M P A 学位论文作者陈郁兰州市污水综匼治理研究以七里河安宁污水处理』‘为例 中文摘要 中国的总人口占全球的五分之一是世界上最大的发展中国家，正在成为 “世界工厂”其环保问题对全世界的可持续发展具有特殊意义，“十一五“ 规 划提出到2 0 1 0 年全国主要污染物排放总量减少1 0 ％的约束性指标这一指标具 有法律效力，被称为是“不可逾越的红线” 随着人们环境意识的提高，对于水污染的治理越来越受到重视。城市污 水处理厂在水污染治理中发挥着重要的作用 本文针对兰州市七里河安宁污水处理厂在建设运行过程中存在的一系列问 题做深入分析。在实证分析的基础仩找出解决的对策探寻兰州市城市污水综 合治理的策略，减缓黄河兰州段的污染状况 关键词污水综合治理，实证分析策略 M P A 学位论文莋者陈郁兰州l l ，T a c t i c s 原创性声明 本人郑重声明本人所呈交的学位论文是在导师的指导下独立进行研 究所取得的成果。学位论文中凡引用他人巳经发表或未发表的成果、数据、 观点等均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外不包含任何其 他个人或集体已经发表或撰寫过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡 献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律责任由本人承担 论文作者簽名日期．矽垆矽 关于学位论文使用授权的声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州 大学本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保 存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版允许论文被查阅和 借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文本人離校后发 表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位 仍然为兰州大学 保密论文在解密后应遵守此规定。 論文作者签名导师签名避日期纠堕塑 M P A 学位论文作者陈郁兰州市污水综合治理研究以七里河安’j 污水处理J ‘为例 一、绪论 一 课题研究的背景 跨入2 1 世纪，我国在不断加快工业化、城市化、现代化水平的过程中也 面临着日趋严重的资源枯竭和环境污染问题。这一问题在城市建設和城市发展 中的一个突出表现就是城市污水处理率低，大量污水未经处理直接排入城市 水系及相关流域造成江河湖海水质恶化和地丅水污染，破坏生态环境因此， 如何加快城市污水治理步伐如何建立城市污水有序排放和集中处理的良性运 行机制，将直接关系到城市人居环境质量改善和经济社会的可持续发展这一 问题日益受到社会的广泛关注，成为各级政府的紧迫任务 2 1 世纪城市水资源国际学术研讨会宣布，中国年人均用水量仅为世界年人 均用水量的3 0 ％左右联合国据此把中国列为1 3 个最缺水的国家之一。世界 观察研究所董事长布朗说“许多国家都面临缺水问题但是经济迅速增长的 中国大陆缺水，有可能导致全世界粮食价格上涨“ 北京的地下水水位2 0 0 4 年 下降了2 ．5 米，自1 9 6 5 年以来北京的地下水水位已下降了大约5 9 米。根据 世行预测2 0 1 0 年中国城市用水的需求将在原来5 0 0 亿立方米的基础上增加到 8 0 0 亿立方米，笁业用水的需求也将由1 2 7 0 亿立方米增加到2 0 6 0 亿立方米 可见，城市污水综合治理工作已经向理论研究和理论指导提出了新的要求。 二 研究的意义与必要性 随着城市化进程的加快及城市水污染问题F 1 益受到重视的今天污水处理设 施的建设已经成为一个地区甚至一个城市不可或缺嘚基础设施。因此有关污水 处理厂的建设运行等相关领域的研究近年来逐渐成为管理领域的研究“热点”， 受到学术界和企业界的高度偅视相关研究有 1 B O T 模式在我国城市污水治 理中的应用。基础设施建设私有化的概念出现在1 8 世纪但真正意义的B O T 建设 一运营一转让 方式是在2 0 卋纪7 0 年代中国香港形成的，第一个以B O T 方式运作的 项目是香港特区的十字港隧道用B O T 方式组建小城镇污水处理厂可以解决目前 所面临的两个偅要难题一是建设资金问题，二是运行管理问题著重研究了B O T 模式在我国城市污水治理中的应用的可行性和B O T 模式在我国城市污水治理中的 應用所需要的相关配套措施。 2 污水治理建设项目项目管理方面的对策污水 处理厂的建设可划分为以下八个阶段立项、基础数据收集、初步设计、详细设 计、施工图设计、招标、施工建设、工程决算。要将这么大的工程项目建设好 M P A 学位论文作者陈郁 兰州I t 『污水综合治理“ f 究以七毕河安宁污水处理，为例 这涉及的不仅仅是技术层面，而且涉及管理、决策等多种层面著重研究了污水 治理建设项目投资存在嘚问题及对策和污水处理建设项目的管理创新做出了一 些思路初探。 目前关于城市污水综合治理的研究呈现以下趋势 1 降低污水处理厂成本 嘚可能性与措施 2 城市污水处理产业化发展。 3 城市污水处理厂的规划改 造问题包括城市污水处理厂布局规划问题、中小城市污水处理厂嘚设计运行问 题。 4 区域化治理的措施与对策 总之，对城市污水综合治理方面的研究还比较零散并在内容上集中于污水处 理技术的研究与應用缺乏深度与广度的扩展，尚未形成系统研究成果和跨学科 的研究创新在空间上，研究基本集中在沿海及南方发达省市和地区对汙染严 重的西部城市 例如兰州市 的污水综合治理方面的研究缺乏关注。 管理是完成一个事业的重要手段良好的管理是事业成功和发展的基石。 如何把现代管理的思想运用到城市污水综合治理上是我们值得探索的课题 三 课题研究的目的和方法 本课题研究的目的是，从分析蘭州市七里河安宁污水处理厂在建设运行过 程中存在的一系列问题入手例如选址不合理、观念落后、建设缓慢、管理混 乱、责任不清、建设运行不配套等等，在实证分析的基础上找出解决的对策， 探寻兰卅I 市城市污水综合治理的策略使兰州市污水综合治理更进一步发展， 减缓黄河兰州段的污染状况 课题研究在理论与实践相结合的基础上，对理论上紧密关联、实践中亟待 解决的两个关键问题重点进行叻探讨 第一，针对城市污水综合治理理论、城市污水处理业普遍存在的一些问题 及国内外城市污水处理厂可借鉴的建设管理模式进行深叺探究国外的城市污 水处理业，已经在投资体制、融资体制、规划、建设、技术开发、运营管理等 方面积累了大量先进的经验结合城市污水综合治理理论，对照我国城市污水 综合治理中存在的问题从宏观上认识我国城市污水综合治理方面的不足，这 将有利于深化认识、形成共识推动城市污水综合治理的改革发展。 第二分析兰州市七里河安宁污水处理厂在建设运行过程中存在的一系列 问题，在污水處理理论的指导下在污水厂实际的基础上，提出兰州市应该如 何推进城市污水综合治理改革研究认为，兰州市城市污水综合治理改革嘚目 标就是推进城市污水处理产业化 2 M P A 学位论文作者陈郁兰州市污水综合治理研究以七单j I l 『安宁污水处理J 。为例 四 文献资料综述 根据本课題研究的需要集中收集了以下两个方面的文献资料 一是污水处理行业的发展资料。主要有国家和省、市政府部门在城市污水 综合治理行業方面的相天政策文件和发展规划国内外城市污水综合治理行业 的调研和考察报告以及专题研究成果。 二是相关研究成果主要包括政府主管部门关于城市污水综合治理行业发 展的研究报告、国内一些高校和科研机构的调研咨询报告以及行业、部门、企 业的专家学者的相關论文等。本课题在充分吸收和借鉴的基础上力争在探寻 兰州市城市污水综合治理的策略方面，取得新的成果 M P A 学位论文作者陈部兰州市污水综合治理研究以七基河安宁污水处理，‘为例 城市污水处理概述 一 城市污水的概念和特征 1 、城市污水的概念 城市污水是指排入城市汙水管道中的牛活污水和城镇生活区的工业电镀废水排放标准 实际上是混合污水，因此城市污水的性质随各种污水的混合比例和工业电鍍废水排放标准中 污染物的特殊而有很大差异城市污水中生活污水的比例较大，因此具有生活 污水的一切特征；但在不同的城市因工業规模和性质不同，城市污水的性质 又不可避免的受工业电镀废水排放标准的影响 2 、城市污水中的主要污染物 城市污水中的主要污染物鈳分为三大类物理性污染、化学性污染和生物 性污染。 物理性污染可分为以下几个方面 1 热污染。污水的水温是污水水质的重要物理特征の一污水处理过程 中，水温过低 如低于5 “ C 或 高于4 0 ℃ 会影响污水的生物处理效果因 为温度过高的污水排入水体后，造成受纳水体的水温異常升高水中有毒物质 毒性加剧，溶解氧降低危害生物活性甚至导致死亡。温度较高的污水主要来 自热电厂及各种工艺冷却水 2 悬浮粅质污染。悬浮物是指水中含有的不溶性物质包括固体物质、 浮游生物及呈乳化状态的油类。它们主要来自生活污水、垃圾和采矿、建材、 食品、造纸等工业产生的污水或者是由于地面径流所引起的水土流失。悬浮 物质的存在造成水质浑浊、外观恶化改变水的颜色。 3 放射性污染污水中的放射性物质主要来自铀、镭等放射性金属的生 产和使用过程，如核试验、核电站以及医院的同位素实验室等放射性污染对 人体的影响可以长期蓄积，引起潜在效应诱发贫血、癌症等。 化学性污染可分为以下几个方面 1 无机无毒物污染。无机无毒物主要指无机酸、无机碱、一般无机盐以及 氮、磷等植物营养物质酸性、碱性污水主要来自化工、金属酸洗、电镀、制 碱、碱法造纸、化纖、制革、炼油等多种工业污水。酸碱污水排入水体后会改 变受纳水体的P H 值从而抑制或杀灭细菌或其他微生物的生长，影响污水处理 效果此外，酸碱污染物还能逐步的腐蚀管道和地下构筑物等设施一般无机 4 M P A 学位论文作者陈郁兰州市污水综合治理研究以七班河安宁污水處理J 一为例 盐类是由于酸性污水和碱性污水相互中和以及它们与地表物质之问相互反应产 生的。无机盐量的增多导致水中的溶剂性固体增加给工业用水和生活用水带 来许多不利因素。 2 无机有毒物污染无机化学毒物包括金属和非会属两类。金属毒物主要 为汞、铬、镉、铅、锌等重要的非金属毒物有砷、氰、亚硝酸根等。这些污 染物很难降解处理并且对人体有较大毒性及强烈的致癌作用。 3 有机无毒物污染 需氧有机物污染 有机无毒污染物主要包括生活污 水和某些工业污水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机物。这类有机物 是不稳萣的在有氧条件下，经好氧微生物作用进行转化消耗溶解氧，产生 C O 、H O 等稳定物质；无氧条件下，可在厌氧微生物作用下进行转化產生H O 、 C H 。、C O 等稳定物质同时放出硫化氢、硫醇等难闻气味。 4 有机有毒物污染污染水体中的有机有毒污染物质种类很多，这类污染 物多屬于人工合成的有机物质 如D D T 、六六六 、多环芳烃、芳香胺等污染物 这类污染物化学性质稳定，很难被微生物***并能以不同的方式和程度有害 于人类健康，是致癌、致突变物质 5 油类物质污染。有机油类污染物质包括“石油类”和“动植物油类’’两 项 生物性污染可汾为以下几个方面。 生物污染物主要是指电镀废水排放标准中的致病性微生物它包括致病细菌、病虫卵和 病毒。城市污水、垃圾淋溶水、医院污水中含有大量各种病原微生物 3 、城市污水处理的特征 城市污水集中处理就是按照城市发展规划，统一投资建漫城市污水收集、 處理和排放等设施对城市污水进行统一收集和处理，将污水中所含的污染物 质分离去除、回收利用或将其转化为无害物质使水得到净囮。 从污水处理的行业性质来分析它属于自然垄断行业。所谓自然垄断性 是指由于存在着资源稀缺性和规模经济效益、范围经济效益，使提供单一物品 和服务的企业或联合起来提供多数物品和服务的企业形成一家公司 垄断 或 极少数企业 寡头垄断 的概率很高我们把这种甴于技术理由或特别的经济 理由而成立的垄断或寡头垄断，称为“自然垄断“ 或“自然寡头垄断“ 自然 垄断行业通常具有这样一种生产技术特征面对一定规模的市场需求，与两家 或更多的企业相比某单个企业能够以更低的成本供应市场。现实中的自然垄 断行业以公用事業为主如供水、供电、煤气供应等，辅之以其他一些特殊产 业这些自然垄断行业的初始投资往往十分巨大，如果任由市场竞争机制发揮 M P A 学化论文作存陈郁兰州市污水综合治理研究以七攀河安宁污水处理J ‘为例 作用政府不加以适当规制，可能会产生不利于社会福利改进忣资源最优配置 的结果 自然垄断行业通常具有这样一种生产技术特征面对一定规模的市场需求， 与两家或更多的企业相比某单个企业能够以更低的成本供应市场。现实中的 自然垄断行业以公用事业为主如供水、供电、煤气供应等，辅之以其他一些 特殊产业这些自然壟断行业的初始投资往往十分巨大，如果任由市场竞争机 制发挥作用政府不加以适当规制，可能会产生不利于社会福利改进及资源最 优配置的结果常见的后果有两种一种结果是市场竞争无法实现优胜劣汰， 任何企业都达不到经济规模恶性竞争持续不断。另一种结果是市场竞争达到 了均衡某个企业独占市场份额，达到规模经济行业生产成本因此而大幅度 降低，但是无数其他企业被竞争淘汰 自然垄斷行业规制的合理性在于第一，自然垄断企业目标的双重性一 方面自然垄断行业多具有普遍服务性特征，决定了该类行业应将公益性目標摆 到一定的位置上；另一方面作为一个企业，它要追求利润追求经济效益。 如不进行适当规制垄断企业会倾向于制定垄断高价，掠夺消费者第二，信 息不对称广泛存在相对于垄断生产者，消费者处于明显的信息劣势地位第 三，市场经济秩序条件的缺失我们嘚市场秩序条件并不是令人十分满意的， 如不加以适当规制难免会出现垄断欺市、特权经商的现象。为了营造公平交 易的秩序规制是必要的。 二 城市污水处理行业的发展历程 1 、19 6 0 年前后 解放初期各个行业百废待兴，社会生产刚刚恢复污水污染程度很低， 由于农业灌溉缺水便用污水灌溉农田，并做为经验进行推广所以全国的污 水处理厂仅有近十座，处理工艺低处理规模小，处理技术和管理水平也處于 较落后的状态 2 、19 7 0 年以后的发展变化 随着社会生产的不断发展，人民生活水平不断提高城市污水的成分也发 生了变化，污染程度逐漸加大世界性的污染公害事件引起人们的关注和我国 政府的高度重视，随即建立了国家级环保组织高等学府也陆续开设环境工程 专业，国务院环保办投资在北京、天津等地兴建污水处理实试验厂国家和地 方也都开始筹建大型城市污水集中处理厂。天津市纪庄子污水处悝厂是我国第 一座大型城市污水集中处理厂投产运行后，处理效果良好出水水质达标， 6 M P A 学位论文作者陈郁兰州市污水综合治理研究以七犟河安宁污水处理f ’为例 使水环境得到改善得到全国和地方的赞扬。之后北京、上海、广东等十几 个省市根据各自的具体情况分别投资建设了不同规模的污水处理厂，使我国的 污水处理厂由十几座发展到几十座天津市纪庄子污水处理厂的设计、施工、 运行、管理等方面的成功经验，为我国大型城市污水集中处理厂的建设树立了 典范开创了我国8 0 年代污水处理事业大发展的局面。 3 、9 0 年代末取得的发展囷成就 由于得到了国家的重视所以在“七五”、“八五“ “九五“ 期问，建立 了大量科技攻关课题这些科技攻关课题使我国在很多方媔取得了可喜的科研 成果，例如污水处理的新技术方面、污泥处理的新技术方面、再生水回用的新 技术方面等某些项目甚至达到了国际先进水平。十一届三中全会以后随着 改革开放的不断深入，我国的污水处理事业也得到了快速的发展我国了引进 大量国外污水处理新技术、新工艺、新设备，活性污泥法、A B 法、A ／O 法、A ／A ／O 法、C A S S 法、S B R 法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等方法在污水处理厂 的建设中得到廣泛应用由一般污水处理工艺技术发展为深度工艺技术。我国 污水处理行业还引进了一些国外先进的、高效的污水处理专用设备如格柵机、 潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、 沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备。 另外甴于我国的建设资金有限，而建设大型城市污水处理厂的投资很大 为了加快我国城市污水处理厂的建设速度，我国引进了大量国外资金建设污水 处理厂利用国外贷款项目，～批大型的城市污水处理厂相继建成投产我国 污水处理事业不断壮大、污水处理技术不断发展、峩国政府对污水处理事业更 加重视，我国污水处理事业发展到一个崭新的阶段 7 M P A 学位论文作蕾陈郁兰州市污水综含治理研究以七啦河安宁汙水处理厂为例 三、城市污水综合治理的理论研究 一 城市污水处理厂的建设过程 污水处理厂的建设可划分为以下八个阶段立项、基础数据收集、初步设 计、详细设计、施工图设计、招标、施j 【建设、工程决算。 建设污水处理厂首先要委托有资质的环评构进行环境保护的环評报告书 的编制，编好后将环评报告书交由市级、省级或国家级环保部门进行审批， 合格后才能立项之后还要在再国土局进行土地的審批等。 需要收集的基础数据包括覆盖区域的污水量、污水组成、污水水质参数、 设计规模、水费、电费、药剂费、污泥运输费用、管理費及维修费、营业税及 其优惠政策、特许经营期等等 设计方面，首先要论证选择合适的污水处理方案在制定污水处理系统方 案时，确萣污水处理厂厂址是一个重要的环节它对周围环境卫生，处理厂的 基建投资及运转管理都有很大的影响，而且与城市的总体规划、城市和厂区 的污水管道的布置、城市地形、处理后污水重复利用的途径和出路都有密切关 系应通过技术经济分析而定。 污水处理厂的选址應综合考虑以下工程建设和运行管理方面的经济、技术 条件进行选定 1 符合城市总体规划和排水工程排水规划的要求； 2 厂址必须位于集中给沝水源下游并应设在城镇、工业园区及生活区的 下游和夏季主风向的下风向； 3 为了保证卫生要求，厂址应尽量远离城镇、工业园区和居囻点但也不 能太远，以免增加管道长度提高造价； 4 尽可能少占农田和不占良田；尽量利用坑塘洼地和江河滩地，若处理后 污水用于农業、渔业其位置要便于农田灌溉、鱼塘灌水和运输污泥 5 厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼处。靠近水体的处理厂要考虑不受 洪水威胁。厂址尽量选择在地质条件较好、地形不太复杂的地方以方便施工， 降低工程造价； 6 供水供电方便厂外交通方便，尽量靠近公路； 7 厂址选择要考虑远期发展的可能性有扩建的可能。 方案选定后结合方案进行污水处理厂的详细设计并设计施工图。设计主 体包括污水处悝厂总平面布置、道路设计、绿化、主要建构筑物设计、厂区 8 M P A 学位论文作者陈{ j l j兰州市污水综合治理研究以七单河安’i ‘污水处理J 为例 给排水设计、消防设计、管网设计、电力设计及自动化控制系统设计、通风设 计等。 全部完成后开工建设。 二 城市污水处理厂污水处理工藝选择时应考虑的因素 城市污水处理厂污水处理工艺选择时一般应考虑以下因素 1 电镀废水排放标准水质。生活污水水质通常比较稳定┅般的处理方法包括酸化、 好氧生物处理、消毒等。而工业电镀废水排放标准应根据具体的水质情况进行工艺流程的合 理选择特别需要指出的是，对于采用好氧生物处理工艺处理电镀废水排放标准来说要注 意电镀废水排放标准的可生化性，通常要求C O D ／B O D 0 ．3 ，如不能满足偠求可考虑进行厌 氧生物水解酸化，以提高电镀废水排放标准的可生化性或是考虑采用非生物处理的物理或 化学方法等。城市污水的性质比较复杂是生活污水、工业电镀废水排放标准和被污染的雨 水的集合，水质不稳定选择处理工艺时要充分考虑到各种污水的水量忣所占 比例、进水时段等因素，选择适合处理水质的处理工艺 2 污水处理程度。这是污水处理工艺流程选择的主要依据污水处理程 度原則上取决于污水的水质特征、处理后水的去向和污水所流入水体的自净能 力。但是目前污水处理程度的确定主要依从国家的有关法律制喥及技术政策 的要求。通常环境管理部门是根据污水综合排放标准及相关的行业排放标 准来控制污水的排放浓度一些经济发展水平较高嘚地区还规定了更为严格的 地方排放标准。因此无沦是何种要求处理的污水，也无论是采取何种处理工 艺及处理程度都应该以处理系統的出水能够达标为依据和前提，按照法律、 法规、政策的要求预防和治理水体环境污染 3 建设及运行费用。考虑建设与运行费用时应鉯处理水达到水质标准 为前提条件。在此前提下工程建设及运行费用低的工艺流程应得到重视。此 外减少占地面积也是降低建设费用嘚重要措施。 4 工程施工难易程度工程施工的难易程度也是选择工艺流程的影响因 素之一。如地下水位高地质条件差的地方，就不适宜選用深度大、施工难度 高的处理构筑物 5 当地的自然和社会条件。当地的地形、气候等自然条件也对电镀废水排放标准处理 流程的选择具囿一定影响如当地气候寒冷，则应采用在低温季节也能够正常 运行并保证水质达标的工艺。 当地的社会条件如原材料、水资源与电力供应等也是流程选择应当考虑的 因素 9 M P A 学位论文作嚣陈郁 兰州市污水综合治理研究以七里河安宁污水处理J ‘为例 6 污水的水量。除水质外汙水的水量也是影响因素之一。对于水量、 水质变化大的污水应首先考虑采用抗冲击负荷能力强的工艺，或考虑设立调 节池等缓冲设施鉯尽量减少不利影响 7 处理过程中是否产生新的矛盾。污水处理过程中应注意是否会造成二 次污染的问题例如处理的电镀废水排放标准Φ如含有大量的有机物质，在曝气过程中会有 废气排放对周围的大气环境造成影响；另外，污水厂产生的污泥也可能会造 成二次污染偠特别考虑污泥的处置问题。 总之污水处理流程的选择应综合考虑各种因素，进行多种方案的技术经 济比较才能得出结论 三 城市污水處理厂设计过程需要注意的问题 为使有限的投资取得好的效益，城市污水处理厂设计过程中需要注意以下 问题 1 、排水管网 1 排水体制 排水体淛是污水处理厂设计所面临的首要问题它不仅涉及工程投资、环 境保护、工程实施的难易程度，还直接影响污水处理厂的工艺选择我國的中 小城市在长期发展过程中，由于受投资因素的限制及发展模式的影响现状建 成区多为雨污合流制。合流制区域面积至少占建成区媔积的8 0 ％以上而且八 十年代以前的建成区，建筑密集各种地下管线拥挤，要改造为分流制需增 设一套污水管网系统，难度非常大結合近年国内城市污水处理厂建设的情况， 本人认为宜采用混合制的排水体制即城市新区及有条件改造的建成区采用分 流制，大部分现狀建成区采用截流式合流制不宜盲目追求分流制。 2 合流污水的溢流问题 传统排水观念认为合流管渠被暴雨释稀溢流，当径污比达到5 7 倍時 不会对水体造成危害，事实并非如此截流式合流制管网系统，应同时考虑暴 雨时合流污水溢流对水体环境的影响对于合流制管网系统设计，应注意以下 几个问题 ①截流倍数 根据受纳水体的环境容量及排水系统组成确定合理的截流倍数，减少合流 污水的溢流频率及溢流量一般截流干管取n o l - 2 ，支管系统适当高于干管的 截流倍数取n 。 卜3 ②雨水调蓄 1 0 M P A 学位论文作者陈佛兰州市污水综合治删研究以七攀} l J 『咹宁污水处理厂为例 结合城市水域水体环境规划及公园绿地建设，利用现有坑塘洼地在截流 干管附近修建调节池，以贮存调节溢流污水待暴雨过后再将溢流污水送至污 水处理厂进行处理。该工程措施可结合城市总体发展规划逐步实施 ③环境评价 进行项目的环境影响评價等前期研究工作时，计入雨季溢流的污染物量 修正污水处理厂的尾水排放标准。 ④分流制管网与排水系统的连接 对于混合制排水体制嘚管网系统分流制污水干管应在合流制截流干管的 最终溢流井下游接入，严禁先汇流再溢流 2 、污水处理厂设计规模 1 设计规模的确定 在實际工程中经常出现实际进厂水量水质偏离设计规模的现象。有一些工 程项目在初步设计阶段污水量以每平方公里O ．5 1 0 4 , - - - 0 ．8 1 0 4 3 m ／d 进行估 算，或鈈考虑现状管网的完善程度把设计年限的用水量乘以折减系数0 ．8 进 行估算，即做为污水处理厂的设计水量对于设计进水水质，仅简单類比其它 城市污水处理厂的数据前期工作薄弱，缺少基础研究是造成实际进厂水量 水质偏离设计规模的主要原因。 污水处理厂设计规模包含设计水量及设计进水水质浓度是污水处理厂工 艺选择及没计的基础数据，特别是污水处理厂有除磷脱氮要求时除需确定常 规污染物浓度外，还应确定营养物浓度、碱度等水质特性应当引起设计人员 的足够重视。 ①设计水量 污水处理厂的水量规模应根据城市历姩供水节水统计资料，以现状年的 用水量为基础以年增长率法预测污水处理厂收水范围内设计年限的需水量， 并实测市区主要排污口的沝量以实测污水折减系数确定其水量规模。对于截 流式合流制管网系统还应结合管网设计，计算雨季设计水量做为工艺选择 及各项構筑物计算依据。 ②设计进水水质 污水处理厂的设计迸水水质在市区选择几个有代表性的排污口，定期实 测其水质水量采用加权平均確定其现状水质浓度，以此为基础结合其它监 测资料并考虑一定余地，确定设计进水水质因不同城市产业结构的差异，切 忌简单类比 2 近期建设规模 M P A 学位论义作者陈郁兰州市污水综合治理研究以七罩河安宁污水处理J ‘为例 污水处理厂设计应进行近期及远期规模的研究，鉯合理确定工程分期以 远期规模做为污水处理厂选址的依据，其选址用地条件应满足远期处理用地的 需要以利于工程的扩建。对中小城市污水处理厂近期建设规模不宜过火。 原凶如下 ①中小城市污水管网普及率较低污水管网的改造耗时较长，至少3 5 年 ②中小城市基礎资料缺乏，存在诸多不确定因素如产业结构调整、某些 重点污染企业的周期性运行等，其水质水量较难准确预测如果近期建设规模 過大，污水处理厂长期达不到设计规模造成大量设备闲置，投资效益降低 3 、处理工艺 1 处理工艺类型及选择 随着环境及法规的压力，城市污水处理厂普遍采用二级生物处理工艺在 生物法中，有活性污泥法和生物膜法两大类活性污泥法因其处理效率高，在 城市污水处理廠得到广泛应用 活性污泥法有许多种型式，使用广泛的主要有以下三种类型传统活性污 泥法及其改进型A ／O 、A 2 ／O 、A B 工艺；氧化沟工艺；S B R 工藝 传统活性污泥及其改进型h ／O 、h 2 ／O 、A B 工艺，处理单元多操作管理复 杂，尤其是污泥厌氧消化工艺对管理水平要求较高。污泥厌氧消囮可回收一 部分能量根据我国污水处理的实践经验，污水处理厂设计规模达到2 0 1 0 4 m 3 ／d 以上才具有经济性。 中小城市污水处理厂设计规模┅般在1 0 1 0 4 m 3 ／d 以下，由于其技术力 量相对较弱采用氧化沟和S B R 工艺具有明显优势。其优点如下 ①、氧化沟法和S B R 法的抗冲击负荷能力强能够适應中小城市水质水量 变化大的特点。 ②、氧化沟和S B R 法通常不设初沉池和污泥消化系统，工艺流程简单 适合管理水平相对较低的中小城市。 ③、氧化沟和S B R 法的基建费用低 2 雨水冲击负荷与污泥流失 在排水管网为合流制的条件下，进入污水处理厂的污水流量雨天是晴天的 2 4 倍当出现雨水冲击负荷时，大量活性污泥从曝气池转移至二沉池并造 成污泥流失。在常规处理系统中通常设置超越管，在生物曝气池湔溢流或 分流部分冲击负荷至二沉池，通过停开曝气器让污泥在曝气池内沉淀防止污 泥流失。但上述方式都不能使有机物得到有效降解改进型O r b a l 氧化沟工艺 和S B R 工艺可解决上述问题。 1 2 M P A 学位论文作肯陈郁兰州I l f 污水综合治理研究以七擎河安宁污水处理J ‘为例 ①改进型O r a b l 氧化沟工藝 O r a b l 氧化沟由三条椭圆形同心沟渠组成污水由外沟依次进入中间沟及 内沟，各沟内的有机物浓度和溶解氧浓度均不相同在去除有机物的哃时，可 实现除磷脱氮的目的经改进的O r a b l 氧化沟设计为雨水分流的运行模式，当 雨水高峰流量发生时可将进水切换至中间沟道，而回流汙泥仍连续送往外沟 道使其在外沟道贮存并得到曝气，可有效地防止活性污泥的流失同时使有 机物得到降解。当雨水冲击负荷停止后系统切换至正常运行状态。 ②S B R 工艺 S B R 是一种间歇式的活性泥泥系统其基本特征是在一个反应池内完成污 水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续 进出水S B R 通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具 有很大的灵活性 S B R 池通常每个周期运行4 - 6 小时，当出现雨水高峰流量时S B R 系统就从 正常循环自动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期以适应来水量的變 化。S B R 系统通常能够承受3 - 5 倍旱流量的冲击负荷 4 、污水回用 我国属世界1 2 个贫水国家之一，人均水资源占有量仅2 4 0 0 m 3 尤其北方地区人 均水资源占有量仅2 0 0 4 0 0 m 3 ，水资源的紧缺状况在一定程度上限制了工农业生 产和城市的发展许多城市不得不到几十公罩以外开辟水源，其投资在1 0 0 0 元 ／m 3 以仩制水成本高达1 ．0 元／m 3 以上。相比之下城市污水处理厂二级处理 的尾水，是一种稳定的水资源经过处理后可做为工业冷却洗涤用水、市政杂 用水及城市河道湖面的景观用水，其投资约2 0 0 3 0 0 元／m 3 制水成本在0 ．3 0 元／左右。我国的天津、大连、太原、青岛、泰安等地污水回用嘚工程实践充 分证明了城市污水回用的经济性。 中小城市工业用水量约占总用水量的5 0 ％一7 0 ％以上其中冷却、洗涤等用 水量大但水质要求不高。在中小城市污水处理厂设计中应研究污水回用的可 能性，调查研究回用对象及水质要求并结合回用水水质要求进行污水处理笁 艺选择，进行厂区总平面布置时应考虑污水回用的处理用地。 四 国内外城市污水处理厂可借鉴的建设管理模式 B O T b u i l d o p e r a t e t r a n s f e r 即建设一经营一转让昰指政府通过契约 授予私营企业 包括外国企业 以一定期限的特许专营权，许可其融资建设和 经营特定的公用基础设施并准许其通过向用戶收取费用或出售产品以清偿贷 1 3 MP A 学位论文作者陈郁 兰州市污水综合治理研究以七单河安宁污水处理厂为例 款，回收投资并赚取利润；特许權期限届满时该基础设施无偿移交给政府。 B O T 是英文建设运营移交的缩写在国际融资领域B O T 不仅仅包 含了建设、运营和移交的过程，更主偠的是项目融资的一种方式具有有限追 索的特性。所谓项目融资是指以项目本身信用为基础的融资项目融资是与企 业融资相对应的。通过项目融资方式融资时银行只能依靠项目资产或项目的 收入回收贷款本金和利息。在这种融资方式中银行承担的风险较企业融资大 嘚多，如果项目失败了银行可能无法收回贷款本息冈此项目结果往往比较复 杂。为了实现这种复杂的结构需要做大量前期工作，前期費用较高上述所 说的只能依靠项目资产或项目收入回收本金和利息就是无追索权的概念。在实 际B O T 项目运作过程中政府或项目公司的股東都或多或少地为项目提供一定 程度的支持，银行对政府或项目公司股东的追索只限于这种支持的程度而不 能无限的追索，因此项目融資经常是有限追索权的融资由于B O T 项目具有有 限追索的特性，B O T 项目的债务不计入项目公司股东的资产负债表这样项目 公司股东可以为更哆项目筹集建设资金，所以受到了股本投标人的欢迎而被广 泛应用 用B O T 方式组建城镇污水处理厂可以解决目前所面临的两个重要难题一 是建设资金问题，二是运行管理问题由于B O T 方式是专营公司出资建设污水 厂，这样从根本上解决了建设资金问题；专营公司从自身利益出发必然使所 建的污水处理厂处于良好的运行状态，这也解决了运行管理问题好处有 ①引入企业平等竞争机制，有利于公用事业的运营实現企业化、科学化 促进水处理技术及管理水平的提高。 ②打破公用事业设施服务收费的福利化倾向积极引入商品价格机制，实 现公用設施投资回收、运营成本收益的良性循环 ③B O T 项目立项后，专营公司会立即着手设计、施工等一系列工作其设 计质量高、建设周期短。 ④此种建设方式以国内或当地私营企业、个人投资为主因此避免了引进 外资而使我国外汇流失的问题。 当然B O T 项目是由私营企业投资经營的，必然会带来一些负面效应其 表现为 ①专营公司用于项目前期谈判等非经营性费用还是相当惊人的，这有可能 影响到私人企业投资嘚积极性 ②私营投资者总是期望获得较高的利润，这样有可能加重当地企业和小城 镇居民的负担 ③若项目前期工作 如投标、商务、技術谈判等 阶段过长，政府可能会失 1 4 M P A 学位论文作者陈郁兰州市污水综合治理研究以七单i Ⅱ安宁污水处胖J ‘为例 去对此阶段的控制整体上会延误工程的开工时间。 近些年来国际上流行的B O T 方式已在发展中国家有诸多成功的实例，但 也有失败的例证一般认为，一个B O T 项目能否最後取得成功主要取决于投 资方的获利目标和当地政府制定的收费政策以及专营公司承担风险的能力。因 此针对我国城镇污水处理厂的特点，引用B O T 方式组建必须注意克服前期 工作中的一些弊端。 M P A 学位论文作者陈部兰州市污水综合治理研究以七掣河安宁污水处理J ‘为例 四、针对兰州市七里河安宁污水处理厂进行实证研究 一 兰州市七里河安宁污水处理厂现状介绍 兰卅I 市七罩河安宁污水处理厂坐落于兰州市安寧区北滨河路4 1 l 号中心 经度1 0 3 04 4 ’3 5 “ ，中心纬度3 6 00 5 ’1 5 Ⅳ是兰州市政府利用日元贷款改 善黄河兰州段水体环境质量的重点】程。该工程2 0 0 1 年9 月开工2 0 0 6 年1 2 月竣工，2 0 0 7 年9 月投入试运行总投资4 0 5 3 6 万元人民币，其中同元贷款1 4 ．2 7 亿同元日处理能力2 0 万立方米，服务面积包括七里河、安宁两区达4 2 平方 公里流域内人口4 8 ．9 万人。 1 、主要流程 1 污水处理流程 城市污水提升泵站细格栅沉砂池曝气池终沉池 加氯接触池出水 2 污泥处理流程 剩余污苨浓缩污泥污泥消化污泥脱水卫生填埋 沼气脱硫储气柜发电机、锅炉或火炬 2 、污水处理厂现状 目前该厂同均收集污水量只有9 万m 3 左右污水處理系统只运行一组 共 两组 ，污泥产生量每日仅2 0 - 2 5m 3 加氯消毒、中水回用及消化系统均未启用， 因沉砂池后闸板阀门密封橡胶破损少量未經处理污水经超越口直接外排。该 厂管理部门正由试运行小组向城投公司移交 3 、主要工艺 该厂污水处理工艺采用生物循环曝气活性污泥A 2 0 笁艺，流程如下 回流污泥 厂] 提升泵细格栅、沉砂池曝气池终沉池接触池出水 1 L 剩余污泥脱水外排 1 6 M P A 学位论文作者陈郁兰州市污水综合治理研究以七里河安宁污水处理厂为例 4 、污水处理厂主要构筑物设置及设施 七里河安宁污水处理厂主要由办公区、污水处理区和泥区三部分组成。办 公区由化验室、中控室及办公室组成污水处理区主要由提升泵房、细格栅和 沉砂池、污水设施问、曝气池、终沉池、污泥回流泵房、中水回用I 、H j 组成。泥 区由污泥设施间、卵形消化槽、沼气设施间及锅炉房组成主要使用设施有 1 提升泵房七里河区设有三级泵房，均在廠外一级泵房小西湖泵站， 二级泵房吴家园泵站三级泵房雁伏滩泵站。安宁区设有和平滩泵站在厂区 内。其主要设施如表1 表l 泵房土偠设施 格栅除污栅渣压榨机 泵站名排污泵规格台数备注 污水设施间 污水设施间分鼓风系统和加氯消毒系统主要设施如表2 表2 污水间主要没施 系统名称设施名称设备规格及台数备注 离心式鼓风机 Q 置 1 5 7 M P A 学位论文作者陈部兰州市污水综合治理研究以七啦河安’；。污水处理} ‘为例 3 曝氣池 共设有4 座2 座为一组，可处理水量1 0 万m 3 ／同主要设施配有4 台最 大充氧能力2 4 5 k g ／h ，N I1 5 k w 表曝机及水上、水下推进器和曝气成套装置 4 终沉池 共設有8 座，每4 座为一组与曝气池配套使用，每座配有1 台中心驱动 刮吸泥机和一组浮渣挡板和出水堰板 5 污泥回流泵房 设有2 座，分别与每组曝气池和终沉池配套使用主要设施如表3 表3 污泥同流泵 设施名称 规格台数备注 潜水排污泵 Q 13 0 0 m 3 ／hN 5 5 k w 8 同流 1 ．3 9 m 3 ／h2 7 锅炉房 该厂锅炉房建有3 台2 吨天然气锅爐，用于厂区冬季采暖 5 、污水处理厂管网设置 七罩河安宁污水处理厂接纳两区污水。七里河区污水全部由三级泵站雁伏 滩泵房通过横穿河底的两根顶管工艺管道进入厂区安宁区污水汇总后由和平 滩泵站提升进厂。 M P A 学位论文作肯陈郁兰州f f J ．污水综合治理研究以七单} I l 『安宁汙水处理J ‘为例 6 、执行标准 出水标准执行G B l 8 9 1 8 2 0 0 2 城镇污水处理厂污染物排放标准一级排 计使提升泵与流量计日均水量最大相差1 5 7 3 2 吨；污泥产生量按剩余污泥泵 计算比实际产生量每月相差4 6 5 0 吨。 2 、沉砂池后端阀门关闭不严致使未经处理的污水由溢流口直接外排。 3 、仪表校准因条件制約各类仪器仪表的核对不规范致使数据不能准确 反映实际情况。该厂装有两套在线监测系统一套为建厂原配美国产哈西在线 监测仪，進口有N H 广- N 监测仪、P 监测仪、B O D C O D 监测仪、S S 监测仪出口 有水温水位监测仪、C O D B O D 监测仪、S S 监测仪、N H 3 - - N 监测仪，与本厂中控 室联通一套为市环保局于2 0 0 8 姩1 0 月初***的进、出口C O D 监测仪和N H 。 _ N 监测仪各一台与市监理所监控中心平台联通。 经核实原配在线监测仪除出水P 监测仪正常外，其他设備均因缺液或中 控室C P U 模块出现故障数据在一时问段保持不变或无数值。 4 、本厂自测数据的问题该厂化验室除节假日外每周卜4 ，对全厂沝质进 行监测化验水温、P H 、S S 、C O D 、N H ，_ N 每同一次B O D 一周两次，T P 、D O 、 T N 每周一次监测方法为水温、D 0 用仪器直接测试；S S 用重量法；C O D 用哈西 产消解劑消解后，用比色法监测；B O D 用哈西产营养液和配套仪器及五日恒温 和稀释接种法各测一次N H 。刈用纳氏试剂光度法监测；T P 、T N 用哈西成套试 劑和仪器监测只有水温、P H 、N H 厂N 为国标规定监测方法。该厂污水主要控 制指标C O D 因监测方法非国标规定其进口均值远高于兰州市环境监测站采用 G B l l 9 1 4 8 9 规定重铬酸钾法所测数据，而出口均值又比兰州市环境监测站所 测数据低根据2 0 0 9 年该厂测得出口D O 均值分别为一月7 ．0 0m g ／1 ，二月6 ．8 4 m g ／1 彡月7 ．3 3m g ／1 。可推断处理过程存在明显过氧化污泥老化问题。而 该厂曝气系统只运行一台变频风机风量为Q 5 0 5 0m 3 ／h 处理每天约9 万m 3 水量 5 、中控室存在问题。根据环境保护部办公厅环办 2 0 0 8 9 0 号关于加 强城镇污水处理减排核查核算工作的通知要求2 0 0 9 年2 月底前设计日处理能 力大于2 万吨的城镇污沝处理厂都必须***完成中控系统实时监控进出

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