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恒通环境:廊坊市八干渠黑臭水体治理典型案例分析

来源:恒通环境        作者:白培峰 牛玉强 张耀平        时间:2019-01-18        

摘要黑臭水体是水体污染的一种极端现象,不仅造成生态破坏,同时严重影响居民的生活健康和城市良好发展。本文总结分析了廊坊市八干渠黑臭水体治理案例,针对河道存在的问题,设计了合理的技术路线和实施方案,包括污染源治理、水力调控和生态修复,同时要加强运营期综合管理,最后对整个项目实施效果进行了评价。


1 项目背景

八干渠是廊坊市区的一条主要排水渠道,位于廊坊城区以东整体呈南北走向。随着廊坊市城区的不断扩大,八干渠所担负排水范围内的排水条件发生了很大变化,由原来的自然农田排水逐步转移到城市管道排水。其与六干渠交汇后,河道积蓄周边汇流的雨水,在北凤道南侧由凯发新泉污水处理厂对八干渠进行常规补水。

八干渠担负城区约67%的排水任务,上游及沿途汇入水体类型复杂且携带大量的污染物,导致水体的受污染程度日趋严重,污染现象频发,对周边环境产生不良影响。本项目治理范围为北凤道至光明东道,长为4.8km,平均河宽为15m,正常蓄水深度为0.5~2.0m。

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2 河道环境概况

2.1 外源污染汇入量大

河道汇流区域管网系统基本多为雨污合流制,治理范围内分布北环路泵站、步行街泵站、永丰道泵站和李庄泵站,逢降雨时有大量的初期雨水和生活污水等重污染水体直接入河。

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2.2 内源污染积存量大

河道不定期接纳外界污染物的输入,且水体流动性差,大量颗粒性污染物极易发生沉降累积,对上覆水体造成严重的二次污染,高温季节出现大量的底泥上翻影响水体水质和感官效果。

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 2.3 河道生态功能缺失

治理范围内河道渠化现象严重,两侧护岸结构均为硬质缓坡,阻断了水陆界面的物质和能量的交换通道,破坏了湿生带该有的水生动植物生存环境,加之河道的横纵断面结构规则统一以及水体受污染程度严重,河道内基本无高等水生动植物的存活,水体的生态自净功能缺失。

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2.4 河道水动力条件差

河道内清洁补给水量严重不足,且流经过程中受闸坝控制影响,水动力条件极差,多数时间处于缓滞状态,水体自然复氧速率衰退,水体持续缺氧,造成水环境恶化黑臭。


3 实施目标

3.1 水质目标

执行《城市黑臭水体整治工作指南》中提出的消除黑臭水质要求,具体指标为:溶解氧(DO)>2mg/L,透明度(SD)>25cm,氨氮(NH3-N)<8mg/L,氧化还原电位(ORP)>50mv。

3.2 生态目标

通过后期的运营维护,逐步恢复水体基础生境,提高水生动植物多样性,显著提升水体生态自净功能,实现河道水体的长治久清。


4 实施技术路线

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5 实施关键技术

5.1市政排水管网整改技术

现状的排水管网存在合流制、分流制并存的情况,局部地区管网混接状况不明、管网内部沉积物大量淤积、管网排水不畅或堵塞、雨天沉积物溢流进入八干渠河道等状况。

通过实施CCTV管网检测、机器人污水溯源和机器人管网清淤的联合作业施工,覆盖面积近80km2。封堵污水直排口3处,管网清淤近35km,彻底杜绝了污水直排的情况,雨天污水溢流导致的入河污染负荷降低约80%。


5.2 底泥原位生态治理技术

本项目针对底泥污染源的治理,在工艺选择初期进行了原位柱状泥样采集,对污染界面及污染通量进行了系统的综合评估,最终设计采取底泥原位修复技术实施面积为18000m2,占河床底泥污染治理面积的47.4%。

底泥原位生态治理是采用一种高效、安全、经济的生态制剂,使污染底泥恢复良性土壤骨架和孔隙结构,减少污染物释放,提高基底的氧化还原电位,改善基底生物环境,恢复水环境的持续自净能力。该技术通过靶向注射,直接作用污染底泥,施工方便。施工一个月后,底泥间隙水中TOC、TN和TP含量分别降低41.23%,43.53%和34.12%;重金属去除率基本达50%以上;Shannon指数和均匀度分别达到6.72和1.18,Simpson指数约为0.04。结果表明该项技术对八干渠河道底泥的污染控制和底栖生态修复达到了良好的效果。


5.3 河道型人工湿地技术

人工湿地构建对提升河道水质,改善河道生态环境有重要意义。建成后的人工湿地利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学和生物三重协同作用对河道水体进行循环处理。具有处理效果好、建设运行费用低等优点,成为近年来应用较多的河道生态修复措施之一。

基于八干渠河道渠化严重,在不影响排水行洪安全的前期下,根据地形、地势和水力学条件,因地制宜建设5000m2人工湿地,床深为60~80cm,填料粒径为1~2cm,植物品种为芦苇、香蒲和水葱。

该系统不仅可以每天为八干渠输入2000m3满足地表水环境质量标准(GB3838-2002)中Ⅳ类标准的优质清洁水体,而且有助于营造多样化的生态环境,逐步恢复生物多样性,提升八干渠河道的生态功能。

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5.4 微纳米高效增氧技术

河道水体的溶氧含量保障是维持水质的重要途径之一,目前应用于水体的增氧技术类型繁多。根据八干渠的水质特点采取微纳米高效增氧技术,其具有传质效率高、处理效果好、运行成本低的优点。微纳米主要表现为高效的水体充氧能力,微气泡在水中的溶解率超过85%,保证了活性氧充足的反应时间,水中的有机污染物可通过高温热解、自由基氧化和超临界水氧化的途径得到有效降解或完全矿化;

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微纳米技术高效增氧原理示意图

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微纳米技术现场运行实景图


配合八干渠的污染源分布特征和生态功能需求,设置微纳米增氧设备(7.5kw)2台,可保证治理范围内水体溶氧含量维持5mg/L,满足后期污染物的持续降解和水生态演替过程中水生动物的生存需求。

5.5 太阳能活水循环技术

太阳能活水循环以太阳能作为设备运转的直接动力,设置独特的旋切提拉曝气叶轮,通过叶轮旋转提升作用,将底部缺氧水转移到水体表面与表层富氧水混合,表层富氧水通过离心旋转横向水平扩散、纵向进入底层缺氧区。由此实现水体解层、增氧和纵横向循环交换三重功效,最大限度地将表层超饱和溶解氧水转移到水体底层,增加底层水体溶解氧,提高水体自净能力。

八干渠日常的补水水源为污水厂排水,实际补水量约为7500~10000m3/d,过程中存在渗漏、蒸发等损失量,使得河道水体的交换周期较长,不利于水质的长期维持。在重点区域布置太阳能活水设备6套,单台设备的感应水循环量达30000m3/d,水体循环流速达0.1~0.3m/s,显著提高了区域内的水体流动性。

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6 实施效果评价

1、八干渠河道水体透明度、氨氮、溶解氧和氧化还原电位值在运营期内均实现了消除黑臭的水质目标。

2、随着水质的持续不断提升,在护岸附近的浅水区已经自然恢复了一定量的沉水植物,主要以狐尾藻和菹草为主,水生生物多样性在逐步改善。

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3、通过加强市政排水管网的日常养护工作,及时清除了影响管网正常运行的淤积物,2018年的雨季污水溢流得到有效控制。

4、注重初期雨水的污染控制,既避免出现“逢雨必黑”的怪象,又可合理利用雨水资源。

5、八干渠水体在经历“消除黑臭”的治理阶段后,逐渐又表现出部分富营养化特征,如藻类浓度高、浮萍繁殖量大等现象。因此在管护运营期间,需要适时调整技术措施,采取复合生物菌和生物操纵技术,控制水体的富营养化程度,真正实现河道水体的长治久清。

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