潘嘉立 戴永康

摘要：牛山溪溝初期雨水處理凈化工程是同沙水庫(kù)雨季溢流污水處理工程的主要子工程。通過(guò)對(duì)該處理凈化工程的工藝與運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其存在的問(wèn)題，并據(jù)此提出了對(duì)該工程的優(yōu)化與整改措施：（1）復(fù)核工程參數(shù);（2）工藝整改：在原工藝中增加預(yù)處理環(huán)節(jié)，并調(diào)節(jié)多級(jí)植物塘位置;（3）設(shè)計(jì)優(yōu)化，包括升級(jí)填料級(jí)配和處理技術(shù)，改善人工濕地水生植物種類搭配和出水方式，基礎(chǔ)設(shè)備加固等。

關(guān)鍵詞：初期雨水;處理;凈化;優(yōu)化

中圖分類號(hào)：X703 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）08-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.08.090

Process analysis and optimization of rainwater treatment and purification engineering in the initial stage of tongsha reservoir

Pan Jiali 1， Dai Yongkang 2

（1.Dongguan Zhongyuan Environmental Investment Co.， Ltd.， Dongguan Guangdong 523000， China;

2. Dongguan Water Investment Group Co.， Ltd.， Dongguan Guangdong? 523000， China）

Abstract： The Niushanxigou initial rainwater treatment and purification project is the main subproject of the Tongsha Reservoir overflow sewage treatment project during the rainy season. The problems were found through the analysis of the process and operation status of the treatment purification project， and the optimization and modification measures for the project were proposed according to this： （1） rechecking the engineering parameters; （2） process modification： increase pre-treatment link in original process and adjust the position of multi-level plant ponds; （3） design optimization： include upgrading the packing grading and treatment technologies， improving the mix of aquatic plants and effluent mode in constructed wetlands， and strengthening the basic equipment.

Keywords： Initial rain;Treatment;Purification;Optimization

同沙水庫(kù)是東莞城區(qū)庫(kù)容量最大的水庫(kù)，是東莞市江庫(kù)聯(lián)網(wǎng)工程（水源保護(hù)計(jì)劃）的重要一庫(kù)，為此，東莞市投資實(shí)施了同沙水庫(kù)水污染綜合整治工程，包括環(huán)水庫(kù)截污管網(wǎng)工程、尾水排放工程、雨季溢流污水處理工程等，其中，雨季溢流污水處理工程是從源頭改善同沙水庫(kù)水質(zhì)的必要措施，主要對(duì)現(xiàn)有入庫(kù)初期雨季溢流污水進(jìn)行治理，最終實(shí)現(xiàn)飲用水水源的水質(zhì)管理目標(biāo)。同沙水庫(kù)雨季溢流污水處理工程于2016年2月通過(guò)竣工驗(yàn)收，主體工程于2016年4月移交并進(jìn)行維護(hù)管養(yǎng)工作。在維護(hù)管養(yǎng)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)多種異常情況，包括設(shè)計(jì)水利負(fù)荷不足、污染物削減量不降反升、潛流濕地堵塞嚴(yán)重、出水水質(zhì)惡劣等。為恢復(fù)并升級(jí)同沙水庫(kù)雨季溢流污水處理工程的污水處理能力，需要對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化整改。本文對(duì)同沙水庫(kù)雨季溢流污水處理工程中最主要的子工程（原有設(shè)計(jì)初期雨水處理凈化工程二處，設(shè)計(jì)總處理量7500m3/d，另一處規(guī)模小且工藝相近，故主要分析牛山溪溝工程）：牛山溪溝初期雨水處理凈化工程（下稱原工程）運(yùn)行情況進(jìn)行了分析，并提出了可行的優(yōu)化與整改工藝，以期為后續(xù)整改提供一定參考。

1 工藝現(xiàn)狀

原工程設(shè)計(jì)占地面積約12萬(wàn)m2，設(shè)計(jì)處理量約6000m3/d;主要構(gòu)筑物有沉淀塘、調(diào)蓄塘、植物塘、潛流濕地、人工浮島等，設(shè)計(jì)出水達(dá)到Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn)，工藝路線如下：

進(jìn)水堰（溢流堰）→格柵→沉淀塘→調(diào)蓄塘→一級(jí)植物塘→二級(jí)植物塘→水平潛流濕地→三級(jí)植物塘→生態(tài)浮島→出水

2 運(yùn)行情況

根據(jù)工藝運(yùn)行情況，從2016年至2018年，采集4次工藝的進(jìn)水和出水水樣，發(fā)現(xiàn)牛山溪溝進(jìn)水水質(zhì)各指標(biāo)逐漸走低，污染物的去除率總體呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。由于同沙水庫(kù)作為飲用水源地保護(hù)區(qū)，要求水質(zhì)至少達(dá)到地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，故將各指標(biāo)與地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)照分析：COD進(jìn)水濃度平均在60mg/L左右，出水平均在28mg/L，出水COD濃度降低，去除率整體保持在50%以上，且后期出水能達(dá)到地表水Ⅲ類要求;工藝對(duì)SS有較好的截留作用，在2017年后去除率保持高走勢(shì);工程對(duì)TN、氨氮和TP也有一定去除效果，TN、氨氮和TP平均進(jìn)水濃度分別為10mg/L、6mg/L和1.2mg/L，平均出水濃度分別為4.5mg/L、1.8 mg/L和0.3mg/L，去除率大多維持在40%～80%之間，但仍然超標(biāo)3.5、0.8和0.5倍。尤其是在運(yùn)行后期出水中TN、TP指標(biāo)仍不能達(dá)到地表水Ⅲ類要求。綜上說(shuō)明工藝穩(wěn)定運(yùn)行后的處理效果距離標(biāo)準(zhǔn)有較大差距，有待整改。

3 優(yōu)化與整改

優(yōu)化及整改工程建設(shè)思路主要分兩方面內(nèi)容進(jìn)行，一方面是工程參數(shù)復(fù)核，另外一方面是按照實(shí)際運(yùn)營(yíng)情況提出優(yōu)化及整改方案。

3.1 復(fù)核工程參數(shù)

復(fù)核工程污染負(fù)荷、初期溢流雨污水量、人工濕地水利參數(shù)。對(duì)比污染負(fù)荷設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)原有設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與實(shí)測(cè)結(jié)果不符，例如：調(diào)蓄塘氨氮的污染負(fù)荷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為0.66 g/m2·d，實(shí)際為0.17 g/m2·d，總磷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為0.044 g/m2·d，實(shí)際為0.165 g/m2·d;二級(jí)植物塘氨氮的污染負(fù)荷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為0.49 g/m2·d，實(shí)際為0.37 g/m2·d，總磷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為0.031 g/m2·d，實(shí)際為0.063 g/m2·d;潛流濕地氨氮的污染負(fù)荷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為0.43 g/m2·d，實(shí)際為0.22 g/m2·d，總磷設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為0.033 g/m2·d，實(shí)際為0.037 g/m2·d。同時(shí)，沉淀塘、調(diào)蓄塘和植物塘的實(shí)測(cè)水位和水深結(jié)果均超過(guò)設(shè)計(jì)水位水深，需要重新調(diào)整。

3.2 優(yōu)化及整改：

根據(jù)調(diào)查結(jié)果，將整個(gè)工藝優(yōu)化調(diào)整為：進(jìn)水堰→格柵→沉淀塘→調(diào)蓄塘→多級(jí)水生植物塘→水平潛流濕地→生態(tài)浮島→出水

同時(shí)，全面調(diào)查構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、壩頂高程、鵝卵石過(guò)濾壩及潛流濕地開挖復(fù)檢填料級(jí)配、人工濕地水生植物種類的篩選等，針對(duì)優(yōu)化后的工藝，提出整改建議如下：

（1）根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，現(xiàn)進(jìn)水水質(zhì)呈“低碳、高磷、高氮”，部分水質(zhì)指標(biāo)達(dá)到劣Ⅴ類。濕地水體富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重，靠植物吸收和生物降解難以降低磷和氮污染負(fù)荷[1-3]。因此，需在集水區(qū)域前端添加預(yù)處理措施。（2）兩鵝卵石壩（礫石床）在暴雨期間，常發(fā)生漫頂變形，沖垮損壞等問(wèn)題。為了充分發(fā)揮鵝卵石壩的防洪防汛功能，提高構(gòu)筑物穩(wěn)定性、承重量、水土流失控制和永久性的工程規(guī)格，建議提升兩石壩的高程約50～100cm，并重新選擇填料級(jí)配和低縮水膨脹率、高壓縮度的土壤。（3）牛山溪溝的多級(jí)植物塘因暴雨損毀大部分水生植物枯萎死亡，需要對(duì)現(xiàn)階段和后期補(bǔ)種的水生植物進(jìn)行篩選，必需符合耐污能力強(qiáng)、凈化能力強(qiáng)、抗病蟲害能力強(qiáng)、具有發(fā)達(dá)的根系和較強(qiáng)的輸氧能力以及綜合利用價(jià)值高的原則。因此，建議植物塘改種其他水生植物，例如苦草和黑藻;引入高效藻類技術(shù)，三級(jí)植物塘改造成高效藻類池，建立水下森林體系，提高水體凈化效果;引入微生物/細(xì)菌分子篩技術(shù)，將三級(jí)植物塘固定化微生物板，提高水體凈化效果。（4）本工程的潛流濕地選種植物為蘆葦、水蔥、旱傘草和再力花。根據(jù)單元水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，潛流濕地污染物削減效率能達(dá)到30%～40%，屬于正常范圍值[4]。但是隨著系統(tǒng)的運(yùn)行，潛流濕地逐漸出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，傳統(tǒng)的局部翻洗濕地填料成本較高，效果一般[5]。為此，提供如下整改思路：①對(duì)濕地進(jìn)水進(jìn)行預(yù)處理，比如在濕地前端或首部設(shè)置預(yù)處理設(shè)施，盡量過(guò)濾篩除進(jìn)水中的懸浮物和漂浮物 ， 以及其他一些膠體、溶質(zhì) ， 使之在前端即得到有效解決 ， 防止?jié)竦刂黧w功能區(qū)的堵塞;②引進(jìn)濕地改良新技術(shù)，在潛流濕地進(jìn)水口1/10～1/4段，添加可置換和再生的纖維填料。（5）沉淀塘淤泥堆積嚴(yán)重，制定清淤計(jì)劃以解決底泥上浮、水體黑臭的問(wèn)題。（6）由于牛山溪溝初期雨水凈化工程設(shè)計(jì)的溢流堰不能控制連接下方的水生植物塘的水位。為此，建議在該處設(shè)置水閘調(diào)節(jié)。

4 結(jié)論與建議

同沙水庫(kù)的初期雨水處理凈化子工程自運(yùn)行以來(lái)，出現(xiàn)了設(shè)計(jì)水利負(fù)荷不足、污染物削減量不降反升、潛流濕地堵塞嚴(yán)重、出水水質(zhì)惡劣等問(wèn)題。通過(guò)對(duì)項(xiàng)目參數(shù)復(fù)核、工程現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，結(jié)合運(yùn)營(yíng)管理情況及相關(guān)資料整理分析，提出了相關(guān)的優(yōu)化及整改措施，以期能達(dá)到進(jìn)一步凈化水質(zhì)、維持濕地水面和水體流動(dòng)通暢、恢復(fù)植被和生態(tài)系統(tǒng)的目的。

同沙水庫(kù)的初期雨水處理凈化子工程也暴露出人工濕地工程在實(shí)際應(yīng)用中的一些不足，例如處理負(fù)荷偏低、受沖擊能力小、容易阻塞、水位不暢等。但作為一項(xiàng)生態(tài)友好的處理技術(shù)，人工濕地還是被廣泛應(yīng)用在水污染防治上，因此，在以后的工藝設(shè)計(jì)與工程建造中，如何科學(xué)地設(shè)計(jì)濕地工藝及后續(xù)維護(hù)管養(yǎng)，仍然是人工濕地發(fā)揮效益的最關(guān)鍵之處。

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收稿日期：2019-04-29

作者簡(jiǎn)介：潘嘉立（1990-），男，漢族，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向?yàn)樗廴局卫怼?/p>