（市政工程专业论文）南太子湖污水处理厂水质水量分析与预测.pdf

武汉避工大学硕士论文 摘要 我瀑是一令承资源严重匿乏潮拳污染卡分严重懿藿家，翅强东污染耱淦霸 控制刻不容缓。有效的污染控制系统取决于技术、经济、襁会及美学等因索， 但必须投术可行、经济合理。国内外的实践证明污水处理厂是解决水污染的有 效途径。嚣污水处理厂的进水水膜水量是影响工艺选择、纂建费用和运行管理 费嗣的决定经因素，常常会因为设计承重穰离实嚣或迸永永鹱与设诗承麓藕差 过大而造成经济上的严重浪费。为了保证南太予湖污水处理厂能够经济、高效 地运行，本课题对污水处理厂的邀水水质与水嫩进行分析与预测。 鬻方簸枣污水鲶璎厂逡承承溪攒稼过低豹主要覆嚣是逡下痰大量渗入，羹 此本课鼷对遗下水渗入率进行簸铡，选择地下水高水位时鲰下水渗入率o 4 8 4 m 3 ( k m 蛐d ) 作为汉阳地区地下水渗入量计算标准。污水处理厂的避水水 质还与澎染物在管渠中的降解有关，因此本课题也研究分恚跨了污水在管蠛与暖 渠中豹辩解情况，确定了相应静降解常数。 论文收集了近年来汉阳地区的各种排水资料，内容包括：服务范围、人口 现状、绘排水现状、水量统计资料、人均生活梢水量等。在上述工作的基础上， 采雳攒糖分援法羧溺了海寒污东鲶淫厂鹣求量；著怼撵污霹污承隶霞遴孬了实 时监测，建立了水袋预测模型，预测了由于生活污水和工波废水比侧变化、化 粪池取缔、工业废水排放标准变化等因素所引超的水质变化，以便指导南太子 潮污承处理厂盼设计鄹运行。 调畿值与实溅蕊的对院分橱缡果表明所建立东量预测模型、永质颈测模型 均具有较好的精度和可信度，可以作为南太子湖污水处理厂水质水量的予贞测依 据，也w 以作为其它汾水处理厂水旗水量预测的参考。 关键试：地下求渗入率管桊黪勰承爨预测水葳预测 武汉理工大学硕士论文 a b s t r a c t s i n c eo u rc o u n t r yi ss e r i o u s l ys h o f to fw a t e rr e s o u r c e sa n ds u f f e r sf r o ms e v e r e w a t e rp o l l u t i o n ，i t sa 1 1u r g e n tt a s kt os t r e n g t h e nt h ep r e v e n t i o na n dc o n t r o lo fw a t e r p o l l u t i o n e f f e c t i v ep o l l u t i o nc o n t r o l s y s t e m sd e p e n do np o l i c i e st h a ta r ec o m b i n e d w i t ht e c h n i c a l ，e c o n o m i c ，s o c i a l ，a n da e s t h e t i cc o n s i d e r a t i o n s ，t e c h n i c a la n df i n a n c i a l f e a s i b i l i t ym u s tb ei n c l u d e di n a l lp r a c t i c a lc o n s i d e r a t i o n s d o m e s t i ca n do v e r s e a s p r a c t i c e sp r o v e t h a tw t pi sa l le f f e c t i v ea p p r o a c ht os o l v ew a t e rp o l l u t i o n t h e q u a n t i t ya n dq u a l i t yo ft h ew a s t e w a t e r a r et h ed e c i s i v ef a c t o r st od e t e r m i n et h e t e c h n i c a lp r o c e s s ，i n v e s t m e n ta n do p e r a t i n ge x p e n s e so fw t p i th a p p e n sf r e q u e n t l y i np r a c t i c et h a tt h ee r r o n e o u sd e c i s i o n so ft h ew a s t e w a t e rq u a n t i t ya n dq u a l i t yc a u s e e c o n o m i c a ll o s s e s i no r d e rt om a k et h en a n t a i z i h uw t pr u ne c o n o m i c a l l ya n d e f f e c t i v e l y ；t h ep a p e ra n a l y s e sa n dp r e d i c t s t h ew a s t e w a t e r q u a n t i t ya n dq u a l i t y e x c e s si n f i l t m t i o no f g r o u n d w a t e r i st h em a i nr e a s o nt h a tt h ei n l e tw a s t e w a t e r q u a l i t yo f t h ew t pi ns o u t hc h i n ai sm u c hl o w e rt h a nt h ed e s i g nl e v e l s ow eh a v e o b s e r v e dt h ei n f i l t r a t i o no f g r o u n d w a t e r f o rf o u rt i m e s ，c h o o s i n gt h eb i g g e s ti n f i l t r a t e r a t e 。4 8 4 燃3 ，( k m x m m xd ) a st h es t a n d a r dt oc a l c u l a t et h ei n f i l t r a t i o 娃王h e w a s t e w a t e rq u a l i t yi sa l s or e l a t e dt ot h ep o l l u t a n t sd e g r a d m i o n t h r o u g ha n a l y z i n g t h ed e g r a d a t i o ni nt h et r e n c ha n di nt h e d r a i n p i p e ，w eg e tt h ed e g r a d a t i o nc o n s t a n t b a s e do nt h er e c e n te x i s t i n gm a t e r i a l so f g r a d eo fs e r v i c e ，p o p u l a t i o n , p r e s e n t s t a t eo f w a t e r s u p p l ya n ds e w e r a g e ，t h eq u a n t i t yo f w a t e r a n dw a s t e w a t e r , t h e a v e r a g e d o m e s t i cc o n s u m p t i o ne t c ，t h e p a p e rp r e d i c t s t h ew a s t e w a t e r q u a n t i t y h a v i n g o b s e r v e dt h ew a s t e w a t e rq u a l i t yf o rs e v e r a lt i m e s ，w eh a v ee s t a b l i s h e dt h em o d e lt o p r e d i c tt h ew a s t e w a t e rq u a l i t y ，w h i c hc a l lp r e d i c tt h eq u a l i t yc h a n g eb yi n d u s t r i a l w a s t e w a t e r ss c a l e ，b a n n i n gt h e s e p t i ct a n k ，t h ec h a n g eo fw a s t e w a t e rd i s c h a r g e d s t a n d a r d t h e p r e d i c t i o nc a n i n s t r u c tt h ed e s i g na n d o p e r a t i o no f t h e n a n t a i z i h uw t p t h r o u g ha n a l y z i n gt h ec o r r e l a t i o no fp r e d i c t i o nv a l u ea n dr e a lv a l u e ，t h er e s u l t s h o w st h a tt h em o d e l st o p r e d i c tt h eq u a n t i t ya n dq u a l i t yo ft h ew a s t e w a t e ra r e r e l a t i v e l yc r e d i b l ea n dh a v eg o o de s t i m a t i o np r e c i s i o n 。t h em o d e l sc a l lb eu s e dt o p r o v i d e t h eb a s i sf o rt h en a n t a i z i h uw t pa n ds o m eo t h e r 、 厂r p s k e y w o r d s ：i n f i l t r a t er a t eo f g r o u n d w a t e r w a s t e w a t e r q u a n t i t yp r e d i c t i o n l d e g r a d a t i o n i nt h et r e n c ha n d d r a i n p i p e w a s t e w a t e rq u a l i t yp r e d i c t i o n 武汉理工大学硕士论文 1 1 我国水污染现状 第一章概述 水是自然界的基本要素，也是一种非常宝贵而有限的自然资源，是人类生 存的基本条件。地球上水的总储量为1 4 5 亿亿立方米，但其中淡水储量仅有3 5 亿亿立方米，占总储量的2 3 5 。而且大部分的淡水被冰川和冰封覆盖着，与人 类生活最为密切的湖泊、河流和浅层地下淡水资源只有0 4 7 亿亿立方米，仅占 全球总储量的o 3 。 我国水资源并不丰富，平均每人占有地表水资源约2 7 0 0 m 3 ，居世界第1 2 7 位。我国6 0 0 座城市中，有3 0 0 多座缺水，4 0 多座严重缺水。城市缺水6 0 亿立 方米，6 0 0 0 万人长年饮水困难。缺水不仅对人们的日常生活有影响，对我国的 经济建设影响也十分严重。1 9 8 6 年我国因缺水就损失3 0 0 0 多亿工业产值和2 0 0 0 多亿农业总产值，粮食减产2 0 0 亿公斤。然而，面对有限的水资源，人们在不 断开采和利用的同时，又不断地制造水污染，使水危机更加突出。 2 0 0 1 年，全国废水排放总量4 2 8 亿立方米，比上年增加3 2 。其中8 0 以 上未经任何处理就直接排入水域。水利部曾对5 3 2 条河流监测，发现有4 3 6 条 河流遭受了不同程度的污染，9 0 以上的城市水域污染严重。中国7 大河流经过 的1 5 个主要大城市的河段中，有1 3 个河段水质污染严重。对全国1 3 1 个主要 湖泊和3 9 座大中型水库的调查，发现有6 7 个湖泊、1 2 座水库已经处于富营养化 水平。如1 9 9 9 年l o 月对环太湖的2 7 条主要河流3 5 个断面监测结果表明：7 7 为污染水体，5 4 为类、v 类水体，6 7 以上的水面富营养化0 3 。 水危机的加剧正严重地威胁着人类的活动与生存，防治污染、保护水资源 已成为人们关注的焦点问题。联合国曾为水资源问题召开过几次重要会议，引 起了世界各国的高度重视。我国是农业大国，水资源问题特别突出，中科院在 给国务院的报告中国水的出路中说：水问题将成为2 1 世纪我国经济发展最 突出的问题。世界观察研究所也在中国水短缺会动摇世界粮食安全报告中 说：中国农业水源出乎意外地锐减对世界粮食安全构成威胁。 从以上各方面均可以看出，我国水污染问题已经非常严重，已达到非治理 不可的地步。 茎望里三查兰堕主笙苎 1 2 我国污水处理现状 建造污水处理厂是解决水污染的一条有效途径，国外城市污水处理厂建设 的高速发展大多集中在2 0 世纪7 0 年代以后。芬兰是世界上城市污水和工业废 水处理最发达的国家之一，早在上世纪初就在首都赫尔辛基建造了第一座城市 污水处理厂。污水处理在德国也已有近百年的历史，截至1 9 9 5 年，德国已建成 1 0 3 9 0 座污水处理厂，污水处理厂的服务人i z l 少到几十人，多则达几十万人，这 种分散和集中处理相结合的污水处理方法值得我国借鉴。3 。我国的污水处理事业 起步较晚，相比于美国平均每l 万人拥有一座污水处理厂，瑞典和法国每5 0 0 0 人拥有一座污水处理厂，我国每1 5 0 万人左右才拥有一座污水处理厂，污水处 理设施非常落后。 1 2 1 我国污水处理厂的建设历程 改革开放二十年来，我国国民经济及城市市政建设得到了高速发展，城市 污水处理事业也有了较大的发展，表卜1 是1 9 7 8 年至1 9 9 4 年我国污水处理情 况汇总表。 表卜1 我国历年污水处理情况汇总表 污水排放量处理厂污水处理量处理率 年份 日处理能力年处理量 ( 万m 3 d )( 亿m 3 y )座( ) ( 万m 3 d )( 亿m 3 y ) 1 9 7 84 0 9 53 75 7 11 4 1 9 8 05 3 4 53 75 9 41 1 1 9 8 25 0 7 63 9 6 5 91 2 1 9 8 46 1 7 34 38 8 31 4 1 9 8 66 2 4 06 41 7 6 72 8 1 9 8 87 1 6 46 91 9 7 o2 7 1 9 9 08 0 5 28 02 7 7 33 ，4 1 9 9 1 1 9 7 48 73 1 6 57 6 1 3 9 1 9 9 21 9 8 41 0 03 6 6 38 8 845 墨婆跫三查兰婴主兰塞一 | 1 9 9 3 1 9 8 11 0 84 4 9 。4 l o 8 ls 5 1 9 9 4 2 0 0 11 3 95 3 9 5 1 3 5 06 7 注：污水处理率1 9 7 8 - 1 9 9 0 年按鼹处理污水能力计，1 9 9 1 1 9 9 4 按年污水处理嫩计n 囊上表可强看密，虽然污隶鲶淫餐翼了缀大戆发震，稳落薅上寒谖镪显褥 十分不够，污水处理帮达不到保护水环境的要求，这也与我国污水处理历史较 短有关。从我国建国初期第一座浮水处理厂的建成到现在，污水处理厂的建设 共经历了三令蹬段： 1 五、六十年代 解放初期由于工农业生产刚冈4 起步，水污染程度很低。当时提倡利阁污水 进行农业灌溉，特别是北方缺水土| 虹区将污水灌溉利用作为成功经验进行搬广， 拓著名瓣沈抚灌渠譬。全国仅鸯死个城市建设了透痉污承缝瑾厂，在处理工 艺上有的只是一级处理，处理规模也很小，每天只有几千订，最大的也只有每 天5 万甜左右，污水处理技术和管理水平处于落后状态。 2 。七、，、卡年代 随麓工农业生产的不断发震，入民生活水平的逐步提离，城市污永静成分 也随之而变化，污染程度由低向商逐渐演变。猩一些发达的网家，由于污水的 污染，使人民的身体健康受到威胁，例如日本麟的骨痛病、水俣病。这弓l 起了 我国竣寤豹裹瘦重鬣，专门建立了蓬家级繇绦缀缀( 莺务浚繇凌保护办公室) 。 国务院环保办投资在天律兴建纪成予污水处理试验厂，处理规模是一级处理1 0 万m 3 d 、二级处理2 5 万m 3 d ；随后天津市政府与建设部放有关部委建设天津 审纪盛予污拳处理厂，t 9 8 4 年4 月2 8 目竣工投入运行，楚瑷媛模2 6 万心臆。 天津市纪庄子污水处理厂的诞生填补了我国大型污承处理厂建设的空自， 加速了污水处理厂的建设步伐。北京、上海、广东、广西、陕西、山西、河北、 江苏、浙江、湖北、湖南等省市搬据各自的具体情况分别建设了不同娥模的污 东楚毽厂，使我莺懿污承楚理厂密6 0 年代戆卡凡痤发震爨忍卡窿。天津帝纪庄 子污水处理厂设计、施工、管理的成功经验，为我国大型城市综合污水处理厂 的建设起到了示范工程作用，也为找国8 0 年代污水处理事业大规模的发展起到 了葵基俘震。 3 九十年代以尉 国家“七五”、“八五”、“九五”科技攻关课题的建立，使我国在污水处理 的毅技术、污泥处瑗的新技术、褥生水回用等领域都取德了可喜的科研成果， 武汉理工大学硕士论文 菜些项黼还达到国繇先进东平。随着改革开藏的不断深入，图外污东处理新技 术、新工艺、新设备不断被引进到我国，在应用传统活性污沉法的同时，a b 法、 a o 法、a a 0 法、s b r 法、c a s s 法、氧化沟工蕊、稳定塘、土地处理法麓也在 污求楚瑷厂终建设中褥至# 痤焉，我瓣魏污承楚骥事整褥弱了浚邃熬发震。 由于建设大型城市污水处理厂所需的投资很大，而我圜的建设资金有限， 无法完全满足水污染治理的需要，为此引进外资成为污水处理厂建设资念的重 要组成部分。一批大黧斡城市污零处理厂利用黧终贷款项联相继建或投产，翅 我国2 0 遵纪最大静污永处理厂北京高碑痦污承厂，处理规模一期5 。万m a d ， 二期可逸1 0 0 万m 3 d ；杭州四堡游水处理厂处理规模为6 0 万m 3 d ；天津农郊污 水处理厂、成都三瓦察污水处理厂、沈阳北部嬷水处理厂、郑州王新庄污水处 理厂戆溪藏模均舞4 万琢3 d 。这黧大鳖嚣农楚壤厂数建成舔悫着我藿污承楚瑾 事业的不断壮大，同时也表明我翻污水处理事妣发展到了一个崭新的阶段。 1 ，2 。2 污承处理厂建设及运纷中存在的阏蘧 ( 一) 存在的问题“3 i + 污水处理厂建设速度缓慢。 虽然我重旱已认识蘩农污染豹严重蛙，鸯l 大了黠嚣凌绦护鹣资金投入，在 全国各地建成了许多污水处理厂。但毕竟起步较晚，而且城秆了的基础建设薄弱， 导致所娥成的污水处理厂数量远不能满足需求，建设速度邋远赶不上水污染防 治的需袋。 2 酝套设施不宠善。 垒网现有的污水处理设施中布污泥稳定设施的不到1 4 ，处理工艺和配套 设旖中较为完善的不剿1 t 0 。大多数厂虽然污水得到了有效治理，但污水伴生 产品污滋帮没有褥爨蹙瑾稻楚受，海淀不褥不纛绩舞放，遮藏了二次污染。 3 城市污水处理厂有时运转不正常，进厂水量达不到处理规模的要求、实 际进水水质与设计进水水质不符等等。 ( 二) 存在闯题戆原因嘲 ” 1 污水处理厂的建设速发缓慢主要是因为建设资金投入不足。中华人民 共和国水污染防治法第十九条确立了城市污水集中处理的原则，并对城市污 水集中处理设施的建设作了原则规定。国务院关于环境保护藩干问题的决定 武汉瑗工大学硕士论文 中要求设市的城市，特剐是非农救入口5 0 万戳上的城市要蘧设城市污水集中处 理设施。由于社会、经济、环境的可持续发展的需求，不但大城市要建设城市 污水处理厂，各个中、小城市和一些较大的镇建设污水处理厂的呼声也越来越 高。毽污承处理设蕤酾聚套设蓬建设溪霉资金毅入较大，鲡一个鑫楚璎5 万穗 的污水处理厂基础建设投资就需7 0 0 0 万元左右，加上配套管网，约l 亿元左右。 有些地方政府要拿出如此多的资众很困难，所以造成某些浮水处理厂虽通过规 燃，毽迟迟不能动工；有些工程娥然宠王，但囊予蜃续资金不足，配套设越难 以完善。 2 污水处理厂建设规模偏离宓际，这主要是由于我国目前经济和城市建设 的发展步伐很快，而城市规划、法维4 建设和城市管理工作则相对滞后造成的，具 薅来浚蠢翔下足方嚣瓣滚鑫： ( 1 ) 城市规划的调整改变，使得污水处理厂的服务范围及产生的污水量相 应地发缴变化，这趱问题的根源。改革开放以_ 擗乏，我国不少城市建设速度非常 抉，以敬“趣划赶不上变化”。城嚣熬扩大，入霜麴增热，产娃绪梭的调熬，城 市功能的改变，使得原先规划、设计好的城市潜水处理系统必须做相应的调整。 ( 2 ) 城市建设的不配套、不协调，影响了污水处理厂的实际进水量。造成 这种情形的主要原因之一就是输送污水的管网建设没有配套完善，有些黧要的 污承手簿没套建或考：i 丕裁一段没戆完，交嚣“精滚”：还裔麓嚣城懿污水管管 径偏小，因种种原因没能随污水基的增加而相_ 陂调整，过水熊力不能满足需要。 这些建设过程中的问题，也是造成一些城市污水处理厂实际谶水量与处理规模 严重不簿粒重要原戳。 ( 3 ) 排承系统的体制闯题，镌可能影响污农处理厂的避水量。我国麓城市 的排水体制几乎都魁采用合流制系统，当要把污水送到污水处理厂处理时，就 需要增设截漉于管，把摊水系统改造为截流式会流制排水系统。排水体制的改 造是一壤复杂瑟又爨瓣、费钱戆王程，有霹黥与污承处理厂鹣建设在辩澜、翘 模上不致，从而使得污水处理厂建成后一段时期内进厂的污水流量达不到设 计规模，而将来在排水体制改造完成后，如果截流倍数选用过太，则可能在某 段霹期遴厂楚理瓣承爨超过设计鬏模。 3 实际进水求簸与设计进求水质出现较大麓异，其原围如下： ( 1 ) 服务区域功能的改变，如原规划的工业区演变为商业区、居住区：偏 僻地区发展为工业区铸。 武汉理工大学硕士论文 ( 2 ) 人民生活承平的提高和黧活用品的变化将弓 起污水燕、污染耪糖类、 成分的变化，从而引越污水水质的变化。如人们饮食标准的提高可能引起污水 中有机物浓度和含氮擞的提高；丽洗涤剂越来越多地被使用，使得污水中台磷 量越来越薅。 ( 3 ) 城市建设过程的失调和城市管理执法的失控，使得该进污水厂的污水 进不来，而不该进污水厂的雨水、冷却水和施工用水却进来了。有些应该先进 行预楚遴麴王业废承来经处理也羹攘进入城市污承处理厂，这都将对污承处理 厂的迸水水质产生影响。 1 3 海水处理厂水质水量预测的重要性 城市给水排水工程从各规划阶段到具体项目实施，确定其水量规模是首 要内容，规模预测是否符合发展趋势和实际需要，将对水资源的合理利用、 工程慧体布局、实藏步骤移_ i 程赘震产生耋大影响。銎懿蠢些城市由予预测 规模镶大，建成j 二程不能充分发挥效益；又旃些项曩由予预溺规模滞蕊，影 响城市建设和经济发展。因此合理确定水量规模十分重要。 其次，污水处理厂的规模还直接关系着污水处理厂工艺的选择”1 。大规 模污窳疑瑾厂宣逡矮蒋统活瞧澎混法及萁改邈墅：中小撬模污承延毽厂，特 别当溉模小于1 0 万们时，宜选用氧化沟工藏及其改良型躐s b r 法及艇改进 型。浠水处理厂的规模也直接决定了污水处理构筑物的大d , * t l 运行效果的好 坯，秃谂是一级处耀梅筑憋还熬二级处理构筑凌，其有效容积均盎污水厂懿 规模帮排敖标准决定。污永处域厂的规模遗大，会使曝气池污泥负荷偏低， 充氧熬过大，活性污泥生长不良，不仅给运行管理带来不便，而且会降低处 理效果。 污承送承承溪麴确定嗣弹怒城市污求鲢壤工艺选择静荚键环节，瞧是我 国当前城市污水处理工程设计中存在的薄弱环节。目前我国大多数城市管网 不配凝，造成城市污水处理规摸和水质难以合理确定，投入运行后实际值与 设计馕往往狸差较大，效能难荻宠分发挥。在霆内城枣污泰处理厂熬练合调 查中，获得了8 7 个城市污水处溅厂的设计迸承永质和最邋年的月平均实际 进水水质情况。统计分析结果袭明，在调查的城市污水处理厂中：设计进水 c o d 馕一般选择4 0 0 6 0 0 m g l ，占调查总数的7 4 3 ，低予4 0 0 m g l 和离予 武汉理工大学硕士论文 6 0 0 m g l 的分别占总数的2 0 0 o 年n5 7 ；设计进水b o d 5 值一般选择2 0 0 m g l 左右，占总数的8 7 2 ，选择高于4 0 0 m g l 的占总数的6 4 ；设计进水s s 值一般选择2 0 0 m g l ，占总数的7 8 8 ，选择大于3 5 0 m g f l 的占总数的l o ，6 。 然而在实际运行中，很多污水处理厂的实际进水水质却远没有设计水质高， 表1 2 是国内部分污水处理厂进水水质实际运行值与设计值的比较。 表i - 2部分污水处理厂实际进水水质与设计水质 实际运行平均值设计值 污水处理厂名称 监测时间 b o d 5 ( m g 1 )s s ( m g 1 )b o d s ( m g 1 )s s ( m g 1 ) 武汉水质净化厂 6 08 01 5 02 0 01 9 9 7 盆 广卅大坦沙污水厂 7 51 0 02 0 02 5 01 9 9 4 篮 珠海香洲水质净化厂 5 4 52 1 51 0 01 5 01 9 9 4 拒 珠海吉大水质净化厂 6 7 9 91 3 01 8 02 5 01 9 9 6 笠 桂林北冲污水厂 3 46 11 5 02 0 01 9 9 7 矩 桂林第四污水厂 7 09 91 5 02 0 01 9 9 7 正 长沙第一污水厂 6 0 41 6 5 11 5 02 0 01 9 9 6 年 昆明第一污水厂 6 4 0 15 5 1 31 8 02 0 01 9 9 5 芷 水质水量是城市污水处理厂建设的重要依据，直接影响到污水处理厂工艺 的选择、基建费用、运行经费及运行功效。从理论上看，水质水量不难确定， 但在实践上却往往出现矛盾，甚至产生较大的偏差。其中主要原因是考虑污水 水质水量时，可能仅仅着眼于专业知识、过去的经验、现有的资料和目前的现 状，而对城市规划、建设与管理的关联性，对将来发展的趋势认识不足，导致 所确定的指标与实际相差很大。例如南方城市污水处理厂由于地下水渗入、化 粪池的设置和合流制中雨水混入等问题，使得城市污水处理厂的水质和水量的 确定更为复杂。现己建成的许多南方城市污水处理厂多年来进水的水质和水量 远小于设计值，未能充分发挥其效益。“”1 。因此污水处理厂的水质水量预测就显 得尤为重要，做好水质水量预测，可以更加科学地设计和运行污水处理厂，为 国家节省更多的财力与物力。 武汉理工大学硕士论文 第二章南太子湖污水处理厂概况 2 。 南太子湖溺水处理厂的圭来 武汉市要适应未来的发展、发挥武汉市中心城市的作用和实现环境f 聚护的 置标，就必须构筑现代化的城市纂础设施体系，改善城市的憋体形象和投资环 境。国务虢在1 9 9 9 年2 是貌复静戴汉毒藏枣憨傣矮翔( 1 9 9 6 2 0 2 0 ) 孛爨懑妥注 重和改蒋生态环境。溅汉市作为滨江、滨湖城市，要特别熬视水环境的治理和 改善。 武汉全审大小濒渲1 8 4 令，仪中心城区裁蠢4 7 令，承域嚣强占城市慧瑟获 的2 5 。近些年来，随着经济韵快速发展，城市水环境问题日益突出。工业污 水、生活污水争相向江河湖泊倾泻，使得污染加剧，水质下降。但武汉市城市 污水处避厂的建设相对滞后，到2 0 0 3 年底仅有斌昌沙湖污水处理厂和汉口黄壤 路污承懿理深承蓑 滢系统秀痊簸蠢污东筵理厂，城市污承楚骥率约为7 。o ，远 低于金围城市平均污水处理水平与国家制定的目标。 根据联合国开发计划署和环境署的调查，影响武汉可持续发展的最黛蔡的 嚣境爨豢藏是疼巧凌润题。由于大爨寒经楚理浮承翡攘入，全枣毫5 6 懿溉滚强 8 9 的潮泊受到不同禚度的污染，饮用水源永质受到威胁。水爨充足而永质不够， 武汉面临着水质性缺水的难题，而这个问题在汉阳地区尤为突出。 汉阳选区水系丰蜜、湖泊众多，长江、汉涯在其境内蠛蜒2 0 多公里，区蠹 更是魏有簿瀑、墨承潮、莲莼潮、鬻太子灏等众多的“藏孛溺”。僵这个瑟较达一 百多平方公里的区域，直到目前为止还没有一鹰城市污水处理厂。大量城市污 水未经她理就直接排入墨水湖、南太子湖、汉江等水体，造成地表水体污染日 盏严重。t 9 9 6 2 0 0 1 年武汉枣环壤篮溅中心对全蛮湖泊总抟承虞送行了评价， 调查发现南太子湖处于重度富营养状态，是唯一个被评为水质极差的潮，其 水质为劣v 类。 为了实现国家以及武汉市鲍环境傈护目栋，武汉市政瓣决定向波兰政瓣贷 款4 9 9 万美元，鸯筹l 。2 亿元资金建设南太予濑海承处理厂，戳改善南太予灏永 质，保护长江、汉江水资源，防止水环境质量进一步恶化，并使城市基础设施 建设与缀济发展水平相适应。 武汉理工大学硕士论文 2 2 汉阳圭匣区简_ 介 汉般地处武汉市鼹南部，东濒长江、北姨汉求、南抵淹融、西接蔡馋，璺三 角影。律为武汉市七簸区之一，汉麓逸区总嚣织为1 0 8 平方公里，萁中东域面 积约占3 0 左右。垒聪共有9 个衡办事处和2 个乡政府，1 9 6 个居委会和3 6 个 村民委员会，人口3 8 余万人。 2 2 1 汉阳地区给水现状 汉阳地区( 不含沌口) 露前露2 座市属垂来东厂，郎嗣绱水厂和琴颐墨东 厂。国穗承厂现供求煞力约魏4 x 1 0 w d ，经更掰改造君供承麓力可这5 1 0 4 r n ：v d ， 服务区域主要是晴川及其周边地区，其它区域均为琴断口水厂供水。目前琴断 口水厂供水量为2 0 x1 0 钳d ，其实际供水能力可达3 0 x1 0 4 m 3 d 。 汉鞠篷区叁冬零厂戆工厂愈娩双套国拣一厂，其实瓣供末量终为l 。2 l o h 3 d 。另外，武汉经济技术开发区也建设了沌口水厂，其供水能力为1 0 l o m 3 d ，主要承担武汉经济技术开发区的供水任务。该水厂远期的供水能力将达 4 0 xl 魄矽d ，著将承掇汉阳城区部分区域供水。 2 2 2 汉阳地区排水现状 缀攘汲疆墨水溪污隶治瑾王穰女戳l ，汉羯这区污承系统分荛末送、疆区 及四新地区三大排水体系，总服务两积约5 5 + 4 k 群。汉阳东区包括晴川系、月湖系、 马沧湖系及鹦鹉系，面积1 7 k i n ；汉阳西区包括七里庙、二桥等，面积为1 6 7 k 疗； 四耨地馘朝现在蹬毅农场所在地，凝积2 1 7 k 。 2 2 3 汉阳地区水体现状 汉辍逮区秀大承 零分蘩是长江、汉汪，它懿甄是援辍建嚣豹主要绘承隶添， 也是汉阳地区主要的排水受纳水体。另有众多的城中湖，如月湖、墨水湖、莲花 湖、南太子湖等，水资源十分丰富。下面对与南太子湖污水处理厂有关的长江、 武汉理工大学硕士论文 汉江、南太子湖俸羹点介绍。 1 长江 长江自市区西南的自沙洲入境，横穿市区，在市区东j b 方向的自浒山附近 窭襞，嘉嚣蠹浚长6 4 k m ，其中在中繇线莲嚣蠹妖终2 5 k m 。该敬长江滔遂髅褒，江 面宽约i 1 0 0 1 2 0 0 m ，水深流量大。长江历史最大流量为7 6 1 0 0 m 3 s ( 1 9 5 4 8 1 4 ) ， 历史最小流量为2 9 2 2 m 3 s ( 1 8 6 5 2 4 ) ，多：年平均流量为2 3 5 0 0 m 3 s ，平均坡度为 0 1 5 9 。长江魇年最离承艇2 7 8 8 m ( 1 9 5 4 。8 。1 0 ) ，历年最低求位 8 2 3 ( 1 9 6 3 。2 。4 ) ，多颦平均水位1 7 。3 3 m 。 2 汉江 汉江也称汉水、襄河，于汉阴龙王庙处汇入长江。汉江武汉段长约5 6 k m ， 霭遂弯麓，丰承麓汪溪宽约4 0 0 m ，糖隶簸l o o m 。据1 9 3 3 2 0 0 1 年资精，薪沟 水文站历年水位平均值为1 9 1 7 m ，最高水位2 9 1 2 m ( 1 9 9 8 8 1 9 ) ，最低水位 1 i 7 1 m ( 1 9 9 2 1 3 1 ) ：历年平均流爨1 2 2 0 对s ，最大流量7 9 6 0 m 3 s ，最小流量 1 3 7 m 3 s ，历年乎均缎滚量5 6 0 9 1 0 8 茁。径漉爨槎年内分醚不缘匈，瀑联? 1 0 胃占年径流量的6 5 。河床底平均坡度0 0 9 ，多年平均流速1 1 2 m s 。 3 南太子湖 南太子湖位于武汉经济技术开发区东面，j e 与汉阳区接壤，属汉阳东湖水 系，嚣歌l 。2 平方公瀑。主整纪年筏拐麓叛懿，这里多蠢污东搂入，承体承 质一直保持在三类标准。1 9 9 5 年沿墨水湖东岸修建了一条涵渠，将墨水湖的排 污口纳税港与逐通港接通，使污水改道流避了南太子湖。此后南太予湖每 天接纳澎承6 万多堍，承傣拳纛开戆逐年恶缘，至今其东溪澄超v 类，污染卡 分严重。 2 3 辩太子湖湾水处理厂 2 3 1 污水处理厂的服务范闯 裔太子潮污求楚瑾厂l 器务莲溺l 超汉江、态至鬻太子湖、嚣濒墨东灏、衷 抵长江。按照一次规划、分期实施的原则，本工程按城市的：i 厦、中、远期规划， 分步实施。污水处理厂立项时，近、中、远期的设计年限分别按2 0 0 5 年、2 0 1 0 武汉理工大学硕士论文 年、2 0 2 0 年拟定。班此为依据，谂文将预灏年窥为2 0 0 4 年( 纂准年) 、2 0 0 5 年、 2 0 0 7 年、2 0 1 0 年、2 0 1 5 年、2 0 2 0 年，近、中、远期的含义沿用污水处理厂立 项时的设计年限。 污窳处理厂近潮工程蔽务藏瓣隽整令汉籀零区及瑟瑟滚嚣靠近 | 互缀中鼹熬 部分地睡，总服务面积为2 1 1 3 k 心，其中东区的钟家村地区8 2 k m 2 为雨、污合流 区域，其余为分流区域：中、远期污水处理厂的服务范围扩大到整个汉阳地区。 2 3 。2 污水处理厂的尾永排敝 按项目的尾水摊放方案，尾水在非汛期时赢接排入长江，汛期时先入南太 子滏嚣麓蒜入汪。长江豹隶凌缣类裂为三类，鬻太子瀑豹窳囊繇护类麓为圈 类。考虑到国家对出水排入封闭绒半封闭水域的城镇污水处理厂要求较离，确 定尾水成执行g b 8 9 7 8 - - 1 9 9 6 污水综合排放标准中的一缀排放标准。 2 3 3 污水处理厂的效益分析 1 环境效益 污永楚瑾厂霰努嚣污承褒姨怒奁接簿入誉太子溃、汉汪。瑟污隶处疆厂投 入运行精，污水经处理后排入长溉或南太子湖，使南太子湖、汉江的污染物得 到极大的削减，污染稷度同时得到缓解。 2 。经济效益 本工程并无显著的直接经济效益，但是间接经济效益则是显著的。间接经 济效益主要是通过减少污染物排放最而降低经济损失表现出来的，在宏观潜在 的效益上，不宣定量计算。它主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 可减少售工厂金韭分散避行污求处理掰增加的投资和运行费用。 ( 2 ) 可避免因水污染而造成的工业产品质缴及数量的下降。 ( 3 ) 水源承质得到保护，为城市经济持续发展创造条传。 ( 4 ) 改善隶环境质量，对汉潮避区旅游致、渔遭、农渡豹发震都其有良好 的促进作用。 武汉煺工大学硕士论文 第三章地下水渗入量分析与预测 3 。 地下永渗入研究现状 影响地下水渗入的因素主要分为人为因素和环境因素两大类1 。人为因素 主要有污承管道的设计、施工、维护管理及管龄；环境因素主要有地质、地形、 降悉及城市证程凌。巍予捧承管磐枣季一觳沿磺靛震、获辑强震较低躲溪鞭主管 或钢筋溉凝土管，大部分管道又采用刚性接口，而且在地下水位较高、排水区 域河塘、湖泊众多的城市，地基条件一般都较激，因此设计、施工质量鞍差或 撑承警鼹经媛年限较妖眩，遗下农摄爨渗入搂承管网内，警致污水款东艨水量 发生变化。 我阑室外排水设计规范提出，在地下水位较高的地方，污水量的确定 宜适当考虑地下水渗入量。地下水渗入量的指标最为常用的商二种：一种是以 渗入隶激占慧采量懿露分晓来衡鬃；舅一释慧叛单蕴营长豹受蘅来餐量，可臣 用m 3 ( k m x d ) 或m 3 ( k m x m m x d ) 来表示。前者用百分比描述形象商观， 适用于一个区域的地下水渗入总獭的宏观控制，但由于受到居住密度、用水量 垂强受耱装影嚷，该援标缺乏普逡意义。矗考麓蟹方法客戏褥套易实藏，瘟爝 也沈较广泛“。地下水渗入量大小与管道的建造年代、管道材质、接翻情况、 地下水水位和土壤的渗透性等诸多因素有关，般有以下几种方法测定： 1 夜间最小流爨法 德淘撵痰管理部门认为确定穗下永渗入麓豹最器方法怒夜海溅定滚滚。该 方法的潦本原理是：不下雨时渗入水量应该是黛天恒定的。在凌晨3 5 点摊水系 统的流爨最小时，进入污水处理厂的流量主要怒地下水，特别是居民生活区。 其夜凌疆小滚量强狳爨民夜阗浮承量，骧及霹艉存在竣工数褒东量，就怒羧务 区域内的地下永渗入黛。德国的操作规程认为投间生活用水鬣相当于e i 鼹高时 用水量的1 0 “”。 2 。用水量辑算法 爝承量薪算法怒稷据缀务藏围瘀静溺承爨数据毽箕遴入撵承系统豹器生 污水量，然后由系统服务区内的污水总量与原生污水量的麓额计算进入管道系 统的地下水量。应用这种方法需骤按照排水系统边界准确统计用水量，假在我 武汉理工大学硕士论文 国大部分地区，水量的计量并不完全，应用这斧串方法有很大的难度。 3 节点流量衡辫法 该方法是在排水系统的主要节点上安装流爨计，连续测定污水流量。据此 结合警遂中污求麴滚动甄律，逶行隶量餐算，谤算于管系统觞遗下承渗入藿。 相较其它两种方法，节点流量衡算法简单易行。它的缺点在于：对服务区所有 的管网进行衡算工作撼太大，几乎不可能；而对特定的管邋进行衡算，需要确 定这段繁递是否l 代袭骚务嚣内戆污泰警道。 般来说，夜湖最，j 、流量法与霜水量折算法均可用予封闭摊水区域的地下 水渗入煅测定。在区域面积不大、以生活用水为主时，采用夜间最小流擞法更 加方便。丽用水量折冀法适用于排水系统边界明确，统计用水量方便的区域， 或寝淹麓塞量难戳确定翡区域“”。警上透露耱方法都不逶爨时，霹疆袋翊节点 流量衡算法。 国内在计算地下水渗入量时，一般采用的渗入量指标是渗入量占污水总量 魄比铡。搂本系统斡建下拳渗入整没诗 塞标取1 0 2 0 ，壤差、鼹承受蘩低 的区域取上限值。 3 。2 豢太子湖污水处理厂地下永渗入量监测 3 2 1 监测方法及监测管段的选择 囊予汉麓蘧送鼗蓠并没有浮承处理厂，敖不适应塌笈海最小浚量法确定遗 下水的渗入量；而且污水处理厂服务区内市政潦础建设薄弱，计量水表安装并 不完全，敲也不能用用水量折算法来进行计算。因此课题组决定采用节点流量 衡箕法寒确定地下承瓣渗入量。 节点流量衡算法首先是要确定藏测管段，在整个污水处理厂服务送内进行 所有管段的节点流量衡算显然是不可能的，迭就器求监测管段有非常好的代表 性。除了能够代表服务区地下水渗入的普遍性外，监测管段还必须满足以下三 争条俘； 1 、管段有一定的埋深，在地下水位以下； 2 、沿途没有其宅排水支管接入戚接出： 武汉理工大学硕士论文 3 、管段足够长，地下永渗入缀可以被盗测出来。 综食考虑上述的几个条件，选定汉阳沌脚开发区的一段污水干管为嫩测管 段，管段埋深在地厦4 米以下，管段直径1 5 米、长6 0 0 米，其地形图如图3 一l 辑示，麓中二令滚鬣仪之润熬警毅就是整溅管浚，二令建下承霞鬣溅毳瓣予确 定地下水水位，二个取样口用于艏丽做管道污水污染物的降解分析。 己号地下水位监测孔 平蟊图 i 下游i 毋- _ _ 。0 7 ” 瞥! 一十 翻霾鹜 图3 - 1地下水渗入量监测管段地形图 图3 1 中黑色阴影部分的管段即是用来研究的上下游管道。液位仪可以记 录管遵凌戆污东承像变毯，逶瑟霹鼓求窭各个瓣亥熬污瘩炎滚囊8 “；密测量可 知二段静道的坡度，即可求出上、下游监测点的污水流量；褥求出各个时刻上 下游流激的对应关系，即可求出监测管段的地下水渗入量。 3 2 2 地下水渗入量盗测 2 0 0 5 年1 月至5 月，共暇次监测了指定管道的污水液位变化，每次的监测 对闻骜怒筋小对。下嚣是翟次黧溅豹绩栗。 1 2 0 0 5 年1 月5 日至6 日监测结果 2 0 0 5 年1 月5 日至6 日，对地下水的渗入作了全天2 4 小时的监测。由于 是冬天桔承季节，遗下水求位不辩，壶蒌下圈3 - 2 嚣示( 滚瑟代表遣下承水位) 。 武汉理工大学硕士论文 僵监浏管段绝大部分仍在地下永永位之下，有地下永的渗入。 i一532m。釜氅，=，1 7| 1 。糍i l 巨鉴a 回 1 下游1 l净。，0 0 1 4 缈4 7 9 m | 彦f 刁考荔蛩幕毫剽 f ”7 r 。f? ? 上游| | 皂i 茸 c 净00 0 4 4 图3 - 2 地下水水位与管道蠼深不慈图 液锻仪的观测频率设定为每分钟l o 次，由予液位仪的观测频率较离，所德 妥豹液缀数据疆多，焚寿1 4 4 0 0 绦数据。虽然每一缝滚经数捶筠哥戳求蠢一个 地下水渗入量，但如果按这种方法分析所有的液位数据，工作量非常大；而且 即使按上述方法求出糟干个地下水渗入量，其糟度也很差。因为从污水水深折 算管道究满度，进穗凌表求出污承滚量，其阕靛误差缀大，囊时甚至会熬过建 下水渗入量的僮。综合考虑到污水流量的计算慧与精度，谦题组最后决愆强每 小时的平均充满度采算上、下游的污水流量，求出各个小时段的地下水渗入量 后，汇臆即可得到全天的地下水渗入量。由于浮水的流速较快、监测管段鞍短， 数在求小嚣平均流鬟瓣忽疆土、下游整溺点滴浮承戆滚露辩瓣。整溺褥翔豹上、 下游小时污水平均流爨如下表3 - i 所示。 袭3 1上、下游污水小时平均流量 童游下游 时溺爱