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        福永河離岸海水對(duì)河道水質(zhì)改善效果分析

        2018-04-24 05:43:17劉長(zhǎng)海
        關(guān)鍵詞:水質(zhì)污染

        劉長(zhǎng)海

        (深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司,廣東 深圳 518000)

        1 概述

        福永河位于深圳市寶安區(qū)福永街道,屬于珠江口水系直接入海河涌。區(qū)域內(nèi)截污干管已基本形成,但支管網(wǎng)尚未完善,河道仍為主要納污通道。福永河為雨源性河流,受城市開(kāi)發(fā)影響,河道已沒(méi)有生態(tài)基流,河道水環(huán)境容量小。片區(qū)雨污混流現(xiàn)象嚴(yán)重,面源污染未得到有效控制,加之珠江口潮水回溯,河道內(nèi)污染物難以擴(kuò)散,造成水體污染水質(zhì)黑臭。

        根據(jù)河道水質(zhì)監(jiān)測(cè)成果,福永河水質(zhì)屬于劣Ⅴ類(lèi)地表水,其中COD、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮、總磷指標(biāo)均遠(yuǎn)超過(guò)GB3838- 2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》V類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)。具體見(jiàn)表1。

        表1 2016年福永河水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 單位:mg/L

        2 河道水質(zhì)改善思路

        根據(jù)區(qū)域特點(diǎn)結(jié)合相關(guān)成熟的河道治理經(jīng)驗(yàn),河道黑臭水體整治主要的工程措施有如下幾方面:

        污染控制——河道入河污水口及雨水口截流,解決河道內(nèi)漏排、偷排污水及面源污染問(wèn)題。由于區(qū)域的雨污分流工作暫未全區(qū)域覆蓋,雨污混流現(xiàn)狀任然存在,同時(shí)雨污分流實(shí)施后的區(qū)域,雨污混流現(xiàn)象反復(fù)率較大。

        補(bǔ)水提速——通過(guò)河道補(bǔ)水增加河道水動(dòng)力,加速污染物的稀釋和擴(kuò)散。城市河道基流量小,非降雨期間河道基本干涸,漏排污染物難以擴(kuò)散,通過(guò)增加補(bǔ)水恢復(fù)河道功能,改善河道水質(zhì)。

        生態(tài)修復(fù)——培養(yǎng)生態(tài)修復(fù)菌群,植物群,改善、提升河道水質(zhì)。

        增容調(diào)度——利用潮動(dòng)力加快河道水體交換速度,改善河道水質(zhì)。

        3 河道截污方案措施

        受城市污水管網(wǎng)建設(shè)時(shí)間及空間限制,現(xiàn)狀污水管網(wǎng)基本沿現(xiàn)狀及規(guī)劃市政道路布置,河道兩岸污水截污盲區(qū)大,為徹底控制河道污染問(wèn)題,沿河道兩岸新建污水截排系統(tǒng),減少入河污染量。

        為此提出在已建的截污管網(wǎng)基礎(chǔ)上,維持現(xiàn)有n0=2的截流倍數(shù),沿河道兩側(cè)新建沿河截流管道,實(shí)現(xiàn)旱季入河污水100%截流。如圖1所示。

        圖1 截污方案布置示意圖

        4 福永河補(bǔ)水方案分析

        福永河及其支流均為雨源型河流,在對(duì)干支流進(jìn)行沿河截污后,河道內(nèi)無(wú)河道基流匯入,河道上游段潮動(dòng)力較弱,水體交換能力差,污染物質(zhì)難以擴(kuò)散,易形成黑臭水體。為解決福永河感潮段河道黑臭問(wèn)題,采用河道補(bǔ)水措施是可行的。

        河流的補(bǔ)水不僅可以降低河道內(nèi)污染物的濃度,還可以增加水體的流動(dòng)型,增加溶解氧量,縮短水體交換周期。因此補(bǔ)水是解決水體污染的有效措施之一。目前河道補(bǔ)水水源可選污水處理廠(chǎng)再生水,珠江口離岸海水、水庫(kù)原水。

        福永污水處理廠(chǎng)位于福永河下游,目前一期工程已建成,處理規(guī)模為12.5萬(wàn)m3/d。福永污水處理廠(chǎng)采用“A/A/O多模式生化+自動(dòng)反沖洗濾池(ABF)”工藝,設(shè)計(jì)出水水質(zhì)達(dá)到GB18918- 2002《城鎮(zhèn)污水處理廠(chǎng)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。福永污水處理廠(chǎng)一級(jí)A出水未進(jìn)行深度處理,不滿(mǎn)足河道水質(zhì)要求,暫不考慮污水廠(chǎng)尾水補(bǔ)水方案。具體指標(biāo)見(jiàn)表2。

        表2 污水廠(chǎng)出水水質(zhì)指標(biāo)表 單位:mg/L

        鐵崗水庫(kù)位于福永河上游,原引水灌溉用水的三支渠仍然保留,且三支渠流經(jīng)福永河上游暗涵,故利用鐵崗水庫(kù)的原水對(duì)福永河進(jìn)行補(bǔ)水存在一定的可實(shí)施性。鐵崗水庫(kù)為飲用水源,水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)為地表3類(lèi)水,供水對(duì)象為新安和朱坳水廠(chǎng)兩個(gè)水廠(chǎng),供水服務(wù)范圍為新安街道、西鄉(xiāng)街道和寶安中心城區(qū),根據(jù)相關(guān)供水規(guī)劃,鐵崗水庫(kù)為飲用水源,若將飲用水源調(diào)整為河道補(bǔ)水水源,相關(guān)供水配置資源均需要相應(yīng)的調(diào)整,東江引水設(shè)施及水庫(kù)供水設(shè)施需進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,引用鐵崗水庫(kù)對(duì)福永河進(jìn)行補(bǔ)水將對(duì)深圳市的供水布局產(chǎn)生影響,暫不考慮水庫(kù)原水補(bǔ)水方案。

        福永河明渠段均為為感潮河段,可考慮將珠江口海水作為該河道補(bǔ)水水源。珠江口近岸受多條污染河流匯入的影響,水質(zhì)較差。離岸海水水質(zhì)較好,經(jīng)多次實(shí)測(cè)資料,離沿江高速500m處區(qū)域水質(zhì)常年保持在海水四類(lèi)以上標(biāo)準(zhǔn)(詳見(jiàn)表3),其中NH3、BOD5、COD、TP都優(yōu)于四類(lèi),含鹽度的年平均值為11.1‰,枯季時(shí)最大達(dá)18.1‰,汛期時(shí)最小僅1.2‰,水質(zhì)感官清澈,無(wú)明顯異味,適合用作河道生態(tài)景觀補(bǔ)水。具體見(jiàn)表4。

        表3 四類(lèi)海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)表 單位:mg/L

        表4 福永河出??谕鈬榻诤S蛑饕|(zhì)指標(biāo)表 單位:mg/L

        5 海水補(bǔ)水效果分析

        針對(duì)福永河受潮汐影響顯著、污染水體交換復(fù)雜等特點(diǎn),本研究中利用MIKE模型進(jìn)行二維水動(dòng)力、水質(zhì)模擬本工程的整治效果,模型的基本方程及計(jì)算方法不再贅述。模型計(jì)算的邊界條件如下。

        5.1 水文邊界條件

        通過(guò)分析該區(qū)域歷年降雨資料,本模型選取典型平水年1986年雨季5月份一個(gè)月作為研究時(shí)段。該月降雨總量為225.5mm,降雨歷時(shí)為13天且間隔均勻,大、中、小雨天數(shù)較平均,其中大雨(≥15mm)天數(shù)為4天,中雨(5~15mm)為4天,小雨(≤5mm)為5天。

        通過(guò)水文計(jì)算,得到福永河暗涵出口斷面該月隨降雨情況變化的匯流量,如圖2河道匯流量變化曲線(xiàn)。

        圖2 河道匯流量變化曲線(xiàn)圖

        采用與分析時(shí)間相對(duì)應(yīng)的1986年5月份珠江口潮位資料,如圖3潮位變化曲線(xiàn)圖。

        圖3 潮位變化曲線(xiàn)圖

        5.2 水質(zhì)邊界條件

        降雨期間入河污染物濃度:根據(jù)面源污染稀釋過(guò)程,確定降雨與污染物濃度的相對(duì)關(guān)系,輸入的濃度值如圖4污染物COD濃度變化曲線(xiàn)。

        圖4 污染物COD濃度變化曲線(xiàn)圖

        福永河河口處水質(zhì):本次模擬所采用的海水水質(zhì)為遠(yuǎn)期規(guī)劃大空港區(qū)域水系及茅洲河整治后,珠江口近岸水體四類(lèi)海水標(biāo)準(zhǔn)。

        生活污水入河污染:漏排入河生活污水量為8.34萬(wàn)m3/d,按平均流量輸入為0.97m3/s。典型生活水質(zhì)見(jiàn)表5。

        表5 典型生活污水水質(zhì)指標(biāo)表 單位:mg/L

        5.3 水質(zhì)改善目標(biāo)

        水體水質(zhì)參數(shù)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)采取《深圳河灣水系水質(zhì)改善策略研究》提出的水質(zhì)黑臭主要指標(biāo)參數(shù),見(jiàn)表6。

        表6 福永河水質(zhì)控制指標(biāo)表 單位:mg/L

        本次模擬旱季福永河明渠段全河段水體水質(zhì)100%達(dá)到不黑不臭標(biāo)準(zhǔn);雨季達(dá)標(biāo)率需在80%以上。

        通過(guò)珠江口水補(bǔ)水量的調(diào)整,在水質(zhì)模型中模擬福永河全河段水質(zhì)隨降雨變化的趨勢(shì)。

        根據(jù)區(qū)域水污染治理目標(biāo),按照河道內(nèi)水質(zhì)不黑不臭天數(shù)達(dá)到80%為河道水質(zhì)的整治目標(biāo)。各河段水質(zhì)在補(bǔ)水量變化的情況下,以COD評(píng)價(jià)指標(biāo),水質(zhì)達(dá)標(biāo)天數(shù)見(jiàn)圖5。

        圖5 水質(zhì)達(dá)標(biāo)天數(shù)圖

        由水質(zhì)模型計(jì)算結(jié)果分析,得出以下結(jié)論:

        (1)在不補(bǔ)水的情況下,上游段水質(zhì)達(dá)標(biāo)天數(shù)為8.3天,中游段水質(zhì)達(dá)標(biāo)天數(shù)為16.4天,在珠江口近岸水質(zhì)得到明顯改善的情況下,由于上游段水體交換能力較差,雨后污染物難以擴(kuò)散,致使上游水體水質(zhì)較差,水質(zhì)保證率仍然較低,因此有必要采用補(bǔ)水措施,進(jìn)一步提高水質(zhì)保證率。

        (2)在補(bǔ)水量逐步增加的情況下,上游段水體交換能力增強(qiáng),水質(zhì)得到顯著改善,中游段水質(zhì)達(dá)標(biāo)率也穩(wěn)步提升。通過(guò)補(bǔ)水量試算,在補(bǔ)珠江口水規(guī)模為6.7萬(wàn)m3/d時(shí),全河段水質(zhì)達(dá)標(biāo)率可達(dá)到80%以上。

        6 結(jié)論

        根據(jù)模型分析成果,筆者認(rèn)為在河道截污措施實(shí)施的情況下,采用珠江口海水補(bǔ)水達(dá)到6.7萬(wàn)m3/d時(shí)即可滿(mǎn)足擬定的水質(zhì)改善目標(biāo)。

        對(duì)于感潮段河道,離岸海水補(bǔ)充河道在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)方面是可行的,同時(shí)由于離岸海水指標(biāo)較好,可以在較小的補(bǔ)水量的條件小,達(dá)到較好的水質(zhì)改善效果。

        [1] 深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司. 福永河水環(huán)境綜合整治工程可行性研究報(bào)告[R]. 深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司, 2015.

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