城镇污水处理方案设计

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城镇污水处理方案设计范文第1篇

关键词：污水处理，自动控制，PLC，智能仪表

Abstract: with the continuous improvement of sewage treatment technology, wastewater treatment process is becoming more and more complex, the traditional manual control mode has been unable to meet the sewage treatment process is effectively controlled, automatic control has become the inevitable trend of the development of sewage treatment control. In this paper, a sewage treatment plant project as background, introduced the sewage treatment plant control system design requirements and design principles, focuses on the automatic control system of sewage treatment in the sub system of the specific design and implementation.

Key words: sewage treatment, automatic control, PLC, intelligent instrument

中图分类号： U664 文献标识码： A 文章编号：

1引言

随着城市经济的发展和建设的加快，人民的物质生活水平不断提高，城市污水的排放量也逐年迅速递增，据统计，2011年全国废水排放量为652.1亿吨[1]，大量未经处理的城市污水任意排放，不仅造成水环境的污染，加剧了水资源的紧张，同时制约了城市经济的发展，危害了人们的健康[2]。

近年来国家对城镇污水处理工作非常重视，不断在各城镇投建各种规模的水处理厂。在污水处理系统中，电气自控系统的可靠、准确、稳定的运行是污水处理工艺正常进行的重要保证，在节约人力资源的同时，又能够准确及时的反应各种工艺参数的变化情况[3-4]。本文结合某县城污水处理厂工程实际，介绍了污水处理自控系统的整体方案设计及具体实现。

2工艺过程简介

本工程主要针对城市生活污水进行处理，污水厂工程建设规模为10000m3/d。根据污水处理厂进水水质及出水水质要求，水处理工艺必须采用具有除磷、硝化和反硝化功能的二级生物处理和三级处理才能达到设计要求，因此，改污水处理的总体工艺流程包括预处理段、二级生物处理段、三级深度处理段、消毒处理段。本工程污水处理主体工艺采用“A2/O（二级生物处理段）＋混凝沉淀+过滤法（三级深度处理段）”处理工艺，污泥处理主体工艺为采用“污泥浓缩池＋高压隔膜压滤机”处理工艺，消毒工艺采用二氧化氯消毒工艺。厂内构（建）筑物主要包括：粗格栅及提升泵房、细格栅及沉砂池、A2/O生化池、沉淀池、二沉池、V型滤池、浓缩池、污泥脱水机房、加药消毒间、鼓风机房、变配电室及综合楼等。

3自控系统总体方案设计

根据污水处理工艺流程要求，厂内各主要用电设备均采用两种控制操作方式，即就地手动开停控制和自动控制，两种控制方式可由现场切换开关进行选择切换。手动控制按钮设于机旁，完成设备的单体动作，主要用于设备的检修与调试，也可作为生产过程中临时、应急操作手段。正常情况下，工艺流程控制方式为自动控制，本工程中自控系统的设计遵循“集中管理、集中控制、资源共享”的设计原则，使其符合工业自动化控制与信息化管理相结合的发展趋势，实现工艺参数和设备运行的集中监测和生产过程的自动控制。

本自控系统采用纵向分层式控制结构，由上至下依次为生产管理层、生产监控层、现场控制层以及现场设备层，各层通过工业以太网、PROFIBUS-DP总线进行通讯，形成一个测控网络，实现对生产现场参数（pH值、温度、电导率）进行在线监测，根据监测数据对现场设备进行控制，并记录管理信息、显示报警信号等功能。

4各子系统的设计与功能分析

按照功能将本污水处理厂自控系统分为中央监控系统、生产控制系统和仪表系统。

4.1中央监控系统

中央监控系统由位于综合楼中中央控制室的两台PC机、厂长室的一台PC机、总工室的一台PC机、化验室的一台PC机以及网络交换机、打印设备、配套上位机监控软件等构成。其中数据网络为10/100Mbps快速工业以太网，传输介质为光缆或五类（或超五类）双绞线，所有PC机以及下一级的PLC现场监控站均挂载于以太网上。

位于中央控制室的两台PC机作为互为备用的监测操作站，通过工业以太网向下采集现场PLC监控站上传的各类数据和信息，建立数据库并进行存储，供给操作人员分析，根据分析结果对不同的现场设备进行控制，完成生产调度。作为监控操作站的PC机采用面向工作站的实时多任务、多用户的WindowsNT网络操作系统，两台PC机中的一台兼作数据服务器，同时配置相应的实时分布式关系型数据库软件和生产组态监控软件。本工程选用的生产监控软件为FIXMMI-IX-2070C开发版，该软件功能丰富、界面良好，可以显示整个污水处理厂区的平面图、各构筑物的相对位置、污水处理的工艺流程图和电气系统图、现场设备的运行状态、工艺过程中的各种参数值等，它可以实现工艺流程趋势分析、参数调整、维修记录、故障报警、设备材料管理、能耗及物流统计、自动生成报表等功能。此外，监控软件还可以配合打印机实现生产报表定时打印，事故状态实时打印的功能 。

中央控制室上一级的工作对象是厂长室、总工室和化验室的PC机。监测操作站将污水处理过程中的各种参数信息通过以太网上传给上述部门，厂长室、总工室PC机以文字、图形和表格形式显示各种生产管理数据、信息报告，决策者可根据需要向各生产或职能部门发出指示或调度命令，同时，它们可通过交换机、防火墙、IP地址等接入以太网，它对于网络安全级别要求较高，需设置不同权限，只有被授权的用户才可以对其进行访问。化验室PC机主要作用是录入化验数据，输出化验报告。

城镇污水处理方案设计范文第2篇

【关键词】城市生活污水；处理技术；膜处理；一级处理；生物处理；可持续发展

1、前言

在传统的城市生活中，水资源被看作是可再生的资源，处于“取之不尽，用之不竭”的状态，在全球气候变化，特别是城市化进程加快的今天，城市生活中对水资源的需要大幅度提升，很多城市面临着生活和生产用水紧张和水资源枯竭等实际问题。水资源具有可回收和可再生的特点，通过污水处理技术加工和处理后的城市生活污水可以进入到城市水资源的循环系统，做到对城市水资源消耗的补充，实现城市生活水资源的调控。行业应该从城市生活污水的构成及其主要危害的分析入手，探寻城市生活污水处理技术运用中实际的问题与障碍，探讨从科技更新和技术升级方面提高城市生活污水处理质量和效率的措施，以达到对城市生活质量和发展的保障。

2、城市生活污水的结构性分析

2.1城市生活污水的主要组份

城市生活污水中主要成分为：糖类、蛋白质、油脂和纤维素等有机物质，氯化钠、溴离子、钙离子、镁离子等重金属无机物，各类含氮和含磷等有害环境的化工产品，这些污染成分相互交叉，构成对水资源和水环境的严重影响，直接造成城市生活水资源迅速下降。

2.2城市生活污水的主要危害

城市生活污水主要危害是对水体的富营养化，在水系中形成含氮、含磷的污染，进而出现蓝藻爆发和赤潮等危害。此外，城市生活污水存在一定的毒性，没有经过处理的城市生活污水直接排放到水源地，进而被人类直接饮用后将会出现中毒症状，严重影响市民的身体健康。

3、城市生活污水处理技术应用方面存在的问题

3.1城市生活污水处理技术方案设计问题

当前城市生活中用水方式和用水量呈现逐步多样化和大量化的趋势，这造成城市生活污水出现了成分的复杂化和需求的猛增特点，特别是不同季节、不同环境的影响下，城市生活污水的组成和结构出现很大的变化，这给城市生活污水处理技术应用方案的设计工作提出了巨大的要求，并对城市生活污水处理工作带来一定的阻碍作用。

3.2城市生活污水处理技术缺乏先进性

城市生活污水处理的主要措施是厌氧反应来实现对污水的降解和处理，进而做到回收和利用。但是当前城市生活污水处理技术体系中对先进的厌氧消化技术没有广泛地应用，传统的城市生活污水处理技术还处于主体地位，出现城市生活污水处理的高能耗和低效率，不符合当前城市和社会高效率、节能化的发展目标。

3.3城市生活污水处理技术的难于符合可持续发展的要求

当前城市生活污水处理技术主要以延时曝气工艺为主，这会影响到水资源处理的效率，对水资源再利用率的提升也构成了主要的阻碍，没有对含氮和含磷污染物的回收与利用，出现了经过污水处理后的城市生活污水不符合标准的问题，使城市生活污水处理工作难于确保可持续发展目标的实现。

4、城市生活污水处理技术发展和应用的趋势

4.1膜处理技术在城市生活污水处理的应用

膜处理技术通过膜的隔离作用，以反渗透的方式实现对城市生活污水中胶体、颗粒、污染物的分离，形成污染物的附着、吸附和沉淀的效应，进而做到对城市生活污水的处理。应用膜处理技术应该强化混凝技术和搅动技术的应用，以此来降低城市生活污水处理过程中对膜的污染，进而控制城市生活污水处理的消耗，提升城市生活污水处理的效率。

4.2强化一级处理在城市生活污水处理工作的应用

强化一级处理工艺有投资少、费用低、消减污染负荷等优势，因而在城市生活污水处理中快速发展，特别是该工艺简单灵活、稳定可靠，在中小城市中更是得到了广泛应用。强化一级处理技术包括强化一级处理工艺和生物强化一级处理工艺两部分。其中，CEPT的处理有很大的效果。当然，强化一级处理技术也面临一些挑战，主要表现在处理难度和处理费用方面，而且絮凝剂的使用也引发了一些安全性问题，容易对环境造成二次污染。

4.3生物处理技术在城市生活污水处理的应用

将污水生物处理技术可以分类好氧处理工艺和厌氧处理工艺以及以活性污泥为代表的悬浮生长工艺和以生物膜法为代表的附着生长工艺，最常用的处理方式为厌氧处理工艺和生物膜法。一是，厌氧处理技术的应用，厌氧处理工艺的反应容器体积小、耗能低、简单方便，成为了城市生活污水处理的主要方法之一。但是，传统厌氧处理工艺在运用过程中也受到一些限制，主要是因为城市生活污水的污染物浓度比较低，所以，人们对传统厌氧处理工艺进行了改进试验，并取得了重大的进展。二是，生物膜法处理技术的应用，生物膜处理技术主要应用于城市生活污水深水处理方面，Gupta等人通过试验证明了在好氧条件下生物转盘技术可以同时去除有机物和氧。生物膜法在去除污水有机物、反硝化脱氮等处理中前景十分广阔。

5、结语

城市可持续发展需要各类能源和资源的有效供应，同时也要做到对各类资源和能源的再生性利用与开发，要站在确保城市发展高效性和长期性的高度重新审视城市污水处理技术的运用，从污水处理技术的应用和总结的高度做好新形势下城市污水处理工作，做到城市水资源的再生利用和良性循环，在推动市政工程现代化的同时，确保城市健康、长期地发展。

参考文献

[1]张凯松.城镇生活污水处理技术研究进展[J].世界科技研究与发展，2003，（05）：5-10.

[2]王凯军.可持续发展的新型、高效城市污水处理技术探讨[J].给水排水.2005，（02）：32-35.

[3]王凯军，宫徽等.未来污水处理技术发展方向的思考与探索[J].建设科技.2013，（02）：36-38，42.

城镇污水处理方案设计范文第3篇

柳州市市政设计科学研究院 陶臻慧

摘要：通过对柳州郊区广西柳州绿达实业有限责任公司危旧房改造工程项目室外给排水设计，探讨小区周边完全市政管网室的情况下，室外给排水的方案选择，简要介绍了管线布置、管材选择和施工方法。

关键词：小区 室外给排水管网方案选择管线综合施工

0前言

小区给排水的设计既要与大市政给排水管衔接好，又要与建筑单体进户管衔接好，同时要处理好一期和二期工程的设计深度，当小区周边的市政管网不完善时，则还需要考虑与周边市政管网的现状和远期规划的关系。可以参考的设计规范有《室外给水设计规范》、《室外排水设计规范》、《居住小区给水排水设计规范》、《建筑给水排水设计规范》、《城市工程管线综合规划规范》、《城镇给水排水设计技术规范》等，在设计中要准确运用规范，知道其适用条件。笔者以广西柳州绿达实业有限责任公司危旧房改造工程项目室外给排水工程为设计实例，和广大读者交流一下小区给排水的设计经验，以期共同提高。

1工程概况

广西柳州绿达实业有限责任公司危旧房改造工程项目位于柳州市北部柳北区石碑坪镇，209国道东侧，广西柳州绿达实业有限责任公司总部旁边，距市中心25公里。项目从东到西依次分为A、B、C三个地块。主体工程为住宅楼、会所；规划用地18.74公顷，建筑面积366334平方米，规划用户2584户。辅助工程包括规划道路、给排水、绿化、路灯等。本项目为新建项目，周边市政道路尚未建设，没有任何市政管线。工程用地周边目前为庄稼地，种植甘蔗等作物。本项目室外给排水的设计主要是室外给排水管道和附属构筑物的设计。

2方案选择

（1）给水工程

石碑坪镇目前只有一个很小的水厂，无法保障该项目建成后用水问题。规划水厂建设时间无法明确。本工程周边市政道路尚未建设，没有任何市政给水管网。所以本项目水源近期为业主自掘的水井，远期为市政给水管网。本项目室外消防与生活用水采用共用管网，每个地块有独立的给水管线，都跟地块外面管网有两个接口。均采用环状布置。由于没有任何远期市政水压方面资料。本工程给水设计接口处压力按0.32Mpa计，满足七层建筑的生活及室内消火栓的用水压力要求。A地块一些小高层建筑室内给水、消防需加压，各单体建筑给水的引入管和加压设计由做单体建筑给排水设计的设计单位设计，本次设计不包含这些内容。

（2）排水工程

本工程根据排水规划，采用雨污分流的排水体制。结合地形、地势以及《柳州市石碑坪镇北片控制性详细规划》，A、B、C地块坡向南侧规划市政道路，雨污水按规划各自排入项目南侧的市政雨污管线。但是市政道路尚未建设，没有任何市政管线。无法将南侧规划市政雨污管线作为本工程的排水出口。

① 雨水工程

项目A地块北侧有个水塘，项目建成后作为景观塘使用。基于低影响开发（LID) 理念以及“因地制宜、蓄排结合，保障安全，综合利用”新型雨洪调蓄利用思路，原打算把三个地块雨水都排入到该塘中，并在该塘西面设溢流口。这样既解决该塘的供水问题，实现雨水循环利用，又能规避雨水洪峰，还能避免初期雨水对承受水体的污染。由于三个地块地势基本上都是坡向南侧，水塘水面标高过高，经计算比较，此方案将有400米的管道低于水塘水面，容易淤堵，甚至会引发倒灌。此外B、C地块雨水收集后逆坡经A地块从南排往北，为控制埋深，只能尽可能采取小坡度，导致管径过大，造价过高。而且排向与规划冲突，不利于远期排放。

由于标高问题，也无法将水排到209国道西侧。

在该工程C地块东南角有现状塘，经过现场踏勘和与业主协商，可作为本工程雨水排出口。最后确定的方案为所以近期雨水排往东南角处的现状塘，远期市政道路及市政雨水管道建设时再接入市政雨水管道。由于B地块南侧的规划道路目前为丘陵，自然地面标高太大，覆土太深，此段采用顶管施工。

图1 雨水工程方案

② 污水工程

石碑坪镇不仅没有污水厂，也没有污水管网。污水必须经过处理才能排放。根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）4.1.2.2 城镇污水处理厂出水排入GB3838地表水Ⅲ类功能水域（划定的饮用水水源保护区和游泳区除外）、GB3097海水二类功能水域和湖、库等封闭或半封闭水域时，执行一级标准的B标准。该项目东南角水塘属于封闭或半封闭水域，所以污水处理要求达到一级标准的B标准。

本项目污水处理方案为用管网将小区内各个化粪池出水收集起来，输送到一体化污水处理设备集中处理。经查阅相关资料并与多个厂家沟通了解，经该设备处理的污水，水质达到国家污水处理综合排放标准一级B标准。满足排放要求。所以可将处理后的污水通过雨水管网排到东南角水塘。

虽然本次设计内容不含一体化污水处理站，不计入工程量。污水处理站需另立项设计。但是本次设计需要确定污水处理设备的位置和规模，这将主导整个小区污水管网的走向。考虑风向、地形标高、预留空地等各方面情况，综合广西柳州绿达实业有限责任公司方面的意见，近期分别在A地块东北角和C地块东南角各拟建一个一体化污水处理站，污水经一体化污水处理站处理后再排入雨水管网中。远期市政道路及市政污水管道建设时再接入市政污水管道。

图2污水工程方案

3管线综合

随着居住小区建设的逐步发展和小区建筑使用功能的逐步完善，小区内管线越来越多， 各

种管线的设计要求也越来越高。因此，合理地利用地上、地下的空间， 解决各种管道交叉结点标高上的矛盾， 逐步受到人们的关注。居住小区内有多种管线：给水管、雨水管、污水管、煤气管、供电、通讯、路灯等等。各种管线不论是埋地还是高架都需占用地下或地上的空间。所谓的管线综合设计就是在满足国家规范和各种管线的使用功能的前提下，合理有序地将它们敷设在小区内的地下或地上的空间， 尽可能地使投资最省， 施工、维护方便并且兼顾美观。本次设计只考虑给水管、雨水管、污水管。管道的布置应根据小区建筑总体规划、道路和建筑布局、地形、建筑进水管位置、化粪池位置、排水边沟位置污水和雨水的排泄方向等情况综合考虑确定，力求管线短，埋深浅，造价低。

3.1道路上管位平面布置

地块内主要道路宽7m。根据《城市工程管线综合规划规范》(GB 50289—98)(以下简称《规范》)规定，此道路只需在单侧配管。管线位置布置需要综合考虑化粪池、排水边沟位置，住宅内部排出管方向，以及管线距建筑物的最小距离。此外道路太窄，道路两旁绿化带不规则，宽窄不一。给水、雨水、污水管不得不都放在道路下面。管位布置如图3所示。

图3道路管位布置

3.2管线高程控制

合理安排好各管线平面位置后还应合理控制各管线高程。一般来说，三趟给排水管从上至下管线顺序依次为给水管、雨水管、污水管。此次设计给水管一般覆土为0.8m左右，而将雨、污水管起点覆土控制在须根据建筑化粪池以及建筑排水边沟深度以及《室外排水设计规范》（GB 50014-2006）（2011版）4.3.7控制，在高程上使各管线基本相互错开。若管线在高程上相碰，则遵守“压力管让重力管、小管径让大管径、支管让干管”的原则。

3.3管线间距控制

《规范》规定，一般市政管线之间的最小垂直净距为0.15m，给水管线与排水管线最小垂直净距为0.40m，这在实际工程操作时很难做到。一般管线净距＞0.05时即可施工。因此在市政管线综合规划时，除电力管线同热力及燃气管交叉时最小垂直净距争取控制在0.5m外，其他管线综合规划时的管线最小垂直净距＞0.05即可。此次设计管线垂直最小间距基本都控制在0.1以上。

4管材选用

国内近几年对管道的质量要求越来越严，对管材及配件技术的发展相当重视，并投入大量的资金进行开发和研究工作。而管道本体材料对管内水质的二次污染影响很大，管材选择是技术经济比较的结果，对于水中碳酸钙(镁)的结垢，水中溶解性铁离子氧化对管道的腐蚀、结垢，以及一些生物性的堵塞等状态，往往是选择管材另一方面重要因素。而埋地管道长年累月承受输送液体内压、泥土及地面荷载的外压、高温变化引起的拉伸应力以及地基的不均匀沉降等产生的综合应力，还要承受水锤冲击力，因此管材首先应有足够强度。

各种管材特性如下：

聚乙烯(PE)管：

PE（聚乙烯）材料由于其强度高、耐高温、抗腐蚀、无毒等特点，被广泛应用于给水管制造领域。因为它不会生锈，所以，是替代普通铁给水管的理想管材。

预应力钢筋砼管

此管的管径基本都在Φ300mm以上，大多数都用于大流量的排水工程中。特点是价格较其它材料的大口径管要低，而强度较高。在一般水质情况下不需防腐，但弯头、三通等配件的生产仍是空白。

钢筋混凝土管排水管：

价格相对便宜，有较好的抗渗透性和耐久性，抗外压好，重量大，，质地脆，粗糙系数高，水流速度低，安装接头多，相对容易被污水腐蚀。

高密度聚乙烯（HDPE）双壁波纹管：价格相对高，尤其是大管径，价格相对同规格钢筋混凝土管高出一大截。抗外压能力强，重量小，粗糙系数低，水流速度高，耐腐蚀，安装接头少。

此次设计以经济、适用为主。综合比较上述管材的特性后，室外给排水选用管材分别为：给水管采用埋地聚乙烯（PE）给水管道。PE管管材原料采用PE100等级，压力等级为1.0MPa。雨水管采用钢筋混凝土管。开挖施工段雨水管道采用II级钢筋混凝土管排水管，在顶进法施工段，管顶覆土不大于7米，采用III级钢筋混凝土钢承口管；管顶覆土大于7米，采用特制钢筋混凝土钢承口管。污水管采用污水管采用高密度聚乙烯（HDPE）双壁波纹管，环钢度为SN8。

5施工方法

开挖施工段:按《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268-2008)第4.3-沟槽开挖与支护进行，地基处理按第4.4-地基处理进行，检测验收按第4.6节要求执行。管道基础要求敷设在原状土上，地基承载力不小于150KPa；管基标高若高于自然地面标高应按道路路基回填要求回填至管顶0.5m以上后，再开挖沟槽。顶管施工段:原土基础承载力不小于100KPa，若小于应加固处理。若遇不良地基应通知监理、勘察、设计等部门现场勘察后另行处理。

6结语

以上结合广西柳州绿达实业有限责任公司危旧房改造工程项目室外给排水设计简要说明了小区室外给排水工程的设计内容。由于篇幅所限，无法一一具体论述。建筑小区的特点是城市与建筑的结合点。要做好建筑小区的设计，必须综合城市与建筑的特点做好充分的规划，而在方案设计和施工图设计的过程中，也要随时调整小区的设计，使之和城市与建筑都能很好的衔接。从确保小区给排水管网的安全环保可持续发展的角度出发，合理选用给排水方案，选用恰当的管道材料，综合好地下管线，合理的水力计算等也极为重要。在小区满足日益复杂的功能要求的前提下，要求居住区的给排水设计既经济合理、又方便实用，这就要求我们每一个设计者都必须不断努力与学习，提高自身素质，设计出更多更好的工程。

1、《建筑给水排水设计规范》（GB 50015-2003）（2009版）

2、《室外排水设计规范》（GB 50014-2006）（2011版）

3、《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）

4、《城镇给水排水设计技术规范》（GB50788-2012）

城镇污水处理方案设计范文第4篇

1.1水资源概况

大连市位于欧亚大陆东岸,中国东北辽东半岛最南端。根据大连市第2次水资源评价成果,全市多年平均地表水资源量为32.70亿m3,折合径流深260.06mm,地下水资源量为7.27亿m3,境内人均水资源仅为全国水平的1/5,特别是经济发达的金州以南地区人均占有量仅有116m3,远低于世界公认的人均水资源占有量1000m3的生存最低标准,多次出现严重缺水的紧张局面。且大连地区的海水入侵现状比较严重,不仅加剧了水资源紧缺形势,而且带来了水环境生态系统破坏。大连地区受气候影响,降水时空分布阶段性明显、时空分布不均、局部地区强降雨或雷阵雨场次偏多而且强度偏大,降水过程主要集中在6~8月份,约占全年降水量的60%~70%,容易形成春旱秋涝。地表径流和降水量空间分布由西南向东北递增,河流独流入海,现有水利工程调蓄工程较少,目前大连市地表水的拦截率仅为24.5%,地表径流利用率不高,每年绝大部分的水资源以汛期洪水方式白白流入渤海。

1.2社会经济现状

大连市下辖现设6区3市1县,土地面积12574km2,2009年末全市常住人口617万人,全市户籍人口584.8万人,其中非农业人口357.8万人,占总人口的61.2%。国民经济持续快速增长,2009年全市实现地区生产总值4417.7亿元。其中,第一产业增加值313.4亿元;第二产业增加值2314.8亿元;第三产业增加值1789.5亿元,增长率分别为7.8%,16.5%和14.6%。3次产业构成比例为7.1∶52.4∶40.5,对经济增长的贡献率分别为3.5%,55%和41.5%。按常住平均人口计算,全市人均生产总值由2008年的63198元增加到71833元。随着综合经济实力的持续增强,大连市用水效率明显提高,人均用水量、万元GDP用水量、农田灌溉亩均用水量、万元工业增加值用水量,这些指标的用水效率均比全国平均水平低。

2水资源承载力模型建立

2.1模型的建立

2.1.1系统动力学简介

系统动力学简称SD(SystemDynalnics),以反馈控制理论为基础,以数学计算机仿真技术为手段,研究复杂系统的行为,可用来定性和定量地剖析历史、分析现在和研究未来,是实现决策科学化和经营管理现代化的有力手段。它最为突出的优点是处理周期性、长期性、高阶、非线性、时变的问题。系统动力学研究的问题是动态的,系统中所包含的变量是随时间变化的,因此模型可以模拟系统的发展趋势,进行中长期预测。目前,系统动力学已成功应用于社会、经济、生态复杂大系统的许多战略与决策分析中。水资源承载力涉及面广、内容复杂,普通方法受线性约束不能清楚地把握系统的各种反馈关系,只能追求最优解。而SD方法将复杂系统分为若干子系统,再对选用的每个决策变量设定各种方案,通过对各子系统之间相互关系的分析,模拟不同发展战略得出水资源利用与各子系统之间的变化趋势。

2.1.2模型设计思路

大连是一个水资源严重短缺的城市,随着社会经济的发展,人们对水资源的需求量持续增长,再加上干旱等自然灾害频繁发生,使已经有限的水资源更加短缺。为避免生活用水、社会经济用水和生态用水之间的冲突,如何在有限的水资源条件下,实现水资源可持续利用,是一个迫在眉睫的任务,也是模型设计的目的。假设大连市城市化水平保持较快速度上升,对应的社会经济也高速发展,而其用水模式保持目前水平,如按万元工业增加值用水量保持目前的下降趋势,生活需水量和生态需水量保持目前的增加趋势不变等。在这样的前提下,预测大连市未来需水情况,然后与可供水资源量进行比较,得出未来大连市目前用水模式下,是否能承载社会经济的高速发展。

2.1.3系统动力学原理

系统动力学模型的本质是一阶微分方程组[3]。在SD模型中状态方程系统描述了水准(状态)变量(流位)的变化规律,用欧拉法数值积分表示,其一般形式为:L.K=L.J+DT(IR.JK-OR.JK)式中,L.K,L.J分别为K,J时刻的状态变量;IR.JK,OR.JK分别表示流入速率与流出速率,K表示现在时刻,J表示与K相邻的前一时刻,DT是步长且DT=JK。

2.1.4模型结构及流图分析

结合系统动力学研究问题的主要特点和大连市的实际情况,将系统边界定在大连市土地面积范围内,对重要用水环节进行系统分析后,采用SD专用模型Vensim建立包含人口、经济、环境和资源4个子系统的大连市水资源承载力SD流图(见图1)。模型中主要变量为状态变量和速率变量,状态变量为总人口、工业总产值、道路面积、农业灌溉面积、绿地面积、节水灌溉面积、第三产业总产值,每一状态变量对应相应的速率变量。(1)人口子系统。本文总人口数主要考虑的是常住人口，它主要受机械增长率、自然增长率的影响,常住人口由城镇人口和农业人口两部分组成,人口子系统的主要变量包括总人口数、城镇人口和农村人口3部分,以人口总数为状态变量。该模块主要研究人口数量的变化及其变化对生活需水量的影响。(2)经济子系统。经济子系统用第一产业、第二产业和第三产业来表示,其中第一产业主要指农业,第二产业主要是工业。该子系统的主要变量分别由农田灌溉面积、工业增加值、第三产业增加值与农田亩均灌溉用水量、万元工业增加值耗水量、万元第三产业增加值耗水量两组数值相对应的乘积求出。(3)环境子系统。环境子系统包括城市环境和污水两部分,城市环境用水包括全市绿化用水、市区及近郊冲刷道路用水,污水部分由生活污水和工业废水排放量组成。污水总量由城市污水排放量与排污系数决定,选取污水处理率和污水回用率作为不同的政策输入。(4)资源子系统。水资源量主要包含地表水供水量、地下水供水量、雨水、海水淡化供水量。

2.1.5模型调试

模型直观检验和运行检验由软件自动完成,以2004年为基准年,模拟步长为1a,将2005~2009年的仿真结果与历史数据相比较进行一致性检验,若误差小于5%,则认为模型正确,否则对模型进行修改或调整。由表1可以看出模拟结果与历史数据拟合误差均小于5%,表明模型结构合理,能反映大连市水资源承载力的特征,能够模拟实际系统,有较高的可信度。

2.2方案设计和结果分析

2.2.1方案设计

为了比较和探讨未来50a大连市水资源承载力在不同策略下的动态演变过程,本文设计了4种方案。方案1:现状延续型。即不采取任何措施,保持现有状况不变。方案中各决策变量指标值维持现有发展趋势。方案2:经济发展型。强调经济发展的重要性,把经济发展放在重中之重的位置。为此,把工业产值增长速度一度调整到大连市2001~2009年工业产值增长率的最快值23%,把2025年的城市化率提高到85%,其他参数与方案一相同。方案3:节水型。此方案强调水资源和环境保护的重要性,要求在合理开发利用、保护水资源的前提下发展经济。因此在方案1的基础上,降低经济发展速度,抑制城市人口的过快增长,提高污水处理及回用率,降低居民生活用水量及农田灌溉用水定额,增加农业节水灌溉面积。根据预测,2025年工业产值增长率控制在10%,城市化率提高至75%,工业用水重复利用率提高到95%,污水处理率提高至100%,污水回用率提高至70%。把节水灌溉增长率提高至9%,其他参数指标维持不变。方案4:协调发展型。在建设节水型城市前提下,综合考虑以上3种方案各自的特点,要求兼顾经济和环境的协调发展。此方案污水处理率、回用率、重复利用率、废水排放系数等均与方案2相同,城市化水平、经济、灌溉面积适度增长。2010年到2015年工业增速为12%,其后保持5%的增速,其他参数指标维持不变。

2.2.2结果分析

选取模型中的城镇人口、工业总产值、污水排放总量、水资源供需差额4个主要变量进行不同方案的对比。根据不同方案下4个主要变量的模拟结果(表2),比较4种仿真方案,选取可提高大连市水资源承载力的优化方案。在方案1的模式下,2025年大连市总需水量达到36.93亿m3,可供水量为17.43亿m3,水资源供需差额达19.48亿m3,污水总量为16.42亿m3。此时水资源短缺问题、环境污染问题将严重影响大连市的社会经济发展,如何合理开发和利用水资源、提高污水处理及回用率是解决问题的关键。在方案2的模式下,工业总产值增速大于其他3种方案,2025年工业总产值模拟值达到22053.36亿元,城市人口达到513.013万人,工业总产值及人口数量的增加不仅加大了对水资源的需求量,工业废水、生活污水排放量也急剧增加。由于污水治理投资的限制,2025年大连市总需水量达41.38亿m3,水资源供需差额达23.94亿m3,污水总量达19.31亿m3。环境污染严重,大连市的缺水形势更加严峻,水资源承载力更加脆弱,此方案也不可取。在方案3模式下,减缓工业产值增长速度,降低万元工业增加值用水量,提高工业用水重复利用率,使得工业生产对水资源的需求量大幅度降低;对环境保护的投资加大,2025年污水处理率和污水回用率分别达到100%和80%;居民人均生活用水量及农田灌溉亩均用水量的降低,也使得生活需水量及农业需水量大大减少,到2025年大连市总需水量仅为16.89亿m3,可供水量大于总需水量,水资源盈余0.54亿m3;污水总量减少至8.34亿m3,同时工业生产总值到达到7489.23亿元。可见方案3中大连市的水资源基本上得到了合理开发和利用。在方案4的模式下,按照协调发展原则,不以环境的牺牲换取发展的经济,适当限制经济增长速度,同时加大污水处理、污水回用的投资力度,在建设节水型城市前提下,努力提高污水利用率。到2025年大连市总需水量为18.74亿m3,可供水量为18.86亿m3,缺水量仅0.106亿m3,基本实现水资源供需平衡,大连市不会出现严重的缺水现象。虽然方案4与方案3,都可保证大连市到2025年不会出现严重的缺水问题,但方案4的工业产值可达到8521.08亿元,污水总量仅为7.25亿m3,表明方案4是提高大连市水资源承载力的最可行方案。由此可看出,要提高大连市水资源承载力,使大连市未来可以实现走上水资源可持续发展的道路,就必须建立起以水资源保障为基础、以建设节水型社会为核心、以水生态环境保护为根本、以非常规水充分利用为重点的“循环水务”体系。

3循环经济模式的构建

3.1构建思路

循环经济模式的构建应贯穿于水资源开发利用的供、用、排环节中,统筹兼顾,全面考虑[1]。主要包括:在水资源开发过程中,注重合理开发,由传统水源开发逐步向非传统水源开发转移,充分利用一切可利用的水资源,并通过水资源的优化配置对水资源进行合理调配;在利用过程中,注重节水用水,提高水资源利用率,同时注重各类水资源的回收利用,减少废、污水的产生;在废、污水排放时,以无害化为标准,使最终进入自然界水体的废、污水对生态环境不会造成影响,同时尽可能地使废、污水资源化,为增加供水量提供保障。

3.2构建方法

3.2.1实施分质供水,构建循环经济动脉链

在大连地区通过淡水管线、海水管线和中水管线实行分质供水,集雨设施和雨水管线供水根据实际情况采用就近原则。根据各单位的生产工艺和地理位置,在单位内部和单位之间,实施水资源的梯级利用和分质利用。以海水为例,通过海水淡化、海水直接利用两种方式形成与工业相关联的海水动脉链。

3.2.2通过废水回用,构建循环经济静脉链

废水的处理和回用方式有:内部直接回用、内部处理后回用和处理后排入城市污水管线3种方式。在有条件的工企业、居民区和其他单位设立污水处理站,对自身产生废水内部进行处理和回用。城市污水处理厂对排入城市污水管线的各类废水进行统一处理,部分以中水回用的方式由中水管线进入城市供水系统,剩余的污水在达准后排入自然界水体。

3.2.3利用水资源信息系统,构建循环经济网络

综合大连市水资源情况,建立水资源信息系统平台(水资源信息库、水环境数据库和工业、农业、生活、生态环境用水状况数据库),及时、准确、客观地反映水资源状况,并科学预测未来水资源变化趋势。通过水资源信息系统,对各种水资源、工业、农业和生活用水进行统一调度,构建循环水资源经济网络体系,最大限度地开发水资源潜力,使有限的水资源发挥最大的经济效益。

4实现水资源循环经济发展的途径

4.1节约用水,实现水资源利用的减量化

节约用水是循环经济的减量化原则的体现,是发展循环经济、建立水资源循环经济的基础。节约用水不但可以提高水资源利用效率,减少需水量,还可以减少废水排放量,保护水环境。

4.1.1农业节水

根据大连市水资源条件调整农作物种植结构,扩大耐旱作物种植面积。推广农业科技,鼓励、引导和扶持农户种植产出高、耗水低的农产品。改进古老的大水漫溉方式,采用节水的喷灌、微灌等新灌溉技术以及抗旱补灌技术。加大节水工程改造力度,降低无效损耗。利用各种综合节水措施,如生物节水、农艺节水、工程节水和管理节水等技术,提高农业水利用效率。

4.1.2工业节水

推广风力发电、水源热泵等10大节水产业,扶持生物工程、电子信息等10大高新产业示范项目,加快工业产业结构和布局调整。以高新技术改造传统用水工艺,降低大连市工业产品的万元增加值耗水率,降低工业废水的排放量。大力发展生产工艺节水技术、工业循环用水技术和其他节水技术。

4.1.3生活节水

最重要和最基础的节水途径是加强节水的宣传教育,让人们意识到节水的重要性,形成节水的社会意识,树立正确的节水观念,改变生活中的不良用水行为和习惯。在居民日常生活、公共服务设施,以及环境绿化等方面,推广节水器具的应用,从根本上抑制或消除不合理用水。

4.2开发新水源,实现水资源再循环

4.2.1跨流域调水

为解决大连市水资源短缺问题,大连市累计投资近百亿元,相继完成了引碧、引英入连等蓄输水工程,有效地缓解了水资源供需矛盾。随着经济社会的快速发展,水资源问题仍是大连市一个亟待解决的问题。但自引英入连工程结束后,大连境内已无较大规模的水利工程,且水资源利用率已达40%以上(世界公认的警戒线为40%),水资源开发已达极根。境外调水已成为大连解决水资源保障问题的必由之路。目前,大连市正着手投巨资实施大伙房水库向大连输水和引洋入连供水工程。

4.2.2污水回用

在实现水资源利用“减量化”的基础上,污水回用能够有效提高水资源的利用率。大连市已投入运行的大型污水集中处理厂14座,总设计处理能力87.3万m3/d,年末污水集中处理率超过90%。把污水作为非常规水资源,将达标排放变为开发利用为主,使污水处理率和中水回用率分别提高到70%和50%以上,对缓解城市供水短缺无疑会起很大作用。工业方面,在企业内部实施清洁生产,消减新鲜水用量和废水排放量,实现水资源利用效率的最大化。在企业间层面,为各企业内部无法充分利用或难以利用的排水寻找下游消费者,实现工业共生的循环模式,进一步调高整个工业生态系统的用水效率。除了工业环节的污水再利用,还要在社会层面实现各系统之间的循环利用,把污水回用于农业、工业、生态环境包括地下回灌等,从而充分实现水资源的循环利用。

4.2.3雨水资源化利用

雨水资源化利用,也是节水的新渠道。在认真调研、确认可行的前提下,大力推广集雨工程建设。城市雨水利用的途径主要包括加大雨水就地渗入量、雨水储蓄量,兴建拦截和蓄存雨水的设施及利用雨水回灌。在城市,居民小区利用工程集水直接用作绿化、冲洗、景观及洗车等城市非饮用水水源上下工夫,以缓解城市供水压力。在现有设施的基础上,把雨水资源利用与城市供水、城市规划、生态建设、城区美化等多方面结合起来,统筹兼顾,达到高效利用。在农村,利用工程集水经净化处理后解决居民生活用水问题。

城镇污水处理方案设计范文第5篇

[关键词] 新型城镇化; 投资环境; 产业支撑

[中图分类号] F0615 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3283(2012)09-0043-03

漳州市的角美镇抓住被确定为福建省小城镇综合改革建设试点镇的有利契机,高度重视投资环境建设,积极营造优良的投资环境,有力地促进了吸收内外资工作,取得了显著的成效。在2011年福建省小城镇发展战役通报中,角美镇以完成固定资产投资总额822亿元和在建项目总数72个位居全省试点镇首位。2011年角美镇完成工业总产值356亿元,同比增长154%。其中:完成规模工业产值350亿元,同比增长214%;新增规模企业14家,比上年同期增加2家;新增产值亿元以上企业9家,总数达55家,规模工业增加值100亿元,同比增长15%;全社会固定资产投资100亿元,同比增长425%。其中:城镇以上固定资产投资95亿元,同比增长579%,工业固定资产投资737亿元,同比增长1377%;社会消费品零售总额18亿元,同比增长106%;外贸出口总额93亿元,同比增长107%,实际利用外资135亿元,同比增长214%。

一、加快基础设施建设,进一步完善投资硬环境

角美镇以大投入、大建设促进大开发、大发展来着力改善招商引资硬环境,重点抓好基础设施和公共设施配套建设。

一是道路交通方面。投入150万元,实施角江路沿线绿化工程;投入170万完成角江路(青洋蓬至福龙十一号路)道路照明、国道(镇区-厦门界)道路照明工程;着力实施镇区文圃大道街道景观综合改造工程,完成人行道整体铺设、绿地系统整治、交通标志标线、亮化工程和公用设施整改。已完成建设4条道路,即:中闽大道南段,洪岱路延伸段,中闽大道维修工程项目和中闽大道低干渠至江滨南段。目前在建的区内湖滨路、奥特莱斯大道、凤山三期道路工程、角泰路、会展北路、龙池大道延伸段和角江南路等8条道路长271公里,计划总投资18亿元。这些道路建成投入使用后,将大大缩短厦漳两城的距离,是推进厦漳同城化交通先行项目。

二是水电设施方面。着力实施“村村通自来水”和“村村通有线电视”工程,扎实推进九龙江水环境整治工作;投资3902万元,建设完成长度15公里的海堤工期工程,启动建设3座小㈠型水库除险加固工程,加强对小农田水利工程建设和修复。1座220千伏变电站和1座110千伏变电站于2012年竣工投入使用。

三是环保设施方面。在现有3座日处理能力共35万吨的污水处理厂和1座垃圾填埋场的基础上,又新规划建设1座日处理污水25万吨的污水处理厂(总规模日处理污水25万吨的新污水处理厂已完成项目建议书批复,调整可研文本已完成,进入公示阶段)和16座垃圾中转站,同时,推进城市排水排污改造工程,全面完成文圃工业园区污水排放至福龙污水处理厂5公里排污管道和泵站建设,开工建设总投资1600万的吴宅、内丁污水提升泵站(3万吨/日)及9公里长配套管网工程。

四是民生工程设施方面。抓好民生工程项目6个,计划总投资104亿元,2012年计划投资55亿元,目前已完成投资382亿元,其中:投资25亿元的漳州康桥学校已竣工投入使用,投资22亿元的角美中学新校区预计2013年7月可竣工投入使用,厦深铁路角美客运站和广场2012年年底前可投入使用,投资5000万元的龙海第一医院角美分院新门诊楼进入施工图设计阶段。投资1亿元的体育中心和投资1000万元的龟山公园正在进行方案设计,2013年可开工建设。此外,还建成公厕3个,农贸市场2个。

五是加强开发园区的建设,明确园区定位,使园区从综合园区向专业园区发展,充分发挥各类开发园区招商引资主要载体作用。从管理体制、基础设施、资金投入、人才培养等方面扶持办好一批重点园区,使之成为招商引资的示范区。角美分阶段、有步骤、高效率地推进凤山工业集中区15平方公里和社头3200亩汽车产业园区的开发建设,加快推进福龙工业园西片区、江东建材园和奥特莱斯现代产业园的开发建设,做大做强产业园区,完善项目发展载体。通过这些基础设施的建设,进一步明确了角美作为台商投资区的产业定位,加强与台湾和厦门的产业对接,以现有的电子光电、汽车制造、金属材料、食品加工、纸制品等主导产业为基础,着重发展先进制造业和新兴产业。

二、加快服务体制创新,进一步完善投资软环境