張 德 彬

(合肥市市政設(shè)計(jì)研究總院有限公司，安徽 合肥 230041)

1 項(xiàng)目建設(shè)背景

2015年4月16日，國(guó)務(wù)院正式發(fā)布國(guó)發(fā)[2015]17號(hào)水污染防治行動(dòng)計(jì)劃，明確城市人民政府是整治黑臭水體的責(zé)任主體。第二十七條提出“整治城市黑臭水體，采取控源截污、垃圾清理、清淤疏浚、生態(tài)修復(fù)等措施，加大黑臭水體治理力度，每半年向社會(huì)公布治理情況。直轄市、省會(huì)城市、計(jì)劃單列市建成區(qū)要于2017年年底前基本消除黑臭水體。

合肥新站高新區(qū)處于合肥經(jīng)濟(jì)圈內(nèi)合淮工業(yè)走廊地帶，是合肥市“141”空間發(fā)展戰(zhàn)略中北部組團(tuán)和東部組團(tuán)的重要組成部分，緊鄰中心城區(qū)，是合肥未來(lái)城市空間和功能的重點(diǎn)完善拓展區(qū)，園區(qū)面積204.7 km2。

河?xùn)|水庫(kù)位于新站區(qū)，是安徽省在冊(cè)小(二)型水庫(kù)，具有灌溉、防洪、養(yǎng)殖、旅游綜合功能。該水庫(kù)于1973年12月建成蓄水，水庫(kù)流域面積6.27 km2，總庫(kù)容61.53萬(wàn) m3。水庫(kù)洪水標(biāo)準(zhǔn)按20年一遇設(shè)計(jì)，300年一遇校核。2009年隨著水庫(kù)匯水區(qū)的建設(shè)和開發(fā)，水庫(kù)的主要功能已由農(nóng)田灌溉轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘芯坝^水體，水庫(kù)的水質(zhì)也逐年下降由原來(lái)的Ⅲ類水，到治理前的劣Ⅴ類水。為了消除水體黑臭，改善區(qū)域環(huán)境，河?xùn)|水庫(kù)被列為合肥市黑臭水體治理項(xiàng)目之一。

2 水體黑臭成因分析

根據(jù)水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果，結(jié)合水體黑臭級(jí)別判定指標(biāo)，河?xùn)|水庫(kù)呈現(xiàn)階段性重度黑臭，其中氨氮是其主要影響因素，水質(zhì)檢測(cè)見(jiàn)表1。

表1 河?xùn)|水庫(kù)及河道水質(zhì)檢測(cè)表

根據(jù)污染源調(diào)查分析，造成水體黑臭原因可歸納為以下幾點(diǎn)：

1)點(diǎn)源污染。經(jīng)調(diào)查，河?xùn)|水庫(kù)水體共有3處排污口，其中1處為污水直排口(下游污水干管尚未連同，臨時(shí)做的污水溢流口)；2處道路雨水管道排放口(排放口上游雨、污管網(wǎng)存在6處混接點(diǎn))。

2)面源污染。河?xùn)|水庫(kù)流域范圍內(nèi)，用地基本為教育科研設(shè)計(jì)用地、倉(cāng)儲(chǔ)用地等，流域內(nèi)無(wú)工業(yè)、企業(yè)等重污染源，其面源污染主要為道路、在建的工地、城中村、菜市場(chǎng)等場(chǎng)地的地表污染物隨降雨流入水體中。區(qū)域內(nèi)雨水管道養(yǎng)護(hù)頻率不足，管道內(nèi)的沉積物也會(huì)隨降雨流入水體中。

3)內(nèi)源污染。河?xùn)|水庫(kù)及河道底泥中總氮、總磷超過(guò)正常值。經(jīng)過(guò)調(diào)查，由于污水處理設(shè)施建設(shè)時(shí)序的問(wèn)題，曾有超過(guò)污水廠處理負(fù)荷的污水直排入河?xùn)|水庫(kù)中，形成污染的底泥。水庫(kù)自建成后尚未進(jìn)行底泥清淤，岸邊水生植物的殘?bào)w未清理、水華藻類、垃圾形成腐敗污染物，也造成了底泥的污染。

3 設(shè)計(jì)技術(shù)路線

結(jié)合河?xùn)|水庫(kù)污染源和周邊環(huán)境條件，在系統(tǒng)分析黑臭水體污染成因基礎(chǔ)上，確定水體整治措施，見(jiàn)圖1。

4 工程設(shè)計(jì)

4.1 控源截污工程

河?xùn)|水庫(kù)匯水范圍內(nèi)排水系統(tǒng)為雨、污分流制。根據(jù)點(diǎn)源污染調(diào)查結(jié)果，水庫(kù)匯水范圍內(nèi)主要有6處污水排放口，排污總量約650 m3/d。本次污水排放口多為企業(yè)或?qū)W校雨污外接管混接造成，不存在大面積的合流區(qū)域，主要解決方案為由區(qū)行政執(zhí)法部門責(zé)令相關(guān)單位進(jìn)行整改，從源頭杜絕污水排入雨水管道的現(xiàn)象。

由于相關(guān)單位整改需要一定時(shí)間，同時(shí)夢(mèng)溪路污水出路暫時(shí)無(wú)法打通，為了保證河?xùn)|水庫(kù)黑水治理效果，設(shè)計(jì)考慮在岱河路和夢(mèng)溪路排入水庫(kù)的雨水出口進(jìn)行末端污水截流，截流后的污水經(jīng)提升泵站(與初雨處理站合建)排入岱河路污水管道。本工程截流倍數(shù)取n0=2，污水截流井按此設(shè)計(jì)，截流的雨季污水量按Qj=(n0+1)×Qh計(jì)算。經(jīng)計(jì)算，污水近期截流量為2 000 m3/d。

4.2 初期雨水處置

1)進(jìn)、出水水質(zhì)。

結(jié)合匯水區(qū)面源污染調(diào)查結(jié)果，設(shè)計(jì)考慮設(shè)置初雨處理措施，消減入庫(kù)徑流污染保證水庫(kù)水質(zhì)。綜合考慮雨天溢流污染的水質(zhì)變化特征，基于現(xiàn)有的初期雨水水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和合肥市類似工程，最終確定本工程初期雨水設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)，見(jiàn)表2。

表2 初期雨水設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)表 mg/L

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)初期雨水處理尚未制定具體的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)。參考合肥市類似工程經(jīng)驗(yàn)，本工程設(shè)計(jì)出水水質(zhì)以TP為控制指標(biāo)。河?xùn)|水庫(kù)水質(zhì)目標(biāo)為Ⅳ類水體，參照GB 3838—2002地表水環(huán)境治理標(biāo)準(zhǔn)中Ⅳ類水體標(biāo)準(zhǔn)確定，TP處理后出水水質(zhì)不大于0.3 mg/L。

2)調(diào)蓄標(biāo)準(zhǔn)及容積計(jì)算。

考慮合肥市降雨特性、國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)及合肥市同類工程案例，確定本工程初期雨水截流標(biāo)準(zhǔn)為5 mm降雨量。

經(jīng)計(jì)算，初雨調(diào)蓄池容積取15 000 m3，見(jiàn)表3。綜合考慮投資、用地、運(yùn)行效益、環(huán)境效益等因素，初期雨水在調(diào)蓄塘內(nèi)的停留時(shí)間不超過(guò)3 d，即處理設(shè)施運(yùn)行時(shí)間為3 d，則處理設(shè)施的規(guī)模為5 000 t/d。

表3 初雨調(diào)蓄池容積計(jì)算表

3)初期雨水處理工藝選擇及工作流程。

本次工程以初期雨水作為處理對(duì)象，進(jìn)水TP平均濃度遠(yuǎn)低于常規(guī)生活污水，污泥量相應(yīng)并不會(huì)太大，加藥量及排泥量均不是主要問(wèn)題。為了節(jié)約用地及投資，減少運(yùn)行費(fèi)用，降低運(yùn)行維護(hù)難度，采用高密度沉淀池(DENSADEG工藝)作為初期雨水處理工藝。此外，為了進(jìn)一步提高出水水質(zhì)，本工程在混凝沉淀工藝后端增加過(guò)濾設(shè)施?？紤]到本工程對(duì)處理設(shè)施占地、運(yùn)行管理等要求較高，因此本工程推薦采用濾布濾池。綜上，本工程初期雨水采用“高密度沉淀池+濾布濾池”的初期雨水處理工藝。

旱天時(shí)，雨水管內(nèi)的混接污水經(jīng)截流管輸送至進(jìn)水閘門井，經(jīng)格柵攔截后，旱流污水通過(guò)提升泵排放至市政污水管道。

雨天時(shí)，初期雨水經(jīng)截流管道輸送至進(jìn)水閘門井，通過(guò)格柵去除雨水中垃圾和雜質(zhì)，經(jīng)進(jìn)水提升泵房提升后進(jìn)入調(diào)蓄塘，當(dāng)調(diào)蓄塘達(dá)到設(shè)計(jì)調(diào)蓄容積時(shí)，關(guān)閉閘門井停止進(jìn)水。通過(guò)中間提升泵將調(diào)蓄的初期雨水提升至處理設(shè)施，依次通過(guò)高密度沉淀池和濾布濾池進(jìn)行處理，初期雨水處理過(guò)程中產(chǎn)生少量的污泥和反沖洗廢水收集后由旱季截流泵排放至市政污水管道，見(jiàn)圖2。

4)初期雨水處理站設(shè)計(jì)。

調(diào)蓄處理站采用一體化形式，內(nèi)設(shè)提升泵房、處理裝置和變配電間，充分體現(xiàn)集約化用地原則。調(diào)蓄處理站采用半地下形式，建成后進(jìn)行一面外露、三面覆土綠化，充分融入公園，減少對(duì)周邊環(huán)境的影響。為了便于設(shè)備及人員進(jìn)出，調(diào)蓄處理站設(shè)置道路與公園園路連接。

調(diào)蓄處理站室內(nèi)上層地坪標(biāo)高設(shè)為27.0 m(水泵層)，頂板標(biāo)高設(shè)為34.2 m，室外道路地坪標(biāo)高設(shè)為30.0 m，綠化標(biāo)高由調(diào)蓄處理站自然坡向四周。

4.3 內(nèi)源治理工程

根據(jù)檢測(cè)報(bào)告，河?xùn)|水庫(kù)底泥中總氮總磷超過(guò)正常值，底泥中氮磷釋放后將加劇水體的污染，對(duì)水庫(kù)及河道進(jìn)行清淤疏浚能夠消除水體的內(nèi)源污染。根據(jù)檢測(cè)，水庫(kù)淤泥深度0.2 m～0.7 m，清淤面積12.65萬(wàn) m2，平均清淤深度0.54 m，清淤總量約為7.1萬(wàn) m3。

清淤方式采用“干塘清淤+傳統(tǒng)堆場(chǎng)干化“。為了在施工后保留水庫(kù)一半的水量，以便于維持水庫(kù)景觀和后續(xù)水生植物種植，將水庫(kù)劃分2個(gè)施工段分段修筑圍堰，圍堰內(nèi)積水排干、庫(kù)底露出后，用履帶挖掘機(jī)下到庫(kù)底挖掘，通過(guò)輸送帶把淤泥送上岸邊自卸車，自卸車把淤泥運(yùn)至淤泥堆場(chǎng)進(jìn)行堆置。

4.4 水質(zhì)凈化、生態(tài)修復(fù)工程

水生植物技術(shù)以生態(tài)原理為指導(dǎo)，將生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能應(yīng)用于水質(zhì)凈化；充分利用自然凈化與水生植物系統(tǒng)中各類水生生物間功能上相輔相成的協(xié)同作用來(lái)凈化水質(zhì)；利用生物間的相克作用來(lái)修飾水質(zhì)；利用食物鏈關(guān)系有效地回收和利用資源，取得水質(zhì)凈化和資源化、景觀效果等結(jié)合效益，見(jiàn)圖3。

水庫(kù)內(nèi)共布置9種沉水植物共7.2萬(wàn) m2，10種挺水植物共1.3萬(wàn) m2，2種底棲動(dòng)物共2 500 kg，5種魚類共3 200 kg。

5 治理效果及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

本工程于2016年中旬開工、2017年中旬竣工，經(jīng)過(guò)治理后河?xùn)|水庫(kù)水質(zhì)已消除黑臭，達(dá)到了預(yù)期的治理目標(biāo)。

為了保證黑臭現(xiàn)象不反彈，在雨污混接改造完成后需要加強(qiáng)區(qū)域管網(wǎng)日常管理和監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)務(wù)院《城鎮(zhèn)排水及污水處理?xiàng)l例》。對(duì)私自改造管網(wǎng)造成雨污混接的單位和個(gè)人予以處罰，限期整改。

末端截流和初雨處理系統(tǒng)不僅針對(duì)初期雨水，還對(duì)現(xiàn)狀市政管網(wǎng)的沉積物、建設(shè)開發(fā)時(shí)施工廢水、“大排檔”污水等有一定的處理作用。要讓這個(gè)系統(tǒng)發(fā)揮最大消減污染物的作用，需要在后期運(yùn)行管理時(shí)積累排水系統(tǒng)各節(jié)點(diǎn)降雨量、水質(zhì)、水量等數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化相關(guān)設(shè)施的運(yùn)行控制方式。

建議管理部門增加管養(yǎng)經(jīng)費(fèi)，讓排水管道養(yǎng)護(hù)成為常態(tài)化工作，采用有效措施將沉積在管道中的淤泥清出來(lái)，這是減少溢流污染最有效的措施之一。