城市污水处理技术决策与典型案例解析.docx
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城市污水处理技术决策与典型案例解析
重庆鸡冠石污水处理厂工程
10.1.1城市概况与排水规划
重庆市位于长江与嘉陵江的交汇处，是国家级历史文化名城，我国重要的工业城市，交通枢纽和贸易口岸，长江上游的经济中心。
1997年3月14日国家设立重庆直辖市，辖原重庆市（9区12县）、涪嘉市（2区1市3县）、万县市（2区8县）和黔江地区（5县），共43个区、市、县，总面积8.23万km2。
直辖市现状人口3002万，其中农业人口2443万人，非农业人口559万人。
根据重庆市统计局发布的数据，2004年实现地区生产总值2655.39亿元，人均达到9608元，跨越1000美元台阶。
重庆市试试新型工业化战略，促进五大发展目标、四大重点产业、四大战略任务和四大保障措施的“5444”系列工程，带动全市发展，塑造城市核心竞争力。
1、水环境状况
重庆境内主要河流有长江、嘉陵江、乌江、涪江、大宁河等，其中长江和嘉陵江是重庆最大和最重要的河流。
长江在江津市石羊乡进入重庆地域，在巫山县碚石出境，在重庆地域内长689.0km。
寸滩站最大流量达85700m3/s，最小流量2270m3/s，多年平均流量11308m3/s。
长江重庆主城段常年洪水位为185.71m（黄海高程），1981年7月特大洪水时，寸滩水位为189.73m。
嘉陵江在河川市古楼乡进入重庆境内，在渝中区朝天门汇入长江，重庆境内长153.8km。
据多年实测推算，嘉陵江在市区段平均水位161.67m，平均最高水位178.23m，平均最低水位159.81m；平均流量2080m3/s，最小流量322m3/s，极端最大流量46000m3/s，极端最小流量为244m3/s。
嘉陵江与长江汇合后，最大流量61000m3/s，最小2260m3/s；最大含砂量9.27kg/m3。
长江、嘉陵江既是重庆生活饮用水、工业用水的主要水源，也是地面雨水径流、生活污水和工业废水的受纳水体。
2.城市供水状况
据统计，到1995年，重庆市主城区的供水能力约为150万m3/d，其中公用水厂11个，供水能力63.5万m3/d，自备水源107个，供水能力86.8万m3/d。
按行政区划，主城6个区供水能力和供水量的逐年变化参见表10-1和表10-2。
重庆市主城区供水能力（1995年）表10-1
行政名称
公用水厂供水
自备水源供水
数量（个）
能力（万m3/d）
数量（个）
能力（万m3/d）
渝中区
2
10.0
-
-
江北区
2
7.5
29
14.7
南岸区
2
11.5
19
7.0
沙坪坝区
2
17.5
17
19.6
九龙坡区
3
17.0
40
11.3
大渡口区
-
-
1
34.2
合计
11
63.5
107
86.8
重庆市主城区供水逐年变化（单位：
万m3/d）表10-2
年度
生活用水量
工业用水量
公共建筑用水量
总用水量
1987
29.5
42.5
6.8
78.8
1988
29.6
47.1
7.9
84.6
1989
29.5
47.7
9.5
86.7
1990
28.8
50.5
10.7
90.0
1991
30.1
53.1
9.8
93.0
1992
41.6
70.7
10.7
123.0
1993
40.1
72.4
13.8
126.3
1994
45.9
64.5
13.7
124.1
1995
56.7
70.8
23.9
151.4
3．城市排水状况
重庆市修建城市下水道始于1946年，当时只限于市中心，排水体制为合流制，排水够到多为石砌方沟。
至1949年已建成合流制排水系统25个，够到长约55km。
解放后，市中心区的排水系统进行了改建和扩建，流域内已建成较为密集的河流干管，沟道总长约161km。
此外，在江北、南岸、沙坪坝、九龙坡、大渡口等区新建了排水系统5个，多数为分流制。
1997年之前，重庆市没有城市污水处理设施。
1958年，配合“四害”工作，曾在牛角沱、滥湾、曾家岩三处修建了污水沉淀池，后因管理不善，泥砂堆积而废弃。
1986年，在牛角沱污水沉淀池旧址，修建了处理规模为5000m3/d的城市污水二级处理实验场，运行几年后时有故障而中断处理。
设计规模为6万m3/d（首期4.8万m3/d）的唐家桥污水厂与1997年10月投入运行。
排水系统存在的主要问题有以下几个方面：
（1）排水系统不完善：
排水管网密度较小，不敷使用。
经过多年建设，重庆市的排水管道建设有了较大发展，但仅从管网密度较高的近郊六区来看，其排水管道密度也只有2.67km/km2，人均占有沟道长度仅为0.20m/人，大大低于其他城市的水平，甚至低于全国各城市的平均水平（0.27m/人）。
不少新建区还未建立城市排水系统，致使雨水、污水未能及时收集排除，形成雨、污水漫流，严重影响居民生活和环境卫生。
此外，排水管道建设资金欠账太多，一些已经规划批准的管道工程也未能实施。
各区排水系统普遍不完善。
有地地方有干管缺少支管，有些地方有支管却又缺少干管，造成系统不配套和不敷使用。
（2）合流制排水管道病害多，急待改造完善：
部分地区已建的合流制排水系统，由于使用时间过长有的已超过40年，出现够到接缝脱落、底部坍塌、勾踢断裂等问题。
即便解放后建设的排水沟道，因建设时条件的限制，选用的设计参数，如污水量标准、暴雨重现期、径流系数等偏低偏小，沟道断面偏小。
随着人口增长和生活水平提高，污水量增长很快，多说沟道断面排水已超过其排水能力的高限，呈超负荷运行状态。
加之管理不善和修养失时，管沟常发生淤积堵塞、水流不畅以致污水溢出地面的状况。
（3）多数分流制排水系统未真正分流：
近十几年来，各区均建有分流制排水系统，但是居民住宅和工厂未能完全采用分流制系统，或者不按排除污水的水质与相应的城市排水系统连接，因而雨天时大量雨水进入污水管道而超过其排水能力，造成雨污溢出地面，影响城市环境卫生。
（4）市政排水管道管理不善和不统一：
曾发生多起下水道爆炸事件，造成较严重的经济损失和社会影响。
事件的起因多为某些单位将有害、有毒和带易燃的废水排入城市下水道，而下水道上又未设水封井和通气井。
此外在开发建设过程中，私自占用城市下水道位置或在下水道上修建房屋，甚至毁坏城市排水设施，迫使顺自然地形条件、自然水利条件设置的城市排水沟渠改道等现象也屡有发生。
市政排水管理部门对已建排水设施应进行经常性的维护保养，还需对城市排水设施的使用进行严格的监督与管理。
4．水污染状况
城市污水未经处理直接排入水体，污染了两江水源。
据统计，1998年重庆市排放的废水总量为11.84亿m3，其中工业废水9.4亿m3，占76.4%；生活污水2.45亿m3，占23.6%。
在工业废水中符合排放标准的占66.9%；工业废水处理率为77.8%，多数流入城市下水道或直接排入两江。
排入水体的污染物约有100余种。
据重庆市环科所多年对两江水质监测的结果，出现超标的项目有大肠杆菌、石油类、氨氮、酚、总汞、化学耗氧量等。
大肠杆菌百分之百超标，氨氮、化学耗氧量在“八五”期间超标率有逐年增大趋势，从受污染程度看，嘉陵江受污染程度较长江严重，次级河流比两江更严重。
5．城市排水规划
（1）排水体制：
新建区原则上采用分流制。
污水分区集中后经过水厂处理达标后排放；雨水经雨水系统收集后，靠重力就近排入水体。
原市中区已形成较完善合流制排水系统，采用增设截留井，埋设污水干管的方法，旱季时截留旱季污水，不使其排入水体；雨季时截留旱季污水一定倍数的混合污水，截留的混合污水经污水厂处理达标排放。
在其他河流管道建成区，埋污水管，原有合流管作为雨水管。
（2）系统规划原则：
充分利用已建排水系统，污水处理采用分散与集中相结合，集中为主的原则，总体上合理划分排水系统，建设若干城市污水处理厂，并按照国家规范和排放标准，合理选择处理工艺流程。
（3）建设城市污水处理厂的必要性：
柑橘长江、嘉陵江重庆段水污染控制规划研究资料，若城市污水不治理，即使工业废水达到零排放，水体水质也达不到饮用水水源水质要求；若城市污水予以处理，同时对少数计较有严重污染源的工厂的废水排污加以严格控制，水质就可能得到保证。
（4）工业废水治理：
应贯彻有关法令，工业废水应在厂内预处理达标后方可介入城市排水系统，厂内无污染冷却水及无污染地面雨水，可介入城市雨水系统，应加强对工业废水监测与管理，防止对城市管道及处理厂造成不必要的故障。
（5）个别公共建筑及住宅区污水治理：
在城市集中污水厂建成前，这些地区污水应暂时先经过无害化处理达标后排放。
待污水管及污水厂建成后可纳入城市污水系统。
防止水体在近期进一步恶化。
（6）排水系统布置：
根据山城特有的地形起伏特点，城区又位于两江沿岸，形成演讲组团式布局，原有排入两江的污水口分散，数量较多。
按照“集中与分散相结合、集中为主的原则”，相对集中建设几座城市污水处理厂，应是首先研究的内容之一，达到近远结合，布局合理，投资少，建设快的目的。
（7）全面规划，分期实施：
排水系统投资大，建设周期厂，采用按规划污水量设计，分期分阶段实施，逐步形成系统。
污水厂按规划污水量全面规划，以近期污水量实施。
污水处理厂及预处理站高程均考虑三峡成库淤积30年后50年一遇洪水位设计，管道附属设施按20年一遇洪水水位设计。
（8）排水流域划分：
根据重庆主城地形条件划分为21个排水区域。
10.1.2项目试试的必要性
1.项目概况
鸡冠石污水处理厂工程项目，位于重庆主城南岸区，鸡冠石镇的下窑村。
建设单位为重庆市排水有限公司。
由于规模较大，考虑分期建设：
（1）一期工程：
旱季60万m3/d，雨季135万m3/d，采用预处理工艺，利用世界银行贷款。
（2）二期工程：
在一期工程的基础上完成旱季60万m3/d的二级生物处理，雨季135万m3/d的一级处理及污泥处理，利用日本协力银行日元贷款。
（3）远期工程：
旱季增加20万m3/d的二级生物处理至80万m3/d，雨季增加30万m3/d的一级处理至165万m3/d及污泥处理。
与鸡冠石污水处理厂远期规模配套的污水截留主干管包括B线、C线和D线（总长约50km）及过江前的预处理站工程另外立项，同步实施建设。
鸡冠石污水处理厂一期工程于2003年12月开工建设，于2004年12月试通水、调整、完善、二期工程于2003年7月开工建设，2005年底试通水。
2.项目建设的必要性
本工程水环境目标为，2003年前重点保护城区段饮用水水源水质，特别是嘉陵江流域取水口的水质，以解决半岛中心区的污水有序排放和水污染问题，为城市人口和经济增长提供足够的安全水源，保护长江流域水质。
2009年前保护城区段及长江的水环境，确保三峡库区水环境质量总体达到Ⅱ类标准。
根据重庆主城排水工程所确定的七厂方案（见表10-3和图10-1），至2010年主城污水处理总规模110万m3/d，其中鸡冠石污水处理厂60万m3/d，占总规模的54.5%，同时，鸡冠石污水厂主要服务的是市区嘉陵江以南、长江以北范围，因此，其建设是重庆市乃至长江三峡库区改善水环境的重要工程之一。
2010年重庆主城七厂方案污水处理厂规模一览表表10-3
序号
污水处理厂名称
服务面积（km2）
服务人口（万人）
规模（万m3/d）
1
唐家桥污水厂
4
7.5
5（已建）
2
唐家沱污水厂
93
80.5
30
3
鸡冠石污水厂
107
154
60
4
井口污水厂
9
5
3
5
茄子溪污水厂
26
15
6
6
中梁山污水厂
22
13
5
7
李家沱污水厂
36
15
6
合计
315
290
110
图10-1重庆主城污水处理厂分布示意图
本工程实施将给重庆市带来较大的环境效益，改善城市卫生条件，为经济发展提供良好的环境。
本项目分为内长江取水口：
7个水厂总计42.5万m3/d，33个自备水厂总计83.57万m3/d；嘉陵江取水口：
7个水厂总计56.0万m3/d，20个自备水厂总计47.64万m3/d。
因此，建设本工程以保护城市赖以生存的水源的水质。
提高自来水及工厂自备水水质，造福居民和工厂。
三峡库区建成以后，长江流域的水流流速将变慢，稀释、混合能力下降，如流域内仍然排放未经处理的污染物，必将使库区水质恶化。
重庆市域段两江也是一样，如继续向两江排放未经处理的污染物，将使两江水质加快恶化，进而影响其下游江水水质。
因此，建设重庆市排水工程不仅仅对重庆市而且对整个三峡库区有着重大意义。
重庆市三峡工程库尾的特大工商业城市，这在世界水库史上是绝无仅有的，工程对它的生态环境影响，不仅关系到重庆今后的发展和人民区中的安居乐业，同时也直接关系到三峡工程效益的充分发挥。
因此实施本工程具有巨大的现实意义和深远的历史意义。
3.项目实施的效益
通过本工程的实施，将改善重庆市区约107km2的环境卫生，随着污水系统的完善及污水处理厂的建设，将改变目前污水未经处理直接排入河道的现象，从而使两江水质得到改善，其受益者是重庆市及两江沿线的群众。
目前重庆市半岛区排水系统为合流制，污水就近排入两江，污水处理厂及其配套管网的建成将提供新的排水系统，将为居民提供健康上和环境上的益处。
工厂产生的污水纳入新污水系统内，也有利于工厂的发展，通过排污收费，提高居民的环境保护意识，自居维护环境。
尽管污水治理工程并不直接产生经济效益，但项目实施将对两江水源保护区有着广泛的影响，污染物排放量明显降低（见表10-4），使重庆市的工业发展不受环境的制约，把社会经济发展与环境保护目标协调好，将给重庆经济带来巨大益处。
污水污染物减少量（单位：
t/a）表10-4
指标
BOD5
COD
SS
TN
TP
2010年污染负荷
39420
78840
54750
9855
1095
2010年排放减少量
35044
65674
50370
6573
985
202年污染负荷
52560
105120
73000
13140
1460
202年排放减少量
46725
87565
67160
8764
1314
10.1.3项目建设的前期工程
1.项目前期工程
鸡冠石污水处理厂工程项目的立项、可行性研究、初步设计及招标工作汇总于表10-5和表10-6。
项目建设的前期工作情况汇总表（一起工程）表10-5
内容
项目建议书
可研报告
初步设计
招标文件
工程名称
重庆主城区排水工程
重庆主城区排水工程
重庆主城区排水工程一期工程
设备采购安装标及土建标
编制时间
1998年12月
1999年7月
1999年11月
2002年3月
编制单位
重庆市市政局
上海市市政工程设计研究院
上海市市政工程设计研究院
重庆建筑大学建筑设计院
上海市市政工程设计研究院
重庆市排水公司
上海市市政工程设计研究院
工程内容
1.污水截留主干管
2.太平门预处理工程
3.太平门预处理工程
4.改造及完善部分二级管网
5.鸡冠石污水处理厂
6.唐家沱污水处理厂
1．污水截流主干管
2.太平门预处理工程
3.太平门预处理工程
4.改造及完善部分二级管网
5.鸡冠石污水处理厂一期
6.唐家沱污水处理厂一期
鸡冠石污水处理厂一期预处理
鸡冠石污水处理厂一期预处理
批复文件主要内容及时间
1998年
同意重庆主城排水工程的建设立项
1998年11月
同意鸡冠石污水处理厂一期工程可行性研究报告，同意设计规模、污水经预处理后排江，采用江心多点排放方式
2000年7月
同意鸡冠石污水处理厂一期工程初步设计，同意设计规模、污水经预处理后排江，采用江心多点排放方式
项目管理单位
重庆市市政局
重庆市排水公司
重庆市排水公司
重庆市排水公司
项目工程投资
309582.82万元
33540.43万元
项目建设的前期工作情况汇总表（二期工程）表10-6
内容
项目建议书
可研报告
初步设计
招标文件
工程名称
鸡冠石污水处理厂二期
鸡冠石污水处理厂二期
鸡冠石污水处理厂二期
设备采购安装标及土建标
编制时间
2000年12月
2001年11月
2002年4月
2002年11月
编制单位
重庆市排水公司
上海市市政工程设计研究院
上海市市政工程设计研究院
上海市市政工程设计研究院
重庆市排水公司
上海市市政工程设计研究院
工程内容
在一期工程的基础上完成旱季60万m3/d的二级生物处理，雨季135万m3/d的以及处理及污泥处理
在一期工程的基础上完成旱季60万m3/d的二级生物处理，雨季135万m3/d的以及处理及污泥处理
在一期工程的基础上完成旱季60万m3/d的二级生物处理，雨季135万m3/d的以及处理及污泥处理
二期工程的设备标为一个总包，土建分为厂区土方包，水处理包、泥处理包3个包
批复文件主要内容及时间
2001年5月，同意鸡冠石污水处理厂二期工程建设立项
2002年1月，同意鸡冠石污水处理厂二期工程可行性研究报告，同意设计规模、污水、污泥处理工艺，出水达到一级排放标准（1996年标准），工程投资66325万元
2003年1月，同意鸡冠石污水处理厂二期工程初步设计，同意设计规模、污水与污泥处理工艺，出水道道一级排放标准，以及有关技术调整，工程投资55352万元
项目管理单位
重庆市排水公司
重庆市排水公司
重庆市排水公司
重庆市排水公司
项目工程投资
92836.91万元
92851.71万元
71014.47万元
2．项目决策及后评估
（1）项目前期决策及评估
1998年，有重庆建筑大学建筑设计研究院、上海市政工程设计研究院及世界银行聘请的索格里咨询公司，针对重庆山城、江域的特点，经过多方案（分散方案、相对集中方案、大集中方案）论证，最终推荐相对集中的方案，即七厂方案（新建6座厂、保留唐家沱污水厂），沿嘉陵江和长江两岸敷设截留干管或污水总管将两江沿岸的污水输送至下游，保护城市水源。
由于重庆主城排水工程规模浩大，工程分期实施，一期工程建设鸡冠石、唐家沱两座污水厂，采用预处理后江心排放。
二期工程完成鸡冠石、唐家沱两座污水厂的二级处理，同时着手建设李家沱、中梁山、柏树堡、井口等污水厂。
2001年以来，重庆的经济以两位数快速增长，主城排水相对集中方案的实施，特别是鸡冠石、唐家沱两座污水厂及主干管的配套建设将从水环境及土地加之的角度给经济的发展提供了有利的保证。
2003年三峡工程开始蓄水，重庆处于库区尾端，三峡成库后，重庆两江的流速、水深、河宽、比降、横向扩散系数由建库前的0.121m2/s下降到0.0446m2/s，由此可见，两江的扩散稀释能力将大大降低。
因此，鸡冠石乃至唐家沱污水厂及截流主干管的建设是十分及时的，项目的建设是十分必要的。
（2）项目初设阶段决策及评估
鸡冠石污水处理厂污水处理初步设计阶段推荐采用厌氧、缺氧、好氧除磷脱氮工艺流程，同时，为满足出水总磷指标（0.5mg/L），采用化学除磷辅助设施。
污泥采用机械浓缩、厌氧中温消化、机械脱水后外运处置。
污泥沼气产生的热量，除满足污泥厌氧中温消化自身外，还带动沼气鼓风机。
本工程初步设计阶段污泥处置首先推荐采用土地利用方案，多余污泥在近期暂运至长胜桥垃圾填埋场填埋，同时抓紧研究和建设污泥干化或其他污泥处置工程，在污水处理厂平面布置中，在西北角预留了约0.77hm2的污泥综合利用的场地。
根据2004年12月编制的《重庆市城市污水处理厂污泥处理处置规划方案》，规划坚持以人为本、环境为重、科技为先的原则，依靠科技进步，着手进行污泥处理处置，逐步达到污泥处理处置的减量化、无害化、稳定化、资源化目标。
根据污泥处理处置规划的布局，中心城区分别布置鸡冠石、唐家沱等共6做集约化污泥处置场，郊区污水处理厂污泥则采用就地单独处置方式，其中鸡冠石污泥处置依托于鸡冠石污水处理厂，利用厂内已预留污泥处理处置场地。
鸡冠石污泥处理处置工程处于可行性研究阶段，由重庆渝水环保有限公司承担建设及建成后的运行管理，目前推荐采用污泥干化工艺，同时预留进一步污泥焚烧及综合利用的备用地。
10.2.1工程设计规模与水质
1.污水水量组成
2010年规划设计人口154万人，服务面积107km2；2020年规划设计人口169万人，服务面积125km2。
预计2010年雨季截流污水量136.4万m3/d，2020年163.9万m3/d，2010年旱季污水量62.7万m3/d，2020年78.2万m3/d，具体构成见表10-7。
旱季污水量表（单位：
万m3/d）表10-7
年限
生活污水
工业废水
公建污水
小计
地下水
合计
2010年
23.36
19.94
13.68
56.98
5.70
62.68
2020年
29.25
24.67
17.17
71.09
7.11
78.20
比例（%）
41
35
24
100
3．污水水质确定及依据
（1）进水水质的确定及依据
设计进水水质为：
BOD5180mg/L、COD360mg/L、SS250mg/L、TN45mg/L、TP5mg/L。
主要确定依据为：
主城区42家工业企业排放的废水水质实测数据；主城区16个主要排放口污水水质实测数据；唐家沱污水储量1998~1999年进水月平均数据；1999年唐家桥、哑巴洞、桃花溪3个污水系统内典型下水道出口污水水质实测数据。
上述来源的数据汇总分析表明：
排放口的污水水质中，BOD5/COD>0.35，基本上符合一般城市污水性质；唐家桥污水处理厂进水BOD5/COD=0.40~0.55，属于典型城市污水水质；下水道的典型SS值略高于排放口数值，说明在污水管道中存在一定数量的淤积；随着城市改造的不断发展，新建生活小区将取消化粪池的建设，污水水质将逐步接近典型城市污水处理厂进水水质。
（2）出水水质的确定及依据
重庆长江段的水质应达到国家地表水环境质量标准GHZB1-1996中的Ⅲ类水质标准。
三峡成库以后，根据国家环保局监测（1992）054号文《关于长江三峡水利枢纽环境影响报告书审批意见的复函》，要求三峡库区总体水质标准执行国家地表水环境质量标准Ⅱ类水质标准。
因此，最总为谁排放必须达到《污水综合排放标准》（GB8987-1996）的以及排放标准，即出水水质指标为：
BOD5≤60mg/L、COD≤20mg/L、SS≤20mg/L、NH3-N≤15mg/L、TP≤0.5mg/L。
10.2.2处理工艺与设计方案
1．污水与污泥处理工艺
污水处理采用厌氧、缺氧、好样除磷脱氮工艺，为满足出水含磷指标，采用化学除磷辅助设施。
工艺流程如图10-2所示。
主要特征为：
（1）采用先进灵活的污水处理工艺：
对A/A/O反映池布置三处不同位置的进水点，两处不同位置的进泥点，增强了工艺的灵活性，既可按常规A/A/O反应池（厌氧、缺氧、好氧）的工艺运行，灵活分配碳源，又可按倒置A/A/O反应池（缺氧、厌氧、好氧）的工艺运行。
（2）采用物化深度除磷：
根据进水水质条件，磷酸盐指标从5mg/L降到0.5mg/L，采用生物除磷脱氮与化学深度除磷相结合工艺，是最经济、最有效的。
该工艺在国内外均有成功的经验，能有效的控制污水中磷的排放，减少水体富营养化发生的可能，同时对
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