污水庫水環境綜合治理技術初探

姜亞敏 劉猛 閆大鵬 侯曉明 蔡明

(黃河勘測規劃設計有限公司，河南鄭州 450003)

1 工業污水庫的現狀

長期以來一些企業利用氣候適宜、地價低廉、地形便利等優勢，選擇采用簡單而有效的方法——塘系統和土地處理系統處理、處置生產和生活污水。這一方法投資省，基本無需維護費用，但占地面積較大，停留時間很長，長期運行往往形成規模很大的污水庫。如新疆的許多石油化工企業依靠天然的地形優勢，利用天然洼地、山谷、荒地和存在天然防滲層的區域建設污水庫［1］，再如天津漢沽污水庫1976年4月正式建成使用，占地面積298萬m2，蓄水量560萬m3，平均水深2 m，接納沽城區和天津經濟技術開發區化學工業區的全部生活污水和工業廢水［2，3］。

污水庫長期運行造成的典型不良后果包括:1)影響周邊生態環境;2)污染地下水;3)危害農業和漁業生產;4)污水庫潰壩對周邊環境的影響。長期以來這些問題已逐漸成為制約經濟社會發展的瓶頸。因此，對這些污水庫的治理刻不容緩。

2 工業污水庫水環境治理工程實例

本文所介紹該工程為典型的北方內陸干旱地區污水庫的綜合治理工程，所涉及污水庫規模較大，環境條件復雜，對處理后周邊的生態環境條件要求較高，對類似項目有一定參考價值。

2.1 背景

項目中的污水庫位于內蒙古自治區某縣，屬溫帶內陸干旱半干旱大陸性氣候區，常年降水少，蒸發量大，多年平均降水量為311.1 mm，多年平均蒸發量為2 120.1 mm(20 cm口徑蒸發皿)。自20世紀60年代，該縣開始在污水庫區域排水，解決生產和生活污水的排放問題，日積月累，目前該污水庫已形成較大的水體規模。該污水庫被劃分成10個污水池，使用情況見表1。

表1 污水庫現狀及使用情況

污水在該處的長期存儲污染了周邊地下水，影響周邊生態環境，造成居民紛紛外遷。目前該區域地塊計劃用于建設濕地公園。因此，首先要解決污水庫污水和污染底泥的處理和處置問題。

2.2 方案

2.2.1 市政污水處理方案

對市政污水池現狀存水及市政污水處理廠排水分別進行監測分析，發現現狀存水中除個別污水池存在pH，NH3-N，TN和BOD5超標外，普遍存在的超標項目主要有TP，CODCr和TDS。考慮到出水將主要用于濕地公園景觀用水，因此設計出水水質指標主要參照《城市污水再生利用景觀環境用水水質》，同時結合其他再生水利用標準，確定設計進、出水水質指標如表2所示。

表2 市政污水處理工程設計進水水質

本次處理工程的設計規模為3萬m3/d。現狀條件下，每天深度凈化污水處理廠向污水庫排放的1.5萬m3排水和1.5萬m3現狀存水，將213萬m3市政污水存水全部處理完，需要142 d。此后，每天可用于處理污水廠向污水庫排放的1萬m3～1.5萬m3排水以及循環凈化濕地公園存水1.5萬m3～2萬m3。對比多種工藝后，選擇采用強化復合人工濕地工藝，該法將可處理效果與景觀、環境效果有機結合。強化復合人工濕地污水處理系統由格柵井、提升泵、強化復合人工濕地等單元組成，工藝流程見圖1。其核心處理單位為由一級生態種植池、一級碎石床、二級生態種植池、二級沸石床、三級生態種植池、三級沸石床等組成的潛流人工濕地系統。

圖1 市政污水處理工藝流程

工程在靠近污水廠排水口的污水庫原址上選址，該處位于聯通進水和出水的通道，就近處理就近利用，節省輸送距離，且無需另外征地，同時為濕地公園建設保留連續、大塊的空間，便于景觀設計中形成較大水面，提升景觀品位。

2.2.2 工業污水處理方案

對工業污水池水質進行分析，發現普遍存在的超標項目主要有TP，CODCr和TDS，特別是TDS較高，這與以往印染、氯堿工業廢水的排放和累積有關。同時，監測表明近年來污水池中的TDS濃度呈上升趨勢。據此確定工業污水的設計進水水質如表3所示。同時，參照市政污水池的設計出水水質作為基本的出水水質要求。

表3 工業污水處理工程設計進水水質

針對主要污染指標TDS，對比了反滲透法和蒸發法兩種處理方案，兩者均能實現處理目標，但反滲透法投資大、成本高、出水水質遠高于設計水質目標;而蒸發法則順勢而為，有效利用自然條件，投資小、處理成本低、與周邊景觀協調性好，且工程善后工作簡單。通過比選本工程選擇自然蒸發的方法處理現存工業污水。

工業污水蒸發池擬選在一直存放工業污水，且污染較為嚴重的兩個池子。為避免蒸發期間污染地下水，考慮對蒸發池進行全面防滲。對比防滲效果差別不大的土工膜防滲和膨潤土防水毯兩種方案，選擇采用土工膜防滲，因土工膜防滲投資相對較低，接縫采用焊接處理更容易保證防滲效果。在蒸發期內，應做好安全防護工作，在蒸發池周圍設立圍欄，樹立警示標牌。

2.2.3 污泥處理、處置方案

在對底泥污染物的監測中，發現底泥中有機質、腐殖質(黑色)等物質存在明顯的累積現象，且因水文條件、沉積作用和使用情況的不同，每個池子所累積的有機質深度不同，如不進行清除，必將對濕地公園造成內源污染。因此，根據對每個池子分析和對現場所采集柱狀底泥樣品的觀察，分別確定各池的清淤深度為0.2 m，0.4 m 和0.6 m。

在河湖底泥中，不同深度的底泥因其成因和所處位置的不同而表現出不同性狀。通常，表層底泥主要由動、植物殘體以及掉落其中的各類垃圾的發酵產物組成，其化學成分以腐殖質為主，其物理性狀表現出含水率高(85%～99%)、惡臭等特點，其中較高的含水率以及水分的賦存方式使表層底泥很難通過自然干化的方式達到填埋要求。而下層底泥的組成則主要與所在地工程地質條件有關，通常含水率稍低(70%～85%)、污染物濃度略低。

根據上述特點，在污水庫底泥清淤和處置中對不同來源、不同污染程度和不同物理化學性質的底泥分別進行干化處理。針對表層底泥難以自然干化的特點，結合對現場所采集的柱狀底泥樣品性狀的觀察，對表層0.2 m的底泥采用機械脫水的方法進行干化。對0.2 m～0.6 m含水率較低的底泥，結合當地常年干旱少雨、蒸發量遠大于降雨量的氣候特點，采用自然干化的方法進行脫水。干化后的底泥中，市政底泥用于景觀填筑微地形，工業底泥進行衛生填埋。

3 結語

污水庫的綜合治理中，污水、污泥處理方案的合理選擇和資金籌措、運營管理模式等都將直接影響最終的治理效果，需要設計和管理部門認真探索。

［1］楊躍輝.新疆石化企業廢水貯用現狀及存在的問題［J］.干旱環境監測，2009，23(1):25-30.

［2］薛文源.天津市漢沽區污水庫改造工程［J］.中國給水排水，1993，9(5):25-28.

［3］付 震，廖先榮，王學歡.污水庫底泥處理方法探討［J］.海河水利，2009(5):77-78.