一种污水厂自含硝酸盐尾水的底泥修复方法及尾水投放装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种污水厂自含硝酸盐尾水的底泥修复方法及尾水投放装置，包括输水管道、箱体及配水板，输水管道的进水端连通污水厂尾水输水设施，输水管道的排水端连通箱体；箱体贴合设置在水体底部的底泥上，箱体的排水端固设贴合在底泥表面上的配水板，且箱体内沿流体流动方向开设有多级连通且容积依次增大的减速腔；减速腔的进水端均设有减速区，减速腔的排水端均设有弧形的减速挡板，且相邻两个减速腔内的减速挡板交错设置。该投放装置的设计方法，可将污水厂尾水输送至水体底部，使尾水内的硝酸盐直接作用于污染底泥，且投放装置具有消能减速功能，可将污水厂尾水作为水体的长期补水水源，提高水体流速和水体自净能力，改善水动力和生境条件。改善水动力和生境条件。改善水动力和生境条件。

【技术实现步骤摘要】
一种污水厂自含硝酸盐尾水的底泥修复方法及尾水投放装置


[0001]本专利技术涉及水体治理
，具体为一种污水厂自含硝酸盐尾水的底泥修复方法及尾水投放装置。

技术介绍

[0002]随着工业和城市化发展，城市水体污染问题日益突出，其中水体历史沉积形成的底泥向水体释放的污染物是最主要的内源污染。近年来，我国十分重视水体治理工作，通过为期5年的城市黑臭水体治理攻坚战，已经实现了全国范围内的城市水体黑臭消除，完成了历史底泥的清淤，缓解了内源污染问题。但是在后续的水体水质维持阶段，由于管网沉积物冲刷入河、干湿沉降、降雨径流污染、水生植物残体等不可避免的问题，仍将持续产生新的污染污泥，若不定期对底泥采取有效的治理措施，则无法维持水体治理成效，造成水体富营养化，甚至返黑返臭。水体污染底泥的治理，主要措施包括底泥清淤、化学药剂投加，及微生物制剂投加等。
[0003]底泥清淤措施可从根本上去除污染底泥，但是存在施工周期长，费用高，且大部分工程实施前需将河道排空，不仅影响水体功能和景观效果，且对城市排水防涝产生隐患；微生物制剂投加的方法，通过接种优势菌种，取代易产生还原性物质的厌氧微生物，改善水体微生物环境，但为了维持效果需持续监测并补充微生物制剂，且外源物种的引入存在生态安全隐患；用于治理污染底泥的化学药剂主要有氢氧化钙、硝酸钙、过氧化钙等，通过无机盐与厌氧底泥中释放的磷酸盐反应，生成性质稳定的钙磷，避免磷酸盐进入水体，造成富营养化。由于硝酸盐具有氧化性，可作为电子受体，氧化硫化物，抑制臭味气体释放，硝酸钙的治理效果更好。但是，所投加的化学药剂大多具有较强的碱性，且一次性使用量较大，往往会导致水体生态严重破坏。
[0004]采用投加硝酸钙等化学药剂的方法治理水体底泥时，由于化学药剂并非持续投加，两次投加之间都会间隔一定的时间，为了延长治理效果，往往一次性投加过量的化学药剂，大量的使用化学药剂对水体生态环境造成巨大破坏。当药剂中的有效成分(硝酸盐、钙离子)消耗完后，底泥将恢复厌氧环境，在厌氧微生物的作用下将重新释放磷酸盐及恶臭气体，污染问题反复。虽然投加硝酸钙等化学药剂在短时间内可快速改善底泥污染问题，但是治理成效难以维持，需频繁检测水体及底泥环境变化，并根据实际需要不定期大量投加化学药剂。同时商用硝酸钙中常混有一定量的氢氧化钙，具有一定的碱性，对环境造成影响。
[0005]水体整治将是未来很长一段时间内我国环境领域的重要攻坚内容，虽然我国水体治理已初见成效，各地已开展水生态构建和恢复工作，建立科学的、生态安全、环境友好的新生污染底泥治理技术具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种污水厂自含硝酸盐尾水的底泥修复方法及尾水投放装置，可将污水厂尾水输送至水体底部，使尾水内的硝酸盐直接
作用于污染底泥，且投放装置具有消能减速功能，可将污水厂尾水作为水体的长期补水水源，提高水体流速和水体自净能力，改善水动力和生境条件。
[0007]一种污水厂自含硝酸盐尾水的底泥修复方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一、根据污水厂尾水输水设施及回用投放装置取水方式，通过现场调查实测，确定尾水取水点与水面的高度差h，输水管道的竖向初始流速Vc；确定输水管道的长度L1和直径d，单位m；通过选定投放装置的材质，确定输水管道及加速区的沿程摩阻系数及管道弯头局部水头损失系数；通过箱体排水端侧壁的断面变化形式，确定输水管道和箱体内减速腔连接处、减速腔和配水板断面连接处、箱体内各级减速腔之间的局部水头损失系数；通过减速挡板的角度及形态，确定各级减速挡板的局部水头损失系数；通过底泥情况及水深，确定允许的不冲流速Vs＝0.1～0.3，单位m/s；
[0009]步骤二、根据步骤一确定的尾水取水点与水面的高度差h和输水管道的竖向初始流速V
c
，通过以下公式计算投放装置初始水头H0及投放装置理论初始流速v0；
[0010]V0＝(2g
×
H0)
1/2
＝(2g
×
(V
c2
/2g+h))
1/2
＝V
c
+(2gh)
1/2
[0011]H0，投放装置初始水头，m；
[0012]V
c
，尾水输水管道竖向初始速度，可通过现场实测得，m/s；
[0013]h，尾水取水点与水面的高度差，即输水管道进入水体水面前的垂直高度，m；
[0014]步骤三、根据步骤二计算的V0和输水管道长度L1，直径d，通过达西－魏斯巴赫公式计算输水管道沿程水头损失Hf1及剩余流速V1；
[0015]Hf1＝λL1/d
×
V
02
/2g
[0016]V1＝(2g
×
H
w1
)
1/2
＝(2g
×
(H0‑
Hf1))
1/2
＝(2g
×
(H0‑
λL1/d
×
V
02
/2g))
1/2
[0017]H
w1
，剩余水头，m；
[0018]H
f1
，输水管道沿程水头损失，m；
[0019]λ，输水管道沿程摩阻系数，钢筋混凝土制的输水管道λ＝0.014；
[0020]步骤四、根据步骤三计算的V1和输水管道弯头局部水头损失系数ζ1和进入箱体内减速腔的局部水头损失系数ζ2，通过以下公式计算剩余流速V2；
[0021]V2＝(2g
×
H
w2
)
1/2
＝(2g
×
(H
w1
‑
H
j1
‑
H
j2
))
1/2
＝(2g
×
(H
w1
‑
ζ1×
V
12
/2g
‑
ζ2×
V
22
/2g))
1/2
[0022]H
w2
，剩余水头，m；
[0023]H
j1
，输水管道弯头处局部水头损失，m；
[0024]H
j2
，输水管道与箱体内减速腔连接处的局部水头损失，m；
[0025]ζ1，输水管道弯头处局部水头损失系数；
[0026]ζ2，输水管道与箱体内减速腔连接处的局部水头损失系数；
[0027]步骤五、根据步骤四计算的V2，以及箱体内减速腔沿程水头损失系数λ、减速挡板局部水头损失系数ζ3和各级断面处的局部水头损失系数ζ4，通过以下公式计算剩余流速V3；
[0028]V2＝(2g
×
H
w3
)
1/2
＝(2g
×
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种污水厂自含硝酸盐尾水的底泥修复方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、根据污水厂尾水输水设施及回用装置取水方式，通过现场调查实测，确定尾水取水点与水面的高度差h，输水管道的竖向初始流速Vc；确定输水管道的长度L1和直径d，单位m；通过选定装置的材质，确定输水管道及加速区的沿程摩阻系数及管道弯头局部水头损失系数；通过箱体排水端侧壁的断面变化形式，确定输水管道和箱体内减速腔连接处、减速腔和配水板断面连接处、箱体内各级减速腔之间的局部水头损失系数；通过减速挡板的角度及形态，确定各级减速挡板的局部水头损失系数；通过底泥情况及水深，确定允许的不冲流速Vs＝0.1～0.3，单位m/s；步骤二、根据步骤一确定的尾水取水点与水面的高度差h和输水管道的竖向初始流速V
c
，通过以下公式计算装置初始水头H0及装置理论初始流速v0；V0＝(2g
×
H0)
1/2
＝(2g
×
(V
c2
/2g+h))
1/2
＝V
c
+(2gh)
1/2
H0，装置初始水头，m；V
c
，尾水输水管道竖向初始速度，可通过现场实测得，m/s；h，尾水取水点与水面的高度差，即输水管道进入水体水面前的垂直高度，m；步骤三、根据步骤二计算的V0和输水管道长度L1，直径d，通过达西－魏斯巴赫公式计算输水管道沿程水头损失Hf1及剩余流速V1；Hf1＝λL1/d
×
V
02
/2gV1＝(2g
×
H
w1
)
1/2
＝(2g
×
(H0‑
Hf1))
1/2
＝(2g
×
(H0‑
λL1/d
×
V
02
/2g))
1/2
H
w1
，剩余水头，m；H
f1
，输水管道沿程水头损失，m；λ，输水管道沿程摩阻系数，钢筋混凝土制的输水管道λ＝0.014；步骤四、根据步骤三计算的V1和输水管道弯头局部水头损失系数ζ1和进入箱体内减速腔的局部水头损失系数ζ2，通过以下公式计算剩余流速V2；V2＝(2g
×
H
w2
)
1/2
＝(2g
×
(H
w1
‑
H
j1
‑
H
j2
))
1/2
＝(2g
×
(H
w1
‑
ζ1×
V
12
/2g
‑
ζ2×
V
22
/2g))
1/2
H
w2
，剩余水头，m；H
j1
，输水管道弯头处局部水头损失，m；H
j2
，输水管道与箱体内减速腔连接处的局部水头损失，m；ζ1，输水管道弯头处局部水头损失系数；ζ2，输水管道与箱体内减速腔连接处的局部水头损失系数；步骤五、根据步骤四计算的V2，以及箱体内减速腔沿程水头损失系数λ、减速挡板局部水头损失系数ζ3和各级断面处的局部水头损失系数ζ4，通过以下公式计算剩余流速V3；V2＝(2g
×
H
w3
)
1/2
＝(2g...

【专利技术属性】
技术研发人员：范波，孙永利，黄鹏，田腾飞，
申请(专利权)人：中国市政工程华北设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：