李 林

（福州城建設(shè)計(jì)研究院有限公司，福州 350001）

目前，我國城市內(nèi)河污染嚴(yán)重，城市河段亂修亂建的現(xiàn)象相當(dāng)普遍，特別是南方許多大中型城市，垃圾、污水等污染物未經(jīng)處理直接排向內(nèi)河，堵塞河道，嚴(yán)重影響到城市景觀、內(nèi)澇防治和小氣候調(diào)節(jié)，制約了城市的品質(zhì)提升和安全發(fā)展。因此，研究如何凈化城市內(nèi)河水質(zhì)具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 各內(nèi)河水質(zhì)凈化方法的優(yōu)缺點(diǎn)分析

城市內(nèi)河水質(zhì)凈化的方法分物化法和生物生態(tài)法。常用的物化法有環(huán)境調(diào)水沖污、源頭截污、疏浚底泥和絮凝沉淀；常見的生物生態(tài)法有河道曝氣充氧、投加生物制劑、草坪和水生植物生態(tài)護(hù)岸、生態(tài)浮島和漂浮式人工濕地、生物修復(fù)底泥等。

環(huán)境調(diào)水沖污主要通過河閘和抽水泵房等水利設(shè)施實(shí)現(xiàn)清、污水的交換，因此，該工程需要提高水利樞紐的質(zhì)量，如加固水閘等，同時(shí)還要整治河道[1]。運(yùn)行費(fèi)用也較昂貴，如福州內(nèi)河調(diào)水沖污工程日運(yùn)行費(fèi)用為3萬～5萬元[2]。

源頭截污是從根本上解決河湖污染的關(guān)鍵，只有污染源從源頭上得到控制，才能真正使河湖水質(zhì)狀況得到改善。但截污治理需要理清城市污水管網(wǎng)，大量修補(bǔ)斷頭管，必要時(shí)還需增加一定數(shù)量的污水泵站來保證污水的輸送，因此，截污治理工程工作量大，難度大，投資成本高。

疏浚底泥是治理污染河流及湖泊污染源的重要措施，其改善內(nèi)河水質(zhì)的效果明顯，如我國滇池草海一期工程疏浚底泥400萬m3后，水體透明度由原來的不足0.37m提高到0.8m[3]。但清淤工程量大，且惡臭污泥處置不當(dāng)會造成二次污染，另外，過度清淤還會破壞內(nèi)河現(xiàn)有的生物鏈系統(tǒng)。

河道曝氣有鼓風(fēng)曝氣、純氧曝氣和機(jī)械曝氣，去除內(nèi)河水質(zhì)污染物的效果較好、無二次污染，如北京清河曝氣充氧后BOD去除率為74.7%～88.2%，SS去除率為76.7%～81.9%，NH3-N去除率為15.8%～45%[4]，但河道曝氣采用鼓風(fēng)或純氧曝氣時(shí)需建設(shè)鼓風(fēng)機(jī)房或液氧站，設(shè)備投資費(fèi)用高，設(shè)備運(yùn)行時(shí)電耗大，運(yùn)行成本也較高。

絮凝沉淀法在制水工藝中的應(yīng)用較多，技術(shù)成熟可靠。該方法可消除水體中的藻類和其他懸浮物質(zhì)，凈化原水，降低濁度，作用時(shí)間短、見效快，且運(yùn)行成本低。

生物制劑投加法應(yīng)用簡單、見效快，但持效期短，連續(xù)使用還會導(dǎo)致水中微生物處理水質(zhì)能力下降，且必須定期進(jìn)行微生物篩選培育、保存、復(fù)壯等一系列專業(yè)處理過程。

生態(tài)護(hù)岸不僅水質(zhì)凈化效果好，還能營造濕地景觀。如我國汾河太原城區(qū)段利用格賓網(wǎng)箱來修筑護(hù)岸[5]，江西德安的博陽河下游利用了自嵌式植生擋土墻[6]，均取得了很好的效果。由于生態(tài)護(hù)岸既要考慮河水與地下水之間的交換，又要考慮護(hù)岸耐河水的沖刷能力，因此，其投資成本高、建設(shè)周期長，且建成后需要專業(yè)性維護(hù)。生態(tài)浮島、生物修復(fù)底泥等其他生物生態(tài)法均存在同樣的問題。

2 絮凝沉淀法凈化內(nèi)河水質(zhì)的優(yōu)勢

各種內(nèi)河水質(zhì)凈化方法中，源頭截污是內(nèi)河整治必不可缺的，但其投資成本高、河道截污難以徹底，尤其是老城區(qū)污水管線錯綜復(fù)雜，更是增加了截污的難度；環(huán)境調(diào)水和曝氣充氧都存在運(yùn)行成本高的問題；疏浚底泥存在二次污染的風(fēng)險(xiǎn)；生物生態(tài)法雖然運(yùn)行成本低，可美化環(huán)境，但其投資高、見效慢，還需專業(yè)性的維護(hù)。絮凝沉淀法相對其它內(nèi)河水質(zhì)凈化方法的優(yōu)勢在于見效快、運(yùn)行成本一般，適宜于在短期內(nèi)需改善內(nèi)河水質(zhì)、提高河水透明度的地方。

3 絮凝劑投加和絮凝沉淀設(shè)備選用要點(diǎn)

3.1 絮凝劑的選用及投加

絮凝劑一般分無機(jī)絮凝劑和有機(jī)絮凝劑。無機(jī)絮凝劑常作為混凝劑使用，常見的有鋁鹽和鐵鹽兩大類，鐵鹽腐蝕性大，不易貯藏、保管，對濁度較低的原水混凝效果不好，而鋁鹽中聚合氯化鋁（PAC）能以各種聚合物種和Al(OH)3的形式直接存在于水中，可獲得比用同劑量的硫酸鋁處理更佳的效果，因此，PAC在凈水工程中常作為混凝劑使用。有機(jī)絮凝劑主要是高分子絮凝劑，它常作為助凝劑與混凝劑聯(lián)用，以應(yīng)對混凝劑處理低溫低濁度原水時(shí)效果不明顯的問題[7]。目前使用的比較多的助凝劑為聚丙烯酰胺（PAM）。由于城市內(nèi)河一般濁度不高，在內(nèi)河水質(zhì)凈化工程設(shè)計(jì)中，常將PAC和PAM聯(lián)用，其中PAC投加量為10～20mg/L，PAM投加量為0.1mg/L。PAM在投PAC之后投加，且兩者的時(shí)間間隔為1～5min[8]。

3.2 絮凝形式的選用

常用的絮凝設(shè)備有：隔板絮凝池、折板絮凝池、網(wǎng)格絮凝池及機(jī)械絮凝池，其中除機(jī)械絮凝池外，其余均屬水力絮凝池。各絮凝設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)比較見表1。

表1 各種絮凝設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)比較一覽表

在內(nèi)河水質(zhì)凈化工程中，一般要求投資省，管理維護(hù)簡單，另外，由于取水規(guī)模固定，因此，多采用隔板絮凝和網(wǎng)格絮凝的方式，而網(wǎng)格絮凝可與斜管/斜板沉淀合建，更具節(jié)約用地的優(yōu)勢。

3.3 沉淀形式的選用

常用的沉淀池型式有：平流式沉淀池、斜板沉淀池、機(jī)械攪拌澄清池和高密度澄清池等。各種沉淀設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)見表2。

按投資和運(yùn)行費(fèi)用省、管理維護(hù)簡單的原則，內(nèi)河水質(zhì)凈化工程中多采用平流沉淀池和斜管/板沉淀池。其中斜管/板沉淀池在用地緊張的項(xiàng)目中更具優(yōu)勢。

表2 各種沉淀設(shè)備優(yōu)缺點(diǎn)比較一覽表

4 應(yīng)用實(shí)例——福州安泰河水質(zhì)凈化工程

4.1 工程背景及工程內(nèi)容

福州市安泰河位于白馬河?xùn)|側(cè)，是一條東西走向貫穿福州市著名的舊城區(qū)三坊七巷的河道。受三坊七巷的影響，該項(xiàng)目需在3個月實(shí)現(xiàn)安泰河“水清”的任務(wù)。由于工期短，且要求見效快，安泰河水質(zhì)凈化工程采用了絮凝沉淀的處理工藝。

該工程選址于白馬河與安泰河交叉處的道路旁，用地面積約200多m2（總平面布置示意見圖1）。工程取水白馬河，設(shè)計(jì)取水規(guī)模1萬m3/d，出水要求濁度＜5NTU。由于工期緊、用地面積小，推薦采用網(wǎng)格混凝+斜管沉淀的處理工藝，設(shè)備采用一體式不銹鋼設(shè)備。

圖1 總平面布置示意圖

4.2 生產(chǎn)構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

該工程的生產(chǎn)構(gòu)筑物主要有取水泵井、絮凝沉淀池、加藥間等。

（1）取水泵房

構(gòu)筑物類型為地下式，平面尺寸5.2×5.2（m），高度6.8m。水泵設(shè)計(jì)為3臺（2用1庫存），技術(shù)參數(shù)為：流量Qmax= 220m3/h，揚(yáng)程H = 10m，功率P = 11kW。

（2）絮凝沉淀池

構(gòu)筑物尺寸及類型為：平面尺寸13.36 × 9.52（m），高度4.5m。地下式。絮凝沉淀設(shè)備為不銹鋼之成套設(shè)備。

絮凝沉淀池設(shè)計(jì)參數(shù)為：絮凝池平均分成25格絮凝豎井，每格尺寸800×800（mm），每格絮凝單元上升（下降）流速0.1m/s；總反應(yīng)時(shí)間16.67min；G=57.48/s；GT = 5.75×104； 其中1～8格為第一級，每格5層網(wǎng)格，每層81個50×50（mm）方孔，網(wǎng)孔流速0.316m/s；水頭損失0.2844m；G=92.96/s；停留時(shí)間t1=5.33min，GT= 2.7×104；9～16格為第二級，每格4層網(wǎng)格，每層49個80×80（mm）方孔，網(wǎng)孔流速0.204m/s；水頭損失0.0467m；G =37.67/s；停留時(shí)間t2=5.33min，GT=1.63×104；17～25格為第三級，不放網(wǎng)格，水頭損失0.027m；G=27/s；停留時(shí)間t3=6.0min，GT=0.97×104。

斜管沉淀池設(shè)計(jì)參數(shù)為：蜂窩斜管斜長1000mm，內(nèi)切圓直徑30mm；斜管沉淀區(qū)清水區(qū)上升流速：V=2.5mm/s。

（3）加藥間

構(gòu)筑物尺寸及類型為：平面尺寸5.2×3.8（m），高度4.0m。一層磚混結(jié)構(gòu)。

主要設(shè)備有：隔膜計(jì)量泵2臺（1用1備），Q=100L/h，N=0.25kW，Pnmax=0.3MPa，吸程3m；PAC溶藥裝置，有效容積1.0m3，N=0.37kW，配置濃度10%。螺桿泵2臺（1用1備），Q=100L/h，N=0.37kW，Pnmax=0.8MPa，吸程3m；PAM三槽式自動溶藥裝置，N總= 0.65kW。

PAC投加量按20ppm設(shè)計(jì)，藥耗為200kg/d；PAM按0.1ppm設(shè)計(jì)，藥耗為1kg/d。

4.3 工程效益

該工程建設(shè)投資約700萬元，運(yùn)行成本約0.17元/m3。

該工程建成投產(chǎn)后的出水濁度幾乎都在1NTU以下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了預(yù)期效果。處理尾水排入安泰河后，改善了安泰河的濁度，實(shí)現(xiàn)了“水清”的目的，同時(shí)安泰河水質(zhì)凈化工程通過對處理構(gòu)筑物進(jìn)行了加蓋密封和景觀設(shè)計(jì)，形成了休閑廣場和景觀帶，取得了良好的環(huán)境效益和社會效益（見圖2）。

圖2 安泰河水質(zhì)凈化工程加蓋后的景觀效果

5 結(jié)語

絮凝沉淀法凈化內(nèi)河水質(zhì)具有建設(shè)工期短、見效快、投資省、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)勢，但同時(shí)也存在絮凝污泥排放、出水Al3+殘留等二次污染問題。因此，建議內(nèi)河治理應(yīng)以源頭截污為根本，在條件允許的情況下，盡可能采用工程安全、無二次污染的生物生態(tài)技術(shù)進(jìn)行內(nèi)河水質(zhì)凈化。

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