滇池流域城中村支流溝渠水環(huán)境整治案例

文_李臘梅 中國(guó)市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司

1 項(xiàng)目背景

老海河支流溝渠是入滇主河道海河的左岸支流，溝渠起點(diǎn)位于三家村，上游段為暗渠，至林家圍后變明渠，終點(diǎn)排入海河。2016年2月，海河（本溝渠匯入點(diǎn)至入湖口段）被列為云南省12條城市黑臭水體之一，經(jīng)過(guò)一系列控源截污和治理修復(fù)工程,2017年8月消除黑臭水體。

老海河支流溝渠現(xiàn)狀為片區(qū)雨、污水排放通道，規(guī)劃將被取消，其所在區(qū)域近年來(lái)開(kāi)發(fā)進(jìn)程加快，污水量陡增，片區(qū)污水廠超負(fù)荷運(yùn)行，出現(xiàn)污水外溢。溝渠現(xiàn)狀為土溝，兩側(cè)緊鄰民房，沿線生活污水、生產(chǎn)廢水及降雨徑流直接排放溝渠，由于污水長(zhǎng)期淤積，溝渠環(huán)境衛(wèi)生極差；溝渠末端被施工填埋，阻礙片區(qū)行洪。

本溝渠作為海河重點(diǎn)污染源，為保護(hù)海河治理成果，需采取快速有效的應(yīng)急工程措施，解決片區(qū)現(xiàn)狀及過(guò)渡期間的截污治污問(wèn)題。

2 項(xiàng)目總體方案

由于溝渠上游為暗渠，且部分渠段房屋占?jí)海敬握纹瘘c(diǎn)為明渠起點(diǎn)林家圍，終點(diǎn)為海河入河口。為滿足片區(qū)現(xiàn)狀排水和截污要求，結(jié)合現(xiàn)狀及規(guī)劃，因地制宜，制定合理有效的工程方案。圖1為老海河截污治污總體方案示意圖。

圖1 老海河截污治污總體方案示意圖

2.1 溝渠疏通恢復(fù)行洪

恢復(fù)填埋段溝渠斷面，并進(jìn)行護(hù)砌，減少水流沖刷，滿足雨季排洪需求。

2.2 截污導(dǎo)排

敷設(shè)截污管，截留沿線旱季污水和雨季部分合流水，并設(shè)置臨時(shí)提升泵站，將污水提升至調(diào)蓄池就地處理達(dá)標(biāo)補(bǔ)水或?qū)胖疗瑓^(qū)外污水廠處理，放置污水直排海河。

3 項(xiàng)目設(shè)計(jì)重點(diǎn)

3.1 溝渠疏通及護(hù)砌

老海河支流溝渠匯水面積約1.05km2，設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期5a，綜合徑流系數(shù)0.8，設(shè)計(jì)降雨量17.95m3/s；復(fù)核溝渠現(xiàn)狀管涵最大過(guò)流量為11.78m3/s，為保障片區(qū)行洪，填埋段恢復(fù)斷面設(shè)計(jì)流量按17.95m3/s設(shè)計(jì)。結(jié)合用地情況，恢復(fù)段溝渠采用梯形斷面，漿砌結(jié)構(gòu)。漿砌溝渠設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)溝渠底寬B=5m，設(shè)計(jì)水深H=1.5m，設(shè)計(jì)邊坡比1.5，溝渠縱坡0.8‰，設(shè)計(jì)流速1.65m/s。

3.2 溝渠截污導(dǎo)排

為方便溝渠沿線集中排口收集，截污管道沿溝渠順流左側(cè)布置，起點(diǎn)于溝渠內(nèi)設(shè)置截污壩，將上游污水引入截污管道，匯入提升泵井，污水經(jīng)提升后抽排至調(diào)蓄池，超量污水利用現(xiàn)狀臨時(shí)管提升至片區(qū)外污水處理廠處理達(dá)標(biāo)排放。

本項(xiàng)目為片區(qū)改造過(guò)度期間臨時(shí)應(yīng)急工程，截污管和提升泵規(guī)模結(jié)合現(xiàn)狀實(shí)際污水量和調(diào)蓄池有效容積設(shè)計(jì)?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)旱季污水量約2000m3/d，雨天收集合流水，按調(diào)蓄池6h進(jìn)滿，計(jì)算截污管和提升泵規(guī)模。截污管道雨天按合流管滿流設(shè)計(jì)，旱天以非滿流校核，管道最大設(shè)計(jì)流量773L/s，管徑d1000mm，管道坡度1‰，管道粗糙系數(shù)0.013，設(shè)計(jì)管道流速1.05m/s。提升泵最大提升流量2780m3/h，根據(jù)泵井液位自動(dòng)控制啟停及啟動(dòng)臺(tái)數(shù)。

3.3 臨時(shí)調(diào)蓄池及處理站

3.3.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

項(xiàng)目所在區(qū)域2016 年有效降雨1012mm，根據(jù)“三年行動(dòng)計(jì)劃”支流溝渠按照10mm降雨量控制溢流，調(diào)蓄池匯水面積201ha，徑流系數(shù)0.8，調(diào)蓄池容積需要1.68萬(wàn)m3。結(jié)合項(xiàng)目用地情況，調(diào)蓄池可用面積約6230m2，結(jié)合施工情況，調(diào)蓄池最大蓄水量1.67萬(wàn)m3，調(diào)蓄片區(qū)現(xiàn)狀污水和雨季合流水，經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)補(bǔ)充河道生態(tài)用水，降低雨季合流水溢流頻次，削減入河污染負(fù)荷。

處理站規(guī)模根據(jù)旱天實(shí)測(cè)平均污水量2000m3/d設(shè)計(jì)，同時(shí)考慮1.7時(shí)變化系數(shù)，則最高時(shí)處理量約為140m3/h，即3360m3/d。由于雨天進(jìn)水濃度較低，調(diào)整處理模式和出水水質(zhì)要求，增加處理規(guī)模至350m3/h，即8400m3/d。

3.3.2 設(shè)計(jì)水質(zhì)

項(xiàng)目處理站旱季設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)見(jiàn)表1所示。

表1 處理站旱季設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)表

3.3.3 處理工藝及流程

項(xiàng)目處理站為臨時(shí)應(yīng)急工程，污水處理工藝應(yīng)充分考慮進(jìn)水水質(zhì)、水量情況，從目標(biāo)可達(dá)性、運(yùn)行穩(wěn)定性、管理方便性和投資經(jīng)濟(jì)性等方面綜合考慮?？紤]項(xiàng)目臨時(shí)性，各處理單元應(yīng)盡量采用一體化成套設(shè)備，待片區(qū)改造可搬至其他項(xiàng)目繼續(xù)使用。本工程處理工藝采用抗沖擊能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)行管理簡(jiǎn)單的“速分生化處理技術(shù)”+“孢子轉(zhuǎn)移技術(shù)”核心處理工藝。

（1）速分生物處理技術(shù)

速分生物處理技術(shù)（BSSF）是將流體力學(xué)中的“流離”原理與微生物固定化的O/A生物膜技術(shù)相結(jié)合，利用特殊的“固-液-氣”三相運(yùn)動(dòng)，使污水中的懸浮固體顆粒聚集在速分生化球外部，在沿速分生化池水流方向形成完整生物鏈，反復(fù)進(jìn)行“好氧-厭氧-好氧”的耦合生物處理過(guò)程。將通用污水生物處理過(guò)程中單一生物環(huán)境創(chuàng)新為多變的生物環(huán)境，在提高污水處理效率的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了污泥原位減量。

BSSF技術(shù)具有抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、處理效果穩(wěn)定、污泥產(chǎn)量低及維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，適用于村、城鎮(zhèn)污水處理廠及微污染型溝渠、湖泊水體的綜合治理等?，F(xiàn)已成功應(yīng)用于2008年北京奧林匹克森林公園等重點(diǎn)項(xiàng)目，在北京、上海、河北、山東、海南等各地已有多個(gè)成功項(xiàng)目。

（2）孢子轉(zhuǎn)移技術(shù)

依靠細(xì)微納米級(jí)孢子與廢水中的疏水基懸浮物，形成水-氣-固三相混合物，這種三相混合物具有表觀密度小于水的特性，依靠物理特性上浮到水面，最終通過(guò)刮渣機(jī)自動(dòng)刮除，從而實(shí)現(xiàn)水體凈化的目的。核心優(yōu)勢(shì)在于可實(shí)現(xiàn)水體雙效處理，凈化水質(zhì)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)水體溶解氧大幅提高（出水DO接近飽和值），特別適用于微污染水體除磷及河湖或景觀水體復(fù)氧與除磷降藻等。

結(jié)合旱季、雨季進(jìn)水水質(zhì)差異和出水水質(zhì)不同要求，處理站處理工藝分旱季、雨季運(yùn)行模式，工藝流程見(jiàn)圖2和圖3。

圖2 旱季運(yùn)行模式工藝流程

圖3 旱季運(yùn)行模式工藝流程

3.3.4 處理單元

調(diào)蓄池可用占地面積約6230m2，據(jù)地勘資料顯示，地下水位為現(xiàn)狀地坪以下2.6m，為節(jié)省投資，調(diào)蓄池按3.5m挖深設(shè)計(jì)，有效水深為3m。池梗寬度為3～5m，池梗采用開(kāi)挖后的原粘土夯實(shí)回填，邊坡為1：1.5，池中設(shè)置采用0.4m厚砌磚隔離帶。調(diào)蓄池設(shè)置沉淀、折流、混凝、儲(chǔ)水區(qū)。

污水處理站處理單元包括速分生物處理裝置、孢子轉(zhuǎn)移一體機(jī)、斜板沉淀池、孢子轉(zhuǎn)移一體機(jī)、及配套污泥處理和鼓風(fēng)機(jī)房、配電間等。由于項(xiàng)目為應(yīng)急工程，工期較緊，考慮使用年限，處理設(shè)施均采用一體化設(shè)備。

3.3.5 投資概算及運(yùn)行成本

本項(xiàng)目工程內(nèi)容包括溝恢復(fù)、疏通、截污和調(diào)蓄處理工程，投資概算直接工程費(fèi)約4000萬(wàn)元。污水處理站運(yùn)行成本主要包括電費(fèi)、水費(fèi)、藥劑費(fèi)和人工費(fèi)等。經(jīng)測(cè)算，處理站單位運(yùn)行成本1.315元/m3。

4 運(yùn)行情況

項(xiàng)目于2019年底建成投入運(yùn)行， 2020年除停電停運(yùn)4d外，其余均正常運(yùn)行，出水達(dá)標(biāo)率100%。其中運(yùn)行旱季模式235d，運(yùn)行雨季模式126d，共計(jì)處理水量2047257m3，削減TP4.62t，氨氮48.75t,COD174.76t，實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)分析見(jiàn)表2。

表2 2020年進(jìn)出水質(zhì)、水量運(yùn)行分析表

5 工程效益分析

5.1 環(huán)境效益

根據(jù)2020年實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，本項(xiàng)目年處理水量達(dá)204.73萬(wàn)t，年削減入河污染負(fù)荷COD174.76t，TP4.62t，NH3-N47.75t，本項(xiàng)目對(duì)于片區(qū)污染物削減，改善水質(zhì)起到十分重要的作用。

5.2 經(jīng)濟(jì)效益

本項(xiàng)目是促進(jìn)排污權(quán)交易發(fā)展和減少生態(tài)補(bǔ)償費(fèi)的重要試點(diǎn)項(xiàng)目，項(xiàng)目的實(shí)施可改善片區(qū)生活、生態(tài)環(huán)境，對(duì)當(dāng)?shù)卣畮?lái)極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

根據(jù)《昆明市滇池流域河道生態(tài)補(bǔ)償辦法》（試行），考核斷面生態(tài)補(bǔ)償金計(jì)算方法及標(biāo)準(zhǔn)為單個(gè)指標(biāo)補(bǔ)償金=斷面水量×（斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)值－斷面水質(zhì)考核標(biāo)準(zhǔn)值）×水質(zhì)超標(biāo)系數(shù)×補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)。水質(zhì)超標(biāo)系數(shù)=斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)值÷斷面水質(zhì)考核標(biāo)準(zhǔn)值。

補(bǔ)償標(biāo)準(zhǔn)為化學(xué)需氧量2萬(wàn)元/t，氨氮15萬(wàn)元/t，總磷200萬(wàn)元/t，考核斷面補(bǔ)償金為3個(gè)指標(biāo)計(jì)算的補(bǔ)償金之和。

海河現(xiàn)狀水生態(tài)環(huán)境脆弱，入河污染負(fù)荷無(wú)法通過(guò)河道水體自凈，入河污染物將逐步累計(jì)，造成河道水質(zhì)污染超標(biāo)。若本工程不實(shí)施，將嚴(yán)重增加海河入湖污染負(fù)荷，根據(jù)上述計(jì)算方法，不考慮水質(zhì)超標(biāo)系數(shù)，初略計(jì)算可減少生態(tài)補(bǔ)償金為COD削減量×2+氨氮削減量×15+總磷×200=174.76×2+48.75×15+4.62×200=2004.77萬(wàn)元/a。

減少的生態(tài)補(bǔ)償金額相對(duì)項(xiàng)目建設(shè)投資和運(yùn)營(yíng)成本，本項(xiàng)目具有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。