陳進(jìn)輝
(廈門市市政工程設(shè)計(jì)院有限公司,福建 廈門 361004)
潮州市政府高度重視生態(tài)文明建設(shè),將楓江流域綜合整治提上議事日程,布置了流域內(nèi)相關(guān)水環(huán)境綜合整治行動(dòng)任務(wù)。潮州市楓溪區(qū)建設(shè)局響應(yīng)政策號(hào)召,牽頭楓江流域區(qū)域內(nèi)水環(huán)境綜合整治行動(dòng)。
本項(xiàng)目主要解決日益突出的水環(huán)境問題同落后的排水設(shè)施之間的矛盾,通過工程技術(shù)手段對(duì)現(xiàn)水體水質(zhì)進(jìn)行有效改善,以完善現(xiàn)排水系統(tǒng)及現(xiàn)狀水系整治為目標(biāo)。
本項(xiàng)目具體內(nèi)容:對(duì)域內(nèi)三利溪、萬畝溝、七樅松排溝(展宏路-振潮南路)進(jìn)行清淤;對(duì)域內(nèi)主要水系、支流進(jìn)行沿渠截污管布設(shè);對(duì)三利溪進(jìn)行水環(huán)境提升,沿岸護(hù)岸及景觀改造等;水系沿線村域截污納管,村莊下游市政道路的市政污水管道完善建設(shè)。
目前楓溪區(qū)內(nèi)排污系統(tǒng)并不完善,城區(qū)大部分為合流管道,農(nóng)村污水呈粗放式排放。區(qū)內(nèi)污水管網(wǎng)極不完善,缺乏有效管理,存在錯(cuò)接漏接、管道破損等情況?,F(xiàn)排水體制為雨污水混流散排,雨污水就近接邊溝排入水系,或經(jīng)合流排水管收集后,分別匯入?yún)^(qū)內(nèi)的主要排水干渠。
已建成的第一污水廠位于潮州市楓溪區(qū)老西溪與三利溪相交處,污水經(jīng)第一污水處理廠處理合格后排入老西溪?,F(xiàn)處理能力10萬噸/日,遠(yuǎn)期處理能力18萬噸/日。中心城區(qū)內(nèi)的排水體制大多為合流制,污水管網(wǎng)極不完善,污水設(shè)施建設(shè)滯后。規(guī)劃中的潮州市第二污水處理廠,位于溝尾溪與老西溪相交處下游,規(guī)劃規(guī)模17萬噸/日,近期建設(shè)規(guī)模為6萬噸/日。
楓溪區(qū)現(xiàn)排水渠有:三利溪、北關(guān)引韓、萬畝溝、溝尾溪干渠等。北關(guān)引韓總干渠,自北至西南貫穿整個(gè)楓溪區(qū),引韓灌溉渠水按Ⅲ類水控制。全區(qū)溝渠在每3~5年內(nèi)由區(qū)農(nóng)林水利局組織全面的清淤,確保排澇暢通。
目前楓溪區(qū)內(nèi)排污系統(tǒng)并不完善,農(nóng)村污水呈粗放式排放。根據(jù)調(diào)查,楓溪區(qū)內(nèi)農(nóng)村污水的來源主要有:(1)居民日常的生活生產(chǎn)污水;(2)中小學(xué)、當(dāng)?shù)卣畽C(jī)關(guān)、民俗旅游、旅店排放的污水;(3)鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)排放的各種污水(陶瓷企業(yè)居多)。
生活廢水及其污染物是楓溪區(qū)污染排放的主體;工業(yè)污水排放相對(duì)集中,陶瓷行業(yè)為主要污染行業(yè)。受工業(yè)污水和生活污水污染,區(qū)內(nèi)部分水系水質(zhì)已日益變差。中心城區(qū)部分水系水質(zhì)長(zhǎng)期處于Ⅴ類、劣Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn),區(qū)內(nèi)地表水水質(zhì)受到中度污染。根據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)進(jìn)行評(píng)價(jià),區(qū)內(nèi)地表水水質(zhì)受到中度污染。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況以及收集到的各種資料,目前楓溪區(qū)內(nèi)存在的問題主要有:(1)市政污水系統(tǒng)建設(shè)不夠到位;(2)村莊污水收集管網(wǎng)及處理設(shè)施不足;(3)污水排放缺乏管理對(duì)水系造成污染;(4)村莊內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生較差;(5)溝渠淤積污染等情況明顯;(6)景觀綠化不足等。
遵循系統(tǒng)治理的理念,統(tǒng)籌考慮本項(xiàng)目與本流域內(nèi)周邊項(xiàng)目區(qū)的關(guān)系,結(jié)合本項(xiàng)目的現(xiàn)狀情況、治理目標(biāo)要求等因素,綜合采取源頭減排、過程控制、末端治理的全過程技術(shù)措施,構(gòu)建完整的水安全、水環(huán)境、水資源、水生態(tài)體系系統(tǒng)方案。
各水系總體水質(zhì)不佳,河道底泥污染,多處淤積嚴(yán)重。(1)沿線垃圾、初期雨水等面源污染缺乏有效控制;(2)沿線企業(yè)及村莊等雨污水未完全分流;(3)河道未進(jìn)行清淤疏浚。
黑臭水體整治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,需在系統(tǒng)分析城市黑臭水體水質(zhì)水量特征及污染物來源的基礎(chǔ)上,結(jié)合環(huán)境條件與控制目標(biāo),篩選技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、效果明顯的技術(shù)方法,初步確定黑臭水體整治的技術(shù)路線,預(yù)估所需的工程措施、工程量和實(shí)施周期,預(yù)測(cè)水體整治效果,形成黑臭水體整治方案(見圖1)。
圖1 城市黑臭水體整治方案編制流程
污水工程主要包括:
(1)沿河截污納管工程;
(2)市政污水管道工程;
(3)村域范圍內(nèi)截污納管,匯至村莊主要村道下布置的村莊污水干管統(tǒng)一收集至市政污水管道。
清淤主要是對(duì)潮州市楓溪區(qū)范圍安山溝、楓一大排溝、三利溪、萬畝溝、北關(guān)引韓五支渠、七縱松溝、貓鼠涵進(jìn)行清淤疏浚。
在三利溪及村莊中較大池塘中進(jìn)行生態(tài)修復(fù)工程,通過多種生態(tài)恢復(fù)及水凈化技術(shù),使治理區(qū)域內(nèi)水環(huán)境得到較大改善。本設(shè)計(jì)為三利溪、萬畝溝兩條河道和37個(gè)村莊池塘的生態(tài)修復(fù)工程,設(shè)計(jì)治理目標(biāo)為地表水V類標(biāo)準(zhǔn)。生態(tài)修復(fù)工程應(yīng)在控源截污工程、清淤工程和護(hù)岸工程基本完成后實(shí)施。
4.3.1 現(xiàn)狀分析
三利溪位于潮州市楓溪區(qū)內(nèi),主要水源為韓江引水?,F(xiàn)狀河道生態(tài)較差,水體自凈能力弱。渠底淤積嚴(yán)重,河道水質(zhì)渾濁,無水生植物存在。排口污染主要為石材工業(yè)廢水及生活污水直排,河道護(hù)岸均為混凝土或石砌護(hù)岸。根據(jù)2017年9月及2019年1月份共四次水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果:化學(xué)需氧量25~37 mg/L、溶解氧0.3~5.9 mg/L、氨氮5.7~9.5 mg/L,總磷0.33~0.89 mg/L,平均流量1.93 m3/s,水體水質(zhì)處于輕度黑臭狀態(tài)。
萬畝溝河道窄,寬度4 m,河道水源為灌渠來水,水量大,水體較渾濁。根據(jù)2019 年1月份三次水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果:化學(xué)需氧量12~48 mg/L、溶解氧3.1~6.9 mg/L、氨氮0.5~2.4 mg/L,總磷0.11~0.20 mg/L,平均流量0.82 m3/s。萬畝溝整體水質(zhì)較好,但局部區(qū)域水質(zhì)未達(dá)到地表V類水標(biāo)準(zhǔn)。
5個(gè)村莊內(nèi)池塘共37個(gè),大部分為村莊生活污水及雨水匯集池,村民生活污水及垃圾直接傾倒在池內(nèi),水體發(fā)綠發(fā)臭,富營養(yǎng)化嚴(yán)重。根據(jù)2018年11月水質(zhì)抽樣檢測(cè)結(jié)果,氨氮2.1~20.8 mg/L,總磷0.1~2.6 mg/L,化學(xué)需氧量48~86 mg/L,部分池塘呈重度黑臭,部分池塘為風(fēng)水池,水質(zhì)尚可。
4.3.2 水環(huán)境容量分析
4.3.2.1 三利溪水環(huán)境容量分析
(1)模型選擇
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘,三利溪(生態(tài)修復(fù)段)總長(zhǎng)約6.17 km,河面寬度8~35 m。考慮污染物進(jìn)入三利溪水域后,在一定范圍內(nèi)經(jīng)過平流輸移、縱向離散和橫向混合后達(dá)到充分混合,三利溪水環(huán)境容量計(jì)算采用一維水質(zhì)模型,計(jì)算公式如下:
式中:
Wi:第i 個(gè)排污口允許排放量,t/a;
Ci:河段第i 個(gè)節(jié)點(diǎn)處的水質(zhì)本底濃度,mg/L;
C:沿程濃度,mg/L;
Qi:河道i 節(jié)點(diǎn)后流量,m3/s;
Qj:第j 節(jié)點(diǎn)處廢水入河量,m3/s;
u:第i 個(gè)河段的設(shè)計(jì)流速,m/s;
x:計(jì)算點(diǎn)到第i 節(jié)點(diǎn)的距離,m;
K:污染物沿河道降解系數(shù)。
(2)計(jì)算參數(shù)確定
控制指標(biāo):本次三利溪水環(huán)境容量計(jì)算選擇COD、NH3-N作為主要控制指標(biāo)。
降解系數(shù):結(jié)合國內(nèi)河流已有研究成果資料,類比分析確定研究河段污染物降解系數(shù)。
本次水環(huán)境容量計(jì)算的降解系數(shù)為:KCOD=0.1、KNH3-N=0.1。
背景值:COD 背景值為32.3 mg/L、NH3-N背景值為2.0 mg/L。
水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn):選擇國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值作為本次水環(huán)境容量計(jì)算的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。COD質(zhì)量濃度為40 mg/L、NH3-N 質(zhì)量濃度為2.0 mg/L。
水文條件:多年平均徑流流量取1.93 m3/s,平均斷面寬度取25 m。
4.3.2.2 萬畝溝水環(huán)境容量分析
(1)模型選擇
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘,萬畝溝全長(zhǎng)約1.9 5 k m,河面寬度3.5~4.5 m??紤]污染物進(jìn)入南支流水域后,在一定范圍內(nèi)經(jīng)過平流輸移、縱向離散和橫向混合后達(dá)到充分混合,本次萬畝溝水環(huán)境容量計(jì)算采用一維水質(zhì)模型[1]。
(2)計(jì)算參數(shù)確定
控制指標(biāo):本次萬畝溝水環(huán)境容量計(jì)算選擇COD、NH3-N作為主要控制指標(biāo)。
降解系數(shù):結(jié)合國內(nèi)河流已有研究成果資料,類比分析確定研究河段污染物降解系數(shù)。
本次水環(huán)境容量計(jì)算的降解系數(shù)為:KCOD=0.1、KNH3-N=0.1。
背景值:COD背景值為24.1 mg/L、NH3-N背景值為2.0 mg/L。
水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn):選擇國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值作為本次水環(huán)境容量計(jì)算的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。COD質(zhì)量濃度為40 mg/L、NH3-N 質(zhì)量濃度為2.0 mg/L。
水文條件:多年平均徑流流量取0.82 m3/s,平均斷面寬度取4 m。
4.3.2.3 村莊池塘水環(huán)境容量分析
(1)模型選擇
本次池塘水環(huán)境容量計(jì)算采用零維水質(zhì)模型,零維模型入湖污染物允許排放量的計(jì)算公式為:
式中,W:湖泊中有機(jī)物的最高允許排放量,即水環(huán)境容量,g/d;
△T:湖泊維持其設(shè)計(jì)安全水量的天數(shù),也可理解為湖泊的枯水時(shí)段,它取決于湖泊水位年內(nèi)變化,d;
Cs:湖泊的水環(huán)境控制目標(biāo)濃度,mg/L;
C0:湖泊背景濃度值或起始時(shí)期實(shí)測(cè)污染物濃度值,mg/L;
q:在安全庫容期間,從水庫排泄出的水流量,根據(jù)水量平衡原理,計(jì)算時(shí)可考慮為入湖水量減去蒸發(fā)量,m3/s;
K:湖泊水體中有機(jī)污染物的自然降解系數(shù),1/d;
V:湖泊設(shè)計(jì)水量,計(jì)算時(shí)為安全計(jì)為歷年最枯蓄水量,m3
(2)計(jì)算參數(shù)確定
控制指標(biāo):本次村莊池塘水環(huán)境容量計(jì)算選擇NH3-N作為主要控制指標(biāo)。
降解系數(shù):結(jié)合國內(nèi)河流已有研究成果資料,類比分析確定研究河段污染物降解系數(shù)。
本次水環(huán)境容量計(jì)算的降解系數(shù)為:KCOD=0.1、KNH3-N=0.1。
背景值:NH3-N背景值為7.23 mg/L。
水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn):選擇國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的V類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值作為本次水環(huán)境容量計(jì)算的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。COD質(zhì)量濃度為40 mg/L、NH3-N質(zhì)量濃度為2.0 mg/L。
4.3.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容
生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)措施包括河道曝氣復(fù)氧、池塘曝氣復(fù)氧、人工水草(生態(tài)基)、沉水挺水植物濕地凈化等內(nèi)容,構(gòu)建起沉水、挺水、浮水及水生動(dòng)物的立體生態(tài)系統(tǒng),在凈化水體水質(zhì)的同時(shí)呈現(xiàn)更好的景觀效果[2]。
流域水環(huán)境綜合整治主要解決的是日益突出的水環(huán)境問題同現(xiàn)狀落后的排水設(shè)施的矛盾,通過工程技術(shù)手段對(duì)現(xiàn)狀水體水質(zhì)進(jìn)行有效改善,主要以完善現(xiàn)狀排水系統(tǒng)及現(xiàn)狀水系整治為對(duì)策。項(xiàng)目設(shè)計(jì)及后續(xù)實(shí)施過程必須遵循一定的工作原則和必要的工作步驟,更好地保證水環(huán)境,從空間和時(shí)序上促進(jìn)城市各項(xiàng)建設(shè)協(xié)同進(jìn)行。