西安護城河自循環(huán)水利用研究

中國農村水利水電·2008年第11期文章編號:1007-2284(2008)11002803西安護城河自循環(huán)水利用研究武萌,黨志良,張譜(西安理工大學(xué)西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點(diǎn)實(shí)驗室陜西西安70048)摘要:通過(guò)對西安護城河水環(huán)境系統實(shí)際情況的分析,提出了引用護城河自循環(huán)水的新思路,擬在護城河西北角處修建的一個(gè)小型地下式中水處理站,使得污水循環(huán)利用,從經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)境保護等方面,分析比較不冋自循環(huán)水利用方式,確定采用二級加壓的自循環(huán)系統模型,使護城河的水循環(huán)流動(dòng)起來(lái)不僅為護城河提供了經(jīng)濟合理的補給水源,而且保證了護城河的水質(zhì)安全。關(guān)鍵詞:自循環(huán)系統;自循環(huán)水;經(jīng)濟循環(huán)水量;中水處理站中圖分類(lèi)號:X37文獻標識碼:AResearch on the Use of Self-circular Water in the Xian moatWU Meng, DANG Zhi-liang, ZHANG Pu(Key Laboratory of Northwest Water Resources and Environment Ecology of Ministry ofEducation at Xian University of Technology, Xian 710048, China)Abstract: By analyzing the practicality of water environment system in the moat, this paper puts forward a new thought about usingself-circular water of the moat. A small underground reclaimed water treatment station will be built in the northwest ofthe Xi'anMoat, realizing wastewater reclamation and reuse. From the factors such as economy, technology, environment protection, thisper adopts the model of adding two grade pressure in self-circular system and makes the water of moat circulate and flow. Thethought not only offers an economical and reasonable water supplement source for the moat, but also ensures the safety of waterKey words: self-circular system; self-circular water; economical circular water quantity reclaimed water treatment station護城河水環(huán)境系統分析目前,護城河供水水源有四條,一是雨水;二是長(cháng)安區大峪河引水,年供清水1000萬(wàn)m3;三是曲江水廠(chǎng)退水,泥沙含量西安護城河環(huán)繞西安市著(zhù)名的明城墻既是歷史遺留下來(lái)大,主要污染物是懸浮物,目前無(wú)準確統計水量;四是興慶湖退的寶貴文化遺產(chǎn),也是城市排雨體系的一個(gè)重要組成部分。護水隨著(zhù)興慶湖污染綜合治理工程的完成每年向護城河輸水城河環(huán)線(xiàn)周長(cháng)14.65km,河道東南角高西北角低,東南角高程約240萬(wàn)m3,護城河現狀的水流方向為:水從東南角分為兩403.9m,西北角高程391.81m,高差達12.12m,河底落差路,一路經(jīng)西南角流向西北角,一路經(jīng)東北角流向西北角最終10.96m,河底坡度2.5%~0.35‰,河道平均深度9~11m,攔水從西北角外排入渭河。護城河現狀水環(huán)境系統見(jiàn)圖1河壩共7座護城河平均水深65m,河底寬度15-20m整個(gè)2護城河自循環(huán)系統技術(shù)特征護城河系統分為4個(gè)梯形庫區,總庫容118.48萬(wàn)m3,護城河正常蓄水庫容33萬(wàn)m3,目前每天補充進(jìn)的水量已經(jīng)增加到2.1自循環(huán)系統新思路的提出3.6萬(wàn)m3,占總庫容的10.9%。為了更好地利用水資源提高對于西安這樣缺水的地區,景觀(guān)水體每日需要引用大量的水資源的重復利用率可以考慮在護城河的西北角新建一個(gè)小水庫或水廠(chǎng)原水這樣勢必會(huì )造成水資源的大量浪費給社會(huì )型地下式中水處理站,建立護城河自循環(huán)系統帶來(lái)水每立方米價(jià)格已升到3H中國煤化工,費用比較高在經(jīng)濟收稿日期:2008-06-12CNMHG的水循環(huán)利用提高水作者簡(jiǎn)介:武萌(1982-),女碩士研究生研究方向為污水處理與的利用效率回用護城河是一條封閉水系,其水體無(wú)法自行流動(dòng),其地勢為西安護城河自循環(huán)水利用研究武萌黨志良張譜兩北角2.2.2鋪設回用水管此外還可以考慮從西北角的中水處理站后開(kāi)始鋪設回用水外排水管至護城河的東南角使得中水處理站處理過(guò)的水通過(guò)回用水管重新流入護城河的東南角并和大峪水庫引來(lái)的補給水起向護城河供水。水流方向同現狀。鋪設回用水管的自循環(huán)綠地系統見(jiàn)圖3。中水處理站污水同用泵回用水管分護西北角護城河大略水庫補給水圖1護城河水環(huán)境系統現狀明城墻東南角最高,西北角最低。故依據其地勢特點(diǎn),護城河自循環(huán)系統設計的思路為:補給護城河的原水仍為水庫或水廠(chǎng)水,新鮮的原水從護城河東南角流入,利用自然高程差使其流經(jīng)西南東南角角流向西北角,一部分河水由護城河西北角流出,經(jīng)北家口污水處理廠(chǎng),最后排入渭河。同時(shí)在護城河的西北角新建一個(gè)小大峪水庫補給水型地下式中水處理站和攔水壩,一部分需重復利用的河水由地圖3鋪設回用水管的自循環(huán)系統下式中水處理站經(jīng)一級、二級及深度處理,達到《景觀(guān)環(huán)境用水2.2.3方案優(yōu)選的再生水水質(zhì)標準》(GB/T18921-2002)后由提升泵提至攔水對二級加壓和鋪設回用水管兩個(gè)方案進(jìn)行了比較見(jiàn)表1。壩上循環(huán)利用使護城河的水體形成一個(gè)閉合、循環(huán)流動(dòng)的水表1護城河自循環(huán)水利用方案的比較體。與此同時(shí),由于氣候、地質(zhì)等地域特點(diǎn)造成河水的蒸發(fā)及方案缺點(diǎn)滲漏,使得護城河的河水在循環(huán)流動(dòng)過(guò)程中造成輸水損失,因由于護城河東南角地勢蕞此需要及時(shí)對護城河進(jìn)行水源補給,這部分另外的補給水源將該方案真正使得護城河的水高西北角最低要使水體循環(huán)引用大峪水庫或曲江水廠(chǎng)的水-3二級能夠自循環(huán)利用使護城河成流動(dòng)就需在中水處理站水泵2.2護城河自循環(huán)水利用方式為一個(gè)循環(huán)流動(dòng)的水系,提高后修建一個(gè)攔水壩,以及在東2.2.1二級加壓了護城河水的重復利用率,且北角處修建一個(gè)泵站和攔水由于護城河西北角的地勢最低,因此要使護城河的水循環(huán)無(wú)須管道維護費用。壩,這樣就增加了基礎建設費流動(dòng)就必須抬高中水處理站后循環(huán)水的高程使得站后循環(huán)及運行動(dòng)力費用水的地勢高于東北角及東南角。因此,可以考慮在中水處理站由于在供水工程中,管網(wǎng)的將護城河的水處理后,通過(guò)鋪設運行及維護費用占據整后設攔水壩,通過(guò)處理站的回用水泵提升回用水水位,再通過(guò)鋪設攔水壩使得水位形成落差,使水流動(dòng)由于東北角的地勢也低回用回用水管道輸送至東南角再個(gè)工程總費用的很大一部分,于東南角因此可以考慮在東北角處再設置一個(gè)泵站提高水大警重復利用提高了水的重復利因此鋪設回用水管道勢必會(huì )增用率,且水質(zhì)保護安全性高。加整個(gè)工程的基建費用及管理位,使水能從東北角流向東南角,從而使得護城河的水循環(huán)流維護費用所以相對不經(jīng)濟。動(dòng)。水流方向為順時(shí)針?lè )较?。二級加壓的自循環(huán)系統見(jiàn)圖2。中水處理站污水回用泵攔水壩二次加壓泵由表1可知,從經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)境保護等方面的比較確定采用二級加壓的方法,使護城河的水循環(huán)流動(dòng)起來(lái)部分護2.3護城河經(jīng)濟循環(huán)水量確定護城河的輸入水量包括降雨徑流河面降水和大峪水庫或曲江水廠(chǎng)的引入水量及護城河的循環(huán)回用水量輸出水量包括蒸發(fā)滲漏和西北角的外排水量及護城河的循環(huán)處理水量護城河的水量組成如圖4所示。為了保證護城河的水量和水質(zhì)滿(mǎn)足其功能要求合理確定這部分水量可達到護城河生態(tài)系統良性循環(huán)的目標。護城河生態(tài)系統良性循環(huán)的最主要的指東南角標就中國煤化工限值范圍內變化;水質(zhì)質(zhì)的要求護城河大略水庫補給水CNMHG量,費用包括污水處理圖2二級加壓的自循環(huán)系統費和運行費;效益包括節水效益和環(huán)境效益。一方面護城河經(jīng)濟循環(huán)水量與護城河的補給水量有關(guān),護城河是通過(guò)引用大西安護城河自循環(huán)水利用研究武萌黨志良張譜表2主要設計進(jìn)、出水水質(zhì)東南角進(jìn)水西北角進(jìn)水大略水庫成曲江水廠(chǎng)引水西北角外排水丙安護城河COD循環(huán)回用水循環(huán)處理水滲漏NH3-N0.1690.082.0圖4西安護城河水量組成示意圖油類(lèi)峪水庫或曲江水廠(chǎng)的水對護城河進(jìn)行補給的,循環(huán)水量越多,5.55則護城河自循環(huán)系統的投資越多,但是護城河的補給水量越陰離子洗滌劑0.025≤0.5少,補給水的投資就越少根據西安市的水資源量以及水價(jià)等反沖洗排水相關(guān)數據,計算可得護城河的補給水量取為Q4=1/3Q+2Q時(shí),即循環(huán)水量取為Q=2/3Q時(shí),護城河自循環(huán)系統整體的進(jìn)水調節池提升系斜管沉淀池投資成本最低;另一方面,護城河經(jīng)濟循環(huán)水量與護城河景觀(guān)物濾池」反水體的最佳生命周期有關(guān),循環(huán)水量越大,則水體的生命周期渣外運混凝劑越長(cháng);反之,循環(huán)水量越小,則水體的生命周期越短。為了使景中水回用于護城河回用水泵回用水池觀(guān)水體的水質(zhì)達到最理想的狀態(tài)即達到景觀(guān)水體最佳生命周期,因此選取護城河的經(jīng)濟循環(huán)水量為Q=2/3Q消毒劑各水量取值具體如下:圖5護城河中水處理站工藝流程圖大峪水庫等引水量《即:護城河東南角進(jìn)水量):Q=3.6×壓載劑形成密實(shí)的微絮體顆粒,從而在斜管沉淀池中得到高速04m/d;循環(huán)處理水量:Q=2/3Q=2/3×3.6×10=24×澄清。斜管沉淀池的優(yōu)點(diǎn):沉淀效率高、停留時(shí)間短池體10(m3/d);外排水量:Q=1/3Q=1/3×3.6×10=1.2×10小、占地面積少(m3/d);東南角補給水量:Q=1/3Q+2Q=1/3×3.6×104+(2)曝氣生物濾池。BAF是一種高負荷固定床生物膜反應2400=1.44×104(m3/d)器,它使用了一種新型粒狀填料,具有去除 SS COD、BOD5硝其中,△Q為降雨徑流河面降水蒸發(fā)滲漏以及中水站處化、脫氮的作用其最大特點(diǎn)是集生物氧化和截留懸浮固體于理水損耗量,由于降雨徑流河面降水、蒸發(fā)、滲漏這些量在護體,節省了后續二次沉淀池,在保證處理效果的前提下使處城河總水量中所占的比例較小,因此可以假設:降雨徑流+河理工藝簡(jiǎn)化其占地面積僅為活性污泥法的1/3。此外,曝氣生面降水=蒸發(fā)+滲漏,忽略掉這部分的變化量即假設Q=中物濾池工藝有機物容積負荷高水力負荷大,水力停留時(shí)間短,水站處理水損耗量=(1-90%)Q=0.1×2.4×10=2400所需基建投資少能耗及運行成本低,同時(shí)該工藝出水水質(zhì)高m3/d,東南角補給水量Q(包括△Q)這部分的損失量可以通過(guò)因此常用于市政綠化和景觀(guān)環(huán)境用水。引用大峪水庫或曲江水廠(chǎng)的水對護城河進(jìn)行補給3.4經(jīng)濟效益3護城河中水處理站設計西安市目前的再生水不含稅試銷(xiāo)價(jià)格為1.41元/m3,而居民用水價(jià)格是290元/m3,工業(yè)用水價(jià)格是345元/m3,行3.1設計水量、水質(zhì)政事業(yè)用水價(jià)格是3.85元/m3,經(jīng)營(yíng)服務(wù)用水價(jià)格是4.30元/設計水量為24×10m3/d即0.28m3/s.進(jìn)水水質(zhì)參考m2,特種行業(yè)用水價(jià)格是17元/m3,護城河的水按每m3再生護城河實(shí)地監測數據,出水水質(zhì)應符合國家《城市污水再生利水1.41元,全年水費為1.41×2.6×104×365=1338(萬(wàn)元/用景觀(guān)環(huán)境用水水質(zhì)》(GB/T8921-2002)標準中觀(guān)賞性景觀(guān)年),而相應的自來(lái)水費為3.85×2.6×104×365=3654(萬(wàn)元環(huán)境用水中河道類(lèi)水質(zhì)標準的規定。主要設計進(jìn)水、出水水質(zhì)年)僅此一項全年可節約水費2316萬(wàn)元/年。由此可見(jiàn),再生見(jiàn)表2。其中由于護城河中水處理站布設在護城河西北角處,水具有潛在的市場(chǎng)競爭力可給用水單位帶來(lái)顯著(zhù)的經(jīng)濟效益因此確定:東南角進(jìn)水水質(zhì)為護城河進(jìn)水水質(zhì),西北角進(jìn)水水質(zhì)為護城河中水處理站的進(jìn)水水質(zhì)。4結語(yǔ)3.2工藝流程通過(guò)在護城河邊修建中水處理站將護城河自身的水體進(jìn)根據護城河污水水質(zhì)與出水水質(zhì)要求確定采用BPF斜行循環(huán)利用使得處理后的水作為景觀(guān)水體的水源,從經(jīng)濟和管沉淀+BAF組合工藝50,流程如圖5所示人與礻中國煤化工并與著(zhù)名景觀(guān)古城墻3.3工藝特點(diǎn)相協(xié)調調新鮮原水所需鋪設(1)壓載顆粒絮凝斜管沉淀池。壓載顆粒絮凝( Ballasted管道HCNMHG前水資源十分緊缺的Particle Flocculation,BPF)是向污水中同時(shí)投加情性壓載劑問(wèn)題(通常是石英微砂或硅藻土)和混凝劑,使污水中的顆粒物質(zhì)與下轉第36頁(yè)水平畦灌條件下水稻不同灌水技術(shù)優(yōu)選研究李卓田軍倉沈表3產(chǎn)量極差分析表表4產(chǎn)量方差分析表因素及水平方差來(lái)源平方和S自由度f(wàn)均方和SF值處理號灌水灌水定額B/施肥產(chǎn)量/D(kg·hm-2)A10916.2525458.132.7(#技術(shù)A(m3·hm-2)量C4444.172222.113.3(“)11(常規灌)1(4455)1(975)111310.0C3393.6321696.810.221(常規灌)2(4005)2(1050)12546.0333.39166.731(常規灌)3(3330)3(1125)312144.0333.39166.742(淺濕灌)1(4455)2(1050)1230.0注:Fat(2,2)=3,Fa10(2,2)=9,Fa05(2,2)=19,Fa01(2,2)=52淺濕灌)2(4005)3(1125)112811.5m3/hm2,施肥量為1050kg/hm2(3)試驗表明水稻水平畦灌條件下不同灌水技術(shù)?？毓啾?2(淺濕灌)3(3330)1(975)12363.0常規灌和淺濕灌提高產(chǎn)量1105%節水15.3%73(控灌)1(4455)3(1125)12742.5參考文獻83(控灌)2(4005)1(975)3[1]李益農許迪農田土地激光平整技術(shù)應用及初步評價(jià)[J]農93(控灌)3(3330)2(1050)114014.5業(yè)工程學(xué)報,1999,15(2):79-84.K136000.036352.536723.038136.0[2 USDA, Irrigation Guide, 210-VI-NEH, 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