斷頭河浜水環境原位修復工程示范

摘要：在對江蘇省常州市談家頭村現狀調研勘察的基礎上，充分利用現場地形，以斷頭河浜為依托，構建人工浮島和曝氣魚塘，采用地埋式微動力A/O法+曝氣魚塘組合工藝模式治理修復農村生活污水與河浜生態環境污染。改善了浜內魚塘放養環境，實現該村生活污水治理、生態環境修復、水產養殖增收三位于一體。工程運行結果表明，出水水質指標COD、TP、NH3-N、TN均低于GB 18918-2002一級B排放要求，河浜內水體恢復至GB3838-2002Ⅲ類水質。該工程對于太湖流域周邊農村地區生活污水的治理具有良好的示范及推動作用。

關鍵詞：斷頭河浜；工程示范；人工浮島；曝氣魚塘

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）11-2669-03

蘇南水網地區河流眾多，人們習慣將與農業生產和百姓日常生活相關的小河流或人工小水渠稱為河浜[1]。近年來，隨著國家“村村通”的實施和新農村建設規模的不斷擴大，鄉村交通得到了長足發展，村內起交通運輸作用的河浜逐漸失去其原有的航運功能，與之相應而產生的“填浜筑路”的舉措使得多數河浜被填埋或攔腰截斷，成為斷頭河浜[2]。

蘇南太湖流域周邊村落多數依河浜兩岸分散而建，兩岸村民多將河浜作為生活用水的水塘[3]。村落污水收集管網和污水處理站的建設因當地經濟、地域、產業格局的影響而受到限制[4]，污水無法集中收集處理，使得河浜成為納污載體，直接消納來自兩岸居民就近排入的生活污水以及河浜內魚塘養殖廢水，致使河浜污染和淤積嚴重，污水最終匯入太湖，加劇了太湖水體的富營養化程度[5]。因此合理解決農村地區生活污水污染問題，以及恢復河浜原有生態功能，對于太湖流域水環境污染防治與水質提高意義重大[6]。

采用地埋式微動力A/O法+曝氣魚塘組合工藝對江蘇省常州市談家頭村生活污水進行治理，通過對村邊斷頭河浜內原有的魚塘進行底質改性和底棲動物控養，在魚塘底部增設曝氣裝置，對水體進行曝氣增氧，并以斷頭河浜為依托構建人工浮島，從而在恢復斷頭河浜生態環境的同時，進一步消納、凈化經生化處理的周邊零星農戶所排放的生活污水，解決農村生活污水難以集中處理及河浜生態環境惡化的雙重問題，消減了匯入太湖的水污染負荷，具有處理效果好、運行穩定、能耗低、維修簡單等特點，幾乎不占用土地面積，生態環境效益顯著。

1 示范工程概況

工程位于江蘇省常州市談家頭村，村內生活污水經污水管渠收集后就近排入村邊水體——談家頭浜，經武南河進入武進港（當地一條連通太湖的運河叫武進港，并非港口），最后匯入太湖，污水未經任何處理，污染嚴重。河浜內魚塘依河而建，過量的飼料投放以及魚自身排泄物使河浜有機污染嚴重；河浜底部形成了一層由水生生物的尸體、糞便、殘餌沉積而成的黑色淤泥，淤泥內的有機質在厭氧、缺氧條件下形成大量的有害物質如甲烷、硫化氫、氨等[7]，臭氣難聞，影響周邊居民的日常生活，不利于河浜內水生生物的生長；河浜底泥中的氮、磷存在著季節性釋放的問題，河水富營養化程度高，水體中藻類、浮萍瘋長[8]。工程治理流域涉及談家頭村民150戶，總人口500人，談家頭浜治理段長約60 m，平均寬約8 m，面積約480 m2，呈南北走向，流向為由北往南流。

1.1 水量設計

人均用水量標準按100 L/d計算，總用水量為500×100 L/d。生活污水量按用水量的80%計，則污水量為500×100 L/d×80%=40 m3/d，無其他污水。由于農村污水量及水質的不均勻性較大，擬建污水站在充分考慮這一因素后，核定設計污水量為40×1.2=48 m3/d，既可以24 h連續運行，又可間歇運行。

1.2 進、出水水質設計

根據沿湖地區生活污水相關資料，主要污染物排放參照GB 18918-2002一級B標準，設計進、出水水質如表1。

1.3 工藝流程與原理

根據水質分析結果、相關廢水處理技術總結和項目排放標準要求，結合實際，該工程采用地埋式微動力A/O法+曝氣魚塘的組合工藝方案。該方案污水處理工藝流程見圖1。

如圖1所示，談家頭村生活污水經污水管網及管渠收集進入暗井，經由暗井內置格柵對污水的雜質包括懸浮物、漂浮物及粒徑較大的顆粒物進行攔截，以保證后續工藝設備不受影響；出水自動流入調節池，在調節池內對污水的水質與水量進行調節和均和，削減高峰時期的水力負荷，同時調節污水的pH，粒徑較小的顆粒物此時期可發生沉降分離，從而達到污水初步處理的效果，確保進行生化處理前水質與水量的穩定。

A/O集成式磚砌污水處理設施包括缺氧池、接觸好氧池、沉淀池、污泥消化池、風機房及清水池。調節池底部設置的水泵將污水提升至A/O集成式磚砌污水處理設施，歷經缺氧、好氧、沉淀、消化的過程，降低了污水中的氮磷含量，使污水中大部分的有機污染物得到降解，在凈化水質的同時達到污泥減量和穩定的效果。

凈化后的尾水自清水池匯集后流入斷頭河浜（即曝氣魚塘），利用浜內構建的人工浮島對出水水質進行深度處理，在水體流經浜內曝氣魚塘的同時進一步降解水中的有機污染物；對魚塘進行底質改性和底棲動物控養，使得河浜底泥中的有機污染物在微生物和底棲動物的作用下得到持續降解并無機化，富含氮磷元素的無機營養鹽以及底泥中所蘊含的有害氣體因此得到釋放，并借助由曝氣所產生的水流紊動而上浮，營養鹽經由河浜周邊及浮島內植物吸收，以此促進植物生長，有害氣體自水面溢出，保證了魚塘放養環境，增加的底棲動物擴展了河浜生態食物鏈，從而減少魚飼料的投放量，間接提高水體自凈的能力，最終達到村內污水水質凈化、河浜污染修復治理，以及提高生魚產量、降低生產成本的目的。

2 主要構筑物設計

2.1 暗井

暗井設計長寬分別為2、1 m，高度為1.5 m，磚砌結構，內置格柵1臺，柵隙30 mm，池壁內鋪設SBS防水層。考慮到村內管網布置方式為雨污合流制，于距離井底1 m的井壁處設置泄洪管，泄洪管材質為PVC波紋管，內徑400 mm，以保證下雨時過量的雨水自泄洪管泄流。

2.2 調節池

調節池設計有效容積為16.2 m3，考慮到下雨時來自暗井溢流的污水，結合設定污水量，設置停留時間約5 h，設計長寬分別為3、2 m，有效水深2.7 m，磚砌結構，池壁鋪設SBS防水層。池體底部安置兩臺污水提升泵（1用1備），流量4.0 m3/h，揚程10 m，功率0.5 kW，用以提升污水至后續處理設備，水泵周邊安置鐵絲網，確保水泵正常運轉。

2.3 A/O集成式磚砌污水處理設施

污水處理設施為地下式，設計總長為7.8 m、寬為2.1 m，埋深3 m，共包含6個池體，分別為缺氧池、接觸氧化池、沉淀池、污泥池、清水池、風機房，各池體均為磚砌結構，池壁鋪設SBS防水層。

缺氧池設計長2 m、寬1.5 m，有效水深2.7 m，有效容積為8.1 m3，停留時間約3 h。通過厭氧硝化及反硝化作用去除水中難降解的有機物。

接觸好氧池設計長4 m、寬2 m，有效水深2.7 m，有效容積為21.6 m3，停留時間約8 h。池內設置半軟性填料，池底曝氣對污水進行充氧，并使池體內污水處于流動狀態，以保證污水與污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。池內可以保持很高的微生物濃度，將從缺氧池中流出的有機污染物進一步通過生物氧化作用分解。

沉淀池設計長2 m、寬1 m，有效水深2.7 m，有效容積為5.4 m3，停留時間約2 h。上清液回流至調節池，由于污泥量較少，下層污泥定期提升至污泥池。

污泥池設計長1 m、寬0.8 m，有效水深2.7 m，有效容積為2.16 m3。系統產生的剩余污泥量較少，為了保證剩余污泥量的穩定，防止磷的釋放，污泥池內進行微氧充氣攪拌。好氧消化后由當地環衛部門定期清理外運或者用于當地農田堆肥。

清水池設計長0.76 m、寬0.8 m，有效水深2.7 m，有效容積為1.64 m3。經生化處理的尾水在清水池進行收集，后外排至曝氣魚塘。

風機房設計長1.4 m、寬1.3 m，埋深3 m。內置兩臺HC-30IS低噪音回轉式鼓風機，風量0.4 m3/min，功率0.5 kW，一用一備，每2 h自動切換一次，交替運行。

2.4 曝氣魚塘

工程主要包括人工浮島構建、魚塘底質改性和底棲動物控養。設計浮島總面積為127.75 m2，單個浮島呈半橢圓形，設計長半軸為3.5 m、短半軸為2.5 m。人工浮島分為景觀浮島和浮島濕地兩部分，景觀浮島植物選用圓幣草，以錨裝置固定；浮島濕地布置于景觀浮島外側，與浮島形成層次落差，達到立體效果，植物選用再力花、花葉蘆竹、菖蒲、千屈菜等，濕地浮體填料選用陶粒或高爐渣，同時代替植物種植土。魚塘底質改性按0.6 kg/m2的平均密度投放底質改良劑288 kg，投放形式為粉式、均勻撒播，主要成分為改性黏土絮凝劑及微生物制劑；底棲動物控養按0.2 kg/m2的密度放養，投放泥鰍、螺、蚌、河蜆、水蛭等底棲動物96 kg，同時于曝氣魚塘內放養鰱、鳙等少量食藻魚類；魚塘底部增設充氧機一臺，視天氣和水壓情況間歇運行。

3 運行效果與技術經濟分析

3.1 運行效果

工程于2011年3月建成運行，表2為主管部門委托當地環境監測站抽檢的結果。由表2可以看出，出水水質指標COD、TP、TN、NH3-N均低于GB 18918-2002一級B排放要求。

3.2 技術經濟分析

工程建設投資包括生活污水處理設施、河塘清淤、河浜砌石護岸、村內道路硬化等工程，費用共計55.63萬元，工程各項運行費用如下。

1）電費（E1）。污水站用電負荷1.0 kW（近期每天實際運行時間按8 h計），電價按0.6元/kWh計，每天處理廢水電費E1=1.0×0.6×8÷48=0.10（元/m3）。

2）人工費（E2）。污水處理站共設1人（兼職），人均月工資按150元計，廢水每天處理人工費E2=150×1÷（48×30）=0.104（元/m3）。

3）浮島植物養護及日常維護管理費（E3）。主要用于植物的更換、修剪、收割，以每年0.5萬元計，則E3=5 000÷（48×365）=0.285（元/m3）。

每天處理廢水總成本ET=E1+E2+E3=0.489（元/m3）。

4 小結

采用地埋式微動力A/O法+曝氣魚塘組合工藝模式，利用現場地形條件對河浜內魚塘進行改建，同時依托河浜構建人工浮島，進而在恢復河浜生態環境的同時，亦作為經生化處理的農村生活污水的后續深度處理，從源頭消減了匯入太湖的污染負荷，保證了浜內魚塘放養環境，促進了當地漁業養殖的發展，實現該村生活污水治理、生態環境修復、水產養殖增收三位于一體。

該工程建設投資為55.63萬元，運行費用為每天0.489元/m3，出水水質COD、NH3-N、TN、TP等污染物指標均低于GB 18918-2002一級B的排放要求。工程各項處理設施均為地埋式，不占用沿河周邊的土地面積，滿足周邊地形地貌以及房屋布置格局的限制要求。該治理模式對于整個太湖流域周邊農村地區生活污水治理起到了推動和示范作用。

參考文獻：

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