1、污水处理厂升级改造项目建设可行性研究报告1编制依据、原则和范围1.2 编制主要基础资料1.污水治理工程五龙口污水处理厂可行性研究报告中国市政工程华北设计研究院、市政工程勘测设计研究院 （2002年2月）2.污水处理厂工程初步设计中国市政工程华北设计研究院（2003年3月）3. 污水处理厂实测水质资料郑州市五龙口污水处理厂4. 污水处理厂一期工程施工图5.污水处理厂场地岩土工程勘察报告（详勘）河南省工程水文地质勘察院（2003年5月）1.3 编制原则1. 贯彻国家关于环境保护的政策，执行国家的有关法规、规范及标准。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，
2、减轻城市污水排放对郑州市地表水、地下水造成的污染，改善城市水体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. 将污水处理现状和新建、改造工程作为一个系统工程统筹考虑，确保污水处理工程总体的合理性、先进性和经济性，充分考虑现有工程设施同改造工程的合理衔接。4. 污水处理工艺在满足出水水质的前提下，因地制宜力求技术先进可靠、经济合理、管理简单、高效节能、操作方便、成本低、占地少。为便于运行管理，同污水处理厂一期工程现有处理构筑物有机的结合起来。5. 积极稳妥地采用新技术、新工艺、新设备和新材料。6. 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。87
3、 设备选择国内先进、可靠、高效，运行管理方便、维修、维护简便的污水处理专用设备，同时积极稳妥地引进先进设备，提高工程设施运行的可靠性。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，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。11. 构筑物设计及设备选型充分考虑在生产运行中具有较大的灵活性、适应性和耐冲击负荷能力。1.4 编制范围本工程可行性研究报告的编制范围为郑州市
4、五龙口污水处理厂一期工程厂内建构筑物改造及新建处理构筑物。1.5 采用的主要规范及标准1.5.1 设计规范(1)室外排水设计规范 (GB50014-2006)(2)混凝土结构设计规范 (GB50010-2002) (3)建筑地基基础设计规范 (GB50007-2002) (4)建筑结构荷载规范(2006年局部修订条文) (GB50009-2001)(5)建筑抗震设计规范 (GB50011-2001)(6)建筑物防雷设计规范 (GB50057-94)(2000年版)(7)给水排水工程构筑物结构设计规范(GB50069-2002)(8)建筑设计防火规范 (GB50016-2006)(9)采暖通风与
5、空气调节设计规范 (GB50019-2003)(10)工业企业噪声控制设计规范 (GBJ 87-85)(11)自动化仪表工程施工及验收规范 (GB50093-2002)(12)分散型控制系统工程设计规定 (HG/T20573-95)(13)控制室设计规定 (HG/T 20508-2000)(14)仪表系统接地设计规定 (HG/T 20513-2000)(15)仪表供电设计规定 (HG/T 20509-2000)1.5.2 设计标准(1)地表水环境质量标准 (GB3838-2002)(2)城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB18918-2002)(3)农用污泥中污染物控制标准 (GB4284-8
6、4)(4)环境空气质量标准+修改单 (GB3095-1996)(5)污水综合排放标准 (GB8978-1996)(6)污水排入城市下水道水质标准 (CJ3082-1999) (7)城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准(CJJ31-89)(8)城市污水处理工程项目建设标准(修订) (建设部主编2001.6.1施行)(9)城市污水生物脱氮除磷处理设计规程(CECS149：2003) 2项目概况2.1 城市概况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。郑州市是一座具有3500多年历史的文化名城，也是一座
7、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。郑州市是河南省的省会，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)。辖区面积为7446.2km2，其中市区面积为1010.3km2。至2005年底辖区总人口760万人，中心城区人口348万人。建成区面积262km2。2.2 自然概况2.2.1 地形地貌郑州市位于伏牛山脉向黄淮平原过渡的交接带，地理坐标为：东经1132611352，北纬43363457。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
8、度一般为千分之三点四。2.2.2 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50m1000m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70130kPa之间。地震基本烈度为七度。2.2.3 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
9、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：西偏北夏季盛行：南偏东春、秋季则交替出现风 速：多年最大风速：18m/s年平均风速：3.2m/s2.2.4 水系郑州市区西部和南部高，地下水在10m以下；北部和东北部较低，地下水位较浅，约在地面下1.52.5m；中部地区地下水位在7m以下，属浅层水。由于大气降水入渗补给，地下水位受季节影响较大。郑州市市内的地表水属淮河流
10、域、沙颖河水系，流经该市的天然河流主要有贾鲁河和贾鲁河的支流、金水河、熊耳河、七里河。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
11、纳沿河两岸的生活和工业废水。七里河：七里河源于新郑小桥乡楚家脑村东。流域面积741km2，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。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。贾鲁河：贾鲁河发源于新密市山区圣水峪一带，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，
12、库容6780万m3，为郑州市备用水源。1972年在水库下游河道上修建一座人工坝，引入黄河水，形成郑州市西郊水源地西流湖，库容量125万m3。贾鲁河全长230km(市区段40km)。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。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
13、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。2.2.5 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30100m3/h，水质较好，
14、是郊区农业用水的主要水源。2) 中深层地下水含水层顶、底板埋深在60350m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6080m3/h。3) 深层地下水含水层埋藏深度为350800m，厚70-155m，含水层岩组为上第三系上部的中、粗砂，单井出水量1321m3/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-
15、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。2.3 给水现状及规划2.3.1 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37104m3/d；白庙水厂位于市区的北部，日供水能力36104m3/d 。地下水水厂三座，其中石佛水厂位于市区西北部，日
16、供水能力10104m3/d；东周水厂位于市区东部，日供水能力20104m3/d；市区井水厂日供水能力5104m3/d。据相关资料，企事业自备井水源供水能力16104m3/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（104m3/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）市区井水厂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、节水办现状统计资料，郑州市19982005年现状供水量见表2-2。199820
17、05年郑州市现状供水量表(平均日)表2-2年限项目供水量19981999200020012002200320042005自来水公司供水量(104m3/d)74.4067.7764.07595658.359.2958.93自备水源供水量(104m3/d)12.4212.0011.169.648.226.85.735.13总供水量(104m3/d)86.8279.7775.2368.6464.2265.165.0264.06用水增长率(%)-8.12-5.69-8.76-6.441.37-0.12-1.48由表2-2可以看出，19982005年总供水量稳中有降，自来水公司供水和自备水源供水量逐年下
18、降。据分析，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。2.3.2 供水规划根据规划，2010年郑州市区规划总供水能力为170104m3/d，具体见表2-3。2010年郑州市规划供水能力表表2-3 水源水量（104m3/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1702.3.3 水厂建设与节约用水2010年前建成石佛
19、、东周水厂，新建贾寨等水厂，城市供水总量为170104m3/d，其中，地下水源65104m3/d，南水北调水源25104m3/d，黄河水源80104m3/d。加强城市计划用水和节约用水，把郑州建成节水型城市，严格限制高耗水工业的发展，提高工业用水重复利用率，2000年重复利用率达到69%以上，2010年达到73%以上，城市民用建筑要使用节水型设备，加强对自备井的管理，杜绝浪费用水现象。 2.4 城市排水现状及存在的问题2.4.1 排水系统现状1) 排水管网现状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。2005年郑州市共有排水管道总长1121.79km，其中污水管道563
20、.34km。郑州市总体规划城市建设为“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。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。2) 污水处理设施现状郑州市目前建成和在建的共有3座城市污水处理厂，分别是王新庄污水处理厂（2000年建成，40104m3/d），五龙口污水处理厂（2009年建成，20104m3/d），马头岗污水处理厂（2007年建成，30104m3/d）。2.4.2 排水系统存在问题及水域污染概况1. 污水支管不
21、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. 水污染概况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。根据环保部门的监测结果，郑州市多条河流CODcr、BOD5、石油类、非离子氨均为超V类水体。2.4.3 污水处理设施存在的问题近年来，郑州市的经济发展迅速，目前已形成了门类较齐全的综合性工业体系。其主要工业为纺织、冶金、化工、铝业、食品、轻工、电力等。工业企业排放的废水量大，浓度较高，水质复杂，对环境的污染更为严重。目前全市企业内虽有污水
22、处理设施，但由于种种原因，仍有部分未经处理或处理不达标的废水排入水体，加剧了市区内地面水体的污染程度。2.5 一期工程服务范围五龙口污水处理厂一期工程的服务范围是郑州市市区京广铁路西南、嵩山路以西、西三环以东、淮河路以北的区域，服务面积约27 km2，详见附图1。此区域为郑州市西部的工业聚集区。随着郑州纺织产业园区的规划建设，现有区域内的纺织、印染及部分相关企业将逐步外迁。2.6 五龙口污水处理厂一期工程概况2.6.1 污水处理厂概况郑州市五龙口污水处理厂位于郑州市西北部，东临规划的蓝天路，北为环保北路，西侧毗临冉屯东路，南侧为五龙口南路，总占地13.06 ha。污水处理厂设计规模为10104
23、m3/d，污水经处理后其中5104m3/d进行再生水处理，其余排入五龙口明沟经贾鲁河后入沙颖河最终入淮河。再生水处理后输送至金水河和熊耳河，补充河流水量，形成景观效果。五龙口污水处理厂现有人员总数为73人，包括生产人员（直接生产人员和辅助生产人员）、管理技术人员和勤杂服务人员。2.6.2 处理工艺目前污水处理厂一期工程污水二级处理采用改良氧化沟二级生物处理工艺，再生水处理采用混凝、沉淀、过滤、消毒工艺，污泥处理采用污泥浓缩脱水工艺。污水处理厂工艺流程见图2-1、2-2。图2-2 一期工程再生水处理工艺流程框图2.6.3 污水处理厂设计进水水质一期工程设计进水水质为：pH 69CODcr 500
24、mg/lBOD5 220mg/lSS 250mg/lNH3-N 55mg/lTP 4mg/2.6.4 二级生物处理设计出水水质pH 69CODcr 120mg/lBOD5 30mg/lSS 30mg/l氨氮（以N计） 25mg/l 总磷(（以P计） 1mg/l2.6.5 再生水设计出水水质pH 6.59CODcr 50mg/lBOD5 10mg/lSS 10mg/lTKN 10mg/l 总磷（以P计） 1mg/l粪大肠菌群数 500个/L2.6.6 一期工程主要构筑物及设备1. 细格栅(1) 构筑物功 能：进一步去除污水中粗大的漂浮物，保证后续处理系统的正常运行。类 型：钢筋混凝土结构，直壁平
25、行渠道数 量：1座设计流量：1.505 m3/s平面尺寸：LBH14m9.8m2m (2) 主要设备A机械格栅设备类型：螺旋格栅机设备数量：3台设计参数：单台过栅流量：Q=0.5 m3/s格栅直径：B=1800mm栅条间隙：b=8mm2. 旋流沉砂池(1) 构筑物功 能：去除原水中比重大于2.65，粒径大于0.2mm的无机砂粒，以保证后续流程的正常运行。类 型：圆形钢筋砼构筑物数 量：2座设计流量：1.505 m3/s单座尺寸：直径：D=4870mm深度：H=4350mm(2) 主要设备A排砂泵设备数量：2台参 数：Q=15 l/s H=10mB沉砂搅拌机设备数量：2套参数：N=1.5kWC砂
26、水分离机设备数量：2套参 数：Q=15 l/s1）生物池设计规模10x104m3/d，变化系数1.15，最大设计水量1.33m3/s。A. 前置缺氧段、厌氧段为获得一个较稳定的磷去除率，在系统前端设置厌氧段，为聚磷菌进行充分的磷释放提供一个必要的停留空间和适合的环境条件，从而提高系统除磷效率，同时还可以改善污泥的沉降性能，防止丝状菌的生长，提高系统的稳定性。一期工程设计进水中氮的含量很高，仅氨氮（NH3-N）即高达55mg/l。相对而言，碳源则略显不足。在这种情况下，系统的反硝化过程不可能进行得很完全，回流污泥中硝酸盐氮含量必然较高。如不采取相应措施，回流污泥将把大量的硝酸盐氮带入厌氧段中，抑
27、制聚磷菌对磷的释放过程，影响系统生物除磷效果。针对这种情况，一期工程设计时在厌氧段前加设一个回流污泥反硝化段（即前置缺氧段），使回流污泥进入缺氧段前在这里完成硝酸盐氮的反硝化过程，以便维持厌氧段内硝酸盐氮的浓度在1.5mg/l以下，确保系统生物除磷效果。为提供回流污泥反硝化所需碳源，部分进水直接进入前置缺氧段，其余的进入厌氧段。(1) 构筑物功 能：前置缺氧段：回流污泥完成硝酸盐氮的反硝化过程，以便维持厌氧段内硝酸盐氮的浓度在1.5mg/l以下厌氧段：形成厌氧条件，释磷菌充分释磷、改善污泥的沉降性能，防止丝状菌的生长，提高系统的稳定性类 型：矩形钢筋砼构筑物单池尺寸：L=50.3mB=14.0
28、mH=6.0m其中前置缺氧池：有效容积：1500m3停留时间：0.95h厌 氧 池：容积：2324m3停留时间：1.45h数 量：3座(2) 主要设备:潜水搅拌机数 量：供 货：缺氧池 6台 N=5.0kW厌氧池 6台 N=5.0kW进口3生物池生物池采用氧化沟池型的生物反应池，采用池底微孔曝气的形式供氧，并采用潜水搅拌机辅助推流。内间隔布置曝气系统、潜水搅拌机，这样生物池内水力流态较好，并形成好氧段、缺氧段，溶解氧呈现分区变化。生物池中的溶解氧浓度在远离曝气装置的区域溶解氧较低，使氧化沟中某一段会出现缺氧区，这样在生物池内溶解氧、有机物(BOD)和氨氮浓度梯度十分有利于活性污泥的生物絮凝和生
29、物脱氮。同时生物池运行灵活。(1) 构筑物功 能:生物池内形成适宜的条件下，利用生物池中大量繁殖的活性污泥中微生物完成降解水中有机污染物质、脱氮除磷作用，以达到净化水质的目的。类 型:钢筋混凝土矩形水池单池尺寸:L=105mB50.3m内分6格单格宽 B8m有效水深 H6.0m数 量:3座参 数:单池有效池容:V=26042 m3泥 龄:SRT=13.1 d污泥负荷: F/M= 0.085kgBOD5/kgMLSS容积负荷:0.30kgBOD5/m3产 泥 率:Y=0.90kgSS/kgBOD5产 泥 量:G=22,770 kg/d设计流量下停留时间: T=17.82h混合液悬浮固体浓度: MLSS=3,500 mg/l最大污泥回流比:100%标准状况需氧量: 3,030 kgO2/h控制方式:空气量可根据生物
