中國農(nóng)村水利水電·2008年第11期文章編號:1007-2284(2008)11002803西安護(hù)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(yàn)室陜西西安70048)摘要:通過對西安護(hù)城河水環(huán)境系統(tǒng)實(shí)際情況的分析,提出了引用護(hù)城河自循環(huán)水的新思路,擬在護(hù)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(jì)、技術(shù)、環(huán)境保護(hù)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(tǒng)模型,使護(hù)城河的水循環(huán)流動(dòng)起來不僅為護(hù)城河提供了經(jīng)濟(jì)合理的補(bǔ)給水源,而且保證了護(hù)城河的水質(zhì)安全。關(guān)鍵詞:自循環(huán)系統(tǒng);自循環(huán)水;經(jīng)濟(jì)循環(huán)水量;中水處理站中圖分類號:X37文獻(xiàn)標(biāo)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(hù)城河水環(huán)境系統(tǒng)分析目前,護(hù)城河供水水源有四條,一是雨水;二是長安區(qū)大峪河引水,年供清水1000萬m3;三是曲江水廠退水,泥沙含量西安護(hù)城河環(huán)繞西安市著名的明城墻既是歷史遺留下來大,主要污染物是懸浮物,目前無準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)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(hù)水隨著興慶湖污染綜合治理工程的完成每年向護(hù)城河輸水城河環(huán)線周長14.65km,河道東南角高西北角低,東南角高程約240萬m3,護(hù)城河現(xiàn)狀的水流方向?yàn)?水從東南角分為兩403.9m,西北角高程391.81m,高差達(dá)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(hù)城河現(xiàn)狀水環(huán)境系統(tǒng)見圖1河壩共7座護(hù)城河平均水深65m,河底寬度15-20m整個(gè)2護(hù)城河自循環(huán)系統(tǒng)技術(shù)特征護(hù)城河系統(tǒng)分為4個(gè)梯形庫區(qū),總庫容118.48萬m3,護(hù)城河正常蓄水庫容33萬m3,目前每天補(bǔ)充進(jìn)的水量已經(jīng)增加到2.1自循環(huán)系統(tǒng)新思路的提出3.6萬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(qū),景觀水體每日需要引用大量的水資源的重復(fù)利用率可以考慮在護(hù)城河的西北角新建一個(gè)小水庫或水廠原水這樣勢必會(huì)造成水資源的大量浪費(fèi)給社會(huì)型地下式中水處理站,建立護(hù)城河自循環(huán)系統(tǒng)帶來水每立方米價(jià)格已升到3H中國煤化工,費(fèi)用比較高在經(jīng)濟(jì)收稿日期:2008-06-12CNMHG的水循環(huán)利用提高水作者簡介:武萌(1982-),女碩士研究生研究方向?yàn)槲鬯幚砼c的利用效率回用護(hù)城河是一條封閉水系,其水體無法自行流動(dòng),其地勢為西安護(hù)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(shè)回用水管此外還可以考慮從西北角的中水處理站后開始鋪設(shè)回用水外排水管至護(hù)城河的東南角使得中水處理站處理過的水通過回用水管重新流入護(hù)城河的東南角并和大峪水庫引來的補(bǔ)給水起向護(hù)城河供水。水流方向同現(xiàn)狀。鋪設(shè)回用水管的自循環(huán)綠地系統(tǒng)見圖3。中水處理站污水同用泵回用水管分護(hù)西北角護(hù)城河大略水庫補(bǔ)給水圖1護(hù)城河水環(huán)境系統(tǒng)現(xiàn)狀明城墻東南角最高,西北角最低。故依據(jù)其地勢特點(diǎn),護(hù)城河自循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的思路為:補(bǔ)給護(hù)城河的原水仍為水庫或水廠水,新鮮的原水從護(hù)城河?xùn)|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(hù)城河西北角流出,經(jīng)北家口污水處理廠,最后排入渭河。同時(shí)在護(hù)城河的西北角新建一個(gè)小大峪水庫補(bǔ)給水型地下式中水處理站和攔水壩,一部分需重復(fù)利用的河水由地圖3鋪設(shè)回用水管的自循環(huán)系統(tǒng)下式中水處理站經(jīng)一級、二級及深度處理,達(dá)到《景觀環(huán)境用水2.2.3方案優(yōu)選的再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T18921-2002)后由提升泵提至攔水對二級加壓和鋪設(shè)回用水管兩個(gè)方案進(jìn)行了比較見表1。壩上循環(huán)利用使護(hù)城河的水體形成一個(gè)閉合、循環(huán)流動(dòng)的水表1護(hù)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(hù)城河的河水在循環(huán)流動(dòng)過程中造成輸水損失,因由于護(hù)城河?xùn)|南角地勢蕞此需要及時(shí)對護(hù)城河進(jìn)行水源補(bǔ)給,這部分另外的補(bǔ)給水源將該方案真正使得護(hù)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的水-3二級能夠自循環(huán)利用使護(hù)城河成流動(dòng)就需在中水處理站水泵2.2護(hù)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(hù)城河水的重復(fù)利用率,且北角處修建一個(gè)泵站和攔水由于護(hù)城河西北角的地勢最低,因此要使護(hù)城河的水循環(huán)無須管道維護(hù)費(fèi)用。壩,這樣就增加了基礎(chǔ)建設(shè)費(fèi)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(yùn)行動(dòng)力費(fèi)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(hù)城河的水處理后,通過鋪設(shè)運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用占據(jù)整后設(shè)攔水壩,通過處理站的回用水泵提升回用水水位,再通過鋪設(shè)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(fèi)用的很大一部分,于東南角因此可以考慮在東北角處再設(shè)置一個(gè)泵站提高水大警重復(fù)利用提高了水的重復(fù)利因此鋪設(shè)回用水管道勢必會(huì)增用率,且水質(zhì)保護(hù)安全性高。加整個(gè)工程的基建費(fèi)用及管理位,使水能從東北角流向東南角,從而使得護(hù)城河的水循環(huán)流維護(hù)費(fèi)用所以相對不經(jīng)濟(jì)。動(dòng)。水流方向?yàn)轫槙r(shí)針方向。二級加壓的自循環(huán)系統(tǒng)見圖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(jì)、技術(shù)、環(huán)境保護(hù)等方面的比較確定采用二級加壓的方法,使護(hù)城河的水循環(huán)流動(dòng)起來部分護(hù)2.3護(hù)城河經(jīng)濟(jì)循環(huán)水量確定護(hù)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的引入水量及護(hù)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(hù)城河的循環(huán)處理水量護(hù)城河的水量組成如圖4所示。為了保證護(hù)城河的水量和水質(zhì)滿足其功能要求合理確定這部分水量可達(dá)到護(hù)城河生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的目標(biāo)。護(hù)城河生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的最主要的指東南角標(biāo)就中國煤化工限值范圍內(nèi)變化;水質(zhì)質(zhì)的要求護(hù)城河大略水庫補(bǔ)給水CNMHG量,費(fèi)用包括污水處理圖2二級加壓的自循環(huán)系統(tǒng)費(fèi)和運(yùn)行費(fèi);效益包括節(jié)水效益和環(huán)境效益。一方面護(hù)城河經(jīng)濟(jì)循環(huán)水量與護(hù)城河的補(bǔ)給水量有關(guān),護(hù)城河是通過引用大西安護(hù)城河自循環(huán)水利用研究武萌黨志良張譜表2主要設(shè)計(jì)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引水西北角外排水丙安護(hù)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(hù)城河水量組成示意圖油類峪水庫或曲江水廠的水對護(hù)城河進(jìn)行補(bǔ)給的,循環(huán)水量越多,5.55則護(hù)城河自循環(huán)系統(tǒng)的投資越多,但是護(hù)城河的補(bǔ)給水量越陰離子洗滌劑0.025≤0.5少,補(bǔ)給水的投資就越少根據(jù)西安市的水資源量以及水價(jià)等反沖洗排水相關(guān)數(shù)據(jù),計(jì)算可得護(hù)城河的補(bǔ)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(hù)城河自循環(huán)系統(tǒng)整體的進(jìn)水調(diào)節(jié)池提升系斜管沉淀池投資成本最低;另一方面,護(hù)城河經(jīng)濟(jì)循環(huán)水量與護(hù)城河景觀物濾池」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(yùn)混凝劑越長;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(hù)城河回用水泵回用水池觀水體的水質(zhì)達(dá)到最理想的狀態(tài)即達(dá)到景觀水體最佳生命周期,因此選取護(hù)城河的經(jīng)濟(jì)循環(huán)水量為Q=2/3Q消毒劑各水量取值具體如下:圖5護(hù)城河中水處理站工藝流程圖大峪水庫等引水量《即:護(hù)城河?xùn)|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(bǔ)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(fù)荷固定床生物膜反應(yīng)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(hù)體,節(jié)省了后續(xù)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(shè):降雨徑流+河理工藝簡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(shè)Q=中物濾池工藝有機(jī)物容積負(fù)荷高水力負(fù)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(yùn)行成本低,同時(shí)該工藝出水水質(zhì)高m3/d,東南角補(bǔ)給水量Q(包括△Q)這部分的損失量可以通過因此常用于市政綠化和景觀環(huán)境用水。引用大峪水庫或曲江水廠的水對護(hù)城河進(jìn)行補(bǔ)給3.4經(jīng)濟(jì)效益3護(hù)城河中水處理站設(shè)計(jì)西安市目前的再生水不含稅試銷價(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(shè)計(jì)水量、水質(zhì)政事業(yè)用水價(jià)格是3.85元/m3,經(jīng)營服務(wù)用水價(jià)格是4.30元/設(shè)計(jì)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(hù)城河的水按每m3再生護(hù)城河實(shí)地監(jiān)測數(shù)據(jù),出水水質(zhì)應(yīng)符合國家《城市污水再生利水1.41元,全年水費(fèi)為1.41×2.6×104×365=1338(萬元/用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》(GB/T8921-2002)標(biāo)準(zhǔn)中觀賞性景觀年),而相應(yīng)的自來水費(fèi)為3.85×2.6×104×365=3654(萬元環(huán)境用水中河道類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。主要設(shè)計(jì)進(jìn)水、出水水質(zhì)年)僅此一項(xiàng)全年可節(jié)約水費(fèi)2316萬元/年。由此可見,再生見表2。其中由于護(hù)城河中水處理站布設(shè)在護(hù)城河西北角處,水具有潛在的市場競爭力可給用水單位帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益因此確定:東南角進(jìn)水水質(zhì)為護(hù)城河進(jìn)水水質(zhì),西北角進(jìn)水水質(zhì)為護(hù)城河中水處理站的進(jìn)水水質(zhì)。4結(jié)語3.2工藝流程通過在護(hù)城河邊修建中水處理站將護(hù)城河自身的水體進(jìn)根據(jù)護(hù)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水體的水源,從經(jīng)濟(jì)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名景觀古城墻3.3工藝特點(diǎn)相協(xié)調(diào)調(diào)新鮮原水所需鋪設(shè)(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(zhuǎn)第36頁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源平方和S自由度f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(guī)灌)1(4455)1(975)111310.0C3393.6321696.810.221(常規(guī)灌)2(4005)2(1050)12546.0333.39166.731(常規(guī)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(yàn)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(guī)灌和淺濕灌提高產(chǎn)量1105%節(jié)水15.3%73(控灌)1(4455)3(1125)12742.5參考文獻(xiàn)83(控灌)2(4005)1(975)3[1]李益農(nóng)許迪農(nóng)田土地激光平整技術(shù)應(yīng)用及初步評價(jià)[J]農(nóng)93(控灌)3(3330)2(1050)114014.5業(yè)工程學(xué)報(bào),1999,15(2):79-84.K136000.036352.536723.038136.0[2 USDA, Irrigation Guide, 210-VI-NEH, 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