污水处理厂工程可行性研究报告 232页

'前言郑州市位于河南省的中部，河南省的省会，国家历史文化名城，全国著名的商贸城市。郑州市是河南省的政治、经济、文化、科技、教育、金融和对内对外信息交流的中心，也是中西部地区重要的商品物资集散地和综合贸易中心。改革开放以来，郑州市利用具有的地理优势，调整产业结构，城市发展迅速。2003年全市生产总值首次突破千亿元大关，达到1102.1亿元，居全省第一。随着城市的快速发展，城市用水量的不断增加，污水排放量也不断增加。由于郑州市污水干管系统不尽完善和城区北部尚无污水处理厂，每天仍有大量未经处理的污水直接排入市内河道，对城市环境的影响越来越大，也加剧了地面水及地下水的污染，直接危害城市生态环境和人民身体健康。为改善郑州市的水污染状况，郑州市从1994年开始立项建设王新庄污水处理厂，规模为40万m3/d，并于2000年12月28日投入运行，该厂于2004年被建设部评为“全国十佳污水处理厂”。刚投产运转的五龙口污水处理厂，规模10万m3II /d，已投入试运行。这两座污水处理厂的建设，大大减轻了郑州市的水污染状况，并对改善市内及下游的水环境起到积极的作用。但是，由于郑州市北区为城市污水的空白区，每天仍有大量的污水未经处理直接排入市内的河流，继续影响市内环境。为解决水污染问题、保护环境和生态平衡，同时也为了保证社会和经济的可持续发展，郑州市委市政府决定对郑州市北区水环境污染进行综合治理，完善进厂污水干管系统，兴建郑州市马头岗污水处理厂。受郑州市污水净化有限公司的委托，天津市市政工程设计研究院和郑州市市政工程勘测设计研究院共同承担郑州市马头岗污水处理厂的可行性研究报告的编制工作，在搜集现场资料的基础上，我们对马头岗污水处理厂的选址、处理规模、建厂条件、污泥出路、拟采用的工艺路线进行了分析论证，并完成了可行性研究报告。在可研编制过程中，得到了郑州市污水净化有限公司和郑州市有关部门的大力支持和帮助，谨此表示衷心的感谢。II 目录第一章概述11.1工程项目背景11.1.1项目基本情况11.1.2编制过程11.2编制依据及主要设计资料21.2.1编制依据21.2.2主要基础资料31.2.3依据的主要规范及标准31.3编制范围51.4编制原则51.5工程内容摘要61.5.1工程服务范围61.5.2工程建设内容71.5.3本工程设计年限71.5.4工程效益71.5.5工程总投资8第二章城市概况92.1城市历史特点、地理位置、行政区划92.2城市规模及交通、通讯92.3自然条件10IX 2.3.1地形102.3.2城市水系102.3.3气象122.3.4工程地质132.3.5水文地质132.4城市供水状况142.4.1城市供水现状142.4.2供水规划162.5城市排水系统现状及存在问题162.5.1排水系统现状162.5.2城市排水系统存在问题192.6工程建设的必要性202.6.1淮河流域污染治理的需要202.6.2城市发展的需要212.6.3改变城市污水对生态环境影响的需要232.6.4建设郑州市马头岗污水处理厂工程的迫切性和必要性27第三章污水管网工程设计283.1已经立项的马头岗污水泵站及干管工程情况283.1.1马头岗污水泵站及干管工程项目实施情况概述283.1.2马头岗污水泵站及干管工程建设内容283.2马头岗污水处理厂配套管网工程设计303.3配套管道工程主要工程量34IX 3.4配套管道工程分期实施计划35第四章方案论证374.1工程建设规模论证374.1.1污水排放体制及排水系统374.1.2污水量预测374.1.3工程建设规模确定414.2污水处理厂进出水水质的确定414.2.1污水处理厂进水水质的确定414.2.2污水最终受纳水体及污水利用524.2.3污水处理程度及出水水质的确定524.3污水处理厂厂址的确定534.3.1污水处理厂选址原则534.3.2污水处理厂厂址的确定544.4污水处理工艺方案论证554.4.1方案选择的原则564.4.2污水处理工艺概述574.4.3污水处理工艺比选584.4.4污水处理工艺方案的确定664.4.5污水处理厂主要单体工艺选择704.5污泥处理工艺方案的论证764.5.1污泥处理的目的764.5.2污泥处理流程的选择77IX 第五章污水处理厂工程设计855.1污水处理厂平面布置855.2厂区高程设计875.3UCT工艺方案主要构筑物设计885.3.1粗格栅及进水泵房885.3.2细格栅及旋流沉砂池905.3.3计量槽915.3.4初沉池925.3.5初沉污泥泵房935.3.6UCT反应池935.3.7二沉池955.3.8回流污泥泵房965.3.9鼓风机房975.3.10加氯间及氯库985.3.11接触池995.3.12剩余污泥浓缩机房（浓缩脱水机房）1005.3.13污泥消化池1015.3.14污泥控制室1025.3.15沼气脱硫塔1035.3.16沼气罐1035.3.17沼气火炬1045.3.18污泥脱水机房104IX 5.4倒置A2/O工艺方案主要构筑物设计1055.5CAST工艺方案主要构筑物设计1075.5.1CAST工艺反应池1075.5.2鼓风机房1095.6电气设计1105.6.1设计范围1115.6.2供电电源1115.6.3负荷计算及配电方案1115.6.4设备选择1145.6.5无功功率因数补偿1155.6.6计量1165.6.7防雷与接地设计1165.7自控仪表设计1165.7.1污水处理厂控制系统的构成及功能1175.7.2现场工艺参数检测和设备控制要求1215.7.3厂区自控缆线敷设1325.8通信设计1325.9建筑设计1335.10结构设计1365.11采暖、空调设计138第六章再生水利用工程设计1416.1再生水回用的意义141IX 6.2我国再生水资源利用情况1416.3郑州市水资源利用情况及存在问题1426.4回用水工程项目建设的必要性及可行性1446.4.1污水回用的必要性1446.4.2污水回用的可行性1446.5再生水处理站近期建设规模的确定1466.6进、出水水质的确定1486.7工艺方案论证1496.8工艺设计1516.8.1处理工艺流程1516.8.2主要构（建）筑物及设备152第七章污泥处置1567.1污泥处置的必要性1567.2污泥处置原则1567.3常用污泥处置技术1577.3.1常用污泥处置技术概述1577.3.2常用污泥处置技术对比1597.4污水处理厂污泥处置方案论证1627.4.1供电电源1627.4.2郑州市污水处理厂污泥处置方案1627.4.3马头岗污水处理厂污泥处置方案的比较165第八章环境保护篇167IX 8.1本项目实施过程中对环境的影响及对策1678.1.1主要的环境影响1678.1.2缓解污水处理厂施工过程对环境影响的措施1698.2污水处理厂建成后对环境的影响及对策1718.2.1污水处理厂对环境的影响1728.2.2解决污水处理厂对周围环境影响的对策174第九章劳动保护篇1769.1编制依据1769.2主要危害因素分析1779.3安全卫生防范措施1809.4安全生产措施182第十章节能篇183第十一章消防篇18511.1总体布置18511.2厂前区防火18511.3污水处理区、污泥处理区防火18611.4消防给水18811.5电气防火设计18911.6通风与采暖防火设计190第十二章防腐篇192第十三章投资估算与财务分析194第十四章项目管理及实施计划195IX 14.1实施原则及步骤19514.2项目的管理机构及项目实施19614.2.1项目管理机构19614.2.2项目招投标19614.2.3设计、施工、安装与监理20014.2.4污水处理厂的调试与试运转20014.3项目实施计划20114.4污水处理厂的运行管理20114.4.1运行维护措施20114.4.2污水处理厂的运营方式20214.5人员编制203第十五章工程项目风险分析20615.1污水处理厂风险影响预测20615.2污水处理系统运行风险分析20615.3污水处理工程财务风险分析20715.3.1概述20715.3.2确定风险变量及其概率分布20815.3.3蒙特卡洛模拟计算21115.3.4财务风险分析结论214第十六章工程项目效益分析21516.1环境效益21516.2社会效益215IX 16.3经济效益216第十七章结论与建议21717.1结论21717.2建议218附件219附表238IX 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第一章概述1.1工程项目背景1.1.1项目基本情况工程名称：郑州市马头岗污水处理厂工程项目地点：郑州市107国道以东、马头岗军用机场以西、贾鲁河以南、马林支渠以北建设单位：郑州市污水净化有限公司编制单位：天津市市政工程设计研究院郑州市市政工程勘测设计研究院1.1.2编制过程天津市市政工程设计研究院和郑州市市政工程勘测设计研究院受郑州市污水净化有限公司委托，承担了郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告的编制工作。接受委托后我院立即组织有关设计人员前往现场搜集资料，在充分调研郑州市排水设施现状、排水规划情况、马头岗污水处理厂进厂管网建设情况、系统内排水设施现状情况的基础上，完成了马头岗污水处理厂可行性研究报告的编制工作。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告1.2编制依据及主要设计资料1.2.1编制依据《郑州市城市总体规划》（1995～2010）《郑州市建成区排水专项规划》（中国市政工程华北设计研究院，2002年9月）《郑州市马头岗污水泵站及干管工程可行性研究报告》（郑州市市政工程勘测设计研究院，2003年5月）郑州市发展计划委员会郑计资（2003）401号《关于郑州市马头岗污水泵站及干管工程可行性研究报告的批复》《郑州市马头岗污水泵站及干管工程初步设计》（郑州市市政工程勘测设计研究院，2003年8月）郑州市发展计划委员会郑计设（2004）27号《关于郑州市马头岗污水泵站及干管工程初步设计的批复》《郑东新区基础设施总体规划》（中国市政工程华北设计研究院，郑州市规划勘测设计研究院，2003年7月）《郑州市郑东新区龙子湖地区控制性详细规划》（中国市政工程华北设计研究院、郑州市规划勘测设计研究院，2003年9月）《郑州市污水治理工程马头岗污水处理厂项目建议书》（中国市政工程华北设计研究院，2004年4月）《设计任务委托书》（郑州市污水净化有限公司）《郑州市马头岗污水处理厂项目环境影响报告书》（报批版）（河南-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告省环境保护研究所，2005年3月）1.2.2主要基础资料郑州市污水净化有限公司提供的相关资料：《郑州市污水系统现状及规划图》《马头岗污水处理厂厂区构（建）筑物限高图》《马头岗污水处理厂厂区现状图》《马头岗污水系统现状水质监测》1.2.3依据的主要规范及标准1、《室外给水设计规范（97年版）》（GBJ13-86）2、《室外排水设计规范（97年版）》（GBJ14-87）3、《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）4、《恶臭污染物排放标准》（GB14454-93）5、《地下水质量标准》（GB/T14848-93）6、《环境空气质量标准》（GB3095-96）7、《工业循环水冷却设计规范》（GB50102-2003）8、《起重设备安装工程施工及验收规范》（GB50279-98）9、《城市环境卫生设施规划规范》（GB50337-2003）10、《城市污水处理厂污泥排放标准》（CJ3025-1993）11、《城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）12、《城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程》（CJJ60-94）13、《建筑设计防火规范（2001年版）》（GBJ16-87）-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告14、《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）15、《建筑灭火器配置设计规范（97年版）》（GBJ140-90）16、《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）17、《城市区域环境噪声标准》（GB3096-1993）18、《室内消火栓》（GB3445-1993）19、《建筑制图标准》（GB/T50104-2001）20、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）21、《建筑结构荷载规范》（GB5009-2001）22、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）23、《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）24、《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》（GB50212-2002）25、《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2004）26、《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）27、《采暖通风与空气调节设计规范（2001年版）》（GB50019-2003）28、《洁净厂房设计规范》（GB50073-2001）29、《10kV及以下变电所设计规范》（GB50053-94）30、《低压配电装置及线路设计规范》(GB50054-95)31、《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）32、《35～110kV变电所设计规范》（GB50059-92）33、《3～110kV高压配电装置设计规范》（GB50060-92）34、《工业企业照明设计标准》（GB50034-92）35、《供配电系统设计规范》（GB50052-95）-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告36、《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）37、《电力装置的电气测量仪表装置设计规范》(GB50063-90)38、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB50062-92)39、《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65-83）40、《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94）41、《旋转电机基础技术要求》(GB755-87)42、《继电保护和安全自动装置技术规程》(GB14285-93)1.3编制范围本可行性研究报告的编制范围主要包括：1、马头岗污水处理厂的厂外配套管网工程（由于进厂主干管、进厂路已经另外立项，不含在本工程范围内）；2、马头岗污水处理厂厂内工程；3、马头岗污水处理厂厂内再生水回用工程4、郑州市王新庄污水处理厂、五龙口污水处理厂、马头岗污水处理厂污泥处置工程。1.4编制原则1、贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告2、在城市总体规划指导下，实行城市污水综合治理，贯彻近远期结合，分步实施的方针，减轻城市污水排放对郑州市地表水、地下水造成的污染，改善城市河渠及下游河流的水体质量，力求获得最大的环境效益、社会效益和经济效益。3、根据城市基础设施建设统一规划，分期实施的方针，本着需要与可能相结合的原则，按近期（2010年）设计，同时考虑远期发展和合理衔接。4、充分利用现有排水设施，同步完善系统内的污水管网，使污水系统整体效益得以发挥。5、污水处理工艺的选择应因地制宜并遵循“技术合理、经济合算、运行可靠、管理简单”的原则。6、积极稳妥地采用新技术、新工艺、新设备和新材料。7、妥善处理和处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂和污泥，避免造成二次污染。8、为保证污水处理系统正常运转，供电系统需有较高的可靠性，污水厂运行设备有足够备用率。9、采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠、经济合理。10、突出以人为本的原则，将工程的功能性、实用性、美观与自然环境有机结合，为工人创造卫生、舒适、幽静、典雅的环境，充分发挥污水处理工程的社会效益、经济效益和环境效益。1.5工程内容摘要1.5.1工程服务范围-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告本次工程服务范围大致是：郑州市金水路以北，京广铁路、沙口路以东，北郊环路以南，郑东新区金水河、龙湖南北运河以西。服务面积包括环城快速路以内40.9km2，环城快速路以外51.4km2，共计约92.3km2。1.5.2工程建设内容本次工程内容分为三部分：（1）厂外配套干管17375米；（2）污水处理厂工程：建设污水处理厂一座，近期（2010年）设计水量Q=30万吨/日，远期设计水量Q=60万吨/日，本次设计只考虑近期，预留远期用地和污泥处置用地。（3）厂内中水回用工程。1.5.3本工程设计年限根据“十五”建设规划及总体规划，确定本工程近期设计年限为2010年。本可行性研究报告预留污水厂远期用地，不考虑远期设计。1.5.4工程效益1、完善92.3km2排水设施。2、填补郑州市北部地区污水处理设施空白，减轻郑州市水污染现状。3、消除污水外溢、渗漏对地下水造成的污染，保护地下水资源。4、对郑州市产生的脱水污泥进行妥善处置，化害为利。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告1.5.5工程总投资本项目污水处理部分总投资为67159.97万元（不含污泥处置），其中厂外配套管网工程投资5858.61万元，污水处理厂工程投资61068.42万元，中水回用投资232.95万元；另外污泥处置工程投资35348.71万元。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第二章城市概况2.1城市历史特点、地理位置、行政区划郑州市是一座具有3500多年历史的文化名城，也是一座以纺织、铝业、煤炭、机械、冶金、食品、化工、建材、轻工为主的综合性工业基地和现代化商贸城市。郑州市位于伏牛山脉向黄淮平原过渡的交接地带，东接南京、济南，西邻西安，北靠石家庄，南毗武汉，是一座承东启西、连接南北的重要交通枢纽城市。郑州市是河南省的省会，下辖六区(金水区、管城区、中原区、二七区、上街区、邙山区)、五市(巩义市、荥阳市、新密市、新郑市、登封市)、一县(中牟县)。2.2城市规模及交通、通讯郑州市辖区面积为7446.2km2，其中市区面积为1010.3km2，其中建成区面积212.4km2。2003年底辖区总人口697.7万人，中心城区人口322万人，建成区人口160.3万人。城市总体规划到2005年，城区建设用地189km2（不含上街区），人口230万人。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告郑州市交通、通讯发达，处于我国交通大十字架的中心位置。陇海、京广铁路在这里交汇，107国道、310国道、京珠、连霍高速公路穿境而过，被命名为全国文明机场的新郑国际机场与国内外30多个城市通航。拥有亚洲最大的列车编组站和全国最大的零担货物转运站，一类航空、铁路口岸和公路二类口岸各1个，货物可在郑州联检封关直通国外。邮政电信业务量位居全国前列，已经成为一个铁路、公路、航空、邮电通信兼具的综合性重要交通通讯枢纽。2.3自然条件2.3.1地形郑州市位于伏牛山脉向黄淮平原过渡的交接带，地理坐标位于东经112°42’～114°14’，北纬36°16’～34°58’之间。海拔高度为86-136m。地貌特征西南高、东北低，地势由西南向东北逐渐倾斜，坡度一般为0.6‰～2‰。2.3.2城市水系郑州市市内的地表水属淮河流域、沙颖河水系，流经该市的天然河流主要有索须河、贾鲁河、贾鲁河的支流、东风渠、金水河、熊耳河、七里河、潮河。索须河：由索河和须水两条河汇流而成。索河发源于荥阳石岭寨，北经荥阳城关，过陇海铁路入市区。须河发源于荥阳贾峪北、岵山东麓，经须水、沟赵至古荥乡岔河村与索河汇流，东流至祥云寺入贾鲁河，全长94.5km，流域面积557.9km2，市区段河长18km，河道坡降上陡下缓，上游已建有中型水库3座，控制流域面积247km2。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告贾鲁河：贾鲁河发源于新密市山区圣水峪一带，全长230km（市区段40km），由南向北流经市郊西南部后，汇入尖岗水库，尖岗水库距市区4km，库容6780万m3，为郑州市备用水源。受气候及人为因素影响，贾鲁河上游自然水量已很小，成为季节性河流。贾鲁河进入郑州市区后，主要的任务是负担农田退水和接纳市区各河道汇入的生活、生产废水及雨水排泄，五龙口排水系统的污水排入贾鲁河。贾鲁支河：发源于市区北部南阳寨铁路编组站。经老鸦陈、祭城在中牟县汇入贾鲁河。流域面积105km2，全长26.69km。该河主要接纳的是市区北部的城市污水及雨水的排泄。东风渠：东风渠原为1958年人工修建的一条引黄灌溉渠道，渠首在市北岗李村东北。向南至市区白庙折向东南，在中牟白沙后潘庄入贾鲁河，全长29.4km，流域面积36.1km2。沿途接纳金水河和熊耳河及两侧的工业废水和生活污水。该渠已成为沿途的排洪、排污渠道。金水河：金水河发源于郑州市西南老胡沟，流经13.4km到金海水库入市区，横穿城区12.9km至107国道出城，折向北于八里庙入东风渠，全长28.2km，流域面积80.1km2(其中市区段8km2)。市区段在改造前为市区主要的排洪及排污河道，目前已改造为市区的景观河。熊耳河：熊耳河源于市南郊与新郑县交界处的铁三官庙村南。流经市区东南部经航海路至107国道出城在市东郊祭城乡陈岗村汇入东风渠，流域面积75.7km2，全长26.15km(其中市区段长10.37km)。该河主要负责市区东南部地区的泄洪、排涝任务及接纳沿河两岸的生活和工业废水。目前正在进行截流、硬化与绿化等河道综合整治。七里河：七里河源于新郑小桥乡楚家脑村东。流域面积741km2-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告，全长47.23km。在市区以东由东南向东北穿过107国道及陇海铁路于王新庄污水处理厂东约1km处汇入东风渠。郑州市王新庄污水处理厂处理后的污水排入七里河。2.3.3气象郑州市地处北温带，属大陆性季风气候，四季分明，干湿明显，春季干旱多风沙，夏季炎热多雨，秋季凉爽，冬季干冷多风，雨雪稀少。1、气温年平均气温：14.30℃极端最高气温：43℃极端最低温度：-17.9℃年最高气温多出现在7月和8月2、降雨年平均降雨量：640mm24小时降雨量多年平均值：90mm百年一遇24小时降雨量：245mm每年7、8、9三个月的降雨量是全年降雨量的55%3、冻土深度年平均地面结冰达100多天最大冻土深度：180mm地面以下100mm冻结平均为55天4、风向冬季盛行：西偏北、东偏北-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告夏季盛行：南偏东春、秋季处于冬、夏季风的过渡阶段风速：多年最大风速：18m/s年平均风速：3.2m/s2.3.4工程地质郑州市区属于新生纪第三、第四纪沉积层。地层总趋势自西向东北由薄变厚，从50m～1000m以上，在60m以内多为粉质壤土和粉质粘土，东部地区夹杂有淤泥土和淤泥。境内有冲积，洪积形成的黄土丘陵、相对升降、切割造成的沉积阶地，黄河冲积形成的平原和风积作用造成的沙丘区，工程地质条件多样，承载力在70～130kpa之间。地震基本烈度为七度。2.3.5水文地质郑州地处华北地台南缘，秦岭东延部分的嵩箕山前，地表出露地层主要为第四系，地下水类型以松散岩类孔隙水为主。依含水层的埋藏深度，岩性特征和开采条件可分为浅层地下水、中深层地下水、深层地下水和超深层地下水四种类型。1、浅层地下水含水层底板埋深小于60m，与大气降水联系密切，补给条件好、易开采，单井出水量30～100m3/h，水质较好，是郊区农业用水的主要水源。2、中深层地下水-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告含水层顶、底板埋深在60～350m之间，含水层主要为中、上更新统和下更新统及上第三系，平均厚度54m，主要有浅层水越流补给和侧向迳流补给，具承压性。该层水是市区工业及生活用水的主要开采含水层，单井出水量60～80m3/h。3、深层地下水含水层埋藏深度为350～800m，厚70～155m，含水层岩组为上第三系上部的中、粗砂，单井出水量13～21m3/h，此层含水层的水质较好，锶和偏硅酸含量较高，可以作为饮用和天然矿泉水来开发。4、超深层地下水含水层埋藏深度大于800m，含水层岩性主要为上第三系下部的砂砾石层，多为半胶结，厚50～100m，单井出水量0.2～4.5m3/h.m，水温40～52℃，锶和偏硅酸含量亦较高，为珍贵的地热矿泉水资源。2.4城市供水状况2.4.1城市供水现状1、供水概况郑州市目前供水系统主要有两部分组成：一部分是由郑州市自来水公司供给，水源有地下水和地面水，主要是供市区居民的生活用水和部分工业用水。另一部分是企业自备水源，水源全部为地下水，主要是工业用水和企业内的生活用水。郑州市现状地下水开采深度100m以下，处于超采状态。目前，郑州市自来水公司有地表水厂2座，其中柿园水厂位于市区的西部，日供水能力37万m3-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告；白庙水厂位于市区的北部，日供水能力36万m3。地下水水厂三座，其中石佛水厂位于市区西北部，日供水能力10万m3；东周水厂位于市区东部，日供水能力20万m3；井水厂日供水能力5万m3。企事业自备井水源供水能力16万m3/d。郑州市供水厂现状供水能力见表2-1。2004年郑州市现状供水能力表表2-1水厂水源名称供水能力（万m3/d）水厂水源位置柿园水厂37市区西部（黄河水）白庙水厂36市区北部（黄河水）石佛水厂10市区西北部95滩（地下水）东周水厂20市区东部（东郊水源地下水）井水厂5地下水自备水源16企业内（地下水）合计1242、现状供水量根据自来水公司、节水办现状资料统计，郑州市现状日平均总供水量为64.22～68.64万m3，自备水源日平均供水量为5.56～9.64万m3。郑州市现状供水量见表2-2。2001～2004年郑州市现状供水量表（平均日）表2-2年限项目供水量1998199920002001200220032004自来水公司供水量（万m3/d）74.4067.7764.0759565859自备水源供水量（万m3/d）12.4212.0011.169.648.226.805.56总供水量（万m3/d）86.8279.7775.2368.6464.2264.8064.56-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告由表2-2可以看出，1998～2004年供水量稳中有降，近年来工业发展速度减缓、原有企业部分设备更新、改造、产业结构调整、加之节约用水宣传力度的加大、企业和居民节水意识不断增强是用水量减少的主要原因。2.4.2供水规划2010年郑州市区规划总供水能力为170万m3/d，具体见表2-3。2010年郑州市规划供水量表表2-3水源水量（万m3/d）备注地表水柿园水厂40黄河水白庙水厂40黄河水贾砦水厂25南水北调小计105地下水石佛水厂1595滩地下水东周水厂20北郊水源地市区井水厂10市区地下水企事业单位自备水源16市区地下水外围组团井水4市区地下水小计65合计1702.5城市排水系统现状及存在问题2.5.1排水系统现状1、排水管网现状-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告郑州市污水管网除老市区部分为雨、污合流制外，其它均为雨、污分流制。2003年郑州市共有排水管道总长1121.79km，其中污水管道563.34km。郑州市中心组团规划排水系统由王新庄排水系统、五龙口排水系统和马头岗排水系统三大排水系统组成，现已基本形成规模。（1）王新庄污水排放系统：王新庄污水排放系统，包括原东干管系统和南干管系统，该系统主要收集金水路、中原路以南的生活污水和工业废水，服务面积约102km2。该区主要是生活居住区及行政办公区、生活污水量约占全市污水系统的55%。污水管道管径d300～d3000mm，接入王新庄污水处理厂的入厂总干管为d2600～d3000mm，系统内污水经二级处理后排入七里河内。（2）五龙口排水系统：五龙口排水系统包括西流湖污水截流系统和桐柏路干管系统，分别由d1300mm、d1200mm管道排入五龙口泵站。该系统服务范围为桐柏路、嵩山北路（西站路以北）、朱屯东路以西，航海路以北，西环路以东区域，服务范围约27km2。该区为郑州市的工业聚集区，区内污水管网规模已形成，五龙口污水处理厂通水后，系统内的污水经二级处理，在郑州北郊老鸦陈村附近排入贾鲁河。（3）马头岗排水系统：A、马头岗排水系统包括以下六个排水系统。a、张花庄排水系统：张花庄排水系统包括污水北干管和丰产路干管，该系统服务范围为金水路以北、农科路以南、未来大道、107国道以西、铁路枢纽北站以东，服务面积约22.6km2。该区主要是生活居住区及行政办公区，生活污水量约占总污水量的55%。污水管道管径为-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告d300～d1400mm。该区管网已形成并具一定的规模，目前该系统污水未经任何处理，由泵提升后排入金水河尾端后入东风渠。b、北三环路排水系统：该系统服务范围为南阳路以东，农业路以北，北三环路以南，107国道以西，服务面积约18.3km2，该系统主要包括北三环路污水干管，管径d600～d1600mm；文化路污水干管，管径d600～d1000mm；东风路污水干管，管径d600～d700mm；花园路污水干管，管径d800mm；经三路污水干管，管径d700mm。区域内污水管网已基本形成，目前经107国道d1600mm污水管溢流至沙花干沟内，因区域内排水出路不畅已造成管道淤塞严重。c、沙门路排水系统：高皇路以东，107国道以西，北三环路以北，沙门路以南区域，服务面积约3km2，该系统主要为沙门路污水干管，管径d800mm；花园路污水管，管径d500～d600mm。区域内污水管网待完善，目前经107国道d1600mm污水管溢流至沙花干沟内，管道严重淤积。d、北绕城公路排水系统：包括高皇路以西部分（郑邙公路以东，北三环以北，北绕城公路以南）与高皇路以东部分（郑邙公路以东，沙门路以北，北绕城公路以南），服务面积25.4km2。该系统主要包括北绕城公路污水干管，管径d600～d1500mm；新柳路污水干管，管径d1200mm；同庆路污水干管，管径d1000mm。因该区域尚属规划区，污水管网均未敷设。随市区向北扩展，该区域污水管网需逐步完善。e、桥南新区排水系统：包括贾鲁河以北，北郊环路以南，107国道以西，东风渠以东区域，服务面积13km2-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告。该系统现有香山路污水干管，管径d800mm；花园路污水管，管径d500～d600mm；迎宾路污水管，管径d500～d800mm。贾鲁河北岸在建污水临时提升泵站一座。f、龙湖西区排水系统：南北运河以西，107国道以东，东风路与连霍路高速公路之间的区域，服务面积约10km2，该区域属规划建设区域，目前该区域总体规划正在进行，本工程暂按南北运河以西区域污水排放考虑。B、马头岗系统内现状泵站：a、张花庄污水泵站：设计规模20万m3/d，由于郑东新区开发建设的需要，该泵站需迁移改造。b、沙花干沟临时污水泵站：设计规模20万m3/d，主要解决北三环路污水干管污水临时排放出路，污水经提升后未经处理就近排入沙花干沟内。c、桥南新区临时泵站：设计规模5万m3/d，主要解决桥南新区污水排放出路，污水经提升后未经处理就近排入贾鲁河内。2、污水处理设施现状目前已建成王新庄污水处理厂，设计规模为近期40万m3/d，远期80万m3/d，目前实际处理污水量约34万m3/d；已建五龙口污水处理厂，设计规模近期10万m3/d，远期20万m3/d。由于收水区域管网正在逐年完善，尚有大量污水未经处理通过各种管（渠）道直接排入水体。2.5.2城市排水系统存在问题1、马头岗排水系统存在的问题-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（1）排水干管不完善在马头岗系统内排水系统已初步形成规模，进厂污水总干管正在紧张施工，该系统内尚有北绕城公路污水干管（郑邙公路至107国道）、新柳路污水干管（金杯路至花园路）、滨河路污水干管（开元路至107国道）尚未形成，导致北绕城公路排水系统、桥南新区排水系统内污水不能汇入本系统，使得马头岗污水总干管收集污水量不足而上述区域污水只能暂时溢流或提升至河道内排放，造成污染。（2）污水支管不配套污水配套管网与城市建设不同步，建成区内部分管网尚未形成。规划区域污水管网尚未建设，污水直接排入河道，对河流及沿河环境造成严重影响。2、污水处理设施存在的问题由于每日大量未经处理的工业废水和生活污水直接排入水体。日积月累导致了市区内河渠的严重污染，河水黑臭、感观恶劣。根据环保部门1991～1995年监测结果，郑州市各河流CODcr、BOD5、石油类、非离子氨均为超V类水体。2.6工程建设的必要性2.6.1淮河流域污染治理的需要-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告郑州市位于淮河流域上游，上游对于淮河的污染影响着整个淮河流域的水环境质量。马头岗污水处理厂的二级出水直接排放到贾鲁河，贾鲁河是淮河的二级支流，其水体经沙颖河流入淮河。贾鲁河在一般年份河道内水的流动性较差，自净能力降低，环境容量很小。同时两岸人口密集，环境压力大，经济相对落后。贾鲁河沿岸有许多以农产品加工为主的工业，比如造纸、酿造、食品加工，这些高耗水、高污染的行业，绝大多数没有任何污染回收措施，污染物未经处理大量向河内排放，使贾鲁河成为严重污染的河流。目前贾鲁河已成为一条纳污河流，如果其污染水体排入淮河，将直接造成淮河的水体污染。2000年郑州市辖淮河流域COD、氨氮排放量分别为60621吨/年、10159吨/年。到2005年郑州市辖淮河流域的COD、氨氮排放量要控制在28840吨/年、7913吨/年。为达到上述目标，通过污水处理厂削减污染负荷是十分必要的。因此，在淮河上游建设污水处理厂是十分必要和迫切的。2.6.2城市发展的需要1、建设郑东新区的需要郑州市总体规划（1995年～2010年）提出郑州市市区人口到2030年要达到500万，而到2001年底郑州市的市区人口为205万人。同时总体规划要求郑州市的发展要走多中心、组团式发展。省委省政府也对郑州市提出明确要求，要求郑州市建成为区域性的中心城市和社会主义现代化商贸城市。根据形式发展的需要、郑州市总体规划的要求和省委省政府的指示，郑州市市委市政府明确提出应加快城市化进程、拉大城市框架、扩大城市规模、完善城市功能。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告郑东新区位于国务院批准的郑州城市总体规划的东部圃田组团，西起107国道，东至京珠高速公路，北起连霍高速公路，南至机场快速路。开发建设郑东新区是实施郑州城市总体规划的重要步骤；是郑州做为全国人口第一大省的省会加快城市化进程的内在要求；是完善城市功能、提升城市品位的客观需要；是把郑州建设成为国家区域性中心城市和社会主义现代化商贸城市的战略举措。郑东新区规划的指导思想：以人为本，新老城市共生共荣，人和自然协调和谐，注重人居环境好，城市景观美，城市功能好。郑东新区的龙湖水系是将金水河、东风渠、七里河、熊耳河、渭河、贾鲁河等众多河流和规划中的龙湖联系起来形成水系，规划面积5.8km2。郑州市气候干燥、沙尘污染严重，通过较大水面来增加空气湿度、调节小气候。郑州市地形西高东低，东西高差约50米，穿过城市的几条河道通过龙湖和下游的贾鲁河相连，对城市的防洪排涝起到很大作用。在水源上主要是由黄河水通过东风渠灌入；南水北调工程的供水通过金水河、熊耳河灌入；地下水源的补给以及污水处理厂处理后中水的利用等。为了保证龙湖水质，一年四次换水，共需6000万立方米。龙湖自净能力有限，如果任由污水经由河道排入其中，将给龙湖造成难以逆转的水环境污染。2、“三河一渠”综合治理的要求结合郑东新区的建设，郑州市委、市政府决定对流经新区的金水河、熊儿河、七里河与东风渠进行包括拆迁、截污、渠化与绿化等内容的综合整治，全面提高河道防洪排涝的标准，改善郑州市的水环境，给市民提供环境优美娱乐休闲之处，同时为减少城市污水排入郑东新区的龙湖带来的水质污染创造必要的条件。因此，按照“三河一渠”-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告的整治要求，现有排入其中的污水应当实现截流，而截流后的污水又不能随处漫溢，必须随城市污水主干管输送到污水处理厂。按城市总体规划要求，郑州市北区的污水应沿107国道污水干管向北排放至规划的马头岗污水处理厂处理达标后排放。3、郑东新区用地规划的要求张花庄泵站位于107国道以东、金水河以西、规划的郑东新区龙湖环路附近，属郑东新区33平方公里起步区范围内，该处土地已调整规划另作他用，作为污水提升设施的张花庄泵站己不宜存留，按照城市规划要求必须外迁。2.6.3改变城市污水对生态环境影响的需要目前，郑州市的污水排放量每天约有60万m3，污水处理厂目前只有王新庄建有一座设计规模40万m3/d的污水处理厂，该厂于2000年12月投入运行。由于厂外管网部分干管尚未配套辅设，目前实际处理污水量约为34万m3/d。随着城市建设步伐的加快，用水量和排水量将会随之加大。预测到2010年郑州市建成区每天将会有约89.4万立方米的污水排出。这些污水的排出将会影响到本市及周边地区的环境和下游沿线流域的生态平衡。其影响主要表现在对城市供水的影响、对环境的影响、对社会经济的影响。1、实施本项目是保护郑州市饮用水水源的需要-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告目前，地下水是郑州市生产和生活用水的水源之一，占总供水量的1/3，市域内河流水体为地下水源的主要补给水源。遭受了污染的地面水导致地下水的污染。现在郑州市市区的部分浅层地下水和中深层地下水已受到明显的污染。虽然目前污染尚未波及到深层地下水，但是一旦出现深层地下水污染，将不可逆转，难以消除，将会使郑州市失去保贵的地下水资源。2、实施本项目是保护郑州市居民生活环境的需要城市污水对环境的污染体现在下述几个方面：（1）固体悬浮物会造成水体外观恶化、混浊度升高，改变水的颜色，悬浮物沉积于河底淤积河道，危害水底栖生生物的繁殖；沉积于灌溉的农田，则会堵塞土壤毛细管，影响通透性，造成土壤板结，不利于农作物的生长。（2）有机污染物：污水中的有机污染物进入水体后，使水体中的物质组成发生了变化，破坏了原有的物质平衡状态。在有氧即溶解氧水平较高的情况下，排入水体的有机污染物质，通过物理化学和生物化学反应，而被分离和分解，使水体基本或完全恢复到原来的平衡状态。这称之为水的自我净化能力。如果排入到水体中的有机污染物质含量较高，大量消耗了水中的溶解氧，水也就失去了自我净化能力。这时有机污染物便转入厌氧腐败状态，产生H2S、甲烷气等还原性气体，使水中动植物大量死亡，而且可使水体变黑变混，发生恶臭，严重污染生态环境。水中的有机物始终是造成水体污染最严重的污染物，它是水变质、变黑、发臭的罪魁祸首。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（3）油类污染物：水体中的油量稍多时，在水面上形成一层油膜，使大气与水面隔绝，破坏了正常的充氧条件，导致水体缺氧；油膜还能附着于鱼鳃上，使鱼类窒息而死；在含有油类污染物质废水中孵化的鱼苗，多数为畸形，生命力低下，易于死亡。含油污染物对植物也有影响，妨碍通气和光合作用，使水稻蔬菜等农作物大量减产，甚至绝收。（4）有毒污染物：工业废水中的有毒污染物主要指无机化学毒物、有机化学毒物和放射性物质。无机化学毒物主要指重金属及其化合物。大多数重金属离子及其化合物易于被水中悬浮颗粒所吸附，而沉淀于水底的沉积层中，长期污染水体。某些重金属及其化合物在鱼类及水生生物体内以及农作物组织内沉积，富集而造成危害。人通过饮用或食物链的作用，使重金属在体内累积富集而中毒，甚至导致死亡。有机化学毒物，主要是指酚、苯、硝基物、有机农药、多氯联苯、多环芳烃、合成洗涤剂等。这些物质具有较强的毒性。如多氯联苯具有亲脂性，易溶于脂肪和油中可致癌，多环芳烃是致癌物质。放射性物质是指具有放射性核素的物质。这类物质通过自身的衰变可放射出α、β、γ等射线。放射性物质进入人体后会继续放出射线，危害机体，使人患贫血、恶性肿瘤等疾病。（5）生物污染物：生活污水、制革废水、医院废水中都含有相当数量的有害微生物，如病原菌、炭疽菌、病毒及寄生性虫卵等。它们在水中会使有机物腐败、发臭，是引起水质恶化的罪魁祸首。对人和动植物也会引起病害，影响健康和正常的生命活动，严重时会造成死亡。特别是在当今地球生态环境恶变的条件下，给有害微生物也产生了适宜的生存环境，助长了有害微生物的蔓延，整个地球特别是水生态环境受有害微生物的控制，这是水域生态环境恶化的根源。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（6）营养物质污染：在人类生产生活活动的影响下，大量的有机物和化肥用量的50%以上未能被作物吸收利用的N、P、K等营养物质大量进入河流、湖泊、海湾等缓流水域，引起不良藻类和其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧含量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡，造成水体富营养化。水体出现富营养化时浮游生物大量繁殖，因占优势的生物颜色不同，水面往往呈蓝色、红色、棕色、乳白色等。（7）感官污染：感官污染是指废水中能引起人们感官上不愉快的污染现象，如水的混浊、恶臭、异味、颜色、泡沫等。郑州市区内现有河流有贾鲁河、贾鲁支河、金水河(现已改造为景观河)、熊耳河、七里河、东风渠，这些河道大多属天然河道。由于长时间的污水大量排入，这些河流水质已经恶化，有的己变得污浊、发黑，伴有恶臭，严重的影响了市容景观和城市环境，给市民生活条件的改善带来极为不利的影响，有损于郑州市的形象，有碍招商引资，制约了第三产业及旅游业的发展。3、城市污水对社会经济的影响郑州市水资源贫乏，周围农业灌溉主要靠地面水和污水灌溉，市郊污水灌溉已有三十多年的历史，且污灌面积越来越大，据调查，污灌区土壤中汞、铅含量高于清灌区，污灌区农作物汞污染，粮食作物小麦、水稻含汞量个别地区超标，小麦几乎年年受害，水稻和蔬菜也受到不同程度的毒害，影响到国民经济的发展和人民群众的身体健康。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告2.6.4建设郑州市马头岗污水处理厂工程的迫切性和必要性水体严重污染是城市水资源可持续利用和城市经济可持续发展的重大障碍，因此污水治理对防治水体环境污染，缓解水资源的供需矛盾可起到积极的作用。国家对环境保护，污水治理工作十分重视，全国人大1996年通过了《水污染防治法》修正案，1996年全国第四次环保大会要求到2000年底，全国重点水系淮河、辽河、海河基本变清。另外，根据《城市污水处理及污染防治技术政策》的有关规定，2010年全国重点城市的污水处理率不低于70%。郑州市作为省会城市，又是淮河流域上游的一个重要污染源，郑州市马头岗污水处理厂的建设对保护淮河水系改善淮河水质有着重要的意义，应率先实现2010年污水处理率不低于70%的目标。因此，为确保淮河水质变清的宏伟目标的实现，使郑州市及其下游水域和地下水质免受污染，使其水质逐步获得改善，使被破坏了的生态环境得到恢复，同时保障龙湖区域的水环境，尽快截流进入郑东新区的污水，使其顺畅排放，尽快实施张花庄泵站北迁给未来龙湖地区的开发建设提供良好的环境，建设郑州市马头岗污水处理厂工程是十分必要和迫切的。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第三章污水管网工程设计为发挥排水系统的总体效益，在建设污水处理厂的同时，还需要配套建设厂外管网工程。进厂主干管工程已经另外立项，不含在本工程中。3.1已经立项的马头岗污水泵站及干管工程情况3.1.1马头岗污水泵站及干管工程项目实施情况概述2003年4月郑州市市政工程勘测设计研究院编制了该项目可行性研究报告。2003年5月28日经郑州市计委审批通过。2003年5月该工程项目列入郑州市2003年第二批城建计划。2003年6月完成了初步设计编制工作。2003年9月4日，经郑州市计委组织的专家审查通过。2003年12月进行该项目的施工图设计编制工作。2004年2月，该项目污水干管工程施工图设计完毕，2004年6月，污水干管工程正式开工建设。3.1.2马头岗污水泵站及干管工程建设内容1、污水干管工程建设内容设计污水干管管位在107国道段为中东43米，在贾鲁河桥至马头岗污水泵站段污水管位在进站道路路中。各管段设计参数为：（1）丰产路至北三环路段-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告管道设计排水能力为20.5万吨/日，管径d1800mm，管长L＝3km，埋深约7米～9.5米。（2）北三环路至沙门路段管道设计排水能力为22.4万吨/日，管径d1800mm，管长L＝1.2km，埋深约7.5米～9.5米。（3）沙门路至北绕城公路段管道设计排水能力为39.4万吨/日，管径d2400mm，管长L＝1.65km，埋深约10米～11.7米。（4）北绕城公路至107国道-贾鲁河桥段管道设计排水能力为58.3万吨/日，管径d2800mm，管长L＝2.6km，埋深约12米～17米。（5）107国道－贾鲁河桥至马头岗污水泵站段管道设计排水能力为66.5万吨/日，管径d2800mm，管长L＝0.55km，埋深约15.5米～17米。各管段施工中均采用土压平衡法机械顶管技术。2、泵站工程建设根据市政府有关领导视察马头岗干管工程工地时做出的“马头岗污水泵站必须与污水处理厂统一建设”的指示精神，为了避免投资浪费和重复建设，马头岗污水泵站作为污水处理厂的进水泵房。考虑长期运行的安全可靠和后续构筑物的衔接，在编制马头岗污水处理厂概算中重新列入泵站工程所有投资费用。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告泵房建设土建部分、设备安装按近期设计流量考虑。泵站内提升设备采用潜水排污泵。工艺流程为：污水经总干管进入格栅间前池，分流后通过机械格栅除渣后进入集水池（机器间），经潜污泵提升后通过出水管排入出水池，最后经排水出水渠排入贾鲁河内。马头岗污水泵站作为马头岗污水处理厂厂内泵站，该泵站正在进行施工图设计。3.2马头岗污水处理厂配套管网工程设计根据《郑州市城市总体规划》（1995～2010）2005年城市的排水体制为雨、污分流制。到2005年城市管网覆盖率达到75％。马头岗污水处理厂配套管网主要包括以下内容：1、北绕城公路污水干管工程北绕城公路污水干管西起郑邙公路东至107国道，服务区域内污水自西向东排入马头岗污水厂进厂总干管内，全长约6.4公里，设计管径d400~d1500。2、新柳路污水干管工程新柳路污水干管工程西接新柳路西段已建d800污水管，自西向东排入花园路已建d1200污水管，最终经北绕城公路污水干管排入马头岗污水厂进厂总干管内。设计范围西起金杯路东至花园路，全长约4.6公里，设计管径d900~d1200。3、滨河路污水干管工程-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告滨河路污水干管工程西接开元路西段已建d1000污水管，自西向东排入马头岗污水厂进厂总干管内。设计范围西起开元路与滨河路交叉口东至107国道，全长约6.4公里，设计管径d1000~d1400。4、系统污水支干管工程为了收集本次工程设计服务区内的污水，除了实施污水干管工程以外，必须完善系统内污水支干管与街坊污水支管，鉴于该区域内城市规划尚未最终定稿，本工程暂考虑部分污水支干管，长度约5公里。其余污水支干管随城市道路建设按规划逐步实施，工程投资由郑州市每年城市建设投资中列支。5、管材比较（1）比选原则A、水力条件好由于污水管道为重力自流排水系统，为尽可能减少污水管道的埋深，降低工程投资，要求污水管道内壁光滑，粗糙系数低。B、建设投资省污水管道的工程投资费用通常占整个污水处理工程的30%～50%，因此应通过经济技术比较，选择既满足使用要求，又节省投资的管材。（2）管材比选近年来随着工程技术、新型材料的发展，加上大量引进国外先进技术设备，为污水管道管材的选择提供了更多的余地。目前国内的污水管道主要有缸瓦管、混凝土管、钢筋混凝土管、UPVC或HDPE双壁波纹管、砖（石）砌渠道等。现将常用的管材种类进行比较，详见表3-1。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告管材种类及其优缺点比较表表3-1管材种类优点缺点适用条件混凝土管及钢筋混凝土管1、造价较低，耗钢材料少；2、可根据不同内、外压分别设计成无压管、低压管、预应力管及轻、重型管材；3、可就地取材制造；4、使用寿命长。1、管节较短，接头较多，施工不方便；2、大口管径重量大，搬运不方便；3、抗沉降、抗震性较差。适用于自流压力管或穿越铁路、河流、谷地等。钢管及铸铁管1、质地坚固，抗压、抗沉降、抗震性能强；2、每节管子较长，接头少。1、价格高；2、钢管对酸碱的防腐蚀性较差。适用于受高内压、高外压或对抗渗漏要求特别高的场合。塑料管摩阻小，耐腐蚀，不漏水，重量轻，施工快捷。1、承压时使用温度小于45℃。2、造价较高。适用于输送带腐蚀性的工业或生活污水自流管。塑料螺旋管摩阻小，耐腐蚀，不漏水，重量轻，施工快捷。1、造价较高。2、易老化。适用于长距离排水工程。（3）经济技术比较由于钢管与铸铁管仅应用于短距离承压污水管道，应用于非承压管道在经济上不合理，而塑料螺旋管技术尚有限制，实际应用较少，下面重点对钢筋混凝土管与双壁波纹管进行比选。A、钢筋混凝土管-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告目前国内应用较广泛，近年来生产生活使用各种洗涤剂、清洁剂后的排放废水易对混凝土管产生腐蚀，一定程度上降低了管道的使用寿命。钢筋混凝土管自身较重，施工难度较大，由于其需采用承插或钢丝网水泥抹带接口需要采用砂石基础或混凝土基础，施工周期长。对于本项目来讲，设计管段所处地下水位较浅，施工周期延长将增加了降水台班费用。管道接口易泄露，造成地下水的污染。根据《建设部推广应用和限制禁止使用技术》名录，自2005年1月1日起，平口、企口混凝土管（<500mm）不得用于城镇市政污水、雨水管道。B、双壁波纹管具有强度大，抗压，耐冲击；内壁光滑，粗糙系数小，排水输水能力强；管内不易结垢，耐腐蚀；采用橡胶圈接口，承插连接，施工质量有保证；重量轻，搬运安装方便，一般不需作混凝土基础，施工周期短；使用寿命长等优点。C、工程费用比较管材综合费用比较表见表3-2。管材综合费用比较表表3-2管材管径费用(万元/km)UPVC双壁波纹管HDPE双壁波纹管钢筋混凝土管DN30070－75DN40085－80DN50010510890DN600－128105DN800－155130DN1000－188150注：上述综合费用按管道埋深3.5米、需井点降水，双壁波纹管环刚度为S2级，钢筋混凝土管为II级核算。（4）管材选择-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告通过上述管材的经济技术比较，同时结合郑州市的具体情况，本工程的污水管道管材推荐采用以下方案：300mm≤DN≤500mm采用UPVC双壁波纹管d＞500mm采用II级钢筋混凝土管6、主要施工工艺选择对于埋设深度小于5米的管段采用大开槽法施工，对于埋设深度大于5米的污水干管采用人工顶管法施工；北绕城公路与新柳路污水干管穿越东风渠处采用人工顶管法施工，滨河路污水干管穿越贾鲁河段拟采用土压平衡法顶管施工工艺。3.3配套管道工程主要工程量配套管道工程主要工程量见表3-3。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告配套管道工程主要工程量表3-3项目管材规格长度（米）埋深（米）施工工艺北绕城公路污水干管钢筋混凝土管d60014303.5开槽d7004003.5开槽d80010354.5开槽d10009405.0人工顶管d11007005.5人工顶管d12005606.0人工顶管d150013006.5人工顶管小计－－6365－－新柳路污水干管钢筋混凝土管d9008504.5开槽d10007004.5人工顶管d11009705.0人工顶管d120020505.2人工顶管小计－－4570－－滨河路污水干管钢筋混凝土管d100020405.5人工顶管d110021006.0人工顶管d140018006.5人工顶管d15005007.5机械顶管小计－－6440－－合计－－17375－－3.4配套管道工程分期实施计划污水管网实施计划如下：1、2005年10月至2005年12月，完成管网初步设计；2、2006年1月至2006年4月，完成管网施工图设计；-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告3、2006年5月至2006年11月，完成新柳路与北绕城公路污水干管工程施工；4、2007年2月至2007年11月，完成滨河南路污水干管工程及系统支干管工程施工；5、2005年7月至2008年5月，完成系统中污水街坊支管与用户支管工程，该部分建设内容随郑州市每年城市道路建设一并敷设，工程投资不再计入本项目中。由于郑州市城市化进程较快，城市框架不断拉大，城市建设较为有序，城市道路建设时配套污水街坊支管与用户支管实施均需到城市规划管理部门备案，且其建设资金由每年的城建计划中列支，因此，污水街坊支管与用户支管的建设是有保障的。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第四章方案论证4.1工程建设规模论证4.1.1污水排放体制及排水系统根据《郑州市城市总体规划》（1995～2010），郑州市城市建设为“多中心、组团式”布局，市区由中心组团及外围组团、郑东新区、西部（须水）组团、北部（花园口）组团、南部（小李庄）组团组成，各组团均形成独立的污水排放系统。根据城市总体规划，郑州市的排水体制为雨、污分流制，中心组团系统由王新庄、张花庄、五龙口三大排水系统组成。按照《郑州市建成区排水专项规划》张花庄排水系统与北三环路污水干管、北绕城公路污水干管、沙门路污水干管合并建设魏河污水排水系统。根据市计委批准建设的《郑州市马头岗污水泵站及干管工程初步设计》现将龙湖西区及桥南新区纳入魏河排水系统，形成马头岗排水系统，该系统收水面积92.3km2。4.1.2污水量预测1、现状污水量（1）根据马头岗系统现状污水泵站及最近的统计资料，马头岗系统部分泵站现状污水量统计见表4-1。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告2004年马头岗污水排放系统部分泵站污水量统计表表4-1时间张花庄泵站（万m3）沙花干沟泵站（万m3）2003年12月337.98293.982004年1月357.44450.162004年2月340.55296.872004年3月349.76427.632004年4月343.04391.552004年5月440.65418.432004年6月382.25398.952004年7月310.08372.152004年8月360.32282.282004年9月334.64316.582004年10月332.96283.382004年11月350.24363.33月平均353.33357.94日平均11.7711.93从表4-1中可以看出：A、张花庄泵站2003年12月～2004年11月，最大月（5月）提升水量440.65万m3/月，日平均14.21万m3/日；最小月（7月）提升水量310.08万m3/月，日平均10.00万m3/日；平均每月提升水量353.33万m3/月，日平均11.77万m3/日。B、沙花干沟泵站2003年12月～2004年11月，最大月（1月）提升水量450.16万m3/月，日平均14.52万m3/日；最小月（10月）提升水量283.38万m3/月，日平均9.45万m3/日；-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告平均每月提升水量357.94万m3/月，日平均11.93万m3/日。（2）此外，魏河系统现状水量约2万m3/日，桥南泵站现状日提升水量约0.5万m3/日。（3）现状污水量统计各月最大值相加：14.21+14.52+2+0.5＝31.23万m3/日各月最小值相加：10.00+9.45+2+0.5＝21.95万m3/日各月平均值相加：11.77+11.93+2+0.5＝26.20万m3/日2、污水量预测污水量预测采用分系统预测。其中环路以内参照《郑州市建成区排水专项规划》中有关标准核算，环路以外参照郑州市规划院《马头岗污水泵站干管规划说明》中污水规划指标核算。各预测污水量见表4-2，4-3。近期污水量预测表（环路以内部分）表4-2系统丰产路排水系统北三环路排水系统面积（平方公里）22.618.3人口（万人）33.927.4用水标准（l/人·d）280280综合折减系数0.80.8工业用水所占比例（％）5353工业用水量（万m3/d）10.78.7工业污水量（万m3/d）9.67.8生活总污水量（万m3/d）8.56.9地下水渗入量（万m3/d）0.90.7污水总量（万m3/d）16.1011.06-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告近期污水量预测表（环路以外部分）表4-3系统面积（km2）2010年建成区面积（km2）人口（万人）污水指标（万m3/d·km2）污水总量（万m3/d）沙门路排水系统31.84.50.61.08北绕城公路排水系统25.47.6238.10.64.57桥南新区排水系统133.919.50.62.34龙湖西区排水系统105.015.00.653.25由表4-2，4-3可以得出，马头岗污水处理厂近期污水量预测结果为：16.10+11.06+1.08+4.57+2.34+3.25＝38.4（万吨/日）按照近期污水管网普及率为80％，马头岗污水处理厂的近期污水量为：38.4×80％＝30.72（万吨/日）3、采用规划指标对污水量进行核算近期污水量核算具体见表4-4。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告近期污水量核算表表4-4系统名称预测水量（万吨/日）单位建设用地综合排水量指标预测值（l/m2·d）单位建设用地综合排水量指标规范值（万m3/d·km2）丰产路系统16.100.7000.64～0.96北三环路系统11.060.630沙门路系统1.080.600北绕城公路系统4.570.600桥南新区排水系统2.340.600龙湖西区排水系统3.250.650从城市单位建设用地综合用水量指标来核算，上述各系统预测的污水量均在规范规定的范围内，水量预测的结果是合理的。4.1.3工程建设规模确定综合考虑马头岗排水系统现状污水量、预测污水量，确定马头岗污水处理厂的近期处理规模为30万吨/日。远期随着建成区管网普及率的提高，以及环路以外沙门路排水系统、北绕城公路排水系统、桥南新区排水系统、龙湖西区排水系统收水范围内建成区面积的不断增加，及整体用水量标准的提高，初步预测马头岗污水处理厂远期处理规模为60万吨/日。4.2污水处理厂进出水水质的确定4.2.1污水处理厂进水水质的确定1、目的和意义-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告污水处理厂进水水质影响着处理工艺的选择，影响着污水处理的占地面积、设备选择、工程投资和运行成本，所以有必要经过认真分析后确定进水水质。2、实测水质分析为了能比较准确的确定马头岗污水系统现状水质情况，郑州市污水净化有限公司在2004年12月对该系统主要排污口进行了连续的水质监测。（1）张花庄泵站水样水质分析结果张花庄泵站现状日平均提升水量为11.77万m3/d，占马头岗现状污水量的41％。张花庄泵站水样水质分析结果见表4-5。（2）沙花干沟泵站水样水质分析结果沙花干沟泵站现状日平均提升水量为11.93万m3/d，占马头岗现状污水量的42％。沙花干沟泵站水样水质分析结果见表4-6。（3）魏河系统水样水质分析结果魏河系统现状水量为3～5万m3/d，其水样水质分析结果见表4-7。（4）桥南泵站水样水质分析结果桥南泵站提升水量约为1万m3/d，其水样水质分析结果见表4-8-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告张花庄泵站水样水质分析结果表（单位：mg/l）表4-5项目时段16日17日18日平均BOD5时段①168.52166.14102.78155.85时段②185.95244.4375.50COD时段①414.96377.88187.38341.48时段②385.69525.83140.53SS时段①472584333473时段②492608345NH3-N时段①47.20049.05234.32445.669时段②54.84151.18835.237T-P时段①5.3764.1793.4244.860时段②6.7376.4593.134注：时段①为头天19：00～次日5：00；时段②为头天13：00。沙花干沟泵站水样水质分析结果表（单位：mg/l）表4-6项目时段16日17日18日平均BOD5时段①150.06171.66173.67170.41时段②177.63192.81158.66COD时段①308.39285.36308.39304.10时段②482.89198.70314.25SS时段①463441553490时段②441561503NH3-N时段①42.27243.90745.71446.011时段②48.44250.39945.981T-P时段①8.1288.5428.86010.055时段②10.58612.23015.875注：时段①为头天19：00～次日5：00；时段②为头天13：00。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告魏河107断面水样水质分析结果表（单位：mg/l）表4-7项目项目时段16日17日18日平均BOD5时段①151.44196.95172.98160.10时段②157.24158.75118.81COD时段①338.45296.29265.45279.60时段②305.66251.01195.18SS时段①325332490372时段②448382190NH3-N时段①34.83734.45039.34235.49时段②33.32335.22925.230T-P时段①4.2674.2764.1984.247时段②4.5954.2454.044注：时段①为头天19：00～次日5：00；时段②为头天13：00。桥南泵站水样水质分析结果表（单位：mg/l）表4-8项目项目时段16日17日18日平均BOD5时段①71.4675.1479.3882.92时段②52.95105.68125.74COD时段①151.07155.76191.28175.67时段②166.30229.93189.33SS时段①294333248291时段②292278298NH3-N时段①25.85830.91328.40830.082时段②29.94433.86731.063T-P时段①3.0513.3093.4763.246时段②2.7843.1483.683注：时段①为头天19：00～次日5：00；时段②为头天13：00。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告由表4-5、表4-6、表4-7、表4-8可以看出，在连续几天的采样中，对每一个取样点，水质波动不是很大，除桥南泵站水质偏低外，其它三个采样点的水质都比较高，属于中等偏高浓度的城市污水，而且张花庄泵站、沙花干沟泵站、魏河107断面的污水浓度相差不大。(5)主要废水污染源调查工程收水区废水污染源主要有河南省奥克啤酒实业有限公司、郑州大学工学院、河南农业大学等42家，根据郑州市环境保护局污管处2004年排污企业统计资料和环境保护监测中心站重点污染源最新监测资料，本次工程区域内主要废水污染源排放情况。主要污染源调查情况一览表（2004）序号企业名称废水排放量(万t/a)污染物排放浓度(mg/l)CODSS氨氮粪大肠菌群1河南省奥克啤酒实业有限公司77.5603113.72河南三鹿花花牛乳业有限公司12.320120.063郑州市三全食品股份有限公司18.7149420.024郑州市东海屠宰厂7.272650.045河南省思念食品有限公司22.9821090.576省第一新华印刷厂2.030916550.57郑州市第五人民医院18.611227<908河南省人民医院17.912329<909郑州市职业病防治所0.72162321.80*10310郑州市纺织机械厂职工医院0.983226<9011河南省肿瘤医院9.6432794012河南省胸科医院2.881033694013河南省中医学院二附院7.4217692.38*10414河南省职工医院1.0811622940-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告15河南省建筑职工医院0.68418140<9016郑州大学第四附属医院1.7113631.80*10317河南省煤炭总医院4.45251292.38*10418郑州市儿童医院1.6813612086019河南省郑州水利学校8.623618820郑州大学工学院44.024621021河南农业大学38.622017822郑州轻工业学校56.428224023河南省财经学院48.621617824河南信息工程学校10.128022425河南省工业学校4.930026226河南省信息管理学校11.428618627河南省经济贸易学校10.635626828河南省中州宾馆7.83002561629河南豫财宾馆4.62682062230郑州丰乐园大酒店8.43652341031河南省河南饭店4.02881981532河南民航大酒店6.83242562633河南雅高国际饭店9.02561863634河南大河锦江饭店3.23122164535河南环球之旅酒店管理有限公司6.963563122836河南省山河宾馆6.362862151837河南宾馆6.72260210838河南锦绣花园餐饮有限公司4.683893203939河南驻马店大酒店2.523262782840郑州未来大酒店有限公司5.643122463041河南龙门大酒店5.42602431842郑州一景餐饮有限公司2.6438631226根据上表经统计水量总和为14414m3/d，经加权平均计算后：-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告COD加权平均值：201.14mg/lSS加权平均值：149.14mg/lNH3加权平均值：2.24mg/l3、参照水质由于马头岗污水处理厂与王新庄污水处理厂、五龙口污水处理厂都坐落在郑州市，用水、节水情况、居民生活习惯相同，所以马头岗污水处理厂进水水质也可以参考王新庄污水处理厂和五龙口污水处理厂的进水水质来确定。（1）王新庄污水处理厂进水水质王新庄污水处理厂2002～2004年进水水质见表4-9、表4-10、表4-11。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告2002年王新庄污水处理厂实际进出水水质分析表（单位：mg/l）表4-9月份水量（万吨）BOD5CODSSNH3-NT-P进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水1757191.710.5564.585.1372.113.438.559.07.111.52649189.74.8481.650.6385.89.639.443.29.92.93840226.622.4648.3124.8421.121.749.657.810.68.24752225.811.1473.673.9255.814.349.852.87.03.55841172.35.1473.162.2293.012.243.148.97.54.26897216.64.9565.243.5360.311.337.039.510.93.67931196.85.2441.931.8331.410.133.827.68.11.48958164.44.9415.030.5375.110.030.723.610.31.89901170.84.9415.037.9308.48.938.931.98.04.010875184.36.4428.246.1299.011.237.233.211.86.211937209.110.0528.684.3321.816.943.955.112.38.112925194.38.5494.063.5338.513.540.643.39.45.1总量10263均值195.28.2494.161.2338.512.740.243.09.45.0-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告2003年王新庄污水处理厂实际进出水水质分析表（单位：mg/l）表4-10月份水量（万吨）BOD5CODSSNH3-NT-P进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水1759254.56.7647.263.4451.817.250.942.712.54.82878214.55.3532.059.0263.418.352.645.99.71.83825233.35.5546.854.3451.716.857.449.610.71.54804222.95.5572.646.8367.616.155.449.58.41.45799164.35.0474.340.2286.214.545.646.05.82.46977148.65.2425.930.6319.210.641.324.25.11.971055212.56.7436.131.4289.210.235.815.86.51.381066167.86.0432.432.2386.810.139.320.06.71.391092163.16.4441.529.7391.011.436.318.07.00.910980173.06.1431.333.8370.610.844.122.78.10.6111003218.38.2558.539.5470.014.139.922.99.70.812848277.97.3759.749.2521.615.351.141.85.71.1总量11085均值204.26.2521.542.5380.813.845.833.28.01.6-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告2004年（1～11月）王新庄污水处理厂实际进出水水质分析表（单位：mg/l）表4-11月份水量（万吨）BOD5CODSSNH3-NT-P进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水1812220.17.0577.754.8399.517.043.442.96.41.62825200.37.5554.757.1336.115.754.151.910.93.33609327.411.1690.358.747513.858.050.418.43.24732321.718.6595.865.4369.814.961.852.014.76.55901291.316.6532.059.1290.612.263.749.412.36.96926238.68.7481.146.9327.910.955.137.36.71.471035175.19.6354.842.0344.311.440.910.75.71.681032159.610.0339.040.0275.511.043.410.57.02.39167.518.74405.0441.45256.8513.7048.657.846.912.3010154.8412.60371.3445.78249.0013.0843.2911.955.560.9011147.1611.08375.6449.64258.6815.6551.6730.647.301.94总量6872均值218.5111.05479.7750.99325.7513.5851.2732.329.262.90-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告经统计，郑州市王新庄污水处理厂三年进水水质平均值见表4-12。王新庄污水处理厂三年进水水质平均值表4-12项目BOD5CODSSNH3-NTP水质（mg/l）20649834845.88.5（2）王新庄污水处理厂2004年日运行资料统计经过对王新庄污水处理厂2004年全年的“水区运行日报”整理后，通过数理统计得：在具有80％的保证率时：表4-13-1项目BOD5CODSSNH3-NTP水质（mg/l）238505355588.45在具有85％的保证率时：表4-13-2项目BOD5CODSSNH3-NTP水质（mg/l）289540376609.2（3）五龙口污水处理厂进水水质五龙口污水处理厂定于2004年年底通水，其设计进水水质见表4-14。五龙口污水处理厂设计进水水质表表4-14项目BOD5CODSSNH3-NTP水质（mg/l）2205002504044、进水水质的确定综合分析马头岗现状污水系统各主要进水泵站水质，王新庄污水处理厂实际进水水质和五龙口污水处理厂设计进水水质，-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告并经过与环保部门多次密切的沟通，最终《环境影响报告书》确定马头岗污水处理厂设计进水水质见表4-15。马头岗污水处理厂设计进水水质表表4-15项目BOD5CODSSNH3-NTP水质（mg/l）220480350507.04.2.2污水最终受纳水体及污水利用1、最终受纳水体马头岗污水处理厂处理后的出水，就近排入贾鲁河后，经沙颍河最终入淮河。2、污水利用郑州市是我国重要的缺水城市之一，其农业耕地面积大，灌溉用水量较大。每年有大量的地面水和污水用于农灌，未经处理的污水中含有大量的有害病菌，影响农作物的质量。污水处理厂建成运行后，污水水质达到农田灌溉标准，可为农田灌溉提供良好水质，改善地面河流水体的质量，节约大量的地面水和地下水资源。马头岗污水处理厂处理后污水排至贾鲁河，沿途用于农田灌溉。4.2.3污水处理程度及出水水质的确定根据环境影响报告书，-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告马头岗污水处理厂处理后的出水排入贾鲁河，再流入沙颍河后入淮河。按郑州市地面水环境功能划分，贾鲁河为地面水V类水体，根据国标《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002），要求排入地表水IV、V类水体的城市污水处理厂出水水质执行二级标准。《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的二级排放标准规定的主要污染物控制标准见表4-16。《城镇污水处理厂污染物排放标准》二级排放标准表4-16项目BOD5CODSSNH3-N总磷（以P计）指标（mg/l）301003025（30）3.0另一方面，根据国家淮河流域污染治理的需要，经过环评单位对中牟陈桥断面2010年水质的预测，为达到2010年淮河流域污染治理郑州市的责任目标，马头岗污水处理厂的出水水质应在GB18918-2002的基础上适当提高，最终确定马头岗污水处理厂的出水水质，出水水质见表4-17。马头岗污水处理厂设计出水水质表表4-17项目BOD5CODSSNH3-N总磷（以P计）指标（mg/l）20803025（30）3.04.3污水处理厂厂址的确定4.3.1污水处理厂选址原则在污水处理厂厂址选择中，将遵循以下原则：1、厂址尽量位于排水管网末端，其系统内的污水可尽量依靠重力流流入，无需另设提升泵站，减少运行费用。2、靠近受纳水体，污水经处理后可就近排入。3、尽可能利用已有排水设施，减少基建投资和消耗。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告4、少拆迁、少占农田，有一定卫生防护距离。5、基建投资低，以尽可能少的投入取得尽可能多的效益。6、工期短，可尽快实现污水截流，利于郑东新区的开发建设。7、交通便利、用水用电方便。4.3.2污水处理厂厂址的确定拟建污水处理厂有两个厂址方案可供比选：1、厂址一位于107国道东侧、马头岗军用机场西侧、贾鲁河南岸、马林支渠北侧。2、厂址二位于107国道以东、金洼干沟以北。在上述两个厂址选择方案中，厂址一区域周边主要有邙山区京水花园别墅区、马头岗军用机场军械库两个较大的建筑群和金水区周庄、弓庄两个自然村，区域内土地分属于邙山区和金水区两个辖区。经实际调查，区域内现有土地面积约1000亩左右。选择该厂址有如下优点：1、所选厂址位于已建成排水管网的末端，服务区内的污水可全部靠重力流纳入，无需另设提升泵站。2、进厂路拟在泵站工程中建设，不需要另设厂外道路，水、电的接入也较方便，从而可节省工程投资。3、厂址北侧紧靠贾鲁河，便于处理后出水排放。4、厂址远离城区，厂区500米范围内没有规划的居民区，对城区和居民的影响较小。5、厂址处现状为空地或农田，无建筑物，几乎没有拆迁量。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告6、厂址处现状地势平坦，厂区平整工程量小。厂址二区域土地平坦，整齐划一，属于邙山区辖区，便于征用。但缺点是厂址位置位于马头岗军用机场起落航线下方，厂内建筑物和构筑物高度受限，对工艺布置有较大影响；进厂干管长度需增加约3公里，投资将相应增加。对两个厂址进行初步比选，经与有关部门协商，初步确定厂址一作为污水处理厂的厂址。为保证项目前期工作的深度，在初步确定污水处理厂厂址后，建设单位又征求了马头岗军用机场和郑州市水利局的意见，并上报郑州市规划局审批。最后根据马头岗污水处理厂《建设项目选址意见书》（编号为：[2004]郑城规址字第[0058]号，确定马头岗污水处理厂的边界如下：北边线为贾鲁河南岸坡堤脚外3米，与贾鲁河南边线平行；西边线为马头岗污水泵站西围墙，坐标点为（71.744，59.280）和（71.744，59.026）；南边线为马林支渠的北边线。有关马头岗污水处理厂的边界线及坐标、军用机场的限高要求、污水厂内构筑物和建筑物距军械库的边线的水平距离可见附件。4.4污水处理工艺方案论证根据郑州市马头岗污水处理厂进水水质特点和排放所要求的处理程度，必须采用二级生化处理才能达到需要的处理效果。目前城市污水的生化处理技术发展较快、类型较多，除一直广泛使用的普通曝气法外，近年来国内外应用较多的有A-B法、SBR法、A/O法和A2-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告O法等，为了使本工程选择最合适的处理工艺，有必要按照使用条件，排除不适用的处理工艺后，再对可以采取的处理工艺方案进行比选。4.4.1方案选择的原则本工程在选择污水处理方案时遵循以下原则：1、污水处理厂的污染物排放应满足国家和地方现行的有关标准、法规。2、运转管理方便，运转方式灵活，并可根据不同的进水水质调整运行方式和参数，最大限度地发挥处理装置和构筑物的处理能力。3、积极慎重的采用经实践证明、行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备。4、基建投资和运行费用低，运转方式灵活，以尽可能小的投入取得尽可能大的效益。5、污水处理厂的总平面布置紧凑合理，力争达到土方平衡，减少占地和投资费用。6、污水处理厂的高程设计既要结合现状地形，减少土方填垫，同时又要满足防洪要求。7、便于实现工艺过程的自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。8、选定的设备先进、可靠、国产化程度高、成套性好。但是，任何一种处理工艺的优点都是相对的，不是十全十美的，所以在决定处理工艺时，必须因地制宜地进行选择。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告4.4.2污水处理工艺概述1、普通曝气法普通曝气法属传统的活性污泥法，在国内外污水处理工程中是历史最长，使用最广泛的一种方法，具有运行效果可靠，出水水质稳定，管理经验丰富的优势。在国内较大规模的污水处理厂中采用普通曝气法的最多，保持正常运行状态的比例也最大。但是普通曝气法生物除磷、脱氮效果差。2、A-B法A-B法是“吸附—氧化”二级处理法，是城市污水处理的重要方法之一，在我国也有一些城市成功使用。其主要特点是A段负荷高，抗冲击能力强，B段进行低负荷“精加工”，保证出水水质，非常适合于处理冲击负荷大，高浓度的污水。但是两阶段曝气，两次出泥，工艺复杂，管理难度大。3、序批式活性污泥法（SBR法）-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告SBR法又称间歇曝气法，它的主体构筑物是SBR反应池，污水在池中完成反应、沉淀、滗水、排泥等工序，使处理过程大大简化，SBR法集均化、初沉、生物降解、终沉等功能于一池，污水间歇式进入池中，在活性污泥的作用下得到净化，沉淀分离后，上清液滗出池外，各运行工序是在时间上排列的，特别适用于小型污水处理项目，目前国内一些中型污水处理工程也开始采用SBR工艺。该工艺可通过调节曝气和间歇时间，使污水在反应池中交替处于好氧、缺氧和厌氧条件达到脱氮除磷的效果。其具有耐冲击负荷，处理能力强，运行方式灵活，工艺流程简单等多种优点。缺点是在运行过程中控制和监测装置启闭频繁、人工控制无法完成，需要的自控水平很高；而且其设备闲置率高，装机容量较大，SBR反应池规模偏大。4、A/O（缺氧—好氧或厌氧—好氧）及A2O法这两种污水处理方法是近十几年发展起来的先进的处理方法，它利用活性污泥在厌氧、缺氧、好氧过程中的生物增殖活动，在降解污水中有机物的同时，达到除磷脱氮作用，磷和氮是引起水体富营养化的主要因素。当水体中总磷浓度高于0.02mg/L或者总氮浓度高于0.2mg/L时即被视为富营养化水体。研究表明每向水体排入一克磷会导致950克（干重）藻类的生长。因此在美国大约有70%的湖沼、水库以磷作为藻类生长的限制因素。发达国家对污水处理厂出水磷浓度和氮浓度也都有法定标准。该工艺目前已成为污水资源化和防止水体富营养化的重要措施。此外随着新的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）颁布实施及污水处理技术和水平的发展，N、P指标已成为污水水质控制的特征因子，这也为A/O及A2O工艺的推广提供了更广阔的空间。4.4.3污水处理工艺比选结合郑州市马头岗污水处理厂的建设规模（近期30万吨/日）、根据确定的进出水水质要求，所选处理工艺应具有以下功能：①能降解有机物并具有硝化功能，使出水中的BOD5、COD达标，并使出水中的氨氮降至25mg/l以下（12℃以上）。②应使污水处理过程中产生的污泥基本达到稳定。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告③所选工艺应具有除磷功能。根据本工程的处理规模和进、出水水质的特点，选择能使出水达标的UCT工艺、倒置A2O工艺和CAST工艺进行比选。1、UCT工艺在普通A2/O工艺中，回流污泥中的硝态氮势必会优先夺取污水中的易生物降解有机物，实现反硝化，对除磷造成不利影响。当污水中的C/P比值高，有机物中的易降解组分多，即使回流污泥中的硝态氮耗去一部分易生物降解有机物，仍有足够的易降解有机物供聚磷菌利用，不致影响除磷效果，但如果C/P比值不高，有机物中易降解组分不多，回流污泥中的硝态氮对除磷的干扰就很明显，因此，如何降低回流污泥中硝态氮对除磷的影响成为一个关键技术问题。UCT工艺的主要改进是将污泥回流到缺氧池而不是厌氧池，同时增加从缺氧池出流液到厌氧池的回流。污泥回流的硝态氮在缺氧池中被反硝化，进入厌氧池的缺氧回流中不再有硝态氮，不会对除磷产生不利影响，较好地解决了脱氮和除磷的矛盾。UCT工艺的工艺流程厌氧池前置在缺氧池和好氧池前，相互串连组成，见图4-1。后续工艺进水好氧池二沉池厌氧池缺氧池回流污泥剩余污泥图4-1UCT工艺流程图-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告2、倒置A2/O工艺常规的A2/O工艺都是厌氧池在前，缺氧池在后，便于聚磷菌优先利用污水中的易生物降解有机物，实现生物除磷，而反硝化菌可以利用更多形态的碳源，缺氧池在后也不会影响脱氮。当要求硝化、除磷而不要求脱氮时，没有必要对全部污水进行脱氮处理，只需对回流污泥脱氮，其目的是为了消除回流污泥中硝态氮对除磷的不利影响，提高除磷效率。回流污泥是返回厌氧池的，需要在进入厌氧池前脱氮，厌氧池后边并不需要脱氮，也就是说缺氧池理应设在厌氧池前，而不是再厌氧池后，对比一般A2/O工艺，其位置是倒置的。倒置缺氧池带来的主要问题是对碳源的争夺。原污水先进入缺氧池再进入厌氧池，污水中的易生物降解有机物将优先被硝化菌利用，聚磷菌将得不到足够碳源，达不到除磷目的，因此，必须将原污水分配给缺氧池和厌氧池，直接进入厌氧池的污水为聚磷菌提供碳源，进入缺氧池的污水则为反硝化菌提供碳源，其目的是为了提高除磷效率。倒置A2O工艺的工艺流程缺氧池前置在厌氧池和好氧池前，相互串连组成，见图4-2。进水后续工艺二沉池缺氧池厌氧池好氧池回流污泥剩余污泥图4-2倒置A2/O工艺流程图3、CAST工艺-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告CAST工艺是SBR工艺的一种新的改进型式，CAST工艺同普通SBR工艺的不同之处是：在主反应池的前段加一个厌氧选择器，由于这个厌氧选择器的存在，进入选择器的污水中的发酵产物（进水中溶解性BOD所转化的VFA）能在起始反应阶段迅速被聚磷菌吸收并转化成PHB，在VFA的诱导下细胞内聚磷经水解生成正磷酸盐释放到水溶液中，这一环境条件使聚磷菌在微生物生存竞争中占优势并得以大量繁殖，从而实现了生物活性的选择性要求和防止了由于丝状菌繁殖引起的污泥膨胀问题。在CAST系统中，还可以实现同时硝化反硝化，根据测定，由于微生物絮体中自养菌和异养菌分布的不均匀性，NH3-N的氧化（硝化）系在微生物絮体的表面进行，而较高浓度梯度的NO3-N离子可以进入絮体内部。在CAST工艺运行中，对鼓风量和溶解氧的含量进行控制，可使充水/曝气阶段约有50%的时间其DO含量接近于零，约30%的时间DO含量约在1mg/l左右，约20%的时间DO含量约在2mg/l左右。DO能否进入微生物絮体内，取决于絮体大小和活性污泥的好氧速率。一般情况下，由于耗氧速度较快而DO含量不高，因此溶解氧较难进入微生物絮体内。这样就在微生物絮体内形成了微反应区（微缺氧环境），使絮体内部发生反硝化作用，因此CAST系统可以出现曝气状态下的反硝化，使反硝化/硝化同时进行，无需专设缺氧区和污泥回流系统。CAST工艺的工艺流程见图4-3。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告鼓风机房选择器CAST反应池出水后续工艺进水污泥处理图4-3CAST工艺流程图3、UCT工艺、倒置A2O工艺和CAST工艺主要设计参数及构筑物设计对比见表4-18。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告UCT工艺、倒置A2/O工艺、CAST工艺对比情况表表4-18处理单元UCT工艺倒置A2/O工艺CAST工艺粗格栅相同：格栅宽B＝1500mm，栅条间距b＝30mm，H＝17m进水泵房相同：潜水泵6台（4用2备）单泵流量Q＝4100m3/h，扬程H＝23m细格栅相同：螺旋格栅，直径2m，栅条间隙b＝6mm，倾角35°沉砂池相同：6座，单座设计流量Q＝0.75m3/s，直径4.87m初沉池相同：4座，单池最大设计流量Q＝1.13m3/s，表面负荷q＝2m3/m2·h，直径51m，池边水深h＝4m初沉污泥泵房相同：共两座，每座泵房设3台污泥泵（2用1备），Q＝4.6l/s，H＝15m反应池共9个廊道第1-2廊道为厌氧区L×B×H＝166m×6.0m×6.0m第3廊道为缺氧区L×B×H＝166m×9.0m×6.0m第4～9廊道为好氧区L×B×H＝166m×7.5m×6.0m共9个廊道第1廊道为缺氧区L×B×H＝170m×8.8m×6.0m第2廊道为厌氧区L×B×H＝170m×6.0m×6.0m第3～9廊道为好氧区L×B×H＝170m×6.3m×6.0m共两格第一格缺氧池，尺寸为L×B×H＝4.5m×56.5m×6.0m第二格反应池，尺寸为L×B×H＝63.4m×56.5m×6.0m-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告总回流比50％内回流比180％厌氧段停留时间T＝3.19h缺氧段停留时间T＝2.41h好氧段停留时间T＝12.05h总回流比50％～100％缺氧段停留时间T＝2.39h厌氧段停留时间T＝1.63h好氧段停留时间T＝12.00h回流比20％缺氧段停留时间T＝1.22h好氧段停留时间T＝17.20h内回流泵20台，单池5台（4用1备）无内回流泵36台好氧泥龄10天，反应泥龄12天MLSS：2600mg/l设计最低水温12℃有效水深6.0m污泥负荷0.106kgBOD/kgMLSS·d好氧泥龄10天反应泥龄12天MLSS：3620mg/l设计最低水温12℃有效水深6.0m污泥负荷0.127kgBOD/kgMLSS·d二沉池相同：8座，单池设计流量Q＝4.52m3/s，池边水深4.2m，直径48m表面负荷q＝1.12m3/m2·h（高日高时流量）q＝1.036m3/m2·h（高日平均时流量）q＝0.86m3/m2·h（平均日平均时流量）无回流污泥泵房相同：4座，回流污泥泵16台，剩余污泥泵8台（4用4备）无-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告鼓风机房相同：L×B＝60m×15mL×B＝65m×15m总供气量Q＝123518Nm3/h气体压力H＝7.5m（水柱）总供气量Q＝153370Nm3/h气体压力H＝7.5m（水柱）加氯间及氯库相同：加氯量100kg/h，氯库按15天贮氯量考虑剩余污泥浓缩机房相同：剩余污泥总量46673.3m3/d（高日平均时），污泥浓缩前含水率99.2％，浓缩后含水率95～96％污泥消化池相同：6座，直径28m，柱体高度18.5m，采用二级消化，一级消化20天，二级消化10天，消化温度33℃～35℃，采用沼气搅拌污泥进泥含水率96％，消化后含水率96.7％污泥控制室相同：沼气压缩机6套，Q＝250Nm3/h，H＝2.3bar，N＝27kW污泥进料泵6台，Q＝25m3/h，H＝30m沼气锅炉4套热水循环泵6台，Q＝45m3/h，H＝10m污泥热交换器：换热能力570kW给水增压泵2台：Q＝10m3/h，H＝40m污泥循环泵6台：Q＝170m3/h，H＝12m沼气脱硫塔相同：2座，湿式脱硫＋干式脱硫塔，处理沼气总量800m3/h沼气罐相同：2座，直径20m，单罐贮气量2800m3，罐内最大内压500mmH2O沼气火炬相同：1座，最大排气量1000Nm3/h污泥脱水机房相同：进泥含水率96％，出泥含水率75％～80％，干污泥量70t/d，工作时间16h/d投资万元万元万元-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告4.4.4污水处理工艺方案的确定根据郑州市马头岗污水处理厂的处理规模、进水水质和出水指标，前面所述的UCT工艺、倒置A2/O工艺和CAST工艺设计均能使污水处理厂出水水质达标。UCT工艺工程总投资为???万元（污水处理部分），倒置A2/O工艺的工程总投资为???万元（污水处理部分），CAST工艺的工程总投资为???万元（污水处理部分）。UCT工艺和倒置A2/O工艺都是为解决同时脱氮和除磷的矛盾而对普通A2/O工艺的优化。1、倒置A2/O工艺将缺氧池设在厌氧池的前面，对回流污泥进行脱氮，以消除回流污泥中硝态氮对除磷的不利影响，同时分配部分原污水给厌氧池，以保证聚磷菌有足够的碳源。倒置A2/O工艺虽然消除了回流污泥中硝态氮对厌氧除磷的不利影响，但是倒置A2/O工艺却存在两个问题：（1）倒置A2/O工艺是针对只要求硝化除磷而不要求脱氮的污水处理厂提出的，它对出水中的硝态氮不作限制。显然，倒置A2/O工艺中，高浓度硝态氮的回流污泥对生物除磷是致命的，要在倒置缺氧池中去掉这么多的硝态氮，必须要有大量的碳源和相当大的缺氧池容积，污水生物处理工艺构筑物体积加大，常年运转费增加。（2）缺氧池在厌氧池前面会优先利用污水中的易生物降解有机物，与聚磷菌争夺碳源，为了解决这个矛盾，本次倒置A2/O工艺将原污水分配给缺氧池和厌氧池，分别为部分脱氮和除磷提供碳源，这导致进入缺氧池和厌氧池的可利用碳源比一般A2-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告/O工艺要少。由于倒置缺氧池的氮负荷很高，提供的碳源又少，其脱氮效率很难保证，而厌氧池中的聚磷菌则只利用了易生物降解的碳源，其余的含碳有机物却得不到利用，白白“浪费”掉了。这两个问题集中反映在碳源不足。除非原污水的C/N、C/P比值特别高，否则污水中的碳源难以同时满足前置缺氧池和厌氧池的要求，难以达到较好的生物除磷效果。2、CAST工艺是SBR工艺的一种变种，和其它SBR工艺一样，它的优点是处理构筑物少、无二沉池、占地面积相对较少。CAST工艺在运行过程中控制和监测装置启闭频繁、人工控制无法完成，需要的自控水平很高，而且要求设备仪表可靠性高；由于自动化水平高，要求管理人员有较高的技术水平，操作人员需要经过严格培训；由于CAST反应池是间歇进水、间歇曝气、间歇出水、间歇排泥，其设备闲置率高，装机容量较大，CAST反应池规模偏大，同时要求有一定的滗水深度，造成水头浪费，增加了能耗，大型污水处理工程中很少采用。3、UCT工艺针对回流污泥中硝态氮对除磷效果的不利影响及倒置缺氧池氮负荷过高，碳源不足问题，将厌氧池前置，回流污泥回流至缺氧池进行反硝化，然后再回流至厌氧池使进入厌氧池的回流污泥不再有硝态氮，较好地解决了脱氮和除磷的矛盾。同时在好氧池中有效地去除有机物并完成硝化作用，使出水NH3-N也满足出水要求。三种工艺优缺点对比见下表-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告　UCT工艺倒置A2/O工艺CAST工艺优点1、较好地解决了脱氮和除磷的矛盾。同时在好氧池中有效地去除有机物并完成硝化作用，使出水NH3-N也满足出水要求。将缺氧池设在厌氧池的前面，对回流污泥进行脱氮，以消除回流污泥中硝态氮对除磷的不利影响处理构筑物少、无二沉池、占地面积相对较少特别适用于小型污水处理项目。2、较丰富运行经验，和A2/O相比当原水C/P比值较小时，除磷效果好。和CAST工艺相比，适用于大型污水厂，更加稳妥可靠。3、具有相对独立的厌氧、好氧及回流污泥反硝化区域，功能分区明确、协调。缺点回流量较大，缺氧池控制较复杂1、只要求硝化除磷而不要求脱氮，要在倒置缺氧池中去掉硝态氮，构筑物体积加大1、在运行过程中控制和监测装置启闭频繁、人工无法完成，需要自控水平高；2、碳源矛盾突出，对原污水的C/N、C/P比值要求特别高。否则难以达到较好的除磷效果2、设备闲置率高，装机容量较大，反应池规模偏大，容积利用率小。大型污水处理工程中采用少。3、变水位出水，运行电耗大三个方案的投资相差不大，UCT工艺是A2/O工艺的变种，更好地解决了反硝化与除磷的关系，出水水质更好，而且国内有较丰富的运行经验，和CAST工艺相比，用于大型污水处理厂更加稳妥可靠。综上所述，本次郑州市马头岗污水处理厂工程污水处理工艺采用UCT工艺，其工艺流程框图见附图4-4，工艺流程图见附图10。-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告图4-4UCT工艺流程框图-69- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告4.4.5污水处理厂主要单体工艺选择1、沉砂池工艺的选择沉砂池是重要的预处理构筑物，污水通过沉砂池可以去除大部分无机砂粒，从而减轻一级处理负荷。目前国内污水处理厂沉砂池的设计中主要采用的类型有：平流沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池。（1）平流沉砂池工作原理：平流沉砂池采用重力原理，污水从池一端流入，呈水平方向流动，当污水流过沉砂池时，由于过水断面不断增大，水流速度下降，污水中挟带的无机颗粒将在重力作用下而下沉，而比重较小的有机物则仍处于悬浮状态，并随水流走，从而达到从水中分离无机颗粒的目的。（2）曝气沉砂池工作原理：曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。由于旋流产生的离心力，把相对密度较大的无机物颗粒甩向外层并下沉，相对密度较轻的有机物旋至水流的中心部位随水带走。同时由于池内水流作旋流运动，无机颗粒之间的相互碰撞与摩擦机会增加，把表面附着的有机物磨去。（3）旋流沉砂池工作原理：旋流沉砂池采用重力原理，污水沿切线方向进入沉砂池，在旋流作用下，污水保持螺旋状运动，将砂粒与附着的有机物分离，砂粒沿锥形池壁沉到砂池砂斗，经气提进入分砂机砂水分离后外运处置。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告三种沉砂池优缺点对比情况见表4-19。沉砂池优缺点对比表表4-19项目平流沉砂池曝气沉砂池旋流沉砂池优点1、配水简单，水头损失小；2、矩形水池布置紧凑。1、对污水起预曝气作用；2、对于d＜0.6mm的颗粒去除效果明显。1、占地面积省；2、除砂效率高；3、操作环境好；4、设备运行可靠。缺点1、设备繁杂、除砂系统容易发生故障。1、操作环境差；2、对生物除磷工艺，预曝气起到了反作用。1、管路容易堵塞2、对大型污水处理厂配水条件不好。经过技术经济比较，三种工艺方案都能满足除砂要求，技术上都是可行的，经分析认为：平流沉砂池是较传统的沉砂方式，配水简单，水头损失小，矩形水池布置紧凑，但设备繁杂、除砂系统容易发生故障，不利于污水厂的稳定运行；由于本次工程采用生物除磷工艺，所以曝气沉砂池对污水的预曝气不利于除磷工艺的运行；旋流沉砂池水力停留时间短，池容小，排砂容易，圆形水池土建工程少，受力条件好，自动化程度高。综上所述，此次设计推荐采用旋流沉砂池。2、初沉池工艺的选择沉淀池是污水处理厂的重要构筑物之一，污水通过沉淀池，可以去除约50％悬浮物及约25％的BOD5，大大减轻生物处理负荷，降低能耗。设计对平流式及辐流式沉淀池两个方案进行比选。（1）方案比选-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告A、平流沉淀池平流沉淀池污水从池一端进入，按水平方向在池内流动，从池另一端溢出。污水中悬浮物在重力作用下沉淀，刮泥机按纵向和横向刮泥，将泥收集到在进水处的底部贮泥斗中，通过排泥管将沉淀污泥送至初沉污泥泵房。B、辐流沉淀池辐流沉淀池表面呈圆形，污水从池子中心进入，呈水平方向向四周辐射流动，流速从大到小变化，澄清水从池四周溢出。污水中悬浮物在重力作用下沉淀，采用回转式刮泥机将污泥沿径向刮进中心贮泥斗，利用池面水压将污泥排放到初沉污泥泵房。从沉淀效果看，两种池型都能达到要求，平流式沉淀池的水流比较稳定，水利条件好，能有效防止短流现象；而圆形池的水流稳定性一般，水面较大时易受到刮风等客观因素影响，使得沉淀效果不够理想。但辐流池的土建造价及设备费用和运转维修费远远低于矩形池。从土建施工看，矩形池布局整齐，相邻池壁可共用，结构趋于简单，方便施工；圆形池施工则要比矩形池繁琐。从占地情况看，圆形池之间必须留有间隔，四周空地不好利用；而矩形池相互以隔墙相连，布置很紧凑，占地显著减少，这在土地十分紧张的地方具有重要意义。从刮泥设备看，矩形池采用行车式提板刮泥机时，设备台数较少，但缺少定型产品；而圆形池每个池子只有一台机械，水下无传动件，基本上不存在发生故障的可能性，因而运行可靠，维护工作量较小。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告从土建费用和设备费用分析，矩形池的砼方量稍多于圆形池，设备投资亦高于辐流池。（2）推荐方案经过技术经济比较，两种池型各有优缺点，考虑到辐流式沉淀池设备投资较少，水下维修部件少，便于养护管理，且机械加工精度可稍低，王新庄污水处理厂采用辐流式沉淀池有一定的维护运转经验，此次设计推荐采用辐流式沉淀池。3、二沉池工艺的选择二沉池是污水处理厂的重要构筑物，具有最后出水净化及向反应池提供回流污泥的双重功能，直接影响污水处理厂的效能。同时，为了保证出水含磷浓度达标，应尽可能降低二沉池出水SS浓度，因此二沉池应保持最好的水力条件确保污水处理厂出水水质指标达到设计要求。为保证二沉池沉降效果，运行可靠，对中心进水周边出水辐流式沉淀池和周边进水周边出水辐流式沉淀池两个方案进行比选。两个方案在技术上都是可行的，都能满足出水的水质要求。传统的中心进水，周边出水沉淀池在国内已有成熟的运转管理经验，国内绝大多数大中型污水处理厂都采用此池型，运行效果良好。而周边进水周边出水辐流式沉淀池的主要特点是：克服了中心进水周边出水沉淀池由于异重流造成短路的弊病，池容的利用率显著提高，处理相同水量需池容较小，从而节省工程造价。污水处理厂的二沉池使用该种池型在国内逐渐增多，目前已积累了较丰富的运行经验。所以，此次设计推荐采用周边进水周边出水辐流式二次沉淀池。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告4．消毒工艺的选择水中微生物安全性是与人民健康休戚相关的问题，其中的致病菌可能引起多种水致疾病，如贾第虫病、隐孢子虫病、肝炎、脊髓灰质炎、细菌性痢疾等等，一旦发作，便会引起某个地区爆发性流行，涉及人数多，影响大。消毒环节就是为了降低微生物风险而设的。一般将灭活水中绝大部分病原体，使水的微生物水平满足人类健康要求，使其达到无害的程度。目前应用在污水中的消毒方法可分为两大类，即化学消毒法和物理消毒法。化学消毒法有液氯、二氧化氯、臭氧等；物理消毒法有紫外线消毒等。（1）液氯：氯极易溶于水中，形成次氯酸（HOCL），反应式如下：氯消毒是通过次氯酸发挥作用的，次氯酸是很小的中性分子，能穿透细菌的细胞壁进入细菌内部，到达细菌内部后破坏细菌的酶系统使细菌死亡。液氯是国内使用最为广泛，经验最为丰富的水处理消毒剂。采用液氯消毒经济有效，且余氯具有持续消毒作用；液氯投加操作简单，投量准确，不需要庞大的设备。但是液氯也有一定的缺陷性，当原水中有机物含量高时，会产生有机氯化物，有害人体健康；当原水中含酚时，会产生氯酚味。氯气也是一种易爆的有毒气体，相应需要较高的管理水平。（2）二氧化氯：作为消毒剂二氧化氯-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告的消毒能力比液氯强，故相同条件下投加量较少；二氧化氯余量在管网中能保持很长时间，衰减速度比氯慢；由于二氧化氯不水解，故消毒效果受水PH值影响很小；二氧化氯不与氨及氨基化合物反应，其杀菌效果不受氨的影响；二氧化氯的最大优点就是不会与水中有机物作用生成有害的副产物三卤甲烷。值得注意的是，二氧化氯的消毒副产物ClO2-和ClO3-毒理学影响较大，可能会抑制人体甲状腺素的分泌，引起胎儿小脑重量下降、神经行为作用迟缓或细胞数下降，还可能造成婴儿大脑重量下降、神经系统作用迟缓或皮肤增生。（3）紫外消毒：近年来紫外线消毒在国内市场迅猛发展，国内已有大型污水处理厂采用紫外线消毒工艺，也有部分处理厂的改建选用该工艺。紫外线消毒对水中细菌、病毒、原生动物均有效，紫外线的杀灭微生物和病原体的效果要高于液氯。在消毒过程中不产生副产物，作到无毒排放。但采用紫外线消毒也有一些影响因素，由于紫外线的穿透能力低，所以对水的色度、浊度、含铁量等有一定要求。所以进入紫外线杀菌装置的水必须经过较为严格的预处理。（4）臭氧：臭氧是常用氧化剂中氧化能力最强的，杀菌作用比氯快15～30倍，能在极短的时间内氧化分解水中的有机物、无机还原物质，能极迅速地杀灭水中的细菌、藻类、病原体等。但自从臭氧在水处理中应用以来，由于其处理的设备和运行费用较高，虽然后来进行了广泛的研究，除了用于饮用水消毒外，其他的实际应用还是很少。污水处理中各种消毒方式的比较项目液氯二氧化氯紫外线臭氧-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告使用剂量（mg/l）5～102～5无10.0接触时间（min）3010～20短5～10对细菌有效性有有有有对病毒有效性部分有部分有部分有有对芽孢有效性无无无有设备投资最低比液氯的高，比其他方法低臭氧与二氧化氯之间最高液氯的5倍运行费用最低比液氯的高，比其他方法稍低比液氯高很多最高马头岗污水处理厂出水SS指标为30mg/l，会严重影响紫外的穿透率，经过上述比较，综合考虑工程投资等各种因素，尤其是在大型污水处理厂中，设计推荐采用投加液氯的方式。4.5污泥处理工艺方案的论证4.5.1污泥处理的目的在污水处理过程中，产生大量的污泥。污泥内含有大量的有毒有害物质，如寄生虫卵、致病菌、合成有机物及重金属离子等，同时也含有一些植物营养素（N、P、K）、有机物等。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告为使污水处理过程中产生的大量初沉污泥和剩余污泥通过适当的工艺措施，降低其有机物含量及含水率，减少污泥体积，同时杀灭部分致病菌和寄生虫卵，避免形成二次污染，保证污水处理厂的正常运行，达到污泥的“减量化、稳定化、无害化、资源化”的目的。4.5.2污泥处理流程的选择1、污泥处理一般流程一般的污泥处理流程见图4-5。污泥浓缩污泥处置与利用污泥脱水污泥消化污泥沼气利用图4-5一般污泥处理流程示意图（1）污泥浓缩由沉淀池排出的剩余污泥含水率高达99％～99.2％。将污泥经过浓缩处理后，其含水率可降为95％～97％，体积大为减少，从而也可大大地减轻后续处理构筑物和设备的工作负荷，提高处理效率。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告浓缩的主要方法有间歇式和连续式的重力浓缩、机械浓缩和气浮浓缩。一般大型污水处理厂多采用连续式重力浓缩或机械浓缩。重力浓缩池通过中心柱上的进水口和圆形的配水井进行配水。固液混合物沿径向进入到浓缩池中，浮渣和漂浮物由表面刮渣器收集到池边的浮渣箱，并由浮渣管排出。较重的固体沉淀到池底由耙架收集并由排泥管排出池外。上清液由池边溢流，充足的停留时间使得固体得到很好的沉淀。机械浓缩是采用污泥浓缩机对污泥进行脱水。重力浓缩和机械浓缩方案的对比见表4-20。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告重力浓缩和机械浓缩方案对比表表4-20方案优点缺点重力浓缩1、浓缩机械比较简单；2、能耗低。1、停留时间长；2、排泥含固量低；3、有臭味，影响环境；4、占地大；5、后续处理设施容量大；6、会出现厌氧状态，污泥中的磷将会被大量释放出来，上清液中磷的浓度很高。机械浓缩1、调节简单；2、排泥含固率较重力浓缩高；3、无恶臭、对周围环境影响小；4、占地小；5、减少后续处理设施容量。1、能耗较高；2、设备费用较高。由于剩余污泥含水率高达99％～99.3％，为了剩余污泥进一步浓缩减容，减小后续处理工艺的负荷，此次设计对剩余污泥进行浓缩，剩余污泥浓缩采用机械浓缩。由于初沉污泥含水率已降至96％左右不再进行浓缩，而是和机械浓缩后的剩余污泥混和一起进行消化处理，消化处理后的污泥再进行脱水。（2）污泥稳定污泥稳定的工艺措施有：好氧稳定与厌氧稳定。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告好氧稳定：好氧稳定是指对泥龄较长的剩余活性污泥，充分曝气，使泥中的物料充分消耗，活性污泥达到合理的生物相，接近内源呼吸，这时污泥的化学性质相对稳定，不易发生腐化变质。一般污泥泥龄大于25天时，有机养料降解比较彻底，可认为已基本好氧稳定。厌氧稳定：厌氧稳定的方式就是污泥厌氧消化，在消化过程中产生沼气可用于发电，加热锅炉，加压后还可用于消化池污泥搅拌，也可直接用于驱动机械设备节约污水厂电耗。将浓缩后的污泥注入密闭的消化池内进行厌氧消化，一般采用泥温为35℃的中温消化，消化时间因工艺而异，污泥中温消化一般需20天左右，接触消化工艺仅需1～3天。污泥经酸性消化和产甲烷消化后，污泥中的有机质分解，泥量下降，并产生含有甲烷、二氧化碳等组分的沼气和水。由于马头岗污水处理厂处理规模较大，污泥好氧稳定消耗能量大，故本工程采用厌氧消化方案，采用二级消化。在一级消化池中，设有集气、加热、搅拌等设备，不排除上清液。污泥中有机物的分解主要是在一级消化池完成。在二级消化池中设有集气设备及排除上清液装置，但不再加热和搅拌，污泥在二级消化池中最后完成消化，全部消化过程产生的上清液都由二级消化池排除。由于没有搅拌，上清液带出的固体物很少，同时污泥在此池可以进行贮存、浓缩，排出的消化污泥含水率较低，二级消化较单级消化的总池容可减少，上清液含固量较少，总耗热量也可减小。（3）污泥脱水-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告污泥脱水是污泥处理工艺中的重要工序。污水处理过程中所产生的污泥，其含水率在96％～99.6％，是流动状态的粒状或絮状物质的疏松结构，体积庞大，难以处置消纳，因此在污泥处理和处置中需进行污泥脱水。浓缩主要是分离污泥中的空隙水，而脱水则主要是将污泥中的吸附水和毛细水分离出来，这部分水约占污泥中总含水量的15％～25％。因此，污泥经脱水后，其体积减至脱水前的1/5～1/10，大大降低了后续污泥处置的难度。目前常采用的脱水工艺有自然干化与机械脱水。自然干化是将稳定处理后的污泥（含水率96%～97%）排放至干化场进行渗漏和蒸发，即自然干化，渗漏在污泥进场2～3天后完成，含水率降至85%，此后水份只依靠蒸发脱除，经数周后含水率可降至75%，由于稳定处理后的污泥中仍有部分有机物未充分降解，其中挥发性固体含量一般在50%左右，在缺氧的状态下污泥内部仍在缓慢地厌氧分解，造成臭气四溢，夏季蚊蝇滋生对环境影响恶劣，且干化场占地面积大，污泥需人工定期清除，劳动强度大，加之滤水设施易遭腐蚀损坏，故现代化污水处理厂一般不采用此工艺。大型市政工程常用机械脱水有板框压滤机、带式过滤机和离心机。三种机械脱水方法都有较好的脱水效果，其脱水性能对比见表4-21。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告各种机械脱水方法对比表表4-21脱水方式优点缺点适用范围板框压滤机1、间歇脱水；2、液压过滤。1、滤饼含固率高；2、固体回收率高；3、药品消耗少，滤液清澈。1、间歇操作、过滤能力较低；2、基建设备投资大。1、其它脱水设备不适用的场合；2、用于需要减少运输、干燥或焚烧费用，降低填用地的场合。带式过滤机1、连续脱水；2、机械挤压。1、机器制造容易，附属设备少，投资、能耗较低；2、连续操作，管理简便，脱水能力大。1、聚合物价格贵、运行费用高；2、脱水效率不及板框压滤机；3、开放设计，有臭味。1、特别适合于无机性污泥的脱水；2、有机粘性污泥脱水不宜采用。离心机1、连续脱水；2、离心力作用。1、基建投资少、占地少，设备结构紧凑；2、化学药剂投加量较少，处理能力大且效果好，总处理费用较低；3、自动化程度高，操作简便、卫生。1、目前国内多采用进口离心机，价格昂贵；2、电力消耗大，污泥中含有砂砾，易磨损设备；3、有一定噪声。1、不适合密度差很小或液相密度大于固相的污泥脱水。经过技术经济比较，这三种脱水方法都能达到较好脱水的目的，离心脱水机可以连续脱水，基建投资少、占地稍小，处理能力大、效果好，而且郑州市王新庄污水处理厂采用离心脱水机，可以借鉴其运行、管理经验，所以本次工程污泥脱水设计推荐采用离心机脱水。2、污泥处理流程的选择-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告根据初沉污泥和剩余污泥的污泥性质，本工程将剩余污泥在污泥厌氧消化前进行机械浓缩，提高剩余污泥的含固率，减小污泥体积。浓缩后的剩余污泥与初沉污泥混和进行一级消化、二级消化，然后再进一步脱水，脱水后污泥送至污泥处置场。污泥处理流程框图见图4-6。沼气利用剩余污泥污泥处置一级消化机械浓缩机械脱水二级消化初沉污泥图4-6郑州市马头岗污水处理厂污泥处理流程示意图3．沼气的利用与衡算（1）沼气利用处理厂中，污泥厌氧消化产生的混合气体（又称沼气）。马头岗污水厂中产生的沼气在处理厂内的利用方式主要有：①动力燃料，通过沼气锅炉加以利用，为消化污泥加热；②另外用于污泥干化的燃料；③用于消化池的全池搅拌，保证消化池混合均匀；④为避免剩余的沼气直排造成空气污染或产生爆炸危险，设置废气燃烧器，将剩余沼气烧掉。（2）沼气衡算：-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告进入消化系统的污泥量（初沉污泥+剩余污泥）总量为：91.4t/d污泥中有机物含量为：60％有机物的分解率：40％产气率：0.85m3/kg全厂总气量：约18650m3/d其中：用于消化污泥加热：约为13700m3/d～8900m3/d剩余沼气量：约为4950m3/d～9750m3/d剩余部分可用为污泥干化的燃料，将产气峰值时的气量先通过储气罐储存起来，多余的可通过火炬烧掉。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第五章污水处理厂工程设计5.1污水处理厂平面布置马头岗污水处理厂总平面按近期30万吨/日处理规模布置，总占地面积30.93公顷。平面布置的基本原则是：工艺流畅、布置紧凑、分区合理，即有利于生产又要方便管理，同时根据地形、地貌、道路等自然条件考虑进出水方向和建筑物朝向等。按功能将污水处理厂划分为污水处理区、污泥处理区、污泥处置区和为生产管理生活服务的厂前区四部分。由于本工程厂址位于机场附近，南侧为军械库，北侧为贾鲁河，对厂区进厂路、厂区构筑物的高度均有一定的限制，从厂区西边线以东150m范围内限高25m，厂区西边线以东150～774m范围内限高20m，厂区西边线以东774～924m范围内限高为12m（具体见附件）。因此，三种工艺方案的平面布置各有两个方案，UCT工艺平面布置方案为第一、二方案，具体见附图4、附图5；倒置A2/O工艺平面布置方案为第三、四方案，平面具体布置详见附图6、附图7；CAST工艺平面布置方案为第五、六方案，平面具体布置详见附图8、附图9。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告1、以上各方案污水处理区位于厂区中部，进厂管线由厂区西侧进入厂内预处理区，与已经开始建设的进厂主干管工程衔接。预处理区包括速闭闸井、粗格栅、提升泵房、细格栅、沉砂池及计量槽，该区内栅渣及沉砂均在本区内进行处理。后续污水处理构筑物分为四个系列，平行布置，管路顺畅，水头损失小。同时每个系列均可独立运行，事故时又可以灵活调节，互为备用。另外，设计中充分考虑各种非常情况发生时的对策：（1）在进水泵房前设速闭闸；（2）预处理（沉砂池）后设置超越管，当后续处理设施检修时可直接排放；（3）当进水水质中有机物浓度低，影响反应池运行效果时可超越初沉池，直接进入曝气池；（4）当反应池发生故障时可经一级处理直接排放。2、第一、三、五方案污泥处理区位于厂区的西侧，充分利用厂区西侧构筑物限高较高的条件，减少消化池地面以下的高度，利于管道连接，更利于维修、管理，也节省了工程投资。同时，污泥处理区远离厂前区，在厂区西侧将污泥消化池、污泥脱水机房、贮气罐等产生易燃、易爆、有毒气体的构筑物集中布置，封闭管理。第二、四、六方案污泥处理区位于厂区的北侧，污泥处理构筑物集中布置，封闭管理，且污泥处理区远离厂前区及进厂大门，在处理厂的主导风向的下风向，厂区的最隐蔽处，更利于封闭管理，景观效果好。但是由于该处的限高为20米，比西侧低5米，使消化池地面以下部分较多，不利于污泥管道的衔接，也增加了工程投资。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告3、第一、三、五方案厂前区位于厂区的东南侧，内有办公、化验、控制中心、食堂、倒班宿舍等附属建筑及生产管理用房，如机修车间、仓库、车库等，该区距产生异味、泥渣堆放、产生噪音、污泥处理的单元较远，同时处于夏季主导风向的上风向，但由于厂区大门受进厂路及周边条件的制约设在厂区西侧，使得进厂大门离厂前区较远，出入没有厂前区设在西侧方便。第二、四、六方案与第一、三、五方案不同的是厂前区位于厂区的西侧，厂区大门设在该区，出入方便，景观效果较好。4、由于平面布置的第一、三、五方案充分利用了厂区构筑物的限高，投资较省，同时远离预处理区，位于夏季主导风向的上风向，卫生条件较好，本工程平面布置推荐采用第一、三、五方案，将厂前区置于厂区的东南侧，污泥处理置于厂区西侧。5、厂区道路设置以方便使用为原则，主干道7米，次干道4米，并设有通向各构筑物的道路，在厂前区和生产构筑物之间合理安排园林、小品、景点，并考虑足够的绿化用地，把污水处理厂建成现代化的园林式污水处理厂。6、总配电站靠近厂区用电负荷最大的鼓风机房。分变电室位于用电负荷较大的进水泵房、污泥脱水机房附近。7、污泥处置区位于厂区东北侧，距离马头岗污水处理厂污泥处理区较近，便于输送，同时距离厂前区较远，处于主导风向的下风向，整个厂区卫生条件较好。8、厂区东侧为远期预留地，以备远期建设、发展之用。5.2厂区高程设计郑州市马头岗污水处理厂设计高程采用黄海高程系统。污水处理厂所在地现状主要为农田，地面标高为87.60～87.90m。污水处理厂厂区相邻军用机场，军械库大门外地坪高度为87.40m，大门内地坪高度为87.8m。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告空军郑州机场高程自西向东为88.50m、88.29m、88.24m、88.09m、88.11m，平均高程为88.246m。根据调查，军械库在雨季有淹没现象。污水处理厂总出水排入厂区北侧的贾鲁河，贾鲁河20年一遇的洪水位为88.35m，50年一遇的洪水位为90.2m。作为百年大计的污水处理厂厂区地坪高度应具备一定的抗洪涝能力，不能过低，但过高又会造成填方量的大量增加，经综合分析和土方平衡计算确定污水处理厂厂区设计平均高程为88.50m（黄海高程），为保证洪水期间污水处理厂的正常运转，进水泵房、变电站和控制室处局部抬高80～90cm，高于贾鲁河20年一遇的洪水位。为了有利于厂区雨水的收集排放，在厂区东北角处设置了雨水泵房，路面高程宜略低，形成厂区总体地坪由西向东逐渐降低的坡向。马头岗污水处理厂污水、污泥处理构筑物高程设计见附图10、附图11、附图12。5.3UCT工艺方案主要构筑物设计5.3.1粗格栅及进水泵房1、粗格栅（1）构筑物功能：进水粗格栅是污水处理厂第一道预处理设施，粗格栅去除大尺寸的漂浮物，以保护水泵，尽量去掉不利于后续处理的杂物。（2）主要设备A、回转式机械格栅-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告设备数量：6台设备参数：B＝1500mmb＝30mmH＝17m运行方式：粗格栅的开停由现场PLC根据栅前、后水位差自动控制，信号输送到PLC系统。B、配套设备包括螺旋压榨机、进水速闭闸、启闭机等。2、进水泵房（1）构筑物功能：增加污水势能，将其提升到可以依靠重力流经各处理工艺的高度。（2）主要设备A、潜水排污泵设备数量：6台（4用2备）设备参数：单泵流量Q＝4100m3/h扬程H＝23.1m运行方式：PLC系统根据水位控制水泵开停，也可使泵按交替方式运行。B、螺旋输送机设备数量：1台设备参数：L＝15mC、电动单梁悬挂起重机-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告设备数量：1台设备参数：起重量W＝10t5.3.2细格栅及旋流沉砂池1、细格栅（1）构筑物功能：进一步去除污水中的飘浮物和悬浮物，特别是丝状、带状漂浮物，以保证后续处理工艺的正常运转。类型：钢筋混凝土结构，直壁平行渠道（2）主要设备A、螺旋细格栅机设备数量：6台设计参数：直径2.0m安装角度35°格栅间隙6mm运行方式：设备的起闭根据格栅前后水位差由PLC自动控制，同时运行工况和报警信号输入PLC。栅渣处理：栅渣被螺旋输送机迅速排出，并被压榨，脱水后外运。B、螺旋输送机设备数量：1台设计参数：输渣能力4～8m3/h2、旋流沉砂池-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（1）构筑物功能：去除污水中比重大于2.65，粒径大于0.2mm的无机砂砾，以保证后续处理系统的正常运行。类型：圆形钢筋混凝土结构数量：6座尺寸：直径4.87m参数：设计流量4.52m3/s（2）主要设备A、沉砂池搅拌机设备数量：6套设计参数：直径D＝4.87m功率N＝0.37kWB、鼓风机设备类型：与主机配套设备数量：6台设备参数：功率N＝5.5kWC、螺旋分砂机设备类型：与主机配套设备数量：6台设备参数：N＝5.5kW-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告5.3.3计量槽1、构筑物数量：配水计量槽为与后续处理系列相匹配，采用四条参数：每条流量Q＝1.13m3/s，喉宽1.0m2、主要设备每个计量槽上设一套超声波传感器和变送器。5.3.4初沉池1、构筑物功能：将经细格栅及沉砂池处理后的混和液，在重力作用下进行固液分离，污水通过初沉池，可去除约50％的悬浮物、约25％的BOD5，大大减轻后续处理设备的负荷，降低能耗，保证生物处理设备净化功能的正常运行。类型：辐流式中心进水周边出水沉淀池数量：4座设计参数：设计流量Q＝4.52m3/s表面负荷q＝2.25m3/m2·h沉淀时间t＝1.56h直径D＝48m池边水深h＝4m2、主要设备（1）刮泥机-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告设备类型：周边传动半桥式刮泥机设备数量：4台设备参数：直径Φ＝48m电机功率N＝1.5kW5.3.5初沉污泥泵房1、构筑物功能：将初沉污泥提升排入消化池前贮泥池。数量：2座尺寸：L×B＝12m×7.5m2、主要设备（1）排泥泵设备类型：污泥泵设备数量：两座泵房共设6台（4用2备）设备参数：流量Q＝4.6l/s扬程H＝15m（2）搅拌器设备数量：2台设备参数：N＝3.0kW（3）单梁悬挂吊车：设备数量：2台设备参数：起重量W＝1t-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告5.3.6UCT反应池1、构筑物功能：厌氧段：生物除磷缺氧段：对回流至厌氧段的回流污泥进行脱氮好氧段：氧化有机物，硝化类型：钢筋混凝土矩形池数量：4座，每座9条廊道尺寸：第1～1.5廊道厌氧段：L×B＝166m×7.0m第1.5～3廊道缺氧段：L×B＝166m×7.0m第4廊道为过渡段：L×B＝166m×7.5m第5～9廊道好氧段：L×B＝166m×7.5m参数：设计流量Q＝4.17m3/s有效水深h＝6.0m反应泥龄12天MLSS：2600mg/l设计水温12℃回流比：外回流50％，内回流180％停留时间：厌氧段水力停留时间2.8h（实际停留时间1.0h）缺氧段水力停留时间2.8h好氧段水力停留时间12.0h混合功率：8W/m3实际需氧量（AOR）：4582kgO2/h-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告标准需氧量（SOR）：6670kgO2/h2、主要设备（4池总数量）（1）充氧设备设备类型：微孔曝气器（盘式或管式）设备数量：47000个（或8900m）设备参数：单个曝气头充氧能力2.5m3/个·h（每米曝气管的充氧能力为13m3/m·h）（2）潜水搅拌器设备类型：潜水推进器设备数量：156台（厌氧段+缺氧段），单台功率N＝4.3kW52台（过渡段），单台功率N＝3.0kW运行方式：连续工作，可根据进水流量及实际运行情况控制其开停设备台数。（3）气体流量控制系统设备数量：1套（4）内回流泵设备数量：20台（16用4备）设备参数：Q＝1687.5m3/h，H＝1m5.3.7二沉池1、构筑物功能：对生化处理后的混和液进行固液分离，以保证出水水质。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告类型：辐流式周进周出沉淀池数量：8座参数：设计流量Q＝4.52m3/s表面负荷q＝1.28m3/m2·h（高日高时）q＝1.18m3/m2·h（高日平均时）q＝0.98m3/m2·h（平均日平均时）直径D＝45m池边水深h＝4.2m2、主要设备（1）吸泥机设备类型：单管泥机设备数量：8台设备参数：直径Φ＝45m电机功率N＝1.5kW5.3.8回流污泥泵房1、构筑物功能：提升二沉池的回流污泥回流至生物反应池，保证进行生化反应所需的生物量。数量：4座参数：L×B＝20m×17m2、主要设备-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告A、回流污泥泵设备类型：潜污泵设备数量：16台设备参数：单泵流量Q＝261l/s扬程H＝7mB、剩余污泥泵设备类型：潜污泵设备数量：8台（4用4备）设备参数：单泵流量Q＝17l/s扬程H＝15mC、电动单梁悬挂起重机设备数量：4台（每座泵房1台）设备参数：W＝1t5.3.9鼓风机房1、建筑物功能：为反应池提供压缩空气，保证生物系统正常运行。类型：地上式框架结构数量：1座尺寸：L×B＝60m×15m参数：总供气量Q＝115370Nm3/h气体压力H＝7.2m-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告运行方式：根据进水水量及实际运行情况，控制风机风量、调节供气量。2、主要设备（1）电驱动鼓风机设备类型：单级高速离心鼓风机设备数量：8台（6用2备）设备参数：风量Q＝20000Nm3/h气体压力H＝7.2m功率N＝550kW（2）屋顶风机设备数量：8台（3）电动双梁桥式起重机设备数量：1台设备参数：起重量W＝10t5.3.10加氯间及氯库1、建筑物数量：1座尺寸：L×B＝37m×18m参数：加氯量为100kg/h氯库按15天贮氯量考虑2、主要设备-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（1）手动全真空加氯机设备数量：3台（2用1备）设备参数：加氯量57kg/h（2）墙挂式自动真空加氯机（用于再生水处理站）设备数量：2台设备参数：加氯量2kg/h（2）液氯蒸发器设备数量：2台（1用1备）设备参数：114kg/h（4）漏氯吸收装置设备数量：1套设备参数：1000kg级（5）电动单梁悬挂吊车设备数量：1套设备参数：W＝2t5.3.11接触池1、构筑物功能：为保证氯气消毒效果，在加氯点后设置接触池。类型：钢筋混凝土矩形池数量：1座尺寸：L×B＝100m×15m-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告参数：接触时间不小于30min5.3.12剩余污泥浓缩机房（浓缩脱水机房）1、构筑物功能：浓缩剩余污泥类型：地上框架结构，与脱水机房合建数量：1座尺寸：L×B＝50m×15m参数：剩余污泥总量为42600kg/d污泥含水率99.2%浓缩后污泥含水率95％～96％2、主要设备（1）贮泥池搅拌器设备数量：1台设备参数：功率N＝2.5kW（2）污泥浓缩机设备类型：转鼓浓缩机设备数量：5套（4用1备）设备参数：Q＝100m3/h每天工作时间16h（3）污泥进料泵设备类型：螺杆泵-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告设备数量：5台（4用1备）设备参数：Q＝100m3/hH＝20mN＝15kW（4）加药泵设备数量：5台（4用1备）设备参数：Q＝3500l/hH＝20mN＝1.1kW（5）絮凝剂制备系统设备数量：2套设备参数：与主机配套5.3.13污泥消化池1、构筑物功能：将污泥进行中温厌氧消化，使污泥中的有机物质变为稳定的腐殖质，同时减少污泥体积，改善污泥性质，使之易于脱水，并获得沼气，用于加热污泥和作为污泥干化的能源。综合处理厂实际运行情况，设计采用进泥含水率96％。类型：圆柱形钢筋混凝土结构数量：6座（四座一级消化，两座二级消化）尺寸：直径Φ＝28m-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告柱体高度H＝18.5m单池容积V1＝11386m3参数：采用二级消化进泥含水率96％一级消化时间20天，二级消化时间10天消化温度33℃～35℃消化后污泥含水率96.7％搅拌方式：采用沼气搅拌2、主要设备（1）沼气搅拌设备设备数量：6套5.3.14污泥控制室1、建筑物功能：用于控制消化池的运行。数量：1座2、主要设备（1）沼气锅炉设备数量：4套（2）污泥循环泵设备数量：6台设备参数：Q＝170m3/h，H＝12m-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（3）热交换器设备数量：6套（4）沼气压缩机设备数量：6台设备参数：P＝2.3bar，Q＝250m3/h，N＝27kW（5）进泥泵设备数量：6台设备参数：Q＝25m3/h，H＝30m（6）热水循环泵设备数量：6台设备参数：Q＝45m3/h，H＝10m5.3.15沼气脱硫塔功能：减少沼气中H2S的含量，避免对沼气接触设备造成腐蚀。类型：湿式脱硫＋干式脱硫塔数量：2座参数：处理沼气总量800m3/h5.3.16沼气罐功能：调节产气量和用气量的不均衡，使沼气驱动锅炉房和沼气驱动污泥干化设备正常运行。为充分利用消化池产生的沼气，污泥干化设备除采用沼气驱动外，还采用天然气驱动，当沼气压力不足时自动切换为天然气驱动。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告类型：干式贮罐数量：2座参数：直径Φ＝20m单罐贮气量2800m3罐内最大内压500mmH2O5.3.17沼气火炬功能：将剩余沼气燃烧释放，保证厂区安全类型：柱形内燃式沼气火炬数量：1座参数：最大排气量Qmax＝1000Nm3/h设备：进口带有自动点火及安全保护装置的沼气火炬系统。运行方式：根据沼气罐顶部压力表的信号，指示点火，按程序工作。5.3.18污泥脱水机房1、构筑物功能：降低污泥含水率，以减少污泥体积，便于污泥贮存、外运以及污泥的再利用。类型：单层框架结构与浓缩机房合建数量：1座尺寸：L×B＝50m×15m参数：进泥含水率96.7％出泥含水率75％～80％-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告工作时间16h/d运行方式：整套系统由PLC控制，连锁运行。2、主要设备（1）离心脱水机设备数量：4台（3用1备）设备参数：单台处理能力Q＝25～55m3/hN＝86kW工作时间：16小时（2）污泥进料泵设备数量：4台（3用1备）设备参数：Q＝20～65m3/hN＝11kW（2）絮凝剂制备装置设备数量：1套（3）絮凝剂添加泵设备数量：4台（3用1备）设备参数：Q＝1.0～3.75m3/h（4）螺旋输送机设备数量：1套设备参数：与主机配套-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告5.4倒置A2/O工艺方案主要构筑物设计倒置A2/O工艺主要构筑物设计中，除倒置A2/O反应池外其余设计同UCT工艺主要构筑物设计。倒置A2/O工艺反应池设计：1、构筑物功能：缺氧段：反硝化厌氧段：生物除磷好氧段：氧化有机物，硝化类型：钢筋混凝土矩形池数量：4座，每座9条廊道尺寸：第1廊道为缺氧段：L×B＝170m×8.8m第2廊道为厌氧段：L×B＝170m×6.0m第3～9廊道为好氧段：L×B＝170m×6.3m设计参数：设计流量Q＝4.17m3/s反应泥龄12天有效水深6.0mMLSS：2600mg/l设计水温：12℃回流比：50～100％停留时间：缺氧区水力停留时间2.39h厌氧区水力停留时间1.63h好氧区水力停留时间12.00h-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告2、主要设备（1）充氧设备设备类型：微孔曝气器（盘式或管式）设备数量：50000个（或9500m）设备参数：单个曝气头充氧能力2.5m3/个·h（每米曝气管的充氧能力为13m3/m·h）（2）潜水搅拌器设备类型：潜水推进器设备数量：164台设备参数：单台功率N＝3.0kW（3）气体流量控制系统设备数量：1套5.5CAST工艺方案主要构筑物设计CAST工艺主要构筑物设计中，不设二沉池，除CAST反应池和鼓风机房外其余设计同UCT工艺主要构筑物设计。5.5.1CAST工艺反应池1、构筑物类型：钢筋混凝土矩形池数量：12座，每座由厌氧池和主反应池组成四小时一周期尺寸：厌氧池：L×B＝4.5m×56.5m-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告主反应池：L×B＝63.4m×56.5m设计参数：设计流量Q＝4.17m3/s有效水深：6.0mMLSS：3620mg/l回流比：20％总泥龄：20天停留时间：厌氧段停留时间T＝1.22h好氧段停留时间T＝17.2h2、主要设备（1）充氧设备设备类型：微孔曝气器（盘式或管式）设备数量：122700个（或23600m）设备参数：单个曝气头充氧能力2.5m3/个·h（每米曝气管的充氧能力为13m3/m·h）（2）水下搅拌器设备数量：48台设备参数：P＝3.0kW（3）气体流量控制系统设备数量：1套（4）内回流泵设备数量：36台设备参数：Q＝70l/s，H＝1m-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（5）滗水器设备数量：72台设备参数：堰负荷q＝28l/s·m堰口长度9m/台（6）剩余污泥泵设备数量：24台（12用12备）设备参数：Q＝135.05l/s，H＝15m5.5.2鼓风机房1、建筑物功能：为反应池提供压缩空气，保证生物系统正常运行。类型：地上式框架结构数量：1座尺寸：L×B＝60m×15m参数：总供气量Q＝153370Nm3/h气体压力H＝7.5m运行方式：根据进水水量及实际运行情况，控制风机风量、调节供气量。2、主要设备（1）电驱动鼓风机设备类型：单级高速离心鼓风机设备数量：8台（6用2备）-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告设备参数：风量Q＝26000Nm3/h扬程H＝7.5m功率N＝690kW（2）屋顶风机设备数量：8台（3）电动双梁桥式起重机设备数量：1台设备参数：起重量W＝10t5.6电气设计郑州市马头岗污水处理厂设计近期处理污水量30万吨/日，远期处理污水量60万吨/日，属于大型污水处理厂。本设计按照近期工艺设计能力做配电设计，但考虑远期发展的可能性。根据郑州市电业局市场营销部《关于马头岗污水处理厂电源问题的回复》，向马头岗污水处理厂供电，只能提供10千伏电源，电源引自花园口110千伏变电站。故配电设计按照两路10千伏电源引自花园口变电站。两路电源同时供电，主接线采用单母线分段，两段母线分裂运行互为备用。10千伏电源采用架空线供电，每路架空线长度约7.5公里。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告另外，关于郑州市污水处理厂污泥处置厂设计，因为污泥处置厂将处理郑州市三座污水处理厂产生的污泥。其作为污水处理厂的一部分，附属于污水处理厂，并与本污水处理厂共同建设于一个厂区之内，另外单独引入10千伏电源是不太合理的。但污泥处置厂用电容量较大，根据工艺提供用电设备用电容量约为1120～1870kW。经咨询郑州市电业局市场营销部，同意在原污水处理厂基础上再增加污泥处置厂用电容量，满足污泥处置厂用电负荷。5.6.1设计范围供电设计从10kV电源引入开始，包括10kV配电、变电及全厂动力、照明的低压配电和控制设计。5.6.2供电电源大型污水处理厂、由于设备性能及生化过程要求供电可靠。一般不允许常时间停电，所以，大型污水处理厂供电应按二级负荷实施，采用双电源供电。做到电力线路或变压器出现一般性故障不中断供电或能迅速恢复供电。本工程供电拟由市电提供两路10kV电源。两路电源引自花园口110千伏变电站。电源引至污水处理厂距离约为7.5公里。采用架空线引入（局部地段采用电缆）。厂内建设总配电站一座，总配电站10kV主接线采用单母线分段。两路电源同时供电，两段母线分裂运行互为备用。电源经总配电站向10kV电动机和分变电站提供10kV电源。各分变电站经变电后再向区域内的生产或生活设备提供380/220伏电源。5.6.3负荷计算及配电方案主要设备采用轴功率计算法，辅助设备采用需要系数法计算负荷。根据工艺提供的污水处理有三个方案，第ⅠⅡ方案都有八台容量500kW的鼓风机电机，六台工作两台备用，第Ⅲ-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告方案有八台容量630kW的鼓风机电机，六台工作两台备用。方案Ⅰ为UCT工艺。估算总用电负荷4825kW。工艺方案Ⅱ为A2/O法。估算总用电负荷与UCT工艺基本相同，两个方案用电量差别不大，配电设计相同。方案Ⅲ为CAST工艺。估算总用电负荷4790W。三种方案均必须建配电站一座。配电站主接线采用单母线分段接线。电源经总配电站向各分变电站及鼓风机电机提供10kV电源。方案Ⅰ总图方案2，根据总图布置区域划分，按照供电设计技术要求，在全厂范围内需建造四座10/0.4kV分变电站。一号分变电站估算负荷为1050.8kW。按照变压器经济运行约需1876kVA。设1000kVA变压器两台，该变电站主要向进水泵房、沉砂池、初沉池等提供低压电源；二号分变电站估算负荷为874.7kW。按照变压器经济运行约需1561kVA。设800kVA变压器两台，该站与厂区总变电站合建在一座构筑物内。该变电站主要向鼓风机房、回流污泥泵房、二沉池等水处理设备提供低压电源；三号分变电站估算负荷为594KW。按照变压器经济运行约需1062kVA。设500kVA变压器两台，该变电站主要向污泥消化池、污泥浓缩、脱水机房设备等污泥处理设备提供低压电源；此外，在厂前区设一座专供办公生活区和中央控制室、化验室等用电的分变电站——四号分变电站，该分变电站估算负荷为544.5kW。按照变压器经济运行约需972kVA。设500kVA变压器两台。设计推荐的方案Ⅰ总图1，各个分变电站供电分区与方案Ⅰ-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告总图2不变。但由于办公区位置不同，进水泵房旁边变成了污泥处理区，均属于生产用电。进水分变电站与污泥处理分变电站两座变电站可以合建为一座。使分变电站数量减少一个。变压器容量为1600kVA两台，取消500kVA两台。方案Ⅱ与方案Ⅰ用电负荷基本相同，只是工艺过程顺序不同，用电设备容量、设备数量及运行方式基本相同。配电设计与方案Ⅰ相同，不再重复。方案Ⅲ为CAST工艺，减少了构筑物数量，取消了二沉池和回流污泥泵房，增加了内回流设备。按照供电设计技术要求及总图方案2，在全厂范围内需建造四座10/0.4kV分变电站。一号分变电站估算负荷为1038.8kW。按照变压器经济运行约需1853kVA。设1000kVA变压器两台，该变电站主要向进水泵房、沉砂池、初沉池等提供低压电源；二号分变电站估算负荷为392kW按照变压器经济运行，约需699.7kVA。设400kVA变压器两台，该变电站主要向鼓风机房、生化处理池等水处理设备提供低压电源。该站与厂区总配电站合建在一座构筑物内；三号分变电站估算负荷为591.4kW。按照变压器经济运行约需1055.5kVA。设500kVA变压器两台，该变电站主要向污泥消化池、污泥浓缩、脱水机房设备等污泥处理设备提供低压电源；此外，在厂前区设一座专供办公生活区和中央控制室、化验室等用电的分变电站——四号分变电站，该分变电站估算负荷为544.5kW。按照变压器经济运行约973kVA，设500kVA变压器两台。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告按照推荐的方案1总平面布置，三号分变电站与一号分变电站合并，则一号分变电站估算负荷为1630.2kW。按照变压器经济运行约需2910kVA。设1600kVA变压器两台，该变电站主要向进水泵房、沉砂池、初沉池及污泥消化池、污泥浓缩、脱水机房设备等提供低压电源；二号分变电站估算负荷为392kW按照变压器经济运行。约需699.7kVA。设400kVA变压器两台，该变电站主要向鼓风机房、生化处理池等水处理设备提供低压电源。该站与厂区总配电站合建在一座构筑物内；此外，在厂前区设一座专供办公生活区和中央控制室、化验室等用电的分变电站——三号分变电站，该分变电站估算负荷为544.5kW。按照变压器经济运行约973kVA。设500kVA变压器两台。5.6.4设备选择变压器选择方案Ⅰ，低压计算用电容量为3599.7kW，主鼓风机为10kV供电，单台电机为500kW共计八台，六台工作两台备用，总工作容量为4825kW，约合6031kVA。预计处理每吨水需要耗电0.386度。方案Ⅱ与方案Ⅰ用电量相同。方案Ⅲ，低压计算用电容量为3015.7kW，主鼓风机为10kV供电，单台电机为630kW共计八台，六台工作两台备用，总工作容量约为4790kW，约合5987.5kVA。预计处理每吨水需要耗电0.383度。总配电站是全厂供电中心。10kV开关柜采用可靠性高、维护方便的KYN型铠装移开式金属全封闭开关柜。各分变电站不设高压开关柜，采用负荷开关操作。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告厂内总配电站和分变电站内的主要开关回路设网络电力仪表，通过总线将电力参数传输到总变电站的综合保护监控主机上。监控主机将各回路的各种电力参数通过以太网传输至中央控制室。现场设有电气控制柜，设备的运行控制由现场电气控制柜内的电气控制回路完成。每个主要电气设备回路均设置自动/手动转换开关，每台工艺设备根据工艺运行要求决定是否加入工艺流程的自控系统，由电气回路的自动/手动转换开关控制转换。各运转的工艺设备的运行状态通过电气信号传递给PLC。总配电站操作系统采用直流操作系统，为了方便操作便于维修，操作电源采用免维护系列铅酸直流电池屏组。变压器选用S9系列低损耗节能变压器。厂内全部供电线路采用铜导体。室内电缆以桥架安装为主。全厂采用变电站集中配电与构筑物内二次配电的两级配电制。配电系统由三级组成，由10kV组成供电和一级配电系统，包括鼓风机，各分变电站的供电，低压配电由两级组成，一级为分变电站的低压配电，采用国内通用的MNS型固定低压配电柜。对设备比较集中的地区，如：回流污泥泵房，脱水机房，消化池控制室等设二级配电点，二级配电采用GML-1A动力配电箱。使整个配电系统经济合理，有利运行管理。室外低压配电线路，全部采用铠装电缆，直埋敷设为主，局部电缆集中地段采用电缆沟敷设。采用PLC与就地手动两级控制，其中主要设备以PLC控制为主。5.6.5无功功率因数补偿-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告为提高电网功率因数，节约能源，合理利用变配电设备。在总配电站10kV母线上，设电容集中自动补偿装置，对高压电机及总负荷进行功率因数自动补偿，自动补偿步数不少于7步，以达到较高的补偿精度。使功率因数达到0.95以上。以节约能耗，提高设备利用率。5.6.6计量高压电源引入配电室后，首先经计量柜进行计量，照明用电单独计费。5.6.7防雷与接地设计本厂接地系统采用TN-S-C系统，三相五线制供电系统以保证用电安全。厂房高出地坪15m的建筑物，均考虑大气过电压的防直击雷的雷电设施。在仪表及计算机自动控制系统，必须设置防止感应过电压的设施。5.7自控仪表设计马头岗污水处理厂近期规模30万m3/d。采用UCT工艺、倒置A2O工艺和CAST三种工艺进行比选。为保证污水处理厂污水处理过程的安全性、可靠性和生产的连续性，提高污水处理厂的自动化水平，控制系统采用目前国内外污水处理厂广泛应用并取得良好效果的集散型控制系统，集散型控制系统的特点是将管理层和控制层分开。管理层主要是对全厂整个生产过程进行监视；控制层（SCADA系统）主要是完成对主要工艺流程的自动监控和对生产过程的工艺参数进行数据采集。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告为了提高管理水平，全厂设置闭路电视监控系统。考虑到远期污水厂增加设备的需要，自控系统通信网络和上位管理系统拥有扩展的能力。5.7.1污水处理厂控制系统的构成及功能控制系统由三级组成：第一级——就地控制（现场电气控制柜）第二级——过程控制（各PLC分控站）第三级——监控管理（中央控制室的操作站和工程师站）1、中央控制室在综合楼内设置一间中央控制室，负责监控全厂各工艺参数的变化、设备工作状态和运行管理。中央控制室设置三台计算机，其中一台为工程师专用计算机（工程师站），可对整个监控系统进行开发、参数修改、组态等。另外两台计算机为操作员计算机（操作站），可通过各种画面实时监视全厂工艺参数变化、设备运行、故障发生等情况，并负责日常报表打印、事故打印和数据记录等。两台操作站的监控系统互为热备用状态。在操作站的计算机显示器中具有多种画面，包括各构筑物工艺流程画面、各工艺参数画面、工艺参数变化趋势画面、故障画面、设备运行状况画面等。通过这些画面，工作人员可对处理过程中的各个部分充分了解，及时掌握各个环节发生的各种情况。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告三台打印机可随时打印所需要的各种资料，并可定时打印日报、周报、月报等。由于该厂规模较大，为了日常能够灵活管理、监控和工艺分析，拟在中控室设3台投影仪，可将操作站的各种画面放映到银幕上，同时设一面模拟屏。模拟屏静态显示工艺流程的全面状态，投影仪动态显示各工艺参数画面。2、过程控制站该厂为大型污水处理厂，仪表和控制设备数量多、分布广，控制环节较多，因此，根据工艺流程和地理分布特点，设置若干处不同规模的过程控制站，各过程控制站在各自范畴内负责工艺参数的采集和设备运行的控制。系统如下配置：中控室：（PLC0）预处理系统：第一分控站（PLC1）、下设两座子站（PLC1-1、PLC1-2）生物处理系统：第二分控站（PLC2）、UCT方案和A2/O方案下设四座子站（PLC2-1,2,3,4），CAST方案下设十二座子站（PLC2-1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12）污泥消化系统：第三分控站（PLC3）（1）第一分控站（PLC1）位于预处理区，主站负责进水泵房、沉砂池、计量槽、生活区水泵房。在两座初沉污泥泵房各设1个子站（PLC1-1,2），负责相应的初沉污泥泵房和初沉池的设备控制。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告进水泵房的格栅机控制自成系统，污水泵控制自成系统，沉砂池的分砂设备自成系统，初沉污泥泵房污泥泵控制自成系统，生活区水泵房自成系统。检测进水水质、流量、和设备状态等。UCT方案和A2/O方案中，PLC1开关量输入点数：300；开关量输出点数：40；模拟量输入点数：20。CAST方案中，PLC1开关量输入点数：200；开关量输出点数：50；模拟量输入点数：10。UCT方案和A2/O方案中，PLC1-1及PLC1-2输入、输出点数均为：开关量输入点数：100；开关量输出点数：20；模拟量输入点数：10。CAST方案中，PLC1-1及PLC1-2输入、输出点数均为：开关量输入点数：50；开关量输出点数：10；模拟量输入点数：5。（2）第二分控站（PLC2及PLC2-1~4，PLC2-1~12）UCT方案和A2/O方案中，PLC2-1、2、3、4分别位于四座回流污泥泵房内，分别负责近期的四套生物处理过程，如PLC2-1负责UCT（A2O）方案中一个系列的反应池、一座回流污泥泵房和两座二沉池的设备控制。CAST方案中，PLC2-1~12分别负责十二座CAST反应池内设备的控制。UCT方案和A2/O方案中反应池好氧段曝气量调节自成系统，回流比调节自成系统、回流污泥泵房泥泵控制自成系统。CAST方案中，反应池曝气量的调节由PLC2控制，内回流、剩余污泥、进水、出水等系统的控制，由子站PLC2-1~12完成。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告检测水位、污泥流量、污泥浓度、混合液浓度、溶解氧、pH值、氧化还原电位、压力、温度信号和设备状态等。UCT方案和A2/O方案中PLC2-1开关量输入点数：210；开关量输出点数：70；模拟量输入点数：40；模拟量输出点数：10。PLC2-2、3、4与PLC2-1相同。CAST方案中PLC2-1开关量输入点数：80；开关量输出点数：30；模拟量输入点数：10。PLC2-2~12与PLC2-1相同。UCT方案和A2/O方案中PLC2位于总变电站，负责变电站、鼓风机房、加氯间。CAST方案中PLC2位于总变电站，负责变电站、鼓风机房、加药间。鼓风机的控制和风量调节自成系统。检测压力、温度、电量、有害气体信号和设备状态等。UCT方案和A2/O方案中PLC2开关量输入点数：100；开关量输出点数：40；模拟量输入点数：40；模拟量输出点数：20。CAST方案中PLC2开关量输入点数：100；开关量输出点数：40；模拟量输入点数：40。（3）第三分控站（PLC3）PLC3位于泥区，负责浓缩污泥泵房、消化池、脱水机房、储气罐、燃烧器等。雨水泵房设远程终端。浓缩污泥泵房的污泥泵控制自成系统，消化池热水循环、沼气循环、污泥循环控制自成系统，脱水机房脱水机设备控制自成系统。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告检测液位、浓度、温度、压力、流量、有害气体等信号和设备状态等。UCT方案和A2/O方案中PLC3开关量输入点数：200；开关量输出点数：40；模拟量输入点数：20；远程I/O开关量输入点数：100；开关量输出点数：20；模拟量输入点数：10。CAST方案中PLC3开关量输入点数：150；开关量输出点数：50；模拟量输入点数：20；远程I/O开关量输入点数：30；开关量输出点数：10；模拟量输入点数：5。（4）供配电系统厂内有两个分变电室和一座总变电站，分变电室设网络电力仪表，通过总线将电力参数传输到总变电站的综合保护监控主机上。监控主机将总变电站内高压和分变电室低压回路的各种电力参数通过以太网传输至中央控制室。3、现场电气控制柜各运转的工艺设备的运行状态是通过电气信号传递给PLC的，设备的运行控制由各自独立的电气回路完成，设备是否加入工艺流程的自控系统，由电气回路的自动/手动转换开关决定。4、网络通信中央控制室（操作站、工程师站）与现场控制站（PLC）之间采用环型有线数据通讯系统，以保证系统通讯的连续性，提高了整个系统的运行可靠性和安全性。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告为了实现网络化管理和远程登录，在中控室设置网络服务器，以便联接到企业局域网或互联网、建立数据库服务和其他网络服务。5.7.2现场工艺参数检测和设备控制要求1、现场控制站PLC1负责如下单元的检测、控制和数据采集：进水闸门、粗格栅、进水泵房、细格栅、旋流沉砂池、分砂机房、初次沉淀池、初沉污泥泵房。（1）进水闸门A、控制要求不控制。B、监视要求状态信号：每一闸门有“全开”、“全关”、“过扭矩故障”信号。报警要求：“过扭矩故障”报警。（2）粗格栅A、控制要求优先控制：格栅前、后设超声波液位计，根据计算的液位差控制除污机工作。正常情况下，除污机的操作根据时间间隔及持续时间的定时法来控制，格栅螺旋输送机应与除污机联动。B、监视要求状态信号：每一格栅除污机有“运转/停止”、“故障”、“自动/手动”信号；格栅螺旋压榨输送机有“运转/停止”、“故障”、“自动/手动”信号。报警要求：每一格栅除污机、格栅螺旋压榨机有“故障”报警。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（3）进水泵房A、控制要求进水泵房水泵根据水厂运行需要控制水泵运行数量。控制站PLC循环起动可供使用的泵。控制系统应监视泵的运行过程，如泵故障应报警并自动投入备用泵。B、监视要求状态信号：前池设液位计，用来控制水泵，其信号入PLC。每台水泵“运转/停止”、“自动/手动”、“故障”信号入PLC。模拟信号：泵房粗格栅后超声波液位计的检测信号入PLC。现场应显示进水泵房的液位信号。报警要求：监视进水泵房前池液位，如果液位低于或高于PLC设定的数值时应触发报警。每一水泵均有“故障”报警。（4）细格栅A、控制要求优先控制：格栅前、后设超声波液位计，根据计算的液位差控制除污机工作。正常情况下，除污机的操作根据时间间隔及持续时间的定时法来控制，格栅螺旋输送机应与除污机联动。B、监视要求状态信号：每一格栅除污机有“运转/停止”、“故障”、“自动/手动”信号；格栅螺旋压榨输送机有“运转/停止”、“故障”、“自动/手动”信号。报警要求：每一格栅除污机、格栅螺旋压榨机有“故障”报警。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（5）旋流沉砂池及分砂机A、控制要求旋流沉砂池的搅拌机、空压机、分砂机自成系统，由所带控制箱控制。B、监视要求状态信号：每一套设备的搅拌机、空压机、分砂机有“运转/停止”信号。报警要求：每一套设备的搅拌机、空压机、分砂机有“故障”报警。（6）巴氏计量槽A、控制要求无控制。B、监视要求模拟信号：设超声波流量计检测、累计出水流量。（7）初次沉淀池A、控制要求刮泥机连续工作，由现场控制箱手动起停，也可由PLC控制开停。B、监视要求状态信号：刮泥机有“运行”、“故障”信号。模拟信号：设管道式污泥浓度计。报警要求：刮泥机有“故障”报警。（8）初沉污泥泵房A、控制要求-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告优先控制：在泵房前池中设置超声波液位计检测泥位，由PLC根据前池液位信号控制泥泵的开停。水泵根据时间间隔及持续时间的定时法来控制。泵房前池的潜水搅拌器由PLC控制定时运行。B、监视要求：状态信号：每台泥泵“自动/手动”、“运行/停止”、“故障”信号。潜水搅拌器“自动/手动”、“运行/停止”、“故障”信号。阀门“自动/手动”、“运行/停止”、“故障”信号。模拟信号：在初沉污泥泵房的出泥管道上设置电磁流量计检测污泥流量。报警要求：每台泥泵“故障”报警。潜水搅拌器“故障”报警。初沉池泥管电磁阀“故障”报警。前池泥位达到超高或超低时PLC将发出报警信号，前池泥位超低时禁止使用搅拌器。2、UCT方案和A2/O方案中现场控制站PLC2、PLC2-1，2，3，4负责如下单元的检测、控制：反应池、回流污泥泵房、二沉池。按照工艺处理流程，PLC2-1，2，3，4分别对4个系列的生物处理过程进行控制，如一个系列的回流泵房、UCT反应池、两个系列的二沉池等。CAST方案中现场控制站PLC2、PLC2-1~12负责CAST反应池的检测、控制。（1）UCT反应池A、控制要求-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告在进入每一个反应池的空气管上，设1个调节阀和一个高精度气体质量流量计，反应池设一个现场控制器依据气体质量利用专家系统软件计算结果调节阀门的开度，保证好氧池溶解氧参数稳定，节省鼓风机能耗。回流污泥流量调节：根据UCT反应池厌氧段和好氧段混合液浓度值及回流污泥浓度值调节回流污泥泵房污泥管路流量。B、监视要求状态信号：调节阀“自动/手动”、“运行/停止”、“故障”信号入PLC。模拟信号：在每座反应池设4个溶解氧测量仪，在厌氧段和好氧段分别设一台混合液浓度计、一台PH计（带温度），在厌氧段和缺氧段设一台氧化还原电位计，在厌氧段和好氧段的回流污泥槽上设一台超声波流量计，在厌氧段的回流污泥槽上设一台污泥浓度计，在每一个进入反应池的空气支管上各设一台流量计。反应池空气管调节阀“开度”信号。报警要求：调节阀的“故障”报警。（2）回流污泥泵房A、控制要求回流污泥泵的开停泵及运行时间由PLC根据反应池中检测的混合液浓度自动控制，根据工艺要求的回流比开启相应数量的水泵。剩余污泥泵通常由PLC控制定时开停，但当检测到的二沉池中的泥位过高时，剩余污泥泵则连续运行，直至二沉池中的泥位达到正常值时，剩余污泥泵恢复定时开停状态。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告B、监视要求状态信号：剩余污泥泵和回流污泥泵的“自动/手动”、“运行/停止”、“故障”信号。模拟信号：在剩余污泥管道上设一台电磁流量计，在回流污泥管道上设电磁流量计。报警要求：剩余污泥泵和回流污泥泵的“故障”报警。（3）二沉池A、控制要求刮吸泥机连续运行，由现场电气控制箱手动起停，或由PLC控制。B、监视要求状态信号：刮吸泥机的“运行”、“故障”信号。模拟信号：在每座沉淀池中设置一台污泥界面计。报警要求：刮吸泥机的“故障”报警。（4）CAST反应池A、控制要求在进入每座CAST反应池的空气管上，设1个调节阀和一个高精度气体质量流量计，反应池设一个现场控制器依据气体质量利用专家系统软件计算结果调节阀门的开度，保证反应池溶解氧参数稳定，节省鼓风机能耗。进水、曝气、闲置、滗水等过程由控制器时序控制，回流污泥流量采用比例调节，剩余污泥采用定时排泥。B、监视要求-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告状态信号：进水阀、空气调节阀、滗水器、回流污泥泵、剩余污泥泵的“自动/手动”、“运行/停止”、“故障”信号入PLC。模拟信号：在各反应池设一台溶解氧测量仪，一台混合液浓度计、一台PH计（带温度），在厌氧段设一台氧化还原电位计，在回流污泥管路上设一台电磁流量计，在每一个进入反应池的空气管上各设一台流量计。报警要求：进水阀、空气调节阀、滗水器、回流污泥泵、剩余污泥泵的“故障”报警。3、现场控制站PLC2负责如下单元的检测、控制：鼓风机房、变电站、加氯间或加药间。（1）鼓风机房A、控制要求工作中鼓风机由主控盘（MCP）通过现场控制盘（LCP）自动控制。B、监视要求状态信号：鼓风机的“自动/手动”、“运行/停止”、“综合故障”信号。模拟信号：鼓风机风量信号、空气总管的温度、压力信号输入PLC。其设备本身所带温度、压力、流量、油泵等信号不进PLC。报警要求：鼓风机的“综合故障”报警。（2）加氯间A、控制要求当漏氯检测仪检测到漏氯浓度达到设定浓度时，漏氯回收装置（风机、碱泵）自动投入运行，轴流风机禁止工作。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告通常情况下，屋顶轴流风机由现场手动控制排风。B、监视要求：状态信号：管道泵的“运转”、“故障”信号。漏氯回收装置（风机、碱泵）的“运行”、“自动/手动”、“故障”信号。模拟信号：在加氯间设漏气检测仪，4-20mA信号入PLC。报警要求：漏气检测仪发超浓度报警。管道泵、漏氯回收装置（风机、碱泵）的“故障”报警。4、现场控制站PLC3负责如下单元的检测、控制：浓缩污泥机房、脱水机房、污泥消化池、储气罐、燃烧器、第二分变电站和雨水泵房。（1）浓缩污泥机房A、控制要求浓缩污泥机房的污泥泵由储泥池泥位和消化池投泥泵运行指令控制，当投泥泵工作时，浓缩污泥泵房污泥泵连续运转，储泥池泥位为泥位低时停投泥泵，储泥池高位时停止排泥。B、监视要求状态信号：浓缩污泥泵的“自动/手动”、“运行/停止”、“故障”信号。报警要求：每台污泥泵有“故障”报警。（2）脱水机房A、控制要求脱水机及其辅机由脱水机控制箱控制，当脱水机工作时，其泥泵、加药装置、冲洗泵、输送泵等联动运行。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告通常情况下，脱水机定时工作，投入的台数由PLC根据储泥池泥位信号决定。如果脱水机在自动状态下，且它的辅助设备没有故障，则脱水机自动按顺序启动所带设备。B、监视要求状态信号：脱水机的“自动/手动”、“运行/停止”、“综合故障”信号。模拟信号：储泥池设一超声波液位计。报警要求：脱水机有“综合故障”报警。（3）污泥消化池A、控制要求污泥消化控制室负责六座消化池污泥消化进程，控制室有一成套消化控制设备，分别控制热水循环系统、污泥循环系统、沼气循环系统等，该设备有手动和自动控制之分，自动控制时，可由PLC或操作站起停水泵及压缩机。B、监视要求状态信号：空压机、热水循环泵、污泥循环泵、沼气压缩机的“运行/停止”、“故障”信号。报警要求：空压机、热水循环泵、污泥循环泵、沼气压缩机有“综合故障”报警。模拟信号：消化池各设一超声波液位计。沼气管线、循环水管线、污泥管线各设流量计、压力计、温度计。（4）储气罐A、控制要求储气罐无控制。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告B、监视要求模拟信号：储气罐设一雷达波物位计和压力计。（5）燃烧器A、控制要求燃烧器“起动/停止“控制。B、监视要求状态信号：燃烧器“运行/停止”、“综合故障”信号。报警要求：燃烧器有“综合故障”报警。（6）雨水泵房A、控制要求雨水泵房的水泵，在自动状态下由PLC根据集水井超声波流量计检测的液位进行自动控制。控制站PLC应循环起动可供使用的泵。B、监视要求报警要求：监视出水泵房集水井液位，如果液位低于或高于PLC设定的数值时应触发报警。每一水泵均有“故障”报警。状态信号：每台水泵的“运行”、“自动/手动”、“故障”信号。模拟信号：雨水泵房前池设一超声波液位计，现场应显示雨水泵房的液位信号。雨水泵房的控制通过远程I/O实现。5、变电站-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（1）总变电站高压系统采用微机综合保护器对电站的电器进行保护和监视。微机综合保护系统设上位监控主机，上位监控主机通过以太网将电气参数上传至中控室。（2）第一、二分变电站进线、母联、重要出线和照明进线回路加装智能电力仪表，通过现场总线将电压、电流、有功、无功、谐波和开关位置信号上传至总变电站上位监控主机。5.7.3厂区自控缆线敷设1、为保证控制系统的安全可靠，中控室由两路电源供电，并在中央控制室内设置UPS。2、厂区电缆沿电力电缆沟敷设，其它部分采用直埋方式。各主要构筑物内设自控端子转接箱，以减少电缆数量，构筑物内部采用穿管或电缆桥架附设。电气、仪表等的信号、控制电缆经端子箱引至各个分控室。PLC输出的控制信号经继电器输送至各电气设备。3、自控系统设单独接地系统。5.8通信设计1、设计范围本设计包括污水处理厂厂前区、水区、泥区的通信。2、通信系统在厂前区办公楼设一套电话交换设备，负责全厂的电话通信。根据需要选用120门的交换机，要求性能齐全、稳定可靠、可以微机联网、具有会议电话、广播呼叫等功能。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告根据厂前区各构筑物的要求，共需60部电话。厂区构筑物需10部电话，合计75部。初期确定为120门程控交换机。中继线为6条，直播电话线为8条。中继方式：对市话局的中继方式选为全自动直拨中继方式，呼出时选拨“0”或“9”，再拨用户号码，只需一次拨号；呼入时接入交换机，再由人工或自动转入分机。供电方式：220VAC供交换机，由设备自身转换为48V电源。为防止供电意外中断，设UPS一台。接地：电话室接地单独设置接地网，接地电阻不大于1欧姆。3、线路敷设办公楼前设一手孔井，市话线及引出分机线通过手孔进出。由分线箱至电话出线盒采用多股铜绝缘线。室外为铠装电缆，埋深0.8米，过路穿保护管。电话分机处设电话插接板。4、厂区通信工程量污水处理厂厂区通信工程量见表5-1。厂区通信工程量表表5-1序号名称技术要求单位数量备注1程控交换机120门套12接线架套13电话电缆米80004电话终端个705电话门706UPS3kVA，1h套1-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告5.9建筑设计本次马头岗污水处理厂设计中，我们力求将该厂建设成为富有个性的现代化工厂，为郑州市城市景观添色加彩。1、总平面设计郑州市马头岗污水处理厂位于107国道和贾鲁河交叉处东南侧，交通便利，在建筑总平面设计中，除满足工艺、电气、自控专业要求外，注重功能分区，建（构）筑物布置紧凑，尽量节省用地，便于管理，辅助生产建筑物尽量围合布置，突出空间效果，并形成良好的空间绿化环境。总平面布置有以下特点：本厂地形为梯形地块，因污水处理厂规模按近期30万吨/日，远期60万吨/日设计，故在总图用地的东侧预留了远期发展用地。近期的建（构）筑物用地布置在西侧，并考虑工艺流程并结合构筑物地面以上高度，由西至东依次布局。辅助生产建筑物的综合楼、食堂、机修车间、汽车库放在厂区北侧，综合楼面对休闲广场。其余辅助生产建筑物围合在一起形成一建筑群。生产区与生活区之间布置一较宽的绿化隔离带。生产区、辅助生产区分区明确，且合中有分，分中有合，方便管理。2、总体空间设计-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告厂前区广场是本次厂内景观设计的重点，综合楼平面呈半圆弧、流线型，朝厂前区广场呈环抱式，展示出热情友好地欢迎姿态。南部的休闲广场，不仅配有网球、篮球等运动场地，且设有向心的中心绿地和主题雕塑，沿南北辅线与广场旗杆及综合楼前喷泉共同构成景观轴线，营造了一个清新、幽雅、宜人的工作氛围。厂内生产区内多为构筑物，如：沉砂池、二沉池、UCT生物反应池等，它们均高出地面不多，其体量很大。本次设计中，在构筑物整体空间处理上，将它们化零为整。如八个圆形二沉池分成两个组团，四池合围UCT生物反应池，两个一组，形成整体，并重点强调它们的入口通道，做硬质铺地和构架，与环绕的大面积草坪相对比，突出入口。3、单体设计马头岗污水处理厂建筑中，最重要的为综合楼，它是全厂的视觉中心，如何处理好综合楼成为污水处理厂建筑设计的关键。现代建筑设计不再是某个单体、建筑物的设计，更注重的是建筑环境的设计。建筑不仅要满足功能的基本要求，还要能协调环境，创造环境，使建筑存在的内外空间变化更加舒适宜人。马头岗污水处理厂综合楼设计有如下特点：（1）朝向好，为生产工作提供较好的条件；（2）功能分区明确，使用便利，互不干扰。综合楼设有办公室、会议室、中心控制室、食堂、化验室等内容，按其功能不同组织在不同的楼层及位置。一层以化验室、食堂为主；二层以办公室、会议室为主；三层布置为中心控制室，使之干扰较少，且视点高，视野开阔。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（3）建筑空间丰富，层次感强。综合楼平面采用不对称形，各功能空间按其大小有机组合，形成丰富的外立面。入口处拟建钢结构与透明透明玻璃结合的雨篷，造型新颖别致，局部三层，控制中心淡蓝色的玻璃幕墙，晶莹剔透，显而夺目，为厂前区的景观效果起到了点睛的作用。外檐装修以灰白色为主色调，配以淡蓝色的玻璃幕墙，现代感强，雅而不俗。其它建（构）筑物处理手法与综合楼一脉相承，其中心思想是努力创造出有个性、有特色的现代化工厂。5.10结构设计1、工程地质概况业主提供的郑州市马头岗污水泵站《岩土工程勘察报告》，其地质资料为拟建场地的一个角落。根据此地质报告，拟建场地地形较平坦，场地地貌单元属黄河冲洪积泛滥平原。场地内不存在影响工程安全的诸如滑坡、泥石流等不良地质现象，场地稳定，适宜建筑。建筑抗震地段划分属不利地段。场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为III类。2、地震烈度拟建场地抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.15g，设计特征周期为0.45S；场地土中等液化。3、地下水侵蚀情况根据水质分析报告，地下水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋及钢结构均有弱腐蚀性。4、地下水位-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告根据钻探揭露，场地地下水埋深在2.5米左右，属潜水，地下水主要受大气降水补给,年变幅1.0m左右。5、结构形式本工程中的进水泵房、旋流沉淀池、配水计量槽、UCT生物池、接触池、浓缩污泥泵房等采用现浇钢筋混凝土结构，混凝土强度等级C30，抗渗标号S6。一次沉淀池、二次沉淀池、污泥消化池等大型储水构筑物，采用无粘结预应力结构；总变电站、各个控制室、综合楼等建筑物等上部建筑采用框、排架结构。因地下水位较高，应对埋深较大的构筑物进行抗浮验算并采取相应措施。对厂区内大型构筑物如沉淀池、UCT生物池、接触池等，需纵横向加设温度缝，缝距以不大于20m为宜，以避免温度裂缝。厂区内构筑物多为盛水构筑物，故须保证混凝土水灰比不大于0.5，并内掺混凝土外加剂，以提高混凝土的密实度耐久性和抵抗温度变形能力。6、地基处理方案：根据马头岗污水泵站《岩土工程勘察报告》，厂区内场地土属中等液化。而根据《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2004）第5.1.4，排水建筑工程中，20万人口以上城镇，主要污水处理厂的主要水处理建（构）筑物、进水泵房、中控室、化验室等，抗震设防类别应划为乙类。因此，对以上建（构）筑物的抗震措施，应按本地区抗震设防烈度提高一级处理。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告鉴于此，地基处理方案暂按如下三种情况考虑:（1）对于埋深较大需要抗浮处理的大型构筑物，结合其抗浮和抗液化的两种需要，对其采取打桩的基础处理方案。（2）对于跨度或荷载较大的构筑物，结合其提高承载力和抗液化的两种需要，对其采取打灌注桩的基础处理方案。（3）对于厂区内不属于前述两种情况的主要建（构）筑物，应采用振冲碎石桩全部消除液化沉陷，或部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理。由于所参考的地基资料仅为拟建厂区的一隅，场区地基情况尚需待初步设计阶段，地质初勘报告提供后，对上述地基处理方案进行审核。如发现地质情况与现述地质情况不符，需经设计研究后再行处理。5.11采暖、空调设计污水处理厂内建筑大多均需在冬季采暖，其中综合楼还需设冷暖空调，以满足生产和办公需要，所以厂内建筑的采暖空调设计方案做如下考虑：1、厂内各建筑的供暖温度如下：分砂机房、初沉污泥泵房、鼓风机房、回流污泥泵房、加氯间及氯库、消化池控制室、浓缩污泥泵房、浓缩脱水机房、水源热泵房、仓库、水泵房，采暖设计温度均为5℃，综合楼内办公室及其他厂区内有人值班的控制室、传达室18℃，卫生间16℃，浴室25℃。2、夏冬冷热负荷估算：-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告综合楼面积3400m2,厂房面积约7450m2，估算夏季冷负荷408kW,冬季热负荷为1124kW。3、厂区内的所有供热供冷直埋管道均采用氰聚塑直埋保温管道，并根据厂区内的各建筑物的分布进行设计，厂区内各建筑内的采暖系统尽可能采用上供下回同程式供暖方式，以确保室内的温度要求。4、冷热源选择：由于厂区附近无城市热力网及燃气管网，所以冬季热源排除了使用城市热网及自建燃气锅炉房的可能性；自建燃油锅炉房由于运行成本高，也不予以考虑；根据环保要求，所以排除了自建燃煤锅炉房的方案。现提供两个方案供选择：（1）冬季热源采用电热式热水锅炉，生产厂房采用散热器采暖；厂区内的控制及管理房间以及综合楼采用冷暖分体空调和冷暖一拖多智能多联机系统。（2）污水厂各建（构）筑物的冷、热源采用污水源热泵。城市污水是一种优良的引人注目的低温余热源，它的优越性主要体现在以下几个方面：A、城市污水排放量大，污水源十分丰富，作为一种低温热源，具有一年四季水量相对稳定、水温变化较小、热能储存量大，易于收集的特点，适宜作为水源热泵的低位热源。就近采用处理后的二次污水作为热泵系统冷热源十分便利。B、与井水热源相比，既可省掉打井费用，又不需要抽水与回灌所需的动力，也可避免出现由于回灌不当引发的地下水资源的破坏问题。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告C、显示出较好的经济效益。污水源热泵的运行费用比燃煤锅炉供暖低约25%。D、污水处理厂日处理污水量为30万t/d,保守估计二次污水量为27万t/d,冬季满足热负荷所需水流量为193t/h,所以二次污水量足够满足系统要求。5、系统推荐：建议采用污水源热泵作为系统冷热源，但污水源热泵采暖应用中的主要问题是提高出水温度。为使热泵机组在较高效率下工作，建议综合楼和厂区厂房分设系统。一系统水源热泵为综合楼提供夏、冬季冷热源，综合楼内设风机盘管系统；一系统水源热泵机组作为厂区内厂房冬季采暖热源，厂房内设散热器采暖系统，厂房内的控制管理室冬夏采用冷暖分体空调。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第六章再生水利用工程设计6.1再生水回用的意义近年来，随着工业生产的迅猛发展、人口的急剧增加和生活水平的日益提高，城市用水量也随之迅速增加；另外，随着气候的变化和环境污染的日益加剧，水资源短缺现象渐趋严重，许多国家和地区正面临着水资源短缺的危机，严重者直接影响到当地经济的发展和居民生活。我国是一个淡水资源严重短缺的国家，是世界上13个贫水国之一，人均淡水占有量只相当于世界人均淡水占有量的1/12。随着经济发展和城市化进程的加快，我国相当一部分城市水资源短缺，缺水程度日趋严重，水资源可持续利用是我国经济社会发展的战略核心问题，解决城市淡水资源缺乏的问题，直接关系到城市的可持续发展。而将现有水资源充分循环利用，符合国家“开源与节流并重、节流优先、治污为本、科学开源、综合利用”的用水政策，能为当地经济可持续发展提供强有力的保证。6.2我国再生水资源利用情况我国污水回用起步较晚，因资金有限，结合国情及各地的具体情况以回用于农业、工业、城市杂用、补充景观水体为主要目标。在国内缺水的地区，普遍利用处理后的再生水作为非常规水源，部分缓解了水资源紧张的状况，减少了因缺水造成的损失。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告国外在再生水回用方面，规模很大、历史很长。我国近十年来，随着对水危机认识的提高，回用已被提到议事日程。“七五”期间列入国家重点科技攻关计划，“八五”期间，不少城市新建污水处理厂时都包含污水回用。6.3郑州市水资源利用情况及存在问题郑州市水资源相当贫乏，为我国33座严重缺水城市之一。人均淡水资源占有量不足240m3，仅为全国人均占有量的1/16，远远不能满足城市生产、生活的需要。随着城市化水平的不断提高，经济及建设事业快速稳定地发展，城市人口增长迅速，城市需水量逐年增加。进入九十年代以来，作为郑州市主要供水水源的黄河流量较以往明显减少，黄河花园口河段由于泥沙淤积，使河床抬高，造成“小洪水、高水位、大漫滩”的现象频繁发生，1990～1997年8年间平均径流量较多年径流量减少40.80%；近年来，黄河断流形势严峻，已逼近本省开封附近，按目前水量和管理水平，2000～2010年黄河下游将会年年断流，至少出现10年内9年断流的严重局面。若花园口断面出现极小流量且持续时间长，将严重影响郑州市引用黄河水，甚至会发生引不上水的情况，如果出现极端干旱年份，强制小浪底水库非正常运行，黄河下游的断水范围将有可能达到花园口河段以上。基于上述原因及其它诸多因素，黄河下游引黄渠道工程供水价格已从2000年12月1日起提高，按供水成本来调整引黄渠道供水价格，使城市供水的成本进一步提高。目前黄河花园口河段水质污染已较为严重，—般为Ⅳ-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告类水质标准；此外，突发性水污染事故也时有发生，使黄河水受到严重污染，为超地面水V类水质标准，黄河水源已经不满足城市供水要求，市区供水已遭受严重影响。1956～1970年，贾鲁河是郑州市的主要水源，由于上游生态环境变坏、气候干旱、上游水资源开发利用量加大等综合因素，致使贾鲁河及其支流贾峪河水源不足；尖岗、常庄两座水库天然蓄水量逐年减少，只能作为城市供水的备用水源。1994～1998年间，水库流域内产水明显减少，年入库水量已下降到417.26～665.23万m3，除去蒸发、渗漏、农灌等，基本无多余水量。为保证城市应急供水，每年冬春两季将进入西流湖的黄河水用泵提升送入水库储存，按50万m3/日供水量计算，备用水源仅可提供25～30天的应急供水。另外，邙山沉砂池正常储水量为150万m3，花园口水源厂调蓄池正常蓄水量为315万m3，而建于70年代初的西流湖原设计库容为150万m3，由于泥沙淤积，现库容仅为50万m3，有郑州市“大水缸”之称的西流湖，仅能调蓄柿园水厂一天的供水量；除此之外，西流湖还存在着严重的污染问题，已危及到城市供水的安全性。目前郑州城市水厂及单位自备井地下水年开采量约6620万m3；另据有关部门推测，目前仅市区都市村庄的地下水非法开采量每年就达1000万m3，而作为郑州市“大水缸”的西流湖，其储水量仅相当于非法开采量的二十分之一；城市地下水资源开发利用存在着超量开采、水位持续下降、漏斗面积不断扩大等问题，已导致中深层地下水水位持续下降，形成地下水位下降漏斗，1998年7月70m等水压线闭合面积163.60km2-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告，漏斗中心水柱埋深74.31m（水位标高25m），形成较大面积的浅层水和深层水水位下降复合漏斗。由于地下水资源的过度开采，造成近年来郑州市区的地下水位连年下降，1998年是35米，1999年是38米，2000年上半年的监测数据比1999年又下降了1米；浅层地下水187km2和中深层水20km2的水质已受到污染，浅层地下水因受污染已基本无法饮用，而深层地下水的回补又十分缓慢，如不采取有效措施，长此以往将造成地下水资源枯竭、地面沉陷等难以挽回的后果。6.4回用水工程项目建设的必要性及可行性6.4.1污水回用的必要性郑州市的地面径流（包括过境的黄河水流及境内的河流等）及地下水资源短缺的形势确实十分严峻，且存在着严重的污染，容不得丝毫的乐观；可以预见，随着城市化进程的不断加快，水资源供需矛盾将变得越来越突出，预计今后的5～10年内，城市供水缺口将至少达到40万m3/d左右；据黄河水文资源研究所在一份报告中预测，至2020年，黄河下游河道有可能全面枯竭，对于黄河水供水量约占城市总供水量3/4的郑州市来说，地下水几乎是承载居民生存的最后储备，是城市留给后代的唯一资源。为进一步巩固城市的经济和建设成果，使城市能够有更快更高的发展，开辟新的城市水源是一个新的十分重要的课题。6.4.2污水回用的可行性将污水通过各种方法进行处理、净化，使其能满足一定的使用目的，作为一种新的资源被开发利用，这就是污水资源化。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告污水资源化强调水资源的循环利用和资源化，是一种行之有效的节水措施，也是向节水型城市迈进的具有重要意义的一步。通过污水资源化，可以减少污水的排放量，减少水体的污染，促进水环境的良性循环，有利于区域环境的综合整治，处理后的污水如果不回用，只能是白白浪费掉水资源和污水处理费用，只有实施污水回用，污水厂才能从收益中补偿部分投入，才能为社会作出更大的贡献。目前世界上已有不少国家把城市污水开辟为城市第二水资源，有的国家水循环利用率达80％以上，费用也远远低于开辟新鲜水源和远距离引水，具有十分可观的经济效益。自1998年中国政府实施积极的财政政策以来，我国投资建设了一大批城市污水处理设施。到2000年底，中国已经建成城市污水处理厂427座，其中二级污水处理厂282座，污水生化处理规模达到1475万立方米/日；到2001年，城市二级生化处理的总规模达到2000万立方米/日，污水再生利用已经有一定的基础，根据《国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》确定，十五期间，所有设市城市都必须建设污水处理设施，这为污水的再生回用创造了条件。因此，结合我国国情，有步骤、有计划地实施污水资源化，是较为科学、合理的利用水资源的途径和手段，也是保证污水处理系统正常运行、消除环境污染的重要环节。综上所述，对于马头岗污水处理厂回用水，用于附近用水大户以缓解该区的用水紧张程度及本地区淡水资源的不足，为经济的持续发展创造有利条件是可行的。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告由于污水回用是一个非常复杂的问题，涉及到用户落实、水价、管网敷设、供水水质、水压等多个复杂的问题，在本阶段因回用条件尚未成熟，故只考虑厂内污水回用，暂不进行厂外用户的回用水工程的设计。6.5再生水处理站近期建设规模的确定马头岗污水处理厂的再生水暂时只用于厂内绿化、冲洗设备及冲洒厂内道路。各项用水量指标计算如下：1、居民冲厕用水根据《建筑中水设计规范》，人均冲厕日用水量40～60L，本工程取50L/人*d；根据本可研报告所做的人员编制，马头岗污水处理厂职工总数为122人。冲厕用水量Q1=P×qd（m3）=122×50=6100L/d=6.1t/d。2、绿化用水根据《城市给水工程规划规范》（GB50282-98），单位面积绿化用水量为1～3L/m2*d，本工程用水指标取3L/m2*d，；按照马头岗污水处理厂的平面布置，厂内绿化面积约为16.2公顷。计算绿化用水量Q2=3×16.2×104=486000L/d=486t/d。3、道路冲洒用水根据《城市给水工程规划规范》（GB50282-98），冲洒道路指标为2～3L/m2*d，；按照马头岗污水处理厂的平面布置，厂内道路约为6.8公顷，如果按照3.0L/m2*d计算，道路冲洒用水量Q3=3×6.8×104=204000L/d=204t/d。4、厂内生产用水厂内生产用水主要用在以下两个方面：（1）用于脱水机房配制药剂溶液-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告由前面的设计可知，干污泥量为70.3t/d，按0.4%有机高分子药剂的投配量计算，则所需要的药剂为：70.3×0.4%=0.2812t/d。把固体高分子药剂调配成0.05%的溶液投加，则所需要的水量为：0.2812÷0.05%=562.4t/d（2）用于除磷加药间配制药剂溶液已知进、出水的P浓度分别为7mg/l、3mg/l，为安全计，按全部的P均需要用化学法去除，则一天需要去除的磷量为：300000×1.2×（7-3）/1000=1440kg，按照Fe/P=2：1投加药剂，所需要的FeCl3量：1440×2×162.5/31=15097kg/d,把FeCl3固体调配成5%的溶液投加，则所需要的水量为：15097÷5%=301940kg/d=302t/d（3）用于设备冲洗的用水量用于污水处理厂格栅清洗、厂房冲洗的水量按1500t/d计。厂内生产用水量为以上各项之和，为2364.4t/d。各种用途的具体用水量见表6-1。马头岗污水厂厂内再生水用量表表6-1用途水量（t/d）冲洗厕所6.1绿化486浇洒道路204生产用水量2364.4-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告总计3060.5根据以上数据计算，马头岗污水处理厂厂内用水量3060.5t/d，管网漏失、厂区自用水、未预见水量按20％计，因此马头岗污水处理厂再生水处理站的近期处理水量为：3060.5×1.2=3672.6（t/d）因此，马头岗污水处理厂再生水处理站的近期规模按照4000吨/日设计。6.6进、出水水质的确定1、进水水质马头岗污水处理厂再生水处理站的进水为污水处理厂的二级出水，其水质标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的二级排放标准。2、出水水质对再生水利用，水质是一个敏感的问题。如果确定的出水标准低，出水水质差不能满足回用的要求，反之，如果确定的水质标准过高，虽然可以满足回用的要求，但是由于处理成本高，经济上不合理，因此，必须确定适当的再生水处理站出水水质。再生水水质主要受回用方向的制约。马头岗再生水工程提供的再生水主要回用于厂内冲洒道路、绿化、冲厕及厂内部分生产用水。建议再生水处理站的出水水质采用《城市杂用水水质标准》，具体指标见表6-2。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告城市杂用水水质标准(GB/T18920-2002)表6-2序号项目冲厕道路清扫城市绿化1PH6.0～9.02色/度≤303嗅无不快感4浊度/NTU510105溶解性总固体（mg/l）≤1500150010006BOD5（mg/l）≤1015207氨氮（mg/l）≤1010208阴离子表面活性剂（mg/l）≤1.01.01.09铁Fe（mg/l）≤0.3－－10锰Mn（mg/l）≤0.1－11溶解氧（mg/l）≥1.012总余氯（mg/l）接触30min后≥1.0，管网末端≥0.213总大肠菌群（个/l）≤3考虑再生水工程的规模较小，并且仅作为污水处理厂厂内的回用水使用，可以在城市杂用水水质标准的基础上将深度处理的出水水质适当降低。6.7工艺方案论证1、再生水回用处理流程的选择-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告再生水回用处理流程力求运行可靠，操作简单，水质合格稳定，运行费用低。目前常用的深度处理流程主要有以下几种：（1）二级出水＋过滤＋消毒（2）二级出水＋微絮凝＋过滤＋消毒（3）二级出水＋絮凝＋沉淀＋过滤＋消毒（4）二级出水＋微滤＋消毒（5）二级出水＋絮凝＋沉淀＋过滤＋活性炭吸附＋消毒传统处理工艺（混凝－沉淀－过滤）处理流程长，对重金属含量较高的二级出水处理效果较好，但是对于溶解性有机污染物去除程度有限；活性炭具有很大的比表面积，可以有效地去除色度、臭味，去除大多数无机物、有机物和部分重金属，在污水处理厂出水的深度处理工程中是比较有效的技术，但是活性炭处理的缺点是活性炭的再生过程比较复杂，费用比较昂贵。再生水处理工艺一般是上述一种或者几种处理技术的组合。为了既保证再生水水质达标，同时又不致使成本过高，本工程根据以下原则选择处理工艺：（1）在常年运转过程中要保证出水达到所要求的处理程度，处理效果稳定。（2）运转管理方便，运转方式灵活，并根据不同的进水水质和用水量的变化调整运行方式和参数，最大限度地发挥处理装置和构筑物的处理能力。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（3）充分考虑污水处理工程与再生水工程的有机结合，以及实施的可能性、经济性，做到污水处理和污水回用统筹安排。（4）在保证出水水质的条件下，常年运转费用最小。就本工程的进水水质和规模而言：NH3－N的处理是关键，而上述深度处理工艺对这项指标的处理很难达到回用要求，或者投资和处理成本高。因此，必须在常规深度处理工艺的基础上增加特殊的处理单元去除NH3-N。根据马头岗污水处理厂出水水质的特点，拟选用采用以微絮凝过滤的工艺，即反应沉淀池－纤维过滤器工艺。2、反应沉淀池－纤维球（束）过滤器工艺说明及特点纤维过滤器具有过滤阻力小、节能、过滤精度高、截污容量大等优点。纤维滤料截污性能好的特征与颗粒滤料反冲洗效果好的特征结合，在过滤过程中，滤床横断面空隙率均匀性和纵断面的合理梯度变化确保了高速过滤和高精度过滤得以同时实现。同时在反冲洗时，通过气水反冲洗，滤料在水中充分散开，滤料的比重不对称和相互碰撞使得附着在滤料表面的固体颗粒很容易脱落，从而保证了滤料的洗净度，并减少了反冲洗耗水量。6.8工艺设计6.8.1处理工艺流程-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告工艺流程简述：原水经过静态混合器与投加的聚合氯化铝混合后进入反应沉淀池。在反应池中，原水中的细小悬浮物、胶体物质与絮凝剂进行反应生成大的悬浮物，然后经过配水后进入斜管沉淀池进行沉淀，水中大部分的悬浮物在沉淀池中被截留。出水进入纤维过滤器进行过滤，以进一步去除水中的悬浮物，过滤出水经消毒后进入清水池备用。反应沉淀池底部设置穿孔排泥管，定期排泥。纤维过滤器采用气水联合冲洗，反洗空气由风机提供，反冲洗水则来自清水池。若系统停电或出现事故故障，则原水不进入处理系统，直接超越进入城市下水道。设计采用的处理工艺流程图见图6-1。絮凝剂使用反应沉淀池消毒剂反洗废水排入排水沟清水池原水过滤器反冲洗水150m3/hH≥0.08Mpa图6-1污水回用工艺流程图6.8.2主要构（建）筑物及设备1、提升泵池（1）池体结构形式：钢筋混凝土参数：5m×5m×4m（地下）-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告数量：1座提升泵池池内设提升潜污泵2台。（2）潜污泵参数：Q=200m3/h，H=14m，N=18.5kW数量：2台（1用1备）2、絮凝加药装置根据原水水质情况，絮凝剂采用聚合氯化铝（PAC），投加浓度5～10%，投加量4～10mg/L；加药桶（材质PE带搅拌机），容积V=1000L，配支架。数量：1只；计量泵：48L/h、10bar、0.25kW；数量：2台（1用1备）；加药量由运转管理部门根据原水水质参数、水量及出水水质参数确定。采用湿式投加，药剂经过溶解、搅拌均匀后，配置成一定浓度的药液，采用压力计量泵投加到静态混合器内。3、静态混合器管内流速v=0.85m/s；数量：1只；4、反应沉淀池反应池形式采用旋流孔室反应池，总反应时间为20min；沉淀部分采用逆向流斜管沉淀，斜管材质为塑料，内径35毫米，斜长1米，水平倾角60°；上升流速采用2.5mm/s；处理水量：150m3/h；共1座。5、中间水池-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告有利于过滤泵连续可靠的工作。中间过滤水池容积的选择一般按能满足过滤水泵10-30分钟的水量要求即可。中间水池池容72m3，尺寸：6.0m×3.0m×4.0m。6、纤维过滤器本项目的过滤设备采用高效纤维过滤器。选用1台，技术参数如下表：设备型号DA863-φ2200处理水量（m3/h）150设计滤速（m/h）30～50工作压力（MPa）≤0.35设备高度（mm）4700工作温度（℃）5～55滤料名称纤维滤料运行压差（MPa）0.10～0.15设备净重（kg）4300设备运行重量（kg）17000反洗水强度（L/s·m2）6～8反洗水压力（MPa）0.10～0.15反洗气强度（L/s·m2）40～60反洗气压力（KPa）60配套反冲洗设备：反冲洗水泵：Q=130m3/h，H=11m数量：2台（1用1备）反冲洗风机：Q=13.84m3/min，∆P=60KPa数量：1台（1用1备）7、提升泵流量Q=167m3/h，扬程H=14m，数量：2台（1用1备）。8、消毒装置依据原水水质的情况，消毒剂采用液氯消毒。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告9、清水池有效容积V有效=750m3。清水池池容为：15m×12m×4.5m。池内设置最低报警水位控制的自动补给（自来水补给）。10、送水泵房（1）池体结构形式：钢筋混凝土；参数：5.5×5×4m；数量：1座。送水泵房内设提升离心泵3台。（2）离心泵参数：Q=100m3/h，H=35m，N=18.5kw，n=2950；数量：3台，2用1备；-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第七章污泥处置7.1污泥处置的必要性污水处理厂产生的污泥仍然含有有害物质，容量大、不稳定、易腐败、有恶臭，处理和利用不当会引起严重的二次污染，对人体健康和环境安全造成很大的威胁。因此，如何对城市污水处理厂污泥进行安全处理处置已成为我们亟待解决的问题之一。目前国内许多大城市都已经开始进行污泥最终处置和再利用工程。郑州市作为全国大型的综合性工业基地和现代化商贸城市责无旁贷地应该尽早起步，做好这项防止二次污染，保护市民身体健康的可持续发展工程，所以对马头岗污水处理厂的污泥进行妥善处置是非常必要的。7.2污泥处置原则与固体废弃物的处置一样，污泥的处置遵循减量化、稳定化、无害化、资源化的原则。1、减量化污泥的含水率高，体积很大，不利于储存、运输和消纳，因此减量化十分重要。1m3含水率95％的污泥含水率降低到85％，体积只有原来的1/3，降低到65％体积只有原来的1/7。常用的污泥减量方法有：浓缩、脱水、干化、焚烧等。2、稳定化-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告污泥中有机物含量60％～70％，极易腐败并产生恶臭，因此需要采用生物好氧和厌氧工艺，使污泥中的有机组分转化成稳定的最终产物，也可添加化学药剂，终止污泥中微生物的活性来稳定污泥，如投加石灰、提高pH值，即可实现对微生物的抑制。但化学法不能使污泥长期稳定。常用的污泥稳定方法有：消化、焚烧等。3、无害化污泥中含有大量的病原菌，易造成传染病大面积传播。污泥中还含有多种重金属离子和有毒有害的有机物，这些物质可以从污泥中渗滤出来或者挥发，污染水体和空气，造成二次污染。常用的无害化方法有：干燥、焚烧等。4、资源化污泥的资源化主要是使其更好的参与生态物质循环，走上人类社会与生态系统的和谐共处与可持续发展轨道。污泥资源化的方法有：堆肥、土地恢复、用作建材等。7.3常用污泥处置技术7.3.1常用污泥处置技术概述污泥的处置必须遵循减量化、稳定化、无害化、资源化的原则。纵观世界范围内的污泥处理处置工艺，目前研究比较多、比较有发展前途的污泥处置方式主要有：污泥农用、污泥卫生填埋、污泥干化、污泥焚烧。（1）污泥农用-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告一些发达国家将污水厂脱水后的污泥经中温或高温堆肥进一步杀灭病菌增强肥效，然后再将其商品化，用于农业。（2）污泥卫生填埋污泥的卫生填埋是从保护环境角度出发在传统填埋的基础上，经过科学选址和必要的场地防护处理，具有严格管理制度的科学的操作方法。污泥消化后经过脱水再进行填埋，是目前国内许多大型污水处理厂常采取的方式，经过消化后的污泥有机物含量减少，污泥性能基本稳定，总体积减少，脱水后作填埋处置，是一种比较经济的处理方式，其优点是投资少、容量大、见效快。（3）污泥干化脱水污泥经过干化处理，其含水率降到5～15%，一般认为污泥含水率达15%以下时，泥中的细菌等病原体可全部杀灭，达到无害化，且此时干燥污泥呈颗粒状，便于贮存和运输。（4）污泥焚烧干燥污泥进一步焚烧后达到无机化，含水率可降至零，焚烧前污泥必须先经干燥处理，焚烧时所需能量主要靠污泥所含的有机物燃烧产生，焚烧过程又分为700℃～800℃粉末燃烧及1300℃以上的玻璃化燃烧，经玻璃化燃烧后的污泥可用于工程回填或建筑材料。但两种焚烧都需要配备完善的除尘及废气净化装置，以防止污染转移。污泥焚烧虽然作为一种能够比较彻底处理污泥的方法，但其工艺复杂、成本高和可能产生二次污染（废气、噪声、震动、热和辐射）等缺点，特别是高成本（一般是其它处置途径的2～4倍）在中国现有的国力基础上尚难以在工程中得到普遍应用。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告7.3.2常用污泥处置技术对比污泥处置技术在我国还刚刚起步，污水厂产生的污泥大部分未能得到妥善处置，污泥处置已经成为污水处理厂设计、运行中必须优先考虑的重要环节。下面将从经济性、对环境影响、可操作性、投资、运转费用等几个方面对污泥农用、污泥卫生填埋、污泥干化、污泥焚烧四种常用处置技术进行综合比较，见表7-1。-159- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告污泥农用、卫生填埋、干化、焚烧工艺比较表表7-1序号项目农用卫生填埋干化焚烧1能耗低低较高，蒸发每千克水需要耗能3100～3500KJ耗能最高2相同规模投资低最低较高最高3运行费低低较高高4劳动力较大较少少少5占地较大大小小6产品体积减容量小减容量小为原体积的1/4～1/5甚至更少焚烧后成为灰烬，减容率大于90％7产品外观-－颗粒状或者粉末状粉末8环境影响对土壤和地下水有潜在影响，产生甲烷、氨等有害气体。必须妥善处理产生的渗滤液，否则会对地下水及环境造成污染。基本无臭，因设备微负压运行，少量气体经过严格除臭排放。焚烧产生的废气必须处理9外界因素影响受天气、地质条件影响大。受天气、地质影响较大。室内进行，受天气影响较小。室内进行，受天气影响较小。10技术难度原理简单，易于操作。污泥黏度大，有流变性，填埋时需加添加剂。基本全自控，容易操作，运行稳定。焚烧过程与污泥性质有关，操作复杂。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告序号项目农用卫生填埋干化焚烧11安全性能安全安全必须控制氧气、粉尘含量和温度才能确保安全安全，需要处理废气和粉尘12能否持续运行同一块地不能持续施用可以一般不能连续运行可以13污泥含固率变化对运行影响影响较小含固率变化较大时，需要改变配比。影响较大，可能影响到安全。影响较小14生产能力是否可调可调可调，主要影响填埋场寿命有些设备可调可调-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告7.4污水处理厂污泥处置方案论证目前郑州市共有三座污水处理厂，分别为王新庄污水处理厂、五龙口污水处理厂及即将建设的马头岗污水处理厂。五龙口污水处理厂位于城区，王新庄污水处理厂靠近郑州新区龙子湖高校园区，均不适宜建设污泥处置场，马头岗污水处理厂位于三厂中间，从总体运输距离、减少对周围环境的影响及交通便利等几个角度出发，为便于统一管理，初步考虑选择马头岗污水处理厂作为污泥的集中处置地点。7.4.1供电电源污泥处置用电负荷根据工艺提供用电容量估算约为1120～1870kW。其规模应自建一座污泥处置专用的10kV变电站，应引入10kV电源。因为污泥处置厂现与马头岗污水处理厂共同建设于一个厂区范围之内，成为污水处理厂的一部分，其再单独从市电引入一路10千伏电源是不安全也不合理的。经咨询郑州市电业局市场营销部，可以在原污水处理厂供电线路上增加用电容量来满足污泥处置厂用电要求。即使污泥处置变电站成为马头岗污水处理厂的一座分变电站。市电10千伏电源经过污水处理厂的配电站再向污泥处置专用变电站供电，使污泥处置专用变电站10千伏电源引自污水处理厂总配电站。7.4.2郑州市污水处理厂污泥处置方案-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告从污泥农用、卫生填埋、干化、焚烧四种常用污泥处置工艺比较表中可以看到，各种处置工艺均有其优缺点，本着减量化、稳定化、无害化、资源化的原则，在选择处置工艺的时候，还应考虑国家的有关技术政策、污水处理厂脱水泥饼的成分、预期经济效益等，可考虑选择几种常用处置方案的组合对污泥进行最终处置。结合郑州市各污水处理厂的具体情况，郑州市污水处理厂污泥处置的可行方案有：脱水污泥与城市垃圾混和填埋、脱水污泥半干化＋堆肥、脱水污泥干化＋填埋。1、脱水污泥与城市垃圾混和填埋将脱水污泥运往附近的垃圾填埋场与城市垃圾混和填埋，这个方案投资少，容量大，见效快，通过将污泥与周围环境的隔绝，可以最大限度地避免污泥对公众健康和环境安全造成的威胁，既解决了污泥的出路，又可以增加城市建设用地，是目前比较适合中国国情的处置途径之一。2、脱水污泥半干化＋堆肥污水处理厂的脱水污泥含水率一般在75～80％，采用污泥半干化工艺进行减量化处理，将污泥含水率降到60～65％，然后采用高温好氧堆肥工艺对污泥进行稳定化和无害化处理，堆肥产物经过筛分等简单工序加工后，可以作为有机肥销售。污泥农用的关键问题是污泥中的污染物不应超标，由于五龙口污水处理厂刚刚通水，马头岗污水处理厂尚未建成，还没有污泥中各种污染物的浓度值，王新庄污水处理厂已运行4年，有4年的检测数据可作参考。王新庄污水处理厂脱水污泥中污染物质含量与《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-84）的对比情况见表7-2。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告王新庄污水处理厂脱水污泥中污染物质含量与《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284-84）对比表表7-2序号指标标准值2001年2月检测结果2001年10月检测结果2002年4月检测结果2003年2月检测结果2004年2月检测结果2001-2004年平均值2001-2004年最大值结果评价结果评价1总砷(mg/kg)7516.59.622720.6515.74符合27符合2铅(mg/kg)30019.136.22271.599348.38符合93符合3总镉(mg/kg)50.9142.7653.1853.37符合5符合4总铬(mg/kg)60038.788.71481531087.68符合153符合5汞(mg/kg)50.0854.0433.1263.25符合6超标由上表可以看出：（1）各单项污染物质各年平均值均低于农用污泥中污染物控制标准值；（2）各单项污染物质检测的最大浓度只有汞一次少量超标。如果脱水污泥经过半干化后与辅助原料秸秆粉、过磷酸钙等混和，再经过高温好氧堆肥，污泥中的污染物质的含量会降低，因此，从王新庄污水处理厂的污泥检测数据来看，郑州市的污泥经过堆肥后农用是安全的、可行的。当然，污泥堆肥农用要严格按照国家的有关标准，主要是连续在同一块土壤上施用不得超过20年，同时不在砂质土壤和地下水位较高的农田及饮用水源保护地带施用污泥。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告3、阳光棚＋脱水污泥干化＋填埋从脱水机房出来的污泥含水率仍然高达75～80％，体积很大，直接进行填埋会缩短垃圾填埋场的寿命，增加渗滤液处理的难度；如果将脱水污泥进行干化处置则干化规模过大，能耗也较多。因此可将脱水污泥先经过阳光棚自然晾晒脱水处理，其含水率可以降至70％左右，然后再进行干化处理，使其含水率降到5～15%，体积缩小到原来的1/3，然后再运输到垃圾填埋厂进行填埋。一般认为污泥含水率达15%以下时，泥中的细菌等病原体可全部杀灭，达到无害化，且此时干燥污泥呈颗粒状，便于贮存和运输，也有利于填埋的可持续进行，同时，干化污泥还可以综合利用作为垃圾填埋场的覆盖土。7.4.3马头岗污水处理厂污泥处置方案的比较上述三种污泥处置方案都是可行的，其对比情况见表7-2。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告马头岗污水处理厂污泥处置可行方案对比表表7-2项目脱水污泥直接填埋脱水污泥半干化＋堆肥阳光棚＋干化＋填埋含致病菌大量较少基本不含不良气味大一般小环境影响大一般较小占用场地大一般较大运输费用高不定较少操作安全性安全安全安全能源消耗低一般较高经济效益无有无基建投资一般一般较大运行费用低一般较高-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第八章环境保护篇8.1本项目实施过程中对环境的影响及对策8.1.1主要的环境影响污水处理厂施工期间对环境的影响有以下几方面：1、对交通的影响本项目的建设将会影响附近公路的交通。工程建设时车辆运输容易受阻，同时由于堆土、建筑材料的占地，使道路变得狭窄，晴天尘土飞扬，雨天将会泥泞路滑，使交通变得拥挤和混乱，极易造成交通危害。当然，这种影响将会随着工程实施的结束而消失。2、扬尘的影响工程施工期间，挖掘的泥土通常堆放在施工现场，短则几个星期，长则数月。堆土裸露，在干旱大风时节，车辆过往致使尘土飞扬，使大气中悬浮物颗粒含量剧增严重影响周围环境。施工扬尘将会使附近的建筑物、植物等蒙上厚厚的灰土，也会使邻近居家普遍蒙上一层尘埃，给居住区环境的整洁、干净带来严重的影响。再加上由于雨水的冲刷以及车辆的碾压，将会使施工现场变得泥泞不堪，行人步履艰难。3、噪声的影响-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告施工噪声主要来自建设时施工机械和建筑材料运输、车辆马达的轰鸣及喇叭的喧闹声。特别是在夜间，施工噪声会产生严重的扰民问题，影响邻近居民的工作和生活。根据《建筑施工场界噪声限值》（GB12523-93）不同施工阶段作业噪声限值见表8-1。建筑施工场界噪声限值等效声级表8-1（dB（A））施工阶段主要噪声源噪声限值昼间夜间土石方推土机、挖掘机、装载机等7555打桩各种打桩机等85禁止施工结构混凝土搅拌机、振捣棒、电锯等7055装修吊车、升降机等6555采用点声源衰减公式对主要施工设备的噪声影响进行了预测计算，其结果列于表8-2中。预测距声源不同距离处的噪声值表表8-2（dB（A））序号设备名称声功率级不同距离处的噪声值5m10m20m40m60m80m100m150m200m1翻斗车1068478726663605855522装载车1068478726663605855523推土机1169488827673706865624挖掘机108868074686562605754825打桩机1361141081039693908885566混凝土搅拌车1108882767067646259477振捣棒1017973676158555350578电锯1118983777168656360499吊车10381756963605755524210工程钻机9674686256535048455211平地机10684787266636058555512移动式空压机1098781756966646158-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告4、生活垃圾的影响工程施工时施工区内上千个劳动力的食宿将会安排在工作区域内。这些临时食宿地的污水及生活废弃物若没有做出妥善的处理，则会严重的影响施工区的环境卫生，尤其是在夏天，施工区的生活废弃物乱扔，轻则导致蚊蝇孳生，重则致使施工区工人暴发流行性疾病，严重影响工程施工进度和工人的身心健康。同时，也可能使附近的居民遭受蚊、蝇、臭气、疾病的影响。5、弃土的影响施工期间将产生许多弃土，这些弃土在运输、处置过程中都可能对环境产生影响。车辆装载过多导致沿程泥土散落满地，晴天尘土飞扬，雨天路面泥泞，影响行人和车辆过往以及环境质量。6、对地下水的影响由于本地区域内地下承压含水层较深，所以工程建设将不会对地下承压含水层的水流、水量及水质等方面产生影响。7、对人工林的影响人工林在工程建设过程中，由于铺设管道、开挖土方的需要而被挖除，有些可能被移栽它处。但在挖起、运输和移栽过程中都能使一部分树木死亡，同时会使区域内原来的树木不多的问题变得更加突出。路旁人工林的毁坏将使附近居民受道路污染的影响更加严重。8.1.2缓解污水处理厂施工过程对环境影响的措施1、缓解交通影响-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告工程建设将不可避免地影响该地区的交通。项目单位在制定实施方案时应充分考虑到这个因素，尽可能避让高峰时间（如采用夜间施工运输以保证白天畅通等）。挖出的泥土除作为回填土外，要及时运走，堆土应尽可能避免占用道路，以保证道路的交通运行。2、减少扬尘为了减少工程扬尘对周围环境的影响建议施工中遇到连续晴好天气又起风的情况下，对弃土表面洒上一些水，防止扬尘。弃土应按计划及时运出，在装运的过程中不要超载，做到沿途不洒落。车辆驶出工地前应将轮子上的泥土去掉，防止泥土带出工地，影响环境整洁，同时施工者应对工地门前的道路实行保洁制度，一旦有弃土、建材洒落应及时清扫。3、施工噪声的控制工程施工开挖沟渠、运输车辆喇叭声、发动机声、混凝土搅拌声以及覆土压路机等造成施工的噪声。为了减少施工对周围居民的影响，在距民宅200m的区域内不允许在晚上十一时至次日早上六时施工，同时应在施工设备和方法中加以考虑，尽量采用低噪声机械。对夜间一定要施工，但又要影响居民声环境的工地，应对施工机械采取降噪措施，同时也可在工地周围或居民集中地周围设立临时的声障装置，以保证居民区的声环境质量。4、施工现场废弃物处理-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告工程建设需要上千个工人。项目开发者及工程承包单位应与当地环卫部门联系，及时清理施工现场的生活废弃物，工程承包单位应对施工人员加强教育，不随意乱丢废弃物，保证工人工作、生活、环境卫生质量。5、倡导文明施工要求施工单位尽可能减少在施工过程中对周围居民、工厂、学校的影响，提倡文明施工，组织施工单位、街道及业主联络会议，及时协调解决施工中对环境影响的问题。6、制定弃土处置和运输计划工程建设单位将会同市有关部门，为本工程的弃土制定处置计划，尽可能做到土方平衡，弃土的出路主要用于筑路、小区建设等。弃土运输前应与公路有关部门联系，避免在行车高峰时运输弃土和建筑垃圾。项目建设单位应与运输部门共同作好驾驶员的职业道德教育，按规定路线运输，按规定地点处置弃土和建筑垃圾，并不定期地检查执行情况。施工中遇到有毒有害废弃物应暂时停止施工并及时与地方环保、卫生部门联系，采取措施处理后才能继续施工。7、缓解对人工林影响的措施首先要严格控制挖掘树木和草地，对被工程建设破坏的人工林，待工程完工后，应在道路两侧裸露土地上种植树木和草皮，这样不但可以恢复工程前植被面积，更可以超过以前的绿化面积，使该地区的绿化面积增加。8.2污水处理厂建成后对环境的影响及对策-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告污水处理厂本身是一个环境保护项目，它建成后对改善地区环境必然产生很大的作用。但污水处理设施的运行对周围环境也会产生一定的影响，因此就环境保护方面，需要采取一定的措施。污水处理厂建成后主要环境影响见表8-3。污水处理厂建成后的环境影响表8-3序号名称设备及排污量环境问题1污水处理厂污水－污水2污水处理厂污泥－固体废弃物3细格栅螺旋格栅固体废弃物、臭味、污水4沉砂池旋流沉砂设备固体废弃物、臭味、噪声、污水5生物反应池－噪声6污泥泵房潜水离心泵噪声7贮泥池－恶臭、污泥8脱水机房浓缩脱水机恶臭、污泥9消化池－恶臭、污泥10浓缩池－恶臭、污泥11鼓风机房鼓风机臭味、噪声8.2.1污水处理厂对环境的影响1、臭味对环境的影响由于污水处理厂内部分污水处理设施为敞开式水池，所以污水、污泥的臭味散发在大气中，势必会影响到周围地区。为了减轻污水对环境的影响程度，我国其它城市（如上海市）做过专门的现状闻味调查，组织了10名30岁以下无烟酒嗜好未婚男女青年进行现场臭味嗅闻。现状调查将臭味强度分成六级，具体见表8-4。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告臭味强度分级表表8-4强度等级指标0无气味1勉强能感觉到气味（感觉阀值）2气味很弱但能分辨其性质（识别阀值）3很容易感觉到气味4强烈的气味5无法忍受的极强气味调查人员分别在下风向设5、30、50、70、100、300米等距离，来回嗅闻，并以上风向作为对照嗅闻。调查当天的风向为NE，风速为4.5m/s，气温12℃，嗅闻结果如表8-5所示。嗅闻结果表表8-5风向距离（m）嗅闻人员感觉比例（％）012345上风向510020100下风向560403010050208070406010020701020050503008020由嗅闻结果统计可知，在污水处理设施下风向100m范围内，其臭味对人的感觉影响明显，在300m以外，则臭味已嗅闻不到。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告2、噪声对环境的影响污水处理厂的噪声来源于厂内传动机械工作时发出的噪声，有污水泵、污泥泵的噪声，还有厂区内外来车辆等的噪声。根据调查，污水处理厂使用的机械产生的噪声情况见表8-6。污水处理厂机械产生噪声表表8-6名称噪声（dBA）污水泵80～90污泥泵80～90鼓风机80～100污水处理厂内噪声较大的设备均设在室内或水下，经墙壁或水隔声以后传播到外环境时已衰减很多，污水泵采用潜水方式，据调查资料表明，距泵房30m时，测得的噪声值已达到国家《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）的标准值。8.2.2解决污水处理厂对周围环境影响的对策如上所述，本工程建成运行后虽然对周围环境影响不大，但是为了进一步减小对环境的影响，本工程拟采取以下对策：1、气味污水处理厂内由于有敞开工作的构筑物，因此污水污泥臭味的散发也是不可避免的。限于目前的经济条件与技术标准，尚不可能对厂内的所有臭气味进行除臭处理。解决办法是设置防护绿化隔离带，将主要污染源进行隔离。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告本工程主要气味污染源为进水泵房、细格栅、沉砂池及污泥区、设计时将这几部分集中布置并远离厂前区，位于厂区下风向，再加上在其周围广种花草树木，既美化环境又可防止臭味扩散，有效减缓气味对周围环境的影响。2、噪声污水处理厂内产生噪声的主要来源是泵房和鼓风机房，在设计时要尽量选用低噪音设备，鼓风机的外面加装隔音罩，同时安装减震装置以降低噪音。厂区噪声主要通过绿化来实现降噪。3、厂区污水厂区生活污水及生产废水排放均通过厂内污水管道系统收集，汇入进水泵房集水池，而后与城市污水共同进入污水处理系统进行处理，做到达标排放。4、固体废弃物厂内粗、细格栅、沉砂池及污泥浓缩脱水机房均有废弃物产生，在设计时已经将这几部分废弃物分别进行处置，然后从边门统一外运，因而避免了对厂区内其它区域的污染。同时在设计及外运管理中尽量保证废弃物不落地，而直接进入废弃物箱或直接装车外运，避免造成废弃物落地后的二次污染。废弃物外运时采用半封闭式自卸车，送至附近的垃圾填埋场进行填埋处置。5、氯气的防护加氯间设置漏氯检测仪，一旦浓度超标时报警并自动开动氯气吸收装置将漏氯吸收。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第九章劳动保护篇按照原劳动部3号令中的关于“新建、改建、扩建工程的劳动安全卫生设施必须与主体工程同时设计，同时施工，同时投入生产和使用”（三同时）的规定，对劳动安全卫生设施同时进行设计。污水处理工程建设的主要目的是防止水体污染，保护环境，实现区域可持续发展战略。在污水处理厂的运营过程中，也存在着影响职工安全卫生的问题，对待这些可能出现的问题，设计上要做到周密考虑，采取必要的防范措施。9.1编制依据1、国家、地方、行业的有关法律、法规、规章（1）《中华人民共和国劳动法》（1994年7月5日第八届全国人大常委会会议通过）（2）《中华人民共和国消防法》（1998年4月29日第九届全国人大常委会第8次会议通过）（3）《建设项目（工程）劳动安全卫生监察规定》（1996年10月17日中华人民共和国劳动部令第3号）（4）《工业企业职工听力保护规范》（卫生部）2、采用的标准、规范（1）《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-1985）（2）《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-1990）-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（3）《工业企业设计卫生标准》（TJ36-1979）（4）《常用化学危险品贮存通则》（GB15603/1995）（5）《室内消火栓》（GB3445-1993）（6）《建筑设计防火规范（2001年版）》（GBJ16-1987）（7）《建筑物防雷设计规范（2000年版）》（GB50057-1994）（8）《建筑灭火配置设计规范（1997年局部修订）》（GBJ140-1990）（9）《生产设备安全卫生设计总则》（GB5083-1999）（10）《起重机设计规范》（GB3811-1983）（11）《悬挂输送机安全规程》（GB11341-1989）（12）《房间空气调节器安装规范》（GB17790-1999）（13）《工业企业总平面设计规范》（GB50187-1993）（14）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（15）《钢制压力容器》（GB150-1998）（16）《氯气安全规程》（GB11984-1989）（17）《室内空气中臭氧卫生标准》（TB/T18202-2000）9.2主要危害因素分析本工程的主要危害因素可分为两类，其一为自然因素形成的危害和不利影响，一般包括地震、不良地质、暑热、雷击、暴雨等因素；其二为生产过程中产生的危害，包括有害尘毒、火灾爆炸事故、机械伤害、噪声振动、触电事故、坠落及碰撞等各种因素。1、自然危害因素分析-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（1）地震地震是一种能产生巨大破坏的自然现象，尤其对建、构筑物的破坏作用更为明显，它作用范围大，威胁设备和人员的安全。（2）暴雨和洪水暴雨和洪水威胁污水处理厂的安全，其作用范围大，但出现的机会不多。（3）雷击雷击能破坏建、构筑物和设备，并可能导致火灾和爆炸事故的发生，其出现的机会不大，作用时间短暂。（4）不良地质不良地质对建、构筑物破坏作用较大，甚至影响人员安全。同一地区不良地质对建、构筑物的破坏作用往往只有一次，作用时间不长。（5）风向风向对有害无物质的输送作用明显，若人员处于危害源的下风向则极为不利。（6）气温人体有最适宜的环境温度，当环境温度超过一定范围内，会产成不舒服感，气温过高会发生中暑；气温过低，则可能发生冻伤和冻坏设备。气温对人的作用广泛，作用时间长，但其危害后果较轻。但是，自然危害因素的发生基本是不可避免的，因为它是自然形成的；但可以通过采取相应的防范措施，可以减轻人员、设备等可能受到的伤害或损坏。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告2、生产危害因素分析（1）高温辐射当工作场所的高温辐射强度大于4.2J/m2•min时，可使人体过热，产生一系列生理功能变化，使人体体温调节失去平衡，水盐代射出现紊乱，消化及神经系统受到影响，表现为注意力不集中、动作协调性、准确性差，极易发生事故。（2）振动与噪声振动能使人体患振动病，主要表现在头晕、乏力、睡眠障碍、心悸、出冷汗等。噪声除损害听觉器官外，对神经系统、心血管系统亦有不良影响。长时间接触，能使人头痛头晕，易疲劳，记忆力减退，使冠心病患者发病率增多。（3）火灾爆炸火灾是一种剧烈燃烧现象，当燃烧失去控制时，便形成火灾事故，火灾事故能造成较大的人员及财产损失。爆炸同火灾一样，能造成较大的人员伤亡及财产损失。（4）其它安全事故压力容器的事故能造成设备损失，危及人身安全。此外，触电、碰撞、坠落、机械伤害等事故均对人身形成伤害，严重时造成人员的死亡。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告9.3安全卫生防范措施为保证生产安全运行，设计采取如下措施：（1）郑州市马头岗污水处理厂所处区域地震基本烈度为7度，所以本工程按7度设防，其建、构筑物抗震设计严格按国家的有关规范要求进行。（2）污泥浓缩脱水机房的污泥散发有害气体，设计采用通风设施及换风设备，提高脱水机房室内的空气质量，并采用全封闭的浓缩脱水一体机和封闭式的污泥输送，减轻气味造成的不利影响。（3）为防止机械伤害及坠落事故的发生，生产厂所用的梯子、平台及高处通道均设置安全护栏，栏杆的高度和强度符合国家有关的劳动安全保护规定，设备的可动部件，设置必要的护网、罩、地沟，在有危险的场所设置相应的安全标志、警示牌及事故照明设施。（4）各种用电设备均按国家标准作接零接地保护。建筑物按有关规定采取防雷措施。（5）电气设备的布置均留有足够的安全操作距离。（6）厂内给水系统及综合楼考虑消防要求，按规范要求设置足够的消防栓。（7）厂区总平面布置，各生产区域、装置及建筑物的布置均留有足够的防火安全间距，道路设计满足消防车通道的要求。（8）污水处理厂的设计中，应符合《工业企业设计卫生标准》等有关规定，对含有有害气体的单元应考虑通风和排除措施。（9）建筑物的设计考虑给排水，采暖通风，采光照明等卫生要求。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（10）绿化对净化空气、降低噪声具有重要作用，是改善环境卫生、美化厂容的有效措施之一，设计将充分利用厂区的空地，扩大绿化面积。（11）污水处理厂调试运行前制定相应的操作规程、安全规程、对操作人员进行必要的技术培训，以确保污水处理厂各种设备的正常运行。（12）减振降噪鼓风机房生产过程中噪音较大，据测定，未经任何防护的鼓风机，运行时室外噪音亦达100dB(A)以上。本工程鼓风机将选用进口设备，出口处设置了消音器。厂房设计中将鼓风机之间用隔音罩隔开，设置减震底座并选用密闭隔音材料，经上述处理后，噪音大大降低至85dB(A)以下。工艺设计中，鼓风机、脱水机等噪声设备尽量选用低噪声型号产品。在总图布置中，根据声源方向性、建筑物的屏蔽作用及绿化植物的吸纳作用等因素进行布置，减弱噪声对岗位的危害作用。主要生产场所设置能起到隔声作用的操作室、休息室，以减少噪声的影响。经采取上述措施外，对于操作人员每天接触8小时的场所，噪声级均可低于85dB(A)，车间办公室、休息室、操作室等室内噪声级均小于70dB(A)，中央控制室、综合楼内噪声将低于60dB(A)，其他生活、卫生用室室内噪声则低于55dB(A)，对于操作工作接触噪声不足8小时的场所及其它作业地点的噪声均满足《工业企业噪声控制设计规范》中的标准要求。（13）防火防爆-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告在工艺设计中，在可能有燃爆性气体的室内设有自然通风及机械通风设施，使燃爆性气体的浓度低于其爆炸下限。加氯间设气体报警仪，其监测值和报警信号可在控制室显示，致使报警系统与强制通风机连锁。有爆炸危险的室内设不发生火花地面和静电接地装置。在爆炸和火灾危险场所严格按环境危险类别选用相应的电气设备和灯具，并按有关防雷规范和要求对建筑物采取相应的避雷措施。在高低压设备间设置相应的移动式灭火器。9.4安全生产措施（1）污水处理厂工艺设计将按四个相应的生产运行系统考虑，以便将断电、事故对污水处理厂造成的影响降低到最小。（2）对生产有毒有害气体的车间，将值班室与生产车间分隔，改善其工作环境。在生产车间设置有毒气体排除及通风设施，并设安全警报系统。（3）污水处理厂应制定相应的安全法规，专人专职具体监督防范管理制度，以确保处理厂的安全正常运转。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第十章节能篇1、水厂能源构成郑州市马头岗污水处理厂工程推荐采用UCT工艺，污水处理过程中消耗的能源主要是电能。2、主要耗能设备污水处理厂主要耗能设备包括：（1）满足工艺要求的介质提升设备：污水提升泵、气提砂泵、回流污泥泵、剩余污泥泵、反冲洗水泵和加药泵等。（2）维持工艺需氧要求的空气供给设备及混和设备：鼓风机、搅拌器等。（3）用于污泥浓缩脱水的设备：浓缩机、脱水机等。（4）生活及厂区照明等耗能：通风、空调、供水设备等。（5）其它生产生活用电：电动阀门的运行、设备自动控制、通信用电等。3、节能措施设计中从以下几方面考虑节能问题：-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（1）城市污水处理厂消耗的电能，以提升泵及曝气系统为重中之重。提升泵的电耗一般占全厂电耗的20%以上，曝气系统电耗占全厂电耗的40～50%，二者都是污水厂节能的关键。对于提升泵，设计时尽量使处理构筑物布置紧凑，连接管路短而直，以减少水头损失，从而减少水泵的扬程。同时对提升泵实行合理控制，使水泵在高效率段运转。对于曝气系统首先是提高曝气器的充氧效率，二是选择可以调速的鼓风机，当池内DO较高时，通过PLC发出指令调整进风导叶片，采用该技术可节电10%。（2）沼气锅炉用于消化污泥的加热，充分利用了中温消化产生的沼气，节省了其它能源。（3）设计优先选用国家推荐的节能产品和质量合格的电气设备。如选用低损耗变压器，力求降低用电设备自身损耗。（4）选用无功功率自动补偿装置，保证在大量感性负荷工作状态下，自动调整无功功率，降低无功损耗。（5）厂区照明回路设照明控制器，根据日升日落开启光源，午夜关闭部分照明灯具，达到节能的目的。（6）选用载流量大、线路损耗小的高质量的铜芯电缆，减小线路损耗。（7）全厂水力计算力求准确，减少扬程，减少不必要的水泵能耗。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第十一章消防篇11.1总体布置马头岗污水处理厂污水处理部分近期占地面积31.70公顷，污泥处置部分占地面积4.25公顷，根据厂区地势、风向、各种管线、道路的进出条件、工艺流程、安全防火及环境要求，总图分为四个区，即：厂前区、污水区、污泥处理区和污泥处置区。厂区围墙内无高层建筑物，有利安全防火的要求，厂内道路采用环状布置，厂区围墙设两个出入口与厂外相通，所有建（构）筑物之间的防火间距，满足《建筑设计防火规范（2001年版）》（GBJ16-87）的规定。厂前区出入口设有和厂区联通的主要干道，并与其它道路形成环形消防车道。马头岗污水处理厂总体平面布置见附图4。11.2厂前区防火厂前区主要布置办公、化验、中控、食堂、浴室及值班宿舍等民用建筑，另有水源热泵房、仓库和机修车间等辅助生产用房。火灾危险性分类除民用部分外，水源热泵房按丁类，仓库及机修车间按戊类设计。1、平面布置推荐方案厂前区位于生产区东南侧，厂前区建筑分为几个单体。建筑四周均有环形道路相通，符合《建筑设计防火规范》第6.0.9条、第6.0.10条规定。2、建筑设计-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告综合办公楼建筑由办公、中控室、化验室、仪器室、管理室组成。总建筑面积3400m2，内设有防火通道，符合《建筑设计防火规范》第5.3.1规定。室内装修无易燃易爆材料。生活区为框架结构，采用预制或现浇两种屋面板。3、结构设计采用砖混结构，预制楼板各部位物体均达到二级耐火等级。4、电气本工程为二级负荷，供电方式为10kV双电源供电，主控制室采用双电源供电，厂内全部电器设备实现无油化设计，变压器为环氧树脂干式变压器，高压开关选用真空断路器，用电设备的非导电部分均与接地极可靠连接。导线绝缘材料及电线管均采用阻燃型材料，屋顶作避雷针，防雷接地电阻不大于30Ω。5、采暖本工程为低温热水采暖系统，由厂区水源热泵房提供热源。室内无明火取暖设备。11.3污水处理区、污泥处理区防火1、根据《建筑设计防火规范》确定厂房和库房所生产和储存物品的火灾危险性分类及建筑物的耐火等级。2、各建筑物、构筑物除满足功能外，在平面布置上均符合规定的防火间距，安全疏散距离。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告3、该工程主要建筑结构材料采用混凝土、砖、钢材和非燃烧体轻质材料。4、该区建筑物和构筑物中各种水池及泵房的下部结构，采用钢筋混凝土结构，各类厂房、仓库及变配电室、泵房主要承重结构采用排架钢筋混凝土结构，框架钢筋混凝土结构或砖石混和结构，附属房屋一般采用砖石混和结构。5、建筑物防火、防爆措施（1）承重墙、防火墙采用砖砌，非承重墙、隔墙采用砖砌或非燃烧体的轻质墙。（2）屋面承重构件采用钢筋混凝土构件，其中沼气仪表间屋面板及楼板，按符合一级耐火等级要求的耐火极限，其它均按二级耐火等级要求的耐火极限，满足《建筑设计防火规范》要求。（3）有爆炸危险的甲、乙类厂房如污泥控制室利用门窗泄压。污泥消化池及沼气罐等除结构按照耐压设计外，另设置自动放气安全装置，一旦超压自动放气。（4）变压器室采用防火百叶门窗并设钢丝网格。（5）楼板、墙身、地沟及盖板遇输送易燃液体或气体的管道时，均采用非燃烧体材料并用耐火胶泥密封。（6）沼气燃烧器设隔离墙。（7）确保安全和防火，在沼气罐四周设围栏。（8）可燃气体探测器采用防爆等级不低于dIIBT2级的防爆产品。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告（9）产生沼气房间内的电机和电器采用防爆等级dIIBT2级隔爆产品。所有沼气输送管道实现等电位连接。6、建筑物安全疏散口数目按《建筑设计防火规范》规定设置；安全疏散距离均符合《建筑设计防火规范》要求，各建筑物内最远工作地点到外部出口或楼梯距离以及疏散楼梯走道和门的净宽度均按照《建筑设计防火规范》要求设计，楼梯及栏杆均采用非燃烧体的钢筋混凝土及钢结构，厂房及库房大门一般向外开启。7、室内装修（1）厂房、库房、泵房、附属房间等根据使用功能要求，外墙、内墙及顶棚粉刷，分别采用刷白灰、水泥、石灰砂浆抹面、水泥砂浆抹面等非燃烧体材料。（2）室内地面和楼面一般采用水泥地面，中心控制室地面采用防静电地板，吊顶采用轻钢龙骨栅钉石膏板。8、消防设施（1）厂房、库房、泵房、沼气仪表间和沼气锅炉房内设置手提式灭火器，并配备砂箱、水桶等消防工具。（2）在主要房间明显地方设报警电话及禁止烟火等标记。11.4消防给水1、设计依据马头岗污水处理厂近期占地面积31.7公顷，按《建筑设计防火规范》中表8.2.1的规定，同一时间内火灾次数为1次。2、消防给水-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告根据《建筑设计防火规范》要求，马头岗污水处理厂厂区内建筑物最高的为二层综合楼，体积20000m3，所以室内设计消防用水量为15L/s，室外设计消防用水量为20L/s，在厂区内设置消防水池和消防水泵房，消防水池的贮水量2小时消防用水要求，设计为300m3储水量，消防水泵房的供水压力不小于0.35MPAa，厂区内的消防管道设置为环状管网，并设置室外消火栓，其保护半径为100m，为满足厂区内消防系统的供水压力要求，消防水泵采用变频调速控制，另外根据规范要求及厂区内各种建筑物使用功能的要求，设置不同型式的化学灭火器，特殊要求的建筑物房间内设置自动灭火系统。11.5电气防火设计厂内设一座总配电站，四座10/0.4kV分变，分别向厂区各建筑物和构筑物供电，采用双电源供电。其防火措施如下：1、总配电室、分变电室、中心控制室、分控制室、低压配电室及各构筑物低压配电间的耐火等级均为二级，火灾危险性类别为丁级。2、各分变电室及各构筑物低压配电间消防设施采用化学干粉灭火装置。3、全厂变配电设备采用无油化设计，变压器采用环氧树脂干式变压器，并采用真空断路器。4、全厂供电负荷等级在给排水工程中属二级负荷，总配电站为双电源，另设事故照明电源接在独立照明线路上。各分变电站采用10kV双电源供电。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告5、为防止雷电引起火灾爆炸，污泥系统沼气罐采用避雷针及避雷网保护。6、有爆炸危险的环境（如沼气仪表间等）电气设备及照明设施均采用隔爆型电器设备，按dIIBT2级设防，电气导线采用铜芯绝缘导线穿金属管沿墙明敷。7、全厂配电线路均采用电缆直接埋地或在电缆沟内敷设，电缆与可燃气体管道平行与交叉的最小净距须满足《建筑电气设计技术规程》表6-21的要求。8、中心控制室应为2级负荷，双回路供电，并设有备用电源自投装置，并要求防静电。自控系统与电气系统统一接地，接地电阻不大于1Ω。9、传达室设消防控制室，24小时值班。10、厂区建筑高度均小于25m，根据《建筑物防雷设计规范》要求设置避雷设施。11、生活区分变电站采用气体自动消防装置。11.6通风与采暖防火设计1、采用水源热泵供暖系统。2、安装沼气管道和设备的厂房应设置换气系统，一小时至少换气3次，这些厂房的电机也都是防爆电机。3、厂前区的部分化验室、中心控制室及办公用房等为空调房间，其空调采用分散式系统，无风道相互串通。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告4、所有沼气管道法兰连接处，用软铜线做电气连接，保证管道等电位连接。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第十二章防腐篇1、防腐工作的重要性在诸多灾难中（水灾、火灾、风灾、地震、车祸等）腐蚀给人类带来的危害遥居领先。美国最新统计表明：每年腐蚀损失3千亿美元，人均1千1百美元。我国每年损失1500多亿元，平均每天损失3亿元。腐蚀造成经济损失约占国民生产总值的4%左右，其中包括上百万吨钢材和各种灾难事故造成的损失，世界钢产量的1/3因腐蚀而报废，造成的直接和间接经济损失是巨大的。此外，腐蚀造成资源和能源的损失也是严重的，管道因腐蚀、结垢造成管径变小、摩阻增大、泵功率增加。跑、冒、滴、漏不仅浪费了资源，还严重的污染环境，甚至造成人身的伤亡事故。火灾、爆炸、窒息事件不断发生，直接威胁人民生命财产的安全，腐蚀的严重性不单是经济问题，也是一个严重的社会问题。做好防腐工作有重要意义，它可以控制腐蚀灾难的发生，消除腐蚀事故和环境污染、增产节约，只要我们采取有效的防腐措施就可以夺回1/3的经济损失。2、建（构）筑物防腐（1）提高砼抗城市污水的侵蚀能力，我们将有针对性的选择砼的外加剂，使其能与水泥的水化产物形成不溶凝胶，阻塞砼的毛细通路，以提高砼的密实度，达到砼防腐，钢筋防锈蚀的作用。（2）外露锈件除锈后刷无毒环氧抗腐涂料二遍。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告3、设备及管道防腐（1）设备防腐为了使污水处理厂的设备提高使用年限，延长使用寿命，节省投资，减少维护量，设计根据不同的工作环境，不同的场合，对设备选材及防腐作出不同的选择，采取不同的防腐措施。有针对性的选择抗老化不易锈蚀的材料增加设备的耐久性，如设备水下部分均采用不锈钢材料，水上部分采用铝合金或采用碳钢除锈后进行喷漆加强防腐。（2）管道防腐根据不同的用途尽量采用一些不需要进行特殊防腐处理的管道。如厂区的雨水、污水管道，采用钢筋砼管道，给水管道采用塑料管既经济也不需要特殊防腐。总之，在设计中根据不同的用途采取相应的防腐蚀措施，都会避免或减少因各种各样的腐蚀而造成的损失。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第十三章投资估算与财务分析另见第二分册《工程经济》-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第十四章项目管理及实施计划14.1实施原则及步骤1、污水处理厂项目的实施首先应符合国家基本建设项目的建设和审批程序，同时各有关单位应积极配合，创造良好条件，为污水处理厂工程的建设和资金筹措创造条件。2、建立专门的机构，作为项目执行单位和设备用户，负责项目的组织、实施、协调和管理。3、项目实施过程中的决策、指挥、执行、招投标以及谈判与联络等均由项目实施负责人——法人代表负责。4、污水处理厂工程设备采购、安装和土建施工采用招投标方式确定，项目执行单位负责编制设备采购和土建施工的标书文件，其技术部分由承担项目设计的单位协助编制。5、项目的设计、供货、施工、安装等执行单位，应履行相应的法律法规，违约责任应按照国家的有关法律执行。6、项目执行单位应与项目履行单位协商制定项目实施计划表，并于实施前提前通知有关各方。7、项目执行单位应为履行单位开展工作积极创造条件，项目履行单位也应服从项目执行单位的指挥和调度。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告14.2项目的管理机构及项目实施14.2.1项目管理机构为保证污水处理厂工程项目的顺利实施，建议成立专门负责项目建设的管理机构——郑州市马头岗污水处理厂工程项目筹建处，抽派各类专业技术和管理人员组成。工程筹建处下设六个职能部门：1、行政管理：负责筹建处的日常行政工作，以及项目履行单位的接待联络等项工作。2、计划财务：负责项目的财务计划和实施计划安排，与项目履行单位办理合同协议手续，以及资金的使用收支手续。3、施工管理：负责项目的土建与安装施工指挥，施工进度与计划安排，施工质量与施工安全的监督检查以及工程验收工作。4、设备材料管理：负责项目设备材料的订货、采购、调拨等项工作。5、技术资料管理：负责项目技术文件、技术档案的管理、项目开工及验收资料的管理。6、技术质检管理：负责主持设计图纸会审，处理有关技术问题以及组织入厂职工的专业技术培训等项工作。14.2.2项目招投标-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告为了保证本项目的工程质量，通过引入竞争机制合理降低工程投资并有效规范工程项目的管理、建设行为，本项目应按《中华人民共和国招投标法》及《建设项目可行性研究报告增加招标内容以及核准招标事项暂行规定》的有关规定，对勘察、设计、施工、监理单位和重要设备、材料实施招投标。1、招标范围：（1）工艺设备：工艺设备是指所有与污水处理工艺有关的设备，包括工艺设备、电气设备、自控仪表等。（2）通用设备：包括阀门、起重设备、一般通风设备等。（3）材料：包括主要工艺管线的管材、涂料、建筑材料等。（4）土建施工：包括土方工程、道路工程、建（构）筑物、管道工程等项目。2、招标组织形式与方式本项目的主要设备、材料、施工等的招标组织形式应该委托符合要求的，具备资质并有同类项目组织招标良好业绩的招标服务代理机构组织进行。按照有关规定，本项目的主要设备、材料、施工等的招标方式应为公开招标；如根据实际情况需要邀请招标方式进行的，业主应向有关管理部门对采用邀请招标的理由做出书面说明。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告招标方式的确定应本着有利于保证工程的建设质量、便于工程实施的组织管理、合理降低工程投资的目的加以确定。污水处理厂的建设为专业性较强的系统工程，组织管理复杂，工艺设备之间联系紧密，不仅要保证其设备机械性能，同时必须考虑整体的工艺性能；土建施工、管线施工也具有一定的专业性，在确定招标方式时应予以充分考虑，宜采取整体性较强的招标方式，如工艺设备采用性能招标方式，以规范建设工程并保证工程建设质量。由于本项工程是郑州市污水治理工程重要项目，技术要求较高，因此对参与项目投标的供货、设计、施工、安装单位均要进行必要的资格审查，并应将审查程序与结果形成书面报告，存档备案。招标基本情况见表14-1。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告招标基本情况表表14-1建设项目名称：郑州市马头岗污水处理厂工程招标范围招标组织形式招标方式不采用招标方式全部招标部分招标自行招标委托招标公开招标邀请招标勘察√√√设计√√√建筑工程√√√安装工程√√√监理√√√设备√√√重要材料√√√零星设备、材料√单项合同十万元以下情况说明：对于单项合同在十万元以下的零星设备、材料由于额度低、数量小，不便于招标，可申请直接采购。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告14.2.3设计、施工、安装与监理郑州市马头岗污水处理厂工程项目的设计、施工与安装必须按照国家的专业技术规范与标准执行。与设备和土建承包方进行的技术联络和技术谈判将在业主方主持下由承担项目设计的单位会同项目执行单位参加。设备的安装与调试必须在设备承包方技术专家的指导下进行，有关设备安装与调试的详细资料与供货清单应在设备到货前提供。有关的细节将在设备商务合同中明确。所有关于项目设计、施工、安装的技术文件都应存入技术档案以备查用。如果经过实际勘探，地质液化层的厚度较大，需要对主要构筑物进行地基处理，应该选择具备一定资质和类似工程施工业绩的地基处理施工单位，确保经济合理地完成本项目的地基处理施工任务。为确保施工的质量，必须有相应资质和类似工程经验的监理公司参加施工及验收的全过程。14.2.4污水处理厂的调试与试运转1、设备的调试可根据有关的技术标准进行或由供货单位派人进行技术指导。2、设备的调试必须由承包方（或供货方）技术专家指导进行，有关的细节可在设备商务谈判中商定并写入商务合同。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告3、试运转工作应邀请有关设备专家、设计单位、安装单位共同参加，试运转操作人员上岗前必须通过专业技术培训。4、有关设备调试，通水试运转以及验收等项工作的技术文件必须存档备查。14.3项目实施计划1、2004年10月～2005年4月，完成可行性研究报告编制及审批工作。2、2005年5月～2005年7月，完成初步设计。3、2005年8月，设计审查、初步设计修改，初设批复。4、2005年9月～2005年12月，完成工艺设备招标工作。5、2006年1月～2006年4月，完成施工图设计。6、2006年5月～2006年6月，土建施工及设备安装招投标。7、2006年7月～2008年4月，完成土建施工及设备安装。8、2008年5月1日，调试、试运行。14.4污水处理厂的运行管理14.4.1运行维护措施由于郑州市马头岗污水处理厂是采用先进的污水处理工艺，主要机械设备及仪表、自控系统，设备先进，自动化程度高，技术要求严格，为保证污水处理厂的正常运行和效益目标的实现，保证操作人员的安全，建议在污水处理厂的运行操作和维护管理方面采取以下措施：-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告1、配备专业齐全的管理和操作人员（包括给水排水、生物、化学、电气、仪表、机械及自动化等专业），明确各个专业的职责，确保污水处理厂的正常安装运行。2、制定每个处理工序、车间和主要设备的技术操作与维修规程，操作人员必须严格执行。3、对操作人员进行专门培训，经考核后才能上岗操作。4、选派专业技术人员到国内类似的污水处理厂进行培训，提高污水处理厂运转管理水平。5、组织专业技术人员提前上岗，参与施工安装、调试、验收的全过程，为污水处理厂正常运转奠定基础。6、对进厂的污水水质进行监测，会同环保部门，监督和控制工业废水中污染物的任意排放，严格执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）以保障污水处理厂生化处理工序的正常运行。7、及时整理、定期汇总分析运行记录。建立健全技术档案，并根据水量、水质变化调整运转工况，不断提高运行水平。8、建立检修、保养制度，根据设备的性能及维护要求，进行经常的或定期的维护和检修工作，以提高设备的完好率，延长使用寿命。14.4.2污水处理厂的运营方式-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告污水处理运营经费的保证，是维护污水处理厂正常运转和设备维修的基础条件。根据公共事业设施有偿使用原则，建立合理的污水处理收费，常年向服务用户征收污水处理费，用于支付运行费用，使污水处理厂逐步过渡到企业化管理上来，逐步实现自负盈亏，减轻国家财政负担，保证污水厂的正常运行，发挥其预期的社会、环境和经济效益。14.5人员编制污水处理厂生产管理机构包括：厂级领导、办公室、人事劳资、生产技术科、计财科、后勤科、化验室、车队、动力设备科、水区车间、泥区车间等。因污水处理厂工艺控制过程及自动化程度要求较高，故要求有相当比例的大、中专以上文化程度的专业技术人员，进行管理和运行。所需专业人员有：给排水、机械、电气、自动化、化学分析、微生物等。参照国家有关规定《城市污水处理厂工程项目建设标准（修订）》（施行日期：2001年6月1日（建设部）），并参照国内已运行的污水处理厂的经验，考虑到污水处理厂的大多数设备采用自动控制，全厂运行管理以巡回检查和日常维护保养为主，最后确定污水处理厂的定员为122人。污水处理厂具体的人员编制见表14-2，在确定具体岗位人数时可根实际情况作适当调整。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告污水处理厂人员编制表表14-2序号岗位名称生产人员(人/班)管理人员技术人员服务人员(人/班)操作班次合计(人)一厂级领导51厂长12书记13副厂长24工会1二办公室51主任12文秘及打字13事务、总机24医务1三人事、劳资41科长12科员3四生产技术科71科长12技术人员23中控室调度人员334资料绘图1五计财科31科长12财会13出纳1六后勤科51科长1-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告2食堂管理员13食堂采购员14炊事员21七化验室81主任12化验员413微生物技术人员3八车队111队长12司机102九动力设备科221科长12技术人员23维修工（含机修、电修、仪修）19十水区车间26主任1技术人员1运行工243十一泥区车间26主任1技术人员1运行工243总计77396122各种人员所占比例63.1%32.0%4.9%-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第十五章工程项目风险分析15.1污水处理厂风险影响预测1、地震造成的影响地震是不可抗拒、破坏性很大的自然灾害，影响范围很大。一旦发生大地震，将使污水厂构筑物、建筑物以及处理设备受到损坏，甚至使污水处理厂处于瘫痪状态。为使一般地震对污水处理构筑物造成的破坏减少到最低程度，本工程结构按7度烈度设计，将自然灾害所造成的损害减少到最小。2、机械故障及停电造成的影响污水处理厂一旦出现机械故障或停电，会直接影响污水处理厂的正常运行，尤其是变电站遇到故障或长时间停电不运转会造成反应池内微生物大批死亡，而微生物培养需很长一段时间，这段时间污水只能从厂进水井直接溢流排入水体，使水体受到严重污染。本处理厂拟采用双回路电源，设有一路备用电源，减少停电机会，并加强管理人员对机械设备的维护管理，总结运行管理经验，确保污水处理厂的正常运行。15.2污水处理系统运行风险分析污水处理系统在运行中发生突发性事故，会给维护、维修的工作人员造成身体损害，严重时会危及生命。因此，在维护污水处理系统正常运行过程中会有风险发生，应引起高度的重视。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告污水处理系统在运行中，如发生格栅堵塞、水泵不能正常工作等机械故障，以及管道损坏，池子泄漏等情况时，需维修人员及时检修，必要时得进入管道或井内操作，因污水中含有多种有毒、有害物质，这些物质有些以气体形式存在，如H2S、SO2等，在这种情况下，如操作人员不采取防护措施就会造成中毒、昏迷、甚至死亡。本工程在设计中对经常需要维修、自然通风条件差的构筑物、泵房、脱水机房等设置通风装置，尽可能降低这种风险。处理厂对工人要经常进行安全教育，建立一套合乎操作规程的管理制度，我们建议采取下列措施：1、首先填写下井下池操作表，对操作工人进行安全教育；2、由专人在工作场地检测H2S，急救车辆停在检修点旁；3、戴防毒面具下井，并与地面保持通讯联系，一感不适立即返回地面；4、提高一线生产工人营养保健待遇，增强工人体质；5、定期监测污水管内气体，拟对污水系统维修、防护等技术措施进行研究。通过以上措施，可将工程风险降低到最小。15.3污水处理工程财务风险分析15.3.1概述在项目经济评价中采用的基础数据如建设投资、成本费用、产品（服务）价格、建设工期等大部分来自对未来情况的预测与估计-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告，由此得出的评价指标及做出的决策往往具有很大程度的风险。为了向项目投资决策提供更可靠和全面的依据，还需要考察项目的财务风险，即考察项目风险变量的不确定性对财务指标的影响，常用概率分析法估算项目可行或不可行的概率，从而为投资决策提供依据。项目经济评价中不确定性因素往往不只一个，每个变量又有无限多种可能取值，适合采用蒙特卡洛模拟技术进行风险概率分析。蒙特卡洛法是一种通过对随机变量的统计试验、随机模拟以求解各类技术问题近似解的数学方法，其特点是用数学方法在计算机上模拟实际概率过程，然后加以统计处理，解决具有不确定性的复杂问题。蒙特卡洛模拟法的实施步骤一般是：确定风险变量，分析每一变量可能变化的范围并确定这些变化的概率分布，构造风险变量的概率分布模型；通过模拟试验，为各风险变量抽取随机数，并将随机数按照概率分布模型转化为变量的抽样值；将抽样值组成一组经济评价基础数据，计算出评价指标值；最后重复进行试验，进行若干次模拟后整理试验结果所得项目评价指标值的期望值、方差、标准差和它的概率分布及累计概率，绘制累计概率图，即可求出项目可行或不可行的概率。15.3.2确定风险变量及其概率分布风险变量的确定，一般通过风险因素识别、敏感性分析，选择最为敏感的因素作为风险变量。污水处理项目常见较为敏感的风险变量包括建设投资、经营成本、销售收入等，根据本报告经济评价敏感性分析，以这三项作为风险变量。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告风险因素概率分布的测定是概率分析的关键，也是进行概率分析的基础。取值范围为一个区间的连续变量，常用的概率分布有正态分布、三角分布、β分布、阶梯分布、梯形分布、直线分布等，各有特点和适用范围，一般正态分布适用于描述销售量、售价、产品成本等一般经济变量的概率分布，三角分布适用于描述工期、投资等不对称分布的输入变量。在工程项目经济评价中，通常采用历史数据推定法或专家调查法（常用德尔菲法）确定变量的概率分布，本工程采用专家调查的方法测算确定风险变量的分布模型。1、建设投资的概率分布建设投资的概率分布采用三角形分布，邀请四位专家根据项目基本情况对工程投资进行预测，估计项目建设投资的最乐观值、最大可能值、最悲观值，求取专家意见的平均值，并计算标准差和离散系数，离散系数满足专家一致性要求时，经测算估计最后确定三角形分布模型，结果为：最大可能值56580.75万元，乐观值51585.25万元，悲观值60762.75万元，计算过程见表15-1。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告建设投资概率分布专家估计结果表15-1专家最大可能值（万元）乐观值（万元）悲观值（万元）1582704953064000257280552815978135277349530582704580005200061000平均值56580.7551585.2560762.75方差6618582.37426230.35904570.3离散系数4.555.2842、经营成本和销售收入的概率分布经营成本和销售收入的概率分布均采用正态分布，邀请专家对经营成本和销售收入的期望值、分布范围和范围内概率进行估计。选取四位专家对经营成本的估计结果进行计算，计算过程如下：第一位专家认为经营成本的期望值为4900万元，在4410～5390万元范围内的概率为92％，即在4410～5390万元范围外的概率为8％，小于4410万元（或大于5390万元）的概率为4％，即比期望值4900万元减少490万元的概率为4％，查标准正态分布概率表或通过计算机程序计算得离差为-1.751，即相当于期望值偏离了-1.751σ，于是标准差σ＝490/1.751＝279.89万元。同理计算其他专家对经营成本的期望值与标准差的估计值，结果见表15-2。专家估计结果期望值的平均值为4773万元，方差为9582.67，离散系数为2.05％；标准差的平均值为272.87万元，方差为242.05，离散系数为5.7％，均能满足专家一致性要求，从而确定经营成本的概率分布服从N（4773，272.872）的正态分布。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告经营成本概率分布专家估计结果表15-2专家期望值（万元）范围（万元）范围内概率（％）标准差σ（万元）149004410～539092279.89246924200～518495251.03347004250～515090273.58448004280～532093286.99平均值4773272.87方差9582.67242.05离散系数2.055.7采用同样的方法，经专家估计确定销售收入的概率分布服从N（9757.25，570.672）的正态分布，结果见表15-3。销售收入概率分布专家估计结果表15-3专家期望值（万元）范围（万元）范围内概率（％）标准差σ（万元）198008624～1097695600.01289798081～987792512.943109509855～1204593604.33493008370～1023090565.4平均值9757.25570.67方差746410.251784.79离散系数8.857.415.3.3蒙特卡洛模拟计算1、抽取随机数，产生变量抽样值-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告产生随机数的方法很多，有随机数表法、计算机上附加硬设备、计算机移位发生器、计算机编程语言随机数函数、利用数学公式产生均匀随机数等。本工程的模拟过程完全由计算机程序完成，随机数采用编程语言提供的随机数函数获取。对建设投资、经营成本和销售收入分别获取随机数，以此随机数作为变量的概率值，并根据相应的概率分布模型转化为各随机变量的抽样值，转化过程如下：建设投资服从三角分布，直接利用概率的数学含义即三角形面积求取随机变量。如图15-1所示，C1为乐观值、C0为最大可能值、C2为悲观值，整个三角形的面积为1，阴影部分的面积为随机数产生的概率值，求出投资额（x）即为建设投资的抽样值。经营成本和销售收入服从正态分布，如图15-2所示，阴影部分的面积为随机数产生的概率值，由概率值查标准正态分布概率表或通过计算机程序计算得出抽样值距期望值的离差，可以确定随机变量的抽样值：抽样值（x）＝期望值±离差×标准差。2、计算抽样的评价指标值-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告确定出一组建设投资、经营成本和销售收入等随机变量的抽样值后，以这组抽样值为经济评价的基础数据，流动资金按照经营成本的抽样值与期望值之比进行调整，计算项目经济评价指标值。常用的评价指标有财务净现值、内部收益率、投资回收期等，一般采用财务内部收益率，在计算期内按照以下公式采用计算机试算内插法求解FIRR：其中流入资金CI包括销售收入和计算期末回收残值、回收流动资金；流出资金CO包括建设投资、销售税金、经营成本等。3、模拟结果重复以上随机试验，使模拟结果达到预定次数后，以每一次试验发生的频数作为概率，按内部收益率由小到大进行排序，整理全部试验结果的期望值、方差、标准差，并计算累计概率，即可求取财务内部收益率小于基准收益率的累计概率，从而确定项目可行或不可行的概率。采用计算机程序，对本工程进行试验次数为10000次的模拟，整理模拟结果，得内部收益率的平均值为5.66％，方差为1.43，离散系数为25.27％。按内部收益率由小到大进行排序，计算累计概率值，并绘制累计概率散点图，见图15-3。由于模拟结果产生10000组数据，数据点较为密集，在累计概率图上形成一条线形较粗的实曲线。由于数据量太大，本报告未附数据计算表。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告图15-3累计概率图15.3.4财务风险分析结论根据模拟结果数据，求取内部收益率等于4％时的累计概率值为12.32％。所以内部收益率大于或等于4％的概率为：1-12.32％＝97.68％，即项目可行的概率为87.68％。在财务分析结论和专家估计结果的前提下，模拟计算得出项目可行的概率大于85％，据此可判断项目的财务风险较小。但需要注意的是，风险分析结论的可靠性依赖于专家估计结果，依赖于专家的经验以及专家调查结果的一致性。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第十六章工程项目效益分析16.1环境效益马头岗污水处理厂工程建成投产后，将大大降低城市污水对环境的污染程度，预计每年减少污染物排放量为：BOD5：21900吨/年COD：43800吨/年SS：35040吨/年TN（以NH4-N计）：2738吨/年TP（以P计）：438吨/年16.2社会效益随着人类文明的进步和社会经济的发展，人类已逐步认识到环境保护对促进社会进步和经济持续、稳定、协调发展的重要意义。环境保护工作已成为我国的一项基本国策，受到社会普遍关注和重视。建设马头岗污水处理厂正是这一基本国策的具体行动。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告建设马头岗污水处理厂是郑州市城市基础设施建设的重要组成部分，是现代文明城市的重要标志。马头岗污水处理厂的实施将与已实施的郑州市王新庄污水处理厂、五龙口污水处理厂一起为提升郑州市城市的水环境质量，减轻城市水体和淮河的污染，改善郑州市的环境卫生面貌，提高城市居民生活及健康水平必将发挥重要作用。同时，对改善郑州市的投资环境，吸引投资项目，促进城市经济的持续发展，进一步提高郑州市在国内外的知名度，也将起到积极的促进作用。因此，建设马头岗污水处理厂，其社会效益及环境效益是十分明显的。16.3经济效益城市污水处理厂是一项社会公益事业，建成投产后它将本着微利的原则，向用户收取适当的污水治理费，维持自身的正常运转，不会产生直接的经济效益。污水处理厂投产后，通过改善城市环境，促进经济发展，产生长远的、间接的和潜在的经济效益，并将减轻污染，提高城市水源的可利用程度；使得城市环境更加优美、整洁、卫生，从而创造良好的投资环境，极大地促进郑州市地经济发展，产生巨大地间接经济效益。可以期望：马头岗污水处理厂建成后，必将对提高郑州市城市人民的物质和文化生活水平发挥重要的作用，并在郑州市国民经济的发展中发挥巨大的环境、经济和社会效益。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告第十七章结论与建议17.1结论1、水体污染严重影响着郑州市的城市环境，制约着郑州市的可持续发展。为确保淮河水质变清，使郑州市及其下游水域和地下水质免受污染，使其水质逐步获得改善，使被破坏了的生态环境得到恢复，同时保障龙湖区域的水环境，尽快截流进入郑东新区的污水，使其顺畅达标排放，建设郑州市马头岗污水处理厂工程是十分必要和迫切的。2、根据目前马头岗系统的现状及发展前景，确定郑州市马头岗污水处理厂近期（2010年）处理规模为30万吨/日，远期处理规模为60万吨/日。3、确定马头岗污水处理厂进出水水质指标为：（单位：mg/l）项目BOD5CODSSNH3-NTP进水220480350507.0出水20803025（30）3.04、经过厂址比选，确定马头岗污水处理厂的厂址位于107国道东侧、马头岗军用机场以西，贾鲁河南岸、马林支渠北侧。5、马头岗污水处理厂工程污水处理工艺采用UCT工艺。6、初步确定马头岗污水处理厂产生的脱水污泥采用阳光棚晾晒＋干化＋填埋的处置方式。7、污水处理厂的总投资为？？万元其中污水处理工程投资？？-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告万元，再生水处理工程投资？？万元，配套管网工程5858.61万元。合计工程总投资35348.71万元。17.2建议1、根据公用设施有偿使用的精神，继续完善污水处理收费制度，由有关部门制定收费标准和条例，由郑州市有关部门代收。2、郑州市有关部门对排入马头岗系统的工业污染点源加强监测和控制，严格执行国家《污水综合排放标准》（GB8978-96），对工业企业有毒有害废水必须在厂内进行预处理，以保证马头岗污水处理厂污水处理系统的正常运行。3、有预处理设施和已经建成污水处理车间的厂矿企业，应保证污水处理设施的正常运行，并加强管理，提高处理效率，减少污染物质排放。排污单位特别是排污大户如遇突发事故或其它原因超标排放污水时，在8小时之内应通知污水处理厂并及时报告有关主管环保部门，以免影响污水处理厂的处理效果，同时保证污水处理厂产生的污泥中有害物质不超过农用标准。4、污泥处置与再利用工程是一项复杂的系统工程，建议污水处理厂正式运行后，对污泥中污染物的含量加强监测，确保污泥农用的安全。5．本工程中只建设城市污水干管，污水支管、支管应随城市道路同步建设，应注意与有关部门分工协调，确保管网和污水处理厂同期建成。-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告附件附件1：设计任务委托书附件2：建设项目选址意见书附件3：关于马头岗污水处理厂选址意见的复函附件4：郑州市王新庄污水处理厂污泥检验报告（2001年～2004年）附件5：郑州市马头岗污水处理厂项目污泥处置协议附件6：关于贾鲁河郑州市段管理范围的复函附件7：关于马头岗泵站处贾鲁河20年、50年防洪水位的说明附件8：关于马头岗污水处理厂电源问题的回复附件9：转发省发展改革委关于停止收取供配电贴费有关问题的通知附件10：高可靠性供电费用收取标准表附件11：郑州市人民政府办公厅关于成立郑州市马头岗军用机场附近村庄搬迁安置指挥部的通知-219- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告附表附表1：方案一UCT工艺主要构筑物一览表附表2：方案二倒置A2/O工艺主要构筑物一览表附表3：方案三CAST工艺主要构筑物一览表附表4：方案一UCT工艺主要工艺设备一览表附表5：方案二倒置A2/O工艺主要工艺设备一览表附表6：方案三CAST工艺主要工艺设备一览表附表7：化验室主要仪器设备表附表8：方案一UCT工艺附属构筑物一览表附表9：方案二倒置A2/O工艺附属构筑物一览表附表10：方案三CAST工艺附属构筑物一览表附表11：中控室设备清单附表12：UCT及倒置A2/O方案分控站设备清单附表13：CAST方案分控站设备清单附表14：UCT方案仪表设备清单附表15：CAST方案仪表设备清单附表16：UCT及倒置A2/O方案视频监视系统工程量附表17：CAST方案视频监视系统工程量附表18：厂区自控缆线表附表19：UCT和A2/O工艺安装在总配电站内电气设备表附表20：UCT和A2/O工艺安装在1＃分变电室内的电气设备表（进水）-239- 郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告附表21：UCT和A2/O工艺安装在3＃分变电室内的电气设备表（生活区）附表22：UCT和A2/O工艺安装在各设备间及厂区的电气设备表附表23：CAST工艺安装在总配电站内电气设备表附表24：CAST工艺安装在1＃分变电室内的电气设备表（进水）附表25：CAST工艺安装在3＃分变电室内的电气设备表（生活区）附表26：CAST工艺安装在各设备间及厂区的电气设备表-239-'