包头市北郊污水厂污水资源化利用可行性研究

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1、内蒙古科技大学毕业论文撰写人：_日 期：_包头市北郊污水厂污水资源化利用可行性研究摘 要本论文通过分析国内外城市污水回用现状及存在问题，针对包头市水资源严重短缺和污水再利用的情况，寻求解决污水资源化利用的有效途径。根据包头市水资源规划情况，调研了包头市北郊污水厂二级出水水质及主要用户的水质要求，通过对深度处理技术的比较选择，结合包头市冬季时间长、气温低的特点，确定北郊污水资源化利用的工艺方案为：絮凝沉淀过滤。在确定个构筑物尺寸及工艺参数后，对该方案进行环境、社会和经济效益的分析及经济评价，证明该方案具有可行性。经静态投资估算及经济评价后可得出结论：在销售水价为1.0元/吨的基础上，处理水量达到

2、设计水量的29.5%后即可实现收益，即该方案具有较好的经济效益。关键词： 污水资源化 可行性研究 V型滤池 经济评价Feasibility Study For Reuse of Baotou Beijiao Wastewater Treatment Plant EffluentAbstractBy analyzing the recycling state of sewage and problems home and abroad, this thesis seeks a effective way to make the reuse of reclaimed water come true

3、, on account of the sever shortage of water resource in Baotou. According to the strategies of water resource in Baotou, this thesis surveys the quality of effluent of Beijiao Waste Water Treatment Plant and the quality of water requirement of the main subscribers. By comparing the technology of Ter

4、tiary Treatment, confirming the technology of the reclamation of sewage in Beijiao Waste Water Treatment Plant is: flocculationsedimentationfiltration, based on the long-winter, low- temperature character of Baotou. In determine the sizes and process parameters of these structures, the environmental

5、 and social assessment, economic evaluation tell us that: the project is feasible. After the estimation of static investment and economic evaluation, we can get the conclusion: Based on the sales price of 1.0 yuan/t, the water amount treated get to 95% of the design value, gains can be realized. So

6、the project has good economic benefits.Keywords: Reclamation of Sewage Feasibility Study V-Filter Economic EvaluationIV目 录摘 要IAbstractII目 录III第一章 绪论1第二章 再生水回用的可行性32.1 我国的水污染现状32.2 污水排放量32.3 水质污染状况32.4 国内外城市再生水利用简介42.4.1 国外城市再生水利用简述42.4.2 国内城市再生水利用简述62.4.3 我国中水回用技术的发展及现状72.5 包头市再生水利用的前景82.5.1 工业用水再生水

7、水量预测92.5.2 杂用水水量测算92.5.3 城市景观环境用水量测算112.6 包头市再生水利用的意义12第三章 污水再生利用工艺确定133.1 再生水处理工艺的比较133.1.1 常用污水深度处理工艺简介133.1.2 再生水处理工艺选择原则143.2 可行性方案设计143.2.1 可行性方案设计原则143.2.2 可行性方案设计范围及建设规模153.3 工程建设的必要性153.3.1 城市污水回用的意义153.3.2 工程建设的必要性153.4 回用水工艺方案选择16第四章 污水再生利用方案设计194.1 进出水水质194.2 水处理构筑物214.3 工艺设计224.3.1 污水调节池

8、及提升泵站224.3.2 净水间224.3.3 配水井234.3.4 机械絮凝池234.3.5 斜管沉淀池234.3.6 V型滤池244.3.7 鼓风机房254.3.8 清水池254.3.9 送水泵房264.3.10 加药间264.3.11 加氯间274.3.12 附属设施274.4 电气设计284.4.1 设计范围284.4.2 控制方式284.4.3 防雷、接地及电缆敷设284.5 自动化控制及仪表设计284.5.1 自控系统294.5.2 仪表294.6 环境保护、节能措施304.6.1 环境保护304.6.2 节能措施30第五章 工程效益分析及投资估算315.1 环境效益分析315.2

9、 社会效益分析315.3 经济效益分析315.4 编制说明315.4.1 概述315.4.2 编制依据325.4.3 资金筹措335.4.4 经济评价335.4.5 财务评价33第六章 安全及卫生措施386.1 编制依据386.2 生产危害因素分析386.3 安全卫生及防范措施396.4 回用水厂风险预测分析416.4.1 地震对构筑物、管网的可能影响416.4.2 回用水处理系统维修风险分析41第七章 结论43参考文献44Evaluation of Possible Options For Reuse of Ardebil Wastewater Treatment Plant Effluen

10、t46阿德比尔市污水处理厂中水回用的多种用途的评估51附 录A54表A.1 建设投资估算表54表A.2 现金流量表55附 录B56图B.1 北郊厂回用水管网示意图56致 谢57精品范文模板 可修改删除第一章 绪论我国水资源总储量平均每年达28000亿m3，但人均水资源拥有量仅为2340m3/a,为世界平均值的1/4左右。而且，水资源在我国地域分布不匀，呈现“南多北少，东多西少”的状况。目前，我国有四百多个城市缺水，其中110个城市严重缺水。随着工农业的发展，水资源匮乏已经成为严重制约我国经济社会发展的重要因素之一。据统计，在城市供水中工业用水占50%80%，其中约80%是水质要求不高的循环冷却

11、水，城市生活用水中约50%是不与人体直接接触的水质要求较低的杂用水。因此，城市供水65%以上的水量可以采用再生“中水”来代替新鲜自来水1。随着我国经济的迅速发展、人口的迅速增加、人民生活水平的逐步提高、工业化和城市化步伐的加快，用水量急剧增加，污水排放量也相应增加。我国年排放污水800多亿m3，城镇日排污水约1.37亿吨，但污水处理率仅为6%，这不但造成水环境的污染，还是水资源的极大浪费。当前世界上有不少国家把城市污水开辟作为城市第二水源，其费用远远低于开辟新鲜水源和远距离引水。我国的许多城市也建设了污水资源化利用工程，经济效益十分可观2。包头市属于我国缺水地区，受降水和地质条件的限制，水资源

12、严重不足。包头市地下水资源开发和利用已有几十年的历史，除城市工业和居民生活用水外还有大量的地下水用作农业灌溉，随着包头城市和农业的开发，地下水的开采随之猛增。八十年代以来，包头地区又新增了许多水源井，同时也有以许多水源井因地下水位下降，局部地区含水层被疏干而停用。城市总开采地下水量约25.94104m3/d，农用灌溉开采量31.21104m3/d，因此包头市地下水每年开采量大约2.09亿m3，地下水总补给约1.8亿m3，可开采量约1.6亿m3。地下水超采严重，势必带来地下水大幅度下降，局部含水层被疏干，开采漏斗的面积和深度逐年扩大和加深，地下水位年下降速度为0.37m0.8m，多年过量开采，造

13、成地下水位持续下降，形成多处漏斗区，已不可能继续扩大开采，并急需保护控制措施，才能逐步改变地下水资源破坏性开采。包头市地表水分为两大水系，其一是黄河水系，其二是内陆河系。地表水在时空分布上有明显的差异性。从地区分布上看，山谷地表水分布易于引起沟谷川滩地带；就季节性而言，降雨集中在79月份。因此，本市地表水的特点是径流集中，突发流量大，可利用性低。黄河是包头最大的地表水源，流经包头段全长214km，自西向东流过市区南缘。黄河沿岸取水量由国家统筹分配，在分配给内蒙的黄河年取水量58.6亿m3中，允许包头用水量4.64亿m3，分配水量缺口8.04亿m3。对于包头市而言，可用的黄河水资源也供不应求。随

14、着城市建设发展，居民生活水平日益提高，城市对环境的绿化、美化的要求日益提高，绿化用水量急骤增加。但绿化用水缺乏，且目前绿化用水水价已高达1.5元/立方米。以建设路为例，路段全长11.5km的绿化带及树木每日用水约7000m3，夏季有2540辆水车昼夜浇水，每吨水浇水成本约为6元以上。即使如此，建设路两侧还有大量的规划绿化用地因没有绿化用水而不能浇水。很长一段时间以来，水资源的短缺与水污染已经成为了制约城市社会与国民经济发展的重要因素。如果将污水通过各种方法进行处理、净化，使其能满足一定的使用目的，让有害废物变成资源，即污水资源化已受到广泛关注。当今世界许多发达国家解决水资源问题时，城市污水被选

15、为可靠的第二水源。城市污水的再生回用在国外已有很久的历史，规模很大，有着成熟的运转经验。我国近十几年来随着对水危急的认识提高，污水回用已提到了领导层和决策层的议事议程。包头市是我国严重缺水城市之一，水资源严重不足，目前已开发的供水水源虽暂时解决了城市供水的燃眉之急，但由于可开采量小，距离远等原因，且由于长期开采，地下水位严重下降，不仅缺乏进一步开发的潜力，供水成本也十分昂贵。包头市现行生活用水价格占收入的比例已不低，水价之高在我国各城市名列前茅，水资源短缺已成为制约包头市经济发展的关键因素，随着西部大开发战略的实施，今后对水资源的需求将更加迫近。城市污水经处理后排放，是对水资源的大量浪费，这对

16、水资源贫乏的包头市是一种极大的奢侈。而城市污水处理的出水经深度处理后，回用于工业、市政景观、城市杂用水等方面，为我们提供了一个经济可靠的新水源，同时可以减少优质的饮用水用量，也相应减少了城市净化厂处理设施的投资。另外，污水回用还可以降低污水外排放量，减少控制水体污染引起的费用，同时也可以改变污水处理厂只投入无产出，没有经济效益的现状，为城市建设和经济腾飞起到重要作用。通过以上论证证明，对于包头市这样一个资源型缺水城市，利用二级处理的污水这种水量稳定的再生水资源发展城市绿化和农业灌溉，是包头市节约用水，保护水资源，改善生态环境的一个重大举措，也是实现可持续发展战略的一项重要内容，必将对包头市的城

17、市环境建设和城市发展起到积极的作用。第二章 再生水回用的可行性随着全球水资源危机的加剧，越来越多的国家开始寻找可靠的第二水源，城市污水的再生回用在国外已有很久的历史，规模很大，有着成熟的运转经验。我国近十几年来随着对水危急的认识提高，污水回用已提到了领导层和决策层的议事议程。2.1 我国的水污染现状我国是一个干旱缺水严重的国家，水环境的现状令人担忧。由于传统的社会发展模式以“高投入、高消耗、高污染”为特点，水源污染长久以来得不到有效控制，导致环境质量整体恶化。时至今日，我国有82%的河流受到不同程度的污染，42%的城市引用水源受到严重污染，农村有70%的饮用水不符合卫生标准。水污染已严重影响了

18、人们的生活。2.2 污水排放量我国从20世纪80年代以来，随着工业化和城镇化的发展，工业、生活污水的排放量迅速增加，人为污染水源、使水质恶化的现象越来越严重。2005年全国污水排放总量717亿吨，其中工业污水占2/3，第三产业和城镇居民生活污水占1/3，2006年全国废污水排放总量731亿吨，其中工业废水占2/3，第三产业和城镇居民生活污水占1/3，2007年全国废污水排放总量750亿吨，其中工业废水占2/3，第三产业和城镇居民生活污水占1/3，直至现在的800亿吨。各流域中以长江流域接纳的污水量为最多，2007年达到220亿吨，占全国总污水排放量的35.1%。2.3 水质污染状况根据2009

19、年中华人民共和国环境保护部公布的2007年全国水环境质量状况的数字表明，全国地表水污染依然严重。长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河和辽河等七大水系总体水质污染为中度污染。197条河流，407个断面中，类、类和劣类水质的断面比例分别为49.9%，26.5%和23.6%。其中，松花江为轻度污染，黄河、淮河为中度污染，辽河、海河为重度污染，湖泊富营养化问题尤为突出。地表水流经城市的河段有机物污染较重，太湖、滇池等淡水湖泊的水质更是达到惊人的劣类。其中，长江水系总体水质良好。103个地表水监测断面中，类、类、类和劣类水质的断面比例分别为81.5%，3.9%和6.8%.主要污染指标为氨氮、石油类和五日

20、生化需氧量。长江干流总体水质优，与上年相比，水质无明显变化。黄河水系总体为中度污染，44个地表水国控监测断面中，类、类、类和劣类水质的断面比例分别为63.7%、9.1%、4.5%和22.7%。黄河干流总体水质优，与上年相比，水质有所好转。山东菏泽段、河南三门峡段为轻度污染，其它河段水质优或良好。黄河支流总体为重度污染，与上年相比，水质无明显变化。除伊河、洛河、沁河水质优或良好外，其余支流普遍污染严重。渭河下游西安段和渭南段，湟水河西宁下游段，汾河太原段、临汾段和运城段，北洛河渭南段，涑水河运城段污染严重。据19982006年的国家环境质量通报报道，全国江河水域普遍受到不同程度的污染，除部分内陆

21、河流及大型水库外，污染呈加重趋势。2006年我国七大水系污染轻重排列次序依次为：长江、珠江、松花江、淮河、黄河、海河、大辽河。我国湖泊普遍受到氮、磷等营养物的污染，富营养化问题已成为我国湖泊的主要的主要环境和生态问题之一。我国四大海区沿岸近海海域水质恶化日趋明显，其中渤海、东海污染较严重，南海较轻。据全国七大水系和内陆河流110多个重点河段统计，符合地面水环境质量标准、类的占32%，类的占29%，属于、类的占39%。主要污染指标为氨氮、COD、挥发酚和BOD等。黄河、松花江、辽河属于、类水质的河段已超过60%；淮河枯水期的水质已达到类，其大部分支流的水质，常年在类以上。长江和珠江的水质、类的河

22、段已超过20%。在所评价的24个湖泊中，优于类的为9个，4个受污染，11个受到严重污染，城市内及附近的湖泊普遍存在于严重富营养化。目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。97%的大中城市的地下水受到严重污染，地下水污染物一般以酚、氰、砷、硝酸盐为主，铬、硫、汞次之。2.4 国内外城市再生水利用简介2.4.1 国外城市再生水利用简述20世纪上半叶，在水和废水处理的物理、化学和生物方面的技术进步，导致了“污水再生利用时代”的到来4。城市再生水利用，在国外实施的时间已很长，规模较大，已经成为世界不少国家解决水资源不足的战略性措施，再生水的利用满足了工农业和城市发展水水

23、的需要。再生水利用技术的研究与应用已有近百年的历史。当前，各国都在开展再生水利用技术的实施，美国、西欧、日本、以色列和澳大利亚等一些发达国家走在了前列。美国的城市污水处理等级基本上都在二级以上，处理率达到100%。自1920年在亚利桑那州修建第一个分质供水系统用于浇灌绿地、冲厕、洗车、冷却水和建筑等以来，美国的城市污水再生利用已经从试验研究阶段进入生产应用阶段，再生水作为一种合法的替代水源，正在得到越来越广泛的利用，成为城市水资源的重要组成部分，城市再生水利用设施的数量和规模随之迅速增长。美国再生水利用的范围涉及农业、工业、地下水回灌和娱乐等方面，其比例大致为62%用于各种灌溉和景观，31.5

24、%用于工业，5%用于地下回灌，1.5%用于娱乐、渔业等。作为缓解水危机的途径之一，日本在1962年就开始回用污水，20世纪70年代已初见规模。随着再生水利用技术的不断更新和发展，再生成本不断下降、水质不断提高，逐渐成为缓解水资源短缺的重要措施之一。20世纪90年代初，日本在全国范围内进行了污水再生回用的调查研究与工艺设计，对再生水利用在日本可行性进行深入的研究和工程示范，在严重缺水的地区广泛推广再生水利用技术，使日本近年来的取水量逐年减少，节水已初见成效。在1991年日本的“造水计划”中明确将污水再生利用技术作为最主要的开发研究内容加以资助，开发了很多污水深度处理工艺，在新型脱氮、除磷技术，膜

25、生物反应器技术等许多方面取得了很大进展的同时，生物膜法进行不同水体的工艺试验，建立起许多“水再生工厂”。以色列再生水利用最突出的特点是它已经把再生水作为国家水量平衡的重要组成部分。以色列长期缺水，认为把城市污水作为非传统的水资源加以开发利用是唯一的出路，也是容易实现的，早在20世纪60年代，就把回用所有污水列为一项国家政策，规定：废水如果没有用尽，不可采用海水淡化；城市的每一滴水至少应回用一次。污水再生成本大约是海水谈化的1/31/5，这种经济性使人们认识到必须优失利用污水。截至1987年，该国已建造了210个市政再生水利用工程，100%的生活污水和72%的市政污水已经回用，回用规模最大为20

26、万m3/d，最小为27m3/d，一般介于0.51万m3/d之间。以色列42%的再生水直接回用于灌溉，30%回灌地下和排入河道供间接回用，其余的用于工业和城市杂用。回灌地下的再抽出至管网系统，输送到南部地区，最南部地区甚至将它作为饮用水源。在以色列，由于水资源异常短缺，因此污水回用量在总供水量中所占的比例很大，目前已超过了10%。除以上几个国家之外，世界其他一些国家如阿根廷、巴西、智利、墨西哥、科威特、沙特阿拉伯等国，在再生水利用工程上也做了许多工作，处理程度为一级、二级、三级不等。国外城市再生水利用的事实表明：发达国家比发展中国家做得好；再生水利用与经济发展存在一些相互制约的关系；发达国家污水

27、处理与回用进程也需要与各国自身的经济基础与经济发展相适应。2.4.2 国内城市再生水利用简述虽然我国早在20世纪50年代就开始采用污水灌溉的方式回用污水，但真正经污水深度处理后回用于城市生活和工业生产则是近20年才发展起来的。1992年全国第一个城市污水回用于工业的示范工程在大连建成，并已成功运行了15年。“十五”期间，城市污水再生利用政策、标准技术研究与示范课题列入国家十五科技攻关计划，建设部组织开展相关研究与示范工作。与此同时，城市污水再生利用相关的技术标准不断完善。2002年以后，国家陆续颁布了城市污水再生利用分类标准、城市污水再生利用城市杂用水水质标准、城市污水再生利用景观环境用水水质

28、标准、污水再生利用工程设计规范、建筑中水设计规范等技术标准，规范了污水再生利用设计工作，也为城市污水再生利用工程设计提供了依据。北京城市总体规划要求，到2008年城区要建成9座水厂，再生水回用率要达到50%。要让再生水流进百姓家，目前的管线远远不能满足使用要求。标志性项目高碑店污水处理厂再生水利用工程于2001年3月实现全线贯通，成为我国最大的污水再生利用项目。再生水将作为第二水源，服务于工业、园林、环卫等行业，每年将节水约1亿m3。天津市从2001年加大城市污水再生利用的范围和规模，利用纪庄子污水处理厂二级出水再生会用的梅江居住区示范工程、静海县农业灌溉工程、陈塘庄热电厂冷却用水工程、卫津河

29、景观绿化回用工程和利用东郊污水处理厂二级出水再生回用的程林苗圃工程、再生水冲洗车业等6项大型中水回用示范工程已陆续启动或投产。近年来，我国在城市污水再生利用技术研究与工程实践方面取得了一定的进展，但总的来说，城市污水再生利用规模较小，二级处理出水的深度处理基本套用常规给水处理工艺，一般仅限于局部利用或处理厂内部利用，与当前城市污水再生利用的多元化需求极不相称。城市污水再生利用技术、经济和产业政策的滞后，相关水质标准与工程技术规范体系的集成应用、工程建设与工程实施技术的开发、用水对象及其水质要求的研究、用水水质的保障、用水用户的开发、大规模工程设施的建设与运行，以及政策、法规、标准和技术指南的研

30、究编制。从这个意义来说，我国的城市污水再生利用，目前还处于发展起步阶段。展望今后更长的时期，我国城市污水处理和污水利用必将有更大发展。2.4.3 我国中水回用技术的发展及现状 我国的污水回用事业大致可以分为三个阶段， 1985前的“六五”期间是起步阶段，19862000 年的“七五”、“八五”、“九五”，这十五年时间是技术储备、示范工程引导阶段， 2001年以“十五”纲要明确提出污水回用为标志，中水回用进入到全面启动的阶段。 1976年以后，我国进入以经济建设为中心的新时期，水资源紧缺，已经对国民经济发展产生了影响，因此，引起了领导和专家的关注。建设部在“六五”专项科技计划中，最先列入了城市污

31、水回用课题，分别在青岛、大连开点作试验探索。大连的小试1983年10月27日通过了建设部鉴定，认为是国内首次提出有关城市污水回用的有用成果，填补了国内空白。青岛于1984年也顺利完成了中试研究。这两个成果表明，污水可以通过简易深度处理再次回用，是很有前途的水源，我国污水回用完成了起步阶段工作。从1986年开始，污水资源化相继列入了国家“七五”、“八五”、“九五”重点科技攻关计划。有40余个单位，几千人的攻关大军投入攻关研究中，他们辛勤工作，刻苦钻研，团结协作，完成了大量试验室小试、中试、生产性试验，取得成千上万个数据，经国家鉴定验收，许多成果被评为国际先进或国际领先水平。“七五”攻关项目名称“

32、水污染防治及城市污水资源化技术”，下设七个专题，就污水再生工艺，不同回用对象的回用技术，回用的技术经济政策等进行了系统研究。“八五”攻关项目名称为“污水净化与资源化技术”，课题名称为“城市污水回用技术”，下设5个专题，分别以大连、太原、天津、泰安、燕山石化为依托工程，开展工程性试验。“八五”提供的成果较“七五”提高到实用水平，研究内容经过了生产性检验，涵盖了污水回用的大部分领域。“九五”攻关，所属项目为“污水处理与水工业关键技术研究”，专题名称为“城市污水处理技术集成化与决策支持系统建立”。“九五”具体攻关有两部分内容：回用技术集成化研究和城市污水地下回灌深度处理技术研究。从“七五”到“九五”

33、15年期间，以科技为先行，以示范工程为样板，把我国的污水回用技术推向国际水平。这是由几千人，包括有关领导、技术人员的艰辛劳动取得的，而且已形成技术政策。但由于管理体制限制，一些城市水资源规划中遗忘回用，回用工程资金缺口较大，以及一些地方一些行业部门没有从传统观念上解脱出来，动则长距离跨流域调水，还没把污水看作资源，因此可以说这期间全国没有形成回用大气候，回用工程较少，没见到多大实效。“十一五”期间，内蒙古将加强城市污水处理设施建设，使污水处理率由目前的53.53%提高到2010年的70%。内蒙古已建成污水处理厂21座，污水处理能力为97.8万吨/日。2006年，内蒙古城市污水排放总量为4.7亿

34、吨，污水处理率为53.53%，再生水利用总量为1990万吨。 目前，内蒙古在建污水处理项目35个，总投资31亿多元，建成后新增污水处理能力104.5万吨/日。预计2007年底完工项目28个，占在建项目总数的80%。按照规划，到2010年，内蒙古城市污水处理率达到70%，COD排放总量比2005年的29.7万吨削减6.7%，达到27.7万吨。目前，污水回用在全国已普遍开展，国家发改委、建设部、环保总局发改投资 2007 2006号文件中的规划目标要求，力争2010年底：全国设市城市污水处理率达到70%，其中省会以上城市平均达到80%以上、地级市平均达到60%、县级市平均达到50%（县城城市污水处

35、理率达到30%；人口集中、污水产生量大、具备条件的镇要加快污水处理设施建设，提高污水处理率；北方地区缺水城市再生水利用率达到污水处理量的20%以上）。全国每天排放约1.6亿m3城市污水，预测2010年我国能实现污水处理回用率55%以上，这样可以缓解城市水资源短缺的供需矛盾。到2020年全国城市污水回用率可提高到70%以上，则我国将可持续缓解城市水资源短缺矛盾1015年。所以污水回用是合理利用水资源，保护水生态环境的基本方法，是造福子孙后代的长远方针。污水再生利用产业在我国尚处于发展之初，它在未来是否能够发展到一定的市场规模，成为缓减水资源短缺和水污染严重的重要手段，将不仅取决于其自身的经济技术

36、可行性，而且还与政府的产业政策密切相关。健全的污水再生利用产业政策可以发展污水再生利用产业，扩大再生水的需求，提高污水再生利用在解决水资源短缺的诸多解决方案中的重要性；可以规范污水再生利用产业，保障再生水安全性和经济效率目标的实现；可以激励污水再生利用企业提高运营效率、降低成本；可以优化政府职能，为污水再生利用产业的发展提供良好的体制环境。2.5 包头市再生水利用的前景包头市是我国的新型工业城市、国家园林城市，更是一座资源型缺水城市。随着工业化、产业化、城镇化进程的不断加快，城市资源与社会、经济发展的供需矛盾日益突出。水资源短缺和水环境污染，是制约包头市各项事业可持续发展的一个重要因素。近年来

37、，城市人口以每年3%的速度增加，用水需求逐年增加；包头市工业持续以25%以上的速度快速发展，工业用水量已占城市供水量的70%以上并成增长态势； 2008年，城市建成区绿地面积6641公顷、绿化覆盖率33.87%，年绿化用水量在400万m3以上并稳步增加。可以说，在今后很长一个时期，水资源承载能力都面临着极大的挑战。污水，既是城市的水污染源，又是稳定的第二水源。再生水利用对减少水污染、节约水资源、缓解供水紧张、改善生态环境具有积极的现实意义和长远的战略意义。2.5.1 工业用水再生水水量预测城市污水再生利用工业用水水质中明确规定，再生水用作冷却水、洗涤水时，只要满足再生水水质即可。包头市工业发达

38、，冶金、机械、化工电力行业对冷却水的需求量数目巨大，而目前为止，只有较小水量的污水再生回用工程，致使企业生产所需的补充冷却水直接取自自来水，造成水资源的极大浪费。冶金、机械、化工、电力行业是用水大户，所需的冷却用水水质相对较低，再生水水质也较容易保证。因此，大型工业企业是再生水的主要用户。包头市工业年用水量为16000104m3，年增长率约为3.5%，占城市总用水量的70%，产业集中度高，再生水近期以30%、远期以40%作为替代用水是符合实际的，据此测算，近期再生水年用水量为5300104m3,远期再生水年用水量为10400104m3。再生水回用规划初期，一般优先规划设计各污水再生处理厂附近的

39、用水大户的管网系统和用水量，其他较小工业可根据回用情况从周围用水大户的已有管线接入，逐步采用再生水。2.5.2 杂用水水量测算杂用水包括城市市政杂用水和生活杂用水。市政杂用水主要是城市道路广场绿化浇洒水、建筑施工降尘用水、消防用水、城市公共厕所冲洗水等；生活杂用水范围包括居住建筑、公共建筑和工业企业非生产区内用于冲洗卫生器具、洗涤、清扫、洗车、浇洒居住区草坪以及中央空调冷却水等。1.绿地、道路广场浇洒用水量预测城市绿地可分为公共绿地、道路绿地、居住区绿地、单位附属绿地和生产绿地等。多年来，各级政府都非常重视绿化工作，城市园林绿化有了长足的发展，绿地水平逐步提高。到2006年为止，全市园林绿地面

40、积6641公顷，其中公用绿地面积1300公顷，根据包头市绿化办提供的绿化用水量测算，平均每年绿地用水量为1.35m3/m2，再生水用量按总用水量的70%计，预测近期绿化浇水所需水量为1230104m3/a；远期（2020年）规划城市建成区绿化覆盖率达45%，城市公用绿地面积2200公顷，远期再生水需水量约2080104m3/a。 2.洗车用水到2006年为止，包头市市区内汽车总数约为110000辆，其中大型车18000辆，小型车92000辆，按照包头市城市总体规划，市内小汽车的拥有水平将控制在80辆/千人到100辆/千人，即规划中市区内小汽车的总数为140000到175000辆。洗车用水由于没

41、有相对完整的长期实测资料，因此采用定额法进行预测。汽车冲洗用水定额应根据道路路面等级和玷污程度确定，洗车用水标准按照给水排水标准规范实施手册中汽车冲洗用水定额：小汽车，250400L/（辆*次），公共汽车等大型车为400600L/（辆*次），本规划分别按照300L/（辆*次）和500 L/（辆*次）计。汽车平均冲洗周期按一个月冲洗一次计算。由于目前包头市洗车点较为分散，市区内无大型集中的洗车中心，因此再生水的利用条件非常不利，很难采取有效措施使各分散的各洗车点均采用再生水作为水源，建议有关部门对小型洗车点严格控制发展，重点扶持和建设几个大型洗车中心，尤其是在靠近城市污水处理厂及再生水厂附近，这

42、样不仅可以大大节省管网和用水成本，而且洗车中心的成立，也可以加快洗车行业发展。预计到2010年，市区内洗车用水的50%将优先采用再生水，远期以达到70%计，总再生水用水量见表2.1。表2.1 洗车用再生水水量预测规划年份洗车需水量（104m3/a）再生水需求量（104m3/a）近期（2010年）3316.5远期（2010年）50.435.33.生活杂用水生活杂用水主要是指住宅小区内用于冲洗卫生器具、盥洗、清扫、洗车、浇洒住宅区草坪以及中央空调冷却用水等杂用水。城市市政排水管网覆盖到的区域，由于管道铺设的难度和回用设施成本较高，原则上不要求独立的中水系统，但是对于部分觉悟较高，愿意进行中水回用的

43、单位还是给予鼓励。另外，对于全市范围内建筑面积超过10万m2并且日污水量超过500m3/d的用水单位，包括宾（旅）馆、饭店、商场、公寓，综合性服务楼、住宅小区、机关、科研单位、企业、大专院校和大型综合性文化、体育建筑；优质杂排水（即不含粪便和厨房排水的生活污水）水量超过1000m3/d的独立企业及成片开发的工业小区等，如果进行污水的就地回收、处理、利用，由于供水管道短，容易实现，回用水基本能满足区内冲洗、浇洒等用水需求，不仅可以减少污水的排放，减轻排水系统的压力，而且可以节约大量的自来水，从而减缓生活用水对供水量的增长需求，鼓励建设中水回用设施。2.5.3 城市景观环境用水量测算目前包头市几乎

44、所有污水处理厂的尾水均直接拍放到附近河道，虽然大部分二级出水能达到一级B的水质标准，但是尾水中所含污染物仍会导致河水水质的恶化。将尾水再生处理后，可以大大提高排放水的水质，减少进入河道的污染物总量，而且再生水可以及时补充河道流量，增大河水的环境容量，改善水质，从而保证城市给水和工业企业取水水源的水质。到2010年，包头市规划污水厂处理规模32104m3/d，城市污水处理率90%，按污水处理量的60%的水量生产再生水，再生水产量约19.2104m3/d，除大部分供给工业用水大户和城市杂用外，其余均作为环境景观用水补充城区河道，以改善城市水环境；规划到2020年污水厂处理规模达到55104m3/d

45、，再生水产量预计达到34 104m3/d的规模，使再生水真正走进人们的日常生活和生产中，成为必不可少的一部分，真正体现再生水作为城市“第二水源”的作用价值。见表2.2。表2.2 包头市再生水近期与远期回用水量规划再生水用途近期（2010年）（104m3/a）远期（2020年）（104m3/a）工业用水530010400城市杂用水道路广场绿化浇洒水15452384洗车用水16.535.3小区内回水符合条件的建筑建议采用建筑中水回用城市景观环境用水污水厂再生水除供给工业和城市杂用外，其余部分均作为景观环境用水排放周围河道再生水回用目标6900（19104m3/d）12400（34104m3/d）从

46、以上对包头市再生水的预测可以看出，包头市缺水严重，中水回用是解决缺水的最有效的措施，建设中水回用工程迫在眉睫。2.6 包头市再生水利用的意义对包头市而言，进行污水的再生利用，也具备发展潜力和可行性。1. 包头市目前城市污水处理量约14104m3/d，到2010年，每日实际污水处理量将达到32 104m3/d，再生处理的稳定水源，为城市污水再生利用提供了基础。2. 包头市工业发达，大型工业企业，特别是热电、冶金和化工类企业每年需水量数额庞大，大部分用水都用作循环冷却水，对水质要求不高，污水再生处理后水质基本上可以满足工业冷却用水要求，因此，以再生水作为企业自备水源的替代用水，其发展潜力巨大。3.

47、 包头市作为国家园林城市，城区绿化和道路广场面积很大，浇洒和冲洗等城市杂用水水量十分可观，杂用水对水质要求并不高，而目前所用水大多取自自来水和地下水，造成了大量优质水的浪费。经处理后的再生水水质足以满足此类用水要求，由于环卫部门设有专门的浇洒用水的供水站，因此可以将再生水用过管道输送到各供水站，或将供水站设在再生水厂附近，这样不仅可以节约大量的优质自来水，而且也为再生水的利用提供了良好的出路。4. 包头市市内主要河道或季节性枯水或水质恶劣，严重影响包头市的城市整体形象。为此，市政府已加大决心和力度启动了河道整治工程，但由于投入成本高，进展缓慢。利用再生水通入改造后的河道，可以有效替代现有优质水

48、，具有良好的治理效果，节约大量整治成本，改善城市环境景观，也实现了再生水的利用。从技术上讲，目前的技术水平可把污水处理成为满足大多数用户的水质要求。包头市属资源型缺水城市，因此，实现污水的再生回用，对包头市的水资源战略将会产生重大影响。充分利用包头市污水处理优势，通过再生处理，将污水作为“第二水源”供给工业用水和市政杂用，提高污水的再生利用率，不但能节约城市的供水成本，而且将会大大改善城市的水环境，对水资源的可持续利用进而社会的可持续发展，都具有重大的意义。第三章 污水再生利用工艺确定3.1 再生水处理工艺的比较3.1.1 常用污水深度处理工艺简介一、污水再生利用系统城市再生利用系统一般由污水

49、收集、二级处理、深度处理、再生水输配、用户用水管理等部分组成。污水收集系统应依靠城市排水管网进行。再生水处理工艺的选择及主要构筑物的组成，根据再生水水源的水质、水量和再生水用户的使用要求等因素，按相似条件下再生水厂的运行经验，结合当地条件，通过技术经济比较综合研究确定。再生水的输配水系统应建成独立系统。再生水用户的用水管理，应根据用水设施的要求确定。当用于工业冷却时，一般包括水质稳定处理、菌藻处理和进一步改善水质的其他特殊处理，其处理程度和药剂的选择，可以通过试验或参照相似条件下循环水厂的运行经验确定。当用于城镇杂用水和景观环境用水时，应进行水质水量监测、补充消毒、用水设施维护等工作7。二、再

50、生水处理工艺城市污水再生处理，一般选用下列基本工艺：二级处理消毒；二级处理过滤消毒；二级处理混凝沉淀（澄清、气浮）过滤消毒；二级处理微孔过滤消毒。三、工艺流程概述1、活性砂直接过滤法采用活性砂为滤料的全自动污水压力过滤器处理污水，其流程是：二级出水加药混合砂滤清水池回用 该处理工艺优点是管理简单、节省基建投资，节约占地，减少运行费用。缺点是对进水水质的适应性差，对溶解性污染物如BOD5，COD以及氮、磷等去除率低，对运行管理要求较严。如当雨季来临时，原水水质、水量变化很大时，采用该工艺很难适应。2、混凝沉淀（澄清）过滤法沿袭了传统给水处理工艺，将化学药剂投入原水中，经充分混合、反应使原水中悬浮

51、的细小颗粒与胶体能凝聚、絮凝成大的可沉絮体，通过沉淀或澄清取出，其流程是：加药 加氯 二级出水絮凝沉淀（澄清）过滤清水池回用污水处理厂二级出水中仍含有少量的悬浮物以及溶解性有机物、氮、磷等污染物质，在此段处理工艺就是要将随污水处理厂二级出水流出的轻浮的活性污泥碎片去除。对于轻浮的有机颗粒，沉淀技术处理效果不够理想，但澄清工艺却为其创造了良好的固液分离条件8。由于包头市北郊污水处理厂二级处理工艺采用常规活性污泥法，其出水的氮磷含量偏高，并且COD、BOD5的设计出水指标也为国家排放标准的上限值，故采用活性砂直接过滤难以稳定的达到回用水水质标准，而混凝沉淀（澄清）过滤流程可以较好的满足回用水水质要

52、求，更适于包头市北郊水质净化厂。该流程即使在雨季污水厂二级出水水质、水量瞬时变化很大时也能满足回用水水质标准要求。3.1.2 再生水处理工艺选择原则1. 根据各污水处理厂的出水水质、不同的回用要求、可用地面积和再生处理等因素的变化灵活选择合适的再生水处理工艺；2. 对于原污水处理厂出水氨氮浓度偏高，污水处理缺乏升级强化潜力的，再生水处理宜选用具有脱氮能力的工艺，如曝气生物滤池工艺；3. 对于原污水处理厂用地较为紧张，无法再新征用地场合，选择集约型再生水处理工艺，如滤布滤池工艺，同时对原污水处理厂的处理效果进行强化；4. 对于再生水取出对象主要为无机性污染物质的，选择混凝沉淀过滤等主要去除悬浮和

53、胶体物质为主的再生水处理工艺；5. 对于原污水处理厂出水水质复杂而回用水水质要求较高的场合，选择超滤、纳滤、反渗透等深度处理工艺7。3.2 可行性方案设计3.2.1 可行性方案设计原则1. 依据包头市城市总体规划，合理利用和开发水资源，积极开展污水回用，寻求解决城市缺水的有效途径。2. 在本方案中充分利用现有二级污水处理厂的周边控制用地，做到合理布置、管理方便、降低建设投资和运行费用。3. 将污水处理厂污水处理和中水处理整体考虑，合理选择中水处理的工艺流程。4. 根据当前国内外中水工程的经验，吸收“八五”、“九五”国家科技攻关研究成果，本着运行安全、维修方便的原则，尽可能采用成熟的中水处理新技

54、术、新材料，提高工程的技术水平。5. 贯彻节能的方针，设计中选用节能型机电设备，降低能耗、药耗，提高管理水平，力争取得更好的经济效益和社会效益。6. 执行现行的国家和地方的有关标准、规范和规定。3.2.2 可行性方案设计范围及建设规模本方案设计范围包括：对中水处理厂内的中水工艺流程进行可行性分析，包括建筑、电气、概预算等专业的方案分析。包头市北郊污水厂污水资源化建设规模确定可考虑下列因素：要尽量考虑满足各用户的用水要求，主要解决建设路绿化用水严重短缺的矛盾；建设规模的确定要经济合理，工业用水在总回用水中所占比例达到40%以上，冬季用水应占处理能力的60%以上。据调研结果可确定，北郊污水厂的回用

55、水的需求量为4.5 104m3/d。3.3 工程建设的必要性3.3.1 城市污水回用的意义包头市是相对缺水城市之一，虽然黄河流经包头市南端，但城市取水和水质污染总是困扰着包头市的用水。城市水资源的短缺已成为制约包头市经济发展的重要因素。为实现包头市国民经济可持续发展战略，缓解包头市面临的21世纪城市发展和可利用水资源的矛盾，尽早开发城市污水资源作为城市的第二水源具有十分重要的意义。3.3.2 工程建设的必要性1.包头市水资源现状包头市地下水资源开发和利用已有几十年的历史，除城市工业和居民生活用水外，还有大量的地下水用作农业灌溉，随着包头城市和农业的开发，地下水的开采随之猛增。八十年代以来，包头

56、地区又新增了许多水源井，同时也有一些水源井因地下水位下降，局部地区含水层被疏干等原因停用。城市总开采地下水量约为25.94 m3，农用灌溉开采量31.21 104m3/d，因此包头市每年开采量大约2.09亿m3以上，平均每天开采量57.15 m3，地下水总补给约1.8亿m3，可开采量约1.6亿m3，由此可见包头地下水超量开采比较严重，平均每天超采13.42 m3。包头地表水分为两大水系，其一是黄河水系，其二是内陆河水系。地表水在时空分布上有明显的差异性。从地区分布上看，山谷地表水分布易于引起沟谷川滩地带。就季节性而言，降雨集中在79月。因此，本市地表水的特点是径流集中，洪水期的表现为峰大量小，

57、持续时间短，陡涨陡落，难以利用。黄河是包头最大的地表水源，流经包头短全长214km，自西向东流过市区南缘。黄河包头段水深1.49.3m，平均流速1.4m/s，受上游水库调控影响，常年多为低流量，一般为200600m3/s。黄河沿岸取水量由国家统筹分配，在分配给内蒙的黄河年取水量58.6亿m3中，允许包头用水量4.6亿m3，分配水量缺口8.04亿m3。对于包头市而言，可用的黄河水资源也供不应求。包头市地表水资源较为贫乏，可利用率低，地下水因多年超采，水位大幅度下降，地下水资源逐渐枯竭，是全国严重缺水城市之一。经专家预测和国内外经验证实，水资源优化配置的合理次序是：地表水、地下水、城市再生水、雨水

58、、外来水、淡化海水。对于包头市，城市污水经综合治理后，回用于工业，实现污水资源化，是缓解水资源短缺的重要途径。二级处理后的水经深度处理后回用于城市景观、城市杂用、农业灌溉、不仅节约了有限的水资源，而且减少了污水的排放，中水可适当收取费用来弥补污水处理厂运行经费不足的问题，是件一举两得的事。综合上述，中水回用工程的建设是必要的、迫在眉睫的。3.4 回用水工艺方案选择我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源仅为世界平均水平的1/4，同时水资源在时间和地区分布上很不平衡，南方多北方少，北方大部分地区人均水资源更低，城市缺水问题十分突出，已成为经济发展的制约因素，党和政府十分重视。污水回用是缓解水资源紧

59、张的重要途径。早在1985年我国的污水回用事业已经起步，19862000年我国投入大量的人力和物力进行污水回用的研究，并建设示范工程，对污水回用的推广应用打下了基础。结合本污水处理厂污水处理工艺传统活性污泥法工艺，使二级处理出水水质达到污水综合排放标准（GB89781996）中的二级标准。并考虑回用水的水质要求和工程经验，用于回用水处理的流程主要有：1、二级处理出水直接回用；2、二级处理出水直接过滤回用；3、二级处理出水接触过滤后回用；4、二级处理出水混凝沉淀、过滤后回用；5、二级出水混凝沉淀、过滤、活性炭吸附后回用。个别城市还有脱盐处理要求（RO反渗透）10。对于本工程，过滤是污水回用保证再

60、生水水质的关键。故二级处理出水直接回用的流程不予考虑。过滤是使二级生物处理后的废水通过颗粒滤料，污染物质截留在滤料上，同时去除部分氨氮，使水得到净化。待滤料逐渐堵塞时，不能正常过滤时，进行反冲洗冲掉污染物质，使过滤恢复正常运行。对于特定滤池而言，进水的性质将影响滤池的过滤效果，为了保证虑后水质达到设计标准，也为了保证滤池能安全、稳定的运行，不至于周期过短或滤料内泥球堵塞，因而对滤池进水水质，如悬浮固体浓度，絮体或悬浮颗粒的大小与分布，絮体强度，絮体或颗粒电荷等均有一定要求。对于活性污泥法来说，污泥膨胀时二沉池跑泥将对滤池产生严重影响。生物处理一般不能总保持稳定，在生物处理和滤池之间通常设有混凝

61、沉淀等预处理设施，以保证滤池安全运行。另外，通过混凝沉淀等预处理设施可进一步去除COD、BOD、SS、P等污染物，降低进入滤池的污染负荷，使硝化细菌转为优势细菌。中国市政工程华北设计院对天津市纪庄子污水处理厂二级出水作了直接过滤、微絮凝过滤和絮凝沉淀过滤三种情况的对照试验。结论是：直接过滤工艺操作简单，但COD和TP去除率低，适合于夏季，而冬季无法满足水质要求；微絮凝过滤去除率高，但过滤周期短，特别是冬季缩短到24小时；而沉淀过滤工艺能保证全年水质合格，过滤周期17小时以上，认为过滤前增加絮凝沉淀是必要的。在氨氮处理方面，工业用水，特别是电厂冷却水，对氨氮有较高的要求，一般要求氨氮小于1mg/

62、L。回用技术必须包括脱氮，然而仅在污水处理厂范畴内，没有很好的解决方法，只能从水的大循环中寻求有效的脱出氨氮的方法12。工业供水中采用最广泛的是带冷却塔的循环水系统，该循环水系统由水的冷却设备、循环泵和换热设备组成。在冷却塔内，水与空气接触，进行蒸发冷却，然后重入换热设备循环使用。冷却塔由于蒸发、风吹、排污而需补充水，城市污水再生处理后作为补充水进入循环式系统中。再生水在循环水系统中，主要在冷却塔内，氨氮得以去除。表3.1及表3.2中是模拟试验中的典型数据。表3.1 某厂使用再生水的循环水系统水质分析项目单位补充水（再生水）循环水PH7.07.9Cl-mg/L121282硬度以CaCO3计 m

63、g/L150330碱度以CaCO3计 mg/L95150NH4-Nmg/L130.4SSmg/L4.24.4CODmg/L2130 城市污水经二级处理后，氨氮尚有30mg/L，进入冷却系统后，在浓缩倍数2的情况下，氨氮达到0.4mg/L这样的低值。且不随浓缩倍数的增加和运行时间长短而积累。表3.1是某厂几年中使用再生水的典型的水质分析。表3.2说明在工业用水实践中，循环系统水中氨氮小于0.5mg/L，满足包括电力工业在内的循环水氨氮指标小于1mg/L的要求。 表3.2 动态模拟冷却系统试验水质 单位（mg/L）项目补充水（再生水）循环水PH7.38.2Cl-260.7511.0硬度297.5567.7碱度222.1249.6NH4-N30.00.4COD42.227.6结