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现代 XX 生态 工程 水处理专题初步设计 （评审稿） 2017 年 12 月 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 I 目 录 1 概述 . 1 1.1 项目概况 . 1 1.2 设 计依据 . 1 1.3 水生态治理的目的和目标 . 3 2 污染物来源及规模论证 . 5 2.1 循环水处理土地处理系统 . 5 2.2 再生水处理土地处理系统 . 14 3 土地处理系统进出水水质论证 . 18 3.1 循环水水质控制目标 . 18 3.2 再生水水质控制目标 . 18 4 工艺流程及水质可达性分析 . 19 4.1 工艺流程设计 . 19 4.2 流程说明 . 19 4.3 水质可达性分析 . 21 5 人工土地处理系统工程设计 . 26 5.1 工艺设计 . 26 5.2 水力高程设计 . 30 5.3 总平面设计 . 35 5.4 水闸及泵站设计 . 37 6 应在保证使用的前提下，以“先进性、安全实 用性、经济合理性”为原则，合理选择电气设备和控制方式，提高 能源利用率和综合效益。运行管理 . 52 6 运行管理 . 53 6.1 运行管理 . 53 6.2 植物的管理 . 54 6.3 沉积物 . 54 6.4 加强抗旱措施 . 55 6.5 土地处理系统正常运行寿命 . 55 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 II 7 投资估算及运行成本 . 56 7.1 投资估算 . 56 7.2 运营成本 . 58 8 工程效益 . 61 8.1 社会效益 . 61 8.2 经济效益 . 61 8.3 生态效益 . 61 9 结论和建议 . 62 9.1 结论 . 62 9.2 建议 . 63 10 附件 . 64 X 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 1 1 概 述 1.1 项目概况 项目名称： xx 现代 XX 生态工程； 项目 建设规模： 循环水处理土地处理系统 规模 为 20.0104m3/d， 再生水处理土地处 理系统 规模 为 3.0104m3/d；其中一期工程循环水处理土地处理系统 规模 为 8.0104m3/d， 再生水处理土地处理系统 规模 为 3.0104m3/d 项目 建设地点： xxss 东部新区 ； 项目性质：新建 项目业主： xx 经济发展有限公司 1.2 设计依据 1.2.1 资料来源 （ 1） xxss东部新区分区规划环境影响报告书； （ 2） xxss市区东部组团排水专项规划（ 20112020）； （ 3） xxss市区东部组团中水利用工程专项规划（ 20112020）； （ 4） xxssff市区东部组团排涝规划及批复； （ 5） xxss东部新区启动区市政基础设施工程详细规划； （ 6） xxss东部组团蓝月亮水系水工程深化研究； （ 7）其他相关规划资料； （ 8） xx现代 XX生态工程（设计）招 标文件； X 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 2 1.2.2 规范 和 标准 （ 1） 污水综合排放标准（ GB 8978 1996） （ 2） 地表水环境质量标准（ GB 3838 2002） （ 3） 泵站设计规范（ GB 50265 2010） （ 4） 混凝土结构设计规范（ GB 50010 2010） （ 5） 建筑设计防火规范（ GB 50016 2006） （ 6） 建筑结构荷载规范（ GB 50009 2001） （ 2006版） （ 7） 建筑地基基础设计规范（ GB 50007 2002） （ 8） 建筑抗震设计规范（ GB 50011 2010） （ 9） 给水排水工程构筑物结构设计规范 （ GB 50069 2002） （ 10） 给水排水工程管道结构设计规范（ GB 50332 2002） （ 11） 构筑物抗震设计规范（ GB 50191 93） （ 12） 建筑地基处理技术规范（ JGJ 79 2002） （ 13） 供配电系统设计规范（ GB 50052 2009） （ 14） 10 kV及以下变电所设计规范（ GB 50053 94） （ 15） 低压配电设计规范（ GB 50054 2011） （ 16） 建筑物防雷设计规范（ GB50057 2010） 1.2.3 设计 原则 (1) 生态学原则：植物生态学、鸟类生态学。 (2) 因地制宜原则：尊重场地现状，根据现状塑造地形、恢复植被、营造各类不同的土地处理系统。 (3) 综合治理原则：将水体净化处理、各类型土地处理系统营造、栖息地恢复、X 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 3 植被恢复、环境教育中心和相关游客活动空间的创造等各个不同的内容综合考虑、统一布局。 1.2.4 设计 范围 项目位于 xxss东部新区，具体为星星大道以西，现代大道以南，十条河以东，也弄南路以北， 面积约 92公顷。现代 XX生态工程主要包括土地处理系统、蓝月亮生态修复、配套泵站、水闸工程等设计内容。 1.2.5 设计前提条件 本项目为北部现代 XX生态工程范围内土地处理系统水处理，包括蓝月亮水系循环水处理、海江污水厂一级 A中水处理、河道补水处理。 （ 1） 海江污水厂尾水水质条件 海江污水厂目前正在改造升级，污水排放水质将由现在的一级 B标准提升至一级 A标准，再生水土地处理系统进水水质按一级 A考虑。 （ 2） 循环水水质条件 循环水进水盐度 3 ， 循环水初始进水利用雨水和十条河、短浦的水。 进水水质按 地表水劣 V类考虑 。 （ 3） 河道补水进水条件 目前长江浦还未建成，可从短浦经九条河引水进入人工土地处理系统处理后排入蓝月亮水系，河道补水进水水质按地表水 劣 V类考虑 。 1.3 水生态治理的目的和目标 蓝月亮水系位于 xx集聚区东部新区的核心区，其中蓝月亮、蓝月亮绿岛为集聚区中轴线核心位置，承载着生态休闲、运动活力、购物娱乐等多项功能。同时，循环水经现代 XX生态土地处理系统处理后的水用于现代有机生态也弄，其水质比一般也弄用水水质要求略高，因此对蓝月亮水系的水质控制要求为一般景观要求水域和现代有 机生态也弄用水，即水质指标介于地表水环境质量标准的 IV类。 X 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 4 东部新区核心区位于 ff市下游出海口，周边河道水环境质量较差，水质不能满足核心区的功能定位要求。根据 xxss东部组团蓝月亮水系水工程深化研究，将蓝月亮水系建成一个独立封闭的水系，因封闭水系循环不畅，加上外来污染，长期积累水质会逐步恶化，从而影响核心区的水生态环境。 本工程建设的目标是对海江污水处理厂再生水和蓝月亮水系进行水生态治理，使蓝月亮水系的水质达到并维持在 地表水 IV类 ，以此来达到沟通现代也弄、生物群落、自然与人类和谐相处的目的。 表 1-1 蓝月亮水系水质控制指标 项目 CODCr BOD5 TN TP 标准值 30 6 1.5 0.3 X 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 5 2 污染物来源及规模论证 2.1 循环水处理土地处理系统 2.1.1 污染物来源分析 蓝月亮水系在常规情况下为独立封闭的水系，仅在极端天气情况下才参与排洪。蓝月亮水系及水系内陆地的总面积为 30.7平方公里，蓝月亮水系面积为 3.9平方公里，启动区的总面积为 16平方公里。蓝月亮水系污染物来源主要有三类：点源、面源、内源。 点源污染主要指 水系 的补水水源 。补水 经蒸发后 其内的污染物物质如氮、磷等 营养元素并未随着水蒸气脱离湖体，而是留在 了湖 水 中，成为 水系 的点源污染物。 面源污染主要指大气降尘、湖体周围沿草坡护岸引入的雨水等。这些降尘 与径流绿化水进入水 体，会使得水体的能见度降低、 COD等污染物浓度指标上升。 内源污染产生的原因有： a、 湖体流动场的设计不合理，导致局部有死角，或湖水因风力等自然原因流动不畅。 b、 湖中生物操纵系统设计不合理或管理不到位：如水生植物、鱼类等种类与数量不合理控制，造成水中生物链的不完整，破坏水生态系统。 c、长期造成的湖底泥沙淤积。 因此，对 湖水 的水质保持方案必须从系统工程的角度出发，对点源、面源和内源等进行污染 物输入与输出总量进行控制。 （ 1）点源 蓝月亮水系控制范围为东部新区核心区，范围内无工业企业排放污水，水系来源包括海江污水处理厂再生水、河水。 a、海江污水处理厂排放的污水 从海江污水处理厂补给的污水，水质要求处理达到城镇污水处理厂污染物排放标X 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 6 准一级 A标准后，进入现代也弄土地处理系统达到地表水 类 水标准后，再接至蓝月亮水系进行补水。 b、河水 根据提供的历时两年的水质检测结果，汛期河道水质仍为地表水劣类标准。目前ff市正在进行河道水污染整治工程，整治完成后河道水质将分别提升至 IV或 V类，设计河水进入核 心区的进水水质如表 2-1，若以后不采用海江污水处理厂再生水补水时，可采用河道补水，补水量按 3万 m3/d考虑 。 设计河水进入核心区的进水水质如表 2-1，污染物数量如表 2-2所示。 表 2-1 河道水质 指标 (mg/L) CODcr BOD5 悬浮物 氨氮 总磷 总氮 设计进水水质 50 10 10 5(8) 0.5 3 地表水 类 水体 30 6 1.5 0.3 1.5 地表水 类 水体 40 10 2.0 0.4 2.0 表 2-2 河水污染物计量表 补水量 /万 m3 点源污染物的过量输入量（吨） COD 输入量 TN 输入量 全年 1095 438 21.9 （ 2）面源 面源污染有大气降尘、地表径流和生活污水泄漏。 a、大气降尘 大气降尘、刮风时的灰尘不能迅速的排出水体，沉积而导致的有机污染化学反应。这些大气 降尘落入水体，会使得水体的能见度降低、污染物浓度指标上升。 本 规划区 位于 ff 东部沿海地块， 属亚热带季风气候区 。由于沿海城市受海洋季风影响，空气质量比较好，参照我国同类沿海城市 数据， 大气降尘产生的总氮和 COD 污染物的量可忽略不计。 b、地面径流入湖的污染物 随着雨水地表径流冲入湖中的植物、落叶等在水中腐败分解，消耗水中的溶解氧，X 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 7 导致水体缺氧。夏季高温季节更加剧了湖体底部的缺氧程度，湖底的有机污染物厌氧发酵产生甲烷、硫化氢等气体，出现恶臭。 来自湖体四周绿地的土壤和草木肥料的氮、磷等营养元素，会在绿化、施肥或降雨过程中，大量入湖，导致湖水呈富营养化状态，表现为湖水发绿、甚至藻类爆发。由于目前无 ff 雨水水质数据，按与启动区类似沿海城市的雨水 径流 计，其 主要污染物浓度 如下表 2-3、表 2-4。 表 2-3 不同汇水面雨水径流主要污染物浓度变化统计表 项目 污染项目 天然雨水 屋面雨水 道路雨水 管道雨水 初期 后期 初期 后期 初期 后期 COD （ mgL） 2.396 78764 4100 30263 458 29240 445 SS （ mgL） 480 46386 479 40589 594 621578 4104 TN （ mgL） 0.86.5 1.412 0.053 0.4511 0.051.3 0.569.5 0.052.8 TP （ mgL） 0.050.3 0.080.7 0.020.1 0.090.6 0.020.1 0.122.9 0.010.2 表 2-4 与启动区类似沿海城市的雨水 径流主要污染物浓度 表 污染项目 初期 （ 5%）雨水浓度 后 期 （ 95%）雨水浓度 COD（ mgL） 120 30 TN（ mgL） 8 1.5 TP（ mgL） 0.6 0.3 根据表 2-3、表 2-4 可计得启动区地表径流的污染物输入量表 2-5 所示： 表 2-5 启动区地表径流的污染物输入量表 月份 月降雨量 /mm 雨水汇集量 /m3 地表径流的污染物输入量（吨） COD 输入量 TN 输入 量 1 54.6 393120 13.56 0.72 2 80.2 577440 19.92 1.05 3 127 914400 31.55 1.67 4 105.2 757440 26.13 1.38 5 150.3 1082160 37.33 1.97 6 201.2 1448640 49.98 2.64 7 186.2 1340640 46.25 2.45 8 208.6 1501920 51.82 2.74 9 177.2 1275840 44.02 2.33 X 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 8 月份 月降雨量 /mm 雨水汇集量 /m3 地表径流的污染物输入量（吨） COD 输入量 TN 输入 量 10 72.14 519408 17.92 0.95 11 112.6 810720 27.97 1.48 12 85.8 617760 21.31 1.13 合计 1561.04 11239488 387.76 20.51 月降水量根据业主所提供的 2009 2013 年海江气象站月降水量，取各月份 5年的平均值作为当月的计算依据。 c、启动区生活污水泄漏量 根据 xxss 市区东部组团排水专项规划（ 20112020）中污水管网收集率取 90%； xxss 东部组团蓝月亮水系水工程深化研究中污水管网收集率取 100%。 东部新区近期（启动区，至 2015 年）规划人口 12 万人，远期（至 2020 年） 25 万人，根据 xxss 市区东部组团排水工程专项规划（ 2011-2020）及 xxss 东部新区分区规划环境影响评价可知该区产生的生活污水主要污染物的量如下表 2-6。 表 2-6 东部新区生活污水污染物产生量 项目 废水量 （万 m3/a） CODCr 产生浓度（ mg/L） CODCr 产生量（ t/a） TN 产生 浓度（ mg/L） TN 产生量（ t/a） 近期 558.45 250 1396.13 40 223.38 远期 1164.35 2910.88 465.74 由于实际建设过程中污水收集很难做到 100%，以及污水管道及检查井有一定的渗漏，部分生活污水可由地表径流或地下径流进入蓝月亮水系，污水中的 COD 和 TN 可以水体造成污染。根据相关资料和经验，污水渗漏率取 5%，则进入蓝月亮水系的污染物的量见表 2-7。 表 2-7 点源污染物产生量 项目 CODCr 年产生量（ t/a） CODCr 月均 产生量（ t/m） TN 年产生量（ t/a） TN 月均产生量（ t/m） 近期 69.81 5.82 11.17 0.93 X 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 9 远期 145.54 12.13 23.29 1.94 （ 3）内污染源 湖体的底部生物代谢呼吸将消耗深水层中的氧气，并释放出氮、磷等营养物质，从而形成湖泊的内源污染。 内源污染物的形成，与景观湖的周边的环境条件、温度、溶解氧、有效水深、流动场设计等息息相关，在充分考虑到整个湖体的复氧措施、生态系统的合理建设、流动场设计时，内源污染物的输入量可忽略不计。重点水域的 内源污染物治理需结合重点功能区的划分选择合理的处理设施。根据污染物来源及产生量分析计算，蓝月亮水系近期污染物输入总量见表 2-8。 表 2-8 近期污染物输入总量 月份 地表径 流污染物 输入量（吨） 生活污水 未被流 污染物输入量（吨） 总污染物 输入量（吨） 日 平均 污染物量（ kg） COD 量 TN 量 COD 量 TN 量 COD 量 TN 量 COD 量 TN 量 1 13.56 0.72 5.82 0.93 19.38 1.65 625 53 2 19.92 1.05 5.82 0.93 25.74 1.98 919 71 3 31.55 1.67 5.82 0.93 37.37 2.60 1205 84 4 26.13 1.38 5.82 0.93 31.95 2.31 1065 77 5 37.33 1.97 5.82 0.93 43.15 2.90 1392 94 6 49.98 2.64 5.82 0.93 55.80 3.57 1860 119 7 46.25 2.45 5.82 0.93 52.07 3.38 1680 109 8 51.82 2.74 5.82 0.93 57.64 3.67 1859 118 9 44.02 2.33 5.82 0.93 49.84 3.26 1661 109 10 17.92 0.95 5.82 0.93 23.74 1.88 766 61 11 27.97 1.48 5.82 0.93 33.79 2.41 1126 80 12 21.31 1.13 5.82 0.93 27.13 2.06 875 66 合计 387.76 20.51 69.84 11.16 457.60 31.67 X 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 10 2.1.2 水处理规模分析 根据表 2-8 可知， 6 月、 8 月污染物输入量较大，日均需降解 COD 量为 1860kg，日均需降解 TN 量为 119kg。 表 2-9 降解 COD 指标对土地处理系统的面积要求 土地处理系统 降解量 COD 负荷（ kg/ha.d） COD 降解量（ kg/d） 所需土地处理系统 面积（ ha） 高效土地处理系统 200 1860 9.3 表 2-10 降解 TN 指标对土地处理系统的面积要求 土地处理系统 降解量 TN 负荷（ kg/ha.d） TN 降解量（ kg/d） 所需土地处理系统 面积（ ha） 高效土地处理系统 15 119 7.9 处理蓝月亮全水系的水质需要高效土地处理系统面积为 7.99.3ha，即 7.99.3 万m2。综合以上两个污染物指标的降解所需高效土地处理系统面积，最终确定本项目的高效土地处理系统面积为 8 万 m2。 对于景观水和现代也弄用水的污染物降解，国内土地处理系统的总水力负荷一般取0.25 0.5 m3/m2.d，本项目循环水处理高效土地处理系统的水力负荷为 1.0m3/m2.d，可推算土地处理系统日处理量为 8 万 m3/d。 蓝月亮全水系的总库容量为 1200 万 m3，启动区建成期若日处理量按 8 万 m3 计，则循环周期为 150 天。 2.1.3 补水水量分析 根据 xx 集聚区东部组团蓝月亮水系水工程深化研究（华北院）可知，蓝月亮水系需要补水主要有以下几个方面原因，一是蓝月亮水系蒸发损失，二是蓝月亮水系渗漏损失，三是集聚区内绿化浇洒从 蓝月亮水系取水造成水的损失，四是蓝月亮水系压盐需要的水量。而补水来源主要有降水和海江污水厂再生水两个来源。由于蓝月亮水系形成期已考虑脱盐，所以本水量核算不包括压盐水量。 X 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 11 （ 1） 水量计算依据 1）计算公式 输入水量 = W1+ W2 W1地表径流的水量， m3/年； W2需补入的水量， m3/年。 输出水量 = W3+ W4+ W5 W3全年湖体蒸发量， m3/年； W4全年绿化与道路浇洒用水量， m3/年； W5全年渗漏水量， m3/年。 水量要达 到 平 衡 ， 输 入 水 量 要 等 于 输 出 水 量 。 所 以 ， 需 补 入 的 水 量W2=W3+W4+W5-W1 2） 基本数据 蓝月亮 水系面积及雨水地表径流面积见表 2-11 所示。 表 2-11 蓝月亮 水系面积及雨水地表径流面积 序号 类型 远期 1 水系面积 /万 m2 河道 210 2 蓝月亮 180 3 总水系 390 4 雨水地表径流面积 /万 m2 建筑用地 1180 5 道路 400 6 绿地 900 7 合计 2870 建筑用地绿化率按 20%，道路用地绿化率按 30%，绿地内灌溉率按 60%计，则绿化、道路浇洒面积见表。 表 2-12 绿化 、道路浇洒 面积汇总 表 地块类型 不同地块的浇洒面积 /万 m2 建筑用地 240 道路 120 绿地 540 X 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 12 合计 900 3） 蓝月亮水系蒸发量计算 月蒸发量根据业主所提供的 2009 2013 年海江气象站月蒸发量，取各月份 5 年的平均值作为当月的计算依据， 详见表 2-13。 表 2-13 蓝月亮水系蒸发损失量 月份 月蒸发量 /mm 月蒸发损失 /m3 日均蒸发损失 /m3 1 74.0 288600 9310 2 56.2 219180 7828 3 81.0 315900 10190 4 87.8 342420 11414 5 92.6 361140 11650 6 77.7 303030 10101 7 135.5 528450 17047 8 138.8 541320 17462 9 117.3 457470 15249 10 111.6 435240 14040 11 78.6 306540 10218 12 78.7 306930 9901 合计 4406220 4） 蓝月亮水系渗漏损失量计算 采用不同防渗措施后湖底下渗的水量相差非常大，因此 做好湖底防渗措施，减少湖水的下渗量就显得尤为重要。 本工程采用天然的湖体自然防渗，渗漏量较小，忽略不计。 须根据地勘报告、湖体渗漏评价报告，确定渗漏量。 常规生态防渗人工湖防渗的渗漏系数可达到 2 10-6cm/s （ 1.7mm/d）。 河道水系（ 210 万 m2）全年渗漏损失约 130 万 m3。 蓝月亮水系（ 180 万 m2）全年渗漏损失约 110 万 m3。 聚集区内蓝月亮水系（ 390 万 m2）全年渗漏损失约 240 万 m3。 5） 绿化及道路浇洒取水量计算 根据 室外给水设计规范 ，绿化、道路浇洒用水定额按 2.0L/m2d。结合 表 2-12以及 各月 绿化 、 浇洒道路用水天数， 可算出 绿化及道路浇洒用水量， 详见 表 2-14. 表 2-14 绿化及 道路浇洒用 水量 X 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 13 月份 绿化天数 /d 远期水量 /m3 1 5 90000 2 10 180000 3 20 360000 4 30 540000 5 30 540000 6 20 360000 7 20 360000 8 20 360000 9 20 360000 10 10 180000 11 10 180000 12 5 90000 合计 200 3600000 6） 蓝月亮降水补给 量计算 月降水量根据业主所提供的 2009 2013 年海江气象站月降水量，取各月份 5 年的平均值作为当月的计算依据， 汇总如表 2-15 所示 。 表 2-15 蓝月亮水系月降水量 月份 月降水量 /mm 月 降水量 /m3 日 降水量 /m3 1 54.6 212940 6869 2 80.2 312780 11171 3 127.0 495300 15977 4 105.2 410280 13676 5 150.3 586170 18909 6 201.2 784680 26156 7 186.2 726180 23425 8 208.6 813540 26243 9 177.2 691080 23036 10 72.14 281346 9076 11 112.6 439140 14638 12 85.8 334620 10794 合计 6088056 （ 6） 计算 结果 需补入 的水量按最不利条件计算， 此时 ， 月蒸发量 W3=541320m3， 绿化 用水量 最大值 W4=360000m3 ，渗漏量 W5=200000m3 ， 地 表 径 流 量 W1=212940m3 ，由X 现代 XX 生态工程 水处理专题 可行性研究报告 14 W2=W3+W4+W5-W1得 W2=888380 m3，一年 按 365 天 计， 一年 12 个月 ，将 W2 换算成 日均水量，则为 29207 m3/d，所以补水水量 取 3 万 m3/d。 2.2 再生水处理土地处理系统 2.2.1 污染物来源分析 目前可利用的补水水来源有： 1 海江污水厂排放的污水， 2 长江浦河水， 3 九条河、短浦河水。 （ 1）海江污水厂排放的污水 海江污水厂进入土地处理系统的水质标准为城镇污水处理厂污染物排放标准一级 A 标准，水量为 3 万吨 /日，水质如下表所示。 表 2-16 海江污水厂 1 月、 4 月出水水 质 污染物 监测断面 化学需氧量 （ mg/L） 氨氮 （ mg/L） 总磷 （ mg/L） 月份 1月 4 月 1月 4 月 1月 4 月 一 期 出水 96.7 61.6 4.23 1.09 0.25 0.34 87.8 59.2 4.39 1.28 0.17 0.41 93.5 56.7 4.47 0.985 0.16 0.43 99.9 60.0 4.33 1.36 0.16 0.34 均值 94.5 59.4 4.36 1.18 0.18 0.38 最高允许排放浓度 60 5 1 出水水质评价结果 不 符合 符合 符合 符合 符合 符合 表 2-17 海江污水厂 5 月、 7 月出
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