重金属污水提质处理工程可行性研究报告

湖南汨罗工业园重金属污水提质处理工程

可行性研究报告

湖南汨罗工业园重金属污水提质处理工程

可行性研究报告

湖 南 省 国 际 工 程 咨 询 中 心

二〇一一年十月

湖南汨罗工业园重金属污水提质处理工程

可行性研究报告

主任 匡竹述

副主任 刘永安

总工程师 王沛皇

项目一处处长 曾凡勇

项目负责人 郑

清里

参加编制人员

郑清里 曾凡勇 谢 飞 莫建炎 罗 云 龙文彬 赵卫华 彭白阳

工

程

师

教授级高工 高级工程师 高级工程师 高级工程师 高级经济师 高级工程师 高级工程师

程

师

苏 峰 工

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目 录

第1章 总论 .................................................................................................................................................. 1 1.1 1.2

项目背景 .......................................................................................................................................... 1 项目概况 .......................................................................................................................................... 3

第2章 项目建设必要性 .............................................................................................................................. 5 2.1 2.2 2.3

常见重金属的危害性 ...................................................................................................................... 5 湘江流域重金属污染治理的背景................................................................................................... 6 本项目建设的必要性 .................................................................................................................... 12

第3章 建设条件 ........................................................................................................................................ 16 3.1 3.2 3.3

建设区域现状 ................................................................................................................................ 16 建设条件 ........................................................................................................................................ 16 协作条件 ........................................................................................................................................ 20

第4章 建设规模 ........................................................................................................................................ 21 4.1 4.2 4.3

排水体制 ........................................................................................................................................ 21 污水量预测 .................................................................................................................................... 21 污水处理厂建设规模 .................................................................................................................... 29

第5章 污水处理厂厂址选择 .................................................................................................................... 31 5.1 5.2 5.3

厂址选择原则 ................................................................................................................................ 31 备选厂址分析 ................................................................................................................................ 31 推荐厂址方案 ................................................................................................................................ 32

第6章 污水处理厂设计进、出水质 ........................................................................................................ 35 6.1 6.2 6.3

进水水质 ........................................................................................................................................ 35 出水水质 ........................................................................................................................................ 36 污水处理效率要求 ........................................................................................................................ 37

第7章 污水处理工艺 ................................................................................................................................ 38 7.1 7.2 7.3 7.4

污水处理工艺选择原则 ................................................................................................................ 38 污水处理工艺选择 ........................................................................................................................ 38 污泥处理工艺 ................................................................................................................................ 48 排水方案比选 ................................................................................................................................ 50

第8章 污水处理系统工艺设计 ................................................................................................................ 52 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7

设计原则 ........................................................................................................................................ 52 工艺设计范围 ................................................................................................................................ 52 工艺流程示意 ................................................................................................................................ 52 去除效率预测 ................................................................................................................................ 55 污水处理工艺设计 ........................................................................................................................ 55 主要建、构筑物一览表 ................................................................................................................ 59 主要设备一览表 ............................................................................................................................ 60

I

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第9章 污水处理厂总体设计 .................................................................................................................... 62 9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6 9.7 第10章 10.1 10.2 10.3 第11章 11.1 11.2 第12章 第13章 13.1 13.2 13.3 第14章 14.1 14.2 14.3 14.4 第15章 15.1 15.2 第16章 16.1 16.2 16.3 16.4 16.5 第17章 17.1 17.2 17.3

总图设计 ........................................................................................................................................ 62 建筑设计 ........................................................................................................................................ 65 结构设计 ........................................................................................................................................ 67 电气设计 ........................................................................................................................................ 69 仪表及自控设计 ............................................................................................................................ 74 给排水、消防和暖通设计 ............................................................................................................ 76 物料供应 ........................................................................................................................................ 77 污水收集系统设计 .................................................................................................................... 78 污水网管设计概述 ........................................................................................................................ 78 污水管网工程设计 ........................................................................................................................ 81 污水提升泵站 ................................................................................................................................ 84 环境保护、水土保持 ................................................................................................................ 89 环境保护 ........................................................................................................................................ 89 水土保持 ........................................................................................................................................ 93 节能 ............................................................................................................................................ 94 防洪、消防、劳动保护 ............................................................................................................ 95 防洪 ................................................................................................................................................ 95 消防 ................................................................................................................................................ 95 劳动保护 ........................................................................................................................................ 95 项目管理及实施计划 ................................................................................................................ 97 实施原则与步骤 ............................................................................................................................ 97 实施组织机构 ................................................................................................................................ 97 计划主要履行单位 ........................................................................................................................ 98 运行管理及人员编制 .................................................................................................................... 99 项目实施进度及招标方案 ...................................................................................................... 101 实施进度安排 .............................................................................................................................. 101 投标方案 ...................................................................................................................................... 101 投资估算及资金筹措 .............................................................................................................. 103 投资估算依据 .............................................................................................................................. 103 项目固定资产投资估算 .............................................................................................................. 103 流动资金估算 .............................................................................................................................. 104 项目总投资 .................................................................................................................................. 104 资金筹措 ...................................................................................................................................... 104 财务评价 .................................................................................................................................. 105 财务评价依据 .............................................................................................................................. 105 财务评价说明 .............................................................................................................................. 105 销售收入和销售税金及附加估算............................................................................................... 105

II

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17.4 17.5 17.6 17.7 第18章 18.1 18.2 18.3 第19章 19.1 19.2 第20章 20.1 20.2

成本估算 ...................................................................................................................................... 106 财务效益分析 .............................................................................................................................. 106 不确定性分析 .............................................................................................................................. 107 财务评价结论 .............................................................................................................................. 108 社会影响分析 .......................................................................................................................... 109 项目对社会影响的分析 .............................................................................................................. 109 项目与社会互适性分析 .............................................................................................................. 109 结论 ............................................................................................................................................... 110 项目风险分析 ........................................................................................................................... 111 停电造成的风险 ........................................................................................................................... 111 污水处理系统维修风险分析 ....................................................................................................... 111 结论与建议 ............................................................................................................................... 112 结论 ............................................................................................................................................... 112 建议 ............................................................................................................................................... 113

III

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附 表

附表1：总投资估算表

附表2：工程投资（污水处理厂部分） 附表3：工程投资（管网部分） 附表4：流动资金估算表 附表5：销售收入估算表 附表6：总成本费用估算表 附表7：损益和利润分配表 附表8：项目财务现金流量表 附表9：资金来源与运用表 附表10：资产负债表

附 件

附件1：湖南汨罗工业园重金属污水提质处理工程供水意向书 附件2：湖南汨罗工业园重金属污水提质处理工程供电意向书

附件3：汨罗城乡规划管理办公室关于汨罗工业园重金属污水提质处理工程意见

附 图

附图1：污水处理厂地理位置及汨罗工业园土地利用规划图 附图2：方案一、方案二（推荐方案）厂址地形图 附图3：污水处理厂平面布置图 附图4：污水处理方案流程图 附图5：污水收集管网布置图（一） 附图6：污水收集管网布置图（二）

IV

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第1章 总论

1.1 项目背景 1.1.1

项目名称

项目名称：湖南汨罗工业园重金属污水提质处理工程 1.1.2

建设单位概况

本项目建设和管理单位为汨罗市城市建设投资开发有限公司，公司成立于2002年2月27日，由汨罗市国有资产管理办投资，公司已取得4306811001055号企业法人营业执照，注册资金8800万元。

公司法定代表人：倪运清

公司经营范围：筹建城市建设资金；负责对国有资产投资项目、城市建设投资项目实施及资金使用，国家开发项目投资的管理；国有土地和市政公用设施拍卖的咨询服务；汨罗市人民政府依法授权管理的其他业务。 1.1.3

可行性研究报告编制单位

单位名称：湖南省国际工程咨询中心 资质等级：甲级

资质证书编号：工咨甲12220070018

发证机关：中华人民共和国国家发展和改革委员会 1.1.4

可行性研究报告编制依据

a) 中国国际工程咨询公司编著的《投资项目可行性研究指南》；

b) 国家发改委、建设部联合颁发《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）； c) 国家现行的其他有关法律、法规、规范、标准； d) 《汨罗市城市总体规划》（2008～2030）；

e) 《湖南汨罗工业园发展规划》（2006～2020）（湖南省国际工程咨询中心，2005）；

f) 《汨罗工业园建设项目可行性研究报告》（湖南省国际工程咨询中心，2005）； g) 《汨罗工业园建设项目环境影响报告书》（湖南省环科院，2005）； h) 《湖南汨罗工业园项目建设方案》（湖南省国际工程咨询中心，2005）； i) 《湖南汨罗工业园“国家循环经济—城市矿产示范基地”建设实施方案》； j) 项目建设单位提供的地形图及与工程有关的其它资料。

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1.1.5 项目由来

湘江流域作为湖南省经济发展的重点区域，云集了电力、冶金、化工、煤炭、建材、纺织、食品、造纸等工业，汞、镉、铅、石油类、氨氮、总氮以及粪大肠菌群在湘江沿线均有超标，重金属污染成为湘江流域的重点污染物。

湘江流域的生态环境质量关系整个流域的经济发展、社会进步和人民群众的切身利益与健康安全，湖南省委、省政府从地区经济可持续发展角度出发，决定开展湘江流域生态环境综合治理，贯彻落实科学发展观、转变经济发展模式和社会生活方式、提高发展质量，将湘江流域生态环境综合治理项目建设成为一项民心工程、民生工程、德政工程。湖南汨罗工业园重金属污水提质处理工程即为《湘江流域重金属污染治理规划》确定的近期重点建设项目之一。

湖南汨罗工业园旧称湖南汨罗循环经济产业园，按照“高起点规划、高质量建设、高标准管理、高效益经营”的建园理念，工业园已投资7亿元，已建成面积8km2，完成了水、电、路、通讯及绿化、美化、亮化等基础设施建设，形成了以废铜、铝、不锈钢、塑料、橡胶等再生资源回收加工利用为主体、回收网络较专业、产业链条较合理、资源利用规模较大、技术装备较领先、营运管理较规范的产业园区。初步形成了四大加工板块：一是以衡联铜材、长江铜业为龙头的再生铜加工；二是以龙舟铝业、远东铝业为龙头的再生铝加工；三是以平桂制塑、鑫盛铝塑为龙头的再生塑料加工；四是以广友、正利不锈钢企业为龙头的不锈钢回收加工。2010年园区完成工业总产值80亿元，实现税收6.7亿元。

根据《湖南汨罗工业园发展规划》（2006～2020），园区重金属污水将由园区重金属污水处理站处理后排入汨罗江，园区生活污水和一般工业废水由汨罗市城市污水处理厂处理后排入汨罗江。目前汨罗市城市污水处理厂的截污干管已经敷设到了汨罗工业园境内，在不久的将来，园区的生活污水和一般工业废水有望得到妥善处理。由于园区基础设施建设滞后，园区重金属污水处理站至今仍未建成，园区内的工业污水基本呈直接排放的状态，特别是园区废旧金属回收企业排放的污水含镉、铬、铅、砷、锌、铜等多种重金属，污水性质有别于一般城市生活污水，超标排放的重金属污水，对汨罗江水质产生了一定程度的影响，若长此以往还可能对汨罗江的河床底质产生重金属污染，成为河流水质的内源污染源，危害流域内群众的身体健康，成为汨罗市经济可持续发展的一大隐患。

汨罗江是湘江下游最重要的一级支流之一，流域面积5543km2，河长253.2km，

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其中汨罗市境内长61.5km，流域面积965km2，干流多年平均径流量为43.04亿m3，汨罗江流量占湘江总流量的6%左右。汨罗江流域的有色金属采掘、冶炼、加工业较为发达，排放的重金属污染物已经成为湘江流域重金属污染的一个重要来源。基于以上原因，汨罗市政府决定对汨罗工业园的重金属污水进行综合整治。一方面，政府环境管理部门监督园区排污企业做到污水达标排放；另一方面，对园区重金属污水进行提质处理，进一步降低污水的重金属排放浓度，减少工业园重金属的排放总量。

汨罗工业园重金属污水提质处理工程是汨罗工业园最重要的基础设施之一，尽快上马汨罗工业园重金属污水提质处理工程，对于完善工业园的基础设施建设，解决工业园工业污水对汨罗江的污染问题，特别是重金属污染问题，对缓减区域经济发展过程中重金属排放对湘江水质的影响具有重要作用。 1.2 项目概况 1.2.1

地理位置

湖南汨罗工业园重金属污水提质处理厂位于汨罗市城区东面，窑洲变电站北侧、沿江大道南侧的区域内，厂址位于汨罗市第二自来水厂取水口上游1100m处。 1.2.2

建设内容和规模

湖南汨罗工业园重金属污水提质处理工程属于汨罗工业园废水处理系统规划工程的一部分，分两期建设：

近期工程（2015年）设计处理能力：1.0×104 m3/d； 远期工程（2020年）设计处理能力：2.0×104 m3/d。

近期工程污水主干管和污水干管沿工业园规划的主次干道敷设，全长61073m，其中污水主干管16852m，污水次干管44221m，新建污水检查井763个；远期工程新建截污干管20472m，其中污水主干管1630m，污水次干管18842m，新建污水检查井256个。

近期工程在沿江大道与107国道交汇口附近设置污水提升泵站1座，设计规模Q=2.0×103m3/d，用于收集和输送107国道以东汨罗工业园资源回收利用市场、加工示范基地的重金属污水。 1.2.3

项目总投资及效益情况

项目近期总投资为10133.33万元，其中建设投资10103.33万元（污水处理厂3192.38万元，管网6910.96万元），铺底流动资金30万元。建设单位自筹资金3733.33万元，申请国家专项资金6400.00万元。

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从财务评价看：项目经营计算期内，投资利润率为4.88%，年均投资利税率为4.88%；所得税后项目财务净现值为2372.30万元，财务内部收益率达8.13%，投资回收期为12.87年（含建设期2年），表明项目的盈利能力略大于行业平均水平。

从盈亏平衡角度分析，项目产量盈亏平衡点为设计能力的48.1%，低于同行业盈亏平衡点。 1.2.4 表 1-1 项 目 总服务 范围 指 标 湖南汨罗工业园18km2规划范围内的重金属污水； 服务范围包括汨罗工业园已建成8km2近期工程 区域及即将建设的5km2区域，总面积服务范围 13km2，具体服务范围为其中的4.8km2二类工业区； 服务范围包括汨罗工业园规划的18km2远期工程 区域，具体服务范围为其中的8.64km2服务范围 二类工业区； 3近期工程建设规模：1.0×104m/d 3远期工程建设规模：2.0×104m/d 电化学法 厢式压滤机压滤 近期10133.33万元，其中污水处理厂3192.38万元，污水管网及泵站6910.96万元，铺底流动资金30万元 11685m2（17.5亩） 污水管网总长61073m，其中污水主干管16852m，污水次干管44221m； 污水管网总长20472 m，污水主干管1630m远期工程 污水次干管18842m 近期工程 管网建设 占地面积150m2，设计提升量为2000 m/d 1.2kWh/m3 0.90元/ m3 1.72元/ m3 2.5元/ m3 8.13% 3主要技术经济指标

主要技术经济指标

备 注 服务范围 远期工程服务范围包括近期工程服务范围 近远期工程一次征地 单位水量 单位水量 单位水量 单位水量 建设规模 污水处理工艺 污泥处理工艺 工程总投资 污水处理厂 占地面积 污水提升泵站 运行电耗 运行成本 总成本 收费标准 内部收益率 4

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第2章

2.1 常见重金属的危害性

本项目建设目的是为解决汨罗工业园的重金属污染问题。汨罗工业园主要从事废铝、废铜、废铅、废塑料、废不锈钢的回收与加工，在金属回收加工企业生产排放的污水中，主要污染因子有镉、铬、铅、砷、铜、锌等重金属因子。下面对重金属污水中的主要重金属因子的危害性作逐一介绍。 2.1.1

镉

项目建设必要性

镉对人和温血动物毒性很大。人摄入镉后，在体内形成镉硫蛋白，通过血液到达全身，并有选择地积蓄于靶器官——肾脏、肝脏中。此外，在脾、胰、甲状腺、睾丸和毛发也有一定的蓄积。由于镉于蛋白质分子结合，使许多酶失活而使系统受到抑制，从而影响肝、肾等器官中酶系统的正常功能。肾功能不全，能使骨骼生长代谢受阻，导致骨骼疏松、萎缩、变形等，典型实例为日本的痛痛病。

镉对鱼类和其他水生生物的毒性比对人和混血动物的毒性更大，并且在水生物体内有积累作用。此外，当用含镉污水或河水灌溉农田时，会造成土壤污染并最终使镉通过食物链积累，给人体健康带来危害，因此必须严加控制。 2.1.2 铬

铬是一种具有银白色光泽的金属，无毒，化学性质很稳定。铬的化合物中以六价铬毒性最强，三价铬次之。铬是哺乳动物生命与健康所需的微量元素，缺乏铬可引起动脉粥样硬化，但过量的铬却会对哺乳动物造成危害用。铬酸、重铬酸及其盐类对人的粘膜及皮肤有刺激和灼烧作用。这些化合物以蒸气或粉尘方式进入人体，均会引起鼻中隔穿孔、肠胃疾患、白血球下降、类似哮喘的肺部病变。还有人认为，六价铬可诱发肺癌。 2.1.3

铅

铅经饮水进入消化道，有5%～10%被人体吸收。侵入体内的铅有90%～95%形成难溶性磷酸铅［Pb3(PO4)2］沉积于骨骼，其余排泄体外。铅还可进入血液，引起内源性铅中毒。铅主要损害骨骼造血系统和神经系统，对男性生殖腺也有一定的损害。其主要毒性效应表现在：贫血症、神经机能失调及肾损伤，对儿童造成大脑损害。成人平均每日摄入铅0.3～0.5mg，其中可能3%～10%来自饮用水。水中铅浓度达

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0.18mg/L时能引起温血动物慢性中毒，磷酸铅亦有致癌作用。

铅及其化合物：硝酸铅、氯化铅、醋酸铅等对水生生物均有毒害作用。其中以硝酸铅对鱼类的毒性为最大，铅与其他金属可产生协同作用而使其他金属的毒性增强。 2.1.4

砷

砷的致毒作用主要是三价砷（As3+）细胞酶系统中的巯基结合，使细胞代谢失调，营养发生障碍，其中以对神经细胞的危害最大。As3+还能通过血液循环致毒。慢性砷中毒症状有：消化系统——食欲不振、胃痛、恶心、肝肿大等；神经系统——神经衰弱、多发性神经炎等；此外，还有皮肤病变等。 2.1.5

铜

铜是生命所必须的微量元素，但过量的铜对人体、动植物和水生植物都是有害的。水体中含铜1mg/L以上会使水的浑浊度明显增高，1.5mg/L以上会使水带有异味。长期饮用含铜浓度较高的水会刺激胃肠道黏膜并引起呕吐，亦可能损害肝脏。胃肠道对铜的吸收率很低，但饮用含铜高的水使人患急性肠胃炎。 2.1.6

锌

水体中锌浓度达到2mg/L时，水将产生异味；浓度达到5mg/L时，水将呈乳浊状。按照生理指标，锌的阈浓度为4mg/L。锌的毒性较小，影响水的感官性状的阈浓度远比毒性作用的浓度为低。

从以上分析可知，除铜和锌外，其余各重金属污染因子对人体健康的危害均较大，且属于持久性影响。因此，预防重金属污染对人体和水生生物的影响是十分重要的。 2.2 湘江流域重金属污染治理的背景 2.2.1

湘江流域自然社会经济概况

2.2.1.1 自然概况

湘江是湖南的母亲河，是长江的一级支流，发源于广西灵川海洋山，从广西全州进入湖南东安，自南向北纵贯永州、郴州、衡阳、株洲、湘潭、娄底、长沙、岳阳等8个地级市67个县（市、区），经洞庭湖流入长江。干流全长856km，湖南境内670km，流域面积8.54万km2，占全省国土面积的40%，沿途接纳潇水、舂陵水、耒水、洣水、蒸水、涟水、浏阳河、汨罗江等主要支流及其他大小支流1300多条，流域内水系发达，年平均径流量722亿m3，居长江流域第2位，全国第7位。 2.2.1.2 社会经济状况

湘江流域地处湖南京广沿线经济带，是我省经济社会文化最发达的区域，城镇密

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布，人口密集，产业集中。2008年底，流域人口4083万，占全省60%；流域内GDP 8526亿元，占全省76%，人均GDP高于全省平均水平。流域内主要产业有建材、轻工、纺织、机械、装备制造、钢铁、有色、食品制造、石油化工等。全省机械、有色、食品、石化等4个主营业务收入过千亿元产业，主要企业集中分布在湘江流域。 2.2.2

涉重金属产业概况

2.2.2.1 产业组成

湘江流域地处湖南京广沿线经济带，是我省经济社会文化最发达的区域，城镇密布，人口密集，产业集中。流域内主要产业有建材、轻工、纺织、机械、装备制造、钢铁、有色、食品制造、石油化工等。全省机械、有色、食品、石化等4个主营业务收入过千亿元产业，主要企业集中分布在湘江流域。

湘江流域排放重金属污染物的行业有：有色金属矿采选业、有色金属冶炼及压延加工业、化学原料及化工制品制造业、黑色金属冶炼及压延加工业、废弃资源和废旧材料回收加工业、黑色金属矿采选业、石油加工、炼焦及核燃料加工业、金属制品业、交通运输设备制造业、非金属矿物制品业、专用设备制造、通信设备、计算机及其他电子设备制造业、通用设备制造、电气机械及器材制造业、皮革、毛皮、羽毛（绒）及其制品业、非金属矿采选业、食品制造业等17个行业。重金属主要排放行业为有色金属矿采选业、有色金属冶炼及压延加工业和化学原料及化工制品制造业等3个行业。

2.2.2.2 产业特点

a）产业地位重要。湘江流域涉重金属产业是湖南省的支柱产业之一，在保障国家产业安全、促进地方经济社会发展方面发挥着重要作用。2008年，涉重金属企业实现工业总产值2073亿元，约占流域GDP的24.3%，占全省GDP的18.5%。硬质合金、氟化盐、铋、白银、锑等产量居全国第一位，其中郴州永兴，开展含银废物综合利用，年产白银2000t，约占全国产量的1/4，是没有银矿的“中国银都”。

b）企业数量众多。湘江流域涉重金属企业总计1635家，其中有色采选757家、冶炼493家、化工242家，分别占流域重金属企业总数的48%、27%、8%。有色采选企业主要在郴州、衡阳，有色冶炼企业主要在衡阳、株洲，化工企业主要在衡阳、湘潭。

c）产业结构总体不优。一方面产品结构不优，初级产品多，精深加工产品少，特别是附加值高的产品深加工率过低，目前，流域有色金属精深加工产品比重只有

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