高河水庫上游人工濕地凈化工程設(shè)計

李莉 段志強 白娟

摘要? ? 興建高河水庫上游人工濕地工程的主要是為了凈化高河水庫入庫水質(zhì)，提高高河水庫供水水質(zhì)安全性，使高河水庫水質(zhì)滿足地表飲用水Ⅲ類標準。本文進行了表面人工濕地設(shè)計方面的探討，采用表面濕地系統(tǒng)中的物理、化學(xué)和生物作用的優(yōu)化組合對入庫前的河水凈化處理，分析了人工濕地工程處理效果，以期為人工濕地工程的建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞? ? 人工濕地;工程設(shè)計;污水凈化;高河水庫

中圖分類號? ? X703.1? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

高河水庫的興建主要是為了調(diào)蓄南四湖上級湖引湖水量，解決調(diào)水與居民生活用水之間的時空分配矛盾，提高城鄉(xiāng)居民生活用水保證程度，解決金鄉(xiāng)縣城區(qū)、西南、東南部居民飲水安全問題。高河水庫調(diào)蓄水量主要是解決金鄉(xiāng)縣魚山鎮(zhèn)、雞黍鎮(zhèn)、馬廟鎮(zhèn)、金鄉(xiāng)鎮(zhèn)、王丕鎮(zhèn)、高河鄉(xiāng)、興隆鄉(xiāng)等7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民生活用水的問題。工程建成后，在保證率90%的情況下，高河水庫年供水1 349.0萬m3，緩解了金鄉(xiāng)縣的居民生活供水危機，解決了金鄉(xiāng)縣中南部居民飲水安全問題，改善了目前僅靠地下水水源供水而出現(xiàn)的供水能力不足、地下水環(huán)境不斷惡化及水質(zhì)不良等現(xiàn)象，保證了該地區(qū)社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。

近年來，由于金鄉(xiāng)縣東溝河主要污染源是生活污水、大量農(nóng)藥殘留和面源污染排入東溝河中，河水受到了一定程度的污染，流域生態(tài)系統(tǒng)受到一定破壞。因此，東溝河污染河水入高河水庫前有待提高入庫水質(zhì)。高河水庫上游人工生態(tài)濕地水質(zhì)凈化處理工程旨在保護高河水庫供水安全，降低水庫上游河道污染，滿足入庫水質(zhì)要求，使之達到地表Ⅲ類水標準，確保高河水庫的供水安全。

1? ? 處理規(guī)模及進水水質(zhì)

高河水庫水源為南四湖上級湖湖水，水庫從東溝河取水，充庫時間為7月16日至12月31日，共169 d，充庫流量為1.04 m/s，年入庫水量為1 518.0萬m3。根據(jù)山東省水環(huán)境監(jiān)測中心濟寧中心對東溝河入高河郎莊橋處的水質(zhì)監(jiān)測報告可知，濕地工程的進水水質(zhì)具體指標如表1所示。根據(jù)高河水庫供水水質(zhì)要求，確定了該工程處理出水的水質(zhì)目標。濕地工程處理出水執(zhí)行《地表水環(huán)境 質(zhì)量標準》（GB 3838—2002）Ⅲ類標準要求，相應(yīng)的出水水質(zhì)控制指標見表1。

根據(jù)《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ 2005—2010），表面流濕地設(shè)計主要參數(shù)為水力停留時間4～8 d;BOD5負荷15～50 kg/（hm2·d）;水力負荷<0.1 m3/（m2·d）。結(jié)合本工程現(xiàn)狀情況，確定本工程表面流濕地設(shè)計面積為49.32 hm2。根據(jù)有關(guān)公式計算，本工程水力停留時間4.1 d，BOD5負荷21.9 kg/（hm2·d），水力負荷為0.1 m3/（m2·d），滿足工程設(shè)計參數(shù)要求。

2? ? 人工濕地工程設(shè)計工藝

2.1? ? 平面設(shè)計

基于技術(shù)穩(wěn)定、經(jīng)濟可行、管理簡便的設(shè)計原則[1-2]，綜合考慮水質(zhì)凈化與生態(tài)保護相協(xié)調(diào)、環(huán)境效益與經(jīng)濟效益并重、工程建設(shè)與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整相統(tǒng)一[3-4]，確定本工程采用人工濕地工藝對污染河水進行處理。考慮濕地工程的代表性和推廣性，初步選定在在高河水庫的上游建一座人工濕地凈化工程。在1#引水涵閘的出口處建一座沉淀池，沉淀池起到沉淀和調(diào)節(jié)水流流態(tài)的作用。通過開挖主渠道、北支渠道、南支1#渠道和南支2#渠道，對流入濕地的水進行引流。河道走向蜿蜒曲折，坡降較緩（1/4 000），河道兩側(cè)設(shè)有34.0 m高程的淺水區(qū)，濕地整體布局的設(shè)計有利于濕地凈化水質(zhì)，充分發(fā)揮濕地的凈化功能[5]，濕地的整體布局見圖1。

渠道內(nèi)擬建設(shè)濕地工程，工藝方案為沉淀池+河道走廊濕地+淺水濕地+生態(tài)護坡組合工藝。在主渠道和北支渠道下游渠道內(nèi)建2個擋水坎，改變渠道水位較低時，渠道水流流態(tài)，主渠道坎擋水高20 cm，支渠道坎擋水高10 cm。在南支1#渠道和南支2#渠道出口處河渠底內(nèi)建一擋水坎，坎擋水高10 cm，擋水坎底寬0.3 m、高0.4 m，采用現(xiàn)澆混凝土。水質(zhì)經(jīng)過濕地系統(tǒng)凈化處理后進入高河水庫。

2.2? ? 高程設(shè)計

表面濕地的入口處建1座沉淀池，起到沉淀和調(diào)節(jié)水流流態(tài)的作用，沉淀池底高程為30.5 m，池出口處高程為32.5 m。為了適應(yīng)高河水庫水位變化，設(shè)計主渠道底寬50 m，渠道底起始高程為32.5 m，渠道走向蜿蜒曲折，坡降較緩（1/4 000），有利于水質(zhì)濕地凈化。設(shè)計邊坡為1∶5，根據(jù)高河水庫最高蓄水位35.0 m，河道設(shè)計水位34.0 m，因而確定渠道兩側(cè)灘地高程34.0 m。北支渠道底寬5 m，渠道底高程高程為32.5 m，渠道走向蜿蜒曲折，坡降較緩（1/4 000），設(shè)計邊坡1∶5，同主渠道確定灘地高程緣由相同，兩側(cè)灘地高程34.0 m，有利于凈化水質(zhì)，充分發(fā)揮濕地的凈化功能;南支1#渠底寬5 m，渠道起始底高程32.5 m，坡降較緩（1/4 000），設(shè)計邊坡1∶5，與主渠道確定灘地高程緣由相同，兩側(cè)灘地高程34.0 m;南支2#渠底底寬5 m，渠道起始高程比主主渠道交匯處的高程低10 cm，坡降較緩（1/4 000），設(shè)計邊坡1∶5，同理，兩側(cè)灘地高程確定為34.0 m。在主渠道、北至渠道、南支1#渠道和南支2#渠道，每隔30～50 m設(shè)置20 cm的擋水坎，用來調(diào)節(jié)水流流態(tài)，避免出現(xiàn)死水區(qū)和短流區(qū)現(xiàn)象，濕地處理單元的長寬比控制在3～5∶1。

3? ? 人工濕地工程處理效果

本工程通過植物、介質(zhì)表面微生物的共同作用達到凈化水質(zhì)的目的，處理效果如下：CODCr去除負荷1.8 g/（m2·d）、BOD5去除負荷0.24 g/（m2·d）、NH3-N去除負荷0.037 g/（m2·d）、TN去除負荷0.204 g/（m2·d）、TP去除負荷0.016 g/（m2·d）。

4? ? 參考文獻

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