污水庫水環(huán)境綜合治理技術(shù)初探

姜亞敏 劉猛 閆大鵬 侯曉明 蔡明

(黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，河南鄭州 450003)

1 工業(yè)污水庫的現(xiàn)狀

長期以來一些企業(yè)利用氣候適宜、地價(jià)低廉、地形便利等優(yōu)勢(shì)，選擇采用簡單而有效的方法——塘系統(tǒng)和土地處理系統(tǒng)處理、處置生產(chǎn)和生活污水。這一方法投資省，基本無需維護(hù)費(fèi)用，但占地面積較大，停留時(shí)間很長，長期運(yùn)行往往形成規(guī)模很大的污水庫。如新疆的許多石油化工企業(yè)依靠天然的地形優(yōu)勢(shì)，利用天然洼地、山谷、荒地和存在天然防滲層的區(qū)域建設(shè)污水庫［1］，再如天津漢沽污水庫1976年4月正式建成使用，占地面積298萬m2，蓄水量560萬m3，平均水深2 m，接納沽城區(qū)和天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)化學(xué)工業(yè)區(qū)的全部生活污水和工業(yè)廢水［2，3］。

污水庫長期運(yùn)行造成的典型不良后果包括:1)影響周邊生態(tài)環(huán)境;2)污染地下水;3)危害農(nóng)業(yè)和漁業(yè)生產(chǎn);4)污水庫潰壩對(duì)周邊環(huán)境的影響。長期以來這些問題已逐漸成為制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的瓶頸。因此，對(duì)這些污水庫的治理刻不容緩。

2 工業(yè)污水庫水環(huán)境治理工程實(shí)例

本文所介紹該工程為典型的北方內(nèi)陸干旱地區(qū)污水庫的綜合治理工程，所涉及污水庫規(guī)模較大，環(huán)境條件復(fù)雜，對(duì)處理后周邊的生態(tài)環(huán)境條件要求較高，對(duì)類似項(xiàng)目有一定參考價(jià)值。

2.1 背景

項(xiàng)目中的污水庫位于內(nèi)蒙古自治區(qū)某縣，屬溫帶內(nèi)陸干旱半干旱大陸性氣候區(qū)，常年降水少，蒸發(fā)量大，多年平均降水量為311.1 mm，多年平均蒸發(fā)量為2 120.1 mm(20 cm口徑蒸發(fā)皿)。自20世紀(jì)60年代，該縣開始在污水庫區(qū)域排水，解決生產(chǎn)和生活污水的排放問題，日積月累，目前該污水庫已形成較大的水體規(guī)模。該污水庫被劃分成10個(gè)污水池，使用情況見表1。

表1 污水庫現(xiàn)狀及使用情況

污水在該處的長期存儲(chǔ)污染了周邊地下水，影響周邊生態(tài)環(huán)境，造成居民紛紛外遷。目前該區(qū)域地塊計(jì)劃用于建設(shè)濕地公園。因此，首先要解決污水庫污水和污染底泥的處理和處置問題。

2.2 方案

2.2.1 市政污水處理方案

對(duì)市政污水池現(xiàn)狀存水及市政污水處理廠排水分別進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)狀存水中除個(gè)別污水池存在pH，NH3-N，TN和BOD5超標(biāo)外，普遍存在的超標(biāo)項(xiàng)目主要有TP，CODCr和TDS?？紤]到出水將主要用于濕地公園景觀用水，因此設(shè)計(jì)出水水質(zhì)指標(biāo)主要參照《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》，同時(shí)結(jié)合其他再生水利用標(biāo)準(zhǔn)，確定設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)指標(biāo)如表2所示。

表2 市政污水處理工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

本次處理工程的設(shè)計(jì)規(guī)模為3萬m3/d。現(xiàn)狀條件下，每天深度凈化污水處理廠向污水庫排放的1.5萬m3排水和1.5萬m3現(xiàn)狀存水，將213萬m3市政污水存水全部處理完，需要142 d。此后，每天可用于處理污水廠向污水庫排放的1萬m3～1.5萬m3排水以及循環(huán)凈化濕地公園存水1.5萬m3～2萬m3。對(duì)比多種工藝后，選擇采用強(qiáng)化復(fù)合人工濕地工藝，該法將可處理效果與景觀、環(huán)境效果有機(jī)結(jié)合。強(qiáng)化復(fù)合人工濕地污水處理系統(tǒng)由格柵井、提升泵、強(qiáng)化復(fù)合人工濕地等單元組成，工藝流程見圖1。其核心處理單位為由一級(jí)生態(tài)種植池、一級(jí)碎石床、二級(jí)生態(tài)種植池、二級(jí)沸石床、三級(jí)生態(tài)種植池、三級(jí)沸石床等組成的潛流人工濕地系統(tǒng)。

圖1 市政污水處理工藝流程

工程在靠近污水廠排水口的污水庫原址上選址，該處位于聯(lián)通進(jìn)水和出水的通道，就近處理就近利用，節(jié)省輸送距離，且無需另外征地，同時(shí)為濕地公園建設(shè)保留連續(xù)、大塊的空間，便于景觀設(shè)計(jì)中形成較大水面，提升景觀品位。

2.2.2 工業(yè)污水處理方案

對(duì)工業(yè)污水池水質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)普遍存在的超標(biāo)項(xiàng)目主要有TP，CODCr和TDS，特別是TDS較高，這與以往印染、氯堿工業(yè)廢水的排放和累積有關(guān)。同時(shí)，監(jiān)測(cè)表明近年來污水池中的TDS濃度呈上升趨勢(shì)。據(jù)此確定工業(yè)污水的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)如表3所示。同時(shí)，參照市政污水池的設(shè)計(jì)出水水質(zhì)作為基本的出水水質(zhì)要求。

表3 工業(yè)污水處理工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

針對(duì)主要污染指標(biāo)TDS，對(duì)比了反滲透法和蒸發(fā)法兩種處理方案，兩者均能實(shí)現(xiàn)處理目標(biāo)，但反滲透法投資大、成本高、出水水質(zhì)遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)水質(zhì)目標(biāo);而蒸發(fā)法則順勢(shì)而為，有效利用自然條件，投資小、處理成本低、與周邊景觀協(xié)調(diào)性好，且工程善后工作簡單。通過比選本工程選擇自然蒸發(fā)的方法處理現(xiàn)存工業(yè)污水。

工業(yè)污水蒸發(fā)池?cái)M選在一直存放工業(yè)污水，且污染較為嚴(yán)重的兩個(gè)池子。為避免蒸發(fā)期間污染地下水，考慮對(duì)蒸發(fā)池進(jìn)行全面防滲。對(duì)比防滲效果差別不大的土工膜防滲和膨潤土防水毯兩種方案，選擇采用土工膜防滲，因土工膜防滲投資相對(duì)較低，接縫采用焊接處理更容易保證防滲效果。在蒸發(fā)期內(nèi)，應(yīng)做好安全防護(hù)工作，在蒸發(fā)池周圍設(shè)立圍欄，樹立警示標(biāo)牌。

2.2.3 污泥處理、處置方案

在對(duì)底泥污染物的監(jiān)測(cè)中，發(fā)現(xiàn)底泥中有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)(黑色)等物質(zhì)存在明顯的累積現(xiàn)象，且因水文條件、沉積作用和使用情況的不同，每個(gè)池子所累積的有機(jī)質(zhì)深度不同，如不進(jìn)行清除，必將對(duì)濕地公園造成內(nèi)源污染。因此，根據(jù)對(duì)每個(gè)池子分析和對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所采集柱狀底泥樣品的觀察，分別確定各池的清淤深度為0.2 m，0.4 m 和0.6 m。

在河湖底泥中，不同深度的底泥因其成因和所處位置的不同而表現(xiàn)出不同性狀。通常，表層底泥主要由動(dòng)、植物殘?bào)w以及掉落其中的各類垃圾的發(fā)酵產(chǎn)物組成，其化學(xué)成分以腐殖質(zhì)為主，其物理性狀表現(xiàn)出含水率高(85%～99%)、惡臭等特點(diǎn)，其中較高的含水率以及水分的賦存方式使表層底泥很難通過自然干化的方式達(dá)到填埋要求。而下層底泥的組成則主要與所在地工程地質(zhì)條件有關(guān)，通常含水率稍低(70%～85%)、污染物濃度略低。

根據(jù)上述特點(diǎn)，在污水庫底泥清淤和處置中對(duì)不同來源、不同污染程度和不同物理化學(xué)性質(zhì)的底泥分別進(jìn)行干化處理。針對(duì)表層底泥難以自然干化的特點(diǎn)，結(jié)合對(duì)現(xiàn)場(chǎng)所采集的柱狀底泥樣品性狀的觀察，對(duì)表層0.2 m的底泥采用機(jī)械脫水的方法進(jìn)行干化。對(duì)0.2 m～0.6 m含水率較低的底泥，結(jié)合當(dāng)?shù)爻Ｄ旮珊瞪儆?、蒸發(fā)量遠(yuǎn)大于降雨量的氣候特點(diǎn)，采用自然干化的方法進(jìn)行脫水。干化后的底泥中，市政底泥用于景觀填筑微地形，工業(yè)底泥進(jìn)行衛(wèi)生填埋。

3 結(jié)語

污水庫的綜合治理中，污水、污泥處理方案的合理選擇和資金籌措、運(yùn)營管理模式等都將直接影響最終的治理效果，需要設(shè)計(jì)和管理部門認(rèn)真探索。

［1］楊躍輝.新疆石化企業(yè)廢水貯用現(xiàn)狀及存在的問題［J］.干旱環(huán)境監(jiān)測(cè)，2009，23(1):25-30.

［2］薛文源.天津市漢沽區(qū)污水庫改造工程［J］.中國給水排水，1993，9(5):25-28.

［3］付 震，廖先榮，王學(xué)歡.污水庫底泥處理方法探討［J］.海河水利，2009(5):77-78.