十堰市武当山特区污水处理厂工程项目可行性研究报告

PAGEPAGE1十堰市武当山特区污水处理厂可行性研究报告十堰市武当山特区污水处理厂可行性研究报告目录PAGE6武汉市政工程设计研究院有限责任公司目录1.概述 11.1项目名称及主管单位 11.2设计依据及原则 11.2.1编制依据 11.2.2编制范围 11.2.3投资规模 11.2.4编制原则 21.2.5采用的主要规范和标准 21.2.6城市概况 42.城市给排水现状、规划及项目建设的必要性 72.1城区给水现状及规划 72.2城区排水现状及规划 72.2.1排水现状 72.2.2排水规划 82.3项目建设的必要性 82.3.1南水北调水源地水质保持的需要 82.3.2改善汉江沿线人民生活生产的需要 92.3.3改善投资环境的需要 92.3.4持续发展的需要 93.工程总体方案 113.1工程设计规模 113.1.1设计年限 113.1.2工程服务范围 113.1.3污水总量预测 113.1.4工程设计规模 133.2进出水水质 133.2.1原水水质 133.2.2出水水质及处理程度 143.3污水收集系统及排水体制 153.3.1城市污水收集系统 153.3.2排水体制 153.4受纳水体 153.5污水厂厂址选择 164.污水处理厂方案设计 184.1设计原则 184.2污水处理厂工艺方案设计 184.2.1污水处理方法的选择 184.2.2生物脱氮除磷基本原理 204.2.3生物脱氮除磷工艺的可行性 214.2.4污水生物脱氮除磷工艺 224.2.5方案比较和推荐方案 304.2.6污泥处理流程分析 354.2.7消毒工艺方案 384.2.8除臭方案选择 394.3工艺设计 414.3.1主要处理构筑物设计 414.3.2主要设备选型 444.3.3辅助工程 454.3.4公用工程 464.3.5厂区总体布置 474.3.6尾水排放 484.4建筑及结构设计 494.4.1建筑设计 494.4.2结构设计 494.5电气工程设计 504.5.1设计范围 504.5.2供电电源 504.5.3负荷计算 514.5.4系统设计 514.5.5变配电所设计 514.5.6启动和控制 514.5.7照明设计 524.5.8电容补偿 554.5.9电能计量 554.5.10防雷、接地系统 554.5.11通信设计 554.6自控设计 554.6.1一般原则 554.6.2系统构成 554.6.3仪表设置 564.6.4计算机控制及管理功能 565.定员编制、建设进度 585.1定员编制 585.2工程建设进度 606.环境保护、劳动保护、消防和节能 616.1项目的环境影响及对策 616.1.1项目实施过程中的环境影响及对策 616.1.2项目建成后的环境影响及对策 636.2劳动安全卫生 666.2.1运行之前 666.2.2建设期 676.2.3运行管理期 676.3消防 676.3.1编制依据 676.3.2防火等级 676.3.3防火措施 686.4节能 686.4.1节能措施 686.4.2能耗指标及分析 687.投资估算 707.1概述 707.1.1编制主要依据 707.1.2主要经济指标： 717.2建设项目总投资及进度计划 718.财务分析及财务评价 768.1概述 768.2财务分析及财务评价 768.2.1原则及方法 768.2.2基础数据 768.2.3成本分析 778.2.4盈利能力分析 778.2.5清偿能力分析 798.2.6不确定性分析 798.2.7评价结论 799.效益评价 819.1社会效益 819.2环境效益 819.3经济效益 8210.招投标 8310.1概述 8310.2发包方式 8310.3招标组织形式 8410.4招标方式 8410.5本项目招标情况 8511.结论和建议 8611.1结论 8611.2建议 87附图 88附件资料 I十堰市武当山特区污水处理厂可行性研究报告概述1.概述1.1项目名称及业主单位项目名称：十堰市武当山特区污水处理厂业主单位：十堰市武当山特区淼鑫自来水厂建设地点：十堰市武当山特区石家庄四组编制单位：武汉市政工程设计研究院有限责任公司1.2设计依据及原则1.2.1编制依据（1）《武当山城区总体规划》十堰市规划设计院、武当山规划建设局，2003.10；（2）国务院《关于丹江口库区及上游水污染防治和水土保持规划的批复》（国函[2006]10号）；（3）十堰市武当山特区城市1/5000地形图；（4）《中华人民共和国环境保护法》；（5）《中华人民共和国水污染防治法实施细则》；（6）关于编制十堰市武当山特区城市污水处理厂可行性研究报告的委托书。1.2.2编制范围实施建设期（2007-2008年），在十堰市武当山特区城区兴建2.0万m3/d的污水处理厂1座及污水收集点至污水处理厂的提升泵站和污水输送管道。另外，考虑预留远期（2010-2020年）（3.0万m3/d）发展用地。1.2.3工程总投资：4383.42万元。其中：（1）工程费用：3180.30万元；（2）其他费用：861.55万元；（3）基本预备费：323.35万元；（4）铺底流动资金：18.22万元。1.2.4编制原则（1）贯彻国家关于环境保护的基本国策，执行国家的有关政策、法规、规范及标准；（2）在总规划指导下，采取全面规划，分期实施的原则，使工程建设与城市发展相协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益；（3）结合当地社会经济条件，采用高效节能，简便易行的污水处理工艺，确保污水处理效果，减少工程投资和日常运行费用；（4）妥善处理、处置污水处理过程中产生的栅渣、污泥，避免二次污染；（5）选择用国内外先进、可靠、高效、运行管理方便、维修和保养简便的排水专用设备；（6）采用可靠的控制系统，做到技术可靠、管理方便。1.2.5采用的主要规范和标准《室外排水设计规范》 GB50014-2006《室外给水设计规范》 GB50013-2006《城市排水工程规划规范》 GB50318-2000《城市给水工程规划规范》 GB/T50282-98《建筑给水排水设计规范》 GB50015-2003《污水排入城市下水道水质标准》 CJ3082-1999《城市污水处理工程项目建设标准》 2001年修订版《生活污水再生利用城市杂用水水质》 GB/T18920-2002《污水综合排放标准》 GB8978-1996《地表水环境质量标准》 GB3838-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》 GB18918-2002《污水泵站设计规程》 DBJ08-23-91《泵站设计规范》 GB/T50265《工业企业厂界噪声标准》 GB12348-90《城市污水处理及污染防治技术政策》 建城(2000-124号)《建筑结构可靠度设计统一标准》 GB50068-2001《建筑结构荷载规范》 GB50009-2001《混凝土结构设计规范》 GB50010-2002《无粘结预应力混凝土结构技术规程》 JGJ/T92-93《建筑地基基础设计规范》 GB50007-2002《砌体结构设计规范》 GB5003-2001《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001《给水排水工程构筑物结构设计规范》 GB50069-2002《给水排水工程管道结构设计规范》 GB50332-2002《钢结构设计规范》 GB50017-2001《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》 CECS138:2002《给水排水工程埋地钢管管道设计规范》 CECS141:2002《给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程》 CECS117:2002《建筑地基处理技术规范》 JGJ79-2002《混凝土水池软弱地基处理设计规范》 CECS86：96《室外给水排水和热力工程抗震设计规范》 GB50032-2003《建筑桩基技术规范》 JGJ94-94《建筑工程抗震设防分类标准》 GB50223-2004《工业企业采暖、通风及空气调节设计规范》 GBJ19-87(2001年版)《建筑边坡工程技术规范》 GB50330-2002《湖北省基坑工程技术规程》 DB42/159-2004《供配电系统设计规范》 GB50052-95《10kV及以下变电所设计规范》 GB50053-94《低压配电设计规范》 GB50054-95《通用用电设备配电设计规范》 GB50055-93《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》 GB50062-1997《民用建筑电气设计规范》 JGJ/T16-92《建筑防雷设计规范》 GB50057-2000《建筑设计防火规范》 GBJ16-87(2001年局部修订)《仪表配管、配线设计规定》 HG20512《仪表系统接地设计规定》 HG20513《仪表供电设计规定》 HG20509《控制室设计规定》 HG20508《计算机机房设计规定》 GB201741.2.6城市概况（1）地理位置武当山，又名太和山、仙室山。地处我国中部，位于中国湖北省西北部丹江口市境内，地理方位为东经110°56′15″-111°15′23″，北纬32°22′30″-32°35′06″。南依苍茫千里的神农架原始森林，北临碧波万顷的丹江口水库（南水北调中线工程取水源头），是联合国公布的世界文化遗产地、第一批公布的国家级重点名胜区、道教名山和武当拳发源地。武当山全区312平方公里，城区7.5平方公里，城区现有人口3.8万人。随着武当山文化遗产的申报成功，武当山更是名扬中外，游客如织，旅游经济已成为武当山的经济支柱，旅游、经商流动人口年逾百万，逢节假日游人络绎不绝，最高日旅游人口达到1.2万人。以旅游服务为主的宾馆、餐饮及民营企业约300多家，有十堰市、丹江口市中小型工业企业40多家。武当山城区已成为武当山旅游经济特区的政治、经济、文化中心，是武当山景区的大本营，是武当山景区游客及香客的集散地。襄渝铁路、汉十高速公路、武银高速公路贯穿山麓，武当山飞机场距此70公里，交通方便。（2）社会经济状况武当山旅游经济特区2003年社会经济在平稳、高效中健康发展，其国内生产总值2003年增长10%，达4亿元人民币；综合财政收入增长39%，达6224万元人民币，其中财政收入3724万元。2003年农村人均收入2200元，城镇人均收入则为6000元。（3）自然条件1）地质地貌十堰市武当山特区地貌整体上是城区整个地形为南北高，中间低，东高、西低。武当山大地构造，处于秦岭纪皱系南岭印支带武当山隆起中部，属大巴山脉东延支脉，境内群山林立，山高谷深。山脉走向大体一致，形成一系列峡谷和山间坝槽，盆地与山地相继出现，地形复杂，起伏悬殊，整个地势自西南向东北倾斜。境内最高海拔1612.1米，最低海拔163米，南高北低，相对高差1449.1米。武当山之北为近东西向的丹凤内乡断裂带，其南为东西向的青峰断裂带，其东为南北向的丹江断裂带，其西为近南北向的武当山断裂带，以上四条断裂带相互交切，构成梯形的武当断块。本地区的地震活动，主要集中在武当断块的四角及其边缘，武当山位于断裂带的腹地，属于安全地带。2）气候十堰市武当山特区属北亚热带季风气候区，具有南北过渡属性。春秋季短，冬夏季长。特区温和气温的成因，是因武当山以隔江相望的秦岭东延伏牛山作屏障，东有起伏的岗峦，减缓了南襄隘道沿汉江西贯的冷空气，中有汉水调节，故水域附近冬暖夏凉。多年平均最高气温20.8℃；多年平均最低气温12.0℃；极端最高气温41.5极端最低气温-12.4年均无霜期230-240天左右；最大积雪深度210毫米；年平均日照约1600-2100小时；年平均降雨量1000-1200毫米年平均蒸发量1218毫米；武当山城区主导风向为东、东南风，全年静风频率为57%；山麓多为偏东风，海拔900米以上阵风为东南风多年平均风速2.3m/s；绝对最大风速20.0m/s；瞬时最大风速30.0m/s3）水文以武当山为发源地的河流有剑河、东河和九道河等三条河流。剑河水系：发源于武当山东麓的倒开门，至香炉院入丹江口水库。流域面积47.2平方公里，河流长26.5公里。59年在距老营5公里处的八亩地兴建剑河水库，坝高15米，63年坝高加至24米。总库容155.6万立方米，由于多年淤积，现库容仅70万立方米。东河水系：河源为东西两支，至何家岭汇合为东河，汇入丹江口水库，属汉江二级支流。该河流域面积63.5平方公里，河流长21.1公里。在螃蟹夹子河下游，距离篙口2公里处的三级支流上建有小（二）型水库，该库承雨面积4.7平方公里，总库容18.3万立方米，以农灌为主。在螃蟹夹子河中游段兴建升岩水库，总库容64.4万立方米，有效库容49.5万立方米，为山上片供水主要水源。九道河：属汉江一级支流官山河水系的一条主要支流，该河承雨面积38.8平方公里，河流长度12.75公里。以武当山为发源地的河流，其特点是流域河道狭窄，比降大，暴雨时河水猛涨，雨后河水骤退，迅速流失，呈季节性河道。地下水：该区地质均为火山碎屑岩组、云母石英片岩组和变质火山岩组组成，地下水源缺乏，只有少量裂隙水。4）地震按照国家基本地震烈度区划图划分，十堰市武当山特区基本地震烈度为6度。十堰市武当山特区污水处理厂可行性研究报告项目建设必要性PAGE31武汉市政工程设计研究院有限责任公司2.项目建设必要性2.1城区给水现状及规划武当山自来水公司始建于1983年。1991年建成好汉坡5000m3/d规模的水厂。其水源为剑河水库，剑河水库总库容194万m3（经过加固改造，目前已达340万m3），按照中国市政工程中南设计院设计，规划分期实施，在2002年6月实施了汉江取水工程，汉江水库库容2.9亿立方米，于2003年4月完成新建水厂1.5万m3/d规模。总供水能力达到2.0万m3/d，取水泵船、原水输水管道及水厂按5.0万m3/武当山特区现状人口为3.8万人，现状日平均用水量1.2万m3/d，根据十堰市武当山特区城市总体规划，2020年特区总人口8.69万人，其中城区人口达到6万人，城区用水量将达到3.6万m3/d。2.2城区排水现状及规划2.2.1排水现状城区现有的排水设施紊乱，管道线路短且未形成系统，主要以沟道排水为主。均为合流制排水体制，排水系统不完善。城区整个地形为南北高，中间低，东高、西低。根据武当山经济条件，在短期内还达不到排水分流制，现有沟道污泥淤积，沟道堵塞严重，以致雨、污水排泄不畅，工业污水量虽少，但未经处理直接排入水体，造成许多弊病，不能保证南水北调源头水质。局部低洼地带暴雨后有渍水现象，现有管渠断面偏小，淤塞严重，污水排水不畅。城区污水收集系统实施后，污水汇集点位于皇榜桥。2.2.2排水规划根据《武当山城区总体规划》2003版，关于排水系统的内容概括如下。（1）排水体制根据国家规范的规定，新建城区排水应采用排水分流制，老城区应按照实际情况逐步进行改造和完善，调整管道系统，最终实现整个城区的分流制排水系统。考虑其基础设施投资费用过高，排水体制的变革要因地制宜，近期和远期相结合，先行排除，再解决处理，逐步实现雨、污分流。雨水排放采用分区就近排入河道，以减少投资。（2）排水分区十堰市武当山特区原有老城区仍采用雨污合流制，以后根据实际情况逐步进行改造和完善，调整管道系统，最终实现分流制排放；新建城区采用雨污分流制。具体分区界线与体制分区界线相同。（3）污水管网规划老白路已设置排水沟道，主要应加强管理，定期清淤，保证水流畅通，沿玉虚路、永乐路设置D400-D600，沿皇榜路、车站路设置D400-D600污水干管，其它支管设置最小管径不少于D300。污水主干管设置在沿剑河路，管径为D400-D800。（4）雨水工程在主干管平行的位置设置雨水溢流渠，用来收集雨天时两个片区合流管渠中溢流的雨水量。充分利用和改造现有排水渠，加强城区管网建设，同时每条道路两侧均应埋设D400-D500雨水管道，每25-60米（5）污水处理厂污水处理厂2005年处理规模为1.5万m3/d，2020年处理规模为2万m3/d，规划的污水处理厂与湿地公园相邻。2.3项目建设的必要性2.3.1南水北调水源地水质保持的需要汉江是长江的主要支流，是重要的水资源之一，现状功能为饮用、工业用水、农灌、养殖、娱乐和航运，丹江口水库是南水北调中线工程的水源地。由于十堰市武当山特区城区污水直接排入汉江支流，丹江口水库及汉江水质受到污染，给下游居民的正常生产、生活和工农业生产造成一定的危害。随着国家实施南水北调中线工程建设，如果污水不经处理继续直接排入汉江支流，丹江口水库、汉江水资源环境和汉江沿岸生态环境将急剧恶化。尤其值得关注的是：由于十堰市武当山特区位居丹江口库区内，如果城市污水不经处理直接排入库区，将对库区水质产生污染，国家花巨资兴建的南水北调中线工程将得不到水源保障。防治污染，重在治理污染源。要彻底根治水源地污染问题，就必须从各地的污染源抓起，优先解决好城市的污水处理问题。因此，建设十堰市武当山特区污水处理厂是十分必要的。2.3.2改善汉江沿线人民生活生产的需要武当山特区位于丹江口市库区内，人口密度大于10000人/平方公里。近年来随着地方经济的发展，人口规模迅速扩大，但城区基础设施相对薄弱，至今没有一座污水处理厂。未经处理的大量生活污水直接流入汉江支流，而且还通过支流流入了汉江，影响了部分水域的水质，也直接影响了丹江口水库的水质。十堰市武当山特区污水处理厂的建设将大大改善汉江支流的水质状况，是保护南水北调水源地、实施“源头治理”、保证汉江沿线1000万人民生活质量和生产水平的迫切需要。2.3.3改善投资环境的需要十堰市武当山特区位于鄂西北，南依苍茫千里的神农架原始森林，北临碧波万顷的丹江口水库，是联合国公布的世界文化遗产地、第一批公布的国家级重点名胜区、道教名山和武当拳发源地。优越的地理位置、便利的交通、悠久的文化积淀，为十堰市武当山特区工农业生产、活跃城乡经济等提供了良好的自然环境及资源。十堰市武当山特区城区排水工程的建设将大大改善城区面貌，为创造良好的投资环境及树立特区形象，促进地区经济的发展起到了极积的作用。2.3.4持续发展的需要随着武当山城区的发展，城区人口日益增加，旅游人口数量增加，城区排水量增大，导致绕城剑河河水变黑，河中淤积黑臭污泥，鱼类减少，严重影响了武当山城区人民的生活和城市旅游形象，也对国家南水北调水源产生威胁。因此，实施污水工程是推动特区经济发展、促进特区规模扩张、保障特区可持续、协调发展的客观要求。通过实施污水处理工程，不仅对进一步改善汉江水质、促进特区可持续发展具有显著意义，而且将进一步完善特区基础设施、增强特区服务功能、提高特区品位、改善城市投资环境，对特区的经济发展产生巨大的推动作用，对将武当山特区建成现代化旅游特区具有十分重要和深远现实意义。综上所述，建设十堰市武当山特区城区污水处理厂是贯彻执行国家法律、法规，确保城市可持续发展的重要保障，是保护南水北调中线水源地、实施“源头治理”的迫切需要，也是优化湖北省区域经济结构的现实要求。因此，建设十堰市武当山特区污水处理厂是非常必要和紧迫的。十堰市武当山特区污水处理厂可行性研究报告工程总体方案3.工程总体方案3.1工程设计规模3.1.1设计年限近期至2010年；远期至2020年。3.1.2工程服务范围根据城区总体规划，远期规划服务面积6.8平方公里，规划常住人口6万人。3.1.3污水总量预测在《武当山城区总体规划》2003年版中，预测2005年用水量为2.5万m3/d，污水处理量为1.5万m3/d，2020年用水量为5.0万m3/d，污水处理量为2.0万m3/d。总规当中对污水量的预测缺乏分项依据，因此本报告采用两种污水量预测方法对城区污水进行测算，两种方法综合测算结果近期污水量为1.81万m3/d，远期污水量为2.71万m3/d。城市污水量测算方法常用的有三种：分项指标法、综合污水量标准法和数理统计法。分项指标法是对生活污水量和工业废水量进行分项计算，生活污水量按人均生活污水排水定额进行计算，工业废水量按规划万元产值排水量进行计算；综合污水量标准法是按人均综合污水量指标（包括生活污水和工业废水）进行计算；数理统计法是根据以往历年城市污水量统计资料，从中找出污水量增加的规律，在此基础上预测今后的污水量，它需要较长年限的统计资料，而缺乏历年污水排放总量统计资料，因此，本工程按分项指标法和综合污水量标准法进行污水量预测。由于武当山作为旅游区的特殊性，流动人口所占比例较大，因此排水量计算时须计入这一部分。根据武当山特区的现状与发展规划，现状城区人口为3.8万人，日平均用水量1.2万m3/d，近期2010年城区常住人口4.8万人，最大日旅游人口1.2万人，合计6.0万人；远期2020年城区常住人口6万人，预计旅游人口将会有所增长，最大日旅游人口2.2万人，合计8.2万人（见《武当山城区总体规划》）。依据规划测算污水量如下。方法一：分项指标法（1）生活污水量规划近期和远期生活用水量标准分别为220L/人.d和250L/人.d（参见《室外给水设计规范》GB50013-2006），生活污水量按生活用水量的80%计，则近、远期生活污水量标准分别为176近期：1.06万m3/d远期：1.64万m3/d（2）工业废水量工业废水量通常按工业企业万元产值排水量进行计算。根据《武当山城区总体规划》提供数据，武当山城区近期2010年工业产值达到9.5亿元，远期2020年达到14亿元，近期、远期万元产值排水量指标分别取25m3/万元，20m3近期：0.65万m3/d远期：0.76万m3/d（3）其它污水量其它污水量主要指管道渗入、错接进入污水管道的冲洗市政施工用水和少量雨水等产生的污水量，通常按生活污水和工业废水量总和的10%计算。则其它污水量分别为：近期：0.17万m3/d远期：0.24万m3/d（4）污水总量将上述生活污水量、工业废水量和其它污水量相加，得出污水总量分别为：近期：1.88万m3/d远期：2.65万m3/d方法二：综合污水量标准法武当山现状平均日综合用水量0.316万m3/(万人.d)，日变化系数1.5，2010年按照用水量年增长率3%考虑，2010-2020年按照用水量年增长率2%考虑，结合《城市给水工程规划规范》GB/T50282-98及《武当山城区总体规划》，确定武当山特区近期城区单位人口综合用水量为0.54万m3/(万人.d)，远期城区单位人口综合用水量为0.63万m3/(万人.d)。根据《城市排水工程规划规范》GB50318-2000，武当山城区城市污水排放系数取为0.8，日变化系数1.5。近期污水量预测：6.0×0.54×0.8/1.5＝1.73万m3/d远期污水量预测：8.2×0.63×0.8/1.5＝2.77万m3/d两种方法综合测算结果近期污水量为1.81万m3/d，远期污水量为2.71万m3/d。3.1.4工程设计规模根据总污水量预测，确定污水处理厂的设计规模为：近期Q=2.0万m3/d远期Q=3.0万m3/d3.2进出水水质3.2.1原水水质本工程设计进水水质主要参照城区排水系统实测水质结果、设计规范建议值（统计结果）和相似类型城市污水处理厂进水水质等三方面因素确定。（1）实测水质资料丹江口市环境监测站2006年8月对武当山特区的广场口及铁路桥下口两个点排放的污水进行了监测，检测结果见表3-1。表3-1武当山特区污水处理厂环评本底监测结果表点位时间PHSS（mg/L）COD（mg/L）BOD（mg/L）氨氮（mg/L）总磷（mg/L）总氮（mg/L）广场口8月3日8.141151808520.92.5635.218月5日8.221412028926.22.6737.8铁路桥下口8月3日8.2487974520.52.2430.78月4日8.291864223.62.1939.0由于监测取样所代表的是一点一刻的水质数据，因此，作为设计水质取值的一个参考。（2）设计规范建议值按近年我国实测资料和设计规范规定，生活污水中的BOD5及SS值，分别在20-35g/cap.d和35-50g/cap.d范围。以BOD5=30g/cap.d,SS=40g/cap.d,BOD5/COD=0.5计算，如生活污水量为200L/cap.d，则生活污水水质为：BOD5=30/0.2=150mg/L；COD=2×BOD5=300mg/L目前居民生活用水量较大，工业废水所占比例不多，生活污水水质指标宜取低值。1）二汽精铸厂工业废水由于水量较大，污染程度较重，要求在完善现有处理设施的基础上，独立处理，全部达到国家污水综合排放标准（GB8978-1996）的二级标准，并严格控制重金属含量，再进入城区污水管道系统。其主要污染物指标为PH为6-9、石油类≤10mg/L、BOD5≤60mg/L、COD≤150mg/L、SS≤200mg/L、氨氮≤25mg/L、TP≤1.0mg/L。2）工业园区的工业废水应收集集中处理达到国家污水综合排放标准的二级标准（GB8978-1996）的二级标准。（3）国内部分城市污水处理厂实际进水水质及设计进水水质见表3-2。表3-2国内部分污水厂进水水质表水质指标项目水质指标项目污水厂污水厂BOD5(mg/L)CODcr(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)1桂林第一污水厂60110.0100.02桂林第四污水厂91.0144.898.014.76.53珠海香洲水质净化厂75.5158.9222.512.43.24珠海吉大水质净化厂86.4217.8193.65广州大坦沙污水厂45.78103.8102.5620.62.156广州经济技术开发区污水厂113.0235.0158.012.11.17昆明第一污水厂78.0212.5102.32319.53.24上表中数据除广州大坦沙污水厂、广州经济技术开发区污水厂外，均为工业相对较少的旅游区，对武当山特区污水厂有较好的参考性。综合以上因素，并结合本工程实际情况，拟定本工程设计进水水质见表3-3。表3-3本工程设计进水主要水质指标项目CODcrBOD5SSTNNH3-NTP设计进水(mg/L)250110150352533.2.2出水水质及处理程度本工程最终受纳水体为丹江口水库，按照南水北调工程中线水源地环境保护的要求，库区城市生活污水处理厂排放标准应执行国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)规定的一级A排放标准，因此，确定污水处理厂设计出水水质见表3-4。表3-4本工程设计出水主要水质指标项目CODcrBOD5SSTNNH3-NTP设计出水(mg/L)≤50≤10≤10≤15≤5（8）≤0.5说明：括号外数值为水温>12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12本工程设计进、出水主要水质指标及处理程度见表3-5：表3-5污水处理厂设计进、出水主要指标水质项目CODcrBOD5SSTNNH3-NTP进水(mg/L)25011015035253出水(mg/L)≤50≤10≤10≤15≤5（8）≤0.5处理率≥80%≥91%≥93%≥57%≥80%≥83%3.3污水收集系统及排水体制3.3.1城市污水收集系统原老城区排水体制是雨污合流制，按照十堰市武当山特区总体规划要求，将其改造成截流式合流制，在新城区采用雨污分流制排水系统。老城区污水汇集点位于皇榜桥，在皇榜桥下游400m左右屈家湾设置污水提升泵站，污水经提升送入污水处理厂处理。在新城区中，通过支管将街区污水收集至污水干管，污水提升泵站附近的就近汇入提升泵站，距离较远的压力提升后就近送入污水压力干管，送往污水厂进行处理。3.3.2排水体制：根据区总体规划，排水体制采用合流制、分流制并存的方式，在建成区采用合流制，规划西区和东区采用分流制。3.4受纳水体处理出水流入规划中的湿地公园后进入汉江支流，经过支流流入汉江，最终进入丹江口水库。3.5污水厂厂址选择污水处理厂位置的选择，应符合城镇总体规划和排水工程总体规划的要求，并应根据下列因素综合确定：在城镇水体的下游，同时满足在城市集中供水水源的下游至少500m；在城镇或工厂夏季主导风向的下方；有相对良好的工程地质条件；少拆迁、少占农田、有一定的卫生防护距离；有扩建的可能；便于污水污泥的排放和利用；厂区地形不受水淹，有良好的排水条件；有方便的交通、运输和水电条件。另外，还应考虑以下因素：厂址与规划居住区或公共建筑群的卫生防护距离应根据当地具体情况，与有关环保部门协商确定，一般不小于300m。厂址应尽量设置在地形有适当坡度的城镇下游地区，使污水有自流的可能，以节约动力消耗。十堰市武当山特区政府提供了三个预选厂址，分别是梁家湾厂址、薛家湾厂址和石家庄四组厂址。现从工程技术及经济角度对石家庄四组厂址（厂址Ⅰ）、薛家湾厂址（厂址Ⅱ）和梁家湾厂址（厂址Ⅲ）进行分析比较。详见表3-6。从表中比选结果看，在三套厂址方案中，厂址Ⅱ、Ⅲ方案位于规划城区中间，不适合做污水处理厂。厂址Ⅰ石家庄四组位于城市水体最下游，无论在现在还是将来对整个城市影响最小。综合以上各因素，考虑优选石家庄四组厂址（厂址Ⅰ）。具体位置见附图1。表3-6厂址方案比较表厂址影响因素厂址Ⅰ石家庄四组厂址厂址Ⅱ薛家湾厂址厂址Ⅲ梁家湾厂址推荐厂址在城市中位置规划城区下游规划城区中间规划城区中间厂址Ⅰ工程地质条件较好较好较好厂址Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ交通、水电状况一般较好较好厂址Ⅱ、Ⅲ厂区扩充余地有有有无差异地形地貌好差较好厂址Ⅰ、Ⅲ居民拆迁费无无无无差异远离居民区远离未来距离较近未来距离较近厂址Ⅰ污水污泥排放利用较好差差厂址Ⅰ综合以上因素厂址Ⅰ十堰市武当山特区污水处理厂可行性研究报告污水处理厂方案设计4.污水处理厂方案设计4.1设计原则（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；（2）从武当山特区的实际情况出发，在城区总体规划的指导下，使工程建设与城市的发展相协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益；（3）根据设计进水水质和出厂水质要求，所选污水处理工艺力求技术先进、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用；（4）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；（5）为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件，本工程设备尽量采用国内优质产品；（6）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，采用双回路电源，且污水厂运行设备有足够的备用率；（7）在污水厂征地范围内，厂区总平面布置力求在便于施工、便于安装和便于维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地，扩大绿化面积，并留有发展余地。使厂区环境和周围环境协调一致；（8）厂区竖向设计力求减少厂区填方量和节省污水提升费用；（9）厂区建筑风格力求统一、简洁明快、美观大方，并与周围景观相协调；（10）积极创造一个良好的生产和生活环境，把武当山特区污水处理厂设计成现代化的园林式工厂。4.2污水处理厂工艺方案设计4.2.1污水处理方法的选择污水处理方法的选用是与进水水质特点及排放所要求达到的处理程度密切相关的。我国现行《室外排水计划规范》（GB50014-2006）的中对各种主要流程，列有推荐的处理效率（即污染物去除率），见表4-1。表4-1主要流程推荐的处理效率处理程度处理方法主要工艺处理效率（%）SSBOD5一级沉淀沉淀40-5520-30二级活性污泥法初次沉淀、曝气、二次沉淀70-9065-95生物膜法初次沉淀、生物膜法60-9065-90从表4-1可见，二级活性污泥法的处理效率最高，但常规二级处理工艺仅能有效地去除BOD5、COD和SS，而对氮和磷的去除是有一定限度的，氮的去除率为10-20%，磷的去除率为12-19%，达不到本工程对氮和磷去除率的要求。因此，必须采用污水脱氮除磷工艺。在常规二级活性污泥法中，不同的污染物是以不同的方式去除。（1）SS的去除污水中SS的去除主要靠沉淀作用。污水中的无机颗粒和有机颗粒靠自然沉淀作用或靠活性污泥絮体的吸附、网络作用，与活性污泥絮体同时沉淀被去除。污水厂尾水中悬浮物浓度不仅涉及到出水SS指标，出水中的BOD5、COD、TP等指标也与之有关。这是因为组成水中悬浮物的主要是活性污泥絮体，其本身的有机成分就很高，较高的悬浮物含量会使得水中的BOD5、COD、TP均增加。因此，控制污水厂尾水的SS指标是最基本的，也是很重要的。为了降低出水中的悬浮物浓度，应在工程中采取适当的措施，例如采用适当的污泥负荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能、采用较小的二次沉淀池表面负荷、采用较低的出水堰负荷、充分利用活性污泥悬浮层的吸附网络作用等。在污水处理方案选用合理、工艺参数取值恰当和单体设计优化的条件下，完全能够使尾水SS指标达到30mg/L以下，要达到10mg/L以下，须采取后续处理工艺。（2）BOD5的去除

污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代谢作用，然后将污泥与水进行分离来完成的。

活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。在这种合成代谢与分解代谢的过程中，溶解性有机物（如低分子有机酸等易降解有机物）直接进入细胞内部被利用，而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质，因此，可以使处理后污水中的残余BOD5浓度很低。根据国内外有关设计资料，在污泥负荷为0.3kgBOD5/kgMLSS·d以下时，就很容易使得出水BOD5保持在30mg/L以下。要使BOD5达到10mg/L以下，还要采取进一步的处理措施或调整设计参数。（3）COD的去除污水中COD去除的原理与BOD5基本相同。COD的去除率取决于原污水的可生化性，它与城市污水的组成有关。对于那些主要以生活污水及其成分与生活污水相近的工业废水组成的城市污水，BOD5/COD比值往往接近0.5甚至大于0.5，污水的可生化性较好，出水COD值可以控制在较低的水平。而成分主要以工业废水为主的城市污水，或BOD5/COD比值较小的城市污水，污水的可生化性较差,处理后污水中剩余的COD会较高。本工程要满足出水COD≤50mg/L，采用传统工艺有难度。4.2.2生物脱氮除磷基本原理污水脱氮除磷可供选择的处理方法通常有生物处理法及物理化学法两大类。国外从六十年代开始曾系统地进行了脱氮除磷的物化处理方法研究，研究结果认为物化法存在药耗量大、污泥多、运行费用高等的缺点，因此，城市污水处理厂一般不推荐采用。从七十年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法生物脱氮除磷，我国从八十年代初开始研究生物脱氮除磷技术，在八十年代后期逐步在生产中应用。目前，采用的生物脱氮除磷工艺为厌氧-缺氧-好氧活性污泥法等。（1）生物脱氮在硝化与反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、pH值以及反硝化碳源。生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，要有足够的污泥龄；反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要有充足的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。按照上述原理，要进行脱氮，必须具有缺氧/好氧过程，可组成缺氧池和好氧池，即所谓A/O系统。A/O系统设计中需要控制的主要参数就是要有足够的污泥龄和适当的进水碳氮比。（2）生物除磷生物除磷是在厌氧条件下，污水中溶解性可快速降解有机物转化成的发酵产物（VFA），在起始阶段迅速被聚磷菌吸收，并转化为PHB(聚β羟丁酸)储存起来。细胞内的聚磷在VFA的诱导下水解成正磷酸盐释放到水中。当这些聚磷菌进入好氧条件时就降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和吸收磷，形成含磷量高的污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。影响生物除磷的因素是要有厌氧条件(DO＝0)，同时要有可快速降解的有机物，即BOD5/P比值适当；希望含磷污泥尽快排出水处理系统，以免污泥中的磷释放又返回到液体中。按照上述原理，要进行除磷，必须具备厌氧/好氧过程，因此，在同时需脱氮除磷的污水处理系统中就形成A2/O系统，见图4-1。图4-1污水除磷脱氮系统示意根据污水处理厂设计进水水质和要达到的出水水质标准，本工程最合适的处理工艺是生物脱氮除磷工艺，在满足生物脱氮除磷要求的前提下，BOD5、COD和SS的去除都可以满足排放标准要求。4.2.3生物脱氮除磷工艺的可行性BOD5/N/P的比值是影响生物脱氮除磷的重要因素，氮和磷的去除率随着BOD5/N和BOD5/P比值的增加而增加。从理论上讲，BOD5/N＞2.86才能有效地进行脱氮，实际运行资料表明，BOD5/N＞3时才能使反硝化正常运行。在BOD5/N＝4-5时，氮的去除率大于60%，磷的去除率也可达60%左右。对于生物除磷工艺，要求BOD5/P＝33-100，且BOD5/N≥4。本工程进水BOD5/N=4.4,BOD5/P=36.67，能满足生物脱氮除磷工艺对碳源的要求，采用生物脱氮除磷工艺是可行的。本工程若设初沉池,经过初沉池沉淀之后的污水(即进入曝气池的污水)BOD5/N和BOD5/P值见表4-2。表4-2初沉池出水BOD5/N和BOD5/P值停留时间(h)BOD5/NBOD5/P0.5-1.02.5129.331.0-1.52.3627.50>1.52.2025.67将表4-2中BOD5/N和BOD5/P值与污水厂进水的比值进行比较，可以发现，对于不同停留时间的初沉池，其出水BOD5/N和BOD5/P值均下降，初沉池停留时间越长，比值下降越多。而该比值的下降，会使系统的脱氮除磷效果降低，使出水水质得不到保证。因此,本工程不设初次沉淀池。4.2.4污水生物脱氮除磷工艺（1）通常污水生物脱氮除磷工艺目前，用于城市污水处理具有一定脱氮除磷效果的污水处理工艺大致分为两大类：第一类为按空间进行分割的连续流活性污泥法；第二类为按时间进行分割的间歇式活性污泥法。1）按空间分割的连续流活性污泥法按空间分割的连续流活性污泥法是指各种处理功能如进水、曝气、沉淀、出水在不同的空间(不同的池子)内完成。目前，较成熟的工艺有：传统A2/O法、氧化沟法和AB法等。（a）传统A2/O法传统A2/O法污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物、氮和磷得到去除。其流程简图见图4-2。图4-2传统A2/O法污水处理系统流程图本工艺在系统上是最简单地同步除磷脱氮工艺，总水力停留时间小于其它同类工艺，由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此脱氮除磷效果较好。同时厌氧、缺氧和好氧交替运行可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，有利于污水与污泥的分离。而且运行中厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌，运行费用低。目前，该法在国内外使用较为广泛。为了解决回流污泥中过多的硝酸盐对厌氧放磷的影响，产生了UCT工艺。与传统A2/O法相比，UCT工艺不同之处在于污泥先回流至缺氧池,再将缺氧池部分混合液回流至厌氧池，从而减少了回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响。但是UCT工艺增加了一次回流，多一次提升，运行费用将增加。

为了解决传统A2/O法回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响而又不增加提升的次数，可将回流污泥进行两点回流，大部分污泥回流至缺氧池，少部分污泥回流至厌氧池。

（b）氧化沟法

Orbal氧化沟，由外到内分别形成厌氧、缺氧和好氧三个区域，采用转碟曝气。由于从内沟（好氧区）到中沟（缺氧区）之间没有回流设施，所以总的脱氮效率较差。在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免地会带入相当数量的溶解氧，使得除磷效率较差。D型氧化沟为双沟交替工作式氧化沟，由池容完全相同的两个氧化沟组成，两沟串联运行，交替地作为曝气池和沉淀池，不单设二沉池。D型氧化沟的缺点主要是池容积和曝气设备利用率低。为了达到脱氮目的，在D型氧化沟的基础上又发展了半交替工作式的DE型氧化沟，该沟设有独立的二沉池和回流污泥系统，两沟交替进行硝化和反硝化。T型三沟式氧化沟集缺氧、好氧和沉淀于一体，两条边沟交替进行反应和沉淀，无需单独的二沉池和污泥回流，流程简洁，具有生物脱氮功能。由于无专门的厌氧区，生物除磷效果差。而且，由于交替运行，总的容积利用率低(约55%)，设备总数量多。为了达到除磷脱氮目的，提高设备利用率，结合DE型氧化沟的特点，可以组合成半交替工作式的DT型氧化沟，该沟具有独立的二沉池和回流污泥系统，三条沟根据进水水质、水量的变化，交替进行硝化和反硝化。为提高磷的去除率，以Orbal氧化沟为原型，外增设1条厌氧沟，共四条沟，由4条同心环形沟组成。四沟式氧化沟的特点是从外到内的三条沟的溶解氧浓度由低到高递增，称之为“0、0、1、2”（外沟溶解氧为零，中间两沟溶解氧分别为0mg/L、1mg/L，内沟溶解氧为2mg/L）工艺，由外到内形成厌氧、缺氧及好氧区域，以满足生物脱氮除磷的要求。污水及回流污泥由外沟进入，处理后出水从内沟流入二沉池。四沟式氧化沟的优点是内沟容积小，只需相对较小的充氧量就可以将溶解氧水平维持在2mg/L水平，容积较大的中沟因溶解氧较低，氧的传质效率较高，充氧效率也较高，外沟为厌氧区域，只需很少的搅拌能量，因此四沟式氧化沟的总能耗较低；对于合流制排水系统，在暴雨期间水力负荷增大时，可以将污水由中沟甚至内沟引入，外沟只作“闷曝”可以避免活性污泥的流失。（c）AB法AB法是一种生物吸附——降解两段活性污泥法，A段负荷高，曝气时间短，仅0.5h左右，污泥负荷高达2-6kgBOD5/kgMLSS.d，B段污泥负荷较低，为0.15-0.30kgBOD5/kgMLSS.d。该法对有机物、氮和磷都有一定的去除率，适用于处理浓度较高、水质水量变化较大的污水，通常在原污水BOD5≥250mg/L，AB法才有明显的优势。本工程设计进水BOD5为120mg/L，采用AB法显然不太合适。2）按时间分割的间歇式活性污泥法（a）传统SBR法其反应是在同一容器中进行。在同一容器中进水时形成厌氧（此时不曝气）、缺氧，而后停止进水，开始曝气充氧，完成脱氮除磷过程，并在同一容器中沉淀，再通过撇水器出水，完成一个程序。这种方法与以空间进行分割的连续流系统有所不同，它不需要回流污泥，也无专门的厌氧区、缺氧区、好氧区，而是在同一容器中，分时段进行搅拌、曝气、沉淀，形成厌氧、缺氧、好氧、沉淀过程。这种方法，总容积利用率低，一般小于50%，因此适用于较小污水量场合。（b）ICEAS法及CAST法目前，国内昆明第三污水处理厂采用了ICEAS工艺，设计规模为15万m3/d，已建成投入运行。（c）Unitank法（d）MSBR法MSBR法是一种改良型序批式活性污泥法，是八十年代后期发展起来的技术，目前专利技术归美国芝加哥附近的AquaAerobicSystem，Inc所有。其实质是A2/O系统后接SBR，具有A2/O生物除磷脱氮效果好和SBR的一体化、流程简洁、不需二沉池、占地面积小和控制灵活等特点。缺点是需要污泥回流和混合液回流，所需潜污泵较多，总容积利用率仅为73%，而且其技术不是很成熟。（2）新型生物-生态污水处理工艺：IBR--酶促深床湿地工艺1）技术来源和背景本技术源自华中科技大学主持的国家“十五”863重大科技专项中的高技术研究课题“城镇污水生物-生态处理技术与示范”的成果。该项成果通过示范工程的完善与发展，现已经成为适合中小城市污水处理的成熟技术。该工艺具有投资低、运行费用低、管理要求低，污泥量少的特点。同时，生态处理部分也容易与武当山规划的湿地景观融为一体，与旅游区生态环境相应生辉。2）工艺流程和基本原理（a）工艺流程该项组合技术将IBR生物反应池与酶促湿地系统通过技术集成和优化组合，形成城市污水处理与回用的高效率低运行成本的生物/生态组合工艺。工艺流程详见图4-3。图4-3IBR--酶促深床湿地工艺图（b）基本原理IBR生物反应池：IBR（IntermissionBiologicalReactor）是一种集反应与沉淀于一体的生物反应池。该池利用设置于两区底部交界处的三相分离器有机地将反应区与沉淀区结合起来，形成沉淀污泥自滑回流至生物反应区的一体化生物反应器。该反应池采用连续进水，间歇曝气方式运行。通过调节曝气、搅拌、静沉时间比例来营造出污水在反应池中的多级AA/O状态，使污水在反应池中得到最佳状态的脱N除P工况，以最大限度地去除N和P。根据原污水水质、水量、水温、季节变化调节生物反应池曝、搅、沉周期，使反应池出水中残余负荷与酶促湿地净化能力相适应，最大限度地利用后续湿地的处理能力，从而实现生物反应池曝气量最小，系统整体节能的目的。污水处理厂配置远程集中自控系统，可以根据原污水水质、水量、水温与季节变化，在充分利用生态系统处理能力的前提下，灵活自动地控制生物反应池的运行模式，使生物反应池利用现行的好氧生化处理法的1/3-1/2能耗，获得相当于好氧生化处理2/3以上的处理效率，在保证出水水质的情况下，实现系统的能耗最小化。酶促湿地系统：酶促湿地系统是基于人工湿地(ConstructedWetlands)的基本原理的深化应用，它综合了表面流湿地(SurfaceFlowWetlands)和潜流湿地(SubsurfaceFlowWetlands)的特点，在湿地中填入具有对生物酶起促进作用的专利填料，与传统的生物处理工艺相比，其作用机制及处理系统中物质的变化过程有较大差异。污水进入酶促湿地系统，湿地中的酶促填料和植物根系中生长了大量的微生物形成生物膜，污水流经酶促湿地系统时大量的悬浮物（包括不溶性有机物）被截流而沉淀在基质中，有机质通过生物膜的吸附生物降解与植物的吸收得以去除；湿地床层中，植物根系具有较强的输氧作用，可使根系周围的微生态环境中保持较高的溶解氧，并依次形成好氧、缺氧和厌氧环境，保证了污水中的N、P不仅能被植物及微生物作为营养成份直接吸收，还可以通过硝化、反硝化作用及微生物对磷的过量积累作用而从污水中去除，最后通过湿地首端部分基质的定期清洗（5-8年清洗一次）和栽培植物的收割而最终使污染物质从系统中去除。湿地表面种植优选根系发达、成活率高、生长周期长的植被，确保其处理性能好且具有景观效果。冬季低温适应性原理：生物-生态工艺的组合在废水水温大于12℃以上时，生态处理部分的处理能力得到充分发挥，当处于冬季低温冰冻时，酶促湿地的处理能力受到一定的抑制。根据武当山的季节性气候变化，进行植物配伍。春、夏、秋三季植物种类丰富，长势旺盛，吸收能力强。冬季时，暖季植物枯萎，此时选种当地长势良好，吸收能力强的土著植物，保持冬季湿地的处理效果。同时，这种工况下还通过调整生物处理部分的工作状态，加大IBR生物反应器的IBR-酶促深床湿地工艺把除磷、脱氮和降解有机物三个生化过程合理的结合起来，提供了多样的反应条件。这就能够用简单的流程，尽量少的构筑物，完成复杂的处理过程，给工程实施创造方便条件。（c）处理效果分析武当山的气候属于鄂西北山区气候，季节性气候分明，每年3月中旬至12月中旬，属于气温较高的暖季，该季节中水温在12℃以上，12月中旬至次年3月中旬是气温较低的冷季，此时污水温度小于12暖季（水温>12℃暖季时，IBR承担50%-60%的去除负荷。IBR生物处理池采用如下时间比范围内运行：曝气/搅拌/静沉＝（2-3）h/（1-1.5）h/1h。其曝、搅、沉的时间比在此范围之内，根据进水水质不同而予以调节，达到最佳的脱氮除磷效果。由于IBR连续进水，并按时间序列间歇曝气运行，从而形成时空上的AA/O交互模式。在曝气时段完