高碑店污水处理厂回用方案研究。
根据北京市国民经济和社会发展远期目标纲要和城市总体规划，预测了北京市生活、工业、农业和城市河湖的环境需水量。2020年，全市需水量将达到60亿立方米以上，年缺水量约20亿立方米。因此，城市水资源供需不平衡、水资源短缺已成为制约北京社会经济发展的重要因素。为实现北京国民经济的可持续发展战略，缓解21世纪城市发展与可利用水资源的矛盾，北京市政府决定开发城市污水资源作为城市的第二水源。高碑店污水处理厂污水回用项目被列入北京市政府《北京市环境污染治理目标与对策》(京政办函[1999])1999年度十大研究课题。本项目前期研究工作和可行性研究于2009年3月至8月完成，1999。5438年6月+2000年10月完成项目初步设计及批复，2月完成施工图设计，4月开始施工。目前项目建设已基本完成，预计今年上半年正式投入使用。本项目是将高碑店污水处理厂二级出水升级为工业用水用于河流取水，替代清洁水源和改善河流景观，并将部分二级出水用于市政杂用(如道路喷洒、绿地浇灌等。)经过深度处理后替代自来水，从而达到循环利用城市污水，改善河流水质的目的。涉及中水回用的区域为东一环、西三环、南四环、北长安街。面积141km2。再生水的用户涉及工业、公园绿化、河湖补水、道路喷洒等。本文主要分析该项目的技术方案和研究成果。
高碑店污水处理厂
高碑店污水处理厂是目前中国最大的污水处理厂。一期工程于6月24日1993建成投产，处理能力为50万m3/d..二期工程于1999年底竣工投产。目前处理能力为654.38+0万m3/d，高碑店污水处理厂污水系统占地96平方公里，服务240万人。它收集了北京南部城区的大部分生活污水，东郊工业区、使馆区、化工路的所有污水。该处理厂采用带预缺氧段的活性污泥法，即在推流曝气池前设置缺氧段，目的是改善污泥性质，防止污泥膨胀。目前，高碑店污水处理厂二级出水直接排入通惠河下游。除每年用于农业灌溉的约5500万m3外，每年剩余的处理水超过3亿m3。根据我们对该厂出水的多次测量结果以及1999中该厂提供的出水水质分析结果，出水符合设计要求，出水水质水量稳定。二级出水大部分参数接近相关回用水质标准，但高碑店污水处理厂二级出水氨氮和磷含量仍然较高，主要是因为该项目立项较早，当时的国家城镇污水处理厂排放标准中没有脱氮除磷的要求。因此，该厂一期处理工艺中没有除磷脱氮设施。
可以应用对象分析。
潜在工业用户高碑店污水处理厂已建成厂内中水回用工程，规模为65438+10万m3/d，主要用于污泥脱水、洗涤滤布、维护、喷淋、浇灌绿地、洗车水源等。这个水要先保证。华能热电厂华能热电厂位于高碑店污水处理厂对面。高碑店污水处理厂与华能热电厂之间铺设了两条直径为800毫米的管道，厂内深度处理站也已建成。根据华能热电厂提供的最新数据，高碑店污水处理厂二级出水拟作为4台机组的冷却补给水源，经电厂深度处理站处理后回用，以保证冷却水水质。高碑店污水处理厂实际可利用的二级出水为7.68万m3/d，应优先考虑。北京第一热电厂北京第一热电厂是一座高温高压热电厂，位于通惠河北侧，距离高碑店污水处理厂仅几公里。本厂共有4台循环泵，每台循环水量为4.15m3/s，循环泵房位于通惠河北岸，冷却水开式循环。正常生产情况下，三台泵运行，所需水量约为12 m3/s(即104m3/d)。其供水量约为26-34.6万立方米/日，平均供水量为30.3万立方米/日..考虑到河流水质现状，为维持上游水质，北京第二热电厂部分回水仍可用于第一热电厂。近期，高碑店污水处理厂处理水回用于第一热电厂的用水量仅考虑20万m3/d..远期工程方案中，第二热电厂将采用闭式循环冷却方式运行，用水量将大幅减少，第二热电厂不再有惯性流为第一热电厂回水。因此，远期工程方案中，第一个回用高碑店污水处理厂处理水的热电厂用水量将在近期方案规模的基础上增加654.38+1亿m3/d。北京第六水源厂北京第六水源厂距离高碑店污水处理厂只有几公里。该厂为河水厂，为工业供水，有深度处理设施，规模为654.38+70万m3/d..而第六水源厂1998的供水量只有47000 m3/d，其中化学实验厂15000 m3/d，有机化工厂66000 m3/d，化学二厂7000 m3/d，蒸汽厂3000 m3/d，焦化厂16000 m3/d。这家工厂的进水取自通惠河。高碑店污水处理厂的二级出水可直接供第六水厂使用。近期规划东郊工业区和焦化厂利用高碑店污水处理厂处理5万m3/d的水和5万m3/d的城市杂用水。远期规划中，第六水源厂将扩建7万m3/d..通州水厂通州距离高碑店污水处理厂大约八公里。通州有120多家工厂，包括化工、机械、纺织、造纸、食品等行业。用水量较大的工厂有造纸七厂、东方化工厂、通州氮肥厂、北京第二日化厂等。通州的工厂可以使用7万m3/d的水进行再利用。城市杂用水在北京的污水综合利用研究中，城市杂用水一直没有引起人们的重视。本研究调查了通惠河和南护城河沿岸主要公园的绿化面积、城市绿化和城市道路的喷洒用水量，并多次走访市政园林和环卫管理部门。具体调查结果如下:3.2.1公园绿化及河湖用水沿河主要公园有龙潭湖公园、北京游乐园、天坛公园、陶然亭公园、大观园、万寿公园等。主要公园总面积约267万m2，公园绿化用水量约53.4万m3/d，除上述公园外，河湖补水约2.3万m3/d，冲厕约460 m3/d。因此，主要公园的总用水量约为2.88万m3/d。城市绿化的供水范围内有许多城市集中绿地，由于位置分散，在目前情况下很难严格计算城市绿化的回用水量。因此主要考虑以道路两侧的隔离带和河道两侧的绿地为重点。根据北京市总体规划，城市绿化用水量预计约为2000 m3/d，根据北京市规划路网指标，主干道和次干道道路面积约为5868万平方米。目前可喷3389万平方米。目前，市、区环卫部门负责城区道路喷洒。水源全部为自来水，取水点为固定自来水龙头。但根据环卫部门的道路喷洒水车的取水半径，并不是所有可喷洒的道路都可以用高碑店污水处理厂的处理水代替。该方案中，城市杂用水将在第六水源厂进行深度处理，深度处理后的出水将从第六水源厂沿护城河输送到西便门和广安门。如果在原第六水源厂的供水管网上增加一个取水口，高碑店污水处理厂处理后的水喷洒出来的道路，从东到西大约有23.5km长，从一环路到三环路以西。按环卫部门道路洒水车取水半径3km计算，南北长度可达6km，可喷洒面积为141km2。根据北京市城市规划设计研究院1992《北京市总体规划》研究成果，一环路土地利用率在1991年前为3.82%，到2010年将达到13.43%。若近期方案道路土地利用率按10%计算，喷洒高碑店污水处理厂处理水的道路面积约为14.1 km2。根据环卫部门提供的喷洒道路用水量指标，道路面积可喷洒2,500m2水，则每天喷洒道路一次的需水量为56.4万m3/d..目前北京很多道路一天喷两次。根据市政府控制大气污染、减少城市空气降尘量的要求，今后北京的路面喷洒将被要求达到一天三次。因此，若近期道路每天喷洒两次，需水量约为1.1.3万m3/d，近期规划市政杂用水规模约为42654.38+0.00 m3/d，其中城市绿化和道路喷洒用水量为1.30 m3/d；园区用水量2.88万m3/d，考虑到不可预测水量和管网漏损率，近期方案市政杂用水规模为5万m3/d。3.3农业灌溉用水高碑店污水处理厂农业灌溉区包括东南郊、朝阳、双桥、通州四个灌区，分布在朝阳、通州通惠河两岸的14个乡镇和2个农场，目前灌溉面积为20265438农作物以粮食和蔬菜为主，其中粮田面积16.9万亩，占83%；菜地面积1.72万亩，占9%；水果等作物面积1.59万亩，占8%。农业灌溉需水量约48万m3/d，目前官厅和密云水库的指标水和工业回水供水量约65438+万m3/d，地下水用水量约19万m3/d，通惠河取水量约19万m3/d..高碑店闸下游补水及通惠河下游高碑店闸至北运河蒸发渗漏、一年八次换水及两岸绿化需水量约36000 m3/d。
复用技术方案
用户用水的最优分配
高碑店污水处理厂处理水优先保证厂内回用水654.38+0万m3/d，华能热电厂冷却水7.68万m3/d，市政杂用水5万m3/d，第六水源厂5万m3/d，第一热电厂20万m3/d，共386..远期工程实施前，高碑店污水处理厂剩余处理水可用于农业灌溉48万m3/d，另外3.6万m3/d用于高碑店闸至北运河两岸的绿化，最后7万m3/d用于通州厂区，共计97.28万m3/d..远期工程方案实施后，第一热电厂将扩大用水量654.38+1亿m3/d，第六水源厂将扩大用水量7万m3/d；高碑店污水处理厂剩余处理水用于高碑店闸至北运河两岸绿化、河流供水3.6万m3/d、农业灌溉40.72万m3/d，共计654.38+0万m3/d，项目规模本项目主要考虑高碑店闸上游再生水用户。近期项目规划实施后可利用高牌店污水处理厂处理水的用户为:第一热电厂20万m3/d，市政杂用水5万m3/d，通过第六水源厂为东郊工业区和焦化厂提供5万m3/d。因此，近期项目计划规模为30万m3/d。远期项目计划规模将由近期项目计划的30万m3/d扩大至47万m3/d..主要新增用户为:第一热电厂用水量规模扩大654.38+1亿m3/d，第六水源厂用水量扩大7万m3/d..高碑店污水处理厂二沉池出水由新建泵站(规模47万m3/d)提升后分别输送至高碑店湖(规模30万m3/d)和第六水源厂(规模654.38+70万m3/d)。送到高碑店湖的处理水用于北京第一热电厂。经深度处理后，送至第六水源厂的部分处理水通过第六水源厂现有供水系统供应给东郊工业区和焦化厂。一部分通过新管道输送到西便门和东便门。沿第六水源厂现有供水管道和新建管道设置取水口，用于城市杂用水取水。
回用水水质的技术保证措施
高碑店污水处理厂改造由于高碑店污水处理厂出水氮磷含量高，会直接影响回用水的水质，因此需要进行技术改造，进一步提高该厂的出水水质。2000年5月，完成了该厂改造项目的可行性研究。改造规模为50万m3/d，即高碑店污水处理厂一期工程(50万m3/d)改造。改造工程分两步进行。第一级后，出水水质优于第一热电厂的冷却水取水水源高碑店湖。出水BOD、COD、总磷和氨氮分别达到65438±00mg/l、40mg/l、65438±0mg/l和65438±00mg/l。第二步使该厂50万m3/d达到高碑店湖ⅳ类水体水质要求。主要改造工作量包括曝气池和污泥处理系统的改造。原曝气池1/12为厌氧区，其余为好氧区。改造后，原池2/9分为缺氧区和厌氧区(水力停留时间* * *为2h)，在进水口处划分了停留时间为15min的强化吸附区。其余仍为好氧区(水力停留时间7.25h)。原污泥系统剩余污泥泵入初沉池，其混合污泥在污泥浓缩池中浓缩，然后消化脱水。由于浓缩污泥池停留时间过长(3d)，处于厌氧状态，磷被释放出来，通过上清液回到污水中，无法达到除磷的目的。改造后将原浓缩池改为浓缩酸化池，浓缩酸化池上清液作为碳源排入水处理系统。收集蒸煮器的上清液、脱水器的滤液和洗涤水用于化学除磷。目前高碑店污水处理厂改造方案正在审批过程中，市政府将对改造项目单独立项，其投资(约251，654，38+0，000元)不包含在污水回用项目中。深度处理措施高碑店污水处理厂二级出水水质稳定，达到设计要求，但达不到城市杂用水标准。绿化用水、道路喷洒等市政杂用水的水质会对人体健康和城市环境产生影响。因此，城市杂用水在回用前必须进行深度处理，以达到相应的标准。在方案确定中，通过不同场地的比较，选择在第六水源厂进行深度处理。第六水源厂有深度处理设施，日处理能力654.38+0.7万m3/d，主要采用机械加速澄清、砂滤和消毒。根据工厂提供的出水水质，其出水可以满足相应用户的要求。由于北京市产业结构的调整，目前该厂平均实际供水量不足5万m3/d，65438+20万m3/d的处理能力尚未利用。此外，第六水源厂距离城市杂用水户较近，城市杂用水深度处理设在第六水源厂，可利用其剩余处理能力满足城市杂用水的近期和远期规模需求，该厂深度处理后的水质可满足城市杂用水的水质要求。
主要项目内容及投资
本项目总投资33668万元(不含高碑店污水处理厂改造费用)，其中征地拆迁100万元，工程19260万元。工程主要内容为:(654.38+0)高碑店污水处理厂47万m3/d泵站。(2)高碑店污水处理厂至高碑店湖水管道:DN1800mm，长度1480m..(3)高碑店污水处理厂至第六水源厂管道:DN1400mm，长4766m..(4)市政杂配水管:DN1200mm，长度6791m；；DN1000mm，长度1431m；DN800mm，长度4615m；DN600mm，长度2845m；D=500mm，长度为2880m。(5)第六水源厂改造:包括水库清淤砌筑、污泥池扩建、水泵改造、进出水口改造、增加自控及电气设备。花园供水支管。
工程经济效益分析
本项目总投资33668万元，其中政府拨款100万元，其余为贷款(公司融资)。考虑0.20元/m3的污水资源费和0.73元/m3的第六水源厂原资产成本和利税，水价计算分析结果如下:第一热电厂水价为0.31元/m3，市政杂用水价格为1.92元/m3，东郊工业区水价为1.21元/m3。本项目建成后，每年可节约清洁水资源654.38+066.73万m3，节约自来水3650万m3/a，相当于建设一座654.38+00万m3/d的自来水厂可节约4亿元，可达到开源节流的目的，为北京市城市绿化面积的扩大和道路喷洒粉尘创造条件，在环境综合治理中发挥更大的作用。环境的改善也会带来周边地区的土地升值。
结论和讨论
(1)北京是一个严重缺水的城市。合理利用高碑店污水处理厂处理水资源，对实现北京国民经济的可持续发展，缓解21世纪城市发展与可利用水资源之间的矛盾具有重要意义。(2)高碑店污水处理厂回用工程充分考虑了北京城市水系、园林、道路和产业布局现状，是可行的。(3)高碑店污水处理厂污水回用工程可以达到增收节支的目的，在一定程度上缓解北京城市水资源的短缺，为北京城市绿化面积的扩大和道路喷洒粉尘创造条件，在环境综合治理中发挥巨大作用。(4)本项目总投资33668万元，工程造价19260万元。根据政府投资6543.8亿元，其余为公司融资，考虑水资源费0.20元/m3和第六水源厂制水成本，回用水价为0.365.438+0元/m3，市政杂用65.438+0.92元/m3，东郊工业区65.442元/m3。(5)建议制定相关法律和政策，促进城市污水回用设施的发展。应尽快制定北京市回用设施发展规划，在相应的市政工程中铺设回用管道等设施，逐步完善城市污水回用设施。
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