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海綿城市建設(shè)案例——石家莊市藁城區(qū)滹沱河污染綜合治理項目
[ 編輯:admin | 時間:2017-07-05 17:27:43
| 瀏覽:5259次 | 來源:中國市政建設(shè)網(wǎng) | 作者: ]
1.項目概況該項目為石家莊市藁城區(qū)滹沱河污染綜合治理項目。藁城區(qū)滹沱河地處石家莊市滹沱河下游，目前來水主要是藁城區(qū)水處理中心的水、雨水。境內(nèi)水：藁城區(qū)水處理中心尾水約為 80000m3/天；雨水：自然降水。現(xiàn)河道面積為約為137100m2，有效水深約1.23 米左右，現(xiàn)存水量約：168962m3，水坑面積約250128m2，有效水深約4.8 米左右，現(xiàn)存水量約1200614.4m3。2006 年之前，藁城境內(nèi)未設(shè)立城市污水廠，導致境內(nèi)的工業(yè)廢水廢水直排河道，并導致河床污染物的累積；2006 年之后，藁城區(qū)的污水廠建立，排放的尾水仍高于地表水Ⅴ類水體標準，持續(xù)加重了滹沱河藁城境內(nèi)水體及河道底泥的污染。如圖1。
漂浮物和藻類 裸露的河床及枯敗的草木 坑道內(nèi)底泥發(fā)黑 裸露的河床板結(jié)嚴重 圖1 藁城區(qū)滹沱河河道現(xiàn)狀 藁城區(qū)水處理中心水，根據(jù)市環(huán)保局提供水質(zhì)檢測信息，水體CODcr、NH3-N、鐵離子、氯離子等含量較高。河床底泥：根據(jù)市環(huán)保局提供泥質(zhì)檢測信息，重金屬鉛、鎳、鋅、硫化物重度超標，鎘、鉻、銅中度超標。2.治理要求與目標河流整治工作必須在區(qū)域污水處理廠排水全部達到一級A排放標準后進行，對未達到排水標準的區(qū)域，應(yīng)立即向當?shù)卣畧蟾�，關(guān)停影響污水處理廠排水超標因子的所有工業(yè)企業(yè)，確保污水處理廠排水穩(wěn)定達標。2.1 原位修復、泥水同治 采用原位修復、泥水同治技術(shù)，對底泥無害化治理。 （1）全面消除污染物 消除底泥中的有機污染物及氟化物、硫化物、氯化物等無機污染物，解決底泥中的重金屬污染（特別是重金屬鉛、鉻、鋅等），治理后底泥PH 保持在6～9 范圍內(nèi)。 （2）杜絕引入外來菌種和物種 對河水及底泥進行治理后，要及時恢復和建立生物床，但不得添加外來菌種，不得引入外來物種。 （3）不得采用原始低級的治理方式 如投加氧化鈣可在一定程度上使水質(zhì)變清，但會增加河床底泥量，礦化底泥，加重淤泥板結(jié)，無法恢復和建立生物床。 將黑臭的底泥抽入處理池，治理結(jié)束后抽回回原位，過程為連續(xù)處理。在處理過程中，黑臭底泥逐漸轉(zhuǎn)好，變?yōu)檎５耐辽�。如圖2。
黑臭底泥抽入處理池處理 黑臭底泥逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)檎５耐辽?/p> 圖2 處理過程及效果 2.2 河流水體治理目標（1）消除河道黑臭 治理結(jié)束后，消除河道黑臭現(xiàn)象，水體中溶解氧DO（mg/l）≥2，氧化還原電位ORP（mv）≥50，氨氮（mg/l）﹤8。 （2）河流水體達標 治理結(jié)束半年后，水體持續(xù)達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）中Ⅴ類水標準，部分指標達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）中Ⅳ類水標準。 （3）生態(tài)初步恢復 治理結(jié)束3 個月后，出現(xiàn)生物跡象（出現(xiàn)魚類、苔類等生物），形成初級生物床。治理結(jié)束6 個月后，上游水體進入治理斷面流出后，具有一定的凈化效果。生態(tài)恢復后，在控制總磷、氨氮的情況下，河道內(nèi)不能出現(xiàn)藍藻等水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象。 （4）提升水環(huán)境容量 施工結(jié)束后，需在各污水處理廠入河斷面的2公里內(nèi)，形成類氧化塘，提高水體納污能力，抗擊污水處理廠因系統(tǒng)故障引起的突發(fā)事件，保證水質(zhì)考核監(jiān)測斷面穩(wěn)定達標。
（1）重金屬達標 治理結(jié)束半年后，底泥中重金屬達到《土壤環(huán)境質(zhì)量標準（GB15618-1995）》中二級標準，標準中對六六六、滴滴涕有明確規(guī)定，一并執(zhí)行。 （2）有機污染物達標 依據(jù)國家已發(fā)布的土壤有關(guān)標準，治理結(jié)束半年后，底泥中揮發(fā)性有機物和半揮發(fā)性有機物參照執(zhí)行《展覽會用地土壤環(huán)境質(zhì)量評價標準（暫行）HJ350-2007）》中B級標準。 （3）治理后一年持續(xù)達標 治理工程維持一年持續(xù)保持水質(zhì)，定期對河道進行維護，以長效保持水質(zhì)。如圖4。
3.項目設(shè)計思路3.1 設(shè)計原則滹沱河藁城區(qū)河段的水體的治理應(yīng)“標本兼治以治本為主、短長期兼顧以長期為主”，最終以恢復水生態(tài)系統(tǒng)功能為目標。治理應(yīng)堅持“因地制宜、綜合措施、技術(shù)集成、統(tǒng)籌管理、長效運行”的基本原則。根據(jù)水體的污染程度、污染原因和污染階段的不同，有針對性的制定合理的治理措施。根據(jù)不同的水文水質(zhì)特征、不同的治理目標、不同階段，綜合采用不同的技術(shù)，并進行組合與集成，實現(xiàn)對黑臭水體的治理，并實現(xiàn)水質(zhì)的長效保持。 在進行水體治理的技術(shù)選擇時，要遵循“適用性、全面性、經(jīng)濟性、長效性和安全性”原則。 3.2 工藝選擇 選擇合理的水體修復工藝，對確保運行性能、保證出水水質(zhì)、降低投資費用以及運行成本起著至關(guān)重要的作用。因此應(yīng)針對具體的水體水質(zhì)，結(jié)合設(shè)計規(guī)模以及當?shù)氐膶嶋H條件和要求，選擇切實可行且經(jīng)濟合理的水體水質(zhì)修復工藝。 選擇工藝時，一般考慮以下幾個方面因素： （1）工藝能否達到水質(zhì)指標的要求。 （2）工藝是否可靠。 （3）工程投資是否節(jié)約。 （4）運行管理是否簡便。 （5）運營成本的高低。 河流生態(tài)環(huán)境修復是個復雜的系統(tǒng)工程，治理難度大，應(yīng)根據(jù)治理對象水體的實際情況，因地制宜，進行技術(shù)優(yōu)選與集成，選出最適宜的技術(shù)集成方案，實行水體的施治與長效保持。本方案在環(huán)境水體原位修復的總體思路上，輔以物理、化學方法，人工強化水體生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)和恢復的能力，具體體現(xiàn)在以下兩個方面。 一方面，根據(jù)流域的具體特點（長期有毒有害物質(zhì)的累積，底泥污染嚴重）采用自主研發(fā)并得到推廣應(yīng)用的底泥原位修復技術(shù)，釋放底泥中的營養(yǎng)物質(zhì)，固化重金屬，提升ORP，激活土族微生物，恢復水體的自凈能力，促進生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。 另一方面，在水體原位修復的基礎(chǔ)上，局部采用功能性濕地、曝氣裝置等，目的是在凈化水質(zhì)的同時提高水體本身對污染物的耐受能力，在相對較高污染物濃度的短期沖擊下也不至于發(fā)生水體急劇惡化，快速恢復水體自凈能力。 同時，對沿岸入河的污水處理廠處理達標后排放，降低入河污染物濃度。 3.3 技術(shù)思路 遵循自然規(guī)律，恢復河道生態(tài)體系。以河道原位修復為主導，還原河道水系。同時激活土著微生物，連通生態(tài)鏈的基點，恢復河道自有生態(tài)自凈能力，輔助動植物生態(tài)修復法，形成生態(tài)大循環(huán)系統(tǒng)，從而達到重新建立河道自由生態(tài)體系結(jié)構(gòu)的目的，治理污染水體和水質(zhì)的長效保持。 （1）河道、坑道的原位治理 通過在污染河道中投加新型系列高效物化凝聚劑的凝聚、吸附、電化學、螯合等形式對河道底泥中重金屬等有害物質(zhì)進行固化，將底泥中封閉的營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來并轉(zhuǎn)化為可被微生物利用的有效營養(yǎng)物質(zhì)，參與生態(tài)鏈的循環(huán)。同時提高底泥ORP，形成類氧化塘，增強自凈能力。 （2）外源污染治理 通過對藁城區(qū)境內(nèi)污水處理中心入河排污口區(qū)域，放置藥劑過濾壩，種植水生植物，形成類氧化塘濕地，對外來污水進行水質(zhì)凈化和提升，確保補水水質(zhì)標準，以保護恢復生態(tài)的河道水質(zhì)； 4.工藝設(shè)計和流程4.1 技術(shù)介紹（1）原位生態(tài)修復技術(shù)介紹 高新型高效物化凝聚技術(shù)是采用先進的水處理藥劑發(fā)明，采用了多成分、多介質(zhì)、多結(jié)構(gòu)、多機能的超細粉末技術(shù)，是水凈化方面具有劃時代意義的高效物化凝聚劑。如圖5。
（2）作用機理 固液分離加固化技術(shù)，通過材料間的凝聚、吸附、氧化、電化學、螯合、固化等作用和反應(yīng)，對底泥中存在的有機或無機物進行液相和固相的分離，再對固相進行固化處理，使其不返溶。從而達到泥土結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定、澄清和凈化水體的目的。反應(yīng)過程中產(chǎn)生以下效應(yīng)，如圖6。
圖6 反應(yīng)過程 工藝流程如圖7。
圖7 工藝流程圖 （3）高效物化凝聚劑治理河流湖泊的技術(shù)特點①高效物化凝聚劑是一種無機中性凝集固定分離劑，具有凝集及沉降速度特別快、污泥含水率低、作業(yè)時占地小的優(yōu)勢，因而適應(yīng)河流、湖泊治理的要求。使用高效物化凝聚劑比傳統(tǒng)凝聚劑省空間、省時間、高效能，可進行連續(xù)處理。從河流、湖泊抽上來的污水和污泥，加入高效物化凝聚劑進行處理，3min就可以對操作面內(nèi)的泥水完成凝聚反應(yīng)、固液分離。澄清水返回河流，沉淀的污泥比較容易脫水，方便運輸和綜合利用。用高效物化凝聚劑處理一段河流的時間，包括污水和污泥處理，比單純圍堰清淤的時間要快得多且輕便、簡潔和不影響環(huán)境。 ②水體修復不僅僅是水質(zhì)的達標，最終是要通過治理逐漸恢復河流、湖泊污泥的活性，使河流、湖泊恢復自凈能力，達到水體中微生物、動物及植物的生態(tài)平衡。因此，河流、湖泊水體修復的關(guān)鍵是怎樣移除過度積累的有機污染物和重金屬，怎樣恢復污泥的活性。其治理技術(shù)應(yīng)包括:去除污泥技術(shù)、水質(zhì)凈化技術(shù)和恢復污泥活性技術(shù)這三種技術(shù)�，F(xiàn)在，用高效物化凝聚劑清除河流、湖泊富余的泥水污染物為河道、湖泊的生態(tài)修復創(chuàng)造環(huán)境條件。 ③采用高效物化凝聚劑可以同時快速處理河流、湖泊的污水和污泥，既分離和清除了河流底部不穩(wěn)定污泥，又同步凈化了河流水體的水質(zhì)。這是一種非常先進的清淤和凈化水質(zhì)方法，短時間就可以使河流、湖泊水質(zhì)還清，消除黑臭。 ④利用高效物化凝聚劑凝集、沉淀以及分離后的污泥具有極高的穩(wěn)定性，不易碎裂，并且隨著時間的增加可進一步促進造�；�，不會發(fā)生分解、再析出、懸濁的特性，可以在泥水結(jié)合面形成一層隔離層。此隔離層能夠阻止殘余污泥起作用，更重要的是隔離層又像一個過濾層，可以隔離水中的污染物與污泥結(jié)合，避免其對污泥活性的影響；因為所形成的隔離層是自然性的透氣隔離層，不會阻隔水跟泥的接觸，使污泥的活性作用能夠發(fā)揮，一段時間后隨著污泥的活性就能復活，生態(tài)生物系統(tǒng)就可恢復。 ⑤可以實現(xiàn)原位治理，為后續(xù)重建河流、湖泊的水生生物鏈，恢復河流、湖泊自凈能力打下良好的基礎(chǔ)。 ⑥在河流、湖泊治理時分段建造操作斷面，定期采用高效物化凝聚劑的方法可以很快清除沉積池的污泥，有利于河流、湖泊生態(tài)環(huán)境的維護。 4.2 工藝路線 藁城區(qū)的滹沱河下游污染治理，首先進行10.4公里河道的底泥和水體進行原位修復；然后對張村橋處積水坑道進行強化治理；最后選取藁城區(qū)水處理中心入河排放口至下游2公里河段，作為藁城區(qū)水處理中心尾水的預處理段，以保障和減少對下游水質(zhì)的沖擊影響。通過以上三個實施措施來全面消除滹沱河藁城段下游的污染，恢復其生態(tài)環(huán)境，具體設(shè)計方案如下： （1）藁城區(qū)滹沱河下游河道治理工程 項目針對藁城區(qū)滹沱河河道治理工程，采用技術(shù)如下： ①通過高效物化凝聚技術(shù)，對水體進行治理，降解水體中的CODcr，破壞TN、TP、NH3-N之間的平衡狀態(tài)，抑制水體富營養(yǎng)化； ②通過高效物化凝聚技術(shù)，破壞鹽類與重金屬之間的結(jié)合，杜絕類似硫化鐵等還原物質(zhì)形成，保障水體的及底泥的氧化還原電位的提升； ③通過高效物化凝聚技術(shù)，降低水體中的SS及色度，澄清水體，使其清澈； ④在高效物化凝聚的治理前提下，后期對水體進行曝氣增強，加快水體的修復，促進土著微生物的生長； （2）張村橋斷面積水坑道治理工程 項目針對張村橋斷面積水坑治理工程采用技術(shù)，高效物化凝聚劑技術(shù)的核心是通過快速還原水體生態(tài)鏈的關(guān)鍵胚體——底泥，激活土族微生物，重構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)，從而達到恢復水體的自凈能力。具體通過以下措施實現(xiàn)對水體修復。 ①臭氧曝氣：坑道治理過程中，采用高級氧化技術(shù),打開酚類等有毒有害物的環(huán)鏈,消除對底泥的毒害作用。 ②設(shè)置類氧化塘功能區(qū)：對進入湖泊的上游河床，進行原位修復，并放置特質(zhì)藥餅，形成類氧化塘功能區(qū)。 ③原位修復：對河流底泥中重金屬等有害物質(zhì)進行固化，將底泥中封閉的營養(yǎng)物質(zhì)釋放出來并轉(zhuǎn)化為可被微生物利用的有效營養(yǎng)物質(zhì)，參與生態(tài)鏈的循環(huán)。同時提高底泥ORP，形成類氧化塘，增強自凈能力。對底泥的修復，實踐中可將原淤泥厚度消減一半，從而擴大了河床的容積。特別可有效避免清淤過程中二次污染的產(chǎn)生。 ④曝氣凈化功能區(qū)：對已修復的湖泊（坑道）水體，裝置景觀曝氣設(shè)備，加快水體的修復。 ⑤過濾區(qū)：利用特質(zhì)過濾材料，對出水做深度過濾，以保障出水水質(zhì)穩(wěn)定。 1）工藝流程圖，如圖4-11-8。
圖4-11-8 工藝流程圖 2）總體工藝路線說明①上游來水指的是河道水補入坑道水； ②上游來水不流經(jīng)5＃積水坑道，待治理后打開，流通； ③積水坑道出水區(qū)域設(shè)置強治理區(qū)域； ④閉環(huán)坑：主干河道不流經(jīng)治理坑道的，單獨治理； ⑤干涸坑：河床板結(jié)、無流水的，引河道水治理； ⑥水流坑：主干河道流經(jīng)需治理坑道的，將河床與坑道隔離治理，其河水可以流入坑道，但不讓其流出，可水利蓄水，待全部治理完成后，在貫通主河道。 3）積水坑道出水強化治理 采取功能性手段，將斷面檢查站4＃坑道及上游3�？拥絽^(qū)域做強制性的治理，以達到藁城境內(nèi)出水水質(zhì)達標排放的目的。 4）功能性區(qū)域劃分及說明 ①類氧化塘域。首先對水體強制行治理區(qū)域做原位治理，形成類氧化塘功能；在進入強治理區(qū)域處放置藥餅。 ②曝氣加藥區(qū)域。利用曝氣攪拌方式，對自動加入的藥劑，進行攪拌，以降解水體污染物。 ③好氧區(qū)域。在該區(qū)域進行強曝氣，對水體進行增氧，以此來降解部分水體污染物，同時可進行反硝化，去除氨氮。 ④沉淀＋過濾區(qū)域＋類氧化塘。在河內(nèi)設(shè)置深度過濾區(qū)，以去除可溶性的污染物，及保證出水水質(zhì)的穩(wěn)定排放。 5）功能性區(qū)域圖，如圖9。
項目針對藁城區(qū)水處理中心的尾水，采用物化手段對其處理，使其水質(zhì)指標得到一定的降解，進而達到提升滹沱河藁城斷面水生態(tài)環(huán)境的目的。 技術(shù)介紹：通過凝聚、吸附、電化學、螯合固化和分離作用，無論處理有機系廢水還是處理無機系廢水，都能使溶存在污水中的物質(zhì)（其中包括金屬類的污染物）和懸濁物很快凝集分離，使污水轉(zhuǎn)化為水質(zhì)優(yōu)良的清潔水。 預處理段參數(shù)：2000m×10m×1.2m=24000m3； 日處理水量：80000m3／天； 設(shè)計流量(Q)：3333.33m3/h； 水力停留時間(HRT)：7.2h； 采用工藝：類氧化塘濕地工藝； 4.3 項目整體工藝流程 工藝流程如圖10。
（1）治理段的泥量及水量的計算 全流域10.4km泥量為95.8萬m3，水量為136.9萬m3。 ①治理段1＃、2＃、3＃、4＃泥量占總量比例為：34.72%；治理河道泥量為：95.8萬m3×34.72%＝33.26萬m3。 ②治理段5＃泥量占總量比例為65.26%；治理斷面5＃泥量為：95.8萬m3×65.26%＝62.52萬m3。 ③治理段1＃、2＃、3＃、4＃水量占總量比例為12.32%；治理坑水量為：136.9萬m3×12.32%＝16.87萬m3。 ④治理段5＃水量占總量比例為87.66%；治理斷面5＃泥量為：136.9萬m3×87.66%＝119.95萬m3。 （2）各段治理藥劑量測算 預處理藥劑量：80000m3/天×365天×6.64ppm=193.8噸； ①1＃，2＃，3＃，4＃治理斷面藥劑量。治泥藥劑量：33.26萬m3×607.8ppm=202.2噸；治水藥劑量：16.87萬m3×280ppm=47.3噸；藥劑量為202.2+47.3=249.5噸； ②5＃治理斷面藥劑量。治泥藥劑量：62.52萬m3×607.8ppm=380.0噸；治水藥劑量：119.95萬m3×251ppm=301.07噸；藥劑量為：380+301.07＝681.07噸； （3）合計藥劑量 藥劑量為：193.8+249.5+681.07=1124.37噸； 5.治理后的維護方案5.1 維護技術(shù)措施（1）藥包更換 預處理類氧化塘和功能性濕地內(nèi)使用的藥包，根據(jù)藥效實際情況，一般在3個月左右，更換一次藥包，同時對濕地內(nèi)垃圾進行清理、打撈。 （2）功能性濕地維護 正常的情況下，每年一次對濕地內(nèi)濾池的填料進行一次清洗，濕地內(nèi)植物做好收割、越冬、養(yǎng)護等工作。 （3）沿岸排污口排查及控制 為保障河道下游水質(zhì)的穩(wěn)定，不定時的對沿岸排污口進行排查，及時發(fā)現(xiàn)，并采取有效措施。 （4）水生植物維護 1）水生植物的收割 根據(jù)水生植物的生長情況，及時收割、收集、處置或利用，去除多余的水生植物，避免其腐敗分解，敗壞水體，控制其可能對環(huán)境產(chǎn)生的不利影響。挺水、浮水植物收割應(yīng)根據(jù)生長情況和景觀要求，及時收割，夏季應(yīng)每隔半個月收割一次，防止因收割不及時阻塞航道，影響景觀。水生植物的收割方式為手工操作，不使用化學滅草劑，這將大大減少對水環(huán)境產(chǎn)生的不利的影響。 2）水生植物的越冬 冬季大多數(shù)高等水生植物生長極其緩慢，一些挺水、浮水與浮葉植物死亡，其殘體易引起二次污染；而單獨用一些冬季能夠生長的水生植物，難以取得理想效果。因此，考慮采用保持水位、保持水流的方法，使植物能安全越冬，為水生植物的生長及種群自我演替提供了保障。 3）水生植物的繁殖 水生植物的繁殖是保存和豐富植物種質(zhì)資源的重要手段。通過適宜的繁殖栽培方法，既穩(wěn)定了植物的生理生態(tài)特性，又提高了植物的繁殖系數(shù)，從而獲得健壯的水生植物種類。 4）水生植物的病蟲害防治 工程實施過程中發(fā)現(xiàn)病蟲害及時防治，對于長勢茂盛的植物以圈養(yǎng)種植、收割等方式，控制其蔓延，防微杜漸，避免水體走向淤積過度導致沼澤化，同時也可增加水體中污染物的輸出量。 5.2 水質(zhì)檢測 檢測指標：檢測主要的水質(zhì)指標為pH、溶解氧、CODcr、氨氮和總磷。 樣點分布：主要為藁城污水處理中心入河排污口、正北沙場斷面、西里村斷面、滹沱河大橋積水坑道、張村橋出境斷面等5個斷面。 采樣頻次：施工前全面監(jiān)測一次作為本底值，工程施工期間每天采樣一次，施工結(jié)束后每月2次。檢測效果對比如圖11。
此案例摘自《海綿城市建設(shè)實用技術(shù)手冊》，如需要了解更多海綿城市建設(shè)內(nèi)容及案例，可訂購此圖書。
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