西安护城河自循环水利用研究

中国农村水利水电·2008年第11期文章编号:1007-2284(2008)11-002803西安护城河自循环水利用研究武萌,党志良,张谱(西安理工大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室陕西西安710048)擴要:通过对西安护城河水环境系统实际情况的分析,提出了引用护城河自循环水的新思路,拟在护城河西北角处修建的一个小型地下式中水处理站使得污水循环利用,从经济、技术、环境保护等方面,分析比较不同自循环水利用方式,确定采用二级加压的自循环系统模型,使护城河的水循环流动起来,不仅为护城河提供了经济合理的补给水源,而且保证了护城河的水质安全。关键词;自循环系统;自循环水;经济循环水量;中水处理站中图分类号:X37文献标识码: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 aboutelf-circular water of the moat, A small underground reclaimed water treatment station will be built in the northwest oftheMoat, realizing wastewater reclamation and reuse. From the factors such as economy, technology, environment protection, this paper adopts the model of adding two grade pressure in self-circular system and makes the water of moat circulate and flow. The newthought not only offers an economical and reasonable water supplement source for the moat, but also ensures the safety of waterquality of the moat.Key words: self-circular system; self-circular water economical circular water quantity reclaimed water treatment station1护城河水环境系统分析目前,护城河供水水源有四条,一是雨水;二是长安区大峪河引水年供清水1000万m3;三是曲江水厂退水,泥沙含量西安护城河环绕西安市著名的明城墙既是历史遗留下来大,主要污染物是悬浮物目前无准确统计水量;四是兴庆湖退的宝贵文化遗产也是城市排雨体系的一个重要组成部分。护水,随着兴庆湖污染综合治理工程的完成每年向护城河输水城河环线周长14.65km,河道东南角高西北角低,东南角高程约240万m3,护城河现状的水流方向为:水从东南角分为两403.9m西北角高程391.81m,高差达12.12m,河底落差路,一路经西南角流向西北角,一路经东北角流向西北角,最终10.96m,河底坡度2.5‰~0.35‰河道平均深度9~11m,拦水从西北角外排入渭河。护城河现状水环境系统见图1河坝共7座,护城河平均水深65m,河底宽度15-20m;整个2护城河自循环系统技术特征护城河系统分为4个梯形库区,总库容118.48万m3,护城河正常蓄水库容33万m3,目前每天补充进的水量已经增加到2.1自循环系统新思路的提出3.6万m3,占总库容的10.9%。为了更好地利用水资源提高对于西安这样缺水的地区,景观水体每日需要引用大量的水资源的重复利用率,可以考虑在护城河的西北角新建一个小水库或水厂原水这样势必会造成水资源的大量浪费给社会型地下式中水处理站,建立护城河自循环系统带来一些问题,而且,目前西安市的市政水每立方米价格已升到3元左右如果用市政水作为景观补水费用比较高在经济收稿日期:2008-06-12上是不可行的。因此应该考虑将护城河的水循环利用提高水作者简介:武萌(1982),女,硕士研究生研究方向为污水处理与的利用效率回用护城河是一条封闭水系,其水体无法自行流动,其地势为西安护城河自循环水利用研究武党志良张西北角2.2.2铺设回用水管此外还可以考虑从西北角的中水处理站后开始铺设回用水外排水管至护城河的东南角,使得中水处理站处理过的水通过回用水管重新流入护城河的东南角并和大峪水库引来的补给水起向护城河供水。水流方向同现状。铺设回用水管的自循环绿地系统见图3。中水处理站污水网用泵回用水管部分护西北角大略水库补给水图1护城河水环境系统现状明城墙东南角最高,西北角最低。故依据其地势特点,护城河自循环系统设计的思路为:补给护城河的原水仍为水库或水厂水,新鲜的原水从护城河东南角流入,利用自然高程差使其流经西南东南角角流向西北角,一部分河水由护城河西北角流出经北家口污水处理厂,最后排入渭河。同时在护城河的西北角新建一个小护城河大略水库补给水型地下式中水处理站和拦水坝,一部分需重复利用的河水由地图3铺设回用水管的自循环系统下式中水处理站经一级、二级及深度处理达到《景观环境用水2.23方案优选的再生水水质标准》GB/T18921-2002)后由提升泵提至拦水对二级加压和铺设回用水管两个方案进行了比较见表1坝上循环利用,使护城河的水体形成一个闭合、循环流动的水表1护城河自循环水利用方案的比较体。与此同时由于气候、地质等地域特点造成河水的蒸发及方案渗漏,使得护城河的河水在循环流动过程中造成输水损失,因由于护城河东南角地势最此需要及时对护城河进行水源补给,这部分另外的补给水源将该方案真正使得护城河的水高西北角最低,要使水体循环引用大峪水库或曲江水厂的水-3二级能够自循环利用,使护城河成流动就需在中水处理站水泵2.2护城河自循环水利用方式如压为一个循环流动的水系,提高后修建一个拦水坝,以及在东2.2.1二级加压了护城河水的重复利用率,且北角处修建一个泵站和拦水由于护城河西北角的地势最低,因此要使护城河的水循环无须管道维护费用。坝这样就增加了基础建设费及运行动力费用。流动就必须抬高中水处理站后循环水的高程,使得站后循环水的地势高于东北角及东南角。因此,可以考虑在中水处理站由于在供水工程中,管网的后设拦水坝,通过处理站的回用水泵提升回用水水位,再通铺设将护城河的水处理后,通过铺设,运行及维护费用占据整回用水管道输送至东南角,再个工程总费用的很大一部分拦水坝使得水位形成落差,使水流动;由于东北角的地势也低回用重复利用提高了水的重复利因此铺设回用水管道势必会增于东南角因此可以考虑在东北角处再设置一个泵站提高水水管用率,且水质保护安全性高。加整个工程的基建费用及管理位,使水能从东北角流向东南角,从而使得护城河的水循环流维护费用所以相对不经济。动。水流方向为顺时针方向。二级加压的自循环系统见图2。中水处理站污水回用泵拦水坝二次加压泵由表1可知,从经济、技术、环境保护等方面的比较确定采用二级加压的方法,使护城河的水循环流动起来2.3护城河经济循环水量确定护城河的输入水量包括降雨径流、河面降水和大峪水库或曲江水厂的引入水量及护城河的循环回用水量输出水量包括蒸发渗漏和西北角的外排水量及护城河的循环处理水量明城墙护城河的水量组成如图4所示。为了保证护城河的水量和水质满足其功能要求合理确定这部分水量可达到护城河生态系统良性循环的目标。护城河生态系统良性循环的最主要的指东南角标就是护城河的蓄水量应在下限值与上限值范围内变化;水质需要同时考虑护城河周边环境功能对水质的要求护城河大略水库补给水从费用一效益方面考虑经济循环水量,费用包括污水处理图2二级加压的自循环系统费和运行费;效益包括节水效益和环境效益。一方面,护城河经济循环水量与护城河的补给水量有关,护城河是通过引用大西安护城河自循环水利用研究武萌党志良张表2主要设计进、出水水质水东南角进水西北角进水大峪水库成曲江水厂引水西北角外排水丙安护城河循环回用水循环处理水渗漏NH3-N0.169≤150.082.0≤1.0图4西安护城河水量组成示意图峪水库或曲江水厂的水对护城河进行补给的,循环水量越多,石油类则护城河自循环系统的投资越多,但是护城河的补给水量越阴离子洗涤剂≤0.5少,补给水的投资就越少根据西安市的水资源量以及水价等反冲洗排水相关数据,计算可得护城河的补给水量取为Q4=1/3Q+△Q时即循环水量取为Q=2/3Q时护城河自循环系统整体的进水格调节池提升泵投资成本最低;另一方面护城河经济循环水量与护城河景观淀池物反水体的最佳生命周期有关,循环水量越大,则水体的生命周期播渣外运越长;反之,循环水量越小,则水体的生命周期越短。为了使景水回用于护城河回用水泵回用水池观水体的水质达到最理想的状态即达到景观水体最佳生命周期,因此选取护城河的经济循环水量为Q=2/3Q。消毒剂各水量取值具体如下图5护城河中水处理站工艺流程图大峪水库等引水量(即:护城河东南角进水量):Q=36×压载剂形成密实的做絮体颗粒从而在斜管沉淀池中得到高速10m3/d;循环处理水量:Q=2/3Q=2/3×3.6×10=24×澄清。斜管沉淀池的优点:沉淀效率高、停留时间短池体10(m3/d);外排水量:Q=1/3Q=1/3×3.6×10=1.2×10小、占地面积少(m3/d);东南角补给水量:Q=1/3Q+△Q=1/3×3.6×10+(2)曝气生物滤池。BAF是一种高负荷固定床生物膜反应2400=1.44×10(m3/d)器它使用了一种新型粒状填料,具有去除 SS. COD、BOD5、硝其中,△Q为降雨径流河面降水蒸发渗漏以及中水站处化脱氮的作用其最大特点是集生物氧化和截留悬浮固体于理水损耗量,由于降雨径流河面降水蒸发渗漏这些量在护体,节省了后续二次沉淀池,在保证处理效果的前提下使处城河总水量中所占的比例较小,因此可以假设:降雨径流+河理工艺简化,其占地面积仅为活性污泥法的1/3。此外,曝气生面降水=蒸发+渗漏忽略掉这部分的变化量,即假设△Q=中物滤池工艺有机物容积负荷高水力负荷大,水力停留时间短水站处理水损耗量=(1-90%)Q=0.1×2.4×10=2400所需基建投资少能耗及运行成本低,同时该工艺出水水质高,m3/d,东南角补给水量Q(包括△Q这部分的损失量可以通过因此常用于市政绿化和景观环境用水。引用大峪水库或曲江水厂的水对护城河进行补给。3.4经济效益护城河中水处理站设计西安市目前的再生水不含税试销价格为1.41元/m21,而居民用水价格是2.90元/m3,工业用水价格是3.45元/m3,行3.1设计水量、水质政事业用水价格是3.85元/m3,经营服务用水价格是4.30元/设计水量为24×104m3/d即0.28m3/s。进水水质参考m2,特种行业用水价格是17元/m3。护城河的水按每m3再生护城河实地监测数据出水水质应符合国家《城市污水再生利水1.41元,全年水费为1.41×2.6×10×365=1338万元用景观环境用水水质》(GB/T18921-2002)标准中观赏性景观年),而相应的自来水费为385×2.6×10×365=3654(万元/环境用水中河道类水质标准的规定。主要设计进水、出水水质年),仅此一项全年可节约水费2316万元/年。由此可见再生见表2.其中由于护城河中水处理站布设在护城河西北角处,水具有潜在的市场竞争力可给用水单位带来显著的经济效益因此确定:东南角进水水质为护城河进水水质西北角进水水质为护城河中水处理站的进水水质4结语3.2工艺流程通过在护城河边修建中水处理站,将护城河自身的水体进根据护城河污水水质与出水水质要求确定采用BPF斜行循环利用使得处理后的水作为景观水体的水源,从经济和管沉淀+BAF组合工艺0,流程如图5所示人与社会和谐发展的角度进行合理布局,并与著名景观古城墙3.3工艺特点相协调这样既减少了以往从水厂和水库调新鲜原水所需铺设(1)压载颗粒絮凝斜管沉淀池。压载颗粒絮凝( Ballasted管道及输送的费用,又解决了西安市目前水资源十分紧缺的Particle Flocculation,BPF)是向污水中同时投加情性压载剂问题通常是石英微砂或硅藻土)和混凝剂,使污水中的颗粒物质与下转第36页)水平畦灌条件下水稻不同灌水技术优选研究卓田军仓沈表3产量极差分析表表4产量方差分析表因素及水平方差来源平方和S自由度f均方和SF值处理号灌水灌水定额B/施肥A10916.2525458.132.7(D(kg·hm-2)技术A(m3·hm-2)量C4444.172222.113.3(·)11(常规灌)1(4455)1(975)11310.021(常规灌)2(4005)2(1050).3931(常规灌)3(3330)3(1125)312144.033.39166.742(浅湿灌)1(4455)2(1050)12300.0注:Fat(2,2)=3,Fa10(2,2)=9,Fa05(2,2)=19,Fa01(2,2)=9952(浅湿灌)2(4005)3(1125)112811.5m3/hm2,施肥量为1050kg/hm2。(3)试验表明水稻水平畦灌条件下不同灌水技术。控灌比62(浅湿灌)3(3330)1(975)12363.0常规灌和浅湿灌提高产量11.05%节水15.3%。73(控灌)1(4455)3(1125)12742.5参考文献83(控灌)2(4005)1(975)3[1]李益农,许迪农田土地激光平整技术应用及初步评价[几]农3(控灌)3(3330)2(1050)14014.5业工程学报,1999,15(2):79-84K13600036352.536723.038136.0[2] USDA, Irrigation Guide, 210-VI-NEH, 1999,5-6.237474.538407.538860.537651.5[3]彭世彰余双恩张汉松节水灌溉理论技术[M北京:中国水利K39807.038521.537698.037494.0水电出版社,1998[4]韩丙芳田军仓,李应海,等宁夏灌区不同水肥处理对膜上灌玉K12000.012117.512241.012712.0米性状影响的模评判]灌溉排水学报2005,24(4):29-32Kz12491.512802.512953.512550.5[5]田军仓韩丙芳,王炳亮精细地面灌溉的研究进展[].宁夏农学K313269.012840.512566.012498.0院学报,2002,23(3):74-7上接第30页)[5]王效琴,王启山,李金河等.不同中水回用模式的技术经济分析参考文献[J].中国给水排水2006,22(16):73-76[1]郭兴芳田青陈立等.绿色建筑中的水循环评估体系[.[6]刘建斌,王飘扬范飞.北京师范大学中水处理站设计与运行中国给水排水,2007,23(4):19-23刀.中国给水排水,2004,20(9):81-832]陆静超袁一星,王晨等.循环经济下的城市水循环U]给水7] George Tchobanoglous, Franklin L Burton, Stensel H David排水,2007,33(7):43-45Wastewater Engineering Tteatment and Reuse 4th Edition[3]张杰陈立学熊必永,等.我国水环境与水循环的健康之路[M]. 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