【案例】實驗室污水處理工程設計詳細方案分享

實驗室污水處理工程設計方案，本方案包含污水處理工藝、污水處理設備、污水排放標準等詳細信息，總體請看下文。

第一章、總則

1、建設規(guī)模

本次工程確定規(guī)模為：Q=120m3/d，按每天運行24小時計算，時均處理量為5t/h。

2、標準及規(guī)范

《中華人民共和國環(huán)境保護法》 (2015年1月);

《中華人民共和國水污染防治法》 (2008年6月);

《中華人民共和國固體廢棄物污染環(huán)境防治法》(1995年10月);

《建設項目環(huán)境保護管理條例》 (國務院令第253號1998年11月);

《建設項目環(huán)境保護設計規(guī)定》 (國環(huán)字(87)002號文)。

《工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準》2008年修訂 (GB12348-2008);

《土工合成材料應用技術規(guī)范》 (GB50290-98);

《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》 (GB50068-2001);

《建筑地基基礎設計規(guī)范》 (GB50007-2002);

《混凝土結構設計規(guī)范》 (GB50010-2010);

《工業(yè)與民用供配電系統(tǒng)設計規(guī)范》 (GB50052-95);

《低壓配電裝置及線路設計規(guī)范》 (GB50054-92);

《建筑電氣設計技術規(guī)范》 (JBJ/T16-2008);

《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》 (GBZ1-2010);

《室外排水設計規(guī)范》 (GB50014-2006);

《三廢處理工程技術手冊》;

《地表水環(huán)境質量標準》 (GB3838-2002);

《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染物控制標準》(GB18599-2001);

《建筑結構荷載規(guī)范》 (GB50009-2001);

《建筑給水排水設計規(guī)范》 (GB50015-2009);

《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》(GB50062-2008);

其他現(xiàn)行國家和地方有關規(guī)范、規(guī)定、標準。

3、編制原則及依據

(1)嚴格執(zhí)行國家和工程當地現(xiàn)行有效的有關規(guī)范和標準。在設計中，充分考慮新的國家規(guī)范及升級改造出水水質達標排放，選擇適合工藝以滿足要求。

(2)在滿足工程建設目標的前提下，方案設計不僅要考慮建設的技術經濟合理性，更應結合當地的生產條件、習慣和管理經驗，考慮生產運行的安全、可靠、便捷和低成本。

(3)方案設計應積極響應國家近階段提出的宏觀調控政策，充分考慮節(jié)約資源、能耗和盡量減少工程建成后對周邊環(huán)境的影響，積極響應最新技術規(guī)范，積極穩(wěn)妥的利用新技術。

(4)設計方案的總體布局與污水處理區(qū)域現(xiàn)狀格局及規(guī)劃合理銜接，并充分考慮現(xiàn)狀進出污水管及電力進線管。

(5)在設備選型中，充分性價比的情況下，盡可能選用國內同行業(yè)中節(jié)能效果好的新設備。污水泵采用高效不堵塞污水泵，其工作效率大多達到82%以上，大大降低常年運轉電耗。

(6)在工藝設計中盡可能做到各構建筑物、各工段流程合理、布局緊湊，盡量減少各物料周轉的距離，降低能耗?？倛D布置中，能耗大的構筑物盡可能靠近各動力站房，以降低實際生產中不必要的能源消耗。

(7)在工藝高程布置上，盡量做到合理緊湊，減少構筑物之間的水頭損失，使泵的能耗降低，各構筑物之間盡量利用重力自流形式。處理構筑物進行合理分組，適應水質、水量的變化。

(8)構建筑物外觀設計要體現(xiàn)時代風貌，簡潔、美觀、大方，注重環(huán)保意識和景觀設計，力求升級改造范圍內景觀與周邊環(huán)境和諧。

(9)污泥排放量小，運行能耗低，運行費用省;

(10)運轉管理方便。

第二章、污水水質水量及排放標準

1、水質水量概況

1.1、設計進水水量

1.2、進水水質(取水樣實測)

1.3、污水處理系統(tǒng)出水水質

根據二期項目環(huán)境評價報告提出的廢水處理要求，該項目實施后排放的廢水須達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)中的三級標準

單位：mg/l

第三章、污水處理工藝論證

1、污水處理工藝方案選擇原則

為了實現(xiàn)污水處理建成后能夠穩(wěn)定高效運行、同時節(jié)約工程投資以及運行費用，工藝必須滿足以下幾個原則：

(1)依據進水水質、水量以及出水水質，處理工藝需先進、高效、合理、經濟、能穩(wěn)定達標;

(2)出水標準嚴格按照相關標準執(zhí)行。

(3)作為污水處理的工藝，合理穩(wěn)妥的選取設計參數，保證運行效果穩(wěn)定達標。

(4)關鍵的水處理儀表設備可考慮采用國外設備，其余選用國內生產設備;

(5)總平面布置時考慮構筑物合理布置，力求流程順暢，構筑物之間緊湊少占地;

(6)工程的勞動組織、勞動定員、環(huán)境保護和安全衛(wèi)生均嚴格執(zhí)行國家和地方的有關規(guī)定。

2、污染物去除分析

處理污水中不同污染物的去除方式主要有以下幾種：

(1)SS的去除

2.1、絮凝、沉淀工藝

2.1.1、混 合

混合是污水與混凝劑或助凝劑進行充分混合的工藝過程，是進行絮凝和沉淀的重要前提，混合是混凝劑的水解產物迅速混合到水體的每一個細部，并使水中膠體顆粒脫穩(wěn)的過程。

混合的方式有很多種，常見的有管式混合、機械混合等。

①管式混合：管式混合是通過管道或管道零件產生局部阻力，使水流發(fā)生湍流，從而使水體和藥劑混合。管式混合的優(yōu)點是設備簡單、不占地;缺點是當流量減小時，可能在管中絮凝沉淀。一般管道混合效果較差。

②機械混合：依靠外部機械供給能量，使水流產生紊流，它的優(yōu)點是水頭損失小，適應各種流量變化，能使藥劑迅速而均勻的擴散至水體中，同時使膠體顆粒脫穩(wěn)，具有節(jié)約投藥量等特點。缺點是增加相應的機械設備、需消耗電能、同時也相應增加了機械設備的維修及保養(yǎng)工作，管理維修比較復雜。

③列管式混合器：它是利用水流通過列管產生高頻漩渦，使數種物料充分混合，它混合效果好、構造簡單、制作安裝方便、水頭損失小，可節(jié)約藥劑20%～30%，運行費用較低。

2.1.2、絮凝

絮凝過程就是使具有絮凝性能的微絮粒相互碰撞，從而形成較大的絮粒，以適應沉淀分離的要求。為了達到完善的絮凝效果，必須具備兩個主要條件：一是具有充分絮凝能力的顆粒;二是保證顆粒獲得適當的碰撞接觸而又不致破壞的水力條件。所以，絮凝池的設計應根據水質、水量、污水工藝高程布置、沉淀池形式及維修條件等因素確定。旋流絮凝池、折板絮凝池、機械絮凝池、網格絮凝池、小孔眼網格絮凝池等為常用的絮凝形式。

①旋流絮凝池：旋流絮凝池的優(yōu)點為容積小、水頭損失較小。其缺點為池體較深、在地下水位較高處施工較困難、絮凝效果較差。

②折板絮凝池：它是利用在池中加設一些擾流單元以達到絮凝所要求的紊流狀態(tài)，使能量損失得到充分利用，能耗與藥耗有所降低，停留時間縮短。折板絮凝池的優(yōu)點為絮凝時間短、容積小、絮凝效果好。其缺點為造價較高。

③機械絮凝池：機械絮凝池的優(yōu)點為絮凝效果好、水頭損失小、絮凝時間約為12～15分鐘。由于增加了機械設備，攪拌漿的轉速調整可適應不同的水量和水質，但對機械設備質量要求較高、機械設備維護量大、管理比較復雜、機械設備投資高、運行費用大。

④網格(柵條)絮凝池：是應用紊流理論的絮凝池。絮凝池分成許多面積相等的方格，水流上下交錯流動，直至出口，在全池約三分之二的分格內，垂直水流方向放置網格或柵條，在水流通過時，形成了良好的絮凝效果。但當水量發(fā)生變化時將影響絮凝效果，還存在末端池底積泥現(xiàn)象，堵塞網眼現(xiàn)象。

⑤小孔眼網格絮凝池：是在流道中設置網格，使參數達到對絮凝過程的控制。它的應用減少了絮凝時間、提高了絮凝效果，但在生產應用中會出現(xiàn)如下問題：

a、水流中的垃圾、雜質引起網眼堵塞，影響絮凝效果;對格柵的錯誤操作或維護、更換過程都會導致大量的垃圾進入后續(xù)構筑物，導致網格的完全破損;

b、礬花絮體沉降于網眼表面，導致網格變形，嚴重影響絮凝效果;

c、過網水流短流問題嚴重，對絮凝效果的影響也很大;

d、過網水頭損失大、水量大時池體標高不能滿足要求，絮凝效果會下降;

e、設備使用壽命短。

⑥翼片隔板絮凝池：翼片隔板絮凝設備主要原理是利用邊界層脫離理論和顆粒碰撞的慣性效應，在絮凝池中順水流方向布置隔板，垂直水流方向設置翼片，使水流產生高頻漩渦，為藥劑和水中顆粒的充分接觸提供了微水動力學條件，并產生密實的礬花，設計時可進行水力分級和流態(tài)的控制得到理想的絮凝效果，構造簡單、施工方便、管理維修簡單、對污水水量和水質的變化適應性較強，絮凝效果穩(wěn)定。

2.1.3、本工程污水處理工藝的理論依據

混凝沉淀工藝中：列管式混合、翼片隔板絮凝和接觸絮凝沉淀。

①、混凝沉淀工藝中要求混合過程中產生高密度、高強度和小尺度渦旋。列管式混合器解決了普通混合器難以控制微尺度漩渦且混合效果受設備尺寸影響較大的問題。列管式混合器比管式靜態(tài)混合器對水量、水質的變化適應能力更強。同時列管式混合器相對于機械混合不占地，不需要消耗電能，不需要增加效應的機械設備。

②、絮凝池中，由于粒子尺度的增大，不能如混合過程一樣忽略粒子的跟隨性，需綜合考慮梯度凝聚和慣性凝聚。對尺度、密度較小的粒子，粒子跟隨性仍然很好，梯度凝聚仍然是主要的，隨粒子尺度和密度的增大，粒子跟隨性逐漸變差，慣性凝聚成為主要因素。強化梯度凝聚和慣性凝聚，以達到強化絮凝效果的目的，解決方法仍歸結于紊流渦旋控制。而現(xiàn)有的折板絮凝池、機械絮凝池、網格絮凝池無法很好對紊流渦旋控制。綜合以上因素，我公司在污水項目研制了新型的絮凝池控制工藝――星形翼片隔板絮凝設備。通過控制隔板與翼片的尺寸比，對渦旋的強度、尺度進行強化控制并實現(xiàn)慣性力與剪切力的優(yōu)化控制。由于翼片隔板為十字對稱結構，流體通過翼片隔板控制區(qū)后，隔板兩側被分隔的流體以及相鄰隔板間同一流道的流體發(fā)生容并、干涉作用，加強了渦旋的宏觀均布，由此通過控制翼片隔板單元結構之間的距離，可以實現(xiàn)渦旋宏觀整體控制的均布性。星形翼片隔板設備達到了對渦旋的局部有效強化控制及整體多點均勻控制，提高了設備的可控性、高效性及靈活性，絮凝效率明顯提高，這就是微渦旋絮凝的基本原理，也是本工程所采用的絮凝反應池的基本原理。

第四章、工程設計

1、工藝流程圖

2、各處理單元去除效率一覽表

3、污泥處理工藝

本處理系統(tǒng)污泥主要包括柵渣、斜板沉淀池及以及二沉池排泥。系統(tǒng)污泥定期排入污泥池，只須定期處理即可。

4、主要污染指標去除措施

本方案中主要污染物的去除手段如下：

CODCr/BOD5的去除：通過反應沉淀池及生化處理，達到去除CODCr/BOD5的目的。

SS的去除：通過反應沉淀池、二沉池達到去除SS的目的。

5、工藝特點

¯生化反應工藝采用生物接觸氧化法，不僅提高了污水處理效果，同時還具有一定脫氮除磷的功能，可以使污水穩(wěn)定的達標。

¯設備采用埋地設置，基本不占地表面積、不需蓋房、不需采暖、保溫、地表可再建實驗廢棄物暫存庫。

¯采用生物填料，生物附著力好，同時在曝氣器的作用下使生物膜脫落更新，出水水質好且穩(wěn)定。

¯生化后的處理水可直接達到三級標準排放，設備簡單，操作方便。

¯系統(tǒng)控制由西門子PC機組裝，具有自動化程度高，操作管理簡單等特點。

6、主要工藝處理單元描述

6.1、格柵井(利舊)

實驗室污水自流入格柵井，格柵井內設置粗、細兩道格柵，用于阻隔污水中較大的雜質。

格柵井

結構尺寸：1000*600*1200mm

類 型：鋼砼結構

數 量：1座

6.2、雜質接受池(利舊)

經格柵處理后的污水流入雜質接受池，通過格柵的細小雜質在該池中得以進一步的沉淀，保證雜質不進入后序的污水提升泵中堵塞管道和泵體。

6.3、調節(jié)池

經雜質接受池進一步處理后的污水流入調節(jié)池進行水質、水量的調節(jié)，以保證進入反應池的污水連續(xù)穩(wěn)定。在調節(jié)池設置兩臺提升泵。接受池和調節(jié)池為一體池。

調節(jié)池(利舊)

結構尺寸：6000*4500*2500mm

類型：鋼砼結構

數 量：1座

配套設備

1、調節(jié)池提升泵

設備參數：

規(guī)格：Q=5m3/h，H=13m，N=0.37kw。

數 量：2臺

配套設備

2、液位計

設備參數：

規(guī) 格：0-5m

數 量：1臺

6.4、反應池

反應池內安裝星形翼片隔板絮凝設備。

結構尺寸：1000*4000*4000mm

類 型：鋼砼結構

數 量：1座

配套設備

翼片隔板設備

材質：LYG-1改性PVC材質

數 量：2套

列管式混合器

規(guī) 格：DN50

材 質：不銹鋼

數 量：1套

PAC加藥裝置

加藥箱：500L,PE材質,帶攪拌機0.55KW

數 量：1臺

PAC投藥計量泵：0-6L/h，10bar

數 量：2臺

PAM加藥裝置

加藥箱：500L,PE材質,帶攪拌機0.55KW

數 量：1臺

PAC投藥計量泵：0-6L/h，10bar

數 量：2臺

6.5、斜板沉淀池

沉淀池采用斜板填料，斜板安裝傾角60度，上升流速2.5mm/s，沉淀池采用1套PP排水堰集水，以保證出水均勻。沉淀池排泥采用重力斗式排泥, 采用DN100排泥管，氣提排泥。

結構尺寸：2000*4000*4000mm

類型：鋼砼結構

數 量：1座

配套設備

PP集水堰

數 量：1座

V形斜板

數 量：8m2

斜板支架

數 量：8m2

6.6、接觸氧化池

斜板沉淀池出水自流至接觸氧化池，接觸氧化是一種最成熟、常用的好氧生物處理技術之一。池內設置生物填料，該填料比表面積大，約為200m2/m3;設計總氣水比8-10：1，污水在該池內劇烈充氧，并最大限度地保證后續(xù)設施的處理效果，曝氣頭采用管式曝氣頭，其氧利用率可達到30%以上，接觸氧化池采用固定床工藝，該工藝不僅能提高容積負荷，而且能降低污泥產量，降低投資成本及運行費用。絕大部分CODcr、BOD5在該池被降解去除，本方案中設計停留時間為14小時，以保證生物種群的多樣性，提高污水處理的效率，保證出水的水質。

PGB管式曝氣器：

使用壽命長，維護方便，由于采用優(yōu)質的三元乙丙及天然橡膠為制作材料，具有使用壽命長的優(yōu)點，而且結構為圓形管式結構，曝氣變形時受力均勻。

微孔曝氣管為骨架為中空結構，在使用過程中浮力小，振動小，無需特殊固定，安裝方便。

氧轉移效率高，我公司開發(fā)的微孔曝氣器單位面積微孔數量比普通微孔曝氣器高3-4倍，氣泡小;結構為四周微孔均勻出氣，通氣量高，壓力損失小，氧轉移效率高。

彈性填料：

用優(yōu)質的PP材料，長時間浸泡在廢水中不會降解，也不會有對微生物有毒害作用的物質溶出，優(yōu)于采用其它諸如聚氯乙烯等材質。

高的比表面積，單位體積的比表面積可達200 m2/m3，由于具有高的比表面積，則單位容積內生物量就高，處理效果好。

微生物的高活性。在填料的表面生長的微生物膜由于填料在曝氣沖刷作用下使微生物處于高活性的對數增長期，處理效率高。

設備主要參數如下：

接觸氧化池：

停留時間：14h

有效容積：70m3

數 量：1座

規(guī)格尺寸：5000*4000*4000mm

類型：鋼砼結構

曝氣風機：

型 號：HC801S

風 量：3.33m3/min

風 壓：0.4kgf/cm2

功 率：5.5kW

數 量：2臺

曝氣器：

名 稱：管式橡膠曝氣器

型 號：PGB-65

橡膠材質：三元乙丙+天然橡膠

數 量：1套

生物填料：

材 質：PP

數 量：40m3

6.7、二沉池

污水經生化池處理后自流進入二沉池，以進一步去除脫落的生物膜及懸浮物。該沉淀池設計成斜板沉淀池，沉淀池上設排水堰，中部為沉淀區(qū)，下部為污泥斗，經過沉淀處理的水通過排水堰達標排放，沉淀池設計表面負荷為1m3/m2.h。

設備主要參數如下：

二沉池：

表面負荷：≤1m3/m2˙h

數 量：1座

規(guī)格尺寸：3.0×5.0×3.0m

類 型：鋼砼結構

配套設備

PP集水堰

數 量：1座

V形斜板

數 量：8m2

斜板支架

數 量：8m2

6.8、輔助用房(利用原設備間)

控制柜、PAC、PAM加藥裝置、風機放置在原有設備間