摘要 :针对昆山市牛湾泾黑臭河道现状,综合运用物理、化学、生物-生态、水动力学等优势技术,提出了控源截污、生态清淤、生态修复、景观营造、智慧管理的总体治理思路,开展了牛湾泾黑臭河道治理与生态修复工作。该工程建成后经过6个月的稳定运行,水体已全面消除黑臭,各项水质指标均达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅴ类标准,保障了生态景观系统的恢复,构建了牛湾泾“水清、岸绿、景美”的水环境,实现了水生态系统的良好循环。
牛湾泾概况
牛湾泾位于西河联圩,联圩总面积1.932km 2 ,牛湾泾为圩内一条骨干河道,东起青阳港,西至东环城河,中间横穿4条主干道(分别是珠江路、黄河路、长江路、黑龙江路),主要通过牛湾泾东西站闸排涝及日常引调水,总长1.8km,平均河口宽20m。
牛湾泾河段概况见图 1。
图 1 牛湾泾河段概况
表 1牛湾泾治理前水体水质指标
治理目标及总体思路
工程设计
3.1 控源截污工程
牛湾泾两侧共有各类污水直排口 75个,周边地区雨污分流不彻底,雨水管和污水管混接严重,且原有沿河侧污水管道建设年代久远,渗漏严重。针对牛湾泾水体黑臭状况,现状污水直排口全部进行截流式改造,结合昆山市相关规划及《室外排水设计规范》(GB 50014—2006,2016年版),确定截流倍数为2.0。牛湾泾南北两侧沿岸新建窨井103座、溢流井14座、净化池1座;累计翻建DN400~DN600污水主管565m(包含翻建DN600混凝土管315.8m、DN400混凝土管249.2m),新建DN400~DN600污水主管1 489.3m。为防止地下水渗入污水管网,污水截流主管采用HDPE波纹管。采用可调式闸门进行截流,通过调节闸门高度精确控制进入河流的溢流水量 ,旱季闸门将污水全部截入污水主管,汛期通过人工提闸方式保障河道顺利泄洪。牛湾泾常水位 2.50m,20年一遇洪水位3.10m,河道地面高程约4.0m,截污主管的管底大部分位于洪水位以下,为防止河水倒灌,设置了浮箱式拍门,为减小雨季雨污合流水对污水处理厂的影响,还须设置限流阀。
3.2 生态清淤工程
3.2.1 河道清淤
由于牛湾泾河道不通航、水位浅以及岸边存在建筑和工厂,考虑采用干河施工、水力冲挖清淤方式,先将清淤区域采用围堰隔水,再通过高压水枪冲洗泥浆表面,使其形成水潭,放下泥浆泵抽吸泥浆,送到排泥区,最后通过专用泥浆车外运。淤泥清除部分可根据实际河床面高程及后期生态修复需求来考虑清淤程度,如需种植水下森林,则宜保留适量底泥。根据勘测单位测量成果计算,河道清淤总量大致为1.3×10 4 m 3 。针对河道清淤对底层干扰严重、易产生二次污染的问题,采用“河道绿色生态清淤处理系统及其处理方法”专利技术,清淤精度达0.1mm,在清除表层底泥的同时保证下层底泥不被破坏,保留底泥中的大量微生物及营养物质,降低清淤过程中的二次污染。采用原位透析技术分段隔离,逐段采用微磁强化絮凝-超磁高效沉淀工艺,设备内投加少量复合絮凝剂和改性磁粉,使泥水迅速形成磁核絮体,再通过高效沉淀实现泥水分离,增加淤泥泥浆水脱水干化工序,使淤泥泥浆水变成泥块,方便运输,经计算运输成本降低约20%,且产生的淤泥经过改性处理后,可用于景观营造和护坡设计,可节约8%左右的工程成本。
3.2.2 基底修复
为种植水生植物以及保障其存活,清淤后会保留适量底泥,但此时河道基底仍积累了大量腐殖质及有毒污染物,可引发二次污染。根据一般工程经验,河道治理慎用化学药剂,以免破坏生态以及造成二次污染,故使用微生物制剂对河道基底进行改良是较好的选择,该方法温和高效、环保无污染,可为后续河道水生生态系统修复和生态群落结构构建创造有利环境,提高河道自净能力,且已有较多成熟应用案例。本工程清淤后,将基底底泥暴晒5~8d,然后投加底泥改良微生物制剂,按照每0.5kg微生物制剂添加50L水的比例稀释后均匀泼洒在底泥上,处理面积4.6×10 4 m 2 ,8d后按照首次投放量进行第二次投放,基本可以达到改良效果。
3.2.3 淤泥处理处置
淤泥的处理处置是目前黑臭河道治理中的关键节点和重要难点,经取样分析,牛湾泾河底淤泥重金属指标未超出《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》( GB 5085.3—2007)标准限值,为避免淤泥运输处置或弃置造成二次污染和处理成本高的问题,探索出一条低成本原料处理和高性能产品生产的淤泥制砖资源化利用路径 ,以深度干化后的淤泥为主要原料(淤泥掺量可达到 80%),添加硅铝类改性剂和复合矿料(如长石、高岭土、石英、云母等),挤压成型后进行干燥,在950~1050℃煅烧后制得劈开砖。不同淤泥掺量生产的劈开砖见图2。
图 2 不同淤泥掺量( 30%、40%、80%)生产的劈开砖
表 2 不同淤泥掺量生产的劈开砖性能指标
图 3 水生植物修复带设计
图 4 智慧河道建设与运维流程
工程实施效果
表 3 牛湾泾治理后水质指标
图 5 牛湾泾治理前、后效果对比
结论
昆山市牛湾泾黑臭河道治理与生态修复
张瑞斌 1,2,3 ,王乐阳 1,2,3 ,潘卓兮 1,2 ,祖白玉 1,2 ,陈凡 1,2
( 1.江苏龙腾工程设计股份有限公司,江苏 南京 210014;2.江苏省雨污水资源化利用工程技术研究中心,江苏 南京 210014;3.南京市生态河道工程技术研究中心,江苏 南京 210014)
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