水质和出水指标进行调整，并且可根据实际情况省去其中的某一阶段，还可以把反应期与进水期合并，或在进水阶段同时曝气等，系统的运行方式十分灵活。SBR典型的运行模式见图2－2。

图2－2 SBR反应器的典型运行模式

（2）方案二：ABR＋SBR组合工艺处理含油废水

厌氧挡板式反应器和SBR反应器串连运行。

厌氧挡板式反应器是美国Mccarty于1982年开发的一种新型厌氧活性污泥法。厌氧挡板式反应器内部垂直于水流方向设多块挡板来保持反应器内较高的污泥浓度以减少水力停留时间。挡板把反应器分为若干个上向流室和下向流室。上向流室比较宽，便于污泥聚集，下向流室比较窄，通往上向流的导板下部边缘处加60°的

导流板，便于将水送至上向流室的中心，使泥水充分混合保持较高的污泥浓度。当污水COD浓度高时，为避免出现挥发性有机酸浓度过高，减少缓冲剂的投加量和减少反应器前端形成的细菌胶质的生长，处理后的水进行回流，使进水COD稀释至大约5～10g/L，当污水COD浓度较低时，不需进行回流。厌氧挡板式反应器结构如如图3所示。

图2－3 厌氧挡板式反应器结构示意图

2.1.2.3 方案比较

根据涠州终端处理厂污水平流式厌氧处理实验报告，UASB+SBR联合处理含油废水实验结果见表2－1，ABR+SBR联合处理实验结果见表2－2。

项目

进水指标出水指标(mg/L) 备注

水质指标

COD(mg/L) 400～460 30~70

SS(mg/L) 60～650 ＜25

石油类(mg/L) 10～50 未检出

S2-(mg/L) 15～20 ＜0.2

*注：小试数据。

进水指标出水指标备注

项目

水质指标

pH 7.2～7.5 6～9

Cl-(mg/L) 11000～15000 ——

COD(mg/L) 150～304 ＜50

SS(mg/L) 150～600 13～27

石油类(mg/L) 5～30 ＜0.05

S2-(mg/L) 10～20 ＜0.2

总盐度-(g/L) 27～32 ——

*注：中试数据。

对比UASB+SBR组合工艺、ABR+SBR组合工艺处理含油废水实验结果，从工艺的运行管理，处理效果、耐冲击负荷等方面对两个方案进行比较。比选方案的主要区别在厌氧处理反应器的选择上，两种不同厌氧反应器比较如下：

（1）构筑物结构：UASB池体结构较复杂，其三相分离器对设计要求较高，且单反应器存在明显的床体水流沟流的现象；ABR反应器采用多格室结构代替单室反应器结构，无专用的气固液分离系统，结构简单。

（2）反应启动时间：UASB污泥驯化期40天以上，不宜间歇运行，污泥床破坏后重新启动困难；ABR污泥驯化期在20天左右，各隔室的微生物随流程逐级递变，可间歇运行。

（3）设计、运行管理：UASB的三相分离器对设计和运行的要求较高，处理低浓度污水时，有机物浓度低，产气量少，污泥间无良好的间隙性，有机物和污泥的传质作用较差，处理效率受到一定限制，且为使UASB布水均匀，反应需设搅拌器使泥水充分接触，这在实际工程中较难控制。ABR不需要专门的布水系统，也不需要设置专用三相分离器，其运行管理简单。

（4）成本及运行费用：根据有关资料显示，在处理相同负荷的有机废水，UASB 与ABR相比，一次性成本和常年运行费用均较高。

综上所述，虽然实验结果说明UASB+SBR组合工艺、ABR+SBR组合工艺都能有效地处理本设计含油废水，但厌氧段宜采用处理原理和效果相似，且运行管理方便的ABR反应器。

污泥回流 曝气

上清液

回流

2.1.2.4 工艺流程

涠州终端处理厂废水处理工艺推荐采用以ABR+SBR 为主体的方案，具体工艺流程见图2－4。

原污水→水质调节池→厌氧处理池→中间调节池→SBR 反应池→过滤池→贮水池→达标排放

污泥浓缩池→污泥脱水机房→泥饼外运 图2－4 涠洲终端处理厂污水处理方案工艺流程

图

说明：

（1）本工艺采用生化（ABR+SBR ）组合工艺对污水进行处理。污水进入厌氧池进行厌氧处理，再泵入SBR 池内进行8-10小时的好氧生化处理，污泥回流至厌氧反应池，多余污泥进入浓缩池浓缩处理后经过脱水处理后将泥饼外运填埋处理。处理后出水经贮水池后达标排放。

（2）本工艺采用了较为稳定的处理技术，各处理技术工艺成熟；所设各构筑物的功能明确，组合合理，处理过程中运行稳定，操作简单，便于管理，通过各构筑物的综合处理，完全可达到国家污水综合排放的一级标准。

2.2 推荐工艺方案工程设计

2.2.1 工程内容概述

设计污水处理站日处理规模1000m3/d ，主要工程内容为 （1）污水、污泥处理工艺设计。

（2）厂区附属建筑。

（3）供电系统及自动控制系统。

（4）供水系统。

（5）厂区总平面及配套设施。

2.2.2 污水处理工艺设计

2.2.2.1 构筑物单体设计

（1）厌氧处理池

◇设计规模：1000 m3/d

◇停留时间：＞36h

◇功能：大分子物质降解为小分子物质，提高污水的可生化性，COD Cr 去除30%

◇结构型式：钢筋混凝土，半地下式结构

◇规格：V=22.2×9.9×4.5，两座

◇排泥方式：穿孔管静压排泥

◇主要配套设备及仪表

□排泥阀

型式：立式

型号：

参数：Q＝，H＝

数量：16个

（2）中间调节池

◇设计规模：1000 m3/d

◇停留时间：8h

◇功能：功能：调节均衡SBR池进水水质水量

◇结构型式：钢筋混凝土，半地下式结构

◇规格：V=20.0×4.0×4.5，1座

◇主要配套设备及仪表

□无堵塞防腐蚀潜污泵150WFB（5台），防腐污泥泵1台

型式：立式

型号：

参数：Q＝，H＝

功率：

数量：

□止回阀

型式：立式

型号：

参数：Q＝，H＝

功率：

数量：

（3）SBR反应池

◇设计规模：1000 m3/d

◇反应周期：12h，其中进水1.0 h，嚗气8.0 h，沉淀2 h，排水1.0

◇功能：进一步去除污水中有机物及悬浮物

◇结构型式：钢筋混凝土，地上式结构

◇规格：V=12.0×6.0×5.5，3座

◇排泥方式：穿孔管静压排泥

◇主要配套设备及仪表

□滗水器

型式：旋转式滗水器

型号：PS－3000

参数：撇水深度2.8m，处理水量180 m3/h，过水流速＜30L/m·s

功率：0.55KW

数量：3套（配现场控制柜、远程控制接口）

□鼓风机

型式：三叶罗茨风机

型号：BK5003

参数：Q＝200 m3/h，H＝60KPa

功率：7.5KW

数量：6台，三用三备

□排泥阀

型式：

型号：

参数：

数量：3

（4）污泥浓缩池

◇设计规模：

◇设计参数：

◇功能：收集厌氧池、好氧池排放污泥，进行浓缩

◇结构型式：

◇规格：

◇主要配套设备及仪表

□污泥泵

型式：

型号：

参数：

功率：

数量：

□污泥脱水设备

型式：带式压滤机

型号：

参数：处理量，泥饼含水率。

功率：

数量：

（5）过滤池

◇设计规模：

◇设计参数：过滤滤速，反冲洗强度

◇功能：截留好氧反应池出水中的微小悬浮颗粒物，保证处理出水的SS 达标。

◇结构型式：

◇规格：

◇主要配套设备及仪表

□反冲洗泵

型式：

型号：

参数：

功率：

数量：

（6）蓄水池

◇设计规模：

◇设计参数：水力停留时间12h

◇功能：储存处理系统出水，稳定水质、储存事故污水和过滤池反冲

洗用◇结构型式：钢筋混凝土

◇规格：

◇主要配套设备及仪表

□反冲洗泵

型式：

型号：

参数：

功率：

数量：

2.2.3 厂区附属建筑物

2.2.4 供配电设计

2.2.4.1 供电负荷

2.2.5 自动控制及仪表

2.2.5.1 控制系统及仪表设计原则

◇整个工艺生产过程实现实时操作、设置、控制、显示、报警，最大限度减少工作人员。

◇系统可以实现手动和自动的切换，在非正常运行状态下，对每台设备和控制阀门进行手动控制。

◇电气设备和工艺过程的控制由一个控制系统完成，提高系统的完整性和可靠性。

◇对工艺流程画面实现动态模拟显示，动态跟踪参数，直接了解设备的运行状况。

◇现场仪表的选型原则是满足工艺要求、质量可靠的产品。

2.2.5.2 控制系统

本工程自控系统的控制级别设置为三层：

◇第一层现场手动控制：在各电气站点设置现场手动控制箱，可单独启

停各测试设备及各执行机构。

◇第二层PLC逻辑联动控制：由PLC根据现场各测试设备采集的数据

及系统设备运行逻辑关系，自动控制各站点内的电气设备运行状态。

◇第三层中央控制：计算机监测、修改PLC控制参数、上位机点动控制，

实现实时监控。

2.2.5.3 硬件和软件系统

◇硬件系统：包括可编程控制器（PLC）、PC机、人-机接口系统、自动化智能仪表、以及传感器和执行机构。

◇软件系统：包括Intouch 5.6 组态软件、动态链接库、运行及监控软件包等。

2.2.5.4 主要控制回路

◇调节池液位与污水提升泵：调节池设置高、低液位检测，由PLC实现液位于提升泵的联锁。低液位提升泵停止工作；提升泵的开动顺序由PLC按时间顺序实现自动切换。

◇滗水器启闭控制：滗水器为实现自动运行而设置四个微动开关和浮球，当水池水位高低，浮球发出电控信号，完成排水后，滗水器在返回到起始位置。

◇SBR池溶解氧控制：由PLC根据在线溶氧仪确定溶解氧量，控制鼓风机供氧量。

2.2.6 机械设计

2.2.7 环境保护

2.2.8 人员编制及运行管理

第三章设备管件系统、构建筑物

3.1 机械设备一览表

序号名称规格数量单位备注

1 耐腐蚀提升泵150WFB5台

2 鼓风机TSB150 6 台

3 耐腐蚀污泥泵 3 台

4 板块压滤机 1 台

5 滗水器 3 套

6 反冲洗泵WQ250-7-11 1 台

3.1 管材管件

序号名称规格数量单位备注3.3 构筑物一览表