某河河水净化与生态修复工程初步设计方案

1某河河水净化与生态修复工程初步设计方案一、阿科蔓生态基技术简介1.生态基技术2001年，广州阿科蔓生态环境技术有限公司从美国引进应用于水产养殖的第一代生态基产品，开始了生态基技术在环保领域的探索。经过10年研发和应用，生态基技术已取得多项专利，成为一种成熟的生态性水环境综合治理技术，并在微污染治理、河道治理、城镇生活污水处理、农村污水治理、工业废水处理、水产养殖等领域取得无数成功案例，引领着我国水生态处理技术的发展。生态基技术以生物多样性理论、生态技术理论、系统论和可持续发展理论为指导。它强调治理系统的自然化，通过发展生物多样性，提高自然生态系统的稳定性和自我调节能力，从而实现对污染物的高效处理、维持水体的长期健康与稳定。生态基技术采用总体规划、因地制宜、点面结合、分层治理等原则，建立了一套完善的水环境综合治理系统规划理念。通过修复生态环境、降低治理成本、引发新的绿色产业链条，实现环境效益和社会、经济效益的良性互动，为可持续发展提供可行的参考模式。生态基技术具备自然性、简单性、低能耗的特点，是生态技术应用的典范。2.阿科蔓生态基生态基技术实际上是固定化微生物技术的一种，其基本原理为在载体上聚集并繁殖出一定生物量的微生物群落，通过微生物的代谢作用去除污水中的污染物。其中，阿科蔓生态基作为高效微生物载体，是生态基技术的核心。阿科蔓生态基是材料学与微生物学的完美结合，是一种由特殊的织物材料制成的新型生物载体，通过独特编织技术和表面处理，使其具有巨大的生物接触表面积、精细的三维表面结构、合适的表面吸附电荷，通过微生物的“自然优选”，发展出生物量巨大、物种丰富、活性极高的土著微生物群落，并通过微生物的代谢作用高效降解污染物。3.生态基高效泛氧化塘生态基高效泛氧化塘是一种自然化的污水处理方式，利用池塘、湖泊、河道等自然（或人工）水体作为污水净化场所，通过安装阿科蔓生态基，并根据具体条件配合充氧、循环等辅助措施，大规模发展微生物群落，从而大幅提高水体的自净能力，最终通过水体自净取出污水中的污染物。生态基高效泛氧化塘可以融于自然、利用已有水体，实现系统的“零占地”，2并具有基建投资少、运营费用低、管理维护简单、无需污泥处理等优点。二、某河的基本情况及污染特征分析1.地理及水文特性（1）地理位置（2）水体规模本项目治理河段长度为9公里，河道水面宽约40m，平均水深1.0m，河道水体容积约36万立方米。（3）流量设计平均流量为35万立方米/天。但是，某河是一条雨季泄洪河道，由于流域面积不大、上游无大型水库调节，所以季节性径流量极不均匀，雨季汛期径流量占全年径流绝大部分。因此，某河的水质治理工程必须充分考虑汛期对流量的影响。2.污染特性根据相关的监测统计，确定现阶段某河河水水质为：pH：7.25CODCr：（40-106）取60.0mg/lBOD5：（10-15）取12.0mg/lTN：（25-38）取30.0mg/lTP：（0.4-1.40）取0.60mg/lDO：（1.7-2.5）取1.90mg/l可见，目前某河水质属劣Ⅴ类，其中TN超标最严重（Ⅴ类标准为10mg/L），有机物和磷的污染程度则相对较轻。由于有机物浓度不高，水体溶解氧的消耗量不大，且水深较浅、复氧能力好，河水的溶解氧浓度相对较高（接近Ⅴ类标准）。此外，某河河水的BOD5浓度相对低（B/C=0.2），说明河水的可生化性不佳，其污染源可能以工业污染为主。三、工程设计要点1.投资、营运成本低采用自然化的建设模式，避免土建工程和大规模设备安装，大幅削减基建投资成本。同时，对于这种大规模河道的治理，必须最大程度降低能耗、管理等方面费用，否则将产生极高的长期运行费用，带来沉重的经济负担。在设计负荷条件下，可实现零营运费的目标。2.实施、管理简单、见效快某河治理工程规模较大，而且治理系统建设的时间紧迫，因而治理系统的设计必须考虑3实施的简单性，否则将会导致施工时间变得很长，投资费用也会大大增加。系统的设计还应该考虑管理、维护的简单性，采用自动化的管理系统。治理系统的建设在2个月内完成，完成后1个月内见效，并在3个月内达到治理目标。3.不影响河道泄洪某河是重要泄洪河道，雨季洪峰水量很大，必须保证河道通畅，水质治理系统绝对不可影响泄洪。此外，治理系统自身必须能经受大规模洪峰的考验，不被暴雨造成的洪水所破坏。4.不影响河道景观某河位于城区，周边建有高尔夫小区、体育会展中心等，是重要的水岸风景线。因此，河道水质治理工程应融于自然，不破坏周边环境的景观效果，不可影响水体的观赏性。5.分段治理在治理河道中，随着污染物浓度的削减，系统对污染物的去除负荷也随之降低，对配套设备的要求也相应改变。因此，必须根据河段的特征进行因地制宜的设计，实行分段治理、逐级削减，实现治理效果与建设成本、运行费用的最佳平衡。四、工程设计方案1.设计目标（1）治理规模充分考虑汛期的影响，某河的流量规模按35万立方米/天设计。（2）水质治理目标某河河水净化与生态修复工程的近期目标为：COD去除率30.0%，BOD去除率25%，TN去除率35.0%，TP去除率为25.0%，溶解氧大于3.0mg/L。具体指标如下表所示：表1某河水质治理目标水质指标pHCODCrBOD5TNTPDO原水水质7.2560.012.030.00.601.90去除率——30%25%35%25%——出水水质6~942.09.019.50.453.0地表水Ⅴ类标准6~940102.00.42.0注：以上指标除pH为无量纲外，其余单位均为mg/L。2.系统设计参数某河的水质治理，相当于对利用容积36万m3的河道作为泛氧化塘，对进入河道的354万m3/d进行处理。根据河道的特性，某河河水净化与生态修复工程分为三个治理段：强化处理段稳定降解段深度净化段（2km）（5km）（2km）治理分段示意图（1）强化处理段强化处理段位于治理段前端，设计长度为2km，通过均匀布置生态基，并配合微孔软管曝气区，对进入治理段的河水进行高效净化。本段的污染物去除率占总体去除率的60~70%，确保下一治理段的河水黑臭消失和水体的景观效果。a.治理段长度：2km水体容积：8万m3水力停留时间：5.48hb.阿科蔓生态基型号规格：BDF型，1m×1m，阿科蔓生态基的高度为1m，距离水面1米，避免影响河道景观及行船。用量：2000m2布置方式：为避免影响河道泄洪、防止生态基被底泥埋没，阿科蔓生态基平行于水流方向放置，均匀地布置于治理段中。安装方式：生态基底部填装水泥柱，并通过钢筋向下固定在河道底泥中。强化处理段阿科蔓生态基布置平面示意图5强化处理段阿科蔓生态基安装示意图1强化处理段阿科蔓生态基安装示意图2阿科蔓生态基安装实景照片c.微孔软管曝气系统某河溶解氧含量较高，阿科蔓生态基表面物种丰富的菌类群落可充分利用水中的溶解氧，因此曝气系统无需长期开启。曝气系统的主要作为超出设计负荷的辅助缓冲措施，当水量过大、污染物浓度过高或水体含氧量过低时开启。曝气系统采用“鼓风机+微孔软管”的方式，具有设备少、安装简易、能耗低等特点。曝气区：曝气区分为2段，每段200m，分别位于强化处理段的始端和末端。鼓风机：风量22.00m3/min，风压9.8kPa，功率11kW，20台（10用10备）。微孔曝气软管：曝气软管长40m，布置方向垂直于河岸，16段1组，每段软管之间的距离为2.5米，每组软管由1组风机供气（1用1备）。曝气软管通过固定桩安装在水底。6风机房：砖混结构，6m×3m×3m，10座，每座安装2台鼓风机（1用1备）。强化处理段微孔软管曝气系统布置平面示意图微孔软管曝气安装示意图微孔曝气软管及其安装（2）稳定降解段稳定降解段设计长度为5km，生态基布置于河道两侧。由于某河溶解氧含量相对不低，加上前段曝气的剩余溶解氧，本段无需安装设备，通过水体的自然复氧和扩散作用，在无能耗的条件下实现污染物的稳定降解。本段的污染物去除率占总体去除率的25~30%。7a.治理段长度：5km水体容积：20万m3水力停留时间：13.71hb.阿科蔓生态基型号规格：BDF型，1m×0.6m。用量：14400m2（水体用量比：0.072m2/m3）布置方式：阿科蔓生态基平行于水流方向放置，布置于河道两侧各10m范围内。安装方式：生态基底部填装水泥柱，并通过钢筋向下固定在河道底泥中。稳定降解段阿科蔓生态基布置示意图（3）深度净化段深度净化段位于治理段末端，设计长度为2km，通过均匀、密集地布置生态基，对河水进行末端深度净化，确保出水达到或优于设计标准。本段的污染物去除率占总体去除率的5~10%。a.治理段长度：2km水体容积：8万m3水力停留时间：5.48hb.阿科蔓生态基型号规格：BDF型，1m×0.6m，阿科蔓生态基的高度为0.6m，避免枯水期生态基顶部露出水面，影响景观。用量：12480m2（水体用量比：0.156m2/m3）布置方式：为避免影响河道泄洪、防止生态基被底泥埋没，阿科蔓生态基平行于水流方向放置，均匀地布置于治理段中（与强化处理段相同）。8安装方式：生态基底部填装水泥柱，并通过钢筋向下固定在河道底泥中。深度净化段阿科蔓生态基布置平面示意图五、投资估算表2投资估算表序号名称主要技术参数单位数量单价（万元）总价（万元）1阿科蔓生态基BDF1×0.6m2496802生态基安装费——件828003风机房6m×3m×3m座104罗茨鼓风机N=11kW台205微孔曝气软管——米64006供气管网——套17电控系统——套108设备安装运输费——项19不可预见费(1+2+3+4+6+6+7+8)×10%项110税费(1+2+3+4+6+6+7+8+9)×8%项1合计六、系统运行管理1.曝气系统某河溶解氧含量较高，复氧能力强，而且阿科蔓生态基表面可形成高效的藻菌共生系统，9其中的藻类可为菌类提供氧气，而物种丰富的菌类群落可充分利用水中的溶解氧，因此曝气系统无需长期开启。曝气系统的主要作为高污染负荷的辅助缓冲措施，当水量过大、污染物浓度过高或水体含氧量过低时开启。2.阿科蔓生态基本项目采用生态基治理技术，治理的主要载体——阿科蔓生态基能够自行培育适应于水质的微生物群落，并自行代谢更新，本身无需清洗及管理。由于某河会携带上游泥沙到治理段，长期冲刷后可能会埋没部分生态基，因此可在枯水季节安排劳动力对生态基进行简单清理。3.水生生态系统在河道中种植水生植物、放养鱼类，可以发展某河的水生生态系统，还可以对河道起到景观美化作用。水生植物可以吸收部分氮、磷污染物，鱼类则可以促进生态基上生物膜的更新，而且放养其间带来一定程度的有机物，有助于维持河水的碳氮磷平衡。因此，可在河道中种植芦苇、风车草、水葱、千屈菜等水生植物，并放养罗非鱼、鲤鱼等鱼类，作为河道水质净化和生态修复的补充措施。但我们需要充分考虑植物落叶、鱼类排泄物对水质的负面影响，因此种植、放养密度不宜过大，并及时对植物进行修剪。10附件生态基技术应用典型案例一、无锡古运河l项目概况：无锡古运河是最早开拓、保护最好现有运河之一，随着经济的发展，水质逐渐恶化。古运河连通太湖，是太湖的其中一个重要污染源。l实施时间：2008年7月l河道流量：20万m3/dl治理段规模：主河道长1500m，宽12~30m，深2.5~3m，停留时间10.8hl治理系统：阿科蔓生态基+射流曝气l阿科蔓用量：16458m2（水体用量比：0.183m2/m3）l治理效果：治理后水质大大改善，透明度提高，黑臭消失，水生生态系统大大发展，恢复了古运河的水体景观。治理前，水体黑臭治理后，水色优良11表1无锡古运河水质变化列表项目CODCr氨氮总氮总磷进水水质138.58.148.830.53出水水质33.31.083.80.085去除率（%）76.086.757.484.0二、北京凉水河l项目概况：北京凉水河是典型的城市纳污河涌，由于长期接纳污水，已经发黑发臭，严重影响周边的生活，同时也与城市形象格格不入。本项目为北京奥运水环境治理工程的试验项目，试验期为一年。l实施时间：2006年l河道流量：5000m3/dl