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高寒地区污水氧化塘的设计

论文类型 技术与工程 发表日期 2006-01-01
来源 《中国给水排水》1999年第6期
作者 滕文民
摘要 滕文民 (牡丹江市环境科学研究所)   牡丹江市年平均气温4 ℃,极端最低气温-38.3 ℃,在我国属高寒地区。1996年市政府决定投资300万元,将牛角湖改建成具有污水处理、排内涝、休闲游乐的城市景点,即建成新型的氧化塘。   牛角湖是八个串联湖的最后一个,自上而下接纳 ...

滕文民
(牡丹江市环境科学研究所)

  牡丹江市年平均气温4 ℃,极端最低气温-38.3 ℃,在我国属高寒地区。1996年市政府决定投资300万元,将牛角湖改建成具有污水处理、排内涝、休闲游乐的城市景点,即建成新型的氧化塘。
  牛角湖是八个串联湖的最后一个,自上而下接纳的城市污水最终汇集于此,注入牡丹江。随着城市建设的发展,湖周围已高楼林立。据调查,湖底面积2.5×104 m2,淤泥平均厚1.1 m。有三个较大的入水口,其中1号主入水口1.5 m×1.7 m,2号入水口直径1.2 m,3号入水口直径0.8 m 排水口为两个Ø 1.0 m的涵管。湖底高程227.37 m,湖顶路面高程为233.10 m;主入水口与排放口底板高差0.5 m。1号入水口流量3.8×104 t/d,2号入水口0.6×104 t/d,3号入水口0.4×104 t/d,还有几个小的污水入口,水量呈间歇排放方式。经对牛角湖总排水口连续三日监测,污水总流量为(4.9~5.1)×104t/d,COD值为171~194 mg/L,BOD5值为84~97mg/L,SS为178~205 mg/L,湖内入、出口水质基本无变化,污泥淤积量约2.75×104 m3

1 方案的确定

  根据牛角湖的现状及与其相关的上游三个湖的情况,牛角湖污水氧化塘的建设分两步进行。
1.1 预处理工程
  牛角湖上游有三个接纳污水较多的水塘,首先对其淤泥进行清除,平整塘底,设置必要的挡水坝,改变塘内的水流短路和死角,使各塘布水均匀,水流稳定,并在每个塘中增设了一个溢流曝气坝,设置水位调节闸门,调节不同季节和不同月份的水量,使进入牛角湖的污水得到初步净化。曝气坝的高差平均在0.5 m左右,通过三次沉淀、氧化、曝气,水质得到了初步改善,也减轻了牛角湖的污染负荷。同时还对其护根、护坡、护栏进行了新颖设计、施工,使市民感到耳目一新,成为城市景点。
1.2 氧化塘的设计
  牛角湖因湖形状似牛角而得名,污水入口在角尖处,出口在角根处,湖周还有四个污水排入口,其中两个较大的在角尖附近,根据现有参数,氧化塘工艺流程见图1。

  主要设计参数:?
  ① 水流量5×104 m3/d,冬季最低水温7 ℃,进水COD182 mg/L、BOD90 mg/L、SS191 mg/L;?
  ② 沉淀池面积2 500 m2,水深1.5 m,水力停留时间1.8 h;?
  ③1#溢流坝长65 m,高1.5 m,水位差0.6 m;
  ④ 氧化区面积21 375 m2,水深0.9 m,水力停留时间9.2 h;
  ⑤ 2#溢流坝长50 m,高0.8 m,水位差0.5 m;
  ⑥ 集水区面积500 m2,水深0.4 m;
  ⑦ 导流明渠长250 m,宽2.5 m,渠面积625 m2,坝高1.0 m。

2 工艺说明

   上游预处理后的污水经1.54 km的暗渠进入牛角湖,在2 500 m2的沉淀池停留1.8 h后经1#溢流坝进入氧化区。溢流坝顶部为折线型设计,主要目的是增强曝气效果。水经溢流坝均匀跌入氧化区后停留9.21 h,在此进行沉淀、光合、氧化等一系列污水净化过程后经2#溢流坝均匀跌入集水区,同时进行二次曝气沉淀,最后由排水管注入牡丹江。导流明渠的1#闸门平时只是微微开启,使明渠中水的停留时间与氧化区内同步,然后经导流明渠2?#闸顶面溢流入集水区。氧化塘的沉淀区、氧化区经过一定时间运行后需进行清淤。这时即可开启导流明渠1#、2#闸门将水直接引入集水区。沉淀区可设置围堰分步清淤,氧化区可开启泵站强排泵排水后一次性清淤。汛期江水水位往往高于湖水水位,设计中考虑了止逆闸门以防止江水倒灌,同时启用强排泵排除湖水及市区排入湖中的雨水,以防内涝。冬季寒冷季节为防止牛角湖结冻,引入城市自来水厂2×104 t/d的反冲洗水,加大水流量,同时注入部分企业所排放的余热废水,以确保氧化塘入口水温不低于7 ℃。
   为确保氧化区易产生死水区的角落和底层水的流动性,在二次溢流坝底部设置了五个Ø150 mm的涵管,在试运行阶段还进行了养殖风眼莲、水葱,放置软性生物填料等试验,取得了宝贵的经验。

3 结论

   牛角湖氧化塘运行两年来,取得了显著的社会效益、环境效益和经济效益。该工程的运行明显改善了牛角湖总排水口以下的江水水质,特别是下游的热电厂,二、三水源地,造纸厂,制药厂,二电厂等大中型企业的用水水质。经市环境监测中心站连续采样化验表明:总排水口COD值为81~92 mg/L,BOD5值为49~54 mg/L,SS值为41~48 mg/L;污染物去除率分别为53%、41%和75%,即使在寒冷的冬季,三项指标的去除率也可达到34.7%、31.2%和76%。年运行费4万元,吨水处理费0.002 2元。
   牛角湖氧化塘的设计合理地利用自然高差进行多级跌水曝气充氧、沉淀、氧化,不需外加能量,特别是利用现有湖塘改建成自然曝气式污水氧化塘,在北方高寒地区、居民稠密区内尚属首例。氧化塘功能分区合理,处理效果明显,具有投资少、见效快、施工期短、无能耗、无异味、管理方便、运行稳定等优点。
   牡丹江市牛角湖氧化塘的建设还存在许多问题,其中最主要的是日常管理。由于管理不善使闸门失灵不得及时维修,造成氧化区失去功能;由于冬季少数人将垃圾倾入塘中,造成闸门破坏、导流洞堵塞、排水不畅等,有待于在今后的工作中加以解决。


  作者通讯处:157000 黑龙江省牡丹江市西三条路325号 环境保护局
  电  话:(0453)6624324
  传  真:(0453)6624144

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