牡丹江市年平均氣溫4 ℃，極端最低氣溫-38.3 ℃，在我國屬高寒地區(qū)。1996年市政府決定投資300萬元，將牛角湖改建成具有污水處理、排內(nèi)澇、休閑游樂的城市景點(diǎn)，即建成新型的氧化塘。

牛角湖是八個(gè)串聯(lián)湖的最后一個(gè)，自上而下接納的城市污水最終匯集于此，注入牡丹江。隨著城市建設(shè)的發(fā)展，湖周圍已高樓林立。據(jù)調(diào)查，湖底面積2.5×104 m2，淤泥平均厚1.1 m。有三個(gè)較大的入水口，其中1號(hào)主入水口1.5 m×1.7 m，2號(hào)入水口直徑1.2 m，3號(hào)入水口直徑0.8 m 排水口為兩個(gè)Ø 1.0 m的涵管。湖底高程227.37 m，湖頂路面高程為233.10 m；主入水口與排放口底板高差0.5 m。1號(hào)入水口流量3.8×104 t/d，2號(hào)入水口0.6×104 t/d，3號(hào)入水口0.4×104 t/d，還有幾個(gè)小的污水入口，水量呈間歇排放方式。經(jīng)對牛角湖總排水口連續(xù)三日監(jiān)測，污水總流量為(4.9～5.1)×104t/d，COD值為171～194 mg/L，BOD5值為84～97mg/L，SS為178～205 mg/L，湖內(nèi)入、出口水質(zhì)基本無變化，污泥淤積量約2.75×104 m3。

1 方案的確定

根據(jù)牛角湖的現(xiàn)狀及與其相關(guān)的上游三個(gè)湖的情況，牛角湖污水氧化塘的建設(shè)分兩步進(jìn)行。

1.1 預(yù)處理工程

牛角湖上游有三個(gè)接納污水較多的水塘，首先對其淤泥進(jìn)行清除，平整塘底，設(shè)置必要的擋水壩，改變塘內(nèi)的水流短路和死角，使各塘布水均勻，水流穩(wěn)定，并在每個(gè)塘中增設(shè)了一個(gè)溢流曝氣壩，設(shè)置水位調(diào)節(jié)閘門，調(diào)節(jié)不同季節(jié)和不同月份的水量，使進(jìn)入牛角湖的污水得到初步凈化。曝氣壩的高差平均在0.5 m左右，通過三次沉淀、氧化、曝氣，水質(zhì)得到了初步改善，也減輕了牛角湖的污染負(fù)荷。同時(shí)還對其護(hù)根、護(hù)坡、護(hù)欄進(jìn)行了新穎設(shè)計(jì)、施工，使市民感到耳目一新，成為城市景點(diǎn)。
1.2 氧化塘的設(shè)計(jì)

牛角湖因湖形狀似牛角而得名，污水入口在角尖處，出口在角根處，湖周還有四個(gè)污水排入口，其中兩個(gè)較大的在角尖附近，根據(jù)現(xiàn)有參數(shù)，氧化塘工藝流程見圖1。

主要設(shè)計(jì)參數(shù)：
① 水流量5×104 m3/d，冬季最低水溫7 ℃，進(jìn)水COD182 mg/L、BOD90 mg/L、SS191 mg/L;
② 沉淀池面積2 500 m2，水深1.5 m，水力停留時(shí)間1.8 h；
③1#溢流壩長65 m，高1.5 m，水位差0.6 m；
④ 氧化區(qū)面積21 375 m2，水深0.9 m，水力停留時(shí)間9.2 h；
⑤ 2#溢流壩長50 m，高0.8 m，水位差0.5 m；
⑥ 集水區(qū)面積500 m2，水深0.4 m；
⑦ 導(dǎo)流明渠長250 m，寬2.5 m，渠面積625 m2，壩高1.0 m。

2 工藝說明

上游預(yù)處理后的污水經(jīng)1.54 km的暗渠進(jìn)入牛角湖，在2 500 m2的沉淀池停留1.8 h后經(jīng)1#溢流壩進(jìn)入氧化區(qū)。溢流壩頂部為折線型設(shè)計(jì)，主要目的是增強(qiáng)曝氣效果。水經(jīng)溢流壩均勻跌入氧化區(qū)后停留9.21 h，在此進(jìn)行沉淀、光合、氧化等一系列污水凈化過程后經(jīng)2#溢流壩均勻跌入集水區(qū)，同時(shí)進(jìn)行二次曝氣沉淀，最后由排水管注入牡丹江。導(dǎo)流明渠的1#閘門平時(shí)只是微微開啟，使明渠中水的停留時(shí)間與氧化區(qū)內(nèi)同步，然后經(jīng)導(dǎo)流明渠2?#閘頂面溢流入集水區(qū)。氧化塘的沉淀區(qū)、氧化區(qū)經(jīng)過一定時(shí)間運(yùn)行后需進(jìn)行清淤。這時(shí)即可開啟導(dǎo)流明渠1#、2#閘門將水直接引入集水區(qū)。沉淀區(qū)可設(shè)置圍堰分步清淤，氧化區(qū)可開啟泵站強(qiáng)排泵排水后一次性清淤。汛期江水水位往往高于湖水水位，設(shè)計(jì)中考慮了止逆閘門以防止江水倒灌，同時(shí)啟用強(qiáng)排泵排除湖水及市區(qū)排入湖中的雨水，以防內(nèi)澇。冬季寒冷季節(jié)為防止牛角湖結(jié)凍，引入城市自來水廠2×104 t/d的反沖洗水，加大水流量，同時(shí)注入部分企業(yè)所排放的余熱廢水，以確保氧化塘入口水溫不低于7 ℃。

為確保氧化區(qū)易產(chǎn)生死水區(qū)的角落和底層水的流動(dòng)性，在二次溢流壩底部設(shè)置了五個(gè)Ø150 mm的涵管，在試運(yùn)行階段還進(jìn)行了養(yǎng)殖風(fēng)眼蓮、水蔥，放置軟性生物填料等試驗(yàn)，取得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

3 結(jié)論

牛角湖氧化塘運(yùn)行兩年來，取得了顯著的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。該工程的運(yùn)行明顯改善了牛角湖總排水口以下的江水水質(zhì)，特別是下游的熱電廠，二、三水源地，造紙廠，制藥廠，二電廠等大中型企業(yè)的用水水質(zhì)。經(jīng)市環(huán)境監(jiān)測中心站連續(xù)采樣化驗(yàn)表明：總排水口COD值為81～92 mg/L，BOD5值為49～54 mg/L，ＳＳ值為41～48 mg/L；污染物去除率分別為53%、41%和75%，即使在寒冷的冬季，三項(xiàng)指標(biāo)的去除率也可達(dá)到34.7%、31.2%和76%。年運(yùn)行費(fèi)4萬元，噸水處理費(fèi)0.002 2元。

牛角湖氧化塘的設(shè)計(jì)合理地利用自然高差進(jìn)行多級(jí)跌水曝氣充氧、沉淀、氧化，不需外加能量，特別是利用現(xiàn)有湖塘改建成自然曝氣式污水氧化塘，在北方高寒地區(qū)、居民稠密區(qū)內(nèi)尚屬首例。氧化塘功能分區(qū)合理，處理效果明顯，具有投資少、見效快、施工期短、無能耗、無異味、管理方便、運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。
牡丹江市牛角湖氧化塘的建設(shè)還存在許多問題，其中最主要的是日常管理。由于管理不善使閘門失靈不得及時(shí)維修，造成氧化區(qū)失去功能；由于冬季少數(shù)人將垃圾傾入塘中，造成閘門破壞、導(dǎo)流洞堵塞、排水不暢等，有待于在今后的工作中加以解決。

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