某河道水環(huán)境整治工程水質(zhì)改善及提升方法研究

張芳芳

(盤錦海路土木工程有限公司，遼寧 盤錦 124000)

1 河道水環(huán)境現(xiàn)狀及成因

某河道河長5.21 km，流域面積4.64 km2，天然平均河床比降7.48‰。本次水環(huán)境整治總整治長度為1.965 km，從現(xiàn)場踏勘來看，水庫路上游段由于沿河居民區(qū)較少，河水無明顯黑臭問題，河道中游段水質(zhì)呈現(xiàn)發(fā)黑發(fā)臭，下游段水質(zhì)顏色加深，氣味愈加刺鼻。根據(jù)流域范圍經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展現(xiàn)狀分析，河道受污染較嚴(yán)重的原因如下：(1)污水直排入河。河道流域范圍內(nèi)為密工業(yè)區(qū)、生活區(qū)，河道未采取任何污水截流措施，大量的排污口直接排放進(jìn)入河道，對河道污染嚴(yán)重，對周邊環(huán)境及居民生活造成影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前兩岸還有各式排污口共有24個(gè)未截排。河道中上游河道沿岸有多處餐飲業(yè)，均臨河而建，其產(chǎn)生的污水、廢物均直接入河，對河道水體造成一定污染；(2)缺乏管養(yǎng)設(shè)施，沿河垃圾成堆，影響河道景觀及水體水質(zhì)。由于整個(gè)河道缺乏管養(yǎng)及相應(yīng)設(shè)施，沿河居民的生活垃圾、工業(yè)垃圾和廢棄菜葉等被隨意侵倒河岸邊，嚴(yán)重影響河道的生態(tài)景觀，同時(shí)各類垃圾被雨水沖入河中，造成河道淤塞，從而影響河道過流能力。

2 水質(zhì)改善思路及方案

2.1 水質(zhì)目標(biāo)

依托已建和新建污水收集處理系統(tǒng)，進(jìn)一步完善沿河污水收集輸送系統(tǒng)，提高污水收集處理率，實(shí)現(xiàn)旱季污水100%截排，雨季入河水污染負(fù)荷大幅減少，使河道水質(zhì)得到顯著改善。

2.2 水質(zhì)改善的思路

根據(jù)河道現(xiàn)狀水環(huán)境問題以及現(xiàn)狀污水系統(tǒng)存在的問題，水質(zhì)改善思路采用沿河截污方式，即沿兩岸布設(shè)截污管，截流所有漏排口，旱季污水100%截流，雨季截流5倍截流倍數(shù)的雨污混流水，截流污水最眾進(jìn)入污水處理廠。

2.3 水質(zhì)改善方案

在雨污分流近期難以實(shí)現(xiàn)，沿河仍有部分漏排口的情況下，為保證全流域干流實(shí)現(xiàn)100%污水截流，本工程提出新建沿河截流管的方案，作為近期已有系統(tǒng)的補(bǔ)漏拾遺和完善，解決沿河漏排污水以及轉(zhuǎn)輸境外污水的問題，保證河道水質(zhì)達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。遠(yuǎn)期該沿河截污管作為初小雨排水收集管道，進(jìn)一步保證河道水質(zhì)。

3 截流污水量計(jì)算分析

3.1 污水量計(jì)算

對于污水量的計(jì)算，通常以給水量預(yù)測為基礎(chǔ)，考慮一定的折減系數(shù)后得到總的污水量。城市需水量的預(yù)測是確定城市供水規(guī)模、工程投資及水資源分配的依據(jù)，城市需水量的確定受居民生活、氣候條件及工業(yè)生產(chǎn)等多方面的影響[1]。

本流域法定圖則已覆蓋，但處于管網(wǎng)末梢，污水收集不徹底，本次污水計(jì)算采用實(shí)測污水量法，用分類建筑面積法、人均綜合用水量指標(biāo)法進(jìn)行復(fù)核，最后確定污水量。

(1)實(shí)測漏排污水量

根據(jù)測量結(jié)果顯示，河道沿河排放口共計(jì)44個(gè)，管徑DN300以上的排放口共25個(gè)，管徑DN300以下的排放口共19個(gè)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料，河道漏排污水量為1.36萬m3/d。

(2)分類建筑面積法

①用水量指標(biāo)

本方法根據(jù)不同功能分類建筑面積和分類建筑用水指標(biāo)預(yù)測用水量。分類建筑用水指標(biāo)根據(jù)流域內(nèi)《城市規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)與準(zhǔn)則》確定，不同用地性質(zhì)污水排放系數(shù)為：生活性污水0.9；工業(yè)和倉儲用地污水0.85；道路廣場和公共綠地不計(jì)污水量；其它用地性質(zhì)污水0.7；地下水滲入量按平均日污水量的10%計(jì)算，結(jié)果見表1。

表1 分類建筑面積用水量指標(biāo)

②建筑面積

根據(jù)法定圖則：各地塊用地性質(zhì)統(tǒng)計(jì)出用地面積，流域內(nèi)總用地面積為163.73 hm2，其中居住用地15.554 hm2，占12.31%；商業(yè)服務(wù)業(yè)用地3.403 hm2，占2.69%，行政辦公用地21.025 hm2，占16.67%，澆灑綠地及道路廣場用地30.013 hm2，占23.76%；發(fā)展備用地55.768 hm2，占44.16%；市政公用設(shè)施用地0.129 hm2，占0.10%，交通設(shè)施用地0.403 hm2，占0.32%。

③計(jì)算結(jié)果

經(jīng)計(jì)算，采用分類建筑面積法計(jì)算本流域污水量為1.09萬m3/d。

(3)人均綜合指標(biāo)法

根據(jù)2016年第六次全國人口普查結(jié)果，流域內(nèi)常住人口密度5125人/km2，平均日綜合生活用水定額為0.4m3/(cap·d)～1.0m3/(cap·d)，本次取0.8m3/(cap·d)。污水排放量取平均用水量的90%。根據(jù)《給排水設(shè)計(jì)手冊》，居民生活污水量設(shè)計(jì)流量按下式計(jì)算：

(1)

式中：q1i為平均日居民生活污水量標(biāo)準(zhǔn)，L/(cap·d)，按平均日人均用水量定額的80%～90%確定；N1i為設(shè)計(jì)人口數(shù)，cap；Kz1為生活污水量總變化系數(shù)。

計(jì)算結(jié)果：采用人均綜合指標(biāo)法計(jì)算本流域污水量為1.02萬m3/d。

3.2 計(jì)算成果匯總

通過對河道沿河兩岸漏排污水口的現(xiàn)場勘察實(shí)測，及流域內(nèi)各區(qū)域的旱流污水量的計(jì)算分析，計(jì)算成果統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 河道流域旱流污水量計(jì)算成果統(tǒng)計(jì)表

對以上實(shí)測漏排水量與分類建筑面積法和人均綜合用水量指標(biāo)法計(jì)算的污水量對比，三者基本接近并取大值，故本次采用實(shí)測法計(jì)算污水量作為本次截流規(guī)模計(jì)算依據(jù)，即本流域內(nèi)污水量為1.36萬m3/d。綜合考慮可取5倍截流倍數(shù)。最終確定本工程旱季截流污水量為1.36萬m3/d，雨季截流量為8.16萬m3/d。

3.3 沿河截流管布置方案

(1)沿河截流管接入點(diǎn)方案對比

本工程污水考慮接入下游污水處理廠配套主干管和河道干流沿河初(小)雨截流箱涵這兩個(gè)污水系統(tǒng)，但污水處理廠配套主干管設(shè)計(jì)截流倍數(shù)為2倍，而本工程截流倍數(shù)為5[2]，接入此系統(tǒng)需考慮分流部分污水到河道干流沿河初(小)雨截流箱涵。

1)方案一：分流方案

近期：旱季時(shí)污水接到污水處理廠配套主干管，雨季時(shí)與旱季污水等量的雨污混流污水進(jìn)入河道干流污水系統(tǒng)，剩余混流污水接到河道干流沿河初(小)雨截流箱涵，水量由限流閥控制。遠(yuǎn)期：流域內(nèi)排水管網(wǎng)分流制完善后，將不會再有漏排污水進(jìn)入本工程設(shè)計(jì)的截流管內(nèi)，因此，可將旱季污水截流管封堵廢除，保持雨季污水截流管通水順暢，旱季時(shí)管道內(nèi)無污水，雨季時(shí)所收集為地面面源污染污水，通過雨季污水截流管截入河道干流初(小)雨截流箱涵，平面布置見圖1。

圖1 方案一平面布置圖

2)方案二：接到河道干流沿河初(小)雨截流箱涵

近期：旱季時(shí)的純污水進(jìn)入河道干流沿河初(小)雨截流箱涵，箱涵內(nèi)也為純污水，直接進(jìn)入污水處理廠，對污水廠沒有影響；雨季為混流污水，進(jìn)入污水處理廠會對污水處理產(chǎn)生影響。遠(yuǎn)期：流域內(nèi)排水管網(wǎng)分流制完善后，將不會再有漏排污水進(jìn)入本工程設(shè)計(jì)的截流管內(nèi)，因此，旱季時(shí)管道內(nèi)無污水，雨季時(shí)所收集為地面面源污染污水，接入河道干流沿河初(小)雨截流箱涵。

沿河截流管接入點(diǎn)方案對比見表3。

表3 沿河截流管接入點(diǎn)方案對比表

經(jīng)分析對比，方案一近期雖進(jìn)行了分流，旱季時(shí)純污水能全部進(jìn)入河道干流污水干管，但雨季時(shí)污水遭到稀釋，同樣都進(jìn)入污水處理廠，對污水處理廠產(chǎn)生沖擊，影響污水處理；而遠(yuǎn)期與方案二一樣都是接進(jìn)河道干流沿河初(小)雨截流箱涵，方案二污水直接接進(jìn)河道干流沿河初(小)雨截流箱涵，旱季時(shí)箱涵內(nèi)都是純污水，進(jìn)入污水處理廠，與方案一一樣，并未對污水處理廠產(chǎn)生影響；雨季為混流污水，與方案一一樣都會對污水處理廠產(chǎn)生沖擊；遠(yuǎn)期兩方案相同，考慮運(yùn)行維護(hù)管理方便，故本工程采用方案二。

(2)河道過城區(qū)段布置方案比選

對于河道過城區(qū)(1+472～1+004)段，通過現(xiàn)場踏勘，以及搜集的現(xiàn)狀資料，此段河道較為狹窄，且房屋直接建在擋墻上，截污管布置較為困難。本次綜合整治對1+409.20～1+004.63段左側(cè)擋墻加固，1+479.04～1+319.14段右側(cè)擋墻加固，1+319.14～1+004.63段進(jìn)行拆除重建。針對此種情況，初步擬定2個(gè)布置方案進(jìn)行比較。

方案一：沿河兩側(cè)布置截流管，1+409.20～1+004.63段左岸截污管布置于擋墻墻角，管徑DN600，外包C20砼；1+479.04～1+319.14段右岸截污管布置于擋墻墻角，外包C20砼，1+319.14～1+004.63段布置于新建擋墻后，收集兩岸排放口。對于擋墻加固段，口徑較大排放口(>DN300)，采用河內(nèi)截流方式截流，口徑較小排放口(≤00)采用掛壁管方式截流；對于擋墻拆除重建段，全部采用截流井截流。此方案優(yōu)點(diǎn)在于開挖量小，不會破壞現(xiàn)狀擋墻結(jié)構(gòu)，且雙側(cè)布管便于污水的收集，缺點(diǎn)是占用行洪斷面。

方案二：在河底新建一截污箱涵，埋設(shè)于河底，經(jīng)計(jì)算，箱涵需500 mm×600 mm大小，過流能力滿足400 L/s。箱涵埋設(shè)于河底，施工時(shí)工作面不夠，需雙側(cè)打鋼板樁，靠一側(cè)敷設(shè)。對于沿河排放口，較大排放口(>DN300)采用河內(nèi)截流井截流，通過截流支管接到截污箱涵；較小排放口采用掛壁管方式截流，穿河底接到截污箱涵。此方案優(yōu)點(diǎn)在于不占用行洪斷面，缺點(diǎn)是施工難度大，施工作業(yè)面小，開挖過程易對原本不甚牢固的擋墻造成破壞，存在安全隱患，與水工對兩側(cè)擋墻進(jìn)行加固處理方案相悖，且埋設(shè)于河底也不易于箱涵進(jìn)行檢修。兩種方案典型斷面設(shè)計(jì)圖見圖2。

方案一

方案二

經(jīng)分析對比，方案一雖占用部分行洪斷面，但不會破壞現(xiàn)狀擋墻結(jié)構(gòu)，且較便于施工，因此本工程采用方案一管道布置方案。

4 結(jié)論及建議

通過沿河道兩岸敷設(shè)截污管道，將河道沿線漏排污水排水口、雨污混流口進(jìn)行截排，分點(diǎn)分段接入市政污水管網(wǎng)，保證現(xiàn)階段旱流漏排污水的截污率達(dá)100%，并且根據(jù)河道改造特點(diǎn)，盡量截流初期雨水，進(jìn)一步改善河道水質(zhì)，提高污水收集處理率、污水資源化，減少污染排放總量。工程實(shí)施后，總截流流量112萬m3/d，則年截流量為40880萬m3，河道污水治理后工程效益顯著。