某工业区1000t污水处理厂工艺方案设计.docx

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某工业区1000t污水处理厂工艺方案设计

某工业区1000t/d污水处理厂

方案设计

XXX公司

二〇一四年七月

第一章概述

1.1项目概况

工程名称：

某工业区1000t/d污水处理厂方案设计工程

建设地点：

某工业区

1.2设计依据

1.2.1主要设计依据

（1）《中华人民共和国环境保护法》

（2）《中华人民共和国水法》

（3）《中华人民共和国水污染防治法》

（4）污水处理厂厂址地形图

（5）进出水管线图（1:

500）

（6）某工业园区小型污水处理厂用地红线图

（7）业主提供的其他相关资料

1.2.2采用的主要标准及规范

《工程建设标准强制性条文》（城市建设部份）（2002版）

《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）

《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（2014年版）

《地表水环境质量标准》（2002年版）（GB3838-2002）

《城市排水工程规划规范》（GB50318-2000）

《污水排入城市下水道水质标准》（CJ343-2010）

《水处理厂附属建筑和设备设计标准》（CJJ31-89）

《市政公用工程设计文件编制深度规定》建设部2004.03

《城市污水处理及污染防治技术政策》建成[2000]124号文

《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）

《泵站设计规范》（GB/T50265-2010）

《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）

1.3设计原则、范围

1.3.1设计原则

根据国家有关技术、经济等方面的政策和省、市政府对污水处理厂及排水管网工程的要求，确定以下编制原则：

1、严格执行国家环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。

2、采用先进、合理、灵活和适应性强，高效节能，节省用地，便于运行的工艺方案，确保出水满足处理要求，抗冲击负荷能力强，减少工程投资和运行费用。

3、根据某工业园区环境治理与发展战略的要求，结合某工业园区发展的总体规划，为改善城市环境质量、改善水环境质量，在认真进行方案比较的基础上确定污水处理方案。

4、工程设计中既要工艺先进、技术可靠、耐冲击负荷能力强，又要经济合理、节约能源、减少运行费用。

5、具有很高的自动化水平，包括监测、控制、预警，并且安全可靠；实现科学控制，降低劳动强度；设置必要的监控仪表，并且能够运行稳定，维修方便。

6、妥善处理、设置污水处理过程中产生的栅渣、污泥，避免二次污染。

7、根据甲方提供的选址图，合理布置建构筑物，保障工艺流程的顺畅，保障出水水质达到一级A排放标准及回用绿化、冲洗道路的用途。

1.3.2设计范围

本设计的范围为某工业区1000t/d污水处理厂界内工艺及配套设施方案设计。

1.3.3设计工程内容

新建日处理量1000t污水处理厂一座。

第二章项目实施区域概况

2.1某工业区现状

园区主导产业——先进制造、高新技术+战略新兴耦合产业、绿色节能、新能源、节能环保、智能装备、新一代信息技术、海洋生物科技产业等。

现在有农副食品加工业、家具制造业、医药制造业、金属制品业、专用设备制造业、废弃资源和废旧材料回收加工业。

2.2项目实施区域概况

本项目实施地位于河北省某县。

某县位于华北地区东缘，东临渤海。

总面积1212平方千米。

总人口56万人（2013年）。

辖11个镇、5个乡。

距秦皇岛市区44千米，距石家庄438千米。

建有国际滑沙游乐中心，国务院于1990年将黄金海岸辟为首批国家级海洋自然保护区。

河流有滦河、西沙河。

京沈铁路、山广公路横贯北部，抚昌乐、昌卢、昌黄等公路纵横境内。

名胜古迹有建于金代的源影寺塔，还有历史名山“碣石山”、千年古刹“水岩寺”。

黄金海岸旅游区被称为“东方夏威夷”。

是全国第一大河豚鱼养殖基地。

中国葡萄之乡。

2.3地形地貌

某背山面海，地质结构复杂。

由平原（约占总面积的36%）、低山丘陵（约占总面积的9%）、沙带（约占总面积的29%）、沿海（河）滩涂（约占总面积的26%）构成了多相性资源结构。

某倚山傍海，山、海、滩、泉具备，有“东方夏威夷”美称的黄金海岸旅游区，是国家级海洋自然保护区，国际滑沙活动中心、翡翠岛海洋大漠风光，国内独有，国际罕见，2005年10月某县黄金海岸以“沙漠与大海的吻痕”的特色风光被评为“中国最美的八大海岸之一”。

某葡萄沟素有“十里葡萄长廊”之称，与新疆“吐鲁番”齐名。

县境最高峰为碣石山主峰仙台顶，海拔695.1米。

2.4气候特点

某县属中国东部季风区、暖温带、半湿润大陆性气候。

无霜期平均是186天，最高平均气温是25.1℃，最低平均气温—5.2℃，年平均气温11℃，最大冻土深度57cm，平均年降水量712.7毫米，四季分明，日照充足，年均日照时数达2800小时。

2.5水资源

该县境内水系比较丰富，有滦河、饮马河、七里海等三条主要水系组成。

滦河水系在某境内流域面积为353.4平方公里。

有大型湖泊碣阳湖，淡水储量440万立方米。

地下水存量达2.7亿立方米，其中矿泉水存量1500万立方米。

全县水资源总量平均为37375万立方米，平均每平方公里占有水量为30.8万立方米。

农业资源：

某具有适宜多种农作物生长的肥沃土地，土质以潮土、褐土、盐土、风沙土为主。

优质耕地94万亩。

2.6矿藏资源

已探明的矿藏有铁、锰、铜、石英、粘土、石灰石、砂等，其中具备开采条件的铁矿储量1亿吨以上，花岗岩储量83亿立方米，水泥灰岩储量2亿立方米，且灰分含量高，易开采，石英砂储量7685万吨。

境内还有集疗养、洗浴于一体的温泉资源三处，已探明可供开采的地热资源达116.5亿立方米。

第三章工程方案设计总则

3.1厂址

某工业区污水处理厂处理量为1000吨/天，占地为2114.2平方米，东邻经四路，西侧为兴企路，北侧为规划一路，位于地块的东南角。

3.2某工业区内的污水现状

3.2.1污水现状

某工业区内，污水来自区内企业排放的生产污水和区内综合生活污水。

3.2.2污水量

某工业区污水排放量预计为1000t/d。

考虑园区的发展及水量的变化，根据业主要求，设计污水处理厂处理量为1000t/d。

园区内生产工艺涉及：

农副食品加工业、家具制造业、医药制造业、金属制品业、专用设备制造业、废弃资源和废旧材料回收加工业。

3.3排放区污水水质情况

3.3.1排水水质

根据《污水排入城市下水道水质标准》（CJ343-2010），本污水处理方案设计的污水处理厂为再生水厂，所以企业排污排入污水管网的污水指标不能高于下水道末端采用再生处理的情况要求的水质标准。

根据园区企业排水情况，园区并无污染特别严重的工业企业，且是生活污水和工业污水的混合水。

对园区排水进行以下分析：

污水量构成：

园区企业涉及农副食品加工业、家具制造业、医药制造业、金属制品业、专用设备制造业、废弃资源及废旧材料加工回收业。

企业工业废水及综合生活污水总量预计为1000t/d。

目前，园区企业还未投产，缺少相关水质及水量监测资料。

其工业污水的排放，其中家具制造业、专用设备制造业、金属制品业其生产废水排放量较小或是微量的；其中废弃资源及废旧材料加工回收业有一定的冲洗废水；其中农副食品加工业和医药制造业生产废水量占总工业废水的量比例是最大的。

由于排放生产废水的企业比较少，目前没有确定的污水量，按相似性质的工业园的污水组成特点综合分析本工业园的特点，设计按工业废水和综合生活污水比例各为50%考虑，即总处理水量中工业水为500t/d，综合生活污水为500t/d。

污水中污染物指标：

本工业园中综合生活污水污染物指标按常规生活污水污染物指标考虑，根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006），及综合考虑工业园生活污水的特点，其各种污染物指标见表3-1。

表3-1工业园综合生活污水水质指标表

项目

COD

（mg/L）

悬浮物

（mg/L）

溶解性固体（mg/L）

BOD5

（mg/L）

pH

水质

≤350

≤220

≤500

≤200

6~9

项目

氨氮

（mg/L）

总氮

（mg/L）

总磷

（mg/L）

阴离子表面活性剂

（mg/L）

总余氯

（mg/L）

水质

≤25

≤45

≤5

≤5

/

本工业园工业废水经管网一并收集至污水处理厂，并且根据相关法律法规，工业企业排放生产废水应满足《污水排入城市下水道水质标准》（CJ343-2010），本污水处理厂设计出水用途为回用，即为再生水厂，所以企业排污排入污水管网的污水指标不能高于下水道末端采用再生处理的情况要求的水质标准，并应达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）后，方可排入排水管网系统。

工业废水相对于生活污水CODcr较高，BOD5、SS相对较低，氮、磷也相对缺乏，所以其可生化性能较差。

排入城市污水管网的工业废水的各项水质均能满足《污水排入城市下水道水质标准》（CJ343-2010）的要求。

本工业园农副食品加工业排放的废水水量较大，其生化性较其他企业废水可生化性要好，其他企业排水量较小，结合工业园实际情况，除CODcr外，TN、TP、BOD5、SS都低于《污水排入城市下水道水质标准》（CJ343-2010）的要求。

预测工业废水的水质指标见表3-2。

表3-2工业园工业废水水质指标表

项目

COD

（mg/L）

悬浮物

（mg/L）

BOD5

（mg/L）

pH

水质

≤450

≤150

≤140

6~9

项目

氨氮

（mg/L）

总氮

（mg/L）

总磷

（mg/L）

水质

≤10

≤30

≤4

综上所述，分析本工业区工业废水及生活污水排放特点，综合确定本工业园排水水质指标见表3-3。

本表所列水质最终需取得业主同意并经当地环保部门认可。

表3-3排水水质预测表

项目

COD

（mg/L）

色度

（倍）

悬浮物

（mg/L）

溶解性固体（mg/L）

BOD5

（mg/L）

水质

≤380

≤40

≤180

≤500

≤150

项目

pH

氨氮

（mg/L）

总氮

（mg/L）

总磷

（mg/L）

阴离子表面活性剂

（mg/L）

水质

6~9

≤20

≤45

≤4

≤5

3.3.2污水处理厂排水水质

按照业主的要求，出水部分回用，主要用于夏季冲洗道路及绿化，冬季则全部排放，回用需达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）标准中的道路冲洗及城市绿化水质标准，详细水质指标见表3-4；根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的要求，排放水标准应执行一级A排放标准，详细水质指标见表3-5。

表3-4道路冲洗、城市绿化水质指标表

项目

水质

色度（倍）

≤30

悬浮物（mg/L）

/

溶解性固体（mg/L）

≤1000

BOD5（mg/L）

≤15

CODCr（mg/L）

/

氨氮（mg/L）

≤10

总氮（mg/L）

/

总磷（mg/L）

/

嗅

无不快感

浊度（NTU）

≤10

pH

6~9

溶解氧（mg/L）

≥1.0

总大肠菌群（个/L）

≤3

阴离子表面活性剂（mg/L）

≤1.0

总余氯（mg/L）

接触30min后≥1.0，管网末端≥0.2

表3-5城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准

项目

水质

色度（倍）

≤30

悬浮物（mg/L）

10

溶解性固体（mg/L）

/

BOD5（mg/L）

≤10

CODCr（mg/L）

≤50

氨氮（mg/L）

≤8

总氮（mg/L）

≤15

总磷（mg/L）

≤0.5

嗅

/

浊度（NTU）

/

pH

6~9

溶解氧（mg/L）

/

总大肠菌群（个/L）

≤103

阴离子表面活性剂（mg/L）

≤0.5

总余氯（mg/L）

接触30min后≥1.0，管网末端≥0.2

3.3.2设计污水处理厂去除效果

设计污水处理厂设计进出水水质及去除率见表3-6。

表3-6污水处理厂设计进出水水质及去除率

项目

进水水质

出水要求

去除率（%）

色度（倍）

≤40

≤30

25

悬浮物（mg/L）

≤180

≤10

94.44

溶解性固体（mg/L）

≤500

≤1000

/

BOD5（mg/L）

≤150

≤10

93.33

CODCr（mg/L）

≤380

≤50

86.42

氨氮（mg/L）

≤25

≤8

68

总氮（mg/L）

≤45

≤15

66.67

总磷（mg/L）

≤4

≤0.5

87.5

嗅

无不快感

浊度（NTU）

≤10

pH

6~9

6~9

溶解氧（mg/L）

≥1.0

总大肠菌群（个/L）

≤3

阴离子表面活性剂（mg/L）

≤5

≤0.5

总余氯（mg/L）

接触30min后≥1.0，管网末端≥0.2

3.4污水处理工艺选择

3.4.1主要污染物去除及处理工艺要求

根据本工程进水水质及要求出水水质指标，由表3-6可知，本工程污染物重点去除项目有：

悬浮物（SS）、BOD5、CODcr、氮、总磷（TP）、色度以及大肠菌群。

3.4.1.1SS的去除

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、网捕作用，与活性污泥絮体同时沉淀被去除。

污水厂出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水SS指标，出水中的BOD5、CODcr、TP等指标也与之有关。

因为，出水悬浮物的组成主要成分是活性污泥絮体，含有较多有机成份。

出水SS控制应该根据所选用的污水处理方案，考虑出水指标总体要求来确定SS控制方法，使出水SS指标满足要求。

3.4.1.2BOD5的去除

污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代谢作用，对BOD5降解，利用BOD5合成新细胞，污水处理中的微生物以生物污泥的形式存在，利用污泥的排放带走有机物，从而完成BOD5的去除。

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。

对于非溶解的有机物，微生物必须先将其吸附在表面，然后才能靠生物酶的作用对其水解和吸收。

污水处理系统必须有足够的泥龄，因而污泥负荷不能太高。

3.4.1.3CODcr的去除

污水中CODcr去除的原理与BOD5基本相同。

污水厂CODcr的去除率，取决于进水的可生化性，它与城市污水的组成有关。

对于主要以生活污水及其成份与生活污水相近的工业废水组成的城市污水，污水的可生化性较好，当出水BOD控制在较低的数值时，出水CODcr值相应可以达到较低的水平，能够满足CODcr≤50mg/L的要求。

污水可生化性较差时，则需要采取水解酸化等措施，提高其可生化性。

3.4.1.4氮的去除

污水脱氮方法主要有物理化学法和生物法两大类，目前生物脱氮是主体，也是城市污水处理中经济和常用的方法，物理化学法脱氮由于处理成本较高，管理不便而很少在市政污水处理中使用。

生物脱氮因处理成本低，易于管理而得到广泛应用。

氮也是构成微生物的元素之一，一部分进入细胞体内的氮将随剩余污泥一起从水中去除。

在有机物被氧化的同时，污水中的有机氮也被氧化成氨氮，并且在溶解氧充足、泥龄足够长的情况下进一步氧化成硝酸盐。

因为氮在水体中是藻类生长所需的营养物质，容易引起水体的富营养化，因此氮是污水处理厂出水的控制指标之一。

3.4.1.5磷的去除

污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。

1）化学除磷

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，然后通过固液分离将磷从污水中除去。

固液分离可单独进行，也可与初沉污泥和二沉污泥的排放相结合。

在二级生物处理工艺中，仅当出水含磷要求较高时，才考虑化学法辅助除磷。

2）生物除磷

生物除磷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，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚β羟丁酸）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，形成高浓度污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。

生物除磷工艺的前提条件是聚磷菌必须在厌氧条件下受到抑制，而后进入好氧阶段才能增大磷的吸收量。

因此，污水除磷的处理工艺必须在曝气池前设置厌氧段。

3.4.1.6色度、浊度的去除

污水中色度和浊度主要由悬浮物、有机物以及胶体物质造成，在通常的污水处理流程中，基本都包含生化处理工艺和沉淀以及加药处理，在生化、沉淀以及加药处理的过程中，悬浮物、有机物以及胶体物质基本都能被大量去除，从而使色度和浊度的指标均可达到出水要求的标准。

3.4.1.7大肠菌群的去除

本工程污水需达到一级A及回用的要求，对大肠菌群的去除要求较高，这就需要选择比较稳定且效果较好的消毒工艺。

目前消毒处理的方法既有物理法又有化学法，物理法以膜过滤及热处理法为主，化学法主要为加药处理。

综合本污水处理厂的处理要求及经济技术性，选择化学法比较适合。

3.4.1.8结论

综上所述，根据污水处理厂进水水质及出水标准，最佳的处理工艺是生物脱氮除磷工艺，辅以化学法进行除磷，出水进行消毒处理。

3.4.2污水可生化性分析

判定污水可生化性方法较多，一般情况下，判定污水的BOD5/CODcr值是鉴定污水可生化性简单易行且最常用的方法。

BOD5/CODcr比值

污水BOD5/CODcr值是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BOD5/CODcr＞0.45可生化性较好，BOD5/CODcr＞0.3可生化，BOD5/CODcr＜0.3较难生化，BOD5/CODcr＜0.25不易生化。

本工程设计进水水质BOD5=150mg/L，CODcr=380mg/L，BOD5/CODcr=0.39，表明污水处理厂可以采用生化处理工艺。

3.4.4污水二级处理工艺选择

根据以上分析，本工程二级处理工艺采用生物脱氮除磷工艺比较适合。

考虑到本工程的水量和出水水质要求以及目前更加成熟的运行先例。

本污水处理厂二级处理工艺提出以下三个污水处理工艺进行比选。

第一方案：

A2/O工艺

第二方案：

水解酸化+接触氧化工艺

第三方案：

CASS工艺

一、A2/O工艺

A2/O生物脱氮除磷工艺是传统活性污泥工艺、生物硝化及反消化工艺和生物除磷工艺的组合，生物池通过曝气装置、推进器（厌氧段和缺氧段）及回流渠道的布置分成厌氧段、缺氧段、好氧段。

在该工艺流程内，BOD5、SS和以各种形式存在的氮、磷将被去除。

在A2/O生物脱氮除磷系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌组成。

在好氧段，硝化细菌将入流中的氨氮及有机含氮化合物转化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入到大气中，从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷除去。

A2/O生物除磷脱氮工艺处理污水效果与DO、混合液回流比r、污泥回流比R、污泥龄SRT、污水温度及PH值等有关。

一般厌氧池DO在0.2mg/L以下，缺氧池DO在0.5mg/L以下，而好氧池DO在2.0mg/L以上；污泥混合液的PH值大于7；SRT为8-20天。

从A2/O工艺设计参数和运行方式可以看出，该方法的优点是：

厌氧、缺氧、好氧交替运行，可达到同时去除BOD5、脱氮、除磷的目的；处理负荷较大；CODcr、BOD5、N、P去除率高；并具有污泥量少，不发生污泥膨胀；厌氧、缺氧段只需进行中低速搅拌，运行费用低；另外本工艺在污染物有机负荷低的情况下，起动运行良好，设备安装简便，自动化成度高，易检修维护等优点。

A2/O工艺的缺点是除磷效果受到污泥龄、回流污泥中挟带的溶解氧和NO3－N的限制，不可能十分稳定；同时，由于脱氮效果取决于混合液回流比，脱氮效果不能满足较高的要求。

硝化作用将氨氮转化为硝酸盐。

由于A2/O工艺除磷效果有限，经过A2/O生化处理后的污水还需通过一体化混凝沉淀池进行化学除磷。

2.A2/O工艺优点

（1）效率高。

该工艺对废水中的有机物，氨氮等均有较高的去除效果。

（2）缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。

3.A2/O工艺的缺点

（1）若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。

脱氮率很难达到90％。

（2）处理效果受水力停留时间、污泥浓度等因素影响较大。

二、水解酸化+接触氧化工艺

1.水解酸化原理

利用微生物的催化作用，将废水中难降解的污染物质进行开环、断链，提高废水的B/C比。

污水中大分子有机物在水解酸化池中被分解为小分子有机物，能有效降低后续处理单元的有机污染负荷，有利于提高污染物的去除效果。

正常运行时，水解酸化池对COD和SS的去除效果可达到20%以上。

水解酸化过程可对可沉性、超胶体、胶体性和溶解性等不同物理状态的有机污染物进行迁移转化。

首先水解反应器中的大量微生物将进水中颗粒物质和胶体物质迅速截留和吸附，截留下来的物质吸附在水解污泥的表面，漫漫地被分解代谢，其在系统内的污泥停留时间要大于水力停留时间。

在大量水解细菌的作用下将大分子、难于生物降解物质转化为易于生物降解的小分子物质后，重新释放到液体中，在较高的水力负荷下随水流移出系统。

水解酸化反应池集沉淀、吸附、网捕和生物絮凝等物理化学过程以及水解、酸化和甲烷化过程等生物降解功能于一体。

水解酸化池具有投资省、施工简单、维护简便，池体可埋于地下，其上方可覆土种植植物，美化环境等优点。

由于水解酸化的这种特性，其后必须紧接好氧氧化工艺才能将有机物彻底去除。

特点：

使水中难降解有机物分解为小分子有机物，进一步提高BOD5/CODcr值，对工业废水有很好的降解效果。

2.接触氧化

生物接触氧化是介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术。

也可以说是具有活性污泥法特点的生物膜法，兼具两者的优点。

生物接触氧化法技术实质之一是在池内充填填料，充氧的污水浸没全部填料，并以一定的速度流经填料。

在填料上附着微生物、原生动物、后生动物，形成膜状生物污泥——生物膜。

这种填料上附着生物膜的形式，大幅度的提高了单位体积的微生物的含量，使之具有较高的容积负荷，抗冲击能力很强。

生物膜本身又有一定的厚度，这就使表面生长好氧微生物，底层生长缺氧、厌氧微生物，形成内部小环境，大大提高了降解有机物的能力。

污水与生物膜接触，污水中的有机物作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化。

生物接触氧化法的实质之二是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到搅拌与混合的作用这样又相当于在曝气池中充填供微生物栖息的填料。

生物接触氧化法的优点：

（1）既有填料又有曝气，池内固液气三相共存，有利于氧的转移，溶解氧充沛，适于微生物生长。

（2）填料表面布满生物膜，微生物含量大，生物膜与污水接触面积大，处理效率高，能够接受较高的有机负荷，节省用地。

（3）操作简单