馮慧春

（山西省汾河水庫(kù)管理局 山西太原 030302）

1 治理婁煩縣嵐河段的必要性

嵐河是汾河水庫(kù)的直接入庫(kù)河流，目前不能滿足地表水Ⅲ類水體水質(zhì)要求，直接影響汾河水庫(kù)水環(huán)境質(zhì)量。為改善汾河水庫(kù)入庫(kù)水質(zhì)，使嵐河達(dá)到地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，急需對(duì)嵐河進(jìn)行水質(zhì)改善工程，恢復(fù)其健康水體功能，以確保省城供水安全。開(kāi)展婁煩縣嵐河段水質(zhì)改善工程建設(shè)，是對(duì)上游來(lái)水水質(zhì)的“把關(guān)工程”；也是嵐河流域環(huán)境綜合整治工程的需要和保護(hù)汾河水庫(kù)水體水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境的需要及維護(hù)嵐河健康生態(tài)系統(tǒng)，提供居民良好的休閑場(chǎng)所的需要。項(xiàng)目區(qū)位于嵐河干流婁煩縣北部靜游鎮(zhèn)上靜游村，北起嵐河橋，南至嵐河與汾河交叉口，河道治理長(zhǎng)度為2km。

2 嵐河流域主要環(huán)境問(wèn)題

根據(jù)目前環(huán)境保護(hù)部門掌握的污染源分布情況，2013年嵐河在嵐縣和婁煩縣共接納化學(xué)需氧量307.39 t，總磷 12.29 t，總氮 97.28 t，氨氮 63.166 t。

水體污染的主要原因是嵐縣1/3的散排生活污水未經(jīng)污水廠處理直排嵐河，工業(yè)廢水來(lái)自嵐縣一座煤礦排污口和一個(gè)工業(yè)園區(qū)排污口。嵐河流域嵐縣和婁煩縣的面源污染，農(nóng)業(yè)面源污染排放量每日2.37 t，水體污染主要途徑是逐級(jí)河流納污傳遞，污水經(jīng)各支流匯合進(jìn)入嵐河。

3 水質(zhì)治理措施

根據(jù)國(guó)內(nèi)外的成熟工藝，結(jié)合嵐河流域污水的特點(diǎn)，同時(shí)考慮到現(xiàn)場(chǎng)的地形條件及施工條件，以及對(duì)后續(xù)處理工藝的影響，選擇處理效果好、運(yùn)行穩(wěn)定和受冰封期及汛期影響較小的沉砂塘+氧化塘+潛流人工濕地作為污水處理的主體工藝，工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 工藝流程圖

3.1 沉砂塘

從嵐河橋?yàn)槠瘘c(diǎn)，將河道改造成為沉砂塘，總面積為12hm2，設(shè)計(jì)流量為1.0m3/s，設(shè)計(jì)流速為0.26 m/s，污水停留時(shí)間為5 d，日沉砂量為86.4 t。泥沙定期利用洗沙機(jī)清掏運(yùn)至縣堆砂場(chǎng)，可作建筑材料利用。在沉砂塘出水側(cè)設(shè)有200 m長(zhǎng)攔河橡膠壩，來(lái)水進(jìn)入沉砂塘通過(guò)橡膠壩抬高水位后進(jìn)入進(jìn)水渠，后通過(guò)進(jìn)水分閘進(jìn)入氧化塘。沉砂塘作為氧化塘系統(tǒng)的預(yù)處理，接受嵐河受污染水源初步沉淀和植物攔截，大部分懸浮物將在該區(qū)消除。

3.2 氧化塘

氧化塘占地7.76 hm2。它的主要功能是水質(zhì)初級(jí)凈化。利用好氧細(xì)菌對(duì)進(jìn)水有機(jī)物進(jìn)行分解，生成的營(yíng)養(yǎng)性無(wú)機(jī)物和二氧化碳為藻類所利用，藻類光合作用所產(chǎn)生的氧又為好氧細(xì)菌所利用。在這天然的菌藻共生過(guò)程中，污水得到凈化。塘內(nèi)定植阿科曼生態(tài)基，并加入微生物菌劑，對(duì)污染物充分降解，最大限度地去除影響人工濕地長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的懸浮物，并減輕人工濕地的污染負(fù)荷，污水在塘內(nèi)停留1.35 d，出水通過(guò)排水渠依次進(jìn)入垂直潛流和水平潛流人工濕地中。

3.2.1 增加生物載體

在氧化塘內(nèi)布置生物膜載體，選用BDF沉水型阿科曼生態(tài)基，該生態(tài)基是一種高分子纖維聚合物，使用年限約為8～10年，對(duì)自然環(huán)境無(wú)任何危害。1 m2的阿科曼產(chǎn)品能夠提供微生物附著表面積高達(dá)250m2，它長(zhǎng)得像水草，能使水流平緩，增加顆粒物與生物膜的接觸機(jī)會(huì)。水中的懸浮固體在與阿科曼碰撞過(guò)程中充分沉淀。纖維中布滿了無(wú)數(shù)小孔，一面粗糙，一面柔軟。粗糙密實(shí)的一面非常適合于硝化和反硝化細(xì)菌的附著，能非常高效去除污水中的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物，柔軟的一面有利于藻類的生長(zhǎng)。由于其高生物附著表面積、適宜的孔結(jié)構(gòu)、超級(jí)的編織技術(shù)、兩面型設(shè)計(jì)，為微生物的多樣性，并建立起高效水生態(tài)系統(tǒng)提供了最理想的條件，完整的固定底座使阿科曼能放置在氧化塘適當(dāng)位置。通過(guò)對(duì)有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物吸附、氧化、分解，高效去除水中的污染物。

3.2.2 阿科曼生態(tài)基的用量計(jì)算

采用生物法處理城市污水的常用負(fù)荷計(jì)算方法-BOD5-容積負(fù)荷計(jì)算法，結(jié)合處理污水中BOD5的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)來(lái)計(jì)算生態(tài)基生物膜用量F=WBK/D，式中：F—需要的載體的面積，m2；W—河道日進(jìn)污水量，m3/d；B—需降低BOD5的含量水平，mg/L；K—利用系數(shù)；D—處理污水中BOD5的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，g/（m2·d）。塘系統(tǒng)日進(jìn)污水量為8.64萬(wàn)m3，降低BOD5的水平為12.4 mg/L，因水體流速較快，利用系數(shù)取值0.75，處理污水BOD5的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)值為18.6 g/（m2·d），經(jīng)計(jì)算所需載體的面積為43 200 m2。

3.2.3 投入微生物菌劑

通過(guò)化驗(yàn)作為污染物載體的河道底泥，針對(duì)所含成分培養(yǎng)適合河道水環(huán)境生長(zhǎng)的微生物種群，根據(jù)微生態(tài)學(xué)原理，在實(shí)驗(yàn)條件下，培養(yǎng)出最優(yōu)化的菌劑配比才能建立起微生物之間共生增殖關(guān)系，形成一個(gè)復(fù)雜而穩(wěn)定的微生態(tài)系統(tǒng)，并發(fā)揮去除氮磷等其他污染物的功能，根據(jù)進(jìn)水水量，菌劑投放量=8 000∶1，可知一般每次投入10 t微生物菌劑即可。

3.2.4 冰層-空氣層保溫技術(shù)

根據(jù)2003—2013年嵐河月平均流量和2010—2014年嵐河水質(zhì)監(jiān)測(cè)月最大值，本項(xiàng)目冬季進(jìn)水量很小，而且冰封期進(jìn)水污染特別是氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽總量不大，客觀上需要保證冬季的去除率。為提高低溫條件下的污染物去除率，可采用“冰層-空氣層”保溫技術(shù)，如圖2。在冬季冰封期來(lái)臨前提高氧化塘水位，當(dāng)冰層形成一定厚度時(shí)，開(kāi)起攔河閘，使塘內(nèi)水位下降10～20 cm左右，達(dá)到阻止水體熱量散失，提高微生物生化作用速率的目的。

圖2 冰層-空氣層保溫與冰下曝氣示意圖

4 潛流濕地

由于前處理工藝采用去除效率高的氧化塘處理工藝，進(jìn)入濕地的污水有機(jī)物濃度相對(duì)較低，所以垂直潛流濕地面積選擇11.52 hm2，水平潛流濕地的面積選擇 5.76 hm2，面積比 2∶1。

1）垂直流濕地的水流情況綜合了表流濕地和潛流濕地的特性，水流在基質(zhì)床中基本上呈由上而下的垂直流，水深1～1.5 m。氧的供給主要依靠植物根系輸氧，大氣復(fù)氧，質(zhì)流輸氧也是氧的一個(gè)重要來(lái)源。水力負(fù)荷高，降解氨氮能力強(qiáng)，對(duì)有機(jī)物的處理效果不如水平潛流濕地，并且能夠以間歇的計(jì)量將廢水施于床表面，廢水垂直滲過(guò)多為砂礫的基質(zhì)，達(dá)到較好的處理效果，而交替的潮濕和干燥期則可以提高基質(zhì)的固磷作用?；ㄒ蟾撸刂葡鄬?duì)復(fù)雜。

2）水平潛流濕地水深0.5～1.1 m，以滿足濕地植物根生長(zhǎng)穿透整個(gè)床體，水流在地表下流動(dòng)，具有保溫性較好，處理效果受氣候影響小的特點(diǎn)，脫氮、脫磷不如垂直潛流人工濕地，對(duì)有機(jī)物的去除能力強(qiáng)，能承載較高的污染負(fù)荷和水力負(fù)荷。

3）選用基質(zhì)：砂礫和碎石，粒徑分別為Φ4～8 mm、Φ6～15 mm和Φ30～50 mm。潛流人工濕地系統(tǒng)能較好地適應(yīng)高有機(jī)負(fù)荷污水，與傳統(tǒng)型表流濕地相比有更高的脫氮處理能力，這與系統(tǒng)內(nèi)基質(zhì)的吸附能力相關(guān)?；|(zhì)的物理化學(xué)作用主要是吸附和沉淀，容易堵塞，必須加強(qiáng)管理，及時(shí)更換。

4）植物品種：結(jié)合汾河水庫(kù)地區(qū)的水文氣象條件、當(dāng)?shù)赝寥罓顩r及來(lái)水水質(zhì)條件，提前在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行多種植物優(yōu)選培植，遴選適應(yīng)當(dāng)?shù)貧庀?、水質(zhì)的優(yōu)良濕地植物。并根據(jù)根系發(fā)達(dá)程度、地上生物量、生長(zhǎng)期、景觀效果等因素綜合優(yōu)選，潛流濕地植物品種以黃菖蒲、蘆葦、梭魚(yú)草等為主，種植密度為9～16株/m2，擬選擇汾河水庫(kù)周邊地區(qū)、白洋淀及東北地區(qū)的優(yōu)良品種進(jìn)行遴選，不僅具有良好的凈水效果，而且適合觀花觀葉，有很好的美學(xué)功能和生態(tài)功能。

5 監(jiān)測(cè)斷面布設(shè)

根據(jù)嵐河段水質(zhì)改善工程監(jiān)測(cè)工作需要，擬布置下列監(jiān)測(cè)斷面：

1）一級(jí)控制斷面

（1）沉砂塘系統(tǒng)引水口：沉砂塘主要功能是沉砂，設(shè)計(jì)在沉砂塘系統(tǒng)引水口（即嵐河引水口）處設(shè)監(jiān)測(cè)斷面，以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)和流量等。

（2）氧化塘出水口：氧化塘是嵐河濕地系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，擬在嵐河氧化塘出口處布設(shè)一個(gè)斷面，以監(jiān)測(cè)嵐河氧化塘的水質(zhì)凈化效果。

（3）人工濕地進(jìn)出水口：擬在人工濕地進(jìn)出水口處設(shè)置兩個(gè)控制斷面，以監(jiān)測(cè)人工濕地的運(yùn)行情況，掌握其水質(zhì)凈化效果。

2）二級(jí)控制斷面

在氧化塘的最深點(diǎn)設(shè)一二級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。

選6個(gè)人工濕地單元為監(jiān)測(cè)樣本，在其出水處設(shè)置二級(jí)監(jiān)測(cè)斷面，均勻分布于第一、二排，以監(jiān)測(cè)和掌握各單元的運(yùn)行情況，分析其水質(zhì)凈化效果。

整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)采用在線監(jiān)測(cè)、便攜式監(jiān)測(cè)儀與人工采樣分析的方式相結(jié)合。

6 結(jié)語(yǔ)

婁煩縣嵐河段水質(zhì)治理后，達(dá)到地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，每年主要污染物消減量分別為：化學(xué)需氧量851.47 t，生化需氧量 665.95 t、氨氮 126.14 t、總磷10.0 t、總氮 299.59 t，泥沙量 31 536.0 t。改善了嵐河的生態(tài)景觀和水質(zhì)，從而間接地改善了汾河水庫(kù)水質(zhì)，完善了嵐河流域生態(tài)系統(tǒng)，增加了生物多樣性，提高了居民的環(huán)境保護(hù)意識(shí)和公共健康水平，有效地涵養(yǎng)了水源，控制了水土流失，減少了泥沙淤積。