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摘要: 郸城县隶属河南省周口市，地处河南省东部边缘地带，洺河为黑茨河右岸一大支流，是郸城县主要排水河道。现状沿洺河两侧环境条件较差，缺少统一的规划布局，违章私搭乱建现象层出不穷，由于居民生活污水及与工业废水的排放，造成现状洺河河水污染、水体富营养化情况严重，蚊蝇滋生，刺鼻酸臭，对县城环境景观及居民生活环境造成了较为严重的影响，极大的降低了居民的生活品质。
本工程通过河道清淤、截污工程、新建河道原位生态净化设施，增设太阳能浮水喷泉增氧机及改建现状污水处理厂等措施，实现河水变清，人与自然和谐共处的生态美景。
关键词:黑臭水体；河道清淤；截污工程；污水处理
1工程背景
2015年4月2日，国务院颁布实施的《水污染防治行动计划》（“水十条”）明确城市人民政府是整治黑臭水体的责任主体，并提出2017年底前，直辖市、省会城市、计划单列市建成区基本消除黑臭水体；2020年底前，地级以上城市建成区黑臭水体均控制在10%以内；到2030年，全国城市建成区黑臭水体总体得到消除。
2015年8月，住房城乡建设部会同环境保护部、水利部、农业部组织编制了《城市黑臭水体整治工作指南》，指导地方各级人民政府加快推进城市黑臭水体整治工作，改善城市生态环境。
洺河为黑茨河右岸一大支流，是郸城县主要排水河道，现状沿洺河两侧建设条件较差，缺少统一的规划布局，违章私搭乱建现象层出不穷，由于居民生活污水直排及与工业废水的排放，造成河水污染、水体富营养化情况严重，蚊蝇滋生，刺鼻酸臭，对居民生活环境造成了较为严重的影响，极大的降低了居民的生活品质。
为了落实“水十条”提出的整治目标，改善郸城县居民生活品质，提高城市生态景观面貌，洺河黑臭水体治理工程的实施迫在眉睫，势在必行。
2基础资料分析
2.1黑臭水体分级及判定
根据《城市黑臭水体整治工作指南》，黑臭水体细分为“轻度黑臭”和“重度黑臭”两级。具体指标见下表：
表1 城市黑臭水体污染程度分级标准
通过对洺河水系水质检测，本工程范围内水体均为重度黑臭级。
2.2黑臭水体成因分析
黑臭水体是由于水体缺氧，有机物腐败而造成的，是有机污染的一种极端现象。根据污染特征及成因，城市黑臭河道类型有三种，分别为：未截污黑臭水体、封闭性和半封闭性黑臭水体及缓流型和滞流型黑臭水体。
洺河黑臭水体类型介于第一种与第二种之间。其形成的主要原因如下：
1）管网不完善、截污不彻底
大部分区域排水体制为雨污合流制，污水收集系统还不完善，生活污水不经任何处理，直接排入洺河。
2）外源污染治理不力
洺河上游污水没有得到有效处理，且河道周边汽车修理厂、餐饮店等点源污染治理不到位，造成水体水质恶化变黑发臭。
3）内源污染严重
现状河湖淤积严重，淤泥中的有机质形成了巨大的二次污染源。
4）无清水补给
大部分地表水体无源头活水，没有生态流量，水体自净能力差，易形成黑臭。
3工程技术路线及设计
3.1 黑臭水体治理技术路线及重点难点
3.1.1技术路线
根据郸城县排水现状及洺河黑臭水体的成因分析得出，洺河黑臭水体治理工程是一项系统性、综合性工程，依靠单一的处理技术与应急处理方案，尽管短时间内可以消除水体黑臭，但并非长久措施。
因此必须树立“截污是基础、治理是关键、保持是根本”的思想。按照“自我封闭、自我净化、灵活调度、适度循环”的技术路线对洺河黑臭水体进行修复设计。具体为河道沿岸截污设计、河道清淤设计、河道生态净化及洺河补充水源设计。
3.1.2设计重点及难点
1）设计重点：
①截污纳管，控制污水及初期雨水排入河道；
②河道底泥处置及水体自净能力提升；
2）设计难点：
①城区合流制管网缺乏维护，部分管道有溢流，对现有管网调查、测量、勘察工作难度大。
②洺河河道底泥淤积严重，河道长，清淤量大，清淤难度大。
③河道位于老城区，两岸违章私搭乱建现象突出，面源污染较难控制，部分河段缺乏施工作业面。
④洺河上游周边以村庄及工厂作坊分布为主，污水收集及处理工程量大。
图1 洺河黑臭水体修复工程范围
3.2 河道沿岸截污工程设计
本工程中对沿河道敷设的老旧管道（建于九十年代）进行重新铺设，对近期2015年新敷设的截污主干管予以保留。截污管道负责收集排入河道的生活污水及初期受污染的雨水，总设计规模为9万m3/d。结合本地的习惯做法、材料供应情况以及周边地区已有工程实例，本排水管网工程中的管径≤600的管道选用HDPE管道，管径＞600的管道选用钢筋混凝土管。两种管材均采用承插口接口，橡胶圈连接，管道基础采用砂垫层基础。
3.3河道清淤工程设计
本工程清淤河道共11.9km，河道分三段：公园西路—文化路4.6km、洺河东段（文化路—第二污水厂）4.9km、调水渠2.4km。共清淤泥量8万m3，其中需上岸脱水处理淤泥量6.9m3，脱水处理后含水率为80%的湿污泥量为3.5万m3；需原位修复淤泥量为1.1万m3。沿河清运垃圾1.2万m3。
本次清淤采用干清方法：建土坝截断河道——抽水清挖淤泥——淤泥外运。
本工程文化路以西河道为自然河道，文化路以东及调水渠河道已经经过整治，故文化路以西清淤50cm，上层35cm清淤淤泥需经过脱水处理，下层15cm用来进行原位修复。文化路以东河道及调水渠清淤35cm，全部进行脱水处理。
通过清淤工程河道纵断面图及典型横断面图进行分析，共清淤泥量8万m3，其中需脱水处理量6.9m3，原位修复淤泥量为1.1万m3。脱水前淤泥含水率为90%，脱水后淤泥含水率为80%，故经脱水处理后的污泥量为3.5万m3。
清淤过程中在每段腾空河道内设1个集泥池，尺寸10m×5m，深度3.5m，周边设围堰，围堰高度0.5米，污泥泵设在集泥池内，将需要脱水的污泥加压送至脱水机进行脱水，然后泥饼外运至填埋场进行厌氧填埋，填埋后根据需求可用于景观绿化等。
本工程采用集成式叠螺污泥脱水系统对污泥进行机械脱水，该系统移动方便，由叠螺污泥脱水机、一体化加药装置、加药泵、污泥泵及运输车组成。运行时，先开启一体化加药装置对投加的粉末絮凝剂进行充分搅拌至熟化，再将集泥池内的污泥送至叠螺污泥脱水机混合絮凝槽，污泥在混合絮凝槽内与计量泵投加的絮凝剂进行混合反应，形成矾花后流入叠螺污泥脱水机的主体，在浓缩部通过重力浓缩后，被输送到脱水部进行脱水处理，脱水后的泥饼外运，滤液则返回污水处理系统在处理。
淤泥进集装箱之前先进钢制搅拌罐缓存并进行搅拌，共设2个钢制搅拌罐，每个搅拌罐容积20m3，搅拌罐加搅拌器，缓存搅拌时间20~30min。
本工程污泥泵设置于集泥池内，其余设备设置于集装箱内，集装箱固定于清淤河段旁，待本段清淤完成后，由运输车将整个集成式叠螺污泥脱水系统运送至下一个待清淤河段旁边固定安置。
3.4 水体生态净化设计
经过控源截污及内源治理后，还需要对河道水体进行净化。河道水体净化通常采用生态净化治理技术，包括人工湿地、生态浮岛、水生植物种植等技术方法，利用土壤—微生物—植物生态系统有效去除水体中的有机物、氮、磷等污染物，同时辅助人工增氧等手段，使河道水体水质长效保持。但洺河水体污染严重且相对封闭，采用上述治理技术周期较长，为了满足需要，本工程在生态净化治理技术的基础上增加旁路治理，设置水体自净能力提升装置，进一步净化河道水质、提高河道水体的自净能力，并通过生态系统的恢复与系统构建，持续去除水体污染物，改善生态环境和景观。
具体做法有：
1）河道两侧浅水区表流湿地建设：为保证安全，在河道宽度大于25米的宽河道两侧3-5米范围内结合景观设置浅水区，在浅水区的表流湿地内分别种植植物种类以芦苇、香蒲、荷花、茭白、睡莲和黑藻、金鱼藻为主。水深控制在0.8米范围以内。湿地面积约4万m2。
2）河道水增氧设施：补水口出设置跌水，实现在补水的同时为河道增加溶解氧。每座橡胶坝下游保证0.8m的落差，制造瀑布效果，又为河道增氧。河道内设置太阳能浮水喷泉增氧机，在为河道充氧同时，为河道营造景观效果。
3）人工浮岛：采用复合流人工浮岛，总构建面积3000m2，分别设置在公园东路以东河道宽阔的河面、府东路东北的湿地水面以及交通路以南的书法公园大水面内，覆盖面积按附近水域面积的30%考虑。 栽培植物种类以千屈菜、水葱、睡莲和金鱼藻为主。
3.5 补充水源设计
目前，洺河下游建有2座污水处理厂，第二污水厂经过改扩建工程后，设计出水水质达到一级A标准，目前处理规模为4万m3/d，远期处理规模为6万m3/d。城市中水作为补水水源具有水量稳定，处理成本低等优点，中水的合理利用能够实现水资源的良性循环，维持生态平衡，可有效缓解水资源紧缺的状况。
现第一污水厂日处理污水能力为3万m3/d，主要采用奥贝尔氧化沟工艺。出水总磷控制要求在0.5以下，采用在二沉池大量投加铁盐的做法，每月仅药剂费达4万元，导致运行费用高，污泥产量大，而且出水色度和悬浮物较高。
为减少运行的药剂投加费用，同时减少出水色度指标，特提出在现有处理工艺流程中增加化学除磷的改造方案。
在旋流沉砂池出水连同回流污泥进入奥贝尔氧化之前增设厌氧池，增加生物除磷效果，采用半地下式钢筋混凝土结构，尺寸为31×13×6.5m。有效水深6.2m，停留时间2h。
另外，本项工程新建循环管道25.255km，管径为DN400-DN500，管材为PE管，压力等级为0.6MPa。新建循环泵站4座，规模为1万m3/d。
图2 河道补水循环系统示意图
4总结
1）本工程按照“控源截污、内源治理；活水循环、清水补给；水质净化、生态修复”的基本技术路线对黑臭水体进行治理，通过“自我封闭、自我清洁、灵活调度、适度循环、生态净化”等手段使河道水体水质得到净化和保持，水质达到地表水Ⅳ类水标准。
2）本工程的实施在技术上具备可行性，经济上也合理可行，具有显著的社会效益，生态环境效益和经济效益。
3）郸城县洺河黑臭水体修复工程的建设不但是必要的，而且是十分迫切的；该项目的实施是完成 “水十条”中制定的“基本消除黑臭水体”的考核目标的基础，对改善城区水环境、提高居民的生活品质，促进城市生态文明建设具有十分重要的意义。
4）黑臭水体治理是一项综合性、系统性很强的工程，因地制宜、经济合理的技术路线是确保工程持续发挥效益的关键；此项工程已经专家论证，获得了高度评价，目前正在实施过程中。
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论文作者:徐振军,李玲
论文发表刊物:《防护工程》2018年第7期
论文发表时间:2018/8/7
标签：水体论文; 河道论文; 污泥论文; 工程论文; 淤泥论文; 清淤论文; 污水论文; 《防护工程》2018年第7期论文;