上海市污水治理二期工程扩散器的改进设计

　　程扩散器设计的，准则；结合上海市污水治理期工程白龙港排放口水较浅的特点，为了提高污水近区稀释度。根据物理模型试验，对扩散器的设计进行了改进可为国内较浅水域污水海洋处置工程妒散器的设计提供参考关键词污水海洋处置1和。近区柿释，器设计1污水海洋处置工程概述污水海洋处置技术是指在不影响水体功能的前提下，将经过处理通常为级处理，现逐步向级处理发展的污水借助于海底管线或架空管道输送到离岸定距离定水深处，然后由潜没多孔扩散器排放的，水处置排放系统它是积极利用海洋资源和水体环境容试，减少污水处理基逑投资和运丁费用的有效措施。污水海洋处置工程的规划设计施工运行在外已有数1的历史。早期的污水海洋处置工程般只是条放流管，末端开口，即不带扩散器，放的污水般也不经过任何处理。至本世纪20年代，开始建造些带有多孔扩散器的污水海洋处置工程，并且污水在排海前也开始进行些处理。

　　前，许多国家的沿海城都建有污水海洋处置工程。国外近百年的工程实践证明，污水海洋处置工程是条解决沿海地区特别是沿海城市水污染问的有效途径。我国虽然在城市污水海洋处置工程的规划设计等方面起步较晚，似在技术储备和技术提高方面取人之长，补己之短，大多研究都是结合污水排海实际工程进行的。六期间开始研宄污水排海，七期间，沿海些开放城市和特区，如上海深圳烟台等先后进行污水排海排江工程的研究和设计，得羊硕的成果前沿海19个开放城市和特区大都讣划修让沁7尺海汴处程，其中些正在施工，有些己经运行。2污水海洋处置工程扩散器的设计排海洋的污水所经历的物理过程的3个阶段中初始稀释再稀释和迁移长期扩散及运输，只有初始稀释阶段是4以被工，设者控制的。设计者可以按照自己的意愿，通过调整扩散器的设计参数如扩喷口直径喷口个数等来决定初始稀释度的大小污水场足6潜没及措没深度等，而，十污染羽流的再稀释和撄移阶段以及污染物的被动扩散阶段，只要排污点经确定，设计者就没有任何主动权了。所以在污水海洋处置工程规划设计中，扩散器的设计是*重要的，它可以决定到个污水海洋处置工程的成败与否。

　　扩散管位置的确定在污水海洋处置工程中，考虑到海洋的地质条件，扩散器般都位于水深流急的地方。具体说来，在选择扩散器具体位置时，要考虑以下几点1要选择在河床稳定冲淤幅度小的水域；2要选择在水体深流速大无明显向岸流的水域；3要与整个规划相协调。排放口应设置在与污水汇集区相接近的地方，以减少输送污水总矜的长度，从而降低工程造价及经常的运营管理费；同时，还应避开水源保护区主航逝。养殖场。游泳场。码头等，2.2扩散管的长度和断面扩故段的长度与水初始稀释扩散效果有关在同等污水量的情况下，扩散管的长度越长，初始稀释扩散效果越好。在污水海洋处置工程设计中，般是根据所要求的设计初始稀释度，利用污水初始稀释度计算公式，反铎出扩散管长度。然结合物理模型试验，对初始扩散管长度进行验证，*终确定合理由于亏水沿程从喷口流出，使扩散管中流量逐渐减少。为了尽量保持所要求的自净流速，不致于污染物在扩散管中发生沉积，扩散管般由直径递减的几段管子组成鉴子变截面扩散矜；水均从能保持扩散管内定的流速，防止泥沙在扩散管中的游积，故但有，也有例外。如1海竹园排放口山于附近的地质条件较差，扩散管若采用变截面，将导致扩散管发生不均匀沉降，会使管道发生开裂，产生严重的后果。

　　因此，在决定扩散管的截面形式时，要根据排放口处具体的地质条件来决定。

　　23上升管间距与上，管直泾对上升皆间距的大小夼2种+同的意。1种意主张疏排，也就是上升管的间距要大些，这样每个射流将单独流动，与相邻的射流互不干涉，有利于污水的扩，稀释；另种意阽主张密排。也就是上升管的间距要小些，让污水用大量的小间距小孔径排出，射流之间交汇甚悦相当于个等效长1排放，混和面积大于互不干涉的射流总面积，因而密排的混和稀释效果比疏排为好。经过大量的模型试验，上升管的间距应该从相邻上升管的喷口排出的污水交汇恰好发生在喷口射流动量消失时，以充分利水体，污水从扩散管到上升管的流速应是逐渐，大趋势，以利于沉积物的排出。扩散管与上升管的面积比般为0.60.7，这样可以确定上升管的直径。

　　24喷口总面积在设计流量不变的情况下，喷口总面积决定了喷口射流速度的大小。而喷口射流速度直接影响到污水从喷口射流后的段距离的近区初始稀释，同时，达到记流速。可防止漂泞物近喷口及阻止水少物不超过扩，管断血积的6为宜。

　　25喷口射流角度喷口射流角度与污水在海水中排放还是淡水中排放有关。污水在海洋水体中排放，当射流动量消失之后，由于污水与海水之间的密度差，浮力使污水继续上升；污水在淡水为主的水体中排放，污水初始稀释主要靠喷口射流动量与周围水体混合。因此，射流轨迹与掺混水体密度有关。喷口射流角度视水深喷口射流速度而不同。水体深喷口流速小可采用较大至水面，只有部分水体参加初始混和稀释，效果会降低这时就要采用较小的射流角度。

　　26喷口。，及喷口直泾喷口总面积确定之后，喷1个数就要由喷1径来加以确定喷口。度径视污水处理程度而定。般不器，喷口的出流密度佛汝德数应大于1在上升管流量保持不变的情况下，喷口个数越多，单位体积的污水量与环境水体的接触面积也越大，对污水稀释扩散越有利。根据物理模型试验研究，喷口个数增加到定程度之后，污水稀释效果，加不是很明显。从己有的工程实例来看，1个上升管上可安装多个喷，何多喷出流势必造成喷口浞周大，水头损失大，增加运行费用。

　　另外，从结构方面考为了保证上升管上喷口升管上的喷口间距大于19徵。

　　3上海市污水治理期工程扩散器设计的改进措施上海市污水治理期工程是白龙港污水排放系统的部分，白龙港污水排放系统主要解决浦西杨浦虹口黄浦南市卢湾徐汇等区，吴泾闵行地区及浦东新区污水出路，由北线中线南线和己建南干线4糸沁水总管，及沁水处理厂组成。总规划朽水*为557.6万。该工程主要为有效地改善黄浦江中1游段水质。工程服务范围主要包拈浦东新1赵家沟以南地区浦西的徐汇卢湾区及吴泾闵行等地区，总服务面积为271.7总服务人口为355.56万人，设计旱流污水量为170万上海市污水治可期工程圮迄今为止我国乃至世界上也算*大的水海洋处置工程。污水经截流管输送至污水处理厂，经预处可后。潜没多孔排放甩长江口白龙港水域。长江口白龙港水域江面宽阔，处于潮汐影响范围，深槽中流速相当强轨涨落潮期为半日潮，平均潮差般为2 51左右。涨潮时平均流速为0.61.08ms，敲人流速为2.12nls落潮时f均流速，了，知，*大流速以加心*低水位为0.60m.

　　由于受到主航道的限制，扩散器长度不能再增加，而且其型式也己基本固定。原设计方案为扩散管！根据水深情况扩散管，分为，管6根，每根上升管布置2排共12只喷口，喷口直径0.38射流角度为10.通过物理模型试验研究，发现原设计方案污水近区稀择度很低寺，帝近岸边影响。

　　为了充分利用扩散管周围的环境水体提高近区环境工程0.6*低水位单位爪附原设计方案扩散器意喷口水平方位角喷口射流速度喷口加导流管喷口布置型式。1升管跑等方面的物理模型试验研宄。

　　提出了提高污水近区稀释扩散效果的几种措施1为了增加靠近岸边上升管上喷处的仃效水深，可以通过改喷口布置2排为1排并降低其高度的方法得到，根据水深情况，第1段扩散管对应的上升管高度下降1邱另外2段扩散管对应上升管的喷口高度下降5爪。

　　心也近岸边的上升管喷头射流扣度取或5，其公升管喷1肘流角度取5.这样选取的目的，是既能，加污水近区初始稀释度，又可避免污水在较小密度，出现触灿，喷口均匀布置在水流主流方向2侧，这样的布置污水出流后，中间有清洁水体流过，可以使布进在两边的喷口出流污水掺，逃大量的清水体而不象均匀布置那样，羽流内侧掺混进的是污水，这将会影响污水的稀释扩喷口上加导流管，并且导流管长度控制在定范围内。这是因为加导流管以后，可以使污水按照所设的喷口射流角度出流，延长污水的运动轨迹，充分利于污水与周围水体的掺混稀释。若喷口的管壁太薄，不加导流管加以导流的话，污水出流后的形状就不怎么规则，很容易过早冒顶，造成较低的稀释倍数。试验过程中发现，导流管长度增大到定程度工稀释倍数增加很明显，以后再增加其长度。稀释倍数，加就不是很明显了。通过试验研宄，导流管长度与喷口直径之比控制在1.14左右为宜。

　　+均匀分配上，管流定界试的环境水体所容纳的污水，越多，稀释仿数就越低，相反。容纳原则。水深处水体的环境界量大。应界纳更多的污水量。水浅处水体的环境容量小，应容纳较少的污水量。所以应根据水深情况对于不同扩散段上的上升管分配以不同的流量，以期取得不同上升管处的稀释倍数基本相同。按照污水量不均匀分配的原则，每1喷又喷口总数控制在816个左右。单排布置时为8个，双排布置时为16个4结语污水海洋处置作为个新兴的产业，己成为沿海地区解决城市水污染优先考虑采取的程措施之，1界各国迮污水海汴处置技术7面七过了漫长的逍路，积累了相当丰富的经验，取得了较为成熟的结果，但国外污水海洋处迓工程排放1水域较深。可以达到几十，甚至百，1.而国内污水海洋处置1程排放水域水深较浅。水力条件差，对污水的初始稀释扩散极为不利，所以我们不可能完全照搬国外研究的模技术。

　　到目前为止，上海己建有合流污水治理期工程竹园排放口星火开发区污水海洋处置工程，这些程运行以后通过对周围水体的水质分拆没有发现对周围海洋水体产生污染；在建的有奉浦开发区污水海洋处置工程上海市污水治理期工程，上海市污水治理期工程根，所提出的改进措施对说设计方案进行了修改。合理科学的污水海洋处置工程，不仅不会加剧海洋水体污染，相反还会保护近海水环境减轻污染，也许会成为现代沿海城市处理城市污水和工业废水的项天然优势1黄河宁。污水排海工程导论。大连大连理工大学出版社。1990.7.

　　2康建华。污水排海大有可为。水处理技术，1997.23510.

　　3张永良等。污水海洋处置技术指南。北京中国环境科学出版社，1996 4郑贤谷。科学合理利用大水体扩散稀释能力治理上海城市污水。

　　上海市政工程，1995 5徐高田。污水海洋处置工程多喷口稀释扩散规律研宄。同济大学博士学位论文，1999.6.

　　第作者徐高田，男，1971年生。1999年获同济大学博±学位，讲师。己发论文10余篇。

(完)