城市污水处理技术决策与典型案例 15页

'重庆鸡冠石污水处理厂工程10.1.1城市概况与排水规划重庆市位于长江与嘉陵江的交汇处，是国家级历史文化名城，我国重要的工业城市，交通枢纽和贸易口岸，长江上游的经济中心。1997年3月14日国家设立重庆直辖市，辖原重庆市（9区12县）、涪嘉市（2区1市3县）、万县市（2区8县）和黔江地区（5县），共43个区、市、县，总面积8.23万km2。直辖市现状人口3002万，其中农业人口2443万人，非农业人口559万人。根据重庆市统计局发布的数据，2004年实现地区生产总值2655.39亿元，人均达到9608元，跨越1000美元台阶。重庆市试试新型工业化战略，促进五大发展目标、四大重点产业、四大战略任务和四大保障措施的“5444”系列工程，带动全市发展，塑造城市核心竞争力。1、水环境状况重庆境内主要河流有长江、嘉陵江、乌江、涪江、大宁河等，其中长江和嘉陵江是重庆最大和最重要的河流。长江在江津市石羊乡进入重庆地域，在巫山县碚石出境，在重庆地域内长689.0km。寸滩站最大流量达85700m3/s，最小流量2270m3/s，多年平均流量11308m3/s。长江重庆主城段常年洪水位为185.71m（黄海高程），1981年7月特大洪水时，寸滩水位为189.73m。嘉陵江在河川市古楼乡进入重庆境内，在渝中区朝天门汇入长江，重庆境内长153.8km。据多年实测推算，嘉陵江在市区段平均水位161.67m，平均最高水位178.23m，平均最低水位159.81m；平均流量2080m3/s，最小流量322m3/s，极端最大流量46000m3/s，极端最小流量为244m3/s。嘉陵江与长江汇合后，最大流量61000m3/s，最小2260m3/s；最大含砂量9.27kg/m3。长江、嘉陵江既是重庆生活饮用水、工业用水的主要水源，也是地面雨水径流、生活污水和工业废水的受纳水体。2.城市供水状况据统计，到1995年，重庆市主城区的供水能力约为150万m3/d，其中公用水厂11个，供水能力63.5万m3/d，自备水源107个，供水能力86.8万m3/d。按行政区划，主城6个区供水能力和供水量的逐年变化参见表10-1和表10-2。重庆市主城区供水能力（1995年）表10-1行政名称公用水厂供水自备水源供水数量（个）能力（万m3/d）数量（个）能力（万m3/d）渝中区210.0--江北区27.52914.7南岸区211.5197.0沙坪坝区217.51719.6九龙坡区317.04011.3大渡口区--134.2合计1163.510786.8重庆市主城区供水逐年变化（单位：万m3/d）表10-2年度生活用水量工业用水量公共建筑用水量总用水量198729.542.56.878.8198829.647.17.984.6198929.547.79.586.7199028.850.510.790.0199130.153.19.893.0199241.670.710.7123.0 199340.172.413.8126.3199445.964.513.7124.1199556.770.823.9151.43．城市排水状况重庆市修建城市下水道始于1946年，当时只限于市中心，排水体制为合流制，排水够到多为石砌方沟。至1949年已建成合流制排水系统25个，够到长约55km。解放后，市中心区的排水系统进行了改建和扩建，流域内已建成较为密集的河流干管，沟道总长约161km。此外，在江北、南岸、沙坪坝、九龙坡、大渡口等区新建了排水系统5个，多数为分流制。1997年之前，重庆市没有城市污水处理设施。1958年，配合“四害”工作，曾在牛角沱、滥湾、曾家岩三处修建了污水沉淀池，后因管理不善，泥砂堆积而废弃。1986年，在牛角沱污水沉淀池旧址，修建了处理规模为5000m3/d的城市污水二级处理实验场，运行几年后时有故障而中断处理。设计规模为6万m3/d（首期4.8万m3/d）的唐家桥污水厂与1997年10月投入运行。排水系统存在的主要问题有以下几个方面：（1）排水系统不完善：排水管网密度较小，不敷使用。经过多年建设，重庆市的排水管道建设有了较大发展，但仅从管网密度较高的近郊六区来看，其排水管道密度也只有2.67km/km2，人均占有沟道长度仅为0.20m/人，大大低于其他城市的水平，甚至低于全国各城市的平均水平（0.27m/人）。不少新建区还未建立城市排水系统，致使雨水、污水未能及时收集排除，形成雨、污水漫流，严重影响居民生活和环境卫生。此外，排水管道建设资金欠账太多，一些已经规划批准的管道工程也未能实施。各区排水系统普遍不完善。有地地方有干管缺少支管，有些地方有支管却又缺少干管，造成系统不配套和不敷使用。（2）合流制排水管道病害多，急待改造完善：部分地区已建的合流制排水系统，由于使用时间过长有的已超过40年，出现够到接缝脱落、底部坍塌、勾踢断裂等问题。即便解放后建设的排水沟道，因建设时条件的限制，选用的设计参数，如污水量标准、暴雨重现期、径流系数等偏低偏小，沟道断面偏小。随着人口增长和生活水平提高，污水量增长很快，多说沟道断面排水已超过其排水能力的高限，呈超负荷运行状态。加之管理不善和修养失时，管沟常发生淤积堵塞、水流不畅以致污水溢出地面的状况。（3）多数分流制排水系统未真正分流：近十几年来，各区均建有分流制排水系统，但是居民住宅和工厂未能完全采用分流制系统，或者不按排除污水的水质与相应的城市排水系统连接，因而雨天时大量雨水进入污水管道而超过其排水能力，造成雨污溢出地面，影响城市环境卫生。（4）市政排水管道管理不善和不统一：曾发生多起下水道爆炸事件，造成较严重的经济损失和社会影响。事件的起因多为某些单位将有害、有毒和带易燃的废水排入城市下水道，而下水道上又未设水封井和通气井。此外在开发建设过程中，私自占用城市下水道位置或在下水道上修建房屋，甚至毁坏城市排水设施，迫使顺自然地形条件、自然水利条件设置的城市排水沟渠改道等现象也屡有发生。市政排水管理部门对已建排水设施应进行经常性的维护保养，还需对城市排水设施的使用进行严格的监督与管理。4．水污染状况城市污水未经处理直接排入水体，污染了两江水源。据统计，1998年重庆市排放的废水总量为11.84亿m3，其中工业废水9.4亿m3，占76.4%；生活污水2.45亿m3，占23.6%。在工业废水中符合排放标准的占66.9%；工业废水处理率为77.8%，多数流入城市下水道或直接排入两江。排入水体的污染物约有100余种。据重庆市环科所多年对两江水质监测的结果，出现超标的项目有大肠杆菌、石油类、氨氮、酚、总汞、化学耗氧量等。大肠杆菌百分之百超标，氨氮、化学耗氧量在“八五”期间超标率有逐年增大趋势，从受污染程度看，嘉陵江受污染程度较长江严重，次级河流比两江更严重。5．城市排水规划（1 ）排水体制：新建区原则上采用分流制。污水分区集中后经过水厂处理达标后排放；雨水经雨水系统收集后，靠重力就近排入水体。原市中区已形成较完善合流制排水系统，采用增设截留井，埋设污水干管的方法，旱季时截留旱季污水，不使其排入水体；雨季时截留旱季污水一定倍数的混合污水，截留的混合污水经污水厂处理达标排放。在其他河流管道建成区，埋污水管，原有合流管作为雨水管。（2）系统规划原则：充分利用已建排水系统，污水处理采用分散与集中相结合，集中为主的原则，总体上合理划分排水系统，建设若干城市污水处理厂，并按照国家规范和排放标准，合理选择处理工艺流程。（3）建设城市污水处理厂的必要性：柑橘长江、嘉陵江重庆段水污染控制规划研究资料，若城市污水不治理，即使工业废水达到零排放，水体水质也达不到饮用水水源水质要求；若城市污水予以处理，同时对少数计较有严重污染源的工厂的废水排污加以严格控制，水质就可能得到保证。（4）工业废水治理：应贯彻有关法令，工业废水应在厂内预处理达标后方可介入城市排水系统，厂内无污染冷却水及无污染地面雨水，可介入城市雨水系统，应加强对工业废水监测与管理，防止对城市管道及处理厂造成不必要的故障。（5）个别公共建筑及住宅区污水治理：在城市集中污水厂建成前，这些地区污水应暂时先经过无害化处理达标后排放。待污水管及污水厂建成后可纳入城市污水系统。防止水体在近期进一步恶化。（6）排水系统布置：根据山城特有的地形起伏特点，城区又位于两江沿岸，形成演讲组团式布局，原有排入两江的污水口分散，数量较多。按照“集中与分散相结合、集中为主的原则”，相对集中建设几座城市污水处理厂，应是首先研究的内容之一，达到近远结合，布局合理，投资少，建设快的目的。（7）全面规划，分期实施：排水系统投资大，建设周期厂，采用按规划污水量设计，分期分阶段实施，逐步形成系统。污水厂按规划污水量全面规划，以近期污水量实施。污水处理厂及预处理站高程均考虑三峡成库淤积30年后50年一遇洪水位设计，管道附属设施按20年一遇洪水水位设计。（8）排水流域划分：根据重庆主城地形条件划分为21个排水区域。10.1.2项目试试的必要性1.项目概况鸡冠石污水处理厂工程项目，位于重庆主城南岸区，鸡冠石镇的下窑村。建设单位为重庆市排水有限公司。由于规模较大，考虑分期建设：（1）一期工程：旱季60万m3/d，雨季135万m3/d，采用预处理工艺，利用世界银行贷款。（2）二期工程：在一期工程的基础上完成旱季60万m3/d的二级生物处理，雨季135万m3/d的一级处理及污泥处理，利用日本协力银行日元贷款。（3）远期工程：旱季增加20万m3/d的二级生物处理至80万m3/d，雨季增加30万m3/d的一级处理至165万m3/d及污泥处理。与鸡冠石污水处理厂远期规模配套的污水截留主干管包括B线、C线和D线（总长约50km）及过江前的预处理站工程另外立项，同步实施建设。鸡冠石污水处理厂一期工程于2003年12月开工建设，于2004年12月试通水、调整、完善、二期工程于2003年7月开工建设，2005年底试通水。2.项目建设的必要性本工程水环境目标为，2003年前重点保护城区段饮用水水源水质，特别是嘉陵江流域取水口的水质，以解决半岛中心区的污水有序排放和水污染问题，为城市人口和经济增长提供足够的安全水源，保护长江流域水质。2009年前保护城区段及长江的水环境，确保三峡库区水环境质量总体达到Ⅱ类标准。根据重庆主城排水工程所确定的七厂方案（见表10-3和图10-1），至2010年主城污水处理总规模110万m3/d，其中鸡冠石污水处理厂60万m3/d，占总规模的54.5%，同时，鸡冠石污水厂主要服务的是市区嘉陵江以南、长江以北范围，因此，其建设是重庆市乃至长江三峡库区改善水环境的重要工程之一。2010年重庆主城七厂方案污水处理厂规模一览表表10-3序号污水处理厂名称服务面积（km2）服务人口（万人）规模（万m3/d）1唐家桥污水厂47.55（已建）2唐家沱污水厂9380.530 3鸡冠石污水厂107154604井口污水厂9535茄子溪污水厂261566中梁山污水厂221357李家沱污水厂36156合计315290110图10-1重庆主城污水处理厂分布示意图本工程实施将给重庆市带来较大的环境效益，改善城市卫生条件，为经济发展提供良好的环境。本项目分为内长江取水口：7个水厂总计42.5万m3/d，33个自备水厂总计83.57万m3/d；嘉陵江取水口：7个水厂总计56.0万m3/d，20个自备水厂总计47.64万m3/d。因此，建设本工程以保护城市赖以生存的水源的水质。提高自来水及工厂自备水水质，造福居民和工厂。三峡库区建成以后，长江流域的水流流速将变慢，稀释、混合能力下降，如流域内仍然排放未经处理的污染物，必将使库区水质恶化。重庆市域段两江也是一样，如继续向两江排放未经处理的污染物，将使两江水质加快恶化，进而影响其下游江水水质。因此，建设重庆市排水工程不仅仅对重庆市而且对整个三峡库区有着重大意义。重庆市三峡工程库尾的特大工商业城市，这在世界水库史上是绝无仅有的，工程对它的生态环境影响，不仅关系到重庆今后的发展和人民区中的安居乐业，同时也直接关系到三峡工程效益的充分发挥。因此实施本工程具有巨大的现实意义和深远的历史意义。3.项目实施的效益通过本工程的实施，将改善重庆市区约107km2的环境卫生，随着污水系统的完善及污水处理厂的建设，将改变目前污水未经处理直接排入河道的现象，从而使两江水质得到改善，其受益者是重庆市及两江沿线的群众。目前重庆市半岛区排水系统为合流制，污水就近排入两江，污水处理厂及其配套管网的建成将提供新的排水系统，将为居民提供健康上和环境上的益处。工厂产生的污水纳入新污水系统内，也有利于工厂的发展，通过排污收费，提高居民的环境保护意识，自居维护环境。尽管污水治理工程并不直接产生经济效益，但项目实施将对两江水源保护区有着广泛的影响，污染物排放量明显降低（见表10-4），使重庆市的工业发展不受环境的制约，把社会经济发展与环境保护目标协调好，将给重庆经济带来巨大益处。 污水污染物减少量（单位：t/a）表10-4指标BOD5CODSSTNTP2010年污染负荷394207884054750985510952010年排放减少量3504465674503706573985202年污染负荷5256010512073000131401460202年排放减少量4672587565671608764131410.1.3项目建设的前期工程1.项目前期工程鸡冠石污水处理厂工程项目的立项、可行性研究、初步设计及招标工作汇总于表10-5和表10-6。项目建设的前期工作情况汇总表（一起工程）表10-5内容项目建议书可研报告初步设计招标文件工程名称重庆主城区排水工程重庆主城区排水工程重庆主城区排水工程一期工程设备采购安装标及土建标编制时间1998年12月1999年7月1999年11月2002年3月编制单位重庆市市政局上海市市政工程设计研究院上海市市政工程设计研究院重庆建筑大学建筑设计院上海市市政工程设计研究院重庆市排水公司上海市市政工程设计研究院工程内容1.污水截留主干管2.太平门预处理工程3.太平门预处理工程4.改造及完善部分二级管网5.鸡冠石污水处理厂6.唐家沱污水处理厂1．污水截流主干管2.太平门预处理工程3.太平门预处理工程4.改造及完善部分二级管网5.鸡冠石污水处理厂一期6.唐家沱污水处理厂一期鸡冠石污水处理厂一期预处理鸡冠石污水处理厂一期预处理批复文件主要内容及时间1998年同意重庆主城排水工程的建设立项1998年11月同意鸡冠石污水处理厂一期工程可行性研究报告，同意设计规模、污水经预处理后排江，采用江心多点排放方式2000年7月同意鸡冠石污水处理厂一期工程初步设计，同意设计规模、污水经预处理后排江，采用江心多点排放方式项目管理单位重庆市市政局重庆市排水公司重庆市排水公司重庆市排水公司项目工程投资309582.82万元33540.43万元项目建设的前期工作情况汇总表（二期工程）表10-6 内容项目建议书可研报告初步设计招标文件工程名称鸡冠石污水处理厂二期鸡冠石污水处理厂二期鸡冠石污水处理厂二期设备采购安装标及土建标编制时间2000年12月2001年11月2002年4月2002年11月编制单位重庆市排水公司上海市市政工程设计研究院上海市市政工程设计研究院上海市市政工程设计研究院重庆市排水公司上海市市政工程设计研究院工程内容在一期工程的基础上完成旱季60万m3/d的二级生物处理，雨季135万m3/d的以及处理及污泥处理在一期工程的基础上完成旱季60万m3/d的二级生物处理，雨季135万m3/d的以及处理及污泥处理在一期工程的基础上完成旱季60万m3/d的二级生物处理，雨季135万m3/d的以及处理及污泥处理二期工程的设备标为一个总包，土建分为厂区土方包，水处理包、泥处理包3个包批复文件主要内容及时间2001年5月，同意鸡冠石污水处理厂二期工程建设立项2002年1月，同意鸡冠石污水处理厂二期工程可行性研究报告，同意设计规模、污水、污泥处理工艺，出水达到一级排放标准（1996年标准），工程投资66325万元2003年1月，同意鸡冠石污水处理厂二期工程初步设计，同意设计规模、污水与污泥处理工艺，出水道道一级排放标准，以及有关技术调整，工程投资55352万元项目管理单位重庆市排水公司重庆市排水公司重庆市排水公司重庆市排水公司项目工程投资92836.91万元92851.71万元71014.47万元1．项目决策及后评估（1）项目前期决策及评估1998年，有重庆建筑大学建筑设计研究院、上海市政工程设计研究院及世界银行聘请的索格里咨询公司，针对重庆山城、江域的特点，经过多方案（分散方案、相对集中方案、大集中方案）论证，最终推荐相对集中的方案，即七厂方案（新建6座厂、保留唐家沱污水厂），沿嘉陵江和长江两岸敷设截留干管或污水总管将两江沿岸的污水输送至下游，保护城市水源。由于重庆主城排水工程规模浩大，工程分期实施，一期工程建设鸡冠石、唐家沱两座污水厂，采用预处理后江心排放。二期工程完成鸡冠石、唐家沱两座污水厂的二级处理，同时着手建设李家沱、中梁山、柏树堡、井口等污水厂。2001年以来，重庆的经济以两位数快速增长，主城排水相对集中方案的实施，特别是鸡冠石、唐家沱两座污水厂及主干管的配套建设将从水环境及土地加之的角度给经济的发展提供了有利的保证。2003年三峡工程开始蓄水，重庆处于库区尾端，三峡成库后，重庆两江的流速、水深、河宽、比降、横向扩散系数由建库前的0.121m2/s下降到0.0446m2/s，由此可见，两江的扩散稀释能力将大大降低。 因此，鸡冠石乃至唐家沱污水厂及截流主干管的建设是十分及时的，项目的建设是十分必要的。（2）项目初设阶段决策及评估鸡冠石污水处理厂污水处理初步设计阶段推荐采用厌氧、缺氧、好氧除磷脱氮工艺流程，同时，为满足出水总磷指标（0.5mg/L），采用化学除磷辅助设施。污泥采用机械浓缩、厌氧中温消化、机械脱水后外运处置。污泥沼气产生的热量，除满足污泥厌氧中温消化自身外，还带动沼气鼓风机。本工程初步设计阶段污泥处置首先推荐采用土地利用方案，多余污泥在近期暂运至长胜桥垃圾填埋场填埋，同时抓紧研究和建设污泥干化或其他污泥处置工程，在污水处理厂平面布置中，在西北角预留了约0.77hm2的污泥综合利用的场地。根据2004年12月编制的《重庆市城市污水处理厂污泥处理处置规划方案》，规划坚持以人为本、环境为重、科技为先的原则，依靠科技进步，着手进行污泥处理处置，逐步达到污泥处理处置的减量化、无害化、稳定化、资源化目标。根据污泥处理处置规划的布局，中心城区分别布置鸡冠石、唐家沱等共6做集约化污泥处置场，郊区污水处理厂污泥则采用就地单独处置方式，其中鸡冠石污泥处置依托于鸡冠石污水处理厂，利用厂内已预留污泥处理处置场地。鸡冠石污泥处理处置工程处于可行性研究阶段，由重庆渝水环保有限公司承担建设及建成后的运行管理，目前推荐采用污泥干化工艺，同时预留进一步污泥焚烧及综合利用的备用地。10.2.1工程设计规模与水质1.污水水量组成2010年规划设计人口154万人，服务面积107km2；2020年规划设计人口169万人，服务面积125km2。预计2010年雨季截流污水量136.4万m3/d，2020年163.9万m3/d，2010年旱季污水量62.7万m3/d，2020年78.2万m3/d，具体构成见表10-7。旱季污水量表（单位：万m3/d）表10-7年限生活污水工业废水公建污水小计地下水合计2010年23.3619.9413.6856.985.7062.682020年29.2524.6717.1771.097.1178.20比例（%）4135241001．污水水质确定及依据（1）进水水质的确定及依据设计进水水质为：BOD5180mg/L、COD360mg/L、SS250mg/L、TN45mg/L、TP5mg/L。主要确定依据为：主城区42家工业企业排放的废水水质实测数据；主城区16个主要排放口污水水质实测数据；唐家沱污水储量1998~1999年进水月平均数据；1999年唐家桥、哑巴洞、桃花溪3个污水系统内典型下水道出口污水水质实测数据。上述来源的数据汇总分析表明：排放口的污水水质中，BOD5/COD>0.35，基本上符合一般城市污水性质；唐家桥污水处理厂进水BOD5/COD=0.40~0.55，属于典型城市污水水质；下水道的典型SS值略高于排放口数值，说明在污水管道中存在一定数量的淤积；随着城市改造的不断发展，新建生活小区将取消化粪池的建设，污水水质将逐步接近典型城市污水处理厂进水水质。（2）出水水质的确定及依据重庆长江段的水质应达到国家地表水环境质量标准GHZB1-1996中的Ⅲ类水质标准。三峡成库以后，根据国家环保局监测（1992）054号文《关于长江三峡水利枢纽环境影响报告书审批意见的复函》，要求三峡库区总体水质标准执行国家地表水环境质量标准Ⅱ类水质标准。因此，最总为谁排放必须达到《污水综合排放标准》（GB8987-1996）的以及排放标准，即出水水质指标为：BOD5≤60mg/L、COD≤20mg/L、SS≤20mg/L、NH3-N≤15mg/L、TP≤0.5mg/L。10.2.2处理工艺与设计方案 1．污水与污泥处理工艺污水处理采用厌氧、缺氧、好样除磷脱氮工艺，为满足出水含磷指标，采用化学除磷辅助设施。工艺流程如图10-2所示。主要特征为：（1）采用先进灵活的污水处理工艺：对A/A/O反映池布置三处不同位置的进水点，两处不同位置的进泥点，增强了工艺的灵活性，既可按常规A/A/O反应池（厌氧、缺氧、好氧）的工艺运行，灵活分配碳源，又可按倒置A/A/O反应池（缺氧、厌氧、好氧）的工艺运行。（2）采用物化深度除磷：根据进水水质条件，磷酸盐指标从5mg/L降到0.5mg/L，采用生物除磷脱氮与化学深度除磷相结合工艺，是最经济、最有效的。该工艺在国内外均有成功的经验，能有效的控制污水中磷的排放，减少水体富营养化发生的可能，同时对污泥水加药除磷，使磷从系统中能全部去除，保证除磷效果。（3）先进的加药装置：紧跟国际上加药反映的超流，采用先进的模糊控制理论设计加药装置，使全厂的自动化程度达到一级水准，同时，可大大减少加药量。鸡冠石污水处理厂产生的污泥，采用机械浓缩、厌氧中温消化、机械脱水后外运处置，污泥气综合利用。主要工艺特征为初沉污泥重力浓缩、二沉污泥机械浓缩，见图10-3和图10-4。针对初沉污泥和剩余污泥（含化学污泥）的浓缩特性不同，对单纯浓缩池和初沉污泥入浓缩池+剩余污泥浓缩机两个方案进行了比较，结果表明，浓缩池+浓缩机方案可以使消化池体积减少33%，降低工程投资16.7%。 2.厂区竖向布置特征高程设计一般有平坡式和阶梯式两种布置，当原地面高差变化不大时，一般采用平坡式布置，当原地面高差变化大时，一般采用阶梯式布置。根据鸡冠石污水处理厂地面具体条件，污水处理厂征地范围内原地高差最大为90m，所以采用了阶梯式高程布置。根据污水量大、现状污水处理厂厂址地形标高由西向东倾斜，即向长江坡降的特点，污水处理构筑物流程拟采用由西向东一次成阶梯布置，利用地形条件减少构筑物挖深及土方数量，采用了8个台阶设计标高，典型高程布置见图10-5。3.土石方平衡计算步骤：（1）根据污水厂范围，以污水厂西南角围墙为坐标原点，以东西向为a轴，以南北向为b轴，每间隔10m确定一个平面坐标；（2）根据地形图上表示的等高线及平面坐标点位置，确定该点的高程；（3）按远期污水厂范围，共获得5000多个数据；（4）将这些数据输入MicrosoftExcel中，绘出三位曲面，参见图10-6和图10-7；（5）根据工艺设计条件，确定各阶段（功能区）平面高程，计算挖土石方量和填土石放量；（6）计算构筑物的挖方或填方量；（7）调整各阶段平面高程数据，使土方工程量最省，同时满足工艺设计要求。计算结果： （1）污水处理厂总占地面积为46.7hm2；（2）污水处理厂一期占地面积为13.9hm2；二期占地面积为25.6hm2；远期占地面积7.2hm2。4.尾水排放鸡冠石污水处理厂一期与二期工程在前期阶段存在约两年的时间差，一期工程于1998年启动着手前期工作，二期工程与2000年启动着手前期工作。一期工程仅为预处理，经环评后尾水采用江心多点排放方式。一期工程为世界银行贷款项目，操作及报批程序较为复杂、繁琐，随着二期工程的不断推进，与一期工程的时间差逐渐缩短。二期工程为生物二级处理，出水要求达到污水综合排放标准（GB8978-1996）中一级排放标准，因此，经环评重新评价后，尾水排放方式由江心多点排放调整为就近岸边排放。10.2.3主要构筑物及设计参数 （1）尾水排放管：排放管设计断面尺寸2.6m×2.5m，2跟，钢筋混凝土箱涵结构。由于近远期规模相差不大（近期为远期80%），排放管施工费用较大，设计排放管土建一次建成，其设计参数见表10-8。尾水排放管主要设计参数表10-8设计流量（万m3/d）2010年流速（m/s）2020年流速（m/s）设计旱季平均流量600.56800.74设计旱季高峰流量780.721040.96设计雨季高峰流量1351.251651.53（2）初次沉淀：采用平流式矩形池，共4座，近期3座，远期增加1座，每座平面尺寸90m×48m，分6格，每格8m，水深4m。旱季最大流量时表面水力负荷2.48m/h，雨季最大污水量时表面水力负荷4.29m/h，旱季沉淀时间1.61h，雨季沉淀时间0.93h，设计长/宽比4.75，沉淀物你含水率97.5%。（3）A/A/O生物反应池：共4座，近期3做，远期增加1座，每座分2池，每池平面尺寸185m×39.5m，有效水深6m，设计流量60万m3/d，曝气池总容积263070m3，MLSS3.3kg/m3，停留时间10.5h，污泥龄21.4d，污泥负荷0.094kgBOD5/（kgMLSS·d），厌氧区/缺氧区/好氧区容积比=1：1.5：4.5，污泥回流比100%，总内回流比300%，气水比5.83。（4）二次沉淀池：采用平流式矩形池，共8座，近期6座，远期增加2座，每座平面尺寸90m×48m，分6格，每格8m，水深3.5m。旱季最大流量时的表面水力负荷1.08m/h，旱季最大流量时的停留时间3.7h，出水堰流率<1.7L/s/m，沉淀污泥含水率99.2%~99.3%。（5）污泥消化池：采用中温消化工艺，蛋形构造，污泥总停留时间为20d，33~35℃中温消化，分一、二级，停留时间比例为2：1。设计污泥流量3630m3/d，设计污泥量145200kg/d，挥发性有机物VSS降解率40%，消化后污泥干固体量110350kg/d（含水率96%），消化后污泥流量2759m3/d，有机物总降解率24%，沼气产率8.5m3气/m3泥、0.5m3气/kgVSS，满负荷沼气产生量30800m3/d。（6）污泥脱水机房：机房及污泥贮存装运区建筑面积共630m2。近期设置4台（3用1备）离心脱水机，远期增加1台。单台流量38.5m3/h，功率80kW。设计污泥流量2759m3/d，设计污泥量110350kg/d，设计脱水后污泥含固率25±2%，脱水后污泥量441m3/d，混凝剂加药量331kg/d。10.2.4工程设计特点与新技术应用1.工程设计特点（1）污水生物除磷脱氮与物化法深度除磷：采用多点进水A/A/O工艺流程，可按常规A/A/O和倒置A/A/O模式运行，增强工艺灵活性，提高工艺灵活性，提高生物除磷脱氮效果；于此同时，采用化学深度除磷配合生物除磷脱氮工艺，在国内外均有成功的经验。（2）污泥处置综合利用：在国内外污泥处置方式分析比较的基础上，根据重庆市特点，提出利用稳定后污泥作为城市绿化介质土，多余污泥进行干化研究，过渡期多余污泥外运填埋的污泥综合利用方案。（3）先进的加药装置：充分发挥设计优势，紧跟国际上加药反应的潮流，采用先进的模糊控制理论设计加药装置，使全厂的自动化程度达到一级水准，同时，可大大减少加药量。（4）地基处理复杂多样：根据不同地址情况，采取相应的地基处理方案。整个工程的地基处理方案多大6中，有的采用中风化岩或原状持力土层作为基础或底板持力层，有的采用钻孔灌注桩（构筑物）或人工挖孔桩（建筑物）支承，有的采用浆砌块石或级配碎石土换填处理。对于一些大型盛水构筑物如初沉池、二沉池、A/A/O反应池，为了确保构筑物沉降均匀，一个单体构筑物的地基处理就有4种之多。充分利用岩石、原状土、碎石土等作为构筑物地基，既解决地基承载力及沉降问题，同时节约工程造价。（5）高达42m的长江防洪堤：污水处理厂东侧紧靠长江，该处设计地面标高为194.50~195.00m，原地面标高为161.00~186.70m，为了确保场地安全，在污水厂东侧砌筑了长达600多米的长江防洪堤，防洪堤最高处达42m，其中大堤高度≤10m，采用浆砌块石重力式挡土墙，基底位于中风化岩层：高度>10m，采用台阶衡重式混凝土挡土墙，基底位于风化岩层，每15m左右设一道伸缩沉降缝，为了增加大堤的稳定性，没4m左右设一泄水孔，并在衡重式混凝土挡土墙底部加设锚杆拉结。 （6）大直径高深度圆形泵房：进水泵房由矩形进水井及圆形泵房组成，其中矩形进水井外包尺寸为24.4m×15.2m，高24m，圆形泵房的外直径为46.3m，高27.5m，该构筑物上半部位于土层中，下半部位于中风化岩体中，考虑到整个泵房的平面不对称性及底板埋深不一致，加上井壁四周地基土的摩擦系数也较大，若按常规上半部采用沉井施工，可能会造成沉井下沉困难，所以，最终再用上半部大开挖施工、下半部岩石挖壁开挖施工，即利用岩石作为结构模板，为了增加岩面的稳定性，采用了挂网锚喷技术。另外，由于进水泵房埋置很深，为了解决其抗浮问题，一改以往常规抗浮措施，而是充分利用岩石护壁这一优势，在井壁四周岩土交接处设置了1m厚黏土层防止土体中的地下水渗入岩体，同时在进水泵房底板设置锚杆拉结，这样设计一方面节约岩体开挖量及模板施工周期，另一方面，利用岩石采取防水措施后可以减小侧向土压力，大大减薄井壁，从而节约工程造价。2.新技术的应用（1）污泥消化池的预应力设计：污泥消化池预应力采用搞笑、节能的预应力钢筋混泥土卵形消化池，经国内外大量调研，并在1992年首次设计的国内第一座容量约为10500m3济南污水处理厂的有粘结预应力钢筋混凝土卵形消化池，以及近几年兄弟设计院设计的类似容量的无粘结预应力钢筋混凝土卵形消化的经验基础上，本工程设计采用了瑞士vessl预应力公司首创国际国内成熟的最新PT-plus真空灌浆的有粘结预应力钢筋混凝土新技术，采用增强塑料波纹管，运用真空灌浆技术，可提高孔道灌浆密实度。同时，在抗裂计算时有粘结预应力钢筋又可参与抗裂钢筋的计算，比之无粘结预应力技术具有更可靠的抗裂安全度，同时可以减少非预应力钢筋。由于减少了预应力损失值，故可节约刚才、降低工程成本。（2）污泥消化池的基础设计：本工程卵形污泥消化池结构支承改变了常用的下部是池壳厚体块体加群桩支承的结构体系，充分利用拟建场地的岩石地基，按工艺流程合理地将卵形污泥消化池埋置于中风化岩基。既可大大减少预应力筋的配置，方便施工有降低工程造价。10.3工程建设与运行管理改进10.3.1工程建设程序1.报批程序鸡冠石污水处理厂一期工程为世界银行贷款项目，项目建议书由重庆市市政局于1999年上报重庆市计划委员会，童年上报国家计委；可行性研究报告及初步设计分别于2000年、2001年上报国家计委，2000年通过世界银行审查。二期工程为日本协力银行贷款项目，项目建议书由重庆市排水公司于2002年、2003年上报国家计委，2003年通过日本协力银行审查。2.管理程序1998年重庆市主城排水工程由重庆市市政局及世界银行项目办公室牵头着手前期准备工作，其中包括鸡冠石污水处理厂。由于世界银行贷款项目需要由独立法人的公司进行操作，2000年重庆市成立了“重庆市排水有限责任公司”，至此鸡冠石等一批世行贷款项目从市政局移交至排水公司，由排水公司进行项目的建设及运行管理。3.监督程序根据国家工程建设程序规定，鸡冠石污水处理厂工程从设计阶段设置了监督机制，一期工程设计监理有中南市政工程设计院承担，二期工程设计监理有西南市政工程设计院承担。在施工阶段，由重庆市质检站承担了施工监理的工作，一期工程世界银行派现场工程师全程监督。4.招投标程序根据国家工程建设程序规定，从设计阶段就进行招投标，一期工程设计招标与1998年8月进行，二期工程设计招标与2002年2月进行。一期工程分为设备标和土建标分别进行招标，设备总承包商为美国MTI公司，土建总承包商为中建四句。二期工程分为设备标和土建标分别进行招标，设备总承包商为重庆川仪公司，于2004 年完成招标。土建标由于工程比较庞大，分为污水处理区（包5标）、污泥处理区（包5标）、厂区平整标（包7标）3个标段，总承包商分别为中国建筑工程总公司七局，中国建筑工程总公司八局和中铁十九局，于2004年完成招标。5.进度控制鸡冠石污水处理厂一期工程与2003年12月开工建设，2004年12月试通水。二期工程与2003年7月开工建设，2005年底试通水，2006年6月试运行。10.3.2不可预见因素及对策一期工程进水泵房由矩形格栅井及圆形泵房两部分组成，其中格栅井外包平面尺寸24.4m×15.2m，井深24m，埋深23.7m，泵房外直径46.3m，井深27.5m，埋深27.2m，泵房所在位置设计地面标高为198.00m，进水泵房于2003年底开始基坑开挖土建施工，基坑上部分土层段放坡开挖。下部分岩层段垂直开挖，利用岩壁作外模，对开挖出来的岩壁设计要求及时采取挂网锚喷保护。并设置锚杆加强其稳定性。前期施工较顺利，泵房施工至标高178.00时，正值重庆雨季，由于连降暴雨，大量地表水汇入基坑，引起岩石结构面抗减强度降低，导致基坑西侧、北侧边坡蠕动变形，2004年6月泵房中隔墙出现斜向裂缝，前池部分框架梁柱在节点处也出现裂缝。根据以上情况，重庆市建委组织专家对进水泵房部分结构开裂事故原因进行分析，并对基坑边坡治理提出意见，专家认为裂缝性质属受力裂缝，外力主要来源于西侧、北侧岩质边坡变形，西侧、北侧边坡有外侧结构面发育，受暴雨影响，结构面抗剪强度降低，导致基坑边坡蠕动变形，同时委托源地址勘探单位对进水泵房所处场地重新进行详细施工勘察，根据新的勘察报告，对于进水泵房进行修复加固处理。工程中采取的主要应对措施为：（1）施工、使用阶段抗浮措施整个施工过程中采取良好的排水措施，基坑顶部四周排水沟，拦截引流地表水，泵房底板上设置多个集水坑，采用水泵抽水以确保基坑不积水，土建施工完成后，集水坑用混凝土封堵。根据重庆市南江地质工程勘察院提供的进水泵房变形监测技术报告及重庆市江北地质勘察院提供的进水泵房底板下岩体施工勘察报告，底板下原有锚杆失效，故必须对原有锚杆进行加固处理，重新施打锚杆，新做锚杆的有效锚固长度不考虑原有锚杆长度。（2）结构强度、裂缝复合根据重庆市江北地质勘察院重新提供的进水泵房施工勘察报告，泵房四周岩体边坡类型为Ⅵ类，岩体等效内摩擦角45°（原地质勘察为Ⅱ类，岩体等效内摩擦角65°），据此时原结构设计进行强度、裂缝复核。由于外侧岩石压力增大，原外井壁、中隔墙、井道壁强度及抗裂度不满足要求，鉴于泵房井壁已施工至标高178.00m，在满足工艺要求的前提下，对已施工井壁采取设置内衬进行加固，对未施工井壁进行加厚井壁厚度处理，同时相应调整井壁配筋。为了改善框架与外井壁受力性能，将标高175.00的框架南北拉通，并在底部局部位置增设抗剪小隔墙。（3）基坑边坡抗滑治理①根据新提供的地质资料揭示，由于受暴雨影响泵房基坑西侧、北侧岩体发生蠕变，有滑移倾向，需要进行边坡治理。鉴于泵房井壁以施工至标高178.00m，该标高以上部分的岩体基坑应按新的设计要求支护施工，考虑到该标高一下部分的岩体基坑完全按设计要求施工，在标高178.00m以上的锚杆挂网喷支护措施应适当加强。②以标高183.00m为界（原设计为中风化岩层顶标高184.00m），在该标高处设置一道工作平台，宽约4m，平台一下部分基坑垂直开挖，以上部分分二段放坡开挖，上段坡率1：1，下段坡率1：1.5，边坡土层段及岩层断面层均设置200厚钢筋混凝土面板加以支承，其中岩层段根据新提供的地质资料计算后重新布置长短不一，艰巨不等的抗滑锚杆。③岩层段采用全长粘结型锚杆，锚杆的有效锚固长度必须锚入地质资料提供的华烈面的假定破裂面下4m，如遇岩层中的软弱夹层，应相应加长锚固长度。 ①根据边坡治理方案专家意见及施工图设计审查单位的已建进行了多次优化设计，在确保边坡安全稳定的前提下，将抗滑锚杆的数量及长度减少，以尽可能节约工程造价。（4）修复加固施工①基坑卸载开：基坑开挖按原设计要求放坡，坡脚起始标高183.00m，施工基坑支护抗滑锚杆及钢筋混凝土面层，同时施工底板抗浮锚杆，基坑开挖过程中，岩石开挖尽量采用机械开挖，若松动爆破开挖，只能放小炮，严防对已建结构产生不利影响。整个施工过程中采取良好的排水措施，拦截引流地表水、设置集水坑水泵抽水等，基坑不得积水。②抗浮锚杆施工完成后进行检测。③施工泵房钢筋混凝土加固内衬：将已施工的墙面、底板面层全部凿毛，采用植筋法设置拉结筋，清理干净，充分湿润后浇筑内衬钢筋混凝土井壁及底板。④修复泵房受损井壁、隔墙及框架梁柱：修复加固前由业主、设计、监理、施工单位四方对受损结构的裂缝进行酚类编号，不同的裂缝采用不同的修复加固方案。细小裂缝处采用亲水性环氧压力注浆方式修补；较大裂缝处的松动破坏部分混凝土全部凿除，然后对所有细小裂缝采用亲水性环氧压力注浆后支模重新浇筑。在凿除原有钢筋混凝土时，应尽量避免对原有结构的损坏，并做好临时支承系统，保证结构的安全，原有结构的钢筋予以保留。（5）修复加固结论进水泵房基坑边坡及主体结构按修改后的设计重新展开施工，在施工过程中加强了观测，在参建各方的共同努力下，整个施工过程比较顺利，并于2005年3月实现试通水。经过半年多的观察，进水泵房周边土体结构安全稳定，所采取的各项修复加固措施得当。10.3.3运行管理改进一期工程于2004年12月试通水运行，二期工程还处于施工阶段，因此运行管理方面的经验还有待于工程全部完工后总结。下面就一期工程中出现的设备问题进行初步总结。1.进水泵房中缓闭止回阀的改进一期工程设备总承包为美国MTI公司，缓闭止回阀由郑州蝶阀厂供货。进水泵房中集水井最低水位176.50m，设置了6太混流泵，每台混流泵的出口水平段处设置1台缓闭止回阀，口径为DN1600mm，阀门出口由弯管连接垂直出水管至高位出水井，出水井水位为199.35m，最大静压力为22.85m。试通水阶段，当听泵时发现止回阀未起缓闭作用，有较严重水锤现象，造成出口压力表超压损坏、水泵机座移位现象。经现场数次实验结果分析，认为止回阀的缓闭装置在结构设计上未能满足鸡冠石实际工况的使用要求，即停泵时，出水井及垂直出水管的压力水瞬间返流，造成液压缸活塞杆在未运行到位情况下，蝶板提前关闭（未能产生快关与慢关两个阶段），发生蝶板撞击和水锤现象。为不影响污水处理厂的通水，经现场会议决定在止回阀的前后连接一根直径700mm的连通管，并配置1台DN700mm电动蝶阀，停泵前先开启电动蝶阀，以释放一部分压力与水流至水泵前管道。止回阀的开启度由全开至1/4开度作了不同开启度下的实验，事实证明当止回阀起不到缓闭关阀的情况下，通过DN700mm联通管道处的旁通电动蝶阀确实起到了一定的消除水锤作用。同时由蝶阀厂组织技术人员对缓闭液压油缸和节流杆等重新进行设计，液压缸径由原DN160mm增大至DN200mm，同时加长了节流杆的长度，目的是加强阻尼段的阻尼作用，适当延长缓闭时间，另外对试车阶段出现的部分构件强度不足部分进行补强和改进设计。通过反复实验，目前经改进设计后的所有止回阀在停泵时均具备缓闭关阀功能，阀体关闭时声响平稳、无撞击和水锤现象发生，出口压力正常。2．钢丝绳牵引格栅除污机的安装角度一期工程设备总承包为美国MTI公司，钢丝绳牵引格栅除污机由无锡通用机械厂供货。钢丝绳牵引格栅除油机，宽度3000mm，井深17.5m，栅条间隙40mm，安装角90°。 从运行情况分析，钢丝绳牵引格栅除污机由于采用了抓斗式的齿耙，用于粗格栅的截污效果较好，却显示采用了90°垂直升角，垃圾在出料挡板处的回落现象较严重，造成捞上的垃圾部分仍回落至格栅前池，除污效率低。后经厂家多次改进，回落现象有所好转，但仍达不到理想的使用效果，因此，在今后的设计上应避免采用安装角为90°的机械格栅。4台粗格栅的出料共用1台带式输送机输出至螺旋压榨机进行挤压脱水处理后卸至垃圾小车，由于格栅井平台低于室外地坪5m，必须采用起重设备将格栅渣提升后运至室外，造成垃圾运出困难，工人劳动强度大等缺陷。今后设计中可考虑将格栅井的平台升高，以使栅渣可水平输送至室外，避免二次作功。10.3.4工程设计总结（1）重庆是国家级历史文化名城，是我国重要的工业城市。交通枢纽和贸易口岸，是长江上游的经济中心，由于大量工业废水和生活污水未经处理直接排入长江和嘉陵江，有害物质超过国家标准，严重制约了工、农、商业的发展，特别是长江三峡工程的建设，使长江的接纳污染物的能力有所下降，因此建设鸡冠石乃至重庆主城的整个项目对两江沿岸的环境改善起到了决定性的作用。（2）按照城市总体规划，预测重庆主城区污水量2000年82万m3/d、2010年118万m3/d、2020年152万m3/d。鸡冠石污水处理厂设计规模为：2010年，旱季60万m3/d，雨季135万m3/d；2020年，旱季80万m3/d，雨季165万m3/d。（3）污水处理工艺采用厌氧、缺氧、好氧生物处理及化学深度除磷工艺，污染处理工艺采用浓缩、厌氧中温消化、脱水后外运。（4）污泥的最终处置首先推荐采用土地利用方案，多余污泥在近期暂运至长胜桥垃圾填埋场填埋，同时抓紧研究和建设污泥干化或其他污泥处置工程，污水厂西北角预留了约0.77hm2污泥综合利用场地。（5）由于现状污水厂厂址地形标高由西向东倾斜，污水处理构筑物流程拟采用由西向东以此成阶梯布置，利用地形条件减少构筑物挖深及土方数量，采用了8个台阶设计标高。（6）二期工程处理深度达到二级处理，根据重新进行的环境评价，尾水排放的排放方式由一期工程采用的江心多点排放调整为就近岸边排放。（7）卵形污泥消化滤池采用了搞笑、节能的预应力钢混凝土的预应力设计，运用了瑞士vessel预应力公司首创国际国内成熟的最新PT-plus真空灌浆的有粘结预应力钢筋混凝土新技术，采用增强塑料波纹管，运用真空灌浆新技术，可大大提高孔道灌浆密实度。（8）污泥消化池的基础结构支承设计改变了通常用的下部是池壳厚体块体加群桩支承的结构体系，充分利用拟建场地的岩石地基，按平面布置需要合理地将污泥消化池埋置于中风化岩基，既可大大减少预应力筋的配置，方便施工又降低工程造价。（9）主要及关键机械设备的选用一定要有运行实例，减少运行故障。'