城市污水處理廠作為大型市政公用項目，需要大筆資金投入。如何用好每一筆錢，使資金投入發揮最大的社會效益和環境效益，是城市污水處理廠前期工作的重點。
城市污水處理廠前期工作一般包括項目建議書、預可行性研究和可行性研究。某些項目由于情況比較特殊，程序可以適當簡化，直接作可行性研究報告，以可研報告代替項目建議書。
作為建設項目前期工作的核心，可行性研究的主要任務是：進行充分的資料收集、分析和現場調研，對擬建項目建設的必要性、實施的可行性、技術的可靠性以及經濟的合理性進行多角度的綜合的分析論證，在多方案比較的基礎上，提出最適合當地的推薦方案。由于在可行性研究階段，污水處理廠的規模、處理標準、工藝方案、選址、工程投資等等均已基本確定，因此，可行性研究是工程建設前期工作中最為關鍵的環節。可行性研究的成果，將直接影響到政府有關部門的決策。
近幾年，由于國家加大了對環保的資金投入，同時，各地政府部門的環保意識不斷加強，認識到環境保護和經濟發展是相輔相成的，是可持續發展的有力保障，發展經濟和保護環境是兩條腿走路，缺一不可。各地相繼興建了一批污水處理廠，同時，更多的城市污水處理工程提上議事日程。在這樣的大環境下，筆者有幸參與了多座污水處理廠工程的設計工作，也積累了一些心得體會。成功的可行性研究，需要各部門、多工種的通力協作，一般來說，工藝作為牽頭工種，需要更多地投入。要提交一份高質量的可行性研究報告，有一些設計要點需要特別注意：
• 資料收集與分析
可行性研究階段需要收集大量的資料并加以分析，一些需要收集的主要資料，包括污水處理廠所在地的自然條件、城市社會經濟概況和規劃資料、污染現狀等等。
• 自然條件
自然條件包括：
• 氣候條件
如風向、氣溫、濕度、降水等；根據當地常年主導風向，進行污水處理廠總圖布置，將廠前區布置在常年主導風向的上風向，減少污水處理廠臭氣對廠前區的影響。氣溫條件直接影響到曝氣量的計算以及曝氣方式的選取，設計最低水溫影響到反應池的容積計算，凍土厚度影響到工藝管線的埋設深度以及土建抗凍設計等等。
• 河流水系
對當地的河流水系資料應有所了解。包括受納水體的功能要求、類別、水文資料等等。由于許多情況下，環評報告和可行性研究基本上是同步進行的，在來不及拿到環評報告的情況下，可以參照受納水體的功能要求和類別，暫定污水處理的排放標準。待拿到環評報告及批復時，再作調整。受納水體的水文資料直接影響到污水處理廠高程設計，是十分重要的基礎設計數據。通常情況下，設計考慮污水在進水泵房經一次提升后，藉重力依次流經各處理構筑物后，排入受納水體。有時，由于受納水體的高水位遠遠高于常水位，經技術經濟比較后，也會采取設出口泵房二次提升排放的方式。在常水位時，尾水依然藉重力排放，受納水體水位達到一定標高時，開啟出水泵，尾水經出口泵房提升排放。
• 地形地貌
可以根據服務范圍內的地勢走向及排放水體的方位，布置廠外污水管網的走向，減少污水提升泵站的建設，節約工程投資。
• 地質概況和地震區劃
在沒有地質鉆探資料時，可以參照擬建污水處理廠廠址鄰近地區的工程地質資料，進行土建工程的可行性設計。另外，可以查閱 2001年8月1日實施的《中國地震動參數區劃圖》，得到當地的地震動峰值加速度以及地震動反應譜特征周期，用于結構抗震設計。
• 城市社會經濟概況及規劃資料
城市社會經濟概況包括：
• 人口
尤其是服務范圍內的現狀人口和規劃人口，與人均生活用水指標一起，決定了污水處理廠服務范圍內的生活污水量，從而影響到污水處理廠規模的確定。
• 現狀人均生活用水量和規劃人均生活用水量，一般情況下，統計部門有現狀人均生活用水量的統計數據，如果沒有，也可以根據供水量和服務人口計算得出。如果沒有規劃人均生活用水量，可以參照經濟發展程度類似、生活習慣類似的地區。
• 經濟發展水平及發展方向
包括工業結構組成、工業用水量現狀等。由于我國人均水資源并不豐富，國家鼓勵發展節水型工業，鼓勵工業用回用水，以減少新鮮水用量。因此，從單位工業產值耗水量來看，存在著逐年下降的趨勢。隨著工業產值的增長，工業耗水量的增長并不成正比。另外，各地第三產業近年來發展迅速，第三產業的用水量存在著逐年增長的趨勢。許多生活水平比較好的地區，三產系數已經達到0.3~0.5 左右。
• 城市規劃資料
包括城市總體規劃、排水專業規劃、防洪規劃等。城市總體規劃包括了上述人口、經濟發展、用水量指標等，同時，可以看出污水處理廠服務范圍內的土地的規劃功能。從排水專業規劃上，可以看出城市排水系統服務范圍的劃分和排水體制。對于沒有排水專業規劃的地區，需要結合可行性研究，在可研報告中提出污水服務范圍的設想及采用何種排水體制，合理確定污水處理廠服務范圍、系統布局和處理規模。從防洪規劃上了解擬建污水處理廠廠址地區的防洪水位，廠區設計地坪標高應滿足防洪排澇的要求，同時，高程設計中應考慮洪水位時的尾水排放。有可能的話，排放口的設計還需考慮規劃河床斷面和規劃藍線以及河道航運功能的要求，當然，這部分工作也可以在初步設計階段進行。
• 污染現狀
污染現狀方面的資料包括：
• 河流湖泊的污染現狀
由于我國過去比較片面重視發展經濟，環保方面的欠賬比較多。有資料表明，我國由于水質污染嚴重而不能用于灌溉的河段約占 22.3% ，45% 的河段魚蝦絕跡；全國大型淡水湖泊和城市湖泊、水庫均達到中等以上污染；1996年，《國務院關于環境保護若干問題的決定》提出，到 2010年，我國的環境質量要有根本改善，首批把淮河、遼河、海河和太湖、滇池、巢湖列為國家污染治理的重點，并要求在近期，主要城市的水環境質量達到國家規定的標準。在污水處理廠工程可行性研究階段，需要論證污水處理廠工程建設的必要性，以及工程效益分析。對照水體污染現狀及規劃水環境質量，要用發展的眼光來看問題，對于污染現狀比較嚴重的情況，分析污水處理廠工程的建設對改善水環境的貢獻。對于現狀水質較好的情況，污水處理廠的建設是一種防患于未然的措施。過去，我們已經走了一段先污染再治理的彎路，現在，我們已經從中吸取了教訓，認識到經濟發展與環境保護需要齊頭并進，要走可持續發展之路。
• 現狀污水量
雖然污水處理廠的最終規模是根據規劃污水量確定的，但現狀污水量卻直接影響到一期工程規模。根據一次規劃、分期實施的原則，可行性研究階段需要根據污水廠最終規模和現狀污水量，經分析比較后，提出一期工程實施規模。一期工程的規模，既要滿足近期污水處理的需要，同時又要適當留有發展余地，使污水處理廠建成后，一方面，在幾年之中不需要馬上擴建，另一方面，又不會出現污水量常年達不到設計處理能力的情況。
• 現狀污水水質
現狀污水水質對污水處理廠設計進水水質有很大的參考價值。由于各個地區排水體制、經濟發展水平以及生活習慣的不同，各地的污水水質不盡相同。同時，對進水水質指標的化驗分析，有助于選擇合適的污水處理工藝。
• 污水處理廠建廠條件
污水處理廠建廠條件包括是否有建廠用地以及廠址的選擇、外部供電供水供熱以及通訊條件、建廠資金的來源等等。
• 廠址的選擇
污水處理廠廠址的選擇是工程前期的重點之一，總的原則是符合城市總體規劃和排水專業規劃；與污水收集處理系統的走向一致，使大部分污水可以無需提升自流到廠；靠近受納水體，宜設置在城鎮水體的下游，排放口的設置應考慮尾水排放對上下游取水口的影響為最小，同時，受納水體要有足夠的環境容量，尾水排放不至于明顯影響該水域的水質狀況；擬建廠址四周應有充足的防護距離，盡量減少污水處理廠噪聲和臭氣對周圍環境的影響，一般情況下，有200~300米綠化隔離帶是比較理想的，同時，有擴建工程用地，需要引起注意的是，遠期擴建工程用地須提請規劃部門予以保留；
• 供電供水供熱和通訊
污水處理廠作為需要連續運行的重要的城市基礎設施，供電方面需要有保障。通常，需要供電部門提供從不同的變電站引來的兩路常用電源，如果不能提供兩路電源，而污水處理廠又不允許中斷運行的情況下，可以在廠內自備燃油發電機，以備不時之需。污水處理廠生產生活需要一定量的自來水。污水處理廠與外部聯系及內部通訊需要電話線路。對于我國北方地區，冬天需要采暖，如果廠址位于城市熱力網覆蓋范圍之外，需要在廠內考慮建設鍋爐房。
• 資金來源
過去，污水處理廠的建設比較多的是依靠財政撥款，近幾年污水處理廠建設資金的籌措方式越來越多了，有利用世界銀行、亞洲開發銀行貸款的，利用外國政府貸款的，也有以 bot 方式建設的。資金來源方式直接影響到技術經濟分析，因此，需要了解清楚。
• 現場調研
資料的收集分析是可行性研究階段的工作重點之一，但現場調研同樣是不可或缺的，資料的收集分析是現場調研的基礎，而現場調研可以印證收集到的資料，通過現場踏勘，可以增加對城市和工程現場的直觀了解，掌握一些文字資料上沒有反映出來的問題。通常，對于污水處理廠工程（包括廠外配套收集管網），需要沿擬鋪設管道的道路進行現場踏勘，印證現狀管線資料、了解是否有鋪管條件、對交通的影響等等；需要到擬建廠址進行現場踏勘，了解廠址現狀和周邊情況。有時，可以對當地城市污水進行采樣分析，以指導工程設計。對于重大工程，還需要進行一系列的試驗，以選取合適的處理工藝。
• 方案比選
在資料收集分析和現場調研過程中，污水處理廠的近遠期規模、廠外管網的走向、廠址、受納水體、處理程度等已經初步得到解決。接下來，就是選擇處理工藝了。由于推薦工藝方案直接影響到投資、運行維護費用、操作管理是否簡單可靠，所以，需要進行多方案比選，選擇最適合該工程的處理工藝。影響處理工藝選擇的因素很多，通常有以下幾點：
• 處理程度
上文已經提到了，處理程度通常經過環境影響評價之后，由環保部門提供。但是在很多情況下，環評與可研是同步進行的，此時可以參照受納水體的功能要求和分類，暫定處理水排放標準，待環評批復之后，再作調整。需要引起注意的是，我國某些地區根據本地區的實際情況，制定了地方性的排放標準，一般來說，地方性的排放標準要嚴于國家標準，也就是說對于同樣的水體功能和分類，地方標準要求的出水指標要高于國家標準，此時，應執行兩種標準中較嚴格的指標。根據處理程度，可以相應地在一級處理工藝（包括一級加強）或二級處理工藝中進行比選。
• 原污水水質
通過對原污水水質的分析，選擇合適的污水處理工藝。例如，對于同時需要除碳和脫氮除磷時，首先，需要對進水的可生化性進行分析，bod5/cod 值評價污水的可生化性是廣泛采用的一種最為簡易的方法，一般情況下， bod5/cod 值越大，說明污水可生物處理性越好。通常認為，bod5/cod〉0.45 ，表明污水可生化性好，在 0.3~0.45之間，可生化性較好，在0.2~0.3之間，較難生化處理，小于0.2 ，不宜采用生化處理。其次，分析生物脫氮的可能性。通常，bod5/tn 是鑒別能否采用生物脫氮的主要指標，由于反硝化細菌是在分解有機物的過程中進行反硝化脫氮的，所以，污水中必須有足夠的有機物（碳源），才能保證反硝化的順利進行，一般認為，bod5/tn>3~5 ，即可認為污水有足夠的碳源供反硝化菌利用。再次，分析生物除磷的可能性。bod5/tp 是鑒別能否采用生物除磷的主要指標，一般認為，較高的bod5 負荷可以取得較好的除磷效果，進行生物除磷的低限是bod5/tp=20 ，有機基質不同對除磷也有影響。一般低分子易降解的有機物誘導磷釋放的能力較強，高分子難降解的有機物誘導磷釋放的能力較弱。而磷釋放得越充分，其攝取量也就越大。通常情況下，生物除磷的極限為75~80% ，如果出水磷的要求比較高，單純依靠生物除磷滿足不了出水要求，此時需要輔助以化學除磷手段，以確保出水達標排放。
• 用地條件
用地條件是方案選擇的一個限制條件，如果地價比較便宜，用地限制較小，則可供選擇的工藝方案范圍也就比較廣。如果地價較高，用地范圍限制得比較小，則需要從緊湊型污水處理工藝中進行比選。目前緊湊型的污水處理工藝也比較多，如 unitank 、 msbr 系列、曝氣生物濾池以及卡魯塞爾 3000 型氧化溝等，都是可供選擇的工藝方案。
• 當地運行管理水平、經驗及業主意見
需要和擬建污水處理廠的運行管理部門多交流意見，了解其污水處理廠的管理經驗的管理水平。設計行業作為服務性行業，設計人員應該時刻想著如何服務好業主，要多征求業主的意見。
• 方案比選及方案設計
可行性研究階段要進行多方案比選。一般至少為3個，這些方案要有可比性，不是僅僅作為陪襯。在嚴格的方案比選址后，根據工程投資、運行維護費用、運行的可靠性、勞動強度、占地面積、業主管理經驗等綜合考慮后，提出推薦工藝方案，隨后進行推薦方案的工程設計。
• 污泥處理方案
在推薦污水處理工藝方案的同時，需要提出污泥處理方案。污泥處理方案的推薦，需要同污水處理方案結合考慮，有時需要在廠內考慮污泥穩定措施。對于比較大型的污水處理廠，由于產泥量比較大，污泥中溫消化是不錯的選擇，一方面，污泥經過消化，減少了污泥中的有機物含量和污泥的體積，另一方面大量殺滅污泥中的病原體，此外，產生的沼氣還可以綜合利用，體現了污泥處理減量化、無害化和資源化的原則。近幾年，污泥用于制肥的事例越來越多。但是，污泥制肥并不僅僅是技術問題，還需要考慮市場問題。污泥肥料作為一種商品，有多大的市場？人們對污泥肥料是否接受？與其它肥料的競爭，污泥肥料的季節性銷售問題以及肥料的儲存，均需慎重考慮。
• 推薦方案工程設計要點
推薦工程方案設計時，在總圖布置、高程設計和單體構筑物設計時，需要注意：
• 總圖布置分區合理、功能明確，廠前區、污水處理區、污泥處理區條塊分割清楚，沿流程方向依次布置處理構筑物，水流通暢。廠前區布置在上風向，并用綠化隔離帶與生產區分隔開來，以盡量減少對廠前區的影響，改善廠前區的工作條件。
• 構筑物的布置應為廠區工藝管線和其它管線的鋪設留有余地，一般情況下，構筑物外墻距道路邊線距離不宜小于6米 。
• 廠區設計地坪標高盡量考慮土方平衡，以減少工程造價，同時，滿足防洪排澇要求，廠區設計地坪標高一般需高出周圍地面標高 10~ 20 厘米 以上。
• 水力高程設計一般考慮進水一次提升，藉重力依次流經各處理構筑物。配水管渠的設計需優化，以盡量減少水頭損失，節約運行費用。但是，水力高程設計中需考慮施工質量、構筑物不均勻沉降、管渠老化等因素，避免建成后產生水流不暢等問題。
• 對于生物除磷工藝，由于生物除磷是依靠攝磷菌過量攝取污水中的磷，生物除磷的實質是磷由污水中轉移至污泥中，以剩余污泥的形式排出系統外。設計中應避免磷再次釋放出來，一般不主張采用重力濃縮池的形式，而是采用機械濃縮脫水的方式，隨時將排出系統的污泥進行濃縮脫水處理。特殊情況下，需要設儲泥池暫時儲存剩余污泥，此時，可以在儲泥池內設穿孔曝氣管，避免產生厭氧環境，從而避免磷的釋放。
• 可研設計階段，還要對污水處理廠的建設進度、人員編制、安全生產、消防節能列專門篇幅進行論述。某些地區可能還會要求對招投標構想進行論述。
• 結語
提交一份高質量的可行性研究報告，需要多工種、多學科的協同合作，在大量收集資料和調查研究的基礎上，進行多方案的技術經濟比較后，提出推薦方案，供政府部門決策。以上部分是筆者實際工作中的經驗總結，不足之處，希望各位同行批評指正。
