武威市天祝县宽沟污水处理工程.docx
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武威市天祝县宽沟污水处理工程
武威市天祝县宽沟污水处理工程
可行性研究报告
院长：
蒲钢青（高级工程师）
所长：
马卫东（高级工程师）
审定人：
刘长荣（教授级高级工程师）
审核人：
刘长荣（教授级高级工程师）
项目负责人：
马卫东（高级工程师）
各专业负责人：
给排水专业：
党康森（高级工程师）
建筑专业：
覃雄科（高级工程师）
结构专业：
王晓亮（高级工程师）
暖通专业：
蔡海（高级工程师）
电气、仪表专业负责人：
袁益民（高级工程师）
技术经济专业负责人：
顾艳华（高级工程师）
中国市政工程西北设计研究院
二○一一年十二月
附图：
附图一：
武威市天祝县宽沟污水处理工程总体布置图
附图二：
武威市天祝县宽沟污水处理厂总平面布置图
附图三：
CASS工艺流程图
前言
宽沟位于天祝县石门镇、华藏寺镇和打柴沟镇三镇交接处,地处天祝县城区西北,距武威市135公里、距省城兰州140公里。
是武威市天祝县工业和人口集中区。
估测现有排水量已达近2000吨/日,没有污水处理厂,污水仅能靠道路边沟向金强河体直接排放,道路污水横溢,极大影响市容环境,已经严重干扰到周边人民正常的工作生活，制约了镇区经济的发展。
同时,工业污水和生活污水未经任何处理就排入金强河,其结果为危害农作物、污染地表水源,随着排入污水量的增加,金强河将会受到重度污染。
随着小城镇建设和工业园区的进一步发展，还会影响到天祝县城居民的生活，解决镇区污水处理问题以适应周边三镇各项事业的发展已成为建设宽沟污水处理工程的当务之急。
2010年10月受天祝县工业集聚区管理委员会的委托，我院承担了本次《武威市天祝县宽沟污水处理工程》可行性研究报告的编制工作；虽然本次《可行性研究报告》编制时间短，但我们力求对方案认真研究、论证，阐述详细，以便为上级主管部门和专家组对此项目进行分析、论证和最终决策提供可靠、必要依据。
在本项目可行性研究报告的编制过程中，得到了天祝县委，县政府等有关部门领导的关心支持，在工作中县城建局、打柴沟镇、石门镇、华藏寺镇、自来水公司、金强水管处等单位有关同志热情配合，在收集资料方面给予我们极大的帮助，在此表示感谢。
到目前为止宽沟的污水处理能力为0万m3/d，大量未经处理的污水的排入河流，导致城市供水水源、自然水域及农作物的严重污染，影响了工农业的发展。
为了改善这一现状，省市政府十分重视污水处理厂的建设。
宽沟污水处理工程是天祝县石门镇和打柴沟镇小城镇建设的重要组成部分，是城市生产和人民生活不可缺少的公共设施，是改善小城镇城市环境质量，促进旅游业，招商引资和经济建设发展的重要举措。
宽沟污水处理厂的建设可加速石门镇和打柴沟镇地区的发展，同时为石门镇和打柴沟镇污水管网的建设提供必要的基础。
近期宜控制在1万吨/日，并提出了完善和改进的意见。
根据天祝县住建局、石门镇和打柴沟镇政府的意见及申请贷款的具体条件，我们编制了“武威市天祝县宽沟污水处理工程”的可行性研究报告。
工程概况
1、工程名称：
武威市天祝县宽沟污水处理工程
2、建设内容：
①新建1万m3/d污水处理厂一座。
污水处理工艺推荐采用CASS工艺；
污泥处理工艺推荐采用污泥机械浓缩脱水一体化工艺。
污水排放水质执行GB18918-2002标准的二级标准。
污水最终出路达标污水排入金强河。
污泥最终出路污泥最终处置形式以脱水泥饼为主。
脱水泥饼可用于绿化、林业施肥或进行卫生填埋。
②新建城市污水管道，DN300-DN800约25.14公里；
3、建设单位天祝县工业集聚区管理委员会
4、设计单位中国市政工程西北设计研究院
5、投资估算及技术经济指标
建设项目总投资4744.44万元
资金来源
申请银行贷款1000万元（约占建设项目总投资的20%）。
申请西部国债资金2850万元（约占建设项目总投资的60%）。
地方自筹894.44万元（约占建设项目总投资的20%）。
流动资金70%来自银行贷款，年利率为5.85%，其余30%为地方自筹。
第一章概述
1.1编制依据
1、《天祝县石门镇总体规划》（2008-2020年）
2、《天祝县打柴沟镇总体规划》（2008-2020年）
3、《天祝县金强工业工业集中区总体规划》（2009-2020年）
4、主要设计规范及标准：
《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
《室外排水设计规范》（GBJ14-871997年版）
《氧化沟设计规程》（CECS112：
2000）
《城市污水处理工程项目建设标准》（建设部2001修订版）
《建筑设计防火规范》（GBJ16-871997年版）
《建筑结构荷载设计规范》（GBJ9-87）
《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）
《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）
《供配电系统设计规范》（GB50052-95）
《低压配电设计规范》（GB50054-95）
1.2编制原则
1、在城市总体规划的指导下,加强保护城市水资源和改善水环境，对城市污水进行统一规划、综合治理，充分发挥建设项目的社会效益、国民经济效益和环境效益。
2、积极采用高效节能、简便易行的污水处理新工艺、新技术、新材料、新设备以及污水和污泥的综合利用技术。
3、提高控制和生产管理的自动化、信息化水平，做到技术可靠、便于管理、出水达标、经济合理。
4、按照统一规划、分期建设的指导方针，以需要与可能相结合的原则，合理分期、滚动发展。
5、采用国内技术先进、质量稳定的设备，合理采用国外设备。
1.3编制范围
分析论证武威市天祝县宽沟污水处理工程的总体布局及建设规模，近期建设项目的工艺论证、投资估算及技术经济分析。
武威市天祝县宽沟污水处理工程的服务范畴是：
打柴沟镇的排水设施东起安家河，西至打柴沟镇，北靠宽沟村，南至金强河，上述区域即为本项目可行性研究报告设计的排水区域。
以上服务范围的划分详见“武威市天祝县宽沟污水处理工程服务范围图”。
因上述范围内的排水管网规划正在修编中，本建议书中有关厂址论证及管网建设的内容，仅用于控制初步估算部分投资。
相关详细内容有待下阶段设计时进一步落实和深化，应当以正式批准的规划为准。
1.4城市概况
1.4.1城市性质及规模
城镇性质：
打柴沟、宽沟以建设成为以新兴碳材、特种合金为主，原材料工业和精细化工等为主导产业的现代化小城镇。
城镇概况：
打柴沟境内地势西北高、东南低，海拔在2531－4027米之间，金强河从镇中部流过，河东有毛毛山，河西有马牙雪山。
年均气温1℃，年均降水量400毫米，相对无霜期120天。
耕地面积3.5万亩，大多数为川地。
石门境内大部分地处石门河谷。
海拔在2591~3535米之间，年均气温1.5℃，年均降水量420毫米。
地貌类型属西南部高山峡谷区，主要河流有石门河。
打柴沟镇人民政府驻打柴沟村，距县城19千米。
辖打柴沟、大庄、铁腰、安家河、火石沟、下十八、友谊、大湾、安门、金强驿、石灰沟、深沟、上河东、下河东、石板沟、庙儿沟、多隆17个村民委员会，71个村民小组，3591户、15717人，其中藏、回、土、蒙古等少数民族4242人，占总人口的27%。
石门镇人民政府驻马营坡村，距县城14千米。
镇辖维芨滩、大塘、石门、马营坡、岔岔洼、宽沟、石板湾、火烧城8个村民委员会，22个村民小组和1个居民委员会，2451户，总人口8816人（含省建材厂人数），其中少数民族2164人，占总人口的24.5%。
宽沟工业园是天祝县金强工业集中区的一个功能区。
园区位于天祝县打柴沟镇，距县城13公里，与兰新铁路、312国道相连，交通便捷，平均海拔2590米，东西长约4公里，南北宽约0.9公里，规划用地面积358公顷（合5368亩），其中：
一期210公顷（合3150亩），二期147.87公顷（合2218亩）。
园区规划立足本地资源优势，遵循“减量化、再使用、再循环”的原则，按照产业集聚、布局集中、资源节约、功能集成和循环利用的思路，规划建设成为以新兴碳材、特种合金为主，原材料工业和精细化工等为重点的工业园区。
宽沟属交通要塞，对外交通十分便利，是古丝绸之路必经之地，兰新铁路、312国道纵贯园区。
凭借其优越的自身条件，便利的交通，在区域经济发展中有较强的辐射作用和发展潜力。
1.4.2自然条件
天祝县境内海拔最高4874米，最低1650米，平均海拔高度2100-2500米，为黄土高原向青藏高原过渡地带。
乌鞘岭以东及毛毛山南麓的广大地区，呈现为黄土高原和丘陵景观。
县境西南的大通河沿岸，是全县地势最低的地区。
拟建项目厂址分布于金强河河谷西岸的宽沟冲积扇上，平均海拔2600多米，东西向长6KM，南北向宽2.5KM，呈西高东低状。
距金强河岸3KM。
天祝县地处西北黄土高原西缘，青藏高原过渡地带，深居内陆，大陆性半干旱气候，降水量少，气候干旱，气温低，气温垂直变化差异明显，日差较大，年差较少，太阳辐射强，日照时间长，冬春季干燥多尘等气候特点。
无霜期198天。
气温：
30年平均气温0℃
极端最高气温27.2℃
极端最低气温－22.2℃
年平均相对湿度59%
降雨量：
年平均降雨量340.4mm
年平均蒸发量1525.8mm
不利天气日数：
全年平均雷暴日数37.4天
大风日数5天
沙尘暴日数0.5天
雾日数0.2天
冰雹日数2.2天
风向及风速：
年主导风向ESE
历年平均风速1.5m/s
云量：
年平均总云量5.5成
低云量1.3成
日照：
年日照时数2530.6h。
同照百分率57％
正常情况下本地区地质、地貌、气候、水文条件对安全生产无影响。
但季节性气候变化给安全生产条件带来一些不利的影响，如夏季的雷电、风暴、，冬季的冰冻、严寒都会对安全生产有较大的影响。
1.4.3城市排水现状及规划
石门镇和打柴沟镇在此之前没有污水管网、宽沟工业园一期工程于2009年完成管线2105米，2011年完成管线354.2米；二期工程已完成设计、预算和项目招标，准备开工建设；本项目区域服务范围属于宽沟污水处理工程的整个规划范围。
1.5工程建设的必要性
近年来，随着石门镇和打柴沟镇宽沟镇被列为全县小城镇建设试点镇，宽沟工业园被准为全省循环经济经济试点园区，宽沟工业经济中心的地位已经确立。
按照宽沟工业园总体规划，宽沟工业园的发展定位为以新兴碳材、特种合金为主，原材料工业和精细化工等为重点的工业园区，到“十二五”末，将建成全国重要的新兴（碳）材料生产基地。
根据宽沟工业园总体规划与近几年的统计年鉴发现，在宽沟工业园周边的石门镇和打柴沟镇的社会经济发展迅速，特别是第三产业快速增长，由此给县财政和宽沟周边人民群众带来了丰厚的收入。
随着生活水平不断提高，排水量进一步扩大，宽沟工业园周边无排水管网已不能满足需要，已成为制约宽沟经济发展的重要因素，因此，目前迫切需要修建污水处理厂。
由于该区域范围内没有市政给排水系统，已不能满足小城镇和工业园区域经济社会不断发展的要求，有些问题还相当严重。
随着国家重点对西部地区的开发和建设，在小城镇和工业园区规模扩张的同时，也对该区域内排水管网、污水处理系统提出了更高的要求。
因此宽沟污水管网及污水治理工程必须进行。
第二章总体建设方案
2.1服务范围及厂址
2.1.1服务范围
武威市天祝县宽沟污水工程服务范围详见1.3节。
2.1.2厂址选择
城市污水处理厂厂址的选择应满足以下原则：
a、充分利用现有的污水干管，减少管道的投资。
b、位于城市供水水源的下游。
c、处理后的水有较好的出路。
d、应符合城市总体规划，使规划区域内的污水均能得到收集处理。
e、少占良田，同时有远期扩建的余地。
根据地形、地势、地质情况和排水出路、现场踏勘结果和宽沟工业园总体规划将污水处理厂厂址选在东北角，详见附图“武威市天祝县宽沟污水处理工程总体布置图”。
2.2污水水量及工程规模
根据《室外排水设计规范》（GBJ14-871997年版），排水量可按当地用水定额的80%～90%采用，设计取80%。
2.2.1需水量分析和预测
2.2.1.1现状供水量
水厂原建设供水规模为：
11000m3/d。
排水量大约为：
8800m3/d。
2.2.1.2、城市总用水量预测
1.按综合用水量标准预测
综合生活用水量标准，按国标（GBJ13-86）（1997年版）中表2.0.2-2，该城区属三区，则最高日定额为130～230L/cap·d，近期采用160L/d·人，则预测出近期（2010年）城区生活总用水量为：
11043m3/d，远期（2020年）采用180L/d·人，城区生活总用水量为：
21390m3/d，其中包括公共建筑（设施）用水。
浇洒道路、绿地用水指标均取1.5L/m2.d。
近期（2010年）浇洒道路面积0.58平方千米，绿化面积1.8平方千米。
远期（2020年）浇洒道路面积1.15平方千米，绿化面积2.58平方千米。
其他用水指未预见水量及管网漏失水量按最高日用水量的15%计取。
综合用水量标准预测计算见表2-1。
宽沟总生活用水量预测计算表
（按综合生活用水量标准法）表2-1
序号
项目
单位
近期
（2010）
远期
（2020）
备注
1
综合用水量标准
L/人·d
160
180
2
规划人口
万人
4.8
8.0
3
用水量
m3/d
7680
14400
③=①x②
4
浇洒道路用水量
m3/d
870
1680
5
绿地用水量
m3/d
1725
3870
6
其他用水
m3/d
768
1440
7
城区总生活用水量
m3/d
11043
21390
⑦=③+④+⑤+⑥
2、城区工业用水量预测：
根据2011年度宽沟工业园工业用水量和近几年工业预测用水量，统计年工业总用水量为1800000吨/年（日用水量为5000米3）。
见宽沟工业园工业用水年用水量统计表2-2。
宽沟工业园用水水量统计表表2-2
序号
用水用户名称
年用水量
（吨）
备注
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
已建工程
20
拟建工程
21
总计
本次可研按工业年产值万元用水量指标法计算，参考国内部分城市的工业产值耗水量及根据宽沟工业园所在的地理位置，确定工业耗水量近期为125m3/万元，远期为100m3/万元。
宽沟工业园用水量预测表
（按万元产值耗水量指标法）表2-3
序号
项目
单位
近期
（2010年）
远期
（2020年）
备注
1
年工业总产值
万元
40880
104025
2
工业耗水量指标
m3/万元
125
100
3
工业用水量
m3/d
14000
28500
4、城镇排水量：
通过以上水量预测分析，宽沟工业园近期（2011年）城镇总用水量为：
城镇最高日用水量为：
3000m3/d+2000m3/d=25000m3/d,;
工业园区排水量为：
125000x0.8=10000m3/d。
则工业园区的远期（2020年）工业园区总用水量为：
21500m3/d+28500m3/d=50560m3/d。
因此确定各阶段污水设计规模如下：
近期污水处理厂设计规模2万m3/d，最大时1167m3/h（总变化系数1.4），本次可研仅就2万m3/d规模进行研究。
远期污水处理厂设计规模将根据近期污水处理厂运行实践再行确定。
2.3污水水质及处理标准
武威市天祝县宽沟镇污水处理厂近、远期服务范围内城镇总体规划正在修编、调整之中，无实测水质资料。
为使设计采用的污水处理厂进水水质比较符合宽沟工业园的实际情况，污水处理厂进水水质参照国内同性质的城市污水水质确定。
国内部分城市污水厂设计进水水质表表2－4
项目
污水厂
CODcr
（mg/L）
BOD5
（mg/L）
SS
（mg/L）
NH3-N
（mg/L）
TP
（mg/L）
PH
西安北石桥污水厂
400
180
255
32
7.5
西安邓家村污水厂
450
220
300
26
8.5
白银污水厂
350
150
300
30
7.5
天水秦城污水厂
300
180
200
3
7.23
嘉峪关污水处理厂
300
200
250
4
临夏污水厂
300
150
200
30
4
庆阳污水厂
350
180
250
30
2
7
乌鲁木齐河东污水厂
500
200
300
包头污水厂
500
230
300
平均值
383
188
262
30
4
7.3
从总体上讲，上述几个污水处理厂的进水水质基本属于城市污水范畴，但指标均偏高。
这与上述市属缺水城市密切相关，但与更严重缺水的城市如天津、青岛相比要好的多。
根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002），处理后排向金强河的污水水质应达到标准二级标准；设计进出水水质详见表2－5。
设计进出水水质（日均值）表2－5
项目
CODcr
（mg/L）
BOD5
（mg/L）
SS
（mg/L）
NH3-N
（mg/L）
TN
（mg/L）
TP
（mg/L）
进水水质
350
140
200
30
35
5
二级标准出水
100
30
30
25
30
3
2.4污水处理工艺
2.4.1污水的特性及二级强化处理系统
污水的特性指标：
（1）BOD5/CODCr＝200/400＝0.5＞0.45，可生化性较好；
（2）BOD5/TN＝200/35＝5.71＞3.0，满足反硝化要求；
（3）BOD5/TP＝200/5＝40＞20，生物除磷效果较好。
因此，污水特性完全满足生物除磷脱氮的基本要求。
根据确定的出水水质指标，应采用二级标准处理。
二级标准处理是指在去除污水中有机污染的同时，去除导致水体富营养化的氮磷物质，使有机物和氮磷污染指标均达到较高的排放标准。
二级标准处理可采用物理化学法，也可采用生物法，当采用生物法时称作生物除磷脱氮工艺。
国内目前采用的生物除磷脱氮工艺，比较公认的一般有：
A/O法、A2/O法、卡鲁塞尔氧化沟、CASS工艺等。
A/O法和A2/O法是采用较早且最成熟的污水生物除磷脱氮工艺，但系统复杂、投资较高，现已有逐步被氧化沟、CASS法等取代的趋势。
但无论氧化沟还是序批式活性污泥法（CASS），其实现生物除磷脱氮的基本过程还是厌氧、缺氧、好氧过程，即A/A/O过程。
其间的区别，只在于这些基本过程间的过渡方式为顺序或是交替，污泥负荷的高或低。
氧化沟工艺方法很多，由于沟内缺氧段和好氧段的存在，均有一定的脱氮功能，但要除磷必须增加厌氧段－生物选择区。
在所有的氧化沟工艺中，带有生物选择区的卡鲁塞尔氧化沟，除磷脱氮效果较佳。
CASS是序批式反应器的简写，本意是进出水和曝气间歇运行的污水处理系统。
近年来变型较多，进出水系统有间歇运行的也有连续运行的，但其核心是供氧系统间歇运行，以营造活性污泥厌氧、缺氧、好氧的阶段性环境，达到除磷脱氮的目标。
针对武威市天祝县污水处理厂的污水水质及处理后出水水质要求，结合处理厂规模，资金等情况，参照国内外的研究成果及污水处理厂的运行实践，选择卡鲁塞尔氧化沟和改良CASS工艺两种生物除磷脱氮工艺方案进行初步研究。
2.4.2改良CASS工艺（方案一）
本方案定义的改良CASS工艺是在原CASS工艺的基础上，按连续进水运行。
CASS工艺（CyclicActivatedSludgeSystem）是在SBR基础上发展起来的一种循环式活性污泥法。
主体部分为生物反应池，它集曝气、沉淀于一体，以连续进水间断出水为主要特征，工艺过程是：
进水/曝气—进水/沉淀—进水/滗水—进水/闲置；共四个阶段，循环运行。
CASS工艺在反应池进水端设置了一个生物选择区，根据运行需要可少量曝气（缺氧）或不曝气（厌氧）。
设置生物选择器的作用与卡鲁塞尔氧化沟的生物选择区基本相同。
不同之处是该生物选择区可在厌氧或缺氧条件下运行；活性污泥可回流可不回流，回流污泥量比卡鲁塞尔型氧化沟小的多。
总之，运行方式和参数可根据需要调节优化。
生物脱氮是CASS反应池本身的特殊运行方式中进行硝化和反硝化过程而完成的，而除磷作用是利用设置在CASS反应池前的选择区形成厌氧环境和反应池中的好氧环境交替实现的。
污水经过厌氧、缺氧、好氧阶段达到脱氮除磷的目的。
改良CASS工艺主要特点：
（1）无初沉池及二沉池，占地少、投资省。
（2）静态沉淀，有机物去除率高、出水水质好。
（3）周期性曝气，活性污泥处于厌氧、缺氧、好氧交替的环境中，除磷脱氮功能较强。
（4）由于“改良CASS工艺”进水的连续性，取消了水力切换设备，比传统的SBR工艺降低了控制复杂性，容积利用率提高。
实践证明沉淀阶段连续进水不会恶化出水水质。
（5）低污泥负荷，剩余有机污泥量较少。
污泥基本稳定，不需再进行稳定化处理，可直接浓缩脱水。
（6）系统能耗低于卡鲁塞尔氧化沟。
（7）多用于中小型污水处理厂，用于大型污水处理厂的较少见。
控制系统较复杂，除磷脱氮效果比卡鲁塞尔氧化沟稍差。
CASS工艺流程：
进水闸室→粗格栅及污水提升泵站→细格栅→旋流沉砂池→CASS反应池（带生物选择区）→接触消毒池→计量出水。
2.4.3卡鲁塞尔氧化沟工艺（方案二）
本方案定义的卡鲁塞尔氧化沟是在标准的卡鲁塞尔氧化沟的上游增加前置厌氧池及前置缺氧池，氧化沟与终沉池分建，并有独立的污泥回流装置。
卡鲁塞尔氧化沟生物脱氮作用是通过氧化沟本身特殊的运行方式，创造一定条件使硝化和反硝化反应在氧化沟中交替发生而完成的。
由于氧化沟系统的污泥泥龄较长，一般为10～20d，池中硝化作用进行得比较充分，污水中氨氮基本上可完全氧化成硝酸盐氮。
为了进一步脱氮，就要使反硝化作用得以进行，其主要条件是维持缺氧条件和有机碳源，使反硝化菌繁殖，卡鲁塞尔氧化沟生物脱氮工艺就是按此原理操作运行的。
为了利用卡鲁塞尔氧化沟进行生物除磷，必须在卡鲁塞尔氧化沟之前设置厌氧池（亦称生物选择池），其作用一是抑制丝状菌的增长，防止污泥膨胀，改善污泥的沉淀性能；二是聚磷细菌在厌氧段把磷从化合状态下从体内释放出来，污水中BOD5浓度下降，而磷含量上升。
随后在好氧段内聚磷细菌超量吸收在厌氧段释放出的磷和原污水中的磷，形成高含量磷污泥，利用排除剩余活性污泥达到降低出水中磷的目的。
污水经过厌氧、好氧段达到除磷目的，而缺氧、好氧段联合达到脱氮目的。
卡鲁塞尔氧化沟是在普通氧化沟基础上加以改进的，氧化沟作为整个工艺的核心，通过控制表曝机的转速和开停，创造了好氧和缺氧两个对氮、磷转化至关重要的生化环境。
也就是说，氧化沟已经将曝气池和缺氧池、厌氧池有机融合在
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