徐家頭浜水環境的綜合治理與效果分析

唐孟煊

（中鐵第五勘察設計院集團有限公司，北京 102600）

0 引言

2015年4月國務院頒布實施的《水污染防治行動計劃》（“水十條”），2016年江蘇省實施了《江蘇省城市黑臭水體整治行動方案》和《“兩減六治三提升”專項行動方案》，對省內水環境提出了新的要求。以武進港2018年和2020年水質年度目標、《地表水環境質量標準》、《城市黑臭水體整治工作指南》為參考，洛陽鎮徐家頭浜在枯水期和豐水期初期處于黑臭狀態，而豐水期中期處于劣V類狀態。雖然徐家頭浜水質并未全年處于黑臭狀態，但其水環境狀況波動非常大，主要污染物為有機污染，COD濃度較高，又作為武進港的一級支浜，對武進港水質狀況有直接影響。為減少對武進港水質的影響，該工程以《城市黑臭水體整治工作指南》為指導，開展徐家頭浜水環境整治工作。本文就徐家頭浜水環境的綜合治理展開分析，涉及方案的設計、實施、運營效果及建議。

1 徐家頭浜水環境治理前的狀況

徐家頭浜位于常州市洛陽鎮鎮北圩，河道長度1.16km，由武進港至戈家頭村，通過排澇站與武進港相連，屬于斷頭浜，河道水質感官較差。洛陽鎮鎮北圩范圍內、徐家頭浜以南，徐家頭浜河道上游存在分散式處理設施污水排口，排入河道的水質不達標；河道上游為農業大棚種植園，中下游河道南岸匯水區主要為居民集中居住小區、企事業單位，該匯水區域的雨污管網系統尚不健全，在珠光橋西側南岸洛陽休閑園附近存在合流排口。片區污水通過2000m3/d污水泵站提升至市政污水系統。

2 治理方案的設計、實施及效果分析

2.1 截流系統

未經處理的污廢水直接排入河道是引起河水質污染的根本原因，外源阻隔是河道治理首要措施。另外，初期雨水夾雜著管道內的淤泥污染及路面污染，也是引起水質變差的因素，污染物指標濃度明顯高于后期階段。為保證最大限度地截留雨污合流制管道溢流井處入河的雨污水量，達到控源截污的效果，故本方案考慮收集初期15min降雨徑流量來設計截流泵站規模及調蓄池有效容積。截流系統主要有2個重點工作，即截流井、截流泵站設計[1]。

常州武進洛陽鎮地區暴雨強度公式[2]為：

式中：

i——降雨強度，mm/min；

t——降雨歷時，包括地面集水時間和管渠內雨水流行時間，min；

TM——重新期（年），取2年。

降雨量公式為：

式中：

Q——降雨量，L/s；

Ψ——綜合徑流系數，取0.7；

F——匯水面積（公頃），根據合流管道匯水面積3.17hm2。

結合以上公式，計算得到暴雨初期15min降雨徑流量約為730m3，污水提升泵站排出的管道雨污水量約為21.0m3，合流制管道15min污水產生量約為11.0m3，故初期溢流入河的雨污水量為720m3。故調蓄池有效容積設計為720m3左右。

該工程對珠光橋的西南側未截流的排放口實施截流。敷設DN600鋼管將截流的污水及初期雨水輸送至截流泵站，并在珠光橋西南側綠化內設置一座一體化截流泵站，泵站規模2880m3/h，將截流污水提升至調蓄池。調蓄池直徑為13m，有效水深為5.45m，有效容積為723m3，停留時間為2.51h，由原廢棄使用的滴濾池改造完成。截流系統布置圖見圖1所示。

圖1 截流系統圖

2.2 水系連通工程

徐家頭浜水系現狀有兩處土壩阻礙了河道水體的流動與交換，分別位于徐家頭浜的東端及潤苑的東北側，見圖2所示。為保證徐家頭浜內的水體循環的順暢，提高水循環水力條件，該工程對此兩處水壩進行了拆除，對水系進行連通。

圖2 水體循環系統圖

2.3 河道水體循環系統

靜止或流動性比較差的封閉緩流水體，水系統缺少動力，水體自身交換缺失，自凈能力降低，從而容易造成水體的富營養化[3]。為了保證水體水質，維持感官效果，需要采取一定的技術措施保持水體水質。

徐家頭浜在河道西側入武進港處設有閘站，為典型的斷頭浜，長期處于不流動的死水狀態，這增大了水質惡化的可能性。因此，在河道東端設置一個小型的0.06m3/s一體化循環水泵站，通過管徑DN300 的壓力管道將河水提升至西側人工濕地中（見圖2所示），經濕地處理后補水至河道，實現徐家頭浜內部水體循環；河道容積為4.67萬m3，約為9d循環一次。

2.4 人工濕地凈化系統

考慮徐家頭浜水污染物性質，該工程人工濕地系統選用垂直流人工濕地工藝，其具有水力與污染物削減負荷高、有機物去除能力強、反硝化能力較強、除磷能力較強、占地面積少的特點，剖面由上而下分別為挺水植物、主體填料、防滲膜保護層、防滲膜、素土夯實基礎。充分利用該垂直流人工濕地填料上的微生物的分解作用、填料的物理化學作用及水生植物的養分吸取，凈化河道水體[4]，經濕地凈化后的出水，通過重力管道就近補入河道，補充河道水體，改善河道水質，提升洛陽鎮鎮北圩徐家頭浜水體的環境容量。

具體參數如下：

填料：從下至上依次放置碎石(1～3cm)，厚300mm；碎石(4～6cm)，厚300mm；碎石(6～10cm)，厚400mm；黏土夯實層厚200mm；土工布一層；泥土層厚300mm。

植物類型：本方案選取水蔥、千屈菜、再力花組團式種植，種植面積不大于濕地面積的一半。

進水方式：采用穿孔管布水，打孔孔徑為15mm，孔間距200mm，成45°斜向下。

人工濕地面積：占地面積S=1120m2，該工程人工濕地在本期征得的用地指標內建設，再次征地后可擴大濕地面積。有效水深1.5m，水力停留時間7.2h。進水水質：CODcr≤110mg/L，NH3-N≤10.0mg/L，TP≤0.5mg/L。出水水質：近期達到地表水V 類水標準值（CODcr ≤40mg/L，NH3-N ≤2.0mg/L，TP ≤0.4mg/L）。

2.5 生態恢復

徐家頭浜中上游河段主要為農業種植區，兩岸邊坡呈自然狀態，污染源影響較小；下游河段兩岸主要為硬質護岸，現狀合流管網溢流井均在此河段，污染源對河道影響很大。因此，該工程在下游河段種植了合適的水生植物，兼具凈化和景觀效果。

沉水植物在水生態修復尤其是提高水的能見度和景觀營造方面的作用日益受到人們的重視[5]，本次工程結合水深及土質，選擇栽種耐寒的沉水植物菹草，密度為100株/m2；栽種喜溫的沉水植物輪葉黑藻、苦草、狐尾藻、眼子菜、大茨藻等，采用混栽方式，其中苦草占40%，其他種類搭配，栽種密度按40～60株/m2進行。

2.6 自控設計

根據該工程的工藝特點及控制系統的需要，截流泵站和循環泵站各設一套PLC系統，每套PLC系統預留以太網接口、GPRS接口和物聯網卡接口，方便后期接入云平臺，實現遠程監控和操作。截流系統通過截流井、調蓄池中液位計實現了自動控制，循環系統通過預設邏輯實現了自動控制[6]。

3 治理建議

該工程實施前已開始清淤疏浚的工作，消減了內源污染；但該工程實施并不能完全阻隔外源污染的進入，外源轉化為內源的可能性還存在，因此運行過程中建議每3年清淤一次。

該項目前期用地，濕地有效面積1040m2，水力負荷為5.0m3/（m2·d），大于1.0m3/（m2·d）的經驗值，但考慮進水水質污染負荷小，近期按此水力負荷運行，運行過程要加強填料堵塞及出水水質監測；遠期建議增建4000m2人工濕地，減小水力負荷。

4 結束語

綜上所述，徐家頭浜水環境綜合治理效果明顯：對河道直流排口的污水進行截流，減少了外源污染的進入；在水體東側構建0.06m3/s循環水泵站，將河道的水體提升至西側新建的1120m2人工濕地內，經人工濕地凈化后以再生水的形式重新補充至河道內，將河道水質提升至地表水V類水標準值；截流系統通過截流井、調蓄池中液位計實現了自動控制，循環系統通過預設邏輯實現了自動控制。總之，該綜合治理工程實現了提升徐家頭浜環境效益的目的。對今后的運營，建議每3年清淤一次，及時消減內源污染；增建4000m2人工濕地，以減小水力負荷。