1、 北京市XX区XX再生水厂工程 可行性研究报告可行性研究报告二0一四年六月 北京市XX区XX再生水厂工程可行性研究报告目录 -1-目 录1、项目概况和建设的必要性 11.1项目基本情况 11.2项目建设背景 11.3 编制依据及基础资料 21.3.1 编制依据.21.3.2 基础资料.21.3.3 相关法律法规.31.3.4 设计规范标准.41.4 编制原则与服务范围 51.4.1 编制原则.51.4.2 项目服务范围与建设年限.61.5 服务区域概况 61.5.1XX镇区域概况.61.5.2 自然条件.81.6 规划情况与实际现状 121.6.1 供水规划及现状.121.6.2 污水规划及现2、状.131.6.3 雨水规划及现状.151.6.4 再生水规划.171.6.5 生水管网规划.171.7 水环境存在的问题 171.8 项目建设的必要性和迫切性 181.9 项目建设的环境目标 202、项目建设规模与选址 212.1项目服务范围、分期 212.1.1项目服务范围.212.1.2 项目分期.212.2 项目建设规模 212.2.1 建筑量指标法.212.2.2 面积比流量法.22 北京市XX区XX再生水厂工程可行性研究报告目录 -2-2.2.3 污水量预测结果.232.3 工程建设规模拟定 232.4 排水体制选择 232.4.1 排水体制比较.232.4.2 排水体制确定.243、2.5 再生水厂厂址选址 252.5.1 再生水厂厂址选择原则.252.5.2 再生水厂厂址选择合理性.252.6 再生水厂尾水出路 26 3、再生水工艺总体方案 273.1 设计进水水质及处理目标 273.1.1 现状污水水质监测.273.1.2 进水水质理论值.293.1.3 类比法进水水质.303.1.4 设计进水水质拟定.303.1.5 要求的设计出水水质.313.1.6 处理程度和重点分析.313.2 进水水质分析 363.3 污水处理工艺论证比选 373.3.1处理工艺论证原则.373.3.2 脱氮除磷工艺方案比选.383.3.3 辅助化学除磷工艺确定.513.3.4 深度处理工艺4、选择.523.3.5 消毒工艺选择.563.3.6 再生水回用方案.593.3.7 污泥处理工艺选择.603.3.8 污泥处置与最终出路.643.3.9 除臭系统方案选择.714、再生水厂工艺及总图设计 764.1 污水处理厂设计水量 764.1.1 污水处理规模.764.1.2 污泥处理规模.764.2 工程分期与分组 764.3 工艺流程设计 78 北京市XX区XX再生水厂工程可行性研究报告目录 -3-4.4 主要污水处理构筑物 794.4.1 进水井、粗格栅、提升泵房.794.4.2 细格栅、曝气沉砂池.804.4.3 初沉池.834.4.4 改良型A2O 生物反应池.844.4.5 二5、沉池.854.4.6 高效澄清池.864.4.7 膜处理综合车间.874.4.8鼓风机房.894.4.9 污泥泵房.894.4.10 接触消毒清水池.904.4.11 中水回用泵房.904.4.12 污泥斜板浓缩储泥池.914.4.13 污泥调理池.914.4.14 污泥深度脱水车间.914.4.15 除臭收集系统及除臭间.934.5 厂区总平面布置 93 4.6 厂区竖向布置 98 4.7 一期工程与二期的衔接 984.7.1 污水水量的衔接.984.7.2 处理工艺的衔接.994.7.3 厂区总平面的衔接.994.7.4 污水的深度处理.994.8 机械设备设计 994.8.1设计原则.96、94.8.2主要机械设备技术要求.100 4.9暖通设计 1024.9.1设计依据.1024.9.2 设计概况.1024.9.3设计范围.1024.9.4室外计算参数.1024.9.5室内计算温度.1024.9.6 采暖负荷.1034.9.7 采暖系统.1034.9.8室外管道设计.1054.9.9用户末端采暖系统设计.105 北京市XX区XX再生水厂工程可行性研究报告目录 -4-4.9.10系统定压设计.1064.9.11通风.1064.10 再生水厂一期主要工程量 106 5、建筑与结构工程设计 113 5.1 建筑设计 1135.1.1 建筑设计的主要适用规范和技术标准.1135.1.27、 建筑设计标准.1135.1.3 建筑设计说明.1135.1.4 建筑单体的设计及布局.1145.1.5 建筑装饰装修设计和节能设计.1145.1.6 建筑节能设计.1155.1.7 建筑物一览表.1155.2 结构设计 1165.2.1设计原则.1165.2.2设计依据.1165.2.3设计标准.1175.2.4主要建筑材料.1175.2.5地貌特征及工程地质概况.1185.2.5地基处理及基坑工程.1205.2.6厂区环境边坡.1215.2.7抗震设计.1215.2.8构筑物的防裂措施.1215.2.9构筑物抗浮设计.1215.2.10建（构）筑物结构方案设计.1225.3 绿化设计 128、35.3.1 绿化设计原则.1235.3.2 绿化设计说明.1246、电气及自控仪表设计 1266.1电气设计 1266.1.1 电气设计范围.1266.1.2 设计界限.1266.1.3 设计依据.1266.1.4 供电电源.1276.1.5负荷计算.1276.1.6变配电系统.131 北京市XX区XX再生水厂工程可行性研究报告目录 -5-6.1.7无功补偿.1326.1.8控制与保护.1326.1.9谐波治理方案.1336.1.10电能计量.1336.1.11设备选型.1346.1.12防雷接地保护.1346.1.13照明设计.1346.1.14电缆敷设.1356.1.15安全消防措施.19、356.2综合自动化设计 1366.2.1设计范围.1366.2.2设计原则.1366.2.3仪表的设计与选型.1366.2.4自控系统设计.1396.2.5生产视频监视系统.1446.2.6安防系统.1446.2.7综合布线及电话系统.1466.2.8防雷保护和接地系统.1476.3电气、自控设备表 1477、工程节能及减排 1587.1 工艺节能 1587.2 建筑节能 1597.3 电气节能 1607.4 能耗指标分析（近期）1607.5 减排措施 1628、项目招投标、实施与管理 1638.1实施原则及步骤 1638.2组织与管理机构 1638.2.1管理机构.1638.2.2劳动定员10、.1648.3 项目阶段计划与培训 1658.3.1 调试、试运转与试运行期.1658.3.2 人员培训.165 北京市XX区XX再生水厂工程可行性研究报告目录 -6-8.3.3 建设进度设想.1658.4 项目招投标 1668.4.1 招标原则.1668.4.2 招投标内容.1679、环境保护与水土保持 1699.1环境保护 1699.1.1项目依据.1699.1.2采用的环境保护标准.1699.1.3环境保护范围.1709.1.4 主要污染源及污染物分析.1709.1.5 项目实施过程中的环境影响及对策.1719.1.6 项目建成后的环境影响及对策.1749.2水土保持 1759.2.1原11、则和目标.1759.2.2水土保持措施.17610、劳动安全卫生及消防 17710.1设计依据 17710.2主要危害因素分析 17710.3安全卫生防范措施 17910.4消防 18110.4.1编制依据.18110.4.2防火及消防措施.18110.5 事故应急预案 18311、项目投资与成本分析 18411.1 工程概况及投资概算范围 18411.2 编制依据 18411.3 投资估算 18611.4 投资比例分析 18711.5 资金来源 18711.6 实施进度和项目计算期 18712、财务评价与成本效益分析 188 北京市XX区XX再生水厂工程可行性研究报告目录 -7-12.1 财12、务评价 18812.1.1 编制依据.18812.1.2 计算原则.18812.2 资金筹措 18912.3 项目成本分析 18912.3.1 基础数据与评价参数.18912.3.2 成本计算与分析.19012.3.3 污水处理价格.19212.3.4 利润总额及分配.19212.3.5 财务盈利能力分析.19212.3.6 清偿能力分析.19412.4 不确定性分析 19412.4.1 敏感性分析.19412.4.2 盈亏平衡分析.19513、综合效益分析 19713.1 社会效益和环境效益 19713.2 经济效益 19714、主要设备与材料 19915、结论与建议 20215.1结论 213、0215.2 项目建议 20315.3 下阶段设计所需资料 203附表、附图与附件 204 北京市XX区XX再生水厂工程可行性研究报告项目概况和建设的必要性 1 1、项目概况和建设的必要性 1.1 项目基本情况 项目名称：北京市XX区XX再生水厂工程 建设单位：北京市XX区水务局 项目地点：XX再生水厂厂址位于XX镇中心区东南部，用地范围北至规划三路、南至规划十五路，东至马家堡西路南延，西至规划五路东侧。项目性质：市政工程 项目类别：新建工程 服务区域：XX区XX镇，如下图：图1-1 项目区位图 建设规模：再生水厂设计总规模为 6 104m3d；分两期实施，一期工程设计规模4 104m3d，二14、期工程增加2 104 m3 d。1.2 项目建设背景根据北京市加快污水处理和再生水利用设施建设三年行动方案 北京中心城区正南 北京市XX区XX再生水厂工程可行性研究报告项目概况和建设的必要性 2 （20132015年），XX区水务局在首都生态文明建设的总体要求下，为了实现“十二五”末全市污水处理率达到90%以上，XX区五环路以内地区污水处理率达到98%，新城污水处理率达到90%；污泥基本实现无害化处理，实现首都水环境的明显好转的目标；为了实现2014年要求的乡镇污水完成8项，续建3 项，开工建设8项的工作目标，XXXX再生水厂项目必须在2014年开工建设，并于2015年完成。污水处理和再生水利15、用作为战略性、基础性、公益性事业，应充分发挥政府投入的主导、引领和带动作用。建立服务价格合理、融资灵活多元、政策支持有力、政府监督到位的市场化投融资模式。各区县政府根据现有投资政策，结合本区县建设任务和财政状况，创新体制机制，确保污水处理和再生水利用设施建设、运营资金投入到位。采用世界先进成熟的污水深度处理、污泥无害化资源化以及管网更新改造新技术、新材料、新装备，提高设施建设标准和技术水平；大力推广应用物联网等新技术，加强对污水处理和再生水利用设施运营过程的监控，逐步建立覆盖城乡的设施在线实时监控系统，提高污水处理和再生水利用设施运行效率和行业监管水平。1.3 编制依据及基础资料1.3.1 编16、制依据 1.北京市XX区XX再生水厂可行性研究报告及批复文件2.北京市加快污水处理和再生水利用设施建设三年行动方案（20132015年）北京市人民政府2013年4月17日1.3.2 基础资料1.北京市城市总体规划（20042020 年）2004 年11 月2.北京XX新城规划（2005-2020）3.XX新城市政基础设施专项规划（2007-2020）4.北京市XX区供水规划北京XX区水务局2006 年2 月5.北京市XX区污水排除与处理规划北京XX区水务局2006 年2 月6.XX镇工业区控制性详细规划实施细则北京市XX区远大规划研究所2003 年11 月 北京市XX区XX再生水厂工程可行性研17、究报告项目概况和建设的必要性 3 7.XX区XX镇城乡结合部整体改造试点规划方案（2012.7）8.XX再生水厂选址规划北京市城市规划设计研究院2013 年4 月9.XX再生水厂外部市政咨询方案北京市首都规划设计工程咨询开发公司2013 年4 月 10 .XX镇东区中水回用规划 北京市城市规划设计研究院2012 年4 月11.XX区XX镇东区河道治理工程规划及雨污水排除规划北京市城市规划设计研究院2012 年9 月 12.北京市XX区XX再生水厂工程厂址地形图。13.其它有关文件及资料。1.3.3 相关法律法规 1.中华人民共和国环境保护法（1989 年12 月26 日实施）2.中华人民共和国18、水污染防治法（主席令第八十七号，2008 年6 月1 日实施）3.中华人民共和国大气污染防治法（主席令第三十二号，2000 年9 月1 日实施）4.中华人民共和国固体废物污染环境防治法（主席令第三十一号，2005 年4 月1 日实施）5.城市污水处理及污染防治技术政策（建成【2000】124 号，2000 年5 月29 日实施）6.中华人民共和国水污染防治法实施细则（中华人民共和国国务院令第284 号公布，2000 年3 月20 日施行）7.国务院关于环境保护若干问题的决定国发（1996）31 号文件，1996 年8 月3 日颁布8.建设项目环境保护管理办法（1986 年3 月26 日实施）919、.建设项目环境保护管理条例（1998 年11 月29 日实施）10.建设项目环境保护设计规定(1987 年3 月20 日实施)11.城镇污水处理厂污泥处置及污染防治技术政策（试行）（建城【2009】23 号，2009 年2 月18 日实施）北京市XX区XX再生水厂工程可行性研究报告项目概况和建设的必要性 4 12.城市污水处理过程项目建设标准（建标【2001】77 号，2001 年6 月1日实施）13.城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准（CJJ31-89，1989 年10月1日实施）14.城市生活垃圾处理和给水与污水处理工程项目建设用地指标（建标【2005】157 号，2005 年10 20、月1 日实施）1.3.4 设计规范标准1.城镇污水处理厂水污染物排放标准（DB11890-2012）2.城市污水再生利用分类（GBT18919-2002）3.城市污水再生利用城市杂用水水质标准（GBT18920-2002）4.城市污水再生利用景观环境用水水质（GBT18921-2002）5.污水排入城市下水道水质标准（CJ343-2010）6.地表水环境质量标准（GB3838-2002）7.城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-20028.室外排水设计规范GB50014-2006（2011年版）9.恶臭污染物排放标准（GB14554-93）10.农田灌溉水质标准（GB5084-2005）21、11.农用污泥中污染物控制标准（GB4284-84）12.环境空气质量标准（GB3095-2012）13.大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）14.建设项目经济评价方法与参数15.室外给水设计规范（GB50013-2006）16.建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）（2009 年版）17.建筑设计防火规范（GB50016-2006）18.城市工程管线综合规划规范（GB50289-98）19.污水再生利用工程设计规范（GB50335-2002）20.泵站设计规范（GB50265-2010）21.给水排水工程管道施工及验收规范（GB50268-2008）北京市XX区XX再22、生水厂工程可行性研究报告项目概况和建设的必要性 5 22.给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）23.混凝土结构设计规范（GB50010-2010）24.砌体结构设计规范（GB50003-2011）25.钢结构设计规范（GB50017-2003）26.建筑结构荷载规范（GB50009-2012）27.建筑抗震设计规范（GB50011-2010）28.室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范（GB50032-2003）29.10kV 及以下变电所设计规范（GB50053-94）30.供配电系统设计规范（GB50052-2009）31.低压配电设计规范（GB50054-2011）23、32.建筑照明设计标准（GB50034-2004）33.建筑物防雷设计规范（GB50057-2010）34.采暖通风与空气调节设计规范（GB50019-2003）35.公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）其它相关现行的国家标准和设计规范1.4 编制原则与服务范围1.4.1 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、法律、法规、规范及标准。2.从XX镇的实际情况出发，在城市总体规划的指导下，使工程建设与城市的发展相协调，解决城市污水排放对地表水、地下水造成的污染，改善城市河道及下游河流的水体质量，力求获得其建设项目最大的环境效益、社会效益和经济效益。3.合理选24、择预测方法及用水排水指标，全盘考虑XX镇污水服务范围内各时期的供水与排水状况，以及与相邻污水处理厂的关系，确定合理的污水总规模。4.按相关法规，不符合排放标准的工业废水，应在工业企业内部先进行预处理达到排放标准后才能汇入城市下水道。北京市XX区XX再生水厂工程可行性研究报告项目概况和建设的必要性 6 5.根据设计进、出厂水质要求，采用技术先进成熟、运行高效稳定、管理维护方便、经济合理可行、安全可靠的污水处理工艺，确保再生水处理效果，减少工程投资和日常运行费用。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。妥善收集和处置污水处理过程中产生的臭气，避免有害气体扩散对周边25、环境的影响、危害人体健康。建立绿化防护隔离带。7.采用可靠的控制系统，实现科学自动化管理，做到技术可靠，经济合理。8.为保证污水处理系统的正常运转，供电系统需要有较高的可靠性，采用双回路电源，且再生水厂设备有足够的备用率。9.在再生水厂征地范围内，厂区总平面布置力求在便于施工、安装和维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地，扩大绿化和隔离防护面积，并留有发展余地。10.厂区竖向设计力求减少厂区填方量和节省污水提升费用。11.厂区建筑风格力求统一，简洁美观，标准适中，做到平面和顶面绿化，并与厂区周围环境和景观相协调。1.4.2 项目服务范围与建设年限本工程服务范围为XX镇建成区和规划建设区26、，XX再生水厂位于XX区XX镇中心区东南部，其污水收集范围主要为XX镇中心区，北起范家庄路北，南至南五环路，西起京良公路和葆李沟东侧，东至团河路，总流域 面积约5km2 。可行性研究报告编制内容包含服务上述区域的再生水厂工程处理系统及附属设施。包含污水一级、二级、深度处理系统，中水回用系统，附属机修、仓库，综合楼等建筑物及设备。本工程不包括厂外再生水厂退水、污水收集和中水回用管网工程。建设年限：近期20142018年，远期20192028年。1.5 服务区域概况1.5.1 XX镇区域概况XX区位于北京市南郊，与市区相距二十余公里，是北京的南大门。地处 北京市XX区XX再生水厂工程可行性研究报告27、项目概况和建设的必要性 7 东经11614-11643，北纬3926-3950之间，北与丰台、朝阳区相接，西隔永定河与房山区、河北省涿州市、固安县相望，东南与河北省廊坊市安次区相连，南北长 42.7km，东西宽 45km，辖区总面积 1036km2 ，耕地面积 63.3 万亩，下辖黄村、XX、旧宫、亦庄、瀛海、青云店、长子营、采育、礼贤、安定、榆垡、魏善庄、庞各庄、北臧村 14 个镇和清源、兴丰、林校、观音寺、天宫院5 个街道办事处，区政府所在地XX新城距市区南三环仅 13km。XX区位置见图2-1。图1-2 XX区位置图 面积与人口面积与人口：XX区在2000 年完成撤乡并镇改制，全区共辖128、4 个镇、526 个自然村、553 个村民委员会、45 个居民委员会。到2009 年，全区户籍人口58.6 万人，全区常住人口约115.9 万人。XX新城（含黄村镇），位于XX区西北，是XX区区政府驻地，距北京市南三环13km。原名黄村卫星城，是1984 年国务院批准建设的首都第一批重点 发展的卫星城之一，当时总体规划控制用地是94.6km2。2004 年10 月完成的北京市城市总体规划（20042020）赋予了XX 北京市XX区XX再生水厂工程可行性研究报告项目概况和建设的必要性 8 新城的城市定位和要求，在原黄村卫星城的基础上进一步定位为北京市XX新城，新城市大兴区的政治、经济、文化中心，29、是北京市的生物医药产业基地和物流中心之一。随着北京市的发展格局的调整，大兴新城作为吸纳市区人口和企业迁移的功能近几年正逐步得以显现。大兴新城规划范围包括黄村镇、XX镇、北臧村镇、团河农场、天堂河农场的部分用地，总体规划控制用地合计161.55km2，规划2020 年大兴新城总人口控制在60 万人，建设用地规模控制在65km2。新城规划建设用地共划分为10 个 片区，空间结构为“一心六片三组团”，即“京南绿色新城核心区”、“东片区、东北片区、西片区、东南片区、西南片区、预留发展片”、“XX组团、孙村组团、狼垡组团”。社会经济社会经济西红门镇西起京九铁路，东至凉凤灌渠；北起京良路，南至六环路。镇域30、面积约31.5 平方公里。西红门镇共辖27 个行政村，14 个居委会，常住人口约15.4 万人。其中：本地户籍人口约2.61 万人，承接中心城区人口约1.4 万人，外来常住人口约11.4 万人。：大兴区是北京市主要农业生产基地之一，农业机械化程度较高，曾被北京市政府和国务院授予粮食生产先进县称号。全区耕地63.3 万亩，农业生产基本稳定，都市型现代农业进一步发展，2009 年全区实现农林牧渔业总产值47.9 亿元。工业企业总体向好态势逐年季增强，主导产业发展良好。2009 年实现工业总产值424.9 亿元。西红门镇全镇共有企业5323 家，重点企业264 家，2010 年实现工业总产值5.8531、 亿元，财政收入1.38 亿元。农村集体通过土地租赁（约952 公顷）租金收入约2 亿元。1.5.2 自然条件 1.5.2.1 气候气象气候气象 大兴区气候属中纬度暖湿带半湿润大陆性季风气候，四季分明，年平均气温11.5，年最低气温为零下1820，最高为43.4，降水量年际变化较大，季节分布不均匀，主要集中在69 月，约占全区的80%。多年平均降雨量北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目概况和建设的必要性 9 516.4mm，最多降水年份1959 年（1057.5mm），最少降水年份1965 年（261.8mm）。多年平均蒸发量为2033.1mm。多年平均蒸发量是多年平均降水量的332、.7 倍。相对湿度在50%60%之间。全年平均无霜期209 天，最大冻土厚度0.69m。1.5.2.2 水文水系水文水系 大兴区河流分属永定河、北运河两大水系，这些河流在本区又分为七个流域，目前除凉水河、新凤河、凤河有过境污水外，其它河流基本都干枯无水。（1）永定河流域 永定河出芦沟桥后至高家铺流入大兴区，绕西部、南部边界流过。在大兴境内，左堤长55.0km，堤内流域面积37.21km2，永定河在大兴段纵坡变缓，淤积严重，河床逐年增高，早已成为地上河，极易造成水灾，1967 年官厅水库修建后，芦沟桥以下基本常年断流。永定河的断流对大兴地区的地下水补给条件产生重大影响，一方面地表灌溉水源减少，使33、得回归水量减少；另一方面永定河直接补给地下水减少，甚至没有补给，这是大兴地区地下水持续下降的重要因素之一。（2）天堂河 天堂河发源于黄村镇鹅房村西永定河左堤脚下。经埝坛水库往南至榆垡辛立村拐弯向东，到小押提出境流入廊坊市安次县，总长度27.7km，主要支流只有大狼垡排沟，总流域面积316.91km2。由于该流域位于永定河与天堂河之间，地势低洼，80 年代以前在汛期极易造成洪涝灾害，土壤的次生盐碱化也比较严重。目前，天堂河基本干枯无水，原有的永定河灌区也已发展成为纯井灌区，由于地下水持续超采，地下水水位连年下降，原来土壤的次生盐碱化已不复存在，该地区已是大兴区的主要农产品基地。（3）龙河包括大龙34、河、小龙河，田营排沟主要支流。大龙河发源于黄村镇南铁道口，至安定镇白塔闸前与小龙河汇合，全长22.9km，流域面积68.85km2。小龙河发源地与大龙河相同，全长21.4km，流域面积82.57km2。田营排沟起源于半壁店魏庄，流向东南至礼贤田营村东南入永北干渠，此后由永北干渠再流到廊坊市安次区的三小营闸前汇入龙河。田营排沟全长13.2km，流域面积57.41km2。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目概况和建设的必要性 10 龙河流域基本无天然地表水，因部分地区通过引污灌渠、北野厂灌渠进行污水灌溉，因此有部分污水流入大龙河。（4）凤河从南红门起经凤河营闸下出区境流入河北省安次县35、，境内全长26.7km，沿途有岔河、旱河、官沟、通大排沟等支流汇入。流域总面积251.25km2。凤河是大兴区的排污河道之一，年流量在5003000 万m3 之间。（5）新凤河新凤河从立垡起经南红门、烧饼庄至马驹桥流入凉水河，境内全长28.4km，流域面积134.51km2。新凤河是一条污水过境河流，同时也是本区的排污河道。过境污水通过李营闸流入，到烧饼庄闸流出。该河流流经地区为砂性土或细砂粉砂土，对地下水有很强的补给作用，由于河流水质极差，容易造成地下水的污染。（6）凉水河凉水河从小红门流入大兴至二号村出境流入通州区，在境内长度，控制流域面积44.69km2。该河流是北京市的排污河道，年排污36、量在1.53.0 亿m3 之间。（7）旧天堂河旧天堂河原系天堂河的下游，从1961 年新天堂河开挖后，原天堂河就改称旧天堂河。旧天堂河长3.7km，控制42km2流域面积。大兴区河流的总长度为209.0km，控制流域总面积1039.97km2，其中永定河为国家一级河流，凉水河为北京市管河流。1.5.2.3 水资源概况水资源概况 大兴区是一个严重缺水的地区，水资源总量多年平均值为25849.5 104m3。水资源总量日趋减少。大兴区地表水可利用量为1722.2 104m3，占地表径流量的37.0%。地下水多年平均可开采量为26230.8 104m3；扣除地下水与地表水之间的重复量，大兴区多年平均37、水资源可利用总量为27611.5 104m3。1.5.2.4 地形地貌地形地貌 大兴区总的地势西北高东南低，海拔高程在15m50m之间，坡度在0.5%2.0%左右，全区均属永定河冲洪积平原，大致可分为以下三个地貌单元。（1）永定河洪积冲积扇分布于新凤河流域地区，主要包括黄村、西红门、旧宫、亦庄和瀛海等地。地表冲积洪积物为砂土、砂壤土为主，部分地区为细粉砂土。这个单元有二个地貌部分，一是永定河冲积、洪积扇下缘，包括黄村、北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目概况和建设的必要性 11 西红门地区，形成了一套中粗粒沉积；二是永定河洪积、冲积扇泉线地带，基本特征是沉积物细、地下水水位相对较38、高，形成常年的积水区，如团河、双泡子、头海子等。西北部高家堡、黄土坡一带高程近50m，地形坡度在2.0%左右，至高米店一带高程为40m左右，地形坡度为1.5%，在同心庄、新建庄一带高程为30m左右，地形坡度为1.0%，这反映出该单元由西北到东南地形坡度逐渐变缓的趋势。（2）永定河河床自然堤 此单元在大兴境内主要为永定河流经地区的河床、河漫滩和自然堤。分布于永定河河床至大堤附近，为永定河冲积、洪积而成。主要由砂砾石、粗砂及中细砂组成。永定河大兴段立垡村附近，河床高程在50m左右，而大兴区政府所在地大兴新城的高程在40m左右，河床高出地面近10m；在西麻各庄永定河河床高程在30m 左右，而其镇政府39、所在地榆垡的高程在27m左右，高出3m。（3）永定河冲积平原 分布于新凤河以南的广大地区。地表以砂性土、砂壤土为主，局部地区出现连续的粘性土。受永定河决口的影响，形成了多条条形砂带，沙土经风吹形成一些固定的沙丘。冲积平原地形平坦，坡度在0.5%1.0%，西北部高程在30m35m，南部南各庄高程在23m，东部凤河营高程在15m左右。1.5.2.5 地质地质情况情况 场地工程地质、水文地质条件如下：（1）地形、地貌、地层岩性 拟建西红门再生水厂场地地貌为永定河冲积平原，地基土主要由新近沉积和一般第四纪冲洪积地层组成，岩性主要为粉土、粘性土、砂土和碎石土地层。表层填土，厚度约1m，以粉土为主，夹有砾40、石和砂；其下地层为新近沉积粘质粉土，层厚约1.60m，黄褐色，湿，稍密，含云母，氧化铁，姜石；其下为一般第四纪沉积，岩性主要为粉土、细中砂、粉质粘土层，在埋深约15m 处分布一层圆砾、卵石碎石土层，呈密实状态。（2）地下水场地地下水埋藏较深，埋深大于20m。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目概况和建设的必要性 12 1.5.2.6 地震与地质灾害地震与地质灾害 西红门再生水项目服务区域内经普查，无不良地质现象，没有发现地质灾害区，属于适宜建设区。场地地震效应：按照国家标准建筑抗震设计规范（GB50011-2010），该地区抗震设防烈度为8 度，设计基本地震加速度值为0.20g，41、设计地震分组为第一组。场地土类型为中软土，覆盖层厚度大于50m，建筑场地类别为类。地基土的分析与评价：场地表层有耕填土存在，由于其松散，不均匀，工程性质差，不得直接作为地基持力层。（1）天然地基新近沉积土，属中高压缩性土。可以考虑选作拟建建筑物的浅埋天然基础持力层。一般第四纪沉积土，属中高压缩性土，埋深适中，也可以考虑选作拟建建筑物的浅埋天然基础持力层。（2）复合地基 若经设计验算天然地基的承载力和沉降量不能满足设计和有关要求时，应采用必要的地基加固措施。1.6 规划情况与实际现状 西红门组团规划建设提出该地区的目标定位为“文化西红门，山水职教园”。同时，建设好新余赣西中心物流园、北京市袁河经42、开区钢铁深加工园、袁河工业平台等绿色低碳工业体系。1.6.1 供水规划及现状 1.规划需水量 西红门镇各地区规划需水量如下（其中供水高日系数取1.3，供水管网漏损率取12%）：镇西区：平均日需水量2.08 104m3，高日需水量约为3.03 104m3；五环路以南纳入新城地区：平均日需水量0.86 104m3，高日需水量约为1.25 104m3；镇东区：平均日需水量2.09 104m3，高日需水量约为3.04 104m3；金星地区：平均日需水量0.54 104m3，高日需水量约为0.78 104m3；西红北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目概况和建设的必要性 13 门工业区：平均43、日需水量1.00 104m3，高日需水量约为1.45 104m3；团河地区：平均日需水量0.13 104m3，高日需水量约为0.21 104m3。2.水源及水厂规划 规划镇西区、镇域五环路以南纳入新城地区供水管网与中心城管网、大兴新城管网连接，由二者统筹解决；镇东区供水管网与镇西区沿西红门东西街的DN400 管线连接；金星地区供水管网与大兴新城沿黄亦路的DN400 供水管线连接；团河地区供水管网与大兴新城沿团河路的DN200 供水管线连接；规划在西红门工业区中部修建地下水厂，占地0.67ha，统一处理调度该地区地下水，负责西红门工业区供水。3.供水管网规划 规划沿西红门镇内道路布置供水管网形成44、环状管网供水。4.给水现状 西红门镇镇西区、镇域五环路南纳入新城地区有现状市政供水管线，接入中心城供水系统和大兴新城供水系统，同时使用部分地下水。镇域其他地区无市政供水管线，现状供水主要由本地地下水承担。1.6.2 污水规划及现状 西红门镇现状污水通过大兴污水三干线排入黄村再生水厂处理，黄村污水处理厂现状规模为8 104m3d（正在进行再生水厂扩能改造，改造后黄村再生水厂处理规模将达12 104m3d），目前能力已经满负荷，随着大兴新城北区，康庄地区保障房，京开东部海户地区，四、五、六街的开发建设，新增建设量将大规模增加，黄村污水处理厂最终规模将不堪重负，不能再接纳西红门污水处理厂纳污流域的水45、量。结合西红门镇地形特点，规划西红门镇污水将分别纳入黄村、西红门、瀛海镇三座再生水厂处理。其中镇西区、五环以南纳入新城地区、镇东区、金星地区、团河地区通过污水大兴污水三干线排入黄村再生水厂处理，污水量5.13 104m3d；西红门工业区污水向东排入瀛海镇再生水厂，污水量0.90 104m3d；镇西区和镇东区的污水排入规划西红门再生水厂处理。（1）大兴新城市政基础设施专项规划（2007-2020）在镇东区西南部预北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目概况和建设的必要性 14 留西红门污水处理厂（含再生水厂）用地，负责远期镇西区和镇东区污水处理，规划处理能力为2 104m3d，占地3.46、7ha。（2）西红门镇工业区控制性详细规划扩大了镇东区建设用地，原规划水厂处理能力和占地已不能满足需求，因此，大兴区西红门镇城乡结合部整体改造试点规划方案（2012.7）在镇东区东南部重新规划预留污水处理厂（含再生水厂）用地，负责远期镇西区和镇东区污水处理，规划处理能力为3.75 104m3d，占地8ha，同时需在周边保留300m 隔离范围。（3）西红门再生水厂选址规划中再生水厂规模调整为6 104m3d。（4）污水现状 西红门镇镇西区：有部分随路建设现状污水管道，主要位于西红门南北路以西及西红门西环路以东的区域间，接入南北五环北侧现状1350 的污水管道，向东穿过京开高速，至同华路处向南穿越47、五环路，沿广平大街接入黄村再生水厂三干线，最终排入黄村再生水厂。镇域五环路以南纳入新城地区：有部分随路建设污水管线，通过大兴新城污水三干线向南排入黄村再生水厂。西红门镇镇东区：无现状污水管线，污水通过路边排水沟排入凤河，因此该地区污染较严重。西红门镇中部金星地区：沿太平街南延有南北向污水管线；沿黄亦路有一条东西向污水管线，向西接入大兴污水三干线，最终排入黄村再生水厂。西红门东南部工业区：沿金盛大街、中服大街、金时大街、中鼎路、新业路有现状400-800 污水管线。大兴区水环境监测中心2012年5月24日对新凤河流域污水现状实际水量的监测报告表明，由南红门水务所牵头，大兴区水务局供排水科、水政执48、法大队、水环境监测中心参与，于2012年5月19日至20日对新凤河流域排污口进行调查，由水环境监测中心对调查的排污口进行水量测量及水质检测。一、污水总量 进入新凤河的污水量主要来源于四处，即老凤河出口、新西凤渠出口、安南支流出口及四海支流出口；每日污水总量为77789.4m3d。其中老凤河出口北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目概况和建设的必要性 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 15 50371.2 m3d；新西凤渠出口13503.4 m3d；安南支流出口10195.2 m3d；四海支流3719.6 m3d。1、老凤河出口水量包含老凤河33955.2 m3d和南苑排沟16449、16m3d。老凤河水量包含葆李沟 1123.2m3d、通华路边沟 4465.6 m3d、西红门排沟19526.4 m3d及五环路边沟9244.8m3d；南苑排沟水量包含机场西边沟2678.4 m3d、机场南边沟864 m3d、南苑机场3456 m3d、南小街3715.2 m3d、团中路左右边沟 3341.5 m3d、五环南北侧边沟 1728 m3d 及团河村排污口777.6m3d。2、新西凤渠出口水量包含小街三村路边沟 259.2 m3d、小街村排污口1468.8m3d、西三路甲17号桥北432 m3d、西三路甲17号院前259.2 m3d、大生庄工业区分支4233.6 m3d、华跃腾飞门口350、60 m3d、志远东桥南12米112 m3d、建新东桥北2米384 m3d、建新庄东南桥北5529.6 m3d、五连环桥下游1米26 m3d、桦昌市场门口桥头（天慈墓园桥头）315 m3d及田园家常菜门口（三间房开发区）124 m3d。3、安南支流出口水量主要是瀛海开发区排污泵站的污水10195.2 m3d。4、四海支流出口水量包含怡乐村北1号右岸367 m3d、怡乐村东四号左岸192 m3d、万涛伟业服装公司北50米840 m3d、万涛伟业服装公司112 m3d、新工业园1号227m3d、怡乐桥头648 m3d、怡乐桥下游50米72 m3d、怡乐桥下游150米916 m3d及怡乐养殖基地南侧51、345.6m3d。二、境外来水量 由境外进入的水量为15468m3d。其中：葆李沟1123.2 m3d、新西凤渠源头1036.8 m3d、机场西边沟2678.4 m3d、南苑机场排污口3456 m3d、同华北大街273.6 m3d及西红门排沟涵洞口6900 m3d（以水量10368 m3d的23计算）。1.6.3 雨水规划及现状 规划镇西区雨水排入凤河。规划镇域五环路以南纳入新城部分地区中，京开西侧区域向南排入新凤河；京开西侧区域向东排入凤河。镇东区雨水一部分排入西红门排水沟，最终汇入北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目概况和建设的必要性 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 152、6 凤河；一部分直接向南排入凤河。镇中部金星地区雨水向东排入双泡子支流，最终汇入新凤河。西红门工业区雨水一部分向东排入凉凤灌渠，最终汇入新凤河；一部分直接向南排入新凤河。团河地区雨水排入凤河。沿现状及规划路分别修建雨水管道，与现状雨水管道及干沟共同将雨水排入上述河流；同时及时疏挖西红门排水沟、凤河，使其达到西红门地区雨水排除要求。雨水现状：雨水现状：沿京开高速两侧辅路已修建的雨水方沟向南接入现状凤河。西红门镇镇西区，镇域五环路南新城区，有部分随道路建设现状雨水管道，主要位于西红门南北路以西及西红门西环路以东的区域间，该区域雨水通过雨水管道最终向南排入凤河。镇西区其它区域雨水就近排入周边沟渠。镇53、域五环路以南纳入新城地区内：有部分随路建设现状雨水管道。该地区京开以西区域雨水通过现状雨水管道向南排入新凤河；京开以东区域现状雨水管道的下游管道能力不足，规划通过新建雨水管道将该区域雨水收集并最终向东排入凤河。西红门镇镇东区（京开高速以东，五环路以北）：有现状西红门排水沟。西红门排水沟西起京开高速东侧向东穿越同华路、规划马西路南延，之后向南过五环排入现状凤河。现状西红门排水沟上游段已被改为暗沟，在马西路南延以东为明沟形式。明沟部分污染、淤积较为严重，需进行相应的疏挖治理，以满足雨水排水条件。镇东区其它区域无雨水管道，雨水就近排入周边沟渠。西红门镇中部金星地区：沿黄亦路有一条东西向排水沟，最终汇54、入双泡子支流；在金星路北侧有一条东西向排水沟，向东在南苑机场西围墙向南折汇入黄亦路排水沟，最终汇入双泡子支流。金星地区其它区域无雨水管道，雨水就近排入周边沟渠。西红门东南部工业区：沿中鼎路有现状排水沟由西向东流入凉凤灌渠。沿金盛大街、中服大街、金时大街和金业大街分别有现状雨水管道，下游排入现状中鼎路排水沟。沿金业大街有现状雨水管道，下游向南排入新凤河。团河地区无现状雨水管道，雨水通过雨污河流明沟排入凤河或双泡子支流。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目概况和建设的必要性 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 17 1.6.4 再生水规划 1.规划再生水量 规划西红门镇的建筑冲厕用55、水、道路、绿化浇洒及河湖景观用水可用再生水替代。规划居住冲厕用水标准采用：1.2L（m2.d），公建冲厕用水采用：02.2L（m2.d），绿地浇洒用水采用：2.0L（m2.d），道路冲洗用水采用：5L（m2.d）。经计算，规划西红门镇再生水需求总量为2.59 104m3d。2.再生水水源 规划镇西区、镇东区再生水水源由西红门再生水厂提供，再生水需水量1.69 104m3d；五环路南新城区、金星地区、团河区再生水水源由大兴黄村再生水厂提供，再生水需水量为0.59 104m3d；西红门工业区的再生水水源由瀛海镇再生水厂出水提供，再生水需水量为0.32 104m3d。1.6.5 生水管网规划 规划再56、生水管网按高日高时流量进行计算，并建设以环状管网与支状管网相结合的再生水管网系统。规划再生水管网服务水头为28m，六层以上高层建筑需配套自行加压设备。规划沿西红门镇内道路布置再生水管网形成环状管网供水。西红门内规划路上的再生水管道应结合道路建设情况预埋或预留再生水管道位置。再生水管道须标注明显的警示标注，并不得安装水龙头，并与给水管道严格隔离。1.7 水环境存在的问题 根据大兴新城污水治理专项规划，西红门再生水厂负责五环路以北地区流域范围内的污水排放，而目前此范围内城市建设与排水设施不同步，没有完善的排水管网和污水处理设施，因此该地区污染较严重。黄村污水处理厂接纳部分西红门镇镇西区的污水，目前57、能力已经满负荷，随着大兴新城北区，康庄地区保障房，京开东部海户地区，四、五、六街的开发建设，新增建设量将大规模增加，黄村污水处理厂最终规模将不堪重负，不北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目概况和建设的必要性 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 18 能再接纳西红门污水处理厂即再生水厂纳污流域的水量。因此，建设西红门再生水厂刻不容缓，非常必要。周边排水散排至路边明沟 道路边明沟水质恶化 建筑垃圾堵塞排水明沟 位于道路中间的凤河水质恶化 1.8 项目建设的必要性和迫切性 西红门镇地处北京市大兴区，污水处理工程作为一项与人民生活密切相关的基础设施，至今尚未建设，显然落后于社会经济的发58、展。因此本项目的建设是及时的也是必要的。1.1.本项目的建设是改善城市环境的迫切需要本项目的建设是改善城市环境的迫切需要 近年来，随着西红门镇政府的招商引资力度的加大，众多外地企业将来西红门镇投资，城区的用水量和排水量大幅度增加。西红门镇由于没有完善的排水管网和污水处理设施，镇内生活污水及工业北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目概况和建设的必要性 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 19 废水散排至路边明沟，最终汇入凤河，破坏了水体的正常自净能力，造成水体功能破坏，水质恶化。这一城镇重要基础设施建设滞后的现状将严重影响到西红门镇作为一个承担着地区经济发展的形象，也将破坏目前西红59、门镇良好的投资环境。早在2000年7月，建设部，国家环境保护总局和科技部已经联合向全国印发城市污水处理及污染防治技术政策其目的就是为了“控制城市水污染，促进城市污水处理设施建设及相关产业的发展”，要求“全国设市城市和建制镇均应规划建设城市污水集中处理设施”，达到“2010年全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低于50%，设市城市的污水处理率不低于60%，重点城市的污水处理率不低于70%。”根据国家加大治理河流水体污染的政策号召，市、县建设污水处理厂已迫在眉睫，西红门镇作为一个积极发展中的城镇，其污水处理设施的建设更是刻不容缓。2.2.本项目的建设是实现水资源综合利用、保护地下水资源的需要本项60、目的建设是实现水资源综合利用、保护地下水资源的需要 水资源是基础自然资源，是生态环境的控制因素之一，同时又是战略性经济资源，是一个国家综合国力的有机组成部分，展望未来，水资源正日益影响全球的环境与发展，制约社会经济的发展，探讨21世纪水资源及其相关科学问题，是世纪之交全球共同关注和各国政府的重点议题之一。我国作为用水紧张的国家，尤其是北方地区，由于水源的紧张，以水污染严重和旱涝灾害为特征的水危机已成为我国可持续发展的重要制约因素，我国经济发展到目前水平，必须进一步从人口、资源、环境的宏观视野，对水资源问题总结经验，调整思路制定新的战略。北京已经成为世界上水资源严重紧缺的大城市之一，水资源逐年短61、缺。从2004年起北京市就把再生水纳入全市年度水资源配置计划中，利用量逐年加大，利用范围不断拓展。再生水已经成为北京市不可或缺的水源。实现污废水资源化，经处理后回用，既可节省水资源，降低用水成本，又使污水无害化，是保护环境、降低营运成本、缓解水资源不足、保证供水稳定的重要途径。本项目的建设是西红门镇再生水回用的重要环节。3.3.本项目的建设是适应西红门镇城镇发展的需要本项目的建设是适应西红门镇城镇发展的需要 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目概况和建设的必要性 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 20 西红门镇经济飞速发展的同时，生活污水及工业废水量亦急剧上升。污水管网收集落62、后于经济发展，已经成为西红门镇水环境的主要污染源，严重影响了西红门镇的对外形象，制约西红门镇经济发展，解决镇区生活污水问题有着重要的现实的意义。西红门镇再生水厂的建设，对提高西红门镇的基础设施水平，改善投资环境，适应对外开放，加速经济发展，保护水环境，改善镇域的环境质量，开发利用水资源，保证西红门镇人民的健康，促进经济和社会的可持续发展具有重要的现实意义。综上所述，西红门再生水厂的建设，是保护当地水体环境、保证生产、提高人民生活质量、改善投资环境的重要措施，也是提高城市污水利用率、节约水资源、促进经济可持续发展的需要。1.9 项目建设的环境目标 该项目建设的目标首先是使水环境污染恶化趋势得到控63、制，工业污染得到有效防治，城镇环境质量得以提高；其次以可持续发展为核心，环境综合治理为手段，实现生态保护与经济发展相协调的战略目标；进而把西红门镇建设成生态环境优美、空气清新、水质洁净的现代化新型宜居城镇，进一步促进第三产业的良好发展。1.根据大兴区环保局有关水环境保护的规划，西红门镇应建设再生水厂，处理出水排入凤河。2.根据西红门再生水厂选址规划资料，凤河为类地表水体。3.西红门再生水厂出水水质应达到北京市水污染物排放标准（DB11307-2005）中排入地表水三级标准限值，同时应执行北京市地方标准城镇污水处理厂水污染物排放标准（DB11890-2012）中的B 标准。4.作为回用水，其出水64、水质应满足执行 城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中一级标准的A 标准，同时应满足城市污水再生利用城市杂用水水质标准（GB18920-2002）中城镇杂用水（冲厕、道路清扫、城市绿化）及城市污水再生利用景观环境用水水质（GB18921-2002）中景观环境用水的再生水质标准。综上所述，北京市大兴区西红门再生水厂工程建设是十分必要和紧迫的。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目建设规模与选址 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 21 2、项目建设规模与选址 2.1 项目服务范围、分期 2.1.1 项目服务范围 北京市西红门再生水厂位于大兴区西红门镇中心区东南部65、，其污水收集范围主要为西红门镇中心区，北起范家庄路北，南至南五环路；西起京良公路和葆李沟东侧，东至团河路；总流域面积约5km2。图2-1 西红门再生水厂服务范围 2.1.2 项目分期 本项目分两期实施，近期20142018 年，远期20192028 年。2.2 项目建设规模 再生水厂的建设规模直接关系到工程投资、社会效益和环境效益，因此慎重合理地选择确定其建设规模是污水处理工程的关键。为了更准确地预测水量，本次研究按建筑量指标法和面积比流量法分别进行污水量的预测，最终确定本工程污水量。2.2.1 建筑量指标法 西红门再生水厂流域范围为西红门镇中心区用地范围，依据大兴区西红门镇城乡结合部整体改造66、试点规划方案和大兴规划分局提供的数据，确定西北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目建设规模与选址 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 22 红门镇核心区建设用地占地约为498.2ha，建筑面积约为843.4 104m2。依据 北京市城市基础设施专业规划指标研究 确定不同用地性质单位建筑面积平均日需水量标准，和西红门再生水厂流域范围内建筑量指标及不同用地性质单位建筑面积，可计算出其流域面积内平均日需水量。平均日需水量乘以0.9 的污水排除率可计算出平均日污水量，见表2-1。表2-1 建筑指标法污水量计算表 序号 用地代码 用地名称 面积(ha)建筑面积（万平方米）平均日需水指标（L67、m2 d）平均日需水量 m3d 平均日污水量 m3d 1 C1 行政办公 11.06 16.33 6 979.8 881.8 2 C2 商业金融 49.83 68.04 6 4082.4 3674.2 3 C3 文化娱乐 0.93 1.14 10 114 102.6 4 C4 体育 6.32 8.85 8 708 637.2 5 C5 医疗卫生 2.81 3.99 12 478.8 430.9 6 C6 教育科研 14.3 15.3 8 1224 1101.6 7 C9 其它公共设施 1 1.4 6 84 75.6 8 D 特殊用地 11.2 4.2 6 252 226.8 9 F 多功能 168、1.1 26.27 12 3152.4 2837.2 10 M9 绿隔产业 57.2 85.9 10 8590 7731.0 11 R2 二类居住 284.62 551.99 4 22079.6 19871.6 12 R5 配套教育 14.06 17.22 6 1033.2 929.9 13 U1 供应设施 7.98 10.93 4 437.2 393.5 14 U2 交通设施 13.79 18.91 4 756.4 680.8 15 U3 邮电设施 7.29 10.17 4 406.8 366.1 16 W1 普通仓库 4.7 2.8 50 235 211.5 合计 498.19 843.469、4-44613.6 40152.2 由上表计算可得出近期平均日污水量约为4.02 104m3d，再乘以1.5 的综合系数，可预测西红门再生水厂的远期处理规模为6.03 104m3d。2.2.2 面积比流量法 根据西红门再生水厂选址规划，西红门镇中心区实际建设用地占地面积约为498.2ha。特大城市单位建设用地综合用水量指标为0.81.2 104m3北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目建设规模与选址 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 23（km2.d），考虑到西红门镇的发展趋势，本工程近期取0.90 104m3（km2.d），远期取1.2 104m3（km2.d。计算结果见表270、-2。表2-2 面积比流量法污水量计算表 项 目 近期 远期 面积（km2）4.982 4.982 用水量指标（104m3（km2.d）0.9 1.2 给水量（104m3d）4.48 5.98 截污率 0.9 0.9 污水量（104m3d）4.03 5.38 2.2.3 污水量预测结果 两种用水量预测结果相近，见表2-3。表2-3 三种预测方法的污水量预测结果对照表 年 限 数量（万m3d）近期(2018年)远期(2028年)建筑面积水量指标法 4.02 6.03 建设用地比流量法 4.03 5.38 预测结果确定 4.00 6.00 2.3 工程建设规模拟定 以上两种计算方法对近期污水量的预71、测结果较为接近，因此有一定的参考价值。根据污水量预测，结合城市总体规划和城市现状，考虑大兴新城的建设发展和北京中心区至大兴区地铁、轻轨等便捷交通网络的运营，大兴区必将快速发展，人口快速增长，应考虑留有适当的发展余地，基于城市基础设施的污水处理设施应秉承适度超前的原则，以应对发展的快速和不确定性因素。因此确定西红门再生水厂建设总规模为6 104m3d，分为一期4 104m3d，二期2 104m3d。2.4 排水体制选择 2.4.1 排水体制比较 排水系统的体制，简称排水体制，主要分为合流制和分流制两种类型。“分流制”排水体制采用雨、污水彻底分流的管道系统，能保证污水全部进入污水处北京市大兴区西红72、门再生水厂工程可行性研究报告 项目建设规模与选址 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 24 理厂，在大气产生降水时，进入污水处理厂的污水的水量水质不会受到雨水的稀释而产生改变，利于污水处理厂的稳定运行，污水处理厂出水质量相对稳定，对最终受纳水体的影响相对较小，有利于城市水环境的改善及污水、雨水的分别处置再生利用。新建的城区，重要的工矿企业，一般采用完全分流制排水系统。但是，“分流制”也存在着对面源污染截污率较低，大气降水时，包含大量地面污染物的初期雨水将直接进入受纳水体而使受纳水体污染的缺陷。“合流制”按雨、污水合流布置管道系统，对面源污染有较高的截流率，能解决初期雨水所造成的对最终受纳水体73、的污染，但污水处理厂进水的水质、水量（旱、雨季）变化大，出水稳定性差，在降雨后期，也可能把部分点源溢流进入环境水体，要解决由于雨季大气降水造成污水入厂量增加的问题，势必扩大污水处理厂设计规模，加大一次投资与运行费用。另外，管道设置时由于旱、雨季的水量变化大，为使旱季管道系统内不会因为流量小而造成污水管内流速过小而产生淤积，对管道还应采取必要的工程措施。合理选择排水体制，是城市排水系统规划的重要环节。合流制和分流制两种排水体制比较见表2-4。表2-4 排水体制比较表 指标 分流制 合流制 特征 城市污水、雨水完全分开排放，建成两套管道系统，雨水就近排入水体，污水由污水干管收集输送至污水处理厂处理74、。污水、雨水合用一套管道系统，截污主干管把污水截留送至污水处理厂，超过溢流倍数混合水排入水体。对环境的影响 雨污水完全分流，理论上杜绝了城市污水对城市环境的影响和河流的污染。雨季时混合污水溢流进入河道，对河道的影响较大。工程造价 由于有两套排水系统，工程造价较合流制高 仅修建一套管道系统，投资比分流制低。污水厂规模 相对合流制规模小，投资省。由于截流影响，污水厂规模比分流大，投资大。运行维护 污水管道水量、水质稳定，污水厂运行较稳定。旱、雨季水量变化大，水质不稳定，对污水处理厂的运行有一定影响。2.4.2 排水体制确定 从西红门镇发展需要和凤河现状出发，对凤河的治理要从源头抓起。首先，北京市大75、兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目建设规模与选址 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 25 要完善城市排水管网系统，尽可能将污水收集，不让污水直接排入河道。其次，最大限度地发挥再生水厂的处理能力，尽可能削减污染物，减轻对凤河的污染，处理后的尾水作为中水源水或补充河道景观用水，以保证了凤河水资源平衡及西红门镇水资源优化配置。根据以上分析，本报告确定西红门镇采用分流制排水体制。2.5 再生水厂厂址选址 2.5.1 再生水厂厂址选择原则 再生水厂厂址确定是一个十分重要的问题，它对厂区周围的环境卫生、污水处理厂的基建投资、运行管理、尾水排放、噪声控制及污水管网设计均有重大影响。在考虑规划的总76、体布局的基础上，污水处理厂的厂址选择应考虑如下原则：（1）厂址一般应选在城镇水体的下游，便于城市污水自流进入；（2）厂址应选择在夏季对周围居民的环境质量影响最小的方位，一般位于夏季最小频率风向的上风侧；（3）厂址应有良好的工程地质条件，为工程的设计、施工、管理和节省造价提供有利条件；（4）厂址应与规划居民区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离（一般应不小于300m），并予绿化；（5）厂址选择应便于污水、污泥的排放及利用，同时要考虑汛期不受洪水威胁。（6）厂址选择要尽量利用地区的废弃地，少占农田或不占良田，要充分利用地形，将构筑物设置在有适当坡度的地段，使处理流程有自流的可能性，以降低能耗。（7）77、厂址选择考虑远期发展的可能性，为以后的扩建留有余地。（8）厂址应有方便的交通、运输、供水和供电等方面的条件。2.5.2 再生水厂厂址选择合理性 根据西红门再生水厂选址规划，规划西红门再生水厂厂址位于西红门北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 项目建设规模与选址 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 26 镇中心区东南部，用地范围北起规划三路、南至规划十五路；东起马家堡西路南延、西至规划五路东侧；占地面积约为8.3ha。此外，在西红门再生水厂规划用地的东南角为规划燃气调压站用地，占地面积约为0.5ha。现状华油燃气管线自西北向东南穿越再生水厂规划用地，经与管线管理单位及产权单位沟通协调，78、其同意对现状燃气管线穿越再生水厂用地段进行改移，并已编制该管线改移方案。在可行性研究报告编制过程中，我院结合规划及其他相关资料，多次进行现场踏勘，复核规划厂址的合理性，得出以下结论：（1）厂址地势平坦，地域开阔，有远期发展余地。（2）厂址距凤河较近，尾水能就近排放。（3）厂址周边规划为绿地及道路，满足卫生隔离带要求。（4）厂址边有现状道路，周围具有良好的供水、排水和供电条件，交通条件好，便于再生水厂施工及材料运输。（5）厂址地质条件良好，适宜再生水厂的建设。综上所述，规划厂址选址合理、可行，可行性研究报告推荐规划厂址为西红门再生水厂厂址。2.6 再生水厂尾水出路 北京属全国缺水城市之一，随着城79、市的发展，人口的增加，水资源的供需矛盾日益严峻，为了缓解这种供需矛盾，市政府采取了实行阶梯型水价、加强再生水设施建设等多项措施。本工程所采用的出水水质远优于GB18918-2002 中的一级A 标准，其各项指标均能达到再生回用水标准的要求。根据规划，再生水按照“优水优用、一水多用、重复利用”的原则，将再生水厂的再生水优先用于建筑冲厕、道路清扫、城市绿化，多余的出水自流排放至凤河补充景观河道用水。按照前述再生水规划，西红门镇的建筑冲厕用水、道路、绿化浇洒及河湖景观用水可用再生水替代。西红门镇西区、镇东区再生水水源由西红门再生水厂提供，再生水需水量1.69 104m3d，剩余2.31 104m3d80、再生水将作为城市景观河道凤河的补充用水。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 27 3、再生水工艺总体方案 3.1 设计进水水质及处理目标 3.1.1 现状污水水质监测 由于服务区域内的现状排污口分散，目前监测到的各排污口水质并不能反映未来水质的全貌，但有重要的参考价值；而临近的黄村污水处理厂的进水水质实际值，也有显著的现实意义。2012年5月19日至20日由南红门水务所牵头，局供排水科、水政执法大队、水环境监测中心参与，对新凤河流域排污口进行调查，由水环境监测中心对调查的排污口进行水质检测。检测项目为水温、pH、化学需氧量、总81、磷、总氮、氨氮。1、直接汇入新凤河的支渠水质 排污口名称 水温（）pH（无量纲）化学需氧量（mgL）氨氮（mgL）总磷（mgL）总氮（mgL）老凤河出口 19.0 7.8 236 31.3 4.00 44.6 新西凤渠出口 18.5 7.6 223 40.9 4.75 45.4 安南支流出口 18.0 7.5 830 32.3 3.76 47.8 四海支流出口 19.0 7.7 258 30.0 3.98 31.2 2、老凤河及南苑排沟的水质 排污口名称 水温（）pH（无量纲）化学需氧量（mgL）氨氮（mgL）总磷（mgL）总氮（mgL）老凤河 18.8 7.6 330 38.4 5.25 582、5.0 南苑排沟 19.2 7.9 230 39.2 3.37 40.0 3、汇入老凤河的污水水质 排污口名称 水温（）pH（无量纲）化学需氧量（mgL）氨氮（mgL）总磷（mgL）总氮（mgL）葆李沟 18.5 8.2 67 18.6 1.41 26.4 通华路边沟 22.1 7.4 710 59.0 5.76 79.4 西红门排沟 22.9 7.8 158 45.6 3.66 46.2 五环路边沟 25.0 7.8 180 46.4 3.88 53.8 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 28 4、汇入南苑排沟的污水水质 83、排污口名称 水温（）pH（无量纲）化学需氧量（mgL）氨氮（mgL）总磷（mgL）总氮（mgL）机场西边沟 19.0 7.5 264 36.3 3.95 46.2 机场南边沟 19.0 7.2 286 37.5 3.81 48.0 南苑机场 21.8 7.8 115 39.4 2.45 41.8 南小街 22.2 7.6 288 50.4 4.10 56.6 团中路左右边沟 22.0 7.4 370 54.0 4.84 64.4 五环南北侧边沟 21.5 7.7 280 23.3 3.59 31.8 团河村排污口 19.5 7.6 192 22.6 2.16 23.2 5、汇入新西凤渠的污水水84、质 排污口名称 水温（）pH（无量纲）化学需氧量（mgL）氨氮（mgL）总磷（mgL）总氮（mgL）小街三村路边沟 19.9 7.8 384 93.1 6.34 108 小街村排污口 20.1 7.8 204 33.1 2.72 41.0 西三路甲17号桥北 20.5 7.8 14.1 1.71 0.16 12.0 西三路甲17号院前 20.6 7.6 9.2 0.071 0.04 10.2 大生庄工业区分支 21.0 7.4 210 48.5 3.66 52.2 华跃腾飞门口 21.6 7.5 102 13.3 1.98 24.9 志远东桥南12米 21.7 7.6 304 41.6 3.885、1 51.6 建新东桥北2米 21.2 7.5 308 50.9 4.46 67.6 建新庄东南桥北 22.0 7.4 372 39.4 5.73 49.6 五连环桥下游1米 22.1 7.4 496 39.0 4.98 51.8 桦昌市场门口桥头（天慈墓园桥头）22.6 7.7 211 35.1 3.18 39.4 园家常菜门口（三间房开发区）21.5 8.2 207 3.97 0.73 16.2 6、安南支流的水质 排污口名称 水温（）pH（无量纲）化学需氧量（mgL）氨氮（mgL）总磷（mgL）总氮（mgL）瀛海开发区排污泵站 23.5 8.5 776 8.69 7.18 33.4 7、86、汇入四海支流的污水水质 排污口名称 水温（）pH（无量纲）化学需氧量（mgL）氨氮（mgL）总磷（mgL）总氮（mgL）怡乐村北1号右岸 18.0 7.8 88 21.2 1.53 25.2 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 29 怡乐村东四号左岸 18.0 7.8 379 8.08 1.48 25.6 万涛伟业服装公司北 17.0 7.8 212 30.2 2.90 38.6 万涛伟业服装公司 17.5 7.9 432 76.8 8.66 86.6 新工业园1号 17.0 7.8 478 77.0 8.05 92.2 怡乐87、桥头 18.0 7.6 109 19.3 2.28 25.6 怡乐桥下游50米 17.5 7.5 476 3.16 4.58 32.4 怡乐桥下游150米 18.0 7.5 258 8.48 5.04 19.4 怡乐养殖基地南侧 17.0 7.8 290 28.0 5.55 37.6 8、境外来水水质 排污口名称 水温（）pH（无量纲）化学需氧量（mgL）氨氮（mgL）总磷（mgL）总氮（mgL）葆李沟 18.5 8.2 67 18.6 1.41 26.4 新西凤渠源头 18.5 7.8 212 47.2 3.35 50.8 机场西边沟 19.0 7.5 264 36.3 3.95 46.2 88、南苑机场排污口 21.8 7.8 115 39.4 2.45 41.8 同华北大街 19.0 7.7 717 115 9.82 137 西红门排沟涵洞口 23.1 7.8 196 54.2 4.39 59.2 从上述不同排污口的实测数据可以看出，污水的氨氮、总氮、总磷数据普遍较高，说明污水水质较浓，常规处理难以达到严格的排放标准，必须加以科学的深度处理。3.1.2 进水水质理论值 西红门镇区近期排水以生活污水为主，混合有部分以轻纺服装为主的生产废水，排放的生产废水水质至少需达到污水排入城镇下水道水质标准（CJ343-2010），但这部分废水对整个区域的排水水质影响有限。表3-1 污水排入城镇下89、水道水质标准 指标 BOD5 CODcr SS NH3-N TN TP 数值（mgL）350 500 400 45 70 8 同时，根据大兴新城规划，西红门组团为综合承接居住和商业服务区，因此西红门镇西区和镇东区远期排水主要为生活污水。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 30 设计规范建议的生活污水理论计算值，计算如下：采用当量负荷法计算污水进水水质理论值，是指研究范围内污水以生活污水为主，有关指标可用折合当量数计算，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2550gcap d（每人每天的污染物克90、数）和4065gcap d范围，TN在511gcap d，TP在0.71.4gcap d。结合本区域生活水平和饮食习惯，按照公式：Cs=1000AsQs（mgL）计算（As 已知每人每天的污染物克数；Qs 人均综合排水指标），预测西红门镇西区和镇东区生活污水主要水质指标见下表：表3-2 西红门镇西区和镇东区近期生活污水主要水质指标预测（mgL）项目 最低值 平均值 最高值 BOD5（mgL）156 234 313 SS（mgL）250 328 406 TN（mgL）31 50 69 TP（mgL）4 7 9 3.1.3 类比法进水水质 采用类比法来确定未来的污水处理厂进水水质，具有重要的现实意91、义。现状西红门镇西区、五环以南的污水，是通过大兴污水三干线排入黄村污水厂处理的，2000 年建成的黄村污水厂因其地理位置相邻、污水性质相似，具有重要的参照意义。随着市民生活水平的提高、环保意识的加强，污染物的浓度快速增长，根据黄村污水厂 20052009 年的水质检测记录和统计分析，85%概率的进水水质如下表：表3-3 大兴黄村污水厂进水水质统计（mgL）项目 CODcr BOD5 SS TN NH3-N TP 设计进水水质 552 256 357 73 57 10 3.1.4 设计进水水质拟定 综合以上分析，确定西红门再生水厂近期进水水质见下表：北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 92、再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 31 表3-4 西红门再生水厂设计进水水质（mgL）项目 CODcr BOD5 SS TN NH3-N TP pH 设计进水水质 450 260 350 60 47 8 69 3.1.5 要求的设计出水水质 根据大兴区环保局有关水环境保护的规划，西红门镇应建设再生水厂，处理出水优先用于建筑冲厕、道路清扫、城市绿化，多余的出水自流排放至凤河补充景观河道用水。根据西红门再生水厂选址规划，凤河为类水体。本工程出水首先要满足执行北京市水污染物排放标准（DB11307-2005）中排入地表水三级标准限值，同时应执行北京市地方标准城镇污水处理厂水污93、染物排放标准（DB11890-2012）中的B 标准。作为回用水其出水水质应满足执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中一级A 标准，同时应满足城市污水再生利用城市杂用水水质标准（GB18920-2002）中城镇杂用水（冲厕、道路清扫、城市绿化）及城市污水再生利用景观环境用水水质（GB18921-2002）中景观环境用水的再生水质标准。综合以上分析，再生水厂具体出水水质指标见下表：表3-5 西红门再生水厂设计出水水质 指 标 CODcr BOD5 SS TN NH3-N TP 数值（mgL）30 6 5 15 1.5 0.3 3.1.6 处理程度和重点分析 根据污水水质情94、况和出水水质要求，城市污水处理一般分一级处理、二级处理和三级处理。从国外情况看，有12%的污水处理厂采用一级处理，70%的污水处理厂采用二级处理或部分生化处理。从我国国内情况看，自上世纪九十代年以来，我国相继建成了一大批城市污水处理厂。目前全国已投入运行的污水处理厂有上千座，其中绝大部分为二级处理厂。近几年以来，随着我国部分地区水污染状况的加剧，部分城市的污水处理厂已增加了深度处理。城市污水处理厂的建设和发展，为解决或缓解我国日益加重的水污染问题，保护水资源北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 32 发挥了重要作用。一般来说，处95、理程度可以根据受纳水体的环境容量求得的主要污染因子合理的排放总量作为控制参数来确定，这种方法可以合理利用水体本身的环境容量，寻求与之相适应的处理途径，获得比较经济的工程建设方案，最大限度地降低污水处理成本。更为重要的是，处理程度应依据国家颁布的有关水体环境质量标准及相应的污水排放标准，并满足项目环境影响评价报告的要求。本项目根据规划，所有污水一次处理为中水，再生水厂进、出水水质及处理程度见下表：表3-6 西红门再生水厂进、出水水质及处理程度 设计指标 CODcr BOD5 SS TN NH3-N TP 进水水质（mgL）450 260 350 60 47 8 出水水质（mgL）30 6 5 196、5 1.5 0.3 去除率（%）93.3 97.7 98.6 75.0 96.8 96.3 根据现有常规污水处理厂的运行经验数据，采用常规活性污泥法处理类似城市污水的效率如下表。表3-7 常规活性污泥法的处理效率 指标 CODcr BOD5 SS TN NH3-N TP 去除率（）6590 6595 7090 1025 5070 1520 对照以上两表不难发现，由于本工程设计出水水质标准高，常规活性污泥法尽管CODcr、BOD5、SS 的去除效率较高，但TN 和TP 的去除效率十分有限，难以达到本工程设计出水标准的要求。因此，本工程设计采用污水脱氮除磷工艺。污水脱氮方法主要有生物脱氮和物理化学97、脱氮两大类。目前生物脱氮是主体，也是城市污水处理中最经济和最常用的方法。因此应优先考虑生物脱氮。污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。物化法的缺点是耗药量大、污泥多、运行费用高等，因此，城市污水厂较少采用。对于城市污水一般采用生物除磷为主，必要时辅以化学除磷，以确保出水的磷浓度在标准以内。可见，本工程污水处理应以生物脱氮为主，强化脱氮效果；结合污水资源北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 33 化要求，在二级生化处理系统后增加深度处理工艺，进一步去除磷和悬浮物，使各项指标达到设计要求。污水处理工艺的选用是与要求达到的处理效率密98、切相关的，因此首先需要分析各种污染物的去除机理和所能达到的去除程度。西红门再生水厂的重点处理项目：CODCr 和BOD5的去除 污水中有机污染物可分为溶解性可生物降解有机物、溶解性不可生物降解有机物、悬浮性可慢速降解有机物和悬浮性不可生物降解有机物四大类。对溶解性可生物降解有机物和悬浮性可慢速降解有机物的生化去除方法，主要有厌氧和好氧处理两大类。厌氧处理是通过厌氧菌在厌氧的条件下对污水中的有机物进行水解酸化处理、最后在甲烷菌的作用下转化为CH4 和CO2；好氧处理是通过好氧菌在好氧的条件下，通过细菌的呼吸代谢将污水中的有机物转化生成CO2 和H2O。对悬浮性可慢速降解有机物和悬浮性不可生物降解99、有机物的去除主要是靠微生物的吸附作用，活性细菌对污水中的有机颗粒和胶体有很强的吸附能力，然后通过泥水分离将污水中的有机物去除。对溶解性不可生物降解有机物采用生化方法很难将其从污水中去除，在一般城市污水中该部分的有机物浓度约为14mgL。污水厂CODcr 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，BOD5CODcr 比值往往接近0.45，甚至大于0.5，其污水的可生化性较好，出水中CODcr 值可控制在较低的水平，通常能够满足CODCr40 mgL的要求；而对于主要以工业废水为主的城市污水，或 BOD5CODcr 100、比值较小的城市污水，其污水的可生化性较差，处理后污水中剩余的CODcr 会较高。对于这种情况，所选择的处理工艺就要在前端设置厌氧段，以提高后端好氧生化系统进水的BOD5CODcr 比值，也就是提高污水的可生化性。本项目污水进水CODCr较高（达450 mgL），要满足出水CODCr30 mgL，有较大难度。因此，项目设计时一是要降低活性污泥负荷，延长处理停留时间，二是增加二沉池泥水分离之后的物化处理工段和膜法分离，因为少部北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 34 分COD是生化处理难以去除的，只能依靠物化法或其他措施去除。由此101、可见，通过采用一定的工程技术措施，再生水厂CODcr 达标是有保障的。污水中BOD5去除的原理与CODCr基本相同。BOD5 是五日生化需氧量。污水中 BOD5 的去除是靠微生物的吸附和代谢作用，然后对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，这也是污水中BOD5 的生化降解过程。在合成代谢与分解代谢过程中，溶解性有机物（如低分子有机酸等）直接进入细胞内部被利用，而非溶解有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被胞外酶水解后进入细胞内部被利用。由此102、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。根据国外有关设计资料，在污泥负荷为0.3kg BOD5kg MLSS d以下时，就很容易使得出水BOD5保持在20mgL以下，而要达到出水BOD5在30mgL的出水指标，则污泥负荷可以很高。在活性污泥与污水接触的初期，就会出现很高的 BOD5去除率，这是由于污水中的有机颗粒和胶体被絮凝和吸附在微生物表面，从而被去除所至。但是，这种吸附作用仅对污水中的悬浮物和胶体起作用，对溶解性有机物则不起作用。因此主要靠活性污泥的这种吸附作用去除 BOD5的103、污水处理工艺，其出水中残余的 BOD5仍然很高，属于部分净化。对于非溶解性的有机物，微生物必须先将其吸附在表面，然后才能依靠生物酶的作用对其水解和吸收，从这种意义来讲保证活性污泥具有较高的吸附性能是很有必要的。本项目的出水 BOD5 指标为 6mgL，相应的去除率为 97.7%。根据相关资料，采用低负荷的污水处理工艺，可以保证较高的有机物去除率，同时，为满足硝化要求，处理系统必须有足够的污泥龄，因而污泥负荷也不能太高，也使得出水 BOD5浓度较低，也就是说，设计 BOD5去除率不单与单项污染物去除率的要求有关，也与污染物去除的总体要求有关。SS的去除 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报104、告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 35 污水中 SS 的去除主要靠沉淀作用。污水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，而小直径的无机颗粒（包括大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒）则要靠活性污泥絮体的吸附和网络作用，与活性污泥絮体同时沉淀而被去除。再生水厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水 SS 指标，而且与出水中BOD5、CODCr、TP 等其他指标也相互关联。因为组成悬浮物的主要成分是活性污泥絮体，其本身的有机成分较高，而有机物本身就含磷，因此较高的出水悬浮物含量会使得出水的BOD5、CODcr、氮、磷均增加。因105、此，控制再生水厂出水的SS 指标是最基本的，也是很重要的。由于进水中SS含量较高，实际运行时容易出现SS高于350mgL的时段，因此，为了保证后续生化系统和膜处理系统的正常运行，在进入生化系统处理前必须经过沉淀预处理，以去除大部分易于沉淀的悬浮物。同时，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，选用适当的污泥负荷和药剂以保持活性污泥的凝聚及沉降性能；选用高效的二沉池池型或采用较低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捕作用等。氨氮和总氮的去除 西红门再生水厂的另一重要任务，就是如何将废水中的氨氮和总氮污染物，处理后达到北京市地方标准城镇污水106、处理厂水污染物排放标准DB118902012的B标准设定的氨氮1.5mgL和总氮15 mgL限值。氨氮的去除主要有物理化学法和生物法两大类，在市政污水处理中生物法由于去除氨氮费用低，已成为比较经济和适用的方法。在自然界存在着氮循环的自然现象。在采取适当的运行条件后，将这一自然作用运用在活性污泥反应系统中。在未经处理的新鲜废水中，含氮化合物主要以有机氮和氨态氮存在，含氮化合物在氨化菌的作用下首先发生氨化作用，将有机氮分解转化为氨态氮，这一过程称为“氨化反应”；在硝化菌的作用下，氨态氮进一步分解氧化，就此分两个阶段进行，首先在亚硝化菌的作用下，使氨转化为亚硝酸氨，继之，亚硝酸氨在硝酸菌的作用下，进107、一步转化为硝酸氨。因为硝化菌是化能自养菌，北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 36 其比生长率明显小于异氧菌的生长率，生物脱氮系统维持硝化的必要条件是实际污泥龄大于硝化要求的泥龄，因此，须保持较低的污泥负荷以满足出水硝化的要求。磷的去除 西红门再生水厂进水磷浓度较高（8mgL），也是重点控制指标，单纯依靠生物除磷不可能稳定达标（0.3mgL），因而必须辅以化学除磷。3.2 进水水质分析 西红门再生水厂原污水的脱氮除磷生化处理可行性分析：根据确定的进水水质和出水排放要求，污水处理工艺有除磷脱氮的要求。原污水能否采用生化处理，特别108、是是否适用于生物除磷脱氮工艺，取决于原污水中各种营养成分的含量及其比例能否满足生物生长的需要，因此首先应判断相关的指标能否满足要求。西红门再生水厂设计进水水质相互关系分析，见下错误错误!未找到引用源。未找到引用源。：。表3-8 水水质技术分析 项目 比值 BOD5CODCr 0.57或以上，可生化性好 BOD5TN 4.3 BOD5TP 32.5 对进水水质分析如下：BOD5CODCr比值 污水 BOD5CODCr比值是国内外判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5CODCr0.45可生化性较好，BOD5CODCr0.3可生化，BOD5CODCr0.3较难生化，BOD5CO109、DCr0.45，污水可生化性好，可以采用生化处理工艺。BOD5TN（即CN）比值 CN 比值是判别能否有效脱氮的重要指标。由于反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的，在不投加外来碳源条件下，污水中必须有足够的有机物（碳源），才能保证反硝化的顺利进行。从理论上讲，CN2.86北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 37 就能进行脱氮，但一般认为，CN4.0才能进行有效脱氮。当BOD5TN4.5，即可认为污水中碳源较充足。当BOD5TN4 时，会由于有机物（碳源）不足而影响反硝化，降低脱氮效率。所以CN4 才能进行有效脱氮。110、本项目进水BOD5TN=4.33，满足生物脱氮要求，能有效脱氮。但出水氨氮和总氮指标值低，需要进行强化处理。BOD5TP比值 该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。生物除磷是活性污泥中除磷菌在厌氧条件下分解细胞内的聚磷酸盐同时产生 ATP，并利用 ATP 将废水中的脂肪酸等有机物摄入细胞，以 PHB（聚-羟基丁酸）及糖原等有机颗粒的形式贮存于细胞内，同时随着聚磷酸盐的分解，释放磷；一旦进入好氧环境，除磷菌又可利用聚-羟基丁酸氧化分解所释放的能量来超量摄取废水中的磷，并把所摄取的磷合成聚磷酸盐而贮存于细胞内，经沉淀分离，把富含磷的剩余污泥排出系统，达到生物除磷的目的。进水中的BOD5是作为营养物供111、除磷菌活动的基质，故 BOD5TP 是衡量能否达到除磷的重要指标，一般认为，较高的 BOD5 负荷可以取得较好的除磷效果，BOD5TP 宜大于17，比值越大，生物除磷效果越明显。分析西红门再生水厂进水水质，BOD5TP=2608=32.5，可以采用生物除磷工艺。但鉴于出水TP要求达到0.3以下，仅靠生物除磷工艺不可能保证除磷效果完全达标，还必须辅以化学除磷手段，确保水质达标。综上所述，西红门再生水厂的进水水质可生化性好，完全可以而且应该优先采用生物工艺进行处理，但必须进行强化的脱氮除磷二级生化处理再加深度处理工艺，才能满足最终的出水水质要求。3.3 污水处理工艺论证比选 3.3.1 处理工艺论112、证原则 作为基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节，再生水厂工程的建设和运行意义重大。由于再生水厂工程的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化对确保再生水厂的运行性能和降低费用最为关键。因此，有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 38 的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行、经济合理的处理工艺方案，经全面技术经济比较后，选出最佳的总体工艺方案和实施方式。在再生水厂污水处理工艺方案确定中，将遵循以下原则：1.近113、远期结合、全面规划，布置上采用近期为主，并为远期规划留有适当余地的原则。根据再生水厂建设情况分期逐步实施，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益。2.应充分考虑工程进水水质指标和要求处理达到的出水水质指标，经技术经济比较决定优先采用技术先进成熟、运行高效稳定、管理维护方便、经济合理可行、安全可靠的污水处理工艺，更好地发挥投资效益。3.积极慎重地采用经实践证明是行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备。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。妥善收集和处置污水处理过程中产生的臭气，避免有害气体扩散对周边环境的影响、危害人体健康。5.采用可靠的控制系统，实现科学自动114、化管理，做到技术可靠，经济合理。6.为保证污水处理系统的正常运转，供电系统需要有较高的可靠性，采用双回路电源，且再生水厂设备有足够的备用率。7.在再生水厂征地范围内，厂区总平面布置力求在便于施工、安装和维修的前提下，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。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，简洁美观，并与厂区周围景观相协调。10.积极创造一个良好的生产和生活环境，把再生水厂设计成现代化的园林式工厂。3.3.2 脱氮除磷工艺方案比选 一、脱氮除磷工艺原理介绍 1.污水脱氮 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺115、总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 39 污水脱氮方法主要有生物脱氮和物理化学脱氮两大类。目前生物脱氮是主体，也是城市污水处理中最经济和常用的方法，生物脱氮工艺较多，但原理基本是相同的。物理化学脱氮主要有折点氯化法去除氨氮、选择性离子交换法去除氨氮、空气吹脱法去除氨氮。主要的物理化学除氮方法概述如下：折点氯化法去除氨氮 折点氯化法去除氨氮是将氯气或次氯酸钠投入污水中，将污水中 NH4+-N氧化成N2的化学脱氮工艺。其最终化学反应式可表示为：NH4+1.5HOCl0.5N2+1.5H2O+2.5H+1.5Cl-氯投加量与 NH4+-N 重量比为 7.6：1，由于污水水质的不同，投加量116、将大于理论计算值。此外，折点氯化法还需要消耗水中碱度，理论计算 1mgL 的 NH4+-N 消耗14.3mgL碱度（以CaCO3计），一般需向污水中投加NaOH和石灰来补充污水碱度的不足；并且尚需对出水余氯进行脱除，以免毒害鱼贝类水生生物，余氯脱除可用还原剂二氧化硫将余氯还原成氯离子或用活性炭床过滤吸附。采用折点氯化法脱氨氮，工艺复杂，投氯量大，再加上补充碱度、余氯脱除等工艺环节，而且投氯尚会产生一些新的有毒和有害物质，故从经济上、运行管理上和环境友好上分析均不适宜于本工程。选择性离子交换法去除氨氮 阳离子交换树脂的离子交换反应可用下式表示：nR-A+Bn+Rn-Bn+nA-离子交换树脂对各种117、离子所表现的不同亲和力或选择性是离子交换的基本条件。目前在污水处理中主要采用沸石天然离子交换物质作为离子交换物质，但该法在国内尚无应用。该法存在的主要问题是进入交换柱的 SS 值不应大于 35mgL，以免增加水头损失，堵塞沸石床；吸附饱和后必须对沸石进行再生，以恢复其离子交换能力；无运行管理经验。因此该方法脱氮尚不宜在本工程中使用，国外也仅在小型污水处理厂中有北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 40 使用。空气吹脱法去除氨氮 污水中的氨氮大多以铵离子（NH4+）和游离氨（NH3）形式存在，并在水中保持如下平衡：NH4+NH3+118、H+当pH值升高时，平衡向右移动，污水中游离氨的比率增加，当pH值升高到 11 左右时，水中的氨氮几乎全部以 NH3形式存在，若加以搅拌、曝气等物理作用可使氨气从水中向大气转移。氨吹脱包括三个工艺过程：一是提高污水 pH 值，将污水中 NH4+转变为NH3；二是在吹脱塔中反复形成水滴；三是通过吹脱塔大量循环空气，增加气水接触，搅动水滴。该工艺方案主要存在的问题是需对污水调节pH值，投加大量石灰或烧碱，药剂投加量大，另外还产生大量的污泥，增加处理难度和污泥处理量；水温20时气水比为2280m3m3，pH 值大于9.0 的条件下，为保证90%氨去除率，气水比应为3590m3m3，动力费用较高；另外119、水力负荷为3.6m3m2 h，氨氮去除率的计算值为 78.1%。而且该方法在城市污水处理中尤其是大中型污水处理厂中尚无使用先例，也缺少运行管理经验，故不推荐采用。综上所述，物理化学法脱氮从经济、管理等方面均不适宜在大中型污水处理厂中使用，因此本工程仍以生物脱氮法为主。2.污水除磷 污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。对于城市污水一般采用生物除磷为主，必要时辅以化学除磷，以确保出水磷浓度满足排放标准的要求，并尽可能减少加药量，降低处理成本。化学除磷主要是向污水中投加药剂，使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离达到除磷目的。按照有关资料，当要求出水含磷0.5mgL 时120、，一般去除1kg 磷所需要投加2.7kg 铁或1.3kg 铝。对特定的污水，金属盐投加量须通过试验确定。化学除磷方法的产泥量将增加，仅由沉淀剂与磷酸根结合生成的干泥量为2.3kgTskgFe 或3.6kgTskgAl，此外，北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 41 还须考虑协同沉淀作用附带的沉淀物。因此实际应用中每kg用铁量产生2.5kg污泥或每kg用铝量产生4.0kg污泥来计算产泥量。化学除磷的优点是工艺简单，缺点是药剂消耗量大，剩余污泥量增加、浓度降低、体积增大，污泥处理难度增加，同时还要消耗污水中碱度，影响氨氮硝化。生物121、除磷工艺与其它污水生化处理工艺一样，对工艺条件的变化较敏感。另一方面，必须保持非常低的出水悬浮物浓度，因为富集磷的活性污泥磷含量可达6%，而一般活性污泥中的含磷量仅为2%。也就是说，如果生化除磷工艺的出水悬浮物浓度为20mgL，这就意味着悬浮物已带出1.2 mgL的磷，而溶解性磷通常很难降到0.7mgL 以下，因此正常情况下生物除磷的出水磷浓度一般会有2mgL残余。而化学除磷通常可将溶解性磷浓度降到0.1 mgL以下，出水悬浮物带走的磷为0.4mgL，出水总磷浓度可降到0.5 mgL。因此，单靠生物除磷很难将处理出水中的总磷降到1mgL 以下。3.生物脱氮除磷基本原理 国外从上世纪六十年代开始122、系统地进行了脱氮除磷的物化处理方法研究，结果认为物化法的缺点是耗药量大、污泥多、运行费用高等。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。我国从八十年代开始研究生物脱氮除磷技术，在八十年代后期逐步实现工业化流程。目前，常用的生物脱氮除磷工艺有A2O法、改良型氧化沟法等。生物脱氮基本原理 污水中的有机氮、蛋白氮等在好氧条件下首先被氨化菌转化为氨氮，而后在硝化菌的作用下变成硝酸盐氮，此阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸盐氮还原成氮气从污水中逸出，此阶段称为缺氧反硝化。在硝化与反硝化过程中，影响其脱氮123、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，所以，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，为了充分利用污水中的碳源，节约外加碳北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 42 源的投加量，通常将缺氧反硝化前置。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（Anoxic）池和好氧（Oxic）池，即所谓 AO 系统。AO 系统设计中需要控制的几个主要参数就是要有足够的污泥龄和进水的碳氮比。生物除磷基本原理 生物除磷124、是污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收降解有机物，并转化为 PHB 储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件下时就降解体内储存的PHB 产生能量，用于细胞的合成和吸磷，形成高浓度的含磷污泥，随剩余污泥排出一起系统，从而达到除磷的目的。生物除磷的优点是不增加剩余污泥量，处理成本较低。缺点是为了避免剩余污泥中磷的再次释放，对污泥处理工艺的选择有一定的限制。另外，在厌氧阶段释放1mgL 的磷吸收储存的有机物，经好氧分解后产生的能量用于细胞合成、增殖，能够吸收22.4mgL 的磷。因此磷的吸收取决于磷的释放，而磷的释放取决于污水中存在的可快速降解的有机物的含量，有机物与125、磷的比值越大，除磷效果越好。一般的活性污泥法，其剩余污泥的含量为 1.52%，采用生物除磷工艺的剩余活性污泥中磷的含量可以达到传统活性污泥法的 23 倍。生物除磷是聚磷菌必须在厌氧条件下受到压抑，而后进入好氧段才能增大磷的吸收量。因此，污水生物除磷的处理工艺，须在好氧阶段之前设置厌氧段，即除磷、脱氮和降解有机物等工艺 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 BOD5P 比值恰当。同时，含磷污泥应尽快排出系统，以免污泥中的磷又返回到液体中。按照上述原理，要进行除磷，必须具备厌氧好氧过程，若在生物脱氮系统前再设置一个厌氧（Anaerobic）池，这样就形成AA126、O或称A2O系统，即厌氧缺氧好氧系统。根据西红门再生水厂的设计进水水质和要达到的出水水质标准，最合适本工程的处理工艺是强化型生物脱氮除磷工艺，在满足生物脱氮除磷要求的前提下，BOD5、COD和SS的去除都可以取得较好的效果。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 43 三、生物脱氮除磷常用工艺 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可以分为两大类：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功能在不同的空127、间（不同的池子）内完成。目前，较成熟的工艺有：改良型氧化沟法、A2O法和AB法。氧化沟法 氧化沟工艺是上世纪五十年代初期发展起来的一种污水处理工艺形式，因其构造简单、易于维护管理，很快得到广泛应用。到目前为止已发展成为多种形式，主要有：Passveer单沟型、Orbal同心圆型、Carrousel循环折流型、D型双沟式、T型三沟式及一体化氧化沟等。传统的 Passveer 单沟型和 Carrousel 型氧化沟脱氮除磷功能差，但是在Carrousel氧化沟前增设厌氧池，在沟体内增设缺氧区，形成改良型A2O（厌氧缺氧好氧）氧化沟，便具备生物脱氮除磷功能。Carrousel氧化沟系多沟串联系统，在128、沟体内存在缺氧区和好氧区，但是缺氧区要求的充足的碳源和缺氧条件不能很好地满足，因此，脱氮效果不是很好。为了提高脱氮效果，荷兰DHV公司通过研究，在沟内增加了一个预反硝化区，从而发明了Carrousel2000型氧化沟工艺。Carrousel2000型氧化沟池型具有独特之处，兼有完全混合和推流的特性，且不需要混合液回流系统，通过设置预反硝化区，进水与回流污泥及一定量的混合液充分混合，进行反硝化作用，剩余部分包括好氧和缺氧区，用于硝化和内源反硝化作用同时进行，也用于磷的富集吸收。但氧化沟采用机械表面曝气，水深不宜过大，充氧动力效率低，能耗较高，占地面积较大。奥贝尔(Orbal)简称同心圆式氧化沟，129、典型的 Orbal 氧化沟由三个同心渠道组成，渠道呈圆型或椭圆形。其特点是外沟容积约占总容积的50%，从外到内的三条沟的溶解氧浓度由低到高递增，称之为“0、1、2”(外沟溶解氧为零，中沟溶解氧为 1mgL，内沟溶解氧为 2mgL)工艺，由外到内形成厌氧、缺氧北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 44 及好氧区域，以满足生物除磷脱氮的要求，称为生物反应池的大环境。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，不单独设二沉池。为了达到脱氮目的，在D型氧化沟的基础上又发展了半130、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。D型氧化沟的缺点主要是曝气设备利用率低、池容积利用率低。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，因此，生物除磷效果差。而且，由于交替运行，总的容积利用率低，约为55%，设备总数量多，利用率低。我国发明的一体化氧化沟是将氧化沟与二次沉淀池合建，采用侧沟式固液分离器，将好氧处理与泥水分离合二为一，同时，也可将缺氧区与一体化氧化沟合建，将三个反应器合为一体，占地较省。一体化氧化沟从系统布置上无严格的厌氧区，131、因而除磷效果较差；同时以侧沟式固液分离器取代单独设置的二沉池，设计表面负荷较大，一般大于2.0m3m2 h，沉淀时间较短，对水量变化的适应能力较差，较难保证出水水质；另外，受固液分离器影响，排泥浓度较低，加大了污泥处理难度和处理成本。常规A2O法 常规A2O法即厌氧缺氧好氧活性污泥法，是流程最简单，国际国内应用最广泛的脱氮除磷工艺，是传统活性污泥法的改进型。图3-1 A2O 工艺流程框图 A2O工艺是通过厌氧和好氧、缺氧和好氧交替变化的环境完成除磷脱氮反应。在厌氧条件下，回流污泥中的聚磷菌受到抑制，只能释放体内的磷酸盐北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工132、程中南设计研究总院有限公司 45 获取能量，以吸收污水中的可快速生化降解的溶解性有机物来维持生存，并在细胞内将有机物转化成聚羟丁酸（PHB）贮存起来。在这个过程中完成了磷的厌氧释放；在缺氧条件下，反硝化菌利用污水中的有机碳作为电子供体，以硝酸盐作为电子受体进行“无氧呼吸”，将回流液中硝态氮还原成氮气释放出来，完成反硝化过程；而在好氧条件下，一方面聚磷菌将体内的PHB进行好氧分解，释放的能量用于细胞合成、增殖和吸收污水中的磷合成聚磷酸盐，随剩余污泥排出系统，从而实现污水的除磷；另一方面，硝化菌把污水中的氨氮氧化成硝酸盐，再向缺氧池回流，循环的混合液流量较大，一般为废水流量的2 倍，为脱氮作好必要133、的准备。A2O工艺的特点是把除磷、脱氮和降解有机物三个生化过程结合起来，在厌氧和缺氧段为除磷和脱氮提供各自不同的反应条件，在最后的好氧段为有机物及氨氮的处理提供了共同的反应条件。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。据国内一些污水厂的经验，该工艺对BOD5 和SS 的去除率为90 95，总氮去除率为70以上，磷去除率为90左右。本工艺在系统上是最简单的同步除磷脱氮工艺，具有以下特点：该工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。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，因此脱氮除磷效果非常134、好。在厌氧（缺氧）、好氧环境交替运行的条件下，可抑制丝状菌大量繁殖，无污泥膨胀之忧，SVI 值一般均小于100，有利于处理后污水与污泥的分离。运行中无须投药，厌氧、缺氧两反应池只需轻缓搅拌，以达到泥水混合为度，运行费用低。污泥回流比一般控制在60100%。混合液内回流比一般大于200%。污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。但传统A2O工艺也存在着本身固有的缺点，因厌氧区居前，回流污泥全部进入厌氧池，会将硝酸盐和溶解氧带入厌氧池进行脱氮，污泥反硝化细菌在北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 46 厌氧条件下以有机物为碳源进行反硝化，135、由于厌氧池起到了前置反硝化脱氮池的功能，也使得厌氧池磷释放的有效容积减少，影响除磷效果；缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果；由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际只有一少部分经历了完整的放磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于系统除磷是不利的。因此该工艺很难取得脱氮、除磷双赢的效果，脱氮和除磷对外部环境条件的要求是相互矛盾的，脱氮要求有机负荷较低，污泥龄较长，而除磷要求有机负荷较高，污泥龄较短，往往很难权衡。另外，回流污泥中含有大量的硝酸盐，回流到厌氧池中会影响厌氧环境，对除磷不利。本工艺也存在如下待解决的问136、题：污泥增长有一定的限度，除磷效果不易再行提高，特别是当BODP 值较低时更是如此。脱氮效果也难于进一步提高，混合液回流量较大，能耗高。进入沉淀池处理的出水要保持一定的溶解氧浓度，以防止产生厌氧状态和污泥释磷现象出现，但溶解氧浓度又不能过高，以防回流混合液中的溶解氧干扰缺氧反应池的反应。改良型A2O工艺 为了克服传统A2O工艺的缺点，出现了多种改良型A2O工艺。混合液回流 进水出水 剩余污泥 图3-2 改良型A2O 工艺原理图 改良型 A2O 工艺就是在厌氧区前设置第一缺氧区（或称预缺氧区），回流污泥首先进入第一缺氧区进行反硝化脱氮和除氧，然后再进入厌氧区释磷。北京市大兴区西红门再生水厂工程可137、行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 47 同时为了提高厌氧区的CP 值，将80%左右的污水流入厌氧区，其余约20%左右的污水流入第一缺氧区。因此比较好地解决了脱氮、除磷中存在的矛盾。a.UCT工艺 与 A2O 法相比，UCT 工艺不同之处在于污泥先回流至缺氧池，而不是厌氧池，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过多的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。b.MUCT工艺 为了避免 UCT 工艺因两套内回流交叉而使缺氧段的停留时间不易控制，以及避免溶解氧自好氧段经缺氧段进入厌氧段，干扰磷的释放，138、产生了MUCT工艺（改良性UCT工艺）。与 UCT 工艺相比，MUCT 工艺的不同之处在于将缺氧段一分为二，形成两套独立的内回流。c.A-A2O工艺 该工艺是在传统A2O工艺的厌氧池之前设置回流污泥反硝化池（生物选择区），来自二沉池的回流污泥和 10%左右的进水进入该池（另 90%左右的进水直接进入厌氧池），停留时间为2030分钟，微生物利用10%进水中的有机物作碳源进行反硝化，去除回流污泥带入的硝酸盐，消除硝态氮对厌氧池放磷的不利影响，保证除磷效果。该工艺简易运行，在厌氧池中分出一格作回流污泥反硝化池即可。在我院设计的一些工程中已有应用。d.倒置型A2O工艺 与常规A2O处理工艺最主要的区别139、是互换了厌、缺氧段的位置，成为缺氧厌氧好氧顺序。倒置A2O处理工艺的主要改进措施有：为避免传统 A2O 处理工艺回流硝酸盐对厌氧池放磷的影响，将缺氧池置于厌氧池前面，来自二沉池的回流污泥和3050%的进水，50150%的混合液回流均进入缺氧段，停留时间为 24h。回流污污和混合液在缺氧池内进行反硝化，去除硝态氧，再进入厌氧段，保证了厌氧池的厌氧状态，强化除磷北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 48 效果。由于污泥回流至缺氧段，缺氧段污泥浓度可高于好氧段3050%。单位池容的反硝化速率明显提高。根据不同进水水质，不同季节情况下，140、生物脱氮和生物除磷所需碳源的变化，调节分配至缺氧段和厌氧段的进水比例，系统反硝化作用能够得到有效保证，系统中的除磷效果也能够得到有效保证。倒置A2O处理工艺也存在一些缺陷：污水分点进水的控制和调节较复杂；由于内、外回流均经厌氧区，相对降低了厌氧区的实际停留时间；倒置A2O 处理工艺是对常规A2O 处理工艺的改进，但实际运行经验没有常规A2O处理工艺成熟和丰富。2、按时间分割的间歇式活性污泥法序批式活性污泥法 序批式活性污泥法又称间歇式活性污泥法，近几年来，已发展成多种改良型，主要有：传统SBR法、ICEAS法、CAST法、Unitank法和MSBR法。传统SBR法 SBR法则是一种时间顺序的处141、理方式，进水、曝气、沉淀、出水等处理过程同一周期不同时段在同一座池子中完成，但进水是连续的。国内已有多处采用 SBR 工艺，但大多用于小规模厂站。SBR 法适用于水量、水质排放不均匀的工业废水处理，可节省投资，亦可适用于水量负荷、有机负荷变化悬殊的小型城镇污水处理厂。序批式工艺虽有其一定的先进性，也能满足本工程对出水水质的要求,但其操作管理要求高,设备投资大，在国内城市污水处理厂中采用此工艺的并不多。ICEAS法及CASS法 ICEAS、CAST工艺即连续进水、间歇操作运转的活性污泥法。与传统SBR法不同之处在于通过设置多座池子，尽管单座池子为间歇操作运行，但使整个过程达到连续进水、连续出水。142、ICEAS法虽有它的优点，可在一组池中完成脱氮、去除BOD5全过程，但每座池子都需安装曝气设备、沉淀的滗水器及控制系统，间歇排水，水头损失北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 49 大，设备的闲置率较高、利用率低，设备投资大，要求自动化程度相当高。Unitank法 Unitank 工艺，又称单池系统，是SBR 法的另一种形式，由三个矩形池组成，三个池水力相通，每个池内均设有供氧设备，在外边两侧矩形池设有固定出水堰和剩余污泥排放口。中间池连续曝气，两侧池内间断曝气，交替作为沉淀池和曝气池。三个池交替地在缺氧、好氧和沉淀的状态下工作143、，通过自控程序，控制曝气器运转和改变进水点可使池中发生硝化和反硝化作用，在去除BOD5、SS 的同时，达到生物脱氮的目的。其优点是不需回流、无二沉池、布置紧凑、占地面积小。但由于无专门的厌氧区，因此生物除磷效果差。其总的容积利用率为67%。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，目前其中的专利技术归美国芝加哥附近的Aqua Aerobic System，Inc所有。其实质是A2O系统后接SBR，是二级厌氧、缺氧和好氧过程，连续进水、连续出水。因此，其具有 A2O 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。144、缺点是需要污泥回流和混合液回流，所需潜污泵较多，总容积利用率为73%，而且其技术不是很成熟。MSBR法是一种能同时进行生物除磷及生物脱氮的污水处理工艺，能满足对出水水质的要求，代表着当今污水处理工艺的较高水平，但它具有与SBR法那样设备闲置率高，运行管理复杂等局限性，运行管理经验缺乏。四、脱氮除磷工艺比选 综上所述，各种污水处理工艺都有其适用性及优缺点。从实际运行情况分析，各种处理工艺的主要差别在于流程是否复杂、运行是否稳定、抗冲击负荷的能力大小、维护管理是否简便、工程造价及运行费用高低、占地面积多少等方面。本工程可行性研究报告选取改良型A2O 和氧化沟两种工艺，从技术可行性、水质目标、费用指145、标、工程实施、环境影响、能耗及运行管理等方面进行综合比较，结果详见下表。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 50 表3-9 处理工艺综合比较表 序号 项目 内容含义 改良式A2O工艺 卡鲁塞尔氧化沟工艺 一 技术可行性 1 技术适用情况 应用广泛性对水量水质及处理规模的适用性 适用于不同规模的城市综合污水处理厂，除磷脱氮效果好 应用广泛，可实现脱氮除磷功能，适用于大中小型污水厂 二 水质目标 2 出水 水质 达标程度 及可回用性 出水水质好，保障率高 出水水质好，保障率高 3 外界因素对水质影响程度 气温、水温、营养物水质、水146、量变化对出水水质的影响 运行灵活，抗冲击能力较强，管理操作简单 运行稳定、抗冲击负荷能力强，操作管理方便 三 环境影响 4 对周围环境的影响 指噪音、臭味等污泥产量及稳定性 臭味小，污泥稳定性一般 臭味小，污泥量小，稳定性好 四 费用指标 5 工程 费用 一次性工程投资费用 构筑物较小，土建费用较低；主要设备已国产化，设备费用较低 直接工程费用3565万元，占地面积9.7亩 构筑物较大，土建费用较高；主要设备一般采用进口产品，设备费用较高 直接工程费用4586万元，占地面积11.4亩 运行费用 单位水量电耗0.536（kw.hm3）单位水量电耗0.65（kw.hm3）五 工程实施 6 分步 实147、施 分步实施的可能性 分步实施容易 分步实施容易 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 51 序号 项目 内容含义 改良式A2O工艺 卡鲁塞尔氧化沟工艺 7 施工 难易 施工难易程度及加快进度的可能性 结构构造相对简单，曝气管线安装精度要求较高 构筑物相对复杂，表面曝气器安装要求较高。六 运行管理 8 运转操作 操作单元多少 多 较多 操作方便性 启动灵活，操作简单 操作管理相对简单 9 维护管理 维修工作量及难易程度 较小 进口曝气设备维修较为困难 由上表可见，氧化沟工艺流程简单，处理构筑物较少，但占地面积较大，工程投资略高，148、且运行费用相对较高；而改良型A2O工艺出水水质稳定有保障，占地较省、综合造价较低，耐冲击负荷能力强，出水水质稳定，处理效果好，还可根据进水水质的变化及出水水质要求，灵活调整运行方式，强化脱氮或除磷。目前国内外大中型再生水厂大多采用此工艺，北京市也有多座污水厂均采用该工艺，积累了丰富的运行管理经验。同时，采用改良型A O 工艺，设计上可通过灵活调整运行方式，更好地适应进出水水质的变化，而且深度处理设施的建设和运行更具灵活性，因此西红门再生水厂二级处理推荐采用改良型A2O 工艺。3.3.3 辅助化学除磷工艺确定 根据进、出水水质情况，为了稳定达到出水TP（以磷酸盐计）40%（也就是含水率应低于60149、%）；污泥有机物含量10-4cms，确保污泥在雨天不会出现明显的膨胀持水现象。污泥可与城市垃圾一起填埋或单一填埋，对于污泥的填埋在部分发达国家的城镇垃圾技术规范中有相应的规定值，其中对污泥填埋能力规定了两类重要参数：强度参数为横向剪切强度25kpa或单轴压强50kp；北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 66 干固体中的有机物比例为灼烧减量3%（I类填埋场即惰性废物填埋场）或灼烧减量5%（E类填埋场即生活垃圾填埋场）。2.环境影响控制标准 对于污泥与垃圾混合填埋可参照国内垃圾填埋场的相关控制标准（GB16889-1997）。而对150、于污泥单独填埋，可参照国外相关标准。污泥农田和绿化利用的准入标准污泥农田和绿化利用的准入标准 1.污泥品质和施用量控制 各国对污泥农田与绿化利用都做出了相应的规定，目的是为了避免污泥的土地施用所造成对土壤环境、动物、植物的负面影响。污泥品质和施用量控制主要有以下几项内容：重金属离子、病原体、营养物质、施用场所、施用量和施用过程中的管理监测。在我国，目前可参考执行的标准是 1984 年颁布的污泥农用标准（GB4284-84）以及 2002 年颁布的城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中的相关规定，具体详见表3-12和表3-13。病原体限制参考美国和法国的相应标准执行，具体详见151、表3-14。表3-12 污泥农用施用量标准（GB4284-84）年最大施用量(thm2*a)连续年施用年限(a)30 20 表3-13 农用污泥中污染物控制标准 项目 最高容许含量(mgkg干污泥)在酸性土壤中(pH6.5)镉及其化合物（以Cd计）5 20 汞及其化合物(以Hg计)5 15 铅及其化合物(以pb计)300 1000 砷及其化合物(以As计)75 75 铜及其化合物(以Cu计)800 1500 锌及其化合物(以Zn计)2000 3000 镍及其化合物(以Ni计)100 200 铬及其化合物(以Cr计)600 1000 硼 150 150 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报152、告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 67 石油类 3000 3000 苯并(a)3 3 多氯代二苯并二恶英多氯代二苯并呋喃(PCDDPCDF)100 100 可吸附有机卤化物（AOX）500 500 多氯联苯（PCB）0.2 0.2 表3-14 美国和法国污泥施用过程中的病原体限制值 美国 法国 粪大肠杆菌 1000CFUgTS-沙门氏菌 3MPN4gTS 8MPN10gTS 肠道病毒 1MPN4gTS 3MPN10gTS 寄生虫卵 1ova4gTS 25kNm2达到与城市生活垃圾混合填埋要求后在城市生活垃圾填埋场进行卫生填埋。卫生填埋方法操作相对简单，处理费用不高，153、但是侵占土地严重，有渗沥液排出。目前，一些发达国家污泥土地填埋所占比例虽然仍较大，但近几年其比例有下降趋势，这主要是因为填埋不能最大限度地使污泥减量化和资源化。2污泥焚烧污泥焚烧 以焚烧为核心的处理方法是最彻底的污泥处理方法，它能使有机物全部碳化，杀死病原体，最大程度地减少污泥体积。污泥焚烧产生的焚烧灰具有吸水性、凝固性，因而可用来改良土壤、筑路等。但是其处理设施一次性投资大，处理费用昂贵，焚烧后会产生二口恶英等剧毒物质及污染（废气、噪声、震动、热和辐射）。从国外的情况看，污泥焚烧单位规模投资折合人民币750012000元（t干污泥），运转及维护费6001250元（t干污泥），是其他工艺的2北154、京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 69 4 倍；同时污泥焚烧如无空气净化设备，所产生的有毒有害物质将造成环境污染。所以焚烧主要适用于难以资源利用的部分污泥。我国目前的经济能力还难以采用这一处置方式，对于大城市有些因远离填埋场而造成运输费用过高，使用焚烧法处置才有一定意义。我国上海石洞口污水处理厂采用了污泥干化焚烧系统，目前正在建设之中。3污泥干化和热处理污泥干化和热处理 污泥干化能使污泥显著减容，体积可以减少为原来的1615，而且由于含水率在10%以下时，微生物活性受到抑制，产品稳定，避免发霉发臭，利于储藏和运输。热干化工程的155、高温灭菌作用很彻底，干化处理后的污泥产品用途多，既可做替代能源又可做土地利用。热干化按加热方式可分为直接加热和间接加热。由于污泥干燥技术处理成本较高，管理较复杂，目前，在西方发达国家得到大量推广，采用直接加热最具代表性的是英国的Bransands，采用间接加热最具代表性的是西班牙的巴塞罗纳。在我国的大连、秦皇岛、徐州、天津及我市唐家沱污水处理厂也开展了污泥热干化生产的研究和生产运用。4污泥农用污泥农用 城市污水处理厂污泥中重金属及其它毒成分浓度一般都较低，且含有N、P 等农作物生长所必需的肥料成分。污泥农用不但投资少、能耗低、运行费用低，其中有机部分可转化成土壤改良剂成分。污泥农用具有良好的环156、境效益和经济效益，因此被认为最具发展潜力的一种处置方式，这种污泥利用方式减少污泥对人类生活的潜在威胁，既处置了污泥，又恢复了生态环境。影响污泥农用推广的主要因素是可能引起重金属污染（如Pb、Cd、Cu、Za等）和难降解有机污染以及 N、P 的流失对地表水和地下水的污染。堆肥技术是污泥农用的主要手段。堆肥技术是在有控制的条件下，利用微生物对污泥中易腐有机物进行生物降解，使之成为具有良好稳定性的腐殖土状肥料的工艺过程。适用于高温堆肥的微生物种类很多，主要有细菌、放线菌、真菌、酵母菌等，它们对不同的化合物分解能力不同。它们在转换和利用有机物中化学能的过程中有一部分转变成热能，使堆温迅速上升，达到60157、70。此时，除了易腐有机物继续分解外，北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 70 一些较难分解的有机物（如纤维素、木质素等）也逐渐被分解，一般来讲堆肥温度在60以上保持3天以上，就能杀死污泥中的寄生虫卵、病原微生物和杂草种子、达到无害化的目的。污泥堆肥具有下述特点：自身产生一定的热量，并且高温持续时间长，不需外加热源，即可达到无害化；可使纤维素分解，使堆肥物料有了较高程度的腐殖化，提高有效养分；基建费用低、容易管理、设备简单；产品无味无臭、质地疏松、含水率低、相对密度小、便于运输施用和后续加工复合肥。但是，污泥堆肥同时存在一定的158、限制性的因素或缺点：必须严格控制污水处理厂污泥的有毒、有害物质及病原微生物达到国家标准；一般来说某块农田施用污泥数量有一定限度，当达到这一限度时，污泥的农用就应停止一段时间后再继续进行；需要污泥运输的车辆和机械设备；需要花费一定精力寻找使用污泥农业的用户。污泥处理处置工艺路线污泥处理处置工艺路线 上述几种污泥最终处置技术，鉴于各方面原因，目前在北京市比较可行的是卫生填埋。本项目采用的污泥斜板重力浓缩隔膜压榨脱水垃圾填埋场卫生填埋的方案，比较具有经济可行性和现实可行性。本报告选择的污泥处理处置工艺总路线如下：图3-3 近期污泥处理、处置工艺示意图 本工程污泥的出路本工程污泥的出路 根据 北京市中159、心城区污泥规划，再生水厂污泥近期经过污水厂浓缩和深原污泥 斜板重力浓缩 隔膜压榨脱水 城市公用设施 垃圾卫生填埋 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 71 度脱水后，与城市生活垃圾一同卫生填埋；远期视发展情况可采用其他处置方式。根据西红门再生水厂选址规划，西红门再生水厂的污泥浓缩脱水后运往大兴黄村再生水厂污泥处置中心最终处置。3.3.9 除臭系统方案选择 再生水厂脱臭的必要性再生水厂脱臭的必要性：随着城市的发展，建设用地日趋紧张，城市再生水厂往往与居住区或办公区连成一片，再生水厂在生产过程中将不可避免地产生一些有害臭气，如硫化160、氢、氨气、甲硫醇类等，臭气的扩散将对周边环境产生一定程度的不良影响，使人产生不愉快的感觉并有害于人体健康，尤其容易诱发一些呼吸道疾病。因此，再生水厂需考虑除恶臭措施。（1）绿色环保 在处理污染物的同时不带来新的环境污染，保证处理效果达到有关排放标准，满足企业环保化的设计要求。（2）与环境和谐 无论室内加盖设计还是室外构筑物的封闭、以及处理装置将充分考虑系统与厂内景观或站内环境以及周围环境的协调性，力求作到外观的美观，与人文和建筑环境和谐统一。满足企业的景观化要求。（3）最小化气量采用尽量低平的加盖设计，减少气量，进而降低能耗和投资。（4）安全性 污染气体的直排危害了公共利益、工人健康和周围环境161、，但封闭必须注意到易燃易爆气体问题，注意到维护操作人员的人身安全，注意到构筑物的强度安全。在属于规定的易燃易爆的危险场所还必须按隔爆或本安防爆系统设计。（5）耐腐蚀 污染物气体有较强的腐蚀性，要求封闭建筑材料使用耐腐蚀特性好的材料，以及使用表面防腐涂料处理工艺的结构材料进行保护。装置结构材料、管道材料、风机水泵等设备均需要满足耐腐蚀要求。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 72（6）低成本 设计力求一次投入成本尽可能低，运行成本低廉，节能降耗。此外系统设计还兼顾实用、可靠、安全和稳定等。除臭工艺除臭工艺比选比选：恶臭气体主要产162、生在污水处理过程中的提升泵站、进水格栅、曝气沉沙池，污泥处理设施以及污泥处理过程中的污泥浓缩、脱水干化、转运等处。不同的处理设施及过程会产生各种不同的恶臭气体。污水处理厂的进水提升泵房产生的主要臭气为硫化氢和污水原水中的挥发性有机物VOC和硫化氢等，污泥及消化稳定过程中会产生氨气和其它易挥发性有机污染气体（VOC）。总之，在污水和污泥处理的过程中，所散发的臭气成分都是各种污染物的综合体，种类多达上百种，成分也变化不定。恶臭物质种类繁多，来源广泛，对人体呼吸、消化、心血管、内分泌及神经系统都会造成不同程度的毒害，其中芳香族化合物如苯、甲苯、苯乙烯等还能使人体产生畸变、癌变。污水臭气除臭技术在国外163、已经有几十年的运营经验，随着国内经济水平的提高和环保意识的加强，在国内也正开始兴起并呈走向蓬勃的趋势。臭气的处理方法有很多，主要分为吸收吸附法、离子法和燃烧法三大类。离子除臭法离子除臭法的原理是置于室内的离子发生装置发射出高能正、负离子氧化分解污染物。有数据表明，由于氧化反应可逆，处理效果不稳定。尽管根据系统进出口测得数据表明臭气成分的去除率很低，但处理现场人的嗅觉却察觉不到臭气，具体原因有待研究。此外可逆反应造成处理系统下风向一定距离处臭气重新形成。由于其处理效果不稳定，耐冲击负荷能力弱，不适合大规模处理，因此现在大型的及要求标准高的污水处理厂已不采用。吸附法吸附法主要是利用活性炭对臭气成分164、进行吸附，近年来也出现厂家在活性炭上加载碱性/酸性/氧化性成分，以和臭气成分进行化学反应。但是这样的工艺都存在一个缺点，就是一定时间之后，填料会失效，需要定期更换，除了需要填料更换的费用，更换期间臭气问题也是一个问题。当臭气风量小，并且臭气浓度很低的工况下，建议采用这种方法。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 73 燃烧法燃烧法由于其投资高、系统复杂，需要热源，因此一般常用于臭气浓度很高的场合，如工矿企业，市政污水处理厂极少使用。但是如果正好有合适的需要一定的锅炉补风，且需要的风量大于臭气风量的情况，可以采用燃烧的方式。但是由165、于臭气被氧化后具有一定的腐蚀性（如硫化氢燃烧后产生二氧化硫），因此所采用的锅炉和烟道应充分考虑防腐，并需要对二次污染物考虑必要的处置。吸收法吸收法中主要又分化学洗涤法和生物吸收法，其中化学洗涤法是利用强碱与硫化氢等恶臭物质发生化学反应，生成盐类物质，从而去除臭味的一种工艺方法。处理效果主要取决于碱液的使用量。这种方法的缺点是设备和管道很容易被腐蚀，产生的副产品硫化钠需要运出，增加了成本，碱液需要定期补充。并且在运行时为了防止喷淋后的碱液在处理装置中发生结垢或板结，在处理装置中需设置强烈喷淋管，定期对处理装置中的填料进行高强度冲洗，这样就容易产生二次污染，维护维修量大，增加管理难度。该方法在市政166、污水处理厂内一般不作为首选方法。在这些方法中经济有效的是生物法除臭法生物法除臭法，原理是是利用微生物降解氨气、硫化氢、硫醇、硫醚等恶臭物质，使之成为稳定的氧化产物，从而达到无臭化、无害化的一种工艺方法，即不产生二次污染。这种方法能够将硫化氢臭气溶解吸收，同时能结合微生物的降解作用进行处理。被降解的硫化氢等恶臭物质首先溶解于水中，再转移到微生物体内，通过微生物的代谢活动而被降解。单纯的生物法除臭不需要使用药剂；利用微生物分解臭气也不需要太多的外补能量；生物繁殖、排泄维持其自身生存和活力。生物法除臭是近年发展起来的新型除臭技术，它可有效地去除废气中的 H2S、还原硫化物等臭气物质，去除率高，运转费167、用低，操作管理简单，是解决H2S等恶臭气体污染进而保护大气环境的理想净化技术。目前在国际上成熟的生物吸附法为生物过滤法，根据其使用的滤料不同又分为土壤或树皮（有机滤池）生物滤池、无机滤料（滤料含有机涂层）生物滤池和无机滤料（需要补充营养液）生物滴滤池。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 74 表3-19 污水、污泥除臭方式优缺点对照表 除臭方式 除臭原理 优点 缺点 适用臭气源 燃烧法 将臭气与氧气(12%以上)混合，在臭气成分的燃点以上(约800)使之燃烧，臭气成分氧化分解达到除臭目的。不受臭气成分的限制 分解彻底，高效 抗168、冲击负荷 投资高。运行费用（燃料费）高。氮氧化物排放量较高，存在二次污染问题。适应于高浓度臭气，有燃烧炉的地方优先。充填式 生物法 通过开发可以固定微生物的载体填料以及装置的集约化，利用硫磺氧化细菌和硝化细菌等好氧性微生物的代谢机能作用将硫化物和氨等臭气物质氧化分解进行除臭的方法。运行管理容易，能保持稳定的处理效果，运行管理费用低。运行管理上的安全性高。运行管理费用低廉。试运转期间需要驯养时间。长时间停运后需要再驯养。温度不宜太高。适应高中低浓度的臭气。化学药液洗涤法 采用酸/碱/氧化剂以不可逆转的化学反应来对恶臭物质进行去除。通常使用复数的药液分阶段地进行反应。易溶于水的臭气成分可直接溶于水169、，也有水洗涤法的称谓。去除效率高、效果稳定。设备占地面积较小。抗冲击负荷。建设投资较高。运行费用（药剂费）较高。存在二次污染隐患（废液）。机械电气设备繁杂，故障率高。存在药品（酸碱溶液）安全隐患。适应于任何浓度臭气。臭氧氧化除臭法 通过臭氧发生器（通过两极间的介电质，利用高电压进行无声放电产生臭氧）产生的臭氧氧化分解臭气中的恶臭物质。适合去除低浓度臭气。设备占地面积小。运行操作相对简单。不适合高浓度臭气。对氨的分解能力较低。存在二次污染隐患（残留臭氧）。适应不宜收集，低浓度的地方。消臭剂除臭法 通过在臭气发生源处喷洒消臭剂，将臭气成分的原臭味掩盖从而达到除臭目的。设备简单、投资省。适合去除低浓170、度臭气。可以在臭气发生时间内有针对性地运行。不适合高浓度臭气，容易产生二次臭气源。不同的臭气成分需要不同的消臭剂。对湿度条件要求高，不稳定。适应于不宜收集的地方。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水工艺总体方案 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 75 除臭方式 除臭原理 优点 缺点 适用臭气源 活性炭吸附法 通过活性炭的吸附能力，将臭气分子吸附。从而达到去除臭味的目的。设备简单、投资省。适合去除低浓度臭气。抗冲击负荷能力强。不适合高浓度臭气。需要定期更换或再生活性炭。适应于任何浓度臭气，但建议作为保障系统。根据上述比较，生物吸收法具有适应性强、投资低，运行维护方便等优点，本171、工程拟采用生物吸收法作为臭气处理工艺。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 76 4、再生水厂工艺及总图设计 4.1 污水处理厂设计水量 4.1.1 污水处理规模 近期（20142018年）：污水量4.0万m3d，污水量总变化系数K=1.412，最大小时流量2353m3h；辅助建筑按照6万m3d建造。二期扩建（20192028年）后：污水处理规模达到6.0万m3d，污水量总变化系数系数K=1.361，最大小时流量3402.5m3h。4.1.2 污泥处理规模 近期（20142018年）：干泥量9600 kgd 二期扩建（201172、92028年）：干泥量14400 kgd 4.2 工程分期与分组 近期2018年再生水厂的主体处理构筑物的建设规模为4.0万m3d，生产性建筑物和辅助性建筑物的土建规模为6.0万m3d。进水泵房按6.0万m3d的土建规模设计（按近期4.0万m3d安装设备），沉砂池及初沉池按远期最大时污水量设计，生化处理构筑物按近期规模设计，二沉池按近期最大时流量设计。表4-1 污水处理厂构筑物分期表 系统 构筑物 近期（20142018年）二期扩建（20192028年）污水 处理 进水提升泵站(含粗格栅)土建按远期一次建成，设备按近期分期安装 细格栅及曝气沉砂池 6万m3d，1座分为2格 平流初沉池（含远期配173、水）6万m3d，1座分为2格 除臭车间 6万m3d，分为2座 改良型AAO生物池 2.0万m3d，2座共壁 2.0万m3d，1座 周进周出二沉池 2.0万m3d，2座 2.0万m3d，1座 高效澄清池 4.0万m3d，1座 2.0万m3d，1座 膜处理综合车间 4.0万m3d，1座 2.0万m3d，1座 接触消毒清水池 6.0万m3d，1座 中水泵房 1.7万m3d，1座 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 77 系统 构筑物 近期（20142018年）二期扩建（20192028年）鼓风机房含配电间 土建按6万m3d一次建174、成，设备按4万m3d分期安装 污泥 处理 污泥泵房 4.0万m3d，1座 2.0万m3d，1座 污泥斜板浓缩储泥池 6万m3d，1座分为2格 储泥调理池 6万m3d，1座分为2格 污泥深度脱水车间 土建按6万m3d一次建成，设备按4万m3d安装 附属建筑 综合楼（含食堂）按6万m3d规模一次建成 机修仓库车库 按6万m3d规模一次建成 采暖锅炉房 按6万m3d规模一次建成 大门及传达室 按6万m3d规模一次建成 污泥运输侧门 按6万m3d规模一次建成 围墙 按6万m3d规模一次建成 监测板房 按6万m3d规模一次建成 西红门再生水厂工程近期设计规模为 4.0 万 m3d 主体构筑物以 2 万 175、m3d作为1个处理单元，共2个单元达到4.0万m3d。这样既能适应污水量的逐步增展，又能保证在某一个单元停产检修时，其它处理构筑物能继续运转。主要工程内容包括：污水提升与预处理系统 污水生化处理系统 污水深度处理系统 污泥处理系统 再生水回用系统 厂区供配电及自动化系统 厂区附属房屋及设施 厂区总平面及配套设施 其中厂区内污水处理构筑物包括粗格栅间及进水提升泵房、细格栅间及曝气沉砂池、初沉池、改良型A2O 生化池、二沉池、高效澄清池、膜处理综合车间、接触消毒清水池、中水回用泵房、污泥泵房、斜板浓缩储泥池、储泥调理池、污泥脱水机房。再生水厂主体规模按近期设计，预留远期工程条件；一级处理构筑物按远176、期设计，设备按近期设计，预留远期条件；二级生化处理构北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 78 筑物和设备按近期设计，预留远期条件。4.3 工艺流程设计 经过比较论证，本工程确定了再生水处理的主体工艺是改良型A2O超滤膜处理工艺，采用的工艺流程如下：污水经外部污水管网进入厂区，经由粗格栅截留污水中的较大颗粒的悬浮污染物，进入提升泵房，经潜污泵提升后，至细格栅截留污水中的较小悬浮污染物，再到曝气沉砂池进行沉砂处理，再进入初沉池沉淀，沉淀后污水进入主体生物反应池；在改良型A2O 反应池各区内通过微生物的新陈代谢作用，污染物得以降177、解或去除，反应池出水进入二沉池进行泥水分离，分离出的活性污泥大部分经污泥泵房回流至生物反应池，少量剩余污泥输送至污泥斜板浓缩储泥池浓缩处理。二沉池上清液出水自流进入高效澄清池，经过混凝、絮凝和沉淀再加压进入超滤膜系统，进一步去除COD、BOD5 等较大分子物质，使出水浊度进一步降低，出水由管道输送进接触消毒清水池，消毒后，由中水泵房加压进入厂外中水管网至中水用户，余水排入凤河补充河道景观用水。粗、细格栅拦截的栅渣经螺旋输送压榨后外运处理。生物反应池硝化液由回流泵提升至A2O 池缺氧区，回流污泥经潜污泵提升至反应池预缺氧区，剩余污泥由潜水泵提升至斜板浓缩储泥池，再由螺杆泵送至隔膜压榨机进行深度脱178、水，脱水后的泥饼外运处置。隔膜压榨机的滤后液与厂内的生活污水经管道汇集至总进水提升泵房，再送至污水处理系统进行处理。工艺流程如图4-1：图4-1 再生水处理工艺流程图 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 79 上述推荐的污水处理工艺采用了以下强化措施：采用曝气沉砂池，除砂效率高，且砂砾较为清洁；采用初沉池，可以去除部分可沉悬浮物，降低后续SS和有机污染物负荷，减少曝气系统堵塞（北京清河污水厂发现铁的络合物易阻塞曝气盘）；采用多级AAO池设计型，强化生物脱氮和生物除磷，确保氨氮、总氮在生化池去除，以及最大限度生物除磷，减少化179、学除磷药剂量和化学污泥量；采用内进水式网板，短小纤维去除率高；高效澄清池出水 SS 在 20mgL以下，且超滤膜进水主管上设置有自清洗过滤器（孔径500m），上述措施可确保超滤膜系统产水率较高，药耗电耗最低，出水水质最佳。4.4 主要污水处理构筑物 4.4.1 进水井、粗格栅、提升泵房 进水井、粗格栅与提升泵房合建，土建按远期规模一次设计，设备按近期安装。（1）进水井 a.功能：进水井设于粗格栅前，其内设有闸门，当发生事故时闸门关闭，水位上升直至溢流水位后开始溢流，以防止淹没粗格栅间，造成重大损失。b.进水井平面尺寸：3.75m 2.50m。（2）粗格栅 a.功能：截除污水中较大漂浮物，确保水180、泵正常运行。b.设计参数 设计流量：旱季最大时Q=6 104 1.36186400=0.945m3s 栅前流速：Vmax=0.64ms 栅条间隙：b=20mm 栅前水深：H=1.05m c.主要工程内容 设反捞式机械格栅除污机2 台，渠宽1.4m，栅条宽20mm，格栅安装角度75，安装深度H=10m，配用电机功率1.5kw。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 80（3）进水泵房 a.功能：将污水提升入处理构筑物。b.设计参数 近期设计流量：Q=4 104 1.41224=2353m3h 设计扬程：H=18m c.主要工程内181、容泵房尺寸13.75m 6.50m，地下深9.80m。选用Q=800m3h，H=18m，N=55kw 型潜污泵，近期4 台（3 用1 备）。远期增加2 台大潜污泵，其中1台为备用泵。d.运行方式水泵的开停根据集水井内水位计自动控制。4.4.2 细格栅、曝气沉砂池 细格栅、曝气沉砂池合建，土建按远期规模一次设计，设备按近期安装。污水由进水泵提升至地面构筑物后，细格栅用于进一步去除污水中中小颗粒的悬浮、漂浮物，以减轻后续为了超滤膜系统正常运转而设置的网板式机械除污机主要目的是去除污水中大量的难以沉降的短纤维。精细格栅：由于污水中的短纤维绒毛较多，而普通的 53mm 细格栅对毛发和短纤维绒毛的去除效182、果很差，致使二沉池后的深度处理超滤膜系统极易堵塞。短纤维绒毛不仅形成了二沉池表面浮，渣影响美观，更重要的是降低了超滤膜的产水量和正常运行，导致反冲洗频繁，运行电耗增大，超滤膜的使用寿命缩短。鉴于这一情况，根据我院的调查，以及目前北京清河污水厂及江浙地区有关污水处理厂的成功使用经验，本项目设计采用内进流式网板精细格栅。下图是无锡某污水厂使用的第一代直通流式网孔直径为 5mm 的不锈钢网板阶梯细格栅，其拦截效率约75%80%，出渣量是传统格栅的35倍，湿渣 渣量为0.100.15 m3万m3污水。其网板孔径3mm（前道格栅为10mm），拦截捕获率高达90%，采用内进流式，扩大了过水面积和过水量，运183、行以来湿渣渣量增大到 0.40.5m3万 m3污水，说明截污更彻底，毛发和短纤维绒毛基本被去除，将大大延长后续超滤膜系统的运行周期，确保最终的出水水质稳定达标。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 81 短纤维绒毛 第一代孔板式 第二代内进流式 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 82 图4-2 网板式格栅实际应用图片 本工程为了去除二沉池普遍存在的漂浮物，确保后续超滤膜系统节能运行，设计采用内进流式网板格栅除污机，以强化二级处理效果，并为深度处理创造有184、利条件。（1）内进流式网板格栅除污机 功能：去除污水中粒径较大砂粒（裹挟）、毛发和短纤维绒毛。设计参数：设计流量：旱季最大时Q=6 104 1.36124=3402.5m3h 栅前流速：Vmax=0.40ms 网孔直径：b=2mm 栅前水深：H=1.60m 主要工程内容 设 2 台内进流式网板精细格栅除污机，单渠道总宽 1.50m。格栅机可人工内进流式精细格栅出渣 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 83 启动、定时启动或根据格栅前后水位差自动运行。单台配用电机功率 1.7kw，另配有共用的中压和高压冲洗泵。细格栅每天拦截185、的栅渣量约3m3d（压榨后），栅渣含水率约40%，最后统一外运处置。（2）曝气沉砂池 a.功能：去除污水中粒径0.2mm 的砂粒，使无机砂粒与有机物分离开来，便于后续生化处理。b.设计参数 设计流量：旱季最大时Q=6 104 1.36124=3402.5m3h 最大水力表面负荷：52.5m3m2 h 水平流速：0.1ms 水力停留时间：5.0 min c.主要工程内容 曝气沉砂池一座共分2格，长17.5m，单格宽2.80m，水深3.50m，砂斗深度1.0m。设一台桥式吸砂机，并配套两台潜水式吸砂泵，单台功率1.4kW。砂水混合物由砂泵泵入螺旋式砂水分离装置，分离后的干砂外运。砂水分离器应保证粒186、径为0.2mm以上的砂粒分离效率达到95以上。砂泵设在沉砂池下部。排砂量约3.7m3d，含水率60%。d.运行方式 曝气沉砂罗茨鼓风机（变频）连续运转；刮砂机、撇渣机和砂泵等设备按程序控制定时运转；砂水分离器与砂泵同步运转。（4）计量设备 a.功能：设置计量装置是为了测定再生水厂进水流量，便于控制构筑物及设备的运行，提高再生水厂的运行效果和运转管理水平。常用的计量装置有巴氏计量槽、电磁流量计、超声波流量计等。本工程拟选用电磁流量计，设在细格栅进水管上。4.4.3 初沉池 a.功能：去除SS中的可沉固体物质及飘浮物质，降低2030%BOD5，同时北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生187、水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 84 可均匀水质，便于后续生化处理。b.设计参数：设计流量：3402.5 m3/h（远期最大时）表面负荷：3.79m3/m2.h（近期最大时），4.00 m3/m2.h（远期平均时），5.44 m3/m2.h（远期最大时）沉淀时间：1.18h（近期），52min（远期）c.主要工程内容 采用一座矩形平流式沉淀池，通过配水花墙进行配水，分为2格。沉淀区池长31.50m。每格宽度10.00m，有效水深4.00m，超高0.50m，总长度为42.43m。每格初沉池内设1台链条、钢丝牵引式刮渣刮泥机，桥长10.5m，桥面宽1.2m。通过刮泥机的作188、用，将池底的污泥刮集至泥斗内，利用池内水位及储泥池间的液位差，采用D216 8钢管将污泥排入储泥池内。初沉池出水采用指形集水槽，双侧溢流堰出水，最大堰上负荷为2.8L/s.m。初沉池的出水井起到配水井作用。出水分别至近期和远期预留生物处理池。4.4.4 改良型 A2O 生物反应池 a.功能：利用厌氧、缺氧和好氧区的不同功能，去除BOD5，同时进行生物脱氮除磷。b.设计参数 设计流量：改良型A2O 反应池按近期设计，近期2 座，每座2万m3d，中轴线对称布置，设计有效水深6.0m。设计水温：最低水温10，最高水温20。污泥负荷：0.07kgBOD5kgMLSS.d 总氮负荷：0.015kgTNk189、gMLSS.d 污泥浓度：MLSS=4.06.0gL 泥龄：15d；混合液内回流比：200%生化反应池总停留时间20.27小时，单座总有效容积 16896.8 m3 其中：预缺氧区（A1区回流污泥反硝化）停留时间0.67小时，有效容积562m3 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 85 厌氧区（A区）停留时间1.67小时，有效容积1390.8m3 缺氧区（A1区）停留时间5.10小时，有效容积4256m3 好氧区（O1区）停留时间5.10小时，有效容积4256m3 缺氧区（A2区）停留时间3.86小时，有效容积3216m3190、 好氧区（O2区）停留时间3.76小时，有效容积3216m3。4.0 万m3d 时需氧量：618.4 kgO2h（最大时）c.主要工程内容 近期设改良型A2O 反应池2 座，共壁而建，每座反应池：平面尺寸67.00m 43.60m，有效水深6.0m。预缺氧区内设4台双曲面搅拌器，每台功率2.2kw。厌氧池内设8台潜水搅拌机，每台功率2.5kw。缺氧池内设16台水下推进器，每台功率2.3kw。好氧池内设18台水下推进器，每台功率2.2kw。好氧池微孔曝气器采用进口硅橡胶膜曝气管，每个长度1000mm，出气量为7.0m3m.h。d.运行方式 回流污泥反硝化池、厌氧池、缺氧池水下推进器连续运转，使混191、合液 充分混合，污泥处于悬浮状态。好氧池溶解氧通过调节鼓风机的送风量，控制在2.03.0mgL 左右（生物除磷，为使污泥中富集的磷在二沉池中不致于大量释放，生化池出水DO含量要适当高于常规活性污泥法）。4.4.5 二沉池 a.功能：将生物处理后的混合液进行固液分离，降低出水SS，减少后续辅助化学除磷加药量和减少协同沉淀污泥量，降低超滤膜系统的固体负荷，节约超滤膜系统的能耗。b.设计参数：设计流量：2353m3/h 表面负荷：1.036m3/m2.h（最大时）0.735m3/m2.h（平均时）沉淀时间：2.0h（最大时），2.82h（平均时）北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂192、工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 86 出水堰负荷：3.03L/(s.m)（最大时），2.15L/(s.m)（平均时）c.主要工程内容 采用2座周边进水、周边出水辐流式沉淀池，每座池内径38m，池边水深4.35m，超高0.5m，总高度为4.85m。每座二沉池内设1台单管式吸泥机，桥长20m，桥面宽1.2m。二沉池的沉淀污泥排入回流污泥泵房，大部分提升进入生物反应池的预缺氧区；剩余污泥由剩余污泥泵送至污泥斜板浓缩储泥池，进行快速浓缩处理，避免含磷污泥厌氧状态释放磷；二沉池出水汇流进入高效澄清池进行深度处理。4.4.6 高效澄清池 a.功能：通过投加化学药剂、混凝沉淀可以进一步193、去除污水中的BOD5、COD、TN、TP等污染物负荷，同时确保滤前水浊度10NTU。b.设计参数 设计流量：2353m3/h 混合反应区停留时间：612min 斜管区上升流速：1225m/h 污泥浓缩区固体负荷：524kg/m2.h c主要工程内容 设高效澄清池1 座，分2 格，每格处理能力2 万m3/d。平面尺寸23.1019.80m，池内水深6.0m，超高0.30m。其中：机械搅拌池：单格平面尺寸 2.852.45m，设 1 台推进式搅拌器，功率为5.5kW；反应池：平面尺寸2.851.85m；快速混合絮凝池：平面尺寸 4.604.60m，设 1 台慢速混合器，功率为7.5kW；推流区：平194、面尺寸11.301.40m。澄清池：单格澄清区有效面积96m2，液面负荷12.26m3/m2.h；污泥回流比为25。沉淀区出水采用不锈钢集水槽，通过出水配水总渠进入滤池进行过滤。沉淀区下部排泥采用中心驱动刮泥机（11.3m，1.5kW）一台，同时采用北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 87 4台（3用1备）污泥螺杆泵进行排泥和污泥回流，单泵功率为11kW。回流污泥为连续工作，污泥排泥间歇式工作，沉淀排泥经污泥泵输送至斜板污泥。沉淀污泥总量（含化学除磷产生的泥量）：干泥约1.28t/d，含水率：98%，计64m3/d。4.4195、.7 膜处理综合车间（1）超滤膜车间 a.功能：利用膜的选择透过性，进一步去除COD、BOD5、SS、TP沉淀物等较大分子和胶体及颗粒物质，使出水浊度接近于零，水质满足排放及回用标准。b.设计参数 设计流量：膜系统按近期设计，规模4万m3d。微滤膜孔径：0.1m。设计膜通量：44.3Lm2 h 单个组件膜元件数量：94个 单个膜元件有效膜面积：50 m2 单个膜组的有效膜面积：4700m2组。c.主要工程内容 近期设8个膜组，每个膜组平面尺寸9.50m 2.30m，高度3.76m。单个膜组的标准产水量3334m3d，材质为PVDF。根据超滤膜运行的需要，分别设置一套NaClO、柠檬酸和NaOH196、化学清洗装置。d.运行方式 在超滤膜进水泵的正压作用下，通过膜过滤的方式实现固液分离，直接得到高质量的再生水，采用恒流量出水方式；膜组件由空压机提供压缩空气进行膜丝的振荡吹扫，避免微生物附着于膜组件上；在膜系统连续运行一段时间或者跨膜压差达到一定数值的情况下，根据情况系统自动进行反洗、加药反洗或进行离线化学清洗。（2）综合泵房 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 88 a.功能：放置膜组进水、反冲、膜清洗的设备。b.设计参数：按近期水量4 万m3d 设计。c.主要设备 1）产水进水泵：4 台（3用1 备），水泵性能Q=78197、0m3h，H=25m，P=90kw；2）自清洗过滤器：4 台，Q=800m3h，过滤孔径500m，不锈钢304材质。3）反冲洗反冲泵：3 台（2 用1 备），性能参数为Q=235m3h，H=25m，P=30kw。（3）加药间 土建按远期规模 6万m3d 设计，设备按近期规模 4万m3d 安装。a.功能：储存、制备化学除磷药剂和超滤化学清洗药剂，化学除磷药剂采用碱式氯化铝（PAC），并将其投加至高效澄清池，用于去除二级生化出水中剩余的TP。超滤化学清洗药剂分为NaClO、柠檬酸和NaOH三种，根据超滤运行情况进行化学清洗。b.设计参数 设计流量：Q=4 10424=1666.7m3h 进、出水水198、质：污水厂进水水质TP8.0mgL，生物除磷处理并经二沉池沉淀分离后，此时TP约为2.0mgL，要求最终出水水质TP0.3mgL PAC药剂投加量：35mgL 储药库容积：储药15d c.主要工程内容 加药间内 PAC 投加设一座溶解池和一座溶液池，各分为两格。近期每日调配12次，远期增加1次调配次数。柠檬酸和NaOH只设一座溶液池。溶解池尺寸：1.20 1.00m，溶液池尺寸：1.80 1.80m，水深1.8m。溶解池每格内分设1台快速搅拌器，功率1.5kW。溶液池每格内分设1台慢速搅拌器，功率3.0kW。投药泵选隔膜计量泵，PAC投加泵近期配备2台，1用1备，单台=750Lh，H=0.20199、MPa。柠檬酸和NaOH投加泵近期各配备2台，1用1备，单台=2m3h，北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 89 H=0.20MPa。（4）加氯间 a.功能：储存NaClO溶液，并将其投加至接触消毒清水池（回用水池）之前，保证出水细菌学指标满足要求；另外少量NaClO溶液供超滤膜化学清洗使用。b.设计参数 设计流量：Q=4 10424=1666.7m3h 最大投加量：5gm3 污水 c.主要工程内容 设置一台15m3的NaClO溶液储罐，补充频率为1周/次。消毒用加药泵2台，1用1备，单台=250Lh，H=0.20MPa。200、化学清洗用加药泵2台，1用1备，单台=2m3h，H=0.20MPa。4.4.8 鼓风机房 a.功能：为改良型A2O 反应池好氧区充氧提供气源。b.设计参数 近期总供气量：235.2m3min（平均时）出口供气压力：0.07Mpa（7.0mH2O）c.主要工程内容 鼓风机房平面尺寸：36.00m 11.50m（含风廊）。A2O 生物池近期选用4台单级高速离心鼓风机，3 用1 备，每台风量120m3min（3台可满足最大时供气），出口升压73.5kpa，单台功率185kw。鼓风机房内设一台5T 电动单梁桥式起重机，便于设备安装和维修。d.运行方式生物池根据好氧池溶解氧浓度的反馈，控制机组开停及调节201、风量。4.4.9 污泥泵房 污泥泵房土建按4 万m3d 规模设计，远期另外新建2 万m3d 污泥泵房。a.功能：提升回流活性污泥至改良型A2O 反应池；提升剩余污泥至浓缩、脱水车间。b.设计参数 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 90 污泥回流比100%，回流污泥量Q=1667m3h。剩余污泥量：6386kgd，含水率99.2%，合798m3d。c.主要工程内容 回流污泥泵选用4台（3 用1 备），技术参数为流量900m3h，扬程7.0m，功率30kw。剩余污泥泵近期选用2 台（1 用1 备），技术参数为流量50m3h，202、扬程10m，功率4.0kw。d.运行方式 回流污泥根据改良型A2O 反应池污泥浓度和进水量控制回流量；剩余污泥泵根据A2O 产泥量排泥，并与污泥浓缩、脱水机协调运行。4.4.10 接触消毒清水池 a.功能：超滤膜系统处理后的清水需要消毒，并为中水作为贮存调节清水池，以调节城市中水供水量与再生水厂产水量之间的差额，且需要满足消毒接触时间而设置的水池，同时还设有观察明渠流量计。b.设计参数 规模设计：6万m3d；回用水池容积：1700m3d，按城市中水供水量的10%计，并满足半小时以上的接触消毒时间。远期中水实际停留时间：40.8min0.5 hr c.主要工程内容 回用水池土建按远期一次设计到位203、，共1座，水池总尺寸为32.2m 23.0m，池总深4.2m，有效水深4.0m。4.4.11 中水回用泵房 a.功能：将回用水提升至城市中水管网，保证各用水点的用水要求。b.设计参数 设计流量：Q=1.7 10424=708.3m3h 设计扬程：H=38m c.主要工程内容 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 91 泵房尺寸18.0m 8.0m，泵房与消毒间合建。选用Q=310m3h，H=38m，N=45 kw 型单级单吸离心泵4 台（3 用1备），远期可根据水量变化更换大泵。d.运行方式水泵的开停根据用水量自动控制。4.204、4.12 污泥斜板浓缩储泥池 a.功能：将高含水率的污泥快速浓缩，提高污泥上机浓度并确保污泥不出现厌氧释磷的情况。b.设计参数 剩余污泥量：近期1200m3d，远期1800 m3d。斜板浓缩停留时间：2.0hr 固体负荷：199.6kg/(m2.d)c.主要工程内容 斜板浓缩池土建按远期一次设计到位，设2 座，平面尺寸为8.8x4.4m，H5.7m。剩余污泥浓缩停留时间控制在23小时以内，防止剩余污泥发生厌氧状态释放磷的过程，影响出水磷达标。4.4.13 污泥调理池 土建按远期规模 6万m3d 设计，设备按近期规模 4万m3d 安装。a.功能：投加化学药剂将浓缩后的污泥改性，便于后续深度脱水。205、b.设计参数 浓缩后污泥量：320m3d=40m3h，含水率97%。化学药剂投加量：1.92t/d c.主要工程内容 设置一套干式投加设备，配套储存、提升和投加装置。另在调理池中设有2套框架式搅拌机，单台功率11kW。4.4.14 污泥深度脱水车间 土建按远期规模 6万m3d 设计，设备按近期规模 4万m3d 安装。a.功能：将污水处理过程中产生的污泥进行深度脱水，降低含水率，便于污泥运输和最终处置。本工程采用高干度隔膜压榨机，深度脱水后成为块状污泥，运输方便。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 92 b.设计参数 近期剩206、余污泥干重：9600gd，近期按8h工作制。需浓缩污泥量：1200m3d=150m3h，含水率99.2%。浓缩后污泥量：320m3d=40m3h，含水率97%。脱水后污泥量：24m3d=3m3h 含水率60%。絮凝剂投加量：34kgT.dS c.主要工程内容 污泥深度脱水机房平面尺寸41.2m 17.5m，高度7.5m。选隔膜压榨机成套设备 2 套（成套液压站）、进料装置、清洗装置等配套辅助设备。预留远期1台位置。d.运行方式与污泥泵房设备协调运转。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 93 4.4.15 除臭收集系统及除臭207、间 a.功能：将污水处理厂构、建筑物中的臭气进行收集处理。根据臭气就近收集处理的原则，设置两座生物除臭间。b.设计参数 污泥处理系统臭气收集量：16847m3/h。预处理系统臭气收集量：8131m3/h。c.主要工程内容（1）除臭收集系统 除臭点主要考虑粗格栅、提升泵房、细格栅、曝气沉砂池、初沉池、储泥池、污泥脱水机房，分别对以上各点进行臭气的收集，收集后集中送至除臭间，经生物除臭处理达标后排放。（2）除臭间 臭气收集后送至两处生物除臭间。选用2套生物除臭设备，单套处理能力分别为18000m3/h和9000m3/h，配备对应的离心风机和循环泵等辅助装置。4.5 厂区总平面布置 1.再生水厂总平208、面布置原则 西红门再生水厂厂址位于西红门镇中心区东南部，总占地约8.367ha，一期占地面积约6.262ha。厂区总平面布置遵循如下原则：功能分区明确，构筑物布置紧凑，减少占地面积。考虑远期的发展，尽量为远期发展多留余地。流程力求简短、顺畅，避免迂回重复。变配电中心布置靠近用电负荷大的构筑物处，以节省能耗。建筑物尽可能布置为南北朝向。厂区绿化面积不小于30%，总平面布置满足消防要求。交通顺畅，便于施工与管理。厂区平面布置除了遵循上述原则外，具体还根据城市主导风向、进水方向、排放水体位置、工艺流程特点及厂址地形、地质条件等因素进行布置，既考虑了流程合理、管理方便、经济实用，还考虑了建筑造型、厂区209、绿化及与周围环北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 94 境相协调等因素。2.功能分区 图4-2：再生水厂总平面布置（方案一推荐方案）北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 95 再生水厂平面按功能分为厂前区、生产区。各区之间有道路和绿化带相隔。3.再生水厂总平面布置 根据再生水厂的处理工艺和场地特点，本次可研设计对推荐工艺进行了两个方案的平面布置进行比较。（1）方案一紧凑型布置推荐方案 本着工艺优先的原则，依照国家对水处理厂用地的各项规定，在满足合理的工艺210、流程、方便生产的前提下，充分结合自然地形合理分区，布置各项处理构筑物及附属建筑物。厂区主入口位于厂区东侧，主要服务于厂前区；厂区次入口位于厂区南侧，主要服务于生产区。具体布置详见图4-2。厂前区 充分利用厂区地形特点，将厂前区布置于夏季主导风向的上风向，即厂区东北面。厂前区紧接规划路马家堡西路南延，方便与外界联系；厂前区与生产区之间用绿化隔离带分开，并且远离环境较差的预处理区（最近距离90m），保证厂前区优美的环境。厂前区内布置有综合楼、传达室、锅炉房、车库、机修及仓库间等。污水、污泥处理区 根据厂外市政管线规划，污水管线从南面进入厂区，污水经泵站提升后输送至厂区北端的细格栅沉砂池，整个地势北211、高南低，全流程由高到低、由北向南，依次布置细格栅及沉砂池、初沉池、改良型A2O 生物反应池、二沉池、高效澄清池、膜处理综合车间、接触消毒清水池、中水泵房；再生水厂的场地东侧预留二期处理用地；其余处理构筑物按照工艺要求布置，污泥处理设施布置在厂区西南角，除臭设施分别布置在厂区西南角和西北角，使得较臭的构筑物远离厂前区，使厂前区保持较好环境。辅助生产区变配电室与鼓风机房合建，变配电室布置靠近改良型A2O 生物反应池，以节省能耗。本工程平面布置的优点：工艺流程顺畅（与地形坡度一致），近期与远期污水处理构筑物并排布置，用地紧凑，节约了厂区北部、东部和南部部分用地作为大气防护隔离带使用，同时紧凑布置也便212、于近远期主体构筑物有机相结合。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 96 远期污水处理构筑物与进水泵房、加药间、鼓风机房以及接触消毒清水池紧密衔接，二期工程施工时，不影响一期工程的正常运行。（2）方案二宽松型布置（厂区大门朝北）备选方案 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 97 与方案一的主要不同之处在于：厂区大门朝北而不是朝东，将厂前区综合楼等布置在厂区最北端，综合楼更加远离生产区，厂前区与生产区可以用铁丝网和绿化带完全隔离，二期工程预留用地面积更大，213、但生产区与城市之间的大气防护隔离带面积有所减少，节约用地程度不如推荐方案，但该方案亦可作为备选的实施方案。表4-2 再生水厂平面布置综合比较表 项目 方案一 方案二 工艺流程 工艺流程顺畅，水头损失小 相同 平面布置 功能分区明确、平面布置合理 相同 大气隔离防护设置 隔离范围大 隔离范围小 节约用地 布置紧凑，节约用地 布置宽松，预留二期用地多 管线布置 交叉干扰少 相同 交通运输及消防条件 道路顺直贯通，交通运输及消防条件好 相同 一、二期衔接条件 衔接合理 衔接合理 综合比较，采用方案一节约用地，布局紧凑，大气防护隔离带面积大，工艺流程顺畅、功能分区明确、平面布置合理、近远期衔接合理，设214、计推荐采用方案一。4 道路、给排水（1）厂区道路 为便于交通运输和设备的安装、维护，厂区内主干道路宽6m，其余道路宽4m，车行道转弯半径一般均在6m 以上。道路布置成网格状的交通网络，通向每个建（构）筑物均设有道路；路面结构采用沥青混凝土。（2）厂区给水和中水 厂区给水由市自来水公司提供，来自于周边规划道路供水干管；厂区除生活用水、消防采用自来水外，其余如构筑物及设备冲洗、精细格栅在线冲洗、绿化等，均使用中水系统，节约运行成本。中水管道采用特别颜色以示与生活自来水的区别。（3）厂区排水 厂区排水采用雨污分流制。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中215、南设计研究总院有限公司 98 厂区雨水由道路雨水口收集后汇入厂区雨水管道，并自流排入厂外南侧市政雨水管道，最终汇入凤河；厂区生活污水、生产污水、清洗水池污水、构筑物放空水等经厂内污水管道收集后入厂区内总进水泵房，经提升进入细格栅间与进厂污水一并处理；再生水厂事故排水和余水均经厂外南侧市政尾水管排入凤河。4.6 厂区竖向布置 1.设计地面高程（1）现状地面高程 再生水厂厂址自然地面较为平坦，地面标高39.6040.40m。（2）厂内设计地面高程 凤河50年一遇洪水位39.39m，考虑到厂区防洪，厂内挖填方平衡，排水及周围道路相街接等诸多因素，厂区设计地面标高拟定为40.2040.80m。2竖向设216、计 在土方平衡的基础上，尽可能减少构建筑物的基础处理、挖填方量。主要构（建）物基础尽量放在原状土上，避免回填土层，减少人工基础，保证安全，节约投资。经水力高程计算，厂内构筑物水头损失为4.60m（细格栅前超滤膜进水），全流程的标高由计算确定。4.7 一期工程与二期的衔接 4.7.1 污水水量的衔接 在进行一期工程设计的时候，充分考虑二期扩建的要求，并针对二期工程进行了预留，主要表现在：（1）按照二期规模建设，配套一期设备 根据有关标准和规范要求，在一期工程建设时，对于粗格栅间及进水提升泵房、细格栅间及旋流沉砂池、污泥泵房、鼓风机房、污泥脱水机房、中水回用水池、中水回用泵房及消毒间、加药间以及连217、接各构筑物的公用管道，均按二期规模6 万m3/d 进行一次性建设，其中的设备暂配套一期规模，待二期工程投产时只需增加相应的设备即可，不但节省了土建投资，而且节省了建设工期北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 99 和对一期设备运转的影响，对整个项目建设是有利的。（2）预留二期构筑物 对于改良A2/O 生物池、二沉池和膜处理车间等主体处理构筑物，由于其体量大、投资高，如果按二期规模建设将导致投资过大，并且影响污水处理工艺的正常运行，使运营成本增加，造成资金浪费和设备闲置，所以这些构筑物按照一期规模设计，在再生水厂预留二期的用地218、，以满足二期水量的要求。4.7.2 处理工艺的衔接 如果出水水质一、二期工程可能存在较大差别，水质的变化必将引起处理工艺或工艺流程的变化，如何使一期构筑物适应二期水质的变化是设计应解决问题的重点。改良A2/O 生物池是生物除磷的较优工艺，据多地污水处理厂的运行数据显示，采用此工艺在不进行化学除磷的情况下，出水水质中的TP 能够稳定在1mg/L 以下，而西红门再生水厂出水水质TP 指标为0.3mg/L，在一期工程设计时特别考虑了化学除磷的工艺，以使出水TP 达标排放，可以适应再生水厂出水水质一、二期工程可能出现的变化。4.7.3 厂区总平面的衔接 本工程在进行工艺总平面及竖向布置设计中，已充分考219、虑了一、二期处理构筑物之间的衔接关系，使一、二期处理构筑物的水力工况条件尽量接近。4.7.4 污水的深度处理 随着我国水资源的日益短缺，污水的再利用已经被大家所广泛关注，为了合理利用水资源，在西红门再生水厂设计时考虑到污水深度处理和利用的问题，在二期需要的情况下，预留了回用水加压水泵安装条件，可以根据回用水的需求量增加加压设备来满足要求。4.8 机械设备设计 4.8.1 设计原则 1在满足构筑物工艺要求的前提下，设备选型力求经济合理；2 设备工作能力根据近期规模和处理水质要求，考虑运行的方式，并备有余量；北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计220、研究总院有限公司 100 3 主要的污水和污泥处理设备应尽可能选用国产优质设备，以确保污水处理厂的正常运行；4 机械设备均按成套设备考虑，包括就地控制箱、电缆等有效运行所必须的附件；5所有设备的供货均实行招标采购；6控制方式采用就地控制和集中控制两种方式；7潜水泵电机的防护等级为 IP68，其它配套电机和就地控制箱的防护等级不低于IP55。8 考虑污水及空气的腐蚀性，设备材料采用耐腐蚀性材料：淹没于水中的设备、部件所用材料采用304或316不锈钢，水面以上部分可采用抛光不锈钢。4.8.2 主要机械设备技术要求 本工程主要机械设备的技术要求如下：压榨机压榨机 压榨机用于粗、中细精细格栅栅渣的压榨221、脱水。在结构上主要由驱动装置、压榨管、螺旋体、进料斗、集水槽、出渣管及控制箱等部件组成。运转时，物料受变螺距的螺旋体挤压进行脱水，并通过出渣管将脱水后的干渣排出，挤压水汇集到底部的集水槽后排至进水渠内。控制方式为就地单独控制和联动控制两种。联动时，与格栅清污机的操作相配合。主要材料螺旋体316不锈钢；压榨管316不锈钢；进料斗316不锈钢；集水槽316不锈钢；输送管316不锈钢；机架316不锈钢。污水离心泵潜污泵污水离心泵潜污泵 污水泵安装于进水泵房及污泥泵房内，采用电机与泵体直联的立式干式安装自动耦合的形式，在泵的结构上由蜗形泵壳和闭式单流道叶轮组成。潜污泵的电机轴与泵轴的连接处，设有双向机222、械密封，叶轮与蜗壳的滑动面之间装有可更换的磨损环或间隙可调的结构，以保持泵以最佳效率运行。电机采用自循环冷却水（油）冷却，并设有温度、内泄漏等传感器装置等。控制方式为就地按钮操作和PLC控制二种形式。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 101 主要材料干式泵泵壳为球墨铸铁，潜污泵泵壳为不锈钢；叶轮不锈钢；泵轴316不锈钢；机械密封碳化钨或碳化硅；导杆316不锈钢；吊链316不锈钢。单级高速离心鼓风机单级高速离心鼓风机 型式：带导叶调节装置的单级高速离心鼓风机 鼓风机成套装置包括以下组件：1)主机（含进风系统、出风扩压器及完223、整的润滑油系统）2)增速齿轮箱、传动齿轮及联轴器 3)电动机 4)进风口消声器 5)进风口空气过滤器 6)柔性接头 7)启动辅助阀 8)启动辅助阀消声器 9)出风变径管 10)止回阀 11)出风蝶阀 12)隔声罩 13)就地控制柜LCP和主控制柜MCP 14)基座和基础螺栓 15)防震垫 16)安全可靠和有效运行所需的附件 鼓风机用于提供曝气池生物处理所需氧气。鼓风机为电机驱动，每台鼓风机配有整体进口过滤器，进口消音器，可调出口扩压器，电机，联轴器及其罩壳，进出口弹性接管，出口止回阀，出口蝶阀、隔声罩、电动放空阀及其消音器，润滑油系统和控制系统。过滤后的空气经鼓风机压缩后排到集气总管，每台鼓风224、机根据流程要求自动控制其流量变化，起动和停车时放空阀应打开以保证无负荷起运和停车及防北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 102 止发生喘振。主要材料鼓风机机壳铸铁；叶轮整体铸造铝合金；鼓风机齿轮轴碳钢。4.9 暖通设计 4.9.1 设计依据 1)民用建筑采暖通风与空气调节设计规范GB50736-2012；2)全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调 动力（2009版）；3)民用建筑供暖通风与空气调节设计规范（GB50736-2012）；4)高密度聚乙烯外护管硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件 GB/T29047-2012；225、5）城市热力网设计规范（CJJ34-2010）；6）城镇供热管网工程施工及验收规范（CJJ28-2004）；7）锅炉房设计规范（GB50041-2008）；8）热水管道直埋敷设（05R410）；4.9.2 设计概况 本工程为北京市大兴区西红门再生水厂厂区内锅炉房设计、室外热力管道以及建筑物内采暖系统。厂区内需采暖建筑面积约为 7510m2，设计热负荷为0.64MW。热源采用燃气锅炉系统进行冬季供暖，供回水温度分别为75、50，建筑末端采用铸铁四柱760型散热器进行采暖。4.9.3 设计范围 本工程设计范围为：锅炉房设计、厂区室外热网设计、厂区各建筑室内采暖设计。采暖供回水室外热网系统、厂区内需226、要采暖办公楼、实验楼、值班室以及工业厂房内所需的散热器采暖系统。4.9.4 室外计算参数 冬季室外平均风速：2.6m/s 冬季大气压力：102.17kPa；冬季采暖室外计算干球温度：-7.6。4.9.5 室内计算温度 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 103 表4-1 室内计算参数表 房间名称 室内设计温度（）办公室 20 走廊 16 楼梯 16 化验室 18 卫生间 16 厨房 10 餐厅 18 大厅 16 会议室 18 传达室 20 值班室 20 控制室 20 车间 12 机修车间 16 水泵房 12 4.9.6 采227、暖负荷 厂区内需采暖建筑面积约为7510 m2，设计热负荷为0.64MW。二期工程拟增加膜车间、生化池、二沉池，设计负荷约为0.78MW。4.9.7 采暖系统 采暖系统热源采用燃气锅炉，独立设置机房，机房面积120.96m2（包括值班室）。（1）系统热源 采暖系统的热源为 2 台立式燃气热水锅炉，热水供回水温度为 90/70，单台机组技术参数如下：机组性能参数表如下：北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 104 表4-2 机组性能参数表 额定热功率（MW）0.7 额定出水温度（）90 额定回水温度（）70 锅炉热效率 0.9228、1 燃气消耗量（Nm3/h）73.66 气压（mmH2O）500 最大重量（kg）1400 外形尺寸（mm)1500*2450 锅炉额定热功率0.7MW，大于0.65MW，设计符合要求。考虑二期增加建筑物也需采暖，故锅炉设置一备一用。（2）锅炉房主要设备 表4-3 设备一览表 序号 名称及规格 单位 数量 备注 1 中型立式燃气常压热水锅炉 台 2 一用一备 2 单级单吸热水管道离心泵 台 2 近期一用一备 Q=50.0m3/h H=32m 远期二用一备 N=7.5Kw r=2900rpm 3 全自动钠离子交换器 台 1 4 补水水箱 台 1 置于锅炉房水箱平台、带浮球阀 5 定压水箱 台 1229、 置于采暖系统最高点 6 电子除垢过滤器 个 1 7 防爆轴流风机 Q=2685m3/h P=177Pa n=2900rpm N=0.18Kw 台 3 8 烟囱 400 室外烟管部分 9 使用侧分集水器 D=200mm L=2000mm 个 2 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 105（3）管材 锅炉房内热力管道，均执行 GB3091-2008低压流体输送用焊接钢管标准，采用焊接钢管。（4）管道保温 锅炉房内所有热力管道均需保温，保温材料采用离心玻璃棉保温，管道保温厚度均采用30mm厚保温层。（5）阀门 锅炉房内进出口、230、分集水器上连接的管道上的阀门均采用闸阀；水泵进口设置闸阀，出水口设置止回阀（同时适用于立管和水平管）和截止阀。4.9.8 室外管道设计（1）锅炉房至需要采暖建筑物之间的室外埋地热力供回水管道采用无补偿直埋敷设。（2）室外埋地部分热力管道采用聚氨酯保温，高密度聚乙烯外套预制直埋保温管。高密度聚乙烯外护管硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件执行 GB/T29047-2012标准。（3）三通分支、弯头处做加强处理。室外管件均采用成品件，在保温管厂内应做好管件的保温和防腐。（4）室外直埋预制保温管管顶最小覆土深度为 0.7m，坡度不小于 2，低处设放水阀，高处设置放气井，热力管线长度超过20m的分支231、管线，设置热力阀门井。（5）室外井室为钢筋混凝土结构，需做井底、井壁防水，管道穿井处预埋柔性防水套管，套管与管道之间用I型密封圈进行密封，确保井内干燥。4.9.9 用户末端采暖系统设计（1）本工程建筑室内热力系统末端办公楼、高大建筑的工业厂房均采用铸铁四柱760型散热器进行采暖。（2）工业厂房配置的控制室、配电中心的控制室内由于设置计算机控制柜，高、低压配电箱等有严格的防水要求，故这些房间的用户末端设备采用分体空调单独设计，且应采用严密的防水措施。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 106 4.9.10 系统定压设计 定压232、水箱是系统的定压装置。定压水箱设在系统的最高点（四层楼以上），由于定压点的压力较高，而锅炉又为常压锅炉，因此必须把采暖系统的压力降低到常压锅炉可以承受的范围。为此在回水管道上设置启闭阀，保证整个热水系统正常运行。当锅炉房循环水泵停运时，回水启闭阀处于关闭状态，将采暖系统与常压锅炉隔开，以防止常压锅炉承压。当循环水泵开启后，通过对启闭阀的阀体上腔增加水压，使密封盖克服弹簧力向下移动将阀口开启，使管道内冷水流回锅炉进行加热。循环.水泵开启后给启闭阀开关一个压力，随后启闭阀打开，回水管路打开，从而避免水从系统倒流回来充满锅炉。4.9.11 通风 燃气锅炉房内锅炉间应设置通风，其通风装置应具有防爆要求233、。其正常换气次数每小时不应小于6次，事故换气次数每小时不应小于12次。本工程按事故换气次数，通风量为7257.6m3/h,选用3台额定风量为2685m3/h。对于某些高温、高湿、有毒作业的地方设置局部或全面通风设施，以保证有较好的工作环境。4.10 再生水厂一期主要工程量 表4-4 主要建（构）筑物表 序 号 名称 规格尺寸（m）基底面 积（m2）建筑面 积（m2）结构形式 层数（层）构建筑物高度（m）数量（座）1 粗格栅及 污水提升 泵房 渠道：9.50 3.75 泵房：13.75 6.50 125 195.27 钢砼/框架 一层 6.00 1 座 2 细格栅渠及曝气沉砂池 渠道：11.10234、 3.40 泵房：23.15 6.00 176.64 246.08 钢砼/框架 一层 9.45 1 座 3 初沉池 39.88 20.30 809.56 钢砼 4.80 1 座 4 预处理除臭间 15.60 7.50 117 117 框架 一层 6.00 1 座 5 改良型A2O 生化池 69.40 43.60 2748 钢砼 7.00 2 座 6 二沉池 直径38m 1133 钢砼 4.85 2座 7 污泥泵房 9.00 8.00 72 40 钢砼框架 6.80 1 座 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 107 8 鼓235、风机房及配电间 36.00 11.50 18.50 13.50 663.75 663.75 框架 一层 7.00 1 座 9 高效澄清池 23.10 19.80 457.38 钢砼 6.00 1 座 10 膜处理综合车间 60.4 15.2 918 918 框架 6.00 1 座 11 接触消毒 清水池 32.20 23.00 740.6 钢砼 4.20 1 座 12 中水泵房 18.00 8.00 144 144 钢砼框架 一层 地上5.00 地下2.40 1 座 13 斜板浓缩 储泥池 9.80 8.00 78.4 钢砼 5.70 1 座 14 污泥调理池 4.00 4.00 16 钢砼 236、3.50 2 座 15 污泥脱水 机房 27.60 18.00 496.80 496.80 钢砼框架 一层 13.60 1 座 16 污泥除臭间 12.60 6.60 83.16 83.16 框架 一层 6.00 1 座 17 锅炉房 120.96 120.96 框架 一层 6.00 1 座 18 机修车库 及仓库 327.60 327.606 框架 一层 6.00 1 座 19 综合楼 1264 4980 框架 四层 18.00 1 座 20 传达室 30.24 30.24 框架 一层 3.50 1 座 表4-5 工艺设备一览表 序号 构筑物名称 设备名称 规格及型号 单位 数量 1 粗格 237、栅及 进水 泵房 反捞式格栅除污机 B=1.4m b=20mm，安装角度75 P=1.5kW 套 2 2 潜污泵 Q=800m3/h H=18m P55kW 套 4 3 钢丝绳式电动葫芦 3t 24m 套 1 4 螺旋式栅渣压榨机 Q=3m3/h P=3 kW 套 1 5 电动方形闸板 0.8m 0.8m 套 2 6 轴流通风机 Q=1800m3/h 0.75 kW 套 2 7 手动平底软密封闸阀 DN400 台 4 8 微阻橡胶瓣逆止阀 DN400 台 4 1 细格栅及 罗茨鼓风机 Q=12m3/min P=11kW 套 2 2 无轴螺旋输送机 P=1.1kW 螺旋直径=0.22m L=4.238、0m 套 1 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 108 3 沉砂池 洗砂分离装置 处理量：1020L/s N=0.55+1.1kW 套 1 4 内进流式网板细格栅 B=1.5m e=2.0mm P=1.7kW 套 2 5 中压冲洗水泵 Q=32m3/h H=80m P11Kw 台 3 6 高压冲洗水泵 Q=1.8m3/h H=1000m P7.5Kw 台 2 7 高排水螺旋压榨机 P=1.5kW 螺旋直径=0.3m 套 1 8 手动蝶阀 DN200 台 2 9 桥式吸砂机 B=1000 P=2x3.7kW 台 1 10 239、电动闸板 1000 x1000 套 4 11 电动葫芦 1t-10m 套 1 12 手提式干粉灭火器 MF/ABC3 套 3 13 吸砂潜污泵 Q=22m3/h H=7m P1.4 kW 台 2 1 初沉池 牵引式刮油刮泥机 池宽10m 池长31.5m 功率3.0 kW 套 2 2 液动快开排泥角阀 DN200 个 13 3 电动球阀 DN200 个 13 4 潜水排污泵 Q=40m3/h H=10m P=2.2kW 台 4 5 双向止水闸门 DN800 H中 心=3.50m 套 1 6 不锈钢集水槽 500 x500 厚度：5mm 米 140 7 不锈钢调节堰板 2000 x350 厚度：5240、mm 块 3 1 改良 A2O 池 可调节堰门 BxH=1500 x500 台 8 2 双曲面搅拌机 N=2.2kW 叶轮直径1500mm 台 4 3 潜水搅拌机 N=2.5kW（带导流环）台 8 4 潜水推流器 N=2.3kw 叶轮直径：1800mm 台 16 5 混合液回流泵 Q=840m3/h H=0.5m N=2.2kW 套 18 6 手动法兰式蝶阀 DN800 PN1.0MPa 台 2 7 可曲挠橡胶接头 DN800 PN1.0MPa 台 2 8 手动闸阀 DN400 PN1.0MPa 台 4 9 可曲挠橡胶接头 DN400 PN1.0MPa 台 14 10 手动法兰式蝶阀 DN45241、0 PN1.0MPa 台 2 11 可曲挠橡胶接头 DN450 PN1.0MPa 台 10 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 109 12 手动法兰式蝶阀 DN400 PN1.0MPa 台 2 13 手动法兰式蝶阀 DN250 PN1.0MPa 台 18 14 手动法兰式蝶阀 DN250 PN1.0MPa 台 18 15 管式曝气器 Q=14m3/（mh）米 1440 1 二沉池 单管式吸泥机 D=38000 N=0.55kW 套 2 2 手动刀闸阀 DN600 L=144 台 2 3 阀门及启闭机 直径800 启闭力4242、t 套 2 4 潜堰门及启闭机 500 x600 套 2 5 潜污泵 Q=900m3/h H=7.0m N=30kW 台 3 6 潜污泵 Q=50m3/h H=10m N=4 kW 台 2 7 电动葫芦 起重量2.0t 起吊高度10m 套 1 8 手动闸阀 DN500 L=540 个 3 9 微阻缓闭蝶式止回阀 DN500 L=1100 个 3 10 手动闸阀 DN150 L=330 个 2 11 微阻缓闭蝶式止回阀 DN150 L=500 个 2 12 手动蝶阀 DN600 L=330 个 2 13 管道混合器 DN1000 L=1000 1 1 膜处理综合 车间 干式超滤膜组 单组膜面积4243、700m2 孔径0.1um 组 8 2 原水泵 Q=800m3/h H=25m P=90kW 台 4 3 反洗泵 Q=235m3/h H=25m P=30kW 台 2 4 药液循环泵 Q=94.2m3/h H=15m P=2.2kW 台 4 5 药液储罐 V=6m3 台 3 6 自清洗过滤器 Q=800m3/h 台 4 7 手动蝶阀 DN450 个 4 8 手动蝶阀 DN400 个 4 9 管力阀 DN400 个 4 10 手动蝶阀 DN300 个 2 11 手动蝶阀 DN250 个 2 12 管力阀 DN250 个 2 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中244、国市政工程中南设计研究总院有限公司 110 13 排水潜污泵 Q=10m3/h H=10m P=1.5kW 台 1 14 电动单梁起重机 起重量2.0t 起吊高度6m 套 1 15 空压机系统 Q=470m3/h 200KPa 台 2 16 慢速搅拌器 P=3kW 台 4 17 快速搅拌器 P=1.1kW 台 2 18 卸料泵 Q=20m3/h H=15m P=5.5kW 台 1 19 隔膜式计量泵 Q=250L/h H=20m P=0.55kW 台 2 20 隔膜式计量泵 Q=750L/h H=20m P=0.75kW 台 2 21 隔膜式计量泵 Q=2000L/h H=20m P=2.2k245、W 台 6 22 电动葫芦 起重量2.0t 起吊高度10m 套 1 23 药液储罐 V=15m3 台 1 1 中水 泵房 单级双吸离心泵 Q=310m3/h H=38m P=45kW 台 4 2 配套电机 Y225M-2 P=45kW 台 4 3 电动葫芦 P=1.5kW 套 1 4 潜水排污泵 Q=25m3/h H=10.8m N=1.5kW 台 2 5 轴流风机 Q=2167m3/h n=2990r/min N=0.18kW 台 8 6 双偏心软密封手动蝶阀 DN400 Pn=1.0MPa 个 4 7 双法兰传力接头 DN400 Pn=1.0MPa 个 4 8 管力阀 DN300 Pn=1246、.0MPa 个 4 9 双法兰传力接头 DN300 Pn=1.0MPa 个 4 10 双偏心软密封手动蝶阀 DN300 Pn=1.0MPa 个 4 1 鼓风 机房 单级高速离心鼓风机 Q=120m3/min P=70kPa N=185kW 套 4 2 止回阀 DN350 1.0MPa 台 4 3 手动蝶阀 DN350 1.0MPa 台 4 4 限位伸缩器 DN350 1.0MPa 台 4 5 手动闸阀 DN100 1.0MPa 台 1 6 杠杆浮球式疏水阀 DN100 1.0MPa 台 1 7 电动单梁桥式起重机 G5.0t H8m Lk=7.0m 台 1 8 轴流风机 Q=4806m3/h 247、叶轮直径400 N=0.55kW 台 12 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 111 9 空气粗过滤器 BxH=2400 x1600 套 3 10 电动葫芦 G=2.0t H=10m 台 1 1 污泥 浓缩 脱水间 调理池框架式搅拌机 N=11kW 变频调速 台 2 2 PAM加药装置 制备能力3000L/h N=3.21kW 台 1 3 PAM加药泵 Q=1m3/h P=2bar N=0.75kW 变频调速 台 2 4 水剂储罐 V=15m3 PE 台 1 5 水剂投加隔膜计量泵 Q=1m3/h H=20m N=0.7248、5kW 台 2 6 粉剂储存及输送装置 V=40m3 配套提升及投加输送装置 套 1 7 高压进料泵 Q=25m3/h P=8bar N=11kW 台 2 8 低压进料泵 Q=60m3/h P=4bar N=15kW 台 2 9 板框压滤机 XAKG300/1500 N=13kW 台 2 10 液压储泥斗 N=1.5kW 台 2 11 压榨水泵 Q=12m3/h H=162m N=11kW 台 2 12 清洗水泵 Q=24m3/h H=196m N=22kW 台 1 13 压榨水箱 V=15m3 PE 含自动液位控制 套 1 14 清洗水箱 V=5m3 PE 含自动液位控制 套 1 15 空压249、机 Q=3.3m3/h P=10bar N=22kW 台 1 16 吹脱储气罐 碳钢V=8m3/h P=10bar 台 1 17 仪表储气罐 碳钢V=2m3/h P=10bar 台 1 18 冷干机 Q=2.4Nm3/min P=10bar N=1kW 台 1 19 LX型电动单梁悬挂起重机 G=5t H=12m Lk=16.0m 台 1 1 接触 消毒池 手电动矩形闸门 BxH=1000 x1000 套 1 2 手电动圆形闸门 直径1000 套 1 3 启闭机 4T 底座至闸门中心3.40m 个 1 4 启闭机 4T 底座至闸门中心3.40m 个 1 5 80WQ50-10-3型潜污泵 成品250、 台 1 6 巴氏计量槽 成品 台 1 1 快速搅拌器 N=5.5kW 125rmp 套 2 2 慢速搅拌器 N=7.5kW 25rmp 套 2 3 刮泥机 D=11300 H=6000 N=1.5kW 0.02-0.1rmp 套 2 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 再生水厂工艺及总图设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 112 4 高效 澄清池 斜管 L=750 e=0.5 =60 m2 176 5 污泥泵 72.3m3/h 0.2MPa 11kW 套 4 6 不锈钢集水槽 LxBxH=5450 x400 x400 套 20 7 插板阀们 B=1000 H=3x600 套251、 2 8 潜水排污泵 Q=10 m3/h H=4m N=0.5kW 台 1 9 闸阀 DN150 L280 PN 1.0MPa 个 21 10 蝶式止回阀 DN150 L76 PN 1.0MPa 个 4 11 截止阀 DN25 L76 PN 1.0 MPa 个 4 12 蝶阀 DN600 PN1.0 个 2 1 污泥生物除臭间 生物除臭塔 处理能力：Q=9000 m3/h 外形尺寸：6.5x3.0 x3.3m 套 1 2 除臭风机 Q=9000 m3/h P=2.2kPa N=15kW 台 1 3 散水电动阀 DN80 套 1 4 风机进风管 DN600 米 5 5 风机出风管 600 x48252、0 米 1 6 散水管 DN80 米 16 7 排水管 D159x6 米 5 8 管配件 吨 1 1 预处理生物除臭间 生物除臭塔 处理能力：Q=18000 m3/h 外形尺寸：9.0 x4.5x3.3m 套 1 2 除臭风机 Q=18000 m3/h P=2.2KPa N=22kW 台 1 3 散水电动阀 DN80 套 1 4 风机进风管 DN800 米 5 5 风机出风管 800 x550 米 1 6 散水管 DN100 米 6 7 散水管 DN80 米 15 8 排水管 D159x6 米 5 9 管配件 吨 1 1 污泥浓缩储泥池 玻璃钢盖板 m2 56.5 2 刚性防水套管 DN300253、/DN200/DN150/DN125/DN50 个 2/6/4/2/4 3 电动平底闸阀 DN150 PN=1.0MPa 个 4 4 手动闸阀 DN200/DN125/DN50 个 4/4/4 5 斜板 L=1.2m =60 m2 69.7 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 建筑与结构工程设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 113 5、建筑与结构工程设计 5.1 建筑设计 5.1.1 建筑设计的主要适用规范和技术标准 1.民用建筑设计通则（GB50352-2005）2.屋面工程技术规范（GB50345-2012）3.建筑设计防火规范（GB50016-2006）4.建筑室内装254、修设计防火规范（GB50222-95）5.汽车库、修车库、停车场设计防火规范（GB50067-97）6.厂房建筑模数协调标准（GB50006-2010）7.工业企业总平面设计规范（GB50187-2012）8.厂矿道路设计规范（GBJ22-87）9.地下工程防水技术规范（GBJ50108-2008）10.工业建筑防腐蚀设计规范（GB50046-2008）11.房屋建筑制图统一标准（GBT50001-2010）12.总图制图标准（GBT50103-2010）13.工程建设标准强制性条文 5.1.2 建筑设计标准 本工程拟建场区的基本地震烈度为8 度。本工程除变配电室按耐火等级一级设计外，其余建构255、筑物均按耐火等级二级设计，各建构筑物按其相应的耐火等级选用适当的构配件。本工程各建筑物主体结构的设计使用期限为50 年，各构筑物主体结构的设计使用期限为30 年。5.1.3 建筑设计说明 北京市大兴区西红门再生水厂工程厂区内主要建筑物有传达室、综合楼、车库、仓库及机修间、生物除臭间(两座)、锅炉房、膜处理综合车间、中水泵房、污泥泵房、粗格栅及进水泵房、细格栅间及曝气沉砂池、污泥脱水车间、鼓风北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 建筑与结构工程设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 114 机房及配电间、高效澄清池等。厂区面临马家堡西路南延段，位于规划三路及规划十五路之间。除东南角由256、于规划燃气调压站有一小缺口外，用地较为规整，面积充足。在建筑总平面设计中，主要除满足工艺、机电要求，同时尽可能优化建筑空间效果及环境。厂区主入口从马家堡西路接入，在规划十五路设置次入口满足污泥外运流线需要。厂前管理区由传达室、综合楼、车库、仓库及机修间组成、在厂区主干道一侧围合成约3000平米的半开放式广场，提升厂区入口处视觉和空间效果，与之相对的道路另一边是远期预留用地。厂区西面根据工艺流线顺列设置生产辅助用房及各组生产用池组，和厂前管理区和预留区以一条水平干道分隔，厂内各区流线清晰，交通便捷，互不干扰。管理区虚实围合，在防护隔离带绿化背景衬托下，营造出带有园林景致的建筑意向；生产区建筑物沿257、厂区主要道路排列布置，整齐划一，功能明确，符合现代工业厂区之特点。在整体空间处理上，将建、构筑物组小为大，形成一个个的群体空间，且将连成片的构筑物作水平向处理，重点处理竖向空间，形成立体的空间环境。5.1.4 建筑单体的设计及布局 污水处理厂工作环境较差，所以在单体建（构）筑物的设计上都充分考虑优化环境，以“人”为本的设计原则，尽量创造出良好的办工空间及工作环境。建筑单体设计上，运用传统建筑造型特点结合工业建筑的体量，选择双坡屋顶或斜檐口的屋面造型，突出屋脊线和檐口顶部压条，建筑外墙采用有规律的凸凹形成独特的视觉效果，主体运用白色涂料，局部灰色勾边，以一定的韵律组合排列，凸凹有致，具有素雅的园258、林建筑风格和独特的个性。5.1.5 建筑装饰装修设计和节能设计 装修标准参照国家有关规定，在满足使用功能要求的同时，力求做到美观大方、洁静方便，经济适用。外装修 厂区及泵站内所有建筑物、生产性构筑物外墙面主要饰面材料为白色涂料，施工灵活方便。室外混凝土楼梯贴浅灰色防滑踏步砖，不锈钢栏杆及扶手。外北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 建筑与结构工程设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 115 门窗选用白色彩铝门窗配以无色净玻。银白色铝合金卷帘门。内装修 综合楼的门厅、办公室、会议室等为中级装修标准，浅米色地砖，白色乳胶漆内墙面；中控制室做架空防静电活动地板，金属穿孔板防火吊顶；化验259、室、办公室、传达室、值班室为浅色防滑地砖地面，白色乳胶漆内墙；木制夹板本色漆内门配球形不锈钢门锁；楼梯为大理石地面，不锈钢栏杆及扶手；卫生间为防滑地砖，浅色暗花面砖墙裙配装饰腰线；内墙踢脚用材同所在楼地面层。其它工业性生产用房根据工艺及使用功能的要求确定装修标准及用材。5.1.6 建筑节能设计 根据全国建筑热工设计分区图北京市属寒冷地区，主要考虑冬季保温，适当兼顾夏季隔热。1）设计范围：综合楼、传达室等办公、值班建筑考虑节能设计 2）建筑朝向：建筑物南北向布置，保证日照时间，减少了采暖及空调负荷，达到了节能效果。3）各单体建筑之间的日照间距充分考虑对室内卫生、采光及自然通风有利。4）室外环境：260、厂区绿化率满足规范和规划要求，使室外热环境得到改善，从而使室内热环境也得到相应改善，达到节能效果。5）建筑外墙采用真空玻化微珠保温砂浆，屋面采用挤塑聚苯板保温，外门窗玻璃采用L-e玻璃。5.1.7 建筑物一览表 表5-1 厂区建筑物一览表 项目名称 建筑面积 结构形式 层数 耐火等级 备 注 综合楼 4980.6m2 框架结构 4 2 传达室 40.8m2 框架结构 1 2 车库、仓库及机修间 343.5m2 框架结构 1 2 生物除臭间1 126.4m2 框架结构 1 2 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 建筑与结构工程设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 116 生物除臭261、间2 91.0m2 框架结构 1 2 鼓风机房及变配电间 684.9m2 框架结构 1 2 锅炉房 130.7m2 框架结构 1 2 膜处理综合车间 1271.1m2 框架结构 1 2 中水泵房 154.6m2 框架结构 1 2 污泥泵房 48.2m2 框架结构 1 2 粗格栅及进水泵房 206.6m2 框架结构 1 2 细格栅间及曝气沉砂池 264.0m2 框架结构 1 2 污泥脱水车间 1030.4m2 框架结构 2 2 高效澄清池 38.4m2 框架结构 1 2 5.2 结构设计 5.2.1 设计原则 遵守国家现行规范、标准，在满足工艺功能要求的前提下，力求做到技术先进、安全可靠、经济合262、理、保护环境、方便施工。5.2.2 设计依据 本工程结构设计主要采用以下相关设计规范及计算软件。规范名称规范名称 标准编号标准编号 建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068-2001 建筑结构荷载规范 GB50009-2012 建筑抗震设计规范 GB50011-2010 建筑工程抗震设防分类标准 GB50223-2008 室外给水排水和煤气热力工程抗震设计规范 GB50032-2003 建筑地基基础设计规范 GB50007-2011 建筑边坡工程技术规范 GB50330-2002 建筑桩基技术规范 JGJ94-2008 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 建筑与结构工程设计 中国市263、政工程中南设计研究总院有限公司 117 建筑地基处理技术规范 JGJ79-2012 给水排水工程构筑物结构设计规范 GB50069-2002 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程 CECS138：2002 给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规程 CECS11：2000 混凝土外加剂应用技术规范 GB50119-2003 砌体结构设计规范 GB50003-2011 混凝土结构设计规范 GB50010-2010 给水排水工程管道结构设计规范 GB50332-2002 给水排水工程埋地预制混凝土圆形管管道结构设计规程 CECS143：2002 给水排水工程埋地钢管管道结构设计规程 CECS141：264、2002 5.2.3 设计标准(1)本工程结构设计使用年限为50年。(2)本工程构（建）筑物结构安全等级为二级。(3)根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）查得：本工程的场地地震烈度为8度，设计基本地震加速度为0.20g，设计地震分组为第一组；构（建）筑物抗震设防标准为重点设防类。(4)本工程地基基础设计等级为丙级。(5)本工程厂区构筑物及建筑物地面以下混凝土结构的环境类别为a类，建筑物地面以上混凝土结构的环境类别为类。(6)沉降控制：建（构）筑物的沉降值及相邻建（构）筑物的沉降差，满足建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）的要求。(7)钢筋砼构筑物混凝土的抗渗等级为S6；265、抗冻等级为F200。(8)裂缝控制等级：混凝土构件裂缝控制等级为三级；最大裂缝宽度限值：类环境为0.3mm，a类环境为0.2mm。5.2.4 主要建筑材料 混凝土强度等级：构筑物的主体结构均为C30，底板下垫层为C15；建筑物的基础垫层为C15，其余均为C30。有抗渗要求的混凝土，其抗渗标号为S6；混凝土中水灰比要求不大于0.50。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 建筑与结构工程设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 118 钢筋种类：建筑物梁柱纵向受力钢筋为HRB400级，箍筋为HPB300级；各种池体受力钢筋为HRB400级。钢制构件均采用Q235B级。砖砌体：设计地面以下266、及地上有防潮要求的砖砌体采用M10水泥砂浆砌Mu10蒸压灰砂实心砖，其余采用M7.5混合砂浆砌Mu10多孔砖。5.2.5 地貌特征及工程地质概况（1）地形地貌 拟建场区现为绿地，地形较为平坦，拟建场区所处地貌单元属于永定河冲洪积扇中下部。（2）场区土层分布与特性 拟建场区根据其成因年代及地层岩性可分为8层，第层为人工填土，第层为新近沉积层，第层为一般第四系沉积层，现从上至下分别描述如下：1）人工填土层 第层：粘质粉土素填土：以粘质粉土为主，局部为砂质粉土，黄褐色，稍湿，稍密，夹灰渣、砖屑等。本层夹1层杂填土。本层及夹层厚0.93.6m，层底标高介于36.4838.86m之间。第1层：杂填土：杂267、色，稍湿，稍密，主要由炉渣、砖屑、水泥块组成。2）新近沉积层 第层：砂质粉土粘质粉土：褐黄色，湿，稍密，含氧化铁、云母等。本层夹1层粉质粘土、2层粉砂。本层及夹层层厚2.14.2m，层底标高介于34.1035.38m之间。第1层：粉质粘土：褐黄色，很湿，可塑，含氧化铁、云母等。第2层：粉砂，褐黄色，湿，中密，含石英、云母等。3）第四系一般沉积层 第层：粉质粘土粘质粉土：褐黄色，湿，可塑（中密），含氧化铁、云母等。本层夹1层砂质粉土、2层粉砂。本层及夹层层厚5.97.1m，层底标高介于27.7028.62m之间。第1层：砂质粉土：褐黄色，湿，中密，含氧化铁、云母等。北京市大兴区西红门再生水厂工程268、可行性研究报告 建筑与结构工程设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 119 第2层：粉砂，褐黄色，湿，中密，含石英、云母等。第层：细砂：褐黄色，稍湿，中密，含石英、云母等。本层多数钻孔未钻穿，可见层厚9.010.0m，层底标高介于18.7819.18m之间。第层：卵石：杂色，稍湿饱和，密实，一般粒径24cm，最大粒径为10cm，成分以沉积岩来源为主，夹少量火成岩。级配连续，磨圆度中等，充填物以中粗砂为主，约占总重量的25%30%。本层局部夹细砂薄层或透镜体。本层仅5#钻孔钻穿，可见层厚10.0m，层底标高为9.18m。第层：粉质粘土粘质粉土：褐黄色，很湿，硬塑（密实），含氧化铁、云母等。269、本层仅5#钻孔钻穿，可见层厚3.8m，层底标高为5.38m。第层：细砂：褐黄色，饱和，密实，含石英、长石、云母等。本层仅5#钻孔钻穿，可见层厚3.6m，层底标高为1.78m。第层：卵石：杂色，饱和，密实，一般粒径35cm，最大粒径为12cm，成分以沉积岩来源为主，夹少量火成岩。级配连续，磨圆度中等。充填物以中粗砂为主，约占总重量的20%25%。（3）水文地质条件 1）、场区水文地质特征及地下水类型 本次勘察在50.0m深度范围内见一层地下水，地下水稳定水位埋深29.70m，稳定水位标高10.28m，地下水类型为潜水，地下水主要受地下水垂直和侧向补给。2)、历史最高水位及近35年最高地下水位记录270、 根据1959年北京丰水期潜水等水位线图及埋藏深度图（1：100000），拟建场区丰水期水位在1959年最高水位标高38.00m，近35年最高水位标高约为15.00m（不包括上层滞水）。目前北京市有关地下水观测资料表明，场区潜水水位年升降幅度约1.01.5m，地下水水位呈下降趋势。3)、地下水的腐蚀性评价 地下水埋藏较深，可不考虑地下水对建筑材料的腐蚀性。根据本次勘察取土样分析结果，地基土对混凝土结构有微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 建筑与结构工程设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 120 4)、建筑设防水位 建议场区基础防水271、水位标高按38.00m考虑。考虑历史最高水位、近35年水位、周边地下水环境的变化（如永定河放水、南水北调）等因素，建议场区抗浮水位标高可按标高34.00m考虑，必要时进行专项水文地质咨询，以确定更准确的抗浮水位标高。（4）不良地质情况及场地适宜性评价 拟建场区无不良地质作用，适宜建筑。5.2.5 地基处理及基坑工程 拟建场地除表层人工填土层不宜作为天然基础持力层外，下部粉土层、粘土层以及细砂、卵石层均是较好的基础持力层，本工程粗格栅及进水泵房、改良型AAO生化反应池、二沉池及污泥泵房、高效澄清池、进水泵房、接触消毒清水池、中水泵房埋深均较深，基底均位于粉土层或粘土层，以粉土层或粘土层作为基础持272、力层；细格栅间及曝气沉砂池、平流初沉池及配水池、污泥浓缩储泥池、污泥调理池埋深较浅，基底部分区域位于粉土层或粘土层，部分区域位于人工填土层，要求以粉土层或粘土层作为基础持力层，基底位于人工填土层部分采用土夹石进行换填处理；生物除臭间、鼓风机房及配电间、膜处理综合车间、污泥深度脱水车间、锅炉房、机修仓库及车库、综合楼、传达室等采用柱下独立基础或柱下条形基础，以粉土层或粘土层作为基础持力层。由于以下几方面的原因，拟建各构（建）筑物基坑支护结构型式采取放坡。1）拟建场地地形开阔，基坑开挖时附近没有其它已建房屋或准备进行拆迁处理。2）基坑周围土质为原状老土层，土质较好。3）地下水补给为大气降水，可采用273、基坑集水明排。放坡开挖临时放坡坡率：土质基坑边坡坡率控制在1:1.01:1.5；卵石基坑边坡坡率控制在1:0.751:1.0。建议选择枯水期施工，并采取必要的降排水措施，较深的基坑如遇地下水建议采用高压旋喷止水帷幕。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 建筑与结构工程设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 121 5.2.6 厂区环境边坡 拟建再生水厂场地地势开阔，现状地面标高为39.6040.40，厂区按设计标高40.2040.80米平整后，厂区与周边环境之间没有形成高差较大的环境边坡。5.2.7 抗震设计 据建筑工程抗震设防分类标准（GB50223-2008）第5.1.3条规定274、，本工程生产构（建）筑物均为重点设防类建筑（乙类）。根据建筑抗震设计规范（GB50011-2010）第3.1.1条规定，所有构（建）筑物地震作用均按8度考虑，并按9度采取抗震措施。钢筋混凝土框、排架的抗震等级为二级。5.2.8 构筑物的防裂措施 为了控制钢筋混凝土贮水构筑物的开裂，保证结构的安全，设计从以下几点采取措施：1)按照给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）的规定，地下式构筑物伸缩缝间距一般不超过30m，露天构筑物伸缩缝间距一般不超过20m。由于工艺流程的要求或工艺尺寸的限制，不便设置伸缩缝或伸缩间距超过规范要求的构筑物，采用设置膨胀加强带的形式。2)在构筑物结构配275、筋上采用“小直径、密间距”的配筋形式，充分发挥钢筋砼的抗裂性能。3)在构筑物砼中掺加适量微膨胀抗裂防水剂，其限制膨胀率要求如下：5.2.9 构筑物抗浮设计 构筑物抗浮通常采用以下几点措施：(1)结构自重抗浮；(2)土层锚杆或抗拔桩抗浮；北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 建筑与结构工程设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 122(3)通过设置盲沟、集水井将地下水导渗排除，从而降低地下水位，满足抗浮；(4)利用池壁周边底板外桃板的土柱重量或水池顶板上覆土土重抗浮。(5)通过设置地下水位观察井对地下水位观察，进行管理抗浮。本工程新建粗格栅及进水泵房、细格栅间及曝气沉砂池、进水泵房、276、中水泵房、污泥浓缩储泥池、污泥调理池由于埋深较浅，自重抗浮能满足设计要求。而平流初沉池及配水池、改良型AAO生化反应池、二沉池及污泥泵房、高效澄清池自重抗浮不能满足设计要求，拟采用设置地下水观察井进行管理抗浮。接触消毒清水池自重抗浮不能满足设计要求，采用池壁周边底板外桃板的土柱重量以及水池顶板上覆土土重共同抗浮。5.2.10 建（构）筑物结构方案设计(1)粗格栅及进水泵房 平面尺寸18.05mx15.35m，池高8.4510.25m m，埋深8.059.85m，为地下式敞口水池，钢筋混凝土墙板结构，整底板基础。(2)细格栅间及曝气沉砂池 平面尺寸35.85mx6.8m，池高2.404.65m，277、埋深0.10m，为地面式敞口水池，钢筋混凝土墙板结构，整底板基础及柱下独立基础，因水池长度较长，沿水池长度方向设置变形缝一道。(3)平流初沉池及配水池 平面尺寸42.08mx24.9m，池高4.54.8m，埋深1.45m，为半地下式敞口水池，钢筋混凝土墙板结构，整底板基础，因水池长度较长，沿水池长度方向设置膨胀加强带一道。(4)改良型AAO生化反应池 平面尺寸89.0mx70.6m，池高7.0m，埋深4.3m，为半地下式敞口水池，钢筋混凝土墙板结构，整底板基础，因水池长、宽较长，沿水池长、宽方向各设置变形缝二道。(5)二沉池及污泥泵房 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 建筑与结构工278、程设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 123 二沉池为圆形水池，外径38.6m，池高4.85m，埋深3.4m，为半地下式敞口水池，钢筋混凝土墙板结构，整底板基础。二沉池池壁采用预应力结构。(6)高效澄清池 平面尺寸24.1mx19.1m，池高6.0m，埋深5.3m，为地下式敞口水池，钢筋混凝土墙板结构，整底板基础。(7)进水泵房 平面尺寸24.485mx9.2m，池高6.0m，埋深5.8m，为地下式敞口水池，钢筋混凝土墙板结构，整底板基础。(8)接触消毒清水池 平面尺寸32.9mx23.7m，池高4.55.25m，埋深3.65m，为地下式敞口水池，钢筋混凝土墙板结构，整底板基础。因水池279、长度较长，沿水池长度方向设置膨胀加强带一道。(9)中水泵房 平面尺寸18.3mx8.15m，池高2.4m，埋深2.1m，为地下式敞口水池，钢筋混凝土墙板结构，整底板基础。(10)污泥浓缩储泥池 平面尺寸13.9mx10.2m，池高5.70m，埋深1.20m，半地下式敞口水池，钢筋混凝土墙板结构，整底板基础。(11)污泥调理池 平面尺寸8.9mx4.6m，池高3.5m，埋深0.9m，半地下式敞口水池，钢筋混凝土墙板结构，整底板基础。(12)生物除臭间、鼓风机房及配电间、膜处理综合车间、污泥深度脱水车间、锅炉房、机修仓库及车库、综合楼、传达室 以上建筑物均采用钢筋混凝土框架结构。基础采用柱下独立基280、础或柱下条形基础。5.3 绿化设计 5.3.1 绿化设计原则（1）满足再生水厂对绿化的要求，根据其特点，通过绿化来改善环境、起北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 建筑与结构工程设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 124 到防噪、防尘、防火的目的。同时，尽可能多地设置与城市之间的大气隔离防护带，以进一步减轻气味与视觉对周边的影响。（2）点、线、面相结合，以厂前区绿地为核心，厂房周边绿化为基础，通过厂区道路沟通形成一个环境优美之厂区。（3）因地制宜。结合再生水厂构筑物的大体量与成片成组的特点，灵活而巧妙地安排绿化及布置建筑小品，取得绿化效果。5.3.2 绿化设计说明 1.厂前区绿281、化设计 厂前区是外来客人入厂获得最初印象的场所。厂前区的环境与面貌在很大程度上体现了工厂的环境与面貌，因此是绿化的重点。厂前区较为开阔方正，是视线集中的地方，花卉应选株型矮小、分枝密集、花色鲜艳、花期较长的种类；外围以花代草环绕，使花坛花团锦簇，高矮有序，并具有很强的观赏性。在花坛沿周设以花边、花栏杆，其高度、造型要美观大方，与花坛面积相协调，起到维护和装饰作用。2.厂前区和生产区之间绿化隔离带的设计 为减少生产区生物处理池臭味对厂前区管理楼的影响，在厂前区和生产区之间布置绿化隔离带，设计上多选择枝叶茂密、高矮有序的乔、灌木。由于不同的生产性质和卫生要求，环境绿化在设计上也要有所不同，因此，必282、须针对具体情况因地制宜地进行。3.道路绿化 在较宽阔的厂区主干道两侧人行道上种植高大等距的乔木，形成行列式的林荫道。4m 宽单车道外采取交错排列种植方式，多选窄树冠树种。根据道路走向，合理布置向阳、耐荫树种。在道路交叉、转弯处，绿化树种以灌木为主，高度不超过0.7m。整个道路绿化树种选择，考虑形态美观，树冠高大，枝叶繁密，适应性强和抗污力强，病害少，不产生污染环境的树种。乔木栽植应距建筑外墙5m 以外，距地下管线2m 以外；灌木栽植应距建筑物外墙1.5m 以外。4.围墙 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 建筑与结构工程设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 125 厂区围墙选用283、透空铁艺花围栏，使整个厂区更加美观大方，也能使厂区的优美的景观渗透到外部，使厂区和周围环境有机融合成一体。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 126 6、电气及自控仪表设计 6.1 电气设计 6.1.1 电气设计范围 西红门再生水厂按总规模6万m3/d设计，近期实施4万m3/d。电气设计包括整个水厂内各建筑物的供配电系统及控制设计，主要包括供电电压选择、负荷与计算、电气主接线及电气布置、继电保护、电力拖动、电缆敷设、防雷接地、建筑物照明以及电力监控系统等方面。以10kV进户电缆终端头为设计分界点，终端头以下部分属本院设计范围，284、终端头以上部分（电源外线）属当地电业范围。6.1.2 设计界限 本设计以再生水厂10kV总变电室进线电缆终端头为界。终端头以下部分为本设计内容。6.1.3 设计依据 1.10kV及以下变电所设计规范（GB50053-94）2.3-110kV高压配电装置设计规范（GB50060-2008）3.低压配电设计规范（GB50054-2011）4.供配电系统设计规范（GB50052-2009）5.通用用电设备配电设计规范（GB50055-2011）6.电力装置的继电保护和自动装置设计规范（GB50062-2008）7.电力工程电缆设计规范（GB50217-2007）8.建筑物防雷设计规范（GB50057285、-2010）9.工业与民用电力装置的接地设计规范（GBJ65-83）10.建筑照明设计标准（GB50034-2013）11.爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058-2010）12.工艺、土建、暖通等专业设计条件 13.相关部门提供的资料。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 127 6.1.4 供电电源 西红门再生水厂属城镇中型污水处理工程，按国标室外排水设计规范（GB 50014-2006）第6.1.19条要求，电源负荷等级应为二级。为保证污水处理厂电气系统的连续、可靠运行，本工程要求由两个电源供电，供电变压器亦应286、有两台，而且须做到在电力变压器故障或电力线路常见故障时不致中断供电，或中断后能迅速恢复。电源电压等级均为10kV，两路电源要求一用一备，当一个电源发生故障时，由另一个电源带全部负荷运行，两个电源故障保证率均要求100%。根据污水厂的建设规模、供水范围和重要性，常规处理和深度处理主要的工艺生产设备、应急照明等为二级负荷，除臭系统等设备和其他辅助设施等均为三级负荷。按西红门再生水厂外部市政咨询方案文件，污水处理厂两路10kV外线供电电源一路由现状九龙110kV变电站提供，另一路由附近规划110kV变电站提供。6.1.5 负荷计算 本工程用电负荷分为工业动力负荷和辅助照明负荷两大类，主要动力设备负荷287、为鼓风机及泵类负荷。主要动力设备负荷量按照需要系数法计算；辅助照明负荷及办公用电负荷按单位建筑面积用电指标计算。污水处理厂主要用电负荷分布在鼓风机房、生物池、污水提升泵房、污泥浓缩脱水机房等，另有其它生产用电及办公用电。最大单机设备为生物池鼓风机，单机设备容量为185kW，共三台（两用一备），额定电压380伏，其余设备也均为低压（380/220V）负荷。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 128 表6-1 鼓风机房变配电站（近期）负荷计算表 序号 用电设备名称 用电设备台数及容量 计算系数 计算容量 工作台数 工作容量(kW)288、Kx cos 有功(kW)无功(kvar)视在(kVA)1(生化池)双曲面搅拌机 4 8.8 0.9 0.8 7.9 5.9 9.9 2(生化池)潜水搅拌机 8 20 0.9 0.8 18 13.5 22.5 3(生化池)潜水推流器 16 36.8 0.9 0.8 33.1 24.8 41.4 4(生化池)混合液回流泵 18 39.6 0.85 0.8 33.7 25.2 42.1 5(鼓风机房)单级高速离心鼓风机 3 555 0.9 0.8 499.5 374.6 624.4 6(鼓风机房)轴流风机 12 6.6 0.85 0.8 5.6 4.2 7 7(细格栅)中压冲洗水泵 2 22 0.289、9 0.85 19.8 12.3 23.3 8(细格栅)罗茨鼓风机 1 11 0.9 0.85 9.9 6.1 11.6 9(初沉池)刮油刮泥机 2 6 0.85 0.85 5.1 3.2 6 10(初沉池)排水潜污泵 2 4.4 0.85 0.85 3.7 2.3 4.4 11(除臭间)除臭风机 1 15 0.85 0.8 12.8 9.6 15.9 12 锅炉房 1 40 0.85 0.8 34 25.5 42.5 13 机修仓库 1 40 0.8 0.8 32 24 40 14 小计 805.2 715.1 531.3 891 15 同时系数kp=0.85,kq=0.95 607.8 5290、04.7 790.1 16 无功功率补偿 -300 17 总计 607.8 199.8 639.8 18 变压器选择 800KVA，负荷率79.97%北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 129 表6-2 膜车间变配电站（近期）负荷计算表 序号 用电设备名称 用电设备台数及容量 计算系数 计算容量 工作台数 工作容量(kW)Kx cos 有功(kW)无功(kvar)视在(kVA)1(膜处理车间)原水泵 3 270 0.9 0.9 243 117.7 270 2(膜处理车间)反洗泵 1 30 0.9 0.8 27 20.2 33.291、8 3(膜处理车间)药液 循环泵 2 4.4 0.85 0.8 3.7 2.8 4.7 4(膜处理车间)慢速 搅拌器 4 12 0.85 0.8 10.2 7.6 12.7 5(膜处理车间)快速 搅拌器 2 2.2 0.85 0.8 1.9 1.4 2.3 6(膜处理车间)卸料泵 1 5.5 0.85 0.8 4.7 3.5 5.8 7(膜处理车间)隔膜 计量泵1 1 0.55 0.8 0.8 0.4 0.3 0.6 8(膜处理车间)隔膜 计量泵2 1 0.75 0.8 0.8 0.6 0.5 0.8 9(高效澄清池)快速 搅拌器 2 11 0.85 0.8 9.3 7 11.7 10(高效澄292、清池)慢速 混合器 2 15 0.85 0.8 12.8 9.6 15.9 11(高效澄清池)刮泥机 2 3 0.85 0.8 2.5 1.9 3.2 12(高效澄清池)污泥泵 4 44 0.85 0.9 37.4 18.1 41.6 13(送水泵房)离心泵 3 135 0.9 0.8 121.5 91.1 151.9 14(脱水车间)搅拌机 2 22 0.85 0.9 18.7 9.1 20.8 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 130 15(脱水车间)PAM 加药装置 1 5 0.8 0.8 4 3 5 16(脱水车间)293、压滤机 2 80 0.8 0.8 64 48 80 17(脱水车间)压榨水泵 2 22 0.6 0.8 13.2 9.9 16.5 18(脱水车间)清洗水泵 1 22 0.6 0.8 13.2 9.9 16.5 19(脱水车间)空压机 1 23 0.6 0.8 13.8 10.3 17.3 20(单管式吸泥机 2 1.1 0.8 0.85 0.9 0.5 1 21(污泥泵房)潜污泵1 2 60 0.9 0.9 54 26.2 60 22(污泥泵房)潜污泵2 1 4 0.9 0.8 3.6 2.7 4.5 23(粗格栅间)潜污泵 3 165 0.9 0.8 148.5 111.4 185.6 2294、4(粗格栅)格栅压榨机 1 6 0.8 0.85 4.8 3 5.6 25 除臭间除臭风机 1 22 0.8 0.85 17.6 10.9 20.7 26 小计 965.5 831.4 526.7 988.4 27 同时系数kp=0.85,kq=0.95 706.7 500.3 865.8 28 无功功率补偿 -270 29 总计 706.6 232.2 743.8 30 变压器容量 1000KVA，负荷率74.38%本工程综合办公楼面积较大，按单位面积用电指标 60W/m2计算，总用电负荷（考虑需要系数后）300kVA。考虑到办公区域相对独立，用电负荷较大，在此区域设置专用箱变一台，箱变容量295、400kVA。经近期负荷计算后，污水厂水厂近期总计算负荷（同期系数取 0.95）1500kW，经无功功率补偿，总功率因数约0.920.95，合计算容量1620kVA。经二期负荷计算后，水厂二期总计算负荷（同期系数取0.95）1920kW，经无功功率补偿，总功率因数约0.920.95，合计算容量2100kVA。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 131 6.1.6 变配电系统 本工程用电负荷主要是水泵及风机电动机类负载，鼓风机房单台鼓风机容量较大（185kW）,其他设备分布较广，为减少运行时配电线路的损耗，厂内配电电压等级选择 296、10kV、380/220V 二级，特殊终端用电设备的电压等级按需另选。1）10kV配电 根据负荷计算和分布情况，在厂内设 10kV 变电所一座，变电所设置在靠近负荷中心的鼓风机房就近布置。为了保证污水厂供电的可靠性和连续性，10kV配电系统采用双电源进线单母线分段带联络结线方式，馈电采用放射式为鼓风机房变压器及厂内低压配电中心提供10kV电源。两座10/0.4kV变电所分别设于鼓风机房和膜处理车间内，为整个污水厂的0.4kV设备配电。10kV变电所采用微机保护系统，对每个回路实施数字式综合继电保护、断路器控制、电量参数测量，并通过现场总线与上位机联接构成完整的变电所自动化综合系统。10kV 配297、电所采用附设式，10kV 配电所为户内单层布置，附设 10kV 配电室、低压配电室、泵房控制室、变频器室等，与泵房同体建筑。10kV变电所内电缆通过电缆沟连接各开关室。2）10kV/0.4kV变配电 两座10/0.4kV变电所均采用两路10kV电源供电，两路电源一用一备。每座10kV/0.4kV 变电所的两路10kV 电源分别引至10kV 变电所10kV 侧不同段母排，其中膜处理车间10kV侧为带负荷开关的线路-变压器组接线形式，变压器由10kV变电所的10kV馈线断路器保护。0.4kV系统均为单母线分段中间设联络的接线，正常时分段开关闭合。根据污水厂发展的需要，二期扩建负荷分别接入两座低配中298、心，两座低配中心厂变无需扩容，二台厂变运行方式调整为二常用就能满足扩容后的供电要求。两座 10kV 变电所内均设有 10/0.4kV 变压器两台，放射式为水厂各单体0.4kV负荷配电。各变电所变压器配置和供电范围见下表。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 132 表6-3 变电所变压器配置和供电范围 位置 变压器（kVA）变压器负荷率 事故保证率 供电范围 备注 鼓 风 机 房10/0.4kV 低配中心位于鼓风机房 2x800（近期1用1备，远期2常用）80%（近期）100%（近期）鼓风机房、细格栅间及曝气沉砂池、初沉池、生物299、池、机修、锅炉房等水厂低压负荷；新建附设式 膜 处 理 车 间10/0.4kV 低配中心位于膜车间泵房 2x1000（近期1 用 1 备，远期2常用）75%（近期）100%（近期）膜车间、污泥泵房、脱水车间、进水泵房、中水泵房等水厂低压负荷 新建附设式 3）配电方式：高、低压均采用放射式电缆配电。至各主要构筑物二级配电系统的动力电源一般均为二路，分别由一、二段低压母线各馈出一路电源，一用一备，以保障二级配电系统的可靠和安全，对于总容量较小的成组用电设备，采用树干或链式配电方式。6.1.7 无功补偿 污水处理厂的自然功率因数较低，通过计算表明本污水厂补偿前的自然平均功率因数均为0.77左右，不能300、满足供电部门的要求。为此需对无功功率进行补偿，以提高系统的功率因数，减少系统的线路损耗和变压器损耗。供电部门通常要求功率因数在 0.9 以上，但也不能过补偿或欠补偿，随着用电负荷的波动，应及时调整补偿电容器容量，因此选用自动功率因数补偿成套电容柜。本工程由于低压负荷单机容量较小并且设置地点分散，功率因数补偿采用低压侧集中自动补偿方式，补偿后的功率因数可达0.90以上。6.1.8 控制与保护 1）单机容量较大的低压电动机设备采用软起动方式，其余低压小型电动机采用直接起动方式。2）采用技术先进、安全可靠的自动监测和控制方式，实现全厂内各主要用北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控301、仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 133 电设备的现场就地手动控制与PLC自动控制。二者可以通过设于机旁的手、自动转换开关进行选择。手动控制主要用于设备的检修和调试，也可作为生产过程中临时、应急操作手段；正常情况下，由PLC自控系统根据工艺流程要求实现自动控制。3）高压侧采用分布式变电站自动化系统对10kV配电系统实现继保、测量和监控。低压侧采用常规保护器件（如断路器、熔断器、热继电器等）进行保护，低压系统总进线开关（断路器）设短路速断、延时速断及长延时过电流三段保护；电动机保护回路设短路、过负荷及缺相等保护；供电回路设两段保护。4）电动机保护 普通电动机：设短路、过负荷及缺相保302、护；大容量电动机：设短路、过负荷、缺相、温度及接地保护；潜水电动机：设短路、过负荷、缺相、温度及渗漏保护；阀门电动机：设短路、过负荷、缺相及过力矩保护；6.1.9 谐波治理方案 本工程谐波源为变频器等非线性负载，在系统各级电压母线上产生谐波污染。考虑到目前电源技术资料尚未最终确定，变频设备类型需后续设计落实，因此考虑谐波控制和治理措施如下，并确保各次谐波电流不超过国标规定值。（1）对变频器的整流元件提出谐波控制要求，提高变频器品质，增加换流装置的脉动数。具体措施是选择不小于30脉冲的变频器，变频器本身具有强大的谐波治理能力，且变频器的脉动数尽量统一，以满足国标中电力系统要求的谐波含量限值。（2303、）对谐波敏感的设备，如电容器按谐波性质设置参数匹配的串联电抗器，以减小对设备的影响。6.1.10 电能计量 按相关规程要求电能计量采用高供高计电能计量方式，本工程在两回路10千伏电源进线侧分别配置专用计量柜作为总电能计量。另厂区总照明配电箱装设照明用电（非生产照明用）计量表。考虑管理上的需要，引至各建筑物的馈电线路装设电力监测仪和电能计量仪表。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 134 6.1.11 设备选型 1）10KV高压开关柜 污水处理厂内高压开关柜选用中置式金属铠装移开式封闭开关柜，柜内配用真空断路器和交流弹簧操动机构304、。保护装置采用微机型智能保护元件。2）低压配电屏 低压配电屏选用抽屉式低压开关柜,柜内选用合资厂的断路器和电器元件。3）变压器 10/0.4KV 变压器选用干式变压器,接线方式采用 D.Yn11 结线组别。低压侧采用母线槽出线。4）就地控制箱 就地控制箱为非标设备，根据需要采用相应尺寸，户外使用时防护等级为IP54，壳体材质采用不锈钢，落地或挂墙安装。电线电缆 10KV电力电缆采用YJV交联全塑电力电缆,低压电缆选用YJV-1KV交联全塑电缆,控制电缆为KVV-500全塑电缆。用于模拟量及数据采集的信号电缆选用DJYPV型对绞屏蔽电缆，室外直埋电缆采用铠装电缆。6.1.12 防雷接地保护 根据305、防雷规范要求，厂内建筑物均按第三类防雷建筑物考虑防雷设计，在建筑物屋顶设避雷带作防直击雷保护，引下线利用柱内钢筋,并充分利用建筑物基础钢筋等作自然接地体。厂内各主要设备及金属构件就近与接地装置作等电位连接并按防雷规范要求采取相应措施作防感应雷保护。按照接地规范要求。低压系统采用TN-S接地系统,所有电气设备金属外壳均作接地保护。电气设备、PLC自控系统接地与防直接雷和防感应雷接地共用接地装置，组成共用接地系统，要求接地电阻1。6.1.13 照明设计 电气照明设有工作照明、应急照明和户外道路照明，照明电源由各区域内低压配电系统供给。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计306、 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 135 泵房、车间、机房等按要求设置正常工作照明、事故照明及必要的安全疏散照明。主泵房高大厂房设深照型工矿灯，周围巡检通道设配照型灯具，主泵房潮湿部位采用防潮型灯具。光源以光效高的高压钠灯和荧光灯为主。变电所室内按规范要求设置正常照明和事故应急照明（备用照明、疏散照明）。照明灯具均选用能快速启动、高效反射罩灯具和节能型绿色光源，以荧光灯为主，显色指数和眩光控制满足人员工作、设备巡检和维护要求。备用照明的照度不低于正常照度的 10，疏散照明照度不低于 0.5Lx，其中控制室、高压配电装置室、主变压器室设置备用照明，应急时间不低于1小时；走廊通道等公用区间设307、疏散照明，应急时间不低于 0.5 小时。应急照明采用在线带蓄电池作后备电源的灯具。表6-4 各功能室的正常照明的照度标准及照明功率密度 场 所 参考面 平均照度（Lx）照明功率密度（W/m2）配电装置室 0.75m 水平面 200 8 控制室 0.75m 水平面 300 11 办公室 0.75m 水平面 300 11 变压器室 地面 100 5 仓库 地面 50 3 楼梯和通道 地面 50 3 车间机房 地面 100 5 泵房、管廊 地面 100 5 6.1.14 电缆敷设 高、低压电力电缆和控制电缆在电缆沟内的电缆支架或桥架上敷设，部分电缆通过穿保护管埋地方式敷设。6.1.15 安全消防措施308、 在高低压配电间、变压器室和控制室等处配备有相应数量的化学灭火装置。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 136 6.2 综合自动化设计 6.2.1 设计范围 本工程的仪表及自动化系统设计包括以下内容：1)在线检测仪表的设计；2)自控系统设计；3)通讯网络和电缆设计；4)视频监控及安防系统的设计；5)厂区通讯系统的设计。6.2.2 设计原则 设计遵循以下原则：1）可靠性：选用稳定可靠的工业控制系统产品，硬件上采用备用冗余技术，简化系统结构，减少出错环节。2）先进性：控制系统应技术先进、性能价格比高。3）灵活性：系统组态灵活，扩展309、方便，可用性、可维护性好。4）实时性：控制系统对工况变化适应能力强，控制滞后时间短。5）在线检测仪表设置基于两方面考虑，一方面要满足工艺流程控制的需要，另一方面要满足水厂管理的需要并按经济实用的原则。污水厂污水进、出口在线仪表设置及在线监控内容依据北京市环境保护局北京市城镇污水处理环保管理系统技术规范要求执行。6.2.3 仪表的设计与选型 全厂的检测仪表根据本工程污水处理工艺流程和计算机测控管理系统的要求配置。仪表的选型除满足被测对象的性质和环境条件、测量范围及精度、防护等级等要求外，还要适合当地的气候特点。水质分析、流量检测仪表均选用进口名牌产品。全厂仪表选用带现场显示变送器的智能化仪表，通310、过控制电缆与现场控制分站I/O模块相连。全厂在线检测仪表设置及功能如下：1）粗格栅和进水泵房 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 137 格栅前后液位检测（双通道超声波液位计2套），用于控制格栅机的运行。进水泵房液位检测（单通道超声波液位计1套），用于控制进水泵的运行。2）细格栅和曝气沉砂池（部分仪表设于进水仪表间内）细格栅前后液位差检测（双通道超声波液位计2套），用于控制格栅机的运行。进水固体悬浮物检测（在线SS测定仪1套），检测进水SS浓度。进水PH/T检测（在线PH/T计1套），检测进水PH/T。进水CODcr检测（CO311、Dcr分析仪1套），检测进水CODcr。进水NH4-N检测（氨氮分析仪1套），检测进水NH4-N。进水计量（DN1000电磁流量计1套），检测进水流量。曝气池溶氧检测（在线溶氧仪计2套），检测沉砂池曝气运行状况。3）平流沉淀池 初沉池进、出口设固体悬浮物检测（在线SS测定仪1套），检测初沉池进、出水SS浓度。4）生物池 生物池缺氧区ORP值检测（ORP测定仪4套，每池2套），检测池内氧化还原电位，控制内回流泵流量，进而控制氮的反硝化过程。生物池好氧区DO值检测（DO测定仪6套，每池3套），检测池内溶氧，进而控制池内进气调节阀的运行。生物池出水MLSS值检测（MLSS测定仪2套，每池1套），检测312、出水SS浓度。设一套便携式溶氧仪，随机检测氧化沟各点溶氧值。5）污泥泵房 污泥泵房液位检测（单通道超声波液位计2套），用于控制污泥回流和剩余泵的运行。回流污泥量检测（DN900电磁流量计1套），检测回流污泥流量。污泥泵房设固体悬浮物检测（在线SS测定仪1套），检测泵房SS浓度。6)二沉池 北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 138 二沉池污泥界面检测（污泥界面仪4套，每池1套），控制剩余污泥泵的运行。7）高效澄清池 高效澄清池进、出水设固体悬浮物检测（在线SS测定仪3套），检测进、出水SS浓度 高效澄清池沉淀区设污泥界面检测（313、污泥界面仪2套，每池1套），控制池上刮泥机的运行。8）膜处理车间 膜处理车间进、出水设固体悬浮物检测（在线SS测定仪1套），检测泵房SS浓度。膜处理车间进、出水设CODcr检测（CODcr分析仪1套），检测进、出水CODcr。膜处理车间内部仪表由工艺设备成套提供。9）污泥混合池 污泥混合池液位检测（设双通道超声波液位计2套），用于控制剩余污泥泵和脱水系统的运行。剩余污泥流量计量（DN200 电磁流量计 1 套），用于污泥混合池污泥量计量。10)出水水质检测（测点位于消毒池出口，仪表装于附近仪表间内）出水固体悬浮物检测（在线SS测定仪1套），检测出水SS浓度。出水pH值检测（在线PH/T计1套）314、，检测出水PH/T。出水CODcr检测（CODcr分析仪1套），检测出水CODcr。出水TP检测（总磷分析仪1套），检测出水TP。出水NH4-N检测（氨氮分析仪1套），检测出水NH4-N。出水TN检测（总氮分析仪1套），检测出水TN。出水流量检测（DN1000、600 电磁流量计各 1 套），检测不同出水管道的出水流量流量。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 139 6.2.4 自控系统设计 污水厂自控系统设计采用开放的分布式控制系统，由现场PLC站、通讯网络和中控室上位系统组成。中控室可做到全厂运行管理的集中监视和必要的控制315、。（1）控制原则 监控系统按正常运行时现场无人或少人值守的原则设计。所有现场受控设备设三级控制：就地、现场PLC站和污水厂中控室。现场 PLC 站、中控室级均设有“手动/自动”两种控制方式，就地控制级设有“就地/遥控”两种方式。现场PLC站与中控室控制优先权，以“申请优先”的方式，通过程序确定，为无扰动切换。当中控室监控设备发生故障，不影响水厂的运行，操作人员可通过各现场PLC站按预先设置的运行模式来监控污水厂的运行。当现场 PLC 站发生故障时，可通过就地控制级上的“就地/遥控”选择开关切换实现就地手动操作。当厂级数据通讯网络出现故障时，各现场PLC站可独立完成本站的监控任务，使污水厂的水处316、理流程仍能正常运行。（2）系统网络结构 水厂监控系统由信息层、控制层和设备层三层网络构成。信息层采用基于IEEE802.3标准的100Mbps以太网环型网络拓扑结构。控制层有线网络采用基于IEEE802.3标准的100Mbps快速光纤以太环网。传输介质采用多模光缆。控制层光纤环网实现网络冗余，保证了系统的可靠性，如果环网光纤发生故障，网络结构可以切换成总线结构，且传输能力不降低。光纤传输介质抗干扰能力强，信号传输不受电磁干扰。设备层采用基于IEC61158标准的现场总线通信方式或I/O接点方式，与现场PLC站进行通信，做到配置灵活、安全性高。（3）系统的特点 该自动控制系统能适用于过程控制、自317、动化等多种领域，具备世界先进水北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 140 平，能满足水厂的监视与控制任务。控制层有线网络采用基于IEEE802.3标准的100Mbps快速光纤以太环网，交换机将主要网络分成多个冲突域，从而消除了冲突，实现了确定性；提高了系统的确定性和可靠性。主干网采用冗余光纤环网，增强了系统的抗干扰能力。而且在环网光纤发生故障时，网络结构可以在小于 20ms 的时间内切换成总线结构。与设备层以总线与 I/O 硬连接方式相结合数据交换方式具有出色的模块扩展功能，因而特别适用于解决独立的、复杂的控制任务。它们完成全318、厂各工艺段的生产实时检测、设备的自动调节、自动控制、以及故障的实时保护控制等，属于典型的分散控制系统。当网络上任何一个站出现故障时，不会影响整个系统的正常工作，污水厂中控室监控系统能及时、准确地反映出故障区域。（4）系统配置及功能 根据水厂工艺构筑物的布局情况，以设备相对集中，工艺功能相对统一为原则，在综合楼设置中控室，在鼓风机房、膜处理车间、脱水机房设置3套PLC主站；在污泥泵房、中水泵房分别设置远程I/O子站（共2套）。PLC主站、远程I/O子站一起实现各功能单元的数据采集和设备控制。现场PLC站及子站完成对现场仪表、电气参数及设备工况的实时采集及对现场设备的实时监控，并可通过厂级工业以太319、网将采集的信号送入中控室上位系统。PLC内驻留有针对本区域工艺及设备的监控所开发的应用程序。各PLC主站热备采用双控制器、双背板方式，为硬件冗余。PLC主站配有可供现场操作人员使用的10.4”彩色操作员面板。PLC可独立于水厂中控室进行本区域及相关工艺过程的监控，操作员面板是带有不同级别访问保护的，以确保系统的安全可靠。1）中控室上位系统 中控室配置操作员站两套（互为冗余）、工程师站一套、电力监测管理工作站一套、SCADA及I/O服务器（互为冗余）两套、数据库服务器一套、100/1000M机架式工业级交换机一套、UPS柜以及投影装置、打印机。中控室监控系统对现场PLC主站上传信息，进行处理、存320、储、报警、发出相应的控制命令。北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 141 操作员站显示器上动态实时显示水厂工艺流程、各主要工艺设备运行状态、工艺参数，使生产管理人员掌握当前生产运行情况，能从总图到详图多层次监测并进行集中控制；操作员站完成对设备监视、控制调节和参数设置等操作，不允许修改或测试各种应用软件。操作过程中有必要的可靠性校核及闭锁功能。工程师站基本功能是系统生成和启动；系统管理维护和故障诊断；应用软件的开发和修改，以及数据库修改、图形显示和报告格式的生成。SCADA及I/O服务器基本功能负责实时数据的采集，提供数据缓存321、功能。数据库服务器作为水厂的综合自动化系统数据存储和交换中心。系统具有监视生产过程、设备状态及运行参数变化的能力，运行人员可通过键盘或鼠标选择和调用画面显示，画面内容应精炼、清晰、直观、以便于监视和改善动态特性。系统具有对各种文件的处理能力，可对各类数据、文件归档，可对历史数据进行记录、处理、裁剪、分析和统计，具有点趋势图、日志、事故追忆，具有制作各类报表，具有图形打印、文件打印、报表打印等功能。系统能对各种报警类型进行相应的安全处理，并能在监视画面上有相应的指示灯闪烁和发出报警声响加以提示。报警对象、内容、时间可列表记录及打印。污水厂中控室应具有对全系统、现场PLC主站设备离线、在线组态功能322、，可以动态无扰动下装，共享数据信息。这种传送和下载是在工程师工作站上执行的。系统安全管理功能主要涉及控制安全、网络安全、安全管理等。按厂长级、工程师级和操作员级进行安全等级划分，各个级别的操作都设置密码，能记录操作人员工号、操作内容、时间等，防止越权存取显示数据和系统功能的非法操作，确保水厂设备安全有序运行。为了保证水厂中控室监控系统不受计算机病毒侵害，工作站、服务器均配置可实时监控病毒软件，并保证病毒库的实时升级。中控室须通过防火墙才能与租用的公共网连接。监控软件采用中文版汉化软件以客户端和服务器的形式构成分布式的网络结构。系统基于 Client/Server 主客体系建立统一的数据库，实现323、分系统之间的北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 142 网上资源共享，相互协调运作功能。当系统发生故障时，能及时报警并形成故障标志，且在服务器上登录，以备工作站识别。2）现场控制站 1#现场控制站（PLC1）位于鼓风机房变配电间内，用于污水处理阶段的设备控制和数据采集，控制范围包括细格栅及沉砂池、初沉池、鼓风机房鼓风机、生物处理系统内的生物池等处设备的控制和各工艺、电气仪表数据采集。2#现场控制站（PLC2）位于膜处理车间配电间，用于污水深度处理处理阶段的设备控制和数据采集，控制范围包括膜处理车间、高效澄清池、粗格栅及进水泵房324、出水泵房等处设备的控制和各工艺、电气仪表数据采集。其中1#现场控制站（PLC1）和2#现场控制站（PLC2）还分别带有一个远程 I/O 站，分别放置在污泥泵房和出水仪表间内，用于污泥泵房及出水仪表设备控制和数据采集。3#现场控制站（PLC3）位于脱水车间配电间，负责污泥脱水车间、污泥混合池等设备的控制和各工艺、电气仪表数据采集。2）运行控制 在PLC监控系统设计中采用两种控制方式，即现场PLC控制和PLC自动控制。现场控制是在单元PLC操作显示终端键控操作。自动控制是自控系统根据各种工艺参数检测值和状态，按照预定控制程序自动完成特定功能的控制方式。两种控制方式可在各控制分站操作显示终端上转换325、,以满足实际工作中调试、检修和自动正常运行的需要。整套自控系统对以下设备完成以下主要控制内容：膜处理车间配电间现场控制站（PLC2）主要功能如下：粗格栅根据格栅前后的液位差和预先设定时间自动开停。通过检测进水泵房进水液位的高低变化并与设定值比较，自动增减潜水排污泵开启台数，进而调节进水流量，并自动累计每台泵运行时间，北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 143 实现泵运行的自动轮换。根据设定周期控制细格栅及沉砂池上其他设备的运行。实时采集进水 PH/温度值、固体悬浮物（SS）值及进水流量值、进水CODcr。鼓风机房现场控制站（P326、LC1）主要功能如下：通过现场总线与高压综保的通信，监控高压配电设备状态。实时采集低压进线柜及各主要配电回路的电流、电压、有功电度、无功电度、功率因数等值。自动控制处于工作状态的生物池潜推的连续运行。实时采集氧化沟溶解氧和固体悬浮物（MLSS）值。鼓风机控制 以总管压力值反馈控制鼓风机（单级高速离心鼓风机）的开启台数和进口导叶片角度，以调节鼓风机出口总压力恒定；根据溶解氧设定范围，调节好氧池进风空气调节阀的开度，使溶解氧调节在设定范围内。溶氧值的设定范围也可根据中心调度室的指令，随出水水质、季节的温度变化及其它综合因素而调整，以达到全厂的优化控制，在保证出水水质前提下，最大可能节约电耗。根据设327、定运行时间控制二沉池刮泥机运行。根据氧化沟的污泥浓度，计算出污泥回流比，把回流比换算成污泥回流污泥泵的运行台数。同时自动累计单台泵运行时间，实现自动轮换运行。剩余污泥泵周期自动轮换开停，按一天内的时间间隔直至将设定体积剩余污泥排至污泥调蓄池待处理。采集出厂水COD值，固体悬浮物（SS）值，出水流量值。脱水机房现场控制站（PLC3）本控制站控制范围主要是脱水机房。主要用于污泥处理部分的工艺流程的控制和数据采集，主要功能如下：北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 144 根据脱水车间储泥池泥位高低自动控制剩余污泥泵的运行及运行时间且328、自动累计泵的运行时间，实现自动轮换运行。采集储泥池液位并控制脱水车间内储泥池搅拌机的运行。对污泥处理过程进行监控，污泥浓缩及脱水系统为一成套设备，具有配套的控制系统。此系统能根据进来的污泥量自动控制设备运行台数，根据进来污泥量及污泥含固率自动控制加药量，同时该系统能与污水厂PLC通过现场总线连网，将设备运行状态，故障状态，加药量，排出污泥含固率等重要参数送至主站，在主站对设备故障、加药量、排出污泥含固率等重要参数设置报警功能，并能在污泥浓缩脱水系统设备出现故障时，停止剩余污泥泵运行。6.2.5 生产视频监视系统 为了把水厂计算机监控系统反映不出来的现场主要工艺设备、电气设备的真实外貌、运行状态329、直观地反映出来，实时、准确、真实地对各主要运行设备进行直观监视，及早发现设备运行过程中可能出现的各种事故隐患，同时满足中控室对水厂主要工艺设备进行远程控制所需的现场画面监视，设置水厂生产视频监视系统。生产视频监视系统与安防视频监视系统合一。在进水泵房、沉砂池、鼓风机房、生物池、膜处理车间、脱水车间等主要生产构筑物根据功能需要设置相应的彩色固定摄像点或快球摄像机，对生产流程进行全面图像监视。其中取水泵房的视频信号通过光纤传至水厂中控室。6.2.6 安防系统 为了方便日常管理，增强水厂的安全技术防范能力，配置由入侵报警系统、视频监视系统和电子巡查系统组成的安全防范系统。在水厂中控室内设置安防工作站330、入侵报警控制主机，在门卫设置安防工作分站。中控室安防工作站主要负责生产视频监视，门卫安防工作分站主要负责厂区安全监控，安全防范系统通过网络上传供水信息化调度中心信息。（1）入侵报警系统 周界报警系统采用电子围栏方式，六线制，以约70米为1个防区设置，高、低压脉冲切换，在厂区围墙上安装，信号的传输采用总线传输方式，将信号传北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 145 输回控制主机，控制主机接受到信号后，报警键盘会显示报警防区，同时警号发声。系统与闭路电视监控系统联动，画面自动切换到相关摄像机。在安防工作站/分站电子地图上显示报警331、部位。（2）视频监视系统 视频摄像系统是安保系统中的重要组成部分，具有对水厂内的出入口、主要生产过程和安全防范的重要位置进行实时中央监控、实时录像，具有事后查询的功能。通过视频监控系统，对所有进入区域的主要出入口、重要场所的人员及车辆进出情况进行实时观察。对主要生产过程和安全防范的重要位置进行实时观察。闭路电视监控系统以数码方式（H264）记录下所有被观察的现场信息以备案，循环保存时间超过2周。1）系统配置 根据水厂平面布置、监视需求配置视频监控系统。安防系统电源由控制室UPS负责提供。设备包括：前端摄像机、数字硬盘录像机、视频监控主机、视频光端机等。厂区部分视频传输线路采用光纤传输。2）前端332、摄像机位置选择 出入口和辅助出入口、主要道路和围墙设置彩色快球摄像机；门卫室设置1个彩色固定摄像机；综合楼入口设置半球形彩色固定摄像点；室内外监控点安装的防护罩均配置风扇、雨刷、除霜等设备，以利于系统的日常维护和延长系统的使用寿命。（3）门禁系统 为有效管理各生产单体与重要场所的人员进出，配置门禁系统。现场控制器安装在各单体内，用于控制单体范围之内的门禁。现场控制器与系统控制或通信服务器通过TCP/IP进行数据交换。现场控制的门设置读卡器、电动门锁、出门按钮、门状态感知器、闭门器北京市大兴区西红门再生水厂工程可行性研究报告 电气及自控仪表设计 中国市政工程中南设计研究总院有限公司 146 等，333、其中读卡器与区域控制器采用星型或总线连接、电动门锁及出门按钮采用星型连接与区域控制器连接；门状态感知器与读卡器连接或与区域控制器连接。门禁系统能在出现事件时通过网络通讯方式自动向视频监视系统发出要求作出响应的指令，将位于（或临近于）事件发生地点的摄像机、云台调整到预设的预置点位置，将现场情况显示在特定的监视器上。管理软件安装在安防工作站上。（4）电子巡查系统 为有效管理操作值班人员巡视，配置离线式电子巡查系统。该系统是一套智能巡查管理系统，由手持信息采集器（巡更棒）信息钮、下载器和管理软件组成。在厂区需要巡查的地方设置信息钮，巡查人员用手持机接触后，巡查时间将被记录下来，然后通过传输数据线连接计算机，将手持机上的数量下载，通过管理软件来配置巡查人员，巡查点，路线，事件，对手持机采集数据进行分析，对巡查进行计划管理、情况分析、奖惩统计、排班等。信息钮，分别布置在各变配电间、主要工艺设备旁、主