污水处理厂改造工程初步设计.doc

秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 1 前 言 2006 年 6 月 7 日我院受秦皇岛市海港区建设局委托,承担了秦 皇岛市第一污水处理厂改造工程项目建议书(代可研)编制工作。 由秦皇岛市发展和改革委员会组织，秦皇岛市第一污水处理厂 改造工程项目建议书(代可行性研究报告)审查会于 2006 年 10 月 12 日在秦皇岛市召开,与会专家在听取我院对设计文件内容汇报后, 进 行了充分讨论,在此基础上提出了评审意见。评审意见在肯定我院设 计文件的同时还提出了对该文件内容进一步修改、补充的意见和建 议，我院根据专家评审意见和市发展和改革委员会要求，对报告提 出了修改、补充说明。 为加快工程进度，根据秦皇岛市海港区建设局的意见，结合专 家评审意见，在收集资料，现场调查研究的基础上，我院于 2006 年 12 月完成了秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计编制工作。 在文件编制过程中，得到了秦皇岛市有关部门的大力支持，在此谨 致谢意。 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 2 第一章 编制依据、原则和范围 第一节 编制依据和基础资料 一、编制依据 1.设计单位委托单秦皇岛市海港区建设局 2006.6.7 2.关于对第一污水处理厂技术改造有关情况的报告秦皇岛市 建设局文件秦建2005256 号 2005.11.15 3.城市市政工程规划秦皇岛市第一污水处理厂提供 2006.6.19 4.勘察技术报告书冶金工业部沈阳勘察公司 1983 5.秦皇岛市第一污水处理厂改造工程项目建议书(代可研)中 国市政工程华北设计研究院 2006.9 6.秦皇岛市第一污水处理厂改造工程项目建议书(代可研报告) 审查会专家组意见2006.10.12 7.秦皇岛市发展和改革委员会关于秦皇岛市第一污水处理厂 改造工程项目建议书(代可行性研究报告)的批复秦皇岛市发展和改 革委员会文件秦发改审2006768 号 8. 环评审查意见秦环审表2006171 号秦皇岛市环境保护局 2006.12.22 二、基础资料 1. 秦皇岛市第一污水处理厂 2004-2005 年化验月报表 2. 秦皇岛市海港区污水工程污水处理厂施工图（1984 年） 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 3 3. 秦皇岛市海港区污水工程污水处理厂竣工资料 第二节 编制原则 1. 执行国家关于环境保护的政策，符合国家现行的有关法规、 规范及标准。 2. 依据城市市政工程规划 ，对城市污水综合治理，贯彻全 面规划、统筹安排、分期实施、因地制宜的方针，逐步消减污水排 放对环境造成的污染，改善水体的环境质量，力求获得最大的社会、 环境、经济效益。 3. 污水处理工艺应因地制宜，遵循“技术可靠、经济合理、高 效节能、操作简便”的原则。 4. 积极稳妥地采用新技术、新工艺、新设备和新材料。在合理 利用现有资金情况下，采用国内先进的成熟技术和设备，以提高行 业的装备和技术水平。 5. 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。 6. 充分利用现有处理设施，使污水处理系统整体效益得以发挥。 7. 根据项目要求，按现行政策，进行较为完整的静态和动态经 济分析和评价。 8在设计方案、总平面布置等方面充分考虑已建工程现状，在 尽量节省本改造工程投资的基础上，处理好各处理工段的衔接关系。 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 4 第三节 编制范围 本初步设计编制范围为根据国家现行的有关法规、规范及标准, 结合秦皇岛市第一污水处理厂现状进、出水水质, 对污水处理厂进 行必要的改造。满足建设部市政公用工程设计文件编制深度规定 要求。 第四节 采用的主要规范及标准 1.室外排水设计规范 gb50014-2006 2.城镇污水处理厂污染物排放标准 gb18918-2002 3.污水综合排放标准 gb8978-1996 4.建筑结构荷载规范 gb50009-2001 5.混凝土结构设计规范 gb50010-2002 6.建筑地基基础设计规范 gb50007-2002 7.建筑抗震设计规范 gb50011-2001 8.建筑设计防火规范 gbj16-87(2001 年版) 9.城市污水处理工程项目建设标准 (2001 修订版) 10.城市污水处理厂污水污泥排放标准 cj3025-93 11 10kv 及以下变电所设计规范 gb50053-94 12 供配电系统设计规范 gb50052-95 13 低压配电设计规范 gb50054-95 14 分散型控制系统工程设计规定 hg/t20573-95 15 控制室设计规定 hg/t20508-2000 16 仪表供电设计规定 hg/t20509-2000 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 5 第二章 项目背景 第一节 城市概况 秦皇岛市位于京、津、唐地区最东端，是连接华北、东北两大 经济区的交通咽喉，是我国北方重要的海港门户之一，是全国首批 十四个对外开放的沿海港口城市，以发展工业、商贸为主导，旅游 业为特色的枢纽性港口城市。全市包括海港、北戴河、山海关三个 城市区，三个城市区和抚宁、昌黎、卢龙、青龙四个县，总面积 7746 平方公里；全市沿海岸线长达 113 公里，海域面积一万多平方 公里；总人口约 263 万人。北戴河区、海港区、山海关区三个城市 区由西向东沿海岸线呈条形分布，城市区总面积 363.2 平方公里， 人口 67.3 万。秦皇岛港是华北最好的不淤、不冻的深水良港，港口 年吞吐量已突破一亿吨。秦皇岛市工业是城市发展的重要主导因素， 现状以机械、建材、食品、纺织工业为主，将来重点发展耗能少， 耗水量低的工业，并以玻璃、食品、轻纺和机械工业为主。 秦皇岛市是驰名中外的旅游避暑胜地，具有历史悠久、景色秀 丽的北戴河海滨、山海关长城，长城起点“老龙头” 、著名的“天下 第一关” 、角山长城、烽火台等古迹和燕塞湖等风景点。 海港区是以外向型经济为主的现代化港口工业城区，是秦皇岛 市的政治、经济、文化中心，是京沈、京秦、大秦三条干线铁路的 交汇点。这里气势宏伟的油码头将大庆石油运到全国各地，煤码头 对我国北煤南调起着重要作用。秦皇岛港目前已成为国内最大的能 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 6 源输出港，以其拥有得天独厚的天然深水岸线，港口不冻不淤，风 平浪小，万吨巨轮一年四季可自由出入而闻名。秦皇岛经济技术开 发区位于海港区西部，以其开放时间早、政策优惠、位置优越等良 好条件，吸引中外合资、独资企业争相涌进，事业得到蓬勃发展， 已成为海港区的重要组成部分。全国知名的耀华玻璃厂位于海港区 南部，秦皇岛市的各大专院校也多位于海港区。总体规划确定海港 区的职能是城市中心，是以外向型经济结构为主的现代化港口城市。 第二节 自然条件 一、地理位置 秦皇岛市位于京、津、唐地区最东端，襟怀渤海、北倚燕山。 市区自然地理座标：东经 118o3338”119o5046”，北纬 39o22 24”40o3645”。 二、地形地貌 市区北部为山区、南部临渤海，主要地貌类型分为丘陵和平原。 丘陵区虽然地形起伏，但一般坡度不大，约在 0.53%，适宜建筑。 冲积、洪积平原地势平坦，坡度由北向南小于 5%。滨海沉积区地形 平坦，较低洼局部有沼泽化现象，常年积水，工程地质条件较差。 三、工程地质 本场地 22.0m 深度范围内地层系第四系松散土层，下伏晚太古 代早古代混合花岗岩，按成因及物理力学性质分为九个主层及三 个亚层。地下水位深浅不一，地下水矿化度较高，为微咸水；地下 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 7 水 ph8.00，呈弱碱性；长期浸水条件下，场地北部地下水对混凝 土无腐蚀性，南部地下水对混凝土具弱腐蚀性；地下水对混凝土结 构中的钢筋无腐蚀性。干湿交替条件下，地下水对混凝土弱腐蚀性， 对混凝土结构中的钢筋具中等腐蚀性。 本工程为现状厂地，地层由上至下依次为耕土、杂填土、粉细 砂、粉土、细砂、粗砾石、粉质粘土、中粗砂、卵石、强风化混合 花岗岩组成，场地地层分布基本稳定。 地震设防基本裂度为 7 度。地震分组为第二组，场地为严重液 化等级，本场地属抗震不利地段，需经处理后方可使用。本厂地标 准冻土深度为 0.85m。 四、气象 1. 气象特征： 秦皇岛市属暖温半湿润大陆性季风气候，受海洋影响较大，温 度适中，夏季凉爽，年日照百分率为 62%。 2. 风况： 海港区历年主导风向，夏季为西南风、冬季为东北风。年平均 风速 3.7m/s，年静风频率为 9.6%，最大风速 18m/s。 3. 气温： 海港区全年四季分明，历年平均气温 10.6，最大冻土深度 85cm，多年平均相对湿度为 62%，历年最高气温平均 34.18，历 年最低气温平均-15.84。 4. 降水： 多年平均降水量为 690mm，以中小型降水为主。降水主要集中 在夏季，一般占全年总降水量的 70%，多年平均蒸发量为 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 8 1711mm。 五、水文条件 1. 地下水： 海港区内地下水类型为潜水，主要特点是埋深较浅，多储于第 四纪含水层中，水位季节变化较大。地下水流向与地形坡向相一致， 自西北流向东南。地下水位一般埋深 1.0m 左右，含水层厚度为 7m；水质呈硷性，无色无味，地下水对混凝土无影响。受海水影响 的局部低洼地区水带苦咸味。 2. 地面水： 流经海港区的河流主要有大、小汤河和新开河、护城河及大、 小马坊河等。 汤河位于海港区西部，全长 30 公里，流域面积 184 平方公里， 汤河源出两支，东支发源于抚宁县柳观峪西山，西支发源于抚宁县 方家河村，东西两支于平山营汇合后向南经海阳镇于海港区西部白 塔岭注入渤海。源短流急，属山溪性河流。汤河多年平均径流量为 0.37 亿立方米，最大洪峰流量为 2000 立方米，在枯水期最小流量仅 0.10.2 立方米/秒。为防止海水倒灌，在入海口处建有防潮闸，汤 河闸上游水体功能为城市用水水源，水质类别为 iii 类；闸下游为排 洪排污渠道，水质类别为 iv 类。 小汤河发源于海阳西北赤子峪，自北向南流经鲤泮庄、大里营、 孙庄、孟营，再向东南方向穿越大秦铁路、西环路、白塔岭、河北 大街，于京山铁路南汇入汤河后入渤海，河道全长 12.2 公里，在孟 营村北有发源于新庄，流经杨道庄、邢庄的西支汇入。全河流域面 积 53.645 平方公里。 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 9 新开河、护城河、小马坊河、大马坊河(以下简称“四河”)是 流经海港区范围内的四条小河，按河流水系划分，护城河和大、小 马坊河应属于新开河的一、二级支流。 “四河”具有山溪性河流的性 质，其流量受降水控制，汛期河水暴长暴落，冬春季降水偏小，各 河流基流甚小或断流，河道中的水主要是城市污水及工业废水，同 时受海水潮汐影响河水又具有往复流动的特点。目前， “四河”主要 承担着海港区城市排污、泄洪功能。 “四河”基本情况见表 2-1。 “四河”基本情况 表 2-1 河流源头 全长 (km) 流域面积 (km2) 平均 坡降 流经市区路线水体主要特征 护 城 河 红 旗 路 桥 下 3.1326.1421/1800 红旗路桥下兴 隆里海阳路 康乐里文化路 大、小马坊河 文明里民族 路建国路东 港路东光里 新开河 水量来源：生活污水、工业 废水、雨水 水流特性：缓慢、滞流，防 潮闸下游受潮汐 影响往复流动 水质特性：枯水期水质黑臭 大 马 坊 河 涂 庄 村 北 7.43012.0901/1000 涂庄村北北环 路范家店迎 宾路东燕山大 街燕西里港 城大街电工里 民族里建国 路新征里护 城河 水量来源：生活污水、雨水 水流特性：缓慢、滞流 水质特性：枯水期水质黑臭 小 马 坊 河 邵 岭 村 北 2.3801.5741/8000 迎宾路燕西里 港城大街马 坊村建设大街 康乐里护城 河 水量来源：生活污水、雨水 水流特性：缓慢、滞流 水质特性：枯水期黑臭 新 开 抚 宁 11.0060 田家沟海港区 东部边新开河口 水量来源：生活污水、雨水 水流特性：缓慢、滞流 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 10 河流源头 全长 (km) 流域面积 (km2) 平均 坡降 流经市区路线水体主要特征 河田 家 沟 （渔港）入海水质特性：上游较好、下游 枯水期水质黑臭 六、排洪河的规划设计 排洪河是新规划的泄洪河道，排洪河为梯形河槽，河堤采用重 力式浆砌石混凝土护坡形式，河道宽度 51.64 米，防洪规划标准为 五十年一遇洪水位标准，其设计洪水位标高见表 2-2。 排洪河五十年一遇设计标高 表 2-2 项目 位置 设计河底高程 （m） 设计水位 （m） 堤顶高程 （m） 桩号: 2+179-0.0072.3903.39 入海口处-0.3021.7902.790 排放口处2.04 七、秦皇岛市海洋环境条件 1. 潮汐 秦皇岛海区的潮汐类型属正规全日潮，正规全日潮在整个月有 连续二分之一的天数在一个太阴日中只有一次高潮和低潮。在其余 的天数一天有两个高潮和低潮。但多年的实测资料表明：个别月份， 半日潮（一天两次高潮和低潮）多者可达 20 天，少者不足五天，一 日中无明显高、低潮之分或一日中出现多于两高、低的情况也时有 发生，所以秦皇岛海区的潮汐变化是极其复杂的。 潮位及潮差 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 11 历年最高潮位 表 2-3 潮 位地方潮位基准面计黄海潮位基准面计 平均潮位0.87m0.05m 海域设计高潮位1.74m0.92m 汛期（6-8 月）平均最高潮2.04m1.22m 海域设计低潮位0.11m-0.71m 海域校核低潮位) -1.79m（50 年一遇）-2.61m 海域校核高潮位2.61m（50 年一遇）1.79m 平均潮差0.74m 最大潮差2.19m 2. 潮流 秦皇岛近海全年以 s-w 风占优势，其次是 ne 和 ene 风。 历年（1990-1994）平均风速为 3.4m/s，春季最大，秋、冬季节 次之，夏季最小。 该海区累年（1990-1994）最大风速为 16.0m/s，50 年一遇的最 大风速为 30.0m/s。 3. 波浪 秦皇岛海域的海浪以风浪为主，涌浪较少，多出现在夏秋两季。 据 1990-1994 年资料，本海区的平均波高 0.5m，累积年最大波高为 2.1m，50 年一遇最大波高 3.5m。波浪多年平均周期为 2.4 秒，最大 周期为 5.7 秒。波浪的方向取决于风向，海浪方向以 ne-wsw 为主， 其中 s 向频率最大为 22%，e 向次为 10%。 4. 潮流 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 12 秦皇岛海域为往复流，涨潮流向为 wsw，落潮流向为 ene，潮流流 速较小，平均流速为 0.25m/s，最大流速为 0.6m/s。 5. 海冰 秦皇岛近海区，每年初冬随着寒潮的不断侵袭，气温、水温的 逐渐下降，在 11 月下旬至 12 月下旬期间海面有冰凌出现，严冬过 后随着气温、水温的回升，在来年 2 月下旬至 3 月上旬期间，海冰 逐渐消失，平均冰期为 90 天，实际有冰日数 48 天，海冰以流冰为 主，冰量不大，平均冰量不足 2（成） ，8-10（成） （大部海面被冰覆 盖）出现的回数近 11 次，流冰的流向主要受涨、落潮流的影响，流 速不大，平均流速 0.2 米/秒左右，最大也只有 0.5 米/秒。秦皇岛有 北方不冻良港之称是名符其实的。 6. 温度与盐度 海水温度：表层海水温度，多年平均水温为 12，一月平均水 温 1.3，八月平均水温 27.4。 盐度：多年平均的盐度为 29.83% 第三节 排水工程现状 一、污水管线系统 海港区现有的排水系统是在 1981 年制定的海港区城市排水设施 总体规划基础上，于 1990 年逐步形成的。1981 年制定的排水规划 本身受当时条件的限制，考虑不很长远，仅是以当时对海港区 1990 年的城市发展的预测作为主要依据，规划设计偏于保守，在规划期 内的最后几年问题就逐渐暴露出来，未到规划期满，城市建设规模 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 13 和城市污水总量就已超出其规划设计指标，城市排水设施即处于超 负荷运行状态。19992000 年随着北戴河东部污水处理厂的建设， 与之配套地在海港区新建及改造了一部分污水管道和泵站。但近几 年来随着城市建设的大规模发展，城市污水量增长迅猛，作为城市 重要基础设施的污水管网系统的建设却由于多方面原因没能得到同 步发展，现有管道、泵站能力普遍低下。同时，旧泵站、管线经过 多年的超期服役、超负荷使用，又未能得到更新扩建，排水设施老 化厉害，排水系统能力严重不足。 海港区现有城市排污管道 165.5km，排污泵站 11 座(经济技术开 发区另有 2 座未计入)。排水设施服务面积 33.5km2， 服务区域内全 年污水总量 7557 万吨,日均污水量 21.8 万吨(暑期高峰时 25 万吨， 冬春淡季时 20 万吨)。 海港区的现状城市排水设施以汤河为界分为东西两大系统：汤 河以西为一个系统；汤河以东为一个系统。 汤河以西包括经济技术开发区、文教区和规划的海阳组团。其 中开发区已建成的期和期污水排放自成体系，有两座泵站将区 内污水排放至位于白塔岭西北的北戴河东部污水处理厂；经过北戴 河东部污水处理工程建设，文教区污水管网比较健全，11 #泵站位于 国家体委训练基地西侧，收水范围为汤河以西，河北大街以南，海 滨公路以东，现状收水面积 1.22km2，现状污水量约 8000m3/d， 该 泵站出水经经文路、文体路排入北戴河东部污水处理厂，文教区西 部的燕山大学、煤炭管理学校等院校区的污水也由泵站提升入污水 处理厂。 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 14 汤河以东污水管网又可根据港城大街和建设大街两条平行的东 西向的主干管，划分为港城大街和建设大街两个子系统。港城大街 污水主干管西起迎宾路，东至排洪河，管径 d1800d2200，港城大 街以北与港城大街以南、海阳路以西及道南文化路以西的污水都汇 入港城大街主干管，该主干管接纳的污水量占汤河以东总污水量的 70%以上，目前港城大街管道每天向新开河内排放的污水量约为 6 万 立方米；建设大街污水主干管西起海阳路，东至海港区第一污水厂， 管径 d300d1400，收集港城大街以南、海阳路以东区域的污水入海 港区第一污水处理厂。 红旗路以西部分称为西部工业区，该区内污水管线总长约 65.55km，并有三座污水泵站。其中 4#泵站位于海滨路与友谊路交 叉口附近，主要收集文化路以西，光明路、海滨路两侧的耀华厂、 耀华村等小区及企、事业单位的污水，目前约有 8700m3/d 的污水通 过 4#泵站经友谊路、建设大街排入港城大街污水主管道；10#泵站位 于桥东南里，主要收集桥东里小区的污水，并将其与 4#泵站出水一 同排入港城大街主管道；3#泵站位于西港路南段耀华总厂院内，其 收水范围北至和平大街、东至友谊路、南到河北大街、西到汤河， 目前约有 1.7 万 m3/d 的污水通过 3#泵站的过汤河压力管进入北戴河 东部污水处理厂(第三污水处理厂)。 红旗路以东共有五座泵站,分别为 1#、2#、7#、8#和 9#泵站。7#泵 站位于海阳路西侧护城河南岸，收集护城河以南、河北大街以北海 阳路与地方铁路之间区域的污水，提升后向北沿红旗路、迎宾路入 港城大街主干管；自海阳路沿护城河南侧河堤有一条污水管道自西 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 15 向东进入位于护城河下游、河北大街立交桥东侧的 1#泵站，中途有 2#提升泵站，护城河以南沿线单位、小区和文化路中段的污水均进 入这条污水管线；8#泵站位于解放里小区煤场路西侧，收集该区域 的污水，提升入 1#泵站；进入 1#泵站的污水再通过管线打入建设大 街主干线至 9#泵站，9#泵站位于建设大街东段热电厂西侧，它是建 设大街污水主干线进入东部污水处理厂前的终点泵站。 据统计,汤河以东现状污水量为 18 万 m3/d，其中进入海港区东 部污水处理厂 3 万 m3/d，进入北戴河东部污水处理厂 1.7 万 m3/d， 港城大街污水主干管在新开河处排放约 6 万 m3/d，经 1#泵站直接向 护城河排放约 3 万 m3/d，其余的污水或是经管道的各检查井跑冒流 失，或是就近排入雨水沟渠和河道内。 二、泵站现状 海港区汤河以东现有八座污水提升泵站，它们的现状能力及收 水情况见表 2-4。 污水泵站现状能力一览表 表 2-4 编号水泵数量与型号 出水能力 (万 m3/d) 收水面积 (km2) 转输水量 (万 m3/d) 收水量 (万 m3/d) 4#3wq400-16-371.202.61-0.87 10#3wq300-13-220.900.24-0.20 3#3wq1000-16-753.201.54-2.10 7#2200wl480-130.801.10-0.72 2#36pwl0.720.96-1.60 8#3hqbc-350.480.62-0.80 1# 210lp-420 16lp-10 2.022.522.406.00 9#320zlb-706.4012.226.0010.80 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 16 合 计-26.63- 三、污水处理设施 目前秦皇岛市有四座污水处理厂，其中海港区有三座：秦皇岛 市第一污水处理厂(既本厂)、秦皇岛市第三污水处理厂(既北戴河东 部污水处理厂)和秦皇岛市第四污水处理厂(既国中厂)。另一座在北 戴河区，为秦皇岛市第二污水处理厂(既北戴河西部污水处理厂)。 秦皇岛市第一污水处理厂建于八十年代初，地处海港区东部输 煤铁路东、建设大街北侧。该厂采用射流曝气工艺，设计日处理能 力 4 万立方米，污水经过二级生化处理后，出水水质从 2005 年月统 计报表来看,除 bod5、tp 基本上达到国家二级排放标准外，其余 codcr、ss、nh3-n 大部分时间超标，处理后的水通过排洪河排海， 部分回用于煤码头降尘用水。其沉淀池排出的污泥经脱水后制做复 合肥，部分污泥外运填埋。 秦皇岛市第三污水处理厂位于白塔岭西北高地的原氧化塘处， 于 2001 年 9 月建成通水。设计日处理能力为 7 万立方米，利用国内 资金建设。采用卡鲁塞尔氧化沟工艺，处理后的水排入小汤河后入 海，其中有 3 万 m3/d 的出水用于厂内的绿化用水和城市的景观用水。 污泥经直接浓缩脱水后外运填埋。 秦皇岛市第四污水处理厂位于第一污水处理厂的北侧，龙港路 西侧，港城大街南侧，于 2004 年 9 月建成通水，设计日处理能力为 12 万立方米，污水处理工艺采用除磷的 ao 工艺，污泥处理工艺 采用机械浓缩后直接脱水处理，处理后的污泥外运至垃圾处理场。 二级处理后的尾水有 8 万 m3/d 回用，其余 4 万 m3/d 排入排洪河道。 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 17 秦皇岛市第二污水处理厂位于北戴河的西部，靠近洋河口处， 于 2000 年 6 月建成通水，设计日处理能力为 7 万立方米，采用卡鲁 塞尔氧化沟工艺，处理后的水排入洋河后入海，是奥地利政府贷款 的项目。污泥经直接浓缩脱水后外运填埋。 第四节 工程建设的必要性 1进一步健全和完善秦皇岛市第一污水处理厂的污水处理系统， 为秦皇岛市市容面貌和人民生活条件的改善及经济的持续发展创造 有利条件。 2原秦皇岛市第一污水处理厂设计处理规模为 4104m3/d，采 用射流曝气工艺。就项目立项时的经济和技术条件而言，选定此工 艺作为生化系统主要处理工艺是综合当时的社会经济状况，工程投 资规模，技术条件等方面的因素考虑的。但是随着社会经济和污水 处理技术的发展以及国家新的环保法规出台，该厂目前的处理工艺 及设备已不能满足日益严格的环保法律法规要求。 3减少污染负荷量排放量，保护近海水质环境。 本工程改造的主要目的是按照国家现行排放标准的要求,大幅度 地减少向沿海排入的污染负荷量，控制污染，提高城市品位，改善 生活和投资环境，促进工业、旅游业和各项事业的发展并为秦皇岛 市经济的可持续发展提供坚实可靠的基础。 4. 污水厂是城市基础建设的重要组成部分 秦皇岛市要建设成为现代化的城市就必须高标准地配套城市环 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 18 境基础设施，城市污水处理厂建设就是必不可少的配套设施，如果 污水处理厂不能达标排放，就难以控制陆域水环境污染和近岸海域 的水污染问题，就会制约城市建设，影响全市的经济建设与环境建 设的协调发展。 因此，在城区建设、经济建设、环境建设中，环保设施必须同 步规划、同步实施、同步发展，实现经济、环境、社会效益的统一。 5保护和合理利用自然资源的需要 作为一个区域来说，环境资源是有限的，如果有限的环境资源 受到破坏和污染，就会影响经济建设的发展，给人体健康带来危害。 采取措施防治水污染，合理地利用现有水资源发展经济，是摆在全 市经济发展与环境建设方面的重要任务。 众所周知，保护环境需要付出代价，而要恢复一个破坏了的环 境，则要付出比保护环境大得多的代价，因此从经济建设和环境保 护的长远战略考虑，改造秦皇岛市第一污水处理厂是必要的。 6水资源危机的急迫性 随着经济建设的迅速发展，秦皇岛市人口的增加，工业和生活 用水量也将随之增长，从节约水资源角度出发，完善城区污水处理 工程，是实现废水资源化，解决水资源危机的有效途径。 综上所述，改造秦皇岛市第一污水处理厂是必要的，意义是深 远的。 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 19 第五节 项目建议书批复的主要内容 秦皇岛市发展和改革委员会文件秦皇岛市发展和改革委员会 关于秦皇岛市第一污水处理厂改造工程项目建议书(代可行性研究报 告)的批复主要内容如下： 一、同意中国市政工程华北设计研究院编制的该工程项目建议 书(代可行性研究报告)。 二、主要建设内容及规模： 1、按照处理后污水水质达到二级污水综合排放标准设计。 2、改造工程的生物处理采用 aao 工艺，污泥处理采用机械浓 缩脱水工艺。 3、新增主要建筑物包括加氯加药间、变配电室等。 4、新增设备包括手电两用镶铜铸铁闸门、刮泥机等。 项目完成后，达到 4 万立方米/天污水处理规模。 三、总投资及资金来源：项目估算总投资 1979.68 万元。资金 来源，区自筹、市财政贴息。 四、项目招投标按照国家相关法律、法规和市招标投标办公室 核准的招标方案执行。 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 20 第三章 污水处理厂改造规模与处理程度的确定 第一节 服务范围及改造规模 一、服务范围 根据秦皇岛市排水分区规划及管道分布情况看，第一污水处理 厂和第四污水处理厂(既国中厂)的排水管道是并网运行,两厂总的服 务面积约为 50 平方公里, 服务人口约为 30 万,其近期的服务范围主 要包括京秦铁路以南，汤河以东，沿海岸线以北，煤三期铁路专用 线以西，包括海港区分区规划的 iii、iv、vi 分区和 v 分区的绝大 部分及港口和铁路；远期的服务范围扩大到分区规划的全部用地， 即向东延伸到沙河，向北延伸到高速公路。 二、改造规模 秦皇岛第一污水处理厂原设计处理能力为 4 万 m3/d，采用射流 曝气工艺。第四污水处理厂设计处理能力为 12 万 m3/d，因其排水管 道是并网运行,目前两厂服务范围内污水总量为 14.5 万 m3/d，到 2010 年污水总量约为 16 万 m3/d。根据规划年限和预测的污水总量 及两厂的设计处理能力，结合秦皇岛市第一污水处理厂目前用地情 况和建设资金情况，第一污水处理厂改造规模按 2010 年达到 4 万 m3/d 满负荷设计。 第二节 进水水质的确定 现状进水水质 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 21 为了合理的确定改造工程进水水质，在可研阶段我们对第一污 水处理厂 2004 年、2005 年的月平均进水水质(详见表 3-1、表 3-2)、 第四污水处理厂设计进水水质（见表 3-3）和其 2005 年的月平均进 水水质（详见表 3-4）进行了汇总分析。在对 3-1、3-2 表中数据分 析可以看出，各项水质指标的月监测值变化较大，与第四污水处理 厂设计进水水质相比较 codcr、nh3-n、tp 的进水指标均有所提高。 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 22 第一污水处理厂 2004 年月进水水质表 表 3-1 单位：mg/l bod5codcrssnh3-ntp 月 份 范围值平均值范围值平均值范围值平均值范围值平均值范围值平均值 一159-106133660-136351233-259537.1837.181.91.9 二228-931411786-156782284-2512347-38432.972.97 三175-961211674-107803607-6122624.8124.812.352.35 四 五778-1242951554-3727351418-5021986.92-5671.3659-2.4217.1 六2981-874901900421062848423-313 七185-36852108-1094588833-3165314.73-5.569.2 八142-26841879-4555911417-34121712.4-2.57.45 九354-511121096-170432115-3270 十199-53134901-70331271-1892 十一151-4997529-120298332-1592 十二144-57107671-90330253-21116 平均值164530360527.71 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 23 第一污水处理厂 2005 年月进水水质表 表 3-2 单位：mg/l bod5codcrssnh3-ntp 月 份 范围值平均值范围值平均值范围值平均值范围值平均值范围值平均值 一163-59102801-1024652855-44426 二230-41113 三153-881261422-113625772-79188 四159-741161049-2104242161-7933962.4-32.144.710.2-2.95.7 五224-951531113-81498418-8019065.5-30.349.86.42-4.144.9 六253-431206615-105863922-2925624.2出水高22.83出水高 七325-79161948-121330405-3513838.6-30.635.93.81-1.152.04 八198-4393586-103291339-35-14033.4-20.428.23.04-2.12.57 九178-5399802-121324494-1412931.8-11.221.61.72-0.040.45 十185-59129741-1044091039-2418751.7-16.335.80.12-0.020.05 十一199-781241452-207761980-3126336.7-26.931.80.0240.024 十二205-1531791110-2595531016-21257 平均值12750421935.42.25 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 24 第四污水处理厂设计进水水质表 表 3-3 指 标 codcrmg/l350 bod5mg/l150 ssmg/l150 t-nmg/l40 nh3-nmg/l28 tpmg/l3 第四污水处理厂 2005 年月进水水质表 表 3-4 单位： mg/l 月份 项目 123456789101112 平均 值 ss14617015318717224021715813096114138158 bod5227226230216222205210186172172156252206 codcr521552538528550547585488428405461583513 nh3-n29.7 31.8 31.4 33.9 33.5 24.7 35.7 27.6 37.1 38.2 33.7 40.5 33.2 tp5.16.16.35.04.75.15.64.57.45.54.48.05.6 为确保污水厂改造后在各种不利的情况下出水都能长期稳定的 达标，最大发挥其环境效益，参考第四污水处理厂设计进水水质， 结合现状进水水质，按适当留有余地的原则在可研阶段确定本工程 的设计进水水质。见表 3-5 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 25 设计进水水质表 表 3-5 指 标 codcrmg/l500 bod5mg/l180 ssmg/l200 t-nmg/l50 nh3-nmg/l35 tpmg/l5 第三节 处理程度及出水水质确定 污水处理厂的处理程度是影响处理厂投资及常年运行费用的重 要因素。而污水处理厂的处理程度是由最终受纳水体的作用，功能 和保护目标所决定的。 处理厂处理后的污水排入排洪河。排洪河主要功能是城市泄洪， 一般景观用水，属 v 类水体，排洪河的入海口海域位于沙河口到新 开河口之间，该段海域为三类海域，本阶段根据环境影响报告书 及其批复，出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准 (gb18918-2002) 的要求，城镇污水处理厂出水排入海水三、四类功 能区域，执行二级排放标准。 综上所述，本阶段确定秦皇岛第一污水处理厂改造工程出水水 质如下： bod5 30mg/l ss 30mg/l 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 26 codcr 100mg/l nh4-n 25mg/l tp 3mg/l 根据污水处理厂进水水质和所要求达到的出水水质，污水处理 厂处理程度为： bod5 83.3% ss 85% codcr 80% tp 40% nh4-n 29% 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 27 第四章 改造工程处理工艺方案选择 第一节 厂址位置 秦皇岛第一污水处理厂位于秦皇岛市的东郊，海港区东部污 水处理厂的北侧，龙港路的西侧，港城大街的南侧，油港铁路 东侧的农田，离市中心 5 公里，向南距海岸不足 1 公里，厂区 现状地面高程在 2.62.9 米之间。厂区西南为排洪河，排洪河 五十年一遇的洪水位为 2.39m(黄海高程)。占地面积约 5.65 公顷。 本期改造工程在原厂对构筑物进行改造。 第二节 一期工程存在的问题 一、污水处理厂一期工程简介 秦皇岛市第一污水处理厂建于八十年代初，设计日处理能力 4 万 m3/d，该厂采用射流曝气工艺，污水经过粗细格栅、提升泵房、 沉砂池后进入曝气池、沉淀池处理，出水排入排洪河，污泥处理如 前所述建成一套污泥消化系统，因运行费用等种种原因没有运 行，目前只是利用消化池作为浓缩池使用，污泥经简单浓缩后 采用带式压滤机脱水。 二、存在问题 1、因进水水质变化，出水水质标准要求有所提高，其现有处理 工艺已不能满足排放要求。 2、射流曝气系统因运行时间已久，其充氧能力降低，能耗较大。 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 28 3、由于设备使用年限较长，造成设备磨损较大，备件不全，致 使部分设备带病工作，效率下降。 4. 厂内自控系统因是 80 年代中期所购置，到目前为止，只有 污水流量计可以使用，其它仪器仪表均因故障停用和拆除。 第三节 管材选择 排水管渠必须具有足够的强度，以承受外部和内部的水压，外 部荷载包括土的重量-静荷载，以及内部的动荷载。此外，为了保证 排水管道在运输和施工中不致破裂，管道必须具有足够的强度。 排水管渠应具有能抵抗水中杂质的冲刷和磨损的作用，也应该 具有抗腐蚀的性能，排水管渠必须不透水，以防止污水渗出或地下 水渗入；排水管渠的内部应光滑，使水流阻力尽量减小，排水管渠 应就地取材，并考虑到预制管件的快速施工的可能，以使尽量降低 管渠的造价及运输和施工费用。 现阶段在国内，用于污水管道的常用管材有混凝土管和钢筋混 凝土管、陶土管、金属管和玻璃钢管等管材。其中陶土管耐酸抗腐 性好，但管质脆易碎不宜远运，不宜铺设在埋深较大的地方等因素， 不适用于本工程。此处将其他几种管材进行比较： 1混凝土管、钢筋混凝土管和预应力钢筋混凝土管。 混凝土管适用于管径较小的无压管。当管径较大，管道埋深较 大或铺设在土质条件不良地段，为抗外压，通常都采用钢筋混凝土 管。混凝土、钢筋混凝土管因制作工艺简单，造价低，较适合我国 的经济状况而得到普遍应用，但在管材制造过程中存在弊端，喷浆 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 29 质量不稳定，易脱落和起鼓，而体积和重量较大，运输和安装不便， 管道连接不严，易泄漏等。 预应力钢筋混凝土管优点是承插胶圈接口，对各种地基的适应 能力较强，施工安装方便，管材自身防腐能力强，不需做内外防腐 处理，工程造价低，并可节约钢材，工作压力不超过 0.8mpa，满足 设计需要。 缺点是承插接口的加工精度较难保证，管道渗量较多，单位管 道重量较重，运输和安装不太方便，输水安全性相对稍差，同时该 管材配件种类很少。 2玻璃纤维增强热固树脂夹砂管(玻璃钢管)，玻璃钢管的特点 是强度较高，重量轻，耐腐蚀，不结垢，内壁光滑阻力小，在相同 管径，相同流量条件下比其他材质管道水头损失小，节省能耗。 玻璃钢管的连接也采用承插式，并设置胶圈，安装很方便，玻 璃钢管相对而言壁薄，为柔性管道，对基础回填要求较高。玻璃钢 管的内壁粗糙系数设计时一般取 n=0.009，寿命一般为 50 年。 但是玻璃钢管也有它的缺点。首先，玻璃钢管抗压强度高主要 是指它的抗内压能力，而它的抗外压能力相对较低，同时玻璃钢管 的单位价格较高。 3钢管 钢管已广泛地用于海洋石油天然气工业和污水处理工程，其特 点： （1）强度大，结构牢固可靠，尤其对地形复杂、弯曲应力较大 更佳，目前以 q235，20 号钢和 q345 钢（16mn）为主，其拉弯设 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计 中国市政工程华北设计研究院中国市政工程华北设计研究院 30 计强度较高，对复杂的水下环境有较强的适应性。 （2）柔性好，能充分发挥管道细长结构的特性。管道在辅设中， 在长度足够时，从管的一端到另一端可以有很大的位移，但是管道 内部的应变是微小的，材料不会出现塑性变形，属于大位移小应变 问题。所以它能适应弹性敷设方法，不需要任何复杂的基础，从而 为工程节省相当的资金。同时，设计、计算理论成熟，安全可靠。 （3）其重量比砼管轻，便利施工。 （4）大多数管道采用焊接连接，此技术成熟、可靠、普及，有 时也采用法兰连接，但对重要水域如饮水源、浴场、水产养殖场， 应慎重防止法兰橡胶老化污水溢出问题。 （5）钢管在污水中有腐蚀，应作好管道防腐措施，通常除 管壁增加腐蚀余量外，还应考虑电化学防腐和内外壁涂层防腐， 由于使用寿命很长，通常涂层以特加强级防腐结构，才能达到 使用寿命要求。钢管材料价格虽比砼管和玻璃钢管高，又需要 进行防腐。但是由于钢管容易取得其柔性好和管件易制作的特 点，在多数情况下能适应高速制造与安装所获得的综合经济效 益，则能很好弥补了钢管价高造成的缺点。 几种管材的综合造价比较表见表 4-1。 相同管径下综合造价比较表(相同条件下) 表 4-1 单位： 元 管径(mm)钢筋混凝土管玻璃钢管钢管 10001090.021203000 秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步设计秦皇岛市第一污水处理厂改造工程初步