1、马头岗污水处理厂升级改造工程可行性研究报告工程编号：09117W工程设计证书编号：020106-sj等 级：市政公用行业甲级公路行业(公路)甲级建筑行业建筑工程甲级水利行业(城市防洪)甲级郑州市污水净化有限公司天津市市政工程设计研究院编制人员郑州市污水净化有限公司孙依群 梁伟刚 罗中玉 谭云飞、葛庆胜 王民强 闫富杰 王宏武、王小玲 王 华 沈慧霞 胡宗泰、巫 伟 李 亮 魏 明 李 升蒋晚霞 王志辉 李海涛 吴江伟天津市市政工程设计研究院王秀朵 刘 琳 潘留明刘 炜 魏新庆 张 泳张雪梅 郝振明 目录第一章 概述11.1 项目概况11.2 设计依据21.3 工程范围与编制内容31.4 编制原2、则3第二章 项目基础资料52.1 城市概况52.2 建设场地自然与气象条件52.3 供水现状及规划82.4 排水现状及规划102.5 郑州市马头岗污水处理厂概况122.6现状污水处理厂运行情况评述202.7 升级改造工程建设的必要性22第三章 升级改造方案论证243.1 污水厂处理规模243.2 设计水质263.3 工程厂址433.4 污水处理工艺方案论证433.5 污泥处理工艺方案论证533.6 升级改造工艺方案确定56第四章 工程设计584.1工艺设计584.2电气设计644.3自控仪表设计654.4 结构设计664.5主要工程量714.6主要设备清单71第五章 工程投资估算725.1编制3、说明725.2投资估算74第六章 项目管理及实施计划756.1实施原则与步骤756.2主要履行单位的选择756.3项目实施计划766.4实施步骤776.5污水处理厂的运行管理77第七章 进口设备专篇79第八章 工程效益808.1环境效益808.2社会效益808.3经济效益81第九章 环境保护及工程风险分析829.1 项目实施过程中对环境影响及保护措施829.2 完工后的环境影响及保护措施849.3 工程风险分析86第十章 劳动安全卫生及消防8810.1劳动安全卫生8810.2消防92第十一章 结论和建议9411.1结论9411.2建议94附表.：投资估算表第一章 概述1.1 项目概况郑州市马头4、岗污水处理厂位于郑州市107国道以东，贾鲁河以南，马头岗军用机场以西，马林支渠以北。2007年9月竣工投产。马头岗污水处理厂目前的日处理能力30万m3/d，原设计出水标准执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中二级标准，为达到2010年淮河流域污染治理郑州市的责任目标，其中COD、SS出水指标在GB18918-2002的基础上适当提高。随着城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002标准的实施，目前马头岗污水处理厂尾水排放不能全面达到新的国家排放一级B标准的要求。尤其是出水TN值除夏季外，均不能达标排放。出水TP也不能达标排放。为此马头岗污水处理厂的改造势在必行。5、改造后马头岗污水处理厂处理能力仍为30万m3/d，其污染物的排放达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002中一级B标准的要求。1.1.1 项目名称郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程1.1.2 项目主管单位郑州市污水净化有限公司1.1.3 项目地点郑州市马头岗污水处理厂1.1.4 项目范围本工程的主要设计范围为马头岗污水处理厂的升级改造，内容包括污水的生物脱氮除磷处理、化学除磷及污泥处理。并结合改造方案，对现有机电设备、自控系统等进行改造，保证全厂能在安全、高效、可靠的状态下运行。1.1.5 项目建设规模根据郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告和郑州市马头岗污水处理厂工程初步设6、计，郑州市马头岗污水处理厂的近期处理规模为30万m3/日。本次工程是对郑州市马头岗污水处理厂进行升级改造，使其出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）排放标准中的一级B排放标准，因此确定郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程的建设规模仍为30万m3/日。1.1.6 尾水排放水体郑州市马头岗污水处理厂改造工程处理后的出水，就近排入贾鲁河，后经沙颍河最终入淮河。1.2 设计依据1.2.1 编制依据及主要基础资料1、郑州市马头岗污水处理厂工程初步设计文件，天津市市政工程设计研究院，2006年1月。2、郑州市马头岗污水处理厂工程施工图设计文件，天津市市政工程设计研究院，20067、年5月。3、郑州市马头岗污水处理厂调度中心20072009生产周报，郑州市马头岗污水处理厂。4、关于加快省辖市污水处理厂脱氮升级改造工作的通知，豫建函200963号，2009年4月15日。5、郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程设计委托书。6、郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程相关会议纪要，2009年6月25日。7、郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程项目建议书及批复，天津市市政工程设计研究院，2009年6月。8、郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程环境影响报告书及批复，黄河水资源保护科学研究所，2009年10月。1.2.2 采用的主要规范与标准1、室外排水设计规范（GB 50014-2006）2、8、室外给水设计规范（GB50013-2006）3、给水排水设计基本术语标准（GBJ 125-89）4、建筑给水排水设计规范（GB 50015-2003）5、厂矿道路设计规范（GB J22-87）6、泵站设计规范（GB 50265-97）7、污水排入城市下水道水质标准（CJ3082-1999）8、污水综合排放标准（GB8978-1996）9、城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）10、城镇污水处理工程项目建设标准(2001年修订)11、地表水环境质量标准（GB3838-2002）12、建筑设计防火规范（GB50016-2006）13、供配电系统设计规范（GB50052-1995）9、14、10kV及以下变电所设计规范(GB50053-1994)15、低压配电设计规范(GB50054-1995)16、建筑物防雷设计规范（GB50057-1994）（2000年版）1.3 工程范围与编制内容本报告编制范围为郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程，对污水、污泥处理方案进行技术方案比较，提出推荐方案设计。根据郑州市马头岗污水处理厂的处理要求，本工程采用“改良A/A/O或倒置改良A/A/O”工艺，使马头岗污水处理厂出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002中一级B标准的要求。根据本项目的污水特征、建设规模和处理厂的排放标准并充分结合原有的污水污泥处理设施，对污水、污泥处10、理构筑物和必要的附属建筑物的工艺、建筑、结构、电气、自控、仪表、给排水、总图及经济等各专业进行方案设计。1.4 编制原则1、执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。采用的各项参数可靠，保证必要的安全系数。2、根据实际进水水质，新的国家出水排放标准，结合厂内现有工艺流程及总平面布置进行改造方案设计3、积极选用成熟、可靠、高效的先进技术和设备，在确保出水稳定达标的前提下，努力降低工程造价及运行费用。4、改造方案充分考虑到在生产运行中具有较大的灵活性，适应性和耐冲击负荷能力。采用先进、可靠的自动化控制技术，提高污水厂的管理水平，保证污水处理工艺运行在最佳状态。5、充分利用原有构筑11、物和机电设备，并使其适应改造后新污水处理工艺的要求，控制工程投资；6、处理工艺的选择和工程实施应兼顾污水厂正常运转，尽可能减少对排水区域内居民生活的影响。7、充分利用原有污泥处理设备，提高利用率；8、妥善处理、处置污水处理过程中产生的栅渣、污泥，避免二次污染。第二章 项目基础资料2.1 城市概况2.1.1 城市历史特点、地理位置、行政区域划分郑州市是一座具有3500多年历史的文化名城，也是一座以纺织、铝业、煤炭、机械、冶金、食品、化工、建材、轻工为主的综合性工业基地和现代化商贸城市。郑州市位于伏牛山脉向黄淮平原过渡的交接地带，东接南京、济南，西邻西安，北靠石家庄，南接武汉，是一座承东启西、连接12、南北的重要交通枢纽城市。郑州市是河南省的省会，下辖六区(金水区、管城区、中原区、二七区、上街区、邙山区)、五市(巩义市、荥阳市、新密市、新郑市、登封市)、一县(中牟县)以及两个开发区，分别是郑州高新技术开发区和郑州经济技术开发区。2.1.2 城市性质及规模郑州市地处中原腹地，“雄峙中枢，控御险要”，作为省会是河南省政治、经济、文化中心，同时为全国重要的交通、通讯枢纽是新亚欧大陆桥上的重要城市，是国家开放城市和历史文化名城。郑州市已跻身全国综合实力50强、投资硬环境40优、全国综合投资环境前10名和卫生城市行列，是国务院确定的3个商贸中心试点城市之一。据河南城市统计年鉴2005反映2004年的统13、计资料，全市总面积7446平方公里，其中市辖区面积1010平方公里，建成区面积188平方公里；2004年末全市总人口671.15万人，市辖区人口251.72万人。2.2 建设场地自然与气象条件2.2.1 城市自然条件2.2.1.1 地形郑州市位于伏牛山脉向黄淮平原过渡的交接带，地理坐标位于东经1124211414，北纬36163458之间。海拔高度为86136m。地貌特征西南高、东北低，地势由西南向东北逐渐倾斜，坡度一般为0.62。2.2.1.2 城市水系郑州市市内的地表水属淮河流域沙颖河水系，流经该市的天然河流主要有索须河、贾鲁河、贾鲁河支河、东风渠、金水河、熊耳河、七里河、潮河等。索须河：14、由索河和须水两条河汇流而成。索河发源于荥阳石岭寨，北经荥阳城关，过陇海铁路入市区。须河发源于荥阳贾峪北、岵山东麓，经须水、沟赵至古荥乡岔河村与索河汇流，东流至祥云寺入贾鲁河，全长94.5km，流域面积557.9km2，市区段河长18km，河道坡降上陡下缓，上游已建有中型水库3座，控制流域面积247km2。贾鲁河：贾鲁河发源于新密市山区圣水峪一带，全长230km（市区段40km），由南向北流经市郊西南部后，汇入尖岗水库，尖岗水库距市区4km，库容6780万m3，为郑州市备用水源。受气候及人为因素影响，贾鲁河上游自然水量已很小，成为季节性河流。贾鲁河进入郑州市区后，主要的任务是负担农田退水和接纳市15、区各河道汇入的生活、生产废水及雨水排泄，五龙口排水系统的污水排入贾鲁河。贾鲁支河：发源于市区北部南阳寨铁路编组站。经老鸦陈、祭城，在中牟县汇入贾鲁河。流域面积105km2，全长26.69km。该河主要接纳的是市区北部的城市污水及排泄的雨水。东风渠：东风渠原为1958年人工修建的一条引黄灌溉渠道，渠首在市北岗李村东北。向南至市区（白庙）折向东南，在中牟白沙后潘庄入贾鲁河，全长29.4km，流域面积36.1km2。沿途接纳金水河和熊耳河及两侧的工业废水和生活污水。该渠已成为沿途的排洪、排污渠道。金水河：金水河发源于郑州市西南老胡沟，流经13.4km到金海水库入市区，横穿城区12.9km至107国道16、出城，折向北于八里庙入东风渠，全长28.2km，流域面积80.1km2（其中市区段8km2）。市区段在改造前为市区主要的排洪及排污河道，目前已改造为市区的景观河。熊耳河：熊耳河源于市南郊与新郑县交界处的铁三官庙村南。流经市区东南部经航海路至107国道出城在市东郊祭城乡陈岗村汇入东风渠，流域面积75.7km2，全长26.15km（其中市区段长10.37km）。该河主要负责市区东南部地区的泄洪、排涝任务及接纳沿河两岸的生活和工业废水。目前正在进行截流、硬化与绿化等河道综合整治。七里河：七里河源于新郑小桥乡楚家脑村东，流域面积741km2，全长47.23km。在市区以东由东南向东北穿过107国道及陇17、海铁路于王新庄污水处理厂东约1km处汇入东风渠。郑州市王新庄污水处理厂处理后的污水排入七里河。2.2.2 气象郑州市地处北温带，属大陆性季风气候，四季分明，干湿明显，春季干旱多风沙，夏季炎热多雨，秋季凉爽，冬季干冷多风，雨雪稀少。1、气温年平均气温：14.30极端最高气温：43极端最低温度：-17.9年最高气温多出现在7月和8月2、降雨年平均降雨量：640mm24小时降雨量多年平均值：90mm百年一遇24小时降雨量：245mm每年7、8、9三个月的降雨量是全年降雨量的55%3、冻土深度年平均地面结冰达100多天最大冻土深度：180mm地面以下100mm冻结平均为55天4、风向冬季盛行：西偏北、18、东偏北夏季盛行：南偏东春、秋季处于冬、夏季风的过渡阶段5、风速多年最大风速：18m/s年平均风速：3.2m/s2.2.3 工程地质郑州市区属于新生纪第三、第四纪沉积层。地层总趋势自西向东北由薄变厚，从50m1000m以上，在60m以内多为粉质壤土和粉质粘土，东部地区夹杂有淤泥土和淤泥。境内有冲积，洪积形成的黄土丘陵、相对升降、切割造成的沉积阶地，黄河冲积形成的平原和风积作用造成的沙丘区，工程地质条件多样，承载力在70130kpa之间。地震基本烈度为七度。2.2.4 水文地质郑州地处华北地台南缘，秦岭东延部分的嵩箕山前，地表出露地层主要为第四系，地下水类型以松散岩类孔隙水为主。依含水层的埋藏深度19、，岩性特征和开采条件可分为浅层地下水、中深层地下水、深层地下水和超深层地下水四种类型。1、浅层地下水含水层底板埋深小于60m，与大气降水联系密切，补给条件好、易开采，单井出水量30100m3/h，水质较好，是郊区农业用水的主要水源。2、中深层地下水含水层顶、底板埋深在60350m之间，含水层主要为中、上更新统和下更新统及上第三系，平均厚度54m，主要有浅层水越流补给和侧向迳流补给，具承压性。该层水是市区工业及生活用水的主要开采含水层，单井出水量6080m3/h。3、深层地下水含水层埋藏深度为350800m，厚70155m，含水层岩组为上第三系上部的中、粗砂，单井出水量1321m3/h，此层含水20、层的水质较好，锶和偏硅酸含量较高，可以作为饮用和天然矿泉水来开发。4、超深层地下水含水层埋藏深度大于800m，含水层岩性主要为上第三系下部的砂砾石层，多为半胶结，厚50100m，单井出水量0.24.5m3/h.m，水温4052，锶和偏硅酸含量亦较高，为珍贵的地热矿泉水资源。2.3 供水现状及规划2.3.1 供水现状2.3.1.1 供水概况郑州市目前供水系统主要有两部分组成：一部分是由郑州市自来水公司供给，水源有地下水和地面水，主要是供市区居民的生活用水和部分工业用水。另一部分是企业自备水源，水源全部为地下水，主要是工业用水和企业内的生活用水。郑州市现状地下水开采深度100m以下，处于超采状态。21、目前，郑州市自来水公司有地表水厂2座，其中柿园水厂位于市区的西部，日供水能力37万m3；白庙水厂位于市区的北部，日供水能力36万m3。地下水水厂三座，其中石佛水厂位于市区西北部，日供水能力10万m3；东周水厂位于市区东部，日供水能力20万m3；井水厂日供水能力5万m3。企事业自备井水源供水能力16万m3/d。郑州市供水厂现状供水能力见表2.3-1。表2.3-1 郑州市现状供水能力表水厂水源名称供水能力（万m3/d）水厂水源位置柿园水厂37市区西部（黄河水）白庙水厂36市区北部（黄河水）石佛水厂10市区西北部95滩（地下水）东周水厂20市区东部（东郊水源地下水）井水厂5地下水自备水源16企业内（22、地下水）合计1242.3.1.2 现状供水量根据自来水公司、节水办现状资料统计，郑州市现状日平均总供水量为64.2268.64万m3，自备水源日平均供水量为5.569.64万m3。郑州市现状供水量见表2.3-2。表2.3-2 20032008年郑州市现状供水量表(平均日)年 份供水量水源目项供水量20032004 2005200620072008自来水公司供水量（万m3/d）58.0059.0058.9259.1861.865.17自备水源供水量（万m3/d）6.805.563.355.55.895.21总供水量（万m3/d）64.8064.5662.2764.6867.6970.38由表2.23、3-2可以看出，20032005年供水量稳中有降，20062008年供水量有所提高。20032005年间工业发展速度减缓、原有企业部分设备更新、改造、产业结构调整、加之节约用水宣传力度的加大、企业和居民节水意识不断增强是用水量减少的主要原因。近两年来，随着城区人口的增加及社会经济的快速发展，总供水量较前几年有一定程度增加。2.3.2 供水规划2010年郑州市区规划总供水能力为170万m3/d，具体见表2.3-3。表2.3-3 2010年郑州市规划供水量表水源水量（万m3/d）备注地表水柿园水厂40黄河水白庙水厂40黄河水贾砦水厂25南水北调小计105地下水石佛水厂1595滩地下水东周水厂20北24、郊水源地市区井水厂10市区地下水企事业单位自备水源16市区地下水外围组团井水4市区地下水小计65合计1702.4 排水现状及规划郑州市污水管网除老市区部分为雨、污合流制外，其它均为雨、污分流制。2003年郑州市共有排水管道总长1121.79km，其中污水管道563.34km。郑州市中心组团规划排水系统由王新庄排水系统、五龙口排水系统和马头岗排水系统三大排水系统组成，现已基本形成规模。1、王新庄污水排放系统王新庄污水排放系统，包括原东干管系统和南干管系统，该系统主要收集金水路、中原路以南的生活污水和工业废水，服务面积约102km2。该区主要是生活居住区及行政办公区、生活污水量约占全市污水系统的525、5%。污水管道管径d300d3000mm，接入王新庄污水处理厂的入厂总干管为d2600d3000mm，系统内污水经二级处理后排入七里河内。2、五龙口排水系统五龙口排水系统包括西流湖污水截流系统和桐柏路干管系统，分别由d1300mm、d1200mm管道排入五龙口泵站。该系统服务范围为桐柏路、嵩山北路（西站路以北）、朱屯东路以西，航海路以北，西环路以东区域，服务范围约27km2。该区为郑州市的工业聚集区，区内污水管网规模已形成，五龙口污水处理厂通水后，系统内的污水经二级处理，在郑州北郊老鸦陈村附近排入贾鲁河。3、马头岗排水系统（1）马头岗排水系统包括以下六个排水系统。a、张花庄排水系统：张花庄排水26、系统包括污水北干管和丰产路干管，该系统服务范围为金水路以北、农科路以南、未来大道、107国道以西、铁路枢纽北站以东，服务面积约22.6km2。该区主要是生活居住区及行政办公区，生活污水量约占总污水量的55%。污水管道管径为d300d1400mm。该区管网已形成并具一定的规模。 b、北三环路排水系统：该系统服务范围为南阳路以东，农业路以北，北三环路以南，107国道以西，服务面积约18.3km2，该系统主要包括北三环路污水干管，管径d600d1600mm；文化路污水干管，管径d600d1000mm；东风路污水干管，管径d600d700mm；花园路污水干管，管径d800mm；经三路污水干管，管径d727、00mm。区域内污水管网已基本形成，目前经107国道d1600mm污水管溢流至沙花干沟内。c、沙门路排水系统：高皇路以东，107国道以西，北三环路以北，沙门路以南区域，服务面积约3km2，该系统主要为沙门路污水干管，管径d800mm；花园路污水管，管径d500d600mm。区域内污水管网待完善，目前经107国道d1600mm污水管溢流至沙花干沟内。d、北绕城公路排水系统：包括高皇路以西部分（郑邙公路以东，北三环以北，北绕城公路以南）与高皇路以东部分（郑邙公路以东， 沙门路以北，北绕城公路以南），服务面积25.4km2。该系统主要包括北绕城公路污水干管，管径d600d1500mm；新柳路污水干管28、，管径d1200mm；同庆路污水干管，管径d1000mm。因该区域尚属规划区，污水管网均未敷设。随市区向北扩展，该区域污水管网需逐步完善。e、桥南新区排水系统：包括贾鲁河以北，北郊环路以南，107国道以西，东风渠以东区域，服务面积13km2。该系统现有香山路污水干管，管径d800mm；花园路污水管，管径d500d600mm；迎宾路污水管，管径d500d800mm。贾鲁河北岸在建污水临时提升泵站一座。f、龙湖西区排水系统：南北运河以西，107国道以东，东风路与连霍路高速公路之间的区域，服务面积约10km2，该区域属规划建设区域，目前该区域总体规划正在进行。（2）马头岗系统内现状泵站a、张花庄污水29、泵站：设计规模20万m3/d，由于郑东新区开发建设的需要，该泵站需迁移改造。b、沙花干沟临时污水泵站：设计规模20万m3/d，主要解决北三环路污水干管污水临时排放出路，污水经提升后未经处理就近排入沙花干沟内。c、桥南新区临时泵站：设计规模5万m3/d，主要解决桥南新区污水排放出路。2.5 郑州市马头岗污水处理厂概况郑州市马头岗污水处理厂是郑州市继郑州市王新庄污水处理厂和郑州市五龙口污水处理厂后建设的第三座大型城市污水处理厂，位于郑州市107国道与贾鲁河交叉口东南角处。郑州市马头岗污水污水处理厂总占地面积305581.75m2，处理规模为30万m3/日，出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB30、18918-2002)水污染物排放基本控制项目中的二级排放标准。工程概算总投资62391.41万元。2.5.1 设计规模郑州市马头岗污水处理厂建设规模为30万m3/d，总变化系数为1.3。2.5.2 设计进出水水质郑州市马头岗污水处理厂设计进出水水质见表2.5-1。表2.5-1 设计进出水水质主要指标一览表项目BOD5CODSSNH3-NTP进水水质（mg/L）220480350557.0出水水质（mg/L）2080302032.5.3 工艺流程郑州市马头岗污水处理厂工程污水处理采用具有良好除磷脱氮功能的UCT工艺，污泥处理采用“机械浓缩+机械脱水”工艺，其工艺流程图见2.5-1。进水粗格栅及31、进水泵房细格栅及漩流沉砂池厌氧段初沉池二沉池紫外消毒渠鼓风机房栅渣压榨栅渣外运分砂机沉砂外运剩余污泥回流污泥初沉污泥贾鲁河浓缩机房脱水机房泥饼外运贮泥池贮泥池缺氧段好氧段好氧回流缺氧回流图2.5-1 马头岗污水处理厂处理工艺流程图2.5.4 厂区总体设计郑州市马头岗污水处理厂总平面按近期30万m3/日处理规模布置，厂区总占地面积305581.75平方米，并考虑远期用地规划。污水处理厂总出水排入厂区北侧的贾鲁河，贾鲁河20年一遇的洪水位为86.08m，50年一遇的洪水位为88.42m，最终确定污水处理厂厂区设计平均高程为88.50m（黄海高程）。污水处理厂生产区按照生产性能分为预处理区、污水处理32、区和污泥处理区和生活区以及辅助生产区四大部分。1、预处理区预处理区位于厂区西北侧，进厂管线由厂区西北侧进入厂内预处理区，预处理区包括速闭闸井、粗格栅、提升泵房、细格栅、沉砂池及计量槽，该区内栅渣及沉砂均在本区内进行处理。2、污水处理区污水处理区位于厂区的中部，主要构筑物自西向东按工艺流程排列，依次布置初沉池、生物反应池、二沉池配水井、二沉池、紫外消毒池等。3、污泥处理区污泥处理区位于厂区的西侧，主要构筑物包括贮泥池、污泥浓缩脱水机房、。4、生活区以及辅助生产区生活区以及辅助生产区位于厂区的东侧，内有办公、化验、控制中心、食堂、倒班宿舍等附属建筑及生产管理用房，如机修车间、仓库、车库、再生水系统33、等。2.5.5 工艺设计2.5.5.1 污水处理部分工艺设计1、粗格栅及进水泵房进水提升泵房由进水前池和集水池组成。进水管为d2400mm的砼管，在提升泵房的总入口处设置一矩形速闭闸，在厂内两路电源发生故障时，可以靠重力自动关闭。在进水前池内设置了6道栅条间隙为20mm、栅宽为1.5m的钢丝绳牵引式格栅除污机。在集水池内设置进水提升泵，提升泵采用潜水排污泵，共设7台（5用2备,其中一台库房备用，土建设计为6个泵位）潜水泵。单泵流量Q3250m3/h， 扬程H21.0m2、细格栅及旋流沉砂池细格栅采用转鼓细格栅，共设置7套，转鼓直径1.8m，栅条间距6mm。沉砂池采用比氏旋流沉砂池，共设置4座，34、每座直径为6.0m，停留时间58s。当一座故障时，其余3座可保证承担全部负荷，停留时间为43s。提砂采用气提的方式，罗茨鼓风机和砂水分离器的配置采用与沉砂池一对一的布置方式。另外在沉砂池出砂管与砂水分离器之间设置气液隔离罐，利于砂水分离。3、计量槽进水计量设置4条巴氏计量槽，单座喉口宽度1.0m，设置超声波流量计计量。为提高计量精度，选用成品玻璃钢材质作为流槽。4、初沉池全厂共设4座直径40m的中心进水周边出水的辐流式沉淀池。表面水力负荷为3.23m3/m2h，停留时间1.24h，池边有效水深4.3米，超高0.3m。采用单条集水渠双侧三角堰出水，在内侧设置浮渣挡板和浮渣斗。刮泥机为半桥式周边传35、动刮泥机，单机功率4.0kW。5、生物反应池全厂设四组UCT反应池，厌氧池总池容36662 m3，缺氧池总池容39798m3，好氧池总池容153850m3(其中机动段为28512 m3)，总池容为230310m3。设计产泥系数0.91，反应池MLSS为3.0g/L，泥龄12d，其中缺氧泥龄为2.5d，好氧泥龄为9.5d。污泥负荷0.104kgBOD/kgMLSSd，设计水温12，有效水深6.0m。二沉污泥回流比50100，缺氧到厌氧的回流比为150，好氧到缺氧的回流比为150。厌氧区MLSS为1.8g/L。全厂剩余污泥量为39585kg/d（平均日平均时），气水比7.6：1。单组反应池设备设置36、如下：厌氧池和缺氧池为循环流池型，厌氧池内设直径2.2m的低速推进器8台，单机功率3.0kW，缺氧池内设直径2.2m的低速推进器8台,单机功率4.0kW。好氧池为推流式池型，其中机动段安装8套直径650mm的高速搅拌器，单机功率5.0kW，安装方向与水流方向相反，同时安装橡胶膜微孔曝气器1757套直径300mm,单盘曝气量3.0m3/h，好氧段中安装刚玉微孔曝气器9618套直径300mm，单盘曝气量3.0m3/h。曝气器采用渐减曝气的布置方式。5个廊道大致比例为：15：25：25：20：15。其中好氧区每条廊道设置单独的空气管道，便于空气量的细致调节，达到节能的效果。缺氧到厌氧的回流采用潜水轴37、流泵，设置3台，单台流量1875m3/h，扬程1.0m，电机功率15kW。好氧到缺氧的回流也采用潜水轴流泵，设置3台，单台流量1875m3/h，扬程1.0m，电机功率15kW。进水点设置了3处，外回流点设置2处，好氧回流点设置2处，所有多配水点的输送均采用渠道的方式配水，设置配水可调堰，通过各堰门的不同的组合，可调成不同功效的处理工艺。6、二沉池配水井2座圆形二沉池配水井，将来自生物反应池的污水按系列均匀地分配至每座二沉池，每座内设4套3500800mm双吊点调节堰门。7、二沉池全厂设8座直径为45m二沉池，分为两组。采用周边进水周边出水的辐流式沉淀池。表面水力负荷为1.28m3/m2h，池边38、水深4.5米，超高0.5m。单条集水渠单侧三角堰出水，在内侧设置浮渣挡板和浮渣斗。吸泥机为半桥式周边传动单管吸泥机，单机功率0.55kW。8、污泥泵房全厂设4座回流剩余污泥泵房，与反应池一一对应。每座泵房设4台污泥回流泵，采用潜水轴流泵，单台流量940m3/h，扬程6.0m，电机功率16kW。开启2台泵时，回流比为50%；开启3台泵时，回流比为75%；开启4台泵时，回流比为100%。每座泵房设一台剩余污泥泵，采用潜污泵，单台流量96m3/h，扬程14m，电机功率6kW。全厂冷备用1台剩余污泥泵。在泵房前池内设一台潜水搅拌器，防止污泥沉淀，搅拌器的功率为3kW，叶轮直径400mm。9、鼓风机房全39、厂设一座鼓风机房，内设8台带有隔音罩的单级高速离心鼓风机（6用2备），单机风量20000Nm3/h,风压为0.72bar，电机功率500kW。鼓风机进气的取风口设计为高位取风，距室外地面12m，同时每台鼓风机又设置了一套卷帘过滤器，过滤器的过气量Q=25000m3/h，压降小于0.02bar，功率0.55kW。鼓风机采用油冷却。设计在侧墙设置了8套轴流风机，在屋顶设置了4套屋顶风机，通过强制对流通风的方式对室内进行换风。 10、消毒单元采用紫外消毒的方式，紫外穿透率：65，有效剂量16,000Ws/cm2（灯管达到寿命末期时）。共2条渠道，安装两个模块组，每个模块组含有32个模块，每个模块8根40、灯管，共512根灯管。采用低压高强紫外灯管，单根灯管的功率为250W。2.5.5.2污泥处理部分工艺设计本工程经污水处理后产生的干污泥总量为92085kg/d。其中包括：初沉污泥量：52500kg/d，含水率为96%；剩余污泥量：39585kg/d，含水率为99.2%。1、初沉污泥泵房初沉池的排泥方式为间歇排泥，单池每天排泥时间68小时。全厂设置2座初沉污泥泵房，每座泵房对应2座初沉池。每座泵房内设两台污泥单螺杆泵（1用1备），单台流量108m3/h,出口压力2kg/cm2,电机功率15kW。2、污泥浓缩脱水机房（一）浓缩系统污泥浓缩采用5套螺压式污泥浓缩机（4用1备），单机处理量100m3/41、h,每天工作16h， 电机功率3.5kW。每套浓缩机分别配套1台进料泵和1台出料泵。进出料泵均选用单螺杆泵。进料泵单泵流量Q=80-100m3/h，出口压力2kg/cm2,电机功率15kW。出料泵单泵流量Q=15-20m3/h，出口压力2kg/cm2,电机功率5.5kW。絮凝剂选用聚丙烯酰胺，按4gPAM/kgDS计算，配药浓度0.2，药液经二次稀释至0.1。（二）脱水系统消化后的污泥脱水采用4套离心式污泥脱水机（3用1备），单机处理量70m3/h, 每天工作12h ，电机功率140kW。每套脱水机配套1台进料泵。进料泵选用单螺杆泵，单泵流量Q=50-80m3/h，出口压力4kg/cm2,电机42、功率18.5kW。絮凝剂选用聚丙烯酰胺，按5gPAM/kgDS计算，配药浓度0.5，药液经二次稀释至0.1。2.5.6 电气设计1、供电电源马头岗污水处理厂原设计为二级负荷，采用10kV双电源供电。可以做到电力线路或变压器出现一般性故障不中断供电或能迅速恢复供电，保证马头岗污水处理厂的可靠、稳定运行。2、变电站及变压器的设置污水处理厂内负荷中心部位设10kV总变配电站一座，用于为10kV鼓风机及三座分变电站供电。全厂（30万吨/天处理规模）用电设备安装容量为10822kW（其中包括8台500kW的10kV电机拖动的鼓风机），工作容量为8510kW，计算功率为7070kW，其中低压计算负荷约4443、56kW。在全厂范围内建造了三座10/0.4kV变电站，包括一座总变配电站和两座分变电站。总变配电站与鼓风机房相邻，负责鼓风机房、回流泵房、曝气池、二沉池等供电。低压计算负荷为1542kW，设两台10/0.4kV 1250kVA变压器，变压器的运行方式为同时运行，互为备用，变压器运行在高效率区，负载率为63%，故障保证率为81%。总变配电站主接线采用单母线分段接线，两段母线设8台10kV的500 kW鼓风机馈线柜。10kV电源经总变配电站向各分变电站及鼓风机电机提供10kV电源。第一分变电站与进水泵房相邻，向进水泵房、旋流沉砂池、初沉池、初沉污泥泵房、浓缩脱水机房等供电。计算负荷为2324kW44、，设两台10/0.4kV 2000kVA变压器，变压器的运行方式为同时运行，互为备用，变压器运行在高效率区，负载率为60%，故障保证率为83%。0.4kV配电系统采用单母线分段接线。第二分变电站与厂区雨水泵房相邻，负责综合楼及生活区中水回用、紫外消毒间、深井泵房、雨水泵房等供电。计算负荷为774kW，设两台10/0.4kV 630kVA变压器，变压器的运行方式为同时运行，互为备用，变压器运行在高效率区，负载率为62%，故障保证率为82%。0.4kV配电系统采用单母线分段接线。3、低压配电系统低压配电由两级组成，一级为分变电站的低压配电，采用的间隔式低压配电柜。对设备比较集中的地区，如：回流污泥45、泵房，浓缩脱水机房等设二级配电。二级配电采用固定式动力配电箱。使整个配电系统经济合理，有利运行管理。4、无功补偿污水处理厂内的无功补偿采用集中补偿，10kV及0.4kV分别设自动无功补偿装置。5、计量本厂采用高供高计的计量方式，总计量装置设在10kV总变配电间内专用计量屏内。6、防雷与接地接地采用TN-S制的接地方式，10/0.4kV 变电所的集中接地采用共同接地装置，接地电阻4，馈线进构筑物处均设重复接地装置，接地电阻10。防雷保护防雷保护考虑防直击雷和防雷电波侵入二种措施。厂内构筑物按照国标GB50057-94“建筑物防雷设计规范”要求，考虑防止大气过电压的防直击雷的防护设施。在仪表及计算46、机自动控制系统，必须设置防止感应过电压的设施。防直击雷保护污水处理厂构筑物的年预计雷击次数0.06按三类防雷建筑物保护，设置避雷装置，接闪器采用避雷带，并充分利用构筑物的钢筋混凝土柱内主钢筋为引下线，利用基础钢筋网作自然接地体，工作接地、保护接地与防雷接地共用接地装置，接地电阻1。防感应雷保护10kV进线、母排及出线回路装设避雷器防止过电压；0.4kV进线处均安装防电浪涌保护器，以减小雷电波的侵入危害。10kV电机中性点可抽头的接1只氧化锌避雷器防止过电压，架空线入户前加装避雷器装置。7、电缆的选择及电缆敷设厂区的电力电缆选用的是YJV型交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套铜芯电缆，控制电缆选用的是K47、VV型电缆。厂区内的电缆敷设采用电缆沟敷设与直埋敷设相结合的形式。2.5.7 自控设计为保证污水处理过程的安全性、可靠性和生产的连续性，污水处理厂的控制系统采用集散型控制系统，设置了中央控制室及分控站。分控站主要负责对所管辖区域内主要工艺设备的自动监控和对生产过程的工艺参数进行数据采集，中央控制室可以对全厂整个生产过程及工艺流程进行监视。污水处理厂还设置了闭路电视监控系统，通过安装在厂区及车间内的摄像头，可以观测全厂的动态。1、自控系统目前污水处理厂自控系统采用计算机和PLC组成的集散型分布控制系统，网络结构采用快速环状以太网结构。由中央控制室的监控工作站及四座分控站组成。中央控制室设置一套监48、控工作站，用于对污水处理厂的工艺过程进行集中管理。根据全厂工艺流程的需要，现设置了四座分控站，包括预处理分控、水区分控站、泥区分控站及再生水分控站。目前各分控站运行正常。2、视频监控系统为了监视设备运行情况和生产情况，污水处理厂现设置了11个摄像机，分别安装在预处理、水区、泥区及厂前区等等。目前视频监控系统工作正常。3、仪表根据污水处理的工艺流程，厂内相应部位设置有检测仪表。目前仪表基本工作正常。2.6现状污水处理厂运行情况评述现状马头岗污水处理厂采用除磷脱氮UCT工艺，处理效果良好，综上所述，按照目前进水水质，现有生物反应池可以有效去除COD、BOD5、SS、NH3-N等污染物，基本达到一级49、B标准，尤其是生物除磷效果较好。由于原工艺没有足够的脱氮功能，因此，本次升级改造的目的是在满足原有生化效率的前提下，增加脱氮除磷功能。目前预处理设施运行情况良好，设备完好无损害，本次升级改造工程不考虑设备更换。初沉池、初沉污泥泵房运行良好，由于实际进水SS平均值已达到甚至高于400mg/L，实际进水比原设计值350mg/L高出近40%，初沉污泥量比原设计值有所增加。可通过调整现有初沉污泥泵运行时间解决初沉污泥量增加带来的问题。目前全厂生物反应池按两种方式运行：1、2系列按倒置A/A/O方式运行，3、4系列按倒置UCT方式运行，根据运行方反馈，在进水水量、水质负荷稳定前提下，两种运行方式均可以保50、证出水水质满足原设计出水指标，达标排放。但当进水水量、水质负荷提高时，从实际运行效果显示，倒置A/A/O工艺更耐冲击负荷，保证处理效果。根据实际运行情况，4座反应池机动段曝气头膜片孔隙过小，阻力偏大，不能满足作为好氧段时的供氧要求，因此本次升级改造须将所有膜片进行更换。另外考虑到池子放空后清洗，需在生物池中增加回用水管道。按照升级改造后的设计进出水指标要求，分析20082009年的实际运行数据，其中BOD5、COD、SS实际出水均满足升级改造后的出水一级B标准，但出水NH3-N、TN在冬季运行时出水指标偏高，TP出水指标变化幅度较大为此本次生物池改造的关键点是：在总池容不变的情况下调整各区间分51、配，增加缺氧段池容，减少厌氧段池容，同时还应保证冬季好氧段池容，考虑到脱氮除磷是一对矛盾的主体，在确保全年出水NH3-N、TN达标排放的前提下，尾水增加化学除磷设施，同时确保全年出水TP达标排放。因此除生物池改造外，还需新建化学除磷加药间。8座二沉池运行情况良好，建议通过调整运行工况提高底泥浓度，在回流比不变的前提下，提高生物反应池混合液浓度，以达到提高生物反应池处理能力。鼓风机房运行情况良好，且生物池升级改造后供氧充足。由于污泥量增加，现有的污泥系统处理能力无法满足要求，建议新增污泥浓缩机房及其配套的设施。表2.6-1马头岗污水处理厂构筑物现状表序号名称设计参数运行情况改造内容1粗格栅及进水52、泵房7台泵（5用2备）单泵3250m3/h，扬程21.0m良好无2细格栅及沉砂池转鼓格栅7台1800沉砂池4座，直径6.0m良好无3进水计量槽喉口宽度：1.0m良好无4初沉池共4座，直径40m表面负荷：3.23m3/m2.h良好无5生物反应池共4座，总池容39798m3污泥浓度3.0g/L，泥龄12天，设计水温12，产泥系数：0.91kgBOD5/kg.SS.d良好池体改造增加设备6污泥泵房共4座，每座4台泵单台流量940m3/h，扬程6.0m，回流比50100良好无7鼓风机房高速离心鼓风机8台（6用2备）单机风量20000Nm3/h,风压为0.72bar，良好无8二沉池共8座，直径45m表面53、负荷：1.28m3/m2.hr良好无9紫外消毒池良好无10初沉污泥泵房共2座，单台流量108m3/h,出口压力2kg/cm2良好无11污泥浓缩脱水机房5套螺压浓缩机（4用1备），4套离心脱水机（3用1备）浓缩能力不足增加制药设备新建浓缩机房2.7 升级改造工程建设的必要性2.7.1 实施本项目是控制沙颍河流域污染的需要沙颍河是淮河水系中第一大支流，全长580公里，流域面积39640平方公里。十余年来，河两岸工农业发展迅速，各种“小造纸”、“小皮革”、“小硫酸”和“小化工”等遍地开花，大量污水未经处理直接排放进入沙颍河，使河道严重污染。目前，1958年修建的蓄水容量1亿立方米的水闸已成为一个拦污54、纳垢的屏障。马头岗污水处理厂的出水直接排放到贾鲁河，而贾鲁河是沙颍河的主要支流，其水质将直接影响到沙颍河河水水质。目前，贾鲁河是一条纳污河流，在一般年份河道内水的流动性较差，自净能力降低，环境容量很小，同时两岸人口密集，环境压力大，沿岸有许多以农产品加工为主的工业，比如造纸、酿造、食品加工，这些高耗水、高污染的行业，绝大多数没有任何污染回收措施，污染物大量向河内排放。如马头岗污水处理厂出水仍执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）二级排放标准，虽然在一定程度上可以改善贾鲁河河水水质，但其对减轻沙颍河流域水环境污染作用不是很明显。并且2000年郑州市辖淮河流域CODCr、氨氮55、排放量分别为60621吨/年、10159吨/年，到2005年郑州市提出辖淮河流域的COD、氨氮排放量要控制在28840吨/年、7913吨/年。为达到上述目标，通过削减污水处理厂污染负荷是十分必要的。2.7.2 实施本项目是改善人民生活环境的需要1、实施本项目是保护郑州市饮用水水源的需要目前，地下水是郑州市生产和生活用水的水源之一，占总供水量的1/3，并且市域内河流水体为地下水源的主要补给水源。而遭受了污染的地面水将导致地下水的污染。目前郑州市市区的部分浅层地下水和中深层地下水已受到明显的污染。虽然目前污染尚未波及到深层地下水，但是一旦出现深层地下水污染，将不可逆转，难以消除，将会使郑州市失去保56、贵的地下水资源。该项目建成后，城市污水经深度处理后污染物大量减少，将会大大降低该流域河道污染负荷，河水水质逐渐好转，地下水源在一定程度也得到保障。2、实施本项目是避免水环境出现富营养化需要由于人类生产活动中大量使用化肥，大量未被作物吸收利用的N、P等营养物质大量进入河流、湖泊、海湾等缓流水域，引起不良藻类和其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧含量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡，造成水体富营养化。而城市污水处理厂进水N、P含量较高，经过二级处理后仅BOD5、SS等指标去除率较高，仍有大量的N、P最终排入河道，成为河道出现富营养化条件之一。该项目建成后，由于出水指标的提高，排入水体内的N、P等57、营养物质大大减少，河道的水质得到改善，出现富营养化的几率将会减少。马头岗污水处理厂2007年末竣工投产运行至今，根据2007年至2009年生产周报进、出水质数据统计显示，实际进水水质数值较原设计值有提高。致使污水处理厂现有的污水及污泥处理系统能力已无法满足运行要求，出水水质NH4-N值除夏季外，均无法达标排放。随着城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002一级B标准的实施，马头岗污水处理厂的目前出水水质TN、TP指标无法满足新标准的要求。为了使马头岗污水处理厂的尾水能够全面达标排放，对现有处理工艺的改造势在必行。第三章 升级改造方案论证3.1 污水厂处理规模3.1.1污水厂服务范围马58、头岗污水处理厂服务范围大致是：郑州市金水路以北，京广铁路、沙口路以东，北郊环路以南，郑东新区金水河、龙湖南北运河以西。服务面积包括环城快速路以内40.9km2，环城快速路以外51.4km2，共计约92.3平方公里。3.1.2现状污水量根据马头岗污水处理厂提供的20072009年生产周报，污水处理厂现状运行水量（年平均日处理量）在设计值范围内。具体数据见表3.1-1、图3.1-1至图3.1-3。从图3.1-2中可以看出，处理水量最大值出现在7月份某周，并且超过设计值30万吨/日，最小值出现在2月初，分析原因为7月份时人们生活用水量较大，雨水量大所致。表3.1-1马头岗污水处理厂现状水量表 年份259、00720082009平均日水量（万m3/d）22.727.926.4图3.1-1 2007年度处理水量图图3.1-2 2008年度处理水量图图3.1-3 2009年度处理水量图3.1.3 建设规模确定根据郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告和郑州市马头岗污水处理厂工程初步设计，确定的郑州市马头岗污水处理厂的近期处理规模为30万m3/日。本次工程是对郑州市马头岗污水处理厂进行升级改造，使其出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）排放标准中的一级B排放标准，在充分结合马头岗污水处理厂现有处理规模的基础上，综合考虑马头岗排水系统现状污水量、最终确定郑州市马头岗污水处60、理厂升级改造工程的建设规模仍为30万m3/日，K总=1.3。3.2 设计水质3.2.1 进水水质3.2.1.1原设计进水水质根据郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告，马头岗污水处理厂原设计进水水质见表3.2-1。 表3.2-1马头岗污水处理厂原设计进水水质表 项目BOD5CODSSNH3-NTP水质（mg/L）220480350557.03.2.1.2 实际进水水质进水水质的变化对污水厂的运行有着至关重要的影响，直接关系到整个污水厂的运行情况，特别关系到出水水质能否达标。经过对2007年至2009年的运行监测资料的分析，发现进水水质与原设计值之间基本相符（见表3.2-2至表3.2-5）。从61、2007年2009年的实际进厂水质监测记录中（如表3.2-6）其均值为BOD5 214.8mg/L、CODCr 393.5mg/L、SS 360.5mg/L、NH3-N 38.3mg/L、TN52.2mg/L 、TP 6.8mg/L，除NH3-N、TN外，其它基本与原设计相符。马头岗污水厂从2007年下半年建成运行至今，统计数据显示BOD5、CODCr、SS、NH3-N、TP、TN的最高值多出现在每年的3、4月份，最低值多出现在7月，相比较其他季节，夏季数值偏低。分析认为夏季人们生活用水量较大，雨水量大，气温较高，污染物的相对浓度较低。其它时间各项进水指标差异不大，2007年2009年污水厂进62、水各项指标分析图见图3.2-1至图3.2-18。从20072009年的统计数据显示，马头岗污水处理厂主要进水指标月平均值范围为：BOD5：128.8353.8mg/LCODcr：295514.3mg/LSS：249.5520.8mg/LNH3-N：29.345.6mg/LTP：4.811.6mg/LTN：37.260.3mg/L表3.2-2 2007-2009年进水水质年平均值汇总表项目年份BOD5(mg/L)CODcr(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)TN(mg/L)2007全年平均195.9379.7323.940.4654.72008全年平均195.73663、5.7351.737.46.347.92009全年平均252.943540637.1853.93.2.1.3 升级改造进水水质从20072009年马头岗污水处理厂进水水质平均值来看，BOD5、SS和TP均有上升趋势。通过对实际进水水质进行保证率分析（表3.2-7），结合污水排入城市下水道水质标准（CJ30821999），确定本次改造工程的设计进水水质指标。根据2007-2009年度进水水质实测资料分析，从表3.2-7中2008年度数据可以看出，BOD5在250mg/L时保证率达到0.8654，而2007年度及2009年度时均低于此值，考虑到实际进水BOD5值越高越有助于生物处理效果，所以本次进64、水水质BOD5选择250mg/L；CODcr原设计值为480mg/L，2007年度及2008年度的保证率均为0.9以上，所以保持原设计值不变即可；SS值与原来设计值出入较大，原设计值350mg/L时保证率均低于0.7，2008年度375mg/L时保证率达到0.88左右，但2007年度和2009年度相应保证率均较低，结合城市下水道排放标准中SS最高浓度考虑，确定本次改造进水水质SS值为400mg/L；NH3-N为45mg/L时3年度保证率分别为0.9412、0.8654、0.9412，所以选择45mg/L为本次改造进水水质NH3-N浓度；2007年度、2008年度TP浓度为7.6mg/L就可达到65、85%左右，而2009年度水质TP很不稳定，综合考虑选择8mg/L为TP进水浓度；2008年度TN在54mg/L时保证率可达85%左右，而2007年度60mg/L时保证率达到83%，2009年度62mg/L时保证率达到82%，考虑2009年度TN浓度较高时为3、4月份，而进水水质设计值均为最低温度时的值，所以3、4月份时相对有一定得安全系数，综合考虑选择60mg/L为改造后的进水TN浓度。所以，本次改造方案进水水质见表3.2-8。表3.2-8 马头岗污水处理厂设计进水水质表项目BOD5CODSSNH3-NTNTP水质（mg/L）25048040045608.0表3.2-3 码头岗污水处理厂2066、07年进出水水质月数据表月份水量万吨BOD5(mg/L)COD(mg/L)SS (mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)TN(mg/L)进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水9418128.86312.147.1249.517.337.936.15.12.852.945.710614.81856.8366.635257.811.939.725.15.52.751.938.411892258.610.4428.233.1381.48.442.120.36.61.760.328.812782211.210.141230.54078.841.729.96.60.753.635小计67、2706.8最大值258.610.4428.247.140717.342.136.16.62.860.345.7最小值128.86312.130.5249.58.437.920.35.10.751.928.8均值195.98.3379.736.4323.911.640.427.96254.737原设计值22020480803503055207.03.0均值合格评价达标达标达标达标达标达标达标超标达标达标GB 18918-20022060208120均值合格评价达标达标达标超标超标超标表3.2-4 码头岗污水处理厂2008年进出水水质月数据表月份水量万吨BOD5(mg/L)COD(mg/L)SS68、 (mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)TN(mg/L)进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水1932223.49.6381.826.2318.894033.15.60.348.235.72696.4174.511375.528.33208.238.729.66.20.251.336.93753.6222.59.1434.827442.59.545.61.67.10.657.617.44768256.85.2467.328.5520.8845.517.31.354.215.451013.9195.43.8377.224.2436.26.940.20.87.21.250.269、14.46811.6150.8231822.4318.86.6350.66.21.14314.771064.2138.82.1298.817.8301.86.629.30.44.81.637.214.78802.71652.229521279.36.933.50.45.12.14115.39826.41972.133122.7301.87.734.40.55.71.643.61710917.4164.82.131420.6290.47.236.70.55.72.345.819.611785.7252.82.540624384.57.834.318.3152.719.212778.1206.3870、.7388.829.9305.37.736.14.26.51.850.119.2小计10150最大值256.811467.329.9520.89.545.633.18.32.357.636.9最小值138.8229517.8279.36.629.30.44.80.237.214.4均值195.75365.724.4351.77.737.46.16.31.347.920原设计值22020480803503055207.03.0均值合格评价达标达标达标达标超标达标达标达标达标达标GB 18918-20022060208120均值合格评价达标达标达标达标超标达标表3.2-5 码头岗污水处理厂200971、年进出水水质月数据表月份水量万吨BOD5(mg/L)COD(mg/L)SS (mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)TN(mg/L)进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水1885.6165.411375.835.1314.69.633.612.15.51.447.920.92743.218910.6436934.5349.3834.9146.70.750.923.83760303.513.748132.8456.58.540.17.78.90.258.320.24753.8353.88.6514.333.9503.58.339.91.911.60.358.315.8小计3172、42.6最大值353.813.7514.335.1503.59.640.11411.61.458.323.8最小值165.48.636932.8314.6833.61.95.50.247.915.8均值252.91143534.14068.637.18.980.753.920.2原设计值22020480803503055207.03.0均值合格评价超标达标达标达标超标达标达标达标超标达标GB 18918-20022060208120均值合格评价达标达标达标超标达标超标表3.2-6 2007年2009年进出水水质情况统计表(月平均值)项目水量万吨BOD5(mg/L)COD(mg/L)SS (mg73、/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)TN(mg/L)进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水进水出水2007年均值2706.8195.98.3379.736.4323.911.640.427.96254.7372008年均值10150195.75365.724.4351.77.737.46.16.31.347.9202009年均值3142.6252.91143534.14068.637.18.980.753.920.2最大值252.91143536.440611.640.427.98254.737最小值195.75365.724.4323.97.737.16.160.747.920总均74、值214.88.1393.531.6360.59.338.314.36.81.352.225.7设计值22020480803503055207.03.0无要求无要求总均值与设计值比较（超出百分比）达标达标达标达标超标达标达标达标达标达标10.53%GB 18918-20022060208120达标达标达标超标超标超标表3.2-7 2007-2009年年度进水水质保证率分析表 年度BOD5CODcrSSNH3-NTPTN取值(mg/L)保证率取值(mg/L)保证率取值(mg/L)保证率取值(mg/L)保证率取值(mg/L)保证率取值(mg/L)保证率20072200.56254300.8235375、500.5625430.764770.7647570.752500.81254400.88244000.8125440.88247.10.9412600.83332600.8754600.94124300.875450.94127.20.9412640.91672650.93754800.94124330.93755518.01.065120082200.71154300.76923500.6538420.807770.7115520.72400.76924400.80773550.7885440.84627.20.7692530.82500.86544600.88463650.846245076、.86547.40.8077540.862600.88464700.92313750.8846470.96157.60.8462550.922700.92314800.96154000.94235518.00.9231600.9620092200.52944800.70593500.4706400.823570.5294600.76473400.76475200.76474550.7059430.882490.7059620.82353500.88245500.82355350.7647450.9412100.7647640.88243700.88245900.88245550.882450177、10.50.8235650.94123900.94126200.94125850.9412551110.94126613.2.2出水水质3.2.2.1原设计出水水质根据郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告马头岗污水处理厂的出水水质，原设计出水水质见表3.2-9。表3.2-9马头岗污水处理厂设计出水水质表 项目BOD5CODSSNH3-N总磷（以P计）指标（mg/L）208030203.03.2.2.2实际出水水质马头岗污水处理厂处理后的出水就近排入贾鲁河，经沙颍河最后汇入淮河水系。原污水处理厂设计出水水质为：BOD5 20mg/L、COD 80mg/L、SS 30mg/L、NH3-N 2078、mg/L、TP 3.0mg/L。污水处理厂自2008至今，整体运转情况良好，在实际进水水质SS超过设计进水水质的情况下，出水各项指标达到并优于设计出水水质，处理效果良好，达到了降低污染，保护水环境的目的。考虑到2007年912月属运行调试阶段，出水水质变化幅度较大，不具有代表性，表3.2-10出水水质汇总表中不考虑2007年度出水水质。表3.2-10 2008-2009年出水水质汇总表 项目年份BOD5(mg/L)CODcr(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)TN(mg/L)2008年1月9.626.2933.10.335.72008年2月1128.38.229.79、60.236.92008年3月9.1279.51.60.617.42008年4月5.228.5811.315.42008年5月3.824.26.90.81.214.42008年6月222.46.60.61.114.72008年7月2.117.86.60.41.614.72008年8月2.2216.90.42.115.32008年9月2.122.77.70.51.6172008年10月2.120.67.20.52.319.62008年11月2.5247.81119.22008年12月8.729.97.74.21.819.22008全年平均524.47.76.11.3202009年1月1135.180、9.612.11.420.92009年2月10.6434.58140.723.82009年3月13.732.88.57.70.220.22009年4月8.633.98.31.90.315.82009全年平均1134.18.68.90.720.2图3.2-1至图3.2-18分别为2007-2009年各指标的进出水测试结果。图3.2-1 2007年度进出水BOD5分布图图3.2-2 2007年度进出水COD分布图图3.2-3 2007年度进出水SS分布图图3.2-4 2007年度进出水NH3-N分布图图3.2-5 2007年度进出水TP分布图图3.2-6 2007年度二沉池出水COD分布图图3.281、-7 2008年度进出水BOD5分布图图3.2-8 2008年度进出水COD分布图图3.2-9 2008年度进出水SS分布图图3.2-10 2008年度进出水NH3-N分布图图3.2-11 2008年度进出水TP分布图图3.2-12 2008年度进出水TN分布图图3.2-13 2009年度进出水BOD5分布图图3.2-14 2009年度进出水COD分布图图3.2-15 2009年度进出水SS分布图图3.2-16 2009年度进出水NH3-N分布图图3.2-17 2009年度进出水TP分布图图3.2-18 2009年度进出水TN分布图从上图中可以看出，出水BOD5、COD和SS三个指标达到并低于82、一级B标准。NH3-N和TN在2008年、2009年运行稳定期间除1、2、3月份外，其它均可达到一级B标准。相比其它指标，出水TP的浓度变化幅度较大。3.2.2.3 升级改造出水水质根据国家环保总局文件(环发2005110号)关于严格执行城镇污水处理厂污染物排放标准的通知、本次升级改造工程出水水质应达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中的一级B排放标准，主要污染物控制标准见表3.2-11。表3.2-11 马头岗污水处理厂设计出水水质表项 目BOD5CODSSNH3-NTNTP指标（mg/L）2060208（15）201.03.2.3 设计水质及去除效率要求按郑州市马头岗83、污水处理厂升级改造工程进水污染物的浓度和应达到的一级B出水指标，马头岗污水处理厂升级改造工程的进出水水质及污染物去除率如下表3.2-12。表3.2-12 污水进出水水质及污染物去除率表项 目单位进水指标出水指标去除率()BOD5mg/L2502092CODCrmg/L4806087.5SSmg/L4002095TNmg/L602066.7NH3-Nmg/L458（15）82.2TP(以P计)mg/L8.01.087.5大肠杆菌个/L104pH693.3 工程厂址该工程厂址位于现状马头岗污水处理厂厂区内。3.4 污水处理工艺方案论证 通过上述进出水水质特点分析可以看出，在出水水质达到一级B标准的84、前提下，本次升级改造工程所要解决的问题主要有NH3-N及TN冬季不达标、TP出水水质不达标且变化幅度大。所以，本次升级改造工程的目标是使NH3-N、TN、TP能够常年稳定达标。3.4.1生物除磷脱氮的必要性污水处理厂的工艺选择应根据原水水质、出水要求、污水厂规模、污泥处置方法、平面布置及当地温度、工程地质等因素作综合评价。根据进水水质和出水水质的规定，可测算出各项污染物的去除率，如表3.2-12所示。常规活性污泥法能满足CODcr、BOD5、SS的去除率，但对氮、磷的去除率是有一定限度的，仅从常规活性污泥法剩余污泥中排除氮、磷，其去除率氮约1020%，磷约1220%，本工程对氮和磷的去除均有很85、高要求，因此选择污水处理工艺时必须考虑工艺的脱氮除磷效果。3.4.2采用生物脱氮除磷工艺的可行性污水生物处理是以污水中所含污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物被降解，污水得以净化。因此对污水成分的分析以及判断污水能否采用生物处理是设计污水生物处理过程的前提。1、污水可生化处理的衡量指标（1）BOD5/CODBOD5和COD是污水生物处理过程中常用的两个水质指标，用BOD5/COD值评价污水的可生化性是广泛采用的一种最为简易的方法，一般情况下，BOD5/COD值越大，说明污水可生物处理性越好，综合国内外的研究成果，可参照表3.4-1中所列的数据来评价污水的可生物降解性能。表3.4-1 86、污水可生化性评价参考数据BOD5/COD0.450.30.450.20.30.2可生化性好较好较难不宜本工程污水处理厂进水水质BOD5/COD0.52，属于可生化性较好的污水。（2）BOD5/TN该指标是鉴别能否采用生物脱氮的主要指标，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，一般认为，BOD5/TN36，即可认为污水有足够的碳源供反硝化菌利用，本工程总进水TN为60mg/L，BOD5/TN=4.17，属于碳源较充足的污水。（3）BOD5/TP该指标是鉴别能否采用生物除磷的主要指标，一般认为，较高的87、BOD5负荷可以取得较好的除磷效果，进行生物除磷的低限是BOD5/TP=30，有机基质不同对除磷也有影响。一般低分子易降解的有机物诱导磷释放的能力较强，高分子难降解的有机物诱导磷释放的能力较弱。而磷释放得越充分，其摄取量也就越大，本工程BOD5/TP=31，适宜采用生物除磷工艺，根据进水水质和出水要求，本工程辅以化学除磷。根据以上分析，郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程可以采用生物法对污水进行脱氮除磷处理，并考虑辅助化学除磷的工艺，以达到氮和磷的处理要求。且进水中的碳源可以保证脱氮除磷的效果。3.4.3 生物脱氮除磷工艺3.4.3.1 生物脱氮除磷基本原理1、生物脱氮原理生物脱氮是利用自然界氮88、的循环原理，采用人工方法予以控制，首先，污水中的含氮有机物转化成氨氮，而后在好氧条件下，由硝化菌作用变成硝酸盐氮，这阶段称为好氧硝化。随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并由碳源提供能量，使硝酸盐氮变成氮气逸出，这阶段称为缺氧反硝化。整个生物脱氮过程就是氮的分解还原反应，反应能量从有机物获取。在硝化和反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、pH 值以及硝化碳源。生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以要保证有足够的硝化污泥龄。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要有充裕的碳源提供能量，才可使反硝化作用顺利进行。生物脱氮系统中硝化与反硝化反应需要具备以下条件：（1）硝化阶段：足够的89、溶解氧，DO 值在2mg/L 以上；合适的温度，最好20左右且不能低于10；足够长的污泥泥龄；合适的pH 条件。含氮有机物NH4+-N NH3-NNO3-NN2氨化作用硝化作用反硝化作用（2）反硝化阶段：硝酸盐的存在；缺氧条件DO值不超过0.5mg/L；充足碳源；合适的pH 条件。生物脱氮过程如下图所示。按照上述原理，要进行脱氮，必须具有缺氧/好氧过程，可组成缺氧池和好氧池，即所谓缺氧/好氧(A/O)系统。A/O 系统设计中需要控制的几个主要参数就是足够的硝化污泥龄和进水的碳氮比。2、生物除磷原理磷常以磷酸盐（H2PO4-、HPO42-和PO43-）、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中，生物除90、磷就是利用聚磷菌，在厌氧状态释放磷，在好氧状态从外部摄取磷，并将其以聚合形态贮藏在体内，形成高磷污泥，排出污水系统，从而达到从污水中除磷的目的。生物除磷主要是通过排出剩余污泥而去除磷的，因此，剩余污泥的多少将对脱除磷效果产生影响，一般污泥龄短的系统产生的剩余污泥量较多，可以取得较高的除磷效果。有报道称，当泥龄为30d 时，除磷率为40%， 泥龄为17d 时，除磷率为50%，而当泥龄降至5d 时，除磷率达87%。大量的试验观测资料已经完全证实，在生物除磷工艺中，经过厌氧释放磷酸盐的活性污泥，在好氧状态下有很强的摄磷能力，也就是说，磷的厌氧释放是好氧吸磷和除磷的前提，但并非所有磷的厌氧释放都能增强91、污泥的好氧摄磷，磷的厌氧释放可以分为二部分：有效释放和无效释放，有效释放是指磷被释放的同时，有机物被吸收到细胞内，并在细胞内贮存，即磷的释放是有机物吸收转化这一耗能过程的偶联过程。无效释放则不伴随有机物的吸收和贮存，内源消耗、pH 变化、毒物作用引起的磷的释放均属无效释放。污泥在除磷（脱氮）系统的厌氧区中，含聚磷菌的回流污泥与污水混合后，在初始阶段出现磷的有效释放，随着时间的延长，污水中的易降解有机物被耗完以后，虽然吸收和贮存有机物的过程基本上已经停止，但微生物为了维持基础生命活动仍将不断分解聚磷，并把分解产物（磷）释放出来，虽然此时释磷总量不断提高，但单位释磷菌所产生的吸磷能力随无效释放量的92、加大而降低。一般来说，污水污泥混合液经过2小时厌氧后，磷的释放已甚微，在有效释放过程中，磷的释放量与有机物的转化量之间存在着良好的相关性，在有效释放过程中，磷的厌氧释放可使污泥的好氧吸磷能力大大提高，每厌氧释放1mg P，在好氧条件下可吸收2.02.4 mg P，厌氧时间加长，无效释放逐渐增加，平均厌氧释放1mg P， 所产生的好氧吸磷能力将降至1mg P 以下，甚至达到0.5mg P。因此，生物除磷并非厌氧时间越长越好，同时在运行管理中要避免pH 的冲击，否则除磷能力将大幅度下降，甚至完全丧失，这主要是由于pH 降低时，会导致细胞结构和功能损坏，细胞内聚磷在酸性条件下被水解，从而导致磷的快速93、释放。一般情况下，厌氧区的水力停留时间11.5h，即可满足要求。3.4.3.2 脱氮除磷工艺概述生物脱氮除磷工艺，一般都包含独立的好氧区、缺氧区和厌氧区，以强化对污水中氨氮、硝酸盐和磷的去除。目前在国内使用较多的无外乎A/A/O、倒置A/A/O、UCT、MUCT等几种工艺。应用于城市污水处理厂的固着性生物膜法工艺主要为生物滤池、生物转盘、曝气生物滤池等工艺。1、A/A/O工艺常规A/A/O工艺是一种典型的除磷脱氮工艺，其生物反应池由厌氧、缺氧和好氧三段组成，其典型的工艺流程见图3.4-1，这是一种推流式的前置反硝化型工艺，其特点是厌氧、缺氧和好氧三段功能明确，界线分明，可根据进水条件和出水要求94、，人为地创造和控制三段地时空比和运转条件，只要碳源充足，便可根据需要达到较高的脱氮率。出水一级处理出水剩余污泥回流污泥混合液回流厌氧池缺氧池好氧池二沉池图3.4-1 A/A/O工艺流程图2、倒置A/A/O工艺常规的A/A/O工艺都是厌氧池在前，缺氧池在后，便于聚磷菌优先利用污水中的易生物降解有机物，实现生物除磷，而反硝化菌可以利用更多形态的碳源，缺氧池在后也不会影响脱氮。当要求硝化、除磷而不要求脱氮时，没有必要对全部污水进行脱氮处理，只需对回流污泥脱氮，其目的是为了消除回流污泥中硝态氮对除磷的不利影响，提高除磷效率。回流污泥是返回厌氧池的，需要在进入厌氧池前脱氮，厌氧池后边并不需要脱氮，也就是95、说缺氧池理应设在厌氧池前，而不是在厌氧池后，对比一般A/A/O工艺，其位置是倒置的。倒置缺氧池带来的主要问题是对碳源的争夺。原污水先进入缺氧池再进入厌氧池，污水中的易生物降解有机物将优先被硝化菌利用，聚磷菌将得不到足够碳源，达不到除磷目的，因此，必须将原污水分配给缺氧池和厌氧池，直接进入厌氧池的污水为聚磷菌提供碳源，进入缺氧池的污水则为反硝化菌提供碳源，其目的是为了提高除磷效率。倒置A/A/O工艺的工艺流程缺氧池前置在厌氧池和好氧池前，相互串连组成，见图3.4-2。回流污泥混合液回流一级处理出水剩余污泥缺氧池厌氧池好氧池二沉池出水图3.4-2 倒置A/A/O工艺流程图3、UCT工艺在普通A/A96、/O工艺中，回流污泥中的硝态氮势必会优先夺取污水中的易生物降解有机物，实现反硝化，对除磷造成不利影响。当污水中的C/P比值高，有机物中的易降解组分多，即使回流污泥中的硝态氮耗去一部分易生物降解有机物，仍有足够的易降解有机物供聚磷菌利用，不致影响除磷效果，但如果C/P比值不高，有机物中易降解组分不多，回流污泥中的硝态氮对除磷的干扰就很明显，因此，如何降低回流污泥中硝态氮对除磷的影响成为一个关键技术问题。UCT工艺的主要改进是将污泥回流到缺氧池而不是厌氧池，同时增加从缺氧池出流液到厌氧池的回流。污泥回流的硝态氮在缺氧池中被反硝化，进入厌氧池的缺氧回流中不再有硝态氮，不会对除磷产生不利影响，较好地解97、决了脱氮和除磷的矛盾。UCT工艺的工艺流程厌氧池前置在缺氧池和好氧池前，相互串连组成，见图3.4-3。回流污泥混合液回流一级处理出水剩余污泥混合液回流厌氧池缺氧池好氧池二沉池出水图3.4-3 UCT工艺流程图4、MUCT工艺改良型UCT工艺流程如图3.4-4。该工艺系统是在UCT工艺的基础上改进的。这个工艺将UCT工艺的缺氧池一分为二，回流污泥进入缺氧池1，混合液回流进入缺氧池2，缺氧池回流从缺氧池1出流液引出至厌氧池。由于缺氧池1只负责反硝化回流污泥中的硝态氮，而污水是先经过缺氧池1再进入缺氧池2，因此缺氧池1中碳源充足，硝态氮得到充分反硝化，其出流液中不存在硝酸盐，回流至厌氧池不会影响除磷98、，缺氧池2则可保持充足的硝酸盐，以充分利用进入的碳源，使脱氮效果更佳，很好的解决了脱氮除磷的矛盾。缺氧池2一级处理出水混合液回流剩余污泥回流污泥混合液回流厌氧池缺氧池1好氧池二沉池出水图3.4-4 MUCT工艺流程图5、生物填料法脱氮除磷工艺生物填料工艺运用生物膜法的基本原理，充分利用了活性污泥法的优点，又克服了传统活性污泥法的缺点。生物填料具有有效表面积大，适合微生物吸附生长的特点，大量的吸附生长在生物填料上的生物膜使生物池中的活性生物量大大增加，加之生物膜的泥龄比活性污泥的泥龄长得多，使整个生物池的平均泥龄大幅度提高。长泥龄的生物膜为生长缓慢的硝化菌提供了非常有利的生存环境，达到容易充分硝99、化的效果。生物膜和活性污泥共池工艺主要是提高BOD5/COD去除率，并达到脱氮及除磷的要求。在反硝化的过程中可以利用进水中的有机物，因而无需投加碳源，节省运行成本。该工艺根据进水水质特点及出水水质指标，将曝气池分为三个区。其中厌氧区、缺氧区的作用是供进行反硝化及厌氧磷释放，并且利用原水中的有机物作为碳源；好氧区是生物膜活性污泥共池工艺，供去除BOD及进行硝化，使得出水氨氮达标排放。生物膜填料主要是提供巨大的表面积供微生物吸附生长并进行硝化作用，而池中的活性污泥（MLSS）可有效的去除BOD5。6、BAF工艺BAF反应池是一种高负荷滤池。也即淹没式曝气生物滤池、颗粒填料生物接触氧化池。它的工作原100、理是采用25mm的颗粒填料作为微生物载体，微生物附着于全浸没在水中的颗粒狀滤料上。以鼓气充氧，利用生物膜降解有机物。曝气生物滤池是国际上80年代开发的应用于废水二级处理和深度处理的先进工艺，尤其适用于废水深度处理工艺。其技术特征是在床体内充填特殊的陶粒填料，具有巨大的比表面积，可附着很大的生物量。用于三级处理其污泥负荷低，因而有很好的出水水质，而且出水水质稳定。污水处理中采用的曝气生物滤池是在生物氧化基础上，引入自来水处理过滤工艺原理基础上发展起来的一种新工艺，在80 年代初出现在欧洲，主要是在一级强化处理基础上将生物氧化与过滤结合在一起，滤池后可不设二次沉淀池，通过反冲洗再生，实现滤池周期运101、行。由于其性能良好，应用范围逐渐扩大，至90 年代已日趋成熟，在污水二、三级处理领域中BAF 曝气生物滤池发展很快，其BAF向上流生物滤池是近年来在欧洲发展起来的新一代生物膜污水处理技术。最近十年世界上已有多个国家和地区建成超过70 个BAF 同类型的污水处理厂。其中规模最大的达到41万m3/d。BAF 工艺属生物膜法，生物膜法主要特点是微生物附着在介质“滤料”表面，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，污水得到净化。采用鼓风曝气系统结合污水充氧。溶解的有机污染物转化成生物膜，生物膜经反冲洗脱落下来，从系统中去除。由于BAF 102、过滤时能有效的截留水中的悬浮物，经BAF生物滤池处理过的水，不再需要进行专门沉淀处理。减少了污水处理设施的占地和投资。但是BAF生物滤池对进水性质有一定的要求，进水的悬浮物一般要小于60mg/L， 故需设前处理设施，同时对出水水质要求较高时还应进行混凝沉淀池。7、反硝化深床滤池工艺反硝化深床滤池是集生物脱氮及过滤功能合二为一的处理单元。反硝化滤池采用特殊规格及形状的石英砂作为反硝化生物的挂膜介质，同时深床又是硝酸氮 (NO3-N) 及悬浮物极好的去除构筑物。24 毫米介质的比表面积较大。1.83m深介质的滤床足以避免窜流或穿透现象, 即使前段处理工艺发生污泥膨胀或异常情况也不会使滤床发生水力穿103、透。介质有极好的悬浮物截留功效，在反冲洗周期区间，每m过滤面积能保证截留 7.3kg的固体悬浮物。固体物负荷高的特性大大延长了滤池过滤周期，减少了反冲洗次数，并能轻松应对峰值流量或处理厂污泥膨胀等异常情况。悬浮物不断的被截留会增加水头损失，因此需要反冲洗来去除截留的固体物。由于固体物负荷高、床体深，因此需要高强度的反冲洗。反硝化滤池采用气、水协同进行反冲洗。反冲洗污水一般返回到前段生物处理单元。由于滤床固体物高负荷的截留性能，反冲洗用水不超过处理厂水量的4%，通常2%。反硝化滤池属于缺氧生物膜法工艺，生物膜法污泥浓度极高，缺氧生物膜法约为20000mg/L左右，远远高于常规活性污泥法的3000104、-5000mg/L，水流呈降流式，从上而下经过生物填料层，具有推流生物反应器的特点，且生物附着于填料表面不断更新，不存在污泥流失等问题，也不存在泥龄等限制，这决定了该工艺的特点：（1）反应效率高，具有高度的硝化与脱氮功能；（2）对水质水量的变化有较强的适应性；（3）对低浓度的污水也能进行有效的处理；（4）生物膜法工艺中脱落的生物膜，动物成分多，因此易于固液分离，沉淀池的处理效果良好，即使丝状菌异常增殖，也不像活性污泥法那样产生污泥膨胀现象；（5）污泥产率低，节省污泥处理费用；（6）负荷高，占地非常节省。深床反硝化滤池采用重力流，介质有效粒径2-3mm，球形度好（不小于0.80.9），均匀系数小105、于1.35，比重大于2.6，莫氏硬度6-7的粗颗粒的均质石英砂。滤池出水SS、硝酸氮能确保出水达标, 同时具备反硝化功能，深床反硝化滤池运行操作简单，出水水质较好，截污能力高于其它滤池，反冲洗用水比其它滤池用水量少。3.4.4 化学除磷方案设计郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程采用的工艺应优先考虑生物脱氮所需的碳源要求。由污水处理厂出水对磷的要求很高，采用生物除磷难以确保污水厂处理尾水中TP稳定达标。因此，为有效控制处理厂出水中TP的量，本工程在生物处理基础上须辅以化学除磷，以确保出水水质达标。自60年代末，随着化学工业的高速发展，欧美等国开始建立以化学方法为主的处理工艺，即混凝沉淀法，是采用106、最早的一种除磷方法，它是利用金属盐（铁盐、铝盐）作为沉淀剂，形成磷酸盐沉淀物，将溶解性磷酸盐从液相中除去。其特点是：1、磷的去除率较高，可达90%以上；2、化学污泥稳定，在后续处置过程中不会重新释放磷，避免二次污染。3、加药量大，同时污泥量也大，增加污泥处置费用。化学除磷的主要原理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，然后通过固液分离将磷从污水中去除。固液分离可单独进行，也可与初沉污泥与二沉污泥的排入相结合。3.4.4.1 化学药剂的选择化学除磷工艺投加的药剂主要有铁盐、铝盐和石灰三类。（1）铁盐常用于化学除磷的铁盐主要包括三氯化铁、氯化亚铁和硫酸亚铁三种。它们都107、是市场上可以大量买到的化工产品。氯化铁属于腐蚀性液体，在处理、储存和投加过程中需要特别小心，以避免人身伤害以及钢铁和混凝土的过快腐蚀。硫酸亚铁粉剂相对稳定，但在高湿度环境或受潮的情况下，硫酸亚铁具有腐蚀性。氯化铁也有一定的应用。但铁盐都有一共性，即在固液分离不好的情况下，会使出水略带红色。（2）铝盐常用于化学除磷的铝盐主要包括硫酸铝和聚合氯化铝。硫酸铝价格适中，应用较广，但投加硫酸铝会消耗污水中的碱度，有可能对后续的生物处理系统产生不利影响。投加硫酸铝所产生的污泥浓缩性能和脱水性能也较差。聚合氯化铝溶解性好，易于配置，且其为无机高分子化合物，絮凝体较硫酸铝的致密度大，形成快，易于沉降，近年来应108、用较广泛。（3）石灰石灰法除磷一般在初沉池或二级处理之后的三级处理中应用。石灰法除磷实际上是水的软化过程，所需的石灰投加量仅与污水的碱度有关，与污水的含磷量无关。石灰法的投药设施设备投资和运行维护费用相当高，产泥量也很大，使此工艺与其它常规污水除磷工艺相比缺乏经济性。综上所述，铝盐更适于本工程，鉴于硫酸铝消耗量将远大于聚合氯化铝，除磷加药间药库体积相差较多，且聚合氯化铝处理效果稳定，运行费用基本相同，因此设计推荐采用聚合氯化铝作为化学除磷药剂。 化学除磷加药系统的设计应能满足聚合氯化铝药剂的储存、溶解、定量投加。3.4.4.2 化学药剂投加点的选择化学沉淀除磷工艺按工艺流程中化学药剂投加点的不109、同，可分为前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀三种类型。前置沉淀的药剂投加点是初沉池前，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除；同步沉淀的药剂投加点设在曝气池中、曝气池出水处或在二沉池的进水处，形成的沉淀物与剩余污泥一起排除；后置沉淀的药剂投加点设在二沉池之后的混合池中，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离。（1）投加于初沉池之前（预沉淀除磷）在一级处理中投加药剂除磷时，必须保证良好的混合和絮凝以保证最佳处理效果，相比投加于二级处理和三级处理，此法通常需要的药剂投加量大大增加，这在一定程度上增加了污水处理成本和运行管理难度。（2）投加于二级处理中（同时沉淀除磷）将药剂直接投加到曝气池内或曝气池与二沉池之110、间是较普遍的方法。这种选择充分体现了药剂投加的灵活性，允许改变加药点确保最佳的混凝条件。但对于完全混合和良好混凝来说，其速度梯度和紊流水平不够理想。（3）投加于二级处理之后（后沉淀除磷）在二级处理二沉池后设置除磷设施。二沉池污泥排向三处，一部分回流曝气池，一部分排入除磷系统，另一部分剩余污泥排入储泥池经剩余污泥泵提升至污泥脱水机房。同时沉淀除磷方案可以利用二沉池作为沉淀区，不需要增加额外的构筑物，不但可以保证充分的混合和足够的混凝剂水解絮凝时间，同时有利于维持较高的污泥浓度，有利于生物合成的高效稳定进行，最适合于生物除磷工艺的化学强化除磷处理。因此本工程采用同时沉淀除磷方法。现状污水厂生化处理111、系统采用的是带前置厌氧段的生物除磷工艺，依据三年实际运转周报，总磷的去除率较高，但运转监测数据显示污水厂出水总磷浓度不稳定，有时高于2mg/L，为保证污水处理厂出水总磷达标排放，本次改造方案拟采用化学辅助除磷工艺。化学辅助除磷最大计算量按去除2mg/L磷计算。3.5 污泥处理工艺方案论证马头岗污水处理厂二沉池剩余污泥原设计采用机械浓缩，经核算，当马头岗污水处理厂升级改造后的处理量达设计规模时，目前的污泥浓缩机械能力不能满足要求，本次设计考虑增加污泥机械浓缩设备。3.5.1 污泥处理工艺选择污水处理过程中将产生大量的生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将112、造成二次污染。污泥处理主要有如下要求：1、减少有机物，使污泥稳定化；2、减少污泥体积，降低污泥后续处置费用；3、减少污泥中有毒物质；4、利用污泥中可用物质，化害为利；5、因选用生物脱氮除磷工艺，故尽量避免磷的二次污染。本工程污水处理系统产生的污泥以初沉污泥、剩余污泥为主，因进水水质的变化，使全厂污泥产量增加，原有的污泥处理系统不能满足正常生产运行以要求。因此，本工程需增加污泥浓缩处理系统。3.5.2污泥浓缩方式的选择污水处理系统产生的污泥，含水率高，体积很大，输送，处理或处置都不方便，污泥浓缩可使污泥减容，使其体积减小到原来的几分之一，从而为后续处理或处置带来方便。首先，经浓缩之后，可使污泥管113、的管减小，输送泵的容量减小，浓缩之后直接脱水，可减少脱水机台数，并降低污泥调质所需的絮凝剂的投加量。污泥浓缩主要有重力浓缩和机械浓缩两种工艺形式。1、重力浓缩重力浓缩本质上是一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。重力浓缩池按其运转方式分为连续流和间歇流按其池型，分为园形及矩形。间歇流一般用于小型污水处理厂。大型污水处理厂一般均采用连续流园形污泥浓缩池，进入重力浓缩池的污泥浓缩池的污泥含水率在99.2%-99.6%时，其出水含水率在97%-98%，污泥浓缩时间一般不小于12小时。重力浓缩池有以下优点：1）、二沉池污泥或二沉池和初沉池混合污泥直接进入浓缩池浓缩，不需投加絮凝剂。2）、重力浓缩池设备较少，操作114、简单，动力消耗低。因为以上优点，重力式浓缩池在我国的污水处理厂中大量应用。但随着城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002标准的实施，重力浓缩池的缺点便显现出来。根据新颁布的城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002的要求，大部分的城镇污水处理厂都需要生物脱氮除磷，而生物除磷工艺的主要原理是利用聚磷菌在厌氧状态下释放磷，在好氧状态下过量的吸收磷，将污水中的磷转化到污泥中，通过剩余污泥的排放达到生物除磷的目的，有实验证实，当过量吸收磷的剩余污泥在厌氧状态超过4小时，其过量吸收的磷又会重新释放出来。而剩余污泥在重力浓缩池中的停留时间要大于12小时，在污水处理过程中除去的磷又会在115、重力浓缩过程中释放出来通过重力浓缩池上清液的排放重新进入污水系统中，使生物除磷工艺失去意义。同时，重力浓缩池又是污水处理厂臭气的主要来源之一，重力浓缩池必须加盖除臭。重力浓缩池浓缩效率低，占地面积较大。污泥经重力浓缩池浓缩后，含水率还较高，后续的污泥脱水设备和构筑物较大。2、机械浓缩机械浓缩工艺主要包括离心浓缩及螺压式浓缩。重力浓缩的动力是污泥颗料的重力，气浮浓缩的动力是气泡强制施加到颗粒上的浮力，而离心浓缩的动力是离心力，由于离心力是重力的500-3000倍，因而在很大的重力浓缩池内要经十几个小时才能达到的浓缩效果，在很小的离心机内就可以完成，而且只需要十几分钟的时间。对于不易重力浓缩的活性116、污泥，离心机可以通过其强大的离心力使之浓缩。活性污泥的含固率在0.5%左右，经离心浓缩后可增至6%-12%。离心浓缩工艺最早始于上个世纪20年代初，当时采用的时最原始的筐式离心机，后经过盘嘴式等几代更换，现在普遍采用的为卧螺式离心机，离心浓缩机的优点是：浓缩后的污泥含固量量较高，设备密封，不会有臭气外溢。能自动长期连续运行。分离因数高，絮凝剂投加量少。但同时离心浓缩机也存在电耗大，噪音大的缺点。螺压式浓缩机主要由转鼓和螺旋输送器组成，污泥由泵送至絮凝反应器产，由流量仪和浓度仪检测后，指令絮凝剂投加装置定量地投入粉状或液状高分子絮凝剂。通过混合器混合，进入絮凝反应器内，经缓慢反应搅拌匀质后溢入螺117、压式浓缩机中，已絮凝的浆液，在压榨转动作用下，被 缓慢提升，压榨直至浓缩，使泥浆含固量达至6-12%，污泥进入集泥斗。进入后续装置。过滤液穿过筛网外排。螺压式浓缩机的优点：设备适用的范围广，当进泥含固量在0.7%-1.2%之间变化时，可以通过调节螺施装置的转速，以适应稀泥浆中含固量的变化，使絮凝剂得到充分利用，反应完全。设备体积小，占地少，能耗低，效率高，由于整机在12r/min的低转速下运行,无振动和噪声，使用寿命长。絮凝剂的投加量少，一般为干污泥量的1-2%。出泥的含固量较高，后续的污泥消化及污泥脱水设备较小。设备密封，不会有臭气外溢。污泥停留时间短，富磷污泥不会释放磷。码头岗污水处理厂二118、沉池剩余污泥原来采用机械浓缩，经核算，当污水处理厂的处理量达设计规模时，目前的污泥浓缩机械能力不能满足要求，本次设计考虑增加污泥机械浓缩设备。综上所述，根据马头岗污水处理厂的污泥处理设施现状，本次设计采用机械浓缩污泥处理工艺。3.6 升级改造工艺方案确定根据马头岗污水处理厂升级改造的进水水质、出水要求、污水厂规模、平面布置、工艺流程、当地温度、实际运行数据、工程投资等因素，本次升级改造工程拟采用A/A/O生物反应池与反硝化深床滤池作为方案比选工艺。维持现状生物反应池功能不变，在二沉池出水后增加深床反硝化滤池方案，确保出水水质全年达标。入冬季若前段处理工艺反硝化速率降低，可通过向滤池进水投加部分119、碳源，进行反硝化，使出水保证达到排放标准。碳源的投加量为：去除1mg/L的硝酸氮需投加2.8-3mg的碳源。此方案既解决了SS负荷高问题，又可通过反硝化使得出水TN达到排放标准。表3.6-1污水处理工艺综合比较表序号比较项目A/A/O反硝化深床滤池1第一部分工程费4006.83万元12606.5万元2工艺特点A/A/O工艺是较成熟的脱氮除磷工艺,在国内的新建、改建、扩建的污水处理厂中有较广泛的应用,运行稳定,管理方便。反硝化深床滤池是较新的脱氮工艺,耐冲击负荷，出水水质更优，但在国内大型城市污水处理厂中尚无运行实例。3运行费用较低较高4新建化学除磷加药间有有6新建污泥浓缩机房有有7新建甲醇储存120、及投加系统无有8施工难度对现有构筑物及管线改造工程量较小，施工难度较小新建构筑物及管线工作量较大，施工难度较大9工程实施对污水厂运行的影响有影响无需断水，影响较小10运行管理工艺成熟，运行管理经验丰富国内应用较少，缺乏运行管理经验上述两个方案均能满足出水达标。A/A/O工艺较成熟，出水水质较稳定，而且国内有较丰富的运行管理经验，投资较少，用于大型污水处理厂更加稳妥可靠。反硝化深床滤池对水质水量的变化有较强的适应性，反应效率高，具有较强的硝化与脱氮功能，出水水质优于一级B标准，可为以后污水回用打下基础。但该工艺在国内大型城市污水处理厂中尚无应用实例，缺乏运行、管理经验，日常运行费用较高。通过对上121、述各种处理工艺的论述比较，考虑到本工程的实际情况，为使本工程出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)污水排放标准中的一级B排放标准，采用脱氮除磷效率高、生产管理方便、对进水水质变化适应性强、能够确保处理水质的工艺。为此本次改造方案选择A/A/O工艺和倒置A/A/O工艺作为本工程的污水处理工艺。污泥处理工艺采用离心浓缩处理工艺。第四章 工程设计4.1工艺设计4.1.1工艺流程马头岗污水处理厂升级改造后污水处理采用具有脱氮除磷功能的A/A/O和倒置A/A/O工艺，尾水辅以化学除磷。污泥处理采用机械浓缩、机械脱水。升级改造后的工艺流程如图4.1-1所示。1、 污水处理工艺122、流程污水经进水泵房的提升后靠重力流进入一级处理和二级处理构筑物进行生化处理。处理后的出水经过消毒后，排入贾鲁河。可通过设置于进水渠上的多点进水孔、多点回流污泥入口位置调整运转工况，适应不同进水水质变化的多种工况。2、 污泥处理工艺流程污泥处理工艺流程，包括初沉污泥和剩余活性污泥两个部分： 1）、初沉污泥处理工艺流程初沉池排泥 初沉污泥泵房 混合污泥贮泥池 污泥脱水机房 外运。2）、剩余污泥处理工艺流程二沉池排泥 剩余污泥泵 剩余污泥贮泥池 污泥浓缩机房 混合污泥贮泥池 污泥脱水机房 外运。图4.1-1 马头岗污水处理厂升级改造工艺流程图4.1.2总平面布置郑州市马头岗污水处理厂位于郑州市位于1123、07国道以东，贾鲁河以南，马头岗军用机场以西，马林支渠以北，用地不规则。马头岗污水处理厂总平面按近期30万吨/日处理规模布置，厂区总占地面积305581.75平方米。按照不同的功能分区将整个厂区分为：生活及辅助生产区、预处理区，污水处理区和污泥处理区。其中预处理区位于厂区西北侧，污泥处理区位于厂区的西南侧，污水处理区位于厂区中部，管理区位于厂区东部。在近期占地东侧和北侧设为远期预留地，以备远期建设、发展之用。本次升级改造工程新增污泥浓缩机房位于现状脱水机房北侧，加药间位于现状鼓风机房北侧，并尽量避开现状管线。4.1.3生物反应池改造已建生物池4座，每池平面净尺寸为15962m，有效水深6.0m124、，每池有效容积为57578m3。其中好氧段31335 m3，机动段7128 m3，缺氧段9950 m3，厌氧段9165 m3。依据马头岗污水处理厂升级改造的进出水水质要求，经对现有生物反应池总处理能力进行核算，确定升级改造后处理水量可达到30万吨/d.。本次设计以在尽量保持原有反应池主体不变的基础上进行内部挖潜，先保证生物硝化及脱N、同时增加化学除P设施，以确保出水达标。主要设计参数：设计流量：30万吨/d泥龄：12d设计水温：12污泥浓度：3.5g/L污泥产率：0.88 kgDS/kgBOD5污泥负荷： 0.105kgBOD5/kgMLSSd有效水深：6.0米剩余污泥量：52680kgDS/125、d最大供气量：119377Nm3/h气水比：9.6:1 外回流比：50100（可调）内回流比：100150（可调）原设计来自初沉池的污水与二沉池的回流污泥先流经厌氧段，然后进入缺氧段、机动段，最终进入好氧段。厌氧池和缺氧池为循环流池型，厌氧池内设直径2.2m的低速推进器8台，单机功率3.0kW，缺氧池内设直径2.2m的低速推进器8台,单机功率4.0kW。好氧池为推流式池型，其中机动段安装8套直径650mm的高速搅拌器，单机功率5.0kW，同时安装橡胶膜微孔曝气器1757套直径300mm, 单盘曝气量3.0m3/h，好氧段安装刚玉微孔曝气器9618套直径300mm，单盘曝气量3.0m3/h。曝气126、器采用渐减曝气的布置方式。好氧区每条廊道设置单独的空气管道，便于空气量的细致调节，达到节能的效果。缺氧到厌氧的回流采用潜水轴流泵，设置3台，单台流量1875m3/h，扬程1.0m，电机功率15kW。好氧到缺氧的回流也采用潜水轴流泵，设置3台，单台流量1875m3/h，扬程1.0m，电机功率15kW。进水点设置了3处，外回流点设置2处，好氧回流点设置2处，所有多配水点的输送均采用渠道的方式配水，设置配水可调堰，通过各堰门的不同的组合，可调成不同功效的处理工艺。本次改造拟增加缺氧段池容。将外回流渠延长至第2缺氧段，增加1处外回流点。将内回流渠延长至机动段首端，渠首端增加1处内回流点，末端增加2处内127、回流点。以便于倒置A/A/O生物池能切换为正置A/A/O状态运行。由于目前已建生物池机动段曝气头堵塞较为严重，致使供氧效率下降，鼓风机风压持续上升，为此本工程拟更换机动段中曝气头膜片，数量为7100个。全厂增加潜水轴流泵2台，单台流量1875m3/h，扬程1.0m，电机功率15kW。本次改造工程的设计考虑可根据环境条件的变化在运行中采用不同运行方式，确保出水水质达标。1、 A/A/O工艺运行设计中考虑由于夏季水温较高，硝化及反硝化速率大大提高，可调整曝气池的机动段作为缺氧段，增大缺氧段池容，使反硝化反应更为彻底，降低出水总氮，避免二沉池污泥上浮。图4.1-1 A/A/O运行方式图如图4.1-1128、所示，运行时打开1#进水可调堰、打开2#进水可调堰、打开1#、2#、3#外回流可调堰、打开2#、4#、5#内回流可调堰，关闭其余可调堰和混合液闸门。在原设计基础上增加1处外回流、2处内回流，充分利用机动区的缺氧功能。（适合夏季运行）2、 倒置A/A/O工艺运行冬季水温低，硝化反应速率降低，可调整曝气池的机动段作为好氧段，增加好氧段池容，使硝化更充分，同时将现状厌氧段和第1缺氧段作为缺氧段池容，第2缺氧段作为厌氧段，保证出水水质。图4.1-2 倒置A/A/O运行方式图如图4.1-2所示，运行时打开1#、3#进水可调堰、打开1#、2#外回流可调堰、打开2#、3#内回流可调堰，关闭其余可调堰和混合液129、闸门。在原设计基础上增加1处内回流，充分利用机动区的好氧功能。（适合冬季运行）4.1.4 除磷加药间本工程的设计进水磷的含量较高（TP8.0mg/L），经生物处理后TP约为3.0mg/L，生物处理不能满足出水水质对磷的要求。为保证出厂水中磷浓度低于1.0mg/L，可辅以化学除磷处理来满足这种工况。这也是目前国外大多数生物除磷污水处理厂较为普遍采用的措施。根据已投入运行的倒置A/A/O工艺进出水水质资料，该工艺对磷的去除效率可达70，为此本工程设计进水水质TP为8mg/L，经倒置A/A/O工艺处理后，出水TP能达到3mg/L。本次改造工程在鼓风机房北侧新建加药间1座，用以制备化学除磷所需的混凝剂130、溶液及絮凝剂溶液。加药间平面尺寸为20m10m，投加化学药剂类型为固态PAC。本次设计考虑需化学除去的磷为2mg/L，一天需化学除磷量600kg，按Al2O3含量30%的聚合氯化铝（PAC）作为药剂需投加量为4911kg。加药间内设置2套聚合氯化铝制备系统，单套制备能力5000 kg /d。配制成15%的水溶液。设置加药泵5台，4用1备，单泵流量200600L/h，扬程25m。投药量可人工或自动调节，其工作状态信号输送到PLC系统，可显示投药泵的运转启闭状态和发出警鸣。聚合氯化铝制备系统包括储罐、投料、稀释、搅拌、阀门等装置，所有的容器采用ASTM316不锈钢，配套的管路系统采用ASTM316131、不锈钢或ABS工程塑料。加药间设起重设备一套，起重量2t，起升高度7m。在二沉池配水井处设置加药管，当进水水质发生较大变化时，拟投加聚合氯化铝，以确保去除污水中尚未达标的剩余磷。4.1.5污泥浓缩机房本次改造工程中产生的污泥主要由两部分组成，一部分为初沉池排出的初沉污泥、另一部分为二沉池排出的剩余污泥和化学污泥。初沉池每日产生干污泥量为48000kg，含水率为96%，污泥流量为1200m3/d。剩余污泥（含化学污泥）每日产生干污泥量52300kg，污泥含水率为99.2%99.4%，污泥量为65388717m3/d。原设计的污泥浓缩机房设有5台（4用1备）螺压式浓缩机，每台浓缩机的处理能力为Q9132、0100m3/h，每天工作16h（峰值流量时工作20h）。浓缩后的剩余污泥含水率为95%96%，经核算，升级改造后需增加浓缩机2台，每台处理能力为Q120m3/h，每天工作16h。在现状脱水机房贮呢池北侧新建污泥浓缩机房1座，平面尺寸为20m13m。干污泥量为100300kg，含水率为96%，污泥流量为2508m3/d。原设计的污泥脱水机房设有4台（3用1备）离心脱水机，每台离心脱水机的处理能力为Q70m3/h，每天工作12h。脱水后的污泥含水率小于80%，升级改造后可将脱水机工作时间调至15 h，外运泥量502 m3/d主要设备：1、污泥浓缩机设备类型：离心式浓缩机设备数量：2套设备参数：Q133、120m3/hN132+5.5kW 每天工作时间16h2、污泥进料泵设备类型：螺杆泵设备数量：2台设备参数：Q120 m3/h N22kW3、污泥排料泵设备类型：螺杆泵设备数量：2台设备参数：Q30m3/h N5.5kW4、絮凝剂制备装置设备数量：2套制备能力：10kg/h干粉5、加药泵设备数量：2台设备参数：Q100020000L/h P1.1kw4.2电气设计4.2.1改造后用电负荷统计及配电方案改造后全厂仍然分2个电压等级：10kV及0.4kV。负荷计算方法：主要设备采用轴功率计算法，辅助设备采用需要系数计算法。改造后由于工艺的需要，各工艺方案的负荷统计结果及变压器选择如下：主要增加的负134、荷包括新建的除磷加药间、生物反应池内新增的可调堰、新建的浓缩机房等等构筑物内的工艺设备。由于原设计的泥区消化系统未建，所以第一分变电站现状变压器负载率不高，改造后虽然增加了新建浓缩机房的用电负荷，计算负荷约360kW，但经过计算，原有变压器容量不需要做调整。改造后总变配电站增加了新增的可调堰、新建的除磷加药间的用电负荷，增加的计算负荷约70kW，经过计算，原有变压器容量不需要做调整。4.2.2电气设备改造原有10kV总变配电站系统未发生变化，目前运行良好，对原有10kV系统予以保留。总变配电站变压器容量不需要做调整，需要为新建的除磷加药间供电，利用现有低压开关柜内的备用出线回路为其提供电源，在135、除磷加药间内新设一组MCC；第一分变电站变压器容量不需作调整，需为新增污泥浓缩机房供电，利用原有低压开关柜内的备用出线回路为其提供电源，在污泥浓缩机房内新设一组MCC。其他分变电站不需要调整。4.2.3电缆选型及敷设电缆选型优先考虑经济合理，安全适用，便于施工和维护的原则，按设备容量额定电流，并考虑电机启动时母线电压降在5内选择电缆截面。电缆的选型与污水处理厂厂原有电缆统一。室内电缆敷设采用电缆桥架或穿钢管沿墙或梁明敷，或穿预埋钢管敷设，电缆在电缆沟内沿角钢支架敷设。厂区电缆敷设采用电缆沟或直埋的方式，在电缆沟内沿角钢支架敷设，过道路穿厚壁钢管保护，改造时结合厂区的现状对电缆敷设的方式和路由进136、行调整。4.3自控仪表设计4.3.1控制系统的构成及功能改造后的污水处理厂在原有自控仪表系统的基础上进行扩容更新，设备增加。控制系统仍由三级组成：第一级就地控制（现场电气控制柜）第二级过程控制（各PLC分控站）第三级监控管理（中央控制室的操作站和工程师站）A、中央控制室厂前区综合楼内的中央控制室，负责监控全厂各工艺参数的变化、设备工作状态和运行管理。中央控制室保留原有设备。设置三台计算机，其中一台为工程师专用计算机（工程师站），可对整个监控系统进行开发、参数修改、组态等。另外两台计算机为操作员计算机（操作站），可通过各种画面实时监视全厂工艺参数变化、设备运行、故障发生等情况，并负责日常报表打印137、事故打印和数据记录等。两台操作站的监控系统互为热备用状态。在操作站的计算机显示器中具有多种画面，包括各构筑物工艺流程画面、各工艺参数画面、工艺参数变化趋势画面、故障画面、设备运行状况画面等。通过这些画面，工作人员可对处理过程中的各个部分充分了解，及时掌握各个环节发生的各种情况。三台打印机可随时打印所需要的各种资料，并可定时打印日报、周报、月报等。改造后对增加及调整的工艺流程相应的画面进行增加和调整。B、过程控制站（PLC分控站）该厂为大型污水处理厂，仪表和控制设备数量多、分布广，控制环节较多，因此，根据工艺流程和地理分布特点，设置若干处不同规模的过程控制站，各过程控制站在各自范畴内负责工艺参138、数的采集和设备运行的控制。现状系统配置如下：共有四座分控站，包括预处理分控、水区分控站、泥区分控站及再生水分控站。改造后对现有的四座分控站（预处理分控、水区分控站、泥区分控站及再生水分控站）均予以保留，对于现状构筑物中新增的设备（反应池中的可调堰等），对相应的控制站内的PLC柜的IO模块进行增加；对于新增的工艺处理构筑物（浓缩机房、除磷加药间等），采用新设PLC站的模式进行数据采集和控制，并接入相应的分控站的交换机。4.3.2现场设备的检测与控制各运转的工艺设备的运行状态通过电气信号传递给PLC，设备的运行控制由各自独立的电气回路完成。设备是否加入工艺流程的自控系统，由电气回路的自动/手动转换139、开关决定。4.3.3闭路电视监控系统现状污水处理厂已安装的视频监控系统予以保留，需要监视的部位仍延续原有系统的位置。改造后需要增加的监控点位，采用在现状监控系统基础上扩容的方式进行。4.4 结构设计4.4.1 参照标准 工程结构可靠度设计统一标准 GB5015392建筑结构可靠度设计统一标准 GB500682001建筑工程抗震设防分类标准 GB502232008建筑设计防火规范 GB500162006砌体结构设计规范 GB500032001给水排水工程构筑物结构设计规范 GB500692002给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程 CECS 138：2002给水排水工程混凝土构筑物变形缝设计规140、程 CECS 117：2000建筑结构荷载规范 GB50009-2001(2006年版)建筑地基基础设计规范 GB500072002建筑地基处理技术规范 JGJ792002建筑抗震设计规范 GB500112001(2008年版)室外给水排水和煤气热力工程抗震设计规范 GB50032-2003岩土工程勘察规范 GB500212001混凝土结构设计规范 GB500102002工业建筑结构防腐蚀设计规范 GB50046-954.4.2.结构安全等级及设计使用年限建筑安全等级： 二级设计使用年限： 50年建筑抗震设防等级： 丙级地基基础设计等级： 丙级框架抗震等级： 三级4.4.3.设计条件1、地质条141、件：拟建郑州市马头岗污水处理厂位于郑州市107国道以东、贾鲁河以南，马头岗军用机场以西，马林支渠以北。地貌单元属黄河泛滥冲积平原，场地现为耕地，地形基本平坦，地面标高87.6289.14m，高差约1.52m。根据场地野外钻探、现场鉴定和原位测试结果，25m勘探深度内所揭露土层均由第四系堆积物组成。在垂直方向25m范围为第四系全新统冲积物（Q4al），按地层的成因类型、岩性及工程地质特性将其划分为5个工程地质单元层，现分述如下：第层粉土（Q4al）：褐黄色，稍湿湿，稍密中密状，摇震反应中等迅速，无光泽反应，低干强度，低韧性，含铁质氧化物及少量植物根系，局部夹薄层粉质粘土透镜体。该层在场区分布连续142、，厚度8.4011.60m，平均9.87m，层底标高76.9079.52m，平均77.93m；层底埋深8.4011.60m，平均9.87m。第层粉土（Q4al）：深灰、灰黑色，湿，中密状，摇震反应中等，无光泽反应，低干强度，低韧性，含铁质氧化物，可见白色螺壳碎片，局部地方层底为一薄层粉质粘土，深灰色，厚度30cm左右。该层在场区分布不连续，局部缺失，厚度0.905.50m，平均3.50m，层底标高71.8777.42m，平均74.32m；层底埋深10.4016.80m，平均13.47m。 第层中砂（Q4al）：黄褐色，饱和，中密密实状，矿物成分为石英、长石、云母等，级配良好。该层主要分布在场区143、西北部，厚度0.806.10m，平均3.54m；层底标高72.9273.52m，平均73.11m；层底埋深14.4014.49m，平均14.63m。第层细砂（Q4al）：灰黄色，饱和，中密密实状，矿物成分为石英、长石、云母等，级配良好。该层在场区分布连续，厚度2.804.20m，平均3.51m；层底标高68.8469.54m，平均69.14m；层底埋深18.6019.60m，平均18.88m。第层中砂（Q4al）：灰黄色，饱和，密实状，矿物成分为石英、长石、云母等，颗粒较纯，级配良好。该层在场区分布连续，未揭穿，最大揭露厚度6.40m。各层土的厚度、层底标高及层底埋深统计见下表。 场地各土层厚144、度统计表层号厚度（m）层底标高(m)层底埋深（m）数据个数最小值最大值平均值最小值最大值平均值最小值最大值平均值8.4011.609.8776.9079.5277.938.4011.609.87390.905.503.5071.8777.4274.3210.4016.8013.47260.806.103.5472.9273.5273.1114.4014.9014.63242.804.203.5168.8469.5469.1418.6019.6018.888说明：1.统计厚度时每孔最后一层不参与统计。2.统计厚度时主层厚度中不含亚层厚度。根据室内试验、标贯试验、静力触探和波速测试等资料，结合邻近145、场地建筑资料的经验，经综合分析后提供各层土的承载力特征值见下表。 地基土承载力特征值表 方法地层岩土名称物理力学指标法标贯法静探法建议值fak(KPa)fak(KPa)fak(KPa)fak(KPa)粉土120110100110粉土130140130130中砂220200240200细砂220220250220中砂2502502502、地下水：场地地下水埋深4.005.50m，平均埋深4.22m，场地内潜水主要受季节和人为活动影响，年变化幅度2.0m左右。近35年地下水埋深均未高出埋深1m，历史最高水位埋深约0.5m。场地为轻微液化场地，综合评价地下水对混凝土不具腐蚀性，对混凝土中的钢筋具弱腐146、蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。3、抗震设防：场地土类型为中软场地土，建筑场地类别为类，设计地震分组为第一组，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.45s。4、气候条件：郑州市位居中纬，地处内陆，具明显的大陆季风气候特点，属暖温带半干旱气候区。气温的季节性变化十分明显，年平均气温14.3 oC。一月份的平均气温-0.2 oC，绝对最低气温-15.8 oC，七月份的平均气温27.8 oC，绝对最高气温43.0 oC，季节性冻土最大深度为0.30m。5、荷载：风压：0.45kN/m2雪压：0.40kN/m24.4.4材料：1、混凝土：垫层：C15。 贮水构筑物：147、C30,S6; 地下部分及地上露天环境混凝土中的最大碱含量不超过3.0kg/m3，同时满足结构混凝土耐久性的基本要求。厂区内构筑物多为贮水构筑物，故须保证混凝土水灰比不大于0.5。2、建筑物：C30。3、钢筋：d10mm时钢筋为HRB335。4、砖砌体：承重砖墙采用MU10烧结普通砖(非粘土类），非承重砖墙及框架填充墙采用MU7.5烧结多孔砖(非粘土类）或MU5.0混凝土砌块。5、砂浆：地面以上部分墙体用M7.5混合砂浆砌筑，地面以下及与水接触部分用M10水泥砂浆砌筑，非承重砖墙及框架填充墙用M5混合砂浆砌筑。6、防腐涂料a.所有地下构筑物外壁的地上部分为外墙涂料粉刷；b.所有外露钢制构件涂刷148、防腐涂料；c.管道钢管内外涂刷防腐涂料。7、栏杆及盖板栏杆为不锈钢栏杆；盖板为热浸锌复合板。4.4.5.新增建筑物结构设计1、新增加药间建筑面积为240m2，一层框架结构，柱基采用钢筋混凝土独立基础，墙体采用钢筋混凝土条形基础。2、新增浓缩机房建筑面积为520m2，两层框架结构。新增脱水机房平面位置紧邻现状消化贮泥池、混合污泥贮泥池、剩余污泥贮泥池，由于现状三座水池均为地面式水池，水池底板高程为88.40，施工前必须做好基坑支护，避免造成对现状水池的破坏。受现状场地条件的限制，并且厂房内设备荷载较重，脱水机房的基础采用阀片式钢筋混凝土基础，这样扩大了基底面积，并增强了基础的整体性，以避免发生不149、均匀沉降。 4.5主要工程量1、对原生物反应池改造。（1）增加内回流泵2台（2）更换4座生物池机动段曝气头膜片共7100套（3）单池外回流渠延长32米，增加插扳闸1套（2500x500mm）（4）单池内回流渠延长70米，增加插扳闸3套(2500x800mm)（5）中隔墙部分改造2、新建浓缩脱水机房一座。（1）增加浓缩机2台，单台处理量120m3/h（2）絮凝剂制备投加装置（3）电气柜及电缆等（4）厂房内其它满足运行要求的附属设备3、现状浓缩脱水机房增加1套絮凝剂制备投加装置4、新建化学除磷加药间一座。5、增建变配电设备及电缆。6、增建检测仪表和控制系统7、厂区道路、绿化及总图管线等4.6主要设150、备清单第五章 工程投资估算5.1编制说明1、工程概况马头岗污水处理厂升级改造工程处理规模30万m3/日。出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）排放标准中的一级B标准。投资估算编制的内容包括污水厂范围内的全部土建、设备、安装工程。2、编制依据（1）基本依据本工程项目建议书阶段所确定的工艺方案及工程设计内容。市政工程投资估算编制办法（建标2007164号）；市政工程投资估算指标（建标2007163号）；类似工程造价指标。（2）材料价格材料价格依据2009年第5期郑州市工程造价信息。（3）设备价格国产设备均按编制期设备出厂价格为基数，加设备运杂费计入，运杂费费率按6%计151、算；进口设备以询价报价单为依据，并参考类似工程国外设备报价，均按“CIF”价为计算依据，并计入引进设备相关其他费用。3、有关其它建设费用的确定（1）临时设施费以建安工程费为基数，按2%计列。（2）建设单位管理费按照财政部财建2002394号文规定计算。（3）联合试运转费按设备费总价的1%计算列入。（4）设计前期工作费按国家计委计价格19991283号建设项目前期工作咨询收费暂行规定计取。（5）勘察费按第一部分工程费用的1.0%计算列入。（6）设计费按2002年3月1日实施的计价格200210号工程勘察设计收费管理规定计算计入工程总投资，其中专业调整系数为1，工程复杂程度调整系数为1.15。（7152、）预算编制费按设计费的10%计算列入。（8）施工监理费按发改价格2007670号文规定计算列入。（9）竣工图编制费按设计费的8%计算列入。（10）工程招标代理费根据国家计委、建设部颁布的关于发布建设工程招标代理收费有关规定的通知计算列入。（11）工程保险费按第一部分工程费用的0.32%计算列入。（12）环境评价费按国家计费、环保局环境影响咨询费收费标准计算。（13）安全评价费按安全评价费计算标准列入。（14）引进技术和进口设备的其它费用A、银行财务费，按所需进口设备硬件费（CIF价）的0.5%计算，列入第一部分工程费。B、外贸手续费，按所需进口设备硬件费（CIF价）的1.5%计算，列入第一部分153、工程费。C、进口设备（硬件）国内运杂费，按进口设备（设备原价）的1.5%计算，列入第一部分工程费。D、进口设备软件费，按进口设备硬件费的4%计算，列入第二部分工程费E、引进设备其他费用包括引进设备材料检验费、图纸资料翻译复制费、设备二次搬运费、银行担保费、引进项目保险费、出国人员费、来华专家接待费等费用，计入第二部分工程费用中。（15）工程预备费A、基本预备费按第一、二部分费用之和的10%计算。B、涨价预备费按国家计委计投资19991340号文规定，投资价格指数为零。（16）铺底流动资金按所需流动资金总额的30%列入。5.2投资估算本工程总投资4835.79万元；其中第一部分工程费3826.8154、3万元。投资估算表见附表。第六章 项目管理及实施计划6.1实施原则与步骤1）本工程项目的实施首先应符合国内基本建设项目的审批程序，其次，若采用国外贷款，也应符合外国贷款方的评估程序。2）通过专门机构作为项目的执行单位，负责项目实施的组织协调和管理工作。3）由特定部门或机构委派或指定人员担任项目实施负责人、作为项目的法人及用户代表。4）项目的设计、供货、施工安装等履行单位应与项目执行单位履行必要的法律手续，其违约责任按国家的有关法律法规执行。5）项目执行单位应与项目履行单位协商制定项目实施计划表，并在履行前通知有关各方。项目执行单位应为履行单位开发工作创造有利条件，项目履行单位应服从项目执行单位155、的指挥和调度。6.2主要履行单位的选择本工程为环保项目，项目的供货、施工、安装等单位均要进行必要的资格审查，并应将审查程序与评审结果形成书面资料报送有关上级部门审定，并存档备案。1）供货设备的供货，将由项目执行单位（业主）通过计划与参与单位的技术交流，以及对引进同类设备使用情况的考察，掌握技术质量等信息的基础上，通过公开招标方式进行确定。同时关键设备必须进行出厂前检验、到货检验等程序，以确保设备的质量及完整性。2）土建施工土建施工必须在具有城市污水厂水工建筑施工经验的单位中选择，拟由项目执行单位进行资格审查后通过招标方式确定。3）安装设备安装与仪表电气自动控制系统的安装应分别选择有资格的专业安156、装施工单位，由项目执行单位进行资格审查后，通过招标方式确定。4）施工及安装采用标准和规范污水处理厂工程项目的施工及安装必须按照国家现行的专业技术规范与标准执行，或采用不低于这些规范的国外规范标准，主要有：混凝土结构工程施工质量验收规范GB502042002钢结构工程施工质量验收规范GB502052001地下防水工程施工质量验收规范GB502082002砌体工程施工质量验收规范GB502032002城市污水处理厂工程质量验收规范GB503342002自动化仪表工程施工及验收规范GB500932002电气装置安装工程低压电器施工及验收规范GB5025496进口设备的引进与外商进行技术联络技术谈判将157、由业主主持下会同设计单位参加，设计联络的安排及设计资料的提供将在有关合同中明确。5）调试与试运转国内设备的调试可根据招标文件与附图及有关的技术标准进行并由供货单位派技术人员进行技术指导。进口设备的调试应由供货制造商派技术专家指导进行，有关细节可在商务谈判中商定，并写入商务合同中。试运转工作应由供货方、设计单位、安装单位共同参加。试运转工作人员（一般为工程管理单位指派）上岗前必须进行技术培训并通过技术考核。有关设备调试、通水试运转以及验收等项工作的技术文件必须存档备案。6.3项目实施计划本工程施工阶段建议采用2个包招标，1个设备标及1个土建标，其中：设备标：包括改造工程的所有机械设备、电气设备、158、仪表设备的采购、安装、调试及试运行；土建标：包括改造工程的所有构筑物土建工程、厂区所有平面布置、土石方工程、道路、管道工程等内容。设备标拟采用资格预审、国际竞争性招标（ICB）选择承建商，土建标拟采用国内竞争性招标（LCB）选择承建商。马头岗污水处理厂升级改造工程实施计划如下：1、2009年6月2009年7月项目前期准备工作，包括：编制项目建议书，环评大纲。2、2009年8月2009年9月编制环评报告，可研报告。3、2009年10月2009年12月环评报告及可研报告评审，工程初步设计，编制标书。4、2010年1月2010年3月设备招标、施工图设计，土建施工，设备安装。5、20010年4月201159、0年12月设备调试、污水厂试运行，正式投产。6.4实施步骤一、施工期运行方式马头岗污水厂设计规模为30万吨/d，共4个系列，单系列处理规模为7.5万吨/d，目前日处理水量约27万吨，因此改造工程具体实施时应做好充分准备，实施过程应安排在水量小的淡季，尤其是生物池改造，其它新增建筑物相对独立，互不影响。具体改造中运行方式如下：1个系列停水，其它3个系列正常运行。生物反应池处理水量为24万吨/d，超出部分水量约3万吨/d，经预处理（初沉）后，经厂区超越管排放至贾鲁河。此方案可保证经处理的水按现行标准达标排放，但超越排放部分只能去除部分BOD5、COD。二、建、构筑物新建与改造1、生物反应池系统改造160、。首先检查每个系列的设备是否正常运行，然后顺序将已运行的一个系列停水，其它3个系列正常工作，待1个系列土建、设备安装、调试工作完成后，再进行另一个系列改造。2、鼓风机房北侧空地新建除磷加药间，增加加药管至两座二沉池配水井。3、现状脱水机房北侧新建浓缩机房，同时拆除及调整贮泥池溢流管。以上工程均相互独立，可同时开工。6.5污水处理厂的运行管理6.5.1 运行维护措施郑州市马头岗污水处理厂的主要机械设备及仪表、自控系统，设备先进，自动化程度高，技术要求严格，为保证污水处理厂的正常运行和效益目标的实现，保证操作人员的安全，建议在污水处理厂的运行操作和维护管理方面采取以下措施：1、配备专业齐全的管理和161、操作人员（包括给水排水、生物、化学、电气、仪表、机械及自动化等专业），明确各个专业的职责，确保污水处理厂的正常安装运行。2、制定每个处理工序、车间和主要设备的技术操作与维修规程，操作人员必须严格执行。3、对操作人员进行专门培训，经考核后才能上岗操作。4、选派专业技术人员到国内类似的污水处理厂进行培训，提高污水处理厂运转管理水平。5、组织专业技术人员提前上岗，参与施工安装、调试、验收的全过程，为污水处理厂正常运转奠定基础。6、对进厂的污水水质进行监测，会同环保部门，监督和控制工业废水中污染物的任意排放，严格执行污水综合排放标准（GB8978-1996）以保障污水处理厂生化处理工序的正常运行。7、162、及时整理、定期汇总分析运行记录。建立健全技术档案，并根据水量、水质变化调整运转工况，不断提高运行水平。8、建立检修、保养制度，根据设备的性能及维护要求，进行经常的或定期的维护和检修工作，以提高设备的完好率，延长使用寿命。6.5.2 污水处理厂的运营方式污水处理运营经费的保证，是维护污水处理厂正常运转和设备维修的基础条件。根据公共事业设施有偿使用原则，建立合理的污水处理收费，常年向服务用户征收污水处理费，用于支付运行费用，使污水处理厂逐步过渡到企业化管理上来，逐步实现自负盈亏，减轻国家财政负担，保证污水厂的正常运行，发挥其预期的社会、环境和经济效益。6.5.3 人员编制污水处理厂生产管理机构包括163、：厂级领导、办公室、人事劳资、生产技术科、计财科、后勤科、化验室、车队、动力设备科、水区车间、泥区车间等。因污水处理厂工艺控制过程及自动化程度要求较高，故要求有相当比例的大、中专以上文化程度的专业技术人员，进行管理和运行。所需专业人员有：给排水、机械、电气、自动化、化学分析、微生物等。由于马头岗污水处理厂工艺技术先进，自动化程度高，因此升级改造后不需增加工作人员。第七章 进口设备专篇近几十年来，我国的城市污水处理得到了迅速发展，污水处理设备的制造、加工也取得了长足的进步。目前城市污水处理厂的许多设备都已经实现了国产化，而且在实际工程中都取得了良好的效果。但是还有一些关键设备国内尚无成熟、可靠的164、产品，为确保马头岗污水处理厂升级改造工程的运行效果、生产安全可靠，本工程的部分关键设备采用进口、合资设备。一、需要采用的进口设备1、生物池设备类型： 微孔曝气器膜片数 量：7100套规 格：300mm位 置：生物池机动段2、浓缩机房设备类型：离心浓缩机数 量： 2台设计参数： Q=120m3/h其它配套设备：进泥泵、排泥泵、加药泵二、主要进口设备清单本次改造工程所需的进口设备如表7-1所示。表7-1 进口设备清单序号进口设备及技术名称技术规格数量单位备注1微孔曝气器膜片300mm7100套进口2离心浓缩机Q=120m3/h2台进口第八章 工程效益8.1环境效益郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程165、是改善环境，保护人民群众身体健康，功在当代，利在千秋的工程。工程主要效益体现在环境效益。环境保护已经成为我国的一项基本国策，而且环境保护污染治理和水资源可持续发展已经成为社会普遍共识。马头岗污水处理厂升级改造工程的建设是淮河流域污水治理工程的主要环节之一。工程的顺利实施，将大大提高现有污水处理能力，减少对受纳水体的污染，预计污染物每年消减量如表8.1-1。表8.1-1 各污染物指标去除率及消减量项 目去除率（）消减量（吨/年）CODcr87.545990BOD59225185SS9541610氨氮82.24051.5总氮66.74380总磷（以P计）87.5766.5从以上数值中可以看出升级改166、造后的污水处理厂，将发挥具大的处理功效，对改善受纳水体的水质质量以及对整个淮河流域的污染治理起到重要作用，郑州市的整体水环境将会有较大好转。8.2社会效益马头岗污水处理厂是郑州市城市基础设施建设的重要组成部分，是现代文明城市的重要标志。马头岗污水处理厂升级改造工程的实施将为提升郑州市城市的水环境质量，减轻城市水体和淮河的污染，改善郑州市的环境卫生面貌，提高城市居民生活及健康水平必将发挥重要作用。同时，对改善郑州市的投资环境，吸引投资项目，促进城市经济的持续发展，进一步提高郑州市在国内外的知名度，也将起到积极的促进作用。郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程的重要意义主要体现在以下几方面：1、可进一167、步减少受纳水体的污染物排放量，有效减轻周边区域地下水的污染，并为下游污水资源化，缓解水资源短缺创造条件。2、可以进一步改善城市环境，改变城市面貌，提高人们的生活质量，有利于对外树立良好形象，有利于招商引资和相关产业发展。8.3经济效益郑州市制定的“十五”时期国民经济和社会发展的战略目标是：到2005年，实现国内生产总值超千亿，到2010年实现国内生产总值比2000年增长1.5倍，经济综合实力、城市化水平、辐射能力和人民生活水平再上一个台阶，人民的生活更加宽裕，社会主义市场经济体制比较完善，为率先在河南省基本实现现代化奠定坚实基础。马头岗污水处理厂工程作为市政基础设施建设的重要组成部分之一，它的168、直接经济效益不是很明显，但是它的间接经济效益非常可观。升级改造工程带来的环境效益，可以改善投资环境，树立良好城市形象，有助于消除由水污染造成的对工业发展的制约，有利于推动郑州市经济的飞速发展。水体污染治理同样可以推动郑州市农、牧、渔、水产业的发展，提高农副产品的质量和数量，减少由环境恶化给郑州市的农业生产带来巨大的损失。马头岗污水处理厂升级改造工程的顺利实施会对郑州市社会经济发展目标的实现起到重要作用。第九章 环境保护及工程风险分析9.1 项目实施过程中对环境影响及保护措施9.1.1 施工中对环境影响郑州市马头岗污水处理厂工程施工期间主要的环境影响有噪声污染、扬尘污染、植被破坏以及妨碍交通等影169、响。1、工程对道路交通的影响本工程施工期间为运输土方、设备材料将使周边道路的车流量增加，由于施工用车大多为大型、重型机械车辆，这些车辆的通行将对污水厂周边道路的正常通行造成一定影响。同时，土建施工可能会造成尘土飞扬，同时施工设备、材料、弃土以及为满足施工的操作空间等原因都会不同程度地使原有道路变窄，风天和雨雪天气道路情况会更糟，但是这些情况将随着工程的结束很快消失。2、施工扬尘和噪声影响（1）扬尘的影响工程施工期间，挖掘的泥土通常堆放在施工现场附近地区，特别是在干旱大风时节，车辆过往经常致使尘土飞扬，使大气中悬浮物颗粒含量剧增，严重影响周围环境，周围一定范围内的建（构）筑物、道路、植被等表面会170、沉积一层的尘土，不同程度的破坏环境的整洁。下雨时由于雨水的冲刷以及车辆的碾压，使施工现场变得泥泞不堪，行人步履艰难。（2）噪声的影响施工噪声主要来自建设时施工机械和建筑材料运输、车辆马达的轰鸣及喇叭的喧闹声。特别是在夜晚，将对周边居民的正常生活造成不良影响。根据建筑施工场界噪声限值（GB12523-93）不同施工阶段作业噪声限值见表9.1-1。表9.1-1 建筑施工场界噪声限值等效声级 （dB（A）施工阶段主要噪声源噪声限值昼间夜间土石方推土机、挖掘机、装载机等7555打 桩各种打桩机等85禁止施工结 构混凝土搅拌机、振捣棒、电锯等7055装 修吊车、升降机等6555采用点声源衰减公式对主要施171、工设备的噪声影响进行了预测计算，其结果列于表9.1-2中。表9.1-2 预测距声源不同距离处的噪声值表 （dB（A）序号设备名称声功率级不同距离处的噪声值5m10m20m40m60m80m100m150m200m1翻斗车1068478726663605855522装载车1068478726663605855523推土机1169488827673706865624挖掘机108868074686562605754825打桩机1361141081039693908885566混凝土搅拌车1108882767067646259477振捣棒1017973676158555350578电 锯1118983172、777168656360499吊 车10381756963605755524210工程钻机9674686256535048455211平地机10684787266636058555512移动式空压机10987817569666461583、生活垃圾的影响工程施工时施工区内劳动力的食宿将会安排在工作区域内。这些临时食宿地的污水及生活废弃物若没有做出妥善的处理，则会严重影响施工区的环境卫生，尤其是在夏天，施工区的生活废弃物乱扔，轻则导致蚊蝇孳生，重则致使施工区暴发流行性疾病，严重影响工程施工进度和工人的身心健康。4、弃土的影响施工期间将产生许多弃土，这些弃土在运输、处置过程中都可能对环境产生影响。173、车辆装载过多导致沿程泥土散落满地，晴天尘土飞扬，雨天路面泥泞，影响行人和车辆过往以及环境质量。9.1.2 施工中的环保措施1、由于交通运输在施工进度方面的特殊作用，建议建设单位和当地有关交通部门通力合作，考虑好周边道路交通因素，根据实际情况和施工进度的安排，制定适宜的交通运输方案，例如可以在夜晚进行厂外运输，避免造成交通堵塞和影响施工进度的情况发生。2、减少扬尘为了减少工程扬尘对周围环境的影响，遇到连续晴好天气又起风的情况下，对因施工产生的弃土表面洒上一些水，根据实际情况，也可对露天土方进行覆盖或者采用其它措施防止扬尘。同时，对弃土应按计划及时足量运出，在装运的过程中不要超载，沿途覆盖雨布，做174、到沿途不洒落。车辆驶出工地前应将轮子上的泥土去掉，防止泥土带出工地，影响环境整洁，同时施工者应对工地门前的道路实行保洁制度，指派专人负责，一旦有弃土洒落应及时清扫。3、施工噪声的控制工程施工中、运输车辆喇叭声、发动机声、混凝土搅拌声等造成施工的噪声。为了减少施工对周围居民的影响，在距民宅200m的区域内不允许在晚上十一时至次日早上六时施工，同时应在施工设备和方法中加以考虑，尽量采用低噪声机械。对夜间一定要施工，但可能影响居民声环境的工地，应对施工机械采取降噪措施，同时也可在工地周围或居民集中地周围设立临时的声障装置，以保证居民区的声环境质量。4、施工现场废弃物处理工程建设需要上千个工人。项目开175、发者及工程承包单位应与当地环卫部门联系，及时清理施工现场的生活废弃物，工程承包单位应对施工人员加强教育，不随意丢废弃物，保证工人工作、生活、环境卫生质量。针对施工人员的实际素质进行适当教育管理。5、倡导文明施工要求施工单位尽可能减少在施工过程中对周围居民、工厂、学校的影响，提倡文明施工，组织施工单位、街道及业主联络会议，及时协调解决施工中对环境影响的问题。6、应针对本项工程的自身特点给予足够的重视，特别注意对现有污水厂运行情况的影响。例如，根据施工方案的具体情况，施工可能在原厂区内部进行，人员会增多，应采取适当的措施，尽量减少对周围环境的影响。施工中遇到有毒有害废弃物应暂时停止施工并及时与地方176、环保、卫生部门联系，经他们采取措施处理后才能继续施工。9.2 完工后的环境影响及保护措施污水处理厂本身是一个环境保护项目，它建成后对改善地区环境必然产生很大的作用。但是也要注意处理厂本身的运行也会对周围的环境造成一定影响。因此应采取必要的措施。9.2.1 完工后的环境影响1、臭味由于污水处理厂内污水含有大量的有机物或其它能散发刺激性气味的物质，加上水处理设施多为敞开式设计，如进水泵房，生物池、贮泥池等，所以污水、污泥的臭味散发在大气中，势必会影响到周围地区。根据其它城市所做的现状调查，得到的结论是在污水处理厂下风向100m范围内，其臭味对人的感觉影响明显，在300m以外，则臭味已嗅闻不到。在设177、计和施工中都要根据实际情况，采取必要的措施，减少污水厂工程完工后对周围环境的影响，尽量做到未雨绸缪。2、噪声噪声来源于污水处理厂的部分运转机械，例如鼓风机、污泥脱水机、污水泵、污泥泵的噪声，还有厂区内外来车辆等的噪声。并且随着收水管网逐步完善，进水量也将不断地增加，所以一些大型设备的运行时间或者强度会增加，产生的噪声也会相应增加。3、污水厂建成后，污水中的污染物会大部分会得到去除，但同时污水中被去除的污染物会转移到污泥中去，因此，必须妥善做好污泥的后处置工作。9.2.2 完工后环保措施1、臭味防护措施本工程主要气味污染源为粗、细格栅、进水泵房、沉砂池及污泥处理区，污水污泥臭味的散发是不可避免的178、。在设计时，尽量将这几部分分别集中布置并远离厂前区，位于厂区下风向，再加上在其周围广种花草树木，既美化环境又可防止臭味扩散，有效减缓气味对周围环境的影响。2、噪音污水厂内噪声的主要来源是泵房、鼓风机房，在设计时尽量选择低噪音设备，安装消音及隔音设备，安装减震装置以降低噪音。同时，设计时要根据相关隔声减震规范进行，布置合适的距离。厂区噪声主要通过绿化来实现降噪，所以要加大绿化量。3、厂区污水处理厂产生的污水进入进水泵房的前池，与城市污水共同进入污水处理系统处理，不会对周围环境产生不利影响。4、厂区固体废弃物在污水处理过程，厂内粗、细格栅、沉砂池及污泥浓缩脱水机房均有废弃物产生，在设计时已经将这几179、部分废弃物分别进行处置，然后从边门统一外运，因而避免了对厂区内其它区域的污染。同时在设计及外运管理中尽量保证废弃物不落地，而直接进入废弃物箱或直接装车外运，避免造成废弃物落地后的二次污染。废弃物外运时采用半封闭式自卸车，送往垃圾填埋厂与垃圾混合填埋。9.3 工程风险分析9.3.1 污水处理厂风险影响预测1、地震造成的影响地震是突发、不可抗拒、破坏性很大的自然灾害，影响范围很大。一旦发生大地震，将使污水厂构筑物、建筑物以及处理设备受到损坏，甚至使污水处理厂处于瘫痪状态。为将一般地震对污水处理构筑物造成的破坏减少到最低程度，设计将按7度烈度设防，将自然灾害所造成的损害减少到最小。2、事故排污造成的180、影响污水处理厂一旦出现机械故障或停电，会直接影响污水处理厂的正常运行，尤其是变电站遇到故障或长时间停电不运转会造成反应池内微生物大批死亡，而微生物培养需较长一段时间，这段时间污水只能从厂进水井直接超越，使受纳水体受到污染。本处理厂拟采用双回路电源，设有一路备用电源，减少停电机会，并加强管理人员对机械设备的维护管理，总结运行管理经验，确保污水处理厂的正常运行。9.3.2 运行风险及措施污水处理系统在运行中发生突发性事故，会给维护、维修的工作人员造成身体损害，严重时会危及生命。因此，在维护污水处理系统正常运行过程中会有风险发生，应引起高度的重视。污水处理系统在运行中，如发生格栅堵塞、水泵不能正常工181、作等机械故障，以及管道损坏池子泄漏等情况时，需维修人员及时检修，必要时需进入管道或井内操作，因污水中含有多种有毒、有害物质，这些物质有些以气体形式存在，如H2S、SO2等，在这种情况下，如操作人员不采取防护措施就会造成中毒、昏迷、甚至死亡。本工程在设计中对经常需要维修、自然通风条件差的构筑物如泵房、脱水机房等设置通风装置，尽可能降低这种风险。处理厂对工人要经常进行安全教育，建立一套合乎操作规程的管理制度，建议采取下列措施：1、首先填写下井下池操作表，对操作工人进行安全教育；2、由专人在工作场地检测H2S，急救车辆停在检修点旁；3、戴防毒面具下井并与地面保持通讯联系，一感不适立即返回地面；4、提182、高一线生产工人营养保健待遇，增强工人体质；5、定期监测污水管内气体，拟对污水系统维修、防护等技术措施进行研究。通过以上措施，可将工程风险降低到最小。第十章 劳动安全卫生及消防10.1劳动安全卫生按照原劳动部3号令中的关于“新建、改建、扩建工程的劳动安全卫生设施必须与主体工程同时设计，同时施工，同时投入生产和使用(三同时)”的规定，对劳动安全卫生设施同时进行设计。污水处理工程建设的主要目的是防止水体污染，保护环境，实现区域可持续发展战略。在污水处理厂的运营过程中，也存在着影响职工安全卫生的问题，对待这些可能出现的问题，设计上要做到周密考虑，采取必要的防范措施。10.1.1设计依据1、中华人民共和183、国劳动法，1995年1月1日2、建设项目(工程)劳动安全卫生监察规定劳动部，1996年10月4日3、关于生产性建设工程项目职业安全卫生监察的暂行规定（劳字(1998)48号）4、国务院关于加强防尘防毒工作决定（国发(1994)97号）5、工业企业设计卫生标准（GBZ 1-2002）6、工业企业噪声控制设计规范（GBJ87-85）7、建筑设计防火规范（GB50016-2006）8、建筑物防雷设计规范（GB50057-94）(2000年版)9、建筑抗震设计规范（GB50011-2001）10.1.2主要危害因素分析本工程的主要危害因素可分为两类，其一为自然因素形成的危害和不利影响，一般包括地震、不184、良地质、暑热、雷击、暴雨、台风等因素；其二为生产过程中产生的危害，包括有害尘毒、火灾爆炸事故、机构伤害、噪声振动、触电事故、坠落及碰撞等各种因素。1、自然危害因素分析1）、地震地震是一种能产生巨大破坏的自然现象，尤其对构筑物的破坏作用更为明显，作用范围大，威胁设备和人员的安全。2）、暴雨和洪水暴雨和洪水威胁污水处理厂安全，其作用范围大。3）、雷击雷击能破坏建构筑物和设备，并可能导致火灾和爆炸事故的发生，其出现的机会不大，作用时间短暂。4）、不良地质同一地区不良地质对建构筑物的破坏作用较大，甚至影响人员安全。5）、风向风向对有害物质的输送作用明显，对人员处于危害源的下风向极为不利。自然危害因素的185、发生基本是不可避免的，因为它是自然形成的，但可以对其采取相应的防范措施，以减轻人员、设备等可能受到的伤害或损坏。2、生产危害因素分析1）、有毒有害物质液氯、H2S、甲醇等具有刺激性，有毒。2）、高温辐射当工作场所的高温辐射强度大于4.2J/cm2min时，可使人体过热，产生一系列生理功能变化，使人体体温调节失去平衡，水盐代谢出现紊乱，消化及神经系统受到影响，极易发生事故。3）、振动与噪声振动能使人体患振动病，主要表现在头晕、乏力、睡眠障碍、心悸、出冷汗等。噪声除损害听觉器官外，对神经系统、心血管系统亦有不良影响。长时间接触，能使人头痛头晕，易疲劳，记忆力减退，使冠心病患者发病率增多。4）、火灾186、爆炸火灾是一种剧烈燃烧现象，当燃烧失去控制时，便形成火灾事故，火灾事故能造成较大的人员及财产损失。爆炸同火灾一样，能造成较大的人员伤亡及财产损失。一般来说，本工程火灾及爆炸事故发生的可能性较小。5）、气味本工程新建污泥处置系统，该系统所散发气味很大，对工人的身心健康造成影响。6）、其它包括有害尘毒、机构伤害、触电事故、坠落及碰撞等各种因素10.1.3安全卫生防范措施根据中华人民共和国劳动法及国家有关规定，职工上岗前应进行严格的体检和有关劳动安全卫生教育；投产前应建立和执行岗位责任制等一系列整套规范化安全卫生管理制度，对全厂的安全卫生设施进行全面的检查；运行后应制定必要的操作规程和管理制度，做到187、三防，即防触电、防坠落、防中毒；定期对主要设备及有可能危害人体健康的部位进行认真检查以排除事故隐患，对职工进行定期体检以保护其健康。为达到上述要求，根据本工程安全评价报告及职业病危害预评价报告书，设计中考虑采用以下措施：1、抗震本工程区域地震基本烈度为7度，污水处理厂设计按7度设防。本工程的建、构筑物抗震设计均按建筑抗震设计规范的有关要求进行。2、防雷本工程各类建筑物设计均考虑了相应的防雷措施。所有构筑物外露的电气设备均加安全防护罩，采用防潮型设备，并设立明显的危险标志；所有电气设备均按工厂电力设计技术规程等有关规范要求采取防雷、接地等安全措施和事故处理保护措施。3、防不良地质根据资料显示，厂188、区及四周没有影响稳定性的活动断裂，无不良地质存在，场地地基稳定。4、防暑为防范暑热，采取以下防暑降温措施：在生产厂房采取自然通风或机构通风等通风换气措施，中央控制室、化验室设空调。5、合理利用风向污水处理厂设计中将综合楼等辅助建筑物避开夏季主风向布置，以避免风向因素的不利影响。6、除臭（1）污泥在运输过程中采用全封闭的污泥运输车或管道系统，保证污泥不外撒、不跑味儿、不污染环境。（2）为防止滋生蚊蝇，车间内设置灭蝇系统，以保证厂区及周边的环境卫生质量。（3） 厂区采用较高的绿化率，增强环境保护效果。（4）项目建成后，加强环境监测。7、减振降噪在生产过程中噪音较大，运行时室外噪音高达90dBA以上189、者均设置了消音器，并设置减振底座，选用密闭隔音材料，经以上处理后噪音可大大降低，可降至80dB(A)以下。强振设备与管道间采用柔性连接方式，防止振动造成的危害。在总图布置中，根据声源方向性、建筑物的屏蔽作用及绿化植物的吸纳作用等因素进行布置，减弱噪声对岗位的危害作用。主要生产场并设“噪声有害”警示标志，房间内设置能起到隔声作用的操作室、休息室，减少噪声级，对于操作工人接触噪声不足8小时的场所及其它作业地点的噪声均满足工业企业噪声控制设计规范中的标准要求。8、防火防爆在总平面布置中，各生产区域、装置及建筑物的布置均留有足够的防火安全间距，道路呈环状布置，设置两个出入口，道路设计则满足消防通道的要190、求。易燃易爆及有毒物品须设置专用仓库，由专人保管并满足劳动保护规定。在工艺设计中，在可能有燃爆性气体的室内设自然通风及机械通风设施，使爆燃性气体的浓度低于其爆炸下限，有爆炸危险的室内设不发火花地面。制定消防应急救援防方案，定期组织演练。厂区给水管网干管布置为环状，管径DN200，室外设消火栓组成的消防系统，消火栓间距不大于120m。9、防毒平时制定和不断完善各种危险品和有毒物质使用场所在紧急情况下的应对方案，加强职工防范和自我保护意识。严格执行各种安全操作规程，平时及时排除泄漏和设备隐患。综合处理车间已进行了气体收集处理系统，车间内的环境质量大大提高，若有其他人员临时进入干化车间，可戴防毒面具191、加强防护。集水井等较深的水池及检查井检修时应先通风换气后方可入内进行检修，含有毒有害气体房间配备必要的如氯气、甲醇、H2S检测仪器、仪表和通风系统，并配备防毒面具。加氯间设红色警示线，室内设冲眼器。10、机械设备的危险部位，如传动带、明齿轮、砂轮等须设防护装置。11、其它加强对工人的安全教育，加深对安全知识的理解，增强职工的安全责任感，组织学习反事故演习方法；建立职业病防止专项资金，购买个人防护用品及定期对职工进行职业病检查等。为了防止触电事故并保证检修安全，两处及多处操作的设备在机旁设事故开关；1kV以下的设备金属外壳作接零保护；设备设置漏电保护装置。为了防止机械伤害及坠落事故的发生，生产场192、所梯子、平台及高处通道均设置安全栏杆，栏杆的高度和强度符合国家劳动保护规定；设备的可动部件设置必要的安全防护网、罩；地沟、水井设置盖板；有危险的吊装口、安装孔等处设安全围栏；厂内水池边设置救生衣、救生圈；在有危险性的场所设置相应的安全标志及事故照明设施。绿化对净化空气、降低噪声具有重要作用，厂区进行了充分绿化。10.2消防10.2.1设计依据1、中华人民共和国消防条例(1984年5月13日)2、中华人民共和国消防条例实施细则3、建筑设计防火规范（GB50016-2006）4、爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范（GB50058-92）5、建筑物防雷设计规范（GB50057-94）6、火灾自动报警193、系统设计规范（GB50116-98）7、建筑灭火器配置设计规范（GB50140-2005）8、低倍数泡法沫灭火系统设计规范（GB50151-92）10.2.2防火及消防措施本工程在正常生产情况下，一般不易发生火灾，只有在操作失误、违反规程、管理不当及其它非正常生产情况或意外事故状态下，才可能由各种因素导致火灾发生。因此为了防止火灾的发生，或减少火灾发生造成的损失，根据“预防为主，防消结合”的方针，本工程在设计上采取了相应的防范措施。1、总图运输在厂区内部总平面布置上，按生产性质、工艺要求及火灾危险性的大小等划分出各个相对独立的小区，并在各小区之间采用道路相隔。厂内道路呈环形布置，保证消防通道畅194、通，厂内主要道路宽7.0m，污水处理厂设2个出入口（大门和侧门各一），均与厂外道路相连，可满足消防通道的要求。在火灾危险性较大的场所设置安全标志及信号装置，在设计中对各类介质管道涂以相应的识别色。2、建筑本工程建筑物的耐火等级均至少达到级，主要厂房设两个以上的出入口。所有建（构）筑物之间的防火间距和工程建筑物的防火设计，均满足建筑设计防火规范（GB50016-2006）的规定。3、电气本工程消防设施采用双回路电源供电，其配电线采用非延燃铠装电缆，明敷时置于桥架内或埋地敷设，以保证消防用电的可靠性。厂内设置火灾自动报警系统，使消防人员及时了解火灾情况并采取措施。建、构筑物的设计均根据其不同的防雷195、级别按防雷规范设置相应的避雷装置，防止雷击引起的火灾。在爆炸和火灾危险场所严格按照环境的危险类别或区域配置相应的防爆型电器设备和灯具，避免电气火花引起的火灾。电气系统具备短路、过负荷、接地漏电等完备保护系统，防止电气火灾的发生。4、消防给水及消防设施污水处理厂已建立完善的消防给水系统和消防设施，可保证消防的安全性和可靠性。厂内自来水管网干管布置为环状，管径DN200mm，主要建筑物离开干管的距离都不超过50m。综合处理车间设室内消火栓系统；室外已设置消火栓组成的消防系统。消火栓间距不大于120m。第十一章 结论和建议11.1结论1、马头岗污水处理厂升级改造工程处理规模为30万吨/日；2、设计出196、水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（18918-2002）的一级B标准。3、升级改造后污水处理采用A/A/O和倒置A/A/O工艺，在原生物反应池总池容不变情况下进行内部改造和挖潜。同时考虑尾水辅以化学除磷。4、升级改造后由于活性污泥量增加，原污泥浓缩系统不能满足升级改造后的正常运行要求，需考虑新建污泥浓缩系统。5、根据污水处理厂目前设施的使用和维护状况，结合改造工艺的要求，对现有机械、电气和自控设备进行更新改造，满足未来污水处理厂生产设施高效运转的要求。11.2建议虽然升级改造后出水标准全面提升到一级B标准，现状生化系统仍能满足污染物的去除要求。但是，这种良好状态是建立在进水水质稳定和难降解COD比例不高的基础上，因此建议环境保护等相关部门保持监察力度，保证现有企业污水的稳定排放。 根据现状运行数据和运行管理方反馈情况来看，目前本厂进水水质2009年程上升趋于，尤其是BOD、SS进水指标偏高。建议有关部门对排入污水系统的工业污水加强监测和控制，严格执行国家污水综合排放标准（GB8978-96），污水排入城市下水道水质标准（CJ3082-1999），对工业企业有毒有害废水必须进行厂内预处理，以保证污水处理系统的正常运行。附表