处理城市污水的生态塘系统设计

处理城市污水的生态塘系统设计张立秋，王宝贞，王琳，张捍民，何圣兵，王欣泽，封莉　（哈尔滨建筑大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨150008）摘要：介绍了生态塘系统在东营市污水处理中的应用情况，并与A2/O活性污泥法和氧化沟法进行了经济对比。关键词：生态塘系统；城市污水；A2/O活性污泥法；氧化沟采用氧化塘系统处理生活污水和城市污水具有良好稳定的处理效果。生态塘是将污水处理与利用相结合，实现污水资源化的一种废水生物处理设施，它具有基建投资省、年运行费用低、管理维护方便、运行稳定可靠等诸多优点，不足之处就是占地面积比较大。东营市有大面积的低洼盐碱荒地和废弃的水库、鱼塘可供利用，这些水库、鱼塘以前是从黄河引水，但由于近些年来黄河的水量逐年减少，在干旱月份甚至发生断流，其中一些水库、鱼塘已经干涸。将这些水库、鱼塘等加以改造利用，刚好解决了占地面积大这一矛盾。在生态塘处理系统中，既可以养殖鱼虾、水禽等，又可以种植藕、苇等水生植物，形成复杂的生态系统，同时处理后的水可灌溉农田，改良土地，或经进一步处理后回用于某些工业用水，具有很好的环境效益和经济效益。　1生态塘处理系统设计1.1水量及水质东营市西城2000年及2010年废水排放总量预测见表1。　表1废水排放总量预测104m3/d项目2000年2010年生活污水排放量4.306.30工业废水排放量4.466.34合计8.7612.64根据表1，确定污水设计流量为10×104m3/d。　西城污水处理厂的污水主要来自西三路、泰山路、五台山路、胜华路和济南路等五座泵站，根据其水质检测结果确定进厂水质(见表2)。表2进厂水质参数浓度（mg/L）COD150BOD570SS70TN30NH3-N20TP51.2工艺流程东营市西城污水生态处理工程的流程见图1。各单体构筑物的设计　1.3.1细格栅间采用机械自动清污格栅，共设3台，两用一备。　主要技术参数：　①单组栅宽为1.40m；　②栅条宽度为10mm；　③栅条间隙为8mm；　④栅前有效水深为0.8m；　⑤流速为0.9m/s；　⑥安装角度为75°。　1.3.2旋流沉砂池旋流沉砂池共两座，池内设搅拌机，污水由流入口切线方向流入沉砂区，在离心力的作用下，污水中的砂粒被甩向池壁，滑入斗中，沉砂用压缩空气经砂提升管提升和分砂机分离后运走。　主要技术参数：　①每座沉砂池直径D　＝4.87m；　②有效水深H　＝2.11m；　③有效容积V　＝39.28m3；　④集砂斗直径为1.5m，深度为2.2m。1.3.3高效复合厌氧塘高效复合厌氧塘由W.J.Oswald教授开发的带有污泥发酵区高效厌氧塘和王宝贞教授开发的生物膜强化厌氧塘组合而成。通过精心设计的进出水系统，使污水在厌氧塘中进行上向和下向折流，与底部污泥层和上部生物膜层充分接触，使污水中有机物得到有效的厌氧生物降解。高效复合厌氧塘共分为四组，并联运行，每组又分两格，串联运行。　主要技术参数：　①每组厌氧塘平均长约为138.88m，宽约为65.87m；　②有效水深为5.0m；　③水力停留时间为1.68d。1.3.4曝气塘曝气设备采用国际上新一代高效曝气机，HEX—Ⅰ型双螺旋轴提辐射式高效曝气混合机和HEX—Ⅱ型螺旋抽筒式真空抽吸曝气机。曝气塘共分四组，每个单元塘中安装4台高效曝气机，共16台。主要技术参数：　①每组曝气塘平均长约为133.37m，宽约为66.31m；　②有效水深为3.6m；　③水力停留时间为1.29d。1.3.5曝气养鱼塘藻类通过光合作用所产生的氧气只能提供1～1.5m水体表层的鱼类生存所需，而1.5m以下处于缺氧或中国城镇水网厌氧状态，鱼类难以生活，因此需采用机械曝气充氧，曝气养鱼塘分两组并联运行，每组又分为两格串联运行，使塘中水上下混合充氧，保证鱼能在整个塘中自由活动，完成其净化功能。　主要技术参数：　①总有效面积为23.24hm2；　②有效水深为3.5m；　③水力停留时间为8.13d。　1.3.6养鱼塘是在原有养鱼塘基础上进行的改造工程。原有的养鱼塘形状近似矩形，分格均匀，只需对其进行修整加固，就可以利用。　主要技术参数：　①总有效面积为12.09hm2；　②有效水深为2.5m；　③水力停留时间为3.02d。　1.3.7藕塘藕塘是在原来的稻田基础上进行的改建工程。藕能吸收沉积于池底的藻类及鱼类排泄物，荷的茎、叶能吸附水中的悬浮物，形成生物膜，生物降解去除水中有机物。　主要技术参数：　①总面积为7.56hm2；　②有效水深为1.2m；　③水力停留时间为0.91d。　1.3.8芦苇塘芦苇塘也是在稻田的基础上进行的改建工程。分为Ⅰ、Ⅱ两组串联。芦苇塘中茂密生长的芦苇，其茎、叶是生物膜生长的活载体，污水流经时与生物膜充分接触，水中的有机物得以进一步降解去除。同时，芦苇能有效地吸收去除重金属(如汞、镉、铬、铜、铅、锌等)。　主要技术参数：　①芦苇塘Ⅰ、Ⅱ组面积分别为18.09、19.09hm2；　②有效水深均为0.5m；　③在芦苇塘Ⅰ、Ⅱ组中的水力停留时间分别为0.9、0.95d。　芦苇塘的出水经提升泵站提升后，进入贮水库。灌溉农田或经进一步处理后回用。　1.4设计出厂水质生态塘处理系统不仅能有效地去除有机污染物，还能有效地去除营养物(N、P等)、重金属和细菌等，出水水质较好(见表3)。表3出水水质参数浓度（mg/L）COD40-50BOD510-20SS10-20TN7-10NH3-N3-5TP1-22工程设计的特殊考虑除油装置由于所处理污水除生活污水之外，还有很大一部分工业废水，而工业废水主要来自胜利油田，污水中含油量较大。为了有效地去除漂浮于水面的油，在高效复合厌氧塘第一格中的挡流墙上设一集油槽，集油槽顶高出水面0.05m，通过两条输油管将集油槽中收集的油送至贮油井，定期运走。　2.2喷泉设计在曝气养鱼塘中设计八座喷泉，作为人工景点，为生态塘处理系统增加了生气，同时也有助于曝气养鱼塘中溶解氧的增加。　2.3坝体和道路设计与国内以往的生态塘系统不同，本工程中各塘体之间以及塘体内部的分隔坝均采用毛石护坡，并在坝上铺设道路，设置栏杆。这样的设计既为管理人员提供了安全保障，同时大大增强了视觉效果。　3工程的经济分析生态塘处理系统的基建投资和运行费用都比较低，选择A2/O活性污泥法、氧化沟进行了经济对比。比较结果见表4。表4与A2/O活性污泥、氧化沟的经济对比名称A2/Ｏ活性污泥法氧化沟法生态塘处理系统工程总投次（万元）2490.0524577.366880.18年经营成本（万元／a）1640.731902.62420.76单位经营成本（元／m3）0.4480.5200.115从表4中可以看出，生态塘处理系统的工程总投资和年经营成本仅为A2/O活性污泥法和氧化沟法的1/4左右。同时，生态塘系统中每年的水产品(鱼、虾)、农产品(藕、苇等)也都具有可观的经济效益，每年的总收入大约为200万元。　按照年成本法计算出的理论水价大约为0.29元/m3。若按此水价收取排污费，则在生产期的第9年可收回全部投资。若不考虑收回总投资，只收取少量的排污费以维持处理厂的年经营费，则排污费仅为0.057元/m3。也就是说，每排放1t污水，只要收取0.057元的费用，就可以维持污水厂的运行，这是其他处理方法无可比拟的。4结论在东营市，结合当地的实际情况，采用生态塘处理系统处理城市污水是恰当的。生态塘系统处理效果稳定，出水清澈，不仅改善了当地居民的生活环境，而且保护了黄河河口及渤海近海水域的水环境，具有很好的环境效益。同时处理后的污水实现回收与利用，由此获得了显著的经济效益和社会效益。参考文献：［1］王宝贞，王琳等.生态塘——简易高效的污水处理技术设计应用［J］.城市环境与城市生态，1998，11(2)：1-5.［2］王宝贞.水污染控制工程［M］.北京：高等教育出版社，1990.中国城镇水网