（市政工程专业论文）沌口污水处理厂水质水量调查与预测.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 目前我国水资源的短缺和水污染的加重，使人们警觉到水环境污染已 直接关系到人民的健康安全和社会、经济的可持续发展。国内外的实践证 明，污水处理厂是解决城镇水污染的有效途径。但由于许多原因，特别是 资金的短缺使得城市污水处理厂的建设缓慢。同时我国拟建和已建的城市 污水处理厂中，还存在很多问题。其中城市污水处理厂的设计水质、水量 常与实际差别很大是最主要的一个。现已建成的许多南方城市污水处理厂 多年来进水的水质和水量远小于设计值，未能充分发挥其效益。 为了保证沌口污水处理厂将来的有效、经济运行，本课题对其进水水 质、水量进行了调查和预测。通过调查本地区的水污染情况，评价出了开 发区内的主要污染源和污染物。在一年水质和水量监测的基础上，分析了 该区的水质、水量的现状和变化原因，其中特别考虑了泵站的运行和雨天 对该区水质、水量的影响。考虑化粪池、地下水和完善度等方面，比较了 调查结果和实测值间的差异。 综合各项影响因素，对开发区2 0 2 0 年的水质和水量进行了预测。结果 表明水量变化数倍，水质变化较小。这主要是人口的急剧增长导致的。在 未来2 0 年中生活污水的比重越来越大，而工业废水的比重越来越小，污水 处理厂的进水将主要体现生活污水的特征。 最后对开发区的水污染治理提出了一些建议。将污水泵站纳入污水处 理厂的管理之中；普查雨污水管网，减少连通现象：选择适当的截流倍数 截流初期雨水；将晨鸣纸业的部分工业废水纳入城市污水管道系统，提高 沌口污水处理厂工业废水与生活污水的比重。 关键词：沌口污水处理厂，污染源评价，水量预测，水质预测 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h es h o r t a g eo fw a t e ra n dt h es e r i o u s n e s so fw a t e rp o l l u t i o n ，i ti s a w a r et l l a tw a t e r p o l l u t i o n h a sa f f e c t e dt h e p e o p l e s h e a l t h s e c u r i t y a n d s u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti n s o c i e t ya n de c o n o m i c p r a c t i c e si n d o m e s t i ca n d o v e r s e a sp r o v et h a tw p ti sa ne f f e c t i v ea p p r o a c ht os o l v et h ew a t e rp o l l u t i o ni n u r b a na n dt o w n b u tb e c a u s eo fm a n yd i f f i c u l t i e s ，e s p e c i a l l yt h es h o r t a g eo f f u n d ，t h e 、矿r p sd e v e l o p es l o w l y m e a n w h i l e ，t h e r ea r cm a n yp r o b l e m si nt h e b u i l tw t p s o n eo ft h e mi st h ew a s t e w a t e rq u a n t i t ya n dq u a l i t yi nt h ed e s i g n s t a g e a l w a y st h ec o n c e n t r a t i o na n dq u a n t i t yo ft h ei n l e tw a s t ew a t e rw h i c h l o a d st h e 、mi ns o u t hc h i n ai sm u c hl o w e rt h a nt h el e v e li nt h ed e s i g ns t a g e w h i c hc a u s e st h el o w e f f i c i e n c yi nw t p i no r d e rt oo p e r a t ee c o n o m i c a l l ya n de f f e c t i v e l y , t h ew a s t e w a t e rq u a n t i t y a n d q u a l i t yo fz h u a n k o u 、7 汀p i si n v e s t i g a t e da n d p r e d i c t e d o nt h eb a s i so ft h e i n v e s t i g a t i o n t ow u h a ne c o n o m i cd e v e l o p m e n tz o n e sw a t e rp o l l u t i o n ，t h e m a i n p o l l u t i o nr e s o u r c e sa n d m a t t e r sa r ee v a l u a t e do u t b yt h em o n i t o r i n go ft h e w a s t ew a t e rf o ro n ey e a r , t h ep r e s e n tl e v e lo fw a s t e w a t e rq u a n t i t ya n dq u a l i t y a n dr e a s o n sa r e a n a l y s e d ，e s p e c i a l l y a b o u t p u m p i n g s t a t i o n sa n dr a i n c o n s i d e r i n gs e p t i c t a n k s ，g r o u n d w a t e ra n dt h e c o m p e t e n c ed e g r e e ，t h e c o n c l u s i o nd i f f e r e n c e sb e t w e e nt h e i n v e s t i g a t i o n a n dt h e m o n i t o r i n g a t e c o m p a r e d c o n s i d e r i n g s e v e r a lf a c t o r s ，t h ew a s t e w a t e r q u a n t i t ya n dq u a l i t yi n2 0 2 0 i s p r e d i c t e d t h er e s u l t ss h o w t h a tt h eq u a n t i t yr a n g e sm u c h ，t h eq u a l i t yl i t t l e t h i s i sc a u s e dm a i n l yb yt h es h a r pp o p u l a t i o ni n c r e a s e i nt h ef u t u r et h er a t eo f d o m e s t i c s e w a g e w i l lg e tl a r g e ra n dl a r g e r , t h er a t eo fi n d u s t r i a lw a s t ew a t e rw i l l g e t s m a l l e ra n ds m a l l e r t h ed o m e s t i cs e w a g ew i l la b s o l u t e l yd o m i n a t ei n z h u a n k o uw t pi n2 0 2 0 a tl a s ts o m es u g g e s t i o n sa r em a d e t h ep u m p i n gs t a t i o n ss h o u l db ei nt h e c h a r g eo fz h u a n k o uw t p ：c h e c k i n gd r a i n a g es y s t e m t oa v o i dt h ed i s c o n n e c t i o n b e t w e e n s e w e r a g ea n ds t o r ms y s t e m ；t a k i n gt h ep r o p e ri n t e r c e p t i o nr a t et ot r e a t i n i t i a l r a i n f a l l ；r e c e i v i n gp a r t o f c h e n g m i n gp a p e r p l a n t sw a s t ew a t e rt o i n c r e a s et h er a t eb e t w e e ni n d u s t r ya n dd o m e s t i c s e w a g e i nz h u a n k o uw t p k e yw o r d s ：z h u a n k o uw t p ，p o l l u t i o nr e s o u r c ee v a l u a t i o n ，w a s t e w a t e r q u a n t i t yp r e d i c t i o n ，w a s t e w a t e rq u a l i t yp r e d i c t i o n 1 l 武汉理工大学硕十学位论文 第1 章概述 1 1我国城市水污染及其治理现状 1 1 1 我国城市水污染现状 我国地域辽阔，资源总量大，是资源大国；但人均拥有的资源量却很 少，在这个意义上我们只是“资源小国”。我国淡水资源人均占有量为世 界人均水平的1 4 。水资源业已成为制约我国经济发展的瓶颈之一。多年的 监测和统计数据表明，在水资源短缺的同时，我国城市普遍存在着水污染 问题。 2 0 0 2 年中国环境状况公报指出，七大水系7 4 1 个重点监测断面中， 2 9 1 的断面满足i i 类水质要求，3 0 0 的断面属、v 类水质，4 0 9 的断面属劣v 类水质。其中七大水系干流及主要一级支流的1 9 9 个国控 断面中，i i i i 类水质断面占4 6 3 ，、v 类水质断面占2 6 1 ，劣v 类水质断面占2 7 6 。辽河、海河水系污染严重，劣v 类水体占6 0 以上； 淮河干流为i i i v 类水体，支流及省界河段水质仍然较差；黄河水系总体 水质较差，干流水质以i i i 类水体为主，支流污染普遍严重；松花江水 系以i 类水体为主；七大水系污染程度由重到轻依次为：海河、辽河、 黄河、淮河、松花江、珠江、长江。同时2 0 0 2 年度湖泊水库普遍受磷、氮 和有机物污染，个别湖泊水出现重金属污染。城市内湖水质较差，除北京 昆明湖水质达至u i i i 类水质外，杭州西湖、武汉东湖和济南大明湖部分湖区 水质为劣v 类。2 0 0 2 年，全国工业和城镇生活废水排放总量为4 3 9 5 亿吨， 其中工业废水排放量2 0 7 2 亿吨，城镇生活污水排放量2 3 2 3 亿吨。 我国的水污染如此严重，这是长期以来城市排水工程欠账太多之故， 每年有近3 0 0 亿立方米污水未经处理而直接排放，使水环境的污染量大大 超过了自净能力所能承受的程度，从而破坏了水的良性循环，导致水资源 危机的加剧，进而影响城市的可持续发展。水资源的短缺和水污染的加重， 使人们已警觉到污水再生处理已直接关系到人民的健康安全和社会、经济 的可持续发展，关系到子孙后代的可持续生存。1 9 9 6 年的全国第四次环境 武汉理t 大学硕士学位论文 保护会议强调保护环境是实施我国可持续发展的关键，并将防治水污染作 为全国性重点。建设部、国家环保总局、科技部联合发布了城市污水处 理及污染防治技术政策明确指出，到2 0 1 0 年全国设市城市和建制镇的污 水平均处理率不低于5 0 ，设市城市的污水处理率不低于6 0 ，重点城市的 污水处理率不低于7 0 。据统计，截止到1 9 9 6 年底我国有城市6 6 6 个，城 市污水年排放总量为3 5 2 8 1 0 8 t ，污水集中处理量为8 3 3 1 0 8 t ，污水处 理率约2 3 6 。建有城市污水处理厂1 5 3 座，但能达到二级处理排放标准的 城市污水处理能力仅为5 3 7 9x1 0 4 m 3 d ，处理率不到5 5 。同时，我国城 市污水排放量还在以2 4 1 0 8 t a 的速度递增，而新增污水处理能力仅 3 x1 0 8t a ，因此，增建和扩建城市污水处理厂成为当务之急。 1 1 2 我国城市污水处理厂建设中的若干问题 建造污水处理厂被证实是解决城镇水污染的一条有效途径。日本政府 从1 9 7 2 1 9 9 7 年实施了琵琶湖综合开发计划和水质保护规划。投资1 5 2 万 亿日元，用于水质保护、洪水控制和水利工程等建设，加强城市污水处理 厂建设，去除有机污染物、氮和磷等污染物，并且要求1 0 0 0 人以上的村镇 都要建设污水处理厂。1 。新加坡、美国、澳大利亚等国对城镇污水给予了较 大投资，美国平均每一万人拥有一座污水处理厂，瑞典和法国每5 0 0 0 人有 一座污水处理厂，英国和德国每7 0 0 0 - 8 0 0 0 人有一座污水处理厂，而我国 城市每1 5 0 万人才拥有一座污水处理厂，在我国小城市和小城镇，污水处 理率则更低。 同时我国已建的城市污水处理厂还存在很多问题，其中有投资与收费 问题，建设与运行问题，分散与集中问题，污水与污泥协调处理问题等， 许多专家已进行过论述“”1 。城市污水处理厂的设计水质、水量是其中重要 的一个。南方城市污水处理厂由于地下水入渗、化粪池的设置和分流制中 雨水混入等问题，使得城市污水处理厂的水质和水量的确定更为复杂。现 已建成的许多南方城市污水处理厂多年来迸水的水质和水量远小于设计 值，未能充分发挥其效益”1 。 2 武汉理工大学硕士学位论文 1 2 污水处理厂水质、水量调查与预测的重要性 1 2 1 水质、水量调查与预测是污水处理厂设计和运行的基础 城市污水污水处理厂的水质和水量是污水处理厂设计和运行的基础。 污水处理厂的规模直接关系着污水处理厂工艺的选择。污水处理厂工 艺选择首先应采用能够保证处理要求和效果的、技术合理和成熟可靠的处 理工艺。同时可结合处理厂所在城市的具体情况和工程性质，积极稳妥的 采用污水处理新技术和新工艺，对在国内首次选用的新工艺和新技术必须 经过中试或生产性实验。提供可靠的设计参数后方可采用。污水处理厂按 其规模可定位于三个类别， 2 0 万t d ，1 0 2 0 万t d 和5 l o 万t d 。 国内有关专家进行过论述，已得到一些结论。大规模污水处理厂宜选用传 统活性污泥法及其改进型。中小规模污水处理厂，特别当规模1 0 万t d 时，宜选用氧化沟法及其改进型和s b r 法及其改进型。在1 0 2 0 万t d 类 别范围内宜选用常用处理工艺”1 ，同时污水处理厂的规模直接决定了污水处 理构筑物的大小和运行的好坏。无论是一级处理构筑物还是二级处理构筑 物，其有效容积均由污水厂的规模和排放标准决定。污水处理厂的规模过 大，会使曝气池污泥负荷偏低，充氧量过大，活性污泥生长不良，不仅给 运行管理带来不便，而且运行费用并未减少。1 。 1 。2 2 城市污水处理厂水质水量的调查与预测是缓解污水处理厂资金建设 紧张的重要措施 我国城市污水处理厂建设缓慢的首要原因是资金短缺。为了达到“十 五”规划和建设部城市污水处理规划要求，预测从目前到2 0 1 0 年，我国的 城市污水处理厂将以超常规的建设速度发展。预计将增加污水处理能力( 5 0 0 0 60 0 0 ) x1 0 4 t d ，需新建城市集中污水处理厂l0 0 0 余座。根据已建、 在建污水厂的实际情况，吨水造价一般在1 0 0 0 20 0 0 元之间，吨水运行 费在0 8 1 4 元之间，即建成一座5 0 x1 0 1 t d 城市污水厂，一次性投资费 用约在5 亿至1 0 亿元，年运行费需数千万元甚至达亿元。预计全国所需的 建设投资高达2 0 0 0 3 0 0 0 亿元，这还不包括每年上百亿元的运行费用。“”1 。 3 武汉理工大学硕士学位论文 我国是在经济尚不发达，人均g d p 不到8 0 0 美元的情况下开始投资进行环 境保护建设，而国外一般是在人均g d p 3 0 0 0 美元的情况下开始进行环境治 理。在百业待兴，方方面面都需要资金的情况下，投巨资建设城市污水处 理厂，确实需要政府领导具备很强的环境意识。建污水处理厂需要政府投 资，建成运行后运转费用还要政府负担，政府不敢背上如此沉重的包袱， 因而污水处理厂建设被一拖再拖。虽然目前正在尝试污水处理厂投资和管 理运营市场化，但仍然存在巨大的资金缺口。 如何让有限的资金发挥更大的效益，是目前值得深思的。然而许多污 水处理厂建成后，多年进水水质远小于设计值，进水量多年后仍达不到设 计值，这是投资上的浪费。合理的确定污水处理厂的规模可缓解污水处理 厂建设资金的紧张状态。 1 3 水质水量调查与预测的主要方法和影响因素 1 3 1目前城市污水处理厂规模调查与预测的主要方法 城市污水为城市下水道系统收集的各种污水，通常由生活污水、工业 废水和城市降水三部分组成，是一种混合污水。生活污水指人们日常生活 中的排水，经由居住区、公共场所和工业企业的生活设施排出。工业废水 是从工业生产过程中排出的废水。工业废水是城市污水中有毒有害物质的 主要来源。降雨径流是城市降雨或冰雪融化形成的。 由于沌口地区实行完全的分流制，本课题城市污水仅包括生活污水、 工业废水。污水厂规模的影响因素繁多，一个模型、一种方法难以准确的 描述，只能因地制宜地选择合适的方法。污水处理厂规模预测分为中长期 预测和短期预测。长期预测是年预测，短期预测包括日周期预测和星期预 测。常用的预测方法介绍如下“。“1 ： ( 1 ) a r m a 方法 a r m a 方法集时间序列模型之大成，是对自回归模型和移动平均模型的 综合，它将预测对象随时问变化形成的序列先) j n i 成一个白噪声序列进行 处理，所以它可对任何一个用水过程进行模拟，对时预测、日预测和年预 4 武汉理工大学硕士学位论文 测均有效，且预测速度快( 用计算机动态建模预测) ，能得到较高的预测精 度。但是该方法与其他时间序列方法一样，具有预测周期短、所用数据单 一的缺点，只能给出下一周期排水量的预测值，且无法剖析形成这一值的 原因及合理的误差估计，所以它更适用于优化控制的短期预测。此外，该 方法还存在着明显的滞后性，即最近一期实际数据发生异常变化时，由于 模型的平滑作用，预测数据无法立即对之作出反应，使得在预测一些异常 值时造成较大误差，甚至失真“”“。 ( 2 ) 回归分析法 该预测方法是通过回归分析，寻找预测对象与影响因素之间的因果关 系，建立回归模型进行预测，而且在系统发生较大变化时，也可以根据相 应变化因素修正预测值，同时对预测值的误差也有个大体的把握，因此 适用于长期预测。而对于短期预测，由于用水量数据波动性很大、影响因 素复杂，且影响因素未来值的准确预测困难，故不宜采用。该方法是通过 自变量( 影响因素) 来预测响应变量( 预测对象) 的，所以自变量的选取及自 变量预测值的准确性是至关重要的“。 ( 3 ) 指标分析法 指标分析法是通过对用水系统历史数据的综合分析，制定出各种定额， 然后根据定额和长期服务人口( 或工业产值等) 计算出远期值。该方法与回 归分析有很多相似之处，在一定意义上它等效于以服务人口为自变量的一 元回归，定额相当于回归系数。所不同的是，回归分析具有针对性，而定 额具有通用性，与回归分析相比，它的工作量要小得多，但是由于定额的 通用性，在对特殊城市或地区进行排水量预测时会造成很大的误差。 ( 4 ) 灰色预测方法 灰色预测方法是一种不严格的系统方法，它抛开了系统结构分析的环 节，直接通过对原始数据的累加生成寻找系统的整体规律，构建指数增长 模型。该方法能根据原始数据的不同特点，构造出不同的预测模型，例如： 应用于增长速度有变化的灰指数模型，应用于处理有季节变化数据或噪声 数据的灰色拓扑模型，以及能包含多个用水量影响因素的g ( 1 ，n ) 模型，所 以该方法的预测范围很广，对长、短期预测均可，且所需数据量不大，在 数据缺乏时十分有效”8 ”。 5 武汉理工大学硕十学位论文 ( 5 ) 人工神经网络方法 人工神经网络是一种由大量简单的人工神经元广泛连接而成的，用以 模仿人脑神经网络的复杂网络系统。它在给定大量输入输出信号的基础 上，建立系统的非线性输入输出模型，对数据进行并行处理，被学术界称 为无模型，而不像传统方法( 从概念模型到数学模型) 的建模过程。实质上 它是把大量的数据交给按一定结构形式和激励函数构建的人工神经网络进 行学习，然后在给出未来的个输入的情况下，由计算机根据以往“经验” 判断应有的输出。该方法实际上是对系统的一种黑箱模拟，更适于短期预 测和动态预报短期负荷值以及动态训练系统，在这方面不乏成功的实例。 而对于长期预测，目前还未见有人进行研究。而且即使能得到较高的预测 精度，由于其“黑箱操作”对制定用水政策、提高水的利用率方面并无帮 助，因此，该方法不宜用于长期预测。”_ 【“。 ( 6 ) 系统动力学方法 系统动力学方法把所研究的对象看作是具有复杂反馈结构的、随时间 变化的动态系统，通过系统分析绘制出表示系统结构和动态特征的系统流 图，然后把各变量之间的关系定量化，建立系统的结构方程式，以便运用 计算机语言进行仿真试验，从而预测系统未来。该方法应用效果的好坏与 预测者的专业知识、实践经验、系统分析建模能力密切相关。通过系统分 析、系统模型的建立，可以对系统进行优化，再经过计算机动态模拟，可 以找出系统的一些隐藏规律。所以，该方法不仅能预测出远期预测对象， 还能找出系统的影响因素及作用关系，有利于系统优化。不过，系统分析 过程复杂，工作量极大，且对分析人员能力要求较高，所以不适用于短期 排水量预测。而对长期预测，其优势是十分明显的1 。 各种水质水量预测方法都有其自身的优点及不足，而水质水量预测就 是结合预测的目的、特点，根据其变化规律，合理地选择一种或几种预测 方法，并收集所需的数据进行预测。 因此，在研究过程中必然会遇到预测方法的择优问题。在一般情况下： ( 1 ) 对水资源规划、城市水量平衡前期所做的水质水量长期预测，由于其 用水对象复杂、预测周期要求长，更重要的是在预测工作完成后，还要制 定政策以能动地影响系统，因此宜采用回归分析法或系统动力学方法。 6 武汉理工大学硕士学位论文 ( 2 ) 针对优化运行调度所进行的时预测和日预测，宜采用a h m a 模型或人工 神经网络模型，且充分考虑用水系统中其他因素的影响( 如天气等) ，并把 实际数据及时地传输给计算机，由计算机动态地完成建模一预测一再建模 一再预测过程。 ( 3 ) 对基础数据缺乏的城市或地区进行预测时，采用灰色预测方法进行建 模能得到较理想的预测结果。 ( 4 ) 对新建污水厂、管线、泵站等排水设施设计前所进行的排水量预测， 沿用以前常用的指标法即可满足要求。 ( 5 ) 对旧设施改造前所进行的排水量预测，在用水结构变化不大且用水量 历史数据具有明显的趋势性时，宜根据历史数据建立趋势模型，预测出服 务期限内的排水量。该方法较指标法针对性更强、预测值更准确，且计算 方法也很简单。不过，在前面条件不能满足时，还应采用指标法。 1 3 2 目前城市污水处理厂规模的主要影响因素 城市污水处理工程是一个综合性极强的系统工程，涉及的学科多，相 关部门多，其中任何一个环节不合理都会给工程带来影响和造成不同程度 的损失。其中污水厂规模的分析和预测更是如此。 参考国内外的研究成果，污水厂的规模主要与下列因素有关。7 h 3 “： ( 1 ) 城市人口包括常住人 i 和流动人口。通常是根据城市总体规划近、 远期及远景人口预测来确定的。当城市总体规划编制年限较早，尚未修编 或修编中，需对现状人口核实并进行合理的分析和预测。同时，确定人口 时，要特别注意旅游城市在旅游旺季出现人口峰值的特点及对城市水量变 化系统的影响。 ( 2 ) 城市性质及经济水平城市所在地域、自然条件、经济发达程度、人 民生活习惯及住房条件不同，城市居民用水量标准不同，因而城市污水量 和水质亦不同。 ( 3 ) 城市排水体制城市排水体制分为分流制和合流制。一般新建城市、 扩建新区、新建开发区及经济条件较好的城市宜采用分流制；一些大中型 城市中已建成的旧城区由于历史原因，一般为合流制，可改造成截流式合 流制。根据城市具体情况，同一城市的不同地区可采用不同的排水体制。 7 武汉理丁大学硕士学位论文 城市排水体制的选择直接影响污水量规模，当采用分流制时，设计污水量 全部为城市污水( 包括生活污水和工业废水等) ，当采用截流式合流制和分 流制组合系统时，必须考虑截流式合流系统中排入的雨水量，该雨水量与 设计截流倍数有关，应进行科学分析后合理确定。 ( 4 ) 工业废水由于城市结构各异，工业类型和工业比重不同，因而，工 业废水量及水质不相同。原则上工业废水必须经过厂内处理后达到“污水 排入城市下水道水质标准”后才可纳入城市管网，最终进入污水处理厂。 但由于目前我国对点源污染的管理体制和手段尚未健全，工业废水不经处 理直接排入城市下水道的现象屡有发生；因此在确定污水处理厂设计进水 水质时，必须充分考虑该因素的影响并留有适当的余地。同时，工业废水 量是城市污水处理厂确定处理规模的重要组成部分，必须对其废水量进行 充分调查研究，合理确定工业废水量。 ( 5 ) 污水管网完善程度污水管网完善程度对城市污水处理厂设计规模的 确定十分重要。管网的作用主要是承担城市污水的收集和输送。目前我国 各城市管网建设的完善程度不同，输送能力则不相同，各城市现状污水收 集率和规划污水收集率均不相同。当设计流域范围内处理污水量确定后， 必须乘以污水收集率才能得到排入污水处理厂的实际污水量。 ( 6 ) 规划年限规划年限是合理确定污水处理厂近、远期及远景处理规模 的重要因素。应与城市总体规划期限相一致。根据“城市排水工程规划规 范”( 1 9 9 7 年版) 对规划年限条文的说明，城市一般为2 0 年，建制镇一般为 1 5 2 0 年。规划年限分期，原则上应与城市总体规划和排水专项规划相一 致。一般近期设计年限宜采用5 1 0 年，远期宜采用1 0 2 0 年。 ( 7 ) 其它污染源除生活污水和工业废水污染源外，常常还有农牧业污染和 城市垃圾卫生填理场内渗滤液的纳入等因素。因此在确定污水处理厂规模 时，应对上述水量及水质进行综合平衡计算。 ( 8 ) 其他因素化粪池的设立对生活污水的水质的影响；应该考虑到南方 地区地下水位较高，地下水的渗入问题；管网的建设混乱，导致雨水进入 污水管网的问题。其中前一项仅对水质影响，后两项对水质、水量均有影 响。 城市污水处理厂规模的分析和预测是一个复杂的课题，需要多方面的 8 武汉理工大学硕士学位论文 考虑。污水设计水质偏高是普遍存在的问题。例如，深圳滨河污水厂投产 运行后的前1 0 年，b o d 值在8 0 m g l 左右，还不到设计值的一半( 设计值 2 0 0 m g l ) ，直到1 9 9 8 年才逐步上升，进水b o d 值l o o m g l 2 0 0 m g l ( 频率 为5 4 ) ，平均为1 9 0 m g l 。产生这种现象的原因主要是污水收集系统不配 套。同时有些污水经化粪池后接入污水管，雨污水管混接，管道施工质量 差，地下水渗入，导致进水浓度偏低。上海市污水管网完善的生活污水处 理厂，进水b o d 值在2 5 0 m g l 3 0 0 m g l ，s s 值为3 0 0 m g l 3 5 0 m g l ，如果 污水管网不完善或设化粪池，b o o 值1 2 0 m g l 1 5 0 m g l 左右，s s 值 1 5 0 m g l 2 0 0 m g l “”。因此设计的污水水量和水质要通盘考虑，留有的余 地过大，既增加投资亦会使设备闲置或低效运行。 9 武汉理工大学硕士学位论文 第2 章武汉经济技术开发区基础资料 2 1武汉经济技术开发区介绍 2 1 1 地理位置 武汉经济开发区位于武汉市汉阳区西南，蔡甸境内，四周分别为南太 子湖、三角湖后官湖、殊山湖、烂泥湖、西北虎、汤湖、万家湖及长江、 东荆河所环绕。距汉阳中心区钟家村约1 4 公里，距汉阳十里铺约8 公里， 是武汉市西南门户和对外开放的窗口。 武汉经济开发区交通条件优越。北邻武汉主城，3 1 8 国道贯穿整个开发 区与主城相连。国家主干线京珠和沪蓉高速公路及城市的三环线分别贯穿 南北两侧。开发区铁路专用线可接通京广铁路线与全国铁路网相连；而且 该地区紧邻长江，通过滚装码头可使开发区充分发挥通江达海的水运功能。 2 1 2 自然条件 ( 1 ) 气象 开发区中心位于东经1 l d 。9 ，北纬3 0 。2 9 ，属副热带湿润季风气 候。这里雨量充沛，热量丰富，无霜期长，四季分明。年平均气温1 6 8 6 c ， 年平均降水量1 0 9 3 3 毫米，年晴天日数2 0 8 9 日，全年主导风向为东北风， 夏季主导风向为东南风，最大风速1 5 7 米秒，年平均相对适度7 8 。 ( 2 ) 防洪和地质 开发区位于长江i i i 级阶地上，海拔高度在3 9 3 米之间，高于防汛警 戒线，地质主要由亚粘土、粘土组成，土层致密坚实，不透水。厚度达1 8 3 0 米左右。地耐力3 0 吨平方米以上，具备工业用地各项要求。该地区防 洪区域东为长江大堤，北为汉江大堤，东荆河至黄陂闸与汉阳天然堤线相 接，均已达到设防标准。本地区的排水系统和排渍工程设计比较完善，可 不受渍涝危害。区内湖泊水位可控制在2 0 米内。 2 1 3 经济现状 武汉经济技术开发区1 9 9 1 年动工兴建，1 9 9 3 年4 月经国务院批准成为 1 0 武汉理工大学硕士学位论文 国家级开发区。2 0 0 3 年，开发区各项经济指标综合完成情况名列全国3 2 个国家级经济技术开发区的前十名。2 0 0 3 年，开发区当年实现国内生产总 值1 0 6 亿、工业总产值3 0 8 亿元、财政收入2 2 7 2 亿元等经济指标三大突 破，分别居国家同类开发区第六位、第六位和第五位。武汉经济技术开发 区在建设和发展中逐步形成自身的优势和特色： 主体项目优。年产3 0 万辆轿车生产项目是开发区主体项目。特大型企 业神龙汽车有限公司开发生产的富康轿车，造型别致，工艺先进，性能优 越安全可靠，在国际国内市场有广阔的发展前景。 投资规模大。截至1 9 9 6 年底，开发区引进的项目总投资为2 3 2 6 亿元， 超亿元的项目已有2 5 个。 外资成分多。外资成分在整个经济结构中占有主导地位。外资工业项 目5 6 个，其项目数虽只占整个工业项目的5 1 ，投资额却占8 3 7 4 。这 些外资项目建成后，其产品主要销往国际市场。 技术含量高。开发区引进的工业项目中，属于8 0 年代末9 0 年代初先 进水平的占4 0 。 产业政策明。开发区充分发挥外向型经济的窗口作用，大力发展汽车、 汽车零部件及相关产业，同时发展高新技术产业，积极发展经济效益显著 的出口创汇或替代进口产业；扶持发展包括商业、交通运输、金融、房地 产在内的第三产业。 建设发展快。如神龙公司现已进入生产期；可口可乐公司从建设到投 产只用了1 0 个月。 2 1 4 城市规划 由于该地区江湖环绕的自然条件，城市规划中采用“中心轴线+ 综合 组团”的布局结构，即以开发区的主导产业基地和开发区的行政商务中心 区所形成的主导功能和景观轴心为核心，六个综合组团向周边扩展，各组 团功能相对完善。综合组团从北向南依次是： 新华新民组团：3 1 8 国道与规划三环线交叉口附近，该区以商贸、市场 功能为主，同时具备居住功能。 中心居住组团：以开发区行政管理中心为核心，包括江汉大学和体育中 1 1 武汉理工大学硕士学位论文 心以及后官湖区域的居住用地在内。 汽车及高新产业组团：以神龙公司和高科技产业园为中心。 综合工业组团：以出口加工区和民营工业园为主体。 薛丰物流加工组团：以京珠立交为依托。 沌口组团：位于沌口镇王家湖以南、东荆河入江段，居住生活综合性 组团。 2 1 5 城市规模 ( 1 ) 用地规模 开发区位于武汉市区西南，市区中环线与外环线之间。已开发面积 1 5 3 5 平方公里，规划面积3 l 平方公里，远期控制规划面积9 0 7 平方公里， 发展腹地广阔，区位优势明显。 ( 2 ) 人口规模 规划区9 0 7 平方公里现有总人口9 9 万，其中常住人口7 5 万，暂住 人口0 6 万，流动人口1 8 万。 从沌口的工业用地的状况和工业的性质特点来看，工业类型总体上为 技术密集型和生产密集型，根据国内外相关产业的就业人口密度，即8 0 一 1 2 0 人公顷，可大致推算出开发区的第二产业的就业人口约为2 0 万人。综 合考虑教育、科研以及商业、贸易、办公等职能和带眷比例，可大致推算 出开发区总体的人口为3 5 万。由于开发区受地形的局限，根据用地规划布 局，在保障产业用地的前提下，可提供9 8 公顷的居住用地。按居住用地 的总量出发，按照较高的环境和设旌配套标准，即人均居住用地4 0 平方米， 可知开发区可提供的最大居住人口2 5 万人。按规划2 0 2 0 年可达2 5 万。届 时规划区将形成八个规模不等的居住区。新华新民为一个居住区，约2 3 万人：薛丰为一个居住区，约2 3 万人：沌口镇为一个居住区，约为3 5 万；其余在目前的开发范围内。剩余人口在武汉新区四新地区解决。 2 1 6 给排水管网现状和规划 ( 1 ) 给水现状和规划 1 2 武汉理工大学硕士学位论文 在武汉经济技术开发区东南部已建自来水厂一座( 征地1 3 0 亩) ，生产 规模3 万立方米臼。该水厂取长江水源，取水能力达1 0 万立方米目，远 期规划2 0 2 0 年为4 0 万立方米日，其中包括2 万立方米日输送到穸山。 从淹口水厂开始沿淹阳大道已埋设d n l o o o _ i d n 8 0 0 主干管5 4 5 0 米。另外， 在汉庆街、车城北街、神龙街、汉强街等道路有d n 3 0 0 d n 5 0 0 给水管。 在武汉经济技术开发区建设初期，从汉阳琴断口水厂沿3 1 8 国道埋设 d n 8 0 0 一d n 6 0 0 给水管到武汉经济技术开发区，在3 1 8 国道三角湖处建有加压 站，规模为3 万立方米日。武汉经济技术开发区现状给水管道总长约2 0 公里。武汉经济技术开发区内现有企事业单位总用水量2 8 3 o 万立方 米日，沌口水厂能满足目前用水要求。 管道规划布置主要以环状管网覆盖开发区，沿沌阳大道再规划一排 d n l 5 0 0 d n l 2 0 0 主干管，在车城东道上布置d n l 2 0 0 d n l 0 0 0 干管到新华、 新民。从水厂沿南环路布置d n l 5 0 0 d n l 2 0 0 主干管到兴业道，供给南部工 业区，最后由d n 6 0 0 管道向南直到薛丰乡镇工业区，在薛丰新建一座加压 泵站( 2 万立方米日) 向穸山、常福供水。由琴断口水厂沿3 1 8 国道到沌 口的d n 8 0 0 d n 6 0 0 管道，保持与开发区管网连通，3 1 8 国道三角湖加压 站保留，以提高管网供水的安全性。 ( 2 ) 排水现状和规划 武汉经济技术开发区北有三角湖，西有后官湖，东有南太子湖、万家 湖，南有珠山湖、烂泥湖、汤湖、西北湖。湖泊面积1 6 1 5 平方公里，后 官湖与三角湖均由明渠连通到南太子湖，地区汇水汛期由东风泵站 ( q = 8 0 t s ) 抽排出长江，非汛期由东风闸自排入江。南太子湖最高控制水位 1 8 6 5 米，汤湖和西北湖由明渠连通，由汤湖泵站( q = 6 t s ) 抽排出东荆河， 汤湖泵站起排水位1 8 6 5 米。烂泥湖的汇水由长丰泵站( q = 4 t s ) 抽排出东 荆河，泵站起排水位2 0 4 5 米。 目前，开发区已建成雨水管道3 0 公里，污水管道2 5 公里。在南太子 湖边己征地1 3 9 亩，用于建设污水处理厂，第一期工程达到处理污水3 万 立方米日。根据“雨污分流、雨水入湖、污水集中，处理排放”的原则， 该地区为雨、污分流制。雨水入湖调蓄，充分利用湖泊的调蓄作用，减小 泵站规模，污水规划根据经济丌发区的发展方向，从保护环境的角度出发， 1 3 武汉理工大学硕士学位论文 规划要求达n - 级处理的标准。 由于该地区地势起伏较：赶，为了集中污水，必须设中途抽升泵站，规 划布置三个污水泵站：汉庆街泵沾，汉强街泵站，江泰道泵站。再加一个污 水处理厂。将污水管网共划分成五个系统，即：污水自排系统，汉强街泵站 系统，汉庆街泵站系统，江泰道泵站系统以及新华新民系统。目前建成的 有两个泵站：汉庆街泵站，汉强街泵站。 1 4 武汉理工大学硕士学位论文 第3 章沌口污水处理厂服务范围内污染源评价 3 1沌口污水处理厂服务范围内工业污染源调查 根据武汉经济技术开发区的远期规划，该区的污水现有四个去处：薛 丰污水处理厂，沌口污水处理厂，南太子湖污水处理厂及长江。薛丰组团 排入薛丰污水处理厂，新华新民组团排入南太子湖污水处理厂，晨鸣造纸 厂厂内处理后排长江，其余排入沌口污水处理厂。排入沌口污水处理服务 范围内的企业见表3 - 1 。 3 1 1 工业废水排放量和污染物排放量统计 根据武汉经济技术开发区管委会环境部门2 0 0 3 年的统计资料，及对部 分污染大户的核准，2 0 0 3 年沌口污水处理厂服务范围内被调查单位的用水、 排水和污染物排放情况见下表。 表3 1 工业污染源给水排水统计表单位：i 0 t 标 单位 生产用生活新鲜用重复用用水总废水总废水处 达标 号 j j ( 用水才t水量量理量 废水 量 方舟科技开发 1202021 6i 61 6 利用有限公司 武汉市神龙造 21 501 051 5i 01 01 0 纸厂 双虎集团建筑 31010l0 6 60 6 60 6 6 涂料工业公司 开发区权利电 40 。1 500 1 500 1 50 1 2o 1 20 1 2 镀厂 武汉协和齿环 50 ，9 6o0 9 600 9 6o 7 70 ，7 70 7 7 有限公司 武汉万兴汽车 60 411 401 41 1 21 1 21 1 2 零配件公司 云鹤汽车座椅 7o 24 85o5444 有限公司 偌图物理应用 8 科技发展有限0 0 4 o0 0 400 0 40 0 30 0 30 0 3 公司 飞亚汽车工程 92 1 9l3 1 9o3 1 92 5 62 5 62 5 6 塑料有限公司 武汉恒通汽车 i 003 600 3 6o0 3 60 2 90 2 90 2 9 电线公司 开发区神龙医 1 12 5 6o2 5 602 5 62 0 42 0 42 0 4 院 绿之源生物工 1 25 6 6056 6o5 6 62 2 62 2 62 2 6 程有限公司 湖北省粮食机 1 3202021 60i 6 械厂 1 5 武汉理工大学硕士学位论文 武汉汉能电力 1 43 7 54 84 2 304 2 33 0 0 23 0 0 23 0 0 2 发展有限公司 武汉可1 可乐 1 53 5 0 91 0 83 3 1 733 6 1 71 9 0 41 9 0 41 7 9 6 饮料有限公司 耀华皮尔顿安 1 63 ，8 20 1 63 8 20 1 63 9 83 ，2 12 63 0 6 全玻璃公司 武汉项益食品 1 72 1 51 12 2 6o2 2 64 84 84 8 有限公司 武汉紫江包装 1 807 6 37 6 307 6 3333 有限公司 武汉万通汽车 1 90 9 50 41 3 501 3 51 3 51 3 51 3 5 有限公司 武汉顶津食品 2 05 2 3 6l t24 2 6 91 0 ，8 75 3 5 68 18 18 1 有限公司 通达爱西亚消 2 l1 z 701 1 70 1l | 2 70 9 30 9 30 9 3 声器材公司 武汉长光电源 2 22 6 5o2 8 5o2 6 52 1 ，22 120 有限公司 武汉神龙汽车 2 31 8 5 5 3 63 8 48 271 7 7 6 51 8 5 9 27 5 6 43 2 0 37 5 6 4 有限公司 合计2 0 6 6 8 72 7 0 12 9 8 2 51 7 9 5 6 32 0 9 3 8 81 9 4 3 41 4 8 51 7 1 9 表3 2 工业污染源污染物年排放量统计表单位：t 编号单位c o db o ds s石油类动植物类磷酸盐n h 3 一n重金属 f - 方舟科技开发 l2 3 7 6 利用有限公司 武汉市神龙造 27 27 9 2 纸厂 双虎集团建筑 3o 0 90 0 30 1 5 涂料工业公司 武汉协和齿环 d 0 0 4o 0 20 ，0 6 有限公司 武汉万兴汽车 50 1 70 0 50 1 2o 0 1 零配件公司 云鹤汽车座椅 61 1 91 5