塌陷盆地处理污水的设计

工程与技术Engineering and Technology .塌陷盆地处理污水的设计Design of Wastewater Treatment UtilizingMine Collapse Basin万玉山张雅秋邓喀中(中国矿业大学环测学院，江苏徐州 221008)胡风华 (上海建浩工程顾问有限公司， 上海200030)擅要利用地表下沉累计的方法计算增陷然地的深度，把煤矿的喝沿然地设计成生态唐父理污水，采用不同的工艺流程，以废治废，种植经济作物，发展养殖业，走司持续发器的道路。关键词爛陷盆地 三态塘煤矿在开采过程中，一方面造成地表的下沉，边界采深H，采厚M,煤层倾角a，采空区走向长形成大面积的塌陷盆地，并积水成塘，另方面为D,，倾斜长D，倾斜水平投影长D1。这些数据可从保证生产的安全进行，需外排大量的井下水。井下当地地质勘探资料中获取。水来自采煤工作面、掘进头和老采空区，含有大量(2)确定地表移动参数。下沉系数q主要影响角的煤尘、岩粒和一定量的细菌，不加处理会造成地正切tg B,拐点偏距S, s2、S,. s,开采影响传播表水体的污染。角日。该矿区的地表移动观测站提供上述参数。把塌陷盆地设计成生态塘来处理生活污水和井(3)确定采空区计算长度:走向长度1、倾向长度L下水，将污水处理、利用，就能实现污水的资源化l=D3-S,- S.与塌陷盆地的治理相结合，走以废治废的道路。塌L=(D-S,- S)x sin(θ+ a)/ sin θ陷盆地设计成生态塘，投资少、运行费用低、管理(4)建立坐标系，确定坐标原点，通过作图或坐简便、稳定可靠，同时可养殖鱼虾、水禽，收获莲标转换计算各 点坐标X、Y值。藕、芦苇等。(5)计算走向主要影响半径r和上、下边界的主要影响半径r,、r2:1盆地的计 量r=H/tgB, r,=H/tg B,r:=H/lg β对塌陷盆地可直接测量范围和深度，但地表下(6)按式WEm =Mxqx cos a计算最大下沉量W.沉有时需数年，在下沉尚未停止之前进行测量会出(7)计算各点坐标X，Y与对应开采边界主要影响现误差，所以采用地表下沉预计的方法能较方便、半径的比值XIr,(X - 1)r, Yr,(Y - LD)r,快捷、准确地计算出地表最终的下沉最，与原有地(8)以(7)中的比值为引数，查分布函数表得A表各点高程之差即为生态塘内各点最后的高程。中国煤化工D)lrJ地表下沉预计的方法(慨率积分法)如下:(1)确定地质开采技术条件即下边界采深H，上“THCNMHG24 Envlronmental Protoctlon 2004. 3_ Enineering and Technoloy 工程与技术W,(X-D=W.xA[(X-D/r]藻类和大气复氧时，就使全塘处于厌氧分解状态。W([)= Wm xA(Yr)厌氧塘是一类高有机负荷的以厌氧分解为主的生物W(Y- D)=Wm xA[(Y- LD)r,]塘,BOD,负荷40 ~ 600kg/(km2/d)，其表面积较小，水在W(X)=([W,(X)- W(X - 0]塘中停留1-5d.它能以高有机负荷处理高浓度废W(Y)=[W(Y)- W(Y- L)]水，BOD,去除率60%~ 90%，污泥量少,产生臭气，计算X方向的下沉量W(X). W(X - D). W(X)和出水不能达 到排放要求，因而多作为好氧塘的预处Y方向的下沉量W(ID、W(Y- L). W(Y)。 .理塘使用。(10)由公式:2.3好氧塘W(X,N)=WX)x WrY/Wm好氧塘是--种主要靠塘内藻类的光合作用供氧求得各点的最终下沉量W(X,Y)。的氧化塘。它的水深较浅，-般在0.3~0. 5m，阳把以上步骤編程，输入(1)、(2)、 (4) 的数据，光能直接射透到池底，藻类生长旺盛，加上塘面风可很快求出各点的高程。力搅动进行大气复氧，全部塘水都呈好氧状态。BOD,负荷2~ 40kg/ (km?/d),水在塘中停留2~ 10d,2处理工艺BOD,去除率80% ~95%。暌气塘是为了强化塘面大气复氧作用，在塘上设置机械曝气或水力曝气器，2.1 工艺流程使塘水得到不同程度的混合而保持好氧状态。曝气塘有机负荷和去除率都比较高，占地面积小，污水早医氧塘一植物塘一好氧塘一养殖城- 排放或回用但运行费用高，且出水悬浮物浓度较高，使用7国。时可在后面连接兼性塘来改善最终出水水质。植物塘或好氧塘2.4蒹性塘兼性塘的水深一般在1~ 2.5m,塘内好氧根据不同的进水水质和回用要求选用不同的处和厌氧生化反应兼而有之。 在上部水层中，白天藻理流程①②③④,并结合上文计算所得塌陷盆地的深类光合作用旺盛，塘水维持好氧状态，其净化机理度,尽量减少工程投资,降低运行成本。和各项运行指标与好氧塘相同:在夜晚，藻类光合山东东营市污水生态处理工艺流程为:作用停止，大气复氧低于塘内耗氧，溶解氧急剧下降至接近于零。在塘底，由可沉固体和藻类、菌类污水一+沉砂池一厌氧塘|-+曝气塘残体形成了污泥层，由于缺氧而进行厌氧发酵，在.好氧层和厌氧层之间，存在着一个兼性层。兼性塘是氧化塘中最常用的塘型，常在曝气塘或厌氧塘之储水库芦苇塘←一藕塘曝气养鱼塘后作为二级处理塘使用，有的也作为难生化降解有机废水的贮存塘和间歇排放塘。BOD,负荷4~ 10kg/(km?/d),水在塘中停留3~ 15d，BOD, 去除率70% ~在设计时应尽最k满足下列条件: (1)塘的个数不90%。少于3个，串联运行，(2)塘形如为矩形，长宽比应2.5 植物塘大于3,设置黏土止水层1 (3) 进口距塘底0.5m，以水生植物有挺水植物、漂浮植物、浮叶植物和多点进水为佳，出口应尽可能远离进口，设置成上、沉水植物。放养品种的选择取决于它们的适应能下数个出水口的形式1 (4)尽 k设置导流墙，横向导力、是否易于收获、处置及利用。芦苇、水葱等挺流墙长度为塘宽的0.8倍，纵向导流墙长度为塘长水植物具有中等耐污能力，适于在水浅的前级氧化的0.7倍(5)沿塘长每隔- 定距离设 t- - 条横向污塘裁植,而茨藻、金鱼藻等沉水植物则适合于在寡泥沟，沟上方设障板，障板伸人水中约0.9m,水面污带的后级氧化塘和接纳二级处理水的塘中放养。以上部分不大于0.15m; (6)塘堤的最大和最小坡度放养植物对污染物的净化，主要是通过两种途径完分别为3: 1和6:1.成的:中国煤化工捕集一. 积累2.2厌氧墉CNMHG=成了大量的生厌氧塘的水深一般在3~5m。当塘中耗氧超过物 膜。祖休也过低响问土切联相平，使微生物参与. 2004.3. 环境保护. 25:工程与技术Eninering and Technology对污染物的净化。结果如下:浮水植物凤眼莲去除污染物的能力很强，10 天项目工程总投资年经营成木 单 位经营成本停留时间后氮减少约90%，磷酸盐减少50%左右。在(万元)(万元a)(元0/m2)停留时间为5天，塘面72%为植物覆盖时，经一个活性污泥法AA/O24 940.051 640.730448--24 577.361 902.620.52氧化沟月，BOD可降低69%, ss 为80.%、COD为47.2%、...生态塘6 880.18420.760.115有机氮59.9%、总磷35.5%。凤眼莲可生产牧畜饲料、混合肥料、土壤改良剂或为造纸厂利用和生产从表中可以看出生态塘的投资仅为A/A/O、氧甲烷。凤眼莲净化塘- - 般狭长平面布置，以减少水化沟的约 1/4,年经营成本为AAO的14、氧化沟的流可能的短路，并方便收获。约1/5。同时生态塘每年收获大量的鱼.虾、藕、芦芦苇塘设计床层深度一般在 0.6m以下，床面积苇、凤眼莲、鸭、鹅等农产品和水产品，经济效益S(m2)可按下式计算:+分显著。S= 5.2Q(InC。- InC)式中，Q为废水平均流量，m'/d ; C为进水平4结语均BOD,浓度，mg/L C为出水平均BOD,浓度, mg/L。2.6养殖塘根据水质水量和其他要求，因地制宜，把煤矿好氧塘和兼性塘中有水生动物所必需的溶解氧塌陷盆地设计 成生态塘来处理污水，构造简单，投和由多条食物链提供的多种饵料，具备养殖鱼类、资少， 运行管理方便，处理效果稳定，经营费用低，螺、蚌以及鸭、鹅等家禽的良好条件。这种养殖塘同时种植 经济作物、开展养殖业，具有显著的经济以阳光为能源，对污染物进行同化、降解，并在食效益、环境效益和社会效益。物链中迁移转化，最终转化为动物蛋白。养殖塘BOD,的去除率在90%以上, ss 和N. P的去除率- -参考文献 .般在80% ~90%，细菌去除率大于98%。水深宜采1 万玉山，朱岳峰，黄吉祥.土地复垦的经济评价.矿用2m左右，多塘串联。业教育研究，2000 (2)2张雁秋，许浩天.废水生物处理及反应动力学.徐3经济分析州:中国矿业大学出版社，20033张立秋，王宝贞，王琳等，处理城市污水的生态生态塘基建费用和处理成本分别为同样规模二塘系统设计.中国给水排水，2000 (2).级处理厂的1/5~ 1/3和120~ 1/5，东营市生态塘比较口中国煤化工MHCNMHG26‘Envtroimontal Protectlon 2004. 3