合肥市濱河新區(qū)景觀河道塘西河生態(tài)補水方案研究

合肥市濱河新區(qū)景觀河道塘西河生態(tài)補水方案研究

塘西河是巢湖水系的一條支流。它從西到東在合肥經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)和湖濱新區(qū)之間匯合，面積50公里2公頃。這是湖濱新區(qū)的一條非常重要的景觀河流。近年來因生產(chǎn)、生活污水排放和缺乏水源補給,水體污染嚴重,河道淤塞,生態(tài)系統(tǒng)嚴重退化,總體水質(zhì)為劣V類,總氮、總磷超標嚴重。近年來,合肥市對塘西河實施了一系列的綜合整治工程,包括河道整治、污染治理等。而塘西河屬于城市季節(jié)性、雨源性河流,河道落差大,維持自身生態(tài)系統(tǒng)平衡所需的水量以及蒸發(fā)、滲漏量也非常大。所以,為保證塘西河生態(tài)基流,改善塘西河水質(zhì),實現(xiàn)其生態(tài)景觀廊道的功能,對其實施生態(tài)補水至關(guān)重要。目前城市景觀水體的補水來源大多是利用污水處理廠的再生水,但符合GB18918—2002的一級A標準的水質(zhì)依然為劣Ⅴ類水,補充到河道以后雖然可維持河道水量,但河道水質(zhì)卻得不到有效改善,仍然存在發(fā)生水華的風險。巢湖水西半湖的CODMn和氨氮年均值在Ⅴ類水以內(nèi),但TP為劣Ⅴ類,有效除磷后巢湖水有望達到Ⅲ類水質(zhì),從而成為優(yōu)質(zhì)水源補給城市河道。某工程以巢湖水為水源,在原位經(jīng)適當處理后通過管道輸送至塘西河上游。利用巢湖水實施生態(tài)補水,水質(zhì)上較污水廠再生水有優(yōu)勢,水量上更有常態(tài)化保證。1項目內(nèi)容1.1水處理設施建設本工程選址于合肥市供水集團巢湖水源廠內(nèi),利用已廢棄的伸向巢湖湖心方向1.5km的泵房取水管道提供進水水源,在已廢棄的原1.5km泵房取水井位置建設主體水處理設施,出水經(jīng)廠外長約14km的輸水管道送至塘西河上游補水頭部。工程實施目的是為塘西河補充清潔水源,改善水體流動性,修復河道生態(tài)系統(tǒng)和自凈能力,既消除塘西河劣Ⅴ類入湖水質(zhì),同時又移除巢湖水體污染物。工程設計規(guī)模為5×104m3/d,設計出水TP≤0.05mg/L、濁度≤15NTU、色度≤30倍。1.2工藝方案硅藻土除磷控藻技術(shù)本工程聯(lián)合采用“鰓式過濾器”和“硅藻土除磷控藻技術(shù)”。鰓式過濾器為中科院南京地理與湖泊研究所的原創(chuàng)性科技成果,采用微孔濾膜實現(xiàn)零壓差自由過濾,在太湖和巢湖的工程應用證明,對藍藻具有顯著而穩(wěn)定的去除效果。硅藻土除磷控藻技術(shù)為安徽省環(huán)境科學研究院的原創(chuàng)性科技成果,尤其適用于開放水體處理,硅藻土除磷是一個物化過程,包括直接吸附、化學沉淀、電中和、脫穩(wěn)絮凝、吸附架橋等作用。該技術(shù)不但具有優(yōu)異的除磷效果,對氨氮、COD等污染物也有很好的去除效果,且出水清澈、透明、無異味。該技術(shù)已在合肥市包河公園得到成功應用,示范工程在夏秋季節(jié)以2.5×104m3/d的規(guī)模循環(huán)處理包河水,大大降低了包河水體的總磷濃度和藻密度,控制了藻類的生長,極大改善了周邊的自然環(huán)境。混合池+斜管沉淀池工藝流程見圖1。巢湖原水通過伸向湖心1.5km的管道自流入提升泵房,之后視原水水質(zhì)情況分3條工藝路線。在藍藻高發(fā)、頻發(fā)時期,巢湖來水在提升泵房經(jīng)泵提升后首先進入過濾除藻單元,經(jīng)鰓式過濾器過濾后進入混合池;在混合池配加一定量的改性硅藻土水處理劑,使硅藻土與湖水快速混合,混合后的湖水自流進入折板絮凝池;在絮凝池內(nèi)通過水力攪拌,產(chǎn)生速度梯度,促使顆粒相互碰撞聚集,形成絮體大顆粒,而后通過配水區(qū)均勻地進入上向流斜管沉淀池;斜管沉淀池內(nèi)設有六邊形蜂窩管,實現(xiàn)泥水分離后,清水自流入出水泵房,經(jīng)泵抽送至塘西河上游進行補水,此為路線1。當湖水藍藻數(shù)量不太多時,湖水經(jīng)泵提升后可超越鰓式過濾器進入混合池,利用硅藻土除磷控藻工藝即可滿足出水要求,此為路線2。當巢湖水質(zhì)較好時,湖水可由進水泵房直接超越至出水泵房,泵送至塘西河上游進行補水,此為路線3。折板絮凝池和斜管沉淀池中的污泥排入集泥槽,定期排泥至貯泥池,經(jīng)脫水后臨時放至污泥堆場,定期外運。1.3處理單元的主要設計參數(shù)進出水泵設計進、出水提升泵房合建,平面尺寸為9.5m×15m。進出水各設3臺可提升式無堵塞潛水泵,均為2用1備,單臺泵設計流量均為1042m3/h。進、出水泵揚程分別為100kPa和260kPa。藍藻及其他單臺濾膜過濾除藻單元尺寸為16.9m×9.7m,設3臺鰓式過濾器并聯(lián)運行。單臺最大進水量為2×104m3/d,濾膜孔徑為30μm,可濾除肉眼可見藍藻及其他30μm以上固體顆粒近100%,產(chǎn)水率>90%。每臺鰓式過濾器配備一套清洗設備,在運行狀態(tài)下定期清洗。折板絮凝池分組混合池、折板絮凝池和沉淀池合建?；旌铣爻叽鐬?.7m×8.6m,混合攪拌時間為60s。折板絮凝池分兩組并聯(lián)運行,單組尺寸為7.6m×9.4m,反應時間為16min,平均速度梯度為49.1s-1。沉淀池分兩組并聯(lián)運行,單組尺寸為19.5m×9.4m,設計上升流速為1.9mm/s;斜管為乙丙共聚六邊形蜂窩管,孔徑為?35mm,斜長為1m。貯泥池污泥、回用帶壓濾機污泥濃縮脫水機房利用原泵房改造而成。內(nèi)設一臺帶式污泥濃縮脫水一體機及附屬設備,處理能力為20m3/h,有效帶寬為1.5m。來自貯泥池的污泥含水率約為92.5%,絕大部分為無機污泥,較易脫水,只需簡單加藥調(diào)理即可進入帶式壓濾機,出泥含水率≤75%。每日新增絕干污泥量約為4~6tDS/d(視巢湖水質(zhì)情況調(diào)整加藥量),泥餅含水率按75%計,泥餅產(chǎn)量為14~22t/d。2不同季節(jié)、不同水質(zhì)、加藥量處理的原則該工程于2011年10月開始運行,至今已運行一年多。巢湖為開放水體,其水質(zhì)隨季節(jié)不同變化較大。夏秋季節(jié),營養(yǎng)鹽尤其是總磷濃度偏高,故加藥量最高達到70mg/L左右;冬春季節(jié),營養(yǎng)鹽濃度相對較低,水質(zhì)相對較好,加藥量只需50mg/L左右即可保證處理效果。綜合來看,5月—9月為藍藻高發(fā)頻發(fā)期,巢湖原水需先經(jīng)鰓式過濾器過濾后再進混合池,過濾除藻單元運行時間約4~5個月/a。2.1水質(zhì)、水量、水質(zhì)總結(jié)一年的運行數(shù)據(jù),工程進、出水水質(zhì)如表1所示。由表1可知:①進水總磷濃度波動較大,但出水總磷始終保持在0.05mg/L以下,總磷去除率全年基本穩(wěn)定在90%以上,按照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838—2002),出水總磷可達Ⅱ類以上水平,30%可達Ⅰ類水平。②進水氨氮濃度變化幅度較大,水質(zhì)從Ⅱ類到劣Ⅴ類都有發(fā)生,約有75%在Ⅲ類以下,但出水基本穩(wěn)定在Ⅲ類以上,約70%可達Ⅱ類水平。③巢湖原水CODMn相對較低,基本在Ⅴ類以上,出水CODMn可穩(wěn)定在Ⅲ類以上,約20%可達Ⅱ類水平。④一般當原水藻密度達到106數(shù)量級時,即要啟用鰓式過濾器,而藍藻大規(guī)模暴發(fā)時,原水藻密度將達到107數(shù)量級,原水經(jīng)鰓式過濾器過濾后,藻密度可降至104~105數(shù)量級,去除率達99%。⑤該套工藝對巢湖水的除濁能力很高,且對原水濁度變化適應性很強,出水濁度基本在5NTU以下。該工藝在除濁的同時,也可同步降低原水色度。出水濁度和色度完全可滿足《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》(GB/T18921—2002)標準。綜合來看,工程出水水質(zhì)優(yōu)于設計標準。就總磷、氨氮和CODMn來說,工程運行全年出水可保證在Ⅲ類水質(zhì)以上。圖2為工程現(xiàn)場單組斜管沉淀池,斜管上方水深為1.2m,池中斜管清晰可見。2.2補水前后各指標平均濃度自工程運行以來,定期對塘西河沿線采樣監(jiān)測,跟蹤水質(zhì)變化情況。2011年10月—2012年2月每天監(jiān)測一次,2012年2月至今每周監(jiān)測一次。選取塘西河上游從補水頭部至徽州大道塘西河橋約3km河段作為重點監(jiān)測河段,共設3個監(jiān)測斷面。統(tǒng)計該河段2012年5月—10月的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行分析,因該河段上游以及該段河道自5月份以后除初期雨水之外無其他明顯外源污染輸入,所以監(jiān)測數(shù)據(jù)能較好地反映補水效果(該段河道下游因仍有其他明顯點源污染進入河道影響水質(zhì),故在此不作討論)。各監(jiān)測點補水前后各指標平均濃度見表2。由表2可知,補水前塘西河上游3個取水斷面水質(zhì)均為劣Ⅴ類,實施補水后水質(zhì)明顯改善,主要水質(zhì)指標已完全消除劣Ⅴ類。其中玉龍路橋斷面和紫云路橋斷面平均水質(zhì)已穩(wěn)定在Ⅲ類,接近Ⅱ類?；罩荽蟮罉驍嗝娣€(wěn)定在Ⅳ類,接近Ⅲ類。補水后水體透明度也大大提高,河水清澈,游魚成群,水生態(tài)系統(tǒng)在逐漸修復。圖3為實施補水前、后的補水頭部景象。據(jù)測算,工程全年滿負荷運行,每年可從巢湖中移出總磷為8~10t、氨氮為9~12t、COD為80~100t。潔凈水補充到河道后,河道生態(tài)基流的量與質(zhì)得到了保證,生態(tài)系統(tǒng)也會逐漸修復,水體自凈能力相應提高,有利于河水中污染物的進一步去除。3土壤改良劑制作的可行性該工程以巢湖水為水源,湖水原位凈化后補給城市內(nèi)河,水流經(jīng)河道后最終仍匯入巢湖,既從巢湖中移出了污染物,又有助于解決城市河道水量短缺、水質(zhì)較差的難題,既有利于巢湖水質(zhì)改善,