西安市城市污水处置及污水资源化.docx
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西安市城市污水处置及污水资源化
西安市城市污水处置及污水资源化
论文吴键张理王社平曹宇王恩让
摘要：
本文介绍了西安市城市污水处置现状与计划，和西安市近期实施的污水处置厂和回用水工程，论述了西安市开发、利用污水资源的意义。
重点介绍了西安市城市污水回用试点项目的基础条件、实验研究、设计与实施。
作者强调，面对日趋欠缺的淡水资源，污水是一种潜在的水资源，应引发足够重视；回用水市场开拓初期，用户进展、价钱政策极为重要，国家和地址政府应给予政策支持；城市计划、建设、治理部门要依照可持续进展的战略思想，综合考虑污水处置与污水资源的开发与利用；回用水项目的运营治理要遵循市场规律，回用水的定价要考虑供水单位效益、用水单位经受能力和现行物价水平，以便更好地发挥污水资源的作用。
关键词：
西安市水资源污水处置污水回用模型实验工程设计
0.前言
西安市是世界闻名的历史文化名城，三千连年的城建史和旧日的繁华盛世，给西安留下了极为丰厚的历史文化遗产，使之成为世界闻名的文化古都和旅行胜地。
半个世纪以来，西安通过了三次大的建设高潮，已成为我国西部地域改革开放的窗口，经济、科技、文化较为发达的中心城市、国际旅行城市和重要的高新技术产业基地。
"九五"以来，西安市基础设施建设进展迅速，2000年西安市建成区面积已达187km2，人口326万。
依照《西安市排水计划（1995年至2020年）》，西安市中心市区分为六个污水搜集系统，现状污水排放总量约80万m3/d，污水处置率约34%。
同时，西安市是一个水资源缺乏的城市，全市人均占有地表水资源量不足350m3，仅为全国和世界人均占有量的1/6和1/20，大大低于国际公认的维持一个地域社会经济环境所需1000m3的临界值，随着尔后城市现代化进程的加速，水资源欠缺将会阻碍城市供水。
而污水是一种稳固靠得住的、可再生利用的水资源，是解决城市缺水的一条重要途径，污水经深度处置后可回用于工矿企业、市政环卫、园林绿化和城市河道景观等方面。
合理开发和利用城市污水资源，表现了水的"优质优用，低质低用"和"开源节流并重、节流优先、治污为本、科学开源、经济利用"的原那么。
1.西安市污水处置及其回用的现状与计划
西安市污水处置现状
西安市现状排水效劳面积约，排水管道除老城区及东北郊部份为合流管外，其余以分流制为主。
排水管网总长约。
其中污水管道490km（包括现状合流管），普及率67%，雨水管渠，普及率45%，管渠密度约km2。
目前污水管网接纳城市污水量约80万m3/d，已建成城市污水处置厂两座，总处置能力27万m3/d，污水处置率34%，其中北石桥污水处置厂15万m3/d，邓家村污水处置厂12万m3/d。
在中国西部大开发之际，为了使排水设施适应城市的进展，提高管网普及率和污水处置率，尽快改善城市水环境，西安市政府把城市排水工程系统改造作为"十五"期间的一项重要工作，加大污水处置厂的建设力度，重视城市管网改造，以改善西安市的水环境质量。
西安市城市供水现状
西安市城市供水设施历经近50连年的建设，尤其是近几年取得了长足的进展，由过去单一的地下水为要紧水源，进展到此刻以地表水为主、地下水为辅的供水系统。
现有水厂7座，在建水厂1座，其中地表水供水能力72万m3/d（曲江水厂60万m3/d，浐河二水厂12万m3/d），地下水供水能力42万m3/d，供水总能力达114万m3/d，供水面积162km2，供水效劳人口227万00人。
西安市城市水资源及用水量
西安市地表水资源总量为亿m3，人均水资源量是全国平均水平的1/6。
从久远来看，西安是一个水资源缺乏的城市。
依照西安市城市整体计划，西安市是由一个中心市区和十一个外围组团组成，市区与组团用水量统一计划、统一调配。
近几年，随着黑河引水工程完成，西安的水荒问题已大体解决，2000年，全市最高日供水量为114万m3/d，估量2005年最大日用水量为万m3/d，2020年最大日用水量为万m3/d。
加上，城市水体还存在不同程度的污染，2020年以后，西安市用水量仍有必然缺口。
水资源是能够枯竭的，合理开发、利用和爱惜水资源是社会进展的永久主题。
淡水资源的欠缺是不言而喻的，而城市污水具有量大、集中、水质较为稳固的特点，是一种潜在的水资源，污水通过处置后完全能够重复利用，并实现水在自然界中的良性循环。
开辟这种非传统水源，实现污水资源化，对保障城市供水平安亦具有重要的战略意义。
珍爱水资源，合理利用和开发第二水源，是摆在城建工作者眼前必需久远考虑的问题。
西安市排水计划
《西安市排水计划（1995～2020）》将整个污水排放分为六个系统，即邓家村污水处置厂系统、北石桥污水处置厂系统、店子村污水处置厂系统、袁乐村污水处置厂系统、纺织城污水处置厂系统、六村堡污水处置厂系统，城市污水管网普及率要达到95%以上。
污水处置厂建设规模见表1。
表1污水厂计划建设规模
序号
处置厂名称
总效劳 面积 （公顷）
建设规模 （万m3/d）
回用水规模 （万m3/d）
备注
近期
远期
近期
远期
邓家村污水处置厂
2489
6
38
6
已建成处置能力12万m3/d，现正进行16万m3/d工艺改造和6万吨/日回用水工程施工建设。
2
北石桥污水净化中心
4854
5
52
0
一期工程15万m3/d已运行。
5万m3/日回用水工程，正进行施工建设。
3
纺织城污水处置厂
2096
0
20
5
正在商谈利用国外银行贷款,完成项目可行性研究报告。
4
店子村污水处置厂
4501
25
50
0
正在商谈利用国外银行贷款，完成项目可行性研究报告。
5
袁乐村污水处置厂
4568
20
40
0
6
六村堡水处置厂
3339
0
30
5
7
合计
21847
96
230
46
注：
一、回用水规模仅包括工业利用、市政环卫和城市绿化用水，不含城市河道景观及农业等方面用水。
二、本表所列远期为2020年计划总规模。
2.西安市近期实施的污水处置厂和回用水工程
依照建设部、国家环保总局、科技部关于《城市污水处置及污染防治技术政策》的通知精神，西安市制定了《西安市城市市政公用设施"十五"打算及2021年计划纲要》，打算在"十五"期间建设纺织城污水处置厂、店子村污水处置厂及其配套排水管网设施。
这些项目的实施将改善西安市城市排水设施状况，实行有组织的污水排放和集中处置，使西安市污水处置率超过60%。
西安市邓家村污水处置厂
西安市邓家村污水处置厂始建于1956年，最初处置能力为4万m3/d一级处置，通过1963年和1979年两次扩建后，处置能力达到12万m3/d，并由一级处置提高到二级生物处置。
1994年，西安市市政工程治理局依据西安市排水计划并结合西安市城市进展及西安市水资源欠缺状况，对该污水厂再次提出改造方案，一是将污水处置规模由12万m3/d提高到16万m3/d，二是增加6万m3/d污水深度处置系统，经深度处置的水作为工业企业部份用水和市政杂用水。
依据我国《污水回用设计标准推荐标准》（CECS-61:
94）、《生活杂用水水质标准》，结合国内外其它城市污水回用水质标准，并分析该污水处置厂运行以来的水质水量，综合确信了邓家村污水厂回用水的设计标准BOD5≤10mg/l、CODcr≤50mg/l、SS≤5mg/l、NH4-N≤5mg/l、TN≤15mg/l、TP≤1mg/l。
污水处置工艺采纳了技术成熟，处置成效稳固，适应性强的A2/O系统（脱氮、除磷）。
回用水处置系统采纳絮凝沉淀、砂滤系统。
设计投加氯化铁药剂于A2/O系统终沉池配水井中，强化生物除磷，降低终沉池出水中磷的浓度。
沉淀后出水经提升泵站至砂滤池，采纳气水反冲洗滤池，过滤后水至清水池，加压后进入回用水管网。
邓家村污水厂改造工程利用国外政府低息贷款，总投资约亿元，该工程1999年动工，估量2002年3月前二级生物处置部份可投入运行。
西安市北石桥污水净化中心
西安市北石桥污水净化中心是西北地域规模较大的一座现代化污水处置厂，总效劳面积，计划人口60万人。
该中心引进国外DE型氧化沟工艺，一期规模15万m3/d，始建于1994年10月，1998年5月投入试运行。
运行以来出水水质稳固、运行平稳，要紧出水指标BOD5≤15mg/l、CODcr≤50mg/l、SS≤15mg/l、TP≤1mg/l、NH4-N≤5mg/l。
北石桥污水回用工程是西安市城市污水回用试点项目，它位于北石桥污水净化中心内，回用水规模10万m3/d，回用于效劳区域内的企业和市政环卫园林等杂用水，该工程目前正在实施中。
西安市店子村污水处置厂
拟建店子村污水处置厂位于北二环朱宏路立交以南，二环路与团结库之间，要紧接纳西安市旧城区、东北郊、西安经济开发区等区域污水，总效劳面积为4501公顷。
依照第四污水厂效劳范围污水水量、水质调查及预测，工程近期建设规模Q=25万m3/d，其中污水回用量10万m3/d，处置后水排至团结库，经漕运明渠（景观用水）排入渭河（Ⅳ类水体）。
设计进水水质BOD5≤230mg/l、CODcr≤410mg/l、SS≤250mg/l、TP≤l、NH4-N≤40mg/l、PH=6～9；处置后出水水质BOD5≤20mg/l、CODcr≤60mg/l、SS≤20mg/l、NH4-N≤15mg/l、TP≤1mg/l。
污水处置拟采纳A2/O法，污泥处置采纳中温厌氧消化，重力浓缩后进行机械脱水。
该项目总投资约40000万元。
西安市纺织城污水处置厂NH4-N
拟建纺织城污水处置厂位于西安市浐河东岸，西临高速公路以南，东三环以西所狭三角地带，要紧接纳浐河东、西两岸面积为2096公顷的生产废水、生活污水，其中浐河东岸纺织城组团效劳面积为1174公顷，浐河西岸效劳面积922公顷。
依照效劳区域水质水量调查及预测，工程设计近期2005年处置规模Q=10万m3/d，其中污水回用量5万m3/d。
设计进水水质为CODcr=390mg/l，BOD5=200mg/l，SS=250mg/l，NH4-N=30mg/l，TP=4mg/l。
污水厂出水排至浐河（国家Ⅲ类水体），处置后水质执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准，即出水水质CODcr≤60mg/l、BOD5≤20mg/l、SS≤20mg/l、NH4-N≤15mg/l、TP≤l。
污水处置拟采纳二级生物处置工艺，污泥处置采纳机械浓缩机械脱水工艺，污水回用深度处置采纳微絮凝过滤技术。
初步估算污水处置建设总投资约25000万元。
3.西安市城市污水回用试点项目介绍
西安市城市污水回用试点项目以北石桥污水净化中心二级出水为水源，该项目地处西安市西郊工业区，北与西安西郊热电厂一路之隔，东临西安市化工厂、西安焦化厂，南依西安日化厂，作为用水大户的冷却用水用户众多，使得净化中心具有良好的污水资源开发条件。
处置规模与水质
依照北石桥污水净化中心运行以来的二级处置水量、水质统计资料，回用水用户对水质水量的要求，确信污水深度处置回用工程设计规模和水质标准。
处置规模
通过对1999年1月至2000年9月期间二级处置系统运行进行统计分析，日处置水量平均在13万m3/d以上，而且出水水量稳固、靠得住。
在对用户的调查基础上，确信回用水规模10万m3/d，分两期实施，一、二期规模均为5万m3/d。
二级处置进、出水水质
二级处置进、出水月平均水质设计出水水质见表2。
表2二级处置进、出水月平均水质统计表
项目
单位
进水水质
设计进水值
出水水质
设计出水值
GB8978-1996一级排放标准
PH
～
6～9
6～9
BOD5
mg/l
180
20
20
CODcr
mg/l
400
100
60
SS
mg/l
255
20
20
TP
mg/l
-
-
NH3-N
mg/l
32
25
15
污水深度处置出水水质
污水深度处置进水水质采纳北石桥污水净化中心设计二级处置出水水质。
出水水质标准依据国家《污水回用设计标准推荐标准》（CECS-61:
94）、《工业循环冷却水水质标准》（GBJ5050-95）、《生活杂用水水质标准》和国内外其它城市回用水标准，并参照用户要求而确信，具体指标见表3。
表3深度处置厂出水水质标准
序号
项目
单位
水质 标准
备注
序号
项目
单位
水质 标准
备注
1
浊度
度
≤5
9
总固体
mg/l
≤1000
2
BOD5
mg/l
10
10
总硬度
mg/l
≤450
3
CODcr
mg/l
50
11
总碱度
mg/l
≤350
4
色度
度
≤30
12
铁离子
mg/l
≤
5
PH
6～9
13
氯化物
mg/l
≤300
6
TP
mg/l
≤
14
余氯
mg/l
管网未端
7
TN
mg/l
≤15
夏日
15
一样细菌总数
个/ml
＜5×105
异氧菌总数
8
NH4-N
mg/l
≤10
夏日
16
臭味
mg/l
无不快感
模型实验及工艺技术线路选择
为保证北石桥污水回用工程技术靠得住，西安市市政工程治理局组织有关单位进行了污水回用项目的深度处置模型实验。
模型实验方案
深度处置模型实验采纳了以下5种工艺实验方案：
①方案A直接过滤；
②方案B微絮凝过滤；
③方案C混凝+助凝+过滤；
④方案D混凝+沉淀+过滤；
⑤方案E混凝+助凝+沉淀+过滤；
通过5个月的反复模型实验，说明方案D和方案E两种方案能知足回用水出水水质要求。
方案的靠得住性实验
通过技术与经济分析，拟定方案D为设计方案，并通过改变进水水质，对方案D做靠得住性实验，以检查工艺运行的靠得住性。
方案D靠得住性实验结果及其与方案D、E模型实验结果见表4。
表4方案D靠得住性实验与方案D、E模型实验结果
项目
指标
方案D靠得住性实验滤柱周期：
21小时 34分钟
方案D模型实验滤柱周期：
21小时 20分钟
方案E模型实验滤柱周期：
22小时 24分钟
平均进水
平均出水
平均去除率
平均进水
平均出水
平均去除率
平均进水
平均出水
平均去除率
1
浓度（度）
2
CODcr
3
SS
4
NH3—N
5
TP
深度处置工艺设计
深度处置工艺流程
依据污水回用模型实验结果，并结合国内外城市污水回用工程实践，本工程采纳混凝、沉淀、过滤污水深度处置工艺，工艺流程如图1所示。
要紧处置构筑物设计
1）提升泵房
提升泵直接在二级处置系统中的接触池出沟渠内取水。
泵房按两远期一次建成，安装淹没式潜水泵5台，4用1备，单台流量Q=h，扬程H=13m，配电机功率N=58kw。
2）反映、沉淀池
为了节省占地，反映池与沉淀池合建，分两组，一期先建设一组，每组分两格。
反映池采纳水力波形板反映器，共分三级，总反映时刻为，停留时刻，GT=×104，反映器要紧设计参数见表5。
表5反映器要紧设计参数
反映室
波峰间隙（mm）
平均流速V1（m/s）
波峰间流速V1′（m/s）
停留时刻t（min）
速度梯度G（S-1）
第一反映室
30
20
第二反映室
50
第三反映室
60
沉淀池采纳平流式，有效水深，设计水平流速V水=10mm/s，颗粒流速u=s。
沉淀池中加设侧向流波形板沉淀器。
3）滤站
沉淀池出水流经V型砂滤池进行最终净化，滤池、反冲洗泵房和中心操纵室等合建，滤池建在室内，反冲洗泵房建在地下，共两组，一期建设1组。
一期1组滤池分为4格，滤料为单层石英砂均质滤料，厚，有效粒径d=，不均匀系数K80≤～。
设计滤池采纳气水反冲洗，滤速V=8～10m/h，反冲洗周期18h，每次反冲洗12～15min，水、气反冲洗强度别离为Q水=l/s·m二、Q气=l/s·m2；气水同时反冲洗强度Q气+Q水=+l/s·m2。
4）回用水池及加压泵房
设计回用水池4座，一期先建2座，单池容积4050m3，有效水深，水池容积占回用水供水量的%。
加压泵房按两期一次建成，依照回用水用户不同要求，采纳分压供水。
水泵为变频调速操纵，供水至回用水管网。
水泵的运行将通过管网压力和回用水池内液位信号来操纵。
5）加氯系统
设计深度处置水采纳液氯消毒（预加氯和后加氯消毒），预加氯在提升泵房集水井，后加氯在回用水池进水处，加氯量别离为l、l。
滤后水经加氯消毒后，在回用水池中停留约2h，经加压泵房送入回用水管网，出水管上设有余氯分析取样设备。
设有2台加氯机，单台投加量32kg/h。
加氯间、氯库及加氯设备利用北石桥污水净化中心现有装置。
6）污泥脱水车间
深度处置日产污泥约3300kg，设计利用现状净化中心污泥脱水车间预留脱水机位置。
机房内现安装200E型带式脱水机2台，单台处置能力16-21m3/h，一套投药装置，本次设计再增加2台KD10-2000型带式滤机及配套污泥投配泵、自动投药装置、无轴螺旋输送机。
药剂制备与投加、进泥、脱水、出泥、清洗等进程均实施自控联动操作。
工程实施
本工程已于2001年9月动工，目前正在进行土建施工，打算于2002年6月完工并投入运营。
4.回用水项目的运营治理与政策支持
回用水项目的运营治理
回用水项目运营治理，应遵循市场规律，慢慢成立与市场经济体制相适应的企业治理体制和运营机制。
回用水运营治理机构以独立法人为宜，独立经营、自大盈亏，以全新的现代企业形式投入运行，降低本钱、争取效益，以使污水处置及污水回用走上良性循环的新路子。
回用水项目的政策支持
回用水市场开拓初期，需要国家和地址政府政策的支持。
结合西安市污水回用市场调查和分析，咱们以为污水回用在国内作为一项新的事业，起步较晚，在污水回用商业化运作方面需要政府公布有利于推行利用城市再生水的法规，给予相关的政策扶持。
在城市非饮用水方面，限制自来水供给和利用，对利用回用水的工矿企业给予政策倾斜。
在城市计划、建设方面要给回用水事业的普及和进展留有空间。
城市市政公用设施计划时，尤其是给水厂、污水厂的计划、设计、建设应当把给水与污水处置、污水回用整体考虑，按可持续进展的战略思想，制定近、远期水资源再生利用计划。
污水厂的选址不宜过于集中，应利于污水再生利用。
回用水价钱
污水再生利用是一项新兴行业，回用水价钱的制定对污水再生利用顺利实施起着重要的作用，北石桥污水回用项目作为西安市城市污水回用试点项目，回用水价钱的制定对西安市回用水市场将会起到举足轻重的作用。
回用水定价应考虑水厂内部收益及还贷能力、用水单位的经受能力和现时国内的物价水平，回用水以略高于本钱价供水为宜。
依照西安市北石桥污水回用项目可行性研究和初步设计时期的经济分析，该项目的年总经营本钱（10万m3/日）为万元，单位总制水本钱元/m3。
西安市目前居民用水价钱是元/m3，工业用水价钱是元/m3，商业用水价钱是元/m3，由此可见，回用水具有潜在的庞大市场，并可给用水单位带来庞大的经济效益。
以西安热电厂为例，该厂天天需要的回用水量是万吨，若是每吨回用水按元核算，全年水费为1314万元，相应的自来水费为万元,仅此一
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