濟寧市非常規水源開發利用實踐

李 猛，張 莉，張正波

（濟寧市水利事業發展中心，山東 濟寧 272119）

濟寧市多年平均水資源總量46億m3，人均占有水資源量558 m3，多年平均可利用水資源量30.2億m3。隨著城市化進程加快，城市規模不斷擴大，水資源供需“瓶頸”制約因素越發凸顯。2018年全市總用水量21.5億m3，已占到可利用水資源量的70%以上。如何控制水資源的開發利用，保護生態環境，留住綠水青山，是當前急需解決的問題。

1 項目實施的必要性

中水回用問題的關鍵因素是水質，只有把水質提升上去，減少用水企業利用中水的成本，中水回用才會得到認可。濟寧市污水處理廠處理后的尾水水質雖然能達到國標一級A排放標準，需進一步處理，因為投資較大，用水單位沒有積極性。為此，濟寧市嘗試結合南水北調治污要求，將污水處理廠處理后的尾水引入濕地系統進行生態處理，水質得到凈化后，供給周邊工礦企業用水，實現中水回用。

2 項目研究背景

根據南水北調山東省控制單元治污方案，南水北調調水期間（每年10月～翌年5月），濟寧市污水處理廠12萬m3/d、高新區污水處理廠7萬m3/d，合計19萬m3/d的尾水不能排入南四湖，需蓄存于濟寧市截污導流工程蓄水區，待非調水期再排入南四湖中。為確保南水北調水質，同時提升中水回用水質保障能力，濟寧市開始建設截污導流蓄水區人工濕地水質凈化工程，對污水處理廠中水進行深度生化處理。

3 工藝方案的選擇與實施

濟寧市截污導流蓄水區占地面積586.47 hm2，總庫容1 144萬m3，蓄水區設計底高程31.9 m，設計水位33.4 m。蓄水區是利用采煤塌陷區建設，庫底局部沉陷量較大。

3.1 技術路線

本項目結合煤礦塌陷地治理、南水北調水質保障和中水回用水質要求，統籌考慮人工濕地水質凈化技術工藝，在對塌陷地地質、水文水資源情況和工程運行特點、施工條件等綜合分析的基礎上，通過水生植物篩選，在復雜水文背景下對不同植物去除不同污染物的中水處理技術等進行模型試驗和現場試驗研究。

3.2 主要研究內容

主要進行表面流濕地、近自然濕地、生態穩定塘濕地水處理工藝水生植物的篩選；水生植物的泌氧能力；水生植物對污染物的去除效果研究，包括對 BOD5、CODMn、TN、TP、NH3-N 的去除；水生植物的去污能力研究；植物的泌氧能力與污染物去除效果的相關性分析；復雜水文背景下可持續濕地生態系統的構建。

3.3 工藝方案

1）凈化處理工藝選擇原則。所選工藝必須技術先進、成熟，對水質變化適應能力強，運行穩定，能保證出水水質達到處理要求；不影響蓄水區的主要功能和效益；減少投資和運行費用，易于操作和管理；水量枯平豐時期同樣具有較好的凈化處理效果；最大程度地減少對周圍環境的不良影響。

2）凈化處理規模及進出水水質。在南水北調東線每年調水期間，蓄水區設計蓄水量1 144萬m3/a，平均處理水量4萬m3/d。濟寧市和高新區污水處理廠的尾水執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。蓄水區進水水質具體指標應滿足：CODcr≤50 mg/L，BOD5≤10 mg/L，SS≤10 mg/L，TN≤15 mg/L，TP≤0.5 mg/L，NH3-N≤5 mg/L。人工濕地水質凈化工程出水執行《地表水環境質量標準》（GB3838-2002）Ⅲ類標準要求，相應的出水水質控制指標為：CODcr≤20 mg/L，BOD5≤4 mg/L，TN≤1.0 mg/L，TP≤0.2 mg/L，NH3-N≤1.0 mg/L。

3）工藝方案選擇。通過對蓄水區庫底的土方平整、植物種植種類區域的選擇、運行水位的控制等措施，建設人工濕地水質凈化工程。按照水流方式，主體工藝采用表面流人工濕地+近自然人工濕地+生態穩定塘組合工藝。

4）水生植物的去污能力分析。各種植物系統在HRT為7 d時對污染物的去除效果如表1所示。*CODCr去除率是HRT為5 d的數值。有植物系統對CODCr、TN、NH4+-N和TP的去除效果分別高出無植物空白系統27.2%～37.1%、11.3%～28.2%、14%～22.1%和6.1%～19.8%。在進水CODCr、TN、NH4+-N和 TP濃度分別為80 mg/L、8 mg/L、4 mg/L和2.5 mg/L條件下，有植物系統中CODCr、TN、NH4+-N和TP等平均去除負荷分別達2.33 g/（m2·d）、0.15 g/（m2·d）、0.08 g/（m2·d）和0.05 g/（m2·d），去除效果均好于無植物空白系統。

表1 不同植物對污染物的去除率

5）工程布置情況。一是表面流濕地。對蓄水區內部設置導流圍堰進行合理布水，并調節運行水位，優化水生植物布局，以提高濕地的凈化能力。通過建設圍堰及隔墻，將表面流人工濕地劃分為五個區域，各區之間采用涵管串聯的布水方式，有效防止短路和死區的發生。一、二區為強化處理單元，調整土方，控制底部高程，密植蘆葦、香蒲和本土濕地植物，污染物在此區得到深度凈化；三區為混合植物區，根據水深，分片種植香蒲、水蔥、蓮、菱和睡蓮等水生植物，增強濕地系統的生物多樣性；四、五區主要配置浮葉植物和沉水植物及部分挺水植物，通過對植物的優化組合，提高生物的多樣性。

二是近自然濕地區。充分利用蓄水區東北側的水深較淺區域建設近自然濕地系統，該區底部不做調整，保持原地貌，對圍堰進行整修并對邊坡進行簡單修飾，其間種植挺水、浮葉和沉水植物。

三是生態穩定塘。充分利用蓄水區西北側的深水區域建設生態穩定塘，底部保持原地貌，只在圍堰邊坡簡單進行植物種植，本區域植被主要依靠沉水植物自然修復。

4 實施效果

濟寧市截污導流蓄水區人工濕地水質凈化工程實施后，根據實測，中水水質高錳酸鹽指數降到4.6 mg/L，BOD5降到 2.6 mg/L，氨氮降到 0.2 mg/L，優于地表水Ⅲ類標準，為中水回用提供了強有力的水質保障。項目的實施有效改善了當地的水環境和生態環境，為中水回用提供了水質保障，也增加了市民休閑娛樂場所，實現了良好的生態效益、環境效益、社會效益和經濟效益。