郑州市马头岗污水处理厂工程项目可行性研究报告.doc

郑州市马头岗污水处理厂工程 可行性研究报告郑州市马头岗污水处理厂工程项目第一章 概述1.1 工程项目背景1.1.1 项目基本情况 工程名称：郑州市马头岗污水处理厂工程 项目地点：郑州市107国道以东、马头岗军用机场以西、贾鲁河以南、马林支渠以北 1.1.2 编制过程天津市市政工程设计研究院和郑州市市政工程勘测设计研究院受郑州市污水净化有限公司委托，承担了郑州市马头岗污水处理厂工程可行性研究报告的编制工作。接受委托后我院立即组织有关设计人员前往现场搜集资料，在充分调研郑州市排水设施现状、排水规划情况、马头岗污水处理厂进厂管网建设情况、系统内排水设施现状情况的基础上，完成了马头岗污水处理厂可行性研究报告的编制工作。1.3 编制范围本可行性研究报告的编制范围主要包括：1、马头岗污水处理厂的厂外配套管网工程（由于进厂主干管、进厂路已经另外立项，不含在本工程范围内）；2、马头岗污水处理厂厂内工程；3、马头岗污水处理厂厂内再生水回用工程4、郑州市王新庄污水处理厂、五龙口污水处理厂、马头岗污水处理厂污泥处置工程。1.4 编制原则 1、贯彻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。2、在城市总体规划指导下，实行城市污水综合治理，贯彻近远期结合，分步实施的方针，减轻城市污水排放对郑州市地表水、地下水造成的污染，改善城市河渠及下游河流的水体质量，力求获得最大的环境效益、社会效益和经济效益。3、根据城市基础设施建设统一规划，分期实施的方针，本着需要与可能相结合的原则，按近期（2010年）设计，同时考虑远期发展和合理衔接。4、充分利用现有排水设施，同步完善系统内的污水管网，使污水系统整体效益得以发挥。5、污水处理工艺的选择应因地制宜并遵循“技术合理、经济合算、运行可靠、管理简单”的原则。6、积极稳妥地采用新技术、新工艺、新设备和新材料。7、妥善处理和处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂和污泥，避免造成二次污染。8、为保证污水处理系统正常运转，供电系统需有较高的可靠性，污水厂运行设备有足够备用率。9、采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠、经济合理。10、突出以人为本的原则，将工程的功能性、实用性、美观与自然环境有机结合，为工人创造卫生、舒适、幽静、典雅的环境，充分发挥污水处理工程的社会效益、经济效益和环境效益。1.5 工程内容摘要1.5.1 工程服务范围 本次工程服务范围大致是：郑州市金水路以北，京广铁路、沙口路以东，北郊环路以南，郑东新区金水河、龙湖南北运河以西。服务面积包括环城快速路以内40.9km2，环城快速路以外51.4km2，共计约92.3km2。1.5.2 工程建设内容本次工程内容分为三部分：（1）厂外配套干管17375米；（2）污水处理厂工程：建设污水处理厂一座，近期（2010年）设计水量Q=30万吨/日，远期设计水量Q=60万吨/日，本次设计只考虑近期，预留远期用地和污泥处置用地。（3）厂内中水回用工程。1.5.3 本工程设计年限 根据“十五”建设规划及总体规划，确定本工程近期设计年限为2010年。本可行性研究报告预留污水厂远期用地，不考虑远期设计。1.5.4 工程效益1、完善92.3km2排水设施。2、填补郑州市北部地区污水处理设施空白，减轻郑州市水污染现状。3、消除污水外溢、渗漏对地下水造成的污染，保护地下水资源。4、对郑州市产生的脱水污泥进行妥善处置，化害为利。1.5.5 工程总投资 本项目污水处理部分总投资为67159.97万元（不含污泥处置），其中厂外配套管网工程投资5858.61万元，污水处理厂工程投资61068.42万元，中水回用投资232.95万元；另外污泥处置工程投资35348.71万元。第二章 城市概况2.1 城市历史特点、地理位置、行政区划 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，南毗武汉，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)。2.2 城市规模及交通、通讯郑州市辖区面积为7446.2km2，其中市区面积为1010.3km2，其中建成区面积212.4 km2。2003年底辖区总人口697.7万人，中心城区人口322万人，建成区人口160.3万人。城市总体规划到2005年，城区建设用地189km2（不含上街区），人口230万人。郑州市交通、通讯发达，处于我国交通大十字架的中心位置。陇海、京广铁路在这里交汇，107国道、310国道、京珠、连霍高速公路穿境而过，被命名为全国文明机场的新郑国际机场与国内外30多个城市通航。拥有亚洲最大的列车编组站和全国最大的零担货物转运站，一类航空、铁路口岸和公路二类口岸各1个，货物可在郑州联检封关直通国外。邮政电信业务量位居全国前列，已经成为一个铁路、公路、航空、邮电通信兼具的综合性重要交通通讯枢纽。2.3 自然条件2.3.1 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1124211414，北纬36163458之间。海拔高度为86-136m。地貌特征西南高、东北低，地势由西南向东北逐渐倾斜，坡度一般为0.62。2.3.2 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、贾鲁河的支流、东风渠、金水河、熊耳河、七里河、潮河。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：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雨水的排泄。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：七里河源于新郑小桥乡楚家脑村东。流域面积741km2，全长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。2.3.3 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、降雨年平均降雨量：640mm24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、夏季风的过渡阶段风速：多年最大风速：18m/s年平均风速：3.2m/s2.3.4 工程地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。2.3.5 水文地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。2.4 城市供水状况2.4.1 城市供水现状 1、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。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2-1。2004年郑州市现状供水能力表 表2-1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、现状供水量 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2-2。20012004年郑州市现状供水量表（平均日） 表2-2年限项目 供水量1998199920002001200220032004自来水公司供水量（万m3/d）74.4067.7764.0759565859自备水源供水量（万m3/d）12.4212.0011.169.648.226.805.56总供水量（万m3/d）86.8279.7775.2368.6464.2264.8064.56 由表2-2可以看出，19982004年供水量稳中有降，近年来工业发展速度减缓、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。2.4.2 供水规划 2010年郑州市区规划总供水能力为170万m3/d，具体见表2-3。2010年郑州市规划供水量表 表2-3水源水量（万m3/d）备注地表水柿园水厂40黄河水白庙水厂40黄河水贾砦水厂25南水北调小计105地下水石佛水厂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市区地下水小计65合计1702.5 城市排水系统现状及存在问题2.5.1 排水系统现状 1、排水管网现状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，包括原东干管系统和南干管系统，该系统主要收集金水路、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：A、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，目前该系统污水未经任何处理，由泵提升后排入金水河尾端后入东风渠。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，因区域内排水出路不畅已造成管道淤塞严重。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，管道严重淤积。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，本工程暂按南北运河以西区域污水排放考虑。B、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，污水经提升后未经处理就近排入贾鲁河内。2、污水处理设施现状目前已建成王新庄污水处理厂，设计规模为近期40万m3/d，远期80万m3/d，目前实际处理污水量约34万m3/d；已建五龙口污水处理厂，设计规模近期10万m3/d，远期20万m3/d。由于收水区域管网正在逐年完善，尚有大量污水未经处理通过各种管（渠）道直接排入水体。2.5.2 城市排水系统存在问题 1、马头岗排水系统存在的问题 （1）排水干管不完善在马头岗系统内排水系统已初步形成规模，进厂污水总干管正在紧张施工，该系统内尚有北绕城公路污水干管（郑邙公路至107国道）、新柳路污水干管（金杯路至花园路）、滨河路污水干管（开元路至107国道）尚未形成，导致北绕城公路排水系统、桥南新区排水系统内污水不能汇入本系统，使得马头岗污水总干管收集污水量不足而上述区域污水只能暂时溢流或提升至河道内排放，造成污染。（2）污水支管不配套污水配套管网与城市建设不同步，建成区内部分管网尚未形成。规划区域污水管网尚未建设，污水直接排入河道，对河流及沿河环境造成严重影响。 2、污水处理设施存在的问题 由于每日大量未经处理的工业废水和生活污水直接排入水体。日积月累导致了市区内河渠的严重污染，河水黑臭、感观恶劣。根据环保部门19911995年监测结果，郑州市各河流CODcr、BOD5、石油类、非离子氨均为超V类水体。2.6 工程建设的必要性2.6.1 淮河流域污染治理的需要郑州市位于淮河流域上游，上游对于淮河的污染影响着整个淮河流域的水环境质量。马头岗污水处理厂的二级出水直接排放到贾鲁河，贾鲁河是淮河的二级支流，其水体经沙颖河流入淮河。贾鲁河在一般年份河道内水的流动性较差，自净能力降低，环境容量很小。同时两岸人口密集，环境压力大，经济相对落后。贾鲁河沿岸有许多以农产品加工为主的工业，比如造纸、酿造、食品加工，这些高耗水、高污染的行业，绝大多数没有任何污染回收措施，污染物未经处理大量向河内排放，使贾鲁河成为严重污染的河流。目前贾鲁河已成为一条纳污河流，如果其污染水体排入淮河，将直接造成淮河的水体污染。2000年郑州市辖淮河流域COD、氨氮排放量分别为60621吨/年、10159吨/年。到2005年郑州市辖淮河流域的COD、氨氮排放量要控制在28840吨/年、7913吨/年。为达到上述目标，通过污水处理厂削减污染负荷是十分必要的。因此，在淮河上游建设污水处理厂是十分必要和迫切的。2.6.2 城市发展的需要1、建设郑东新区的需要郑州市总体规划（1995年2010年）提出郑州市市区人口到2030年要达到500万，而到2001年底郑州市的市区人口为205万人。同时总体规划要求郑州市的发展要走多中心、组团式发展。省委省政府也对郑州市提出明确要求，要求郑州市建成为区域性的中心城市和社会主义现代化商贸城市。根据形式发展的需要、郑州市总体规划的要求和省委省政府的指示，郑州市市委市政府明确提出应加快城市化进程、拉大城市框架、扩大城市规模、完善城市功能。郑东新区位于国务院批准的郑州城市总体规划的东部圃田组团，西起107国道，东至京珠高速公路，北起连霍高速公路，南至机场快速路。开发建设郑东新区是实施郑州城市总体规划的重要步骤；是郑州做为全国人口第一大省的省会加快城市化进程的内在要求；是完善城市功能、提升城市品位的客观需要；是把郑州建设成为国家区域性中心城市和社会主义现代化商贸城市的战略举措。郑东新区规划的指导思想：以人为本，新老城市共生共荣，人和自然协调和谐，注重人居环境好，城市景观美，城市功能好。郑东新区的龙湖水系是将金水河、东风渠、七里河、熊耳河、渭河、贾鲁河等众多河流和规划中的龙湖联系起来形成水系，规划面积5.8km2。郑州市气候干燥、沙尘污染严重，通过较大水面来增加空气湿度、调节小气候。郑州市地形西高东低，东西高差约50米，穿过城市的几条河道通过龙湖和下游的贾鲁河相连，对城市的防洪排涝起到很大作用。在水源上主要是由黄河水通过东风渠灌入；南水北调工程的供水通过金水河、熊耳河灌入；地下水源的补给以及污水处理厂处理后中水的利用等。为了保证龙湖水质，一年四次换水，共需6000万立方米。龙湖自净能力有限，如果任由污水经由河道排入其中，将给龙湖造成难以逆转的水环境污染。2、“三河一渠”综合治理的要求结合郑东新区的建设，郑州市委、市政府决定对流经新区的金水河、熊儿河、七里河与东风渠进行包括拆迁、截污、渠化与绿化等内容的综合整治，全面提高河道防洪排涝的标准，改善郑州市的水环境，给市民提供环境优美娱乐休闲之处，同时为减少城市污水排入郑东新区的龙湖带来的水质污染创造必要的条件。因此，按照“三河一渠”的整治要求，现有排入其中的污水应当实现截流，而截流后的污水又不能随处漫溢，必须随城市污水主干管输送到污水处理厂。按城市总体规划要求，郑州市北区的污水应沿107国道污水干管向北排放至规划的马头岗污水处理厂处理达标后排放。3、郑东新区用地规划的要求张花庄泵站位于107国道以东、金水河以西、规划的郑东新区龙湖环路附近，属郑东新区33平方公里起步区范围内，该处土地已调整规划另作他用，作为污水提升设施的张花庄泵站己不宜存留，按照城市规划要求必须外迁。2.6.3 改变城市污水对生态环境影响的需要目前，郑州市的污水排放量每天约有60万m3，污水处理厂目前只有王新庄建有一座设计规模40万m3/d的污水处理厂，该厂于2000年12月投入运行。由于厂外管网部分干管尚未配套辅设，目前实际处理污水量约为34万m3/d。随着城市建设步伐的加快，用水量和排水量将会随之加大。预测到2010年郑州市建成区每天将会有约89.4万立方米的污水排出。这些污水的排出将会影响到本市及周边地区的环境和下游沿线流域的生态平衡。其影响主要表现在对城市供水的影响、对环境的影响、对社会经济的影响。1、实施本项目是保护郑州市饮用水水源的需要目前，地下水是郑州市生产和生活用水的水源之一，占总供水量的1/3，市域内河流水体为地下水源的主要补给水源。遭受了污染的地面水导致地下水的污染。现在郑州市市区的部分浅层地下水和中深层地下水已受到明显的污染。虽然目前污染尚未波及到深层地下水，但是一旦出现深层地下水污染，将不可逆转，难以消除，将会使郑州市失去保贵的地下水资源。2、实施本项目是保护郑州市居民生活环境的需要城市污水对环境的污染体现在下述几个方面：（1）固体悬浮物会造成水体外观恶化、混浊度升高，改变水的颜色，悬浮物沉积于河底淤积河道，危害水底栖生生物的繁殖；沉积于灌溉的农田，则会堵塞土壤毛细管，影响通透性，造成土壤板结，不利于农作物的生长。（2）有机污染物：污水中的有机污染物进入水体后，使水体中的物质组成发生了变化，破坏了原有的物质平衡状态。在有氧即溶解氧水平较高的情况下，排入水体的有机污染物质，通过物理化学和生物化学反应，而被分离和分解，使水体基本或完全恢复到原来的平衡状态。这称之为水的自我净化能力。如果排入到水体中的有机污染物质含量较高，大量消耗了水中的溶解氧，水也就失去了自我净化能力。这时有机污染物便转入厌氧腐败状态，产生H2S、甲烷气等还原性气体，使水中动植物大量死亡，而且可使水体变黑变混，发生恶臭，严重污染生态环境。水中的有机物始终是造成水体污染最严重的污染物，它是水变质、变黑、发臭的罪魁祸首。（3）油类污染物：水体中的油量稍多时，在水面上形成一层油膜，使大气与水面隔绝，破坏了正常的充氧条件，导致水体缺氧；油膜还能附着于鱼鳃上，使鱼类窒息而死；在含有油类污染物质废水中孵化的鱼苗，多数为畸形，生命力低下，易于死亡。含油污染物对植物也有影响，妨碍通气和光合作用，使水稻蔬菜等农作物大量减产，甚至绝收。（4）有毒污染物：工业废水中的有毒污染物主要指无机化学毒物、有机化学毒物和放射性物质。无机化学毒物主要指重金属及其化合物。大多数重金属离子及其化合物易于被水中悬浮颗粒所吸附，而沉淀于水底的沉积层中，长期污染水体。某些重金属及其化合物在鱼类及水生生物体内以及农作物组织内沉积，富集而造成危害。人通过饮用或食物链的作用，使重金属在体内累积富集而中毒，甚至导致死亡。有机化学毒物，主要是指酚、苯、硝基物、有机农药、多氯联苯、多环芳烃、合成洗涤剂等。这些物质具有较强的毒性。如多氯联苯具有亲脂性，易溶于脂肪和油中可致癌，多环芳烃是致癌物质。放射性物质是指具有放射性核素的物质。这类物质通过自身的衰变可放射出、等射线。放射性物质进入人体后会继续放出射线，危害机体，使人患贫血、恶性肿瘤等疾病。（5）生物污染物：生活污水、制革废水、医院废水中都含有相当数量的有害微生物，如病原菌、炭疽菌、病毒及寄生性虫卵等。它们在水中会使有机物腐败、发臭，是引起水质恶化的罪魁祸首。对人和动植物也会引起病害，影响健康和正常的生命活动，严重时会造成死亡。特别是在当今地球生态环境恶变的条件下，给有害微生物也产生了适宜的生存环境，助长了有害微生物的蔓延，整个地球特别是水生态环境受有害微生物的控制，这是水域生态环境恶化的根源。（6）营养物质污染：在人类生产生活活动的影响下，大量的有机物和化肥用量的50%以上未能被作物吸收利用的N、P、K等营养物质大量进入河流、湖泊、海湾等缓流水域，引起不良藻类和其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧含量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡，造成水体富营养化。水体出现富营养化时浮游生物大量繁殖，因占优势的生物颜色不同，水面往往呈蓝色、红色、棕色、乳白色等。（7）感官污染：感官污染是指废水中能引起人们感官上不愉快的污染现象，如水的混浊、恶臭、异味、颜色、泡沫等。郑州市区内现有河流有贾鲁河、贾鲁支河、金水河(现已改造为景观河)、熊耳河、七里河、东风渠，这些河道大多属天然河道。由于长时间的污水大量排入，这些河流水质已经恶化，有的己变得污浊、发黑，伴有恶臭，严重的影响了市容景观和城市环境，给市民生活条件的改善带来极为不利的影响，有损于郑州市的形象，有碍招商引资，制约了第三产业及旅游业的发展。3、城市污水对社会经济的影响郑州市水资源贫乏，周围农业灌溉主要靠地面水和污水灌溉，市郊污水灌溉已有三十多年的历史，且污灌面积越来越大，据调查，污灌区土壤中汞、铅含量高于清灌区，污灌区农作物汞污染，粮食作物小麦、水稻含汞量个别地区超标，小麦几乎年年受害，水稻和蔬菜也受到不同程度的毒害，影响到国民经济的发展和人民群众的身体健康。2.6.4 建设郑州市马头岗污水处理厂工程的迫切性和必要性水体严重污染是城市水资源可持续利用和城市经济可持续发展的重大障碍，因此污水治理对防治水体环境污染，缓解水资源的供需矛盾可起到积极的作用。国家对环境保护，污水治理工作十分重视，全国人大1996年通过了水污染防治法修正案，1996年全国第四次环保大会要求到2000年底，全国重点水系淮河、辽河、海河基本变清。另外，根据城市污水处理及污染防治技术政策的有关规定，2010年全国重点城市的污水处理率不低于70%。郑州市作为省会城市，又是淮河流域上游的一个重要污染源，郑州市马头岗污水处理厂的建设对保护淮河水系改善淮河水质有着重要的意义，应率先实现2010年污水处理率不低于70%的目标。因此，为确保淮河水质变清的宏伟目标的实现，使郑州市及其下游水域和地下水质免受污染，使其水质逐步获得改善，使被破坏了的生态环境得到恢复，同时保障龙湖区域的水环境，尽快截流进入郑东新区的污水，使其顺畅排放，尽快实施张花庄泵站北迁给未来龙湖地区的开发建设提供良好的环境，建设郑州市马头岗污水处理厂工程是十分必要和迫切的。第三章 污水管网工程设计 为发挥排水系统的总体效益，在建设污水处理厂的同时，还需要配套建设厂外管网工程。进厂主干管工程已经另外立项，不含在本工程中。3.1 已经立项的马头岗污水泵站及干管工程情况3.1.1 马头岗污水泵站及干管工程项目实施情况概述2003年4月郑州市市政工程勘测设计研究院编制了该项目可行性研究报告。2003年5月28日经郑州市计委审批通过。2003年5月该工程项目列入郑州市2003年第二批城建计划。2003年6月完成了初步设计编制工作。2003年9月4日，经郑州市计委组织的专家审查通过。2003年12月进行该项目的施工图设计编制工作。2004年2月，该项目污水干管工程施工图设计完毕，2004年6月，污水干管工程正式开工建设。3.1.2 马头岗污水泵站及干管工程建设内容1、污水干管工程建设内容设计污水干管管位在107国道段为中东43米，在贾鲁河桥至马头岗污水泵站段污水管位在进站道路路中。各管段设计参数为：（1）丰产路至北三环路段管道设计排水能力为20.5万吨/日，管径d1800mm ，管长 L3km，埋深约7米9.5米。（2）北三环路至沙门路段管道设计排水能力为22.4万吨/日，管径d1800mm，管长L1.2km，埋深约7.5米9.5米。（3）沙门路至北绕城公路段管道设计排水能力为39.4万吨/日，管径d2400mm，管长L1.65km，埋深约10米11.7米。（4）北绕城公路至107国道-贾鲁河桥段管道设计排水能力为58.3万吨/日，管径d2800mm，管长L2.6km，埋深约12米17米。（5）107国道贾鲁河桥至马头岗污水泵站段管道设计排水能力为66.5万吨/日，管径d2800mm，管长L0.55km，埋深约15.5米17米。各管段施工中均采用土压平衡法机械顶管技术。2、泵站工程建设根据市政府有关领导视察马头岗干管工程工地时做出的“马头岗污水泵站必须与污水处理厂统一建设”的指示精神，为了避免投资浪费和重复建设，马头岗污水泵站作为污水处理厂的进水泵房。考虑长期运行的安全可靠和后续构筑物的衔接，在编制马头岗污水处理厂概算中重新列入泵站工程所有投资费用。泵房建设土建部分、设备安装按近期设计流量考虑。泵站内提升设备采用潜水排污泵。工艺流程为：污水经总干管进入格栅间前池，分流后通过机械格栅除渣后进入集水池（机器间），经潜污泵提升后通过出水管排入出水池，最后经排水出水渠排入贾鲁河内。马头岗污水泵站作为马头岗污水处理厂厂内泵站，该泵站正在进行施工图设计。3.2 马头岗污水处理厂配套管网工程设计根据郑州市城市总体规划（19952010）2005年城市的排水体制为雨、污分流制。到2005年城市管网覆盖率达到75。马头岗污水处理厂配套管网主要包括以下内容：1、北绕城公路污水干管工程北绕城公路污水干管西起郑邙公路东至107国道，服务区域内污水自西向东排入马头岗污水厂进厂总干管内，全长约6.4公里，设计管径d400d1500。2、新柳路污水干管工程新柳路污水干管工程西接新柳路西段已建d800污水管，自西向东排入花园路已建d1200污水管，最终经北绕城公路污水干管排入马头岗污水厂进厂总干管内。设计范围西起金杯路东至花园路，全长约4.6公里，设计管径d900d1200。3、滨河路污水干管工程滨河路污水干管工程西接开元路西段已建d1000污水管，自西向东排入马头岗污水厂进厂总干管内。设计范围西起开元路与滨河路交叉口东至107国道，全长约6.4公里，设计管径d1000d1400。4、系统污水支干管工程为了收集本次工程设计服务区内的污水，除了实施污水干管工程以外，必须完善系统内污水支干管与街坊污水支管，鉴于该区域内城市规划尚未最终定稿，本工程暂考虑部分污水支干管，长度约5公里。其余污水支干管随城市道路建设按规划逐步实施，工程投资由郑州市每年城市建设投资中列支。5、管材比较（1）比选原则A、水力条件好由于污水管道为重力自流排水系统，为尽可能减少污水管道的埋深，降低工程投资，要求污水管道内壁光滑，粗糙系数低。B、建设投资省污水管道的工程投资费用通常占整个污水处理工程的30%50%，因此应通过经济技术比较，选择既满足使用要求，又节省投资的管材。（2）管材比选近年来随着工程技术、新型材料的发展，加上大量引进国外先进技术设备，为污水管道管材的选择提供了更多的余地。目前国内的污水管道主要有缸瓦管、混凝土管、钢筋混凝土管、UPVC或HDPE双壁波纹管、砖（石）砌渠道等。现将常用的管材种类进行比较，详见表3-1。管材种类及其优缺点比较表 表3-1管材种类优点缺点适用条件混凝土管及钢筋混凝土管1、造价较低，耗钢材料少；2、可根据不同内、外压分别设计成无压管、低压管、预应力管及轻、重型管材；3、可就地取材制造；4、使用寿命长。1、管节较短，接头较多，施工不方便；2、大口管径重量大，搬运不方便；3、抗沉降、抗震性较差。适用于自流压力管或穿越铁路、河流、谷地等。钢管及铸铁管1、质地坚固，抗压、抗沉降、抗震性能强；2、每节管子较长，接头少。1、价格高；2、钢管对酸碱的防腐蚀性较差。适用于受高内压、高外压或对抗渗漏要求特别高的场合。塑料管摩阻小，耐腐蚀，不漏水，重量轻，施工快捷。1、承压时使用温度小于45。2、造价较高。适用于输送带腐蚀性的工业或生活污水自流管。塑料螺旋管摩阻小，耐腐蚀，不漏水，重量轻，施工快捷。1、造价较高。2、易老化。适用于长距离排水工程。 （3）经济技术比较由于钢管与铸铁管仅应用于短距离承压污水管道，应用于非承压管道在经济上不合理，而塑料螺旋管技术尚有限制，实际应用较少，下面重点对钢筋混凝土管与双壁波纹管进行比选。A、钢筋混凝土管目前国内应用较广泛，近年来生产生活使用各种洗涤剂、清洁剂后的排放废水易对混凝土管产生腐蚀，一定程度上降低了管道的使用寿命。钢筋混凝土管自身较重，施工难度较大，由于其需采用承插或钢丝网水泥抹带接口需要采用砂石基础或混凝土基础，施工周期长。对于本项目来讲，设计管段所处地下水位较浅，施工周期延长将增加了降水台班费用。管道接口易泄露，造成地下水的污染。根据建设部推广应用和限制禁止使用技术名录，自2005年1月1日起，平口、企口混凝土管（500mm）不得用于城镇市政污水、雨水管道。B、双壁波纹管具有强度大，抗压，耐冲击；内壁光滑，粗糙系数小，排水输水能力强；管内不易结垢，耐腐蚀；采用橡胶圈接口，承插连接，施工质量有保证；重量轻，搬运安装方便，一般不需作混凝土基础，施工周期短；使用寿命长等优点。C、工程费用比较管材综合费用比较表见表3-2。管材综合费用比较表 表3-2管材管径 费用(万元/km)UPVC双壁波纹管HDPE双壁波纹管钢筋混凝土管DN3007075DN4008580DN50010510890DN600128105DN800155130DN1000188150注：上述综合费用按管道埋深3.5米、需井点降水，双壁波纹管环刚度为S2级，钢筋混凝土管为II级核算。（4）管材选择通过上述管材的经济技术比较，同时结合郑州市的具体情况，本工程的污水管道管材推荐采用以下方案：300mmDN500mm采用UPVC双壁波纹管d500mm采用II级钢筋混凝土管6、主要施工工艺选择对于埋设深度小于5米的管段采用大开槽法施工，对于埋设深度大于5米的污水干管采用人工顶管法施工；北绕城公路与新柳路污水干管穿越东风渠处采用人工顶管法施工，滨河路污水干管穿越贾鲁河段拟采用土压平衡法顶管施工工艺。3.3 配套管道工程主要工程量配套管道工程主要工程量见表3-3。配套管道工程主要工程量 表3-3项目管材规格长度（米）埋深（米）施工工艺北绕城公路污水干管钢筋混凝土管d60014303.5开槽d7004003.5开槽d80010354.5开槽d10009405.0人工顶管d11007005.5人工顶管d12005606.0人工顶管d150013006.5人工顶管小计6365新柳路污水干管钢筋混凝土管d9008504.5开槽d10007004.5人工顶管d11009705.0人工顶管d120020505.2人工顶管小计4570滨河路污水干管钢筋混凝土管d100020405.5人工顶管d110021006.0人工顶管d140018006.5人工顶管d15005007.5机械顶管小计6440合计173753.4 配套管道工程分期实施计划污水管网实施计划如下：1、2005年10月至2005年12月，完成管网初步设计；2、2006年1月至2006年4月，完成管网施工图设计；3、2006年5月至2006年11月，完成新柳路与北绕城公路污水干管工程施工；4、2007年2月至2007年11月，完成滨河南路污水干管工程及系统支干管工程施工；5、2005年7月至2008年5月，完成系统中污水街坊支管与用户支管工程，该部分建设内容随郑州市每年城市道路建设一并敷设，工程投资不再计入本项目中。由于郑州市城市化进程较快，城市框架不断拉大，城市建设较为有序，城市道路建设时配套污水街坊支管与用户支管实施均需到城市规划管理部门备案，且其建设资金由每年的城建计划中列支，因此，污水街坊支管与用户支管的建设是有保障的。第四章 方案论证4.1 工程建设规模论证4.1.1 污水排放体制及排水系统根据郑州市城市总体规划（19952010），郑州市城市建设为“多中心、组团式”布局，市区由中心组团及外围组团、郑东新区、西部（须水）组团、北部（花园口）组团、南部（小李庄）组团组成，各组团均形成独立的污水排放系统。 根据城市总体规划，郑州市的排水体制为雨、污分流制，中心组团系统由王新庄、张花庄、五龙口三大排水系统组成。按照郑州市建成区排水专项规划张花庄排水系统与北三环路污水干管、北绕城公路污水干管、沙门路污水干管合并建设魏河污水排水系统。根据市计委批准建设的郑州市马头岗污水泵站及干管工程初步设计现将龙湖西区及桥南新区纳入魏河排水系统，形成马头岗排水系统，该系统收水面积92.3km2。 4.1.2 污水量预测1、现状污水量 （1）根据马头岗系统现状污水泵站及最近的统计资料，马头岗系统部分泵站现状污水量统计见表4-1。 2004年马头岗污水排放系统部分泵站污水量统计表 表4-1时间张花庄泵站（万m3）沙花干沟泵站（万m3）2003年12月337.98293.982004年1月357.44450.162004年2月340.55296.872004年3月349.76427.632004年4月343.04391.552004年5月440.65418.432004年6月382.25398.952004年7月310.08372.152004年8月360.32282.282004年9月334.64316.582004年10月332.96283.382004年11月350.24363.33月平均353.33357.94日平均11.7711.93 从表4-1中可以看出： A、张花庄泵站2003年12月2004年11月， 最大月（5月）提升水量440.65万m3/月，日平均14.21万m3/日； 最小月（7月）提升水量310.08万m3/月，日平均10.0