城区内河流域水环境综合治理措施探讨.pdf

唐虹,等:城区内河流域水环境综合治理措施探讨施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 收稿日期:;修改日期:作者简介:唐虹(),女,福建福州人,硕士,工程师城区内河流域水环境综合治理措施探讨唐虹,杨东(中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司,浙江 杭州 )摘要:结合工程实践,对城区内河流域水环境综合治理措施进行了探讨.分析了内河流域目前存在的农村农业污染、市政管网不完善、污水处理厂分布不均、雨水泵站混流、污水河道底泥污染、水动力条件较差等问题,针对问题并结合工程目标,通过实施农村农业污染治理工程、管网完善及病害治理工程、沿河截污管工程、污水处理厂优化调配工程、雨水泵站导排改造工程、湿地建设工程、河道底泥治理工程、中水回用工程、智慧水城管理系统工程等措施,完成了对河道的水环境综合治理,并取得了良好的效果.关键词:内河流域;水环境;综合治理;雨污分流中图分类号:TU 文献标志码:A文章编号:()引言该工程位于华东,濒临渤海,城区地形平坦开阔,水网密布.水系曾为这座城市带来了生机和活力,如今管网病害、水质恶化、水流不畅等水环境问题日趋恶化,内涝等水安全问题突显,生态系统功能不断降低,迫切需要对城区内水环境进行综合整治.城区内现有条承担排涝、排污、渗碱作用的主要河道,随着当地工业经济不断发展,河水污染严重,流域内河道淤积严重.根据国家 水污染防治行动计划 以及环渤海攻坚战的要求,流域内水质亟待提升.为改善居民生活环境,促进城市可持续发展,当地各级政府也加大了对内河治理力度.本文结合已经实施的一个水环境综合治理项目,对城区内河水环境综合治理进行探讨.水污染现状问题通过对内河流域水环境问题的综合分析,梳理出内河流域系统目前存在的问题,具体如下:农村农业污染大部分农村污水排放口、农田退水排沟无节制闸和污水处理设施,存在污水直排入河问题,导致河道水体污染.市政管网不完善问题现状污水排水系统中部分管道属于合流制排水,污水管网存在淤积、病害及倒坡问题,造成排水不畅与污水溢流、分流系统混接现 象严 重,截 流式 合流 制的 排 水体 制雨 季溢 流 污 染严重.污水处理厂分布不均问题流域内污水处理能力能满足远期需要,但存在污水产水量与污水处理能力分布不平衡的问题,导致一个区域的污水长距离输送至另一个区域处理,造成污水输送系统运行费用的浪费和维护难度的提高.雨水泵站混流污水现状城区区域部分雨水泵站无法满足导排需求,导致雨季时雨水泵站中的混接污水排入河道,造成水体污染.河道底泥污染河道水系存在底泥淤积及污染,底泥会向水体中释放污染物,并且造成水体流速减缓,影响水体自净功能,导致水体发臭时有发生,影响城区河道周边居民日常生活.底泥的淤积造成水体流速减缓,从而影响水体自净功能(图).图水体现状 水动力条件较差区域地势平缓,在水源补给不足的条件下,水系流动性差、地下水位高、蒸发量大、水体咸化;动植物栖息环境差、物种退化、生物多样性差、水环境生态系统脆弱,水系湿地自我生态修复能力弱.水环境综合治理的工程措施 农村农业污染治理工程本次治理包括对内河流域农村农业污染治理,在内河流域内 个村庄新建化粪池 个,敷设污水管网 k m,施工技术SHIGONGJISHU唐虹,等:城区内河流域水环境综合治理措施探讨 工程与建设 年第 卷第期新建 座小型湿 地 或村 级污 水 处理 站.对污 染负 荷大 于 t/a的农田,在排沟末端新建节制闸 座.利用退水渠沿线坑塘、低洼地等有条件区域,建设小型湿地或地埋式污水处理设施,将闸前污水集中处理后达标排放,共计新建地埋式污水 处 理 设 施 处.污 水 处 理 工 艺 流 程 如 图所示.图污水处理工艺流程 管网完善及病害治理工程本次工程检测范围为城区内主要雨污水干管,对现状雨污混流、管网破损严重点优先实施.考虑到管道检测修复工作量大且分布广泛,结合相关工作经验,分年完成全部管网检测与修复工作,管道工作年限久、破损严重、合流或者混流严重区域优先实施.根据其他城市管网检测修复工程经验,工作年限较久的排水管网需要修复的管段数量占总管段数量的 左右,对于建设相对较晚,但未能按要求施工或者其他原因发生破损的管段约占总检测管段的.本工程中新建市政雨污分流管网 k m,对 k m管网病害进行治理,对 k m管道进行清淤.沿河截污管工程沿河截污系统不仅是在合流制中,在分流制中也是必不可少的.在合流制排水系统中,截流直接排入河道的污水;在分流制排水系统中,截流控制初期雨水,减小面源污染对河道的影响.本项目新敷设沿河截污管道共计约 k m,管径采用D N D N ;同时,新建调蓄池座,主要收集初期雨水以及漏排 污水,调蓄 容积 m,调蓄 池平 面 尺寸 m m,有效水深为m.调蓄池选址位于某现状污水处理厂南侧.调节容积确定调蓄池调蓄初期雨水来自两个片区.调蓄池初期雨水集雨面积共计 k m.根据 城镇雨水调蓄工程技术规范规定,用于径流污染控制时,雨水调蓄池的有效容积,可按下式计算:V D F式中:V为调蓄池有效容积,m;D为单位面积调蓄深度,mm,取mm;F为汇水面积,h m;为径流系数;为安全系数,取 .本次工程调蓄量取mm,汇水面积为 k m,汇水区域内综合径流系数取 ,安全系数取值,经计算得有效容积为 m,考虑到重力排水管有约 m调蓄能力,雨水调蓄池有效容积取为 m.设计进水水质目前对于初期雨水进水水质还没有统一的结论,主要是因为雨水水质受所处区域的开发状况、降雨特点和管网系统布置等影响,不同场次、季节和排口水质变化大,本工程主要参照实测数据和工程实例确定进水水质.对该项目河道排口进行监测,不同类型排水系统雨天出流事件平均浓度见表.表不同类型排水系统雨天出流事件平均浓度项目合流制系统城中村分流制系统C O D/(m g/L)NHN/(m g/L)T P/(m g/L)T N/(m g/L)S S/(m g/L)考虑地域差异以及降雨事件的不同,确定本次工程设计进水水质为:C O D m g/L,NHN m g/L,T P(以P计)m g/L.设计出水质本工程初小雨拟就近排至污水处理厂进行处理,出水水质主要指标(C O D,NHN,T P)为地表水环境质量标准类标准,具体出水水质为:C O D m g/L,NHN m g/L(冬季控制m g/L),T P(以P计)m g/L.进、出水水质见表.表进出水水质表指标进水水质出水水质C O D/(m g/L)NHN/(m g/L)T P/(m g/L)图调蓄处理站工艺流程图本次工程采用的流程如图所示,初期雨水经污水处理厂处理后排入河道,减少初期雨水对河道的污染.旱季时将初雨通过提升泵房送至污水处理厂处理.污水处理厂工程设计规模为 m/d,根据污水处理厂现状日均污水处理量为 m/d.考虑到满负荷运行时污水实际处理能力可唐虹,等:城区内河流域水环境综合治理措施探讨施工技术SHIGONGJISHU 工程与建设 年第 卷第期 达 m/d,污水处理余量为 m/d.故雨季时初期雨水经调蓄池调蓄后,用d可处理完毕.污水处理厂优化调配工程本次项目实施污水处理厂互联互通工程,以解决污水产水量与污水处理能力分布不平衡的问题,通过设置截污管闸门,新建污水调度泵站(座)及配套压力管道(长约 k m)等工程措施,实现内河流域内座污水处理厂之间的优化调配.雨水泵站导排改造工程城区内现有座雨水泵站,需进行改扩建,更换大流量水泵,配套变压器、高低压配电设备及附属设施等,以满足区域排水要求,实现与其他泵站的联合调度运行.经调查,内河流域区域内有 座雨水泵站需增设截污导污设施,在雨水池内安装截污泵,将现有雨水管网内的积水排至污水处理系统,使整个雨水管道实现低水位运行;将错接入雨水管网的污水输送至污水处理系统,经污水处理厂处理后达标排放.湿地建设工程利用沿岸闲置区域新建旁路人工湿地工程(图),新建改造座湿地,主要对河道沿线汇入的分散式农村生活污水、雨季泵站溢流出水及非雨季节的微污染河水进行深度处理,确保水质主要指标稳定达到地表水类后排入河道,从而减轻河道的污染负荷,削减河流污染物总量.图人工湿地下文以旁路湿地为例进行工程规划设计.进出水水质根据监测数据,河道上游水质指标浓度情况如图所示.总体而言,C O D浓度较高,为类水质,NHN含量基本可以达到地表水标准,C l浓度较高.但是考虑到在灌溉、雨季等高污染风险时段,上游农业、生活及禽畜养殖污水进入河道对水质影响较大,会造成河道水质的波动.综上考虑,旁路人工湿地的进水水质按照一级A标准进行设计,出水水质执行类标准.人工湿地进、出水水质见表.图现状水质情况表人工湿地进、出水水质湿地名称设计进水水质/(m g/L)NHNT PC O D c r旁路人工湿地 设计水量旁路人工湿地处理对象为河道上游河水,主要削减上游农业、农村生活等入河的污染负荷,污染负荷产生的时间较为集中,根据该市降雨时间分布情况来看,降雨集中在每年月.在综合考虑降雨量、汇水范围以及下垫面情况下,确定湿地的设计水量规模为 m/d.工艺确定根据河道沿线存在的污染源类型及水质污染问题,结合人工湿地治理技术分析,本次旁路人工湿地采用“氧化塘垂直潜流湿地表面流人工湿地”工艺,通过填料,利用湿生水生植物进行生态修复,深度处理,净化水质,改善河道生态环境,增加河道自净能力,同时通过水质改善,提高城区水生态环境.设计参数综合分析已建成人工湿地的实际设计水力负荷和水力停留时间等参数,并与 人工湿地污水处理工程技术规范 中的对应参数进行比较,见表.河道底泥治理工程对内 河 流 域 进 行 清 淤,本 次 工 程 清 淤 底 泥 量 为 m,采用水陆两用绞吸泵、吸泥泵进行清淤,并以水上挖掘机为辅助,清淤出的底泥直接通过自卸汽车输送至政府指定底泥堆场.施工技术SHIGONGJISHU唐虹,等:城区内河流域水环境综合治理措施探讨 工程与建设 年第 卷第期表不同湿地类型的水力负荷及水力停留时间与设计规范比较人工湿地类型水力负荷/m/(md)水力停留时间/d平均值变化范围设计规范平均值变化范围设计规范表面流湿地 水平流湿地 垂直流湿地 (建议北方取 ,南方取 )复合流湿地 结合规范,综合考虑项目所属地区和处理污水类别,本次湿地设计参数见表.表旁路人工湿地指标表湿地名称总面积/h m水力停留时间/d水力负荷/(m/md)生态氧化塘潜流人工湿地表面流人工湿地面积/h m水深/m面积/h m水深/m面积/h m水深/m旁路人工湿地 中水回用工程本项目中水回用工程实施的目的是将出水水质稳定达标的污水处理厂出水,引回内河流域,作为内河引水的补充水源.目前,内河流域共有 座污水处理厂,其中有 座已经实现了直接向内河流域补水.本工程对座污水处理厂进行改造,将出厂水作为生态补水水源引回内河流域,增加河道水动力,进一步提高水环境容量,提升水质,同时提供市政用水.智慧水城管理系统工程智慧水务系统的搭建包括构建水雨情监测系统、水质监测系统、闸泵监控系统、视频监控系统、网络系统、应急指挥中心、B I M系统、智慧水务一体化平台等内容.智慧水务平台应用架构图如图所示.图智慧水务平台应用架构图工程效果通过本工程项目的实施,大幅改善了河道水质,恢复河道自净能力,提升了环境质量,切实改善了广大群众的生存环境和生活质量.本工程项目总投资约 亿元,年底开工建设,年底主体工程基本建成,年投入运行.投入运行后,河道水质改善明显,目前已经稳定达到地表水类水体水质标准,通过“截污导污、控制径流、内源治理、能力提升、活水补给”一系列措施,实现内河流域“生态环境质量改善,城市特色与活力提升”的总目标.参考文献侯孝宗农业非点源污染的研究进展与治理对策J工程与建设,():包晓斌,朱晓兵淮河流域水环境 治理对策J水利经济,():,江山城市水环境的修复及综合治理建议J中国高新科技,():张琳,刘继柱基于物元分析法的河道生态水环境容量修复技术研究J水利规划与设计,():王若冰小流域水环境承载力评估预警分析J环境保护科学,():,王青颖,陈卫东,孙颖,等流域水环境污染生态修复技术研究J环境