農(nóng)村水網(wǎng)地區(qū)河浜生態(tài)攔截示范工程設計

李曉霞， 張文藝

(1.常州大學環(huán)境與安全工程學院，江蘇常州 213164；2.馬鞍山市黃河水處理工程有限公司，安徽馬鞍山 243000)

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農(nóng)村水網(wǎng)地區(qū)河浜生態(tài)攔截示范工程設計

李曉霞1，2， 張文藝1*

(1.常州大學環(huán)境與安全工程學院，江蘇常州 213164；2.馬鞍山市黃河水處理工程有限公司，安徽馬鞍山 243000)

水網(wǎng)地區(qū)農(nóng)村河浜生態(tài)攔截工程將河浜作為凈化載體，采用河浜原位增氧-動態(tài)生態(tài)組合工藝(ODBP)，既增進了河浜的消納凈化能力，減輕了水體的富營養(yǎng)化程度，又改善了村鎮(zhèn)水體的污染狀況。采用該技術處理江蘇常州武進區(qū)某農(nóng)村生活污水和農(nóng)業(yè)生態(tài)排水的示范工程表明，出水各項指標(氨氮、總氮、總磷、懸浮物、化學需氧量)均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB18918—2002)》一級A標準。這種生態(tài)法河浜治理模式不僅效果好、投資小、運行費用低，而且不占用土地，不需要專人進行管護，實現(xiàn)了村鎮(zhèn)生活污水和農(nóng)業(yè)面源污水的原位處理，具有一定的應用示范及推廣意義。

水網(wǎng)地區(qū)；生態(tài)攔截；原位；示范工程

水網(wǎng)地區(qū)農(nóng)村河浜由于常年接納農(nóng)業(yè)排水和村鎮(zhèn)生活污水，致使大量氮磷排入水體，造成河浜水質(zhì)惡臭、藻類瘋長及大量水生生物死亡[1-5]。河浜生態(tài)攔截技術將河浜作為凈化載體，利用河浜進行原位處理，既增進了河浜的消納凈化能力，減輕了水體的富營養(yǎng)化程度，又改善了村鎮(zhèn)水體的污染狀況[6-8]。河浜生態(tài)攔截技術是筆者于2008年提出的一種污染河道(河浜)水環(huán)境生態(tài)修復關鍵技術[6]，此示范工程正是基于此理念而進行設計、建造并運營的。

1 示范工程概況

該示范工程的河浜(農(nóng)村河浜)位于常州市武進區(qū)雪堰鎮(zhèn)，污水及農(nóng)業(yè)排水匯水流域有3個村及1個集市、1處公廁。河浜面積為14 880 m2(長度×平均寬度=1 240 m×12 m)，水位高程：7.2 m(豐水期)、3.2 m(枯水期)、4.2 m(平水期)，水體容積約25 536 m3(平水期)，總排水量840.3 m3/d，承接農(nóng)業(yè)排水匯水約66.67 hm2，服務人口約1 800人，是蘇南地區(qū)典型緩流納污河浜，常年河水發(fā)黑、發(fā)臭。

1.1 設計水量 污水量按用水量的80%計，人口數(shù)1 762人，污水量為366.5 m3/d[1 762人×200 L/(人·d)×80%×1.3]。農(nóng)業(yè)排水匯水約372.0 m3/d，進入河浜雨水量101.8 m3/d(按年平均降水量測算)，總排水量840.3 m3/d，設計處理水量838.0 m3/d。

1.2 設計水質(zhì) 設計水質(zhì)指標如表1所示。

表1 污水水質(zhì)設計指標

1.3 出水指標 按照環(huán)境保護部公告2008年第30號《關于太湖流域執(zhí)行國家污染物排放標準水污染物特別排放限值》要求，按污水排放標準(GB 18918—2002一級B)執(zhí)行，即化學需氧量(COD)≤60 mg/L,生化需氧量(BOD)≤20 mg/L,懸浮物(SS)≤20 mg/L,氨氮(NH3-N)≤8(15)mg/L,總磷(TP)≤1 mg/L,pH 6～9。

1.4 工藝流程 經(jīng)現(xiàn)場勘察、污染物成分分析和排放要求，依據(jù)河浜生態(tài)攔截技術原理，選用緩流納污河浜原位增氧-動態(tài)生態(tài)組合工藝進行處理，其流程如圖1所示。

圖1 污水處理工藝流程Fig.1 Technical process of sewage treatment

該示范工程主要構筑物包括生態(tài)護岸、水生植物凈化溝、原位增氧、人工水草載體生物膜系統(tǒng)、調(diào)節(jié)水閘等。該工程平面布置見圖2，沿岸生態(tài)攔截工程剖面見圖3。

圖2 工程平面布置Fig.2 Horizontal layout of the project

圖3 沿岸生態(tài)攔截工程剖面Fig.3 Profile of ecological interception project along the river

2 主要構筑物設計

2.1 水生植物凈化溝段Ⅰ段 此段總有效容積6 300 m3(長×平均寬度×有效水深=150.0 m×14.0 m×3.0 m)，水力停留時間7.6 d。工程設施包括：磚砌排洪溝、磚砌排水溝、兩岸水土修復、生態(tài)護坡等。坡岸主要種植茭白和蘆葦，河中種植水葫蘆，用于攔截水中雜質(zhì)，并沉淀、凈化部分污水。

2.2 原位增氧段(Ⅰ+Ⅱ段) 此段總有效容積840 m3(長×寬×有效水深=20.0 m×14.0 m×3.0 m)，水力停留時間24 h。工程設施包括：河段間鐵柵欄、地下式鋼砼澆底、石頭護岸(護坡)等。其主要功能是攔截水中雜質(zhì)，均勻水質(zhì)、水量，對污水進行生物吸附、過濾、降解和復氧。主要設備有QXB型潛水離心式曝氣機4臺(2用2備)，人工立體水草及其不銹鋼支架。

2.3 人工水草載體生物膜系統(tǒng)段 此段總有效容積2 100 m3(長×平均寬度×有效水深=50.0 m×14.0 m×3.0 m)，水力停留時間60 h。工程設施包括：磚砌排洪溝、磚砌排水溝、兩岸水土修復、生態(tài)護坡。種植茭白和蘆葦，河中布置人工浮島，其上種植美人蕉、燈心草等水生植物。設有河段間鐵柵欄、人工立體水草及其不銹鋼支架。其主要功能是利用人工水草載體生物膜系統(tǒng)及人工浮島中的植物凈化、吸收廢水中的COD、TN、TP及NH3-N。

2.4 水生植物凈化溝段Ⅱ段 此段總有效容積4 200 m3(長×平均寬度×有效水深=100.0 m×14.0 m×3.0 m)，水力停留時間120 h。工程設施包括：磚砌排洪溝、磚砌排水溝、兩岸水土修復、生態(tài)護坡。種植茭白和蘆葦，河中布置人工浮島，其上種植美人蕉、燈心草等水生植物。河段間設有鐵柵欄、人工浮島固定支架。主要功能是攔截水中雜質(zhì)，均勻水質(zhì)、水量，調(diào)節(jié)廢水pH，利用水生植物凈化吸附、水解作用去除或分解有機污染物，削減污染負荷。

2.5 生態(tài)護岸段 此段設計有效容積為9 240 m3，停留時間約11.1 d,設計長度220.0 m，平均寬度14.0 m，設計有效水深3.0 m。同樣設有磚砌排洪溝、磚砌排水溝、兩岸水土修復、生態(tài)護坡，種植茭白和蘆葦。其功能同樣是攔截水中雜質(zhì)，均勻水質(zhì)、水量，調(diào)節(jié)廢水pH，利用微生物作用去除或分解有機污染物，削減污染負荷。2.6 水位調(diào)節(jié)水壩 設計寬度22.0 m，壩頂寬度2.0 m，水閘寬度1.0 m，高度2.5 m，有效高度1.5 m。鋼混水壩和鋼制水閘，河段間鐵柵欄、壩頂不銹鋼柵欄、水閘鋼門及操作件。

3 工程效果

據(jù)相關部門檢測，該工程出水平均CODCr為42.2 mg/L，TN為4.3 mg/L，TP為0.2 mg/L，NH3-N為0.8 mg/L，達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)一級A標準[9]。

4 結論

河浜生態(tài)攔截技術將河道生態(tài)修復與農(nóng)村生活污水的處理工程結合起來，利用河浜原位增氧-動態(tài)生態(tài)組合工藝，以河浜作為凈化載體，不占用土地，具有效果好、投資省、費用低等特點，在南方水網(wǎng)地區(qū)有一定應用推廣價值。

[1] 劉霞，陳洪斌．村鎮(zhèn)及小區(qū)污水的生態(tài)處理技術[J]．中國給水排水，2003，19(12)：32-35．

[2] 郭一令，王森，高愷，等．耕作層下土地自然凈化技術處理村鎮(zhèn)生活污水[J]．中國給水排水，2009，25(10)：59-62．[3] STEER D，F(xiàn)RASER L，BODDY J．Efficiency of small constructed wetlands employed to treat domestic wastewater [J]．Ecolo-gical engineering，2002，18：429-440．

[4] GREEN F B,BERNSTORE L S．Advanced integrated wastewater pond system for nitrogen removal[J]．Wat Sci & Tech，1996，33(7)：207-217．

[5] 吳智洋，韓冰，朱悅．河流生態(tài)修復研究進展[J]．河北農(nóng)業(yè)科學，2010，14(6):69-71．

[6] 張文藝，劉明元，羅鑫，等．蘇南水網(wǎng)地區(qū)表面流人工濕地示范工程[J]．中國農(nóng)村水利水電，2012(2)：78-80．

[7] 董哲仁．河流形態(tài)多樣性與生物群落多樣性[J]．水利學報，2003(11)：1-7．

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[9] 蔣治國，堵燕鈺，王博超，等．氮磷流失生態(tài)攔截工程的績效評價試驗[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2009，26(6)：47-48,64．

[10] 沈同，王鏡巖．生物化學[M]．北京：高等教育出版社，2009：45-50．

The Demonstration Project of River Ecological Interception in Rural Water Network Region

LI Xiao-xia1,2，ZHANG Wen-yi1*

(1. School of Environmental & Safety Engineering, Changzhou University, Changzhou, Jiangsu 213164; 2. Ma’anshan Huanghe Water Resource Treatment Engineering Co. Ltd., Ma’anshan, Anhui 243000)

Rural river ecological interception project in water network region takes river as purification carrier, and uses river in situ aeration-dynamic ecological combination process (ODBP). It not only improves the self purification ability of the river and decreases eutrophication degree of water body, but also improves pollution condition of water body in the village. The engineering practice indicated that the concentrations of COD, TN, TP, NH3-N and SS all could meet Grade-one A discharge standard of theDischargeStandardsofPollutantsinUrbanSewageProcessingPlant(GB18918—2002). The model of ecological creek for wastewater treatment has not only good effect, small investment and low operation cost, but also the advantage of land saving, and it doesn’t need professional technician to manage, thereby achieving in-situ treatment of domestic sewage and agricultural non-point source wastewater from town, the project has certain application demonstration and popularization significance.

Water network region; Ecological interception; In-situ; Demonstration project

“十二五”國家水體污染控制與治理科技重大專項(2012zx07301-001)；常州市和武進區(qū)科技支撐項目(CE20155061，WS201521)。

李曉霞(1984- )，女，遼寧沈陽人，工程師，碩士，從事水污染控制與生態(tài)修復研究。*通訊作者，教授，博士，從事水污染控制與生態(tài)修復研究。

2016-07-13

S 27

A

0517-6611(2016)28-0241-02