人工湿地水质净化中水回用工程项目可行性研究报告.docx

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人工湿地水质净化中水回用工程项目可行性研究报告

人工湿地水质净化中水回用工程

可行性研究报告

第一章概述

1.1工程项目的背景、建设的必要性以及项目研究过程

1.1.1工程项目的背景

某县城处于某省南部，是临汾城镇组群的重要组成部分，晋南重镇之一。

某县具有优越的区位条件，对外交通十分便利，大运高速公路、南蒲同铁路、霍侯一级公路（108国道）和省道临夏线、襄台线、襄乡线构成“两纵两横”的对外交通网络。

县域内交通发达，乡乡通油路，村村通公路。

某县历史悠久，有着丰富的历史文化底蕴。

以丁村民俗博物馆、丁村民居、陶寺遗址和汾城历史文化名镇为代表的旅游景点具有鲜明的地方特色，具有发展居民休闲旅游业的资源条件。

“十五”以来，某县的国民经济有了长足的发展。

2006年某县GDP为76.99亿元，财政收入完成11.25亿元，工业企业增加值完成39.82亿元，城镇人均可支配收入为10376元，已居全省119个县（市、区）和大运经济带50个县（市、区）的中上水平。

2007年年初，某县人民政府提出关于该县2007年经济和社会发展实施的意见，明确2007年GDP要达到85亿元，财政收入完成13.5亿元，工业企业增加值完成45亿元，城镇人均可支配收入为11300元，决心奋力向经济强县迈进。

1.1.2项目建设的必要性

水资源短缺是某县经济社会发展的制约因素之一，人均水量不足500立方米，仅为全国人均水量的1/5。

随着地方工业和农业的发展以及人民生活水平的提高，对水的需求量越来越大，供需矛盾日益突出。

另一方面，某县工业和生活污水得不到有效的治理便直接排放，进入水环境后污染物超过其环境容量，从而导致水体污染。

加上对水污染的防治失调和对再生水为合理利用，最终结果必将引发城市水荒的加剧。

可以说，城市水污染导致用水资源失调的连锁反应是造成城市水危机的实质问题之一，而城市污水处理后得回用是解决水危机的有效途径。

县城内主要河流为汾河，汾河自北而南穿县城而过，将县城分为东、西两部分。

汾河是某人民的母亲河，在地区经济发展和人民生活中占有极其重要的地位。

由于长期接纳污水，致使汾河混浊不堪，汾河水体和沿河两岸的区域地下水已经受到严重污染，已属劣Ⅴ类水质。

面对某县水资源短缺和水污染威胁的严峻势态，城市污水的回用已刻不容缓。

早在2003年，某省城乡设计院曾对本项目的可行性研究做了大量的工作，对污水处理厂工程推荐了A2/O的工艺方案。

近几年来，随着人工湿地技术的较快发展和应用，这一新型的水处理技术在小城镇污水处理厂的建设和运行上凸现出其特有的优越性。

从已经建成的人工湿地污水处理工程来看，均收到了较好的效果。

某县城建局委托我院对某县污水处理厂采用人工湿地工艺进行可行性研究。

经过充分的调研和论证，结合某县的中远期规划，我们提出人工湿地作为污水处理厂回用工程的推荐工艺。

1.1.3必要性

（1）符合某县的城市建设总体规划。

规划中已明确沿汾河右岸的河西区拟建1-2处湿地公园。

（2）在生态恢复与景观建设方面有着重要意义。

在该流域的生态

环境综合整治中，人工湿地的建设不仅在污水净化、水质保证方面发挥重要作用，同时能够通过湿地生态环境的营造，利用湿地的生物多样性。

人工湿地的建设将带动汾河流域系统完善，提高和发挥整个流域应有的生态功能。

（3）人工湿地的建设在经济方面具有很大的优越性。

项目建成后污水处理厂可为城市提供稳定的回用水水源，实现污水资源化，创造经济效益。

1.1.4可行性

（1）某县水质污染以有机物为主，水净化对象为生活污水、工业污水及初期雨水，适宜采用人工湿地进行水质净化。

（2）项目拟建地具有可；利用的空间，其地形地势适宜湿地建设。

在总图布置中，人工湿地的建设使得污水预处理区形成天然屏障，从而保证了污水处理的卫生防护距离。

（1）项目具有可操作性。

人工湿地可结合景观绿化一并建设。

（2）已有类似地区的成功范例。

沈阳市满堂河人工湿地的运行经

验表明，采用北方型人工湿地技术完全可以实现冬季的稳定运行，保证良好的净水效果，同时满堂河生态污水处理示范厂的建设积累的丰富的设计及运行经验表明，只要设计参数选用合理，工程措施采用得当，人工湿地净化效果是稳定而显著的。

生态型污水处理厂的建设会改善生态环境，带动区域的经济发展，结合城市景观设计，充分利用厂区内绿化植物和大面积水生植物区，配以具有园林风格的建筑小品，体现人与自然的和谐，将污水处理厂建成具有环保科普意义的生态公园。

1.2编制依据

《室外给水设计规范》GB50013-2006

《室外排水设计规范》GB50014-2006

《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002

《城市污水处理-污染防治技术政策》2000年6月

《市政工程设计技术管理标准》1993年

《城市基础设施施工工程投资估算指标》

《排水工程可行性研究报告的组成内容》某省委印发1999年8月

某县城建局编制《某省某县县城污水处理工程可行性研究报告》设计委托书

《某县县城总体规划》（2003~2020）某省城乡规划设计研究院2003某县县城总体规划图（1：

7500）

1.3编制范围

本中水回用工程为新建工程，拟在某县污水处理厂规划用地范围内进行。

可行性研究报告编制主要范围为：

1.确定污水处理厂设计出水水质、深度处理后出水水质;

2.中水回用工程工艺方案的比较和选择;

3.回用水供水管网的规划;

4.投资估算及资金筹措;

5.财务评价。

1.4编制原则

●在某县总体规划指导下，实施污水处理回用工程。

●建筑物布局应充分考虑当地地形、自然条件以及对周围环境的影响。

●充分考虑某县自然条件及经济条件的实际情况，因地制宜地采用技术先进、基础投资和运行费用低、能耗少、管理方便的污水、污泥处理工艺，根据建设单位的回用水要求，出水水质应符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。

●充分发挥最佳投资效益、遵循提高项目综合效益、节约能源和推进技术进步的原则，积极采用当今先进水平的污水处理技术。

●因地制宜实现科学自动化管理，选择安全、可靠、易操作的自动化控制及监测系统。

第二章城市概况

2.1城市历史特点、地理位置、行政规划

2.1.1历史特点

某历史悠久，源远流长。

1954年某县开始形成目前的县级行政单元，此前分属襄陵、汾城2县，均为汉初建县。

虽城址屡有变迁，但作为县级行政单元均已有1000多年的历史。

2.1.2地理位置及行政规划

某县城位于县域中东部，北临邓庄镇，东临陶寺镇，西接南贾镇，西临景毛乡、南辛店乡，汾河将县城分为东西两个区。

县城地形复杂，总人口8.5余万人，现为全县政治、经济、文化、信息、交通、商贸中心。

工业以轻纺、造纸、冶金、机械为主。

用地布局河东区紧凑、河西区较为分散，另外县城南5公里有著名的丁村遗址。

县城交通区位十分优越，霍侯一级公路纵贯南北，大运高速公路从城市西侧掠过，南同蒲铁路从县城中经过，城市对外交通联系十分便利。

2.2城市性质及规模

2.2.1城市性质

城市性质是城市主要职能的概括，指出未来一定时期内城市的

发展走势和在区域分工中的位置，同时也是城市特色的反映。

根据某县的区位条件、资源状况、经济基础及发展潜力，《总体规划》确定某县城性质为：

某县城是华西文化发祥地之一，大运经济带来重要的工业与文化旅游业基地，临汾核心经济区中心城市之一。

2.2.2城市规模

某县城规划区范围为：

西至大运高速公路，东至陶寺村及文物保护区，北至城镇北界，南至丁村文物保护区，涉及新城镇中北部、陶寺乡北部、景毛乡东部和南辛店乡东南部，包括县城规模建成区、城北工业园区、城西工业园区、丁村及陶寺文物保护区等。

2006年城市建设用地763.5公顷，人口8.5万人。

中期（2010年）规划建设用的1020公顷，城镇人口达到10万人。

远期（2020年）规划建设用地1566公顷，城镇人口达到15万人。

2.3自然条件

2.3.1地形

某县境东依塔儿山，西傍姑射山，中为汾河谷槽，山河之间构成了两旁略呈梯形的盆状地带。

境内既有山区，又有盆地，而以盆地为主，盆地中分为基底相对沉降区和相对隆起区。

根据地表形态、组成物质等条件又分为基岩山区、低山丘陵区、黄土台区、洪积扇区、洪积（或洪冲击）倾斜平原区、冲积斜平原区、现代汾河河谷区。

县城地形平坦，北高南低，两边高中间低。

2.3.2城市水系及水文地质

汾河自北而南穿县城而过，将县城分为东、西两部分，县境内

自然流程52.2km，河床最大宽度2.65km，最小宽度150m，坡度1/2000，有记载最大洪峰流量2450m3/s。

三官峪属季节性洪水涧河，自西向东注入汾河，境内流域面积99平方公里，长度24km，平均纵坡11%，历史实测最大洪峰流量966m3/s。

豁都峪属季节性洪水涧河，自西向东注入汾河，流域面积88平方公里，长度18km，平均纵坡11%，历史实测最大洪峰流量1020m3/s。

沙女沟流域面积13平方公里，长度8.6km,平均纵坡3.39‰，自东向西注入汾河，部分沟段已封盖为暗涵。

柴村沟流域面积6平方公里，长度4.5km，平均纵坡3.32‰,自东向西注入汾河，部分沟段已封盖暗涵。

夏梁沟流域面积9平方公里，长度8.3km，平均纵坡2.99‰，自东向西穿过南同蒲铁路后，同柴沟汇合，一同纳入汾河。

2.3.3气象特征

县城属温带大陆性季风气候，四季分明。

冬季寒冷干燥，春季少雨多风，夏季炎热，雨季集中，秋季多晴朗凉爽天气。

全县年均气温2.6—4.6℃。

年平均相对湿度65%，2月份最小为57%，9月份最大，为78%。

本县主导方向为正南风和西南风，占风向总率的29%。

春季风速平均为2.9m/s，夏季风速平均为2.5m/s，秋季风速平均为1.9m/s，冬季风速平均为2.1m/s，最大风速达21m/s，6级以上的大风平均为6天，多出现于春夏两季。

春季多位西北风，夏季多为雷雨相伴的阵风。

县城无霜期长，平均日照时数为2337.2小时。

2.3.4地震

根据某省地震据颁发的《某省地震裂度区规划》，某县抗震设防裂度为Ⅷ度。

2.4城市给水排水现状与规划概况

2.4.1给水现状

某县城现状供水由自来水系统和自备水源系统共同承担，设计供水能力为24800m3/d，其中自来水系统供水能力为19000m3/d，自备水源系统供水能力为5800m3/d。

根据2006年统计资料，县城实际供水约20000m3/d，主要用于居民生活和工业生产用水。

自来水系统

（1）某县城建局自来水公司

城建自来水公司现有配水厂2座，其中一座位于城区供电局东

侧，占地4000m2，设计供水能力7000m3/d。

另一座位于城东某县110KV变电站北侧，水厂占地6.5亩，设计供水能力10000m3/d。

（2）某县水利局自来水厂

水利局自来水厂位于河西陈郭村北侧，占地2亩，设计供水规

模2000m3/d。

自备水源系统

根据县水利局统计的自来水现状，县城建成区有自备水源井28眼，其中仍在使用的有20眼，总计供水量5800m3/d。

2.4.2给水规划

根据《某县县城总体规划》（2003—2020），县城最高日用水量2005年18000m3/d，2020年为33000m3/d。

县城规划有四个供水来源：

规划总供水量为60000m3/d。

规划确定现状水源地将不再作为城市居民生活用水，主供工业生产用水。

规划期内，现状水源地供水量为0.8万m3/d—1.0万m3/d。

规划的城东水源地位于城东六家咀—上庄黄土梁上，水质符合生活饮用水水质标准，规划期该水源地取水量不低于2.0万m3/d。

沙女沟水源属县域内东水西调工程，主供河西工业园区（景毛工业园区）的生产用水。

规划期内供水量为1.0万m3/d。

实现污水资源化，回用水于城西及城北工业区生产用水，规划水资源化回用量2.0万m3/d。

其中33000m3/d供县城使用，企业供城西和城北工业园区用水。

2.4.3排水现状

目前，某县城河东旧区采用雨污水合流的排水体系。

城区排水管总长9.2公里，排水管道根据年限不同，分别采用拱涵、暗涵、混凝土圆管和塑料排水管，城市污水和雨水均通过排水管直接排入城市排水明渠或附近排洪沟，最终纳入汾河。

城市日排污量约1.4万m3，因县城没有污水处理厂，污水均直接排放。

污水不经处理直接排放入汾河，引起汾河水质的污染。

随着河西新区的不断发展，人口不断增加，排污区域逐渐扩大，污水排放量将进一步增加，急需配套市政排水管道。

现有排水管道（渠）见表2-1与表2-2

表2-1河西区现在排水渠道一览表

序号

道路

管渠长（米）

管渠尺寸（米）

备注

1

北大街

800

0.7*0.7砖

双侧

2

北大街

485

φ600砼管

双侧

3

北大街

480

φ800砼管

双侧

4

振兴路

680

0.75*0.75砖

5

振兴路

540

1.0*1.2砖

6

桥西街

1330

φ300-φ1000砼管

双侧

7

兴农路

1450

φ300-φ700砼管

双侧

表2-2河东区现在排水渠道一览表

序号

道路

管渠长（米）

管渠尺寸（米）

备注

1

龙山路

1540

1.1*1.1砖

双侧

2

新建路

1100

φ600PVC管

3

新建路

100

φ800PVC管

4

新建路

360

φ500砼管

5

新建路

500

0.75*0.75砖

6

南大街

100

0.5*0.7砖

7

南大街

450

φ700砼管

8

文卫街

240

0.5*0.5砖

9

府前街

450

0.5*0.6砖

10

迎宾路

220

0.9*0.5砖

2.4.4排水规划

结合某县总体规划和某县城现状，东区被铁路分隔排洪冲沟较多，现状合流制排水系统相对完善的实际情况，河东依托几条排洪沟或穿越铁路的涵洞，采用合流制的排水体制，城市污水及初期雨水纳入污水提升泵站，雨水较大时，溢流进入汾河。

规划河西区实施雨污水完全分流的排水体制，其中现状建成的雨污水合流管道，可以逐步改造为雨污水分流，新建排水管道雨污一步到位。

2.4.5雨水排放规划

雨水管渠根据地形特点，按适当集中、就近排放的原则，经最短距离将城区雨水就近排入河流，规划期内县城将形成多个相应独立的排水系统，分别将雨水排入豁都峪、三官峪、沙女沟、夏梁沟、柴村沟等行洪道路或直接纳入汾河。

2.4.6污水排放规划

某县县城总体规划，预计县城中期（2010）年污水量1.96m3/d，远期（2020年）污水量3万m3/d。

规划在河西区兴农路南端建城市污水处理厂一座，建设规模20000m3/d，并增加污水资源化回用所需深度处理设备。

河西区污水经滨河路干管收集，进入规划污水处理厂，河东区由龙山路、南大街等干线收集，由规划设于旧汾河桥南侧的污水提升泵站，跨越汾河后纳入河西滨河路的污水主干管。

2.5城市水域污染概况

汾河是某的母河，孕育了某的古老文明，承载着三晋的悠久历史。

汾河干流自北向南途径经我县6个乡镇，汾河流域涵盖全县所有区域，是重要的生态功能区、人口密集区、粮棉主产区、经济发达区，在经济社会的发展中占着十分重要的地位。

近几年来、随着流域内人口持续增长，城市规模快速扩张，经济开发强度不断加大，尤其是煤炭等矿产资源的过度开采，汾河流域生态环境受到了极大的破坏，汾河由历史上的“万木下汾河”和“流水哗啦啦”变成了“雨季过洪水、旱季无流水、平时是污水”的病态河流，严重制约了全县经济社会的可持续发展和人民群众生活质量的提高，影响了某的对外形象，成为全县人民的切肤之痛。

对此，根据省、市安排，按照党的十七大提出的落实科学发展、建设生态文明，实现经济社会与自然和谐发展的要求，紧紧抓住国家煤炭工业可持续发展政策试点机遇，提出重点推进汾河流域生态环境治理修复与保护工作，重现“汾河流水哗啦啦”的秀丽景色。

汾河流域生态环境治理修复与保护涉及全县所有乡镇的水利、环保、林业、农业、建设、国土、煤炭、工业、畜牧业等十多个行业，是跨越区域大、实施内容多、受益面积广的综合性工程，是实现某经济社会与自然和谐发展，实施蓝天碧水战略的重点示范性工程，是功在当代、利在千秋的德政工程和惠民工程，同时也是国家煤炭工业可持续发展政策试点在某境内的重要标志性工程。

工程的实施，不仅对某经济社会发展、人居环境改善和全县人民生活质量的提高具有深远的历史意义和战略意义，而且对全国资源型地区实现可持续发展和黄土高原生态综合质量具有重要的指导意义和示范作用。

为实施好这一工程，实现全县人民的美好夙愿，特制定本方案。

一、汾河流域（某段）生态环境现状和问题

某县位于临汾南部，汾河中下游，北连尧都区，南毗曲沃、侯

马、新绛，东邻浮山、翼城，西傍乡宁，总面积1034平方公里，行政村庄348个，总人口49.5540万人，地区生产总值86.5455亿元，经济总量位居某前列。

汾河流域某段拥有水资源总量约20640万吨，人均421.7万吨，略高于临汾市平均水平。

汾河干流自尧都区杜家庄入境，南至西吉村入新绛界，途径襄陵镇、邓庄镇、南辛店乡、新城镇、南贾镇、永固乡6个乡镇，自然流程52.5千米，年平均径流量13.74亿立方米，沿河两岸滩淤面积8.27万亩，是我县粮棉及经济作物主产区。

为消除汾河洪水隐患，保护沿河城乡居民生命财产安全，从1996年至2000年，我县实施了汾河两岸百里石坝工程和滩淤开发工程，在汾河两岸建设土堤护砌石坝及浆砌石重力坝共计49.71公里，建设固护岸控导工程98处11898米，排洪涵闸12座，建成了铅丝笼石坝群、防冲林带、百里石坝，坝顶防汛抢险道路，坝坡生物防护，保护林带等6道防线，形成了比较完善的防洪与开发体系，防洪标准达到了农村段20年一遇，县城段50年一遇。

汾河流域某段灌溉事业是发展较早的地区之一。

境内已建成1座中型水库、5处万亩以上自流及提水灌区、30余处小型机电灌站、12处节水示范园区为骨干的多种形式的农田水利工程，灌溉面积52万余亩，节水面积25万亩。

为我县农业生产稳步提高，农民收入增加，粮食增产奠定了坚实的基础。

汾河流域作为全县经济和社会发展的核心区域，由于长时间过度开发，生产环境破坏十分严重，主要表现在以下几个方面：

（一）水资源严重短缺，水资源不断减少

按2000年人口及耕地面积计算，全县人均占有水资源量422立方米，略高于临汾市平均水平，是全国人均占有水资源的18%，亩均占有量相当于全国的18.5%，属于严重缺水地区。

2005年全县水资源可用量8836万立方米，取水量12260万立方米，缺口3424万立方米，水资源严重短缺；随着汾河流域环境不断恶化，地表水、地下水不断减少，水资源短缺还会加剧。

（二）地下水严重超采，水资源供需矛盾突出

近几年随着全县经济建设的快速发展，用水量急速增加，汾河流域内的一些企业用水量已经超过当地水资源量。

由于地下水超采，地上水补充不足，地下水位普遍下降，致使我县出现了农田灌溉供水不足，城市及新上工业项目缺水量增大等问题。

（三）汾河地表水污染严重，水环境继续恶化

由于种种原因对于资源的过度开发挤占了必须的生态用水，导致部分河段逐渐丧失了自净能力，造成岩溶泉流量锐减，河道泉水断流、水井干枯、河流污染等一系列水环境问题日益严重。

（四）矿山大量开采造成水资源的严重破坏

矿山的开采造成水土流失和土地资源、植被资源的严重破坏，影响了流域水资源的涵养，矿山废水、废渣的排放对汾河造成了严重污染。

（五）水土流失严重，植被覆盖率低

我县汾河流域地貌类型可分为黄土丘陵地区、土石山区、冲积平原区三种。

除冲积平原区（仅占流域面积的17.9%）植被情况较好外，其余的区域内的破碎，植被稀少，水土流失面积大，治理任务重。

由于我县正处在工业化和城市化进程中，经济高速增长，兴建公路、修建电厂、开发房地产、挖沙开矿等资源开发的速度加快，规模逐年扩大，加剧了人为的水土流失，保护生态环境的任务十分艰巨。

汾河流域地处中纬度大陆性季风气候区，常年干旱少雨，流域内植被稀少。

一是森林覆盖率低，覆盖率仅为10%，二是草地退化严重，退化率高达90%。

严重的水土流失不仅冲毁农田、剥蚀土壤、减低肥力，而且容易造成水库泥沙淤积、自然河道堵塞，导致生态失衡。

同时由于植被稀少，地表水源涵养能力下降，加剧了水土流失的恶化，形成恶性循环。

第三章工程方案及内容

3.1回用水量水质预测

3.1.1水量预测

深度处理后的水主要用于县城以及城北工业园区电厂循环冷却补充水及其他一类工业用水。

结合实际调查，确定2010年回用水量为20000m3/d。

回用水企业及用水量详见表3-1。

表3-1回用企业及水量表

回用水企业名称

位置

回用水量m3/d

1

造纸厂

5000

2

纺织厂

3000

3

星原集团

城西工业园区

5000

4

金泉铸造公司

城北工业园区

2000

5

煤矸石发电厂

城北工业园区

5000

6

合计

20000

污水厂出水深度处理后全部回用。

Q=20000m3/d。

3.1.2回用水水质标准

经过污水处理厂处理之后的水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。

因此本工程的设计进水水质和设计出水水质如下表3-2。

表3-2污水进出水水质

COD

BOD5

SS

TN

NH3-N

PH

设计进水水质

60

20

20

20

15（8）

7-8

设计出水水质

50

10

10

15

8（5）

6-9

3.2深度处理工艺

污水深度处理时用于去除在常规二级处理过程中未被去除的和去除不够的污染物，以使出水在排放时符合受纳水体的水质标准，或在回用时符合具体用途的水质标准。

城市污水深度处理单元技术有：

传统深度处理如混凝（化学除磷）、沉淀（澄清、气浮）、过滤、消毒。

对水质要求更高时采用的深度处理单元技术有：

活性炭吸附、反渗透、除氨、离子交换、折点加氯、电渗析、臭氧氧化等。

目前在城市污水处理厂应用的还有生物处理法和土地处理法如：

曝气生物滤池、人工湿地系统、氧化塘等。

本可研经过多方面论证，推荐人工湿地法、曝气生物滤池法作为比选方案。

3.2.1人工湿地法（方案一）

人工湿地系统是利用工程措施建立起来的具有自然湿地性质和污水处理功能的仿自然处理系统，它是由水生植物、微生物、低等底栖动物以及处于水饱和状态的填料层所组成。

人工湿地系统净化污水机理：

①长有植物根系、生物膜的填料层对污水产生过滤、沉淀、吸附等物理作用；②植物生长对污水中的污染物吸收和同化；③通过水生植物的导气组织向水体与填料层输送氧气，使填料周围的多种微生物在厌氧、兼氧、好氧等复杂状态下消化降解污染物，对氮有较高的去除效率。

与常规方法比较人工湿地处理技术具有以下优点：

⑴人工湿地处理技术具有较高的污水净化效率，且投资省，运行费用低；

⑵潜流人工构筑湿地系统与其他湿地处理工艺相比，更适合于高纬度地区低温环境运行；

⑶湿地处理技术是一种污水生态处理技术，可实现污水处理与景观建设相结合，在建设污水处理厂的同时，营造了城市中的湿地景观，丰富了城市生态建设的景观多样性，是城市污水处理的革新和替代技术之一。

1.工艺流程如下：

二沉池→中间水池→人工构筑湿地→加氯接触池→回用水池→出水

↑加氯间

2.处理构筑物的设计

1）中间水池

●结构尺寸L×B×H=9.3×10.3×5.8m

●设计参数设