中國農(nóng)村水利水電·2008年第11期文章編號:1007-2284(2008)11002803西安護城河自循環(huán)水利用研究武萌,黨志良,張譜(西安理工大學西北水資源與環(huán)境生態(tài)教育部重點實驗室陜西西安70048)摘要:通過對西安護城河水環(huán)境系統(tǒng)實際情況的分析,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、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(tǒng)模型,使護城河的水循環(huán)流動起來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。關鍵詞:自循環(huán)系統(tǒng);自循環(huán)水;經(jīng)濟循環(huán)水量;中水處理站中圖分類號: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(tǒng)分析目前,護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,目前無準確統(tǒng)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重要組成部分。護水隨著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)線周長14.65km,河道東南角高西北角低,東南角高程約240萬m3,護城河現(xiàn)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(xiàn)狀水環(huán)境系統(tǒng)見圖1河壩共7座護城河平均水深65m,河底寬度15-20m整個2護城河自循環(huán)系統(tǒng)技術特征護城河系統(tǒng)分為4個梯形庫區(qū),總庫容118.48萬m3,護城河正常蓄水庫容33萬m3,目前每天補充進的水量已經(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利用率可以考慮在護城河的西北角新建一個小水庫或水廠原水這樣勢必會造成水資源的大量浪費給社會型地下式中水處理站,建立護城河自循環(huán)系統(tǒng)帶來水每立方米價格已升到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,其水體無法自行流動,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的水通過回用水管重新流入護城河的東南角并和大峪水庫引來的補給水起向護城河供水。水流方向同現(xiàn)狀。鋪設回用水管的自循環(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西北角護城河大略水庫補給水圖1護城河水環(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,護城河自循環(huán)系統(tǒng)設計的思路為:補給護城河的原水仍為水庫或水廠水,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,最后排入渭河。同時在護城河的西北角新建一個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(tǒng)下式中水處理站經(jīng)一級、二級及深度處理,達到《景觀環(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方案進行了比較見表1。壩上循環(huán)利用使護城河的水體形成一個閉合、循環(huán)流動的水表1護城河自循環(huán)水利用方案的比較體。與此同時,由于氣候、地質(zhì)等地域特點造成河水的蒸發(fā)及方案缺點滲漏,使得護城河的河水在循環(huán)流動過程中造成輸水損失,因由于護城河東南角地勢蕞此需要及時對護城河進行水源補給,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的水-3二級能夠自循環(huán)利用使護城河成流動就需在中水處理站水泵2.2護城河自循環(huán)水利用方式為一個循環(huán)流動的水系,提高后修建一個攔水壩,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)無須管道維護費用。壩,這樣就增加了基礎建設費流動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,通過鋪設運行及維護費用占據(jù)整后設攔水壩,通過處理站的回用水泵提升回用水水位,再通過鋪設攔水壩使得水位形成落差,使水流動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增用率,且水質(zhì)保護安全性高。加整個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。水流方向為順時針方向。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、技術、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)流動起來部分護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(tǒng)良性循環(huán)的目標。護城河生態(tài)系統(tǒng)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(nèi)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(tǒng)費和運行費;效益包括節(jié)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,護城河是通過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、出水水質(zhì)東南角進水西北角進水大略水庫成曲江水廠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峪水庫或曲江水廠的水對護城河進行補給的,循環(huán)水量越多,5.55則護城河自循環(huán)系統(tǒng)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(jù)西安市的水資源量以及水價等反沖洗排水相關數(shù)據(jù),計算可得護城河的補給水量取為Q4=1/3Q+2Q時,即循環(huán)水量取為Q=2/3Q時,護城河自循環(huán)系統(tǒng)整體的進水調(diào)節(jié)池提升系斜管沉淀池投資成本最低;另一方面,護城河經(jīng)濟循環(huán)水量與護城河景觀物濾池」反水體的最佳生命周期有關,循環(huán)水量越大,則水體的生命周期渣外運混凝劑越長;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城河回用水泵回用水池觀水體的水質(zhì)達到最理想的狀態(tài)即達到景觀水體最佳生命周期,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:護城河東南角進水量):Q=3.6×壓載劑形成密實的微絮體顆粒,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:沉淀效率高、停留時間短池體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(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: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城河進行補給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價格為1.41元/m3,而居民用水價格是290元/m3,工業(yè)用水價格是345元/m3,行3.1設計水量、水質(zhì)政事業(yè)用水價格是3.85元/m3,經(jīng)營服務用水價格是4.30元/設計水量為24×10m3/d即0.28m3/s.進水水質(zhì)參考m2,特種行業(yè)用水價格是17元/m3,護城河的水按每m3再生護城河實地監(jiān)測數(shù)據(jù),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(萬元/用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》(GB/T8921-2002)標準中觀賞性景觀年),而相應的自來水費為3.85×2.6×104×365=3654(萬元環(huán)境用水中河道類水質(zhì)標準的規(guī)定。主要設計進水、出水水質(zhì)年)僅此一項全年可節(jié)約水費2316萬元/年。由此可見,再生見表2。其中由于護城河中水處理站布設在護城河西北角處,水具有潛在的市場競爭力可給用水單位帶來顯著的經(jīng)濟效益因此確定:東南角進水水質(zhì)為護城河進水水質(zhì),西北角進水水質(zhì)為護城河中水處理站的進水水質(zhì)。4結(jié)語3.2工藝流程通過在護城河邊修建中水處理站將護城河自身的水體進根據(jù)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名景觀古城墻3.3工藝特點相協(xié)調(diào)調(diào)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)試驗表明水稻水平畦灌條件下不同灌水技術。控灌比62(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應用及初步評價[J]農(nóng)93(控灌)3(3330)2(1050)114014.5業(yè)工程學報,1999,15(2):79-84.K136000.036352.536723.038136.0[2 USDA, Irrigation Guide, 210-VI-NEH, 1999.5-6K237474.538407.538860.537651.5[3]彭世彰余雙恩張漢松節(jié)水灌溉理論技術[M]北京:中國水利K339807.038521.537698.037494.0水電出版社,199[4]韓丙芳田軍倉,李應海等寧夏灌區(qū)不同水肥處理對膜上灌玉K112000.012117.512241.012712.0米性狀影響的模評判[]灌溉排水學報2005,24(4):29-32z12491.512802512953.512550.5[5]田軍倉韓丙芳,王炳亮精細地面灌溉的研究進展[].寧夏農(nóng)學Ky13269.012840.512566.012498.0院學報,2002,23(3):74-77上接第30頁)[5]王效琴王啟山,李金河等.不同中水回用模式的技術經(jīng)濟分析參考文獻:[J].中國給水排水,2006,22(16):73-76[1]郭興芳田青陳立等.綠色建筑中的水循環(huán)評估體系[.[]劉建斌,王飄揚范飛北京師范大學中水處理站設計與運行中國給水排水,2007,23(4):19-23.[J].中國給水排水,2004,20(9):81-832]陸靜超袁一星,王晨等.循環(huán)經(jīng)濟下的城市水循環(huán)U].給水[7] George Tchobanoglous, Franklin L Burton, Stensel H David排水,2007,33(7);43-45.[3]張杰陳立學,熊必永,等.我國水環(huán)境與水循環(huán)的健康之路[M]. New York: Metcalf & Eddy Inc, 2003.].給水排水,2005,31(5):19-23[8]王社平,王小林黃寧俊等.北石橋污水深度處理再生利用工程[4]許文杰曹升樂,東昌湖引水量計算研究[J節(jié)水灌溉,2007,設計與運行[],給水排水,2005,31(3):16-20(3):47-49(上接第33頁)我國河流管理過程中據(jù)此確定管理行為的優(yōu)配水資源滿足河流生態(tài)環(huán)境需水要求使生態(tài)系統(tǒng)達到最佳先順序制定相應的政策進而影響公眾的思想和行為水平,生態(tài)系統(tǒng)健康保持穩(wěn)定;最后,選擇有效的河流健康評價(4)河流健康狀況評價還可評估和監(jiān)測一定時期內(nèi)的河流標準作出合理的評價提高我國河流綜合管理水平。口健康狀況的發(fā)展趨勢。近年來我國河流綜合整治以及恢復活動開展頻繁評估河流恢復的有效性、提高河流恢復質(zhì)量成為參考文獻國河流管理中迫切需要解決的問題而恢復前后的河流健康[1]櫪志峰崔保山,劉靜玲等生態(tài)環(huán)境需水量理論、方法與實踐狀況評價結(jié)果可為管理決策者提供良好的基礎比較資料和決[M.北京:科學出版社,2003策依據(jù)[2]倪晉仁,崔樹彬李天宏等.論河流生態(tài)環(huán)境需水[門.水利學5結(jié)語報,2004(9):14-26.[3]黃奕龍。生態(tài)需水:原理與應用[Z].2003生態(tài)環(huán)境用水量計算方法的研究取得了一定的進展,為水4]李國英21世紀我國水利發(fā)展的生態(tài)觀門中國水利20(10)資源合理利用提供了基礎性的依據(jù)。在對河流生態(tài)環(huán)境用水16-17量評估前,首先明確生態(tài)環(huán)境需水概念及其一些量化指標;第[5]劉國21世幻水借需分析,生杰水利研究[中國水利,二,鑒于生物群落的多樣性及具體河流狀況、不同河段的變化,中國煤化工根據(jù)生態(tài)環(huán)境需水評價的目的,分析河流生態(tài)環(huán)境需水量的組6]CNMHG#究[D20成;第三盡可能選擇有效指標及可操作性資料,建立生態(tài)系統(tǒng)x和小日啊幾認及后辦[C]∥第三屆黃河國際論壇論文集,2007與河流水流條件之間的對應關系;第四,根據(jù)計算結(jié)果,合理分