郑州市马头岗污水处理厂可研报告.doc

郑州市马头岗污水处理厂郑州市马头岗污水处理厂 升级改造工程升级改造工程 可行性研究报告可行性研究报告 工程工程编编号：号：09117w 工程工程设计证书编设计证书编号：号：020106-sj 等等 级级：市政公用行：市政公用行业业甲甲级级 公路行公路行业业(公路公路)甲甲级级 建筑行建筑行业业建筑工程甲建筑工程甲级级 水利行水利行业业(城市防洪城市防洪)甲甲级级 郑郑州市州市污污水水净净化有限公司化有限公司 天津市市政工程天津市市政工程设计设计研究院研究院 2009 年 9 月 编制人员 郑州市污水净化有限公司郑州市污水净化有限公司 孙依群 梁伟刚 罗中玉 谭云飞、 葛庆胜 王民强 闫富杰 王宏武、 王小玲 王 华 沈慧霞 胡宗泰、 巫 伟 李 亮 魏 明 李 升 蒋晚霞 王志辉 李海涛 吴江伟 天津市市政工程设计研究院天津市市政工程设计研究院 王秀朵 刘 琳 潘留明 刘 炜 魏新庆 张 泳 张雪梅 郝振明 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院 i 目录 第一章第一章 概述概述.1 1.1 项目概况1 1.2 设计依据2 1.3 工程范围与编制内容3 1.4 编制原则3 第二章第二章 项目基础资料项目基础资料.5 2.1 城市概况5 2.2 建设场地自然与气象条件5 2.3 供水现状及规划8 2.4 排水现状及规划10 2.5 郑州市马头岗污水处理厂概况12 2.6 现状污水处理厂运行情况评述.20 2.7 升级改造工程建设的必要性22 第三章第三章 升级改造方案论证升级改造方案论证.24 3.1 污水厂处理规模24 3.2 设计水质26 3.3 工程厂址43 3.4 污水处理工艺方案论证43 3.5 污泥处理工艺方案论证53 3.6 升级改造工艺方案确定56 第四章第四章 工程设计工程设计.58 4.1 工艺设计.58 4.2 电气设计.64 4.3 自控仪表设计.65 4.4 结构设计66 4.5 主要工程量.71 4.6 主要设备清单.71 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院 ii 第五章第五章 工程投资估算工程投资估算.72 5.1 编制说明.72 5.2 投资估算.74 第六章第六章 项目管理及实施计划项目管理及实施计划.75 6.1 实施原则与步骤.75 6.2 主要履行单位的选择.75 6.3 项目实施计划.76 6.4 实施步骤.77 6.5 污水处理厂的运行管理.77 第七章第七章 进口设备专篇进口设备专篇.79 第八章第八章 工程效益工程效益.80 8.1 环境效益.80 8.2 社会效益.80 8.3 经济效益.81 第九章第九章 环境保护及工程风险分析环境保护及工程风险分析.82 9.1 项目实施过程中对环境影响及保护措施82 9.2 完工后的环境影响及保护措施84 9.3 工程风险分析86 第十章第十章 劳动安全卫生及消防劳动安全卫生及消防.88 10.1 劳动安全卫生.88 10.2 消防.92 第十一章第十一章 结论和建议结论和建议.94 11.1 结论.94 11.2 建议.94 附表附表.：投资估算表：投资估算表 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院1 第一章第一章 概述概述 1.1 项项目概况目概况 郑州市马头岗污水处理厂位于郑州市 107 国道以东，贾鲁河以南，马头岗 军用机场以西，马林支渠以北。2007 年 9 月竣工投产。 马头岗污水处理厂目前的日处理能力 30 万 m3/d，原设计出水标准执行 城镇污水处理厂污染物排放标准 （gb18918-2002）中二级标准，为达到 2010 年淮河流域污染治理郑州市的责任目标，其中 cod、ss 出水指标在 gb18918-2002 的基础上适当提高。 随着城镇污水处理厂污染物排放标准gb18918-2002 标准的实施，目前 马头岗污水处理厂尾水排放不能全面达到新的国家排放一级 b 标准的要求。尤 其是出水 tn 值除夏季外，均不能达标排放。出水 tp 也不能达标排放。为此马 头岗污水处理厂的改造势在必行。改造后马头岗污水处理厂处理能力仍为 30 万 m3/d，其污染物的排放达到城镇污水处理厂污染物排放标准gb18918- 2002 中一级 b 标准的要求。 1.1.1 项项目名称目名称 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 1.1.2 项项目主管目主管单单位位 郑州市污水净化有限公司 1.1.3 项项目地点目地点 郑州市马头岗污水处理厂 1.1.4 项项目范目范围围 本工程的主要设计范围为马头岗污水处理厂的升级改造，内容包括污水的 生物脱氮除磷处理、化学除磷及污泥处理。并结合改造方案，对现有机电设备、 自控系统等进行改造，保证全厂能在安全、高效、可靠的状态下运行。 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院2 1.1.5 项项目建目建设规设规模模 根据郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告和郑州市马头岗 污水处理厂工程初步设计 ，郑州市马头岗污水处理厂的近期处理规模为 30 万 m3/日。本次工程是对郑州市马头岗污水处理厂进行升级改造，使其出水水质达 到城镇污水处理厂污染物排放标准 （gb18918-2002）排放标准中的一级 b 排放标准，因此确定郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程的建设规模仍为 30 万 m3/日。 1.1.6 尾水排放水体尾水排放水体 郑州市马头岗污水处理厂改造工程处理后的出水，就近排入贾鲁河，后经 沙颍河最终入淮河。 1.2 设计设计依据依据 1.2.1 编编制依据及主要基制依据及主要基础资础资料料 1、 郑州市马头岗污水处理厂工程初步设计文件 ，天津市市政工程设计研 究院，2006 年 1 月。 2、 郑州市马头岗污水处理厂工程施工图设计文件 ，天津市市政工程设计 研究院，2006 年 5 月。 3、 郑州市马头岗污水处理厂调度中心 20072009 生产周报 ，郑州市马 头岗污水处理厂。 4、 关于加快省辖市污水处理厂脱氮升级改造工作的通知 ，豫建函2009 63 号，2009 年 4 月 15 日。 5、郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程设计委托书。 6、郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程相关会议纪要，2009 年 6 月 25 日。 7、 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程项目建议书及批复 ，天津市市 政工程设计研究院，2009 年 6 月。 8、 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程环境影响报告书及批复 ，黄河 水资源保护科学研究所，2009 年 10 月。 1.2.2 采用的主要采用的主要规规范与范与标标准准 1、 室外排水设计规范 （gb 50014-2006） 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院3 2、 室外给水设计规范 （gb50013-2006） 3、 给水排水设计基本术语标准 （gbj 125-89） 4、 建筑给水排水设计规范 （gb 50015-2003） 5、 厂矿道路设计规范 （gb j22-87） 6、 泵站设计规范 （gb 50265-97） 7、 污水排入城市下水道水质标准 （cj3082-1999） 8、 污水综合排放标准 （gb8978-1996） 9、 城镇污水处理厂污染物排放标准 （gb18918-2002） 10、 城镇污水处理工程项目建设标准(2001 年修订) 11、 地表水环境质量标准 （gb3838-2002） 12、 建筑设计防火规范 （gb50016-2006） 13、 供配电系统设计规范 （gb50052-1995） 14、 10kv 及以下变电所设计规范(gb50053-1994) 15、 低压配电设计规范 (gb50054-1995) 16、 建筑物防雷设计规范 （gb50057-1994） （2000 年版） 1.3 工程范工程范围围与与编编制内容制内容 本报告编制范围为郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程，对污水、污泥 处理方案进行技术方案比较，提出推荐方案设计。 根据郑州市马头岗污水处理厂的处理要求，本工程采用“改良 a/a/o 或倒 置改良 a/a/o”工艺，使马头岗污水处理厂出水达到城镇污水处理厂污染物排 放标准gb18918-2002 中一级 b 标准的要求。根据本项目的污水特征、建设 规模和处理厂的排放标准并充分结合原有的污水污泥处理设施，对污水、污泥 处理构筑物和必要的附属建筑物的工艺、建筑、结构、电气、自控、仪表、给 排水、总图及经济等各专业进行方案设计。 1.4 编编制原制原则则 1、执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。采 用的各项参数可靠，保证必要的安全系数。 2、根据实际进水水质，新的国家出水排放标准，结合厂内现有工艺流程及 总平面布置进行改造方案设计 3、积极选用成熟、可靠、高效的先进技术和设备，在确保出水稳定达标的 前提下，努力降低工程造价及运行费用。 4、改造方案充分考虑到在生产运行中具有较大的灵活性，适应性和耐冲击 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院4 负荷能力。采用先进、可靠的自动化控制技术，提高污水厂的管理水平，保证 污水处理工艺运行在最佳状态。 5、充分利用原有构筑物和机电设备，并使其适应改造后新污水处理工艺的 要求，控制工程投资； 6、处理工艺的选择和工程实施应兼顾污水厂正常运转，尽可能减少对排水 区域内居民生活的影响。 7、充分利用原有污泥处理设备，提高利用率； 8、妥善处理、处置污水处理过程中产生的栅渣、污泥，避免二次污染。 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院5 第二章第二章 项项目基目基础资础资料料 2.1 城市概况城市概况 2.1.1 城市城市历历史特点、地理位置、行政区域划史特点、地理位置、行政区域划分分 郑州市是一座具有 3500 多年历史的文化名城，也是一座以纺织、铝业、煤 炭、机械、冶金、食品、化工、建材、轻工为主的综合性工业基地和现代化商 贸城市。 郑州市位于伏牛山脉向黄淮平原过渡的交接地带，东接南京、济南，西邻 西安，北靠石家庄，南接武汉，是一座承东启西、连接南北的重要交通枢纽城 市。 郑州市是河南省的省会，下辖六区(金水区、管城区、中原区、二七区、上 街区、邙山区)、五市(巩义市、荥阳市、新密市、新郑市、登封市)、一县(中牟 县)以及两个开发区，分别是郑州高新技术开发区和郑州经济技术开发区。 2.1.2 城市城市性性质质及及规规模模 郑州市地处中原腹地， “雄峙中枢，控御险要”，作为省会是河南省政治、经 济、文化中心，同时为全国重要的交通、通讯枢纽是新亚欧大陆桥上的重要城 市，是国家开放城市和历史文化名城。郑州市已跻身全国综合实力 50 强、投资 硬环境 40 优、全国综合投资环境前 10 名和卫生城市行列，是国务院确定的 3 个商贸中心试点城市之一。 据河南城市统计年鉴2005反映 2004 年的统计资料，全市总面积 7446 平方公里，其中市辖区面积 1010 平方公里，建成区面积 188 平方公里； 2004 年末全市总人口 671.15 万人，市辖区人口 251.72 万人。 2.2 建建设场设场地自然与气象条件地自然与气象条件 2.2.1 城市自然条件城市自然条件 2.2.1.1 地形地形 郑州市位于伏牛山脉向黄淮平原过渡的交接带，地理坐标位于东经 112 4211414，北纬 36163458之间。海拔高度为 86136m。地貌特征西南高、 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院6 东北低，地势由西南向东北逐渐倾斜，坡度一般为 0.62。 2.2.1.2 城市水系城市水系 郑州市市内的地表水属淮河流域沙颖河水系，流经该市的天然河流主要有 索须河、贾鲁河、贾鲁河支河、东风渠、金水河、熊耳河、七里河、潮河等。 索须河索须河：由索河和须水两条河汇流而成。索河发源于荥阳石岭寨，北经荥 阳城关，过陇海铁路入市区。须河发源于荥阳贾峪北、岵山东麓，经须水、沟 赵至古荥乡岔河村与索河汇流，东流至祥云寺入贾鲁河，全长 94.5km，流域面 积 557.9km2，市区段河长 18km，河道坡降上陡下缓，上游已建有中型水库 3 座，控制流域面积 247km2。 贾鲁河贾鲁河：贾鲁河发源于新密市山区圣水峪一带，全长 230km（市区段 40km） ，由南向北流经市郊西南部后，汇入尖岗水库，尖岗水库距市区 4km， 库容 6780 万 m3，为郑州市备用水源。受气候及人为因素影响，贾鲁河上游自 然水量已很小，成为季节性河流。贾鲁河进入郑州市区后，主要的任务是负担 农田退水和接纳市区各河道汇入的生活、生产废水及雨水排泄，五龙口排水系 统的污水排入贾鲁河。 贾鲁支河贾鲁支河：发源于市区北部南阳寨铁路编组站。经老鸦陈、祭城，在中牟 县汇入贾鲁河。流域面积 105km2，全长 26.69km。该河主要接纳的是市区北部 的城市污水及排泄的雨水。 东风渠东风渠：东风渠原为 1958 年人工修建的一条引黄灌溉渠道，渠首在市北岗 李村东北。向南至市区（白庙）折向东南，在中牟白沙后潘庄入贾鲁河，全长 29.4km，流域面积 36.1km2。沿途接纳金水河和熊耳河及两侧的工业废水和生 活污水。该渠已成为沿途的排洪、排污渠道。 金水河金水河：金水河发源于郑州市西南老胡沟，流经 13.4km 到金海水库入市区， 横穿城区 12.9km 至 107 国道出城，折向北于八里庙入东风渠，全长 28.2km， 流域面积 80.1km2（其中市区段 8km2） 。市区段在改造前为市区主要的排洪及排 污河道，目前已改造为市区的景观河。 熊耳河熊耳河：熊耳河源于市南郊与新郑县交界处的铁三官庙村南。流经市区东 南部经航海路至 107 国道出城在市东郊祭城乡陈岗村汇入东风渠，流域面积 75.7km2，全长 26.15km（其中市区段长 10.37km） 。该河主要负责市区东南部地 区的泄洪、排涝任务及接纳沿河两岸的生活和工业废水。目前正在进行截流、 硬化与绿化等河道综合整治。 七里河七里河：七里河源于新郑小桥乡楚家脑村东，流域面积 741km2，全长 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院7 47.23km。在市区以东由东南向东北穿过 107 国道及陇海铁路于王新庄污水处理 厂东约 1km 处汇入东风渠。郑州市王新庄污水处理厂处理后的污水排入七里河。 2.2.2 气象气象 郑州市地处北温带，属大陆性季风气候，四季分明，干湿明显，春季干旱 多风沙，夏季炎热多雨，秋季凉爽，冬季干冷多风，雨雪稀少。 1、气温、气温 年平均气温：14.30 极端最高气温：43 极端最低温度：-17.9 年最高气温多出现在 7 月和 8 月 2、降雨、降雨 年平均降雨量：640mm 24 小时降雨量多年平均值：90mm 百年一遇 24 小时降雨量：245mm 每年 7、8、9 三个月的降雨量是全年降雨量的 55% 3、冻土深度、冻土深度 年平均地面结冰达 100 多天 最大冻土深度：180mm 地面以下 100mm 冻结平均为 55 天 4、风向、风向 冬季盛行：西偏北、东偏北 夏季盛行：南偏东 春、秋季处于冬、夏季风的过渡阶段 5、风速、风速 多年最大风速：18m/s 年平均风速：3.2m/s 2.2.3 工程地工程地质质 郑州市区属于新生纪第三、第四纪沉积层。地层总趋势自西向东北由薄变 厚，从 50m1000m 以上，在 60m 以内多为粉质壤土和粉质粘土，东部地区夹 杂有淤泥土和淤泥。境内有冲积，洪积形成的黄土丘陵、相对升降、切割造成 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院8 的沉积阶地，黄河冲积形成的平原和风积作用造成的沙丘区，工程地质条件多 样，承载力在 70130kpa 之间。 地震基本烈度为七度。 2.2.4 水文地水文地质质 郑州地处华北地台南缘，秦岭东延部分的嵩箕山前，地表出露地层主要为 第四系，地下水类型以松散岩类孔隙水为主。依含水层的埋藏深度，岩性特征 和开采条件可分为浅层地下水、中深层地下水、深层地下水和超深层地下水四 种类型。 1、浅层地下水、浅层地下水 含水层底板埋深小于 60m，与大气降水联系密切，补给条件好、易开采， 单井出水量 30100m3/h，水质较好，是郊区农业用水的主要水源。 2、中深层地下水、中深层地下水 含水层顶、底板埋深在 60350m 之间，含水层主要为中、上更新统和下更 新统及上第三系，平均厚度 54m，主要有浅层水越流补给和侧向迳流补给，具 承压性。该层水是市区工业及生活用水的主要开采含水层，单井出水量 6080m3/h。 3、深层地下水、深层地下水 含水层埋藏深度为 350800m，厚 70155m，含水层岩组为上第三系上部 的中、粗砂，单井出水量 1321m3/h，此层含水层的水质较好，锶和偏硅酸含 量较高，可以作为饮用和天然矿泉水来开发。 4、超深层地下水、超深层地下水 含水层埋藏深度大于 800m，含水层岩性主要为上第三系下部的砂砾石层， 多为半胶结，厚 50100m，单井出水量 0.24.5m3/h.m，水温 4052，锶和偏 硅酸含量亦较高，为珍贵的地热矿泉水资源。 2.3 供水供水现现状及状及规规划划 2.3.1 供水供水现现状状 2.3.1.1 供水概况供水概况 郑州市目前供水系统主要有两部分组成：一部分是由郑州市自来水公司供 给，水源有地下水和地面水，主要是供市区居民的生活用水和部分工业用水。 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院9 另一部分是企业自备水源，水源全部为地下水，主要是工业用水和企业内的生 活用水。郑州市现状地下水开采深度 100m 以下，处于超采状态。 目前，郑州市自来水公司有地表水厂 2 座，其中柿园水厂位于市区的西部， 日供水能力 37 万 m3；白庙水厂位于市区的北部，日供水能力 36 万 m3。地下 水水厂三座，其中石佛水厂位于市区西北部，日供水能力 10 万 m3；东周水厂 位于市区东部，日供水能力 20 万 m3；井水厂日供水能力 5 万 m3。企事业自备 井水源供水能力 16 万 m3/d。 郑州市供水厂现状供水能力见表 2.3-1。 表表 2.3-1 郑郑州市州市现现状供水能力表状供水能力表 水厂水源名称 供水能力 （万 m3/d） 水厂水源位置 柿园水厂37市区西部（黄河水） 白庙水厂36市区北部（黄河水） 石佛水厂10市区西北部 95 滩（地下水） 东周水厂20市区东部（东郊水源地下水） 井水厂5地下水 自备水源16企业内（地下水） 合计124 2.3.1.2 现现状供水量状供水量 根据自来水公司、节水办现状资料统计，郑州市现状日平均总供水量为 64.2268.64 万 m3，自备水源日平均供水量为 5.569.64 万 m3。 郑州市现状供水量见表 2.3-2。 表表 2.3-2 20032008 年年郑郑州市州市现现状供水量表状供水量表(平均日平均日) 20032004 2005200620072008 自来水公司供水量（万 m3/d） 58.0059.0058.9259.1861.865.17 自备水源供水量（万 m3/d）6.805.563.355.55.895.21 年 份 供水量水源 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院10 总供水量（万 m3/d）64.8064.5662.2764.6867.6970.38 由表 2.3-2 可以看出，20032005 年供水量稳中有降，20062008 年供水量 有所提高。20032005 年间工业发展速度减缓、原有企业部分设备更新、改造、 产业结构调整、加之节约用水宣传力度的加大、企业和居民节水意识不断增强 是用水量减少的主要原因。近两年来，随着城区人口的增加及社会经济的快速 发展，总供水量较前几年有一定程度增加。 2.3.2 供水供水规规划划 2010 年郑州市区规划总供水能力为 170 万 m3/d，具体见表 2.3-3。 表表 2.3-3 2010 年年郑郑州市州市规规划供水量表划供水量表 水源水量（万 m3/d）备注 柿园水厂40黄河水 白庙水厂40黄河水 贾砦水厂25南水北调 地表水 小计105 石佛水厂1595 滩地下水 东周水厂20北郊水源地 市区井水厂10市区地下水 企事业单位自备水源16市区地下水 外围组团井水4市区地下水 地下水 小计65 合计170 2.4 排水排水现现状及状及规规划划 郑州市污水管网除老市区部分为雨、污合流制外，其它均为雨、污分流制。 2003 年郑州市共有排水管道总长 1121.79km，其中污水管道 563.34km。 郑州市中心组团规划排水系统由王新庄排水系统、五龙口排水系统和马头 岗排水系统三大排水系统组成，现已基本形成规模。 1、王新庄污水排放系统、王新庄污水排放系统 王新庄污水排放系统，包括原东干管系统和南干管系统，该系统主要收集 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院11 金水路、中原路以南的生活污水和工业废水，服务面积约 102km2。该区主要是 生活居住区及行政办公区、生活污水量约占全市污水系统的 55%。污水管道管 径 d300d3000mm，接入王新庄污水处理厂的入厂总干管为 d2600d3000mm， 系统内污水经二级处理后排入七里河内。 2、五龙口排水系统、五龙口排水系统 五龙口排水系统包括西流湖污水截流系统和桐柏路干管系统，分别由 d1300mm、d1200mm 管道排入五龙口泵站。该系统服务范围为桐柏路、嵩山北 路（西站路以北） 、朱屯东路以西，航海路以北，西环路以东区域，服务范围约 27km2。该区为郑州市的工业聚集区，区内污水管网规模已形成，五龙口污水 处理厂通水后，系统内的污水经二级处理，在郑州北郊老鸦陈村附近排入贾鲁 河。 3、马头岗排水系统、马头岗排水系统 （1）马头岗排水系统包括以下六个排水系统。 a、张花庄排水系统：张花庄排水系统包括污水北干管和丰产路干管，该系 统服务范围为金水路以北、农科路以南、未来大道、107 国道以西、铁路枢纽 北站以东，服务面积约 22.6km2。该区主要是生活居住区及行政办公区，生活 污水量约占总污水量的 55%。污水管道管径为 d300d1400mm。该区管网已形 成并具一定的规模。 b、北三环路排水系统：该系统服务范围为南阳路以东，农业路以北，北 三环路以南，107 国道以西，服务面积约 18.3km2，该系统主要包括北三环路污 水干管，管径 d600d1600mm；文化路污水干管，管径 d600d1000mm；东风 路污水干管，管径 d600d700mm；花园路污水干管，管径 d800mm；经三路污 水干管，管径 d700mm。区域内污水管网已基本形成，目前经 107 国道 d1600mm 污水管溢流至沙花干沟内。 c、沙门路排水系统：高皇路以东，107 国道以西，北三环路以北，沙门路 以南区域，服务面积约 3km2，该系统主要为沙门路污水干管，管径 d800mm； 花园路污水管，管径 d500d600mm。区域内污水管网待完善，目前经 107 国 道 d1600mm 污水管溢流至沙花干沟内。 d、北绕城公路排水系统：包括高皇路以西部分（郑邙公路以东，北三环以 北，北绕城公路以南）与高皇路以东部分（郑邙公路以东， 沙门路以北，北绕 城公路以南） ，服务面积 25.4km2。该系统主要包括北绕城公路污水干管，管径 d600d1500mm；新柳路污水干管，管径 d1200mm；同庆路污水干管，管径 d1000mm。因该区域尚属规划区，污水管网均未敷设。随市区向北扩展，该区 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院12 域污水管网需逐步完善。 e、桥南新区排水系统：包括贾鲁河以北，北郊环路以南，107 国道以西， 东风渠以东区域，服务面积 13km2。该系统现有香山路污水干管，管径 d800mm；花园路污水管，管径 d500d600mm；迎宾路污水管，管径 d500d800mm。贾鲁河北岸在建污水临时提升泵站一座。 f、龙湖西区排水系统：南北运河以西，107 国道以东，东风路与连霍路高 速公路之间的区域，服务面积约 10km2，该区域属规划建设区域，目前该区域 总体规划正在进行。 （2）马头岗系统内现状泵站 a、张花庄污水泵站：设计规模 20 万 m3/d，由于郑东新区开发建设的需要， 该泵站需迁移改造。 b、沙花干沟临时污水泵站：设计规模 20 万 m3/d，主要解决北三环路污水 干管污水临时排放出路，污水经提升后未经处理就近排入沙花干沟内。 c、桥南新区临时泵站：设计规模 5 万 m3/d，主要解决桥南新区污水排放出 路。 2.5 郑郑州市州市马头岗污马头岗污水水处处理厂概况理厂概况 郑州市马头岗污水处理厂是郑州市继郑州市王新庄污水处理厂和郑州市五 龙口污水处理厂后建设的第三座大型城市污水处理厂，位于郑州市 107 国道与 贾鲁河交叉口东南角处。 郑州市马头岗污水污水处理厂总占地面积 305581.75m2，处理规模为 30 万 m3/日，出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准(gb18918-2002)水污染物 排放基本控制项目中的二级排放标准。工程概算总投资 62391.41 万元。 2.5.1 设计规设计规模模 郑州市马头岗污水处理厂建设规模为 30 万 m3/d，总变化系数为 1.3。 2.5.2 设计进设计进出水水出水水质质 郑州市马头岗污水处理厂设计进出水水质见表 2.5-1。 表表 2.5-1 设计进设计进出水水出水水质质主要指主要指标标一一览览表表 项目bod5codssnh3-ntp 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院13 进水水质（mg/l）220480350557.0 出水水质（mg/l）208030203 2.5.3 工工艺艺流程流程 郑州市马头岗污水处理厂工程污水处理采用具有良好除磷脱氮功能的 uct 工艺，污泥处理采用“机械浓缩+机械脱水”工艺，其工艺流程图见 2.5-1。 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院14 图图 2.5-1 马头岗污马头岗污水水处处理厂理厂处处理工理工艺艺流程流程图图 进水 粗格栅及 进水泵房 细格栅及 漩流沉砂池 厌氧段初沉池二沉池紫外消毒渠 鼓风机房 栅渣压榨 栅渣外运 分砂机 沉砂外运 剩余污泥 回流污泥 初沉污泥 贾鲁河 浓缩机房 脱水机房 泥饼外运 贮泥池 贮泥池 缺氧段好氧段 好氧回流 缺氧回流 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院15 2.5.4 厂区厂区总总体体设计设计 郑州市马头岗污水处理厂总平面按近期 30 万 m3/日处理规模布置，厂区总 占地面积 305581.75 平方米，并考虑远期用地规划。 污水处理厂总出水排入厂区北侧的贾鲁河，贾鲁河 20 年一遇的洪水位为 86.08m，50 年一遇的洪水位为 88.42m，最终确定污水处理厂厂区设计平均高程 为 88.50m（黄海高程） 。 污水处理厂生产区按照生产性能分为预处理区、污水处理区和污泥处理区 和生活区以及辅助生产区四大部分。 1、预处理区、预处理区 预处理区位于厂区西北侧，进厂管线由厂区西北侧进入厂内预处理区，预 处理区包括速闭闸井、粗格栅、提升泵房、细格栅、沉砂池及计量槽，该区内 栅渣及沉砂均在本区内进行处理。 2、污水处理区、污水处理区 污水处理区位于厂区的中部，主要构筑物自西向东按工艺流程排列，依次 布置初沉池、生物反应池、二沉池配水井、二沉池、紫外消毒池等。 3、污泥处理区、污泥处理区 污泥处理区位于厂区的西侧，主要构筑物包括贮泥池、污泥浓缩脱水机房、 。 4、生活区以及辅助生产区、生活区以及辅助生产区 生活区以及辅助生产区位于厂区的东侧，内有办公、化验、控制中心、食 堂、倒班宿舍等附属建筑及生产管理用房，如机修车间、仓库、车库、再生水 系统等。 2.5.5 工工艺设计艺设计 2.5.5.1 污污水水处处理部分工理部分工艺设计艺设计 1、粗格栅及进水泵房 进水提升泵房由进水前池和集水池组成。进水管为 d2400mm 的砼管，在提 升泵房的总入口处设置一矩形速闭闸，在厂内两路电源发生故障时，可以靠重 力自动关闭。 在进水前池内设置了 6 道栅条间隙为 20mm、栅宽为 1.5m 的钢丝绳牵引式 格栅除污机。 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院16 在集水池内设置进水提升泵，提升泵采用潜水排污泵，共设 7 台（5 用 2 备,其 中一台库房备用，土建设计为 6 个泵位）潜水泵。 单泵流量 q3250m3/h， 扬程 h21.0m 2、细格栅及旋流沉砂池 细格栅采用转鼓细格栅，共设置 7 套，转鼓直径 1.8m，栅条间距 6mm。 沉砂池采用比氏旋流沉砂池，共设置 4 座，每座直径为 6.0m，停留时间 58s。当一座故障时，其余 3 座可保证承担全部负荷，停留时间为 43s。提砂采 用气提的方式，罗茨鼓风机和砂水分离器的配置采用与沉砂池一对一的布置方 式。另外在沉砂池出砂管与砂水分离器之间设置气液隔离罐，利于砂水分离。 3、计量槽 进水计量设置 4 条巴氏计量槽，单座喉口宽度 1.0m，设置超声波流量计计 量。为提高计量精度，选用成品玻璃钢材质作为流槽。 4、初沉池 全厂共设 4 座直径 40m 的中心进水周边出水的辐流式沉淀池。表面水力负 荷为 3.23m3/m2h，停留时间 1.24h，池边有效水深 4.3 米，超高 0.3m。采用单条 集水渠双侧三角堰出水，在内侧设置浮渣挡板和浮渣斗。刮泥机为半桥式周边 传动刮泥机，单机功率 4.0kw。 5、生物反应池 全厂设四组 uct 反应池，厌氧池总池容 36662 m3，缺氧池总池容 39798m3，好氧池总池容 153850m3(其中机动段为 28512 m3)，总池容为 230310m3。 设计产泥系数 0.91，反应池 mlss 为 3.0g/l，泥龄 12d，其中缺氧泥龄为 2.5d，好氧泥龄为 9.5d。污泥负荷 0.104kgbod/kgmlssd，设计水温 12，有 效水深 6.0m。二沉污泥回流比 50100，缺氧到厌氧的回流比为 150，好 氧到缺氧的回流比为 150。厌氧区 mlss 为 1.8g/l。全厂剩余污泥量为 39585kg/d（平均日平均时） ，气水比 7.6：1。 单组反应池设备设置如下： 厌氧池和缺氧池为循环流池型，厌氧池内设直径 2.2m 的低速推进器 8 台， 单机功率 3.0kw，缺氧池内设直径 2.2m 的低速推进器 8 台,单机功率 4.0kw。好 氧池为推流式池型，其中机动段安装 8 套直径 650mm 的高速搅拌器，单机功率 5.0kw，安装方向与水流方向相反，同时安装橡胶膜微孔曝气器 1757 套直径 300mm,单盘曝气量 3.0m3/h，好氧段中安装刚玉微孔曝气器 9618 套直径 300mm，单盘曝气量 3.0m3/h。曝气器采用渐减曝气的布置方式。5 个廊道大致 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院17 比例为：15：25：25：20：15。其中好氧区每条廊道设置单独的空 气管道，便于空气量的细致调节，达到节能的效果。 缺氧到厌氧的回流采用潜水轴流泵，设置 3 台，单台流量 1875m3/h，扬程 1.0m，电机功率 15kw。好氧到缺氧的回流也采用潜水轴流泵，设置 3 台，单台 流量 1875m3/h，扬程 1.0m，电机功率 15kw。 进水点设置了 3 处，外回流点设置 2 处，好氧回流点设置 2 处，所有多配 水点的输送均采用渠道的方式配水，设置配水可调堰，通过各堰门的不同的组 合，可调成不同功效的处理工艺。 6、二沉池配水井 2 座圆形二沉池配水井，将来自生物反应池的污水按系列均匀地分配至每座 二沉池，每座内设 4 套 3500800mm 双吊点调节堰门。 7、二沉池 全厂设 8 座直径为 45m 二沉池，分为两组。采用周边进水周边出水的辐流 式沉淀池。 表面水力负荷为 1.28m3/m2h，池边水深 4.5 米，超高 0.5m。单条集水渠单 侧三角堰出水，在内侧设置浮渣挡板和浮渣斗。吸泥机为半桥式周边传动单管 吸泥机，单机功率 0.55kw。 8、污泥泵房 全厂设 4 座回流剩余污泥泵房，与反应池一一对应。每座泵房设 4 台污泥 回流泵，采用潜水轴流泵，单台流量 940m3/h，扬程 6.0m，电机功率 16kw。开 启 2 台泵时，回流比为 50%；开启 3 台泵时，回流比为 75%；开启 4 台泵时， 回流比为 100%。 每座泵房设一台剩余污泥泵，采用潜污泵，单台流量 96m3/h，扬程 14m， 电机功率 6kw。全厂冷备用 1 台剩余污泥泵。在泵房前池内设一台潜水搅拌器， 防止污泥沉淀，搅拌器的功率为 3kw，叶轮直径 400mm。 9、鼓风机房 全厂设一座鼓风机房，内设 8 台带有隔音罩的单级高速离心鼓风机（6 用 2 备） ，单机风量 20000nm3/h,风压为 0.72bar，电机功率 500kw。鼓风机进气的取 风口设计为高位取风，距室外地面 12m，同时每台鼓风机又设置了一套卷帘过 滤器，过滤器的过气量 q=25000m3/h，压降小于 0.02bar，功率 0.55kw。鼓风机 采用油冷却。设计在侧墙设置了 8 套轴流风机，在屋顶设置了 4 套屋顶风机， 通过强制对流通风的方式对室内进行换风。 10、消毒单元 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院18 采用紫外消毒的方式，紫外穿透率：65，有效剂量16,000ws/cm2（灯 管达到寿命末期时） 。共 2 条渠道，安装两个模块组，每个模块组含有 32 个模 块，每个模块 8 根灯管，共 512 根灯管。采用低压高强紫外灯管，单根灯管的 功率为 250w。 2.5.5.2 污污泥泥处处理部分工理部分工艺设计艺设计 本工程经污水处理后产生的干污泥总量为 92085kg/d。 其中包括： 初沉污泥量：52500kg/d，含水率为 96%； 剩余污泥量：39585kg/d，含水率为 99.2%。 1、初沉污泥泵房 初沉池的排泥方式为间歇排泥，单池每天排泥时间 68 小时。全厂设置 2 座初沉污泥泵房，每座泵房对应 2 座初沉池。每座泵房内设两台污泥单螺杆泵 （1 用 1 备） ，单台流量 108m3/h,出口压力 2kg/cm2,电机功率 15kw。 2、污泥浓缩脱水机房 （一）浓缩系统 污泥浓缩采用 5 套螺压式污泥浓缩机（4 用 1 备） ，单机处理量 100m3/h,每 天工作 16h， 电机功率 3.5kw。每套浓缩机分别配套 1 台进料泵和 1 台出料泵。 进出料泵均选用单螺杆泵。 进料泵单泵流量 q=80-100m3/h，出口压力 2kg/cm2,电机功率 15kw。出料泵 单泵流量 q=15-20m3/h，出口压力 2kg/cm2,电机功率 5.5kw。 絮凝剂选用聚丙烯酰胺，按 4gpam/kgds 计算，配药浓度 0.2，药液经 二次稀释至 0.1。 （二）脱水系统 消化后的污泥脱水采用 4 套离心式污泥脱水机（3 用 1 备） ，单机处理量 70m3/h, 每天工作 12h ，电机功率 140kw。每套脱水机配套 1 台进料泵。进料 泵选用单螺杆泵，单泵流量 q=50-80m3/h，出口压力 4kg/cm2,电机功率 18.5kw。 絮凝剂选用聚丙烯酰胺，按 5gpam/kgds 计算，配药浓度 0.5，药液经 二次稀释至 0.1。 2.5.6 电电气气设计设计 1、供电电源 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院19 马头岗污水处理厂原设计为二级负荷，采用 10kv 双电源供电。可以做到 电力线路或变压器出现一般性故障不中断供电或能迅速恢复供电，保证马头岗 污水处理厂的可靠、稳定运行。 2、变电站及变压器的设置 污水处理厂内负荷中心部位设 10kv 总变配电站一座，用于为 10kv 鼓风机 及三座分变电站供电。全厂（30 万吨/天处理规模）用电设备安装容量为 10822kw（其中包括 8 台 500kw 的 10kv 电机拖动的鼓风机） ，工作容量为 8510kw，计算功率为 7070kw，其中低压计算负荷约 4456kw。 在全厂范围内建造了三座 10/0.4kv 变电站，包括一座总变配电站和两座分 变电站。 总变配电站与鼓风机房相邻，负责鼓风机房、回流泵房、曝气池、二沉池 等供电。低压计算负荷为 1542kw，设两台 10/0.4kv 1250kva 变压器，变压器 的运行方式为同时运行，互为备用，变压器运行在高效率区，负载率为 63%， 故障保证率为 81%。总变配电站主接线采用单母线分段接线，两段母线设 8 台 10kv 的 500 kw 鼓风机馈线柜。10kv 电源经总变配电站向各分变电站及鼓风机 电机提供 10kv 电源。 第一分变电站与进水泵房相邻，向进水泵房、旋流沉砂池、初沉池、初沉 污泥泵房、浓缩脱水机房等供电。计算负荷为 2324kw，设两台 10/0.4kv 2000kva 变压器，变压器的运行方式为同时运行，互为备用，变压器运行在高 效率区，负载率为 60%，故障保证率为 83%。0.4kv 配电系统采用单母线分段接 线。 第二分变电站与厂区雨水泵房相邻，负责综合楼及生活区中水回用、紫外 消毒间、深井泵房、雨水泵房等供电。计算负荷为 774kw，设两台 10/0.4kv 630kva 变压器，变压器的运行方式为同时运行，互为备用，变压器运行在高效 率区，负载率为 62%，故障保证率为 82%。0.4kv 配电系统采用单母线分段接线。 3、低压配电系统 低压配电由两级组成，一级为分变电站的低压配电，采用的间隔式低压配 电柜。对设备比较集中的地区，如：回流污泥泵房，浓缩脱水机房等设二级配 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院20 电。二级配电采用固定式动力配电箱。使整个配电系统经济合理，有利运行管 理。 4、无功补偿 污水处理厂内的无功补偿采用集中补偿，10kv 及 0.4kv 分别设自动无功补 偿装置。 5、计量 本厂采用高供高计的计量方式，总计量装置设在 10kv 总变配电间内专用 计量屏内。 6、防雷与接地 接地 采用 tn-s 制的接地方式，10/0.4kv 变电所的集中接地采用共同接地装置， 接地电阻4，馈线进构筑物处均设重复接地装置，接地电阻10。 防雷保护 防雷保护考虑防直击雷和防雷电波侵入二种措施。厂内构筑物按照国标 gb50057-94“建筑物防雷设计规范”要求，考虑防止大气过电压的防直击雷的防 护设施。在仪表及计算机自动控制系统，必须设置防止感应过电压的设施。 防直击雷保护 污水处理厂构筑物的年预计雷击次数0.06 按三类防雷建筑物保护，设置 避雷装置，接闪器采用避雷带，并充分利用构筑物的钢筋混凝土柱内主钢筋为 引下线，利用基础钢筋网作自然接地体，工作接地、保护接地与防雷接地共用 接地装置，接地电阻1。 防感应雷保护 10kv 进线、母排及出线回路装设避雷器防止过电压； 0.4kv 进线处均安装防电浪涌保护器，以减小雷电波的侵入危害。 10kv 电机中性点可抽头的接 1 只氧化锌避雷器防止过电压，架空线入户前 加装避雷器装置。 7、电缆的选择及电缆敷设 厂区的电力电缆选用的是 yjv 型交联聚乙烯绝缘、聚氯乙烯护套铜芯电缆， 控制电缆选用的是 kvv 型电缆。厂区内的电缆敷设采用电缆沟敷设与直埋敷设 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院21 相结合的形式。 2.5.7 自控自控设计设计 为保证污水处理过程的安全性、可靠性和生产的连续性，污水处理厂的控 制系统采用集散型控制系统，设置了中央控制室及分控站。分控站主要负责对 所管辖区域内主要工艺设备的自动监控和对生产过程的工艺参数进行数据采集， 中央控制室可以对全厂整个生产过程及工艺流程进行监视。污水处理厂还设置 了闭路电视监控系统，通过安装在厂区及车间内的摄像头，可以观测全厂的动 态。 1、自控系统 目前污水处理厂自控系统采用计算机和 plc 组成的集散型分布控制系统， 网络结构采用快速环状以太网结构。由中央控制室的监控工作站及四座分控站 组成。 中央控制室设置一套监控工作站，用于对污水处理厂的工艺过程进行集中 管理。 根据全厂工艺流程的需要，现设置了四座分控站，包括预处理分控、水区 分控站、泥区分控站及再生水分控站。 目前各分控站运行正常。 2、视频监控系统 为了监视设备运行情况和生产情况，污水处理厂现设置了 11 个摄像机，分 别安装在预处理、水区、泥区及厂前区等等。目前视频监控系统工作正常。 3、仪表 根据污水处理的工艺流程，厂内相应部位设置有检测仪表。目前仪表基本 工作正常。 2.6 现现状状污污水水处处理厂运行情况理厂运行情况评评述述 现状马头岗污水处理厂采用除磷脱氮 uct 工艺，处理效果良好，综上所述， 按照目前进水水质，现有生物反应池可以有效去除 cod、bod5、ss、nh3-n 等污染物，基本达到一级 b 标准，尤其是生物除磷效果较好。由于原工艺没有 足够的脱氮功能，因此，本次升级改造的目的是在满足原有生化效率的前提下， 增加脱氮除磷功能。 郑州市马头岗污水处理厂升级改造工程 天津市市政工程设计研究院22 目前预处理设施运行情况良好，设备完好无损害，本次升级改造工程不考 虑设备更换。 初沉池、初沉污泥泵房运行良好，由于实际进水 ss 平均值已达到甚至高于 400mg/l，实际进水比原设计值 350mg/l 高出近 40%，初沉污泥量比原设计值有 所增加。可通过调整现有初沉污泥泵运行时间解决初沉污泥量增加带来的问题。 目前全厂生物反应池按两种方式运行：1、2 系列按倒置 a/a/o 方式运行， 3、4 系列按倒置 uct 方式运行，根据运行方反馈，在进水水量、水质负荷稳定 前提下，两种运行方式均可以保证出水水质满足原设计出水指标，达标排放。 但当进水水量、水质负荷提高时，从实际运行效果显示，倒置 a/a/o 工艺更耐 冲击负荷，保证处理效果。 根据实际运行情况，4 座反应池机动段曝气头膜片孔隙过小，阻力偏大，不 能满足作为好氧段时的供氧要求，因此本次升级改造须将所有膜片进行更换。 另外考虑到池子放空后清洗，需在生物池中增加回用水管道。 按照升级改造后的设计进出水指标要求，分析 20082009 年的实际运行数 据，其中 bod5、cod、ss 实际出水均满足升级改造后的出水一级 b 标准，但 出水 nh3-n、tn 在冬季运行时出水指标偏高，tp 出水指标变化幅度较大