黎河支流污染治理措施探討

黃立洪 孫翔宇 程 強 楊麗敏

（1.天津市引灤工程黎河管理處，河北 遵化 064200；2.天津市水利科學研究院，天津 300061）

1 概況

引灤入津工程是將灤河水通過潘家口水庫經大黑汀水庫調入天津，向天津城市和周邊的塘沽區及濱海新區供水的一項跨流域調水工程。

灤河水從潘家口水庫，經大黑汀水庫，穿引灤隧洞，循黎河入于橋水庫，經暗渠入輸水明渠，注爾王莊水庫，再沿暗渠進入天津市區，全長234 km。其中黎河輸水段57.6 km，輸水設計流量60m3／s，校核流量75m3／s。

引灤入津工程是天津市賴以生存和發展的生命線，自1983年通水以來，至2010年6月已累計向天津城市供水143.45億m3，緩解了城市用水緊張情況，促進了天津經濟發展。

其中利用黎河河道輸水是引灤輸水線路的重要組成部分。

2 黎河主要支流水質情況

黎河主要支流有炸糕店橋下右岸、高各莊2號橋、崔家莊2號橋、西山橋、龍灣橋、前毛莊支流等。炸糕店橋、高各莊和西山橋支流沿岸有鐵選廠，水體懸浮物濃度高 （均大于1000m g／L，最高達到6300m g／L）。

2008年10月各支流的總氮全部超標，炸糕店橋支流、高各莊支流、崔家莊2號橋支流、龍灣橋支流的有機質濃度高，尤其龍灣橋支流排放的有機質濃度高達156.6m g／L，造成黎河干流上、中游、下游斷面的總氮全部超標，上游和中游斷面的懸浮物濃度高、高錳酸鹽指數超標。

崔家莊2號橋、西山橋、龍灣橋支流監測的有機質、總氮、汞、鐵、錳有時超標。

2008年10月份對黎河五條支流水質進行了監測，檢測結果見表1。

表1表明，炸糕店支流中懸浮物濃度極高，而且，高錳酸鹽指數、總氮、總鐵濃度也超過地表水Ⅲ類標準的限值；而高各莊支流污染以硝酸鹽氮、高錳酸鹽指數、總氮、總鐵和懸浮物為主；崔家莊支流污染以高錳酸鹽指數、總氮、總磷、總鐵和懸浮物為主，西山橋支流污染以硝酸鹽氮、總氮、總磷和總鐵為主；龍灣橋支流污染以高錳酸鹽指數、硝酸鹽氮、氨氮、總氮、總磷和總錳為主，特別是高錳酸鹽指數和總氨超標倍數分別達到了25倍和67倍。

由此可見，黎河支流污染物超標情況比干流嚴重，是黎河水體污染物的主要來源。

表1 黎河支流水質監測結果

3 黎河支流治理新措施生態處理技術

從近年國內外水環境治理的發展趨勢來看，針對不同水體的水文特性、污染物來源、污染特征等，可采用單一或組合的方式凈化污染物、修復水環境，主要措施有人工濕地、曝氣、接觸氧化池、生物氧化塘、底泥疏浚等技術。

人工濕地主要是在水體的入河口或岸邊，通過因地制宜的濕地建設，截留和減少入河污染物，改善輸水河道水質。

人工濕地對農業非點源污染進行凈化處理是一種投資低、處理能力穩定、易于維護的生態處理方式。

通過人工濕地的人工基質和水生植物，形成基質——植物——微生物生態系統，將污染物質和營養物質吸收、轉化、分解，以達到凈化水質的作用。

同時，對面源及支流污染具有顯著的緩沖作用，還可為野生動物提供棲息場所，可有效恢復河流的生物多樣性，改善河流水質。

生物接觸氧化技術（生物膜法）是指在河床內添加對富營養化的氮、磷具有吸附特性、對微生物具有親和力的濾料，并實施適當的曝氣，從而利用濾料去除水體中的懸浮物、氮、磷，由附著在濾料上的生物膜降解有機污染為主的方法。

由于特殊的載體材料具有多孔性、高比表面積，為水體中微生物、原生動物、藻類等提供附著表面積，并形成生物膜，對水體中的污染物進行降解轉化，同時為水體昆蟲等提供活動及避難場所，因此可以起到改善水體生態系統狀況，提高水體自凈能力的作用。

以科技創新為動力，綜合利用厭氧生物濾池技術、自然跌水增氧技術、高效溝渠凈化技術、人工濕地技術等多種生物生態治理措施對支流內污染物進行截留、氧化、吸收，最大限度地減少支流口污染物進入黎河對引灤輸水水質的污染，確保引灤輸水水質安全。

4 工藝設計

4.1 工藝流程

根據支流水質特點，采用厭氧生物濾池＋疊水曝氣＋表流濕地＋人工濕地相結合的處理工藝，綜合利用物理、化學、微生物和植物的多重作用實現對污染物的去除。處理工藝流程見圖1。

圖1 支流口治理工藝流程

（1）厭氧生物濾池。主要利用人工篩選、培養與馴化的多種高效厭氧微生物降解有機污染物，將其中難降解的高分子有機物分解成易生化降解的小分子有機物，提高后續生態處理單元的去除效率。

厭氧生物濾池做成地下形式，池內填加人工多孔生物填料，替代常規污泥回流，多孔生物填料具有較大的比表面積，可為微生物提供附著載體，減少微生物的流失，降低處理成本。

（2）跌水曝氣。跌水曝氣主要是利用地勢差，通過跌水方式增大水體與空氣接觸面，并利用水體的紊流將空氣摻入水體內部，形成微小氣泡，強化水體復氧，以提高水體的溶解氧含量，恢復和增強水體中好氧微生物的活力，使水體中的污染物質得以降解，從而改善河流水質。

在有地勢的地區，跌水曝氣是一種非常理想的河流污染治理措施，具有無能耗，免維護的優點。

（3）表流濕地。表流濕地技術是模擬自然濕地生態系統的基本原理，在河渠內種植水質凈化能力強的高等水生植物，提高支流河道的自凈能力。

表流濕地對水體的凈化機理包括：①水生植物直接吸收水體中的氮、磷等營養元素，并同化為自身的結構組成物質，實現對水體的凈化；②通過呼吸輸氧作用提高根區溶解氧含量，形成良好的根際微生態環境，與微生物協同作用，實現對污染物的去除；③高等水生植物通過對水流的阻擋和對顆粒物的吸附與攔截，促進顆粒態污染物在水體中的沉降，同時，水生植物及其共生細菌構成的多級生態系統分泌物，可與水體中的懸浮顆粒及膠體凝聚后沉降，快速提高了水體透明度；④水生植物還可以通過植物化感作用抑制藻類及細菌的生長，部分水生植物還對汞、鉛、鎘、銅、砷、鉻、酚、苯等多種金屬及有機污染物具有較強的富集、去除能力。

（4）攔污控制堰。在龍灣支流入黎河口處建一座攔污控制堰，攔截支流口非汛期下來的雨污水，防止非汛期支流口雨污水直接進入黎河，導致引灤輸水水質受到污染。

汛期排瀝時，雨洪水從壩頂漫流。

（5）人工濕地。人工濕地處理系統設在支流口附近空地內，人工濕地處理單元采用波式流濕地結構。

波式流人工濕地處理單元由人工基質、水生植物和附著在基質及植物根區的微生物組成，是一種獨特的“基質－植物－微生物”生態系統。

該系統中，植物扎根于基質床的表層，植物根系和填料為微生物提供附著的載體，同時植物根系為微生物提供氧源，在靠近根區的填料層形成好氧區，而在遠離根區的填料層形成厭氧或兼氧區，水體以波浪式流經填料表層和底層時，反復經過好氧、厭氧以及硝化和反硝化的過程，從而實現對有機污染物和氮磷的高效去除。

與自然濕地相比，波式流人工濕地在相同面積條件下處理能力大幅度提高，能夠克服天然濕地比較脆弱的缺點，具有負荷率高、占地面積小、效果可靠、耐沖擊負荷等優點，而且水流在填料表層以下流動，不易滋生蚊蠅。

4.2 工程運行方式

工程運行方式采用串聯與并聯相結合的方式。

其中厭氧生物濾池、表流濕地和人工濕地采用串聯方式運行，焦耐廠排污溝污水首先通過排污溝攔污控制堰的攔截作用自流進入厭氧生物濾池，厭氧生物濾池出水返回排污溝攔污控制堰的下游，經跌水增氧后進入支流內，與支流上游下泄水混合后。

支流水經跌水增氧后進入表流濕地內，經水生植物初步凈化、沉淀后再自流進入人工濕地，人工濕地出水排入黎河。8組人工處理池采用并聯方式運行。厭氧生物濾池、表流濕地和人工濕地均為每天24 h連續運行。

5 效益分析

（1）生態效益。支流口治理后難降解有機物的濃度削減50%以上，可以有效減少支流對黎河輸水水質的直接危害。

將支流水體總氮、化學需氧量、總磷、氨氮的濃度削減量均達到50%以上，懸浮物的削減總量達到80%以上。

（2）社會效益。支流口治理工程建成后，對改善黎河水生態環境、提高引灤供水水質，保障天津市供水安全，起到一定積極的作用。

工程可達到建設社會主義新農村對農村環境保護提出的目標，促進新農村建設與社會經濟可持續發展，可以加快小城鎮建設，使之健康有規范地發展，增強人們的環境意識，走可持續發展之路，工程的社會效益顯著。

6 結 語

支流口治理工程是黎河綜合治理工程的延伸和引灤文化風景一條線建設的有益補充。

實施后將改善黎河的輸水環境、減少水質污染。為引灤工程也為當地帶來良好的社會、環境和經濟效益，為實現水資源的可持續發展提供保障。可以起到了突出重點，示范帶動的作用，取得經驗后可以很好地指導開展黎河輸水河道水源保護工程。