污水处理厂配套再生水管网工程可行性研究报告暨初步设计

1、市政行业甲级 a142001257 工程号：排 04-201106 王家店污水处理厂配套再生水管网工程王家店污水处理厂配套再生水管网工程初步设计初步设计第一册第一册 初步设计说明书初步设计说明书中国市政工程中南设计研究院中国市政工程中南设计研究院二二一一年三月一一年三月中国市政工程中南设计研究院 院 长： 杨远东 总工程师 ： 邓志光 室 主 任： 杨书平 项目审核人： 刘忠民 项目负责人： 徐佳佳 专业负责人： 工艺： 徐佳佳 概算： 刘 军 结构： 皮文强 目目 录录目 录 .2前 言 .41.项目背景 .51.1 项目名称及业主 .51.2 设计依据及范围 .51.3 地区概况及自然条件

2、 .61.4 设计原则及目的 .61.5 中水回用工程建设的意义 .71.6 再生水利用工程规划及现状 .91.7 采用主要标准和规范 .102.工程目标 .112.1 服务年限及供水范围 .112.2 再生水用途 .112.3 水质及水压 .143.工程规模 .213.1 再生水用水量预测方法 .213.2 用水量标准 .233.3 水量预测 .254.王家店污水处理厂配套再生水消毒及泵房设计 .264.1 王家店污水处理厂再生水回用规模 .264.2 主要消毒工艺 .264.3 消毒工艺选择 .274.4 结构设计 .325.管网工程设计 .355.1 再生水回用管道建设原则 .355.2

3、 管网布局 .355.3 管网平差 .355.4 管网设计方案 .425.5 管材选择 .435.6 管网配套设施 .465.7 管道敷设 .475.8 管网建设工程量 .475.9 结构设计 .516.管理机构及项目实施计划 .526.1 管理机构 .526.2 项目实施计划 .526.3 工程招标 .527.安全保障措施 .537.1 公共健康保障 .537.2 污水再生和回用对环境的影响 .547.3 环境保护措施 .558. 工程节能及节水 .578.1 节能设计 .579. 项目实施过程中的环境影响及对策 .589.1 项目实施过程中的主要影响 .589.2 建设中环境影响的对策 .

4、5910. 安全保护 .6110.1 施工安全 .6110.2 安全卫生 .6111. 建议及下阶段所需要的资料 .6211.1 建议 .62前前 言言随着世界人口的不断增长，人类对水的需求不断增加，污水的产生量也越来越大。全世界许多地区的可用水资源已经接近或达到极限，水的再生利用无疑成为储存和扩充水源的可行方法。此外，污水再生利用工程的实施，不再将处理水排放到脆弱的地表水系，也为社会提供了新的污水处理方法和污染减量方法。因此，正确实施非饮用性污水再生利用工程，可以满足社会对水的需求而不产生任何已知的显著健康风险，已经被越来越多的城市和农业地区公众所接受和认可。因水而兴的武汉市得两江和百湖之利

5、，在其发展历史过程中从未受水资源匮乏而困扰，也未曾将发展污水再生利用作为城市开发建设的一项策略，然而随着城市规模的快速增长，局部地区水资源循环条件发生改变；同时， “两型社会”的建设要求也促使武汉在水资源利用及水环境保护政策发生变化。这些变化为武汉市东湖新技术开发区（以下简称东湖开发区）开展污水再生利用实践创造了契机。2010 年豹澥新城地区污水再生利用规划已经通过审批，王家店污水处理厂已经完成施工图设计。在此背景下，我院受光谷建设投资有限公司委托编制王家店污水处理厂配套再生水管网工程初步设计。在设计文件编制过程中得到了东湖开发区有关单位的大力支持和帮助，在此深表谢意。1.项目背景项目背景1.

6、1 项目项目名称及业主名称及业主项目名称：王家店污水处理厂配套再生水管网工程工程服务范围：光谷二路以东豹澥新城项目业主：武汉市光谷建设投资有限公司主要建设内容：再生水管网及王家店污水处理厂配套再生水处理系统的建设1.2 设计依据及范围设计依据及范围1.2.1 设计依据(1)豹澥新城地区污水再生利用规划 武汉市城市规划设计院 2010 年(2)武汉科技新城排水专项规划 武汉市城市规划设计院 2008 年(3)武汉科技新城给水专项规划 武汉市城市规划设计院 2008 年(4)武汉城市总体规划 （20062020 年）武汉市城市规划设计院 2006 年(5)武汉科技新城总体规划 （20062020

7、年） 武汉市城市规划设计院 2007 年(6) 豹澥新城地区路网图1.2.2 设计范围本次设计范围为光谷二路以东的豹澥新城：东至武汉市外环线，北至东湖、九峰山，南抵豹澥湖北岸。设计范围约 75.7 平方公里。1.3 地区概况及自然条件地区概况及自然条件设计范围属于武汉科技新城。武汉科技新城为西起卓刀泉南路以及其向南延伸线穿南湖、至野芷湖中心线，东至武汉市外环线，北至东湖、九峰山，南抵汤逊湖、豹澥湖北岸。约 224 km2 。武汉科技新城地域广阔，属江汉冲击平原与江南丘陵过渡地带。规划区内地形的基本态势为北高南低，北部九峰山最高，南部豹澥湖最低。区域内主要有两个山体组团：北部组团由马鞍山、吊鞍山

8、、长山、宝盖峰、蚂蚁峰、大王峰、纱帽山、丁关峰等众多山头组成，呈正东西向排列，高程（黄海高程，以下同）在 120200m 之间；中部组团由头虎山、荷叶山、二妃山、土库梁、保丰茶场、田张村等山头组成，走向呈东西偏南排列，高程在 6080m 之间。区域水资源丰富，湖泊环绕，围绕科技新城的主要湖泊有东湖、南湖汤逊湖、豹澥湖等，此外，区域周边及内部分布有九龙、九峰、马驿等水库及众多的水塘和沟渠，丰富的水系资源为构建区域良好的水环境提供了有利条件。科技新城属于亚热带大陆性季风气候，严寒酷暑时间短。年平均降水量在 12601350mm 之间，年降雨日在 124131 天之间，年无霜期 254264 天之间

9、，年平均气温为 1617 摄氏度之间，冬季主导风向为北风和东北风，夏季主导风向为东南风和南风。1.4 设计原则及目的设计原则及目的1.4.1 设计原则 根据科技新城城市总体规划，结合现状及近、远期的发展，全面论证本工程建设的必要性与可行性。并对建设分期、进度安排等从技术、经济上进行充分论述。 贯彻节能方针，根据全国水协二十一世纪水工业规划要求，合理使用符合现代要求的材料。(3)再生水的输送方式应采取重力输水和压力管道送水相结合的方式，在有条件的地方，采用重力输水或者利用天然河道输送再生水，以降低再生水供水管网投资。 （4）再生水输水管道应充分考虑再生水用水大户的分布，采用环状和枝状网相结合的形

10、式，既要减少供水距离，又要考虑便于远景城市再生水管道系统联网供水。 （5）充分考虑工程施工对交通、市容影响及与投资的关系，合理布置管道位置，做到既要施工、又要得到有关部门的认可和批准，同时又节省投资。1.4.2 设计目的 （1） 建设好再生水回用系统，为改善东湖开发区投资环境和经济建设服务。 （2）为城市规划发展提供参考 。 （3）选择和推荐最优设计方案。1.5 中水回用工程建设的意义中水回用工程建设的意义伴随着人口的增长，人类对水的需求不断增加，污水的产生量也越来越大。全世界许多地区的可用水资源已经接近或达到极限，水的再生利用无疑成为储存和扩充水源的可行性方法。此外，污水再生利用工程的实施，

11、不再将处理出水排放到脆弱的地表水系，也为社会提供了新的污水处理方法和污染减量方法。因此正确实施非饮用性污水再生利用工程，可以满足社会对水的需求而不产生已知的显著健康风险，已经被越来越多的城市和农业地区的公众所接受和认可。（1）降低供水成本东湖开发区的供水最初由以东湖为水源的团山水厂和以汤逊湖为水源的庙山水厂提供，但随后在城市的快速发展的过程中，由于缺乏对地区水环境的足够重视和投入，东湖、汤逊湖的水质不断恶化，逐步丧失饮水水源的功能。为此，武汉市在 2004 年和 2006 年通过白沙洲水厂五期扩建工程和庙山地区“湖改江”工程将东湖开发区的供水改为以长江为水源的白沙洲水厂。这种水源更替的结果使得

12、东湖开发区的供水距离由原先的 5 公里增加到 20 公里，无疑增加管网建设工程投资和供水的能耗。当东湖开发区进一步向武汉市的东南部发展，这一问题将更加突出。通常采用统一管网的给水系统的水质是以饮用水为标准。但事实上，除与人体直接接触的用水外，其他大量用途可接受低于饮用水标准的供水，而污水再生水为这些用途提供了可替代的选择，尤其是在需要长距离供水的东湖开发区，减少自来水的供应不仅降低了制水成本也减少了输水成本。（2）缓解水环境保护的压力东湖开发区的东扩区位于大东湖水系流域和梁子湖水系的豹澥湖流域内。按现行国家环保政策要求，即使污水处理厂的尾水达到一级a 标准也不得排放至东湖和豹澥湖。另外，东湖开

13、发区内已落户和即将落户的一批电子芯片制造企业，此类企业的生产废水中含有砷、氟化物、氯化物、重金属等有毒有害物质，即使经过处理达到国家排放标准，残余物质在封闭或半封闭的湖泊水体内富集后，也会导致灾难性环境危机的爆发。为解决中芯国际项目的生产废水排放问题，开发区 2007 年建设了一条长约 33 公里的排江管道将汤逊湖污水处理厂的污水排放至长江，整个工程耗资约 2.08 亿元，运行成本 0.85 元/m3.根据汤逊湖水厂的经验，开发区拟建豹澥污水处理厂的尾水也将采用排江管道将一期 7 万 m3/d 的污水排放至长江。大规模的尾水排江不仅增加污水管道工程的投资，也提高了污水处理厂的运行费用。综上所述

14、，东湖开发区的东扩区建立污水再生系统不仅合乎国家有关政策，适应生态城市的发展要求，而且能够获得经济与环境上的效益。1.6 再生水利用工程规划及现状再生水利用工程规划及现状1.6.1 再生水利用工程规划2010 年由光谷建设投资有限公司组织编写了豹澥新城地区污水再生利用规划 ，该规划是指导武汉市东湖新技术开发区豹澥新城地区污水再生系统建设的专项规划，是指导再生水管网、再生水处理厂建设的依据。根据规划以王家店污水处理厂、豹澥污水处理厂为水源。规划沿光谷三路、光谷七路、高新三路布置再生水供水干管，沿高新大道、高新二路、高新四路、高新六路、光谷六路布置配水管网，并与供水干管行成环状管网。沿其他主次干道

15、布置支管。1.6.2 再生水利用工程现状豹澥新城地区污水再生利用规划制定完成后，服务范围内道路设计及建设同时考虑了再生水管道的敷设。目前沿光谷三路已设计完成 dn500 中水管道 7.455km；高新大道（光谷三路光谷七路）已建设完成 dn300 中水管道 5.13km；光谷七路已设计 dn300n400 中水管道 1.26km。详见再生水管道布置总图 。根据豹澥新城地区污水再生利用规划 ，设计地区内有两座污水处理厂作为再生水利用水源。其中王家店污水处理厂已经完成施工图设计，豹澥污水处理厂也正在设计中。1.7 采用主要标准和规范采用主要标准和规范（1）水质污水再生利用工程设计规范 （gb503

16、352002）城市污水再生利用分类 （gb/t18919-2002）城市污水再生利用 城市杂用水水质 （gb/t18920-2002）城市污水再生利用 景观环境用水水质 （gb/t18921-2002）城市污水再生利用 地下水回灌水质 （gb/t19772-2005）城市污水再生利用 工业用水水质 （gb/t19923-2005）（2）勘察、设计市政工程勘察设计规范 （gbj5694）室外给水设计规范 （gb50013-2006）给水排水制图标准 （gb/t50106-2001）给水排水管道工程施工及验收规范 （gb50268-2008）城市给水工程规划规范 （gb50282-1998）城市工

17、程管线综合规划规范 （gb50298-1998）室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范 （gb50032-2003）给水排水工程管道结构设计规范 （gb50332-2002）给水排水工程埋地铸铁管管道结构设计规程（cecs142：2002）2.工程目标工程目标2.1 服务年限及供水范围服务年限及供水范围（1）服务年限本次设计年限为 2011 年2020 年近期：20112015 年远期：2015 年2020 年（2）供水范围本次设计范围为光谷二路以东的豹澥新城：东至武汉市外环线，北至东湖、九峰山，南抵豹澥湖北岸。设计范围约 75.7 平方公里。2.2 再生水用途再生水用途2.2.1 再生水用途

18、再生水的用途决定了污水再生系统处理等级和运行方式。因此确定中水水质前需要明确中水的用途。污水处理厂的尾水再生利用用途大致可以分为农业用水、城市杂用水、工业用水、环境用水和补充水源等五类。我国颁布的国家标准城市污水再生利用分类中给出了这五类用途的适用范围和示例详见下表。 城市污水再生利用类别 表 2-1序号分类范围示例农田灌溉种籽与育种、粮食与饲料作物、经济作物造林育苗种籽、苗木、苗圃、观赏植物畜牧养殖畜牧、家畜、家禽1农、林、牧、渔业用水水产养殖淡水养殖城市绿化公共绿地、住宅小区冲厕厕所便器冲洗道路清扫城市道路的冲洗及喷洒车辆冲洗各种车辆冲洗建筑施工施工场地清扫、浇洒、灰尘抑制、混凝土制备与养

19、护、施工中的混凝土构件和建筑物冲洗2城市杂用水消防消火栓、消防水炮冷却用水直流式、循环式洗涤用水冲渣、冲灰、消烟除尘、清洗锅炉用水中压、低压锅炉工业用水溶料、水浴、蒸煮、漂洗、水力开采、水力运输、增湿、稀释、搅拌、选矿、油田回注3工业用水产品用水浆料、化工制剂、涂料娱乐性景观环境用水娱乐性景观河道、景观湖泊及水景观赏性景观环境用水观赏性景观河道、景观湖泊及水景4环境用水湿地环境用水恢复自然湿地，营造人工湿地补充地表水河流、湖泊4补充水源水补充地下水水源补给、防止海水入侵、防止地面沉降目前世界上有部分国家和地区采用再生水直接或间接（补给或回灌地表水）作为饮用水使用，但是在我国尚未有成熟的实践经验

20、。同时，考虑到现代制造业中生产和应用化学物质多大数十万种，而传统的污水处理过程并不能取除所有的化学物质，特别是受分析方法检测限制而无法检测的物质，这些物质的潜在毒性和生理性的威胁使得再生水补充饮用水存在较高的风险。本次设计不考虑将再生水作为饮用水水源水，并禁止排入饮用水水源保护区。2.2.2 再生水用途的选择（1）选择原则该用途有较大规模且较稳定的用水量需求满足该用途的再生水系统的建设和运行具备较合理的经济性。用于该用途的再生水与可替代的水源相比具备一定的优势。该用途的再生水利用应符合国家和地区相关环境保护政策及法规的要求。（2）用途选择通过对东湖开发区东扩区的区位关系，城市功能，产业布局、水

21、资源等条件进行分析，确定东湖开发区合适的再生水用途及潜在的用户。农业用水豹澥新城市以工业为主的新城，区域内无农业发展区，主要的农业区位于外环线以外，距离再生水水源偏远。而农业区周边的湖泊、港渠等水体众多，农业用水的条件较好，因此缺乏使用再生水的需求。城市杂用水城市杂用水的用途广泛，宜鼓励使用。绿化用水、道路清扫、消防可共用一套管网，管网建设容易，投资少。冲厕和车辆清洗虽然增加了入户管网的建设投资，但该部分用水量稳定并且具有一定规模，并且使用后的废水纳入污水系统回收，可实现污染物减量的目的。根据武汉市政府制定的武汉市绿色建筑管理办法 ，东湖新技术开发区将成为武汉市推广绿色建筑的试点区之一。绿色建

22、筑的标准明确提出必须采用节水和水资源再利用技术，因此鼓励在建筑内安装再生水系统。工业用水区域内有较大规模的产业，且布局相对集中，有利于再生水管网的建设，节省投资。污水再生作为工业用水回用后，可实现将污染物滞留在污水和中水系统间循环，能有效的削减释放到外部环境的污染物。景观环境用水再生水在景观环境方面的利用途径主要包括改善和修复现有湿地，建立作为野生动物栖息地和庇护所的湿地，以及补给河流等。区域内有较丰富的景观水系，具有较大的用水需求。利用水体的自净作用，可以有效地缓解污染物。补充水源水受环境保护政策的限制，东湖和豹澥湖都不得接纳污水处理厂排放的尾水，因此将再生水直接用于补给东湖和豹澥湖与现状有

23、冲突。另外，东湖和豹澥湖的汇水面积较大，主水资源较丰富，采用再生水补给缺乏经济性。综上所述，豹澥新城区域内较适合污水再生利用的用途主要有生活杂用水、工业用水和环境景观用水。2.3 水质及水压水质及水压2.3.1 水质要求再生水厂水质应满足城镇杂用水、冷却用水和景观环境用水水质标准中最高要求。按污水再生利用工程设计规范 （gb50335-2002）中相应指标进行控制。详见下表： 再生水用作冷却用水的水质控制指标 表 2-2序号项目直流冷却水循环冷却系统补水1ph6.09.06.59.02ss(mg/l)30-3浊度(nut)-54bod5(mg/l)30105codcr(mg/l)-606铁(m

24、g/l)-0.37锰(mg/l)-0.28cl-(mg/l)3002509总硬度（以 caco3计 mg/l)85045010总碱度（以 caco3计 mg/l)50035011氨氮(mg/l)-1012总磷（以 p 计 mg/l）-113溶解性总固体(mg/l)1000100014游离余氯(mg/l)末端 0.10.2末端 0.10.215粪大肠菌群（个/l）20002000当循环冷却系统为铜材热交换器时，循环冷却用水的氨氮指标应小于 1mg/l 城镇杂用水水质控制指标 表 2-3序号项目冲厕道路清扫消防城市绿化车辆冲洗建筑施工1ph6.09.02色度303嗅无不快感4浊度(nut)5101

25、05205溶解性总固体(mg/l)1500150010001000-6bod5(mg/l)10152010157氨氮(mg/l)10102010208阴离子表面活性剂(mg/l)1.01.01.00.51.09铁(mg/l)0.3-0.3-10锰(mg/l)0.1-0.1-11溶解氧(mg/l)1.012总余氯(mg/l)s接触 30min 后1.0，管网末端0.213粪大肠菌群（个/l）3注：混凝土拌合用水还应符合 jgj63 的有关规定景观环境用水的再生水水质控制指标（mg/l） 表 2-4观赏性景观环境用水娱乐性景观环境用水序号项目河道类湖泊类水景类河道类湖泊类水景类1基本要求无漂浮物、

26、无令人不愉快的嗅和味2ph6.09.03bod510664悬浮物（ss）2010-5浊度（nut）-5.06溶解氧1.52.07总磷（以 p 计）1.00.51.02.08总氮（以 n 计）159氨氮510粪大肠菌群（个/l）100002000500不得检出11余氯0.0512色度（度）3013石油类1.014阴离子表面活性剂0.5氯接触时间不应低于 30 分钟的余氯。对于非加氯消毒方式无此项要求。再生水中的痕量元素铜、钼、镍、锌等对植物的生长有一定影响，将再生水用于城市绿化用途时，应对再生水中的痕量元素予以控制。另外，余氯对于植物或农作物也有一定程度的影响，根据美国环保局的研究表明，对大多数

27、作物而言，余氯浓度高于 5ml/l 时都会产生严重的损伤，因此需要引起注意。下表是美国环保局推荐的灌溉用再生水中成分的限值，可供再生水用于绿化时参考。 灌溉用再生水中成分的推荐浓度限值 表 2-4推荐浓度限值成分长期使用（mg/l）短期使用（mg/l）备注铝5.020会导致酸性土壤作物不产粮食，但在 ph值为 5.58.0 间的土壤会促使离子沉降，消除毒性砷0.12.0对植物的毒性有很大的变化，从苏丹草的 12mg/l 至大米的 0.05mg/l铍0.10.5对植物的毒性有很大变化，从甘蓝菜的5mg/l 至灌木豆的 0.5mg/l硼0.752.0对植物生长很重要，当浓度为零点几毫克每升时效果最

28、佳。对多数敏感植物（如柑橘）的毒性浓度 1mg/l。通常在再生水中的浓度较高，可以弥补土壤成分的缺乏。大部分乔木科植物的相对毒性在 2.010mg/l 之间镉0.010.05当浓度为 0.1mg/l 时对豆类、甜菜和芜菁有毒，推荐保守限值铬0.11.0通常认为不是重要的生长元素。由于缺乏毒性了解而推荐保守限值钴0.055.0浓度为 0.1mg/l 时对番茄植物有毒。在中性和碱性土壤中趋于不活泼铜0.25.0浓度为 0.11.0 时对许多植物有毒氟化物1.015.0在中性和碱性土壤中不活泼铁5.020.0在通气的土壤中对植物无毒，但会导致土壤酸化和所需要的磷和钼的损失铅5.010.0在很高浓度时

29、会阻止植物细胞的生长锂2.52.5在浓度低于 5mg/l 时大多数植物都能耐受；在土壤中可移动。在低剂量时对柑橘有毒，推荐限值为 0.075mg/l锰0.210.0在酸性土壤中，在零点几至几毫克每升的浓度范围内对许多作物有害钼0.010.05在土壤和水中的浓度对植物无毒。如果草料生长在含有高浓度的可利用钼的土壤中，这种草料会对牲畜有毒镍0.22.0浓度在 0.51.0mg/l 范围内对许多植物有毒；在中性和碱性条件下，毒性降低硒0.020.02低浓度时对植物有毒。如果草料在含有底浓度硒的土壤中生长，对牲畜有毒锡、钨、钛-与植物显著相斥；特有的耐受水平未知钒0.11.0在相对较低的浓度时对多数植

30、物有毒锌2.010.0对多数植物有毒，且毒性浓度变化很大；当 ph 值升高（高于 6）时，毒性降低；在细质土壤或有机土壤中毒性低游离性余氯1当浓度高于 5mg/l 时对多数植物产生严重毒性，而对某些敏感植物浓度低至0.05mg/l 时也会受到损伤 （资料来源：污水再生利用指南美国环保局组织编写）2.3.2 设计水压为满足居民生活杂用、市政绿化和道路清洁需求，再生水管网压力应满足居住区附近不小于 28m，管网最不利点不小于 12m。3.工程规模工程规模与自来水不同，用户在使用中水时拥有可替代的选择，如选择继续使用自来水，或者在水质要求条件不高的情况下就近取用地表水，甚至使用雨水。因此再生水的实际

31、使用量除受再生水的需求量决定外，还在一定程度上受再生水系统的服务水平，再生水价格等因素影响，具有较大的弹性。因而准确预测再生水用量有较大的难度，本次设计主要预测豹澥新城潜在的最大需求量。根据前一章节对豹澥新城再生水用途的分析，确定豹澥新城区域内较适合污水再生利用的用途主要有生活杂用水、工业用水和环境景观用水。本次设计也是围绕以上三方面进行再生水用量的预测。3.1 再生水用水量预测方法再生水用水量预测方法1、生活杂用水影响生活杂用水量的因素有公共市政的配套水平、城市性质、城市规模等，同时与节水管理的方式与管理水平、气候条件等有一定的关系。因此该指标是随时空变化而变化的，即同一时间不同地点或同一地

32、点不同时间都应是不同。确定该指标时应充分考虑上述各因素，力争使该指标能符合当时当地的实际情况，以便使预测结果更加真实。通常对城市各类公共市政历年和现状用水单耗进行统计，并参照有关公共建筑用水标准，确定规划期该城市的生活杂用水标准，从而推算出生活杂用水量。2、工业用水城市工业用水量在城市总用水量中占有较大比例，其预测的准确与否对再生水用水量影响比较大。城市工业用水量预测主要依据是城市国民经济和社会发展计划纲要和规划年远景目标，以城市工业总产值平均增长率作为控制指标进行预测。总结工业用水量的预测手段，国内以线性拟合外推为主，有采用以时间为变量的线性拟合外推，也有采用以时间、工业产值等变量的多元线性

33、拟合外推。都是在宏观上把一个离散化的（从用水数据角度看）工业用水问题转化为连续的线性函数，并进行统计处理。城市工业用水量涉及多方面的因素，与国民经济发展计划和远景规划密切相关。城市工业用水量预测方法主要有以下几种：（1）单位面积指标法在难以精确确定工业种类和产品生产情况，无法按单位产品的生产用水指标精确计算，再者，由于市场经济情况下工业项目的性质、生产管理、项目期限等都有不确定性，所以可采用工业用地单位面积经济指标来预测工业用水量。因为城市性质、工业种类、生产力水平的差别，工业用地用水指标也因地而异。各地应根据统计资料分析确定。（2）单位产品需水定额法单位产品需水定额法是一种较为准确的工业用水

34、量预测方法，我国还没有被普遍应用，其原因是现阶段我国没有建立该项指标的统计体系，使该方法的应用受到了限制，不过随着统计工作的健全完善，该方法将会被广泛使用。单位产品需水量定额法是根据单位产品的用水量以及该产品的总生产量，计算出生产该产品的用水量，行业中各产品的用水量之和便是行业用水量，各行业用水量之和便是工业生产总用水量。（3）比例相关法根据生活用水和工业用水的相关比例可以推算出工业用水量。从一些城市的情况来看，生活用水量上升速度比工业用水大，使得生活用水量的比重逐年提高，而工业用水比重有所下降。（4）用水增长率趋势法用水增长率趋势法是一种较为简便快捷的需水量预测方法，该方法是通过历年工业用水

35、增长率，来推算未来工业用水量。预测不同年份用水量的计算公式为：ndssi)1 (0式中 si预测某一年工业用水量，m3 s0预测起始年份工业用水量，m3d工业用水平均增长率，%n从起始年份至预测某年份所间隔的时间，年。这种方法是一种纯数学方法，对资料的要求不高，因其易于计算而被普遍应用。但此方法由于考虑的因素较少，预测结果往往与实际偏差很大，一般不宜单独使用，而是首先以其预测发展趋势，然后在配合其他方法进行预测。3.2 用水量标准用水量标准1、绿化与道路清洁指标绿化与道路清洁可完全使用再生水来替代自来水，再生水用量指标参照武汉科技新城给水专项的用水指标，绿化采用 10m3/公顷d，道路清洁采用

36、 20m3/公顷d。2、冲厕用水指标冲厕用水可根据人均使用洁具的次数和每次清洗洁具的用水量来计算。人均使用卫生洁具的次数按每日大便 1 次，小便 67 次考虑；由于使用卫生洁具不同，冲洗水量也各异，为了简化计算，统一采用标准的 6/3 升的节水马桶，另外考虑 3 升的卫生洁具清洁用水，冲厕用水标准采用 30l/人d。3、工业用水指标再生水的工业用途主要为两类：冷却用水和工艺过程用水，前者多用于石化行业、发电厂及制造业；后者根据不同的产业，用水量和水质要求也有较大差别，但总体来看，造纸行业、化工行业、纺织行业、石油煤炭行业的需求量大，且对水质的要求不高。而开发区的主导产业现代制造业、机电产业、生

37、物医药产业对工艺用水的水量需求有限，水质也有一定要求。因此，豹澥新城再生水的工业用途主要考虑冷却水和厂区内的生活杂用。根据本次设计调查的属于电子芯片制造行业的天马微电子、属于现代装备制造业的武汉锅炉股份有限公司等企业情况来看，以上企业用于园区绿化和道路保洁的用水占到生活用水的 25%以上，占园区总用水的 10%15%。由于缺乏生物制药行业资料，本设计参考了属于食品加工业的武烟集团，发现该企业用于绿化、车辆冲洗的生活杂用水占生活及生产工艺用水的 50%，但同时发现该企业对生产温度控制的需求非常大，因此用于冷却循环系统、空调系统、锅炉房的用水量非常大，占到总用水量的 75%以上，因此此类企业将再生

38、水回用于冷却水具有较好的前景。生物制药行业同样对温度控制有严格要求，因而对冷却用水也有一定的需求，也为再生水的利用创造条件。另外，根据武锅的调查情况及国内经验，制造业的冷却用水的补水量大概占到工业生产取水量的 30%左右。因此，综合考虑东湖开发区各类企业的生活杂用水、冷却循环水补给的情况，预测豹澥新城地区的企业的再生水利用率为 25%。即一类工业采用10m3/公顷d，二类工业采用 30m3/公顷d。4、环境景观用水豹澥新城内规划布局有数条兼有雨水排放和生态景观功能的排水廊道。这些排水廊道可利用再生水进行补给，也可成为再生水处置的场所。事实上，这些排水廊道的生态用水量巨大，即使将全部污水再生回用

39、也难以满足（仅豹子溪的流量达到 20m3/s，按 20%计算生态用水量为 4 m3/s，甚至超过豹澥污水处理厂的规模） 。因此本次环境用水量根据再生水的供水规模确定，即满足生活杂用和工业用途后，剩余再生水用于河道的补给。3.3 水量预测水量预测根据用水指标和人口规模、用地规模计算再生水用量，详见下表： 再生水用水量计算表 表 3-1用水类别人口规模（万人）用水指标（l/人d）用水量（万 m3/d）冲厕用水33300.99用水类别用地规模（公顷）用水指标（m3/公顷d）用水量（万 m3/d）绿地841.841010一类工业1166.29101.17二类工业412.76301.24道路广场508.

40、2201.02合计5.26综上所述，设计范围内用于冲厕、道路清扫和工业用途的再生水量为 5.26 万 m3/d，其中管网漏失水量忽略不计。考虑随着经济的发展，远期 2020 年供水规模为 8 万 m3/d。4.王家店污水处理厂配套再生水消毒及泵房设计王家店污水处理厂配套再生水消毒及泵房设计4.1 王家店污水处理厂再生水回用规模王家店污水处理厂再生水回用规模根据规划王家店污水处理厂规模为 2 万 m3/d，按日处理量的 80%提供再生水，供水规模为 1.62 万 m3/d。4.2 主要消毒工艺主要消毒工艺常用的消毒方法有加氯法、氧化法和紫外线消毒法等。加氯法加氯法主要是投加液氯或氯化合物。含氯化

41、合物包括次氯酸钠、漂白粉和二氧化氯等。投加液氯是迄今为止最常用的方法，其特点是成本低、工艺成熟、效果稳定可靠。由于加氯法一般要求不少于 30min 的接触时间，接触池容积较大；氯气是剧毒危险品，存储氯气的钢瓶属高压容器，有潜在威胁，需要按安全规定兴建氯库和加氯间；液氯消毒将生成有害的有机氯化物，以往污水液氯消毒往往是应急措施，只是季节性或疫病流行时使用。由于传统的液氯消毒和次氯酸钠消毒后，会产生包括氯仿、二氯乙腈、氯代酚和二氯乙腈等具有致癌或致突变作用的消毒副产物有机卤代物，而二氧化氯是强氧化剂，在水中对有机物的氧化降解不会产生氯化产物，同时大大降低三氯甲烷的生成。另外它还能氧化水中的铁、锰、

42、镁离子以及硫化物，不和水中的酚类反应，从而不产生不愉快的气味。二氧化氯还可用来破坏产生味和嗅的化合物，控制水中藻类生长、去除色度等，因而二氧化氯是一种很有前途的替代氯及次氯酸钠的水消毒剂。另外，二氧化氯在水中可以存在较长时间，具有长时间持续杀灭细菌的作用。若采用液氯消毒方案，需要有加氯间、氯库、余氯吸收装置等完整系统才能确保液氯的安全使用，这需要较大的面积和空间，本项目用地又十分紧张，不宜采用液氯消毒。更重要的是，若采用液氯消毒，液氯将与尾水中残留的有机物生成有害的有机氯化物（三致物质：致癌、致畸、致突变） ，威胁水环境安全。因此不推荐采用液氯消毒。而二氧化氯系统是将稀盐酸和亚氯酸钠化学药剂按

43、比例投加到发生器中，生成二氧化氯，结构简单，占地非常节省，无需复杂的安全防护系统，因此，加氯法推荐采用二氧化氯作为消毒剂。氧化法氧化剂效果最好的是臭氧。臭氧消毒杀菌彻底可靠，危险性较小，对环境基本上无副作用，接触时间比加氯法小。缺点是基建投资大，运行成本高，只有发达国家的少数污水处理厂采用此法消毒。紫外线消毒法紫外线是近十多年来发展得最快的一种消毒方法。在一些国家，紫外线有逐步取代加氯消毒、成为污水处理厂主要消毒方式的趋势。紫外线消毒的主要优点是灭菌效率高，作用时间短，危险性小，无二次污染等。其消毒在消毒渠内完成，不需建造较大的接触池，因此占地面积和土建费用大大减少。缺点是没有持续消毒能力，设

44、备投资高，灯管寿命短，运行费用高，管理维修麻烦，抗悬浮固体干扰的能力差，对水中 ss 浓度有严格要求。4.3 消毒工艺选择消毒工艺选择本工程再生水将通过压力管道回用，应急时排放至湿地。一方面当通过加压管道回用时，消毒剂及消毒方法的选择需考虑在管道内需要有持续的消毒能力；另一方面，当应急排放湿地时，尾水不能影响水生生物生长。考虑到以上因素，本工程消毒设置两套消毒系统，再生水回用水消毒采用二氧化氯加氯法，排放湿地消毒采用紫外线消毒法。4.3.1 接触消毒池（含回用水泵房） 工艺描述滤布滤池出水汇集到接触消毒池，进行消毒后回用。消毒池为矩形水池，设计成廊道式，以保证混合充分。进水口设有进水阀门，来自

45、加氯间的加氯管设在进水阀门进内，根据流量自动加氯。消毒池出水管上安装流量计监测出水流量以及在线 codcr 监测仪，出水井井内装有自动取样机。因为要考虑污水再生利用，消毒池又可作为回用水储水池，回用水泵也放置其中。 设计参数平均流量： 1.6 万 m3/d=667 m3/h停留时间：30min有效容积：712m3有效水深：3.0m回用水泵：3 台（2 台变频）单泵流量、扬程：350 m3/h，40m(扬程依据豹澥新城污水再生利用规划中水管网平差结果设计) 土建尺寸平面尺寸：20.50 x12.50m高度 3.6m 主要设备潜水泵：3 台（54kw）手动闸阀：6 台，dn250微阻缓闭止回阀：3

46、 台，dn250 监控仪表消毒池出水管上安装流量计监测出水流量，信号将被送往中心控制室；出水井井内装有自动取样机。还应按照当地环保部门的要求安装在线仪表用于监测。就地电气控制箱：电气设备都须配有就地电气控制箱，能控制闸门、水泵的开启。 运行方式日常运行：2 台潜水泵连续运转；常规运行峰值流量：通过紫外线消毒池后的湿地进水泵房加压进入湿地污水处理厂；如中水回用用户需水量超出 1.6 万 m3/d，根据实际情况，3 台中水泵同时运行，其中 1 台变频；如中水回用临时停止时，全部通过紫外线后湿地进水泵房进入湿地污水处理厂。4.3.2 紫外线消毒渠（含湿地处理厂进水泵房） 工艺描述：杀灭出厂污水中可能

47、含有的细菌和病毒，之后经加压后送往湿地污水处理厂。 设计参数：平均流量： 4000m3/d常规运行峰值流量： 6000m3/d应急峰值流量： 20000m3/dtss： 10mg/l（最大值） ，每天取样测试污水温度变化范围： 0.530平均颗粒尺寸： 小于 30m出水 f.c.：小于 1000fc/l（30 天取样的几何平均值）紫外线剂量：在峰值流量下，紫外透光率65%时，系统在灯管寿命终点所能实现的有效紫外剂量不小于 20000ws/cm2。湿地进水水泵3 台（2 用 1 备）3 主要工程内容 紫外消毒部分紫外消毒池设一个渠道，安装消毒灯管，设计规模 2 万 m3/d。渠内宽： 1.2m有

48、效水深： 0.85m近期设备总功率： 20kw 湿地进水泵房小潜水泵：1 台（18.5kw） ，180 m3/h，26m大潜水泵：3 台（40kw） ，360 m3/h，26m(水泵流量及扬程依据光谷建设提供的 2010 年 5 月 11 日武汉市政院工作联系函确定)4 运行方式日常运行：1 台小潜水泵连续运转；常规运行峰值流量：1 台大泵变频连续运转；应急峰值流量时，即中水回用临时停止时，全部 4台同时运行或 2 大 1 小连续运行。4.3.3 加氯间（1）工艺描述推荐采用二氧化氯 clo2作为消毒剂，采用亚氯酸钠和盐酸为原料，现场制备 95%以上的高纯度二氧化氯消毒液。其反应原理为：5na

49、clo2+ 4hcl = 4clo2 + 5nacl + 2h2o加氯间提供二氧化氯 clo2给接触消毒池用于消毒。加氯间设有控制室（配电间） 、clo2发生间、盐酸储存间、亚氯酸钠储存间。（2）设计参数平均流量：833m3/h高峰流量：1242m3/h消毒剂：二氧化氯 clo2使用原料：亚氯酸钠：含量不小于 78.0%盐 酸： 含量31.0%单位加氯量：10mg/l（最大）投加量：8.3kg/h 加氯机台数：2 台（1 用 1 备）单台加氯机能力：10kg/h动力水源0.3mpa（3） 主要设备二氧化氯自动投加系统：2 套（1 用 1 备）二氧化氯发生器：2 台（1 用 1 备）主要配套设备

50、：2 套原料供应系统2 套计量泵2 套水射器1 套冲洗水枪1 套（4）监控仪表设置在线二氧化氯监测仪，能通过 plc 实现自动加氯以及设备的警报。电气控制箱：由 mcc 控制设备的开/停。4.4 结构设计结构设计4.4.1 地形、地貌及工程地质概况本污水处理厂位于武汉市东湖开发区王家店，场地目前为耕地，地面平坦，地形起伏不大。经初勘报告揭示，场地勘察深度范围内的地层按岩性自上而下分为八个土层：层粘土（q4al+pl）：褐黄色，可塑，稍湿，含有少量铁、锰氧化物及斑点状白色高岭土，该层上部位为耕土，层厚 0.40.6 米。a 层粉质粘土（q4l）褐黄色褐灰色，可塑软塑，含有少量铁、锰氧化物及腐植质

51、，有腥臭味。层粘土（q4al+pl）：黄褐色，硬塑，稍湿，含有少量铁、锰氧化物及灰白色高岭土，该层下部含有少量砾石。层粉质粘土夹粉土（qel+dl）：黄褐色，硬塑，局部偏可塑，稍湿，含有少量铁、锰氧化物，局部含有少量砾石及碎石。-1 层强风化泥岩（s2r）：灰绿色，岩芯受风化作用较剧烈，组织结构大部分被破坏，但可见原岩状态，岩芯较软，手可捏碎，失水开裂。-2 层中等风化泥岩（s2r）：灰绿色，层状构造，泥质结构，岩芯较破碎、呈短柱状及碎块状，采取率较低，部分地段岩芯极破碎，有球状风化，该岩层属于极软岩，岩石基本质量等级为 v。-3 层微风化泥岩（s2r）灰绿色灰色，层状构造，泥质结构，岩芯较完

52、整、呈柱状，采取率较高，局部为粉砂质泥岩，该岩层属于软岩，岩石基本质量等级为 iv。各地层情况见下表。 场地地层情况 表 4-1序号底层名称埋深(m)层厚(m)性 状粘土1.45.0褐黄色，可塑，稍湿，fak=150kpa。a粉质粘土02.0褐黄色褐灰色，可塑软塑，fak=100kpa。粘土1.31.8黄褐色，硬塑，稍湿，fak=230kpa。粉质粘土夹粉土0.92.0黄褐色，硬塑，局部偏可塑，稍湿，fak=160kpa。-1强风化泥岩1.01.2灰绿色，岩芯受风化作用较剧烈，组织结构大部分被破坏，fak=300kpa。-2中等风化泥岩7.0灰绿色，层状构造，泥质结构，岩芯较破碎，fak=60

53、0kpa。-3微风化泥岩灰绿色灰色，层状构造，泥质结构，岩芯较完整 fak=1600kpa。4.4.2 主要构（建）筑物的结构设计1、接触消毒池平面尺寸 20.5x12.5m，地下式现浇钢筋混凝土结构，埋深 4.5m，池顶覆土 0.4m，内设四道导流墙。混凝土强度等级 c30，抗渗等级s6。基底落于粘土层，天然地基，局部存在软弱下卧层须进行地基处理，基坑采用大开挖施工。导流墙末端设潜水泵三台。2、紫外线消毒渠平面尺寸 11.2x1.7m，地下式现浇钢筋混凝土结构，埋深 2.4m，混凝土强度等级 c30，抗渗等级 s6。底板落于粘土层，天然地基，基坑采用大开挖施工。3、加氯间：建筑面积 240.

54、0m2，单层砖混结构，现浇钢筋混凝土屋盖，天然地基。4.4.3 结构设计标准和抗震设防本工程设计使用年限为 50 年。根据建筑抗震设计规范（gb50011-2001） 的规定，武汉市抗震设防烈度为 6 度，设计基本地震加速度值为 0.05g，设计地震分组为第一组。本工程各构筑物和建筑物的抗震设防类别为丙类。5.管网工程设计管网工程设计5.1 再生水回用管道建设原则再生水回用管道建设原则（1）再生水管网布置按豹澥新城地区污水再生利用规划的要求，在城区建设范围进行，最高日供水量按 2020 年 8 万 m3/d，时变化系数取 1.3。（2）对于已设计中水管道按照现状管道处理。（3）根据豹澥新城地区

55、污水再生利用规划 ，再生水水源为王家店污水处理厂及豹澥污水处理厂尾水。（4）干管尽可能穿越大的用水区，以减少配水支管的数目。（5）所有管线尽可能沿现有城区道路和城市规划道路敷设，并合理分布供水区，保证用户有足够的水量和水压，且保证供水安全可靠，当局部管网发生事故时，停水范围应为最小。（6）配水管应设有检修阀，当发生事故时，影响范围最小，维修方便。5.2 管网布局管网布局光谷三路、高新大道和光谷七路已建（已设计）再生水管道。近期考虑将再生水管道连成环，并且沿东西和南北分别完成干管的建设。详见再生水管道总图。5.3 管网平差管网平差要进行再生水管道设计，首先要进行平差计算确定合理的管线。管网平差计

56、算是根据豹澥新城地区污水再生利用规划确定的供水范围，将流量分配到各节点，按最高日最大时总供水量，经平差计算，求得各输配水管道的经济流速，从而确定其相应的管径。5.3.1 水源根据规划王家店污水处理厂规模为 2 万 m3/d，按日处理量的 80%提供再生水，供水规模为 1.62 万 m3/d。豹澥污水处理厂规模为 22 万m3/d，分三期建设，一起规模为 7 万 m3/d，二期增加到 14 万 m3/d。而豹澥污水处理厂尾水排江工程的规模为 15 万 m3/d，即考虑将一期和二期的尾水抽排出江，因此可用于再生利用的污水量 8 万 m3/d，同样按处理规模的 80%设计，供水规模为 6.4 万 m

57、3/d。因此王家店污水处理厂和豹澥污水处理厂总共可提供 8 万 m3/d。 供水水源表 表 5-1水厂名称节点编号供水能力（万 m3/d）地面标高王家店污水处理厂11.624.8豹澥污水处理厂136.423.005.3.2 供水系数根据经验及规划，k时按 1.3 计。5.3.3 水头损失计算公式采用哈森_威廉（hasen-williams）公式计算：87. 4852. 1852. 17 .10dcqhc 值系数根据管道的新旧程度及材质的不同，在 60140 之间选取。5.3.4 控制点的选择及控制点水压的确定在平原城市，控制点一般选在离水厂最远的节点，在有高低起伏的非山区城市，控制点则选择在离

58、水厂较远，且地势较高的节点。原则上，在控制点达到水压时，城区管网应满足绝大部分用户供水水压要求。但同时要避免因迁就个别地势较高节点的水压要求而使整个管网水压抬高，增加供水成本。对这些个别地区，可自行建设加压设施，满足局部用水水压要求。控制点水压应满足 gb50282-98城市给水工程规划规范要求，本管网控制点选在离水厂最远的节点，节点编号为 18，此处地面标高36.5 米，设计自由水压 12 米。5.3.5 管径的确定根据担负功能的不同，城市配水管道可分为干管和分配管。前者主要用于输水，管径较大，后者用于配水到用户，管径较小。给水管网设计和计算往往只限于干管。但是干管和分配管并无明确界限，须视

59、管网规模而定。大管网中的分配管，在小型管网中可能是干管，大城市可略去不记的管道，在小城镇可能不允许略去。管段的管径按经济流速确定，由于缺乏经济流速等基础资料，因此需改造的输水干管在管网平差中反复进行计算、分析、比较，以确定较为经济、合理的管径。本设计采用的最小管径为 dn150。5.3.6 设计管道流速的控制流量一定时，管径和流速的平方根成反比。流速取得小些，管径增大，相应的管网造价增加，但由于管段中的水头损失减小，水泵所需扬程将降低，又可以节省经常电费。相反，如果流速用得大些，管径虽然减小，管网造价有所下降，但相应水头损失增大，经常电费势必增加。因此，一般采用优化方法求得最优解。管网各管段的

60、管径不宜用一个经济流速确定，而须视该管段在管网中的位置、管段流量而定。一般来说，出厂管的流速可用得大些，末端管流速可用得小些。这一方面是基于经济上的考虑，另一方面是因为出厂管服务区域大，该处流量的变幅小，且流量较大，因此设计可以偏紧一点，流速控制较大；末端管网因服务的区域较小，流量变化大，局部时变化系数大于整个城市的时变化系数，因此设计余量要留得大一些，流速控制较小。5.3.7 计算工况服务范围内采用给水和再生水双管网系统。因此再生水管网的安全性可以降低，发生故障时可由给水管网代替，因此本设计仅对最高日最高时流量工况进行计算。5.3.8 平差计算结果 节点参数 表 5-2节点编号流量(l/s)