截流-处理-清淤-补水充氧模式的城市环境污染河道治理

'　　截流/处理/清淤/补水充氧模式的城市环境污染河道治理截流/处理/清淤/补水充氧模式的城市环境污染河道治理沁河发源于太行山东麓，呈东西走向，河道全长35.9km，其中横穿邯郸市区段长度为12km，在市内汇入滏阳河。由于沁河上游河水经齐村大坝拦截后，经溢洪道向北排入输元河，故主城区段的沁河已不再承担防洪任务，只承担城区段雨水的排除任务，属于季节性河流。上世纪八十年代以来，随着工业化和城市化进程的加快，大量的工业废水和生活污水不经任何处理直接排入该河道，加上源头断流，使河道污染严重，水质下降、河床淤积、河水发黑发臭，成了一条污水河。为彻底根治因河道污染造成的环境问题，使沁河退污还清，实现人水和谐和生态改善的目标，邯郸市对沁河分段进行了河道护坡、两岸绿化、硬化、亮化及退污还清工程治理。工程主要包括5方面内容：西污水处理一期工程；污水截流工程；河道清淤工程；景观拦河坝工程；调水补水工程。工程总投资为28233万元人民币，由世行贷款、国债和地方自筹资金三部分组成。　　1退污还清前的沁河水质状况　　在治理前，河水发黑发臭，沁河市区段共有排水口70 个，其中17个为市政雨水管道排水口，其它为工业废水和沿岸居民生活污水排水口。日均污水排放量多达13万m3/d，其中工业废水量占7万m3/d，生活污水量为6万m3/d。其水样水质监测指标与《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）V类水质指标比较见表1：　　表1沁河还清前水质指标与地表水环境质量标准（Ⅴ类）比较（mg/L）　　PHCODcrBOD5NH3-NSSTPDOTN　　沁河还清前水质7.790.54817.22750.971.9612.3　　GB3838-2002Ⅴ类6~9≤40≤10≤2-≤0.4≥2≤2　　由表1可分析得出如下结论：（1）该河道水质溶解氧较低，水体缺氧，无鱼类生存迹象；（2）CODcr、BOD5值较高，水中还原性物质含量较高；（3）NH3－N值较高，气温较高时水体会产生异味；（4）沁河水体水质类别属劣V类。　　2西污水处理工程　　西污水处理工程的收水范围为京广铁路以西规划城区，以及京广铁路以东、东北部的部分区域，服务面积约50km2，服务人口约45万人，2020年规划收集污水量为20 万m3/d，分两期工程实施。在该工程建成前，该区域内的工业废水和生活污水均直排沁河。西污水处理一期工程是经国家发改委批准立项，河北省利用世行贷款建设的城市基础建设项目之一。采用改良型推流式氧化沟工艺，建设规模为处理能力10万m3/d，其中生活污水约占65％，工业废水约占35％。该工程建设本文由.L.收集整理内容包括两部分：一是在市区西北部建设占地270亩的工程核心部分西污水处理厂区；二是铺设长度为37km的一、二级收水管网。目前，西污水处理厂实际处理污水9.5万m3/d，其出水一部分自流排入厂区北边的输元河，一部分通过排放泵房和管道送至沁河上游。运行证明，出水水质始终优于《污水综合排放标准》（GB8978-1996）规定的二级排放标准，达到了设计要求。　　3污水截流工程　　排入沁河的污水，有的通过专用管道直排，有的通过市政雨水主干管道直排。由于种种原因，一些用户私接、乱排，将污水接入雨水管道的情况很多，彻底进行雨、污水分流改造困难较大，且也没有成功经验可借鉴。本着区别对待的原则，对沁河污水截流工程采取了雨、污水分流改造和污水截流相结合的方案。　　3.1雨污水分流改造　　（1）调查摸底　　 首先组织人员沿着排入沁河的各雨水管道，从下游到上游仔细调查。主要采取打开所有井盖和收水口篦，逐一查看有无用户污水支管接入。将查出的用户支管情况进行登记、分类，看是否具备雨、污水分流改造条件。　　（2）分流改造施工　　由于雨、污水分流改造施工都在老城区内，影响因素多。进行分流改造施工，需具备三个条件：①用户支管附近具备市政污水管道；②可以进行破路或顶管施工（有的主要路段不允许施工）；③分流改造施工管线长度一般不超过50米（分流管线过长，存在两个问题：一是造价高、不经济；二是施工周期长，影响市容，从城市管理上不允许）。对具备上述条件的用户污水，都按照建设程序进行了图纸设计、规划审批以及分流改造施工，施工完毕将原排入雨水管道的管口封堵。　　雨污水分流改造工程共涉及125户，修建污水管线2683m。　　3.2污水截流　　（1）铺设截流管线在人民路至陵西大街之间，由于直接向沁河排放污水的用户排水口较多，在沁河两岸新铺设了管径D400mm的污水管线3089m，将各用户污水截流收集后，通过截流管线排入市政污水管网。　　（2）修建截流井 　　对由于种种原因调查不清的雨污水混排用户或不具备雨、污水分流改造条件的用户，在雨水系统主管道入河口的上游适当位置修建截流井。截流井位置的选择要考虑两个因素：一是尽量靠近污水管道，减少截流管线的铺设长度；二是要考虑河水倒灌问题。通过截流井，可将旱季雨水管道内的污水以及初期雨水截流至市政污水管网。截流井在邯郸市属首次采用。考虑到初期雨水中污染负荷较多，主要是悬浮物，根据监测其浓度可高达900mg/L，为减少初期雨水对沁河的水体污染，借鉴外地经验，截流井的截流倍数取2。通过近2年的监测发现，将初期雨水截流至污水处理厂进行处理后，可有效消减悬浮物对河道水体污染70%以上。由于邯郸市的污水管道与雨水管道的埋深相差较大，故截流井均采用槽式。该工程共建截流井12座，铺设管线762m。　　沁河市区段河道纵坡较大，市政雨水管道均为非淹没式出口，不存在修建截流井后的河水倒灌问题。　　3.3工业废水的治理　　向沁河直排工业废水的用户主要是邯钢，按照邯郸市政府沁河退污还清责任目标的要求，邯钢在原有1座处理能力10万m3/d的污水处理厂基础上，又新建了1座7万m3/d 的污水处理厂，使该厂内的生产废水实现处理后循环利用，达到零排放。对于其它几个少量排污企业，由环保部门责令其先自行处理，达到排放标准后，再排入城市污水管网，进入西污水处理厂集中处理。进入西污水厂的达标工业废水约为3.5万m3/d。　　4河道清淤工程　　为消除沁河河底长期淤积的污泥不断释放分解的N、P等营养盐，为河道水体自净创造条件，同时恢复沁河的城市排水防汛功能，增加一定景观水面，需要对沁河彻底进行清淤。沁河上口宽25m，下口宽22m，平均淤积深度为1m。为调动全社会参与建设生态城市的积极性，清淤工程采用动员社会力量进行，调用中央、省、部属企业，市直各单位，市内三区，驻邯各部队近万人，各种机械设备160台（次），共清淤40天，清挖、外运淤泥近20万m3。　　5景观拦河坝工程　　沁河河道纵坡在2‰4‰之间，坡度较大。为使市区段的河道形成景观水面，增加观赏性，根据河道纵坡计算，市区段共修建了8座景观拦河坝，形成平均深度1m的水面。拦河坝采用溢流堰式，钢筋混凝土材质，既形成景观、又具有曝气充氧功能。为便于在防汛、清淤时泄水，在拦河坝一侧设有提升闸门，在河岸上还设有观赏亭和亲水平台。6调水补水工程 　　雨污水分流、污水截流工程实施完成，工业废水实现向沁河的零排放后，沁河沿岸各污水口被封死，由于源头断流，沁河却成了无源之河。河道景观用水需要通过调水补水来实现，调水补水有3种方案可选择：　　（1）从南水北调中线总干渠引水沁河上游的齐村大坝，已规划为南水北调中线总干渠的调蓄水库，容量560万m3。该方案可行，但远水解不了近渴，在南水北调工程未建成前，还需要寻找其它水源，实现沁河的水面景观。　　（2）从市区南部56km外的岳城水库引水从岳城水库引水可通过两个渠道，可以从已建成的引岳济邯供水管道上开口引水，也可以修复现有的高级渠（人工河道），从岳城水库向沁河上游引水。但考虑到邯郸市乃至河北省水资源的严重匮乏，加上长距离调水成本高，风险大，故该方案不可取。　　（3）调用西污水处理厂处理后的二级排放水由于二级排放水同样具有景观价值，引用西污水厂的二级排放水，既可实现污水资源化，缓解水资源紧张状况，提高城市污水利用率，又能实现沁河还清的目标，也符合当前国家的节水政策，且实施周期短，可尽快实现沁河退污还清目标。经过论证比较，选用该方案。　　引用二级排放水向沁河上游调水，工程内容包括两项：在西污水处理厂内建设加压泵站1座，设计供水能力10万m3/d；由西污水处理厂至沁河上游，共铺设管径D1200mm的预应力钢筋混凝土管道4.8km。 　　7沁河还清后的水质安全问题　　沁河还清后，河水不再发黑发臭。但是，通过调水补水工程向沁河注入的毕竟是西污水处理厂的二级排放水，由于上游无天然径流对其稀释，水中的污染物含量要比天然水体高许多倍，其水质指标低于《城市污水再生利用景观环境用水水质》（GB/T18921-2002），更低于《地表水环境质量标准》（GB3838-2002），将其做为沁河景观用水存在两个安全问题，一是水中氮、磷含量偏高，可能带来富营养化风险，再者就是水中的污染物和病原体会对人体健康造成危害。为此，建议在日常工作中，要做好宣传，在沁河两案设置警示牌，提醒市民不能用人体皮肤直接接触河水；要严格控制工业废水和污水处理厂出水指标达标，优化原工艺运行参数，提高出水水质。在今后的工作中，可采取如下措施，逐步改善河道水质：①增加二级排放水的调水量，增大流速，通过水流流动复氧，利用水体生态系统的自净作用，改善河道水质；②通过种植水生植物、放养鱼类等措施来净化水质；③利用南水北调工程实施后的齐村大坝调蓄库容，对河水污染物进行稀释；④对二级排放水进行深度处理，使其达到景观环境用水标准。　　8效益及经济分析　　① 社会效益。该工程的建成，有效地完善了邯郸市区东北部及西部地区的污水管网系统，杜绝了由于生活和工业废水直接排放而造成的沁河等地表水和地下水源的污染状况，也为河道下游农田灌溉提供良好的水质。沁河退污还清目标的实现，极大改善了城市人居环境，河道两岸成了市民观赏、休闲、娱乐、健身的好去处。其带来的间接效益是难以定量计算的。②环境效益。该工程的建成，大大降低了对城市水环境的污染，每年减少的污染物排放量为：BOD56205吨、SS8030吨、CODCR12045吨、TP73吨。③经济分析。该工程总投资为28233万元，其中：西污水厂区部分为13819万元；污水截流工程为1426万元；景观拦河坝工程为585万元；调水补水工程为1530万元；配套管网、中途提升泵站及东污水处理厂污泥配套工程为10873万元。污水处理成本为1.08元/m3。　　9结论　　通过实施上述系列工程，实现了沁河退污还清的目标。在严重缺水的北方城市，二级排放水也具有景观价值。但是，将二级排放水作为河道景观用水，应高度重视并认真解决其水质安全问题。'